JP3877193B2 - 穴あけ工具 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、穴あけ加工を行なうのに用いる穴あけ工具に係り、特に、穴あけを行なう被削材の面が傾斜した面や彎曲した面であっても正確な穴あけ加工が行なえる穴あけ工具に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、穴あけ加工を行なう穴あけ工具としては、一般に、図1(A),(B)に示すように、軸1の先端が尖って所定の先端角θに形成され、この軸1の先端における回転中心Oより外周側に向けて切刃2a,2bが形成されると共に、この軸1に各切刃2a,2bによって切削された切り屑を排出する切り屑排出溝3a,3bを設けたものが用いられており、上記の切り屑排出溝3a,3bとしては、一般に所定のねじれ角になったねじれ溝の状態になるようにしていた。
【0003】
ここで、上記のような穴あけ工具を用いて被削材に穴あけを行なうにあたり、穴あけを行なう被削材の面が傾斜していたり、彎曲していたりすると、この穴あけ工具が被削材の傾斜した方向に滑り、これによってこの穴あけ工具に片刃当たりやふれ回りが生じ、穴の位置がずれたり、穴の径が大きくなったりして、正確な穴あけ加工が行なえず、また加工された穴の入口や出口の部分におけるバリの発生も多くなる等の問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、穴あけ加工を行なうのに使用する穴あけ工具における上記のような問題を解決することを課題とするものであり、被削材における傾斜した面や彎曲した面に対して穴あけ加工を行なう場合においても、穴あけ工具が被削材の傾斜した方向に滑るのが抑制されて、従来のように穴の位置がずれたり、穴の径が拡大するということが少なく、正確な穴あけ加工が行なえると共に、穴あけ加工された穴の入口や出口部分にバリが発生するのも抑制されて、良好な穴あけ加工が行なえるようにすることを課題とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項1における穴あけ工具においては、上記のような課題を解決するため、軸の先端における回転中心より外周側に向かって切刃が設けられると共に、上記の軸に切削された切り屑を排出する切り屑排出溝が設けられてなる穴あけ工具において、その先端角を略180゜に形成すると共に、回転中心から外周側に向かう一の切刃を回転中心から外周の途中まで伸びた中心切刃として形成する一方、他の切刃を回転中心から外周に向かう途中から外周に至る外周切刃として形成し、上記の中心切刃が外周切刃よりも先端側に突出するようにしたのである。
【0006】
ここで、この請求項1における穴あけ工具のように、軸の先端における先端角を略180゜に形成すると共に、回転中心から外周側に向かう一方の切刃を回転中心から外周の途中まで伸びた中心切刃とする一方、他方の切刃を回転中心から外周に向かう途中から外周に至る外周切刃とすると、先端が尖って形成されると共に先端の切刃が回転中心部から外周まで伸びた従来の穴あけ工具に比べて、上記の中心切刃及び外周切刃における切削幅が狭くなると共に、この穴あけ工具が被削材の傾斜した方向に滑るのも抑制されるようになる。
【0007】
このため、この請求項1の穴あけ工具を用いて、被削材の傾斜した面や彎曲した面に対して穴あけ加工を行なうようにした場合、穴の位置がずれたり、穴の径が拡大するのが抑制され、傾斜した面や彎曲した面に対しても正確な穴あけ加工が容易に行なえるようになる。
【0008】
また、この請求項1の穴あけ工具を用いて穴あけ加工を行なうと、従来の穴あけ工具に比べて、穴の入口や出口の部分におけるバリの発生も抑制されるようになる。これは、この請求項1の穴あけ工具においては、その先端角が略180゜と平坦になっており、所定の先端角を有する従来の穴あけ工具に比べて、穴あけ加工を行なった穴の周囲において被削材を外周側に押す力が弱くなると共に、中心切刃及び外周切刃における切削幅が狭く、これら切刃による切削性能が向上したためであると考えられる。
【0009】
また、この発明の請求項2における穴あけ工具においては、上記の請求項1における穴あけ工具において、上記の中心切刃と外周切刃の少なくとも一方を折れ曲がった直線又は曲線で構成するようにした。
【0010】
