JPH03142116A - 穴明け工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ この発明は、被削材の穴明は加工に用いられる穴明は工
具に係り、詳しく（よ工具本体の外周面に切屑排出溝が
形成された穴明は工具に関する。

［従来の技術］ 従来、この種の穴明は工具としては、例えば略円柱状を
なす工具本体の外周部に工具軸線回りに一定角度で捩れ
る切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝の回転方向を
向く壁面と丁具本体の先端逃げ面との稜線部に切刃が形
成されてなる、いわゆるツイストドリルが知られている
。

ところが、このようなツイストドリルにおいては、切屑
排出溝の捩れ角に応じて切屑排出溝の長さが加工深さよ
りも著しく長くなるために、工具先端部に発生ずる切屑
を工具基端側へ押し」二げる力（以下、切屑υ１出力と
称する。）が切屑と切屑排出溝との間に作用する摩擦抵
抗で失われて切屑詰まりが発生し易くなるという欠点か
あった。

加えて、」二連のツイストドリルにおいては、工具剛性
を向」ニさせるべく芯厚を二［兵乱端側はど人きく設定
するいわゆる芯厚テーパが設けられろ場合があり、この
ような場合には切屑排出溝の断面積が工具基端側はと実
質的に減少するため、より層切屑詰まりが発生し易くな
る欠点も指摘されていた。

そこで、切屑排出溝の切屑排出性を向上させ得るドリル
として、例えば実開昭６４−１２７１６号公報に示すよ
うな穴明はトリルが提案されている。

このドリルは、第９図ないし第１１図に示ずにうに、路
用柱状をなず工具本体１の外周部に、該工具本体１の先
端逃げ面２及び外周面３に開口する切屑排出溝４が形成
され、さらにこの切屑排出溝４の回転方向を向く壁面５
の先端部に、切刃６を有するデツプ７が、そのすくい面
８を」二足壁面５と路面−に連続させた状態でロウ付け
されてなるもので、」二足切屑排出溝４の工具先端から
ａａ断面までの部分を一定角度て捩れさ０て切刃６に所
定のすくい角をＩｊえる一方て、ｆｌ−ａ断面からｂ−
ｂ断面までの捩れ角を上記ａ、　−ａ断面の捩れ角から
０°に至るまで漸次減少させろとともに、そのＩ４幅（
Ｑｌ　０の工具外周長さに対する比率（以下、溝幅比と
称する。）を上記ａ−ａ断面までの溝幅比よりも増大さ
せ、さらにはｂ−ｂ断面から後端側に向かって捩れ角０
°の直線部を配置することによって切屑排出溝全体の全
長を従来よりも減少させ、切削抵抗の増加を防止しつつ
切屑排出抵抗の減少を図っている。

なお、この場合各部の斗状については、ａ、　−ａ断面
までの捩れ角を２５゛〜３０°の範囲の一定値、溝幅比
を０．４〜１．０の範囲の一定値に設定し、ａ−ａ断面
からｂ−ｂ断面の溝幅比を０８から１．５の範囲で漸次
増加させ、ｂ　−ｂ断面から工具基端側の部分の溝幅比
を上記ｂ−ｂ断面と同−若しくは０８から１５の範囲で
増加させ、さらにａ−ａ断面の位置を工具径りに対して
工具先端から０．６Ｄ〜１．５Ｄの位置に、ｂ−ｂ断面
の位置を工具先端から２Ｄ〜３．５Ｄの（〃置に定めろ
べきである旨が指摘されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した従来のドリルにおいては、特に
切屑排出力が最も大きい工具先端部の一定範囲において
、切屑排出溝４の溝幅が一定とされているため、未だ切
屑排出性を十分に向−１ニさせ得るものとは言い難かっ
た。

すなわち、」二連のようなトリルにおいては、切削時に
切刃６の外周側と内周側とで周速に差が生じるため、切
刃６で生成された切屑（よ、まずすくい而８に沿って扇
状に成長してヒール側壁面９に衝突し、該壁面９に沿っ
てカールする。そしてカールした切屑は、切刃６で新た
に生成される切屑によって押し出されて再度壁面５に到
達し、以後各壁面５．９と擦過しつつ工具基端側へと排
出されてゆく。このため、切屑と切屑排出溝４との間に
作用する摩擦力は、切屑排出力が最も大きくかつ切屑排
出力の作用方向が切屑排出溝４の延在方向と一致しない
工具先端部において最も大きく、従って、その損失も工
具先端部において最も大きいこととなる。

