JP7180809B1 - 穴加工用の切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】複数種類の切削インサートを管理せずに済み、かつ、切削インサートをドリルヘッド（ボデー）に取り付ける際の取り付け間違いが起こらないようにする。【解決手段】切削インサート５０は略矩形状であって少なくとも３種類の切れ刃５１を有し、これらのうち少なくとも１種類の切れ刃５１は当該切削インサート５０がボデー１０に平置きされた状態で使用される刃として形成され、少なくとも１種類の切れ刃５１は当該切削インサート５０がボデー１０に縦置きされた状態で使用される刃として形成されている。切削工具１の複数の取付座１１のそれぞれは、同一形状である切削インサート５０のそれぞれが所定の姿勢の平置きまたは縦置きの状態でのみ取り付けられる形状に形成されている。複数の取付座１１のうちもっとも外周寄りの取付座１１Ｅは、切削インサート５０が所定の姿勢の縦置きの状態でのみ取り付けられる形状に形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、穴加工用の切削工具に関する。

従来、ワークに穴あけ加工をする際の工具として穴加工もできる切削工具が利用されている（例えば特許文献１～３等参照）。このような穴加工用の切削工具には、例えば、ドリルヘッド（切削工具のボデー）に平行四辺形の切削インサートを３つ平置きし、それぞれの切削インサートの切れ刃を外周刃・中心刃・中間刃として機能させる、といった構成のものがある（例えば特許文献４等参照）。

特開２００１－２１２７１２号公報 国際公開ＷＯ２０１２／１１４８４８ 特開２０１４－２００８９８号公報 特開２００３－２３６７１３号公報

しかし、平行四辺形の切削インサートを３つ平置きし、それぞれの切削インサートの切れ刃を外周刃・中心刃・中間刃として機能させるという上記のごとき従来の切削工具においては、外周刃・中心刃・中間刃に対してそれぞれ仕様の異なる切削インサートを搭載する仕様となっていることがある（引用文献４等参照）。その場合には、これらに対応した複数種類の切削インサートをユーザ側で用意しなければならず、これら複数種類の切削インサートを管理すること自体が煩雑となるばかりでなく、切削インサートをドリルヘッド（ボデー）に取り付ける際の取り付け間違いが起こり得るといった点で問題がある。

そこで、本発明は、複数種類の切削インサートを管理せずに済み、かつ、切削インサートをドリルヘッド（ボデー）に取り付ける際の取り付け間違いが起こらないようにした穴加工用の切削工具を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、切削インサートが取り付けられる複数の取付座をボデーに備えた穴加工用の切削工具であって、
切削インサートは略矩形状であって少なくとも３種類の切れ刃を有し、
これら切れ刃のうち少なくとも１種類の切れ刃は当該切削インサートがボデーに平置きされた状態で使用される刃として形成され、少なくとも１種類の切れ刃は当該切削インサートがボデーに縦置きされた状態で使用される刃として形成されていて、
複数の取付座のそれぞれは、同一形状である切削インサートのそれぞれが所定の姿勢の平置きまたは縦置きの状態でのみ取り付けられる形状に形成されていて、
複数の取付座のうちもっとも外周寄りの取付座は、切削インサートが所定の姿勢の縦置きの状態でのみ取り付けられる形状に形成されている、切削工具である。

上記のごとき切削工具は、同一の切削インサートによる複数枚刃の配列を可能とする。すなわち、この切削工具においては、複数種類（少なくとも３種類）の切れ刃を有する同一形状の切削インサートを採用することで、種類が異なる複数の切削インサートを管理する場合のような煩雑さを回避している。また、複数の取付座については、切削インサートのそれぞれが所定の姿勢の平置きまたは縦置きの状態でのみ取り付けられる形状に形成されていることから、切削インサートが所定の姿勢以外の状態で取り付けられることがない。したがって、切削インサートが同一形状（１種類）であるため別の種類の切削インサートを間違えて取り付けてしまうといったおそれがそもそもないことに加え、当該インサートを所定の姿勢以外の状態で取り付けてしまうおそれもなく、取付の際の間違いが起こらないようになっている。

