JP2014054699A

JP2014054699A - ３枚刃ドリル

Info

Publication number: JP2014054699A
Application number: JP2012201333A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Kuritsuka; 和昌栗塚; Kiichi Meguro; 貴一目黒; Masaaki Kamishiro; 政章神代
Original assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Current assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2014-03-27

Abstract

【課題】３枚刃ドリルについて、ねじれ溝の断面形状を工夫して高剛性化と良好な切屑排出性の確保を図ることを課題としている。
【解決手段】３枚刃ドリルを、ねじれ溝３がドリルの軸直角断面視において曲率半径ｒ１の第１の曲面３ａと、その第１の曲面の径方向内端に連なるドリルの回転中心側に向って凹んだ曲率半径ｒ２の第２の曲面３ｂを具備し、ｒ１＞ｒ２、かつ、０．２５Ｄ≦ｒ１≦０．４０Ｄ、０．１５Ｄ≦ｒ２≦０．２５Ｄの条件を満たし、回転中心から０．２５Ｄ離れた位置における本体４の切れ刃部肉厚ｔが回転中心から０．２５Ｄ離れた地点を通る回転中心と同心の仮想円Ｓの周長の４０％以上あるものにした。
【選択図】図４

Description

この発明は、高剛性の確保と良好な切屑排出性の確保を両立させた３枚刃ドリルに関する。

アルミ合金などの軟質材の穴あけ加工では、下記特許文献１に示されるような３枚刃ドリルが有効であることが知られている。その３枚刃ドリルは、２枚刃ドリルに比べて１刃当りの切削分担量が少ないため、高精度加工に適している。

なお、特許文献１が開示している３枚刃ドリルは、剛性の確保紙長柄切屑排出性を向上させる目的で、芯厚を１／３Ｄ〜３／５Ｄ（Ｄ：ドリル径）に設定し、さらに、溝幅比（ランド部の幅θ１とねじれ溝の幅θ２の比：θ２／θ１）を１．５／１〜２．５／１に設定している。

特開平８−３９３１９号公報

３枚刃ドリルは、上述したように、１刃当りの切削分担量が少ないが、特許文献１が開示しているような従来の３枚刃ドリルは、本体の切れ刃部肉厚（ねじれ溝間の周方向厚み）が薄くて剛性が十分でないため、高送りによる高負荷加工には適さず、加工能率をさらに高める要求に応えるのが難しかった。

油穴（オイルホール）付き３枚刃ドリルは特に、肉の薄い部分に油穴を設けるため、剛性低下が顕著で、高送りによる高負荷加加工が望み難いものになっていた。

また、油穴付き３枚刃ドリルは、油穴を形成する部分の切れ刃部肉厚が薄いことから、油穴の位置精度を高める必要があり、生産性の低下やコストアップにつながる不具合もあった。

この発明は、３枚刃ドリルについて、ねじれ溝の断面形状を工夫して高剛性化と良好な切屑排出性の確保を図ることを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、３枚刃のツイストドリルを以下の通りに構成した。

即ち、先ず、芯厚が０．２５Ｄ〜０．３５Ｄ（Ｄはドリルの直径）に設定されるツイストドリルを改善の対象にした。そして、切屑を排出するねじれ溝を、ドリルの軸直角断面視において、リーディングエッジ側から溝底にかけてドリルの回転方向後方に向って凹んだ第１の曲面と、その第１の曲面の径方向内端に連なるドリルの回転中心側に向って凹んだ第２の曲面を具備する溝にした。

また、前記第１の曲面の曲率半径ｒ１と、第２の曲面の曲率半径ｒ２が、ｒ１＞ｒ２、の関係にあり、かつ、ドリルの直径をＤとして、０．２５Ｄ≦ｒ１≦０．４５Ｄ、０．１５Ｄ≦ｒ２≦０．２５Ｄの条件を満たし、さらに、回転中心から０．２５Ｄ離れた位置における本体の切れ刃部肉厚ｔが回転中心から０．２５Ｄ離れた地点を通る回転中心と同心の仮想円の周長の４０％以上になっているものにした。

このドリルは、前記ねじれ溝のヒール部側の溝面が、ドリルの回転方向後方に向って凸形をなす曲率半径ｒ３の第３の曲面で構成され、その第３の曲面が、ｒ１＞ｒ３＞ｒ２、及び、ｒ３＝０．２Ｄ〜０．３Ｄの条件を満たして前記第２の曲面に滑らかにつながった構造にすると好ましい。

また、隣り合うねじれ溝間の本体にクーラント液を通す油穴を設けるものについては、その油穴をドリル中心と同心の直径０．４Ｄの円と直径０．７Ｄの円に囲まれる領域に配置すると好ましい。

この発明のドリルは、ねじれ溝の溝底部を曲率半径の小さな円弧曲線で形成することによって、回転中心から０．２５Ｄ離れた位置における本体の切れ刃部肉厚ｔを厚くすることを可能にしている。このようにして切れ刃部肉厚ｔを、回転中心と同心の半径０．２５Ｄの仮想円の周長の４０％以上確保しており、３枚刃でありながら切れ刃部の強度が高められている。

