JP2006224213A - 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ことを目的とする。
【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、前記先端切れ刃中心部に角錐状のセンターを有し、該センターの角錐頂角が６０°以上１１０°以下、該センターの角錐稜線底部のドリル軸心からの長さがドリル心厚の０．１倍以上０．７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、特許文献１には、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、ドリル先端切刃は超硬ドリルでは一般的に鈍角（１４０°）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。
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を目的とする。

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、前記先端切れ刃中心部に角錐状のセンターを有し、該センターの角錐頂角が６０°以上１１０°以下、該センターの角錐稜線底部のドリル軸心からの長さがドリル心厚の０．１倍以上０．７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、上記構成を採用することで、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、角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。より好ましくは、該センター角錐稜線頂部の曲率を０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下のＲ状とし、ドリル内部にシャンク部後端から刃先近傍まで切削油剤或いは切削ミスト或いはエアー等の流体を供給する流体供給用のスパイラル貫通孔を有し、硬質皮膜及び／又は潤滑性膜のコーティングを被覆する。

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ドリルであり、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約５５パーセントを占める切り屑排出溝が設けられており、剛性が乏しく切削諸元により性能が変わるドリルである。本発明例のドリル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角錐状のセンターを設け、該センターの角錐頂角が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、１１０°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。該センターの角錐稜線底部のドリル軸心からの長さがドリル心厚の０．１倍以下ではブレ抑制の効果に乏しく、０．７倍以上では角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、該センター角錐稜線頂部の曲率が０．１ｍｍ以下では、鋭利になりすぎて該センター角錐頂部がワークに接触した際の折損の危険性が大きく、０．５ｍｍ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。

（実施例１）
比較例１、本発明例２〜４、比較例５は、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）に設けた角錐（三角）状センターの該センターの角錐稜線頂部の曲率が０．３ｍｍ、角錐頂角と角錐稜線底部のドリル軸心からの長さを、比較例１−０．０９ｍｍ、本発明例２〜４−０．１８〜１．２６ｍｍ、比較例５−１．４４ｍｍとしたものを製作した。
各試料を用い、切削条件Ｖ６０ｍ／ｍｉｎ、ｆ０．１２ｍｍ／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で表１に併記した。

表１より、本発明例２、３、４として、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、５は、角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）
比較例６、本発明例７〜９、比較例１０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°、スパイラル貫通孔の径φ０．７ｍｍ、スパイラル貫通孔のピッチφ２．５ｍｍ、スパイラル貫通孔の数３穴、該センター角錐稜線底部のドリル軸心からの長さ０．９ｍｍ、角錐稜線頂部の曲率を表２記載の本発明例７〜９、比較例６、１０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Ｖ５０ｍ／ｍｉｎ、ｆ０．１２ｍｍ／ｒｅｖ、穴の深さ＝１５ｍｍ（貫通）、水溶性切削油を２．０ＭＰａでシャンク部スパイラル貫通孔（３穴）に供給し、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７〜９は、折損も無く穴径の拡大量も小さかったが、比較例６又は１０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、本発明の正面拡大視図を示す。 図２は、本発明の軸端視図を示す。

符号の説明

１：角錐センター
２：角錐頂角の半角
３：角錐稜線底部のドリル軸心からの長さ
４：角錐稜線

Claims (4)

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角錐状のセンターを有し、該センターの角錐頂角が６０°以上１１０°以下、該センターの角錐稜線底部のドリル軸心からの長さがドリル心厚の０．１倍以上０．７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記載のドリルにおいて、該センター角錐稜線頂部の曲率を０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下のＲ状としたことを特徴とする、ツイストドリル。
3. 請求項１乃至２何れかに記載のツイストドリルにおいて、ドリル内部にシャンク部後端から刃先近傍まで切削油剤或いは切削ミスト或いはエアー等の流体を供給する流体供給用のスパイラル貫通孔を有したことを特徴とするツイストドリル。
4. 請求項１乃至３何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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