JP2008093805A

JP2008093805A - ドリル

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Publication number: JP2008093805A
Application number: JP2006280765A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Takigawa; 義寛滝川
Original assignee: OSG Corp
Current assignee: OSG Corp
Priority date: 2006-10-13
Filing date: 2006-10-13
Publication date: 2008-04-24
Also published as: DE102007037911B4; DE102007037911A1; US7789599B2; US20080089753A1

Abstract

【課題】工具寿命の向上を図りつつも、切削加工時における切削抵抗の減少を図ることができるドリルを提供すること。
【解決手段】ドリル１によれば、切削加工時において周速が遅く切削抵抗が大きいボデー３の軸心Ｏ側のすくい角を切れ刃５側のすくい角よりも小さい角度に設定することで、切削抵抗に耐え得る強度をシンニング刃１２に持たせつつも、切れ刃５側のすくい角をボデー３の軸心Ｏ側のすくい角よりも大きい角度に設定することで、切削加工が進行して所定の切り込み深さに達した後には、被加工物への食い付き性を向上させることができる。よって、シンニング刃１２のチッピングを防止して工具寿命の向上を図りつつも、被加工物への食い付き性を向上させて切削加工時における切削抵抗の減少を図ることができる。これにより、工具寿命の向上と切削抵抗の減少との両立を図ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ドリルに関し、特に、工具寿命の向上を図りつつも、切削加工時における切削抵抗の減少を図ることができるドリルに関するものである。

従来より、ドリルには、切削加工時における切削抵抗の減少を図るため、例えば、特開２０００−２７１８１１号公報に開示されるツイストドリルのように、その先端部にシンニングが設けられている。このツイストドリルによれば、シンニング５を設けることによってチゼルエッジ長さが短くなるので、切削加工時には、かかるツイストドリルの先端部と被加工物との接触面積が減り、その結果、切削抵抗が減少する。

ところで、上述したツイストドリルによれば、シンニング５を設けることによって形成されるシンニング刃６のすくい角αは、一般に、その角度が大きいほど切削抵抗を減少させることができる一方、角度が大きいと、シンニング刃６の強度が低下してチッピングを招き易くなる。

そこで、かかるツイストドリルでは、シンニング刃６のすくい角αが＋５°から＋１５°の範囲内の角度に設定され、工具寿命の向上が図られている。
特開２０００−２７１８１１号公報

しかしながら、上述したツイストドリルのように、工具寿命を考慮してシンニング刃６のすくい角αを設定した場合には、切削抵抗を十分に減少させることができず、工具寿命の向上と切削抵抗の減少とを両立させることが困難であるという問題点があった。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、工具寿命の向上を図りつつも、切削加工時における切削抵抗の減少を図ることができるドリルを提供することを目的としている。

この目的を解決するために請求項１記載のドリルは、軸心回りに回転される円柱状のボデーと、そのボデーの先端部に形成される切れ刃と、前記ボデーの先端部にシンニングを設けることにより前記切れ刃に連接して前記ボデーの軸心側に形成されるシンニング刃とを備えるものであって、前記シンニング刃は、そのシンニング刃と前記ボデーの軸心とがなす角であるすくい角が前記ボデーの軸心側と前記切れ刃側とで変化すると共に、前記シンニング刃のすくい角は、前記切れ刃側のすくい角が前記ボデーの軸心側のすくい角よりも大きい正の角度に設定されている。

請求項２記載のドリルは、請求項１記載のドリルにおいて、前記シンニング刃は、前記ボデーの軸心側に位置すると共に前記ボデーの先端方向視において略直線状に形成される第１シンニング刃と、その第１シンニング刃よりも前記切れ刃側に位置すると共に前記ボデーの先端方向視において略直線状に形成される第２シンニング刃とを備え、その第２シンニング刃のすくい角は、前記第１シンニング刃のすくい角よりも大きい正の角度に設定されている。

請求項３記載のドリルは、請求項２記載のドリルにおいて、前記切れ刃のすくい面を構成すると共に前記ボデーの外周面に凹設される螺旋状の溝と、その溝の回転方向後方側の壁面と前記ボデーの外周面とが交差する稜線部に形成されるリーディングエッジとを備え、前記第２シンニング刃のすくい角は、前記ボデーの軸心と前記リーディングエッジとがなす角であるねじれ角の１／５倍以上かつ１／２倍以下の範囲内の角度に設定されている。

請求項４記載のドリルは、請求項１記載のドリルにおいて、前記シンニング刃は、前記ボデーの先端方向視において円弧状に形成されると共に、前記すくい角が前記ボデーの軸心側から前記切れ刃側に向かうにつれて変化すると共に、前記シンニング刃のすくい角は、前記切れ刃側のすくい角が前記ボデーの軸心側のすくい角よりも大きい正の角度に設定されている。

