JP3238411B2 - 中実の金属材料に穴あけ加工するための穴あけ工具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は請求項１の上位概念に記載した穴あけ工具に
関するものである。

この形式の穴あけ工具は、実施においては、一般にス
ローアウェイチップドリルとも呼ばれている。

この形式のスローアウェイチップドリルによる穴あけ
加工の場合、切りくずは、原則として、切れ刃から円弧
状に湾曲して流出する。切りくずのこの湾曲は、切れ刃
の個々の箇所又は部分区域での切削速度の相違によって
発生する。これらの切りくずは、原則として、穴壁か
ら、半径方向内方へ穴あけ工具軸線方向に流れる。

従来技術によるこの形式の穴あけ工具には、すくい面
に切りくずフォーマ段を有するスローアウェイチップが
装着されている。すくい面に設けられた切りくずフォー
マ段は、主切れ刃とほぼ平行に配向されている（ヨーロ
ッパ特許庁特許第0181844号明細書）。ただし、その場
合の切りくずフォーマ段は、すくい面上に点状の突起形
式で設けられた瘤状構成物である（アメリカ合衆国特許
第4215957号明細書）。要するに、従来は、流出する切
りくずに障害物を置くことで、切りくずの変形が行われ
てきた。切りくずは、したがって、大きな力で塑性変形
されて、新たな方向へ導かれる。

本発明の根底をなす課題は、冒頭に述べた形式の穴あ
け工具に、切りくずを切りくず溝を介して効果的に排出
させる切りくず変形用の手段を備えることにある。この
課題は、請求項１の記載により解決された。穴あけ工具
の端面側の、それぞれ切りくず溝の端部に設けられた凹
部に取付けた交換可能のスローアウェイチップは、すく
い面にランナー（滑りシュー）の形式で効果を発揮する
互いに並列配置されたリブ形切りくずフォーマを有する
ように構成されている。ランナーは、チップの切れ刃区
域では、チップに対しほぼ直角に配向され、チップから
ほぼ切りくず流出方向に円弧状に、組付け位置で半径方
向内方へ、穴あけ工具軸線に近いチップ側面区域方向に
延びている。その場合、リブ形又は溝形の切りくずフォ
ーマの円弧状の延びは、切りくずの自然の、又は最適の
流出方向にほぼ合致するように選定する。この切りくず
流出方向は、穴あけ時には必ずしも完全には維持されな
い。例えば、送り速度の変化、工作物の材種等々による
種々の影響によって、切りくずは、目標流出方向から外
れ、生成される切りくずカール又はヘリカル巻き切りく
ずが、支障なしには、また特に低摩擦では、切りくずポ
ケットから排出されない結果となる。本発明のリブ形切
りくずフォーマは、このような結果を、切りくずが穴あ
け工具軸線方向へ向かって半径方向内方へ円弧状に流出
するのを補助することにより、防止する。これらのリブ
形切りくずフォーマは、発生する切りくずが、切れ刃の
ところから流出方向を外れないように強制案内する。つ
まり、切りくずにも、これらのリブ形又は溝形切りくず
フォーマの形を形取ることによって、ほぼ強制案内が成
立する。この波形板状に切りくずを変形することの別の
有利な効果は、切りくずが、切りくずの長手方向に剛度
を発揮する点である。ヘリカル巻き切りくずに剛度を付
与する効果によって、切りくずの変形が一様になり、ま
た、それによって切りくず搬出が一様になり、穴からの
切りくず排出が改善される。後続の切りくずが、前に発
生した切りくずを、穴からいわば押し出すかたちとな
る。穴あけ工具の基体と穴壁との間に、比較的大きい切
りくずカールが挟み付けられるようなことは、ほとんど
あり得なくなる。

これらのリブ形切りくずフォーマは、切りくずの流出
区域方向へ滑らかに湾曲させておく。これによって、リ
ブ形切りくずフォーマ上又はその間の溝形切りくずフォ
ーマ内での切りくずの滑り運動が、できるだけ摩擦や抵
抗なしに行われることが保証されている。リブ形切りく
ずフォーマは、組付け位置で半径方向内方かつ穴あけ工
具軸線近くに位置する側面区域まで延び、その区域で穴
あけ工具軸線に対しほぼ直角に配向されている。こうす
ることによって、切りくずは、半径方向で穴あけ工具軸
線方向へ延びるチップ幅の事実上全幅にわたって案内さ
れることになる。これによって、切りくずは、精確に前
設定された角度で切りくず溝の内壁に突き当たり、そこ
から引き続き出来る限り低摩擦で搬出される。

