JP2003220507A - ツイストドリル - Google Patents

ツイストドリル

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JP2003220507A
JP2003220507A JP2002015340A JP2002015340A JP2003220507A JP 2003220507 A JP2003220507 A JP 2003220507A JP 2002015340 A JP2002015340 A JP 2002015340A JP 2002015340 A JP2002015340 A JP 2002015340A JP 2003220507 A JP2003220507 A JP 2003220507A
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JP
Japan
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drill
cutting edge
twist drill
main cutting
diamond
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JP2002015340A
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English (en)
Inventor
Shinobu Taniguchi
忍 谷口
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Nachi Fujikoshi Corp
Original Assignee
Nachi Fujikoshi Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】被削材がアルミニウム合金等の非鉄金属で切削
油剤を使用しない穴あけ加工、及び微量の切削油剤をド
リルに噴霧又はドリル先端逃げ面に噴霧する穴あけ加工
に適した超硬合金製又は高速度工具鋼製のツイストドリ
ルであって、切れ刃等に溶着・構成刃先を生成しないツ
イストドリルを提供。 【解決手段】チゼル1とチゼル1端部に連続する中心切
れ刃2とそれに連続する主切れ刃3を有する、超硬合金
製又は高速度工具製のアルミニウム合金など非鉄金属加
工用ツイストドリルであって、主切れ刃3に面取り部4
を設け、かつ面取り部4にダイヤモンドライクカーボン
(DLC)又はダイヤモンド、又はダイヤモンドライク
カーボン(DLC)及びダイヤモンドを被覆した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は穴あけ加工対象の被
削材がアルミニウム合金等の非鉄金属で、切削油剤を使
用しない穴あけ加工、及び微量の切削油剤をドリルに噴
霧又はドリル先端逃げ面に噴霧する穴あけ加工に適した
超硬合金製又は高速度工具鋼製のツイストドリルに関
し、特にツイストドリルの切れ刃等に溶着・構成刃先を
生成する加工環境下において適したツイストドリルに関
する。
【0002】
【従来の技術】ドリル加工は所定の穴深さに達するまで
そのドリルが加工した穴の中で切削を行いながら進んで
いくので、従来のツイストドリルの主切れ刃は、常に穴
あけ加工対象の被削材に接していた。アルミニウム合金
などの非鉄金属では切りくずが延び、延びた切りくずが
ドリルの溝にそのまま接触するため、ドリルの溝と切り
くずとの接触長さが長くなり、ドリルの溝に被削材が凝
着しやすい。この凝着が大きくなると、切りくず詰まり
を誘発しドリルの折損に至らしめる。よって、切りくず
の凝着を防止するため、クーラントが必要であった。
【0003】また、従来のツイストドリルのアルミニウ
ム合金などの非鉄金属の加工では、ドリルの主切れ刃等
に溶着・構成刃先等が生成されやすかった。このため、
従来のツイストドリルの先端部の切れ味向上をはかっ
て、主切れ刃形状を変更し切れ味をよくなるようにすく
い角を鋭角にしたり、硬質被膜の被覆あるいは加工条件
