JP2003053609A

JP2003053609A - 深穴加工用ドリル

Info

Publication number: JP2003053609A
Application number: JP2001244140A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Omi; 諭近江; Takashi Uejima; 隆司上島; Minoru Doi; 稔土肥
Original assignee: Hitachi Tool Engineering Ltd
Current assignee: Moldino Tool Engineering Ltd
Priority date: 2001-08-10
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2003-02-26

Abstract

(57)【要約】【目的】ドリル直径の３０倍以上の深穴をノンステップ
で加工し、加工時間を短縮するツイストドリルを提供す
ることを目的とする。【構成】金属の深穴を加工するツイストドリルにおい
て、該ドリルの刃部の先端側捻れ角より、基端側捻れ角
が大とするとともに該先端側捻れ角を４５°未満、該基
端側捻れ角を４５°以上としたことを特徴とする深穴加
工用ドリルである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、加工深さがドリル直
径の３０倍以上の金属の深穴加工用ドリルに関し、詳細
には、切屑排出作用を円滑にすることにより、ノンステ
ップで加工できる深穴加工用ドリルに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に用いられているドリル径の２〜３
倍程度の通常の穴加工用ドリルでは、切屑がカールした
連続切屑が生成され、ドリル径の５倍程度の加工深さ
で、切屑の排出が不能となり、切屑排出溝中に詰まる事
で切削トルクの増大を招き、しいてはドリルの折損に至
る。そこで、ドリル直径の５倍以上の深さを加工する場
合、溝形状を通常のコーンケープからバラボリックにし
た深穴用ドリルが用いられ（例として、実公平３−３３
３７５号公報）、切屑の排出方向をリード方向に制御
し、リボン状切屑形状にする事で穴内壁とドリル溝との
空間から切屑を排出しやすくし、ドリル径の１０倍程度
までノンステップ加工できる深穴用ドリルが使用されて
いる。また、ドリル直径の３０倍以上を加工するとなる
と、前記ドリルを用いても、ドリル直径の１０倍以上の
加工深さになると、ステップ加工で１回に切削できる深
さは、ドリル直径の約１倍程度で切屑排出不能となり、
切屑排出の為に、ドリル先端部を穴の外まで抜き去っ
て、ドリル溝に付着した切屑を除去する事が必要とな
り、この道程がドリル直径の３０倍以上ともなると、加
工に多大な時間を要し、生産性を著しく低下させてい
る。一般には、ドリル直径の３０倍以上の深穴加工は、
ガンドリル並びに専用のガンドリルマシンを用いて加工
できるが、これらの設備を有している処は稀である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本願発明は、ドリル直
径の３０倍以上の深穴をノンステップで加工し、加工時
間を短縮できるツイストドリルを検討したところ、特
に、切り屑排出は、刃溝の中途で切り屑詰まりを起こ
し、一度切り屑が滞留するとそのまま留まってしまい、
ドリル折損の危険が生じる。これを防ぐため、ステップ
送りをして、切屑を穴の外へ排出しなければならず、加
工穴が深い場合は、数多くのステップ送りを繰り返せね
ばならず、加工時間が増大するという課題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本願発明では、上記の課
題を解決するため、金属の深穴を加工するツイストドリ
ルにおいて、該ドリルの刃部の先端側捻れ角より、基端
側捻れ角が大とするとともに、該先端側捻れ角を４５°
未満、該基端側捻れ角を４５°以上としたことを特徴と
する深穴加工用ドリルである。

【０００５】

【発明の実施の形態】先ず、深穴加工時、刃先で生じた
切屑は、切屑生成力により、ドリル溝を伝い、ドリル基
端側へと向かうが、切屑と穴内壁との摩耗や切屑とドリ
ル溝との摩耗により、徐々に切屑を排出する力である切
屑生成力を失い、溝途中で切屑の滞留を引き起こす。こ
の位置が、一般加工用ドリル（コヘンケーブ）では、加
工深さがドリル径の２〜３倍、深穴加工用ドリルに用い
られるパラボリックでは、ドリル先端よりドリル直径の
の１０倍程度の距離である。本願発明では、刃先で生成
された切屑が切屑滞留を引き起こす位置より手前で、ド
リル溝の捩れ角を４５°以上にし、切屑を強制的に搬送
し、排出できる様にドリル溝の捩れ角を４５°以上に基
端側の捻れ角を設けた事で、切屑詰まりを防止した。

