JP6399389B2 - ヘッド交換式ドリル、およびヘッド交換式ドリル用のヘッド - Google Patents

Description

本発明は、切れ刃を有するヘッドをドリル本体の軸方向の前端部に着脱可能に取り付けたヘッド交換式ドリルに関する。

従来、切れ刃を有するヘッドをドリル本体の軸方向の前端部に着脱可能に取り付けたヘッド交換式ドリルとして、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１のヘッド交換式ドリルは、回転しながら軸方向に前進するドリル本体と、ドリル本体の軸方向の前端部にドリル本体の回転中心を間にして対向するように形成された一対の対向片と、その一対の対向片の間に着脱可能に取り付けられたヘッドとを有する。

ドリル本体は、一対の対向片の間にヘッドを軸方向の後側から支持する座面を有する。座面には、一対の対向片の間を分断するように２本のスリットが形成されている。ドリル本体には、スリットの間隔を狭める方向にドリル本体を弾性変形させるクランプねじが設けられ、このクランプねじを締め込むことで、ヘッドを対向片の間に固定することができるようになっている。

特開２００７−２４５２９５号公報

ところで、特許文献１のヘッド交換式ドリルは、繰り返し加工を行なったときに、加工精度が次第に低下する問題がある。また、高送り加工（ドリル１回転あたりの軸方向の前進距離を大きく設定した加工）を行なうときにも、加工精度が低下する問題が生じやすい。このような問題が生じる原因は、ヘッドに切削トルクがかかったときに、一対の対向片の間が開く方向にドリル本体が変形し、この変形によってヘッドの位置が不安定になることが原因だと考えられる。

そこで、加工精度の安定したヘッド交換式ドリルを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るヘッド交換式ドリルは、
回転しながら軸方向に前進するドリル本体と、
そのドリル本体の軸方向の前端部にドリル本体の回転中心を間にして対向するように形成された一対の対向片と、
切れ刃を有し前記一対の対向片の間に着脱可能に取り付けられたヘッドとを備えるヘッド交換式ドリルであって、
前記ドリル本体は、前記一対の対向片の間に前記ヘッドを軸方向の後側から支持する座面を有し、その座面は前記一対の対向片の間を分断せずにつなぐように形成され、
前記一対の対向片は、前記ドリル本体の回転中心を間にして対向する対向面を有し、前記一対の対向片の少なくとも一方は、その対向面の回転方向の前端から外径側に延びるように形成され、前記ヘッドの回転方向の後側の面を支持するトルク伝達面を有し、
前記トルク伝達面の内径端は、ドリル中心と前記トルク伝達面の外径端を結ぶ直線よりも回転方向前方に形成されている、
ヘッド交換式ドリルである。

上記によれば、加工精度の安定したヘッド交換式ドリルを提供することが可能となる。

本発明の実施形態にかかるヘッド交換式ドリルを示す正面図である。 図１のヘッド交換式ドリルを軸方向の前側から見た図である。 図１のヘッド交換式ドリルの右側面図である。 図１のヘッド交換式ドリルの斜視図である。 図１のヘッド交換式ドリルの分解斜視図である。 図１のヘッド交換式ドリルのドリル本体を示す正面図である。 図６のドリル本体を軸方向の前側から見た図である。 図１のヘッド交換式ドリルのヘッドを示す正面図である。 図８のヘッドの右側面図である。 図２に示すヘッド交換式ドリルのトルク伝達面の近傍の拡大図である。 図９に示す嵌合軸の変形例を示す一部拡大図である。 図１１のXII−XII線に沿った断面図である。 図１１のXIII−XIII線に沿った断面図である。 図２に示すトルク伝達面を一対の対向片のそれぞれに形成した例を示す図である。

