JP2014166660A - Drilling machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属材料よりなる被削材に穴明け加工を施すのに用いられるドリルに関するものである。 The present invention relates to a drill used for drilling a work material made of a metal material.
このようなドリルとして、特許文献1には、ドリル本体の先端部に、軸線方向に捩れを伴って延在する切屑排出溝が配設されて、切屑排出溝の先端には主切刃が備わり、その軸心部にはX形のシンニングが付設されてシンニング刃が形成されたツイストドリルにおいて、切刃強度を保ちつつスラスト荷重の低減を図るために、上記シンニング刃は軸方向すくい角が正角にあってその大きさが+5°〜+15°、具体的には+10°とされたドリルが提案されている。
As such a drill, in
また、特許文献2にも、同様に主切刃とシンニング刃を備えた切刃を有するドリルにおいて、工具寿命の向上を図りつつも切削抵抗の減少を図るため、シンニング刃は、そのシンニング刃とドリル本体の軸線とがなす角であるすくい角、すなわち軸方向すくい角が、ドリル本体内周の軸線側と外周の主切刃側とで変化するとともに、このシンニング刃の軸方向すくい角は、主切刃側のすくい角が軸線側のすくい角よりも大きい正の角度に設定されたものが提案されている。
Similarly, in
ところで、このようなドリルの切刃には一般的に外周側に向かうに従いドリル本体後端側に向かうように先端角が与えられている。このため、特許文献1、2に記載されたドリルのようにシンニング刃の軸方向すくい角が正角であっても、シンニング刃上の一点においてシンニング刃に直交する平面が上記一点を通り上記軸線を含む平面およびシンニング刃のすくい面と交わって得られるそれぞれの交線が挟む角度、すなわち真のすくい角(垂直すくい角)が正角になるとは限らない。
By the way, the cutting edge of such a drill is generally provided with a tip angle so as to go to the rear end side of the drill body as it goes to the outer peripheral side. For this reason, even if the axial rake angle of the thinning blade is a positive angle as in the drills described in
特に、特許文献2に記載されたドリルのように主切刃側のシンニング刃の軸方向すくい角が軸線側のシンニング刃の軸方向すくい角よりも大きい正の角度に設定されていると、主切刃側のシンニング刃上の一点においてシンニング刃に直交する平面は、相対的に軸方向すくい角が負角側に向けて大きくされた軸線側のシンニング刃のすくい面に向けて延びることになるため、この主切刃側のシンニング刃の真のすくい角は0°または負角となってしまうおそれがある。
In particular, when the axial rake angle of the thinning blade on the main cutting edge side is set to a positive angle larger than the axial rake angle of the thinning blade on the axial line side as in the drill described in
ここで、図12ないし図14は、本発明の出願人が先に特願2001−209585(特開2003−025125、特許第4120185号)において出願した発明の製品ドリルを示すものである。この製品ドリルのドリル本体1は切刃2の直径が13.0mmのものであり、図15に示すのは、図13に示すようにこの切刃2上の一点Pにおいて切刃2に直交する平面Qが、図14に示すように上記一点Pを通りドリル本体1の軸線Oを含む平面および切刃2のすくい面3と交わって得られるそれぞれの交線が挟む角度である真のすくい角θを、軸線Oから径方向外周側に向けて概ね直径φが1.0mmごと(半径で0.5mmごと)の切刃2上の各点Pについて測定したものである。
Here, FIG. 12 to FIG. 14 show the product drill of the invention filed in Japanese Patent Application No. 2001-209585 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-025125, Japanese Patent No. 4120185) by the applicant of the present invention. The
この図15において符号Aで示すのは切刃2のうちの主切刃2aの領域、符号Bで示すのは切刃2のうちのシンニング刃2bの領域であるが、このドリルにおいても図15に示すようにシンニング刃2bの領域Bでは切刃2の真のすくい角θが0°および負角となる部分が生じているのが分かる。このようなドリルでは、シンニング刃2bが被削材を押し潰すような加工となるため、切削抵抗が大きくなるとともに、押し潰されて圧縮されることにより硬化した被削材を切刃が切削することになるので、切刃に高い負荷が作用して切刃強度が不足していると欠損を招くおそれがあるが、例えばシンニング刃2bの領域Bにおいて真のすくい角θが0°の部分を正角となるように形成しても、主切刃2aの領域Aとの境界には真のすくい角θが負角となる部分が残されてしまう。
In FIG. 15, the reference symbol A indicates the region of the
その一方で、上述のように先端角が与えられることにより、切刃2のうち主切刃2aの領域Aにおいて生成された切屑は、すくい面3を擦過しつつドリル本体1の外周側から内周側へと巻き込まれるように流れ出る。従って、上述のように主切刃2aの領域Aとシンニング刃2bの領域Bとの境界に真のすくい角θが負角となる部分が残されていると、切屑はこの部分に乗り上げるように流れることになり、当該部分は強い負荷を受けることになる。このため、そのようなドリルによっても、特に加工硬化を起こしやすい耐熱合金等よりなる被削材に穴明け加工を行った場合には、上記境界の部分に切屑が強く摩擦した擦過痕が形成されてしまい、このような穴明け加工を継続すると、高負荷を受けた部分が早期に摩耗もしくは欠損してドリル寿命が費えてしまうおそれがある。
On the other hand, as the tip angle is given as described above, chips generated in the region A of the
