JP2007216322A - ドリルヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッド本体の切刃取付座に切刃チップをロウ付けする形態のドリルヘッドとして、高い寸法精度及び刃先精度を備えたものを容易に低コストで確実に製造する方法を提供する。
【解決手段】ヘッド本体１に凹設した切刃取付座３０ａ〜３０ｃに切刃チップ３Ａ〜３Ｃをロウ付けし、ヘッド本体１の後端に、工具シャンク連結用のねじシャンク２とする円筒体２０を同心状に溶接一体化したのち、円筒体２０の外周面２０ａの切削とねじ切りによってねじシャンク２に仕上げ加工する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被削材を穿孔するドリルの工具シャンクの先端に着脱自在に装着するドリルヘッド、特にヘッド本体の切刃取付座に切刃チップをロウ付けする形態のドリルヘッドの製造方法に関する。

この種ドリルヘッドは、例えば図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、前端面に大小扇形に開口した切屑流入口１１，１２の共通径方向の縁壁１１ａ，１２ａに沿って切刃３Ａ〜３Ｃを設けた略円筒形のヘッド本体１と、外周面のやや後部寄りの領域に雄ねじ２１を刻設した円筒状のねじシャンク２とで構成され、ドリルの中空状をなす工具シャンク（図示省略）の先端にねじシャンク２を螺合して着脱自在に装着するようになっている。そして、ヘッド本体１及びねじシャンク２の内側が切屑流入口１１，１２に連通する切屑排出路１０をなし、切削加工の際に発生する切屑は、切削穴と工具シャンクとの間隙を通して切削部位へ供給されるクーラントと共に、該切屑排出路１０より工具シャンクの中空内部を経て外部へ排出される。

しかして、切刃３Ａ〜３Ｃは、鋼製のヘッド本体１の前記縁壁１１ａ，１２ａに凹設した切刃取付座１３ａ〜１３ｃに、超硬合金からなる切刃チップ３０ａ〜３０ｃをロウ付けして形成されている。また、ヘッド本体１の外周面には、その前部側に凹設されたパッド取付座１４に、超硬合金からなる軸方向に長いガイドパッド４，４がロウ付けされると共に、後部側の径方向対向位置に、軸方向に沿うチャッキング用の溝部１５，１５が形成されている。

従来、このようなドリルヘッドの製造においては、ヘッド本体１とねじシャンク２とを別個に製作し、その両者を溶接一体化するのが一般的であった。すなわち、ヘッド本体１は鋳造等によって図４の如く切刃取付座１３ａ〜１３ｃ及びパッド取付座１４，１４を有する形態のものを製作する一方、円筒材の切削加工及びねじ切りによってねじシャンク２を製作し、図５に示すように、ヘッド本体１の取付座１３ａ〜１３ｃ、１４，１４に切刃チップ３０ａ〜３０ｃ及びガイドパッド４，４をロウ付けした上で、該ヘッド本体１の後端にねじシャンク２の前端を同心状に溶接している。

しかしながら、上記従来の製造方法では、ヘッド本体１とねじシャンク２との溶接に伴う熱歪みにより、真円に仕上げていたねじシャンク２が楕円状に変形し易く、その変形量が１００μｍに達することも多々あり、そのために得られたドリルヘッドによる加工精度が低下するという問題があった。また、切刃チップ３０ａ〜３０ｃはロウ付けであるため、刃先の位置精度がでにくく、特に中心部の切刃３Ａがヘッド軸心からずれた場合に、切削性能の低下に繋がるという難点もあった。なお、刃先精度は後加工による切削で修正することも不可能ではないが、操作的に非常に困難である上、工数が増えて製作コストの大幅な上昇を招くことになる。

本発明は、上述の情況に鑑み、この種ドリルヘッドとして、高い寸法精度及び刃先精度を備えたものを容易に且つ低コストで確実に製造する方法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に、本発明の請求項１に係るドリルヘッドの製造方法は、図面の参照符号を付して示せば、ヘッド本体１に凹設した切刃取付座３０ａ〜３０ｃに切刃チップ３Ａ〜３Ｃをロウ付けし、このヘッド本体１の後端に、工具シャンク連結用のねじシャンク２とする円筒体２０を同心状に溶接一体化したのち、該円筒体２０の内外周の少なくともねじ形成側周面（外周面２０ａ）の切削とねじ切りによってねじシャンク２に仕上げ加工することを特徴としている。

