JP2529101B2

JP2529101B2 - 穴あけ工具

Info

Publication number: JP2529101B2
Application number: JP61154318A
Authority: JP
Inventors: 裕三横田; 篤遠藤
Original assignee: 東芝タンガロイ株式会社
Priority date: 1986-07-01
Filing date: 1986-07-01
Publication date: 1996-08-28
Anticipated expiration: 2011-08-28
Also published as: JPS6311208A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は穴あけ工具、更に詳しくは一対の切刃を有す
る穴あけ工具に関するものである。

（従来の技術）米国特許第4,373,839号には回転軸を挾んで相対向す
る一対の切刃を有する穴あけ工具が開示されている。す
なわち、この工具においては両切刃の間の回転軸を含む
部分にスロットが形成されており、この部分では切削が
行なわれないようになっている。またこの工具において
は両切刃の回転軸に最も近い部分（これを本明細書にお
いては切刃の「最内点」と称することにする）は回転軸
に関して対称に配されている。すなわち両最内点は互い
に直径方向に対向し、回転軸から等距離にある。通常こ
の距離は0.1mm〜1.25mmである。

前記米国特許の記載によれば、両切刃間にスロットを
設けることによって切削中に工具に作用するスラスト荷
重を小さくすることができるとともに、切屑が切刃に粘
り着くのを防止することができ、さらに工具のびびりを
防止することができる。またその記載によれば、切刃間
にスロットがあるため、穿設される穴の底面には当初円
柱状のコア（材料の切り残し部分）が形成されるが、そ
のコアが過度に長くならないうちにねじ切られるように
スロットの巾が設定される。

しかしながら、本発明者等の実験によれば、その工具
においては切屑やねじ切られたコアがスロット内に詰っ
て穿孔作用に悪影響を及ぼしたり切刃が欠けたりするこ
とが多いという問題がある。

また、特公昭59−9281号公報では、切削刃の刃先部が
回転軸心を通る仮想線上にあって、刃先の軸心側（スロ
ット側）の端縁が回転軸心から等しく離れた位置にある
ように非切削ゾーンを形成した超硬ドリルが開示されて
いる。この超硬ドリルは、一方の切削刃に一体的に形成
された第３の切削刃である突刃が備えられ、この突刃の
突縁部の一部が前記非切削ゾーンに侵入し、非切削ゾー
ンに形成されるコアに摩擦力または押圧抵抗を負荷して
コアを折り取るようにしている。

しかしながらこの超硬ドリルは、BTA（深穴切削用）
工具に適用されたものであってねじれ溝を有するドリル
ではなく、また従来の一対の切削刃に加えてコアねじ切
り用の突刃を設けているため、ねじ切られたコアを排出
する排出ゾーンが狭くなり、コアの排出が不十分となっ
てコア詰まりを生じる虞があり実用に供されていない。

（発明の目的）上記のような事情に鑑みて本発明は穿孔中に作用する
スラスト荷重を小さくすることができ、切屑の切刃への
粘り着きやびびりを防止することができ、しかも切屑や
ねじ切られたコアが穿孔作用に悪影響を与えたり、切刃
に損傷を与えたりしないように速やかに排出されるよう
にした穴あけ工具を提供することを目的とするものであ
る。

（発明の構成）本発明の工具は、ねじれ溝６を有する本体部２と、そ
の先端面に設けられた一対の切刃4,5とからなる穴あけ
工具において、前記一対の切刃4,5は、前記本体部２の先端面の回転
軸Ｏを含む部分に狭いスロット10が形成されるように互
いに間隔を置いて設けられ、かつ本体部２の軸方向端面
視で、前記スロット10には、回転軸Ｏからの切刃4,5の
最内点11,12が一対のものとして形成され、しかも一方
の切刃４の最内点11から前記本体部２の回転軸Ｏまで延
びる直線L₁と、他方の切刃５の最内点12から前記本体部
２の回転軸Ｏまで延びる直線L₂のなす角度のうち小さい
方の角度が、90゜〜160゜であることを特徴とするもで
ある。

なお、本発明に係る工具はセントラルコアを備えた孔
を穿けるためのものではなく、セントラルコアのない孔
を穿けるためのものである。すなわち、前記スロットの
巾は一旦形成されたコアがその穿孔作業中に破壊される
ような大きさに選択され、通常0.2mm〜2.5mmとされる。

