JP4033471B2 - ドリル - Google Patents

Description

本発明は、回転運動と軸方向送り運動とを付与して被切削材に対し主として穴あけ等の切削加工を行うために用いられるドリルに関し、特にドリル本体内の供給孔からドリル先端に油又はオイルミスト（油霧）等の切削油剤を供給する開口部を備え、この切削油剤により切れ刃又は切れ刃構成部材を冷却及び／又は潤滑するための技術に係る。

従来、ドリル本体の中心軸に沿って切削油の供給孔を形成し、この供給孔により供給される切削油をドリル先端の逃げ面に開口した開口部から吐出させるようにしたドリルが知られている（例えば特許文献１参照）。

又、特許文献２には、切削油の供給量増大を図るために、１つの開口部の直径を増大させるのではなくて、開口部の数を３つにすることも提案されている。

特開２００２−５２４１０号公報 特開２００３−２８５２１４号公報

ところが、上記の従来のドリルを用いて穴あけ加工を行うと、たとえ上記開口部から切削油剤を吐出させたとしても、その切削油剤の切れ刃に対する接触が十分ではなく、潤滑効果もさることながら、特に切れ刃の発熱に対し切削油剤による冷却効果を十分に果たし得ないという不都合が生じることになる。その結果、切れ刃の耐久性、寿命が早期に低下してしまうという不都合が生じることになる。

すなわち、穴あけ加工の過程においては、ドリルと穴あけ過程の穴との関係は次のようになる。切れ刃はドリル回転方向に穴底と接触し、切れ刃の回転方向背後では切れ刃の前逃げ角に対応して拡がる逃げ面と穴底との間に摩擦を避けるように僅かな隙間が生じ、又、切れ刃の外周端がドリル本体の外径よりも僅かに突出されその分だけドリル本体と穴の内周面との間に僅かな隙間が生じる。つまり、切れ刃は被切削材の穴あけ過程の穴底と常に密着して連続接触しているため、上記開口部から突出された切削油剤は切れ刃の回転方向背後において穴底との間の隙間に充満し、回転運動により背後から続いてくる切れ刃のすくい面側で上記の切削油剤と接触する。このため、開口部から吐出される切削油剤による冷却効果がその開口部の存するすくい面により構成される切れ刃に対し直接的には作用せずに、切削油剤による冷却機能を十分には得ることができないことになる。

かかる不都合は、上記開口部から液体の切削油自体ではなくてオイルミストを切削油剤として吐出してセミドライ加工を行うする場合においても、同様に生じることになる。

この結果、ドリル本体に切れ刃を一体に形成したドリル、もしくは、切れ刃部分をろう付けにより固定して切れ刃を構成したドリルにおいてはそのドリル自体の寿命を、又は、スローアウェイチップを固定して切れ刃を構成したスローアウェイドリルにおいてはそのスローアウェイチップの寿命を、それぞれ縮めてしまう要因となる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、切削油剤による冷却機能を十分に得て耐久性及び工具寿命を増大させ得るドリルを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、逃げ面に開口する開口部から切削油剤を吐出させるだけではなくて、さらにその開口部から連続する誘導溝を形成し、この誘導溝により切削油剤を切れ刃まで誘導させるようにしたものである。

具体的に、請求項１に係る発明では、軸線回りに回転されるドリル本体の先端部外周に切り屑排出溝が形成され、この切り屑排出溝の先端側に形成されたすくい面と、上記ドリル本体の先端に形成された逃げ面との交差位置に切れ刃が設けられ、上記ドリル本体内に形成されてその基端から先端側に向けて切削油剤を供給する供給孔がその先端側に上記逃げ面に開口する開口部を備えているドリルを対象として次の特定事項を備えることとした。すなわち、上記逃げ面に形成され上記開口部からの切削油剤を上記切れ刃に誘導する凹状の誘導溝を備えることとし、上記誘導溝として、その一端が上記開口部に臨んで開口し、他端がドリル回転方向前側に上記切れ刃の背後近傍位置まで延びるように形成した。