請求項２の発明は、上記請求項１のドリルヘッドの製造方法において、ねじ切りによって円筒体２０の外周面２０ａに雄ねじ２１を形成する構成としている。

請求項３の発明は、上記請求項１又は２のドリルヘッドの製造方法において、ヘッド本体１が鋼製であり、切刃チップ３０ａ〜３０ｃが超硬合金からなる構成としている。

請求項４の発明は、上記請求項１〜３のいずれかのドリルヘッドの製造方法において、ヘッド本体１及びねじシャンク２の内側が切屑排出路１０を構成し、ヘッド本体１の前端面に切屑排出路１０に連通する切屑流入口１１，１２が開口してなる構成としている。

請求項１の発明に係るドリルヘッドの製造方法では、ヘッド本体に対し、工具シャンク連結用のねじシャンクとする部分を未加工の円筒体の状態で溶接し、この溶接後の該円筒体の切削とねじ切りによってねじシャンクに仕上げることから、溶接に伴う熱歪みが不可避であっても、生じた歪み変形は該円筒体の切削とねじ切りの際に完全に解消される。また、切刃チップのロウ付けによって刃先精度が低下し、中心部の切刃がヘッド本体の軸心からずれても、溶接の際にヘッド本体と円筒体の軸心をずらすことにより、該切刃がヘッド軸心つまりねじシャンクの軸心に合致するように容易に調整できる。従って、この製造方法によれば、高い寸法精度及び刃先精度を備え、これらに基づいて優れた加工精度及び加工性能を発揮し得るドリルヘッドが容易に且つ低コストで確実に得られる。

請求項２の発明によれば、上記のドリルヘッドとして、ねじシャンクが外ねじ型で、ドリルの工具シャンクの先端に螺挿して装着するタイプのものを製造できる。

請求項３の発明によれば、上記のドリルヘッドとして、鋼製のヘッド本体に超硬合金からなる切刃チップを取り付けたものを製造できる。

請求項４の発明によれば、上記のドリルヘッドとして、切削に伴う切屑をクーラントと共に、ヘッド本体の前端面の切屑流入口から該ヘッド本体及びねじシャンクの内側を通して排出できるタイプのものを製造できる。

以下、本発明に係るドリルヘッドの製造方法の一実施形態について、図２〜図４を参照して具体的に説明する。なお、本実施形態では、既述の図１で示したものと同じ構造のドリルヘッドを製造対象とし、その構成各部には図１と共通の符号を付している。

このドリルヘッドの製造方法では、ヘッド本体１の製作については従来と同様であり、鋳造等によって図４の如く切刃取付座１３ａ〜１３ｃ及びパッド取付座１４，１４を有する形態のものを製作する。すなわち、このヘッド本体１は、全体が略短円筒形をなし、前端面には内側の切屑排出路１０に連通する大小扇形の切屑流入口１１，１２が開口し、両切屑流入口１１，１２が共通径方向の縁壁１１ａ，１２ａを有し、その縁壁１１ａ側には中心と外側の切刃取付座１３ａ，１３ｃが、縁壁１２ａ側には中間の切刃取付座１３ｂが、それぞれ凹設されると共に、外周面の前部側の２か所には軸方向に長い凹部をなすパッド取付座１４，１４が、同外周面の後部側の径方向対向位置には軸方向に沿うチャッキング用の溝部１５，１５が、それぞれ形成されている。

そして、図２（Ａ）に示すように、上記のヘッド本体１には予め、切刃取付座１３ａ〜１３ｃに超硬合金からなる切刃チップ３０ａ〜３０ｃを、またパッド取付座１４，１４に同じく超硬合金からなるガイドパッド１５，１５を、それぞれロウ付けしておく。しかるに、この製造方法では、ねじシャンク２〔図１（Ｂ）参照〕側については、その原材である円筒体２０をそのまま用い、この前端面を前記ロウ付け後のヘッド本体１の後端面に図２（Ｂ）の如く溶接する。なお、この円筒体２０は、目的とするねじシャンク２に対し、外径が大きく、且つ内径は小さくなっている。

