JP2006272503A - インサート着脱式ドリル - Google Patents

Abstract

【課題】 ドリル本体と切削インサートとを好適に一体化できるインサート着脱式ドリルを提供する。
【解決手段】 ドリル本体１の切削インサート２をクランプ保持するクランプ面と、このクランプ面に交差しつつ隣接され切削インサート２にドリル本体１の回転力を伝達するトルク伝達面との交差角に対して、クランプ面にそれぞれ押圧される切削インサート２のクランプ受面と、クランプ受面に交差しつつ隣接されてドリル本体１の回転力がトルク伝達面から伝達されるトルク受面との交差角を２°以下の範囲で小さく形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ドリル本体の先端側に、先端に切刃を有する切削インサートを着脱可能に装着したインサート着脱式ドリルに関する。

従来、被削材の孔開け加工に使用される切削工具として、ドリル本体の先端側に、先端に切刃を有する切削インサートを着脱可能に装着した、いわゆるインサート着脱式ドリルと称されるものが使用されている。このインサート着脱式ドリルでは、被削材の切削加工によって損耗する切刃を備える切削インサートの交換のみで繰り返し加工を行うことが可能とされる。

この種のインサート着脱式ドリルは、軸線回りに回転される略円柱棒状のドリル本体の先端に後端側に凹む溝部（切削インサート取付座）が形成され、この溝部に切削インサートが嵌合されて、ドリル本体と切削インサートとが一体とされる（例えば、特許文献１参照。）。このインサート着脱式ドリルでは、ドリル本体の溝部の内面に、先端側を向いてドリル本体の軸線に直交する底面と、この底面に交差しつつドリル本体の内周側を向くように軸線を挟んで互いに反対側に配されて切削インサートをクランプ保持する一対のクランプ面と、ドリル回転方向前方側を向くように軸線を挟んで互いに反対側に配されて切削インサートにドリル本体の回転力を伝達するトルク伝達面とが形成されている。また、一対のクランプ面は、それぞれ、一対のトルク伝達面のそれぞれのドリル本体の内周側からドリル回転方向後方側に向けて交差されつつ隣接されている。

また、切削インサートは、超硬合金などの硬質材料で形成されたインサート本体の先端に切刃が形成されている。さらに、後端側にドリル本体の溝部に嵌合されて、一対のクランプ面からクランプ力を受ける一対のクランプ受面と、一対のトルク伝達面からドリル本体の回転力を伝達されるトルク受面とが形成されている。このとき、一対のクランプ受面は、それぞれ、一対のトルク受面と交差されつつ隣接されている。

このインサート着脱式ドリルにおいては、ドリル本体のクランプ面とトルク伝達面との交差角と、切削インサートのクランプ受面とトルク受面との交差角が等しいものとされて、互いが嵌合されつつ一体とされる。

一方、インサート着脱式ドリルには、ドリル本体に、底面から軸線方向の後端側に延びるスリットが軸線を含みつつ軸線に平行となるように形成されて、ドリル本体の先端側が、それぞれに一つずつのクランプ面とトルク伝達面とを備えて二分されたものがある（例えば、特許文献２参照。）。この種のインサート着脱式ドリルでは、スリットを交差しつつ延びその内面に雌ネジの螺刻が施された挿通孔が形成されて、この挿通孔に雄ネジ部材（クランプネジ）を螺合させることによって、スリットの間隔を大小変化させることが可能とされている。つまり、雄ネジ部材の挿通孔への捻じ込み深さに応じて二分された２つの先端部を弾性変形させつつ各先端部の対向する面の間隔を変化させることが可能とされる。これにより、ドリル本体の溝部に挿入した切削インサートのクランプ受面に対し、クランプ面を強固に押圧させて切削インサートをクランプ保持させることが可能とされる。

また、挿通孔には、クランプネジを緩めた際にその頭部が当接される止め部材が設けられ、この止め部材に頭部が当接されることによって、スリットの間隔を大きくすることが可能とされ、ドリル本体の溝部への切削インサートの着脱をより容易なものとされている。
登録実用新案第３０５４４４４号公報 特開２００４−３３０３９１号公報

しかしながら、上記のインサート着脱式ドリルでは、切削インサートのクランプ受面とトルク受面との交差角が、ドリル本体のクランプ面とトルク伝達面との交差角と同一とされているため、これらの面が高い精度で形成されていなければその密着性が損なわれて伝達されるクランプ力が小さくなり、ドリル本体への切削インサートの取付剛性を十分に確保できない場合があるという問題があった。さらに、この場合には、切削インサートの装着時にドリル本体と切削インサートの互いの軸線がずれる場合があるという問題があった。従って、このような問題が生じると、切削孔の精度が損なわれる結果となる。

