JP2007030166A

JP2007030166A - ツイストドリル

Info

Publication number: JP2007030166A
Application number: JP2006295910A
Authority: JP
Inventors: Toru Sekiguchi; 徹関口; Yoshio Suzuki; 由郎鈴木
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 1998-10-27
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2007-02-08

Abstract

【課題】切削油剤を使用しない穴あけ加工、及び微量の切削油剤をドリルに噴霧又はドリル先端逃げ面に噴霧する穴あけ加工、かつ合金鋼SCM440を含む鉄鋼製品穴あけ加工において、外周コーナ部の摩耗、欠け、及びリーディングエッジの欠けを抑制したツイストドリルを提供。
【解決手段】チゼルエッジ1 の外方端部に連続するほぼ直線である１対の中心切れ刃2 と、各中心切れ刃2 の外方に連続する直線をなす１対の主切れ刃3 と、各主切れ刃3 の中間部から角度をつけて後退するコーナ切れ刃4 と、を有し、リーディングエッジ7 の角度α4 は鈍角にし、リーディングエッジ7 にコーナ切れ刃4 に続く直線形状又は曲線形状の面取り部8 が設けられてコーナ切れ刃4 の長さはツイストドリル直径の10〜20％とする。
【選択図】図１

Description

本発明は切削油剤を使用しない穴あけ加工が可能又は微量の切削油剤をドリルに噴霧する穴あけ加工が可能で油穴を有しないことができ、かつ合金鋼SCM440を含む鉄鋼製品穴あけ加工用ツイストドリルに関し、さらには高速度工具鋼製又は超硬合金製ツイストドリルに関し、また高速度工具鋼製又は超硬合金製ツイストドリルの先端部にTiN,TiC,TiCN,TiAlN又は TiAlNC の少なくとも１層を含むTi系硬質被膜を被覆したツイストドリルに関する。

従来のツイストドリルの一例を図３（ａ）乃至（ｄ）及び図４に示す。図３に示すようにツイストドリル先端部は、チゼルエッジ11とチゼルエッジ11の外方端部に連続する中心切れ刃12とこれの外方に連続するほぼ直線である主切れ刃13からなる。図３（ｃ）、（ｄ）に示すように主切れ刃13は先端角α11及び逃げ角α12がつけられた円すい面又は平面である逃げ面20と溝16からなる稜線で形成される。溝16は断面上で一つ又は複数の円弧を組み合わせた形状からなり先端角α11としたとき主切れ刃13がほぼ直線となる。そのため、図４に示すように断面上の溝16のすくい角α13は正のすくい角になり溝16とマージン19とからなるリーディングエッジ17は断面上でα14の鋭角を形成する。

通常、切削油剤を使用した穴あけ加工では、切削油剤の冷却効果によって切れ刃の摩耗及び欠けが抑制される。しかし、かかる従来のツイストドリルの構成では、油穴を有しない、切削油剤を使用しない穴あけ加工、及び微量の切削油剤をドリルに噴霧又はドリル先端逃げ面に噴霧する穴あけ加工では、切削油剤による冷却がないため切れ刃の摩耗及び欠けが進行する。詳説すると、図３に示すようにリーディングエッジ17が鋭角の場合、溝16、逃げ面20、マージン19からなる外周コーナ15は鋭利な形状になり外周コーナ15で切削速度が最も速くなることと相まってこの現象が顕著になる。また、切削により発生する切りくずは加工した穴とドリルの溝との空間を通過し穴の外に排出される。切削油剤を使用した穴あけ加工では、切削油剤の潤滑効果により切りくずの排出はスムーズに行われるが、切削油剤を使用しない穴あけ加工では、潤滑性がなく、また、微量の切削油剤をドリルに噴霧又はドリル先端逃げ面に噴霧する穴あけ加工では、切削油剤を使用するより潤滑性が劣ることから、切りくず排出時に抵抗が大きくなり、さらにはドリルのリーディングエッジ17に欠けが生じる。即ち、リーディングエッジ17が鋭角な場合欠けが生じやすくなるという問題があった。

