JP2009262319A - ドリル用インサートおよびインサートドリル - Google Patents

Abstract

【課題】被削材への接触時に切刃の欠損や振れを生じることがなく、加工穴内壁面に高い表面品位を与える。
【解決手段】正方形平板状のインサート本体１１のすくい面１２の４辺稜部に形成された切刃１５の１つをインサートドリルのドリル本体先端側に突出させて着脱可能に取り付けられるドリル用インサートにあって、切刃１５を、コーナ刃２０からすくい面１２の一方の周回り方向に向けて順に延びる主切刃２１とワイパー刃２２により構成し、すくい面１２に対向する平面視において、主切刃２１をさらに、凸曲線状をなしてコーナ刃２０から延びる第１主切刃部２１Ａと、この第１主切刃部２１Ａに滑らかに接して直線状に延びる第２主切刃部２１Ｂとから構成するとともに、ワイパー刃２２を、この第２主切刃部２１Ｂに鈍角に交差する方向に延びる直線状に形成する。
【選択図】図６

Description

本発明は、インサート着脱式のドリルに取り付けられるドリル用インサート、およびかかるドリル用インサートを取り付けたインサートドリルに関するものである。

このようなドリル用インサートおよびインサートドリルとしては、例えば特許文献１、２に、概略正方形平板状のドリル用インサートを、ドリル本体の先端にその軸線を挟んで互いに反対側の径方向内周側と外周側とに着脱可能に取り付けたものが開示されている。このようなインサートドリルでは、ドリル用インサートの正方形状をなすすくい面の各辺に形成された切刃のうち１つがドリル本体先端に突出させられ、かつ内外周のドリル用インサートのこれら１の切刃が軸線回りの回転軌跡において互いに交差させられるように配設されて、径方向内周側のドリル用インサートによって加工穴の内周側を、径方向外周側のドリル用インサートによって加工穴の外周側を、それぞれ穿孔して所定の径の加工穴を形成することになる。

特公昭５３−１５２３４号公報 特表２００５−５２７３９０号公報

ところが、このうち特許文献１に記載のインサートドリルでは、内外周のドリル用インサートがともに、その正方形状のすくい面のコーナ部に位置するコーナ刃を最もドリル本体の軸線方向最先端に突出させて取り付けられており、各ドリル用インサートの上記１の切刃はこのコーナ刃から被削材に接触することになるため、欠損を生じ易くなるおそれがあった。また、このうち径方向外周側のドリル用インサートでは、この１の切刃の外周側に隣接する他の１の切刃とのコーナ刃がドリル本体の最外周に位置することになるため、送りを大きくした場合には加工穴の内壁面の表面品位が悪化するおそれもある。

一方、特許文献２に記載のドリル用インサートでは、上記１の切刃に移行刃縁部分を設けて段差状としているが、このような切刃が径方向外周側のドリル用インサートにおいてドリル本体の外周側に向けられたときには、この段差が加工穴の内壁面に干渉してやはり表面品位の悪化を招くおそれがある。また、この特許文献２に記載のインサートドリルでは、１の切刃のうち最も軸線方向最先端に位置する切刃部分が、概ね該軸線に垂直な方向に延びる直線状とされているため、被削材への接触が同時になることから、大きな衝撃が生じてバランスが損なわれやすく、さらには内周側と外周側とでドリル用インサートが異なるものであるため、その管理が煩雑となるとともに内外周でインサートの取り付け間違いをおこすおそれもある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、被削材への接触時に切刃の欠損や振れを生じることがなく、また加工穴内壁面の高い表面品位を与えることができて、インサート寿命の延長と加工精度の向上を図ることが可能なドリル用インサートを提供し、また内外周側で同一のかかるドリル用インサートを用いてこのような穴明け加工が可能なインサートドリルを提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明のドリル用インサートは、正方形平板状のインサート本体を有して、このインサート本体の一方の正方形面がすくい面をなし、このすくい面の４つの辺稜部にそれぞれ切刃が形成されて、これらの切刃のうち１つをインサートドリルのドリル本体先端側に突出させて着脱可能に取り付けられるドリル用インサートであって、上記切刃は、上記すくい面のコーナ部に位置するコーナ刃から該すくい面の一方の周回り方向に向けて順に延びる主切刃とワイパー刃とにより構成されており、上記すくい面に対向する平面視において、上記主切刃はさらに、凸曲線状をなして上記コーナ刃から延びる第１主切刃部と、この第１主切刃部に滑らかに接して直線状に延びる第２主切刃部とから構成されるとともに、上記ワイパー刃は、この第２主切刃部に鈍角に交差する方向に延びる直線状に形成されていることを特徴とする。

また、本発明のインサートドリルは、軸線回りに回転されるドリル本体の先端に、少なくとも２つのこのようなドリル用インサートが、それぞれ１の上記切刃を上記ドリル本体の先端側に突出させて、上記軸線に対する径方向内周側と外周側とに着脱可能に取り付けられたインサートドリルであって、これら径方向内周側と外周側とに取り付けられた上記ドリル用インサートは、同形同大の上記インサート本体を有し、上記１の切刃の第１主切刃部がいずれも径方向外周側に位置して、これら１の切刃の上記軸線回りにおける回転軌跡同士が互いに交差させられており、このうち径方向外周側のドリル用インサート（以下、外周側インサートと称する。）は、その上記１の切刃の径方向外周側に隣接する他の１の切刃の上記ワイパー刃が上記回転軌跡において上記軸線方向に延びるように配設されるとともに、径方向内周側のドリル用インサート（以下、内周側インサートと称する。）は、その上記１の切刃の第２主切刃部に、外周側インサートとの上記１の切刃の回転軌跡同士の交点を通り上記軸線に直交する仮想平面が交差させられていて、この内周側インサートにおける上記１の切刃の第１主切刃部が、上記軸線方向の最先端に突出させられていることを特徴とする。

