JP2003300111A - ツイストドリル - Google Patents

ツイストドリル

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JP2003300111A
JP2003300111A JP2002107400A JP2002107400A JP2003300111A JP 2003300111 A JP2003300111 A JP 2003300111A JP 2002107400 A JP2002107400 A JP 2002107400A JP 2002107400 A JP2002107400 A JP 2002107400A JP 2003300111 A JP2003300111 A JP 2003300111A
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thinning
drill
curvature
cutting edge
valley
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JP2002107400A
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Satoshi Omi
諭 近江
Takashi Uejima
隆司 上島
Minoru Doi
稔 土肥
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Moldino Tool Engineering Ltd
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Hitachi Tool Engineering Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ツイストドリルのシンニング谷底をU字状にす
ることで、シンニング切刃で切削された切屑をカールさ
せ、スムーズにドリル溝に流し込む事で、スラスト抵抗
が小さく求心性に優れ、安定した穴加工のできるドリル
を提供する。 【構成】ドリル溝先端部に主切刃を有し、その軸心部に
シンニング面で構成された稜線がほぼX状に交わるシン
ニング刃を有するツイストドリルにおいて、該シンニン
グ掬い面とシンニングヒール面で構成するシンニング谷
底の曲率をX状交点よりドリル溝に開口するシンニング
谷底終端部を大きくしたことを特徴とするツイストドリ
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、金属の穴明け加工に
用いられ、ドリル中心部シンニング切刃の切削性を改善
し、切屑処理性に優れ高能率切削にも対応可能なX状シ
ンニングを有するツイストドリルに関する。
【0002】
【従来の技術】金属の穴明け加工を行う場合、切削時の
スラスト抵抗を軽減する為ドリル切刃中心部にシンニン
グを施すが、ドリル心厚がドリル直径の20%を越える
様な厚い場合や、求心性切屑処理性改善の観点からX状
のシンニングが施されている。X状のシンニングとして
は、特開平2−124207号公報に記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のX状
シンニングではシンニング掬い面とシンニングヒール面
で構成されるシンニング谷底の曲率がX状交点の中心側
からシンニング谷底終端部まで一定であり、その曲率も
ドリル径の0%から3%程度と小さく、シンニング谷底
がV字状の為、シンニング切刃で切削された切屑はシン
ニング谷底に堆積し、スムーズに流れないのでシンニン
グ切刃に溶着を誘発させる。その結果、スラスト抵抗の
増加や求心性の低下を招き、安定した切削を担害する。
そこで、本願発明では、シンニング谷底をU字状にする
ことで、シンニング切刃で切削された切屑をカールさ
せ、スムーズにドリル溝に流し込む事で、スラスト抵抗
が小さく求心性に優れ、安定した穴加工のできるドリル
を提供する。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、ドリル溝先端
部に主切刃を有し、その軸心部にシンニング面で構成さ
