JP2007216351A - バニシングドリル - Google Patents

Abstract

【課題】従来のバニシングドリルに比べて加工精度が同等以上であり、しかもカジリ不良等の品質不具合が格段に発生し難い新たなバニシングドリルを提供する。
【解決手段】バニシングドリルは、複数の切刃部２２と、複数の切刃部２２の間に設けられる複数のバニシング刃部２３と、複数の切刃部２２および複数のバニシング刃部２３におけるそれぞれの外周縁部を形成する複数のランド部２４と、切刃部２２の前方側とバニシング刃部２３に形成されるランド部２４の後方側との間の領域に形成される切屑排出溝２５と、切刃部２２に形成されるランド部２４の後方側とバニシング刃部２３の前方側との間に形成されるドリル壁面２６と、を備えている。そして、ドリル壁面２６には、符号Ａで示されるドリル回転方向におけるバニシング刃部２３の前方側近傍であって軸線方向に延在して形成される切粉排出溝３０が形成されている。
【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、切刃部とバニシング刃部とを併せ持つことによって高精度な孔加工を行うことができるバニシングドリルの改良に関するものである。

従来から、鋳鉄やアルミニウム合金等の材料から成る工作物の孔加工に用いられる工具として、一本の工具に研削加工用の切刃部とバニシング効果を発生させるバニシング刃部とを併せ持つバニシングドリルが知られている。この種のドリルでは、孔加工時に、まず超硬合金等から成る切刃部によって下孔を形成し、続いてこの下孔の内壁面を切刃部よりわずかに外径の大きなバニシング刃部で削るという加工手順が実施される。そして、このようにして加工された加工孔は、切刃部による粗切削とバニシング刃部による仕上切削が実施されることによって、良好な面粗度および加工精度を得ることが可能となっている。

一般的なバニシングドリルは、例えば図２Ａおよび図２Ｂに示されるような構造を有している。ここで、図２Ａは、従来のバニシングドリルの基本構成を説明するための外観正面図である。また、図２Ｂは、図２Ａで示した従来のバニシングドリルの先端部のみを示す下面図である。

従来のバニシングドリル１００は、把持対象となるシャンク部１１０と、切削加工を行う刃部１２０とから構成されており、これらはろう付け等によって固定されている。刃部１２０の構成は、チゼルポイント１２１を中心として点対称に形成される２つの切刃部１２２と、２つの切刃部１２２の間の位置、すなわち図２Ｂにおいて紙面左右方向にそれぞれ１つずつ設けられる２つの切刃部１２２に対して紙面上側と紙面下側の２箇所の位置にそれぞれ１つずつ設けられる２つのバニシング刃部１２３と、２つの切刃部１２２および２つのバニシング刃部１２３におけるそれぞれの外周縁部を形成する４つのランド部１２４と、を備えるというものである。一般的に、切刃部１２２には、超硬合金や高硬度焼結体等から成るチップをろう付けする構成が採用され、一方、バニシング刃部１２３については、少なくともその先端部周辺を超硬合金等で形成する構成が採られている（例えば、下記特許文献１参照）。

また、図２Ｂ中の符号Ａで示されるドリル回転方向における切刃部１２２の前方側とバニシング刃部１２３に形成されるランド部１２４の後方側との間を結ぶ外形線は、軸心側に窪んだ窪み形状として形成されており、この窪み形状の外形線が軸線方向に延在することによって切屑排出溝１２５が形成されている。

さらに、ドリル回転方向Ａにおいて、切刃部１２２に形成されるランド部１２４の後方側とバニシング刃部１２３の前方側との間を結ぶ外形線は、略直線状に形成されるとともに、かかる略直線状の外形線が軸線方向に延在することによってドリル壁面１２６が形成されている。

このように構成された従来のバニシングドリル１００は、チゼルポイント１２１が工作物に押圧された状態で所定方向に回転駆動される。そして、切刃部１２２によって穿設された下孔の内壁面に４つのランド部１２４が順々に摺接し、このランド部１２４によって刃部１２０が４点支持された状態で孔加工が行われる。この場合、４つのランド部１２４は、穿設された孔の内壁面をバニシング加工する機能を発揮する。なお、孔加工される工作物が鋼材又はアルミニウム等の軽合金の場合には、発生する切削熱から刃部１２０を保護する必要があるため、切削油が用いられる。この切削油は、切刃部１２２によって穿設された下孔の内壁面と切屑排出溝１２５およびドリル壁面１２６との間に形成される隙間を通じて供給され、刃部１２０の異常な発熱防止と潤滑剤としての機能を発揮する。