次に、上記溶接によってヘッド本体１に一体化した円筒体２０の外周２０ａ及び内周２０ｂを所定の内外径になるまで真円に回転切削し、更に外周側にねじ切りを施すことにより、図３に示すようにねじシャンク２に仕上げる。この仕上げ加工は、ヘッド本体１側の溝部１５，１５を利用して全体をチャッキングし、常法に準じ、ワーク側又は仕上げ工具側の回転と軸方向相対移動によって容易に行える。なお、図３では、元の円筒体２０の断面を仮想線で示しており、実線で示す断面との差だけ切削及びねじ切りの仕上げ加工で薄肉化したことになる。

このような製造方法では、ヘッド本体１に円筒体２０を溶接した際、その入熱に伴う不可避の熱歪みが生じるが、その歪み変形は該円筒体２０をねじシャンク２に仕上げるための後加工となる内外周面２０ｂ，２０ａの切削による真円化とねじ切りによって完全に解消される。なお、後加工の切削とねじ切りでも機械的応力による歪みを生じるが、その値は大きくても１０μｍ程度であり、溶接時の熱歪みに比べて一桁小さい。また、切刃３Ａ〜３Ｃは切刃チップ３０ａ〜３０ｃのロウ付けによって形成するため、接合界面にロウ材が介在する分、刃先精度を厳密に設定することは不可能であるが、切削性能を左右する中心部の切刃３Ａがヘッド本体１の軸心からずれても、溶接の際にヘッド本体１と円筒体２０の軸心をずらすことにより、該切刃３Ａがヘッド軸心つまりねじシャンク２の軸心に合致するように容易に調整できる。

従って、この製造方法によれば、ドリルヘッドとして、高い寸法精度及び刃先精度を備え、これらに基づいて優れた加工精度及び加工性能を発揮し得るものが容易に且つ低コストで確実に得られる。

上述した実施形態ではヘッド本体１に中心、中間、外側の３つの切刃３Ａ〜３Ｃを有するドリルヘッドを例示したが、本発明は切刃数が１つ、２つ、４つ以上の何れのドリルヘッドの製造にも適用できる。また、切刃チップについては、鋼製のヘッド本体１には例示した超硬合金からなるものが推奨されるが、ヘッド本体に対してロウ付け可能な他の工具材料からなるものでもよい。

ねじシャンク２については、例示した外ねじタイプの他に、内周面に雌ねじを備えて工具シャンク部の先端に外嵌螺合させる内ねじタイプのものもあり、いずれにも本発明の製造方法を適用可能である。しかして、上述した実施形態では溶接後の円筒体２０の内外周２０ｂ，２０ａの両方を切削するようにしているが、加工精度には工具シャンク部に対する螺合部分の寸法精度が影響するため、少なくとも該円筒体２０のねじ形成側周面を切削する必要がある。

本発明の製造方法を適用するドリルヘッドの一例を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。 本発明による同ドリルヘッドの製造手順を示し、（Ａ）はヘッド本体と円筒体の溶接前の正面図、（Ｂ）は同溶接後の正面図である。 同ドリルヘッドの製造後の一部縦断正面図である。 同ドリルヘッドのヘッド本体を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。 従来の製造方法による同ドリルヘッドのヘッド本体と円筒体の溶接前の正面図である。

符号の説明

１ ヘッド本体
１０ 切屑排出路
１１，１２ 切屑流入口
１１ａ，１２ａ 縁壁
１３ａ〜１３ｃ 切刃取付座
２ ねじシャンク
２０ 円筒体
２０ａ 外周面
２０ｂ 内周面
２１ 雄ねじ
３Ａ〜３Ｃ 切刃
３０ａ〜３０ｃ 切刃チップ

Claims (4)

1. ヘッド本体に凹設した切刃取付座に切刃チップをロウ付けし、このヘッド本体の後端に、工具シャンク連結用のねじシャンクとする円筒体を同心状に溶接一体化したのち、該円筒体の内外周の少なくともねじ形成側周面の切削とねじ切りによってねじシャンクに仕上げ加工することを特徴とするドリルヘッドの製造方法。
2. 前記のねじ切りによって前記円筒体の外周面に雄ねじを形成する請求項１記載のドリルヘッドの製造方法。
3. ヘッド本体が鋼製であり、前記の切刃チップが超硬合金からなる請求項１又は２に記載のドリルヘッドの製造方法。
4. 前記ヘッド本体及びねじシャンクの内側が切屑排出路を構成し、ヘッド本体の先端面に該切屑排出路に連通する切屑流入口が開口してなる請求項１〜３のいずれかに記載のドリルヘッドの製造方法。
   

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