JP2010253616A

JP2010253616A - 穴あけ工具

Info

Publication number: JP2010253616A
Application number: JP2009106816A
Authority: JP
Inventors: Tomoyasu Ota; 智康太田; Toshiyuki Nishi; 俊行西; Kengo Wada; 賢吾和田
Original assignee: Tungaloy Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Tungaloy Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-04-24
Filing date: 2009-04-24
Publication date: 2010-11-11
Anticipated expiration: 2029-04-24
Also published as: JP5413888B2

Abstract

【課題】切りくずを所望の幅まで細分化して切屑処理性の向上を図るとともに工具剛性の向上を図る。
【解決手段】軸線Ｏ回りに回転される外形略円柱状のボデー２に設けられた切屑排出溝４のドリル回転方向Ｔ前方側を向く内周面のドリル径方向外側に、前記ボデー２の先端側から後端側に向けて延びるように形成された複数の副溝５ａ，５ｂと、該複数の副溝５ａ，５ｂ及び前記切屑排出溝４の夫々におけるドリル回転方向Ｔ前方側を向く内周面の先端側に形成された複数のすくい面７，７，７と、前記ボデー２の先端面に形成された先端逃げ面１１と、該先端逃げ面１１と前記複数のすくい面７，７，７の夫々との交差稜線部に形成された複数の切れ刃１０ａ，１０ｂ，１０ｃとを備え、前記複数のすくい面７，７，７により階段状の段部８，８が形成されており、前記複数の副溝５ａ，５ｂのうちの少なくとも１つが前記切屑排出溝４よりも短いガンドリル１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、穴あけ工具に関するものである。

近年、自動車のエンジン部品等の複雑な形状の加工物に穴あけ加工を行う場合などにおいて、切屑処理性向上の観点から、加工の際に生じる切りくずの微細化が強く要求されている。
この要求に応えるものとして、ドリル先端部の切れ刃の一部を逃げ面に沿って切り欠いた切りくずを分断するためのニックを設けたニック付きドリルが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
このニック付きドリルは、複数の切刃の夫々に切刃に垂直な凹溝状のニックが複数形成されており、これらのニックが周方向に隣接する切刃同士で軸線周りの回転軌跡をずらすように配置されることで、ニック間ごとの短い範囲で切りくずをその幅方向に分断して生成することができるようになっている。

特開２００７−５０４７７号公報

しかしながら、上記特許文献１の発明では、ニックが切刃から逃げ面に沿って設けられているため、ドリル先端部の切刃を再研磨する場合には再度ニックを研削加工しなければならないという問題があった。このようなニックの再加工を回避するために、ニックを切刃垂直方向に長く形成した場合、強度が低下するという問題があった。
また、ニックが周方向に隣接する切刃同士で軸線回りの回転軌跡をずらすように形成されることから、ニックの溝幅、位置、数などを自由に設定することができず、分断できる切りくずの幅には限界があった。
また、ドリル回転方向において先行する切刃により切削された加工孔のニックによる切り残しを、ニックの回転軌跡がずらされた後続する切刃によって切削するように構成されているので、１枚刃の回転工具には適用することができないという問題もあった。

そこで、上記問題を解決するために、本願出願人は、特願２００８−０４７３６６号において、切りくずを微細化する方法として、すくい面を少なくとも一つの段部を有する階段状に形成することにより、切れ刃を工具本体の径方向に分断することを提案しており、このような穴あけ工具によれば、切れ刃を再研磨する度にニックを再加工する必要がなく、段部の数や径方向の幅等を変えて分断された各切れ刃の径方向の長さを調整することで、切りくずを所望の幅に細分化させることができ、また、一枚刃のガンドリルやリーマなどに適用することも可能である。
しかしながら、このようにすくい面を階段状に形成した場合には、切りくずを排出するための溝を構成する部分が多くなるので、深穴加工用のドリルに適用する場合において工具剛性の低下が懸念されるところである。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、切りくずを所望の幅まで細分化させることができ、切屑処理性及び工具剛性に優れた回転工具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、軸線回りに回転される外形略円柱状の工具本体と、該工具本体の外周部に先端側から後端側に向けて延びるように形成された切屑排出溝と、該切屑排出溝の工具回転方向前方側を向く内周面の工具径方向外側に、前記工具本体の先端側から後端側に向けて延びるように形成された複数の副溝と、前記切屑排出溝及び前記複数の副溝の夫々における工具回転方向前方側を向く内周面の先端側に形成された複数のすくい面と、前記工具本体の先端面に形成された先端逃げ面と、該先端逃げ面と前記複数のすくい面の夫々との交差稜線部に形成された複数の切れ刃とを備え、前記複数のすくい面により階段状の段部が形成されており、前記複数の副溝のうちの少なくとも１つが前記切屑排出溝よりも短い回転工具を提供する。

