JP5918166B2 - 切削インサート及びドリルヘッド - Google Patents

Description

本発明は、孔加工精度を向上させることができる切削インサートと、この切削インサートを用いたドリルヘッドに関する。

従来、刃体に切削インサートを用いたドリルヘッドとして、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。このドリルヘッドは、前部側の切削ヘッド部と、後部側の外周に雄ねじを設けたねじシャンク部とで、中空内部が後端側に開放した切粉排出路をなす略円筒状のヘッド本体を構成し、その切削ヘッド部の前端面に、切粉排出路に連通する大小扇形の切粉排出口が開口している。そして、両切粉排出口の略共通径方向の縁壁に沿って凹設された３つの切刃取付座に、それぞれ切削インサートがねじを介して止着されると共に、切削ヘッド部の外周面の二カ所に凹設されたヘッド軸方向に沿う溝状のパッド取付凹部に、それぞれ略蒲鉾形のガイドパッドが取付ねじを介して止着されているというものである。

特開２００８−２５４０８９号公報

しかしながら、上記ドリルヘッドに用いられている切削インサートは、全体形状が平行四辺形となっているため、当該切削インサートの切れ刃以外の部分がドリルヘッド回転方向の被削材加工孔の内壁面に干渉してしまい、孔加工精度が低下するという問題があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑み、孔加工精度を向上させることができる切削インサートと、この切削インサートを用いたドリルヘッドを提供することを目的としている。

上記本発明の目的は、以下の手段によって達成される。なお、括弧内は、後述する実施形態の参照符号を付したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。

請求項１の発明に係る切削インサートによれば、上面（５０ａ）と、下面（５０ｂ）と、上面（５０ａ）および下面（５０ｂ）と一体形成されている側面（５０ｃ）とを備える平面視略四角形状の厚板からなる切削インサート本体（５０）を有しており、
この上面（５０ａ）及び側面（５０ｃ）並びに下面（５０ｂ）及び側面（５０ｃ）との夫々の交差部は平面視略四角形状の稜線からなる上面側及び下面側交差部を形成してなり、
これら上下面側交差部のうち、切削インサート本体（５０）の中心点（Ｏ）を通る中心線（ＯＬ）を対称軸として、該中心線（ＯＬ）と平行して互いに対向する一対の上下面側交差部には、直線状の切れ刃（５１）が形成されており、
さらに、これら上下面側交差部のうち、切削インサート本体（５０）の中心点（Ｏ）を通る中心線（ＯＬ）を対称軸として、該中心線（ＯＬ）と直交して互いに対向する一対の上下面側交差部には、上記切れ刃（５１）の両端縁（５１ａ）から中心点（Ｏ）に向かって逆くの字状に傾斜した逃げ面（５２）が形成されており、
さらにまた、上下面側交差部のうち、上下面側に切れ刃（５１）が設けられている上下面側交差部の側面（５０ｃ）には、その上面側及び下面側に段状のチップブレーカ（５３）が形成されてなることを特徴としている。

一方、請求項２の発明に係るドリルヘッドによれば、円筒形のドリルヘッド本体（２）の先端面（２ａ）の少なくとも中心側と中間側と外周側とを含む複数箇所にそれぞれ、協働して被削材（Ｗ）を切削する刃体が設けられ、少なくとも中心側刃体が前記請求項１に記載の切削インサート（中心側切削インサート５Ａ）からなり、該切削インサート（中心側切削インサート５Ａ）を前記ドリルヘッド本体（２）の先端面（２ａ）に設けるにあたって、当該ドリルヘッド本体（２）の中心軸線（Ｇ）と正面視において直交する方向に設けてなることを特徴としている。

また、請求項３の発明に係るドリルヘッドによれば、上記請求項２に記載のドリルヘッドにおいて、前記切削インサート（中心側切削インサート５Ａ）を前記ドリルヘッド本体（２）の先端面（２ａ）に設けるにあたって、当該ドリルヘッド本体（２）の基端側に傾倒するように設けてなることを特徴としている。

次に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。なお、括弧内は、後述する実施形態の参照符号を付したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。

請求項１に係る発明によれば、多角形状からなる切削インサート本体（５０）の少なくとも外周一側面に設けられる切れ刃（５１）両端縁（５１ａ）から当該切削インサート本体（５０）の中心点（Ｏ）に向かって傾斜している傾斜面に逃げ面（５２）が設けられているから、逃げ面（５２）が切れ刃（５１）に対して窪んだ形状となる。

