WO2011142370A1 - 深穴加工用ドリルヘッド及びそのガイドパッド - Google Patents

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恵三 塚本
勝志 藤井
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株式会社アヤボ
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
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    • B23B51/04—Drills for trepanning
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2251/00—Details of tools for drilling machines
    • B23B2251/56—Guiding pads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B51/00—Tools for drilling machines
    • B23B51/06—Drills with lubricating or cooling equipment
    • B23B51/063—Deep hole drills, e.g. ejector drills

Definitions

  • the present invention relates to an improvement of a drill head for deep hole drilling (hereinafter simply referred to as “drill head”) and a guide pad thereof.
  • a spiral mark becomes a problem when a hole having such a small diameter (diameter: 18 mm) and a high aspect ratio L / D (800/18) is accurately drilled.
  • L / D 800/18
  • the invention disclosed in Patent Document 1 improves the shape of the guide pad.
  • the present inventors paid attention to unstable vibration of the boring bar as a cause of the generation of the spiral mark.
  • the boring bar is a rod-like member that attaches a drill head to the tip of the boring bar via an adapter and connects the support end side to a rotary drive.
  • the drill hole for deep hole machining includes a cutting blade brazing process and a process of welding the head shank and the screw shank, so that thermal distortion is likely to occur and accuracy maintenance is difficult.
  • the cutting blade and the guide pad wear and the balance between them is lost.
  • the variation between the cutting edge and the guide pad generated in this way is considered to be the cause of the generation of the spiral mark.
  • the inventors of the present invention have a large degree of wear of the cutting blade that receives the greatest resistance from the workpiece, that is, the durability of the cutting blade is smaller than the durability of the guide pad, which is the main factor that breaks the balance between the cutting blade and the guide pad.
  • the outer peripheral edge of the cutting edge is usually provided with a back taper, and the tip end side protrudes most outward, and the outer peripheral edge is slightly inclined from the tip end side according to the back taper. Therefore, when the tip end side of the cutting edge is worn, the position of the tip end of the cutting edge is slightly shifted toward the center side by the inclination of the back taper.
  • the outer peripheral edge of the guide pad (similarly provided with a back taper) also wears, but the cutting edge with the greatest resistance from the workpiece progresses quickly, resulting in a balance between the cutting edge and the guide pad. Is thought to collapse.
  • the flat land is a flat portion (in other words, a portion having no back taper) on the distal end outer peripheral edge of the cutting edge.
  • the diameter of the outer peripheral edge of the cutting edge due to wear is prevented from being reduced. Therefore, it was considered that the balance between the cutting edge and the guide pad was maintained longer.
  • the present invention has been made based on the above findings by the present inventors, and the first aspect thereof is defined as follows. That is, A head body, a cutting blade, a first guide pad, and a second guide pad, wherein the cutting blade, the first guide pad, and the second guide pad are brazed to the outer peripheral edge of the head body; A deep hole drilling head in which the first guide pad and the second guide pad are sequentially arranged on the downstream side in the rotation direction of the head body as viewed from the cutting edge, A flat land is provided on the outer peripheral edge of the cutting edge, The first moving radius from the rotation center of the head body to the outer peripheral edge of the cutting edge is equal to the third moving radius from the rotation center to the main guide surface of the second guide pad, and The deep hole drilling drill head, wherein a second moving radius from a rotation center of the head body to a main guide surface of the first guide pad is smaller than the first moving radius. According to the drill head of the first aspect defined in this way, by providing a flat land, the peaks and valleys after cutting
  • the acting force on the work required for the main guide surface of the first guide pad exclusively responsible for the burnishing action can be reduced, and even if the main guide surface of the first guide pad is slightly depressed (head) Even if the second moving radius from the rotation center of the main body to the main guide surface of the first guide pad is smaller than the first moving radius from the rotation center to the outer peripheral edge (ie, flat land) of the cutting edge. ), Sufficient burnishing. Furthermore, the load applied to the main guide surface of the first guide pad is also reduced, and the degree of wear is reduced.
  • FIG. 1 shows a drill head 1 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1 (A) shows a front view
  • FIG. 1 (B) shows a side view
  • FIG. 2 is a conceptual diagram showing the positional relationship between the cutting edges 11, 13, 15 and the guide pads 21, 23 in the drill head 1 according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a partially enlarged view showing a flat land formed on the outer peripheral edge 16 on the outer peripheral edge 11 (cutting edge).
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing reaction forces applied to the cutting blades 11, 13, 15 and the guide pads 21, 23 of the drill head from the workpiece.
  • FIG. 5 is a side view showing a state in which the drill head 1 is attached to the adapter 30.
  • FIG. 6 is a plan view of a guide pad 121 according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is also a side view.
  • 8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
  • FIG. 9 shows a configuration of a guide pad piece 200 used in a novel method for manufacturing a guide pad.
  • FIG. 1 shows a drill head 1 according to an embodiment
  • FIG. 1 (A) is a front view
  • FIG. 1 (B) is a side view
  • the drill head 1 includes a multi-stage cylindrical head body 3 and a blade portion 10.
  • the head body 3 includes a head 5 (head shank) to which the blade portion 10 is attached and a screw shank 6-9 that is screwed into the adapter 30 (see FIG. 5), both of which are welded.