ここで、この請求項2における穴あけ工具のように、その中心切刃や外周切刃を折れ曲がった直線又は曲線で構成すると、これらの中心切刃や外周切刃によって切削された切り屑に異なった方向の力が作用し、直線の折れ曲がった部分や曲線の適当な位置において切り屑が切断されて、この切り屑がうまく切り屑排出溝を通して排出されるようになり、切削された切り屑が切り屑排出溝に詰まって切刃等が破損するのも抑制されるようになる。
【0012】
また、上記の請求項1の穴あけ工具のように、中心切刃を外周切刃よりも先端側に突出させると、平坦な部分の穴あけ加工を行なう場合に、先ず中心切刃によって中心部分の切削が行なわれ、その後、外周切刃によって外周側の切削が行なわれるようになり、外周切刃の内周側の端部が被削材にあたって破損するのも抑制され、安定した穴あけ加工が行なえるようになる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態に係る穴あけ工具を添付図面に基づいて具体的に説明する。
【0014】
この実施形態における穴あけ工具においては、図2及び図3(A),(B)に示すように、軸10の先端における先端角がほぼ180゜で平坦になるように形成すると共に、この軸10の先端に切り込みを行ない、この軸10の先端における回転中心Oから外周側に向かう一つの切刃11を、回転中心Oから外周の途中まで伸びた中心切刃11として形成する一方、他方の切刃12を回転中心Oから外周に向かう途中の位置から外周に至る外周切刃12として形成し、上記の中心切刃11の外周側端部の回転軌跡と外周切刃12の内周側端部の回転軌跡とが重なるようにしている。
【0015】
そして、この実施形態においては、上記の中心切刃11を外周切刃12よりも先端側に突出するように設けると共に、上記の中心切刃11を2つの直線部11a,11bが交差する折れ曲がった直線になるように形成している。
【0016】
また、この実施形態における穴あけ工具においては、上記の中心切刃11や外周切刃12によって切削された切り屑を排出する切り屑排出溝13a,13bとして、各切刃11,12の回転方向前方側において軸10に対して所定のねじれ角になったねじれ溝を形成している。
【0017】
そして、図2に示すように、この実施形態の穴あけ工具を回転させて、被削材20において所要の傾斜角αになった被削面21に対して穴あけ加工を行なうようにした場合、この実施形態の穴あけ工具においては、上記のように中心切刃11や外周切刃12が形成された軸10の先端が平坦になっていると共に、上記の中心切刃11や外周切刃12における切削幅が狭くなるため、この穴あけ工具が被削材20の傾斜した方向に滑るのが抑制されて、形成される穴の位置がずれたり、穴の径が拡大するということがなく、正確な穴あけ加工が容易に行なえるようになる。
【0018】
なお、上記の実施形態における穴あけ工具においては、中心切刃11を2つの直線部11a,11bが交差する折れ曲がった直線になるように形成しただけであるが、図4に示すように、上記の中心切刃11と同様に、外周切刃12を2つの直線部12a,12bが交差する折れ曲がった直線になるように形成してもよい。そして、このように中心切刃11や外周切刃12を2つの直線部11a,11b、12a,12bが交差する折れ曲がった直線になるように形成すると、この中心切刃11や外周切刃12によって切削された切り屑に異なった方向の力が作用し、中心切刃11や外周切刃12の折れ曲がった部分において切り屑が切断されて、切り屑がうまく切り屑排出溝13a,13bを通して排出されるようになる。
【0019】
また、この実施形態における穴あけ工具においては、その剛性を高めるため、この穴あけ工具自体を超硬合金等の硬質材料で構成すると共に、切り屑排出溝13a,13bが設けられた穴あけ部分の長さを短くすることが好ましい。なお、このように穴あけ工具自体を超硬合金で構成する他に、上記の各切刃の部分を超硬合金等の硬質材料で構成し、これを穴あけ工具における軸10の先端にロウ付けしたり、超硬合金等の硬質材料で構成されたスローアウェイチッフを取り付けるようにしてもよい。
【0020】
次に、上記の図2及び図3(A),(B)に示す実施形態1の穴あけ工具を超硬合金P系で構成すると共に、その先端の直径を7mm、切り屑排出溝13a,13bのねじれ角を30゜にした実施例1の穴あけ工具と、前記の図1に示す従来の穴あけ工具を高速度鋼SKH51で構成すると共に、その先端角θを118゜、先端の直径を7mm、切り屑排出溝3a,3bのねじれ角を30゜に形成した比較例1の穴あけ工具とを用い、これらの穴あけ工具をそれぞれ森精機社製のマシニングセンターMV45B(商品名)に取り付けて、傾斜面等に対する穴あけ加工の比較を行なった。
【0021】
