JP6835194B1 - 穴あけ工具 - Google Patents

Abstract

【課題】構造を変えることで切りくずの排出性を向上させた穴あけ工具を提供する。【解決手段】穴あけ工具は、先端部に切れ刃６２を有する切削インサート６０と、該切削インサート６０が取り付けられるボデー１０と、を備えており、さらに、切りくずＳに対し、先端部とは反対の基端部の方向へ誘導する曲面１４を有する中空状の排出流路１２をボデー１０の内側に備えている。【選択図】図５

Description

本発明は、穴あけ工具に関する。

従来、穴あけ加工のための工具として、切りくずが穴の外に出ていくための溝がボデーの側面に螺旋状に設けられた刃先交換式ドリルなどが利用されている（例えば特許文献１参照）。

また、深穴の切削加工用としては、外から切削油を供給し、切りくずを内部から排出するいわゆるＢＴＡ(Boring＆Trepanning Association)方式の工具が利用されている。この方式においては、例えば、ドリルヘッドがドリルチューブにねじ込まれ、ドリルチューブと加工された穴の間から供給された切削油が刃先に達し、切りくずとともにドリルチューブの中から排出されるように構成された専用の工具や設備が利用されることが一般的である。かかる工具や設備においては、切削油の流量が比較的に多くなるよう設計され、切りくずはチューブ内から排出されるようになっており、刃溝を必要とせず円筒のチューブ形状がとれ、高い剛性が得られやすい。また、ガンドリルマシンに比べ加工性能を高くすることができる。

国際公開公報ＷＯ０１／９８００８号公報

しかし、上記のＢＴＡ方式のごとき工具や設備は専用の複雑な構成をとることからコスト高とならざるを得ない。反面、汎用的な穴あけ工具や設備においては多量の切削油を供給しながら切削するという構成にはなっていないことから、ＢＴＡ方式のように切りくずを切削油で十分に排出しながら切削することは難しい。そもそも、汎用的な穴あけ工具や設備を利用しながらもＢＴＡ方式のように切りくずを切削油で十分に排出しながら切削するという発想や技術が見あたらない。

そこで、本発明は、構造を変えることで切りくずの排出性を向上させた穴あけ工具を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、先端部に切れ刃を有する切削インサートと、該切削インサートが取り付けられるボデーと、を備える穴あけ工具であって、切りくずに対し、先端部とは反対の基端部の方向へ誘導する曲面を有する中空状の排出流路をボデーの内側に備えることを特徴とする穴あけ工具である。

上記のごとき態様の穴あけ工具によれば、当該工具の回転時、排出流路の曲面によって切りくずを基端部の方向へ誘導する力が作用することから、切りくずの排出性の向上を図ることができる。したがって、ＢＴＡ方式のごとき専用の複雑な構成をとらずに汎用的な穴あけ工具や設備を利用したとしても、ＢＴＡ方式のように切りくずを十分に排出しながら穴あけ加工することが可能である。しかも、上記のごとくボデーの内側に中空状の排出流路を備える穴あけ工具によれば、供給した切削油と切りくずを当該排出流路を通じて排出しながら穴あけ加工することができる。

上記のごとき穴あけ工具における排出流路は、当該穴あけ工具の回転軸と外周面との間に形成されていてもよい。

上記のごとき穴あけ工具における曲面は、当該穴あけ工具の回転時、切りくずに対し基端部の方向への推進力を生じさせる傾斜を備えた面であってもよい。

上記のごとき穴あけ工具における曲面は、当該穴あけ工具の回転軸周りに螺旋状に形成されていてもよい。

上記のごとき穴あけ工具における曲面は、回転軸に垂直な横断面において凹状に形成されていてもよい。

上記のごとき穴あけ工具は、切削インサートが複数設けられており、これと同数の排出流路がそれぞれの切削インサートに対応して先端部から基端部に向かって延び、かつその途中で合流する形状に設けられているものであってもよい。