（実施例）以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１〜３図は本発明を適用することのできる工具の一
例を示すものである。この工具はツイストドリル１であ
って本体部２とシャンク３とからなっている。この本体
部２は、その先端部には、一対（第1,第２）の切刃4,5
を有するとともに、その側部には、ねじれ溝６が形成さ
れている。また、本体部２のヒール部分７には、切削油
を供給する一対の油穴８が開口している。

なお、前記切刃4,5は、超硬合金からなる切刃片を本
体部２のチップ座９内にろう付けすることによって形成
されている。この切刃4,5は、軸方向のすくい角Ａが前
記ねじれ溝６のねじれ角に合致するようになっている。

前記一対の切刃4,5は、本体部２の回転軸を含む部分
に形成されたスロット10によって間隔をおいて設けられ
ている。

本発明の工具の最も重要な特徴はスロット10の両側の
切刃4,5の最内点の位置関係にある。以下、この点につ
いて、両切刃の最内点が本体部２の回転軸に関して対称
に位置している従来技術によるドリルと比較しながら詳
細に説明する。

従来のドリルにおいては、第4A図に示すように第1,第
２の切刃4,5の最内点（それぞれ11,12で示されている）
は本体部２の回転軸Ｏに関して対称に配されている。す
なわち第１の切刃４の最内点11と第２の切刃５の最内点
12は互いに直径方向に対向し、回転軸Ｏから等距離にあ
る。

これに対して本発明のドリルにおいては、例えば第4
B,4C図に示すように、両最内点11,12は直径方向に対向
していない。すなわち第4B、4C図において、第１の切刃
４の最内点11から回転軸Ｏまで延びる直線L₁と、第２の
切刃５の最内点12から回転軸Ｏまで延びる直線L₂とは角
度θをなしている。第4B図に示すような切刃の状態は、
スロット側の端縁が回転軸Ｏを挟んで互いに対向し、か
つ回転軸Ｏから各スロット側の端縁までの長さが略等し
く形成された従来のドリルの切刃4,5において、切刃５
のスロット側の端縁を面取りすることによって得られ
る。したがってこの切刃の場合には、面取りされた方の
切刃の最内点12の方が面取りされていない方の切刃の最
内点11より回転軸Ｏからの距離が長い。

また、第4C図に示すような切刃の状態は、スロット側
の端縁が回転軸Ｏを挟んで互いに対向し、かつ回転軸Ｏ
から各スロット側の端縁までの長さが互いに異なるよう
に形成された切刃4,5において、回転軸Ｏからスロット
側の端縁までの長さがより短い切刃５のスロット10側の
端縁を面取りすることによって得られる。この切刃の場
合は、面取りされていない方の切刃の最内点11の方が面
取りされた方の切刃の最内点12より回転軸Ｏからの距離
が長い。もっとも両最内点11,12は回転軸Ｏから等距離
にあっても差し支えない。すなわち本発明の最も重要な
特徴は両最内点11,12の回転軸Ｏからの距離にあるので
はなく、直線L₁,L₂が角度をなしていることである。

角度θは、上述の直線L₁,L₂との交角のうちの小さい
側の角度を意味し、その大きさについては後に説明す
る。第4A,4B,4C図において、円Ｃは切刃によって切られ
ずに、したがって一旦コアとなって残ると考えられる被
切削材の部分を示すものである。理論的には円Ｃの直
径、すなわち、穿孔工程中に一般的に形成されるコアの
直径は回転軸Ｏに近い方の最内点と回転軸Ｏの間の距離
によって決定される筈であるが、後述するように実際に
はそうはならない。

なお、前述のように従来のドリルにおいては両最内点
11,12間の距離が0.2mm〜2.5mmとされていた。

本発明は両最内点11,12が直径方向に対向していない
ドリルの場合に、両最内点11,12が直径方向に対向して
いる場合に比べて、スロット10のコア詰まりが生じる頻
度が小さいという発見に基づくものである。以下本発明
者の行なった実験に基づいて本発明の工具について更に
詳細に説明する。

