JPH05253722A - ガンドリル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 寿命の長いガンドリルを提供する。 【構成】 外切れ刃３２と内切れ刃３４との傾斜角度を
共に２０度とするとともに、従来からあったマージン３
８およびガイドパット４０に加えてガイドパット４２を
設ける。外切れ刃３２の傾斜角度が従来より小さくな
り、外切れ刃３２が短くなるため、切削に伴う発熱量が
減少し、かつ、ガイドパット４０を深穴内周面に押し付
ける力が小さくなって摩擦熱も減少する。また、外切れ
刃３２の傾斜角度が従来より小さくなることにより、切
屑の流れ方向がドリル外周側にずれ、切屑が小さく分断
されて容易に排出される。さらに、ドリル本体１０が円
周の３等分点で支持されるため、刃先の振れが減少す
る。これらによって切れ刃３２，３４の寿命が向上す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はガンドリルに関するもの
であり、特に、寿命の向上に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガンドリルは、直径に対して深さが極め
て大きい深穴の加工に使用されるものである。ガンドリ
ルは一般に、図７および図８に示すように、ドリル本体
１００の先端にその中心から外れた位置にあるアペック
スポイント１０２から外周側へ外周側ほど後退する向き
に傾斜して設けられた外切れ刃１０４と、中心側へ中心
側ほど後退する向きに傾斜して設けられた内切れ刃１０
６とを有し、外切れ刃１０４の傾斜角度が３０度、内切
れ刃１０６の傾斜角度が２０度にされていた。すなわ
ち、外切れ刃１０４の傾斜角度は内切れ刃１０６の傾斜
角度に対して１５０％の大きさとされていたのである。

【０００３】このようなガンドリルによって深穴が加工
される場合には、加工中の穴の底面に切れ刃１０４，１
０６の回転軌跡に相当する断面Ｖ字形の円環溝が形成さ
れる。そして、この円環溝の存在によって、ドリルの先
端面に開口するオイルホール１０８が穴の底面によって
塞がれることが回避されるため、オイルホール１０８か
らクーラントが十分に供給されて冷却，潤滑が良好に行
われるとともに、切屑が積極的に排出される。また、ド
リル本体１００の外切れ刃１０４の外周側の端部に隣接
してマージン１１０が形成されるとともに、そのマージ
ン１１０から周方向に１８０度以内の位置にガイドパッ
ト１１２が設けられ、このガイドパット１１２が穴の内
周面に接触して、ガンドリルにかかる切削抵抗が被加工
物によって受けられるようにされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ガンドリルには寿命が短い問題があった。その原因の一
つに、切削に伴う発熱量、およびガイドパット１１２と
穴の内周面との摩擦熱が多いことが上げられる。切削時
には、図７に示すように外切れ刃１０４，内切れ刃１０
６にそれぞれ切削抵抗ｆ₁₁，ｆ₁₂が加えられ、ドリル本
体１００には合力ｆ₁₃のドリル直径方向において中心側
に向かう分力ｆ₁₄が作用する。そして、図８に示すよう
に、分力ｆ₁₄と切削抵抗ｆ₁₅との合力ｆ₁₆がガイドパッ
ト１１２に加えられ、ガイドパット１１２はこの合力ｆ
₁₆により穴の内周面に押し付けられつつ内周面上を摺動
するのであるが、切削抵抗ｆ₁₁，ｆ₁₂，ｆ₁₅が大きいた
め切削に伴う発熱量が多く、また、合力ｆ₁₆が大きいた
め摩擦による発熱量も多くなって切れ刃１０４，１０６
の寿命を低下させるのである。

【０００５】また、被加工物が鋼製である場合には、外
切れ刃１０４と内切れ刃１０６との切削によってそれぞ
れ生ずる切屑が互に結合していて幅が広く、かつ細かく
分断されないため、詰まり易く、発熱が増すとともにク
ーラントによる冷却作用が低下し、寿命が短くなること
もあり、甚だしい場合には切れ刃１０４，１０６の欠損
やガンドリル自体の折損が発生する。さらに、ガンドリ
ルは１個ずつのマージンおよびガイドパットにより２点
で支持され、これらが中心角１８０度以内の領域に存在
しているため、刃先に振動が生じ易く、これによっても
寿命が短くなる。請求項１および２の発明はそれぞれ、
寿命の長いガンドリルを提供することを課題として為さ
れたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１のガンドリル
は、上記の課題を解決するために、前記外切れ刃の傾斜
角度を前記内切れ刃の傾斜角度の１３０％以下にしたこ
とを要旨とするものである。請求項２の発明は、請求項
１の発明に加えてさらに、前記ドリル本体の外切れ刃の
外周側端部に隣接したマージンと直径方向に隔たった位
置の周方向の両側にそれぞれ、マージンと同一円筒面内
に位置する少なくとも１個のガイドパットを設けたこと
を要旨とするものである。