本発明は、このような背景の下になされたもので、たとえ耐熱合金のような高硬度で高靱性、さらに高耐熱性を有する被削材に対しても、切削抵抗の低減を図るとともに早期の摩耗や欠損を防ぐことが可能な長寿命のドリルを提供することを目的としている。 The present invention has been made under such a background, and is intended to reduce cutting resistance and to reduce the cutting force even for a work material having high hardness, high toughness, and high heat resistance, such as a heat-resistant alloy. An object of the present invention is to provide a long-life drill capable of preventing wear and breakage.
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ドリル本体の先端逃げ面との交差稜線部に切刃が形成されたドリルであって、上記切刃は、該切刃の外周端から内周側に延びる主切刃と、上記切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面の内周部を上記軸線側に切り欠くように形成されたシンニング部のドリル回転方向を向くシンニング面と上記先端逃げ面との交差稜線部に形成されて上記主切刃の内周に連なるシンニング刃とを備え、これらシンニング刃および主切刃がなす上記切刃の真のすくい角は、該切刃の全長に亙って正角であるとともに、上記ドリル本体の内周から外周側に向かうに従い正角側に漸次大きくなることを特徴とする。 In order to solve the above problems and achieve such an object, according to the present invention, a chip discharge groove is formed on the outer periphery of the tip of the drill body rotated about the axis, and the drill rotation direction of the chip discharge groove is changed. A drill in which a cutting edge is formed at an intersecting ridge line portion between a facing wall surface and a tip flank of the drill body, the cutting edge including a main cutting edge extending from an outer peripheral end of the cutting edge to an inner peripheral side, The inner peripheral part of the wall surface facing the drill rotation direction of the chip discharge groove is formed at the intersecting ridge line part of the thinning surface facing the drill rotation direction of the thinning part formed so as to cut out on the axis side and the tip flank surface. A thinning blade connected to the inner periphery of the main cutting edge, and the true rake angle of the cutting edge formed by the thinning blade and the main cutting edge is a positive angle over the entire length of the cutting edge, and Positive as it goes from the inner circumference to the outer circumference of the drill body Characterized by comprising gradually increases on the side.
このように構成されたドリルにおいては、シンニング刃および主切刃がなす切刃のすくい角が、この切刃の全長に亙って正角であって、上述のように真のすくい角が0°となったり負角となったりする部分がないので、切刃の切れ味も全長に亙って鋭くして切削抵抗の低減を図ることができる。しかも、この切刃の真のすくい角は、ドリル本体の内周から外周側に向かうに従い正角側に漸次大きくなるように連続的に変化させられていて、切刃に沿って部分的に真のすくい角が正角の範囲内でも負角側に向けて大きくなった後に再び正角側に大きくなるような部分が形成されることもないので、このような部分に負荷が集中して摩耗もしくは欠損が生じるのも防ぐことができる。 In the drill configured as described above, the rake angle of the cutting blade formed by the thinning blade and the main cutting blade is a positive angle over the entire length of the cutting blade, and the true rake angle is 0 as described above. Since there is no part that becomes an angle or a negative angle, the cutting edge can be sharpened over the entire length to reduce cutting resistance. Moreover, the true rake angle of this cutting edge is continuously changed so as to gradually increase toward the positive angle side from the inner circumference to the outer circumference side of the drill body, and is partially true along the cutting edge. Even when the rake angle is within the positive angle range, there is no formation of a portion that increases toward the negative angle side after it increases toward the negative angle side. Or it can prevent that a defect | deletion arises.
