JP3227860U - コアドリル - Google Patents

Abstract

【課題】チタン・アルミ等の金属板のトレパニング加工を超高精度に保証すべく、切刃の正面にダイレクトにクーラント液を噴射させるコアドリルを提供する。【解決手段】コアドリル１０であって、センタースルーｈを開けた回転軸１０ａを頂部に備えた円筒体１１の先端円周基部１１ａに、円周基部に凹設した切欠端面１１ｂに回転方向に刃面Ｃ１を向けて超硬チップＣを設け、超硬チップの刃面に向けてクーラント液を噴射するノズル口Ｎを切欠端面の反対側に対面開口させ、ノズル口は回転軸１０ａのセンタースルーに円筒体内の通路孔ｈ１で繋がれている。【選択図】図１

Description

本考案はコアドリルに係わり、特に、チタンやアルミ等の金属板のトレパニング加工を超高精度に加工保証すべく、切刃の正面にダイレクトにクーラント液又は冷却気体を噴射させたもので、この切刃とこの加工点へのクーラント液又は冷却気体の到達効率を１００％と成し、加工点の切削・潤滑・冷却・切粉排出等を飛躍的に改善させたものに関する。

従来、数あるコアドリルの範疇に属するものとして、ウエ−ハやコンクリート材や金属板材他のトレパニング加工用のコアドリルが多数提案されている。その代表例の構成と特徴を順次に説明する。

先ず、コアドリル７４が備える円筒基台７４１の下端に固着された第１の砥石７４２が、スピンドル７０の回転に伴い回転しながら降下し、保護テープＴが貼着された大径ウェーハＷに切り込むことで大径ウェーハＷをくり抜き、小径ウェーハＷ１を形成する。くり抜き加工と同時に、コアドリル７４の円筒基台７４１の内側に備える傾斜面７４３に固着された第２の砥石７４４が回転しながら、形成される小径ウェーハＷ１の上面と側面の稜線にあたる部分に当接し、小径ウェーハＷ１の面取り加工を行う。そして、外部に配置した研削水ノズルをここから、回転する円筒基台７４１に向けて研削水を噴きつける。噴きつけられた研削水は、入出口８２から円筒基台７４１の内側に進入する。その後、研削水は円筒基台７４１の内側の傾斜面７４３を伝い、円筒基台７４１の下端の面に円環状に配設された第１のリング砥石７４２に到達する。これにより、くり抜き加工の際に第１のリング砥石７４２と大径ウェーハＷとが接触する部分や、くり抜き加工と同時に行われる面取り加工の際に第２のリング砥石７４４とくり抜かれた小径ウェーハＷ１の稜線Ｗ１ｄとが接触する部分に、研削水が行き渡る。そして、加工時に生じる研削屑を含んだ廃液は、例えば、入出口８２から円筒基台７４１の下方へ流れ出るものである（例えば、特許文献１参照。）。

また、コンクリート削孔時の高速回転を可能とし、冷却水を供給しなくても切削屑を噴き上げて効率よく短時間での乾式削孔が可能なコアビット、そのコアビットを備えたインバータ制御コアドリル、及びコンクリートの乾式削孔方法である。その構成は、ダイヤモンドチップ又は超硬合金チップが焼結された刃先２０ａと、この刃先２０ａが先端に接合された円筒状のビットボディ２０ｂを備え、コンクリートを削孔するコアビット２において、削孔時にビットボディ２０ｂの外側に隙間が形成されるように、刃先２０ａの外径Ｄ１を、ビットボディ２０ｂの外径Ｄ２より大きくし、刃先２０ａに、切削抵抗を軽減するとともに切削屑の排出のために、傾斜したテーパー面２０ｄを有した斜めの切欠き２０ｃを単数又は複数形成するものである（例えば、特許文献２参照。）。

更に、例えば、鋳抜き穴の加工で生じる切り子を取り出しやすくすると共にその切り子のサイズを細分化し、かつ切刃上のニックの位置について軸対象なコアドリルがある。その構成は、軸線回りに回転されるコアドリル本体の先端部に備わる切刃部８の先端側から後端側に向けて軸線回りに回転方向後方に捩れる切屑排出溝１２と、切屑排出溝１２の回転方向に対抗するすくい面と、切屑排出溝１２の反回転方向に対抗する外壁面と、すくい面と外壁面とを連結するランドと、ランドに設けられてコアドリル本体の底面に４５°の逃げ角に配置される逃げ面と、逃げ面とすくい面の稜線に形成される切り刃とからなるセットをそれぞれ４組以上備え、前記軸線を中心に対向する一組の第一セットにおける第一の切り刃の表面に、回転方向に平行な凹溝の第一のニックを１点刻設し、第一セットにおける第二の切り刃の表面に、回転方向に平行な凹溝の第二のニックを２点平行に刻設するものである（例えば、特許文献３参照。）。

