JP4140948B2 - 径調整機構付きドリル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スローアウェイ式ドリルにおいてドリル外径の調整を行うことができる径調整機構付きドリルに関する発明である。
【０００２】
【従来の技術】
従来の径調整機構付きドリルとして、図４および図５に示すようなものがある。このドリルは、軸線回りに回転させられる丸棒状をなすドリル本体（１）の外周に一対の切りくず排出溝（２ａ、２ｂ）が設けられ、この切りくず排出溝(２ａ、２ｂ)の回転方向を向く壁面の先端部に対向してカートリッジ取付座（１１、１２）が設けられ、前記カートリッジ取付座（１１、１２）にカートリッジ（１３、１４）が着脱自在に装着され、それぞれのカートリッジ（１３、１４）に切れ刃を有するスローアウェイチップが２個ずつ装着される。カートリッジに装着された合計４個のスローアウェイチップからなる切れ刃は、図３に示すような回転軌跡を描き、直径方向を基準にして軸中心付近から外周側に向って中心刃（３）、第1中間刃（４）、第２中間刃（５）、外周刃（６）からなり、これらの切れ刃が回転軌跡上で一部重なるように直径方向に偏位している。前記カートリッジ（１３、１４）の一方には前記中心刃と前記第２中間刃とが装着され（以下、このカートリッジを「中心刃カートリッジ（１３）」という）、他方のカートリッジには前記第１中間刃（４）と前記外周刃（６）とが装着される（以下、このカートリッジを「外周刃カートリッジ（１４）」という）。この外周刃カートリッジ（１４）を直径方向に移動させることによって、前記外周刃（６）の外径が変化し、該ドリル外径の調整が行なえる。
【０００３】
上記構成のドリルによれば、ドリル本体（１）を変えることなく、前記外周刃カートリッジ（１４）を直径方向に移動させることによって該ドリル外径の調整を行うことができる。ドリル外径の調整量は、前記外周刃カートリッジ（１４）とドリル本体に設けられた外周刃カートリッジの取付座（１２）の直径方向拘束面との間に挟持されたシムシート（１７）の厚みによって管理され、所望する径調整量に応じた厚みのシムシートを用意しておけば迅速かつ容易に径調整が行える。
【０００４】
上述した従来の径調整機構付きドリルは、径調整を行う前には、図３に示すように切れ刃の回転軌跡がドリルの軸線となす角度（α）が同一とされ、各々の切れ刃が分担する切削範囲の直径方向の幅（以下、「切削幅」という）が一致するように設定され、ドリル先端視において対向して配設される切れ刃間で切削バランスが保たれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、該ドリル外径を調整する際、前記外周刃カートリッジ（１４）の移動とともに第１中間刃（４）と外周刃（６）とが共に直径方向に移動することになる。そのため、例えば、ドリル外径を大きくするため、前記外周刃（６）を直径方向で外側に移動させたときには、図６に示した切れ刃の回転軌跡からわかるように、中心刃（３）と第２中間刃（５）との切削幅の総和（Ｗ３＋Ｗ５）と、前記第１中間刃（４）と前記外周刃（６）との切削幅の総和（Ｗ４＋Ｗ６）が一致しなくなり、対向して配設される切れ刃間で切削バランスが保たれなくなる。その結果、切削性能に悪影響が及び、安定した加工をできなくなる恐れがある。
【０００６】
逆にドリル外径を小さくするため、前記外周刃カートリッジ（１４）を直径方向で内側に移動させた場合にも、対向して配設される切れ刃間の切削幅の総和は一致しなくなるため、上述と同様の問題が生じる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は以上のような課題に鑑みなされたもので、スローアウェイ式ドリルの中でも径調整機構付きドリルにおいて、ドリル外径を変えたときに対向して設けられた切れ刃間で切削バランスを保ち、安定した加工を可能とするものである。