【０００７】

【作用】請求項１の発明に係るガンドリルにより深穴が
加工される場合、外切れ刃の傾斜角度が内切れ刃の傾斜
角度の１３０％以下であって従来より小さいため、外切
れ刃の長さが従来より短くなり、その分、切削抵抗が減
少して切削に伴う発熱量が減少する。また、すくい面に
直角な方向の切削抵抗の減少によりガイドパットの穴内
周面への押付け力が減少し、かつ、傾斜角度の減少によ
り、外切れ刃に加えられるすくい面に平行な方向の切削
抵抗の方向がドリル本体の外周側にずれるため、直径方
向においてドリル中心側に向かう分力が小さくなって、
この点からもガイドパットの穴内周面への押付け力が小
さくなり、摩擦による発熱量が少なくなる。

【０００８】さらに、切削によって生ずる切屑が小さく
分断され、排出され易くなる。切屑が小さく分断される
ことは実験により確認されているが、その理由は未だ十
分解明されていない。現時点では次のように推測されて
いる。すなわち、外切れ刃の傾斜角度が内切れ刃の傾斜
角度の１３０％以下にされることにより、外切れ刃によ
って生ずる切屑の流れ方向が外周側にずれて内切れ刃に
より生ずる切屑をドリル中心側に押す傾向が少なくな
り、従来は切屑排出用の溝内において螺旋状に巻いてす
くい面に衝突しなかった切屑が螺旋状に巻き難くなって
先端がすくい面に衝突し、切屑が折れるからであると考
えられるのである。

【０００９】請求項２の発明に係るガンドリルにおいて
は、ドリル本体は中心角が１８０度を超える範囲におい
て少なくとも３点において穴内周面に支持されることと
なり、半径方向の自由度が小さくなって振動が少なくな
るものと推測される。その理由は次の通りである。

【００１０】外切れ刃の傾斜角度が内切れ刃の傾斜角度
の１５０％である従来のガンドリルに、本発明に係るガ
ンドリルと同様にガイドパットを付加し、深穴を加工す
る実験を行ったところ、加工終了後にガンドリルが深穴
から抜けなくなって折れることがあった。それに対し
て、請求項２に記載の発明に係るガンドリルにおいて
は、そのような事態を生ずることがなかった。ガンドリ
ルにより深穴加工が行われる場合、被加工物の現に加工
されている部分の周辺は切削に伴う発熱とガイドパット
の摩擦による発熱とによって加熱され、膨張する。ガン
ドリルはこの膨張した部分に穴を形成することになるた
め、後にクーラントによって冷却されて被加工物が収縮
すれば深穴の直径が小さくなる。外切れ刃の傾斜角度が
内切れ刃の傾斜角度の１５０％である場合には、前述の
ように外切れ刃およびガイドパットにおける発熱量が多
いため、被加工物の膨張量も多いが、ドリル本体が１８
０度以内の範囲で穴内周面に支持されていたためガンド
リル本体の振れが大きく、切削半径が大きくなるため、
冷却により深穴が収縮してもガンドリルを抜き出すこと
ができるのであるが、１８０度を超える範囲で支持され
る場合には刃先の振れが少なく、切削半径がよりドリル
本体の直径に近くなるため、深穴が収縮したときガンド
リルが深穴としまり嵌合状態になり、抜き出すことが困
難になる。それに対し、外切れ刃の傾斜角度が内切れ刃
の傾斜角度の１３０％以下であれば、前述のように発熱
量が少ないため被加工物の熱膨張量が少なく、ドリル本
体が１８０度を超える範囲で穴内周面に支持されること
により振れが小さくなって切削半径が減少しても、ガン
ドリルが深穴としまり嵌合状態になることはないものと
考えられるのである。