［本発明の実施形態の説明］
（１）本発明の一態様に係るヘッド交換式ドリルは、
回転しながら軸方向に前進するドリル本体と、
そのドリル本体の軸方向の前端部にドリル本体の回転中心を間にして対向するように形成された一対の対向片と、
切れ刃を有し前記一対の対向片の間に着脱可能に取り付けられたヘッドとを備えるヘッド交換式ドリルであって、
前記ドリル本体は、前記一対の対向片の間に前記ヘッドを軸方向の後側から支持する座面を有し、その座面は前記一対の対向片の間を分断せずにつなぐように形成され、
前記一対の対向片は、前記ドリル本体の回転中心を間にして対向する対向面を有し、前記一対の対向片の少なくとも一方は、その対向面の回転方向の前端から外径側に延びるように形成され、前記ヘッドの回転方向の後側の面を支持するトルク伝達面を有し、
前記トルク伝達面の内径端は、ドリル中心と前記トルク伝達面の外径端を結ぶ直線よりも回転方向前方に形成されている、
ヘッド交換式ドリルである。
このようにすると、一対の対向片の間にある座面が一対の対向片の間を分断せずにつなぐように形成されているので、一対の対向片の間を分断するスリットが座面に形成されたものと比較して、ヘッドに切削トルクがかかったときに、一対の対向片の間が開く方向にドリル本体が変形しにくい。さらに、対向片に形成されたトルク伝達面が、ドリル中心と前記トルク伝達面の外径端を結ぶ直線に対して内径側が回転方向前方に変位する向きに傾斜して形成されているため、ヘッドに切削トルクがかかったときにヘッドからトルク伝達面に作用する力の方向が半径方向内向きの成分（すなわち一対の対向片の間が閉まる方向の成分）を含む。そのため、繰り返し加工したときにも、一対の対向片の間が開く方向へのドリル本体の変形が生じにくく、安定した加工精度を得ることができる。また、高送り加工（ドリル１回転あたりの軸方向の前進距離を大きく設定した加工）を行なうときにも、一対の対向片の間が開く方向へのドリル本体の変形が生じにくく、安定した加工精度を得ることができる。
（２）このヘッド交換式ドリルは、以下の構成を加えると好ましい。
前記ドリル本体は、前記座面に開口するように形成された軸方向の嵌合穴と、前記嵌合穴に連通するように半径方向に延びるねじ孔とを有し、
前記ヘッドは、前記嵌合穴に嵌合する嵌合軸を有し、
前記嵌合軸は前記嵌合軸の中心軸に平行なＤカット面と前記Ｄカット面に連なる傾斜案内面を有し、前記傾斜案内面はＤカット面側面視においてＤカット面と鈍角に交わる。
このようにすると、ねじ孔にセットスクリュを締め込むとヘッドを軸方向後方に移動させる方向の力が生じ、ヘッドが座面に押さえ付けられる。そのため、ヘッドの位置をより効果的に安定させることができる。
（３）また、前記傾斜案内面は、更に、前記嵌合軸の中心軸に垂直な断面において回転方向の後方側が前記Ｄカット面から離れる角度をもつように形成すると好ましい。
このようにすると、ねじ孔にセットスクリュを締め込んだときに、ヘッドを回転方向後方に回動させる力が生じ、ヘッドがトルク伝達面に押さえ付けられる。そのため、ヘッドの位置をより効果的に安定させることができる。
（４）またこの発明では、上記ヘッド交換式ドリルに用いるヘッドとして、以下の構成のものを提供する。
ヘッド交換式ドリル用のヘッドであって、
ドリル軸方向前方に形成された切れ刃と、
ドリル軸方向後方に形成された軸方向後面と、
前記軸方向後面に形成された嵌合軸と、
ドリル軸心を挟みお互いに平行に形成された１対の幅面と、
前記一対の幅面の少なくとも一方には、回転方向の前端から外径側に形成されるトルク受け面とを含み、
前記トルク受け面の内径端は、ドリル中心と前記トルク受け面の外径端を結ぶ直線よりも回転方向前方に形成されているヘッド交換式ドリル用のヘッド。
（５）このヘッド交換式ドリル用のヘッドは、以下の構成を加えると好ましい。
前記嵌合軸は前記嵌合軸の中心軸に平行なＤカット面と前記Ｄカット面に連なる傾斜案内面を有し、前記傾斜案内面はＤカット面側面視においてＤカット面と鈍角に交わる。
（６）また、前記傾斜案内面は、更に、前記嵌合軸の中心軸に垂直な断面において回転方向の後方側が前記Ｄカット面から離れる角度をもつように形成すると好ましい。
（７）前記トルク伝達面と対向面とのなす角をθｂ、前記トルク受け面と幅面とのなす角をθｈとするときにθｂ≧θｈの関係を満たすようにトルク伝達面とトルク受け面を形成すると好ましい。

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態にかかるヘッド交換式ドリルの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

図１〜図５に、本発明の実施形態にかかるヘッド交換式ドリル１を示す。このヘッド交換式ドリル１は、回転しながら軸方向に前進するドリル本体２と、ドリル本体２の前端部に着脱可能に取り付けられるヘッド３とを有する。