れた稜線がほぼX状に交わるシンニング刃を有するツイ
ストドリルにおいて、該シンニング掬い面とシンニング
ヒール面で構成するシンニング谷底の曲率をX状交点よ
りドリル溝に開口するシンニング谷底終端部を大きくし
たことを特徴とするツイストドリルであり、詳細には、
該X状交点のシンニング谷底の曲率をドリル径の0%以
上20%以下、該谷底終端部の谷底の曲率をドリル径の
5%以上40%以下とし、更には、該シンニング谷底の
曲率が該X状交点よりドリル溝に開口するシンニング谷
底終端部に向うに従い、テーパ状に大きく及び/又は階
段状に大きくした事を特徴とするツイストドリルであ
る。
【0005】
【作用】先ず、図1のX状シンニングの正面図におい
て、ドリル先端最頂部より外周切刃側に向かって延伸す
るシンニング切刃と主切刃のなかで、シンニング切刃に
隣接するシンニング掬い面とシンニングヒール面のな
す、シンニング谷底のX状シンニング交点側よりシンニ
ング谷底終端部側に向かい大きな曲率を与えることで、
シンニング切刃で切削された切屑はシンニング掬い面に
添いながら、シンニング谷底の曲率で円錐状にカールさ
せられる。円錐状の切屑は、回転しつつ谷底の曲率の小
さい部分より大きい部分にテーパ効果でスムーズに流
れ、やがて、シンニング谷底の終縁部でドリル溝中に流
れ込む事で、切屑の堆積による溶着が防止され、シンニ
ング切刃の効果が充分に作用し継続するので、スラスト
抵抗が小さく、ドリル中心がいつもシャープポイントで
あるので、求心性に優れ安定した穴加工ができる。
【0006】第2に、該ツイストドリルのX状シンニン
グ交点のシンニング谷底の曲率は、ドリル径の0%以上
20%以下であり、X状シンニング交点をポイントにす
るほうが求心性やスラスト抵抗を減ずる事が出来、シン
ニング谷底曲率がドリル径の0%でX状交点がポイント
に形成できる。ドリル径の20%以上では、X状交点が
ポイントにならず、交点に先研時のチゼル部分の平坦部
残りが多くなり、求心性が劣ったりスラスト抵抗が増加
する。該ツイストドリルの溝に開口するシンニング谷底
終端部のシンニング谷底曲率は、ドリル径の5%以上4
0%以下とし、5%以下ではシンニング掬い面を流れて
きた切屑が充分にカールされず、谷底に堆積する。40
%以上では、シンニング谷底を大きくえぐるので、ドリ
ル刃先強度が低下しチッピングの危険性が大きくなる。
【0007】第3に、該ツイストドリルのシンニング谷
底の曲率がX状シンニング交点より、ドリル溝に開口す
るシンニング谷底終端部に向うに従い、テーパ状に大き
くなるか、或いは、階段状に大きくなるか、これらの組
合せによって構成されるものであるが、テーパ状では、
シンニング谷底でカールさせられた円錐状切屑が、X状
交点近傍よりテーパ効果により、スムーズに溝中に流入
する。階段状ではシンニング切刃長さがドリル主切刃に
対し、短いので二段以上であればよい、X状シンニング
交点の第一段目の階段状シンニング谷底でカールさせら
れた切屑は、ドリルの切り込みにより第二段目の階段状
シンニング谷底に押し流され、第二段目の階段状シンニ
ング谷底の曲率が第一段目に比して、大きいので切屑は
自由に回転しながら流れ、溝中に流入する。X状シンニ
ング交点がテーパ状でシンニング谷底終縁部が階段状の
組合せ及びX状シンニング交点が階段状でシンニング谷
底終縁部がテーパ状の組合せいずれにおいても、X状シ
ンニング交点のシンニング谷底でカールさせられた切屑
がシンニング谷底終縁部に流れる事で、シンニング谷底
曲率が大きくなるので、切屑は拘束されずスムーズに溝
中に流入する。
【0008】更に、溝部の少なくとも刃先先端を含めた
部分にTiN、TiCN、TiAlN、ダイヤモンド等
の硬質潤滑被膜からなるコーティング層を一層又は複層
形成させることにより、シンニング切刃に生ずる圧縮応
力に対し、耐摩耗性が向上しシンニング切刃の低い切削
速度でも潤滑性により切削作用を補い、シンニング切刃
への溶着を少なくする。以下、実施例に基づき本発明を
具体的に説明する。
【0009】
【実施例】(実施例1)本発明例1として、SKH57
製のドリル直径=6.0mmを用い、溝形状=パラボリ
ックタイプ、ドリル溝長=80mm、ドリル全長=12