  • the screw shank includes three reference cylindrical portions 7-9 and a screw portion 6.
  • the blade portion 10 includes a cutting blade group including an outer peripheral blade 11 (cutting blade), an intermediate blade 13 and a central blade 11, and a guide pad group including a first guide pad 21 and a second guide pad 23.
  • the material of the workpiece is cut by the cutting blade groups 11, 13, and 15, and the chips are poured into the inside by the lubricating oil from the openings 26 and 27 at the tip of the head 5.
  • the outer peripheral edge 16 of the outer peripheral blade 11 interferes with the material of the workpiece and cuts it to form the inner peripheral surface of the hole.
  • the outer peripheral edge 16 of the outer peripheral blade 11 is a flat land.
  • FIG. 2 schematically shows the positional relationship between the outer peripheral blade 11 and the first and second guide pads 21 and 23.
  • the outer peripheral edge 11 of the outer peripheral edge 11 is flat, that is, is formed in parallel with the axis of the drill head to form a flat land (see FIG. 3).
  • a back taper is formed in a portion on the original side from the flat land (a portion on the right side in FIGS. 2 and 3).
  • the length Z of the flat land is slightly shorter than the heel clearance X. In this example, the difference between the two is 0.2 mm, but it is not particularly limited and can be arbitrarily selected within the range of 0.1 to 0.3 mm.
  • the heel clearance X refers to the distance between the tip of the outer peripheral edge of the outer peripheral blade 11 and the tip of the main guide surfaces (portions that contact the workpiece) of the guide pads 21 and 23. If the length Z of the flat land is equal to or greater than the heel clearance X, the guide pads 21 and 23 cannot be applied to the entire area of the step on the inner peripheral surface of the hole formed by the outer peripheral blade 11, and the burnishing action may be hindered. Therefore, it is not preferable.
  • the first guide pad 21 is arranged with a delay of about 90 degrees on the downstream side in the rotation direction when viewed from the outer peripheral blade 11.
  • the second guide pad 23 is further delayed by about 90 degrees from the first guide pad 21 (that is, about 180 from the outer peripheral blade 11).
  • the outer peripheral edge of the second guide pad 23 is chamfered at the tip side (the chamfered portion 28), and the area that interferes with the workpiece at the outer peripheral edge is the main guide surface 24.
  • the first guide pad 21 and the second guide pad 23 have the same shape and are disposed at the same position in the axial direction of the drill head 1. Therefore, from the viewpoint of simplifying the drawing, only the second guide pad 23 is shown in FIG.
  • first guide pad 21 and the second guide pad 23 may have different shapes and / or the axial positions of the first guide pad 21 and the second guide pad 23 may be shifted.
  • the heel clearance is a distance from the tip of the main guide surface 22 of the first guide pad 21 to the tip of the outer peripheral edge of the outer peripheral blade 11. This is because the first guide pad 21 is exclusively responsible for the burnishing action.
  • the rotation center P of the drill head 1 is defined by the outer peripheral edge 16 of the outer peripheral blade 11 and the main guide surface 24 of the second guide pad 23.
  • the distance from the rotation center P to the outer peripheral edge 16 of the outer peripheral edge 11 (first moving radius a) and the distance from the rotation center P to the main guide surface 24 of the second guide pad (third moving radius c) are the same, and the sum of the first moving radius a and the third moving radius c is the inner diameter ⁇ D of the hole in the workpiece.
  • the moving radius c of the main guide surface 24 of the second guide pad 23 is equal to the radius (D / 2) of the inner peripheral surface of the hole at the central portion, and is reduced on both sides.
  • the main guide surface 24 of the second guide pad 23 comes into contact with the inner peripheral surface of the hole formed in the workpiece and exclusively stabilizes the position of the outer peripheral blade 11. Since the reaction force from the work on the main guide surface 24 is smaller than that on the first guide pad 23 (see FIG. 4), the degree of wear of the main guide surface 24 is small.
  • the reaction force from the workpiece on each of the cutting blades 11, 13, 15 and each of the guide pads 21, 23 is indicated by an arrow.
  • the portion that first interferes with the workpiece with the rotation of the drill head 1 is the outer peripheral edge 11 and the center edge 15, and the reaction force A applied to these from the workpiece is maximized.
  • the direction of the reaction force B applied to the intermediate blade 13 is opposite to the reaction force A. Accordingly, the difference between the reaction force A and the reaction force B as a vector is supported by the guide pads 21 and 23, but the difference between the reaction force A and the reaction force B is determined from the direction of the reaction force A and the reaction force B. It can be seen that only the first guide pad 21 is applied.
  • the main guide surface 22 is equal to the radius (D / 2) of the inner peripheral surface of the hole at the center portion and is reduced on both sides. ing.
  • the distance (second moving radius b) between the main guide surface 22 of the first guide pad 21 and the rotation center P of the drill head 1 is smaller than the first moving radius a and the third moving radius c.
  • the difference between them (clearance S) was set to 0.01 to 0.1 mm.
  • the outer peripheral blade 11 tends to advance in the cutting direction with respect to the workpiece, so that the first guide pad 23 that follows is a hole formed by the outer peripheral blade 11 being opened.