本発明によれば、複数のすくい面を有し、これら複数のすくい面により階段状の段部が形成されており、複数のすくい面の夫々の辺稜部に切れ刃が設けられているので、複数の切れ刃が階段状に配置されることとなる。したがって、工具回転方向の前後に間隔をおいて不連続に配置された複数の切れ刃によって切削加工が行われる結果、切りくずが細分化されて幅の狭い切くずが生成されることとなる。これにより、切屑処理性が向上する。
また、副溝の数や幅等を適宜設定することにより、設計上の制限を受けることなく各切れ刃の径方向の長さを所望の長さにすることができる。これにより、切りくずを所望の幅まで細分化させることができる。
また、従来のニック付きドリルと異なり、切れ刃を再研磨する度にニックを再加工するというような煩雑な作業も不要となる。
また、一枚刃のガンドリルやリーマなどにも適用することができる。

この場合において、本発明によれば、複数の副溝のうちの少なくとも１つが前記切屑排出溝よりも短いので、全部同じ長さとした場合に比べて、工具本体の後端側における肉厚が増す。これにより、工具剛性が向上する。そのため、深穴加工に用いられるガンドリルのような全長の長い工具に適用する場合におけるびびり振動の発生や工具の折損を抑制することができる。

上記発明においては、前記工具径方向で最も外側に位置する副溝が前記切屑排出溝よりも短いこととしてもよい。このようにすることで、工具本体の中心側においては切りくずを排出するためのスペースを確保して優れた切屑排出性を維持しつつ、工具剛性の向上を図ることができる。
また、上記発明においては、前記複数の副溝の長さが夫々異なることとしてもよい。このようにすることで、工具剛性の更なる向上を図ることができる。

また、上記発明においては、前記複数の副溝が前記工具径方向の内側から外側にいくにつれて次第に短くなることとしてもよい。
このようにすることで、切屑排出溝及び複数の副溝の切上げ部の位置が夫々軸線方向にずれることとなる。したがって、副溝の数を多くした場合でも、切削に伴い工具径方向の最も外側に位置する切れ刃から流れ出た切りくずが、いずれかの副溝の切上げ部で詰まって、工具本体と被削材との間に噛み込まれてしまうおそれがない。その結果、切りくずの噛み込みによるチッピング、工具の欠損、加工面の損傷等を防止できる。また、全ての副溝を切屑排出溝と同じ長さとした場合に比べて、工具本体の製造時間を短縮させることができる。

本発明の回転工具によれば、切りくずを所望の幅まで細分化させることができ、切屑処理性及び工具剛性に優れるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るガンドリルを示す斜視図である。図１に示すガンドリルの平面図である。図１に示すガンドリルの左側面図である。図１に示すガンドリルのボデーを示す平面図である。図１のガンドリルの変形例を示す平面図である。 (ａ)は従来のガンドリルを示す平面図であり、(ｂ)は(ａ)の実線で囲まれた範囲を拡大した図である。

以下、本発明に係る穴あけ工具の一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
本実施形態に係るガンドリル１は、図１〜図３に示されるように、外径略丸棒状をなす。そして、刃部を備えドリルの基幹部となるボデー２と、このボデー２の後端に一体的に形成されてドリルの柄部となるシャンク３とを備えている。このガンドリル１の直径は、例えば、６．０ｍｍとされる。
前記ボデー２は、超硬合金、サーメット、セラミック、超高圧焼結体等から構成され、軸線Ｏ回りに回転される軸線Ｏを中心とした外径略円柱状をなす。このボデー２は、外周部に先端側から後端側に向けて延びるように形成された切屑排出溝４と、先端面に形成された先端逃げ面１０と、内部に穿設された切削油剤を噴出するための油穴１２とを備えている。

前記切屑排出溝４は、軸線Ｏと平行にボデー２の先端側から後端側に向かって直線状に延び、ボデー２の中心側から外周側に向かって切れ上がるように形成されたストレート溝からなる。このように構成された切屑排出溝４は、軸線Ｏに対して１８０°回転対称（点対称）の位置に２つ設けられている。
また、前記切屑排出溝４のドリル回転方向Ｔ前方側を向く内周面のドリル径方向外側には、軸線Ｏと平行に切屑排出溝４の先端側から後端側に向かって直線状に延び、ボデー２の中心側から外周側に向かって切れ上がるように形成された２つの副溝５ａ，５ｂが形成されている。一の切屑排出溝４に設けられた２つの副溝５ａ，５ｂと他の切屑排出溝４に設けられた２つの副溝５ａ，５ｂは軸線Ｏに対して１８０°回転対称の位置に配置されている。

