JPH0553817U - 穴あけ工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 刃部の外周が拡径された穴あけ工具の切屑排
出溝の溝断面形状の変化を防止し、捩れ角を一致させ
る。 【構成】 工具本体２の刃部３の拡径位置Ｐから先端側
へ所定距離Ｘ隔てた位置に、リード変化位置Ｑを設け
る。リード変化位置Ｑよりも刃部後端側の切屑排出溝５
のリードを、リード変化位置Ｑよりも刃部先端側のリー
ドより減少させる。リードの減少量は、拡径位置Ｐにお
ける切屑排出溝５の外周端Ｅの捩れ角θ₂が、刃部３の
先端における切屑排出溝５の外周端Ｅの捩れ角θ₁に一
致するように設定する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、ドリルなどの穴あけ工具に係り、詳しくは工具本体に設けられる 刃部の外周が、当該刃部の先端から後端に至る間に一段以上、段階的に拡径され てなる穴あけ工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】

被削材に穴あけ加工を施す穴あけ工具として、従来より図２及び図３に示すよ うに、シャンク１を備えた略円柱状の工具本体２の先端から所定長さＡの範囲に 刃部３が形成され、該刃部３は、工具本体２の軸線Ｃに沿って先端から後端に至 るまでの間に１段以上（図では１段）段階的に拡径する外周面４と、当該刃部３ の先端から後端に向かって延びる２条の螺旋状の切屑排出溝５・５とを有し、こ れら切屑排出溝５の回転方向を向く壁面５ａと刃部３の先端逃げ面７との交差稜 線部、及び、刃部３の拡径位置Ｐに形成される中間逃げ面８と切屑排出溝５の回 転方向を向く壁面５ａとの交差稜線部にそれぞれ切刃９、１０が形成されたいわ ゆる段付ドリル１１が知られている。

【０００３】 ここで、図４に示すように、切屑排出溝５は、刃部外周面４から軸線Ｃへ向け て所定深さ切り込まれる砥石Ｇを、その回転面が工具本体２の軸線Ｃに対して所 定の振り角αで交差するように傾けた上で、砥石Ｇ又は工具本体２のいずれか一 方を工具本体２の軸線Ｃ方向に移動させるとともに、砥石Ｇを軸線Ｃの回りに相 対回転させて砥石Ｇと刃部３との間に螺旋運動を与えることにより形成されるも のである。そして、切屑排出溝５の形成時、砥石Ｇの振り角αは刃部３の先端か ら後端に至るまで一定に保持され、かつ、砥石Ｇと工具本体２との間に与えられ る軸線Ｃ方向の直線運動と軸線Ｃの回りの回転運動との速度比も一定に保持され る。これにより、切屑排出溝５のリードは、刃部３の先端から後端まで一定とさ れている。なお、ここでいうリードとは、切屑排出溝５をその捩れ方向に沿って 軸線Ｃの回りに一周したときの軸線Ｃ方向への進み量を意味する。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上述した段付ドリル１１では、刃部３のリードを全長に渡って一定 としているために、切屑排出溝５の外周端における捩れ角θ₁，θ₂が刃部外周面 ４の直径に応じて変化するという特質があった。すなわち、切屑排出溝５の捩れ 角θ₁，θ₂は、切屑排出溝５の周方向への進み量と軸線Ｃ方向への進み量との比 によって定まるため、刃部３の直径が大きくなる程、換言すれば切屑排出溝５の 外周端から軸線Ｃまでの距離が大きくなる程、軸線Ｃ方向への進み量に対して周 方向への進み量が増加して捩れ角が増加する。このように捩れ角が増加すれば、 切刃のアキシャルレーキ角も増大することとなり、刃部３の先端に形成される切 刃９よりも、拡径位置Ｐに形成される切刃１０の方が大きなアキシャルレーキ角 を有することになる。

【０００５】 そして、このようにアキシャルレーキ角が拡径位置Ｐを境に変化する場合には 、切刃９、１０の切れ味が異なるものとなって切削抵抗に変動が生じるとともに 、拡径位置Ｐよりも後方の切刃１０では、アキシャルレーキ角の増加に応じて刃 先角度が減少して刃先強度が低下する。さらに拡径位置Ｐより後方では、切屑排 出溝５の捩れ角の増加によって剛性も低下するという問題が生じる。すなわち、 切屑排出溝５の捩れ角が増加すれば、切屑排出溝５が軸線Ｃ方向へ単位長さ移動 する間に当該切屑排出溝５が周方向へ進む量が増加するのであるから、その増加 分だけ刃部３の切り欠かれる体積も増加し、刃部３の剛性低下が避けられない。

