JP2009262277A - 深穴切削用スローアウェイチップ及び深穴切削用ドリルヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】ドリルヘッドの中央側刃体として、全切削方式と非切削コア折り取り方式のいずれにも適用できる３回対称性の深穴切削用スローアウェイチップを提供する。
【解決手段】中心角１２０度で３区分した際の区分Ｐ１〜Ｐ３形状が等しくなる３回対称性を持つ厚板状であって、ドリルヘッドＤ１，Ｄ２への取付状態で穿孔方向に臨む刃先１が刃長の短い内切刃１１と刃長の長い外切刃１２とで第１区分Ｐ１に相当する山形をなＳ、外切刃１２が外切刃角β１の小さい山頂側外切刃部１２ａと外切刃角β２の大きい山裾側外切刃部１２ｂとの連続した２つの切刃部より構成され、山裾側外切刃部１２ｂに沿う逃げ面１３の逃げ角θが５〜１５度の範囲に設定されてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、３回対称性を持つ深穴切削用スローアウェイチップと、このスローアウェイチップを用いた深穴切削用ドリルヘッドに関する。

従来、刃体にスローアウェイチップを用いた深穴切削用ドリルヘッドとして、例えば図８（Ａ）（Ｂ）に示すものがある。このドリルヘッド５０は、ヘッド本体５１が基端側に開放した中空部５２を有する略円筒状であり、その略鈍角円錐形のヘッド先端面５１ａに中心角９０°の略扇形をなして中空部５２に連通する大小２つの切屑排出口５３Ａ，５３Ｂを有し、大きい切屑排出口５３Ａのヘッド径方向Ｄに沿う開口側縁に中央側刃体５４Ａ及び周辺側刃体５４Ｂが、小さい切屑排出口５３Ｂの同じヘッド径方向Ｄに沿う開口側縁に中間部刃体５４Ｃが、それぞれヘッド本体５１側の凹陥した取付座５５へのスローアウェイチップ６０のねじ止めによって形成されている。また、ヘッド本体５１の外周面５１ｂには、先端側にガイドパッド５５Ａ〜５５Ｄがねじ止めされると共に、基端側に雄ねじ５６が刻設されている。

そして、深穴切削加工においては、ドリルヘッド５０の基部側を雄ねじ５６によって図示省略した中空状ボーリングバーの先端部に螺入して取り付け、該ボーリングバーを工作機械のスピンドル等の駆動軸に連結して回転させるか、逆に被削材側を回転させることにより、切刃５４Ａ〜５４Ｃで被削材を切削して深穴を形成する。なお、ドリルヘッド５０の相対回転方向は図８（Ａ）における反時計回り方向である。この切削加工中、クーラントを切削穴とボーリングバーとの隙間を通して高圧で切削部位へ供給し、切削部位で発生する切り屑と共に切屑排出口５３Ａ，５３Ｂより中空部５１内へ流入させ、中空状ボーリングバー内を通して外部へ排出する。

この場合のスローアウェイチップ６０は、六角形の厚板状で、中心角１２０度で３区分した際の区分形状が等しくなる３回対称性を持ち、隣接した刃長の短い内切刃６１と刃長の長い外切刃６２とで一単位の山形刃部を構成している。すなわち、各スローアウェイチップ６０は、中心に設けたボルト挿通孔６３に通した固定ボルトにより、一箇所の山形刃部が切削刃としてヘッド本体の前端に臨むよう取り付けるが、その山形刃部が摩耗限界に達したり損傷を受けた際、取付け姿勢を１２０°転回して新たな山形刃部を前端に臨ませることができ、もって刃先を更新して都合３回にわたって使用できて長寿命となるという利点がある（特許文献１）。

ところで、このようなドリルヘッド５０では切削孔全体を切削形成する全切削を行うことから、切削孔の中央部の切削を担う中央側刃体５４Ａは、刃先がヘッド軸心Ｏを中心とした直径線Ｄに合致して、且つ内切刃６１の内端６１ａがヘッド軸心Ｏを少し越えて配置するように正確に位置決めして取り付ける必要がある。しかるに、切削加工中におけるヘッド軸心Ｏでは、切削速度が理論的にゼロになるため、該軸心Ｏ位置の刃先部は所謂チゼルエッジとして切削力が働かず、被削材を押し潰す形になってスラスト抵抗が負荷するため、切削能率を高められない要因になっていた。

そこで、刃体として２回対称性、つまり平行四辺形の厚板状で対向する２辺に切刃を有し、１８０°転回による刃先更新で都合２回にわたって使用できるスローアウェイチップを用いる深穴切削具については、本発明者が先に、切刃内端側のチップ側面に没入部を設け、該切刃内端をヘッド軸心から離間して配置することにより、該軸心付近に非切削ゾーンを形成し、この非切削ゾーンに生じる被削材の非切削コアを前記没入部の傾斜段部との押接によって折り取るようにしたものを提案している（特許文献２、３）。
特開平７−６８４０８号公報 特開２００３−２５１２９号公報 特開２００３−２３６７１３号公報

しかしながら、図８で示すドリルヘッドに用いるような３回対称性のスローアウェイチップ６０では、切刃内端がヘッド軸心から離間するように配置した場合、前記２回対称性のスローアウェイチップのように非切削ゾーンに生じる被削材の非切削コアを折り取ることができず、該非切削コアが長く成長して切屑排出性を悪化させ、更には切屑の詰まりを生じて切削不能に陥る懸念があるため、通常の全切削方式にしか適用できなかった。

