JP4747314B2 - スローアウェイ式ドリル - Google Patents
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Description
このようなスローアウェイ式ドリルでは、チップの軸部をチップ取付座の丸孔に嵌挿するだけでチップの装着が可能となっているので、チップの交換作業を容易に行えるという利点を有しているが、チップとドリル本体との接続が軸部を介して行われるのみであるため、ドリル本体に対するチップの位置合わせ(心出し)精度が不十分となって、ワークに対するドリルの加工精度に悪影響を及ぼすおそれがあった。
この挿通孔4は、凹溝状のチップ取付座3によって二分されるドリル本体1の先端部2のうちの一方(第一先端部2A)及び他方(第二先端部2B)の両方に亘って、チップ取付座3を交差してドリル本体1の直径方向に延びるように形成されたものであり、その延在方向の一方の外周側端部がドリル本体1の第一先端部2Aの外周面に開口させられている。
そして、クランプボルト5を、第一先端部2Aの外周面に開口している挿通孔4に対して挿通させ、このクランプボルト5における軸部5B(雄ねじ部)を挿通孔4における雌ねじ部4Bにねじ込むことにより、第一先端部2A側及び第二先端部2B側にそれぞれ位置しているチップ取付座3の一対の内側面3A,3Aが互いに近づくように、ドリル本体1の先端部2(第一先端部2A,第二先端部2B)が弾性変形させられる。
これにより、チップ6の一対の外側面6A,6Aがチップ取付座3の一対の内側面3A,3Aで押圧され、チップ6がチップ取付座3に固定されて装着されるのである。
そのため、チップ6の強力なクランプは不可能となっており、ひいては、チップ6の切刃振れ精度を悪化させてしまうのであった。
そして、このスリットが、チップ取付座で二分されるドリル本体の先端部のうち、クランプボルトの頭部で押圧される一方よりも、クランプボルトの軸部がねじ込まれる他方に近づくようにずれて配置されていることにより、スリットを挟んで両側に位置するドリル本体の断面積の違いが生じるので、クランプボルトの頭部で押圧される一方の先端部が、クランプボルトの軸部がねじ込まれる他方の先端部よりも撓みにくくなる。
したがって、クランプボルトの頭部で押圧されて撓みの大きくなりがちな一方の先端部の撓みと、クランプボルトの軸部がねじ込まれて撓みの小さくなりがちな他方の先端部の撓みとを、互いに略同量に設定しやすく、二分されたドリル本体のそれぞれに位置させられているチップ取付座の一対の内側面によって、チップの一対の外側面を押圧するときの押圧力を互いに均一なものとすることができる。
なお、本発明においては、前記軸線方向の先端側から見たときに、前記スリットの延在方向と前記クランプボルトの延在方向との交差角が、90゜±15゜の範囲に設定されていることが好ましい。
そして、スリットが、チップ取付座で二分されるドリル本体の先端部のうち、クランプボルトの頭部で押圧される一方よりも、クランプボルトの軸部がねじ込まれる他方に近づくようにずれて配置されていることにより、スリットを挟んで両側に位置するドリル本体の断面積の違いが生じるので、クランプボルトの頭部で押圧される一方の先端部が、クランプボルトの軸部がねじ込まれる他方の先端部よりも撓みにくくなっている。
したがって、クランプボルトの頭部で押圧されて撓みの大きくなりがちな一方の先端部の撓みと、クランプボルトの軸部がねじ込まれて撓みの小さくなりがちな他方の先端部の撓みとを、互いに略同量に設定しやすく、二分されたドリル本体のそれぞれに位置させられているチップ取付座の一対の内側面によって、チップの一対の外側面を押圧するときの押圧力を互いに均一なものとすることができ、チップの強固なクランプ(固定)が可能となるとともに、切刃振れ精度を良好に保つことが可能となる。
本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、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。
このチップ取付座14は、軸線O方向の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とを備えており、底面14Aと内側面14B,14Bとに沿った側面視で、図3に示すように、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。