0mm、ドリル心厚=2.1(ドリル径35%)、ドリ
ル捩れ角=35°、ドリル先端角=118°で、図2に
示すX状シンニングが施され、先端頂角約60°の軸付
砥石を用い、図1と図3に示すようにシンニング谷底曲
率が、X状シンニング交点側谷底曲率R1=0%×ドリ
ル径、シンニング谷底終縁部谷底曲率R2=15%×ド
リル径のツイストドリルを5本用いて、切削速度=25
m/min、1回転の送り量=0.09mm/rev、
加工深さ=60mm、湿式切削の条件でS45C(HV
160〜180)を加工し、10穴加工後のシンニング
切刃の溶着物の最大幅(mm)を左右の切刃で測定し、
平均したものを測定値とした。また、測定は図10に示
す模式図の様に測定した。比較の為、従来例2として、
図4、図5に示すシンニング谷底曲率が一定のドリル
(R1=0%×ドリル径、R2=0%×ドリル径)も同
様に試験を5本行い、加工後の刃先状態を図6ならびに
図7に示し、その結果も表1に併記する。
【0010】
【表1】
【0011】表1より、本発明例1の5本のようにシン
ニング谷底に曲率を与え、R1<R2にしたドリルで
は、シンニング切刃部での切削がスムーズに行われるた
め、加工後のシンニング切刃への溶着物はほとんど観察
されず、図6に示す程度で、溶着物の幅も従来例2の1
/20程度に減少しており、X状シンニング交点が常時
シャープなポイントを維持していたので、求心性に優れ
加工中のドリルのフラツキもなかった。従来例2は、図
7の様にシンニング切刃に0.8〜1mm程度の溶着物
が観察された。また、この際の切削時のスラスト抵抗を
1本目のドリルで3穴目の加工時に測定した結果、本発
明例は1.25KN、従来は1.65KNであり、スラ
スト抵抗も本発明例では軽減された。
【0012】更に、生成された切屑を観察した結果、本
発明例では図8に示すような、主切刃で生成されるリボ
ン状切屑にシンニング切刃で生成された小さな円錐状が
ところどころに付着しているが、これは簡単に脱落する
切屑で大部分が加工中に脱落し、ドリル溝中から排出さ
れておりシンニング切刃の切削性を確証するものであ
る。従来例では、図9に示すような主切刃で生成される
リボン状切屑の片側(シンニング切刃側)に連続的にヒ
ゲ状の様な突起物が付着しており、シンニング切刃が溶
着により切削性を失っているために、押し潰された切屑
が主切刃に付着し、主切刃の排出時の流れに引張られて
ヒゲ状になったものである。
【0013】(実施例2)次に実施例1と同様のドリル
を用いて、X状シンニング交点のシンニング谷底曲率R
1とシンニング谷底終縁部の谷底曲率R2の組み合わせ
で、本発明例3としてR1=0%×ドリル径、R2=5
%×ドリル径、本発明例4としてR1=5%×ドリル
径、R2=25%×ドリル径、本発明例5としてR1=
20%×ドリル径、R2=40%×ドリル径、比較例6
としてR1=25%×ドリル径、R2=45%×ドリル
径のものを各3本製作し、実施例1と同様に試験を行い
その結果を表2に記載する。
【0014】
【表2】
【0015】表2より、本発明例3のドリルは、わずか
に溶着物の幅が大きいが、加工上支障ない範囲であっ
た。これ以外の本発明例4、5は、溶着物も少なく加工
においても全く問題がなかった。比較例6は、谷底Rの
削り込みが大きいので、刃先強度が低下し2本が加工途
中でチッピングを発生し、2本目は10穴迄加工出来た
が、切削中振動を伴い不安定な切削であった。これらの
結果によりR1=0〜20%×ドリル径、R2=5%〜
40%×ドリル径の範囲とした。
【0016】(実施例3)実施例1と同様のドリルを用
いて、本発明例7として、X状シンニング交点のシンニ
ング谷底曲率R1=5%×ドリル径+シンニング谷底終
縁部の谷底曲率R2=30%×ドリル径でシンニング谷
底がテーパ状のもの、本発明例8として、シンニング谷
底が2段の階段状のもの、本発明例9として、シンニン
グ谷底がテーパ状と階段状の組合せのもの、本発明例1
0としてシンニング谷底が階段状とテーパ状の組合せの
ものを各3本製作し、実施例1と同様に試験を行い、そ
の結果を表3に記載する。
【0017】
【表3】
【0018】表3より、本発明例7は、溶着幅が一番小