本発明は、上述の情況に鑑み、ドリルヘッドの中央側刃体として、全切削方式と非切削コア折り取り方式のいずれにも適用できる３回対称性の深穴切削用スローアウェイチップと、このスローアウェイチップを用いた深穴切削用ドリルヘッドを提供することを目的としている。

上記目的を達成するための手段を図面の参照符号を付して示せば、請求項１の発明に係る深穴切削用スローアウェイチップは、中心角１２０度で３区分した際の区分Ｐ１〜Ｐ３形状が等しくなる３回対称性を持つ厚板状であって、ドリルヘッドＤ１，Ｄ２への取付状態で穿孔方向に臨む刃先１が刃長の短い内切刃１１と刃長の長い外切刃１２とで前記１区分（第１区分Ｐ１）に相当する山形をなすと共に、外切刃１２が外切刃角β１の小さい前記山形における山頂側外切刃部１２ａと外切刃角β２の大きい山裾側外切刃部１２ｂとの連続した２つの切刃部より構成され、その山裾側外切刃部１２ｂに沿う逃げ面１３の逃げ角θが５〜１５度の範囲に設定されてなるものとしている。

請求項２の発明は、前記請求項１の深穴切削用スローアウェイチップにおいて、内切刃１１に沿ってマージン１４が形成されてなるものとしている。

請求項３の発明は、前記請求項１又は２の深穴切削用スローアウェイチップにおいて、ドリルヘッドＤ１，Ｄ２への取付状態でヘッド軸心Ｏ側に臨む前記１区分（第２区分Ｐ２）の刃先１における山裾側外切刃部１２ａと、同取付状態でヘッド外周側に臨む前記１区分（第３区分Ｐ３）の刃先１における内切刃１１とが、互いに平行に配置するか、もしくは互いの刃先縁の穿孔方向前方側への延長線Ｌ１，Ｌ２が交わるように配置してなるものとしている。

請求項４の発明に係る深穴切削用ドリルヘッドは、円筒形のヘッド本体２の前端面２ａの少なくとも中央側と周辺側とを含む複数箇所にそれぞれ、協働して被削材Ｗを穿孔する刃体３Ａ〜３Ｃがねじ止め固着され、少なくとも中央側刃体３Ａが前記請求項１〜３のいずれかに記載の深穴切削用スローアウェイチップＴ１，Ｔ２からなることを特徴としている。

請求項５の発明は、前記請求項４の深穴切削用ドリルヘッドにおいて、前記中央側のスローアウエイチップＴ１，Ｔ２（中央側刃体３Ａ）は、刃先全体がヘッド軸心Ｏを中心とする半径線Ｒと平行して且つ該半径線Ｒよりも切削回転方向前方の芯上がり位置に配置すると共に、穿孔方向に臨む前記１区分（第１区分Ｐ１）の刃先１における内切刃１１の内端１１ａがヘッド軸心Ｏから離間して該軸心Ｏ付近に非切削ゾーンＺを形成する構成としている。

請求項６の発明は、前記請求項４の深穴切削用ドリルヘッドにおいて、中央側のスローアウエイチップＴ１，Ｔ２（中央側刃体３Ａ）は、切刃全体がヘッド軸心Ｏを中心とする半径線Ｒよりも切削回転方向前方へ０．２〜１．５ｍｍの芯上がり位置に配置すると共に、穿孔方向に臨む前記１区分（第１区分Ｐ１）の刃先１における内切刃１１の内端１１ａがヘッド軸心Ｏから０．０５〜０．５ｍｍ離間してなる構成としている。

請求項７の発明は、前記請求項４〜６のいずれかの深穴切削用ドリルヘッドにおいて、前記中央側のスローアウエイチップＴ１，Ｔ２（中央側刃体３Ａ）は、切刃全体がヘッド軸心Ｏを中心とする半径線Ｒに沿うと共に、穿孔方向に臨む前記１区分（第１区分Ｐ１）の刃先１における内切刃１１の内端１１ａがヘッド軸心Ｏを越える位置に配置してなる構成としている。

請求項８の発明は、前記請求項４〜７のいずれかの深穴切削用ドリルヘッドにおいて、周辺側刃体３Ｂが前記請求項２に記載の深穴切削用スローアウェイチップＴ１，Ｔ２からなり、そのヘッド外周側に臨む前記１区分（第３区分Ｐ３）の刃先１における内切刃１１がヘッド軸方向Ｏと平行に配置してなる構成としている。

請求項９の発明は、前記請求項４〜８のいずれかの深穴切削用ドリルヘッドにおいて、中央側及び周辺側と中間部との少なくとも３個の刃体３Ａ〜３Ｃを備え、全ての刃体３Ａ〜３Ｃが前記請求項１〜３のいずれかに記載の深穴切削用スローアウェイチップＴ１，Ｔ２からなる構成としている。