また、一般的に、深穴加工用の切削工具においては、ドリルヘッド（ボデー）の外周に近づくにしたがって切れ刃に作用する負荷が大きくなり、しかも刃先の精度が求められるようにもなることから、外周刃の精度をよくするためにはより精度の高い切削インサートが要求されることがある。このような要求を満たすべく、例えばひし形の切削インサートを平置きとして外周刃として用いることが可能であるが、こうした場合、精度を出すために切れ刃の角度・内接円・ねじのＭ寸（呼び系）公差といった面でインサート製作上の検査工程が増え、コスト増加につながる場合がある。この点、上記のごとく、複数の取付座のうちもっとも外周寄りの取付座が、切削インサートが所定の姿勢の縦置きの状態でのみ取り付けられる形状に形成されており、切削インサートを縦置きにして外周刃として用いる本態様の切削工具によれば、刃先強度が強く、平置きに比べて刃先の精度が出しやすく、測定箇所が少なくて済む。このことから、本態様の切削工具によれば、平置きとした場合よりもインサート製作上の検査工程が増えるのを抑えることが可能となる。また、このように検査工程が増えるのを抑えることにより、それによるコスト低下を図ることが可能となる。

上記のごとき態様の切削工具において、切削インサートは、長辺と、該長辺に対向する対辺と、該対辺と長辺との間に位置する一対の側辺と、を有する略矩形状であり、少なくとも３種類の切れ刃のうち少なくとも１種類の切れ刃は側辺に形成された、平置き状態で使用される刃であり、少なくとも１種類の切れ刃は長辺に形成された、縦置き状態で使用される刃であってもよい。

上記のごとき切削工具において、切削インサートをボデーの取付座に取り付けるための取付穴が当該切削インサートに設けられていて、該取付穴の中心軸に沿って見た当該切削インサートの外形形状が略平行四辺形であってもよい。

上記のごとき切削工具において、複数の取付座がボデーの径方向に沿って設けられており、これら取付座に対し、切削インサートが所定の姿勢の平置きまたは縦置きの状態で取り付けられるようになっていてもよい。

上記のごとき切削工具は、当該切削工具の中心軸寄りの取付座に平置きの状態で取り付けられた切削インサートの切れ刃が中心刃として機能する構成であってもよい。

上記のごとき切削工具において、中心刃の傾斜方向と外周刃の傾斜方向が異なっていてもよい。

上記のごとき切削工具において、中心軸からの距離が外周寄りの取付座よりも小さく中心軸寄りの取付座よりも大きい位置に配置された中間取付座に切削インサートが縦置きの状態で取り付けられ、当該切削インサートの切れ刃が中間刃として機能する構成であってもよい。

上記のごとき切削工具における切削インサートとして、取付座の座面に当接するインサート底面と、座面に連なる壁面に当接するインサート側面との角度が鋭角となる形状のものが用いられていてもよい。

上記のごとき切削工具は、ボデーに取付座が３つ形成され、これら取付座が、同一形状である切削インサートのうちの２つが所定の姿勢で平置きの状態で取り付けられ、切削インサートのうちの１つが所定の姿勢で縦置きの状態で取り付けられる形状に形成されているものであってもよい。

本発明の一実施形態における切削工具を示す斜視図である。 図１に示した切削工具を別の角度から見た斜視図である。 本発明の一実施形態における切削インサートを示す斜視図である。 切削インサートの（Ａ）正面図、（Ｂ）平面図、（Ｃ）底面図、（Ｄ）背面図、（Ｅ）左側面図、（Ｆ）右側面図である。 切削工具の先端部を拡大して示す図である。 図５中のVI-VI線における切削工具と切削インサートの断面構造を示す図である。 切削工具の側面図である。 切削工具をその中心軸に沿って先端部から見た図である。 図８中のIX-IX線における切削工具と切削インサートの断面構造を示す図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る切削工具の好適な実施形態について詳細に説明する。

