JP2003053606A

JP2003053606A - 深穴加工用ドリル

Info

Publication number: JP2003053606A
Application number: JP2001243619A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Omi; 諭近江; Takashi Uejima; 隆司上島; Minoru Doi; 稔土肥
Original assignee: Hitachi Tool Engineering Ltd
Current assignee: Moldino Tool Engineering Ltd
Priority date: 2001-08-10
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2003-02-26

Abstract

(57)【要約】【目的】ドリル直径の２０〜４０倍程度の深穴をノンス
テップで加工できるツイストドリルを提供することを目
的とする。【構成】深穴を加工するツイストドリルにおいて、該ド
リルの刃部の心厚が先端側から基端側に向けて、厚みが
略一定の第一心厚部、第二心厚部、第三心厚部とを備
え、第一心厚部の心厚を第二心厚部の心厚より大とし、
第二心厚部の心厚を第三心厚部の心厚より大としたこと
を特徴とする深穴加工用ドリルである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、加工深さがドリル直
径の２０〜４０倍程度の深穴の加工用ドリルに関し、詳
細には、切屑排出作用を円滑にすることにより、ノンス
テップで加工できる深穴加工用ドリルに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に用いられているドリル径の２〜３
倍程度の通常の穴加工用ドリルでは、切屑がカールした
連続切屑が生成され、ドリル径の５倍程度の加工深さ
で、切屑の排出が不能となり、切り屑排出溝中に詰まる
事で切削トルクの増大を招き、しいてはドリルの折損に
至る。そこで、直径の５倍〜８倍の深さを加工する場
合、溝形状を通常のコーンケープからパラボリックにし
た深穴用ドリルが用いられ（例として、実公平３−３３
３７５号公報）、切屑の排出方向をリード方向に制御
し、リボン状切屑形状にする事で穴内壁とドリル溝との
空間から切屑を排出しやすくし、ドリル径の１０倍程度
までノンステップ加工できる深穴用ドリルが使用されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本願発明は、ドリル直
径の２０〜４０倍程度の深穴をノンステップで加工でき
るツイストドリルを検討したところ、切り屑排出、特
に、切り屑排出は、刃溝の中途で切り屑詰まりを起こ
し、一度切り屑が滞留すると、そのまま留まってしま
い、ステップ送り等、別の工程を入れて、排出しなけれ
ばならないという課題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本願発明では、上記の課
題を解決するため、ドリル直径の３０倍以上の深穴をノ
ンステップで加工できるツイストドリルを鋭意研究した
結果、深穴を加工するツイストドリルにおいて、該ドリ
ルの刃部の心厚が先端側から基端側に向けて、厚みが略
一定の第一心厚部、第二心厚部、第三心厚部とを備え、
第一心厚部の心厚を第二心厚部の心厚より大とし、第二
心厚部の心厚を第三心厚部の心厚より大としたことを特
徴とする深穴加工用ドリルである。また、第一心厚部の
心厚と第二心厚部の心厚との差をドリル径の２％以上小
さく、第二心厚部の心厚と第三心厚部の心厚の差をドリ
ル径の１％以上小さく設け、更に、第一心厚部の長さを
ドリル径の１／２以上１０以下とし、更に、ドリル刃部
の先端側の第一捻れ角が２５°〜４５°、基端側の第二
捻れ角を第一捻れ角より２°以上大きくし、第一捻れ角
部分の長さをドリル先端よりドリル径の１／２倍以上１
０倍以下に設けることにより、切屑排出性を高めた深穴
加工用ドリルである。

【０００５】

【発明実施の形態】先ず、深穴加工時に切り屑詰まりが
発生するのは、刃溝の中途であり、本願発明では、ドリ
ル先端部から一定距離迄の心厚（以下、第一心厚部と称
する。）より、ドリル溝切り上り部を除く、ドリル溝の
中途の心厚（以下、第二心厚部と称する。）を小さく
し、更に、ドリル溝後端側の心厚（以下、第三心厚部と
称する。）を第二心厚部の心厚より小さくした。この構
成により、刃溝の容積を拡げ、溝を拡幅することもで
き、切り屑詰まりを起こしにくくなる。また、ドリル刃
部先端側第一捻れ角より基端側第二捻れ角を２°以上大
きくする事で、切屑の溝面の接触部分を少なくし、切屑
が溝中を流れやすくなる。

