JP2009178787A - ドリル及びドリル用切削インサート並びに切削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】広範な切削条件下において、穴あけ加工された穴の内壁を平滑に仕上げることのできるドリル用切削インサート及びそれを用いた切削工具を提供する。
【解決手段】ドリル本体の先端部に、外刃用主切刃と穴の内壁を切削する副切刃とを有する第一の切削インサートが外刃として、内刃用主切刃を有する第二の切削インサートが内刃として、それぞれ取り付けられてなるドリルにおいて、前記副切刃は、前記外刃用主切刃の前記ドリル本体の径方向外側における端部に連なる第一副切刃と、該第一副切刃よりも前記ドリル本体の後端側かつ前記ドリル本体の径方向外側に位置する第二副切刃と、を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、金属部材等の穴あけ加工に用いられるドリル及びドリル用切削インサート並びに切削方法に関する。

従来の金属部品等の穴あけ加工に用いられるドリルとして、穴の内壁の平滑さを向上させるさらい刃を備えたものがある。このドリルには、ドリル本体の先端部に、２つの四角形平板状の切削インサートが、一方はドリル本体の径方向中心側に内刃として、他方はドリル本体の径方向外側に外刃として、それぞれ取り付けられている。

特許文献１には、外刃として取り付けられた切削インサートにおいて、外刃の径方向外側に配設されたコーナ刃と隣接するさらい刃が備えられたドリルが開示されている。このさらい刃は、ドリル本体の先端側から後端側に向かって延在するように形成されており、切削加工時において、穴あけ加工により形成された穴の内壁を切削する。
特開２００４−３３０３７３号公報

上記のようなドリルは、様々な材質の被削材に対して用いられ、また、送り量や穴の深さ等の切削条件も多様である。そのため、従来のさらい刃付ドリルでは、切削条件によっては穴の内壁を平滑に仕上げられない場合がある。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、広範な切削条件下において、穴あけ加工された穴の内壁を平滑に仕上げることのできるドリル用切削インサート及びそれを用いた切削工具を提供することを目的とする。

本発明のうち、請求項１に係る発明は、ドリル本体と、すくい面をなす上面と逃げ面をなす側面との間に位置する切刃部に、外刃用主切刃と穴の内壁を切削する副切刃とを有する第一の切削インサートと、すくい面をなす上面と逃げ面をなす側面との間に位置する切刃部に、内刃用主切刃を有する第二の切削インサートと、を備え、前記ドリル本体の先端部に、前記第一の切削インサートが外刃として、前記第二の切削インサートが内刃として、それぞれ取り付けられてなるドリルにおいて、前記副切刃は、前記外刃用主切刃の前記ドリル本体の径方向外側における端部に連なる第一副切刃と、該第一副切刃よりも前記ドリル本体の後端側かつ前記ドリル本体の径方向外側に位置する第二副切刃と、を有することを特徴とする。

また、上記発明において、前記第一の切削インサートの切刃部は、前記第二副切刃の前記第一副切刃と反対側の端部に連なる内刃用主切刃を有し、前記第一の切削インサートを内刃として取り付けた場合における前記ドリル本体の回転軸に対する前記副切刃の回転軌跡は、前記回転軸を含む断面において、前記内刃用主切刃の回転軌跡よりも前記ドリル本体の後端側に位置し、前記断面における前記内刃用主切刃の回転軌跡は、前記回転軸と交差していることが好ましい。

本発明のうち、請求項３に係る発明は、ドリル本体の先端部に、外刃と内刃とを取り付けてなるドリルに、外刃として取り付けられて使用されるドリル用切削インサートであって、 上面視において少なくとも1つのコーナを有するインサート本体と、すくい面をなす上面と逃げ面をなす側面との間に切刃部と、を有し、前記切刃部は、前記コーナ及び該コーナを挟む一方の辺に沿って形成された外刃用主切刃と、前記外刃用主切刃の前記コーナ側の端部に連なる副切刃と、を備え、該副切刃は、前記コーナ側から順に、第一副切刃と第二副切刃と、を有することを特徴とする。

