JP2011073129A - 穴あけ用ドリル - Google Patents

Abstract

【課題】穴あけを行いつつ、穴加工を行うことで、工作物に無垢の状態から内周壁面粗さの良好な穴を形成することが可能な穴あけ用ドリルを提供する。
【解決手段】ランドのヒール側に第２副溝を設けて、この第２副溝のドリル回転方向前方側を向く内壁面と前記刃先部の先端逃げ面との交差稜線部に第２副刃を形成し、前記主切刃と前記第２副溝の間に第１副溝を設けて、この第１副溝のドリル回転方向前方側を向く内壁面と前記刃先部の先端逃げ面との交差稜線部に第１副刃を形成し、かつ、前記主切刃の主切刃径方向すくい角θ１を−２５°≦θ１≦−５°、前記第１副刃の第１副刃径方向すくい角θ２を０°＜θ２≦２０°、及び前記第２副刃の第２副刃径方向すくい角θ３を−４０°≦θ３＜０°の範囲とするのが良い。
【選択図】図２

Description

本発明は、良好な内周面粗さの穴を穿設するのに適した穴あけ用ドリルに関する。

ドリルには、穴加工用ドリルと穴あけ用ドリルがある。穴加工用ドリルとは、あらかじめ工作物に設けられた穴を加工するための穴加工工具の一つであり、例えば鋳抜き穴は、鋳物の材料使用量を低減するために設けるものであり、所定の穴寸法に対して仕上げ代を持たせ、鋳造を行うときにあらかじめ形成されるが、穴位置に対して加工穴が偏心することが多い。このため、穴加工用ドリルなどを用いて所定の内径寸法や良好な内周面粗さをもつ穴加工を行っている。

穴あけ用ドリルとは、工作物に穴を穿設するためのドリルであり、ツイストドリルが挙げられる。
一方、上記穴加工用ドリルでは加工ができないような穴あけ加工、すなわち、工作物に無垢の状態から所定の内径寸法で良好な内周面粗さの穴を穿設する穴あけ加工の要望は極めて多い。しかし、無垢の状態から内周面粗さの良好な穴を加工する場合、穴あけ用ドリルを用いた穴加工後にリーマで仕上げ加工を行うという、２つの工程で加工するのが一般的な方法であった。このため、加工コストを低減すべく、リーマ加工の工程を省略し、１工程で良好な内周面粗さを持つ穴を加工できる工具が求められている。

これらの問題に対して、工作物に無垢の状態から所定の内径寸法で良好な内周面粗さの穴を穿設する手段として、いくつかの提案がなされている。
特許文献１には、鋳抜き穴を加工する穴加工用ドリルとして、鋳抜き穴と工具の芯ずれが生じても、ドリル本体の外周部に設けられた粗切刃が１８０°以上の先端角を有しているため、加工開始時の片刃加工を防止することができ、ドリルの加工状態を安定させ、加工精度を向上することができることが開示されている。
また、特許文献２には、鋳抜き穴を加工する穴加工用ドリルとして、工具本体の外周部に切刃と切刃よりわずかに大きな径を持つ仕上げ刃が等間隔に３箇所設けられており、切刃における径方向のすくい角が正であり、前記仕上げ刃における径方向のすくい角が０°または負であることにより、鋳抜き穴の中心とドリルの軸心にずれが生じるような鋳抜き穴の加工においても、ドリルによる穴あけ加工とリーマによる仕上げ加工の２工程を経る必要がなく、一度に位置のずれた鋳抜き穴を正確な位置に開け直しつつ滑らかな仕上げ面に仕上げることができることが開示されている。
特許文献３には、ランドに３箇所のマージンを設けることで、各マージンの幅を小さく設定したとしても、穴の内周面に周接する領域を不用意に増大させることなく、刃先部を安定してガイドすることができ、内壁面精度を向上させることが出来る穴あけ用ドリルが開示されている。

特開２００２−３７０１１３号公報 特開２００８−１８８６８２号公報 特開２００５−１７７８９１号公報

無垢の状態の工作物に穴あけ用ドリルで良好な内周面粗さを持つ穴あけを行う場合、加工中に工具（ドリル）の振れが発生するため、振れを抑制しつつ穴あけをして、内壁面粗さを向上させるよう穴加工を行うなどの工夫が必要である。上述したように、特許文献３には、ランドに３箇所のマージンを小さく設けることで刃先部を安定させ、内周面精度を向上することができる技術が記載されているが、本発明者の検討によれば、マージンを設けるだけでは、リーマで仕上げ加工を行ったときと同等程度の内周面粗さをもつ穴あけを行うことが難しいことが判った。

本発明は、鋳抜き穴の加工のようにあらかじめ設けられた穴を加工する穴加工用ドリルとは異なるものであって、穴あけを行いつつ、穴加工を行うことで内周壁面粗さの良好な穴を工作物に形成することができる穴あけ用ドリルを提供することを目的とするものである。

本発明は、軸線回りに回転されるドリル本体の先端側部分に刃先部の先端部分にある主切刃からシャンク部の方向に向かって延設された切屑排出溝とランドを有する刃先部が形成され、刃先部の先端部分に主切刃を有する穴あけ用ドリルにおいて、前記ランドのヒール側に第２副溝を設けて、この第２副溝のドリル回転方向前方側を向く内壁面と前記刃先部の先端逃げ面との交差稜線部に第２副刃を形成し、前記主切刃と前記第２副溝の間に第１副溝を設けて、この第１副溝のドリル回転方向前方側を向く内壁面と前記刃先部の先端逃げ面との交差稜線部に第１副刃を形成し、かつ、前記主切刃の主切刃径方向すくい角θ１を−２５°≦θ１≦−５°、前記第１副刃の第１副刃径方向すくい角θ２を０°＜θ２≦２０°、及び前記第２副刃の第２副刃径方向すくい角θ３を−４０°≦θ３＜０°の範囲としたことを特徴とするものである。
上記構成の本発明において、主切刃は穴あけを行う切刃であり、切屑排出溝は主切刃による穴あけ作用で生成される切屑を排出するために設けてあり、主切刃には、刃先の強度を保ちつつ切れ味を持たせるために、主切刃径方向すくい角θ１を−２５°≦θ１≦−５°で設けてある。

