(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
先端に切刃を有する切削部、該切削部よりも後端側に位置するシャンク部、および、前記切削部と前記シャンク部との間に位置するフランジ部を備え、中心軸を有する棒形状のドリル本体と、
前記シャンク部が挿入されるとともに前記フランジ部の後端面に当接する円筒形状の冷却用アタッチメントとを備えたドリルであって、
前記ドリル本体は、後端面から先端側に向かって内部に設けられた、冷却液が流れる流路を有し、
前記シャンク部は、前記アタッチメントに挿入された部分から後端にかけて延在する切欠き部を有する第1部分と、該第1部分よりも先端側に位置して前記切欠き部が形成されていない第2部分とを有し、
前記アタッチメントは、外周面側および内周面側に開口し、前記冷却液が流れる貫通孔を有し、該貫通孔における前記内周面側の開口部が前記切欠き部上に位置していることを特徴とするドリル。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の各実施形態のドリル1について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明のドリル1は、参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
【0012】
第1の実施形態のドリル1は、
図1〜4に示すように、ドリル本体3(以下、単に本体3とも言う)と、冷却用の第1のアタッチメント5Aとを備えている。
【0013】
本体3は、中心軸Xを有しており、この中心軸Xに沿って延びた棒形状の構成となっている。本体3は、切削部7と、シャンク部9と、フランジ部11とを備えている。切削部7は、被削材と接触する部位であり、被削材の切削加工において主たる役割を有する部位である。シャンク部9は、切削部7よりも後端側に位置している。シャンク部9は、工作
機械101の回転するスピンドル等(不図示)の形状に応じて設計される部位であり、スピンドル等によって把持される。
【0014】
フランジ部11は、切削部7とシャンク部9との間に位置しており、中心軸Xに直交する方向の径が、切削部7およびシャンク部9の径よりも大きい。フランジ部11は、本体3を工作機械101に取り付ける際に、中心軸Xに沿った方向での工作機械101に対する位置決めをする機能を有している。
【0015】
切削部7は、棒形状であって先端に切刃13を有している。本実施形態における切削部7は、切刃13を含む先端側の部位が後端側の部位に対して着脱可能な構成となっている。すなわち、切削部7が、ホルダ15およびホルダ15の先端部分に取り付けられた切削インサート17によって構成されており、切削インサート17が切刃13を有している。なお、切削部7は、別体形成されたホルダ15および切削インサート17によって構成されていてもよいが、一体形成された構成であっても何ら問題ない。
【0016】
切削部7の外周には、切屑の排出溝19が設けられている。排出溝19は、先端側の端部が切刃13に接続されており、切刃13から切削部7の後端へ向かって中心軸Xの周りに螺旋状に延びている。排出溝19は、切刃13によって生成される切屑を外部に排出することを主な目的としている。そのため、排出溝19における切刃13に接続する部分は、切刃13のすくい面として機能する。切削加工時において、切刃13で形成された切屑は、排出溝19を通って切削部7の後端側へと排出される。
【0017】
切削部7の外径は6.0mm〜60mmに設定される。また、中心軸Xに平行な方向での切削部7の長さをLとし、切削部7の外径をDとした場合に、L=2D〜12Dに設定される。
【0018】
切削インサート17を除く本体3の材質としては、鋼、鋳鉄などを用いることができる。特に、これらの材質の中で靱性の高い鋼を用いることが好ましい。切削インサート17を構成する部材の材質としては、例えば、超硬合金あるいはサーメットなどが挙げられる。超硬合金の組成としては、例えば、炭化タングステン(WC)にコバルト(Co)の粉末を加えて焼結して生成されるWC−Co、WC−Coに炭化チタン(TiC)を添加したWC−TiC−Co、あるいはWC−TiC−Coに炭化タンタル(TaC)を添加したWC−TiC−TaC−Coがある。また、サーメットは、セラミック成分に金属を複合させた焼結複合材料であり、具体的には、炭化チタン(TiC)、または窒化チタン(TiN)などのチタン化合物を主成分とした焼結複合材料が挙げられる。
【0019】