本発明のうち、請求項４に係る発明は、請求項１又は２に記載のドリルを用いて被削材を切削する切削方法であって、前記被削材に前記ドリルを相対的に近づける工程と、前記ドリル又は前記被削材のうちいずれか一方を回転させ、前記内刃及び外刃を被削材の表面に接触させて、被削材に穴あけ加工する工程と、前記被削材と前記ドリルとを相対的に遠ざける工程と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、第一副切刃で切削した穴の内壁を、再度第二副切刃で切削することにより、広範な切削条件下において、平滑に仕上げることが可能なドリル及びドリル用切削インサートを提供することができる。

以下に、本発明に係るドリルの第１の実施形態を、図面を参照して説明する。

図１は本発明に係るドリルの第１の実施形態のうち、先端部側面図である。図２は、このドリルに取り付けられる切削インサートの上面図である。図３は、図２における切削インサートを、外刃としてドリル本体に取り付けた場合のドリルの側面拡大図である。図４は、切削加工時における被削材と外刃との関係を示す模式図である。図５は、図２における切削インサートを、内刃としてドリル本体に取り付けた場合のドリルの側面拡大図である。図６は、内刃として取り付けられた切削インサートの回転軌跡の、ドリル本体の回転軸を含む断面図である。

図１に示すように、第一の実施形態におけるドリル１は、ドリル本体２の先端部に、２つの切削インサート３がネジ止めされて取り付けられたものである。これら２つの切削インサート３は、一方はドリル本体２の回転軸２０から離れた位置に外刃用として、他方は回転軸２０と交差する位置に内刃用として、それぞれ取り付けられている。（以下、前者を外刃用の切削インサート３ａ、後者を内刃用の切削インサート３ｂとして説明する。）

図２に示すように、切削インサート３は、多角形平板状をなし、上面３０にすくい面が形成されている。また、上面３０と下面とをつなぐ側面３１に逃げ面が形成されている。これらすくい面と逃げ面との間には、切刃部３２が形成されている。上面３０の中央部には、切削インサート３の中心点を通り、インサートの上面３０と下面とを貫通する取り付け穴３０ａが形成されている。そして、上面視において、この中心点に対してそれぞれ点対称関係にある二組の辺のうち、中間地点付近に段差のある一組の辺に外刃用切刃３２ａが、他の一組の辺に内刃用切刃３２ｂが、それぞれ形成されている。また、外刃用切刃３２ａと内刃用切刃３２ｂによって挟まれた各コーナには、コーナ切刃３２ｃが形成されている。

図３に示すように、この切削インサート３が外刃用の切削インサート３ａとしてドリル本体２の径方向外側にネジ止め固定されたとき、上述した外刃用切刃３２ａと、この外刃用切刃３２ａのドリル本体２の径方向外側における端部に連なるコーナ切刃３２ｃとが、外刃用主切刃として穴あけ加工に使用される。また、このコーナ切刃３２ｃよりもドリル本体２の後端側に位置する内刃用切刃３２ｂは、回転軸２０に対して傾斜している。これにより、切削インサート３が外刃用の切削インサート３ａとして取り付けられ、切削に用いられる場合、内刃用切刃３２ｂが穴の内壁と接触しないため摩耗しない。また、この内刃用切刃３２ｂと、上述したコーナ切刃３２ｃとの間には、副切刃が形成されている。なお、本願における「副切刃」とは、穴あけ加工された穴の内壁を切削し、平滑にする部分であり、さらい刃として用いられる。

本発明の特徴として、外刃用の切削インサートの副切刃は、外刃用主切刃のドリル本体の径方向外側における端部に連なる第一副切刃を備えている。また、この第一副切刃よりもドリル本体の後端側かつ前記ドリル本体の径方向外側に位置する第二副切刃をも有している。

具体的には、図３に示すように、一端が外刃用切刃３２ａに連なるコーナ切刃３２ｃの他端に第一副切刃３２ｄが連なっており、ドリル本体２の後端側に延びている。そして、この第一副切刃３２ｄのうちドリル本体２の後端側端部には、凹状切刃３２ｆが連なっている。さらに、凹状切刃３２ｆのうちドリル本体２の後端側端部には、第二副切刃３２ｅが連なっている。この第二副切刃３２ｅは、第一副切刃３２ｄと比べて、回転軸２０から離れた位置に配設されている。なお、凹状切刃３２ｆは、例えば、一定の曲率を有するとともに切削インサートの内側に凹んだ円弧状や、複数の直線をつないだもの、あるいは、曲線と直線をつないだものであっても良い。

