JP2504976B2 - 穴あけ工具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、締付シヤンクと、前記シヤンクと連続す
る短い遷移部分と、遷移部分と接続しかつ360°未満の
角度に亘って捩れ、直径上で対向して、配置された２つ
の溝をもつほぼ円筒形の切削部分と、前記溝間に残置し
て形成された２つのほぼ直径上に対向して延びるランド
と、それぞれがランドの各凹部内に配置され、穴あけ工
具の軸線から異なる半径方向の間隔をもつた位置におい
て、周方向にほぼ180°に亘って互いに隔たり配置され
た少くとも２つの、交換可能な切刃とをもち、溝が遷移
部分の前端に始まり、遷移部分の後端に向ってその深さ
を減少し、遷移部分の後端において工具の周表面に合致
するように連続する穴あけ工具に関する。

従来の技術 この種類の既知の穴あけ工具において（ドイツ実用新
案第7830277号または特許権所有者のカタログ「KOMET K
UB Wendeplatten-Bohrer」,1982年９月号、12ページに
開示）、溝は一定のピッチ角をもっている。溝のらせん
はほぼ180°に亘って、すなわち穴あけ工具の円周のほ
ぼ半分に沿って延びる。この形式の錐は、その直径のほ
ぼ３倍に相当する深さの穴あけに用いるのに適切であ
る。それより深い穴あけに対しては、切り屑除去性の他
に穴あけ工具の剛性不足についての困難が生じるので、
この錐は、高い切削力を伴う場合には穴あけ軸線から逸
れてしまう。穴あけ軸線からのそのような逸れは、錐の
周辺部に形成された半径方向外方の切刃に作用する切削
力が、半径方向内方に形成されて錐の軸線と隣接して配
置された切刃に作用する切削力よりも高いという事実に
起因している。

発明が解決しようとする問題点 穴あけ工具は、この工具にかかる荷重が片側において
高いことにより、上述のように逸らされる。このような
逸れがあると、穴あけされた穴は錐の呼び直径よりも大
きい直径となり、錐を引き抜くときに穴の壁に溝を形成
することになる。互いに切刃に作用する力を補償するた
めのきわめて広範囲に亘る提案がなされているが（ドイ
ツ特許公開明細書（DE-OS）第2751255号、およびヨーロ
ッパ特許明細書第54913号）、従来は切削力についての
完全な釣合いを得ることはできなかった。

この発明は、前記のような従来の穴あけ工具の問題点
を解決し、錐の直径の４倍を超える穴あけ深さを得るの
に用いられる場合でも、適切な剛性をもち、従って高い
程度の加工精度をもち、それによって良好な切り屑除去
を保証することのできる穴あけ工具を提供することを目
的とする。

問題点を解決するための手段 この発明によれば、溝のピッチ角が切削部分の前端か
らその後端に至るまで増加し、切削部分の後方区域にお
いて少くともピッチ角が、溝がそれらの全深さをもって
いる遷移部分の前端において、切削部分の当該場所の断
面（接続断面）を貫通する２つのランドの中心線が切刃
に作用する切削力のほぼ合成力の方向に延びるように選
択された穴あけ工具を提供することによって、上記目的
を達成できる。

切刃に作用する切削力を互いに完全に釣合わせるよう
に切刃を配置することはできないので、穴あけ工具を所
定の方向へ穴あけ軸線から逸らせようとする合成力が常
に存在する。この発明により切削部分の２つのランド
が、遷移部分に連続する場所において、２つのランドが
合成力の方向に延びるように配置されれば、中心線に対
して横方向に延びる曲げ軸線に関して最大曲げモーメン
トが起こる区域においては、切削部分はその表面に関し
て最大の慣性モーメント、従って最大の剛性をもつ。そ
こで、予定の最大穴あけ深さを有する穴あけ工具の場合
に、正しい位置にランドの中心線を配置するために、溝
のピッチ角を丁度その角度どおりに選択することは不可
能である。

