JP3615254B2 - 穴あけ工具 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、例えば穴あけ用の切削刃を持ったドリル等の工具によって鋼板、銅板、アルミ板等に穴を開けるとき、その表裏に発生するバリを穴あけと同時に除去できる穴あけ工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼板等の穴あけ作業に用いるドリル等の工具は、工具本体の先端部に穴あけ用の切削刃が設けられ、工具本体を回転させ、鋼板等に貫通する穴あけを行っているが、この穴あけの際に鋼板の表裏にバリが発生する。このバリは、ボルトやリベット等による鋼板の締め付け時に適正な締め付けや摩擦力を得ることができず、品質の面で問題となる。
【０００３】
そこで、鋼板の表裏に発生したバリを除去するために、従来ではグラインダーを用いたり、その他の研削工具を用いてバリを除去する後加工を行っているが、そのバリ取り作業には多くの労力と時間を費やし、また、研削によるバリ取り作業の場合には鋼板等の反転作業を伴うことによる作業負担や、粉塵発生、騒音発生等の問題となっている。
【０００４】
このような問題を解決するために、被加工物に穴あけを行うと同時に、その表裏面のバリを取り除くものとして、例えば実公平１−３７８５３号公報が知られている。これは、穴あけ工具の軸に直交して形成したバリ取り工具取付け孔に、ばねにより押されてバリ取りチップを収納したバリ取り工具本体を取り付けたもので、穴あけ工具の外径より外方に突出しているバリ取りチップが、穿設穴の開口端のバリを転圧すると共に、バリ取り工具が穿設穴の中に進入すると、ばねに抗してバリ取りチップが没入するので、穴あけ工具による穿孔作業に引き続きバリを取り除くものである。
【０００５】
また、実公平１−３７８５３号公報に記載の技術に加えて穿孔面の面取りも行うものとして、実公平１−３７８５４号公報の記載のものがある。
これは穴あけ工具の軸に設けられた横穴より、該穴あけ工具の軸側方にばねにより押されて突き出したバリ取りチップの先端が球形をなし、その断面の弓形の弧に続き、穴の面取りの幅以上かつ、その面取り面の面角度とした切削刃を有するもので、穴あけ工具による穴あけ作業に引き続きバリ取りおよび面取りを可能としたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記実公平１−３７８５３号公報および実公平１−３７８５４号公報に記載の技術では、穿設穴の表裏面バリの除去作業自体は可能であるが、バリ取り工具本体は穴あけ工具の軸に設けた取付け孔に取り付けられたものであって、バリ取り工具が加工穴の中に進入することから、焼き嵌め等の手段により穴あけ工具に固着したものとしなければならない。このため、工具の製造工程は複雑になるほかバリ取りチップはばねを介してバリ取り工具本体の後端に嵌められた栓で閉塞されているため、このバリ取りチップが摩耗した際の交換は容易ではない。さらに、バリ取りチップは、穴あけ工具より外方に突出しているので、その取付け位置は穴あけ工具の軸の穴あけ刃の先端部から離間した中間部となり、穴あけ工具を穿孔作業後に一定距離進出させる必要があり、作業効率にも影響を及ぼす。
【０００７】
そこで、鋼板等に穴あけする際に、簡単な構造で鋼板等の表裏面に発生するバリの除去が良好に行え、しかも通常における穴あけにほとんど変わらぬ穿孔距離での除去および面取りを可能にした、鋼板等の穴あけ工具を、特願平５−３１２２９２号として出願した。
【０００８】
前記先願のものは、先端部に切削刃を設けた工具本体の先端部の周面に軸方向に沿って凹溝が設けられ、この凹溝が工具本体の切削油路に連通している。この工具本体に基端部が固定され先端部が前記凹溝の内部において工具本体の径方向に弾性変形可能なカートリッジが設けられ、このカートリッジの先端部にカートリッジの弾性変形によって工具本体の周面から突没可能なバリ取りチップが設けられている。
