JP2005169528A - ドリル - Google Patents

Abstract

【課題】 切屑を切刃の長さ方向に分断させて切屑の排出性をより高め、つまりのない良好な穴明け加工を実現できる。
【解決手段】 シンニング切刃部２１を通る線Ｘと、切刃１４を通る線Ｓとの交点Ｐを設定すると共に、その線Ｘと直交する線であって、交点Ｐを通る線Ｙを設定しておき、その線Ｙに平行な線であって切屑排出溝１３のドリル回転方向Ｔ後方側を向く内壁面１３Ｂの溝底部１３Ｃを通る線Ｚとの間の距離が距離Ｌとされ、ドリル本体の先端側部分の外径に対する距離Ｌの比が０．０２以上０．２以下とされていることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

この発明は、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。

ドリルは、一般に、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ている。
このようなドリルにあっては、従来、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（例えば、特許文献１参照。）。
特開平２−１２４２０８号公報（第４−１０頁、第１−第４図）

ところで、今日では、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が、切屑排出溝の軸方向に沿って分断されるばかりでなく、切刃の長さ方向にも分断することで切屑のより高い排出性が要請されている。
しかしながら、上述した従来のドリルは、切刃の内周端側にこれと連なるシンニング切刃部が設けられているので、穴明け加工時、シンニング切刃部によって生成された切屑が、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ると共に、切刃自身によって生成された切屑と一体に繋がってカールするが、このシンニング切刃部によって生成される切屑と切刃によって生成される切屑とが一連のカールされた切屑として排出されてしまい、切刃の長さ方向で互いに分断することができず、切屑の排出性をより高めることができず、切屑のつまりを生じさせるおそれがあった。
つまり、図５に示されるように、切刃により形成される切屑Ｋ１と、シンニング切刃部によって形成される切屑Ｋ２とにより形成される一連の切屑が、ドリル先端部分で小さくカールすることになり、形成された一連の切屑の形状が切屑排出溝の形状に沿う形状となり難く、良好に排出され難いという問題があった。
このように、シンニング切刃部による切屑Ｋ２と切刃による切屑Ｋ１とが、一連の切屑とされると、シンニング切刃部を設けているにも拘わらず、シンニング切刃部の切屑が有効に寄与しなくなるという問題があった。

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、切屑を切刃の長さ方向に分断させて切屑の排出性をより高め、つまりのない良好な穴明け加工を実現できるドリルを提供することにある。

上記目的を達成するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、ドリル本体の中心の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、前記刃先部の先端面に前記切刃に連なるシンニング部が形成されると共に、前記切刃の内端に、前記ドリル本体の中心に向けて延びるシンニング切刃部とされるドリルにおいて、前記シンニング切刃部を通るその延長線を含めた線Ｘと前記切刃を通るその延長線を含めた線Ｓとの交点Ｐを設定し、前記線Ｘと直交する線であって、前記交点Ｐを通る線Ｙを設定し、該線Ｙに平行な線であって、前記切屑排出溝のドリル回転方向後方側を向く内壁面の溝底部を通る線Ｚとの間の距離が距離Ｌとされ、前記ドリル本体の先端側部分の外径に対する前記距離Ｌの比が０．０２以上とされていることを特徴とする。
請求項２に係る発明は、請求項１記載のドリルにおいて、前記シンニング部は、１０〜４５°のシンニング角をなしていることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のドリルにおいて、前記切切り屑出溝のドリル回転方向後方側を向く内壁面の溝底部に接する接線Ｖと、該接線Ｖと平行な線であって前記交点Ｐを通る線Ｗとの間の距離Ｍとされ、前記ドリル本体の先端側部分の外径に対する前記距離Ｍの比が０．１２以上０．２７以下とされていることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、上記線Ｘと直交してあって交点Ｐを通る線Ｙと、その線Ｙに平行であって切屑排出溝のドリル回転方向後方側を向く内壁面の溝底部を通る線Ｚとの間の距離Ｌと、前記ドリル本体の先端側部分の外径との比が０．０２以上０．２以下に形成されているので、切屑排出溝の回転方向後方側を向く内壁面の面積を増大させ、より深い内壁面とされ、切刃によって生成される切屑を確実に大きくカールさせることができ、シンニング切刃部によって生成される切屑との間の形状に大きな相違を持たせることで、確実に分断させることができる結果、切屑を切刃の長さ方向で確実に分断させることができ、切屑の排出性をより高め、つまりのない良好な穴明け加工を実現できる効果が得られる。
つまり、シンニング切刃部で形成される切切屑と、切刃によって形成される切屑とが分断されることにより、ドリル先端部分で切屑が小さくカールすることなく、切屑排出溝の形状に沿って、良好に排出することができる。
なお、ドリル本体の先端側部分の外径に対する距離Ｌの比が、０．０２より小さくなると、切刃部と切屑排出溝との間の空間が小さくなり、切刃部により生成される切屑が大きくカールする空間を確保することができなくなり、切刃部により生成される切屑が良好に排出され難くなる、また、ドリル本体の先端側部分の外径に対する距離Ｌの比が、０．２より大きくなると、シンニング切刃部により形成される切屑と切刃部により形成される切屑とが分断され難くなる。

