JP4449355B2 - ドリル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被削材に対して加工穴を形成するための穴明け加工に用いられるドリル、とくに、小径の加工穴を形成するための穴明け加工に用いられる小径ドリルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、図４（ａ）に示されるように、軸線Ｏ回りに回転されるドリル本体の先端側部分である刃先部１の外周に、この刃先部１の先端逃げ面１Ａに開口するとともに後端側へ向けて延びる一対の切屑排出溝２，２が形成され、これら一対の切屑排出溝２，２のドリル回転方向前方側を向く壁面２Ａ，２Ａと先端逃げ面１Ａとの交差稜線部に一対の切刃３，３が形成され、さらに、一対の切刃３，３の内周端同士を接続するチゼルエッジ４が先端逃げ面１Ａに形成されたドリルが知られている。
【０００３】
このようなドリルにおいては、軸線Ｏ方向の先端側から刃先部１を見たとき、図４（ａ）の要部拡大図である図４（ｂ）に示されるように、切屑排出溝２の溝底を構成する壁面２Ｂと先端逃げ面１Ａとの交差稜線部が、切刃３の延長線Ｓ１と軸線Ｏを通って延長線Ｓ１に直交する直線Ｓ２との交点Ｐよりも、軸線Ｏから離れるように位置させられているため、チゼルエッジ４にて生成される切屑の排出性に劣り、切屑詰まりを生じさせやすいという問題がある。
これを解決するために、従来より種々の提案がなされており、例えば、特許文献１には、先端逃げ面に形成されるチゼルエッジに対して、いわゆるＸ形シンニングが追加工されたドリルが開示され、特許文献２には、通常の切屑排出溝に加えて、チゼルエッジにて生成される切屑を排出するための副溝が追加工されたドリルが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
実開昭６０−４０２５９号公報
【特許文献２】
特開昭６０−２５６０８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１や特許文献２に開示されたドリルでは、切屑排出性を改善することができる一方で、刃先部の先端が大きく切り欠かれるようにしてシンニングや副溝が追加工されているために、この刃先部の剛性を著しく低下させてしまい、しかも、シンニングや副溝の追加工を実施する必要性からドリル自体の製造も容易ではなかった。とくに、このような傾向は、被削材に対して小径の加工穴を形成するための穴明け加工に用いられる小径ドリルにおいて顕著になってしまう。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、刃先部の剛性を不用意に低めることなく、チゼルエッジにて生成される切屑の排出性を良好に保って、切屑詰まりの発生を抑制することができ、かつ、製造が容易なドリルを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明のドリルは、軸線回りに回転されるドリル本体の先端側部分である刃先部の外周に、この刃先部の先端逃げ面に開口するとともに後端側へ向けて延びる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のドリル回転方向前方側を向く壁面と前記先端逃げ面との交差稜線部に切刃が形成されたドリルであって、前記切刃の外径が、０．０５ｍｍ〜２．００ｍｍの範囲に設定されるとともに、前記軸線方向の先端側から前記刃先部を見たときに、前記切屑排出溝の溝底を構成する壁面と前記先端逃げ面との交差稜線部が、前記切刃の延長線と前記軸線を通って前記延長線に直交する直線との交点よりも前記軸線寄りに位置させられていることを特徴とするものである。
【０００７】
このような本発明のドリルによれば、刃先部を先端側から見たときに、切屑排出溝の溝底を構成する壁面と先端逃げ面との交差稜線部が、上記の交点よりも軸線寄りに位置させられているため、従来のドリルの刃先部と同じ心厚を有している場合であっても、この刃先部の先端逃げ面に形成されたチゼルエッジにて生成される切屑を排出するための空間を大きく確保することが可能となっている。
そのため、刃先部の先端を大きく切り欠くことによってシンニングや副溝を形成して刃先部の剛性を低めなくても、チゼルエッジにて生成される切屑の排出性を改善することができ、これにともない、切屑詰まりの発生を抑制することができる。さらに、本発明のドリルは、切屑排出溝の溝底の位置が従来のドリルとは異なっているものの、従来と同様の切屑排出溝の形成方法で適切な形状を得ることができるため、容易に製造することができる。