さらに、切刃のうちのシンニング刃においては、真のすくい角は正角とされているため切れ味の向上を図ることによりスラスト荷重を低減しつつ、ドリル本体の内周側に向かうに従い主切刃に対しては負角側に向けて大きな真のすくい角となるようにされるので、切刃強度を確保して摩耗や欠損を確実に防止することができる。従って、上記構成のドリルによれば、たとえ耐熱合金のような被削材に対しても加工硬化を抑制して早期にドリル本体に摩耗や欠損が生じるのを防ぐことができ、長期に亙って安定した穴明け加工を行うことが可能となる。 Furthermore, in the thinning blade among the cutting blades, the true rake angle is a positive angle, so the main cutting edge is reduced toward the inner peripheral side of the drill body while reducing the thrust load by improving the sharpness. In contrast to this, since a large true rake angle is formed toward the negative angle side, it is possible to ensure the cutting edge strength and reliably prevent wear and chipping. Therefore, according to the drill having the above-described configuration, work hardening can be suppressed even for a work material such as a heat-resistant alloy, so that the drill body can be prevented from being worn or chipped at an early stage. And stable drilling can be performed.
ここで、上記シンニング部のドリル回転方向を向くシンニング面と、このシンニング面に対向してシンニング部のドリル回転方向後方側を向くシンニング壁面とが交差するシンニング部の底面は、これらシンニング面とシンニング壁面とが断面V字をなして角度をもって交差するようにされていてもよいが、そのような場合にはシンニング刃によって生成されてシンニング面を流れた切屑がシンニング壁面にそのまま衝突して押し付けられ、さらにシンニング壁面に沿って強く擦過されつつ切屑排出溝へと排出されるため、シンニング壁面に溶着痕が形成されたり、クレータ状の摩耗が発生してドリル本体に欠損を引き起こすおそれがある。 Here, the bottom surface of the thinning portion where the thinning surface of the thinning portion that faces the drill rotation direction and the thinning wall that faces the thinning surface and faces the back side of the thinning portion in the drill rotation direction intersects the thinning surface and the thinning surface. The wall surface may be crossed at an angle with a V-shaped cross section. In such a case, the chips generated by the thinning blade and flowing on the thinning surface collide with the thinning wall surface and are pressed. In addition, since it is discharged to the chip discharge groove while being rubbed strongly along the thinning wall surface, there is a possibility that a welding mark is formed on the thinning wall surface or crater-like wear occurs to cause the drill body to be damaged.
従って、このようなシンニング壁面の損傷を緩和するには、シンニング面とシンニング壁面とが交差するシンニング部の底面を凹曲面状に形成し、切屑がシンニング壁面に衝突して押し付けられたり、強く擦過させられたりするのを避けるのが望ましいが、上記ドリル本体に一対の切刃が上記軸線に関して対称に形成されていて、これらの切刃に連なる先端逃げ面同士の交差稜線部にはチゼルが形成されたドリルの場合には、こうしてシンニング部の底面を凹曲面状とすると、この底面と先端逃げ面との交差稜線部は凹曲線となるため、上述のようにシンニング面とシンニング壁面とが角度をもって交差している場合と比べてチゼルが長くなってしまう。チゼルは先端逃げ面同士の交差稜線部であって被削材を切削せずに押し潰すだけとなるので、チゼルが長くなると被削材の加工硬化を生じる部分も大きくなるとともにスラスト荷重も増大し、切削抵抗の低減を損なう結果となる。 Therefore, in order to mitigate such damage to the thinning wall surface, the bottom surface of the thinning part where the thinning surface intersects with the thinning wall surface is formed into a concave curved surface, and the chips collide against the thinning wall surface and are pressed against or strongly scratched. It is desirable to prevent the pair of cutting edges from being formed symmetrically with respect to the axis, and a chisel is formed at the intersecting ridge line portion between the tip flank faces connected to these cutting edges. In the case of a drill, if the bottom surface of the thinning part is formed in a concave curved surface in this way, the intersection ridge line part between the bottom surface and the tip flank surface becomes a concave curve, so the angle between the thinning surface and the thinning wall surface is as described above. The chisel will be longer than when crossing. The chisel is the intersection ridgeline between the flank surfaces of the tip, and only crushes the workpiece without cutting it.Thus, the longer the chisel, the larger the work hardening and the thrust load of the workpiece. As a result, the reduction in cutting resistance is impaired.