従って、まず上記構成のインサートドリルでは、ドリル本体の径方向内外周に、同形同大のインサート本体を有する同一のドリル用インサートが取り付けられるため、これら内外周側のドリル用インサートに取り付け間違いが生じることはなく、また１種類のドリル用インサートを用意すればよいので、インサート管理が簡略化される。

そして、このうち内周側インサートでは、そのドリル本体先端側に突出させられる１の切刃のうち、主切刃の第２主切刃部が、内外周側インサートの１の切刃同士の交点を通る上記仮想平面と交差していて、これにより主切刃の凸曲線状に形成された第１主切刃部が最先端に位置して被削材に接触することになるので、コーナ刃が接触する場合のように欠損を生じることがなく、また直線状の切刃部が接触する場合のように振れを生じることもない。

その一方で、外周側インサートにおいては、先端側に向けられた１の切刃の径方向外周側に隣接する他の１の切刃のワイパー刃が、直線状をなしていて、ドリル本体の軸線回りの回転軌跡において該軸線方向に延びるように配設されているので、このワイパー刃によって加工穴の内壁面をさらって仕上げ加工することができ、これにより該内壁面に高い表面品位を確保することができる。しかも、このワイパー刃と主切刃の第２主切刃部とは鈍角に交差する方向に配置されているので、その交差部が加工穴の内壁面と干渉することもない。

ここで、上記ドリル用インサートにおいては、上記第１主切刃部が上記平面視においてなす凸曲線の曲率半径は、インサートドリルのドリル径Ｄに対して０．６×Ｄ〜１．０×Ｄの範囲とされるのが望ましく、これよりも曲率半径が小さいと接触時に欠損を生じるおそれがある一方、これよりも曲率半径が大きいと接触時に大きな振れを生じるおそれがある。

また、この第１主切刃部がなす凸曲線の弦の長さは、上記平面視において上記すくい面に内接する円の直径ＩＣに対して０．３×ＩＣ〜０．７×ＩＣの範囲とされているのが望ましく、弦の長さがこれよりも短いと、主切刃において円弧状の第１切刃部が小さくなるため、被削材へ接触時の欠損のおそれが生じる一方、これよりも弦の長さが長いと、内周側インサートにおいて第１主切刃部の上記仮想平面から先端側への突き出し量が大きくなりすぎて、接触時にこの内周側インサートだけが被削材を穿孔する距離が長くなり、バランスを欠いてやはり振れを生じ易くなる。

さらに、上記ワイパー刃の長さは、上記平面視において０．１ｍｍ〜０．５ｍｍとされるのが望ましく、これよりも短いと、送りが大きくなったときに加工穴の内壁面を平滑に仕上げることが困難となるおそれがある一方、これよりも長いと、内壁面との接触が過大になって切削抵抗の増大を招くおそれがある。

また、このワイパー刃は、上記平面視において上記第２主切刃部に対し１°〜３°の角度をなして交差する方向に延びているのが望ましく、この角度が小さすぎると、第２主切刃部からワイパー刃にかけてが直線状に近くなり、第２主切刃部が加工穴の内壁面に接触して切削抵抗が増大するおそれが生じる一方、この角度が大きすぎるとこれらワイパー刃と第２主切刃部との交差部が加工穴内壁面に干渉したときに傷を付けて表面品位を損なうおそれがある。

一方、本発明のインサートドリルにおいては、内周側インサートにおける上記１の切刃の第１主切刃部の上記軸線方向突端と、外周側インサートにおける上記１の切刃のワイパー刃の上記軸線方向最先端との該軸線方向における間隔が、０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍとされるのが望ましく、これよりも上記間隔が小さいと、ドリル本体の送りが大きい場合には外周側インサートの先端側に向けられた１の切刃のワイパー刃が加工穴底面の切削に大きく関与することにより摩耗等を生じてしまって、このワイパー刃を加工穴内壁面の仕上げに使用することができなくなるおそれがあり、逆にこれよりも上記間隔が大きいと、内周側インサートにおける第１主切刃部の突き出し量が大きくなって、やはり接触時にこの内周側インサートだけが被削材を穿孔する距離が長くなることにより、振れが生じ易くなるおそれがある。

また、上記内周側インサートにおける上記１の切刃の第２主切刃部は、上記仮想平面に対して３°〜８°の交差角で交差していることが望ましく、この交差角が小さすぎると、接触時に第１主切刃部とともに直線状の第２主切刃部が大きく被削材に接触することになって振れが生じ易くなる一方、交差角が大きすぎると、この内周側インサートの１の切刃における主切刃の第１主切刃部の上記コーナ刃側やコーナ刃そのものが接触時や穿孔時に大きく切削に関与することになって欠損を生じ易くなるおそれがある。

