JP2006326790A

JP2006326790A - ツイストドリル。

Info

Publication number: JP2006326790A
Application number: JP2005156641A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Goshima; 康五島
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2005-05-30
Filing date: 2005-05-30
Publication date: 2006-12-07
Also published as: US20060269372A1

Abstract

【課題】切削油剤を使用しない穴あけ加工又は微量ミストを使用する穴あけ加工、または比較的硬度の高い鋼の穴あけ加工において、コーナ部の摩耗、欠け、およびリーディングエッジの欠損を抑制し、且つ、切削油剤を使用する穴あけ加工、または比較的硬度の低い鋼、例えば一般構造用圧延鋼材や低炭素鋼の穴あけ加工においても、切りくずの分断を促進する働きをもつ切れ刃を有するツイストドリルを提供。
【解決手段】各中心切れ刃 2の外方に連続する中凹形状をなす１対の主切れ刃31と、各主切れ刃31の外方端部32から角度α１をつけてドリル回転方向Ａに対し後退する１対のコーナ切れ刃 4と、を有し、中凹形状をなす主切れ刃31の各端部 32、34は軸心を通る面(O) にほぼ平行な直線(O₁)上に位置している。
【選択図】図１

Description

本発明は、切削油剤を使用しない穴あけ加工又は微量の切削油剤をドリルに噴霧する穴あけ加工が可能で油穴を有しないことができるツイストドリルの穴あけ加工において、コーナ部の摩耗を抑制するとともに、生成される切りくずを細かく分断する働きを持つ切れ刃形状を有するツイストドリルに関する。

従来の切削油剤を使用しない穴あけ加工又は微量の切削油剤をドリルに噴霧する穴あけ加工が可能で油穴を有しないことができるツイストドリルは、一例を図３に示す。図３（ａ）はツイストドリル先端部の平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ方向から見た側面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線に沿った軸直角断面図である。図３に示すツイストドリル先端切れ刃は、チゼル11とチゼル11の外方端部に連続する中心切れ刃12とこれの外方に連続するほぼ直線である主切れ刃13からなる。（ｂ）に示すように主切れ刃13は先端角α11及びリーディングエッジ17に逃げ角がつけられた円すい面又は平面である逃げ面20と溝16からなる稜線で形成される。溝16は断面上で一つ又は複数の円弧を組み合わせた形状からなり特定の先端角α11としたとき主切れ刃13がほぼ直線となる。そのため、（ｃ）に示すように断面上の溝16のすくい角α13は正のすくい角になり溝16とマージン19とからなるリーディングエッジ17は断面上でα14の鋭角を形成する。このような図３に示すツイストドリルで切削油剤を使用しない穴あけ加工又は微量の切削油剤をドリルに噴霧する穴あけ加工を行った場合、リーディングエッジ部の強度不足により、コーナ部の摩耗急進やリーディングエッジの欠損といった問題があった。

かかるコーナ部の摩耗、欠け、およびリーディングエッジの欠損を抑制するため、特許文献１に開示する、図２に示すツイストドリルが提案された。図２（ａ）はツイストドリル先端部の平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ方向から見た側面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線に沿った軸直角断面図である。図２に示すツイストドリル先端切れ刃は、チゼル 1とチゼル 1の外方端部に連続する１対の中心切れ刃 2と、各中心切れ刃 2の外方に連続するほぼ直線である１対の主切れ刃 3と、各主切れ刃 3の中間部から角度をつけて後退するコーナ切れ刃 4と、を有する。また、面取り部 8とマージン 9からなるリーディングエッジ 7の角度α4 は鈍角にされておる。主切れ刃 3とコーナ切れ刃 4を形成する溝 6とマージン 9とから形成されるリーディングエッジ 7に、コーナ切れ刃 4に続く直線形状又は曲線形状の面取り部 8が設けられており、また、面取り部 8と軸心を通る軸心面とのなす角、いわゆるすくい角α3 は負にされている。
特開２０００−１９８０１１号公報

従来の特許文献１のツイストドリルは、切削油剤を使用しない穴あけ加工又は微量の切削油剤をドリルに噴霧する穴あけ加工、又は、比較的硬度の高い鋼の穴あけ加工においては、コーナ部の摩耗、欠け、およびリーディングエッジの欠損を抑制するには適しているが、切削油剤を使用する穴あけ加工、または比較的硬度の低い鋼、例えば一般構造用圧延鋼材や低炭素鋼の穴あけ加工においては、コーナ切れ刃 4に続く面取り部 8に沿って延びた切りくずが生成され切りくず詰まりを起こす場合があった。