そこで、このような場合に、シンニング部の底面を凹曲面状としてシンニング壁面の損傷を緩和しつつもチゼルが長くなるのを避けるには、シンニング部の底面が先端逃げ面と交差して形成される凹曲線を、切刃とチゼルとの交点よりもシンニング部のドリル回転方向後方側を向く上記シンニング壁面側に位置させるのが望ましい。これにより、一対の切刃のシンニング部の底面と先端逃げ面とがなす凹曲線が、軸線方向先端視においてチゼルを挟んで互い違いの切刃側に入り込むように配設されるため、チゼルを短く抑えることができて確実に切削抵抗を低減することが可能となる。 Therefore, in such a case, in order to prevent the chisel from becoming long while reducing the damage of the thinning wall surface by making the bottom surface of the thinning portion concave, the bottom surface of the thinning portion is formed so as to intersect the tip flank. The concave curve is preferably positioned on the thinning wall side facing the rear side in the drill rotation direction of the thinning portion with respect to the intersection of the cutting edge and the chisel. As a result, the concave curve formed by the bottom surface of the thinning portion of the pair of cutting blades and the tip flank surface is arranged so as to enter the alternate cutting blade side across the chisel in the axial front end view. Thus, the cutting resistance can be surely reduced.
ところで、このように凹曲面状とされたシンニング部の底面が先端逃げ面と交差して形成される凹曲線を、切刃とチゼルとの交点よりもシンニング壁面側に位置させた場合に、この切刃とチゼルとの交点よりシンニング壁面側においても、シンニング部のシンニング壁面や底面の真のすくい角ともいうべき角度が正角のままであると、特にドリル本体先端中心部において肉厚が最も薄くなる、上記軸線方向先端側から見て上記シンニング面または上記底面と上記先端逃げ面との交差稜線部に内接する上記軸線を中心とした円の接点を通り、かつ上記軸線を含む断面において、一対の切刃のシンニング部のシンニング面または底面がドリル本体後端側に向かうに従い互いに接近して断面クサビ状の部分が形成されてしまい、ドリル本体先端中心部の強度が低下してしまうおそれがある。 By the way, when the concave curve formed by the bottom surface of the thinning portion having such a concave curved surface intersecting the tip flank surface is positioned closer to the thinning wall surface than the intersection of the cutting blade and the chisel, Even on the thinning wall side from the intersection of the cutting edge and chisel, if the angle that should be called the true rake angle of the thinning wall or bottom surface of the thinning part remains a regular angle, the wall thickness is the largest, especially at the center of the tip of the drill body. In a cross section including the axis, passing through a circular contact centered on the axis that is inscribed in the intersecting ridge line portion of the thinning surface or the bottom surface and the tip flank as viewed from the front end side in the axial direction. As the thinning surface or bottom surface of the thinning part of the pair of cutting blades approaches the rear end side of the drill body, they approach each other to form a wedge-shaped section in the cross section of the drill body. There is a possibility that the strength of decreases.