それゆえ、本発明によれば、ドリルヘッド回転方向（図２，図３，図５に示すＰ１参照）の被削材加工孔の内壁面（Ｗ１）に切れ刃（５１）以外の部分が干渉しないような形状となるため、孔加工精度を向上させることができる。

また、請求項１に係る発明によれば、切削インサート本体（５０）の中心点（Ｏ）を通る中心線（ＯＬ）を対称軸として、平面視左右対称となるように、当該切削インサート本体（５０）の側面の上下面側に切れ刃（５１）が設けられ、中心線（ＯＬ）を対称軸として、平面視左右対称となるように、上記切れ刃（５１）の両端縁（５１ａ）から前記中心点（Ｏ）に向かって中心線（ＯＬ）側に傾斜している傾斜面に逃げ面（５２）が設けられているから、１８０°転回及び上下面反転による刃先更新で都合４回にわたって使用することができる。

一方、請求項２に係る発明によれば、上記切削インサート（中心側切削インサート５Ａ）をドリルヘッド本体（２）の先端面（２ａ）に設けるにあたって、ドリルヘッド本体（２）の中心軸線（Ｇ）と直交する方向に設けているから、ドリルヘッド本体（２）径方向に対する厚み（図３に示すＴ１，Ｔ２参照）が増大するため、多大な切削反力（Ｐ２）を受けても欠損しないように強度を増大させることができる。

また、請求項３に係る発明によれば、上記のように切削インサート（中心側切削インサート５Ａ）をドリルヘッド本体（２）の先端面（２ａ）に設けた際、当該ドリルヘッド本体（２）の基端側に傾倒するように設けているから、被削材加工孔の上壁面に切れ刃（５１）以外の部分が干渉しないようにすることができる。それゆえ、本発明によれば、孔加工精度が低下するという事態を防止することができるため、さらに、孔加工精度を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係るドリルヘッド全体を示す斜視図である。 （ａ）は同実施形態に係るドリルヘッドの正面図、（ｂ）は平面図である。 同実施形態に係るドリルヘッドの平面拡大図である。 同実施形態に係るドリルヘッドに用いられる切削インサートを示し、（ａ）は同切削インサートの平面図、（ｂ）は正面図である。 他の実施形態に係るドリルヘッドを示し、（ａ）は同ドリルヘッドの正面図、（ｂ）は平面図である。

以下、本発明に係るドリルヘッドの一実施形態を、図１〜図４を参照して具体的に説明する。

ドリルヘッド１は、図１及び図２に示すように、基端側に開口した中空部を有する略円筒状のドリルヘッド本体２を有し、このドリルヘッド本体２の円錐状先端面２ａには、図１及び図２（ｂ）に示すように、上記中空部に連通する大小２つの切屑排出口３，４が設けられている。そして、大きい切屑排出口３のドリルヘッド径方向に沿う開口側縁には、インデクサブル（スローアウェイ）タイプの中心側切削インサート５Ａ及び外周側切削インサート５Ｂがねじ６によって止着されている。そしてさらに、小さい切屑排出口４のドリルヘッド径方向に沿う開口側縁には、同じくインデクサブル（スローアウェイ）タイプの中間側切削インサート５Ｃがねじ６によって止着されている。また、図１及び図２に示すように、ドリルヘッド本体２の外周面２ｂには、先端側にガイドパッド７Ａ，７Ｂが図示しないねじによって止着されている。そして、ドリルヘッド本体２の基端側には、雄ねじ８が刻設されている。