第１副刃は、中仕上げ切削加工を行うための穴加工用の切刃であり、主切刃で加工された穴の内周面をさらに微小量切削加工することで内周面粗さを良好にするために第２副刃径方向すくい角θ２を０°＜θ２≦２０°として、切れ味を持たせてある。第１副溝は、第１副溝のドリル回転方向前方側を向く内壁面と先端逃げ面との交差稜線部を構成させ、該交差稜線部に前記第１副刃を形成するために設けるものであるが、第１副刃で生成される切屑を排出させるという効果も持つ。第１副刃は、主切刃で生ずる削り残しを加工するためのものであり、切削量が少ないので第１副溝の断面積は小さくて良い。

第２副刃は、内周面に擦らせることで仕上げ加工を行うための穴加工用の切刃であり、内周面への食い込みを防ぎ面粗さを向上させるため、第２副刃径方向すくい角θ３を−４０°≦θ３＜０°とする。第２副溝は、第２副溝のドリル回転方向前方側を向く内壁面と刃先部先端逃げ面とで交差稜線部を構成させ、該交差稜線部に前記第１副刃を形成するために設けるものであり、第２副刃で生成される切屑などを排出させる効果もある。

本発明の穴あけ用ドリルにおいて、穴あけ用ドリルのランドの幅をランド幅Ｌ、前記第１副溝の第１副溝幅をＦｗ１、及び前記第２副溝の第２副溝幅をＦｗ２とするとき、第１副溝の幅Ｆｗ１をランド幅Ｌに対し０．３Ｌ≦Ｆｗ１≦０．４６Ｌ、及び第２副溝の幅Ｆｗ２をランド幅Ｌに対し０．３Ｌ≦Ｆｗ２≦０．４６Ｌの範囲とした。この範囲であれば、切削抵抗を上昇させることなく第１副刃で中仕上げを行い、第２副刃を内周面に擦らせる効果を得ることができる。

本発明の穴あけ用ドリルにおいて、ランドに設けられる第１マージン、第２マージン及び第３マージンの幅を等しくした。各々のマージンの幅を等しく設けることで、切削抵抗を適切に分散させることができるため、切削中の工具の振れを抑制する効果が期待できる。

本発明の穴あけ用ドリルにおいて、ランドへ設ける第２マージンの幅を、第１マージンの幅及び第３マージンの幅より小とした。第２マージンの幅を小さくすることで、中仕上げ切削加工を行う第１副刃の切れ味を向上させる効果が期待できる。

本発明の穴あけ用ドリルにおいて、第３マージンの幅を、第１マージンの幅及び第２マージンの幅より大とした。第３マージンの幅を大きくすることで第２副刃の擦れによる内周面の仕上げ効果の向上が期待できる。

本発明の穴あけ用ドリルにおいて、穴あけ用ドリルの直径をドリルの直径Ｄとするとき、第１副溝深さＨ１をドリルの直径Ｄに対して０．０２Ｄ≦Ｈ１≦０．２Ｄ、及び第２副溝深さＨ２をドリルの直径Ｄに対して０．０２Ｄ≦Ｈ２≦０．２Ｄの範囲とした。この範囲であれば、工具の剛性を損なうことなく、第１副刃や第２副刃で生成される切屑を良好に排出することができる。

本発明によれば、工作物に切削加工で穴を穿設する場合に、穴あけで発生する工具の振動やふらつきによる削り残しを、第１副刃により穴加工することで除去しつつ、第２副刃の外周部を内周面に周接させて、内周面に形成された傷を擦ることで除去し、内壁面粗さを向上させることができるため、穴あけ加工のみで内周壁面粗さの良好な穴を工作物に成形することができる。また、穴あけ後に穴加工工具を用いた穴加工を行う必要がなくなるため、穴加工の工程を省略することができ、加工のコストを削減することができる。

本発明の一例に係る穴あけ用ドリルの一例の側面視図を示す。 本発明の一例に係る穴あけ用ドリルの一例の正面図を拡大した図を示す。 図１に示した刃先部の先端部分の拡大説明図を示す。 図３におけるＡ−Ａ´断面図を示す。 図３におけるＢ−Ｂ´断面図を示す。 図３におけるＣ−Ｃ´断面図を示す。 真円度測定器を用いて測定した、加工穴の真円度図形と位置のずれの一例を示したモデル図を示す。 本発明のドリルによる加工中の工具の挙動の一例を示す。 図３におけるＤ−Ｄ´断面図を示す。 第１副溝および第２副溝の形状がＵ字形である本発明によるドリルの正面図を拡大した図を示す。

上述したように本発明は、穴あけを行いつつ穴内周面の穴加工を行うことで、内周面粗さの良好な穴を工作物に形成することができる工具であり、周方向に主切刃と２枚の副刃の３枚を一組とする刃部を有し、主切刃で穴あけ（荒加工）を行い、第１副刃で中仕上げ加工、第２副刃で仕上げ加工を行うように構成したものである。

図１に本発明の一例に係る穴あけ用ドリルの一例の側面視図を示す。ドリル本体１は、超硬合金等の硬質材料からなり、回転軸線Ｏを中心軸とする略円柱状に形成されており、その先端側部分には刃先部２が形成され、後端側部分は工作機械の回転軸に把持されるシャンク部３となっている。刃先部２には、刃先部２の先端部分にある主切刃７からシャンク部３の方向に向かって一定のねじれ角でねじれた切屑排出溝５が回転軸心Ｏに対して延設形成されている。

図２に本発明の一例に係る穴あけ用ドリルの正面図を拡大した図を示す。図２に示すように本発明には主に切屑排出溝５、ランド６及び主切刃７から構成され、ランド６には第１副溝８、第２副溝１１、第１マージン１４、第２マージン１５及び第３マージン１６が設けられている。主切刃７の外周のコーナー付近は直線となっている。第２副溝１１は前記ランド６のヒール側に設けられ、第２副溝１１にある第２副溝のドリル回転方向前方側を向く内壁面１２と先端逃げ面４との交差稜線部には第２副刃１３が形成されている。さらに前記主切刃７と前記第２副溝１１の間に第１副溝８を設けて、第１副溝８にある第１副溝のドリル回転方向前方側を向く内壁面９と先端逃げ面４との交差稜線部には第１副刃１０が形成されている。

