WO2009130821A1 - 深穴切削用スローアウェイチップ及び深穴切削用ドリルヘッド - Google Patents

深穴切削用スローアウェイチップ及び深穴切削用ドリルヘッド Download PDF

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cutting edge
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deep hole
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倬司 野村
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ユニタック株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a deep hole cutting throw-away tip having three-fold symmetry and a deep hole cutting drill head using the throw-away tip.
  • the drill head 50 has a substantially cylindrical shape having a hollow portion 52 in which the head main body 51 is open to the proximal end side.
  • the head portion 51a of the substantially obtuse conical head forms a substantially sector shape with a central angle of 90 ° and is a hollow portion.
  • 52 has two large and small chip discharge ports 53A and 53B communicating with 52, and the central side blade body 54A and the peripheral side blade body 54B are small on the opening side edge along the head radial direction D of the large chip discharge port 53A.
  • An intermediate blade 54C is formed at the opening side edge along the same head radial direction D of 53B by screwing the throw-away tip 60 to the recessed mounting seat on the head main body 51 side.
  • guide pads 55A to 55D are screwed to the distal end side, and a male screw 56 is engraved on the proximal end side.
  • the base side of the drill head 50 is screwed and attached to the tip of a hollow boring bar (not shown) with a male screw 56, and the boring bar is connected to a drive shaft such as a spindle of a machine tool. Then, by rotating the work material side or conversely, the work material is cut by the cutting blades 54A to 54C to form a deep hole.
  • the relative rotation direction of the drill head 50 is the counterclockwise direction in FIG.
  • coolant is supplied to the cutting site at a high pressure through the gap between the cutting hole and the boring bar, and flows into the hollow portion 52 from the chip discharge ports 53A and 53B together with the chips generated at the cutting site. Drain outside through the bar.
  • the throw-away tip 60 in this case has a hexagonal thick plate shape, has a three-fold symmetry in which the section shape when the section is divided into three at a central angle of 120 degrees, and an adjacent inner cutting edge 62 having a short blade length.
  • the outer cutting edge 61 having a long blade length constitutes one unit of a chevron blade portion. That is, each throw-away tip 60 is attached by a fixing bolt 63 passed through a bolt insertion hole provided in the center so that one angled blade portion faces the front end of the head body as a cutting blade, but the angled blade portion is worn.
  • the mounting posture can be turned 120 ° to allow the new angled blade part to face the front end, so that the blade tip can be renewed and used three times for longer life.
  • Patent Document 1 An advantage (Patent Document 1).
  • the center-side blade body 54A responsible for cutting the central portion of the cutting hole has a diameter centered on the head axis O at the cutting edge. It is necessary to accurately position and attach so that the inner end 62a of the inner cutting edge 62 is positioned slightly beyond the head axis O in line with the line D.
  • the cutting speed is theoretically zero at the head axis O during cutting, the cutting edge portion at the position of the axis O does not work as a so-called chisel edge, and the workpiece is crushed. As a result, the thrust resistance is loaded, which is a factor that prevents the cutting efficiency from being increased.
  • a deep hole that uses a throw-away tip that has two-fold symmetry as a blade body that is, a parallelogram thick plate shape, has cutting edges on two opposite sides, and can be used twice for convenience when the blade edge is updated by 180 ° rotation.
  • the inventor first provided an immersion portion on the chip side surface on the inner edge side of the cutting blade, and arranged the inner edge of the cutting blade away from the head axis, thereby preventing the cutting tool from being near the axis.
  • a cutting zone is formed, and a non-cutting core of a work material generated in the non-cutting zone is broken by pressing against the inclined stepped portion of the immersion portion (Patent Documents 2 and 3).
  • the two-fold symmetry throw-away tip 60 when the inner edge of the cutting blade is arranged away from the head axis, the two-fold symmetry throw-away tip 60 is used.
  • the non-cutting core of the work material generated in the non-cutting zone cannot be broken, and the non-cutting core grows long and deteriorates chip discharge performance. Therefore, it was applicable only to the normal full cutting method.
  • the present invention provides a three-fold symmetrical deep hole cutting throw-away tip that can be applied to both a full cutting method and a non-cutting core break-off method as a central blade body of a drill head.
  • An object of the present invention is to provide a drill head for deep hole cutting using a throw-away tip.
  • the throw-away tip for deep hole cutting according to the invention of claim 1 is divided into three sections P1 to P3 when the center angle is 120 degrees. It is a thick plate shape with three-fold symmetry having the same shape, and the cutting edge 1 facing the drilling direction when mounted on the drill head D1 (see FIGS. 2 to 4) and D2 (see FIG. 5) has a cutting length.
  • the short inner cutting edge 11 and the outer cutting edge 12 having a long blade length form a chevron corresponding to the first section (first section P1), and the outer cutting edge 12 has a crest side in the chevron having a small outer cutting edge angle ⁇ 1.
  • the outer cutting edge portion 12a and the outer knives side outer cutting edge portion 12b having a large outer cutting edge angle ⁇ 2 are constituted by two continuous cutting edge portions.
  • a clearance angle ⁇ of the clearance surface 13 along the mountain hem side outer cutting edge portion 12b is set in a range of 5 to 15 degrees. It is supposed to be.
  • a margin 14 is formed along the inner cutting edge 11.
  • the deep hole cutting drill head according to the invention of claim 5 drills the work material W in cooperation with each other at a plurality of locations including at least the central side and the peripheral side of the tip surface 2a of the cylindrical head body 2.
  • the blade bodies 3A to 3C are fixed by screws, and at least the center-side blade body 3A comprises the deep hole cutting throw-away tips T1 and T2 according to the first aspect.
  • the center side throw-away tips T1 and T2 are centered on the head axis O as a whole.
  • the inner cutting edge 11 in the cutting edge 1 of the first section (first section P1) facing the drilling direction is disposed in parallel with the radial line R and at a position where the center of the cutting edge is located in front of the radial line R in the cutting rotation direction.
  • the end 11a is separated from the head axis O and forms a non-cutting zone Z in the vicinity of the axis O.
  • the center side throw-away tip T1, T2 (central side blade body 3A) is centered on the head axis O as a whole.
  • the inner edge of the inner cutting edge 11 at the cutting edge 1 of the first section (first section P1) facing the drilling direction is disposed at a position where the center is 0.2 to 1.5 mm ahead of the radial line R in the cutting rotation direction. 11a is separated from the head axis O by 0.05 to 0.5 mm.
  • the center side throwaway tips T1 and T2 (central side blade body 3A) have the entire cutting edge centered on the head axis O.
  • the inner end 11a of the inner cutting edge 11 of the cutting edge 1 of the first section (first section P1) facing the drilling direction is arranged at a position beyond the head axis O along the radial line R.
  • the peripheral blade 3B comprises the deep hole cutting throwaway tips T1 and T2 according to the second aspect, and the outer peripheral side of the head.
  • the inner cutting edge 11 in the cutting edge 1 of the first section (third section P3) facing the head is arranged in parallel with the head axis O.
  • a tenth aspect of the present invention is the deep hole cutting drill head according to any one of the fifth to ninth aspects, further comprising at least three blade bodies 3A to 3C having a central side, a peripheral side, and an intermediate portion,
  • the bodies 3A to 3C are constituted by the deep hole cutting throw-away tips T1 and T2 according to any one of claims 1 to 4.
  • each of the cutting blades P1 to P3 divided into three portions with three-fold symmetry is divided into the inner cutting blade 11 and the outer cutting blade 12.
  • the outer cutting edge 12 is also chevron-shaped by a summit-side outer cutting edge 12a and a skirt-side outer cutting edge 12b, and the clearance angle ⁇ of the flank 13 along the ridge-side outer cutting edge 12b is specified.
  • the entire cutting blade is arranged at the center-up position and the first section (the first section facing the drilling direction) If the inner end 11a of the inner cutting edge 11 of the cutting blade of section P1) is separated from the head axis O to form the non-cutting zone Z, the mountain skirt of one section (second section P2) facing the head axis O side The flank 13 along the side outer cutting edge 12b enters the non-cutting zone Z. It takes the form.
  • the non-cutting core C generated in the non-cutting zone Z is pressed from the side by the flank 13 and forcibly pushed sideways, and is pushed along with the rotation of the drill heads D1 and D2. Is changed and twisted, and the flank 13 is rolled by the amount that enters the non-cutting zone Z, so that the flank 13 is divided in small increments without growing long. For this reason, good chip discharging performance is ensured during deep hole machining, and high cutting efficiency is obtained in combination with elimination of the chisel edge at the axial center position.
  • the throw-away tips T1 and T2 for deep hole cutting can be used as the central blade 3A of the drill head D2 even in the deep hole cutting by the normal full cutting method. That is, generally, the throw-away tip is fitted and screwed into the recessed portion on the head body side via the tip mounting plate, so that the entire cutting edge of the throw-away tip T1, T2 is used as the tip mounting plate 5.
