JP2003191116A - 三枚刃ドリル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 三枚刃ドリルの切削能率の向上と製造コスト
の低減との少なくとも一方を図る。 【解決手段】 軸方向に沿って延びる３本の溝１６を有
し、各溝１６の先端に３つの主切刃３４を有するドリル
１０において、溝のねじれをなくして直刃ドリルとす
る。溝１６がねじれていないため、ドリル１０の外側か
ら切削液を供給する際に、切削液を容易に被加工穴の最
も奥まで到達させることができる。また、ねじれ刃ドリ
ルに比較して製造が容易となり、内部に切削液供給穴を
有する三枚刃ドリルも容易に製造することができる。３
本のランド３０が軸線に沿って等角度間隔に形成される
ことにより、直刃のドリルでありながら、ドリル全体の
曲げ剛性が、あらゆる方向についてほぼ均等となる。こ
のことと、上記切削液供給の容易化とにより、穴加工の
切削能率を向上させ、かつ、加工精度を向上させること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属製の被加工物
等に穴を切削加工するドリルに関し、特に刃を３枚備え
た三枚刃ドリルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】三枚刃ドリルは実開昭６２−１４７４１
３号公報等によって既に知られている。この三枚刃ドリ
ルは、３本のランドを備え、各ランドの先端にそれぞれ
主切刃が形成されている。そのため、通常の２枚刃ドリ
ルに比較して、能率よく穴加工を行うことができる。回
転数および刃ごとの切削量を同じとすれば、切削能率が
１．５倍になるのである。しかし、従来の三枚刃ドリル
はねじれ溝を有するので、切削油，クーラント等の切削
液の供給が困難であるという問題があった。ドリルの外
側から切削液を供給する場合には、溝がねじれているた
めに溝の側面によって切削液が受けられ、切り屑と共に
外部に排出されてしまって穴の奥に到達し難く、そのた
めに切削能率の向上が妨げられるのであり、ドリルの内
側を通って切削油剤を供給すればこの問題は解消される
が、溝のねじれに沿って切削液供給孔を形成する必要が
あるためにドリルの製造コストが高くなってしまう。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効
果】本発明は、以上の事情を背景とし、従来より切削能
率を向上させ得、あるいは安価に製造し得る三枚刃ドリ
ルを提供することを課題としてなされたものであり、本
発明によって、下記各態様の三枚刃ドリルが得られる。
各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付
し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載す
る。これは、あくまでも本発明の理解を容易にするため
であり、本明細書に記載の技術的特徴およびそれらの組
合わせが以下の各項に記載のものに限定されると解釈さ
れるべきではない。また、一つの項に複数の事項が記載
されている場合、それら複数の事項を常に一緒に採用し
なければならないわけではない。一部の事項のみを選択
して採用することも可能なのである。

【０００４】なお、以下の各項において、(1)項が請求
項１に相当し、(4)項ないし(6)項が請求項２に、(7)項
が請求項３に、(8)項および(9)項が請求項４に、(10)項
が請求項５にそれぞれ相当する。

