JP2010000581A - 深孔切削用ドリルヘッド - Google Patents

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Abstract

【課題】ドリルヘッドのヘッド本体が被削材を貫通する時に、切屑排出口を塞ぐようなディスクを発生させることない深孔切削用ドリルヘッドを提供する。
【解決手段】切屑排出口４，５に臨んでヘッド中心部に中心側切刃チップ６を刃先縁６ａがヘッド中心部に向かって下り傾斜状となるように取り付け、周辺部には周辺側切刃チップ７を刃先縁７ａがヘッド中心部に向かって上り傾斜状となるように取り付け、中間には中間側切刃チップ８を刃先縁８ａがヘッド中心部に向かって上り傾斜状となるように取り付け、ヘッド本体２の中空部３内を前記切屑排出口４，５に連通する切屑排出路とした深孔切削用ドリルヘッドにおいて、ヘッド中心部に向かって上り傾斜状の中間側切刃チップ８の逃げ面８ｂのヘッド中心側端部に、ヘッド中心部に向かって下り傾斜となる傾斜面からなるディスクブレーカー１２を形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ヘッド本体先端面に開口した切屑排出口に臨んで中心部に中心側切刃チップ、周辺部に周辺側切刃チップ、その中間に中間側切刃チップが取り付けられ、中空部内を前記切屑排出口に連通する切屑排出路とした深孔切削用ドリルヘッドに関する。
図５は従来の深孔切削装置による深孔切削加工状態を示したもので、先端部にドリルヘッド３１を保持したボーリングバー４１の基端側を、図示しない工具チャックを介して工作機械のスピンドル等に連結して回転駆動するか又は逆に被削材Ｗを回転させることにより行う。ここでは、クーラントは外部供給方式として、中空状ボーリングバー４１を油蜜に包囲するクーラント供給ジャケット１３を用い、このジャケット１３をシールリング１４を介して被削材Ｗに押接した状態で、導入口１５からジャケット１３内にクーラントＣを供給すると、クーラントＣは、ボーリングバー４１の外周面と切削穴Ｈの内周面との間隙Ｔよりドリルヘッド３１のヘッド本体３２先端側へ供給され、図７の(a) から分かるように、切削部で発生する切屑Ｓと共にヘッド本体３２（図６及び図７参照）の切屑排出口３４，３５からボーリングバー４１内の切屑排出路５０へと流入して外部へ排出される。また、図６及び図７の(a) に示すように、ヘッド本体３２には先端面３２ａに開口した切屑排出口３４，３５に臨んで中心部に中心側切刃チップ３６、周辺部に周辺側切刃チップ３７、その中間に中間側切刃チップ３８が取り付けられている。尚、図６において、１６はドリルヘッド３１の外周先端側に設けられたガイドパッド、１７は同外周のやや中間寄りに設けられたクランプ溝を示す。
切削部へのクーラントの供給は、上記した図５及び図７の(a) に示す所謂ＢＴＡシステムのような外部供給方式（シングルチューブ方式）の他に、図７の(b) に示す所謂エジェクタシステムのような内部供給方式（ダブルチューブ方式）とがあり、内部供給方式におけるクーラントは、図７の(b) に矢印で示すように、二重筒状のボーリングバー４１の基部側で内外筒４２，４３間のクーラント供給路４０ａに導入され、先部側でドリルヘッド３１の周壁に設けたクーラント導出口４６より外側へ流出して切削部側へ供給され、切削部で発生する切屑Ｓと共にドリルヘッド３１の切屑排出口３４，３５から内筒４２の内側で構成する排出路４０ｂへ流入させて外部へ排出する。
