JP5374502B2 - ドリルおよび切削インサート並びに被削加工物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ドリルおよびドリルに使用される切削インサートに関する。

従来から金属等の被削材に穴加工を行う工具として、スローアウェイ式ドリルが用いられる。このドリルは、略円柱状をなすドリルホルダの先端部に、穴底面内周側を切削する切刃（内刃）を備えた内刃インサートと、穴底面外周側を切削する切刃（外刃）を備えた外刃インサートとが、着脱自在に装着されている。内刃インサートはドリルホルダの回転中心軸線側に、外刃インサートはドリルホルダの外周側に配置される。例えば、特許文献１には、内刃および外刃が直線状のドリル用インサートが開示されている。

しかし、このようなドリル用インサートは、延性に富む被削材などの切削加工において、生成された切りくずがカールされずにブレーカ溝を乗り越えてしまい、ドリルホルダに絡み付く傾向にあるといった問題があった。

特開２００３−６２７１２号公報

本発明の目的は、優れた切りくず排出性を有するドリルおよびドリルに用いる切削インサートを提供することである。

本発明の一実施形態に係るドリルは、先端部において、第一インサートポケットと、該第一インサートポケットより外周側に形成される第二インサートポケットと、を有する略柱状のドリルホルダと、前記第一インサートポケットに装着されるとともに、上面と側面との交差部に第一切刃を有する第一インサートと、前記第二インサートポケットに装着されるとともに、上面と側面との交差部に第二切刃を有する第二インサートと、を備えるドリルであって、前記第一インサートポケットは、前記ドリルホルダの回転中心軸線を通過するように配置されており、前記第二切刃は、前記ドリルホルダの先端側からみて凹状をなし、且つ少なくとも一部が曲線状となるように形成されている。

本発明の一実施形態に係る切削インサートは、ドリルホルダに装着されて使用される切削インサートであって、上面と側面との交差部に切刃を有し、前記切刃は、前記ドリルホルダ装着時に前記ドリルホルダの外周側に位置するとともに、側面視で凹状をなし且つ少なくとも一部が曲線状である第二切刃を含む。

本発明の一実施形態に係る被削加工物の製造方法は、前記被削材および前記ドリルのうち少なくともいずれか一方を回転させて前記被削材に前記インサートの切刃を各々近接させる工程と、前記切刃を前記被削材の表面に接触させて前記被削材を切削する工程と、前記切刃を前記被削材から離間させる工程と、を包含する。

上記ドリルおよび切削インサートによれば、第二切刃で生成される切りくずの断面形状を凹状にしやすくしつつ生成方向（長さ方向）にカールさせ、切りくずが被削材の加工壁面に接触した際に、安定して切りくずを折り曲げやすくすることができる。その結果、切りくずの長さ方向において切りくずが分断されやすく、切りくずがホルダに絡み付くことを抑制して、切りくずの排出性を向上させることができる。

上記製造方法によれば、切りくずがホルダへ絡み付くことを抑制して優れた切りくず排出性を発揮するドリルを用いるため、仕上げ面精度の高い加工物を得ることができる。

本発明に係る第一の実施形態によるドリルの側面図である。 図１の要部拡大図である。 図１のドリルをＸ方向からみた図面である。 本発明の第一の実施形態に係る切削インサート１の（ａ）上面図、（ｂ）一の側面図（：短辺側側面図）、（ｃ）他の側面図（：長辺側側面図）である。 図４の（ａ）Ａ−Ａ断面図、（ｂ）Ｂ−Ｂ断面図、（ｃ）Ｃ−Ｃ断面図、（ｄ）Ｄ−Ｄ断面図である。 （ａ）インサート１の上面図、（ｂ）（ａ）のＥ１−Ｅ１断面図、（ｃ）（ａ）のＥ２−Ｅ２断面図、（ｄ）（ａ）のＥ３−Ｅ３断面図である。 インサート１の第二切刃５２によって生成された切りくずの形状を示す図面代用写真である。 本発明の第二の実施形態に係る切削インサート１’の（ａ）上面図、（ｂ）一の側面図（：短辺側側面図）、（ｃ）他の側面図（：長辺側側面図）である。 本発明の第三の実施形態に係る切削インサート１”の（ａ）上面図、（ｂ）一の側面図（：短辺側側面図）、（ｃ）他の側面図（：長辺側側面図）である。 図９の（ａ）Ａ−Ａ断面図、（ｂ）Ｂ−Ｂ断面図、（ｃ）Ｃ−Ｃ断面図である。 （ａ）インサート１”の上面図、（ｂ）（ａ）のＦ１−Ｆ１断面図、（ｃ）（ａ）のＦ２−Ｆ２断面図、（ｄ）（ａ）のＦ３−Ｆ３断面図である。

（第一の実施形態）
図１乃至図３を用いて、本発明の第一の実施形態に係るドリル１０について、詳細に説明する。

ドリル１０は、ドリルホルダ１１と、ドリルホルダ１１の先端部に装着された２つの切削インサート１とを備える。
＜ドリルホルダ＞
ドリルホルダ１１は、略柱状、例えば、略円柱状をなしている。ドリルホルダ１１の後端部は、工作機械または接続部材に固定される。他方、ドリルホルダ１１の先端部には、先端側からみて回転中心軸線を通るように配置される第一インサートポケット１２Ａと、第一インサートポケット１２Ａより外周側に配置される第二インサートポケット１２Ｂとを有する。第一インサートポケット１２Ａが内刃インサートポケットに相当し、第二インサートポケット１２Ｂが外刃インサートポケットに相当する。インサートポケットの数は２以上であればよく、特に制限されない。例えば、第二インサートポケット１２Ｂの外周側にさらに、複数のインサートポケットが配置されていてもよい。インサートポケットは、ドリルが回転した場合に、ドリル先端面の中心軸から外周面に至るまでの線分を、各ポケットに装着されたインサートのいずれかの切刃が通過するように形成される。本実施形態においては、図１〜３に示すように、先端側からみて２つのインサートポケットが形成されており、それぞれのインサートポケットに装着される切削インサートの切刃の回転軌跡が交差するように形成されている。

