JP2023165065A - ガイドパッド、及びガイドパッドを有するガンドリル - Google Patents

Abstract

【課題】十分な強度を有するガイドパッド、及び当該ガイドパッドを有するガンドリル、を提供する。
【解決手段】ガイドパッド３００は、第１面３０１と、第１面３０１と対向する位置にある平坦面である第２面３０２と、第１面３０１と第２面３０２との間を繋ぐ第３面３０３と、を有する。回転中心軸ＡＸに沿って見た場合において、第１面３０１は円弧状となっており、第１面３０１の円弧中心を通り且つ第２面３０２に対し垂直な仮想線ＶＬと、第２面３０２とが交差する点を第１点Ｐ１とし、貫通穴３１０の中心軸ＣＸが第２面３０２と交差する点を第２点Ｐ２としたときに、第１点Ｐ１が第２点Ｐ２よりも前記第３面寄りの位置にある。
【選択図】図６

Description

本発明は、ガイドパッド、及びガイドパッドを有するガンドリルに関する。

小径の深穴を形成するための工具として、ガンドリルが知られている。ガンドリルは、細長いボディの先端部分に切れ刃を有している。切れ刃は１つだけ設けられるか、回転中心軸の周りにおいて互いに非対称となる位置に複数設けられるのが一般的である。また、下記特許文献１に記載されているように、ガンドリルのボディの先端部分にはガイドパッドが設けられる。このような構成においては、切れ刃において偏った方向の力を生じさせ、当該力をガイドパッドで受けながら加工を行うことができる。加工中においては、被削材の穴の内面にガイドパッドが当接し、上記力によるボディの変形等がガイドパッドにより抑制されるので、高精度な深穴加工を行うことが可能となる。

特許第６８４９１３６号公報

ガンドリルのボディは細長いため、加工中における強度の確保が問題となる。特に、チップ交換式のガンドリルにおいては、ガイドパッドを取り付けるための凹部に加えて、チップを取り付けるための凹部もボディに形成しておく必要があるため、ボディの強度を確保することが更に難しくなる。ボディの強度を確保するための対策としては、例えば、ガイドパッドを可能な限り薄くして、その分だけボディ側の肉厚を厚くすることが考えられる。

しかしながら、ガイドパッドを薄くし過ぎると、ガイドパッドの強度が低下してしまい、加工中においてガイドパッドが破損してしまう可能性が有る。一方、ガイドパッドを厚くしてその強度を十分に確保しようとすると、やはりボディの強度が不足してしまう。以上のようであるから、今後、更に小径の穴加工をガンドリルで実現しようとすると、従来のような構成のままでは実現することが難しい。

本発明は、十分な強度を有するガイドパッド、及び当該ガイドパッドを有するガンドリル、を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るガイドパッドは、ガンドリル用のガイドパッドであって、第１面と、第１面と対向する位置にある平坦面である第２面と、第１面と第２面との間を繋ぐ第３面と、を有し、締結部材を挿通し締結固定するための貫通穴が、第１面から第２面まで貫くように形成されている。所定方向に沿って見た場合において、第１面は円弧状となっており、第１面の円弧中心を通り且つ第２面に対し垂直な仮想線と、第２面とが交差する点を第１点とし、貫通穴の中心軸が第２面と交差する点を第２点としたときに、第１点が第２点よりも第３面寄りの位置にある。

加工中においては、ガイドパッドのうち締結部材とボディとによって挟み込まれている部分、すなわち、貫通穴の内壁面と第３面との間の部分に、比較的大きな応力が加えられる。

上記構成のガイドパッドでは、貫通穴の位置に対応する第２点が、第３面から見て第１点よりも遠い位置にある。このため、貫通穴の内面と第３面との間の距離が、従来の構成よりも大きく確保されることとなる。つまり、応力が加えられる当該部分は肉厚となり、その強度が十分に確保される。このように、ガイドパッドを上記のような構成とすれば、ガイドパッドの厚さを増やすことなく、加工中におけるガイドパッドの強度を十分に確保することが可能となる。

