(57)【要約】【課題】工具ホルダと共通の回転軸を有するスローアウェイチップが着脱可能で、繰り返し加工精度が高く長寿命なスローアウェイドリルを提供する。【解決手段】先端側に少なくとも二つの切刃１を備えるとともに後端側に工具ホルダ４との当接面を具備するスローアウェイチップ３を、スローアウェイチップ３と共通の回転軸８を有する工具ホルダの先端部に着脱可能に装着したスローアウェイドリルであり、スローアウェイチップ３の後端側が、回転軸８に対して概略直交するとともに、スローアウェイチップ３の外周側に配置された複数の第一後端面５と、回転軸８に対して概略直交するとともに、第一後端面５より工具ホルダ４側に位置し、かつ第一後端面５より回転軸８側に位置する複数の第二後端面６と、第一後端面５と第二後端面６との間に位置する段差側面に相当し、径方向に作用する分力が発生する複数の係止面７とを具備している。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側に少なくとも二つの切刃を備えるとともに後端側に工具ホルダとの当接面を具備するスローアウェイチップを、該スローアウェイチップと共通の回転軸を有する工具ホルダの先端部に着脱可能に装着したスローアウェイドリルにおいて、
前記スローアウェイチップの後端側が、
前記回転軸に対して概略直交するとともに、前記スローアウェイチップの外周側に配置された複数の第一後端面と、
前記回転軸に対して概略直交するとともに、前記第一後端面より前記工具ホルダ側に位置し、かつ前記第一後端面より前記回転軸側に位置する複数の第二後端面と、
前記第一後端面と前記第二後端面との間に位置する段差側面に相当する複数の係止面と、
を具備していることを特徴とするスローアウェイドリル。
【請求項２】
前記係止面が前記第一後端面と鋭角をなして交わっており、前記第二後端面が該第二後端面に続く前記係止面よりも前記回転軸側に存在するとともに、前記複数の係止面同士が回転対称な位置関係にあることを特徴とするスローアウェイドリル。
【請求項３】
前記係止面と前記第一後端面との交線と、前記回転軸との距離が、ドリル半径に対して１５％〜６０％の範囲にあることを特徴とする請求項１または２記載のスローアウェイドリル。
【請求項４】
前記スローアウェイチップの後端側に、さらに前記第二後端面より前記回転軸側に位置するとともに、前記第２後端面より後端側に突出する棒状部を備え、かつ前記工具ホルダ先端側には前記棒状部を嵌合する凹部を備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のスローアウェイドリル。
【請求項５】
前記棒状部が突出側に向かって先細のテーパー状であることを特徴とする請求項４記載の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、工具ホルダと共通の回転軸を有するスローアウェイチップを着脱可能に装着したスローアウェイドリルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
工具ホルダと共通の回転軸を有するスローアウェイチップを着脱可能な状態で装着し、摩耗したチップのみを交換する方式のスローアウェイドリルが開発されており、従来より、工具ホルダの先端にスローアウェイチップをねじで固定する構成が一般に知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、工具ホルダの弾性変形を利用してねじを用いることなくスローアウェイチップを工具ホルダの先端に固定する構成も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２−１００８０８号公報
【０００５】
【特許文献２】
特表２００２−５０１４４１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１で開示されているようなスローアウェイチップを単にねじ止めする構成では、切削加工中における回転方向の切削力をねじの係止部分で受け止めるため、加工を繰り返すうちにねじが変形してくる。その結果、スローアウェイチップと工具本体との中心軸にずれが生じ、必要な加工精度が得られなくなってしまうという問題があった。
【０００７】