第一インサートポケット１２Ａは、ドリルホルダ１１の先端側が開放されている。第二インサートポケット１２Ｂは、ドリルホルダ１１の先端側および外周側が開放されている。そして、第一インサートポケット１２Ａと第二インサートポケット１２Ｂは、図３に示すようにドリルホルダ１１の先端視において、装着される各切削インサートの切刃が、軸線Ｌに対してほぼ１８０°の回転した位置に配置されている。

ドリルホルダ１１には、フルート１３が、第一インサートポケット１２Ａおよび第二インサートポケット１２Ｂに各々連通して設けられている（１３Ａ、１３Ｂ）。このフルート１３は、各切刃から生成される切りくずを、ドリル１０から外方に排出するための通路となる。本実施形態において、フルート１３Ａ、１３Ｂは、凹状の溝としてドリルホルダ１１の外周面に螺旋状に形成されている。
＜切削インサート＞
切削インサート１Ａおよび１Ｂは、ねじ部材によって、対応するインサートポケット１２Ａおよび１２Ｂにそれぞれ装着される。

第一インサート１Ａは、被削材に穴加工を行う際に、穴底面内周側の切削を行う第一切刃（内刃）を有する。第二インサート１Ｂは、穴底面外周側の切削を行う第二切刃（外刃）を有する。

第一インサート１Ａは、第一切刃の少なくとも一部がドリルホルダ１１の先端部から突出するよう第一インサートポケット１２Ａに装着される。第二インサート１Ｂは、第二切刃の少なくとも一部がドリルホルダ１１の先端部から突出するよう第二インサートポケット１２Ｂに装着される。本実施形態においては、先端側における第一切刃の回転軌跡と第二切刃の回転軌跡は、互いに交差する。そして、第一切刃の回転軌跡と第二切刃の回転軌跡とがドリルホルダ１１の中心軸から外周面に至るまでをカバーするように、第一インサート１Ａおよび第二インサート１Ｂは各々配置される。第一切刃の回転軌跡と第二切刃の回転軌跡とが交差しない場合、それぞれの回転軌跡に交差するような回転軌跡を有する切刃を有する切削インサートを配置してもよい。

第一インサート１Ａ、第二インサート１Ｂはまた、それぞれの上面を同一回転方向に向けて装着されている。図３においては第一インサート１Ａの上面と第二インサート１Ｂの上面とは、軸線Ｌに対して１８０度反対方向を向いた状態で装着されている。そして、ドリルホルダ１１を、該ドリルホルダ１１の軸線Ｌを中心に回転させて、第一インサート１Ａおよび第二インサート１Ｂを用いて被削材に穴加工を行う。

本実施形態においては、例えば、第一インサート１Ａおよび第二インサート１Ｂは、いずれも正のアキシャルレーキをもつようドリルホルダ１１に装着されているが、インサートの配置角度については特に制限されない。

本実施形態においては、第一インサートポケット１２Ａおよび第二インサートポケット１２Ｂの各々に、同一の形状を有するインサートが、異なった配置で（取り付け方向を変えて）装着されている。すなわち、第一インサート１Ａおよび第二インサート１Ｂとして、第一切刃と第二切刃とを有する同一形状のインサートを用いている。このインサートは、第一インサート１Ａとして使用される場合は、図１および図２に示すように、側面視において第一切刃（内刃）をドリルホルダ１１の先端から突出するよう配置される。一方、第二インサート１Ｂとして使用される場合は、側面視において第二切刃（外刃）をドリルホルダ１１の先端から突出するよう配置される。このように本実施形態のインサートは、１種のインサートが第一インサート１Ａとしても第二インサート１Ｂとしても使用することができるため、インサートの保管や管理、あるいは、コストの点で優れている。

以下、本実施形態のドリルに装着された本発明に係る一実施形態のインサート１について、図４乃至図７を用いてさらに詳細に説明する。

本実施形態に係るインサート１は、板状、具体的には、多角形板状をなす。インサート１は、例えば超硬合金、サーメット、セラミックス等の焼結体、または該焼結体に膜を被覆したものからなる。

インサート１は、上面２と、下面３と、側面４と、上面２と側面４との交差部の少なくとも一部に形成された切刃５と、を有している。

上面２の少なくとも一部は、すくい面として機能し、側面４の少なくとも一部は、逃げ面として機能する。そして、下面３は、ドリルホルダ１１に形成されたインサートポケット１２に当接する着座面として機能する。

切刃５は、第一切刃５１と、第二切刃５２と、を有している。第一切刃５１は、インサート１を内刃インサート１Ａとして使用する場合に、インサート１がドリルホルダ１１の回転中心軸を通るように配置される切刃である。第二切刃５２は、インサート１を外刃インサート１Ｂとして使用する場合に、ドリルホルダ１１の外周側に位置する切刃である。

本実施形態においては、ドリルホルダ１１に装着する際にねじ部材が挿通される貫通穴６が上面２から下面３に貫通して設けられている。そして、インサート１は、該貫通穴６の中心軸に対して、１８０度回転対称な形状をなす。したがって、本実施形態のインサート１は、第一切刃５１と第二切刃５２が各々２つずつ形成されている。

本実施形態の第一切刃５１は、略直線状をなす。そして、第一切刃５１は、下面２に対して略平行となるよう配置されている。すなわち、第一切刃５１は、全長に渡って下面３からの距離が一定である直線状の切刃である。このような構成により、切刃強度が向上する。

本実施形態における第二切刃５２は、図４（ｂ）に示す通り、側面視で凹状をなしかつ少なくとも一部が曲線状となるよう形成される。これにより、第二切刃５２によって生成された切りくずの断面形状を安定して略凹状とすることができる。