シャンク部9は、切削部7よりも後端側に位置している。シャンク部9は、切削部7と同様に棒形状である。本実施形態におけるシャンク部9の外径は、切削部7の外径よりも大きな値となっているが、これに限られるものではない。切削部7の外径が、シャンク部9の外径よりも大きな値となっていてもよい。
【0020】
また、シャンク部9は、外周面に先端側から後端側に向かって延在する切欠き部21を有している。このとき、切欠き部21は、シャンク部9における第1のアタッチメント5Aに挿入された部分から後端にかけて延在している。ただし、切欠き部21はシャンク部9の先端まで形成されている必要はない。本実施形態におけるシャンク部は、先端部分に切欠き部21が形成されておらず、中心軸Xに直交する断面が略円形状のままとなっている部分を有している。
【0021】
切欠き部21は、シャンク部9を工作機械101に取り付ける際に、中心軸Xを中心とする円の周方向での工作機械101に対する位置決めをする機能を有しているが、本実施
形態のドリル1においては、後述するように、冷却液を流すスペースとしての機能も有している。
【0022】
本実施形態における切欠き部21は、中心軸Xに直交する断面が略円形状である棒形状のシャンク部9の一部を切欠いたような構成となっている。ただし、切欠き部21とは、シャンク部9の一部を実際に切削・除去することによって形成されるものには限定されない。具体的には、本実施形態においては、シャンク部9の外周面が曲面形状である一方で、切欠き部21は平坦な面形状になっている。このとき、
図4に示すように、側面視における切欠き部21の中心軸Xに直交する方向の幅は、先端側から後端側に向かうにしたがって小さくなっている。このように切欠き部21の幅が狭くなっていることによって、切欠き部21の先端側から後端側へと進む冷却液の水圧を高めることができる。
【0023】
なお、切欠き部21の形状は上記の構成に限定されるものではない。たとえば、冷却液の流れるスペースを確保するため、中心軸Xに直交する断面において切欠き部21は、中心軸Xに向かって窪んだ形状であってもよい。また、切り欠き部21は、シャンク部9の先端側から後端側に向かって延びる溝形状であってもよい。
【0024】
フランジ部11は、円板形状であって切削部7とシャンク部9との間に位置している。フランジ部11は、切削部7およびシャンク部9の外径よりも大きな外径を有する構成となっている。フランジ部11は、切削部7の排出溝19を流れてきた切屑がシャンク部9上にまで進行することを防ぐ障壁としての機能も有している。
【0025】
本実施形態における本体3は、切削部7のホルダ15、シャンク部9およびフランジ部11が一体形成されているが、特にこのような構成に限定されるものではない。これらの部材が別体形成されていても何ら問題ない。
【0026】
本体3の内部にはドリル1の使用時において冷却液が流れる流路23が設けられている。流路23は、本体3の中心軸Xに対して平行に直線形状に設けられている。冷却液を良好に流れさせることが可能であれば、流路23の形状としては特に限定されるものではない。本実施形態においては、冷却液の流れる方向に直交した流路23の断面は円形状であり、直径が1〜4mm程度に設定されている。
【0027】
流路23は一対の開口部を有している。一方の開口部25は、本体3におけるシャンク部9の後端面において開口している。また、他方の開口部は、切削部7の先端側において開口している。冷却液は、一方の開口部25から流路23に供給され、他方の開口部から外部に放出される。他方の開口部から放出された冷却液によって、切削加工時に切刃13が冷却される。
【0028】
冷却液としては、例えば、油性形、不活性極圧形または活性極圧形などの不水溶性油剤、あるいは、エマルジョン、ソリューブルまたはソリューションなどの水溶性油剤からなり、被削材の材質に応じて適宜選択して用いられる。
【0029】
本実施形態における第1のアタッチメント5Aは、
図5〜8に示すように、円筒形状であり、冷却液を流路23に供給するために用いられる部材である。円筒形状の第1のアタッチメント5Aの筒内部には、シャンク部9が挿入される。また、第1のアタッチメント5Aの先端側の端面とフランジ部11の後端面とが当接する。
【0030】
このとき、第1のアタッチメント5Aはフランジ部11の後端面に対して環状に当接する。これは、第1のアタッチメント5Aとフランジ部11との間から冷却液が外部に漏れることを防ぐためである。また、第1のアタッチメント5Aの後端側の端面は、本体3を
工作機械101に取り付ける際に工作機械101に当接する。このとき、第1のアタッチメント5Aは工作機械101に対して環状に当接する。
【0031】