特開２０２０−６６０７３号公報 特開２０１９−７２９６０号公報 特開２０１２−４０６６１号公報

上記特開２０２０−６６０７３号公報のコアドリルは、この外側部に配置した研削水ノズルから円筒のスリット（出入口）を介して筒内に噴射し、リング砥石に供給して加工点の潤滑・冷却・切粉排出等を行うものである。しかし、研削水ノズルから円筒のスリット（出入口）を介して筒内に噴射し、加工点に到達する研削水の送り込み効率は１００％と成らず、大部分が外部に漏れ、無駄が多いという問題点がある。

上記特開２０１９−７２９６０号公報は、コンクリートの乾式削孔方法であるから、筒体（ビットボディ）の先端に１つ乃至一対の刃先を備えてなる。しかし、このコアドリルを金属加工すべく、クーラント供給手段を講ずるとすれば、上記特開２０２０−６６０７３号公報のコアドリルに類似した構成となる。即ち、研削水ノズルから円筒の外周に凹ませたスリットを介して研削水を加工点に到達させようとしても、研削水が跳ね返って加工点への到達効率が１００％と成らず、無駄が多いという問題点となる。

上記特開２０１２−４０６６１号公報の鋳抜き穴加工用コアドリルは、棒状ドリルの形状を呈し、クーラント供給孔を設けず、ドライカットしている。そこで、孔明けドリルの如く、クーラントスルー孔を開けたとしたら、この孔はドリルの背面に開口するから、切刃の正面にダイレクトにクーラント液を噴射出来ず、この加工点への到達効率が１００％と成らず、加工点の潤滑・冷却・切粉排出等に問題を起こす可能性がある。しかして、上記各公知文献の単なる組み合わせでは解決できない課題が残存する。

本考案のコアドリルの目的は、上記各コアドリルの公知技術を超越すべく、これらの実施例からは導き出されない発想により開発されたもので、トレパニング加工を高効率・超高精度に保証するコアドリルを提供することに成功した。

上記目的を達成する請求項１のコアドリルは、センタースルーを開けた回転軸を項部に備えた円筒体の先端円周基部には、該先端円周基部の切欠側面に回転方向に刃面を向けた超硬チップを設け、上記超硬チップの刃面に向けてクーラント液又は冷却気体を噴射するノズル口を上記先端円周基部に沿って対面配置する切欠側面に開口され、該ノズル口は上記回転軸のセンタースルーに円筒体内の通路孔で繋がれたことを特徴とする。

請求項２のコアドリルは、上記請求項１のコアドリルにおいて、上記超硬チップとノズル口は、円筒体の先端円周基部の周囲に２箇所以上を配置してなることを特徴とする。

請求項３コアドリルは、上記請求項１または２記載のコアドリルにおいて、上記ノズル口は、通路孔径よりも絞った小径口としたことを特徴とする。

請求項４のコアドリルは、上記請求項１または２記載のコアドリルにおいて、上記ノズル口は、通路孔径９よりも絞った扁平口径としたことを特徴とする。

請求項５のコアドリルは、上記請求項１〜４に記載のいずれかのコアドリルにおいて、上記超硬チップは円筒体の先端円周基部の切欠端面に着脱可能なホルダに取付けられていることを特徴とする。

本考案の請求項１のコアドリルは、その加工点にクーラント液又は冷却気体が１００％効率良く集中して誘導噴出される。これにより、加工点冷却、加工点潤滑がなされ、切粉がクーラント液の流れに誘導されて積極的に排出されることで、加工効率が改善され、深穴切削加工や深い貫通孔加工での加工効率アップ、切削屑の排出効率アップによるトレパニング加工精度と加工時間の短縮が図れる。

また、請求項２のコアドリルは、上記超硬チップとノズル口は、円筒体の先端円周基部の周囲に２箇所以上を配置した。即ち、超硬チップとノズル口が１８０°対称位置に配置されていると、コアドリルの１回転に対して加工面に２回の切削作用と潤滑・冷却作用と切粉排出が行われ、加工効率が更に高められる。また、円筒体の先端円周基部の周囲に１２０°間隔に３組配置すれば、コアドリルの１回転に対して加工面に３回の切削作用と潤滑・冷却作用と切粉排出が行われ、加工効率が更に高められる。更に、４組配置すれば、コアドリルの１回転に対して加工面に４回の切削作用と潤滑・冷却作用と切粉排出が行われ、加工効率が４倍に高められる。

