WO2007063953A1

WO2007063953A1 - ガンドリル

Info

Publication number: WO2007063953A1
Application number: PCT/JP2006/323971
Authority: WO
Inventors: Takuji Nomura
Original assignee: Unitac, Incorporated
Priority date: 2005-12-02
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2007-06-07
Also published as: CN101296770B; JP2007152455A; EP1955797A1; KR20080078797A; AU2006319860A1; RU2409452C2; US7901163B2; US20090148247A1; CA2621241A1; JP4955261B2; BRPI0618414A2; CN101296770A; ZA200801914B; TW200846108A; RU2008121970A

Abstract

ガンドリルとして、切削性に優れ、従来のものに比較して切削速度を飛躍的に速めることができ、高い深穴加工能率が得られ、切刃寿命が大幅に延び、特に小径の場合では再使用のための刃立ての頻度を少なくできるものを提供する。外面に長手方向に沿う断面Ｖ字状の切屑排出溝１１を有して内部をクーラント供給路１２とする中空シャンク部１の先端１ｂに、先端面３ａにクーラント供給路１２に連通するクーラント放出口３０を有する切削ヘッド３Ａが装着されたガンドリルにおいて、切削ヘッド３Ａの切刃部３２が超硬合金Ｗからなり、切削穴内周に摺接するガイドパッド５Ａ，５Ｂが超硬合金Ｗよりも高硬度の異種材料にて構成されている。

Description

ガンドリル技術分野

[0001] 本発明は、深穴加工に使用されるガンドリルに関する。

背景技術

[0002] 深穴加工方式としてガンドリル方式、ェジクタ方式 (ダブルチューブ方式）、シングルチューブ方式等の種々の方式が知られる力小径の深穴加工にはガンドリル方式が適している。すなわち、ガンドリル方式では、一般的に横断面 2Z3〜3Z4円形の中空シャンク部の先端に同様横断外形の切削ヘッドを設けたガンドリルを用い、中空シャンク部の内部を通して供給されるクーラントを切削ヘッド先端面のクーラント放出ロカ切削部位へ供給しつつ切削を行うと共に、この切削に伴って発生する切屑をクーラントと一緒に中空シャンク部外周の長手方向に沿う断面 V字状の切屑排出溝を通して外部へ排出するようになっており、切削穴が深くなつてもクーラントの送り圧は工具長さによって決まるため、小径の深穴加工に適している。

[0003] 従来、上記のガンドリルとして、鋼製の中空シャンク部の先端に、むくの超硬合金からなる切削ヘッドをロウ付けしたものが汎用されている。また、特に小径のガンドリルでは、切刃がある程度摩耗すれば、研磨で刃立てを行って再使用するのが普通である

[0004] し力しながら、近年においては、深穴加工を含む切削加工の能率を高めることが希求されると共に、切削工具及びその部品の耐久性の向上と保全に要する労力及び費用の削減が要望されており、もはや上記従来のガンドリルでは切削性及び耐久性が不充分であり、特に小径のものでは再使用のための刃立てに要する手間が問題ィ匕している。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] 本発明は、上述の情況に鑑み、ガンドリルとして、切削性に優れ、従来のものに比較して切削速度を飛躍的に速めることができ、もって高い深穴加工能率が得られると共に、切刃寿命が大幅に延び、特に小径の場合では再使用のための刃立ての頻度を少なくでき、それだけ手間を軽減できるものを提供することを目的としている。課題を解決するための手段

[0006] 上記目的を達成するために、本発明の請求項 1は、図面の参照符号を付して示せば、外面に長手方向に沿う断面 V字状の切屑排出溝 11を有して内部をクーラント供給路 12とする中空シャンク部 1の先端 lbに、先端面 3aに前記クーラント供給路 12に連通するクーラント放出口 31を有する切削ヘッド 3A〜3Cが装着されたガンドリルにおいて、上記切削ヘッド 3A〜3Cの切刃部 32が超硬合金 Wからなると共に、この切刃部 32を除く切削ヘッド 3A〜3Cの切削穴内周に対する摺接部の少なくとも一部が超硬合金 Wよりも高硬度の材料にて構成されて、ることを特徴として、る。

