JP2003094220A - 穴明け工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より確実に工具本体の剛性を確保しつつ、切
屑の排出性の向上を図ることが可能な穴明け工具を提供
する。 【解決手段】 軸線Ｏ回りに回転される工具本体１先端
側の切刃部２外周に切屑排出溝１１が形成されるととも
に、この切屑排出溝１１の工具回転方向Ｔを向く壁面１
１Ａの先端に切刃が設けられてなる穴明け工具におい
て、切屑排出溝１１の溝幅Ｂを、切刃部２先端側に対し
て後端側が狭くするとともに、この切刃部２における心
厚ｄは、切刃部２先端側に対して後端側を小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軸線回りに回転さ
れる工具本体先端側の切刃部外周に切屑排出溝が形成さ
れるとともに、この切屑排出溝の工具回転方向を向く壁
面の先端に切刃が設けられ、主として金属材よりなる加
工物に穴明け加工をするのに用いられる穴明け工具に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】このような穴明け工具としては、例えば
図５ないし図９に示すようなものが提案されている。こ
れらの図に示す穴明け工具では、軸線Ｏを中心として該
軸線Ｏ回りに工具回転方向Ｔに回転される概略円柱状の
工具本体１の先端側（図５〜７において左側）が切刃部
２とされ、この切刃部２の外周には一対の切屑排出溝
３，３が、軸線Ｏに関して互いに対称となるように、該
切刃部２の先端面、すなわち工具本体１の先端面４から
後端側（図５〜７において右側）に向けて、しかも後端
側に向かうに従い軸線Ｏ回りに工具回転方向Ｔの後方側
に捩れる螺旋状に形成されている。ここで、上記工具本
体１の後端部は先端側の切刃部２よりも一段大径とされ
たシャンク部５とされているとともに、このシャンク部
５と切刃部２との間には後端側に向けて漸次拡径するテ
ーパ部６が形成されており、切屑排出溝３，３はこのテ
ーパ部６において外周側に切り上げられている。

【０００３】一方、切屑排出溝３，３の工具回転方向Ｔ
側を向く壁面３Ａの先端には、上記先端面４に開口する
ようにチップ取付座７，７がそれぞれ形成されており、
これらのチップ取付座７，７には、超硬合金等の硬質材
料よりなるスローアウェイチップ８がその切刃８Ａを上
記先端面４よりも先端側に突出させて、クランプネジ９
により着脱可能に取り付けられている。なお、これらの
図に示す穴明け工具では、これら切屑排出溝３，３の先
端に設けられるチップ取付座７，７やスローアウェイチ
ップ８，８およびその切刃８Ａ，８Ａも、軸線Ｏに関し
て互いに対称となるように形成、配置されている。ま
た、工具本体１にはその後端から軸線Ｏに沿って切削油
剤の供給孔１Ａが穿設されていて、この供給孔１Ａは切
刃部２の先端側において２つに分岐してそれぞれ上記先
端面４に開口させられている。そして、このような穴明
け工具にいては、工具本体１を軸線Ｏ回りに工具回転方
向Ｔに回転しつつ、該軸線Ｏ方向先端側に送り出すこと
により上記切刃８Ａ，８Ａによって加工物を切削して加
工穴を穿設し、その際に切刃８Ａ，８Ａによって生成さ
れた切屑は、切屑排出溝３，３を通して工具後端側に送
り出されて加工穴から排出させられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
穴明け工具において、上述のように切屑を排出するため
の切屑排出溝３，３は、一般に図６および図８，９に示
すように切刃部２の全長に亙ってその溝幅Ｂが一定とさ
れており、従ってこれらの切屑排出溝３，３の間に画成
されるランド１０の幅Ａに対して溝幅Ｂがなす溝幅比Ｂ
／Ａも、切刃部２の全長に亙って一定とされている。な
お、図６は、螺旋状に形成された切屑排出溝３を、この
ように一定幅とされた溝幅Ｂの幅方向中心線が軸線Ｏと
平行となるように延ばした状態を想定したときの、該中
心線が軸線Ｏと一致する方向から見た簡略化した側面図
である。ただし、切刃８Ａは、その軸線Ｏ回りの回転軌
跡で示されている。また、その一方で、図７〜９に示す
ように、この切刃部２の心厚ｄ、すなわち切刃部２の軸
線Ｏに直交する断面において該軸線Ｏを中心として切屑
排出溝３，３の溝底面に接する心厚円の直径も、該切刃
部２の全長に亙って一定とされている。なお、図７は、
螺旋状に形成された切屑排出溝３の溝底面と上記心厚円
との軸線Ｏに直交する断面における接点を連ねた螺旋曲
線を軸線Ｏと平行な直線となるように延ばした状態を想
定したときの、該直線と軸線Ｏとを含む平面による断面
図である。

