JP2006095652A - ツイストドリル - Google Patents

Abstract

【課題】加工初期からドリル先端切れ刃が加工裏面に達した貫通時まで、穴加工により生じるドリル刃先のフラツキ、加工穴径が大きくなったりする等の課題を解決する。
【解決手段】先端部に切れ刃が形成されたツイストドリルにおいて、前記先端切れ刃の中心部（チゼル部）に円錐状のセンターを有し、該センターの円錐頂角が６０°以上１００°以下、該センターの円錐底部の径をドリル心厚の０．３倍以上１倍以下、としたことを特徴とするツイストドリルである。
【選択図】図１

Description

本願発明は、ツイストドリルにおいて切削中のドリル刃先のフラツキを防止し、高精度穴加工が可能なツイストドリルに関する。

ドリルで穴加工をすると切削抵抗によりドリル刃先がフラツキ、加工穴径が大きくなったり丸い穴が加工出来ないトラブルが発生する、対策としてドリルのマージン数を増やしたり、ドリルの溝を増やしたりして、加工穴内壁にドリル外周部（マージン部）をガイドさせることで改善を図っているが、ドリル外周部が加工穴内壁に接するまでの間効果は得られない。併せて、ドリル先端切刃は一般的に鈍角（１１８°）で構成され、先端切刃中心にはチゼル部（押し潰し作用）があるので、穴加工を行なう際ドリル先端が加工面に接触するとドリル先端が滑って、所定の位置に加工出来ないまた切れ刃が加工面に食い込み始めるために切削が不安定になる等の不都合が生じるので、ドリル先端に小凸起状刃部を設け改善を行なうが加工が難しうえ、先端が鋭利に出来ないので充分な効果が得られない。このような例として、特許文献１がある。

特開平６−２４６５２２号公報

本願発明は、加工初期からドリル先端切れ刃が加工裏面に達した貫通時まで、穴加工により生じるドリル刃先のフラツキ、加工穴径が大きくなったりする等の課題を解決することわ課題とする。

本願発明は、先端部に切れ刃が形成されたツイストドリルにおいて、前記先端切れ刃の中心部（チゼル部）に円錐状のセンターを有し、該センターの円錐頂角が６０°以上１００°以下、該センターの円錐底部の径をドリル心厚の０．３倍以上１倍以下、としたことを特徴とするツイストドリルである。本願発明は、円錐頂角が６０°以上１００°以下の円錐状のセンターを設けることで、加工初期（ドリル先端が加工面に接触しドリル外周部が加工穴内壁に接するまでの間）のドリル先端の滑り防止ならびに切削の安定が高まり、次に、加工中は、円錐状のセンターの求心性と加工穴内壁とドリル外周部（マージン部）のガイド性の相乗効果、更に、ドリル先端切れ刃が加工裏面に達した貫通時には加工穴内壁とドリル外周部（マージン部）のガイド性により、加工全般にわたり、切削抵抗によるドリル刃先のフラツキを防止して高精度穴加工が可能なツイストドリルである。

本願発明によって、加工初期からドリル先端切れ刃が加工裏面に達した貫通時まで、加工全般にわたり、切削抵抗によるドリル刃先のフラツキを防止して高精度穴加工が可能なツイストドリルを提供する。

図１記載の本発明例のドリルは、先端側に切れ刃を有し、基端側でツーリングで保持されつつ回転と切り込みを与えて穴明けを行う工具であるが、切れ刃と基端側は他の工具に比して離隔しており、その間にはドリル断面積の５５パーセントを占める切り屑排出溝が設けられており、剛性が乏しく諸条件により性能が変わる不安定なドリルである。
図１の本発明例を用いて所定の位置に高精度な穴をあけるには、正確な位置決めのできる先端形状と切削抵抗等の不均衡な応力にもブレる事の無いセンターが必要で、これを満足するものとして円錐状のセンターを設け、該センターの円錐頂角が６０°以下では切削中の不均衡な応力によりセンターの折損性が高くなり、１００°以上では不均衡な応力に対峙できずブレが発生し穴精度が低下する。望ましくは９０°が耐折損性とブレ抑制による穴精度に優れる。該センターの円錐底部の径がドリル心厚の０．３倍以下ではブレ抑制の効果に乏しく、１倍以上では円錐底部に切り屑排出溝の一部が形成され、センターの安定性が損なわれ穴精度が低下する。

次に、ドリル外周部が加工穴内壁に接すると、ドリルは該センターの効果と外周部と穴内壁のガイドの相乗効果により、一層切削が安定し高精度な穴加工が行われるが、２本の切り屑排出溝を持つドリルでは通常一対のシングルマージンであるが、もう一対設けたダブルマージンにしたり、切り屑排出溝を３本にしたりして更なるガイド性の向上がはかることが出来る。
更に、ドリル先端がワーク裏面に貫通し該センターの効果が喪失してもドリル外周部と穴内壁のガイドにより高精度な穴加工を維持できる。また、該センター円錐頂部の曲率が０．１ｍｍ以下では、鋭利になりすぎて該センター円錐頂部がワークに接触した際の折損の危険性が大きく、１．０ｍｍ以上では該センター円錐頂部がワークに接触した際に滑って所定の位置に加工できない。

