JP5967328B1 - 穴あけ工具 - Google Patents

Abstract

【課題】大きな送り速度で加工しても適切に切りくずが分断され細かくなる穴あけ工具を提供すること。【解決手段】略円柱状であって、その外周に螺旋状に形成される切りくず排出溝２０を備え、穴あけ工具１００の先端面４０と切りくず排出溝２０との交差稜線部５０が階段状である穴明け工具１００。また、交差稜線部５０のうち、切削に関与する作用部分（５１，５２，５３）が段違いに配置され、作用部（５２，５３）と、その作用部（５２，５３）の外周側の端部につながるつなぎ部（５４，５５）とのなす角度が６０°以上１２０°以下であると好ましく、より好ましい角度は６０°以上９０°以下である。【選択図】 図１

Description

本発明は穴あけ工具に関する。

従来、特許文献１に示すような分割されなおかつ段違いに配置された切れ刃および階段状の切りくず排出溝を備える穴あけ工具があった。このような形状の切れ刃を有する穴あけ工具は切れ刃ごとに切りくずを生成するので、切りくずの細分化に効果があり、切りくずを排出しやすかった。

特開２００９−２０２２８８号公報

特許文献１の穴あけ工具は高い送りで加工すると、切りくずの細分化効果が十分に発揮されず、切りくずが円滑に排出されないことがあった。分割された切れ刃の数を増やしてより細かい切りくずを生成しようとしても、生成された切りくずが隣の切れ刃で生成された切りくずとぶつかって 切りくずの排出性が低下するおそれがあった。
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであって、比較的高い送りで加工しても適切に切りくずが分断されて細かくなる穴あけ工具を提供することを目的とする。

本発明は、略円柱状であって、外周に切りくず排出溝と、先端面と、を備え、先端面と切りくず排出溝との交差稜線部が階段状であり、切りくず排出溝が螺旋状である穴あけ工具である。

図１は本発明の一実施形態に係る穴あけ工具の斜視図である。 図２は図１の穴あけ工具を別の方向から見た斜視図である。 図３は図１の穴あけ工具の側面図である。 図４は図１の穴あけ工具を先端側から見た図である。 図５は図４の部分拡大図である。 図６は図１の穴あけ工具の拡大斜視図である。 図７は図３のＶＩＩ−ＶＩＩ切断線における断面図である。

図１から図７に示すように、略円柱上の穴あけ工具１００の外周に二条の切りくず排出溝２０がある。穴あけ工具１００の先端面４０は逃げ面となる。切りくず排出溝２０の先端部分と逃げ面４０との交差稜線部５０の一部が切れ刃となる。
切りくず排出溝２０は螺旋状に形成され、そのねじれ角は４０°以下であることが好ましく、より好ましい範囲は２０°以上３５°以下である。ねじれ角が上述した範囲であると、後述する第１切れ刃５１の外周コーナの強度が確保でき、穴あけ工具１００の耐久性が向上する。特にねじれ角が２０°以上３５°以下のときは、上述した効果に加えて切りくずの排出性と穴あけ工具１００の剛性のバランスが最も良くなる。なお、本発明におけるねじれ角の定義はJIS B0171 4004における定義と同一である。

穴あけ工具１００の外周面は、一様な曲面ではなく、中央部分１１が縁の部分１２（以下、「マージン」という）よりも少し凹んだ形状をしている。すなわち、穴あけ工具１００の中心軸Cに垂直な断面図である図７に示すように、穴あけ工具１００の外周面は、その中央部分がマージン１２よりも穴あけ工具１００の中心側に窪んだ形状になっている。マージン１２は、加工時に穴あけ工具１００の挙動を安定させる機能に加えて、加工した穴の内壁面の表面粗さを改善する機能もある。マージン１２を形成する数、位置、大きさ等については、制限が無く、適宜設定することができる。
図４に示すように、穴あけ工具１００の先端には、クーラントが噴射される噴出口１３が二つ形成されている。クーラントは、穴あけ工具１００の後端部から供給され、穴あけ工具１００の内部に螺旋状に形成された流路を通って噴出口１３から噴射される。なお、別の実施形態として直線状のクーラントの流路を採用することも可能である。

