JP2016221628A

JP2016221628A - ドリル

Info

Publication number: JP2016221628A
Application number: JP2015110650A
Authority: JP
Inventors: 康一郎成毛; Koichiro Naruge; 川出　保彦; Yasuhiko Kawade; 保彦川出
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2015-05-29
Publication date: 2016-12-28

Abstract

【課題】延び気味の切屑が生成されるような場合でも、切屑が加工穴の内周面に当たって仕上げ面粗さや加工品位が損なわれるのを防ぐ。【解決手段】軸線Ｏ回りに回転されるドリル本体１の先端部外周に切屑排出溝５が形成され、この切屑排出溝５のドリル回転方向Ｔを向く壁面５ａの先端に切刃６が設けられるとともに、切屑排出溝５のドリル回転方向Ｔとは反対側を向く壁面５ｂの先端外周部には、軸線Ｏ回りの外径が切刃６の外径よりも小さく、かつ先端縁が軸線Ｏ方向において切刃６よりも後端側に位置して切刃６のすくい面に対向するようにドリル回転方向Ｔの反対側に延びる切屑制御壁９が設けられている。【選択図】図４

Description

本発明は、軸線回りに回転されるドリル本体の先端外周部に切屑排出溝が形成されるとともに、この切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面の先端に切刃が設けられたドリルに関するものである。

このようなドリルとして、例えば特許文献１には、ドリル本体に着脱可能に取り付けられる切削インサートに切刃が形成された刃先交換式ドリルにおいて、ドリル本体の剛性を低下させることなく切屑排出性を向上させることを目的に、中心刃の装着される切屑排出溝の先端部のドリル回転方向とは反対側を向くヒール形成面を、ドリル回転方向を向くチップ座形成面と略直交して外周側に位置するヒール近接面と、その軸心側にあって凹みを形成する湾曲面との組み合わせにより構成したものが提案されている。

特許文献１によれば、このような刃先交換式ドリルでは、ヒール形成面の湾曲面によって中心刃から流出する切屑が押し潰されないだけのポケット空間を確保して円錐螺旋状に規則的にカールした切屑をスムースに加工穴の外に排出できるとともに、ヒール形成面の外周側に位置するヒール近接面によって切削インサートの背面におけるドリル本体部分が従来と同程度に確保できるので、切削力に抗して切削インサートを支持してドリル剛性を低下させることがないとされている。

特開平１１−０９０７１５号公報

しかしながら、このようなドリルでは、上述のように円錐螺旋状に規則的にカールする切屑が生成される場合には切屑排出性を確保することができても、例えば一般構造用圧延鋼材のうちでもＳＳ４００材のように柔らかくて切屑が延び気味となる被削材に穴明け加工を施す場合には、湾曲面によって押し潰されなかった切屑がそのまま加工穴の内周面に接触して擦れてしまい、この内周面を傷つけて仕上げ面粗さや加工品位を損なうおそれがある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のように延び気味の切屑が生成されるような場合でも、切屑が加工穴の内周面に当たって仕上げ面粗さや加工品位が損なわれるのを防ぐことが可能な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、本発明は、軸線回りに回転されるドリル本体の先端部外周に切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面の先端に切刃が設けられるとともに、上記切屑排出溝のドリル回転方向とは反対側を向く壁面の先端外周部には、上記軸線回りの外径が上記切刃の外径よりも小さく、かつ先端縁が上記軸線方向において上記切刃よりも後端側に位置して該切刃のすくい面に対向するようにドリル回転方向の反対側に延びる切屑制御壁が設けられていることを特徴とする。

このようなドリルによれば、切屑排出溝のドリル回転方向とは反対側を向く壁面の先端外周部に、切刃のすくい面に対向するようにドリル回転方向の反対側に延びる切屑制御壁が設けられているので、延び気味の切屑が生成される場合でも、この切屑は切刃のすくい面から外周側に延びた後に、加工穴の内周面に接触することなく、上記切屑制御壁の内壁面に当たって強制的にカールさせられるように制御され、分断されて排出される。

このため、切屑の接触による加工穴の内周面の仕上げ面粗さや加工品位を確実に防ぐことができる。しかも、この切屑制御壁は上記軸線回りの外径が上記切刃の外径よりも小さく、かつ先端縁が上記軸線方向において切刃よりも後端側に位置しているので、切屑制御壁が加工穴と干渉することはなく、穴加工に支障を来すこともない。