【０００５】従って、このような穴明け工具において
は、切屑の排出性の向上を図るために切屑排出溝３の断
面積を増大させようとして、上記溝幅Ｂおよび溝幅比Ｂ
／Ａを大きくしたり、あるいは切屑排出溝３の溝深さを
深くしたりすると、切刃部２の全長に亙って工具本体１
の断面積が減少することとなり、これによって工具本体
１の剛性が損なわれて穴明け加工中にビビリ振動が生じ
たり、場合によっては工具本体１が切刃部２で折損した
りするおそれがあった。また、このような工具本体の剛
性の低下を防ぎつつ切屑排出性の向上を図ったものとし
ては、例えば特開昭６２−２１３９１１号公報に、切刃
部の先端側では切屑排出溝を螺旋状とするとともにこれ
よりも後端側では軸線Ｏに平行な直線状とし、この直線
状切屑排出溝の溝幅比を捩れた切屑排出溝の溝幅比より
も大きくしたものも提案されているが、この穴明け工具
においては、小さな溝幅で一定とされた先端側の捩れ溝
から大きな幅で一定とされた後端側の直線状切屑排出溝
に移行する部分で溝幅が一気に増大しているため、この
直線状切屑排出溝の先端側の部分での工具本体の断面積
の減少が大きく、言い換えればこの部分で必要以上に工
具本体の肉厚が削がれてしまうため、やはり工具剛性の
劣化が免れない。

【０００６】本発明は、このような背景の下になされた
もので、上述のような穴明け工具において、より確実に
工具本体の剛性を確保しつつ、切屑の排出性の向上を図
ることが可能な穴明け工具を提供することを目的として
いる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決して、こ
のような目的を達成するために、本発明は、軸線回りに
回転される工具本体先端側の切刃部外周に切屑排出溝が
形成されるとともに、この切屑排出溝の工具回転方向を
向く壁面の先端に切刃が設けられてなる穴明け工具にお
いて、上記切屑排出溝の溝幅を、上記切刃部先端側に対
して後端側が狭くするとともに、この切刃部における心
厚は、該切刃部先端側に対して後端側を小さくしたこと
を特徴とする。従って、このような構成の穴明け工具に
おいては、その切刃部の心厚が後端側で小さくなってい
るため、切屑排出溝の溝深さは大きくなり、これによっ
て切屑排出性の向上が図られる一方、切屑排出溝の溝幅
は後端側で狭くなっていてランド幅は逆に大きくなるの
で、切屑排出溝の溝深さが大きくなることにより失われ
る工具剛性を補うことができる。