【０００６】 加えて、このようなリード一定という条件下では、切屑排出溝５の断面形状も 拡径位置Ｐを境として大きく変化し、拡径位置Ｐを挟んで軸線Ｃ方向先端側と後 端側の少なくともいずれか一方の変形が避けられないという不都合もある。 この点、図４〜図８を参照して説明すると、まず、刃部３の先端側の径を基準 として、砥石Ｇの軸線Ｃに対する振り角αを捩れ角θ₁に一致させた場合には、 図５に示すように、拡径位置Ｐよりも先端側の切屑排出溝５の断面形状は所望形 状に一致するが、拡径位置Ｐより後端側では捩れが強くなり過ぎて砥石Ｇと工具 本体２とが干渉し、切屑排出溝５が変形して切刃１０が凸状に形成されてしまう 。そして、このような切刃１０では、切削抵抗が増加したり被削材の加工面が凹 形状に形成されてしまう。なお、以下では、拡径位置Ｐよりも先端側を小径側、 後端側を大径側と称する。

【０００７】 また、小径側の直径を基準としつつ、砥石Ｇの振り角αを刃部３の小径側の直 径と大径側の直径との中間径を基準として捩れ角θ₁に一致させた場合には、図 ６に示すように大径側の溝断面形状がある程度改善されるものの、小径側の溝形 状が同図に２点鎖線で示す本来の形状から変化して所望の切削性能が得られなく なる。さらに、小径側の直径を基準としつつ砥石振り角αを大径側の捩れ角θ₂ に一致させた場合には、図７に示すように大径側の溝断面形状が一層改善される ものの、小径側の溝断面形状が同図に２点鎖線で示す本来の形状から一層変化し て切削性能が図６に示す例に増して変化する。そして、砥石振り角αを、大径側 の直径を基準に捩れ角θ₂に一致させたならば、図８に示すように大径側の溝断 面形状は適正となるものの、小径側の捩れ角が設計値よりも小さくなり、かつ切 刃９の形状も変化するので、やはり本来の切削性能が得られない。 この考案は、このような背景の下になされたもので、刃部の直径が変化しても 所望の切刃を得ることができる穴あけ工具を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するためにこの考案は、工具本体の少なくとも一端側に刃部が 設けられ、該刃部は、上記工具本体の軸線方向に沿って先端から後端に至るまで の間に少なくとも１段以上段階的に拡径する外周面と、当該刃部の先端から後端 に向かって延びる螺旋状の切屑排出溝とを有し、この切屑排出溝の回転方向を向 く壁面と上記刃部の先端逃げ面との交差稜線部、及び、上記刃部の拡径位置に形 成される中間逃げ面と上記切屑排出溝の回転方向を向く壁面との交差稜線部にそ れぞれ切刃が形成されてなる穴あけ工具において、上記切屑排出溝のリードを、 上記刃部の先端から後端に向けて上記刃部外周面の拡径位置に達する毎に減少さ せることにより、刃部外周面の拡径位置における上記切屑排出溝外周端の捩れ角 を、当該刃部の先端における切屑排出溝外周端の捩れ角に一致させたものである 。 ここで、リードを減少させる位置は刃部外周面の拡径位置に一致させても良い が、拡径位置よりも刃部先端側に設定してもよく、要は、刃部の拡径位置に達し た時点で確実にリードが減少していれば良い。

【０００９】

【作用】

上記構成によれば、刃部が拡径する毎にリードが減少しているので、拡径位置 よりも後方側における捩れ角の増加が防止され、刃部の剛性低下が防がれる。ま た、リードの減少によって溝断面形状の変化も防がれる。しかも、刃部外周面の 拡径位置における切屑排出溝外周端の捩れ角が当該刃部の先端における切屑排出 溝外周端の捩れ角に一致せしめられているので、各切刃のアキシャルレーキ角が すべて一致する。

【００１０】

【実施例】

以下、図面を参照して、本考案の一実施例を説明する。なお、本実施例は、上 述した図２及び図３に示す段付ドリル１１において、切屑排出溝５のリードに変 化を与えたものであり、切屑排出溝５の捩れ角を除く他の構成はすべて従来と同 一である。従って、以下では、刃部３の外周面を展開して示す図１に基づいてリ ードの変化を説明し、他の構成要素については従来と同一符号を付して説明を省 略する。