を変更することによって、溶着・構成刃先などの生成を
防止してツイストドリルの長寿命化を図ってきた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のツ
イストドリルでは、主切れ刃形状を変更し切れ味をよく
なるようにすくい角を鋭角にするなど従来の防止策は、
かえって溶着・構成刃先などの生成を多く招くなど、充
分に溶着・構成刃先の生成を防止して、満足できるドリ
ル寿命を得るまでには至っていない。ドリルの先端角や
逃げ角を変更しても、ドリルの溝と切りくずの接触長さ
を十分に短くできないので、クーラントを用いないドラ
イ加工、及び微量の切削油剤をドリルに噴霧又はドリル
先端逃げ面に噴霧する穴あけ加工においては、ドリルの
溝に凝着が発生し短期に折損に至らしめていた。
【0005】また刃先に生成された溶着・構成刃先は成
長・脱落を繰り返すが、溶着・構成刃先の脱落時にドリ
ルの主切れ刃にチッピングを発生させる。主切れ刃のチ
ッピングは、新たに成長する溶着・構成刃先をより強固
なものにするため、次の脱落時にドリルの主切れ刃に与
える損傷を大きくする。このサイクルの繰り返しによっ
て、やがてドリルの主切れ刃に欠けが発生して切削不能
となり、あるいは切りくずの形態が変わってドリル溝と
加工した穴の内面で拘束されたり、摩擦により排出され
ずに切りくず詰まりを起こし、ドリルの寿命を低減させ
た。本発明の課題は、被削材がアルミニウム合金等の非
鉄金属で、切削油剤を使用しない穴あけ加工、及び微量
の切削油剤をドリルに噴霧又はドリル先端逃げ面に噴霧
する穴あけ加工に適した超硬合金製又は高速度工具鋼製
のツイストドリルに関し、特にツイストドリルの切れ刃
等に溶着・構成刃先を生成しないツイストドリルを提供
することにある。
【0006】
【課題を解決する手段】このため本発明は、チゼルとチ
ゼル端部に連続する中心切れ刃とそれに連続する主切れ
刃を有する、超硬合金製又は高速度工具製のアルミニウ
ム合金など非鉄金属加工用ツイストドリルにおいて、前
記主切れ刃に面取り部を設け、かつ少なくとも前記面取
り部にダイヤモンドライクカーボン(DLC)又はダイ
ヤモンド、又はダイヤモンドライクカーボン(DLC)
及びダイヤモンド、を被覆したことを特徴とするツイス
トドリルを提供することによって上述した本発明の課題
を解決した。
【0007】
【発明の効果】かかる構成により、主切れ刃に面取り部
を設けることにより、切りくずのせん断角を鈍角に変
え、切りくずの方向を変えてドリル溝と切りくずの接触
長さを短くし、かつ面取り部により切りくずがドリル溝
と離れた方向に移動してドリル溝内の切りくずの凝着を
防止する事が可能になった。かかる凝着を防止すること
により、クーラントを用いない切削油剤を使用しない穴
あけ加工、及び微量の切削油剤をドリルに噴霧又はドリ
ル先端逃げ面に噴霧する穴あけ加工においても切りくず
詰まりの発生を防止し、さらにクーラントを用いた加工
においてはドリルの寿命を飛躍的に向上するに至った。
さらには、面取り部にダイヤモンドライクカーボン(D
LC)又はダイヤモンド、又はダイヤモンドライクカー
ボン(DLC)及びダイヤモンド、を被覆することによ
り、ドリルの主切れ刃において溶着・構成刃先が成長・
脱落を繰り返してもドリルの主切れ刃のチッピングを防
止できる強度を保たせる役割も果たす。これによって、
溶着・構成刃先が脱落する時のドリルの主切れ刃に与え
る損傷を低減することが可能にした。
【0008】好ましくは、前記ツイストドリルの主切れ
刃の面取り部の軸方向長さ、即ちツイストドリルの外周
コーナでの前記主切れ刃端部と前記面取り部端部との軸
方向長さが、ツイストドリル直径の0.1〜3.0%の
長さとし、又は前記ツイストドリルの主切れ刃の面取り
部の角度、即ちツイストドリルの外周コーナでの前記主
切れ刃端部と前記面取り部端部とを結ぶ線と軸直角断面
とがなす角度は、40°〜80°とすることにより、上
述した効果をより奏することができる。即ち、主切れ刃
の面取り部の軸方向長さが、ツイストドリル直径の0.
