JP2012508654A - ドリル用切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、同一の形状のインサートを有し、１つのチップフルートから１本のチップが排出され得るドリリング切削工具に関する。
【解決手段】切削工具は、チップフルートを備えている本体と、前記チップフルートの端部に形成されているインサートポケットに配置される取替え可能な内側切削インサート及び外側切削インサートとを備える。前記内側切削インサートは、前記外側切削インサートに比べて前記本体の中心軸線に近く配置され、前記内側切削インサート及び外側切削インサートは同一の形状を有し、ドリリング加工時に深さ加工のための下部切削刃を有する。前記外側切削インサートを前記中心軸線に対して約半回転させた仮想の切削インサートと前記内側切削インサートとが重畳する部位で前記内側切削インサートの下部切削刃は、前記仮想の切削インサートの下部切削刃に比べてさらに下方に配置される。
【選択図】図３

Description

本発明は、ドリル用切削工具に関し、特に、チップフルートの端部に形成されているインサートポケットに配置される取替え可能な内側切削インサート及び外側切削インサートを有するドリル用切削工具に関するものである。

ドリルは、切削刃がドリル本体と一体に形成されるか、もしくは別個に形成されるかによって、ソリッドタイプとスローアウェイ（ｔｈｒｏｗａｗａｙ）タイプに区分できる。スローアウェイタイプのドリルは、ドリル本体の端部に形成されているインサートポケットに配置される取替え可能な切削インサートを備える。スローアウェイタイプにおいて、切削インサートは、ドリル本体の中心軸線に対して対称的に装着されるか、または非対称的に装着される。

図１及び図２は、従来のスローアウェイタイプであるとともに、切削インサートがドリル本体の中心軸線に対して非対称的に装着されたドリルを示す。図１に示すように、ドリル１は、ドリル本体の中心軸線７に近く配置されている内側切削インサート３と、それから遠く配置されている外側切削インサート５とを備える。図２は、図１に示すドリルの一端部の正面図である。図２には、外側切削インサート５を中心軸線７に対して約半回転させた位置における仮想の切削インサート５´が示されている。説明の便宜上、図２において、外側切削インサート５を回転させるとき、ドリル本体がドリリング加工のために進行する垂直方向の量は無視されている。図２に示すように、外側切削インサート５の仮想の切削インサート５´は、内側切削インサート３と一部重畳する部位を有する。

前記重畳部位において、図２に示すように、内側切削インサート３の下部切削刃１０は、仮想の切削インサート５´の下部切削刃９と交差している。これにより、内側切削インサート３の下部切削刃１０は、切削が行われる間、内側切削インサート３の切削チップを排出させるための１つのフルート（ｆｌｕｔｅ）から２本のチップを発生させる。図２において、切削インサートの下部に示す斜線の長方形１１は、２本のチップが発生する様子を模式的に示したものである。即ち、従来の技術においては、外側切削インサートが既に通り過ぎた切削面を内側切削インサートが通るとき、図２に示すような、交差形態によって２本のチップを形成するようになる。これは、外側切削インサート５の切削チップ排出用フルートでも同様である。

ドリリング作業の際は、１つのフルートから１本のチップが発生することが望ましい。１つのフルートから２本以上のチップが発生する場合、チップの円滑な排出が妨害され、不安定なドリリングを誘発する原因となる。また、容易に切削できない軟鋼のドリリング作業の際にさらに深刻である。

本発明は、上述したような従来の技術の問題点を解決するためのものであり、同一の形状の切削インサートを用いるとともに１つのチップフルートから１本のチップが排出されるドリリング切削工具を提供することにその目的がある。

本発明の他の目的は、内側切削インサート及び外側切削インサートを用いることにより、同一のチップの幅でさらに安定したドリリングを図ることができるドリリング切削工具を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、チップフルートを備えている本体と、前記チップフルートの端部に形成されているインサートポケットに配置される取替え可能な内側切削インサート及び外側切削インサートとを備えるドリル用切削工具を提供する。前記内側切削インサートは、前記外側切削インサートに比べて前記本体の中心軸線に近く配置される。前記内側切削インサート及び外側切削インサートは、同一の形状を有し、ドリリング加工時に前記本体が進行する方向に配置される下部切削刃を有する。前記外側切削インサートを前記中心軸線に対して約半回転させた仮想の切削インサートと前記内側切削インサートとが重畳する部位で、前記内側切削インサートの下部切削刃は、前記仮想の切削インサートの下部切削刃に比べてさらに下方に配置される。前記内側切削インサートの下部切削刃の最下端部が、前記中心軸線から前記本体の半径方向にドリル直径の約１／４の距離に離隔されて配置される。

また、本発明によるドリル用切削工具において、前記内側切削インサートの下部切削刃は、前記本体の半径方向へ行くほど前記本体の進行方向に向かって傾斜している。前記内側切削インサートの下部切削刃が傾斜した角は、望ましくは水平面に対して約０度ないし１０度である。