【０００５】（１）ボデーに、軸方向に平行なねじれの
ない溝が３本形成され、それら３本の溝の各々の一側面
の少なくとも先端に３つの主切刃が形成された三枚刃ド
リル。本項に記載のドリルにおいては、溝の形状が直線
状であるので、ドリルの外側からクーラント液などの切
削液を供給する場合においても、穴の奥の実際に切削が
行われる部分まで良好に供給することができる。そのた
め、３枚の刃それぞれに最大限の切削能力を発揮させる
ことが可能となり、三枚刃ドリルの能力を有効に利用し
て切削能率を高めることができる。また、後述するよう
に、ドリルの中心にクーラント穴を形成してクーラント
液を供給する場合にも、クーラント穴を軸線に沿って直
線的に形成すればよいので、三枚刃ドリルのコスト低減
を図ることができる。さらに、溝の形状が単純であるの
で、加工が容易であり、この点からもコスト低減を図り
得る。 （２）前記３本の溝の間に３本のランドが形成され、各
ランドの各溝側の縁にそれぞれ副切刃が形成された三枚
刃ドリル。２枚刃を有する直刃ドリルは既に使用されて
いる。しかし、この２枚刃の直刃ドリルにおいては、２
本のランドが直径方向に隔たって形成されており、この
直径を含む平面に沿った方向の曲げ剛性は十分であるの
に対し、それに直角な方向の曲げ剛性が小さく、この方
向に曲がり易い欠点があり、これが２枚刃の直刃ドリル
の切削能率の向上や加工精度の向上の妨げになってい
た。それに対して、本項に記載のドリルによれば、３本
のランドを等角度間隔に配設することにより、直刃ドリ
ルであっても、いずれの方向についてもほぼ同じ曲げ剛
性を得ることができ、理想的なドリルを安価に製造する
ことができる。 （３）前記ボデーが、先端に向かって外径が段階的に減
少する段付ボデーであり、前記主切刃が外径が変化する
１つ以上の段部の各々に形成された (1)項または(2)項
に記載の三枚刃ドリル。本項のドリルによれば、１度の
加工で段付き穴を加工することができ、あるいは穴の開
口周縁の面取りを実施することができる。 （４）前記３本のランドを、前記ボデーの中央部におい
て結合する結合部を含む(1)項または (2)項に記載の三
枚刃ドリル。 （５）前記結合部の前記３本の溝の各々に対応する部分
にシンニングが施されることにより、前記結合部の横断
面積が先端に向かって漸減させられている (4)項に記載
の三枚刃ドリル。 （６）前記シンニングの底部の曲率半径が、先端側に向
かって漸減させられている (5)項に記載の三枚刃ドリ
ル。 （７）前記シンニングの底部の曲率半径の最小値が０．
５mm以下である (6)項に記載の三枚刃ドリル。 （８）前記ランドの先端の主逃げ面が、第１逃げ面と第
２逃げ面とを含む (1)項ないし (7)項のいずれか一つに
記載の三枚刃ドリル。ここで、「第１逃げ面」とは、切
刃に隣接してほぼ一定の幅で形成され、逃げ角がごく小
さい面のことであって、逃げ角が３度ないし１２度の範
囲で形成される。鋳物用のドリルの第１逃げ面の逃げ角
は比較的小さく、アルミ用のドリルの第１逃げ面の逃げ
角は比較的大きく形成され、前者は例えば、約６度に形
成され、後者は約１０度に形成されることが望ましい。 （９）前記第１逃げ面が平面である (8)項に記載の三枚
刃ドリル。 （１０）前記第１逃げ面の交線である稜線が、前記ボデ
ーの中心線から、各主切刃と、ドリルの回転方向におい
てその主切刃に先行する第１逃げ面の第２逃げ面との交
線との交点に向かって延びている (9)項に記載の三枚刃
ドリル。本項の構成を備えた三枚刃ドリルは、食い付き
時にドリルの先端が安定し、正確な穴加工を行うことが
できる。 （１１）前記ランドに副逃げ面が形成され、その副逃げ
面が連続した一つの曲面である (1)項ないし(10)項のい
ずれか一つに記載の三枚刃ドリル。 （１２）前記ランドに副逃げ面が形成され、その副逃げ
面が、第１逃げ面と第２逃げ面とを含む (1)項ないし(1
0)項のいずれか一つに記載の三枚刃ドリル。 （１３）前記ランドのうち少なくとも１つにそれをドリ
ルの中心軸線に平行に貫通し、先端部において開口する
切削液供給孔が形成されている (1)項ないし(12)項のい
ずれかに記載の三枚刃ドリル。前述のように、ねじれ刃
ドリルに比較して切削液供給孔を容易に形成することが
できるので、コスト低減を図ることができる。切削液を
外側から供給する場合であっても、ねじれ刃ドリルに比
較して、切削面にクーラント液を良好に供給することが
できるが、本項に記載のドリルによれば、より確実に供
給することができる。 （１４）前記ドリルの先端部が高圧焼結体がボデーの先
端にろう付けによって固着されて成る (1)項ないし(13)
項のいずれかに記載の三枚刃ドリル。ドリルは、例え
ば、全体が超硬合金等によって形成されてもよいが、本
項に記載のように、先端部が高圧焼結体によって構成さ
れてもよい。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１に本発明の一実施形態である
ドリル１０を示す。ドリル１０は、全体が超硬合金製で
あって、一体に成形されたボデー１２とシャンク１４と
を有する。本実施形態においては、シャンク１４は円柱
状に形成されたストレートシャンクである。ドリル１０
は、シャンク１４において図示しないボール盤などに取
り付けられて使用される。

【０００７】ボデー１２の外周に直線状の３つの溝１６
が形成されている。溝１６は、図２に示すように、中心
軸線に沿って延びる２つの側面１８，２０と、それら側
面１８、２０の間において２つの側面１８，２０を滑ら
かにつなげる底面２２とを有する。底面２２は、中心軸
線に沿って延びる曲面に形成されている。溝１６の２つ
の側面１８，２０のうち回転方向前側に位置する前側面
１８はボデー１２の半径に対して外側ほど回転方向前方
に位置する向きに傾斜させられており、他方の後側面２
０はほぼ半径に平行とされている。その結果、３つの溝
１６は、各底面２２がドリル１０の回転方向に対して後
ろ寄りに位置する状態で形成されている。溝１６は、ボ
デー１２のシャンク側端部である基端部２４において切
り上げられている。

