JP2010221345A - ドリル - Google Patents

Abstract

【課題】再研磨を施しても、主切刃とシンニング刃とを、段差等を生じることなく正確かつ容易に凸曲線状切刃によって滑らかに連続させる。
【解決手段】軸線Ｏ回りに回転されるドリル本体１の先端部外周に、先端逃げ面５に開口して後端側に延びる切屑排出溝６を形成し、この切屑排出溝６のドリル回転方向Ｔを向く壁面６Ａと先端逃げ面との交差稜線部に、軸線Ｏに対する径方向内周側から直線状に延びて外周側に向かう主切刃４Ａを形成する。この主切刃４Ａの内周側には主切刃４Ａに凸曲線状切刃４Ｃを介して滑らかに連なりつつ曲折して軸線Ｏに向けて延びるシンニング切刃４Ｂを形成し、切屑排出溝６の外周側を向く底面６Ｂと壁面６Ａとの境界部６Ｄを、壁面６Ａに滑らかに連なる断面凸曲線状に形成してこの境界部６Ｄと先端逃げ面５との交差稜線部に凸曲線状切刃４Ｃを形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸線回りに回転されるドリル本体の先端に、少なくとも内周側が直線状をなす主切刃と、この主切刃の内周側からドリル本体先端の上記軸線に向けて曲折するように延びるシンニング切刃と、これら主切刃とシンニング切刃とを滑らかに連ねる凸曲線状切刃とが形成されたドリルに関するものである。

この種のドリルとしては、特許文献１に主切刃とシンニング切刃とが小円弧稜で滑らかに連ねられたものが、特許文献２には主切刃とシンニング切刃との交差部の軸線方向先端視における形状を円弧状としたものが、これらの切刃がドリル本体に直接に形成されたソリッドドリルであるとともに切屑排出溝が捩れ溝状とされたツイストドリルとして、それぞれ開示されている。

特許第２９０５５５５号公報 特許第２６７４１２３号公報

ところで、このようなソリッドドリルにおいては、穴明け加工によって上記各切刃に摩耗が生じると、再研磨を施して新たな切刃を形成するようにしているが、従来この再研磨では、まずドリル本体の先端逃げ面を再研磨して切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面との交差稜線部に主切刃を再形成し、次いでこの再研磨した先端逃げ面に所定のシンニング角に沿って再シンニングを施して互いの交差稜線部にシンニング切刃を再形成し、こうして再形成された主切刃とシンニング切刃とが交差する曲折部を上述のように円弧状等に再研磨して、これら主切刃とシンニング切刃とを滑らかに連ねる凸曲線状切刃を再形成するようにしている。

ところが、このような再研磨では、再形成された主切刃とシンニング切刃との曲折部に、これら主切刃とシンニング切刃との双方に滑らかに接するように連なる円弧状等の凸曲線状切刃を、再研磨により正確に再形成するのは容易ではなく、主切刃とシンニング切刃との一方には滑らかに連なっていても、他方との間には極小さな段差が形成されてしまったり、場合によってはこれら主切刃とシンニング刃との双方にこのような段差を生じてしまうおそれもある。そして、そのような再研磨されたドリルで、例えば耐熱合金のような難削材に対して穴明け加工を行うと、このような段差から切刃に損傷が生じてドリル寿命を損ねる結果となる。

本発明は、このような背景の下になされたもので、切刃に再研磨を施したときでも、主切刃とシンニング刃とを、段差等を生じることなく正確かつ容易に凸曲線状切刃によって滑らかに連ねることが可能なドリルを提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸線回りに回転されるドリル本体の先端部外周に、上記ドリル本体先端の先端逃げ面に開口して後端側に延びる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面と上記先端逃げ面との交差稜線部に、上記軸線に対する径方向の内周側から直線状に延びて外周側に向かう主切刃が形成されるとともに、この主切刃の内周側には、該主切刃に凸曲線状切刃を介して滑らかに連なりつつ曲折して上記軸線に向けて延びるシンニング切刃が形成されており、上記切屑排出溝の外周側を向く底面と上記壁面との境界部は、該壁面に滑らかに連なる断面凸曲線状に形成されていて、この境界部と上記先端逃げ面との交差稜線部に上記凸曲線状切刃が形成されていることを特徴とする。

