JP2019123037A - 刃先交換式ドリル、および該刃先交換式ドリルの内刃ドリル用インサート - Google Patents

Abstract

【課題】内刃ドリル用インサートと外刃ドリル用インサートとの寿命と切削負荷のバランスをとるとともに、内刃ドリル用インサートの欠損等を防ぐ。【解決手段】ドリル本体の先端内周部に突出させられる内刃ドリル用インサート１１のすくい面１２の縁部が、軸線Ｏと交差してドリル本体の内周側から外周側に延びる内周切刃１６と、内周切刃１６に段差部１７を介して連なって外周側に延びる非切削部１８とを備え、外刃ドリル用インサート２１の外周切刃２６の回転軌跡は、内刃ドリル用インサート１１の段差部１７に交差して、内刃ドリル用インサート１１の非切削部１８が外周切刃２６よりもドリル本体の後端側に位置させられ、内刃ドリル用インサート１１のすくい面１２は外刃ドリル用インサート２１のすくい面２２よりも面積が大きい。【選択図】図５

Description

本発明は、軸線回りに回転させられるドリル本体の先端部に、内周切刃を有する内刃ドリル用インサートと、外周切刃を有する外刃ドリル用インサートとが、互いの内周切刃と外周切刃の軸線回りの回転軌跡を重なり合わせてそれぞれ着脱可能に取り付けられた刃先交換式ドリル、およびこのような刃先交換式ドリルに取り付けられる刃先交換式ドリルの内刃ドリル用インサートに関するものである。

このような刃先交換式ドリルとして、例えば特許文献１には、軸線を中心として回転可能である基本本体（ドリル本体）と、中央ビット（内刃ドリル用インサート）と外周ビット（外刃ドリル用インサート）と２つのビットとを備え、少なくとも中央ビットは、互いに同一の形状の４つの切刃を有し、移行刃縁部分によって間隔を開けられている第１及び第２の部分刃縁を備え、４つの切刃の第２の部分刃縁は、有効状態では軸線から離れている第１の部分刃縁が、軸線に対してより近い位置にある第２の部分刃縁の軸線方向に前方に位置しており、外周ビット上の有効切刃は軸線に対して垂直な仮想交差平面内に少なくとも部分的に位置しており、この仮想交差平面は、中央ビットの第１の半径方向外側の部分刃縁の後で中央ビットの第２の部分刃縁の前に被加工材の中に食い込むように、中央ビットの２つの部分刃縁に関する類似の交差平面の間に位置しており、第１の部分刃縁は、ドリルの回転中の後に、対応する長さの半径方向距離に沿って、外周切刃上の内側及び前方の無効な隅刃縁を保護するために、中央ビットの個々の切刃上の移行刃縁部分と共に、切刃の全長の２０％〜５０％の長さを有するものが記載されている。

また、特許文献２には、軸線を中心に回転する、２つの切屑排出溝が形成されたドリル本体と、一方の切屑排出溝の軸線を含む位置に着脱可能に装着される第１のチップ（内刃ドリル用インサート）と、２つの切屑排出溝のうちの他方の切屑排出溝の軸線から離れた位置に着脱可能に装着される第２のチップ（外刃ドリル用インサート）とを備え、第１のチップは、軸線の方向と直交する直交方向において、相互に離れた少なくとも２箇所で切削対象物を切削し、第２のチップは、直交方向において、相互に離れた少なくとも２箇所で切削対象物を切削し、第１のチップおよび第２のチップのうちの一方のチップは、正四角形の平板形状を有し、第１のチップおよび第２のチップのうちの他方のチップの回転方向を向くすくい面は、直交方向から見て２以上の頂部と、２以上の頂部のうち隣り合う２つの頂部の間に形成された凹部とを備え、他方のチップは少なくとも２箇所として、２以上の頂部を個別に含む２つ以上の部位で、切削対象物を切削し、一方のチップは、少なくとも２箇所として、凹部に対応する位置の部位と、２以上の頂部の両端に位置する頂部のうち、少なくともいずれか一方の頂部の外側に対応する位置の部位とで切削対象物を切削するものが記載されている。

特許第４５５５０７３号公報 特許第５５７９１００号公報

ところで、このような刃先交換式ドリルでは、内周切刃を有する内刃ドリル用インサートの方が、外周切刃を有する外刃ドリル用インサートよりもドリル本体の軸線に近い位置に配設されるために切削速度が遅く、特にドリル本体の軸線近傍では被削材を切刃で切削するというよりは押し潰すのに近い切削形態となるため、切削負荷が高くなる。これに対して、特許文献１に記載された刃先交換式ドリルでは、内刃ドリル用インサートと外刃ドリル用インサートとが同形同大であるため、このような高い切削負荷による内刃ドリル用インサートの内周切刃の欠損等の損傷が外刃ドリル用インサートよりも早期に進行してしまって寿命が短縮されてしまい、内刃ドリル用インサートを頻繁に交換しなければならなくなる。