  • the inner edge 11a of the inner cutting edge 11 of one section (first section P1) facing the drilling direction along the radial line R centered on the head axis O can be disposed at a position slightly beyond the head axis O. By using it, it can be applied to all cutting methods without any trouble.
  • the tip mounting plate 5 having different holding positions for the throw-away tips T1 and T2 is prepared, even with the existing all-cutting-type drill head D2, the original all-cutting method and the non-cutting core break-off method are used. Can be shared.
  • the throw hole tips T1 and T2 for deep hole cutting have the margin 14 formed along the inner cutting edge 11, together with the center side blade body 3A of the drill heads D1 and D2, It can also be suitably used as the peripheral blade 3B.
  • the inner cutting edge 11 of one section (third section P3) facing the head peripheral side is disposed so as to be parallel to the head rotation axis, and the inner cutting edge 11 is formed as a cutting hole.
  • the inner cutting edge 11 is in line contact with the inner periphery.
  • the inner cutting edge 11 is increased in edge angle by the margin 14 and the cutting edge is strengthened.
  • the margin 14 portion is also in sliding contact with the inner periphery of the hole. The wear of the cutting edge 11 is reduced and damage is unlikely to occur, so that excellent durability can be obtained as the peripheral side blade body 3B in which the linear velocity is increased.
  • the deep hole cutting throw-away tips T1 and T2 serve as the central side blade body 3A of the drill head D1 in the non-cutting core break-off method, and are classified into one section (third section).
  • the mountain skirt side outer cutting edge portion 12b of one section (second section P2) facing the head axis side is in relation to the head axis O.
  • the rear end side is arranged in an inclined state approaching the head axis O, so that the flank side outer cutting edge portion 12b pushes against the non-cutting core C generated in the non-cutting zone Z by the flank 13 thereof.
  • the contact becomes more reliable or strong, and the non-cutting core C is efficiently divided in small increments.
  • the cutting blades (center side blade body 3A, peripheral side blade body 3B, intermediate portion) are provided at a plurality of locations including at least the center side and the peripheral side of the tip surface 2a of the cylindrical head body 2.
  • the deep hole cutting throw-away tip according to claim 1 as at least a central cutting blade body (central blade body 3A). Since T1 and T2 are used, it can be suitably used for deep hole cutting of either the non-cutting core break-off method or the full cutting method depending on the arrangement setting of the throw-away tips T1 and T2 on the center side.
  • the inner end 11a of the cutting edge is positioned at the head axis O at the center-side throwaway tip T1, T2 at the center rising position. Since the non-cutting core C generated in the non-cutting zone Z can be efficiently divided in small increments, good chip discharge performance during deep hole cutting is ensured, and the chisel edge at the head axis O position Combined with elimination of this, high cutting efficiency can be obtained.
  • the center-up amount of the center throw-away tips T1, T2 and the eccentric amount of the cutting edge inner end 11a are specified. Since the range is set, the small cutting of the non-cutting core C generated in the non-cutting zone Z is more reliably performed.
  • the center side throwaway tips T1, T2 are arranged along the radial line R centering on the head axis O in the drilling direction. Since the inner end 11a of the inner cutting edge 11 in one facing section (first section P1) is disposed at a position beyond the head axis O, deep hole cutting by a full cutting method can be performed.
  • the deep hole cutting throw-away tips T1 and T2 used in the peripheral blade 3B are the outer periphery of the head.
  • the inner cutting edge 11 in the first section (third section P3) facing the side is arranged in parallel with the head axial direction O. Since the inner cutting edge 11 is strengthened by the margin 14, the inner cutting edge 11 Wear is reduced and damage is unlikely to occur, so that excellent durability can be obtained as the peripheral blade 3B having a high linear velocity.
  • the deep hole cutting drill heads D1, D2 provided with at least three cutting blade bodies of the central side, the peripheral side, and the intermediate portion, all the cutting blade bodies are the above-mentioned claims 1 to 1. 3 and the throwaway tips T1 and T2 for deep hole cutting described in 3 and these throwaway tips T1 and T2 can be set in the same mounting posture. it can.
  • the throw-away tip for deep hole cutting which concerns on 1st embodiment of this invention is shown, (A) is a front view, (B) is a top view, (C) is a right view.
  • the drill head for deep hole cutting of the non-cutting core break-up system using the same throwaway tip is shown, (A) is a plan view and (B) is a front view.
  • the main part on the front end side of the drill head is shown enlarged, (A) is a plan view and (B) is a longitudinal front view.
  • the behavior of the cutting center part in the deep hole cutting by the drill head is shown, (A) is a plan view, and (B) is a longitudinal front view.
  • FIG. 1 The main part of the front end side of the full-cutting deep hole cutting drill head using the throw-away tip is shown enlarged, (A) is a plan view and (B) is a longitudinal front view.
  • the throw-away tip for deep hole cutting which concerns on 2nd embodiment of this invention is shown, (A) is a front view, (B) is a top view.
  • the behavior of the cutting center in deep hole cutting by the non-cutting core break-up type deep hole cutting drill head using the deep hole cutting throw-away tip of the second embodiment is shown, (A) is a plan view (B) is a longitudinal front view.
  • the structural example of the conventional drill head for deep hole cutting is shown, (A) Front view, (B) is a front view.
  • FIG. 1 shows a throw-away tip T1 for deep hole cutting according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a drill head D1 of a non-cutting core break-up type using the throw-away tip T1
  • FIG. 3 shows the drill head D1.
  • 4 shows the behavior of the cutting center in the drill head D1
  • FIG. 5 shows the tip side of the full-cutting drill head D2 using the throw-away tip T1 of the first embodiment
  • FIG. 6 shows the present invention.
  • Throw away tip T2 for deep hole cutting according to the second embodiment and FIG. 7 show the behavior of the cutting center portion in drill head D1 of the non-cutting core break-off method using the throw away tip T2.
  • the deep hole cutting throw-away tip T1 of the first embodiment has three-fold symmetry in which the section shapes are equal when the section is divided into three at a central angle of 120 °. In general, it forms a thick plate shape of a substantially equilateral triangle, but each side of the equilateral triangle is bent little by little at two places to be strictly a hexagon. Then, with the entire peripheral edge forming the outline of the nine-sided shape as the cutting edge 1 positioned in the same plane, the main surface facing the cutting edge 1, that is, the front surface in FIG. In addition, a bolt insertion hole 15 that penetrates in the thickness direction is provided in the center of the front surface, and a stepped chip breaker 16 is formed on the rake face 10 along the cutting edge 1 on the entire periphery.
  • the throw-away tip T1 of FIG. 1A is shown in a mounting posture to the drill head when the upper side of the paper is the drilling direction, and the horizontal line e passing through the tip top end t represents a plane perpendicular to the drilling direction.
  • the three-fold symmetry section form is based on a section by dividing lines p indicated by three virtual lines connecting the center Q and each vertex c in the substantially equilateral triangle, and the upper side in the drawing is the drilling direction.
  • the first section P1 that faces the head the second section P2 that faces the right side in the figure toward the head axis side, and the third section P3 that faces the left side in the figure toward the head peripheral side.
  • the cutting edge 1 of the first section P1 is responsible for deep hole cutting.
  • the mounting posture is set to 120.
  • the blade edge 1 of the second section or the third section that is not used is moved to the position of the first section by rotating the blade by 1 degree, so that the blade edge 1 is updated and used three times for convenience.
  • Each of the cutting edges 1 of the first to third sections P1 to P3 is arranged on the head axis side in the first section P1 responsible for deep hole cutting, and has a short cutting edge length with an inwardly descending inner cutting edge angle ⁇ .
  • the cutting blade 11 and the long outer cutting blade 12 which is also arranged on the head peripheral side and has an outer cutting blade angle of an outward downward slope form a chevron.
  • the outer cutting edge 12 is located on the crest (chip top end t) side of the chevron and has a small outer cutting edge angle ⁇ 1 and a ridge-side outer cutting edge 12a having a small outer cutting edge angle ⁇ 1.
  • the blade length of the mountain hem side outer cutting blade portion 12b is set shorter than the blade length of the mountain peak side outer cutting blade portion 12a.
  • the inner cutting edge 11, the peak top side outer cutting edge part 12a, and the mountain bottom side outer cutting edge part 12b of the first section P1 to the third section P3 each have an equivalent side that is rotationally symmetric about the center Q, and the center Q They are completely overlapped by rotating around 120 °, and the extended line intersection angles of these equivalent sides are all 60 °.
  • the portion along the inner cutting edge 11 on the peripheral surface of the chip has a width of about 0.1 to 2 mm and an inclination angle of 1 to 6 ° with respect to the chip thickness direction.
  • a margin 14 is formed.
  • the clearance angle ⁇ (inclination angle with respect to the chip thickness direction) ⁇ of the clearance surface 13 along each mountain hem side outer cutting edge portion 12b is set to 5 to 15 °, but the clearance angles of other peripheral surfaces of the chip are 10 to 30. It is in the range of °.