更に好ましい態様として、所定方向に沿って見た場合において、貫通穴の中心軸は、外周側に行くほど第３面から遠ざかるように、第２面に対して傾斜していてもよい。

更に好ましい態様として、第３面と対向する位置にある第４面を更に有し、第４面のうち貫通穴の近傍の部分は、貫通穴とは反対側に向けて突出していてもよい。

本発明の一態様に係るガンドリルは、ガイドパッドを有するガンドリルであって、ガイドパッドは、外周側の面である第１面と、第１面と対向する位置にある平坦面であって、ガンドリルのボディによって内側から支持される第２面と、第１面と第２面との間を繋ぐ面のうち、ボディの回転中心軸に沿って伸びる面であって、ボディの一部に当接している第３面と、を有し、締結部材を挿通しボディに締結固定するための貫通穴が、第１面から第２面まで貫くように形成されている。ボディの回転中心軸に沿って見た場合において、第１面は円弧状となっており、第１面の円弧中心を通り且つ第２面に対し垂直な仮想線と、第２面とが交差する点を第１点とし、貫通穴の中心軸が第２面と交差する点を第２点としたときに、第１点が第２点よりも第３面寄りの位置にある。

このような構成のガンドリルは、先に述べたように、ガイドパッドの厚さを増やすことなく、加工中におけるガイドパッドの強度を十分に確保することができる。ガイドパッドを取り付けるための深い凹部をボディに形成しておく必要がないので、ボディ強度が犠牲になることがない。

更に好ましい態様として、ボディには、ガイドパッドの先端面を先端側から覆う補強壁が設けられていてもよい。

更に好ましい態様として、ボディには、流体を先端側に向けて案内するための溝が外周側に形成されており、溝は、ガイドパッドの外形に沿って伸びるように形成されていてもよい。

更に好ましい態様として、ガイドパッドは、第３面と対向する位置にある第４面を更に有し、溝は、第４面に沿って伸びるように形成されていてもよい。

更に好ましい態様として、第４面のうち貫通穴の近傍の部分は、貫通穴とは反対側に向けて突出しており、溝は、第４面に沿って一部が屈曲して伸びるように形成されていてもよい。

本開示によれば、十分な強度を有するガイドパッド、及び当該ガイドパッドを有するガンドリル、が提供される。

図１は、本実施形態に係るガンドリルの全体構成を示す斜視図である。 図２は、本実施形態に係るガンドリルの全体構成を示す斜視図である。 図３は、本実施形態に係るガンドリルを、その回転中心軸に沿って先端側から見て描いた図である。 図４は、図１の一部を拡大して示す図である。 図５は、本実施形態に係るガイドパッドの構成を示す図である。 図６は、図５のＶＩ－ＶＩ断面を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

本実施形態に係るガンドリル１０の構成について説明する。図１及び図２は、ガンドリル１０の全体構成を示す斜視図である。図３は、図１のガンドリル１０を、その回転中心軸ＡＸに沿って先端側から見て描いた図である、図４は、図１の一部、具体的にはガンドリル１０の先端部分を拡大して示す図である。

図１等に示されるように、ガンドリル１０は、ボディ１００と、切削インサート２００と、ガイドパッド３００と、を備えている。

ボディ１００は、ガンドリル１０の概ね全体を構成する部材であって、鋼により形成されている。ボディ１００は、被把持部１２０と、切削部１１０と、を有している。被把持部１２０は、ボディ１００の長手方向に沿った一方側の部分であり、不図示の工作機械によって把持される部分である。

説明の便宜上、ボディ１００のうち被把持部１２０が設けられている方の端部側のことを、以下では「基端側」とも称する。また、基端側とは反対側のことを、以下では「先端側」とも称する。

切削部１１０は、ボディ１００のうち被把持部１２０よりも先端側の部分であって、被削材の切削に供される部分である。切削部１１０は、被把持部１２０から先端側に向かって直線状に伸びるように形成されている。図３に示されるように、切削部１１０は略円柱形状となっており、その側面には排出溝１１１が形成されている。排出溝１１１は、加工中においてクーラントを案内し排出するための溝であって、先端側から基端側に向かって伸びるように形成されている。クーラントは、切りくずの排出や、工具及び被削材の冷却、潤滑、及び防錆等を目的として、加工中において工作機械側から供給される流体である。