一方、特許文献２に記載された刃先交換式ドリルでは、内刃ドリル用インサートと外刃ドリル用インサートとが異なる形状、大きさとされ、内刃ドリル用インサートのすくい面が外刃ドリル用インサートのすくい面よりも大きいので、内刃ドリル用インサートの摩耗等の損傷を抑えることができる。しかしながら、この特許文献２に記載された刃先交換式ドリルでは、内刃ドリル用インサートの内周切刃と外刃ドリル用インサートの外周切刃とが、それぞれ２つの部位で切削を行うため、これらの切刃の間で切削負荷のバランスをとることが難しいとともに、特に内刃ドリル用インサートの内周切刃は、その頂部で切削を行うことになるので、大きな切削負荷が作用した場合に頂部に欠損等を生じ易く、やはり内刃ドリル用インサートが短寿命となるおそれがある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、内刃ドリル用インサートと外刃ドリル用インサートとの寿命と切削負荷のバランスをとることが可能であるとともに、内刃ドリル用インサートに欠損等を生じるおそれの少ない刃先交換式ドリルおよび該刃先交換式ドリルの内刃ドリル用インサートを提供することを目的としている。

上述した課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の刃先交換式ドリルは、軸線回りに回転させられるドリル本体の先端部外周に２つの切屑排出溝が周方向に互いに反対側に形成され、これらの切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面の先端部に形成されたインサート取付座に、内周切刃を上記ドリル本体の先端内周部に突出させた内刃ドリル用インサートと、外周切刃を上記ドリル本体の先端外周部に突出させた外刃ドリル用インサートとが、互いのすくい面の上記軸線回りの回転軌跡を重なり合わせてそれぞれ着脱可能に取り付けられた刃先交換式ドリルであって、上記内刃ドリル用インサートと外刃ドリル用インサートは多角形板状であり、その多角形面を上記すくい面としてドリル回転方向に向けて上記インサート取付座に取り付けられており、上記外刃ドリル用インサートは、上記ドリル本体の先端外周部に突出させられる上記外周切刃が、該ドリル本体の先端部外周から内周側に向けて延びるように取り付けられ、上記内刃ドリル用インサートは、上記ドリル本体の先端内周部に突出させられる上記すくい面の縁部が、該すくい面に対向する方向から見て上記軸線と交差して上記ドリル本体の内周側から外周側に延びる上記内周切刃と、この内周切刃に上記ドリル本体の後端側に延びる段差部を介して連なって上記ドリル本体の外周側に延びる非切削部とを備え、上記外刃ドリル用インサートの上記外周切刃の回転軌跡は、上記内刃ドリル用インサートの上記段差部に交差していて、上記内刃ドリル用インサートの上記非切削部が上記外周切刃よりも上記ドリル本体の後端側に位置させられているとともに、上記内刃ドリル用インサートの上記すくい面は、上記外刃ドリル用インサートの上記すくい面と異なる外形形状とされるとともに、該外刃ドリル用インサートの上記すくい面よりも面積が大きいことを特徴とする。

また、本発明の刃先交換式ドリルの内刃ドリル用インサートは、このような刃先交換式ドリルに取り付けられる上記内刃ドリル用インサートであって、上記すくい面の中心を通るインサート中心線に関して１８０°回転対称であるインサート本体を有して、上記すくい面は、互いに反対側を向く２つの縁部に上記内周切刃と上記段差部と上記非切削部とを備え、これら２つの縁部の上記内周切刃同士の間隔が、これら２つの縁部に交差する他の２つの縁部同士の間隔よりも大きいことを特徴とする。

このように構成された刃先交換式ドリルおよびその内刃ドリル用インサートでは、内刃ドリル用インサートのすくい面が、上記外刃ドリル用インサートの上記すくい面と異なる外形形状とされるとともに、該外刃ドリル用インサートの上記すくい面よりも面積が大きく、従って内刃ドリル用インサートと外刃ドリル用インサートの厚さが同じならば内刃ドリル用インサートの体積を外刃ドリル用インサートよりも大きくすることができる。従って、内刃ドリル用インサートの強度や剛性を向上させることができて、大きな切削負荷が作用する内刃ドリル用インサートの寿命を延長することができ、外刃ドリル用インサートとのバランスをとることができる。

特に、本発明の刃先交換式ドリルの内刃ドリル用インサートのように、すくい面の中心を通るインサート中心線に関して１８０°回転対称であるインサート本体を有して、このすくい面の２つの縁部に形成された内周切刃同士の間隔を、これら２つの縁部に交差する他の２つの縁部同士の間隔よりも大きくした場合には、ドリル本体の軸線方向におけるインサート本体の肉厚を大きく確保することができるので、この軸線方向に作用するインサート本体へのスラスト荷重を確実に受け止めることができる。このため、ドリル本体の軸線近傍で高い切削負荷が作用しても内刃ドリル用インサートの損傷を抑制することができる。