【０００８】しかも、このように構成することにより、
切刃部の後端側ではその軸線に直交する断面が外周側に
肉厚の大きなＨ字状になるので、切屑排出溝の断面積
を、上記切刃部先端側に対して後端側を大きくしても、
十分な工具剛性を確保することができ、切屑排出性の確
実な向上を図ることができる。なお、これら切屑排出溝
の溝幅や切刃部の心厚を後端側に向けて段階的に狭く、
または小さくした場合には、その段部の位置で切屑排出
性や工具剛性が急に変化して切屑詰まりや剛性の劣化を
招くおそれが生じるので、上記切屑排出溝の溝幅は、上
記切刃部の後端側に向かうに従い漸次狭くされるととも
に、上記切刃部における心厚は、該切刃部の後端側に向
かうに従い漸次小さくされるのが望ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１ないし図４は、本発明の一実
施形態を示すものであって、このうち図１は図６に示し
たのと同様に、その切屑排出溝１１，１１の溝幅Ｂの幅
方向中心線が軸線Ｏと平行となるように延ばした状態を
想定したときの、該中心線が軸線Ｏと一致する方向から
見た簡略化した側面図であり、また図２は図７に示した
のと同様に、螺旋状に形成された切屑排出溝１１の溝底
面と心厚円との軸線Ｏに直交する断面における接点を連
ねた螺旋曲線を軸線Ｏと平行な直線となるように延ばし
た状態を想定したときの、該直線と軸線Ｏとを含む平面
による断面図である。なお、この実施形態においては、
その上記切屑排出溝１１，１１が上述した図５ないし図
９に示した穴明け工具の切屑排出溝３と異なっているだ
けであるので、その他の部分についてはこの図５ないし
図９の穴明け工具と同一の符号を配して説明を簡略化す
る。

【００１０】すなわち、本実施形態においても、軸線Ｏ
回りに工具回転方向Ｔに回転される工具本体１先端側の
切刃部２外周には、軸線Ｏに直交する断面においてその
溝壁面および溝底面が凹曲線状をなす一対の切屑排出溝
１１，１１が、それぞれ軸線Ｏに関して対称に、かつ切
刃部２の先端面４に開口して後端側に向かうに従い軸線
Ｏ回りに工具回転方向Ｔの後方側に捩れる螺旋状に形成
されており、切刃部２後端側のテーパ部６において外周
側に切り上げられている。また、各切屑排出溝１１，１
１の工具回転方向Ｔを向く壁面１１Ａ，１１Ａの先端に
は、例えばスローアウェイチップ８（図示略）が取り付
けられるなどして、切刃８Ａが設けられている。

【００１１】そして、本実施形態では、この切屑排出溝
１１の溝幅Ｂが、図１および図３、図４に示すように切
刃部２先端側に対して後端側で狭くされているととも
に、この切刃部２における心厚ｄは、図２〜図４に示す
ように該切刃部２の先端側に対して後端側で小さくされ
ている。ここで、本実施形態では、上記溝幅Ｂは図１に
示すように切刃部２の後端側に向かうに従い一定の割合
で漸次狭くなるようにされるとともに、上記心厚ｄも図
２に示すように切刃部２後端側に向かうに従いやはり一
定の割合で漸次小さくなるようにされている。従って、
切刃部２におけるランド１０の幅Ａは後端側に向かうに
従い漸次大きくなることとなり、このランド幅Ａに対し
て上記溝幅Ｂがなす溝幅比Ｂ／Ａは後端側に向かうに従
い漸次小さくなる。また、図３および図４に示すよう
に、軸線Ｏに直交する断面における切屑排出溝１１の断
面積は、切刃部２の先端側よりも後端側の方が大きくな
るようにされている。

【００１２】なお、本実施形態における切屑排出溝１１
は、その軸線Ｏに対してなす捩れ角が後端側に向かうに
従い漸次小さくなるようにされている。そして、このよ
うに捩れ角が漸次小さくなる切屑排出溝１１にあって、
さらにその工具回転方向Ｔを向く壁面（マージン側の壁
面）１１Ａが軸線Ｏに対してなす捩れ角が、工具回転方
向Ｔの後方側を向く壁面（ヒール側の壁面）１１Ｂが軸
線Ｏに対してなす捩れ角よりも、後端側に向けての捩れ
角の減少率が大きくされることにより、溝幅Ｂが後端側
に向けて漸次小さくなるようにされている。ここで、本
実施形態では、これら工具回転方向Ｔを向く壁面１１Ａ
側と工具回転方向Ｔ後方側を向く壁面１１Ｂ側とをそれ
ぞれボールエンドミルによる別行程で切削加工すること
によってこのような切屑排出溝１１を形成しており、そ
の際のボールエンドミルによる工具本体１内周側への切
り込み深さを後端側に向かうに従い漸次深くすることに
より、心厚ｄを後端側に向けて漸次小さくなるように形
成している。