切削インサート２００は、切れ刃２１０を有する部分であって、超硬材料により形成されている。図２に示されるように、切削インサート２００は、排出溝１１１の内面のうち先端側の端部近傍となる位置に、螺子１１によって締結固定されている。切削インサート２００の切れ刃２１０は、切削部１１０の先端から、更に先端側に向かって突出している。被削材の加工時においては、ボディ１００が回転中心軸ＡＸの周りに回転する。その回転方向は、図３において矢印で示される方向である。ボディ１００が回転すると、切れ刃２１０が当たることによって被削材が切削され、被削材に深穴が形成されていく。本実施形態に係るガンドリル１０は、上記のように切れ刃２１０の部分が交換可能な別部品となっており、所謂「チップ交換式」の工具として構成されている。

本実施形態に係るガンドリル１０のボディ１００は、所謂「シングルフルートタイプ」の工具となっており、排出溝１１１は１本のみ形成されている。これに対応して、切削インサート２００も１つだけ設けられている。

ガイドパッド３００は、加工中において穴の内面に当接することで、ボディ１００の変形等を抑制するための部材である。ガンドリル１０の加工によって被削材に形成される穴のことを、以下では「加工穴」とも称する。ガイドパッド３００が設けられていることにより、加工穴の真直性や真円度を保ちながら加工を行うことができる。

本実施形態のように、切れ刃２１０が周方向の１か所のみに設けられている場合には、加工中の切れ刃２１０には偏った方向の力が加えられる。このため、当該力を受け得る位置にガイドパッド３００を設けておくことで、加工中におけるボディ１００の変形等を抑制し、上記のように加工穴の真直性や真円度を保つことが可能となる。

図４に示されるように、ガイドパッド３００は、切削部１１０のうち先端側の端部近傍となる位置において、切削部１１０の外周面に取り付けられている。本実施形態では２つのガイドパッド３００が設けられており、これらが周方向に沿って並んでいる。それぞれのガイドパッド３００は、締結部材である螺子１２によって、切削部１１０に対して締結固定されている。尚、切削部１１０に取り付けられるガイドパッド３００の数は、１つだけであってもよく、３つ以上であってもよい。

図４に示されるように、切削部１１０のうちガイドパッド３００が取り付けられている部分の近傍には、吐出口１１２と、溝１１３と、が形成されている。

吐出口１１２は、加工中にクーラントを供給するための穴である。ボディ１００の内部には、クーラントを案内するための不図示の流路が形成されている。当該流路の一方側の端部は、被把持部１２０のうち基端側の端部において開口している。吐出口１１２は、当該流路の他方側の端部に形成された開口である。加工中には、工作機械から上記流路へとクーラントが供給される。クーラントは、上記流路を通って吐出口１１２から吐出され、次に述べる溝１１３へと流入する。

溝１１３は、吐出口１１２から吐出されたクーラントを、先端側の切れ刃２１０まで案内するための溝であって、切削部１１０の外周面に沿って形成されている。加工中において、クーラントは、溝１１３の内面と、加工穴の内面と、の間に形成された空間を通って切れ刃２１０の方に流れる。その後、クーラントは、加工で生じた切りくずと共に、先に述べた排出溝１１１を通って加工穴の外へと排出される。

ガイドパッド３００の具体的な構成について説明する。図５には、ガイドパッド３００を外周側から見た場合の外観が示されており、図６には、図５のＶＩ－ＶＩ断面が示されている。当該断面は、後述の貫通穴３１０の中心軸ＣＸを含む面となっている。図５においては下方側が先端側であり、上方側が基端側である。

図５において符号「３０１」が付されているのは、ボディ１００に取り付けられた際において外周側となる面、すなわち、加工穴の内面に対向し且つ当接する面である。当該面のことを、以下では「第１面３０１」とも称する。図６に示されるように、ボディ１００に取り付けられた場合の回転中心軸ＡＸに沿って見た場合（つまり、所定方向に沿って見た場合）においては、第１面３０１は円弧状の面となっている。円弧状の面である第１面３０１の中心軸ＣＴ（図６を参照）は、ボディ１００の長手方向に沿って伸びる軸であって、回転中心軸ＡＸと概ね一致している。また、当該円弧の曲率は、加工穴の内面の曲率に概ね等しくなっている。

