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発明の名称 スローアウェイ式ドリル
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−277022(P2001−277022A)
公開日 平成13年10月9日(2001.10.9)
出願番号 特願2000−99026(P2000−99026)
出願日 平成12年3月31日(2000.3.31)
代理人
発明者 小島 義秀
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】切刃を前端に形成したスローアウェイチップと、軸状のドリル本体と、このドリル本体の端部に設けられ、スローアウェイチップを挟んで保持する一対の挟持片とを備え、上記スローアウェイチップは、孔の中央部を削る内刃と孔の周縁部を削る外刃とを有し、上記外刃の前逃げ角が上記内刃の前逃げ角よりも小さいことを特徴とするスローアウェイ式ドリル。
【請求項2】前記内刃の前逃げ角が9〜12°、外刃の前逃げ角が6〜10°であることを特徴とする請求項1記載のスローアウェイチップ。
【請求項3】切刃を前端に形成したスローアウェイチップと、軸状のドリル本体と、このドリル本体の端部に設けられ、スローアウェイチップを挟んで保持する一対の挟持片と、この挟持片の側方に形成された切屑処理面とを備え、上記ドリル本体の少なくとも一方の挟持片前端面に形成した逃げ角のうち、上記切屑処理面に隣接する部分が、他より小さく形成されていることを特徴とするスローアウェイ式ドリル。
【請求項4】上記挟持片端面に形成した逃げ角のうち、切屑処理面に隣接する部分が0〜5°の範囲内であることを特徴とする請求項3記載のスローアウェイチップ式ドリル。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、穿孔加工に使用するスローアウェイ式ドリルに関するものである。
【0002】
【従来の技術と課題】穿孔加工に使用するドリルとして、その全体が一体に形成された通常のソリッド型ドリルの他に、ドリル本体(ホルダー)と別体のスローアウェイチップ上に切削用の刃を形成し、それをドリル本体の先端に、ネジ等によって着脱自在に装着できるようにした、いわゆるスローアウェイ型ドリルがある。
【0003】このスローアウェイ型ドリルには、2チップ型のものと1チップ型のものとがあり、このうち前者の2チップ型のスローアウェイ型ドリルは、例えば特開平10−29108号公報に記載されているように、穴の中央部を削る内刃を有するチップと、穴の周縁部を削る外刃を有するチップの2つのチップを、ドリル本体の先端に装着することで構成されている。そして上記公報記載の発明では、1つのチップ上に内刃と外刃の両方を形成しておき、ドリル本体に装着する向きと位置とによって同じチップを内刃チップもしくは外刃チップとして兼用できるようにも構成されている。
【0004】しかし、この2チップ型の構成は、加工径の大きな大型のドリルには適しているものの、例えば加工径がφ10前後よりも小さい小型のドリルにこれを適用しようとすると、ドリル本体の先端にチップ取り付けのためのスペースや、あるいは切屑排出のためのスペースが十分に確保できなかったり、チップ取り付けのためのネジが非常に小さなものとなって十分な取り付け強度が得られなかったりするといった問題があった。
【0005】一方、前記1チップ型のスローアウェイドリル(以下『1チップドリル』と略称する)としては、例えば特開平10−328918号公報に記載されているように、従来のソリッド型ドリルの先端形状と類似した、穿孔方向に臨み、かつドリルの回転軸上に位置する頂部から、それぞれ両側へ延びる一対の、加工孔の半径の全長に亘る長い刃稜を有するチップを使用したものが一般的である。
【0006】しかし、上記のチップ形状では、穿孔時にチップに加わる切削抵抗が大きいため、1つのチップを、上記公報の図にみるように2本のネジでもってドリル本体の先端に強固に固定する必要がある上、チップの肉厚を大きくとる必要があり、その分、切屑排出のためのスペースを確保するのが容易でないという問題があった。
【0007】そこで、発明者は先に、孔の中央部を削る内刃と、孔の周縁部を削る外刃とを、2チップ型のスローアウェイ型ドリルにおける内刃チップの内刃、および外刃チップの外刃の配置と同様の配置として1つのチップ上に形成した、2チップ類似の、1チップ型のスローアウェイチップを開発した(特開平11−188518号公報)。