【００１３】従って、このように構成された穴明け工具
では、切刃部２において先端側よりも後端側で心厚ｄが
小さくされており、これとは逆に切屑排出溝１１の溝深
さは先端側よりも後端側で深くなるので、切屑排出性の
向上を図ることができる。そして、その一方で、切屑排
出溝の溝幅Ｂは切刃部２の先端側よりも後端側で小さく
されており、従ってこの後端側で切刃部２の工具剛性は
確保することができるので、心厚ｄを小さくしたことに
より切刃部２後端側で工具強度が損なわれて穴明け加工
中にビビリ振動が生じたり折損を招いたりするような事
態を防止することができる。しかも、このように切刃部
２後端側で溝幅Ｂが狭くされるとともに心厚ｄが小さく
されることにより、該切刃部２の断面形状は、先端側で
図３に示すように鼓状であったものが後端側ではＨ字状
になり、工具本体１の外周側に多くの肉厚が集中するこ
ととなるので、上述のように切屑排出溝１１の断面積を
後端側で大きくしても剛性の低下を一層確実に防止する
ことができる。このため、上記構成の穴明け工具によれ
ば、ビビリ振動や折損の発生をより確実に防ぎつつも、
切屑排出性の一層の向上を図ることができ、安定かつ円
滑な穴明け加工を可能とすることができる。

【００１４】また、本実施形態では、このように溝幅Ｂ
および心厚ｄを切刃部２後端側で小さくするに際し、先
端側から後端側に向けてこれら溝幅Ｂおよび心厚ｄが漸
次小さくなるようにされている。この点、例えば溝幅Ｂ
や心厚ｄを切刃部２の後端側に向けて段階的に減少させ
て先端側に対してこれら溝幅Ｂや心厚ｄを後端側で小さ
くするようにしてもよいが、その場合には、溝幅Ｂが小
さくなる部分で切屑排出溝１１の壁面１１Ａ，１１Ｂに
段部が形成されるため、この段部で切屑詰まりが生じる
おそれがあるとともに、心厚ｄを段階的に小さくして
も、溝底面に段部が形成されてしまうので、この部分で
工具剛性が急に変化して応力が集中し、折損を生じ易く
なるおそれがある。従って、溝幅Ｂおよび心厚ｄを漸次
小さくした本実施形態によれば、このような段部による
切屑詰まりや応力の集中が生じるのを避けることがで
き、さらに一層確実に切屑排出性の向上と折損の防止と
を促すことが可能となる。

【００１５】なお、本実施形態ではこのように切刃部２
の先端側から後端側に向けて切屑排出溝１１の溝幅Ｂを
漸次小さくなるようにするとともに心厚ｄも漸次小さく
なるようにしているが、切刃８Ａに近い切刃部２の最先
端部分では、切屑が工具本体１の回転および送りによっ
て後端側に流れ出るように成長して生成されることによ
り、ある程度後端側に押し出されるようにして送り出さ
れることになる。このため、例えば上記スローアウェイ
チップ８が取り付けられる部分までの切刃部２最先端部
分においては、このように後端側に向けて特に心厚ｄを
小さくしたり、溝幅Ｂを狭くしたりしないようにしても
よい。また、本実施形態では、図５ないし図９に示した
穴明け工具と同様に、切刃部２の先端にスローアウェイ
チップ８が着脱可能に取り付けられてその切刃８Ａが切
屑排出溝１１，１１の先端に設けられるスローアウェイ
式ドリルに本発明を適用した場合について説明したが、
このようなスローアウェイ式ドリル以外の、例えば切刃
が形成された切刃チップを切刃部の先端にろう付けした
ろう付けドリルや、あるいは切刃部先端において工具本
体に直接切刃が形成されたソリッドドリルに本発明を適
用することも、勿論可能である。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
工具本体先端側の切刃部外周に形成される切屑排出溝の
溝幅を、この切刃部の先端側に対して後端側で狭くする
とともに、切刃部における心厚を先端側に対して後端側
で小さくすることにより、この切刃部における特に後端
側の剛性を確保しつつも、切屑排出性の向上を図ること
ができ、これにより穴明け加工中の工具本体のビビリ振
動や万一の折損などを防ぎながらも、円滑かつ安定した
穴明けを行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態を示す、切屑排出溝１１
の溝幅Ｂの幅方向中心線が軸線Ｏと平行となるように延
ばした状態を想定したときの、該中心線が軸線Ｏと一致
する方向から見た簡略化した側面図である。