その一方で、この内刃ドリル用インサートのドリル本体の先端内周部に突出させられるすくい面の縁部は、該すくい面に対向する方向から見てドリル本体の軸線と交差してドリル本体内周側から外周側に延びる内周切刃と、この内周切刃にドリル本体の後端側に延びる段差部を介して連なってドリル本体の外周側に延びる非切削部とを備えており、これに対して外刃ドリル用インサートの外周切刃の回転軌跡は、内刃ドリル用インサートの上記段差部に交差していて、内刃ドリル用インサートの非切削部が上記外周切刃よりもドリル本体の後端側に位置させられている。従って、内刃ドリル用インサートの非切削部が被削材に切り込まれて切削に使用されることはないので、大きな切削負荷が作用しても、内刃ドリル用インサートの上記非切削部が、特許文献２に記載された刃先交換式ドリルの内刃ドリル用インサートのように頂部に欠損を生じるおそれはない。

しかも、外刃ドリル用インサートの外周切刃の回転軌跡が内刃ドリル用インサートの段差部に交差しているので、内刃ドリル用インサートは、その内周切刃から段差部で外周切刃の回転軌跡と交差した部分までが、また外刃ドリル用インサートは、その外周切刃の回転軌跡が内刃ドリル用インサートの段差部と交差した部分から外周端までが、それぞれ切削に使用されることとなり、内刃ドリル用インサートの内周切刃と外刃ドリル用インサートの外周切刃で複数の箇所が切削に使用されることはなく、これら内周切刃と外周切刃との間で切削負荷のバランスをとることが容易となる。

ここで、上述のように内刃ドリル用インサートのすくい面を、外刃ドリル用インサートのすくい面よりも面積が大きくなるようにするには、この内刃ドリル用インサートのすくい面を、外刃ドリル用インサートのすくい面を包含可能な大きさとするのが望ましい。これにより、ドリル本体の軸線方向と該軸線に直交する方向にも内刃ドリル用インサートの強度や剛性を確保することができ、一層確実に内刃ドリル用インサートの寿命を延長することができる。

また、さらに確実に内刃ドリル用インサートの内周切刃と外刃ドリル用インサートの外周切刃との切削負荷のバランスをとるには、内刃ドリル用インサートのすくい面に対向する方向から見たときの上記軸線から内周切刃を経て上記段差部と外周切刃の回転軌跡との交点までの上記軸線に直交する径方向の長さＡと、外刃ドリル用インサートのすくい面に対向する方向から見たときの外周切刃の回転軌跡の上記段差部との交点から外周端までの上記軸線に直交する径方向の長さＢとの比Ａ／Ｂを、１．０５〜１．２５の範囲とするのが望ましい。すなわち、この比Ａ／Ｂが上記範囲を越えると、内周切刃と外周切刃とのいずれか一方の切削負荷が大きくなりすぎて摩耗等の損傷が顕著となり、寿命のバランスを損なうおそれがある。

以上説明したように、本発明によれば、高い切削負荷が作用する内刃ドリル用インサートの強度や剛性の向上を図ることができるとともに内周切刃の欠損等も防止することができて、外刃ドリル用インサートとの寿命のバランスをとることが可能となり、さらにこれら内刃ドリル用インサートの内周切刃と外刃ドリル用インサートの外周切刃とに作用する切削負荷のバランスをとることも容易となって、安定した穴あけ加工を行うことが可能となる。

本発明の刃先交換式ドリルの一実施形態を示す斜視図である。 図１に示す実施形態を軸線方向先端側から見た拡大正面図である。 図２における矢線Ｘ方向視の側面図である。 図２における矢線Ｙ方向視の側面図である。 図１に示す実施形態の内刃ドリル用インサートのすくい面と外刃ドリル用インサートのすくい面との回転軌跡を重ね合わせた図である。 図１に示す実施形態の内刃ドリル用インサートのすくい面に外刃ドリル用インサートのすくい面を、互いのインサート中心線を一致させて重ね合わせることにより包含させた状態を示す図である。 図１に示す実施形態に取り付けられる本発明の内刃ドリル用インサートの一実施形態の斜視図である。 図７に示す内刃ドリル用インサートをすくい面に対向する方向から見た平面図である。 図８における矢線Ｘ方向視の正面図である。 図８における矢線Ｙ方向視の側面図である。 図１に示す実施形態に取り付けられる外刃ドリル用インサートの斜視図である。 図１１に示す外刃ドリル用インサートをすくい面に対向する方向から見た平面図である。 図１２における矢線Ｘ方向視の正面図である。 図１２における矢線Ｙ方向視の側面図である。

図１ないし図６は、本発明の刃先交換式ドリルの一実施形態を示すものであり、また図７ないし図１０は、この実施形態の刃先交換式ドリルに取り付けられる本発明の内刃ドリル用インサートの一実施形態を示すものである。さらに、図１１ないし図１４は、同じく上記実施形態の刃先交換式ドリルに取り付けられる外刃ドリル用インサートを示すものである。

本実施形態の刃先交換式ドリルにおいて、ドリル本体１は、鋼材等の金属材料により軸線Ｏを中心とした多段円柱状に一体形成されており、その後端部（図１および図３、図４において上側部分）は、円柱状で一側面が軸線Ｏに平行に面取りされたシャンク部２とされるとともに、このシャンク部２の先端側（図１および図３、図４において下側）には、シャンク部２よりも一段拡径する円板状をなした後に先端側に向けて円錐台状に漸次縮径する鍔部３が形成されている。また、この鍔部３のさらに先端側には、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。

