JP2004261930A - ドリル - Google Patents

Abstract

【課題】シンニング切刃部から生成される切屑をスムーズにカールさせ、切屑排出性を良好に保って、切削抵抗の増大を招くことがない。
【解決手段】切屑排出溝１３の内壁面１３Ａ，１３Ｂの先端側に、切刃１４の内周端側に連なるシンニング部２０を形成する。シンニング部２０を、切刃１４の内周端に向けて延びる凹曲する谷底部２４を有した谷形をなすようにする。谷底部２４の断面がなす凹曲線の曲率半径を、外周側に向かうにしたがい増大させる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被削材に対して加工穴を形成するための穴明け加工に用いられるドリルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、軸線回りに回転される刃先部の外周に後端側に向けて延びる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のドリル回転方向前方側を向く内壁面と刃先部の先端逃げ面との交差稜線部に切刃が形成されたドリルにおいて、切屑排出溝の内壁面の先端側に、切刃の内周端側に連なるシンニング部が形成されていることによって、切刃の内周端側が、先端逃げ面の中心に向けて延びるシンニング切刃部とされているものが知られている（特許文献１参照）。
このようなシンニング部は、切刃の内周端（シンニング切刃部の内周端）に向けて延びる谷底部を有する谷形をなしており、また、シンニング部における谷底部は、その内周端部から外周端部までの全長に亘って一定の形状となるようにして、断面Ｖ字のエッジ状に屈曲している、あるいは、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲の極小さい曲率半径の断面凹曲線状に凹曲しているのであった。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２−１２４２０８号公報（第２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来のドリルを用いた穴明け加工では、切刃にて生成される切屑を、切屑排出溝の内壁面によってカールさせつつ切屑排出溝内の後端側へ向けて排出していくのであるが、この切刃の内周端側であるシンニング切刃部にて生成される切屑は、シンニング切刃部に連なるシンニング部の谷底部に突き当たることによってカールさせられてから、切屑排出溝内に誘導されていくことになる。
【０００５】
ここで、従来のドリルでは、シンニング切刃部に連なるシンニング部の谷底部が、断面Ｖ字のエッジ状となるように屈曲している、あるいは、断面凹曲線状となるように凹曲していてもその曲率半径が０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲と極小さい値に設定されていることから、このシンニング切刃部にて生成される切屑をスムーズにカールさせることができないのであった。
そのため、シンニング切刃部の内周側では、周速が小さく少量の切屑しか生成されないために、切屑をスムーズにカールさせることができなくてもさほど支障は生じないのであるが、シンニング切刃部の外周側では、周速が大きく内周側よりも多量の切屑が生成されるために、切屑をスムーズにカールさせることができなくなっていると、切屑排出性が悪くなり、切削抵抗の増大を招いてしまうという不具合が生じていた。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、シンニング切刃部から生成される切屑をスムーズにカールさせ、切屑排出性を良好に保って、切削抵抗の増大を招くことがないドリルを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸線回りに回転されるドリル本体の先端側部分である刃先部の外周に後端側に向けて延びる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のドリル回転方向前方側を向く内壁面と前記刃先部の先端逃げ面との交差稜線部に切刃が形成されたドリルにおいて、前記切屑排出溝の内壁面の先端側には、前記切刃の内周端側に連なるシンニング部が形成されていて、このシンニング部は、前記切刃の内周端に向けて延びる凹曲する谷底部を有した谷形をなし、かつ、前記谷底部の断面がなす凹曲線の曲率半径が、外周側に向かうにしたがい増大させられていることを特徴とするものである。
