JP5579100B2 - 刃先交換式ドリル - Google Patents

Description

本発明は、刃先交換式ドリルに関する。

軸線を中心に回転するドリル本体の一方の先端部に切削用チップを装着した刃先交換式ドリルが知られている。このような刃先交換式のドリルは刃先が交換できることから作業性と経済性に優れている。こうした刃先交換式ドリルとしては、一方のチップを軸線側に偏って配置し、他方のチップを回転の外周側に偏って配置したタイプが存在する。かかるタイプの刃先交換式ドリルでは、軸線側のチップ（以下、内周刃ともいう）が加工穴の内周側を切削し、外周側のチップ（以下、外周刃ともいう）が加工穴の外周側を切削する。各々のチップが切削した切屑は、各チップに対応して設けられた２つの切屑排出溝から排出される。かかる刃先交換式ドリルでは、切屑が２分割されて排出されるので、切屑の幅は加工穴の半径の半分程度となる。かかる構成によって、切屑の排出性が向上する。さらに、切刃にブレーカを付与することで切屑を細かくすることで排出性を向上させることもできる。

さらに、かかる技術を改良して、４分割された切屑を排出する刃先交換式ドリルが知られている（例えば、下記特許文献１）。特許文献１では、チップに段差を設けた切刃を形成することで、１つのチップが切屑を２分割する。つまり、切屑は、２つのチップによって４分割されて排出されるので、切屑が細くなり、切屑の排出性がさらに向上する。

特開２００３−１７０３０８号公報 特開２００５−５３２１７５号公報 ＷＯ９４／２７７２号公報

しかしながら、これらの技術では、加工精度の面で改良の余地を残していた。具体的には、上述の技術では、内周刃が加工穴の内側を切削し、外周刃がその外周を切削することとなる。ここで、ドリルの特性上、加工穴の外周から穴の中心に向けて、切削速度が線形的にゼロに向かう。このため、内周刃に作用する力は、外周刃に作用する力よりも大きくなる。このように作用力が内周と外周との間で偏ることによって、回転ぶれが生じやすくなる。かかる問題は、ドリルの高速回転加工時に顕著となる。すなわち、高速回転加工時には、回転ぶれによって、加工穴が所望のサイズよりも大きくなってしまうおそれがあった。上述の問題の少なくとも一部を考慮し、本発明が解決しようとする課題は、切屑の排出性を向上させると共に、加工精度を向上させることができる刃先交換式ドリルを提供することである。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決することを目的とし、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
（１）本発明の一形態によれば、軸線を中心に回転するドリル本体であって、該ドリル本体の一方の端部である切削端側で切削した切屑を他方側の端部である取付端の側へ排出する２つの切屑排出溝が形成されたドリル本体と、前記切削端において、前記２つの切屑排出溝のうちの一方の切屑排出溝の前記軸線を含む位置に着脱可能に装着される第１のチップと、前記切削端において、前記２つの切屑排出溝のうちの他方の切屑排出溝の前記軸線から離れた位置に着脱可能に装着される第２のチップとを備えた刃先交換式ドリルが提供される。前記第１のチップは、前記軸線の方向と直交する直交方向において、相互に離れた少なくとも２箇所で切削対象物を切削して、発生する切屑を前記一方の切屑排出溝に排出し、前記第２のチップは、前記直交方向において、相互に離れた少なくとも２箇所で前記切削対象物を切削して、発生する前記切屑を前記他方の切屑排出溝に排出し、前記第１のチップおよび前記第２のチップのうちの一方のチップは、正四角形の平板形状を有してもよい。
（２）上記形態の刃先交換式ドリルにおいて、前記第１のチップおよび前記第２のチップのうちの他方のチップの前記回転の方向を向く面であるすくい面は、前記直交方向から見て、２つの頂部の間に形成された凹部を備え、前記他方のチップは、前記２箇所としての、前記２つの頂部を個別に含む２つの部位で、前記切削対象物を切削し、前記一方のチップは、前記２箇所としての、前記凹部に対応する位置の部位と、前記２つの頂部の外側に対応する位置の部位とで、前記切削対象物を切削してもよい。
（３）上記形態の刃先交換式ドリルにおいて、前記凹部は、前記他方のチップの前記切削端の側の面であって、前記すくい面と連なる逃げ面の一部である２つの面が、該逃げ面の内部側において１８０度以上の交差角度となるように交わって形成されでもよい。
（４）上記形態の刃先交換式ドリルにおいて、前記他方のチップは、略４ｎ角形（ｎは３以上の整数）の平板形状を有し、該略４ｎ角形を形成する任意の辺から該任意の辺を含めて数えて、１番目の辺と、ｎ＋１番目の辺とが垂直な位置関係であり、かつ、同一の長さを有してもよい。
（５）上記形態の刃先交換式ドリルにおいて、前記他方のチップを装着する前記切屑排出溝には、該他方のチップを保持するチップ座が形成され、前記取付端側に形成されたｎ個の辺のうちの最も長い辺が、前記チップ座の側面である第１の拘束面と当接し、前記軸線側に形成されたｎ個の辺のうちの最も長い辺が前記チップ座の側面である第２の拘束面と当接してもよい。

