JP4608933B2 - ドリル、スローアウェイ式ドリル及びスローアウェイチップ - Google Patents

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Description

本発明は、ワークに対して加工穴を形成するための穴明け加工に用いられるドリル(スローアウェイ式ドリル)に関するものである。
従来より、穴明け加工には、軸線回りに回転されるドリル本体の外周に後端側に向けて延びる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のドリル回転方向前方側を向く内壁面の先端側領域であるすくい面とドリル本体の先端面との交差稜線部に切刃が形成されたドリルがよく用いられる。
また、このようなドリルにおいては、すくい面とドリル本体の先端面とが互いに鋭角に交差して形成された交差稜線部である切刃に対してホーニングを施すことにより、この切刃の欠損を生じにくくすることが知られている(例えば特許文献1参照)。
特許第2508539号公報
しかしながら、従来のドリルでは、切刃の外周端を含む肩部、つまり、すくい面に交差して外周側を向く外周マージン部とドリル本体の先端面との交差稜線部に欠損が生じやすく、この肩部の強度によってドリルの寿命が左右されてしまうという問題があった。とくに、穴明け加工中においてドリル本体の振れが生じる場合には、上記肩部が多大な切削抵抗を受けて、この肩部の欠損がより一層生じやすくなってしまうので、ドリルの寿命を十分に確保することが困難となる。
このような問題は、軸線回りに回転されるドリル本体の先端面に開口するチップ取付座に、チップ本体のドリル回転方向前方側を向く壁面であるすくい面とチップ本体の先端面との交差稜線部に切刃が形成されたスローアウェイチップ(以下、チップと称する)が装着されたスローアウェイ式ドリルであっても同様である。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、外周マージン部と先端面との交差稜線部である肩部の欠損を効果的に抑制することができるドリル、スローアウェイ式ドリル及びこれに装着されるチップを提供することを目的とする。
上記の課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、以下のような構成を採用した。
すなわち、本発明によるドリルは、軸線回りに回転されるドリル本体の外周に後端側に向けて延びる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のドリル回転方向前方側を向く内壁面の先端側領域であるすくい面と前記ドリル本体の先端面との交差稜線部に切刃が形成されたドリルであって、前記すくい面に交差して外周側を向く外周マージン部と前記ドリル本体の先端面との交差稜線部であるとともに、前記切刃の外周端からドリル回転方向後方側に延びる肩部に、ホーニングが施されており、前記肩部に施されたホーニングのホーニング幅が、前記切刃に施されたホーニングのホーニング幅以下に設定されていることを特徴としている。
また、本発明によるスローアウェイ式ドリルは、軸線回りに回転されるドリル本体の先端面に開口するチップ取付座に、チップ本体のドリル回転方向前方側を向く壁面であるすくい面と前記チップ本体の先端面との交差稜線部に切刃が形成されたスローアウェイチップが装着されたスローアウェイ式ドリルであって、前記すくい面に交差して外周側を向く外周マージン部と前記チップ本体の先端面との交差稜線部であるとともに、前記切刃の外周端からドリル回転方向後方側に延びる肩部に、ホーニングが施されており、前記肩部に施されたホーニングのホーニング幅が、前記切刃に施されたホーニングのホーニング幅以下に設定されていることを特徴としている。
また、本発明によるスローアウェイチップは、本発明のスローアウェイ式ドリルに装着されるスローアウェイチップであって、前記すくい面に交差して外周側を向く外周マージン部と前記チップ本体の先端面との交差稜線部であるとともに、前記切刃の外周端からドリル回転方向後方側に延びる肩部に、ホーニングが施されており、前記肩部に施されたホーニングのホーニング幅が、前記切刃に施されたホーニングのホーニング幅以下に設定されていることを特徴としている。