これらのリブ形切りくずフォーマは、間隔をおいて並
列形成された凹所又は溝形切りくずフォーマによって形
成され、その横断面は、ほぼ円弧状又は楕円形である。
この構成は、出来るだけ切りくず排出を低摩擦にすると
いう要求に応えたものである。しかし、リブ形切りくず
フォーマは、例えば台形横断面でもよく、その場合に
は、台形の側面を凹状にくぼませておく。この形状と、
特に、リブ形切りくずフォーマの頂面と凹状側面とによ
り形成される比較的鋭い縁部とによって、切りくずとす
くい面との間に、形状結合的な係合が生じて、切りくず
の強制案内が改善される。

有利には、凹所又は溝形切りくずフォーマが、チップ
の切れ刃を中断するようにする。それにより、被削材か
ら発生する切れ刃の背面に、リブ形切りくずフォーマと
その間の溝形切りくずフォーマの形が、切りくず発生と
事実上同時に形取られることになる。切りくずは、発生
時点には未だ高い変形能を有しているため、切りくず背
面には、リブ形切りくずフォーマの形が、より明瞭に形
取どられ、それにより切りくずとリブ形切りくずフォー
マとの形状結合式の係合が、ひいては切りくずの強制案
内が改善される。有利には、また溝形切りくずフォーマ
が、組付け位置で半径方向内方かつ穴あけ工具軸線近く
のチップ側面区域も、同様に中断するようにする。その
場合、切りくずは、チップから抵抗なしに切りくず溝区
域へ移行する。

チップのすくい面をトラフ状の凹面にすることの利点
は、それにより、切削工程時に生成される切りくずが、
チップの凹面又は溝形状によって変形され、鈍角で切り
くず溝壁へ突き当たるようにされる点にある。切りくず
が、既にチップの溝形状によって変形されることで、ヘ
リカル巻き切りくず又は切りくずカールの直径は、利用
可能の切りくずポケット容積に問題なしに適合できる。
したがって、本発明の切りくず強制案内と関連して、切
りくずポケットからの切りくずの最適搬出が保証され
る。

多くの場合、一部は大抵の場合、有利には、リブ形切
りくずフォーマ又は溝形切りくずフォーマを、支障のな
い切りくず流出に適当であるよりも、更に著しく湾曲さ
せておくことができる。このことは、切りくずが、切り
くずフォーマによって、穴あけ工具軸線により近い区域
では、それより外方の区域でより著しく制動されること
を意味する。

以下に、本発明の構成を図示の実施例につき詳説す
る。

図面： 図１は、２個のチップを有する本発明による穴あけ工
具の先端側端部の斜視図である。

図２は、図１のチップの拡大斜視図である。

図３は、図１の穴あけ工具の斜視図で、チップの刃の
作業区域での切りくず生成を略示した図である。

図４は、チップの別の実施例の平面図である。

図５は、図４の矢印Ｖ方向でチップを見た図である。

図６は、図４のVI−VI線に沿った横断面図である。

図７は、図４の矢印VII方向で見た図である。

穴あけ工具は、実質的に基体１から成り、基体１に
は、穴あけ工具先端２の区域に、スローアウェイチップ
として構成されたチップ３・3aが取付けられている。チ
ップ３・3aは、凹部４・4a内に、例えばねじにより固定
されている。チップには、このため中心に取付け穴６が
設けてある。チップ３・3aは、基体１の中心の縦軸線ま
での半径方向間隔が異なっており、双方のチップの作業
区域が隣接し、部分的に重なっている。穴あけ工具の軸
線７は、中心の前記縦軸線によって形成されている。チ
ップ３・3aは、縦長の、ほぼ直方体状の外形（図１及び
図４）を有している。どちらの形状のチップにも共通の
特徴は、それぞれ２つの、１点で接続している切れ刃８
・９が設けられ、これらの切れ刃が、コーナ10で交わ
り、鈍角の先端角11を形成し、共同でチップの刃12を形
成している点である。言うまでもなく、より簡単な幾何
形状のチップ、例えば正方形、３角形、ひし形の外形
で，複数の部分刃から成る刃が用いられていないチップ
を使用することもできる。

すくい面13は、平らに構成してもよいし、有利でさえ
ある円弧状の溝の形式にしてもよく、あるいはまた、特
に３角チップの場合には、匙状のくぼみに構成してもよ
い。各刃12に配属されたすくい面13には、本発明によれ
ば、例えば相応の溝付けによてランナー形式で効果を発
揮するリブ形切りくずフォーマ14が並列形成されてい
る。リブ形切りくずフォーマ14は、特別な円弧状の長手
方向の延びが特徴である。切りくずフォーマ14は、切れ
刃8,9の区域では、切れ刃8,9に対し、先ずほぼ直角に延
びている（図２の線22）。次いで、この区域から、切り
くず流出方向に、つまり穴あけ工具軸線に向かう方向
に、半径方向で内方へ湾曲する。

