WO2013038565A1 - インデキサブル式ドリルのドリル本体およびその製造方法 - Google Patents

インデキサブル式ドリルのドリル本体およびその製造方法 Download PDF

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拓磨 青山
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オーエスジー株式会社
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    • Y10T408/9095—Having peripherally spaced cutting edges with axially extending relief channel
    • Y10T408/9097—Spiral channel

Definitions

  • the present invention relates to an indexable drill, and more particularly to a drill body that can obtain excellent chip discharging performance even in a deep hole drill having a groove length L of 4D or more with respect to a drill diameter D.
  • a pair of first and second torsion grooves are provided on the outer peripheral surface of the cylindrical drill body, and an inner blade tip for cutting the hole center side is attached to the tip of the first torsion groove.
  • An outer blade tip for cutting the outer peripheral side of the hole is attached to the tip of the second twist groove, and the first twist groove and the second twist groove are formed while drilling is performed with the inner blade tip and the outer blade tip.
  • An indexable drill that discharges chips to the shank side is known (see Patent Document 1).
  • the present invention has been made against the background of the above circumstances, and an object thereof is to further improve the chip discharging performance by the pair of twist grooves provided in the drill body of the indexable drill.
  • a pair of first and second torsion grooves are provided on a cylindrical outer peripheral surface, and a hole center side is cut at the tip of the first torsion groove.
  • An inner blade tip is attached, and an outer blade tip for cutting the outer peripheral side of the hole is attached to the tip of the second torsion groove, and drilling is performed with the inner blade tip and the outer blade tip.
  • the first torsion groove and the second torsion groove are subjected to a hardening heat treatment and then a ball end mill. It is characterized by being mirror-finished by cutting.
  • the surface roughness of the first torsion groove and the second torsion groove has an arithmetic average roughness Ra of 0.4 ⁇ m or less due to the mirror finish.
  • the maximum height roughness Rz is 1.6 ⁇ m or less.
  • the third invention is the drill body of the indexable drill of the first invention or the second invention.
  • the first torsional groove has a positive slope in which the groove bottom diameter is constant in the axial direction or increases toward the shank side.
  • the second twisted groove is provided with a negative gradient that becomes smaller as the groove bottom diameter moves toward the shank side in the axial direction.
  • the groove bottom diameter means the diameter to the groove bottom centered on the axis of the drill body.
  • a fourth invention is the drill main body of the indexable drill according to any one of the first to third inventions, wherein (a) the inner blade is disposed at the drill body front end side of the first torsion groove and the second torsion groove, respectively.
  • a tip mounting recess cut out at a substantially right angle for mounting the tip and the outer blade tip is provided, and (b) at least on the side wall of the tip mounting recess on the side where the inner blade tip is mounted
  • a chip breaker having a circular arc cross section is provided so as to reach the first twist groove from the tip of the drill body.
  • a fifth invention is the drill body of the indexable drill according to any one of the first to fourth inventions, wherein the groove length L of the first torsion groove and the second torsion groove is the outer diameter of the outer blade tip. It is for deep hole machining of 4D or more with respect to the diameter D.
  • a sixth invention is a method of manufacturing the drill body of the indexable drill according to any one of the first to fifth inventions, wherein (a) the first twist groove and the second twist groove are each cut by a ball end mill. (B) the heat treatment step for hardening heat treatment by quenching and tempering after the groove roughing step, and (c) the same as used in the groove roughening step after the heat treatment step. And a groove finishing step of mirror-finishing the first and second torsion grooves by cutting with a ball end mill with a machining allowance of 0.3 mm or less.
  • the first torsion groove and the second torsion groove are mirror-finished by cutting with a ball end mill after being subjected to curing heat treatment, so that friction on the inner surface of the groove is reduced.
  • chips are discharged well.
  • wear, blade chipping, breakage, and the like due to chip clogging are suppressed, and durability (tool life) is improved.
  • an increase in cutting resistance due to chip clogging is suppressed and stable drilling can be performed, and limit machining conditions capable of drilling are relaxed, and a workable region is expanded.
  • the arithmetic average roughness Ra is 0.4 ⁇ m or less and the maximum height roughness Rz is 1.6 ⁇ m or less by mirror finishing, so that the groove inner surfaces of the first twist groove and the second twist groove are The improvement effect of chip discharge performance by friction reduction is obtained appropriately.
  • the first torsional groove provided with the inner blade tip is provided with a positive slope in which the groove bottom diameter is constant in the axial direction or becomes larger toward the shank side.
  • the groove bottom diameter In order to cut the peripheral side, it is necessary to make the groove bottom diameter small in the cutting edge part (the drill body tip part), and the chip bottom is discharged by making the groove bottom diameter constant or positive in the axial direction. A predetermined rigidity can be obtained while ensuring the performance.
  • the second torsional groove provided with the outer blade tip is provided with a negative gradient that the groove bottom diameter decreases toward the shank side in the axial direction, but the outer blade tip cuts the outer peripheral side of the hole.
  • the cutting edge (drill body tip) may have a shallow groove depth.
  • a tip breaker having an arc-shaped cross section is provided at least on the side wall of the tip mounting recess to which the inner blade tip is mounted so as to reach the first twist groove from the tip of the drill body.
  • the chip that has been cut can be satisfactorily divided, and the chip discharge performance is further improved. Thereby, for example, even when drilling is performed on a sticky work material, the chips are appropriately discharged when the chips are divided, and chip clogging is suppressed.
  • 5th invention is related with the drill main body for deep hole processing whose groove length L is 4D or more with respect to the drill diameter D, and it becomes easy to generate
  • the second twisted groove is mirror-finished after the curing heat treatment, whereby the chip discharge performance is improved, and various effects associated with the improvement of the chip discharge performance are more remarkably obtained.
  • the sixth invention relates to a method of manufacturing the drill body of the indexable drill of the first invention to the fifth invention, and in addition to substantially the same effects as the first invention to the fifth invention, the groove finish In the process, cutting is performed with a machining allowance of 0.3 mm or less by the same ball end mill used in the groove roughing process, so that the groove inner surfaces of the first twist groove and the second twist groove can be appropriately mirror-finished.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a pair of torsion grooves of the indexable drill of FIG. 1 in a plane parallel to the axis S; It is a figure explaining the manufacturing process of the drill main body of the indexable drill of FIG. It is a figure explaining the groove
  • the present invention is preferably applied to a drill body for deep hole processing with a groove length L of 4D or more with respect to the drill diameter D, particularly a drill body for deep hole processing with 5D or more, but the groove length L is less than 4D. It can also be applied to other drill bodies.
  • the groove length L is a dimension (effective groove length) from the position immediately before the first torsion groove and the top end of the drill body to the top end of the drill body, and the groove length L of the first torsion groove and the second torsion groove is If they are different, the groove length L in the short direction may be adopted.
  • the twist directions of these first and second twist grooves are determined according to the direction of drill rotation so that chips generated by the inner blade tip and the outer blade tip are discharged to the shank side.
  • the screw when the hole is drilled by being driven to rotate clockwise as viewed from the shank side, the screw is turned to the right when the hole is machined by being rotated counterclockwise.
  • a steel material that can be hardened and heat-treated by quenching such as high-speed tool steel, alloy tool steel, or carbon tool steel is used.
  • the ball end mill for mirror finishing after the hardening heat treatment is preferably made of a super hard tool material such as a cemented carbide or ceramic.
  • the inner blade tip and the outer blade tip correspond to the throw-away tip specified in JIS and are disposable without being reground, but can be reground and reused. These tips are detachably attached to the drill body by screws, for example, but other clamping means and fixing means can also be adopted.
  • a superhard tool material such as a cemented carbide or ceramic is preferably used, but high-speed tool steel or the like can also be adopted.
  • Mirror finish with a ball end mill is performed with a machining allowance of, for example, 0.3 mm or less.
  • This machining allowance is appropriately determined in consideration of distortion due to hardening heat treatment, drill diameter, etc., and with a machining allowance of 0.25 mm or less.
  • it is desirable to perform cutting it is also possible to perform cutting with a machining allowance exceeding 0.3 mm.
  • Separate ball end mills having different tool diameters can be used for the first and second twist grooves, but if the groove widths are equal, a common ball end mill having the same tool diameter can also be used. is there.
