JP7388756B2

JP7388756B2 - 切削工具

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Publication number: JP7388756B2
Application number: JP2022010655A
Authority: JP
Inventors: 新添張
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-01-27
Filing date: 2022-01-27
Publication date: 2023-11-29
Anticipated expiration: 2042-01-27
Also published as: JP2023109244A

Description

本発明は、切削工具に関し、特に、使い捨てセンタードリル固定構造を有する切削工具に関する。

公知のセンタードリルは円形ロッド設計で、両端にはセンタードリルのドリルヘッドが設けられている。材質は高速度鋼（ＨＳＳ）で製造されているが、高速度鋼材質の切削速度には限界がある。

本発明者は、加工効率、加工品質を向上させること、および加工時間を縮めるため、切削工具材を炭化タングステンのセンタードリルに改めた。それにより、その加工速度が高速度鋼の５倍から２０倍になり、新しいタイプの切削工具本体およびセンタードリルが設計された。（特許文献１参照）

図９から図１１に示すとおり、前述の特許案は、多種の進歩性および新規性を有する構造設計を備え、切削工具市場において認められ、ユーザーから愛された。しかしながら、これらには使用において、以下の改善されなければならない点があった。切れ刃部１’の直径が大きすぎるため、センタードリル２０’の切削時、制限を受けてしまう。例として、図９に示す対象物Ａ’の段差Ａ１’上、または図１０に示す対象物Ｂ’の狭小溝Ｂ１’において、内部に中心孔を切削する時、切れ刃部１’の直径が大きすぎて加工できない。

その他、前述の特許案のセンタードリル２０’はボルト３０’で固定するが、センタードリル２０’で図１１の対象物Ｃ’の側辺の面取りＣ１’に応用する時、センタードリル２０’の二つの切刃２１’は、交替式の主横方向スラストＦ’を受ける。主横方向スラストＦ’は、ボルト３０’に対して横方向スラストＦ１’およびねじりモーメントＭ’を起こす。たとえ、センタードリル２０’が位置決め桿１１’の制限を受けても、センタードリル２０’と位置決め桿１１’の間には僅かな公差が存在する。そのため、公差値を仮に０．０５ＭＭ以下に制御しても、僅かな揺れが起こり、面取り過程においてセンタードリル２０’に僅かな振動範囲の刃ブレ現象が起こる。それは、回転速度が速まるほどに相対して高くなり、対象物Ｃ’の表面の平滑度およびサイズ精度が下がってしまう。

台湾実用新案登録公告第Ｍ３６１３９３号

解決しようとする問題点は以下のとおりである。公知の特許文献１に示す「センタードリル切削工具」は、ボルトで固定する。しかし、センタードリルが対象物の側辺の面取りに応用される時、交互の主横方向スラストを受け、ボルトに対して横方向スラストおよびねじりモーメントを起こし、センタードリルに僅かな振動範囲の刃ブレ現象を起こす。それは回転速度が速まるほどに相対して高くなり、対象物の表面の平滑度およびサイズ精度が下がる欠点が生まれる。更に、センタードリルの切れ刃部の直径が大きすぎるため、センタードリルの切削時、制限を受ける。特に対象物の階段上、または対象物の狭小溝内部に中心孔を切削する場合、切れ刃部の直径が大きいことにより、加工できない。

切削工具の回転軸方向を縦方向と定義し、回転軸を含む平面に直交する方向を横方向と定義する。本発明の切削工具は、切削工具本体と、センタードリルと、少なくとも二つのボルトと、を備える。
切削工具本体は、切れ刃取付座を有する。切れ刃取付座は、縦方向に沿って少なくとも二つのネジ孔が配列されている。切れ刃取付座の両側の内側縁には、横方向に沿って、位置決め柱および位置決め溝の一方がそれぞれ設けられている。縦方向および横方向は角度を有する。
センタードリルは、切れ刃取付座に取り付けられ、更に、ネジ孔に対応する少なくとも二つの固定孔を有する。センタードリルの両側の外側縁に、横方向に沿って、位置決め柱および位置決め溝の別の一方がそれぞれ設けられている。
少なくとも二つのボルトは、切削工具本体およびセンタードリルを結合する。
センタードリルが切れ刃取付座に取り付けられると、ボルトでネジ孔および固定孔内が固定され、且つ位置決め柱が位置決め溝の中で係合される。更に、センタードリルが切れ刃取付座で、縦方向および横方向のどちらにも固定され、且つセンタードリルの一方の端部が切れ刃取付座の外に突出する。

切れ刃取付座の両側の内側縁に、位置決め柱に相互に隣接する第二直辺がそれぞれ設けられている。
センタードリルの両側の外側縁に、位置決め溝に相互に隣接する第二直辺が設けられている。
センタードリルが切れ刃取付座に取り付けられると、第一直辺および第二直辺は相互に当接する。

