JP4494582B2 - スローアウェイチップ及びスローアウェイチップ用ホルダ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、穿孔加工に使用するドリル用のスローアウェイチップを取り付けてドリルを形成するためのホルダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
穿孔加工に使用するドリルとして、その全体が一体に形成されたソリッド型ドリルがある。また、前端に切刃を有するスローアウェイチップをねじ等によりホルダに取外し可能に取り付けて、交換可能とした、いわゆるスローアウェイ型ドリルがある。
このスローアウェイ型ドリルには、比較的、径の大きな穴を加工する２チップ型のもの（例えば特開平１０−２９１０８号公報参照）と、比較的、径の小さな穴を加工する１チップ型のもの（例えば特開平１１−１８８５１８号公報参照）とがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
後者の１チップ型では、チップをホルダの一対の挟持片間に区画されるポケットに挿入して、両挟持片間にチップを挟持し、一方の挟持片およびチップの各貫通孔を貫通させた取付ねじの先端を他方の挟持片のねじ孔にねじ込むことにより、チップをホルダに固定している。
ところで、近年、ドリルの小径化が要望されているが、小径化に際して、下記の問題が予想される。
【０００４】
すなわち、各挟持片は穿孔加工時のチップから回転方向にねじられるような力を受けており、これに伴って、一対の挟持片間の間隔が押し拡げられる傾向にある。これに対して、小径化に伴って挟持片の肉厚が薄くなると、各挟持片がより拡がり易くなる。
また、ドリルを小径化すると、取付ねじの径も相当小さくしなければならない（例えば、ドリルの呼び径１０ｍｍに対して、取付ねじの径を２．１〜２．２ｍｍ程度にする必要がある。というのは、取付ねじの径が大きいと、この取付ねじを挿通させるためのチップや挟持片の挿通孔の径が大きくなり、チップや挟持片の強度が低下するので、これを防止するためである。
【０００５】
ところが、穿孔加工時のチップは、回転軸線に沿って加工穴の底に強く押しつけられるため、強いスラスト反力を受けており、このスラスト反力は上記の小径の取付ねじで受けられる。小径の取付ねじでは、高いスラスト荷重による剪断に耐えられないおそれがあり、また、上記の挟持片が押し拡げられることを阻止できないおそれがある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は穿孔加工時の抵抗を受けても安定して保持することのできるスローアウェイチップおよびスローアウェイチップ用ホルダを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、ホルダの端部に設けられた一対の挟持片間のポケットに収容され、前記一対の挟持片を貫く取付ねじにより挟持固定されるスローアウェイチップであって、穿孔方向の前端に設けられた切刃と、前記一対の挟持片のそれぞれに当接する一対の被挟持座面と、前記ポケットの底に当接し、且つ前記被挟持座面と直交する後部座面と、前記被挟持座面および前記後部座面に接続され、且つ前記被挟持座面と直交する側部座面と、を備え、前記ポケットに挟持固定した状態において、前記後部座面は、側面視で前記側部座面に近い側となる第１の端部が前記側部座面から遠い側となる第２の端部よりも穿孔方向の後方に位置するように傾斜していることを特徴とするスローアウェイチップを提供するものである。
【０００７】
本構成では、後部座面が被挟持座面に略直交するので、穿孔加工時において、チップを後部座面を介してポケットの底へ押しつけるスラスト力が働いても、このスラスト力はホルダの一対の挟持片を互いに押し拡げる力に変換されることがない。また、チップの後部座面をポケットに底に当接させるレイアウトであれば、後部座面をチップの回転軸線に直交させたり、あるいは所定角度で傾斜させたりするレイアウトを自在に設定でき、しかも広い座面を確保して、スラスト荷重を確実に受けさせることができる。これにより、穿孔加工によるスラスト抵抗を受けるチップを安定して保持することが可及的に可能となる。
【０００８】
ある実施態様においては、前記後部座面と前記側部座面とのなす角が、８０度〜１１０度であることを特徴とするものである。
本構成では、後部座面と側部座面とでチップをその挟持方向に対して略直交する相異なる２方向に拘束することが可能となり、穿孔加工時に抵抗を受けるチップを安定して保持することが可能となる。
また、側部座面を介して挟持片により受けられる荷重は、該挟持片を他方の挟持片から押し拡げるような力として働くことがない。
【０００９】
ある実施態様においては、前記ポケットに挟持固定した状態において、前記後部座面と前記ホルダの回転軸に垂直な面とのなす角が、４５度未満であることを特徴とするものである。