  • the apex angle of the tip top end t is 130 ° or more, and the inner cutting edge angle ⁇ is larger than the outer cutting edge angle ⁇ 1 of the mountain top side outer cutting edge portion 12a ( ⁇ > ⁇ 1).
  • the clearance angle ⁇ of the flank 13 11 °
  • the apex angle of the tip apex t 138 °
  • the inner cutting edge angle ⁇ 30 °
  • the outer cutting edge angle ⁇ 1 12 °.
  • the outer cutting edge angle ⁇ 2 18 °.
  • the inner cutting edge 11 of the first section P1, the outer hem side outer cutting edge portion 12b of the third section P3, the inner cutting edge 11 of the second section P2, and the first The ridge-side outer cutting edge portion 12b of one section, the inner cutting edge 11 of the third section P3, and the ridge-side outer cutting edge section 12b of the second section P2 are arranged in parallel, and the drill shown in FIG.
  • the inner cutting edge 11 of the third section P3 and the mountain hem side outer cutting edge portion 12b of the second section P2 are set along the drilling direction.
  • a drill head D1 shown in FIGS. 2A and 2B has a hollow portion 20 on a head distal end surface 2a having a substantially obtuse conical shape of a substantially cylindrical head body 2 having a hollow portion 20 opened on the base end side.
  • Two generally large and small fan-shaped chip discharge ports 21 and 22 communicating with each other are formed so as to face each other in the radial direction, and the opening side edge along the radial line R passing through the head axis O of the large chip discharge port 21 is formed.
  • the center-side blade body 3A and the peripheral-side blade body 3B, and the intermediate-side blade body 3C on the opening side edge along the radial line R ′ on the opposite side in the radial direction of the small chip discharge port 22 are respectively in the first embodiment.
  • the throw-away tip T1 is used, and the throw-away tip T1 of the central blade 3A is arranged in a non-cutting core break-up system.
  • Each throw-away tip T1 is screwed in a partially protruding state on one side in the longitudinal direction of one side surface of the substantially square-axis tip mounting plate 5 by a fixing bolt 4 that passes through a bolt insertion hole 15 in the center.
  • the chip mounting plate 5 is fitted into a recessed portion 23 provided on the head main body 2 side, and the mounting bolt 6 inserted from the outer peripheral surface 2b of the head main body 2 is screwed into the screw hole 5a of the chip mounting plate 5
  • the head body 2 is fixed.
  • guide pads 7, 7 made of cemented carbide are screwed to the head outer peripheral surface 2b on the distal end side of the head body 2 on the attachment side of the intermediate blade 3C and the back side of the central blade 3A.
  • auxiliary guide pads 8 and 8 are also screwed to the positions opposed to the guide pads 7 and 7 in the radial direction.
  • a male screw 24 is formed on the outer peripheral surface 2c of the base end side whose outer diameter is smaller than that of the front end side of the head body 2, and the female screw of a hollow boring bar whose base end side is not shown is used.
  • the drill head D1 is connected to the tip of the boring bar by being screwed into the tip.
  • Each of the three throwaway tips T1 has a third section in which the outer cutting edge 12 having a long blade length of the first section P1 facing in the drilling direction is highly inclined toward the head axis O side and faces the outer periphery of the head.
  • the inner cutting edge 11 is in an attached state along the drilling direction.
  • the peripheral blade 3B and the intermediate blade 3C are arranged in such a manner that the cutting edge 1 coincides with the radial lines R and R ′ passing through the head axis O.
  • the center-side blade body 3A is in a center-up position where the blade edge 1 is parallel to the radius line R and forward of the cutting direction in the cutting direction by a distance f from the radius line R due to the non-cutting core folding method.
  • the inner end 11a of the inner cutting edge 11 of the first section P1 is arranged so as to be separated from the head axis O by a distance s.
  • the ridge-side outer cutting edge portion 12b (see FIG. 3B) of the second section P2 facing the head center side of the throw-away tip T1 of the center-side blade body 3A has the head axis O. It is parallel to.
  • the inner circumference of the cutting hole, the hollow boring bar, and the drill are rotated while the drill head D1 or the work material W connected to the boring bar described above is rotated.
  • the coolant supplied through the gap with the outer periphery of the head D1 is continuously fed to the cutting site, the chips generated at the cutting site are wound around the coolant, and the hollow portion 20 from the chip discharge ports 21 and 22 of the drill head D1. In addition, it is discharged to the outside through the hollow interior of the boring bar.
  • the non-cutting core C generated in the non-cutting zone Z is pressed from the side by the flank 13 immediately after generation and is forced to the side, and As the drill head D1 rotates, the direction of pushing is continuously changed and twisted, and the flank 13 is pushed from the side by the amount that enters the non-cutting zone Z, and the radius d is smaller than that of the non-cutting zone Z. Since it is beaten by the circle N, it is divided in small increments without growing long. For this reason, good chip discharging performance is ensured during deep hole machining, and high cutting efficiency is obtained in combination with elimination of the chisel edge at the axial center position.
  • the flank 13 along the mountain hem side outer cutting edge portion 12b of the second section P2 facing the head axis side is parallel to the head axis O.
  • the pressing contact of the flank 13 with respect to the cutting core C becomes more reliable, and the non-cutting core C can be divided into small pieces efficiently.
  • the throw-away tip T1 used for the center side blade body 3A of the drill head D1 is at an appropriate center rising position, and the inner end 11a of the inner cutting edge 11 in the first section P1 is also appropriately separated from the head axis O. It is only necessary that the arrangement accuracy in the head body 2 is not strict, and the manufacturing and processing of the mounting plate 5 and the mounting operation of the throw-away tip T1 are facilitated accordingly.
  • the clearance angle of the flank 13 of the mountain hem side outer cutting edge portion 12b is less than 5 °, the cutting function of the mountain hem side outer cutting edge portion 12b in the first section P1 facing the drilling direction is hindered.
  • the clearance angle exceeds 15 °, the end edge 13a of the clearance surface 13 is insufficiently inserted into the non-cutting zone Z, and the non-cutting core C is degraded.
  • a drill head D2 shown in FIGS. 5A and 5B is a specification of a full cutting method, with respect to the same head body 2 as the above-described drill head D1 of the non-cutting core break-off method.
  • the same throw-away tip T1 is attached as all the blades 3A to 3C in the intermediate part, but the radius at which the cutting edge 1 passes through the head axis O in the central blade 3A is the same as that in the peripheral and intermediate blades 3B and 3C. It arrange
  • the throw-away tip T1 used in the peripheral blade 3B is arranged in the cutting hole by the inner cutting edge 11 of the third section P3 facing the peripheral side arranged along the drilling direction.
  • the inner cutting edge 11 is slidably contacted by line contact.
  • the margin 14 portion is also slidably contacted by the inner periphery of the cutting hole. 11 is reduced, wear is less likely to occur, and the peripheral blade 3B having a higher linear velocity exhibits excellent durability.
  • the same throw-away tip T1 is used for all the blades 3A to 3C on the central side, the peripheral side, and the middle part, and these are in the same mounting posture, so they are manufactured by standardizing parts and standardizing assembly operations.
  • the cost can be greatly reduced, and the outer cutting edge 12 having a long blade length of the first section P1 facing the drilling direction of any of the throw-away tips T1 is highly inclined toward the head axis O side.
  • the component force is directed toward the head axis and hardly causes runout, and the drilling accuracy of the cutting hole is improved accordingly.
  • the throw-away tip T2 for deep hole cutting according to the second embodiment shown in FIGS. 6A and 6B is roughly a regular triangle, strictly a hexagonal thick plate and has a three-fold symmetry.
  • the configuration is substantially the same except for a part of the throw-away tip T1 of the first embodiment, the same reference numerals are given to the common parts with the first embodiment, and the description thereof is omitted.
  • the outer cutting edge angles ⁇ 1, ⁇ 2 of the crest-side outer cutting edge portion 12a and the crest-side outer cutting edge portion 12b of each outer cutting edge 12 are larger than those in the first embodiment.
  • the inner cutting edge 11 and the first section mountain hem side outer cutting edge section 12b, the third section P3 inner cutting edge 11 and the second section P2 mountain hem side outer cutting edge section 12b are non-parallel to each other.
  • the inner cutting edge 11 of the third section P3 is along the drilling direction, while the ridge-side outer cutting edge portion 12b of the second section P2 is the edge of the cutting edge.
  • the extension line L2 to the front side in the drilling direction is inclined with respect to the drilling direction so that the extension line L1 of the inner cutting edge 11 intersects the extension line L1.
  • the crossing angle ⁇ of the extension lines Ll and L2 is about 5 to 30 °.
  • the center cutting edge 3A also has a cutting edge 1 with a radius R as shown in FIGS. 7 (A) and 7 (B).
  • the inner end 11a of the inner cutting edge 11 of the first section P1 facing the drilling direction is a distance s from the head axis O as a center rising position parallel to the radial line R and ahead of the cutting rotation direction by a distance f from the radial line R.
  • a non-cutting zone Z is formed only apart.
