JP2001300808A

JP2001300808A - ツイストドリル

Info

Publication number: JP2001300808A
Application number: JP2001035184A
Authority: JP
Inventors: Tokuhide Onizuka; 徳英鬼塚; Takenori Shimizu; 武則清水; Isao Yokota; 勲横田
Original assignee: Hitachi Tool Engineering Ltd
Current assignee: Moldino Tool Engineering Ltd
Priority date: 2000-02-15
Filing date: 2001-02-13
Publication date: 2001-10-30

Abstract

(57)【要約】【目的】ステンレス鋼の様に比較的延性のある被削材
の穴明け加工に際して、２５ｍ以上の高速切削におい
て、外周部の溶着、圧着を防止し、耐久性に優れたツイ
ストドリルを提供することを目的とする。【構成】被覆した超硬質合金製からなるツイストドリ
ルにおいて、ねじれ角を３５度〜４５度の強ねじれ角と
し、該ドリルの先端視で、先端切れ刃をを凸状とし、か
つ、該凸状部の最凸部とシンニング刃とを結ぶ仮想線に
対して、先端切れ刃を刃径の１〜１０％回転方向後方側
に設け、シンニング刃をＸ型に設けることにより構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、延性のある被削材、
例えば、軟鋼、ステンレス鋼等の難削材の穴明け工具に
関し、特に高速度工具鋼を用いたステンレス鋼の穴開け
工具にする。

【０００２】

【従来の技術】従来、延性のある被削材、特にステンレ
ス鋼の穴あけ工具には多種多様なドリルが提案されてい
る。ステンレス鋼の穴加工においては、図１に示すよう
な、３０度前後のねじれ角を有する一般的なツイストド
リルでも切削できるが、加工硬化するために削りにく
く、切屑が分断されにくいという特性があり、切屑排出
性（切削動力）や穴精度（拡大代、特に被削材の入口で
の拡大代）が悪くなるという欠点がある。しかも、切削
点の温度を下げ、工具寿命の延長を図り、切削抵抗を下
げるため、切屑排出溝のねじれ角は３０度前後と大きく
設定されている。これを改良したものに特開平９−１１
０１５号公報に記載の穴あけ工具が有る。特開平９−１
１０１５号公報には、先端切れ刃のみ、ねじれ角を大き
くし、切れ味は良くした例である。

【０００３】更に、ステンレス鋼を切削する際のチゼル
部の形状は、前記と同じ理由により、シャープな形状で
あるＸ型シンニングが用いられるが、切削抵抗の軽減や
求心性の向上を目的にＸ型シンニングを改良してその段
差を無くし、スムーズな切屑排出が行えるようにした特
開平１１−２６７９１２号の例が有る。また、先端切れ
刃も凹状として、切り屑処理性を高めている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ステン
レス鋼等の穴あけ加工では切削速度が速くなると極端に
短寿命となりやすく、例えば、図１のようなドリルでは
低速高送りである１０ｍ程度の切削速度では１００〜１
５０穴程度の加工が行えるが、３０ｍ前後の切削速度で
は１穴も加工できずに折損する。同様に、特開平９−１
１０１５号公報、特開平１１−２６７９１２号の様な例
でも、切削速度の影響を受ける外周側は寿命が短くな
り、特に特開平１１−２６７９１２号では、外周側との
繋ぎ部が尖っている分強度が低下するため、チッピング
等を生じやすく、能率を高めることが難しいのが現状で
ある。

【０００５】上記課題を解決するために、本願発明で
は、ステンレス鋼の様に比較的延性のある被削材の穴明
け加工に際して、より一層のシャープエツジな刃型を適
用し、２５ｍ以上の高速切削において、外周部の溶着、
圧着を防止し、耐久性に優れたツイストドリルを提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による穴明け工具
は、被覆した超硬質合金製からなるツイストドリルにお
いて、ねじれ角を３５度〜４５度の強ねじれ角とし、該
ドリルの先端視で、先端切れ刃をを凸状とし、かつ、該
凸状部の最凸部とシンニング刃とを結ぶ仮想線に対し
て、先端切れ刃を刃径の１〜１０％回転方向後方側に設
け、シンニング刃をＸ型に設けたものである。