【０００９】
前記穴あけ工具によれば、切削刃による穿孔初期に発生する表面バリは工具本体の周面より突出しているバリ取りチップによって除去でき、穿孔が進んでいくと、バリ取りチップはカートリッジとともに穴の内壁によって工具本体の軸心方向に押されて凹溝の中に収まった状態で穿孔が進められる。
【００１０】
しかし、バリ取りチップがカートリッジとともに工具本体の軸心方向に押されて凹溝の中に収まったとき、カートリッジの撓みによりカートリッジの背面が凹溝の底面に近接もしくは接触し、切削油流路が塞がれ、切削油および切屑の排出が妨げられ、切屑が工具本体に巻き込まれるという問題が発生する。
【００１１】
さらに、バリ取りチップの刃先部で穿設された穴の内面に傷を付けたり、バリ取り後の面取り時に二次バリが発生するという問題がある。また、バリ取りチップを取付けたカートリッジの全長が長く、捩れ溝タイプの穴あけ工具においてはスペース上の問題で取付けることが困難であった。
【００１２】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、孔あけの進行に伴って被加工物の表裏面に発生するバリを除去することができ、またバリ取りチップがカートリッジとともに工具本体の軸心方向に押されて凹溝の中に収まったときでも、切削油路を確保でき、切削油とともに切屑を円滑に排出できる孔あけ工具を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前述した目的を達成するために、先端部に切削刃を設けた工具本体と、この工具本体の先端部の周面に軸方向に沿って設けられた凹溝と、前記工具本体に基端部が固定され先端部が前記凹溝の内部において工具本体の径方向に弾性変形可能なカートリッジと、このカートリッジの先端部に設けられカートリッジの弾性変形によって工具本体の周面から突没可能なバリ取りチップと、前記カートリッジに設けられ前記凹溝内の切屑を切削油とともに外部に排出する排出溝とを具備したことを特徴とする。
【００１４】
前記バリ取りチップは、好ましくは、その逃げ面を逃げ角が負の第１逃げ面と、逃げ角が正の第２逃げ面とにより形成されていることを特徴とする。さらに好ましくは、前記バリ取りチップの第１逃げ面と第２逃げ面とを凸円弧状に連続してつないだことを特徴とする。さらに、好ましくは、前記バリ取りチップのコーナ部のすくい面と第１逃げ面とを凸円弧状に連続してつないだことを特徴とする。
【００１５】
前記排出溝は、好ましくは、バリ取りチップの端縁に沿って刻設されていることを特徴とする。
前記工具本体の他の例として、先端部に切削刃を設けた捩れ溝付きの工具本体と、この工具本体の先端部の周面に軸方向に沿い、かつ捩れ溝と離間して設けられた凹溝と、この凹溝にそのテーパー部が掛るように穿設した楔ねじ用のねじ穴を設けたことを特徴とする。
【００１６】
前記カートリッジは、１枚の鋼板によって形成され、その基端部に略Ｕ字状の屈曲部が設けられ、先端部にバリ取りチップ取付け用のボルト穴が穿設されたチップ取付け部が形成されていることを特徴とする。
【００１７】
【作用】
弾性変形可能なカートリッジの先端部が自由端になっており、その先端部にバリ取りチップが取り付けられているので、カートリッジに負荷が加わらないときにはバリ取りチップが工具本体の周面より突出しているので、切削刃による穿孔初期に発生する表面バリはバリ取りチップによって除去できる。
【００１８】
被加工物に穿孔が進んでいくと、バリ取りチップはカートリッジとともに孔の内壁によって工具本体の軸心方向に押されて凹溝の中に収まった状態で穿孔が進められるが、カートリッジには排出溝が設けられているので、前記凹溝内の切屑は切削油とともに外部に排出される。切削刃が穴を貫通させたとき、バリ取りチップが穴から出る段階になると、カートリッジの復元力によって工具本体の周面より外側に突出し、裏面側のバリを同様にして除去することができる。
【００１９】
