JP2013202701A

JP2013202701A - クーラント穴付きドリル

Info

Publication number: JP2013202701A
Application number: JP2012071242A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Naruge; 康一郎成毛; Kazutoshi Hirano; 一利平野; Eko Wardoyo Ahmadi; エコワルドヨアフマディ; Toshihiko Matsuo; 俊彦松尾
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2013-10-07
Anticipated expiration: 2032-03-27
Also published as: JP5811919B2

Abstract

【課題】先端逃げ面のクーラント穴開口部からのクーラントの吐出流速を増大させることができて、効率的なクーラント供給が可能なクーラント穴付きドリルを提供する。
【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、ドリル本体１の先端から後端側に向かうに従いドリル回転方向Ｔ後方側に捩れる切屑排出溝４が形成され、この切屑排出溝４のドリル回転方向Ｔを向く壁面の先端に切刃６が形成されるとともに、ドリル本体１先端部の周方向において切屑排出溝４の間に形成されるランド部８には、ドリル本体１の後端から先端側に向けて切屑排出溝４と同じ方向に捩れるクーラント穴７が形成され、このクーラント穴７は、切刃６が形成されたドリル本体１の先端近傍部３ａにおいては直線状に延びてドリル本体１の先端逃げ面５に開口させられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ドリル本体の先端部外周に、螺旋状に捩れた切屑排出溝が形成されるとともに、周方向においてこの切屑排出溝の間に形成されるランド部には、切屑排出溝と同じ方向に捩れるクーラント穴が形成されたクーラント穴付きドリルに関するものである。

このようなクーラント穴付きドリルとして、例えば特許文献１には、刃先交換式ドリルにおいて、ドリル本体後端側のシャンク部に、ドリル本体の中心軸線から異なる半径方向距離に配位した２本のクーラント穴が、同じくドリル本体の中心軸線から異なる距離に配位したドリル本体先端側の螺旋状に捩れたクーラント穴と連通するように形成されたものが提案されている。

特開平８−２５２７０９号公報

ところが、このようにクーラント穴がドリル本体先端側で螺旋状に捩れたまま延びて先端逃げ面に開口していると、軸線方向の単位長さ当たりにおけるクーラント穴の捩れに沿った実際の長さは長くなり、クーラント穴内周面との抵抗によって先端逃げ面開口部からのクーラントの吐出流速は小さくなる。このため、切刃や加工物の加工穴底面の被切削部位に効率的にクーラントを供給することができなくなって、切削抵抗の増大や切屑の溶着を招くおそれがある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、先端逃げ面のクーラント穴開口部からのクーラントの吐出流速を増大させることができて、効率的なクーラント供給が可能なクーラント穴付き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、上記ドリル本体の先端から後端側に向かうに従いドリル回転方向後方側に捩れ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の先端に切刃が形成されるとともに、上記ドリル本体先端部の周方向において上記切屑排出溝の間に形成されるランド部には、上記ドリル本体の後端から先端側に向けて上記切屑排出溝と同じ方向に捩れるクーラント穴が形成されており、このクーラント穴は、上記切刃が形成された上記ドリル本体の先端近傍部においては直線状に延びて上記ドリル本体の先端逃げ面に開口させられていることを特徴とする。

このように構成されたクーラント穴付きドリルにおいては、クーラント穴が、ドリル本体の後端から先端側に向けては切屑排出溝と同じ方向に捩れるように形成されているものの、切刃が形成されたドリル本体の先端近傍部では直線状に延びて先端逃げ面に開口させられており、従ってこのドリル本体先端近傍部ではクーラント穴の長さを捩れたまま延びている場合に比べて短くすることができ、クーラントとクーラント穴内周面との抵抗を低減することができる。

このため、先端逃げ面に開口したクーラント穴開口部からのクーラントの吐出流速を大きくすることができて、切刃や加工物の加工穴底面の被切削部位にクーラントを効率的に供給して潤滑、冷却することが可能となり、切削抵抗の低減を図るとともに切屑の溶着を防ぐことができる。また、加工穴からの切屑の排出も円滑に行うことができる。

また、上記先端近傍部におけるクーラント穴の断面積を、該先端近傍部から後端側の部分における該クーラント穴の断面積以下とすることによっても、先端近傍部においてクーラントの流速や供給圧が低下するのを防いで、効率的なクーラントの供給を図ることができる。なお、この先端近傍部におけるクーラント穴の断面積は、先端近傍部から後端側の部分における該クーラント穴の断面積の１／２以上とされるのが望ましく、これよりも小さくなると先端近傍部においてクーラントを供給するのに抵抗が大きくなるおそれが生じる。

