JP2003300108A - 穴のバリレス加工法及びバリレス加工に用いるドリル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】ドリル貫通時、バリが押し出されて反転しない
前にドリルの切込みを大きくして、ドリルの切刃がバリ
の高さを充分に越えた位置でドリルの捩れ外周部でバリ
を引き上げつつ剪断し、バリの発生を防止するドリル加
工法である。 【解決手段】裏面がほぼ平坦な加工物に貫通孔を加工す
る方法において、一次切削５として、ドリルの切刃外周
コーナ部２が加工物裏面より０．００５×ドリル径以上
０．１５×ドリル径以下の深さまで穴加工し、二次切削
６として、１回転の送りをドリル径×０．２倍以上、ド
リル径×１．４倍以下のでドリルの切刃外周コーナ部が
バリ４の高さを充分に越える位置まで貫通させ、ドリル
外周マージン部でバリを引き上げながら剪断し、二次切
削の貫通時に押し出された２ヶ所のバリを完全に除去す
ることを特徴とする穴のバリレス加工法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、金属及び非鉄の穴明
け加工に用いられ、穴加工時の裏側に出るバリをドリル
の外周部の捩れによる引き上げ効果を利用し、バリを引
き上げつつ剪断し１本のドリルで穴明けとバリの発生を
防止する加工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属及び非鉄金属の穴明け加工時の裏バ
リを防止する方法として、ドリル切刃外周コーナをＲ形
状或いはテーパ形状にする事でバリのでる切刃外周コー
ナの切刃角度をドリル軸心方向に近づけ、切込み厚さを
小さくして徐々に切削し、バリの発生を抑制する方法が
知られている。ドリルの切刃外周コーナがＲ形状或いは
テーパ形状の例として特開２０００−２６３３０６号公
報がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来例
では切削時の切込みはドリル外周側では小さくなり、バ
リの発生する高さを小さくする事は可能であるが、裏側
からバリをバックアップするものが無い為、完全にバリ
の発生を防ぐことは困難である。そこで、本願発明では
ドリル貫通時、バリが押し出されて反転しない前にドリ
ルの切込みを大きくして、ドリルの切刃がバリの高さを
充分に越えた位置でドリルの捩れ外周部でバリを引き上
げつつ剪断し、バリの発生を防止するドリル加工法であ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、裏面がほぼ平
坦な加工物に貫通孔を加工する方法において、一次切削
として、ドリルの切刃外周コーナ部が加工物裏面より
０．００５×ドリル径以上０．１５×ドリル径以下の深
さまで穴加工し、二次切削として、１回転の送りをドリ
ル径×０．２倍以上、ドリル径×１．４倍以下のでドリ
ルの切刃外周コーナ部がバリの高さを充分に越える位置
まで貫通させ、ドリル外周マージン部でバリを引き上げ
ながら剪断し、二次切削の貫通時に押し出された２ヶ所
のバリを完全に除去することを特徴とする穴のバリレス
加工法であり、また、ステップ切削を用いて、二次切削
でのドリルの回転数を毎分１回転以上、一次切削時の半
分以下とし、更には、上記穴のバリレス加工法に用いる
ドリルとして、該ドリルの軸断面視において、切刃と外
周のなす角度が５０°以上８０°以下又はマージンを４
本以上設けたドリルである。

【０００５】

【作用】本発明の加工法は、第１に、図１に例示する様
に、裏面がほぼ平坦な加工物をマシニングセンター及び
マシニングセンターに類する少なくともＮＣ送り込み、
回転数制御装置を有する加工機で加工材料に適した切削
条件でドリルの切刃外周コーナ部が加工裏面より０．０
０３×ドリル径以上０．１５×ドリル径以下の位置まで
一次切削を行う。該一次切削でドリルの切刃外周コーナ
部が加工裏面より０．００３×ドリル径としたのは、こ
れ以下ではバリがほぼ反転し穴径よりも外側に倒れるも
のが多くなり、二次切削でバリを溝中に噛み込む事が難
しくなる。０．１５×ドリル径以上では二次切削時のド
リル切刃外周コーナ部貫通の際の抵抗が大きくなると共
に、バリ剪断にも大きな抵抗を伴う。図２に示す様に、
この時点では、ドリル先端は加工物裏面から突出してお
り、穴の一部は破れて穴の中心側からクラックが外周側
に向けて延伸し、裏側サポート力の小さくなった部分は
ドリル切刃に掬いあげられて切削されず、ドリル切刃の
裏面を滑って押し出されバリとして成長しはじめるが、
ドリル切刃外周部が貫通しておらず、バリの先端はドリ
ル穴の中心側を向いており穴径よりも外側に反転してい
ない。