また、特許文献２で開示されているようなホルダの弾性変形作用を利用した構成では、切削加工中、チップにかかる外力や不安定な固定の影響でチップ先端の位置が定まらずドリル加工の加工精度が低下する場合があり、加工信頼性が不十分であった。また、ホルダの弾性変形作用だけでスローアウェイチップを脱着、固定する必要があるため、ホルダの特定部位に無理な力が繰り返し加わる結果、スローアウェイチップの交換を繰り返すうちにホルダの弾性力が弱まってしまい、スローアウェイチップが工具本体から脱落したり、破損するという問題が生じ、少ない使用回数で工具ホルダを新品に交換しなければならず、スローアウェイドリルのメリットが損なわれて極めて不経済なこととなる場合があった。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、工具ホルダと共通の回転軸を有するスローアウェイチップが着脱可能なスローアウェイドリルにおいて、繰り返し加工精度、加工信頼性が高く長寿命なスローアウェイドリルを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、請求項１のスローアウェイドリルは、先端側に少なくとも二つの切刃を備えるとともに後端側に工具ホルダとの当接面を具備するスローアウェイチップを、該スローアウェイチップと共通の回転軸を有する工具ホルダの先端部に着脱可能に装着したスローアウェイドリルであって、前記スローアウェイチップの後端側が、前記回転軸に対して概略直交するとともに、前記スローアウェイチップの外周側に配置された複数の第一後端面と、前記回転軸に対して概略直交するとともに、前記第一後端面より前記工具ホルダ側に位置し、かつ前記第一後端面より前記回転軸側に位置する複数の第二後端面と、前記第一後端面と前記第二後端面との間に位置する段差側面に相当する複数の係止面と、を具備していることを特徴としている。
【００１０】
かかる構成によれば、ドリルにて切削する際に、前記係止面に、径方向に作用する分力が発生し、工具回転軸を中心に前記複数の係止面間での力のバランスが保たれるために、切削中の回転方向におけるチップの固定だけでなく径方向におけるチップの切刃位置安定性、つまりチップのセンター（回転軸）が安定しやすく、加工中のチップの径方向への位置ずれを抑制してドリル加工の加工精度を高めることができる。また、スローアウェイチップの回転方向の支持は前記係止面全体にて受けることになるので、切削加工中、特定部分に回転方向の負荷が集中することがない上に、スローアウェイチップの固定にホルダの弾性変形を伴わないので、結果としてねじ部材やホルダ等の特定部分が経時的に変形することなく総合的に長寿命なドリルとなる。
【００１１】
また、請求項２のスローアウェイドリルは、前記係止面が前記第一後端面と鋭角をなして交わっているとともに、前記第二後端面が該第二後端面に続く前記係止面よりも前記回転軸側に存在するとともに、前記複数の係止面同士が回転対称な位置関係にあることを特徴としている。かかる構成によれば、前記工具回転軸方向へのチップのずれを抑制できることに加え、工具回転軸を中心に前記複数の係止面間での力のバランスがより良い状態で保たれ、チップ先端の位置がより安定してドリル加工の精度を高精度に保つことができることとなる。
【００１２】
また、請求項３のスローアウェイドリルは、前記係止面と前記第一後端面との交線と、前記回転軸との距離が、ドリル半径に対して１５％〜６０％の範囲にあることを特徴としている。かかる構成によれば、工具回転軸を中心に前記複数の係止面間での力のバランスが保たれた状態となるため、特に断続切削のような激しい衝撃を伴う加工においても、スローアウェイチップが加工中に位置ずれすることなく安定した加工精度が得られる。
【００１３】
また、請求項４のスローアウェイドリルは、前記スローアウェイチップの後端側に、さらに前記第二後端面より前記回転軸側に位置するとともに、前記第二後端面より後端側に突出する棒状部を備え、かつ前記工具ホルダ先端側には前記棒状部を嵌合する凹部を備えていることを特徴としている。かかる構成によれば、スローアウェイチップを工具ホルダに取り付ける際に前記棒状部がガイドとして作用するため、位置決め操作がスムーズとなる。
【００１４】
また、請求項５のスローアウェイドリルは、前記棒状部が突出側に向かって先細のテーパー状であることを特徴としている。かかる構成によれば、スローアウェイチップを工具ホルダに取り付ける際に前記棒状部がガイドとして作用するだけでなく、センターの位置決めがよりスムーズに行われる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面により説明する。