【０００８】
本発明のドリルは、軸線回りに回転させられる丸棒状をなすドリル本体（１）の外周部に一対の切りくず排出溝（２ａ、２ｂ）が設けられ、各切りくず排出溝（２ａ、２ｂ）の回転方向を向く壁面の先端部に切れ刃を有するスローアウェイチップ（１０）が着脱自在に装着されるスローアウェイ式ドリルにおいて、４個以上且つ偶数個のスローアウェイチップ（１０）が各切りくず排出溝（２ａ、２ｂ）内に同数個ずつ分配され、前記スローアウェイチップ（１０）の切れ刃の前記軸線まわりの回転軌跡において、一方の切りくず排出溝（２ａ）側に配された切れ刃と他方の切りくず排出溝（２ｂ）側に配された切れ刃とが交互に隣り合うように前記ドリル本体の直径方向にずらされ、隣り合う切れ刃どうしが一部重複して前記直径方向の切削幅を分担するように配設され、ドリル本体（１）に装着されたスローアウェイチップ（１０）のうち前記直径方向で最も外側に配設された外周刃（６）を有するスローアウェイチップ（１０）が他のスローアウェイチップ（１０）に対して独立して前記直径方向に移動可能とされたカートリッジ（１６）を介してドリル本体（１）に着脱自在に装着され、前記カートリッジ（１６）を前記直径方向に移動させてドリル外径を調整する際において、一方の切りくず排出溝（２ａ）側に配される前記外周刃と、回転軌跡が前記外周刃の内周側で一部重複していて他方の切りくず排出溝（２ｂ）側に配される切れ刃との間で、切れ刃と前記軸線とのなす角度（α）および前記軸線まわりの切れ刃の回転軌跡における前記直径方向の切削幅（Ｗ２）が等しく維持されることを特徴とする径調整機構付きドリルである。
【０００９】
本発明の径調整機構付きドリルは、直径方向で最も外側に配設される外周刃を有するスローアウェイチップのみを直径方向に移動可能とすることによって、該ドリル外径の径調整を行なわれるものであり、前記外周刃以外の切れ刃については直径方向の移動を一切行なわれない。切削バランスに関しては、径調整前では前述した従来の径調整ドリルと同様で図３に示すように、切れ刃の回転軌跡において、一方の切りくず排出溝側に配される前記外周刃と、回転軌跡が前記外周刃の内周側で一部重複していて他方の切りくず排出溝側に配される切れ刃との間で、切れ刃と前記軸線とのなす角度（α）および前記軸線まわりの切れ刃の回転軌跡における該ドリルの直径方向の切削幅（Ｗ１）が等しく維持されるため切削バランスが保たれる。そして、径調整を行なった場合には、外周刃を有するスローアウェイチップだけが直径方向に移動するため、前記外周刃とこれに直径方向内側に隣接する切れ刃とは前記直径方向の切削幅が変化するものの、変化後においても両切れ刃の前記切削幅（Ｗ２）は同一である。したがって、径調整後においても各切りくず排出溝側に配設される切れ刃どうしで前記直径方向の切削幅の総和は一致したままなので、切削バランスが保たれ、安定した切削が行なえる。
【００１０】
外周刃を有するスローアウェイチップは、直接ドリル本体に装着され、且つ、直径方向に移動可能とされてもよいが、好ましくは、直径方向に移動可能なカートリッジに取付け固定され、前記カートリッジが直径方向に移動可能にドリル本体に装着されるのがよい。そうすれば、前記外周刃を有するスローアウェイチップは、前記カートリッジに設けられたチップ取付座に強固に締付け固定され、高い取付剛性が得られる。さらに、前記カートリッジの直径方向の移動量は、前記カートリッジの直径方向内側に挟持されるシムシートの厚みによって管理されるので、径調整が迅速且つ容易に行なえ、径調整量が安定する。