本発明の課題は、切削油剤を使用しない穴あけ加工又は微量の切削油剤をドリルに噴霧する穴あけ加工、又は、比較的硬度の高い鋼の穴あけ加工において、コーナ部の摩耗、欠け、およびリーディングエッジの欠損を抑制し、且つ、切削油剤を使用する穴あけ加工、または比較的硬度の低い鋼、例えば一般構造用圧延鋼材や低炭素鋼の穴あけ加工において、切りくずの分断を促進する働きをもつ切れ刃を有するツイストドリルを提供することにある。

このため本発明は、切削油剤を使用しない穴あけ加工又は微量の切削油剤をドリルに噴霧する穴あけ加工が可能で油穴を有しないことができるツイストドリルにおいて、ドリル回転方向に軸心の廻りを回転可能なドリル本体と、前記ドリル本体外周面に形成された１対のチップ排出溝と、前記ドリル本体端部に形成された１対のチゼルと、前記チゼルの外方端部に連続する１対の中心切れ刃と、各前記中心切れ刃の外方に連続する中凹形状をなす１対の主切れ刃と、各前記主切れ刃の中間部から角度をつけて前記ドリル回転方向に対し直線状に後退する１対のコーナ切れ刃とを有し、前記中凹形状をなす主切れ刃の各端部は軸心を通る面(O) にほぼ平行な直線(O₁)上に位置しており、さらに、前記主切れ刃とコーナ切れ刃を形成する前記溝とマージンとから形成されるリーディングエッジに、前記コーナ切れ刃に続く直線形状の面取り部を設け、前記面取り部と前記マージンからなる前記リーディングエッジの角度は鈍角としたことを特徴とするツイストドリルを提供することにより上記課題を解決した。

本発明では、各中心切れ刃の外方に連続する中凹形状をなす１対の主切れ刃と、各主切れ刃の中間部から角度をつけて前記ドリル回転方向に対し後退する１対のコーナ切れ刃とを有し、中凹形状をなす主切れ刃の各端部は軸心を通る面(O) にほぼ平行な直線(O₁)上に位置しているので、主切れ刃の中凹形状部分は、切りくずのカールを促進し、細かく分断を促進する働き持つ。ドリル回転方向に対し直線状に後退する１対のコーナ切れ刃は、リーディングエッジとなす角度を鈍角としコーナ部強度を向上させ、切削油剤を使用しない穴あけ加工又は微量の切削油剤をドリルに噴霧する穴あけ加工、又は、切削油剤を使用する穴あけ加工または比較的硬度の低い鋼の穴あけ加工においても、高速回転で使用する場合のコーナ部損傷傷を抑制する働き持つ。

好ましくは、前記中凹形状をなす主切れ刃の曲率半径はツイストドリル直径の25〜40％とすることが望ましい。曲率半径がツイストドリル直径の25％未満では、主切れ刃に連続するつなぎ凸部が鋭角となり過ぎ、つなぎ凸部の欠損につながり、曲率半径がツイストドリル直径の40％を越えると切りくずのカール性が低下するからである。かつ前記コーナ切れ刃とのつなぎ部は僅かな凸状のアールをなしていることが望ましい。
より好ましくは、各前記主切れ刃の中間部から後退する前記コーナ切れ刃の角度α１、即ち前記平行な直線(O₁)に対し前記コーナ切れ刃がなす角α1 、を 5°〜20°とすることが望ましい。角α1 が、 5°未満ではコーナ部の強度が不足し、切削油剤を使用しない穴あけ加工又は微量の切削油剤をドリルに噴霧する穴あけ加工では、コーナ摩耗が急速に進行してしまい、角α1 が20°を越えると切削油剤を使用する穴あけ加工において、切りくずコーナ切れ刃に沿って延び、切りくず詰まりを起こす。
また前記コーナ切れ刃の半径方向長さはツイストドリル直径の 7〜15％とすることが望ましい。コーナ切れ刃の半径方向長さがツイストドリル直径の15％を越えると、コーナ切れ刃の範囲が大きすぎ、切りくずコーナ切れ刃に沿って延び切りくず詰まりを起こす。ツイストドリル直径の 7％未満ではリーディングエッジの欠損を抑制する効果が少ない。