本発明の効果について図面の参照符号を付して説明する。まず請求項１の発明に係る深穴切削用スローアウェイチップＴ１，Ｔ２では、３回対称性で３区分される切刃の各１区分Ｐ１〜Ｐ３が内切刃１１と外切刃１２とで山形をなすが、外切刃１２も山頂側外切刃部１２ａと山裾側外切刃部１２ｂとで山形になり、その山裾側外切刃部１２ｂに沿う逃げ面１３の逃げ角θが特定範囲にあるため、ドリルヘッドＤ１，Ｄ３の中央側刃体３Ａとして用いる際、非切削コア折り取り方式として、切刃全体を芯上がり位置に配置すると共に、穿孔方向に臨む前記１区分（第１区分Ｐ１）の切刃における内切刃１１の内端１１ａをヘッド軸心Ｏから離間させて非切削ゾーンＺを形成すれば、ヘッド軸心Ｏ側に臨む１区分Ｐ２の山裾側外切刃部１２ｂに沿う逃げ面１３が該非切削ゾーンＺ内に入る込む形になる。従って、非切削ゾーンＺで生成する非切削コアＣは、該逃げ面１３によって側方から押接されて強制的に側方へ押しやられ、且つドリルヘッドＤ１，Ｄ３の回転に伴って押しやられる方向が変わって捩られると共に、該逃げ面１３が非切削ゾーンＺ内に入り込む分だけ縊られることになるから、長く成長することなく小刻みに分断される。このため、深穴切削加工中、良好な切屑排出性が確保され、軸心位置のチゼルエッジの解消と相俟って高い切削能率が得られる。

一方、この深穴切削用スローアウェイチップＴ１，Ｔ２は、通常の全切削方式による深穴切削加工においても、ドリルヘッドＤ２の中央側刃体３Ａとして用いることができる。すなわち、一般的にスローアウェイチップはチップ取付板を介してヘッド本体側の凹陥部に嵌合してねじ止めするから、そのチップ取付板４として、当該スローアウェイチップＴ１，Ｔ２の切刃全体がヘッド軸心Ｏを中心とする半径線Ｒに沿い、且つ穿孔方向に臨む１区分の内切刃１１の内端１１ａがヘッド軸心Ｏを少し越える位置に配置できるものを用いることにより、全切削方式に支障なく適用できる。また、このチップ取付板４ＡとしてスローアウェイチップＴ１，Ｔ２の保持位置が異なるものを用意すれば、既存の全切削方式仕様のドリルヘッドＤ２でも、元来の全切削方式と非切削コア折り取り方式に共用可能となる。

請求項２の発明によれば、深穴切削用スローアウェイチップＴ１，Ｔ２は、内切刃１１に沿ってマージン１４が形成されているから、ドリルヘッドＤ１〜Ｄ３の中央側刃体３Ａと共に、周辺側刃体３Ｂとしても好適に使用できる。この場合、周辺側刃体３Ｂでは、ヘッド周辺側に臨む１区分Ｐ３の内切刃１１がヘッド回転軸と平行になるように配置し、該内切刃１１を切削孔の内周に線接触させることになるが、該内切刃１１はマージン１４で刃先角が大きくなって刃先が強化されることに加え、該マージン１４部分も孔内周に摺接するから、該内切刃１１の摩耗が軽減されると共に損傷を生じにくく、もって線速度が大きくなる周辺側刃体３Ｂとしても優れた耐久性が得られる。

請求項３の発明によれば、深穴切削用スローアウェイチップＴ１，Ｔ２は、非切削コア折り取り方式におけるドリルヘッドＤ１の中央側刃体３Ａとして、ヘッド周辺側に臨む１区分Ｐ３の内切刃１１がヘッド回転軸と平行になるように配置した際、ヘッド軸心側に臨む１区分Ｐ２の山裾側外切刃部１２ｂがヘッド軸方向Ｏに対して平行ないし後端側をヘッド軸心Ｏに接近する傾斜状態に配置することになるから、非切削ゾーンＺで生成する非切削コアＣに対する該山裾側外切刃部１２ｂの逃げ面１３による押接がより確実ないし強力になり、もって該非切削コアＣがより小刻みに効率よく分断される。

請求項４の発明によれば、円筒形のヘッド本体２の前端面２ａの少なくとも中央側と周辺側とを含む複数箇所に切削刃体（中央側刃体３Ａ，周辺側刃体３Ｂ，中間部刃体３Ｃ）がねじ止め固着された深穴切削用ドリルヘッドＤ１，Ｄ２において、少なくとも中央側の切削刃体（中央側刃体３Ａ）として前記請求項１〜３に記載の深穴切削用スローアウェイチップＴ１，Ｔ２を用いるため、該中央側のスローアウェイチップＴ１，Ｔ２の配置設定により、非切削コア折り取り方式と全切削方式のいずれの深穴切削加工にも好適に使用できる。

請求項５の発明に係る深穴切削用ドリルヘッドＤ１によれば、非切削コア折り取り方式として、中央側のスローアウエイチップＴ１，Ｔ２が芯上がり位置で切刃内端１１ａをヘッド軸心Ｏから離間させて配置するから、非切削ゾーンＺで生成する非切削コアＣを小刻みに効率よく分断でき、もって深穴切削加工中の良好な切屑排出性が確保され、軸心Ｏ位置のチゼルエッジの解消と相俟って高い切削能率が得られる。

請求項６の発明に深穴切削用ドリルヘッドＤ１によれば、前記非切削コア折り取り方式において、中央側のスローアウエイチップＴ１，Ｔ２の芯上がり量と切刃内端１１ａの離心量を特定範囲に設定するから、非切削ゾーンＺで生成する非切削コアＣの小刻みな折り取りがより確実になされる。

