JP5617366B2 - 穴あけ用ドリル - Google Patents
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Description
工作物に無垢の状態から所定の内径寸法で良好な内周面粗さの穴を穿設する穴あけ加工の要望は極めて多い。しかし、無垢の状態から内周面粗さの良好な穴を加工する場合、穴あけ用ドリルを用いた穴あけ後にリーマで仕上げ加工を行うという、2つの工程で加工するのが一般的な方法であった。このため、加工コストを低減すべく、リーマでの仕上加工の工程を省略し、穴あけのみの1工程で良好な内径寸法と内周面粗さを持つ穴を加工できる工具が求められている。内径寸法や内周面粗さの良好な穴を加工するためのドリルとして下記のような提案がある。
本発明において、第1切れ刃7をドリルの径方向で測定したときの幅を第1切れ刃幅r1とし、2枚の第1切れ刃7から形成される先端角を第1先端角α1として設けている。また、第2切れ刃8を径方向で測定したときの幅を第2切れ刃幅r2とし、2枚の第2切れ刃8から形成される先端角を第2先端角α2として設けている。さらに、第3切れ刃9を径方向で測定したときの幅を第3切れ刃幅r3とし、2枚の第3切れ刃9から形成される先端角を第3先端角α3として設ける。第3切れ刃9を回転軸方向で測定したときの長さを第3切れ刃長さL3とする。また、本発明の穴あけ用ドリルは図2に示すように切屑排出をできるだけ容易にするためにオイルホール10が設けられていることが望ましいが、本発明の実施には必須の要件ではない。
本発明において、第2先端角α2をこの範囲に設けることで、切れ刃の回転軸方向の長さを短くすることができる。図4は本発明の特長である、第2先端角α2を第1先端角α1や第3先端角α3より大きくした第2切れ刃がある穴あけ用ドリルと、ダブルアングルドリルと称される従来の、第2先端角α2を第1先端角α1や第3先端角α3より大きくした第2切れ刃が無いドリルの場合において、止り穴を加工する場合に生ずる加工長の違いを示す図である。所定の精度を持った止り穴を決められた深さだけ加工する場合において、第2先端角α2を第1先端角α1や第3先端角α3より大きくした第2切れ刃が無い従来のドリル11では切れ刃4の回転軸方向の長さが長くなるため、被削材の上面から測定したときの加工穴の深さすなわち希望する加工穴の深さ12を得るためには、被削材の上面からドリルの先端までを測定したときの長さすなわち必要となる加工長13が長くなってしまう。これに対し、本発明のドリル1では第2先端角α2が第1先端角α1や第3先端角α3より大きく設けられていることから、切れ刃4の回転軸方向の長さを短くすることでき、本発明のドリル1による加工長13を短くすることができる。第2先端角α2が第1先端角α1や第3先端角α3より大きい第2切れ刃を本発明のドリルに用いることにより、希望する加工穴の深さを得るための加工長が短くなることから、本発明のドリルによる内周面粗さの良好な穴あけを行うことができるという効果を長時間維持できるようになる。
(実施例1)
参考例3乃至6、比較例7乃至11及び従来例1、2は、いずれも基本形状としてドリルの直径を6.0mm、全長を100mm、溝長を50mm、切屑排出溝のねじれ角を30°、心厚を1.5mm、溝巾比を52%、シャンク径を6.0mmに設け、先端に切れ刃4を持ち、ランド6に幅0.3mmのマージンを3箇所設けた形状のドリルとして仕様を統一した。ドリルの母材はWCの平均粒径が0.8μm以下、Co量は12wt%からなる超微粒子超硬合金とし、ドリルの切れ刃部を含む表面にはAlCrN膜を被覆した。また、いずれのドリルも工具本体を通してクーラントを供給するためのオイルホールを有する形状とした。
従来例2はダブルアングルドリルと称されるドリルである。従来例2は本発明の特長である、第2先端角α2を第1先端角α1や第3先端角α3より大きくした第2切れ刃を有していない形状であり、第1先端角α1を120.1°、第2先端角α2を140.6°、第1切れ刃幅r1を直径Dの0.16倍である1.0mmとした。
測定の評価は、3本の工具を用いて、1本の工具あたり10穴の加工を行い、穴の拡大代、内周面粗さ及び真円度は合計30穴の加工穴について、それぞれ以下に示す測定方法に基づき評価を行った。
評価方法として、穴の拡大代は、加工された穴の入り口から6mmの位置で内径寸法を3点式内径マイクロメータを用いて、1穴について周方向で3点の測定を実施し、30穴の測定値における内径寸法の最大値と、使用前に測定したドリルの直径との差(mm)を穴の拡大代とした。内周面粗さは被削材を切断し、各々の穴について穴の入り口から6mmでの位置における表面粗さの最大高さ(Rz)を、表面粗さ計を用いて評価した(JIS B0601−2001に基づく)。真円度は真円度形状測定器(株式会社東京精密製 RONDCOM60A)を用いて測定を行った。穴の真円度の測定は穴の入り口から6mmの位置で、接触式プローブで穴径に沿ってトレース曲線を測定し、前記トレース曲線の最小内接円と最大外接円の差異をμmで評価したものである。