  • the peripheral guide surface 22 exhibits a burnishing action.
  • the first moving radius a and the second moving radius b are equal. Thereby, a strong burnishing action by the main guide surface 22 of the first guide pad 21 could be obtained.
  • a minute step appears due to the back taper on the surface where the outer peripheral blade is cut open. This step was erased by the strong burnishing action of the first guide pad 23.
  • the unpolished cutting blades 11, 13, 15 and the guide pads 21, 23 are brazed to the cast head body 10, and then the cutting blades 11, 13 using a CNC device. 15 and the respective guide pads 21, 23 are precisely polished.
  • FIG. 5 shows a state in which the drill head 1 according to the embodiment is assembled to the adapter 30.
  • the connecting portion 31 of the adapter 30 is screwed to the tip portion of a boring bar (not shown).
  • the screw 35 is provided on the outer peripheral surface of the adapter 30.
  • the outer diameter of the screw 35 is slightly smaller than the outer dimension ⁇ D of the drill head 1 (the difference between the two is about 0.1 mm).
  • the flow velocity of the lubricating oil supplied to the outer periphery of the adapter 30 is accelerated toward the drill head 1 side, so that chips can be discharged more smoothly. Thereby, the durability of the cutting blades 11, 13, 15 and the guide pads 21, 23 is improved.
  • the shape, number, and number of forming stages of the screw 35 can be designed arbitrarily.
  • the screw 35 also has a function of stabilizing the position of the drill head 1.
  • FIG. 6 to 8 show an improved first guide pad 121.
  • 6 is a plan view of the first guide pad 121 as viewed from the main guide surface 122 side
  • FIG. 7 is a side view thereof
  • FIG. 8 is a sectional view taken along the line VIII-VIII in FIG.
  • the same elements as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the main guide surface 122 of the first guide pad 121 includes a first region F and a second region G.
  • the moving radius Rg (Z) of the region G is expressed as follows.
  • Rg (Z) ⁇ Rf (Z) Rf (0) -t * Z / l
  • the width f of the first region F when the main guide surface 121 is viewed from a plane has a portion that gradually becomes wider in the Z direction (f (0) ⁇ f (Z)).
  • f (z) is bisected by the center line of the main guide surface 122 (equal to the Z line).
  • the first region F is distributed symmetrically with respect to the center line in plan view.
  • the main guide surface 122 is not limited to line symmetry with respect to the center line.
  • the first region F abuts on the inner peripheral surface of the hole on the main guide surface 122 and performs a burnishing action.
  • the central portion of the region F is surely brought into contact with the inner peripheral surface of the hole opened by the outer peripheral blade 11.
  • the positional / phase relationship between the outer peripheral blade 11 and the first guide pad 121 becomes as designed, and it is easy to maintain the balance between the two.
  • wear of the main guide surface 122 accompanying the progress of the drilling operation also proceeds as planned. Probability increases. Thereby, the durability of the first guide pad 122 is improved.
  • the phase relationship of each blade tends to become unstable due to variations in the wear state of the cutting blade and the guide pad.
  • the same design concept as the first guide pad can be applied to the third guide pad disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-155303.
  • the guide pad 121 shown in FIGS. 6 to 8 can also be formed by brazing an unpolished guide pad to the head body and then polishing it using a CNC apparatus. Further, as shown in FIG. 9A, a high hardness material layer 201 made of metal nitride or the like is laminated on the surface of the unpolished guide pad piece 200 by a known method such as PVD. At this time, since the moving radius of the surface of the guide pad piece 200 is equal to the radius (D / 2) of the inner peripheral surface of the hole, the moving radius of the surface of the high hardness material layer 201 is also equal to the radius of the inner peripheral surface of the hole. .
  • the shape of the first region F can be easily and reliably formed. Since the formation of the first region F is stabilized, the durability of the guide pad is also stabilized.
  • the guide pads shown in FIGS. 6 to 9 are not only suitable for the newly constructed drill head shown in FIGS. 1 and 2, but can also be applied to general-purpose drill heads.
