JP2020093387A - ドリル及びこれを備えた穴開け加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バリ取り時に必要以上に加工することなく精度良く穴開け加工できるドリル及び穴開け加工装置を提供する。【解決手段】ドリル１’は、中心軸線Ｃ回りに回転されるドリル本体３と、ドリル本体３の先端に設けられた主切刃５と、主切刃５に隣接してドリル本体３の基端側に設けられるとともにバリ取りを行うバリ取部８と、を備え、バリ取部８は、主切刃５から遠ざかるにつれて径が小さくなるテーパ面を有する。また、穴開け加工装置は、前述のドリル１’を備えている。【選択図】図５

Description

本発明は、穴開け時に形成されたバリの除去を行うドリル及びこれを備えた穴開け加工装置に関するものである。

例えば金属等の部材に対してドリルによって穴開け加工を行うと、穴の出口側の周縁部にバリが形成される。このバリは、穴開け加工後に手作業によって除去される。しかし、多くの穴開け加工を行う場合には、バリ取りを手作業で行っていたのでは作業時間がかかり非効率である。そこで、下記の各特許文献には、ドリルに一体的にバリ取用の切刃を形成して、穴開け加工後にバリ取りも併せて行うことが開示されている。

特開２０００−２８８８１３号公報 特開平１０−１２８６１０号公報 特開２００５−２４６５７７号公報 特開２００５−１６１４３４号公報

航空機の機体にファスナ用の穴を形成する場合には、１０００を超える穴を形成する必要があり、しかも穴の形状精度が厳しく要求される。したがって、バリ取り時の加工が過度に行われると穴の形状が要求を満たさないおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、バリ取り時に必要以上に加工することなく精度良く穴開け加工できるドリル及びこれを備えた穴開け加工装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のドリル及びこれを備えた穴開け加工装置は以下の手段を採用する。
本発明の参考例にかかるドリルは、中心軸線回りに回転されるドリル本体と、該ドリル本体の先端に設けられた主切刃と、該主切刃に隣接して前記ドリル本体の基端側に設けられるとともにバリ取りを行うバリ取部とを備え、前記バリ取部には、前記主切刃と同等の径とされるとともに、該主切刃が前記中心軸線に対してなす角度よりも小さい角度を有するバリ取用切刃が設けられている。

ドリル本体の先端に設けられた主切刃によって穴開け加工を行う。穴開け加工を行った後に、バリ取用切刃によって、穴開け時に形成されたバリ取りが行われる。穴開け加工時に中心軸線方向に進行させた方向と逆方向に後退させる際に、バリ取用切刃によってバリ取りが行われる。
バリ取用切刃は、主切刃が中心軸線に対してなす角度よりも小さい角度を有して設けられているので、バリ取りを行うときに主切刃によって形成された穴を必要以上に加工して傷つけることがない。また、バリ取用切刃は、主切刃と同等の径とされているので、バリ取り作業を行う際にドリルを大きく偏心させるように動かす必要がない。

本発明の一態様にかかるドリルは、中心軸線回りに回転されるドリル本体と、該ドリル本体の先端に設けられた主切刃と、該主切刃に隣接して前記ドリル本体の基端側に設けられるとともにバリ取りを行うバリ取部とを備え、前記バリ取部は、前記主切刃から遠ざかるにつれて径が小さくなるテーパ面を有することを特徴とする。

テーパ面を有するバリ取部をバリに押し付けて擦ることでバリを除去する。テーパ面とされているので、切刃が形成されている場合に比べて主切刃によって形成された穴を傷つけることがない。
なお、テーパ面とされた表面は、滑らかな面としても良いが、バリ取りを容易にするためにヤスリ状の粗面としても良い。
また、テーパ面は、ドリル本体と一体的に形成しても良いし、テーパ面を有する部材をドリル本体に装着して形成しても良い。

本発明の一態様にかかる穴開け加工装置は、上記のいずれかのドリルと、前記ドリル本体に固定されて回転力を与える回転軸部と、該回転軸部の回転数を可変とする回転数可変部とを備え、前記回転数可変部は、前記主切刃を用いて穴開け加工する際には第１回転数となるように前記回転軸部を回転させるとともに、前記バリ取部にてバリ取を行う際には前記第１回転数よりも小さい回転数である第２回転数となるように前記回転軸部を回転させる。

