(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホルダーの前端部に設けたスリット内に、多角形状の板状体の前端に加工穴の内周側を切削する内切刃と外周側を切削する外切刃を兼備したインサートを、一本の固定用ボルトで装着してなるスローアウェイドリルであって、前記スリットの対向内壁面から奥端面にかけて、前記インサートが奥方の対向内壁面に対して浮いた状態となる、インサートとホルダーとが接触しない非当接間隙領域を設けたことを特徴とする小径スローアウェイドリル。
【請求項２】
前記スリットの奥端面における前記非当接間隙領域の間隙が０．０５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の小径スローアウェイドリル。
【請求項３】
前記インサートの軸方向長さＬに対する前記非当接間隙領域の軸方向長さｌの比ｌ／Ｌを０．１〜０．７の範囲とした請求項１または２記載の小径スローアウェイドリル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は穴加工用の小径スローアウェイドリルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
穴加工を行うドリル工具として、工具本体の先端部に相互の回転軌跡が交叉するように外周側の外刃インサートと内周側の内刃インサートが着脱自在に装着されたものが通常用いられてきた。
【０００３】
図５は、そのようなスローアウェイドリルＴを示す。
【０００４】
このスローアウェイドリルＴに装着されるドリルインサート２０は、上面２１の稜辺部に切刃が形成され、同図に示すように一本のスローアウェイドリルＴの工具本体に２個が、それぞれ外刃インサート２２、内刃インサート２３として、同一回転方向に上面２１を向けて装着される。また、外刃インサート２２、内刃インサート２３に形成された切刃のうち底切刃２５となった切刃の回転軌跡が交わり、且つ、スローアウェイドリルＴの中心軸Ｔ１から側面Ｔ２までカバーする。
【０００５】
これに対して、φ１０以下の小径穴加工の場合には、ネジを非常に小さくしなくてはならず、強度的にこのような形状のものを用いることができなかったので、薄板状のインサート１枚を前端部に装着するものが用いられてきた。図６は、このような小径加工用のスローアウェイドリルＳを示し、同図に示すように、薄板状のインサート３０は、ホルダー径よりも巾が大きく、前端の上稜辺と下稜辺に内切刃と外切刃が一体化した切刃３１が形成されがものであった。
【０００６】
ところが、上記小径加工用のスローアウェイドリルＳの問題点として、インサート３０の後端部がホルダー内に隠れて見えにくいので、インサートの後端面がホルダーの対向する面に当接しているか否かに関する位置決めが目視では確認できず、そのため、インサートのボルトの孔の径を非常に高い精度で制御するべく、研磨等の工程が必要であり、製造上のコストが余計にかかってしまうという問題点があった。
【０００７】
そこで本発明者は、ホルダーの前端部に設けたスリット内に、板状体のドリルインサートを固定用ボルトでもって装着してなる小径のスローアウェイドリルにおいて、スプリング等の弾性体により付勢された位置決め用のボールと、これに対応する円錐状のディンプルとの係合摺接を利用する小径のスローアウェイドリルを開発した。
【０００８】
具体的には、ホルダーの内部に、前記ドリルインサートの対向する面に対しスプリング等の弾性体で付勢された位置決め用のボールを回動自在に装着する。そして、上記ドリルインサートの対向面には、上記ボールに対応する部位に円錐状のディンプルを備えたものであり、固定用ボルト締結時に上記位置決め用のボールと円錐状のディンプルが係合摺接することにより、ドリルインサートを奥方に引き込むよう構成した。なお、前記位置決め用のボールの頂点より前記円錐状のディンプルの円錐頂点（底点）が後ろ側になるように配置することにより、ドリルインサートを所定位置に設置したものであった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者自身による前記従来技術は、それまでの小径ボーリングエンドミルの前記課題を有効に解決したものであったが、次の点での改善が望ましいことを見出した。
【００１０】
すなわち、加工中の切削抵抗によってヤング率の低い材料からなるホルダが撓みやすいのに対して、ヤング率の高い超硬のチップは撓みにくく、ドリル加工の捩れ負荷がインサート上下面に非常に大きくかかっており、インサートにかかるこの捩れ負荷を低減すれば、結果的にインサート破損を起こり難くし、ドリルの機械的強度、耐抗折力を向上せしめることができる。
【００１１】
したがって、本発明は加工中にインサートにかかる捩れ負荷を低減し、ドリルの耐抗折力を向上せしめることを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、ホルダーの前端部に設けたスリット内に、多角形状の板状体の前端に加工穴の内周側を切削する内切刃と外周側を切削する外切刃を兼備したインサートを、一本の固定用ボルトで装着してなるスローアウェイドリルであって、前記スリットの対向内壁面から奥端面にかけて、前記インサートが奥方の対向内壁面に対して浮いた状態となる、インサートとホルダーとが接触しない非当接間隙領域を設けたことを特徴とする。