前記切屑排出溝４及び前記２つの副溝５ａ，５ｂの軸線Ｏに平行に測った溝の長さＬ，Ｌａ，Ｌｂは夫々異なり、図４に示されるように、軸線Ｏに直交する方向からボデー２を平面視した際に、各溝の長さＬａ，Ｌｂ，Ｌはドリル径方向の内側から外側にいくにつれて次第に短くなっている。平面視でドリル径方向外側に位置する副溝５ａの長さＬａが最も短く、切屑排出溝４の長さＬが最も長く設定されている。そして、切屑排出溝４とドリル径方向外側の副溝５ａとに挟まれたドリル径方向外側の副溝５ａよりもドリル径方向内側に位置する副溝５ｂの長さＬｂは、切屑排出溝４の長さＬよりも短く、ドリル径方向外側の副溝５ａの長さＬａよりも長く設定されている。したがって、これら切屑排出溝４及び副溝５ａ，５ｂを加工するときの工具の切上げに相当する部分、すなわち、切屑排出溝４及び各副溝５ａ，５ｂの切上げ部４ａ，６ａ，６ｂの位置は夫々軸線Ｏ方向にずれるように構成されている。ドリル径方向外側の副溝５ａの切上げ部６ａはドリル径方向内側の副溝５ｂの切上げ部６ｂよりも先端側に、ドリル径方向内側の副溝５ｂの切上げ部６ｂは切屑排出溝４の切上げ部４ａよりも先端側に位置するようになっている。

このドリル径方向外側の副溝５ａの長さＬａは、切屑排出溝４の２０％以上８０％以下、好ましくは５０％以下の範囲内で設定され、例えば、３０％とされる。また、例えば、ドリル径方向外側の副溝５ａとドリル径方向内側の副溝５ｂの幅は略等しく、ドリル径方向における切屑排出溝４の幅を３等分するように設定される。また、１８０回転対称の位置にあるドリル径方向外側の副溝同士５ａ，５ａ、ドリル径方向内側の副溝同士５ｂ，５ｂは、同形状とされ、ボデー２が軸線Ｏを中心とした１８０°回転対称形状（点対称形状）をなすようになっている。

また、前記切屑排出溝４及び前記２つの副溝５ａ，５ｂのドリル回転方向Ｔ前方側を向く内周面の先端側には、すくい面７，７，７が形成されている。一の切屑排出溝４内において隣り合うこれら３つのすくい面７，７，７は、図３に示されるように、ドリル回転方向Ｔの前後に間隔をあけて階段状に並ぶように配置されており、２つの段部８，８を構成している。
前記段部８は、すくい面７から立ち上がる立ち上がり面９と該立ち上がり面９と交差するすくい面７とから形成されており、この立ち上がり面９によって各すくい面７，７，７間に段差が設けられている。段部８の段差は、例えば、すくい面７に垂直に測った場合において０．６ｍｍとされる。

また、前記すくい面７，７，７の夫々と前記先端逃げ面１１との交差稜線部には切れ刃１０ａ，１０ｂ，１０ｃが形成されており、隣り合う３つ切れ刃１０ａ，１０ｂ，１０ｃがドリル回転方向Ｔの前後に間隔をおいて不連続に配置されるようになっている。例えば、各切れ刃１０ａ，１０ｂ，１０ｃの長さは略等しく、２．５ｍｍとされる。
これらドリル径方向へ階段状に配置された３つの切れ刃１０ａ，１０ｂ，１０ｃは一枚の切れ刃１０を構成し、一対の切れ刃１０，１０が軸線Ｏに対して１８０°回転対称に配置されて２枚刃のドリルを構成している。そして、この２枚の切れ刃１０，１０によって穴あけ加工が行われるようになっている。

このように構成された本実施形態に係るガンドリル１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係るガンドリル１によれば、軸線Ｏを中心として１８０°回転対称（点対称）の位置に配置された２枚の切れ刃１０，１０が、夫々ドリル回転方向Ｔの前後に間隔をおいて不連続に配置された３つの切れ刃１０ａ，１０ｂ，１０ｃから構成されているので、各切れ刃１０ａ，１０ｂ，１０ｃ毎にそれらの長さに対応する幅の切りくずが生成されることになる。つまり、各切れ刃１０ａ，１０ｂ，１０ｃによって切りくずが細分化され、幅の狭い切りくずが生成される。これにより、切屑処理性の向上を図ることができる。

