JP6896251B2

JP6896251B2 - ドリル

Info

Publication number: JP6896251B2
Application number: JP2016234588A
Authority: JP
Inventors: 主税森合
Original assignee: Tokupi Co Ltd
Current assignee: Tokupi Co Ltd
Priority date: 2016-12-01
Filing date: 2016-12-01
Publication date: 2021-06-30
Anticipated expiration: 2036-12-01
Also published as: JP2018089737A

Description

本発明は、自動車その他の機械部品を加工するためのドリルに関し、特に冷却液噴出口が設けられているドリルに関する。

従来、アルミ等の軽合金や鋼材料に穴開け加工する場合は、ドリルの刃先面と被加工材との擦過による発熱に起因するドリルの損傷を防止し、長寿命化を図るためにドリルの先端側に冷却液を供給するようにしている。そして、そのような冷却液噴出穴から噴出される冷却液は、ドリルの主軸内を貫通して設けられた冷却液供給路を通じて、冷却液噴出穴まで加圧供給される。

この場合、冷却液は、冷却液噴出穴から主軸の前方側へ噴出されるだけであるので、切削刃により削り出された被加工材の切り屑の上に噴出されることになり、切削刃が被加工材と直接接触する部位には供給されない。そのため、被加工材との摩擦により切削刃が高温になり、変形・摩耗が発生し、寿命が低下する等の問題がある。

そこで、そのような問題を解決するために、冷却液を直接、切削刃と被加工材とが接触する部位へ供給することで、切削刃及び被加工材の優れた冷却を行い、変形・摩耗を抑制し、また、上記部位への冷却液の供給とその供給圧力を高圧にすることとの相乗効果により、切り屑の細かい裁断を実現し、切り屑の排出及びその後処理を容易化することが試みられている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２０１５−２４４７９号公報特開２０１６−１４４８６５号公報

ところで、エンジンのシリンダブロックやシリンダヘッドのように自動車などの機械部品の場合は、切削加工後の部品の加工穴内にできるだけ切り屑が残らないことが、一般加工品よりも強く求められる。従来の切り屑は、約１５ｍｍ以上で、かつ、巻いた状態の切り屑が生じていたため、シリンダブロックやシリンダヘッドなどの内部に入り込み、切り屑が残存することがあった。

本発明は、上記の課題に鑑みなされたもので、切削加工後の部品の加工穴内にできるだけ切り屑が残らないように、切削した切り屑をより細かく確実に裁断するドリルを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために本発明に係るドリルは、機械部品を加工するためのドリルであって、先端部に刃先を有する切削部と、側面に切削した切り屑を排出する溝部と、前記切削部の基端部につづく軸部と、を備え、前記軸部は、内部に、冷却液が通過する第１の冷却液供給路を有し、前記切削部は、内部に第２の冷却液供給路と、第２の冷却液供給路に繋がる第３の冷却液供給路と、を有し、先端部に、第３の冷却液供給路に繋がり、前記刃先に向けて冷却液を噴出する第１の冷却液噴出口を有し、前記第２の冷却液供給路の直径が、前記第１の冷却液供給路の直径以下であり、前記第３の冷却液供給路の直径が、前記第２の冷却液供給路の直径よりも小さく形成されている、ことを特徴とする。

このようにすれば、先端部に設けられる第１の冷却液噴出口から刃先に向けて冷却液が噴出されるので、刃先と被加工材とが直接接触する部位へ冷却液が効率よく供給される。よって、これらを冷却する効果に優れ、摩耗を抑制して、長寿命化を図ることができる。その結果、加工速度を上げることができ、優れた効率のよい穴加工を実現できる。

また、第２の冷却液供給路の直径が第１の冷却液供給路の直径以下であり、かつ、第３の冷却液供給路の直径が第２の冷却液供給路の直径よりも小さく形成されているので、第１の冷却液噴出口から冷却液が、従来よりも高圧で噴出できる。それと同時に、ドリル内部の冷却液供給路の圧力が高くなることで、ドリルの揺れが抑制され、高精度の加工が実現される。これは、ホース内に流れる水が高圧であるほど、ホースの揺れが抑制されることと同じ原理である。