  • the arithmetic average roughness Ra is 0.4 ⁇ m or less and the maximum height roughness Rz is 1.6 ⁇ m or less by mirror finishing, but the arithmetic average roughness Ra is 0.3 ⁇ m or less and the maximum height It is further desirable that the roughness Rz be 1.5 ⁇ m or less. If necessary, it is also possible to perform an aero lapping or other polishing process or a surface treatment such as plating.
  • the arithmetic average roughness Ra and the maximum height roughness Rz are determined from a roughness curve measured by a stylus method in accordance with JIS “B0601 (2001 revision)”.
  • the groove bottom diameter of the first torsion groove is constant in the axial direction or the groove bottom has a positive gradient
  • the groove bottom of the second torsion groove has a negative gradient in the axial direction.
  • both can be provided with a constant groove bottom diameter in the axial direction, or can be inclined with the same gradient.
  • the first twist groove of the third invention is provided with an axial gradient within a range of, for example, about 0 ° to + 0.6 °
  • the second twist groove is within a range of, for example, about ⁇ 0.2 ° to ⁇ 1 °.
  • This axial gradient is preferably constant over the entire length of the torsional groove, but may vary slightly, gradually decrease or increase.
  • a chip breaker can be provided on the side wall of the chip mounting recess to which the inner blade tip is mounted, and a chip breaker can be provided on the side wall of the chip mounting recess to which the outer blade chip is mounted.
  • the chip breaker is preferably formed by a ball end mill or the like so as to have an arcuate cross section with a radius of about 7 mm or less, and is preferably provided with a depth of about 1 mm or more.
  • the chip mounting recess is provided so as to be connected to the torsion groove by side processing so that the chip mounting seat surface is formed with the bottom blade by a square end mill and the side wall is formed with the outer peripheral blade.
  • a recessed chip mounting seat is provided on the chip mounting seat surface, and the chip is positioned and fixed by screws or the like.
  • the sixth invention is an example of a manufacturing method that can suitably manufacture the drill body according to the first to fifth inventions.
  • cutting is performed using the same ball end mill.
  • cutting may be performed using different ball end mills in the groove roughing step and the groove finishing step.
  • the groove finishing process of the sixth invention for example, the ball end mill is deeply inserted into the tip end side in the axial direction by a predetermined allowance as compared with the groove roughing process, and cutting is performed. 0.3 mm or less. In that case, the machining allowance decreases as the distance from the tip of the ball end mill increases.
  • high speed cutting with a cutting speed of 40 m / min or more is desirable.
  • FIG. 1 is a plan view of an indexable drill 10 according to an embodiment of the present invention as viewed from a direction perpendicular to the axis S
  • FIG. 2 is an enlarged bottom view as viewed from the tip side (right side of FIG. 1).
  • FIG. 3 and FIG. 3 are enlarged perspective views showing the tip portion.
  • the indexable drill 10 is used by attaching a pair of inner blade tip 14 and outer blade tip 16 to the distal end portion of a cylindrical drill body 12 so as to be detachable and integrated with mounting screws 18 and 19, respectively.
  • the inner blade tip 14 cuts the hole center side and is attached in the vicinity of the axis S of the drill body 12, and the outer blade tip 16 cuts the hole outer periphery side and is attached to the outer periphery side of the drill body 12.
  • the inner cutter tip 14 and the outer cutter tip 16 are formed of a cemented carbide in a square flat plate shape, and are cut in an overlapping manner in the radial direction centered on the axis S.
  • the inner blade tip 14 and the outer blade tip 16 are attached so as to slightly protrude toward the distal end side of the drill body 12, and a cutting blade is provided at the protruding portion to perform drilling.
  • the drill body 12 is made of a tool steel such as SKD61 (about HRC55) [alloy tool steel according to JIS], and a shank 22 provided with a flat notch 20 and a pair of first on the outer peripheral surface.
  • a body 28 provided with a twisted groove 24 and a second twisted groove 26 is integrally provided on a common axis S.
  • the first twist groove 24 and the second twist groove 26 are right-hand twists, and the twist angle is about 16 ° in the present embodiment, and the inner blades are rotated clockwise when viewed from the shank 22 side. Drilling is performed by the tip 14 and the outer blade tip 16, and chips generated by the inner blade tip 14 and the outer blade tip 16 pass through the first twist groove 24 and the second twist groove 26, respectively. It is discharged to the shank 22 side.
  • the first torsion grooves 24 and the second torsion grooves 26 are provided by cutting with ball end mills 30 and 32 as shown in FIG.
  • the ball end mills 30 and 32 are cut in a direction offset by a predetermined dimension from the axis S in a plane perpendicular to the axis S, and are relatively moved in the direction of the axis S in this state.
  • the first torsion groove 24 and the second torsion groove 26 are provided at predetermined torsion angles, respectively.
  • the ball end mills 30 and 32 are both cut into the body 28, but may be cut separately.
  • the first torsion groove 24 and the second torsion groove 26 are provided on the outer peripheral surface of the body 28 while leaving the front end portion of the body 28 by a predetermined dimension, and the front end portion has a common square end mill as shown in FIG. 34 is used to provide chip mounting recesses 36, 38.
  • the chip mounting recesses 36 and 38 were cut and removed at substantially right angles by side processing so that the chip mounting seat surfaces 36a and 38a were formed by the bottom blade of the square end mill 34 and the side walls 36b and 38b were formed by the outer peripheral blade. It is provided so as to be connected to the first twist groove 24 and the second twist groove 26, respectively.
  • the chip mounting seat surfaces 36a and 38a are respectively provided with recesses (chip mounting seats), and are fixed integrally by mounting screws 18 and 19 in a state where the inner blade chip 14 and the outer blade chip 16 are embedded and positioned.
  • FIG. 8 shows a state in which the pair of chip mounting recesses 36 and 38 are simultaneously machined by the square end mill 34, they are cut separately.
  • the groove length L of the first torsion groove 24 and the second torsion groove 26, that is, the dimension from the position immediately before rounding up on the shank 22 side (the axial center position of the end mills 30 and 32 at the groove end) to the tip of the body 28 (effective groove length) are equal to each other, and are formed with a length of 4D or more with respect to the drill diameter D which is the outer diameter of the outer blade tip 16.
  • the drill diameter D 25 mm
  • deep hole machining up to 5D is possible.
  • the diameter of the body 28 is slightly smaller than the drill diameter D and is about 24 mm.
  • the ball end mill 30 for cutting the first twist groove 24 has a tool diameter of 12 mm (tip R is 6 mm), and the ball end mill 32 has a tool diameter of 11 mm (tip R is 5.5 mm).
  • the first torsion groove 24 on the side where 14 is provided has a larger groove width than the second torsion groove 26 and is provided so as to reach the vicinity of the axis S.
  • the tool diameters of the ball end mills 30 and 32 may be the same. That is, the groove widths of the first twist groove 24 and the second twist groove 26 may be the same.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining axial changes in the groove bottom diameters of the first and second torsion grooves 24 and 26, and these torsion grooves 24 and 26 are shown in a plane parallel to the axis S. Is.
  • the direction in which the groove bottom diameter increases toward the shank 22 is positive, the groove bottom of the first twisted groove 24 is provided with a constant or positive gradient in the axial direction, and the groove bottom of the second twisted groove 26 is negatively inclined. Is provided.
  • the axial change gradient (axial gradient) ⁇ 1 of the groove bottom of the first twisted groove 24 is set to a constant value within the range of 0 ° to + 0.6 °
  • the change gradient (axial gradient) ⁇ 2 in the axial direction of the groove bottom 26 is set to a constant value within the range of ⁇ 0.2 ° to ⁇ 1 °.
  • These axial gradients ⁇ 1 and ⁇ 2 can be provided by gradually changing the cutting depth of the ball end mills 30 and 32 shown in FIG.
  • the axial gradients ⁇ 1 and ⁇ 2 are preferably constant over the entire length of the torsion grooves 24 and 26, but may vary somewhat.
  • the inner blade tip 14 cuts the inner peripheral side of the hole, it is necessary to reduce the groove bottom diameter of the first torsion groove 24 at the cutting edge portion, that is, the tip portion of the drill body 12.
  • the axial gradient ⁇ 1 within the range of 0 ° to + 0.6 °, a predetermined rigidity can be obtained while ensuring chip discharge performance.
  • the outer cutter tip 16 cuts the outer peripheral side of the hole, the depth of the second torsion groove 26 may be shallow at the cutting edge portion, that is, the tip portion of the drill body 12, and it is high by increasing the groove bottom diameter.