第1のアタッチメント5Aは、外周面側および内周面側に開口する貫通孔27を有している。このとき、貫通孔27における内周面側の開口部分がシャンク部9の切欠き部21上に位置している。本実施形態において、貫通孔27における内周面側の開口部分がシャンク部9の切欠き部21上に位置しているとは、側面視した場合に、貫通孔27における内周面側の開口の少なくとも一部が切欠き部21と重なり合っていることを意味している。本実施形態においては、冷却液の流れる方向に直交した貫通孔27の断面は円形状であり、直径が2〜10mm程度に設定されている。
【0032】
図9に示すように、切削加工時において、貫通孔27における外周面側の開口部分から供給された冷却液が、貫通孔27を通って切欠き部21に流入する。なお、冷却液の流れを黒矢印にて示している。切欠き部21に流入した冷却液は、工作機械101とシャンク部9の切欠き部21との間のスペースを通って本体3の後端へと進み、シャンク部9の後端面において開口している流路23の一方の開口部25へと流入する。流路23に流れた冷却液は、流路23の他方の開口部から放出され、切刃13を冷却する。
【0033】
このように、従来から用いられてきた冷却液を供給する供給口が設けられていない構成の工作機械を使用する場合であっても、第1のアタッチメント5Aの貫通孔27から供給された冷却液を流路23へと流すことができるので、切刃13を良好に冷却することができる。
【0034】
また、近年用いられるようになっている、冷却液を供給する供給口が設けられている構成の工作機械を使用する場合においては、第1のアタッチメント5Aを外して本体3を工作機械に取り付ければよい。工作機械の供給口から本体3の流路23に冷却液が直接供給されるからである。この場合には、第1のアタッチメント5Aが外されていることから、第1のアタッチメント5Aの貫通孔27を冷却液が逆流して貫通孔における外周側の開口部分から外部に漏れることが防止される。
【0035】
第1のアタッチメント5Aの材質としては、例えば、真鍮または樹脂を用いることができる。
【0036】
また、排出溝19を流れてきた切屑が第1のアタッチメント5Aに接触することを抑制するため、第1のアタッチメント5Aは、切削部7よりも後端側に位置していることが好ましい。すなわち、第1のアタッチメント5Aは、フランジ部11よりも前端側に位置する部分を有していない。本実施形態のドリル1においては、第1のアタッチメント5Aは、フランジ部11よりも後端側に位置している。
【0037】
また、特に図示はしないが、本体3と第1のアタッチメント5Aとの間にシール材や銅ワッシャーなどを挿入してもよい。これにより、本体3と第1のアタッチメント5Aとの間でのシール性を向上させることができる。
【0038】
次に、第2の実施形態のドリル1について、図面を用いて詳細に説明する。
【0039】
本実施形態のドリル1は、
図10〜13に示すように、本体3と、第2のアタッチメント5Bとを備えている。本実施形態における本体3は、第1の実施形態における本体3と同じ構成である。そのため、本実施形態における本体3の説明は省略する。
【0040】
第1の実施形態のドリル1が第1のアタッチメント5Aを備えている一方で、本実施形
態のドリル1は第2のアタッチメント5Bを備えている。すなわち、本実施形態のドリル1は、第1の実施形態のドリル1と比較して冷却用アタッチメントの構成が異なる。なお、第2のアタッチメント5Bは、第1のアタッチメント5Aに対して下記の通り形状が異なるが、第2のアタッチメント5Bの材質としては、第1のアタッチメント5Aと同様に、鋼、鋳鉄などを用いることができる。
【0041】
第2のアタッチメント5Bは、第1のアタッチメント5Aと同様に、冷却液を流路23に供給するために用いられる部材である。
図14〜17に示すように、第2のアタッチメント5Bは、第1のアタッチメント5Aと同様に円筒形状である。また、第2のアタッチメント5Bは、第1のアタッチメント5Aと同様に外周面側および内周面側に開口する貫通孔27を有している。このとき、第1の実施形態と同様に、貫通孔27における内周面側の開口部がシャンク部9の切欠き部21上に位置している。
【0042】
そのため、第1の実施形態のドリル1と同様に、切削加工時において、貫通孔27における外周面側の開口部から供給された冷却液が、流路23の他方の開口部から放出され、切刃13を冷却する。
【0043】
第1のアタッチメント5Aは、フランジ部11よりも後端側に位置しており、第1のアタッチメント5Aの先端側の端面とフランジ部11の後端面とが当接している。しかしながら、第2のアタッチメント5Bは、内周面側に段差部29を有しており、フランジ部11の後端面および外周面に対してそれぞれ当接している。すなわち、第2のアタッチメント5Bの段差部29の側面とフランジ部11の後端面とが当接するとともに、第2のアタッチメント5Bの内周面とフランジ部11の外周面とが当接している。