  • the non-cutting core C generated in the non-cutting zone Z is pressed from the side by the flank 13 immediately after generation and is forced to the side just like the case of the throw-away tip T1 of the first embodiment.
  • the direction in which it is pushed is continuously changed and twisted, and the flank 13 is pushed from the side by the amount that it enters the non-cutting zone Z, resulting in a circle N having a smaller radius d than the non-cutting zone Z.
  • the intrusion into the non-cutting zone Z gradually expands due to the inclination of the flank 13, and as the non-cutting core C becomes longer, the degree of displacement from the head axis O to the side increases. Therefore, it cannot grow for a long time, and it is divided more efficiently in small increments.
  • the mountain hem side outer cutting edge portion 12b of the second section P2 facing the head center side is inclined with respect to the head axis O, and the flank 13 is inclined.
  • the division property of the non-cutting core C can be improved.
  • the eccentric distance s from O is preferably in the range of 0.05 to 0.5 mm. If it is too small, positioning of the throw-away tip will be difficult, and conversely if too large, the non-cutting core C will become thick and bend off. Therefore, a large force is required to reduce the cutting efficiency.
  • the center f of the center side blade body 3A that is, the distance f of the cutting blade 1 with respect to the radial line R centered on the head axis O is used to make sure that the non-cutting core C can be broken up more accurately.
  • a range of 0.2 to 1.5 mm is preferable.
  • the illustrated deep hole cutting drill heads D1 and D2 have three blade bodies 3A to 3C on the center side, the peripheral side, and the middle portion, but the present invention is also applicable to drill heads having four or more blade bodies. Applicable to.
  • various design changes can be made other than the illustrated ones such as the shape of the chip discharge holes 21 and 22, the shape of the mounting plate 5, and the mounting position and number of guide pads.

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Abstract

　ドリルヘッドの中央側刃体として、全切削方式と非切削コア折り取り方式のいずれにも適用できる３回対称性の深穴切削用スローアウェイチップを提供する。 　中心角１２０度で３区分した際の区分Ｐ１～Ｐ３形状が等しくなる３回対称性を持つ厚板状であって、ドリルヘッドＤ１，Ｄ２への取付状態で穿孔方向に臨む刃先１が刃長の短い内切刃１１と刃長の長い外切刃１２とで第１区分Ｐ１に相当する山形をなすと共に、外切刃１２が外切刃角β１の小さい山頂側外切刃部１２ａと外切刃角β２の大きい山裾側外切刃部１２ｂとの連続した２つの切刃部より構成されてなる。

Description

深穴切削用スローアウェイチップ及び深穴切削用ドリルヘッド
　本発明は、３回対称性を持つ深穴切削用スローアウェイチップと、このスローアウェイチップを用いた深穴切削用ドリルヘッドに関する。
　従来、刃体にスローアウェイチップを用いた深穴切削用ドリルヘッドとして、例えば図８（Ａ）（Ｂ）に示すものがある。このドリルヘッド５０は、ヘッド本体５１が基端側に開放した中空部５２を有する略円筒状であり、その略鈍角円錐形のヘッド先端面５１ａに中心角９０°の略扇形をなして中空部５２に連通する大小２つの切屑排出口５３Ａ，５３Ｂを有し、大きい切屑排出口５３Ａのヘッド径方向Ｄに沿う開口側縁に中央側刃体５４Ａ及び周辺側刃体５４Ｂが、小さい切屑排出口５３Ｂの同じヘッド径方向Ｄに沿う開口側縁に中間部刃体５４Ｃが、それぞれヘッド本体５１側の凹陥した取付座へのスローアウェイチップ６０のねじ止めによって形成されている。また、ヘッド本体５１の外周面５１ｂには、先端側にガイドパッド５５Ａ～５５Ｄがねじ止めされると共に、基端側に雄ねじ５６が刻設されている。
　そして、深穴切削加工においては、ドリルヘッド５０の基部側を雄ねじ５６によって図示省略した中空状ボーリングバーの先端部に螺入して取り付け、該ボーリングバーを工作機械のスピンドル等の駆動軸に連結して回転させるか、逆に被削材側を回転させることにより、切刃５４Ａ～５４Ｃで被削材を切削して深穴を形成する。なお、ドリルヘッド５０の相対回転方向は図８（Ａ）における反時計回り方向である。この切削加工中、クーラントを切削穴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り屑と共に切屑排出口５３Ａ，５３Ｂより中空部５２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。
　この場合のスローアウェイチップ６０は、六角形の厚板状で、中心角１２０度で３区分した際の区分形状が等しくなる３回対称性を持ち、隣接した刃長の短い内切刃６２と刃長の長い外切刃６１とで一単位の山形刃部を構成している。すなわち、各スローアウェイチップ６０は、中心に設けたボルト挿通孔に通した固定ボルト６３により、一箇所の山形刃部が切削刃としてヘッド本体の前端に臨むよう取り付けるが、その山形刃部が摩耗限界に達したり損傷を受けた際、取付け姿勢を１２０°転回して新たな山形刃部を前端に臨ませることができ、もって刃先を更新して都合３回にわたって使用できて長寿命となるという利点がある（特許文献１）。
　ところで、このようなドリルヘッド５０では切削孔全体を切削形成する全切削を行うことから、切削孔の中央部の切削を担う中央側刃体５４Ａは、刃先がヘッド軸心Ｏを中心とした直径線Ｄに合致して、且つ内切刃６２の内端６２ａがヘッド軸心Ｏを少し越えて配置するように正確に位置決めして取り付ける必要がある。しかるに、切削加工中におけるヘッド軸心Ｏでは、切削速度が理論的にゼロになるため、該軸心Ｏ位置の刃先部は所謂チゼルエッジとして切削力が働かず、被削材を押し潰す形になってスラスト抵抗が負荷するため、切削能率を高められない要因になっていた。