  • the axial gradient ⁇ 2 of the groove bottom is set to a negative gradient in the range of ⁇ 0.2 ° to ⁇ 1 °, the groove cross-sectional area increases toward the shank 22 side and the chip is high. Discharge performance is obtained.
  • the axial gradients ⁇ 1, ⁇ 2, the groove width, and the groove depth of the first torsion groove 24 and the second torsion groove 26 are appropriately determined as described above, so that the inner blade tip 14 and the outer blade tip 16 The discharge performance of each of the generated chips and the rigidity of the drill main body 12 can be ensured with a good balance.
  • the first twist groove 24 and the second twist groove 26 are a heat treatment for roughing a groove by cutting with the ball end mills 30 and 32 and a hardening heat treatment by quenching and tempering. It is formed in two steps including a groove finishing step after the step.
  • the groove finishing process using the same ball end mills 30 and 32 used in the groove roughing process, the first twisted groove 24 and the second twisted groove 26 are mirror-finished by cutting with a machining allowance of 0.3 mm or less. .
  • the machining allowance in the grooving process is appropriately determined in consideration of distortion caused by hardening heat treatment, drill diameter D, etc.
  • the machining is performed so that the machining allowance at the tip of the ball end mills 30 and 32 is about 0.2 mm. Processing was performed.
  • the inner surface of the first twist groove 24 and the second twist groove 26 has an arithmetic average roughness Ra of 0.4 ⁇ m or less and a maximum height roughness Rz of 1.6 ⁇ m or less.
  • Mirror finish As described above, the first torsion groove 24 and the second torsion groove 26 are mirror-finished, so that the friction on the inner surface of the groove is reduced and chips are discharged well.
  • FIG. 7 shows the processing conditions of cutting by the ball end mills 30 and 32 in the groove roughing step and the groove finishing step for each of the first twist groove 24 on the inner blade side and the second twist groove 26 on the outer blade side.
  • the machining allowance 0.2 mm
  • high-speed cutting with a cutting speed of 50 m / min is possible, whereby the inner surface of the groove is suitably mirror-finished.
  • “Rough” in the “Processing type” column of FIG. 7 means a groove roughing step
  • “Finish” means a groove finishing step.
  • FIG. 9 is a diagram showing a comparison of roughness curves obtained by measuring the surface roughness of the inner surface of the torsion groove by the stylus method on the same scale in the product of the present invention and the conventional product.
  • the product of the present invention has been subjected to electroless Ni (nickel) plating after the groove finishing step, and the conventional product is the same in that it is subjected to a curing heat treatment after cutting the twisted groove, but after the heat treatment, Electroless Ni plating is performed without finishing.
  • the arithmetic average roughness Ra and the maximum height roughness Rz were determined in accordance with the provisions of “B 0601 (2001 revision)” of JIS.
  • Ra 0.295 ⁇ m in the present invention product.
  • Rz 1.266 ⁇ m
  • an oil hole 40 is provided in the axial center S of the drill body 12 from the rear end, and is branched in a Y shape near the tip, and the tip flank as shown in FIG. 2.
  • Lubricating oil can be supplied (internally supplied) from the openings 42 and 44 provided in.
  • tip breakers 46 and 48 having arcuate cross-sections are respectively formed on the side walls 36b and 38b of the tip mounting recesses 36 and 38 from the tip of the drill body 12 in the first twist. It is provided substantially parallel to the axis S so as to reach the groove 24 and the second twisted groove 26.
  • the chip breakers 46 and 48 are provided on the side walls 36b and 38b in this way, the chips generated by the inner blade tip 14 and the outer blade chip 16 are favorably divided by the chip breakers 46 and 48. The waste discharge performance is further improved.
  • FIG. 5 is a process diagram for explaining an example of a manufacturing method of such a drill body 12, and after the groove roughing process by the ball end mills 30 and 32, the chip seat is finished by using the square end mill 34 or the like. To do. In this chip seat finishing process, the chip mounting recesses 36 and 38 are cut using the square end mill 34, and then the chip mounting recess (chip mounting seat) is cut and the chip breaker is used using a ball end mill. 46 and 48 are cut. Further, after providing the oil hole 40 by drilling on the axis S from the rear end of the drill body 12, a hardening heat treatment is performed by quenching and tempering, and the hardness of the drill body 12 is increased by this hardening heat treatment. About HRC55.
  • the first twisted groove 24 and the second twisted groove 26 are mirror-finished in the groove finishing process by the same ball end mills 30 and 32 used in the groove roughing process. Thereafter, electroless Ni plating is applied to the entire circumference of the drill body 12 including the groove inner surfaces of the first twist groove 24 and the second twist groove 26.
  • the first torsion groove 24 and the second torsion groove 26 of the drill body 12 are mirror-finished by cutting by the ball end mills 30 and 32 after being subjected to curing heat treatment. Therefore, the friction on the inner surface of the groove is reduced and the chips are discharged well. Thereby, also in the indexable drill 10 for deep hole processing with a long groove length L, wear, blade chipping, breakage, and the like due to chip clogging are suppressed, and durability (tool life) is improved. In addition, an increase in cutting resistance due to chip clogging is suppressed and stable drilling can be performed, and limit machining conditions capable of drilling are relaxed, and a workable region is expanded.
  • the groove inner surfaces of the first twisted groove 24 and the second twisted groove 26 are mirror-finished so that the arithmetic average roughness Ra is 0.4 ⁇ m or less and the maximum height roughness Rz is 1.6 ⁇ m or less. Therefore, the improvement effect of the chip
  • the axial gradient ⁇ 1 of the groove bottom of the first twisted groove 24 and the axial gradient ⁇ 2 of the groove bottom of the second twisted groove 26 are appropriately set separately, and the axial direction of the first twisted groove 24 is set.
  • the gradient ⁇ 1 is set to a constant value within the range of 0 ° to + 0.6 °
  • the axial gradient ⁇ 2 of the second torsion groove 26 is set to a constant value within the range of ⁇ 0.2 ° to ⁇ 1 °.
  • the chip breakers 46 and 48 having a circular arc shape in the side walls 36 b and 38 b of the chip mounting recesses 36 and 38 reach the first twist groove 24 and the second twist groove 26 from the tip of the drill body 12. Therefore, the chips generated by the inner blade tip 14 and the outer blade tip 16 are favorably divided, and the chip discharging performance is further improved. Thereby, for example, even when drilling is performed on a sticky work material, the chips are appropriately discharged when the chips are divided, and chip clogging is suppressed.
  • the indexable drill 10 of the present embodiment is for deep hole machining in which the groove length L is 4D or more with respect to the drill diameter D, and the longer the groove length L, the more likely to be clogged with chips.
  • the groove 24 and the second twisted groove 26 are mirror-finished after the hardening heat treatment, and the axial gradient ⁇ 1 of the groove bottom of the first twisted groove 24 and the axial gradient ⁇ 2 of the groove bottom of the second twisted groove 26 are set separately.
  • the chip breakers 46 and 48 on the side walls 36b and 38b of the chip mounting recesses 36 and 38, it is possible to obtain excellent chip discharging performance while ensuring the rigidity of the drill body 12. Various effects accompanying the improvement of the waste discharging performance can be obtained more remarkably.
  • the first twist groove 24 and the second twist groove are used.
  • the inner surface of the groove 26 can be appropriately mirror-finished.
  • the high speed cutting is performed at a cutting speed of 50 m / min, the inner surface of the groove is more preferably mirror-finished.
  • FIG. 10 and FIG. 11 show the measurement results of measuring the cutting resistance by drilling under the following processing conditions using the product of the present invention and the conventional product
  • FIG. 10 is the product of the present invention
  • FIG. 11 is the conventional product.
  • the product of the present invention is the indexable drill 10 of the above embodiment.
  • the conventional product is obtained by performing a surface treatment (electroless Ni plating) without performing a mirror finish by a finishing process after a curing heat treatment.
  • the axial gradient ⁇ 1 of the groove bottom of the first torsion groove 24 and the second torsion groove 26, the axial gradient ⁇ 2 of the groove bottom is 0 °, and the chip breakers 46 and 48 are not provided.
  • the work material “S50C” under the following processing conditions is carbon steel for machine structure according to JIS regulations. "Processing conditions" Hole diameter: ⁇ 25 Processing depth: 50mm Work material: S50C Cutting speed V: 180 m / min Feed rate F: 0.18mm / rev Processing machine: Horizontal machining center Cutting oil: Water-soluble cutting fluid (internal lubrication)
  • FIG. 12 and FIG. 13 are diagrams for explaining the results of examining the durability by drilling a plurality of types of work materials using the product of the present invention and the conventional product, and FIG. 12 shows a plurality of types of work materials.