【０００６】より好ましくは、基端側のドリル溝の捻れ
角を６０°以上とすることで、切屑の搬送効率が向上す
ると共に、基端側の捻れ角は、４５°以上であれば、基
端側の溝中において、捻れ角を変化させ、切屑に脈動を
与えて、切屑の排出を補助する事もできる。

【０００７】先端側捩れ角は、切削作用を行う掬い角に
該当し、ワークの材質や切屑形態によって選択される。
例えば、ＦＣ等の脆性金属では、０°〜３０°程度の捻
れ角で刃物角を大きくし、刃先を強化すると共に切屑の
剪断角を大きくし、チップ状の切屑を生成させ、基端側
での搬送に有利な切屑形状とさせる。又、Ｓ４５Ｃ等の
材料では、３０°〜４５°程度の捻れ角で切れ味を良く
して、切削トルクの低減を図ると共に、切屑を溝内でカ
ールさせ、遷移切断型切屑とすることで、基端側での搬
送に有利な切屑形状をさせる。この刃部先端側捩れ角を
基端側捻れ角へ滑らかに継ぐ為、刃部先端側捩れ角を可
変とすることで、切屑をスムーズに流し、応力の集中が
避けられる。ドリル製作上の都合により、刃部先端側捻
れ角から基端側捻れ角へ段階的に継いでも、刃部先端側
溝容積≦基端側溝容積が成り立てば、切削性を損なわな
い。

【０００８】更に、先端側捻れ角部の長さは、切屑形状
の粗い物は、溝中に詰まり易く、それ由、切刃の切屑生
成力の減衰しない時点で、搬送を行う基端側へ継ぐ事が
重要になり、この値がドリル先端よりドリル直径の０．
５倍以上である。又、深穴加工用ドリルでも、切屑が詰
まらないのは、ドリル先端よりドリル直径の１０倍迄で
あり、ドリル先端よりドリル直径の１０倍以下の時点
で、搬送を行う基端側へ継がなければならない。

【０００９】次に、潤滑層はＣｒＮ、ＣｒＣ、ＣｒＣＮ
や（ＴｉＡｌＣｒ）Ｎ、（ＴｉＣｒ）Ｎ層、硬質層はＴ
ｉＮ、ＴｉＣＮ、（ＴｉＡｌ）Ｎ，（ＴｉＳｉ）Ｎ等の
周知は被膜が用いられる。Ｃｒを含む被膜は、摩擦係数
が小さく、切り屑の擦過にも十分な耐摩耗性があるが、
切れ刃としては不十分な特性である。そのため、本願発
明では、他の硬質皮膜との組み合わせ、多層構造にした
り、合金化した被膜等を用いることにより、切れ刃に
も、すくい面から切り屑排出溝全体に被膜することによ
り、耐摩耗性と潤滑性を同時にもたせることができる。
以下、実施例に基づき、本発明を具体的に説明する。

【００１０】

【実施例】（実施例１）本発明例１として、コバルトハ
イス製のストレートシャンク深穴ドリルで、ドリル直径
＝５．０ｍｍ、溝長＝２８０ｍｍ、全長＝３３０ｍｍで
あり、図１〜図３に示す様に、先端切刃側捻れ角部１と
基端側捻れ角部２、とからなり、先端切刃側捻れ角部１
は、コーンケープ状で、先端切刃側捻れ角３が４０°、
先端切刃側捻れ角部の長さ４をドリル径の５倍とし、基
端側捻れ角部２の捻れ角５を６０°とし、その後、ドリ
ル径の１倍の長さで基端側捻れ角部２へ滑らかに継いで
いる。表面処理は、ＴｉＡｌＮ＋ＣｒＮを被覆した。ま
た、従来例２として、先端切刃側捻れ角３＝基端側捻れ
角５＝３５°以外は、同形状のドリルを用い、同様に切
削試験を行った。尚、従来例２の皮膜はＴｉＡｌＮ被覆
のみとした。