本実施形態の切削工具１は、深穴加工に用いられる穴あけ工具（ドリル）として機能するものであり、中心軸１０Ｘを中心に回転して被削材に穴あけ加工をする。当該切削工具１は切削インサート５０が着脱可能な刃先交換式の工具であり、ドリルヘッド１０に設けられた取付座１１には切削インサート５０が取り付けられる（図１等参照）。

ドリルヘッド１０は、金属材料により形成された、切削工具１のボデーとなる棒形状の部材であり、当該切削工具１の中心軸１０Ｘに沿って基端部１０Ｂから先端部１０Ａに向け延伸した形状となっている（図１、図２等参照）。中心軸１０Ｘは切削工具１の回転中心となる仮想の直線であり、ドリルヘッド１０の中心を貫通している。本実施形態のドリルヘッド１０には、取付座１１、排出流路１２が形成されている。ドリルヘッド１０の側部（外周）にはガイドパッド２０が取り付けられる（図２等参照）。

取付座１１は、切削インサート５０を取り付けるための座であり、ドリルヘッド１０の先端部１０Ａに設けられている（図２等参照）。この取付座１１に切削インサート５０が取付ねじ６０によって取り付けられる。本実施形態においては、ドリルヘッド１０の先端部１０Ａに、中心軸１０Ｘ寄りの取付座１１Ａ、外周寄りの取付座１１Ｅ、中間取付座１１Ｂという３つの取付座１１を設けている（図１等参照）。これら３つの取付座１１はすべて、同一形状の切削インサート５０が所定の姿勢の平置きまたは縦置きの状態でのみ取り付けられるように、当該切削インサート５０の形状に合わせて形成されている。より具体的には、取付座１１の底面形状が切削インサート５０の底面形状とほぼ一致するように形成されたり、取付座１１の壁面の高さが切削インサート５０の厚さとほぼ一致するように形成されたりすることでそれぞれの取付座１１は当該切削インサート５０の形状に合わせて形成されている。

なお、「平置き」「縦置き」という用語について本明細書では一般的な意味で用いているが、これらについて入念的に説明しておくとすれば以下のとおりである。すなわち、「平置き」とは、板状の切削インサート５０の上下面（インサート底面５６またはそれと反対の上面）を、ドリルヘッド１０に形成された取付座１１に当接させて切削インサート５０を取り付ける方式のことであり、「縦置き」とは、板状の切削インサート５０の側面を取付座１１に当接させて切削インサート５０を取り付ける方式のことである。これを本実施形態の切削工具１に照らしつつ別言するとすれば、「平置き」は、切削インサート５０に取付ねじ６０の取付穴５５が設けられている場合には当該取付穴５５や取付ねじ６０の中心軸がドリルヘッド１０の周方向（回転する方向）を向く状態で取り付けられた態様、または、板状であって各辺の長さよりも厚さが薄い形状であることが前提となる切削インサート５０をその厚さ方向がドリルヘッド１０の周方向（回転する方向）を向く状態で取り付けた態様をいい、「縦置き」は、切削インサート５０に取付ねじ６０の取付穴５５が設けられている場合には当該取付穴５５や取付ねじ６０の中心軸がドリルヘッド１０の中心軸１０Ｘに沿った方向あるいはドリルヘッド１０の径方向に沿った方向となる状態で取り付けられた態様、または、板状であって各辺の長さよりも厚さが薄い形状であることが前提となる切削インサート５０をその厚さ方向がドリルヘッド１０の中心軸１０Ｘに沿った方向あるいはドリルヘッド１０の径方向に沿った方向となる状態で取り付けた態様をいう。ちなみに、本実施形態では特に示していないが、「縦置き」のうち、取付穴５５や取付ねじ６０の中心軸がドリルヘッド１０の径方向に沿った方向となる状態で切削インサート５０を取り付ける態様の場合には、当該切削インサート５０の上面と底面のコーナ部を丸めずに尖らせ、コーナ部を上面から底面に向かう稜線を切れ刃とする。