一方、上記の実施例1及び比較例1の各穴あけ工具において穴あけを行なう被削材20としては、S45Cで構成され、その被削面21の傾斜角αを変化させたものを用いるようにした。
【0022】
そして、上記の実施例1及び比較例1の各穴あけ工具を530rpmで回転させると共に、その送りを0.2mm/revにし、それぞれ傾斜角αが20゜になった被削材20の被削面21に対して穴あけ加工を行ない、被削材20の傾斜した被削面21における傾斜した方向をx方向、この被削面21において上記のx方向と直交する方向をy方向とし、各穴あけ工具においてx方向に加わる分力、y方向に加わる分力、垂直方向の分力及び各穴あけ工具に加わるトルクを測定した。
【0023】
この結果、上記の実施例1の穴あけ工具の場合、被削材20を貫通して穴あけを行なった後は、x方向、y方向、垂直方向の各分力及びトルクの値がいずれもほぼ0になったのに対して、上記の比較例1の穴あけ工具の場合には、被削材20を貫通して穴あけを行なった後においても、x方向、y方向の各分力及びトルクが観測された。
【0024】
これは、上記の比較例1の穴あけ工具によって被削材20の傾斜した被削面21に穴あけ加工を行なった場合、穴あけを行なう位置がずれたためであると考えられる。
【0025】
次に、上記の被削材20における被削面21の傾斜角αを0゜と20゜にした場合において、それぞれ上記の実施例1及び比較例1の各穴あけ工具を530rpmで回転させると共に、その送りを変化させ、各穴あけ工具に加わる垂直方向の分力及びトルクの変化を測定した。
【0026】
そして、送りの変化に伴う垂直方向の分力の変化を図5に、送りの変化に伴うトルクの変化を図6に示した。なお、これらの図においては、実施例1の穴あけ工具における測定結果を○、比較例1の穴あけ工具における測定結果を×で示すと共に、被削面21の傾斜角αが0゜の場合における変化を破線で、傾斜角αが20゜の場合における変化を実線で示した。
【0027】
この結果、上記の実施例1の穴あけ工具においては、被削面21の傾斜角αが0゜と20゜のいずれの場合においても、比較例1の穴あけ工具に比べて垂直方向の分力及びトルクの値が低くなっていると共に、送りの増加に伴う垂直方向の分力及びトルクの増加も少なくなっていた。
【0028】
次に、上記の実施例1及び比較例1の各穴あけ工具を530rpmで回転させると共に、その送りを0.2mm/revにして、それぞれ被削面21の傾斜角αが0゜、10゜、20゜になった被削材20に対して穴あけ加工を行ない、x方向及びy方向における穴の位置のずれを測定し、その結果を下記の表1に示した。
【0029】
【表1】
【0030】
この結果、上記の比較例1の穴あけ工具においては、被削面21の傾斜角αが0°の場合に、穴の位置のずれはほとんど発生しなかったが、被削面21の傾斜角αが10°、20°と大きくなるにしたがって、穴の位置のずれが大きくなっていた。
【0031】
これに対して、上記の実施例1の穴あけ工具においては、被削面21の傾斜角αが0°、10゜、20°の何れの場合においても、穴の位置のずれはほとんど発生せず、傾斜した被削面21に対しても正確な穴あけ加工が行なえた。
【0032】
次に、上記の被削材20における被削面21の傾斜角αを0゜、10°、20゜にした場合において、それぞれ上記の実施例1及び比較例1の各穴あけ工具を530rpmで回転させると共に、その送りを変化させて穴あけ加工を行ない、穴あけ加工された各穴における穴径の拡大量及び各穴の入口における平均バリの高さを測定し、送りの変化に伴う穴径の拡大量の変化を図7に、送りの変化に伴う穴の入口における平均バリの高さの変化を図8に示した。なお、これらの図においては、実施例1の穴あけ工具における測定結果を○、比較例1の穴あけ工具における測定結果を×で示すと共に、被削面21の傾斜角αが0゜の場合における変化を破線で、傾斜角αが10゜の場合における変化を一点鎖線で、傾斜角αが20゜の場合における変化を実線で示した。
【0033】
この結果、穴径の拡大量については、被削面21の傾斜角αが0゜の場合、送りの増加に伴う穴径の拡大量が、上記の実施例1の穴あけ工具よりも比較例1の穴あけ工具の方が少なくなっていたが、被削面21の傾斜角αが10°、20°と大きくなるにしたがって、送りの増加に伴う穴径の拡大量が、上記の比較例1の穴あけ工具よりも実施例1の穴あけ工具の方が少なくなっていた。
【0034】
また、穴の入口における平均バリの高さについては、被削面21の傾斜角αが0°、10°、20°の何れの場合においても、比較例1の穴あけ工具よりも実施例1の穴あけ工具の方が少なくなっていた。