また、上記のインサート着脱式ドリルでは、スリットの間隔を大小変化させるクランプネジとこの頭部に当接される止め部材とが螺合される挿通孔の雌ネジが、ともに例えば右ネジの同方向の雌ネジとされているため、クランプネジを緩めてスリットの間隔を大きくするためにクランプネジの頭部を止め部材に当接させた際に、クランプネジの回転に止め部材が従動されるという問題があった。この場合には、止め部材が挿通孔から外れてしまうとともに、スリットの間隔を大きくすることができず、切削インサートを好適に着脱できない場合があるという問題があった。

さらに、切削インサートをドリル本体と一体化した状態で、スリットが開口されているため、切削時にスリットが形成する空間内で共鳴現象が生じ、大きく高音の切削音が発生するという問題があった。また、スリット内に切削屑が噛み込まれて、切削孔の内面を傷つける場合もあった。

また、上記のインサート着脱式ドリルでは、例えばステンレス材などを切削する際に、切削孔からドリルに強い締付け力が負荷され、切削抵抗が大きくなって安定的に切削を行なうことが困難になる場合があった。さらに、切削孔を形成した後にドリル本体を後退させる際にも切削孔と干渉を生じ、好適にドリルを引き抜くことができない場合があるという問題があった。

本発明は、上記事情を鑑み、ドリル本体と切削インサートとを高い取付剛性および取付精度で好適に一体化できるインサート着脱式ドリルを提供することを第一の目的とする。

また、本発明は、クランプネジの回転に止め部材が従動されることなく、ドリル本体に切削インサートを好適に着脱可能なインサート着脱式ドリルを提供することを第二の目的とする。

さらに、本発明は、切削時の切削音の低減を図るとともに、スリットへの切屑の噛み込みに伴う切削孔の傷つきを防止したインサート着脱式ドリルを提供することを第三の目的とする。

また、本発明は、切削時の切削抵抗や戻り際での干渉を低減させることにより、安定的に切削を行なうことが可能なインサート着脱式ドリルを提供することを第四の目的とする。

上記の第一の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明のインサート着脱式ドリルは、軸線回りに回転される略円柱棒状のドリル本体と、先端に切刃を有するとともに前記ドリル本体の先端側に着脱可能に装着された切削インサートと備えるインサート着脱式ドリルであって、前記ドリル本体には、その先端に後端側に凹む溝部が形成されて、該溝部には、前記先端側を向いて前記ドリル本体の軸線に直交する底面と、該溝部に挿入された前記切削インサートをクランプ保持する一対のクランプ面と、該各クランプ面に交差しつつ隣接され、前記切削インサートに前記ドリル本体の回転力を伝達する一対のトルク伝達面とが形成されるとともに、前記底面から前記ドリル本体の先端を二分するように前記軸線方向の後端側に延びるスリットが設けられ、前記切削インサートには、前記ドリル本体の前記一対のクランプ面にそれぞれ押圧される一対のクランプ受面と、該クランプ受面と交差しつつ隣接し前記一対のトルク伝達面のそれぞれから前記ドリル本体の回転力を伝達される一対のトルク受面とが形成されており、前記ドリル本体の隣接する前記クランプ面と前記トルク伝達面との交差角に対して、前記切削インサートの隣接する前記クランプ受面と前記トルク受面との交差角が２°以下の範囲で小さく形成されていることを特徴とする。

また、第二の目的を達するために、本発明のインサート着脱式ドリルは、前記ドリル本体の先端側に、前記スリットに交差しつつ延びその内面に第１雌ネジ部と第２雌ネジ部とを備えた挿通孔が形成され、前記第１雌ネジ部と前記第２雌ネジ部の雌ネジは、互いに逆方向に形成されていることが望ましい。

さらに、第三の目的を達するために、本発明のインサート着脱式ドリルは、前記スリットの少なくとも一部に樹脂が封入されていることが望ましい。

また、第四の目的を達するために、本発明のインサート着脱式ドリルは、前記切削インサートに、前記軸線方向の先端から後端に向けてその外径を漸次小とするテーパー形状のマージンが形成され、該マージンの先端から後端までの前記軸線方向の長さ範囲のうち、少なくとも前記マージンの先端から１／５以上の長さ範囲のテーパー部分が第１テーパー部とされ、該第１テーパー部から前記マージンの後端までのテーパー部分が第２テーパー部とされ、該第２テーパー部は、前記第１テーパー部のテーパー角よりも大きなテーパー角で形成されていることが望ましい。