  • FIG. 13 is a diagram showing the processing conditions for each, and FIG. 13 is a diagram showing the durability test results for each of a plurality of types of work materials.
  • the product of the present invention and the conventional product are the same as those used in the tests of FIGS.
  • the machining conditions other than the cutting speed and the feeding speed shown in FIG. 12 are as follows, regardless of the type of work material, and the number of machining holes until the wear width of the cutting edge reaches 0.3 mm. Examined.
  • SUS304 and SCM440 of the work material in FIG. 12 are both in accordance with JIS regulations, “SUS304” is stainless steel, and “SCM440” is chromium molybdenum steel. "Processing conditions" Hole diameter: ⁇ 25 Processing depth: 125mm Processing machine: Horizontal machining center Cutting oil: Water-soluble cutting fluid (internal lubrication)
  • the durability of the product of the present invention is significantly improved compared to the conventional product for any work material. Specifically, the durability of SUS304 and SCM440 was improved by about 45%, and the durability of S50C was improved by about 30%.
  • FIG. 14 is a diagram showing another test result obtained by performing a durability test using the product of the present invention and the conventional product.
  • the surface treatment electroless Ni plating
  • the axial gradient ⁇ 1 of the groove bottom of the first twisted groove 24 and the axial gradient ⁇ 2 of the groove bottom of the second twisted groove 26 are both 0 °
  • the chip breakers 46 and 48 are What was not provided was prepared as a product of the present invention.
  • the conventional product is the same as that used in the test shown in FIG.
  • the surface treatment (electroless Ni plating) is performed without performing the mirror finish by the finishing process after the curing heat treatment.
  • the axial gradient ⁇ 1 at the groove bottom 24 and the axial gradient ⁇ 2 at the groove bottom of the second twisted groove 26 are both 0 °, and the chip breakers 46 and 48 are not provided. Then, drilling was performed under the following processing conditions, and the cutting distance (the number of processing holes ⁇ processing depth) until the wear width of the cutting edge reached 0.3 mm or processing became impossible was examined.
  • the durability was improved by about 70% compared to the conventional product.
  • the conventional product cannot be processed due to chipping of the outer blade tip 16, and it is considered that the biting of chips is the cause.
  • the product of the present invention was able to continue drilling until the wear width of the cutting edge reached 0.3 mm.

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Abstract

　インデキサブル式ドリル１０のドリル本体１２に設けられる一対の第１ねじれ溝２４および第２ねじれ溝２６が、硬化熱処理が施された後にボールエンドミル３０、３２による切削加工で鏡面仕上げされているため、溝内面の摩擦が低減されて切り屑が良好に排出されるようになる。これにより、溝長Ｌが長い深穴加工用のインデキサブル式ドリル１０においても、切り屑詰まりに起因する摩耗や刃欠け、折損等が抑制されて耐久性（工具寿命）が向上する。また、切り屑詰まりによる切削抵抗の増加が抑制されて安定した穴明け加工が可能になるとともに、穴明け加工が可能な限界加工条件が緩和されて加工可能領域が拡大される。

Description

インデキサブル式ドリルのドリル本体およびその製造方法
　本発明はインデキサブル式ドリルに係り、特に、溝長Ｌがドリル径Ｄに対して４Ｄ以上の深穴加工用のドリルにおいても優れた切り屑排出性能が得られるドリル本体に関するものである。
　円柱形状のドリル本体の外周面に一対の第１ねじれ溝および第２ねじれ溝が設けられ、その第１ねじれ溝の先端部には穴中心側を切削加工する内刃チップが取り付けられるとともに、その第２ねじれ溝の先端部には穴外周側を切削加工する外刃チップが取り付けられ、それ等の内刃チップおよび外刃チップにより穴明け加工を行いながら第１ねじれ溝および第２ねじれ溝を経てシャンク側へ切り屑を排出するインデキサブル式ドリルが知られている（特許文献１参照）。
特開平１１－９０７１５号公報
　しかしながら、このような従来のインデキサブル式ドリルにおいては、必ずしも十分な切り屑排出性能が得られず、切り屑詰まりにより摩耗や刃欠け、折損等が生じて耐久性（工具寿命）が低下したり、切り屑詰まりによる切削抵抗の増加で穴明け加工が不安定になったり加工条件が制約されたりする問題があった。特に、溝長Ｌがドリル径Ｄに対して４Ｄ以上の長さを有する深穴加工用のドリルの場合にこのような問題が顕著となる。
　本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、インデキサブル式ドリルのドリル本体に設けられる一対のねじれ溝による切り屑排出性能を一層向上させることにある。