［適用例１］軸線を中心に回転するドリル本体であって、該ドリル本体の一方の端部である切削端で切削した切屑を他方側の端部である取付端の側へ排出する２つの切屑排出溝が形成されたドリル本体と、前記切削端において、前記２つの切屑排出溝のうちの一方の切屑排出溝の前記軸線を含む位置に着脱可能に装着される第１のチップと、前記切削端において、前記２つの切屑排出溝のうちの他方の切屑排出溝の前記軸線から離れた位置に着脱可能に装着される第２のチップとを備えた刃先交換式ドリルであって、
前記第１のチップは、前記軸線の方向と直交する直交方向において、相互に離れた少なくとも２箇所で切削対象物を切削して、発生する切屑を前記一方の切屑排出溝に排出し、
前記第２のチップは、前記直交方向において、相互に離れた少なくとも２箇所で前記切削対象物を切削して、発生する前記切屑を前記他方の切屑排出溝に排出することを特徴とする刃先交換式ドリル。

かかる構成の刃先交換式ドリルによれば、第１のチップで切屑を２分割して切屑排出溝に排出することができる。同様に、第２のチップで切屑を２分割して切屑排出溝に排出することができる。したがって、切屑の排出性を高めることができる。しかも、第１のチップおよび第２のチップは、それぞれ、直交方向において、相互に離れた少なくとも２箇所で切削対象物を切削する。第１のチップと第２のチップとによって、加工穴の全てが形成されるので、第１のチップで切削する２箇所の間は、必ず第２のチップで切削することとなる。同様に、第２のチップで切削する２箇所の間は、必ず第１のチップで切削することとなる。このため、直交方向に沿って見れば、刃先交換式ドリルは、第１のチップで切削する箇所と、第２のチップで切削する領域とが交互に現れる部分が生じるように、切削対象物を切削することとなる。したがって、第１のチップと第２のチップとに作用する作用力の偏りが緩和される。その結果、刃先交換式ドリルの回転ぶれの発生を抑制し、加工精度を向上させることができる。

［適用例２］適用例１記載の刃先交換式ドリルであって、前記第１のチップおよび前記第２のチップのうちの一方のチップの前記回転の方向を向く面であるすくい面は、前記直交方向から見て、２つの頂部の間に形成された凹部を備え、前記一方のチップは、前記２箇所としての、前記２つの頂部を個別に含む２つの部位で、前記切削対象物を切削し、前記第１のチップおよび前記第２のチップのうちの他方のチップは、前記２箇所としての、前記凹部に対応する位置の部位と、前記２つの頂部の外側に対応する位置の部位とで、前記切削対象物を切削することを特徴とする刃先交換式ドリル。

かかる構成の刃先交換式ドリルによれば、第１のチップおよび第２のチップは、それぞれ、直交方向において、相互に離れた少なくとも２箇所で切削対象物を好適に切削することができる。

［適用例３］前記凹部は、前記一方のチップの前記切削端の側の面であって、前記すくい面と連なる逃げ面の一部である２つの面が、該逃げ面の内部側において１８０度以上の交差角度となるように交わって形成されたことを特徴とする適用例２記載の刃先交換式ドリル。

かかる構成の刃先交換式ドリルによれば、簡素かつコンパクトな形状で凹部を形成することができる。したがって、製造が容易である。また、ドリル本体にチップを装着する際に、すくい面におけるクランプの拘束面積を大きく確保することができるので、クランプの強度を十分に確保することができる。

［適用例４］前記一方のチップは、略４ｎ角形（ｎは３以上の整数）の平板形状を有し、該略４ｎ角形を形成する任意の辺から該任意の辺を含めて数えて、１番目の辺と、ｎ＋１番目の辺とが垂直な位置関係であり、かつ、同一の長さを有することを特徴とする適用例２または適用例３のいずれか記載の刃先交換式ドリル。

かかる構成の刃先交換式ドリルによれば、一方のチップは、ｎ個の辺からなる同一形状の部位を４つ備える。このため、一方のチップを４回使い回すことができる。したがって、経済的であり、省資源化に資する。

［適用例５］適用例４記載の刃先交換式ドリルであって、前記一方のチップを装着する前記切屑排出溝には、該一方のチップを保持するチップ座が形成され、前記取付端側に形成されたｎ個の辺のうちの最も長い辺が、前記チップ座の側面である第１の拘束面と当接し、前記軸線側に形成されたｎ個の辺のうちの最も長い辺が前記チップ座の側面である第２の拘束面と当接することを特徴とする刃先交換式ドリル。

［適用例６］前記他方のチップは、正四角形の平板形状を有することを特徴とする適用例１ないし適用例５のいずれか記載の刃先交換式ドリル。

かかる構成の刃先交換式ドリルによれば、他方のチップは、９０度、１８０度、または、２７０度回転させても、同一の形状を備える。このため、一方のチップを４回使い回すことができる。したがって、経済的であり、省資源化に資する。