【０００８】３本の溝１６の各間にランド３０がそれぞ
れ形成されており、それら３つのランド３０はボデー１
２の中央において互いに結合されている。３つのランド
３０はシャンク１４と反対側である先端側において、直
径が漸減させられて、ドリル１０の先端部３２を構成し
ている（図１参照）。

【０００９】その先端部３２において、図３に示すよう
に、３つの主切刃３４が形成されている。前述の溝１６
の後側面２０とランド３０の先端面３６との交線が主切
刃３４となり、溝１６の後側面２０がすくい面として機
能し、ランド３０の先端面３６が主逃げ面として機能す
る。主逃げ面たる先端面３６は、第１逃げ面３８と第２
逃げ面４０とから成る。第１逃げ面３８は主切刃３４に
沿って一定の幅を有する細長い平面であって、主切刃３
４を含む円錐面に対して微小な逃げ角を有するように傾
斜させられている。具体的には、第１逃げ面３８の逃げ
角は、３度ないし１２度の範囲で設定されており、対象
物の素材によって変化させられる。鋳物用のドリルは第
１逃げ面の逃げ角が比較的小さい角度に形成され、アル
ミ用のドリルにおいては比較的大きい角度に形成され、
前者は、例えば約６度に形成され、後者は約１０度に形
成されることが望ましい。３つの第１逃げ面３８がボデ
ー１２の先端の中央において結合しており、それら３つ
の第１逃げ面３８の交線である稜線が、各主切刃３４
と、ドリル１０の回転方向においてその主切刃３４に先
行する第１逃げ面３８の後端である稜線との交点に向か
って延び出している。第２逃げ面４０は、第１逃げ面３
８に続いて回転方向後方に一平面に沿って形成され、第
１逃げ面３８より大きなにげ角を有する。図示の例にお
いては、第一逃げ面３８の逃げ角が約６度に形成され、
第２逃げ面の逃げ角が約３０度に形成される。

【００１０】先端部３２において、主切刃３４と先行す
る第２逃げ面４０とに挟まれた部分にシンニング５０が
施されている。シンニング５０は、外周面と側面とのな
す角を鋭角とした砥石による研削によって加工される。
そのシンニング５０は、第１逃げ面３８の結合する結合
部５２に近い部分においては小さい曲率半径を有し、結
合部５２から遠ざかるに従って曲率半径が大きくなる曲
面によって画定されている。シンニング５０を構成する
曲面のうち曲率半径の最も小さい部分は、曲率半径が
０．５mm以下とされている。そのシンニング５０の最も
深い部分は、溝のもっとも深い部分と、隣接する２つの
第１逃げ面３８の交線である稜線の末端とを結ぶ直線に
沿って延びている。シンニング５０の主切刃３４より中
心へは食い込まないように形成されている。

【００１１】ランド３０の外周面６０と溝１６の後側面
２０との交線が副切刃６２となる。溝１６の後側面２０
がすくい面として機能し、外周面６０が副逃げ面として
機能する。副逃げ面たる外周面６０は、マージン６３と
２つの逃げ面６４，６６とからなる。マージン６３は、
副切刃６２を含む円筒面に沿った部分円筒状に形成さ
れ、２つの逃げ面６４，６６が角度の異なる２平面に沿
ってそれぞれ形成される。２つの逃げ面６４，６６のう
ち回転方向前方に位置する方が、比較的小さな逃げ角を
有する第１副逃げ面６４とされ、回転方向後方に位置す
る方が、比較的大きな逃げ角を有する第２副逃げ面６６
とされている。図示の例においては、第１副逃げ面６４
の逃げ角が約２５度とされ、第２副逃げ面６６の逃げ角
が約３５度とされている。

【００１２】以上のように構成されたドリル１０により
切削加工を実施すれば、３つの主切刃３４の各々におい
て切削が行われるため、二枚刃ドリルに比較して能率よ
く穴の切削加工を行うことができる。また、３つの第１
逃げ面３８が先端部３２の中央において結合し、ドリル
先端が角錐状に形成されているので、切削を実施する場
合に安定して切削が行われるとともに、加工精度が向上
する。さらに、３本のランド３０が等角度間隔に形成さ
れているので、ねじれのない直刃ドリルでありながら、
直刃の２枚刃ドリルのように方向によって曲げ剛性が大
きく異なることがなく、それによっても切削が安定し、
加工精度が向上する効果が得られる。