また、設計上、ニックの溝幅、位置、数などが限定されてしまう従来のニック付きドリルと異なり、求められる切りくずの幅に合わせて副溝の数や幅等を適宜設定することにより、切れ刃１０ａ，１０ｂ，１０ｃの長さを設計上の制限を受けることなく所望の長さにすることができる。したがって、切りくずの幅を４ｍｍ程度までにしか細分化できない従来のニック付きドリルと異なり、切りくずを所望の幅まで細分化させてさらに微細化させることができる。これにより、例えば、シリンダブロック、ジャーナル給油穴などのエンジンブロック部品のような複雑形状の深穴の加工を行う場合であっても、切りくずを容易に外部に排出することができ、切りくずの残留を防止できる。
また、従来のニック付きドリルと異なり切れ刃を再研磨する度にニックを再加工するというような作業が必要ないため、作業効率に優れる。

また、全ての切れ刃１０ａ，１０ｂ，１０ｃの長さを略等しくした場合、一枚の切れ刃１０を構成する３つの切れ刃１０ａ，１０ｂ，１０ｃと他の一枚の切れ刃１０を構成する３つの切れ刃１０ａ，１０ｂ，１０ｃとが互いに軸線Ｏに対して回転対称の位置に設けられているので、各切れ刃１０ａ，１０ｂ，１０ｃから生成される切りくずの幅が揃い、各切れ刃１０ａ，１０ｂ，１０ｃにおいて切削抵抗をバランスよく受けることができる。

この場合において、本実施形態に係るガンドリル１は、切屑排出溝４及び各副溝５ａ，５ｂの長さＬ，Ｌａ，Ｌｂが夫々異なり、ドリル径方向の内側から外側にいくにつれて次第に短くなっているので、切屑排出溝４及び各副溝２１ａ，２１ｂの長さが全て等しい従来のガンドリル２０に比べて（図６(ａ)参照）、ボデー２の後端側における肉厚が確保されおり、工具剛性が向上する。これにより、ボデー２の長さを長く設定する場合であっても、びびり振動の発生及び工具の折損を抑制することができる。
また、切屑排出溝４の長さＬは従来通り長く設定されているので、切りくずを排出するためのスペースは十分に確保されており、優れた切屑排出性を維持できる。

また、切屑排出溝４の切上げ部４ａと各副溝５ａ，５ｂの切上げ部Ｌａ，Ｌｂの位置が軸線Ｏ方向にずれており、ドリル径方向外側の副溝５ａの切上げ部６ａはドリル径方向内側の副溝５ｂよりも先端側に、切屑排出溝４の切上げ部４ａはドリル径方向内側の副溝５ｂよりも後端側に位置しているので（図４参照）、切削に伴いドリル径方向外側の切れ刃１０ａから流れ出た切りくずがドリル径方向内側の副溝５ｂの切上げ部６ｂで詰まってしまい、ボデー２と被削材との間に噛み込まれてしまうおそれがない。そのため、切りくずの噛み込みによるチッピング、工具の欠損、加工面の損傷等を防止できる。その結果、工具寿命の延長及び加工精度の向上を図ることができる。
これに対し、切屑排出溝４及び各副溝２１ａ，２１ｂの長さが全て等しい従来のガンドリル２０の場合、切屑排出溝４の切上げ部４ａと各副溝２1ａ，２1ｂの切上げ部２２ａ，２２ｂとが軸線Ｏ方向においてすべて同じ位置に並ぶため（図６(ｂ)参照）、ドリル径方向外側の切れ刃１０ａから流出した切りくずがドリル径方向外側に位置する１段目の段部８を飛び越えることができたとしても、ドリル径方向内側に位置する２段目以降の段部８の全てを飛び越えることができない場合がある。そのため、副溝２１の数が多くなると切りくずが切屑排出溝４へと流れ出ることができず、いずれかの副溝２１ｂの切上げ部２２ｂで詰まってしまい、ボデー２と被削材との間に噛み込まれてしまう可能性がある。

さらに、切屑排出溝４の長さＬと各副溝５ａ，５ｂの長さＬａ，Ｌｂがドリル径方向の内側から外側にいくにつれて次第に短くなるように設定されているので、切屑排出溝４及び各副溝２１ａ，２１ｂの長さが全て等しい従来のガンドリル２０に比べて、複数の副溝５ａ，５ｂの全てを加工するのに要する時間が短くなる。これにより、ガンドリル１の製造時間を短縮することができる。その結果、製造コストの削減を図ることができる。