請求項５記載のドリルは、請求項４記載のドリルにおいて、前記切れ刃のすくい面を構成すると共に前記ボデーの外周面に凹設される螺旋状の溝と、その溝の回転方向後方側の壁面と前記ボデーの外周面とが交差する稜線部に形成されるリーディングエッジとを備え、前記シンニング刃のすくい角は、前記シンニング刃と前記切れ刃との連接部において、前記ボデーの軸心と前記リーディングエッジとがなす角であるねじれ角の１／５倍以上かつ１／２倍以下の範囲内の角度に設定されている。

請求項１記載のドリルによれば、シンニング刃は、すくい角がボデーの軸心側と切れ刃側とで変化すると共に、そのシンニング刃のすくい角は、切れ刃側のすくい角がボデーの軸心側のすくい角よりも大きい正の角度に設定されている。

ここで、シンニング刃のすくい角は、一般に、その角度が大きいほど、被加工物への食い付き性を向上させることができ切削抵抗を減少させることができる一方、角度が大きいと、シンニング刃の強度が低下してチッピングを生じ易くなる。

これに対し、本発明におけるドリルによれば、切削加工時において周速が遅く切削抵抗が大きいボデーの軸心側のすくい角を切れ刃側のすくい角よりも小さい角度に設定することで、切削抵抗に耐え得る強度をシンニング刃に持たせつつも、切れ刃側のすくい角をボデーの軸心側のすくい角よりも大きい角度に設定することで、切削加工が進行して所定の切り込み深さに達した後には、被加工物への食い付き性を向上させることができる。

よって、シンニング刃のチッピングを防止して工具寿命の向上を図りつつも、被加工物への食い付き性を向上させて切削加工時における切削抵抗の減少を図ることができるという効果がある。これにより、工具寿命の向上と切削抵抗の減少との両立を図ることができる。

請求項２記載のドリルによれば、請求項１記載のドリルの奏する効果に加え、シンニング刃は、ボデーの軸心側に位置する第１シンニング刃と、その第１シンニング刃よりも切れ刃側に位置する第２シンニング刃とを備え、その第２シンニング刃のすくい角が第１シンニング刃のすくい角よりも大きい正の角度に設定されているので、第１シンニング刃によって切削抵抗に耐え得る強度を持たせつつも、切削加工が進行して所定の切り込み深さに達した後には、第２シンニング刃によって被加工物への食い付き性を向上させることができる。

よって、シンニング刃のチッピングを防止して工具寿命の向上を図りつつも、被加工物への食い付き性を向上させて切削加工時における切削抵抗の減少を図ることができるという効果がある。

また、シンニング刃をボデーの先端方向視において略直線状とした場合でも、第１シンニング刃と第２シンニング刃とを備えているので、ボデーの軸心側と切れ刃側とですくい角が変化するシンニング刃を容易に加工することができるという効果がある。

請求項３記載のドリルによれば、請求項２記載のドリルの奏する効果に加え、第２シンニング刃のすくい角は、ねじれ角の１／５倍以上かつ１／２倍以下の範囲内の角度に設定されているので、加工精度の向上を図ることができると共に、工具寿命の向上を図ることができるという効果がある。

即ち、すくい角がねじれ角の１／５倍より小さい場合には、切削加工時における切削抵抗が増大してドリルが振動を生じ易くなる。これに対し、すくい角をねじれ角の１／５以上とすることで、切削抵抗を減少させることができるので、ドリルの振動を防止でき、その結果、加工精度の向上を図ることができる。

一方、すくい角がねじれ角の１／２倍より大きい場合には、第２シンニング刃の強度が低下してチッピングを生じ易くなる。これに対し、すくい角をねじれ角の１／２以上とすることで、第２シンニング刃の強度を高めることができるので、チッピングを防止でき、その結果、工具寿命の向上を図ることができる。

また、上述した第２シンニング刃のすくい角は、ねじれ角に比例して設定されているので、その第２シンニング刃のすくい角を被加工物の材質に合った最適なすくい角とすることができるという効果がある。即ち、ねじれ角は、一般に、被加工物の材質に合わせて設定されるため、すくい角をねじれ角に比例して設定することによって、例えば、ねじれ角が強ねじれに設定される硬質の被加工物に対しては、ねじれ角と同様にすくい角を大きく設定することができ、切削抵抗を減少させるべく硬質の被加工物の切削加工に最適なすくい角とすることができる。

請求項４記載のドリルによれば、請求項１記載のドリルの奏する効果に加え、シンニング刃は、すくい角がボデーの軸心側から切れ刃側に向かうにつれて変化すると共に、そのシンニング刃のすくい角は、切れ刃側のすくい角がボデーの軸心側のすくい角よりも大きい正の角度に設定されているので、切削抵抗に耐え得る強度をシンニング刃に持たせつつも、切削加工が進行して所定の切り込み深さに達した後には、被加工物への食い付き性を向上させることができる。

また、シンニング刃をボデーの先端方向視において円弧状としたので、そのシンニング刃のすくい角をボデーの軸心側から切れ刃側に向かうにつれて連続的に変化させることができる。よって、シンニング刃をボデーの先端方向視において略直線状とする場合と比較して、切削抵抗の減少を図ることができるという効果がある。

