JPH04201106A

JPH04201106A - ドリル

Info

Publication number: JPH04201106A
Application number: JP2330366A
Authority: JP
Inventors: Masao Kubota; 窪田　雅男
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1992-07-22
Also published as: EP0513374A1; DE69116548D1; WO1992009393A1; EP0513374B1; EP0513374A4; DE69116548T2; US5314272A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はチップを用いたトリルの構造に関するもので、
あらゆる穴加工に利用されるか、特に比較的小さな穴の
高能率加工にも利用できる。

（従来の技術）チップを用いた従来のドリルは、中心刃と外周刃との切
削抵抗のバランスに対する配慮から、外径の比較的大き
いものに限られていた。本発明者による特許第１４０１
８４０号「回転切削工具」及び特願昭６０−２２４８９
７号「植刃ドリル」に示されるような特殊形状のチップ
を用いることによって、ある程度小径のものが可能にな
るが、コスト高となるのは避けられない。

（発明が解決しようとする問題点）なるべく市販のチップを用い、チップに加える加工を最
小限に止どめつつ、小径の場合にも適用ア去ス士らか一
簡単Ｒ堵ｊ告のはリル桑間介することである。

（問題を解決するための手段）切刃のリップ／％イトが、工具一回転当たりの送り量よ
り大きい場合は、反対側の切刃力（切削作用をしないこ
とを応用して、反対側切刃形状の単純化を図ると共に、
前述の特許第１４０１８４０号に用いた手法を準用して
、切削抵抗の）くランスを得る条件を導く。

（作用）第１．２図に示すように、図における左切刃１は、工具
中心軸００上の点Ｓから切刃先端Ａに至る中心部切刃Ｉ
Ｉと、先端Ａから外端りに至る主切刃１２とから成り、
主切刃１２は、工具中心軸００上の点■を頂点とする半
頂角　αの円錐の母線ＶＰ上にあるものとし、工具中心
軸００に関し母線ＶＰに対称な母線ＶＱに平行で軸方向
にｔｍ＋ａ進んだ直線ＶＱ上の中間二点Ｅ、Ｆを両端と
する切刃２を中間切刃（右切刃）とする。ただしこのド
リルの一回転当たりの最大送り量をｆ１１ｍ／ｒｅｖと
してｔはｆより僅かに大きい値とする。【は軸方向リッ
プハイド（軸方向の相対的切刃高さ）と呼ばれるもので
、その量がドリル一回転当たりの送り量より大きければ
、反対側切刃の対応する部分は切削作用をしない。

上記の切刃を備えたドリルについて、切削抵抗によって
ドリルに働く曲げモーメントが零になる条件を考える。

切刃に沿った長さ５ＩＩ１１の単位長さ当たりの切削抵
抗の円周方向成分をｒｃｋｇｆ／　ｍｍ、工具中心軸０
０と切刃稜線とを含む平面内で切刃に直角な切削抵抗成
分をｆｋｇｒ／ｍｍとし、ｋを定数としてｒ？Ｌ＝［／
にと表ず。半頂角　α　の母線に乗る切刃上の任意の点
（半径ｒ　ａｍ　）における切刃の微小長さｄｓ　（＝
　ｄｒ／ｓｉｎ　α）に対する切削抵抗は円周方向に　
ｒｅｄｓ　＝　ｋ　ｒ、Ｌ−ｄｒ　／ｓｉｎ　ａ、軸方
向に　ｒｔｄｓ　＝ｆ、、　ｓｉｎ　ａ　＠ｄｒ　／ｓ
ｉｎ　ａ＝ｒｆＬｄｒ１半径方向に　ｒ、　ｄｓ　＝ｒ、Ｌｃｏｓ　ａ　−ｄｒ
　ｓｉｎ　ａ−４−Ｃｏｔ　α　−ｄｒと表される。中間切刃２の両端Ｅ、Ｆに対応する主切刃
Ｉ２上の点をそれぞれＢ、Ｃとすれば、８０間は切削作
用がない。

工具中心軸ＯＯ上の任意の点０（ＯＳ＝ａ）を通る水平
軸Ｏｘの回り、及び工具中心軸００と水平軸とに直角な
軸ＯＹ（紙面に垂直）の回りの各曲げモーメントを考え
、それぞれを零とおけば、ドリルに働く曲げモーメント
を無くする条件が得られる。