ここで、上記中心側切削インサート５Ａ及び中間側切削インサート５Ｃを、図４を参照して具体的に説明すると、中心側切削インサート５Ａ及び中間側切削インサート５Ｃは、上面５０ａと、下面５０ｂと、上面５０ａおよび下面５０ｂと一体形成されている側面５０ｃとを備える略四角形状（厳密には六角形状）の厚板からなる切削インサート本体５０を有している。この上面５０ａ及び側面５０ｃ並びに下面５０ｂ及び側面５０ｃとの交差部のうち、図４（ａ）に示す、切削インサート本体５０の中心点Ｏを通る中心線ＯＬを対称軸として、平面視左右対称となる部分に直線状の切れ刃５１が形成されている。そしてさらに、上面５０ａ及び側面５０ｃ並びに下面５０ｂ及び側面５０ｃとの残りの交差部は、中心線ＯＬを対称軸として、平面視左右対称となるように、上記切れ刃５１の両端縁５１ａから中心点Ｏに向かって中心線ＯＬ側に直線状に傾斜し逆くの字状に形成している傾斜面に逃げ面５２が形成されている。また、上下面に切れ刃５１が設けられている側面５０ｃの周面には、上面側及び下面側に段状のチップブレーカ５３が形成されている。またさらに、切削インサート本体５０の中央に厚み方向に透通する上記ねじ６（図１及び図２参照）を上下面何れからでも挿通できるねじ挿通孔５４が設けられている。なお、外周側切削インサート５Ｂは、一般的に使用されている切削インサートを用いているため、説明は省略する。

このように構成されるドリルヘッド１を深孔切削加工に使用するにあたっては、ドリルヘッド本体２の基端側に刻設されている雄ねじ８を中空状ボーリングバー（図示省略）の先端側に螺入して取付け、このボーリングバーを工作機械のスピンドルなどの駆動軸に連結して当該ドリルヘッド１を回転させるか、又は、被削材Ｗ（図２及び図３参照）側を回転させることにより、切削インサート５Ａ〜５Ｃで協働して被削材Ｗを切削して深孔を形成するものである。なお、ドリルヘッド１の相対回転方向は、図２（ｂ）及び図３の矢印Ｐ１で示す反時計周りの方向であり、この切削加工中、クーラントを切削孔とボーリングバーとの隙間を通して高圧で切削部位へ供給し、切削部位で発生する切屑と共に切屑排出口３，４より中空部内へ流入させ、中空状ボーリングバー内を通して外部へ排出するものである。

ところで、この切削加工にあたっては、図３に示すように、上記切削インサート５Ａ〜５Ｃのうち、被削材Ｗを最初に切削するのは中心側切削インサート５Ａであり、次いで、中間側切削インサート５Ｃ、そして最後に、外周側切削インサート５Ｂで被削材Ｗを切削することとなる。この際、中心側切削インサート５Ａ及び中間側切削インサート５Ｃは、被削材Ｗを切削する際、多大な切削反力Ｐ２を受けるため、その切削反力Ｐ２を受けても、当該中心側切削インサート５Ａ及び中間側切削インサート５Ｃが欠損しないよう強度を増大させる必要がある。そのため、中心側切削インサート５Ａ及び中間側切削インサート５Ｃは、図２（ａ）に示すドリルヘッド本体２の中心軸線Ｇと直交する方向に、ドリルヘッド本体２の先端面２ａに設けられている（図２及び図３参照）。このようにすれば、中心側切削インサート５Ａ及び中間側切削インサート５Ｃのドリルヘッド本体２径方向に対する厚み（図３に示すＴ１，Ｔ２参照）が増大するため、多大な切削反力Ｐ２を受けても、当該中心側切削インサート５Ａ及び中間側切削インサート５Ｃが欠損しないように強度を増大させることができる。

またさらに、上記のように中心側切削インサート５Ａ及び中間側切削インサート５Ｃをドリルヘッド本体２の先端面２ａに設けた際、被削材Ｗを最初に切削する中心側切削インサート５Ａが、当該中心側切削インサート５Ａの切れ刃５１にて被削材Ｗを切削することによって生じる被削材加工孔の上壁面に当該切れ刃５１以外の部分が干渉しないよう、図１に示すように、中心側切削インサート５Ａの切削インサート本体５０の上面５０ａがドリルヘッド本体２の基端側に傾倒するように、ねじ６によって、ドリルヘッド本体２の先端面２ａに止着されている。このようにすれば、中心側切削インサート５Ａの切れ刃５１にて被削材Ｗを切削することによって生じる被削材加工孔の上壁面に当該中心側切削インサート５Ａの切れ刃５１以外の部分が干渉しなくなるため、孔加工精度が低下するという事態を防止することができる。

