JP2018130784A - ドリル用インサートおよび刃先交換式ドリル - Google Patents

Abstract

【課題】切屑排出性を確保するとともにクラックの発生を抑制したドリル用インサートの提供を目的とする。
【解決手段】軸線回りに回転されるドリル本体の先端部に着脱可能に取り付けられる平面視多角形状のドリル用インサートであって、多角形面の辺稜部に位置しドリル本体に取り付けられた状態でドリル回転方向に向けられドリル本体の径方向に沿って延びる切刃と、切刃に対して内側に位置し切刃との間にブレーカ溝を形成する土手部と、を有し、土手部は、ブレーカ溝の幅を狭めるように切刃側に突出する突出部を有し、突出部は、切刃の長さ方向中央に対し回転外周側に位置する突出頂部と、突出頂部から回転外周側に向かうに従って切刃から離れる方向に傾斜する外周側傾斜部と、回転内周側に向かうに従って切刃から離れる方向に傾斜する内周側傾斜部とを有する、ドリル用インサート。
【選択図】図１

Description

本発明は、ドリル用インサートおよび刃先交換式ドリルに関するものである。

特許文献１には、回転内周側から回転外周側の端部に向かうに従い漸次幅が狭くなるブレーカ溝を有するドリル用インサートが記載されている。このドリル用インサートによれば、回転外周側に向かって漸次幅を広くすることで、切屑をスムーズに排出する。

特開２０１４−１８４５２３号公報

特許文献１に記載のドリル用インサートでは、インサート本体の取付孔とブレーカ溝との距離が短くなり、局所的に強度が低い部分が形成される。この部分は、切屑が擦過するため、クラック等の原因となる虞があった。

本発明は、このような背景の下になされたもので、切屑排出性を確保するとともにクラックの発生を抑制したドリル用インサートの提供を目的とする。

上述の目的を達成するために本発明のドリル用インサートは、軸線回りに回転されるドリル本体の先端部に着脱可能に取り付けられる平面視多角形状のドリル用インサートであって、多角形面の辺稜部に位置し前記ドリル本体に取り付けられた状態でドリル回転方向に向けられ前記ドリル本体の径方向に沿って延びる切刃と、前記切刃に対して内側に位置し前記切刃との間にブレーカ溝を形成する土手部と、を有し、前記土手部は、前記ブレーカ溝の幅を狭めるように前記切刃側に突出する突出部を有し、前記突出部は、前記切刃の長さ方向中央に対し回転外周側に位置する突出頂部と、前記突出頂部から回転外周側に向かうに従って前記切刃から離れる方向に傾斜する外周側傾斜部と、回転内周側に向かうに従って前記切刃から離れる方向に傾斜する内周側傾斜部とを有する。

上記構成によれば、土手部に突出部が設けられていることにより、突出部で切屑を受け、中央の肉薄部への衝撃を軽減することができる。これにより、切屑が土手部に衝突しても損傷しにくいドリル用インサートを提供できる。
また、上記構成によれば、突出部の突出頂部が、切刃の長さ方向中央に対し回転外周側に位置する。切刃は、回転外周側で回転軌跡が長くなるため、回転外周側でより多くの切屑を生成する。突出部を回転外周側に位置させることで、回転外周側から生成された多量の切屑の衝撃に対して強度を高めることができる。
また、上記構成によれば、突出部は、回転外周側に外周側傾斜部を有するため、ブレーカ溝の幅は突出頂部から回転外周側に向かって、徐々に幅広くなる。これにより、回転外周側の切刃で生成された多量の切屑の排出スペースを確保するとともに、切屑を外周側傾斜部で受け止めてドリル用インサートの損傷を抑制できる。
加えて、突出部が内周側傾斜部を有するため、ブレーカ溝の幅は突出頂部から回転内周側に向かって、徐々に幅広くなる。これにより、切屑の排出スペースを十分に確保することができる。

また、上述のドリル用インサートは、前記外周側傾斜部が前記土手部の回転外周側の端部まで延び、前記突出部の幅は、前記土手部の前記切刃に沿う長さ寸法に対して２５％以上５０％以下である、構成とすることができる。