中心軸１０Ｘ寄りの取付座１１Ａは、３つの取付座１１のうちドリルヘッド１０の内側に配置された取付座である（図１等参照）。この中心軸１０Ｘ寄りの取付座１１Ａは、切削インサート５０が所定の姿勢で平置きされ、当該切削インサート５０の切れ刃５１が中心刃として機能するように設けられている（図２等参照）。

外周寄りの取付座１１Ｅは、３つの取付座１１のうちドリルヘッド１０の外側に配置された取付座である（図１等参照）。この外周寄りの取付座１１Ｅは、切削インサート５０が所定の姿勢で縦置きされ、当該切削インサート５０の切れ刃５１が外周刃として機能するように設けられている（図１等参照）。

中間取付座１１Ｂは、中心軸１０Ｘからの距離が外周寄りの取付座１１Ｅよりも小さく、尚かつ中心軸１０Ｘ寄りの取付座１１Ａよりも大きくなる位置に配置された取付座である（図１等参照）。この中間取付座１１Ｂは、切削インサート５０が所定の姿勢で縦置きされ、当該切削インサート５０の切れ刃５１が中間刃として機能するように設けられている（図２等参照）。ドリルヘッド１０における中間取付座１１Ｂの配置は特に限定されるものではない。一例として本実施形態では、中心軸１０Ｘを挟んで外周寄りの取付座１１Ｅとは反対となる側に、これら３つの取付座１１が径方向に沿って並ぶように中間取付座１１Ｂを配置している。

排出流路１２は、当該切削工具１によって被削材に穴あけ加工をする際に生じる切りくずを排出するための流路である。本実施形態では、ドリルヘッド１０の先端部１０Ａにて生じた切りくずを基端部１０Ｂの方向へ誘導する曲面を有する中空状の排出流路１２を当該ドリルヘッド１０の内側に形成している。

ガイドパッド２０は、切削インサート５０により切削した被削材の穴の内壁面に当接してガイドとして機能する部材である。ガイドパッド２０は、止めねじ２２によってドリルヘッド１０の側部（外周部）に取り付けられ固定される（図１等参照）。本実施形態では、ドリルヘッド１０に２個のガイドパッド２０を設けている（図２等参照）。

切削インサート５０は、被削材を切削する刃を備えていて、取付穴５５の中心軸５５Ｘに沿って通した取付ねじ６０によって取付座１１に対し着脱可能な部材である。本実施形態では、上述した中心軸１０Ｘ寄りの取付座１１Ａ、外周寄りの取付座１１Ｅ、そして中間取付座１１Ｂのいずれにも取り付けることができる同一かつ１種類の形状の切削インサート５０を採用し、中心軸１０Ｘ寄りの取付座１１Ａに取り付けた場合には中心刃として、外周寄りの取付座１１Ｅに取り付けた場合には外周刃として、そして中間取付座１１Ｂに取り付けた場合には中間刃として機能しうるようにしている。このように構成された切削インサート５０の具体的な形状例を以下に説明する。

