JP2004216468A - ツイストドリル - Google Patents

Abstract

【課題】ドリル本体の剛性の低下を抑制しながら、切りくずの排出性を向上できるツイストドリルを提供すること。
【解決手段】ドリル本体１の外周面に螺旋状のランド部３を備えたツイストドリルにおいて、上記ランド部のヒール５先端部には、ヒール面６が形成されており、上記ドリル本体をその軸心線と直交する断面で見た場合における、上記ヒール面と切れ刃直線ｌとがなすヒール面取り角θが、上記ドリル本体の先端部から後端部側に行くにつれて拡大している。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、切りくずの排出性を向上させたツイストドリルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、穴あけ加工に用いられる切削工具として、ツイストドリルが知られている。
【０００３】
従来のツイストドリルは、バックテーパによる外径の減少を除いて、先端部と後端部の断面形状が略同一となっている。
【０００４】
しかしながら、ツイストドリルの先端部と後端部の断面形状が同一である場合、生成される切りくずがツイストドリルの溝部内面やワークの加工穴面との摩擦によって排出され難いという問題があった。特に深穴加工においては、ツイストドリルの溝部内面とワークの加工穴面との間に切りくずが詰ってしまうことがあった。
【０００５】
また、近年普及してきたドライ、セミドライ（ＭＱＬ）加工においては、加工時の摩擦により熱を持った切りくずが溝部内面に接触することで、ツイストドリルが高温となり、切りくずの排出が円滑に行われないという問題があった。
【０００６】
さらに、外部給油ドリルにおいては、加工穴が深くなるにしたがって、切削油がツイストドリルの先端部に到達し難くなるという問題もあった。
【０００７】
そこで、ツイストドリルによる穴あけ加工においては、切りくずの排出性を向上するとともに、ツイストドリルの先端部に十分な切削油を供給するために種々の方法が考えられてきた。
【０００８】
その１つとして、ツイストドリルの先端部と後端部において捩れ角を変化させる方法が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。この方法は、ツイストドリルの先端部からワーク表面までの距離を短くすることで、切りくずの排出性を向上させたものである。
【０００９】
また、他の１つとして、ツイストドリルの先端部と後端部において溝幅比（ランド部に対する溝部の比）を変化させる方法が提案されている（例えば、特許文献４〜６参照。）。この方法は、ツイストドリルの溝幅比を、その先端部から後端部側にゆくにつれて大きくなるように変化させ、ツイストドリルの先端部で生成された切りくずが後端部側に行くにつれて溝部を容易に通過できるようにしたものである。
【００１０】
さらに、他の１つとして、ツイストドリルの先端部と後端部において心厚を変化させる方法が提案されている（例えば、特許文献７、８参照。）。この方法は、ツイストドリルのヒール側に副溝を設けるとともに、副溝の捩れ角をツイストドリルの先端部から後端部にゆくにつれて大きくなるよう変化させることで、ツイストドリルの溝幅比を変化させ、ツイストドリル先端部で生成された切りくずが後端部側に行くにつれて容易に通過できるようにしたものである。
【００１１】
【特許文献１】
実公昭５３−３８９５３号公報。
【００１２】
【特許文献２】
実開昭６０−６１１１０号公報。
【００１３】
【特許文献３】
実開昭６１−１４４９０５号公報。
【００１４】
【特許文献４】
特開平５−２５３７１７号公報。
【００１５】
【特許文献５】
実開平５−６０７１５号公報。
【００１６】
【特許文献６】
特開平７−４０１１９号公報。
【００１７】
【特許文献７】
実用新案２５７８２５１号公報。
【００１８】
【特許文献８】
特開２００１−１２１３３２号公報。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ツイストドリルの先端部と後端部において捩れ角を変化させる方法では、ツイストドリルの溝幅が先端部から後端部にわたって同一であるため、ツイストドリルの溝部内面や加工穴の周面との摩擦によって、生成される切りくずが排出され難いという問題がある。
【００２０】
また、ツイストドリルの先端部と後端部において溝幅比を変化させる方法では、溝部の拡大に伴ってランド部の面積が縮小することで、ツイストドリルの後端部における剛性が低下するという問題がある。
【００２１】
なお、特許文献８で開示されたツイストドリルの後端部側では、先端部側と比べて断面積が１３パーセント〜４０パーセント程度減少し、最小断面二次モーメントは２３パーセント〜７７パーセント程度減少している。