実験１従来技術によるドリルと本発明によるドリルとを用意
した。両ドリルは第１図に示すようなタイプであった
（ホーニング−従来技術によるものは0.03mm×−25゜，
本発明によるものは0.15mm〜0.2mm×−25゜）。従来技
術によるものは軸方向に見た形状がほぼ第4A図に示すよ
うな形状の一対の切刃4,5を有し、両切刃間のスロット1
0の寸法は第5A図に示すようであった。また両切刃4,5の
最内点11,12は直径方向に対向していた。なお、第5A図
に示す寸法によれば両最内点11,12は回転軸Ｏからの距
離が異なり、したがって両切刃4,5は対称とは言えない
が、この程度の距離の違いは不可避の製造誤差であり、
両切刃4,5は実質的に回転軸Ｏに関して対称であるとし
て差し支えないと考えられる。

本発明によるドリルは第4B図に示すような形状の一対
の切刃4,5を備え、両切刃間のスロット10の寸法は第5B
図に示すようであった。また本発明によるドリルにおい
ては両切刃4,5の最内点11,12は直径方向で対向しておら
ず、直線L₁とL₂がなす角度θは約147.6゜であった。両
ドリルの径は共に24.8mmであった。

前記両ドリルを使用して計22個の深さ1.3mmの孔を穿
け、スロット10の詰まりを調べた。この際両ドリルとも
送り（mm/rev）を所定の方法で変えた。この実験１は以
下の条件で行ない、結果は表Ｉに示されている。なお、
表Ｉにおいて孔＃１〜＃11は従来技術によるドリルで穿
けられたものであり、孔＃12〜＃22は本発明によるドリ
ルで穿けられたものである。

機械立型マシニングセンタVMC−６（15KW）東芝機械被削材 S55C H_B230 250×180×40t 切削油エマルジョン HDE50（×10）ユシロ油量８／分給油ホルダ BT50−φ32−サイドロッククロダクーラントフィードホルダ回転数 500r.p.m 一定表１従来技術によるドリル孔NO. 送り（mm/rev）詰まり＃１ 0.20 有＃２ 0.03 有＃３ 0.20 有＃４ 0.03 無＃５ 0.15 有＃６ 0.03 無＃７ 0.20 有＃８ 0.03 有＃９ 0.03 有＃10 0.10 有＃11 0.03 有本発明のドリル孔NO. 送り（mm/rev）詰まり＃12 0.20 無＃13 0.03 無＃14 0.20 無＃15 0.03 無＃16 0.15 無＃17 0.03 無＃18 0.20 無＃19 0.03 無＃20 0.03 無＃21 0.10 無＃22 0.03 無表Ｉに示す結果から明らかなように本発明のドリルの
場合にはスロット10内にコアや切屑が詰まる頻度は従来
技術によるドリルの場合に比べて小さかった。より正確
には、本発明のドリルの場合にはスロット10が詰まるこ
とは全くなかった。

実験２第１図に示すような形式のドリルを５本（ドリルＡ〜
ドリルＥ）用意した（ホーニング−ドリルＡの場合には
0.03mm×−25゜、ドリルＢ〜ドリルＥの場合には0.15mm
〜0.2mm×−25゜）。ドリルＡは従来技術によるもので
あり、第4A図に示すような形状の一対の切刃4,5を備え
ていた。ドリルＢ〜ドリルＤは第4C図に示すような形状
の一対の切刃4,5を備えていた。またドリルＥは第4D図
に示すように、一方の切刃５のスロット側端縁が回転軸
Ｏ上でスロットとの境界をなすように形成され、この回
転軸Ｏを含む端縁の一部を削取して形成されている。

なお、各ドリルのスロットの寸法は第６図および次の
表IIに示す通りであった。

ドリルＡの場合には両切刃4,5の最内点11,12は直径方
向に対向しており、ドリルＢ〜ドリルＥの場合には前記
直線L₁,L₂がなす角度θがそれぞれ約163.6゜,153.3゜,1
41.9゜および90.0゜であった。またドリルＡ〜ドリルＥ
の直径は全て24.8mmであった。