とくに、挿通孔20の延在方向Lは、軸線O方向の先端側から見て図4に示すように、軸線Oを通るチップ取付座14の幅方向Nと平行の状態から、ドリル回転方向T前方側に向かって角度α(0゜<α≦30゜)だけ回転移動させられた状態となるように形成されている(挿通孔20の延在方向Lとチップ取付座14の幅方向Nとのなす交差角αが0゜<α≦30゜の範囲に設定されている)。
このスリット17は、その延在方向K(軸線O方向の先端側から見たときに、スリット17が延びる方向)の両端側部分において、切屑排出溝12,12の壁面に交差して、これら切屑排出溝12,12に連通させられている。
同じく、軸線O方向の先端側から見て図4に示すように、スリット17の延在方向Kと挿通孔20の延在方向L(この挿通孔20に挿通される後述するクランプボルト40の延在方向)とのなす交差角が約90°に設定されている。
加えて、スリット17の深さY1(スリット17におけるチップ取付座14の底面14Aへの開口部からスリット17における底部17Aの最底までの、軸線O方向に沿った長さ)は、3mm〜15mmの範囲に設定され、スリット17の幅Y2(スリット17を構成する互いに対向した一対の壁面同士の間の、スリット17の延在方向Kに直交する方向に沿った長さ)は、0.1mm〜1mmの範囲に設定されている。
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。
これにより、一対のシンニング面31A,31Aと先端面31との交差稜線部に形成されたシンニング切刃部35A,35Aが、切刃35,35の内周端に接続された部分から、先端面31の中心に位置する軸線Oに向けて延びるように配置されている。
そのため、チップ装着状態で、チップ30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、一対の外側面34,34におけるすくい面34A,34A以外の部分とシンニング面31A,31A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34,34におけるすくい面34A,34A以外の部分とシンニング面31A,31Aを除いた先端面31との交差稜線部が、複数の凸部36…の形状が反映されてそれぞれ波形状をなしている。
また、このチップ30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30の外側面34,34に形成された凸部36…を噛合させつつ行われる。
さらに、このとき、チップ30の外側面34,34におけるすくい面34A,34A以外の部分のうちで、シンニング面31A,31A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シンニング面31A,31Aと本体側シンニング面11A,11Aとが連続した状態となっている。
そのまま、クランプボルト40の軸部42における雄ねじ部43を、挿通孔20における雌ねじ部23にねじ込んでいくことにより、クランプボルト40の頭部41におけるテーパ面41Aが、挿通孔20の凹部21におけるテーパ面21Aに密着して、このテーパ面21Aを挿通孔20の延在方向Lの内側に向けて押し付けるような力を作用させ、かつ、クランプボルト40の軸部42における雄ねじ部42が、挿通孔20の雌ねじ部23にねじ込まれて、この雌ねじ部23を挿通孔20の延在方向Lの内側に向けて引っ張るような力を作用させるのである。
そして、チップ取付座14の一対の内側面14B,14Bがチップ30の一対の外側面34,34をそれぞれ強固に押圧した状態となり、互いに噛合させられる凸部36…及びガイド溝35…同士も強固に密着させられて、チップ30がチップ取付座14に固定されて装着される。
そのため、スリット17を切り込んでいない場合と比較して、第一先端部13A及び第二先端部13Bが弾性変形するときの支点が、軸線O方向の後端側へずらされるのであり、これら第一先端部13A及び第二先端部13Bの撓み量を十分に大きく確保して、チップ取付座14の内側面14B,14Bでチップ30の外側面34,34を押圧するときの押圧力を高めることができる。