なお、切りくずの断面形状とは、生成された切りくずの長手方向に対して垂直な断面における切りくずの形状である。

このように断面形状が略凹状である切りくずは、上面２（すくい面）でカールすることによって反転して、断面形状が略凸状の状態で被削材の加工壁面と接触する。その際に、切りくずは、安定して折り曲げられる。切りくずの折り曲げについては後述する。

また、上述した通り、第一インサート１Ａの第一切刃５１は、回転軌跡が、第二インサート１Ｂの第二切刃５２の回転軌跡と互いに交差する交差部を有する。

図２に、第一インサート１Ａをドリルホルダ１１の軸線Ｌに対して１８０度回転させた際の第一インサート１Ａの位置を点線で示している。この点線は、第一インサート１Ａの切刃の回転軌跡の一部である。この点線と第二インサート１Ｂの第二切刃５２とが交差する部分が第二切刃５２の交差部５２ｃとなる。

この交差部５２ｃを図４（ｂ）にも示す。本実施形態においては、交差部５２ｃは、第二切刃５２のドリルホルダの軸線側端部５２ｂよりも外周側に位置している。

交差部５２ｃは、さらに第二切刃においてドリルホルダ１１の外周側に位置する外周側端部５２ａよりも下面３側に位置している。具体的には、図４（ｂ）に示すように、下面３から外周側端部５２ａまでの下面３に対して略垂直な方向における長さをＨａとし、下面３から交差部５２ｃまでの下面３に対して略垂直な方向における長さをＨｃとした場合に、Ｈａ＞Ｈｃを満たす。

このような構成により、第二切刃５２で生成された切りくずの幅方向における両端部のうち外周側端部が、先に安定して被削材の加工壁面に接触する。そのため、切りくずの内周側端部に安定して引張応力を発生させることができる。これにより、図７に示すように、切りくずの折り曲げ部Ｔにおいて、内周側端部が破れやすくなる。その結果、切りくず排出性の向上が更に図れる。

また、Ｈａ＞Ｈｃを満たすことで、第二切刃５２は、外周側から被削材に接触するため、切削加工開始時の食い付きが良くなり、加工面精度の向上も図れる。

さらに、第二切刃５２は、側面視で少なくとも２つの円弧状部分を有した形状をなす。第二切刃５２は、ドリルホルダ１１の軸線側に位置する円弧状部分８と、ドリルホルダ１１の外周側に位置する円弧状部分９と、を有している。ドリルホルダ１１の軸線側に位置する円弧状部分８は、曲率半径Ｒ１を有し、外周側に位置する円弧状部分９は、曲率半径Ｒ２を有している。すなわち、第二切刃５２は、側面視で、互いに曲率半径の異なる（Ｒ１≠Ｒ２）２つの円弧状部分８，９を有しており、Ｒ１およびＲ２は、Ｒ１＜Ｒ２を満たす。

このような構成により、第二切刃５２で生成された切りくずの断面形状において、凹状部分のうちドリルホルダ１１の軸線側に相当する内周側がより大きな傾きを有した形状となる。そのため、前記切りくずの折り曲げ部Ｔにおいて、より一層、内周側端部に大きな引張応力が発生して切れ目が生じやすくなる。その結果、切りくずがドリルホルダ１１へ絡み付くことを抑制する効果が高まる。

なお、円弧状部分８および９の曲率半径の測定は、図４（ｂ）に示すように、側面視において、ＣＣＤカメラや画像測定器を用いて測定することができる。

また、第二切刃５２は、下面３に対する高さが最も低い谷部５２ｌと、下面３に対する高さが最も高い頂部５２ｈと、を有している。そして、本実施形態においては、谷部５２ｌが、第二切刃５２の中央部よりもドリルホルダ１１の軸線側に位置している。

谷部５２ｌは、下面３に略垂直な方向における下面３と第二切刃５２との距離が最小となる切刃部分である。また、頂部５２ｈは、下面に略垂直な方向における下面３と第二切刃５２との距離が最大となる切刃部分である。谷部５２ｌおよび頂部５２ｈは、いずれも、点であっても幅を有する直線部分であってもよい。

また、第二切刃５２の中央部とは、インサートを装着した状態での先端視において、第二切刃の両端部５２ａと５２ｂとの距離の中点をいう。図４（ｂ）では、５２ｍが、第二切刃５２の中央部となる。

谷部５２ｌが、第二切刃５２の中央部５２ｍよりもドリルホルダ１１の軸線側に位置することにより、頂部５２ｈと谷部５２ｌとの差であるδ５２を一定にした場合、Ｒ１がより小さくなり得る。これにより、切りくずの内周側端部が破れやすくなる。そのため、切りくずの長さ方向における分断が生じやすくなる。その結果、更なる切りくず排出性の向上が図れる。谷部５２ｌは、例えば、第二切刃５２の幅を３０：７０〜４５：５５の比で分割する位置に配置されることが好ましい。

さらに、上面２は、第二切刃５２に沿って第二ブレーカ溝７を有している。第二ブレーカ溝７は、凹状をなす。そして、第二ブレーカ溝７の幅は、第二切刃５２の谷部５２ｌに対応する位置において最も広くなっている。すなわち、図４（ａ）に示すように、谷部５２ｌに対応する第二ブレーカ溝７の幅Ｗ_５２ｌが最も大きい。例えば、Ｗ_５２ｌは、第二切刃５２の両端側に位置する外周側端部５２ａ、交差部５２ｃに対応する第二ブレーカ溝７の幅Ｗ_５２ａ、Ｗ_５２ｃよりも大きい。つまり、Ｗ_５２ｌ＞Ｗ_５２ａ、Ｗ_５２ｃを満たす。なお、ここでいう第二ブレーカ溝７の幅Ｗとは、切りくずのカール作用に寄与する溝部分の幅のことである。例えば、図５（ａ）乃至（ｃ）に示すように、ランドを有する場合は、第二切刃５２に対して垂直なインサート断面において、ランドのインサート内方側端部から、第二一ブレーカ溝７よりも内方に位置する上面（平坦面）までの距離が第二ブレーカ溝の幅となる。具体的には、前記距離のうち、下面に平行な寸法として測定できる。また、ランドを有さず第二切刃５２に連続して第二ブレーカ溝７が形成される場合は、前記インサート断面において、切刃から、第二ブレーカ溝７よりも内方に位置する上面までの距離が第二ブレーカ溝７の幅となる。この場合も、上述と同様にして、第二ブレーカ溝７の幅を測定することができる。