　かかる目的を達成するために、第１発明は、円柱形状の外周面に一対の第１ねじれ溝および第２ねじれ溝が設けられ、その第１ねじれ溝の先端部には穴中心側を切削加工する内刃チップが取り付けられるとともに、その第２ねじれ溝の先端部には穴外周側を切削加工する外刃チップが取り付けられ、それ等の内刃チップおよび外刃チップにより穴明け加工を行いながらその第１ねじれ溝および第２ねじれ溝を経てシャンク側へ切り屑を排出するインデキサブル式ドリルのドリル本体において、前記第１ねじれ溝および前記第２ねじれ溝は、硬化熱処理が施された後にボールエンドミルによる切削加工で鏡面仕上げされていることを特徴とする。
　第２発明は、第１発明のインデキサブル式ドリルのドリル本体において、前記第１ねじれ溝および前記第２ねじれ溝の表面粗さは、前記鏡面仕上げにより算術平均粗さＲａが０．４μｍ以下で且つ最大高さ粗さＲｚが１．６μｍ以下とされていることを特徴とする。
　第３発明は、第１発明または第２発明のインデキサブル式ドリルのドリル本体において、(a) 前記第１ねじれ溝は、溝底径が軸方向において一定またはシャンク側へ向かうに従って大きくなる正勾配で設けられており、(b) 前記第２ねじれ溝は、溝底径が軸方向においてシャンク側へ向かうに従って小さくなる負勾配で設けられていることを特徴とする。溝底径は、ドリル本体の軸心を中心とする溝底までの直径を意味する。
　第４発明は、第１発明～第３発明の何れかのインデキサブル式ドリルのドリル本体において、(a) 前記第１ねじれ溝および前記第２ねじれ溝のドリル本体先端側には、それぞれ前記内刃チップおよび前記外刃チップを取り付けるために略直角に切り欠かれたチップ取付凹所が設けられているとともに、(b) 少なくともその内刃チップが取り付けられる側の前記チップ取付凹所の側壁には、断面円弧形状のチップブレーカーが前記ドリル本体の先端から前記第１ねじれ溝に達するように設けられていることを特徴とする。
　第５発明は、第１発明～第４発明の何れかのインデキサブル式ドリルのドリル本体において、前記第１ねじれ溝および前記第２ねじれ溝の溝長Ｌが前記外刃チップの外径であるドリル径Ｄに対して４Ｄ以上の深穴加工用であることを特徴とする。
　第６発明は、第１発明～第５発明の何れかのインデキサブル式ドリルのドリル本体の製造方法であって、(a) 前記第１ねじれ溝および前記第２ねじれ溝をそれぞれボールエンドミルによる切削加工で粗取りする溝粗取り工程と、(b) その溝粗取り工程の後に焼入れおよび焼戻しによる硬化熱処理を行う熱処理工程と、(c) その熱処理工程の後に、前記溝粗取り工程で用いた同じボールエンドミルにより０．３ｍｍ以下の取り代で切削加工を行って前記第１ねじれ溝および前記第２ねじれ溝を鏡面仕上げする溝仕上げ工程と、を有することを特徴とする。
　第１発明のインデキサブル式ドリルのドリル本体においては、第１ねじれ溝および第２ねじれ溝が、硬化熱処理が施された後にボールエンドミルによる切削加工で鏡面仕上げされているため、溝内面の摩擦が低減されて切り屑が良好に排出されるようになる。これにより、溝長Ｌが長い深穴加工用のドリル本体においても、切り屑詰まりに起因する摩耗や刃欠け、折損等が抑制されて耐久性（工具寿命）が向上する。また、切り屑詰まりによる切削抵抗の増加が抑制されて安定した穴明け加工が可能になるとともに、穴明け加工が可能な限界加工条件が緩和されて加工可能領域が拡大される。
　第２発明では、鏡面仕上げによって算術平均粗さＲａが０．４μｍ以下で且つ最大高さ粗さＲｚが１．６μｍ以下とされているため、第１ねじれ溝および第２ねじれ溝の溝内面の摩擦低減による切り屑排出性能の向上効果が適切に得られる。
　第３発明では、内刃チップが設けられる第１ねじれ溝については、溝底径が軸方向において一定か、またはシャンク側へ向かうに従って大きくなる正勾配で設けられているが、内刃チップは穴内周側を切削加工するため、その切れ刃部分（ドリル本体先端部分）では溝底径を小さくする必要があり、その溝底径が軸方向において一定か正勾配とされることにより、切り屑排出性能を確保しつつ所定の剛性が得られる。外刃チップが設けられる第２ねじれ溝については、溝底径が軸方向においてシャンク側へ向かうに従って小さくなる負勾配で設けられているが、外刃チップは穴外周側を切削加工するため、その切れ刃部分（ドリル本体先端部分）では溝深さが浅くて良く、溝底径を大きくすることで高い剛性が得られるとともに、負勾配で設けられることによりシャンク側程溝断面積が大きくなって高い切り屑排出性能が得られる。そして、このように第１ねじれ溝および第２ねじれ溝の溝底の軸方向の変化勾配が別々に適切に定められることにより、内刃チップおよび外刃チップによって生成された切り屑の各々の排出性能およびドリル本体の剛性をバランス良く確保できる。
　第４発明では、少なくとも内刃チップが取り付けられるチップ取付凹所の側壁に断面円弧形状のチップブレーカーがドリル本体の先端から第１ねじれ溝に達するように設けられているため、内刃チップによって生成された切り屑が良好に分断されるようになり、切り屑排出性能が一層向上する。これにより、例えば粘りのある被削材に対して穴明け加工を行う場合でも、切り屑が分断されることにより適切に排出されるようになって切り屑詰まりが抑制される。
　第５発明は、溝長Ｌがドリル径Ｄに対して４Ｄ以上の深穴加工用のドリル本体に関するもので、溝長Ｌが長い分だけ切り屑詰まりが生じ易くなるが、第１ねじれ溝および第２ねじれ溝が硬化熱処理後に鏡面仕上げされることによって切り屑排出性能が向上し、その切り屑排出性能の向上に伴う各種の効果が一層顕著に得られる。
　第６発明は、第１発明～第５発明のインデキサブル式ドリルのドリル本体の製造方法に関するもので、実質的に第１発明～第５発明と同様の効果が得られるのに加えて、溝仕上げ工程では、溝粗取り工程で用いた同じボールエンドミルにより０．３ｍｍ以下の取り代で切削加工を行うため、第１ねじれ溝および第２ねじれ溝の溝内面を適切に鏡面仕上げすることができる。
本発明の一実施例であるインデキサブル式ドリルを示す平面図である。 図１のインデキサブル式ドリルを先端側（図１の右側）から見た拡大底面図である。 図１のインデキサブル式ドリルの先端部分の斜視図である。 図１のインデキサブル式ドリルの一対のねじれ溝を軸心Ｓと平行な平面内に示した断面図である。 図１のインデキサブル式ドリルのドリル本体の製造工程を説明する図である。 図５の溝粗取り工程を説明する図である。 図５の溝粗取り工程および溝仕上げ工程における加工条件の違いを説明する図である。 図５のチップ座仕上げ工程を説明する図である。 本発明品および従来品の溝表面の粗さ曲線の測定結果を比較して示した図である。 本発明品を用いて穴明け加工を行った際の切削抵抗の測定結果を示す図である。 従来品を用いて穴明け加工を行った場合の切削抵抗の測定結果を示す図である。 本発明品および従来品を用いて複数種類の被削材に穴明け加工を行って耐久性を調べる際の加工条件を説明する図である。 本発明品および従来品を用いて図１２の加工条件に従って複数種類の被削材に穴明け加工を行って耐久性を調べた試験結果を示す図である。 本発明品および従来品を用いて耐久性試験を行った別の試験結果を示す図である。
　本発明は、溝長Ｌがドリル径Ｄに対して４Ｄ以上の深穴加工用のドリル本体、特に５Ｄ以上の深穴加工用のドリル本体に好適に適用されるが、溝長Ｌが４Ｄ未満のドリル本体にも適用され得る。溝長Ｌは、第１ねじれ溝および第２ねじれ溝のシャンク側の切上げ直前位置からドリル本体の先端までの寸法（有効溝長）で、第１ねじれ溝および第２ねじれ溝の溝長Ｌが異なる場合は短い方向の溝長Ｌを採用すれば良い。これ等の第１ねじれ溝および第２ねじれ溝のねじれ方向は、内刃チップや外刃チップによって生成された切り屑がシャンク側へ排出されるように、ドリル回転方向に応じて定められる。すなわち、シャンク側から見て右まわりに回転駆動されて穴明け加工する場合は右ねじれとされ、左まわりに回転駆動されて穴明け加工する場合は左ねじれとされる。ドリル本体の材質としては、例えば高速度工具鋼や合金工具鋼、炭素工具鋼等の焼入れ等による硬化熱処理が可能な鋼材が用いられる。硬化熱処理後に鏡面仕上げするボールエンドミルは、超硬合金やセラミック等の超硬質工具材料製が望ましい。
　内刃チップや外刃チップは、ＪＩＳに規定のスローアウェイチップに相当するもので、再研削することなく使い捨てにされるが、再研削して再使用することも可能である。これ等のチップは、例えばねじによってドリル本体に着脱可能に取り付けられるが、他のクランプ手段や固設手段を採用することもできる。チップの材質としては、超硬合金やセラミック等の超硬質工具材料が好適に用いられるが、高速度工具鋼等を採用することもできる。
