JP2005177896A

JP2005177896A - ツイストドリル

Info

Publication number: JP2005177896A
Application number: JP2003419531A
Authority: JP
Inventors: Takashi Uejima; 隆司上島; Yoshihiro Kondo; 芳弘近藤; Takenori Shimizu; 武則清水
Original assignee: Hitachi Tool Engineering Ltd
Current assignee: Moldino Tool Engineering Ltd
Priority date: 2003-12-17
Filing date: 2003-12-17
Publication date: 2005-07-07

Abstract

【課題】ツイストドリルにおいて切り屑の処理性および排出性が向上し、安定した穴加工が行なえるドリルを提供する。
【解決手段】軸線回りに回転される工具本体の先端部外周に、一対の切屑排出溝が上記軸線を挟んで互いに反対側に設けられるとともに、これらの切屑排出溝の工具回転方向を向く壁面の先端には切刃が設けられてなる穴明け工具であり、ドリル径をＤ、第一心厚をＷ、ドリル軸直角断面における切刃側溝底に内接する略円弧の曲率をＲ１とするとき、Ｒ１＝（１．３〜２．０）Ｗの範囲で構成され、該ドリルの刃部の心厚が先端側から基端側に向けて厚みが略一定の第一心厚部、第二心厚部とを備え、該第一心厚部の心厚を該第二心厚部の心厚より大としたことを特徴とするドリルである。
【選択図】図３

Description

本発明は、ツイストドリルにおいて切り屑処理性と排出性が向上するドリルに関する。

ドリルで穴加工を行なう場合、刃先で生成された切り屑が、ドリル溝面と加工穴壁に囲まれたれた空間を通り排出されるので、切り屑の排出性が問題となる。従来の直線状の切刃は切刃側溝底に内接する略円弧の曲率が大きいため切り屑を処理性の良い形状にカールさせる効果に乏しく、また切り屑排出溝の断面積が切り屑をスムーズに排出させるには十分とはいえず、更に、工具先端側の切り屑排出溝の面積と基端側の切り屑排出溝の面積が同等な場合、加工穴深さが深くなるにつれて切り屑の排出抵抗が大きくなるためスムーズに切り屑排出を行なうことが困難であった。このような例として、特許文献１、２がある。

特開昭６１−５８２４６号公報特開２００３−４８１１号公報

本願発明は上記問題を解決するために、凹状切刃とすることで直線状切刃と比較し、切刃に切り屑の処理性を付与すると共に切り屑排出溝の面積を大きくし、更に、先端側の切り屑排出溝の面積より基端側の切り屑排出溝の面積を大きくすることで、このような問題を解決した工具を提供する。

本願発明は、軸線回りに回転される工具本体の先端部外周に、一対の切屑排出溝が上記軸線を挟んで互いに反対側に設けられるとともに、これらの切屑排出溝の工具回転方向を向く壁面の先端には切刃が設けられてなる穴明け工具であり、ドリル径をＤ、第一心厚をＷ、工具軸直角断面における切刃側溝底に内接する略円弧の曲率をＲ１とするとき、Ｒ１＝（１．３〜２．０）Ｗの範囲で構成され、該ドリルの刃部の心厚が先端側から基端側に向けて厚みが略一定の第一心厚部、第二心厚部とを備え、該第一心厚部の心厚を該第二心厚部の心厚より大としたことを特徴とするドリルであり、第一心厚をＷ、工具軸直角断面における切刃側溝底に内接する略円弧の曲率をＲ１とするとき、Ｒ１＝（１．３〜２．０）Ｗとして切刃に切り屑を処理性のよい形状にカールさせる効果付与し、切り屑排出溝の面積を大きくし切り屑排出性を向上した。Ｒ１がＷの１．３倍より小さい場合切刃側の溝底部で切り屑が詰まる傾向となり排出性が阻害され、Ｗの２．０倍より大きい場合切り屑をカールさせる効果に乏しくなり溝内に切り屑が詰まる傾向となるため、Ｒ１＝（１．３〜２．０）Ｗの範囲とした。更に、先端側の心厚を先端側から基端側に向けて、厚みが略一定の第一心厚部、第二心厚部とを備え、該第一心厚部の心厚を該第二心厚部の心厚より大とすることで、先端部より基端部の切り屑排出溝の面積を大きくすることで、切り屑と溝面及び穴壁との接触を軽減し切り屑の排出をスムーズに行なう。