　そこで、刃体として２回対称性、つまり平行四辺形の厚板状で対向する２辺に切刃を有し、１８０°転回による刃先更新で都合２回にわたって使用できるスローアウェイチップを用いる深穴切削具については、本発明者が先に、切刃内端側のチップ側面に没入部を設け、該切刃内端をヘッド軸心から離間して配置することにより、該軸心付近に非切削ゾーンを形成し、この非切削ゾーンに生じる被削材の非切削コアを前記没入部の傾斜段部との押接によって折り取るようにしたものを提案している（特許文献２、３）。
特開平７－６８４０８号公報 特開２００３－２５１２９号公報 特開２００３－２３６７１３号公報
　しかしながら、図８で示すドリルヘッドに用いるような３回対称性のスローアウェイチップ６０では、切刃内端がヘッド軸心から離間するように配置した場合、前記２回対称性のスローアウェイチップのように非切削ゾーンに生じる被削材の非切削コアを折り取ることができず、該非切削コアが長く成長して切屑排出性を悪化させ、更には切屑の詰まりを生じて切削不能に陥る懸念があるため、通常の全切削方式にしか適用できなかった。
　本発明は、上述の情況に鑑み、ドリルヘッドの中央側刃体として、全切削方式と非切削コア折り取り方式のいずれにも適用できる３回対称性の深穴切削用スローアウェイチップと、このスローアウェイチップを用いた深穴切削用ドリルヘッドを提供することを目的としている。
　上記目的を達成するための手段を図面の参照符号を付して示せば、請求項１の発明に係る深穴切削用スローアウェイチップは、中心角１２０度で３区分した際の区分Ｐ１～Ｐ３形状が等しくなる３回対称性を持つ厚板状であって、ドリルヘッドＤ１（図２～図４参照），Ｄ２（図５参照）への取付状態で穿孔方向に臨む刃先１が刃長の短い内切刃１１と刃長の長い外切刃１２とで前記１区分（第１区分Ｐ１）に相当する山形をなすと共に、外切刃１２が外切刃角β１の小さい前記山形における山頂側外切刃部１２ａと外切刃角β２の大きい山裾側外切刃部１２ｂとの連続した２つの切刃部より構成されてなるものとしている。
　請求項２の発明は、前記請求項１の深穴切削用スローアウェイチップにおいて、前記山裾側外切刃部１２ｂに沿う逃げ面１３の逃げ角θが５～１５度の範囲に設定されてなるものとしている。
　請求項３の発明は、前記請求項１の深穴切削用スローアウェイチップにおいて、内切刃１１に沿ってマージン１４が形成されてなるものとしている。
　請求項４の発明は、前記請求項１の深穴切削用スローアウェイチップにおいて、ドリルヘッドＤ１，Ｄ２への取付状態でヘッド軸心Ｏ側に臨む前記１区分（第２区分Ｐ２）の刃先１における山裾側外切刃部１２ｂと、同取付状態でヘッド外周側に臨む前記１区分（第３区分Ｐ３）の刃先１における内切刃１１とが、互いに平行に配置（図２～図５参照）するか、もしくは互いの刃先縁の穿孔方向前方側への延長線Ｌ１，Ｌ２が交わるように配置（図６～図７参照）してなるものとしている。
　請求項５の発明に係る深穴切削用ドリルヘッドは、円筒形のヘッド本体２の先端面２ａの少なくとも中央側と周辺側とを含む複数箇所にそれぞれ、協働して被削材Ｗを穿孔する刃体３Ａ～３Ｃがねじ止め固着され、少なくとも中央側刃体３Ａが前記請求項１に記載の深穴切削用スローアウェイチップＴ１，Ｔ２からなることを特徴としている。
　請求項６の発明は、前記請求項５の深穴切削用ドリルヘッドにおいて、前記中央側のスローアウエイチップＴ１，Ｔ２（中央側刃体３Ａ）は、刃先全体がヘッド軸心Ｏを中心とする半径線Ｒと平行して且つ該半径線Ｒよりも切削回転方向前方の芯上がり位置に配置すると共に、穿孔方向に臨む前記１区分（第１区分Ｐ１）の刃先１における内切刃１１の内端１１ａがヘッド軸心Ｏから離間して該軸心Ｏ付近に非切削ゾーンＺを形成する構成としている。
　請求項７の発明は、前記請求項５の深穴切削用ドリルヘッドにおいて、中央側のスローアウエイチップＴ１，Ｔ２（中央側刃体３Ａ）は、切刃全体がヘッド軸心Ｏを中心とする半径線Ｒよりも切削回転方向前方へ０．２～１．５ｍｍの芯上がり位置に配置すると共に、穿孔方向に臨む前記１区分（第１区分Ｐ１）の刃先１における内切刃１１の内端１１ａがヘッド軸心Ｏから０．０５～０．５ｍｍ離間してなる構成としている。
　請求項８の発明は、前記請求項５の深穴切削用ドリルヘッドにおいて、前記中央側のスローアウエイチップＴ１，Ｔ２（中央側刃体３Ａ）は、切刃全体がヘッド軸心Ｏを中心とする半径線Ｒに沿うと共に、穿孔方向に臨む前記１区分（第１区分Ｐ１）の刃先１における内切刃１１の内端１１ａがヘッド軸心Ｏを越える位置に配置してなる構成としている。
　請求項９の発明は、前記請求項５の深穴切削用ドリルヘッドにおいて、周辺側刃体３Ｂが前記請求項２に記載の深穴切削用スローアウェイチップＴ１，Ｔ２からなり、そのヘッド外周側に臨む前記１区分（第３区分Ｐ３）の刃先１における内切刃１１がヘッド軸心Ｏと平行に配置してなる構成としている。
　請求項１０の発明は、前記請求項５～９のいずれかの深穴切削用ドリルヘッドにおいて、中央側及び周辺側と中間部との少なくとも３個の刃体３Ａ～３Ｃを備え、全ての刃体３Ａ～３Ｃが前記請求項１～４のいずれかに記載の深穴切削用スローアウェイチップＴ１，Ｔ２からなる構成としている。
　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。まず請求項１の発明に係る深穴切削用スローアウェイチップＴ１，Ｔ２では、３回対称性で３区分される切刃の各１区分Ｐ１～Ｐ３が内切刃１１と外切刃１２とで山形をなすが、外切刃１２も山頂側外切刃部１２ａと山裾側外切刃部１２ｂとで山形になり、その山裾側外切刃部１２ｂに沿う逃げ面１３の逃げ角θが特定範囲にあるため、ドリルヘッドＤ１，Ｄ２の中央側刃体３Ａとして用いる際、非切削コア折り取り方式として、切刃全体を芯上がり位置に配置すると共に、穿孔方向に臨む前記１区分（第１区分Ｐ１）の切刃における内切刃１１の内端１１ａをヘッド軸心Ｏから離間させて非切削ゾーンＺを形成すれば、ヘッド軸心Ｏ側に臨む１区分（第２区分Ｐ２）の山裾側外切刃部１２ｂに沿う逃げ面１３が該非切削ゾーンＺ内に入る込む形になる。従って、非切削ゾーンＺで生成する非切削コアＣは、該逃げ面１３によって側方から押接されて強制的に側方へ押しやられ、且つドリルヘッドＤ１，Ｄ２の回転に伴って押しやられる方向が変わって捩られると共に、該逃げ面１３が非切削ゾーンＺ内に入り込む分だけ縊られることになるから、長く成長することなく小刻みに分断される。このため、深穴切削加工中、良好な切屑排出性が確保され、軸心位置のチゼルエッジの解消と相俟って高い切削能率が得られる。
　一方、この深穴切削用スローアウェイチップＴ１，Ｔ２は、通常の全切削方式による深穴切削加工においても、ドリルヘッドＤ２の中央側刃体３Ａとして用いることができる。すなわち、一般的にスローアウェイチップはチップ取付板を介してヘッド本体側の凹陥部に嵌合してねじ止めするから、そのチップ取付板５として、当該スローアウェイチップＴ１，Ｔ２の切刃全体がヘッド軸心Ｏを中心とする半径線Ｒに沿い、且つ穿孔方向に臨む１区分（第１区分Ｐ１）の内切刃１１の内端１１ａがヘッド軸心Ｏを少し越える位置に配置できるものを用いることにより、全切削方式に支障なく適用できる。また、このチップ取付板５としてスローアウェイチップＴ１，Ｔ２の保持位置が異なるものを用意すれば、既存の全切削方式仕様のドリルヘッドＤ２でも、元来の全切削方式と非切削コア折り取り方式に共用可能となる。
　請求項２の発明によれば、前記山裾側外切刃部１２ｂの逃げ面１３の逃げ角が５°未満では、穿孔方向に臨む第１区分Ｐ１における該山裾側外切刃部１２ｂの切削機能に支障を生じる。逆に該逃げ角が１５°を越えると、該逃げ面１３の端縁１３ａの非切削ゾーンＺ内への入り込みが不足し、非切削コアＣの分断性が悪化することになる。
　請求項３の発明によれば、深穴切削用スローアウェイチップＴ１，Ｔ２は、内切刃１１に沿ってマージン１４が形成されているから、ドリルヘッドＤ１，Ｄ２の中央側刃体３Ａと共に、周辺側刃体３Ｂとしても好適に使用できる。この場合、周辺側刃体３Ｂでは、ヘッド周辺側に臨む１区分（第３区分Ｐ３）の内切刃１１がヘッド回転軸と平行になるように配置し、該内切刃１１を切削孔の内周に線接触させることになるが、該内切刃１１はマージン１４で刃先角が大きくなって刃先が強化されることに加え、該マージン１４部分も孔内周に摺接するから、該内切刃１１の摩耗が軽減されると共に損傷を生じにくく、もって線速度が大きくなる周辺側刃体３Ｂとしても優れた耐久性が得られる。　