また、ねじれ溝を構成する第１の曲面をドリルの回転方向後方に向って凹ませ、その第１の曲面の曲率半径ｒ１を０．２５Ｄ〜０．４５Ｄとし、さらに、第２の曲面の曲率半径ｒ２を０．１５Ｄ≦ｒ２≦０．２５Ｄに設定したことによって、良好な切屑排出性も確保されている。

この発明の３枚刃ドリルの一例を示す側面図図１のドリルの先端側の拡大側面図図１のドリルの正面図図１のＸ−Ｘ線に沿った拡大断面油穴位置の許容ずれに関する説明図

以下、添付図面の図１〜図５に基づいて、この発明の３枚刃ドリルの実施の形態を説明する。図示のドリル１は、切れ刃２と、切屑排出用のねじれ溝３を有する。また、本体４の先端中心部にシンニング部５を有し、さらに、ランド部６の外周にマージン部７を有する。図１のＣは、回転中心である。また、図３の８は、周方向に１２０°間隔で割り出して先端の逃げ面９に開口させた切削油給用の油穴（オイルホール）であって、これは必要に応じて設けられる。

３枚刃ドリルは、図４に示した芯厚Ｗが０．２５Ｄ（Ｄはドリルの直径）以下であると、ねじれ溝３の形状を工夫しても高剛性の確保が難しくなり、また、その芯厚Ｗが０．３５Ｄ以上では、ねじれ溝３の軸直角断面における面積が不足して良好な切屑排出性の確保が難しくなるので、この発明は、芯厚Ｗが０．２５Ｄ〜０．３５Ｄに設定されるドリルに適用する。

図示のドリルは、シングルマージンタイプであるが、この発明は、ランド部６のドリル回転方向途中やドリル回転方向後端に副マージン部を設けたダブルマージンタイプのドリルにも適用できる。

この発明のドリルには、ねじれ溝３に対して図４に示すような形状が付与される。即ち、そのねじれ溝３は、ドリルの軸直角断面を表した図４において、リーディングエッジ１０の側から溝底にかけてドリルの回転方向後方に向って凹んだ第１の曲面３ａと、その第１の曲面３ａの径方向内端に連なるドリルの回転中心側に向って凹んだ第２の曲面３ｂを溝面として備えたものになっている。

第１の曲面３ａの曲率半径ｒ１は、０．２５Ｄ〜０．４０Ｄに設定され、また、第２の曲面３ａの曲率半径ｒ２は、０．１５Ｄ〜０．２５Ｄの比較的小さな値に設定されている。

その設定により、回転中心Ｃから０．２５Ｄ離れた位置における本体４の切れ刃部肉厚ｔ(図４参照）が回転中心Ｃから０．２５Ｄ離れた地点を通る仮想円Ｓの周長の４０％以上になっている。図４に示した仮想円Ｓは、回転中心Ｃと同心の円であり、例示のドリルでの場合、油穴８の中心を配置する円と重なっている。

以上のほかに、例示のドリルは、好ましい構成として、ねじれ溝３のヒール部１１側の溝面をドリルの回転方向後方に向って凸形をなす曲率半径ｒ３の第３の曲面３ｃで構成している。その第３の曲面３ｃは、ｒ１＞ｒ３＞ｒ２、かつ、ｒ３＝０．２Ｄ〜０．３Ｄの条件を満たして第２の曲面３ｂに滑らかにつながっている。図示のドリルは、第３の曲面３ｃと第２の曲面３ｂのつながり点が回転中心Ｃから０．２５Ｄ離れた地点にあるが、そのつながり点は、図示の位置よりも外径側に配置することもできる。

ドリルの油穴８は、通常、回転中心Ｃから０．２５Ｄ程度離れた位置に設けられる。この発明のドリルは、その回転中心Ｃから０．２５Ｄ離れた領域において切れ刃部肉厚ｔを十分に（前記仮想円Ｓの周長の４０％以上）確保しており、そのために、油穴を設けても切れ刃部の強度が不足なく確保され、高剛性確保の目的が達成される。

油穴８は、ドリル中心と同心の直径０．４Ｄの円と直径０．７Ｄの円に囲まれる領域に配置するのがよい。その油穴８の中心を図４の仮想円Ｓと重なる円(半径が０．２５Ｄの円）上に配置することは必須ではない。

油穴８の中心を配置する円は、油穴設置域の切れ刃部肉厚が厚くなっていることから、その円の中心が回転中心Ｃから所定量ずれることが許容される。この発明のドリルは、図５に示した回転中心Ｃから油穴８の中心が配置される円の中心までの許容ずれ量δを０．０２Ｄ〜０．０５Ｄ程度に設定しても、油穴の目標設置点からのずれに起因した穴破れの問題が起こらない。

