JP2006088308A

JP2006088308A - スローアウェイ式ドリル

Info

Publication number: JP2006088308A
Application number: JP2004280681A
Authority: JP
Inventors: Jiro Osawa; 二朗大沢; Takehiro Yamamoto; 剛広山本
Original assignee: OSG Corp
Current assignee: OSG Corp
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2006-04-06

Abstract

【課題】すり割りにより嵌合突起を嵌合凹所に対して容易且つ確実に嵌め合わせることができるようにしながら、テーパ嵌合による結合強度の低下を抑制してボディ寿命を向上させる。
【解決手段】逆テーパ形状の嵌合突起１８がボディ１０に設けられるとともに、その嵌合突起１８にすり割り２２が設けられて弾性的に縮径可能とされているため、嵌合突起１８を嵌合凹所２０に対して容易且つ確実に嵌め入れることができる。また、穴明け加工時の切削抵抗や振動などで嵌合突起１８を縮径させる方向の負荷が作用しても、その変形量は最大でもすり割り２２の溝幅寸法であるため、すり割り２２による嵌合突起１８の弾性（ばね力）が良好に維持されてテーパ嵌合の結合強度の低下が抑制され、ボディ１０の寿命が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明はスローアウェイ式ドリルに係り、特に、ボディの耐久性を向上させる技術に関するものである。

(a) ランドよりも広い幅寸法で軸方向に一対の溝が設けられたスチール製のボディと、(b) 前記溝に連続するように一対の溝が設けられるとともに、その溝の先端開口部分に一対の切れ刃が形成された超硬材料製の先端チップと、(c) 先端側程大径となる逆テーパ形状を成していて、前記ボディおよび前記先端チップの一方に同心に設けられるとともに、前記溝により側面が切り欠かれた嵌合突起と、(d) その嵌合突起と嵌め合わされるように逆テーパ形状を成していて、前記ボディおよび前記先端チップの他方に同心に設けられるとともに、前記溝により側面が切り欠かれた嵌合凹所と、を有し、(e) 前記ボディおよび前記先端チップの軸心まわりの位相がずれた状態で前記嵌合突起を前記嵌合凹所内に挿入するとともに、軸心まわりに相対回転させてその嵌合突起と嵌合凹所とを嵌め合わせることにより、前記逆テーパ形状の作用で先端チップをボディに対して抜け出し不能に一体的に結合するスローアウェイ式ドリルが知られている。特許文献１に記載のドリルはその一例で、先端チップに嵌合突起が設けられてボディの嵌合凹所に嵌め合わされて結合されるようになっており、このような嵌め込み式のスローアウェイ式ドリルは、ドリル径が例えば１０ｍｍ程度以下の小径ドリルに対しても良好に適用できる。また、特許文献１では、ボディに設けられた嵌合凹所の底部にすり割りが設けられており、その嵌合凹所が弾性的に拡開可能とされることにより、嵌合突起を嵌合凹所に対して容易且つ確実に嵌め合わせることができるようになっている。

登録実用新案第３０５４４４４号公報

しかしながら、このように嵌合凹所の底部にすり割りを設けて拡開可能とすると、穴明け加工時の切削抵抗や振動などで嵌合凹所が拡開方向へ繰り返し変形させられることにより、そのすり割りによる嵌合凹所の弾性（ばね力）が低下して締りが悪くなり、テーパ嵌合の結合強度が短期間で低下して先端チップが脱落するようになり、十分なボディ寿命が得られないという問題があった。すなわち、スローアウェイ式ドリルは、先端チップを交換しながらボディについては長期間に亘って使用できることが期待されるが、本発明者等の実験では、先端チップを３〜５回程度交換しただけで結合強度が低下して使用不可になった。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、すり割りにより嵌合突起を嵌合凹所に対して容易且つ確実に嵌め合わせることができるようにしながら、テーパ嵌合による結合強度の低下を抑制してボディ寿命を向上させることにある。

