(57)【要約】【課題】複数ワークの連通穿孔方法として、各ワークの穿孔終端で削り残しによるディスクを発生させず、複数のワークにわたる連通孔を支障なく形成し得る手段を提供する。【解決手段】ヘッド先端面１ａに開口した切屑排出口１１，１２に臨んで中心側切刃２及び周辺側切刃３と中間部切刃４を備えるドリルヘッドＤにより、相互に端面を接合して配置した複数のワークＷ１〜Ｗ５にわたり、端面接合部Ｗｊを通過して連通する穿孔を行うに当たり、ドリルヘッドＤとして、中心側切刃２及び周辺側切刃３と中間部切刃４の全部の刃先縁２ａ〜４ａがヘッド中心Ｏ側に向かって上り傾斜状をなし、中心側切刃２が刃先縁２ａの内端２１をヘッド中心Ｏから離間し、刃先縁２ａをヘッド半径線Ｒと平行して半径線Ｒよりも切削回転方向前方の芯上がり位置に配置したものを用いる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッド先端面に開口した切屑排出口に臨んで中心側切刃及び周辺側切刃と中間部切刃を備えるドリルヘッドにより、相互に端面を接合して配置した複数のワークにわたり、該端面接合部を通過して連通する穿孔を行うに当たり、
前記ドリルヘッドとして、中心側切刃及び周辺側切刃と中間部切刃の全部の刃先縁がヘッド中心側に向かって上り傾斜状をなし、その中心側切刃が刃先縁の内端をヘッド中心から離間すると共に、該刃先縁をヘッド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したものを用いることを特徴とする複数ワークの連通穿孔方法。
【請求項２】
前記ドリルヘッドとして、中心側切刃と周辺側切刃の刃先縁がほぼ同じ傾斜方向に沿うと共に、中間部切刃の刃先縁がヘッド回転によって該傾斜方向にほぼ重なるものを用いる請求項１に記載の複数ワークの連通穿孔方法。
【請求項３】
前記ドリルヘッドとして、中心側切刃及び周辺側切刃と中間部切刃の各チップが、切屑排出口に臨むチップ取付凹部に嵌合してロウ付けされてなるものを用いる請求項１又は２に記載の複数ワークの連通穿孔方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中心側切刃及び周辺側切刃と中間部切刃を備えるドリルヘッドにより、相互に端面を接合して配置した複数のワークにわたり、該端面接合部を通過して連通する穿孔を行う方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は従来における一般的な深孔切削加工の状態を示したもので、先端部にドリルヘッド３１を保持したボーリングバー４１の基端側を、図示しない工具チャックを介して工作機械のスピンドル等に連結して回転駆動するか又は逆にワークＷを回転させることにより、該ワークＷに切削孔Ｈが形成される。ここでは、クーラントＣは、図８（ａ）で詳細に示すように、所謂ＢＴＡシステムのような外部供給方式（シングルチューブ方式）として、中空状ボーリングバー４１を油蜜に包囲するクーラント供給ジャケット５１を用い、このジャケット５１をシールリング５２を介してワークＷに押接した状態で、導入口５３からジャケット５１内へ供給され、ボーリングバー４１の外周面と切削穴Ｈの内周面との間隙Ｔよりドリルヘッド３１の先端側へ供給され、切削部で発生する切屑Ｓと共にヘッド先端面３１ａに開口した切屑排出口３２，３３からボーリングバー４１内の切屑排出路４０へ流入して外部へ排出される。
【０００３】
なお、切削部へのクーラントの供給は、上述の外部供給方式の他に、図８（ｂ）に示す所謂エジェクタシステムのような内部供給方式（ダブルチューブ方式）がある。この内部供給方式におけるクーラントは、図示のように、二重筒状のボーリングバー４１の基部側で内外筒４２，４３間のクーラント供給路４０ａに導入され、先部側でドリルヘッド３１の周壁に設けたクーラント導出口４６より外側へ流出して切削部側へ供給され、切削部で発生する切屑Ｓと共にドリルヘッド３１の切屑排出口３２，３３から内筒４２の内側で構成する排出路４０ｂへ流入させて外部へ排出する。
【０００４】
一方、ドリルヘッド３１は、図７及び図８（ａ）（ｂ）に示すように、ヘッド先端面３１ａの一方の切屑排出口３２に臨んで中心側切刃チップ３４と周辺側切刃チップ３５が、他方の切屑排出口３３に臨んで中間部切刃チップ３６が、それぞれチップ取付凹所３７に嵌合してロウ付け固着されており、これら切刃チップ３４〜３６の刃先縁３４ａ〜３６ａが同じヘッド直径線Ｋ１上に配置している。しかして、周辺側切刃チップ３５及び中間部切刃チップ３６は共に、刃先縁３５ａ，３６ｂａがヘッド中心Ｏ側へ上り傾斜になっているが、中心側切刃チップ３４の刃先縁３４ａはヘッド中心Ｏ側へ下り傾斜になっている。また、中心側切刃チップ３４は、全切削を行うために刃先縁３４ａの内端がヘッド中心Ｏを少し越える位置に配置している。３８はヘッド本体３２の先端側外周に固着されたガイドパッド、３９は同外周のやや中間寄りに設けられたクランプ溝を示す。