なお、本実施形態に係るガンドリル１においては、各副溝５ａ，５ｂの長さＬａ，Ｌｂが切屑排出溝４の長さＬより短く、かつ、各副溝５ａ，５ｂの長さＬａ，Ｌｂがドリル径方向の内側から外側にいくにつれて次第に短くなるように設定したが、これに限定されるものではない。例えば、図５に示されるように、ドリル径方向の内側に位置する副溝５ｇを切屑排出溝４と同じ長さＬに形成してもよい。この場合、ドリル径方向内側に切りくずを排出のためのスペースが確保されるので、副溝の数が多くなっても優れた切屑排出性を維持することができる。また、複数の副溝のうちドリル径方向の最も外側に位置する副溝のみを他の副溝よりも短く形成することとしてもよい。

また、副溝の数は特に限定されるものではなく、任意に設定することができる。例えば、図５に示されるように、一対の切屑排出溝４，４の夫々におけるドリル回転方向Ｔ前方側を向く内周面に４つの副溝５ｄ，５ｅ，５ｆ，５ｇを設けることとしてもよい。この場合、隣り合う５つの切れ刃１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈが一枚の切れ刃１０を構成することとなる。直径の同じガンドリル１の場合、副溝の数が多くなるほど切削に関与する一刃あたりの長さが短くなるため、切削に伴い流出する切りくずの幅が細くなる。よって、より細い切りくずが望まれる場合には副溝の数を多くすることが望ましい。
また、各副溝５ａ，５ｂの幅、段部８の段差、及び、各切れ刃１０ａ，１０ｂ，１０ｃの長さは、特に限定されるものではなく、任意に設定することができる。例えば、切削条件に合わせて各切れ刃５１０ａ，１０ｂ，１０ｃの長さを変化させてもよい。

また、本実施形態に係るガンドリル１においては、２枚の切れ刃１０，１０を設けた２枚刃ドリルとしたが、これに代えて、１枚刃ドリルとしてもよい。また、３枚刃ドリルとすることもできる。この場合、３枚の切れ刃１０，１０，１０の夫々を構成する切れ刃１０ａ，１０ｂ，１０ｃを軸線Ｏに対して１２０°回転対称（３回対称）に配置することで、ドリルの回転を安定させることができる。

また、上記実施形態においては、本発明に係る穴あけ工具としてガンドリル１を例に挙げて説明したが、本発明に係る回転工具としてはこれに限定されるものではなく、一般的なむくドリル、付刃ドリル、先むくドリル、コアドリル、リーマ、ボーリングカッタ等の多種の穴あけ工具に適用することができる。また、ボデー２の外周部に仕上げ面粗さ向上の観点からマージンを設けることとしてもよい。また、ガイド性向上の観点からガイドパッドを設けることとしてもよい。

１ガンドリル
２ボデー
４切屑排出溝
５ａ，５ｂ副溝
６ａ，６ｂ切上げ部
７すくい面
８段部
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ切れ刃
１１先端逃げ面
Ｏ軸線
Ｔ回転方向
Ｌ切屑排出溝の長さ
Ｌａ工具径方向外側の副溝の長さ
Ｌｂ工具径方向内側の副溝の長さ

Claims

軸線回りに回転される外形略円柱状の工具本体と、
該工具本体の外周部に先端側から後端側に向けて延びるように形成された切屑排出溝と、
該切屑排出溝の工具回転方向前方側を向く内周面の工具径方向外側に、前記工具本体の先端側から後端側に向けて延びるように形成された複数の副溝と、
前記切屑排出溝及び前記複数の副溝及びの夫々における工具回転方向前方側を向く内周面の先端側に形成された複数のすくい面と、
前記工具本体の先端面に形成された先端逃げ面と、
該先端逃げ面と前記複数のすくい面の夫々との交差稜線部に形成された複数の切れ刃とを備え、
前記複数のすくい面により階段状の段部が形成されており、
前記複数の副溝のうちの少なくとも１つが前記切屑排出溝よりも短い回転工具。
前記工具径方向で最も外側に位置する副溝が前記切屑排出溝よりも短い請求項１に記載の回転工具。
前記複数の副溝の長さが夫々異なる請求項２に記載の回転工具。
前記複数の副溝が前記工具径方向の内側から外側にいくにつれて次第に短くなる請求項３に記載の回転工具。