JPH04146062A - 複数レーキドリルの研削方法とその研削装置を備えたｎｃ工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ドリル、特にツーレーキドリルとスリーレー
キドリルに好適な研削方法と該方法を適用したＮＣ工作
機械に関する。

（従来の技術） 従来、マシニングセンター等のＮＣ工作機械でドリル加
工を行う場合、予め設定されている一定の時間が経過す
ると、ドリルの刃先が摩耗しているものと見做して新た
なドリルと交換し、加工を継続させるようにしている。

このため、ＮＣ工作機械のツールマガジンには予めスペ
アドリルを用意しておくことになるが、長時間の無人運
転をするときには多数のスペアドリルを用意しておく必
要があり、既存のツールマガジンの容量では必要本数が
収容しきれなくなる結果、ツールマガジンを大容量のも
のに製作し直すか、或いは時々作業員がツールマガジン
に収容されている摩耗した使用済みのドリルを新しいド
リルと交換するかのいずれかの対策を講じる必要があっ
た。

さらに、摩耗したドリルを研削するときは、使用済みの
ドリルをＮＣ工作機械から外し、しかもその研削作業は
第８図に示す如き特別の治具を用いて手作業で第９図に
示す研削方法により行われている。

ここで、第８図に基づいて前記治具について簡単に説明
すると、同図（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ同治具の平
面図、正面図、右側面図を示しており、テーブル１の左
右両端に立設された支持部材２．２の上端内側には前後
の回転角が調節可能な腕体３．３を介して円弧状のドリ
ル固定台４が垂設されている。このドリル固定台４には
ドリルホルダー５が取り付けられる一方、該ドリルホル
ダー５にセットされるドリルｌＯの刃部に向けてモータ
９により駆動回転するカップ砥石８が設置される。前記
ドリルホルダー５には左右の切刃を研削すべく１８０°
割出機構が設けである。また、前記ドリル固定台４には
ドリル１０の先端角γを設定するためのスウィング機構
７が設けられており、同機構７によりドリルホルダー５
を前記ドリル固定台４に沿って移動調整しドリル１０の
先端角γの半分の角度γ′が設定される。そして、ドリ
ルレーキ角β°は上記腕体３，３の回転角を調整して設
定する。さらに、上記テーブル１はベース上を前後左右
に移動が可能となっており、ハンドル操作等によりドリ
ル１０の切込み量に従い前後の移動調整を行い、研削面
の調整は左右の移動により行う。

以上の如（構成された治具を用いてドリルｌＯの研削を
行うときは、まずドリル１０をホルダー５にチャッキン
グしてから第９図（ａ）に示す如くストッパ６をドリル
１０のウェブ厚みＷの半分の量だけセンターより上方に
ずらした位置に固定し、これにドリル１０の刃先を当て
て刃先の位置決めを行う。

次に、以下の操作を行って刃先の角度状めを行う。まず
第９図（ｂ）において、第１レーキ左切刃（切刃Ａ）を
研削するために先端角γの設定用スウィング機構７を操
作して先端角γの半分の角度γ′を設定すると共に、腕
体３の回転角を調整して第１レーキ角β１を設定する。

この後、所定の切込みを実施した後、砥石面に沿って刃
先を左右に移動させて研削を行う。次いでドリルＩＯを
１８００反転させてから、同様の操作をして刃先を砥石
面に沿って左右に移動させ第１レーキ左切刃（切刃Ｂ）
の研削を行う。（第９図（Ｃ）） 第ル−キの左右切刃Ａ、Ｈの研削が終わると、次に第２
レーキ右切刃（切刃Ｃ）を研削するために、先端角γの
半分の角度γ°はそのままにして腕体３の回転角を調整
し第２レーキ角β、を設定し、所定の切込みをした後、
第２レーキ面を砥石面に沿って左右に摺動させ研削する
。（第９図（ｄ））この後、ドリル１０を１８０°反転
させて同様の操作により第２レーキ左切刃（切刃Ｄ）の
研削を行い、４つの切刃の研削を終了する。（第９図（
ｅ））（発明が解決しようとする課題） 上述の如〈従来のこの種ドリル再研削作業は、−旦ドリ
ルをＮＣ工作機械から取り外した後、別に用意された特
殊な治具を用いて、手動で手間を掛けながら行うもので
あるため非常に面倒で且つ非能率的なものとなっていた
。