【００１６】
図１から図６は、本発明の実施形態を示すものであり、図１は本実施例によるスローアウェイドリルの分解側面図、図２は図１のスローアウェイチップの後端側斜視図、図３は図２のスローアウェイチップの後端視図、図４は図１の工具ホルダの先端側斜視図、図５は図４の工具ホルダの先端視図、図６は図３における係止面にかかる力の向きを示す模式図である。
【００１７】
図１において、本実施例によるスローアウェイドリルＡは、先端側に二つの切れ刃１を備え後端側に工具ホルダ４との当接面を具備するスローアウェイチップ３を、スローアウェイチップ３と共通の回転軸８を有する工具ホルダ４の先端部にねじ部材等の固定手段９を用いて着脱可能に装着される構成となっている。
【００１８】
また、本発明によれば、図２に示すように、スローアウェイチップ３の後端側が、回転軸８に対して概略直交するとともに、スローアウェイチップ３の外周側に配置された複数の第一後端面５と、回転軸８に対して概略直交するとともに、第一後端面５より工具ホルダ４側に位置し、かつ第一後端面５より回転軸８側に位置する複数の第二後端面６と、第一後端面５と第二後端面６との間に位置する段差側面に相当する複数の係止面７と、を具備した構成となっている。
【００１９】
ここで、本発明によれば、スローアウェイドリルＡにて切削する際に、係止面７には径方向に作用する分力が発生するような構成とすることが大きな特徴であり、これによって、図６に示すように、スローアウェイチップ３の係止面７を工具ホルダ４の係止受け面１２が押し付ける力ａ１、ａ２が、その分力として周方向（ｃ１、ｃ２）だけでなく径方向（ｂ１、ｂ２）にも作用し、回転軸８を中心に複数の係止面７にかかる力のバランスが保たれるため、回転軸８方向へのチップ３の固定が安定するだけでなく径方向へのチップ位置が安定する、つまりチップの先端が回転軸８と容易に安定して一致しやすく、加工中にチップ３が径方向へ位置ずれすることを抑制することができる。
【００２０】
なお、本発明において、係止面７から係止受け面１２に向かっては、前述した係止受け面１２から係止面７に作用する力と逆向き（反作用）の力がかかっており、その分力として、回転軸８に直交し、かつ前記回転軸８から外周へ向かう方向にも力が作用している。
【００２１】
次に、スローアウェイチップ３の工具ホルダ４への固定について説明する。
【００２２】
図１において、スローアウェイチップ３が工具ホルダ４の先端に係止面７と工具ホルダ４側の係止受け面１２とが当接した状態で装着され、固定手段９によって締め付け固定される。このとき、スローアウェイチップ３の第一後端面５、第二後端面６、及び係止面７が、図３に示すホルダの第一先端面１０、第二先端面１１及び係止受け面１２にそれぞれ当接し係合されるが、スローアウェイチップ３の回転方向の支持は係止面７と係止受け面１２の当接によってなされるので、スローアウェイチップ３を工具ホルダ４に固定している固定手段９に、切削加工中における回転方向の負荷がかかることがない上に、スローアウェイチップ３の固定に工具ホルダ４の弾性変形を伴わないので、結果として長寿命な工具を得ることができる。
【００２３】
また、このように係合した状態におけるねじ穴の中心は、図５に示すように、チップ側ねじ穴１３がホルダ側ねじ穴１４よりも係止受け面１２から周方向に遠ざかるように互いに偏心させた位置に設けてあり、この状態からねじを締め込んでいくと、係止面７が係止受け面１２に押し付けられる。
【００２４】
ちなみに本実施例では、スローアウェイチップ３の第二後端面６から突出する棒状部２を備えた構成としているが、これによりスローアウェイチップ３を工具ホルダ４に取り付ける際に前記棒状部２がガイドとして作用するため、チップ３の位置決め操作がスムーズとなる点で好ましい。また、棒状部２が突出側に向かって先細のテーパー状であることが、スローアウェイチップ３を工具ホルダ４に取り付ける際に棒状部２がガイドとして作用するだけでなく、センターの位置決めがよりスムーズに行われる点でさらに望ましい。
【００２５】
ここで、図３に示す前記係止面７と前記第一後端面５との交線１５と前記工具回転軸８との距離ｄは、ドリル半径Ｒに対して１５％〜６０％の範囲にあるのが望ましい。この範囲に制御することによって、前述した径方向に作用する分力を維持することができ、断続切削のような激しい衝撃を伴う加工においてもスローアウェイチップが位置ずれすることなく、加工面精度を保つことができるとともに、異常摩耗や欠損等によるチップ寿命の極端な低下を抑制することができる。また、工具ホルダ４の係止受け面１２の面積が著しく狭くなったり、係止部７の肉厚が薄くなることもないので、スローアウェイチップ３を周方向にいくら押し付けても十分なクランプ力が得られなかったり、無理に押し付けようとして工具ホルダ４側の強度不足のため破損にいたってしまうようなことも防止できる。