【０００５】
ところで、このようなドリルヘッド３１によってワークＷを穿孔する際、その穿孔途上で生じるワークＷの切屑Ｓは、図８（ａ）（ｂ）示すように、小片に分断された状態でクーラントＣに巻き込まれ、切屑排出口３４，３５から内部の切屑排出路４０へ流入して外部へ排出されてゆく。しかるに、穿孔の最終段階では、図９で示すように、ドリルヘッド３１の先端が図示実線の如くワークＷの後端面Ｗｏに達し、続いて該後端面Ｗｏを突き破って図示仮想線の如く外側へ突き出す際、中心部からは中心側切刃チップ３４の削り残しによる円錐盤状のディスク６１が、中間部及び周辺部からも中間部及び周辺側切刃チップ３５，３６の削り残しによる環状や開環状のディスク６２，６３が、相互に独立した状態や一部で繋がった状態でワークＷから分離して外側へ放出される。
【０００６】
しかして、上述のように穿孔の最終段階で生じるディスク６１〜６３は、通常行われているワークＷ一つ毎の穿孔加工では、単に外側へ放出されるだけで加工自体の妨げにはならない。しかるに、例えば図１０に示すように重ねて配置した板状のワークＷ１〜Ｗ５を一回の穿孔加工で貫通する場合のように、複数のワークＷ…を相互端面で接合した状態で、その端面接合部Ｗｊ…を通過して連通する穿孔を行う際、穿孔中のドリルヘッド３１の先端が次位のワークに侵入するとき、前位のワークの穿孔終端で生じた大きなディスク６１〜６３が切屑排出口３２，３３を塞いだり、続く切屑排出路４０，４０ｂ内で詰まってしまい、以降の穿孔が不能になるという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑み、ヘッド先端面に開口した切屑排出口に臨んで中心側切刃及び周辺側切刃と中間部切刃を備えるドリルヘッドにより、相互に端面を接合して配置した複数のワークにわたり、該端面接合部を通過して連通する穿孔を行うに当たり、各ワークの穿孔終端で削り残しによる大きなディスクを発生させず、もって複数のワークにわたる連通孔を支障なく形成し得る手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための手段を、図面の参照符号を付して示せば、請求項１の発明に複数ワークの連通穿孔方法は、ヘッド先端面１ａに開口した切屑排出口１１，１２に臨んで中心側切刃２及び周辺側切刃３と中間部切刃４を備えるドリルヘッドＤにより、相互に端面を接合して配置した複数のワークＷ１〜Ｗ５にわたり、該端面接合部Ｗｊを通過して連通する穿孔を行うに当たり、前記ドリルヘッドＤとして、中心側切刃２及び周辺側切刃３と中間部切刃４の全部の刃先縁２ａ〜４ａがヘッド中心Ｏ側に向かって上り傾斜状をなし、その中心側切刃２が刃先縁２ａの内端２１をヘッド中心Ｏから離間すると共に、該刃先縁２ａをヘッド半径線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したものを用いることを特徴とする。
【０００９】
請求項２は、請求項１の深孔切削用ドリルヘッドにおいて、前記ドリルヘッドＤとして、中心側切刃２と周辺側切刃３の刃先縁２ａ，３ａがほぼ同じ傾斜方向に沿うと共に、中間部切刃４の刃先縁４ａがヘッド回転によって該傾斜方向にほぼ重なるものを用いることを特徴とする。
【００１０】
請求項３は、請求項１又は２の深孔切削用ドリルヘッドにおいて、前記ドリルヘッドＤとして、中心側切刃２及び周辺側切刃３と中間部切刃４の各チップ５が、切屑排出口１１，１２に臨むチップ取付凹部１３ａ〜１３ｃに嵌合してロウ付けされてなるものを用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