【0035】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明の請求項1における穴あけ工具においては、軸の先端における先端角を略180゜に形成すると共に、回転中心から外周側に向かう一方の切刃を回転中心から外周の途中まで伸びた中心切刃とする一方、他方の切刃を回転中心から外周に向かう途中から外周に至る外周切刃としたため、先端が尖って形成されると共に先端の切刃が回転中心部から外周まで伸びた従来の穴あけ工具に比べて、上記の中心切刃及び外周切刃における切削幅が狭くなり、この穴あけ工具が被削材の傾斜した方向に滑るのも抑制されるようになった。
【0036】
この結果、この発明の請求項1における穴あけ工具を用いて、被削材の傾斜した面や彎曲した面に対して穴あけ加工を行なうようにした場合、穴の位置がずれたり、穴の径が拡大するのが抑制され、傾斜した面や彎曲した面に対しても正確な穴あけ加工が容易に行なえるようになると共に、穴の入口や出口の部分におけるバリの発生も抑制されて、良好な穴あけ加工が行なえるようになった。
【0037】
また、この発明の請求項2における穴あけ工具のように、上記の請求項1における穴あけ工具において、上記の中心切刃と外周切刃の少なくとも一方を折れ曲がった直線又は曲線で構成すると、これらの中心切刃や外周切刃によって切削された切り屑に異なった方向の力が作用し、直線の折れ曲がった部分や曲線の適当な位置において切り屑が切断されて、この切り屑がうまく切り屑排出溝を通して排出されるようになり、切削された切り屑が切り屑排出溝に詰まって切刃等が破損するのも抑制され、安定した穴あけ加工が行なえるようになった。
【0038】
さらに、この発明の請求項1における穴あけ工具のように、上記の中心切刃を外周切刃よりも先端側に突出させると、平坦な部分の穴あけ加工を行なう場合に、先ず中心切刃によって中心部分の切削が行なわれ、その後、外周切刃によって外周側の切削が行なわれるようになり、外周切刃の内周側の端部が被削材にあたって破損するのも抑制されるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の穴あけ工具の先端側の正面図及び側面図である。
【図2】この発明の実施形態に係る穴あけ工具の概略側面図である。
【図3】この発明の実施形態に係る穴あけ工具の先端側の正面図及び側面図である。
【図4】この発明の実施形態に係る穴あけ工具の変更例の先端側の正面図である。
【図5】被削面の傾斜角が0゜と20゜になった被削材に対して、それぞれ実施例1及び比較例1の各穴あけ工具の送りを変化させて穴あけ加工を行なった場合において、送りの変化に伴って各穴あけ工具に加わる垂直方向の分力が変化する状態を示した図である。
【図6】被削面の傾斜角が0゜と20゜になった被削材に対して、それぞれ実施例1及び比較例1の各穴あけ工具の送りを変化させて穴あけ加工を行なった場合において、送りの変化に伴って各穴あけ工具に加わるトルクが変化する状態を示した図である。
【図7】被削面の傾斜角が0゜、10°、20゜になった各被削材に対して、それぞれ実施例1及び比較例1の各穴あけ工具の送りを変化させて穴あけ加工を行なった場合において、送りの変化に伴って穴径の拡大量が変化する状態を示した図である。
【図8】被削面の傾斜角が0゜、10°、20゜になった各被削材に対して、それぞれ実施例1及び比較例1の各穴あけ工具の送りを変化させて穴あけ加工を行なった場合において、送りの変化に伴って穴の入口における平均バリの高さが変化する状態を示した図である。
【符号の説明】
10 軸
11 中心切刃
11a,11b 中心切刃の直線部
12 外周切刃
12a,12b 外周切刃の直線部
13a,13b 切り屑排出溝
O 回転中心
θ 先端角
Claims (2)
- 軸の先端における回転中心より外周側に向かって切刃が設けられると共に、上記の軸に切削された切り屑を排出する切り屑排出溝が設けられてなる穴あけ工具において、その先端角が略180゜に形成されると共に、回転中心から外周側に向かう一の切刃が回転中心から外周の途中まで伸びた中心切刃となっている一方、他の切刃が回転中心から外周に向かう途中から外周に至る外周切刃となっており、上記の中心切刃が外周切刃よりも先端側に突出していることを特徴とする穴あけ工具。
- 請求項1に記載した穴あけ工具において、上記の中心切刃と外周切刃の少なくとも一方が折れ曲がった直線又は曲線で構成されていることを特徴とする穴あけ工具。
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