請求項７の発明に係る深穴切削用ドリルヘッドＤ２によれば、中央側のスローアウエイチップＴ１，Ｔ２を、切刃全体がヘッド軸心Ｏを中心とする半径線Ｒに沿い、穿孔方向に臨む１区分Ｐ１における内切刃１１の内端１１ａがヘッド軸心Ｏを越える位置に配置するから、全切削方式による深穴切削加工を行える。

請求項８の発明に係る深穴切削用ドリルヘッドＤ１，Ｄ２によれば、周辺側刃体３Ｂに用いた前記請求項２に記載の深穴切削用スローアウェイチップＴ１，Ｔ２は、そのヘッド外周側に臨む前記１区分Ｐ３における内切刃１１をヘッド軸方向Ｏと平行に配置するが、該内切刃１１がマージン１４によって強化されているから、該内切刃１１の摩耗が軽減されると共に損傷を生じにくく、もって線速度が大きくなる周辺側刃体３Ｂとしても優れた耐久性が得られる。

請求項９の発明によれば、中央側及び周辺側と中間部との少なくとも３個の切削刃体を備える深穴切削用ドリルヘッドＤ１，Ｄ２において、全ての切削刃体が前記請求項１〜３に記載の深穴切削用スローアウェイチップＴ１，Ｔ２からなり、且つこれらスローアウェイチップＴ１，Ｔ２を同じ取付姿勢に設定できるから、部品の共通化と組立操作の一律化によって製作コストを大きく低減できる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の第一実施形態に係る深穴切削用スローアウェイチップＴ１、図２は該スローアウェイチップＴ１を用いた非切削コア折り取り方式のドリルヘッドＤ１、図３は同ドリルヘッドＤ１の先端側、図４は同ドリルヘッドＤ１における切削中心部の挙動、図５は第一実施形態のスローアウェイチップＴ１を用いた全切削方式のドリルヘッドＤ２の先端側、図６は本発明の第二実施形態に係る深穴切削用スローアウェイチップＴ２、図７は同スローアウェイチップＴ２を用いた非切削コア折り取り方式のドリルヘッドＤ１における切削中心部の挙動、をそれぞれ示す。

第一実施形態の深穴切削用スローアウェイチップＴ１は、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、中心角１２０°で３区分したときの区分形状が等しくなる３回対称性を持っており、大まかには略正三角形の厚板状をなすが、その正三角形の各辺が２箇所で少しずつ曲折して厳密には九角形になっている。そして、この九角形の輪郭をなす全周縁を同一平面内に位置した刃先１として、該刃先１に臨む主面つまり図１（Ａ）の正面がすくい面１０、周側面が逃げ面を構成し、正面中央に厚み方向に透通するボルト挿通孔１５を有すると共に、すくい面１０には全周縁の刃先１に沿って段状のチップブレーカー１６が形成されている。

なお、図１（Ａ）のスローアウェイチップＴ１は紙面上方側を穿孔方向とした場合のドリルヘッドへの取付姿勢で示しており、チップ頂端ｔを通る横線ｅは穿孔方向に垂直な面を表している。ここで、前記３回対称性の区分形態は、中心Ｑと前記の略正三角形における各頂点ｃを結ぶ３本の仮想線で示す分画線ｐによる区分を基準とし、図示上方側を穿孔方向に臨む第１区分Ｐ１、図示右方側をヘッド軸心側に臨む第２区分Ｐ２、図示左方側をヘッド周辺側に臨む第３区分Ｐ３としている。そして、ドリルヘッドへの取付状態において、第１区分Ｐ１の刃先１が深穴切削を担うが、この第１区分Ｐ１の刃先１が損傷したり摩耗限界に達した際には、取付姿勢を１２０度回転することにより、未使用の第２区分又は第３区分の刃先１を第１区分の位置に移動させ、もって刃先１を更新して都合３回にわたって使用する。

第１〜第３区分Ｐ１〜Ｐ３の各刃先１は、深穴切削を担う第１区分Ｐ１においてヘッド軸心側に配置して内向き下り勾配の内切刃角αを持つ刃長の短い内切刃１１と、同じくヘッド周辺側に配置して外向き下り勾配の外切刃角を持つ刃長の長い外切刃１２とで山形をなしている。更に、外切刃１２は、前記山形の山頂（ヘッド頂端ｔ）側に位置して小さい外切刃角β１の山頂側外切刃部１２ａと、大きい外切刃角β２の山裾側外切刃部１２ｂとの連続した２つの切刃部で構成され、山裾側外切刃部１２ｂの刃長が山頂側外切刃部１２ａの刃長よりも短く設定されている。そして、第１区分Ｐ１〜第３区分Ｐ３の内切刃１１、山頂側外切刃部１２ａ、山裾側外切刃部１２ｂは、それぞれ中心Ｑ回りに回転対称の等価な辺をなし、中心Ｑ回りの１２０°回転で完全に重なり合うと共に、これら等価な辺の延長線交叉角が全て６０°になっている。

