JP2000052118A - 刃先処理した被覆ツイストドリル - Google Patents
刃先処理した被覆ツイストドリルInfo
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- JP2000052118A JP2000052118A JP22257398A JP22257398A JP2000052118A JP 2000052118 A JP2000052118 A JP 2000052118A JP 22257398 A JP22257398 A JP 22257398A JP 22257398 A JP22257398 A JP 22257398A JP 2000052118 A JP2000052118 A JP 2000052118A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明では、被覆ツイストドリルの刃先の安
定性、特に切削初期におけるチッピング、欠け等のトラ
ブルを減少させた被覆ツイストドリルを提供することを
目的とする。 【構成】 回転軸を中心とする円筒面上または円錐面上
に螺旋状の切り刃を有する被覆ツイストドリルにおい
て、すくい面と逃げ面の交差する切れ刃部分及び／又は
その近傍の皮膜に凹状部を、より具体的には、略Ｖ字
状、及びその凸部を円弧状の形状とした。
定性、特に切削初期におけるチッピング、欠け等のトラ
ブルを減少させた被覆ツイストドリルを提供することを
目的とする。 【構成】 回転軸を中心とする円筒面上または円錐面上
に螺旋状の切り刃を有する被覆ツイストドリルにおい
て、すくい面と逃げ面の交差する切れ刃部分及び／又は
その近傍の皮膜に凹状部を、より具体的には、略Ｖ字
状、及びその凸部を円弧状の形状とした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は、ツイストドリル等の
切れ刃の刃先処理に関する。
切れ刃の刃先処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】超硬合金やＴｉＣＮ基サーメットからな
るツイストドリルは、用途に応じてねじれ角３０度前後
のものが実用に用いられ、これら脆性材料では、工具先
端の切れ刃形状は極めて重要であり、様々な提案がなさ
れている。例えば、ブラシ等で刃先を曲面状に処理して
いる。（例として、特公平４−４０１２２号公報） 更に、被覆後の膜厚等はフラットな面で測定しており、
切れ刃そのものが同様なプロファイルとなっているかは
あまり論じられていない。例えば、特開昭５９−２１９
１２２号公報にはスローアウェイチップの例ではある
が、切れ刃部が成膜により厚くなり（第３図）、そのま
ま使用できないため、研削により除去した例が有る。
（第５図等）
るツイストドリルは、用途に応じてねじれ角３０度前後
のものが実用に用いられ、これら脆性材料では、工具先
端の切れ刃形状は極めて重要であり、様々な提案がなさ
れている。例えば、ブラシ等で刃先を曲面状に処理して
いる。（例として、特公平４−４０１２２号公報） 更に、被覆後の膜厚等はフラットな面で測定しており、
切れ刃そのものが同様なプロファイルとなっているかは
あまり論じられていない。例えば、特開昭５９−２１９
１２２号公報にはスローアウェイチップの例ではある
が、切れ刃部が成膜により厚くなり（第３図）、そのま
ま使用できないため、研削により除去した例が有る。
（第５図等）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように被覆後研削等で除去することは、より厚い膜を製
作し、それを研削により除去する等コスト高となる等の
問題がある。また、ツイストドリルではねじれた切れ刃
であるため被覆後の研削では研削後の状態を一定に保つ
ことが困難である。
ように被覆後研削等で除去することは、より厚い膜を製
作し、それを研削により除去する等コスト高となる等の
問題がある。また、ツイストドリルではねじれた切れ刃
であるため被覆後の研削では研削後の状態を一定に保つ
ことが困難である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そのため、本願発明にお
いては、その刃先処理を蒸着時、またＰＶＤ処理にて行
い、切れ刃部分の形状を被覆処理にて行うものである。
従って、本願発明では、回転軸を中心とする円筒面上ま
たは円錐面上に螺旋状の切り刃を有する被覆ツイストド