また、請求項３のコアドリルは、上記請求項１または２記載のコアドリルにおいて、上記ノズル口径は、通路孔径よりも絞った小径口としたから、ノズル口から超硬チップに噴射されるクーラント液又は冷却気体は、噴射径が絞られ・流速が倍増加速されて超硬チップや加工点に噴射されるから、クーラント液又は冷却気体により、発熱箇所の冷却と、潤滑と、切粉の積極的な排出作用とが倍増・促進される。これにより、更なる加工効率が改善され、深穴切削加工や深い貫通孔加工での加工効率アップ、切削屑の排出効率アップによるトレパニング加工精度と加工時間の短縮が更に図れる。

また、請求項４のコアドリルは、上記請求項１または２記載のコアドリルにおいて、上記ノズル口径は、通路孔径よりも絞った扁平口径としたから、クーラント液又は冷却気体がノズル口から超硬チップに噴射されるとき、クーラント液又は冷却気体が扁平状に絞られ流速が倍増加速されて超硬チップや加工点に噴射されるから、加工点の広い切削幅に冷却と、潤滑と、切粉の積極的な排出作用とが倍増・促進される。これにより、更なる加工効率が改善され、深穴切削加工や深い貫通孔加工での加工効率アップ、切削屑の排出効率アップによるトレパニング加工精度と加工時間の短縮が更に図れる。

また、請求項５のコアドリルは、上記請求項１〜４に記載のいずれかのコアドリルにおいて、超硬チップは円筒体の先端円周基部の切欠端面に着脱可能なホルダに取付けられているから、摩耗した超硬チップの再研や新品との交換作業が効率良く実施できるから、ワークに対するトレパニング作業を効率良く正確にサポートできる。

本考案のコアドリルを工具ホルダに取付けた全体断面図である。 コアドリルの拡大縦断面図である。 コアドリルの先端面図と機能図である。 コアドリルの作用斜視図である。 コアドリルの作用断面図である。 コアドリルの作用工程図である。 コアドリルの第２実施例の端面図である。 コアドリルの第３実施例の端面図である。 コアドリルの第４実施例の端面図である。 上記各実施例のノズル口の各変形例を示す斜視図である。

以下、図１から図１０を参照して本考案の各実施形態となるコアドリル１０，２０，３０，４０を順次に説明する。

本考案の第１実施形態となるコアドリル１０の構成を図１〜図３により説明する。先ず、図１において、センタースルーを有する工作機械の主軸テーパー穴（共に図示無し）には、工具ホルダＨ０が嵌められる。この工具ホルダＨ０の取付穴Ｈ１にコアドリル１０の回転軸１０ａを取付け、この頂部にセンタースルー（小孔）ｈを開けた円筒体１１の先端円周基部１１ａには、該先端円周基部の切欠端面１１ｂにおける回転方向Ａに刃面Ｃ１を向けて１つの超硬チップＣがホルダＨに取付けられ、交換可能に切欠端面１１ｂの回転方向に面する側面ＸにボルトＢで設けられている。また、図２と図３他に見るように、上記超硬チップＣの刃面Ｃ１に向けてクーラント液Ｋ又は冷却気体Ｋ（以下、単にクーラント液Ｋと言う）を噴射するノズル口Ｎは、上記切欠端面１１ｂ内で対面配置すべく反対側の側面Ｙにおいて、超硬チップＣに向けて開口されている。即ち、ノズル口Ｎは、回転方向Ａに対して反対方向に開口し、前記回転軸１０ａのセンタースルーｈに円筒体１１内の通路孔ｈ１を介して繋がれている。

本考案の第１実施形態となるコアドリル１０の作用を、図１〜図６により説明する。先ず、図１において、コアドリル１０は、この回転軸１０ａを工作機械の主軸テーパー（共に図示無し）に、嵌めた工具ホルダＨ０の取付穴Ｈ１に取り付けられている。

ここで、図４にモデル化して示すように、コアドリル１０を回転方向Ａに回転させられると、回転軸１０ａの頂部センタースルーｈに送り込まれたクーラント液Ｋが円筒体１１内の通路孔ｈ１を通ってノズル口Ｎに至り、回転方向Ａに回転先行するノズル口Ｎから回転後行する超硬チップＣの刃面Ｃ１に向けてクーラント液Ｋが噴射される。この時、クーラント液Ｋは、チタンやアルミ等の金属板Ｗの表面を滑って超硬チップＣの刃面Ｃ１の刃先Ｃ２とで削り取る切削点Ｐに勢い良く供給される。これで、切削点Ｐで発生する加工熱の冷却即ち、切削面Ｃ１及び刃先Ｃ２の冷却・潤滑と、切粉ＣＰをクーラント液Ｋの流れと一緒に外部へ積極的に排出し、熱回収したクーラント液Ｋにより切削点Ｐの発熱を放熱する。