高精度な穴加工を行うには、ドリルの切れ刃を精度良く形成し、バランスのとれた切削を行う事が重要であるが、該センターを設けて切れ刃を精度良く形成する事は難しいので、該センターを着脱可能とし、ドリル中心部に先端から基端側まで貫通する孔に装着し、該センターとドリル本体を接着、ねじ留め、勘合等の方法により一体化する事で、工具の製造を容易なものとした。尚該センターは鋭利なため超硬材質では折損等の危険性が高いので、センターの材質をハイスとし、耐折損性と耐摩耗性を具備した。

（実施例１）
本発明例１として、超硬合金製でドリル直径６．０ｍｍ、ドリル溝長２８ｍｍ、ドリル全長７０ｍｍ、捩れ角３０°、心厚１．８ｍｍ、先端角１４０°、中心部貫通孔の径１．０ｍｍ、切り屑排出溝本数３本、コーティングはＴｉＡｌＮをイオン誘導型アーク放電式イオンプレーティング法とスパッタリング法を組み合わせて施し、先端切れ刃中心部（チゼル部）に設けた円錐状のセンターはハイス製でＨＲＣ６４、円錐状のセンター部以降の基端側の径を１．０ｍｍとしドリル中心の貫通孔に挿入した後、ドリルシャンク端面に飛び出したセンターの基端とドリル本体を接着により固定し、該センターの円錐頂部の曲率が０．５ｍｍ、円錐頂角と円錐底部の径を表１としたものを製作し、各形状で１本の工具を用い、切削条件Ｖ＝６０ｍ／ｍｉｎ、ｆ＝０．１２ｍｍ／ｒｅｖ、穴の深さ＝１５ｍｍウェット雰囲気でＳ５０Ｃを１０穴加工し、切削状態を○、△、×で表記し穴径の拡大量（入口より５ｍｍ位置）の測定結果の平均値を括弧書に記載し表１に併記する。

表１より、本発明例２、３は、円錐底部の径＝０．５４〜１．８０ｍｍ、円錐頂角＝６０°〜１００°、センターが折損や潰れも無く、安定した穴加工が行なえ穴径の拡大量も小さかったが、比較例１、４は、円錐センターが折損や潰れを発生し加工中止に至ったり、加工は出来ても穴加工途中で振動による切削異常音発生し不安定であった、更に穴径の拡大量も大きかった。

（実施例２）
超硬合金製でドリル直径６．０ｍｍ、ドリル溝長２８ｍｍ、ドリル全長７０ｍｍ、捩れ角３０°、心厚１．８ｍｍ、先端角１４０°、中心部貫通孔の径１．０ｍｍ、切り屑排出溝本数２本、該センター円錐頂部の曲率及びマージンをシングル又はダブルとして、表２記載の本発明例６〜１０、比較例５、１１の各試料を製作した。

更に、各々５本の工具を用い、切削条件Ｖ＝５０ｍ／ｍｉｎ、ｆ＝０．１２ｍｍ／ｒｅｖ、穴の深さ＝１５ｍｍ（貫通）、ウェットで、ＳＣＭ４４０（ＨＢ２８０）を１０穴加工し、切削状態ならびに穴径の拡大量（入口より５ｍｍと１２ｍｍ位置）の測定結果の平均値を表２に併記する。
表２より、本発明例６〜１０は、折損も無く穴径の拡大量も小さかったが、比較例５又は１１は、センター折損やワークに食い付き時に先端が滑りドリル折損等のトラブルが発生し途中で加工を中止した。
更に、ドリル表面を観察したところ、コーティング表面が平滑であり併せて、切り屑も遷移切断型のものが生成され金属光沢を有し、焼け色がなかった。

図１は、本願発明の正面視図を示す。 図２は、本願発明の正面拡大視図を示す。

符号の説明

１：円錐センター
２：円錐頂角
３：円錐底部の径
４：貫通孔

Claims (6)

1. 先端 部に切れ刃が形成されたツイストドリルにおいて、前記先端切れ刃の中心部に円錐状のセンターを有し、該センターの円錐頂角が６０°以上１００°以下、該センターの円錐底部の径をドリル心厚の０．３倍以上１倍以下、としたことを特徴とするツイストドリル。
2. 請求項１記載のツイストドリルにおいて、該センター円錐頂部の曲率を０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の球状としたことを特徴とするツイストドリル。
3. 請求項１又は２記載のツイストドリルにおいて、該センターは着脱可能で、ドリル中心部に先端から基端側まで貫通する孔に装着され、該センターとドリル本体を接着、ねじ留め、勘合等の方法により一体化したことを特徴とするツイストドリル。
4. 請求項３記載ののツイストドリルにおいて、該センターの材質をハイス製としたことを特徴とするツイストドリル。
5. 請求項１乃至４何れかに記載のツイストドリルにおいて、該ドリルの切屑排出溝を２本とし、マージンをシングル又はダブルとしたことを特徴とするツイストドリル。
6. 請求項１乃至５いずれかに記載のツイストドリルにおいて、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被覆したことを特徴とするツイストドリル。

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