その一方で、シンニング刃の真のすくい角は、切刃の内周端となるチゼルとの交点に向けて正角でありながらも負角側に向けて漸次大きくなるので、このチゼルとの交点を越えてシンニング壁面側に向かう部分でも、シンニング面または底面の真のすくい角というべき角度を負角側に大きくして、上記軸線方向先端側から見て上記シンニング面または上記底面と上記先端逃げ面との交差稜線部に内接する上記軸線を中心とした円の接点を通り、かつ上記軸線を含む断面においては、このシンニング面または底面の上記接点における接線が、上記軸線に平行またはドリル本体後端側に向かうに従い上記軸線から離間するようにして、シンニング面または底面の真のすくい角というべき角度を0°または負角とすることにより、ドリル本体先端中心部の肉厚を確保して上述のような強度の低下を防止することが可能となる。 On the other hand, the true rake angle of the thinning blade is positive toward the intersection with the chisel that is the inner peripheral edge of the cutting blade, but gradually increases toward the negative angle, so the intersection with this chisel Even in the part that goes to the thinning wall side beyond the angle, the angle that should be called the true rake angle of the thinning surface or the bottom surface is increased to the negative angle side, and the thinning surface or the bottom surface and the tip clearance are viewed from the axial front end side. In a cross-section including the axis line that passes through the circle inscribed in the intersecting ridge line with the surface, the tangent line at the contact point of the thinning surface or bottom surface is parallel to the axis line or after the drill body. In the tip of the drill body, the true rake angle of the thinning surface or bottom surface is set to 0 ° or a negative angle so as to be separated from the axis line toward the end side. To secure the thickness of the part and it is possible to prevent a decrease in strength as described above.
以上説明したように、本発明によれば、切刃の全長に亙って真のすくい角が正角であるため、切れ味の向上を図って切削抵抗を低減することができ、被削材の加工硬化を抑制することができるとともに、部分的に負角側に大きくなった後に再び正角側に大きくなるような部分が形成されることもないので、このような部分への負荷の集中による摩耗や欠損を防止することができる。さらに、シンニング刃においては切れ味を維持しつつ、内周側に向けては真のすくい角が正角の範囲内で負角側に漸次大きくなって切刃強度が向上するので、耐熱合金のような被削材に対しても長期に亙って安定した穴明け加工を行うことが可能となる。 As described above, according to the present invention, since the true rake angle is a positive angle over the entire length of the cutting edge, the cutting resistance can be improved and the cutting resistance can be reduced. It is possible to suppress work hardening, and there is no formation of a portion that partially increases to the negative angle side and then increases again to the positive angle side, so the load is concentrated on such a portion. Abrasion and chipping can be prevented. In addition, while maintaining the sharpness of the thinning blade, the true rake angle gradually increases to the negative angle side within the positive angle range toward the inner periphery, so that the cutting edge strength is improved. This makes it possible to perform stable drilling for a long work material over a long period of time.
