JPH10156614A - スローアウェイ式ドリル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工具本体の軸直角方向のたわみを抑制すると
ともに、曲げ剛性およびねじり剛性を向上させることが
できるスローアウェイ式ドリルを提供する。 【解決手段】 ボディ３の外周面１１に、直線状または
螺旋状のフルート溝４、５に沿って、かつ、軸方向に亘
って取付溝９が凹設されている。取付溝９の内部には、
超硬合金からなる補強部材１０がろう付けにて収納固定
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば工具本体の
突き出しの長い場合にも剛性の高いスローアウェイ式ド
リルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術として、例えば特開平８−８０
４３号公報に開示されたものが知られている。該公報は
図７に示す如く、単刃型リーマの本体外周部の長手方向
に延びる凹溝に少なくとも１つの案内条片を装着したも
のである。案内条片は、ダイヤモンドを表面層に含んだ
硬質合金からなっている。ダイヤモンドの表面層は、案
内条片が工作物と接触する際の溶着を防止するためのも
のである。この種のリーマは、刃部としての研磨作用と
案内作用を行う案内条片を工作物の穴内壁に接触させ、
工作物との間の相対運動によって、所望の表面品質と正
確な穴直径を得ようとしたものである。

【０００３】図７の概略構成を図面により説明する。第
１の案内条片２０と同様に、第２の案内条片２１はそれ
ぞれ連続体要素として形成されている。第１の案内条片
２０および第２の案内条片２１の外面全体がダイヤモン
ド表面層からなっている。カッターヘッド２２の端面２
３寄りの案内条片の端部には、乗り上げ斜面２４が設け
られており、この乗り上げ斜面は同様にダイヤモンドか
らなっているため、非常に摩耗に強い。リーマ２５を穴
に挿入する際に、リーマ２５は矢印で示すように回転す
ると同時に、リーマ軸方向に送り運動を生ずる。カッタ
ープレート２６は、送り方向にみて案内条片より先行す
るように設けられているため、最初はカッタープレート
２６が穴の内壁に作用する。それによって、リーマ２５
が第１案内条片２０の方向に押されるため、次にこの案
内条片２０が大きな押圧力で穴の内壁に接触し、切削力
を受け止める。特に、アルミニウム部品の加工の際、ダ
イヤモンド表面層により、溶着が回避される。リーマ２
５が穴に挿入されるときに、２つの案内条片２０、２１
は加工すべき穴の壁に接触し、それによって工具は自動
的にセンタリングされる。

【０００４】また、他の従来技術として、実開平５−８
８８０５号公報に開示されたものは、鋼材製の筒体の内
部に超硬合金の芯棒をテーパ嵌合によって圧入して、穴
ぐり用工具本体を製作したものである。また、別の従来
技術として、実開平５−７４７１３号公報に開示された
ものは、鋼材からなる穴ぐり用工具本体の長手方向に直
交して複数の孔を設け、この孔に超硬合金のピンを埋設
したものである。また、さらに別の従来技術として、実
開平３−７５９０８号公報に開示されたものは、穴ぐり
用工具本体が複数の鋼材と超硬合金部材とで交互に構成
されたものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】第１の従来技術は、案
内条片が工作物に対して研磨作用と案内作用を行うもの
として用いられたものであり、リーマ本体の工具剛性の
向上を図ったものではない。また、同一の案内条片を２
つ備えたものは、断面視、案内条片相互の位置関係が軸
心に対して対称ではないため、高速回転時のアンバラン
スが懸念される。さらに、切削力による曲げ剛性に対し
ては、案内条片がリーマ本体の先端側に設けられている
こと、断面視における案内条片の配置が中心軸に対して
対称でないことから不利となる。

【０００６】また、第２の従来技術は、鋼材製の筒体の
内部に超硬合金の芯棒をテーパ嵌合によって工具中心部
に圧入した構造であり、製作が困難でコストアップの原
因となる。さらに、断面２次モーメントの性質からし
て、ヤング率および比重の大きい超硬材料等は、工具内
周部より工具外周部に用いる方が曲げ剛性が向上するも
のであるが、該技術はこれに反したものである。

【０００７】また、第３の従来技術および第４の従来技
術は、工具本体の長手方向に直交して超硬合金を設けて
いるため、曲げ荷重が作用したはりの撓みの性質からし
て、工具本体の剛性向上の効果は小さい。