図６において符号「３０２」が付されているのは、第１面３０１と対向する位置にある面、すなわち第１面３０１の裏側にある面であって、切削部１１０によって内側から支持される面である。当該面のことを、以下では「第２面３０２」とも称する。第２面３０２は平坦面となっている。

図５において符号「３０３」が付されているのは、第１面３０１と第２面３０２との間を繋ぐ面の一つであって、図５の右側において回転中心軸ＡＸに沿って伸びる面である。当該面のことを、以下では「第３面３０３」とも称する。

図５において符号「３０４」が付されているのは、第３面３０３と対向する位置にある面である。当該面のことを、以下では「第４面３０４」とも称する。図５に示されるように、第３面３０３は、概ねその全体が平坦面となっている一方で、第４面３０４は、その一部（符号「３０４Ａ」を付した部分）が突出した形状となっている。当該部分のことを、以下では「突出部３０４Ａ」とも称する。突出部３０４Ａは、第４面３０４のうち、後述の貫通穴３１０の近傍の部分であって、貫通穴３１０とは反対側に向けて突出している。

図５において符号「３０５」が付されているのは、第１面３０１と第２面３０２との間を繋ぐ面の一つであって、ガイドパッド３００のうち最も先端側の面である。当該面のことを、以下では「先端面３０５」とも称する。

図５において符号「３０６」が付されているのは、第１面３０１と第２面３０２との間を繋ぐ面の一つであって、ガイドパッド３００のうち最も基端側の面である。当該面のことを、以下では「基端面３０６」とも称する。

ガイドパッド３００には貫通穴３１０が形成されている。貫通穴３１０は、螺子１２を挿通し切削部１１０に締結固定するために形成された穴であって、第１面３０１から第２面３０２までガイドパッド３００を貫くように形成されている。

貫通穴３１０は略円形の穴であるが、その内径は全体で同じとはなっていない。図６に示されるように、貫通穴３１０の内面にはテーパー部３１１が形成されている。テーパー部３１１から第１面３０１側における内径は、テーパー部３１１から第２面３０２側における内径よりも大きくなっている。テーパー部３１１は、外周側から内周側（ボディ１００側）に行くに従って、貫通穴３１０の内径が次第に小さくなっている部分、ということもできる。テーパー部３１１は、ガイドパッド３００が締結固定される際において、螺子１２からの力が加えられる部分となっている。

図６において符号「ＣＸ」が付されているのは、貫通穴３１０の中心軸を示している。以下では、当該中心軸のことを「中心軸ＣＸ」とも称する。中心軸ＣＸに対し垂直に切断した場合の断面においては、貫通穴３１０を示す円の中心と中心軸ＣＸとが互いに一致する。尚、貫通穴３１０の断面形状が厳密な円形にはなっていない場合等には、貫通穴３１０に螺子１２を挿通し締結固定した状態において、螺子１２の中心軸と一致する軸のことを、「貫通穴３１０の中心軸ＣＸ」と定義してもよい。

図６に示されるように、回転中心軸ＡＸに沿って見た場合において、本実施形態における中心軸ＣＸは、外周側（図６では上側）に行くほど第３面３０３から遠ざかるように、第２面３０２に対して傾斜している。

貫通穴３１０に螺子１２が挿通され、螺子１２による締結が行われると、ガイドパッド３００は、図５における右側及び上側に向かう力を受けながら、切削部１１０に対して締結固定されて行く。換言すれば、締結時において上記力が加えられるように、貫通穴３１０の内面が形成されている。

図示は省略するが、切削部１１０には、締結時において第３面３０３に当接する第１位置決め部と、締結時において基端面３０６に当接する第２位置決め部と、が設けられている。螺子１２による締結が行われると、ガイドパッド３００に上記のような力が加えられるので、ガイドパッド３００は、第３面３０３が第１位置決め部に当接し、基端面３０６が第２位置決め部に当接する。その結果、ガイドパッド３００は、これら２面によって位置決めされ正しい位置に取り付けられる。