つまり、上記誘導溝を、ドリル本体の軸線方向の先端側に向けて開口し基端側に凹となる凹状の溝として形成するものである（下記の請求項２に係る発明において同じ）。

この請求項１に係る発明の場合、逃げ面の開口部から吐出された切削油剤は逃げ面と被切削材に穴あけ過程の穴底との間の隙間に充満する一方、上記の切削油剤は吐出と同時に誘導溝に入り込み、この誘導溝に誘導されて切れ刃の背後近傍に導かれることになる。つまり、開口部から吐出された切削油剤が切れ刃背後まで直接に導かれるため、切れ刃が上記開口部から吐出された直後の切削油剤により十分に冷却されることになる。これにより、切れ刃の耐久性、寿命をより高め得ることになり、ドリル自体の寿命をより高め得ることになる。

請求項２に係る発明では、軸線回りに回転されるドリル本体の先端部外周に切り屑排出溝が形成され、この切り屑排出溝の先端側に形成されたすくい面と、上記ドリル本体の先端に形成された逃げ面との交差部に対し切れ刃を構成するスローアウェイチップが着脱交換可能に固定され、上記ドリル本体内に形成されてその基端から先端側に向けて切削油剤を供給する供給孔がその先端側に上記逃げ面に開口する開口部を備えているドリルを対象として次の特定事項を備えることとした。すなわち、上記逃げ面に形成され上記開口部からの切削油剤を上記スローアウェイチップに誘導する凹状の誘導溝を備えることとし、上記誘導溝として、その一端が上記開口部に臨んで開口し、他端がドリル回転方向前側に上記スローアウェイチップの背後まで延ばされてそのスローアウェイチップの上記ドリル回転方向背面に臨んで開口するように形成した。

この請求項２に係る発明の場合、逃げ面の開口部から吐出された切削油剤は逃げ面と被切削材に穴あけ過程の穴底との間の隙間に充満する一方、上記の切削油剤は吐出と同時に誘導溝に入り込み、この誘導溝に誘導されてスローアウェイチップのドリル回転方向背面に導かれることになる。つまり、開口部から吐出された切削油剤がスローアウェイチップの背面まで直接に導かれるため、このスローアウェイチップの背面が上記開口部から吐出された直後の切削油剤と直接に接触し、この切削油剤により十分に冷却されることになる。これにより、スローアウェイチップにより構成される切れ刃の耐久性、寿命をより高め得ることになり、スローアウェイチップの交換寿命をより高め得ることになる。

これら請求項１又は請求項２のドリルにおいては、さらに次の特定事項を追加するよに してもよい。すなわち、上記供給孔としてその先端側において上記すくい面又は上記切り屑排出溝に開口する第２開口部を備えたものとし、この第２開口部を上記切れ刃のすくい面側稜線部に向けて切削油剤が吹き付けられるように形成する（請求項３）。かかる第２開口部を追加することにより、切れ刃の回転方向前側であるすくい面側にも切削油剤が吹き付けられるため、上記の誘導溝からの切削油剤による冷却機能の増進と相俟ってより一層十分なる冷却効果が得られることになる。その結果、より一層十分なるドリル自体又はスローアウェイチップの寿命の増進が図られることになる。

又、以上の請求項１〜請求項３のいずれかのドリルにおいて、上記供給孔を切削油剤としてオイルミストが供給される構成とすることができる（請求項４）。つまり、上記供給孔の基端側に、オイルミストを生成するオイルミスト生成装置を接続し、詳細にはオイルミスト生成装置からのオイルミスト搬送管を接続し、オイルミスト生成装置から搬送されたオイルミストを逃げ面の開口部から吐出（吹き出し、吹き付け又は噴射）させるようにする。これにより、オイルミストを切削油剤として用いたセミドライ加工を実現しつつも、そのセミドライ加工における工具寿命（ドリル自体の寿命又はスローアウェイチップの寿命）を十分に向上させ得ることになる。