本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解決した、切削油剤を使用しない穴あけ加工、及び微量の切削油剤をドリルに噴霧又はドリル先端逃げ面に噴霧する穴あけ加工、かつ合金鋼SCM440を含む鉄鋼製品穴あけ加工において、外周コーナ部の摩耗、欠け、及びリーディングエッジの欠けを抑制した切れ刃形状及び面取り部を有し、長寿命でかつ安定した切削ができるツイストドリルを提供することにある。

このため本発明では、切削油剤を使用しない穴あけ加工が可能、及び微量の切削油剤をドリルに噴霧する穴あけ加工が可能で油穴を有しないことができ、かつ合金鋼SCM440を含む鉄鋼製品穴あけ加工用ツイストドリルにおいて、ドリル回転方向に軸心の廻りを回転可能なドリル本体と、前記ドリル本体外周面に形成された１対のチップ排出溝と、前記ドリル本体端部に形成されたチゼルエッジと、前記チゼルエッジの外方端部に連続する直線である１対の中心切れ刃と、各前記中心切れ刃の外方に連続する直線である１対の主切れ刃と、各前記主切れ刃の中間部から角度をつけて前記ドリル回転方向に対し後退する１対のコーナ切れ刃と、を有し、前記主切れ刃とコーナ切れ刃を形成する前記溝とマージンとから形成されるリーディングエッジに前記コーナ切れ刃に続く直線形状又は曲線形状の面取り部を設け、前記面取り部と前記マージンからなる前記リーディングエッジの角度α4 は鈍角にし、
各前記コーナ切れ刃の長さはツイストドリル直径の10〜20％としたことを特徴とするツイストドリルを提供することによって上述した従来技術の課題を解決した。
好ましくは、適切なリーディングエッジの角度α4 を得ることができるように、前記主切れ刃とコーナ切れ刃とのなす角α1 を 150〜 175゜とする。
好ましくは、前記ツイストドリルは高速度工具鋼製又は耐磨耗性を向上させた超硬合金製であり、さらに好ましくは、前記ツイストドリルの少なくとも先端部にTiN,TiC,TiCN,TiAlN又は TiAlNC の少なくとも１層を含むTi系硬質被膜を被覆し、外周コーナ部の摩耗、欠け、及びリーディングエッジの欠けを更に抑制できる。

本発明の各主切れ刃の中間部から角度をつけて後退するコーナ切れ刃を設け、主切れ刃とコーナ切れ刃を形成する溝とマージンとから形成されるリーディングエッジに、コーナ切れ刃に続く直線形状又は曲線形状の面取り部を形成し、リーディングエッジの角度α4 は鈍角にし、かつコーナ切れ刃の長さはツイストドリル直径の10〜20％としたツイストドリルの、切れ刃形状及び面取り部形状においては、外周コーナ部及びリーディングエッジ部の強度が高くなることから摩耗及び欠けが抑制され、ドリル寿命の延長が可能となる。このようなドリルの切れ刃形状及び面取り部を形成することにより、切削油剤を使用しない穴あけ加工、及び微量の切削油剤をドリルに噴霧又はドリル先端逃げ面に噴霧する穴あけ加工で油穴を有しないことができ、かつ合金鋼SCM440を含む鉄鋼製品穴あけ加工において、外周コーナ部の摩耗、欠け、及びリーディングエッジの欠けを抑制した切れ刃形状及び面取り部形状を有するツイストドリルを提供するものとなった。