【０００６】パラボリック溝形状の深穴ドリルによる穴
加工では、喰い付き時、加工穴内壁の拘束を受けない累
線状切屑を除いて、先端切刃で切削された切屑の先端部
は、ドリル中心部とドリル外周切刃の切削速度の差によ
りドリル中心を支点として、扇状に切屑が生成され、溝
掬い面を滑りながら、溝底部の曲率と穴内壁の接触によ
りカールし、曲げや圧縮作用を受け、切屑の先端部分
は、形状並びに切屑体積がドリル溝と穴内壁に収まる形
に成形されるこの位置が、ドリル切刃の長さに該当し、
ドリル先端より基端側へ向けて、ドリル径の約１／２倍
以上の位置である。さらに、切屑の先端部分は、ドリル
溝と穴内壁に拘束され、ドリル溝面に添って流れ、この
先端部分に続いて切削された切屑は継ながりながら連続
しているので、切屑本来の形態である切削速度の差によ
る扇状に切屑が回り込もうとする力を溝に添う形に矯正
され、リボン状切屑として、連続的に生成される。切屑
がこの溝に添う形に矯正される際には、リボン状切屑の
内側にクラックが入ったり、ドリル掬い面（溝面）に密
着し、ドリルの芯を絞め付ける力も働く。形成された切
屑は、ドリルの切削力により溝中に順次押し出される
が、ドリル溝と穴内壁の摩耗抵抗により、切屑の押し出
される力は減じ、穴深さが深くなるにしたがって、やが
ては切屑を押し出す力は失われ切削詰まりを起こす。こ
の切屑詰まりを起こす深さが深穴用ドリルではドリル径
の８〜１０倍である。この付近では、刃溝容積を拡大す
ることにより、切屑を押し出す力を阻害する摩擦抵抗を
より減じる事で改善が図られる。

【０００７】ドリル直径の２０倍以上の加工の際には、
切屑排出道程が長くなり、第一心厚部で成形された切屑
体積が、第二心厚部を通過中に切屑の弾性で復元し、体
積を増す事象が発生するので、第二心厚より小さくした
第三心厚部を設ける事で改善できる。より好ましくは、
第二心厚部と第一心厚部の差をドリル直径の２％以上、
第二心厚部と第三心厚部の差を１％以上とすることによ
り、この作用を確実なものとする。ドリルの第一心厚部
と第二心厚部の差がドリル径の２％以下では、切屑の摩
擦抵抗を減ずることができず、ドリル径の１０〜１５倍
程度の穴深さで切屑詰まりが発生する。更に、溝中の切
屑の一部は、時間と共に切屑の弾性により復元し、体積
を僅かに膨張させるので、第三心厚部の心厚を第二心厚
部よりドリル径の１％以上小さくすれば、充分である。

【０００８】第一心厚部から第二心厚部、第三心厚部へ
の心厚の差が大きくなると、ドリルの剛性が不足し、加
工時にドリルがたわんだり、柄部に与えられた回転トル
クを切刃に充分に伝達できず、ドリルに捩れが生ずる
為、第一心厚部と第二心厚部のドリル心厚の差を２％以
上とした。好ましくは、２〜１２％程度、更に好ましく
は、２〜８％である。第二心厚部と第三心厚部のドリル
心厚の差を１％以上とした。切屑の弾性による復元から
すると、好ましくは、１〜５％程度、更に好ましくは、
１〜３％である。また、第一心厚部、第二心厚部、第三
心厚部の心厚の略一定とは、回転軸と略平行に設けて
も、通常のウエブテーパでも逆ウエブテーパであっても
良く、また、ドリル製作上の都合により発生する１００
ｍｍにつき±０.２ｍｍ程度の勾配なら切屑の押し出す
力を大幅に減じたり、ドリル剛性を大きく損なう事はな
い。

【０００９】更に、第一心厚部の長さは、ドリル径の１
／２倍以下では、切刃で生成された切屑の方向を整える
事が出来ず、起点の位置がドリル径の１０倍以上では、
ドリル溝と穴内壁により切屑擦過の摩擦が大きく、切屑
詰まりを解消できないため、第一心厚部の長さはドリル
径の１／２倍以上１０倍以下の範囲とした。また、第三
心厚部の長さは、切屑の弾性による復元スピードと切屑
の排出速さによって、切屑が穴内壁に接触する位置は前
後するが、切屑は、一度切刃先端刃溝と穴内壁で圧縮形
成されており、その後、切屑弾性による復元のため、復
元スピードが遅いので、ドリル先端よりドリル径の１２
倍以降の位置に設ければ、低速の切削条件でも切屑復元
による切屑詰まりは改善できる。

【００１０】また、心厚を変化させるに伴い、刃溝底部
でのつなぎは、段差を滑らかに継いだ階段状及び／又は
テーパ角度状、とすることにより、穴加工時の応力等の
集中による折損を防止する。また、該第一心厚部、第二
心厚部、第三心厚部を２段以上とすることにより、多数
の階段状で構成しても同様な効果が得られる。

【００１１】また、切刃で生成されたリボン状切屑は、
ドリル掬い面（溝面）に密着し、溝中を流れる為、切屑
とドリル掬い面の摩耗により、切屑排出力が失われる。
基端側の溝・第二捻れ角を先端切刃側の第一捻れ角より
２°以上大きくする事で、ドリル溝面の曲率を変化さ
せ、切屑の溝面への接触を面接触から線接触へする事
で、摩擦力を減ずる事ができ、切屑排出力の減衰を緩和
できる。好ましくは、２°以上１０°以下で、更に好ま
しくは、３°以上５°以下である。尚、溝面の面粗度を
あげたり、コーティングを施し、溝面の摩擦係数を小さ
くする方法も効果がある。