このような刃先交換式ドリルは、上記シャンク部２が工作機械の主軸に把持されて軸線Ｏ回りにドリル回転方向Ｔに回転されつつ軸線Ｏ方向先端側に送り出され、切刃部４の先端部に取り付けられた内刃ドリル用インサート１１と外刃ドリル用インサート２１によって被削材に穴あけ加工を行う。

切刃部４の先端から鍔部３の先端側の円錐台状の部分にかけてのドリル本体１の外周部には、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とは反対側に捩れる２つの切屑排出溝５が、周方向に互いに反対側に形成されている。また、これらの切屑排出溝５のドリル回転方向Ｔを向く壁面の先端部には、切刃部４の先端面と外周面に開口するインサート取付座６Ａ、６Ｂがそれぞれ形成されている。なお、ドリル本体１内には、シャンク部２から切刃部４にかけてクーラント孔１Ａが形成されており、このクーラント孔１Ａは、切刃部４において切屑排出溝５のドリル回転方向Ｔとは反対側を向く壁面に、切刃部４の先端部に取り付けられた内刃ドリル用インサート１１と外刃ドリル用インサート２１にクーラントを供給するように開口している。

これらのインサート取付座６Ａ、６Ｂは、ドリル回転方向Ｔを向く底面と、この底面からドリル回転方向Ｔに向けて立ち上がるドリル本体１の先端側を向く壁面および外周側を向く壁面とを備えており、底面にはドリル本体１に形成されたネジ孔が開口している。なお、２つの切屑排出溝５の先端部に形成されたインサート取付座６Ａ、６Ｂのうち、一方のインサート取付座（図２において左側のインサート取付座）６Ａは、切刃部４の外周から軸線Ｏを越える位置にまで形成されているのに対し、他方のインサート取付座（図２において右側のインサート取付座）６Ｂは、軸線Ｏを越えずに一方のインサート取付座６Ａと間隔をあけて形成されている。

これらのインサート取付座６Ａ、６Ｂのうち、上記一方のインサート取付座６Ａには、図７ないし図１０に示す本発明の一実施形態の内刃ドリル用インサート１１が、また他方のインサート取付座６Ｂには図１１ないし図１４に示す外刃ドリル用インサート２１がそれぞれ着脱可能に取り付けられる。これら内刃ドリル用インサート１１と外刃ドリル用インサート２１とは、そのインサート本体１１Ａ、２１Ａが超硬合金等のドリル本体１よりも硬質な材料により多角形板状に形成されていて、その一方の多角形面がそれぞれすくい面１２、２２としてドリル回転方向Ｔに向けられるとともに、他方の多角形面は着座面１３、２３としてインサート取付座６Ａ、６Ｂの上記底面に密着させられる。

また、これらの内刃ドリル用インサート１１と外刃ドリル用インサート２１のインサート本体１１Ａ、２１Ａには、すくい面１２、２２と着座面１３、２３の中心を通るインサート中心線Ｌ１、Ｌ２を中心とした断面円形の取付孔１４、２４が貫通するように形成されており、内刃ドリル用インサート１１と外刃ドリル用インサート２１は、この取付孔１４、２４に挿通された取付ネジ１５、２５がインサート取付座６Ａ、６Ｂの底面に形成された上記ネジ孔にねじ込まれることにより、上述のようにドリル本体１に着脱可能に取り付けられる。なお、内刃ドリル用インサート１１と外刃ドリル用インサート２１の取付孔１４、２４は同形同大であり、従って取付ネジ１５、２５も共通のものが用いられる。また、インサート本体１１Ａ、２１Ａは、インサート中心線Ｌ１、Ｌ２に関して１８０°回転対称形状である。

このうち、内刃ドリル用インサート１１は、そのすくい面１２の外形が、図８に示すように２つずつの長辺（図８において上下方向に延びる辺）と短辺（図８において左右方向に延びる辺）とを有する平行四辺形の鈍角角部を該鈍角角部に交差する２辺に略平行に切り欠いた形状をなしており、これにより上記短辺には上記平行四辺形の鋭角角部から上記鈍角角部に向けて順に、内周切刃１６と、この内周切刃１６からすくい面１２の内側に向かう段差部１７と、この段差部１７から内周切刃１６と略平行に延びてすくい面１２がなす平行四辺形の長辺に交差する非切削部１８とが形成される。なお、内周切刃１６とこれに交差する上記長辺との交差部、内周切刃１６と段差部１７との交差部、段差部１７と非切削部１８との交差部、および非切削部１８と上記長辺との交差部は、凸または凹の略円弧状に形成されている。