本発明によれば、シンニング部の谷底部を断面凹曲線状に凹曲させるとともに、その曲率半径を外周側に向けて大きくなるように設定したことから、シンニング切刃部にて生成される切屑のうち、内周側よりも周速の大きい外周側のシンニング切刃部にて生成される量の多い切屑を、大きな曲率半径で凹曲するシンニング部の谷底部によってスムーズにカールさせることが可能となっている。
しかも、シンニング部の谷底部の断面がなす凹曲線の曲率半径を外周側に向けて大きくしたことによって、シンニング切刃部にて生成される切屑が、シンニング部の谷底部によってカールさせられた後に、切屑排出溝内へ誘導されやすくなる。
【０００８】
ここで、本発明のドリルにおいては、前記谷底部の外周端部の断面がなす凹曲線の曲率半径が、前記谷底部の内周端部の断面がなす凹曲線の曲率半径に対して、１．１倍〜３０．０倍に設定されていることが好ましく、さらに、前記谷底部の内周端部の断面がなす凹曲線の曲率半径が、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲に設定されているとともに、前記谷底部の外周端部の断面がなす凹曲線の曲率半径が、０．１１ｍｍ〜１５．０ｍｍの範囲に設定されていることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付した図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、本実施形態によるドリルのドリル本体１０は、超硬合金等の硬質材料により軸線Ｏを中心とした略円柱状に形成されたものであり、その後端側部分が工作機械の回転軸に把持されるシャンク部とされる一方、先端側部分が刃先部１１とされている。
刃先部１１の外周には、先端逃げ面１２から軸線Ｏ方向の後端側に向かうにしたがい一定のねじれ角でドリル回転方向Ｔ後方側にねじれる一対の切屑排出溝１３，１３が軸線Ｏに対して対称に形成されていて、これら切屑排出溝１３，１３におけるドリル回転方向Ｔ前方側を向く内壁面１３Ａ，１３Ａと先端逃げ面１２との交差稜線部にそれぞれ切刃１４，１４が形成されている。
【００１０】
刃先部１１の先端逃げ面１２は、図２に示すように、切屑排出溝１３，１３が交差することによって切刃１４，１４がドリル回転方向Ｔ前方側の稜線部に形成された第一逃げ面１２Ａ，１２Ａと、これら第一逃げ面１２Ａ，１２Ａのドリル回転方向Ｔ後方側に連なる第二逃げ面１２Ｂ，１２Ｂとから構成された多段面状をなしていて、切刃１４，１４には、後述するシンニング部２０，２０における第二シンニング面２３，２３も含めてドリル回転方向Ｔ後方側に向かうにしたがい多段的に大きくなるような逃げが与えられている。
さらに、この先端逃げ面１２は、内周側から外周側に向かうにしたがい軸線Ｏ方向の後端側に向けて傾斜させられており、切刃１４，１４に所定の先端角が付されるようになっている。
【００１１】
なお、先端逃げ面１２における第二逃げ面１２Ｂ，１２Ｂには、ドリル本体１０の内部で、シャンク部から軸線Ｏ方向の先端側へ向かって、切屑排出溝１３，１３と同様に、軸線Ｏ回りにねじれつつ延びる一対のクーラント穴１０Ａ，１０Ａがそれぞれ開口させられており、切削加工の際には、このクーラント穴１０Ａ，１０Ａから切削部位にクーラントが供給される。
【００１２】
ここで、本実施形態では、切屑排出溝１３のドリル回転方向Ｔ前方側を向く内壁面１３Ａと先端逃げ面１２との交差稜線部に形成される切刃１３について、図２に示すように、その外周側が、ドリル回転方向Ｔ前方側に凸となる曲線状をなす凸曲線状切刃部１５とされ、この凸曲線状切刃部１５よりも内周側が、ドリル回転方向Ｔ後方側に凹となる曲線状をなして凸曲線状切刃部１５に滑らかに接して連なる凹曲線状切刃部１６とされている。
これにより、これら凸凹曲線状切刃部１５，１６間で切刃１４は軸線Ｏ方向の先端側から見て緩やかに湾曲するＳ字状を呈することとなる。
【００１３】
また、切屑排出溝１３のドリル回転方向Ｔ前方側及び後方側を向く内壁面１３Ａ，１３Ｂの先端側には、内壁面１３Ａの内周側部分からこの内壁面１３Ａに接続される内壁面１３Ｂの内周側部分及び外周側部分までの先端逃げ面１２（第一逃げ面１２Ａ及び第二逃げ面１２Ｂ）との交差稜線部分が、ドリル回転方向Ｔ後方側に向かうにしたがい軸線Ｏ方向の後端側に向かうように斜めに切り欠かれることによって、ヒール部１７Ａを含むランド部１７にまで達するようなシンニング部２０が形成されている。
