JPH10510481A - 中実の金属材料に穴あけ加工するための穴あけ工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 中実材料に穴あけ加工するための穴あけ工具であって、切りくず溝（５・５ａ）を有する基体（１）と、少なくとも２個の交換可能のチップ（３・３ａ）とを有し、これらのチップが、基体１の端面側の、各１つの切りくず溝の端部に設けられた各１つの凹部（４・４ａ）に取付けられている形式のものを提案する。前記チップは、異なる半径方向間隔で基体１に配置され、切削作業区域が部分的に重なるようにされている。チップ（３・３ａ）の刃（１２）は、互いに鈍角、すなわち先端角１１を形成する２つの切れ刃（８・９）で形成されている。刃（１２）のすくい面（１３）には、ランナーの形式で効果を発揮するリブ形切りくずフォーマ（１４）が並列配置されている。リブ形切りくずフォーマ（１４）は、切れ刃（８・９）の区域で切れ刃に対しほぼ直角に配向され、切れ刃の区域から、ほぼ切りくず流出方向に向かって円弧状に，組付け位置で見て半径方向内方に向かって、つまり穴あけ工具軸線（７）に近いチップ（３・３ａ）側面区域（１７）の方向へ、延びている。

Description

【発明の詳細な説明】 中実の金属材料に穴あけ加工するための 穴あけ工具 本発明は請求項１の上位概念に記載した穴あけ工具に関するものである。 この形式の穴あけ工具は、実地においては、一般にスローアウェイチップドリ ルとも呼ばれている。 この形式のスローアウェイチップドリルによる穴あけ加工の場合、切りくずは 、原則として、切れ刃から円弧状に湾曲して流出する。切りくずのこの湾曲は、 切れ刃の個々の箇所又は部分区域での切削速度の相違によって発生する。これら の切りくずは、原則として、穴壁から、半径方向内方へ穴あけ工具軸線方向に流 れる。 従来技術によるこの形式の穴あけ工具には、すくい面に切りくずフォーマ段を 有するスローアウェイチップが装着されている。すくい面に設けられた切りくず フォーマ段は、主切れ刃とほぼ平行に配向されている（ヨーロッパ特許庁特許第 ０１８１８４４号明細書）。ただし、その場合の切りくずフォーマ段は、すくい 面上に点状の突起形式で設けられた瘤状構成物である（アメリカ合衆国特許第４ ２１５９５７号明細書）。要するに、従来は、流出する切りくずに障害物を置く ことで、切りくずの変形が行われてきた。切りくずは、したがって、大きな力で 塑性変形されて、新たな方向へ導かれる。 本発明の根底をなす課題は、冒頭に述べた形式の穴あけ工具に、切りくずを切 りくず溝を介して効果的に排出させる切りくず変形用の手段を備えることにある 。この課題は、請求項１の記載により解決された。穴あけ工具の端面側の、それ ぞれ切りくず溝の端部に設けられた凹部に取付けた交換可能のスローアウェイチ ップは、すくい面にランナー（滑りシュー）の形式で効果を発揮する互いに並列 配置されたリブ形切りくずフォーマを有するように構成されている。ランナーは 、チップの切れ刃区域では、チップに対しほぼ直角に配向され、チップからほぼ 切りくず流出方向に円弧状に、組付け位置で半径方向内方へ、穴あけ工具軸線に 近いチップ側面区域方向に延びている。その場合、リブ形又は溝形の切りくずフ ォーマの円弧状の延びは、切りくずの自然の、又は最適の流出方向にほぼ合致す るように選定する。この切りくず流出方向は、穴あけ時には必ずしも完全には維 持されない。例えば、送り速度の変化、工作物の材種等々による種々の影響によ って、切りくずは、目標流出方向から外れ、生成される切りくずカール又はヘリ カル巻き切りくずが、支障なしには、また特に低摩擦では、切りくずポケットか ら排出されない結果となる。