本発明は、かかる従来の欠点に鑑みて開発されたもので
あって、作業の簡易化が図れる効率的なドリル研削方法
と、該研削方法を採用することでドリルをＮＣ工作機械
にセットしたまま自動的に再研削を可能にした完全無人
化が図れるＮＣ工作機械を提供することを目的とするも
のである。

（課題を解決するための手段） この目的を達成するため、本発明方法は所定量を研削し
た後のレーキ面同士で形成される仮想上の交線を含み且
つドリルの軸線に直交する平面と前記レーキ面との間に
形成される角度に等しい底角をもつ円錐台状砥石の側面
を、ドリルの前記仮想線に沿って相対的に移動させるこ
とにより前記レーキ面の研削を行うことを特徴とするド
リル研削方法を構成とし、また本発明に係るＮＣ工作機
械は異なる形状をもつ複数対のレーキ面が形成されたド
リルを支持する主軸と、該主軸のオリエンテーション装
置と、該主軸を停止位置に固定するロック装置と、同時
２軸制御装置或いは前記主軸の回転量を制御するＣ軸制
御装置及び１軸制御装置と、マクロ機能をもつＮＣ装置
と、テーブルとを備えてなるＮＣ工作機械において、前
記対になっているレーキ面同士の仮想上の交線を含み且
つ前記ドリルの軸線に直交する平面と該レーキ面との間
に形成される角度に等しい底角をもつ複数個の円錐台状
の砥石が一体的に重合形成された砥石を前記テーブル上
に駆動回転可能に設置するとともに、所定量の研削をし
た後の、対となっているレーキ面同士の仮想上の交線に
沿い、前記同時２軸制御装置あるいは前記１軸制御装置
により前記ドリルと前記砥石を相対的に移動可能として
なることを構成としている。

（作用） 刃先が１つで２つの交差する平坦なレーキ面をもつドリ
ルを想定し、これをモデル化して示す第２図に基づいて
本発明のドリル研削方法の基本的な考え方を説明する。

同図（ａ）（ｂ）（ｃ）に示されるモデル化したドリル
１０′は、刃先とドリル１０′の軸線ａに直交する直線
と刃先とでなす角（以下、傾斜角という。）をα、レー
キ角βであって、通常のドリルを研削することは同モデ
ルについてみると、そのレーキ面１１を研削することと
同じことになる。

２つのレーキ面１１．１１の交線ｉに沿うＱ方向から見
た第２図（ｄ）ではレーキ面１１が丁度紙面に直交する
方向に位置する。従って、レーキ面１１を研削するには
砥石面をレーキ面１１．１１の交線ｉに沿って移動させ
ればよいことになる。

いま、第２図（ｄ）においてレーキ面１１と軸線すに直
交する直線とのなす角（傾斜角）をＣとすると、第３図
（ａ）（ｂ）に示すごとく同角度Ｃと同じ底角ｄをもつ
円錐台の砥石２ｏを用意し、例えば軸線ａ（第３図）を
砥石２０の母線ｊに直交させ、次いで交線ｉと前記軸線
ａとのなす角度分θだけ自転させることにより、砥石側
面の母線ｊにレーキ面１１の交線が直交するようにモデ
ルをセットした後、該モデルをレーキ面１１．１１の交
線ｉに沿う方向に往復させれば、簡単にレーキ面１１の
研削が実現できる。そして他のレーキ面１１を研削する
ときは、前述の状態においてモデルをその軸線す回りに
１８０°回転させるか、或いは第３図（ａ）に鎖線で示
すごとくモデルをそのままの状態で砥石２ｏの軸回りを
１８０°進めた位置にセットするだけで同様の研削が簡
単にできる。

第４図はツーレーキ形状をもつ実際のツーレーキドリル
ｌＯの場合を第２図に対応させて示した図であるが、実
際のツーレーキドリルの研削の場合は、第４図に示すご
とくレーキ角βが第１レーキ角β１及び第２レーキ角β
、の２種類となるため、上記説明からも明らかなように
、それぞれに対応する底角ｄ、、ｄ、をもっ円錐台の砥
石を用意し、その軸芯を同一にして重ね合わせ、それぞ
れに上述の操作と同様の操作を行うことで簡単にその研
削が可能となる。またスリーレーキドリルの場合は、３
つのレーキ面に対応する底角をもつ３個の砥石を前述し
たと同様に重ね合わせ、３つのレーキについて上述の操
作と同様の操作を行うことで研削できる。