[0007] 請求項 2の発明は、上記請求項 1のガンドリルにおいて、上記異種材料が切削へッドの外周部に固着されたガイドパッドを構成するものとしている。

[0008] 請求項 3の発明は、上記請求項 1又は 2のガンドリルにおいて、上記異種材料が、焼結セラミックス、微結晶ダイヤモンド焼結体、サーメットより選ばれる少なくとも一種である構成としている。

[0009] 請求項 4の発明は、上記請求項 3のガンドリルにおいて、焼結セラミックスが窒化珪素又は立方晶窒化ホウ素を主体とする焼結体であるものとしている。

[0010] 請求項 5の発明は、上記請求項 3又は 4のガンドリルにおいて、前記焼結セラミックス Cカ^タライジングカ卩工法によって切削ヘッド 3A, 3Bの母材 (超硬合金 W)に固着されてなる構成としている。

発明の効果

[0011] 請求項 1の発明に係るガンドリルによれば、深穴切削加工において、被削材を切削ヘッドの超硬合金力なる切刃部で切削しつつ、該切削ヘッドが超硬合金よりも高硬度で靱性に乏しい周面部分で切削穴の内周に摺接し、その剛体的な摺接部分で切削に伴う反力が安定的に受け止められることから、該切削ヘッドのビビリのような細かな振れが防止され、もって切削速度を飛躍的に速めて高い加工能率を達成できる上、切刃部の欠損及び摩耗が抑えられ、切刃寿命が延びると共に、小径のものでは再使用のための刃立ての頻度が著しく低下し、その手間とコストが大幅に低減される。 [0012] 請求項 2の発明によれば、上記の異種材料が切削ヘッドのガイドパッドを構成するから、該切削ヘッドが構造的に簡素で容易に製作可能となる。

[0013] 請求項 3の発明によれば、上記の異種材料が焼結セラミックス又はサーメットであることから、切削ヘッド全体が超硬合金力もなるガンドリルに比較し、切削速度を飛躍的に速めることができ、且つ切刃寿命も延びるという利点がある。

[0014] 請求項 4の発明によれば、上記の焼結セラミックスが特定成分の焼結体力なるため、切削速度をより速めることができ、切刃寿命も大幅に延びるという利点がある。

[0015] 請求項 5の発明によれば、上記焼結セラミックスの構成部分が切削ヘッドの母材に対して極めて強固に確実に固着された状態となる。

図面の簡単な説明

[0016] [図 1]本発明に係る第一実施形態のガンドリルの側面図である。

[図 2]同ガンドリルの切削ヘッドの正面図である。

[図 3]図 1のィーィ線の断面図である。

[図 4]図 1のロー口線の断面図である。

[図 5]本発明に係る第二実施形態のガンドリルにおける切削ヘッドの横断面図である

[図 6]本発明に係る第三実施形態のガンドリルにおける切削ヘッドの横断面図である

[図 7]本発明のガンドリルにおける切削ヘッドのガイドパッドとして用いる厚板状部品の横断面図である。

符号の説明

[0017] 1 中空シャンク部

lb 先端

11 切屑排出溝

12 クーラント供給路

3A〜3C 切削ヘッド

3a 先端面

30 クーラント放出口 32 切刃部

4 ヘッド、本体

5A〜5C ガイドパッド

6a, 6b 摺接部

C 焼結セラミックス

D 微結晶ダイヤモンド焼結体

W 超硬合金

発明を実施するための最良の形態

[0018] 以下に、本発明に係るガンドリルの実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。図 1〜図 4は第一実施形態、図 5は第二実施形態、図 6は第三実施形態、をそれぞれ示す。

[0019] 図 1に示すように、第一実施形態のガンドリルは、中空シャンク部 1と、この中空シャンク部 1の基端部 laを揷嵌固着した径大筒状のドライバ部 2と、中空シャンク部 1の V 字形にカットした先端 lbにロウ付けされたドリリング用の切削ヘッド 3Aとで構成されている。

[0020] 中空シャンク部 1は、パイプ材カもなるが、ダイス成形等によって基端部 2a側を除いて横断面が図 4の如く 2Z3円形をなし、もって外面側に断面 V字形で長手方向に沿う切屑排出溝 11を形成すると共に、内部空間がクーラント供給路 12を構成している。