本発明のリブ形切りくずフ ォーマは、このような結果を、切りくずが穴あけ工具軸線方向へ向かって半径方 向内方へ円弧状に流出するのを補助することにより、防止する。これらのリブ形 切りくずフォーマは、発生する切りくずが、切れ刃のところから流出方向を外れ ないように強制案内する。つまり、切りくずにも、これらのリブ形又は溝形切り くずフォーマの形を形取ることによって、ほぼ強制案内が成立する。この波形板 状に切りくずを変形することの別の有利な効果は、切りくずが、切りくずの長手 方向に剛度を発揮する点である。ヘリカル巻き切りくずに剛度を付与する効果に よって、切りくずの変形が一様になり、また、それによって切りくず搬出が一様 になり、穴からの切りくず排出が改善される。後続の切りくずが、前に発生した 切りくずを、穴からいわば押し出すかたちとなる。穴あけ工具の基体と穴壁との 間に、比較的大きい切りくずカールが挟み付けられるようなことは、ほとんどあ り得なくなる。 これらのリブ形切りくずフォーマは、有利には流出区域方向へ滑らかに湾曲さ せておく。これによって、リブ形切りくずフォーマ上又はその間の溝形切りくず フォーマ内での切りくずの滑り運動が、できるだけ摩擦や抵抗なしに行われるこ とが保証されている。リブ形切りくずフォーマは、有利には、組付け位置で半径 方向内方かつ穴あけ工具軸線近くに位置する側面区域まで延び、その区域で穴あ け工具軸線に対しほぼ直角 に配向されている。こうすることによって、切りくずは、半径方向で穴あけ工具 軸線方向へ延びるチップ幅の事実上全幅にわたって案内されることになる。これ によって、切りくずは、精確に前設定された角度で切りくず溝の内壁に突き当た り、そこから引き続き出来る限り低摩擦で搬出される。 これらのリブ形切りくずフォーマは、間隔をおいて並列形成された凹所又は溝 形切りくずフォーマによって形成され、その横断面は、ほぼ円弧状又は楕円形で ある。この構成は、出来るだけ切りくず排出を低摩擦にするという要求に応えた ものである。しかし、リブ形切りくずフォーマは、例えば台形横断面でもよく、 その場合には、台形の側面を凹状にくぼませておく。この形状と、特に、リブ形 切りくずフォーマの頂面と凹状側面とにより形成される比較的鋭い縁部とによっ て、切りくずとすくい面との間に、形状結合的な係合が生じて、切りくずの強制 案内が改善される。 有利には、凹所又は溝形切りくずフォーマが、チップの切れ刃を中断すように する。それにより、被削材から発生する切れ刃の背面に、リブ形切りくずフォー マとその間の溝形切りくずフォーマの形が、切りくず発生と事実上同時に形取ら れることになる。切りくずは、発生時点には未だ高い変形能を有しているため、 切りくず背面には、リブ形切りくずフォーマの形が、より明瞭に形取どられ、そ れにより切りくずとリブ形 切りくずフォーマとの形状結合式の係合が、ひいては切りくずの強制案内が改善 される。有利には、また溝形切りくずフォーマが、組付け位置で半径方向内方か つ穴あけ工具軸線近くのチップ側面区域も、同様に中断するようにする。その場 合、切りくずは、チップから抵抗なしに切りくず溝区域へ移行する。 チップのすくい面をトラフ状の凹面にすることの利点は、それにより、切削工 程時に生成される切りくずが、チップの凹面又は溝形状によって変形され、鈍角 で切りくず溝壁へ突き当たるようにされる点にある。切りくずが、既にチップの 溝形状によって変形されることで、ヘリカル巻き切りくず又は切りくずカールの 直径は、利用可能の切りくずポケット容積に問題なしに適合できる。