なお、上記ツーレーキ形状とは、第４図（ａ）、　（Ｃ
）に示し上述したように傾斜角αで、第２レーキ角β１
、第２レーキ角β、の２種類のレーキ面１１−１゜１１
−２をもつ２段の平面研削により得られる月形をいい、
またスリーレーキ形状とは更に１つの平坦なレーキ面を
もった月形をいう。

（実施例） 以下、本発明のドリル研削方法と同研削方法を実施する
ための研削装置を搭載したＮＣ工作機械を図面に基づい
て詳しく説明する。

第１図は前記研削装置を搭載したＮＣ工作機械外観を示
したものであり、第５図は同工作機械に適用されるホル
ダー１２にチャッキングされたツーレーキドリル１０の
構成を示し、第６図は同ドリルＩＯの研削機構を示して
いる。

第１図に示すＮＣ工作機械は、一般のＮＣ工作機械と同
様に主軸オリエンテーション装置、主軸ロック装置、同
時２軸制御装置、並びにマクロ機能をもつＮＣ装置を備
えている。

研削砥石２０としては、第１図及び第６図に示すとおり
底角ｄ＋をもつ円錐台状砥石２０−１と、底角ｄ２をも
つ円錐台状砥石２０〜２とを軸芯を同一にして上下に重
ねるように一体に形成されたものであり、この砥石２０
がテーブル上にモータによって駆動回転が可能に設置さ
れる。

ここでドリルを研削するに当たり、先ず把握しなければ
ならないことは、第１図、第５図、第６図においてＮＣ
工作機械の主軸の回転が停止し、該主軸がロックされた
ときの２つの第１レーキ面１１−１同士の仮想上の交線
方向Ｑ、と、２つの第２レーキ面１１−２同士の仮想上
の交線方向Ｑ２である。

これらの値について□は次のようにして求める。

第１図に示すテーブル横方向（Ｘ軸方向）をＸ−Ｘ　。

主軸が停止しロックされたときのドリルホルダー１２の
キー溝１３−１．１３−２中央同士を結ぶ直線方向をｐ
−ｐとすると、ｘ−ｘとｐ−ｐのなす角Ａｘ（第１図（
ａ）。

第５図（ｂ））、ドリルホルダー１２についているドリ
ル１０の刃先に沿う方向をＭ−Ｍ　（第５図（ｂ））と
したときのｐ−ｐとＭ−Ｍのなす角をＡｍ（第５図（ｂ
））とすると、角度ＡｘはＮＣ工作機械固有に決まる既
知の値であり、角度Ａｍはドリルボルダ−１２にドリル
１０をチャッキングするプリセット機により実測できる
値であって、また第５図（ｂ）において、第４図に示し
既に説明した角度θ０．θ、の値は計算上又は実測で求
められるから、Ｘ−Ｘ軸に対する軸線ｂ＋の角変位は９
０’−Ａ、＋θ１（但し、Ａｏ＝Ａｍ＋Ａｘ）　、ｘ−
ｘ軸に対する軸線す。

の角変位は９０°−Ａ、十〇、（但し、Ａａ＝Ａｍ＋Ａ
ｘ）で求められる。

従って、磨耗した切刃を研磨するときには第ル−キ面１
１−１はＸ−Ｘ軸に対し角度（９０’−Ａ、１＋θｌ）
の方向に砥石２ｏ−１の第ル−キ研削面２１−１の母線
ｊ１を摺動させて研削すればよく、また第２レーキ面１
１−２はＸ−Ｘ軸に対しく９０’　　Ａａ十〇、）の方
向に砥石２ｏ−２の第２レーキ研削面２１−２の母線ｊ
２（６図）を移動させて研削すればよいことになる。実
際には研削後の切刃の方向が変化するので、研削後の切
刃の方向をＭ−Ｍとして考える必要がある。

いま切込み量ｔ（第５図（ａ））を研削した後の原刃先
に対する刃先の角度をＡｔ（第５図（ｂ）　（ｅ）　）
とすると、第５図（ａ）　（ｂ）　（ｃ）から理解でき
るように軸線す、は角度Ａｔだけ進んだ位置に移ること
になるから第ル−キ面１１−ＩはＸ−Ｘ軸に対しく９ｏ
０Ａｏ＋θ、十人ｔ）の角度をなす方向に砥石２ｏ−１
の第ル−キ研削面２１−１の母線Ｊ＋を移動させ、同様
の理由から第２レーキ面１１−２はＸ−Ｘ軸に対しく９
０°　Ａｏ十〇、＋Ａｔ　’）の角度をなす方向に砥石
２０−２の第２レーキ研削面２Ｉ−２を移動させればよ
いことになる。