以下添付した図１及び図２に基づきこの発明を詳細に説明する。図１は本発明のツイストドリルの先端形状の実施の形態を示す説明図であり、（ａ）はツイストドリル先端部の斜視図、（ｂ）は同先端部の平面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ方向から見た側面図、（ｄ）は（ｂ）のＤ方向から見た側面図、図２は図１（ｄ）のII-II 線に沿った同ツイストドリルの先端付近の軸直角拡大断面図である。
本発明のツイストドリルは、回転可能なドリル本体10と、ドリル本体10外周面に形成された１対のチップ排出溝6 と、ドリル本体端部に形成されたチゼルエッジ1 と、チゼルエッジ1 の外方端部に連続するほぼ直線である１対の中心切れ刃2 と、各中心切れ刃2 の外方に連続する直線をなす１対の主切れ刃3 と、各主切れ刃3 の中間部から角度をつけて後退するコーナ切れ刃4 と、を有する。また、面取り部8 とマージン9 からなるリーディングエッジ7 の角度α4 は鈍角になる。主切れ刃3 とコーナ切れ刃4 を形成する溝6 とマージン9 とから形成されるリーディングエッジ7 に、コーナ切れ刃4 に続く直線形状又は曲線形状の面取り部8 が設けられている。また、面取り部8 と軸心を通る軸心面とのなす角、いわゆるすくい角α3 は負にされている。

外周コーナ部の摩耗、欠け、及びリーディングエッジ7 の欠けを防止するという、コーナ切れ刃4 の特徴を維持しながら、主切れ刃3 の切削性能を確保できるように、コーナ切れ刃4 の長さはツイストドリル直径の10〜20％とする。また適切なリーディングエッジ7 の角度α4 を得るため主切れ刃3 とコーナ切れ刃4 とのなす角α1 は 150〜 175゜とする。面取り部8 は、コーナ切れ刃4 と同様に直径の10〜20％の長さである。

本発明は、各主切れ刃3 の中間部から角度をつけて後退するコーナ切れ刃4 を設け、主切れ刃3 とコーナ切れ刃4 を形成する溝6 とマージン9 とから形成されるリーディングエッジ7 に、コーナ切れ刃4 に続く直線形状又は曲線形状の面取り部8 が設けたことに特徴があり、ツイストドリルの材質の如何にかかわらず本発明の効果を奏するが、好ましくは、本発明のツイストドリルの材質は高速度工具鋼製又はより耐摩耗性を向上させた超硬合金製であることが好ましい。
さらに好ましくは、本発明のツイストドリルの少なくとも先端部にTiC,TiCN,TiAlN又は TiAlNC の少なくとも１層を含むTi系硬質被膜を被覆し、外周コーナ部の摩耗、欠け、及びリーディングエッジの欠けを更に抑制できる。

本発明の実施例１では、図１（ａ）〜（ｄ）及び図２に示す形状の本発明品の超硬合金製ツイストドリルの先端部に TiAlN硬質被膜を被覆したものと、図３（ａ）〜（ｄ）及び図４に示す従来製品形状の従来品超硬合金製ツイストドリルの先端部に TiAlN硬質被膜を被覆したものと、による切削油剤を使用しない穴あけ加工の切削試験を行った。本発明品のツイストドリルのコーナ切れ刃4 の長さは直径の10％（ 0.6mm）であり、主切れ刃3 とコーナ切れ刃4 のなす角α1 を 160゜とした。このときα3 ＝20゜また、α4 ＝ 110゜とした。

また、切削条件は次の通りとした。
切削条件
ドリル寸法 φ6 mm×72mm（全長）×28mm（溝長）
ドリル材質超硬
被削材合金鋼SCM440
穴深さ 15mm通り穴
切削速度 30 m／min
送り量 0.2 mm／rev
切削油剤ドライ

本発明品超硬＋TiAlN 硬質被膜ツイストドリル及び従来品超硬＋TiAlN 硬質被膜ツイストドリルをそれぞれ３本づつ各１本のドリルで穴あけ可能な穴数（寿命穴あけ個数）で比較測定した切削試験結果を表１上半分に示す。表１上半分に示すように、従来品のドリルは外周コーナ及びリーディングエッジに欠けが生じ、少ないものでは 311穴、多いもので1566穴、平均1035穴で寿命になったのに対し、本発明品のドリルは欠けの発生がなく、少ないものでも7397穴、多いもので8033穴、平均7655穴とばらつきも少なく寿命が７倍以上までに延長し、長寿命で、かつ安定した穴あけが可能となった。