軸ＯＸの回りの曲げモーメントを考えると、−、／”（
ａ’　−ｒ　ｃｏｔ　ａ）　ｆ　　ｄｓ　　＝Ｏ９ここ
に　ａ’　＝　ａ＋　　ｒ　　（ｃｏｔα＋　ｃｏｔβ
）。

θ ただしＥ点及びＦ点における段差は比較的小さいので、
段差部分による切削抵抗は無視した。

点Ａ　、Ｂ　、Ｃ、Ｄ　、Ｅ　、Ｆにおける　「をそれ
ぞれｒＡ、ｒ、　、ｒ、　、ｒＤ、ｒ、　、ｒＦとして
上記積分を実施すると、［ａ　ｒ　十（ｒ”／２）　ｃｏｔβ］′＋［ａ’　　
ｒ　　−（ｒ”／２）ｃｏｔ　　ａコＩ＋　　［ａ’　
ｒ　−（ｒ”／２）　ｃｏｔ　ａ］ρ？［ａ’　ｒ　−（ｒ”／　２）　ｃｏｔ　（Ｉ］’　＝
　０簡単のためｒ　　＝ｒ　　、ｒ　　’＝ｒ　　、α
ヰβｊｉ　　　　　　ｔ（ｙ　　　　　　Ｆとして整理
するとａ’　（ｒｏ−２ｒｐ　＋２　　ｒＥ）　−ｒ；　ｃｏ
ｔ　ａ−（１／２）　　（ｒｏ’−２ｒ　”＋２　　ｒ
’）　Ｃｏｔ　　ａＦ　　　　　　　　　Ｅ＝０　　　　（＋）を得る。

同様にして水平軸ＯＹの回りの曲げモーメントを零とお
けばＪＦｒ　ｆ　ｄ　ｓ　）　＝Ｏ積分を実行すると［ａ　ｒ　＋（ｒ”／　２）　ｃｏｔβ］’　ｃｏｔβ
＋　（［ａ’　ｒ　−（ｒ’／　２）　ｃｏｔ　ａ］’
＋［ａ’　　ｒ　　−（ｒ２／２）　ｃｏｔ　　ａ］’
　　）　　ｃｏｔ　　ａ［ｒ’／　　２　　］’　　　
−［ｒ’／　　２　　コ’−［ｒ”／２］ＤＳ　　　　
　　　　　　　　　　　Ａｅ−（Ｃａ’　　　ｒ　　　
−（ｒ’／２）　　ｃｏｔ　　　ａ　　コ、　　　ｃｏ
ｔ　　　ａ−［ｒ”／２］　　）＝Ｏ耐記同様にしてａ’　　（ｒｏ−２ｒ　＋２　　ｒ　　）　−ｒ；　ｃ
ｏｔ　　ａＦ　　　　　　　　Ｅ（１／ｓｉｎ　　２　ａＸ　ｒｏ’　　２　　ｒＦ’＋
２　　ｒ、’）＝Ｏ（２）式（１）から式（２）を近辺相差し引くと（ｔａｎα　
／２）　（ｒ２−２　　ｒ”　＋　２　　ｒ’　）＝’
ＯＱ　　　　　　　　ｆ　　　　　　　　Ｅ従って　　
Ｓ　−２ｒ’　＋　　２　ｒ”　＝Ｏ（３）Ｆ　　　　
　　　　　　　Ｅを得る。従って式（１）または（２）からａ’（ｒ−２
ｒ　＋２　　ｒ　）　−ｃｏｔ　　ａ　　　−ｒ’＝Ｏ
Ｆ　　　　ｔ　　　　　　　　Ａａ’　、Ｏｔの値に拘わらず上式が成り立つためにはｒ
−２ｒ　　＋２ｒ　　＝０．　　　　　　　（４）Ｆ　
　　　　　　　Ｅｒ　　＝Ｑ　　　　　　　　　　　　　　　（５）でな
ければならない。

実際は取り付は誤差があっても　ｒｈｏとならないよう
にするため、　ｒｈｏ　　とするのがよいが、その値は
小さいので、ｒ＞Ｏとすることによる誤差は小さい。ま
たｒが十分小さければβ≠αでもバランスにほとんど影
響がない。なおＥ。

Ｆ点における段差はｒの影響を打ち消すように働くので
、段差無視による誤差も僅少である。

式３）と（４）とからｒ　　＝　　ｒ　　／４．　　　ｒ　　＝３　　ｒ　　
／４　　（６）ｇ、　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　Ｆが得られる。

（実施例）前記のように作用を考えるチップの構成数について分類
すると、各側のチップが共に一個の場合と、中心部切刃
をもつ側を二個のチップを密接して並べ、中間切刃の側
を一個のチップで構成する場合とがあり、使用するチッ
プの基本形として、正三角形、正方形、矩形などが実際
上考えられる。

これらの組み合わせとして、実用性の高いものの例を次
に示す。

ｌ）中心部切刃をもつ側を一個の正三角形チップで構成
した場合　　第１図に示すように、主切刃１２は基本正
三角形ＬＭＮの辺ＬＭ上に乗っているものとし、外端り
における外角　γ　を、半頂角　α　と工具軸方向逃げ
角　δ　との和に等しくなるように、各頂点の近傍を除
去する。従って頂点Ａにおける内角は　６０°＋γとな
る。特にドリル頂角をｌ　ｌ　８’　、従って半頂角　
α　を５９°とすると、切刃外端りにおける軸方向逃げ
角　δ　は１″で、β＝６１０になる。ドリル一回転当
たりの送り量を上回るリップハイドを与える中間切刃２
は、−辺の長さがＬＭの１／２より太き目の正三角形の
頂点近傍を対辺に平行に除去して、ＥＦ＝ＡＤ／２　　
としたチップを用いるのがよい。両側のチップが一個つ
っであるから、比較的小さい直径のドリルにも適用でき
る。中間切刃のチップが小さくてチップやねじの強度が
過小になる場合は、大きなチップの頂点近傍を大きく除
去したものを用いる。なお中間切刃用デツプの法本形と
して正方形のものを用いることもある。