【００２２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであった、その目的とするところは、ドリル本体の剛性の低下を抑制しながら、切りくずの排出性を向上できるツイストドリルを提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために本発明のツイストドリルは次のように構成されている。
【００２４】
（１）ドリル本体の外周面に螺旋状のランド部を備えたツイストドリルにおいて、上記ランド部のヒール先端部には、ヒール面が形成されており、上記ドリル本体をその軸心線と直交する断面で見た場合における、上記ヒール面と上記ドリル本体の軸心及び切れ刃を結ぶ直線とがなすヒール面取り角が、上記ドリル本体の先端部から後端部側に行くにつれて拡大していることを特徴とする。
【００２５】
（２）（１）に記載されたツイストドリルにおいて、上記ヒール面と上記ドリル本体の軸心との距離が、上記ドリル本体の軸心線方向に対して略一定であることを特徴とする。
【００２６】
（３）（１）に記載されたツイストドリルにおいて、上記ヒール面取り角の最大値が１８５度未満であることを特徴とする。
【００２７】
（４）（１）に記載されたツイストドリルにおいて、上記ヒール面取り角が上記ドリル本体の先端部から後端部側に対して連続的に変化していることを特徴とする。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の一実施の形態を説明する。
【００２９】
図１は本発明の一実施の形態に係るツイストドリルを示す概略図、図２は同実施の形態に係るドリル本体を示す概略図であって、（ａ）は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図、（ｃ）は図１のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【００３０】
図１に示すツイストドリルは、刃部１ａとシャンク部１ｂとから構成される略円柱状のドリル本体１を有し、刃部１ａの外周面には全長に亘って、切りくずを排出するための２つの溝部２が螺旋状に形成されている。
【００３１】
これら溝部２は、図２に示すように、ドリル本体１の周方向に約１８０度ずれて位置しており、これら溝部２が形成されることによって、刃部１ａの外周面にはランド部３が螺旋状に形成されている。
【００３２】
ランド部３は、切削時における回転方向（以下、切削回転方向とする）の先端側にリーディングエッジ４、切削回転方向の後端側にヒール５を有している。そして、リーディングエッジ４にはワークを切削する切れ刃が形成され、ヒール５には面取り加工によりヒール面６が形成されている。
【００３３】
ヒール面６は、ドリル本体１の軸心Ｏに対して略一定の距離Ｌとなるよう形成されており、ドリル本体１をその軸心線と直交する断面で見た場合、軸心Ｏ及びリーディングエッジ４を結ぶ直線ｌ（以下、切れ刃直線とする。）とヒール面６とがなす角θ（以下、ヒール面取り角とする。）は、ドリル本体１の先端部から後端部側に行くにつれて徐々に拡大している。すなわち、ヒール面取り角θは、刃部１ａの先端部で最小、後端部で最大となっている。
【００３４】
なお、ヒール面６と軸心Ｏとの距離Ｌは、ドリル本体１の外径寸法の１５パーセント以上とされ、上限はドリル本体１の外径寸法により適宜決められるが、ドリル本体１の外径寸法の５０パーセント未満が好ましい。
【００３５】
このように、ヒール５に上述した形状のヒール面６を形成することによって、ドリル本体１の外周面に形成された溝部２の溝幅φｍは、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、ドリル本体１の先端部から後端部側に行くにつれて拡大している。
【００３６】
なお、溝部２の溝幅φｍは、ドリル本体１の軸心Ｏ及びヒール面６のランド部３側を結ぶ直線ｈと切れ刃直線ｌとがなす角によって定義され、ランド部３のランド幅φｒは溝幅φｍの余角によって定義される。以降、溝幅φｍの大きさを溝幅比φｍ／φｒによって示す。
【００３７】
上記構成のツイストドリルにおいては、穴あけ加工によってドリル本体１の先端部で切りくずが生成されると、その切りくずはドリル本体１の溝部２に沿って移動し、その後端部側から加工穴の外部に排出される。
【００３８】
また、このような用途には油穴付工具が用いられることも多く、その場合には、図２に示すように、ドリル本体１の所定位置に軸方向に沿って２つの油穴７が形成されている。これら油穴７はドリル本体１の後端から先端部まで連通しており、ドリル本体１の後端部から先端部に切削油を供給できるようになっている。
【００３９】
［実施例］
上記構成のツイストドリルにおいて、ヒール面取り角θを種々に変更した場合の、溝幅比φｍ／φｒ、断面積Ａ、断面二次モーメントＩの値を下記［表１］に示す。なお、今回使用したツイストドリルの寸法は次の通りである。
【００４０】
ドリル本体１の外径寸法：８［ｍｍ］、
油穴径：１［ｍｍ］、
油穴ピッチ：４［ｍｍ］、
距離Ｌ：外径寸法の３０パーセント。
【００４１】
【表１】