主切刃で穴開け加工する際の回転数よりも小さい回転数でバリ取りを行うことができるので、バリ取り時に主切刃によって形成された穴を傷つけることを可及的に防止することができる。

バリ取りを行うときに主切刃によって形成された穴を必要以上に加工して傷つけることがない。

本発明の参考実施形態に係るドリルを示した側面図である。 図１のドリルを用いて穴開け加工する状態を示した側面図である。 図１のドリルを用いてバリ取りを行う状態を示した側面図である。 ２枚重ねたワークを加工する状態を示した側面図である。 本発明の第１実施形態に係るドリルを示した側面図である。 図２のドリルを用いてバリ取りを行う状態を示した側面図である。 本発明の第２実施形態に係り、ドライバドリルを示した縦断面図である。 図７のＡ−Ａ断面を示した横断面図である。 図７のドライバドリルの変形例を示した縦断面図である。 追加排気口が閉とされた状態を示した図９のＢ−Ｂ線における平面図である。 追加排気口が開とされた状態を示した図９のＢ−Ｂ線における平面図である。 ロータに取り付けられるベーンの変形例を示した横断面図である。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［参考実施形態］
以下、本発明の参考実施形態について、図１〜図４を用いて説明する。
図１には、本実施形態に係るドリル１が示されている。ドリル１は、工具鋼とされ、先尖部を有する概略中実丸棒形状を有する。ドリル１は、中心軸線Ｃ回りに回転され、シャンク部２を有するドリル本体３を備えている。

ドリル本体３のシャンク部２（基端部：同図において上端）は、図示しないドライバドリル（穴開け加工装置）の回転軸部に着脱可能に固定される。

ドリル本体３の先端（同図において下端）には、螺旋状に形成された複数条の主切刃５が設けられている。主切刃５によって穴開け加工が行われる。主切刃５は、中心軸線Ｃに対して、２５°の傾斜角度αを有して設けられている。

主切刃５の上方には、主切刃５に隣接して複数条のバリ取用切刃（バリ取部）７が設けられている。バリ取用切刃７によって、主切刃５の穴開け時に形成されたバリが除去される。バリ取用切刃７の外径は、主切刃５の外径と同等とされている。バリ取用切刃７は、中心軸線Ｃに対して、１５°以上２０°以下の傾斜角度βを有して設けられている。すなわち、バリ取用切刃７の傾斜角度βは、主切刃５の傾斜角度αよりも５°以上１０°以下だけ小さくされている。

上記構成のドリル１は、以下のように使用される。
図２に示すように、ドリル１をドライバドリルに装着して中心軸線Ｃ回りに回転させながら、ワーク１０に向けて下方に進行させる。これにより、主切刃５によってワーク１０に対して穴が形成される。ワーク１０は、例えば、アルミ合金やチタン合金といった金属製の板状体が使用される。

主切刃５によって穴が形成されると、穴の出口側（同図において下側）の周縁部にバリ１２が形成される。バリ１２は、ドリル１を回転させつつ上方に後退させる際に除去される。すなわち、図３に示すように、ドリル１を引き抜く際に、バリ取用切刃７がバリ１２に接触することによってバリ１２を削り落とす。このとき、バリ１２に接触させるようにドリル１全体を形成された穴の中心回りに偏心させて旋回運動させても良い。ただし、バリ取用切刃７の外径は主切刃５と同等とされているので、大きく偏心させる必要は無い。

以上の通り、本実施形態によれば以下の作用効果を奏する。
バリ取用切刃７は、主切刃５が中心軸線Ｃに対してなす傾斜角度αよりも小さい傾斜角度βを有して設けられているので、バリ取りを行うときに主切刃５によって形成された穴を必要以上に加工して傷つけることがない。また、バリ取用切刃７は、主切刃５と同等の径とされているので、バリ取り作業を行う際にドリル１を大きく偏心させるように動かす必要がない。したがって、バリ取り作業を含めた穴開け作業の効率が向上する。

なお、本実施形態のドリル１は、図４に示すように、ワーク１０を厚さ方向に複数枚重ねて穴開け加工する際にも適用でき、各ワーク１０に形成されたバリ１２についても除去することができる。

［第１実施形態］
次に、本発明の第１実施形態について、図５及び図６を用いて説明する。
本実施形態は、参考実施形態に対してバリ取りを行うバリ取部の形状が異なる。その他については同様なので、同一符号を用いてその説明を省略する。

