JPS625724B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ドリルまたは工具軸線方向に切り
下ろして穴明け加工を行なう底刃付きエンドミル
等の穴明け工具、より具体的には、昭和54年10月
２日提出の特許出願「穴明け工具」の改良に関す
る。

ここでまず、この発明の目的を明らかにするた
め、この発明が生まれるまでの背景について概略
説明する。

この種の穴明け工具の代表例としてドリル（そ
れもソリツドタイプのもの）を挙げることができ
るが、ソリツドタイプの従来のドリルには、切削
機構および使用形態の制約からその先端部にチゼ
ルエツジが形成されている。ところが、そのチゼ
ルエツジは切削に対して種々の問題を生んでいた
ことも事実である。この点については、「切削研
削加工学・上」P332〜334、臼井英治著、共立出
版にも詳述されているところである。したがつ
て、ここではそれについての詳しい説明は省略す
るが、チゼルエツジによる問題は、切刃の損傷や
ドリル折損などの破損事故を起こし易いことであ
り、それは第１には、チゼルエツジ部分では切削
というよりも押し分け作用に近い状態で、無理矢
理切屑を生成すること、またそれによりスラスト
荷重も大きくなることに起因する。また、そのよ
うな破損事故は、第２には、切削加工時にドリル
の先端中心が芯振れを行なういわゆる「みそすり
運動」を生じ易いことから生ずるものであり、そ
の場合、スラスト荷重とトルク荷重とが大きく変
動するいわゆる「ひびり振動」を生じ、結果的に
上記破損事故を生ずることになる。

そこで、チゼルエツジに起因する以上のような
問題点を改善するために、従来一般にはシンニン
グと呼ばれるドリル成形法が採用されている。こ
のシンニングは、ドリル先端部を削ぎ落とす方法
であり、それにはＳ形シンニングとＸ形シンニン
グとがある。しかし、これらシンニングはいずれ
においても、ドリル先端部の実質的な肉厚が薄く
なることから、切削強度が低下し、負荷の大きな
切削ができないなどの欠点がある。

以上は、ソリツドタイプのドリルについて述べ
たが、このソリツドタイプとは別に付刃タイプの
ドリルも一般によく知られている。この付刃タイ
プのドリルは、少なくとも一方の切刃がドリルの
回転中心部、あるいはドリルの回転中心部を通過
するようになされている。従つて、このようなド
リルにあつては、切刃が明らかに非対称であるた
め切削抵抗がアンバランスになり、ドリルの喰付
き時におけるドリルの芯振れや穴の曲がりおよび
穴の拡大等の悪影響を及ぼすことになる。

更に、この付刃タイプおよびソリツドタイプの
ドリルのいずれにあつても、ドリルの回転中心部
に切刃があり、切削加工時に送りを与えた場合に
は、切刃の中心部に以下のような問題が生じる。
すなわち、送りを与えて切削加工を行う際、中心
に近くなるほど大きな逃げ角が必要となり、しか
も理論上はどんな小さな送りであつても中心部は
90゜に近い逃げ角を必要とする。しかし、実際上
はこのような逃げ角を設定することは不可能で、
特に超硬合金の場合には10゜前後に制約されてし
まう。このため回転中心部には送りに相当する圧
縮力（スラスト荷重）を受けることにより、この
圧縮力により切刃の圧壊や貝殻状の剥離を起こす
などの問題から超硬合金などの使用が困難であつ
た。また、回転中心部とこの付近の切削速度が零
になるため、溶着、剥離などを起こすということ
も超硬化が困難であつた理由のひとつである。