上記のごとき穴あけ工具において、複数の排出流路が当該穴あけ工具の回転軸を中心として軸対称に設けられていてもよい。

上記のごとき穴あけ工具は、ボデーの基端部に取り付けられ該ボデーを支持する部材であって、ボデーの排出流路と連通する中空流路が設けられた支持部材をさらに備えていてもよい。

上記のごとき穴あけ工具は、切削油を供給する切削油供給路をさらに備えていてもよい。

上記のごとき穴あけ工具において、切削油供給路は、ボデーの周面に形成された切削油誘導溝を含むものであってもよい。

穴あけ工具の構成部品のひとつであるボデーの一例を示す斜視図である。 穴あけ工具の構成部品のひとつである内筒部材の一例を示す斜視図である。 穴あけ工具の構成部品である内筒部材と外筒部材とを示す斜視図である。 穴あけ工具の構成部品のひとつであるブシュの一例を示す斜視図である。 穴あけ工具の構成部品であるボデーとボデーカバーとを示す斜視図である。 内筒部材、外筒部材、ブシュを組み合わせた状態を示す斜視図である。 穴あけ工具の先端部付近の構成を示す斜視図である。 穴あけ工具の先端部付近の構成を示す側面図である。 穴あけ工具の先端部付近の構成をさらに拡大して示す斜視図である。 穴あけ工具の先端部付近の構成を示す縦断面である。 穴あけ工具の先端部付近の構成を示す別の角度からみた斜視図である。 図８のXII-XII線における穴あけ工具の断面図である。 図８のXIII-XIII線における穴あけ工具の断面図である。 図８のXIV-XIV線における穴あけ工具の断面図である。 内筒部材、外筒部材、ブシュを組み合わせた状態の縦断面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る切削工具の好適な実施形態について詳細に説明する。

本実施形態の穴あけ工具１は、ボデー１０、内筒部材２０、外筒部材３０、ブシュ４０、ボデーカバー５０という５つの部品を備え、回転軸１Ｃを中心に回転して被削材に穴あけ加工をする工具である。穴あけ工具１の先端部１Ａには、切れ刃６２を有する切削インサート６０が取り付けられる（図１等参照）。基端部１Ｂと先端部１Ａとの間には、円柱面および円錐面の両方を含む外周面１Ｄが形成されている。

以下では、５つの部品（ボデー１０、内筒部材２０、外筒部材３０、ブシュ４０、ボデーカバー５０）を図面に示しつつ、穴あけ工具１の構造について説明する。

ボデー（第１の部品）１０は、金属材料により形成された棒形状の部材であり、穴あけ工具１の回転軸１Ｃに沿って基端１０Ｂから先端１０Ａに向け延伸した形状となっている（図１、図５等参照）。回転軸１Ｃは穴あけ工具１の回転中心となる仮想の直線であり、ボデー１０の中心を貫通している。本実施形態のボデー１０には、排出流路１２、取付座１６、噴射口１７、誘導溝１８が設けられている。

排出流路１２は、当該穴あけ工具１によって被削材に穴あけ加工をする際に生じる切りくず（図５において符号Ｓで示す）を排出するための流路である。本実施形態では、穴あけ工具１の先端部１Ａにて生じた切りくずＳを基端部１Ｂの方向へ誘導する曲面１４を有する中空状の排出流路１２が、ボデー１０の内側に形成されている。排出流路１２の本数や具体的な形状は特に限定されるものではないが、本実施形態では、当該穴あけ工具１の先端部１Ａにおいて軸対称に配置される２つの切削インサート６０のそれぞれに１本ずつ対応するように計２本の排出流路１２が回転軸１Ｃ周りに軸対称かつ螺旋状に形成されている（図５等参照）。