上記構成によれば、土手部の突出部が上記範囲に規定される領域に設けられていることで、切屑を突出部により確実に受けることができ、クラック発生をより確実に抑制できる。

また、上述のドリル用インサートは、前記突出頂部が、前記土手部の長さ寸法に対して前記土手部の回転外周側の端部から１５％以上４０％以下に位置する、構成とすることができる。

上記構成によれば、土手部の突出部が上記範囲に規定される領域に設けられていることで、切屑を突出部により確実に受けることができ、クラック発生をより確実に抑制できる。

また、本発明の一態様である刃先交換式ドリルは、上記構成を有するドリル用インサートと、先端部に前記ドリル用インサートが着脱可能に取り付けられ、軸線を中心として回転するドリル本体と、を備える。

上記構成の刃先交換式ドリルによれば、切屑排出性を確保するとともにドリル用インサートのクラックの発生を抑制する刃先交換式ドリルを提供できる。

本発明によれば、切屑排出性を確保するとともにクラックの発生を抑制したドリル用インサートを提供できる。

一実施形態のドリル用インサートの斜視図。 一実施形態のドリル用インサートの平面図。 一実施形態のドリル用インサートの正面図。 図２の部分拡大図。 図４のV−V線に沿う断面図。 図４のVI−VI線に沿う断面図。 一実施形態の刃先交換式ドリルを軸線方向から見た図。 一実施形態の刃先交換式ドリルを側方から見た図。 一実施形態の刃先交換式ドリルを図８と反対側の側方から見た図。 変形例１のドリル用インサートの平面図。 変形例２のドリル用インサートの平面図。

以下、図面を参照して本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴部分を強調する目的で、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、同様の目的で、特徴とならない部分を省略して図示している場合がある。

図１は、本実施形態のドリル用インサート（以下、単にインサート）１の斜視図であり、図２は、インサート１の平面図であり、図３は、インサート１の正面図であり、図４は、図２の部分拡大図である。

インサート１は、軸線Ｏ回りに回転するドリル本体１１の先端部に２つ、着脱可能に取り付けられる（後段の図７参照）。なお、本明細書において、インサート１がドリル本体１１に取り付けられた状態における回転軌跡の外周側を回転外周側とし、内周側を回転内周側と呼ぶ（図４参照）。

＜ドリル用インサート＞
図１に示すように、インサート１は、平面視多角形（本実施形態では略正方形）の平板状に形成されている。インサート１は、超硬合金等の硬質材料から形成されている。インサート１は、表側に位置する第１の面（多角形面、すくい面）１ａと、裏側に位置する第２の面（着座面）１ｂと、第１および第２の面１ａ、１ｂの間を厚さ方向に繋ぐ側面部１ｃと、を有する。第１の面１ａは、多角形状（本実施形態では正方形状）に形成されている。すなわち、第１の面１ａは、多角形面である。第１の面１ａは、外周を構成する複数（本実施形態では４つ）の辺に対応して設けられた辺稜部１ｄを有する。辺稜部１ｄは、第１の面１ａと側面部１ｃとの境界に位置する。
なお、以下のインサート１の説明において、第１の面１ａ側を前方、第２の面１ｂ側を後方と呼ぶ場合がある。

インサート１には、第１の面１ａおよび第２の面１ｂの略中央に位置し厚さ方向に貫通する取付孔５が設けられている。インサート１は、取付孔５にクランプネジを挿入してドリル本体１１に固定される（図８および図９参照）。

インサート１の側面部１ｃには辺稜部１ｄに連なる逃げ面６が形成されている。逃げ面６は、切刃３から第２の面１ｂ側に向かうに従い、インサート１の内側に漸次後退する逃げ角が付されている。

インサート１は、辺稜部１ｄに位置する切刃３と、第１の面１ａにおいて切刃３よりインサート１の中央側（内側）に位置し切刃３との間にブレーカ溝９を形成する土手部４と、を有する。インサート１は、取付孔５の中心線Ｃ周りに９０°ごとに回転対称な形状とされている。切刃３およびブレーカ溝９は、取付孔５の中心線周りに４つ連なって形成されている。また、土手部４は、取付孔５の周囲に９０°ごとに回転対称な略矩形状に形成されている。図３に示すように、土手部４は、第１の面１ａにおいて中心線Ｃ方向に沿って最も突出している。