かかる目的を達成するために、本発明は、(a) ランドよりも広い幅寸法で軸方向に一対の溝が設けられたスチール製のボディと、(b) 前記溝に連続するように一対の溝が設けられるとともに、その溝の先端開口部分に一対の切れ刃が形成された超硬材料製の先端チップと、(c) 先端側程大径となる逆テーパ形状を成していて、前記ボディおよび前記先端チップの一方に同心に設けられるとともに、前記溝により側面が切り欠かれた嵌合突起と、(d) その嵌合突起と嵌め合わされるように逆テーパ形状を成していて、前記ボディおよび前記先端チップの他方に同心に設けられるとともに、前記溝により側面が切り欠かれた嵌合凹所と、を有し、(e) 前記ボディおよび前記先端チップの軸心まわりの位相がずれた状態で前記嵌合突起を前記嵌合凹所内に挿入するとともに、軸心まわりに相対回転させてその嵌合突起と嵌合凹所とを嵌め合わせることにより、前記逆テーパ形状の作用でその先端チップをボディに対して抜け出し不能に一体的に結合するスローアウェイ式ドリルにおいて、(f) 前記嵌合突起を前記ボディに設けるとともに、その嵌合突起にすり割りを設けて弾性的に縮径可能としたことを特徴とする。

このようなスローアウェイ式ドリルにおいては、嵌合突起がボディに設けられるとともに、その嵌合突起にすり割りが設けられて弾性的に縮径可能とされているため、嵌合突起を先端チップの嵌合凹所に対して容易且つ確実に嵌め合わせることができる。また、穴明け加工時に切削抵抗や振動などで嵌合突起を縮径させる方向の負荷が作用しても、その変形量は最大でもすり割りの溝幅寸法で、嵌合突起や嵌合凹所の寸法公差などで嵌合時に既に嵌合突起が縮径させられている場合は、穴明け加工時の変形量は更に小さくなり、すり割りによる嵌合突起の弾性（ばね力）が良好に維持されてテーパ嵌合の結合強度の低下が抑制され、ボディ寿命が向上する。

本発明は、溝が軸心まわりに捩れているツイストドリルに好適に適用されるが、溝が軸心と平行な直刃ドリルにも適用され得る。必要に応じて潤滑油を供給するオイルホールを設けることもできる。

ボディ材料としては、高速度工具鋼等の工具鋼が好適に用いられるが、すり割りによる弾性変形が可能な他のスチールを採用することもできる。先端チップの超硬材料としては、超硬合金が好適に用いられるが、他の超硬質工具材料を採用することもできる。

嵌合突起および嵌合凹所のテーパ角度は、テーパ嵌合により所定の結合強度が得られるように例えば５°〜１５°の範囲内が適当である。また、軸心まわりに相対回転させて嵌合突起と嵌合凹所とを嵌め合わせる際に、周方向へ向かうに従って軸方向へ突き出す傾斜面などで両者を軸方向へ所定寸法だけ離間させることにより、両テーパ面を強固にテーパ嵌合させることもできる。

嵌合突起および嵌合凹所を嵌め合わせる際の相対回転の方向は、穴明け加工時にそれ等の間に作用する負荷と同じ方向、すなわちボディに設けられる嵌合突起側が穴明け加工時の回転方向と同じ方向へ相対回転させられるようにして嵌合することが望ましく、両者の位相が一致する結合状態において、それ以上の回転を阻止するストッパを設ければ、穴明け加工時の負荷によるボディと先端チップとの位相ずれ（相対回転）が防止されるとともに、そのストッパを介してボディから先端チップへ回転トルクが伝達される。

嵌合突起に設けられるすり割りの溝幅は、嵌合突起および嵌合凹所の嵌め合いを許容するように、それ等の寸法公差に応じて適宜定められるが、穴明け加工時の負荷による変形を抑制する上でできるだけ狭い方が望ましく、例えば０．５ｍｍ程度以下に設定される。また、すり割りの深さによっても異なり、すり割りの深さの１／１０程度以下が望ましく、例えば深さが３ｍｍであれば、溝幅は０．３ｍｍ以下が望ましい。すり割りは、例えばワイヤカット放電加工により高い寸法精度で設けることができる。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例であるスローアウェイ式ドリルの先端部分、すなわちボディ１０と先端チップ１２との結合部を示す正面図（軸心と直角方向から見た図）である。図２は、ボディ１０の先端部分を示す図で、(a) は斜視図、(b) は先端側から見た平面図、(c) は(b) の右方向から見た側面図、(d) は(b) の下方向から見た正面図である。また、図３は、先端チップ１２を単独で示す図で、(a) は軸心と直角方向から見た正面図、(b) は(a) の右方向から見た側面図、(c) は(a) の下方向から見た底面図である。