一方、中心側切削インサート５Ａ及び中間側切削インサート５Ｃは、上記被削材Ｗを切れ刃５１にて切削した際、図３に示すように、ドリルヘッド回転方向（Ｐ１参照）の被削材加工孔の内壁面Ｗ１に切れ刃５１以外の部分が干渉しないよう、上記切れ刃５１の両端縁５１ａから中心点Ｏに向かって直線状に傾斜し逆くの字状に形成している傾斜面に逃げ面５２が形成されている。そのため、本実施形態の切削インサート（中心側切削インサート５Ａ及び中間側切削インサート５Ｃ）によれば、逃げ面５２が切れ刃５１に対して窪んだ形状となっているため、ドリルヘッド回転方向（Ｐ１参照）の被削材加工孔の内壁面Ｗ１に切れ刃５１以外の部分が干渉しないようにすることができる。それゆえ、本実施形態によれば、孔加工精度を向上させることができる。

また、中心側切削インサート５Ａ及び中間側切削インサート５Ｃは、切削インサート本体５０の中心点Ｏを通る中心線ＯＬを対称軸として、平面視左右対称となる部分に直線状の切れ刃５１が形成され、さらに、中心線ＯＬを対称軸として平面視左右対称となるように、上記切れ刃５１の両端縁５１ａから中心点Ｏに向かって中心線ＯＬ側に直線状に傾斜し逆くの字状に形成している傾斜面に逃げ面５２が形成されているから、１８０°転回による刃先更新で都合２回にわたって使用することができることとなる。

なお、本実施形態においては、ドリルヘッド本体２の先端面２ａに切削インサート５Ａ〜５Ｃをねじ６によって直接止着するドリルヘッド１を用いて説明したが、これに限らず、例えば、図５に示すドリルヘッド１００のように、ねじ１０１（図５（ｂ）参照）によってドリルヘッド本体２の先端面２ａに止着されているカートリッジ１０２に切削インサート５Ａ〜５Ｃをねじ６によって止着するものにも適用可能である。

また、本実施形態においては、一般的に使用されている切削インサートを外周側切削インサート５Ｂに用いる例を示したが、中間側切削インサート５Ｃにも一般的に使用されている切削インサートを用いても良い。またさらには、図４に示す切削インサートを全ての切削インサート５Ａ〜５Ｃに用いても良い。

１，１００ ドリルヘッド
２ ドリルヘッド本体
５Ａ 中心側切削インサート
５Ｃ 中間側切削インサート
５０ 切削インサート本体
５１ 切れ刃
５１ａ （切れ刃）端縁
５２ 逃げ面
Ｏ （切削インサート本体の）中心点
ＯＬ （切削インサート本体の）中心線
Ｇ （ドリルヘッド本体の）中心軸線
Ｐ１ ドリルヘッド回転方向
Ｐ２ 切削反力
Ｔ１，Ｔ２ 厚み
Ｗ 被削材

Claims (3)

1. 上面と、下面と、上面および下面と一体形成されている側面とを備える平面視略四角形状の厚板からなる切削インサート本体を有しており、
   この上面及び側面並びに下面及び側面との夫々の交差部は平面視略四角形状の稜線からなる上面側及び下面側交差部を形成してなり、
   これら上下面側交差部のうち、切削インサート本体の中心点を通る中心線を対称軸として、該中心線と平行して互いに対向する一対の上下面側交差部には、直線状の切れ刃が形成されており、
   さらに、これら上下面側交差部のうち、切削インサート本体の中心点を通る中心線を対称軸として、該中心線と直交して互いに対向する一対の上下面側交差部には、上記切れ刃の両端縁から前記中心点に向かって逆くの字状に傾斜した逃げ面が形成されており、
   さらにまた、上下面側交差部のうち、上下面側に切れ刃が設けられている上下面側交差部の側面には、その上面側及び下面側に段状のチップブレーカが形成されてなることを特徴とする切削インサート。
2. 円筒形のドリルヘッド本体の先端面の少なくとも中心側と中間側と外周側とを含む複数箇所にそれぞれ、協働して被削材を切削する刃体が設けられ、少なくとも中心側刃体が前記請求項１に記載の切削インサートからなり、該切削インサートを前記ドリルヘッド本体の先端面に設けるにあたって、当該ドリルヘッド本体の中心軸線と正面視において直交する方向に設けてなることを特徴とするドリルヘッド。
3. 前記切削インサートを前記ドリルヘッド本体の先端面に設けるにあたって、当該ドリルヘッド本体の基端側に傾倒するように設けてなることを特徴とする請求項２に記載のドリルヘッド。

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