また、本発明は、上述した刃先交換式ドリルのほか、刃先交換式ドリル用のチップ、第１のチップと第２のチップとを備えたチップセット、切削方法等としても実現することができる。

本発明の刃先交換式ドリルの実施例としての刃先交換式ドリル２０の外観を示す説明図である。 刃先交換式ドリル２０の外観を示す説明図である。 第１のチップ４０と第２のチップ６０との形状を示す説明図である。 第１のチップ４０と第２のチップ６０との回転軌跡を示す説明図である。 第１の比較例としての第１のチップ４００ａと第２のチップ６００ａとの回転軌跡を示す説明図である。 第２の比較例としての第１のチップ４００ａと第２のチップ６００ａとの回転軌跡を示す説明図である。 変形例としての第１のチップ１４０と第２のチップ１６０との回転軌跡を示す説明図である。

Ａ．実施例：
Ａ−１．刃先交換式ドリル２０の概略構成：
本発明の実施形態について説明する。本発明の刃先交換式ドリルの実施例としての刃先交換式ドリル２０の外観を図１，図２に示す。図２は、図１に示した刃先交換式ドリル２０を反対側から見た図である。刃先交換式ドリル２０は、軸線ＯＬを中心に回転するスローアウェイチップ式のドリルである。図１，図２に示すように、刃先交換式ドリル２０は、ドリル本体３０と第１のチップ４０と第２のチップ６０とを備えている。なお、以下の説明において、軸線ＯＬと直交する方向を直交方向ＯＤともいう。

ドリル本体３０には、ドリル本体３０の切削端ＣＥから取付端ＡＥに向かって略中央部に至るまで、２つの切屑排出溝３１，３２が形成されている。切削端ＣＥは、ドリル本体３０が切削対象物を切削する側の端部である。取付端ＡＥは、切削端ＣＥと反対側の端部である。この切屑排出溝３１，３２は、ドリル本体３０の切削端ＣＥ側で切削した切屑を取付端ＡＥ側に排出する。本実施例では、切屑排出溝３１，３２は、軸線ＯＬに沿って螺旋形状に形成されている。ただし、切屑排出溝３１，３２の形状は特に限定するものではない。例えば、切屑排出溝３１，３２は、軸線ＯＬに沿った直線形状で形成されてもよい。

切屑排出溝３１，３２の切削端ＣＥ側の端部には、第１のチップ４０と第２のチップ６０とが着脱可能に装着されている。第１のチップ４０および第２のチップ６０は、切削対象物と接触し、刃先交換式ドリル２０の軸線ＯＬを中心とする回転によって切削対象物を切削する。

図２に示すように、第１のチップ４０は、略１２角形の平板形状を有している。また、図１に示すように、第２のチップ６０は略正四角形の平板形状を有している。第１のチップ４０と第２のチップ６０とは、切削端ＣＥ側から見ると、軸線ＯＬを挟んで直交方向ＯＤ方向に略一直線上に並んで配置されている。この第１のチップ４０と第２のチップ６０とが並ぶ方向を第１の直交方向ＯＤ１ともいう。第１のチップ４０は、第２のチップ６０よりも軸線ＯＬ側に配置されている。第２のチップ６０は、第１のチップ４０よりも軸線ＯＬから離れて配置されている。つまり、第１のチップ４０は、加工穴の内周側を切削し、第２のチップ６０は、加工穴の外周側を切削する。このため、第１のチップ４０を内周刃ともいう。また、第２のチップ６０を外周刃ともいう。

図２に示すように、第１のチップ４０の軸線ＯＬを中心とした回転方向の前方側には、すくい面４１が形成されている。また、第１のチップ４０の切削端ＣＥ側には、すくい面４１と連なる逃げ面４２が形成されている。同様に、図１に示すように、第２のチップ６０の回転方向の前方側には、すくい面６１が形成されている。また、第２のチップ６０の切削端ＣＥ側には、逃げ面６２が形成されている。なお、直交方向ＯＤのうちの、すくい面４１を正面視する方向を第２の直交方向ＯＤ２ともいう。

Ａ−２．第１のチップ４０および第２のチップ６０の形状：
上述した第１のチップ４０および第２のチップ６０の形状を図３に示す。図３では、刃先交換式ドリル２０の切削端ＣＥを直交方向ＯＤから、具体的には、すくい面４１を正面視する方向である第２の直交方向ＯＤ２（図２参照）から見た状態を示している。第２のチップ６０については、一部分を透視図として表している。図示するように、内周刃である第１のチップ４０は、軸線ＯＬを含む位置で切屑排出溝３１に装着されている。また、外周刃である第２のチップ６０は、軸線ＯＬから離れた位置で切屑排出溝３２（図示省略）に装着されている。

