JP4005889B2

JP4005889B2 - ドリルインサート

Info

Publication number: JP4005889B2
Application number: JP2002278532A
Authority: JP
Inventors: 義秀小島
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2022-09-25
Also published as: JP2004114188A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、穴加工用の切削工具に装着されるドリルインサートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
穴加工を行うドリル工具として、工具本体の先端部に相互の回転軌跡が交叉するように外径側の外刃インサートと内径側の内刃インサートが着脱自在に装着されたものが用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図７は、そのようなスローアウェイドリルに用いられる従来のドリルインサート１７の平面図および側面図を示す。図８は図７（ｂ）における切りくず排出方向を表す模式図を示す。また、図９は、前記ドリルインサート１７をドリル工具本体１８に装着した際の側面側から見た配置例を示す。
【０００４】
このドリルインサート１７はその上面稜辺部に外刃インサート１９として用いられる外切刃２１と、内刃インサート２０として用いられる内切刃２２をそれぞれ異なった稜辺部に備えており、前記外切刃２１においては切刃の隅角部に一対のコーナーＲ部２３，２４を有する突出部２５を設けている。前記外切刃２１の突出部２５と非突出部２６との切刃位置の段差ｗにより、外切刃で生成される切りくずが、突出部２５で生成される切りくずと非突出部２６で生成される切りくずとに細かく分割されるので、スムーズな切りくず排出が可能となり、結果として切りくずの噛みこみ等によるトラブルを防止している。
【０００５】
また、前記外切刃２１において切刃の隅角部に一対のコーナーＲ部２３，２４を有する突出部２５を設けたことにより、外周側インサート１９と内周側インサート２０の切削抵抗のバランスを調整し、切削時には加工径がやや大きくなる向きに工具本体１８がたわんだ状態で加工し、逆にワークから工具本体１８を引き抜く際にはたわみが解消し前記工具本体１８が元の状態に戻っているので外周側インサート１９と穴壁とが接触することが無く、良好な仕上げ面が得られるとともに、インサート寿命も向上するという効果があった。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−１５０３０４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし図７に示す従来インサート形状は、高送りの条件下やドライ加工の条件下において、外切刃の段差部による切りくず分割の効果を発揮しにくい。突出部と非突出部とで切りくず生成時には分割されて別々に生成されるものの、前記条件下では切削温度が非常に高く、切りくず自体も高温になっていることに加え、図８に示すように生成時に分割された切りくずのそれぞれのエッジ部が重なり合うようにほぼ同じ方向へ排出されるので、分割された外切刃の切りくずが再結合してしまい、分割されない状態に等しい大きな切りくずの形で排出される。そのため切りくず排出性は著しく低下し、切りくずの詰まり等のトラブルも発生しやすいという問題が生じていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明におけるドリルインサートは、多角形板状をなすインサート本体の側面と上面とで形成される交叉稜の異なる部位のそれぞれに、外切刃と内切刃とを設け、前記外切刃の一方端側に突出部を設けたドリルインサートであって、前記外切刃に前記一方端側から他方端側に向かって前記インサート本体の着座面側に傾斜する傾斜領域を形成して、前記突出部により分断されて生成する切屑の再結合を抑制するようにした。
【０００９】
また前記傾斜領域は、前記突出部の一部にも形成されることが望ましい。
【００１０】
さらに前記突出部全幅に対する前記突出部における前記傾斜領域の幅の比は、１０％〜５０％であることが望ましい。
【００１１】
また前記傾斜領域の前記インサート本体の着座面に対する傾斜角度は、４゜〜１２°であることが望ましい。
【作用】
本発明のドリルインサートは、多角形板状をなすインサート本体の側面と上面との交叉稜の異なる部位のそれぞれに、外切刃と内切刃とを設け、前記外切刃の一方端側に突出部を設けたドリルインサートであって、前記外切刃に前記一方端側から他方端側に向かって前記インサート本体の着座面側に傾斜する傾斜領域を形成したことを特徴としている。これにより前記外切刃において突出部と非突出部とで生成された切りくずがそれぞれの切りくずのエッジ部が重ならないような方向へ、つまりそれぞれが異なる方向へ向かって排出されるので、高送り加工時やドライ加工時など切削温度が高い条件下でも切りくずが重なり合って再結合することを抑制し、良好な切りくず排出性を示す。