本発明のインサート着脱式ドリルによれば、切削インサートのクランプ受面とトルク受面との交差角が、ドリル本体のクランプ面とトルク伝達面との交差角に対し、２°以下の範囲内で小さく形成されているため、ドリル本体の溝部に切削インサートを装着した際には、互いの交差角が等しいものと比較して、トルク伝達面とトルク受面とを強く密着させることができ、ドリル本体から切削インサートに確実にトルクを伝達することができる。また、ドリル本体が弾性変形されてクランプ面とクランプ受面との隙間が徐々に埋まるように切削インサートがクランプ保持されるため、大きなクランプ力を切削インサートに作用させることができ、強固に切削インサートとドリル本体とを一体化することが可能となる。

また、ドリル本体の溝部に切削インサートを装着する際に、互いの交差角が微小に異なることにより、その隙間を埋めるように切削インサートが案内されるため、切削インサートの軸線とドリル本体の軸線とを一致させることが可能となるとともに、この状態で切削インサートを強固に保持させることが可能となる。従って、高い取付剛性と取付精度を確保することができ、切削孔の精度も向上させることができる。

さらに、挿通孔内に形成された第１雌ネジ部と第２雌ネジ部とが逆ネジとされていることによって、第２雌ネジ部に螺合された止め部材に、第１雌ネジ部に螺合されたクランプネジが当接された場合においても、クランプネジの回転に止め部材が従動されて緩むことを防止でき、確実にスリットの間隔を大きくすることができるため、ドリル本体の溝部に切削インサートを好適に着脱することが可能となる。

また、前記スリットの少なくとも一部に樹脂が封入されていることによって、切削時にスリット内に切削屑が噛みこむことを防止でき、被削材の内面に傷などが生じることを防止できる。さらに、スリットが樹脂で封入されていることによって、切削時の共鳴現象を防止でき切削音を低減させることが可能となる。

さらに、切削インサートのマージンが、その第１テーパー部よりも第２テーパー部のテーパー角が大きくなるように形成されていることによって、マージンと切削孔とのクリアランスを確保して切削抵抗や戻り際での干渉を低減させることができ、安定的に切削を行なうことが可能となる。

以下、図１から図９を参照し、本発明の一実施形態に係るインサート着脱式ドリルについて説明する。

本発明の一実施形態のインサート着脱式ドリルＡは、図１に示すように、軸線Ｏ１回りに回転（ドリル回転方向Ｔ）される略円柱棒状に形成されたドリル本体１と、先端面２ａに切刃２ｂを有するとともにドリル本体１の先端１ａ側に着脱可能に装着された切削インサート２とから構成されている。
ドリル本体１は、その後端１ｂ側に、例えば工作機械のチャックなどに保持されるシャンク部３が設けられ、このシャンク部３に対して先端１ａ側が縮径された略多段円柱状に形成されている。また、ドリル本体１の先端１ａ側の外周には、先端面１ａに開口する一対の切屑排出溝４が軸線Ｏ１を挟んで互いに反対側に、軸線Ｏ１方向の後端１ｂ側に向かいつつ回転方向Ｔ後方側に捻れるように螺旋状に形成されている。

また、ドリル本体１の先端１ａには、図１から図３に示すように、この先端１ａに開口し後端１ｂ側に凹むように形成された溝部（インサート取付座）５が設けられており、この溝部５には、先端１ａ側を向いてドリル本体１の軸線Ｏ１に直交する底面６と、この底面６に交差しつつドリル本体１の内周側を向くよう軸線Ｏ１を挟んで互いに反対側に配され切削インサート２をクランプ保持する一対のクランプ面７と、各クランプ面７に交差しつつ隣接されて切削インサート２にドリル本体１の回転力を伝達する一対のトルク伝達面８とが形成されている。また、一対のトルク伝達面８は、ドリル本体１の回転方向Ｔ前方側を向くように軸線Ｏ１を挟んで互いに反対側に配されている。ここで、ドリル本体１の隣接するクランプ面７とトルク伝達面８との交差角θ１は、９０°〜１２０°の範囲に設定されている。

トルク伝達面８は、クランプ面７と交差する側と反対側が、ドリル本体１の外周面１ｃに交差するのに対し、クランプ面７は、トルク伝達面８と交差する側と反対側が、ドリル本体１の外周面１ｃに達することなく切屑排出溝４のドリル回転方向Ｔ後方側を向く壁面に交差している。さらに、一対のクランプ面７は、それぞれ、軸線Ｏ１方向の後端１ｂ側へ向かうに従い、ドリル本体１外周側へ向かうよう傾斜（軸線Ｏ１に対する傾斜角が、０°より大きく１°以下の範囲）され、一対のトルク伝達面８は、それぞれ、軸線Ｏ１方向の後端１ｂ側へ向かうに従い、ドリル回転方向Ｔ前方側へ向かうよう傾斜（軸線Ｏ１に対する傾斜角が、０°より大きく３０°以下の範囲）されている。なお、図３に示すように、軸線Ｏ１に直交する断面視で、一対のトルク伝達面８は、軸線Ｏ１に対する直径方向にほぼ沿って延設されている。