しかるに、上述したドリルは、切屑排出溝４の溝幅が工
具先端部で一定で従来のツイストドリルと変わるところ
がないため、切屑排出抵抗の低減効果も一定の範囲に止
どまらざるを得す、工具−回転当たりの送り量を大きく
した場合等、工具先端部における切屑摩擦抵抗が大きく
なる程、先端部の損失が無視できなくなり、切屑排出性
を十分に向上させることができないおそれが大きいので
ある。

この発明は、以」二のような背景の下になされたもので
あり、特に切屑排出溝の先端部における切屑摩擦抵抗を
十分に低減させることができる穴明は工具を提供するこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために、この発明の穴明は工具は、
切屑排出溝の溝幅が、上記先端逃げ面に開口する先端部
から工具基端側の切り」二かり位置に向かうに従って漸
次拡大されてなるものである。

この場合、上記切屑排出溝の寸法は、捩れ角を５゜〜２
５°の範囲に、溝幅比を０．６〜■　０の範１用１こ、
工具先端におｌする１１４幅とＪ二足切り上がり位置の
溝幅との差を工具径りに対して０．０５Ｉ）〜０．３１
）に設定し、かつ工具径をＤとしたときの下見軸線方向
の長さＩ）当たりの溝幅変化率を００１Ｄ〜０．．０６
Ｄの範囲に設定することが好ましい。

１作用　］ 」二足構成の穴明は工具においては、工具先端部におい
て切屑排出溝の溝幅が拡大されているので、いずれか一
方の壁面に対して他方の壁面は工具基端側に向かう程離
間することとムリ、従って、切刃で生成された切屑が工
具先端部でカールする際の摩擦抵抗が減少する。しかも
、ｌ薄幅の拡大は切り上がり位置まで連続して拡大して
いるので、工具基端側に向かう程、工具先端部の溝幅に
応じてカールした切屑と切屑排出溝の各壁面との間によ
り大きい隙間が生じ、この結果切屑排出溝全体における
切屑摩擦抵抗も減少する。

［実施例］ 以下、第１図ないし第４図を参照して、本発明の一実施
例を説明する。

第１図及び第２図に示すように、本実施例のトリルは、
上述した従来のドリルと同様、略円柱状をなす工具本体
ＩＯの外周部に、該工具本体ＩＯの先端逃げ而１１及び
外周面１２に開口する２本の切屑排出溝１３・Ｉ３が形
成され、これら切屑排出溝１３の同転方向を向く第１の
壁面１４・Ｉ４と」二足先端逃げ而１１との稜線部に、
切刃１５を有する２枚のチップＩ６・Ｉ６か、各々のす
くい面１６ａを」二足壁面１４に連続さＵｏた状態でロ
ウ付けされ、これらチップＩ６の内周端縁に挟まれた工
具回転中心Ｐ。に、上記先端逃げ而１１から工具基端側
へ陥没する空隙部１７が形成されてなるものである。

ここで、上記切屑排出溝１３は、工具軸線Ｏの回りに捩
れる捩れ′ＩｒＩｙ状に形成され、その捩れ方向は、後
端側が工具回転方向後方側に捩れるように、すなわち、
当該工具本体１０の先端側からの正面視（第２図）にお
いて時計方向に捩れるように定められている。

また、第１図及び第３図に示すように、切屑排出溝１３
は、」−記ヂツブすくい而＋６ａに連なる第１の壁面Ｉ
４と、この第１の壁面１４の工具中心側の端部から工具
外周面１２に向かって円弧状に延びる第２の壁面１８と
から構成されている。

そして、切屑排出溝１３の工具軸線Ｏと直交する断面視
にお（）る溝幅Ｑ、すなわち各壁面１４．１８と工具外
周面Ｉ２とが交わる点Ｐ、、Ｐ、間の距離は、第４図に
示す上うに、」二足先端逃げ而１１に開口する先端部（
第４図中二点鎖線で示す）の溝幅Ｃ，に対して、工具基
端側の切り上がり位置（第１図の■−■断面位置）にお
ける溝幅Ｑ。