【００１２】
また、前記傾斜領域が前記突出部の一部にも形成されることによる第１の効果として、前記外切刃の突出部から排出される切りくずの細分化を促進させることが出来る。前記外切刃の突出部から排出される切りくずに切刃の屈曲が転写されて排出されるので、断面形状が直線状あるいは曲線状の屈曲のない切りくずよりも、断面形状がへの字状の屈曲している切りくずの方が曲がりにくい反面、屈曲部に応力が集中し易いので、その屈曲部を起点として折れやすい。つまり屈曲のある切りくずと屈曲のない切りくずとに同じ力を加えた場合、屈曲のある切りくずの方が折れやすくなり、結果として切りくずの細分化を促進させることが出来る。
【００１３】
また、前記傾斜領域が前記突出部の一部にも形成されることによる第２の効果として、前記の通り屈曲していない切りくずに比べて屈曲している切りくずの方が曲がりにくいため、それぞれの切りくずの巻き具合が異なる、つまりカール径に差が生じて、結果として切りくず排出時の重なり合いを抑制し、外切刃の突出部から排出される切りくずと非突出部から排出される切りくずとの再結合を確実に分割させる効果を有する。
【００１４】
また、前記傾斜領域が前記突出部の一部にも形成されることによる第３の効果として、前記外切刃における突出部の非突出部側のコーナーＲ部において、傾斜しているすくい面と突出部の側面部分の逃げ面とで構成される刃先角度を大きくすることが出来るため、切刃強度を向上させることが出来る。
【００１５】
さらに、前記傾斜領域は前記突出部の一部にも形成されることによる第４の効果として、前記外切刃における突出部の非突出部側端部の切刃高さが、切刃の屈曲により突出部の非傾斜領域の切刃高さより低くなるため、突出部の非突出部側端部の逃げ角が確保され、端部の逃げ面摩耗が抑制される。
【００１６】
また、前記突出部全幅に対する前記突出部における前記傾斜領域の幅の比を１０％〜５０％であることによって、切りくずの細分化が促進される。ここで前記突出部全幅に対する前記突出部における前記傾斜領域の幅の比が１０％に満たない場合は、突出部の切刃から排出される切りくずに、切刃の屈曲が転写されないので、前述のような屈曲による切りくず分断を促進させる効果が得られなる恐れがある。逆に前記突出部全幅に対する前記突出部における前記傾斜領域の幅の比が５０％を越える場合、突出部において傾斜している部分の割合が多くなるため、突出部側の切りくずが非突出部側へ傾いて排出され易くなり、それぞれの切刃部から分割されて排出された切りくずが重なり合って再結合し易くなるため、結果として切りくず排出性が低下する恐れがある。
【００１７】
また、前記傾斜領域の前記インサート本体の着座面に対する傾斜角度を、４゜〜１２°とすることによっても、切りくず排出性を高めることが出来る。前記傾斜角度が４゜に満たない場合、非突出部から排出される切りくずが突出部側に排出されやすくなり、それぞれの切刃部から分割されて排出された切りくずが重なり合って再結合し易くなる恐れがある。このような場合、結果として切りくず排出性が低下する。また前記傾斜角度が１２°を越えるような場合、切りくず排出溝内の壁面へ向かって切りくずが排出されるようになるため、切りくずが詰まり易くなり、結果として切りくず排出性が悪化する。また切りくず排出溝壁面も切りくずが繰り返しあたることにより摩耗が進行するため、結果として工具本体の耐久性が低下する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図を用いて説明する。図１は、本実施形態によるドリルインサート１の平面図を示し、このドリルインサート１は多角形をなし、上面２と側面とで形成される交叉稜の異なる部位のそれぞれに内切刃４と外切刃５とを設けたものである。これら切刃のうちインサート本体の中心軸に対して点対称関係にある２辺が穴底面内周側を切削する内切刃４としてへの字状に形成され、またクランク状に連続する残りの切刃が穴底面外周側を切削する外切刃５である。この外切刃５のそれぞれ一方端側、すなわち多角形の隅角部の位置には一対のコーナーＲ部６，７が形成され、外方に若干突き出た突出部８が形成されており、他方端には非突出部９となっている。
【００１９】
なお、ここでコーナーＲ部６，７とは、曲線部分に連続する直線がなす角が直角に近く、その範囲が６０°〜１０５°にあるものである。
【００２０】
次に、図２は、上記ドリルインサート１の外切刃側側面図であり、図３は図２Ａ部拡大図であり、図４は図２における切りくずの排出状態を表す模式図を示す。また、図５は、このドリルインサート１を用いた本実施形態のスローアウェイドリルの先端面図である。
【００２１】