一方、軸線Ｏ１方向の先端１ａ側を向く底面６には、軸線Ｏ１方向の後端１ｂ側へ凹む孔部９が穿設されており、この孔部９は、軸線Ｏ１に直交する断面が軸線Ｏ１を中心とした略円形状を呈し、軸線Ｏ１方向に同一内径で形成されている。このとき、孔部９の内径は、その内周面が切屑排出溝４の壁面よりもドリル本体１内周側に位置するような大きさに設定されている。

また、ドリル本体１には、底面６から軸線Ｏ１方向の後端１ｂ側へ延びるスリット１０が軸線Ｏ１を含みつつ軸線Ｏ１に平行となるように延設されている。このスリット１０は、孔部９を二分するように形成されて、切屑排出溝４に開口されて連通されている。さらに、軸線Ｏ１方向の先端１ａ側から見た状態で、スリット１０が延びる延設方向Ｎは、図３に示すように、軸線Ｏ１に対する直径方向のクランプ面７と平行する方向Ｍよりも、軸線Ｏ１回りにドリル回転方向Ｔ後方側へ向かって回転された位置に配されている。このスリット１０の延設方向Ｎと、クランプ面７と平行する方向Ｍとの交差角αは、０°よりも大きく３０°以下の範囲とされている。また、スリット１０の底部１０ａは、スリット１０の幅（スリット１０を構成する互いに対向する一対の壁面の間隔）よりも大きい内径を有する断面円形の孔状とされて、前記延設方向Ｎに延びている。さらに、このスリット１０には、その内部に適度な耐熱性と粘弾性を有する例えばシリコン樹脂などの樹脂１１が封入されている。この樹脂１１は、後述するクランプネジ２４によってスリット１０の離間を大小変化させた場合においても常にスリット１０内部に封入された状態で保持されている。

また、このスリット１０がドリル本体１の先端部１ｄに形成されることで、図２に示すように、ドリル本体１の先端部１ｄは、孔部９を含め、スリット１０を挟んで第一先端部１２と第二先端部１３とに二分され、第１先端部１２には、底部６に互いに交差する一方のクランプ面７とクランプ伝達面８とが、第二先端部１３には、同じく底部６に互いに交差する他方のクランプ面７とクランプ伝達面８とが配されている。

さらに、ドリル本体１の先端部１ｄには、孔部９よりも僅かに軸線Ｏ１方向の後端１ｂ側に、図４から図５に示すように、スリット１０に交差しつつ軸線Ｏ１に直交する方向Ｏ２に延びる挿通孔１４が設けられている。この挿通孔１４は、先端部１ｄを貫通するように形成され、その延設方向Ｏ２の外周側端部がそれぞれ第一先端部１２の外周面１ｃと第二先端部１３の外周面１ｃとに開口されている。また、この挿通孔１４の延設方向Ｏ２は、図４に示すように、スリット１０の幅方向Ｐよりもドリル回転方向Ｔ前方側へ向かって回転された位置に配されており、この挿通孔１４はスリット１０をその幅方向Ｐに対して斜めに交差するように形成されている。

また、挿通孔１４は、第一先端部１２内に位置する部分が、第一先端部１２の外周面１ｃから一定の内径で延設方向Ｏ２の内側（軸線Ｏ１に対する直径方向の内周側）に向けて延設された収容部１５と、この収容部１５に連通されつつ収容部１５の内径よりも若干小さな内径でドリル本体１の内側に向けて延設されスリット１０に開口する第一孔部１６とから構成されている。また、収容部１５の第一孔部１６との接続部分は、収容部１５の内径がドリル本体１の内側に向かいつつ漸次小となるテーパー形状とされている。さらに、収容部１５には、延設方向Ｏ２の外側寄りの内面に、後述する止め部材１７を螺合しつつ固定する第２雌ネジ部１８が形成されている。

一方、挿通孔１４の第二先端部１３内に位置する部分は、第二先端部１３の外周面１ｃから一定の内径で延設方向Ｏ２の内側（軸線Ｏ１に対する直径方向の内周側）に向けて延設され、その内面に雌ネジの螺刻が施された第１雌ネジ部１９と、この第１雌ネジ部１９に連設され、第１雌ネジ部１９の内径よりも若干大きく、且つ第一孔部１６の内径と略同一の内径でドリル本体１の内側に向けて延設されつつスリット１０に開口する第二孔部２０とから構成されている。ここで、第２雌ネジ部１８と第１雌ネジ部１９のそれぞれには、例えば第１雌ネジ部１９が右ネジとされ、第２雌ネジ部１８が左ネジとされた互いに逆方向の雌ネジが形成されている。