1%未満又は同3.0%を越える長さでは効果がなく、
また、主切れ刃の面取り部の角度が40°未満では効果
がなく、80°を越えると切れ味が低下するからであ
る。又、前記ツイストドリルの少なくとも先端部にTiC,
TiN,TiCN,TiAlN,CrN又は TiAlNC の少なくとも1層を含
む硬質被膜を被覆すると、溶着・構成刃先が脱落する時
のドリルの主切れ刃に与える損傷をさらに大幅に低減す
ることができ、長寿命のツイストドリルとすることがで
きる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下添付した図1に基づきこの発
明を詳細に説明する。図1は本発明のツイストドリルの
先端形状の実施の形態を示す説明図であり、(a)は先
端部概略斜視図、(b)は同ドリル先端部の縮小上面
図、(c)(c)は(b)のC方向から見た側面図、
(d)は(b)のD方向から見た縮小側面図、(e)は
(d)のE部を大きく拡大したE部の部分拡大図であ
る。(a)から(d)では、面取り部4は強調されて実
際より大きく描かれている。図2は 図1(e)に対応
する従来のツイストドリルの外周コーナでの主切れ刃端
部を示す部分拡大図である。
【0010】本発明の実施の形態であるツイストドリル
は、チゼル1とチゼル1端部に連続する中心切れ刃2と
それに連続する主切れ刃3を有する、超硬合金製又は高
速度工具製のアルミニウム合金など非鉄金属加工用ツイ
ストドリルである。本発明のツイストドリルは主切れ刃
3に面取り部4を設け、かつ少なくとも面取り部4にダ
イヤモンドライクカーボン(DLC)又はダイヤモン
ド、又はダイヤモンドライクカーボン(DLC)及びダ
イヤモンド、を被覆した。
【0011】かかる構成により、本発明の実施の形態で
あるツイストドリルは、面取り部4を施行することによ
って、切りくずのせん断角を鈍角に変え、切りくずの方
向を変えてドリル溝7と切りくずの接触長さを短くし、
かつ面取り部4により切りくずは、ドリル溝7と離れた
方向に移動してドリル溝内の切りくずの凝着を防止しド
リルの溝内の切りくず流れが向上できた。さらには、面
取り部にダイヤモンドライクカーボン(DLC)又はダ
イヤモンド、又はダイヤモンドライクカーボン(DL
C)及びダイヤモンド、を被覆することにより、ドリル
の主切れ刃3において溶着・構成刃先が成長・脱落を繰
り返してもドリルの主切れ刃3のチッピングを防止でき
る強度を保たせる役割も果たすことにより、アルミニウ
ム合金などの非鉄金属をステップ送りなしでかつ切削油
剤を使用しない穴あけ加工、及び微量の切削油剤をドリ
ルに噴霧又はドリル先端逃げ面に噴霧する穴あけ加工を
可能にするとともに、ドリルの折損寿命を飛躍的に向上
させた。
【0012】又、ツイストドリルの少なくとも先端部に
TiC,TiN,TiCN,TiAlN,CrN又は TiAlNC の少なくとも1層
を含む硬質被膜を被覆すると、溶着・構成刃先が脱落す
る時のドリルの主切れ刃に与える損傷をさらに大幅に低
減することができ、長寿命のツイストドリルとすること
ができる。
【0013】本発明の実施の形態であるツイストドリル
は、主切れ刃3の面取り部4の軸方向長さ、即ち(d)
のE部に示すツイストドリルの外周コーナでのの主切れ
刃3端部5と面取り部4端部6(図1(e))とのツイ
ストドリルの軸方向長さL1が、ツイストドリル直径の
0.1〜3.0%の長さとし、又はツイストドリルの主
切れ刃3の面取り部4の角度α、即ちツイストドリルの
外周コーナでの主切れ刃端部5と面取り部端部6とを結
ぶ線と軸直角断面とがなす面取りの角度αは、40°〜
80°とすることにより、上述した効果をより奏するこ
とができる。
【0014】〔実施例1〕図1に示す形状の本発明品の
アルミニウム合金など非鉄金属加工用のツイストドリル
で直径φ3.6 mmに、面取り部の長さがドリルの軸方向で
0.04mm(ドリル直径の1.1%)、面取り部の角度がド
リルの外周コーナにおいて軸直角断面に対して65°と
なる面取り部を設け、かつドリル先端部にDLCコーテ
ィングを施して、アルミニウム合金 A5052の加工を行っ
た。比較用に、ドリル先端部の主切れ刃に面取り部のな
い、かつドリル先端部にDLCコーティングを施してい
ない、従来のツイストドリルを用いた。2種のドリル
は、双方とも TiC硬質膜を被覆した超硬合金製のツイス
トドリルである。加工条件は切削速度100m/min 、送り
速度 955 mm/min (1回転当たりの送り量0.11 mm/min
)、穴深さ10.8mm止まり穴、ステップ送りなし、ドラ
イ加工(エアブローを実施)である。
【0015】この結果を図2に示す。寿命穴あけ数は、