なお、応力集中を緩和することのできるスリット17の底部17Aの形状としては、このような断面半円弧状をなすようなものに限定されず、例えば、図6(a)に示すように、スリット17の幅Y2よりも大きい幅(スリット17の延在方向Kに直交する方向に沿った長さ)を有する断面円形状をなす底部17Aや、図6(b)に示すように、同じくスリット17の幅Y2よりも大きい幅を有する断面長円形状の底部17Aなど種々のものが考えられるが、いずれの場合にも、その底部17Aの幅が、5mm以下に設定されていることが好ましい。
このスリット17の適切なズレ量Xは、切刃35の外径Dが大きくなるのにしたがい、比例の関係で大きくなっていくものであり、例えば、切刃35の外径Dに対して1%〜10%(好ましくは1%〜5%)の範囲内でズレ量Xを適宜設定することによって、第一先端部13Aの撓みと第二先端部13Bの撓みとを略同量に設定しやすくなる(上述の例では、スリット17のズレ量Xを、切刃35の外径Dに対して約3%に設定している)。
そして、これらの凸部36…とガイド溝15…とが互いに噛合されることによってセレーション構造が構成されていることから、ドリル本体10のチップ取付座14に対するチップ30の位置合わせ精度を向上させることができ、ワークに対するドリルの加工精度も良好に保つことができる。
したがって、穴明け加工の際に、シンニング切刃部35から生成された切屑が、シンニング面31Aから本体側シンニング面11Aを経て流出していく過程でも、これらシンニング面31Aと本体側シンニング面11Aとの接続部分で引っかかるといった現象が生じにくく、ドリル本体10の擦過が助長されたり、切屑排出性が悪化したりすることがない。
そのため、チップ取付座14の内側面14B,14Bが、チップ30の外側面34,34を、チップ取付座14の幅方向Nに概ね沿って押圧することが可能となり、上記の凸部36とガイド溝15とを確実かつ強固に密着させ、チップ30の切刃振れ精度を良好に保つことができるという効果を得る。
そのため、チップ取付座14の内側面14B,14Bが、チップ30の外側面34,34を、軸線Oに対する直径方向の内側に向かうにしたがい大きくドリル回転方向T後方側に向かう方向に概ね沿って押圧することが可能となり、上記の凸部36を構成する2つの側面のうちの一方とガイド溝15を構成する2つの側面のうちの一方とを強固に密着させて、これによっても、チップ30の切刃振れ精度を良好に保つことができるという効果を得る。
13 先端部
13A 第一先端部
13B 第二先端部
14 チップ取付座
14B 内側面
17 スリット
20 挿通孔
30 チップ
34 外側面
40 クランプボルト
41 頭部
42 軸部
O 軸線
T ドリル回転方向
Claims (2)
- 軸線回りに回転されるドリル本体の先端部を二分するようにこのドリル本体の先端面に開口する凹溝状のチップ取付座に、先端に切刃が形成された略平板状のスローアウェイチップが、その一対の外側面を前記チップ取付座の一対の内側面にそれぞれ対向配置させるようにして、前記ドリル本体の先端部に設けられて前記チップ取付座を交差する挿通孔に挿通されたクランプボルトによって、固定されて装着されるスローアウェイ式ドリルであって、
前記チップ取付座における前記軸線方向の先端側を向く底面に、前記軸線方向の後端側に向かって延びるスリットが切り込まれていて、
前記軸線方向の先端側から見たときに、前記スリットが、前記チップ取付座で二分される前記ドリル本体の先端部のうち、前記クランプボルトの頭部で押圧される一方よりも、前記クランプボルトの軸部がねじ込まれる他方に近づくようにずれて、しかも、前記チップ取付座の内側面に沿って延長した位置よりもドリル本体中央側へよった位置に配置されていることを特徴とするスローアウェイ式ドリル。 - 請求項1に記載のスローアウェイ式ドリルにおいて、
前記軸線方向の先端側から見たときに、前記スリットの延在方向と前記クランプボルトの延在方向との交差角が、90゜±15゜の範囲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。
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