したがって 、本発明の切りくず強制案内と関連して、切りくずポケットからの切りくずの最 適搬出が保証される。 多くの場合、一部は大抵の場合、有利には、リブ形切りくずフォーマ又は溝形 切りくずフォーマを、支障のない切りくず流出に適当であるよりも、更に著しく 湾曲させておくことができる。このことは、切りくずが、切りくずフォーマによ って、穴あけ工具軸線により近い区域では、それより外方の区域でより著しく制 動されることを意味する。 以下に、本発明の構成を図示の実施例につき詳説する。 図面： 図１は、２個のチップを有する本発明による穴あけ工具の先端側端部の斜視図 である。 図２は、図１のチップの拡大斜視図である。 図３は、図１の穴あけ工具の斜視図で、チップの刃の作業区域での切りくず生 成を略示した図である。 図４は、チップの別の実施例の平面図である。 図５は、図４の矢印Ｖ方向でチップを見た図である。 図６は、図４のVI−VI線に沿った横断面図である。 図７は、図４の矢印VII方向で見た図である。 図８は、本発明の構成による３角チップの斜視図である。 穴あけ工具は、実質的に基体１から成り、基体１には、穴あけ工具先端２の区 域に、スローアウェイチップとして構成されたチップ３・３ａが取付けられてい る。チップ３・３ａは、凹部４・４ａ内に、例えばねじにより固定されている。 チップには、このため中心に取付け穴６が設けてある。チップ３・３ａは、基体 １の中心の縦軸線までの半径方向間隔が異なっており、双方のチップの作業区域 が隣接し、部分的に重なっている。穴あけ工具の軸線７は、中心の前記縦軸線に よって形成されている。チップ３・３ａは、縦長の、ほぼ直方体状の外形（図１ 及び図４）を有しているが、いわゆる３角チップ（図８）であってもよい。どち らの形状のチップにも共通の特徴は、それぞれ２つの、１点で接続している切れ 刃８・９が設けられ、これらの切れ刃が、コーナ１０で交わり、鈍角の先端角１ １を形成し、共同でチップの刃１２を形成している点である。言うまでもなく、 より簡単な幾何形状のチップ、例えば正方形、３角形、ひし形の外形で，複数の 部分刃から成る刃が用いられていないチップを使用することもできる。 すくい面１３は、平らに構成してもよいし、有利でさえある円弧状の溝の形式 にしてもよく、あるいはまた、特に３角チップの場合には、匙状のくぼみに構成 してもよい。各刃１２に配属されたすくい面１３には、本発明によれば、例えば 相応の溝付けによってランナー形式で効果を発揮するリブ形切りくずフォーマ１ ４が並列形成されている。リブ形切りくずフォーマ１４は、特別な円弧状の長手 方向の延びが特徴である。切りくずフォーマ１４は、切れ刃８，９の区域では、 切れ刃８，９に対し、先ずほぼ直角に延びている（図２の線２２）。次いで、こ の区域から、切りくず流出方向に、つまり穴あけ工具軸線に向かう方向に、半径 方向で内方へ湾曲する。 既述のように、リブ形切りくずフォーマ１４は、すくい面１３に設けた溝状の 凹部、すなわち溝形切りくずフォーマ１５によって形成されている。溝形切りく ずフォーマ１５の延びは、それらの間のリブ形切りく ずフォーマ１４が、本発明による延びを形成するように選定する。図１〜図３に 見られるように、溝形切りくずフォーマ１５は、刃１２又は切れ刃８・９から間 隔をおいて、それらの手前で終わっている。溝形切りくずフォーマ１５の端部と 、刃１２との間には、それぞれウエブ１６が設けられている。この構成の利点は 、製造技術面で簡単化される点にある。ウエブ１６の幅は、被削材から発生する 切りくずが溝形切りくずフォーマ内へ流入できるように、出来るだけ狭くするの がよい。