そのうえ、外周刃は、実質的な切削長が他の切れ刃より長いため破損が生じ易いが、前記カートリッジが用いられれば、外周刃の破損が生じたとしてもドリル本体に破損が及ぶことがなく、ドリルの修復が前記カートリッジを交換するだけでよいので、ドリル本体の寿命延長とコスト低減効果がもたらされる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図１乃至図４を用いて説明する。図１は本発明の径調整機構付きドリル先端部の正面図を示し、図２は図１の先端視形状を示す。図３はドリル外径調整前の切れ刃回転軌跡を示し、図４はドリル外径調整後の切れ刃回転軌跡を示す。図１および図２に示す径調整機構付きドリルにおいて、軸線回りに回転させられる丸棒状をなすドリル本体（１）の外周に一対の切りくず排出溝（２ａ、２ｂ）が設けられ、この切りくず排出溝（２ａ、２ｂ）の回転方向を向く壁面の先端部にカートリッジ取付座（１１、１２）が設けられ、前記カートリッジ取付座（１１、１２）にカートリッジが着脱自在に装着される。前記カートリッジは、中心刃を有するスローアウェイチップ（７）と第２中間刃を有するスローアウェイチップ（９）とが装着される中心刃カートリッジ（１３）、第１中間刃を有するスローアウェイチップ（８）のみが装着される第１中間刃専用カートリッジ（１５）、外周刃を有するスローアウェイチップ（１０）のみが装着される外周刃専用カートリッジ（１６）からなる。スローアウェイチップのカートリッジへの装着は、ねじ止めする方式が望ましいが、押さえ駒等を用いた他の方式であってもよい。前記中心刃カートリッジ（１３）は中心刃カートリッジ取付座（１１）に、前記第１中間刃専用カートリッジ（１５）は外周刃カートリッジ取付座（１２）に、それぞれボルト等の締結部材によって移動不可に係止される。前記外周刃専用カートリッジ（１６）は、前記第１中間刃専用カートリッジ（１５）に隣接し、同一取付座内に直径方向に移動可能に固定される。また、ドリル外径の調整に関しては、図２からわかるように、前記外周刃専用カートリッジ（１６）と第１中間刃専用カートリッジ（１５）との間にシムシート（１７）が直径方向に挟持されて、前記シムシート（１７）の厚みによって前記外周刃専用カートリッジ（１６）の直径方向の移動量が管理される。所望する径調整量に応じた厚みのシムシート（１７）を用意しておけば迅速かつ容易に径調整が行える。
【００１２】
該ドリルに備えられる切れ刃の回転軌跡は、径調整前では図３、該ドリル外径を大きくすると図４のようになる。径調整前には図３に示すように、切れ刃は該ドリルの軸中心付近から外周側に向かって中心刃（３）、第１中間刃（４）、第２中間刃（５）、外周刃（６）で構成され、これらの切れ刃は回転軌跡上で一部重なるように直径方向に偏位している。切れ刃と該ドリル軸線とのなす角度(α)は、全ての切れ刃で同一に設定されるとともに、切れ刃の該ドリルの直径方向の切削幅（Ｗ１）も同一に設定されることから、一方の切りくず排出溝側に配される切れ刃と、他方の切りくず排出溝側に配される切れ刃との間で切削バランスが保たれる。そして、該ドリル外径を大きくした場合、図４に示されるように、前記切れ刃と該ドリル軸線とのなす角度（α）は全ての切れ刃で変わらない。また、中心刃（３）、第１中間刃（４）の両切れ刃は、前記外周刃（６）の直径方向の移動にかかわらず切削幅は変化せずＷ１のままである。一方、第２中間刃（５）、前記外周刃（６）の両切れ刃は、前記外周刃（６）を直径方向外側に移動させるため共に該ドリルの直径方向の切削幅が変化するものの、その変化量が等しいため両切れ刃の前記直径方向の切削幅（Ｗ２）は一致する。