なお、上記クーラント穴は断面円形であってもよいが、少なくとも上記先端近傍部から後端側の部分においてはクーラント穴を、ドリル本体の外周側に向かうに従い周方向に幅広となる断面三角形状とすることにより、ドリル本体の回転による遠心力によって外周側に圧力を受けるクーラントを効率的に先端近傍部に供給することが可能となる。

さらに、ドリル本体は、その全体が超硬合金等の硬質材料により形成されていてもよいが、上記先端近傍部においてドリル本体を超高圧焼結体により形成し、先端近傍部から後端側の部分においてドリル本体を超硬合金により形成すれば、先端近傍部から後端側の部分におけるドリル本体の強度は確保しつつ、切刃が形成される先端近傍部の硬度を一層高めて、より硬質の加工物や難削材に対しても穴明け加工を行うことが可能となる。

以上、説明したように、本発明によれば、ドリル本体の先端近傍部におけるクーラント穴の長さを短くしてクーラントとクーラント穴内周面との抵抗を低減し、クーラントの吐出流速を大きくして効率的なクーラントの供給を図ることができるので、切削抵抗を低減するとともに切屑の溶着を防ぐことができ、さらには円滑な切屑排出を促すことも可能となる。

本発明の一実施形態を示す部分側面図である（シャンク部の後端側は図示が略されている。）。図１におけるＡＡ断面図である。図１におけるＢＢ断面図である。図１に示す実施形態の第１の変形例を示す、図１におけるＢＢ断面図に相当する断面図である。図１に示す実施形態の第２の変形例を示す正面図である。図１に示す実施形態の第３の変形例を示す正面図である、

図１ないし図３は、本発明の一実施形態を示すものである。本実施形態においてドリル本体１は、軸線Ｏを中心とした外形が概略円柱状をなし、その後端側部分（図１において右側部分）がシャンク部２とされるとともに、このシャンク部２よりも先端側部分（図１において左側部分）は切刃部３とされ、シャンク部２が工作機械の主軸に把持されて軸線Ｏ回りにドリル回転方向Ｔに回転されつつ、該軸線Ｏ方向先端側に送り出されることにより、切刃部３によって加工物に穴あけ加工を行う。

切刃部３には、ドリル本体１先端から後端側に向かうに従い軸線Ｏ回りにドリル回転方向Ｔの後方側に捩れる一対の切屑排出溝４が周方向に等間隔に形成されている。さらに、これらの切屑排出溝４のドリル回転方向Ｔを向く壁面の先端には、ドリル本体１先端の先端逃げ面５との交差稜線部に、このドリル本体１先端における軸線Ｏ近傍から外周に延びる切刃６が形成されている。

また、ドリル本体１には、シャンク部２の後端から先端側に延びて上記先端逃げ面５に開口する一対のクーラント穴７が形成されている。これらのクーラント穴７は、切刃部３のうちドリル本体１の先端から軸線Ｏ方向に所定の長さの先端近傍部３ａを除いた部分では、ドリル本体１の周方向において切屑排出溝４の間に形成されるランド部８に形成されて、軸線Ｏを中心とした１つの仮想円筒面に沿って、切屑排出溝４の捩れのリードと等しいリードで後端側に向かうに従いドリル回転方向Ｔ後方側に捩れるように形成され、シャンク部２においても同じリードで捩れてドリル本体１の後端面に開口させられている。

そして、これに対して、上記先端近傍部３ａにおけるクーラント穴７ａは、これよりも後端側の部分の捩れたクーラント穴７の先端から直線状に延びて先端逃げ面５に開口させられている。本実施形態において、この先端近傍部３ａにおけるクーラント穴７ａは、これよりも後端側の捩れたクーラント穴７が沿って延びる上記仮想円筒面への接平面に沿って、先端近傍部３ａにおける切屑排出溝４の捩れに合わせるように傾斜して延び、先端逃げ面５のうち切刃６に連なる第１逃げ面５ａのドリル回転方向Ｔ後方側に隣接する第２逃げ面５ｂにおいて、軸線Ｏ方向視に該軸線Ｏから径方向に切刃６の長さの略１／２程度の位置に開口させられている。

また、本実施形態では、先端近傍部３ａにおいてクーラント穴７ａは図２に示すように断面略円形とされているのに対し、先端近傍部３ａから後端側の捩れたクーラント穴７は図３に示すようにドリル本体１の外周側に向かうに従い周方向に幅広となる断面略三角形状をなしている。しかも、本実施形態では、これら図２および図３に示すように軸線Ｏに直交する断面において、先端近傍部３ａにおけるクーラント穴７ａの断面積は、先端近傍部３ａから後端側の部分におけるクーラント穴７の断面積よりも小さくされている。