　請求項４の発明によれば、深穴切削用スローアウェイチップＴ１，Ｔ２は、非切削コア折り取り方式におけるドリルヘッドＤ１の中央側刃体３Ａとして、ヘッド周辺側に臨む１区分（第３区分Ｐ３）の内切刃１１がヘッド回転軸と平行になるように配置した際、ヘッド軸心側に臨む１区分（第２区分Ｐ２）の山裾側外切刃部１２ｂがヘッド軸心Ｏに対して平行ないし後端側をヘッド軸心Ｏに接近する傾斜状態に配置することになるから、非切削ゾーンＺで生成する非切削コアＣに対する該山裾側外切刃部１２ｂの逃げ面１３による押接がより確実ないし強力になり、もって該非切削コアＣがより小刻みに効率よく分断される。
　請求項５の発明によれば、円筒形のヘッド本体２の先端面２ａの少なくとも中央側と周辺側とを含む複数箇所に切削刃体（中央側刃体３Ａ，周辺側刃体３Ｂ，中間部刃体３Ｃ）がねじ止め固着された深穴切削用ドリルヘッドＤ１，Ｄ２において、少なくとも中央側の切削刃体（中央側刃体３Ａ）として前記請求項１に記載の深穴切削用スローアウェイチップＴ１，Ｔ２を用いるため、該中央側のスローアウェイチップＴ１，Ｔ２の配置設定により、非切削コア折り取り方式と全切削方式のいずれの深穴切削加工にも好適に使用できる。
　請求項６の発明に係る深穴切削用ドリルヘッドＤ１によれば、非切削コア折り取り方式として、中央側のスローアウエイチップＴ１，Ｔ２が芯上がり位置で切刃内端１１ａをヘッド軸心Ｏから離間させて配置するから、非切削ゾーンＺで生成する非切削コアＣを小刻みに効率よく分断でき、もって深穴切削加工中の良好な切屑排出性が確保され、ヘッド軸心Ｏ位置のチゼルエッジの解消と相俟って高い切削能率が得られる。
　請求項７の発明に深穴切削用ドリルヘッドＤ１によれば、前記非切削コア折り取り方式において、中央側のスローアウエイチップＴ１，Ｔ２の芯上がり量と切刃内端１１ａの離心量を特定範囲に設定するから、非切削ゾーンＺで生成する非切削コアＣの小刻みな折り取りがより確実になされる。
　請求項８の発明に係る深穴切削用ドリルヘッドＤ２によれば、中央側のスローアウエイチップＴ１，Ｔ２を、切刃全体がヘッド軸心Ｏを中心とする半径線Ｒに沿い、穿孔方向に臨む１区分（第１区分Ｐ１）における内切刃１１の内端１１ａがヘッド軸心Ｏを越える位置に配置するから、全切削方式による深穴切削加工を行える。
　請求項９の発明に係る深穴切削用ドリルヘッドＤ１，Ｄ２によれば、周辺側刃体３Ｂに用いた前記請求項２に記載の深穴切削用スローアウェイチップＴ１，Ｔ２は、そのヘッド外周側に臨む前記１区分（第３区分Ｐ３）における内切刃１１をヘッド軸方向Ｏと平行に配置するが、該内切刃１１がマージン１４によって強化されているから、該内切刃１１の摩耗が軽減されると共に損傷を生じにくく、もって線速度が大きくなる周辺側刃体３Ｂとしても優れた耐久性が得られる。
　請求項１０の発明によれば、中央側及び周辺側と中間部との少なくとも３個の切削刃体を備える深穴切削用ドリルヘッドＤ１，Ｄ２において、全ての切削刃体が前記請求項１～３に記載の深穴切削用スローアウェイチップＴ１，Ｔ２からなり、且つこれらスローアウェイチップＴ１，Ｔ２を同じ取付姿勢に設定できるから、部品の共通化と組立操作の一律化によって製作コストを大きく低減できる。
本発明の第一実施形態に係る深穴切削用スローアウェイチップを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は右側面図である。 同スローアウェイチップを用いた非切削コア折り取り方式の深穴切削用ドリルヘッドを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。 同ドリルヘッドの先端側要部を拡大して示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は縦断正面図である。 同ドリルヘッドによる深穴切削加工における切削中心部の挙動を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は縦断正面図である。 同スローアウェイチップを用いた全切削方式の深穴切削用ドリルヘッドの先端側要部を拡大して示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は縦断正面図である。 本発明の第二実施形態に係る深穴切削用スローアウェイチップを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図である。 同第二実施形態の深穴切削用スローアウェイチップを用いた非切削コア折り取り方式の深穴切削用ドリルヘッドによる、深穴切削加工における切削中心部の挙動を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は縦断正面図である。 従来の深穴切削用ドリルヘッドの構成例を示し、（Ａ）正面図、（Ｂ）は正面図である。
符号の説明
　１　　　　　　　刃先
　１１　　　　　　内切刃
　１１ａ　　　　　内端面
　１２　　　　　　外切刃
　１２ａ　　　　　山頂側外切刃部
　１２ｂ　　　　　山裾側外切刃部
　１３　　　　　　山裾側外切刃部に沿う逃げ面
　１４　　　　　　マージン
　１５　　　　　　ボルト挿通孔
　２　　　　　　　ヘッド本体
　２ａ　　　　　　先端面
　２０　　　　　　中空部
　２１，２２　　　切屑排出口
　２Ａ　　　　　　中央部切刃チップ（中心側の切削を担う切刃チップ）
　２０　　　　　　刃先縁
　２０ａ　　　　　内端
　３Ａ　　　　　　中央側刃体
　３Ｂ　　　　　　周辺側刃体
　３Ｃ　　　　　　中間部刃体
　５　　　　　　　取付板
　７　　　　　　　ガイドパッド
　Ｃ　　　　　　　非切削コア
　Ｄ１　　　　　　非切削コア折り取り方式の深穴切削用ドリルヘッド
　Ｄ２　　　　　　全切削方式の深穴切削用ドリルヘッド
　Ｏ　　　　　　　ヘッド軸心
　Ｐ１　　　　　　穿孔方向に臨む第１区分
　Ｐ２　　　　　　ヘッド軸心側に臨む第２区分
　Ｐ３　　　　　　ヘッド周辺側に臨む第３区分
　Ｒ　　　　　　　半径線
　Ｔ１，Ｔ２　　　深穴切削用スローアウェイチップ
　Ｗ　　　　　　　被削材
　Ｚ　　　　　　　非切削ゾーン
　ｆ　　　　　　　距離（芯上がり量）
　ｓ　　　　　　　距離（離心距離）
　α　　　　　　　内切刃角
　β１，β２　　　外切刃角
　γ　　　　　　　交叉角
　θ　　　　　　　逃げ角
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の第一実施形態に係る深穴切削用スローアウェイチップＴ１、図２は該スローアウェイチップＴ１を用いた非切削コア折り取り方式のドリルヘッドＤ１、図３は同ドリルヘッドＤ１の先端側、図４は同ドリルヘッドＤ１における切削中心部の挙動、図５は第一実施形態のスローアウェイチップＴ１を用いた全切削方式のドリルヘッドＤ２の先端側、図６は本発明の第二実施形態に係る深穴切削用スローアウェイチップＴ２、図７は同スローアウェイチップＴ２を用いた非切削コア折り取り方式のドリルヘッドＤ１における切削中心部の挙動、をそれぞれ示す。
　第一実施形態の深穴切削用スローアウェイチップＴ１は、図１（Ａ）～（Ｃ）に示すように、中心角１２０°で３区分したときの区分形状が等しくなる３回対称性を持っており、大まかには略正三角形の厚板状をなすが、その正三角形の各辺が２箇所で少しずつ曲折して厳密には九角形になっている。そして、この九角形の輪郭をなす全周縁を同一平面内に位置した刃先１として、該刃先１に臨む主面つまり図１（Ａ）の正面がすくい面１０、周側面が逃げ面１３を構成し、正面中央に厚み方向に透通するボルト挿通孔１５を有すると共に、すくい面１０には全周縁の刃先１に沿って段状のチップブレーカー１６が形成されている。
　なお、図１（Ａ）のスローアウェイチップＴ１は紙面上方側を穿孔方向とした場合のドリルヘッドへの取付姿勢で示しており、チップ頂端ｔを通る横線ｅは穿孔方向に垂直な面を表している。ここで、前記３回対称性の区分形態は、中心Ｑと前記の略正三角形における各頂点ｃを結ぶ３本の仮想線で示す分画線ｐによる区分を基準とし、図示上方側を穿孔方向に臨む第１区分Ｐ１、図示右方側をヘッド軸心側に臨む第２区分Ｐ２、図示左方側をヘッド周辺側に臨む第３区分Ｐ３としている。そして、ドリルヘッドへの取付状態において、第１区分Ｐ１の刃先１が深穴切削を担うが、この第１区分Ｐ１の刃先１が損傷したり摩耗限界に達した際には、取付姿勢を１２０度回転することにより、未使用の第２区分又は第３区分の刃先１を第１区分の位置に移動させ、もって刃先１を更新して都合３回にわたって使用する。