リルにおいて、すくい面と逃げ面の交差する切れ刃部分
及び／又はその近傍の皮膜を凹状に、より具体的には、
略Ｖ字状に、更にその凸部を円弧状の形状としたもので
ある。また、膜としては周期率表第４ａ族遷移金属また
はＡｌの炭化物、窒化物、酸化物、硬質窒化硼素、硬質
炭素さらにこれらの固容体または混合体からなる群のう
ちから選ばれた１種または２種以上の硬質性膜及び／又
は硫化物等の潤滑性膜を１層または２層以上の多層で
０. ２〜２０μの厚みで被覆したものである。
いては、その刃先処理を蒸着時、またＰＶＤ処理にて行
い、切れ刃部分の形状を被覆処理にて行うものである。
従って、本願発明では、回転軸を中心とする円筒面上ま
たは円錐面上に螺旋状の切り刃を有する被覆ツイストド
リルにおいて、すくい面と逃げ面の交差する切れ刃部分
及び／又はその近傍の皮膜を凹状に、より具体的には、
略Ｖ字状に、更にその凸部を円弧状の形状としたもので
ある。また、膜としては周期率表第４ａ族遷移金属また
はＡｌの炭化物、窒化物、酸化物、硬質窒化硼素、硬質
炭素さらにこれらの固容体または混合体からなる群のう
ちから選ばれた１種または２種以上の硬質性膜及び／又
は硫化物等の潤滑性膜を１層または２層以上の多層で
０. ２〜２０μの厚みで被覆したものである。
【０００５】
【作用】本発明者らの研究によれば、物理蒸着法、特に
カソードを用いたアークイオンプレーティング法では、
そのエネルギーが高いため、二次スパッタ現象もより大
きなものとなり、この二次スパッタ現象を利用すること
により刃先処理を行うものである。この二次スパッタ現
象は、通常の蒸着時でも部分的に生じており、コーティ
ングパラメーターを調整することにより、例えばサブス
トレートに掛ける電圧を大きなマイナス電圧とすること
等により調整することもできるし、成膜後に同様に処理
しても良い。
カソードを用いたアークイオンプレーティング法では、
そのエネルギーが高いため、二次スパッタ現象もより大
きなものとなり、この二次スパッタ現象を利用すること
により刃先処理を行うものである。この二次スパッタ現
象は、通常の蒸着時でも部分的に生じており、コーティ
ングパラメーターを調整することにより、例えばサブス
トレートに掛ける電圧を大きなマイナス電圧とすること
等により調整することもできるし、成膜後に同様に処理
しても良い。
【０００６】通常のコーティングパラメーターでは成膜
後の断面では図１の略記するように平面と同じか、やや
厚くなる傾向がある。この原因としては、切れ刃稜線が
シャープに尖っているためバイアス電圧が平面部より高
くなり、イオン化された蒸着物質が集まる傾向にあるた
めと考えられる。しかし、バイアス電圧を高くすると蒸
着と同時に一部二次スパッタを生じ、蒸着された膜の一
部がはじき出される様になる。その場合には、切れ刃稜
線に集中的に生じ、すくい面や逃げ面のような平面部で
はほとんど生じない。従って、被覆されたツイストドリ
ルを軸直角断面で観察すると、本来図１に示したように
成る膜厚が、図２に示す如く、尖った部分のみ除去さ
れ、凹状部が観察される。
後の断面では図１の略記するように平面と同じか、やや
厚くなる傾向がある。この原因としては、切れ刃稜線が
シャープに尖っているためバイアス電圧が平面部より高
くなり、イオン化された蒸着物質が集まる傾向にあるた
めと考えられる。しかし、バイアス電圧を高くすると蒸
着と同時に一部二次スパッタを生じ、蒸着された膜の一
部がはじき出される様になる。その場合には、切れ刃稜
線に集中的に生じ、すくい面や逃げ面のような平面部で
はほとんど生じない。従って、被覆されたツイストドリ
ルを軸直角断面で観察すると、本来図１に示したように
成る膜厚が、図２に示す如く、尖った部分のみ除去さ
れ、凹状部が観察される。
【０００７】また、従来技術に記載した如く、刃先を曲
面状に刃先処理したものに被覆すると、同様に図３に示
すように、略Ｖ字の角度がより大きくなり、二次スパッ
タが膜の先端部からＶ字状に生じた後、膜の尖った部分
でも生じ円弧状に形成されていることが解る。曲面状に
刃先処理は０．００３〜０．０５ｍｍ程度行われ、切刃
に微細なバリ、欠け、研削痕、低硬度部などの有害な状
態を除去し、切刃を強化しており、特に鋼切削での寿命
増効果が大である。次に、異なる膜質を多層に組み合わ
せた場合には、上の層のみが二次スパッタされ、下の層
にはほとんど影響がない等の特異な現象が見られた。そ
れを略図にて図４に示す。以下、実施例に基づき本発明
を詳細に説明する。
面状に刃先処理したものに被覆すると、同様に図３に示