【０００７】図３〜図５を参照して説明する。先ず、軸
方向すくい角であるねじれ角は、大きく採れば切れ味を
よくできるが、その反面、強度が低下する。ねじれ角が
３５度未満だと切削抵抗が大きく拡大代が大きくなり、
穴精度が低下し、ねじれ角が４５度を超えると、切り屑
排出の妨げになるため３５度〜４５度の範囲とした。ま
た、その強度の低下を径方向すくい角である先端切れ刃
との繋ぎかたで、図４に示すように凸状部から滑らかに
繋ぐことにより、強度低下を補い、十分な刃先強度を得
られるようにし、更には、強度をより確実なものとする
ため、超硬合金製のツイストドリルで行われているよう
なホーニング処理を行っても良い。ホーニング処理は、
超硬合金のような脆性材料で製作されるツイストドリル
に用いられているが、高速度工具鋼製のドリルではほと
んど適用された例がない。高速度工具鋼工具は、強度が
高く、シャープな刃型を採用しても、チッピング等を生
じにくいが、３５度〜４５度の強ねじれとなると、その
切れ刃の一部にホーニング処理、例えば、加工変質層の
除去、研磨による傷、条痕等の除去を行うことにより、
プラス面の方が大きくなる。

【０００８】次に、凸部からシンニング切れ刃迄の先端
切れは、切削抵抗の分散、軽減や切り屑の拘束に影響す
るため、該凸状部の最凸部とシンニング刃とを結ぶ仮想
線に対して、先端切れ刃を刃径の１〜１０％回転方向後
方側に設ける。先端切れ刃を刃径の１〜１０％回転方向
後方側としたのは、刃径の１％未満では、直線状切れ刃
と同様、切り屑の生成に関して効果がなく、また、刃径
の１０％を超えると、相対的にランド幅の肉厚が薄くな
り、強度的に劣るため、刃径の１〜１０％の範囲とし
た。最凸部の位置は、径の９８％〜シンニング刃の端部
の間の任意の位置でよいか、好ましくは、径の７０〜９
８％である。９８％を超えると、外周端との繋ぎ部に十
分な余裕がとれず、曲面状につなぐことが難しくなる。
また、７０％未満では、シンニング刃との繋ぎが滑らか
に行えないためである。更に、最凸部の形状は緩やかな
曲線状に設けると良い。この際、図５に示すように定義
する。径の０．５％未満では、実質的な作用が少なく、
また径の２０％を超えると、凸部が出過ぎるため、径の
０．５〜２０％とした。この凸部の位置、差により切り
屑の移動する方向を軸方向により拘束することができ
る。

【０００９】次に、図８に示すようにＸ型シンニング刃
の開き角度９を８０度以上としたのは、切り屑処理性を
高めるため、より大きな角度とした。更に、図９に示す
シンニング刃の軸方向すくい角１０は、−２度〜−１０
度とし、シンニング刃の強度を高め、切り屑の排出をス
ムーズに行える様に行った。特に、シンニング部と切り
屑排出溝とを滑らかに結ぶことは重要であり、ステンレ
ス鋼等の切削では溶着や圧着の原因ともなる。また、図
１０に示す、Ｘ型シンニング刃の頂点と先端切れ刃の外
周端の軸方向長さ１１を径の４０％以上とすることによ
り、切り屑排出のスペースを十分にとることができ切り
屑を排出させることができる。ドリルの芯厚は、０．１
５Ｄ〜０．２５Ｄの範囲とした。０．１５Ｄ未満では工
具剛性が不足して、穴加工時の被削材入口の拡大代の精
度が悪くなり、０．２５Ｄを越えると溝自体のスペース
を狭くなりすぎるため、壁との接触が増え、切削抵抗が
大きくなると共に切屑排出性が悪くなり、切屑詰まりを
起し易くなるめである。更に、溝幅比は（断面図におけ
る、切屑排出溝の溝幅を工具外周長さで除し、百分率で
表す。）５５〜７０％とした。ここで、溝幅比５５％未
満では、強ねじれと相まって溝幅が狭くなり切屑詰まり
を引き起こすことになり、７０％を超えると、溝幅が広
い分、切屑処理が不安定となり、特に切り屑が伸び勝手
となり、制御しずらく、切削動力が不安定になるため、
溝幅比は５５〜７０％の範囲とした。更に、大きな溝幅
比は、溝のヒール部の形状により調整することもでき
る。ヒール部の先端を円弧状に形成することにより、溝
幅比を大きくとり、前述のような切り屑の内壁との接触
を少なめることができる。