本発明によれば、すくい面に交差して外周側を向く外周マージン部とドリル本体の先端面との交差稜線部であるとともに、切刃の外周端からドリル回転方向後方側に延びる肩部に対してホーニングを施していることから、この肩部に対して穴明け加工中に多大な切削抵抗が加わったとしても、その欠損が生じるのを効果的に抑制することができ、ドリルの寿命の延長化を図ることができる。
ここで、肩部に施されたホーニングのホーニング幅は、切刃に施されたホーニングのホーニング幅以下に設定されている。
以下、本発明をスローアウェイ式ドリルに適用したときの第1の実施形態を、添付した図1〜図7を参照しながら説明する。
本第1実施形態によるスローアウェイ式ドリルのドリル本体10は、図1〜図2に示すように、その後端側部分であるシャンク部(図示略)に対して先端側部分が一段縮径するような、軸線O回りに回転される軸線Oを中心とした略多段円柱状をなしている。
ドリル本体10の先端側部分の外周には、ドリル本体10の先端面11に開口する一対の切屑排出溝12,12が、軸線Oを挟んで互いに反対側に、軸線O方向の後端側に向かうにしたがいドリル回転方向T後方側にねじれるように螺旋状に形成されている。
ドリル本体10の先端部13には、ドリル本体10の先端面11に開口して後端側に凹むような凹溝状のチップ取付座14が、軸線Oに対する直径方向に延びるように形成されている。
チップ取付座14は、先端側を向いて軸線Oに直交する底面14Aと、底面14Aから屹立するとともに、互いに平行かつ軸線Oに平行で、ドリル本体10の先端面11に交差する一対の内側面14B,14Bとを備えている。このチップ取付座14は、底面14Aと内側面14B,14Bとに沿った側面視で、ドリル本体10の先端面11に向かって「コ」字状に開口するようになっている。
詳述すると、チップ取付座14は、ドリル本体10の先端部13において、切屑排出溝12,12の先端側におけるドリル回転方向T前方側を向く壁面同士の間が、軸線Oに対する直径方向に切り欠かれるようにして形成されたものであり、この直径方向の両端側部分において、切屑排出溝12,12にそれぞれ連通させられている。
つまり、軸線Oに対する直径方向に延びるチップ取付座14において、底面14Aは、その直径方向の両端側に位置する一対の外周側端部がそれぞれドリル本体10の外周面に交差しているのに対し、一対の内側面14B,14Bのそれぞれは、その直径方向の両端側に位置する一対の外周側端部のうち、ドリル回転方向T前方側に向けられた領域に位置する一方の外周側端部のみがドリル本体10の外周面に交差し、他方の外周側端部がドリル本体10の外周面に達することなく切屑排出溝12におけるドリル回転方向T後方側を向く壁面に交差しているのである。
ここで、切屑排出溝12,12におけるドリル回転方向T後方側を向く壁面の先端側には、これらドリル回転方向T後方側を向く壁面とドリル本体10の先端面11との交差稜線部が切り欠かれるようにして、後述するチップ本体20に形成されたシンニング部26,26の第二シンニング面26B,26Bと連続する本体側第二シンニング面11A,11Aが形成されている。
そのため、ドリル本体10の先端面11に交差するチップ取付座14における一対の内側面14B,14Bは、これら本体側第二シンニング面11A,11Aにも交差するようになっている。
また、チップ取付座14における一対の内側面14B,14Bのそれぞれには、軸線O方向に沿って延びる複数のガイド溝15…が、軸線Oに直交する方向に所定間隔で配列されるように形成されている。
なお、これら一対の内側面14B,14Bのそれぞれにおいて、本体側第二シンニング面11A,11Aの(軸線O方向の)後端側に連なる部分(先端側が本体側第二シンニング面11A,11Aに交差する部分)は、上記のガイド溝15…が形成されないで、平坦面状をなすようになっている。
すなわち、チップ取付座14における一対の内側面14B,14Bのそれぞれには、一対の外周側端部のうちの切屑排出溝12の壁面に交差する他方の外周側端部を含んで(軸線O近傍に位置する)本体側第二シンニング面11Aの後端側に連なる部分を除く領域、つまり、一対の外周側端部のうちのドリル本体10の外周面に交差する一方の外周側端部を含んでドリル回転方向T前方側に向けられた領域に、上記のガイド溝15…が複数配列されて形成されているのである。
