JP2005297124A

JP2005297124A - ドリル

Info

Publication number: JP2005297124A
Application number: JP2004116327A
Authority: JP
Inventors: Seiji Ohashi; 誠司大橋
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2004-04-12
Filing date: 2004-04-12
Publication date: 2005-10-27

Abstract

【課題】穴あけ工具において、被加工物出口の切削バリ発生を軽減させ、又は切りくずの絡みつきを防止することができるドリルを提供。
【解決手段】穴あけ工具において、ドリル先端には一次切れ刃１があり、通常ドリルのように先端角半角θ１および逃げ面３を有している。二次切れ刃２は凹曲線を有した曲線であり、逃げ面４を有している。二次切れ刃２とドリル大径部５の交点１１でのドリル軸線ｃに対する傾斜角γ２は５゜〜２０゜である。
【選択図】図２

Description

本発明は穴あけ工具において、被加工物出口の切削バリ発生を軽減させ、又は切りくずの絡みつきを防止することができるドリルに関する。

従来の穴あけ工具において、被加工物出口の切削バリ発生を軽減させ、又は切りくずの絡みつきを防止することができるドリルの特許文献は多い。例えば特許文献１は、ドリル体の直径より小さな直径を持つ先端部切れ刃とこれに連続する軸線とほぼ平行な切れ刃部分を介して、ドリル体の直径を持つステップ部を有するステップドリルで、ステップ角５゜〜 130゜を有するドリルを開示し、特許文献２は、ＦＲＰの穴あけ加工に最適なものとして、２つの切れ刃のそれぞれに回転中心部から外周側に向かうに従い先端角が段階的に小さくなる複数の切れ刃により構成されているドリルおよび切れ刃部の回転中心部側の先端角50°〜70°、軸線に対し外周側の先端角が20°〜40°であるドリルを開示し、特許文献３は、ＦＲＰの穴あけ加工に最適なドリルとして、回転中心部側の先端角 200°〜 240°、ドリル軸線に対する外周側の先端角20°〜30°であるドリルを開示し、特許文献４は、先端切れ刃の外周コーナを、ドリル軸線に対し15°〜60°の傾きで研ぎ落とし、その幅をドリル幅径の５〜30％とするドリルを開示し、特許文献５の第１図では、繊維樹脂硬化材と金属材との複合材に適したドリルとして、ドリル先端角90°の一次切れ刃とこれに連続して形成されたドリル軸線に対する20°〜30°のアングル角を有するフラット状の二次切れ刃で構成され、一次切れ刃の最大径をｄとし二次切れ刃の最大径をＤとしたとき、ｄ／Ｄ比が３／５〜２／３のドリルを開示し、これに関連しての特許文献５の第９図では、二次切れ刃に連続して、軸線とほぼ平行な切れ刃部分を経て傾斜した三次切れ刃が段差状に形成されており三次切れ刃は二次切れ刃とほぼ同じ先端角を有しているドリルを開示する。
特開２００３−３１１５２０号公報特開平５−１７７４２０号公報特開平７−２４６１６号公報特開平７−９６４１１号公報特公平７−４７２４３号公報第１図、第９図

これらを大別すると特許文献２〜５（第１図）では、図８（ａ）に示す切れ刃のプロフィールのように、中心側に先端半角θ２１を有する一次切れ刃２１があり、外周側に先端半角θ２１より小さな傾斜角γ２１をもつ二次切れ刃２２がある。特許文献１、５（第９図）は図８（ｂ）に示す切れ刃のプロフィールのように、段付きドリルであり大径部５に先端半角θ２１より小さな傾斜角γ２２をもつ二次切れ刃２４を有する構成である。これら特許文献１〜５のいずれのドリルも二次切れ刃２２、２４はドリル軸線に対してある傾斜角γ２１、γ２２を有するフラットなプロフィールをなす。