【０００６】第２に、一次切削の加工深さ位置より１回
転の送りをドリル径×０．２倍以上、ドリル径×１．４
倍以下のスピードで二次切削を行い、該二次切削で１回
転の送りをドリル径×０．２倍以上１．４倍以下とした
のはドリル切刃外周コーナ部が貫通の際、ドリル切刃裏
側の逃げ面にバリ部を擦って押し出すのを防止するため
一般的なドリルの刃先逃げ面角度５°〜２５°において
逃げ面が擦れない値とし、逃げ面角度５°でドリルが１
回転した場合、１回転の送り量はドリル径×π（円周
率）×ｔａｎ５°＝ドリル径×０．２７５となり、逃げ
面角度２５°では同様に１回転の送り量はドリル径×π
（円周率）×ｔａｎ２５°＝ドリル径×１．４６５であ
り、これ以下の値とした。

【０００７】第３に、図３に示す様に、ドリル切刃外周
コーナ部がバリの高さを充分に超える位置、例えば、加
工ワーク材質により異なるが約ドリル径の１／２程度ま
で一気に貫通させ、一次切削で残した穴外周周辺部をな
るべく穴外周の狭い範囲で切刃外周コーナを通過させ、
バリの押し出し部分を最少に抑え穴の中心側を向いてい
るバリを溝中に噛み込み、穴外周周辺部の切り残し部分
とそれに付着したバリ部分をドリル外周部で剪断する。
尚、切り残し部貫通の際、ドリル回転数は少なくとも一
次切削の半分以下が望ましく、切刃と外周のなす角が鋭
利になっているので、ドリル回転が毎分１回転以上であ
れば、ドリル外周マージン部の剪断力は維持される。

【０００８】第４に、二次切削時、切刃外周コーナが切
り残し部分貫通の際に押し出した２ヶ所（２枚刃のツイ
ストドリルの場合）のバリは、ドリル溝中に噛み込んだ
切り残し部分剪断時に材料の延性により引張られ、ドリ
ル溝中に引き込まれて一緒に剪断される。二次切削時、
１回転の送りが大きくなるので、ドリルの回転数が高い
と機械の送りが大きくなりすぎて、設定出来ない場合が
ある上、機械、加工物、工具に与えるストレスが大きく
なるので、切削スピードを１０ｍ／ｍｉｎ以下に下げた
ほうが安全である。

【０００９】次に、該加工法において一次切削から二次
切削へ１回転の送りを変更するには、送りモーターの立
ち上がりによるタイムラグがあるうえ、二次切削深さは
微小な巾の為、瞬時に貫通するので二次切削条件の設定
値で切削出来ない場合もある。その点、ステップ切削モ
ードでは完全にドリルを引き戻してモーター立ち上がり
に時間的余裕が得られるので確実な加工が出来る。

【００１０】更に、該加工法に用いるドリルとして、ド
リルの軸断面視において切刃と外周のなす角度が５０°
以上８０°以下であり、５０°以下では刃物角が小さく
なって二次切削時の切り残し部とバリの剪断に欠損する
危険性があり、８０°以上では切れ味が低下し、切削不
良により切り残し部とバリを確実に剪断出来ない場合が
ある。さらに、二次切削時の切刃外周コーナー貫通時の
ガイド性や、切り残し部とバリ剪断時の切削トルクの反
力によってドリルが振られる事を防止する為、４本以上
マージンがあればなおさら安定して加工出来る。前述の
特徴を備えたドリルであれば、他特性は一般的なＪＩＳ
ドリル形状で可能であるが、二次切削時の切削抵抗と対
峙するために、ドリル心厚はドリル径の３０％程度、捩
れ角はバリの引き上げと剪断のため、４０°までの範囲
であれば、なおさら顕著な効果と加工の安定が図られ
る。

【００１１】本発明のバリレス加工法では、円筒パイプ
材において内径がドリル径の１０倍以上であれば、裏面
が平坦な状態に近似するので、この様な材料にも応用可
能である。又、ドリル溝が３本以上であれば、二次切削
時の安定性が増すのでマージンが各溝部につき１本のも
のでもよい。

【００１２】

【実施例】（実施例１）本発明例１のドリルとして、Ｓ
ＫＨ５１製のドリル直径＝８ｍｍ、ドリル軸断面視にお
いて切刃と外周のなす角＝７０°、ドリルマージン＝４
本、それ以外はＪＩＳ標準ドリルと同一のドリルを用い
て、穴加工は、立型マシニングセンターを用い、厚さ１
２ｍｍのＳＳ４００の鉄板を加工材料として、一次切削
の切削条件、湿式、切削速度＝２５ｍ／ｍｉｎ、１回転
の送り＝０．１２ｍｍ／ｒｅｖで加工深さ位置＝裏面よ
り０．２ｍｍ（０．０２５×ドリル径）まで加工した。
次いで、二次切削の条件、湿式、切削速度５ｍ／ｍｉ
ｎ、１回転の送り＝５ｍｍ／ｒｅｖ（０．６２５×ドリ
ル径）で切刃外周コーナー部が加工材料裏面より５ｍｍ
突き出した位置まで５穴加工し、この時の裏バリの高さ
の最大の値を測定し、測定値とした。尚、同一ドリルを
用いて従来の加工法である一次切削の条件で切刃外周コ
ーナー部が加工材料裏面より５ｍｍ突き出した位置まで
連続して５穴加工を行い、その結果も表１に併記する。