第１のチップ４０は、第２の直交方向ＯＤ２から見ると、頂点Ｖ１〜Ｖ１２を備えた略１２角形の形状を有している。ここで「角」とは、凹部の頂点も含む。また、「略」とは、各頂点が面取りされた形状を含む意味である。なお、図３において、頂点Ｖ１を含めて頂点Ｖ１から数えて右回りにｊ（ｊは１〜１２の整数）番目の頂点をＶｊとしている。かかる形状の第１のチップ４０のすくい面４１の外縁部には、切刃４９が形成されている。第１のチップ４０は、この切刃４９がドリル本体３０の切削端ＣＥ側の端部から突出するように切屑排出溝３１に装着されている。なお、すくい面４１や逃げ面４２には、適宜、ブレーカが形成されていてもよい。

第１のチップ４０のすくい面４１は、第２の直交方向ＯＤ２から見ると、第１の直交方向ＯＤ１に対して所定の角度で傾いて切屑排出溝３１に装着されている。具体的には、頂点Ｖ１は、頂点Ｖ２よりも切削端ＣＥ側に位置している。また、頂点Ｖ２は、頂点Ｖ３よりも取付端ＡＥ側に位置している。また、頂点Ｖ３は、頂点Ｖ４よりも切削端ＣＥ側に位置している。かかる形状によって、頂点Ｖ１と頂点Ｖ３とは頂部を形成している、以下、頂点Ｖ１を頂部４３ともいい、頂点Ｖ３を頂部４４ともいう。

頂部４３と頂部４４との間には、略Ｖ字形状の凹部４５が形成されている。凹部の底部、すなわち、頂点Ｖ２を底部４６ともいう。また、第１のチップ４０の逃げ面４２のうちの頂点Ｖ１と頂点Ｖ２との間に形成された面を面４２ａともいう。第１のチップ４０のすくい面４１のうちの頂点Ｖ２と頂点Ｖ３との間に形成された面を面４２ｂともいう。本実施例では、面４２ａと面４２ｂとは平坦形状である。凹部４５は、第１のチップ４０の逃げ面４２のうちの面４２ａと面４２ｂとが１８０度以上の交差角θで交わって形成されている。交差角θは、逃げ面４２の内部側の交差角である。別の言い方をすれば、第２の直交方向ＯＤ２から見て、すくい面４１の頂点Ｖ１〜Ｖ２間の辺稜部と、頂点Ｖ２〜Ｖ３間の辺稜部とが１８０度以上の交差角θで交わって、凹部４５が形成されている。

第１のチップ４０において、頂点Ｖ１〜Ｖ４によって形成される形状は、頂点Ｖ４〜Ｖ７によって形成される形状、頂点Ｖ７〜Ｖ１０によって形成される形状、頂点Ｖ１０〜Ｖ１によって形成される形状と、それぞれ同一形状である。つまり、頂点Ｖ１〜Ｖ４によって形成される形状を右に９０度回転させると、頂点Ｖ４〜Ｖ７によって形成される形状となる、同様に、頂点Ｖ１〜Ｖ４の形状を右に１８０度回転させると、頂点Ｖ７〜Ｖ１０によって形成される形状になる。頂点Ｖ１〜Ｖ４の形状を右に２７０度回転させると、頂点Ｖ１０〜Ｖ１によって形成される形状となる。換言すれば、第１のチップ４０の略１２角形は、当該略１２角形を形成する任意の辺から当該任意の辺を含めて数えて、１番目の辺と、４番目の辺とが垂直な位置関係であり、かつ、同一の長さとなっている。

このような形状の第１のチップ４０は、頂点Ｖ１〜Ｖ４の切刃４９が摩耗または損傷した場合、９０度ずつ回転させて切屑排出溝３１に装着し直すことによって、合計４回使い回すことができる。したがって、経済的であり、省資源化に資する。

かかる形状の第１のチップ４０のすくい面４１の中央部には、貫通孔４８が形成されている。貫通孔４８は、クランプネジ（図示省略）を挿入するための孔である。つまり、第１のチップ４０は、貫通孔４８に挿入されたクランプネジによって、切屑排出溝３１に着脱可能に装着される。

かかる第１のチップ４０は、切屑排出溝３１に形成されたチップ座３３に収容されている。チップ座３３は、第１のチップ４０を収容し、保持するために切屑排出溝３１の内部側を切り欠いた形状を有している。チップ座３３の側面のうち、取付端ＡＥ側の側面である第１の拘束面３４と、軸線ＯＬ側の側面である第２の拘束面３５とは、第１のチップ４０の傾きに合わせた傾きで形成されている。

第１のチップ４０をチップ座３３に収容し、クランプネジによって切屑排出溝３１に取り付けた状態では、第１のチップ４０の頂点Ｖ７〜Ｖ１０によって形成される取付端ＡＥ側の３つの辺のうち、最も長い辺、すなわち、頂点Ｖ９〜Ｖ１０によって形成される辺は、第１の拘束面３４と当接する。同様に、第１のチップ４０の頂点Ｖ４〜Ｖ７によって形成される軸線ＯＬ側の３つの辺のうち、最も長い辺、すなわち、頂点Ｖ６〜Ｖ７によって形成される辺は、第２の拘束面３５と当接する。つまり、チップ座３３は、第１の拘束面３４および第２の拘束面３５で第１のチップ４０と当接することによって、第１のチップ４０を強固に拘束する。