【００１１】 図１に示すように、本実施例では、刃部３の先端から軸線Ｃ方向へ一定距離Ｌ だけ隔てた位置に拡径位置Ｐが設定され、この拡径位置Ｐから刃部３の先端側が 直径Ｄ₁の小径部２０とされる一方、拡径位置Ｐから後端側が直径Ｄ₂（＞Ｄ₁） の大径部２１とされている。そして、小径部２０上の拡径位置Ｐから先端側へ距 離Ｘだけ隔てた位置にリード変化位置Ｑが設定され、このリード変化位置Ｑより も刃部後端側に位置する切屑排出溝５のリードが、当該切屑排出溝５の小径部２ ０の先端でのリードよりも小さく定められることにより、切屑排出溝５のリード が拡径位置Ｐに達した時点で減少するようになっている。

【００１２】 そして、このようにリードが変化せしめられることにより、図１に実線で示す ように、切屑排出溝５の外周端Ｅの拡径位置Ｐにおける捩れ角θ₂は、小径部２ ０の先端における切屑排出溝５の外周端Ｅの捩れ角θ₁に等しくなっている。 なお、リード変化位置Ｑを拡径位置Ｐよりも手前側に設定したのは、リードを 変化させた際の機械の過渡特性を考慮し、拡径位置Ｐに達するまでに確実にリー ドを所望値にまで減少させて所望の溝断面を得るためである。そして、このよう にリード変化位置Ｑを拡径位置Ｐからずらしたため、リード変化位置Ｑから拡径 位置Ｐに至る間は、刃部３の直径とリードとが適合せず上記捩れ角θ₁、θ₂とは 異なる捩れ角θ₃が与えられる。ただし、この捩れ角θ₃が与えられた部分は、切 刃９から最も離間していることから再研磨によって刃付けされる可能性が低いた め、段付ドリル１１の機能上何等問題は生じない。また、リード変化位置Ｑまで の距離Ｘは、ドリル径等に応じて適宜変更され得るが、なるべくはＬ／３〜Ｄ₁ ／２の範囲に設定することが望ましい。

【００１３】 ここで、リードの変化の程度は、刃部３の直径Ｄ₁、Ｄ₂や切屑排出溝５に与え るべき捩れ角θ₁、θ₂に応じて当然に変更され得るが、図示の例では、小径部２ ０の直径Ｄ₁が１０mm、大径部２１の直径Ｄ₂が２０mm、切屑排出溝５に与えるべ き捩れ角θ₁、θ₂が３０゜ という条件の下で、図中に１点鎖線で示すように切屑 排出溝５の軸線Ｃに対する砥石の振り角αを３０゜ に設定し、刃部３の先端から リード変化位置Ｑまでのリードを５４．４１４mm／rev.に、リード変化位置Ｑか ら刃部３の後端側のリードを１０８．８２８mm／rev.に設定することで、上記捩 れ角θ₁、θ₂を得ている。ちなみに、上記の設定では、リード変化位置Ｑから拡 径位置Ｐまでの捩れ角θ₃は１６゜ ０６’となる。また、リードの変化を止め、 切屑排出溝５をその全長に渡って５４．４１４mm／rev.のリードで形成した場合 には、図１に２点鎖線で示すように、拡径位置Ｐから後端側において切屑排出溝 ５の外周端Ｅの捩れ角θ₂が砥石振り角αよりもφ＝１９゜ ０６’増加し、溝断 面の変化や切刃のアキシャルレーキ角の変化が避けられない。

【００１４】 しかして、本実施例の段付ドリルでは、拡径位置Ｐにおける切屑排出溝５のリ ードが小径部２０の先端における切屑排出溝５のリードよりも減少しているので 、小径部２０の先端側に形成される切屑排出溝５の断面形状を損なうことなく、 大径部２１の切屑排出溝５を所望の断面形状に形成することができる。しかも、 拡径位置Ｐから後方のリードが減少しているので、大径部２１における切屑排出 溝５の捩れ角の増加が防止され、これにより刃部３の剛性の低下も防がれる。そ して、大径部２１における切屑排出溝５の外周端Ｅの捩れ角θ₂が、刃部３の先 端における切屑排出溝５の外周端Ｅの捩れ角θ₁に等しいため、各切刃９、１０ のアキシャルレーキ角が等しくなり、一定の切れ味が得られるとともに、刃先強 度も確保される。