また、図１（Ｂ），（Ｃ）に示すように、チップ周側面の各内切刃１１に沿う部分には、幅０．１〜２ｍｍ程度で、チップ厚み方向に対する傾角が１〜６°程度のマージン１４が形成されている。そして、各山裾側外切刃部１２ｂに沿う逃げ面１３の逃げ角（チップ厚み方向に対する傾角）θは５〜１５°に設定されているが、他のチップ周側面の逃げ角は１０〜３０°程度の範囲にある。なお、ヘッド頂端ｔの頂角は１３０°以上で、内切刃角αが山頂側外切刃部１２ａの外切刃角β１よりも大きいこと（α＞β１）が望ましい。これらの角度設定の好適な例を挙げれば、逃げ面１３の逃げ角θ＝１１°、ヘッド頂端ｔの頂角の頂角＝１３８°、内切刃角α＝３０°、外切刃角β１＝１２°、外切刃角β２＝１８°といったものである。

しかして、この第一実施形態のスローアウェイチップＴ１においては、第１区分Ｐ１の内切刃１１と第３区分Ｐ３の山裾側外切刃部１２ｂ、第２区分Ｐ２の内切刃１１と第１区分の山裾側外切刃部１２ｂ、第３区分Ｐ１の内切刃１１と第２区分Ｐ３の山裾側外切刃部１２ｂは、それぞれ平行に配置すると共に、図１（Ａ）に示すドリルヘッドへの取付姿勢において第３区分Ｐ１の内切刃１１と第２区分Ｐ３の山裾側外切刃部１２ｂとが穿孔方向に沿うように設定されている。

図２（Ａ）（Ｂ）に示すドリルヘッドＤ１は、基端側に開放した中空部２０を有する略円筒状のヘッド本体２の略鈍角円錐形をなすヘッド先端面２ａに、中空部２０と連通する大小２つの略扇形の切屑排出口２１，２２が相互に径方向に対向配置して形成されており、大きい切屑排出口２１のヘッド軸心Ｏを通る半径線Ｒに沿う開口側縁の中央側刃体３Ａ及び周辺側刃体３Ｂと、小さい切屑排出口２２の径方向反対側の半径線Ｒ’に沿う開口側縁の中間部刃体２Ｃとに、それぞれ前記の第一実施形態のスローアウェイチップＴ１が用いられ、中央側刃体３ＡのスローアウェイチップＴ１が非切削コア折り取り方式の配置になっている。

そして、各スローアウェイチップＴ１は、その中央のボルト挿通孔１５を通した固定ボルト４により、略角軸状のチップ取付板５の一側面の長手方向一方側に一部突出状態にねじ止めされており、該チップ取付板５をヘッド本体２側に設けた凹陥部２３に嵌合し、ヘッド本体２の外周面２ａから挿入した取付ボルト６を当該チップ取付板５のねじ孔５ａに螺合して引き付けることにより、ヘッド本体２に固定されている。また、ヘッド本体２の先端側のヘッド外周面２ｂには、中間部刃体の取付側と中央側刃体２Ａの背方側とに超硬材製のガイドパッド７，７がねじ止めされると共に、これらガイドパッド７，７とは径方向に対向する位置にも補助ガイドパッド８，８がねじ止めされている。しかして、該ヘッド本体１の先端側よりも外径を小さくした基端側のヘッド外周面２ｃには雄ねじ２４が形成されており、該基端側を図示省略した中空状ボーリングバーの雌ねじを有する先端部に螺入することにより、当該ドリルヘッドＤ１をボーリングバーの先端に連結するようになっている。

３個のスローアウェイチップＴ１は、いずれも穿孔方向に臨む第１区分Ｐ１の刃長の長い外切刃１２がヘッド軸心Ｏ側に高く傾斜して、且つヘッド外周側に臨む第３区分の内切刃１１が穿孔方向に沿う取付状態になっている。そして、図３（Ａ）に詳細に示すように、周辺側刃体３Ｂ及び中間部刃体３Ｃが刃先１をヘッド軸心Ｏを通る半径線Ｒ，Ｒ’に一致させた配置であるのに対し、中央側刃体３Ａは、非切削コア折り取り方式のために、刃先１が該半径線Ｒと平行して且つ該半径線Ｒよりも距離ｆだけ切削回転方向前方になる芯上がり位置において、第１区分Ｐ１の内切刃１１の内端１１ａがヘッド軸心Ｏから距離ｓだけ離れるように配置している。また、この配置状態で、該中央側刃体３ＡのスローアウェイチップＴ１におけるヘッド中央側に臨む第２区分Ｐ２の山裾側外切刃部１２ｂは、ヘッド軸心Ｏと平行になっている。

このような深穴切削用ドリルヘッドＤ１による深穴加工では、既述のボーリングバーに連結した当該ドリルヘッドＤ１又は被削材Ｗを回転させながら、切削孔の内周と中空状ボーリングバー及びドリルヘッドＤ１の外周との間隙を通して供給されるクーラントを切削部位へ連続的に送り込み、該切削部位で発生する切屑を該クーラントに巻き込んで、当該ドリルヘッドＤ１の切屑排出口２１，２２から中空部２０ならびにボーリングバーの中空内部を通して外部へ排出する。