なぜなら、切りくず発生の瞬間には未だ、切りくずは、刃の作業区域か ら遠ざかった箇所でよりも、容易に塑性変形可能な状態にあるからである。した がって、ウエブ１６の幅は狭ければ狭いだけ、発生する切りくずの塑性変形可能 な区域に溝形切りくずフォーマ端部が近くなる。しかし、安定性面の理由から、 ウエブ幅の縮小には、限界があることは言うまでもない。穴あけ工具軸線７に近 い側面１７では、リブ形切りくずフォーマ１４は、軸線７又は側面区域１７の側 縁１８に対しほぼ直角に配向されている。要するに，チップ３の使用時の刃１２ と、軸線７に近い側面区域１７との間には、両端部間で、有利には滑らかに湾曲 又は屈曲する円弧状のリブが延びている。溝形切りくずフォーマ１５は、側面区 域１７では、側縁１８の手前では終わっておらず、側縁を突っ切っている。この ため、側縁１８は、溝形切りくずフォーマ１５の端部 区域では、波形をなしている。この構成により、切りくずは、抵抗なしに流出し 、穴あけ工具の切りくず溝区域内へ移動できる保証が得られる。 切りくずの円弧状の流出を、更に付加的に容易にするために、軸線７からの間 隔が増すにつれて、切れ刃８，９のすくい角が、有利には正に増大するようにす る。これによって、刃１２の半径方向外方区域での切りくず変形度が低減される 。切削幅の全幅にわたるこのような切りくず変形度の相違によって、ヘリカル巻 き切りくずの形成が補助される。図３には、ヘリカル巻き切りくず１９の形成が 略示してある。図３にも示されているように、切りくず発生時にすくい面１３に 向いているヘリカル巻き切りくずの背面２０には、リブ形及び溝形の切りくずフ ォーマ１４，１５によって、一定の程度、波形板様の凹凸２１が形付けされる。 図４〜図７に示した本発明によるチップ３ｂでは、すくい面１３に、円弧状の 切りくずフォーマが設けられ、それぞれ刃１２から円弧状に側縁１８まで延びて いる。図１〜図３のチップ３，３ａの場合もそうであり、本発明の対象である形 式のチップの場合にも普通のことであるが、第２の刃１２と、第２のリブ形及び 溝形の切りくずフォーマ１４・１５が、対称的に配置されている。この場合、取 付け穴６の中心縦軸線２３によって形成されている空間対称軸が存在する。この チップ３ｂと、図１〜図３のチップとの重要な違いは 、溝形切りくずフォーマ１５が、刃１２を突っ切っている点である。刃１２は、 したがって、図４の矢印VII方向で見て、又はチップ３ｂの長手方向で見て、ほ ぼ波形に延びている。刃１２は、したがって、リブ形切りくずフォーマ１４によ って互いに隔てられたトラフ状の凹部２４を有している。この構成の結果、リブ 形及び溝形の切りくずフォーマ１４・１５の負の形取りが、切りくずに対して、 直接、切りくず発生時に行われる。なぜなら、刃１２と溝形切りくずフォーマ１ ５との間には、ウエブが、存在しないからである。ヘリカル巻き切りくず１９は 、はじめから、背面２０に波形板状に溝付けされて（図３に対応する）、被削材 から生成する。リブ形及び溝形切りくずフォーマ１４，１５は、この構成の場合 、図１〜図３の実施例の場合より、一層はっきりと波形板状の凹凸２１をもって 、ヘリカル巻き切りくずの背面２０に形取りされる。背面２０と、すくい面１３ と、リブ形及び溝形切りくずフォーマ１４・１５との間の形状結合式の係合が、 ひいてはヘリカル巻き切りくず１９の強制案内が、より確実に行われる。要する に切りくず形状特性と、特に切りくず流出方向への強制案内とが、チップ３ｂの 場合、一層明確になる。 図８には、３角チップ３０が示してある。