このように構成された挿通孔１４には、図１および図５に示すように、雄ネジ部２１と頭部２２とが連結部２３を介して互いに同軸状に連結され、頭部２２が連結部２３及び雄ネジ部２１よりも一段拡径した略多段円柱状を呈するクランプネジ２４が挿通される。このクランプネジ２４が挿通された状態では、雄ネジ部２１が挿通孔１４の第１雌ネジ部１９に螺合され、頭部２２が収容部１５の延設方向Ｏ２の内側寄りの部分に収容される。また、頭部２２の端面には、例えば六角レンチなどのネジ回転用工具（六角レンチ）を嵌合可能なネジ回転用穴（六角穴）２５が形成されている。

さらに、挿通孔１４には、略円柱状に形成されて、クランプネジ２４の抜け出しを防止するとともに、クランプネジ２４の頭部２２が当接されてスリット１０の幅を大きくするための止め部材１７が、クランプネジ２４の頭部２２に対向配置されつつ延設方向Ｏ２の外側寄りの部分に収容されている。この止め部材１７の外周面には、収容部１５に形成された第２雌ネジ部１８に螺合可能な雄ネジが形成され、止め部材１７は、この雄ネジを第２雌ネジ部１８に螺合することで収容部１５に固定される。また、止め部材１７には、挿通孔１４の延設方向Ｏ２に沿って貫通する貫通孔２６が形成されており、この貫通孔２６は、六角穴（ネジ回転用穴）とされている。この六角穴２６に六角レンチを嵌合させつつ回転することで、止め部材１７を収容部１５に捻じ込み可能とされる。ここで、止め部材１７に形成された六角穴２６は、クランプネジ２４の頭部２２の端面に形成された六角穴２５に嵌合させる六角レンチが通過可能な大きさとされ、且つクランプネジ２４の六角穴２５に嵌合された六角レンチを回転させた場合においても止め部材１７が従動されることがないものとされている。

また、ドリル本体１の先端部１ｄには、図１から図２および図４に示すように、一対の切屑排出溝４の間に形成され、ドリル本体１の外周面１ｃが切り欠かれることによって開口し、切削部位にクーラントを供給するクーラント吐出部２７が設けられている。また、このクーラント吐出部２７は、ドリル本体１の後端１ｂから軸線Ｏ１に沿って延設されつつその途中で分岐するクーラント穴２８と連通されている。

一方、ドリル本体１の溝部５に固定されて装着される切削インサート２は、図１および図５から図８に示すように、超硬合金などの硬質材料により形成されたインサート本体２ｃを有し、このインサート本体２ｃの先端面２ａには、切刃２ｂが形成されている。インサート本体２ｃは、ドリル本体１の溝部５に装着した状態で、軸線Ｏ１方向の先端側を向く先端面２ａが、軸線Ｏ１からドリル本体１外周側に向かうに従い漸次後退するＶ字状を呈するものとされ、ドリル回転方向Ｔ前方側を向いて切屑排出溝４の壁面の先端に滑らかに連なる略凹曲面状の一対のすくい面２ｆを有し、これらのすくい面２ｆは、先端面２ａと、軸線Ｏ１に直交するインサート本体２ｃの後端面２ｄと、ドリル本体１外周側を向く外周面２ｅとに交差させられている。ここで、切刃２ｂは、このすくい面２ｆと先端面２ａとの交差稜線部に形成されている。

また、切削インサート２の外周面２ｅには、外周面２ｅとすくい面２ｆとの交差稜線に沿って外周側に突出するように形成されたマージン２ｇが設けられている。このマージン２ｇは、図６に示すように、軸線Ｏ１方向の先端面２ａと繋がる先端位置から後端面２ｄと繋がる後端位置に向けて切削インサート２の外径が漸次小となるようにテーパー形状で形成されている。さらに、このマージン２ｇは、先端面２ａから後端面２ｄまでの軸線Ｏ１方向の長さ範囲Ｌで、少なくとも先端面２ａからＬ／５以上の長さ範囲Ｌ１のテーパー部分が第１テーパー部２ｈとされ、この第１テーパー部２ｈから後端面２ｄまでの長さ範囲Ｌ２のテーパー部分が第２テーパー部２ｉとされている。このとき、第２テーパー部２ｉは、第１テーパー部２ｈのテーパー角θ４よりも大きなテーパー角θ３で形成されている。