【0008】上記2チップ類似の1チップ型スローアウェイチップ(以下『類似1チップ』と略称する)において内刃は、孔の中央部を削るに足る長さを有していれば良く、また外刃も、孔の周縁部を削るに足る長さを有していればよいため、従来の1チップドリルのものに比べて、穿孔時にチップに加わる切削抵抗を低減することができ、内刃および外刃の部分の肉厚を小さくし、ドリル本体への取付けネジを1本として、切屑排出のためのスペースを確保することが可能となった。
【0009】そこで発明者は、今般、類似1チップおよびそのドリル本体についてさらに検討した結果、上記公報に記載の構造では、特に切刃部分の強度の点と切屑の排出性の点でさらに改善の余地があることを見出した。
【0010】本発明の目的は、類似1チップに関し、従来に比べて切刃部分の強度が大きく、また、切屑の排出性が向上した、新規なスローアウェイ式ドリルを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段および発明の効果】スローアウェイ式ドリルでは、穴底と前逃げ面との干渉を起こさないため、スローアウェイチップの前逃げ面との間に適当な角度の前逃げ角を有する必要があり、従来のスローアウェイ式ドリルでは、スローアウェイチップ(以下、チップと略称する)の内刃側と外刃側の前逃げ面に、穴底との干渉を起こさないための単一の前逃げ角を有していた。
【0012】これに対して本発明者は鋭意検討の結果、外刃の前逃げ面は内刃に比べて穴底面に対して干渉しにくく、外刃の前逃げ面は内刃の前逃げ面に比べて大きくすることが可能であることを見出した。
【0013】この点について以下説明する。チップの内刃は前逃げ面を大きくする必要がある。これは、切刃上の特定のポイントにおける加工中の軌跡(螺旋運動軌跡)の穿孔方向に対する角度が内側ほど大きくなるためである。これに対して、外刃は前記切刃上の特定のポイントにおける加工中の軌跡(螺旋運動軌跡)の穿孔方向に対する角度が外側ほど大きいので内刃に比べて前逃げ角が小さくても良い。
【0014】そこで、請求項1の発明は、この点に着目し、切刃を前端に形成したスローアウェイチップと、軸状のドリル本体と、このドリル本体の端部に設けられ、スローアウェイチップを挟んで保持する一対の挟持片とを備え、上記スローアウェイチップは、孔の中央部を削る内刃と孔の周縁部を削る外刃とを有し、上記外刃の前逃げ角が上記内刃の前逃げ角よりも小さいことを特徴とするスローアウェイ式ドリルを提供するものである。
【0015】本構成では、コーナー部を有するため刃先強度を大きくする必要がある外刃部分の前逃げ角を内刃の前逃げ角に比べて小さくしたことにより、刃先角度を大きくすることができる。これにより、外刃の強度を向上させることができる。
【0016】請求項2の発明は、請求項1において、内刃の前逃げ角が9〜12°、外刃の前逃げ角が6〜10°であることを特徴とする。
【0017】本構成によれば、内刃と外刃ともに穴底と干渉することなく、且つ、外刃の強度向上が顕著となる。
【0018】次に、本発明者等は切屑の排出性について鋭意検討を加えた結果、切屑の排出方向が何らかの原因で瞬間的に変化し、穴底側へ向かってしまった場合に、この切屑がドリル本体の前逃げ面と穴底との間に入り込むと、切屑の詰まりの原因となることを見出した。そして、切屑が瞬間的に穴底側へ向かった場合であっても、ドリル本体の前逃げ面と穴底との間に入り込むところまで到達せず、チップポケットによってフルート溝に向けて切屑が案内できる場合には、切屑の排出性は悪化することがないことを見出した。
【0019】そこで、請求項3の発明は、切刃を前端に形成したスローアウェイチップと、軸状のドリル本体と、このドリル本体の端部に設けられ、スローアウェイチップを挟んで保持する一対の挟持片と、この挟持片の側方に形成された切屑処理面とを備え、上記ドリル本体の少なくとも一方の挟持片前端面に形成した逃げ角のうち、上記切屑処理面に隣接する部分が、他より小さく形成されていることを特徴とするスローアウェイ式ドリルを提供するものである。
【0020】本構成では、挟持片の端面は、切屑処理面に隣接する部分の逃げ角をその他の部位の逃げ角よりも小さくしたことにより、切屑処理面に隣接する部分側の前逃げ面と穴底との間のスペースを小さくした。これにより、ドリル本体の端面と穴底との間に切屑が入り込んでしまうことを防止する。
【0021】請求項4の発明は、請求項3において、挟持片端面に形成した逃げ角のうち、切屑処理面に隣接した部分が0〜5°の範囲内であることを特徴とするものである。