切刃３は、図７〜図９に示すように、インサート１をドリル本体１１に取り付けることでドリル本体１１の軸方向先端側を向き、ドリル本体１１の径方向に沿って延びる。また、第１の面１ａは、ドリル本体１１の回転方向を向く。

切刃３は、回転外周側に位置する外側端部３Ａと、回転内周側に位置する内側端部３Ｂと、を有する。図４に示すように、切刃３は、平面視において外側端部３Ａから内側端部３Ｂに向かって略直線状、又は外側に向かって緩やかに湾曲する曲線状に形成される。また、隣接する切刃３同士が交差する４つの角部には、円弧状のコーナ刃３Ｄが形成されている。

切刃３の稜線は、中心線Ｃに垂直な１つの平面Ｐ上に位置している。また、切刃３にはランド８が設けられている。なお、切刃３の稜線とは、ランド８と逃げ面６とが交差してなす線である。

図５、図６は、それぞれ図４のV−V線、VI−VI線に沿う断面図である。
ランド８のランド角αは、中心線Ｃに垂直な平面Ｐに対して、前方側（第１の面１ａ側）を正の角度、−１０°以上１５°以下の範囲とされることが好ましい。

土手部４は、図４に示すように、切刃３側に突出する突出部７を有する。突出部７は、中心線Ｃに対して径方向に突出する。これにより、突出部７は、ブレーカ溝９の幅を狭める。突出部７は、突出方向の頂点を形成する突出頂部７ａと、突出頂部７ａから回転外周側に向かうに従って切刃３から離れる方向に傾斜する外周側傾斜部７ｂと、突出頂部７ａから回転内周側に向かうに従って切刃３から離れる方向に傾斜する内周側傾斜部７ｃと、を有する。突出頂部７ａは、切刃３の長さ方向中央に対し回転外周側に位置している。

土手部４は、突出部７の回転内周側に直線部４ｃが設けられている。直線部４ｃは、切刃３に沿って平面視略直線的に形成されている。なお、直線部４ｃは、切刃３に沿って形成されていれば、完全な直線でなくてもよい。直線部４ｃとランド８との間において、ブレーカ溝９の幅は、一様である。

突出部７の外周側傾斜部７ｂは、突出頂部７ａから外周側端点７ｄまで延びる。同様に、突出部７の内周側傾斜部７ｃは、突出頂部７ａから内周側端点７ｅまで延びる。内周側端点７ｅより回転内周側には、土手部４の直線部４ｃが設けられている。

土手部４に突出部７が設けられていることにより、突出部で切屑を受け、中央の肉薄部への衝撃を軽減することができる。これにより、切屑が土手部４に衝突した場合であってもインサート１の損傷を抑制できる。

また、切刃３は、回転外周側で回転軌跡が長くなるため、回転外周側でより多くの切屑を生成する。突出部７の突出頂部７ａが、切刃の長さ方向中央に対し回転外周側に位置することで、回転外周側から生成された多量の切屑の衝撃に対して強度を高めることができる。

また、突出部７は、回転外周側に外周側傾斜部７ｂを有するため、ブレーカ溝９の幅は突出頂部７ａから回転外周側に向かって、徐々に幅広くなる。これにより、回転外周側の切刃３で生成された多量の切屑の排出スペースを確保するとともに、切屑を外周側傾斜部で受け止めてインサート１の損傷を抑制できる。

また、突出部７は、内周側傾斜部７ｃを有するため、ブレーカ溝９の幅は突出頂部７ａから回転内周側に向かって、徐々に幅広くなる。これにより、切屑の排出スペースを十分に確保することができる。

突出部７の突出頂部７ａとランド８との間のブレーカ溝９の幅は、直線部４ｃとランド８との間のブレーカ溝９の幅に対して、５０％以上９５％以下とすることが好ましい。９５％以下とすることで、突出部７の肉厚を十分に確保することができ、より確実にクラックの発生を抑制できる。また、５０％以上とすることで、突出頂部７ａとランド８との間に切屑を通過させることができる。