作用 この発明によれば、溝のピッチ角は切削部分の前端か
ら、その後端に向って増加する。この前端において25°
から30°までが好ましい小さいピッチ角が与えられ、こ
れによってできるだけ速かに切刃の区域から切屑を搬出
する。切削部分の後方区域においては、ピッチ角は、ラ
ンドとそれらの中心線が所望の位置に来るように選択さ
れる。このピッチ角は、切削部分の前方区域と後方区域
間とで段階的または連続的に増加する。このようにピッ
チ角を増加することにより、錐の先端から同一のピッチ
角をもつ溝を有する穴あけ工具に比べて溝の長さも減少
する。このことは切屑が切刃から内孔の末端まで覆わな
ければならない距離も減少されて、切屑の除去性が改良
されることを意味する。普通の実例のように、もし溝が
エンドミルカッタを形成して造られる場合は、この錐
は、ピッチが増加し、かつエンドミルカッタの直径が同
一のままであれば、大きいランド幅をもつ。この大きい
ランド幅は切削部分の後端に生じ、その区域内の表面に
関する慣性モーメントを増加する。

この発明の適切な実施例は、従属クレームにおいてそ
の特徴が記述されている。

実施例 図面に示された実施例を参照して、この発明を以下に
詳細に述べる。

この穴あけ工具１は、この工具が回転機械に連結され
るための締付シャンク２を有する。この穴あけ工具１の
実際の作用部分は、DIN 1412による切削部分３と同一で
ある。切削部分３は長さL1であり（DIN 1412において
「切削長さ」と称される。）図示の実施例においては加
工直径Ｄより６倍も大きい。従って、図示の穴あけ工具
１の最大穴あけ深さも直径の６倍となる。締付シヤンク
２と切削部分３との間に遷移部分４が設けられ、この遷
移部分４は、図示の実施例においては、締付シヤンク２
および切削部分３と同一直径をもつている。しかし、遷
移部分４が締付シャンク２まで円錐形状に直径が増加す
ることになるので、締付シャンク２は切削部分３よりも
大きい直径をもつことになる。

２個の切刃6,7が各溝内のそれぞれの凹部５内に交換
可能に配設される。切刃6,7は転倒配列切刃と称される
ものである。これら２つの切刃は円周方向にほぼ180°
に亘って互いに隔たる関係をもって配置され、外側切刃
６は切削部分３の周辺をわずかに超えて突出して内孔の
外側区域を加工するのに用いられ、一方切刃７は錐の軸
線Ａに配置されて内孔の内側区域を加工する。２つの切
刃の加工区域は、錐の直径に応じて多かれ少なかれある
程度は重なる。

切削部分３はさらに、らせん状に延びる２つの直径上
で対向する溝8,9をもっている。溝８は外側切刃６と組
合わされ、溝９は内側切刃７と組合わせる。さらに大き
い直径の場合は、切刃6,7と同一直径上にさらに別の切
刃を設けることもできる。

溝8,9を形成するために材料がフライス加工で削取ら
れない限り、溝８と９との間に２つのランド10が削り残
り、これらのランドは中心軸部11から半径方向に扇形状
に幅を広げる。溝8,9は、切削部分３の全長L1に亘って
同一の深さをもつている。切削部分の後端から、または
遷移部分４の前端から、溝8,9の深さは遷移部分４の後
端に連続的に減少する。シヤンク部分２が始まる遷移部
分４の後端において、溝8,9は遷移部分の円周表面に連
続する。

錐の軸線と直角な線Ｎに対して、溝によって形成され
たピッチ角β，β１は、切削部分３の前端から、該部分
の後端に段階的に、または望ましくは連続的に増加す
る。切削部分３の前端において、円周において測られた
ピッチ角βは25°から30°の範囲内にあり、一方ピッチ
角β１は溝8,9の後端において実質的に大きく、後述す
るパラメータによって左右される。