この深穴切削加工にあっては、中央側刃体３Ａに用いたスローアウェイチップＴ１の穿孔方向に臨む第１区分Ｐ１の内切刃１１の内端１１ａがヘッド軸心Ｏから離間していることにより、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、該軸心Ｏ付近に離心距離ｓを半径とする円形の非切削ゾーンＺが形成され、この非切削ゾーンＺで被削材Ｗの非切削コアＣを生じる。しかるに、該スローアウェイチップＴ１が芯上がりの位置にあって、且つその第２区分Ｐ２の山裾側外切刃部１２ｂの逃げ面１３が５〜１５°の逃げ角を有することにより、該逃げ面１３における穿孔方向の端縁１３ａのヘッド軸心Ｏに対する最短距離ｄが内切刃１１の内端１１ａの離心距離ｓよりも短くなり、図示の斜線部分Ｕだけ非切削ゾーンＺ内に入り込む形になる。

従って、非切削ゾーンＺで生成する非切削コアＣは、図４（Ｂ）で示すように、生成直後に該逃げ面１３によって側方から押接されて強制的に側方へ押しやられ、且つドリルヘッドＤ１の回転に伴って押しやられる方向が連続的に変わって捩られると共に、該逃げ面１３が非切削ゾーンＺ内に入り込む分だけ側方から押し切られ、非切削ゾーンＺよりも小さい半径ｄの円形Ｎに縊られることから、長く成長することなく小刻みに分断される。このため、深穴切削加工中、良好な切屑排出性が確保され、軸心位置のチゼルエッジの解消と相俟って高い切削能率が得られる。しかして、このドリルヘッドＤ１の場合は、ヘッド軸心側に臨む１区分Ｐ２の山裾側外切刃部１２ｂに沿う逃げ面がヘッド軸心Ｏに対して平行になっているから、非切削コアＣに対する該逃げ面１３の押接がより確実になり、該非切削コアＣの小刻みな分断が効率よくなされる。

また、このドリルヘッドＤ１の中央側刃体３Ａに用いるスローアウェイチップＴ１は、適当な芯上がり位置で、且つ第１区分Ｐ１における内切刃１１の内端１１ａもヘッド軸線Ｏから適当に離間しておればよく、ヘッド本体２での配置精度に厳密さを要さず、それだけ取付板５の製作及び加工とスローアウェイチップＴ１の取付操作が容易になる。

なお、山裾側外切刃部１２ｂの逃げ面１３の逃げ角が５°未満では、穿孔方向に臨む第１区分Ｐ１における該山裾側外切刃部１２ｂの切削機能に支障を生じる。逆に該逃げ角が１５°を越えると、該逃げ面１３の端縁１３ａの非切削ゾーンＺ内への入り込みが不足し、非切削コアＣの分断性が悪化することになる。

図５（Ａ）（Ｂ）に示すドリルヘッドＤ２は、全切削方式の仕様であり、前記の非切削コア折り取り方式のドリルヘッドＤ１と同じヘッド本体２に対し、その中央側及び周辺側と中間部の全部の刃体３Ａ〜３Ｃとして同じスローアウェイチップＴ１を取り付けているが、中央側刃体３Ａも周辺側及び中間部刃体３Ｂ，３Ｃと同じく刃先１がヘッド軸心Ｏを通る半径線Ｒと一致するように配置すると共に、その穿孔方向に臨む第１区分Ｐ１の内切刃１１の内端１１ａがヘッド軸心Ｏを少し越える位置に配置している。従って、このドリルヘッドＤ２によれば、通常の全切削方式による深穴切削加工を支障なく行える。

上述したドリルヘッドＤ１，Ｄ２においては、周辺側刃体３Ｂに用いたスローアウェイチップＴ１は、その周辺側に臨む第３区分Ｐ３の内切刃１１が穿孔方向に沿って配置して切削孔内周に線接触で摺接するが、この内切刃１１がマージン１４によって大きな刃先角で高強度になっていることに加え、該マージン１４部分も切削孔内周に摺接するから、該内切刃１１の摩耗が軽減されると共に損傷を生じにくく、もって線速度が大きくなる周辺側刃体３Ｂとしても優れた耐久性を発揮する。更に、中央側及び周辺側と中間部の全部の刃体３Ａ〜３Ｃに同じスローアウェイチップＴ１を用い、これらを同じ取付姿勢にしていることから、部品の共通化と組立操作の一律化によって製作コストを大きく低減できると共に、いずれのスローアウェイチップＴ１も穿孔方向に臨む第１区分Ｐ１の刃長の長い外切刃１２がヘッド軸心Ｏ側に高く傾斜しているから、切削反力の背分力がヘッド軸心側へ向いて芯振れを生じにくく、それだけ切削孔の穿孔精度が向上するという利点もある。

図６（Ａ），（Ｂ）に示す第二実施形態の深穴切削用スローアウェイチップＴ２は、やはり大まかには正三角形、厳密には九角形の厚板状で３回対称性を持つものであるが、第一実施形態のスローアウェイチップＴ１と一部を除いて略同様の構成であるため、該第一実施形態との共通部分には同一符号を付してその説明を省略する。