２）双方のチップとして矩形を基本形とするチップを用
いる場合　　第３図に示すように、チップの基本形をＨ
，Ｉ、Ｊ、Ｋを頂点とする矩形（ＨＩ　。

ＪＫを長辺、ＩＪ、ＫＨを短辺）とし、左切刃Ｉについ
て述べると、外端りにおける外角がα＋δとなるように
頂点Ｉ（及びＫ）近傍を削除し、切刃先端Ａにおける内
角が２αになるように頂点Ｈ（及びＪ）近傍を削除して
中心部切刃１１を形成する。

実用的な値として　α＝７５°、δ＝１°が適当である
。長辺及び短辺の両端を削除して残った部分をそれぞれ
主切刃１２（左側）及び中間切刃２（右側）として用い
、その幅は　２：ｌ　とする。この場合は一つのチップ
を左側と右側で切刃を交替してそれぞれ二切刃を使用可
能である。

３）正三角形を基本形とする同形同大のチップを組み合
わせた場合　　第５図に示すように、各頂点の近傍を外
端の外角が　α＋δ　になるように均等に除去すると共
に、各辺の中央部にニックを設け、切刃半頂角をα　と
する円錐母線上に切刃を載せた二つのチップを密接設置
して主切刃１２を構成すると共に、工具中心線に関し反
対側に所要のリップハイトを与えて一個のチップを中間
切刃として設置し、並列したチップのニックに挟まれた
切刃部分は、切削作用を行わない領域内にあるようにす
る。このような構成によって、切削抵抗による曲げモー
メントに関するニックの影響は相殺されて、バランスが
維持される。主切刃を構成する二つのチップは入れ換え
て、無傷で残った切刃を利用する。特に　α＋δ＝６０
°とした場合は、　　　　−一　　　−チップの形状が
対称形となり構成も簡明で実用的である。

４）矩形を基本形状とする同形同大のチップを組み合わ
せた場合　　第７図に示すように、主切刃ｌを、矩形を
基本形状とする二個のチップを密接配置して構成し、各
チップの長辺の両端部分をそれぞれ僅少な長さ　ｎに亙
って、外端側は外角がα＋６　になるように、また中心
側は内角が２α　になるように、斜めに除去し、長辺の
中央部に幅　２　ｎのニックを設ける。反対側の長辺に
も同様の形状を与える。このようなチップを長辺が半頂
角αの母線に乗るように二個密接して並べて主切刃１２
を構成し、工具中心線に関し反対側に、短辺の切刃を利
用しチップを縦長１こ並べ、所要のリップハイトを与え
て中間切刃を設置する。

主切刃の二つのニックを両端にもつ切刃部分は切削作用
をしないから、チップを入れ換えて使用できる。

５）付加チップによる加工径の拡大　　上記のようなド
リルの左右切刃の外側に対称の位置に同形同大のチップ
５．６を付加して、加工径の拡大を図ることもある。第
８図はその一例である。

（発明の効果）本発明によれば、市販のチップもしくはそれに簡単な加
工をしたチップを用いた簡単な構造で、切削抵抗のバラ
カスのとれた高性能のドリルを得ることができる。また
左右切刃の切削部位は異なるので、左右の半頂角の誤差
によるバランスへの影響は通常のドリルに比べて極めて
僅かである。

【図面の簡単な説明】

第１図は両側チップを正三角形を基本形とする各−個の
チップを用いた一例の正面図、第２図は同じく平面図、
第３図は両側チップとして矩形を基本形とする各−個の
チップを用いた一例の正面図、第４図は同じく平面図、
第５図は正三角形を基本かたちとする同形同大の正三角
形を基本形とするチップを組み合わせて用いた場合の正
面図、第６図は同じく平面図、第７図は同形同大の矩形
を基本形とするチップを組み合わせで用いた一例の正面
図、第８図は左右側に付加チップを用いて加工径の拡大
を図った一例を示す正面図で、用いた記号は下記の通り
である。１・・・左切刃、　　２・・・中間切刃、　　３．４・
−・ニック、　　　５．６・・・付加チップ。

Claims

【特許請求の範囲】

１　中心側切刃の稜線と、反対側の中間切刃の稜線とが
、工具中心線と成す半頂角が相等しく、中心側切刃の両
端間の稜線の長さの中点と、中間切刃の稜線の両端間の
稜線の長さの中点とを結ぶ直線が工具中心線と直角を成
し、中心側切刃の両端間の稜線の長さが、中間切刃の両
端間の稜線の長さの概ね二倍とし、中間切刃の稜線が中
心側切刃の稜線に対し、工具軸方向に、ドリル一回転当
たりの送り量より大きいリップハイトを有するように構
成されていることを特徴とするドリル。