【図２】 図１に示す実施形態において、切屑排出溝１
１の溝底面と心厚円との軸線Ｏに直交する断面における
接点を連ねた螺旋曲線を軸線Ｏと平行な直線となるよう
に延ばした状態を想定したときの、該直線と軸線Ｏとを
含む平面による断面図である（ただし供給孔１Ａは図示
略。）。

【図３】 図１および図２におけるＹＹ断面図（切刃部
２先端側における軸線Ｏに直交する断面図）である（た
だし供給孔１Ａは図示略。）。

【図４】 図１および図２におけるＺＺ断面図（切刃部
２後端側における軸線Ｏに直交する断面図）である（た
だし供給孔１Ａは図示略。）。

【図５】 従来の穴明け工具の一例を示す側面図であ
る。

【図６】 図５に示す穴明け工具において、切屑排出溝
３の溝幅Ｂの幅方向中心線が軸線Ｏと平行となるように
延ばした状態を想定したときの、該中心線が軸線Ｏと一
致する方向から見た簡略化した側面図である。

【図７】 図５に示す穴明け工具において、切屑排出溝
５の溝底面と心厚円との軸線Ｏに直交する断面における
接点を連ねた螺旋曲線を軸線Ｏと平行な直線となるよう
に延ばした状態を想定したときの、該直線と軸線Ｏとを
含む平面による断面図である。

【図８】 図５〜７におけるＹＹ断面図である。

【図９】 図５〜７におけるＺＺ断面図である。

【符号の説明】

１ 工具本体 ２ 切刃部 ８Ａ 切刃 １１ 切屑排出溝 １１Ａ 切屑排出溝１１の工具回転方向Ｔを向く壁面 １１Ｂ 切屑排出溝１１の工具回転方向Ｔ後方側を向く
壁面 Ｏ 工具本体１の軸線 Ｔ 工具回転方向 Ｂ 溝幅 ｄ 心厚

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川出 保彦 岐阜県安八郡神戸町大字横井字中新田1528 番地 三菱マテリアル株式会社岐阜製作所 内 Ｆターム(参考） 3C037 DD01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸線回りに回転される工具本体先端側の
   切刃部外周に切屑排出溝が形成されるとともに、この切
   屑排出溝の工具回転方向を向く壁面の先端に切刃が設け
   られてなる穴明け工具において、上記切屑排出溝の溝幅
   は、上記切刃部先端側に対して後端側が狭くされるとと
   もに、この切刃部における心厚は、該切刃部先端側に対
   して後端側が小さくされていることを特徴とする穴明け
   工具。
2. 【請求項２】 上記切屑排出溝の断面積は、上記切刃部
   先端側に対して後端側が大きくされていることを特徴と
   する請求項１に記載の穴明け工具。
3. 【請求項３】 上記切屑排出溝の溝幅は、上記切刃部の
   後端側に向かうに従い漸次狭くされるとともに、上記切
   刃部における心厚は、該切刃部の後端側に向かうに従い
   漸次小さくされていることを特徴とする請求項１または
   請求項２に記載の穴明け工具。