JP2006239829A - ドリル - Google Patents

Abstract

【課題】ドリルにおいて切削油剤による切削点近傍の冷却効果及び潤滑効果を高めて切刃の刃先及びすくい面の摩耗を改善する。
【解決手段】本ドリルは、その先端逃げ面６に油穴１０が開口するとともに、前記油穴１０の開口部１０ａから前記開口部１０ａの回転方向Ｋ前方側直近に位置する切刃４に向かって延び、且つ、前記切刃４を切り欠くことにより切屑排出溝３に開口する少なくとも１条の凹溝状の流路１１ａ、１１ｂが形成されてなる。切刃４の刃先及び刃先近傍のすくい面５では、前記流路１１ａ、１１ｂにより十分な量の切削油剤が確実に供給されて、切削油剤による冷却効果及び潤滑効果が大幅に高められるため、前記刃先及び前記すくい面５の摩耗がおさえられてドリルの工具寿命が大幅に改善する。
【選択図】図２

Description

本発明はドリル本体の内部に切削油剤を供給するための油穴を備えたドリルに関する。

この種の従来ドリルを図３〜図５に示す。図３に示すドリルは、工具の欠損を防ぎ冷却効果を高めることを目的としたものであり、ドリルの先端部に設けられた先端逃げ面に油穴が開口し、その開口部の中心Ｏ２がドリル先端部の正面視において切刃の稜線から０．０１Ｄ以上０．１５Ｄ以下（Ｄ：ドリル径）の距離に位置し、さらに、ドリルの回転軌跡の外周縁より０．０８Ｄ以上０．２３Ｄ以下（Ｄ：ドリル径）の距離に位置していることを特徴とするものである（例えば、特許文献１参照）。

図４に示すドリルは、工具内周側に切削油剤を効率的に供給することを目的としたものであり、工具本体の軸心に沿って形成された切削油剤の供給穴が先端逃げ面の前記軸心上に開口していることを特徴とするものである（例えば、特許文献２参照）。

図５に示すドリルは、切削油剤によるすくい面の冷却効果及び潤滑効果を高めることを目的としたものであり、油穴をすくい面またはマージンに開口させたものである（例えば、特許文献３参照）。

特開２００２−５２４１０号公報 特開２０００−３３５１０号公報 特表平１１−５０８８２９号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示されたドリルでは、先端逃げ面に十分な量の切削油剤を供給できるが、被削材及び切屑に擦過するため高温、高圧となる切刃の刃先及びこの刃先近傍にあるすくい面、すなわち切削点近傍に、切削油剤が到達しにくいため高い冷却効果及び潤滑効果が得られなかった。よって、すくい面のクレータ摩耗が急速に進行し工具寿命が短くなる問題があった。

特許文献３に開示されたドリルにおいては、油穴の開口部がすくい面に設けられたことからすくい面に供給される切削油剤の量は増加するものの、前記開口部が切刃の刃先に近接していないため切削油剤を切削点近傍に効率的に供給することができなかった。よって、切削点近傍の冷却効果及び潤滑効果は満足できるものではなかった。さらに、切屑排出溝内の切屑が前記開口部によって排出を阻害されたり前記開口部につまったり前記開口部を損傷させたりするため、切屑の排出性、切削油剤の吐出量及びドリル本体の寿命に悪影響を及ぼすおそれがあった。

本発明は、前記の事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、切削油剤による切削点近傍の冷却効果及び潤滑効果を高めて切刃の刃先及びすくい面の摩耗を改善したドリルを提供することにある。

前記の課題を解決するため、本発明は、軸心（ＣＬ）まわりに回転するドリル本体の外周面に前記軸心（ＣＬ）を挟んで一対の切屑排出溝が形成されるとともに、前記切屑排出溝と前記ドリル本体の先端の先端逃げ面との交差稜線部に一対の切刃が形成され、前記ドリル本体の後端面から先端側に向けて切削油剤を供給するための油穴が形成されたドリルにおいて、各々の前記先端逃げ面には前記油穴が開口するとともに、前記油穴の開口部からこの開口部の回転方向（Ｋ）前方側に位置する切刃に向かって延び、且つ、前記切刃を切り欠くことにより切屑排出溝に開口する少なくとも１条の凹溝状の流路が形成されていることを特徴とするドリルである。