穴あけ終了後に、工具本体を上昇させると、バリの根元部を除去しながら再びバリ取りチップが穴の中に入り込んで上昇していき、穴から抜けると、カートリッジの復元力によってバリ取りチップは復帰し、被加工物の裏面側から表面側にかけてバリ取りチップが倣いながら移動してバリの発生面を再度切削することができ、精製面取りが可能となる。
【００２０】
【実施例】
以下、この発明の各実施例を図面に基づいて説明する。
図１〜図５は第１の実施例を示す。図１および図２は穴あけ工具を示し、図１（ａ）は穴あけ工具の先端部の一部を切欠した側面図、図１（ｂ）は穴あけ工具の先端部の端面図である。図２（ａ）は穴あけ工具の先端部の縦断側面図、図２（ｂ）は（ａ）のＡ部を拡大した縦断側面図、図２（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【００２１】
図中１は穴あけ工具の工具本体を示し、基端部には切削機械の回転主軸に装着されるシャンク（図示しない）が設けられ、先端部２には穴あけ用の２枚の切削刃３が設けられている。また、工具本体１の軸心部には軸方向に切削油路４が穿設されており、この切削油路４は工具本体１の先端部２付近で２本の分岐油路５に分岐され、これら分岐油路５は先端部２の切削刃３と切削刃３との間に貫通している。
【００２２】
前記切削刃３の刃先部と干渉しない位置の工具本体１の外周面、つまり一方の分岐油路５に位置する部分にはその先端面から工具本体１の軸心と平行に１本の凹溝６が設けられている。したがって、凹溝６の後端は分岐油路５に連通している。凹溝６の後端の延長線上には凹溝６より浅い取付け凹部７が設けられており、この取付け凹部７の底部にはねじ穴８が設けられている。
【００２３】
そして、前記凹溝６の内部には先端部にバリ取りチップ９を固定したカートリッジ１０が設けられている。このカートリッジ１０は弾性変形可能な鋼材等によって凹溝６の幅より僅かに狭幅の帯状体からなり、その基端部には肉厚の取付け部１１が一体に設けられている。この取付け部１１には前記ねじ穴８に対応して取付け孔が設けられており、この取付け孔に取付けねじ１２を挿通し、ねじ穴８に締め付けることによりカートリッジ１０は工具本体１に固定されている。
【００２４】
カートリッジ１０の中間部は肉薄に形成され、カートリッジ１０の先端部が工具本体１の径方向に弾性変形するようになっている。カートリッジ１０の先端部には広幅に形成されたチップ取付け台１３が一体に設けられており、このチップ取付け台１３に前記バリ取りチップ９が取付けボルト１４によって着脱可能に固定されている。
【００２５】
カートリッジ１０は、これに負荷が加わっていないときには、図２（ａ）に示すように平坦状で、凹溝６の底面開口を閉塞する状態にあり、バリ取りチップ９は工具本体１の外周面から外側へ突出した状態にあるが、工具本体１の軸心方向に負荷が加わったときには、図２（ｂ）に示すように弾性変形によって湾曲し、バリ取りチップ９とともに凹溝６の内部に没入するようになっている。
【００２６】
さらに、カートリッジ１０の先端部における端面には、図２（ｃ）に示すようにバリ取りチップ９の端縁に沿って排出溝１５が設けられており、この排出溝１５は一端が凹溝６内に、他端が工具本体１の外部と連通している。つまり、凹溝６の底面開口がカートリッジ１０によって閉塞された状態であっても、切削油路４は分岐油路５、凹溝６および排出溝１５を介して工具本体１の外部に連通し、切屑と切削油の排出経路を確保している。
【００２７】
次に、バリ取りチップ９について説明すると、図３および図４に示すように構成されている。図３（ａ）はバリ取りチップ９の側面図で、図３（ｂ）はバリ取りチップ９の正面図である。図４（ａ）はＣ部を拡大して示す側面図で、図４（ｂ）はＤ部を拡大して示す側面図である。
【００２８】