よって、一方の切りくず排出溝側に配設される前記中心刃（３）と第２中間刃（５）との該ドリルの直径方向の切削幅の総和（Ｗ１＋Ｗ２）と、他方の切りくず排出溝側に配設される前記第１中間刃（４）と前記外周刃（６）との前記直径方向の切削幅の総和（Ｗ１＋Ｗ２）とは一致するため、切削バランスが保たれる。これはドリル外径の拡大と縮小、および、径調整量にかかわらず同様に得られるものである。以上のことから、切削中のドリルへの負荷が均衡し、切削中のドリルの振れ回りが防止され、穴の拡大しろ、穴の真円度等が改善される。また、各々の切れ刃から生成される切りくず形状も均一化され、切りくず排出性の向上も図られる。
【００１３】
本発明のドリルでは、径調整に際して外周刃を有するスローアウェイチップ（１０）のみ直径方向へ移動できればよいので、その他のスローアウェイチップは該ドリル本体（１）に設けられたチップ取付座に直接装着されても、本発明のドリルと同一な作用・効果が得られる。
【００１４】
外周刃を有するスローアウェイチップ（１０）は、直接ドリル本体（１）に装着され、且つ、直径方向に移動可能とされてもよいが、好ましくは、直径方向に移動可能な外周刃専用カートリッジ（１６）に取付け固定され、前記外周刃専用カートリッジ（１６）が直径方向に移動可能にドリル本体（１）に装着されるのがよい。そうすれば、前記外周刃を有するスローアウェイチップ（１０）は、前記外周刃専用カートリッジ（１６）に設けられたチップ取付座に強固に締付け固定され、高い取付剛性が得られる。さらに、前記外周刃専用カートリッジ（１６）の直径方向の移動量は、前記外周刃専用カートリッジ（１６）と第１中間刃専用カートリッジとの間に挟持されたシムシート（１７）の厚みによって管理されるので、径調整が迅速且つ容易に行なえ、径調整量が安定する。そのうえ、外周刃（６）は、実質的な切削長が他の切れ刃より長いため破損が生じ易いが、前記外周刃専用カートリッジ（１６）が用いられれば、外周刃（６）の破損が生じたとしてもドリル本体（１）に破損が及ぶことがなく、ドリルの修復が前記外周刃専用カートリッジ（１６）を交換するだけでよいので、ドリル本体（１）の寿命延長とコスト低減効果がもたらされる。
【００１５】
また、本発明の実施の形態では、切れ刃を有するスローアウェイチップが４個で構成されているが、各々の切りくず排出溝に同数のスローアウェイチップが対向して配設される構成であれば、切削バランスは保たれるので、前記スローアウェイチップの個数は、４個以上、且つ、偶数個であればよい。スローアウェイチップの個数を増すことによってドリル外径の大径化が実現されるが、該ドリルが装着される工作機械の主軸動力や主軸剛性といった能力面から、装着されるドリルの外径は制約されるため、現実的にスローアウェイチップの個数は８個以下に限定される。
【００１６】
切れ刃を有するスローアウェイチップの形状は、略四角形平板状であるが、前記切れ刃の回転軌跡において、一方の切りくず排出溝側に配される前記外周刃と、回転軌跡が前記外周刃の内周側で一部重複していて他方の切りくず排出溝側に配される切れ刃との間で、切れ刃とドリル軸線とのなす角度（α）および該ドリルの直径方向における切れ刃の切削幅が同一に形成され、切削バランスが保たれる切れ刃形状を備えられていることが好ましく、これと同様な切れ刃形状を形成できるようなものであれば、スローアウェイチップの形状は前記略四角形平板状に限らず適宜選択されてもよい。また、一方の切りくず排出溝側に配される前記外周刃と、回転軌跡が前記外周刃の内周側で一部重複していて他方の切りくず排出溝側に配される切れ刃との間で、前記角度（α）と切れ刃の切削幅が均衡していなくても径調整後の切削バランスがさらに悪化しないという効果も得られる。