ここで、上記切屑制御壁は、ドリル本体に一体に形成されていてもよいが、ドリル本体に着脱可能に取り付けられる構成とすることにより、切屑の接触によって切屑制御壁が摩耗したり損傷したりした場合でも交換して穴明け加工を行うことができる。また、被削材の材質や加工条件により適した材質の切屑制御壁に交換して穴明け加工を行うことも可能となる。

また、特にこのように切屑制御壁がドリル本体に着脱可能に取り付けられる場合には、切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面の先端部にインサート取付座が形成されていて、このインサート取付座に着脱可能に取り付けられる切削インサートに上記切刃が形成された、刃先交換式ドリルに本発明を適用することにより、切屑制御壁が取り付けられていない状態において上記インサート取付座を容易に形成することが可能となる。ただし、切刃がドリル本体に直接形成されたソリッドドリルや、切刃が形成されたインサートをドリル本体にロウ付け等によって接合したドリルに本発明を適用することも勿論可能である。

なお、上記軸線方向先端側から見て、２つの上記切刃が該軸線に対して軸線側と外周側に位置している２枚刃のドリルの場合には、上記切屑制御壁のドリル回転方向とは反対側の端部と上記軸線とを結ぶ直線が上記切刃または該切刃の延長線に対してなす交差角は３０°〜９０°の範囲内とされているのが望ましい。この範囲よりも交差角が大きいと、切屑制御壁によって切屑と加工穴内周面との接触を十分に防ぐことができなくなるおそれがある一方、この範囲よりも交差角が小さいと切屑排出溝の先端部において切屑詰まりを生じるおそれがある。

以上説明したように、本発明によれば、切屑制御壁によって切屑を加工穴の内周面に接触させることなくカールするように制御することができ、加工穴の仕上げ面粗さや加工品位の向上を図ることができる。

本発明の一実施形態を示す側面図である。図１に示す実施形態の先端部の拡大図である。図１に示す実施形態の先端部を図１の反対側から見た拡大側面図である。図１に示す実施形態の先端部の拡大斜視図である。図２におけるＺＺ断面を部分破断した図１に示す実施形態の拡大正面図である。

図１ないし図５は、本発明の一実施形態を示すものである。本実施形態においてドリル本体１は、鋼材等の金属材料によって図１に示すように軸線Ｏを中心とした多段の概略円柱状に一体形成され、その後端側（図１ないし図４において右側）の部分は外形円柱状のシャンク部２とされるとともに、このシャンク部２の先端側（図１ないし図４において左側）には鍔部３が形成され、この鍔部３のさらに先端側はシャンク部２よりも小径の外形円柱状の切刃部４が形成されている。

シャンク部２の外周面には軸線Ｏに平行な平面状の切欠部２ａが形成されているとともに、シャンク部２と鍔部３との間にはシャンク部２よりも僅かに外径の小さなくびれ部２ｂが形成されている。また、鍔部３には、シャンク部２側から先端側に向けて順に、シャンク部２よりも外径の大きな軸線Ｏを中心とする円板部３ａと、この円板部３ａから先端側に向かうに従い外径が漸次縮径するやはり軸線Ｏを中心とした円錐台部３ｂとが形成されており、この円錐台部３ｂの先端の外径は切刃部４の外径と等しくされている。

さらに、ドリル本体１の先端部である切刃部４の外周には、ドリル本体１の先端面４ａから後端側に向けて延びる切屑排出溝５が形成されていて、この切屑排出溝５のドリル回転方向Ｔを向く壁面５ａの先端には切刃６が設けられるとともに、切屑排出溝５の後端部は鍔部３に達してその上記円錐台部３ｂにおいて外周側に切れ上がっている。このようなドリルは、シャンク部２が工作機械の主軸に把持されてドリル本体１が軸線Ｏ回りにドリル回転方向Ｔに回転されつつ該軸線Ｏ方向先端側に送り出され、上記切刃６によって被削材に穴加工を施す。