  • the first region is set narrow at the tip edge of the main guide surface. Because of the relationship with the cutting edge, the narrow portion (that is, the main guide surface in the main guide surface) The portion to be brought into contact with the peripheral surface is reliably in contact with the inner peripheral surface of the hole.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

　切刃及びガイドパッドがヘッド本体にロウ付けされるタイプの深穴用ドリルヘッドの耐久性を向上し、長期間使用してもスパイラルマークが出ないようにする。　ヘッド本体３、切刃１１、第１のガイドパッド２１及び第２のガイドパッド２３を備える深穴加工用ドリルヘッド１であって、切刃１１の先端側外周縁１６にはフラットランドが設けられ、ヘッド本体３の回転中心Ｐから切刃１１の先端側外周縁１６までの第１の動径ａと該回転中心Ｐから第２のガイドパッド２３の主ガイド面２４までの第３の動径ｃとは等しく、かつヘッド本体３の回転中心Ｐから第１のガイドパッド２１の主ガイド面２２までの第２の動径ｄは第１の動径ａより小さい。ガイドパッドはその主ガイド面において、穴の内周面の半径と同じ長さの第１の半径を有する第１の領域と該第１の半径より小さい動径を有する第２の領域を備え、第１の領域は主ガイド面の先端縁より後端側に向けて幅広となる。

Description

深穴加工用ドリルヘッド及びそのガイドパッド
　本発明は、深穴加工用ドリルヘッド（以下、単に「ドリルヘッド」ということがある）及びそのガイドパッドの改良に関する。
　従来から、その用途に応じて各種の深穴加工用ドリルヘッドが提案されてきた。
　かかるドリルヘッドの新たな用途として、加圧水型原子力発電プラントの熱交換機に用いられるチューブシートへの適用がある。
　このチューブシートは厚さ８００ｍｍ程度の鋼材に直径１８ｍｍ程度の穴を隙間なく穿孔した構成であり、この穴の形成にドリルヘッドが用いられる。
　原子力発電プラントには高い安全性が求められるので、このチューブシートにも高い信頼性と精度が求められている。
　このような小径（直径：１８ｍｍ）でかつ高いアスペクト比Ｌ／Ｄ（８００／１８）の穴を精度よく穿孔する際に問題となるのがスパイラルマークである。チューブシートの穴の内周面にスパイラルマークが現れると、穴径交差及び面粗度の点から、当該チューブシートを原子力発電プラントに適用できなくなる。
　かかるスパイラルマークの発生を防ぐため、特許文献１に開示の発明ではガイドパッドの形状を改良している。
特開２００６－２３９８２７号公報
　本発明者らは、スパイラルマークの発生原因としてボーリングバーの不安定振動に着目した。ボーリングバーとはその先端にアダプタを介してドリルヘッドを取り付け、その支端側を回転駆動機に連結する棒状部材である。穴のアスペクト比Ｌ／Ｄが大きくなると、長いボーリングバーが要求される。
　深穴加工用ドリルヘッドは切刃ロウ付け工程及びヘッドシャンクとネジシャンクとを溶接する工程を含むので熱歪が発生しやすく精度維持管理が難しい一面がある。更には、穿孔が進むと切刃とガイドパッドとが摩耗して両者のバランスが崩れる。このようにして生じる切刃とガイドパッドとのバラツキがスパイラルマークの発生原因と考えられる。
　本発明者らは、ワークから最も大きい抵抗を受ける切刃の摩耗の進行度合いが大きく、即ち、切刃の耐久性がガイドパッドの耐久性より小さく、これが切刃及びガイドパッドのバランス崩す主要因と考えた。
　切刃の外周縁には、通常バックテーパが設けられており、その先端側が最も外方へ突出しており、外周縁は当該先端側から当該バックテーパに応じて僅かに傾いている。従って、切刃の先端側が摩耗すると、当該バックテーパの傾斜分、切刃の先端の位置が中心側に僅かにずれることとなる。その一方でガイドパッドの外周縁（同様にバックテーパが設けられている）も摩耗するが、ワークからの抵抗が最も大きい切刃の摩耗の進行が早く、結果として切刃とガイドパッドとのバランスが崩れると考えられる。
　そこで、切刃に摩耗代を与えることを考え、切刃の先端側外周縁にフラットランドを設けてみた。ここにフラットランドとは、切刃先端外周縁においてその先端側の平坦な部分（換言すれば、バックテーパのない部分）である。このフラットランドを設けることにより、摩耗による切刃の先端外周縁の小径化が防止される。よって、切刃とガイドパッドとのバランスがより長く維持されると考えた。
　しかしながら、本発明者らの検討によれば、切刃へフラットランドを付加するだけではスパイラルマークの発生を防止できないことがわかった。
　その理由は次の通りである。