【００４２】
［表１］に示すように、例えばヒール面取り角θが１６０度である場合、ヒール面取り角θが１４０度である場合と比べて、溝幅比φｍ／φｒが約１５８パーセント、断面積Ａが約９３パーセント、断面二次モーメントＩが約７３パーセントとなることがわかる。
【００４３】
すなわち、刃部１ａの先端部におけるヒール面取り角θを１４０度とした場合、後端部におけるヒール面取り角θを１６０度にすることで、刃部１ａの後端部における溝幅比φｍ／φｒを先端部の約１５８パーセントまで拡大でき、さらに断面二次モーメントＩの低下を先端部の約２３パーセントに抑えることができる。
【００４４】
また、ヒール面取り角θが１８５度である場合、ヒール面取り角θが１４０度である場合と比べて、溝幅比φｍ／φｒが約３１６パーセント、断面積Ａが約８６パーセント、断面二次モーメントＩが約４８パーセントとなることがわかる。
【００４５】
すなわち、刃部１ａの先端部におけるヒール面取り角θを１４０度とした場合、後端部におけるヒール面取り角θを１８５度にすると、刃部１ａの後端部における溝幅比φｍ／φｒを先端部の約３１６パーセントまで拡大できる一方、断面二次モーメントＩは先端部の約４８パーセントまで低下してしまう。
【００４６】
以上より、刃部１ａの先端部におけるヒール面取り角θを１４０度とした場合、後端部におけるヒール面取り角θを１６０度以上、かつ１８５度未満に設定することで、切りくずを円滑に排出できる溝幅比φｍ／φｒを確保できるとともに、ある程度の断面二次モーメントＩを得ることができることがわかる。
【００４７】
次いで、本実施例で用いたツイストドリル、及び従来のツイストドリルにおける溝幅比φｍ／φｒ、断面積Ａ、断面二次モーメントＩの値を下記［表２］に示す。
【００４８】
なお、従来のツイストドリルは、特許文献７により開示された、ヒール側の溝砥石のねじれ角を小さくした仕様であり、本発明のツイストドリルとしては、ヒール面取り角θが１５０度となる断面を用いた。
【００４９】
【表２】