このような構成のドリルでは、切刃に再研磨を施す際に、まず先端逃げ面を再研磨すると、切屑排出溝の上記壁面との交差稜線部に主切刃が再形成されるとともに、この壁面と滑らかに連なる断面凸曲線状の上記境界部と先端逃げ面との交差稜線部には、主切刃の直線状をなす内周側にやはり滑らかに連なる凸曲線状切刃が再形成されることになる。従って、こうして再研磨された先端逃げ面に、再研磨前と同様の所定のシンニング角でシンニングを施してシンニング刃を形成すれば、このシンニング刃を容易に凸曲線状切刃と滑らかに接するように再形成することができ、これにより主切刃、凸曲線状切刃、およびシンニング切刃を正確に滑らかに連続するように形成することが可能となる。

ここで、上記境界部は、一般的なソリッドドリルにおける再研磨の回数や再研磨量を考慮すると、上記ドリル本体の先端から上記軸線に沿った方向において後端側に向けて、上記主切刃の外径Ｄに対して３×Ｄ以上の範囲で、上記壁面に滑らかに連なる断面凸曲線状に形成されているのが望ましい。また、このような突条部が形成されていると、切屑と切屑排出溝の底面との間に間隔を設けて抵抗の低減を期待することもできるので、切屑排出溝の全長に亙ってこのような突条部が形成されていてもよい。

また、この境界部が軸線に直交する断面においてなす凸曲線の曲率半径は、これが小さすぎると凸曲線状切刃の曲率半径も小さくなり、主切刃とシンニング切刃とが１点で交差するようにして凸曲線状切刃が鋭く突き出す状態に近くなり、この凸曲線状切刃に欠損等を招くおそれが生じる一方、逆にこの曲率半径が大きすぎても、上述のように切屑と切屑排出溝の底面との間に間隔を設けて抵抗低減を図ることができなくなるおそれがある。このため、この曲率半径Ｒは、上記切刃の外径Ｄに対して０．１×Ｄ〜０．５×Ｄの範囲内とされるのが望ましい。

以上説明したように、本発明によれば、切刃に再研磨を施したときでも、主切刃とシンニング刃とを、段差を生じたりすることなく凸曲線状切刃によって正確に滑らかに連続させることが容易に可能となり、たとえ耐熱合金等の難削材に穴明け加工を施す場合でも、切刃の損傷を防いでドリル寿命の延長を図ることが可能となる。

本発明の一実施形態を示す側面図である。 図１に示す実施形態の拡大正面図でる。 図１におけるＺＺ拡大断面図である。 図１に示す実施形態の先端部の拡大斜視図である。

図１ないし図４に示す本発明の一実施形態において、ドリル本体１は、超硬合金等の硬質材料により一体に形成されて軸線Ｏを中心とした概略円柱軸状をなし、その後端部（図１における右側の部分）は円柱状のままのシャンク部２とされ、このシャンク部２が工作機械の主軸に把持されて上記軸線Ｏ回りにドリル回転方向Ｔに回転されつつ軸線Ｏ方向先端側（図１において左側）に送り出されることにより、当該ドリル本体１先端側の切刃部３に形成された切刃４によって被削材に加工穴を形成する。すなわち、本実施形態のドリルはソリッドドリルである。

この切刃部３の外周には、当該ドリル本体１最先端の先端逃げ面５から後端側に向けて、軸線Ｏ回りにドリル回転方向Ｔの後方側に捩れる切屑排出溝６が、シャンク部２の手前で外周側に切れ上がるように形成されていて、この切屑排出溝６のドリル回転方向Ｔを向く壁面６Ａと先端逃げ面５との交差稜線部に主切刃４Ａが形成される。なお、この切刃部３には、一対の上記切屑排出溝６および切刃４が軸線Ｏに関して１８０°回転対称となるように形成されており、すなわち本実施形態のドリルは２枚刃のツイストドリルとされている。

ここで、上記主切刃４Ａは、軸線Ｏ方向先端視において図２に示すように、該軸線Ｏに対する径方向の内周側から外周側に向けて、少なくともこの内周側が直線状をなすように形成されていて、特に本実施形態ではこの内周側から外周端に至るまで直線状に形成されている。従って、上記切屑排出溝６のドリル回転方向Ｔを向く壁面６Ａも、軸線Ｏに直交する断面において略直線状をなすように形成される。また、図１に示すように切刃４には、内周側から外周側に向かうに従い軸線Ｏ方向の後端側に向かうように先端角が与えられている。

また、この主切刃４Ａよりも内周側においては、本実施形態では切屑排出溝６の外周側を向く底面６Ｂからドリル回転方向Ｔ後方側を向く壁面６Ｃにかけての部分と先端逃げ面５との交差稜線部が、当該先端逃げ面５の中心の上記軸線Ｏ近傍から切り欠かれるようにしてシンニングが施されており、このシンニングによって形成されたシンニング面のうちドリル回転方向Ｔを向くシンニング面７と先端逃げ面５との交差稜線部には、シンニング切刃４Ｂが形成されている。