請求項２に係る発明によれば、シンニング部が１０〜４５°のシンニング角をなしているので、上記距離を的確に確保することができる効果が得られる。

請求項３に係る発明によれば、前記ドリル本体の先端側部分の外径に対する前記距離Ｍの比が０．１２以上０．２７以下とされていることから、生成される切屑が良好に排出されることになる。
なお、ドリル本体の先端側部分の外径に対する距離Ｍの比が、０．１２より小さくなると、切刃部と切屑排出溝との間の空間が小さくなり、切刃部により生成される切屑が大きくカールする空間を確保することができなくなり、切刃部により生成される切屑が良好に排出され難くなる、また、ドリル本体の先端側部分の外径に対する距離Ｌの比が、０．２７より大きくなると、シンニング切刃部により形成される切屑と切刃部により形成される切屑とが分断され難くなる。

以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図１から図３はこの発明の第１の実施の形態に係るドリルを示す図であって、図１はドリルを示す全体図、図２はドリルの刃先部を示す拡大斜視図、図３はドリルの刃先部を示す拡大の先端面図である。
図１に示すように、この実施形態に係るドリル１は、ドリル本体９が超硬合金等の硬質材料によりドリル本体９の中心の軸線Ｏを中心として略円柱状に形成されており、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１０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、図２及び図３に示すように、先端逃げ面１２から軸線Ｏ方向の後端側に向かうに従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おり、これら切屑排出溝１３、１３におけるドリル回転方向Ｔ前方を向く内壁面１３Ａ、１３Ａと、先端逃げ面１２との交差稜線部に切刃１４、１４が形成されている。

刃先部１１の先端逃げ面１２は、図３に示すように、切屑排出溝１３、１３と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おり、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面も含めてドリル回転方向Ｔ後方側に向かうに従い多段的におおきくなるような逃げが与えられている。
更に、この先端逃げ面１２は、内周側から外周側に向かうに従い軸線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。

ここで、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とが交差する稜線部に形成される切刃１４について詳細に説明すれば、図２及び図３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と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彎曲する略Ｓ字状を呈することとなる。

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壁面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）との交差稜線部が、ドリル回転方向Ｔ後方側に向かうに従い軸線Ｏ方向の後端側に向かうよう斜めに切り欠かれることによって、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。

そして、切刃１４の内側は、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あって、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、このシンニング切刃部２１が切刃１４の内側に連なって形成されている。
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によって滑らかに連なっている。但し、曲線に限らず、直線的に連なってもよい。

上記シンニング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の底部側）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、平面状の第二シンニング面２３とされている。第二シンニング面２３は、ドリル回転方向Ｔ後方側に位置してあって、ランド部１７にまで達するように延在し、ドリル回転方向Ｔ後方側に向かうに従い軸線Ｏ方向の後端側に向かうように傾斜して形成されている。
なお、この実施形態では、切刃１４を有する第一逃げ面１２Ａと、第二逃げ面１２Ｂと、シンニング刃先部２１を有する第一シンニング面２２とが一体的に形成されたスローアウェイチップを構成しており、刃先部９の先端側に取付ネジ３０（図２参照）によって交換可能に取り付けられている。