これにより、ドリルの直進性が向上し、また刃先と被加工材とが直接接触する部位へ高圧の冷却液が噴出されるので、削り出された切り屑が短い寸法で裁断される。このように切り屑が短い寸法に裁断されていると、切り屑が外部に排出され易くなり、切削加工後の自動車部品の加工穴内に切り屑が残らないようになる。

また、このドリルは、前記第１の冷却液噴出口と、前記刃先と、前記溝部とをそれぞれ一対備え、一方の第１の冷却液噴出口は、一方の刃先の外側コーナ部付近に設けられ、他方の第１の冷却液噴出口は、他方の刃先の外側コーナ部付近に設けられることが好ましい。

この構成によれば、一対のそれぞれの刃先に対して、一対のそれぞれの冷却液噴出口から高圧の冷却液が噴出される。そして、これら冷却液噴出口は、刃先の外側コーナ部付近に設けられているので、それぞれの刃先に対して直近より略水平に内向きに、高圧の冷却液を噴出できるので、刃先と被加工材とが直接接触する部位へ効率よく冷却液を噴出できる。また、冷却液は内向きに、すなわち溝部側に噴出されるので、切削した切り屑が効率よく排出される。これらにより、従来よりも効率のよい加工ができる。

また、このドリルは、前記切削部が、さらに、第２の冷却液供給路に繋がる第４の冷却液供給路と、前記第４の冷却液供給路に繋がる第２の冷却液噴出口と、を有し、前記第２の冷却液噴出口が２つ設けられている。この構成によれば、冷却液噴出口が４つの構成となり、複数の冷却液噴出口から刃先に向けて冷却液が噴出される。

ここで、第２の冷却液噴出口は、例えば切削部の先端部に配する構成や、第１の冷却液噴出口から基端部側にずらした位置に配する構成などが考えられる。また、これらの構成を組み合わせて、６つの冷却液噴出口を備える構成としてもよい。また、第２の冷却液噴出口を第１の冷却液噴出口から基端部側にずらした位置に配する構成の場合、第２の冷却液噴出口と略水平の位置に、さらに刃先を備える構成としてもよい。

好ましくは、このドリルは、前記第１の冷却液噴出口から噴出される冷却液は、７ＭＰａ以上で３０ＭＰａ以下の高圧である。

本発明は、冷却液噴出口から噴出される冷却液が、高圧で刃先に供給されるので、切削した切り屑が従来よりも短い寸法で裁断されるので、自動車部品内部の切り屑の残存が抑制される。また、ドリル内部の冷却液供給路の内圧が向上し、ドリルの直進性が向上する。その結果、加工速度を上げることができ、効率のよい加工が可能となる。

本発明の一実施形態に係るドリルを示す正面図である。本発明の一実施形態に係るドリルを示す底面図である。本発明の一実施形態に係るドリルを用いた切り屑を示す図である。従来のドリルを用いた切り屑を示す図である。変形例のドリルを示す正面図である。変形例のドリルを示す底面図である。図６のＡ−Ａ線における断面図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づき説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。特に、本実施形態においては、先端部の切削部に冷却液噴出口が２つの構成としているが、これに限られない。例えば、先端部の冷却液噴出口を４つの構成としてもよく、さらに中間部に冷却液噴出口を具備する構成としてもよい。

図１は、本実施形態に係るドリルの正面図、図２は同底面図である。図１及び図２に示すように、本実施形態のドリル１は、例えばアルミ製のシリンダヘッドなどの機械部品の加工に用いられるもので、一定の幅を有する２枚の刃先２１、２１が対称に設けられた切削部２を備え、刃先２１の後に複数の逃げ面３、４、５が順に形成され、さらに逃げ面３〜５と続いて切り屑の排出溝面６へ至っている。また、切削部２の基端部には軸部９がつながっている。なお、刃先２１は、ハイス鋼や超硬合金で成形されている。