ここで、上記内周切刃１６、段差部１７、および非切削部１８の長さは、内周切刃１６が最も長く、次いで非切削部１８が長く、段差部１７が最も短くされている。また、これら内周切刃１６、段差部１７、および非切削部１８とすくい面１２の上記長辺とは、インサート中心線Ｌ１に垂直な１つの平面上に位置している。なお、内周切刃１６は、詳しくは１８０°よりも僅かに小さい角度で鈍角に交差する３ないし４つの複数の直線部によって構成されている。また、内刃ドリル用インサート１１のすくい面１２が上述のような２つずつの長辺と短辺を有して、このうちの互いに反対側を向く２つの縁部である短辺に内周切刃１６と段差部１７と非切削部１８とが備えられているので、これら２つの縁部の内周切刃１６同士の間隔は、これら２つの縁部に交差する他の２つの縁部である長辺同士の間隔よりも大きくなる。

さらに、すくい面１２における内周切刃１６、段差部１７、および非切削部１８と上記長辺の内側には、断面凹曲線状をなして該すくい面１２の内側に向かうに従い着座面１３側に凹んだ後にインサート中心線Ｌ１方向に立ち上がるブレーカ面１２Ａが形成されている。また、このブレーカ面１２Ａの内側には、内周切刃１６、段差部１７、および非切削部１８とすくい面１２の上記長辺とが位置するインサート中心線Ｌ１に垂直な上記１つの平面よりも僅かにインサート中心線Ｌ１方向に突出した、やはりインサート中心線Ｌ１に垂直な平面状のボス面１２Ｂが、すくい面１２の取付孔１４の開口部にまで形成されている。なお、内周切刃１６の長手方向の中央部のブレーカ面１２Ａから上記取付孔１４の開口部にかけては、ブレーカ面１２Ａの深さと略等しい深さのブレーカ溝１２Ｃが、すくい面１２に対向する方向から見て上記長辺と平行にボス面１２Ｂを切り欠くように延びている。

さらにまた、この内周切刃１６に連なるインサート本体１１Ａの側面は該内周切刃１６の逃げ面１９とされ、この逃げ面１９は内周切刃１６から着座面１３側に向かうに従いインサート本体１１Ａの内側に傾斜するように形成されている。すなわち、本実施形態の内刃ドリル用インサート１１は、内周切刃１６に逃げ角が付されたポジティブタイプのインサートである。さらにまた、この内周切刃１６の逃げ面１９とすくい面１２の上記長辺に連なるインサート本体１１Ａの側面とは、その着座面１３側においてインサート本体１１Ａの内側に一定の角度で傾斜する平面とされている。

一方、上記外刃ドリル用インサート２１は、そのすくい面２２が、図１２に示すように２つずつの長辺と短辺とを有する長方形状、または鈍角角部と鋭角角部における長辺と短辺との交差角が直角に近い平行四辺形状に形成されており、このうちの短辺部分に外周切刃２６が形成されている。この外周切刃２６も、本実施形態では１８０°よりも僅かに小さい角度で鈍角に交差する３ないし４つの複数の直線部によって構成され、さらに外周切刃２６のすくい面２２の長辺との交差部は略凸円弧状に面取りされるとともに、これら外周切刃２６とすくい面２２の長辺とは、インサート中心線Ｌ２に垂直な平面上に位置している。

また、内刃ドリル用インサート１１と同様に、すくい面２２における外周切刃２６と上記長辺の内側には、断面凹曲線状をなしてすくい面２２の内側に向かうに従い着座面２３側に凹んだ後にインサート中心線Ｌ２方向に立ち上がるブレーカ面２２Ａが形成されている。さらに、このブレーカ面２２Ａの内側には外周切刃２６と上記長辺とが位置するインサート中心線Ｌ１に垂直な上記１つの平面よりも僅かにインサート中心線Ｌ１方向に突出するインサート中心線Ｌ２に垂直な平面状のボス面２２Ｂが取付孔２４の開口部にまで形成されるとともに、外周切刃２６の長手方向の中央部のブレーカ面２２Ａから取付孔２４の開口部にかけては、ブレーカ面２２Ａの深さと略等しい深さのブレーカ溝２２Ｃが、すくい面２２に対向する方向から見て上記長辺と略平行にボス面２２Ｂを切り欠くように延びている。

さらにまた、外周切刃２６に連なるインサート本体２１Ａの側面はこの外周切刃２６の逃げ面２７とされ、この逃げ面２７は外周切刃２６から着座面２３側に向かうに従いインサート本体２１Ａの内側に傾斜するように形成されていて、この外刃ドリル用インサート２１も、外周切刃２６に逃げ角が付されたポジティブタイプのインサートとされている。また、この外周切刃２６の逃げ面２７とすくい面２２の上記長辺に連なるインサート本体２１Ａの側面とは、その着座面２３側においてインサート本体２１Ａの内側に一定の角度で傾斜する平面とされている。

そして、この外刃ドリル用インサート２１と上記内刃ドリル用インサート１１は、内刃ドリル用インサート１１のすくい面１２が、外刃ドリル用インサート２１のすくい面２２と異なる外形形状とされるとともに、外刃ドリル用インサート２１のすくい面２２よりも大きな面積とされている。より具体的に、本実施形態では、図６に示すように、内刃ドリル用インサート１１のすくい面１２が、外刃ドリル用インサート２１のすくい面２２を包含可能な大きさとされている。