【００１５】 また、切屑排出溝５の捩れ角が大径部２１側で増大しないので、切屑排出溝５ の捩れ方向に沿った長さが減少し、これにより切屑排出抵抗が減少して切屑排出 性能が向上する。さらに、切屑排出溝５の外周端Ｅの捩れ方向に沿う長さも減少 するため、被削材の穿孔過程で切刃１０によって形成された穴の内壁と、切屑排 出溝５の外周端Ｅとが過度に擦れ合うこと（オーバーバニッシング）によって仕 上げ面が悪化することもなく、また、オーバーバニッシングに付随する締め付け 作用によって刃部３が捻りを受けて折損するおそれもない。

【００１６】 なお、本実施例で示した切屑排出溝５の条数、捩れ角、刃部３の直径、拡径段 数等はあくまで一例であって、これらは必要に応じ適宜変更され得るものである 。

【００１７】

【考案の効果】

以上説明したように、この考案は、切屑排出溝のリードを、刃部の先端から後 端に向けて刃部外周面の拡径位置に達する毎に減少させることにより、刃部外周 面の拡径位置における切屑排出溝外周端の捩れ角を、当該刃部の先端における切 屑排出溝外周端の捩れ角に一致させたものであるため、刃部の拡径位置よりも後 方の剛性低下が防止され、かつ、刃部が拡径しても適切な溝断面を得ることがで き、拡径位置の中間逃げ面に形成される切刃のアキシャルレーキ角が刃部先端の 切刃のアキシャルレーキ角と一致して、切れ味の変化、刃先強度の低下が防止さ れ、さらに切屑排出溝の捩れ方向に沿う長さが増加せずに切屑の排出抵抗の増加 が防止され、さらにまた、被削材に対するオーバーバニッシングによる仕上げ面 劣化や刃部の折損が防止されるという優れた効果を奏する。 そして、特にリードを減少させる位置を拡径位置よりも刃部の先端側とした場 合には、拡径位置において確実にリードが減少し、所望の溝断面形状を確実に得 ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る穴あけ工具の刃部外周
面を展開した状態を模式的に示す図である。

【図２】段付ドリルの外観構成を示す側面図である。

【図３】図２のIII方向からの矢視図である。

【図４】切屑排出溝の形成時における刃部と砥石との関
係を平面的に示す図である。

【図５】従来の段付ドリルにおいて切屑排出溝を小径側
を優先して形成した場合の溝断面を示す図である。

【図６】図５に示すドリルよりも、砥石振り角を大径側
の捩れ角に近付けて切屑排出溝を形成した場合の溝断面
を示す図である。

【図７】図６に示すドリルよりも、砥石振り角を大径側
の捩れ角に一層近付けて切屑排出溝を形成した場合の溝
断面を示す図である。

【図８】従来の段付ドリルにおいて切屑排出溝を大径側
を優先して形成した場合の溝断面を示す図である。

【符号の説明】

２ 工具本体 ３ 刃部 ４ 刃部の外周面 ５ 切屑排出溝 ５ａ 切屑排出溝の回転方向を向く壁面 ７ 先端逃げ面 ８ 中間逃げ面 ９，１０ 切刃 １１ 段付ドリル Ｅ 切屑排出溝の外周端 Ｐ 拡径位置 Ｑ リード変化位置 θ₁，θ₂ 捩れ角

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具本体の少なくとも一端側に刃部が設
   けられ、該刃部は、上記工具本体の軸線方向に沿って先
   端から後端に至るまでの間に少なくとも１段以上段階的
   に拡径する外周面と、当該刃部の先端から後端に向かっ
   て延びる螺旋状の切屑排出溝とを有し、この切屑排出溝
   の回転方向を向く壁面と上記刃部の先端逃げ面との交差
   稜線部、及び、上記刃部の拡径位置に形成される中間逃
   げ面と上記切屑排出溝の回転方向を向く壁面との交差稜
   線部にそれぞれ切刃が形成されてなる穴あけ工具におい
   て、 上記切屑排出溝のリードを、上記刃部の先端から後端に
   向けて上記刃部外周面の拡径位置に達する毎に減少させ
   ることにより、刃部外周面の拡径位置における上記切屑
   排出溝外周端の捩れ角を、当該刃部の先端における切屑
   排出溝外周端の捩れ角に一致させたことを特徴とする穴
   あけ工具。
2. 【請求項２】 上記切屑排出溝のリードが、拡径位置よ
   りも刃部の先端側で減少せしめられていることを特徴と
   する請求項１記載の穴あけ工具。