　フラットランドを設けることにより摩耗による切刃の小径化は確かに防げる。
　その一方、ガイドパッドの摩耗についてはそのまま進行するので、切刃の耐久性が向上した分、ガイドパッドの耐久性が不十分となり、その摩耗がガイドパッドと切刃とのバランスを崩す原因となる。
　この発明は、本発明者らによる以上に知見に基づきなされたものであり、その第１の局面は次のように規定される。即ち、
　ヘッド本体、切刃、第１のガイドパッド及び第２のガイドパッドを備え、前記切刃、前記第１のガイドパッド及び前記第２のガイドパッドは前記ヘッド本体の先端外周縁にロウ付けされ、前記切刃からみて前記ヘッド本体の回転方向下流側に前記第1のガイドパッド及び前記第２のガイドパッドが順に配置される深穴加工用ドリルヘッドであって、
　前記切刃の先端側外周縁にはフラットランドが設けられ、
　前記ヘッド本体の回転中心から前記切刃の先端側外周縁までの第１の動径と該回転中心から前記第２のガイドパッドの主ガイド面までの第３の動径とは等しく、かつ前記ヘッド本体の回転中心から前記第１のガイドパッドの主ガイド面までの第２の動径は前記第１の動径より小さい、ことを特徴とする、深穴加工用ドリルヘッド。
　このように規定される第１の局面のドリルヘッドによれば、フラットランドを設けることにより、切刃による切削後の山谷が小さくなり、バーニッシングのためにガイドパッドの主ガイド面に要求されるワークに対する作用力も小さくなる。
　その結果、バーニッシング作用を専ら担う第１のガイドパッドの主ガイド面に要求されるワークへの作用力が小さくて済むようになり、第１のガイドパッドの主ガイド面を多少ひっこめても（ヘッド本体の回転中心から第１のガイドパッドの主ガイド面までの第２の動径を当該回転中心から切刃の先端側外周縁（即ちフラットランド）までの第１の動径より小さくしても）、充分にバーニッシングがなされる。更には、第１のガイドパッドの主ガイド面にかかる負荷も小さくなりその摩耗度合いが小さくなる。これにより、第１のガイドパッドにも充分な耐久性が確保され、フラットランドを形成することによる径小を防止した切刃と相まって、第１の局面で規定されるドリルヘッドでは、切刃とガイドパッドのとのバランスが確実にかつ長期間維持される。その結果としてスパイラルマークの発生を防止しつつ長期間のドリルヘッドの使用が可能となり、高いスループットが実現できる。
　なお、切刃から遠い位置にある第２のガイドパッドは経験上ほとんど摩耗することがない。
図１はこの発明の実施形態のドリルヘッド１を示し、図１（Ａ）は正面図、図１（Ｂ）は側面図を示す。 図２はこの発明の実施形態のドリルヘッド１における切刃１１，１３，１５及びガイドパッド２１，２３の配置関係を示す概念図である。 図３は外周刃１１（切刃）に先端外周縁１６に形成されたフラットランドを示す部分拡大図である。 図４はドリルヘッドの切刃１１，１３，１５及びガイドパッド２１，２３にワークからかかる反力を示す概念図である。 図５はドリルヘッド１をアダプタ３０に取り付けた状態を示す側面図である。 図６はこの発明の他の実施形態のガイドパッド１２１の平面図である。 図７は同じく側面図である。 図８は図６におけるVIII-VIII線断面図である。 図９はガイドパッドの新規な製造方法に用いるガイドパッドピース２００の構成を示す。
　以下、図例を参照しながらこの発明を更に詳細に説明する。
　図１は実施形態のドリルヘッド１を示し、図１（Ａ）は正面図、同（Ｂ）は側面図である。
　このドリルヘッド１は多段円筒形状のヘッド本体３と刃部１０とを備えてなる。
　ヘッド本体３は刃部１０を取り付ける頭部５（ヘッドシャンク）とアダプタ３０（図５参照）へ螺合されるネジシャンク６－９とを備え、両者は溶接される。ネジシャンクは３つの基準円筒部７－９とネジ部６とを備える。
　刃部１０は外周刃１１（切刃）、中間刃１３及び中心刃１１からなる切刃群並びに第１のガイドパッド２１及び第２のガイドパッド２３からなるガイドパッド群から構成される。
　切刃群１１、１３、１５でワークの材料を切削し、その切屑は頭部５の先端の開口部２６、２７から潤滑油により内部へ流し込まれる。ここに、外周刃１１の先端外周縁１６がワークの材料に干渉してこれ切削し、穴の内周面を形成する。
　この発明では、外周刃１１の先端外周縁１６がフラットランドとされている。
　図２は外周刃１１と第１及び第２のガイドパッド２１、２３の配置関係を模式的に表している。
　外周刃１１はその先端外周縁１６がフラット、即ちドリルヘッドの軸と平行に形成されてフラットランドとなる（図３参照）。フラットランドよりもと側の部分（図２、３で右側の部分）にはバックテーパが形成されている。
　フラットランドの長さＺはヒールクリアランスＸより若干短いものとする。この例では両者の差を０．２ｍｍとしたが、特に限定されるものではなく０．１～０．３ｍｍの範囲内で任意に選択できる。
　なおヒールクリアランスＸとは、外周刃１１の外周縁の先端とガイドパッド２１、２３の主ガイド面（ワークに接触する部分）の先端部との間の距離を指す。フラットランドの長さＺ≧ヒールクリアランスＸとすると、外周刃１１により形成された穴内周面の段差の全域へガイドパッド２１、２３を当てつけることができなくなり、バーニッシング作用に支障をきたすおそれがあるので好ましくない。