第二ブレーカ溝７の幅が、第二切刃５２の谷部５２ｌに対応する位置において最も広くすることにより、切りくずの幅方向における両端側部分が、略中央部分よりも先に第二ブレーカ溝７に接触することができる。これにより、第二切刃５２で生成された断面形状が略凹状をなす切りくずを、安定して第二ブレーカ溝７の両端側部分で２点支持しながらカールさせることができる。そのため、略中央部分で局所的に切削抵抗が増大することを抑制することができる。その結果、切りくずの排出方向を安定させることができるとともに、切りくずの幅方向の略中央部分が第二ブレーカ溝７に溶着することを抑制することができる。

第二ブレーカ溝７の幅Ｗ_５２ｌとしては、１〜５ｍｍ程度、好ましくは１〜３．５ｍｍである。また、第二ブレーカ溝７の幅Ｗ_５２ａとしては、０．５〜２ｍｍ程度、好ましくは０．５〜１．５ｍｍである。また、Ｗ_５２ｃとしては、１〜３ｍｍ程度、好ましくは１〜２ｍｍである。Ｗ_５２ｌとＷ_５２ａとＷ_５２ｃがこのような値を有するとともに、上述した関係式を満たすことが好適である。

さらに、第二ブレーカ溝７の深さは、第二切刃５２の谷部５２ｌに対応する位置において、最も深くなっている。すなわち、図５（ａ）乃至（ｃ）に示すように、谷部５２ｌに対応する第二ブレーカ溝７の深さＤ_５２ｌが、他の切刃部分に対応する第二ブレーカ溝７の深さよりも大きい。例えば、Ｄ_５２ｌは、第二切刃５２の両端側に位置する外周側端部５２ａ、交差部５２ｃに対応する第二ブレーカ溝７の深さＤ_５２ａ、Ｄ_５２ｃよりも大きい。つまり、Ｄ_５２ｌ＞Ｄ_５２ａ、Ｄ_５２ｃを満たす。第二ブレーカ溝７の深さＤとは、上述の幅Ｗと同様に、切りくずのカール作用に寄与する溝部分の深さのことであり、例えば、図５（ａ）乃至（ｃ）に示すように、第二ブレーカ溝７の深さは、下面３に対して略垂直な方向における第二切刃５２からの第二ブレーカ溝７の深さＤとして測定できる。すなわち、第二切刃５２に垂直な断面において、下面３に対して垂直な方向における第二切刃５２と第二ブレーカ溝７の底面との距離を、第二ブレーカ溝７の深さとする。

このような構成により、第二切刃５２１で生成された断面形状が凹状の切りくずの略中央部分が第二ブレーカ溝７の表面に強く衝突して第二ブレーカ溝７に溶着することを抑制することができる。

第二ブレーカ溝７の深さＤ_５２ｌとしては、０．２〜０．５ｍｍ程度、好ましくは０．３〜０．４ｍｍである。また、第二ブレーカ溝７の深さＤ_５２ａとしては、０．０５〜０．３ｍｍ程度、好ましくは０．１〜０．２ｍｍである。また、Ｄ_５２ｃとしては、０．０５〜０．３ｍｍ程度、好ましくは０．１〜０．２ｍｍである。Ｄ_５２ｌとＤ_５２ａとＤ_５２ｃがこのような値を有するとともに、上述した関係式を満たすことが好適である。

なお、本実施形態に係る第二ブレーカ溝７は、幅Ｗおよび深さＤのいずれも上記関係を満たす形態を例示したが、これに限らない。第二ブレーカ溝７の幅Ｗまたは深さＤのいずれか一方のみが上記関係を満たすものであってもよい。

例えば、本実施形態においては、第二切刃５２の谷部５２ｌは、側面視で、第二切刃５２の曲線状部分のある１点であるが、第二切刃の谷部はこれに限らない。第二切刃の谷部は、一定の幅を有した領域であっても良い。つまり、第二切刃の谷部が、側面視で、第二切刃のうち直線状で且つ下面３に略平行な部分に位置する形態であっても良い。

このような形態の場合、第二ブレーカ溝の幅や深さが最も大きい部分は、この一定の幅を有する第二切刃の谷部の少なくとも一部に対応していれば良く、第二切刃の谷部の全長に沿う部分すべてにおいて、溝の幅または深さが最も大きくなるよう形成される必要はない。

なお、谷部５２ｌが一定の幅を有する直線状部分である場合は、δ５２をより小さくすることができる。すなわち、第二切刃５２のすくい角を一定とした場合、インサート１の上面を大きく掘り下げる必要がない。そのため、谷部５２ｌが直線状部分ではない場合に比べて第二ブレーカ溝７の幅がより狭い状態でも、優れた切りくず排出性を発揮させることができる。

一方、谷部５２ｌが曲線状部分のある一点である場合は、凹状である切りくずの断面が、よりＵ字形に近くなる。そのため、切りくずが第二ブレーカ溝７に沿ってより安定して排出される。谷部５２１が曲線状部分の場合としては、Ｒ１、Ｒ２よりも大きい曲率半径を有する円弧形状に谷部５２１がある場合が好ましい。

また、本実施形態においては、上面２は、第二ブレーカ溝７の内方に凸部１４を有している。凸部１４は、第二切刃５２よりも高位にある。すなわち、図５（ｂ）に示すように、凸部１４の下面３から凸部１４の頂部までの下面３に対して略垂直な方向における長さをＨ_１４とすると、Ｈ_１４＞Ｈａを満たす。このような構成により、切りくずを安定してカールさせることができる。