【００１４】
したがって、切刃１４の内周端側は、このシンニング部２０と第一逃げ面１２Ａとの交差稜線部に形成されて、切刃１４における凹曲線状切刃部１６の内周端から先端逃げ面１２の中心に位置する軸線Ｏに向けて延びるシンニング切刃部２１とされている。
なお、切刃１４において、シンニング切刃部２１と凹曲線状切刃部１６とが交差する部分は、軸線Ｏ方向の先端側から見てドリル回転方向Ｔ前方側に凸となる曲線または直線によって滑らかに接続されている。
【００１５】
この切屑排出溝１３の両内壁面１３Ａ，１３Ｂに交差して内周側及び軸線Ｏ方向の先端側に向けて延びるシンニング部２０において、切屑排出溝１３の両内壁面１３Ａ，１３Ｂ同士の接続部分（切屑排出溝１３の溝底）と交差してシンニング切刃部２１に連なる部分は、ドリル回転方向Ｔ前方側を向いて、軸線Ｏ方向に沿って延在する平面状の第一シンニング面２２とされている。
また、シンニング部２０において、切屑排出溝１３におけるドリル回転方向Ｔ後方側を向く内壁面１３Ｂと交差して第二逃げ面１２Ｂに連なる部分は、ドリル回転方向Ｔ後方側を向いて、ランド部１７（ヒール部１７Ａを含む）にまで達するように延在し、ドリル回転方向Ｔ後方側に向かうにしたがい軸線Ｏ方向の後端側に向かうように傾斜する平面状の第二シンニング面２３とされている。
【００１６】
そして、シンニング部２０は、これを構成する第一シンニング面２２と第二シンニング面２３とが鈍角に交差させられて谷形をなしており、これら第一シンニング面２２と第二シンニング面２３との交差部分は、切屑排出溝１３の両内壁面１３Ａ，１３Ｂ同士の接続部分（切屑排出溝１３の溝底）から、切刃１４の内周端（シンニング切刃部２１の内周端）に向けて、つまり、先端逃げ面１２の中心に位置する軸線Ｏに向けて延びるように延在し、内周側に向かうにしたがい軸線Ｏ方向の先端側に向かうように傾斜する谷底部２４となっている。
【００１７】
シンニング部２０における谷底部２４は、その延在方向に直交する断面で見たときに、凹曲線状となるように凹曲させられていて、この断面がなす凹曲線の曲率半径が、谷底部２４における内周端部から外周端部に向かうにしたがって、例えば一定の変化傾向で漸次増大するようになっている。
また、谷底部２４の外周端部の断面がなす凹曲線の曲率半径は、谷底部２４の内周端部の断面がなす凹曲線の曲率半径に対して、１．１倍〜３０．０倍に設定されており、より具体的には、谷底部２４における内周端部の断面がなす凹曲線の曲率半径が、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲に設定されているとともに、谷底部２４における外周端部の断面がなす凹曲線の曲率半径が、０．１１ｍｍ〜１５．０ｍｍの範囲に設定されている。
【００１８】
ここで、刃先部１１における一対の切屑排出溝１３，１３を除く外周面、すなわちランド部１７は、軸線Ｏに直交する断面で見たとき、図２から理解できるように、切屑排出溝１３のドリル回転方向Ｔ前方側を向く内壁面１３Ａの外周側稜線部に交差して、軸線Ｏを中心とした略円弧状をなすマージン部１８Ａと、このマージン部１８のドリル回転方向Ｔ後方側に連なり、マージン部１８Ａがなす円弧よりも一段小さい外径を有する軸線Ｏを中心とした略円弧状をなす二番取り面１８Ｂとから構成されている。
また、これらマージン部１８Ａと二番取り面１８Ｂとは、切屑排出溝１３と同様に、先端逃げ面１２に交差する部分から軸線Ｏ方向の後端側に向かうにしたがいドリル回転方向Ｔ後方側にねじれるようにして、刃先部１１の軸線Ｏ方向での略全長に亘って形成されている。
【００１９】
上述したような構成とされた本実施形態のドリルは、その工具本体１０が、軸線Ｏ回りに回転されながら軸線Ｏ方向の先端側へ向かって送られていくことによって、被削材に穴明け加工を施すものであり、切刃１４，１４にて生成される切屑を、切屑排出溝１３，１３の両内壁面１３Ａ，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｂによってカールさせつつ切屑排出溝１３，１３内の後端側へ向けて排出していくことにより、この穴明け加工が継続されていく。
