面取り機構を有するドリル

【課題】ドリル部の切れ刃で加工した穴の縁を面取りする面取り機構を備えたドリルにおいて前記面取り機構の大型化を回避しながらドリル本体に設ける面取り機構用の組み込み穴の加工コストを低減可能となすことを課題としている。
【解決手段】ドリル本体１に、ランド部７の外周に開放する切削工具で加工可能な組み込み穴６を設け、この組み込み穴６に、固定手段２４によってドリル本体１に固定されるカートリッジ２１を挿入し、そのカートリッジに形成したガイド溝２１ａにドリル部の切れ刃で被削材にあけた穴の縁を加工する面取り刃を備えた面取りチップ２２をドリル半径方向スライド自在に挿入し、この面取りチップ２２のドリル径方向内端に弾性体２３からの付勢力を受けて面取りチップ２２を突出量制限手段２５に規制される位置までドリル本体１の外周に突出させるようにした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、金属の穴あけと併せて、穴縁の面取りも行えるようにした面取り機構付きドリルに関する。
【背景技術】
【０００２】
首記の面取り機構付きドリルの従来例として、下記特許文献１、２に開示されたものがある。
特許文献１のドリルは、外端部に面取り刃を有する面取りユニットをドリル本体に設けたガイド穴に組み付け、その面取りユニットを弾性体で付勢してドリル本体の外周部に突出させ、その面取りユニットが切削抵抗でドリル本体の内部に没入するようにしている。
また、特許文献２のドリルは、本体の側周面に開口したスリットにブレードを収容し、このブレードを前記スリットの半径方向の内端面とブレードに形成したスプリング受けとの間に配置されるスプリングで前記スリットの開口から押し出すように構成し、さらに、前記スリットからのブレード突出長を制限する手段を本体に設けている。
【０００３】
ところが、特許文献１、２に開示されたドリルには、改善すべき点がみられる。その改善すべき点を以下に挙げる。
特許文献１のドリルは、スローアウェイチップ（以下単にチップと言う）をクランプねじで固定する構造にしており、クランプねじを通す取付穴をチップに、クランプねじをねじ込むねじ孔を面取りユニットの基部にそれぞれ設ける必要があるため、チップと面取りユニットの基部のサイズが大きくなる。また、面取りユニットの基部をチップの幅よりも直径の大きい円柱状にして基部を組み込む穴を切削工具で加工できるようにしているが、この構造では、基部のサイズがより大きくなり、基部の回り止めも必要になるため、面取りユニットが大きくなって、ドリル径が小さいときに使用規制を受け易くなる。
【０００４】
また、基部を角断面にして面取りユニットを小型化することができるが、角断面の基部を有する面取りユニットを採用すると、ドリル本体に設ける面取りユニット用の組み込み穴を放電加工で形成せざるを得なくなってコスト高になる。
【０００５】
特許文献２のドリルも、角断面のブレードを直接本体に組み付ける構造にしているため
、ブレードを挿入するスリットの加工をコスト面で不利な放電加工で行わざるを得ない。
また、特許文献２のドリルは、ブレードにスプリング受けとなる凹所を形成しているため、面取り刃を１コーナにしか形成することができず、不経済である。
さらに、ブレードに形成する前記凹所とチップ突出量制限用の長孔の位置をドリル軸方向にずらす必要があるためブレード自体も大きくなって高価になる。
【特許文献１】特開２００５−１６１４６１号公報