請求項５記載のドリルによれば、請求項４記載のドリルの奏する効果に加え、シンニング刃のすくい角は、シンニング刃と切れ刃との連接部において、ねじれ角の１／５倍以上かつ１／２倍以下の範囲内の角度に設定されているので、加工精度の向上を図ることができると共に、工具寿命の向上を図ることができるという効果がある。

一方、すくい角がねじれ角の１／２倍より大きい場合には、シンニング刃の強度が低下してチッピングを生じ易くなる。これに対し、すくい角をねじれ角の１／２以上とすることで、シンニング刃の強度を高めることができるので、チッピングを防止でき、その結果、工具寿命の向上を図ることができる。

また、上述したシンニング刃のすくい角は、シンニング刃と切れ刃との連接部における角度として設定されているので、切削加工時において周速が遅く切削抵抗が大きいボデーの軸心側のシンニング刃に対しては切削抵抗に耐え得る強度を持たせつつも、切削加工が進行して所定の切り込み深さに達した後には、被加工物への食い付き性を向上させることができるという効果がある。

更に、上述したシンニング刃と切れ刃との連接部におけるシンニング刃のすくい角は、ねじれ角に比例して設定されているので、そのシンニング刃のすくい角を被加工物の材質に合った最適なすくい角とすることができるという効果がある。即ち、ねじれ角は、一般に、被加工物の材質に合わせて設定されるため、すくい角をねじれ角に比例して設定することによって、例えば、ねじれ角が強ねじれに設定される硬質の被加工物に対しては、ねじれ角と同様にすくい角を大きく設定することができ、切削抵抗を減少させるべく硬質の被加工物の切削加工に最適なすくい角とすることができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施の形態におけるドリル１の側面図である。

まず、図１を参照して、ドリル１の概略構成について説明する。ドリル１は、マシニングセンタ等の加工機械から伝達される回転力によって被加工物に穴あけ加工を行う切削工具であり、図１に示すように、タングステンカーバイト（ＷＣ）等を加圧焼結した超硬合金からソリッドドリルとして構成され、シャンク２と、そのシャンク２と一体成形されるボデー３とを主に備えて構成されている。

なお、本実施の形態では、ドリル１が超硬合金から構成されているが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、高速度工具鋼から構成しても良い。

シャンク２は、加工機械に保持される部位であり、図１に示すように、ボデー３と略同径の円柱状に構成され、ボデー３と同一の軸心Ｏ上に設けられている。このシャンク２がホルダ（図示せず）に保持されることによって、ドリル１が加工機械に取り付けられる。

なお、本実施の形態では、シャンク２がボデー３と略同径の円柱状に構成されているが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、ボデー３よりも大径に構成しても良く、或いは、ドリル１の端部側（図１上側）へ向けて縮径するテーパ状に構成しても良い。

ボデー３は、シャンク２を介して加工機械から伝達される回転力によって回転しつつ切削加工を行うための部位であり、図１に示すように、被加工物（図示せず）に加工する穴と略同径の直径Ｄの円柱状に構成され、溝４と、切れ刃５とを主に備えている。なお、本実施の形態では、ドリル１の直径Ｄが６ｍｍに構成されている。

溝４は、切れ刃５のすくい面を構成すると共に切削加工時に生成された切り屑の収容および排出を行うためのものであり、図１に示すように、ボデー３の外周面に２本の溝４が螺旋状にそれぞれ凹設され、それら２本の溝４がドリル１の軸心Ｏに対して対称に設けられている。

なお、本実施の形態では、溝４がねじれを伴う螺旋状に構成されているが、必ずしもこれに限られるものではなく、ドリル１の軸心Ｏと略平行の直線状に構成しても良い。

また、図１に示すように、ボデー３の外周面と溝４の回転方向（図２（ａ）の矢印Ａ方向参照）後方側の壁面とが交差する稜線部には、リーディングエッジ６が形成されている。このリーディングエッジ６は、図１に示すように、ドリル１の軸心Ｏとなす角であるねじれ角βが３８度に設定されている。

更に、図１に示すように、リーディングエッジ６の回転方向（図２（ａ）の矢印Ａ方向参照）後方側には、そのリーディングエッジ６に連接してマージン７が設けられている。このマージン７は、被加工物に加工する穴の内壁面を研磨するためのものであり、ボデー３の外周面を除去して二番取り面８を設けることによって形成されている。

切れ刃５は、加工機械から伝達される回転力によって回転して被加工物を切削するためのものであり、図１に示すように、ドリル１の先端部と溝４とが交差する稜線部に２枚の切れ刃５がそれぞれ形成され、それら２枚の切れ刃５がドリル１の軸心Ｏに対して対称に設けられている。また、この切れ刃５は、ドリル１の先端方向視において略直線状にそれぞれ形成され、２枚の切れ刃５が平行に設けられている（図２参照）。