【0022】本構成では、ドリル本体が穴底と干渉することなく切刃の強度を向上させ、かつ、切屑の排出性を良好なものとする効果が顕著となる。
【0023】
【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
【0024】図1(a)および(b)は本発明の一実施の形態のスローアウェイ式ドリルの分解斜視図であり、図1(a)はチップの正面側から見た分解斜視図であり、図1(b)はチップの背面側から見た分解斜視図である。
【0025】これらの図を参照して、スローアウェイチップ1は、穿孔方向の前端に穴の中央部を削る内刃11と、穴の周縁部を削る外刃12とを形成している。スローアウェイチップ1は、内刃11を形成する板状の第1のブロック13と、外刃12を形成する板状の第2のブロック14とを一体に形成したものである。
【0026】第1のブロック13と第2のブロック14とは、互いに重なり合う部分15を残して、その板面方向に相互にずらされたような形状をなしている。上記の重なり合う部分15での板厚方向に貫通する貫通孔1aが形成されている。この貫通孔1aはチップ1をドリル本体2に取り付けるための取付ねじ3を挿通させるためのものである。
【0027】チップ1は互いに背中合わせの2表面(すなわち、各ブロック13、14の外側の表面に相当)に、一対の被挟持面としての第1の座面1bおよび第2の座面1cを形成しており、上記の貫通孔1aはこれら第1および第2の座面1b,1cに開口している。
【0028】図2を参照して、チップ1は、ドリル本体2の穿孔方向の後部に設けられたポケット23の底により受けられる後部座面1dとを備える。また、チップ1は、内刃11を備える第1ブロック13の後端隅部に一対の被挟持座面1b,1cの間に連続する切り欠き凹部1gを有する一方、ドリル本体の側面図である図3(a)、および取付ねじ3にてチップ1を取り付けた状態のドリル本体の別角度からの側面図である図3(b)を参照して、ドリル本体2は軸状のドリル本体4とシャンク5とを同軸上に設けており、シャンク5の周面の一部には、当該ドリル本体2がツールホルダ(図示せず)に取り付けられたときに回り止めの働きをする平坦面5aが形成されている。
【0029】図1(a)および(b)並びに図2(a)を参照して、ドリル本体4の前端にはチップ1を挟んで挟持するための一対の挟持片21,22が形成されており、これら一対の挟持片21,22の挟持面26,27間に、チップ1を挿入するためのポケットが区画されている。このポケット23にチップ1を挿入した状態で、取付ねじ3を挟持片21の貫通孔21aおよび貫通孔1aに挿通させ、挟持片22のねじ孔22aにねじ込むことにより、チップ1がドリル本体2に挟持固定される。
【0030】一方の挟持片21は内刃11を形成する第1のブロック13に対応して、その挟持面26が第1のブロック13としての第1の座面1bに当接する。他方の挟持片22は外刃12を形成する第2のブロック14に対応して、その挟持面27が第2のブロック14の被挟持面としての第2の座面1cに当接する。そして、前記挟持片21、22の側方には、切屑処理のための切屑処理面21b,22bが形成されている。
【0031】また、ドリル本体の周面には、穿孔加工時の切屑を加工穴の外へ排出するためのらせん状のフルート溝24,25が形成されている。
【0032】さらに、シャンク5の端部からドリル本体の基端部にかけて、その中心を貫くようにして冷却液を流す孔からなる大径の第1の通液孔6が形成され、また、この第1の通液孔6に連通して、ドリル本体の基端部からポケット23の底にまで達する挟持片21の挟持面26には、上記第2の通液孔7に連通し、挟持片21の基端から先端まで達する断面片円弧状をなす通液溝8が形成されている。
【0033】前記通液溝8は、チップ1の前記切り欠き凹部1gと重なるようになっており、この切り欠き凹部1gを通液路とし、冷却液を切屑排出用の内刃側フルート溝24内に排出する[図1(b)参照]ことができる。そして、内刃側フルート24溝内に冷却液を排出することにより、傘状に重なって形成され、排出性があまり良くない内刃からの切屑を確実に孔外に排出させることが可能となる。
【0034】ところで、本発明の重要な特徴は、スローアウェイ式ドリルを構成するチップの前逃げ面の構成に特徴を持たせたことにより、刃先の強度と切屑の排出性を向上させたことである。以下、それら特徴について説明する。
【0035】図1のI−I断面図である図4、II−II断面図である図5を参照して、チップ1は、前記内刃11の前逃げ角α1が外刃12の前逃げ角α2よりも大きい。