上記のドリルにおいて、前記流路によって切り欠かれた各々の前記切刃の切欠部が前記軸心（ＣＬ）まわりの回転軌跡において重複せず、且つ、前記切欠部が切削に関与しないことが好ましい。

上記のドリルによれば、油穴の開口部からこの開口部の回転方向（Ｋ）前方側に位置する切刃に向かって延び、且つ、前記切刃を切り欠くことにより切屑排出溝に開口する凹溝状の流路が形成されているので、切削点近傍に十分な量の切削油剤を確実に供給できて、切刃の刃先及び刃先近傍にあるすくい面における冷却効果及び潤滑効果が大幅に高められる。よって、前記刃先及び前記すくい面の摩耗の進行がおさえられドリルの工具寿命が大幅に改善される。

さらに、流路によって切り欠かれた切刃の切欠部は切削に関与しないことから、切屑が細かく分断するため切屑の排出性が向上するほか、トルク、スラスト等の切削抵抗の低減により工具振動及び工具びびりが抑制されるため、ドリルの切削性能及び工具寿命が向上する。

次に、本発明を適用した実施の形態について図を参照しながら説明する。図１は本発明を適用したドリルの先端部の正面図である。図２は図１に示すドリルの先端視側面図である。本ドリルにおいて、ドリル本体（１）は軸心（ＣＬ）まわりに回転される略丸棒状をなし、先端部に形成された刃部（２）と、この刃部（２）に連なり後端部に形成されるシャンク部（図示しない）とから構成される。刃部（２）の外周面には、図１に例示するようにドリル本体（１）の先端の先端逃げ面（６）から軸心（ＣＬ）方向の後端側に向けて捩れる一対の切屑排出溝（３）が形成されて、これら切屑排出溝（３）の回転方向（Ｋ）前方側を向く壁面と、ドリル本体（１）の先端の先端逃げ面（６）との交差稜線部に一対の切刃（４）が形成されている。少なくとも切刃（４）は超硬合金、サーメット、セラミックス等のいずれかの硬質材料からなる。さらに、切刃（４）の外周端部に連なって設けられたマージン（７）が軸心（ＣＬ）方向の後端側に向かって延設されている。

これら切刃（４）の内周側には、ドリル本体（１）の先端にシンニング（８）が施されることによってシンニング刃（９）が形成されている。図２に例示するように、これらシンニング刃（９）はドリル先端視で各々の切刃（４）に鈍角に交差し、その交差部は滑らかな曲線状とされ、ドリル本体（１）の先端における軸心（ＣＬ）側に向かって直線状に延びるように形成されている。ドリル本体（１）の先端の先端逃げ面（６）は、切刃（４）及びシンニング刃（９）から回転方向（Ｋ）後方側に行くにしたがって逃げ角が段階的に大きくなる複数の先端逃げ面（６ａ〜６ｃ）から構成されている。各々の切刃（４）及びシンニング刃（９）に連なる第１先端逃げ面（６ａ）と、この第１先端逃げ面（６ａ）の回転方向（Ｋ）後方側に連なる第２先端逃げ面（６ｂ）との交差稜線は切刃（４）にほぼ平行となるように形成され、第２先端逃げ面（６ｂ）と、この第２先端逃げ面（６ｂ）の回転方向（Ｋ）後方側に連なる第３先端逃げ面（６ｃ）との交差稜線はシンニング刃（９）の直線部にほぼ直角に交差するように形成されている。