ところで、上記のようにボーリングバー４１の先端部のドリルヘッド３１によって被削材Ｗの深孔切削加工を行う際に、ドリルヘッド３１が被削材Ｗを貫通するまでは、切刃チップ３６，３７，３８によって切削される被削材Ｗの切屑Ｓは、図７の(a) ，(b) に示すようにドリルヘッド３１の切屑排出口３４，３５の径より小さい片に分断されて、この切屑排出口３４，３５から内部の切屑排出路４０へ流入して外部へ排出されてゆくが、ドリルヘッド３１が被削材Ｗを貫通する時、つまりドリルヘッド３１が図５の仮想線で示すように被削材Ｗの先端壁部分Ｗｏを切削して突き破る時には、ドリルヘッド３１の中心側、周辺側、中間側の３つの切刃チップ３６，３７，３８によって切削された被削材Ｗの切屑が、図８の(a-1)，(a-2)〜(d-1)，(d-2)に示すようなディスクＳａ〜Ｓｄと呼ばれる削り残し塊状片となって、切屑排出口３４，３５から排出されることなくヘッド本体の先端面側に残る。しかして、被削材Ｗが一つの被削材である場合は、貫通した被削材Ｗの孔から前方へ排出されて落下するため其れほど問題にならないが、図９に示すように複数枚の被削材Ｗ１〜Ｗ５を重ねて深孔加工を行う場合には、１枚目の被削材Ｗ１の孔を明けて２枚目の被削材Ｗ２の孔加工をしようとすると、１枚目被削材Ｗ１の孔の出口でディスクＳａ〜Ｓｄが詰まって切屑の排出口が塞がれ、孔加工ができなくなってしまうという問題があった。
図８の(a-1) 及び(a-2) は、中心側、周辺側、中間側の３つの切刃チップ３６，３７，３８を備えたドリルヘッド３１の中心側切刃チップ３６によって発生する円錐形状のディスクＳａの正面図及び断面図、(b-1) 及び(b-2) は中間側切刃チップ３８によって発生するドーナツ状のディスクＳｃの正面図及び断面図、(c-1) 及び(c-2) は周辺側切刃チップ３７によって発生する径大ドーナツ状のディスクＳｂの正面図及び断面図であり、(d-1) 及び(d-2) は中心側切刃チップ３６と中間側切刃チップ３８とによって発生するハット状のディスクＳｄで、ディスクＳａとディスクＳｃとが一体に結合したものを示す正面図及び断面図である。
本発明は、上記の課題に鑑み、ドリルヘッドのヘッド本体が被削材を貫通した時に、切屑排出口を塞ぐようなディスクを発生させることなく、切屑を細かく分断して、確実に切屑排出口から排出させることのできる深孔切削用ドリルヘッドを提供することを目的とする。
上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明は、ヘッド本体先端面２ａに開口した切屑排出口４，５に臨んでヘッド中心部に中心側切刃チップ６を刃先縁６ａがヘッド中心部に向かって下り傾斜状となるように取り付け、周辺部には周辺側切刃チップ７を刃先縁７ａがヘッド中心部に向かって上り傾斜状となるように取り付け、中間には中間側切刃チップ８を刃先縁８ａがヘッド中心部に向かって上り傾斜状となるように取り付け、ヘッド本体２の中空部３内を前記切屑排出口４，５に連通する切屑排出路とした深孔切削用ドリルヘッドにおいて、
中間側切刃チップ８が中心側切刃チップ６と周方向にオーバーラップする部分ＯＬ又はそれより若干手前側を含む部分Ｍの先端面側を切除することにより、ヘッド中心部に向かって上り傾斜状の中間側切刃チップ８の逃げ面８ｂのヘッド中心側端部に、ヘッド中心部に向かって下り傾斜となる傾斜面からなるディスクブレーカー１２を形成してなることを特徴とする。
請求項２は、請求項１に記載の深孔切削用ドリルヘッドにおいて、前記ディスクブレーカー１２は、図２の(b) に示すように、前記オーバーラップ部分ＯＬ又はそれより若干手前側を含む部分Ｍにおいてヘッド本体２の回転軸線Ｇと直交する面Ｑに対する角度が０°〜６０°となるような傾斜面に形成されていることを特徴とする。