図３は、図１に示した刃先部の先端部分の拡大説明図である。本発明のドリルはオイルホール１７が設けられていることが望ましい。また、図３に示すようにオイルホール１７は切屑排出溝５と同じねじれ角にて設けることが望ましい。

図４は、図３におけるＡ−Ａ´断面図であり、点Ｍを通り回転軸心Ｏに直角な断面を示す図である。図４の斜線は断面を示す。図４に示すように、本発明において、主切刃７の主切刃径方向すくい角θ１は、主切刃７の外周のコーナーを示す点Ｍと回転軸心Ｏとを結ぶ直線１８と、主切刃の延長線１９のなす角度である。主切刃径方向すくい角θ１は、−２５°≦θ１≦−５°の範囲で設ける。
主切刃７には、穴あけ加工時において、径方向の切削範囲が広いため大きな切削抵抗がかかるが、主切刃径方向すくい角θ１がこの範囲であれば、十分に刃先の強度を維持しつつ切れ味を持たすことができるため、良好に切削を行うことができる。主切刃径方向すくい角θ１が−５°より大きい場合には、切削抵抗を軽減することは出来るものの刃先の強度が不十分なためチッピングが発生する。また、主切刃径方向すくい角θ１が−２５°より小さいと、切削抵抗の増大により安定して穴あけを行うことができず、加工面の内周面粗さを著しく損ない、第１副刃及び第２副刃で穴加工を行っても良好な加工面の内周面粗さを得ることができない。

図５は、図３におけるＢ−Ｂ´断面図であり、点Ｎを通り回転軸心Ｏに直角な断面を示す図である。図５の斜線は断面を示す。図５に示すように、本発明において、第１副刃１０の第１副刃径方向すくい角θ２は、第１副刃の外周のコーナーを示す点Ｎと回転軸心Ｏとを結ぶ直線２０と、第１副刃の延長線２１のなす角度である。第１副刃径方向すくい角θ２は、０°＜θ２≦２０°の範囲で設ける。
この範囲であれば、切刃の強度を維持しつつ、主切刃で形成された加工穴の内周面を切削することで、第２副刃で仕上げ加工できる程度まで良好な面粗さに加工することができる。第１副刃径方向すくい角θ２が０°以下の場合には、切刃の強度は十分に確保できるものの、切れ味が不足するため、第２副刃で仕上げ加工を行えるほどの十分な加工穴の内周面粗さを得ることができない。また、第１副刃径方向すくい角θ２が２０°より大きいと切刃の強度が不足するためチッピングが発生するため、良好な加工面の内周面粗さを得ることができない。

図６は、図３におけるＣ−Ｃ´断面図であり、点Ｐを通り回転軸心Ｏに直角な断面を示す図である。図６の斜線は断面を示す。図６に示すように、本発明において、第２副刃１３の第２副刃径方向すくい角θ３は、第２副刃１３の外周のコーナーを示す点Ｐと回転軸心Ｏとを結ぶ直線２２と、第２副刃の延長線２３のなす角度である。第２副刃径方向すくい角θ３は、−４０°≦θ３＜０°の範囲で設ける。
この範囲であれば、第１副刃の加工で発生する加工面の内周面での微小なむしれや切り残しを除去することができ、擦れの効果で加工穴の内周壁面粗さを良好な状態に仕上げ加工することができる。第２副刃径方向すくい角θ３が−４０°より小さい場合、むしれや削り残しを加工する際に生成される切屑が第２副刃１３と加工穴の内周壁面との間に噛み込み、良好な内周壁面粗さを得ることができない。第２副刃径方向すくい角θ３が０°以上である場合、第２副刃１３で穴加工を行ったときに発生する内壁面のむしれやわずかな切り残しを除去する際に、すくい角の作用で内周面へ食い込むため、内壁面あらさを損なうこととなる。

図７は、真円度測定器を用いて測定した、加工穴の真円度図形と位置のずれの一例を示したモデル図である。図７に示すように、一般的な穴あけ用ドリルによる加工穴の形状は、穴あけ用ドリルによる加工穴形状２５のような形状となる。この形状は位置のずれの無い真円２６に対し、加工穴の形状が歪んだひずみ円となっている。これは一般的な穴あけ用ドリルでの穴あけ時には、工具の回転軸心が、回転軸心の軌跡２４に示すような振れ回りを起こすためである。この穴あけ用ドリルによる加工穴形状２５のような歪んだひずみ円は、ドリルが送りにより工作物に入っていくのに伴い、角数の多いひずみ円に落ち着くが、必ず断面位置により位相差があり、削り残しが発生していると考えられる。

図８は本発明のドリルによる加工中の工具の挙動の一例を示す。本発明のドリルが最初にドリルの基準の位置２７にある場合、ドリルの基準の位置２７から工具回転方向へ４０°回転したときには、本発明のドリルは点線で示されるように工具回転方向へ４０°回転したときのドリルの位置２８に回転移動する。その際、ドリルが最初にドリルの基準の位置２７にあるときの回転軸心Ｏは、回転軸心Ｏの軌跡２４を通り工具回転方向へ４０°回転したときの回転軸心Ｏ´に移動する。
ここでドリルが、ドリルの基準の位置２７にあるときの主切刃７及び第１副刃１０で切削した時の削り残しは、工具回転方向へ４０°回転したときの第１副刃２９及び工具回転方向へ４０°回転したときの第２副刃３０により除去することが可能となる。

このように、ドリルを用いた穴あけでは、工具の振れ回りが発生するが、本発明による穴あけ用ドリルは、第１副刃及び第２副刃を有しているために、例えば図８に示すように、回転軸心Ｏの軌跡２４のような工具の回転軸心の振れ回りが発生した場合でも、主切刃と同じ円周上の回転方向後方側に設けられた第１副刃、第２副刃においても削り残しを切削する作用を持つために、加工穴の内周面粗さを良好に加工することができるものと考えられる。