すなわち、図６に示したように互いのインサート中心線Ｌ１、Ｌ２を重ね合わせたときに、外刃ドリル用インサート２１のすくい面２２の輪郭線を、部分的に重なり合う箇所があっても、内刃ドリル用インサート１１のすくい面１２の輪郭線内に配置できるように形成されている。なお、内刃ドリル用インサート１１のボス面１２Ｂから着座面１３までの厚さは、外刃ドリル用インサート２１のボス面２２Ｂから着座面２３までの厚さと略等しいか、僅かに厚い。

このような内刃ドリル用インサート１１と外刃ドリル用インサート２１は、それぞれその１つの内周切刃１６と１つの外周切刃２６がドリル本体１の先端側に向けられ、これら１つの内周切刃１６と１つの外周切刃２６を構成する上記複数の直線部のうち隣接するいずれか２つの直線部の交点を最突出点としてドリル本体１の先端内周部と先端外周部に突出させてインサート取付座６Ａ、６Ｂに着座させられる。

このうち、内刃ドリル用インサート１１においては、上記１つの内周切刃１６に上記段差部１７および非切削部１８を介して連なるすくい面１２の１つの長辺がドリル本体１の外周側に向けられ、この１つの長辺がドリル本体１の後端側に向かうに従い外周側に向かうように配設される。また、この１つの内周切刃１６は、すくい面１２に対向する方向から見て、上記１つの長辺とは反対の他の１つの長辺との交差部が、ドリル本体１の軸線Ｏを越えた位置に配置される。

さらに、取付孔１４に挿通された取付ネジ１５がインサート取付座６Ａ底面のネジ孔にねじ込まれることにより、内刃ドリル用インサート１１は、この他の１つの長辺に連なるインサート本体１１Ａの側面の傾斜した平面と、上記１つの内周切刃１６とは反対側の他の１つの内周切刃１６の逃げ面１９の傾斜した平面とが、インサート取付座６Ａのドリル本体１の外周側を向く壁面と先端側を向く壁面とに当接させられて取り付けられる。従って、上記他の１つの内周切刃１６に連なる段差部１７および非切削部１８と、インサート取付座６Ａの壁面との間には間隔があけられる。

一方、外刃ドリル用インサート２１は、そのすくい面２２のドリル本体１外周側を向く１つの長辺が、ドリル本体１の先端側から後端側に向かうに従い内周側に延びるように配置されるとともに、先端側に向けられた外周切刃２６の上記１つの長辺との交差部が切刃部４の外周に突出させられる。さらに、取付孔２４に挿通された取付ネジ２５がインサート取付座６Ｂ底面のネジ孔にねじ込まれることにより、内刃ドリル用インサート１１と同様に、この１つの長辺とは反対の他の１つの長辺に連なるインサート本体２１Ａ側面の傾斜した平面と、上記１つの外周切刃２６とは反対側の他の１つの外周切刃２６の逃げ面２７の傾斜した平面とが、インサート取付座６Ｂのドリル本体１の外周側を向く壁面と先端側を向く壁面とに当接させられて取り付けられる。

そして、このようにしてドリル本体１の先端部に取り付けられた内刃ドリル用インサート１１と外刃ドリル用インサート２１とは、軸線Ｏ回りの回転軌跡において図５に示すように、互いのすくい面１２、２２が重なり合うとともに、外刃ドリル用インサート２１の上記１つの外周切刃２６の回転軌跡が、内刃ドリル用インサート１１の上記１つの内周切刃１６に連なる段差部１７に交差して、この段差部１７に連なる内刃ドリル用インサート１１の非切削部１８が上記１つの外周切刃２６よりもドリル本体１の後端側に位置させられる。

なお、本実施形態では、図５に示すように、こうして回転軌跡が重なった内刃ドリル用インサート１１のすくい面１２に対向する方向から見たときの軸線Ｏから内周切刃１６を経て段差部１７と外周切刃２６の回転軌跡との交点Ｐまでの軸線Ｏに直交する径方向の長さＡと、外刃ドリル用インサート２１のすくい面２２に対向する方向から見たときの外周切刃２６の回転軌跡の上記段差部１７との交点Ｐから外周端までの軸線Ｏに直交する径方向の長さＢとの比Ａ／Ｂは、１．０５〜１．２５の範囲とされている。

このような刃先交換式ドリルにおいては、内刃ドリル用インサート１１のドリル本体１先端側に突出させられた内周切刃１６は、ドリル本体１の回転の中心となる軸線Ｏからの距離が短いため、外刃ドリル用インサート２１の外周切刃２６に比べて周速、すなわち切削速度が小さくなり、特にすくい面１２に対向する方向から見て軸線Ｏの近傍に位置する部分は、被削材を内周切刃１６によって切削するというよりは被削材を押し潰すような切削形態に近くなる。このため、内刃ドリル用インサート１１に作用する切削負荷が外刃ドリル用インサート２１よりも大きくなって、内周切刃１６における欠損等の損傷が早期に進行する。