また、本発明によるドリル用切削工具において、前記内側切削インサートは、前記中心軸線と平行な軸線に対して負の軸方向角を有するように配置される。前記内側切削インサートの負の軸方向角は、望ましくは約０度ないし１０度である。

また、本発明によるドリル用切削工具において、前記内側切削インサートの一部は、前記本体の中心軸線を超えて配置される。前記切削インサートは、略直六面体形状であり、クランピングスクリュが貫通する上面及び下面と、前記上面及び下面を連結する４つの側面とを備え、前記側面の一部にリセスが形成される。前記リセスは、前記側面のうち、前記本体の中心軸線を超えて配置された側面に形成される。

本発明は、スローアウェイタイプであるとともに、切削インサートがドリル本体の中心軸線に対して非対称的に装着されたドリルにおいて、同一の形状の切削インサートを用いるとともに一本のチップが排出されるドリリング切削工具を提供することができる。

また、内側切削インサートによるチップの幅と外側切削インサートによるチップの幅を略均等にすることにより、さらに安定したドリリングを図ることができるドリリング切削工具を提供することができる。

従来の技術のドリルの斜視図である。 図１に示すドリルの一端部の正面図である。 本発明の一実施形態によるドリルの一端部の正面図である。 図３に示すドリルの内側切削インサートが装着された部分の拡大図である。 図４に示すドリルのＡ−Ａ線における断面図である。 本発明の他の実施形態によるドリルの斜視図である。

以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
本発明の実施形態を図面を参照して説明するにおいて、同一の要素については同一の符号を付し、明瞭性のために、なるべく重複しないように相違した部分のみを主に説明する。

図３は、本発明の一実施形態によるドリル１５の一端部を示す。ドリル１５は、本体１７と、取替え可能な内側切削インサート２０及び外側切削インサート２２とを備える。本体１７には、チップを排出させるためのチップフルート１９（ｃｈｉｐ ｆｌｕｔｅ）が提供され、内側切削インサート２０の切削によって発生するチップを排出させるチップフルートと、外側切削インサート２２の切削によって発生するチップを排出させるチップフルートがそれぞれ提供される。

チップフルート１９の端部には、取替え可能な内側切削インサート２０及び外側切削インサート２２を安着させるためのインサートポケットが形成される。内側切削インサート２０及び外側切削インサート２２は、クランピングスクリュのような固定手段２４によってインサートポケットに固く固定される。

内側切削インサート２０と外側切削インサート２２は、ドリル本体１７の中心軸線３０に対して非対称的に配置される。内側切削インサート２０は、ドリル本体１７の中心軸線３０に相対的に近く配置され、外側切削インサート２２は、ドリル本体１７の中心軸線３０に対して相対的に遠く配置される。内側切削インサート２０と外側切削インサート２２は、ドリリング加工時にドリル本体１７が進行する方向に配置される下部切削刃２９と下部切削刃２５をそれぞれ有する。これにより、ドリリング加工時に、内側切削インサート２０は、孔の中央付近の切削を担当し、外側切削インサート２２は、孔の外周付近の切削を担当する。また、外側切削インサート２２は、深さ加工を担当する下部切削刃２５とともに側面加工を担当する側部切削刃２７を備えて、ドリル直径を決定するようになる。

内側切削インサート２０及び外側切削インサート２２は、互いに互換可能となるように同一の形状を有する。このような特徴は、インサートの在庫管理の点において利点を提供する。

図３に示すように、外側切削インサート２２を中心軸線３０に対して約半回転させた仮想の切削インサート２２´と内側切削インサート２０とが重畳する部位で、内側切削インサート２０の下部切削刃２９は、仮想の切削インサート２２´の下部切削刃３１に比べてさらに下方に配置される（説明の便宜上、ドリル本体がドリリング加工のために進行する垂直方向の量は無視されている）。

このような構成は、図３において斜線の長方形で模式的に表示されているように、内側切削インサート２０の切削が行われる間、内側切削インサート２０の切削チップを排出させるための１つのフルートから１本のチップが発生するようにする。これと同様に、外側切削インサート２２側でも、外側切削インサート２２の切削が行われる間、外側切削インサート２２の切削チップを排出させるための１つのフルートから１本のチップが発生するようにする。

また、図３に示すように、内側切削インサート２０は、正面から見たとき、ドリル本体１７の中心軸線３０を超えるように内側にさらに移動して配置され、これにより、内側切削インサート２０の下部切削刃２９の最下端部２９１は、中心軸線３０からドリル本体１７の半径方向にドリル直径の約１／４の距離に離隔されて配置される。よって、内側切削インサート２０によるチップの幅と外側切削インサート２２によるチップの幅を略均等にすることにより、さらに安定したドリリングを図ることができる。