突出頂部７ａは、土手部４の長さ寸法ａに対して土手部４の回転外周側の端部４ａから１５％以上４０％以下に位置することが好ましい。これにより、より確実に突出部７で切屑を受けることができクラックの発生を抑制できる。
なお、本実施形態において、突出頂部７ａは、突出方向の先端に直線的に形成されている。したがって、土手部４の長さ寸法に対する端部４ａから突出頂部７ａの回転外周側の端点７ａａまでの距離が１５％以上であり（ｄ１／ａ≧０．１５）、土手部４の長さ寸法に対する端部４ａから突出頂部７ａの回転内周側の端点７ａｂまでの距離が、４０％以下であればよい（ｄ２／ａ≦０．４５）。

外周側端点７ｄは、土手部４の回転外周側の端部４ａに位置することが好ましい。すなわち、外周側傾斜部７ｂは、土手部４の回転外周側の端部４ａまで延びることが好ましい。また、突出部７の幅ｂは、土手部４の切刃３に沿う長さ寸法ａに対して２５％以上５０％以下であることが好ましい。この場合、突出部７が土手部４の回転外周側に寄せて形成される。また、突出部７の内周側端点７ｅは、土手部４の長さ寸法に対し土手部４の回転外周側の端部４ａから２５％以上５０％以下に位置することとなる。なお、突出部７の幅とは、土手部４の長さ方向に沿う突出部７の寸法であり、より具体的には、土手部４の長さ方向に沿う外周側端点７ｄと内周側端点７ｅの距離である。また、土手部４の長さ方向は、切刃３の長さ方向と一致する方向であるとする。

外周側端点７ｄが、土手部４の回転外周側の端部４ａに位置することで、切刃３の回転外周側で形成された切屑を突出部７でより確実に受けることができる。同様に、内周側端点７ｅが、土手部４の長さ寸法ａに対し外周端部から２５％以上に位置することで、切屑をより確実に突出部７で受けることができる。また、内周側端点７ｅが、土手部４の長さ寸法ａに対し外周端部から５０％以下に位置することで、土手部４の直線部４ｃを十分な長さ形成することができる。したがって、回転内周側においてブレーカ溝９を十分に幅広く形成することができ、切屑の排出を容易とすることができる。

＜刃先交換式ドリル＞
図７は、刃先交換式ドリル１００を軸線方向から見た図であり、図８、図９は、刃先交換式ドリル１００を側方から見た図である。
本実施形態の刃先交換式ドリル１００は、軸線Ｏ方向先端側から見てドリル本体１１が反時計回り方向に回転して穴あけ加工を行う。したがって、本実施形態のインサート１は、いわゆる右勝手のインサートである。

刃先交換式ドリル１００は、インサート１と、ドリル本体１１と、を備えている。刃先交換式ドリル１００は、ドリル本体１１が軸線Ｏを中心として回転方向Ｔ（図７参照）に回転することで、金属材料よりなる被削材に穴あけ加工を行う。ドリル本体１１の先端部には、径方向に沿う外周側と軸線Ｏ側とにインサート１が１つずつ合計２つ取り付けられる。すなわち、２つのインサート１は、ドリル本体の径方向にオフセットして配置される。本明細書において、２つのインサート１のうち、外周側に位置するインサートを第１のインサート１Ａと呼び、軸線Ｏ側に位置するインサートを第２のインサート１Ｂと呼ぶ。本実施形態において、第１および第２のインサート１Ａ、１Ｂは、同形状である。