本実施形態では、切刃部４の外周に２条の切屑排出溝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はドリル本体１の後端側に向かうに従い軸線Ｏ回りにドリル回転方向Ｔとは反対側に向かうように捩れている。また、これらの切屑排出溝５は、切刃部４の上記先端面４ａから僅かに後端側に離れた位置から後端側では、軸線Ｏに直交する断面において溝内面が内周側に凹む凹曲線状をなすとともに、軸線Ｏに対して偏った位置に形成されている。

一方、これらの切屑排出溝５は、切刃部４の先端部では、軸線Ｏに直交する断面において図５に示すようにドリル回転方向Ｔを向く上記壁面５ａとドリル回転方向Ｔの反対側を向く壁面５ｂとが鈍角に交差する直線状をなすＶ字状に形成されるとともに、軸線Ｏに関して非対称に形成されている。そして、それぞれの切屑排出溝５のドリル回転方向Ｔを向く上記壁面５ａの先端部にはインサート取付座７が形成されており、上記切刃６はこのインサート取付座７に着脱可能に取り付けられる切削インサート８に形成されている。すなわち、本実施形態のドリルは、２枚刃の刃先交換式ドリルである。

これらのインサート取付座７に取り付けられる切削インサート８は、ドリル本体１よりも硬度の高い超硬合金等の硬質材料により、本実施形態では正方形板状形成されている。このような切削インサート８は、その一つの正方形面がすくい面としてドリル回転方向Ｔに向けられるとともに、このすくい面とされる一つの正方形面の４つの辺稜部に形成された直線状の上記切刃６の一つを上記先端面４ａから突出させて、クランプネジによりインサート取付座７に着脱可能に取り付けられる。

なお、本実施形態の切削インサート８は、上記すくい面の４つの辺稜部に形成された切刃６に連なる側面（逃げ面）が、反対側の他の一つの正方形面に向かうに従い後退するように形成されたポジティブタイプの切削インサートとされている。また、インサート取付座７はこの他の一つの正方形面が着座する着座面と、この着座面から屹立して切削インサート８の上記側面が当接する壁面とを備えている。

さらに、２条の切屑排出溝５のうち、図３と、図５において左上に示す一方の切屑排出溝５は、先端部の上記壁面５ａが切刃部４の外周面から内周側に向けて軸線Ｏを越えて延びるように形成されている。この一方の切屑排出溝５のインサート取付座７に取り付けられる切削インサート８は、上記すくい面に対向する方向から見て図３に示すように、そのドリル本体１の先端内周部に突出して内周刃とされる切刃６が軸線Ｏと交差するように配置される。なお、ドリル本体１には、この一方の切屑排出溝５のインサート取付座７に隣接するようにして先端面４ａに開口するクーラント穴１ａが形成されている。

これに対して、図２と、図５において右下に示す他方の切屑排出溝５は、その上記壁面５ａが内周側に向けて軸線Ｏに至る手前でドリル回転方向Ｔとは反対側を向く上記壁面５ｂに交差するように形成されている。従って、この他方の切屑排出溝５は一方の切屑排出溝５よりも溝幅が小さい。さらに、この他方の切屑排出溝５のインサート取付座７に取り付けられる切削インサート８は、ドリル本体１の先端外周部に突出して外周刃とされる切刃６が、軸線Ｏ回りの回転軌跡において一方の切屑排出溝５の切削インサート８の内周刃とされる上記切刃６とオーバーラップするとともに、該切刃６の外周端が切刃部４の外周面から突出するように配置される。

そして、これらの切屑排出溝５のドリル回転方向Ｔとは反対側を向く壁面５ｂの先端外周部には、それぞれの壁面５ａの先端部に取り付けられた切削インサート８の上記内外周刃とされる切刃６のすくい面に対向するようにドリル回転方向Ｔの反対側に延びる切屑制御壁９が設けられている。これらの切屑制御壁９は、軸線Ｏ回りの外径が切刃６の外径、すなわち上記他方の切屑排出溝５のインサート取付座７に取り付けられた切削インサート８の外周刃とされる上記切刃６の外周端が軸線Ｏ回りになす円の直径よりも小さく、かつその先端縁が軸線Ｏ方向において２つの切削インサートの８の上記内外周刃とされる切刃６よりも後端側に位置するように配置されている。