　第１のガイドパッド２１は、外周刃１１からみて、回転方向下流側に約９０度遅れて配置されている。第２のガイドパッド２３は第１のガイドパッド２１からさらに約９０度遅れて配置されている（即ち、外周刃１１から約１８０となる）。
　第２のガイドパッド２３の外周縁はその先端側が面トリされている（面とり部２８）、外周縁においてワークに干渉する領域が主ガイド面２４である。
　なお、第１のガイドパッド２１と第２のガイドパッド２３とは同一形状を有し、ドリルヘッド１の軸方向において同一位置に配置されている。従って、図面簡素化の見地から図２（Ｂ）では第２のガイドパッド２３のみを表記してある。
　勿論、第１のガイドパッド２１と第２のガイドパッド２３とを異なる形状のものとし、及び／又は第１のガイドパッド２１と第２のガイドパッド２３の軸方向位置を偏移させることもできる。その場合、ヒールクリアランスは第１のガイドパッド２１の主ガイド面２２の先端から外周刃１１の外周縁の先端までの距離とする。第１のガイドパッド２１が専らバーニッシング作用を担うからである。
　図２（Ａ）に示す通り、ドリルヘッド１の回転中心Ｐは外周刃１１の先端外周縁１６と第２のガイドパッド２３の主ガイド面２４とで規定される。回転中心Ｐから外周刃１１の先端外周縁１６までの距離（第１の動径ａ）と回転中心Ｐから第２のガイドパッドの主ガイド面２４までの距離（第３の動径ｃ）とは同一であり、第１の動径ａと第３の動径ｃとの和がワークの穴の内径φＤとなる。
　なお、第２のガイドパッド２３の主ガイド面２４の動径ｃはその中央部分で穴の内周面の半径（Ｄ／２）と等しく、両サイドで小さくされている。
　この第２のガイドパッド２３の主ガイド面２４はワークに形成された穴の内周面に当接して専ら外周刃１１の位置を安定させる。この主ガイド面２４に対するワークからの反力は、第１のガイドパッド２３のそれに対するものより小さいので（図４参照）、この主ガイド面２４の摩耗度合いは小さい。
　図４において各切刃１１，１３，１５及び各ガイドパッド２１，２３にかかるワークからの反力を矢印で示した。ドリルヘッド１の回転に伴い最初にワークに干渉する部分は外周刃１１と中心刃１５であり、ワークからこれらにかかる反力Ａが最大になる。中間刃１３にかかる反力Ｂは、その方向が反力Ａの反対方向になる。従って、ベクトルとしての反力Ａと反力Ｂとの差を各ガイドパッド２１，２３で支えることとなるが、反力Ａ及び反力Ｂの向きから、反力Ａと反力Ｂとの差は専ら第１のガイドパッド２１にかかることがわかる。
　第１のガイドパッド２１は第２のガイドパッド２３と同一形状であるので、その主ガイド面２２はその中央部分で穴の内周面の半径（Ｄ／２）と等しく、両サイドで小さくされている。
　第１のガイドパッド２１の主ガイド面２２とドリルヘッド１の回転中心Ｐとの距離（第２の動径ｂ）は第１の動径ａや第３の動径ｃより小さい。この例では両者の差（クリアランスＳ）を０．０１～０．１ｍｍとした。
　図４で説明したワークからの反力に加えて、外周刃１１はワークに対して切れ込み方向へ進もうとするので、その後に続く第１のガイドパッド２３は、外周刃１１が切り開いた穴の内周面へ強く押し付けられる。その結果その周ガイド面２２がバーニッシング作用を奏する。
　従来のドリルヘッドでは第１の動径ａと第２の動径ｂとを等しくしていた。これにより、第１のガイドパッド２１の主ガイド面２２による強力なバーニッシング作用を得ることができた。従来のドリルヘッドにおいては外周刃の先端外周縁にフラットランドが形成されていないので、外周刃が切り開いた面にはバックテーパの影響で微小な段差が現れていた。第１のガイドパッド２３による強力なバーニッシング作用によりこの段差が消されていた。
　この発明では外周刃１１の先端外周縁１６がフラットランドとされているため、外周刃１１が切り開いた面にはバックテーパの影響による段差が殆ど現れない。従って、第１のガイドパッド２１に要求されるバーニッシング作用も小さくなる。
　そこで、図２（Ａ）に示す通り、外周刃１１の先端外周縁と第２のガイドパッド２３の主ガイド面２４とで規定される仮想円周（＝穴の内周）からその内側へ第１のガイドパッド２１の主ガイド面２２を僅かに引っ込めた。即ち、第２の動径ｂ＜第１の動径ａ＝第３の動径ｃとした。
　これにより、第１のガイドパッド２１の主ガイド面２２がワークから受ける反力が小さくなり、その摩耗が抑制される。よって、第１のガイドパッド２１は必要なバーニッシング機能を奏するとともにその耐久性が向上する。
　このようにして外周刃１１と第１のガイドパッド２１の耐久性がともに向上した結果、外周刃とガイドパッドのバランスの安定が長期間維持されることとなる。よって、ドリルヘッド１の安定加工時間が伸びることとなり、スパイラルマークを発生させない穿孔作業期間が長くなる。よって、深穴の穿孔作業のスループットが向上する。