さらに、外周側インサートにおける上記１の切刃の第２主切刃部は、上記仮想平面に対して１°〜３°の交差角で交差していることが望ましく、この交差角が小さすぎると、外周側インサートの１の切刃における第２主切刃部がこの軸線に垂直な仮想平面上に位置する状態に近くなって、この外周側インサートが接触する際に振れが生じ易く、逆にこの交差角が大きすぎると、第２主切刃部に第１主切刃部およびコーナ刃を介して連なる外周側のワイパー刃が軸線方向後端側に位置してしまい、加工穴が止まり穴である場合などに穴底近くまで内壁面を仕上げることができなくなるおそれが生じる。

以上説明したように、本発明のドリル用インサートおよびこれを取り付けたインサートドリルによれば、被削材への接触時に切刃に欠損を生じるようなことがなく、インサート寿命の延長を図って円滑な穴明け加工を行うことができるとともに、この接触時にドリル本体に振れが生じたりするのも防ぐことができ、しかも加工穴の内壁面を高い表面品位に仕上げることができるので、真円度や同軸度、円筒度の優れた高精度の加工穴を形成することが可能となる。また、ドリル本体先端の内外周でインサート本体の寸法、形状が同一のドリル用インサートが取り付けられるので、インサート管理が簡略化できて効率的である。

本発明のインサートドリルの一実施形態を示す平面図である。 図１に示す実施形態の側面図である。 図１に示す実施形態を軸線Ｏ方向先端側から見た正面図である。 図１に示す実施形態の外周側インサート１０Ｂ周辺を示す斜視図である。 図１に示す実施形態の内周側インサート１０Ａ周辺を示す斜視図である。 本発明の一実施形態のドリル用インサート１０を示す平面図である。 図６に示す実施形態の側面図である。 図６に示す実施形態の斜視図である。 図１に示す実施形態のインサートドリル先端に取り付けられた内外周側インサート１０Ａ、１０Ｂの軸線Ｏ回りの回転軌跡を示す図である。

図１ないし図９は本発明の一実施形態を示すものであって、このうち図１ないし図５は本実施形態のインサートドリルを、図６ないし図８は本実施形態のドリル用インサートを示している。本実施形態のインサートドリルは、そのドリル本体１が鋼材等により形成されて、軸線Ｏを中心とした概略円柱状をなし、その後端側（図１および図２において右側）がシャンク部２とされるとともに、その先端側（図１および図２において左側）には鍔部３を介して刃部４が形成され、シャンク部２が工作機械の主軸に把持されて軸線Ｏ回りにドリル回転方向Ｔ（本実施形態では軸線Ｏ方向先端側から見て図３に示すように反時計回り方向）に回転させられて被削材の穴明け加工に使用される。

この刃部４には、その先端から上記鍔部３にかけて、後端側に向かうに従い軸線Ｏ回りにドリル回転方向Ｔの後方側に捩れる一対の切屑排出溝５が、軸線Ｏに関して互いに反対側に形成されており、これらの切屑排出溝５のドリル回転方向Ｔを向く壁面の先端にインサート取付座６がそれぞれ形成されている。なお、周方向において一対の切屑排出溝５の間には、シャンク部２から延びる切削油剤の供給孔７が穿設されていて、ドリル本体１の先端面に開口させられている。

ここで、これらのインサート取付座６は、図３ないし図５に示すように、一方のインサート取付座６はドリル本体１の外周側に位置して刃部４の外周面に開口するように形成されるとともに、他方のインサート取付座６はドリル本体１の内周側に位置して軸線Ｏを越えて反対側にはみ出すように形成されている。そして、これらのインサート取付座６に、それぞれ本実施形態のドリル用インサート１０がクランプネジ８によって着脱可能に取り付けられている。

このドリル用インサート１０は、そのインサート本体１１が超硬合金等の硬質材料によって形成されて図６ないし図８に示すように概略正方形の平板状をなし、その一対の正方形面の一方がすくい面１２とされるとともに、他方はインサート取付座６の底面に着座する着座面１３とされ、その周りの４つの側面は逃げ面１４とされて、これらすくい面１２と逃げ面１４との交差稜線部、すなわちすくい面１２の４つの辺稜部にそれぞれ切刃１５が形成されている。

なお、すくい面１２の中央から着座面１３にかけては、インサート本体１１をその厚さ方向（図７における上下方向）に貫通して上記クランプネジ８が挿通される取付孔１６が形成されており、インサート本体１１はすくい面１２の中心を通るこの取付孔１６の中心線Ｌに関して９０°ずつ回転対称に形成されている。また、すくい面１２側の取付孔１６の開口部周辺には外縁が正方形状をなす上記厚さ方向に突出した平坦なボス面１７が形成されるとともに、切刃１５にはランド１８が形成されており、これらボス面１７と切刃１５のランド１８との間には、断面凹曲面状をなすブレーカ溝１９がすくい面１２の全周に亙って略一定の幅で形成されている。

切刃１５は、すくい面１２がなす平方形のコーナ部（角部）に位置する１／４凸円弧状のコーナ刃２０と、このコーナ刃２０からすくい面１２の一方の周回り方向（本実施形態では、図６に示すように中心線Ｌ方向にすくい面１２に対向する方向から見た平面視において中心線Ｌを中心として時計回り方向）に向けて順に延びる主切刃２１とワイパー刃２２とから構成されて、このワイパー刃２２が上記一方の周回り方向に隣接する次の切刃１５のコーナ刃２０に連続させられている。なお、本実施形態では、すくい面１２の４つの辺稜部に形成された４つの切刃１５すべてが、上記中心線Ｌに垂直な１つの平面上に位置するようにされている。