また、軸部９の内部には、略中心に軸方向に沿ってのびる、冷却液が流通する冷却液供給路８１が設けられている。また、切削部２の内部には、略中心に軸方向に沿ってのびる冷却液供給路８２と、ここから枝のようにわかれ、後述する冷却液噴出口７Ａまでのびる冷却液供給路８３とが設けられている。

そして、冷却液供給路８３の直径は、冷却液供給路８２の直径よりも小さく構成され、また冷却液供給路８２の直径は、冷却液供給路８１の直径よりも小さく構成されている。これにより、これら冷却液供給路を流れる冷却液の内圧が向上され、ドリルの直進性が向上する。なお、本実施形態においては、一例として冷却液供給路８１を直径４ｍｍ、冷却液供給路８２を直径３ｍｍ、冷却液供給路８３を直径０．９ｍｍで構成している。以下、これら冷却液供給路８１〜８３をまとめて、冷却液供給路８と称する場合がある。

また、各刃先２１の外側コーナ部付近に、冷却液噴出口７Ａが設けられ、切削に大きく寄与する刃先２１（特に、外側コーナ部）に向けて冷却液を供給するようになっている。これにより、冷却液噴出口７Ａから噴出される冷却液が、刃先２１と被加工材との接触する部位にスムーズに供給される。

つまり、刃先２１の外側コーナ部付近に冷却液噴出口７Ａが設けられているので、冷却液が刃先２１に向けて、つまり刃先２１と被加工材との接触部位へ、冷却液噴出口７Ａから短い距離で直接供給されるようにしている。

従って、切削に大きく寄与する刃先２１の外側コーナ部付近に、冷却液噴出口７Ａを設けるという構造でもって、冷却液噴出口７Ａから噴出される冷却液は、刃先２１と被加工材とが直接接触する部位へ効率よく供給されることになり、これらの冷却効果に優れ、ドリル１の刃先の摩耗を抑制してその長寿命化を図ることを可能にする。また、冷却液は、内側に向けて供給されるので、切削された切り屑がスムーズに排出溝に導入される。その結果、加工速度を上げることができ、優れた効率のよい加工が可能となる。

そして、自社製の高圧ポンプ（図示せず）を用いて、冷却液供給路８を経て冷却液噴出口７Ａから噴出される冷却液の圧力を７〜３０ＭＰａ、つまり７ＭＰａ以上で３０ＭＰａ以下になるようにしている。なお、本実施形態においては１５ＭＰａとしている。このように高圧で供給することにより、冷却液噴出口７Ａから噴出される冷却液が刃先２１と被加工材との接触部位へ直接供給されることとの相乗効果により、被加工材から削り取られた切り屑は、高圧で噴出する冷却液によって極めて短い寸法の段階で直ぐに裁断され、冷却液と共に排出溝面６へ流れていき、スムーズに排出溝面６からドリル１外へ排出される。

また、冷却液噴出口７Ａの直径は、一例として０．９ｍｍであり、冷却液供給路８１や８２の直径３．０ｍｍ、４．０ｍｍより十分小さく形成されており、冷却液の高圧での供給を実現しやすくしている。実際に、ＳＣＭ４１５（クロムモリブデン鋼）の材料を旋盤で旋削加工した場合の冷却液の供給圧力と、切り屑の寸法との関係を示すと、次の通りである。

冷却液の供給圧力が２ＭＰａのときの切り屑の長さ寸法は５０ｍｍ以上、７ＭＰａのときは３０ｍｍ前後、１０ＭＰａのときは１５ｍｍ程度の寸法に裁断され、１５ＭＰａのときは７ｍｍ程度の寸法になり、２０ＭＰａのときは５ｍｍ程度の寸法になり、２５ＭＰａのときは３ｍｍ程度の寸法になり、３０ＭＰａのときは３ｍｍ程度の寸法になった。