図５に示すように、本実施形態において、スローアウェイドリルは、略円筒状をなす工具本体の先端部に外刃インサートと内刃インサートとして図１乃至４に示す前記ドリルインサート１を不図示のボルトなどの手段を用いて装着するものである。それぞれの使用切刃は、内刃インサートが前記内切刃４の一つ、外刃インサートが前記外切刃５のひとつである。前記工具本体１４には、ドリルインサート１からの切りくずを排出するための切りくず排出溝１５が形成されている。図５中、符号１６は、この切りくず排出溝１５の壁面を示す。
【００２２】
図２に示すように、前記外切刃５には、前記一方端側から他方端側に向かってインサート本体の着座面３側に傾斜する傾斜領域が設けられている。すなわち、前記突出部８の側に対して前記インサート本体の着座面３側に傾斜する傾斜領域１０を前記非突出部９の側に形成している。これにより前記外切刃５において突出部８と非突出部９とで生成された切りくずがそれぞれの切りくずのエッジ部が重ならないような方向へ、つまり、図４に示すように、それぞれ異なる方向へ向かって排出されるので、分割された切りくずが重なり合って再結合することが無く、良好な切りくず排出性を保てる。
【００２３】
なお、本実施形態において前記傾斜領域１０は、前記突出部８の一部にも形成されている。このことにより前記外切刃５の突出部８から排出される切りくずの細分化を促進させることが出来る。前記外切刃５の突出部８から排出される切りくずに切刃の屈曲が転写されて排出されるので、断面形状が直線状あるいは曲線状の屈曲のない切りくずよりも、断面形状がへの字状の屈曲している切りくずの方が曲がりにくい反面、屈曲部に応力が集中しやすいので、その屈曲部を起点として折れやすい。つまり屈曲のある切りくずと屈曲のない切りくずとに同じ力を加えた場合、屈曲のある切りくずの方が折れ易くなり、結果として切りくずの細分化を促進させることが出来る。
【００２４】
また、前記傾斜領域１０を前記突出部８の一部にも形成したことにより、前述の通り屈曲していない切りくずに比べて屈曲している切りくずの方が曲がりにくいため、それぞれの切りくずの巻き具合が異なる、つまりカール径に差が生じて、結果として切りくず排出時の重なり合いを抑制し、前記外切刃５の前記突出部８から排出される切りくずと前記非突出部９から排出される切りくずとを確実に分断させる効果も有する。
【００２５】
また、前記傾斜領域１０を前記突出部８の一部にも形成したことにより、前記外切刃５における突出部８の非突出部９側のコーナーＲ部６，７において、傾斜しているすくい面１１と突出部８の側面部分の逃げ面とで構成される刃先角度αを大きくすることが出来るため、切刃強度を向上させる効果が得られる。
【００２６】
さらに、前記傾斜領域１０を前記突出部８の一部にも形成したことにより、前記外切刃５における突出部８の非突出部側端部１２の切刃高さｈ１が、切刃の屈曲により突出部８の非傾斜領域１３の切刃高さｈ２より低くなるため、突出部８の非突出部側端部１２の逃げ角が確保される。これは、図３に示すように実施的な逃げ角θ１が、突出部８に傾斜領域１１を設けていない場合の実質的逃げ角θ２と比べて大きくなることによる。この結果、突出部８の非突出部側端部１２の逃げ面摩耗が抑制される。
【００２７】
なお、前記突出部８全幅に対する前記突出部８における前記傾斜領域１１の幅の比は、１０％〜５０％であることによって、切りくずの細分化が促進される。ここで前記突出部８全幅に対する前記突出部８における前記傾斜領域１１の幅の比が１０％に満たない場合は、突出部８の切刃から排出される切りくずに、切刃の屈曲が転写されないので、前述のような屈曲による切りくず分断を促進させる効果が得られなくなってしまう。逆に前記突出部８全幅に対する前記突出部８における前記傾斜領域１１の幅の比が５０％を越える場合、前記突出部８において傾斜している部分の割合が多くなるため、前記突出部８側の切りくずが非突出部９側へ傾いて排出され易くなり、それぞれの切刃部から分割されて排出された切りくずが重なり合って再結合し易くなるため、結果として切りくず排出性が低下する。
【００２８】
次に、図３に示すようにインサート本体の着座面３に平行な面Ｌに対する傾斜領域１０の傾斜角度βは、４゜〜１２°とすることが好ましい。前記傾斜角度βが４゜に満たない場合、非突出部９から排出される切りくずが突出部側に排出され易くなり、それぞれの切刃部から分割されて排出された切りくずが重なり合って再結合し易くなるため、結果として切りくず排出性が低下する恐れがある。また前記傾斜角度βが１２°を越えるような場合、切りくず排出溝１５内の壁面１６へ向かって切りくずが排出されるようになるため、切りくずが詰まり易くなり、結果として切りくず排出性が悪化する。また工具本体１４の切りくず排出溝壁面１６も切りくずが繰り返しあたることにより摩耗が進行するため、結果として工具本体１４の耐久性が低下する恐れがある。
【００２９】
