JP2002066823A

JP2002066823A - ツイストドリル

Info

Publication number: JP2002066823A
Application number: JP2000262717A
Authority: JP
Inventors: Takashi Uejima; 隆司上島; Minoru Doi; 稔土肥; Shigeyoshi Fujiwara; 繁栄藤原
Original assignee: Hitachi Tool Engineering Ltd
Current assignee: Moldino Tool Engineering Ltd
Priority date: 2000-08-31
Filing date: 2000-08-31
Publication date: 2002-03-05

Abstract

(57)【要約】【目的】高硬度材、プリハードン鋼等の穴明け加工に
おいて、連続した切り屑を形成させつつ排出させ、切り
屑等の接触による様々な諸現象を軽減したツイストドリ
ルを提供することを目的とする。【構成】基体にＷＣ基超硬合金を用い、該基体表面に
硬質皮膜及び／又は潤滑性被膜を被覆してなるツイスト
ドリルにおいて、該ツイストドリルは軸端視で先端切れ
刃を凸円弧状に形成し、２対のマージンを設け、該マー
ジンの１対は先端切れ刃の外周端に、他の１対はランド
のヒール部に配すると共に該１対のマージンの回転方向
後方側にＣ及び／又はＲ状の面取りを設けたことを特徴
とするツイストドリル。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明はツイストドリルに関
し、特に、穴明けの際に精度が要求される高硬度材、プ
リハードン鋼等の穴明け加工に用いるツイストドリルに
関する。

【０００２】

【従来技術】穴明け時に高精度が要求される場合には、
一般的にバニッシングドリルと称される超硬合金製のツ
イストドリルが用いられている。これらは鋳鉄やアルミ
合金等に用いられ、２枚刃のドリルに４〜６箇所のマー
ジンを設けてガイドさせることにより、高精度を計って
いる。また、鋼用においても、同様に２枚刃のツイスト
ドリルに、３〜６箇所にマージンを設けた例がある。例
えば、特表２０００−５０７１６３号公報には、２枚刃
で４箇所にマージンを設け、且つ、マージンを非対称に
配置したドリルが記載され、更に、特開平８−１５５７
１３号公報には、２枚刃、対称位置に４箇所のマージン
を設け、且つ、バックテーパを２段として、ガイドの役
をなすマージンの接触する長さを調整した例がある。

【０００３】また、調質後の硬さがＨＲＣ５０〜６０程
度の穴明け加工用としては、先端切れ刃を２段にする事
が知られている。例えば、特開平７−８０７１４号公報
には、先端角αが１３５〜１４５°の範囲内で設定さ
れ、切刃外周部には、０．１〜０．１５Ｄの幅で、先端
面に対して１０〜１５°の角度βで面取り３が施された
ＨＲＣ６０前後の鋼の穴明け用ドリルがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】調質後の高硬度材の穴
明け加工するに際しては、前記のドリルを用いても、加
工される孔の真円度や被切削面に生ずる傷等、様々な課
題がある。これらの課題は硬さが増すにしたがい顕著と
なり、孔の寸法精度が必要である場合は、その後のリー
マー加工作業が必要となる。更に、ガイドの役をなすマ
ージンは、工具軸直角断面においてランド部のほぼ中央
に設けており、分割という観点からはマージンの位置が
４５度、１３５度、４５度、１３５度であり、高硬度材
切削の様に負荷のかかる切削では好ましくなく、更に、
マージンの幅等、具体的な記載は一切無いので、これら
マージンの配置では、十分な精度をだすことができな
い。

【０００５】更に、前記従来例では、切り屑処理につい
ては何も述べられていない。調質後の加工では、切削速
度を上げることができないため、低速域で用いられるた
め切り屑生成量が小さく、切り屑のコントロールが可能
となる。更に、調質された鋼の切り屑は、元々調質され
ているため切り屑を分断させることは比較的簡易に行う
ことができ、連続した切り屑を形成させても、刃溝に沿
って排出され、ドリル本体に絡みつくようなこともな
く、適度に分断される特徴がある。

【０００６】上述のように、本願発明では、高硬度材、
プリハードン鋼等の穴明け加工において、連続した切り
屑を形成させつつ排出させ、切り屑等の接触による様々
な諸現象を軽減したツイストドリルを提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記のように、本願発明
では、基体にＷＣ基超硬合金を用い、該基体表面に硬質
皮膜及び／又は潤滑性被膜を被覆してなるツイストドリ
ルにおいて、該ツイストドリルは軸端視で先端切れ刃を
凸円弧状に形成し、２対のマージンを設け、該マージン
の１対は先端切れ刃の外周端に、他の１対はランドのヒ
ール部に配すると共に該１対のマージンの回転方向後方
側にＣ及び／又はＲ状の面取りを設けたことを特徴とす
るツイストドリルである。