【００１１】切削試験にあたっては、被削材として、Ｓ
５０Ｃを用い、穴加工深さ５０Ｄ（２５０ｍｍ）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１５ｍ／ｍｉｎ、送り量０．０５ｍｍ／ｒｅｖで行
い、穴加工中の切削の状態を観察しつつ、切り屑詰まり
の状態を観察した。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。

【００１２】切削試験の結果、本発明例１は、１穴目、
ステップ無しにて５０Ｄ迄加工でき、更に１０穴目まで
継続した。１０穴中、振動等に異常が見られ、ステップ
送りを行った穴数は２で、他の８例はステップ無しで穴
加工を行うことができた。加工に要した時間は、６０分
であった。従来例２も同様に試験を行い、１０穴加工行
い、ステップ無しにて加工できた穴は０、切り屑詰まり
による振動等が観察されるたびにステップ送りを行っ
て、加工を続けた状態であった。加工に要した時間は、
２４０分であった。両者とも正常な摩耗でステップ送り
の有無により、加工に要する時間を１／６程度に短縮す
ることができた。

【００１３】（実施例２）次に、本発明例１によるドリ
ルを用いて、比較例３、本発明例４として、基端側捻れ
角を４０度、５０度、６０度（本発明例１と同じ）を製
作し、同様に切削試験を行った。その結果、１０穴目迄
で、ステップ送りを要したのは、比較例３では１０例、
本発明例４では０例であり、加工に要した時間も、本発
明例４が６０分に対し、比較例３ではステップ送りを複
数回実施したため２００分であった。更に、試験を継続
して、３０穴迄加工した。本発明例４は、３０穴まで
に、７穴でステップ送りを要し、加工に要した時間は、
１９２分であったが、比較例３では、穴加工数が増加す
るに従い、切り屑詰まりが発生しやすくなり、基端側の
捻れ角が小さいため、全てがステップ送りとなってしま
う結果となった。このため、加工に要した時間は、３６
４分と能率の悪い加工となった。ロングドリルにおいて
は、刃先が摩耗しても、再研磨して用いるため、切り屑
等の擦過により長期にわたり潤滑性に優れる皮膜は、よ
り高能率な深穴加工を行うことができた。又、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。

【００１４】

【発明の効果】上記のように、本発明に係る深穴用ドリ
ルを用いることにより、切り屑詰まりが減少し、ステッ
プ送りの回数を減少させることができ、深穴加工の能率
を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明例のドリルの正面図を示す。

【図２】図２は、図１のＡ−Ａ線の軸直角断面図を示
す。

【図３】図３は、図１のＢ−Ｂ線の軸直角断面図を示
す。

【符号の説明】

１先端切刃側捻れ角部２基端側捻れ角部３先端切刃側の捻れ角４先端切刃側捻れ角部の長さ５基端側の捻れ角

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属の深穴を加工するツイストドリルにお
いて、該ドリルの刃部の先端側捻れ角より、基端側捻れ
角を大とするとともに、該先端側捻れ角を４５°未満、
該基端側捻れ角を４５°以上としたことを特徴とする深
穴加工用ドリル。
【請求項２】請求項１記載の深穴加工用ドリルにおい
て、該先端側捻れ角部と該基端側捻れ角部とを滑らかに
繋いだ事を特徴とする深穴加工用ドリル。
【請求項３】請求項１乃至２記載の深穴加工用ドリルに
おいて、該先端側捻れ角部の長さをドリル先端よりドリ
ル直径の０．５倍以上１０倍以下としたことを特徴とす
る深穴加工用ドリル。
【請求項４】請求項１乃至３記載の深穴加工用ドリルに
おいて、該ドリルの少なくとも先端側にクロム化合物を
含む潤滑層と４ａ、５ａ、６ａ族、Ａｌ、Ｓｉ及びＢの
１種以上とからなる金属成分とＣ、Ｎ、Ｏから選択され
る少なくとも１種以上の非金属成分とから構成される硬
質層とを被覆したことを特徴とする深穴用ドリル。