ドリル本体２は、その外周に切り屑排出用の二条のねじれ溝４が回転対称に形成された円柱状の部材である。ねじれ溝４は、軸方向の後方に向かって次第に回転方向の後方に変位するようねじれた形状とされている。ドリル本体２の軸方向の前端部には、ドリル本体２の回転中心を間にして対向するように一対の対向片５が形成されている。

図５〜図７に示すように、ドリル本体２は、一対の対向片５の間にヘッド３を軸方向の後側から支持する座面６と、座面６に開口するように形成された軸方向の嵌合穴７と、嵌合穴７に連通するように半径方向に延びるねじ孔８とを有する。ねじ孔８にはセットスクリュ９がねじ込まれる。座面６は、例えば、軸方向に直角な平面である。

座面６は、一対の対向片５の間を分断せずにつなぐように（すなわち一対の対向片５の間をスリット等で分断しないように）形成されている。嵌合穴７は、ドリル本体２の回転中心に形成された円柱状の穴である。この嵌合穴７は、一対の対向片５の間で座面６を分断しないように、ドリル本体２芯厚（すなわち図７に示すように、２条のねじれ溝４のうち一方の溝底４ａと他方の溝底４ａとの間の距離）よりも小径に形成されている。ドリル本体２の軸方向の後端部には、工作機械の主軸等に保持される図示しないシャンクが形成されている。

一対の対向片５は、ドリル本体２の回転中心を間にして対向する対向面１０を有する。また一方の対向片５は、他方の対向片５に対する対向面１０の回転方向の前端から外径側に延びるように形成されたトルク伝達面１１を有する。トルク伝達面１１は、一対の対向片５の間にヘッド３を取り付けた状態で、ヘッド３の回転方向の後側の面（図２に示すトルク受け面１２）を支持するように対向片５の回転方向の前側部分に形成されている。一方、対向面１０の回転方向の後側部分には、ねじれ溝４の内面の一部が形成されている。

図５、図８、図９に示すように、ヘッド３の軸方向前端には、一対の切れ刃１３が回転対称に形成されている。ヘッド３の外周には、ヘッド３を一対の対向片５の間に挿入したときに各対向片５の対向面１０に向き合う幅面１４と、幅面１４の回転方向の前端から外径側に延びるように形成されたトルク受け面１２と、ヘッド３を一対の対向片５の間に挿入した状態でドリル本体２のねじれ溝４に連続する溝面１５とが形成されている。トルク受け面１２は、ヘッド３を一対の対向片５の間に挿入したときにトルク伝達面１１に対向して接触するように形成されている。

ヘッド３は、ヘッド３を一対の対向片５の間に挿入したときに座面６で支持される軸方向後面１６と、軸方向後面１６から軸方向後方に突出して形成された嵌合軸１７とを有する。嵌合軸１７は、ヘッド３を一対の対向片５の間に挿入したときに嵌合穴７に嵌合するように円柱状に形成されている。

嵌合軸１７の外周には、セットスクリュ９（図５参照）が当接する位置に、Ｄカット面１８とＤカット面１８に連なる傾斜案内面１９とが形成されている。Ｄカット面１８は、嵌合軸１７の外周の円筒面をドリル本体２の回転中心に平行な平面に沿って切り取った形状の平面であり、セットスクリュ９の進行方向に対して垂直に形成されている。傾斜案内面１９は、Ｄカット面側面視（すなわち嵌合軸１７の軸心に直交する方向であってＤカット面１８が直線に見える方向からＤカット面１８を見る状態）においてＤカット面１８と鈍角に交わるように形成されている。ここで傾斜案内面１９は、セットスクリュ９の進行方向に対して傾斜をもつ平面であり、軸方向後方に向かって次第にセットスクリュ９に近づく向きの傾斜をもつように形成されている。傾斜案内面１９は、Ｄカット面１８の軸方向後方に連続して形成されている。