本実施形態における切屑制御壁９は、ドリル本体１と同様の鋼材や切削インサート８と同様の超硬合金など、ドリル本体１の材質の硬度以上の硬度を有する金属材料により、軸線Ｏに直交する断面が円弧形をなす長方形板状に形成されていて、ドリル本体１に着脱可能に取り付けられている。この切屑制御壁９には、その断面がなす上記円弧が湾曲する方向のうち一方の側（図５において反時計回り方向側）に、この円弧の法線方向に該切屑制御壁９を貫通する取付穴９ａが、切屑制御壁９がなす上記長方形のこの一方の側の端辺に沿って複数（本実施形態では２つ）形成されている。また、切屑制御壁９の断面がなす上記円弧が湾曲する方向のうち他方の側（図５において時計回り方向側）の端辺部では、この他方の側に向けてドリル本体１の外周側に向かうように傾斜していて切屑制御壁９の板厚が薄くなっている。

さらに、ドリル本体１の切刃部４先端側の外周面には、先端面４ａと切屑排出溝５のドリル回転方向Ｔとは反対側を向く壁面５ｂに開口してドリル回転方向Ｔ側に延びる軸線Ｏを中心とした断面円弧状の取付凹部４ｂが形成されており、この取付凹部４ｂの外周側を向く底面には軸線Ｏに直交する方向に延びるネジ孔４ｃが本実施形態では軸線Ｏ方向に並んで取付穴９ａと同じ２つ形成されていて、切屑制御壁９は、上記取付穴９ａに挿通された取付ネジ１０がこれらのネジ孔４ｃにねじ込まれることによってドリル本体１先端外周部に上述のように着脱可能に取り付けられる。こうしてドリル本体１に取り付けられた状態で、切屑制御壁９の外周面は切刃部４の外周面と連続した軸線Ｏを中心とする円筒面上に配置される。

なお、こうしてドリル本体１に取り付けられた状態で、切屑制御壁９のドリル回転方向Ｔとは反対側の端辺部（上記他方の側の端辺部）は切屑排出溝５のドリル回転方向Ｔを向く壁面５ａとの間には間隔があけられている。ここで、軸線Ｏ方向先端側から見て図５に示すように、この切屑制御壁９のドリル回転方向Ｔとは反対側の端辺部と軸線Ｏとを結ぶ直線Ｌが上述のように直線状をなす切刃６に対してなす交差角θは、本実施形態では３０°〜９０°の範囲内とされている。ただし、本実施形態では上述のように２つの切屑排出溝５の溝幅が異なっているので、一方の切屑排出溝５の先端部に設けられて内周刃とされる切刃６と切屑制御壁９の上記直線Ｌとの交差角θは、他方の切屑排出溝５の先端部に設けられて外周刃とされる切刃６と切屑制御壁９の上記直線Ｌとの交差角θよりも大きい。

このように構成されたドリルにおいて、切刃６により生成された切屑Ｃは、図５に示すように切刃６から切削インサート８のすくい面に沿って流出しつつ外周側に流れ出すが、このすくい面の外周側には該すくい面に対向するようにドリル回転方向Ｔの反対側に延びる切屑制御壁９が設けられている。このため、例えばＳＳ４００材のように柔らかくて切屑Ｃが延び気味となる被削材に穴明け加工を施す場合でも、生成された切屑Ｃは加工穴の内周面には接触せずにこの切屑制御壁９に当たり、強制的にカールさせられて分断されるように制御され、すくい面よりも後端側の切屑排出溝５に排出されることになる。

従って、このように切屑Ｃが加工穴の内周面に接触するのを防ぐことができるため、加工穴の仕上げ面粗さや加工品位の向上を図ることができる。また、この切屑制御壁９は、軸線Ｏ回りの外径が切刃６の外径（本実施形態では、他方の切屑排出溝５のインサート取付座７に取り付けられた切削インサート８の外周刃とされる上記切刃６の外周端が軸線Ｏ回りになす円の直径）よりも小さく、かつ先端縁が軸線Ｏ方向において切刃６よりも後端側に位置しているので、切屑制御壁９が加工穴と干渉することもなく、穴加工に支障を来すようなこともない。