図９は、図３におけるＤ−Ｄ´断面図であり、先端近傍における先端逃げ面以外の任意の点を通り、回転軸心Ｏに直角な断面を示す図である。図９の斜線は断面を示す。図９に示すように、本発明の穴あけ用ドリルは、ランド６の円周長さをランド幅Ｌとするとき、第１副溝の円周長さである第１副溝の幅Ｆｗ１をランド幅Ｌに対し０．３Ｌ≦Ｆｗ１≦０．４６Ｌの範囲に設け、第２副溝の円周長さである第２副溝の幅Ｆｗ２をランド幅Ｌに対し０．３Ｌ≦Ｆｗ２≦０．４６Ｌの範囲に設ける。
この範囲であれば、第１マージン１４、第２マージン１５及び第３マージン１６をランド幅Ｌに対し適切な幅に設けることができるため、切削抵抗を上昇させることなく、第１副刃で中仕上げを行い、第２副刃を内周面に擦らせることで加工穴の内周面の粗さを向上させることができる。第１副溝の幅Ｆｗ１及び第２副溝の幅Ｆｗ２が０．３Ｌ未満の場合、第１マージン１４、第２マージン１５及び第３マージン１６が大きくなり、切削抵抗が大きくなるため切削中の振動が大きくなり内周面の粗さを損なう可能性がある。第１副溝の幅Ｆｗ１及び第２副溝の幅Ｆｗ２が０．４６Ｌを超える場合、第１マージシ１４、第２マージン１５及び第３マージン１６が小さくなり、マージンの強度が不足するためマージンのチッピングが発生する可能性がある。

本発明の穴あけ用ドリルにおいて、ランドに設けられる第１マージン、第２マージン及び第３マージンの幅を等しくすることが好ましい。各々のマージンの幅を等しく設けることにより切削抵抗を適切に分散させることで、切削抵抗により発生する加工中の振動の部分的な集中を抑制し、加工穴の内周面の粗さの向上が期待できる。

本発明の穴あけ用ドリルにおいて、ランドに設けられる第２マージンの幅を、第１マージンの幅及び第３マージンの幅より小とすることも同様に好ましい。第２マージンの幅を小さくすることで、中仕上げ切削加工を行う第１副刃の切れ味を向上させることができ、第１副刃の加工で発生する微小な内周面のむしれや切り残しを小さくすることで、第２副刃の擦れによる仕上げの効果が高まるため加工穴の内周面の粗さの向上が期待できる。

本発明の穴あけ用ドリルにおいて、第３マージンの幅を、第１マージンの幅及び第２マージンの幅より大とすることも同様に好ましい。第３マージンの幅を大きくすることで、加工穴の内周面に擦らせることで仕上げ加工を行うための刃である第２副刃の効果の向上が期待できる。

図９に示すように、ドリルの直径Ｄを直径として円を描いたとき、その円はドリルの直径Ｄによる円３１で表される。本発明の穴あけ用ドリルにおいて、第１副溝の径方向の深さである第１副溝深さＨ１をドリルの直径Ｄに対し０．０２Ｄ≦Ｈ１≦０．２Ｄの範囲に設けることが好ましい。第２副溝の径方向の深さである第２副溝深さＨ２はドリルの直径Ｄに対し０．０２Ｄ≦Ｈ２≦０．２Ｄの範囲に設けることが好ましい。この範囲であれば、工具の剛性を損なうことなく、第１副刃や第２副刃で生成される切屑を良好に排出することができるため、切屑の噛み込みによる加工穴の内周面の粗さの低下を抑える効果が期待できる。

本発明の穴あけ用ドリルにおいて、第１副溝８及び第２副溝１１の形状は、図２に示すようにドリルの回転軌跡と同心円状としても良い。図１０に第１副溝及び第２副溝の形状がＵ字形である本発明の正面図を拡大した図を示す。図１０に示すように、第１副溝８及び第２副溝１１の形状はＵ字形としても良い。

以下、本発明を下記の実施例により詳細に説明するが、それらにより本発明が限定されるものではない。実施例に用いるドリルはすべて試料番号で管理し、従来例と本発明例及び比較例の種別にかかわらず通し番号で管理した。

（実施例１）
従来例１、従来例２及び本発明例３として、代表的な従来例である汎用の穴あけ用ドリルと、本発明の穴あけ用ドリルの比較を行った。従来例１、従来例２及び本発明例３ともに、工具本体を通してクーラントを供給するためのオイルホールを有し、ドリルの直径を６．０ｍｍ、全長を１００ｍｍ、溝長を５０ｍｍ、切屑排出溝のねじれ角を３０°、心厚を１．５ｍｍ、溝幅比を５２％、シャンク径を６．０ｍｍ、主切刃径方向すくい角θ１を−１５°に設け、ドリルの母材はＷＣの平均粒径が０．８μｍ以下、Ｃｏ量は１２質量％の超微粒子超硬合金とし、ＡｌＣｒＮ膜を被覆した状態に仕様を統一した。
従来例１として、前記仕様に加え、主切刃の外周のコーナー付近に幅０．３０ｍｍのマージンを設け、切屑排出溝の回転方向後方側に隣接する幅０．３０ｍｍのマージンを設けたドリルを作製した。
従来例２として、前記仕様に加え、主切刃の外周のコーナー付近に幅０．３０ｍｍのマージンを設け、切屑排出溝の回転方向前方側に隣接する幅０．３０ｍｍのマージンを設け、さらに２つのマージンの中間に幅０．３０ｍｍのマージンを設け、３箇所のマージンを設けたドリルを作製した。
本発明例３として、前記仕様に加え、第１副刃径方向すくい角θ２を１０°とした第１副刃を設け、さらに第２副刃径方向すくい角θ３を−２０°とした第２副刃を設けたドリルを作製した。第１副刃は、主切刃と第２副刃の中間の位置に設けた。また、第１副溝の幅Ｆｗ１をランド幅Ｌに対して０．３５Ｌ、第２副溝の幅Ｆｗ２をランド幅Ｌに対して０．３５Ｌ、第１マージンの幅を０．４０ｍｍ、第２マージンの幅を０．４０ｍｍ、第３マージンの幅を０．４０ｍｍ、第１副溝深さＨ１をドリルの直径Ｄに対して０．１０Ｄ、第２副溝深さＨ２をドリルの直径Ｄに対して０．１０Ｄに設けた。

