JP2016117146A - ミーリングカッター - Google Patents

Abstract

【課題】 放熱と切りくず排出の効果を有し、先端の移動軌跡が円柱状の螺旋であり、ミーリング加工及びドリリング加工を行うミーリングカッターを提供する。【解決手段】 先端の移動軌跡が円柱状の螺旋であり、ドリリング加工及びミーリング加工を行うミーリングカッター１０は、アーバー１１を有する。アーバー１１の一端の相互に交差する位置には凹溝１２が設置されている。凹溝１２の底面にはカッターブレード１３が設置されている。アーバー１１の本体周縁上には、螺旋溝１４が設置されており、螺旋溝１４の溝端は凹溝１２と連接する。高速回転、高トルクのドリリング加工およびミーリング加工に螺旋溝１４の構成を組み合わせることで、切削液及び切りくずは螺旋溝１４の推力により上方へと孔外に押し出され、これによりカッターの切削で生じる熱エネルギーを低減し、切りくずの排出がスムーズになる。【選択図】図１

Description

本発明は、ミーリングカッターに関し、特に数値或いはコンピューター数値の制御を受ける機械に対応し、先端の移動軌跡が円柱状の螺旋であるドリリング機能を有するミーリングカッターに関する。

図１２に示すとおり、従来のドリルヘッドのドリリングの孔直径ψｄは、ドリルヘッドのブレード直径ψＤに基づき決まる。
そのため、各ドリルヘッドは、それぞれのサイズに応じた孔径しかドリリングできない。
よって、使用者は多種のサイズのドリルヘッドを準備しなければならず、これによりさまざまなサイズのドリルヘッドを取り揃える必要がある。

また、ツイストドリルヘッドによりドリリングする際の切りくずは、多くが連続して排出され、且つ切りくずの幅が大きい。
特に軟鋼、アルミ或いはアルミ合金或いはステンレス材質のドリリング加工では、連続性切りくずは途切れにくく、切りくず排出溝内に詰まり易く、熱伝導及び抵抗が非常に大きくなり、主軸が受ける負荷は非常に大きい。
コントローラーの主軸負荷表は通常は６０％前後であるため、工作機械の主軸、剛性、切削精度及び寿命等に対する影響は極めて大きい。
よって、ドリリングを行うことができず、間歇式ドリリングとして動いたり停まったりすることしかできない。
切りくずが詰まってしまえば、ドリリングを継続することはできないため、加工を一時のに中止し、切りくずを取り除いた後でなければ、作業を継続することはできない。

図１３に示す従来の使い捨て式ドリルヘッドにおいて、使い捨て式ドリルヘッドの使い捨て式カッターブレードには、切りくず切断溝の設計を有するが、ドリリング材質が柔らかい材料である時には、切りくずが容易に切断されない現象が生じ、詰まりが発生し、過熱の現象が起き易い。
そのため、切削液を使用し、ドリルヘッドに掛けなければならない。
しかし、加工が深すぎる時には、排出された切りくずは、切削液の孔内への進入を妨げ、ドリルヘッド末端のカッティングエッジ位置まで到達できず、カッティングエッジの温度は上昇を続ける。
このため、やはりドリリングを中止し、切りくずを取り除いた後でなければ、作動を継続することはできない。

中心から出水するドリルヘッドは市販されているが、中心出水設備は高価で、工作機械コストの３０％あまりを占めるため、普及率はわずかに５％前後である。
よって従来のドリリング作業は、動いたり停まったりの間歇式ドリリングにより、切りくず排出及び放熱の機能を達成しなければならない。
そのため、加工効率は明らかに劣り、加工コストを拡大してしまう。