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の発明に係る複数ワークの連通穿孔方法によれば、ドリルヘッドＤとして、中心側切刃２及び周辺側切刃３と中間部切刃４の全部の刃先縁２ａ〜４ａがヘッド中心Ｏ側に向かって上り傾斜状をなし、その中心側切刃２が刃先縁２ａの内端２１をヘッド中心Ｏから離間すると共に、該刃先縁２ａをヘッド半径線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したものを用いることから、各ワークＷの穿孔終端でヘッド先端がワーク後端壁Ｗｏに達した際、中心側切刃２の切削域前方にはワーク肉部が円錐盤状として残らず、また周辺側切刃３及び中間部切刃４の切削域前方のワーク肉部も相互に環状に断裂する形にならず、もって残るワーク肉部の全てがドリルヘッドＤの次位ワークＷへの削進に伴って細かく分断破砕され、通常の切屑Ｓ…として切屑排出口１１，１２から内部の切屑排出路１０へ流入して外部へ排出される。従って、従来のように各ワークＷの穿孔終端で生じた大きなディスク６１〜６３が切屑排出口１１，１２を塞いだり、続く切屑排出路１０，４０，４０ｂに詰まるような事態に至らず、重ねて配置した複数のワークＷ１〜Ｗ５を連通する穿孔加工を円滑に行うことができる。
【００１２】
請求項２に係る発明によれば、上記の連通穿孔方法において、ドリルヘッドＤとして、中心側切刃２と周辺側切刃３の刃先縁２ａ，３ａがほぼ同じ傾斜方向ｉに沿うと共に、中間部切刃４の刃先縁４ａがヘッド回転によって該傾斜方向ｉにほぼ重なるものを用いることから、各ワークＷの穿孔終端で環状や開環状のディスク６２，６３の生成をより確実に防止できる。
【００１３】
請求項３に係る発明によれば、切刃がロウ付けタイプのドリルヘッドＤによって上記の連通穿孔方法を効率よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る複数ワークの連通穿孔方法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はこの連通穿孔方法に用いるドリルヘッドＤの側面図、図２は図１の仮想線円Ｅ内の拡大図、図３は同ドリルヘッドＤの正面図、図４は同ドリルヘッドＤを用いた複数ワークの連通穿孔加工の縦断側面図、図５は同穿孔加工における切削中心部の挙動、をそれぞれ示す。
【００１５】
図１〜図３に示すドリルヘッドＤは、基端側に開放した中空部１０を有する略円筒状のヘッド本体１の略鈍角円錐形をなすヘッド先端面１ａに、中空部１０と連通する大小２つの略扇形の切屑排出口１１，１２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１１のヘッド径方向Ｋ１に沿う開口側縁に中央側切刃２及び周辺側切刃３が、小さい切屑排出口１２の同じヘッド径方向に沿う開口側縁に中間部切刃４が、それぞれヘッド本体１側に設けた凹陥部１３ａ〜１３ｃへの超硬合金等の硬質材チップ５のロウ付けによって形成されている。
【００１６】
また、ヘッド本体１の先端側のヘッド外周面１ｂには、中間部切刃４の取付側と、中央側切刃２の背方側とに凹陥部１３ｄ，１３ｅが形成され、これら凹陥部１３ｄ，１３ｅに超硬合金等の硬質材製のガイドパッド６Ａ，６Ｂがロウ付けされると共に、これらガイドパッド６Ａ，６Ｂの取付位置よりも基端側寄りの径方向対向位置に、各々捻回操作用のキー溝１４が形成されている。しかして、該ヘッド本体１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１ｃには雄ねじ１５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（図６，図８，図９の中空状ボーリングバー４１と同様構造）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Ｄをボーリングバーの先端に連結するようになっている。
【００１７】
中央側及び周辺側と中間部の切刃２〜４は、いずれも刃先縁２ａ〜４ａが同じ勾配でヘッド中心Ｏ側に向かって上り傾斜状になっており、前面側に刃先縁２ａ〜４ａに沿った段状のチップブレーカー２ｂ〜４ｂを有している。そして、図１に示すように、中央側切刃２と周辺側切刃４の刃先縁２ａ，３ａが側面視で同じ傾斜方向ｉに沿うと共に、中間部切刃４の刃先縁４ａも１８０°のヘッド回転で該傾斜方向ｉにほぼ重なるように設定されている。また、これら切刃２〜４の前面側には刃先縁２ａ〜４ａと略平行な段部からなるチップブレーカー２ｂ〜４ｂが形成されている。
【００１８】
一方、周辺側切刃３及び中間部切刃４は、刃先縁３ａ，４ａが前記半径線Ｒを含む直径線Ｋ１と一致するように配置している。これに対し、中央側切刃２の刃先縁２ａは、ヘッド中心Ｏをからの半径線Ｒと平行して、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、該刃先縁２ａの内端２１がヘッド中心Ｏから僅かに離間するように配置している。また、中央側切刃２の内側側面２２は、面方向がチップ前面２０に対して直角に設定され、図２に示すように刃先縁２ａが沿う前記直径線Ｋ１に直交する直径線Ｋ２に対して距離ｄだけ離れている。