【０００８】また、スローアウェイ式ドリルは、フルー
ト溝の最先端にスローアウェイチップを複数個取り付け
るという構造上の制約により、刃部先端の直径Ｄに対す
る加工穴深さＬの比（以下、Ｌ／Ｄと称する）が２．５
以下の浅穴で、φ１４以上の比較的大径の加工を対象と
している。このような加工においても、被削材種、加工
形態、加工条件などによっては、工具本体に曲げを生じ
たり、びびり振動を誘発するなどして、加工不能となる
場合がある。また、工具の突き出しを長くせざるを得な
い場合には、たわみを生ずることもある。したがって、
従来は切屑排出性を犠牲しても、溝幅を小さくするなど
して、工具剛性を高めていた。さらに、Ｌ／Ｄ＝２．５
を越える領域では、低抵抗のねじれ溝を有するスローア
ウェイ式ドリルで対応していたため、工具剛性を低下せ
ざるを得なかった。特に、ねじれ溝を有するスローアウ
ェイ式ドリルは、直線状のフルート溝を有するスローア
ウェイ式ドリルに比べて、すくい角が大きくなり、切削
抵抗が小さいという利点を有してはいるものの、切屑排
出性および工具剛性の双方が低下するという欠点を併有
している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】棒状をなす工具本体１に
は、軸心に対してほぼ対称の位置に第１フルート溝４お
よび第２フルート溝５が直線状または螺旋状に軸方向に
延在して設けられ、該第１フルート溝４および該第２フ
ルート溝５の最先端には、着脱自在に交換可能なスロー
アウェイチップ７を備えたスローアウェイ式ドリルにお
いて、ボディ３の外周面１１に、直線状または螺旋状の
前記第１フルート溝４および前記第２フルート溝５に沿
って、かつ、軸方向に亘って、少なくとも２本の超硬合
金からなる補強部材１０が配設されたことを特徴とす
る。

【００１０】また、前記補強部材１０が前記ボディ３後
方の根元部１２より前方へ延在して配設されたことを特
徴とする。

【００１１】さらに、前記補強部材１０が工具本体１の
ボディ３およびシャンク２に跨って配設されたことを特
徴とする。

【００１２】また、前記ボディ３の外周面１１の周壁に
は、その軸方向に亘って凹形状の取付溝９が設けられ、
この凹形状の該取付溝９の内部に、前記補強部材１０が
収納固定されていることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を参照しながら説明する。

【００１４】図１ないし図３は、第１の実施形態を示
し、図１はスローアウェイ式ドリルの全体構成を説明す
る斜視図、図２は同実施形態の側面図、図３は同実施形
態のボディ３の横断面図である。図中１は、棒状をなす
スローアウェイ式ドリルの工具本体１を示し、この工具
本体１は鋼材からなり、工作機械の主軸に把持されるた
めのシャンク２と切屑を排出するためのフルート溝４、
５を有するボディ３を備えている。ボディ３には、横断
面視、中心軸Ｏに対してほぼ対称の位置に第１フルート
溝４および第２フルート溝５がそれぞれ形成されてい
る。ボディ３の最先端には、チップ座６が設けられ、こ
のチップ座６にはスローアウェイチップ７が締付ねじ８
によって固定されている。

【００１５】前記ボディ３の外周面１１にはその中心軸
Ｏに対してほぼ対称の位置に２条の取付溝９が軸方向の
全体に亘って設けられている。この取付溝９は横断面が
矩形状であり、この取付溝９の内部にはボディ３の曲げ
剛性を向上させるための補強部材１０が埋設され、ろう
付けにて固定されている。補強部材１０の材質には、超
硬合金が好適する。補強部材１０は横断面が矩形状の棒
状体で、取付溝９の全長に亘って埋設されている。尚、
補強部材１０の外側面１３は全長に亘ってボディ３の外
周面１１から僅かに引っ込んでおり、加工穴内壁に干渉
しないよう配慮されている。

【００１６】このように構成されたスローアウェイ式ド
リルは、ボディ３の突き出しの長い場合や切削抵抗の大
きな場合であっても、ボディ３のたわみやびびり振動を
抑制することができる。

【００１７】しかし、ホディ３のたわみやびびり振動
は、補強部材１０の位置、横断面形状、長さによって影
響を受けることが明らかになっている。このような観点
から、本発明は高価な超硬合金の使用量を少なく、曲げ
剛性向上の効果を高くすることに成功している。補強部
材１０の位置は、片持ち梁のたわみの性質から、ボディ
３の根元部１２から先端側に配置させるのがよい。ま
た、断面視では、断面２次モーメントの性質から、ボデ
ィ３の中心側より外周側に配置させるのがよい。補強部
材１０の横断面形状についても、前記と同様の理由によ
り、厚さより幅のあるほうがよく、長方形状が好適す
る。補強部材１０の長さは、長いほど効果は高いもの
の、コストと性能のバランスを考慮すれば、突き出し長
さの５０％〜６０％程度が好ましい。