このうち、主切刃２１は、本実施形態では切刃１５の大部分を占めており、すくい面１２に対向する上記平面視において、凸曲線状をなしてコーナ刃２０から延びる第１主切刃部２１Ａと、この第１主切刃部２１Ａに滑らかに接して直線状に延びる第２主切刃部２１Ｂとから構成されている。また、第１主切刃部２１Ａもコーナ刃２０に滑らかに接するように形成されている。

ここで、この第１主切刃部２１Ａが上記平面視においてなす凸曲線の曲率半径Ｒｅは、コーナ刃２０がなす円弧の半径よりは十分大きくされ、本実施形態のインサートドリルにおいてドリル本体１の外周側に位置した一方のインサート取付座６に取り付けられた外周側インサートの軸線Ｏに対する外周端となる部分が軸線Ｏ回りになす円の直径、すなわち当該インサートドリルのドリル径Ｄに対して０．６×Ｄ〜１．０×Ｄの範囲とされている。なお、本実施形態では第１主切刃部２１Ａはこのような曲率半径Ｒｅの円弧状とされている。

また、この第１主切刃部２１Ａがなす凸曲線の弦Ｍの長さＮ、すなわち第１主切刃部２１Ａとコーナ刃２０および第２主切刃部２１Ｂとの接点Ｐ、Ｑ同士を結んだ直線の長さは、上記平面視においてすくい面１２に内接する内接円Ｃの直径ＩＣに対して０．３×ＩＣ〜０．７×ＩＣの範囲とされている。なお、この弦Ｍは、接点Ｐから接点Ｑに向かうに従いすくい面１２がなす正方形の外側に向かうように極僅かに傾斜させられている。

さらに、第２主切刃部２１Ｂは、第１主切刃部２１Ａとの接点Ｑからワイパー刃２２側に向かうに従い、すくい面１２がなす正方形の内側に後退するように、例えば第１主切刃部２１Ａの弦Ｍの第２主切刃部２１Ｂ側への延長線に対して３°〜８°程度の角度で極僅かに傾斜させられている。なお、これら第１、第２主切刃部２１Ａ、２１Ｂの接点Ｑは、本実施形態では図６に示すように切刃１５の略中央に位置しており、従って第１主切刃部２１Ａは第２主切刃部２１Ｂよりも概ねワイパー刃２２の長さ分だけ長くされている。さらに、上記内接円Ｃは、略この接点Ｑにおいてすくい面１２に内接、すなわち切刃１５に接するようにされている。

また、ワイパー刃２２は、上記平面視においてこの第２主切刃部２１Ｂに交点Ｒにおいて鈍角に交差する方向に延びる直線状に形成されており、その交差角度は１７７°〜１７９°と平角に近く、すなわち図６に示すように第２主切刃部２１Ｂ側への延長線が第２主切刃部２１Ｂになす角度αが１°〜３°となるようにされている。さらに、このワイパー刃２２は、上記平面視において０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの長さＷとされていて、本実施形態ではこの長さＷは図６に示すように、第１、第２主切刃部２１Ａ、２１Ｂはもとよりコーナ刃２０よりも短くされている。

なお、互いに直線状をなすこれらワイパー刃２２と第２主切刃部２１Ｂとは、本実施形態では交点Ｒにおいて上記角度αをもって曲折するように接続されているが、この交点Ｒ周辺で凸円弧等を介して滑らかに接続されていてもよい。一方、ワイパー刃２２は、上記一方の周回り方向に隣接する次の切刃１５のコーナ刃２０とは、接点Ｓにおいて滑らかに接するように連続させられている。

一方、上記逃げ面１４は、図７に示すように上記厚さ方向にすくい面１５から離間するに従い漸次後退するように形成されていて、これにより本実施形態のドリル用インサート１０はこの逃げ面１４に予め逃げ角が与えられたポジティブインサートとされている。ただし、この逃げ面１４は、切刃１５に連なるすくい面１５側の第１逃げ面部１４Ａが、着座面１３側の第２逃げ面部１４Ｂに対して凹曲面状の段差面１４Ｃを介して一段突出するようにされており、しかも上記第１逃げ面部１４Ａは、その逃げ角が第２逃げ面部１４Ｂの逃げ角よりも小さくされている。

なお、このうち第１逃げ面部１４Ａは、切刃１５が上述のようなコーナ刃２０と第１、第２主切刃部２１Ａ、２１Ｂよりなる主切刃２１とワイパー刃２２とから構成されているのに伴い、上記一方の周回り方向に向けて、コーナ刃２０に連なる部分では凸円筒面状あるいは凸円錐面状とされるとともに、第１主切刃部２１Ａに連なる部分では凸状に湾曲し、さらに第２主切刃部２１Ｂとワイパー刃２２に連なる部分では傾斜平面状とされて、互いに鈍角に交差する方向に配されることになる。

これに対して、上記第２逃げ面部１４Ｂは、コーナ刃２０に連なる部分は凸円筒面状あるいは凸円錐面状であるものの、主切刃２１およびワイパー刃２２に連なる部分は面一な傾斜平面状とされており、この部分は、インサート取付座６の壁面に当接させられてインサート本体１１の回転等を拘束する拘束面とされる。なお、この逃げ面１４と着座面１３との交差稜線部には、凹曲面状の逃げ部が全周に亙って形成されている。