以上、説明したように、請求項１、請求項３又は請求項４のいずれかのドリルによれば、逃げ面の開口部から吐出された切削油剤を誘導溝により切れ刃背後まで直接に導くことができ、上記開口部から吐出された直後の切削油剤によって切れ刃を十分に冷却することができる。これにより、切れ刃の耐久性、寿命をより高めることができ、ドリル自体の寿命をより高めることができる。

又、請求項２〜請求項４のいずれかのドリルによれば、逃げ面の開口部から吐出された切削油剤を誘導溝によりスローアウェイチップの背面まで直接に導くことができ、上記開口部から吐出された直後の切削油剤をスローアウェイチップに直接に接触させることができる。これにより、スローアウェイチップを十分に冷却させることができ、スローアウェイチップにより構成される切れ刃の耐久性、寿命をより高めて、スローアウェイチップの交換寿命をより高めることができる。

特に、請求項３によれば、第２開口部から切れ刃の回転方向前側であるすくい面側にも切削油剤が吹き付けられるため、逃げ面の誘導溝により誘導される切削油剤による冷却機能の増進と相俟ってより一層十分なる冷却効果を得ることができ、その結果、より一層十分なるドリル自体又はスローアウェイチップの寿命の増進を図ることができる。

請求項４によれば、オイルミストを切削油剤として用いたセミドライ加工を実現しつつも、そのセミドライ加工における工具寿命（ドリル自体の寿命又はスローアウェイチップの寿命）を十分に向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の実施形態に係るドリル１の正面図、図２は上記ドリル１の先端部分の斜視図、図３は同じく先端部分を示す斜視図、図４は先端面を示す底面図、図５は上記ドリル１を用いた切削装置例を示す模式図、図６は穴あけ加工の開始前においてオイルミストを吹き出させた状態を示す斜視図、図７は穴あけ過程の先端部分の断面説明図である。

図１を参照して、ドリル１はドリル本体としてのボディ２と、シャンク３と、切れ刃４１を構成するスローアウェイチップ（インサートチップ）４、４とからなり、軸線Ｘ回りの矢印方向（ドリル回転方向）Ｃに回転運動されるように設定されている。上記ボディ２には、その先端部外周に２つの切り屑排出溝２１、２１が軸線Ｘ回りにねじれるように形成され、例えば図２又は図３に示すように各切り屑排出溝２１に連続してその先端側にすくい面２２，２２が形成される一方、先端面側において被切削材との摩擦を避けるように逃げ面２３、２３が形成されている。そして、対をなす逃げ面２３とすくい面２２との交差部位置にスローアウェイチップ４が例えばネジ止め等の機械的固定手段により着脱交換可能に固定されている。このスローアウェイチップ４の前面４２によってもすくい面２２の一部が構成され、スローアウェイチップ４の先端面（前逃げ角が付けられた面）４３によっても逃げ面２３の一部が構成され、これらの前面４２によるすくい面２２と、先端面４３による逃げ面２３との交差線位置である稜線部によって上記切れ刃４１が構成されることになる。

上記の２つのスローアウェイチップ４，４は、一方が軸線Ｘ寄りの位置に配置されて内刃４ａを形成し、他方が外周側であってボディ２の外周面よりも僅かに外周側に突出するように配置されて外刃４ｂを形成している（例えば図４参照）。

又、上記ドリル１には、図１に示すようにその基端（シャンク３の基端）に開口し、この基端から先端側（ボディ２の先端側）に向けて切削油剤としてのオイルミストを供給する供給孔５が穿設されている。そして、この供給孔５は先端側で分岐して、上記各逃げ面２３の第１開口部５１，５１と、上記各すくい面２２又は各切り屑排出溝２１の第２開口部５２，５２とに分かれて開口されている。上記供給孔５から上記各第１開口部５１に繋がる穿孔５３，５３は、供給孔５から供給されるオイルミストがボディ２の軸線Ｘのほぼ先端側に吐出もしくは吹き付けられるように、その向きが設定される一方、上記供給孔５から上記各第２開口部５２に繋がる穿孔５４，５４は、供給孔５から供給されるオイルミストが内刃４ａ又は外刃４ｂの各切れ刃４１に対しそのすくい面２２側の稜線部及びこの稜線部近傍の前面４２に吹き付けられるように、その向き（図２及び図３の二点鎖線参照）が設定されている。