さいが、本発明例8〜10でも、本発明例7に近似した
値であり、溶着の幅は切削に支障を及ぼす度合も極端に
小さいもので、切削中もドリルのフラツキもなく安定し
ており、これらの組合せであっても効果が確認された。
【0019】(実施例4)更に、実施例1と同様のドリ
ルを用いて、切削速度40m/min、1回転の送り量
=0.18mm/rev、加工深さ=60mm、湿式切
削の条件でアルミAC4Bを加工し、10穴加工後のシ
ンニング切刃の溶着物の最大幅(mm)を左右の切刃で
測定し、平均したものを測定値とした。比較のため、実
施例1と同様の従来ドリルも試験を行った。
【0020】
【表4】
【0021】表4より、アルミAC4Bの様に溶着の著
しい材料の切削においても、本発明例の効果が発揮さ
れ、従来例に比して切屑処理性並びに切削安定性が確認
された。尚、X状シンニング交点の交差距離は、求心性
の観点より0ポイントに近づけるのがベストであるが、
ポイントの強度低下による割れを防止する為、ドリル直
径の0〜20%程度、X状シンニング交差距離を離間さ
せるのが一般的であるが、この範囲であれば、本発明例
の効果は損なわれる事はない。
【0022】
【発明の効果】本願発明を適用することにより、シンニ
ング谷底の曲率をX状シンニング交点側よりシンニング
谷底終端部のほうを大きくする事で、シンニング切刃の
切削性を高めたうえ、切屑の排出性を改善することで、
シンニング切刃への溶着を防ぎ、切削中常時シャープエ
ッジが維持されるので、安定した切削が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明例の正面図を示す。
【図2】図2は、図1の軸方向先端視を示す。
【図3】図3は、図1のA方向矢視図を示す。
【図4】図4は、従来例の正面図を示す。
【図5】図5は、図4のB方向矢視図を示す。
【図6】図6は、本発明例の加工後の刃先状態を示す。
【図7】図7は、従来例の加工後の刃先状態を示す。
【図8】図8は、本発明例の切屑状態を示す。
【図9】図9は、従来例の切屑状態を示す。
【図10】図10は、図6のシンニング切刃の溶着物の
測定例を示す。
【符号の説明】
1 ドリル本体 2 主切刃 3 シンニング切刃 4 シンニング掬い面 5 シンニングヒール面 6 シンニング谷底 C X状シンニング交点 D シンニング谷底終端部 E X状シンニング交点交差距離 F シンニング切刃溶着物 G シンニング切刃溶着物測定巾

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ドリル溝先端部に主切刃を有し、その軸心
    部にシンニング面で構成された稜線がほぼX状に交わる
    シンニング刃を有するツイストドリルにおいて、該シン
    ニング掬い面とシンニングヒール面で構成するシンニン
    グ谷底の曲率をX状交点よりドリル溝に開口するシンニ
    ング谷底終端部を大きくしたことを特徴とするツイスト
    ドリル。
  2. 【請求項2】請求項1記載のツイストドリルにおいて、
    該X状交点のシンニング谷底の曲率をドリル径の0%以
    上20%以下、該谷底終端部の谷底の曲率をドリル径の
    5%以上40%以下とした事を特徴とするツイストドリ
    ル。
  3. 【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、該シンニング谷底の曲率が該X状交点よりドリル
    溝に開口するシンニング谷底終端部に向うに従い、テー
    パ状に大きく及び/又は階段状に大きくした事を特徴と
    するツイストドリル。
  4. 【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、該溝部の少なくとも刃先部分に、TiN、TiC
    N、TiAlN、ダイヤモンド等の硬質潤滑被膜を一層
    又は複層被覆したことを特徴とするツイストドリル。
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Cited By (5)

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