この実施形態では、図３に示すように、上記シンニング切刃部２１を通る線（以下、基準線という）Ｘと、切刃１４を通る線Ｓとの交点Ｐを設定すると共に、その基準線Ｘと直交する線であって、交点Ｐを通る線Ｙを設定しておき、その線Ｙに平行な線であって、切屑排出溝１３のドリル回転方向Ｔ後方側を向く内壁面１３Ｂの溝底部（ヒール部ともよいう）１３Ｃを通る線Ｚとの間の距離Ｌとする。そして、ドリル本体の先端側部分の外径に対する前記距離の比が０．０２以上０．２以下とされている。

具体的には、上記基準線Ｘは、シンニング切刃部２１を通る線と、その延長線を含めた線である。線Ｓは、切刃１４の凸曲線状切刃部１５を通る線と、その凸曲線状切刃部１５の曲率をもって当該線を延長した線である。従って、交点Ｐは、シンニング切刃部２１を通るその延長線を含めた基準線Ｘと、切刃１４の凸曲線状切刃部１５を通るその延長線を含めた線Ｓとの交点である。そして、線Ｙは、基準線Ｘ上において交点Ｐを通って基準線Ｘと直交する線である。線Ｚは、その線Ｙと平行であってしかも溝底部１３Ｃを通る線である。
また、上記溝底部１３Ｃとは、図３において、刃先部１１の先端逃げ面１２の第一逃げ面１２Ａと第二逃げ面１２Ｂとの境界部分を縦軸Ａと一致させると共に、その縦軸Ａと直交する横軸Ｂをとった場合、切屑排出溝１３のドリル回転方向Ｔ後方側を向く内壁面１３Ｂにおいて、その横軸Ｂに最も近い位置であり、つまり最も深く凹んだ位置をなしている。従って、上記距離Ｌは、上記線Ｙと上記線Ｚ間の間隙である。

このように、上記距離Ｌがドリル本体の先端側部分の外径に対する比が、０．０２以上 以下となるように形成されていることから、切屑排出溝１３、１３の回転方向Ｔ後方側を向く内壁面１３Ｂ及びドリル回転方向Ｔ前方側を向く内壁面１３Ａの面積が増大され、より深くて断面積の大きな切屑排出溝１３とされている。
上記距離Ｌの寸法としては、シンニング部２０のなすシンニング角によって変動するので、例えばそのシンニング角が大きくなることで小さくなってしまい、場合によっては０ｍｍ以下の寸法となってしまうことから、１０〜４５°のシンニング角にするのが望ましい。
また、図３において、切屑排出溝１３のドリル回転方向Ｔ後方を向く内壁面１３Ｂの底部１３Ｃに接する接線Ｖと、この接線Ｖと平行な線であり交点Ｐを通るＷとの距離Ｍとする。ドリル先端部分の外径に対する距離Ｍの比が０．１２以上０．２７以下とされている。
このように、切屑排出溝１３の底部１３Ｃの位置を、交点Ｐを基準として、上記距離Ｌと上記距離Ｍとにより定められる範囲内に形成する。

この実施形態のドリル１は、上記のように構成されているので、いま、シャンク部９が工作機械の回転軸に把持された後、工作機械によって軸線Ｏ回りに回転されながら先端側に向かって送られていくことにより、被削材に穴明け加工を施すと、切刃１４、１４が被削材を切削しながら前進すると共に、その切刃１４、１４にて生成される切屑が、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されることにより、穴明け加工が継続されることとなる。
このとき、切刃１４にて生成される切屑が、上述のように切屑排出溝１３、１３内に誘導される一方、シンニング切刃部２１、２１にて生成される切屑が、これに連なるシンニング切刃部２１に連なる谷底部に突き当たることによってカールさせられた後に、切屑排出溝１３、１３内に誘導される。

上記切屑の切屑排出溝１３、１３に対する誘導時、切屑排出溝１３における回転方向Ｔ後方側の内壁面１３Ｂ側が深い形状に彎曲していることから、切刃１４によって生成された切屑Ｋ１が大きく緩やかにカールする一方、シンニング切刃部２１によって生成された切屑Ｋ２が小さくカールし、従って、図４に示すように、切刃１４による切屑Ｋ１とシンニング切刃部２１による切屑Ｋ２とのカール形状の差が大きくなるので、双方の切屑Ｋ１、Ｋ２間で分断されることとなる。つまり、切刃１４の長さ（幅）方向で切屑Ｋ１とＫ４とを分断させることができる。