これらの構成において問題になるのは切りくず伸びによる絡みつきである。図８（ａ）に示すような切れ刃構成は、一次切れ刃２１と二次切れ刃２２の傾きが交点２５を境に異なり、切りくず流出方向が異なるため交点２５できりくずは分離する。一次切れ刃２１から生じる切りくずは、切削速度のきわめて低い中心部を含むため外周付近側との流出速度に大きな差がある。そのため切りくずは円錐形になりドリル溝面に接触することで自然に分断される。それに対し二次切れ刃２２は内周側と外周側では切りくず流出速度にあまり差がなく切りくずはほぼ直線状に長く伸びる。この二次切れ刃２２から生じる細く長い切りくずは、しなやかなためドリル溝面に接触しても自然に分断せずドリルに絡みつき、切りくず排出を妨げ切削の障害になることがある。図８（ｂ）に示すように、一次切れ刃２１と二次切れ刃２４が軸線とほぼ平行な切れ刃部分２３を挟んで分離しているときは、二次切れ刃２４から出る切りくずは、はじめから一次切れ刃による拘束を受けないため、さらに長く伸びやすく、絡みつきによる弊害が発生しやすい。又、二次切れ刃２４のドリル軸線に対する傾斜角γ２２が20°〜60°と大きい範囲にあり、被加工物出口の切削バリが発生し易い。

本発明の課題は、かかる従来技術の課題を解決した、穴あけ工具において、被加工物出口の切削バリ発生を軽減させ、又は切りくずの絡みつきを防止することができるドリルを提供することにある。

このため本発明の第１発明によると、直径Ｄより小さい最大径ｄを有する先端部切れ刃と直径Ｄの切れ刃部との間を、前記先端部切れ刃に連続した切れ刃が凹曲線になるプロフィールを持つ曲線切れ刃でつないだことを特徴とするドリルによって上述の本発明の課題を解決した。
本発明の第２発明によると、直径Ｄより小さい最大径ｄを有する先端部切れ刃と直径Ｄの切れ刃部との間を、前記先端部切れ刃に連続した軸線とほぼ平行な切れ刃部分及び切れ刃が凹曲線になるプロフィールを持つ曲線切れ刃を介してつないだことを特徴とするドリルによっても、上述の本発明の課題を解決できる。

本発明では、直径Ｄより小さい最大径ｄを有する先端部切れ刃と直径Ｄの切れ刃部との間を、前記先端部切れ刃に連続した切れ刃が凹曲線になるプロフィールを持つ曲線切れ刃でつないだので、切れ刃が凹曲線になるプロフィールを持つ曲線切れ刃部の始端部分で切りくずの流れを切断し、切りくずの絡みつきを防止することができ、かつ被加工物出口の切削バリ発生を軽減させるドリルを提供するものとなった。
直径Ｄより小さい最大径ｄを有する先端部切れ刃と直径Ｄの切れ刃部との間を、前記先端部切れ刃に連続した軸線とほぼ平行な切れ刃部分及び切れ刃が凹曲線になるプロフィールを持つ曲線切れ刃を介してつないだことを特徴とするドリルによっても、切れ刃が凹曲線になるプロフィールを持つ曲線切れ刃部の始端部分で切りくずの流れを切断し、切りくずの絡みつきを防止することができ、かつ被加工物出口の切削バリ発生を軽減させるドリルを提供するものとなった。

本発明を実施するための最良の形態につき、図１を参照して説明する。図１は本発明の第１発明を実施するための最良の形態の２枚刃ドリルの先端部の斜視図を示す。ドリル先端には一次切れ刃１があり、通常ドリルのように先端角半角θ１および逃げ面３を有している。二次切れ刃２は凹曲線になるプロフィールを持つ曲線切れ刃２であり、逃げ面４を有している。二次切れ刃２とドリル直径部５の交点１１でのドリル軸線ｃに対する傾斜角γ２は５゜〜２０゜である。

図２に図１に示す２枚刃ドリルの実施例１の切れ刃のプロフィールを示す。ドリル先端の一次切れ刃１と連続して形成されている二次切れ刃２のプロフィール曲線は長円の円弧で構成されている。この長円の円弧の中点Ｏの軸線ｃ方向の位置は、一次切れ刃１と二次切れ刃２の交点１０で軸線ｃ方向の位置と合致するように形成されている。交点１０での二次切れ刃２のドリル軸線ｃに対する傾斜角γ１は０゜である。二次切れ刃２と軸線ｃとほぼ平行なドリル直径部５との交点１１でのドリル軸線ｃに対する傾斜角γ２は１３゜である。切れ刃部分５は軸線ｃとほぼ平行であるから交点１１での二次切れ刃２のドリル軸線ｃに対する傾斜角はほぼ１３゜である。