上記解決手段による発明の効果を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明によれば、中間側切刃チップ８が中心側切刃チップ６と周方向にオーバーラップする部分ＯＬ又はそれより若干手前側を含む部分Ｍの先端面側を切除して、ヘッド中心部に向かって上り傾斜状の中間側切刃チップ８の逃げ面８ｂのヘッド中心側端部に、ヘッド中心部に向かって下り傾斜となる傾斜面からなるディスクブレーカー１２を形成しているから、ディスクブレーカー１２によって、特に中心側切刃チップ６で削られる切屑と中間側切刃チップ８で削られる切屑との縁が切られ、これによりドリルヘッド１が被削材Ｗを貫通する時には、各切刃チップ６，７，８と被削材Ｗの先端壁部分との間で形成されようとする削り残し塊状片が分断破砕されて、その分断破砕された切屑は、切屑排出口４，５から内部の切屑排出路へ流入して外部へ排出される。
従って、複数枚の被削材Ｗ１〜Ｗ５を重ねて深孔加工を行う場合も、１枚目の被削材Ｗ１を貫通する時には、各切刃チップ６，７，８と被削材Ｗの先端壁部分との間で形成されようとする削り残し塊状片が分断破砕され、その分断破砕された切屑は、切屑排出口４，５から内部の切屑排出路３へ流入して外部へ排出されるから、ヘッド本体２の切屑排出口４，５を塞がれることがなくなって、２枚目以降も正常な切削が行われ、複数枚の被削材の重ね深孔加工を適正に行うことができる。
請求項２に係る発明のように、ディスクブレーカー１２は、オーバーラップ部分ＯＬ又はそれより若干手前側を含む部分Ｍにおいてヘッド本体２の回転軸線Ｇと直交する面Ｑに対する角度θが０°〜６０°の範囲の傾斜面に形成されることが望ましい。
以下に本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明すると、図１の(a) は本発明に係る深孔切削用ドリルヘッド１を示す正面図、(b) はその平面図であり、図２の(a) は図１の(a) の一部拡大図、(b) は更にその一部拡大図であり、図３は本発明の他の実施形態を示す図２の(b) と同様な一部拡大図であり、図４の(a) は本発明に係るドリルヘッド１を示す斜視図、(b) は従来のドリルヘッドを示す斜視図である。この深孔切削用ドリルヘッド１は、先端側が略鈍角円錐形を成す略円筒形状のヘッド本体２を有し、ヘッド本体２の内部は中空部３を形成し、ヘッド本体２の下端側は全面開口している。
略鈍角円錐形を成すヘッド本体先端面２ａには、中空部３と連通する大小２つの切屑排出口４，５が相互に径方向に対向して形成され、大きい切屑排出口４のヘッド径方向に沿う開口側縁に中央側切刃チップ６及び周辺側切刃チップ７が、また小さい切屑排出口５のヘッド径方向に沿う開口側縁に中間側切刃チップ８が、夫々ヘッド側に設けた凹窪部９，１０，１１にロウ付けされている。
図１の(a)、図２及び図４の(a)に示すように、中心側切刃チップ６は、その刃先縁６ａがヘッド中心部に向かって下り傾斜となるように取り付けられ、従って逃げ面６ｂもヘッド中心部に向かって下り傾斜状となっており、周辺側切刃チップ７は、その刃先縁７ａがヘッド中心部に向かって上り傾斜となるように取り付けられ、従って逃げ面７ｂもヘッド中心部に向かって上り傾斜状となっており、また中間側切刃チップ８は、周辺側切刃チップ７と同様に刃先縁８ａがヘッド中心部に向かって上り傾斜となるように取り付けられ、従って逃げ面８ｂもヘッド中心部に向かって下り傾斜状となっている。尚、図２及び図３において、６ｃ，７ｃ，８ｃは掬い面を示し、６ｄ，７ｄ，８ｄはチップブレーカーを示す。また図１及び図２において、Ｇはヘッド本体２の回転軸線を示す。
そして、本発明に係るドリルヘッド１の特徴とするところは、図２の(a) 及び(b) から分かるように、中間側切刃チップ８が中心側切刃チップ６と周方向にオーバーラップする部分ＯＬの先端面側を切除することにより、ヘッド中心部に向かって上り傾斜状の中間側切刃チップ８の逃げ面８ｂのヘッド中心側端部に、ヘッド中心部に向かって下り傾斜となる傾斜面からなるディスクブレーカー１２を形成したことである。図２の(b) には、中間側切刃チップ８が中心側切刃チップ６と周方向にオーバーラップする部分ＯＬの先端面側の切除部分を黒色で塗り潰して符号Ｋで示す。