これら排出流路１２は、回転穴あけ加工時に切りくずＳを基端部１Ｂの方向へ移動させる形態で当該穴あけ工具１の回転軸１Ｃと外周面１Ｄとの間に形成されている（図５等参照）。例えば本実施形態においては、穴あけ工具１が回転方向（先端部１Ａ側から見て反時計回りとなる、図１中において符号Ｒで示す方向）に回転するのに伴い切りくずＳを基端部１Ｂ側へ送り込む右ねじ状の螺旋形であり、かつ回転軸１Ｃを中心として軸対称の形状である排出流路１２が形成されている（図７、図８等参照）。これら一対の排出流路１２は、ボデー１０の先端１０Ａから基端１０Ｂに向かって延び、かつその途中で、回転軸１Ｃのあたりで合流する形状となっている（図５、図１０等参照）。

排出流路１２の表面たる曲面１４の形状もまた特に限定されるものではないが、本実施形態では、回転軸１Ｃに垂直な横断面において凹状となる曲面１４を形成している（図１等参照）。この場合の曲面１４の形状は曲率が一様であってもよいし、径方向（あるいは軸方向）の位置の違いにより曲率が変わるものであってもよいし、適度に捻（ひね）りが設けられているものでもよい。要は、回転時、曲面１４の表面から切りくずＳに対し基端部１Ｂ側に誘導する分力が有効に作用する形状であればよい。

上記のごとき曲面（排出面）１４からなる排出流路１２は、穴あけ工具１を使った穴あけ加工時、曲面１４から切りくずＳに作用する力（面に垂直な方向への抗力）Ｎの基端部１Ｂ側への分力Ｎ_Bを生じさせ、基端部１Ｂの方向へ誘導する力を作用させることで、当該切りくずＳの排出性能を向上させる。この観点からすると、排出流路１２の曲面１４は、いずれの箇所の切りくずＳに対しても基端部１Ｂの方向へ誘導する力を効率よく作用させるように形成されていることが好適である。

なお、図５等においては、曲面１４の凹形状を視覚的に把握しやすくするため当該曲面１４の表面に複数の平行な曲線を表しているのであって、実際の穴あけ工具１における排出流路１２の表面に図示のごとき細溝や模様が形成されるわけではないことを付記しておく。

取付座１６は、切削インサート６０を取り付けるための座である。本実施形態のボデー１０においては、その先端１０Ａに、２つの切削インサート６０のそれぞれが取り付けられる２つの取付座１６が回転軸１Ｃ周りの軸対称となる位置に設けられている（図５等参照）。この取付座１６において、切削インサート６０は取付ねじ６４によって所定位置に取り付けられる。

噴射口１７は、ブシュ４０の基端４０Ｂ側から供給される切削油（クーラントとしての機能も併せ持つ）を噴射する口である。本実施形態では、ボデー１０における外周のテーパー状の円錐面（図５等において符号１０Ｄで示す）に、切削油を噴射する複数の放射状の噴射口１７を周方向等間隔に配置している（図９、図１３等参照）。ボデー１０と内筒部材２０との間には筒状の切削油供給路（図面において符号７０で示す）が形成されており、該切削油供給路７０を通って噴射口１７から噴射された切削油は、小径部１０Ｅの周囲の空間を通過して誘導溝１８へと向かう。

誘導溝１８は、噴射口１７から噴射された切削油を当該穴あけ工具１の先端部１Ａまで供給するための溝である。本実施形態では、ボデー１０の外周面に螺旋状の誘導溝１８を設けている（図７、図１１、図１２等参照）。ボデー１０の外側にボデーカバー５０が取り付けられると（図５等参照）、当該ボデーカバー５０とボデー１０との間に、誘導溝１８を含む切削油供給路７０が形成される。この切削油供給路７０を通って穴あけ工具１の先端部１Ａまで供給された切削油は、被削材の穴底に反射し、ボデー１０に形成された排出流路１２を通って排出される。