この場合、角度θの設定は、前述したように直線L₁,L
₂との交角のうちの小さい側の角度を意味するものであ
る。すなわち、一方の切刃の最内点から回転軸Ｏまで延
ばした直線L₁と他方の切刃の最内点から回転軸Ｏまで延
ばした直線L₂とにより挟まれる角のうち小さい側の角度
を意味するものである。

ドリルＡ〜ドリルＥを使用し、送り0.3mm/revで多数
の深さ2mmの孔を穿孔し、スロット10のコア詰まりを調
べた。結果を表IIIに示す。なお実験は次のような条件
で行なった。

機械堅型マシニングセンタVMC−６（11KW）東芝機械被削材 S55C H_B 250〜270 250×180×40t 切削油エマルジョン HDE50（×10）ユシロ油量 8l/分内部給油給油ホルダ BT50−φ32−サイドロッククロダクーラントフィードホロダ回転数 500r.p.m 一定表 III コア詰まり発生数／穿孔数ドリルＡ（θ＝180゜） 10/10 ドリルＢ（θ＝163.6゜） 7/10 ドリルＣ（θ＝153.3゜） 2/10 ドリルＤ（θ＝141.9゜） 2/10 ドリルＥ（θ＝ 90.0゜） 0/10 なお、実験２の前に、穿孔深さ2mm、送り0.3mm/revと
いうのはコア詰まりが発生し易い条件であることが実験
的に確かめられていた。この事実を考慮に入れると、角
度θが約163.6゜であるドリルＢが許容可能と不可能の
境界にあると見なして差し支えないように思われる。し
たがって本発明においては、直線L₁および直線L₂によっ
て形成される角のうち小さい側の角度θは、90゜〜160
゜の範囲内で設定される。

なお、従来技術で引用した特公昭59−9281号公報に記
載されたドリルについては、上述の角度θは90゜となる
が、切刃の最内点が本願発明では２点であるのに対し、
引用例では4b,5b,7a（引用例の第３図）の３点である点
で構成が明らかに異なる。

本発明の構成によって上述のような効果が得られる理
由は明確ではないが、次のようではないかと思われる。

前述のように、穿孔の際に一時的に形成されるコアの
径は理論的には両最内点11,12のうち回転軸Ｏに近い方
と回転軸Ｏとの間の距離によって決定される筈である。
したがって本発明のドリルの場合にも従来技術によるド
リルの場合にもコアの径はスロット10の巾より大きくな
る筈がなく、したがってコアがスロット10内に保持され
る筈がない。

しかしながら従来技術によるドリルの場合には表I,II
Iに示すようにコアがスロット10内に詰まってしまうこ
とが頻繁に生ずる。本発明者の実験によって一対の切刃
の間にスロットを有するドリルで穿孔した際に一時的に
形成されるコアの径はそのスロットの巾より大きいとい
う予期しない結果が得られた。この傾向は本発明のドリ
ルにおいて従来技術のドリルにおいてより顕著である。
この事実は次のようなメカニズムを暗示しているように
思われる。

ドリルが回転すると（第4A〜4D図において反時計方
向）、被削材から穿孔中の孔の底で切刃に沿って切屑が
切り出される。それと同時にコアがその孔の底から上方
に向かって成長する。ドリルが更に反時計方向に回転す
ると切屑が切刃の各点においてその切刃にほぼ直角な方
向に押し出され、その一部がコアに擦りつけられてコア
を太らせる。実験中に撮影された写真の内に、形成され
たばかりのコアの径がスロット10の巾よりも小さく、そ
のスロット10を形成するドリルの壁をコアの外面との間
を切屑が満たしている状態を明確に見ることができた。
従来技術のドリルにおけるように切刃の最内点11,12が
直径方向に対向していると、すなわち直径方向に対向す
る平行壁が存在すると、コアが太って行くとその平行壁
の間に捕えられてしまう。これに対して本発明のドリル
のように最内点11,12が直径方向に対向しておらず直径
方向に対向する平行壁が存在しないときには、コアが相
当太くならないと最内点11,12の間に捕えられることは
なく、コアはそこまで太くならないうちに折れてしま
う。これが、本発明のドリルにおいての方が従来技術の
ドリルにおいてよりコア詰まりが少なく、また本発明の
ドリルによって形成されるコアの方が従来技術のドリル
によって形成されるコアより太い理由のように思われ
る。