本構成では、後部座面を介してポケットの底に負荷されるスラスト荷重の一部が、チップの側部座面を挟持片の対応する拘束面に押しつける力に変換される。これにより、チップが受けるスラスト力に抗して、チップを安定して保持することが可能となる。
【００１０】
ある実施態様においては、穴の中央部を削る内刃を形成する第１のブロックと、穴の周縁部を削る外刃を形成する第２のブロックとを有してなり、前期側部座面は、前記第１のブロックに形成されることを特徴とするものである。
本構成では、穴の中央部を削る内刃を形成する第１のブロックの外径は、穴の内径に相当するホルダの外径よりも小さいので、ホルダにチップの側部座面を受ける拘束面を設けることが可能である。チップに側部座面を設けてその機能を果たさせることが実質的に可能となる。
【００１１】
本発明はまた、上記ドリル用スローアウェイチップを取り付けてスローアウェイ型のドリルを形成するホルダであって、軸状のドリル本体と、このドリル本体の端部に設けられ、チップを挟んで保持する一対の挟持片と、これら一対の挟持片間に区画され、チップを挿入するためのポケットと、このポケットの底に形成され、チップの後部座面に当接して、チップの回転軸線に平行な方向の荷重を受ける底部拘束面とを備えることを特徴とするスローアウェイチップ用ホルダを提供するものである。
【００１２】
本構成では、穿孔加工時にチップが受けるスラスト力を、後部座面を介してポケットの底の底部拘束面で確実に受けることができ、スラスト抵抗を受けるチップを安定して保持することが可能となる。
ある実施態様においては、前記挟持片の一方に設けられ、前記挟持片の挟持面および底部拘束面に対して略直交し、チップの側部座面に当接して前記挟持面に沿うラジアル方向の荷重を受ける側部拘束面をさらに備えることを特徴とするものである。
【００１３】
本構成では、後部拘束面と側部拘束座面とでチップをその挟持方向に対して略直交する相異なる２方向に拘束することが可能となり、穿孔加工時に抵抗を受けるチップを安定して保持することが可能となる。
また、各拘束面を介して受けられる荷重は、挟持片を押し拡げるような力として働くことがない。
ある実施態様においては、上記底部拘束面はホルダの回転軸線に直交する面に対して４５度未満で傾斜する傾斜面からなり、チップの後部座面から受ける回転軸線に平行な方向の荷重の一部をチップを側部拘束面に押し付ける力に変換することを特徴とするものである。
【００１４】
本構成では、チップを後部拘束面に押し付けるスラスト荷重の一部が、チップの側部座面を挟持片の側部拘束面に押しつける力に変換される。これにより、チップが受けるスラスト力に抗して、チップをより安定して保持することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１（ａ）および（ｂ）は本発明の一実施の形態のスローアウェイチップとこれを取り付けるホルダの分解斜視図であり、図１（ａ）はチップの正面側から見た分解斜視図であり、図１（ｂ）はチップの背面側から見た分解斜視図である。
これらの図を参照して、スローアウェイチップ１は、穿孔方向の前端に穴の中央部を削る内刃１１と、穴の周縁部を削る外刃１２とを形成している。スローアウェイチップ１は、内刃１１を形成する板状の第１のブロック１３と、外刃１２を形成する板状の第２のブロック１４とを一体に形成したものである。
【００１６】
第１のブロック１３と第２のブロック１４とは、互いに重なり合う部分１５を残して、その板面方向に相互にずらされたような形状をなしている。上記の重なり合う部分１５での肉厚が最も厚くなっており、この重なり合う部分１５を板厚方向に貫通する貫通孔１ａが形成されている。この貫通孔１ａはチップ１をホルダ２に取り付けるための取付ねじ３を挿通させるためのものである。
チップ１は互いに背中合わせの２表面（すなわち、各ブロック１３，１４の外側の表面に相当）に、一対の被挟持座面としての第１の座面１ｂおよび第２の座面１ｃを形成しており、上記の貫通孔１ａはこれら第１および第２の座面１ｂ，１ｃに開口している。チップ１の穿孔方向の後端には、穿孔加工時にチップ１が受ける主にスラスト荷重（回転軸線に沿う方向の荷重）をホルダ２に与える略Ｌ字形形状をなす後部座面２８が形成され、また、チップ１の第１のブロック１３の側部には、第１の座面１ｂと略直交し、チップ１が受ける主にラジアル荷重をホルダ２に与える側部座面３１が形成されている。
【００１７】
一方、ホルダの側面図である図２（ａ）、および取付ねじ３にてチップ１を取り付けた状態のホルダの別角度からの側面図である図２（ｂ）を参照して、ホルダ２は、軸状のドリル本体４とシャンク５とを同軸上に設けており、シャンク５の周面の一部には、当該ホルダ２がツールホルダ（図示せず）に取り付けられたときに回り止めの働きをする平坦面５ａが形成されている。