図３は図２に示す実施例１の２枚刃ドリルの切削状況を示す説明図で、Ｘは二次切れ刃２上での実質切り込み深さを示す。二次切れ刃２のドリル軸線ｃに対する傾斜角をγ、ドリル一刃の軸方向切り込み量をｆとしたとき実質切り込み深さＸはＡ式で表せる。
Ｘ＝ｆsin γ −−−−−−−A 式（γは０゜〜９０゜）
Ａ式は、切り込み量ｆは切れ刃上のどの点においても同じ量であるため、傾斜角γが小さいほど実質切り込み量Ｘは小さくなることを示す。
今、先進する一次切れ刃１が直径ｄの小径穴を穴あけし、それに連続している二次切れ刃２が直径Ｄのドリル直径部５に穴を拡大しつつある状態とする。一次切れ刃１との交点１０での実質切り込み深さＸは、この点での傾斜角γ１は０゜であるので、Ａ式より０と計算される。これに対し軸線ｃとほぼ平行な切れ刃部分５との交点１１でのドリル軸線ｃに対す傾斜角γ２は１３゜であるため、その実質切り込み量ＸはＡ式よりＸ＝ 0.225ｆと計算される。切りくず厚さは実質切り込み深さＸの影響を受けるため、二次切れ刃２の内周側で生じる切りくずは薄く、外周側は厚くなる。このため本発明品の二次切れ刃２で生じる切りくずは円錐形に形成され分断が容易となる。
一方、図９の図８（ａ）に示すような二次切れ刃２２がフラットな従来品の切削状況を示す説明図に示すように、図８（ａ）では、傾斜角γ２１は内周側、外周側とも同じであるため切りくず厚さもほぼ同じである。このため、図８（ａ）に示すような従来品の二次切れ刃２２で生じる切りくずは直線状に長く伸び絡みつき易い。
これに対し、図２に示す実施例１の２枚刃ドリルのような曲線プロフイールを有する二次切れ刃２によると、切りくずは分断性が向上し、絡みつきを防止することができた。

図１０の一般の２枚刃ドリルの一次切れ刃の切削時の切削抵抗Ｆを示す説明図に示すように、切削により被加工物には切削抵抗Ｆが加わる。この切削抵抗Ｆは軸方向の分力であるスラストＷと横向き方向の分力であるＦＨに分けられる。スラストＷは、切れ刃２１のドリル軸線ｃに対す傾斜角をγとし、切削抵抗をＦとしたときは、
Ｗ＝Ｆsin γ−−−−−−−Ｂ式（γは０゜から９０゜）
で表せる。Ｂ式は傾斜角γが小さいほど、スラストＷは低くなることを示す。この場合、ドリル切れ刃２１が図示しない被加工物出口側を貫通しようとするとき、被加工物の出口側のバックメタルはしだいに薄くなり、切れ刃で完全に除去されないうちに、軸方向の力であるスラストＷにより押し出され出口周囲に大きなバリとして残る。

図１１は、図８（ａ）に示すような従来品の２枚刃ドリルの一次及び二次切れ刃の切削時の切削抵抗Ｆ２１、Ｆ２２を示す説明図である。図１１に示すように、二次切れ刃２２の傾斜角γ２１を一次切れ刃の先端半角θ２１より小さくする事でスラストＷ２２を小さくして、バリを小さくしようとするものであった。一般に、一次切れ刃の先端角が大きいとき、貫通後に大きなバリを残しやすい。図８（ｂ）に示すような一次切れ刃２１と二次切れ刃２４が軸線とほぼ平行な切れ刃部分２３を挟んで分離している場合も同様に作用した。