これに対して、上記構成の刃先交換式ドリルでは、この内刃ドリル用インサート１１のすくい面１２が、外刃ドリル用インサート２１のすくい面２２と異なる外形形状とされるとともに、外刃ドリル用インサート２１のすくい面２２よりも面積が大きく、上述したように内刃ドリル用インサート１１と外刃ドリル用インサート２１の厚さが略等しければ、内刃ドリル用インサート１１のインサート本体１１Ａの体積を外刃ドリル用インサート２１のインサート本体２１Ａよりも大きくすることができる。

このため、内刃ドリル用インサート１１の強度や剛性を向上させることができるので、上述のように大きな切削負荷が作用する内刃ドリル用インサート１１の寿命を延長することができる。従って、内刃ドリル用インサート１１と外刃ドリル用インサート２１との寿命のバランスをとることができ、長期に亙って安定した穴あけ加工を行うことが可能となる。

また、上記構成の刃先交換式ドリルでは、内刃ドリル用インサート１１のドリル本体１先端内周部に突出させられるすくい面１２の縁部（短辺）が、このすくい面１２に対向する方向から見て、ドリル本体１の軸線Ｏと交差してドリル本体１の内周側から外周側に延びる内周切刃１６と、この内周切刃１６にドリル本体１の後端側に延びる段差部１７を介して連なってドリル本体１の外周側に延びる非切削部１８とを備えている。

一方、ドリル本体１の先端外周部に突出させられた外刃ドリル用インサート２１の外周切刃２６の軸線Ｏ回りの回転軌跡は、内刃ドリル用インサート１１の上記段差部１７に交差していて、内刃ドリル用インサート１１の非切削部１８は外周切刃２６よりもドリル本体１の後端側に位置させられる。従って、この内刃ドリル用インサート１１の非切削部１８が被削材に切り込まれて切削に使用されることはないので、大きな切削負荷が作用しても非切削部１８に欠損が生じるようなことがなく、内刃ドリル用インサート１１の寿命をさらに延長することができる。

さらに、上記構成の刃先交換式ドリルでは、このように外刃ドリル用インサート２１の外周切刃２６の回転軌跡が内刃ドリル用インサート１１の段差部１７に交差していて、この外周切刃２６と段差部１７との交点Ｐよりもドリル本体１の外周側では、内刃ドリル用インサート１１の非切削部１８が切削に使用されることはない。また、該交点Ｐのドリル本体１内周側では外刃ドリル用インサート２１の外周切刃２６が切削に使用されることもない。

すなわち、内刃ドリル用インサート１１の内周切刃１６と外刃ドリル用インサート２１の外周切刃２６のそれぞれにおいて、複数の箇所が切削に使用されるようなことがないので、これら内周切刃１６と外周切刃２６との間で切削負荷のバランスをとることが容易となる。このため、内刃ドリル用インサート１１と外刃ドリル用インサート２１の寿命も一層確実にバランスをとって均一化することができる。

なお、さらに確実に内周切刃１６と外周切刃２６との間で切削負荷のバランスをとるには、本実施形態のように内刃ドリル用インサート１１のすくい面１２に対向する方向から見たときの軸線Ｏから内周切刃１６を経て段差部１７と外周切刃２６の回転軌跡との交点Ｐまでの軸線Ｏに直交する径方向の長さＡと、外刃ドリル用インサート２１のすくい面２２に対向する方向から見たときの外周切刃２６の回転軌跡の段差部１７との交点Ｐから外周端までの軸線に直交する径方向の長さＢとの比Ａ／Ｂを、１．０５〜１．２５の範囲とするのが望ましい。

すなわち、この比Ａ／Ｂが上記範囲を上回って内周切刃１６が切削に使用される部分の径方向の長さＡが大きくなりすぎると、内刃ドリル用インサート１１の切削負荷が大きくなりすぎて損傷を抑えることができなくなるおそれがある一方、逆にこの比Ａ／Ｂが上記範囲を下回って外周切刃２６の切削に使用される部分の径方向の長さＢが大きくなりすぎると、外刃ドリル用インサート２１の切削負荷が大きくなりすぎて早期に寿命を迎えてしまい、何れの場合も内刃ドリル用インサート１１と外刃ドリル用インサート２１の寿命のバランスを良好にとることができなくなるおそれがある。

また、本実施形態の内刃ドリル用インサート１１においては、すくい面１２の２つの縁部（短辺）に形成された内周切刃１６同士の間隔が、これら２つの縁部に交差する他の２つの縁部（長辺）同士の間隔よりも大きされており、ドリル本体１の軸線Ｏ方向におけるインサート本体１１Ａの肉厚を大きく確保することができる。このため、この軸線Ｏ方向の内刃ドリル用インサート１１の強度や剛性をさらに向上させることができ、該軸線Ｏ方向に作用するインサート本体１１Ａへのスラスト荷重を確実に受け止めて、特にドリル本体１の軸線Ｏ近傍で高い切削負荷が内周切刃１６に作用しても、内刃ドリル用インサート１１の損傷を一層抑制することができる。