なお、凸部１４の頂部とは、凸部１４のうち、下面３に対して略垂直な方向における最も高い点または面をいう。

さらに、凸部１４は、第一切刃５１に接続する上面２よりも高位にある。すなわち、凸部１４は、上面２のうち第一切刃５１に対応する部分に対して、上方に突出するよう形成されている。

なお、本実施形態においては、図５（ｄ）に示すように、上面２のうち第一切刃５１に対応する部分は、第一切刃５１に沿って内方に向かうにつれて低位に位置する傾斜面１５と、該傾斜面１５の内方に位置する平坦面１６と、を有している。該平坦面１６は、第二切刃５２に対応する第二ブレーカ溝７と凸部１４と隣接している。凸部１４は、この隣接する平坦面１６よりも高位にある。

なお、本実施形態においては、図６に示すように、第一切刃５１に接続する上面のうち第二切刃５２の頂部５２ｈに隣接する領域に、他の領域より高位に位置する補強部１７が形成されている。該補強部１７は、インサート１が内刃インサート１Ａとしてホルダ１１に装着された時に、ドリルホルダ１１の回転中心軸線Ｌ側に位置する。すなわち、補強部１７は、内刃の回転中心軸線Ｌ側に位置する。内刃のドリルホルダ１１の回転中心軸線側は、ドリルの加工形態上、切削速度はほぼゼロであり、被削材に押し付けられる部分である。したがって、内刃の回転中心軸線Ｌ側は、切削加工時に非常に大きな負荷がかかり欠損しやすい部分である。一方、内刃の回転中心軸線Ｌ側は、加工精度に大きな影響を及ぼす内刃の芯高さを規定する上で、重要な部分である。本実施形態においては、補強部１７を有しているため、内刃の回転中心軸線Ｌ側の欠損を抑制できるため、高い加工精度を発揮することができる。

＜切削方法＞
次に、本実施形態のインサート１を用いて切削加工を行った際の切りくず排出機構について、詳細に説明する。

最初に、第二切刃５２が被削材の表面に接触して、切削加工が開始され、第二切刃５２によって、断面形状が略凹状をなす切りくずが生成される。該切りくずは、第二切刃５２に連続して設けられた上面（すくい面）を擦過する。切りくずは、すくい面と接触しながら、カールされる。本実施形態においては、第二切刃５２に沿って形成された第二ブレーカ溝７によって、切りくずは、安定してカールされやすい。

次に、第二ブレーカ溝７に沿ってカールされた切りくずは、カールされた状態で排出方向に進行する。そして、ある切りくず長さまで到達すると、反転され、すくい面を正面視して断面形状が略凸状となる。この反転した切りくずは、進行方向前方に位置する被削材の加工壁面に接触して、折り曲げられる。このとき、切りくずの被削材の加工壁面と最初に接触する部分は、ドリルの加工形態上、回転速度が速く、被削材の加工壁面に最も近い位置である切りくずの外周側である。したがって、切りくずの折り曲げの起点は、切りくずの外周側となり、外周側から折り曲げが生じる。そのため、断面形状が一直線である切りくずが折り曲げられる場合と異なり、切りくずの折り曲げ部には、起点から遠ざかるにつれてより大きな引張応力が発生することとなり、内周側により大きな引張応力が作用する。その結果、切りくずの内周側端部が伸びやすく、場合によっては、切りくずの折り曲げ部Ｔにおける内周側端部に切れ目が生じ、破れ得る。

その後、図７（ｂ）に示すように、折り曲げられた切りくず部分Ｉは、切りくずの折り曲げ部Ｔを境にして排出方向前方に位置する切りくず部分Ｉと、排出方向の後方に位置する切りくず部分ＩＩとが、互いに背中合わせに接触する。すなわち、断面形状が略凹状の切りくず部分ＩとＩＩとが、凹となる面が互いに反対の方向を向いた状態で接触する。このとき、本実施形態においては、切りくず部分ＩおよびＩＩは、いずれも曲線状部分を有するため、切りくず部分ＩとＩＩとが接触する確立が高く、切りくず部分ＩおよびＩＩの接触が安定して生じるようになる。そして、新たに生成された切りくずも、上述した通り、外周側が先に被削材の加工壁面に接触するため、切削加工が進むにつれて、切りくず部分Ｉ、ＩＩの外周側が互いに近づく方向に力が作用する。これによって、切りくずの折り曲げ部Ｔの内周側端部に、更なる引張応力が発生する。つまり、切りくず部分Ｉ、ＩＩの押し合いによって、切りくずの内周側端部に更なる引張応力が発生する。その結果、切りくずの内周側端部がより伸びやすく、切れ目が生じやすい、または破れやすくなる。

その後、切削加工が続くにつれて、このような切りくずの折り曲がりが繰り返される。すなわち、（１）切りくずがある長さを有するまでカールされ、カールされた切りくずが被削材の加工壁面に接触して折れ曲げられる、（２）折り曲げられた切りくずが、折り曲げ部Ｔの前後に位置する切りくず部分Ｉ、ＩＩの押し合いで更に生じた引張応力によって、より一層引っ張られる、といった（１）（２）の工程が（１）→（２）→（１）→（２）・・・と繰り返される。このような工程で得られた切りくずは、図７（ｂ）に示すように、切りくずの長さ方向において、略等間隔で折り曲げられた切りくずとなる。具体的には、切りくずのミクロな形状が、蛇腹状となる。

また、本実施形態においては、図７（ａ）に示すように、折り曲げ部Ｔの内周側端部に切れ目が生じて破れるため、切りくずのマクロな形状は、ほぼ真っ直ぐに伸びた形状をなす。