【００１３】
【作用】
本発明の小径スローアウェイドリルは、スリットの対向内壁面から奥端面にかけてインサートとホルダーとの非当接間隙領域を設けてなる。
【００１４】
これによりドリルインサートは、スリットの奥方の対向内壁面に対して浮いた状態であり、ドリルの軸方向におけるドリルインサートとスリットの対向内壁面の当接長さが短くなるのでホルダが捩れ易い。そして、ホルダが捩れ易いので加工中の捩れ負荷の大部分がホルダにかかり、インサートにかかる上記捩れ負荷は非常に小さい。
【００１５】
要するに、長軸方向におけるインサートとホルダの当接距離が小であるのでインサートへの負荷を大幅に低減する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図によって説明する。
【００１７】
図１は本実施例によるドリルインサート１を示し、このドリルインサート１は、多角形状をした板状体の前端に加工穴の内周側を切削する内切刃２と外周側を切削する外切刃３を兼備してなるドリルインサート１であって、上記板状体の全厚みＨ分の中間位置に内切刃２と外切刃３をほぼ同一高さで形成するため、それぞれ内切刃２と外切刃３のすくい面４、５が段下がりに設けられている。また、上記内切刃２が中間位置でラジアル方向に屈曲するように形成してある。
【００１８】
加えて、上記ドリルインサート１の外切刃３には、その隅角部に一対のコーナーＲ部６、７が設けられ、これにより前方に若干突き出た突出部８が形成されている。
【００１９】
なお、ここで、上記コーナーＲ部６、７とは曲線部分に連続する直線がなす角が直角に近く、６０°〜１０５°の範囲のものを言う。
【００２０】
また、ドリルインサート１の外切刃３に連なるすくい面５から大きく段上がった平坦面９には、ボルト固定孔９ａが形成されている。他方、ドリルインサート１の内切刃２のすくい面４の側には、該すくい面４から大きく段上がった平坦面９が設けられ、それぞれの平坦面の後ろ側には後端面に連続する凹部９ｂを設けてなる。
【００２１】
図２乃至図４は、上記ドリルインサート１を装着した小径スローアウェイドリル１０を示し、この小径スローアウェイドリル（以下、ドリルと略称する）１０は、ホルダー１１の前端部１２に形成したスリット１５内に前記ドリルインサート（以下、インサートと略称する）１を１本の固定用ボルト１３でもって装着してなり、上記インサート１の巾をホルダー１１の径より小さくするとともに、図３に示すように上記固定用ボルト１３の固定中心１３ａをホルダー１１の中心軸１１ａから外切刃３の方向に位置ズレさせている。
【００２２】
また上記ドリル１０は、前述のように固定用ボルト１３を外切刃３の方向に位置ズレさせたため、図２に示すように内切刃２のすくい面４の回転方向側に非常に大きな切屑排出用のポケット１４を確保することが可能となる。しかも、内切刃２がラジアル方向に屈曲角γ＝１０°〜２０°で屈曲しているので、上記ポケット１４がより大きく取れる。なお、上記屈曲角γが１０°未満の場合、切屑排出性が悪くなってしまう恐れがある他に、後述の、ラジアル荷重の合成力を外切刃３の側に向けることによりホルダー１１を外切刃３側に撓ませる作用が弱くなる恐れがある。他方、屈曲角γが２０°を越えると内切刃２の下側厚みが小さくなり、その結果、機械的強度が小さくなってしまう恐れがある。
【００２３】
また、外切刃３と内切刃２の高さが大きく異なると、インサート１の厚みが大きくなるので、ホルダー１１の機械的強度が低下してしまう恐れがある。
【００２４】
また、図４に示すように前記インサート１の上記凹部９ｂ及び／又はスリット１５の凹部１５ａにより、スリット１５の奥端面１５ｂにかけて上記凹部９ｂがスリット１５の対向内壁面１５ｃに対して浮いた状態となることを特徴とする非当接間隙領域Ａが生まれる。これによりドリル１０の軸方向におけるドリルインサート１とスリット１５の対向内壁面１５ｃの当接長さが短くなりホルダ１１が捩れ易くなる。そして、ホルダ１１が捩れ易いので加工中の捩れ負荷の大部分がホルダ１１にかかり、インサート１にかかる上記捩れ負荷は非常に小さい。
【００２５】
要するに、長軸方向におけるインサート１とホルダ１１の当接長さが小になるのでインサート１への負荷を大幅に低減する。なお、この非当接間隙領域Ａを生じさせるため、インサート１の凹部９ｂとスリット１５の凹部１５ａの両者を備える形態の他に、インサート１の凹部９ｂかスリット１５の凹部１５ａのどちら一方のみを備えた形態としても良い。
【００２６】
因みに、インサート１の長軸方向長さＬに対する前記非当接間隙領域Ａの軸方向長さｌの比ｌ／Ｌは０．１〜０．７の範囲であることが好ましく、特に０．４〜０．７の範囲がより好ましい。この比ｌ／Ｌを大きくし過ぎると（当接長さ小）ホルダ１１が変形してしまう恐れがあり、インサート１の拘束力も小さくなりビビリが発生し易くなる恐れがある。他方、比ｌ／Ｌを小さくし過ぎると（当接長さ大）、インサート１が受ける捩れ負荷が大きくなり、インサート１が破損し易くなる恐れがある。