【0036】この点について以下説明する。チップ1の内刃11は前逃げ角α1を大きくする必要がある。これは、切刃上の特定のポイントについて加工中の軌跡(螺旋運動軌跡)の穿孔方向角度が内側ほど大きくなるためである。これに対して、外刃12は前記切刃上の特定のポイントについて加工中の軌跡(螺旋運動軌跡)の穿孔方向角度が外側ほど大きいので内刃に比べて前逃げ角が小さくても良い。例えば、図6を参照して、穿孔加工時の内刃のポイントP1において螺旋運動軌跡L1における、穿孔方向に対する角度β1は、外刃のポイントP2の螺旋運動軌跡L2における、穿孔方向に対する角度β2よりも小さく、そのため、内刃11側では穴底面との干渉を避けるため、大きな逃げ角が必要となり、他方、外刃12側では相対的に小さな逃げ角でも良い。
【0037】そこで、本発明では、この点に着眼し、前記内刃11の前逃げ角α1より外刃12の前逃げ角を小さくしたことにより、刃先角度を大きくしたことを重要な特徴とする。これにより、コーナー部を有する外刃12の強度を向上させることができる。
【0038】前記内刃の前逃げ角α1と、外刃の前逃げ角α2は、α1>α2の関係である限り、特に大きさが限定されるものではないが、内刃の前逃げ角α1が9〜12°、外刃の前逃げ角α2が6〜10°の範囲内であることが好ましい。
【0039】前記内刃の前逃げ角α1が9°未満の場合、穴底との干渉が起こりやすい傾向があり、他方、12°を超えると、切刃の強度が小さくなる傾向がある。また、外刃の前逃げ角α2が6°未満の場合、穴底との干渉が起こりやすい傾向があり、他方、10°を超えると、切刃の強度が小さくなる傾向がある。
【0040】また、本発明は特にドリル本体の端面の逃げ角につい着眼し、下記構成により、切屑の排出性を向上させることを可能としたものである。以下にその特徴を具体的に説明する。
【0041】図1のIII−III断面図である図7、IV−IV断面図である図8を参照して、挟持片21、22の端面は、切屑処理面21b,22bに隣接する部位の逃げ角γ1がその他の部位の逃げ角γ2よりも小さい。前記チップ1は、このような構成により、切屑が瞬間的に穴底側へ向かった場合であっても、ドリル本体2の端面と穴底との間に入り込むことが防止される。したがって、切屑の排出性が良好なものである。
【0042】前記切屑処理面21b,22bに隣接する部位の逃げ角γ1と、その他の部位の逃げ角γ2は、γ1<γ2の関係である限り、特に大きさが限定されるものではないが、切屑処理面21b,22bに隣接する部位の逃げ角γ1が0°〜5の範囲内であることが好ましい。前記切屑処理面21b,22bに隣接する部位の逃げ角γ1が0°未満の場合、穴底との干渉が起こりやすい傾向があり、他方、5°を超えると、ドリル本体2の端面と穴底との間に切屑が入り込みやすくなる傾向がある。
【0043】なお、端面をこのような構成にするのは、挟持片21、22の両方でなくても良く、片方のみであっても構わない。
【0044】次に、本実施形態のスローアウェイ式ドリルが有するその他の特徴について説明する。
【0045】図1のV−V断面図である図9を参照して、ドリル本体2の前記内刃側フルート溝24の断面形状は、2円弧形状に形成している。これにより、傘状に重なって形成され、排出性があまり良くない内刃からの切屑が、どちらか1つの円弧に緩やかに嵌合し、ドリル本体の径方向の揺れが小さく、排出されていくので、切屑の詰まりを発生し難くすることが可能となる。
【0046】また、図3を参照して、前記ドリル本体2は、外刃側切屑処理面21bの上稜線27を外刃側フルート溝25の上稜線25aの最っとも穿孔方向寄りの点Nよりも外側に張り出させたものである。これにより、外刃側切屑処理面21bの上方部分に、屋根(張出部分)が形成されることにより、切屑の径が大きくなり過ぎることを抑制できる。これにより、切屑の排出性を良好とすることが可能である。
【0047】前記張出量wは、特に限定されるものではないが、特に0.5〜1.2mmの範囲内であることが好ましい。wが0.5mm未満では、切屑の径を小さくする作用が弱く、他方、1.2mmより大きいと切屑の排出性が悪化する傾向がある。
【0048】なお、本発明のスローアウェイ式ドリルの構成は、以上で説明した図の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜、設計変更を施すことができる。




 

 


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