【発明の効果】
本発明の径調整機構付きドリルは、直径方向で最も外側に配設される外周刃を有するスローアウェイチップ（１０）のみを直径方向に移動可能にすることによって、ドリル本体（１）を変えることなく該ドリルを径調整できるようにするものである。この構成によれば、該ドリル外径の調整後においても、一方の切りくず排出溝内に配される前記外周刃と、回転軌跡が前記外周刃の内周側で一部重複していて他方の切りくず排出溝内に配される切れ刃との間で、該ドリルの直径方向における切れ刃の切削幅が同一に保たれ、各切りくず排出溝に配される切れ刃どうしの切削バランスが保たれ、切削中のドリルの振れ回りが防止できるとともに、穴の拡大しろ、穴の真円度等が改善される。また、各切れ刃から生成される切りくずが均一化され、切りくず排出性の向上も図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の径調整機構付きドリル先端部の正面図。
【図２】 本発明の径調整機構付きドリルの先端視形状。
【図３】 本発明、および、従来の径調整機構付きドリルにおけるドリル外径調整前の切れ刃回転軌跡。
【図４】 本発明の径調整機構付きドリルにおけるドリル外径調整後の切れ刃回転軌跡。
【図５】 従来の径調整機構付きドリル先端部の正面図。
【図６】 従来の径調整機構付きドリルの先端視形状。
【図７】 従来の径調整機構付きドリルにおけるドリル外径調整後の切れ刃回転軌跡。
【符号の説明】
１ ドリル本体
２ａ 切りくず排出溝
２ｂ 切りくず排出溝
３ 中心刃
４ 第１中間刃
５ 第２中間刃
６ 外周刃
７ 中心刃を有するスローアウェイチップ
８ 第１中間刃を有するスローアウェイチップ
９ 第２中間刃を有するスローアウェイチップ
１０ 外周刃を有するスローアウェイチップ
１１ 中心刃カートリッジの取付座
１２ 外周刃カートリッジの取付座
１３ 中心刃カートリッジ
１４ 外周刃カートリッジ
１５ 第１中間刃専用カートリッジ
１６ 外周刃専用カートリッジ
１７ シムシート
１８ カートリッジ締付ねじ
α 切れ刃とドリル軸線とのなす角度

Claims (1)

1. 軸線回りに回転させられる丸棒状をなすドリル本体の外周部に一対の切りくず排出溝が設けられ、各切りくず排出溝の回転方向を向く壁面の先端部に切れ刃を有するスローアウェイチップが着脱自在に装着されるスローアウェイ式ドリルにおいて、４個以上且つ偶数個のスローアウェイチップが各切りくず排出溝内に同数個ずつ分配され、前記スローアウェイチップの切れ刃の前記軸線まわりの回転軌跡において、一方の切りくず排出溝側に配される切れ刃と他方の切りくず排出溝側に配される切れ刃とが交互に隣り合うように前記ドリル本体の直径方向にずらされ、隣り合う切れ刃どうしが一部重複して前記直径方向の切削幅を分担するように配設され、ドリル本体に装着されるスローアウェイチップのうち前記直径方向で最も外側に配設される外周刃を有するスローアウェイチップが他のスローアウェイチップに対して独立して前記直径方向に移動可能とされたカートリッジを介してドリル本体に着脱自在に装着され、前記カートリッジを前記直径方向に移動させてドリル外径を調整する際において、一方の切りくず排出溝側に配される前記外周刃と、回転軌跡が前記外周刃の内周側で一部重複していて他方の切りくず排出溝側に配される切れ刃との間で、切れ刃と前記軸線とのなす角度（α）および前記軸線まわりの切れ刃の回転軌跡における前記直径方向の切削幅（Ｗ２）が等しく維持されることを特徴とする径調整機構付きドリル。

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