そのために、油穴設置点のずれの許容範囲が拡大し、厳しい精度管理が要求されなくなってドリルの製造も容易になる。

−実施例１−
直径φ５ｍｍの表１に示す仕様（図３のねじれ溝形状）の３枚刃ドリル（材質:超硬合金）を製造してそのドリルの性能評価を行った。
評価試験に用いた被削材はＦＣ２５０、切削条件は、切削速度Ｖｃ：６０ｍ／ｍｉｎ、加工穴深さＨ：２０ｍｍ、送り量ｆ：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ、０．２０ｍｍ／ｒｅｖ、０．２５ｍｍ／ｒｅｖの３種、穴加工数Ｎ：１００穴である。この試験の結果を表１にまとめる。表中の囲み枠で囲った数値は本発明の条件を欠く（以下の実施例も同様）。なお、油穴位置での肉厚は、油穴中心が置かれる回転中心と同心の仮想円の周長に対する割合を表す。

−実施例２−
直径φ１０ｍｍの表２に示す仕様の３枚刃ドリル（材質:超硬合金）を製造してそのドリルの性能評価を行った。
評価試験に用いた被削材は実施例１と同じＦＣ２５０、切削条件は、切削速度Ｖｃ：８０ｍ／ｍｉｎ、加工穴深さＨ：４０ｍｍ、送り量ｆ：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ、０．２０ｍｍ／ｒｅｖ、０．２５ｍｍ／ｒｅｖの３種、穴加工数Ｎ：１００穴である。この試験の結果を表２にまとめる。油穴位置での肉厚の定義は実施例１と同一である。

−実施例３−
直径φ１５ｍｍの表３に示す仕様の３枚刃ドリル（材質:超硬合金）を製造してそのドリルの性能評価を行った。
評価試験に用いた被削材はＦＣ２５０、切削条件は、切削速度Ｖｃ：１００ｍ／ｍｉｎ、加工穴深さＨ：６０ｍｍ、送り量ｆ：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ、０．２０ｍｍ／ｒｅｖ、０．２５ｍｍ／ｒｅｖの３種、穴加工数Ｎ：１００穴である。この試験の結果を表３にまとめる。油穴位置での肉厚の定義は実施例１と同一である。

上記実施例の結果から、ねじれ溝の溝底を第１の曲面よりも曲率半径の小さな第２の曲面で構成して回転中心から０．２５Ｄ離れた位置における切れ刃部肉厚ｔを大きくすることが、切削に支障の無い切屑排出性を確保しながらドリル剛性を高めるのに有効であることを確認できる。

１ドリル
２切れ刃
３ねじれ溝
３ａ第１の曲面
３ｂ第２の曲面
３ｃ第３の曲面
４本体
５シンニング部
６ランド部
７マージン部
８油穴
９逃げ面
１０リーディングエッジ
１１ヒール部
Ｗ芯厚
Ｃ回転中心
Ｓ回転中心から０．２５Ｄ離れた地点を通る回転中心と同心の仮想円
ｔ切れ刃部肉厚

Claims

芯厚（Ｗ）が０．２５Ｄ〜０．３５Ｄに設定される３枚刃のツイストドリルであって、切屑を排出するねじれ溝（３）が、ドリルの軸直角断面視において、リーディングエッジ（１０）側から溝底にかけてドリルの回転方向後方に向って凹んだ第１の曲面（３ａ）と、その第１の曲面の径方向内端に連なるドリルの回転中心側に向って凹んだ第２の曲面（３ｂ）を具備し、
前記第１の曲面（３ａ）の曲率半径ｒ１と、第２の曲面（３ｂ）の曲率半径ｒ２が、ｒ１＞ｒ２、の関係にあり、かつ、ドリルの直径をＤとして、０．２５Ｄ≦ｒ１≦０．４０Ｄ、０．１５Ｄ≦ｒ２≦０．２５Ｄの条件を満たし、
さらに、回転中心から０．２５Ｄ離れた位置における本体（４）の切れ刃部肉厚（ｔ）が回転中心から０．２５Ｄ離れた地点を通る回転中心と同心の仮想円（Ｓ）の周長の４０％以上になっている３枚刃ドリル。
前記ねじれ溝（３）のヒール部（１１）側の溝面が、ドリルの回転方向後方に向って凸形をなす曲率半径ｒ３の第３の曲面（３ｃ）で構成され、その第３の曲面（３ｃ）が、ｒ１＞ｒ３＞ｒ２、かつ、ｒ３＝０．２Ｄ〜０．３Ｄの条件を満たして前記第２の曲面（３ｂ）に滑らかにつながった請求項１に記載の３枚刃ドリル。
隣り合うねじれ溝間の本体にクーラント液を通す油穴（８）を有し、その油穴（８）がドリル中心と同心の直径０．４Ｄの円と直径０．７Ｄの円に囲まれる領域に配置されている請求項１又は２に記載の３枚刃ドリル。