ドリル本体（１）の内部には、シャンク部の後端面（図示しない）から先端側に向けて断面略円形状をなす２本の油穴（１０）が形成される。図２からわかるように、２本の油穴（１０）はそれぞれの第２先端逃げ面（６ｂ）に開口する。そして、これら油穴（１０）の開口部（１０ａ）から前記開口部（１０ａ）の回転方向（Ｋ）前方側直近に位置する切刃（４）に向かって延びる流路（１１ａ、１１ｂ）が形成される。本ドリルでは、それぞれの流路（１１ａ、１１ｂ）は、油穴（１０）の開口部（１０ａ）の回転方向（Ｋ）前方側に位置する内壁面を切り欠くとともに第２先端逃げ面（６ｂ）及び第１先端逃げ面（６ａ）の表面に凹みを形成する１条の凹溝をなし、前記油穴（１０）の開口部（１０ａ）の回転方向（Ｋ）前方側直近に位置する切刃（４）に向かって直線的に延び、前記切刃（４）の一部を切り欠くことにより切屑排出溝（３）に開口している。

図には示さないが、ドリル径（Ｄ）が小さい場合や流路（１１ａ、１１ｂ）を切刃（４）外周端部付近に向かって延設する場合には、流路（１１ａ、１１ｂ）の外周側の壁面とドリル本体（１）の外周面に挟まれた部分の肉厚の変動が大きくなるのを避けるため、先端視で流路（１１ａ、１１ｂ）を外側に向かって凸曲線状に形成してもよい。また、流路（１１ａ、１１ｂ）の断面形状は図１に例示するように直線状の側壁と円弧状の底部とから構成されたＵ字状を呈するが、これに限らず、Ｖ字状、半円形状、又はコ字状等の形状から適宜選択可能である。

これら流路（１１ａ、１１ｂ）によって切り欠かれる切刃（４）の切欠部（４ａ、４ｂ）は、軸心（ＣＬ）まわりの回転軌跡が重複しないように、それぞれ径方向の異なる位置に形成される。さらに、切欠部（４ａ、４ｂ）は穴あけ加工時に切削に関与しないように形成される。要するに前記切欠部（４ａ、４ｂ）がニックとして作用するように形成される。さらに、当該ドリルによる穴あけ加工時において、切欠部（４ａ、４ｂ）と被削材との間には間隙を設ける必要がある。そのため、軸心（ＣＬ）方向における切欠部（４ａ、４ｂ）の最深部の切刃（４）稜線に対する後退量（Ｈ）は、当該ドリルの１回転当たりの送り量を刃数で除した値よりも大きく設定される。なお、前記後退量（Ｈ）は、過大になると切欠部（４ａ、４ｂ）近傍の切刃（４）の強度が低下したり切欠部（４ａ、４ｂ）及び流路（１１ａ、１１ｂ）の加工が難しくなったりするおそれがあるので、前記送り量の５０倍以下又はドリル径（Ｄ）の５０％以下の量に設定されるのが好ましい。

切欠部（４ａ、４ｂ）の幅（Ｗ）は、図２に例示するように油穴（１０）の直径とほぼ等しく形成されているが、油穴（１０）の直径よりも小さく又は大きく形成されてもよいが、過小になると切削油剤の流通量が不十分となるおそれがあり、過大になるとドリル本体（１）の先端部の強度が低下するおそれがあるため、切欠部（４ａ、４ｂ）の幅（Ｗ）は油穴（１０）の内径の３０％〜２００％の範囲に設定してあるのが好ましい。

穴あけ加工時に流路（１１ａ、１１ｂ）が被削材に干渉することを回避するため、流路（１１ａ、１１ｂ）の底面及び両壁面は、被削材に対して逃げを有するように形成してある。そうすれば、切削抵抗の増大が回避できるとともに、流路（１１ａ、１１ｂ）の損傷及び流路（１１ａ、１１ｂ）内における切削油剤の流通阻害が避けられる。

１つの油穴（１０）の開口部（１０ａ）から延びる流路（１１ａ、１１ｂ）は１条に限らず２条以上であってもよい。流路（１１、１１ｂ）を形成するにあたっては、例えば砥石を用いた研削加工、放電加工、又はレーザービーム加工等の公知の加工方法により形成し、超硬合金、サーメット等の焼結合金の場合には焼結前の成形加工により形成してもよい。