このとき、シンニング切刃部２１，２１にて生成される切屑は、これらに連なるシンニング部２０，２０における谷底部２４，２４に突き当たることによってカールさせられた後に、シンニング部２０，２０から切屑排出溝１３，１３内に誘導され、そして、切屑排出溝１３，１３内の後端側へ向けて排出されるようになっている。
【００２０】
本実施形態のドリルによれば、シンニング部２０における谷底部２４を断面凹曲線状に凹曲させ、しかも、その曲率半径を内周端部から外周端部に向かうにしたがって漸次増大させていることから、上記のシンニング切刃部２０にて生成される切屑のうち、内周側よりも周速の大きい外周側のシンニング切刃部２０にて生成される多量の切屑を、大きな曲率半径で断面凹曲線状に凹曲する谷底部２４によって、スムーズかつ確実にカールさせることが可能となっている。
そのため、切屑排出性が良好に維持されるのであり、切削抵抗を低減できて、安定した穴明け加工を継続していくことができる。
【００２１】
同じく、シンニング部２０の谷底部２４の断面がなす凹曲線の曲率半径を内周端部から外周端部に向かうにしたがい漸次増大させたことにより、シンニング切刃部２１にて生成される切屑を、シンニング部２０の谷底部２４によってカールさせた後に、これを切屑排出溝１３内へ誘導しやすくなり、これによっても、切屑排出性をさらに向上して、切削抵抗のさらなる低減を図ることができる。
【００２２】
また、本実施形態によるドリルでは、シンニング部２０における谷底部２４の外周端部の断面がなす凹曲線の曲率半径が、谷底部２４の内周端部の断面がなす凹曲線の曲率半径に対して、１．１倍〜３０．０倍の範囲に設定されていることから、刃先部１２の強度を損ねたりせずに、シンニング切刃部２１の外周側にて生成される切屑をスムーズにカールさせるのに十分な曲率半径を、谷底部２４の外周側に与えることができている。
ここで、谷底部２４の断面がなす凹曲線について、外周端部での曲率半径が、内周端部での曲率半径に対して、１．１倍より小さくなっていると、周速の大きい外周側のシンニング切刃部２１から生成される多量の切屑を、スムーズにカールさせることができなくなってしまうおそれがあり、逆に、３０．０倍より大きくなっていたとしても、刃先部１２を大きく切り欠く必要が生じて、この刃先部１２の強度を損ねてしまうおそれがある。
なお、上述したようなおそれを確実になくすためには、谷底部２４の断面がなす凹曲線について、外周端部での曲率半径は、内周端部での曲率半径に対して、５倍〜２０倍の範囲に設定されていることがより好ましい。
【００２３】
さらに、本実施形態のドリルでは、シンニング部２０における谷底部２４の内周端部の断面がなす凹曲線の曲率半径が、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲に設定されているとともに、谷底部２４の外周端部の断面がなす凹曲線の曲率半径が、０．１１ｍｍ〜１５．０ｍｍの範囲に設定されていることから、このシンニング部２０における谷底部２４を、より適切な形状に凹曲することができている。
ここで、谷底部２４の内周端部の断面がなす凹曲線の曲率半径が、０．１ｍｍより小さくなると、周速の小さい内周側のシンニング切刃部２１から生成される少量の切屑といえども、スムーズなカーリングができなくなって、これに起因する不具合が生じるおそれを否めず、逆に、０．５ｍｍより大きくなっても、切刃１４の内周端（シンニング切刃部２１の内周端）を、先端逃げ面１２の中心に位置する軸線Ｏに近づけることができなくなってしまうおそれが生じてしまう。
一方、谷底部２４の外周端部の断面がなす凹曲線の曲率半径が、０．１１ｍｍより小さくなると、周速の大きい外周側のシンニング切刃部２１から生成される多量の切屑を、スムーズにカールさせることができなくなってしまうおそれがあり、逆に、１５．０ｍｍより大きくなっていたとしても、刃先部１２を大きく切り欠く必要が生じて、この刃先部１２の強度を損ねてしまうおそれがある。
なお、上述したようなおそれを確実になくすためには、谷底部２４の断面がなす凹曲線について、内周端部での曲率半径は、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲に設定され、また、外周端部での曲率半径は、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲に設定されていることが好ましい。