図1ないし図5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11は、超硬合金等の硬質材料によって軸線Oを中心とした外形略円柱状に形成されて、図示されない後端部は円柱状のままのシャンク部とされるとともに、図1および図2に示す先端部は切刃部12とされ、シャンク部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に回転されつつ軸線O方向先端側に送り出されることにより、切刃部12によって被削材に穴明け加工を行う。
1 to 5 show an embodiment of the present invention. In the present embodiment, the drill
切刃部12の外周には、切刃部12の先端面である先端逃げ面13に開口して後端側に向かうに従い軸線O回りにドリル回転方向Tの後方側に捩れる切屑排出溝14が形成されており、この切屑排出溝14のドリル回転方向Tを向く壁面と先端逃げ面13との交差稜線部に切刃15が形成されている。ここで、本実施形態のドリルは、切刃部12に各一対の先端逃げ面13、切屑排出溝14、および切刃15が軸線Oに関して180°回転対称形状に形成された2枚刃のツイストドリルとされている。
On the outer periphery of the
先端逃げ面13は、切刃15からドリル回転方向Tの後方側に向かうに従いドリル本体11の後端側に向かうように傾斜させられて、切刃15に逃げ角が与えられるとともに、ドリル本体11先端中心部から外周側に向けてもドリル本体11の後端側に向かうように傾斜させられて、切刃15に先端角が与えられるようにされている。ここで、本実施形態の先端逃げ面13は、切刃15に連なる逃げ角の小さな第1先端逃げ面13aと、この第1先端逃げ面13aのドリル回転方向T後方側に連なる逃げ角の大きな第2先端逃げ面13bとから形成されている。本実施形態では、第1、第2先端逃げ面13a、13bの交差稜線は、軸線O方向先端視において該軸線Oを通るようにされている。
The
一方、切屑排出溝14のドリル回転方向Tを向く壁面の先端内周部には、この内周部をさらにドリル本体11内周の上記軸線O側に切り欠くようにしてシンニング部16が形成されている。このシンニング部16は、本実施形態では、切屑排出溝14のドリル回転方向Tを向く上記壁面の内周側に連なって同様にドリル回転方向Tを向き、内周側に向かうに従い軸線O側に向かうシンニング面16aと、切屑排出溝14のドリル回転方向T後方側を向く壁面の先端部に連なって同様にドリル回転方向T後方側を向くシンニング壁面16bと、これらシンニング面16aとシンニング壁面16bとが交差する部分に形成された底面16cとを備えている。
On the other hand, a thinning
さらに、切屑排出溝14のドリル回転方向Tを向く上記壁面のうちシンニング部16が形成された以外の外周側部分と先端逃げ面13の第1先端逃げ面13aとの交差稜線部には、上記切刃15のうち外周側の主切刃15aが形成されており、またシンニング部16のシンニング面16aと先端逃げ面13の第1先端逃げ面13aとの交差稜線部には、切刃15のうち主切刃15aの内周側に連なり軸線O側に向かうシンニング刃15bが形成されている。軸線O方向先端視において主切刃15aは直線状をなして内周側に延び、シンニング刃15bはこの主切刃15aに接する凸曲線状をなして内周側に向かうに従い軸線O側に向かうように延びている。
Further, in the cross ridge line portion between the outer peripheral side portion of the wall surface facing the drill rotation direction T of the
また、一対の切刃15に連なる先端逃げ面13同士の交差稜線部には、チゼル17が形成される。上述のように先端逃げ面13の第1、第2先端逃げ面13a、13bの交差稜線が軸線O方向先端視において該軸線Oを通るようにされた本実施形態では、一対の先端逃げ面13同士で互いに、一方の切刃15に連なる先端逃げ面13の第1先端逃げ面13aは、チゼル17を介して他方の切刃15に連なる先端逃げ面13の第2先端逃げ面13bに交差させられる。従って、切刃15のチゼル17との交点15cは、該切刃15の内周端すなわちシンニング刃15bの内周端とされる。
In addition, a
ここで、シンニング部16の上記底面16cは、本実施形態では凹円筒面等の凹曲面状に形成されていて、上記シンニング面16aとシンニング壁面16bとに滑らかに接するようにされている。さらに、この凹曲面状の底面16cが先端逃げ面13と交差して形成される凹曲線は、図3に示すように切刃15の内周端である切刃15とチゼル17との交点15cよりも上記シンニング壁面16b側に位置するようにされている。
Here, the
また、軸線O方向先端視において上述のように凸曲線状をなすシンニング刃15bは、上記交点15cにおいて底面16cと先端逃げ面13とが交差した凹曲線に直接、あるいは短い接線を介して接するようにされている。一方、シンニング壁面16bとそのドリル回転方向T側に隣接する先端逃げ面13の第2先端逃げ面13bとの交差稜線は、底面16cと先端逃げ面13との凹曲線に接して直線状に外周側に延び、ドリル本体11先端の外周面に達するようにされている。すなわち、シンニング部16は、シンニング壁面16bが切刃部12のヒールの先端までを切り欠くように形成されている。