作製したドリルを用いて、切削試験を行った。試験条件として、被削材にはＳ５０Ｃ（硬さが２００ＨＢ）の長方形のブロック材を用意し穴加工を行った。横型マシニングセンターを使用し、切削条件を回転数３２００ｍｉｎ^−１（切削速度約６０ｍ／ｍｉｎ）、一回転当たり送り量０．１ｍｍ／ｒｅｖ、穴あけ深さ２４ｍｍ（ドリルの直径Ｄの４倍）の止まり穴の加工を行った。クーラントは、水溶性切削液を使用し、オイルホールを通して供給した。
評価方法として、１つの試料番号につき３本の工具を用いて、１本の工具で１０穴の加工を行い、加工穴の内周面粗さを測定するために被削材を切断し、各々の穴について加工穴の入り口から１０ｍｍ付近の工具の送り方向の最大高さ粗さの測定を行い、加工穴の内壁面の最大高さ粗さ平均値を算出し評価を行った。また、試験後の主切刃の状態を光学顕微鏡で観察した。評価基準として、最大高さ粗さ平均値は５．０μｍ以下で、なおかつ主切刃の状態が正常摩耗のものを良好とした。結果を表１に示す。

その結果、本発明例３は従来例１及び従来例２と比較して、最大高さ粗さ平均値が５．０μｍ以下で、主切刃の状態も正常摩耗であり良好な結果となった。本発明例３は、加工中の工具の振れ回りによって生じる、主切刃の削り残しや傷を、第１副刃で切削して削り取り、第１副刃で加工を行った際に加工穴の内壁面に生じる微小なむしれや微小な削り残しを、第２副刃の切削と擦りの作用により加工を行った効果と考えられる。

（実施例２）
本発明例５〜９及び比較例４、１０として、主切刃径方向すくい角θ１を変化させた場合の比較を行った。本発明例５〜９及び比較例４、１０ともに、工具本体を通してクーラントを供給するためのオイルホールを有し、ドリルの直径を６．０ｍｍ、全長を１００ｍｍ、溝長を５０ｍｍ、切屑排出溝のねじれ角を３０°、心厚を１．５ｍｍ、溝幅比を５２％、シャンク径を６．０ｍｍに設け、ドリルの母材はＷＣの平均粒径が０．８μｍ以下、Ｃｏ量は１２質量％の超微粒子超硬合金とし、ＡｌＣｒＮ膜を被覆した。さらに第１副刃径方向すくい角θ２を１０°とした第１副刃を設け、さらに第２副刃径方向すくい角θ３を−２０°とした第２副刃を設けたドリルを作製した。第１副刃は、主切刃と第２副刃の中間の位置に設けた。また、第１副溝の幅Ｆｗ１をランド幅Ｌに対して０．３５Ｌ、第２副溝の幅Ｆｗ２をランド幅Ｌに対して０．３５Ｌ、第１マージンの幅を０．４０ｍｍ、第２マージンの幅を０．４０ｍｍ、第３マージンの幅を０．４０ｍｍ、第１副溝深さＨ１をドリルの直径Ｄに対して０．１０Ｄ、第２副溝深さＨ２をドリルの直径Ｄに対して０．１０Ｄに設けた状態に仕様を統一した。

本発明例５〜９として、前記仕様に加え、主切刃径方向すくい角θ１をそれぞれ−５°、−１０°、−１５°、−２０°、−２５°としたドリルを作製した。
比較例４、１０として、前記仕様に加え、主切刃径方向すくい角θ１を−３°、−２７°としたドリルを作製した。試験条件、評価方法及び評価基準は実施例１と同様とした。結果を表２に示す。

その結果、本発明例５〜９は最大高さ粗さ平均値が５．０μｍ以下で、主切刃の状態も正常摩耗であり良好な結果となった。比較例４は、最大高さ粗さ平均値が５．８μｍであり、加工後に主切刃の状態を観察したところ外周コーナーに微小なチッピングが発生していた。原因としては、主切刃径方向すくい角θ１が−５°より大きいため、主切刃の強度が不足し、加工中の振動で微小なチッピングが発生したと考えられる。比較例１０は、最大高さ粗さ平均値が１０．７μｍとなり、加工穴の内周面の粗さが悪化した。原因としては、主切刃径方向すくい角θ１が−２５°より小さいため、切削抵抗の増大により加工中の振動が大きくなり、主切刃で加工を行った際に生じる削り残しや傷が大きくなり、第１副刃や第２副刃で十分に加工穴の内周面を加工することができなかったと考えられる。

（実施例３）
本発明例１２〜１６及び比較例１１、１７として、第１副刃径方向すくい角θ２を変化させた場合の比較を行った。本発明例１２〜１６及び比較例１１、１７ともに、工具本体を通してクーラントを供給するためのオイルホールを有し、ドリルの直径を６．０ｍｍ、全長を１００ｍｍ、溝長を５０ｍｍ、切屑排出溝のねじれ角を３０°、心厚を１．５ｍｍ、溝幅比を５２％、シャンク径を６．０ｍｍに設け、ドリルの母材はＷＣの平均粒径が０．８μｍ以下、Ｃｏ量は１２質量％の超微粒子超硬合金とし、ＡｌＣｒＮ膜を被覆した。さらに主切刃径方向すくい角θ１を−１５°に設け、第２副刃径方向すくい角θ３を−２０°とした第２副刃を設けたドリルを作製した。第１副刃は、主切刃と第２副刃の中間の位置に設けた。また、第１副溝の幅Ｆｗ１をランド幅Ｌに対して０．３５Ｌ、第２副溝の幅Ｆｗ２をランド幅Ｌに対して０．３５Ｌ、第１マージンの幅を０．４０ｍｍ、第２マージンの幅を０．４０ｍｍ、第３マージンの幅を０．４０ｍｍ、第１副溝深さＨ１をドリルの直径Ｄに対して０．１０Ｄ、第２副溝深さＨ２をドリルの直径Ｄに対して０．１０Ｄに設けた状態に仕様を統一した。

本発明例１２〜１６として、前記仕様に加え、第１副刃径方向すくい角θ２をそれぞれ１°、５°、１０°、１５°、２０°とした第１副刃を設けたドリルを作製した。
比較例１１、１７として、前記仕様に加え、第１副刃径方向すくい角θ２をそれぞれ０°、２２°とした第１副刃を設けたドリルを作製した。試験条件、評価方法及び評価基準は実施例１と同様とした。結果を表３に示す。