【００１９】
このようなドリルヘッドＤによる穿孔加工では、既述のボーリングバーに連結した当該ドリルヘッドＤ又はワークＷを回転させながら、切削孔Ｈの内周と中空状ボーリングバー及びドリルヘッドＤの外周との間隙、もしくは二重チューブ方式のボーリングバーにおける内外筒間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Ｄの切屑排出口１１，１２から中空部１０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。しかして、このドリルヘッドＤは、複数ワークの連通穿孔加工、例えば図１０のように端面同士を接合して配置した複数のワークＷ１〜Ｗ５に対し、これら端面接合部Ｗｊ…を通過して連通する穿孔加工に適用すれば、各ワークの穿孔終端部で削り残しの大きなディスク（図１２の符号６１〜６３参照）が発生せず、効率よく連通孔を形成できる。
【００２０】
すなわち、図４で示すように、前位のワーク（例えばＷ１）を切削穿孔しているドリルヘッドＤの先端が次位のワーク（例えばＷ２）との端面接合部Ｗｊ近傍まで進んだ段階において、ドリルヘッドＤの中央側切刃２の刃先縁２ａがヘッド中心Ｏ側へ上り傾斜になっているため、その穿孔の前方中央側には従来の如き内向き凸となる鈍角円錐状のワーク肉部（図９参照）が残らず、もって円錐盤状のディスク６１（図９参照）が生成しない。また、中央側及び周辺側と中間部の切刃２〜４が協動してワークの穿孔径全体を一律に鈍角円錐状に削進してゆく形になり、その鈍角円錐面を実質的な内外周部に分かつような環状段部が形成されず、その穿孔の前方周辺側でワーク肉部が薄くなっても環状に断裂せず、残るワーク肉部がそれまで同様に削り取られてゆくから、従来のような環状や開環状のディスク６２，６３（図９参照）を生成せず、細かい切屑Ｓとして切屑排出口１１，１２へ流入して排出される。
【００２１】
従って、前位のワークから次位のワークへの穿孔部の移行が各別な状況変化なく円滑に進み、複数のワーク（例えばＷ１〜Ｗ５）全体にわたる連通穿孔を効率よく行える。そして、このような複数ワークの連通穿孔方法によれば、各ワークＷを一つずつ穿孔加工する方法に比較して、作業能率が飛躍的に向上すると共に、加工コストを大幅に低減できることになる。
【００２２】
なお、既述のように、ドリルヘッドＤの中央側切刃２と周辺側切刃４は刃先縁２ａ，３ａが側面視で同じ傾斜方向ｉ（図１参照）に沿うと共に、中間部切刃４の刃先縁４ａも１８０°のヘッド回転で該傾斜方向ｉにほぼ重なるように設定されるが、中間部切刃４の刃先縁４ａは傾斜方向ｉに対して±０．５ｍｍ程度までの出入り（高低）が許容される。
【００２３】
ところで、このドリルヘッドＤでは、中央側切刃２の刃先縁２ａの内端２１がヘッド中心Ｏから離間していることにより、図５（ａ）（ｂ）に示すように、ヘッド中心Ｏ付近に離心距離ｙ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でワークＷの非切削コアＷｃを生じる。しかるに、中央側切刃２の刃先縁２ａが芯上がり位置に配置し、該切刃２の内側側面２２がチップ前面２０に対して直角になっているから、刃先縁２ａの内端２１から後方へ続く内側側面２２のヘッド中心Ｏに対する最短距離ｄが刃先縁２ａの内端２１の離心距離ｙ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、刃先縁２ａの切削で生成した非切削コアＷｃは、その生成直後に斜線部分Ｕ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ｘの円形Ｎに縊られると共に、側方へ押しやられて傾き、且つ傾き方向がヘッド回転に伴って変化して捩じられ、もって長く成長することなく小刻みに折り取られ、クーラントＣに巻き込まれて切屑Ｓと一緒に切屑排出口１１，１２へ流入して排出される。
【００２４】
ところで、中央側切刃で全切削を行う一般的なドリルヘッドの場合、その中央側切刃の刃先縁の内端側がヘッド中心Ｏを通って反対側まで突出するように配置し、ヘッド中心Ｏではチゼルエッジとして切削力が働かずにワークＷを押し潰す形になるため、スラスト抵抗が負荷して切削効率低下の要因になる。しかるに、本発明で用いるドリルヘッドＤでは、中央側切刃２の刃先縁２ａの内端２１がヘッド中心Ｏから離間してチゼルエッジを形成せず、且つ中心部で生じる非切削コアＷｃが上述のように自然に小刻みに折り取られ、良好な切屑排出性が確保されるから、高い切削能率が得られる。