比較例7のドリルは第3先端角α3が大きいため、ドリルの外周コーナーが鋭くなり内周面を傷つけるため内周面粗さが悪化し、穴の拡大代が0.020mm、内周面粗さが9.7μm、真円度が11.7μmであった。
比較例8のドリルは、第2先端角α2が小さく、切れ刃長さが長くなり切削抵抗が増大するため、穴の拡大代が0.025mm、内周面粗さが10.0μm、真円度が10.7μmであった。
比較例9のドリルによる加工穴は、穴の拡大代が0.040mm、内周面粗さが11.5μm、真円度が14.0μmであった。これは第2先端角α2が大きく、第2切れ刃による切削抵抗が急激に増加するため、工具のふらつきや振動が発生してしまったためだと考えられる。
比較例10のドリルは、評価後に工具を観察したところ3本中2本の第1切れ刃にチッピングが観察された。また、加工穴の穴の拡大代が0.018mm、内周面粗さが12.3μm、真円度が11.1μmであった。これは第1先端角α1が小さいため強度が不足したためと考えられる。
比較例11のドリルは、第1先端角α1が大きく、工作物に食い付く際に工具の振れが発生したため、穴の拡大代が0.030mm、内周面粗さが9.8μm、真円度が11.5μmであった。
従来例1、2のドリルは第3切れ刃を設けておらず、ドリルを内周壁面へ擦らせる効果が薄いことから、従来例1は加工穴の穴の拡大代が0.024mm、内周面粗さが14.2μm、真円度が17.3μmであり、従来例2は加工穴の穴の拡大代が0.017mm、内周面粗さが15.4μm、真円度が15.5μmであった。
次に、第3切れ刃長さL3を変化させた参考例13乃至15及び比較例12、16の穴あけ用ドリルについて、第3切れ刃長さL3の短いものから順に評価を行った。
比較例12、16は、第3切れ刃長さL3をそれぞれ直径Dの0.07倍、0.55倍とし、第3切れ刃長さL3以外は参考例3と同じ仕様とした。
参考例17乃至21の穴あけ用ドリルを用いて、第1切れ刃幅r1の影響について評価を行った。参考例17乃至21は第1切れ刃幅r1をそれぞれ直径Dの0.05倍、0.07倍、0.12倍、0.18倍、0.20倍とし、第1切れ刃幅r1以外は参考例3と同じ仕様とした。
参考例22乃至24、本発明例25及び26のドリルについて、第3先端角α3の影響を調査する試験を行った。参考例22乃至24、本発明例25及び26は第3先端角α3をそれぞれ10.0°、5.1°、3.2°、0.9°、0.3°とし、第3先端角α3以外は参考例3と同じ仕様とした。すなわち、第1先端角α1は120°として、第2先端角α2は140°を狙って製造し角度を揃えた。
このことから第3切れ刃の先端角である第3先端角α3が小さいほど穴精度が良い傾向にあることが分かり、これは第3先端角α3が小さいほど加工穴の内壁面を擦るバニシング効果が高まるためと考えられる。
2 刃先部
3 シャンク部
4 切れ刃
5 切屑排出溝
6 ランド
7 第1切れ刃
8 第2切れ刃
9 第3切れ刃
10 オイルホール
11 従来のドリル
12 希望する加工穴の深さ
13 加工長
14 外周コーナー
15 マージン
O 回転軸
r1 第1切れ刃幅
α1 第1先端角
r2 第2切れ刃幅
α2 第2先端角
r3 第3切れ刃幅
α3 第3先端角
L3 第3切れ刃長さ
Claims (2)
- ドリル先端から第1切れ刃、前記第1切れ刃よりドリル軸後部側に続く第2切れ刃、及び前記第2切れ刃よりさらにドリル後部側に続き、第3切れ刃を有する穴あけ用ドリルであって、
ドリル軸と外周コーナーを含む平面へ切れ刃を投影したとき、前記第1切れ刃の先端角を第1先端角α1、前記第2切れ刃の先端角を第2先端角α2、及び前記第3切れ刃の先端角を第3先端角α3とすると、前記α1が100°<α1<125°、前記α2が135°<α2<170°、及び前記α3が0°<α3<1°の範囲であり、前記ドリルの直径をDとし、前記第3切れ刃の回転軸方向の長さを第3切れ刃長さL3とするとき、前記L3が0.1D≦L3≦0.5Dであることを特徴とする穴あけ用ドリル。 - 請求項1の穴あけ用ドリルにおいて、前記第1切れ刃の径方向の幅を第1切れ刃幅r1とするとき、前記r1が0.07D<r1<0.18Dであることを特徴とする穴あけ用ドリル。
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Applications Claiming Priority (1)
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