締結固定が完了した状態においては、第３面３０３の一部（特に、図６において符号３０３Ａが付された面取り部分）とテーパー部３１１との間の部分が、螺子１２と切削部１１０との間で挟まれた状態となり、当該部分には比較的大きな応力が加えられることとなる。

ところで、深穴加工に用いられるガンドリル１０のボディ１００は細長いため、加工中における強度の確保が問題となる。特に、本実施形態のようなチップ交換式のガンドリルにおいては、ガイドパッド３００を取り付けるための凹部に加えて、切削インサート２００を取り付けるための凹部もボディ１００に形成しておく必要があるため、ボディ１００の強度を確保することが更に難しくなる。ボディ１００の強度を確保するための対策としては、例えば、ガイドパッド３００を可能な限り薄くして、その分だけボディ１００側の肉厚を厚くすることが考えられる。

しかしながら、ガイドパッド３００を薄くし過ぎると、ガイドパッド３００の強度が低下してしまう。このため、特に、上記のように締結による応力が加えられる部分又はその近傍において、加工中にガイドパッド３００が破損してしまう可能性が有る。一方、ガイドパッド３００を厚くしてその強度を十分に確保しようとすると、ボディ１００に形成すべき凹部が深くなり、やはりボディ１００の強度が不足してしまう。

そこで、本実施形態に係るガイドパッド３００では、貫通穴３１０の位置等を工夫することで、ガイドパッド３００の厚さを増やすことなく、加工中におけるガイドパッド３００の強度を十分に確保することを可能としている。

当該工夫について、引き続き図６を参照しながら説明する。同図に示される仮想線ＶＬは、円弧状の面である第１面３０１の円弧中心（つまり中心軸ＣＴ）を通り、且つ第２面３０２に対し垂直となるように引いた仮想線である。図６の断面において、仮想線ＶＬと第２面３０２とが交差する点のことを、以下では「第１点Ｐ１」とも称する。また、図６の断面において、貫通穴３１０の中心軸ＣＸが第２面３０２と交差する点のことを、以下では「第２点Ｐ２」とも称する。

第１点Ｐ１及び第２点Ｐ２のそれぞれを以上のように定義した場合において、本実施形態では、第１点Ｐ１が第２点Ｐ２よりも第３面３０３寄りの位置にある。換言すれば、貫通穴３１０の位置に対応する第２点Ｐ２が、第３面３０３から見て第１点Ｐ１よりも遠い位置にある。

従来の構成においては、ガイドパッド３００の形状は、貫通穴３１０を挟んで左右対称の形状となっていたため、上記のように定義される第１点Ｐ１の位置と、第２点Ｐ２の位置とは、図６のような断面においては互いに一致していた。これに対し本実施形態では、上記のように、第２点Ｐ２が、第３面３０３から見て第１点Ｐ１よりも遠い位置にある。その結果、テーパー部３１１から、第３面３０３のうち符号３０３Ａが付された部分までの距離Ｌが、本実施形態では従来の構成に比べて長く確保されている。つまり、ガイドパッド３００のうち、締結により比較的大きな応力が加えられる部分が、従来よりも肉厚となっている。これにより、当該部分の強度が十分に確保されている。

このように、本実施形態では、ガイドパッド３００の厚さを増やすことなく、貫通穴３１０の位置等を工夫することで、加工中におけるガイドパッド３００の強度を十分に確保することが可能となっている。

また本実施形態では、先に述べたように、貫通穴３１０の中心軸ＣＸが第２面３０２に対して傾斜している。従って、中心軸ＣＸが、第２点Ｐ２の位置から仮想線ＶＬと平行に伸びているような構成に比べると、距離Ｌが更に長く確保されており、その結果としてガイドパッド３００の強度が更に向上している。

図５を参照しながら先に説明したように、本実施形態では、第４面３０４のうち貫通穴３１０の近傍の部分（突出部３０４Ａ）が、貫通穴３１０とは反対側に向けて突出している。これにより、図５において貫通穴３１０よりも左側の部分、の肉厚が十分に確保されるので、当該部分が薄くなりすぎて破損してしまうような事態が防止される。