　以上説明したドリルヘッド１は、鋳造されたヘッド本体１０へ未研磨の各切刃１１，１３，１５及び各ガイドパッド２１，２３をロウ付けし、その後ＣＮＣ装置を用いて各切刃１１，１３，１５及び各ガイドパッド２１，２３を精密に研磨することにより得られる。
　図５は、実施形態のドリルヘッド１をアダプタ３０へ組み付けた状態を示す。このアダプタ３０の連結部３１がボーリングバー（図示せず）の先端部へ螺合される。
　この例では、アダプタ３０の外周面にスクリュー３５が設けられている。このスクリュー３５の外径寸法はドリルヘッド１の外形寸法φＤより僅かに小さい（両者の差は約０．１ｍｍ）。アダプタ３０の回転に伴い、アダプタ３０の外周に供給された潤滑油のドリルヘッド１側へ流速が加速され、もって切屑の排出がより円滑に行えることとなる。これにより、切刃１１，１３，１５及びガイドパッド２１，２３の耐久性が向上する。
　スクリュー３５の形状、枚数、形成段数は任意に設計可能である。
　スクリュー３５は、また、ドリルヘッド１の位置を安定させる機能も奏する。
　図６～図８には改良された第１のガイドパッド１２１を示している。
　図６は第１のガイドパッド１２１をその主ガイド面１２２側からみた平面図であり、図７は同側面図であり、図８は図６におけるVIII-VIII支持線断面図である。なお、図１及び図２と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
　この第１のガイドパッド１２１の主ガイド面１２２には第１の領域Ｆと第２の領域Ｇとが含まれている。
　第１の領域Ｆの動径Ｒｆは穴の半径（Ｄ／２）（＝第１の動径ａ、第３の動径ｃ）と等しくすることが好ましい。第２の領域Ｇは穴の周面に干渉しないものとし、その動径Ｒｇは半径（Ｄ／２）より小さくなる。
　なお、主ガイド面１２２には図７に示すとおりバックテーパが形成されているので、第１の領域Ｆの動径Ｒｆは、先端縁（面トリ部２８との境界Ｚ＝０）の動径をＲｆ（０）としたとき、Ｚ方向（図６、７参照、図８では紙面厚さ方向）に漸移するにつれ小さくなり、その動径Ｒｆ（Ｚ）はＲｆ（０）－ｔ*Ｚ／ｌで表わされる。なお、動径Ｒｆ（Ｚ）を常にＲｆ（０）と等しくしてもよい。
　領域Ｇの動径Ｒｇ（Ｚ）は次のようにあらわされる。
　Ｒｇ（Ｚ）＜Ｒｆ（Ｚ）＝Ｒｆ（０）－ｔ*Ｚ／ｌ
　なお、第１の領域Ｆと第２の領域Ｇと境界においては曲率が連続的に変化し、両領域Ｆ及びＧは円滑に連続されているものとする。第１の領域Ｆと第２の領域Ｇとはその曲率が連続的に変化し、円滑につながるのが望ましいが、そうでなくてもよい。
　主ガイド面１２１を平面から見たときの第１の領域Ｆの幅ｆはＺ方向に向けて漸次幅広になる部分を有する（ｆ（０）＜ｆ（Ｚ））。この例では、主ガイド面１２２の先端縁（Ｚ＝０）での幅ｆ（０）は０より大きく、Ｚ方向への変化率ｄｆ（Ｚ）／ｄＺはＺ＝０よりＺ＝ｍまではｄｆ（Ｚ）／ｄＺ＞０、ｍを超えてｎまではｄｆ（Ｚ）／ｄＺ＝０とする。ｍを超えてｎまではｄｆ（Ｚ）／ｄＺ＜０でもよい。
　ｍ及び変化率ｄｆ（Ｚ）／ｄＺは任意に選択可能であり、ｍ＝ｎとしてもよい。
　なお、図２の例ではｍ＝０である。
　図６の例ではｆ（ｚ）が主ガイド面１２２の中心線（Ｚ線に等しい）で二等分されている。換言すれば、第１の領域Ｆは当該中心線に対して、平面視で、線対称に分布している。勿論、主ガイド面１２２は中心線に対して線対称に限られるものではない。
　このように構成された第１のガイドパッド１２１によれば、主ガイド面１２２において第１の領域Ｆが穴の内周面に当接しバーニッシング作用を行なう。ここに、主ガイド面１２２の先端縁（Ｚ＝０）においてその第１の領域Ｆの幅ｆを、主ガイド面の中心線附近に狭く線設定しているので、穿孔開始当初、第１の領域Ｆの中央部分が外周刃１１で切り開かれた穴の内周面に対して確実に当接する。これにより、外周刃１１と第１ガイドパッド１２１との位置・位相関係が設計通りとなり、両者のバランス維持も容易となる。
　このように、主ガイド面１２２において当初に当接する部分を好適な部分（この例では、その中心線部分）に絞り込むことにより、穿孔作業進行に伴う主ガイド面１２２の摩耗も予定通りに進行する確率が高まる。これにより、第１ガイドパッド１２２の耐久性が向上する。
　加工開始直後の初期摩耗時においては、切刃およびガイドパッドの摩耗状態のばらつきから、各刃の位相関係が不安定になりやすい。そこで、ガイドパッドの当初接触面（第１の領域のＺ＝０の部分）が幅狭に形成されている上記構成のガイドパッドを用いることにより、ガイドパッドと加工穴内面の接触部の位相の安定化を図る。初期摩耗を超えれば、安定した加工が可能となるので、第１の領域Ｆを徐々に広幅としてその耐久性を確保する。
　第２のガイドパッドについても、上記第１のガイドパッドと同様に、その主ガイド面を改良することもできる。即ち、その主ガイド面に第１の領域と第２の領域を設け、第１の領域Ｆの動径Ｒｆを穴の半径（Ｄ／２）（＝第１の動径ａ、第３の動径ｃ）と等しくし、第２の領域Ｇの動径Ｒｇを穴の半径（Ｄ／２）より小さくする。