【特許文献２】特許第３３４８７５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は、面取り機構や面取り刃を設けるチップの大型化を回避しながらドリル本体に設ける面取り機構用の組み込み穴の加工コストを低減可能となすことを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、この発明においては、ドリル本体に、ランド部の外周に開放する、切削工具で加工可能な組み込み穴を設け、この組み込み穴に、固定手段によってドリル本体に固定されるカートリッジを挿入し、そのカートリッジに形成したガイド溝に穴縁を加工する面取り刃を備えた面取りチップをドリル半径方向スライド自在に挿入し、この面取りチップのドリル径方向内端で弾性体の付勢力を受けるようにした。
弾性体に付勢された面取りチップは突出量制限手段によって突出量が規制されるようにしておく。この面取りチップのドリル本体への没入は切削抵抗でなされるようにしておくとよい。
【０００８】
このドリルの好ましい形態を以下に列挙する。
（１）前記固定手段を、ドリル本体にねじ込んで前記カートリッジに係合させるセットねじで形成し、そのセットねじを前記突出量制限手段として兼用し、このセットねじの先端を前記ガイド溝内に突出させて前記面取りチップの前記ガイド溝の溝底に支持される面に設けたドリル半径方向の長溝に挿入し、その長溝の終端の縁が前記セットねじに当接して面取りチップの突出量が制限されるようにしたもの。
（２）面取りチップに、ドリルで加工した穴の入口の縁を加工する第1の面取り刃と、前記穴の出口の縁を加工する第２の面取り刃を具備させたもの。
（３）前記第1、第２の面取り刃よりも面取りチップの先端側に位置する稜線部に、切れ刃としての機能を殺す面取り部を施したもの。
（４）面取りチップの先端側と後端側が長手方向中心線を基準にして対称形状をなし、先端側と後端側にそれぞれ面取り刃を有しているもの。
（５）ドリルが、ドリル部の切れ刃を有する刃先チップをドリル本体の先端に着脱自在に装着して構成される刃先交換式ドリルであり、前記ドリル本体に面取り機構を構成する前記カートリッジ、面取りチップ、弾性体、固定手段及び突出量制限手段が組み込まれているもの。
【発明の効果】
【０００９】
この発明のドリルは、断面形状が規制されないカートリッジを設けてそのカートリッジに形成したガイド溝に面取りチップをスライド自在に挿入するので、ドリル本体に設けるカートリッジ組み込み穴を切削工具で加工可能な形状にして穴の加工コストを低減することができる。
【００１０】
また、面取りチップをカートリッジに固定しておらず、弾性体からの付勢力の受け止めも面取りチップのドリル半径方向内端で行うので、クランプねじを通す取付穴やスプリング受けとなる凹所を面取りチップに設ける必要がなく、面取りチップの小型化や小型化によるコスト低減が図れる。
【００１１】
さらに、カートリッジにクランプねじを螺合させるねじ孔を設ける必要がなく、カートリッジを小さくして面取り機構を小型化できるため、ドリル径が小さいときの使用規制も緩和される。
【００１２】
このほか、弾性体を受ける凹所が面取りチップに存在しないので、面取りチップの先端側と後端側に位置の入れ替えができる面取り刃を形成することが可能となり、上記（４）の面取りチップを採用して経済効果をさらに高めることも可能になる。
【００１３】
なお、上記（１）の構成を採用したものは、カートリッジを固定するセットねじを面取りチップの突出量制限手段として兼用するので、面取り機構を簡素化できる。また、面取りチップの突出量の規制を長孔ではなく、長溝で行うので面取りチップの強度低下も抑制できる。
また、上記（２）の構成を採用したものは、ドリルで加工した穴の入口の縁だけでなく出口の縁の面取りも行うことができる。
上記（３）の構成を採用したものは、面取りチップの第1、第２の面取り刃よりも先端側に位置する稜線部が切れ刃として働いて面取りした部分を再加工して歪ませるなどの不具合が生じない。先端の稜線が被削材に食いつくとドリル本体に対する面取りチップの没入性が悪くなってドリルで加工した穴を拡大させたり、穴の内面を傷つけたりするがそのような問題が起こらない。