【００１３】

【表１】

【００１４】表１より、本発明例１で５穴加工後のバリ
高さは０．０３ｍｍ程度で、二次切削でバリを引き上げ
ながら剪断するので、バリの発生がほとんど確認されな
い範囲まで抑えられた。従来例２では、１．１〜２ｍｍ
程度のバリ高さとなり、バリ取り加工を行う必要があ
る。

【００１５】（実施例２）実施例１と同様の加工条件
で、比較例３として、一次加工深さをドリル切刃外周コ
ーナーが加工材料裏面より０．００３×ドリル径（０．
０２４ｍｍ）、本発明例４として０．００５×ドリル径
（０．０４ｍｍ）、本発明例５として０．２×ドリル径
（１．６ｍｍ）、比較例６として０．２５×ドリル径
（２ｍｍ）の位置まで加工した後、二次加工を行った。
その結果、比較例３では、バリが穴の外へラッパ状へ反
転しており充分にバリの除去が出来なかった。比較例６
では、ドリル貫通時に異常音が発生し、切削抵抗が急激
に上昇し、工具の破損の危険性があった。本発明例４、
５では、問題なくバリの除去が行え、バリの高さも０．
００〜０．０２の範囲内であった。

【００１６】（実施例３）実施例１と同様の加工条件
で、本発明例１のドリルを用いて、一次切削、二次切削
をステップ切削モードを使用し、５穴加工しバリの高さ
を測定した。その結果、１穴のみバリの高さが０．０１
ｍｍ確認されたが、それ以外の４穴についてはバリの高
さが認められなかった。

【００１７】（実施例４）実施例１と同様の加工条件
で、ドリル軸断面視において切刃と外周のなす角度が４
０°、５０°、８０°、９０°のドリルを用い、一次切
削、二次切削の順で５穴加工しバリの高さを測定した。
その結果、９０°のドリルを用いた加工穴５穴中の２穴
に０．１５ｍｍと０．１０ｍｍのバリの付着が観られ
た。それ以外では、バリの高さも０．００〜０．０２ｍ
ｍの範囲内であったが、４０°のドリルの外周マージン
部に刃物強度不足による小さなチッピングが観られた。

【００１８】（実施例５）実施例１と同様の加工条件
で、マージン本数が２本と４本のドリルを用い、一次切
削、二次切削の順で５穴加工し、バリの高さを確認し
た。その結果、２本マージンのドリルで加工した１穴に
０．０３ｍｍのバリの付着が観られ、切削面にドリルの
フラツキによる擦り模様が生じていた。４本マージンの
ドリルで加工したドリルでは、バリの付着も皆無で切削
面もシャープで擦り模様もなく二次切削中の音も小さか
った。

【００１９】

【発明の効果】本願発明を適用することにより、穴明け
加工時の裏側のバリをラッパ状に押し出す前にドリル溝
中に噛み込んでドリル外周部で剪断する為、１本のドリ
ルでバリの発生を抑えた穴明けが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明例の一次切削時の加工の状態を
表わす略図を示す。

【図２】図２は、図１の被削材の穴加工部の底面視を示
す。

【図３】図３は、本発明例の二次切削時の加工の状態を
表わす略図を示す。

【図４】図４は、本発明例の二次切削時の上面からの加
工の状態を表わす略図を示す。

【符号の説明】

１ ドリル本体 ２ ドリル切刃外周コーナ部 ３ 穴外周切り残し部 ４ バリ ５ 一次切削 ６ 二次切削 ７ マージン ８ 溝中に噛み込まれたバリ ９ 切刃と外周のなす角度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C036 KK01 3C037 BB00 DD03

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】裏面がほぼ平坦な加工物に貫通孔を加工す
   る方法において、一次切削として、ドリルの切刃外周コ
   ーナ部が加工物裏面より０．００５×ドリル径以上０．
   １５×ドリル径以下の深さまで穴加工し、二次切削とし
   て、１回転の送りをドリル径×０．２倍以上、ドリル径
   ×１．４倍以下のでドリルの切刃外周コーナ部がバリの
   高さを充分に越える位置まで貫通させ、ドリル外周マー
   ジン部でバリを引き上げながら剪断し、二次切削の貫通
   時に押し出された２ヶ所のバリを除去することを特徴と
   する穴のバリレス加工法。
2. 【請求項２】請求項１記載の穴のバリレス加工法におい
   て、該一次切削と二次切削の移行時に、ステップ切削を
   使用することを特徴とする穴のバリレス加工法。
3. 【請求項３】請求項１乃至２記載の穴のバリレス加工法
   に用いるドリルであって、該ドリルの軸断面視におい
   て、切刃と外周のなす角度が５０°以上８０°以下であ
   ることを特徴とするバリレス加工に用いるドリル。
4. 【請求項４】請求項３記載のバリレス加工に用いるドリ
   ルにおいて、該ドリルにマージンを４本以上設けたこと
   を特徴とするバリレス加工に用いるドリル。