ところで、刃部１２０の作用によって発生した切屑は、切刃部１２２の前方側に位置する切屑排出溝１２５に集められる。そして、切削加工の進行による切屑の増加にともなって、切屑は切屑排出溝１２５に沿って順次上方に押し上げられ、排出されることになる。なお、切刃部１２２およびバニシング刃部１２３の作用によって発生する切屑や切粉を効果的に排出するために、図２Ａおよび図２Ｂで例示した切刃部１２２前方側の切屑排出溝１２５に加え、バニシング刃部１２３の前方側にも切屑排出溝１２５と同様の形状を採用したバニシングドリルも存在している（例えば、下記特許文献２，３，４参照）。

特開２００２−６６８２０号公報 特開平５−３０１１０９号公報 特開平６−３１５１６号公報 特開平６−３９６１７号公報 特開平８−８５０１０号公報

しかしながら、近時の産業界では、製造品の品質向上や不具合品発生率の低減によるコストダウン等、バニシングドリルのさらなる改良が求められている。特に、バニシングドリルを用いた孔加工においては、加工面にスジ状のカジリ不良が突発的に発生することがある。このカジリ不良が発生してしまうと、非常に高い面粗度や加工精度を要求される製造品の場合には手直しを行うことができず、製造品を廃却処分しなければならない事態も発生することがあった。

このようなカジリ不良等の不具合防止の対策として、例えば上記特許文献５に開示されるようなドリル壁面１２６の形状変更による切削油供給条件の改善なども行われてはいるが、要求されるレベルの加工精度を満足するものは、これまで実現されていない。

本発明は、上述した課題の存在に鑑みて成されたものであって、その目的は、従来のバニシングドリルに比べて加工精度が同等以上であり、しかもカジリ不良等の品質不具合が格段に発生し難い新たなバニシングドリルを提供することにある。

以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

本発明に係るバニシングドリル（１）は、チゼルポイント（２１）を中心として点対称に形成される複数の切刃部（２２）と、前記複数の切刃部（２２）の間に設けられる複数のバニシング刃部（２３）と、前記複数の切刃部（２２）および前記複数のバニシング刃部（２３）におけるそれぞれの外周縁部を形成する複数のランド部（２４）と、ドリル回転方向（Ａ）における前記切刃部（２２）の前方側と前記バニシング刃部（２３）に形成されるランド部（２４）の後方側との間を結ぶ外形線が軸心側に窪んだ窪み形状として形成されるとともに、かかる窪み形状の外形線が軸線方向に延在することによって形成される切屑排出溝（２５）と、ドリル回転方向（Ａ）における前記切刃部（２２）に形成されるランド部（２４）の後方側と前記バニシング刃部（２３）の前方側との間を結ぶ外形線が略直線状に形成されるとともに、かかる略直線状の外形線が軸線方向に延在することによって形成されるドリル壁面（２６）と、を備える。そして、前記ドリル壁面（２６）には、ドリル回転方向（Ａ）における前記バニシング刃部（２３）の前方側近傍であって軸線方向に延在して形成される切粉排出溝（３０）が形成されていることを特徴としている。

また、本発明に係るバニシングドリル（１）において、前記複数の切刃部（２２）の軸線方向には、切刃部（２２）で切削した加工孔の入口に面取り加工を行うための面取り刃部（２７）が設けられており、さらに、前記切粉排出溝（３０）は、前記ドリル壁面（２６）の先端部（３０ａ）から、軸線方向と垂直な方向における前記面取り刃部（２７）設置位置と略同じ位置（３０ｂ）まで延在するように構成することが好適である。

本発明によれば、従来のバニシングドリルに比べて加工精度が同等以上であり、しかもカジリ不良等の品質不具合が格段に発生し難いバニシングドリルを提供することができる。

まず、新たなバニシングドリルを創案するにあたって、発明者らは、バニシングドリルを用いた孔加工において突発的に発生するカジリ不良の発生原因について検討を行った。そして、これまで発止原因がはっきりせず、工具メーカーなどの当業者が切削油の最適化等の対策を提案するなかで、発明者らが鋭意努力した結果、カジリ不良の発生原因が切刃部１２２やバニシング刃部１２３による切屑や切粉の噛み込みにあることが判明した。特にこのカジリ不良については、従来のバニシングドリル１００で採用されていた切屑排出溝１２５のみでは解決できない不具合であり、バニシング刃部１２３の作用によって発生する細かな切粉を、如何にスムーズに除去するかが重要であることが明らかとなった。