図１、図２および図７に示すように、切りくず排出溝２０は溝全体の半分以上の部分が二つの段差部を有する略階段状になっていて、三つの溝部分で構成される。以下の説明では便宜的に、穴あけ工具１００の外周側に位置する溝部分から順に「第１の溝部分２１」、「第２の溝部分２２」、「第３の溝部分２３」と記載する。
各溝部分２１，２２、２３は隣接している。第３の溝部分２３は全体が曲面で構成されているが、第１の溝部分２１および第２の溝部分２２は、曲面部と、穴あけ工具１００の外周側に延びる平面もしくは前述の曲面部よりも小さい曲率の曲面とで構成されている。
第１の溝部分２１および第２の溝部分２２をこのような形状にすることで、溝の形状の自由度が高まり、生成された切りくずの流れを阻害することなく、各切りくず排出溝の断面形状を最小化できる。つまり、第１の溝部分２１および第２の溝部分２２においても、第３の溝部分２３と同様の全体が曲面で構成された断面形状にすることも可能ではあるが、その場合は第１の溝部分２１および第２の溝部分２２断面積が大きくなり、穴あけ工具１００の剛性を低下させることになる。
なお、どの程度の長さ、切りくず排出溝２０を階段状に形成するかは穴あけ工具１００の使用態様に応じて適宜設定が可能であるが、加工したい穴の深さよりも長いことが好ましい。

図４に示すように、穴あけ工具１００の先端面４０は穴あけ工具１００の中心軸Ｃを中心として１８０°回転対称な形状をしており、第２の溝部分２２および第３の溝部分２３に接続する第１の逃げ面４１と、第１の溝部分２１および第１逃げ面４１に接続し、第１逃げ面４１よりも大きな逃げ角を有するように屈曲する第２の逃げ面４２とで構成されている。
第１の逃げ面４１は、後述する第２切れ刃５２および第３切れ刃５３の逃げ面として機能し、第２の逃げ面４２は後述する第１切れ刃５１の逃げ面として機能する。
穴あけ工具１００の最外周に位置する第１切れ刃５１のコーナ部に対応する逃げ面の逃げ角は、０°よりも大きく１５°以下であることが好ましい。このようにすることで、ねじれた切りくず排出溝２０を形成することによって構造的に生じる切れ刃の強度の低下を抑えることができる。穴あけ工具１００においては、噴出口１３は第２の逃げ面４２に形成される。なお、第１の逃げ面と第２の逃げ面とが滑らかにつながる別の実施形態も可能である。

以下の説明では便宜的に第１の溝部分２１と第２の逃げ面４２との交差稜線部に形成される切れ刃を「第１切れ刃５１」と記載し、第２の溝部分２２と第１の逃げ面４１との交差稜線部に形成される切れ刃を「第２切れ刃５２」と記載し、第３の溝部分２３と第１の逃げ面との交差稜線部に形成される切れ刃を「第３切れ刃５３」と記載する。
図４に示すように、穴あけ工具１００を先端視すると、切りくず排出溝２０と先端面４０との交差稜線部５０は、段差部を二つ有し、外周側ほど工具回転方向Kの後方側に後退する略階段状に形成されている。つまり、最も穴あけ工具１００の中心側にある第３切れ刃５３よりもその隣に位置する第２切れ刃５２の方が相対的に工具回転方向の後方側に位置し、第２切れ刃５２よりもその隣に位置する第１切れ刃５１の方が相対的に工具回転方向の後方側に位置する。
穴あけ工具１００においては、切りくず排出溝２０と第１の逃げ面４１または第２の逃げ面４２との交差稜線部５０のうち、これら第１切れ刃５１、第２切れ刃５２および第３切れ刃５３が実際に切りくずの生成に関与する部分（作用部）であって、第１切れ刃５１と第２切れ刃５２とをつなぐ第１つなぎ部５４および第２切れ刃５２と第３切れ刃５３とをつなぐ第２つなぎ部５５は切りくずの生成に関与しない。つまり、二つの交差稜線部５０は切りくずの生成に関与する部分と関与しない部分とが交互につながった形状である。
先端形状の一部拡大図である図５に示すように、穴あけ工具１００を先端視したとき、第２切れ刃５２と、第２切れ刃５２の外周側の端部につながる第１つなぎ部５４とのなす角度α１は、６０°以上１２０°以下である。さらに、角度α１のより好ましい範囲は、６０°以上９０°以下である。この実施形態における角度α１は８５°である。なお、第１つなぎ部５４が曲面である場合、角度α１は第２切れ刃５２の外周端から第１つなぎ部５４へ引いた接線と第２切れ刃５２とのなす角度で規定する。
同様に、第３切れ刃５３と、第３切れ刃５３の外周側の端部につながる第２つなぎ部５５とがなす角度α２は、６０°以上１２０°以下である。角度α２のより好ましい範囲は、６０°以上９０°以下である。この実施形態における角度α２は８５°である。なお、第２つなぎ部５５が曲面である場合の角度α２の規定方法は角度α１と同様である。
角度α１および角度α２が上述した範囲であると、範囲外の角度のときよりも切りくずの分断性能が向上する。
第１つなぎ部５４および第２つなぎ部５５は、穴あけ工具１００の内方（中心軸側）に凹む凹曲線状である。これら二つのつなぎ部が凹曲線状であると、つなぎ部は生成直後の切りくずのガイドとして機能し、切りくずはつなぎ部に沿ってカールする。このため、より体積の小さな切りくずになる。
第３切れ刃５３は直線状である一方、第１切れ刃５１および第２切れ刃５２の一部は工具回転方向Kの後方側に凹湾曲している。第１切れ刃５１および第２切れ刃５２をこのような形状にすることで、切りくずが凹湾曲するので切りくずに力が加わった際に折れやすくなる。