そのため、ドリル本体10を軸線O方向の先端側から見た先端面視では、図2に示すように、一対の内側面14B,14Bと本体側第二シンニング面11A,11Aとの交差稜線部が、それぞれ直線状をなし、かつ、一対の内側面14B,14Bと本体側第二シンニング面11A,11Aを除いた先端面11との交差稜線部が、複数のガイド溝15…の形状が反映されてそれぞれ波形状をなしている。
ドリル本体10の先端部13には、一対の切屑排出溝12,12間に画成されたドリル本体10の外周面が切り欠かれることによって、ドリル本体10の後端から軸線Oに沿って延びて途中で分岐したクーラント穴が開口するクーラント吐出部16,16が形成されており、穴明け加工の際には、これらのクーラント吐出部16,16を通して切削部位にクーラントが供給される。
一方、このようなチップ取付座14に固定されて装着されるチップのチップ本体20は、超硬合金等の硬質材料により、図3〜図5に示すような概略偏五角形の略平板状に形成されている。
このチップ本体20の略中央部から後端面22までの部分が、チップ本体20の厚み方向に対して斜めに交差するように切り欠かれることによって、後述するクランプボルト18が挿入される切欠部23が形成されている。
チップ本体20の先端面21は、チップ本体20がチップ取付座14に装着された状態で、軸線Oから外周側に向かうにしたがい漸次後退する二等辺三角形状(V字状)をなすように形成されている。
また、チップ本体20の一対の外側面24,24のそれぞれにおいて、ドリル回転方向T前方側を向く壁面は、ドリル回転方向T後方側に向かって凹となる概略凹曲面状のすくい面24A,24Aとされており、これらすくい面24A,24Aとチップ本体20の先端面21との交差稜線部に、それぞれ切刃25,25が形成されている。
なお、チップ本体20の先端面21は、すくい面24A,24Aが交差することによって切刃25,25がドリル回転方向T前方側の稜線部に形成された第一逃げ面21A,21Aと、これら第一逃げ面21,21Aのドリル回転方向T後方側に連なる第二逃げ面21B,21Bとから構成された多段面状をなしている。
そのため、切刃25,25には、ドリル回転方向T後方側に向かうにしたがい多段的に大きくなるような逃げが与えられている。さらに、先端面21が上述したような二等辺三角形状をなすように形成されていることから、切刃25,25には所定の先端角が付されるようになっている。
各すくい面24Aの先端側には、チップ装着状態で、チップ本体20の外側面24においてすくい面24Aとこれ以外の部分とが交差する付近あたりから、チップ本体20の先端面21の中心に位置する軸線Oに近接する位置までの領域が、軸線O方向の先端側に向かうにしたがいドリル回転方向T前方側に向かうように斜めに切り欠かれることによって、切刃25の内周端側に連なるように先端面21に交差してこの先端面21の中心に位置する軸線Oに向けて延びるとともに、外側面24におけるすくい面24A以外の部分にまで達するようなシンニング部26が形成されている。
これにより、切刃25の内周端側の部分は、シンニング部26と先端面21との交差稜線部に形成されて、先端面21の中心に位置する軸線Oに向けて延びる略直線状のシンニング切刃部25Aとされる。
つまり、切刃25は、この切刃25における内周端側の部分であるシンニング切刃部25Aと、この切刃25における外周端側の部分であって、上記のシンニング切刃部25Aを除いた切刃25である主切刃部25Bとから構成されているのである。
ここで、シンニング切刃部25Aと主切刃部25Bとから構成された切刃25に対しては、チャンファホーニングが施されている。
チャンファホーニングが施された切刃25(シンニング切刃部25A及び主切刃部25B)は、軸線Oに平行となる断面で見て図6に示すように、第一逃げ面21Aとすくい面24A(あるいは後述する第一シンニング面26A)との交差稜線部が、略平坦面であるチャンファ面(ホーニング面)30によって面取りされたようになっている。
また、すくい面24Aに交差してドリル本体内周側及び軸線O方向の先端側に向けて延びるシンニング部26において、シンニング切刃部25Aに連なる部分は、ドリル回転方向T前方側を向いて、軸線O方向に沿って延在する平面状の第一シンニング面26Aとされている。