【００１２】更に、第一捻れ角部の長さは、ドリル径の
１／２以下では、切刃で生成された切屑の方向が不安定
になり、ドリル径の１０倍以上では、ドリル掬い面（溝
面）と切屑の摩擦距離が長くなり、切屑排出力の減衰か
ら切屑詰まりを誘発するので、第一捻れ角部の長さをド
リル径の１／２倍以上１０倍以下の範囲とした。以下、
実施例により本発明を具体的に説明する。

【００１３】

【実施例】（実施例１）本発明例１として、図１に示す
パラボリック溝で、第一捻れ角部と第二捻れ角部とを有
し、図２に示す心厚構成を有したコバルトハイス製スト
レートシャンク深穴ドリル、ドリル直径＝６．０ｍｍ、
溝長＝２３０ｍｍ、全長＝２８０ｍｍ、第一心厚部＝
０．４×Ｄ、第二心厚部＝０．３７×Ｄ、第三心厚部＝
０．３５×Ｄ、第一心厚部の長さ＝６×Ｄ、第三心厚部
の位置＝先端より１８×Ｄ、第一捻れ角＝４０°、第二
捻れ角＝４３°、第一捻れ角部の長さ＝先端より６×
Ｄ、表面処理＝酸化被膜処理を製作した。また、比較例
２として、心厚が０．４Ｄ一定、捻れ角も４０°一定以
外は本発明例１と同じ試料も製作した。本発明例１、比
較例２のドリルを５本用いて、切削速度＝２０ｍ／ｍｉ
ｎ、１回転の送り量＝０．０７２ｍｍ／ｒｅｖ、水溶性
切削油、立型マシニングセンター（３．７ｋｗ、ＢＴ３
０）を用い、Ｓ５０Ｃ、生材をノンステップで立型マシ
ニングセンターの電流計が５０％ロードを越える地点
（切屑が詰まってロードが上昇する）まで、加工出来た
穴深さとその時の切屑の状態を各１０穴加工して調べ
た。

【００１４】本発明例１では、各々の平均で、３５Ｄ、
３５Ｄ、３５Ｄ、３５Ｄ、３５Ｄで有り、ステップ送り
なしで３５倍の深穴加工を行うことができ、形成された
切り屑は、図３に示すようにリボン状であり、切り屑排
出に障害とならない良好な形態を示した。また、比較例
２では、ステップ無しでの各々の平均で１０．６Ｄ、１
０．４Ｄ、１０．６Ｄ、１０．２Ｄ、１０．３Ｄまでの
加工しかできず、いずれも切り屑詰まりにより、折損の
危険があり、その後、ステップ送りを繰り返して３５Ｄ
を加工したが、多大な時間を要した。形成された切り屑
は、図４に示すようであり、切り屑排出の障害となっ
た。また、上述の実施例においては高速度鋼を用いて説
明したが、これに限定されることなく、超硬ソリッドタ
イプやスローアウェイタイプのドリル等であっても、同
様に本発明を適用できる。

【００１５】

【発明の効果】本願発明を適用することにより、刃溝及
び穴内壁と切屑の摩擦を減少し、切屑の押し出す力を長
く維持出来るため、ノンステップでドリル直径の２０〜
４０倍のノンステップ切削加工が可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明例のドリルの正面図を示す。

【図２】図２は、図１の心厚構成を示す。

【図３】図３は、本発明の切屑形態を示す。

【図４】図４は、比較例の切屑形態を示す。

【符号の説明】

１第一心厚部の長さ２第二心厚部の長さ３第三心厚部の長さ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】深穴加工するツイストドリルにおいて、該
ドリルの刃部の心厚が先端側から基端側に向けて、厚み
が略一定の第一心厚部、第二心厚部、第三心厚部とを備
え、第一心厚部の心厚を第二心厚部の心厚より大とし、
第二心厚部の心厚を第三心厚部の心厚より大としたこと
を特徴とする深穴加工用ドリル。
【請求項２】請求項１記載の深穴加工用ドリルにおい
て、該第二心厚部の心厚は、該第一心厚部の心厚よりド
リル径で２％以上小さくしたことを特徴とする深穴加工
用ドリル。
【請求項３】請求項１記載の深穴加工用ドリルにおい
て、該第三心厚部の心厚は、該第二心厚部の心厚よりド
リル径の１％以上小さくしたことを特徴とする深穴加工
用ドリル。
【請求項４】請求項１乃至３記載の深穴加工用ドリルに
おいて、該第一心厚部の長さをドリル径の１／２倍以上
１０倍以下としたことを特徴とする深穴加工用ドリル。
【請求項５】請求項１乃至４記載の深穴加工用ドリルに
おいて、該ドリルは、先端側の第一捻れ角と基端側の第
二捻れ角を有し、第二捻れ角を第一捻れ角より２°以上
大きくしたことを特徴とする深穴加工用ドリル。
【請求項６】請求項１乃至５記載の深穴加工用ドリルに
おいて、該先端側の第一捻れ角部分の長さをドリル先端
よりドリル直径の１０倍以下としたことを特徴とする深
穴加工用ドリル。