以上に説明したドリルによれば、油穴（１０）の開口部（１０ａ）から加工穴の穴底に向かって吐出された切削油剤の一部は、流路（１１ａ、１１ｂ）内を回転方向（Ｋ）前方側に位置する切刃（４）の切欠部（４ａ、４ｂ）へ向かって流れ、この切欠部（４ａ、４ｂ）からすくい面（５）側へ流通して切刃（４）の刃先及び刃先近傍にあるすくい面（５）、すなわち切削点近傍に確実に到達する。しかも、前記切削点近傍では十分な量の切削油剤が供給されることから切削油剤による冷却効果及び潤滑効果が飛躍的に高められる。よって、切刃（４）の刃先の摩耗及びすくい面（５）のクレータ摩耗の進行がおさえられてドリルの工具寿命が大幅に向上する。なお、切削油剤は従来ドリル同様に先端逃げ面（６）と加工穴の穴底との間を流れ回転方向（Ｋ）後方側の切屑排出溝（３）に流れるため、先端逃げ面（６）の摩耗抑制効果及び切屑の排出性については従来ドリル同等の効果が得られる。

流路（１１ａ、１１ｂ）によって切り欠き形成された切刃（４）の切欠部（４ａ、４ｂ）はニックと同様の効果を奏する。すなわち、切屑が細かく分断することにより切屑の排出性が向上するほか、トルク、スラスト等の切削抵抗が低減し工具振動や工具びびりが抑止されるため加工穴の加工精度及びドリルの工具寿命が向上する。

図５に例示したように、すくい面の切刃稜線から離間した位置に油穴の開口部が設けられた従来ドリルでは、切屑排出溝内の切屑が前記開口部により流通を阻害されたり前記開口部につまったり前記開口部を損傷させたりするため、切屑の排出性、切削油剤の吐出量及びドリル本体の寿命に悪影響を及ぼすおそれがあったが、本ドリルにおいては、切欠部（４ａ、４ｂ）は切刃（４）稜線上に設けられるうえに切屑を生成しないので上記の問題がない。また流路（１１ａ、１１ｂ）は切屑がほとんど流通しない先端逃げ面（６）の表面に設けてあるので、切屑がつまって切削油剤の流通を阻害することがない。よって、切屑の排出性が良好であり、流路（１１ａ、１１ｂ）及び切欠部（４ａ、４ｂ）を流通する切削油剤は安定して十分な量が確保されるため、切削油剤による切削点近傍の冷却効果及び潤滑効果が確実に且つ十分に得られる。

本ドリルの流路（１１ａ、１１ｂ）は、先端逃げ面に油穴を開口させた既存ドリルに対して上述した製作方法により追加工することが可能であり、その追加工は非常に容易である。

本発明を適用したドリルの先端部の正面図である。 図１に示すドリルの先端視側面図である。 従来油穴付きドリルを示す図である。 他の従来油穴付きドリルを示す図である。 さらに他の従来油穴付きドリルを示す図である。

符号の説明

１ ドリル本体
２ 刃部
３ 切屑排出溝
４ 切刃
４ａ、４ｂ 切欠部
５ すくい面
６ 先端逃げ面
６ａ 第１先端逃げ面
６ｂ 第２先端逃げ面
７ｃ 第３先端逃げ面
７ マージン
８ シンニング
９ シンニング刃
１０ 油穴
１０ａ 油穴の開口部
１１ａ、１１ｂ 流路

Claims (2)

1. 軸心（ＣＬ）まわりに回転するドリル本体の外周面に前記軸心（ＣＬ）を挟んで一対の切屑排出溝が形成されるとともに、前記切屑排出溝と前記ドリル本体の先端の先端逃げ面との交差稜線部に一対の切刃が形成され、前記ドリル本体の後端面から先端側に向けて切削油剤を供給するための油穴が形成されたドリルにおいて、
   各々の前記先端逃げ面には前記油穴が開口するとともに、前記油穴の開口部からこの開口部の回転方向（Ｋ）前方側に位置する切刃に向かって延び、且つ、前記切刃を切り欠くことにより前記切屑排出溝に開口する少なくとも１条の凹溝状の流路が形成されていることを特徴とするドリル。
2. 前記流路によって切り欠かれた各々の前記切刃の切欠部が前記軸心（ＣＬ）まわりの回転軌跡において重複せず、且つ、前記切欠部が切削に関与しないことを特徴とする請求項１記載のドリル。

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