この実施形態にあっては、ディスクブレーカー１２は、図２の(b) に示すように、前記オーバーラップ部分ＯＬにおいてヘッド本体２の回転軸線Ｇと直交する面Ｑに対する角度θが２０°となるような傾斜面に形成されている。この場合、ヘッド中心部に向かって上り傾斜をなしている中間側切刃チップ８の刃先縁８ａの前記直交面Ｑとの角度αは２０°となっている。
図２の(a) に示す実施形態では、中間側切刃チップ８が中心側切刃チップ６と周方向にオーバーラップする部分ＯＬの先端面側を切除して、切刃チップ８の逃げ面８ｂのヘッド中心側端部にディスクブレーカー１２を形成しているが、本発明に係るディスクブレーカー１２は、中間側切刃チップ８が中心側切刃チップ６と周方向にオーバーラップする部分ＯＬに限るものではなく、このオーバーラップ部分ＯＬより若干手前側から切除することによっても形成することができ、その実施形態を図３に示す。即ち、図３の実施形態においては、中間側切刃チップ８が中心側切刃チップ６と周方向にオーバーラップする部分ＯＬより若干（例えばオーバーラップする部分ＯＬの幅の１／２〜１／３程度）手前側を含む部分Ｍの先端面側を切除することにより、ヘッド中心部に向かって上り傾斜状の中間側切刃チップ８の逃げ面８ｂのヘッド中心側端部に、ヘッド中心部に向かって下り傾斜となる傾斜面からなるディスクブレーカー１２を形成している。この図３の実施形態では、ディスクブレーカー１２は、前記オーバーラップ部分ＯＬより若干手前側を含む部分Ｍにおいてヘッド本体２の回転軸線Ｇと直交する面Ｑに対する角度θが２０°となるような傾斜面に形成されている。この場合、ヘッド中心部に向かって上り傾斜をなしている中間側切刃チップ８の刃先縁８ａの前記直交面Ｑとの角度αは２０°となっている。
図４の(b) は従来のドリルヘッド３１を示したもので、本発明に係るドリルヘッド１と比較すれば分かるように、この従来のドリルヘッド３１では、中心側切刃チップ３６及び周辺側切刃チップ３７については本発明に係るドリルヘッドの中心側切刃チップ６及び周辺側切刃チップ７と夫々同じ構造であるが、中間側切刃チップ３８は、刃先縁３８ａ及び逃げ面３８ｂがヘッド周辺側端部からヘッド中心側端部に至るまで上り傾斜状に形成されており、しかして図２の(b) を参照すれば分かるように、中間側切刃チップ８が中心側切刃チップ６と周方向にオーバーラップする部分ＯＬの先端面側切除部分Ｋがそのまま残った構造となっている。
これがために、ドリルヘッド３１が被削材Ｗを貫通する時、つまりドリルヘッド３１が図５の仮想線で示すように被削材Ｗの先端壁部分を切削して突き破る時に、ドリルヘッド３１の中心側、周辺側、中間側の３つの切刃チップ３６，３７，３８によって切削された被削材Ｗの切屑が、図８に示すようなディスクＳａ〜Ｓｄと呼ばれる削り残し塊状片となって、切屑排出口３４，３５から排出されずにヘッド本体の先端面側に残ることになる。しかして、被削材Ｗが一つの被削材である場合は、貫通した被削材Ｗの穴から前方へ排出されて落下するため其れほど問題にならないが、図９に示すように複数枚の被削材Ｗ１〜Ｗ５を重ねて深孔加工を行う場合には、１枚目の被削材Ｗ１の孔を明けて２枚目の被削材Ｗ２の孔加工をしようとすると、１枚目被削材Ｗ１の孔の出口でディスクＳａ〜Ｓｄが詰まって切屑の排出口が塞がれ、孔加工ができなくなるのである。
然るに、本発明のドリルヘッド１によれば、上記のように中間側切刃チップ８が中心側切刃チップ６と周方向にオーバーラップする部分ＯＬの先端面側を切除することにより、あるいはオーバーラップ部分ＯＬより若干手前側を含む部分Ｍの先端面側を切除することにより、ヘッド中心部に向かって上り傾斜状の中間側切刃チップ８の逃げ面８ｂのヘッド中心側端部に、ヘッド中心部に向かって下り傾斜となる傾斜面からなるディスクブレーカー１２を形成しているから、このディスクブレーカー１２によって、中心側切刃チップ６で削られる切屑と中間側切刃チップ８で削られる切屑との縁が切られると共に、中間側切刃チップ８で削られる切屑と周辺側切刃チップ７で削られる切屑との縁も切られ、これによりドリルヘッド１が被削材Ｗを貫通する時には、各切刃チップ６，７，８と被削材Ｗの先端壁部分との間で形成されようとする削り残し塊状片が分断破砕されて、その分断破砕された切屑は、切屑排出口４，５から内部の切屑排出路３へ流入して外部へ排出されることになる。