【００１８】図４は第２の実施形態を示し、前記実施形
態と同一構成部分は同一番号を付して詳細な説明を省略
する。図４は、ねじれ溝を有するスローアウェイ式ドリ
ルに補強部材１０を埋設したものであって、補強部材１
０をねじれを形成するフルート溝４、５に沿うように、
一定のねじれ角αで軸方向に延在させており、Ｌ／Ｄ＝
２．５を越える加工領域においても曲げおよびびびり振
動を回避できるようにしたものである。本実施形態にお
いては、ねじれ形状の補強部材１０を連続要素としたも
のであるが、補強部材１０のねじれ角αが大きいときや
長さのあるときは、製作が困難でコストアップとなるた
め、分割要素を接合して補強部材１０を形成したほうが
有利である。

【００１９】図５は第３の実施形態を示し、前記実施形
態と同一構成部分は同一番号を付して詳細な説明を省略
する。本実施形態は、根元部１２の強化および曲げ剛性
の異方性を回避するためのものである。補強部材１０
は、ボディ３とシャンク２に跨っており、かつ、シャン
ク２の外周面１１と補強部材１０の外側面１３が等しい
高さに形成されているため、工作機械の主軸に把持され
た際には、突っ張ることができるものである。さらに、
前記ボディ３の外周面１１には周方向に等間隔に３条の
取付溝９が軸方向の全体に亘って設けられている。この
取付溝９は横断面が矩形状で、この取付溝９の内部には
ボディ３の曲げ剛性を向上させるための補強部材１０が
埋設され、ろう付けにて固定されている。補強部材１０
の材質には、超硬合金が好適する。補強部材１０は横断
面が矩形状の棒状体で、取付溝９の全長に亘って埋設さ
れている。尚、補強部材１０は、加工穴内壁に干渉しな
いよう配慮されている。

【００２０】第１ないし第３の実施形態は、等価断面積
および断面２次モーメントなどの断面性能を向上させる
ため、鋼よりヤング率で約３倍、比重で約１．６倍の超
硬合金を補強部材１０として用いたものである。等価断
面積は、超硬合金の断面積を鋼の断面積におきかえて得
られた断面積であり、組み合わせ材双方の比重の比が大
きいものほど等価断面積は大きくなる。等価断面積の性
質からすると、等価断面積が大きいほど、ボディ３の軸
直角断面積が実質的に大きくなるため、ドリルの曲げ剛
性およびねじり剛性が向上することは明らかである。組
み合わせ材の断面２次モーメントは、双方のヤング率の
比が大きいものほど、その値は大きくなる。断面２次モ
ーメントの性質から、付加される材料を工具本体１の中
心部より外周部に位置させるほうがその値は大きくな
る。

【００２１】したがって、補強部材１０には比重および
ヤング率の大きい超硬合金が好適し、また超硬合金の使
用量を一定とした場合は、補強部材１０の横断面形状を
薄く、幅広の長方形状とし、ボディ３の中心側より外周
側に埋設することが好ましい。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、溝幅比
を変えることなく工具本体の軸直角方向の曲げ剛性を向
上させることができるため、ドリルの突き出しの長い場
合や切削抵抗の高い場合においても、精度よく穴加工を
行うことができる。また、難削材などの加工において
も、びびりを生ずることなく円滑に加工を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示し、スローアウェ
イ式ドリルの全体構成を説明する斜視図である。

【図２】同実施形態の側面図である。

【図３】同実施形態のボディ３の横断面図である。

【図４】本発明の第２の実施形態を示す側面図である。

【図５】本発明の第３の実施形態を示す側面図である。

【図６】同実施形態の横断面図である。

【図７】従来の実施例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 工具本体 ２ シャンク ３ ボディ ４ 第１フルート溝 ５ 第２フルート溝 ７ スローアウェイチップ ９ 取付溝 １０ 補強部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 棒状をなす工具本体１には、軸心に対し
   てほぼ対称の位置に第１フルート溝４および第２フルー
   ト溝５が直線状または螺旋状に軸方向に延在して設けら
   れ、該第１フルート溝４および該第２フルート溝５の最
   先端には、着脱自在に交換可能なスローアウェイチップ
   ７を備えたスローアウェイ式ドリルにおいて、 ボディ３の外周面１１に、直線状または螺旋状の前記第
   １フルート溝４および前記第２フルート溝５に沿って、
   かつ、軸方向に亘って、少なくとも２本の超硬合金から
   なる補強部材１０が配設されたことを特徴とするスロー
   アウェイ式ドリル。
2. 【請求項２】 前記補強部材１０が前記ボディ３後方の
   根元部１２より前方へ延在して配設されたことを特徴と
   する請求項１記載のスローアウェイ式ドリル。
3. 【請求項３】 前記補強部材１０が工具本体１のボディ
   ３およびシャンク２に跨って配設されたことを特徴とす
   る請求項１記載のスローアウェイ式ドリル。
4. 【請求項４】 前記ボディ３の外周面１１の周壁には、
   その軸方向に亘って取付溝９が凹設され、この該取付溝
   ９の内部には、前記補強部材１０が収納固定されている
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１
   項に記載のスローアウェイ式ドリル。