JP6799797B2 - 刃先交換式穴あけ工具 - Google Patents

Description

本発明は刃先交換式穴あけ工具、特に小径かつ深穴を加工する刃先交換式穴あけ工具に関する。

比較的小径のガンドリルを製造する場合、必然的に切削インサートの大きさと、それを設置する場所であるチップ座が小さくなる。チップ座が小さくなるということは、チップ座の周囲にある拘束壁（切削インサートと接触する壁）の高さも低くなる。拘束壁が低くなると、切削インサートをねじで固定する過程で切削インサートの端部が浮き上がり、拘束壁に乗り上げていても、拘束壁が低いせいで切削インサートが乗り上がったことに気付かないことがある。この状態のまま切削加工を行うと、切削インサート及びボデーの破損を引き起こす。

そのため、小径の場合はねじ止め以外の方法が求められている。特許文献１はその対応策の一つであり、切れ刃を交換することができる深穴工具の一つが開示されている。特許文献１の深穴工具は、切れ刃を有するカッタ―板（「切削インサート」とも称される）がすくい面側から締付爪によって押圧されて固定される。

特開昭５１−９７８８０号公報

特許文献１のような切削インサートの固定方法の場合、締付爪が別体となっているため、確実に切削インサートを固定するにはすくい面の多くの部分を押さえつける必要がある。そのため、締付爪が大きくなり、切りくず排出溝の空間を大きく占有することになる。その結果、切りくずの排出性能が低下する。
本発明は上記の課題に鑑み、切削インサートが誤った姿勢で取り付けられることを未然に防止できる刃先交換式穴あけ工具を提供することを目的とする。また、本発明は、切りくずの排出性を低下させない刃先交換式穴あけ工具を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る刃先交換式穴あけ工具は、切削インサートと、ボデーと、を備え、ボデーの外周に形成される切りくず排出溝の一方の溝壁の先端に、切削インサートの上面の一部を覆うようにボデーの外周方向に突出する張り出し部が形成され、その張り出し部と切削インサートの上面との隙間の最大値が、チップ座を構成する壁の高さよりも小さくなっている。

上記態様において、工具径は、１５ｍｍ以下であってもよい。
穴あけ工具の工具径を１５ｍｍ以下に設定した場合、切削インサートの大きさと、それを設置するチップ座が小さくなる。チップ座が小さくなるということは、チップ座の周囲にある拘束壁の高さも低くなる。チップ座の底面に垂直な方向から切削インサートを載置しようとすると、チップ座の拘束壁と切削インサートの底面と、が接触し、切削インサートがチップ座の底面に対して傾いた状態で取り付いてしまうおそれがある。
しかしながら、この態様では張り出し部が形成されているため、チップ座の底面に垂直な方向から切削インサートを載置することができないため、切削インサートが誤った姿勢で取り付けられることを未然に防止できる。

上記態様において、切削インサートを上面に対向する方向から見たとき、切れ刃に複数の段差部が形成されていることが好ましい。
この態様によれば、段差部において分断された切れ刃から幅の狭い切りくずが流出するようになるため、切りくずを細分化できる。

上記態様において、Ｌ／Ｄは１０以上であってもよい。ただし、前述したＬは切りくず排出溝の長さを表し、Ｄは工具径を表す。
Ｌ／Ｄが１０以上であるような小径のガンドリルを製造する場合、切削インサートの大きさと、それを設置するチップ座が小さくなる。チップ座が小さくなるということは、チップ座の周囲にある拘束壁の高さも低くなる。拘束壁が低くなると、インサートをねじで固定する過程でインサートの端部が浮き上がり、拘束壁に乗り上げていても、拘束壁が低いせいでインサートが乗り上がったことに気付かないことがある。この状態のまま切削加工を行うと、インサート及びボデーの破損を引き起こす。
しかしながら、この態様では張り出し部が形成されているため、Ｌ／Ｄが１０以上であるような小径かつ深穴を加工する刃先交換式穴あけ工具であっても、切削インサートが誤った姿勢で取り付けられることを未然に防止できる。

本発明によれば、切削インサートが誤った姿勢で取り付けられることを未然に防止できる刃先交換式穴あけ工具を提供することができる。さらに、小径の切削インサートであっても確実に固定できて、切りくずの排出性が低下することを最小限に抑えられる刃先交換式穴あけ工具を提供することができる。