本実施形態のインサートドリルでは、同形同大のインサート本体１１を有する２つのこのような構成のドリル用インサート１０が、すくい面１２をドリル回転方向Ｔ側に向けるとともに、その４つの切刃１５のうち１の切刃１５をドリル本体１の先端側に突出させて、径方向内周側と外周側の上記インサート取付座６にそれぞれ着脱可能に取り付けられる。すなわち、これらのインサート取付座６に取り付けられるドリル用インサート１０は同一種類のものである。

図９は、こうして取り付けられた内外周側インサート１０Ａ、１０Ｂの軸線Ｏ回りの回転軌跡を示すものであるが、この図９や、図４および図５に示すように、これら内外周側インサート１０Ａ、１０Ｂは、いずれもその１の切刃１５の主切刃２１のうち第１主切刃部２１Ａがドリル本体１１の径方向外周側に位置するようにして取り付けられている。そして、さらにこれら１の切刃１５は、回転軌跡において概ね内周側インサート１０Ａの外周側のコーナ刃２０と外周側インサート１０Ｂの第２主切刃部２１Ｂとが互いに交差させられている。

このうち、外周側インサート１０Ｂは、本実施形態では４つの切刃１５が位置する中心線Ｌに垂直な上記平面が軸線Ｏと平行になるとともに、図９に示すように上記１の切刃１５のワイパー刃２２が、内外周側インサート１０Ａ、１０Ｂの１の切刃１５同士の回転軌跡の交点を通る軸線Ｏに垂直な仮想平面Ｘと平行となるように配置されており、特にこれら１の切刃１５の回転軌跡が外周側インサート１０Ｂの上記交点Ｒで交差している場合には、該ワイパー刃２２はこの仮想平面Ｘ上に位置するように配置される。従って、外周側インサート１０Ｂの１の切刃１５は、このワイパー刃２２と主切刃２１（第２主切刃部２１Ｂ）との交点Ｒから外周側に位置するコーナ刃２０に向けて軸線Ｏ方向に漸次後退するように延びることになり、このうち第２主切刃部２１Ｂが上記仮想平面Ｘに対してなす交差角ξは、１°〜３°の範囲とされている。

ここで、本実施形態のドリル用インサート１０では、４つの切刃１５が中心線Ｌに関して９０°回転対称に形成されていることから、隣接する切刃１５のワイパー刃２２同士は互いに９０°で交差する方向に配置されることになり、従って上記１の切刃１５の径方向外周側に隣接することになる他の１の切刃１５のワイパー刃２２は、上記回転軌跡において軸線Ｏと平行に延びるように配設されることになる。そして、この他の１の切刃のワイパー刃２２は、ドリル本体１の刃部４の外周面から外周側に突出して、刃部４および外周側インサート１０Ｂの最外周に位置することになり、このワイパー刃２２が軸線Ｏ回りになす円（円筒）の直径が上述したドリル径Ｄとなる。

一方、内周側インサート１０Ａは、その１の切刃１５のうち少なくともワイパー刃２２が、図５および図９に示すようにドリル本体１内周側の上記他方のインサート取付座６における軸線Ｏを越えて反対側にはみ出すように形成された部分に配置され、例えば内周側インサート１０Ａのすくい面１２に対向する上記平面視に上記交点Ｒが軸線Ｏ上に位置するように配設されている。また、この交点Ｒから外周側に延びることになる主切刃２１の第２主切刃部２１Ｂは、外周側に向かうに従い先端側に向かうように延びて、上記仮想平面Ｘに対して３°〜８°の交差角βで交差させられている。

そして、このように内周側インサート１０Ａの第２主切刃部２１Ｂが上記仮想平面Ｘと交差させられていることにより、本実施形態のインサートドリルでは、この第２主切刃部２１Ｂのさらに外周側に位置する凸曲線状の第１主切刃部２１Ａが、内外周側インサート１０Ａ、１０Ｂ双方の上記１の切刃１５のうちでも軸線Ｏ方向最先端に突出することになる。ここで、例えば仮想平面Ｘが内周側インサート１０Ａの第２主切刃部２１Ｂのうちでも第１主切刃部２１Ａとの接点Ｑで交差していて、第１主切刃部２１Ａの上記弦Ｍがこの仮想平面Ｘに含まれている場合には、第１主切刃部２１Ａはその凸曲線の中央が当該インサートドリルの最も先端に位置する突端となる。

さらに、この内周側インサート１０Ａの第１主切刃部２１Ａにおける軸線Ｏ方向の突端と、外周側インサート１０Ｂの上記１の切刃１５におけるワイパー刃２２の軸線Ｏ方向最先端との該軸線方向における間隔ｄは、本実施形態では０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍとされている。例えば、上述のように内周側インサート１０Ａの第１主切刃部２１Ａがなす凸曲線の弦Ｍと外周側インサート１０Ｂの１の切刃１５におけるワイパー刃２２とがともに上記仮想平面Ｘ上に位置する場合には、この間隔ｄは第１主切刃部２１Ａにおける弦Ｍからの凸曲線の突出高さとなる。

このように構成されたインサートドリルでは、内周側インサート１０Ａの１の切刃１５によって加工穴の内周側（中心側）が、外周側インサート１０Ｂの１の切刃１５によって加工穴の外周側がそれぞれ切削されて被削材に加工穴が形成される。そして、まずこれら内外周側インサート１０Ａ、１０Ｂが同形同大のインサート本体１１を有する同一のドリル用インサート１０であるので、内外周側インサート１０Ａ、１０Ｂの取り付けを間違えることがなく、誤ったインサート配置による、切削加工中の異常欠損などが生じることはない。また、１種類のドリル用インサート１０を用意すればよいので、インサート管理も大幅に簡略化することができる。