図４は、図３に示すドリルの内側切削インサート２０が装着された部分の拡大図である。前で図３に関して説明した通り、内側切削インサート２０は、ドリリング加工時にドリル本体１７が進行する方向に配置される下部切削刃２９を有する。内側切削インサート２０は、下部切削刃２９の相当部分がドリル本体１７の半径方向へ行くほど本体が進行する方向に向かって傾斜するように配置される。本明細書において、下部切削刃２９の相当部分とは、下部切削刃２９の全長の半分を超える程度の長さを有する部分を意味する。このような傾斜配置は、ドリリング加工時に内側切削インサート２０が被削材の切削面から受ける負荷を軽減させ、さらに重要点としては、下部切削刃２９が被削材の切削面と干渉することを防止するのに寄与する。

さらに詳しくは、図４に示すように、ドリル本体１７の中心軸線３０を超えて配置された下部切削刃２９の一部２９０は、中心軸線３０を超えて配置されていることから、回転切削が期待される方向とは反対に回転することになる。これにより、内側切削インサート２０において、下部切削刃２９の一部２９０及びこれに隣接した側面３５（図５及び図６参照）は、被削材の切削面と容易に干渉され得る。

これと関連し、従来の技術においては、内側切削インサートをドリル本体の中心軸線を超えるように内側に移動させる場合、ドリリング加工時に中心軸線を超えた内側切削インサートの一部切削刃が被削材と干渉を誘発して内側切削インサートの切削刃を破損させる点に対する恐れがあった。また、このような問題を解消するために、ドリル本体の中心軸線付近で内側切削インサートの切削刃が所定の曲率半径を有するか、または面取りされた形態をとるように、ドリルを設計する試みがあった。しかし、このような試みは、内側切削インサートと外側切削インサートが互いに異なった形態を有するようにすることにより、インサートの在庫管理の点において不利なさらに他の問題を引き起こした。

しかし、本発明においては、図４に示すように、内側切削インサート２０の下部切削刃２９の相当部分をドリル本体１７の半径方向へ行くほどドリリング加工時に本体１７が進行する方向に向かって傾斜するように配置することにより、被削材の切削面との干渉の可能性を著しく減少させる。傾斜配置において、内側切削インサート２０の下部切削刃２９の相当部分がドリリング加工時に本体１７が進行する方向に傾斜して配置される程度（図４の角度Ｂ）は、約０度ないし１０度であることが望ましい。角度Ｂが約１０度よりあまりにも大きくなる場合、傾斜して配置された下部切削刃２９が被削材の切削面に対して受ける負荷が増大し、むしろ脆弱になる不利な点がある。

また、切削刃と被削材との干渉に関する前述した従来の技術の問題は、図５に示す構成によっても解決される。図５は、図４に示すドリルを図４のＡ−Ａ線における断面図である。内側切削インサート２０は、ドリル本体１７の中心軸線３０と平行な軸線３３に対して負の軸方向角を有するように配置される。さらに詳しくは、図５に示すように、内側切削インサート２０は、その上部が内側切削インサート２０の回転方向に向かって傾くように配置される。

このような構成によると、内側切削インサート２０の側面３５が切削面に対して相当な空間を確保することにより、ドリル本体１７の中心軸線３０を超えて配置された下部切削刃２９の一部２９０及びこれに隣接した側面３５は、切削面と干渉する可能性が著しく低減され得る。内側切削インサート２０の負の軸方向角（図５の角度Ａ）は、約０度ないし１０度であることが望ましい。角度Ａが約１０度よりあまりにも大きくなる場合、むしろ下部切削刃２９が切削面に対して受ける負荷が増大して脆弱になる不利な点がある。

図６は、本発明の他の実施形態によるドリルの斜視図である。図６に示すドリルは、前で図４及び図５に関して説明された構成を有し、これに加えて、内側切削インサート２０に追加の特徴が備えられる。内側切削インサート２０は、略直六面体形状であり、クランピングスクリュ２４が貫通する上面３８及び下面４０と、上面３８及び下面４０を連結する４つの側面４２とを備える。４つの側面４２は、回転させて使用可能なように切削刃が形成された４つの稜を備える。側面４２は、ドリル本体１７の中心軸線３０を超えて配置された切削刃２９０に隣接する側面３５を有し、側面３５には、リセス４３が配置される。このようなリセス４３は、干渉の可能性をさらに積極的に減少させるための凹んだ形状を有する。よって、内側切削インサート２０において、ドリル本体１７の中心軸線３０を超えて配置された下部切削刃２９の一部２９０及びこれに隣接した側面３５は、被削材の切削面と干渉する可能性がさらに低減され得る。