【０００８】先ず、高硬度材の穴明け加工では、先端切
れ刃を凸円弧状に設けることにより後述する実施例での
穴明け加工時の切り屑の様に、連続した切り屑を生成さ
せることができる。この連続した切り屑は、切り屑生成
量が多い構造用鋼の様な被削材では切り屑詰まりや切り
屑のドリル本体への絡みつき等のため適用することはで
きないが、高硬度材では１）切削速度が１０〜３０ｍ／
ｍｉｎと構造用鋼の６０〜１００ｍ／ｍｉｎに比較して
遅く、２）送り量も半分程度であり、３）切り屑の生成
量は１／１０程度と少ない、等により切り屑処理が可能
となる。凸円弧状の先端切れ刃を用いて穴明け加工を行
うと、ところどころに出っ張った箇所を有する連続した
切り屑形態となる。また、先端切れ刃の外周端は円弧状
に繋ぐことができるため、外周端のチッピング、欠け等
を防ぐことができる。

【０００９】次に、凸円弧状の先端切れ刃では、切削抵
抗は分散されるものの切れ刃そのものは長くなるため、
穴明け時のフラツキが増大し、穴精度に影響を及ぼす。
先端切れ刃凸状でマージンが１対の場合は、穴明け初期
の切削でマージン部の損傷が回転方向前方側ではなく、
回転方向後方側が接触し、擦過した跡が観察される。こ
の現象は、高硬度材故に穴明け時の抵抗が大きいため、
フラツクものと考えられる。このフラツキを防止するた
め、マージンを更に１対設けることにより、ガイド性を
向上させる。

【００１０】更に、前述のように２対のマージンを設け
たドリルで穴明け加工を行うと、全く切れ刃として接触
しないヒール部のマージンの回転方向後方側に欠けが観
察される。また、マージンの回転方向後方側の欠けは、
穴加工を継続して行くと数が増え、被切削面に擦過痕を
残すようになり、更に試験を継続すると折損を起こすよ
うになる。従って、回転方向後方側の欠けを防止するた
め、Ｃ及び／又はＲ状の面取りを設ける事により対処し
た。Ｃ及び／又はＲ状の面取りは、刃先処理として一般
的に行われている方法を用いて行い、実際に切れ刃とし
て作用する部分ではないので、やや大きめの処理量、
０．１ｍｍ以上で十分な欠け防止の効果がある。

【００１１】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。）４０〜６
０％とした。溝幅比は他の１対のマージンの位置を決め
る事となり、等分割の位置を取ることによりガイド性を
高めたている。溝幅比４０％未満では、溝幅が狭くなり
切屑詰まりを引き起こすことになり、６０％を超える
と、溝幅が広い分、ランド部が狭くなり、強度が低下す
るため、溝幅比は４０〜６０％の範囲とした。更に、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。ドリルの芯厚は、０．２５Ｄ
〜０．４５Ｄとした。０．２５Ｄ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、０．４５Ｄ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、ガイド性を良くするため、マージン幅
を０．２〜１．０ｍｍ、バックテーパを０．１／１００
〜０．６／１００とする。両者は先の被膜とも関係する
が、接触面積が小さすぎる、すなわちマージン幅が狭
く、バックテーパが大きいとガイドとしての役を果たさ
ず、接触面積が大きすぎる、すなわちマージン幅が広
く、バックテーパが小さいと摩擦等が大きくなるため、
先の範囲とした。また、ツイストドリルのねじれ角は、
１０度〜３５度の範囲とした。ねじれ角が１０度未満で
は、切削抵抗が軽減できず、また、３５度を超えると切
り屑排出に際し経路が長くなり、ドリルの剛性低下等の
問題があり、先の範囲とした。また、より好ましくは、
１５度〜３０度の範囲である。

【００１２】次に、基体には超硬合金を用いたが、特
に、強度に優れる超微粒子超硬合金のなかでも、Ｃｏ含
有量が６〜１０重量％程度の比較的少ない量のものがベ
ストである。Ｃｏ含有量は穴明け加工時の先端切れ刃の
耐塑性変形量が小さいため、長寿命な工具とすることが
できる。また、基体表面に硬質皮膜及び／又は潤滑性被
膜を被覆する。例えば、ＴｉＡｌの窒化物または炭窒化
化物等の耐摩耗性に富む被膜、更には、マージン部をガ
イドと共に摩擦係数の小さい潤滑性皮膜であるＣｒを含
有する被膜、またはそれらの組み合わせたものが好まし
い。これらの被膜は、切れ刃となる先端刃で厚く、ガイ
ドとなるマージン部では薄くしても良い。更に、これら
の被膜はマージン部の凝着を防止し、ガイド性を長期間
にわたり良好に保つことができる。以下、実施例に基づ
いて本発明を具体的に説明する。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明の実施例によるドリルの正面
図、図２は、図１の上面図、図３は、図１の先端視であ
る。本実施例によるツイストドリル１は、超微粒子超硬
合金製製、刃径６ｍｍ、２枚刃、ねじれ角は１５度で、
心厚は、３５％Ｄとし、溝幅比５０％で、２対のマージ
ンとも０．６ｍｍ幅とし、第２マージンの回転方向後方
側に０．１ｍｍの面取りを行い、先端切れ刃に刃先処理
後、ＴｉＡｌＮを被覆した。図３に示すように、軸心Ｏ
の周りの先端切れ刃２は凸円弧状に設けられ、シンニン
グ切れ刃３、外周端４とは面取り状に滑らかに繋いでい
る。切削テストは、被削材として、硬度がＨＲＣ５３の
熱間ダイス鋼を用いた。切削速度は２０ｍ／ｍｉｎで、
送り量は０．０６ｍｍ／ｒｅｖ、湿式にて行った。穴の
加工長さはドリル径の３倍の１８ｍｍの止まり穴で行っ
た。尚、比較のため、従来技術に記載した先端２段の例
と、上記ドリルと同仕様で、第２マージン部に面取りを
設けないものも製作し（比較例１）、同じ切削諸元で試
験を実施した。