従って、図９に示すように複数枚の被削材Ｗ１〜Ｗ５を重ねて深孔加工を行う場合も、１枚目の被削材Ｗ１を貫通する時には各切刃チップ６，７，８と被削材Ｗの先端壁部分との間で形成されようとする削り残し塊状片が分断破砕され、その分断破砕された切屑は、切屑排出口４，５から内部の切屑排出路３へ流入して外部へ排出されるから、ヘッド本体２の切屑排出口４，５を塞がれることがなくなって、２枚目以降も正常な切削が行われ、複数枚の被削材の重ね深孔加工を適正に行うことができる。
前記ディスクブレーカー１２は、図２の(b) 及び図３に示すように、オーバーラップ部分ＯＬ又はそれより手前側を含む部分Ｍにおいてヘッド本体２の回転軸線Ｇと直交する面Ｑに対する角度θが０°〜６０°の範囲の傾斜面に形成されることが望ましい。
(a) は本発明に係る深孔切削用ドリルヘッドを示す正面図、(b) はその平面図である。 (a) は図１の(a) の一部拡大図、(b) は更にその一部拡大図である。 本発明に係るディスクブレーカーの他の実施形態を示す図２の(b) と同様な一部拡大図である。 (a) は本発明に係るドリルヘッドを示す斜視図、(b) は従来のドリルヘッドを示す斜視図である。 従来の深孔切削用ドリルヘッドを備えた深孔切削装置による深孔加工状態を示す縦断面図である。 従来の深孔切削用ドリルヘッドを示す平面図である。 従来の深孔切削用ドリルヘッドを備えた深孔切削装置による深孔加工中のドリルヘッドを示し、(a) はクーランド外部供給方式における軸方向に沿う断面図、(b) はクーランド内部供給方式における軸方向に沿う断面図である。 ドリルヘッドが被削材を通過する時にドリルヘッドの切刃チップによって形成されるディスクと呼ばれる削り残し塊状片を示し、(a-1) 〜(d-1)は正面図 、(a-2) 〜(d-2)は 断面図である。 複数枚の被削材を重ねて深孔加工する状態の断面図である。
符号の説明
１ ドリルヘッド
２ ヘッド本体
２ａ ヘッド本体先端面
３ ヘッド本体の中空部
４，５ 切屑排出口
６ 中心側切刃チップ
７ 周辺側切刃チップ
８ 中間側切刃チップ
１２ ディスクブレーカー

Claims (2)

  1. ヘッド本体先端面に開口した切屑排出口に臨んでヘッド中心部に中心側切刃チップを刃先縁がヘッド中心部に向かって下り傾斜状となるように取り付け、周辺部には周辺側切刃チップを刃先縁がヘッド中心部に向かって上り傾斜状となるように取り付け、中間には中間側切刃チップを刃先縁がヘッド中心部に向かって上り傾斜状となるように取り付け、ヘッド本体の中空部内を前記切屑排出口に連通する切屑排出路とした深孔切削用ドリルヘッドにおいて、
    中間側切刃チップが中心側切刃チップと周方向にオーバーラップする部分又はそれより若干手前側を含む部分の先端面側を切除することにより、ヘッド中心部に向かって上り傾斜状の中間側切刃チップの逃げ面のヘッド中心側端部に、ヘッド中心部に向かって下り傾斜となる傾斜面からなるディスクブレーカーを形成してなる深孔切削用ドリルヘッド。
  2. 前記ディスクブレーカーは、前記オーバーラップする部分又はそれより若干手前側を含む部分においてヘッド本体の回転軸線と直交する面に対する角度が０°〜６０°となるような傾斜面に形成されている請求項１に記載の深孔切削用ドリルヘッド。
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