が広くなるように、工具先端から基端側に向かうに従っ
て漸次拡大されている。

この溝幅Ｑの変化は、溝幅乙て一定とした場合（第１図
に二点鎖線で示す）と比較して明らかなようイこ、切屑
排出溝１３の回転方向を向く第１の壁面１７Ｉを、工具
先端から基端側に向かうに従って漸次回転方向後方側に
削り込むことに上って与えられたものである。

この切屑排出溝１３の具体的な形成方法は種々考えられ
るが、例えば第１図に示すように工具本体１０の外周部
に、溝幅Ｑ１の捩れ溝１９をポールエンドミル等の溝切
り用のＪ二具を用いて所定の捩れ角で形成し、この後、
同一の工具を、捩れ溝１９の先端逃げ而１１に開口する
先端部に一致させた状態から工具基端側に向かって前回
よりも大きい捩れ角で送り出すことによって加工できる
。

この場合、最初に形成する捩れ溝１９の捩れ角は５゜〜
２５°、好ましくは１０゜〜２０°の範囲に設定するこ
とが適当である。捩れ角が５°に満たないと、切刃１５
に十分なすくい角が与えられずに切削抵抗が著しく増大
ずろおそれが生じ、他方捩れ角が２５°を超えると切屑
排出溝１３の全長が過度に長くなって、その後端側にお
ける切屑排出力が極めて小さくなるおそれが生じるから
である。

また、切屑排出溝１３の溝幅比、ずなイつち溝幅（１２
−１−＋２）と工具外周面１２の外周長さとの比（１，
０６〜１．０の範囲に規制することが望ましい。

溝幅比が０．６に満たないと切屑排出溝Ｉ３の断面積が
不足して円滑な切屑処理に支障を来セおそれが生じ、他
方溝幅比がＩ　Ｏを超えると工具の実□断面積が不足し
、工具のねじり剛性が過度に損なわれるおそれが生じる
からである。

そして、Ｊｌｌ売先端部溝幅ｌ！１と」二足切り」二か
り位置の溝幅Ｑ、との差（Ｑ、−ｆ！、）は、工具長さ
や被削材の材質に応じて適宜定められるが、工具径りに
対して０．０５Ｄ〜０．３Ｄの範囲に設定することが好
ましい。差（＆、−＋２．）が０．０５Ｄに満たないと
後述する切屑摩擦抵抗の低減効果が十分に発揮されない
おそれが生じ、他方、差（Ｃ７−１！、）が０．３Ｄを
超えると工具本体ＩＯの基端側における溝幅Ｑが大きく
なり過ぎて工具のねじり剛性が過度に損なわれるおそれ
が生じるからである。

さらに、工具軸方向の長さＤ（工具径）当たりの溝幅ｅ
の変化率は、０．０１Ｄ〜００６Ｄの範囲に設定するこ
とが好ましい。変化率が０．０１Ｄに満たない場合には
溝幅拡大による切屑の摩擦抵抗の低減を十分に図ること
ができず、他方変化率が００６Ｄを超える場合には、」
―記溝幅の差（０，、−＋２．）を上述の適性範囲とし
たときに設定し得る工具長が短くなり、実質的に深穴加
工ができなくなるおそれが生じるからである。

上記空隙部１７は、工具回転中心Ｉ〕。からチセルエッ
ジを除去して、切削中のスラスト荷重を低減させると共
に工具先端の芯振れ運動を防止するために設けられたも
のであり、その大きさは、被削材の空隙部１７に対応す
る部分に成長するコアが当該空隙部Ｉ７の側面から受け
る切削抵抗によって板切られる程度とされ、より具体的
にはドリルの側面視における幅にして０．２ｍｍ〜２．
５ｍｍの範囲に定められろ。

また、上記工具本体ＩＯの内部には、工具本体ＩＯの基
端面に開口しかつ工具軸線Ｏ上を工具先端側に向けて延
在する供給孔２０が形成され、こ１ の供給孔２０からは、上記先端部げ而１１に開１］する
油入２１が形成されている。