既述のように、リブ形切りくずフォーマ14は、すくい
面13に設けた溝状の凹部、すなわち溝形切りくずフォー
マ15によって形成されている。溝形切りくずフォーマ15
の延びは、それらの間のリブ形切りくずフォーマ14が、
本発明による延びを形成するように選定する。図１〜図
３に見られるように、溝形切りくずフォーマ15は、刃12
又は切れ刃８・９から間隔をおいて、それらの手前で終
わっている。溝形切りくずフォーマ15の端部と、刃12と
の間には、それぞれウエブ16が設けられている。この構
成の利点は、製造技術面で簡単化される点にある。ウエ
ブ16の幅は、被削材から発生する切りくずが溝形切りく
ずフォーマ内へ流入できるように、出来るだけ狭くする
のがよい。なぜなら、切りくず発生の瞬間には未だ、切
りくずは、刃の作業区域から遠ざかった箇所でよりも、
容易に塑性変形可能な状態にあるからである。したがっ
て、ウエブ16の幅は狭ければ狭いだけ、発生する切りく
ずの塑性変形可能な区域に溝形切りくずフォーマ端部が
近くなる。しかし、安定性の理由から、ウエブ幅の縮小
には、限界があることは言うまでもない。穴あけ工具軸
線７に近い側面17では、リブ形切りくずフォーマ14は、
軸線７又は側面区域17の側縁18に対しほぼ直角に配向さ
れている。要するに，チップ３の使用時の刃12と、軸線
７に近い側面区域17との間には、両端部間で、有利には
滑らかに湾曲又は屈曲する円弧状のリブが延びている。
溝形切りくずフォーマ15は、側面区域17では、側縁18の
手前では終わっておらず、側縁を突っ切っている。この
ため、側縁18は、溝形切りくずフォーマ15の端部区域で
は、波形をなしている。この構成により、切りくずは、
抵抗なしに流出し、穴あけ工具の切りくず溝区域内へ移
動できる保証が得られる。

切りくずの円弧状の流出を、更に付加的に容易にする
ために、軸線７からの間隔が増すにつれて、切れ刃8,9
のすくい角が、有利には正に増大するようにする。これ
によって、刃12の半径方向外方区域での切りくず変形度
が低減される。切削幅の全幅にわたるこのような切りく
ず変形度の相違によって、ヘリカル巻き切りくずの形成
が補助される。図３には、ヘリカル巻き切りくず19の形
成が略示してある。図３にも示されているように、切り
くず発生時にすくい面13に向いているヘリカル巻き切り
くずの背面20には、リブ形及び溝形の切りくずフォーマ
14,15によって、一定の程度、波形板様の凹凸21が形付
けされる。

図４〜図７に示した本発明によるチップ3bでは、すく
い面13に、円弧状の切りくずフォーマが設けられ、それ
ぞれ刃12から円弧状に側縁18まで延びている。図１〜図
３のチップ3,3aの場合もそうであり、本発明の対象であ
る形式のチップの場合にも普通のことであるが、第２の
刃12と、第２のリブ形及び溝形の切りくずフォーマ14・
15が、対称的に配置されている。この場合、取付け穴６
の中心縦軸線23によって形成されている空間対称軸が存
在する。このチップ3bと、図１〜図３のチップとの重要
な違いは、溝形切りくずフォーマ15が、刃12を突っ切っ
ている点である。刃12は、したがって、図４の矢印VII
方向で見て、又はチップ3bの長手方向で見て、ほぼ波形
に延びている。刃12は、したがって、リブ形切りくずフ
ォーマ14によって互いに隔てられたトラフ状の凹部24を
有している。この構成の結果、リブ形及び溝形の切りく
ずフォーマ14・15の負の形取りが、切りくずに対して、
直接、切りくず発生時に行われる。なぜなら、刃12と溝
形切りくずフォーマ15との間には、ウエブが、存在しな
いからである。ヘリカル巻き切りくず19は、はじめか
ら、背面20に波形板状に溝付けされて（図３に対応す
る）、被削材から生成する。リブ形及び溝形切りくずフ
ォーマ14,15は、この構成の場合、図１〜図３の実施例
の場合より、一層はっきりと波形板状の凹凸21をもっ
て、ヘリカル巻き切りくずの背面20に形取りされる。背
面20と、すくい面13と、リブ形及び溝形切りくずフォー
マ14・15との間の形状結合式の係合が、ひいてはヘリカ
ル巻き切りくず19の強制案内が、より確実に行われる。
要するに切りくず形状特性と、特に切りくず流出方向へ
の強制案内とが、チップ3bの場合、一層明確になる。