一方、この切削インサート２には、先端面２ａ及び後端面２ｄに交差する一対のクランプ受面３０と、同じく先端面２ａ及び後端面２ｄに交差する一対のトルク受面３１とが形成されている。一対のクランプ受面３０は、切削インサート２をドリル本体１に装着した状態で、それぞれドリル本体１外周側を向くように軸線Ｏ１を挟んで互いに反対側に配置されている。これに対し、トルク受面３１は、それぞれドリル回転方向Ｔ後端側を向くように軸線Ｏ１を挟んで互いに反対側に配置されている。ここで、一対のクランプ受面３０は、それぞれ、一対のトルク受面３１のそれぞれのドリル回転方向Ｔ後方側（ドリル本体１内周側）に交差されつつ隣接され、互いに交差するクランプ受面３０とトルク受面３１との交差角（軸線Ｏ１に直交する断面で見たときの交差角）θ２が、図３に示したドリル本体１の隣接するクランプ面７とトルク伝達面８との交差角θ１に対して、２°以下の範囲で小さなものとされている。

また、トルク受面３１は、クランプ受面３０と交差する側と反対側が、インサート本体２ｃの外周面２ｅに交差するのに対して、クランプ受面３０は、トルク受面３１と交差する側と反対側が、インサート本体２ｃの外周面２ｅに達することなくドリル回転方向Ｔ前方側を向くすくい面２ｆに交差されている。このとき、軸線Ｏ１に直交する断面視で、一対のトルク受面３１が軸線Ｏ１を通る直径方向にほぼ沿って延設されている。さらに、一対のクランプ受面３０は、それぞれ、軸線Ｏ１方向の後端側へ向かうに従いドリル本体１外周側へ向かうよう傾斜（軸線Ｏ１に対する傾斜角が、０°より大きく１°以下の範囲内で、前記のインサート取付座６のクランプ面７の傾斜角と略同一の値）されている。他方、一対のトルク受面３１は、それぞれ、軸線Ｏ１方向の後端側へ向かうに従いドリル回転方向Ｔ前方側へ向かうよう傾斜（軸線Ｏ１に対する傾斜角が、０°より大きく３０°以下の範囲で、インサート取付座６のトルク伝達面８の傾斜角と略同一の値）されている。

また、インサート本体２ｃの後端面２ｄには、図６に示すように、軸線Ｏ１方向の後端側へ突出する軸部３３が形成されており、この軸部３３は、軸線Ｏ１に直交する断面が軸線Ｏ１を中心とした略円形状を呈するとともに、外径が軸線Ｏ１方向に一定となるように形成されている。また、軸部３３の外径は、その外周面がすくい面２ｆの後端面２ｄへの交差部分よりもドリル本体１内周側に位置されるような大きさとされている。

ついで、上記の構成からなるインサート着脱式ドリルＡの切削インサート２をドリル本体１の溝部５に装着して被削材を加工する方法について説明する。

はじめに、ドリル本体１の挿通孔１４に挿通されたクランプネジ２４の六角穴２５に、頭部２２と対向配置された止め部材１７の貫通孔２６を介しつつ六角レンチを嵌合させる。そして、六角レンチを回転させてクランプネジ２４を一方向に回転させる。この一方向への回転によって、クランプネジ２４が挿通孔１４の延設方向Ｏ２の外側に向かって移動し、その頭部２２が収容部１５に固定された止め部材１７に当接される。このとき、ドリル本体１の先端部１ｄの、スリット１０を挟んで二分された第一先端部１２と第二先端部１３とが互いに離間するように弾性変形されて、第一先端部１２側に位置する一方のクランプ面７及びトルク伝達面８と、第二先端部１３側に位置する他方のクランプ面７及びトルク伝達面８とが互いに離間される。頭部２２が止め部材１７に当接された状態でクランプネジ２４をさらに回転させることによって、第一先端部１２と第二先端部１３がさらに弾性変形を生じ、スリット１０の間隔がより大きなものとなる。

このようにして、ドリル本体１の溝部５が開かれ、溝部５に切削インサート２を挿入することが可能となる。この段階で、図９に示すように、切削インサート２を、一対のクランプ受面３０とドリル本体１の一対のクランプ面７とが対向されるように、軸線Ｏ１方向の後端側へ向かってスライドさせつつ溝部５に挿入する。このとき、インサート本体２ｃの後端面２ｄに形成された軸部３３を、底面６に形成された孔部９に挿入し、インサート本体２ｃの後端面２ｄと底面６を互いに密着した状態とする。また、インサート本体２ｃのすくい面２ｆが、それぞれドリル回転方向Ｔ前方側に向けられて、切屑排出溝４に連なり、インサート本体２ｃのクランプ受面３０が、それぞれのクランプ面７に対向配置されるとともに、それぞれのトルク受面３１とトルク伝達面８とが対向配置される。この状態で、図９に示すように、ドリル本体１のクランプ面７とトルク伝達面８との交差角θ１に対して、切削インサート２のクランプ受面３０とトルク受面３１との交差角θ２が２°以下の範囲で小さく形成されているため、対向配置されたクランプ面７とクランプ受面３０との間に微小の隙間３５が生じている。