さらに、このシンニング切刃４Ｂは、本実施形態では軸線Ｏ方向先端視において図２に示すように、主切刃４Ａの内周側に対して鈍角をなして曲折して軸線Ｏに向けて延びる直線状とされ、ただし軸線Ｏに交差はせずに、この軸線Ｏには一対のシンニング切刃４Ｂ間に延びるチゼル８が交差させられている。

一方、上述のように軸線Ｏに直交する断面が直線状をなすように形成された切屑排出溝６のドリル回転方向Ｔを向く上記壁面６Ａに対して、この切屑排出溝６の外周側を向く上記底面６Ｂは同断面において図３に示すように凹曲線状をなしており、これらの壁面６Ａと底面６Ｂとの境界部６Ｄは、同じく軸線Ｏに直交する断面において壁面６Ａがなす直線に滑らかに接するとともに、底面６Ｂがなす凹曲線にも変曲点を介して滑らかに接する凸曲線状をなしている。なお、この凸曲線は、本実施形態では凸円弧状とされる。

そして、このような断面凸曲線状をなす境界部４Ｄが先端逃げ面５と交差することにより、その交差稜線部には、直線状をなす主切刃４Ａの内周側に滑らかに接して連なる凸曲線状切刃４Ｃが形成され、この凸曲線状切刃４Ｃはその内周側において上記シンニング切刃４Ｂとも滑らかに接して連なるように形成されている。従って、本実施形態では切刃４は、軸線Ｏ方向先端視において鈍角に曲折する直線状の主切刃４Ａとシンニング切刃４Ｂとが、凸曲線状（本実施形態では略凸円弧状）をなす凸曲線状切刃４Ｂに滑らかに接して連続するように形成される。

ここで、上記境界部４Ｄが上述のように壁面６Ａと底面６Ｂとに滑らかに接する断面凸曲線状に形成される範囲は、図１に示す切刃４（主切刃４Ａ）の外径Ｄに対して、ドリル本体１の先端すなわち上記チゼル８から軸線Ｏ方向後端側に向けて３×Ｄ以上の範囲とされるのが望ましく、本実施形態では切屑排出溝６がシャンク部２の手前で外周側に切れ上がる部分まで、境界部６Ｄがこのような断面凸曲線状とされている。また、この境界部６Ｄの断面がなす凸曲線の曲率半径（本実施形態では凸円弧の半径）Ｒは軸線Ｏ方向に亙って一定とされて、上記外径Ｄに対して０．１×Ｄ〜０．５×Ｄの範囲内とされている。

このように構成された本実施形態のドリルにおいて、穴明け加工によって切刃４に摩耗が生じて再研磨を施す際には、まず先端逃げ面５を再研磨して再研磨前の先端逃げ面５の位置から軸線Ｏ方向後端側に所定量だけ後退させることにより、再研磨された先端逃げ面５と切屑排出溝６のドリル回転方向Ｔを向く壁面６Ａとの交差稜線部に直線状に主切刃４Ａが再形成されるのと同時に、上記境界部６Ｃとの交差稜線部には、この主切刃４Ａに滑らかに連なる凸曲線状切刃４Ｃが再形成される。

そこで、次に、こうして再研磨された先端逃げ面５と、切屑排出溝６の底面６Ｂおよびドリル回転方向Ｔ後方側を向く壁面６Ｃとの交差稜線部に、当該ドリルを製造する際の当初の所定のシンニング角と等しい角度でシンニングを施すことによって上記シンニング面７を再形成することにより、この再形成されたシンニング面７と上記再研磨された先端逃げ面５との交差稜線部に、再形成された凸曲線状切刃４Ｃに滑らかに連なるシンニング刃４Ｂを再形成することができ、従ってこれら再形成されたシンニング刃４Ｂと主切刃４Ａとを凸曲線状切刃４Ｃを介して再研磨前と同様に滑らかに連続させることができる。

このように、上記構成のドリルによれば、先端逃げ面５を再研磨するとともに所定のシンニング角でシンニングを施すことにより、容易に主切刃４Ａとシンニング切刃４Ｂとが凸曲線状切刃４Ｃを介して滑らかに連続した切刃４を正確に再形成することができ、こうして再形成された切刃４には、主切刃４Ａと凸曲線状切刃４Ｃとの間や、凸曲線状切刃４Ｃとシンニング切刃４Ｂとの間に段差等が生じることがない。このため、こうして再研磨されたドリルによって耐熱合金等の難削材に穴明け加工を施しても、かかる段差から切刃４の損傷が生じたりすることもなく、次の再研磨までのドリル寿命の延長を図って、円滑かつ安定的でしかも経済的な穴明け加工を行うことが可能となる。