　ボールエンドミルによる鏡面仕上げは、例えば０．３ｍｍ以下の取り代で切削加工を行うが、この取り代は硬化熱処理による歪やドリル径等を考慮して適宜定められ、０．２５ｍｍ以下の取り代で切削加工を行うことが望ましいが、０．３ｍｍを越えた取り代で切削加工を行うことも可能である。第１ねじれ溝および第２ねじれ溝に対し、工具径等が異なる別々のボールエンドミルを用いることもできるが、溝幅が等しい場合には工具径等が等しい共通のボールエンドミルを用いることも可能である。第２発明では、鏡面仕上げにより算術平均粗さＲａが０．４μｍ以下で且つ最大高さ粗さＲｚが１．６μｍ以下とされるが、算術平均粗さＲａが０．３μｍ以下で且つ最大高さ粗さＲｚが１．５μｍ以下となるようにすることが更に望ましい。必要に応じて、エアロラップ等の研磨加工を行ったり、メッキ等の表面処理を施したりすることも可能である。上記算術平均粗さＲａおよび最大高さ粗さＲｚは、ＪＩＳの「Ｂ　０６０１（２００１改正）」の規定に従って、触針法により測定される粗さ曲線から求められる。
　第３発明では、第１ねじれ溝の溝底径が軸方向において一定または溝底が正勾配とされ、第２ねじれ溝の溝底が軸方向において負勾配とされているが、第１発明の実施に際しては何れも軸方向において一定の溝底径で設けたり、同じ勾配で傾斜させたりすることもできる。第３発明の第１ねじれ溝は、例えば０°～＋０．６°程度の範囲内の軸方向勾配で設けられ、第２ねじれ溝は、例えば－０．２°～－１°程度の範囲内の軸方向勾配で設けられる。この軸方向勾配は、ねじれ溝の全長に亘って一定であることが望ましいが、多少変化したり漸減或いは漸増したりしていても良い。
　第４発明では、少なくとも内刃チップが取り付けられるチップ取付凹所の側壁にチップブレーカーが設けられ、外刃チップが取り付けられるチップ取付凹所の側壁にチップブレーカーを設けることもできるが、他の発明の実施に際しては、それ等のチップブレーカーを省略することもできる。チップブレーカーは、例えば半径が７ｍｍ程度以下の円弧状断面となるようにボールエンドミル等によって形成され、１ｍｍ程度或いはそれ以上の深さで設けることが望ましい。チップ取付凹所は、例えばスクエアエンドミルにより底刃でチップ取付座面が形成され、外周刃で側壁が形成されるように、側面加工によってねじれ溝と繋がるように設けられる。チップ取付座面には、例えば凹んだチップ取付座が設けられ、チップが位置決めされてねじ等により固設される。
　第６発明は、第１発明～第５発明のドリル本体を好適に製造できる製造方法の一例で、溝粗取り工程および溝仕上げ工程で同じボールエンドミルを用いて切削加工が行われるが、第１発明～第５発明の実施に際しては、溝粗取り工程と溝仕上げ工程で異なるボールエンドミルを用いて切削加工を行っても良い。第６発明の溝仕上げ工程では、例えば溝粗取り工程に比較してボールエンドミルを軸方向の先端側へ所定の取り代分だけ深く挿入して切削加工が行われ、その先端部分の取り代が０．３ｍｍ以下とされる。その場合、ボールエンドミルの先端から離間するに従って取り代は少なくなる。また、溝仕上げ工程では、例えば切削速度が４０ｍ／ｍｉｎ以上の高速切削が望ましい。
　以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
　図１は、本発明の一実施例であるインデキサブル式ドリル１０を軸心Ｓと直角方向から見た平面図で、図２は先端側（図１の右側）から見て拡大して示す拡大底面図、図３は先端部分を拡大して示す斜視図である。このインデキサブル式ドリル１０は、円柱形状のドリル本体１２の先端部に一対の内刃チップ１４および外刃チップ１６をそれぞれ取付ねじ１８、１９により着脱可能に一体的に取り付けて使用される。内刃チップ１４は穴中心側を切削加工するものでドリル本体１２の軸心Ｓの近傍に取り付けられ、外刃チップ１６は穴外周側を切削加工するものでドリル本体１２の外周側に取り付けられる。これ等の内刃チップ１４および外刃チップ１６は、超硬合金にて正方形の平板形状に形成されているとともに、軸心Ｓを中心とする径方向においてオーバーラップして切削加工を行うように切れ刃寸法（正方形の１辺の長さ寸法）が定められている。本実施例ではドリル径Ｄ＝２５ｍｍで、内刃チップ１４および外刃チップ１６の１辺の長さは８ｍｍである。そして、それ等の内刃チップ１４および外刃チップ１６は、それぞれドリル本体１２の先端側へ僅かに突き出すように取り付けられ、その突出部分に切れ刃が設けられて穴明け加工を行う。
　ドリル本体１２は、例えばＳＫＤ６１（ＨＲＣ５５程度）〔ＪＩＳの規定による合金工具鋼〕等の工具鋼にて構成されており、平坦な切欠２０が設けられたシャンク２２、および外周面に一対の第１ねじれ溝２４および第２ねじれ溝２６が設けられたボデー２８を共通の軸心Ｓ上に一体に備えている。これ等の第１ねじれ溝２４、第２ねじれ溝２６は右ねじれで、そのねじれ角は本実施例では約１６°であり、シャンク２２側から見て右まわりに回転駆動されることにより内刃チップ１４および外刃チップ１６によって穴明け加工が行われるとともに、それ等の内刃チップ１４、外刃チップ１６によって生成された切り屑は、それぞれ第１ねじれ溝２４、第２ねじれ溝２６内を通ってシャンク２２側へ排出される。
　上記第１ねじれ溝２４、第２ねじれ溝２６は、図６に示すようにボールエンドミル３０、３２による切削加工で設けられる。図６から明らかなように、軸心Ｓと直角な平面内においてボールエンドミル３０、３２はそれぞれ軸心Ｓから所定寸法だけオフセットした方向に切り込み、その状態で軸心Ｓ方向へ相対移動させられるとともに、ドリル本体１２を軸心Ｓまわりに回転させることで第１ねじれ溝２４、第２ねじれ溝２６がそれぞれ所定のねじれ角で設けられる。図６では、ボールエンドミル３０、３２が共にボデー２８に切り込んだ状態が示されているが、別々に切削加工すれば良い。
　第１ねじれ溝２４および第２ねじれ溝２６は、ボデー２８の先端部を所定寸法だけ残してボデー２８の外周面に設けられており、その先端部には図８に示すように共通のスクエアエンドミル３４を用いてチップ取付凹所３６、３８が設けられる。チップ取付凹所３６、３８は、スクエアエンドミル３４の底刃でチップ取付座面３６ａ、３８ａが形成され、外周刃で側壁３６ｂ、３８ｂが形成されるように、側面加工によって略直角に切削除去したもので、それぞれ第１ねじれ溝２４、第２ねじれ溝２６と繋がるように設けられている。チップ取付座面３６ａ、３８ａにはそれぞれ凹み（チップ取付座）が設けられ、前記内刃チップ１４、外刃チップ１６が埋設されて位置決めされた状態で取付ねじ１８、１９により一体的に固定される。図８では、一対のチップ取付凹所３６、３８がスクエアエンドミル３４によって同時に加工される状態が示されているが、別々に切削加工される。
　第１ねじれ溝２４、第２ねじれ溝２６の溝長Ｌ、すなわちシャンク２２側の切上げ直前位置（溝端部におけるエンドミル３０、３２の軸心位置）からボデー２８の先端までの寸法（有効溝長）は互いに等しいとともに、外刃チップ１６の外径であるドリル径Ｄに対して４Ｄ以上の長さ寸法で形成されている。本実施例では、ドリル径Ｄ＝２５ｍｍで、溝長Ｌ＝１２５ｍｍ＝５Ｄであり、５Ｄまでの深穴加工が可能である。ボデー２８の径寸法はドリル径Ｄよりも僅かに小さく、約２４ｍｍである。また、第１ねじれ溝２４を切削加工する前記ボールエンドミル３０の工具径は１２ｍｍ（先端Ｒは６ｍｍ）で、ボールエンドミル３２の工具径は１１ｍｍ（先端Ｒは５．５ｍｍ）であり、内刃チップ１４が設けられる側の第１ねじれ溝２４の方が第２ねじれ溝２６よりも溝幅が大きいとともに軸心Ｓの近くまで達するように設けられている。ドリル径Ｄが小さく切り屑が比較的少ない場合等には、ボールエンドミル３０および３２の工具径は同じでも良い。すなわち、第１ねじれ溝２４および第２ねじれ溝２６の溝幅が同じであっても良い。