【００１１】

【発明の効果】このように請求項１の発明によれば、切
屑の排出が良好で寿命の長いガンドリルを得ることがで
きる。また、請求項２の発明によれば、切削時における
ガンドリルの振動が減少し、さらに寿命の長いガンドリ
ルを得ることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図３において１０はドリル本体である。
ドリル本体１０は中空のパイプ状を成し、その長手方向
の一端部にはドライバ１２が固定され、他端部にはチッ
プ１４が固定されている。ドライバ１２は図示しない主
軸のチャックにより把持され、回転トルクがドライバ１
２を介してドリル本体１０に伝達される。

【００１３】これらチップ１４およびドリル本体１０に
は、図２および図３に示すように、断面形状が扇形を成
し、チップ１４の先端からドリル本体１０の基端近くに
至る溝１８が形成されている。溝１８のチップ１４に形
成された部分のドリル回転方向に対向する側の側面がす
くい面２０を成しており、このすくい面２０の幅はチッ
プ１４の半径よりやや大きくされている。すくい面２０
の先端縁の中間位置、すなわちチップ１４の外周面から
チップ１４の直径の４分の１に相当する距離だけ内側の
位置がアペックスポイント２２とされている。また、チ
ップ１４の先端面はアペックスポイント２２を中心とす
る円錐状の逃げ面２４とされている。さらに、チップ１
４内には、逃げ面２４の溝１８の底部に隣接する位置に
開口するオイルホール２６が形成されており、ドライバ
１２内に形成された通路２８，ドリル本体１０およびオ
イルホール２６を通ってチップ１４の先端にクーラント
が供給される。

【００１４】上記すくい面２０の先端縁には、図１に示
すように、アペックスポイント２２を境にして外切れ刃
３２および内切れ刃３４が形成されている。外切れ刃３
２は、アペックスポイント２２から外周側へ外周側ほど
後退する向きに２０度傾斜して設けられ、内切れ刃３４
は、アペックスポイント２２から中心側へ中心側ほど後
退する向きに２０度傾斜して設けられている。本実施例
においては、外切れ刃３２の傾斜角度は内切れ刃３４の
傾斜角度に等しく、その１００％に相当するのである。

【００１５】チップ１４には、外切れ刃３２の外周端部
に隣接してマージン３８が形成されている。チップ１４
にはまた、図２に示すようにマージン３８と直径方向に
隔たった点３９の周方向の両側にそれぞれ、１個ずつの
ガイドパット４０，４２が形成されている。これらガイ
ドパット４０，４２の外周面はマージン３８の外周面と
同一円筒面上に位置しており、切削抵抗が加えられる方
向に形成されたガイドパット４０は大きくされ、面圧の
軽減が図られている。

【００１６】以上のように構成されたガンドリルによっ
て深穴が加工される場合には、ガンドリルは回転させら
れつつ長手方向に送られ、外切れ刃３２および内切れ刃
３４が同時に被加工材を切削して深穴を形成する。加工
時にはオイルホール２６からクーラントが供給され、外
切れ刃３２および内切れ刃３４が潤滑，冷却されるとと
もに、それら両切れ刃３２，３４から生ずる切屑が押し
流され、溝１８を通って排出される。

【００１７】外切れ刃３２の傾斜角度は内切れ刃３４の
傾斜角度と等しくされているため、その長さが従来より
短くなり、切削時の発熱量が少なくなるとともに、図１
に示すように、被加工材から外切れ刃３２および内切れ
刃３４にそれぞれ加えられるすくい面２０に平行な方向
の切削抵抗ｆ₁ ，ｆ₂ のうち、ｆ₁ が従来より小さくな
り、かつ、方向が従来より外周側へずれる。そのため、
切削抵抗ｆ₁ とｆ₂ との合力ｆ₃ の直径方向の分力であ
るｆ₄ も従来より小さくなり、ドリル本体１０にその中
心側に向かう向きに作用する力が小さくなる。さらに、
図２に示すように、すくい面２０に直角な方向の切削抵
抗ｆ₅ も小さくなるため、その切削抵抗ｆ₅ と上記分力
ｆ₄ との合力であるｆ₆ が従来より小さくなり、ガイド
パット４０の穴内周面への押付け力が小さくなって発熱
量が減少する。したがって、外切れ刃３２および内切れ
刃３４の温度上昇が少なくなってその寿命が向上する。

【００１８】また、外切れ刃３２と内切れ刃３４とから
それぞれ生ずる切屑が短く分断されるとともに、外切れ
刃３２からの切屑と内切れ刃３４からの切屑とに分か
れ、小さい切屑となり、クーラントにより溝１８内を容
易に押し流されて排出される。そのため、深穴内に切屑
が詰まってクーラントの流れを妨げ、あるいは切れ刃３
２，３４の欠損やガンドリルの折損を引き起こすことが
なく、ガンドリルの寿命が向上する。