次に、図２を参照して、ボデー３の先端部の詳細構成について説明する。図２（ａ）は、図１の矢印ＩＩ方向視におけるドリル１の正面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＩＩｂ−ＩＩｂ線におけるドリル１の拡大断面図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＩＩｃ−ＩＩｃ線におけるドリル１の拡大断面図である。なお、図２（ａ）の矢印Ａは、ドリル１の回転方向を示している。

図２（ａ）に示すように、ドリル１の先端部には、逃げ面９と、シンニング１０とが主に設けられている。逃げ面９は、切削加工時におけるドリル１の先端部と被加工物との接触面積を減らして切削抵抗を減少させるためのものであり、図２（ａ）に示すように、ドリル１の先端部を除去して形成されると共に、切れ刃５の回転方向Ａ後方側に連接して設けられている。これにより、切削加工時には、ドリル１と被加工物との間に隙間が生じるので、ドリル１と被加工物との摩擦が低減して切削抵抗が減少する。

なお、本実施の形態では、図２（ａ）に示すように、２枚の切れ刃５に対応して２つの逃げ面９がそれぞれ凹設され、それら２つの逃げ面９がドリル１の軸心Ｏに対して対称に設けられている。

ここで、上述したようにドリル１の先端部に逃げ面９を設けた場合でも、２つの逃げ面９が交差する稜線、いわゆるチゼルエッジ１１の長さは依然長いままであり、切削加工時には、ドリル１の先端部と被加工物との接触面積が大きくなるので、十分に切削抵抗を減少させることができない。そこで、図２（ａ）に示すように、逃げ面９の回転方向Ａ後方側には、その逃げ面９に連接してシンニング１０が溝４と交差するまで延設されている。

シンニング１０は、逃げ面９と組み合わされて切削抵抗を相乗的に減少させるためのものであり、図２（ａ）に示すように、ドリル１の先端部を逃げ面９よりも更に除去して形成されている。これにより、チゼルエッジ１１の長さが短くなり、切削加工時には、ドリル１の先端部と被加工物との接触面積が減るので、その結果、切削抵抗が減少する。

なお、本実施の形態では、図２（ａ）に示すように、２つの逃げ面９に対応して２つのシンニング１０がそれぞれ凹設され、それら２つのシンニング１０がドリル１の軸心Ｏに対して対称に設けられている。また、図２（ａ）に示すように、逃げ面９とシンニング１０とが交差する稜線間の寸法である入り組み寸法Ｘが０．４ｍｍに設定されている。

また、ドリル１の先端部にシンニング１０を設けることによって、そのドリル１の先端部には、図２（ａ）に示すように、切れ刃５に連接してシンニング刃１２が形成されている。シンニング刃１２は、切れ刃５と同様に加工機械から伝達される回転力によって回転して被加工物を切削するためのものであり、図２（ａ）に示すように、２つのシンニング１０に対応して２枚のシンニング刃１２がそれぞれ形成され、それら２枚のシンニング刃１２がドリル１の軸心Ｏに対して対称に設けられている。

また、このシンニング刃１２は、図２（ａ）に示すように、ドリル１の軸心Ｏ側に位置する第１シンニング刃１２ａと、その第１シンニング刃１２ａよりも切れ刃５側に位置する第２シンニング刃１２ｂとを備えて構成されている。

第１シンニング刃１２ａは、被加工物に加工する穴の中心部を切削するためのものであり、図２（ａ）に示すように、ドリル１の先端方向視において略直線状に形成され、連接する切れ刃５となす中心角α１が５３度に設定されている。なお、本実施の形態では、中心角α１が５３度に設定されているが、必ずしもこれに限られるものではなく、５０度以上かつ５５度以下の範囲内に設定することが望ましい。

即ち、中心角α１が５０度より小さい場合には、被加工物への食い付き性が低下してドリル１が振動を生じ易くなる。これに対し中心角α１を５０度以上とすることで、被加工物への食い付き性を向上させることができるので、ドリル１の振動を防止でき、その結果、加工精度の向上を図ることができる。

一方、中心角α１が５５度より大きい場合には、逃げ面９との隙間が減少して切り屑排出性が低下する。これに対し中心角α１を５５度以下とすることで、切り屑排出性を向上させることができるので、第１シンニング刃１２ａのチッピングを防止でき、その結果、工具寿命の向上を図ることができる。

また、この第１シンニング刃１２ａは、図２（ｂ）に示すように、ドリル１の軸心Ｏとなす角であるすくい角γ１が０度に設定されている。なお、本実施の形態では、すくい角γ１が０度に設定されているが、必ずしもこれに限られるものではなく、−５度以上かつ５度以下の範囲内に設定することが望ましい。

即ち、すくい角γ１が−５度より小さい場合には、切削加工時における切削抵抗が増大してドリル１が振動を生じ易くなる。これに対し、すくい角γ１を−５度以上とすることで、切削抵抗を減少させることができるので、ドリル１の振動を防止でき、その結果、加工精度の向上を図ることができる。