本発明を実施するための最良の形態を図１を参照して説明する。図１は本発明のツイストドリルの実施の形態を示す説明図で、（ａ）はツイストドリル先端部の平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ方向から見た側面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線に沿った軸直角断面図である。本発明を実施するための最良の形態のツイストドリルは、切削油剤を使用しない穴あけ加工又は微量の切削油剤をドリルに噴霧する穴あけ加工が可能で油穴を有しないことができるツイストドリルにおいて、ドリル回転方向に軸心の廻りを回転可能なドリル本体30と、ドリル本体30外周面に形成された１対のチップ排出溝 6と、ドリル本体端部に形成された１対のチゼル 1と、チゼル 1の外方端部に連続する１対の中心切れ刃 2と、各中心切れ刃 2の外方に連続する中凹形状をなす１対の主切れ刃31と、各主切れ刃31の中間部から角度α１をつけてドリル回転方向Ａに対し後退する１対のコーナ切れ刃 4とを有し、中凹形状をなす主切れ刃31の各端部 32、34は軸心を通る面(O) にほぼ平行な直線(O₁)上に位置しており、主切れ刃31とコーナ切れ刃 4を形成する溝 6とマージン 9とから形成されるリーディングエッジ 7に、コーナ切れ刃 4に続く直線形状の面取り部 8を設け、面取り部 8とマージン 9からなるリーディングエッジ 7の角度α４は鈍角とした。

かかる構成により、主切れ刃の中凹形状部分は、切りくずのカールを促進し、細かく分断を促進する働き持つ。ドリル回転方向に対し直線状に後退する１対のコーナ切れ刃は、リーディングエッジとなす角度を鈍角としコーナ部強度を向上させ、切削油剤を使用しない穴あけ加工又は微量の切削油剤をドリルに噴霧する穴あけ加工、又は、切削油剤を使用する穴あけ加工または比較的硬度の低い鋼の穴あけ加工においても、高速回転で使用する場合のコーナ部損傷傷を抑制する働き持つ。

本発明の実施の形態では、中凹形状をなす主切れ刃の曲率半径はツイストドリル直径の25〜40％とされ、コーナ切れ刃とのつなぎ部は僅かな凸状のアールをなしている。
また、各主切れ刃31の中間部から後退するコーナ切れ刃 4の角度α１、即ち平行な直線(O₁)に対しコーナ切れ刃 4がなす角α1 、を 5°〜20°とし、コーナ切れ刃の半径方向長さはツイストドリル直径の 7〜15％とされ、かつコーナ切れ刃に対し前記平行な直線(O₁)がなす角α1 を 5°〜20°としている。
本発明の実施の形態では、ツイストドリルの刃部は超硬合金製であるが、高速度工具鋼製でも同様な効果を奏することができた。また、ツイストドリルの刃部の少なくとも先端部に周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族遷移金属と第３ｂ、４ｂ族元素の炭化物、窒化物、酸化物および硼化物を１層または２層以上で 0.5〜5 μｍ被覆することにより、より長寿命のツイストドリルを得ることができた。

中凹形状をなす主切れ刃を有する本発明品ドリルとして、図１に示す本発明形状の外径 6mm、全長72mm、溝長28mm、先端角 140°、マージン幅 0.4mm、中凹形状をなす主切れ刃の曲率半径はドリル直径の30％（アール半径 1.8mm）、コーナ切れ刃とのつなぎ部は僅かな凸状のアールをなし、コーナ切れ刃の半径方向長さはドリル直径の 7％（長さ0.42mm）、軸心を通る面(O) に平行な直線(O₁)に対し前記コーナ切れ刃がなす角α1 を10°とした、超硬合金製ツイストドリルを製作した。比較のため、図３に示す直線状主切れ刃の外径 6mm、全長72mm、溝長28mm、先端角 140°、マージン幅 0.4mm、の超硬合金製ツイストドリルと、図２に示す、各主切れ刃の中間部から角度をつけて後退するコーナ切れ刃を有し、コーナ切れ刃の半径方向長さはドリル直径の 7％、コーナ切れ刃の後退角α1 を10°とした、超硬合金製ツイストドリルと、をそれぞれ製作した。

図４は乾式切削の切削性能試験として、本発明品ドリル、図３に示す直線状主切れ刃の従来品ドリル、図２に示す後退するコーナ切れ刃を有する従来品ドリルを使用し、乾式切削の切りくず形状と寿命までの穴あけ個数とを、被削材S50C（ 200HB）を切削速度 80m／min 、送り速度 640mm／min 、穴深さ17mm、乾式で、穴あけテストを行った結果を示し、上段は切りくず形状、下段は寿命までの穴あけ個数、をそれぞれ示す。
従来品の直線状切れ刃のツイストドリルは切りくず形状は細かく分断しているが、コーナ摩耗の進行により短寿命となった。コーナ切れ刃を有する従来品ドリルは直線状切れ刃の従来品に比べて、切りくず形状は同様であるが、寿命までの穴あけ個数は約 1.9倍と長寿命であった。本発明品のツイストドリルは、コーナ切れ刃を有する従来品ドリルに比べてもさらに長寿命で、切りくずも細かくなっている。