このように第１のチップ４０は、取付端ＡＥ側の辺のうち、最も長い辺で第１の拘束面３４と当接し、軸線ＯＬ側の辺のうち、最も長い辺で第２の拘束面３５と当接するので、高い拘束力で切屑排出溝３１に装着される。このため、第１のチップ４０を含めたチップ座３３の高い剛性が得られ、加工精度を高めることができる。

第２のチップ６０のすくい面６１は、第２の直交方向ＯＤ２と反対の方向から見ると、略正四角形の形状を備えている。かかる形状の第２のチップ６０のすくい面６１の外縁部には、切刃６９が形成されている。第２のチップ６０は、この切刃６９がドリル本体３０の切削端ＣＥ側の端部から突出するように切屑排出溝３２（図示省略）に装着されている。また、第２のチップ６０は、すくい面６１が、略正四角形のうちの対向する２辺が軸線ＯＬに対して垂直になるように切屑排出溝３２に装着されている。なお、すくい面６１や逃げ面６２には、適宜ブレーカが形成されていてもよい。

このような形状の第２のチップ６０は、略正四角形の１つの辺の切刃６９が摩耗または損傷した場合、９０度ずつ回転させて切屑排出溝３２に装着し直すことによって、合計４回使い回すことができる。したがって、経済的であり、省資源化に資する。

かかる形状の第２のチップ６０のすくい面６１の中央部には、貫通孔６８が形成されている。貫通孔６８は、クランプネジ（図示省略）を挿入するための孔である。つまり、第２のチップ６０は、貫通孔６８に挿入されたクランプネジによって、切屑排出溝３２に着脱可能に装着される。

かかる第２のチップ６０は、切屑排出溝３２に形成されたチップ座３６に収容されている。チップ座３６は、第２のチップ６０を収容し、保持するために切屑排出溝３２の切削端ＣＥ側の一部を切り欠いた形状を有している。チップ座３６の側面のうち、取付端ＡＥ側の側面は、第２のチップ６０に収容時に、第２のチップ６０のすくい面６１の取付端ＡＥ側の辺と当接する角度、すなわち、軸線ＯＬに対して直交する角度で形成されている。同様に、チップ座３６の側面のうち、軸線ＯＬ側の側面は、第２のチップ６０に収容時に、第２のチップ６０のすくい面６１の軸線ＯＬ側の辺と当接する角度、すなわち、軸線ＯＬに平行に形成されている。

かかる第２のチップ６０は、すくい面６１の切削端ＣＥ側の辺を直交方向ＯＤ１に伸ばした延長線が、軸線ＯＬ方向において、第１のチップ４０の頂部４３，４４と底部４６との間に位置するように切屑排出溝３２に装着される。

Ａ−３．第１のチップ４０および第２のチップ６０の回転軌跡：
上述した第１のチップ４０の逃げ面４２と、第２のチップ６０の逃げ面６２との回転軌跡を図４に示す。図４は、第２の直交方向ＯＤ２、すなわち、すくい面４１を正面視する方向から見た軌跡図である。図中では、第１のチップ４０および第２のチップ６０の軸線ＯＬを中心とした回転半径ｒ分の軌跡を示している。図示するように、軸線ＯＬ方向における第２のチップ６０の切削端ＣＥ側の端部の位置は、第１のチップ４０の頂部４３，４４と底部４６との間に位置する。

このため、刃先交換式ドリル２０による切削は、以下のように行われる。まず、第２のチップ６０よりも切削端ＣＥ側に位置する第１のチップ４０が、切削対象物と接触して、頂部４３を含む部位と、頂部４４を含む部位とによって、直交方向ＯＤにおいて相互に離れた内周刃切削領域ＩＡ１，ＩＡ２の切削対象物を切削する。

その後、切削対象物の削り面が、第２のチップ６０の位置まで来ると、第１のチップ４０よりも取付端ＡＥ側に位置する第２のチップ６０が切削対象物の残りの部分を切削する。具体的には、第２のチップ６０の軌跡のうち、内周刃切削領域ＩＡ１と領域Ａ３とは、既に第１のチップ４０が切削しているので、第２のチップ６０は、この領域で切削対象物を切削することはない。つまり、第２のチップ６０は、内周刃切削領域ＩＡ１と領域Ａ３とを空振りすることとなる。このため、第２のチップ６０は、結果的に、第１のチップ４０よりも外周側（軸線ＯＬと反対側）の部位と、第１のチップ４０の頂部４３と頂部４４との間に位置する底部４６を含む部位に対応する部位とによって、直交方向ＯＤにおいて相互に離れた外周刃切削領域ＯＡ１，ＯＡ２の切削対象物を切削する。

このように、第１のチップ４０は、直交方向ＯＤにおいて、相互に離れた２箇所の内周刃切削領域ＩＡ１，ＩＡ２で、切削対象物を切削する。内周刃切削領域ＩＡ１，ＩＡ２で切削された切屑、つまり、２分割された切屑は、切屑排出溝３１に排出される。同様に、第２のチップ６０は、直交方向ＯＤにおいて、相互に離れた２箇所の外周刃切削領域ＯＡ１，ＯＡ２で、切削対象物を切削する。外周刃切削領域ＯＡ１，ＯＡ２で切削された切屑、つまり、２分割された切屑は、切屑排出溝３２に排出される。