【００１４】１０穴加工した後、切れ刃の状況を確認し
た。先ず、本発明例では図４に示すように、連続した切
り屑が形成されるものの、スムーズに排出された。ま
た、第２マージンの回転方向後方側に欠けは無く先端切
れ刃等は正常な摩耗を示した。比較例でも、同様な切り
屑でスムーズな切り屑排出であったが、第２マージンの
回転方向後方側に欠けが軸方向に数カ所観察された。従
来例では正常な摩耗をは示した。図４より、本発明例の
ドリルでは連続した切り屑が形成され、図５の従来例と
は対照的な様相を示す。切り屑形態より判断すれば、カ
ールし分断されている図５が良いと判断されるが本発明
例、図４のような切り屑でも、切り屑処理において問題
は生じなかった。その理由として、先ず、切削速度、送
り量とも高硬度材故に速くすることができず、したがっ
て形成する切り屑量が少ないこと、更に、元々が硬い被
削材であり刃溝から排出されると、ドリル本体に絡みつ
くようなこともなく、例え絡みついてもすぐに分断さ
れ、ドリル本体から離れるため、機械を停止して切り屑
を取り外すようなことはなかった。更に、試験を継続す
ると、従来例は５０穴加工で摩耗により、切削抵抗が過
重となり、寿命と判断した。比較例１は、使用初期は本
発明例１同様な切り屑が得られていたが、穴加工数を増
えるに従い、ヒール部側のマージンの刃溝側に多数の欠
けが観察されるようになった。この原因は、捻れた刃溝
を擦過しつつ上昇する切り屑が当たることにより生じ、
欠けると切り屑が滞留したり、被膜そのものも脱落して
いるため凝着等の原因となり、被切削面に傷がついた
り、凝着物が残る等したため２００穴で試験を止めた。
本発明例は５００穴まで行ったが、切り屑処理は問題な
く、また被切削面等の傷もなく、正常な状態で切削でき
た。

【００１５】次に、マージンの数、幅を変化させ、先の
実施例と同じ諸元で評価した。本発明例として、第１マ
ージンの幅は一定として、第２マージンの幅を０．２ｍ
ｍ、０．４ｍｍ、０．８ｍｍ、１．０ｍｍの５試料、比
較例として、第２マージンを設けないもの、１．５ｍｍ
の２試料を製作し、同様に切削試験を行った。尚、バッ
クテーパは０．２／１００で一定とした。その結果、１
００穴加工後では、本発明例０．２ｍｍの様なマージン
幅を小さくした場合には、擦過痕がドリル軸方向に長く
観察されるが、擦過痕自体は短く、良好な状態であっ
た。その反対に、本発明例１．０ｍｍの様なマージン幅
を大きくした場合には、擦過痕がドリル軸方向に短いも
のの、マージン部では０．４ｍｍ程度まで擦過してお
り、良好な状態であった。比較例の第２マージンを設け
ない例では、第１マージン部の回転方向後方部に擦過し
た跡があり、比較例の第２マージンを１．５ｍｍとした
例では、２００穴程度までは良いが、加工数が増加する
に従い第２マージンの擦過の跡がマージン幅全体にひろ
がるようになり、徐々に抵抗が増えた。

【００１６】

【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、高硬度材においても十分な穴明け
加工が、第２マージンを設けることにより穴精度の良い
加工ができ、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、本発明例の実施例のドリルの正面図を
示す。

【図２】図２は、図１の上面図を示す。

【図３】図３は、図１の先端視を示す。

【図４】図４は、本発明例の切り屑形態を示す。

【図５】図５は、従来例の切り屑形態を示す。

【符号の説明】

１ツイストドリル２シンニング切れ刃３先端切れ刃４面取り部５第１マージン６第２マージン７マージン幅

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体にＷＣ基超硬合金を用い、該基体表
面に硬質被膜及び／又は潤滑性被膜を被覆してなるツイ
ストドリルにおいて、該ツイストドリルは軸端視で先端
切れ刃を凸円弧状に形成し、２対のマージンを設け、該
マージンの１対は先端切れ刃の外周端に、他の１対はラ
ンドのヒール部に配すると共に該１対のマージンの回転
方向後方側にＣ及び／又はＲ状の面取りを設けたことを
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、該Ｃ及び／又はＲ状の面取り量が０．１ｍｍ以上で
ある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、該ツイストドリルの溝幅比を４０〜６０％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、マージン幅を０．２〜１．０ｍｍとしたことを
特徴とするツイストドリル。