このほか、上記（５）の構成を採用したものは、刃先チップを交換することによって傷んだ切れ刃を再生することができるので、面取り機構が健全でも先端の切れ刃の再研磨による再生が不能となった段階で廃棄される再研磨タイプのドリルに比べるとドリル本体の有効活用が図れ、工具費が安価になる。また、ドリル本体に再研削代をつける必要がないため、面取り機構の設置点をドリル本体の先端に近づけて厚みの薄い被削材に加工した穴の出口の縁を面取りすることも可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の実施の形態を添付図面の図１〜図１１に基づいて説明する。図１〜図３に示すように、例示の面取り機構付きドリルは、刃先交換式であって、ドリル本体１の先端に着脱自在の刃先チップ１０を装着し、さらに、ドリル本体１の先端近くに面取り機構２０を設けてなる。
【００１５】
ドリル本体１は、外周に２条のねじれ溝２を後部に一体のシャンク３をそれぞれ有している。また、長手途中で２方向に分岐して先端の逃げ面に抜ける油孔４を内部に有している。油孔４は必要に応じて設けられる。
【００１６】
このドリル本体１に装着する刃先チップ１０は、中心対称位置に切れ刃１１を形成した板状チップとし、これをドリル本体１の先端中心に設けた一文字のスリット５に挿入し、ドリル本体に螺合させた対向一対の固定ねじ１２でクランプしているが、ドリルの先端部の全体が交換されるチップを用いてもよい。
【００１７】
図示の面取り機構２０は、カートリッジ２１と、面取りチップ２２と、面取りチップ２２を付勢してドリル半径方向に突出させる弾性体２３と、カートリッジ２１をドリル本体１に固定する固定手段２４と、面取りチップの突出量制限手段２５（図５参照）とで構成されている。
【００１８】
カートリッジ２１は、図９に示すように、扁平な形にして両側上下のコーナＣ１〜Ｃ４を所定の曲率半径をもつ曲面で構成し、上面ｆ１の幅方向中央に所定幅Ｗ１のガイド溝２１ａを内端面ｆ３から外端面ｆ４に至らせて設け、さらに、内端側に弾性体２３の一部を受け入れる凹所２１ｂをガイド溝２１ａの溝底をさらに掘り下げて設け、その凹所２１ｂよりも外端側に下面ｆ２からガイド溝２１ａの溝底に抜けるピン孔２１ｃを設けた構造にしている。このカートリッジ２１の外端面ｆ４は、上部と下部の縁がドリルのランド部の表面から突出しないようにその縁を削り取っている。
【００１９】
このカートリッジ２１を組み込むドリル半径方向に延びた組み込み穴６を、ドリル本体１に、その本体の先端近くのランド部７に開口させて設けている。この組み込み穴６は、４箇所のコーナを、カートリッジのコーナＣ１〜Ｃ４に対応させて所定の曲率半径をもつ曲面で構成しており、エンドミルなどの切削工具で加工することができる。ドリル本体１には、円形の非貫通穴８を組み込み穴６の奥端中央から延伸させて設けており、その非貫通穴８に弾性体２３を入り込ませて非貫通穴８の奥端面で弾性体２３の一端を支持している。また、ランド部７の一部を削って組み込み穴６の開口に隣接した切屑ポケット９を組み込み穴６のドリル回転方向前方に設置している。
【００２０】
面取りチップ２２は、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、先端側と後端側が長手方向中心を基準にして対称形状をなすものにしている。この面取りチップ２２の端面は平面視で山形をなす面に形成され、その山形の端面とすくい面２２ｂとの間に形成される相反する方向に傾斜した２つの直線の稜線で、前記第1の面取り刃２２ａ_−１と第２の面取り刃２２ａ_−２を形成している。さらに、この面取りチップ２２の下面中心部に、図５に示した突出量制限手段２５を構成するチップ長手方向に延びた長溝２２ｃを設けている。また、各面取り刃２２ａ_−１、２２ａ_−２よりも面取りチップの先端側及び後端側に位置するコーナと突端の稜線部には、切れ刃としての機能を殺す面取り部２２ｄを設けており、その稜線部による切削はなされない。図１０（ｃ）の２２ｅは、必要に応じてすくい面に形成されるチップブレーカである。