研削にあたっては、第６図に示すごとく先ず軸線す、と
直交する第１研削面２１−１の母線Ｊ＋上に第１レーキ
右切刃１４−１を位置させた後、砥石２ｏを回転させる
と共にドリル１０を所定量づつ追い込みながら軸線ｂ１
に沿う方向に往復動させて第ル−キ右切刃１４−１の研
削を行う。次いで、砥石２０の点対称位置に第ル−キ左
切刃１４−２を位置させて上述の操作と同様の操作を行
い第ル−キ左切刃１４−２を研削する。

次に、第２レーキ右切刃１４−３を軸線す、と直交する
第２レーキ研削面２１−２の母線Ｊ２上に位置させて上
述と同様の操作により研削した後、砥石２０の点対称位
置に第２レーキ左切刃１４−４をセットし同様の操作に
より研削を行う。

こうして４つのレーキ面１４−１〜１４−４の研削が完
了し、再びワークの加工を行うことが可能となる。

そして所定時間のワーク加工が行われ、切刃の摩耗が進
んだときに再び上述したドリルの研削を行いながらワー
ク加工が継続される。

しかして再研削のときは前回の研削時に較べて切刃が角
度Ａｔだけ変位するので、各軸線す、、ｂ２のＸ−Ｘ軸
に対する角度は、それぞれ（９０°−Ａ。

＋θ、＋２Ａｔ）、（９０°　Ａｏ＋θ２＋２Ａｔ）と
なる。また、更に次回の研削時には切刃は更に角度Ａｔ
だけ変位するので、各軸線ｂ＋、ｂｚのｘ−ｘ軸に対す
る角度は（９０°　Ａｏ十〇Ｉ＋３Ａｔ）、（９０’Ａ
ｏ＋θ、＋３Ａｔ）になる。このように回数を変数とし
て軸線ｔｚ、ｂｔのｘ−ｘ軸に対する角度が変化するの
で、研削回数を変数としてマクロ機能装置を利用すれば
、研削ごとに各軸線ｂ＋、ｂｚの方向が自動的に求めら
れ、ドリル研削の自動化が計れる。

以上の実施例は同時２軸制御装置をもっＮＣ工作機械に
本発明を適用したものであるが、主軸の回転量を制御す
るＣ軸制御装置をもつＮＣ工作機械に本発明を適用しよ
うとする場合は、同時２軸制御装置の代わりに１軸制御
装置を備えていればよい。

この例について簡単に説明する。先ず、第６図（ａ）に
おける第ル−キ右切刃１４−１についてみるに、同切刃
１４−１をセットした第ル−キ研削面２１−１の母線Ｊ
＋とＹ軸のなす角は（９０°−Ａ、十θ１＋Ａｔ）とな
って、軸線す、とＸ−Ｘ軸との角度に等しいので、第７
図に示すごとく軸線ｂ１がＸ−Ｘ軸と平行になるように
してＹ軸上にドリルＩＯをセットした場合のＹ軸と軸線
ｂ＋との関係は、第６図における軸線ｂ１と第ル−キ研
削面２１−１の母線ｊ１との関係と同じである。従って
、第７図においてドリル１０と砥石２０をＸ−Ｘ軸に沿
って相対的に１軸制御すれば切刃１４−１の研削が出来
ることになる。

これを換言すれば、ドリルＩＯを第６図（ａ）の矢印ｙ
方向にｘ−ｘ軸と軸線す、のなす角度（９０°−Ａ。

十〇、＋Ａ　ｔ）だけ回転させた後、ドリル１０と砥石
２０をＸ−Ｘ軸方向に相対的に移動させることに他なら
ない。第１レーキ左切刃１４−２を研削するときは、上
記右切刃１４−１の研削後１８０°　ドリル１０を自転
させて同様の研削を行う。

次に、第２レーキ右切刃１４−３については、第６図に
示すとおり第２レーキ研削面２１−２の母線ｊ。

とＹ軸のなす角が（９０°−Ａ、＋θ２＋Ａｔ）であり
、軸線す、とＸ−Ｘ軸のなす角に等しいので、上述の第
ル−キ右切刃１４−１の場合と同様にドリル１０を矢印
Ｔの方向に軸線ｂ２とＸ−Ｘ軸のなす前記角度だけ回転
させて研削できる。第２レーキ左切刃１４−４について
は、第２レーキ右切刃１４−３の研削が完了した後、ド
リルＩＯを１８０°自転させて研削すればよい。