上記各逃げ面２３には、例えば図２〜図４に示すように第１開口部５１から連続して誘導溝２４が形成されている。この各誘導溝２４は、ボディ２の軸線Ｘ方向の先端側に向けて（臨んで）開口し、基端側に凹となる凹形状（例えばＵの字状もしくはＶの字状等）の溝として形成されている。そして、この各誘導溝２４は、その一端が上記第１開口部５１に臨んで開口し、他端がドリル回転方向Ｃの前側に延びて上記スローアウェイチップ４の背面（ドリル回転方向Ｃの後側の面）４４に臨んで開口するように形成されている。

以上のドリル１は図５に示すようにマシニングセンターの主軸部６に装着され、穴あけ対象である被切削材Ｐに対する穴あけ加工等が行われる。上記マシニングセンターにはオイルミスト生成装置７が接続され、上記の装着された状態では、オイルミスト生成装置７からオイルミスト搬送管７１及び上記主軸部６内に形成されたオイルミスト搬送路６１を通してオイルミストがドリル１の供給孔５に対し所定圧力で供給されるようになっている。この供給孔５に供給されたオイルミストは、２つの第１開口部５１，５１のそれぞれから軸線Ｘにほぼ沿って先端側（図６の下側）に向けて吐出又は吹き出される（図６のＮ１，Ｎ２参照）と同時に、２つの第２開口部５２，５２のそれぞれから対応するスローアウェイチップ４のすくい面２３を構成する前面４２の側の稜線部（つまり切れ刃４１）に向けて斜めに吐出又は吹き出される（図６のＳ１，Ｓ２参照）。このオイルミストが吐出又は吹き出された状態で、ドリル１に対し軸線Ｘ回りの回転運動と軸線Ｘに沿った軸線Ｘ方向送り運動とが加えられて、被切削材Ｐに対する穴あけ加工が行われる。

そして、上記ドリル１による穴あけ過程においては、図７に例えば外刃４ｂのスローアウェイチップ４を示すように、第１開口部５１から吹き出されたオイルミストは被切削材Ｐの穴底と逃げ面２３との間の隙間に充満する。この充満するオイルミストは、その一部がボディ２と穴の内周面との間の隙間に逃げるものの、その殆どのオイルミストが第１開口部５１から吹き出されると同時に誘導溝２４に誘導されてスローアウェイチップ４まで導かれてその背面４４に接触する。これにより、穴あけ加工により発熱するスローアウェイチップ４自体を十分に冷却させることができるようになる。しかも、この第１開口部５１からのオイルミストの吹き出しと同時に、第２開口部５２からもオイルミストが吹き出されこのオイルミストが上記スローアウェイチップ４の切れ刃４１に対し吹き付けられるため、スローアウェイチップ４の冷却をより効果的に行うことができる。もちろん、冷却のみならず、第１及び第２の双方の開口部５１，５２から吹き出されるオイルミストによる潤滑機能をもより高めることができる。以上により、切削油剤としてオイルミストを用いてセミドライ加工による穴あけ加工を行う場合であっても、スローアウェイチップ４の十分なる冷却及び潤滑を実現させることができ、スローアウェイチップ４の耐久性をより向上させてその交換寿命を延ばすことができる。

＜他の実施形態＞
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、上記実施形態では、供給孔５に切削油剤としてオイルミストを供給し、第１及び第２の各開口部５１，５２から吹き出させているが、これに限らず、切削油剤として液体の切削油を供給して上記第１及び第２の各開口部５１，５２から吐出させるようにしてもよい。この場合においても、上記の誘導溝２４により第１開口部５１から吐出した直後の切削油をスローアウェイチップ４の背面４４に直接に接触させて、そのスローアウェイチップ４の冷却を十分に行うことができる。