符号表 １ 基体,2 穴あけ工具先端,3・3a及び3b チップ,4及
び4a 凹部,5及び5a 切りくず溝,6 取付け穴,7 穴あ
け工具の軸線,8及び９ 切れ刃,10 コーナ,11 先端
角,12 刃,13 すくい面,14 リブ形切りくずフォーマ,
15 溝形切りくずフォーマ,16 ウェブ,17 側面区域,1
8 側縁,19 ヘリカル巻き切りくず,20 背面,21 凹
凸,22 線,23 中心縦軸線,24 凹部,30 ３角チップ,3
1a・31b及び31c 刃,32a・32b及び32c 半径方向リブ,3
3a・33b及び33c チップのかど,34 矢印,35 リブ形切
りくずフォーマ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−281510（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−12007（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−115507（ＪＰ，Ｕ) 特表 平９−512753（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23B 51/00,27/14

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中実の金属材料に穴あけ加工するための穴
   あけ工具であって、少なくとも１つの切りくず溝（５・
   5a）を有する基体（１）と、基体（１）の端面側の、各
   切りくず溝（５・5a）の端部に設けた凹部（４・4a）内
   に取付けた交換可能の少なくとも１つのスローアゥエイ
   チップ（３・3a）と、有利には、鈍角の先端角を形成す
   る２つの切れ刃（８・９）によって形成されている刃
   （12）とを有する形式のものにおいて、 刃（12）のすくい面（13）が、ランナーの形式で効果を
   発揮する並列形成されたリブ形切りくずフォーマ（14）
   を有し、これらのリブ形切りくずフォーマが、切りくず
   流出方向に滑らかに湾曲していて、刃（12）又は切れ刃
   （８・９）の区域で、刃又は切れ刃に対しほぼ直角に配
   向され、かつ前記区域から連続的に半径方向内方に向か
   って円弧状に、チップの組付け位置で穴あけ工具軸線
   （７）に近いチップ（３・3a）の側面区域（17）にまで
   延び、この側面区域（17）で穴あけ工具軸線（７）に対
   しほぼ直角に配向されているていることを特徴とする、
   中実の金属材料に穴あけ加工するための穴あけ工具。
2. 【請求項２】リブ形切りくずフォーマ（14）が、間隔を
   おいて並列形成された凹部又は溝形切りくずフォーマ
   （15）によって形成されている、請求項１記載の穴あけ
   工具。
3. 【請求項３】リブ形切りくずフォーマ（14）の横断面
   が、ほぼ円弧状又は楕円形に構成されている、請求項１
   又は２記載の穴あけ工具。
4. 【請求項４】リブ形切りくずフォーマ（14）の横断面
   が、台形の形状を有し、この台形の側面が凹状にくぼみ
   を付けられている、請求項１から３までのいずれか１項
   記載の穴あけ工具。
5. 【請求項５】溝形切りくずフォーマ（15）が、刃（12）
   を突っ切っている、請求項１から４までのいずれか１項
   記載の穴あけ工具。
6. 【請求項６】溝形切りくずフォーマ（15）が、チップ
   （３・3a）の側面区域（17）を仕切る側縁（18）を突っ
   切っている、請求項１から５までのいずれか１項記載の
   穴あけ工具。
7. 【請求項７】少なくとも２つのリブ形切りくずフォーマ
   （14・14a）が、並列形成され、刃（12）に配属されて
   いる、請求項１から６までのいずれか１項記載の穴あけ
   工具。
8. 【請求項８】チップ（3,3a）のすくい面（13）が凹状の
   くぼみを付けられている、請求項１から７までのいずれ
   か１項記載の穴あけ工具。
9. 【請求項９】リブ形切りくずフォーマ（14）の曲率が、
   妨害のない切りくず排出、又は最適の切りくず排出の可
   能な曲率より大であるか、又は小である、請求項１から
   ８までのいずれか１項記載の穴あけ工具。
10. 【請求項１０】穴あけ工具軸線（７）から遠い方の切れ
    刃（９）のすくい角が、同じチップ（３・3a）の、穴あ
    け工具軸線（７）に近い方の切れ刃（８）より、大きい
    正の値を有している、請求項１から９までのいずれか１
    項記載の穴あけ工具。