【００１９】被加工材がＳＵＨ（耐熱鋼）３６であり、
ドリル直径４．５mm，切削速度４０ｍ／min で送り速度
を４種類に代えて加工を行った場合のガンドリルの寿命
を図４のグラフに示す。ガンドリルの寿命は１回再研摩
する毎に加工可能な穴の長さで表されており、外切れ刃
３２の傾斜角度を小さくすれば寿命が長くなることが明
らかである。なお、図４のグラフ中、「reg 」は、「re
grind （再研摩）」の略である。

【００２０】また、ドリル本体１０はマージン３８およ
びガイドパット４０，４２によりほぼ円周の３等分点で
支持されるため、振動が従来より減少し、切れ刃３２，
３４の寿命が向上する。

【００２１】図５のグラフに示すように、従来のガンド
リル，あるいは外切れ刃３２の傾斜角度は内切れ刃３４
の傾斜角度と等しいが、ガイドパット４２を備えないガ
ンドリル（この態様が請求項１の実施例である）に比較
して著しく長くなるのである。なお、このグラフは、被
加工材がＳＵＨ３６であり、ドリル直径４．５mm，切削
速度４０ｍ／min ，送り速度０．０１５mm／rev で加工
を行った場合である。

【００２２】なお、上記実施例においては外切れ刃３２
の傾斜角度が内切れ刃３４の傾斜角度と等しくされてい
るが、外切れ刃３２の傾斜角度は内切れ刃３４の傾斜角
度の１３０％以下とすれば本発明の効果が得られ、１２
０％以下であることが望ましく、１１０％以下であるこ
とが最も望ましい。図６のグラフに示すように、外切れ
刃３２の傾斜角度の内切れ刃３４の傾斜角度に対する比
が１３０％より大きく、１４０％あるいは１５０％のと
きには、再研摩時のガンドリルの寿命が１ｍより短いの
に対し、１３０％以下であれば１ｍを超え、傾斜角度比
が小さいほど寿命が長くなるのである。なお、このグラ
フは、被加工材がＳＵＨ３６であり、ドリル直径４．５
mm，切削速度４０ｍ／min ，送り速度０．０１５mm／re
v で加工を行った場合である。

【００２３】また、上記実施例においてガイドパット
は、マージンの直径方向に隔たった位置の周方向の両側
にそれぞれ１個ずつ設けられていたが、２個以上ずつ設
けてもよく、また、互に異なる数設けてもよい。

【００２４】その他、特許請求の範囲を逸脱することな
く、当業者の知識に基づいて種々の変形，改良を施した
態様で本発明を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項２の発明の一実施例であるガンドリルの
チップを示す正面図である。

【図２】上記ガンドリルの側面図である。

【図３】上記ガンドリルを示す正面図である。

【図４】上記ガンドリルの寿命の向上を従来との比較に
おいて示すグラフである。

【図５】上記ガンドリルの寿命の向上を従来および請求
項１の発明のガンドリルと比較して示すグラフである。

【図６】請求項１の発明に係るガンドリルの寿命の向上
を従来のガンドリルと比較して示すグラフである。

【図７】従来のガンドリルのチップを示す正面図であ
る。

【図８】上記従来のガンドリルの側面図である。

【符号の説明】

１０ ドリル本体 ２２ アペックスポイント ３２ 外切れ刃 ３４ 内切れ刃 ３８ マージン ４０，４２ ガイドパット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ドリル本体の先端にそれの中心から外れ
   た位置にあるアペックスポイントから外周側へ外周側ほ
   ど後退する向きに傾斜して設けられた外切れ刃と、前記
   中心側へ中心側ほど後退する向きに傾斜して設けられた
   内切れ刃とを有するガンドリルにおいて、 前記外切れ刃の傾斜角度を前記内切れ刃の傾斜角度の１
   ３０％以下にしたことを特徴とするガンドリル。
2. 【請求項２】 さらに、前記ドリル本体の前記外切れ刃
   の外周側端部に隣接したマージンと直径方向に隔たった
   位置の周方向の両側にそれぞれ、前記マージンと同一円
   筒面内に位置する少なくとも１個のガイドパットを設け
   たことを特徴とする請求項１に記載のガンドリル。