[0021] ドライバ部 2は、図示省略した回転駆動軸のチャック等に把持されて回転駆動力を受ける部位であり、周面に把持用平坦部 21を有すると共に、中心線に沿って中空シヤンク部 1のクーラント供給路 12に連通するクーラント供給路 22を備えている。

[0022] 切削ヘッド 3Aは、図 2及び図 3に示すように、中空シャンク部 1に対応して横断面が 2Z3円形をなすヘッド本体 4と、このヘッド本体 4の外周部 2箇所に固着された軸方向に長い厚板状で横断面略蒲鋅形のガイドパッド 5A, 5Bとで構成され、先端面 3a に繭形のクーラント放出口 30が開口すると共に、横断面 2Z3円形の切欠部分が中空シャンク部 1の切屑排出溝 11に連続する溝部 31を形成しており、該溝部 31の片側側縁を切刃部 32として、深穴切削時に図 2の矢印 R方向（右回り）に回転駆動するようになつている。なお、 33は切刃部 32に沿って 0. 2〜lmm幅の傾斜面又は円弧面をなすマージンである。

[0023] しかして、ヘッド本体 4は、 WC— Co系の如きタングステンカーバイドを主体とした超硬合金 Wにて形成されており、クーラント放出口 30と中空シャンク部 1のクーラント供給路 12とに連通する断面繭形のクーラント導出路 41が軸方向に沿って貫設されると共に、外周部にガイドパッド 5A, 5Bを嵌着させるための凹陥部 42a, 42bが設けてある。なお、凹陥部 42aの中央は切刃部 32位置力もヘッド回転方向後方側へ 85度の角度をなす位置にあり、また凹陥部 42bの中央は切刃 32に対して径方向反対側の位置にある。

[0024] ガイドパッド 5A, 5Bは、超硬合金 Wよりも高硬度の焼結セラミックス C力もなり、それぞれヘッド本体 4の凹陥部 42a, 42bに嵌合してメタライジングカ卩工法によって固着されている。

[0025] 上記構成のガンドリルでは、深穴加工に際し、中空シャンク部 1及びドライバ部 2の内部クーラント供給路 12, 22を通して供給されるクーラントを切削ヘッド 3Aのクーラント導出路 41に導き、先端面 3aのクーラント放出口 30から切削部位へ供給しつつ、回転駆動する切削ヘッド 3aの超硬合金 Wからなる切刃部 32で被削材の切削を行うと共に、この切削に伴って発生する切屑をクーラントと一緒に切削ヘッド 3Aの溝部 3 1と中空シャンク部 1の切屑排出溝 11を通して外部へ排出する。

[0026] しかして、この切削加工中、切削ヘッド 3Aは切削穴の内周面に対してガイドパッド 5 A, 5Bの表面で摺接することになる力これらガイドパッド 5A, 5Bが超硬合金 Wよりも高硬度で靱性に乏しい焼結セラミックス C力もなるため、その剛体的な摺接部分、特にガイドパッド 5A側の摺接部分で切削に伴う反力が安定的に受け止められる。従つて、加工に伴う該切削ヘッド 3Aのビビリのような細かな振れが防止され、もって切刃部 32による被削材の切削状態の安定ィ匕で切削性が著しく向上するから、切削速度を飛躍的に速めて高い加工能率を達成できる上、切刃部 32の欠損及び摩耗が抑えられるため、切刃寿命が大幅に延び、特に小径のガンドリルでは消耗後の再使用のための刃立ての頻度が減るから、その手間とコストが大きく低減される。

[0027] ガイドパッド 5A, 5Bを構成する焼結セラミックス Cとしては、酸化物、窒化物、炭化物等を粉末を焼結して超硬合金 Wよりも高硬度の焼結体としたものであればよぐ例えば窒化ホウ素系、窒化珪素系、炭化チタン系、アルミナ系等が代表的であるが、特に窒化珪素の焼結体と立方晶窒化ホウ素の焼結体が好適なものとして挙げられる。

[0028] すなわち、ガイドパッド 5A, 5Bとして窒化珪素の焼結体を用いたガンドリルでは、切削ヘッドをムクの超硬合金 Wとした従来構成のガンドリルに比較し、切削速度を 4 倍程度にも飛躍的に速めることが可能になる上、切刃部の寿命も大幅に延びることが判明している。また、同じく立方晶窒化ホウ素の焼結体を用いたガンドリルでは、切削ヘッド全体が超硬合金 Wのガンドリルに比べ、特に被削材がアルミニウムやその合金である場合に格段に高い切削精度が得られると共に、被削材が焼入れ鋼の如き高硬度材である場合には刃先寿命が著しく延びることが判明している。