そこで、本出願人は、先に工具本体の切刃の内
端縁を被削材に対する工具本体の相対的な回転中
心から離すことにより、中心部に切削作用を行わ
ない非削域を設けた穴明け工具を提案した。この
穴明け工具を第１図から第３図を参照して説明す
る。前記工具本体１に設けられた空隙部（非削
域）２は、被削材３に対して切削を行こなわない
ため、この空隙部２に対応する被削材３に微小な
円柱状のコア（切り残り部分）が生成しようとす
るが、この円柱状コアの成長過程で、前記工具本
体１の回転（すなわち空隙部２も回転する）によ
つて、ある範囲の空隙部幅ｄの時、前記微小円柱
状コアが空隙部側壁から受ける主分力方向と背分
力方向の切削抵抗に耐えきれず、空隙部底につき
あたる前にねじ切られてしまうこと、およびこの
時の前記空隙部幅ｄは0.2〜2.5mmが良いことがわ
かつた。また前記空隙部２が形成されることによ
り、必然的に切刃４ａ，４ｂの各内端縁５ａ，５
ｂが工具本体１の被削材３に対する相対的な回転
中心より離れてしかも点対称に配置されている。
なお空隙部２の軸方向における深さは空隙部２の
幅ｄとほぼ同じ大きさであればよいが、再研削を
要する場合にはその再研削代を考慮してより深く
決められねばならない。

このような工具本体（例えばドリル）にあつて
は、切削加工に際し、「みそすり運動」および
「ひびり振動」が起こり難く、また円柱状コアの
成長していく過程でそのコアがねじ切られてしま
うが、被削材３に明けられた穴の底部中央には、
ねじ切られたコアの残部である非常に小さい高さ
Ｈの円錐状の突起７が形成される。このように上
記ドリルによれば、大きなスラスト荷重が加わる
ことなく円滑に切削加工を行うことができる。

しかしながら、上記のような工具本体１にあつ
ては、以下のような心配点があることが判明し
た。

(1) 切刃４ａ，４ｂと内端縁５ａ，５ｂとの交差
する部分が欠損し易く、また異常摩耗が生じ易
い。

(2) 切屑を剪断させるようなすべりが生じにく
く、溶着が生じ易い。

(3) 構成刃先が生成し易い。

従つて、この発明は、前述した事情に鑑みてな
されたもので、チゼルエツジが有する種々の問題
点を解消し得、かつ上述したようなに(1)〜(3)まで
の心配点を解消し得る穴明け工具を提供すること
を目的とするものである。

以下、この発明の一実施例を第４図および第５
図に基づいて説明する。なお、第１図から第３図
に示された部分と同一部分には同一符号を付して
その説明は省略する。

第４図および第５図は、ソリツドタイプのドリ
ルを示す図である。このドリルの先端でかつ回転
中心部６には、空隙部２が形成されることによ
り、切刃１０ａ，１０ｂおよび内端縁１１ａ，１
１ｂが形成される。この場合、前記内端縁１１
ａ，１１ｂを含みかつドリルの軸方向に沿うすく
い面１２ａ，１２ｂは、次のように形成されてい
る。すなわち、すくい面１２ａ，１２ｂの内端縁
１１ａ，１１ｂを含む部分は、回転中心軸線を含
みかつ内端縁１１ａ，１１ｂの回転中心６に最も
近接した点Ｐ，Ｑを通る面に対して、回転中心６
側から外周側へ向かうにしたがつて回転方向へ向
かうように傾斜する傾斜面に形成されている、こ
の結果、すくい面１２ａ（１２ｂ）の回転中心６
近傍部分は、回転中心６から内端縁１１ａ（１１
ｂ）の回転中心６に最も近接した部分Ｐ（Ｑ）へ
向かう方向において、回転中心６側から外周側へ
向かうにしたがつて工具本体１１の相対的な回転
方向へ向つて漸次突出するようになつている。な
お、空隙部２の壁面で内端縁１１ａ（１１ｂ）を
含むすくい面１２ａ（１２ｂ）に続く部分は、切
刃１０ａ（１０ｂ）とのなす角が直角の平面に形
成されている。