図１（ａ）および（ｂ）並びに図２（ａ）を参照して、ドリル本体４の前端にはチップ１を挟んで挟持するための一対の挟持片２１，２２が形成されており、これら一対の挟持片２１，２２の挟持面２６，２７間に、チップ１を挿入するためのポケット２３が区画されている。このポケット２３にチップ１を挿入した状態で、取付ねじ３を挟持片２１の貫通孔２１ａおよびチップ１の貫通孔１ａに挿通させ、挟持片２２のねじ孔２２ａにねじ込むことにより、チップ１がホルダ２に挟持固定される。
【００１８】
図１（ａ）および（ｂ）並びに図３を参照して、一方の挟持片２１は内刃１１を形成する第１のブロック１３に対応して、その挟持面２６が第１のブロック１３の被挟持座面としての第１の座面１ｂに当接する。他方の挟持片２２は外刃１２を形成する第２のブロック１４に対応して、その挟持面２７が第２のブロック１４の被挟持座面としての第２の座面１ｃに当接する。
また、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、ポケット２３の底には、チップ１の後部座面２８に当接して、チップ１の回転軸線に沿う方向のスラスト荷重を主として受ける底部拘束面２９が形成されている。また、挟持片２１の一側縁には、チップ１の側部座面３１に当接して主にラジアル荷重を受ける側部拘束面３２が形成されている。また、ドリル本体４の周面には、穿孔加工時の切屑を加工穴の外へ排出するためのらせん状のフルート溝２４，２５が形成されている。
【００１９】
また、図２（ａ）に示すように、シャンク５の端部からドリル本体４の基端部にかけて、その中心を貫くようにして冷却液を流す孔からなる大径の第１の通液孔６が形成され、また、この第１の通液孔６に連通して、ドリル本体４の基端部からポケット２３の底にまで達する第２の通液孔７が形成されている。さらに、第１のブロック１３に対応する挟持片２１の挟持面２６には、上記第２の通液孔７に連通し、挟持片２１の基端から先端まで達する断面半円弧状をなす通液溝８が形成されている。通液溝８は冷却液をチップ１に直接接触させて流すので、冷却効果が高い。
【００２０】
次いで、図４は、チップ１がアキシャル方向、および挟持面に沿うラジアル方向にどのように拘束されるかを示す模式的断面図である。図４においては、チップ１は断面として表わされておらず、また、ホルダ２のドリル本体４の断面のハッチングは省略してある。
図４を参照して、チップ１の後部座面２８およびホルダ２の底部拘束面２９は、回転軸線３０に直交する面３３に沿って形成されるか、或いは回転軸線３０に直交する面３３に対して角度Ａ１をなして傾斜している。この角度Ａ１としては、チップ１が受けるスラスト荷重の大部分を底部拘束面２９にて受けるためには、４５度未満に設定されなければならない。この中でも、角度Ａ１の好ましい範囲は、７度〜２５度である。例えば角度Ａ１は１５度に設定される。
【００２１】
後部座面２８の側部座面３１に近い側となる第１の端部３４は、側部座面３１から遠い側となる第２の端部３５よりも穿孔方向の後方に位置するように、後部座面２８は傾斜している。
一方、チップ１の側部座面３１およびホルダ２の側部拘束面３２が、後部座面２８および底部拘束面２９に対してなす角度Ａ２は、略直角をなすように設定される。この角度Ａ２の好ましい範囲は、８０度〜１１０度である。例えば９５度に設定される。
【００２２】
他方、側部座面３１および側部拘束面３２が回転軸線３０に対してなす角度Ａ３は、上記の角度Ａ１と角度Ａ２とから、Ａ３＝Ａ１＋Ａ２−９０で表される。例えば、角度Ａ１が１５度で、角度Ａ２が９５度である場合には、角度Ａ３は２０度となる。
穿孔加工時のチップ１は、回転軸線３０に平行な方向に沿うスラスト荷重を受ける。このため、チップ１の後部座面２８から底部拘束面２９にスラスト荷重Ｆが与えられるが、このスラスト荷重Ｆは底部拘束面２９に垂直な方向の力Ｒと、底部拘束面２９に沿ってチップ１を側部拘束面３１側へ押す力Ｇとに分解される。すなわち、底部拘束面２９がスラスト荷重Ｆの一部をチップ１を側部拘束面３１に押し付ける力に変換させる。
【００２３】
本実施の形態では、チップ１に関していうと後部座面２８および側部座面３１が第１の座面１ｂに対して略直交し、ホルダ２に関していうと底部拘束面２９および側部拘束面３１が挟持面２６，２７に対して略直交するので、チップ１に働くスラスト荷重が一対の挟持片２１，２２を互いに押し拡げる力に変換されることがない。
特に、チップ１の後端の後部座面２８をポケット２３の底の底部拘束面２９に当接させるレイアウトを採用するので、上記の角度Ａ１の設定の自由度を高くでき、したがって、広い座面を確保してスラスト荷重を確実に受けさせることができる。その結果、穿孔加工によるスラスト抵抗を受けるチップ１を安定して保持することができる。
【００２４】