【００２４】
また、上述してきたようなドリルにおいては、ドリル本体１０における刃先部１１の表面、すなわち、刃先部１１の外周面であるランド部１７、先端逃げ面１２、切屑排出溝１３の内壁面１３Ａ，１３Ｂ及びシンニング部２０などの表面に対して、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ等の硬質皮膜を被覆することにより、耐摩耗性を向上させることを狙う場合がある。
このような場合、刃先部１２における少なくともシンニング部２０の表面、つまり、第一シンニング面２２、第二シンニング面２３及び谷底部２４の表面に対して、例えばダイヤモンド粒子等の硬質粒子を含んだペーストをブラシに塗布して磨いたりするポリッシュ加工を施して、その表面粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４に規定される算術平均粗さ）をＲａ＝０．１μｍ〜０．３μｍ程度にする（ポリッシュ加工を施す前の状態では、Ｒａ＝０．５μｍ〜１．０μｍ程度）ことにより、上述したシンニング切刃部２１にて生成される切屑のスムーズなカーリングをより円滑に促すことができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、シンニング部の谷底部を断面凹曲線状に凹曲させるとともに、その曲率半径を外周側に向けて大きくなるように設定したことから、シンニング切刃部にて生成される切屑のうち、内周側よりも周速の大きい外周側のシンニング切刃部にて生成される量の多い切屑を、大きな曲率半径で凹曲するシンニング部の谷底部によってスムーズにカールさせることが可能となる。したがって、切屑排出性が良好に維持され、切削抵抗を低減できて、安定した穴明け加工を継続していくことができる。
しかも、シンニング部の谷底部の断面がなす凹曲線の曲率半径を外周側に向けて大きくしたことによって、シンニング切刃部にて生成される切屑が、シンニング部の谷底部によってカールさせられた後に、切屑排出溝内へ誘導されやすくなり、これによっても、切屑排出性をより向上させて、切削抵抗のさらなる低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態によるドリルの刃先部を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態によるドリルの刃先部を示す先端面図である。
【符号の説明】
１０ ドリル本体
１１ 刃先部
１２ 先端逃げ面
１３ 切屑排出溝
１３Ａ ドリル回転方向前方側を向く壁面
１３Ｂ ドリル回転方向後方側を向く壁面
１４ 切刃
２０ シンニング部
２１ シンニング切刃部
２２ 第一シンニング面
２３ 第二シンニング面
２４ 谷底部

Claims (3)

1. 軸線回りに回転されるドリル本体の先端側部分である刃先部の外周に後端側に向けて延びる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のドリル回転方向前方側を向く内壁面と前記刃先部の先端逃げ面との交差稜線部に切刃が形成されたドリルにおいて、
   前記切屑排出溝の内壁面の先端側には、前記切刃の内周端側に連なるシンニング部が形成されていて、
   このシンニング部は、前記切刃の内周端に向けて延びる凹曲する谷底部を有した谷形をなし、かつ、前記谷底部の断面がなす凹曲線の曲率半径が、外周側に向かうにしたがい増大させられていることを特徴とするドリル。
2. 請求項１に記載のドリルにおいて、
   前記谷底部の外周端部の断面がなす凹曲線の曲率半径が、前記谷底部の内周端部の断面がなす凹曲線の曲率半径に対して、１．１倍〜３０．０倍に設定されていることを特徴とするドリル。
3. 請求項１または請求項２に記載のドリルにおいて、
   前記谷底部の内周端部の断面がなす凹曲線の曲率半径が、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲に設定されているとともに、前記谷底部の外周端部の断面がなす凹曲線の曲率半径が、０．１１ｍｍ〜１５．０ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とするドリル。

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