第２図は、切削部分３の後端、または遷移部分４の前
端における切削部分をとおる断面図である。この点にお
いて、２つの溝8,9はそれらの全深さを保ち、その位置
から後方へ向って遷移部分４の円周表面に連続しはじめ
る。２つの直径上に対向して配置されたランド10は、そ
れぞれ、切断平面内に延び、溝8,9が対称的に配置され
ることによって共通の、直径上に延びる中心線Ｍである
中心線Ｍをもっている。中心線Ｍの両側におけるランド
10の表面部分はそのサイズがほぼ等しい。

切削力は切刃6,7に作用し、その位置は第２図に示さ
れた断面について鎖線で示されている。切削力は２つの
切刃6,7のチップ面と直角であるばかりでなく、半径方
向にも特に外側切刃６に対しては一般に半径方向内方
へ、また内側切刃７に対しては一般に半径方向外方へ作
用する。それにより、各切刃には切削力F1,F2が生じ、
経験によれば切削力F1は切削力F2のほぼ２倍であること
が示されている。もしそれらの切削力F1,F2が第２図の
下方に示されたように力線図にプロットされれば合成力
FRを与えることができる。この発明によれば、ランド10
の中心線Ｍは、第２図に示すように、ほぼ合成力FRの方
向に延びるように配置される。そのようにして、切削部
分３が遷移部分４の前端に隣接する切断面において、切
削部分３は中心線Ｍに沿う平面と垂直に延びる曲げ軸線
に関して、その表面に関して最大の慣性モーメントをも
つ。

それゆえにこの状態では中心線Ｍは合成力FRとほぼ同
じ方向に延び、それにより上記の慣性モーメントは切削
部分３の前端から後端に一定して増加し、溝8,9の捩れ
は360°未満でなければならない。この点について、切
削部分３の中央および後方区域は、中心線Ｍが合成力FR
の方向によって定まる所望の位置に占めることになるよ
うに選択される。合成力FRのこの方向は、作図と計算に
よるか、好ましくは適切な測定装置によって確めること
ができる。

もし溝8,9が、切削部分３の前端から増加するピッチ
角をもつエンドミーリングカッタを用いる普通の方法で
造られれば、それによってランド10に対してランド幅S,
S1と称するものを提供し、切削部分３の前端からその後
端につれて増加する。このような装置によって、切削部
分３のランド10は第２図に示す区域においてそれらの最
大幅をもち、それによって切削部分の表面に関する切削
部分３の慣性モーメントは、さらにその区域内で増加
し、それによって穴あけ工具１の剛性の増加にも貢献す
る。

試験の結果によれば、同一種類の構造をもつ穴あけ工
具の場合、合成力の方向は、２つの切刃6,7のチップ面
を通過する平面に対してほぼ同じ方向へのある変動範囲
内に位置することが判明した。図示の種類の穴あけ工具
の場合、もし溝8,9のらせん形態が、250°から270°の
範囲内で、しかも260°が好適な角度に亘って切削部分
３の前端から遷移部分４の前端まで延びれば、中心線Ｍ
はほぼ合成力FRの方向に配置される。

上述したように、溝8,9はエンドミーリングカッタを
用いて形成することが好ましく、その場合、穴あけ工具
は回転されると同時にミーリングカッタに対して軸方向
に移動される。もし円筒形のエンドミーリングカッタが
用いられれば、２つの溝8,9は第２図に示す断面形状を
もち、その形状において２つの境界面8aと8b,9aと9bは
それぞれ互いにほぼ直角に延びる。表面8a,9aはエンド
ミーリングカッタの端面によってミーリング加工される
が、一方表面8bおよび9bはその周表面によって加工され
る。