また、後部座面２８に対応する底部拘束面２９と側部座面３１に対応する側部拘束面３２とで、チップ１をその挟持方向（図４において紙面に垂直な方向である）に対して略直交する相異なる２方向に拘束するので、チップ１をより安定して保持することができる。
また、側部座面３１を内刃１１を形成する第１のブロック１３に設けたので、側部座面１を受ける側部拘束面３２をホルダ２に設けることが実質的に可能となる。というのは、第１のブロック１３の外径は、穴の内径に相当するホルダ１２の外径よりも小さいからである。
【００２５】
なお、図３を参照して、チップ１が挟持片２１の側部拘束面３２を押す力Ｈは、挟持片２１の挟持面２６の幅方向に平行な方向に沿って働き、この幅方向に関しては、挟持片２１が変形し難いので、何ら問題がない。
また、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のスローアウェイチップとこれを取り付けるホルダの分解斜視図であり、（ａ）はチップの正面側から見た分解斜視図であり、（ｂ）はチップの背面側から見た分解斜視図である。
【図２】（ａ）はホルダの側面図であり、（ｂ）は取付ねじにてチップを取り付けた状態のホルダの別角度からの側面図である。
【図３】チップを取り付けた状態のホルダの先端の平面図である。
【図４】チップをホルダにて拘束する状態を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１ スローアウェイチップ
１ａ 貫通孔
１ｂ 第１の座面（被挟持座面）
１ｃ 第２の座面（被挟持座面）
２ ホルダ
３ 取付ねじ
４ ドリル本体
１１ 内刃
１２ 外刃
１３ 第１のブロック
１４ 第２のブロック
２１，２１ 挟持片
２１ａ 貫通孔
２２ａ ねじ孔
２３ ポケット
２６，２７
２８ 後部座面
２９ 底部拘束面
３０ 回転軸線
３１ 側部座面
３２ 側部拘束面
３３ 回転軸線に直交する面
３４ 第１の端部（側部座面に近い側の端部）
３５ 第２の端部（側部座面から遠い側の端部）

Claims (7)

1. ホルダの端部に設けられた一対の挟持片間のポケットに収容され、前記一対の挟持片を貫く取付ねじにより挟持固定されるスローアウェイチップであって、
   穿孔方向の前端に設けられた切刃と、
   前記一対の挟持片のそれぞれに当接する一対の被挟持座面と、
   前記ポケットの底に当接し、且つ前記被挟持座面と直交する後部座面と、
   前記被挟持座面および前記後部座面に接続され、且つ前記被挟持座面と直交する側部座面と、
   を備え、
   前記ポケットに挟持固定した状態において、前記後部座面は、側面視で前記側部座面に近い側となる第１の端部が前記側部座面から遠い側となる第２の端部よりも穿孔方向の後方に位置するように傾斜していることを特徴とするスローアウェイチップ。
2. 前記後部座面と前記側部座面とのなす角が、８０度〜１１０度であることを特徴とする請求項1に記載のスローアウェイチップ。
3. 前記ポケットに挟持固定した状態において、前記後部座面と前記ホルダの回転軸に垂直な面とのなす角が、４５度未満であることを特徴とする請求項１または２に記載のスローアウェイチップ。
4. 穴の中央部を削る内刃を形成する第１のブロックと、穴の周縁部を削る外刃を形成する第２のブロックとを有してなり、前期側部座面は、前記第１のブロックに形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかの項に記載のスローアウェイチップ。
5. 請求項１ないし４記載のドリル用スローアウェイチップを取り付けてスローアウェイ型のドリルを形成するホルダであって、
   軸状のドリル本体と、
   このドリル本体の端部に設けられ、チップを挟んで保持する一対の挟持片と、
   これら一対の挟持片間に区画され、チップを挿入するためのポケットと、
   このポケットの底に形成され、チップの後部座面に当接して、チップの回転軸線に平行な方向の荷重を受ける底部拘束面と
   を備えることを特徴とするスローアウェイチップ用ホルダ。
6. 前記挟持片の一方に設けられ、前記挟持片の挟持面および底部拘束面に対して略直交し、チップの側部座面に当接して前記挟持面に沿うラジアル方向の荷重を受ける側部拘束面をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載のスローアウェイチップ用ホルダ。
7. 前記底部拘束面はホルダの回転軸線に直交する面に対して４５度未満で傾斜する傾斜面からなり、チップから受ける回転軸線に平行な方向の荷重の一部をチップを前記側部拘束面に押し付ける力に変換することを特徴とする請求項５または６に記載のスローアウェイチップ用ホルダ。

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