すように、略Ｖ字の角度がより大きくなり、二次スパッ
タが膜の先端部からＶ字状に生じた後、膜の尖った部分
でも生じ円弧状に形成されていることが解る。曲面状に
刃先処理は０．００３〜０．０５ｍｍ程度行われ、切刃
に微細なバリ、欠け、研削痕、低硬度部などの有害な状
態を除去し、切刃を強化しており、特に鋼切削での寿命
増効果が大である。次に、異なる膜質を多層に組み合わ
せた場合には、上の層のみが二次スパッタされ、下の層
にはほとんど影響がない等の特異な現象が見られた。そ
れを略図にて図４に示す。以下、実施例に基づき本発明
を詳細に説明する。
【０００８】
【実施例】市販の平均粒径０．５ミクロン程度のＷＣ粉
末及び同１ミクロンのＣｏ粉末を用いアトライターでア
ルコール中６時間混合し、超微粒子超硬合金を用いて、
ねじれ角３０度の超硬合金製ツイストドリルを製作し
た。次に、このツイストドリルをカソード式のアークイ
オンブレーティングにて装着し、まずヒータでサブスト
レートの温度を５００度に加熱し、保持した状態で、サ
ブストレートに−１００Ｖのバイアス電圧を印加し、装
置内に高純度窒素ガスを３×１０−２Ｔｏｒｒまで導入
し、アーク放電を開始し、サブストレート表面にＴｉＡ
ｌＮ膜を形成した。被覆したツイストドリルの軸直角断
面をＳＥＭにて観察した。その結果、前述の図２の様に
凹状に二次スパッタにより、本来尖った部分となるべき
稜線が、凹状に凹んだものとなっていた。
末及び同１ミクロンのＣｏ粉末を用いアトライターでア
ルコール中６時間混合し、超微粒子超硬合金を用いて、
ねじれ角３０度の超硬合金製ツイストドリルを製作し
た。次に、このツイストドリルをカソード式のアークイ
オンブレーティングにて装着し、まずヒータでサブスト
レートの温度を５００度に加熱し、保持した状態で、サ
ブストレートに−１００Ｖのバイアス電圧を印加し、装
置内に高純度窒素ガスを３×１０−２Ｔｏｒｒまで導入
し、アーク放電を開始し、サブストレート表面にＴｉＡ
ｌＮ膜を形成した。被覆したツイストドリルの軸直角断
面をＳＥＭにて観察した。その結果、前述の図２の様に
凹状に二次スパッタにより、本来尖った部分となるべき
稜線が、凹状に凹んだものとなっていた。
【０００９】このツイストドリルのねじれた刃先の観察
を図１に示す。この図１の様な切り刃では、切削時に特
に機械的衝撃の加わるドリルの先端ではチッピングを生
じたり、甚だしい場合には欠けたりする場合がある。次
に、これら本発明例と全くの無処理品をそれぞれ５本被
覆し、切削試験を行った。切削試験は使用初期の切り刃
の安定性を見るため、高速、高送りの条件を選択し、各
々５本試験してその結果により判断した。切削諸元は、
被削財ＳＣＭ４４０（焼鈍材）を用いて、切削速度６０
ｍ／ｍｉｎ、送り速度５００ｍｍ／ｍｉｎで、穴深さ２
４ｍｍ（ドリル径の３倍）の穴加工を水溶性切削油を用
いて行った。
を図１に示す。この図１の様な切り刃では、切削時に特
に機械的衝撃の加わるドリルの先端ではチッピングを生
じたり、甚だしい場合には欠けたりする場合がある。次
に、これら本発明例と全くの無処理品をそれぞれ５本被
覆し、切削試験を行った。切削試験は使用初期の切り刃
の安定性を見るため、高速、高送りの条件を選択し、各
々５本試験してその結果により判断した。切削諸元は、
被削財ＳＣＭ４４０（焼鈍材）を用いて、切削速度６０
ｍ／ｍｉｎ、送り速度５００ｍｍ／ｍｉｎで、穴深さ２
４ｍｍ（ドリル径の３倍）の穴加工を水溶性切削油を用
いて行った。
【００１１】その結果、本発明例では、５本中先端刃と
外周刃の交叉する領域で偶発的に生じた欠損はがなく、
また無処理品では５本中５本にチッピングが観察され
た。切削初期の切れ刃は、薄い膜では剥離等の損傷が生
じにくい傾向にあるが、本願のように凹状部とした場合
にも、膜そのものは厚さは薄いため、更に、すくい面と
逃げ面の膜が続いていないため剥離等を生じないものと
考えられる。更に本発明例のツイストドリルを用いて試
験を継続した結果、５００穴加工後では両者とも摩耗量
の増加に伴い、皮膜が摩耗により基体自体が切り屑と接
触するようになったが、外周との交叉部も正常な摩耗を
示し、更に加工を継続し、３０００穴まで加工し、ツイ
ストドリルの先端部を観察すると、ドリルのシンニング
刃、直線刃付近はまだ正常な摩耗であるが、ドリル先端
部と外周の交叉部は塑性変形はしておらず、継続可能な
寿命であった。このことは、すくい面、逃げ面部は通常
の膜厚であり、凹状部を設けても耐摩耗性にはほとんど
影響しないことが解った。