本発明により、切り屑の排出性が改善され安定した穴加工を行なうことのできる工具を提供することができた。

穴加工時に刃先で生成された切屑は、切屑生成時に発生する切屑押し出し力により、ドリル刃溝を擦過しながら基端側へ搬送されるが、搬送距離が長くなるに従い溝面や穴内壁と切屑の摩擦抵抗が増加し、やがて切屑押し出し力は失われ、切屑詰まりを起こす。切屑詰まりが発生するのは刃溝の中途であり、本願発明では、ドリル先端視において切刃形状を凹状として、切刃側溝底に内接する略円弧の曲率を小さくして切り屑の処理性を付与し、切り屑排出溝の面積を大きくするとともに、ドリル先端部から一定距離までの心厚（以下、第一心厚部と称する。）よりドリル溝切上がり部を除く、ドリル溝基端側の心厚（以下、第二心厚部と称する。）を小さくした。この構成により切り屑排出溝の面積を拡げ、切屑の溝中搬送時の排出抵抗を減ずることができ、切屑詰まりを起こしにくくなる。第一心厚はドリル径の２０％未満の場合、工具剛性不足のため折損を起こしやすくなり、またドリル径の３５％を超える場合、切削抵抗が増大し工具の求心性が悪くなるため２０〜３５％の範囲とした。より好ましくは、第二心厚部と第一心厚部の差をドリル径の０．５％以上とすることによりこの作用を確実なものとする。ドリルの第一心厚部と第二心厚部の心厚の差が８％以上では相対的に第二心厚部の心厚が薄くなり、ドリルの剛性が不足し加工時にドリルがたわんだり、柄部に与えられた回転トルクを切刃に充分に伝達できずドリルに捩れが生ずる為、ドリル心厚の差を０．５％以上８％以下とした。

第一心厚部の長さは、ドリル径の１／２以下では切刃で生成された切屑を充分に成形し、方向を整える事が出来ず起点の位置がドリル径の５倍以上ではドリル溝と穴内壁による切屑の排出抵抗が大きく、切屑詰まりを解消できないため、第一心厚部の長さはドリル径の１／２倍以上５倍以下の範囲とした。更に、該ドリルにクーラントホールを設けてクーラントとして油性切削油、水溶性切削油、ミスト及びエアー等を送ることにより、穴明け加工によって生ずる切削熱を冷却し、また潤滑性を高め切屑排出をよりスムーズに行うことが出来る。また、ハイス基材或いは超硬基材の表面に硬質皮膜及び潤滑性膜をコーティングすることで、切削寿命、切削作業速度の向上は図れるが、コーティングを施さないものにおいても切削寿命、切削作業速度の低下以外は、ノンステップでの加工性能は変わらないものである。

（実施例１）
比較例１、Ｒ１＝１．２Ｗ、本発明例２、Ｒ１＝１．３Ｗ、本発明例３、Ｒ１＝１．６Ｗ、本発明例４、Ｒ１＝２．０Ｗ、比較例５、Ｒ１＝２．１Ｗの５試料のクーラントホールを有したドリルを製作した。コーティングはＴｉＡｌＮをＰＶＤ法で施した。
形状は、ドリル径Ｄ＝６．０ｍｍ、溝長＝８０ｍｍ、全長＝１３０ｍｍ、第一心厚＝Ｄ×２５％、第二心厚＝Ｄ×２１％、第一心厚長さ＝Ｄ×４、捩れ角＝３０°工具先端部の溝巾＝５０％とした。
上記５種類のドリル各３本を、切削速度＝１００ｍ／ｍｉｎ、１回転送り＝０．１５ｍｍ／ｒｅｖ、被削材＝Ｓ５０Ｃ（ＨＢ１８０〜２００）、水溶生性切削液はクーラントホールを通して供給、下穴を１０ｍｍ加工後ノンステップで穴深さ６０ｍｍ加工する条件で、１０穴の切削を行い切削状況の確認をおこなった。
その結果、機械主軸負荷が比較例１はＲ１が小さいため切り屑が詰まる傾向に成り５〜１５％、本発明例２は４〜６％、本発明例３は１〜２％、本発明例４は３〜５％、比較例５はＲ１が大きいため切り屑をカールさせる効果が小さく処理性が悪いため切り屑が詰まる傾向になり５〜１２％の変動幅となった。