【０００８】
また、本発明のドリルにおいては、前記先端逃げ面が、複数の逃げ面から構成される多段面状とされていてもよく、このような構成とすると、チゼルエッジにて生成される切屑の流れが改善されて、切屑排出性のさらなる向上を図ることができ、しかも、シンニングや副溝のように刃先部の先端が大きく切り欠かれることがないので、刃先部の剛性を不用意に低めてしまうようなこともない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の第一実施形態によるドリルを添付した図１を参照しながら説明する。
本第一実施形態によるドリルのドリル本体は、超硬合金等の硬質材料により軸線Ｏを中心とした略円柱状に形成されたものであり、その後端側部分が工作機械の回転軸に把持されるシャンク部とされる一方、先端側部分が刃先部１０とされている。
【００１０】
刃先部１０の外周には、この刃先部１０の先端逃げ面１１に開口する部分から軸線Ｏ方向の後端側へ向かうにしたがい略一定のねじれ角でドリル回転方向Ｔ後方側にねじれる一対の切屑排出溝１２，１２が軸線Ｏに関して対称に形成されていて、これら一対の切屑排出溝１２，１２におけるドリル回転方向Ｔ前方側を向く壁面１２Ａ，１２Ａと先端逃げ面１１との交差稜線部に、略直線状をなす一対の切刃１３，１３が形成されている。
【００１１】
刃先部１０の先端逃げ面１１は、一対の切刃１３，１３からドリル回転方向Ｔ後方側へ向かうにしたがい軸線Ｏ方向の後端側へ向かって後退するとともに、内周側から外周側へ向かうにしたがい軸線Ｏ方向の後端側へ向かって後退するような略円錐面状に形成されており、一対の切刃１３，１３のそれぞれには、所定の逃げ角及び先端角が付されるようになっている。
また、この先端逃げ面１１には、一対の切刃１３，１３の内周端同士を接続するように、軸線Ｏ方向の先端側から見て、軸線Ｏを通る略直線状のチゼルエッジ１４が形成されている。
【００１２】
さらに、刃先部１０における一対の切屑排出溝１２，１２を除く外周面、すなわちランド部１５は、軸線Ｏに直交する断面で見たとき、図１（ａ）から理解できるように、切屑排出溝１２のドリル回転方向Ｔ前方側を向く内壁面１２Ａの外周側稜線部に交差して、軸線Ｏを中心とした略円弧状をなすマージン部１５Ａと、このマージン部１５Ａのドリル回転方向Ｔ後方側に連なり、マージン部１５Ａがなす円弧よりも一段小さい外径を有する軸線Ｏを中心とした略円弧状をなす二番取り面１５Ｂとから構成されている。
なお、これらマージン部１５Ａと二番取り面１５Ｂとは、切屑排出溝１２と同様に、先端逃げ面１１に交差する部分から軸線Ｏ方向の後端側へ向かうにしたがいドリル回転方向Ｔ後方側にねじれるようにして、刃先部１０の軸線Ｏ方向での略全長に亘って形成されている。
【００１３】
ここで、軸線Ｏ方向の先端側から刃先部１０を見たときには、図１（ａ）に示されるように、切屑排出溝１２におけるドリル回転方向Ｔ前方側を向く壁面１２Ａと先端逃げ面１１との交差稜線部（切刃１３）が、略直線状をなしているのに対して、切屑排出溝１２におけるドリル回転方向Ｔ後方側を向く壁面１２Ｂと先端逃げ面１１との交差稜線部が、ドリル回転方向Ｔ前方側へ向かって凹む略凹曲線状をなしている。
そして、これら略直線状をなす交差稜線部と略凹曲線状をなす交差稜線部とを接続する稜線部、つまり、切屑排出溝１２における溝底を構成する壁面１２Ｃと先端逃げ面１１との交差稜線部が、図１（ａ）の要部拡大図である図１（ｂ）に示されるようになっている。
【００１４】
すなわち、本第一実施形態では、軸線Ｏ方向の先端側から刃先部１０を見たときに、切屑排出溝１２の溝底を構成する壁面１２Ｃと先端逃げ面１１との交差稜線部が、略直線状をなす切刃１３の延長線Ｓ１と軸線Ｏを通って延長線Ｓ１に直交する直線Ｓ２との交点Ｐ上に位置させられているのである。
詳述すれば、切屑排出溝１２の溝底を構成する壁面１２Ｃと先端逃げ面１１との交差稜線部において、略凹曲線状の部分（切屑排出溝１２の壁面１２Ｂと先端逃げ面１１との交差稜線部から連続する略凹曲線状の部分）と略直線状の部分（切屑排出溝１２の壁面１２Ａと先端逃げ面１１との交差稜線部から連続する略直線状の部分）との交点付近が、上記の交点Ｐ上に位置させられている。
【００１５】