上記構成を備えたドリル１を用いて穴あけ加工を行う場合の被削材４と外刃用の切削インサート３ａとの関係を、図４に示す。図４は、切削加工時においてドリル１の回転体及び被削材４を、回転軸２０を通る平面で切った断面のうち、外刃用の切削インサート３ａの副切刃周辺の関係を示している。

図４に示すように、回転軸２０に対して、外刃用の切削インサート３ａを回転させた場合の第二副切刃３２ｅの回転軌跡が、回転軸２０を通る断面において、第一副切刃３２ｄの回転軌跡の延長線３２ｇよりも回転軸２０から離れている。即ち、第一副切刃３２ｄの加工径に比べて第二副切刃３２ｅの加工径が大きくなっている。これにより、第一副切刃３２ｄが穴の内壁を切削した後、第二副切刃３２ｅを再度切削することができるため、広範な切削条件下において、穴の内壁を平滑に仕上げることができる。

また、本実施形態において、第一副切刃３２ｄの全長Ｌ１（以下、単に全長Ｌ１と略す。）と第二副切刃３２ｅの全長Ｌ２（以下、単に全長Ｌ２と略す。）は、それぞれ０．２ｍｍ以上かつ１．０ｍｍ以下の範囲に設定されている。第一副切刃３２ｄが穴の内壁全周を少なくとも一度通過して切削するためには、ドリル本体２の一回転当たりの送り量以上の長さが必要とされる。したがって、送り量を０．２ｍｍとして穴あけ加工に用いる場合、全長Ｌ１及び全長Ｌ２は、０．２ｍｍ以上であることが好ましい。その一方で、全長Ｌ１及び全長Ｌ２が長くなる場合は穴の内壁との接触面積が増加し、各副切刃にかかる切削抵抗が増加するが、１．０ｍｍ以下に設定される場合は、第一副切刃３２ｄ及び第二副切刃３２ｅと穴の内壁との接触面積が過度に増加することがないため好ましい。

また、図５に示すように、切削インサート３が内刃用の切削インサート３ｂとして取り付けられる場合は、内刃用切刃３２ｂと、この内刃用切刃３２ｂに連なるコーナ切刃３２ｃが、内刃用主切刃として穴あけ加工に使用される。そして、上述した内刃用主切刃が、回転軸２０と交差するとともに、第一副切刃３２ｄ、第二副切刃３２ｅ及び凹状切刃３２ｆが、内刃用主切刃３２ｂよりもドリル本体２の後端側に配置される。

上記構成を備える内刃用の切削インサート３ｂを回転軸２０に対して回転させた場合の回転軌跡を、回転軸２０を通る平面で切った場合の断面図として図６に示す。なお、この断面における内刃用の切削インサート３ｂの回転軌跡は回転軸２０に対して左右対称となっているため、図中では、内刃用主切刃の回転軌跡Ｏ１（以下、単に回転軌跡Ｏ１と略す。）と、第一副切刃３２ｄ及び第二副切刃３２ｅ並びに凹状切刃３２ｆの回転軌跡Ｏ２（以下、単に回転軌跡Ｏ２と略す。）を、それぞれ1つずつ示す。

図６に示すように、回転軌跡Ｏ１は、回転軸２０と交差している。また、回転軌跡Ｏ２は、回転軌跡Ｏ１よりも、ドリル本体２の後端側に位置する。

これにより、切削インサート３が内刃用の切削インサート３ｂとして使用される場合、第一副切刃３２ｄ及び第二副切刃３２ｅは穴あけ加工に関与しないため、加工による切刃損傷等の不具合が生じない。

次に、本発明に係るドリルの一実施形態を用いて被削材を切削する切削方法について図面を参照して説明する。

図７〜図９に、本発明に係る第１の実施形態のドリルを用いて被削材４を切削する切削方法の工程図を示す。まず、ドリル本体２に外刃用の切削インサートと内刃用の切削インサートを取り付ける。そして、図７に示すように、ドリル１を回転させるとともに、ドリル１を被削材４に近づける。なお、本実施例では、ドリル１を回転させているが、被削材４を回転させても良い。また、ドリル１と被削材４は、相対的に近づけば良く、例えば、被削材４をドリル１に近づけても良い。