また、上記実施形態に示した如く、本発明は、特に切れ刃の刃物としてスローアウェイチップ４，４を用いたスローアウェイドリルに好適に適用されるものであるが、これに限らず、切れ刃がボディ（ドリル本体）に一体に形成されたドリルや、切れ刃が切れ刃部分をろう付けにより固定されたドリルに対しても適用することができる。例えば図８に示すように、逃げ面２３′，２３′に開口させた第１開口部５１′，５１′に対し誘導溝２４′，２４′の一端を開口させ、他端を切れ刃２５のドリル回転方向後側である背後近傍位置まで延ばせばよい。そして、このようなドリル１′においても、液体の切削油又はオイルミストからなる切削油剤により十分な冷却効果を得て、切れ刃２５，２５の耐久性や寿命、ひいてはそのドリル１′の寿命をより高めることができる。

なお、上記のオイルミストとは、切削油を霧滴状にしたものの他に、油以外の液体であって潤滑能及び冷却能を有する液体を霧滴化したものをも含むものである。

本発明の実施形態を示す正面図である。 図１のドリルの先端部分の斜視図である。 図１のドリルの先端部分の図２とは異なる方向から見た斜視図である。 図１のドリルの拡大底面図である。 図１のドリルを用いた切削装置の例を示す模式図である。 図５におけるドリル先端部分からオイルミストを吹き出させた状態を示す斜視図である。 図４のＡ−Ａ線における断面説明図である。 図１とは異なる種類のドリルに本発明を適用した他の実施形態を示す図４対応図である。

符号の説明

１，１′ ドリル
２，２′ ボディ（ドリル本体）
４ スローアウェイチップ
５ 供給孔
２１ 切り屑排出溝
２２ すくい面
２３ 逃げ面
２４ 誘導溝
２５ 切れ刃
４１ 切れ刃
４２ 前面（すくい面）
４３ 先端面（逃げ面）
４４ 背面
５１ 第１開口部（開口部）
５２ 第２開口部

Claims (4)

1. 軸線回りに回転されるドリル本体の先端部外周に切り屑排出溝が形成され、この切り屑排出溝の先端側に形成されたすくい面と、上記ドリル本体の先端に形成された逃げ面との交差位置に切れ刃が設けられ、上記ドリル本体内に形成されてその基端から先端側に向けて切削油剤を供給する供給孔がその先端側に上記逃げ面に開口する開口部を備えているドリルであって、
   上記逃げ面に形成され上記開口部からの切削油剤を上記切れ刃に誘導する凹状の誘導溝を備え、上記誘導溝はその一端が上記開口部に臨んで開口し、他端がドリル回転方向前側に上記切れ刃の背後近傍位置まで延びるように形成されている
   ことを特徴とするドリル。
2. 軸線回りに回転されるドリル本体の先端部外周に切り屑排出溝が形成され、この切り屑排出溝の先端側に形成されたすくい面と、上記ドリル本体の先端に形成された逃げ面との交差部に対し切れ刃を構成するスローアウェイチップが着脱交換可能に固定され、上記ドリル本体内に形成されてその基端から先端側に向けて切削油剤を供給する供給孔がその先端側に上記逃げ面に開口する開口部を備えているドリルであって、
   上記逃げ面に形成され上記開口部からの切削油剤を上記スローアウェイチップに誘導する凹状の誘導溝を備え、上記誘導溝はその一端が上記開口部に臨んで開口し、他端がドリル回転方向前側に上記スローアウェイチップの背後まで延ばされてそのスローアウェイチップの上記ドリル回転方向背面に臨んで開口するように形成されている
   ことを特徴とするドリル。
3. 請求項１又は請求項２に記載のドリルであって、
   上記供給孔はその先端側において上記すくい面又は上記切り屑排出溝に開口する第２開口部を備え、この第２開口部は上記切れ刃のすくい面側稜線部に向けて切削油剤が吹き付けられるように形成されている、ドリル。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載のドリルであって、
   上記供給孔は切削油剤としてオイルミストが供給されるように構成されている、ドリル。

Images