ここにおいて、切削部分３の全長に亘って延びる扇形
断面の溝13に対して、切削部分３の前端において切刃６
の平面とほぼ直角に延びる表面8aに形成されることが望
ましい。溝13は、半径方向外方へ移動する切屑が常に溝
８の内部に向って再び戻し運ばれるようにさせるために
設けられる。そのうえ、この溝は切削部分３の前方区域
に切屑またはチップを形成させる。さらに、溝13は周辺
に配置された切刃６と組合わされた該溝のチップ空所を
増加する。さらに詳しく言えば、この切刃は内側切刃７
よりもかなり多量の切屑を発生する。

錐の軸線Ａに配置された切刃７と組合わされた別の溝
の対応する境界面9aに、類似の溝を加工することもでき
る。しかし、この別の溝14は第１図に示すように、切削
部分３の前端から切削部分３の長さのほぼ1/2まで延び
ることが望ましい。そのようにして、切削部分の断面
は、溝14を設けることによって、そのさらに大きく負荷
される後方部分が弱められない。

内側切刃７によってつくられた切屑またはチップの量
は少なく、溝９のチップ空所は全く適正である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例の正面図、第２図は、第１
図の線II-IIに沿ってとられた断面図で、第１図の４倍
尺で示す。 １……穴あけ工具、２……締付シヤンク ３……切削部分、４……遷移部分 6,7……切刃、8,9……溝 10……ランド、11……中心軸部 13……溝、14……溝

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】締付シャンクと、前記シャンクと連続する
   短い遷移部分と、遷移部分と接続しかつ360°未満の角
   度に亘って捩れる直径上で対向して配置された２つの溝
   をもつほぼ円筒形の切削部分と、前記溝間に残置形成さ
   れた２つのほぼ直径上に延びるランドと、それぞれがラ
   ンドの凹部内に配置され、かつ穴あけ工具軸線から異な
   る半径方向の間隔をもった位置において周方向にほぼ18
   0°に亘って互いに隔たり配置された少くとも２つの交
   換可能な切刃とをもち、前記溝がシャンクと連続する遷
   移部分から連続して切削部分まで設けられ、この溝は切
   削部分と連続する遷移部分の前端から、シャンクと連続
   する遷移部分の後端に向ってその深さを減少して、この
   後端において穴あけ工具の表面に合致する穴あけ工具に
   おいて、溝（8,9）のピッチ角が切削部分（３）の前端
   のピッチ角（β）から後端のピッチ角（β１）まで増加
   し、切削部分（３）の溝（8,9）がそれらの全深さを維
   持している遷移部分（４）の前端において、溝（8,9）
   のピッチ角（β１）が、ほぼ溝（8,9）間の２つのラン
   ド（10）の中心線（Ｍ）が、ほぼ切刃（6,7）に作用す
   る切削力（F1,F2）の合成力（FR）の方向に延びるよう
   に選択されることを特徴とする穴あけ工具。
2. 【請求項２】溝（8,9）の切削部分（３）の前端のピッ
   チ角（β）が、25°から30°の範囲内にあり、切削部分
   （３）の後端まで順次増加していることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の穴あけ工具。
3. 【請求項３】各溝（8,9）のらせん状形態が、切削部分
   （３）の前端から遷移部分（４）の前端まで、250°か
   ら270°までの角度に亘って延びていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項または第２項に記載の穴あけ工
   具。
4. 【請求項４】各溝（8,9）が、切削部分（３）の前端に
   おいて互いにほぼ直角に延びる２つの境界面（8a,8b;9
   a,9b）をもち、切削部分（３）の前端において延びる一
   方の溝（８）の境界面（8a）に、半径方向外方に配置さ
   れた切刃（６）が組合わされ、溝（８）が切削部分
   （３）の全長に亘って延びる円弧状断面の溝（13）をも
   っていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   穴あけ工具。
5. 【請求項５】切削部分（３）の前端において延びる他方
   の溝（９）の境界面（9a）に、半径方向内方に配置され
   た切刃（７）が組合わされ、溝（９）が切削部分（３）
   の前端から切削部分（３）の長さの1/3から1/2までの範
   囲に延びる、溝（９）と類似の断面の溝（14）をもって
   いることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の穴あ
   け工具。