図５は湿式切削の切削性能試験として、実施例１と同様に、本発明品ドリル、図３に示す直線状主切れ刃の従来品ドリル、図２に示す後退するコーナ切れ刃を有する従来品ドリルを使用し、湿式切削の切削性能試験を実施したときの、切りくず形状と寿命までの穴あけ個数とを、被削材 S50C(200HB)を切削速度 80m／min 、送り速度 640mm／min 、穴深さ17mm、水溶性切削油剤を使用して、穴あけテストを実施した結果を示し、上段は切りくず形状、下段は寿命までの穴あけ個数、をそれぞれ示す。
従来品の直線状切れ刃のツイストドリルは切りくず形状はやや延び気味で、穴あけ個数もコーナ摩耗の進行により短寿命となった。コーナ切れ刃を有する従来品ドリルは寿命までの穴あけ個数は約 1.7倍と多いが、切りくずが長く延びている。本発明品ドリルは穴あけ個数も多く、かつ切りくずも細かく分断しており、中凹形状をなす主切れ刃により切りくずを細かく分断する効果が顕著に表れている。

本発明のツイストドリルの実施の形態を示す説明図で、（ａ）はツイストドリル先端部の平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ方向から見た側面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線に沿った軸直角断面図である。従来品の後退するコーナ切れ刃を有するツイストドリル先端部の、（ａ）は先端部の平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ方向から見た側面図、（ｃ）は（ｂ）のｃ−ｃ線に沿った軸直角断面図、をそれぞれ示す。従来品の直線状切れ刃を有するツイストドリル先端部の、（ａ）は先端部の平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ方向から見た側面図、（ｃ）は（ｂ）のｃ−ｃ線に沿った軸直角断面図、をそれぞれ示す。実施例１の乾式切削の切削性能試験った結果を示し、上段は切りくず形状、下段は寿命までの穴あけ個数、をそれぞれ示す。実施例２の湿式切削の切削性能試験った結果を示し、上段は切りくず形状、下段は寿命までの穴あけ個数、をそれぞれ示す。

符号の説明

１：チゼル２：中心切れ刃３：主切れ刃４：コーナ切れ刃
５：外周コーナ６：チップ排出７：リーディングエッジ８：面取り部
９：マージン 30：ドリル本体 31：中凹形状をなす主切れ刃
32,34 ：中凹形状をなす主切れ刃の各端部
Ｏ：軸心を通る面Ｏ₁：軸心を通る面(O) にほぼ平行な直線

Claims

切削油剤を使用しない穴あけ加工又は微量の切削油剤をドリルに噴霧する穴あけ加工が可能で油穴を有しないことができるツイストドリルにおいて、ドリル回転方向に軸心の廻りを回転可能なドリル本体と、前記ドリル本体外周面に形成された１対のチップ排出溝と、前記ドリル本体端部に形成された１対のチゼルと、前記チゼルの外方端部に連続する１対の中心切れ刃と、各前記中心切れ刃の外方に連続する中凹形状をなす１対の主切れ刃と、各前記主切れ刃の中間部から角度をつけて前記ドリル回転方向に対し直線状に後退する１対のコーナ切れ刃とを有し、前記中凹形状をなす主切れ刃の各端部は軸心を通る面(O) にほぼ平行な直線(O₁)上に位置しており、さらに、前記主切れ刃とコーナ切れ刃を形成する前記溝とマージンとから形成されるリーディングエッジに、前記コーナ切れ刃に続く直線形状の面取り部を設け、前記面取り部と前記マージンからなる前記リーディングエッジの角度は鈍角としたことを特徴とするツイストドリル。
前記中凹形状をなす主切れ刃の曲率半径はツイストドリル直径の25〜40％とし、かつ前記コーナ切れ刃とのつなぎ部は僅かな凸状のアールをなしていることを特徴とする請求項１記載のツイストドリル。
前記コーナ切れ刃の半径方向長さはツイストドリル直径の 7〜15％としたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のツイストドリル。
各前記主切れ刃の中間部から後退する前記コーナ切れ刃の角度α１、即ち前記平行な直線(O₁)に対し前記コーナ切れ刃がなす角α1 を 5°〜20°としたことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載のツイストドリル。
前記ツイストドリルの刃部は高速度工具鋼製または超硬合金製であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいづれか１に記載のツイストドリル。
前記ツイストドリルの刃部の少なくとも先端部に周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族遷移金属と第３ｂ、４ｂ族元素の炭化物、窒化物、酸化物および硼化物を１層または２層以上で 0.5〜5 μｍ被覆したことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいづれか１記載のツイストドリル。