【００１０】本発明のツイストドリルは、高速度鋼を用
いて説明してきたが、より好ましくは粉末ハイスのほう
が良い。通常の溶製ハイスに比して炭化物の粒度が細か
いため、ねじれ角が強い本発明のドリルには好都合であ
る。また、溶製ハイスでもねじれを生かし、ホーニング
の大小により適用することができる。更に、ステンレス
鋼等の延性に富む材料には被覆が必須なものであり、本
発明においても公知な被膜、例えばＴｉＮやＴｉＡｌＮ
等の物理蒸着法を用いて行われる膜が適している。特
に、切り屑の溶着や圧着を生じやすい先端切れ刃のチゼ
ル近傍には、潤滑性にとむ２硫化モリブデンや固体潤滑
剤等の被膜も有効である。

【００１１】３５〜４５度のねじれ角を採用することに
より、切れ味がよく高い穴精度が得られる。更に、穴精
度をより高めるため、シンニング形状をより求心性の高
い形状とした。図５の先端視の様に、シンニング角度を
大きく採り、図４に示すように、軸方向のすくい角を−
５度以上の負角とし、刃溝まで十分な距離を、滑らかに
結ぶように設けることにより、切り屑のつまりを防止
し、上記先端切れ刃の凸状の作用と相まって、軸方向後
方に排出される。以下、実施例に基づき、本発明を具体
的に説明する。

【００１２】

【実施例】図３は、本発明の実施例によるドリルの正面
図、図４は、図３に示すドリルの９０度回転させた上面
図、図５は、図３の先端視である。本実施例によるツイ
ストドリル１は、高速度鋼（粉末ハイス）製、刃径６ｍ
ｍ、２枚刃、ねじれ角２は４０度で、ＴｉＡｌＮを被覆
した。図５に示すように、軸線Ｏの周りの先端切れ刃３
には凸部４が設けられ、最凸部５との差６は径の３％で
ある。また、先端切れ刃３の外周端７は滑らかに繋ぎ、
切屑排出溝８が形成されている。先端切れ刃のシンニン
グは、Ｘ型とし、その角度を大きくとり、更に図４に示
すように、シンニングの軸方向後方へ径の７０％の長さ
とした。

【００１３】次に、本発明によるドリル、図１に示すね
じれ角３０度の従来ドリル１、図２に示す従来ドリル２
とについて、各種被削材の切削性能に関する試験を行っ
た。尚、従来ドリルは、同一径でＴｉＡｌＮ被覆を行っ
た。切削試験にあたっては、被削材として、ＳＵＳ３０
４を用い、穴加工深さ３Ｄとし、切削油剤は水溶性のエ
マルジョンタイプを用い、切削速度３０ｍ／ｍｉｎ、送
り量０．１５ｍｍ／ｒｅｖで行い、切れ刃のチッピング
状態、摩耗量・摩耗状態を一定数ごとに確認し、穴あけ
を継続した。また、１穴目の加工で拡大代を測定し、更
に、定常摩耗域で測定した。先ず、１穴目で、本発明例
のドリルは、切り屑形態としては処理性の良いカールさ
れた切り屑が得られ、１穴目の拡大代は、入り口、中央
とも０．０２ｍｍと良好であり、チッピングもなく正常
な摩耗を示したが、従来例１では切削速度が速すぎるた
め、１穴も加工できずに寿命となった。従来例２のドリ
ルも、外周側部にチッピングを生じた。そのため拡大代
は、０．０８ｍｍと大きくなった。更に、穴あけ試験を
継続した結果、１００穴目で、本発明例のドリルは、１
穴目の状態が継続し、逃げ面最大摩耗もＶＢｍａｘで
０．０８ｍｍ、正常な摩耗であつたが、従来例２のドリ
ルでは、外周端のチッピングが大きくなり、試験を止め
た。１００穴加工における拡大代は、本発明例０．０２
ｍｍに対し、従来例２は０．０８ｍｍであった。