そこで、カジリ不良の発生原因を究明した発明者らは、カジリ不良の発生率を飛躍的に抑えることができる新たなバニシングドリルを創案するに至った。以下、本発明である新たなバニシングドリルの好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１Ａは、本実施形態に係るバニシングドリルの基本構成を説明するための外観正面図である。また、図１Ｂは、図１Ａで示した本実施形態に係るバニシングドリルの先端部のみを示す下面図である。

すなわち、本実施形態に係るバニシングドリル１は、把持対象となるシャンク部１０と、切削加工を行う刃部２０とから構成されており、これら２つの部材はろう付け等の固定接合手段を用いることによって確実な固定状態が維持されている。

図１Ａにおいて示すシャンク部１０の外郭形状は、円筒形状をしているが、この形状についてはテーパー部を設けた形状など、ドリル把持手段の型式に応じた形状を採用することが可能である。

一方、刃部２０の構成は、チゼルポイント２１を中心として点対称に形成される２つの切刃部２２と、２つの切刃部２２の間の位置、すなわち図１Ｂにおいて紙面左右方向にそれぞれ１つずつ設けられる２つの切刃部２２に対して紙面上側と紙面下側の２箇所の位置にそれぞれ１つずつ設けられる２つのバニシング刃部２３と、２つの切刃部２２および２つのバニシング刃部２３におけるそれぞれの外周縁部を形成する４つのランド部２４と、を備えるというものである。切刃部２２には、従来技術と同様に、超硬合金や高硬度焼結体等から成るチップをろう付けする構成が採用され、バニシング刃部２３については、少なくともその先端部周辺を超硬合金等で形成する構成を採用することができる。

また、図１Ａ中の符号Ａで示されるドリル回転方向における切刃部２２の前方側とバニシング刃部２３に形成されるランド部２４の後方側との間を結ぶ外形線は、軸心側に窪んだ窪み形状として形成されており、この窪み形状の外形線が軸線方向に延在することによって切屑排出溝２５を形成している。

さらに、ドリル回転方向Ａにおいて、切刃部２２に形成されるランド部２４の後方側とバニシング刃部２３の前方側との間を結ぶ外形線は、略直線状に形成されるとともに、かかる略直線状の外形線が軸線方向に延在することによってドリル壁面２６が形成されている。

そして、本実施形態に係るバニシングドリル１のさらなる特徴的な構成として、上述したドリル壁面２６には、軸線方向に延在して切粉排出溝３０が形成されている。この切粉排出溝３０は、ドリル回転方向Ａにおけるバニシング刃部２３の前方側近傍のドリル壁面２６上で軸線方向に延びる一筋の溝として形成されるものであり、その軸線方向に対して垂直な方向の断面形状（すなわち、図１Ａにおける横断面形状）は、軸心方向を向いた溝底部が尖った概略三角形状として形成されている。

また、本実施形態に係るバニシングドリル１では、２つの切刃部２２の軸線方向に対応する位置に、切刃部２２で切削した加工孔の入口に面取り加工を行うための面取り刃部２７が設けられているのであるが、上述した切粉排出溝３０は、ドリル壁面２６の先端部３０ａから、軸線方向と垂直な方向における面取り刃部２７設置位置と略同じ位置３０ｂまで延在するように形成されている。したがって、以上のように構成された本実施形態に係るバニシングドリル１については、次に説明する作用効果を発揮することができるようになっている。

すなわち、チゼルポイント２１が工作物に押圧された状態で所定方向に回転駆動されると、まず、切刃部２２によって下孔が穿設される。切刃部２２によって穿設された下孔の内壁面には、４つのランド部２４が順々に摺接し、このランド部２４によって刃部２０が４点支持された状態で孔加工が行われる。このとき、バニシング刃部２３は、外形寸法が切刃部２２の外形寸法よりも若干大きく形成されているので、バニシング効果を発揮することができるようになっており、切刃部２２によって粗加工状態とされている下孔の仕上加工を行う。また、４つのランド部２４についても、バニシング刃部２３と同様のバニシング効果を発揮することができるので、バニシング刃部２３と協働して穿設された孔の内壁面をバニシング加工することになる。

また、従来技術と同様に、孔加工される工作物が鋼材又はアルミニウム等の軽合金の場合には、発生する切削熱から刃部２０を保護する必要があるため、切削油が用いられる。この切削油は、切刃部２２によって穿設された下孔の内壁面と切屑排出溝２５、切粉排出溝３０およびドリル壁面２６との間に形成される隙間を通じて供給され、刃部２０の異常な発熱防止と潤滑剤としての機能を発揮する。