【００２５】
このような非切削コアＷｃの折り取りを確実に行う上で、前記の中央側切刃２の刃先縁２ａの芯上がり量、つまり図５（ａ）で示す半径線Ｒとの距離ｆは、０．１〜０．５ｍｍの範囲に設定するのがよい。また、該刃先縁２ａから後方へ続く内側側面２２の上縁とヘッド中心Ｏとの最短距離ｄは、０．１〜０．５ｍｍ程度とするのがよい。
【００２６】
なお、上述したドリルヘッドＤでは中央側切刃２の内側側面２２がへっド中心Ｏ方向と平行になっているが、該内側側面２２を基部側ほどへっド中心Ｏに近づく傾斜面としてもよい。このような傾斜面とすれば、非切削コアＷｃは長くなるほどヘッド中心Ｏから側方へ変位する度合が増すから、より小刻みに効率よく分断されることになる。
【００２７】
また、このドリルヘッドＤでは、中央部切刃２の刃先縁２ａの全体がヘッド軸心Ｏ側に高く傾斜しているから、切削反力の背分力が切刃２側とは反対側へ向き、この反対側にあるガイドパッド６Ａを切削孔Ｈ内周へ押し付けるように作用するから、該切削孔Ｈの穿孔精度が向上するという利点もある。更に、切刃２〜４はヘッド本体１のチップ取付凹所１３ａ〜１３ｃにロウ付けされた硬質材チップ５からなるが、中央側切刃２の刃先縁２ａはヘッド軸線Ｏを通る半径線Ｒに一致させる必要がない上、該刃先縁２ａの内端２１もヘッド軸線Ｏから適当に離間しておればよいから、該中央側切刃２のロウ付けに際して位置精度に厳密さを要さず、それだけ製作が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る複数ワークの連通穿孔方法に用いるドリルヘッドの側面図である。
【図２】図１の仮想線円Ｅ内の拡大図である。
【図３】同ドリルヘッドの正面図である。
【図４】同ドリルヘッドによる複数ワークの連通穿孔の加工状況を示す縦断側面図である。
【図５】同ドリルヘッドによる穿孔加工中の切削中心部の挙動を示し、（ａ）は中心側切刃チップと非切削コアとの相関を示す説明図、（ｂ）は非切削コアの生成状況を示す模式縦断側面図である。
【図６】従来のドリルヘッドによる穿孔加工状態を示す縦断面図である。
【図７】従来のドリルヘッドの正面図である。
【図８】従来のドリルヘッドによる穿孔加工状況を示し、（ａ）はクーランド外部供給方式における軸方向に沿う断面図、（ｂ）はクーランド内部供給方式における軸方向に沿う断面図である。
【図９】ドリルヘッドがワークを通過する時にドリルヘッドの切刃チップによって形成されるディスクと呼ばれる削り残し塊状片を示し、(a-1) 〜(d-1) は正面図、(a-2) 〜(d-2) は断面図である。
【図１０】連通穿孔された複数ワークの断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１              ヘッド本体
１ａ            ヘッド先端面
１１，１２      切屑排出孔
１３ａ〜１３ｃ  チップ取付凹部
２              中央側切刃
２ａ            刃先縁
２１            内端
２２            内側側面
３              周辺側切刃
３ａ            刃先縁
４              中間部切刃
４ａ            刃先縁
５              超硬チップ
Ｄ              ドリルヘッド
Ｏ              ヘッド中心
Ｒ              半径線
Ｗ，Ｗ１〜Ｗ５  ワーク
Ｗｊ            端面接合部
ｄ              中央側切刃の内側側面とヘッド中心との最短距離
ｆ              距離（芯上がり量）
ｉ              傾斜方向
【図１】
2010042493.tif 000003
【図２】
2010042493.tif 000004
【図３】
2010042493.tif 000005
【図４】
2010042493.tif 000006
【図５】
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【図６】
2010042493.tif 000008
【図７】
2010042493.tif 000009
【図８】
2010042493.tif 000010
【図９】
2010042493.tif 000011
【図１０】
2010042493.tif 000012