その点、従来技術では、図５に示すように、切刃による切屑Ｋ１とシンニング切刃部による切屑Ｋ２とのカール形状の差が小さく、両者Ｋ１、Ｋ２が互いに繋がってしまうことから、切屑Ｋ１、Ｋ２が一体となって切屑排出溝１３に入り込み、切屑排出溝１３でつまるおそれがあった。なお、図４は、切刃によって生成された切屑とシンニング刃先部によって生成された切屑とが分断される状態を示す説明図、図５は、従来のドリルにおける切刃によって生成された切屑とシンニング刃先部によって生成された切屑とを示す説明図である。
従って、この実施形態では、上述したように、切刃１４による切屑Ｋ１とシンニング切刃部２１による切屑Ｋ２とを切刃１４の長さ方向で分断させることができる。

しかも、シンニング切刃部２１上の基準線Ｘと直交してあって交点Ｐを通る線Ｙと、これと平行で溝底部１３Ｃを通る線Ｚとの間の距離Ｌのドリル本体の先端部分の外径に対する比が０．０２以上 以下となるように形成され、且つ、ドリル本体の先端部分の外径に対する比が、０．１２以上０．２７以下となるようにされていることから、切屑排出溝１３、１３の回転方向Ｔ後方側を向く内壁面１３Ｂの面積を確実に増大させ、より深い内壁面１３Ｂとされていることから、切刃１４、１４によって生成される切屑を確実に大きくカールさせることができ、シンニング切刃部２１によって生成される切屑との間の形状に大きな相違を持たせることができ、確実に分断させることができる。
その結果、切屑を切刃１４の長さ方向で確実に分断させることができるので、切屑の排出性をより高め、つまりのない良好な穴明け加工を実現できる。
そして、シンニング部が１０〜４５°のシンニング角をなしているので、上記距離Ｌを的確に確保することができる。

なお、図示実施形態では、切刃を有するスローアウェイ式のチップを用いた例を示したが、ドリル本体の先端部に刃先及びシンニング部を直接設けたものにも適用でき、同様の作用効果を得ることができるのは勿論である。

この発明の第１の実施の形態に係るドリルを示す全体図である。 ドリルの刃先部を示す拡大の斜視図である。 ドリルの刃先部を示す拡大の先端面図である。 切刃によって生成された切屑とシンニング刃先部によって生成された切屑とが分断される状態を示す説明図である。 従来のドリルにおける切刃によって生成された切屑とシンニング刃先部によって生成された切屑とを示す説明図である。

符号の説明

１ ドリル
９ 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内壁面
１３Ｂ ドリル回転方向後方側を向く内壁面
１３Ｃ ドリル回転方向後方側を向く内壁面の溝底部（ヒール部）
１４ 切刃
２０ シンニング部
２１ シンニング切刃部
Ｔ ドリル回転方向
Ｘ、Ｙ、Ｚ 線
Ｐ 交点
Ｌ 距離

Claims (3)

1. ドリル本体の中心の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、前記刃先部の先端面に前記切刃に連なるシンニング部が形成されると共に、前記切刃の内端に、前記ドリル本体の中心に向けて延びるシンニング切刃部とされるドリルにおいて、
   前記シンニング切刃部を通るその延長線を含めた線Ｘと前記切刃を通るその延長線を含めた線Ｓとの交点Ｐを設定し、
   前記線Ｘと直交する線であって、前記交点Ｐを通る線Ｙを設定し、
   該線Ｙに平行な線であって、前記切屑排出溝のドリル回転方向後方側を向く内壁面の溝底部を通る線Ｚとの間の距離が距離Ｌとされ、前記ドリル本体の先端側部分の外径に対する前記距離Ｌの比が０．０２以上０．２以下とされていることを特徴とするドリル。
2. 請求項１記載のドリルにおいて、
   前記シンニング部は、１０〜４５°のシンニング角をなしていることを特徴とするドリル。
3. 請求項１又は２に記載のドリルにおいて、
   前記切切り屑出溝のドリル回転方向後方側を向く内壁面の溝底部に接する接線Ｖと、該接線Ｖと平行な線であって前記交点Ｐを通る線Ｗとの間の距離Ｍとされ、前記ドリル本体の先端側部分の外径に対する前記距離Ｍの比が０．１２以上０．２７以下とされていることを特徴とするドリル。
   
   

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