この第二実施形態のスローアウェイチップＴ２では、第一実施形態の場合よりも各外切刃１２の山頂側外切刃部１２ａと山裾側外切刃部１２ｂの内切刃角β１，β２の差を大きくする（両外切刃部１２ａ，１２ｂ間の曲折を大きくする）ことにより、第１区分Ｐ１の内切刃１１と第３区分Ｐ３の山裾側外切刃部１２ｂ、第２区分Ｐ２の内切刃１１と第１区分の山裾側外切刃部１２ｂ、第３区分Ｐ１の内切刃１１と第２区分Ｐ２の山裾側外切刃部１２ｂが、それぞれ非平行になっている。そして、図６（Ａ）に示すドリルヘッドへの取付姿勢において、第３区分Ｐ３の内切刃１１が穿孔方向に沿う一方、第２区分Ｐ２の山裾側外切刃部１２ｂは、その刃先縁の穿孔方向前方側への延長線Ｌ２が該内切刃１１の同延長線Ｌ１と交わるように、穿孔方向に対して傾斜配置している。この延長線Ｌｌ，Ｌ２の交叉角γは、５〜３０°程度である。

このスローアウェイチップＴ２を既述の非切削コア折り取り方式のドリルヘッドＤ１に用いる場合、中央側刃体３Ａでは、図７（Ａ）（Ｂ）で示すように、やはり刃先１が半径線Ｒと平行して且つ該半径線Ｒよりも距離ｆだけ切削回転方向前方になる芯上がり位置として、穿孔方向に臨む第１区分Ｐ１の内切刃１１の内端１１ａをヘッド軸心Ｏから距離ｓだけ離して非切削ゾーンＺを形成する。しかるに、このスローアウェイチップＴ２では、ヘッド周辺側に臨む第３区分の内切刃１１が穿孔方向に沿う取付姿勢とすれば、ヘッド軸心側に臨む第２区分Ｐ２の山裾側外切刃部１２ｂが図７（Ｂ）の如くヘッド軸心Ｏに対して傾斜し、この山裾側外切刃部１２ｂに沿う逃げ面も図７（Ａ）の如くヘッド軸心Ｏに対して傾斜することになる。

従って、非切削ゾーンＺで生成する非切削コアＣは、第一実施形態のスローアウェイチップＴ１の場合と同様に、生成直後に逃げ面１３によって側方から押接されて強制的に側方へ押しやられ、その押しやられる方向が連続的に変わって捩られると共に、該逃げ面１３が非切削ゾーンＺ内に入り込む分だけ側方から押し切られ、非切削ゾーンＺよりも小さい半径ｄの円形Ｎに縊られることになるが、更に加えて、逃げ面１３の傾斜によって非切削ゾーンＺへの入り込みが次第に拡大し、もって非切削コアＣは長くなるほどヘッド軸心Ｏから側方へ変位する度合が増すために長く成長できず、より確実に小刻みに効率よく分断される。

なお、第２区分Ｐ２の山裾側外切刃部１２ｂのヘッド軸心Ｏに対する傾斜角、つまり前記図６（Ａ）における延長線Ｌｌ，Ｌ２の交叉角γは、３０°を越えると、非切削コアＣの折り取りが困難になり、切削抵抗が著しく増大することになる。

ところで、図２〜図４で例示したドリルヘッドＤ１では、第一実施形態のスローアウェイチップＴ１の３個全部を、ヘッド周辺側に臨む第３区分の内切刃１１が穿孔方向に沿う取付姿勢にしているため、その中央側刃体３Ａではヘッド中心側に臨む第２区分の山裾側外切刃部１２ｂがヘッド軸心Ｏと平行になっている。しかるに、切削孔の内周面に接触しない中央側刃体３Ａや中間部刃体３Ｃではヘッド周辺側に臨む第３区分の内切刃１１を穿孔方向に沿わせる必要がないため、第一実施形態のスローアウェイチップＴ１を用いた場合でも、中央側刃体３Ａについては図２〜図４の取付姿勢から反時計回り方向に僅かに回転させた取付姿勢に変えることにより、前述した第二実施形態のスローアウェイチップＴ２を用いた場合と同様に、ヘッド中心側に臨む第２区分の山裾側外切刃部１２ｂをヘッド軸心Ｏに対して傾斜させ、その逃げ面１３の傾斜によって非切削コアＣの分断性を向上させることができる。

本発明の深穴切削用ドリルヘッドにおいて、中央側刃体３Ａに用いるスローアウェイチップＴ１，Ｔ２の離心距離、つまり穿孔方向に臨む第１区分Ｐ１における内切刃１１の内端１１ａのヘッド軸心Ｏからの離心距離ｓは０．０５〜０．５ｍｍの範囲が好ましく、小さ過ぎては当該スローアウェイチップの位置決めが困難になり、逆に大き過ぎては非切削コアＣが太くなって折り取りに大きな力を要して切削効率の低下に繋がる。更に、中央側刃体３Ａの芯上がり量、つまりヘッド軸心Ｏを中心とする半径線Ｒに対する切刃１の距離ｆは、非切削コアＣの小刻みな折り取りをより確実にする上で、０．２〜１．５ｍｍの範囲が好適である。

なお、例示した深穴切削用ドリルヘッドＤ１，Ｄ２は中央側及び周辺側と中間部の３つの刃体３Ａ〜３Ｃを有するが、本発明は４個以上の刃体を備えるドリルヘッドにも同様に適用できる。その他、本発明のドリルヘッドでは、切屑排出孔２１，２２の形状、取付板５の形状、ガイドパッドの取付位置と数等、細部構成については例示以外に種々設計変更可能である。