以」二の構成からなるトリルを用いて被削材の穴明は加
工を行うには、供給孔２０から高圧切削Ｍｊを供給して
油入２１から吐出させつつ、工具本体１０を工具軸線Ｏ
の阿りに同転させて切刃１５て被削祠を切削してゆく。

このとき、各切刃１５で生成された切屑は、切刃１５の
外周側と内周側との周速差により、工具外周側から工具
の回転中心側に向かって扇状に成長し、切屑排出溝１３
の第２の壁面１８に衝突してカールする。そしてカール
した切屑は、切刃Ｉ５で新たに生成される切屑によって
押し出されて再度第１の壁面１４に到達し、以後上記切
屑排出力と、油入２１から吐出される高圧切削曲の圧力
を受けて工具基端側へと排出される。

しかして、本実施例のドリルにあっては、切屑排出溝１
３の溝幅Ｑが、工具先端から工具基端側に向かうに従っ
て漸次拡大されているため、いずれか一方の壁面１４．
１８を基準とした場合に、他方の壁面■８．１４は工具
基端側に向かうにつれて漸次一方の壁面１４．１８から
離間する。ずなわち、各壁面Ｉ４．１８間の距離は工具
基端側程拡大することとなる。このため、第２の壁面１
４に沿ってカールした切屑が再度第１の壁面１４に到達
した時点で該壁面１４から受ける摩擦抵抗は、これら壁
面Ｉ４．１８の距離が工具先端部において一定に保たれ
た従来のドリルよりも小さくなり、この結果、工具先端
部における切屑排出力の損失が小さくなる。

加えて、本実施例のドリルでは切屑排出溝１３の切り上
がり位置まで溝幅が連続的に拡大しているので、工具基
端側に向かう程工具先端部の溝幅に応してカールした切
屑と各壁面１４、＋８との間に隙間が生じ、これらの間
に作用する摩擦抵抗が減少して切屑排出溝１３全体にお
ける切屑排出力の損失が小さくなる。この結果、切屑排
出溝１３の後端側にも十分な切屑排出力が作用して切屑
排出性が向」二する。

さらに、本実施例においては、切屑排出＃Ｉ３の捩れ角
、溝幅比、溝幅差（ｆ２．−　ｆｆ、）　、溝幅変化率
を上述の適性範囲に定めることにより、工具のねじり剛
性を確保しつつ切刃１５の切削抵抗か小さくかつ切屑排
出製に優れた実用性の高いドリルを提供できる。

ここで、本発明の効果を確認すべく第８図ないし第１０
図に示す従来のドリルと、第１図に示４−本発明に係る
ドリルとを用いて下記の加工条件で切削試験を行った。

この際、各ドリルの切削抵抗の比較のため工具の一回転
当たりの送り量を適宜変化させて所要切削動力を測定し
、また切削中の切屑の排出状況を監視した。

なお、各トリルの諸寸法は別表１に示すように設定した
。

（加工条件） ドリル径：２０ｍｍ 被削材・ＳＭＣ４４０（Ｉｉｆ！度：ｌ−ｌＢ２００）
切削速度：　７０　ｍ／ｍｉｎ 工具送り＠　：　０　、　Ｉ　５〜０．３　ｍｍ／ｒｅ
ｖ。

切削油 水溶性切削／ｆＪＩ剤 穴明は深さ、１ ｍｍ 以下余白 表 （Ｄニトリル径） ６ 第５図は上記の切削試験における所要切削動力の測定結
果を示すもので、この図からも明らかなように、従来の
ドリルでは、−回転当たりの送り量が０゜ｌ　５　ｍｍ
／　ｒｅｖ、を超える領域で切削動力が次第に増加し、
０　、２　ｍｍ／　ｒｅｖ、において切屑詰まりが発生
ずる。そして０　、２　ｍｍ／　ｒｅｖを超える送り量
を与えた場合には切削動力が急激に増加し、０　、２５
　ｍｍ／　ｒｅｖに至った時点で切屑詰まりにより切削
不可能となった。これは、従来のドリルでは、工具先端
部の溝幅が一定でこの部分における切屑排出力の損失が
大きいためと推定される。