穴あけ工具１００は、分割され、なおかつ互いに段違いに配置された第１切れ刃５１、第２切れ刃５２および第３切れ刃５３を備え、各切れ刃から流出する切りくずが移動するための第１の溝部分２１、第２の溝部分２２および第３の溝部分がそれぞれ螺旋状に形成されている。さらに、第２切れ刃５２と第１つなぎ部５４とがなす角度α１、および第３切れ刃５３と第２つなぎ部５５とがなす角度α２が６０°以上１２０°以下である。これらの形状を同時に備えることで、切りくずが細分化されやすくなり、穴あけ工具１００はより高い送りで加工することができる。

以上、本発明についてその一実施形態を例に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では略階段状の公差稜線部はそれぞれ段差部を二つ有し、分割された切れ刃を三つ有していたが、段差部の数には制限が無く、一つであっても三つ以上であってもよい。また、上記実施形態の切れ刃は、穴あけ工具の外周側に位置するものほど工具回転方向Kと反対向きに後退するような位置関係であったが、それとは逆に外周側に位置するものほど工具回転方向Kの前方側に位置するような位置関係であってもよい。つまり、上記実施形態を参考に説明すると、第３切れ刃５３よりも第２切れ刃５２の方が工具回転方向Kの前方側に位置し、第２切れ刃５２よりも第１切れ刃５１の方が工具回転方向Kの前方側に位置するような位置関係である。

また、切りくず排出溝と先端面との交差稜線部が二つ以上の段差部を有する実施形態の場合、穴あけ工具の外周側に位置する段差部ほど段差の大きさが大きいことが好ましい。このような形状にすることで、各切れ刃から生成される切りくずが円滑にカールするようになる。

また、切りくず排出溝と先端面との交差稜線部が二つ以上の段差部を有し、三つ以上の切れ刃を有する実施形態の場合、穴あけ工具の最も中心側にある切れ刃を除いたその他の切れ刃について、より外周側に位置する切れ刃ほど長いことが好ましい。つまり、上記の実施形態を参考にして説明すると、第２切れ刃５２よりも第１切れ刃５１方が長いことが好ましい。このとき、第３切れ刃５３については、第２切れ刃５２よりも短い必要はない。このような形状であると、切りくずのカール半径が大きくなる傾向のある工具中心側から流出する切りくずの幅を短くできる。このことにより、切りくずに対してより小さな拘束力で適切な大きさにカールさせることができる。