その結果、本発明例１２〜１６は最大高さ粗さ平均値が５．０μｍ以下で、主切刃の状態も正常摩耗であり良好な結果となった。比較例１１は、最大高さ粗さ平均値が９．８μｍと加工穴の内周面の粗さが悪化した。原因としては、第１副刃径方向すくい角θ２が０°以下であるため切れ味が不足し、加工穴の内周面のむしれや削り残しが大きくなり、第２副刃で十分に加工穴の内周面を加工することができなかったためと考えられる。比較例１７は、最大高さ粗さ平均値が５．０μｍ以下であったが、加工後に主切刃の状態を観察したところ主切刃の外周コーナーに微小なチッピングが発生していた。これは第１副刃径方向すくい角θ２が２０°より大きいため主切刃の強度が不足し、切削中の振動で主切刃の外周コーナーに微小なチッピングが発生したと考えられる。

（実施例４）
本発明例１９〜２３及び比較例１８、２４として、第２副刃径方向すくい角θ３を変化させた場合の比較を行った。本発明例１９〜２３及び比較例１８、２４ともに、工具本体を通してクーラントを供給するためのオイルホールを有し、ドリルの直径を６．０ｍｍ、全長を１００ｍｍ、溝長を５０ｍｍ、切屑排出溝のねじれ角を３０°、心厚を１．５ｍｍ、溝幅比を５２％、シャンク径を６．０ｍｍに設け、ドリルの母材はＷＣの平均粒径が０．８μｍ以下、Ｃｏ量は１２質量％の超微粒子超硬合金とし、ＡｌＣｒＮ膜を被覆した。さらに主切刃径方向すくい角θ１を−１５°に設け、第１副刃径方向すくい角θ２を１０°とした第１副刃を設けたドリルを作製した。第１副刃は、主切刃と第２副刃の中間の位置に設けた。また、第１副溝の幅Ｆｗ１をランド幅Ｌに対して０．３５Ｌ、第２副溝の幅Ｆｗ２をランド幅Ｌに対して０．３５Ｌ、第１マージンの幅を０．４０ｍｍ、第２マージンの幅を０．４０ｍｍ、第３マージンの幅を０．４０ｍｍ、第１副溝深さＨ１をドリルの直径Ｄに対して０．１０Ｄ、第２副溝深さＨ２をドリルの直径Ｄに対して０．１０Ｄに設けた状態に仕様を統一した。さらに第２副刃径方向すくい角θ３を−２０°とした第２副刃を設け、第２副刃径方向すくい角θ３を−１°、−５°、−２０°、−３５°、−４０°とし、比較例１８、２４として第２副刃径方向すくい角θ３を０°、−４２°とした以外は、本発明例３と同じ仕様で種々作製し、切削評価を行った。試験条件及び評価方法は実施例１と同様とした。結果を表４に示す。

本発明例１９〜２３として、前記仕様に加え、第２副刃径方向すくい角θ３をそれぞれ−１°、−５°、−２０°、−３５°、−４０°とした第２副刃を設けたドリルを作製した。
比較例１８、２４として、前記仕様に加え、第２副刃径方向すくい角θ３をそれぞれ０°、−４２°とした第２副刃を設けたドリルを作製した。試験条件、評価方法及び評価基準は実施例１と同様とした。結果を表４に示す。

その結果、本発明例１９〜２３は最大高さ粗さ平均値が５．０μｍ以下で、主切刃の状態も正常摩耗であり良好な結果となった。比較例１８は、最大高さ粗さ平均値が６．１μｍと加工穴の内周面の粗さが悪化した。原因としては、第２副刃径方向すくい角θ３が０°以上であるため、切れ味が増すことで第２副刃が加工穴の内周面へ食い込むため、内周面粗さが悪化したと考えられる。比較例２４は最大高さ粗さ平均値が７．２μｍと加工穴の内周面の粗さが悪化した。また、主切刃を観察したところ、主切刃のすくい面に溶着が観察された。これは、第２副刃径方向すくい角θ３が−４０°より小さいため、第２副刃により除去された微小なむしれが第２副刃と内周面の間に入り込むことで、第２副刃により除去された微小なむしれが第２副刃と加工穴の内周壁面との間に噛み込み、内周面粗さを悪化させたと考えられる。

（実施例５）
本発明例２５〜３７として、第１副溝の幅及び第２副溝の幅を変化させた場合の比較を行った。本発明例２５〜３７ともに、工具本体を通してクーラントを供給するためのオイルホールを有し、ドリルの直径を６．０ｍｍ、全長を１００ｍｍ、溝長を５０ｍｍ、切屑排出溝のねじれ角を３０°、心厚を１．５ｍｍ、溝幅比を５２％、シャンク径を６．０ｍｍに設け、ドリルの母材はＷＣの平均粒径が０．８μｍ以下、Ｃｏ量は１２質量％の超微粒子超硬合金とし、ＡｌＣｒＮ膜を被覆した。さらに主切刃径方向すくい角θ１を−１５°に設け、第１副刃径方向すくい角θ２を１０°とした第１副刃を設けたドリルを作製した。第１副刃は、主切刃と第２副刃の中間の位置に設けた。また、第１マージンの幅を０．４０ｍｍ、第２マージンの幅を０．４０ｍｍ、第３マージンの幅を０．４０ｍｍ、第１副溝深さＨ１をドリルの直径Ｄに対して０．１０Ｄ、第２副溝深さＨ２をドリルの直径Ｄに対して０．１０Ｄに設けた状態に仕様を統一した。