一方、すくい角γ１が５度より大きい場合には、第１シンニング刃１２ａの強度が低下してチッピングを生じ易くなる。これに対し、すくい角γ１を５度以下とすることで、第１シンニング刃１２ａの強度を高めることができるので、チッピングを防止でき、その結果、工具寿命の向上を図ることができる。

なお、本実施の形態では、図２（ａ）に示すように、２枚の第１シンニング刃１２ａ間の最短寸法である切れ刃間隔Ｙが０．２ｍｍに設定されている。

第２シンニング刃１２ｂは、第１シンニング刃１２ａよりもドリル１の外周側、即ち、切れ刃５側に位置し、第１シンニング刃１２ａによって被加工物に加工する穴の中心部よりも外周部を切削するためのものであり、図２（ａ）に示すように、ドリル１の先端方向視において略直線状に形成され、連接する切れ刃５となす中心角α２が２７度に設定されている。なお、本実施の形態では、中心角α２が２７度に設定されているが、必ずしもこれに限られるものではなく、２５度以上かつ３０度以下の範囲内に設定することが望ましい。

即ち、中心角α２が２５度より小さい場合には、被加工物への食い付き性が低下してドリル１が振動を生じ易くなる。これに対し中心角α２を２５度以上とすることで、被加工物への食い付き性を向上させることができるので、ドリル１の振動を防止でき、その結果、加工精度の向上を図ることができる。

一方、中心角α２が３０度より大きい場合には、逃げ面９との隙間が減少して切り屑排出性が低下する。これに対し中心角α２を３０度以下とすることで、切り屑排出性を向上させることができるので、第２シンニング刃１２ｂのチッピングを防止でき、その結果、工具寿命の向上を図ることができる。

また、この第２シンニング刃１２ｂは、図２（ｃ）に示すように、ドリル１の軸心Ｏとのなす角であるすくい角γ２が１５度に設定されている。なお、本実施の形態では、すくい角γ２が１５度に設定されているが、必ずしもこれに限られるものではなく、上述したねじれ角βの１／５倍以上かつ１／２倍以下の範囲内に設定することが望ましい。

即ち、すくい角γ２がねじれ角βの１／５倍より小さい場合には、切削加工時における切削抵抗が増大してドリル１が振動を生じ易くなる。これに対し、すくい角γ２をねじれ角βの１／５以上とすることで、切削抵抗を減少させることができるので、ドリル１の振動を防止でき、その結果、加工精度の向上を図ることができる。

一方、すくい角γ２がねじれ角βの１／２倍より大きい場合には、第２シンニング刃１２ｂの強度が低下してチッピングを生じ易くなる。これに対し、すくい角γ２をねじれ角βの１／２以上とすることで、第２シンニング刃１２ｂの強度を高めることができるので、チッピングを防止でき、その結果、工具寿命の向上を図ることができる。

また、上述した第２シンニング刃１２ｂのすくい角γ２は、ねじれ角βに比例して設定されているので、その第２シンニング刃１２ｂのすくい角γ２を被加工物の材質に合った最適なすくい角とすることができる。即ち、ねじれ角βは、一般に、被加工物の材質に合わせて設定されるため、すくい角γ２をねじれ角βに比例して設定することによって、例えば、ねじれ角βが強ねじれに設定される硬質の被加工物に対しては、ねじれ角βと同様にすくい角γ２を大きく設定することができ、切削抵抗を減少させるべく硬質の被加工物の切削加工に最適なすくい角とすることができる。

なお、第２シンニング刃１２ｂのすくい角γ２は、特に、ねじれ角βの１／３倍以上かつ１／２倍以下の範囲内に設定することによって、より一層、被加工物の材質に合った最適なすくい角とすることができる。

更に、第２シンニング刃１２ｂは、図２（ａ）に示すように、ドリル１の先端方向視において第１シンニング刃１２ａと連接する連接部Ｐがドリル１の軸心Ｏを中心とした直径１．８５ｍｍの円上に位置している。なお、本実施の形態では、連接部Ｐがドリル１の軸心Ｏを中心とした直径１．８５ｍｍの円上に位置しているが、必ずしもこれに限られるものではなく、ドリル１の外径Ｄの１／４倍以上かつ１／３倍以下の範囲内の円上に位置することが望ましい。

即ち、連接部Ｐがドリル１の外径Ｄの１／４倍より小さい円上に位置する場合には、第１シンニング刃１２ａの範囲が狭くなり第２シンニング刃１２ｂにチッピングを生じやすくなる。これに対し、連接部Ｐの位置をドリル１の外径Ｄの１／４倍以上の円上とすることで、第１シンニング刃１２ａの範囲を広くできるので、第２シンニング刃１２ｂのチッピングを防止でき、その結果、工具寿命の向上を図ることができる。

一方、連接部Ｐがドリル１の外径Ｄの１／３倍より大きい円上に位置する場合には、第２シンニング刃１２ｂの範囲が狭くなり切削抵抗が増大する。これに対し、連接部Ｐの位置をドリル１の外径Ｄの１／３倍以下の円上とすることで、第２シンニング刃１２ｂの範囲を広くできるので、切削抵抗を減少させることができ、その結果、加工精度の向上を図ることができる。