ついで、クランプネジ２４を一方向に回転させたときと同様、六角レンチをクランプネジ２４の六角穴２５に嵌合させ、クランプネジ２４を他方向に回転させる。これにより、クランプネジ２４が挿通孔１４の内部に移動し、頭部２２が収容部１５に形成されたテーパー形状の壁面に当接される。このとき、ドリル本体１の第一先端部１２と、第二先端部１３とが互いに近接されるように弾性変形される。この弾性変形によって、まず、ドリル本体１の孔部９の内周面が、これに挿入されたインサート本体２ｃの軸部３３の外周面に密着しつつこれを押圧し、孔部９が軸部３３を強固に締結保持する。さらに、溝部５の一対のクランプ面７がインサート本体２ｃの一対のクランプ受面３０にそれぞれ密着されてこれを押圧し、切削インサート２がドリル本体１の溝部５内に強固に固定される。

ここで、切削インサート２のクランプ受面３０とトルク受面３１との交差角θ２が、ドリル本体１のクランプ面７とトルク伝達面８との交差角θ１に対し、２°以下の範囲内で小さく形成され、互いの交差角θ１、θ２が微小に異なるように形成されているため、クランプ受面３０をクランプ面７が押圧する際には、クランプネジ２４の捻じ込みに従い、第一先端部１２と第二先端部１３とが弾性変形し、クランプ受面３０とクランプ面７との隙間３５が徐々に小さくなるとともに互いの接触面積が大きくなってゆく。また、このとき、接触面積が徐々に大きくなるとともに、切削インサート２がドリル本体１の径方向に微小に変位され、この変位とともに、次第に切削インサート２の軸線Ｏ１がドリル本体１の軸線Ｏ１と一致されてゆく。さらに、クランプネジ２４の捻じ込みによって、クランプ面７とクランプ受面３０とが徐々に接触面積を大きくしてゆくのに伴い、ドリル本体１のトルク伝達面８が切削インサート２のトルク受面３１に押し付けられるように強く密着してゆく。最終的に、クランプ面７とクランプ受面３０とが互いに完全に面接触されて隙間３５がなくなり、切削インサート２がドリル本体１にクランプ保持される。

このようにドリル本体１に切削インサート２を保持させた段階で、チャック部３を例えば工作機械の主軸に支持させて、軸線Ｏ１回りに回転しつつ切刃２ｂを被削材に切り込ませ、インサート着脱式ドリルＡにより被削材の切削が行なわれる。

したがって、上記のインサート着脱式ドリルＡによれば、ドリル本体１の先端１ａ側に形成されたクランプ面７とトルク伝達面８との交差角θ１に対して、切削インサート２のクランプ受面３０とトルク受面３１との交差角θ２が２°以下の範囲で小さく形成されていることによって、クランプ面７とクランプ受面３０との互いの隙間３５を徐々に埋めるようにドリル本体１が弾性変形されて切削インサート２をクランプ保持することができる。これにより、クランプ面７とクランプ受面３０とが完全に面接触された状態で、大きなクランプ力を作用させて確実に切削インサート２をクランプ保持できるとともに、トルク伝達面８とトルク受面３１とが強く密着されるため、ドリル本体１から切削インサート２に回転方向Ｔに向けて確実にトルクが伝達される。

さらに、クランプ面７とクランプ受面３０との互いの隙間３５が徐々に埋められて接触面積が大きくなるに従い、切削インサート２がその軸線Ｏ１をドリル本体１の軸線Ｏ１に一致させるように案内されつつ変位されるため、クランプ保持された段階で、確実に互いの軸線Ｏ１を一致させることができる。従って、高い取付剛性および取付精度を確保することができ、切削孔の精度も向上させることができる。

さらに、上記のインサート着脱式ドリルＡにおいては、切削インサート２をドリル本体１の先端１ａ側に装着するため、第一先端部１２と第二先端部１３とをクランプネジ２４を緩めて離間させる際に、止め部材１７が螺合される第２雌ネジ部１８と、クランプネジ２４が螺合される第１雌ネジ部１９とが逆ネジとされているため、クランプネジ２４の頭部２２が当接された状態で、さらにクランプネジ２４を回転させても止め部材１７が従動されて緩むことを防止できる。これにより、確実にスリット１０の間隔を大きくすることができ、切削インサート２を容易に着脱することが可能となる。

また、上記のインサート着脱式ドリルＡにおいては、スリット１０に樹脂１１が封入されていることによって、切削時にスリット１０内で共鳴現象が生じて大きく高音の切削音が生じることを防ぎ、切削音を低減させることが可能となる。さらに、スリット１０に切屑が噛みこまれることを防止できる。