内筒部材（第２の部品）２０は、ボデー１０の基端１０Ｂに取り付けられる筒形状の部材である（図１、図２等参照）。内筒部材２０の先端２０Ａにはテーパー状の拡径部２２が形成されている（図２等参照）。なお、符号２０Ｂは内筒部材２０の基端を示す。

外筒部材（第３の部品）３０は、内筒部材２０よりも大径かつ短尺（軸方向長さが短い）であり、内筒部材２０の外側に取り付けられる筒形状の部材である（図３等参照）。この外筒部材３０と内筒部材２０の間には、切削油供給路７０の一部である断面環状の供給路が形成される（図１５参照）。なお、符号３０Ａは外筒部材３０の先端、符号３０Ｂは外筒部材３０の基端を示す。

ブシュ（第４の部品）４０は、ボデー１０の基端１０Ｂ側に取り付けられ該ボデー１０を支持する支持部材として機能する。ブシュ４０の形状や構造は特に限定されないが、本実施形態では、中空流路４２、太径部４４を有する中空形状の部材を採用している（図４等参照）。中空流路４２は、内筒部材２を介してボデー１０の排出流路１２と連通するように形成されている（図１５等参照）。なお、符号４０Ａはブシュ４０の先端、符号４０Ｂはブシュ４０の基端を示す。

ボデーカバー（第５の部品）５０は、ボデー１０の外側に取り付けられる部材である。本実施形態のボデーカバー５０は、ボデー１０の外周のうち円錐面１０Ｄを含む部分を覆い、ボデー１０の外周面との間に切削油供給路７０を形成する（図９等参照）。

上記のごとき５つの部品（ボデー１０、内筒部材２０、外筒部材３０、ブシュ４０、ボデーカバー５０）の組み立て手順を以下に示す（図６等参照）。

外筒部材３０の内側に内筒部材２０を挿入し、外筒部材３０の基端３０Ｂをブシュ４０の先端４０Ａにはめ込む（図６参照）。続いて、内筒部材２０の先端２０Ａをボデー１０の基端１０Ｂにはめ込む（図７、図８、図１４参照）。その後、ボデー１０の外周にボデーカバー５０を取り付けることによって（図９、図１０参照）、組み立てが完了する。

組み立て後の穴あけ工具１における切削油供給路７０の概略を示す（図１１、図１５等参照）。

ブシュ４０の基端４０Ｂから供給された切削油は、内筒部材２０とブシュ４０との間の隙間からなる切削油供給路７０を通り、続いてボデー１０と内筒部材２０との間の筒状の切削油供給路７０を通り、噴射口１７から噴射され、小径部１０Ｅの周囲の空間を通過して誘導溝１８へと向かい、該誘導溝１８を含む切削油供給路７０を通り、穴あけ工具１の先端部１Ａに供給される。

本実施形態のごとき穴あけ工具１においては、従来とは構造の異なる新規な排出流路１２により、基端部１Ｂ側に向かって流れる切削油に対して螺旋方向の力を加えることになるので、当該切削油の流れ（スパイラルフロー）に推進力が生まれ、回転時における切削油や切りくずＳの排出性が向上する（図５参照）。このような穴あけ工具１は、多量の切削油を供給しながら切削するというＢＴＡ方式のような構成とは異なる設備（つまり、切削油が多量ではないことからそのぶん排出性が劣る設備。一般論として、切削時、油の流量が多くないと切りくずを効率よく排出ことができないところ、専用機であれば油の流量が多くなるよう設計されていることが多い）においても、切りくずＳを十分に排出しながら穴あけ加工することが可能となる。これは、ＢＴＡ方式のような構成とは異なる汎用的な設備での適用が可能であること、適用幅が拡大すること、コスト高な設備でなくとも排出性の高い加工が可能になること、等を意味する。