このスローアウェイ式ドリルは２枚刃のツイストドリルで、軸心に対して対称的に一対のねじれ溝１４が、ボディ１０および先端チップ１２に跨がって連続するように設けられているとともに、先端チップ１２には、一対のねじれ溝１４の先端開口部分にそれぞれ切れ刃１６が設けられている。ボディ１０は高速度工具鋼にて構成されているとともに、先端部には、突出端程大径となる逆テーパ形状の嵌合突起１８が同心に一体に突設されている一方、先端チップ１２は超硬合金にて構成されているとともに、下端面には、嵌合突起１８と嵌め合わされるように逆テーパ形状を成している嵌合凹所２０が同心に設けられている。嵌合突起１８および嵌合凹所２０は、何れもねじれ溝１４により側面が切り欠かれており、図４に示すように軸心まわりに位相が９０°程度ずれた状態で嵌合突起１８を嵌合凹所２０の切欠内に挿入するとともに、その嵌合突起１８側を相対的に矢印Ａで示す方向へ軸心まわりに約９０°回転させることにより、図１に示すように嵌合突起１８と嵌合凹所２０とを嵌め合わせて一体的に結合することができる。ねじれ溝１４は、ランドよりも幅寸法が大きく、上記嵌合突起１８および嵌合凹所２０は何れもその両側部が軸心まわりにおいて９０°以上の角度範囲に亘って切り欠かれており、軸心まわりの位相を約９０°ずらすことにより、両者を軸方向に接近させて図４に示すように嵌合突起１８を嵌合凹所２０の切欠内に挿入することができる。

本実施例のスローアウェイ式ドリルのドリル径は１２ｍｍで、嵌合突起１８および嵌合凹所２０の逆テーパ形状のテーパ角度は約１０°である。具体的には、嵌合突起１８の先端部の径寸法Ｄ１は６．２ｍｍ、基端側の径寸法Ｄ２は５．５ｍｍ、突出寸法Ｔは４ｍｍであり、嵌合凹所２０の底部の径寸法ｄ１は６．２ｍｍ、開口部の径寸法ｄ２は５．５ｍｍ、深さｔは４ｍｍである。また、大径側の径寸法Ｄ１の加工公差は−０〜＋０．１ｍｍ、径寸法ｄ１の加工公差は−０．１〜＋０ｍｍで、大径側では基本的に締り嵌合となる。小径側の径寸法Ｄ２の加工公差は−０．１〜＋０ｍｍ、径寸法ｄ２の加工公差は−０〜＋０．１ｍｍで、小径側では基本的に遊び嵌合となる。突出寸法Ｔの加工公差は−０．１〜＋０ｍｍ、深さｔの加工公差は−０〜＋０．１ｍｍで、軸方向寸法も基本的に遊びを有し、余裕を持って嵌合させることができる。

上記嵌合突起１８には、径方向に貫通するすり割り２２が先端面から所定の深さで設けられ、弾性的に縮径可能とされており、これにより、締り嵌合に拘らず嵌合突起１８を容易且つ確実に嵌合凹所２０内に嵌合できる。すり割り２２は、ワイヤカット放電加工によって設けられたもので、深さ寸法は約３ｍｍ、溝幅は約０．２ｍｍである。

前記図４に矢印Ａで示す嵌合突起１８側の回転方向は、穴明け加工時のボディ１０の回転方向と同じ右回転で、ボディ１０の先端面には、両者の位相が一致する結合状態において、それ以上の回転を阻止する一対のストッパ（係合突起）２４が外周縁に沿って一体に設けられている。先端チップ１２の下端面には、ストッパ２４を受け入れる切欠２６が設けられており、ストッパ２４が切欠２６の周方向の端部２６ｅに当接させられることにより、それ以上の相対回転が阻止され、穴明け加工時の負荷によるボディ１０と先端チップ１２との位相ずれ（相対回転）が防止されるとともに、そのストッパ２４を介してボディ１０から先端チップ１２へ回転トルクが伝達される。なお、嵌合突起１８の嵌入側、すなわちリーディングエッジ３０側の角部には、０．３ｍｍ程度の面取り２８が設けられて、嵌合凹所２０内に容易に嵌め入れることができるようになっている。

