JP2001341020A

JP2001341020A - 穴あけ工具

Info

Publication number: JP2001341020A
Application number: JP2001069798A
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: 2000-03-30
Filing date: 2001-03-13
Publication date: 2001-12-11

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、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。【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、該ツイストドリルの有効刃長内の軸直角断面で
すくい面を凸状とし、外周との繋ぎに面取り状の面を形
成することより構成する。

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明け
工具に関する。

【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９−１１０
１５号公報に記載の穴あけ工具が有る。特開平９−１１
０１５号公報には、先端刃のみ、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、該と同じ理由により、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問題点】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前後の切削速度では１００〜
１５０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−
１１０１５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。また、、強ねじれを採用すると、先端切れ刃と
ねじれ刃の交差する部分が鋭利となり、強度の高い高速
度鋼で有っても交差部にチッピング等が生じやすくな
る。交差部は、穴あけ加工時においても、損傷を受けや
すい箇所であり、交差部では膜の剥離やチッピング等を
生じやすくなるという問題があった。

【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、該ツイストドリルの有効刃長内の軸直角断面ですく
い面を凸状とし、外周との繋ぎに面取り状の面を形成し
たことを特徴とする穴明け工具である。更に、凸形、面
取り状の面を先端切れ刃から有効刃長にわたり設けるこ
とにより、加わる負荷を分散、軽減するものである。

【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刃との
繋ぎかたで、図４に示すように、ドリル先端視から、該
先端切れ刃と外周切れ刃の交差する箇所に鈍角をなす面
取り状の面を形成し、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のである。また、有効
刃長内の軸直角断面で面取り状の面を設けたのは、再研
磨等の際に先端から研磨除去しても、新品時と同様な刃
形を製作することができ、再研磨に際して特別な刃先加
工を要しないようにしたものである。

【０００８】次に、凸部からシンニング切れ刃迄の先端
切れ刃は、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。また、生成された切り屑は凸状部により拘束されて
切り屑排出溝の軸方向に強制的に移動され、排出され
る。特に、凸状部は、図５に示す先端視における、最凸
部の径方向の位置、凸部差により制御することができ
る。更に、最凸部の形状は緩やかな曲線状に設けると良
い。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に示すようにその
差を定義する。該凸状部の最凸部と外周刃との差は、刃
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】更に、図５、図６に示すように、軸直角断
面の外周端を上記説明した凸部の一端より面取り状に繋
ぐ。面取り状に繋ぐことにより、切れ刃の耐欠損性を高
めることができる。また、該面取りをＣ面取りとした場
合の長さを０．０５〜０．５ｍｍとしたのは、０．０５
ｍｍ未満では面取りを設けた効果、すなわち、膜の剥離
やチッピングの防止に対して効果が少なく、０．５ｍｍ
を越えるとすくい面長さに比して長くなりすぎるため、
０．０５〜０．５ｍｍの範囲とした。更に、角度を１０
度〜３５度としたのは、１０度未満では実質的に効果が
無く、また３５度を超えると摩耗量に影響し、工具寿命
に影響してくるため１０度〜３５度の範囲とした。更
に、該Ｃ面取りの両端部をＲで繋ぐことにより、より強
度を安定させたものとすることができる。次に、図７、
図８に示すように、Ｒ面取り状に繋いでも良い。Ｒ面取
りとした場合の長さを０．０５〜０．５ｍｍとしたの
は、０．０５ｍｍ未満では面取りを設けた効果、すなわ
ち、膜の剥離やチッピングの防止に対して効果が少な
く、０．５ｍｍを越えると切れ刃長さに比して長くなり
すぎるため、０．０５〜０．５ｍｍの範囲とした。ドリ
ルの芯厚は、０．１０Ｄ〜０．２５Ｄの範囲で、０．１
０Ｄ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、内壁との接触が
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ためである。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であ
る。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Ｃｒ窒化物、ＤＬＣ及び２硫化モ
リブデン等の固体潤滑剤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
い形状とする。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。本発明例によるツイ
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、先端刃３の外周端７は面取りにより滑らかに
繋ぎ、切屑排出溝８が形成されている。先端刃のシンニ
ングは、Ｘ型とした。

【００１３】次に、本発明例によるドリル、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、ＳＵＳ３
０４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、凸部形状、面取り量等を変化させて、同様に切削
試験を行った。先ず、ねじれ角を、３５度、３８度、４
０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３５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Ｃ面取り、Ｃ面取り＋Ｒ面取り、Ｒ面取りのみ
の処理を実施した。その処理量は、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、Ｃ・Ｒ面取りを行うことにより防止で
き、その処理量としては０．０５〜０．５ｍｍ程度の面
取りで十分な効果が確認できた。更に、試験を継続し、
更に１００、２００穴と増やしていくに従い、大きな面
取り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５０％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、差６、１０％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
ぎているために欠損した。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
排出されるようになった。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、面取りグ処理との組み合
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。

【符号の説明】

１ツイストドリル２ねじれ角３先端刃４凸部５最凸部６最凸部と内端部との差７先端刃３の外周端８切屑排出溝９面取り

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、該ツイストドリルの有効刃長内の軸直角断面
ですくい面を凸状とし、外周との繋ぎに面取り状の面を
形成したことを特徴とする穴明け工具。
【請求項２】請求項１記載の穴あけ工具において、該面
取りがＣ面取りで、角度が１０度〜３５度、長さがすく
い面方向で０．０５〜０．５ｍｍ、逃げ面方向で０．０
５〜０．５ｍｍであることを特徴とする穴明け工具。
【請求項３】請求項２記載の穴あけ工具において、該す
くい面方向と逃げ面方向の面取り比が５／１〜１／５で
あることを特徴とする穴明け工具。
【請求項４】請求項１記載の穴あけ工具において、該面
取りがＲ面取りであり、接線角度が１０度〜３５度、長
さがすくい面方向で０．０５〜０．５ｍｍ、逃げ面方向
で０．０５〜０．５ｍｍであることを特徴とする穴明け
工具。
【請求項５】請求項４記載の穴あけ工具において、該す
くい面方向と逃げ面方向の面取り比が５／１〜１／５で
あることを特徴とする穴明け工具。