このようにマクロな形状がほぼ真っ直ぐに伸びた形状である切りくずは、切りくず排出方向が安定し、インサートポケットに連通して設けられたフルート内をスムーズに通過することができる。すなわち、このような切りくずは、本実施形態のようにねじれた形状をなすフルートに沿ってスムーズに移動することができる。その結果、切りくずがドリルホルダ１１に絡み付くことを抑制できる。また、ねじれ形状をなすフルートの内壁面との接触や、被削材の表面から出た際の遠心力等をきっかけにして、このようなマクロな形状がほぼ真っ直ぐに伸びた切りくずは、切りくずの長さ方向において分断されやすくなる。その結果、切りくず排出性の向上が更に図れる。このような切りくず排出性の向上は、特に延性に富む被削材、例えば、ステンレス鋼等の被削材の切削加工においても、好適に得られる。

なお、被削材の種類によっては、前記起点から内周側に向かうにつれて発生する引張応力が大きく、折り曲げ部Ｔの内周側端部は、伸びて折り曲げられるだけでなく、破れる。このように内周側端部が破れた切りくずは、その形状をフルートに沿ったものにしやすい。その結果、切りくずとフルートの内壁面との抵抗がより小さくなり、切りくず排出性が更に高まる。なお、切りくずの内周側端部とは、切りくずが生成された際にドリルホルダ１１の回転中心軸線Ｌ側に位置する端部のことである。

また、このような内周側端部が破れた切りくずは、フルートの内壁面との接触またはドリル１の外方へ放り出された際の遠心力等により、切りくずの長さ方向において、容易に分断される。そのため、切りくずがフルート内で詰まったり、ドリルホルダ１１に絡み付いたりすることを抑制することができる。その結果、切りくず排出性がより一層高まる。
（第二の実施形態）
以下、本発明に係る第二の実施形態によるインサート１’について、図８（ａ）乃至（ｃ）を用いて、詳細に説明する。なお、第一の実施形態のインサート１と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。

本実施形態のインサート１’は、インサート１と同様、第一インサートおよび第二インサートのいずれとしても使用できるように、内刃となる第一切刃５１と、外刃となる第二切刃５２との両方を有している。

本実施形態の第一切刃５１は、側面視で凹状をなし且つ少なくとも一部が曲線状である。このような構成により、第一切刃５１で生成された断面形状が凹状である切りくずの径を、小さくすることができる。すなわち、第一切刃５１は、外刃として機能する第二切刃５２と異なり、切削加工時に穴底面に押し付けられるように切削を行う内刃として機能する。そのため、第一切刃５１によって生成される切りくずの形状は、蛇腹状をなす第二切刃５２で生成される切りくず形状と異なり、螺旋状をなす。このような特徴的な切りくず形状であっても、スムーズにカールさせ、切りくず排出方向が安定する。その結果、切りくず排出性が更に向上し、仕上げ面精度および加工面精度が高まる。

また、第一切刃５１は、第二切刃５２と同様、下面３に対する高さが最も低い谷部５１ｌと、下面３に対する高さが最も高い頂部５１ｈと、を有している。ここでいう谷部５１ｌおよび頂部５１ｈは、第二切刃５２の谷部５２ｌおよび頂部５２ｈと、同様に規定できる。

本実施形態においては、第一切刃５１の谷部５１ｌと頂部５１ｈとの厚み方向における差δ５２が、第二切刃５２の谷部５２ｌと頂部５１ｈとの厚み方向における差δ５２よりも小さい。

このような構成により、第一切刃５１および第二切刃５２で生成された切りくずをそれぞれ安定してカールさせ折り曲げることができる。そのため、第一切刃５１で生成された切りくず形状は安定して螺旋状となり、第二切刃５２で生成された切りくず形状は安定して蛇腹状となる。すなわち、第一切刃５１および第二切刃５２が、各々、切りくずの生成過程が異なる内刃、外刃に好適な形状をなすため、優れた切りくず排出性を発揮させることができる。

このように第一切刃５１および第二切刃５２ともに、側面視で凹状をなし且つ少なくとも一部が曲線状をなすインサート１’は、延性に富む被削材の切削加工においても、優れた切りくず排出性を発揮することができる。

なお、本実施形態においては、第一切刃５１および第二切刃５２のいずれもが、上述の通り、曲線状部分を有する形態を例示したが、これに限らず、第一切刃５１のみが、側面視において、曲線状部分を有する形態であっても構わない。

また、第一および第二の実施形態においては、第一切刃５１および第二切刃５２がいずれも曲線状部分のみからなる場合を例示したが、これに限られない。各切刃は、中央部分に直線状部分を有したものであっても構わない。また、各切刃は、両端側の少なくとも一方に直線状部分を有したものであっても構わない。すなわち、本発明に係るインサートの実施形態においては、第一切刃は、生成される切りくずの断面形状が略凹状となるよう、略凹状をなすとともに少なくとも一部に曲線状部分を有していればよい。
（第三の実施形態）
以下、本発明に係る第三の実施形態によるインサート１”について、図９乃至図１１を用いて、詳細に説明する。なお、第一の実施形態のインサート１と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。

本実施形態のインサート１”は、インサート１と同様、内刃となる第一切刃５１と、外刃となる第二切刃５２との両方を有している。

本実施形態のインサート１”において、上面２は、第一、第二の実施形態のインサート１と異なり、凸部１４を有していない。すなわち、図１０（ａ）乃至（ｃ）および図１１（ｂ）に示すように、第二ブレーカ溝７の内方に位置する上面２部分は、第一切刃５１に接続する上面２部分と段差を介さずに接続されている。つまり、第二切刃５２に対応する上面２部分と第一切刃５１に対応する上面２部分との境界がなく、上面２の内方部分が１つの面で構成されている。このような形態においては、インサート１”を内刃インサートとして使用した場合に、第一切刃５１によって生成された切りくずが、同一面で構成された上面２部分をスムーズに流れることができる。そのため、切りくず排出性の向上が図れる。