そして、これら内外周側インサート１０Ａ、１０Ｂのうち、内周側インサート１０Ａでは、ドリル本体１１の先端側に突出させられる１の切刃１５のうち、その主切刃２１の第２主切刃部２１Ｂが、内外周側インサート１０Ａ、１０Ｂの１の切刃１５同士の交点を通る軸線Ｏに垂直な仮想平面Ｘと交差していて、この第２主切刃部２１Ｂに連なる内周側インサート１０Ａの凸曲線状に形成された第１主切刃部２１Ａがドリル本体１の最先端に位置して被削材に接触するようにされている。

このため、この１の切刃１５が被削材に接触する際に、例えば半径の小さなコーナ刃２０から接触する場合と比べては切刃強度が高いので、接触時の衝撃によって切刃１５に欠損が生じたりするのを防ぐことができる。その一方で、例えば第２主切刃部２１Ｂのような直線状の切刃が一気に被削材に接触する場合と比べては、第１主切刃部２１Ａがその上記突端から徐々に被削材に接触することになるので、接触時にドリル本体１に振れを生じたりするのを抑えることができる。

また、外周側インサート１０Ｂにおいては、上述のように上記１の切刃１５の径方向外周側に隣接する他の１の切刃１５の直線状をなすワイパー刃２２が、ドリル本体１の軸線Ｏと平行に延びるように配設されているので、内外周側インサート１０Ａ、１０Ｂの１の切刃１５によって形成された加工穴の内壁面を、このワイパー刃２２によって仕上げ加工することができる。しかも、このワイパー刃２２とその後端側に連なる第２主切刃部２１Ｂとは略平角に近い鈍角に交差する方向に配置されているので、その交点Ｒ周辺が加工穴の内壁面と干渉して傷を付けたりすることもなく、高い表面品位の加工穴を形成することができる。

従って、上記構成のドリル用インサート１０およびこれを取り付けたインサートドリルによれば、インサート寿命の延長やインサート管理の簡略化を図りつつも、真円度や同軸度、円筒度に優れた高精度で、しかも内壁面の表面品位の高い加工穴を形成することが可能となる。また、ドリル本体１の先端に突出した１の切刃１５に摩耗が生じたりしたときには、内外周側インサート１０Ａ、１０Ｂそれぞれを中心線Ｌ回りに９０°回転させて取り付け直すことにより、各々４回の切刃１５の使用が可能であり、インサート寿命が延長されることとも相俟って経済的である。

しかも、本実施形態では、上記回転軌跡において、外周側インサート１０Ｂの上記１の切刃１５における第２主切刃部２１Ｂに、内周側インサート１０Ａの上記１の切刃１５におけるコーナ刃２０が交差して、このコーナ刃２０に連なる主切刃２１の第１主切刃部２１Ａが上記外周側インサート１０Ｂの１の切刃１５におけるワイパー刃２２よりも先端側に突出させられているので、後述するようにこの外周側インサート１０Ｂの１の切刃１５のワイパー刃２２が切削に関与することがなく、より確実にこの外周側インサート１０Ｂを上述のように中心線Ｌ回りに９０°回転させて取り付け直すことによって加工穴内壁面の仕上げを行うことができる。

ただし、本実施形態では上述のように上記回転軌跡において外周側インサート１０Ｂの上記１の切刃１５の径方向外周側に隣接する他の１の切刃１５のワイパー刃２２が軸線Ｏと平行に延びるように配設されているが、このワイパー刃２２は厳密に軸線Ｏと平行でなくてもよく、軸線Ｏ方向に延びていればよい。例えば、このワイパー刃２２は、上記回転軌跡において軸線Ｏ方向後端側に向かうに従い、例えば２°以下程度の角度の範囲内で、望ましくはそのうち１°以上の範囲内で、内周側に向かうように僅かに傾斜していてもよい。

また、本実施形態のドリル用インサート１０では、内周側インサート１０Ａにおいて上述のように被削材に接触する第１主切刃部２１Ａがなす凸曲線の曲率半径Ｒｅが、インサートドリルのドリル径Ｄに対して０．６×Ｄ〜１．０×Ｄの範囲とされており、これにより一層の切刃１５の欠損と接触時のドリル本体１の振れの防止を図ることができる。すなわち、これよりも曲率半径Ｒｅが小さいとコーナ刃２０が接触する場合と変わらなくなって欠損を生じ易くなる一方、これよりも曲率半径Ｒｅが大きいと直線状の切刃が接触するのと変わらなくなって振れを生じ易くなる。

さらに、この第１主切刃部２１Ａがなす凸曲線の弦Ｍの長さＮが、本実施形態では中心線Ｌに沿ってすくい面１２に対向する平面視において、このすくい面１２に内接する円Ｃの直径ＩＣに対し０．３×ＩＣ〜０．７×ＩＣの範囲とされており、より確実に接触時の振れを抑えて高精度の穴加工を行うことが可能となる。すなわち、弦Ｍの長さＮがこれよりも短いと、形成されるＲｅ部分が小さくなるため、コーナ刃２０から接触することと同じことになり、接触時の欠損が生じやすくなる一方、これよりも弦Ｍの長さＮが長いと、上記範囲のものと比べて曲率半径Ｒｅが同じならば、第１主切刃部２１Ａの上記仮想平面Ｘから先端側への突き出し量が大きくなるため、接触時に内周側インサート１０Ａだけが被削材を穿孔する距離も長くなり、バランスが損なわれてやはり振れを生じ易くなる。