【００１４】更に、試験を継続し、２００穴、４００
穴、６００穴で、徐々に溶着がみられるようになり、８
００穴加工でその一部が脱落したため、逃げ面最大摩耗
量が０．３ｍｍを越えたため、切削試験を止めた。８０
０穴加工での拡大代も０．０２ｍｍと良好であった。

【００１５】次に、先の実施例で用いた本発明例のねじ
れ角、凸部、ホーニング等を変化させて、同様に切削試
験を行った。先ず、ねじれ角を、３５度、３８度、４０
度、４５度、比較例１として５０度のものを製作した。
切削試験の結果、１穴目で、正常な摩耗は、ねじれ角３
５度のみで、他の３８度〜５０度のドリルはチッピング
を生じた。そのため、３８度〜５０度の本発明例、比較
例にホーニング処理を図７に示すように磁気研磨にて実
施した。ホーニング処理量は、ねじれ角に対応して変化
させた。それらを同様に切削試験を行った。１穴目での
チッピング等の防止は、ねじれ角３８度の本発明例〜比
較例まで、ホーニングを行うことにより防止でき、その
処理量としては０．００３〜０．０２ｍｍ程度の丸ホー
ニングで十分な効果が確認できた。試験を継続し、更に
１００、２００穴と増やしていくに従い、大きなホーニ
ング量のものでは摩耗量が大きく拡大代が大きな数値と
なった。

【００１６】次に、最凸部の位置４０％の試料を用い
て、差６を径の０．５％、２％、３％、４％、５％、１
０％の試料を製作し、同様に切削試験を行った。その結
果、１穴目で欠損を生じたのは、１０％の差６を設けた
試料のみで他は正常な摩耗を示した。凸部が出っ張りす
ぎているため欠損した。更に試験を継続し、１００穴加
工では、差６が５％の試料で凸部の摩耗が大きくなり、
溶着が認められた。他の試料は正常な摩耗を示した。更
に、５００穴まで試験を継続すると、差６が０．５％の
試料で、切り屑形態が変化し、連続する切り屑が排出さ
れようになった。他の試料は正常な摩耗を示した。

【００１７】尚、上述の実施例においては高速度鋼を用
いて説明したが、これに限定されることなく、超硬ソリ
ッドタイプやスローアウェイタイプのドリル等であって
も、同様に本発明を適用できる。

【００１８】

【発明の効果】上記のように、本発明に係る穴明け工具
を用いることにより、切削抵抗が小さく、穴精度（拡大
代）の良い加工が行え、また、ホーニング処理との組み
合わせにより摩耗が安定し、優れた工具寿命を発揮す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、従来例のツイストドリルの正面図を示
す。

【図２】図２は、他の従来例のツイストドリルの正面図
を示す。

【図３】図３は、本発明例の実施例のドリルの正面図を
示す。

【図４】図４は、図３の要部拡大図を示す。

【図５】図５は、図３の先端視を示す。

【図６】図６は、図３の要部拡大図を示す。

【図７】図７は、ホーニング部の断面図を示す。

【符号の説明】

１ツイストドリル２ねじれ角３先端切れ刃４凸部５最凸部６最凸部と外周部との差７先端切れ刃３の外周端８切屑排出溝９シンニングの開き角度１０シンニング刃の軸方向すくい角１１シンニングの軸方向長さ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被覆した超硬質合金製からなるツイスト
ドリルにおいて、ねじれ角を３５度〜４５度の強ねじれ
角とし、該ドリルの先端視で、先端切れ刃をを凸状と
し、かつ、該凸状部の最凸部とシンニング刃とを結ぶ仮
想線に対して、先端切れ刃を刃径の１〜１０％回転方向
後方側に設け、シンニング刃をＸ型に設けたことを特徴
とするツイストドリル。
【請求項２】請求項１記載のツイストドリルにおい
て、前記Ｘ型シンニング刃の開き角度を８０度以上とし
たことを特徴とするツイストドリル。
【請求項３】請求項１乃至２記載のツイストドリルに
おいて、前記Ｘ型シンニング刃の軸方向すくい角を−２
度〜−１０度としたことを特徴とするツイストドリル。
【請求項４】請求項１乃至３記載のツイストドリルに
おいて、前記Ｘ型シンニング刃の頂点とシンニング面の
端部との軸方向長さを径の４０％以上としたことを特徴
とするツイストドリル。