ドリル本体１１は、鋼材等の金属材料により形成されている。ドリル本体１１の先端部は、軸線Ｏを中心とした外形円柱状をなしている。ドリル本体１１の先端部外周には一対の切屑排出溝１２Ａ、１２Ｂが周方向に間隔をあけて互いに反対側に形成されている。切屑排出溝１２Ａ、１２Ｂは、後端側に向かうに従い軸線Ｏ回りにドリル回転方向Ｔの後方側に僅かに捩れるように形成されている。一方の切屑排出溝１２Ａのドリル回転方向Ｔを向く壁面の先端外周部には、ドリル本体１１の先端面と外周面に開口する外周側インサート取付座１３Ａが、形成されている。また他方の切屑排出溝１２Ｂのドリル回転方向Ｔを向く壁面の先端内周部には、ドリル本体１１の先端面に開口する軸線側インサート取付座１３Ｂが形成されている。インサート取付座１３Ａ、１３Ｂには、インサート固定用のネジ１４を挿入するためのネジ穴１３Ｃが形成されている。外周側インサート取付座１３Ａには、ネジ１４により第１のインサート１Ａが固定される。軸線側インサート取付座１３Ｂには、ネジ１４により第２のインサート１Ｂが固定される。

第１および第２のインサート１Ａ、１Ｂは、それぞれ４つの切刃３のうち１つの切刃３がドリル本体１１の先端側に突出するように固定される。なお、本実施形態において、第２のインサート１Ｂの切刃３は、第１のインサート１Ａの切刃３よりも僅かに先端側に位置するようにされている。また、第２のインサート１Ｂの切刃３は、内側端部３Ｂが外側端部３Ａから離間する方向に向かうに従い僅かにドリル本体１１後端側に向かうように傾斜するように固定されている。このため、第２のインサート１Ｂの切刃３の外側端部３Ａが、刃先交換式ドリル１００において軸線Ｏに沿った最も先端に位置することになる。また、本実施形態の刃先交換式ドリル１００を用いた穴あけ加工を行うと、第２のインサート１Ｂの切刃３の外側端部３Ａが最初に被削材に食い付く。

第１および第２のインサート１Ａ、１Ｂの先端側に突出する切刃３は、軸線Ｏ周りの回転軌跡が軸線Ｏ方向から見て互いに重なり合う。より具体的には、第１のインサート１Ａの切刃３の内側端部３Ｂと第２のインサート１Ｂの切刃３の外側端部３Ａとの回転軌跡が互いに重なり合う。

本実施形態の刃先交換式ドリル１００において、ドリル本体１１に取り付けられる第１および第２のインサート１Ａ、１Ｂが同形同大である。したがって、インサート１を粉末冶金法によって製造する場合に、共通した金型で製造することが可能となり製造コストの削減を図ることができるとともに、インサート管理も容易となる。

＜変形例１＞
図１０は、上述の実施形態の変形例１のインサート（ドリル用インサート）１０１の平面図である。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。

インサート１０１は、切刃３よりインサート１０１の中心線Ｃ側（内側）に位置し切刃３との間にブレーカ溝９を形成する土手部１０４を有する。土手部１０４は、切刃３側に突出する突出部１０７を有する。

突出部１０７は、中心線Ｃに対して径方向外側に突出する。突出部１０７は、ブレーカ溝９の幅を狭める。突出部１０７は、突出方向の頂点を形成する突出頂部１０７ａと、突出頂部１０７ａから回転外周側に向かうに従って切刃３から離れる方向に傾斜する外周側傾斜部１０７ｂと、突出頂部１０７ａから回転内周側に向かうに従って切刃３から離れる方向に傾斜する内周側傾斜部１０７ｃと、を有する。突出頂部１０７ａは、切刃３の長さ方向中央に対し回転外周側に位置している。本変形例の突出部１０７は、平面視において円弧形状である。

本変形例によれば、上述の実施形態と同様の効果を奏することができる。すなわち、本変形例によれば、切屑排出性を確保するとともにクラックの発生を抑制したインサート１０１を提供できる。
また、本変形例によれば、外周側傾斜部１０７ｂおよび内側傾斜部１０７ｃが円弧形状であるため、切屑の衝突による突出部１０７への負荷を低減することができる。

＜変形例２＞
図１１は、上述の実施形態の変形例２のインサート（ドリル用インサート）２０１の平面図である。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。

インサート２０１は、切刃３よりインサート２０１の中心線Ｃ側（内側、すなわち中心線Ｃ側）に位置し切刃３との間にブレーカ溝９を形成する土手部２０４を有する。土手部２０４は、切刃３側に突出する突出部２０７を有する。