【００２１】
例示のドリルは、以上のほかに、弾性体２３としてコイルスプリングを採用し、また、固定手段２４としてドリル本体１にねじ込むセットねじを採用している。さらに、前記長溝２２ｃとセットねじの先端２４ａとで面取りチップの突出量制限手段２５を構成している。
【００２２】
図示の面取り機構２０の組み立ては、以下の手順で行われる。即ち、ドリル本体１に設けた組み込み穴６に弾性体（コイルスプリング）２３とガイド溝２１ａに面取りチップ２２を納めたカートリッジ２１を順に挿入し（チップの組み付けはカートリッジ挿入後に行ってもよい）、その後、固定手段（セットねじ）２４をドリル本体１に螺合させ、カートリッジ２１のピン孔２１ｃに通して、カートリッジ２１をドリル本体１に固定する。また、このとき、セットねじの先端２４ａをガイド溝２１ａに貫通させて面取りチップ２２の下面に設けられた長溝２２ｃに挿入し、ガイド溝２１ａからの面取りチップ２２の抜け出しをセットねじで防止する。以上で組み立てを完了する。
【００２３】
このように構成した例示の面取り機構付きドリルは、ドリル部の切れ刃１１によって被削材に穴が加工され、その穴の入口の縁がドリルを送り込むときに第1の面取り刃２２ａ_−１によって面取りされる。また、切れ刃１１によって加工した穴の出口の縁が被削材を貫通したドリルを被削材から抜きとるときに第２の面取り刃２２ａ_−２によって面取りされる。
【００２４】
なお、面取りチップ２２のドリル半径方向外方への突出量は、長溝２２ｃの終端の縁がセットねじの先端２４ａに当接して制限され、その制限位置で面取り刃２２ａ_−１、２２ａ_−２の内端がドリル本体のランド部の外周又はそれよりも若干本体中心側にあるようにしている。そのため、面取りチップ２２のドリル本体内への没入は、従来の面取り機構付きドリルと同様、切削抵抗によってなされる。切れ刃１１で加工した穴に面取りチップ２２が進入するときに面取り刃の穴縁への接触点にドリル中心側に向う分力が発生し、その力で面取りチップ２２が弾性体２３を圧縮してドリル本体１内に没入する。
【００２５】
面取りチップ２２は、図１１に示すように、上下面を共通した形状にして先端側と後端側の上下面の各コーナに面取り刃を形成することができる。図１１の面取りチップは、長溝２２ｃを上下面に備えており、さらに、上面と下面の先端側、後端側にそれぞれ第１、第２の面取り刃２２ａ_−１、２２ａ_−２を備えており、前後、上下を反転させて使用することで４コーナを有効に利用することができ、経済的である。
【００２６】
このように、面取りチップ２２は、上面のみに面取り刃を持つものと上下面の双方に面取り刃を持つものが考えられるが、どちらの面取りチップを使用する場合にも、面取りチップ２２が切削中にがたつくと刃先欠損を起こし易くなり、また、面取りチップとカートリッジとの間の隙間への切屑の噛み込みも起こり易くなるので、ガイド溝２１ａの深さと幅を面取りチップ２２との間に生じる隙間の大きさが０．１ｍｍ以下となるように設定して面取りチップ２２の支持安定性を高めるのがよい。
【００２７】
例示の刃先交換式ドリルは、ドリル本体の繰り返し再使用によって工具費を低減できる利点があるが、この発明の適用範囲は、ドリル部の切れ刃をドリル本体の先端に一体に形成する再研磨タイプのドリルにも及ぶ。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明のドリルの実施形態を示す側面図
【図２】図１のドリルの先端部の９０度回転した位置の側面図
【図３】図１のドリルの正面図
【図４】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図