図１０に示すように、トルク伝達面１１の内径端１１ａは、ドリル本体２の回転中心Ｏとトルク伝達面１１の外径端１１ｂを結ぶ直線Ｌよりも回転方向前方に形成されている。すなわち、ドリル本体２の対向片５の回転方向の前側に設けられたトルク伝達面１１は、ドリル本体２の回転中心Ｏとトルク伝達面１１上の外径端１１ｂとを結ぶ直線Ｌに対して内径側が回転方向前方に変位する向きに傾斜して形成されており、ヘッド３に切削トルクがかかったときに、ヘッド３からトルク伝達面１１に作用する力Ｆの方向が半径方向内向きの成分ｆ_１を含む方向となるようになっている。ここで、トルク伝達面１１の傾斜の大きさは、半径方向の直線Ｌに対してトルク伝達面１１のなす角度の大きさが、好ましくは１〜４５度の範囲となる程度の大きさとすることができる。さらに好ましくは、１〜１０度の範囲とする。さらに好ましくは２〜５度の範囲とする。また、トルク受け面１２の内径端は、ドリル中心とトルク受け面１２の外径端を結ぶ直線よりも回転方向前方に形成されている。

このヘッド交換式ドリル１は、図５に示すように、一対の対向片５の間にある座面６が一対の対向片５の間を分断せずにつなぐように形成されているので、一対の対向片５の間を分断するスリットが座面６に形成されたものと比較して、ヘッド３に切削トルクがかかったときに、一対の対向片５の間が開く方向にドリル本体２が変形しにくい。さらに、このヘッド交換式ドリル１は、図１０に示すように、対向片５に形成されたトルク伝達面１１が、ドリル本体２の回転中心Ｏとトルク伝達面１１上の外径端１１ｂとを結ぶ直線Ｌに対して内径側が回転方向前方に変位する向きに傾斜して形成されているため、ヘッド３に切削トルクがかかったときにヘッド３からトルク伝達面１１に作用する力Ｆの方向が半径方向内向きの成分ｆ_１（すなわち一対の対向片５の間が閉まる方向の成分）を含む。

そのため、このヘッド交換式ドリル１は、繰り返し加工したときにも、一対の対向片５の間が開く方向へのドリル本体２の変形が生じにくく、安定した加工精度を得ることができる。また、高送り加工（ドリル１回転あたりの軸方向の前進距離を大きく設定した加工）を行なうときにも、一対の対向片５の間が開く方向へのドリル本体２の変形が生じにくく、安定した加工精度を得ることができる。また、ドリル本体２を長寿命とすることができる。

ここで、トルク伝達面１１と対向面１０とのなす角をθｂ、トルク受け面１２と幅面１４とのなす角をθｈとするときにθｂ≧θｈの関係を満たすようにトルク伝達面１１とトルク受け面１２を形成すると、ドリル本体２の変形を効果的に防ぐことができる。

また、このヘッド交換式ドリル１は、ヘッド３の嵌合軸１７のセットスクリュ９が当接する位置に、軸方向後方に向かって次第にセットスクリュ９に近づく向きの傾斜をもつ傾斜案内面１９が形成されているので、セットスクリュ９を締め込んだときに、ヘッド３を軸方向後方に移動させる方向の力が生じ、ヘッド３が座面６に押さえ付けられる。そのため、ヘッド３の位置が効果的に安定したものとなっている。

上記実施形態では、一対の対向片５の一方にのみトルク伝達面１１を形成したが、図１４に示すように、トルク伝達面１１を一対の対向片５のそれぞれに形成するようにしてもよい。

図１１〜図１３に、ヘッド３の嵌合軸１７の変形例を示す。この嵌合軸１７の外周には、セットスクリュ９（図５参照）が当接する位置に、Ｄカット面１８と傾斜案内面１９とが形成されている。傾斜案内面１９は、図１２に示すように軸方向後方に向かって次第にセットスクリュ９に近づく向きに傾斜し、かつ、図１３に示すように回転方向の後方に向かって次第にセットスクリュ９に近づく向きにも傾斜するように形成されている。すなわち傾斜案内面１９は、セットスクリュ９の進行方向に対して垂直な平面（例えばＤカット面１８）に対し、ドリル本体２の軸方向と回転方向の両方に傾斜した平面とされている。ここで、傾斜案内面１９は、図１３に示すように、嵌合軸１７の中心軸に垂直な断面において回転方向の後方側がＤカット面１８から離れる角度をもつように形成されている。

このように、回転方向の後方に向かって次第にセットスクリュ９に近づく向きの傾斜をもつように傾斜案内面１９を形成すると、セットスクリュ９を締め込んだときに、ヘッド３を回転方向後方に回動させる力が生じ、ヘッド３がトルク伝達面１１に押さえ付けられる。そのため、ヘッド３の位置をより効果的に安定させることができる。