面取り部のない従来のツイストドリルが675穴で折損
したのに対して、主切れ刃に面取り部を施行した本発明
品ドリルは2000穴以上の折損寿命になり、3倍以上
の長寿命になった。
【0016】〔実施例2〕図1に示す形状の本発明品の
アルミニウム合金など非鉄金属加工用のツイストドリル
で直径φ3.6 mmに、面取り部の長さがドリルの軸方向で
0.05mm(ドリル直径の1.4%)、面取り部の角度がド
リルの外周コーナにおいて軸直角断面に対して63°と
なる面取り部を設け、かつドリル先端部にDLCコーテ
ィングを施して、アルミニウム鋳物ADC12の加工を
行った。比較用に、ドリル先端部の主切れ刃に面取り部
のない、かつドリル先端部にDLCコーティングを施し
ていない、従来のツイストドリルを用いた。2種のドリ
ルは、双方ともTiC硬質膜を被覆した超硬合金製のツイ
ストドリルである。加工条件は切削速度100 m/min 、送
り速度 477 mm/min (1回転当たりの送り量0.05 mm/mi
n )、穴深さ10.8mm止まり穴、ステップ送りなし、ドラ
イ加工(エアブローを実施)である。
【0017】切削長60m(5556穴)加工時のツイ
ストドリルの主切れ刃を比較したところ、面取り部のな
い従来のツイストドリルは微少チッピングの発生によっ
て主切れ刃の稜線に微少な凹凸が多数見受けられ、その
凹凸を起点として被削材の構成刃先が発生しており、穴
拡大量が加工穴数の増加と共に斬増している。これに対
して、主切れ刃に面取り部を施行した本発明品ドリルは
微少チッピングなどの損傷がなく、穴拡大量は加工穴数
の増加によらず安定して推移している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のツイストドリルの先端形状の実施の形
態を示す説明図であり、(a)は先端部概略斜視図、
(b)は同ドリル先端部の縮小上面図、(c)(c)は
(b)のC方向から見た側面図、(d)は(b)のD方
向から見た縮小側面図、(e)は(d)のE部を大きく
拡大したE部の部分拡大図である。
【図2】実施例1の結果を示す寿命比較グラフである。
【図3】図1(e)に対応する従来のツイストドリルの
外周コーナでの主切れ刃端部を示す部分拡大図である。
【符号の説明】
1 チゼル 2 中心切れ刃 3 主切れ刃 4 面取り部 5 主切れ刃端部 6 面取り部端部 7 ドリル溝 α 主切れ刃の面取り部の角度 L1 主切れ刃の面取り部の軸方向長さ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】チゼルとチゼル端部に連続する中心切れ刃
    とそれに連続する主切れ刃を有する、超硬合金製又は高
    速度工具製のアルミニウム合金など非鉄金属加工用ツイ
    ストドリルにおいて、前記主切れ刃に面取り部を設け、
    かつ少なくとも前記面取り部にダイヤモンドライクカー
    ボン(DLC)又はダイヤモンド、又はダイヤモンドラ
    イクカーボン(DLC)及びダイヤモンド、を被覆した
    ことを特徴とするツイストドリル。
  2. 【請求項2】前記ツイストドリルの主切れ刃の面取り部
    の軸方向長さ、即ちツイストドリルの外周コーナでの前
    記主切れ刃端部と前記面取り部端部との軸方向長さが、
    ツイストドリル直径の0.1〜3.0%の長さであるこ
    とを特徴とする請求項1記載のツイストドリル。
  3. 【請求項3】前記ツイストドリルの主切れ刃の面取り部
    の角度、即ちツイストドリルの外周コーナでの前記主切
    れ刃端部と前記面取り部端部とを結ぶ線と軸直角断面と
    がなす角度は、40°〜80°であることを特徴とする
    請求項1又は請求項2記載のツイストドリル。
  4. 【請求項4】前記ツイストドリルの少なくとも先端部に
    TiC,TiN,TiCN,TiAlN,CrN又は TiAlNC の少なくとも1層
    を含む硬質被膜を被覆したことを特徴とする請求項1乃
    至請求項3のいずれか1に記載のツイストドリル。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8540463B2 (en) 2005-08-02 2013-09-24 Dormer Tools Limited Twist drill
CN103906592A (zh) * 2011-11-04 2014-07-02 Osg株式会社 钻头
US9492877B2 (en) 2011-09-06 2016-11-15 Osg Corporation Drill

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