上記コアドリル１０の切削機能により、チタンやアルミ等の金属板Ｗのトレパニング加工を、再度、図２〜図５他で具体的に実施する切削状態により説明する。先ず、トレパン（芯残し穴あけ）の切削加工に先立ち、クーラント液Ｋはコアドリル１０の回転軸１０ａのセンタースルーｈから円筒体１１内の通路孔ｈ１を介してノズル口Ｎに送り込まれる。そして、回転方向Ａに回転先行するノズル口Ｎから回転後行するチップＣの正面となる刃面Ｃ１に向けてクーラント液Ｋが噴射される。この状態で、図５に示す如くコアドリル１０をワークＷの表面から切込んで行くと、クーラント液Ｋは、切削点ＰとなるチップＣの刃面Ｃ１と、この刃先Ｃ２に噴射する。

しかして、クーラント液Ｋは、チタンやアルミ等の金属板Ｗの表面を滑って超硬チップＣの刃面Ｃ１と刃先Ｃ２が削り取る切削点Ｐに勢い良く供給される。これで、切削点Ｐで発生する加工熱の冷却と、切削の潤滑と、切粉（切削屑）ＣＰをクーラント液Ｋと一緒に外部排出すると共に、熱回収したクーラント液により切削点Ｐの発熱を放熱する。

即ち、上記コアドリル１０によると、全てのクーラント液Ｋは、コアドリル１０の先端部の超硬チップＣとワークＷの切削点Ｐに対するトレパン（芯残し穴あけ）箇所に、１００％確実に、且つ積極的な供給が保証される。かくして、切削点Ｐに供給されるクーラント液Ｋは、切削点の完璧な冷却，潤滑，切粉排出と熱回収ができる。これが為に、加工効率が改善され、深穴切削加工や深い貫通孔加工での加工効率アップ、熱回収を伴う切削屑の排出効率アップによるトレパニング加工精度と加工時間の短縮が図れる。

上記本考案の効果を、図６により再度説明すれば、図６（ａ）の如く、ワークＷの切削点Ｐにクーラント液Ｋをコアドリル１０の内部供給無しであれば、超硬チップＣと切削点Ｐの金属焼けＹを起こすが、図６（ｂ）の如く、ワークＷの切削点Ｐにクーラント液Ｋをコアドリル１０の内部通孔から供給すると、超硬チップＣと切削点Ｐの金属焼けＹは起きず、工具長寿となる。

本考案のコアドリル１０は、上記実施例に限定されない。図７に示す如く、超硬チップＣとノズル口Ｎは、円筒体２１の先端円周基部２０ａの周囲に１８０°の対称位置の切欠端面２０ｂ内に２組配置したコアドリル２０とても良い。尚、同一符号を付して説明を省略する。
しかして、コアドリル２０は、この１回転に対して、ワークＷの切削点Ｐは２つのチップＣを配置されているから、２回の切削と潤滑・冷却・切粉排出が行われ、切削点Ｐを過熱させること無く切削効率が２倍となる。

更に、本考案のコアドリル１０は、図８に示す如く、超硬チップＣとノズル口Ｎは、円筒体３１の先端円周基部３０ａの周囲における１２０°の角度位置の切欠端面３０ｂに３組配置したコアドリル３０とても良い。尚、同一符号を付して説明を省略する。
しかして、コアドリル３０の１回転に対して、ワークＷの切削点Ｐは３つの超硬チップＣを配置されているから、３回の切削と潤滑・冷却・切粉排出が行われ、切削点Ｐを過熱させること無く切削効率が３倍となる。

更に、本考案のコアドリル１０は、図９に示すように、大口径のコアドリル４０とした場合は、円筒体４１における超硬チップＣとノズル口Ｎは、この先端円周基部４０ａの周囲となる９０°間隔配置の切欠端面４０ｂに構成しても良い。
しかして、コアドリル４０の１回転に対して、ワークＷの切削点Ｐは４つの超硬チップＣを配置されているから、４回の切削と潤滑・冷却・切粉排出が行われ、切削点Ｐを過熱させること無く切削効率が４倍以上となる。勿論、更に、大口径のコアドリルに対しては、４組以上の超硬チップＣとノズル口とを配置しても良い。