【００２７】
また、スリット１５の奥端面１５ｂにおいて対向内壁面１５ｃとインサート１間に０．０５ｍｍ以上の間隙ｄについては、少なくとも０．０５ｍｍ以上であることが望ましい。隙間ｄが０．０５ｍｍ未満の場合、ホルダー１１に備えるスリット１５の対向内壁面と前記凹部９ｂが接してしまい、凹部９ｂの作用、効果を奏することができなくなる恐れがある。なお、前記凹部９ｂはテーパー状であってもよく、その場合でも後端での間隙ｄが０．０５ｍｍ以上であることが望ましい。
【００２８】
ところで、ドリル１０は前記外切刃３の突出部８を最外周側に備えている。この突出部８は一対の前記コーナーＲ部６、７を備えているが、これにより、外切刃３のラジアル荷重の方向を回転方向側に変える作用がある。この結果、図３に示すように内切刃２のラジアル荷重と外切刃３のラジアル荷重の合成力方向がホルダーの中心軸１１ａから外切刃３の方に向かうこととなり、ホルダー１１は外切刃３の側に撓む。したがって、加工径が大きくなり、ドリル１０を加工穴から引き抜く際に、外切刃３と穴壁とが接触することなく引き抜くことができるので、加工面を良好なものとすることができる。
【００２９】
なお、図２に示すように上記内切刃２は中間部位でラジアル方向に屈曲しているが、この屈曲により内切刃２のラジアル荷重を幾分、外切刃３の側に向けることができ、上記突出部８の作用を補強している。
【００３０】
以上、本発明の実施形態を図により例示したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものでなく、発明の目的を逸脱しない限り任意の形態とすることができることは言うまでもない。
【００３１】
【実験例】
以下、本発明に基づく実験例を説明する。
【００３２】
図１乃至図４に示す前記ドリルインサート１であって、前記ｌ／Ｌおよびｄを表１に示すように設定したドリルインサート１を用い下記の条件で送りを順次上げていき、インサートが破損する前の最大の送りを限界送り条件とし、その値が０．１５以上の場合に合格とした。
【００３３】
実験条件
ｆ＝０．１，０．１２，０．１５，０．２
Ｖ＝１２０ｍ／ｍｉｎ
内部給油
ドリル：φ１０
材種：京セラ（株）製ＰＲ６６０
【００３４】
【表１】
0003668023.tif 000002
【００３５】
この実験の結果を表１に示す。
【００３６】
表１に示す如く、本発明の範囲外である試料１（ｌ／Ｌが０．７より大きい）と試料３（ｄが０．０５ｍｍより小さい）はいずれも不合格であったのに対して、残りの本発明品はすべて合格であった。
【００３７】
【発明の効果】
叙上のように本発明によれば、ホルダーの前端部に設けたスリット内に板状体のインサートを装着してなるスローアウェイドリルであって、上記スリットの対向内壁面から奥端面にかけてインサートとホルダーとの非当接間隙領域を設けたことにより、加工中にインサートにかかる捩れ負荷を低減し、もってドリルの耐抗折力を向上せしめることができた。また、ホルダーがよく撓むので、被削材への食いつきのときにインサートにかかる衝撃も緩和され、刃先寿命が長くなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の小径スローアウェイドリルを構成するドリルインサートの斜視図である。
【図２】本発明の小径スローアウェイドリルの斜視図である。
【図３】図２のＸ矢視図である。
【図４】図３のＹ視図である。
【図５】２枚のインサートを装着した従来のスローアウェイドリルの平面図である。
【図６】１枚のインサートを装着した従来の小径加工用のスローアウェイドリルの平面図である。
【符号の説明】
１            ドリルインサート
２            内切刃
３            外切刃
４、５        すくい面
６、７        コーナーＲ部
８            突出部
９ａ          ボルト固定孔
９ｂ          凹部
１０          スローアウェイドリル
１１          ホルダー
１１ａ        中心軸
１２          前端部
１３          固定用ボルト
１３ａ        固定中心
１４          ポケット
１５          スリット
１５ｂ        奥端面
１５ｃ        対向内壁面
Ａ            非当接間隙領域
Ｈ            全厚み
γ            屈曲角
β            テーパー角度
ｄ            間隙
【図１】
0003668023.tif 000003
【図２】
0003668023.tif 000004
【図３】
0003668023.tif 000005
【図４】
0003668023.tif 000006
【図５】
0003668023.tif 000007
【図６】
0003668023.tif 000008