【0044】
第2のアタッチメント5Bの内周面とフランジ部11の外周面とが当接していることによって、中心軸Xを中心とする円の径方向での第2のアタッチメント5Bのフランジ部11に対する位置決めを図ることができる。また、この部分で位置決めを図っていることから、アタッチメントとシャンク部9との間で径方向での位置決めを図る必要が無くなる。そのため、第2のアタッチメント5Bとシャンク部9との間にスペースを設け易くなる。したがって、切欠き部21上に冷却液を流し易くすることができる。
【0045】
なお、第2のアタッチメント5Bは、第1の実施形態における第1のアタッチメント5Aと同様に、切削部7よりも後端側に位置していることが好ましい。すなわち、第2のアタッチメント5Bは、フランジ部11よりも前端側に位置する部分を有していない。これは、排出溝19を流れてきた切屑が第2のアタッチメント5Bに接触することを抑制するためである。本実施形態のドリル1においては、第2のアタッチメント5Bは、フランジ部11の外周面と当接しているが、切削部7よりも後端側に位置している。
【0046】
<切削加工物の製造方法>
次に、本発明の実施形態に係る切削加工物の製造方法について、上述の第2の実施形態のドリル1を用いる場合を例に挙げて詳細に説明する。以下、
図18〜20を参照しつつ説明する。
【0047】
切削加工物は、被削材201を切削加工することによって作製される。本実施形態における切削加工物の製造方法は、以下の工程を備えている。すなわち、
(1)被削材201を回転させる工程と、
(2)回転している被削材201に上記実施形態に代表されるドリル1の切刃13を接触させる工程と、
(3)ドリル1を被削材201から離す工程と、
を備えている。
【0048】
より具体的には、まず、
図18に示すように、被削材201を軸Y1の周りで回転させるとともに、被削材201にドリル1を相対的に近付ける。次に、
図19に示すように、ドリル1における切刃13を回転している被削材201に接触させて、被削材201を切削する。そして、
図20に示すように、ドリル1を被削材201から相対的に遠ざける。なお、被削材201の軸Y1は、ドリル1の中心軸Xと同一直線上に位置している。
【0049】
(2)の工程において、冷却液が第2のアタッチメントにおける外周面側の開口部から供給される。供給された冷却液は、第2のアタッチメントの貫通孔を通って切欠き部に流れる。冷却液は、切欠き部を通ってドリル本体の後端面側へと進み、ドリル本体の後端面に設けられた開口から流路を通って他方の開口部から外部に放出される。他方の開口部から放出された冷却液によって、切刃13が冷却される。
【0050】
本工程において、良好な仕上げ面を得る観点から、ドリル1の切削部のうち後端側の一部の領域が被削材201を貫通しないように設定することが好ましい。すなわち、この一部の領域を切屑排出のための領域として機能させることで、当該領域を介して優れた切屑排出性を奏することが可能となる。
【0051】
本実施形態においては、軸Y1を固定するとともに被削材201を回転させた状態でドリル1をY2方向に移動させることによって被削材201に近付けている。また、
図19においては、回転している被削材201にドリル1における切刃13を接触させることによって被削材201を切削している。また、
図20においては、被削材201を回転させた状態でドリル1をY3方向に移動させることによって遠ざけている。
【0052】
なお、本実施形態の製造方法における切削加工では、それぞれの工程において、ドリル1を動かすことによって、ドリル1を被削材201に接触させる、あるいは、ドリル1を被削材201から離しているが、当然ながらこのような形態に限定されるものではない。
【0053】
例えば、(1)の工程において、被削材201をドリル1に近付けてもよい。同様に、(3)の工程において、被削材201をドリル1から遠ざけてもよい。切削加工を継続する場合には、被削材201を回転させた状態を維持して、被削材201の異なる箇所にドリル1における切刃13を接触させる工程を繰り返せばよい。
【0054】
なお、被削材201の材質の代表例としては、炭素鋼、合金鋼、ステンレス、鋳鉄、または非鉄金属などが挙げられる。
【0055】
以上、本発明の一実施形態について例示したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨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言うまでもない。