さらに、本実施形態では、ドリル本体１は、先端近傍部３ａにおいてはダイヤモンド焼結体やｃＢＮ焼結体等の超高圧焼結体により形成される一方、先端近傍部３ａから後端側の部分は超硬合金により形成されている。なお、このようなドリル本体１の先端近傍部３ａは、ドリル本体１の最先端から切刃６の外径（直径）程度の範囲の長さとされ、これよりも後端側の超硬合金製の部分との境界Ｐは、本実施形態では軸線Ｏに垂直な平面状とされている。

このようなクーラント穴付きドリルは、例えばドリル本体１の上記先端近傍部３ａとなる部分とこれよりも後端側の部分とを、それぞれ超高圧焼結体と超硬合金によって別々に製造し、これらをロウ付けや摩擦圧接等による拡散接合などによって接合することにより、製造することが可能である。先端近傍部３ａよりも後端側の部分には、超硬合金素材の押し出し成形によって螺旋状に捩れた断面三角形状のクーラント穴７を形成しておいて焼結し、その先端に接合された先端近傍部３ａとなる部分に、放電加工によって直線状に延びるクーラント穴７ａを形成して捩れたクーラント穴７の先端に連通させればよい。

例えばこのようにして製造される上記構成のクーラント穴付きドリルでは、先端近傍部３ａから後端側では螺旋状に捩れていたクーラント穴７が、先端近傍部３ａでは直線状に延びて先端逃げ面５に開口しているため、この先端近傍部３ａにおいては、クーラント穴７ａの長さを、捩れたままの場合よりも短くすることができる。従って、クーラントがクーラント穴７ａ内を流れる際にクーラント穴７ａの内周面から受ける抵抗を低減することができ、先端逃げ面５への開口部からクーラントが吐出する際の流速を増大することができる。

このため、切刃６や、この切刃６によって切削される加工物の加工穴底面における被切削部位に効率的なクーラントを供給することが可能となり、これら切刃６や被切削部位を確実に潤滑、冷却することができる。従って、上記構成のクーラント穴付きドリルによれば、穴明け加工時の切削抵抗の低減を図ってドリル本体１の回転駆動力を軽減することができるとともに、切刃６や被切削部位、あるいは切刃６によって生成された切屑が高温になることによる切屑の溶着を防止することができる。また、クーラントの吐出流速が向上することにより、切屑の円滑な排出を促すことも可能となる。

また、本実施形態では、先端近傍部３ａにおけるクーラント穴７ａの断面積が、これよりも後端側の部分における捩れたクーラント穴７の断面積よりも小さくされており、これにより先端近傍部３ａにおいてクーラントの供給圧を高めて吐出流速を増大させ、一層効率的なクーラントの供給を図ることができる。ただし、この先端近傍部３ａにおけるクーラント穴７ａの断面積が小さくなりすぎると、抵抗が高くなりすぎて却って吐出流速やクーラント供給量が低減するおそれがあるので、先端近傍部３ａにおけるクーラント穴７ａの断面積は、先端近傍部３ａから後端側の捩れたクーラント穴７の断面積の１／２以上とされるのが望ましい。

一方、先端近傍部３ａにおいてクーラント穴７ａを直線状とすることにより、上述のようにクーラントの吐出流速は増大させられるので、こうして増大した吐出流速を低減させないためだけなら、先端近傍部３ａにおけるクーラント穴７ａの断面積は、これより後端側の捩れたクーラント穴７の断面積と等しくてもよく、すなわちこの捩れたクーラント穴７の断面積以下であればよい。

さらに、本実施形態では、先端近傍部３ａにおいてクーラント穴７ａが断面円形とされているのに対し、先端近傍部３ａから後端側においては捩れたクーラント穴７の断面がドリル本体１外周側に向かうに従い周方向の幅が広くなる略三角形状に形成されている。このため、穴明け加工時のドリル本体１の回転により遠心力を受けて外周側に圧力を受けながら先端側に供給されるクーラントを、この外周側で幅広となる断面三角形状のクーラント穴７によって効率的に供給して先端近傍部３ａのクーラント穴７ａから吐出させることができる。

なお、本実施形態では、先端近傍部３ａにおけるクーラント穴７ａは断面円形とされているが、このクーラント穴７ａも捩れたクーラント穴７と同様に断面がドリル本体１外周側に向かうに従い周方向に幅広となる三角形状とされていてもよい。このようなクーラント穴７ａは、例えば上述のような放電加工によって先端近傍部３ａにクーラント穴７ａを形成する際に、放電加工の電極を断面三角形状として外周側に向かうに従い周方向に幅広となるように形成すればよい。