図１は本発明の一実施形態に係る穴あけ工具の正面図である。 図２は本発明の一実施形態に係る穴あけ工具の先端部を拡大して示す斜視図である。 図３は本発明の一実施形態に係る穴あけ工具を拡大して示す正面図である。 図４は本発明の一実施形態に係る穴あけ工具を拡大して示す平面図である。 図５は本発明の一実施形態に係る穴あけ工具を拡大して示す背面図である。 図６は本発明の一実施形態に係る穴あけ工具を先端側から見た図である。 図７は図１中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。 図８は本発明の一実施形態に係る切削インサートの斜視図である。 図９は本発明の一実施形態に係る切削インサートの正面図である。 図１０は本発明の一実施形態に係る切削インサートの左側面図である。 図１１は図９中のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図である。

以下、本発明の一実施形態を、図面を用いて説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。本発明の各実施形態の穴あけ工具１は、切りくず排出溝４の溝壁４２に張り出し部７が形成されていることが特徴の一つである（図２参照）。張り出し部７は、溝壁４２と一体構造物として形成され（図７参照）、平面視において切削インサート２の上面１０の一部を覆っている（図３参照）。張り出し部７は、外付けの締付爪より小さく形成できるため、切りくず排出溝４の空間を大きく占有しない。穴あけ工具１の切りくずの排出性の低下を最小限に抑えることができる。

張り出し部７と切削インサート２との隙間ｂの大きさの最大値は、チップ座６を構成する壁の高さａよりも小さく設定されている（図７参照）。これにより、切削インサート２が誤った姿勢で取り付けられることを未然に防止できる。各々の切れ刃１１は、段差部１２を境にして部分切れ刃１１ａ，１１ｂに分割されているため（図９参照）、切れ刃１１から流出する切りくずを細分化できる。

切削インサート２の当接面１４は、切れ刃１１と面一ではなく、切れ刃１１よりも切削インサート２の中心Ｏ側に後退している（図１１参照）。切れ刃１１が段差部１２によって分割されていても、段差部１２に分割されていない当接面１４を形成できるため（図８及び図１０参照）、切削インサート２を拘束するために十分な面積を確保できる。以下、図１から図１１を参照して各構成について詳しく説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る穴あけ工具１を示す正面図である。図１に示すように、本実施形態に係る穴あけ工具１は、切削インサート２と、切削インサート２が取り付けられるボデー３と、を備えている。穴あけ工具１は、矢印Ｔの方向に回転して被削物に深穴を加工する。図示した例では、穴あけ工具１の工具径Ｄが１５ｍｍに設定されている。

図２は、穴あけ工具１の先端部を拡大して示す斜視図である。図２に示すように、ボデー３は、略円筒状に形成されている。ボデー３の外周部には、切りくず排出溝４が、ボデー３の中心軸線に沿って直線状に形成されている。切りくず排出溝４は、溝壁（壁面）４１と溝壁（壁面）４２とで構成され、断面が概ねＶ字形状となっている。切りくず排出溝４の長さをＬとすると、穴あけ工具１のＬ／Ｄは、例えばＬ／Ｄ＝１０以上に設定されている。

図３は、穴あけ工具１を拡大して示す正面図である。穴あけ工具１の先端部において、溝壁４２は、正面視で切削インサート２の上面１０の一部を覆うように突出する張り出し部７を有している。張り出し部７については、図６及び図７を参照して後で詳しく説明する。

図４は、ガイドパッド５１を示す平面図であり、図５は、ガイドパッド５２を示す背面図である。図４及び図５に示すように、ボデー３の先端部の外周には、二つのガイドパッド５１，５２がねじによってボデー３に固定されている。ガイドパッド５１，５２が交換可能に構成されているため、手間のかかるガイドパッドの再研磨を省略できる。ガイドパッド５１，５２は、切れ刃１１の切削抵抗を支持するように配置され、穴曲がりにより引き起こされる穴あけ工具１の折損を防ぎ、深穴の真円度、真直度及び加工面粗さを向上させる。

図６は、穴あけ工具１を先端側から見た図であり、図７は、図１中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。図６及び図７に示すように、切りくず排出溝４の溝壁４１（図２参照）の先端には、切削インサート２を載置するためのチップ座６が切りくず排出溝４の溝壁４１よりも凹んで形成されている。そのため、チップ座６に取り付けられた切削インサート２の上面１０の位置は、切りくず排出溝４の溝壁４１と概ね同じ高さになる。切りくず排出溝４の溝壁４１，４２のうち、回転方向Ｔと反対方向を向く溝壁４２の先端には、張り出し部７が溝壁４２と一体に形成されている。