本発明例２５〜２９として、前記仕様に加え、第２副溝の幅Ｆｗ２をランド幅Ｌに対して０．３５Ｌとし、第１副溝の幅Ｆｗ１はランド幅Ｌに対してそれぞれ０．２８Ｌ、０．３０Ｌ、０．３５Ｌ、０．４６Ｌ、０．４８Ｌとしたドリルを作製した。
本発明例３０から３３として、前記仕様に加え、第１副溝の幅Ｆｗ１をランド幅Ｌに対して０．３５Ｌとし、第２副溝の幅Ｆｗ２はランド幅Ｌに対してそれぞれ０．２８Ｌ、０．３０Ｌ、０．４６Ｌ、０．４８Ｌとしたドリルを作製した。
本発明例３４及び本発明例３５として、前記仕様に加え、第１副溝の幅Ｆｗ１をランド幅Ｌに対して０．４８Ｌとし、第２副溝の幅Ｆｗ２はランド幅Ｌに対してそれぞれ０．４８Ｌ、０．２８Ｌとしたドリルを作製した。
本発明例３６及び本発明例３７として、前記仕様に加え、第１副溝の幅Ｆｗ１をランド幅Ｌに対して０．２８Ｌとし、第２副溝の幅Ｆｗ２はランド幅Ｌに対してそれぞれ０．２８Ｌ、０．４８Ｌとしたドリルを作製した。試験条件は実施例１と同様とした。評価方法として、１つの試料番号につき３本の工具を用いて、１本の工具で１０穴の加工を行い、加工穴の内周面粗さを測定するために被削材を切断し、各々の穴について加工穴の入り口から１０ｍｍ付近の工具の送り方向の最大高さ粗さの測定を行い、加工穴の内壁面の最大高さ粗さ平均値を算出し評価を行った。評価基準として、最大高さ粗さ平均値は５．０μｍ以下のものを良好とした。結果を表５に示す。

その結果、本発明例２５〜３７は最大高さ粗さ平均値が５．０μｍ以下と良好な結果となった。特に、本発明例２６〜２８及び本発明例３１、３２は、最大高さ粗さが３．０μｍ以下となりきわめて良好であった。

（実施例６）
本発明例３８〜４３として、第１マージンの幅、第２マージンの幅及び第３マージンの幅を変化させた場合の比較を行った。本発明例３８〜４３ともに、工具本体を通してクーラントを供給するためのオイルホールを有し、ドリルの直径を６．０ｍｍ、全長を１００ｍｍ、溝長を５０ｍｍ、切屑排出溝のねじれ角を３０°、心厚を１．５ｍｍ、溝幅比を５２％、シャンク径を６．０ｍｍに設け、ドリルの母材はＷＣの平均粒径が０．８μｍ以下、Ｃｏ量は１２質量％の超微粒子超硬合金とし、ＡｌＣｒＮ膜を被覆した。さらに主切刃径方向すくい角θ１を−１５°に設け、第１副刃径方向すくい角θ２を１０°とした第１副刃を設け、さらに第２副刃径方向すくい角θ３を−２０°とした第２副刃を設けたドリルを作製した。第１副刃は、主切刃と第２副刃の中間の位置に設けた。また、第１副溝の幅Ｆｗ１をランド幅Ｌに対して０．３５Ｌ、第２副溝の幅Ｆｗ２をランド幅Ｌに対して０．３５Ｌ、第１副溝深さＨ１をドリルの直径Ｄに対して０．１０Ｄ、第２副溝深さＨ２をドリルの直径Ｄに対して０．１０Ｄに設けた状態に仕様を統一した。

本発明例３８として、前記仕様に加え、第１マージンの幅を０．４０ｍｍ、第２マージンの幅を０．４０ｍｍ、第３マージン幅を０．４０ｍｍとしたドリルを作製した。
本発明例３９として、前記仕様に加え、第１マージンの幅を０．２０ｍｍ、第２マージンの幅を０．２０ｍｍ、第３マージン幅を０．２０ｍｍとしたドリルを作製した。
本発明例４０として、前記仕様に加え、第１マージンの幅を０．３５ｍｍ、第２マージンの幅を０．３０ｍｍ、第３マージン幅を０．３５ｍｍとしたドリルを作製した。
本発明例４１として、前記仕様に加え、第１マージンの幅を０．２０ｍｍ、第２マージンの幅を０．１５ｍｍ、第３マージン幅を０．２０ｍｍとしたドリルを作製した。
本発明例４２として、前記仕様に加え、第１マージンの幅を０．３５ｍｍ、第２マージンの幅を０．３５ｍｍ、第３マージン幅を０．４２ｍｍとしたドリルを作製した。
本発明例４３として、前記仕様に加え、第１マージンの幅を０．２５ｍｍ、第２マージンの幅を０．２５ｍｍ、第３マージン幅を０．３２ｍｍとしたドリルを作製した。
これらの工具を用いて切削評価を行った。試験条件、評価方法及び評価基準は実施例５と同様とした。結果を表６に示す。

その結果、本発明例３８〜４３は最大高さ粗さ平均値が５．０μｍ以下となり良好な結果であった。マージンの幅がこの範囲であれば工具の十分にガイドされるとともに、切削抵抗が均等に分散されるためと考えられる。特に本発明例４０及び本発明例４２は最大高さ粗さ平均値が２．０μｍ以下となり特に良好な結果を示した。本発明例４０は第１副刃の切れ味が向上するため第１副刃の削り残しや内周面のむしれが軽減されるため、第２副刃による仕上げの効果が高まったためと考えられる。
本発明例４２は第２副刃の擦れの効果が高まるため、加工穴の内周壁の面粗さをより良好な状態に仕上げ加工することができると考えられる。

（実施例７）
本発明例４４〜５６として、第１副溝深さ及び第２副溝深さを変化させた場合の比較を行った。本発明例４４〜５６ともに、工具本体を通してクーラントを供給するためのオイルホールを有し、ドリルの直径を６．０ｍｍ、全長を１００ｍｍ、溝長を５０ｍｍ、切屑排出溝のねじれ角を３０°、心厚を１．５ｍｍ、溝幅比を５２％、シャンク径を６．０ｍｍに設け、ドリルの母材はＷＣの平均粒径が０．８μｍ以下、Ｃｏ量は１２質量％の超微粒子超硬合金とし、ＡｌＣｒＮ膜を被覆した。さらに主切刃径方向すくい角θ１を−１５°に設け、第１副刃径方向すくい角θ２を１０°とした第１副刃を設け、第２副刃径方向すくい角θ３を−２０°とした第２副刃を設けたドリルを作製した。第１副刃は、主切刃と第２副刃の中間の位置に設けた。また、第１副溝の幅Ｆｗ１をランド幅Ｌに対して０．３５Ｌ、第２副溝の幅Ｆｗ２をランド幅Ｌに対して０．３５Ｌ、第１マージンの福を０．４０ｍｍ、第２マージンの幅を０．４０ｍｍ、第３マージンの幅を０．４０ｍｍに設けた状態に仕様を統一した。