本発明の実施例２では、図１（ａ）〜（ｄ）及び図２に示す形状の本発明品の高速度工具鋼製ツイストドリルの先端部に TiNの硬質被膜を被覆したものと、図３及び図４に示す従来製品形状の従来品高速度工具鋼製ツイストドリルの先端部にTiC の硬質被膜を被覆したものと、による切削油剤を使用しない穴あけ加工の切削試験を行った。各ツイストドリルの材質が実施例２では高速度工具鋼製である他は、各ツイストドリルの諸元、試験条件は、実施例１と同じにされている。

実施例２の、本発明品高速度鋼＋TiN 硬質被膜ツイストドリル及び従来品高速度鋼＋TiN 硬質被膜ツイストドリルをそれぞれ３本づつ各１本のドリルで穴あけ可能な穴数（寿命穴あけ個数）で比較測定した切削試験結果を表１下半分に示す。表１下半分にに示すように、実施例１と同様に、従来品のドリルは外周コーナ及びリーディングエッジに欠けが生じたのに対し、本発明品のドリルは欠けの発生がなく、寿命が約７倍までに延長し、長寿命で、かつ安定した穴あけが可能となった。

本発明のツイストドリルの先端形状の実施の形態を示す説明図であり、（ａ）はツイストドリル先端部の斜視図、（ｂ）は同先端部の平面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ方向から見た側面図、（ｄ）は（ｂ）のＤ方向から見た側面図である。図１（ｄ）のII-II 線に沿った本発明のツイストドリルの先端付近の軸直角拡大断面図である。従来のツイストドリルのの先端形状の実施の形態を示す説明図であり、（ａ）は従来のツイストドリル先端部の斜視図、（ｂ）は同先端部の平面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ方向から見た側面図、（ｄ）は（ｂ）のＤ方向から見た側面図である。図３（ｄ）のIV-IV 線に沿った従来のツイストドリルの先端付近の軸直角拡大断面図である。

符号の説明

１チゼルエッジ２中心切れ刃
３主切れ刃４コーナ切れ刃
５外周コーナ６溝
７リーディングエッジ８面取り部
９マージン
α１主切れ刃とコーナ切れ刃のなす角
α３すくい角

Claims

切削油剤を使用しない穴あけ加工が可能、及び微量の切削油剤をドリルに噴霧する穴あけ加工が可能で油穴を有しないことができ、かつ合金鋼SCM440を含む鉄鋼製品穴あけ加工用ツイストドリルにおいて、ドリル回転方向に軸心の廻りを回転可能なドリル本体と、前記ドリル本体外周面に形成された１対のチップ排出溝と、前記ドリル本体端部に形成されたチゼルエッジと、前記チゼルエッジの外方端部に連続する１対の直線である中心切れ刃と、各前記中心切れ刃の外方に連続する直線である１対の主切れ刃と、各前記主切れ刃の中間部から角度をつけて前記ドリル回転方向に対し後退する１対のコーナ切れ刃と、を有し、前記主切れ刃とコーナ切れ刃を形成する前記溝とマージンとから形成されるリーディングエッジに前記コーナ切れ刃に続く直線形状又は曲線形状の面取り部を設け、前記面取り部と前記マージンからなる前記リーディングエッジの角度α4 は鈍角にし、
各前記コーナ切れ刃の長さはツイストドリル直径の10〜20％としたことを特徴とするツイストドリル。
前記主切れ刃とコーナ切れ刃とのなす角α1 を 150〜 175゜としたことを特徴とする請求項１記載のツイストドリル。
前記ツイストドリルは高速度工具鋼製又は超硬合金製であることを特徴とする請求項１記載のツイストドリル。
前記ツイストドリルの少なくとも先端部にTiN,TiC,TiCN,TiAlN又は TiAlNC の少なくとも１層を含むTi系硬質被膜を被覆したことを特徴とする請求項１記載のツイストドリル。