また、このように上記同一面を有することで、サイズの小さいインサートであっても、第二ブレーカ溝７の内方に上面部分を確保しつつ、第二ブレーカ溝７の幅を広く確保することができる。したがって、第二切刃５２で生成された切りくずが、長さ方向において、長距離に渡って第二ブレーカ溝７と接触することができる。そのため、切りくず排出性の向上が更に図れる。

また、第二ブレーカ溝７の内方に上面部分を設けることで、貫通穴６の開口部周縁部付近の強度を大きくすることができる。すなわち、第二ブレーカ溝７の上り傾斜面が貫通穴６の外周縁部に接続することで、貫通穴６の開口部周縁と第二ブレーカ溝７との交差部分の断面が鋭角となり、貫通穴６の開口部周縁の強度が低下してしまうことを抑制できる。その結果、貫通穴６の開口部周縁が欠損してしまうことを抑制することができる。

なお、本実施形態においては、前記同一面は、図１０（ａ）乃至（ｃ）に示すように、下面３と略平行である。

また、本実施形態において、図９（ｂ）に示すように、第二切刃５２の頂部５２ｈは、第二ブレーカ溝７の内方に位置する上面２部分よりも高位にある。

また、図１１（ｄ）に示すように、ホルダ１１の回転中心軸線Ｌに略垂直な断面において、第二ブレーカ溝７は、凹状である。そして、この図１１（ｄ）に示す断面図において、第二ブレーカ溝７の頂部５２ｈ側に位置する領域は、中央部７１と、該中央部７１に対して頂部５１ｈ側に位置する端部７２を有している。端部７２の傾斜角度θ_７２は、中央部７１の傾斜角度θ_７１より大きい（θ_７２＞θ_７１）。

ここで、中央部７１の傾斜角度および端部７２の傾斜角度は、下面３に対する上記断面図における各部の傾斜角度θ_７１、θ_７２である。各部が曲面で構成されている場合は、頂部５２ｈ側の端部における接線の傾斜角度とする。

なお、ここでいう上記断面図は、インサート１がホルダ１１に装着された際に、第二ブレーカ溝７を通り且つ下面３に対して垂直な断面図である。本実施形態においては、図１１（ａ）のＦ３−Ｆ３断面図となる。

本実施形態においては、第二ブレーカ溝７がこのような端部７２を有することにより、第二切刃５２で生成された切りくずの外周側が該端部７２によって、カール作用を大きく受ける。したがって、第二切刃５２で生成された切りくずの断面形状をより一層安定して凹状にすることができる。

また、この傾斜角度がより大きい端部７２は、インサート１が外刃インサート１Ｂとしてホルダ１１に装着された時に、ホルダ１１の外周側に位置する。そのため、第二切刃５２で生成された切りくずは、切りくずの内周側を軸とする螺旋状に形成されやすくなる。すなわち、切りくずの外周側が、より内周側に向かって排出されるため、切りくずの形状が安定した螺旋状をなす。これにより、第二切刃５２で生成された切りくずがねじれ形状をなすフルートに詰まることを抑制する効果が高まる。

また、本実施形態においては、上面視で端部７２の幅がほぼ一定である。このような構成により、高位に位置する補強部１７と隣接する端部７２の傾斜角度を、第二切刃５２から内方に向かうにつれて大きく変化することを抑制できる。したがって、端部７２において局所的に大きな負荷がかかることを抑制することができる。その結果、切りくずが詰まることを抑制することができ、切りくず排出性の向上が更に高まる。
＜被削加工物の製造方法＞
最後に、本発明に係る被削加工物の製造方法の一実施例について説明する。

本実施形態に係る被削材の切削方法は、以下の（ｉ）〜（ｉｉｉ）の工程を有している。

（ｉ）被削材および上述した本実施形態のドリル１のうち、少なくともいずれか一方を回転させて被削材に内刃インサート１Ａおよび外刃インサート１Ｂの切刃５を各々近接させる工程
（ｉｉ）切刃５を被削材の表面に接触させて被削材を切削する工程
（ｉｉｉ）切刃５を被削材から離間させる工程
本実施形態の（ｉ）の具体的な工程は、被削材を静置した状態で、ドリル１を回転させて被削材に内刃インサート１Ａおよび外刃インサート１Ｂの切刃５を近接させる工程である。具体的には、内刃インサート１Ａにおいては、第一切刃５１を被削材に近接させる。外刃インサート１Ｂにおいては、第二切刃５２を被削材に近接させる。

このような本実施形態の切削方法は、上述した優れた切りくず排出性を有したドリル１０を用いて加工されるため、切削加工中に、切りくずがドリルホルダ１１に絡み付くことを抑制できる。そのため、絡みついた切りくずが、切りくずの排出通路となるフルートを塞いでしまい、切りくずの排出を妨げることを抑制できる。これにより、切りくずが詰まってしまい被削材の加工壁面を傷つけることを抑制することができる。その結果、仕上げ面精度の高い切削加工を実現することができる。

以上、本発明にかかるいくつかの実施形態について示したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更や改良したものにも適用できることは言うまでもない。

Claims (11)