図３に示すように、バリ取りチップ９のチップ本体１６は、正面視で、略正三角形状をなしており、中央部には取付けボルト１４が挿通されるボルト穴１７が設けられている。さらに、チップ本体１６の３つのコーナ部には刃先部１８ａ〜１８ｃが設けられている。これら刃先部１８ａ〜１８ｃは同一形状であるため、その１つについて説明すると、図４に示すように、刃先部１８ａの逃げ面は、逃げ角が負の第１逃げ面１９と、逃げ角が正の第２逃げ面２０とにより形成され、この第１逃げ面１９と第２逃げ面２０とは凸円弧状に連続してつないだ形状に形成されている。さらに、刃先部１８ａのすくい面２１と前記第１逃げ面１９とも凸円弧状に連続してつないだ形状に形成されている。
【００２９】
次に、前述のように構成された穴あけ工具の作用について説明する。
図５は鋼板Ｐに穴をあける過程を示すもので、鋼板Ｐに対して軸線を垂直に保持した工具本体１の進行によって、同図（ａ）に示すように、切削刃３によって鋼板Ｐの表面側から座ぐりされるようにして初期工程が行われる。もちろん、このとき切削油路４から切削油が供給され、この切削油は分岐油路５および凹溝６の順に流れて切削面に供給されている。この段階ではバリ２２ａが発生するが、切削刃３の切削面より若干後方にあるバリ取りチップ９がこのバリ２２ａに当たると、バリ取りチップ９に生じる背分力とカートリッジ１０の弾性力との平衡状態が変位しながら切除していく。
【００３０】
同図（ｂ）は表面側のバリ２２ａが全て除去されて穴あけが進行していく状況であり、バリ取りチップ９の先端面は開けようとする穴２３と表面との間の縁に突き当たりながらバリ２２ａを除去していき、この周縁部の面取りを行う。
【００３１】
同図（ｃ）は工具本体１がさらに穴あけ方向に進んだ状況であり、工具本体１の進行にしたがってバリ取りチップ９は鋼板Ｐを切除するに要する背分力にカートリッジ１０の弾性力が抗じられなくなって、カートリッジ１０が撓んで凹溝６方向に弾性変形し、バリ取りチップ９は凹溝６に没入する。したがって、凹溝６の底面にカートリッジ１０の背面が近接もしくは当接し、カートリッジ１０によって切削油経路が閉塞された状態になるが、カートリッジ１０には排出溝１５が設けられているため、切削油路４から供給されている切削油は分岐油路５、凹溝６および排出溝１５を介して工具本体１の外部に排出され、切屑も切削油とともに排出される。
【００３２】
また、この段階では、カートリッジ１０の弾性復元力によってバリ取りチップ９の刃先部１８ａが穴２３の内周面に押し付けられ、穴２３の摺動しているが、刃先部１８ａの逃げ面は、逃げ角が負の第１逃げ面１９と、逃げ角が正の第２逃げ面２０とにより形成され、この第１逃げ面１９と第２逃げ面２０とは凸円弧状に連続してつないだ形状に形成されている。さらに、刃先部１８ａのすくい面２１と前記第１逃げ面１９とも凸円弧状に連続してつないだ形状に形成されている。したがって、穴２３の内周面に対して刃先部１８ａによる切削が行われることはなく、加工面への食い込み、傷付け等の劣化を防止できる。
【００３３】
同図（ｄ）に示すように、切削刃３が鋼板Ｐを貫通した直後では、鋼板Ｐの裏面側にバリ２２ｂが生じ、この段階ではバリ取りチップ９が穴２３の中に収まっている。そして、工具本体１が進行していきバリ取りチップ９の先端が穴２３の下端開口縁を通り過ぎてしまうと、バリ取りチップ９の上面の傾斜とカートリッジ１０の弾性復元力によって、同図（ｅ）に示すように、バリ取りチップ９が穴２３から外に飛び出すようになる。これにより、バリ取りチップ９は裏面側のバリ２２ｂの除去を行う。そして、このバリ２２ｂの除去のときには、バリ２２ｂから受ける切削反力（背反力）をカートリッジ１０が受け、その復元力（カートリッジ１０の弾性力が背反力を上回る状態）によってバリ取りチップ９をバリ２２ｂに当てることができる。
【００３４】
穴あけ終了後に、工具本体１を上昇させると、バリ２２ｂの根元部を除去しながら再びバリ取りチップ９が穴２３の中に入り込んで上昇していき、穴２３から抜けると、カートリッジ１０の復元力によってバリ取りチップ９は、同図（ａ）の状態に戻る。このため、鋼板Ｐの裏面側から表面側にかけてバリ取りチップ９が倣いながら移動してバリ２２ａ，２２ｂの発生面を再度切削することができ、精製面取りが可能となる。