さらに、上記のインサート着脱式ドリルＡにおいては、切削インサート２のマージン２ｇが第１テーパー部２ｈと第２テーパー部２ｉとを有しているとともに、第２テーパー部２ｉのテーパー角θ３が第１テーパー部２ｈのテーパー角θ４よりも大きく形成されていることによって、被削材の内面とマージン２ｇとの接触部分を小さくすることができ、切削時の切削抵抗や、戻り際での干渉を低減させることが可能となる。

なお、本発明は、上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、スリット１０に封入される樹脂１１がシリコン樹脂であるものとしたが、この限りではなく、特に樹脂の種類が限定されるものではない。また、スリット１０の全てに樹脂１１が封入されるように説明を行なったが、その一部に樹脂１１が封入されて切削音の低減に寄与されてもよいものである。

本発明の一実施形態に係るインサート着脱式ドリルを示す側面図である。 図１のドリル本体の先端部を示す側面図である。 図２のＤ−Ｄ線矢視図である。 図２のＥ−Ｅ線矢視図である。 図１のドリル本体の先端部の側断面図である。 図１の切削インサートを示す図である。 図６のＦ−Ｆ線矢視図である。 図６のＧ−Ｇ線矢視図である。 切削インサートをドリル本体の溝部に挿入した状態を示す先端側から見た図である。

符号の説明

１ ドリル本体
１ａ 先端
１ｂ 後端
２ 切削インサート
２ａ 先端面
２ｇ マージン
２ｈ 第１テーパー部
２ｉ 第２テーパー部
２ｂ 切刃
５ 溝部（インサート取付座）
６ 底部
７ クランプ面
８ トルク伝達面
１０ スリット
１１ 樹脂
１２ 第一先端部
１３ 第二先端部
１４ 挿通孔
１７ 止め部材
１８ 第２雌ネジ部
１９ 第１雌ネジ部
２１ 雄ネジ部
２２ 頭部
２４ クランプネジ
３０ クランプ受面
３１ トルク受面
３５ 隙間
Ａ インサート着脱式ドリル
Ｏ１ 軸線
Ｔ ドリル回転方向
θ１ 交差角
θ２ 交差角
θ３ テーパー角
θ４ テーパー角

Claims (4)

1. 軸線回りに回転される略円柱棒状のドリル本体と、先端に切刃を有するとともに前記ドリル本体の先端側に着脱可能に装着された切削インサートと備えるインサート着脱式ドリルであって、
   前記ドリル本体には、その先端に後端側に凹む溝部が形成されて、該溝部には、前記先端側を向いて前記ドリル本体の軸線に直交する底面と、該溝部に挿入された前記切削インサートをクランプ保持する一対のクランプ面と、該各クランプ面に交差しつつ隣接され、前記切削インサートに前記ドリル本体の回転力を伝達する一対のトルク伝達面とが形成されるとともに、前記底面から前記ドリル本体の先端を二分するように前記軸線方向の後端側に延びるスリットが設けられ、前記切削インサートには、前記ドリル本体の前記一対のクランプ面にそれぞれ押圧される一対のクランプ受面と、該クランプ受面と交差しつつ隣接し前記一対のトルク伝達面のそれぞれから前記ドリル本体の回転力を伝達される一対のトルク受面とが形成されており、前記ドリル本体の隣接する前記クランプ面と前記トルク伝達面との交差角に対して、前記切削インサートの隣接する前記クランプ受面と前記トルク受面との交差角が２°以下の範囲で小さく形成されていることを特徴とするインサート着脱式ドリル。
2. 請求項１記載のインサート着脱式ドリルにおいて、
   前記ドリル本体の先端側には、前記スリットに交差しつつ延びその内面に第１雌ネジ部と第２雌ネジ部とを備えた挿通孔が形成され、前記第１雌ネジ部と前記第２雌ネジ部の雌ネジは、互いに逆方向に形成されていることを特徴とするインサート着脱式ドリル。
3. 請求項１または請求項２に記載のインサート着脱式ドリルにおいて、
   前記スリットには、少なくともその一部に樹脂が封入されていることを特徴とするインサート着脱式ドリル。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のインサート着脱式ドリルにおいて、
   前記切削インサートには、前記軸線方向の先端から後端に向けてその外径を漸次小とするテーパー形状のマージンが形成されており、該マージンの先端から後端までの前記軸線方向の長さ範囲のうち、少なくとも前記マージンの先端から１／５以上の長さ範囲のテーパー部分が第１テーパー部とされ、該第１テーパー部から前記マージンの後端までのテーパー部分が第２テーパー部とされ、該第２テーパー部は、前記第１テーパー部のテーパー角よりも大きなテーパー角で形成されていることを特徴とするインサート着脱式ドリル。
   
   

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