また切りくず排出溝２０の先端部と逃げ面である先端面４０とのなす角、いわゆる垂直刃物角は、穴あけ工具の中心から遠い位置にある切れ刃に対応するものほど小さいことが好ましい。例えば、上記実施形態を参考にして説明すると、第３の溝部分２３の先端部と第１の逃げ面４１とのなす角度θ１＞第２の溝部分２２の先端部と第１の逃げ面４１とのなす角度θ２＞第１の溝部分２１の先端部と第２の逃げ面４２とのなす角度θ３、とすることが好ましい。このような形状であると、より刃先強度が必要な中心側の切れ刃には強度を与え、強度よりも切れ味が必要な外周側の切れ刃には切れ味を与えることができる。

１２…マージン
１３…噴出口
２０…切りくず排出溝
２１…第１の溝部分
２２…第２の溝部分
２３…第３の溝部分
４０…先端面（逃げ面）
４１…第１の逃げ面
４２…第２の逃げ面
５０…切りくず排出溝と先端面との交差稜線部
５１…第１切れ刃
５２…第２切れ刃
５３…第３切れ刃
５４…第１つなぎ部
５５…第２つなぎ部
１００…穴あけ工具

Claims (9)

1. 略円柱状の穴あけ工具（１００）であって、
   外周に切りくず排出溝（２０）と、
   先端面（４０）と、を備え、
   前記先端面（４０）と前記切りくず排出溝（２０）との交差稜線部（５０）は階段状であり、前記切りくず排出溝（２０）は螺旋状であり、
   前記交差稜線部（５０）が切削に関与する部分であり互いに段違いに配置される作用部（５１，５２，５３）を複数有し、前記作用部（５１，５２，５３）どうしをつなぐ部分をつなぎ部（５４，５５）とするとき、任意の前記作用部（５２，５３）と、その作用部（５２，５３）の外周側の端部につながる前記つなぎ部（５４，５５）とがなす角度が６０°以上１２０°以下であり、
   前記作用部（５１，５２，５３）どうしで構成される各々の段差の大きさは、外周側に位置する段差ほど大きくなる穴あけ工具（１００）。
2. 略円柱状の穴あけ工具（１００）であって、
   外周に切りくず排出溝（２０）と、
   先端面（４０）と、を備え、
   前記先端面（４０）と前記切りくず排出溝（２０）との交差稜線部（５０）は階段状であり、前記切りくず排出溝（２０）は螺旋状であり、
   前記交差稜線部（５０）が切削に関与する部分であり互いに段違いに配置される作用部（５１，５２，５３）を複数有し、前記作用部（５１，５２，５３）どうしをつなぐ部分をつなぎ部（５４，５５）とするとき、任意の前記作用部（５２，５３）と、その作用部（５２，５３）の外周側の端部につながる前記つなぎ部（５４，５５）とがなす角度が６０°以上１２０°以下であり、
   前記切りくず排出溝（２０）の先端部と前記先端面（４０）とのなす角は、穴あけ工具（１００）の中心から遠い位置にある前記作用部（５１，５２，５３）に対応するものほど小さい穴あけ工具（１００）。
3. 前記作用部（５２，５３）と、前記つなぎ部（５４，５５）と、がなす角度が６０°以上９０°以下である請求項１または２に記載の穴あけ工具（１００）。
4. 前記切りくず排出溝（２０）のねじれ角が４０°以下である請求項１から３に記載の穴あけ工具（１００）。
5. 前記切りくず排出溝（２０）のねじれ角が２０°以上３５°以下である請求項４に記載の穴あけ工具（１００）。
6. 前記つなぎ部（５４，５５）は内方に凹む凹曲線状である請求項１から５のいずれか一項に記載の穴あけ工具（１００）。
7. 前記作用部（５１，５２，５３）の少なくとも一部は工具回転方向後方側に凹湾曲している請求項１から６のいずれか一項に記載の穴あけ工具（１００）。
8. 前記作用部は三つ以上あり、
   前記作用部（５１，５２，５３）のうち、最も中心側にある作用部（５３）以外の各々の作用部（５１，５２）の長さは、外周側に位置するものほど長くなる請求項１から７のいずれか一項に記載の穴あけ工具（１００）。
9. 前記交差稜線部（５０）の外周端における逃げ角が０°よりも大きく１５°以下である請求項１から８のいずれか一項に記載の穴あけ工具（１００）。

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