上述したような構成とされた本第一実施形態のドリルによれば、刃先部１０を先端側から見たときに、切屑排出溝１２の溝底を構成する壁面１２Ｃと先端逃げ面１１との交差稜線部が、上記の交点Ｐ上に位置させられているため、図４に示したような従来のドリルの刃先部１と同じ心厚Ｗを有している場合であっても、この刃先部１０の先端逃げ面１１に形成されたチゼルエッジ１４にて生成される切屑を排出する切屑排出溝１２のスペースをより大きく確保することが可能となっている。
【００１６】
それゆえ、刃先部１０の先端を大きく切り欠くことによってシンニングや副溝を形成して刃先部１０の剛性を不用意に低めなくても、チゼルエッジ１４にて生成される切屑の排出性を改善することができ、これにともない、切屑詰まりの発生を抑制することができるのである。
【００１７】
しかも、本第一実施形態によるドリルは、図４に示す従来のドリルと比較して、切屑排出溝１２の溝底の位置が異なっているだけであるので、従来と同様の切屑排出溝の形成方法で適切な形状を得ることができるため、容易に製造することができる。
なお、このような本第一実施形態によるドリルは、その切刃１３の外径が、０．０５ｍｍ〜２．００ｍｍの範囲に設定されていて、穴明け加工時にステップ加工を要するような深穴加工を行う場合にとくに有効である。
【００１８】
次に、本発明の第二実施形態によるドリルを添付した図２を参照しながら説明するが、上述した第一実施形態と同様の部分には同一の符号を用いてその説明を省略する。
本第二実施形態では、切屑排出溝１２における溝底を構成する壁面１２Ｃと先端逃げ面１１との交差稜線部が、図２（ａ）の要部拡大図である図２（ｂ）に示されるようになっている。
【００１９】
すなわち、本第二実施形態では、軸線Ｏ方向の先端側から刃先部１０を見たときに、切屑排出溝１２の溝底を構成する壁面１２Ｃと先端逃げ面１１との交差稜線部が、略直線状をなす切刃１３の延長線Ｓ１と軸線Ｏを通って延長線Ｓ１に直交する直線Ｓ２との交点Ｐよりも軸線Ｏ寄りに位置させられているのである。
詳述すれば、切屑排出溝１２の溝底を構成する壁面１２Ｃと先端逃げ面１１との交差稜線部において、略凹曲線状の部分（切屑排出溝１２の壁面１２Ｂと先端逃げ面１１との交差稜線部から連続する略凹曲線状の部分）が、上記の交点Ｐよりも軸線Ｏ寄りに位置させられていて、この略凹曲線状の部分と略直線状の部分（切屑排出溝１２の壁面１２Ａと先端逃げ面１１との交差稜線部から連続する略直線状の部分）との交点付近が、切刃１３の内周端とチゼルエッジ１４との交点上に位置させられている。
【００２０】
このような構成とされた本第二実施形態のドリルによっても、上述した第一実施形態と同様の効果を得ることが可能となっている。
なお、本第二実施形態において、軸線Ｏ方向の先端側から刃先部１０を見たときに、切屑排出溝１２の溝底を構成する壁面１２Ｃと先端逃げ面１１との交差稜線部が、上記の交点Ｐよりも軸線Ｏに寄りすぎていても、刃先部１０の剛性を低めざるを得なくなってしまうので、この交差稜線部と上記の交点Ｐとの間における直線Ｓ２に沿った方向での距離は、ドリル径（切刃１３の外径）が０．３ｍｍより小さい場合は０．００５ｍｍ〜０．０１ｍｍの範囲、ドリル径が０．３ｍｍ〜０．８ｍｍの場合は０．００５ｍｍ〜０．０２ｍｍの範囲、ドリル径が０．８ｍｍを越える場合は０．０１ｍｍ〜０．０４ｍｍの範囲で適宜設定されていることが好ましい。
【００２１】
次に、本発明の第三実施形態によるドリルを添付した図２を参照しながら説明するが、上述した第一及び第二実施形態と同様の部分には、同一の符号を用いてその説明を省略する。
本第三実施形態によるドリルは、上述した第二実施形態とほぼ同様の構成を有するものであるが、その刃先部１０の先端逃げ面１１が、周方向に沿って配列された複数の平坦な逃げ面から構成される多段面状とされている点に違いを有している。
【００２２】
すなわち、刃先部１０の先端逃げ面１１が、一対の切刃１３，１３がドリル回転方向Ｔ前方側の稜線部にそれぞれ形成された第一逃げ面１１Ａ，１１Ａと、これら第一逃げ面１１Ａ，１１Ａのドリル回転方向Ｔ後方側に連なる第二逃げ面１１Ｂ，１１Ｂとから構成された多段面状をなしていて、一対の切刃１３，１３のそれぞれには、ドリル回転方向Ｔ後方側に向かうにしたがい多段的に大きくなる逃げ角が付されるようになっている。
【００２３】
このような構成とされた本第三実施形態のドリルによれば、上述した第一実施形態と同様の効果を得ることが可能となっているのに加えて、先端逃げ面１１を多段面状としたことで、チゼルエッジ１４にて生成される切屑の流れが改善され、切屑排出性のさらなる向上を図ることができる。