外周刃の交叉する領域で偶発的に生じた欠損はがなく、
また無処理品では５本中５本にチッピングが観察され
た。切削初期の切れ刃は、薄い膜では剥離等の損傷が生
じにくい傾向にあるが、本願のように凹状部とした場合
にも、膜そのものは厚さは薄いため、更に、すくい面と
逃げ面の膜が続いていないため剥離等を生じないものと
考えられる。更に本発明例のツイストドリルを用いて試
験を継続した結果、５００穴加工後では両者とも摩耗量
の増加に伴い、皮膜が摩耗により基体自体が切り屑と接
触するようになったが、外周との交叉部も正常な摩耗を
示し、更に加工を継続し、３０００穴まで加工し、ツイ
ストドリルの先端部を観察すると、ドリルのシンニング
刃、直線刃付近はまだ正常な摩耗であるが、ドリル先端
部と外周の交叉部は塑性変形はしておらず、継続可能な
寿命であった。このことは、すくい面、逃げ面部は通常
の膜厚であり、凹状部を設けても耐摩耗性にはほとんど
影響しないことが解った。
【００１１】次に、ブラシによる刃先処理を行い、切れ
刃を凸円弧状に丸めたツイストドリルを製作して、同様
なパラメーターで被覆した。また被覆の後半部分ではバ
イアス電圧を大きく設定した。その結果、図３で述べた
ように、更に二次スパッタにより尖った部分が減少し
た。次に、これも前記同様な切削緒言で試験した。その
結果、本発明例（円弧状刃先）では、５本中、先端刃と
外周刃の交叉する領域で偶発的に生じた欠損はがなく良
好な摩耗状態を示した。
刃を凸円弧状に丸めたツイストドリルを製作して、同様
なパラメーターで被覆した。また被覆の後半部分ではバ
イアス電圧を大きく設定した。その結果、図３で述べた
ように、更に二次スパッタにより尖った部分が減少し
た。次に、これも前記同様な切削緒言で試験した。その
結果、本発明例（円弧状刃先）では、５本中、先端刃と
外周刃の交叉する領域で偶発的に生じた欠損はがなく良
好な摩耗状態を示した。
【００１２】更に、本発明例として、多層被覆において
試験した。基体表面にＴｉＮ膜を蒸着後、ＴｉＡｌＮ膜
を蒸着した。ＴｉＮ層はカソード式のアークイオンブレ
ーティングにて装着し、まずヒータでサブストレートの
温度を４５０度に加熱し、保持した状態で、サブストレ
ートに−７０Ｖのバイアス電圧を印加し、装置内に高純
度窒素ガスを３×１０−２Ｔｏｒｒまで導入し、Ｔｉタ
ーゲットにアーク放電を開始し、サブストレート表面に
ＴｉＮ膜を形成した。次いで、ターゲットをＴｉとＡｌ
の両者を用いて被覆した。ＴｉＡｌＮ膜を成膜するパラ
メーターではＴｉＮ膜は二次スパッタされず、図４に示
した如く、ＴｉＮ層は二次スパッタされずに、ＴｉＡｌ
Ｎ膜のみが二次スパッタ膜により凹状になっている。
試験した。基体表面にＴｉＮ膜を蒸着後、ＴｉＡｌＮ膜
を蒸着した。ＴｉＮ層はカソード式のアークイオンブレ
ーティングにて装着し、まずヒータでサブストレートの
温度を４５０度に加熱し、保持した状態で、サブストレ
ートに−７０Ｖのバイアス電圧を印加し、装置内に高純
度窒素ガスを３×１０−２Ｔｏｒｒまで導入し、Ｔｉタ
ーゲットにアーク放電を開始し、サブストレート表面に
ＴｉＮ膜を形成した。次いで、ターゲットをＴｉとＡｌ
の両者を用いて被覆した。ＴｉＡｌＮ膜を成膜するパラ
メーターではＴｉＮ膜は二次スパッタされず、図４に示
した如く、ＴｉＮ層は二次スパッタされずに、ＴｉＡｌ
Ｎ膜のみが二次スパッタ膜により凹状になっている。
【００１３】
【発明の効果】本発明による成膜を施したツイストドリ
ルは、切り刃となる稜線が凹状になっているため、切削
初期における安定性が良く、剥離、チッピング、欠け等
のトラブルを減少させることが分かった。更に、また直
線状の切れ刃を有する切削工具に限らず、一般の工具に
おいてもその効果は同様であることは言うまでもない。
ルは、切り刃となる稜線が凹状になっているため、切削
初期における安定性が良く、剥離、チッピング、欠け等
のトラブルを減少させることが分かった。更に、また直
線状の切れ刃を有する切削工具に限らず、一般の工具に
おいてもその効果は同様であることは言うまでもない。
【図１】図１は、ツイストドリルの軸直角断面の刃先状
態を模式的に示す。
態を模式的に示す。
【図２】図２は、本発明例の切れ刃を模式的にを示す。
【図３】図３は、本発明例の他の実施例の切れ刃を模式
的に示す。
的に示す。
【図４】図４は、本発明例の層膜で行った場合の例を模
式的に示す。
式的に示す。
１ サブストレート ２ すくい面 ３ 逃げ面 ４ 切れ刃稜線 ５ 膜 ６ 凹状部 ７ 凸部 ８ 下層 ９ 上層
Claims (4)