張り出し部７はボデー３の外周方向に向かって突出して形成されており、切削インサート２との間には隙間ｂが形成されている。また、穴あけ工具１を切削インサート２の上面１０に対向する方向から見たとき、張り出し部７は切削インサート２の上面１０の一部を覆っている。つまり、図６の断面図に示すように、張り出し部７は切削インサート２の上面１０の上方に配置される。本実施形態の穴あけ工具１は、切削インサート２のねじ孔８の内周面を押さえ付けるねじに加えて、切削インサート２が浮き上がる方向の移動を規制する張り出し部７を有しているため、小径の切削インサート２であっても確実に固定できる。

しかも、張り出し部７と切削インサート２との隙間ｂの大きさの最大値は、チップ座６を構成する壁の高さａよりも小さく設定されている。厳密には、チップ座６を構成する壁のうち、切削インサート２に当接する部分６１（以下、この部分を「拘束壁」と呼称する）の高さａよりも、隙間ｂの最大値は小さく設定されている。なお、切削インサート２の側面形状よっては拘束壁６の高さａが部位によって異なることがある。その場合はより低い方の高さａを基準にして張り出し部７と切削インサート２との隙間ｂの最大値が設定される。

仮に、張り出し部７がない穴あけ工具であれば、チップ座６の底面に垂直な方向から切削インサート２を載置することもできるため、チップ座６の拘束壁６１と切削インサート２の底面とが接触するような、切削インサート２がチップ座６の底面に対して傾いた状態で取り付いてしまうおそれがある。これに対し、図７に示された本実施形態の穴あけ工具１では、拘束壁６１の高さａよりも、隙間ｂの最大値は小さくなるように張り出し部７が形成されているため、チップ座６の底面に垂直な方向から切削インサートを載置することができない。切削インサート２が誤った姿勢で取り付けられることを未然に防止できる。

図８は、本発明の一実施形態に係る切削インサート２の斜視図である。図８に示すように、切削インサート２は、すくい面となる上面１０と、上面１０とは反対側の下面９と、上面１０及び下面９を繋ぐ側面１３と、を有している。切削インサート２の中心Ｏには、上面１０及び下面９を貫通するねじ孔８が形成されている。

上面１０と側面１３とが交差する稜線Ｒには、切れ刃１１が形成されている。図示した例では、稜線Ｒの一側と、該一側とは反対側の他側とに一対の切れ刃１１，１１が形成されている。なお、稜線Ｒに形成される切れ刃１１の数は限定されず、一つであってもよいし、三つ以上であってもよい。一対の切れ刃１１は、切削インサート２の中心Ｏに対して点対称に形成されている。側面１３は、各々の切れ刃１１，１１に接続する一対の部分１５と、各々の部分１５に隣接する一対の当接面１４と、を含んでいる。部分１５及び当接面１４については、図１０及び図１１を参照して後で詳しく説明する。

図９は、切削インサート２の正面図である。図９に示すように、切削インサート２をその上面１０に対向する方向から見たとき、切削インサート２に形成された切れ刃１１は段差部１２をそれぞれ有している。すなわち、段差部１２を挟んで図面左側に位置する部分切れ刃１１ａの位置と、段差部１２の右側に位置する部分切れ刃１１ｂの位置と、を比較したとき、部分切れ刃１１ｂの方が切削インサート２の中心Ｏ側に向って後退した位置になっている。切れ刃１１が段差部１２を有することで部分切れ刃１１ａ，１１ｂに分割され、切れ刃１１から流出する切りくずが分割されて細分化される。

図１０は、切削インサート２の左側面図であり、図１１は、図９中のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図である。図１０及び図１１に示すように、切削インサート２の側面１３には、チップ座６を構成する壁と当接する当接面１４が形成されている。当接面１４は、側面１３の部分のうち切れ刃１１に接続する部分１５よりも相対的に下面９に近い位置に形成される。また、当接面１４は図１０の断面図に示すように、切れ刃１１よりも切削インサート２の中心Ｏ側に後退した位置にある。換言すると、当接面１４は、切削インサート２の中心軸線に沿う高さ方向において当該部分１５の下側に形成され、中心Ｏから放射状に延びる径方向において、当該部分１５よりも中心Ｏ側に凹んでいる。