[0029] また、このような焼結セラミックス C力もなるガイドパッド 5A, 5Bをヘッド本体 4に固着するのに利用するメタライジング加工法は、一般的にロウ付け等による接合が不可能なセラミックスと金属材を接合する技術として知られており、セラミックス表面にチタン合金等の活性金属ペーストを塗布して高温真空下で処理することにより、セラミックス表面を金属化し、この金属化した表面部で相手の金属材にロウ付けを行うものである。しかして、このガンドリルの切削ヘッド 3Aの場合、ガイドパッド 5A, 5Bの焼結セラミックス Cをメタライジンダカ卩ェによってヘッド本体 4の超硬合金 Wに接合する力その接合部は非常に緻密で高強度になる。

[0030] 上述した第一実施形態のガンドリルでは切削ヘッド 3Aの 2箇所のガイドパッド 5A, 5Bを焼結セラミックス C力もなるものとしている力本発明のガンドリルは、切削ヘッドの切刃部が超硬合金 Wからなり、この切刃部を除く切削ヘッドの切削穴内周に対する摺接部の少なくとも一部が該超硬合金 Wよりも高硬度の異種材料にて構成されておればよい。しかして、このような異種材料としては、上記の焼結セラミックス Cの他に、サーメットと、後述する微結晶ダイヤモンド焼結体 D (図 7参照）が好適であり、とりわけサーメットでは切削速度及び切刃部の寿命の両面で好結果が得られている。

[0031] また、これら異種材料からからなる摺接部は切削ヘッドの周面の一箇所又は 3箇所以上にしてもよいが、少なくとも切刃部 32による切削の反力を主に受ける周面部位、つまり切刃部 32位置からヘッド回転方向後方側へ 70〜： LOO度程度の角度範囲に設ける摺接部を該異種材料にて構成することが推奨される。 [0032] 例えば、図 5に示す第二実施形態のガンドリルの切削ヘッド 3Bでは、超硬合金 W 力もなるヘッド本体 4に、切刃部 32位置力もヘッド回転方向後方側へ 85度の角度をなす位置を中央とした凹陥部 41を設け、この凹陥部 41に超硬合金 Wよりも高硬度の焼結セラミックス C力もなるガイドパッド 5Cをメタライジンダカ卩ェによって固着している力切刃部 32とは径方向反対側の位置には当該ヘッド本体 4自体の膨らみによる摺接部 42を形成している。なお、ガイドパッド 5Cをサーメットにて構成してもよい。

[0033] また、切削ヘッドの切刃部 32は切削刃としての靱性を付与するために超硬合金 W にて形成する必要があるが、超硬合金 Wよりも高硬度の異種材料力もなる部分は、前記第一及び第二実施形態における切削ヘッド 3A, 3Bのガイドパッド 5A〜5Cのような摺接部のみならず、摺接部を含むヘッド本体の一部な、し主要部を構成するようにしてもよい。例えば、図 6に示す第三実施形態のガンドリルの切削ヘッド 3Cでは、摺接部 6a, 6bを含むヘッド本体 6が焼結セラミックス Cにて構成され、このヘッド本体 6に対し、切刃部 32を含む横断面楔形の超硬合金 Wからなる刃先部材 7がメタライジングカ卩ェによって固着されている。

[0034] 更に、本発明のガンドリルは、切刃部を除く切削ヘッドの切削穴内周に対する摺接部の少なくとも一部を、微結晶ダイヤモンド焼結体にて構成してもよい。すなわち、このような微結晶ダイヤモンド焼結体は超硬合金 Wよりも高硬度で靱性に乏しいため、前記第一〜第三実施形態のように摺接部に焼結セラミックス cやサーメットを用いたガンドリルと同様に、その剛体的な摺接部分で切削に伴う反力が安定的に受け止められ、切削状態の安定ィヒによって切削性が著しく向上するたら、切削速度を飛躍的に速めて高いカ卩ェ能率を達成できると共に、切刃寿命が大幅に延びることになる。