上記した２種のドリルヘッドにおいて、その切削方式は共に連続切削に属するため、それが発生する切りくずは大きく、且つ連続性の切りくずであるあるため、詰まり及び過熱現象が容易に発生する。
また、ツイストドリルヘッドであろうと、使い捨て式ドリルヘッドであろうと、ドリリング深さの制限について考慮しなければならない。
ドリリングの深さが深いほど、切りくずの排出ができないという問題が起こり易く、切りくずはドリル溝内に詰まり、フィードできないという欠点を招くため、ドリルヘッドを引き出し、切りくずを排出し、さらに冷却した後でなければドリリング作業を継続することはできない。

実開平７−１１２１２号公報

前記先行技術を示す図１２及び図１３で分かるとおり、従来のツイストドリルヘッド或いは使い捨て式ドリルヘッドの２種のドリルヘッドにおいて、その切削方式は共に連続切削に属するため、それが発生する切りくずは大きく、且つ連続性の切りくずであるため、詰まり及び過熱が発生し易い。
各ドリルヘッドは、それぞれのサイズに応じた孔径しかドリリングできないため、使用者は多種のサイズのドリルヘッドを準備しなければならず、ドリルヘッドサイズの在庫量が非常に多くなってしまう。
且つドリリング深さの制限を考慮しなければならず、ドリリングの深さはドリル溝の高度を超過してはならない。
さもなくば、切りくずはドリル溝内に詰まり、フィードできない欠点がある。

本発明の目的は、放熱と切りくず排出の効果を有し、先端の移動軌跡が円柱状の螺旋であり、ミーリング加工及びドリリング加工を行うミーリングカッターを提供することにある。

本発明によるミーリングカッターは、先端の移動軌跡が円柱状の螺旋であり、ミーリング加工及びドリリング加工を行うミーリングカッターであって、アーバーおよびカッターブレードを備える。
前記アーバーは、一端の相互に交差する位置に、凹溝が設置されており、本体の周壁に、螺旋溝が形成されており、前記螺旋溝の一端である溝端と前記凹溝とが連接する。
前記カッターブレードは、前記凹溝の底面に、設置されている。

本発明の一態様によるミーリングカッターは、先端の移動軌跡が円柱状の螺旋である構成、および、ブレードの構造により、水平ミーリング加工、及び下方へのドリリング加工を行い、カッターのサイズより大きい孔を加工することができる。
よって、カッターの数を減らすことができ、切削液がカッター中心位置から注入孔内に注入され、高速回転、高トルクのドリリングおよびミーリング作業に螺旋溝の構成との組み合わせにより、切削液及び切りくずが螺旋溝から孔の外側へと上向きに押し出される。
これにより、カッター切削により生じる熱エネルギーを低下させ、切りくずの排出がスムーズとなり、カッターの鋭利な状態を保持することができ、さらに深い孔の加工に適することができる。

本発明の一実施形態によるミーリングカッターの斜視図である。 本発明の一実施形態によるミーリングカッターの平面図である。 本発明の一実施形態によるミーリングカッターの平面図である。 本発明の一実施形態によるミーリングカッターにより形成された孔を示す平面図である。 本発明の一実施形態によるミーリングカッターにより形成された孔を示す断面図である。 本発明の一実施形態によるミーリングカッターにより形成された孔を示す平面図である。 本発明の一実施形態によるミーリングカッターにより形成された孔を示す断面図である。 本発明の一実施形態によるミーリングカッターの作動状態を示す模式図であり、作動時に切削液が孔内に注入され、切りくずが排出される様子を示す。 本発明の一実施形態によるミーリングカッターが作動時に切削液及び切りくずに対してプッシュする力を発生する状態を示す模式図である。 本発明の一実施形態によるミーリングカッターの円弧状螺旋溝を示す模式図である。 本発明の他の実施形態によるミーリングカッターを示す模式図であり、使い捨て式のカッターブレードを有する構造を示す。 従来のツイストドリルヘッドを示す模式図である。 従来の使い捨て式ドリルヘッドを示す模式図である。