第7A図，第7B図は、上述のコアの成長とコアに作用す
る力を説明するための概念図である。第7A図，第7B図に
示す本発明によるドリルは、第4A図に示した従来のドリ
ルの一方の切刃５のスロット側端縁部の一部（破線で示
す）を面取りして形成したものであり、回転軸Ｏから切
刃４の最内点11に延びる直線L₁と回転軸Ｏから切刃５の
最内点12に延びる直線L₂との交角が角度θ（90゜≦θ≦
160゜）に設定されている。

ドリルが回転し始めた当初は、第7A図に示すように、
回転軸Ｏに近い側の切刃４の最内点11がコアＣに接触し
ており、回転軸Ｏから遠い側の切刃５の最内点12はコア
Ｃには接触していない。この状態のコアＣは、回転軸Ｏ
を中心として形成され、切刃４の最内点11との接触によ
り半径方向への接触抗力Q₁₁と回転方向（反時計回り）
への摩擦力P₁₁との合力である押出し合成力F₁₁を受け
る。

第7B図に示すように、コアＣの成長が進むと、コアＣ
は前述の押出し合成力F₁₁によってその中心O_Cがドリル
の回転軸Ｏからずれて前述したように径太になる。この
状態において、切刃４とコアＣは、切刃４の最内点11か
らずれたスロット側端縁の接触点11_Cで接触し、一方、
切刃５とコアＣは、切刃５の最内点12からずれたスロッ
ト側端縁の接触点12_Cで接触する。

このときコアＣは、切刃４の接触点11_Cとの接触によ
りコアＣの中心O_Cに向かう接触抗力Ｑ′₁₁と回転方向
（反時計回り）への摩擦力Ｐ′₁₁との合力である押出し
合成力Ｆ′₁₁と、切刃５の接触点12_Cとの接触によりコ
アＣの中心O_Cに向かう接触抗力Ｑ′₁₂と回転方向（反時
計回り）への摩擦力Ｐ′₁₂との合力である押出し合成力
Ｆ′₁₂とを受け、これらの押出し合成力Ｆ′₁₁および
Ｆ′₁₂によりねじられながら揺動されて折屈される。

以上、切刃を本体部にろう付けしてなるツイストドリ
ルを例にとって本発明を説明したが、本発明は切刃が本
体部と一体的に形成されているソリッドタイプの工具に
適用することもできるし、またツイストドリル以外の種
々の穴あけ工具に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用することのできる工具の一例を示
す側面図、第２図はその底面図、第３図はその一部の側面図、第4A図は従来技術によるドリルの２枚の切刃の位置関係
を示す拡大図、第4B,4C,4D図はそれぞれ本発明の一実施例のドリルの２
枚の切刃の位置関係を示す拡大図、第5A図は実験１において使用された従来技術によるドリ
ルの一部の概略断面図、第5B図は同じく実験１において使用された本発明による
ドリルの同じ部分の概略断面図、第６図は実験において使用されたドリルの一部の寸法を
示す断面図、第7A図はコアが一方の切刃に捕らえられた状態を示す概
念図、第7B図はコアが２つの切刃に捕らえられた状態を示す概
念図である。２……本体部、３……シャンク部 4,5……切刃、10……スロット 11,12……最内点

フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−270010（ＪＰ，Ａ) 実開昭58−146613（ＪＰ，Ｕ) 特公昭59−9281（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ねじれ溝６を有する本体部２と、その先端
面に設けられた一対の切刃4,5とからなる穴あけ工具に
おいて、前記一対の切刃4,5は、前記本体部２の先端面の回転軸
Ｏを含む部分に狭いスロット10が形成されるように互い
に間隔を置いて設けられ、かつ本体部２の軸方向端面視
で、前記スロット10には、回転軸Ｏからの切刃4,5の最
内点11,12が一対のものとして形成され、しかも一方の
切刃４の最内点11から前記本体部２の回転軸Ｏまで延び
る直線L₁と、他方の切刃５の最内点12から前記本体部２
の回転軸Ｏまで延びる直線L₂のなす角度のうち小さい方
の角度θが、90゜〜160゜であることを特徴とする穴あ
け工具。