ドリル１’の主切刃５の上方には、主切刃５から遠ざかるにつれて径が小さくなるテーパ面を有するバリ取部８が設けられている。テーパ面とされた表面は、例えば、中心軸線Ｃ周りの全周に亘って形成された滑らかな面とされている。ただし、バリ取りを容易にするためにヤスリ状の粗面としても良い。テーパ面の傾斜角度（テーパ角度）γは、８８°以上１０２°以下とされる。

バリ取部８は、ドリル本体３と一体に形成されている。ただし、テーパ面を有する部材をドリル本体３に装着して形成しても良い。この場合には、バリ取部８として工具鋼とは異なる材質、例えば硬質ゴム等を用いることができる。

本実施形態のドリル１’によれば、図６に示されているように、穴を形成した後に回転させつつドリル１’を抜く際に、テーパ面を有するバリ取部８をバリ１２に押し付けることでバリを除去する。バリ取部８がテーパ面とされているので、切刃が形成されている場合に比べて穴を傷つけることがない。

なお、本実施形態のドリル１’も、図４に示したように、ワーク１０を複数枚重ねて穴開け加工する際に形成された各ワーク１０のバリ１２についても除去することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、上述した各実施形態のドリル１，１’を装着して使用できるドライバドリル（穴開け加工装置）である。

図７に示されているように、ドライバドリル２０は、エア（圧縮空気）によってドリル１，１’を回転駆動する。ドライバドリル２０は、ドリル１，１’のシャンク部２を把持するチャック部２２と、チャック部２２に固定されて回転する回転軸部２４とを備えている。回転軸部２４は、エア駆動部２６に接続されている。

エア駆動部２６は、図８に示されているように、シリンダ２８内に収容されたロータ３０と、複数のベーン３２とを備えている。各ベーン３２は、ロータ３０に形成された半径方向に延在するそれぞれの溝に往復動自在に挿入されている。ベーン３２は、ロータ３０の回転に伴い生じる遠心力によって半径方向外側に移動する。
シリンダ２８内には、ドライバドリル２０の外部から供給されるエアが矢印ＩＮ方向から供給されるようになっている。シリンダ２８内に供給されたエアは、シリンダ２８とロータ３０との間に流れ込み、ベーン３２をロータ３０の中心回りに駆動する。ベーン３２を駆動した後のエアは、矢印ＯＵＴからシリンダ２８の外部へと排出される。

回転軸部２４は、ギアケース３６を貫通するように配置されている。ギアケース３６内には、その内周面に固定されたインターナルギア（内歯車）３８と、複数の高速用遊星ギア４０と、複数の低速用遊星ギア４２とが収容されている。

各高速用遊星ギア４０は、内周側が太陽歯車となる回転軸部２４に噛み合っており、回転軸部２４が図７において右側に位置した状態（すなわち図７に示した状態）で、外周側がインターナルギア３８に噛み合う。各低速用遊星ギア４２は、内周側が太陽歯車となる回転軸部２４に噛み合っており、回転軸部２４が図７において左側に位置した状態のときに、外周側がインターナルギア３８に噛み合う。

エア駆動部２６は、コイルバネ４４を介して、マウント部４６に接続されている。マウント部４６は、ドライバドリル２０の筐体２１側に固定されている。これにより、エア駆動部２６は、コイルバネ４４及びマウント部４６に対して回転自在に取り付けられているとともに、コイルバネ４４の伸縮に応じて回転軸線方向（図７において左右方向）に往復動可能となっている。すなわち、コイルバネ４４の伸縮によって、エア駆動部２６だけでなく回転軸部２４及びドリル１，１’も回転軸線方向に進退する。

したがって、穴開け加工時には、ドリル１，１’を介してワーク１０からの反力が右方向に伝達されるので、コイルバネ４４が縮んで図７に示した状態になり、高速用遊星ギア４０とインターナルギア３８とが噛み合う。これにより、ドリル１，１’が高速（第１回転数）で回転する。
一方、穴開け加工が終了してドリル１，１’を引き抜くときは、ドリル１，１’を介してワーク１０からの反力が伝達されないのでコイルバネ４４が伸張して低速用遊星ギア４２とインターナルギア３８とが噛み合う。これにより、ドリル１，１’が低速（第２回転数）で回転する。