さらにまた、本実施形態では上記ワイパー刃２２の長さＷが、上記平面視において０．１ｍｍ〜０．５ｍｍとされており、このワイパー刃２２による加工穴の内壁面の仕上げを確実かつ効率的に行うことができる。すなわち、ワイパー刃２２の長さＷがこれより短いと、穴加工時におけるドリル本体１の送りが大きくなったときに加工穴の内壁面を平滑に仕上げることが困難となるおそれがあり、逆にこれよりも長いと加工穴内壁面とのワイパー刃２２の接触長さが長くなりすぎて切削抵抗の増大を招き、ドリル本体１の回転駆動力が必要以上に増大するなど加工効率の低下を招くおそれがある。

しかも、このワイパー刃２２は、本実施形態では上記平面視において第２主切刃部２１Ｂに対して１°〜３°の角度αで交差する方向に延びており、これによってもワイパー刃２２による加工穴内壁面の仕上げを確実かつ効率的に行うことができる。すなわち、この角度αが上記範囲よりも小さくて０°に近く、つまり外周側インサート１０Ｂの外周側を向く上記他の１の切刃１５において、ワイパー刃２２から第２主切刃部２１Ｂが直線状に延びる状態に近くなり、加工穴内壁面とのクリアランスが小さくなってこの第２主切刃部２１Ｂが接触したりすることにより切削抵抗の増大を招くおそれがある一方、この角度αが大きすぎると、送りが大きくなってこれらワイパー刃２２と第２主切刃部２１Ａとの交点Ｒ周辺が加工穴内壁面と干渉したときに、この内壁面に傷が付いてその表面品位が損なわれるおそれがある。

一方、本実施形態のインサートドリルにおいては、内周側インサート１０Ａの上記１の切刃１５における第１主切刃部２１Ａの軸線Ｏ方向の突端に対して、外周側インサート１０Ｂの同じく上記１の切刃１５におけるワイパー刃２２の軸線Ｏ方向の最先端が、この軸線Ｏ方向に０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの間隔ｄをあけて後端側に位置させられており、やはり接触時の振れを抑えつつ、この外周側インサート１０Ｂの１の切刃１５のワイパー刃２２が穴底面の切削に関与してしまって内壁面の仕上げに使用できなくなるような事態を防止することができる。

すなわち、この間隔ｄが上記範囲よりも小さいと、特にドリル本体１１の送りが大きい場合に、この外周側インサート１０Ｂのワイパー刃２２が内周側インサート１０Ａの主切刃２１（第１主切刃部２１Ａ）によって形成された加工穴の底面に切り込まれて切削に関与することにより摩耗等が生じ、上述のように外周側インサート１０Ｂを中心線Ｌ回りに９０°回転させてこのワイパー刃２２が外周側を向くように取り付け直しても、加工穴内壁面の仕上げを行うことができなくなるおそれがある。

その一方で、この間隔ｄが大きすぎても、内周側インサート１０Ａの上記１の切刃１５における第１主切刃部２１Ａの突端が被削材に接触してから外周側インサート１０Ｂの上記１の切刃１５が被削材に接触するまでの距離が大きくなり、従って内周側インサート１０Ａだけが接触して切削を行う状態が長く続くため、ドリル本体１に径方向に作用する切削負荷のバランスが損なわれて振れを生じ易くなる。

また、本実施形態では内周側インサート１０Ａの上記１の切刃１５における第２主切刃部２１Ｂが、上記仮想平面Ｘに対して３°〜８°の交差角βで交差させられており、これによっても接触時のドリル本体１の振れやドリル用インサート１０の切刃１５の欠損等を効果的に防止することができる。すなわち、この交差角βが小さすぎると、軸線Ｏに垂直に近い方向に延びることになる直線状の第２主切刃部２１Ｂが第１主切刃部２１Ａとともに大きく被削材に接触することになって振れを生じ易く、逆に交差角βが大きすぎると、第１主切刃部２１Ａのうちでもコーナ刃２０側や、このコーナ刃２０そのものが被削材に接触することになって、接触時の衝撃により該コーナ刃２０に欠損が生じ易くなる。

さらに、本実施形態のインサートドリルでは、外周側インサート１０Ｂの上記１の切刃１５における第２主切刃部が、上記仮想平面Ｘに対して１°〜３°の交差角ξで交差させられており、やはり接触時の振れを確実に防ぐとともに、加工穴の内壁面も確実に仕上げることが可能となる。すなわち、この交差角ξが小さすぎると、外周側インサート１０Ｂの上記１の切刃１５における第２主切刃部２１Ｂが軸線Ｏに垂直なこの仮想平面Ｘに近づいて外周側インサート１０Ｂが接触する際に振れが生じ易く、逆にこの交差角ξが大きすぎると、この第２主切刃部２１Ｂに第１主切刃部２１Ａおよびコーナ刃２０を介して連なる外周側のワイパー刃２２が軸線Ｏ方向後端側に位置してしまい、加工穴が止まり穴である場合などに穴底近くまで内壁面を仕上げることができなくなるおそれが生じる。