以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の目的を逸脱しない限り任意の形態とすることができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上記述したとおり、請求項１のドリルインサートによれば、多角形板状をなすインサート本体の側面と上面との交叉稜の異なる部位のそれぞれに、外切刃と内切刃とを設け、前記外切刃の一方端側に突出部を設けたドリルインサートであって、前記外切刃に前記一方端側から他方端側に向かって前記インサート本体の着座面側に傾斜する傾斜領域を形成したことから、前記外切刃において突出部と非突出部とで生成された切りくずがそれぞれの切りくずのエッジ部が重ならないような方向へ、つまりそれぞれが異なる方向へ向かって排出されるので、高送り加工時やドライ加工時など切削温度が高い条件下でも切りくずが重なり合って再結合することを抑制し、良好な切りくず排出性を示す。
【００３１】
また請求項２のドリルインサートによれば、前記傾斜領域を前記突出部の一部にも形成したことから、第１の効果として、前記外切刃の突出部から排出される切りくずの細分化を促進させることが出来る。前記外切刃の突出部から排出される切りくずに切刃の屈曲が転写されて排出されるので、断面形状が直線状あるいは曲線状の屈曲のない切りくずよりも、断面形状がへの字状の屈曲している切りくずの方が曲がりにくい反面、屈曲部に応力が集中し易いので、その屈曲部を起点として折れやすい。つまり屈曲のある切りくずと屈曲のない切りくずとに同じ力を加えた場合、屈曲のある切りくずの方が折れやすくなり、結果として切りくずの細分化を促進させることが出来る。
【００３２】
第２の効果として、前記の通り屈曲していない切りくずに比べて屈曲している切りくずの方が曲がりにくいため、それぞれの切りくずの巻き具合が異なる、つまりカール径に差が生じて、結果として切りくず排出時の重なり合いを抑制し、外切刃の突出部から排出される切りくずと非突出部から排出される切りくずとの再結合を確実に分割させる効果を有する。
【００３３】
第３の効果として、前記外切刃における突出部の非突出部側のコーナーＲ部において、傾斜しているすくい面と突出部の側面部分の逃げ面とで構成される刃先角度を大きくすることが出来るため、切刃強度を向上させることが出来る。
【００３４】
第４の効果として、前記外切刃における突出部の非突出部側端部の切刃高さが、切刃の屈曲により突出部の非傾斜領域の切刃高さより低くなるため、突出部の非突出部側端部の逃げ角が確保され、端部の逃げ面摩耗が抑制される。
【００３５】
また請求項３のドリルインサートによれば、前記突出部全幅に対する前記突出部における前記傾斜領域の幅の比は、１０％〜５０％であることから、切りくずの細分化が促進される。
【００３６】
また請求項４のドリルインサートによれば、前記傾斜領域の前記インサート本体の着座面に対する傾斜角度を、４゜〜１２°とすることから、切りくず排出性を高めることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のドリルインサートの平面図である。
【図２】図１のドリルインサートの外切刃側側面図である。
【図３】図２のＡ部拡大図である。
【図４】図２における切りくずの排出状態を表す模式図である。
【図５】図１のドリルインサートを工具本体に装着したときの底面配置図である。
【図６】図１のドリルインサートを工具本体に装着したときの側面配置図である。
【図７】従来のドリルインサートの例を示した概略図であり、（ａ）概略平面図、（ｂ）概略側面図である。
【図８】図７（ｂ）における切りくずの排出状態を表す模式図である。
【図９】従来のドリルインサートを工具本体に装着したときの側面配置図である。
【符号の説明】
１：ドリルインサート
２：上面
３：着座面
４：内切刃
５：外切刃
６，７：コーナーＲ部
８：突出部
９：非突出部
１０：傾斜領域
１１：突出部における傾斜すくい面
１２：突出部の非突出部側端部
１３：突出部の非傾斜領域
１４：工具本体
１５：切りくず排出溝
１６：切りくず排出溝の壁面
β：傾斜角度
ｈ１：突出部の非突出部側端部における切刃高さ
ｈ２：突出部の非傾斜領域における切刃高さ

Claims

多角形板状をなすインサート本体の側面と上面とで形成される交叉稜の異なる部位のそれぞれに、外切刃と内切刃とを設け、前記外切刃の一方端側に突出部を設けたドリルインサートであって、前記外切刃に前記一方端側から他方端側に向かって前記インサート本体の着座面側に傾斜領域を形成して、前記突出部により分断されて生成する切屑の再結合を抑制するようにしたことを特徴とするドリルインサート。
前記傾斜領域が前記突出部の一部にも形成されていることを特徴とする請求項１記載のドリルインサート。
前記突出部の全幅に対する前記突出部における前記傾斜領域の幅の比が１０％〜５０％であることを特徴とする請求項２記載のドリルインサート。
前記傾斜領域の前記インサート本体の着座面に対する傾斜角度が４°〜１２°であることを特徴とする請求項１乃至３記載のドリルインサート。