　第１～第３区分Ｐ１～Ｐ３の各刃先１は、深穴切削を担う第１区分Ｐ１においてヘッド軸心側に配置して内向き下り勾配の内切刃角αを持つ刃長の短い内切刃１１と、同じくヘッド周辺側に配置して外向き下り勾配の外切刃角を持つ刃長の長い外切刃１２とで山形をなしている。更に、外切刃１２は、前記山形の山頂（チップ頂端ｔ）側に位置して小さい外切刃角β１の山頂側外切刃部１２ａと、大きい外切刃角β２の山裾側外切刃部１２ｂとの連続した２つの切刃部で構成され、山裾側外切刃部１２ｂの刃長が山頂側外切刃部１２ａの刃長よりも短く設定されている。そして、第１区分Ｐ１～第３区分Ｐ３の内切刃１１、山頂側外切刃部１２ａ、山裾側外切刃部１２ｂは、それぞれ中心Ｑ回りに回転対称の等価な辺をなし、中心Ｑ回りの１２０°回転で完全に重なり合うと共に、これら等価な辺の延長線交叉角が全て６０°になっている。
　また、図１（Ｂ），（Ｃ）に示すように、チップ周側面の各内切刃１１に沿う部分には、幅０．１～２ｍｍ程度で、チップ厚み方向に対する傾角が１～６°程度のマージン１４が形成されている。そして、各山裾側外切刃部１２ｂに沿う逃げ面１３の逃げ角（チップ厚み方向に対する傾角）θは５～１５°に設定されているが、他のチップ周側面の逃げ角は１０～３０°程度の範囲にある。なお、チップ頂端ｔの頂角は１３０°以上で、内切刃角αが山頂側外切刃部１２ａの外切刃角β１よりも大きいこと（α＞β１）が望ましい。これらの角度設定の好適な例を挙げれば、逃げ面１３の逃げ角θ＝１１°、チップ頂端ｔの頂角＝１３８°、内切刃角α＝３０°、外切刃角β１＝１２°、外切刃角β２＝１８°といったものである。
　しかして、この第一実施形態のスローアウェイチップＴ１においては、第１区分Ｐ１の内切刃１１と第３区分Ｐ３の山裾側外切刃部１２ｂ、第２区分Ｐ２の内切刃１１と第１区分の山裾側外切刃部１２ｂ、第３区分Ｐ３の内切刃１１と第２区分Ｐ２の山裾側外切刃部１２ｂは、それぞれ平行に配置すると共に、図１（Ａ）に示すドリルヘッドへの取付姿勢において第３区分Ｐ３の内切刃１１と第２区分Ｐ２の山裾側外切刃部１２ｂとが穿孔方向に沿うように設定されている。
　図２（Ａ）（Ｂ）に示すドリルヘッドＤ１は、基端側に開放した中空部２０を有する略円筒状のヘッド本体２の略鈍角円錐形をなすヘッド先端面２ａに、中空部２０と連通する大小２つの略扇形の切屑排出口２１，２２が相互に径方向に対向配置して形成されており、大きい切屑排出口２１のヘッド軸心Ｏを通る半径線Ｒに沿う開口側縁の中央側刃体３Ａ及び周辺側刃体３Ｂと、小さい切屑排出口２２の径方向反対側の半径線Ｒ’に沿う開口側縁の中間部刃体３Ｃとに、それぞれ前記の第一実施形態のスローアウェイチップＴ１が用いられ、中央側刃体３ＡのスローアウェイチップＴ１が非切削コア折り取り方式の配置になっている。
　そして、各スローアウェイチップＴ１は、その中央のボルト挿通孔１５を通した固定ボルト４により、略角軸状のチップ取付板５の一側面の長手方向一方側に一部突出状態にねじ止めされており、該チップ取付板５をヘッド本体２側に設けた凹陥部２３に嵌合し、ヘッド本体２の外周面２ｂから挿入した取付ボルト６を当該チップ取付板５のねじ孔５ａに螺合して引き付けることにより、ヘッド本体２に固定されている。また、ヘッド本体２の先端側のヘッド外周面２ｂには、中間部刃体３Ｃの取付側と中央側刃体３Ａの背方側とに超硬材製のガイドパッド７，７がねじ止めされると共に、これらガイドパッド７，７とは径方向に対向する位置にも補助ガイドパッド８，８がねじ止めされている。しかして、該ヘッド本体２の先端側よりも外径を小さくした基端側のヘッド外周面２ｃには雄ねじ２４が形成されており、該基端側を図示省略した中空状ボーリングバーの雌ねじを有する先端部に螺入することにより、当該ドリルヘッドＤ１をボーリングバーの先端に連結するようになっている。
  ３個のスローアウェイチップＴ１は、いずれも穿孔方向に臨む第１区分Ｐ１の刃長の長い外切刃１２がヘッド軸心Ｏ側に高く傾斜して、且つヘッド外周側に臨む第３区分の内切刃１１が穿孔方向に沿う取付状態になっている。そして、図３（Ａ）に詳細に示すように、周辺側刃体３Ｂ及び中間部刃体３Ｃが刃先１をヘッド軸心Ｏを通る半径線Ｒ，Ｒ’に一致させた配置であるのに対し、中央側刃体３Ａは、非切削コア折り取り方式のために、刃先１が該半径線Ｒと平行して且つ該半径線Ｒよりも距離ｆだけ切削回転方向前方になる芯上がり位置において、第１区分Ｐ１の内切刃１１の内端１１ａがヘッド軸心Ｏから距離ｓだけ離れるように配置している。また、この配置状態で、該中央側刃体３ＡのスローアウェイチップＴ１におけるヘッド中央側に臨む第２区分Ｐ２の山裾側外切刃部１２ｂ（図３（Ｂ）参照）は、ヘッド軸心Ｏと平行になっている。
　このような深穴切削用ドリルヘッドＤ１による深穴加工では、既述のボーリングバーに連結した当該ドリルヘッドＤ１又は被削材Ｗを回転させながら、切削孔の内周と中空状ボーリングバー及びドリルヘッドＤ１の外周との間隙を通して供給されるクーラントを切削部位へ連続的に送り込み、該切削部位で発生する切屑を該クーラントに巻き込んで、当該ドリルヘッドＤ１の切屑排出口２１，２２から中空部２０ならびにボーリングバーの中空内部を通して外部へ排出する。
　この深穴切削加工にあっては、中央側刃体３Ａに用いたスローアウェイチップＴ１の穿孔方向に臨む第１区分Ｐ１の内切刃１１の内端１１ａがヘッド軸心Ｏから離間していることにより、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、該軸心Ｏ付近に離心距離ｓを半径とする円形の非切削ゾーンＺが形成され、この非切削ゾーンＺで被削材Ｗの非切削コアＣを生じる。しかるに、該スローアウェイチップＴ１が芯上がりの位置にあって、且つその第２区分Ｐ２の山裾側外切刃部１２ｂの逃げ面１３が５～１５°の逃げ角θを有することにより、該逃げ面１３における穿孔方向の端縁１３ａのヘッド軸心Ｏに対する最短距離ｄが内切刃１１の内端１１ａの離心距離ｓよりも短くなり、図示の斜線部分Ｕだけ非切削ゾーンＺ内に入り込む形になる。
　従って、非切削ゾーンＺで生成する非切削コアＣは、図４（Ｂ）で示すように、生成直後に該逃げ面１３によって側方から押接されて強制的に側方へ押しやられ、且つドリルヘッドＤ１の回転に伴って押しやられる方向が連続的に変わって捩られると共に、該逃げ面１３が非切削ゾーンＺ内に入り込む分だけ側方から押し切られ、非切削ゾーンＺよりも小さい半径ｄの円形Ｎに縊られることから、長く成長することなく小刻みに分断される。このため、深穴切削加工中、良好な切屑排出性が確保され、軸心位置のチゼルエッジの解消と相俟って高い切削能率が得られる。しかして、このドリルヘッドＤ１の場合は、ヘッド軸心側に臨む第２区分Ｐ２の山裾側外切刃部１２ｂに沿う逃げ面１３がヘッド軸心Ｏに対して平行になっているから、非切削コアＣに対する該逃げ面１３の押接がより確実になり、該非切削コアＣの小刻みな分断が効率よくなされる。
　また、このドリルヘッドＤ１の中央側刃体３Ａに用いるスローアウェイチップＴ１は、適当な芯上がり位置で、且つ第１区分Ｐ１における内切刃１１の内端１１ａもヘッド軸線Ｏから適当に離間しておればよく、ヘッド本体２での配置精度に厳密さを要さず、それだけ取付板５の製作及び加工とスローアウェイチップＴ１の取付操作が容易になる。
　なお、山裾側外切刃部１２ｂの逃げ面１３の逃げ角が５°未満では、穿孔方向に臨む第１区分Ｐ１における該山裾側外切刃部１２ｂの切削機能に支障を生じる。逆に該逃げ角が１５°を越えると、該逃げ面１３の端縁１３ａの非切削ゾーンＺ内への入り込みが不足し、非切削コアＣの分断性が悪化することになる。
　図５（Ａ）（Ｂ）に示すドリルヘッドＤ２は、全切削方式の仕様であり、前記の非切削コア折り取り方式のドリルヘッドＤ１と同じヘッド本体２に対し、その中央側及び周辺側と中間部の全部の刃体３Ａ～３Ｃとして同じスローアウェイチップＴ１を取り付けているが、中央側刃体３Ａも周辺側及び中間部刃体３Ｂ，３Ｃと同じく刃先１がヘッド軸心Ｏを通る半径線Ｒと一致するように配置すると共に、その穿孔方向に臨む第１区分Ｐ１の内切刃１１の内端１１ａがヘッド軸心Ｏを少し越える位置に配置している。従って、このドリルヘッドＤ２によれば、通常の全切削方式による深穴切削加工を支障なく行える。