- 【請求項１】 回転軸を中心とする円筒面上または円錐
面上に螺旋状の切り刃を有する被覆ツイストドリルにお
いて、すくい面と逃げ面の交差する切れ刃部分及び／又
はその近傍の皮膜に凹状部を設けたことを特徴とする刃
先処理した被覆ツイストドリル。 - 【請求項２】 請求項１記載の刃先処理した被覆ツイス
トドリルにおいて、前記凹状部が略Ｖ字状であること特
徴とする刃先処理した被覆ツイストドリル。 - 【請求項３】 請求項２記載の刃先処理した被覆ツイス
トドリルにおいて、前記略Ｖ字状の凸部を円弧状にした
ことを特徴とする刃先処理した被覆ツイストドリル。 - 【請求項４】 請求項１乃至３記載の刃先処理した被覆
ツイストドリルにおいて、前記被覆層が周期率表第４ａ
族遷移金属またはＡｌの炭化物、窒化物、酸化物、硬質
窒化硼素、硬質炭素さらにこれらの固容体または混合体
からなる群のうちから選ばれた１種または２種以上の硬
質性膜及び／又は硫化物等の潤滑性膜を１層または２層
以上の多層で０. ２〜２０μの厚みで被覆した事を特徴
とする刃先処理したツイストドリル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22257398A JP2000052118A (ja) | 1998-08-06 | 1998-08-06 | 刃先処理した被覆ツイストドリル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22257398A JP2000052118A (ja) | 1998-08-06 | 1998-08-06 | 刃先処理した被覆ツイストドリル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000052118A true JP2000052118A (ja) | 2000-02-22 |
Family
ID=16784594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22257398A Pending JP2000052118A (ja) | 1998-08-06 | 1998-08-06 | 刃先処理した被覆ツイストドリル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000052118A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120251253A1 (en) * | 2011-03-30 | 2012-10-04 | Makotoloy Co., Ltd. | Cutting tool |
| CN115008550A (zh) * | 2022-06-16 | 2022-09-06 | 深圳市金洲精工科技股份有限公司 | 一种涂层钻孔工具及其用途 |
-
1998
- 1998-08-06 JP JP22257398A patent/JP2000052118A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120251253A1 (en) * | 2011-03-30 | 2012-10-04 | Makotoloy Co., Ltd. | Cutting tool |
| US9656328B2 (en) * | 2011-03-30 | 2017-05-23 | Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha | Cutting tool |
| CN115008550A (zh) * | 2022-06-16 | 2022-09-06 | 深圳市金洲精工科技股份有限公司 | 一种涂层钻孔工具及其用途 |
| CN115008550B (zh) * | 2022-06-16 | 2024-03-19 | 深圳市金洲精工科技股份有限公司 | 一种涂层钻孔工具及其用途 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040813 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20050106 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050114 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050831 |