　図４は、第１ねじれ溝２４および第２ねじれ溝２６の溝底径の軸方向変化を説明する断面図で、それ等のねじれ溝２４、２６を軸心Ｓと平行な平面内に示したものである。溝底径がシャンク２２側へ向かうに従って大きくなる方向を正として、第１ねじれ溝２４の溝底は軸方向において一定または正勾配で設けられており、第２ねじれ溝２６の溝底は負勾配で設けられている。具体的には、第１ねじれ溝２４の溝底の軸方向の変化勾配（軸方向勾配）θ１は、０°～＋０．６°の範囲内の一定値に定められており、第２ねじれ溝２６の溝底の軸方向の変化勾配（軸方向勾配）θ２は、－０．２°～－１°の範囲内の一定値に定められている。本実施例では、θ１≒＋０．３°、θ２≒－０．６°である。これ等の軸方向勾配θ１、θ２は、図６に示すボールエンドミル３０、３２の切込み深さを徐々に変化させることで設けることができる。軸方向勾配θ１、θ２は、ねじれ溝２４、２６の全長に亘ってそれぞれ一定であることが望ましいが、多少変化していても良い。
　ここで、内刃チップ１４は穴内周側を切削加工するため、その切れ刃部分すなわちドリル本体１２の先端部分では、第１ねじれ溝２４の溝底径を小さくする必要があり、その溝底の軸方向勾配θ１が０°～＋０．６°の範囲内で定められることにより、切り屑排出性能を確保しつつ所定の剛性が得られる。外刃チップ１６は穴外周側を切削加工するため、その切れ刃部分すなわちドリル本体１２の先端部分では、第２ねじれ溝２６の溝深さが浅くて良く、溝底径を大きくすることで高い剛性が得られるとともに、その溝底の軸方向勾配θ２が－０．２°～－１°の範囲内の負勾配とされることにより、シャンク２２側程溝断面積が大きくなって高い切り屑排出性能が得られる。そして、このように第１ねじれ溝２４および第２ねじれ溝２６の軸方向勾配θ１、θ２や溝幅、溝深さが別々に適切に定められることにより、内刃チップ１４および外刃チップ１６によって生成された切り屑の各々の排出性能およびドリル本体１２の剛性をバランス良く確保できる。
　このような第１ねじれ溝２４、第２ねじれ溝２６は、図５に示すように前記ボールエンドミル３０、３２による切削加工で粗取りする溝粗取り工程と、焼入れおよび焼戻しによる硬化熱処理を行う熱処理工程の後の溝仕上げ工程との２工程で形成される。溝仕上げ工程では、溝粗取り工程で用いた同じボールエンドミル３０、３２を用いて、０．３ｍｍ以下の取り代で切削加工を行って第１ねじれ溝２４および第２ねじれ溝２６を鏡面仕上げする。溝仕上げ工程における取り代は、硬化熱処理による歪やドリル径Ｄ等を考慮して適宜定められ、本実施例ではボールエンドミル３０、３２の先端における取り代が約０．２ｍｍとなるようにして切削加工を行った。これにより、それ等の第１ねじれ溝２４、第２ねじれ溝２６の溝内面が、それぞれ算術平均粗さＲａが０．４μｍ以下で且つ最大高さ粗さＲｚが１．６μｍ以下となるように鏡面仕上げされる。このように第１ねじれ溝２４および第２ねじれ溝２６が鏡面仕上げされることにより、溝内面の摩擦が低減されて切り屑が良好に排出されるようになる。
　図７は、内刃側の第１ねじれ溝２４、外刃側の第２ねじれ溝２６の各々について、上記溝粗取り工程および溝仕上げ工程におけるボールエンドミル３０、３２による切削加工の加工条件を示したもので、溝仕上げ工程では取り代（０．２ｍｍ）が小さいことから切削速度が５０ｍ／ｍｉｎの高速切削が可能であり、これにより溝内面が好適に鏡面仕上げされる。図７の「加工種類」の欄の「粗」は溝粗取り工程を意味し、「仕上」は溝仕上げ工程を意味する。また、図９は、本発明品および従来品におけるねじれ溝の溝内面の表面粗さを触針法によって測定した粗さ曲線を、同じスケールで比較して示した図である。本発明品は、上記溝仕上げ工程の後に無電解Ｎｉ（ニッケル）メッキを施したもので、従来品は、ねじれ溝を切削加工した後に硬化熱処理を行う点は同じであるが、その熱処理の後に仕上げ加工を行うことなく無電解Ｎｉメッキを施したものである。この図９の粗さ曲線に基づいて、ＪＩＳの「Ｂ　０６０１（２００１改正）」の規定に従って算術平均粗さＲａおよび最大高さ粗さＲｚを求めたところ、本発明品ではＲａ＝０．２９５μｍ、Ｒｚ＝１．２６６μｍであったのに対し、従来品はＲａ＝０．５２４μｍ、Ｒｚ＝２．５５１μｍであり、何れも約１／２程度に改善された。
　図４に示されるように、ドリル本体１２の軸心Ｓには後端からオイルホール４０が設けられており、先端近傍でＹ字状に分岐されて、図２に示されるように先端逃げ面に設けられた開口４２、４４から潤滑油剤を給油（内部給油）できるようになっている。また、図２および図３に示されるように、前記チップ取付凹所３６、３８の側壁３６ｂ、３８ｂには、それぞれ断面円弧形状のチップブレーカー４６、４８が、ドリル本体１２の先端から第１ねじれ溝２４、第２ねじれ溝２６に達するように、軸心Ｓと略平行に設けられている。本実施例では、何れのチップブレーカー４６、４８も、ボール刃のＲ＝５ｍｍのボールエンドミルによる切削加工で、側壁３６ｂ、３８ｂの壁面からの深さが約１ｍｍとなるように設けられている。このように側壁３６ｂ、３８ｂにチップブレーカー４６、４８が設けられると、内刃チップ１４、外刃チップ１６によって生成された切り屑がチップブレーカー４６、４８により良好に分断されるようになり、切り屑排出性能が一層向上する。
　図５は、このようなドリル本体１２の製造方法の一例を説明する工程図で、前記ボールエンドミル３０、３２による溝粗取り工程に続いて、前記スクエアエンドミル３４等を用いてチップ座を仕上げ加工する。このチップ座仕上げ工程では、スクエアエンドミル３４を用いてチップ取付凹所３６、３８を切削加工した後、チップ取付用の凹み（チップ取付座）を切削加工するとともに、ボールエンドミルを用いて前記チップブレーカー４６、４８を切削加工する。また、ドリル本体１２の後端から軸心Ｓ上に穴明け加工を行うなどしてオイルホール４０を設けた後、焼入れおよび焼戻しによる硬化熱処理を行い、この硬化熱処理によってドリル本体１２の硬さがＨＲＣ５５程度とされる。硬化熱処理を行った後に、溝粗取り工程で用いた同じボールエンドミル３０、３２による溝仕上げ工程で第１ねじれ溝２４および第２ねじれ溝２６を鏡面仕上げする。その後、それ等の第１ねじれ溝２４および第２ねじれ溝２６の溝内面を含むドリル本体１２の全周に無電解Ｎｉメッキを施す。
　このような本実施例のインデキサブル式ドリル１０においては、ドリル本体１２の第１ねじれ溝２４および第２ねじれ溝２６が、硬化熱処理が施された後にボールエンドミル３０、３２による切削加工で鏡面仕上げされているため、溝内面の摩擦が低減されて切り屑が良好に排出されるようになる。これにより、溝長Ｌが長い深穴加工用のインデキサブル式ドリル１０においても、切り屑詰まりに起因する摩耗や刃欠け、折損等が抑制されて耐久性（工具寿命）が向上する。また、切り屑詰まりによる切削抵抗の増加が抑制されて安定した穴明け加工が可能になるとともに、穴明け加工が可能な限界加工条件が緩和されて加工可能領域が拡大される。
　また、本実施例では、第１ねじれ溝２４および第２ねじれ溝２６の溝内面が、鏡面仕上げによって算術平均粗さＲａが０．４μｍ以下で且つ最大高さ粗さＲｚが１．６μｍ以下とされるため、それ等の第１ねじれ溝２４および第２ねじれ溝２６の溝内面の摩擦低減による切り屑排出性能の向上効果が適切に得られる。
　また、本実施例では、第１ねじれ溝２４の溝底の軸方向勾配θ１および第２ねじれ溝２６の溝底の軸方向勾配θ２が別々に適切に設定され、第１ねじれ溝２４の軸方向勾配θ１は０°～＋０．６°の範囲内の一定値に定められ、第２ねじれ溝２６の軸方向勾配θ２は－０．２°～－１°の範囲内の一定値に定められるため、内刃チップ１４および外刃チップ１６によって生成された切り屑の各々の排出性能およびドリル本体１２の剛性をバランス良く確保できる。特に、第１ねじれ溝２４および第２ねじれ溝２６の溝幅や溝深さも別々に定められているため、切り屑排出性能および剛性を一層バランス良く確保できる。
　また、本実施例では、チップ取付凹所３６、３８の側壁３６ｂ、３８ｂに断面円弧形状のチップブレーカー４６、４８がドリル本体１２の先端から第１ねじれ溝２４、第２ねじれ溝２６に達するように設けられているため、内刃チップ１４および外刃チップ１６によって生成された切り屑が良好に分断されるようになり、切り屑排出性能が一層向上する。これにより、例えば粘りのある被削材に対して穴明け加工を行う場合でも、切り屑が分断されることにより適切に排出されるようになって切り屑詰まりが抑制される。
　また、本実施例のインデキサブル式ドリル１０は、溝長Ｌがドリル径Ｄに対して４Ｄ以上の深穴加工用で、溝長Ｌが長い分だけ切り屑詰まりが生じ易くなるが、第１ねじれ溝２４および第２ねじれ溝２６が硬化熱処理後に鏡面仕上げされるとともに、第１ねじれ溝２４の溝底の軸方向勾配θ１および第２ねじれ溝２６の溝底の軸方向勾配θ２が別々に設定され、更にチップ取付凹所３６、３８の側壁３６ｂ、３８ｂにチップブレーカー４６、４８が設けられることにより、ドリル本体１２の剛性を確保しつつ優れた切り屑排出性能が得られるようになり、その切り屑排出性能の向上に伴う各種の効果が一層顕著に得られる。
