JP2000052121A - 刃先処理したツイストドリル及びその刃先処理方法 - Google Patents

刃先処理したツイストドリル及びその刃先処理方法

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JP2000052121A
JP2000052121A JP21945498A JP21945498A JP2000052121A JP 2000052121 A JP2000052121 A JP 2000052121A JP 21945498 A JP21945498 A JP 21945498A JP 21945498 A JP21945498 A JP 21945498A JP 2000052121 A JP2000052121 A JP 2000052121A
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twist drill
cutting edge
drill
face
rake face
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JP21945498A
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Yusuke Iyori
裕介 井寄
Yoshihiro Kondo
芳弘 近藤
Atsushi Yukimura
淳 幸村
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Moldino Tool Engineering Ltd
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Hitachi Tool Engineering Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ツイストドリルの切れ刃処理を精密に行い、
切れ刃の安定性を高めたツイストドリルを提供すること
を目的とする。 【構成】 基体に硬質膜を被覆してなる曲線状切れ刃を
有するツイストドリルにおいて、前記切れ刃のすくい面
と逃げ面とが交叉する稜線を、前記基体に含まれる硬質
粒子が曲面状に成っていることを特徴とする曲面切れ刃
であり、またその形成方法として、前記研磨は研磨する
媒体を磁気により流動させることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本願発明は、ドリル、エンドミル
等の曲線状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
るドリルやエンドミルにおいては、特にこれら脆性材料
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
状に刃先処理している。(例として、特公平4−401
22号公報)。また、最近では、バリ取りの応用として
磁気を用いた研磨方法が検討され、バリ取り、金型の研
磨に用いられている。(例:機械と工具1996年9月
号、磁気研磨法の現状と課題)
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述のようにドリルや
エンドミルにおいては、外周刃はねじれ角を持たせて切
り屑処理や切削抵抗の分散の効果を上げている。用途に
応じて、超硬ドリルではねじれ角30度前後、エンドミ
ルではねじれ角10度〜60度程度のものが実用に用い
られている。これらねじれた外周刃の切り刃処理は従来
技術に記載したブラシホーニング等で行われているが、
機械的な研削では10000倍程度に拡大観察すると、
基体を構成する硬質粒子そのもののが浮き上がり、やが
ては脱落等を生じたり、または結合相部分を除去してし
まっている状態である。従って、もっと研削を弱く、ゆ
っくりと行えば、例えば、ラップするような方法で行え
ばより良い面の状態とすることができるが、上記のよう
にねじれた外周刃をラップすることは工業的には限界が
ある。
【0004】
【課題を解決するための手段】そのため、切り刃処理を
行う際の研削でかかる力を下げるとともに、効率的に行
える方法を検討した結果、磁気により研磨する方法で
は、用いる媒体を選択することにより、極めて微小な力
で、際限なく繰り返し研磨することを短時間で行えるこ
とができ、かつ、外周刃のような曲面状の切れ刃におい
ても均一に研磨することができる特徴を有することが分
かった。従って、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り刃部分を直面状と
Rの組み合わせ及び/又は曲面状に面取りするととも
に、すくなくともR部が鏡面及び/又は梨地状状である
ツイストドリルであり、その面取り量は、すくい面方向
で0.003〜0.03mm、逃げ面方向で0.002〜
0.02mmとし、面取り量の比が、すくい面/逃げ面
=1/2〜6/1である。更に皮膜として周期率表第4
a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MoS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。また、その刃先処理方法として、研磨する方法
を、研磨媒体を流動させつつ行うことに特徴を有するも
のであり、研磨媒体を流動、すなわち磁気や液体を介し
て動かしつつ研磨を行うことにより、3次元的な形状を
有する切り刃を均質に仕上げるられる。
【0005】
【作用】本発明者らの研究によれば、媒体を流動させる
研磨で得られる面は、ラップ定盤を用いて行うラップと
遜色のない鏡面及び/又梨地状はを得ることができ、ま
た、媒体の質、量、大きさ等を調整することにより、程
度のことなる様々な面を得ることができるものである。
まず、媒体を流動させるため、ドリルのように長い外周
刃を持つ場合でも先端側からシャンク側までほぼ均一に
切り刃処理を行える特徴がある。次に、媒体の種類を選
択することにより、例えば磁性媒体と非磁性媒体とを組
み合わせることにより研磨の効率を調整することができ
る。超硬やサーメットではダイヤモンドを用いないと研
磨できないため、磁性媒体としては鉄系の粉末と組み合
わせることにより行う事ができる。
【0006】更に、切れ刃稜線には硬質粒子、超硬合金
の場合にはWC粒子、(WTiTa)C等の粒子、Ti
CN基サーメットの場合にはTiCN粒子等が結合金
属、主にCo、Niに結合されて存在する。すくい面と
逃げ面が交叉する稜線はシャープなウエッジの様に成っ
ており、すくい面側、逃げ面側からダイヤモンドホイー
ル等で研磨されて加工される。その交差する部分は、両
面からの影響を受けるため、その稜線は凹凸が多く見受
けられる。刃先処理の形状および量は、これら研磨の影
響によるを除去する事により切り刃強化の効果を引き出
すことができる。そのため、すくい面方向の面取り量
は、0.003mm以下では、刃先処理の効果がなくチッ
ピングしやすく、また0.15mm以上でも、大径のツイ
ストドリルでは、一部効果があるものの一般的には、切
削抵抗増により、びびりや仕上面不良が発生しやすくな
るため、すくい面方向の面取り量をソリッドでは0.0
03〜0.06mm、径の大きなロー付けでは0.01〜