第一直辺は、位置決め柱とシャンク部との間に位置する。
センタードリルの両側の外側縁に、少なくとも二つの第二直辺がそれぞれ設けられている。少なくとも一つの第二直辺は、位置決め溝のシャンク部に近い側の一側に位置し、別の少なくとも一つの第二直辺は、位置決め溝のシャンク部から遠い側の一側に位置する。
センタードリルが切れ刃取付座に取り付けられると、第一直辺および少なくとも一つの第二直辺は相互に当接し、且つ別の少なくとも一つの第二直辺は切れ刃取付座の外に突出する。

本発明の切削工具は、以下の利点を有する。

二つのボルトによって、センタードリルと切削工具本体の固定強度が向上し、切削力によって引き起こされるねじりモーメントに抵抗でき、単一ボルトが引き起こす刃ブレ現象を回避し、加工効率を高める。

固定強度が向上するため、切れ刃取付座の両側の上方の第一直辺を残すだけでよく、切削工具本体の構造が簡易化する。それだけでなく、センタードリル下方の第二直辺以下の構造が切れ刃取付座で被覆されないことから、直径を４０％縮小できる。それは、段差または狭小溝の対象物に対する中心孔の加工の邪魔にならず、更に加工効率が向上する。

本発明の実施例による切削工具の立体分解図である。本発明の実施例による切削工具の組立図である。本発明の実施例による切削工具の正面分解図である。本発明の実施例による切削工具の組立側面図である。本発明の実施例において、センタードリルが切れ刃取付座に固定され、スラストが生成されることを示す概略図である。本発明の実施例による切削工具を用いて、対象物に対する面取り施工を行う状態を示す概略図である。本発明の実施例による切削工具を用いて、対象物の段差で切削を行う状態を示す概略図である。本発明の実施例による切削工具を用いて、対象物の狭小溝で切削を行う状態を示す概略図である。公知技術の「センタードリル切削工具」を用いて、対象物の段差で切削をする状態を示す概略図である。公知技術の「センタードリル切削工具」を用いて、対象物の狭小溝で切削をする状態を示す概略図である。公知技術の「センタードリル切削工具」を用いて、対象物の面取り施工を行う状態を示す概略図である。

（一実施形態）
本発明の使い捨てセンタードリル固定構造を有する切削工具の主な構造効果を、以下に実施例を挙げて詳細に説明する。

図１および図２に示すとおり、本発明の使い捨てセンタードリル固定構造を有する切削工具の実施例は、切削工具本体１およびセンタードリル３０を含む。

切削工具本体１は、相互に接続されたシャンク部１０および切れ刃部２０を含む。シャンク部１０は、異なる継ぎ手の刀軸によって変更することができ、ストレート状ロッドまたは錐状ロッドを設置することができる。切れ刃部２０は、切れ刃取付座２１を備える。切れ刃取付座２１の両側の内側縁には、第一直辺２１１がそれぞれ形成され、切れ刃取付座２１には、縦方向Ｄ１に沿って少なくとも二つのネジ孔２２１が配列される。切れ刃取付座２１の両側の内側縁には、横方向Ｄ２に沿って第一直辺２１１と繋がる位置決め柱２３１がそれぞれ設けられ、第一直辺２１１は、位置決め柱２３１とシャンク部１０との間に位置する。且つ、位置決め柱２３１は、切れ刃取付座２１の端部に位置し、切れ刃取付座２１にはセンタードリル３０が取り付けられる。縦方向Ｄ１および横方向Ｄ２は角度を形成し、本実施例において、角度は９０度とする。

センタードリル３０は扁平状であり、センタードリル３０の中心に、少なくとも二つの固定孔３１が設けられている。センタードリル３０の両側の外側縁には、横方向Ｄ２に沿って位置決め溝３２がそれぞれ形成され、位置決め柱２３１の内側縁と、位置決め溝３２の外側縁は、対応する円弧形状に形成されている。センタードリル３０の両側にある位置決め溝３２の上側および下側は、第二直辺３３にそれぞれ接続する。センタードリル３０の一端にはドリル刃３４が設けられ、ドリル刃３４と第二直辺３３との間には錐刃３５が設けられている。錐刃３５は、切削準備溝３５１を有する切刃であり、センタードリル３０は、少なくとも二つのボルト４０によって切れ刃取付座２１に固定される。

図２から図４に示すとおり、本実施例は、切れ刃取付座２１に二つのネジ孔２２１が穿設され、センタードリル３０には二つの固定孔３１が穿設され、そこに二つのボルト４０を対応させる。二つの固定孔３１の中心位置と、切れ刃取付座２１の二つのネジ孔２２１の中心位置には、僅かな間隔のズレｅがある。当該間隔のズレは、０．０１ミリメートルから０．５ミリメートルの間であり、例として０．１５ミリメートルとする。