【００２６】
なお、本発明におけるドリル半径Ｒとは、スローアウェイチップ３において回転軸８から切刃１の最外径（加工径）までの長さを指す（図３参照）。
【００２７】
また、本発明によれば、図１に示すように、スローアウェイチップ３をホルダ４に装着した状態で、切刃１，１間に存在する溝部２０と、ホルダ４の側面の溝部２１が連通するようにしてフルートが形成されており、切刃１にて切削された切屑がフルート表面を伝ってドリル後端部へ移動した後、系外へ排出される。
【００２８】
なお、本実施例においては、スローアウェイチップの先端側から挿入したねじ等の固定部材を用いてスローアウェイチップを工具ホルダに固定する構成をとっているが、これ以外に、例えばホルダ側面からねじを挿入してスローアウェイチップを工具ホルダに固定する構成等でも同様の効果を得ることが可能である。
【００２９】
さらに、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、例えば、切刃１を３つ以上具備するものであってもよく、発明の目的を逸脱しない限り任意のものとすることができることは云うまでもない。
【００３０】
【発明の効果】
以上記述した通り、本発明のスローアウェイドリルは、先端側に少なくとも二つの切刃を備えるとともに後端側に工具ホルダとの当接面を具備するスローアウェイチップを、該スローアウェイチップと共通の回転軸を有する工具ホルダの先端部に着脱可能に装着したスローアウェイドリルであって、前記スローアウェイチップの後端側が、前記回転軸に対して概略直交するとともに、前記スローアウェイチップの外周側に配置された複数の第一後端面と、前記回転軸に対して概略直交するとともに、前記第一後端面より前記工具ホルダ側に位置し、かつ前記第一後端面より前記回転軸側に位置する複数の第二後端面と、前記第一後端面と前記第二後端面との間に位置する段差側面に相当する複数の係止面と、を具備した構成とすることにより、ドリルにて切削する際に、前記係止面に、径方向に作用する分力が発生し、工具回転軸を中心に前記複数の係止面間での力のバランスが保たれるために、切削中の回転方向におけるチップの固定だけでなく径方向におけるチップの位置安定性、つまりチップのセンターが安定しやすく、加工中のチップの径方向への位置ずれを抑制してドリル加工の加工精度を高めることができるとともに、スローアウェイチップの回転方向の支持は前記係止面によってなされるので、スローアウェイチップをホルダに固定している固定手段に、切削加工中における回転方向の負荷がかかることがない上に、スローアウェイチップの固定にホルダの弾性変形を伴わないので、結果として長寿命な工具を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例によるスローアウェイドリルの分解側面図である。
【図２】図１のスローアウェイチップの後端側斜視図である。
【図３】図２のスローアウェイチップの後端視図である。
【図４】図１の工具ホルダの先端側斜視図である。
【図５】図４の工具ホルダの先端視図である。
【図６】図３における係止面にかかる力の向きを示す模式図である。
【符号の説明】
１：切れ刃
２：棒状部
３：スローアウェイチップ
４：工具ホルダ
５：第一後端面
６：第二後端面
７：係止面
８：回転軸
９：固定手段
１０：第一先端面
１１：第二先端面
１２：係止受け面
１３：チップ側ねじ穴
１４：ホルダ側ねじ穴
１５：係止面７と第一後端面５との交線
２０：スローアウェイチップの溝部
２１：工具ホルダの溝部
Ａ：スローアウェイドリル
ｄ：交線１５と回転軸８との距離
Ｒ：ドリル半径
ａ１、ａ２：係止受け面が係止面を押し付ける力
ｂ１、ｂ２：力ａ１、ａ２の径方向（工具外周から工具回転軸へ向く方向）への分力
ｃ１、ｃ２：力ａ１、ａ２の周方向（分力ｂ１、ｂ２と直交する方向）への分力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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