第１１第２レーキ面１４−２〜１４−４の再研削を２回
、３回と行おうとする場合は、既述したマクロ機能を利
用してドリル１０のＹ方向及びＴ方向への回転量を各回
ごとに角度Ａｔづつ順次自動的に増加するようにしてお
けば同研削の完全自動化が計れる。

以上ツーレーキドリルを例として詳説したが、スリーレ
ーキドリルも同様に研削できる。この場合、３つのレー
キ面に対応する底角をもつ３個の円錐台状の砥石を、そ
の軸芯を同一にして重ね合わせてなる砥石を用いる他は
上述のツーレーキドリルの説明から自明であるので、こ
こではその説明を省略する。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したごとく本発明方法によればツーレ
ーキドリルの研磨が自動的に行えるようになり、その結
果この方法を実施するためのドリル研削装置を従来の各
種ＮＣ工作機械に搭載すると、ＮＣ工作機械の完全自動
化が促進され、機械加工における無人化及び省力化に寄
与すること大な極めて有効なドリル研削方法であり、前
記研削装置を搭載するＮＣ工作機械は上述の如く完全自
動化が促進される結果、長時間の無人運転が可能になる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法によるドリル研削装置を搭載したＮ
Ｃ工作機械の外観構成図、第２図及び第３図はモデル化
したドリルに対する本発明による研作方法を示す原理説
明図、第４図はツーレーキドリル刃先部の角度説明図、
第５図乃至第７図はＮＣ工作機械上で本発明方法により
ドリル研削を行うときのドリル角度及び位置決め説明図
、第８図は従来のドリル研削装置の外観構成図、第９図
は同装置によるドリル研削方法の説明図である。 図の主要部分の説明 １０−−・・ドリル　　１１−・・・レーキ面１１−１
．１１−２・・−第１．２レ一キ面１２−　・ドリルホ
ルダー １３−１．１３−２−一一一キー溝 １４−１〜１４−４−・第１．２レーキ左右切刃２０−
・・・砥石 ２１−１．２１−２−第１．２レ一キ研削面α−・傾斜
角　　β−レーキ角　　Ｃ−・・傾斜角γ−・先端角　
　ｄ−底角 ａ、ｂ・−・・軸線　　ｉ−・−（レーキ面同士の）交
線ｊ−・−（砥石の）母線

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定量を研削した後のレーキ面同士で形成される仮
   想上の交線を含み且つドリルの軸線に直交する平面と前
   記レーキ面との間に形成される角度に等しい底角をもつ
   円錐台状砥石の側面を、ドリルの前記仮想線に沿って相
   対的に移動させることにより前記レーキ面の研削を行う
   ことを特徴とするドリル研削方法。 ２、異なる形状をもつ複数対のレーキ面が形成されたド
   リルを支持する主軸と、該主軸のオリエンテーション装
   置と、該主軸を停止位置に固定するロック装置と、同時
   ２軸制御装置と、マクロ機能をもつＮＣ装置と、テーブ
   ルとを備えてなるＮＣ工作機械において、前記対になっ
   ているレーキ面同士の仮想上の交線を含み且つ前記ドリ
   ルの軸線に直交する平面と該レーキ面との間に形成され
   る角度に等しい底角をもつ複数個の円錐台状の砥石が一
   体的に重合形成された砥石を前記テーブル上に駆動回転
   可能に設置するとともに、所定量の研削をした後の、対
   となっているレーキ面同士の仮想上の交線に沿い、前記
   同時２軸制御装置により前記ドリルと前記砥石を相対的
   に移動可能としてなることを特徴とするＮＣ工作機械。 ３、異なる形状をもつ複数対のレーキ面が形成されたド
   リルを支持する主軸と、該主軸のオリエンテーション装
   置と、該主軸を停止位置に固定するロック装置と、該主
   軸の回転量を制御するＣ軸制御装置と、１軸制御装置と
   、マクロ機能をもつＮＣ装置と、テーブルとを備えてな
   るＮＣ工作機械において、前記対になっているレーキ面
   同士の仮想上の交線を含み且つドリルの軸線に直交する
   平面と該レーキ面との間に形成される角度に等しい底角
   をもつ円錐台状の複数個の砥石とが一体的に重合形成さ
   れた砥石を前記テーブル上に駆動回転可能に設置すると
   ともに、所定量を研削した後の対となっているレーキ面
   同士の仮想上の交線に沿い、前記１軸制御装置により前
   記ドリルと前記砥石を相対的に移動可能としてなること
   を特徴とするＮＣ工作機械。