このように、高圧で冷却液を供給することで、切り屑が極めて短い寸法に裁断されるので、排出溝面６を通り易くなる。また、ドリル１から排出された後の切り屑は、短い寸法に裁断されるので、任意の形状の容器に収容することができ、その処理も容易である。なお、図３に本実施形態のドリルにより切削された切り屑を示し、図４に従来のドリルにより切削された切り屑を示す。

次に、本実施形態の変形例について説明する。このドリル１００と、上記のドリル１との主な違いは、冷却液噴出口の数と配置である。ドリル１００は、先端部の切削部に冷却液噴出口が４つと、さらに中間部に冷却液噴出口を２つ具備する構成である。以下、相違点を中心に説明し、ドリル１と同様の部分については説明を省略し、同様の構成については同じ符号を用いる。

図５は、ドリル１００を示す正面図である。図６は、同底面図である。図７は、図６のＡ−Ａ線における断面図である。図５〜図７に示すように、ドリル１００の切削部１２０には、先端部の刃先２１の外側コーナ部に設けられた冷却液噴出口７Ａに加えて、内側コーナ部に冷却液噴出口７Ｂを備え、さらに中間部に冷却液噴出口７Ｃを備える構成である。また、中間部には刃先１２１が設けられていて、切削時、刃先１２１に向けて冷却液噴出口７Ｃより冷却液が噴出される構成となっている。

また、冷却液噴出口７Ｂは冷却液供給路８４に繋がり、冷却液供給路８４は冷却液供給路８２に繋がっている。また、冷却液噴出口７Ｃは冷却液供給路８５に繋がり、冷却液供給路８５は冷却液供給路８２に繋がっている。

以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。例えば、各逃げ面の傾斜角度、捻れ角度等は適宜の変更が可能である。また、刃先の数は、３枚やそれ以上の構成としてもよく、２枚に限定されるものではない。

１、１００ドリル
２、１２０切削部
２１、１２１刃先
３、４、５逃げ面
６排出溝面
７Ａ、７Ｂ、７Ｃ冷却液噴出口
８１、８２、８３、８４、８５冷却液供給路
９軸部

Claims

機械部品を加工するためのドリルであって、
先端部に刃先を有する切削部と、側面に切削した切り屑を排出する溝部と、前記切削部の基端部につづく軸部と、を備え、
前記軸部は、内部に冷却液が通過する第１の冷却液供給路を有し、
前記切削部は、内部に第２の冷却液供給路と、第２の冷却液供給路に繋がる第３の冷却液供給路と、を有し、先端部に第３の冷却液供給路に繋がり、前記刃先に向けて冷却液を噴出する第１の冷却液噴出口を有し、
前記第２の冷却液供給路の直径が前記第１の冷却液供給路の直径以下であり、前記第３の冷却液供給路の直径が前記第２の冷却液供給路の直径よりも小さく形成されており、
前記第１の冷却液噴出口と前記刃先と前記溝部とをそれぞれ一対備え、一方の第１の冷却液噴出口は、一方の刃先の外側コーナ部付近に設けられ、他方の第１の冷却液噴出口は、他方の刃先の外側コーナ部付近に設けられていて、各冷却液噴出口がそれぞれの刃先に対して直近より水平に内向きに冷却液を噴出するよう構成され、
前記第１の冷却液噴出口から噴出される冷却液は、７ＭＰａ以上で３０ＭＰａ以下の高圧で、前記刃先と被加工材との接触部位へ直接噴出され、
前記被加工材から削り取られた切り屑が、前記冷却液によって裁断され、該冷却液と共に前記溝部の排出溝面に流れて排出されることを特徴とする、ドリル。
前記切削部は、
さらに、第２の冷却液供給路に繋がる第４の冷却液供給路と、
前記第４の冷却液供給路に繋がる第２の冷却液噴出口と、を有し、
前記第２の冷却液噴出口が２つ設けられている、
請求項１に記載のドリル。