これに対して、本発明のドリルでは、工具送り量を０　
、３　ｍｍ／　ｒｅｖ、まで上昇させても切削動力が微
増に止どまり、切屑詰まりも発生せず安定した切削を行
うことができた。

なお、本実施例では、特に切屑排出１￥Ｆ＋３の第１の
壁面１４を削り達んで冴幅Ｑを変化させているが、本発
明はこれに限るものではなく、例えば第６図に示ず上う
に、工具回転方向後方１１１１１を向く第２の壁面Ｉ８
を削り込んで溝幅Ｑを変化させても良い。この場合は、
工具本体■０の外周部に溝幅（！１の捩れ溝１９を形成
した後、同一工具をより小ざい捩れ角て送り出すことに
よって容易に加工できる。

また、本実施例では工具本体ＩＯの先端にチップ１６を
ロウ付けする付刃ドリルについて説明したが、本発明の
穴明は工具はこれに限らず、スローアウェイ式のトリル
やソリッドドリル等にも当然に適用可能である。

さらに、本実施例では、特に工具先端部に空隙部１７が
設けられたドリルについて説明したが、例えば第７図及
び第８図に示すように、切刃１５が工具回転中心Ｐ。ま
で延長されたしのであっても同様の効果を奏するもので
ある。

［発明の効果］ 以Ｊ二説明したように、この発明の穴明は工具によれば
、切屑排出溝の溝幅を工具先端から工具基端側の切り上
がり位置に向かうにつれて漸次拡大ざＵたので、工具先
端から上記切り」二かり位置にかけての切屑摩擦抵抗が
全体に減少し、この結果、９ 切屑排出力の損失が小さくなって、切屑排出溝の後端側
に十分な切切屑排出力が作用し、従って、切屑排出性を
従来の穴明は工具よりｔ、）１−分に向−１−させるこ
とができる。

そして、切屑排出溝の捩れ角、溝幅比、工具先端と切り
−Ｌかり位置との溝幅差、溝幅変化率を適当な範囲に設
定することにより、工具のねじり剛性及び切刃の切削抵
抗を損なうことなく、切屑の排出性を向」ニさせて実用
性に優れた穴明は工具を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図はその側面図、第２図は第１図におけるＩ矢視図
、・第３図は第１図中■−■線における断面図、第４図
は第１図中ＩＩＩ　−ＩＴ線にお（Ｊる断面図、第５図
は本発明と従来例とを比較した切削試験の結果を示す図
、第６図は本発明の他の例を示ず断面図、第７図及び第
８図は本発明のさらに他の例を示す図で、第７図はその
正面図、第８図はその側面図、第９図ないし第１１図（
よ従来例０ を示す図で、第９図はその側面図、第１Ｏ図は第９図中
のＩＶ−ＩＶ線におＣ３る断面図、第１！図は第９図中
のＶ−Ｖ線における断面図。 １０・・・・・・工具本体、１１・・・・・・先端部げ
而、１２・・外周面、１３・・・切屑排出溝、１４・・
　第１の壁面（回転方向を向く壁面）、■５・・・・・
・切刃。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）略円柱状をなす工具本体の外周部に、該工具本体
   の先端逃げ面及び外周面に開口しかつ工具軸線回りに捩
   れる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝の回転方向
   を向く壁面と上記先端逃げ面との稜線部に切刃が設けら
   れてなる穴明け工具において、 上記切屑排出溝の溝幅を、上記先端逃げ面に開口する先
   端部から工具基端側の切り上がり位置に向かうに従って
   漸次増大させたことを特徴とする穴明け工具。
2. （２）請求項１記載の穴明け工具において、上記切屑排
   出溝の捩れ角を５゜〜２５゜の範囲に、溝幅比を０．６
   〜１．０の範囲に、工具先端における溝幅と上記切り上
   がり位置の溝幅との差を工具径Ｄに対して０．０５Ｄ〜
   ０．３Ｄに設定し、かつ工具径をＤとしたときの工具軸
   線方向の長さＤ当たりの溝幅変化率を０．０１Ｄ〜０．
   ０６Ｄの範囲に設定したことを特徴とする穴明け工具。