次に、上記実施形態の効果について説明する。切りくず排出溝４の溝壁４２と一体的に張り出し部７が形成されることで、従来よりも切削インサート２の上面１０を覆う面積が小さくても足り、その結果切りくず排出溝４の断面積を大きく確保できる。

穴あけ工具１の工具径Ｄを例えば１５ｍｍ以下に設定した場合であっても、張り出し部７が形成されることで切削インサート２が誤った姿勢で取り付けられることを防止できる。すなわち、穴あけ工具１の工具径Ｄを１５ｍｍ以下に設定した場合、切削インサート２の大きさを工具径の縮小に伴って小さくしていくことは難しいため、チップ座６の底面に垂直な方向から切削インサート２を載置しようとすると、チップ座６の拘束壁６１と切削インサート２の底面と、が接触し、切削インサート２がチップ座６の底面に対して傾いた状態で取り付いてしまうおそれがある。

一方、張り出し部７が形成されている本実施形態によれば、チップ座６の底面に垂直な方向から切削インサート２を載置することができなくなり、切削インサート２はチップ座６の底面に対して平行な方向からしか載置できなくなる。そのため、傾斜した姿勢で切削インサート２がチップ座６に取りつくことが未然に防止される。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。

１…穴あけ工具、２…切削インサート、３…ボデー、４…切りくず排出溝、６…チップ座、７…張り出し部、８…ねじ孔、９…下面、１０…上面、１１…切れ刃、１１ａ，１１ｂ…部分切れ刃、１２…段差部、１３…側面、１４…当接面、１５…側面の一部、４１，４２…溝壁（壁面）、５１，５２…ガイドパッド、６１…拘束壁、ａ…拘束壁の高さ、ｂ…張り出し部と切削インサートとの隙間、Ｄ…工具径、Ｌ…切りくず排出溝の長さ、Ｏ…中心、Ｒ…稜線、Ｔ…回転方向。

Claims (4)

1. 切削インサートと、
   円筒状であり、外周に切りくず排出溝が形成され、先端部に前記切削インサートが載置可能なチップ座が形成されるボデーと、
   を備える刃先交換式穴あけ工具であって、
   工具径が１５ｍｍ以下であり、
   前記切削インサートの切れ刃は、前記切削インサートをその上面に対向する方向から見たとき少なくとも一つの段差部を有し、該段差部を挟んで一方側に位置した第１の部分切れ刃と、他方側に位置した第２の部分切れ刃と、に分割され、
   前記第２の部分切れ刃は、前記第１の部分切れ刃よりも前記切削インサートの中心側に後退しており、
   前記切削インサートの側面は、前記チップ座を構成する壁と当接する当接面を有し、
   前記当接面は、前記第１の部分切れ刃に臨む部位と、前記第２の部分切れ刃に臨む部位とが面一に形成され、かつ前記切削インサートの切れ刃に垂直な断面で見たとき、前記第２の部分切れ刃よりも更に前記切削インサートの中心側に後退しており、
   前記切りくず排出溝を構成する壁面のうち、前記ボデーの回転方向と反対方向を向く壁面は、その先端部に、前記切削インサートの上面の一部を覆うように突出する張り出し部を有し、
   前記張り出し部と前記切削インサートの上面との隙間の大きさの最大値は、前記チップ座を構成する壁の高さよりも小さい刃先交換式穴あけ工具。
2. 前記切削インサートを一つだけ備え、該切削インサートは、前記ボデーの中心軸線に重畳するように配置されている、請求項１に記載の刃先交換式穴あけ工具。
3. 前記切削インサートは、前記ボデーの外周に面した右側面と、該右側面とは反対側の左側面と、を有し、
   前記右側面から前記左側面への向きを左向きとしたとき、前記張り出し部の先端は、前記チップ座の底面に垂直な方向から見て、前記中心軸線よりも左向きに進んだ位置に配置されている、請求項２に記載の刃先交換式穴あけ工具。
4. Ｌ／Ｄが１０以上である（ただし、Ｌ：切りくず排出溝の長さ Ｄ：工具径を示す）請求項１から３のいずれか一項に記載の刃先交換式穴あけ工具。

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