尚、本考案の各コアドリル１０，２０，３０，４０において、そのノズル口Ｎの先端断面形状は、図１０（イ）に示すように、円筒体内の通路孔ｈ１と略同一口径であるから、クーラント液Ｋの流速は、通路孔ｈ１内と同一速度となる。
そこで、上記クーラント液Ｋの流速を高めて、切削点Ｐに供給されるクーラント液Ｋによる切削点の冷却，完璧な潤滑，切粉排出と熱回収を更に高める手段を考案した。それは、図１０（ロ）に示すように、通路孔径ｈ１よりも断面積を絞った小径口Ｎ１とするか、図１０（ハ）に示すように、通路孔径ｈ１よりも断面積を絞った扁平口径Ｎ２としても良い。

しかして、ノズル口Ｎを、図１０（ロ）の小径口ノズル口Ｎ１とすると、このノズル口Ｎ１から超硬チップに噴射されるクーラント液Ｋは、噴射径が絞られ・流速が２倍増に加速されて超硬チップＣや加工点Ｐに集中噴射されるから、加工点の発熱箇所の冷却と、潤滑と、切粉の積極的な排出作用とが２倍増・促進される。これにより、更なる加工効率が改善され、深穴切削加工や深い貫通孔加工での加工効率アップ、切削屑の排出効率アップによるトレパニング加工精度と加工時間の短縮が更に図れる。

また、ノズル口Ｎを、図１０（ハ）の扁平口径Ｎ２とすると、このノズル口Ｎ２から超硬チップＣに噴射されるクーラント液Ｋは、扁平状に絞られ・流速が倍速加速されて超硬チップの全面や加工点の全面にのみに集中して均等噴射されるから、加工点Ｐの広範囲な冷却と、潤滑と、切粉の積極的な排出作用とが倍増・促進される。これにより、更なる加工効率が改善され、深穴切削加工や深い貫通孔加工での加工効率アップ、切削屑の排出効率アップによるトレパニング加工精度と加工時間の短縮が究極まで図れる。

本考案の上記コアドリルは、上記ワークＷのトレパン（芯残し穴明け）加工において、薄板から厚板に至る広範囲の板厚に対応可能であり、厚板寸法が大きい程その作用効果が発揮される。また、加工形状も円輪溝加工、自由曲線からなる溝加工他、色々な加工に適用できること勿論である。

更に、その用途も多岐に渡る。具体的な実施例として、ＣＦＲＰ樹脂材とチタン又はアルミ材の複合板に対するトレパン（芯残し穴明け）加工において、始めに、ＣＦＲＰ樹脂材を円筒砥石でトレパン穴加工し、次に金属のアルミ・チタン材の穴加工を本考案のコアドリルで行う穴明け工具機器に適用できる。

１０，２０，３０，４０ コアドリル
１０ａ 回転軸
１１，２１，３１，４１ 円筒体
１１ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ 先端円周基部
１１ｂ，２０ｂ，３０ｂ，４０ｂ 切欠端面
Ａ 回転方向
Ｂ ボルト
Ｃ 超硬チップ
Ｃ１ 刃面
Ｃ２ 刃先
Ｈ０ 工具ホルダ
Ｈ ホルダ
Ｈ１ 取付穴
ｈ センタースルー
ｈ１ 通路孔
Ｋ 研削水（クーラント液）
Ｎ ノズル口
Ｎ１ 小径口
Ｎ２ 扁平口径
Ｐ 切削点
Ｘ，Ｙ 側面
Ｗ 金属板

Claims (5)

1. センタースルーを開けた回転軸を頂部に備えた円筒体の先端円周基部には、該先端円周基部の切欠側面に回転方向に刃面を向けた超硬チップを設け、上記超硬チップの刃面に向けてクーラント液又は冷却気体を噴射するノズル口を上記先端円周基部に沿って対面配置する切欠側面に開口され、該ノズル口は上前記回転軸のセンタースルーに円筒体内の通路孔で繋がれたことを特徴とするコアドリル。
2. 上記請求項１のコアドリルにおいて、上記超硬チップとノズル口は、円筒体の先端円周基部の周囲に２箇所以上を配置してなることを特徴とするコアドリル。
3. 上記請求項１または２記載のコアドリルにおいて、上記ノズル口は、通路孔径よりも絞った小径口としたことを特徴とするコアドリル。
4. 上記請求項１または２記載のコアドリルにおいて、上記ノズル口は、通路孔径よりも絞った扁平口径としたことを特徴とするコアドリル。
5. 上記請求項１〜４に記載のいずれかのコアドリルにおいて、上記超硬チップは円筒体の先端円周基部の切欠側面に着脱可能なホルダに取付けられていることを特徴とするコアドリル。