[0035] このような微結晶ダイヤモンド焼結体は、一般的に、超硬合金の基材表面に超高圧高温技術によって微結晶ダイヤモンドを緻密に焼結させた多結晶人造ダイヤモンド層として得られる。従って、例えば前記第一及び第二実施形態のガンドリルにおける切削ヘッド 3A, 3Bのガイドパッド 5A〜5Cとする場合、図 7に示すように、超硬合金 Wからなる基材 80の表面に微結晶ダイヤモンド焼結体 Dの焼結層 81を設けた厚板状部品 8の形で用いることになる。

実施例 [0036] 図 1〜図 4に示す形態で各部が下記寸法 *材質であるガンドリル G1〜G3と、そのガイドパッド 5A, 5Bを図 7に示す表面が微結晶ダイヤモンド焼結体力なる厚板状部品 8に代えたガンドリル G4と、切削ヘッド全体が超硬合金力もなること以外は同様構成のガンドリル GOとを用い、それぞれクーラントとして非水溶性切削油を圧力 50kg /cm²、流量 35LZ分で供給しつつ、 S50C (冷間引抜き、 H 200〜300)力らな

B

る被削材に対して口径 10mmの深穴加工を行い、切削可能速度を比較すると共に、切刃部の再研磨を要する消耗度合に至るまでの累計切削穴深さによる刃先寿命を調べたところ、後記表 1の結果が得られた。

[0037] 〔ガンドリル Gl〕

ドライバ部 1 · · '鋼製、長さ 55mm、外径 25mm、クーラント供給路の径 8 mm。中空シャンク部 2· . '鋼製、全長 935mm、ドライバ部 1からの突出長さ 905mm、外径 17. 4mm、内径 13. 4mm。

切削ヘッド本体 4· · ·超硬合金（タンガロイ社製)製、長さ 40mm、外径 18. Omm、クーラント放出口面積 18. 7mm²。

ガイドパッド 5A, 5B- · '窒化珪素の焼結体、長さ 30mm、幅 5mm、中央部厚さ 2m m₀

[0038] 〔ガンドリル G2〕

ガイドパッド 5A, 5Bが立方晶窒化ホウ素の焼結体〔cBN含有量 90容量％、結合ネ目： A1ィ匕合物、硬さ 0¾じ）3900〜4100、抗折カ（0 &) 1. 80〜： L 90〕力らなる以外は、ガンドリル G1と同じ。

[0039] 〔ガンドリル G3〕

ガイドパッド 5A, 5Bがノンコートサーメット（タンガロイ社製)からなる以外は、ガンドリル G1と同じ。

[0040] [表 1] ガンドリル切削速度

刃先寿命（累計切削穴深さ）

V (mZ分） f _n (mmZ回転）

G 0 1 0 0 0. 0 3 1 5 m

G 1 40 0 0. 0 3 1 8 m

G2 1 5 0 0. 03 1 6 m

G3 1 8 0 0. 03 1 8 m 上表から明らかなように、本発明に係るガンドリル G1〜G3によれば、従来構成のガンドリル GOに比較して、切削速度が格段に向上すると共に、刃先寿命も大幅に延びることが判る。

Claims

請求の範囲

[1] 外面に長手方向に沿う断面 V字状の切屑排出溝を有して内部をクーラント供給路とする中空シャンク部の先端に、先端面に前記クーラント供給路に連通するクーラント放出口を有する切削ヘッドが装着されたガンドリルにぉ、て、

前記切削ヘッドの切刃部が超硬合金力なると共に、この切刃部を除く切削ヘッドの切削穴内周に対する摺接部の少なくとも一部が超硬合金よりも高硬度の異種材料にて構成されて、ることを特徴とするガンドリル。

[2] 前記異種材料が切削ヘッドの外周部に固着されたガイドパッドを構成する請求項 1 記載のガンドリル。

[3] 前記異種材料が、焼結セラミックス又はサーメットである請求項 1又は 2に記載のガンドリル。

[4] 前記焼結セラミックスが窒化珪素又は立方晶窒化ホウ素を主体とする焼結体である請求項 3記載のガンドリル。

[5] 前記焼結セラミックスカ^タライジング加工法によって切削ヘッドの母材に固着されてなる請求項 3〜4のいずれかに記載のガンドリル。