（一実施形態）
図１〜図３に示すとおり、本発明の一実施形態によるミーリングカッターは、数値或いはコンピューター数値により制御される工作機械に対応し、先端の移動軌跡が円柱状の螺旋であり、ミーリング加工及びドリリング加工を実現するミーリングカッターである。

本発明の一実施形態によるミーリングカッター１０は、アーバー１１を有する。
アーバー１１の一端の相互に交差する位置には、凹溝１２が設置されている。
凹溝１２の底面には、カッターブレード１３を形成する。
カッターブレード１３の底面及び側面には、第一ブレード１３１、第二ブレード１３２を形成する。
凹溝１２底面の第一ブレード１３１は、波浪状を呈する。
アーバー１１の本体周縁上には、螺旋溝１４が設置されている。
螺旋溝１４の溝端１４１は、凹溝１２と連接する。

本実施形態のミーリングカッター１０は、先端の移動軌跡が円柱状の螺旋であり、水平ミーリング加工及び下向きのドリリング加工を行うことができるため、下向きに直接ドリリングすることしかできない従来のドリルヘッドとは異なる。

ミーリングカッター１０の螺旋式ドリリングおよびミーリングの実施形態を示す図４及び図５に示すとおり、本実施形態では、ミーリングカッター１０は、ブレード直径ψＤがψ２７ｍｍのミーリングカッター１０で、形成された孔の直径ψｄがψ３３ｍｍの孔径の加工操作を行う。

ミーリングカッター１０のブレード直径ψＤは被加工孔の直径ψｄより小さいため、作動時に、ミーリングカッター１０のアーバーの中心軸Ｃは、孔中心ｃから間隔距離ｅを離れなければならない。
これにより、第二ブレード１３２は、孔３１の辺縁を加工することができる。
この位置が、ミーリングカッター１０のドリリング加工およびミーリング加工時の極限位置である。

ミーリングカッター１０が、回転する時、その中心点Ｃと孔中心ｃとの間は、間隔距離ｅを維持する。
これにより、らせん軌跡Ｓに沿ってドリリング加工を行い、らせん軌跡Ｓのらせん軌跡の直径ψｉはミーリングカッター１０の回転直径である。

図６及び図７に示すとおり、ブレード直径がψ２７ｍｍのミーリングカッター１０が、サイズがより大きい孔径のドリリング加工およびミーリング加工を行う際には、ドリリング加工およびミーリング加工が巡るらせん軌跡Ｓのらせん軌跡の直径ψｉはより大きい。

図８に示すとおり、ミーリングカッター１０は、高速（約３５３７ｒｐｍ）及び高トルクの状態で回転する。
且つ水パイプ２０は同時に、ミーリングカッター１０の移動に従い、大量の切削液を放出する。
切削液は切削された孔３１内に流入し、これによりミーリングカッター１０の頭部は、切削液内に沈む。
アーバー１１に従い高速回転する螺旋溝１４において、溝端１４１位置より切削液を注入する。
切削液は、高トルクが生じる推力Ｑを受け押される（図９参照）。

螺旋溝１４の回転が生じる推力Ｑにより、切りくず４０は上方へと流動し、且つ螺旋溝１４は、孔３１の側壁面に非常に接近し、さらに切削液の粘度もあるため、切削液及び切りくず４０は制限を受け、上方へと移動し、最後に孔３１の外へと流出し、且つ徐々に堆積する。
前記ミーリングカッター１０の螺旋溝１４は、方形状の実施形態である。

図１０に示すとおり、本実施形態では螺旋溝１４が円弧状である。
螺旋溝１４の形状は、本発明の実施形態の説明に用いるのに過ぎず、本発明にを制限するものではない。

図２に示すとおり、螺旋溝１４の溝の深さｂ及び溝の幅ｗのサイズは、切りくずの大きさに応じて設計される。
ミーリングカッター１０は自動的に切りくず４０を切断するため、それが形成する切りくずは非常に小さい。
よって、溝の深さｂ及び溝の幅ｗのサイズも小さいため、ミーリングカッター１０の本体の剛性は良好となり、高回転速度及び大トルクの回転を受け止めることができる。
強く切削しても、過大な変形はないため、そのドリリング加工およびミーリング加工の精度を向上させられ、最後の加工のために残すサイズを低下させることができる。