　その他、特開平２０１０－１５５３０３号公報に開示の第３のガイドパッドも、第１のガイドパッドと同じ設計思想を適用できる。
　図６～図８に示したガイドパッド１２１も未研磨状態のガイドパッドをヘッド本体へロウ付けした後、ＣＮＣ装置を用いて研磨することにより形成できる。
　更には、図９（Ａ）に示すように、未研磨状態のガイドパッドピース２００の表面へ金属窒化物等からなる高硬度の材料層２０１をＰＶＤ等の周知の方法で積層させる。このとき、ガイドパッドピース２００の表面の動径は穴の内周面の半径（Ｄ／２）と等しいので、高硬度材料層２０１の表面の動径も穴の内周面の半径と等しくなる。ここに、第１の領域Ｆに対応する形状に高硬度材料層２０１を形成しておけば（図９（Ｂ）参照）、第１の領域Ｆの形状を簡易、かつ確実に形成できる。第１の領域Ｆの形成が安定することにより、ガイドパッドの耐久性も安定する。
　図６～図９に示したガイドパッドは、図１及び図２に示した新規構成のドリルヘッドに好適であるばかりでなく、汎用的なドリルヘッドに適用することも可能である。
　本発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様も本発明に含まれる。
　以下、次の事項を開示する。
（１）　深穴加工用ドリルヘッドのヘッド本体の先端外周縁にロウ付けされるガイドパッドであって、その主ガイド面は穴の内周面の半径と同じ長さの第１の半径を有する第１の領域と該第１の半径より小さい動径を有する第２の領域を備え、
　前記第１の領域は前記主ガイド面の先端縁より後端側に向けて幅広となる、ことを特徴とするガイドパッド。
　このように規定される（１）に規定のガイドパッドによれば、第１の領域が主ガイド面の先端縁において狭く設定されている。切刃との関係上主ガイド面の先端縁において穴の内周縁へ当接すべき部分とこの狭い部分とを一致させることにより、当該狭い部分（即ち、設計上、主ガイド面において穴の内周面へ当接させるべき部分）が穴の内周面に対して確実に当接する。これにより、切刃とガイドパッドとの位置・位相関係が設計通りとなり、両者のバランス維持も容易となる。
　このように、ガイドパッドの主ガイド面において当初に当接する部分を好適な部分（例えばその中心線部分）に絞り込むことにより、穿孔作業進行に伴う主ガイド面の摩耗も予定通りに進行する確率が高まる。これにより、第１のガイドパッドの耐久性が向上する。
（２）　前記主ガイド面の中心線に対して、該主ガイド面の平面視で、前記第１の領域は線対称に分布している、ことを特徴とする（１）に記載のガイドパッド。
（３）　前記主ガイド面の表面に高硬度材料層が積層され、前記第１の領域は該高硬度材料層で規定される、ことを特徴とする（１）又は（２）に記載のガイドパッド。
（４）
　（１）～（３）の何れかに記載のガイドパッドを備える深穴加工用ドリルヘッド。
１　ドリルヘッド
３　ヘッド本体
１０　刃部
１１　外周刃（切刃）
１６　先端外周縁のフラットランド
２１　第１のガイドパッド
２２，２４　主ガイド面
２３　第２のガイドパッド
３０　アダプタ

Claims (6)

  1. 　深穴加工用ドリルヘッドのヘッド本体の先端外周縁にロウ付けされるガイドパッドであって、その主ガイド面は穴の内周面の半径と同じ長さの第１の半径を有する第１の領域と該第１の半径より小さい動径を有する第２の領域を備え、
    　前記第１の領域は前記主ガイド面の先端縁より後端側に向けて幅広となる、ガイドパッド。
  2. 　前記主ガイド面の中心線に対して、該主ガイド面の平面視で、前記第１の領域は線対称に分布している、請求項１に記載のガイドパッド。
  3. 　前記主ガイド面の表面に高硬度材料層が積層され、前記第１の領域は該高硬度材料層で規定される、請求項１又は２に記載のガイドパッド。
  4. 　請求項１～３の何れかに記載のガイドパッドを備える深穴加工用ドリルヘッド。
  5. 　ヘッド本体、切刃、第１のガイドパッド及び第２のガイドパッドを備え、前記切刃、前記第１のガイドパッド及び前記第２のガイドパッドは前記ヘッド本体の先端外周縁にロウ付けされ、前記切刃からみて前記ヘッド本体の回転方向下流側に前記第1のガイドパッド及び前記第２のガイドパッドが順に配置される深穴加工用ドリルヘッドであって、
    　前記切刃の先端側外周縁にはフラットランドが設けられ、
    　前記ヘッド本体の回転中心から前記切刃の先端側外周縁までの第１の動径と該回転中心から前記第２のガイドパッドの主ガイド面までの第３の動径とは等しく、かつ前記ヘッド本体の回転中心から前記第１のガイドパッドの主ガイド面までの第２の動径は前記第１の動径より小さく、
    　請求項１～３のいずれかに規定のガイドパッドを前記第１のガイドパッド及び前記第２のガイドパットに用いる、深穴加工用ドリルヘッド。
  6. 　前記切刃のフラットランドの長さはヒールクリアランスより０．１～０．３ｍｍ短く、前記第１の動径と第２の動径との差は０．０１～０．１ｍｍである、請求項５に記載の深穴加工用ドリルヘッド。
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