【００１３】本実施形態のドリル１０は３本の溝１６が
ねじれがなく、中心軸線に平行に形成されているので、
ドリル１０の製造が容易となり、コストの低減を図るこ
とができる。また、ドリル１０の外側から切削液を供給
する場合に、ねじれ刃ドリルに比較して切削液の供給が
良好に行われる。

【００１４】なお、副逃げ面たるランド３０の外周面７
０は、図４に示すように、一平面に沿って形成されても
よい。また、図５に示すように外周面６８を曲面によっ
て構成することもできる。

【００１５】本実施形態においては、ボデー１２が一体
に形成されているが、図６に示すように、ドリルの他の
部分とは別体に製造された先端部材８０がろう付け等に
より、他の部分と結合されることにより、ボデー１２が
構成されてよい。その場合には、先端部材８０は高圧焼
結体により形成されることが望ましい。なお、図６にお
いては、先端部材８０が二点鎖線の斜線により示されて
いる。

【００１６】上記ドリル１０により、被加工穴を切削加
工する場合には、ドリル１０の外側から切削液が供給さ
れるが、図７に示すように、各ランド３０内に中心軸線
に平行に延びる切削液供給孔９０を形成し、ランド３０
の先端面３６に開口する切削液噴出口９２から切削液が
供給されるようにしてもよい。この場合、切削液供給孔
９０を直線状に形成すればよいので、ねじれ刃ドリルに
切削液供給孔を形成する場合に比較して、ドリルの製造
が容易となる。なお、図には理解を容易にするために２
本のランド３０についてのみ切削液供給孔６２が示され
ているが、３本のランド３０の全てに切削液供給孔９０
がそれぞれ形成される。ただし、これは不可欠ではな
く、２つまたは１つのランド３０にのみ切削液供給孔９
０が形成されてもよい。また、ドリル１０のほぼ全体に
３本の切削液供給孔９０が形成されているが、シャンク
１４のほぼ全体には１本の中心孔が形成され、シャンク
１４のボデー１２に近い部分と、ボデー１２とにのみ３
本の切削液供給孔９０が形成されてもよい。

【００１７】本発明の別の実施形態であるドリル１００
を図８ないし図１１に示す。本ドリル１００は、前述の
ドリル１０とほぼ共通する構成を有しているがボデーの
形状について一部異なるので、異なる部分についてのみ
詳細に説明し、共通する部分については共通の符号を付
して説明を省略する。本ドリル１００は、前述の実施形
態と同様に超硬合金により一体に形成されたボデー１０
２と円柱状のシャンク１４とを有する。本実施形態にお
いては、ボデー１０２が、段付き円柱状に形成されてお
り、いわゆる段付きドリルとなっている。ボデー１０２
の先端側に小径部１０４が形成され、後端側に小径部１
０４より大径の大径部１０６が形成され、それら小径部
１０４および大径部１０６の間に両者をつなぐ段部１０
８が形成されている。段部１０８は概して部分円錐面に
沿って形成されている。小径部１０４と大径部１０６と
の軸方向の長さはそれぞれ任意であるが、本実施形態に
おいては、大径部１０６の方が小径部１０４より長くさ
れている。

【００１８】ボデー１０２は前述の実施形態におけるド
リル１０と同様に、３本の溝１６と３本のランド３０と
を備えている。溝１６は、前述の実施形態と同様に２つ
の側面１８，２０とそれらを滑らかにつなぐ底面２２と
によって画定されており、小径部１０４と大径部１０６
とに連続して形成されている。換言すれば、３本の溝１
６には段が形成されておらず、ランド３０の結合部の断
面形状および寸法が均一とされているのである。それら
ランド３０と溝１６の後側面２０との交線において、先
端部３２から順に、第一主切刃１１２、第一副切刃１１
４、第二主切刃１１６および第二副切刃１１８が形成さ
れている。先端部３２において、先端面３６と後側面２
０との交線が第一主切刃１１２となり、小径部１０４の
外周面１２０との交線が第一副切刃１１４とされている
が、それら第一主切刃１１２および第一副切刃１１４は
前述の実施形態における主切刃３４および副切刃６２の
構成と同じであるので説明を省略する。