同じくシンニング部26において、外側面24におけるすくい面24A以外の部分に連なる部分は、ドリル回転方向T後方側を向いて、ドリル回転方向T後方側に向かうにしたがい軸線O方向の後端側に向かうように傾斜する平面状の第二シンニング面26Bとされている。
シンニング部26は、これを構成する第一シンニング面26Aと第二シンニング面26Bとが鈍角に交差させられて谷形をなしている。これら第一シンニング面26Aと第二シンニング面26Bとの交差部分は、すくい面24Aに交差する部分から、切刃25の内周端(シンニング切刃部25Aの内周端)に向けて、つまり、先端面21の中心に位置する軸線Oに向けて延びるように延在し、ドリル本体内周側に向かうにしたがい軸線O方向の先端側に向かうように傾斜する谷底部26Cとなっている。
また、チップ本体20における外周側を向く一対の外周面27,27(チップ本体20における一対の外側面24,24を除いた外周側を向く部分)のそれぞれは、ドリル回転方向T前方側がすくい面24Aの外周側稜線部に交差して、軸線Oを中心とした略円筒面の一部をなす外周マージン部27Aと、この外周マージン部27Aのドリル回転方向T後方側に連なり、外周マージン部27Aがなす略円筒面よりも一段小さい外径を有する軸線Oを中心とした略円筒面の一部をなす二番取り面27Bとから構成されている。
外周マージン部27Aは、その先端側が先端面21における第一逃げ面21Aと交差しているため、外周マージン部27Aと第一逃げ面21Aとの交差稜線部が、切刃25の外周端(主切刃部25Bの外周端)を含む肩部28となっている。
そして、本第1実施形態においては、上記切刃25(シンニング切刃部25A及び主切刃部25B)に対して、チャンファホーニングが施されているだけではなく、上記肩部28に対しても、チャンファホーニングが施されている。
図7に示すように、チャンファホーニングが施された肩部28は、外周マージン部27Aと第一逃げ面21Aとの交差稜線部が、略平坦面であるチャンファ面(ホーニング面)31によって面取りされたようになっている。さらに、チャンファホーニングが施された肩部28のホーニング幅(チャンファ面31における軸線O方向に沿った長さ)は、チャンファホーニングが施された切刃25のホーニング幅(チャンファ面30における軸線O方向に沿った長さ)よりも小さく設定されている。
また、一対の外側面24,24におけるすくい面24A,24A以外の部分のそれぞれには、チップ装着状態で軸線O方向に沿って延びる複数の凸部29…が、軸線Oに直交する方向に所定間隔で配列されるように形成されている。
なお、これら一対の外側面24,24におけるすくい面24A,24A以外の部分のそれぞれにおいて、シンニング部26における第二シンニング面26B,26Bの(軸線O方向の)後端側に連なる部分(先端側がシンニング部26における第二シンニング面26B,26Bに交差する部分)は、上記の凸部29…が形成されないで、平坦面状をなすようになっている。
すなわち、チップ本体20の一対の外側面24,24におけるすくい面24A,24A以外の部分のそれぞれには、チップ装着状態で、(軸線O近傍に位置する)シンニング部26の第二シンニング面26Bの後端側に連なる部分を除く領域、つまり、ドリル回転方向T前方側に向けられるすくい面24Aと反対側に位置してドリル回転方向T後方側に向けられる領域に、上記の凸部29…が複数配列されて形成されているのである。
そのため、チップ装着状態で、チップ本体20を軸線O方向の先端側から見た先端面視では、図4に示すように、一対の外側面24,24におけるすくい面24A,24A以外の部分とシンニング部26,26の第二シンニング面26B,26Bとの交差稜線部が、それぞれ直線状をなし、かつ、一対の外側面24,24におけるすくい面24A,24A以外の部分とシンニング部26,26の第二シンニング面26B,26Bを除いた先端面21との交差稜線部が、複数の凸部29…の形状が反映されてそれぞれ波形状をなしている。
このような構成とされたチップは、ドリル本体10の先端部13に形成された凹溝状のチップ取付座14に対し、チップ本体20の厚み方向をチップ取付座14の延びる直径方向に直交させた状態で、軸線O方向の後端側へ向かってスライドさせられることによって挿入される。
また、このチップの挿入は、チップ取付座14の内側面14B,14Bに形成されたガイド溝15…に、チップ本体20の外側面24,24に形成された凸部29…を噛合させつつ行われる。