（実施例２）
本発明例３のドリルの仕様でさらに、本発明例又は比較例６〜１１として、第二心厚を第一心厚よりそれぞれドリル径の０．３％、０．５％、２％、４％、８％、９％小さくしたクーラントホールを有するコーティング超硬ドリルを製作した。本発明例又は比較例６〜１１、各３本を、実施例１と同じ切削諸元でおこなった。
その結果、機械主軸負荷が比較例６は５〜１５％、本発明例７は４〜６％、本発明例８は３〜５％、本発明例９は１〜２％、本発明例１１は１〜２％、比較例１１は１〜２％の変動幅となった。但し、比較例６は、１０穴加工中３〜５穴で食付き時に工具剛性不足によるビビリが発生し、加工後３本中１本に微小なチッピングが観察された。

（実施例３）
本発明例又は比較例１２〜１７として、本発明例３と同仕様で、第一心厚の長さをドリル径の１／３倍、１／２倍、２倍、４倍、５倍、６倍を製作した。本発明例又は比較例１２〜１７、各３本を、実施例１と同じ切削諸元でおこなった。
その結果、機械主軸負荷が比較例１２は１５〜２０％、本発明例１３は１〜２％、本発明例１４は１〜２％、本発明例１５は１〜２％、本発明例１６は２〜４％、比較例１７は５〜１５％の変動幅となった。比較例１２は、刃先で生成された切り屑が十分に成型されないうちに第一心厚から第２心厚へと心厚の変化が起こるため、切屑が伸びて切屑排出溝につまりかってになるため変動幅が大きくなった。

図１は本発明例のドリルの正面図を示す。図２は図１の心厚構成を示す。図３は本発明例の軸直角断面図を示す。

符号の説明

１：第一心厚部の長さ
２：第二心厚部の長さ
３：心厚に相当する略円弧
４：刃側溝底
５：刃側溝底に内接する略円弧
Ｒ１：切刃側溝底に内接する略円弧の半径
Ｗ：心厚に相当する略円弧の直径
Ｄ：ドリル径

Claims

軸線回りに回転される工具本体の先端部外周に、一対の切屑排出溝が上記軸線を挟んで互いに反対側に設けられるとともに、これらの切屑排出溝の工具回転方向を向く壁面の先端には切刃が設けられてなる穴明け工具であり、ドリル径をＤ、第一心厚をＷ、ドリル軸直角断面における切刃側溝底に内接する略円弧の曲率をＲ１とするとき、Ｒ１＝（１．３〜２．０）Ｗの範囲で構成され、該ドリルの刃部の心厚が先端側から基端側に向けて厚みが略一定の第一心厚部、第二心厚部とを備え、該第一心厚部の心厚を該第二心厚部の心厚より大としたことを特徴とするドリル。
請求項１記載のドリルにおいて、第一心厚部をドリル径の２０〜３５％とし、該第二心厚部の心厚は、第一心厚部の心厚よりドリル径の０．５％以上８％以下、小さくしたことを特徴とするツイストドリル。
請求項１記載のドリルにおいて、該第一心厚部の長さをドリル径の１／２倍以上５倍以下としたことを特徴とするドリル。
請求項１乃至３いずれかに記載のドリルにおいて、該ドリルにクーラントホールを設けたことを特徴とするドリル。
請求項１乃４いずれかに記載のドリルにおいて、該ドリルに硬質皮膜及び又は潤滑性膜のコーティングを施したことを特徴とするドリル。