　また、本実施例では、硬化熱処理の後に溝粗取り工程で用いた同じボールエンドミル３０、３２により０．３ｍｍ以下の取り代で溝仕上げ切削を行うため、第１ねじれ溝２４および第２ねじれ溝２６の溝内面を適切に鏡面仕上げすることができる。特に、５０ｍ／ｍｉｎの切削速度で高速切削するため、溝内面が一層好適に鏡面仕上げされる。
　図１０および図１１は、本発明品および従来品を用いて以下の加工条件で穴明け加工を行って切削抵抗を測定した測定結果で、図１０は本発明品、図１１は従来品である。本発明品は、前記実施例のインデキサブル式ドリル１０そのものである。従来品は、硬化熱処理の後の仕上げ加工による鏡面仕上げを行うことなく表面処理（無電解Ｎｉメッキ）を行ったもので、第１ねじれ溝２４の溝底の軸方向勾配θ１および第２ねじれ溝２６の溝底の軸方向勾配θ２が何れも０°であり、且つチップブレーカー４６、４８を備えていない。なお、以下の加工条件の被削材「Ｓ５０Ｃ」は、ＪＩＳの規定による機械構造用炭素鋼である。
《加工条件》
　加工穴径：φ２５
　加工深さ：５０ｍｍ
　被削材：Ｓ５０Ｃ
　切削速度Ｖ：１８０ｍ／ｍｉｎ
　送り速度Ｆ：０．１８ｍｍ／ｒｅｖ
　加工機：横型マシニングセンタ
　切削油：水溶性切削油剤（内部給油）
　図１０および図１１の切削抵抗値のグラフから明らかなように、本発明品に関する図１０では穴明け加工の開始から終了まで略１３００Ｎ～１７００Ｎ程度の範囲内である。これに対し、従来品に関する図１１では、穴明け加工の中盤までは本発明品と略同じであるが、加工深さが３５ｍｍ（横軸の時間で約２０秒）を越えた付近から切削抵抗の振幅が大きくなり、加工深さが略５０ｍｍに達する最終段階では１０００Ｎ～２０００Ｎを越える大きな振幅で変化している。これは、加工深さが３５ｍｍを越えた付近から切り屑の排出性能が悪くなり、切り屑詰まりによって切削抵抗の変化が大きくなったものと考えられる。
　図１２および図１３は、本発明品および従来品を用いて複数種類の被削材に穴明け加工を行って耐久性を調べた結果を説明する図で、図１２は複数種類の被削材毎の加工条件を示した図、図１３は複数種類の被削材毎に耐久性の試験結果を示した図である。本発明品および従来品は、上記図１０、図１１の試験で用いたものと同じである。また、図１２に示す切削速度、送り速度以外の加工条件は以下の通りで、被削材の種類に拘らず同じであり、切れ刃の摩耗幅が０．３ｍｍに達するまでの加工穴数を調べた。なお、図１２の被削材の「ＳＵＳ３０４」、「ＳＣＭ４４０」は何れもＪＩＳの規定によるもので、「ＳＵＳ３０４」はステンレス鋼、「ＳＣＭ４４０」はクロムモリブデン鋼である。
《加工条件》
　加工穴径：φ２５
　加工深さ：１２５ｍｍ
　加工機：横型マシニングセンタ
　切削油：水溶性切削油剤（内部給油）
　図１３の結果から明らかなように、何れの被削材に対しても本発明品は従来品に比較して耐久性が大幅に向上した。具体的には、ＳＵＳ３０４、ＳＣＭ４４０については耐久性が４５％程度向上し、Ｓ５０Ｃについては耐久性が３０％程度向上した。
　図１４は、本発明品および従来品を用いて耐久性試験を行った別の試験結果を示す図である。ここでは、鏡面仕上げの有無による耐久性の違いを調べるため、前記実施例のインデキサブル式ドリル１０に比較して、硬化熱処理の後に仕上げ加工による鏡面仕上げを行って表面処理（無電解Ｎｉメッキ）を行った点は同じであるが、第１ねじれ溝２４の溝底の軸方向勾配θ１および第２ねじれ溝２６の溝底の軸方向勾配θ２は何れも０°で、且つチップブレーカー４６、４８を備えていないものを本発明品として用意した。従来品は、前記図１１の試験で用いたものと同じで、硬化熱処理の後の仕上げ加工による鏡面仕上げを行うことなく表面処理（無電解Ｎｉメッキ）を行ったものであり、第１ねじれ溝２４の溝底の軸方向勾配θ１および第２ねじれ溝２６の溝底の軸方向勾配θ２が何れも０°で、且つチップブレーカー４６、４８を備えていない。そして、以下の加工条件で穴明け加工を行い、切れ刃の摩耗幅が０．３ｍｍに達するか加工不可になるまでの切削距離（加工穴数×加工深さ）を調べた。
《加工条件》
　加工穴径：φ２５
　加工深さ：１２５ｍｍ
　被削材：Ｓ５０Ｃ
　切削速度Ｖ：１５０ｍ／ｍｉｎ
　送り速度Ｆ：０．１８ｍｍ／ｒｅｖ
　加工機：横型マシニングセンタ
　切削油：水溶性切削油剤（内部給油）
　図１４の試験結果から明らかなように、本発明品によれば従来品に比較して耐久性が７０％程度向上した。この耐久性試験では、従来品は外刃チップ１６の欠けにより加工不可となり、切り屑の噛み込みが原因と考えられる。これに対し本発明品は、切れ刃の摩耗幅が０．３ｍｍに達するまで穴明け加工を継続することができた。
　以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これ等はあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
　１０：インデキサブル式ドリル　　１２：ドリル本体　　１４：内刃チップ　　１６：外刃チップ　　２４：第１ねじれ溝　　２６：第２ねじれ溝　　３０、３２：ボールエンドミル　　３６、３８：チップ取付凹所　　３６ｂ、３８ｂ：側壁　　４６、４８：チップブレーカー　　Ｓ：軸心　　Ｌ：溝長　　Ｄ：ドリル径　　θ１、θ２：溝底の軸方向勾配

Claims (6)

  1. 　円柱形状の外周面に一対の第１ねじれ溝および第２ねじれ溝が設けられ、該第１ねじれ溝の先端部には穴中心側を切削加工する内刃チップが取り付けられるとともに、該第２ねじれ溝の先端部には穴外周側を切削加工する外刃チップが取り付けられ、該内刃チップおよび該外刃チップにより穴明け加工を行いながら該第１ねじれ溝および該第２ねじれ溝を経てシャンク側へ切り屑を排出するインデキサブル式ドリルのドリル本体において、
    　前記第１ねじれ溝および前記第２ねじれ溝は、硬化熱処理が施された後にボールエンドミルによる切削加工で鏡面仕上げされている
    　ことを特徴とするインデキサブル式ドリルのドリル本体。
  2. 　前記第１ねじれ溝および前記第２ねじれ溝の表面粗さは、前記鏡面仕上げにより算術平均粗さＲａが０．４μｍ以下で且つ最大高さ粗さＲｚが１．６μｍ以下とされている
    　ことを特徴とする請求項１に記載のインデキサブル式ドリルのドリル本体。
  3. 　前記第１ねじれ溝は、溝底径が軸方向において一定またはシャンク側へ向かうに従って大きくなる正勾配で設けられており、
    　前記第２ねじれ溝は、溝底径が軸方向においてシャンク側へ向かうに従って小さくなる負勾配で設けられている
    　ことを特徴とする請求項１または２に記載のインデキサブル式ドリルのドリル本体。
  4. 　前記第１ねじれ溝および前記第２ねじれ溝のドリル本体先端側には、それぞれ前記内刃チップおよび前記外刃チップを取り付けるために略直角に切り欠かれたチップ取付凹所が設けられているとともに、
    　少なくとも該内刃チップが取り付けられる側の前記チップ取付凹所の側壁には、断面円弧形状のチップブレーカーが前記ドリル本体の先端から前記第１ねじれ溝に達するように設けられている
    　ことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載のインデキサブル式ドリルのドリル本体。
  5. 　前記第１ねじれ溝および前記第２ねじれ溝の溝長Ｌが前記外刃チップの外径であるドリル径Ｄに対して４Ｄ以上の深穴加工用である
    　ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載のインデキサブル式ドリルのドリル本体。
  6. 　請求項１～５の何れか１項に記載のインデキサブル式ドリルのドリル本体の製造方法であって、
    　前記第１ねじれ溝および前記第２ねじれ溝をそれぞれボールエンドミルによる切削加工で粗取りする溝粗取り工程と、
    　該溝粗取り工程の後に焼入れおよび焼戻しによる硬化熱処理を行う熱処理工程と、
    　該熱処理工程の後に、前記溝粗取り工程で用いた同じボールエンドミルにより０．３ｍｍ以下の取り代で切削加工を行って前記第１ねじれ溝および前記第２ねじれ溝を鏡面仕上げする溝仕上げ工程と、
    　を有することを特徴とするインデキサブル式ドリルのドリル本体の製造方法。
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