【００１９】段部１０８に第二主切刃１１６が形成され
ている。具体的には、前述の溝１６の後側面２０と段部
１０８の段つき面１２２との交線が第二主切刃１１６と
なるのである。第二主切刃１１６を含む円錐面のドリル
中心軸線に対する傾斜角度は第一主切刃１１２のそれと
同一でもよく、異ならされてもよい。例えば、第二主切
刃１１６により、被加工穴の開口周縁の面取りが行われ
る場合には、第二主切刃１１６を含む円錐面のドリル中
心軸線に対する傾斜角度は４５度とされることが望まし
い。第二主切刃１１６が、中心軸線と直交する平面上に
形成されてもよい。

【００２０】溝１６の後側面２０がすくい面として機能
し、段部１０８の段つき面１２２が主逃げ面として機能
する。主逃げ面たる段つき面１２２は、第１逃げ面１２
４と第２逃げ面１２６とから成る。第１逃げ面１２４の
幅は先端部３２における第１逃げ面３８と同じ幅に、か
つ同じ逃げ角に形成され、第２逃げ面１２６は第２逃げ
面４０と同様に形成されている。大径部１０６の外周面
１３６と溝１６の後側面２０との交線により第二副切刃
１２８が形成されている。外周面１２８は第二副切刃１
１８の逃げ面たる第２副逃げ面として機能する。外周面
１２８は、外周面６０と同様にマージン１３０と２つの
逃げ面１３２，１３４とからなる。マージン１３０は、
第二副切刃１１８を含む円筒面に沿った部分円筒状に形
成され、それに続いて、比較的逃げ角の小さい第１逃げ
面１３２と、比較的逃げ角の大きい第二逃げ面１３４と
が順に形成されている。なお、小径部１０４および大径
部１０６に形成された外周面１２０，１２８は、図４に
示す態様における外周面７０と同様に、それぞれ一平面
に沿って形成されてもよく、曲面から成るものとされて
もよい。

【００２１】本実施形態のドリル１００によれば、段部
１０８が形成されていることにより、１度の加工で段付
き穴を形成したり、被加工穴の開口周縁に面取りを施し
たりすることができる。前述の実施形態について述べた
いくつかの効果は本ドリル１００によっても得ることが
できる。さらに、ドリルの段部は１つに限らず、２つ以
上とされてもよい。

【００２２】以上、本発明のいくつかの実施形態を詳細
に説明したが、これらは例示に過ぎず、本発明は、前記
〔発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効
果〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識
に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるドリルを示す正面図
である。

【図２】図１におけるII−II拡大断面図である。

【図３】上記ドリルの拡大側面図である。

【図４】本発明の別の実施形態であるドリルの図２に対
応する断面図である。

【図５】本発明のさらに別の実施形態であるドリルの図
２に対応する断面図である。

【図６】本発明のさらに別の実施形態であるドリルを示
す正面図である。

【図７】本発明のさらに別の実施形態であるドリルを示
す正面図である。

【図８】本発明のさらに別の実施形態であるドリルを示
す正面図である。

【図９】図８におけるIX−IX拡大断面図である。

【図１０】図７におけるX−X拡大断面図である。

【図１１】上記ドリルの拡大側面図である。

【符号の説明】

１０，１００：ドリル １２，１０２：ボデー
１６：溝 ３４：主切刃 ３８：第１逃げ面
４０：第２逃げ面 ５０：シンニング６０，
６８，７０，１２０，１２８：外周面 １０４：小
径部 １０６：大径部 １０８：段部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボデーに、軸方向に平行なねじれのない
   溝が３本形成され、それら３本の溝の各々の一側面の少
   なくとも先端に３つの主切刃が形成された三枚刃ドリ
   ル。
2. 【請求項２】 前記３本の溝の間に３本のランドが形成
   され、それら３本のランドが前記ボデーの中央部におい
   て結合部により結合され、その結合部の３本の溝の各々
   に対応する部分にシンニングが、そのシンニングの底部
   の曲率半径が先端側に向かって漸減させられて施される
   ことにより、前記結合部の横断面積が先端に向かって漸
   減させられている請求項１に記載の三枚刃ドリル。
3. 【請求項３】 前記シンニングの底部の曲率半径の最小
   値が０．５mm以下である請求項２に記載の三枚刃ドリ
   ル。
4. 【請求項４】 前記ランドの先端の主逃げ面が、第１逃
   げ面と第２逃げ面とを含み、その第１逃げ面が、幅がほ
   ぼ一定の平面である請求項３に記載の三枚刃ドリル。
5. 【請求項５】 前記第１逃げ面の交線である稜線が、前
   記ボデーの中心線から、各主切刃と、ドリルの回転方向
   においてその主切刃に先行する第１逃げ面の第２逃げ面
   との交線との交点に向かって延びている請求項４に記載
   の三枚刃ドリル。