JP2005169600A - ドリル - Google Patents

Abstract

【課題】 切屑排出性を良好に保つ。
【解決手段】 刃先部１２が、その芯厚が軸線Ｏ方向に沿って略一定とされた研磨代部１６と、この研磨代部１６の後端に連なるとともに、その芯厚が軸線Ｏ方向の後端側へ向かうにしたがい漸次減少するバックテーパ部１７と、このバックテーパ部１７の後端に連なるとともに、その芯厚が軸線Ｏ方向に沿って略一定とされたストレート部１８とを備えるようにする。バックテーパ部１７の先端での芯厚を、切刃１５，１５の外径Ｄに対して０．２５Ｄ〜０．４０Ｄの範囲に設定し、バックテーパ部１７の後端での芯厚を、切刃１５，１５の外径Ｄに対して０．２０Ｄ〜０．２５Ｄの範囲に設定する。
【選択図】 図１

Description

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し、例えば深穴の加工穴を形成するために用いられるドリルに関するものである。

従来より、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一対の切屑排出溝が形成され、これら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が知られている。また、このようなドリルにおいては、刃先部の全長に亘って、その芯厚が軸線方向の後端側へ向かうにしたがい一定の変化傾向で漸次減少するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−９４２２０号公報（第２図）

上述した従来のドリルにおいては、その刃先部の芯厚を軸線方向の後端側へ向けて一定の変化傾向で漸次減少させる、つまり、刃先部に形成された切屑排出溝のスペースを後端側へ向けて一定の変化傾向で漸次増大させていくことによって、とくに切屑詰まりが生じやすくなってしまう刃先部の後端側部分での切屑排出性を確保しようとしている。
しかしながら、刃先部の芯厚は、この刃先部の全長に亘って後端側へ向けて一定の変化傾向で漸次減少していくだけであるため、穴明け加工に際して切刃から生成される切屑が、切屑排出溝のスペースが大きく確保されている刃先部の後端側部分へ到達するまでに切屑排出溝内で詰まってしまうことが多々あり、上述したようなドリルは、切屑排出性を良好に保つための効果的な解決手段とはなり得ないのが現状であった。このような傾向は、とくに深穴の加工穴を形成するために用いられるドリル、すなわち刃先部の全長が長く設定されたドリルにおいて顕著になってしまう。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、切屑排出性を良好に保つことができるドリルを提供することを目的とする。

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、前記刃先部は、その芯厚が前記軸線方向の後端側へ向かうにしたがい漸次減少するバックテーパ部と、このバックテーパ部の後端に連なるとともに、その芯厚が前記軸線方向に沿って略一定とされたストレート部とを備えていることを特徴とするものである。

このような本発明によるドリルでは、その刃先部の芯厚について、従来のように刃先部の全長に亘って後端側へ向けて漸次減少させていくのではなく、バックテーパ部において後端側へ向けて急激に減少させた後、ストレート部において一定に保つようになっている、すなわち、切屑排出溝のスペースを、バックテーパ部において後端側へ向けて急激に増大させた後、ストレート部において一定に保つようになっている。
そのため、穴明け加工の際に切刃から生成される切屑は、まず、切屑排出溝のスペースが小さく設定されている刃先部の先端にて小さくコンパクトにカールさせられてから、すぐに、切屑排出溝のスペースが大きく設定されているバックテーパ部の後端に到達することになる。そして、このバックテーパ部の後端に到達した切屑は、そのまま切屑排出溝のスペースが大きく設定されているストレート部の切屑排出溝内を後端側へ向かってスムーズに誘導されていく。
したがって、前記刃先部における前記軸線方向に沿った長さが、前記切刃の外径Ｄに対して８．０Ｄ〜３０．０Ｄの範囲に設定されているようなドリル、つまり、深穴の加工穴を形成するためのドリルを用いた穴明け加工の場合であっても、その切屑排出性を良好に保ち続けることが可能となる。

また、刃先部のバックテーパ部については、切屑排出性を良好に保つ効果や、刃先部の剛性などについて考慮すると、その先端での芯厚が、前記切刃の外径Ｄに対して０．２５Ｄ〜０．４０Ｄの範囲に設定され、その後端での芯厚が、前記切刃の外径Ｄに対して０．２０Ｄ〜０．２５Ｄの範囲に設定され、その前記軸線方向に沿った長さが、前記切刃の外径Ｄに対して２．０Ｄ〜５．０Ｄの範囲に設定されていることが好ましい。

さらに、前記刃先部は、前記バックテーパ部の先端に連なるとともに、その芯厚が前記軸線方向に沿って略一定とされた研磨代部を備えていることが好ましい。
このような構成とすると、切刃の摩耗が生じたときに、刃先部の先端逃げ面を再研磨して切刃の再刃立てを行ったとしても、刃先部の先端での芯厚が変化しなくなるので、先端逃げ面の再研磨が切屑排出性に影響を及ぼしてしまうようなことがない。

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。
本実施形態によるドリルのドリル本体１０は、図１及び図２に示すように、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１１とされるとともに、先端側部分が刃先部１２とされている。