1. 先端部において、第一インサートポケットと、該第一インサートポケットより外周側に形成される第二インサートポケットと、を有する略柱状のドリルホルダと、
   前記第一インサートポケットに装着されるとともに、上面と側面との交差部に第一切刃を有する第一インサートと、
   前記第二インサートポケットに装着されるとともに、上面と側面との交差部に第二切刃を有する第二インサートと、
   を備えるドリルであって、
   前記第一インサートポケットは、前記ドリルホルダの回転中心軸線を通過するように配置されており、
   前記第二切刃は、前記ドリルホルダの先端側からみて全体が凹状をなし、且つ少なくとも一部が曲線状となるように形成されており、前記ドリルホルダの先端視で、少なくとも２つの円弧状部分を有しているとともに、前記ドリルホルダの回転中心軸線側に位置する円弧状部分の曲率半径Ｒ１が、前記ドリルホルダの外周側に位置する円弧状部分の曲率半径Ｒ２よりも小さい、ドリル。
2. 前記第二切刃は、前記２つの円弧状部分の間に直線状部分を有する、請求項１に記載のドリル。
3. 先端部において、第一インサートポケットと、該第一インサートポケットより外周側に形成される第二インサートポケットと、を有する略柱状のドリルホルダと、
   前記第一インサートポケットに装着されるとともに、上面と側面との交差部に第一切刃を有する第一インサートと、
   前記第二インサートポケットに装着されるとともに、上面と側面との交差部に第二切刃を有する第二インサートと、
   を備えるドリルであって、
   前記第一インサートポケットは、前記ドリルホルダの回転中心軸線を通過するように配置されており、
   前記第二切刃は、前記ドリルホルダの先端側からみて全体が凹状をなし、且つ少なくとも一部が曲線状となるように形成されており、
   前記第二切刃の最も下面側に位置する谷部が、前記第二切刃の中央部よりも前記ドリルホルダの回転中心軸線側に位置しており、
   前記第二インサートの上面は、前記第二切刃に沿って形成された第二ブレーカ溝を有し、該第二ブレーカ溝の幅は、前記第二切刃の谷部に対応する位置において最も広くなっている、ドリル。
4. 先端部において、第一インサートポケットと、該第一インサートポケットより外周側に形成される第二インサートポケットと、を有する略柱状のドリルホルダと、
   前記第一インサートポケットに装着されるとともに、上面と側面との交差部に第一切刃を有する第一インサートと、
   前記第二インサートポケットに装着されるとともに、上面と側面との交差部に第二切刃を有する第二インサートと、
   を備えるドリルであって、
   前記第一インサートポケットは、前記ドリルホルダの回転中心軸線を通過するように配置されており、
   前記第二切刃は、前記ドリルホルダの先端側からみて全体が凹状をなし、且つ少なくとも一部が曲線状となるように形成されており、
   前記第二切刃の最も下面側に位置する谷部が、前記第二切刃の中央部よりも前記ドリルホルダの回転中心軸線側に位置しており、
   前記第二インサートの上面は、前記第二切刃に沿って形成された第二ブレーカ溝を有し、該第二ブレーカ溝の深さは、前記第二切刃の谷部に対応する位置において最も深くなっている、ドリル。
5. 先端部において、第一インサートポケットと、該第一インサートポケットより外周側に形成される第二インサートポケットと、を有する略柱状のドリルホルダと、
   前記第一インサートポケットに装着されるとともに、上面と側面との交差部に第一切刃を有する第一インサートと、
   前記第二インサートポケットに装着されるとともに、上面と側面との交差部に第二切刃を有する第二インサートと、
   を備えるドリルであって、
   前記第一インサートポケットは、前記ドリルホルダの回転中心軸線を通過するように配置されており、
   前記第一切刃は、前記ドリルホルダの先端側からみて凹状をなし且つ少なくとも一部が曲線状であって、
   前記第二切刃は、前記ドリルホルダの先端側からみて全体が凹状をなし、且つ少なくとも一部が曲線状となるように形成されており、
   前記第一切刃および前記第二切刃は、それぞれ、前記下面から最も離間した頂部と最も前記下面側に位置する谷部とを有し、
   前記第一切刃の前記頂部と前記谷部との厚み方向における差は、前記第二切刃の前記頂部と前記谷部との厚み方向における差よりも小さい、ドリル。
6. 前記第二切刃は、前記第一切刃の回転軌跡と交差する交差部を有し、
   前記交差部は、前記第二切刃の外周側端部よりも下面側に位置している、請求項１乃至５のいずれかに記載のドリル。
7. ドリルホルダに装着されて使用される切削インサートであって、
   上面と側面との交差部に切刃を有し、
   前記切刃は、前記ドリルホルダ装着時に前記ドリルホルダの外周側に位置するとともに、側面視で全体が凹状をなし且つ少なくとも一部が曲線状である第二切刃を含み、
   前記第二切刃は、側面視で、少なくとも２つの円弧状部分を有しているとともに、前記ドリルホルダの回転中心軸線側に位置する円弧状部分の曲率半径Ｒ１が、前記ドリルホルダの外周側に位置する円弧状部分の曲率半径Ｒ２よりも小さい、切削インサート。
8. ドリルホルダに装着されて使用される切削インサートであって、
   上面と側面との交差部に切刃を有し、
   前記切刃は、前記ドリルホルダ装着時に前記ドリルホルダの外周側に位置するとともに、側面視で全体が凹状をなし且つ少なくとも一部が曲線状である第二切刃を含み、
   前記上面は、前記第二切刃に沿って形成された第二ブレーカ溝を有し、該第二ブレーカ溝の幅は、前記第二切刃の谷部に対応する位置において最も広くなっている、切削インサート。
9. ドリルホルダに装着されて使用される切削インサートであって、
   上面と側面との交差部に切刃を有し、
   前記切刃は、前記ドリルホルダ装着時に前記ドリルホルダの外周側に位置するとともに、側面視で全体が凹状をなし且つ少なくとも一部が曲線状である第二切刃を含み、
   前記上面は、前記第二切刃に沿って形成された第二ブレーカ溝を有し、該第二ブレーカ溝の深さは、前記第二切刃の谷部に対応する位置において最も深くなっている、切削インサート。
10. 前記上面は、前記第二ブレーカ溝の内方に前記第二切刃よりも高位に位置する凸部を有している、請求項８または９に記載の切削インサート。
11. 被削材および請求項１乃至６のいずれかに記載のドリルのうち少なくともいずれか一方を回転させて前記被削材に前記インサートの切刃を各々近接させる工程と、
    前記切刃を前記被削材の表面に接触させて前記被削材を切削する工程と、
    前記切刃を前記被削材から離間させる工程と、
    を包含する、被削加工物の製造方法。