この形式の３角チップは、合計３つ の刃３１ａ・３１ｂ及び３１ｃを有している。これらの刃は、それぞれ１点で接 続している切れ刃８・９によって形成されている。３角チップ３０は、すくい面 １３には、既述の円弧状に湾曲したリブ形切りくずフォーマ３５のほかに、３つ の半径方向リブ３２ａ・３２ｂ・３２ｃを有し、これらのリブが、それぞれ、チ ップのかど３３と３角の中心との連結線に沿って延びている。半径方向リブ３２ ａ・３２ｂ及び３２ｃの区域に配置された少なくとも１つのリブ形切りくずフォ ーマ３５は、半径方向リブ３２ａ・３２ｂ・３２ｃに交わっている。切れ刃８ａ には、合計３つのリブ形切りくずフフォーマ３５が配属され、このうちの２つの 、チップのかど３３ａに隣接する切りくずフォーマ３５が、半径方向リブ３２ａ と交わっている。刃３１ｃ又は切れ刃９ｃに配属されたリブ形切りくずフォーマ ３５の場合は、そのうちの、チップのかど３３ａに隣接するリブ形切りくずフォ ーマ３５だけが半径方向リブ３２ａと交わっている。相応の関係が、チップのか ど３３ｂ，３３ｃに配属されたすくい面区域にも存在する。チップのそれぞれ１ つのかど３２ａ，３２ｂ，３２ｃの最も近くに位置するリブ形切りくずフォーマ ３５を除いて、すべてのリブ形切りくずフォーマ３５は、半径方向リブ３２ａ， ３２ｂ，３２ｃと共に、取付け穴のところで終わるか、又は取付け穴の縁部まで 延びている。図１又は図４のチップに比して、リブ形切りくずフォーマ３５の間 の凹部は、より広幅で、溝の形状がより乏しい。この 構成は、リブ形切りくずフォーマ３５と半径方向リブ３２とが無いものと考える と、頂面又はすくい面１３が、連続的に延びる面、場合により凹状のくぼみを付 けた面又は匙状の面となるようになされている。 半径方向リブ３２は、１つの刃、例えば刃３１により被削材から生成される、 矢印３４方向で半径方向リブ３２ａ上へ移動する切りくずを、切りくずフォーマ 段の形式ですくい面１３からすくい上げるのに役立つ。これによって、切りくず が、組付け状態で穴あけ工具軸線７に近い刃３１ｃのリブ形切りくずフォーマ上 へ横から乗り上げて、制御されることなく最適切りくず流出方向から逸脱するこ とが防止される。ヘリカル巻き切りくずの生成は、３角チップの場合も、凹状又 は匙状にくぼみを付けたすくい面１３によって、容易になる。 符号表 １ 基体， ２ 穴あけ工具先端， ３・３ａ及び３ｂ チップ， ４及び４ａ 凹部， ５及び５ａ 切りくず溝， ６ 取付け穴， ７ 穴あけ工具の軸線 ， ８及び９ 切れ刃， １０ コーナ， １１ 先端角， １２ 刃， １３ すくい面， １４ リブ形切りくずフォーマ， １５ 溝形切りくずフォーマ ， １６ ウェブ， １７ 側面区域， １８ 側縁， １９ ヘリカル巻き切 りくず， ２０ 背面， ２１ 凹凸， ２２ 線， ２３ 中心縦軸線， ２ ４ 凹部， ３０ ３角チップ， ３１ａ・３１ｂ及び３１ｃ 刃， ３２ａ・ ３２ｂ及び３２ｃ 半径方向リブ， ３３ａ・３３ｂ及び３３ｃ チップのかど ， ３４ 矢印， ３５ リブ形切りくずフォーマ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＣＡ，ＣＮ，ＪＰ，Ｋ Ｒ，ＲＵ，ＵＳ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 中実の金属材料に穴あけ加工するための穴あけ工具であって、少なくと も１つの切りくず溝（５・５ａ）を有する基体（１）と、基体（１）の端面側の 、各切りくず溝（５・５ａ）の端部に設けた凹部（４・４ａ）内に取付けた交換 可能の少なくとも１つのスローアゥエイチップ（３・３ａ）と、有利には、鈍角 