【００５０】
［表２］に示すように、従来のツイストドリルは、本実施例に係るツイストドリルと比べて、溝幅比φｍ／φｒが約９５パーセント、断面積Ａが１０２パーセント、断面二次モーメントＩが約８９パーセントとなることがわかる。
【００５１】
すなわち、本実施例のツイストドリルは、従来のツイストドリルに対して溝幅比φｍ／φｒが約５パーセント大きいにも関わらず、断面二次モーメントＩの減少が約１０パーセントも抑制されていることがわかる。
【００５２】
これにより、ドリル本体１のヒール５に上述した構成のヒール面６を形成することで、ヒール面６を有しない従来のツイストドリルに比べて、溝幅比φｍ／φｒを拡大できるとともに、断面二次モーメントＩの減少を抑制できることがわかる。
【００５３】
上述した本実施の形態に係るツイストドリルによれば、刃部１ａの外周面に形成される溝部２の溝幅比φｍ／φｒをドリル本体１の先端部から後端部側に行くにつれて拡大させている。
【００５４】
そのため、生成された切りくずは、ドリル本体１の後端部側に行くにつれて溝部２内を通過し易くなるから、切りくずを円滑に排出することができる。
【００５５】
そして、上述した溝幅比φｍ／φｒの拡大を実現するために、ヒール５の先端部にドリル本体１の軸心Ｏからの距離Ｌが一定となるヒール面６を形成し、上記ヒール面取り角θをドリル本体１の先端部から後端部側に向かって拡大させている。
【００５６】
そのため、刃部１ａの後端部における断面二次モーメントＩの減少を抑制でき、この部分に所定の剛性を確保できるから、ドリル本体１の破損を抑制することができる。
【００５７】
しかも、溝部２の溝幅比φｍ／φｒが拡大しても、心厚が減少することがないから、ドリル本体１に油穴７を形成するためのスペースを確保し易い。
【００５８】
また、上述したように、ヒール面６とドリル本体１の軸心Ｏとの距離Ｌをドリル本体１の軸心線方向に対して一定にしているため、ヒール面取り角θを拡大させるだけで、ドリル本体１の先端部から後端部側に向かって溝幅比φｍ／φｒを拡大することができる。
【００５９】
また、ヒール面取り角θをドリル本体１の先端部から後端部側にかけて徐々に変化させている。
【００６０】
そのため、加工中にランド部３のヒール５側に応力集中が発生し難くなり、ドリル本体１の破損を抑制することができる。
【００６１】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々に変更可能である。
【００６２】
すなわち、ドリル本体１の先端部から後端部側に行くにつれて溝幅比φｍ／φｒを拡大でき、さらに溝幅比φｍ／φｒの拡大に伴う断面二次モーメントＩの減少を抑制できるのであれば、ヒール面６とドリル本体１の軸心Ｏとの距離が一定である必要はない。ただし、ドリル本体１の後端部側におけるヒール面６とドリル本体１の軸心Ｏとの距離を先端部側よりも小さくしたほうが、切りくずの排出性の点で好ましい。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、ツイストドリルの剛性の低下を抑制しながら、切りくずの排出性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るツイストドリルを示す構成図。
【図２】同実施の形態に係るドリル本体を示す概略図であって、（ａ）は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図、（ｃ）は図１のＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【符号の説明】
１…ドリル本体
３…ランド部
５…ヒール
６…ヒール面
ｌ…切れ刃直線
θ…ヒール面取り角
Ｌ…距離

Claims (4)

1. ドリル本体の外周面に螺旋状のランド部を備えたツイストドリルにおいて、
   上記ランド部のヒール先端部にはヒール面が形成されており、上記ドリル本体をその軸心線と直交する断面で見た場合における、上記ヒール面と上記ドリル本体の軸心及び切れ刃を結ぶ直線とがなすヒール面取り角が、上記ドリル本体の先端部から後端部側に行くにつれて拡大していることを特徴とするツイストドリル。
2. 上記ヒール面と上記ドリル本体の軸心との距離が、上記ドリル本体の軸心線方向に対して略一定であることを特徴とする請求項１記載にツイストドリル。
3. 上記ヒール面取り角の最大値が１８５度未満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。
4. 上記ヒール面取り角が上記ドリル本体の先端部から後端部側に対して連続的に変化していることを特徴とする請求項１記載のツイストドリル。

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