【図５】図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図
【図６】ドリル本体に設けた組み込み穴の正面図
【図７】図６のＣ−Ｃ線に沿った断面図
【図８】図６のＤ−Ｄ線に沿った断面図
【図９】カートリッジの（ａ）：平面図、（ｂ）：正面図、及び（ｃ）：図９（ａ）のＥ−Ｅ線に沿った断面図
【図１０】面取りチップの一例の（ａ）：平面図、（ｂ）：底面図、（ｃ）：側面図、及び（ｄ）：正面図
【図１１】面取りチップの他の例の（ａ）：平面図、（ｂ）：側面図
【符号の説明】
【００２９】
１ドリル本体
２ねじれ溝
３シャンク
４油孔
５スリット
６組み込み穴
７ランド部
８非貫通穴
９切屑ポケット
１０刃先チップ
１１切れ刃
１２固定ねじ
２０面取り機構
２１カートリッジ
２１ａガイド溝
２１ｂ凹所
２１ｃピン孔
２２面取りチップ
２２ａ_−１第１の面取り刃
２２ａ_−２第２の面取り刃
２２ｂすくい面
２２ｃ長溝
２２ｄ面取り部
２２ｅチップブレーカ
２３弾性体（コイルスプリング）
２４固定手段（セットねじ）
２４ａセットねじの先端
２５突出量制限手段
Ｃ１〜Ｃ４円弧面のコーナ
ｆ１上面
ｆ２下面
ｆ３内端面
ｆ４外端面

【特許請求の範囲】
【請求項１】
穴縁加工用の面取り刃（２２ａ）を備えた面取りチップ（２２）を、ドリル本体（１）に出没自在に組み込み、この面取りチップ（２２）を弾性体（２３）で付勢して突出量制限手段（２５）に規制される位置までドリル本体（１）の外周に突出させた面取り機構付きドリルにおいて、
前記ドリル本体（１）に、ランド部（７）の外周に開放する、切削工具で加工可能な組み込み穴（６）を設け、この組み込み穴（６）に、固定手段（２４）によってドリル本体（１）に固定されるカートリッジ（２１）を挿入し、そのカートリッジに形成したガイド溝（２１ａ）に前記面取りチップ（２２）をドリル半径方向スライド自在に挿入し、この面取りチップ（２２）のドリル径方向内端で前記弾性体（２３）の付勢力を受けるようにしたことを特徴とする面取り機構付きドリル。
【請求項２】
前記固定手段（２４）を、ドリル本体（１）に螺合させて前記カートリッジ（２１）に係合させるセットねじで形成し、そのセットねじを前記突出量制限手段（２５）として兼用し、このセットねじの先端を前記ガイド溝（２１ａ）内に突出させて前記面取りチップ（２２）の前記ガイド溝の溝底に支持される面に設けたドリル半径方向の長溝（２２ｃ）に挿入し、その長溝（２２ｃ）の終端の縁が前記セットねじに当接して面取りチップの突出量が制限されるようにした請求項１に記載の面取り機構付きドリル。
【請求項３】
前記面取りチップ（２２）に、ドリルで加工した穴の入口の縁を加工する第1の面取り刃（２２ａ_−１）と、前記穴の出口の縁を加工する第２の面取り刃（２２ａ_−２）を具備させた請求項１又は２に記載の面取り機構付きドリル。
【請求項４】
前記第1、第２の面取り刃（２２ａ_−１、２２ａ_−２）よりも面取りチップの先端側に位置する稜線部に、切れ刃としての機能を殺す面取り部（２２ｄ）を施した請求項３に記載の面取り機構付きドリル。
【請求項５】
前記面取りチップ（２２）の先端側と後端側が長手方向中心を基準にして対称形状をなし、その先端側と後端側にそれぞれ面取り刃を有している請求項１〜４のいずれかに記載の面取り機構付きドリル。
【請求項６】
ドリルが、ドリル部の切れ刃（１１）を有する刃先チップ（１０）をドリル本体（１）の先端に着脱自在に装着して構成される刃先交換式ドリルであり、前記ドリル本体（１）に面取り機構を構成する前記カートリッジ（２１）、面取りチップ（２２）、弾性体（２３）、固定手段（２４）及び突出量制限手段（２５）が組み込まれている請求項１〜５のいずれかに記載の面取り機構付きドリル。

【図１】