このように構成されたドリルの作用について説
明する。まず、切削加工の開始時には、被削材３
の切削面に内端縁１１ａ，１１ｂがほぼ同時に喰
付くため両足で踏んばる状態となり、この結果ド
リルが振れようとする力（芯振）を互いに規制し
合う。また、前記ドリルにより穴明け加工が行わ
れる際には、ドリルの「みそすり運動」および
「ひびり振動」が起こり難くなり、しかも切削中
に円柱状のコアが成長していく過程でドリルの主
分力方向と背分力方向との切削抵抗によつてコア
がねじ切られてしまうため、被削材３の低部中央
に、円柱状のコアが残ることなく非常に小さい高
さの円錐状の突起が残るだけである（これらにつ
いては、昭和54年10月２日提出の特許出願「穴明
け工具」の場合も同様である。） しかし、それに加えて、この発明のものにあつ
ては、内端縁１１ａ，１１ｂを含むすくい面１２
ａ，１２ｂが回転中心６側から外周側へ向かうに
したがつて回転方向へ向つて漸次突出するような
傾斜面に形成されているから、穴明け加工を行う
際に、 (1) 切刃１０ａ，１０ｂと内端縁１１ａ，１１ｂ
とからなる切刃の長さが長くなり、このため単
位長さ当りの負荷が減少する。

(2) 切刃１０ａ，１０ｂと内端縁１１ａ，１１ｂ
とが交差する部分の欠損および異常摩耗を生じ
ることがない。

(3) 切屑を剪断させるようなすべりを起こすため
前記交差部分に溶着が生じにくい。

(4) 構成刃先が生成しにくくなり、切刃のチツピ
ングが起きにくい。

(5) 切屑の処理および排出が良好となる。

などの作用効果が付加的に得られる。

また、上記実施例では、すくい面１２ａ，１２
ｂとこれに続く空隙部２の壁面とを交叉させてい
るが、第６図の一点鎖線で示すように一平面上に
形成してもよい。また、上記実施例においては、
すくい面１２ａ，１２ｂの内端縁１１ａ，１１ｂ
を含む部分を傾斜面としているが、第６図に実線
で示すように、回転方向に対して凸となる曲面に
よつてすくい面１８ａ，１８ｂを形成してもよ
い。

更に、この発明は上述した実施例に限定される
ことなく他の穴明け工具例えば付刃タイプのドリ
ル（ロー付式およびスローアウエイ式）および底
刃付エンドミルなどにも応用することができるこ
とは勿論である。

なお、中心部に切刃のないドリルには、これま
でにもコアドリル、トレパニングツールがある
が、コアドリルは予め下穴の明けられた穴の拡大
に用いられるものであり、またトレパニングツー
ルは最後まで芯を削り残して穴を明けるものでい
ずれもこの発明とは本質的に異なるものである。

次に、第７図および第８図を参照して付刃タイ
プのドリルについて説明する。この付刃タイプの
ドリルは、その先端部にチツプ２０ａ，２０ｂが
回転中心部６から等しく離れてロート付固着され
ている。このチツプ２０ａ，２０ｂには切刃２１
ａ，２１ｂおよび内端縁２２ａ，２２ｂがそれぞ
れ設けられている。

そして、前記内端縁２２ａ，２２ｂを含む軸方
向のすくい面２３ａ，２３ｂは、前述したソリツ
ドタイプと同様な傾斜面に形成されており、しか
もこのすくい面２３ａ，２３ｂは、ドリルの回転
軸線方向にこれと平行するようになされている。

このように構成されたドリルは、前述したソリ
ツドタイプのドリルと同様な作用効果を有するほ
かに、次のような作用効果がある。すなわち、切
刃２１ａ，２１ｂと内端縁２２ａ，２２ｂとから
なる切刃が摩耗した場合に、前記すくい面２３
ａ，２３ｂを研削することなく先端逃げ面２４
ａ，２４ｂのみを再研削することにより前記切刃
を鋭利にすることができる。

また、上述した付刃タイプのドリルにおけるす
くい面２３ａ，２３ｂは傾斜面に形成されている
が、これに限られることなく第９図に示すよう
に、回転方向に凸曲面になるようにすくい面２５
ａ，２５ｂを形成したものであつてもよい。この
場合にあつても、第１０図に示すように、微小円
柱状コアを主分力および背分力によつてねじ切る
ことができるのは勿論のこと、その上切屑Ｔが凸
曲面となつているすくい面２５ａ，２５ｂに沿つ
て径方向へスムーズにすべるため、より一層溶着
を防止することができる。