次いで、図８に示すように、外刃用の切削インサートと内刃用の切削インサートを被削材４に接触させて被削材４に穴あけ加工する。その後、図９に示すように被削材４からドリル１を離間させる。なお、切削加工を継続する場合は、ドリル１を回転させた状態を維持して、被削材４の異なる箇所に外刃用の切削インサートと内刃用の切削インサートを接触させる工程を繰り返す。

以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない限り任意のものとすることができることはいうまでもない。

本発明に係るドリルの第１の実施形態のうち、先端部側面図である。 図１に示すドリルに取り付けられる切削インサートの上面図である。 図２における切削インサートを、外刃としてドリル本体に取り付けた場合のドリルの側面拡大図である。 、切削加工時における被削材と外刃との関係を示す模式図である。 図１に示すドリルの先端部のうち、内刃としてドリル本体に取り付けた場合のドリルの側面拡大図である。 内刃として取り付けられた切削インサートの回転軌跡の、ドリル本体の回転軸を含む断面図である。 本発明に係る切削方法の工程概略図である。 本発明に係る切削方法の工程概略図である。 本発明に係る切削方法の工程概略図である。

符号の説明

１・・・ドリル
２・・・ドリル本体
２０・・・回転軸
３・・・切削インサート
３ａ・・・外刃用の切削インサート
３ｂ・・・内刃用の切削インサート
３０・・・上面
３０ａ・・・取り付け穴
３１・・・側面
３２・・・切刃部
３２ａ・・・外刃用切刃
３２ｂ・・・内刃用切刃
３２ｃ・・・コーナ刃
３２ｄ・・・第一副切刃
３２ｅ・・・第二副切刃
３２ｆ・・・凹状切刃
３２ｇ・・・第一副切刃の延長線
４・・・被削材
Ｌ１・・・第一副切刃の全長
Ｌ２・・・第二副切刃の全長
Ｏ１・・・内用主切刃の回転軌道
Ｏ２・・・第一副切刃及び第二副切刃並びに凹状切刃の回転軌道

Claims (4)

1. ドリル本体と、
   すくい面をなす上面と逃げ面をなす側面との間に位置する切刃部に、外刃用主切刃と穴の内壁を切削する副切刃とを有する第一の切削インサートと、
   すくい面をなす上面と逃げ面をなす側面との間に位置する切刃部に、内刃用主切刃を有する第二の切削インサートと、を備え、
   前記ドリル本体の先端部に、前記第一の切削インサートが外刃として、前記第二の切削インサートが内刃として、それぞれ取り付けられてなるドリルにおいて、
   前記副切刃は、
   前記外刃用主切刃の前記ドリル本体の径方向外側における端部に連なる第一副切刃と、
   該第一副切刃よりも前記ドリル本体の後端側かつ前記ドリル本体の径方向外側に位置する第二副切刃と、を有することを特徴とするドリル。
2. 前記第一の切削インサートの切刃部は、前記第二副切刃の前記第一副切刃と反対側の端部に連なる内刃用主切刃を有し、
   前記第一の切削インサートを内刃として取り付けた場合における前記ドリル本体の回転軸に対する前記副切刃の回転軌跡は、前記回転軸を含む断面において、前記内刃用主切刃の回転軌跡よりも前記ドリル本体の後端側に位置し、
   前記断面における前記内刃用主切刃の回転軌跡は、前記回転軸と交差していることを特徴とする請求項１に記載のドリル。
3. ドリル本体の先端部に、外刃と内刃とを取り付けてなるドリルに、外刃として取り付けられて使用されるドリル用切削インサートであって、
   上面視において少なくとも1つのコーナを有するインサート本体と、すくい面をなす上面と逃げ面をなす側面との間に切刃部と、を有し、
   前記切刃部は、前記コーナ及び該コーナを挟む一方の辺に沿って形成された外刃用主切刃と、前記外刃用主切刃の前記コーナ側の端部に連なる副切刃と、を備え、
   該副切刃は、前記コーナ側から順に、第一副切刃と第二副切刃と、を有することを特徴とするドリル用切削インサート。
4. 請求項１又は２に記載のドリルを用いて被削材を切削する切削方法であって、
   前記被削材に前記ドリルを相対的に近づける工程と、
   前記ドリル又は前記被削材のうちいずれか一方を回転させ、前記内刃及び外刃を被削材の表面に接触させて、被削材に穴あけ加工する工程と、
   前記被削材と前記ドリルとを相対的に遠ざける工程と、を備えることを特徴とする切削方法。

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