これに対し、図２に示す曲線プロフイールの二次切れ刃２を有する本発明品は、従来品とは異なり、曲線二次切れ刃２によりバリ軽減を効果的に行う事ができる。図４は図２に示す曲線プロフイールの二次切れ刃２を有する本発明品の２枚刃ドリルの一次及び二次切れ刃の切削時の切削抵抗Ｆ１、Ｆ２を示す説明図である。図４に示すように、本発明品は一次切れ刃１と二次切れ刃２の交点１０付近でのドリル軸線ｃに対す傾斜角γ１は殆ど０゜であるため、下向き方向のスラストＷ１はごく小さく、作用する荷重のほとんどは横向き力ＦＨ１になる。そのためこの部分で外周拡大の力により一次切れ刃の残留バリはほとんど除去される。続いて図示しないドリル穴を貫通する地点の穴明け切削が、交点１１付近になると、切れ刃２のドリル軸線ｃに対す傾斜角γ２は13゜になる。この時のスラストＷ２は交点１０付近より大きくなるが、曲線二次切れ刃２の始めの部分で、残存していたバリのほとんどが取り去られているため曲線二次切れ刃２自体で発生するバリ発生は小さく、貫通後の出口バリは最小限に抑制される。このように本発明品により、切削中に生じる細く長い切りくずの絡みつきによるトラブルおよび穴出口のバリの除去がなされるため、良好な作業性と穴性状を得る事ができる。

図５に図１に示す２枚刃ドリルの実施例２の切れ刃のプロフィールを示す。図５に示すように、一次切れ刃１と二次切れ刃２の交点１０における二次切れ刃２のドリル軸線ｃに対す傾斜角γ１が軸方向に対しプラス方向になるよう、二次切れ刃２を形成する長円曲線の中点Ｏの軸線方向の位置を交点１０に対し下方にＡ寸法位置をずらして形成した。これにより二次切れ刃２の切りくず厚さは実施例１より均等化するため、より高硬度材や加工硬化性の高い被加工物に対処ができるドリルを提供するものとなった。

図６に図１に示す２枚刃ドリルの実施例３の切れ刃のプロフィールを示す。図６に示すように、一次切れ刃１と二次切れ刃２の交点１０における二次切れ刃２のドリル軸線ｃに対す傾斜角γ１が軸方向に対しマイナス方向になるよう、二次切れ刃２を形成する長円曲線の中点Ｏの軸線方向の位置を交点１０に対し上方にＡ寸法位置をずらして形成した。これにより交点１０の上方に一次切れ刃最大径ｄより小径の区間が生じ、一次切れ刃１と二次切れ刃２から発生する切りくずは分離されるため、切削抵抗がより減少し能力の小さな機械でも使用できるドリルを提供するものとなった。

図７に本発明の第２発明を実施するための最良の形態の２枚刃ドリルの、図２乃至図６とは異なる、実施例４の切れ刃のプロフィールを示す。図７に示すように一次切れ刃１と二次切れ刃２の間に、軸線ｃにほぼ平行な平行部６をはさんで曲線プロフイールを有する二次切れ刃を形成した。これにより軸線にほぼ平行な平行部６を案内部として、より加工精度の向上をはかることができるドリルを提供するものとなった。

実施例１乃至実施例４では、二次切れ刃２のプロフイールを長円としたが、本発明はそれだけでなく、円形、正弦波、放物線、多次元関数、指数曲線、対数曲線など関数で表現できる他の曲線を用いても同様の効果が得られる。

実施例１乃至実施例４で述べたように、切れ刃が凹曲線になるプロフィールを持つ曲線切れ刃２と直径Ｄが交差する交点１１におけるドリル軸線ｃに対す傾斜角は軸線に対し５°〜２０°であることが好ましい。

