JP2012051075A - 刃先交換式ドリル用インサート - Google Patents
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Abstract
【解決手段】すくい面3と逃げ面4との交差稜線部に切れ刃が形成された刃先交換式ドリル用インサートであって、切れ刃の各々は、切れ刃を逃げ面4側から見たときに、すくい面3側に向かって凸な曲線と、下面11側に向かって凸な曲線と、が2つ以上交互につながってなる波形曲線を描くように形成された波形部分5c、6cを有し、この波形部分5c、6cに対応してすくい面3に形成される凹溝81、82を、下面11に垂直且つ逃げ面4と下面11との交差稜線を近似した直線ELに平行な任意の複数の断面で見たときに、各断面における前記凹溝81、82の最深部を結んで作られる仮想線が、前記逃げ面4と前記下面11との交差稜線を近似した直線に対して、直角以外の角度で交差する。
【選択図】 図1
Description
刃先交換式ドリル用のインサートの中には、切りくずの排出性向上を目的として、切れ刃に凹部が形成されているものがある(特許文献1参照)。切れ刃に凹部が形成されることで切りくずが凹部の形状に沿って屈曲させられ、折れ易くなる。そのため細分化された切りくずが生成され、切りくずが加工穴から排出されやすくなる。
さらに、波形部分に対応してすくい面に形成される凹溝が進む向きに工夫が施されることで、このインサートが工具本体に取り付けられたときには、外周刃に加わるトルクの大きさと中心刃に加わるトルクの大きさとの不均衡が縮小する。すなわち、回転中心に近い中心刃に加わる切削抵抗を、回転中心から遠い外周刃に加わる切削抵抗と比較して、中心からの距離に反比例するように大きくできれば、トルクの大きさがつりあうので、本発明のように凹部の形状に工夫を施すことで、中心刃に加わる切削抵抗の大きさは適当なものとなり、外周刃と中心刃とに加わるトルクの不均衡を縮小できる。そのことにより、工具本体の回転軌道は安定したものとなる。
図1〜図5に示すように、本実施形態の刃先交換式ドリル用インサート1(以下「インサート1」と表記する)は略平行四辺形の板状の立体である。インサート1の上面12の中央には、下面11の中央に向かって垂直に開けられた取付け穴2が形成されている。取付け穴2にはネジ等の締結具が挿通され、その締結具によってインサート1は工具本体に固定される。
この傾斜したすくい面3は上面の全周囲にわたって形成されているため、図4、図5の斜視図が示すように、上面12の周囲はすり鉢状の形状となっている。上面12のうち、取付け穴2の周囲にはネジの頭を守るためのボス面12aが形成されており、このボス面12aは平坦、すなわち下面に平行且つ上面12の中で最も高い位置に形成されている。
図2に示すように、逃げ面4には逃げ角αが付与されており、インサート1はいわゆるポジティブ形となっている。すなわち、逃げ面4はインサート1の下面11に対して90°に交差する任意の平面F1と鋭角に交差して形成されている。
外周刃5は平行四辺形のインサート1の短辺の稜線部分に形成され、中心刃6は長辺の稜線部分に形成される。
同様に、中心刃6も図3に示すように、インサート1の下面11に平行に、側面側から観察したときに、上面12側に向かって凸な曲線P2と下面側に向かって凸な曲線Q2とが交互に連続して2つ以上つながってなる波形部分6cを含んで形成されている。そして、本実施形態では波形部分6cは、曲線P2が3つ、曲線Q2が2つ、交互に形成されている。波形部分6cの両端部には直線状の切れ刃6d、6fが形成されている。
同様に、中心刃6が有する波形部分6cの凸曲線P2の頂点の高さは、中心刃6に形成された直線状の切れ刃6dの高さに等しい。
同様に、中心刃6に隣接するすくい面32にも、波形部分6cの下面11側に向かって凸な曲線に対応した位置にインサート1の中心方向に向かって延びる凹溝82が形成されており、この凹溝82はすくい面32の一部として機能する。また、すくい面32には波形部分6cの上面に向かって凸な曲線に対応した位置にインサート1の中心方向に向かって延びる凸部92が形成されている。
そして同様に、下面11に垂直且つ側面(逃げ面4)と下面11との交差稜線に平行な任意の複数の断面で凸部91および凸部92を見たとき、図6、図7に示すように、各断面における凸部91、92の最頂部を結んで作られる仮想線Y1、仮想線Y2が、基準直線EL1、直線EL2に対して直角以外の角度で交差する。