その他の工夫点について説明する。図４に示されるように、切削部１１０のうち先端側の端部近傍には、補強壁１１４が形成されている。補強壁１１４は、ガイドパッド３００と隣り合う位置において、外周側に向けて突出するように設けられた壁である。補強壁１１４は、ガイドパッド３００の先端面３０５を先端側から覆っている。このような補強壁１１４が設けられていることで、切削部１１０の先端側部分における強度が確保されている。

図４を参照しながら先に説明したように、切削部１１０の外周面には、クーラントを先端側に向けて案内するための溝１１３が形成されている。同図に示されるように、溝１１３は、ガイドパッド３００の外形に沿って、具体的には、ガイドパッド３００の第４面３０４に沿って伸びるように形成されている。溝１１３は、一部（突出部３０４Ａ）が突出している第４面３０４の形状に沿うように、その一部が屈曲して伸びるように形成されている。溝１１３をこのような位置及び形状とすることで、溝１１３の形成に伴うボディ１００の剛性の低下が最低限に抑えられている。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

１０：ガンドリル、１００：ボディ、３００：ガイドパッド、３０１：第１面、３０２：第２面、３０３：第３面、３１０：貫通穴、ＡＸ：回転中心軸。

Claims (8)

1. ガンドリル用のガイドパッドであって、
   第１面と、
   前記第１面と対向する位置にある平坦面である第２面と、
   前記第１面と前記第２面との間を繋ぐ第３面と、を有し、
   締結部材を挿通し締結固定するための貫通穴が、前記第１面から前記第２面まで貫くように形成されており、
   所定方向に沿って見た場合において、
   前記第１面は円弧状となっており、
   前記第１面の円弧中心を通り且つ前記第２面に対し垂直な仮想線と、前記第２面とが交差する点を第１点とし、
   前記貫通穴の中心軸が前記第２面と交差する点を第２点としたときに、
   前記第１点が前記第２点よりも前記第３面寄りの位置にある、ガイドパッド。
2. 前記所定方向に沿って見た場合において、
   前記貫通穴の中心軸は、
   外周側に行くほど前記第３面から遠ざかるように、前記第２面に対して傾斜している、請求項１に記載のガイドパッド。
3. 前記第３面と対向する位置にある第４面を更に有し、
   前記第４面のうち前記貫通穴の近傍の部分は、前記貫通穴とは反対側に向けて突出している、請求項１又は２に記載のガイドパッド。
4. ガイドパッドを有するガンドリルであって、
   前記ガイドパッドは、
   外周側の面である第１面と、
   前記第１面と対向する位置にある平坦面であって、ガンドリルのボディによって内側から支持される第２面と、
   前記第１面と前記第２面との間を繋ぐ面のうち、前記ボディの回転中心軸に沿って伸びる面であって、前記ボディの一部に当接している第３面と、を有し、
   締結部材を挿通し前記ボディに締結固定するための貫通穴が、前記第１面から前記第２面まで貫くように形成されており、
   前記ボディの前記回転中心軸に沿って見た場合において、
   前記第１面は円弧状となっており、
   前記第１面の円弧中心を通り且つ前記第２面に対し垂直な仮想線と、前記第２面とが交差する点を第１点とし、
   前記貫通穴の中心軸が前記第２面と交差する点を第２点としたときに、
   前記第１点が前記第２点よりも前記第３面寄りの位置にある、ガンドリル。
5. 前記ボディには、前記ガイドパッドの先端面を先端側から覆う補強壁が設けられている、請求項４に記載のガンドリル。
6. 前記ボディには、流体を先端側に向けて案内するための溝が外周側に形成されており、
   前記溝は、前記ガイドパッドの外形に沿って伸びるように形成されている、請求項４又は５に記載のガンドリル。
7. 前記ガイドパッドは、前記第３面と対向する位置にある第４面を更に有し、
   前記溝は、前記第４面に沿って伸びるように形成されている、請求項６に記載のガンドリル。
8. 前記第４面のうち前記貫通穴の近傍の部分は、前記貫通穴とは反対側に向けて突出しており、前記溝は、前記第４面に沿って一部が屈曲して伸びるように形成されている、請求項７に記載のガンドリル。
   

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