更に、前記チツプ２０ａ，２０ｂをドリル本体
にロー付固着する場合には、第１１図に示すよう
にチツプ２０ａ，２０ｂを軸方向に傾斜して固着
したものであつてもよく、また第１２図に示すよ
うにチツプ２０ａ，２０ｂを逃げ溝１３に沿つて
ねじつて固着したものでもよい。この場合、特に
チツプ２０ａ，２０ｂをねじつて固着したドリル
にあつては、軸方向における軸断面が一定に保た
れる。

次に、第１３図および第１４図を参照してスペ
ードドリルを説明する。このスペードドリルは、
平板状のチツプ６０をボルト６１によりドリル本
体６２に着脱自在に取り付けられたものである。
このチツプ６０は切刃６３が山形状に形成されて
いるとともに、この切刃６３の回転中心部６４に
空隙部６５が形成されている。また、前記チツプ
６０に空隙部６５が形成されることにより内端縁
６６が前述したソリツドタイプのドリルと同様に
必然的に形成される。そして、前記内端縁６６を
含む軸方向のすくい面６７は、前述したソリツド
タイプのドリルと同様な傾斜面に形成されてい
る。このように構成されたスペードドリルにあつ
ても、前述したソリツドタイプのドリルと同様の
作用効果がある。

なお、前記スペードドリルにあつても、すくい
面６７を第１５図に示すように、回転方向に凸と
なるような曲面に形成したものであつてもよい。

次に、第１６図から１８図を参照してフラツト
ドリルを説明する。このフラツトドリルは、ドリ
ル本体の先端部に、傾斜する平坦面により両側か
ら削ぎ落して切刃７０ａ，７０ｂを形成したもの
である。この先端部でかつ回転中心部６には空隙
部７２がが形成され、これにより前述したソリツ
ドタイプのドリルと同様に内端縁７３ａ，７３ｂ
が形成される。そして、特に前記内端縁７３ａ，
７３ｂを含む軸方向のすくい面７４ａ，７４ｂ
は、前述したソリツドタイプのドリルと同様な傾
斜面に形成されている。このように構成されたフ
ラツトドリルにあつても、前述したソリツドタイ
プのドリルと同様の作用効果がある。

なお、前記フラツトドリルのすくい面７４ａ，
７４ｂは、第１９図に示すように回転方向に凸と
なる曲面に形成したものであつてもよい。

次に、第２０図および第２１図を参照して付刃
タイプのドリルの他の実施例を説明する。このド
リルは、前述した付刃タイプのドリルのチツプ２
０ａ，２０ｂと異なるだけで他は同様に構成され
ている。すなわち、このドリルはチツプ８０ａと
チツプ８０ｂとを回転中心部６の軸線上で互いに
突き合わせてロー付固着したものである。この場
合、各チツプ８０ａ，８０ｂの突き合わされる側
の先端部が切り欠かれ、これにより各チツプ８０
ａ，８０ｂが突き合わされて固着された場合に前
記回転中心部６に空隙部が形成される。そして、
特に前記各チツプ８０ａ，８０ｂの内端縁８２
ａ，８２ｂを含む軸方向のすくい面８３ａ，８３
ｂは、前述した付刃タイプのドリルと同様な傾斜
面に形成されている。このように構成されたドリ
ルにあつても、前述した付刃タイプのドリルと同
様の作用効果がある。

なお、前記ドリルのすくい面８３ａ，８３ｂ
は、第２２図に示すように回転方向に凸となる曲
面に形成したものであつてもよい。

また、第２３図および第２４図に示すドリル
は、第７図および第８図に示された付刃タイプの
ドリルに形成された空隙部の底部に超硬合金など
の硬質部材９０を埋設したものであるが、他は前
述した付刃タイプのドリルと全く同様に構成され
ている。なお、第２５図は前記硬質部材９０を第
９図に示されたドリルに適用した場合のものであ
る。

なおまた、前述した各実施例は、いずれも工具
が回転して穴明け加工を行う場合について説明し
たが、この発明は、これに限られることなく、被
削材を回転させて穴明け加工を行つてもよいこと
は勿論である。