さらに、本発明のドリルの溝数は２溝又は３溝であり、ドリルの溝ねじれ角は軸線に対し−５°〜４５°であることが好ましい。
〔本発明の最良の実施形態の効果〕

本発明の最良の実施形態では、直径Ｄより小さい最大径ｄを有する先端部切れ刃と直径Ｄの切れ刃部との間を、前記先端部切れ刃に連続した切れ刃が凹曲線になるプロフィールを持つ曲線切れ刃でつないだので、切れ刃が凹曲線になるプロフィールを持つ曲線切れ刃部の始端部分で切りくずの流れを切断し、切りくずの絡みつきを防止することができ、かつ被加工物出口の切削バリ発生を軽減させるドリルを提供するものとなった。
直径Ｄより小さい最大径ｄを有する先端部切れ刃と直径Ｄの切れ刃部との間を、前記先端部切れ刃に連続した軸線とほぼ平行な切れ刃部分及び切れ刃が凹曲線になるプロフィールを持つ曲線切れ刃を介してつないだことを特徴とするドリルによっても、切れ刃が凹曲線になるプロフィールを持つ曲線切れ刃部の始端部分で切りくずの流れを切断し、切りくずの絡みつきを防止することができ、かつ被加工物出口の切削バリ発生を軽減させるドリルを提供するものとなった。

本発明の第２発明を実施するための最良の形態の２枚刃ドリルの先端部の斜視図。図１に示す２枚刃ドリルの実施例１の切れ刃のプロフィールを示す。図２に示す実施例１の２枚刃ドリルの切削状況を示す説明図で、Ｘは二次切れ刃２上での実質切り込み深さを示す。図２に示す実施例１の２枚刃ドリルの一次及び二次切れ刃の切削時の切削抵抗Ｆ１、Ｆ２を示す説明図である。図５に図１に示す２枚刃ドリルの実施例２の切れ刃のプロフィールを示す。図１に示す２枚刃ドリルの実施例３の切れ刃のプロフィールを示す。本発明の第２発明を実施するための最良の形態の２枚刃ドリルの、図２乃至図６とは異なる、実施例４の切れ刃のプロフィールを示す。（ａ）は特許文献２〜５（第１図）に示す切れ刃のプロフィールを示し、（ｂ）は特許文献１、５（第９図）に示す切れ刃のプロフィールを示す。図８（ａ）に示すような二次切れ刃２２がフラットな従来品の切削状況を示す説明図で、Ｘ２１は二次切れ刃２１上での実質切り込み深さを示す。一般の２枚刃ドリルの一次切れ刃の切削時の切削抵抗Ｆを示す説明図である。図８（ａ）に示すような従来品の２枚刃ドリルの一次及び二次切れ刃の切削時の切削抵抗Ｆ２１、Ｆ２２を示す説明図である。

符号の説明

１：一次切れ刃２：発明品の二次切れ刃３：一次切れ刃の逃げ面
４：二次切れ刃の逃げ面５：ドリル直径部
６：軸線ｃにほぼ平行な平行部１０：一次切れ刃と二次切れ刃の交点
１１：二次切れ刃とドリル直径部の交点
ｃ：軸線ｄ：一次切れ刃の最大径Ｄ：ドリル直径
γ１：一次切れ刃と二次切れ刃の交点でのドリル軸線ｃに対す傾斜角
γ２：発明品二次切れ刃とドリル直径部の交点でのドリル軸線ｃに対す傾斜角

Claims

直径Ｄより小さい最大径ｄを有する先端部切れ刃と直径Ｄの切れ刃部との間を、前記先端部切れ刃に連続した、切れ刃が凹曲線になるプロフィールを持つ曲線切れ刃でつないだことを特徴とするドリル。
直径Ｄより小さい最大径ｄを有する先端部切れ刃と直径Ｄの切れ刃部との間を、前記先端部切れ刃に連続した軸線とほぼ平行な切れ刃部分及び切れ刃が凹曲線になるプロフィールを持つ曲線切れ刃を介してつないだことを特徴とするドリル。
又は前記先端部切れ刃に連続した軸線とほぼ平行な切れ刃部分を介して連続した、
前記曲線切れ刃のプロフィールは円、長円、多次元関数、正弦波、放物線、指数関数、対数関数などで表現できる曲線を持ち、逃げ角を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のドリル。
前記曲線切れ刃と直径Ｄが交差する交点におけるドリル軸線ｃに対す傾斜角は５°〜２０°であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１に記載のドリル。
ドリル溝数は２溝又は３溝であり、溝ねじれ角は軸線に対し−５°〜４５°であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１に記載のドリル。