しかも、シンニングや副溝のように刃先部１０の先端が大きく切り欠かれることがないので、この刃先部１０の剛性を不用意に低めることもない。
【００２４】
【実施例】
本発明の一例によるドリル（図１に示す第一実施形態によるドリルを実施例１、図２に示す第二実施形態によるドリルを実施例２、図３に示す第三実施形態によるドリルを実施例３とする）と、従来のドリル（図４に示すドリルを従来例とする）とを用い、ステップ送りで被削材に加工穴を形成する穴明け加工試験を行った。この穴明け加工試験では、あるステップ量で５０穴加工できたものを○とし、５０穴加工できなかったものを×とした。その結果を表１に示す。
また、穴明け加工条件は、以下に示す通りである。
・ドリル径（切刃１３の外径）：１．０ｍｍ
・切削速度：８０ｍ／ｍｉｎ
・送り量：０．０８ｍｍ／ｒｅｖ．
・穴深さ：８ｍｍ
・被削材：Ａ７０７５Ｐ
・切削油剤：エマルション
【００２５】
【表１】

【００２６】
表１に示されるように、従来例ではステップ量が０．５ｍｍまでしか加工できなかったのに対し、実施例１ではステップ量が１．０ｍｍまで、実施例２ではステップ量が１．２ｍｍまで、さらに、実施例３ではステップ量が１．５ｍｍまで、切屑詰まりを生じさせることなく安定した穴明け加工を継続することができており、本発明の一例である実施例１〜３が、従来例よりも格段に優れていることが分かる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、刃先部を先端側から見たときに、切屑排出溝の溝底を構成する壁面と先端逃げ面との交差稜線部が、上述した交点よりも軸線寄りに位置させられているため、従来のドリルと同一の心厚を有していながらも、チゼルエッジにて生成される切屑を排出する切屑排出溝のスペースを大きくすることが可能となっている。
したがって、刃先部の先端を大きく切り欠いてシンニングや副溝を形成して刃先部の剛性を低めなくても、チゼルエッジにて生成される切屑の排出性を改善することができ、これにともない、切屑詰まりの発生を抑制することができる。さらに、本発明のドリルは、切屑排出溝の溝底の位置が従来のドリルとは異なっているものの、従来と同様の切屑排出溝の形成方法で適切な形状を得ることができるため、容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は本発明の第一実施形態によるドリルの刃先部を示す先端面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ部拡大図である。
【図２】 （ａ）は本発明の第二実施形態によるドリルの刃先部を示す先端面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ部拡大図である。
【図３】 本発明の第三実施形態によるドリルの刃先部を示す先端面図である。
【図４】 （ａ）は従来のドリルの刃先部を示す先端面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ部拡大図である。
【符号の説明】
１０ 刃先部
１１ 先端逃げ面
１２ 切屑排出溝
１２Ａ ドリル回転方向前方側を向く壁面
１２Ｂ ドリル回転方向後方側を向く壁面
１２Ｃ 溝底を構成する壁面
１３ 切刃
１４ チゼルエッジ
Ｓ１ 切刃の延長線
Ｓ２ 切刃の延長線に直交して軸線を通る直線
Ｐ 交点
Ｏ 軸線
Ｔ ドリル回転方向

Claims (2)

1. 軸線回りに回転されるドリル本体の先端側部分である刃先部の外周に、この刃先部の先端逃げ面に開口するとともに後端側へ向けて延びる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のドリル回転方向前方側を向く壁面と前記先端逃げ面との交差稜線部に切刃が形成されたドリルであって、
   前記切刃の外径が、０．０５ｍｍ〜２．００ｍｍの範囲に設定されるとともに、
   前記軸線方向の先端側から前記刃先部を見たときに、
   前記切屑排出溝の溝底を構成する壁面と前記先端逃げ面との交差稜線部が、前記切刃の延長線と前記軸線を通って前記延長線に直交する直線との交点よりも前記軸線寄りに位置させられていることを特徴とするドリル。
2. 請求項１に記載のドリルにおいて、
   前記先端逃げ面が、複数の逃げ面から構成される多段面状とされていることを特徴とするドリル。

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