また、この凸曲線状切刃４Ｃに連なる切屑排出溝６のドリル回転方向Ｔを向く壁面６Ａと外周側を向く底面６Ｂとの境界部６Ｄが、上述のようにこれら壁面６Ａの断面がなす直線と底面６Ｂの断面がなす凹曲面とに滑らかに接する凸曲線状とされることにより、切刃４によって生成される切屑のうち主切刃４Ａによって生成される外周側の部分は、上記壁面６Ａ上を流れて内周側の底面６Ｂ側に巻き込まれる際に、この底面６Ｂと間隔をあけるようにして該底面６Ｂ側に流れ込むことになる。このため、切屑が該底面６Ｂに全面的に密着しながら後端側に押し出されて排出されることがなく、これにより切屑排出の際の抵抗の低減を図ることができるので、一層円滑で安定的な穴明け加工を促すことも可能となる。

なお、このような抵抗の低減効果をより確実に奏功するには、上記境界部６Ｄは本実施形態のように切屑排出溝６の全長に亙って壁面６Ａに滑らかに連なる断面凸曲線状とされるのが望ましい。ただし、再研磨の際の切刃４の再現性を確保するためなら、一般的なソリッドドリルにおける再研磨可能な回数や再研磨量に基づいて、ドリル本体１の先端から所定の範囲までで境界部６Ｄが断面凸曲線状に形成されていてもよく、上述のように切刃４の外径Ｄに対して軸線Ｏ方向後端側に向けて３×Ｄ以上の範囲で境界部６Ｄが断面凸曲線状に形成されていればよい。

また、この境界部６Ｄが軸線Ｏに直交する断面においてなす凸曲線の曲率半径Ｒが小さすぎると、これに伴い凸曲線状切刃４Ｃの曲率半径も小さくなって主切刃４Ａとシンニング切刃４Ｂとが１点で交差する状態に近くなり、凸曲線状切刃４Ｃに穴明け加工時の負荷が集中して欠損等を招くおそれが生じる。その一方で、この曲率半径Ｒが大きすぎると、上述のように切屑の外周側部分が切屑排出溝６の底面６Ｂ側に巻き込まれる際に、境界部６Ｄから底面６Ｂに密着したまま流れ込んで十分な抵抗の低減を図ることができなくなるおそれがあるので、この曲率半径Ｒは本実施形態のように切刃４の外径Ｄに対して０．１×Ｄ〜０．５×Ｄの範囲内とされるのが望ましい。

１ ドリル本体
４ 切刃
４Ａ 主切刃
４Ｂ シンニング切刃
４Ｃ 凸曲線状切刃
５ 先端逃げ面
６ 切屑排出溝
６Ａ 切屑排出溝６のドリル回転方向Ｔを向く壁面
６Ｂ 切屑排出溝６の外周側を向く底面
６Ｃ 切屑排出溝６のドリル回転方向Ｔ後方側を向く壁面
６Ｄ 壁面６Ａと底面６Ｂとの境界部
７ シンニング面
Ｏ ドリル本体１の軸線
Ｔ ドリル回転方向
Ｄ 切刃４の外径
Ｒ 軸線Ｏに直交する断面において境界部６Ｄがなす凸曲線の曲率半径

Claims (3)

1. 軸線回りに回転されるドリル本体の先端部外周に、上記ドリル本体先端の先端逃げ面に開口して後端側に延びる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面と上記先端逃げ面との交差稜線部に、上記軸線に対する径方向の内周側から直線状に延びて外周側に向かう主切刃が形成されるとともに、この主切刃の内周側には、該主切刃に凸曲線状切刃を介して滑らかに連なりつつ曲折して上記軸線に向けて延びるシンニング切刃が形成されており、上記切屑排出溝の外周側を向く底面と上記壁面との境界部は、該壁面に滑らかに連なる断面凸曲線状に形成されていて、この境界部と上記先端逃げ面との交差稜線部に上記凸曲線状切刃が形成されていることを特徴とするドリル。
2. 上記境界部は、上記ドリル本体の先端から上記軸線に沿った方向において後端側に向けて、上記主切刃の外径Ｄに対して３×Ｄ以上の範囲で、上記壁面に滑らかに連なる断面凸曲線状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のドリル。
3. 上記境界部が上記軸線に直交する断面においてなす凸曲線の曲率半径が、上記主切刃の外径Ｄに対して０．１×Ｄ〜０．５×Ｄの範囲内とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のドリル。

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