また、これとは逆に、図１におけるＢＢ断面に相当する断面図を図４に示す上記実施形態の第１の変形例のように、先端近傍部３ａから後端側においても、捩れたクーラント穴７の断面を先端近傍部３ａにおけるクーラント穴７ａと同様に略円形としてもよい。この場合には、先端近傍部３ａの直線状のクーラント穴７ａと、先端近傍部３ａから後端側の捩れたクーラント穴７とを比較的確実に同軸上に連通させやすくなり、クーラントが捩れたクーラント穴７から直線状のクーラント穴７ａに偏って供給されるのを防ぐことができる。

さらに、本実施形態では、直線状のクーラント穴７ａが形成されるドリル本体１の先端近傍部３ａが、ダイヤモンド焼結体やｃＢＮ焼結体等の超高圧焼結体により形成される一方、この先端近傍部３ａから後端側の捩れたクーラント穴７が形成される部分は超硬合金により形成されている。このため、切刃６が形成される上記先端近傍部３ａをより硬質として、高硬度の加工物や難削材に対しても確実に穴あけ加工を行うことが可能となる。

ただし、これについても、ドリル本体１の全体が超硬合金によって形成されていてもよい。このような場合に、ドリル本体１の先端近傍部３ａにおいてクーラント穴７ａを直線状に形成するとともに、これよりも後端側では捩れたクーラント穴７とするには、上述の場合と同様に先端近傍部３ａとこれよりも後端側の部分を超硬合金によって別々に製造しておいて、後端側の部分には捩れたクーラント穴７が形成されるようにし、これらを接合した上で、先端近傍部３ａに放電加工等により直線状のクーラント穴７ａを形成すればよい。

さらにまた、本実施形態では、直線状のクーラント穴７ａがドリル本体１の先端逃げ面５のうち第２逃げ面５ｂにおいて、軸線Ｏ方向視に該軸線Ｏから径方向に切刃６の長さの略１／２程度の位置に開口させられているが、これを、図５に示す第２の変形例のように軸線Ｏ方向視に該軸線Ｏから径方向に切刃６の長さの１／２よりも内周側の位置に開口させたり、あるいは逆に図６に示す第３の変形例のように軸線Ｏ方向視に該軸線Ｏから径方向に切刃６の長さの１／２よりも外周側の位置に開口させたりしてもよい。

これらの変形例においては、直線状のクーラント穴７ａの長さは上記実施形態よりも若干長くなるものの、第２の変形例においてはクーラントがドリル本体１先端のより内周側から吐出して遠心力により外周側に行き渡るため、切刃６や被切削部位に満遍なくクーラントを供給することができる。一方、第３の変形例では、直線状のクーラント穴７ａが先端側に向かうに従い外周側に延びて開口するため、遠心力によってクーラントの吐出流速を一層大きくすることができ、さらに効率的なクーラントの供給を図ることができる。

１ドリル本体
３切刃部
３ａ先端近傍部
４切屑排出溝
５先端逃げ面
６切刃
７クーラント穴（捩れたクーラント穴）
７ａ直線状のクーラント穴
８ランド部
Ｏドリル本体１の軸線
Ｔドリル回転方向

Claims

軸線回りに回転されるドリル本体の先端部外周に、上記ドリル本体の先端から後端側に向かうに従いドリル回転方向後方側に捩れ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の先端に切刃が形成されるとともに、上記ドリル本体先端部の周方向において上記切屑排出溝の間に形成されるランド部には、上記ドリル本体の後端から先端側に向けて上記切屑排出溝と同じ方向に捩れるクーラント穴が形成されており、このクーラント穴は、上記切刃が形成された上記ドリル本体の先端近傍部においては直線状に延びて上記ドリル本体の先端逃げ面に開口させられていることを特徴とするクーラント穴付きドリル。
上記先端近傍部における上記クーラント穴の断面積は、該先端近傍部から後端側の部分における該クーラント穴の断面積以下とされていることを特徴とする請求項１に記載のクーラント穴付きドリル。
少なくとも上記先端近傍部から後端側の部分において、上記クーラント穴は上記ドリル本体の外周側に向かうに従い周方向に幅広となる断面三角形状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクーラント穴付きドリル。
上記先端近傍部において上記ドリル本体は超高圧焼結体により形成され、該先端近傍部から後端側の部分において該ドリル本体は超硬合金により形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のクーラント穴付きドリル。