また同様に、仮想線Y1は凸部91をA1−A1線断面、A2−A2線断面、およびA3−A3線断面で代表される、下面11に垂直且つ側面(逃げ面4)と下面11との交差稜線に平行な断面で見たときの凸部91の最頂部を結んで描かれる線であって、下面11に垂直且つ側面(逃げ面4)と下面11との交差稜線に平行な断面で凸部91を見ると、仮想線Y1に対応する位置に凸部91の最頂部がある。
なお、以下の説明では凹溝の仮想線と基準直線との交差角度を「凹溝の形成角度」と表記し、凸部の仮想線と基準直線との交差角度のことを「凸部の形成角度」と表記し、これらの角度を基準直線から仮想線まで反時計回りに測ったときの角度で定義する。
同様に、すくい面31に凸部91が複数形成されたときは、それぞれが基準直線EL1に対して直角以外の角度で交差していればよく、傾斜の方向や傾斜角度については自由な設定が可能である。
そして、直線Y2はB1−B1線断面、B2−B2線断面、およびB3−B3線断面で代表される、下面11に垂直且つ側面(逃げ面4)と下面11との交差稜線に平行な断面で凸部92を見たときにおける最頂部を結んで描かれる仮想線であり、この仮想線Y2は側面(逃げ面4)の基準直線EL2に対して直角以外の角度で交差する。
なお、B1−B1断面、B2−B2断面、およびB3−B3断面も、下面11に垂直且つ側面(逃げ面4)と下面11との交差稜線に平行な断面である。
そして、これら基準直線EL1、EL2は下面11と逃げ面4との交差稜線が直線の場合はその直線に一致し、曲線の場合は最も外側に膨らんだ2点を結ぶ接線、すなわち最も外側に膨らんだ点に外接する直線とする。
また、仮想線X1、X2が直線と曲線との組み合わせからなる場合には、図10に示すような、直線部分の仮想線lが基準直線EL1、EL2と直交した状態にならないようにすることが必要となる。
同様に、凸部91、92が作る仮想線Y1、Y2は曲線でもよい。この場合、凹溝81、82と同様に、仮想線Y1、Y2の接線が基準直線EL1、EL2と直交するように形成してはいけない。さらに、仮想線Y1、Y2が直線と曲線との組み合わせからなる場合にも、凹溝81、凹溝82と同様に、直線部分の仮想線が基準直線EL1、EL2と直交した状態にならないようにすることが必要となる。
波形部分5cがこのような比率で設定されると、切りくずに波形部分5cの形状が適切な幅で転写され、切りくずの折断が確実に行われる。すなわち、外周刃5全体における波形部分5cの比率が小さいと、切りくずに波形部分5cの形状が部分的に転写されるものの、切りくずの拘束力が足りず、切りくずが折れにくくなる。
凹溝81がこのように形成されることで、切りくずの折断が難しい切りくずの外側の部分に対してより強い拘束力を与えることができ、切りくずの折断が確実に行われる。
本実施形態においては、コーナC3とコーナC4とに挟まれた波形部分5c(図面上側の波形部分)についても同様の形状となっている。
凹溝82がこのように形成されることで、切りくずの折断が難しい切りくずの外側の部分に対してより強い拘束力を与えることができ、切りくずの折断が確実に行われる。なお、本実施形態においてはコーナC2とコーナC3とに挟まれた波形部分6c(図面右側の波形部分)についても、同様の形状をしている。
そして、凹溝82の中で最も小さい形成角度は、凹溝81の中で最も大きい形成角度よりも大きいことが好ましい。すなわち、全ての凹溝82はどの凹溝81よりも大きい形成角度を有していることが好ましい。このような形状により、工具の回転軌道がより安定する。
そしてそのような形状の場合、凸部92の中で最も小さい形成角度は、凸部91の中で最も大きい形成角度よりも大きいことが好ましい。すなわち、全ての凸部92はどの凸部91よりも大きい形成角度を有していることが好ましい。このような形状により、工具の回転軌道がより安定する。
すなわち、中心刃の波形部分6cにおける、波形部分6cの始端と終端とを結んだ仮想線Sから、波形部分6cを構成する下面11側に凸な曲線Q2の最深部までの距離dq2の中で最も大きな値が、外周刃の波形部分5cにおける、波形部分5cの始端と終端とを結んだ仮想線Sから、波形部分5cを構成する下面11側に凸な曲線Q1の最深部までの距離dq1の中で最も小さな値よりも小さくなることが好ましい。
このことを不等式で表現すると以下のようになる。なおdq1(max)とは波形部分5cに複数ある距離dq1のうち最大の値を示し、dq2(max)とは波形部分6cに複数ある距離dq2のうち最大の値を示す。
(1)dq1(max)>dq2(max)
このような構造により、中心刃6に加わる切削抵抗と、外周刃5に加わる切削抵抗と、がバランスし工具の回転軌道が安定する。