センタードリル３０を切削工具本体１に係合する時、センタードリル３０の両側の位置決め溝３２と、切削工具本体１の位置決め柱２３１を係合させ、更に、二つのボルト４０で、ネジ孔２２１と固定孔３１を固定する。この時、第一直辺２１１は、シャンク部１０に近い方の第二直辺３３に当接する。センタードリル３０の末端は、シャンク部１０から遠い方の第二直辺３３の下方部分を含み、それはすべて切れ刃取付座２１から露出する。センタードリル３０は、切れ刃取付座２１の一部分に取り付けられ、切れ刃取付座２１と相対する形状となる。

二つの固定孔３１の中心と、切れ刃取付座２１の二つのネジ孔２２１の中心は、間隔のズレｅを有する。二つのボルト４０が下向きに固定される時、ボルト４０の各ボルトヘッド４１（図１参照）は、固定孔３１を上向きに押し、ネジ孔２２１へ移動させるスラストＰ１、Ｐ２（図４参照）を有する。更に、センタードリル３０の両側の位置決め溝３２を、位置決め柱２３１としっかり一つに当接させる合力Ｒ１が生まれる。

図２、図４および図５に示すとおり、ボルト４０をセンタードリル３０に固定する時、合力Ｒ１に加えて、センタードリル３０の位置決め溝３２と、切れ刃取付座２１の位置決め柱２３１との間には、きつく締まるスラストＰ３が生まれる。センタードリル３０自身の重力によって下へスライドするスラストＰ４も起こり、更に、センタードリル３０を切れ刃取付座２１中央に位置決めする合力Ｒ２も発生する。そして、センタードリル３０がボルト４０によって切れ刃取付座２１内に固定され、同時に、縦方向Ｄ１の上、下方向および横方向Ｄ２の左、右方向の自由度は、すべて制限を受ける。

図１および図６に示すとおり、二つのボルト４０の配列および切れ刃取付座２１の両側に形成された第一直辺２１１によって、切削力によって引き起こされたねじりモーメントＭ１、Ｍ２および横方向スラストＦ１に抵抗できる。これにより、単一ボルト４０によって引き起こされた刃ブレ現象を回避できる。

更に詳しく説明すると、切削時（特に対象物Ａの面取りＡ１に対して切削する時）、二つの錐刃３５は、主横方向スラストＦを交代で受ける。二つのボルト４０、切れ刃取付座２１に成形された第一直辺２１１および位置決め柱２３１は、横方向スラストＦ１を平均して受け、同時に、主横方向スラストＦによって発生するボルト４０に対するねじりモーメントＭ１、Ｍ２を受ける。二つのボルト４０は互いに力が拮抗し、センタードリル３０が揺れるのを回避する。更に、センタードリル３０の両側の位置決め溝３２と、切削工具本体１の位置決め柱２３１の組合せによって、二つのボルト４０のセンタードリル３０を固定する力を更に強化する。

図１、図７および図８を参照する。本発明と特許文献１の「センタードリル切削工具」の構造を比較すると、切れ刃取付座２１の両側にある下方の直辺の構造が簡易化され、切削工具本体１の構造が簡素化されている。切れ刃取付座２１の両側の上方の第一直辺２１１だけが残り、センタードリル３０の下方の第二直辺３３以下の構造は、切れ刃取付座２１の被覆を受けず、直径は少なくとも４０％縮小している。それによって、センタードリル３０は、図７の対象物Ａ上の段差Ａ２、または、図８の対象物Ｂ上の狭小溝Ｂ１の中心孔に対する加工を妨げない。シャンク部１０、切れ刃部２０およびセンタードリル３０のサイズは、対象物Ａ、Ｂの形状およびサイズによって変更することができる。現在、実際の試作品とテストの結果に基づき、切れ刃部２０の直径は、ニーズの違いによって９．５、１２、１４．５、１９から２４ミリメートルまで変化をつけることができ、且つ、変化値は９．５から２４ミリメートルの間に制限されない。

図１および図２に示すとおり、切れ刃取付座２１の両側の第一直辺２１１は、位置決め柱２３１に接続する。且つ、位置決め柱２３１は、センタードリル３０の両側に形成された位置決め溝３２と相互に対応する設計である。更に、精密な係合公差を有するため、センタードリル３０を嵌入した時、非常に正確且つスピーディに位置決めされる。ドリル刃３４の刃の長さおよび刀尖の位置について、位置決め、もしくは修正作業の必要がない。このことは、ユーザーにとって非常に便利で、修正作業の時間を節約する。即ち、加工作業の時間が減り、生産効率が相対して高まる。