そして、刃部２０の作用によって発生した切屑および切粉は、切刃部２２の前方側に位置する切屑排出溝２５と、バニシング刃部２３の前方側に位置する切粉排出溝３０とによって集められ、排出されることになる。特に、切刃部２２によって発生する比較的大きなサイズの切屑については切屑排出溝２５に集められ、バニシング刃部２３やランド部２４等によって発生する比較的小さなサイズの切粉については切粉排出溝３０に集められる。

切屑排出溝２５および切粉排出溝３０の内部では、切削加工の進行による切屑および切粉の増加にともなって、切屑は切屑排出溝２５に沿って順次上方に押し上げられ、また、切粉は切粉排出溝３０に沿って順次上方に押し上げられることにより、スムーズな排出動作が実現されている。さらに、切刃部２２およびバニシング刃部２３の作用によって発生する切屑や切粉を効果的に排出するため、切屑排出溝２５の形成範囲は、刃部２０の先端部から刃部２０とシャンク部１０との接続部近傍にまで及んでおり、一方の切粉排出溝３０については、ドリル壁面２６の先端部３０ａから、面取り刃部２７設置位置と略同じ水平の位置３０ｂまで延在して形成されている。このような切屑排出溝２５と切粉排出溝３０との形成領域の違いは、排出対象となる切屑および切粉の大きさや形状、さらには発生箇所に由来して決定されており、上述した構成を採用することによってスムーズな切屑および切粉の排出動作が実現され、カジリ不良の発生率を飛躍的に抑制することが可能となっている。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。

例えば、図１Ａおよび図１Ｂを用いて説明した本実施形態に係るバニシングドリル１では、切刃部２２およびバニシング刃部２３が、それぞれ２つずつ形成されている場合を例示して説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、上述した個数に限られるものではなく、切刃部２２およびバニシング刃部２３をそれぞれ３つ以上設けたり、切刃部２２の設置数に対してバニシング刃部２３を２倍以上の個数設けたりするなど、その設置個数は任意に決定することが可能である。ただし、この場合にも、切刃部２２の前方側に切屑排出溝２５を形成するとともに、バニシング刃部２３の前方側近傍に切粉排出溝３０を形成することが重要である。

その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

本実施形態に係るバニシングドリルの基本構成を説明するための外観正面図である。 図１Ａで示した本実施形態に係るバニシングドリルの先端部のみを示す下面図である。 従来のバニシングドリルの基本構成を説明するための外観正面図である。 図２Ａで示した従来のバニシングドリルの先端部のみを示す下面図である。

符号の説明

１ バニシングドリル、１０ シャンク部、２０ 刃部、２１ チゼルポイント、２２ 切刃部、２３ バニシング刃部、２４ ランド部、２５ 切屑排出溝、２６ ドリル壁面、２７ 面取り刃部、３０ 切粉排出溝、３０ａ 先端部、３０ｂ 軸線方向と垂直な方向における面取り刃部設置位置と略同じ（水平の）位置、１００ 従来のバニシングドリル、１１０ シャンク部、１２０ 刃部、１２１ チゼルポイント、１２２ 切刃部、１２３ バニシング刃部、１２４ ランド部、１２５ 切屑排出溝、１２６ ドリル壁面。

Claims (2)

1. チゼルポイントを中心として点対称に形成される複数の切刃部と、
   前記複数の切刃部の間に設けられる複数のバニシング刃部と、
   前記複数の切刃部および前記複数のバニシング刃部におけるそれぞれの外周縁部を形成する複数のランド部と、
   ドリル回転方向における前記切刃部の前方側と前記バニシング刃部に形成されるランド部の後方側との間を結ぶ外形線が軸心側に窪んだ窪み形状として形成されるとともに、かかる窪み形状の外形線が軸線方向に延在することによって形成される切屑排出溝と、
   ドリル回転方向における前記切刃部に形成されるランド部の後方側と前記バニシング刃部の前方側との間を結ぶ外形線が略直線状に形成されるとともに、かかる略直線状の外形線が軸線方向に延在することによって形成されるドリル壁面と、
   を備えるバニシングドリルにおいて、
   前記ドリル壁面には、ドリル回転方向における前記バニシング刃部の前方側近傍であって軸線方向に延在して形成される切粉排出溝が形成されていることを特徴とするバニシングドリル。
2. 請求項１に記載のバニシングドリルにおいて、
   前記複数の切刃部の軸線方向には、切刃部で切削した加工孔の入口に面取り加工を行うための面取り刃部が設けられており、
   前記切粉排出溝は、前記ドリル壁面の先端部から、軸線方向と垂直な方向における前記面取り刃部設置位置と略同じ位置まで延在していることを特徴とするバニシングドリル。

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