本実施形態においては、中心刃6の波形部分6cによってすくい面32に形成される凹溝82の曲率が、外周刃5の波形部分5cによってすくい面31に形成される凹溝81の曲率に比べて、小さくなっている。なお、ここでいう凹溝81、82の曲率とは、下面11に垂直且つ側面(逃げ面4)と下面11との交差稜線に平行であって、なおかつ各切れ刃を通る断面で凹溝を見たときの曲率を指す。
凹溝81と凹溝82とがこのような大きさの関係となることで、各凹溝が切りくずを拘束する力が強くなり、切りくずを確実に変形させることができるようになる。さらに、外周刃5と中心刃6とに加わる切削抵抗の大きさの差がより小さくなり、工具の回転安定性が向上する。
図13は本実施形態の刃先交換式ドリルの先端部拡大図(外周刃側)であり、図14は本実実施形態の刃先交換式ドリルの先端部拡大図(中心刃側)である。図13および図14に示すように、本実施形態の刃先交換式ドリルDは、工具本体100と、工具本体100の先端に取り付けられた二個のインサート1とからなる。
工具本体の100の周面には捻じれた2条の切りくず排出溝101が形成されており、外周刃および中心刃で生成された切りくずはこの切りくず排出溝101を通って加工穴外へと排出される。
外周チップ座103および中心チップ座104は、インサート1が各チップ座に取り付けられたときに、切れ刃の交差部が最も先端に位置するように形成される。
11…下面
12…上面
12a…ボス面
2…取付け穴
3…すくい面
31…すくい面
32…すくい面
4…逃げ面
5…外周刃
5c…波形部分
5d、5f、5g…直線状の切れ刃
6…中心刃
6c…波形部分
6d、6f…直線状の切れ刃
7…チップブレーカ壁面
81…凹溝
82…凹溝
91…凸部
92…凸部
100…工具本体
101…切りくず排出溝
103…外周チップ座
104…中心チップ座
P1、P2…上面側に凸な曲線
Q1、Q2…下面側に凸な曲線
Claims (11)
- 以下の構成要件を備える刃先交換式ドリル用インサートである。
(1)上面と、この上面に対向する下面と、前記上面と前記下面とをつなぐ側面と、からなる略多角形の板状の立体である。
(2)前記上面に、すくい面が上面の周りを囲む少なくとも2つの辺に隣接して形成される。
(3)前記すくい面と側面との交差稜線部に切れ刃が形成される。
(4)前記側面は、前記下面に向かい、前記上面から離間するにしたがい、インサートの内側に傾斜する傾斜部分を有する。
(5)前記切れ刃の各々は、切れ刃を側面側から見たときに、上面側に向かって凸な曲線と、下面側に向かって凸な曲線と、が2つ以上交互につながってなる波形曲線を描くように形成された波形部分を有する。
(6)切れ刃が有する前記波形部分に対応して前記すくい面に形成される凹溝を、前記下面に垂直且つ前記側面と前記下面との交差稜線に外接する直線に平行な任意の複数の断面で見たときに、各断面における前記凹溝の最深部を結んで作られる仮想線が、前記側面と前記下面との交差稜線を近似した直線に対して、直角以外の角度で交差する、および/または切れ刃が有する前記波形部分に対応して前記すくい面に形成される凸部を、前記下面に垂直且つ前記側面と前記下面との交差稜線に外接する直線に平行な任意の複数の断面で見たときに、各断面における前記凸部の最頂部を結んで作られる仮想線が、前記側面と前記下面との交差稜線を近似した直線に対して、直角以外の角度で交差する。 - 以下の構成要件をさらに備える請求項1に記載の刃先交換式ドリル用インサートである。
(1)第1の波形部分に対応してすくい面に形成される前記凹溝または前記凸部は、第1の波形部分を挟む第1のコーナからもう一つの第2のコーナに向かってその形成位置が移動するにつれて、前記仮想線と前記側面と前記下面との交差稜線を近似した直線との交差角度が大きくなっていく。
(2)第2の波形部分に対応してすくい面に形成される前記凹溝または前記凸部は、第2の波形部分を挟む第3のコーナからもう1つの第4のコーナに向かってその形成位置が移動するにつれて、前記仮想線と前記側面と前記下面との交差稜線を近似した直線との交差角度が大きくなっていく。 - 以下の構成要件をさらに備える請求項2に記載の刃先交換式ドリル用インサートである。
(1)前記第1の波形部分は外周刃として用いられる切れ刃に含まれる。
(2)前記第2の波形部分は中心刃として用いられる切れ刃に含まれる。