Ａ−４．効果：
上述した刃先交換式ドリル２０は、第１のチップ４０で切屑を２分割して切屑排出溝３１に排出することができる。同様に、第２のチップ６０で切屑を２分割して切屑排出溝３２に排出することができる。したがって、切屑が細くなり、その排出性を高めることができる。しかも、内周刃である第１のチップ４０は、直交方向ＯＤにおいて、相互に離れた内周刃切削領域ＩＡ１，ＩＡ２の２箇所で切削対象物を切削する。同様に、外周刃である第２のチップ６０は、相互に離れた外周刃切削領域ＯＡ１，ＯＡ２の２箇所で切削対象物を切削する。このため、外周側から軸線ＯＬ側へ向かって、直交方向ＯＤに沿って見れば、刃先交換式ドリル２０は、外周刃、内周刃、外周刃、内周刃の並びで切削対象物を切削することとなる。したがって、内周刃と外周刃とに作用する作用力の偏りが緩和される。その結果、刃先交換式ドリル２０の回転ぶれの発生を抑制し、加工精度を向上させることができる。例えば、刃先交換式ドリル２０を高速回転で使用しても、回転ぶれを抑制して、精度良く切削加工を行うことができる。

一方、比較例としての刃先交換式ドリルでは、このような効果を得ることはできない。第１の比較例としての刃先交換式ドリルの第１のチップ４００ａと第２のチップ６００ａの軌跡を図５に示す。この例では、内周刃である第１のチップ４００ａは、相対的に内周側の内周刃切削領域ＩＡ１１を切削する。また、外周刃である第２のチップ６００ａは、相対的に外周側の外周刃切削領域ＯＡ１１を切削する。つまり、第１のチップ４００ａ、６００ｂは、それぞれ１つの切屑を発生させるので、本願の刃先交換式ドリル２０に比べて、切屑の排出性が悪い。

また、第２の比較例としての刃先交換式ドリルの第１のチップ４００ｂと第２のチップ６００ｂの軌跡を図６に示す。この例では、内周刃である第１のチップ４００ｂは、Ｓ字形状に湾曲した湾曲部４１０ｂを備えている。このため、第１のチップ４００ｂで切削された切屑は、湾曲部４１０ｂよりも外周側の内周刃切削領域ＩＡ２１と、湾曲部４１０ｂよりも軸線ＯＬ側の内周刃切削領域ＩＡ２２とで２分割されて排出される。

同様に、外周刃である第２のチップ６００ｂは、Ｓ字形状に湾曲した湾曲部６１０ｂを備えている。このため、第２のチップ６００ｂで切削された切屑は、湾曲部６１０ｂよりも外周側の外周刃切削領域ＯＡ２１と、湾曲部６１０ｂよりも軸線ＯＬ側の外周刃切削領域ＯＡ２２とで２分割されて排出される。

このように、第２の比較例では、切屑が４分割されて排出されることとなる。このため、第２の比較例では、第１の比較例と比べて、切屑の排出性が向上している。しかしながら、外周側から軸線ＯＬ側へ向かって、直交方向ＯＤに沿って見れば、この例では、第１のチップ４００ａおよび第２のチップ６００ｂは、外周刃、外周刃、内周刃、内周刃の並びで切削対象物を切削することとなる。かかる構成によれば、切削時において、外周刃と比べて内周刃に大きな力が偏って作用するので、回転ぶれが生じやすくなる。このため、加工中に発生する回転ぶれによって、加工穴が所望のサイズよりも大きくなってしまうおそれがある。本願の刃先交換式ドリル２０によれば、かかる問題の発生を効果的に抑制することができる。

また、上述した刃先交換式ドリル２０において、第１のチップ４０では、一般的な四角形のチップに対し、逃げ面４２の面４２ａと面４２ｂとを１８０度以上の交差角θで交差させて、凹部４５が形成される形状が付与されているのみである。このため、すくい面４１の形状を簡素化することができる。したがって、第１のチップ４０の製造が容易である。かかる効果は、他の形状のチップ、例えば、一般的な菱形のチップに対して、上述の凹部が形成される形状を付与する場合にも奏する。また、第１のチップ４０を第１の拘束面３４および第２の拘束面３５に装着するための拘束面を大きく確保することができ、クランプの強度を十分に確保することができる。一方、チップ形状が複雑化すると、拘束する２面の面積を小さくせざるを得なくなり、クランプ強度が得られないおそれがある。

また、刃先交換式ドリル２０は、分離した２つのチップ、すなわち、内周刃である第１のチップ４０と、外周刃である第２のチップ６０とを備えている。このため、内周刃と外周刃とで、異なる材質を用いることができる。具体的には、外周刃に高速加工に耐えられる材質を用い、内周刃に低速・高負荷に耐えられる材質を用いることができる。このように、ドリルの内周側と外周側との特性に違いに応じた材質を用いれば、刃先交換式ドリル２０の高機能化および高寿命化を図ることができる。