センタードリル３０は、切れ刃取付座２１の位置決め柱２３１によって、スピーディな位置決め機能を達成する。また、切れ刃取付座２１の両側の第一直辺２１１も位置決め機能を有する。切れ刃取付座２１の両側の第一直辺２１１と、センタードリル３０の両側にある位置決め溝３２の上側および下側にある第二直辺３３は、相互に対応する設計である。そのため、緻密な係合公差を有し、センタードリル３０を切れ刃取付座２１内に取り付けると、すぐに位置決めが達成され、同時に切削応力に耐える機能を有する。

上述の実施例の説明を総合すると、本発明の操作、使用方法および本発明の効果を十分に理解することが出来る。しかしながら、以上の実施例は、本発明の良好な実施例に過ぎず、本発明は、これによって限定されない。即ち、本発明の特許請求の範囲および発明の詳細な説明の内容にもとづいて行われる、単純で同等の変形と修正はすべて本発明の範囲に属するものとする。

（本発明）
１切削工具本体
１０シャンク部
２０切れ刃部
２１切れ刃取付座
２１１第一直辺
２２１ネジ孔
２３１位置決め柱
３０センタードリル
３１固定孔
３２位置決め溝
３３第二直辺
３４ドリル刃
３５錐刃
３５１切削準備溝
４０ボルト
４１ボルトヘッド
Ａ対象物
Ｂ対象物
Ａ１面取り
Ａ２階段
Ｂ１狭小溝
Ｄ１縦方向
Ｄ２横方向
Ｐ１スラスト
Ｐ２スラスト
Ｐ３スラスト
Ｐ４スラスト
Ｒ１合力
Ｒ２合力
Ｆ主横方向スラスト
Ｆ１横方向スラスト
Ｍ１ねじりモーメント
Ｍ２ねじりモーメント
（公知技術）
１’ 切れ刃部
１１’ 位置決め桿
２０’ センタードリル
２１’ 切刃
３０’ ボルト
Ａ’ 対象物
Ｂ’ 対象物
Ｃ’ 対象物
Ａ１’ 階段
Ｂ１’ 狭小溝
Ｃ１’ 面取り
Ｆ’ 主横方向スラスト
Ｆ１’ 横方向スラスト
Ｍ’ ねじりモーメント

Claims

切削工具の回転軸方向を縦方向と定義し、回転軸を含む平面に直交する方向を横方向と定義すると、
切れ刃取付座を有し、前記切れ刃取付座には前記縦方向に沿って少なくとも二つのネジ孔が配列され、前記切れ刃取付座の両側の内側縁には、前記横方向に沿って、位置決め柱および位置決め溝の一方がそれぞれ設けられ、前記縦方向および前記横方向は角度を有する切削工具本体と、
前記切れ刃取付座に取り付けられ、前記ネジ孔に対応する少なくとも二つの固定孔を有し、両側の外側縁に、前記横方向に沿って、前記位置決め柱および前記位置決め溝の別の一方をそれぞれ有するセンタードリルと、
前記切削工具本体および前記センタードリルを結合する少なくとも二つのボルトと、
を含む使い捨てセンタードリル固定構造を有する切削工具であって、
前記センタードリルが前記切れ刃取付座に取り付けられると、前記ボルトで前記ネジ孔および前記固定孔内が固定され、且つ前記位置決め柱が前記位置決め溝の中で係合され、更に前記センタードリルが前記切れ刃取付座で、前記縦方向および前記横方向のどちらにも固定され、且つ前記センタードリルの一方の端部が前記切れ刃取付座の外に突出し、
前記切れ刃取付座の両側の内側縁に、前記位置決め柱に相互に隣接する第一直辺がそれぞれ設けられ、
前記センタードリルの両側の外側縁に、前記位置決め溝に相互に隣接する第二直辺がそれぞれ設けられ、
前記センタードリルが前記切れ刃取付座に取り付けられると、前記第一直辺および前記第二直辺は、相互に当接し、
前記第一直辺は、前記位置決め柱とシャンク部との間に位置し、
前記センタードリルの両側の外側縁に、少なくとも二つの前記第二直辺がそれぞれ設けられ、少なくとも一つの前記第二直辺は、前記位置決め溝の前記シャンク部に近い側の一側に位置し、別の少なくとも一つの前記第二直辺は、前記位置決め溝の前記シャンク部から遠い側の一側に位置し、
前記センタードリルが前記切れ刃取付座に取り付けられると、前記第一直辺および少なくとも一つの前記第二直辺は相互に当接し、且つ別の少なくとも一つの前記第二直辺は、前記切れ刃取付座の外に突出することを特徴とする切削工具。