本発明例４４〜５０として、前記仕様に加え、第２副溝深さＨ２をドリルの直径Ｄに対して０．１０Ｄとし、第１副溝深さＨ１をドリルの直径Ｄに対してそれぞれ０．０１Ｄ、０．０２Ｄ、０．０５Ｄ、０．１０Ｄ、０．１５Ｄ、０．２０Ｄ、０．２１Ｄとしたドリルを作製した。
本発明例５１〜５６として、前記仕様に加え、第１副溝深さＨ１をドリルの直径Ｄに対して０．１０Ｄとし、第２副溝深さＨ２をドリルの直径Ｄに対してそれぞれ０．０１Ｄ、０．０２Ｄ、０．０５Ｄ、０．１５Ｄ、０．２０Ｄ、０．２１Ｄとしたドリルを作製した。試験条件および評価方法は実施例５と同様とした。結果を表７に示す。

その結果、本発明例４４〜５６は最大高さ粗さ平均値が５．０μｍ以下であり良好な結果となった。特に、本発明例４５〜４９及び本発明例５３、５４は最大高さ粗さ平均値が２．５μｍ以下となりきわめて良好であった。これは第１副刃や第２副刃で生成される切屑が良好に排出され、工具の剛性も十分に保つことができるためと考えられる。

本発明の穴あけドリルは、ランドに第１副刃及び第２副刃を設けることにより、穴あけを行いつつ、穴加工を行うことで内周壁面粗さの良好な穴を工作物に形成することが可能である。そのため、工作物に無垢の状態から所定の内径寸法で良好な内周面粗さの穴を穿設する加工に適している。

１ ドリル本体
２ 刃先部
３ シャンク部
４ 先端逃げ面
５ 切屑排出溝
６ ランド
７ 主切刃
８ 第１副溝
９ 第１副溝のドリル回転方向前方側を向く内壁面
１０ 第１副刃
１１ 第２副溝
１２ 第２副溝のドリル回転方向前方側を向く内壁面
１３ 第２副刃
１４ 第１マージン
１５ 第２マージン
１６ 第３マージン
１７ オイルホール
１８ 点Ｍと回転軸心Ｏを結んだ直線
１９ 主切刃の延長線
２０ 点Ｎと回転軸心Ｏを結んだ直線
２１ 第１副刃の延長線
２２ 点Ｐと回転軸心Ｏを結んだ直線
２３ 第２副刃の延長線
２４ 回転軸心Ｏの軌跡
２５ 穴あけ用ドリルによる加工穴
２６ 位置のずれの無い真円
２７ ドリルの基準の位置
２８ 工具回転方向へ４０°回転したときのドリルの位置
２９ 工具回転方向へ４０°回転したときの第１副刃
３０ 工具回転方向へ４０°回転したときの第２副刃
３１ ドリルの直径Ｄによる円
Ｏ 回転軸心
Ｏ´ 工具回転方向へ４０°回転したときの回転軸心
Ｍ 主切刃の外周のコーナー
Ｎ 第１副刃の外周のコーナー
Ｐ 第２副刃の外周のコーナー
θ１ 主切刃径方向すくい角
θ２ 第１副刃径方向すくい角
θ３ 第２副刃径方向すくい角
Ｌ ランド幅
Ｆｗ１ 第１副溝の幅
Ｆｗ２ 第２副溝の幅
Ｄ ドリルの直径
Ｈ１ 第１副溝深さ
Ｈ２ 第２副溝深さ

Claims (6)

1. 軸線回りに回転されるドリル本体の先端側部分に刃先部の先端部分にある主切刃からシャンク部の方向に向かって延設された切屑排出溝とランドを有する刃先部が形成され、刃先部の先端部分に主切刃を有する穴あけ用ドリルにおいて、
   前記ランドのヒール側に第２副溝を設けて、この第２副溝のドリル回転方向前方側を向く内壁面と前記刃先部の先端逃げ面との交差稜線部に第２副刃を形成し、前記主切刃と前記第２副溝の間に第１副溝を設けて、この第１副溝のドリル回転方向前方側を向く内壁面と前記刃先部の先端逃げ面との交差稜線部に第１副刃を形成し、
   かつ、前記主切刃の主切刃径方向すくい角θ１を−２５°≦θ１≦−５°、前記第１副刃の第１副刃径方向すくい角θ２を０°＜θ２≦２０°、及び前記第２副刃の第２副刃径方向すくい角θ３を−４０°≦θ３＜０°の範囲としたことを特徴とする穴あけ用ドリル。
2. 請求項１に記載の穴あけ用ドリルにおいて、前記穴あけ用ドリルのランドの幅をランド幅Ｌとするとき、第１副溝の幅Ｆｗ１をランド幅Ｌに対し０．３Ｌ≦Ｆｗ１≦０．４６Ｌ、及び第２副溝の幅Ｆｗ２をランド幅Ｌに対し０．３Ｌ≦Ｆｗ２≦０．４６Ｌの範囲としたことを特徴とする穴あけ用ドリル。
3. 請求項２に記載の穴あけ用ドリルにおいて、第１マージン、第２マージン及び第３マージンの幅を等しくしたことを特徴とする穴あけ用ドリル。
4. 請求項２に記載の穴あけ用ドリルにおいて、第２マージンの幅を、第１マージンの幅及び第３マージンの幅より小としたことを特徴とする穴あけ用ドリル。
5. 請求項２または３に記載の穴あけ用ドリルにおいて、第３マージンの幅を、第１マーシンの幅及び第２マージンの幅より大としたことを特徴とする穴あけ用ドリル。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の穴あけ用ドリルにおいて、前記穴あけ用ドリルの直径をドリルの直径Ｄとするとき、前記第１副溝の第１副溝深さＨ１をドリルの直径Ｄに対して０．０２Ｄ≦Ｈ１≦０．２Ｄ、及び前記第２副溝の第２副溝深さＨ２をドリルの直径Ｄに対して０．０２Ｄ≦Ｈ２≦０．２Ｄの範囲としたことを特徴とする穴あけ用ドリル。

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