なお、上述のように内周側インサート１０Ａの上記１の切刃１５における第１主切刃部２１Ａの弦Ｍと、外周側インサート１０Ｂの上記１の切刃１５におけるワイパー刃２２とが上記仮想平面Ｘ上に位置している場合には、上記交差角ξは、図９に示すようにドリル用インサート１０においてワイパー刃２２の第２主切刃部２１Ｂ側への延長線が該第２主切刃部２１Ｂに対してなす角度αと略等しくなり、また上記角度βは、ドリル用インサート１０において第２主切刃部２１Ｂが第１主切刃部２１Ａの弦Ｍの第２主切刃部２１Ｂ側への延長線に対してなす角度と等しくなる。

１ ドリル本体
６ インサート取付座
１０ ドリル用インサート
１１ インサート本体
１２ すくい面
１５ 切刃
２０ コーナ刃
２１ 主切刃
２１Ａ 第１主切刃部
２１Ｂ 第２主切刃部
２２ ワイパー刃
Ｏ ドリル本体の軸線
Ｔ ドリル回転方向
Ｌ インサート本体１１の中心線
Ｍ 第１主切刃部２１Ａがなす凸曲線の弦
Ｎ 弦Ｍの長さ
Ｒｅ 第１主切刃部２１Ａの曲率半径
Ｗ ワイパー刃２２の長さ
Ｃ すくい面１２に内接する内接円
ＩＣ 内接円Ｃの直径
Ｄ ドリル外径
ｄ 内周側インサート１０Ａにおける１の切刃１５の第１主切刃部２１Ａの軸線Ｏ方向突端と、外周側インサート１０Ｂにおける１の切刃１５のワイパー刃２２の軸線Ｏ方向最先端との軸線Ｏ方向における間隔
α ドリル用インサート１０においてワイパー刃２２の第２主切刃部２１Ｂ側への延長線が該第２主切刃部２１Ｂに対してなす角度
β 内周側インサート２１Ａにおける１の切刃１５の第２主切刃部２１Ｂが仮想平面Ｘに対してなす交差角
ξ 外周側インサート１０Ｂにおける１の切刃１５の第２主切刃部２１Ｂが仮想平面Ｘに対してなす交差角

Claims (9)

1. 正方形平板状のインサート本体を有して、このインサート本体の一方の正方形面がすくい面をなし、このすくい面の４つの辺稜部にそれぞれ切刃が形成されて、これらの切刃のうち１つをインサートドリルのドリル本体先端側に突出させて着脱可能に取り付けられるドリル用インサートであって、
   上記切刃は、上記すくい面のコーナ部に位置するコーナ刃から該すくい面の一方の周回り方向に向けて順に延びる主切刃とワイパー刃とにより構成されており、
   上記すくい面に対向する平面視において、上記主切刃はさらに、凸曲線状をなして上記コーナ刃から延びる第１主切刃部と、この第１主切刃部に滑らかに接して直線状に延びる第２主切刃部とから構成されるとともに、
   上記ワイパー刃は、この第２主切刃部に鈍角に交差する方向に延びる直線状に形成されていることを特徴とするドリル用インサート。
2. 上記第１主切刃部が上記平面視においてなす凸曲線の曲率半径は、上記インサートドリルのドリル径Ｄに対して０．６×Ｄ〜１．０×Ｄの範囲とされていることを特徴とする請求項１に記載のドリル用インサート。
3. 上記第１主切刃部がなす凸曲線の弦の長さが、上記平面視において上記すくい面に内接する円の直径ＩＣに対して０．３×ＩＣ〜０．７×ＩＣの範囲とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のドリル用インサート。
4. 上記ワイパー刃は、上記平面視において０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの長さとされていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のドリル用インサート。
5. 上記ワイパー刃は、上記平面視において上記第２主切刃部に対し１°〜３°の角度をなして交差する方向に延びていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のドリル用インサート。
6. 軸線回りに回転されるドリル本体の先端に、少なくとも２つの請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のドリル用インサートが、それぞれ１の上記切刃を上記ドリル本体の先端側に突出させて、上記軸線に対する径方向内周側と外周側とに着脱可能に取り付けられたインサートドリルであって、
   これら径方向内周側と外周側とに取り付けられた上記ドリル用インサートは、同形同大の上記インサート本体を有し、上記１の切刃の第１主切刃部がいずれも径方向外周側に位置して、これら１の切刃の上記軸線回りにおける回転軌跡同士が互いに交差させられており、
   このうち径方向外周側のドリル用インサートは、その上記１の切刃の径方向外周側に隣接する他の１の切刃の上記ワイパー刃が上記回転軌跡において上記軸線方向に延びるように配設されるとともに、
   径方向内周側のドリル用インサートは、その上記１の切刃の第２主切刃部に、径方向外周側のドリル用インサートとの上記１の切刃の回転軌跡同士の交点を通り上記軸線に直交する仮想平面が交差させられていて、この径方向内周側のドリル用インサートにおける上記１の切刃の第１主切刃部が、上記軸線方向の最先端に突出させられていることを特徴とするインサートドリル。
7. 上記径方向内周側のドリル用インサートにおける上記１の切刃の第１主切刃部の上記軸線方向突端と、上記外周側のドリル用インサートにおける上記１の切刃のワイパー刃の上記軸線方向最先端との該軸線方向における間隔が、０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍとされていることを特徴とする請求項６に記載のインサートドリル。
8. 上記径方向内周側のドリル用インサートにおける上記１の切刃の第２主切刃部が、上記仮想平面に対して３°〜８°の交差角で交差していることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のインサートドリル。
9. 上記径方向外周側のドリル用インサートにおける上記１の切刃の第２主切刃部が、上記仮想平面に対して１°〜３°の交差角で交差していることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか一項に記載のインサートドリル。

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