（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、カッターブレードを、使い捨て式の構成にすることができる。図１１に示すとおり、ミーリングカッター１０の凹溝１２には、カッター台１５が設置されている。
カッター台１５には、使い捨て式カッターブレード５０が設置されている。
使い捨て式カッターブレード５０の底面及び側面には、第一ブレード５１、第二ブレード５２が形成されており、底面の第一ブレード５１は、波浪状を呈する。

本発明では、先端の移動軌跡が円柱状の螺旋であり、水平ミーリング加工、及び下方へのドリリング加工を行い、カッターサイズより大きい孔を加工することができる。
よってカッターの準備数を減らすことができ、切削液はカッター中心位置から注入孔内に注入され、高速回転、高トルクのドリリング加工およびミーリング加工に螺旋溝の構成を組み合わせることで、切削液及び切りくずは、螺旋溝から孔外へと上向きに押し出されこれにより、カッター切削により生じる熱エネルギーを低下させ、切りくずの排出はスムーズになり、カッターは鋭利な状態を保持でき、さらに深い孔の加工に適合することができる。
そのため、工作機械専用の中心出水設備を購入しなくとも、ドリリング加工或いは深孔の加工作業を行うことができる。
カッターには、ドリリング加工の出水孔を設ける必要がなく、既存の切削液供給設備により、カッター切削液を供給すればよい。

前述した本発明の実施形態は本発明を限定するものではなく、よって、本発明により保護される範囲は特許請求の範囲を基準とする。

１０ ミーリングカッター、
１１ アーバー、
１２ 凹溝、
１３ カッターブレード、
１３１ 第一ブレード、
１３２ 第二ブレード、
１４ 螺旋溝、
１４１ 溝端、
１５ カッター台、
２０ 水パイプ、
３１ 孔、
４０ 切りくず、
５０ 使い捨て式カッターブレード、
５１ 第一ブレード、
５２ 第二ブレード、
ψＤ ブレード直径、
ψｄ 孔直径、
Ｃ アーバーの中心軸、
ｃ 孔の中心、
ｅ 間隔距離、
Ｓ らせん軌跡、
ψｉ らせん軌跡の直径、
ｂ 溝の深さ、
ｗ 溝の幅、
Ｑ 推力。

Claims (7)

1. 先端の移動軌跡が円柱状の螺旋であり、ミーリング加工及びドリリング加工を行うミーリングカッターであって、
   アーバーおよびカッターブレードを備え、
   前記アーバーは、一端に凹溝が設置されており、本体の周壁に螺旋溝が形成されており、前記螺旋溝の一端である溝端と前記凹溝とが連接し、
   前記カッターブレードは、前記凹溝の底部に、設置されていることを特徴とするミーリングカッター。
2. 前記螺旋溝は、方形状或いは円弧状であることを特徴とする請求項１に記載のミーリングカッター。
3. 前記カッターブレードは、底面に第一ブレードが形成されており、一方の側面に第二ブレードが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のミーリングカッター。
4. 前記第一ブレードは、先端部が波状であることを特徴とする請求項３に記載のミーリングカッター。
5. 前記凹溝に設置されているカッター台をさらに備え、
   前記カッターブレードは、使い捨て式カッターブレードであり、前記カッター台に設置されていることを特徴とする請求項１に記載のミーリングカッター。
6. 前記使い捨て式カッターブレードは、底面に第一ブレードが形成されており、
   前記使い捨て式カッターブレードは、一方の側面に第二ブレードが形成されていることを特徴とする請求項５に記載のミーリングカッター。
7. 前記第一ブレードは、先端部が波状であることを特徴とする請求項６に記載のミーリングカッター。

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