以上の通り、本実施形態によれば以下の作用効果を奏する。
高速用遊星ギア４０と低速用遊星ギア４２との切り換えを行う機構によって回転数可変部を構成し、穴開け時とバリ取り時でドリル１，１’の回転数を切り換えるようにした。これにより、主切刃５で穴開け加工する際の回転数よりも小さい回転数でバリ取りを行うことができるので、バリ取り時に主切刃５によって形成された穴を傷つけることを可及的に防止することができる。

なお、本実施形態のドライバドリルを以下のように変形することもできる。
上記実施形態のように遊星ギアの切り換えによって回転数を可変とするのではなく、エア駆動部２６からのエアの排気流量を変化させることによってドリル１，１’の回転数を可変とする。具体的には、ドライバドリル２０’は、図９に示されているように、エア駆動部２６のシリンダ２８に近接する位置に、Ｌ字形状の縦断面を有する蓋部５０を筐体２１側に固定する。蓋部５０に対向するシリンダ２８の上部には、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、追加排気口５２が形成されている。シリンダ２８は、コイルバネ４４の伸縮に応じて水平方向（回転軸線方向）に進退するので、追加排気口５２は蓋部５０に対して相対移動する。したがって、追加排気口５２は、コイルバネ４４の伸縮に応じて、蓋部５０によって開閉される。

穴開け加工時にはドリル１，１’を介してワーク１０からの反力が右方向に伝達されるので、コイルバネ４４が縮んで図９に示した状態になり、追加排気口５２が蓋部５０によって塞がれる（図１０Ａ参照）。これにより、定格回転数時の排気流量が得られるので、ドリル１，１’が高速（第１回転数）で回転する。
一方、穴開け加工が終了してドリル１，１’を引き抜くときは、ドリル１，１’を介してワーク１０からの反力が伝達されないので、コイルバネ４４が伸張して追加排気口５２が蓋部５０によって塞がれずに開放される（図１０Ｂ参照）。これにより、定格回転数時よりもシリンダ２８内の排気流速が得られなくなり、ベーン３２がロータ３０の溝から十分に外方に突出することができず、ドリル１，１’が低速（第２回転数）で回転する。

このように、追加排気口５２を蓋部５０で開閉する機構によって回転数可変部を構成することとした。これにより、主切刃５で穴開け加工する際の回転数よりも小さい回転数でバリ取りを行うことができるので、バリ取り時に主切刃５によって形成された穴を傷つけることを可及的に防止することができる。

また、図１１に示すように、ロータ３０に形成された溝に収納されるベーン３２’の外周側先端を、エアを受ける方向に折り曲げるようにしても良い。これにより、多くのエアをベーン３２’が受けることができ、ロータ３０の回転効率を上げることができる。

１，１’ ドリル
２ シャンク部
３ ドリル本体
５ 主切刃
７ バリ取用切刃（バリ取部）
８ バリ取部（テーパ面）
１０ ワーク
１２ バリ
２０，２０’ ドライバドリル（穴開け加工装置）
２１ 筐体
２２ チャック部
２４ 回転軸部
２６ エア駆動部
２８ シリンダ
３０ ロータ
３２ ベーン
３６ ギアケース
３８ インターナルギア
４０ 高速用遊星ギア
４２ 低速用遊星ギア
４４ コイルバネ
４６ マウント部
５０ 蓋部
５２ 追加排気口

Claims (2)

1. 中心軸線回りに回転されるドリル本体と、
   該ドリル本体の先端に設けられた主切刃と、
   該主切刃に隣接して前記ドリル本体の基端側に設けられるとともにバリ取りを行うバリ取部と、
   を備え、
   前記バリ取部は、前記主切刃から遠ざかるにつれて径が小さくなるテーパ面を有することを特徴とするドリル。
2. 請求項１に記載のドリルと、
   前記ドリル本体に固定されて回転力を与える回転軸部と、
   該回転軸部の回転数を可変とする回転数可変部と、
   を備え、
   前記回転数可変部は、前記主切刃を用いて穴開け加工する際には第１回転数となるように前記回転軸部を回転させるとともに、前記バリ取部にてバリ取を行う際には前記第１回転数よりも小さい回転数である第２回転数となるように前記回転軸部を回転させることを特徴とする穴開け加工装置。

Images