本発明の第一実施形態に係る深穴切削用スローアウェイチップを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は右側面図である。 同スローアウェイチップを用いた非切削コア折り取り方式の深穴切削用ドリルヘッドを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。 同ドリルヘッドの先端側要部を拡大して示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は縦断正面図である。 同ドリルヘッドによる深穴切削加工における切削中心部の挙動を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は縦断正面図である。 同スローアウェイチップを用いた全切削方式の深穴切削用ドリルヘッドの先端側要部を拡大して示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は縦断正面図である。 本発明の第二実施形態に係る深穴切削用スローアウェイチップを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図である。 同第二実施形態の深穴切削用スローアウェイチップを用いた非切削コア折り取り方式の深穴切削用ドリルヘッドによる、深穴切削加工における切削中心部の挙動を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は縦断正面図である。 従来の深穴切削用ドリルヘッドの構成例を示し、（Ａ）正面図、（Ｂ）は正面図である。

符号の説明

１ 刃先
１１ 内切刃
１１ａ 内端面
１２ 外切刃
１２ａ 山頂側外切刃部
１２ｂ 山裾側外切刃部
１３ 山裾側外切刃部に沿う逃げ面
１４ マージン
１５ ボルト挿通孔
２ ヘッド本体
２ａ 先端面
２０ 中空部
２１，２２ 切屑排出孔
２Ａ 中央部切刃チップ（中心側の切削を担う切刃チップ）
２０ 刃先縁
２０ａ 内端
３Ａ 中央側刃体
３Ｂ 周辺側刃体
３Ｃ 中間部刃体
５ 取付板
７ ガイドパッド
Ｃ 非切削コア
Ｄ１ 非切削コア折り取り方式の深穴切削用ドリルヘッド
Ｄ２ 全切削方式の深穴切削用ドリルヘッド
Ｏ ヘッド軸心
Ｐ１ 穿孔方向に臨む第１区分
Ｐ２ ヘッド軸心側に臨む第２区分
Ｐ３ ヘッド周辺側に臨む第３区分
Ｒ 半径線
Ｔ１，Ｔ２ 深穴切削用スローアウェイチップ
Ｗ 被削材
Ｚ 非切削ゾーン
ｆ 距離（芯上がり量）
ｓ 距離（離心距離）
α 内切刃角
β１，β２ 外切刃角
γ 交叉角
θ 逃げ角

Claims (9)

1. 中心角１２０度で３区分した際の区分形状が等しくなる３回対称性を持つ厚板状であって、ドリルヘッドへの取付状態で穿孔方向に臨む刃先が刃長の短い内切刃と刃長の長い外切刃とで前記１区分に相当する山形をなすと共に、外切刃が外切刃角の小さい前記山形における山頂側外切刃部と外切刃角の大きい山裾側外切刃部との連続した２つの切刃部より構成され、その山裾側外切刃部に沿う逃げ面の逃げ角が５〜１５度の範囲に設定されてなる深穴切削用スローアウェイチップ。
2. 内切刃に沿ってマージンが形成されてなる請求項１に記載の深穴切削用スローアウェイチップ。
3. ドリルヘッドへの取付状態でヘッド軸心側に臨む前記１区分の刃先における山裾側外切刃部と、同取付状態でヘッド外周側に臨む前記１区分の刃先における内切刃とが、互いに平行に配置するか、もしくは互いの刃先縁の穿孔方向前方側への延長線が交わるように配置してなる請求項１又は２に記載の深穴切削用スローアウェイチップ。
4. 円筒形のヘッド本体の前端面の少なくとも中央側と周辺側とを含む複数箇所にそれぞれ、協働して被削材を穿孔する刃体がねじ止め固着され、少なくとも中央側刃体が前記請求項１〜３のいずれかに記載の深穴切削用スローアウェイチップからなることを特徴とする深穴切削用ドリルヘッド。
5. 前記中央側のスローアウエイチップは、刃先全体がヘッド軸心を中心とする半径線と平行して且つ該半径線よりも切削回転方向前方の芯上がり位置に配置すると共に、穿孔方向に臨む前記１区分の刃先における内切刃の内端がヘッド軸心から離間して該軸心付近に非切削ゾーンを形成する請求項４に記載の深穴切削用ドリルヘッド。
6. 前記中央側のスローアウエイチップは、切刃全体がヘッド軸心を中心とする半径線よりも切削回転方向前方へ０．２〜１．５ｍｍの芯上がり位置に配置すると共に、穿孔方向に臨む前記１区分の刃先における内切刃の内端がヘッド軸心から０．０５〜０．５ｍｍ離間してなる請求項５に記載の深穴切削用ドリルヘッド。
7. 前記中央側のスローアウエイチップは、切刃全体がヘッド軸心を中心とする半径線に沿うと共に、穿孔方向に臨む前記１区分の刃先における内切刃の内端がヘッド軸心を越える位置に配置してなる請求項４に記載の深穴切削用ドリルヘッド。
8. 周辺側刃体が前記請求項２に記載の深穴切削用スローアウェイチップからなり、そのヘッド外周側に臨む前記１区分の刃先における内切刃がヘッド軸方向と平行に配置してなる請求項４〜７のいずれかに記載の深穴切削用ドリルヘッド。
9. 中央側及び周辺側と中間部との少なくとも３個の刃体を備え、全ての刃体が前記請求項１〜３のいずれかに記載の深穴切削用スローアウェイチップからなる請求項４〜８のいずれかに記載の深穴切削用ドリルヘッド。

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