　上述したドリルヘッドＤ１，Ｄ２においては、周辺側刃体３Ｂに用いたスローアウェイチップＴ１は、その周辺側に臨む第３区分Ｐ３の内切刃１１が穿孔方向に沿って配置して切削孔内周に線接触で摺接するが、この内切刃１１がマージン１４によって大きな刃先角で高強度になっていることに加え、該マージン１４部分も切削孔内周に摺接するから、該内切刃１１の摩耗が軽減されると共に損傷を生じにくく、もって線速度が大きくなる周辺側刃体３Ｂとしても優れた耐久性を発揮する。更に、中央側及び周辺側と中間部の全部の刃体３Ａ～３Ｃに同じスローアウェイチップＴ１を用い、これらを同じ取付姿勢にしていることから、部品の共通化と組立操作の一律化によって製作コストを大きく低減できると共に、いずれのスローアウェイチップＴ１も穿孔方向に臨む第１区分Ｐ１の刃長の長い外切刃１２がヘッド軸心Ｏ側に高く傾斜しているから、切削反力の背分力がヘッド軸心側へ向いて芯振れを生じにくく、それだけ切削孔の穿孔精度が向上するという利点もある。
　図６（Ａ），（Ｂ）に示す第二実施形態の深穴切削用スローアウェイチップＴ２は、やはり大まかには正三角形、厳密には九角形の厚板状で３回対称性を持つものであるが、第一実施形態のスローアウェイチップＴ１と一部を除いて略同様の構成であるため、該第一実施形態との共通部分には同一符号を付してその説明を省略する。
　この第二実施形態のスローアウェイチップＴ２では、第一実施形態の場合よりも各外切刃１２の山頂側外切刃部１２ａと山裾側外切刃部１２ｂの外切刃角β１，β２の差を大きくする（両外切刃部１２ａ，１２ｂ間の曲折を大きくする）ことにより、第１区分Ｐ１の内切刃１１と第３区分Ｐ３の山裾側外切刃部１２ｂ、第２区分Ｐ２の内切刃１１と第１区分の山裾側外切刃部１２ｂ、第３区分Ｐ３の内切刃１１と第２区分Ｐ２の山裾側外切刃部１２ｂが、それぞれ非平行になっている。そして、図６（Ａ）に示すドリルヘッドへの取付姿勢において、第３区分Ｐ３の内切刃１１が穿孔方向に沿う一方、第２区分Ｐ２の山裾側外切刃部１２ｂは、その刃先縁の穿孔方向前方側への延長線Ｌ２が該内切刃１１の同延長線Ｌ１と交わるように、穿孔方向に対して傾斜配置している。この延長線Ｌｌ，Ｌ２の交叉角γは、５～３０°程度である。
　このスローアウェイチップＴ２を既述の非切削コア折り取り方式のドリルヘッドＤ１に用いる場合、中央側刃体３Ａでは、図７（Ａ）（Ｂ）で示すように、やはり刃先１が半径線Ｒと平行して且つ該半径線Ｒよりも距離ｆだけ切削回転方向前方になる芯上がり位置として、穿孔方向に臨む第１区分Ｐ１の内切刃１１の内端１１ａをヘッド軸心Ｏから距離ｓだけ離して非切削ゾーンＺを形成する。しかるに、このスローアウェイチップＴ２では、ヘッド周辺側に臨む第３区分の内切刃１１が穿孔方向に沿う取付姿勢とすれば、ヘッド軸心側に臨む第２区分Ｐ２の山裾側外切刃部１２ｂが図７（Ｂ）の如くヘッド軸心Ｏに対して傾斜し、この山裾側外切刃部１２ｂに沿う逃げ面１３も図７（Ａ）の如くヘッド軸心Ｏに対して傾斜することになる。
　従って、非切削ゾーンＺで生成する非切削コアＣは、第一実施形態のスローアウェイチップＴ１の場合と同様に、生成直後に逃げ面１３によって側方から押接されて強制的に側方へ押しやられ、その押しやられる方向が連続的に変わって捩られると共に、該逃げ面１３が非切削ゾーンＺ内に入り込む分だけ側方から押し切られ、非切削ゾーンＺよりも小さい半径ｄの円形Ｎに縊られることになるが、更に加えて、逃げ面１３の傾斜によって非切削ゾーンＺへの入り込みが次第に拡大し、もって非切削コアＣは長くなるほどヘッド軸心Ｏから側方へ変位する度合が増すために長く成長できず、より確実に小刻みに効率よく分断される。
　なお、第２区分Ｐ２の山裾側外切刃部１２ｂのヘッド軸心Ｏに対する傾斜角、つまり前記図６（Ａ）における延長線Ｌｌ，Ｌ２の交叉角γは、３０°を越えると、非切削コアＣの折り取りが困難になり、切削抵抗が著しく増大することになる。
　ところで、図２～図４で例示したドリルヘッドＤ１では、第一実施形態のスローアウェイチップＴ１の３個全部を、ヘッド周辺側に臨む第３区分Ｐ３の内切刃１１が穿孔方向に沿う取付姿勢にしているため、その中央側刃体３Ａではヘッド中心側に臨む第２区分Ｐ２の山裾側外切刃部１２ｂがヘッド軸心Ｏと平行になっている。しかるに、切削孔の内周面に接触しない中央側刃体３Ａや中間部刃体３Ｃではヘッド周辺側に臨む第３区分Ｐ３の内切刃１１を穿孔方向に沿わせる必要がないため、第一実施形態のスローアウェイチップＴ１を用いた場合でも、中央側刃体３Ａについては図２～図４の取付姿勢から反時計回り方向に僅かに回転させた取付姿勢に変えることにより、前述した第二実施形態のスローアウェイチップＴ２を用いた場合と同様に、ヘッド中心側に臨む第２区分Ｐ２の山裾側外切刃部１２ｂをヘッド軸心Ｏに対して傾斜させ、その逃げ面１３の傾斜によって非切削コアＣの分断性を向上させることができる。
　本発明の深穴切削用ドリルヘッドにおいて、中央側刃体３Ａに用いるスローアウェイチップＴ１，Ｔ２の離心距離、つまり穿孔方向に臨む第１区分Ｐ１における内切刃１１の内端１１ａのヘッド軸心Ｏからの離心距離ｓは０．０５～０．５ｍｍの範囲が好ましく、小さ過ぎては当該スローアウェイチップの位置決めが困難になり、逆に大き過ぎては非切削コアＣが太くなって折り取りに大きな力を要して切削効率の低下に繋がる。更に、中央側刃体３Ａの芯上がり量、つまりヘッド軸心Ｏを中心とする半径線Ｒに対する切刃１の距離ｆは、非切削コアＣの小刻みな折り取りをより確実にする上で、０．２～１．５ｍｍの範囲が好適である。
　なお、例示した深穴切削用ドリルヘッドＤ１，Ｄ２は中央側及び周辺側と中間部の３つの刃体３Ａ～３Ｃを有するが、本発明は４個以上の刃体を備えるドリルヘッドにも同様に適用できる。その他、本発明のドリルヘッドでは、切屑排出孔２１，２２の形状、取付板５の形状、ガイドパッドの取付位置と数等、細部構成については例示以外に種々設計変更可能である。

Claims (10)

  1. 　中心角１２０度で３区分した際の区分形状が等しくなる３回対称性を持つ厚板状であって、ドリルヘッドへの取付状態で穿孔方向に臨む刃先が刃長の短い内切刃と刃長の長い外切刃とで前記１区分に相当する山形をなすと共に、外切刃が外切刃角の小さい前記山形における山頂側外切刃部と外切刃角の大きい山裾側外切刃部との連続した２つの切刃部より構成されてなる深穴切削用スローアウェイチップ。
  2. 　前記山裾側外切刃部に沿う逃げ面の逃げ角が５～１５度の範囲に設定されてなる請求項１に記載の深穴切削用スローアウェイチップ。
  3. 　内切刃に沿ってマージンが形成されてなる請求項１に記載の深穴切削用スローアウェイチップ。
  4. 　ドリルヘッドへの取付状態でヘッド軸心側に臨む前記１区分の刃先における山裾側外切刃部と、同取付状態でヘッド外周側に臨む前記１区分の刃先における内切刃とが、互いに平行に配置するか、もしくは互いの刃先縁の穿孔方向前方側への延長線が交わるように配置してなる請求項１に記載の深穴切削用スローアウェイチップ。
  5.  円筒形のヘッド本体の先端面の少なくとも中央側と周辺側とを含む複数箇所にそれぞれ、協働して被削材を穿孔する刃体がねじ止め固着され、少なくとも中央側刃体が前記請求項１に記載の深穴切削用スローアウェイチップからなることを特徴とする深穴切削用ドリルヘッド。
  6. 　前記中央側のスローアウエイチップは、刃先全体がヘッド軸心を中心とする半径線と平行して且つ該半径線よりも切削回転方向前方の芯上がり位置に配置すると共に、穿孔方向に臨む前記１区分の刃先における内切刃の内端がヘッド軸心から離間して該軸心付近に非切削ゾーンを形成する請求項５に記載の深穴切削用ドリルヘッド。
  7. 　前記中央側のスローアウエイチップは、切刃全体がヘッド軸心を中心とする半径線よりも切削回転方向前方へ０．２～１．５ｍｍの芯上がり位置に配置すると共に、穿孔方向に臨む前記１区分の刃先における内切刃の内端がヘッド軸心から０．０５～０．５ｍｍ離間してなる請求項６に記載の深穴切削用ドリルヘッド。
  8. 　前記中央側のスローアウエイチップは、切刃全体がヘッド軸心を中心とする半径線に沿うと共に、穿孔方向に臨む前記１区分の刃先における内切刃の内端がヘッド軸心を越える位置に配置してなる請求項５に記載の深穴切削用ドリルヘッド。
  9. 　周辺側刃体が前記請求項２に記載の深穴切削用スローアウェイチップからなり、そのヘッド外周側に臨む前記１区分の刃先における内切刃がヘッド軸心と平行に配置してなる請求項５に記載の深穴切削用ドリルヘッド。
  10. 　中央側及び周辺側と中間部との少なくとも３個の刃体を備え、全ての刃体が前記請求項１～４のいずれかに記載の深穴切削用スローアウェイチップからなる請求項５～９のいずれかに記載の深穴切削用ドリルヘッド。
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