しかも、本実施形態の刃先交換式ドリルでは、内刃ドリル用インサート１１のすくい面１２が、外刃ドリル用インサート２１のすくい面２２を包含可能な大きさとされており、すなわち上述のようにこれら内刃ドリル用インサート１１と外刃ドリル用インサート２１のインサート中心線Ｌ１、Ｌ２を重ね合わせたときに、外刃ドリル用インサート２１のすくい面２２の輪郭線が、内刃ドリル用インサート１１のすくい面１２の輪郭線内に配置できるように形成されている。このため、上述のようにドリル本体１の軸線Ｏ方向への強度や剛性を確保することができるとともに、該軸線Ｏに直交する方向にも内刃ドリル用インサート１１の強度や剛性を確保することができ、一層確実に内刃ドリル用インサート１１の寿命を延長することができる。

１ ドリル本体
２ シャンク部
３ 鍔部
４ 切刃部
５ 切屑排出溝
６Ａ、６Ｂ インサート取付座
１１ 内刃ドリル用インサート
１１Ａ 内刃ドリル用インサート１１のインサート本体
１２ 内刃ドリル用インサート１１のすくい面
１６ 内周切刃
１７ 段差部
１８ 非切削部
２１ 外刃ドリル用インサート
２１Ａ 外刃ドリル用インサート２１のインサート本体
２２ 外刃ドリル用インサート２１のすくい面
２６ 外周切刃
Ｏ ドリル本体１の軸線
Ｔ ドリル回転方向
Ｌ１ 内刃ドリル用インサート１１のインサート中心線
Ｌ２ 外刃ドリル用インサート２１のインサート中心線
Ｐ 軸線Ｏ回りの回転軌跡における内刃ドリル用インサート１１の段差部１７と外刃ドリル用インサート２１の外周切刃２６との交点
Ａ 軸線Ｏから内周切刃１６を経て交点Ｐまでの径方向の長さ
Ｂ 交点Ｐから外周切刃２６の外周端までの長さ

Claims (4)

1. 軸線回りに回転させられるドリル本体の先端部外周に２つの切屑排出溝が周方向に互いに反対側に形成され、これらの切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面の先端部に形成されたインサート取付座に、内周切刃を上記ドリル本体の先端内周部に突出させた内刃ドリル用インサートと、外周切刃を上記ドリル本体の先端外周部に突出させた外刃ドリル用インサートとが、互いのすくい面の上記軸線回りの回転軌跡を重なり合わせてそれぞれ着脱可能に取り付けられた刃先交換式ドリルであって、
   上記内刃ドリル用インサートと外刃ドリル用インサートは多角形板状であり、その多角形面を上記すくい面としてドリル回転方向に向けて上記インサート取付座に取り付けられており、
   上記外刃ドリル用インサートは、上記ドリル本体の先端外周部に突出させられる上記外周切刃が、該ドリル本体の先端部外周から内周側に向けて延びるように取り付けられ、
   上記内刃ドリル用インサートは、上記ドリル本体の先端内周部に突出させられる上記すくい面の縁部が、該すくい面に対向する方向から見て上記軸線と交差して上記ドリル本体の内周側から外周側に延びる上記内周切刃と、この内周切刃に上記ドリル本体の後端側に延びる段差部を介して連なって上記ドリル本体の外周側に延びる非切削部とを備え、
   上記外刃ドリル用インサートの上記外周切刃の回転軌跡は、上記内刃ドリル用インサートの上記段差部に交差していて、上記内刃ドリル用インサートの上記非切削部が上記外周切刃よりも上記ドリル本体の後端側に位置させられているとともに、
   上記内刃ドリル用インサートの上記すくい面は、上記外刃ドリル用インサートの上記すくい面と異なる外形形状とされるとともに、該外刃ドリル用インサートの上記すくい面よりも面積が大きいことを特徴とする刃先交換式ドリル。
2. 上記内刃ドリル用インサートの上記すくい面は、上記外刃ドリル用インサートの上記すくい面を包含可能な大きさとされていることを特徴とする請求項１に記載の刃先交換式ドリル。
3. 上記内刃ドリル用インサートの上記すくい面に対向する方向から見たときの上記軸線から上記内周切刃を経て上記段差部と上記外周切刃の回転軌跡との交点までの上記軸線に直交する径方向の長さＡと、上記外刃ドリル用インサートの上記すくい面に対向する方向から見たときの上記外周切刃の回転軌跡の上記段差部との交点から外周端までの上記軸線に直交する径方向の長さＢとの比Ａ／Ｂが、１．０５〜１．２５の範囲であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の刃先交換式ドリル。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の刃先交換式ドリルに取り付けられる刃先交換式ドリルの内刃ドリル用インサートであって、
   上記すくい面の中心を通るインサート中心線に関して１８０°回転対称であるインサート本体を有して、
   上記すくい面は、互いに反対側を向く２つの縁部に上記内周切刃と上記段差部と上記非切削部とを備え、
   これら２つの縁部の上記内周切刃同士の間隔が、これら２つの縁部に交差する他の２つの縁部同士の間隔よりも大きいことを特徴とする刃先交換式ドリルの内刃ドリル用インサート。

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