【００３５】
図６〜図９は第２の実施例を示す。図６はカートリッジの斜視図、図７（ａ）はカートリッジの側面図、図７（ｂ）はカートリッジの端面図、図７（ｃ）はカートリッジの展開図である。本実施例のカートリッジ２４は、１枚の鋼板を折曲することにより形成され、鋼板の帯状体２５の長手方向の一端部における一側部には折り目線２６ａを介してチップ取付け部２７がかぎ状に連設され、このチップ取付け部２７の前記折り目線２６ａと平行な折り目線２６ｂを介して補強片２８が連設されている。チップ取付け部２７にはボルト穴２９が設けられ、第１の実施例で示すバリ取りチップ９が取付けられるようになっている。
【００３６】
なお、折り目線２６ａを介して連設部のチップ取付け部２７の端面部はバリ取りチップ９の一部外形と縮小相似形に切断してある。
前記カートリッジ２４は、チップ取付け部２７に対して帯状体２５を折り目線２６ａに沿って直角に谷折りすると共に、補強片２８を折り目線２６ｂに沿って直角に谷折りし、帯状体２５の長手方向の中間部から補強片２８側へ折曲したＵ字状の屈曲部２５ａが形成されている。
【００３７】
次に、前述のように構成されたカートリッジ２４を、捩れ溝付きタイプの穴あけ工具に取付ける場合を説明すると、工具本体３０の外周面には切り屑を排出するための捩れ溝３１が設けられていると共に、先端部には穴あけ用の２つの切削刃３２が設けられている。
【００３８】
切削刃３２と干渉しないように切削刃３２の相互間に位置する工具本体３０の外周にはその先端面から工具本体３０の軸心と平行に１本の凹溝３３が設けられている。凹溝３３の後端の延長線上には凹溝３３より浅い取付け凹部３４が設けられており、その後端部は捩れ溝３１と離間している。この取付け凹部３４の底部にはねじ穴３５が設けられている。さらに、取付け凹部３４の一側部にはねじ案内凹部３６が設けられ、このねじ案内凹部３６の延長線上にはねじ穴３７が穿設され、その軸心方向は取付け凹部３４の方向へ若干傾斜させている。
【００３９】
この工具本体３０に前記カートリッジ２４を取付けるには、まずカートリッジ２４の屈曲部２５ａを取付け凹部３４に収納すると共に、チップ取付け部２７を凹溝３３の内部で工具本体３０の先端部に位置し、チップ取付け部２７に取付けられたバリ取りチップ９を工具本体３０の外周面より外側に突出させる。次に、ねじ案内凹部３６に楔ねじ３８を挿入し、ねじ穴３７に締め付けると、前記のようにねじ案内凹部３６とその延長線上のねじ穴３７の先端方向は若干傾斜させて設けているので、楔ねじ３８のテーパ頭部によってカートリッジ２４のＵ字状部２５ａの側縁部が取付け凹部３４の内側壁に押し付けられ、カートリッジ２４は工具本体３０に固定される。なお、カートリッジ２４は取付け凹部３４に押し付けて固定するので、カートリッジ２４の屈曲部２５ａから先端部側の帯状体２５の幅を基端部側より細目とすることが好ましい。
【００４０】
本実施例によれば、カートリッジ２４が１枚の鋼板を折曲することにより形成されるため、カートリッジ２４の全長が短くても十分な弾性力を得ることができ、捩り溝付きタイプのように捩り溝によって十分なスペースがなくてもバリ取りチップ９を備えたカートリッジ２４を簡単に取付けることができる。もちろん、楔ねじ３８用のねじ穴３７等を穿設することで、このカートリッジ２４を第１の実施例に示す穴あけ工具の工具本体１にも取付けることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、孔あけの進行に伴って被加工物の表裏面に発生するバリを除去することができ、またバリ取りチップがカートリッジとともに工具本体の軸心方向に押されて凹溝の中に収まったときでも、カートリッジに切り屑を切削油と共に外部に排出する排出溝を設けることにより、切削油経路を確保でき、切削油とともに切屑を円滑に排出できるという効果がある外、捩れ溝タイプの工具本体であっても、十分な弾性力を備えたカートリッジとし得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例の穴あけ工具を示し、（ａ）は先端部の一部を切欠した側面図、（ｂ）は先端部の端面図。