さらに、本実施形態では、切屑制御壁９がドリル本体１に着脱可能に取り付けられており、切屑Ｃとの接触によって切屑制御壁９が摩耗したり損傷したりした場合には、この切屑制御壁９を取り外して新しいものと交換することにより、同様に仕上げ面粗さや加工品位の高い穴明け加工を行うことができる。また、被削材の材質や加工条件に応じて、上述したように切屑制御壁９の材質を例えば鋼材や超硬合金等から選択することもでき、効率的かつ経済的に高品位の穴明け加工を行うことが可能となる。

また、こうして切屑制御壁９を着脱可能とすることにより、特に本実施形態のように切刃６がドリル本体１のインサート取付座７に着脱可能に取り付けられた切削インサート８に形成された刃先交換式ドリルの場合には、このインサート取付座７をドリル本体１に形成するときや、インサート取付座７に取り付けられた切削インサート８を交換するとき、あるいはインサート取付座７で切削インサート８を回転させて取り付け直してすくい面の辺稜部の他の切刃６を使用するときには、切屑制御壁９を取り外すことにより、インサート取付座７を形成する工具や切削インサート８を着脱するレンチ等との干渉を防ぐことができる。

ただし、本実施形態では、このように切屑制御壁９がドリル本体１に着脱可能とされるとともに、切刃６もドリル本体１に着脱可能とされた切削インサート８に形成されているが、切刃６がドリル本体１に直接形成されたソリッドドリルに本発明を適用したり、ドリル本体１にロウ付け等によって接合されるインサートに形成されたロウ付けドリルに本発明を適用したりしてもよい。また、同様に、切屑制御壁９もドリル本体１に直接形成されていたり、ドリル本体１にロウ付け等によって接合されていたりしてもよい。

なお、本実施形態のように軸線Ｏ方向先端側から見て直線状の２つの切刃６が軸線Ｏに関して互いに反対側に位置している２枚刃のドリルの場合や、これら２つの切刃６が軸線Ｏに対して内周側（軸線Ｏ側）と外周側に位置している場合には、切屑制御壁９のドリル回転方向Ｔとは反対側の端部（他方の側の端辺部）と軸線Ｏとを結ぶ直線Ｌが切刃６または切刃６の延長線に対してなす交差角θは上述のように３０°〜９０°の範囲内とされているのが望ましい。この範囲よりも交差角θが大きいと、切屑制御壁９によって覆われる範囲が小さくなって切屑Ｃと加工穴内周面との接触を十分に防ぐことができなくなるおそれがある一方、この範囲よりも交差角θが小さいと切屑排出性が損なわれて切屑排出溝５の先端部において切屑Ｃが詰まりを生じるおそれがある。

１ドリル本体
４切刃部
５切屑排出溝
５ａ切屑排出溝５のドリル回転方向Ｔを向く壁面
５ｂ切屑排出溝５のドリル回転方向Ｔとは反対側を向く壁面
６切刃
７インサート取付座
８切削インサート
９切屑制御壁
Ｏドリル本体１の軸線
Ｔドリル回転方向Ｔ
Ｌ切屑制御壁９のドリル回転方向Ｔとは反対側の端部と軸線Ｏとを結ぶ直線
Ｃ切屑
θ 軸線Ｏ方向先端側から見たときの直線Ｌが切刃６または切刃６の延長線に対してなす交差角

Claims

軸線回りに回転されるドリル本体の先端部外周に切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面の先端に切刃が設けられるとともに、上記切屑排出溝のドリル回転方向とは反対側を向く壁面の先端外周部には、上記軸線回りの外径が上記切刃の外径よりも小さく、かつ先端縁が上記軸線方向において上記切刃よりも後端側に位置して該切刃のすくい面に対向するようにドリル回転方向の反対側に延びる切屑制御壁が設けられていることを特徴とするドリル。
上記切屑制御壁は、上記ドリル本体に着脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のドリル。
上記切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面の先端部にはインサート取付座が形成されていて、このインサート取付座に着脱可能に取り付けられる切削インサートに上記切刃が形成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。
上記軸線方向先端側から見て、２つの上記切刃が該軸線に対して軸線側と外周側に位置しているとともに、上記切屑制御壁のドリル回転方向とは反対側の端部と上記軸線とを結ぶ直線が上記切刃または該切刃の延長線に対してなす交差角が３０°〜９０°の範囲内とされていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のドリル。