本実施形態の切削インサート５０は、第一の辺（本明細書では便宜的に「長辺」という）５３と、長辺５３に対向する対辺５４と、長辺５３および対辺５４の間に位置する一対の側辺５２と、を有する略矩形状、より具体的には取付穴５５がある面（ただし、取付座１１に当接する面すなわちインサート底面５６ではない側の面）から見た平面視において略矩形であり尚かつ正面視および側面視においても略平行四辺形となる形状となっている（図３、図４参照）。なお、図４においては、後述する中心刃５１ｉの逃げ面がある面と対向する側から見た図を正面図、取付座１１に当接する面（インサート底面５６）を底面図とした図を示している。切削インサート５０には、少なくとも１種類の切れ刃５１は当該切削インサート５０がドリルヘッド１０に平置きされた状態で使用され、少なくとも１種類の切れ刃５１は当該切削インサート５０がドリルヘッド１０に縦置きされた状態で使用される、少なくとも３種類の切れ刃５１が形成されている。具体的には、例えば本実施形態の切削インサート５０には、外周刃５１ｏとして機能する切れ刃が対辺５４に形成され（図４（Ａ）、（Ｂ）等参照）、中心刃５１ｉとして機能する切れ刃が図４中の背面側となる側辺５２に形成され（図４（Ｂ）、（Ｃ）等参照）、中間刃５１ｍとして機能する切れ刃が長辺５３に形成されている（図４（Ａ）、（Ｅ）等参照）。外周刃５１ｏは、切削インサート５０が外周寄りの取付座１１Ｅに縦置き状態で取り付けられたときに切れ刃として機能し、中心刃５１ｉは、切削インサート５０が中心軸１０Ｘ寄りの取付座１１Ａに平置き状態で取り付けられたときに切れ刃として機能し、中間刃５１ｍは、切削インサート５０が中間取付座１１Ｂに縦置き状態で取り付けられたときに切れ刃として機能する（図１等参照）。

ここまで説明したとおり、本実施形態の切削工具１においては、同一形状の切削インサート５０を複数配列することを可能とする切削インサート５０およびドリルヘッド１０を構成したことから、複数種類の切削インサートを管理する必要がない。また、同一形状の切削インサート５０を取付座１１に取り付けるにあたっては、各取付座（中心軸１１Ｘ寄りの取付座１１Ａ、外周寄りの取付座１１Ｅ、中間取付座１１Ｂ）に当該切削インサート５０を所定の姿勢でのみ平置きあるいは縦置きで取り付けることができる構造としたことも相まって、従来におけるような取り付け間違いが起こらないようになっている。また、ドリルヘッド１０を製作する際の観点からすれば、各取付座１１は向きなどが異なるにしても基本的な形状は切削インサート５０に合わせて同様となるため、ドリルヘッド１０を加工しやすくなるということもできる。また、ひとつの切削インサート５０に３つの切れ刃５１が設けられていることから、この点でも経済的である。

なお、本実施形態の切削工具１は、平置きの中心刃５１ｉや縦置きの中間刃５１ｍを構成する切削インサートとしてダブテール構造の切削インサート５０を採用している。以下ではこの点について説明する（図５～図９参照）。

本実施形態では、取付座１１の座面１１ｓに当接するインサート底面５６と、座面１１ｓに連なる壁面１１ｔに当接するインサート側面５７との間の角度αが鋭角である、いわゆるダブテール構造の切削インサート５０を採用している（図６参照）。このような切削インサート５０を備えた用いた切削工具１は、切削加工時における切削インサート５０の浮き上がりを抑止しやすい。

本実施形態の切削インサート５０は略矩形状、より具体的には取付穴５５がある面（ただし、取付座１１に当接する面すなわちインサート底面５６ではない側の面）から見た平面視において矩形であり尚かつ正面視および側面視において略平行四辺形となる形状となっている（図５、図６、図８、図９等参照）。切削インサート５０には、少なくとも１種類の切れ刃５１は当該切削インサート５０がドリルヘッド１０に平置きされた状態で使用され、少なくとも１種類の切れ刃５１は当該切削インサート５０がドリルヘッド１０に縦置きされた状態で使用される、少なくとも３種類の切れ刃５１が形成されている。例えば本実施形態のダブテール構造の切削インサート５０には、外周刃５１ｏとして機能する切れ刃、中間刃５１ｍとして機能する切れ刃の他、中心刃５１ｉとして機能する切れ刃が形成されている（図５、図６参照）。この中心刃５１ｉは、切削インサート５０が中心軸１０Ｘ寄りの取付座１１Ａに平置き状態で取り付けられたときに切れ刃として機能する（図５等参照）。また、中間刃５１ｍは、切削インサート５０が中間取付座１１Ｂに縦置き状態で取り付けられたときに切れ刃として機能する（図８、図９参照）。なお、中間取付座１１Ｂに縦置き状態で取り付けられた切削インサート５０もまたダブテール構造ではあるが、本実施形態における中間刃５１ｍとしての切削インサート５０に対しては、切削力（切削抵抗）の主分力を受ける方向には楔の作用が効かないので、浮き上がりを抑える効果が限定的となる場合がある。

なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。

本発明は、穴加工用の切削工具とその切削インサートに適用して好適である。

１…（穴加工用の）切削工具
１０…ドリルヘッド（ボデー）
１０Ａ…先端部
１０Ｂ…基端部
１０Ｘ…中心軸
１１…取付座
１１Ａ…中心軸寄りの取付座
１１Ｂ…中間取付座
１１Ｅ…外周寄りの取付座
１１ｓ…取付座の座面
１１ｔ…座面に連なる壁面
１２…排出流路
２０…ガイドパッド
２２…止めねじ
５０…切削インサート
５１…切れ刃
５１ｉ…中心刃（として機能する切削インサートの切れ刃）
５１ｍ…中間刃（として機能する切削インサートの切れ刃）
５１ｏ…外周刃（として機能する切削インサートの切れ刃）
５２…側辺
５３…長辺
５４…対辺
５５…取付穴
５５Ｘ…中心軸
５６…インサート底面
５７…（取付座１１の壁面に当接する）インサート側面
６０…取付ねじ
１０１…切削工具
１５１，１５２，１５３…切削インサート
α…インサート底面とインサート側面との間の角度

Claims (7)

1. 切削インサートが取り付けられる複数の取付座をボデーに備えた穴加工用の切削工具であって、
   前記切削インサートは複数の辺を有する略矩形状であって、互いに異なる前記辺のそれぞれに形成された少なくとも３種類の切れ刃を有し、
   これら切れ刃のうち少なくとも１種類の切れ刃は当該切削インサートが前記ボデーに平置きされた状態で使用される刃として形成され、少なくとも１種類の切れ刃は当該切削インサートが前記ボデーに縦置きされた状態で使用される刃として形成されていて、
   前記複数の取付座のそれぞれは、同一形状である前記切削インサートのそれぞれが所定の姿勢の平置きまたは縦置きの状態でのみ取り付けられる形状に形成されていて、
   前記複数の取付座のうちもっとも外周寄りの取付座は、前記切削インサートが所定の姿勢の縦置きの状態でのみ取り付けられる形状に形成されている、
   切削工具。
2. 前記切削インサートは、長辺と、該長辺に対向する対辺と、該対辺と前記長辺との間に位置する一対の側辺と、を有する略矩形状であり、少なくとも３種類の前記切れ刃のうち少なくとも１種類の切れ刃は前記側辺に形成された、平置き状態で使用される刃であり、少なくとも１種類の切れ刃は前記長辺に形成された、縦置き状態で使用される刃である、請求項１に記載の切削工具。
3. 前記切削インサートを前記ボデーの前記取付座に取り付けるための取付穴が当該切削インサートに設けられていて、該取付穴の中心軸に沿って見た当該切削インサートの外形形状が略平行四辺形である、請求項２に記載の切削工具。
4. 複数の前記取付座が前記ボデーの径方向に沿って設けられており、これら取付座に対し、前記切削インサートが所定の姿勢の平置きまたは縦置きの状態で取り付けられる、請求項１に記載の切削工具。
5. 当該切削工具の中心軸寄りの前記取付座に平置きの状態で取り付けられた前記切削インサートの切れ刃が中心刃として機能する構成である、請求項４に記載の切削工具。
6. 前記中心軸からの距離が外周寄りの前記取付座よりも小さく中心軸寄りの前記取付座よりも大きい位置に配置された中間取付座に前記切削インサートが縦置きの状態で取り付けられ、当該切削インサートの切れ刃が中間刃として機能する構成である、請求項５に記載の切削工具。
7. 前記切削インサートとして、前記取付座の座面に当接するインサート底面と、前記座面に連なる壁面に当接するインサート側面との角度が鋭角となる形状のものが用いられる、請求項１から６のいずれか一項に記載の切削工具。

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