１ ヘッド交換式ドリル
２ ドリル本体
３ ヘッド
４ ねじれ溝
４ａ 溝底
５ 対向片
６ 座面
７ 嵌合穴
８ ねじ孔
９ セットスクリュ
１０ 対向面
１１ トルク伝達面
１１ａ トルク伝達面の内径端
１１ｂ トルク伝達面の外径端
１２ トルク受け面
１３ 切れ刃
１４ 幅面
１５ 溝面
１６ 軸方向後面
１７ 嵌合軸
１８ Ｄカット面
１９ 傾斜案内面
Ｏ ドリル本体の回転中心
Ｌ 半径方向の直線
Ｆ ヘッドからトルク伝達面に作用する力
ｆ_１ ヘッドからトルク伝達面に作用する力の半径方向内向きの成分

Claims (4)

1. 回転しながら軸方向に前進するドリル本体と、
   そのドリル本体の軸方向の前端部にドリル本体の回転中心を間にして対向するように形成された一対の対向片と、
   切れ刃を有し前記一対の対向片の間に着脱可能に取り付けられたヘッドとを備えるヘッド交換式ドリルであって、
   前記ドリル本体は、前記一対の対向片の間に前記ヘッドを軸方向の後側から支持する座面を有し、その座面は前記一対の対向片の間を分断せずにつなぐように形成され、
   前記一対の対向片は、前記ドリル本体の回転中心を間にして対向する対向面を有し、前記一対の対向片の少なくとも一方は、その対向面の回転方向の前端から外径側に延びるように形成され、前記ヘッドの回転方向の後側の面を支持するトルク伝達面を有し、
   前記トルク伝達面の内径端は、ドリル中心と前記トルク伝達面の外径端を結ぶ直線よりも回転方向前方に形成され、
   前記ドリル本体は、前記座面に開口するように形成された軸方向の嵌合穴と、前記嵌合穴に連通するように半径方向に延びるねじ孔とを有し、
   前記ヘッドは、前記嵌合穴に嵌合する嵌合軸を有し、
   前記嵌合軸は前記嵌合軸の中心軸に平行なＤカット面と前記Ｄカット面に連なる傾斜案内面を有し、前記傾斜案内面はＤカット面側面視においてＤカット面と鈍角に交わり、
   前記傾斜案内面は、更に、前記嵌合軸の中心軸に垂直な断面において回転方向の後方側が前記Ｄカット面から離れる角度をもつように形成されているヘッド交換式ドリル。
2. ヘッド交換式ドリル用のヘッドであって、
   ドリル軸方向前方に形成された切れ刃と、
   ドリル軸方向後方に形成された軸方向後面と、
   前記軸方向後面に形成された嵌合軸と、
   ドリル軸心を挟みお互いに平行に形成された１対の幅面と、
   前記一対の幅面の少なくとも一方には、回転方向の前端から外径側に形成されるトルク受け面とを含み、
   前記トルク受け面の内径端は、ドリル中心と前記トルク受け面の外径端を結ぶ直線よりも回転方向前方に形成され、
   前記嵌合軸は前記嵌合軸の中心軸に平行なＤカット面と前記Ｄカット面に連なる傾斜案内面を有し、前記傾斜案内面はＤカット面側面視においてＤカット面と鈍角に交わり、
   前記傾斜案内面は、更に、前記嵌合軸の中心軸に垂直な断面において回転方向の後方側が前記Ｄカット面から離れる角度をもつように形成されているヘッド交換式ドリル用のヘッド。
3. 前記ヘッドは、
   ドリル軸方向前方に形成された切れ刃と、
   ドリル軸方向後方に形成された軸方向後面と、
   前記軸方向後面に形成された嵌合軸と、
   ドリル軸心を挟みお互いに平行に形成された１対の幅面と、
   前記一対の幅面の少なくとも一方には、回転方向の前端から外径側に形成されるトルク受け面とを含み、
   前記トルク受け面の内径端は、ドリル中心と前記トルク受け面の外径端を結ぶ直線よりも回転方向前方に形成されている請求項１に記載のヘッド交換式ドリル。
4. 前記トルク伝達面と対向面とのなす角をθｂ、前記トルク受け面と幅面とのなす角をθｈとするときにθｂ≧θｈの関係を満たす請求項３に記載のヘッド交換式ドリル。

Images