なお、請求項２及び請求項４に記載のボデーの先端方向視とは、図１の矢印ＩＩ方向視が該当する。

次に、上述のように構成されるドリル１を用いて行った切削試験について説明する。切削試験は、ドリル１によって所定の切削条件で被加工物に穴あけ加工を行うことにより、切削加工時にドリル１が受ける切削抵抗の軸心Ｏ方向（図１左右方向）の分力、いわゆるスラスト抵抗を測定すると共に、ドリル１の外周コーナ摩耗量を測定する試験である。

なお、切削試験の詳細諸元は、被加工物：ＪＩＳ−Ｓ５０Ｃ、使用機械：横型マシニングセンタ、切削油剤：水溶性切削油剤、切削速度：２２ｍ／ｍｉｎ、送り速度：１４０ｍｍ／ｍｉｎ、加工深さ：１００ｍｍ（止まり穴）、ステップ送り：２０ｍｍ→３０ｍｍ→３０ｍｍ→２０ｍｍである。

また、切削試験には、本実施の形態で説明したドリル１（以下、「本発明品」と称す。）と、シンニング刃のすくい角がボデーの軸心側から切れ刃側にかけて一定に設定されているドリル（以下、「従来品」と称す。）とを用いて行った。但し、本発明品と従来品とは、シンニング刃の構成のみが異なり、他の構成については同一構成とされている。なお、従来品のシンニング刃は、ドリルの先端方向視において略直線状に形成され、連接する切れ刃となす中心角が５５度に設定されると共に、ドリルの軸心となす角であるすくい角が０度に設定されている。

ここで、図３を参照して、切削試験の試験結果について説明する。図３は、切削試験の試験結果を示すグラフであり、図３（ａ）は、本発明品でのスラスト抵抗を、図３（ｂ）は、従来品でのスラスト抵抗を、図３（ｃ）は、本発明品および従来品の外周コーナ摩耗量を、それぞれ示すグラフである。なお、図３（ｃ）では、加工した穴の個数に対する外周コーナの摩耗量を示している。

切削試験の試験結果によれば、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、本発明品は、従来品に対し、スラスト抵抗を減少させることができたことを容易に理解できる。具体的には、本発明品でのスラスト抵抗の平均値は８７６Ｎであったのに対し、従来品でのスラスト抵抗の平均値は１１５５Ｎであった。

また、図３（ｃ）に示すように、本発明品は、従来品に対し、外周コーナ摩耗量を低減させることができたことを容易に理解できる。具体的には、本発明品での外周コーナ摩耗量は、加工穴数が３００個に達した時点でも０．２３ｍｍであったのに対し、従来品での外周コーナ摩耗量は、加工穴数が２１０個に達した時点で０．３５ｍｍであった。

上述したように、本実施の形態におけるドリル１によれば、シンニング刃１２は、すくい角がボデー３の軸心Ｏ側と切れ刃５側とで変化すると共に、そのシンニング刃１２のすくい角は、切れ刃５側のすくい角がボデー３の軸心Ｏ側のすくい角よりも大きい正の角度に設定されている。

ここで、シンニング刃１２のすくい角は、一般に、その角度が大きいほど、被加工物への食い付き性を向上させることができ切削抵抗を減少させることができる一方、角度が大きいと、シンニング刃１２の強度が低下してチッピングを生じ易くなる。

これに対し、本実施の形態におけるドリル１によれば、切削加工時において周速が遅く切削抵抗が大きいボデー３の軸心Ｏ側のすくい角を切れ刃５側のすくい角よりも小さい角度に設定することで、切削抵抗に耐え得る強度をシンニング刃１２に持たせつつも、切れ刃５側のすくい角をボデー３の軸心Ｏ側のすくい角よりも大きい角度に設定することで、切削加工が進行して所定の切り込み深さに達した後には、被加工物への食い付き性を向上させることができる。

よって、シンニング刃１２のチッピングを防止して工具寿命の向上を図りつつも、被加工物への食い付き性を向上させて切削加工時における切削抵抗の減少を図ることができる。これにより、工具寿命の向上と切削抵抗の減少との両立を図ることができる。

また、本実施の形態におけるドリル１では、シンニング刃１２は、ボデー３の軸心Ｏ側に位置する第１シンニング刃１２ａと、その第１シンニング刃１２ａよりも切れ刃５側に位置する第２シンニング刃１２ｂとを備え、その第２シンニング刃１２ｂのすくい角γ２が第１シンニング刃１２ａのすくい角γ１よりも大きい正の角度に設定されているので、第１シンニング刃１２ａによって切削抵抗に耐え得る強度を持たせつつも、切削加工が進行して所定の切り込み深さに達した後には、第２シンニング刃１２ｂによって被加工物への食い付き性を向上させることができる。