【図２】同実施例の穴あけ工具を示し、（ａ）は先端部の縦断側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部を拡大した縦断側面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図３】同実施例のバリ取りチップを示し、（ａ）はバリ取りチップの側面図、（ｂ）はバリ取りチップの正面図。
【図４】同実施例のバリ取りチップを示し、（ａ）は図３のＣ部を拡大して示す側面図、（ｂ）は図４のＤ部を拡大して示す側面図。
【図５】同実施例の鋼板に対する穴あけ過程を示す縦断側面図。
【図６】この発明の第２の実施例を示すカートリッジの斜視図。
【図７】同実施例のカートリッジを示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は端面図、（ｃ）は展開図。
【図８】この発明の第２の実施例の工具本体の先端部を示し、（ａ）は一部切欠した側面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線に沿う断面図。
【図９】同実施例の工具本体の先端部を示し、図８の矢印Ｆ方向からの矢視図。
【符号の説明】
１…工具本体、２…先端部、３…切削刃、４…切削油路、６…凹溝、９…バリ取りチップ、１０…カートリッジ、１５…排出溝。

Claims (7)

1. 先端部に切削刃を設けた工具本体と、この工具本体の先端部の周面に軸方向に沿って設けられた凹溝と、前記工具本体に基端部が固定され先端部が前記凹溝の内部において工具本体の径方向に弾性変形可能なカートリッジと、このカートリッジの先端部に設けられカートリッジの弾性変形によって工具本体の周面から突没可能なバリ取りチップと、前記カートリッジに設けられ前記凹溝内の切屑を切削油とともに外部に排出する排出溝とを具備したことを特徴とする穴あけ工具。
2. 先端部に切削刃を設けた捩れ溝付きの工具本体と、この工具本体の先端部の周面に軸方向に沿い、かつ捩れ溝と離間して設けられた凹溝と、この凹溝にそのテーパー部が掛るように穿設した楔ねじ用のねじ穴と、前記工具本体に基端部が固定され先端部が前記凹溝の内部において工具本体の径方向に弾性変形可能なカートリッジと、このカートリッジの先端部に設けられカートリッジの弾性変形によって工具本体の周面から突没可能なバリ取りチップと、前記カートリッジに設けられ前記凹溝内の切屑を切削油とともに外部に排出する排出溝とを具備したことを特徴とする穴あけ工具。
3. 前記バリ取りチップは、その逃げ面を逃げ角が負の第１逃げ面と、逃げ角が正の第２逃げ面とにより形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の穴あけ工具。
4. 前記バリ取りチップの第１逃げ面と第２逃げ面とを凸円弧状に連続してつないだことを特徴とする請求項１または２記載の穴あけ工具。
5. 前記バリ取りチップのコーナ部のすくい面と第１逃げ面とを凸円弧状に連続してつないだことを特徴とする請求項１または２記載の穴あけ工具。
6. 前記カートリッジは、１枚の鋼板によって形成され、その基端部に略Ｕ字状の屈曲部が設けられ、先端部にバリ取りチップ取付け用のボルト穴の穿設されたチップ取付け部が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の穴あけ工具。
7. 前記排出溝は、バリ取りチップの端縁に沿って刻設されていることを特徴とする請求項１または２記載の穴あけ工具。

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