また、本実施形態のごとき穴あけ工具１においては、排出流路１２が内部に形成された中空構造のボデー１０を採用していることから、剛性を得やすい。すなわち、中空構造の部材は、中実構造の部材より軽量でありながらも、同等サイズの中実構造の部材なみの剛性を実現することができる。別言すれば、中空構造のボデー１０は穴あけ工具１の軽量化の観点からしても好適な構造であるといえる。

また、深穴加工用のいわゆるロングドリルに関していえば、軸方向の長さが長いボデーを製作しようとすると切りくず排出溝の長さが長くなり、削がれるボデーの肉の量が増え、ボデーの長さに対して剛性が足りなくなるという問題があった。この点、上記のごとき中空構造のボデー１０を採用した本実施形態の穴あけ工具１によれば、このような、ボデーの長さに対して剛性が足りなくなるという問題を解消しうる。

なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、本実施形態では切削インサート６０、排出流路１２がともに２つずつ設けられた穴あけ工具１を説明したがこれは好適な一例にすぎない。この他、切削インサート６０が複数（３つ以上）設けられており、これと同数の排出流路１２がそれぞれの切削インサート６０に対応して先端部１Ａから基端部１Ｂに向かって延び、かつその途中で合流する形状に設けられているものであってもよい。

また、上述の実施形態では、切りくずＳなどを排出するための流路の内径が基端部１Ｂに向かうにつれて小さくなる（φＡ＞φＢ＞φＣ）ように形成された穴あけ工具１を例示したが（図１２〜図１４参照）、これも好適な一例にすぎない。

本発明は、穴あけ工具に適用して好適である。

１…穴あけ工具、１Ａ…先端部、１Ｂ…基端部、１Ｃ…回転軸、１Ｄ…外周面、１０…ボデー、１０Ａ…先端、１０Ｂ…基端、１０Ｄ…外周の円錐面、１０Ｅ…小径部、１２…排出流路、１４…排出面（曲面）、１６…取付座、１７…噴射穴、１８…供給溝、２０…内筒部材、２０Ａ…先端、２０Ｂ…基端、２２…拡径部、３０…外筒部材、３０Ａ…先端、３０Ｂ…基端、４０…ブシュ（支持部材）、４０Ａ…先端、４０Ｂ…基端、４２…中空流路、５０…ボデーカバー、６０…切削インサート、６２…切れ刃、６４…取付ねじ、７０…切削油供給路、Ｎ…曲面から切りくずに作用する力、Ｎ_B…基端部側への分力、Ｓ…切りくず

Claims (3)

1. 先端部に切れ刃を有する切削インサートと、該切削インサートが取り付けられるボデーと、を備える穴あけ工具であって、
   切りくずに対し、前記先端部とは反対の基端部の方向へ誘導する曲面を有する中空状の排出流路を前記ボデーの内側に備えており、
   前記排出流路は、当該穴あけ工具の回転軸と外周面との間に形成され、
   前記曲面は、当該穴あけ工具の回転時、前記切りくずに対し前記基端部の方向への推進力を生じさせる傾斜を備えた面であって、当該穴あけ工具の回転軸周りに螺旋状に形成されており、
   前記穴あけ工具には、前記切削インサートが複数設けられ、これと同数の前記排出流路がそれぞれの切削インサートに対応して前記先端部から前記基端部に向かって延び、かつその途中で合流する形状に設けられており、
   複数の前記排出流路が当該穴あけ工具の回転軸を中心として軸対称に設けられ、
   さらに、前記穴あけ工具は、前記ボデーの基端部に取り付けられ該ボデーを支持する部材であって、前記ボデーの前記排出流路と連通する中空流路が設けられた支持部材と、切削油を供給する切削油供給路と、をさらに備えることを特徴とする穴あけ工具。
2. 前記曲面は、前記回転軸に垂直な横断面において凹状に形成されている、請求項１に記載の穴あけ工具。
3. 前記切削油供給路は、前記ボデーの周面に形成された切削油供給溝を含むものである、請求項１または２に記載の穴あけ工具。

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