よって、シンニング刃１２のチッピングを防止して工具寿命の向上を図りつつも、被加工物への食い付き性を向上させて切削加工時における切削抵抗の減少を図ることができる。

また、シンニング刃１２をボデー３の先端方向視において略直線状とした場合でも、第１シンニング刃１２ａと第２シンニング刃１２ｂとを備えているので、ボデー３の軸心Ｏ側と切れ刃５側とですくい角が変化するシンニング刃１２を容易に加工することができる。

次に、図４を参照して、第２実施の形態におけるドリル１０１について説明する。図４（ａ）は、本発明の第２実施の形態におけるドリル１０１の正面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶｂ−ＩＶｂ線におけるドリル１０１の拡大断面図である。なお、第２実施の形態において第１実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付してその説明及び図示を省略する。

第１実施の形態におけるドリル１では、シンニング刃１２が第１シンニング刃１２ａと第２シンニング刃１２ｂとを備え、それら第１シンニング刃１２ａ及び第２シンニング刃１２ｂがドリル１の先端方向視においてそれぞれ略直線状に形成される場合を説明したが、第２実施の形態におけるドリル１０１は、図４に示すように、シンニング刃１１２がドリル１０１の先端方向視において円弧状に形成されている。

シンニング刃１１２は、切れ刃５と同様に加工機械から伝達される回転力によって回転して被加工物を切削するためのものであり、図４（ａ）に示すように、２つの逃げ面９に対応して２枚のシンニング刃１１２がそれぞれ凹設され、それら２枚のシンニング刃１１２がドリル１０１の軸心Ｏに対して対称に設けられている。

また、このシンニング刃１１２は、図４（ａ）に示すように、ドリル１０１の先端方向視において円弧状に形成されている。更に、ドリル１０１の軸心Ｏとなす角であるすくい角が軸心Ｏから切れ刃５に向かうにつれて変化するように、切れ刃５側のすくい角が軸心Ｏ側のすくい角よりも大きい正の角度に設定され、図４（ｂ）に示すように、切れ刃５と連接する連接部Ｑにおけるすくい角γ３が１５度に設定されている。

なお、本実施の形態では、すくい角γ３が１５度に設定されているが、必ずしもこれに限られるものではなく、ねじれ角βの１／５倍以上かつ１／２倍以下の範囲内に設定することが望ましい。

即ち、すくい角γ３がねじれ角βの１／５倍より小さい場合には、切削加工時における切削抵抗が増大してドリル１が振動を生じ易くなる。これに対し、すくい角γ３をねじれ角βの１／５以上とすることで、切削抵抗を減少させることができるので、ドリル１０１の振動を防止でき、その結果、加工精度の向上を図ることができる。

一方、すくい角γ３がねじれ角βの１／２倍より大きい場合には、シンニング刃１１２の強度が低下してチッピングを生じ易くなる。これに対し、すくい角γ３をねじれ角βの１／２以上とすることで、シンニング刃１１２の強度を高めることができるので、チッピングを防止でき、その結果、工具寿命の向上を図ることができる。

また、上述したシンニング刃１１２のすくい角γ３は、シンニング刃１１２と切れ刃５との連接部Ｑにおける角度として設定されているので、切削加工時において周速が遅く切削抵抗が大きいボデー３の軸心Ｏ側のシンニング刃１１２に対しては切削抵抗に耐え得る強度を持たせつつも、切削加工が進行して所定の切り込み深さに達した後には、被加工物への食い付き性を向上させることができる。

更に、上述したシンニング刃１１２と切れ刃５との連接部Ｑにおけるシンニング刃１１２のすくい角γ３は、ねじれ角βに比例して設定されているので、そのシンニング刃１１２のすくい角γ３を被加工物の材質に合った最適なすくい角とすることができる。即ち、ねじれ角βは、一般に、被加工物の材質に合わせて設定されるため、すくい角γ３をねじれ角βに比例して設定することによって、例えば、ねじれ角βが強ねじれに設定される硬質の被加工物に対しては、ねじれ角βと同様にすくい角γ３を大きく設定することができ、切削抵抗を減少させるべく硬質の被加工物の切削加工に最適なすくい角とすることができる。

なお、連接部Ｑにおけるシンニング刃１１２のすくい角γ３は、特に、ねじれ角βの１／３倍以上かつ１／２倍以下の範囲内に設定することによって、より一層、被加工物の材質に合った最適なすくい角とすることができる。

上述したように、本実施の形態におけるドリル１０１によれば、シンニング刃１１２は、すくい角がボデー３の軸心Ｏ側から切れ刃５側に向かうにつれて変化すると共に、そのシンニング刃１１２のすくい角は、切れ刃５側のすくい角がボデー３の軸心Ｏ側のすくい角よりも大きい正の角度に設定されているので、切削抵抗に耐え得る強度をシンニング刃１１２に持たせつつも、切削加工が進行して所定の切り込み深さに達した後には、被加工物への食い付き性を向上させることができる。

よって、シンニング刃１１２のチッピングを防止して工具寿命の向上を図りつつも、被加工物への食い付き性を向上させて切削加工時における切削抵抗の減少を図ることができる。