Ｂ．変形例：
Ｂ−１：変形例１：
上述の実施形態においては、第１のチップ４０の逃げ面４２のうちの面４２ａと面４２ｂとが１８０度以上の交差角θで交わって凹部４５が形成される構成について示したが、凹部の形状は適宜設定すればよい。凹部は、すくい面４１が正面視される方向から見て、切刃４９として作用する部位のうちの一部分が取付端ＡＥ側に凹んだ形状であればよい。

凹部の変形例を図７に示す。図７は、変形例としての第１のチップ１４０と第２のチップ１６０との回転軌跡を示している。この例では、第１のチップ１４０は、第１のチップ１４０の逃げ面１４２が、第２のチップ１６０の逃げ面１６２と平行な位置関係となるように配置されている。つまり、逃げ面１４２が直交方向ＯＤと平行となるように、第１のチップ１４０は設置されている。この第１のチップ１４０には、頂部１４３，１４４の間に略Ｕ字形状の凹部１４５が形成されている。

第２のチップ１６０の逃げ面１６２の軸線ＯＬ方向の高さは、取付端ＡＥ側を基準とすると、凹部１４５の底部１４６よりも高く、頂部１４３，１４５よりも低い位置に設定されている。かかる第１のチップ１４０は、実施例と同様に、直交方向ＯＤにおいて、相互に離れた２箇所の内周刃切削領域ＩＡ１，ＩＡ２で、切削対象物を切削する。同様に、第２のチップ１６０は、直交方向ＯＤにおいて、相互に離れた２箇所の外周刃切削領域ＯＡ１，ＯＡ２で、切削対象物を切削する。こうしても、実施例と同様に、切屑を４分割して、切屑の排出性を高めることができる。また、内周刃と外周刃とに作用する作用力の偏りを緩和することができる。

Ｂ−２：変形例２：
上述の実施形態においては、第１のチップ４０の１つの装着位置において、第１のチップ４０の切刃４９として作用する箇所に形成される凹部は１つであった。ただし、第１のチップ４０に形成される凹部は２つ以上であってもよい。こうすれば、切屑をさらに細かく分割することができ、切屑の排出性をより高めることができる。例えば、凹部を２つ形成した場合には、第１のチップ４０は、切屑を３分割することとなる。

Ｂ−３：変形例３：
変形例１のように凹部を略Ｕ字形状に形成する場合や、変形例２のように凹部を２以上に形成する場合には、第１のチップのすくい面の形状は、略４ｎ角形（ｎは４以上の任意の整数）とするとよい。ここで、略４ｎ角形を形成する任意の辺から該任意の辺を含めて数えて、１番目の辺と、ｎ＋１番目の辺とが垂直な位置関係であり、かつ、同一の長さを有するように、すくい面の形状を形成するとよい。こうすれば、上述の実施例と同様に、第１のチップを４回使い回すことができる。なお、上述した実施例は、ｎ＝３のケースである。ただし、第１のチップの使い回し回数は、適宜設定すればよい。例えば、第１のチップのすくい面の形状を略３ｎ角形として、３回使い回す構成としてもよい。

また、この場合、略４ｎ角形のうちの取付端ＡＥ側に形成されたｎ個の辺のうちの最も長い辺が、切屑排出溝３１に形成されたチップ座３３の第１の拘束面３４と当接し、軸線ＯＬ側に形成されたｎ個の辺のうちの最も長い辺がチップ座３３の第２の拘束面３５と当接するようにしてもよい。こうすれば、実施例と同様に、チップ座３３は、第１のチップを強固に拘束することができる。

Ｂ−４：変形例４：
上述の実施形態においては、内周刃（例えば、第１のチップ４０）が凹部を備える構成としたが、２つの頂部の間に凹部が形成されるチップは、外周刃であってもよい。この場合、内周刃の逃げ面の軸線ＯＬ方向の高さは、取付端ＡＥ側を基準として、外周刃に形成される凹部の底部よりも高く、２つの頂部よりも低い位置に設定すればよい。こうしても、内周刃と外周刃とは、それぞれが、直交方向ＯＤにおいて、相互に離れた２箇所で切削対象物を切削することができる。

もとより、内周刃と外周刃とが、直交方向ＯＤにおいて、相互に離れた２箇所で切削対象物を切削する構成は、凹部以外の形状でも実現することができる。例えば、内周刃が凹部を備える代わりに、外周刃が、切削端ＣＥ側に突出した凸部を備えていてもよい。この場合、内周刃が切削する領域の間を外周刃の凸部が切削する構成とすればよい。あるいは、内周刃が切削端ＣＥ側に突出した凸部を備えていてもよい。この場合、外周刃が切削する領域の間を内周刃の凸部が切削する構成とすればよい。勿論、内周刃と外周刃との軸線ＯＬ方向の高さ関係によっては、内周刃および外周刃のいずれか一方が凹部を備え、他方が凸部を備える構成としてもよい。この場合、凹部と凸部とは入れ違いに配置されることが望ましい。あるいは、内周刃および／または外周刃が、凹部と凸部との両方を備える構成としてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上述した実施形態における構成要素のうち、独立クレームに記載された要素に対応する要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略、または、組み合わせが可能である。また、本発明はこうした実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を脱しない範囲において、種々なる態様で実施できることは勿論である。例えば、本発明は、上述した刃先交換式ドリルのほか、刃先交換式ドリル用のチップ、第１のチップと第２のチップとを備えたチップセット、切削方法等としても実現することができる。