の先端角を形成する２つの切れ刃（８・９）によって形成されている刃（１２） とを有する形式のものにおいて、 刃（１２）のすくい面（１３）が、ランナーの形式で効果を発揮する並列形成 されたリブ形切りくずフォーマ（１４）を有し、これらのリブ形切りくずフォー マが、刃（１２）又は切れ刃（８・９）の区域で、刃又は切れ刃に対しほぼ直角 の配向され、かつ前記区域からほぼ切りくず流出方向へ向かって円弧状に、チッ プの組付け位置で穴あけ工具軸線（７）に近いチップ（３・３ａ）側面区域（１ ７）の方向へ、半径方向内方に向かって延びていることを特徴とする、中実の金 属材料に穴あけ加工するための穴あけ工具。 ２． リブ形切りくずフォーマ（１４）が、流出方向へ滑らかに湾曲している 、請求項１記載の穴あけ工具 ３． リブ形切りくずフォーマ（１４）が、連続的 に円弧状に、チップ（３・３ａ）の側面区域（１７）にまで半径方向内方へ延び 、側面区域（１７）で穴あけ工具軸線（７）に対しほぼ直角に配向されている、 請求項１又は２記載の穴あけ工具。 ４． リブ形切りくずフォーマ（１４）が、間隔をおいて並列形成された凹部 又は溝形切りくずフォーマ（１５）によって形成されている、請求項１から３ま でのいずれか１項記載の穴あけ工具。 ５． リブ形切りくずフォーマ（１４）の横断面が、ほぼ円弧状又は楕円形に 構成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の穴あけ工具。 ６． リブ形切りくずフォーマ（１４）の横断面が、台形の形状を有し、この 台形の側面が凹状にくぼみを付けられている、請求項１から５までのいずれか１ 項記載の穴あけ工具。 ７． 溝形切りくずフォーマ（１５）が、刃（１２）を突っ切っている、請求 項１から６までのいずれか１項記載の穴あけ工具。 ８． 溝形切りくずフォーマ（１５）が、チップ（３・３ａ）の側面区域（１ ７）を仕切る側縁（１８）を突っ切っている、請求項１から７までのいずれか１ 項記載の穴あけ工具。 ９． 少なくとも２つのリブ形切りくずフォーマ（１４・１４ａ）が、並列形 成され、刃（１２）に配属されている、請求項１から８までのいずれか１項記載 の穴あけ工具。 １０． チップ（３，３ａ）のすくい面（１３）が凹状のくぼみを付けられて いる、請求項１から９までのいずれか１項記載の穴あけ工具。 １１． リブ形切りくずフォーマ（１４）の曲率が、妨害のない切りくず排出 、又は最適の切りくず排出の可能な曲率より大であるか、又は小である、請求項 １から１０までのいずれか１項記載の穴あけ工具。 １２． チップが、中心の取付け穴（６）を有する３角チップ（３０）であり 、チップのすくい面（１３）上に３つの半径方向リブ（３２ａ・３２ｂ・３２ｃ ）が設けられ、 これらの半径方向リブが、それぞれチップのかど（３３ａ・３３ｂ・３３ｃ） と３角チップ（３０）の中心とを結ぶ連結線にほぼ沿って延び、 チップのかど（３３ａ・３３ｂ・３３ｃ）に隣接するリブ形切りくずフォーマ （１４）の少なくとも１つが、前記半径方向リブと交わっている、請求項１から １１までのいずれか１項記載の穴あけ工具。 １３． 少なくとも、半径方向リブ（３２ａ・３２ｂ・３２ｃ）と交わらない リブ形切りくずフォーマ（１４）が、中心の取付け穴（６）まで延びている、請 求項１２記載の穴あけ工具。 １４． 穴あけ工具軸線（７）から遠い方の切れ刃（９）のすくい角が、同じ チップ（３・３ａ）の、穴 あけ工具軸線（７）に近い方の切れ刃（８）より、大きい正の値を有している、 請求項１から１３までのいずれか１項記載の穴あけ工具。