また、シンニング刃１１２をボデー３の先端方向視において円弧状としたので、そのシンニング刃１１２のすくい角をボデー３の軸心Ｏ側から切れ刃５側に向かうにつれて連続的に変化させることができる。よって、シンニング刃１１２をボデー３の先端方向視において略直線状とする場合と比較して、切削抵抗の減少を図ることができる。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定される物ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

例えば、上記各実施の形態で挙げた数値は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。

また、上記各実施の形態では、ドリル１，１０１が２枚の切れ刃５を備える２枚刃として構成される場合を説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、３枚刃、或いは、４枚刃以上として構成しても良い。

また、上記第１実施の形態では、シンニング刃１２が第１シンニング刃１２ａと第２シンニング刃１２ｂとを備える場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、第２シンニング刃１２ｂに連接し、その第２シンニング刃１２ｂよりも切れ刃５側に位置する第３シンニング刃を備えて構成しても良い。この場合には、第３シンニング刃のすくい角を第２シンニング刃１２ｂのすくい角γ２よりも大きく設定することによって、工具寿命の向上を図りつつも、切削加工時における切削抵抗の減少を図ることができる。

本発明の第１実施の形態におけるドリルの側面図である。（ａ）は、図１の矢印ＩＩ方向視におけるドリルの正面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）のＩＩｂ−ＩＩｂ線におけるドリルの拡大断面図であり、（ｃ）は、図２（ａ）のＩＩｃ−ＩＩｃ線におけるドリルの拡大断面図である。切削試験の試験結果を示すグラフであり、（ａ）は、本発明品でのスラスト抵抗を、（ｂ）は、従来品でのスラスト抵抗を、（ｃ）は、本発明品および従来品の外周コーナ摩耗量を、それぞれ示すグラフである。（ａ）は、本発明の第２実施の形態におけるドリルの正面図であり、（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶｂ−ＩＶｂ線におけるドリルの拡大断面図である。

符号の説明

１，１０１ドリル
３ボデー
４溝
５切れ刃
１０シンニング
１２，１１２シンニング刃
１２ａ第１シンニング刃（シンニング刃の一部）
１２ｂ第２シンニング刃（シンニング刃の一部）
Ｏ軸心
Ｑ連接部
β ねじれ角
γ１すくい角（第１シンニング刃のすくい角）
γ２すくい角（第２シンニング刃のすくい角）
γ３すくい角

Claims

軸心回りに回転される円柱状のボデーと、そのボデーの先端部に形成される切れ刃と、前記ボデーの先端部にシンニングを設けることにより前記切れ刃に連接して前記ボデーの軸心側に形成されるシンニング刃とを備えるドリルにおいて、
前記シンニング刃は、そのシンニング刃と前記ボデーの軸心とがなす角であるすくい角が前記ボデーの軸心側と前記切れ刃側とで変化すると共に、前記シンニング刃のすくい角は、前記切れ刃側のすくい角が前記ボデーの軸心側のすくい角よりも大きい正の角度に設定されていることを特徴とするドリル。
前記シンニング刃は、前記ボデーの軸心側に位置すると共に前記ボデーの先端方向視において略直線状に形成される第１シンニング刃と、その第１シンニング刃よりも前記切れ刃側に位置すると共に前記ボデーの先端方向視において略直線状に形成される第２シンニング刃とを備え、
その第２シンニング刃のすくい角は、前記第１シンニング刃のすくい角よりも大きい正の角度に設定されていることを特徴とする請求項１記載のドリル。
前記切れ刃のすくい面を構成すると共に前記ボデーの外周面に凹設される螺旋状の溝と、
その溝の回転方向後方側の壁面と前記ボデーの外周面とが交差する稜線部に形成されるリーディングエッジとを備え、
前記第２シンニング刃のすくい角は、前記ボデーの軸心と前記リーディングエッジとがなす角であるねじれ角の１／５倍以上かつ１／２倍以下の範囲内の角度に設定されていることを特徴とする請求項２に記載のドリル。
前記シンニング刃は、前記ボデーの先端方向視において円弧状に形成されると共に、前記すくい角が前記ボデーの軸心側から前記切れ刃側に向かうにつれて変化すると共に、前記シンニング刃のすくい角は、前記切れ刃側のすくい角が前記ボデーの軸心側のすくい角よりも大きい正の角度に設定されていることを特徴とする請求項１記載のドリル。
前記切れ刃のすくい面を構成すると共に前記ボデーの外周面に凹設される螺旋状の溝と、
その溝の回転方向後方側の壁面と前記ボデーの外周面とが交差する稜線部に形成されるリーディングエッジとを備え、
前記シンニング刃のすくい角は、前記シンニング刃と前記切れ刃との連接部において、前記ボデーの軸心と前記リーディングエッジとがなす角であるねじれ角の１／５倍以上かつ１／２倍以下の範囲内の角度に設定されていることを特徴とする請求項４に記載のドリル。