２０…刃先交換式ドリル
３０…ドリル本体
３１，３２…切屑排出溝
３３，３６…チップ座
３４…第１の拘束面
３５…第２の拘束面
４０，１４０…第１のチップ
４１…すくい面
４２，４２ａ，４２ｂ，１４２…逃げ面
４３，４４，１４３，１４４…頂部
４５，１４５…凹部
６０，１６０…第２のチップ
６１…すくい面
６２…逃げ面
ＯＬ…軸線
ＯＤ…直交方向
ＯＤ１…第１の直交方向
ＯＤ２…第２の直交方向
ＣＥ…切削端
ＡＥ…取付端

Claims (4)

1. 軸線を中心に回転するドリル本体であって、該ドリル本体の一方の端部である切削端で切削した切屑を他方側の端部である取付端の側へ排出する２つの切屑排出溝が形成されたドリル本体と、前記切削端において、前記２つの切屑排出溝のうちの一方の切屑排出溝の前記軸線を含む位置に着脱可能に装着される第１のチップと、前記切削端において、前記２つの切屑排出溝のうちの他方の切屑排出溝の前記軸線から離れた位置に着脱可能に装着される第２のチップとを備えた刃先交換式ドリルであって、
   前記第１のチップは、前記軸線の方向と直交する直交方向において、相互に離れた少なくとも２箇所で切削対象物を切削して、発生する切屑を前記一方の切屑排出溝に排出し、
   前記第２のチップは、前記直交方向において、相互に離れた少なくとも２箇所で前記切削対象物を切削して、発生する前記切屑を前記他方の切屑排出溝に排出し、
   前記第１のチップおよび前記第２のチップのうちの一方のチップは、正四角形の平板形状を有し、
   前記第１のチップおよび前記第２のチップのうちの他方のチップの前記回転の方向を向く面であるすくい面は、前記直交方向から見て、２以上の頂部と、前記２以上の頂部のうち、隣り合う２つの頂部の間に形成された凹部と、を備え、
   前記他方のチップは、前記少なくとも２箇所として、前記２以上の頂部を個別に含む２つ以上の部位で、前記切削対象物を切削し、
   前記一方のチップは、前記少なくとも２箇所として、前記凹部に対応する位置の部位と、前記２以上の頂部の両端に位置する頂部のうち、少なくともいずれか一方の頂部の外側に対応する位置の部位とで、前記切削対象物を切削することを特徴とする刃先交換式ドリル。
2. 軸線を中心に回転するドリル本体であって、該ドリル本体の一方の端部である切削端で切削した切屑を他方側の端部である取付端の側へ排出する２つの切屑排出溝が形成されたドリル本体と、前記切削端において、前記２つの切屑排出溝のうちの一方の切屑排出溝の前記軸線を含む位置に着脱可能に装着される第１のチップと、前記切削端において、前記２つの切屑排出溝のうちの他方の切屑排出溝の前記軸線から離れた位置に着脱可能に装着される第２のチップとを備えた刃先交換式ドリルであって、
   前記第１のチップは、前記軸線の方向と直交する直交方向において、相互に離れた少なくとも２箇所で切削対象物を切削して、発生する切屑を前記一方の切屑排出溝に排出し、
   前記第２のチップは、前記直交方向において、相互に離れた少なくとも２箇所で前記切削対象物を切削して、発生する前記切屑を前記他方の切屑排出溝に排出し、
   前記第１のチップおよび前記第２のチップのうちの一方のチップは、正四角形の平板形状を有し、
   前記他方のチップは、略４ｎ角形（ｎは３以上の整数）の平板形状を有し、該略４ｎ角形を形成する任意の辺から該任意の辺を含めて数えて、１番目の辺と、ｎ＋１番目の辺とが垂直な位置関係であり、かつ、同一の長さを有することを特徴とする刃先交換式ドリル。
3. 前記凹部は、前記他方のチップの前記切削端の側の面であって、前記すくい面と連なる逃げ面の一部である２つの面が、該逃げ面の内部側において１８０度以上の交差角度となるように交わって形成されたことを特徴とする請求項１記載の刃先交換式ドリル。
4. 請求項２記載の刃先交換式ドリルであって、
   前記他方のチップを装着する前記切屑排出溝には、該他方のチップを保持するチップ座が形成され、
   前記取付端側に形成されたｎ個の辺のうちの最も長い辺が、前記チップ座の側面である第１の拘束面と当接し、
   前記軸線側に形成されたｎ個の辺のうちの最も長い辺が前記チップ座の側面である第２の拘束面と当接することを特徴とする刃先交換式ドリル。

Images