これにより、チップ本体20の後端面22が、チップ取付座14の底面14Aに対向配置させられて互いに密着させられ、かつ、チップ本体20の外側面24,24におけるすくい面24A,24Aが、それぞれ切屑排出溝12,12内に開放されてドリル回転方向T前方側に向けられるとともに、チップ本体20の外側面24,24におけるすくい面24A,24A以外の部分が、それぞれチップ取付座14の内側面14B,14Bに対向配置させられる。
このとき、チップ本体20の外側面24,24におけるすくい面24A,24A以外の部分のうちで、ドリル回転方向T後方側を向いて複数の凸部29…が形成された部分は、チップ取付座14の内側面14B,14Bのうちで、ドリル回転方向T前方側を向いて複数のガイド溝15…が形成された部分と、それぞれ対向配置させられ、凸部29…とガイド溝15…とが互いに噛合させられた状態となっている。
さらに、このとき、チップ本体20の外側面24,24におけるすくい面24A,24A以外の部分のうちで、シンニング部26における第二シンニング面26B,26Bの後端側に連なる平坦面状の部分は、チップ取付座14の内側面14B,14Bのうちで、本体側第二シンニング面11A,11Aの後端側に連なる平坦面状の部分と、それぞれ対向配置させられ、これら平坦面状の部分の先端側に連なる第二シンニング面26B,26Bと本体側第二シンニング面11A,11Aとが連続した状態となっている。
次いで、ドリル本体10の先端部13に穿設されて、チップ取付座14をその幅方向に対して斜めに傾斜するように交差しているクランプ孔17に、クランプボルト18が、チップ取付座14に挿入されたチップ本体20の切欠部23を貫通するようにしてねじ込まれる。
これにより、チップ取付座14の一対の内側面14B,14Bが互いに接近しあうようにドリル本体10の先端部13が弾性変形させられて、これら一対の内側面14B,14Bがチップ本体20の一対の外側面24,24を強固に押圧した状態となり、互いに噛合させられる凸部29…及びガイド溝15…同士も強固に密着させられて、チップがチップ取付座14に固定されて装着される。
上述したような構成とされた本実施形態のスローアウェイ式ドリルは、その工具本体10が、軸線O回りに回転されながら軸線O方向の先端側へ向かって送られていくことによって、ワークに穴明け加工を施すようになっている。
そして、チップ本体20の切刃25,25にて生成される切屑を、すくい面24A,24A及びシンニング部26,26でカールさせて長さ方向に細かく分断しつつ、切屑排出溝12,12内の後端側へ向けて排出していくことで、この穴明け加工が継続されていく。
このような本第1実施形態によれば、すくい面24Aに交差して外周側を向く外周マージン部27Aとチップ本体20の先端面21における第一逃げ面21Aとの交差稜線部である肩部28に対し、上述したようなチャンファホーニングが施されている。
したがって、切刃25の外周端(主切刃部25Bの外周端)を含む肩部28に対して穴明け加工中に多大な切削抵抗が加わったとしても、その欠損が生じるのを効果的に抑制することができ、ドリルの寿命の延長化を図ることが可能となる。
なお、上述した第1実施形態においては、上記肩部28に施されたチャンファホーニングのホーニング幅が、切刃25に施されたチャンファホーニングのホーニング幅よりも小さく設定されているが、図8に示す第2実施形態のように、上記肩部28に施されたチャンファホーニングのホーニング幅が、切刃25に施されたチャンファホーニングのホーニング幅と略同一であってもよい。
さらに、図9に示す第3実施形態のように、上記肩部28に施されたチャンファホーニングのホーニング幅が、切刃25に施されたチャンファホーニングのホーニング幅よりも大きく設定されていてもよい。
この場合、外周マージン部27Aと第一逃げ面21Aとの交差稜線部を面取りするチャンファ面31が、外周マージン部27A及び第一逃げ面21Aだけではなく、すくい面24Aにも交差することになるので、このチャンファ面31とすくい面24Aとの交差稜線部31Aの強度を確保しづらくなってしまう。
そのため、図9に示す第3実施形態では、肩部28に施されたチャンファホーニングのチャンファ面31とすくい面24Aとの交差稜線部31Aに対しても、チャンファホーニングが施されており、チャンファ面31とすくい面24Aとの交差稜線部31Aが、略平坦であるチャンファ面32によって面取りされたようになっている。