以上詳細に説明したが、この発明は、工具本体
の先端部に２つの切刃を有し、軸線方向に切り下
ろし切削を行うドリルなどの穴明け工具であつ
て、回転中心部にコアを残さない（但し円錘突起
は残る）ものにおいて、前記切刃の内端縁は、工
具本体の被削材に対する相対的な回転中心から少
なくとも0.1mmより大きくかつ1.25mmより小さい
範囲で、等しくかつ点対称に設けられ、しかも、
前記切刃の内端縁を含み工具本体の軸方向に沿う
すくい面の少なくとも一部が回転中心から内端縁
の回転中心に最も近接した部分へ向かう方向にお
いて、回転中心側から外周側へ向かうにしたがつ
て工具本体の相対的な回転方向へ向つて漸次突出
するような構成であるから、切刃の長さが長くな
つて単位長さ当りの負荷を減少することができ、
切刃の欠損や異常摩耗を生じることなく高送りが
可能となり、また切屑を剪断させるようなすべり
を起こし溶着を生じにくくすることができ、構成
刃先が生成されにくく、切刃のチツピングが起き
にくくなり、しかも切屑の処理、排出を極めて良
好にすることができるとともに穴精度をも良くす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は従来のドリルを示し、第１
図は、従来のソリツドタイプのドリルの底面図、
第２図はその側面図、第３図はそのドリルにより
被削材に穴を明けた場合の状況を示し、第３図Ａ
はその拡大底面図、第３図Ｂはその拡大断面図、
第４図から第２５図はこの発明に係る穴明け工具
を示し、第４図はソリツドタイプのドリルの底面
図、第５図はその側面図、第６図はその他の例を
示す底面図、第７図は付刃タイプのドリルの底面
図、第８図はその側面図、第９図はその他の例を
示す底面図、第１０図は第９図に示すドリルによ
り被削材に穴を明けた場合の拡大底面図、第１１
図はチツプを軸方向に傾斜して固着した場合の側
面図、第１２図はねじれチツプをねじれ溝に沿つ
て固着した場合の底面図、第１３図はスペードド
リルの底面図、第１４図はその側面図、第１５図
はその他の例を示す底面図、第１６図はフラツト
ドリルの底面図、第１７図はその正面図、第１８
図はその側面図、第１９図はその他の例を示す底
面図、第２０図は付刃タイプのドリルの更に他の
例を示す底面図、第２１図はその側面図、第２２
図はその他の例を示す底面図、第２３図は第７図
に示すドリルに硬質部材を設けたドリルを示す底
面図、第２４図はその側面図、第２５図はその他
の例を示す底面図である。 １，１１……工具本体、２，６５，７２……空
隙部、３……被削材、６……回転中心部、１０
ａ，１０ｂ，１６ａ，１６ｂ，２１ａ，２１ｂ，
６３，７０ａ，７０ｂ……切刃、１１ａ，１１
ｂ，２２ａ，２２ｂ，６６，７３ａ，７３ｂ，８
２ａ，８２ｂ……内端縁、１２ａ，１２ｂ，１
７，１８ａ，１８ｂ，２３ａ，２３ｂ，２５ａ，
２５ｂ，６７，７３ａ，７３ｂ，７４ａ，７４
ｂ，８３ａ，８３ｂ……すくい面、Ｐ，Ｑ……内
端縁の回転中心に最も近接した部分。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 工具本体の先端部に２つの切刃を有し、軸線
   方向に切り下ろし切削を行うドリルなどの穴明け
   工具であつて、回転中心部にコアを残さないもの
   （但し極めて小さな円錘突起が残つてもよい）に
   おいて、前記切刃の内端縁は、工具本体の被削材
   に対する相対的な回転中心から0.1〜1.25mmの範
   囲で等しく離れて点対称に設けられ、しかも前記
   切刃の内端縁を含み工具本体の軸方向に沿うすく
   い面の少なくとも一部が、回転中心から内端縁の
   回転中心に最も近接した部分へ向かう方向におい
   て、回転中心側から外周側へ向かうにしたがつて
   工具本体の相対的な回転方向へ向つて漸次突出す
   るように構成されていることを特徴とする穴明け
   工具。 ２ 前記すくい面は、回転中心部に近い部分が、
   回転中心軸線を含みかつ内端縁の回転中心に最も
   近接した部分を通る面に対して傾斜した単一もし
   くは複数段の傾斜面あるいは凸曲面に形成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の穴明け工具。