(3)前記第2の波形部分の仮想線と前記側面と前記下面との交差稜線を近似した直線との交差角度は全て、前記第1の波形部分の仮想線と前記側面と前記下面との交差稜線を近似した直線との交差角度よりも大きい。 - 以下の構成要件をさらに備える請求項1から3のいずれかに記載の刃先交換式ドリル用インサートである。
(1)第1の波形部分を側面視したときにおいて、該第1の波形部分の始端と終端とを結ぶ直線から、この第1の波形部分を構成する下面側に向かって凸な曲線の最深部までの距離は、下面側に向かって凸な曲線の形成箇所が第1の波形部分を挟む第1のコーナからもう一つの第2のコーナに向かって位置が移動するにつれて大きくなっていく。
(2)第2の波形部分を側面視したときにおいて、該第2の波形部分の始端と終端とを結ぶ直線から、この第2の波形部分を構成する下面側に向かって凸な曲線の最深部までの距離は、下面側に向かって凸な曲線の形成箇所が第2の波形部分を挟む第3のコーナからもう一つの第4のコーナに向かって移動するにつれて大きくなっていく。 - 以下の構成要件をさらに備える請求項4に記載の刃先交換式ドリル用インサートである。
(1)前記第1の波形部分は外周刃として用いられる切れ刃に含まれる。
(2)前記第2の波形部分は中心刃として用いられる切れ刃に含まれる。
(3)前記第2の波形部分を側面視したときにおいて、該第2の波形部分の始端と終端とを結ぶ直線から、この第2の波形部分を構成する下面側に向かって凸な曲線の最深部までの距離のうち最大のものは、前記第1の波形部分を側面視したときにおいて、該第1の波形部分の始端と終端とを結ぶ直線から、この第1の波形部分を構成する下面側に向かって凸な曲線の最深部までの距離のうち最小のものよりも小さい。 - 以下の構成要件をさらに備える請求項1から3のいずれかに記載の刃先交換式ドリル用インサートである。
(1)第1の波形部分を側面視したときにおいて、該第1の波形部分の始端と終端とを結ぶ直線から、この第1の波形部分を構成する上面側に向かって凸な曲線の最頂部までの距離は、上面側に向かって凸な曲線の形成箇所が第1の波形部分を挟む第1のコーナからもう一つの第2のコーナに向かって位置が移動するにつれて大きくなっていく。
(2)第2の波形部分を側面視したときにおいて、該第2の波形部分の始端と終端とを結ぶ直線から、この第2の波形部分を構成する上面側に向かって凸な曲線の最頂部までの距離は、上面側に向かって凸な曲線の形成箇所が第2の波形部分を挟む第3のコーナからもう一つの第4のコーナに向かって移動するにつれて大きくなっていく。 - 以下の構成要件をさらに備える請求項11に記載の刃先交換式ドリル用インサートである。
(1)前記第1の波形部分は外周刃として用いられる切れ刃に含まれる。
(2)前記第2の波形部分は中心刃として用いられる切れ刃に含まれる。
(3)前記第2の波形部分を側面視したときにおいて、該第2の波形部分の始端と終端とを結ぶ直線から、この第2の波形部分を構成する上面側に向かって凸な曲線の最頂部までの距離のうち最大のものは、前記第1の波形部分を側面視したときにおいて、該第1の波形部分の始端と終端とを結ぶ直線から、この第1の波形部分を構成する上面側に向かって凸な曲線の最頂部までの距離のうち最小のものよりも小さい。 - 以下の構成要件をさらに備える請求項1から5のいずれかに記載の刃先交換式ドリル用インサートである。
(1)第2の波形部分に対応してすくい面に形成される凹溝の曲率は、第1の波形部分に対応してすくい面に形成される凹溝の曲率よりも小さい。
(2)前記第1の波形部分は外周刃として用いられる切れ刃に含まれ、前記第2の波形部分は中心刃として用いられる切れ刃に含まれる。 - 以下の構成要件をさらに備える請求項1から5または請求項8のいずれかに記載の刃先交換式ドリル用インサートである。
(1)前記下面に垂直且つ側面と下面との交差稜線を近似した直線に平行な断面で、前記凹溝が形成されたすくい面をみたときに、一の凹溝の両隣にある凸部の頂点間の距離が、切れ刃から離れた位置の断面ほど短くなっている。 - 以下の構成要件をさらに備える請求項1から9のいずれかに記載の刃先交換式ドリル用インサートである。
(1)前記凹溝の終端部の位置は、その凹溝に対応する波形部分を含む切れ刃から、その切れ刃の全長の5%以上30%以下に相当する距離だけ、前記上面から内側に入った場所にある。 - 以下の構成要件をさらに備える請求項1から10のいずれかに記載の刃先交換式ドリル用インサートである。
(1)前記波形部分の長さは、その波形部分を含む切れ刃の全長に対して50%以上である。
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