刃先部１２の外周には、先端逃げ面１３から軸線Ｏ方向の後端側へ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１４，１４が軸線Ｏに関して対称に形成されており、これら切屑排出溝１４，１４のドリル回転方向Ｔ前方側を向く内壁面と先端逃げ面１３との交差稜線部にそれぞれ切刃１５，１５が形成されている。

そして、刃先部１２は、その芯厚が軸線Ｏ方向に沿って略一定とされた研磨代部１６と、この研磨代部１６の後端に滑らかに連なるとともに、その芯厚が軸線Ｏ方向の後端側へ向かうにしたがい漸次減少するバックテーパ部１７と、このバックテーパ部１７の後端に滑らかに連なるとともに、その芯厚が軸線Ｏ方向に沿って略一定とされたストレート部１８とを備えている。なお、刃先部１２の芯厚とは、刃先部１２を軸線Ｏに直交する断面で見て図２に示すように、この刃先部１２の断面に内接している軸線Ｏを中心とした円（図２中の破線で示す円）の外径のことである。
また、刃先部１２における軸線Ｏ方向に沿った長さＬ（刃先部１２の有効刃長）は、切刃１５，１５の外径Ｄ（切刃１５，１５の外周端についての軸線Ｏ回りの回転軌跡がなす円の外径）に対して８．０Ｄ〜３０．０Ｄの範囲に設定されている。

刃先部１２の研磨代部１６の芯厚は、その先端（刃先部１２の先端）から後端（バックテーパ部１７の先端）まで、軸線Ｏ方向に沿った略全長に亘って略一定の値であるｄ１とされ、この研磨代部１６の芯厚ｄ１は、切刃１５，１５の外径Ｄに対して０．２５Ｄ〜０．４０Ｄの範囲に設定されている。つまり、図１におけるＩ−Ｉ断面からII−II断面までの部分の芯厚がｄ１となっている。
また、研磨代部１６における軸線Ｏ方向に沿った長さＬ１は、切刃１５，１５の外径Ｄに対して２．０Ｄ〜３．０Ｄの範囲に設定されている。

刃先部１２のバックテーパ部１７の芯厚は、その先端（研磨代部１６の後端）においてｄ１とされるとともに、軸線Ｏ方向の後端側へ向かうにしたがい一定の変化傾向で漸次減少して（例えば、１．０／１００の割合で減少して）、後端においてｄ２とされており、このバックテーパ部１７の先端での芯厚ｄ１は、上述したように切刃１５，１５の外径Ｄに対して０．２５Ｄ〜０．４０Ｄの範囲に設定され、このバックテーパ部１７の後端での芯厚ｄ２は、切刃１５，１５の外径Ｄに対して０．２０Ｄ〜０．２５Ｄの範囲に設定されている。つまり、図１におけるII−II断面からIII−III断面までの部分の芯厚がｄ１からｄ２まで漸次減少するようになっている。
また、バックテーパ部１７における軸線Ｏ方向に沿った長さＬ２は、切刃１５，１５の外径Ｄに対して２．０Ｄ〜５．０Ｄの範囲に設定されている。

刃先部１２のストレート部１８の芯厚は、その先端（バックテーパ部１７の後端）から後端（刃先部１２の後端）まで、軸線Ｏ方向に沿った略全長に亘って略一定の値であるｄ２とされ、このストレート部１８の芯厚ｄ２は、上述したように切刃１５，１５の外径Ｄに対して０．２０Ｄ〜０．２５Ｄの範囲に設定されている。つまり、図１におけるIII−III断面からIV−IV断面までの部分の芯厚がｄ２となっている。
また、ストレート部１８における軸線Ｏ方向に沿った長さＬ３は、刃先部１２における軸線Ｏ方向に沿った長さＬに応じて適宜設定される、つまり、求められる加工穴の深さに応じて適宜設定される。

以上のような構成とされた本実施形態によるドリルは、そのドリル本体１０が軸線Ｏ回りに回転されつつ軸線Ｏ方向の先端側へ向かって送られることにより、刃先部１２の先端に位置する切刃１５，１５で被削材を切削して、この被削材に加工穴を形成していくものであり、これら切刃１５，１５から生成される切屑が、切屑排出溝１４，１４内を軸線Ｏ方向の後端側へ向かって誘導されていくようになっている。

ここで、本実施形態では、その刃先部１２の芯厚について、従来のように刃先部１２の全長に亘って後端側へ向けて漸次減少させていくのではなく、研磨代部１６の後端に連なるバックテーパ部１７において後端側へ向けて急激に減少させた後、ストレート部１８において一定に保つようになっている。
すなわち、刃先部１２の外周に形成された切屑排出溝１４，１４の占めるスペースを、研磨代部１６の後端に連なるバックテーパ部１７において後端側へ向けて急激に増大させた後、ストレート部１８において一定に保つようになっているのである。