上記ストッパ２４の上面は、周方向へ進むに従って徐々に軸方向へ突き出すように傾斜する傾斜面を備えているとともに、切欠２６の底面は、ストッパ２４に対応して傾斜させられており、ボディ１０と先端チップ１２とを軸心まわりに相対回転させて嵌合突起１８を嵌合凹所２０内に嵌め入れる際に、両者が所定寸法だけ軸方向へ離間させられるようになっている。これにより、嵌合突起１８と嵌合凹所２０とが一層強固にテーパ嵌合させられ、先端チップ１２がより強固にボディ１０に一体的に結合される。ストッパ２４および切欠２６は、それぞれヒール３２側に設けられており、嵌合突起１８を嵌合凹所２０内に嵌め入れる際の後半部分で係合させられて、両者を軸方向へ離間させる。ストッパ２４および切欠２６の傾斜面の何れか一方は軸心に対して直角な平坦面であっても良い。

このような本実施例のスローアウェイ式ドリルによれば、嵌合突起１８がボディ１０に設けられるとともに、その嵌合突起１８にすり割り２２が設けられて弾性的に縮径可能とされているため、嵌合突起１８を嵌合凹所２０に対して容易且つ確実に嵌め入れることができる。また、穴明け加工時の切削抵抗や振動などで嵌合突起１８を縮径させる方向の負荷が作用しても、その変形量は最大でもすり割り２２の溝幅寸法で、嵌合突起１８や嵌合凹所２０の寸法公差などで嵌合時に既に嵌合突起１８が縮径させられている場合は、穴明け加工時の変形量は更に小さくなり、すり割り２２による嵌合突起１８の弾性（ばね力）が良好に維持されてテーパ嵌合の結合強度の低下が抑制され、ボディ１０の寿命が向上する。

因みに、上記実施例のスローアウェイ式ドリルを用いて本発明者等が行った実験によれば、先端チップ１２を１０回交換しても結合強度が良好に維持され、ボディ１０を継続使用することが可能で、３〜５回で使用不可となった従来品に比較してボディ寿命が２倍以上になった。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。

本発明の一実施例であるスローアウェイ式ドリルの先端部分を示す正面図である。図１のドリルにおけるボディの先端部分を示す図である。図１のドリルにおける先端チップを示す図である。図２のボディに図３の先端チップを嵌合結合する際の手順を説明する図である。

符号の説明

１０：ボディ１２：先端チップ１４：ねじれ溝（溝）１６：切れ刃１８：嵌合突起２０：嵌合凹所２２：すり割り

Claims

ランドよりも広い幅寸法で軸方向に一対の溝が設けられたスチール製のボディと、
前記溝に連続するように一対の溝が設けられるとともに、該溝の先端開口部分に一対の切れ刃が形成された超硬材料製の先端チップと、
先端側程大径となる逆テーパ形状を成していて、前記ボディおよび前記先端チップの一方に同心に設けられるとともに、前記溝により側面が切り欠かれた嵌合突起と、
該嵌合突起と嵌め合わされるように逆テーパ形状を成していて、前記ボディおよび前記先端チップの他方に同心に設けられるとともに、前記溝により側面が切り欠かれた嵌合凹所と、
を有し、前記ボディおよび前記先端チップの軸心まわりの位相がずれた状態で前記嵌合突起を前記嵌合凹所内に挿入するとともに、軸心まわりに相対回転させて該嵌合突起と該嵌合凹所とを嵌め合わせることにより、前記逆テーパ形状の作用で該先端チップを該ボディに対して抜け出し不能に一体的に結合するスローアウェイ式ドリルにおいて、
前記嵌合突起を前記ボディに設けるとともに、該嵌合突起にすり割りを設けて弾性的に縮径可能とした
ことを特徴とするスローアウェイ式ドリル。