0.15mmとするものである。さらに、本発明を適用す
る対象として超硬合金製ソリッドまたはロー付形のツイ
ストドリルが最も効果があるが、高速度鋼製ツイストド
リルにおいても切刃研削加工後、1000〜3000番
の砥粒で刃先処理することにより、バリや切刃の研削熱
による低硬度部を除去し、その後、耐摩耗性硬質物質を
被覆する本発明は、従来の刃先処理を行なわず、従って
切刃に微細なバリ、欠け、研削痕、低硬度部などの有害
な状態のままで被覆処理したツイストドリルに比較し、
優れた切削性能を示すものである。以上のように、本発
明は、適切な刃先処理をし、切刃の有害状態を除去し、
切刃を強化したものに硬質物質を被覆処理したもので、
特に鋼切削での寿命増効果が大である。
【0007】請求の限定範囲につき以下実施例をあわせ
て詳述する。耐摩耗性の向上あるいは、低速切削時の構
成刃先などの生成を防止、及びボールツイストドリルな
ど切刃が非直線のもので集中しやすいために生じるすく
い面クレータ損傷の防止、などの目的として、Al2O
3、Si3N4、TiC、TiN、TiCN(炭窒化チタ
ン)Cr炭化物、CBN、ダイヤモンドなど公知の被覆
が被覆用硬質物質としては、本発明に適用できる。この
ときの被覆層構造は、前記硬質物質の群から選ばれた1
種を被覆したものでも、例えば第1層としてTiNを、
第2層としてAl2O3などを被覆した2層構造、さらに
は第1層と第2層の中間に両者の固溶体層を設け両者の
密着性を更に向上させた3層構造のものなどが本発明と
して効果があるが、被覆層の厚みは、全体として0.2
μ以下では効果が少なく、また20μ以上では、被覆層
が剥離しやすい。特に微小切込みを主体とする小径のツ
イストドリルにおいての被覆厚みは0.3〜2μが望ま
しい。以下に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WCW
C粉末、同1ミクロンのDC(WC/TiC=70/3
0)、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。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。
【0009】次に、このツイストドリルを磁気を用いて
流動させた場合、液体を介して流動させた場合及び比較
のため、機械的な研磨として従来技術に記載したブラシ
による刃先処理を用いて、様々に行った。磁気研磨後の
刃先の観察を図3に示す。図3は、FE−SEMで刃先
稜線を10000倍で観察したもので、磁気研磨により
基体を構成する粒子(WC粒子等)が観察できる程度に
研磨されている。更に、その稜線部には、尖った部分に
も係わらず、ラップの様に研磨された粒子が見られる。
図4は、液体を介して流動させた場合の刃先状態を示す
もので、梨地状に研磨された状態と成っている。それに
対し、比較のため行ったブラシによる刃先処理では、図
4に示すように研磨による凹凸が多数残り、研削痕が観
察されている。
【0010】次に、これら本発明例、比較例及び全くの
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60m/min、送り速度50
0mm/minで、穴深さ24mm(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(磁気及び液体)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、比較例では5本中2本チッピングを
生じ、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。
【0012】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。
【0013】
【発明の効果】本発明による曲面切れ刃を形成すると、
切り刃となる稜線の凹凸が減少し、ほぼラップ面に近い
状態の稜線が得られるため、切削時の安定性が増し、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。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、ツイストドリルの加工後の刃先状態を
観察した結果を示す。(倍率:3000倍)
【図2】図2は、本発明例(磁気)の刃先処理を行った
切れ刃の観察結果を示す。(倍率:10000倍)
【図3】図3は、本発明例(液体)の刃先処理を行った
切れ刃の観察結果を示す。(倍率:10000倍)
【図4】図4は、比較例(ブラシ)の刃先処理を行った
切れ刃の観察結果を示す。(倍率:10000倍)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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り刃部分を直面状と
    Rの組み合わせ及び/又は曲面状に面取りするととも
    に、すくなくともR部が鏡面状及び/又は梨地状である
    ことを特徴とする刃先処理したツイストドリル。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の刃先処理したツイストド
    リルにおいて、前記ツイストドリルの刃部・基体が超硬
    合金で形成されたツイストドリルであり、前記すくい面
    方向の面取り量を0.003〜0.03mm、逃げ面方向
    の面取り量を0.002〜0.02mmとし、面取り量の
    比が、すくい面/逃げ面=1/2〜6/1であることを
    特徴とする刃先処理したツイストドリル。
  3. 【請求項3】 請求項1乃至2記載の刃先処理したツイ
    ストドリルにおいて、前記ツイストドリルに被覆してな
    るとともに、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MoS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。
  4. 【請求項4】 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り刃部分を直面状と
    Rの組み合わせ及び/又は梨地状曲面状に面取りすると
    ともに、すくなくともR部が鏡面状及び/又は梨地状で
    あり、前記鏡面状及び/又は梨地状は研磨する媒体を流
    動させて行うことを特徴とする刃先処理したツイストド
    リル刃先処理方法。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の刃先処理したツイストド
    リル刃先処理方法において、前記媒体の流動を磁気によ
    り流動させることを特徴とする刃先処理したツイストド
    リル刃先処理方法。
  6. 【請求項6】 請求項4記載の刃先処理したツイストド
    リル刃先処理方法において、前記媒体の流動を液体を介
    して流動させることを特徴とする刃先処理したツイスト
    ドリル刃先処理方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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