図４、図５及び図６と関連して説明された技術的特徴は、これらが全て組み合わせられて用いられることが最も望ましいが、１つまたは２つの特徴を備えたドリルでも中心軸線を超えて配置された内側切削インサートの一部切削刃が被削材と干渉する可能性を低減することができる。

よって、本発明の上述した実施形態によると、内側切削インサートを従来の技術に比べてさらに下方に、且つ、ドリル本体の中心軸線を超えるように内側に配置させることができる。よって、内側切削インサート及び外側切削インサートに対して同一の形状のインサートを用いるとともに、１つのチップフルートから１本のチップが排出されるドリリング切削工具を提供することができる。

また、内側切削インサートと外側切削インサートが切削負荷を略均等に分担するように、これらを適宜配置させることも可能である。その結果、図３で斜線の長方形で模式的に表示された通り、略均等な幅を有するチップを排出させることができる。この場合、ドリリング作業時にさらに安定したドリリングを具現することができ、切削性能を大幅に向上させることができる。

以上、本発明を望ましい実施形態を挙げて説明したが、これは例示的なものに過ぎず、本技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の範囲を逸脱することなく、様々な変形の実施が可能である点が理解できるだろう。

Claims (10)

1. チップフルートを備えている本体と、
   前記チップフルートの端部に形成されているインサートポケットに配置される取替え可能な内側切削インサート及び外側切削インサートと、
   を備えるドリル用切削工具であって、
   前記内側切削インサートは、前記外側切削インサートに比べて前記本体の中心軸線に近く配置され、前記内側切削インサート及び外側切削インサートは同一の形状を有し、ドリリング加工時に前記本体が進行する方向に配置される下部切削刃を有し、
   前記外側切削インサートを前記中心軸線に対して約半回転させた仮想の切削インサートと前記内側切削インサートとが重畳する部位で前記内側切削インサートの下部切削刃が前記仮想の切削インサートの下部切削刃に比べてさらに下方に配置され、
   前記内側切削インサートの下部切削刃の最下端部が前記中心軸線から前記本体の半径方向にドリル直径の約１／４の距離に離隔されて配置される、
   ドリル用切削工具。
2. 前記内側切削インサートの下部切削刃が前記本体の半径方向へ行くほど前記本体の進行方向に向かって傾斜している、請求項１に記載のドリル用切削工具。
3. 前記内側切削インサートの下部切削刃が傾斜した角が水平面に対して約０度ないし１０度である、請求項２に記載のドリル用切削工具。
4. 前記内側切削インサートが前記中心軸線と平行な軸線に対して負の軸方向角を有するように配置される、請求項２または請求項３に記載のドリル用切削工具。
5. 前記内側切削インサートの負の軸方向角が約０度ないし１０度である、請求項４に記載のドリル用切削工具。
6. 前記内側切削インサートの一部が前記本体の中心軸線を超えて配置される、請求項１または請求項２に記載のドリル用切削工具。
7. 前記切削インサートは略直六面体形状であり、クランピングスクリュが貫通する上面及び下面と、前記上面及び下面を連結する４つの側面とを備え、前記側面の一部にリセスが形成される、請求項６に記載のドリル用切削工具。
8. 前記リセスは、前記側面のうち前記本体の中心軸線を超えて配置されている側面に形成される、請求項７に記載のドリル用切削工具。
9. チップフルートを備えている本体と、
   前記チップフルートの端部に形成されているインサートポケットに配置される取替え可能な内側切削インサート及び外側切削インサートと、
   を備えるドリル用切削工具であって、
   前記内側切削インサートは、前記外側切削インサートに比べて前記本体の中心軸線に近く配置され、前記内側切削インサート及び外側切削インサートは同一の形状を有し、ドリリング加工時に前記本体が進行する方向に配置される下部切削刃を有し、
   前記外側切削インサートを前記中心軸線に対して約半回転させた仮想の切削インサートと前記内側切削インサートとが重畳する部位で前記内側切削インサートの下部切削刃が前記仮想の切削インサートの下部切削刃に比べてさらに下方に配置され、
   前記内側切削インサートの下部切削刃の最下端部が前記中心軸線から前記本体の半径方向にドリル直径の約１／４の距離に離隔されて配置され、
   前記内側切削インサートの下部切削刃が前記本体の半径方向へ行くほど前記本体の進行方向に向かって傾斜しており、
   前記内側切削インサートが前記中心軸線と平行な軸線に対して負の軸方向角を有するように配置され、
   前記切削インサートは略直六面体形状であり、クランピングスクリュが貫通する上面及び下面と、前記上面及び下面を連結する４つの側面とを備え、前記側面の一部にリセスが形成される、
   ドリル用切削工具。
10. 前記内側切削インサートの下部切削刃が傾斜した角が水平面に対して約０度ないし１０度であり、前記内側切削インサートの負の軸方向角が約０度ないし１０度である、請求項９に記載のドリル用切削工具。

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