そのため、穴明け加工の際に切刃１５，１５から生成される切屑は、まず、切屑排出溝１４，１４のスペースが小さく設定されている刃先部１２の先端（研磨代部１６）において小さくコンパクトにカールさせられ、その後すぐに、切屑排出溝１５，１５のスペースが大きく設定されているバックテーパ部１７の後端に到達する。
そして、このバックテーパ部１７の後端に到達した切屑は、そのまま、切屑排出溝１４，１４のスペースが大きく設定されているストレート部１８の切屑排出溝１４，１４内を軸線Ｏ方向の後端側へ向かってスムーズに誘導されていく。

このように、本実施形態のドリルでは、芯厚が急激に減少するバックテーパ部１７を刃先部１２に設けたことによって、切屑詰まりを生じさせないスムーズな切屑排出が実現可能であることから、刃先部１２における軸線Ｏ方向に沿った長さＬが、切刃１５，１５の外径Ｄに対して８．０Ｄ〜３０．０Ｄの範囲に設定されたような深穴加工用のドリルを用いた穴明け加工の場合であっても、その切屑排出性を良好に保つことができる。

ここで、刃先部１２のバックテーパ部１７の先端での芯厚ｄ１（＝研磨代部１６の芯厚ｄ１）は、切刃１５，１５の外径Ｄに対して０．２５Ｄ〜０．４０Ｄの範囲に設定されていることが好ましい。
この芯厚ｄ１が０．２５Ｄより小さくなると、研磨代部１６及びバックテーパ部１７の先端での剛性が不用意に低められてしまうほか、切刃１５，１５にて生成される切屑を小さくコンパクト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、芯厚ｄ１が０．４０Ｄより大きくなると、いくらバックテーパ部１７の後端での芯厚ｄ２を適切な値に設定したとしても、研磨代部１６及びバックテーパ部１７の先端において切屑詰まりを生じさせてしまうおそれがある。

また、刃先部１２のバックテーパ部１７の後端での芯厚ｄ２（＝ストレート部１８の芯厚ｄ２）は、切刃１５，１５の外径Ｄに対して０．２０Ｄ〜０．２５Ｄの範囲に設定されていることが好ましい。
この芯厚ｄ２が０．２０Ｄより小さくなると、バックテーパ部１７の後端及びストレート部１８の剛性が不用意に低められてしまって、加工穴の曲がりや刃先部１２の折損が生じやすくなるおそれがあり、逆に、芯厚ｄ２が０．２５Ｄより大きくなると、スムーズな切屑排出が実現できなくなってしまうおそれがある。

さらに、刃先部１２のバックテーパ部１７における軸線Ｏ方向に沿った長さＬ２は、切刃１５，１５の外径Ｄに対して２．０Ｄ〜５．０Ｄの範囲に設定されていることが好ましい。
この長さＬ２が２．０Ｄより小さくなると、バックテーパ部１７の芯厚を急激に減少させすぎてしまって、バックテーパ部１７とストレート部１８との接続部分において刃先部１２の折損が生じたりするおそれがあり、逆に、長さＬ２が５．０Ｄより大きくなっても、上述したようなバックテーパ部１７の芯厚を急激に減少させる効果が薄れてしまう。

加えて、本実施形態のドリルでは、刃先部１２が、バックテーパ部１７の先端に連なるとともに、その芯厚が軸線Ｏ方向に沿って略一定とされた研磨代部１６を備えている。
そのため、穴明け加工の継続につれて切刃１５，１５の摩耗が生じた際に、刃先部１２の先端逃げ面１３を再研磨して切刃１５，１５の再刃立てを行ったとしても、この刃先部１２の先端での芯厚は変化しない。これにより、再研磨前のドリルと再研磨後のドリルとを比較しても、切屑排出性能に違いが出ることはなく、安定した穴明け加工を継続し続けることができる。

本発明の実施形態におけるドリルの刃先部の側面図である。 本発明の実施形態におけるドリルの刃先部の断面図である。

符号の説明

１０ ドリル本体
１１ シャンク部
１２ 刃先部
１３ 先端逃げ面
１４ 切屑排出溝
１５ 切刃
１６ 研磨代部
１７ バックテーパ部
１８ ストレート部

Claims (5)

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、
   前記刃先部は、その芯厚が前記軸線方向の後端側へ向かうにしたがい漸次減少するバックテーパ部と、このバックテーパ部の後端に連なるとともに、その芯厚が前記軸線方向に沿って略一定とされたストレート部とを備え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、
   前記バックテーパ部の先端での芯厚が、前記切刃の外径Ｄに対して０．２５Ｄ〜０．４０Ｄの範囲に設定され、前記バックテーパ部の後端での芯厚が、前記切刃の外径Ｄに対して０．２０Ｄ〜０．２５Ｄの範囲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、
   前記バックテーパ部における前記軸線方向に沿った長さが、前記切刃の外径Ｄに対して２．０Ｄ〜５．０Ｄの範囲に設定されていることを特徴とするドリル。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のドリルにおいて、
   前記刃先部における前記軸線方向に沿った長さが、前記切刃の外径Ｄに対して８．０Ｄ〜３０．０Ｄの範囲に設定されていることを特徴とするドリル。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のドリルにおいて、
   前記刃先部は、前記バックテーパ部の先端に連なるとともに、その芯厚が前記軸線方向に沿って略一定とされた研磨代部を備えていることを特徴とするドリル。
   

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