なお、上記チャンファ面32によりチャンファホーニングが施された上記交差稜線部31Aのホーニング幅は、例えば、チャンファホーニングが施された切刃25のホーニング幅、あるいは、チャンファホーニングが施された肩部28のホーニング幅に対して1/3程度とされる。
上述した各実施形態は、本発明をスローアウェイ式ドリル及びこれに装着されるスローアウェイチップに適用したものとして説明しているが、これに限定されることはない。
例えば、軸線回りに回転されるドリル本体の外周に後端側に向けて延びる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のドリル回転方向前方側を向く内壁面の先端側領域であるすくい面とドリル本体の先端面との交差稜線部に切刃が形成されたようなソリッドタイプのドリルであっても、本発明を適用することで、上述の各実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
本発明の第1実施形態によるスローアウェイ式ドリルの側面図である。 本発明の第1実施形態によるスローアウェイ式ドリルの先端面図である。 本発明の第1実施形態によるスローアウェイ式ドリルに装着されるチップの側面図である。 本発明の第1実施形態によるスローアウェイ式ドリルに装着されるチップの先端面図である。 本発明の第1実施形態によるスローアウェイ式ドリルに装着されるチップの斜視図である。 図5における要部拡大断面図である。 図5における要部拡大図である。 本発明の第2実施形態によるスローアウェイ式ドリルに装着されるチップの要部拡大斜視図である。 本発明の第3実施形態によるスローアウェイ式ドリルに装着されるチップの要部拡大斜視図である。
符号の説明
10 ドリル本体
11 先端面
12 切屑排出溝
14 チップ取付座
20 チップ本体
21 先端面
21A 第一逃げ面
21B 第二逃げ面
24 外側面
24A すくい面
25 切刃
27A 外周マージン部
28 肩部
30 チャンファ面
31 チャンファ面
32 チャンファ面
O 軸線
T ドリル回転方向

Claims (3)

  1. 軸線回りに回転されるドリル本体の外周に後端側に向けて延びる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のドリル回転方向前方側を向く内壁面の先端側領域であるすくい面と前記ドリル本体の先端面との交差稜線部に切刃が形成されたドリルであって、
    前記すくい面に交差して外周側を向く外周マージン部と前記ドリル本体の先端面との交差稜線部であるとともに、前記切刃の外周端からドリル回転方向後方側に延びる肩部に、ホーニングが施されており、
    前記肩部に施されたホーニングのホーニング幅が、前記切刃に施されたホーニングのホーニング幅以下に設定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面に開口するチップ取付座に、チップ本体のドリル回転方向前方側を向く壁面であるすくい面と前記チップ本体の先端面との交差稜線部に切刃が形成されたスローアウェイチップが装着されたスローアウェイ式ドリルであって、
    前記すくい面に交差して外周側を向く外周マージン部と前記チップ本体の先端面との交差稜線部であるとともに、前記切刃の外周端からドリル回転方向後方側に延びる肩部に、ホーニングが施されており、
    前記肩部に施されたホーニングのホーニング幅が、前記切刃に施されたホーニングのホーニング幅以下に設定されていることを特徴とするスローアウェイ式ドリル。
  3. 請求項に記載のスローアウェイ式ドリルに装着されるスローアウェイチップであって、
    前記すくい面に交差して外周側を向く外周マージン部と前記チップ本体の先端面との交差稜線部であるとともに、前記切刃の外周端からドリル回転方向後方側に延びる肩部に、ホーニングが施されており、
    前記肩部に施されたホーニングのホーニング幅が、前記切刃に施されたホーニングのホーニング幅以下に設定されていることを特徴とするスローアウェイチップ。
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