突出部２０７は、中心線Ｃに対して径方向外側に突出する。突出部２０７は、ブレーカ溝９の幅を狭める。突出部２０７は、突出方向の頂点を形成する突出頂部２０７ａと、突出頂部２０７ａから回転外周側に向かうに従って切刃３から離れる方向に傾斜する外周側傾斜部２０７ｂと、突出頂部２０７ａから回転内周側に向かうに従って切刃３から離れる方向に傾斜する内周側傾斜部２０７ｃと、を有する。外周側傾斜部２０７ｂと内周側傾斜部２０７ｃは、平面視において凹状円弧形状に形成されている。突出頂部２０７ａは、切刃３の長さ方向中央に対し回転外周側に位置している。また、突出頂部２０７ａは、切刃３に沿って平面視略直線的に形成されている。

土手部２０４は、内周側傾斜部２０７ｃからの回転内周側に延びる第１の直線部２０４ｃと、外周側傾斜部２０７ｂからの回転外周側に延びる第２の直線部２０４ｄとを有し、第１および第２の直線部２０４ｃ、２０４ｄは、切刃３に沿って平面視略直線的に形成されている。第２の直線部２０４ｄの長さは、第１の直線部２０４ｃより短い。

本変形例によれば、上述の実施形態と同様の効果を奏することができる。すなわち、本変形例によれば、切屑排出性を確保するとともにクラックの発生を抑制したインサート２０１を提供できる。
また、本変形例によれば、外周側傾斜部２０７ｂおよび内側傾斜部２０７ｃを凹状円弧形状とすることで、溝部９を広く設けることができ、切りくず排出スペースをより確保することもできる。

以上に、本発明の実施形態を説明したが、実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。

１、１０１、２０１ インサート（ドリル用インサート）
１ａ 第１の面（多角形面、すくい面）
１ｂ 第２の面（着座面）
３ 切刃
４、１０４、２０４ 土手部
７、１０７、２０７ 突出部
７ａ、１０７ａ、２０７ａ 突出頂部
７ｂ、１０７ｂ、２０７ｂ 外周側傾斜部
７ｃ、１０７ｃ、２０７ｃ 内周側傾斜部
７ｄ 外周側端点
７ｅ 内周側端点
９ ブレーカ溝
１１ ドリル本体
１００ 刃先交換式ドリル
Ｏ 軸線
Ｐ 平面
Ｔ ドリル回転方向

Claims (4)

1. 軸線回りに回転されるドリル本体の先端部に着脱可能に取り付けられる平面視多角形状のドリル用インサートであって、
   多角形面の辺稜部に位置し前記ドリル本体に取り付けられた状態でドリル回転方向に向けられ前記ドリル本体の径方向に沿って延びる切刃と、
   前記切刃に対して内側に位置し前記切刃との間にブレーカ溝を形成する土手部と、を有し、
   前記土手部は、前記ブレーカ溝の幅を狭めるように前記切刃側に突出する突出部を有し、
   前記突出部は、前記切刃の長さ方向中央に対し回転外周側に位置する突出頂部と、前記突出頂部から回転外周側に向かうに従って前記切刃から離れる方向に傾斜する外周側傾斜部と、回転内周側に向かうに従って前記切刃から離れる方向に傾斜する内周側傾斜部とを有する、
   ドリル用インサート。
2. 前記外周側傾斜部が前記土手部の回転外周側の端部まで延び、前記突出部の幅は、前記土手部の前記切刃に沿う長さ寸法に対して２５％以上５０％以下である、請求項１に記載のドリル用インサート。
3. 前記突出頂部が、前記土手部の長さ寸法に対して前記土手部の回転外周側の端部から１５％以上４０％以下に位置する、請求項１又は２に記載のドリル用インサート。
4. 請求項１〜３の何れか一項のドリル用インサートと、
   先端部に前記ドリル用インサートが着脱可能に取り付けられ、軸線を中心として回転するドリル本体と、を備えた、
   刃先交換式ドリル。

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