Further, the thinning
そして、上記切刃15がなす真のすくい角は、主切刃15aはもとより、シンニング刃15bにかけての切刃15の全長に亙って正角とされるとともに、切刃15の内周端である上記交点15cからシンニング刃15bを経て外周側の主切刃15aに向かうに従い、正角側に漸次大きくなるようにされている。すなわち、切刃15上の一点において切刃15に直交する平面が上記一点を通りドリル本体11の軸線Oを含む平面および切刃15のすくい面(主切刃15aにおいては切屑排出溝14のドリル回転方向Tを向く壁面。シンニング刃15bにおいてはシンニング面16a)と交わって得られるそれぞれの交線が挟む角度である真のすくい角が、切刃15の全長に亙って正角であるとともに、ドリル本体11の内周から外周側に向かうに従い正角側に漸次大きくなるようにされている。
The true rake angle formed by the
ここで、図6に示すのは、図12ないし図14に示した従来のドリルと同じく切刃15の直径が13.0mmの本実施形態のドリルにおいて、図15に示したのと同様に、切刃15の真のすくい角を、軸線Oから径方向外周側に向けて直径φで概ね1.0mmごと(半径で0.5mmごと)の切刃15上の各点Pについて測定したものである。また、この図6において符号Aで示すのは切刃15のうちの主切刃15aの領域、符号Bで示すのは切刃15のうちのシンニング刃15bの領域であり、軸線Oから直径φ1.0mmの位置は切刃15の内周端であるチゼル17との交点15cの位置と略一致している。
Here, as shown in FIG. 6, in the drill of this embodiment in which the diameter of the
この図6に示されるように、本実施形態では切刃15の真のすくい角は、切刃15の内周端であるチゼル17との交点15cの位置において+5°以上の正角とされて、シンニング刃15bの領域Bでは比較的小さな増加率で外周側に向かうに従い正角側に大きくなって、主切刃15aの領域Aとの境界付近において+10°程度とされている。さらに、主切刃15aの領域Aでは、切刃15の真のすくい角はシンニング刃15bの領域Bよりも概ね大きな増加率で外周側に向かうに従い正角側に大きくなって切刃15の外周端に達し、この外周端では+20°〜+25°の間程度の大きさとされている。
As shown in FIG. 6, in this embodiment, the true rake angle of the
一方、切刃15の真のすくい角は、逆にドリル本体11の内周側に向かうに従っては、正角の範囲内で負角側に向けて漸次大きくなるようにされることになり、この傾向は、本実施形態では切刃15の内周端であるチゼル17との交点15cを越えて内周側に向けてもそのままとされている。すなわち、交点15cよりも内周側におけるシンニング面16aまたは底面16cと先端逃げ面13との交差稜線部上の一点において該交差稜線部に直交する平面が上記一点を通りドリル本体11の軸線Oを含む平面およびシンニング面16aまたは底面16cと交わって得られるそれぞれの交線が挟む角度、いわば交点15cより内周側におけるシンニング面16aまたは底面16cと先端逃げ面13との交差稜線部の真のすくい角というべき角度は、交点15cから内周側に向かうに従っても負角側に向けて漸次大きくなっている。
On the other hand, the true rake angle of the
そして、この角度は、上記一点が交点15cから内周側に向けて、図3に示すように軸線O方向先端側から見て上記シンニング面16aまたは底面16cと先端逃げ面13との交差稜線部に内接する軸線Oを中心とした円Cの接点Sに達するまでの間で0°となるようにされている。従って、本実施形態では、一対の切刃15のシンニング部16における上記円Cの各接点Sを通り、かつ軸線Oを含む断面においては、図5に示すようにシンニング面16aまたは底面16cの上記接点Sにおける接線Lが、軸線Oに平行、またはドリル本体11後端側に向かうに従い軸線Oから離間するように延びることになる。なお、本実施形態では接点Sは、シンニング部16のうち凹曲面状の底面16cと先端逃げ面13とがなす凹曲線と円Cとの接点とされている。
Then, this angle is such that the one point is directed from the
このように構成されたドリルにおいては、主切刃15aおよびシンニング刃15bよりなる切刃15の真のすくい角、すなわち切刃15上の一点において切刃15に直交する平面が上記一点を通りドリル本体11の軸線Oを含む平面および切刃15のすくい面となる切屑排出溝14のドリル回転方向Tを向く壁面およびシンニング面16a交わって得られるそれぞれの交線が挟む角度が、切刃15の全長に亙って正角とされていて、真のすくい角が0°や負角となることがない。このため、切刃15の切れ味も、主切刃15aからシンニング刃15bの切刃15の全長に亙って鋭くすることができ、切削抵抗の低減を図るとともに被削材の加工硬化を抑制することができる。
In the drill constructed in this way, the true rake angle of the
さらに、特にこの切刃15の真のすくい角は、該切刃15の内周端となるチゼル17との交点15cからドリル本体11内周側のシンニング刃15bを経て外周側の主切刃15aに向かうに従い正角側に漸次大きくなるようにされて連続的に増加しており、真のすくい角が正角であっても部分的に切刃15に沿って一旦負角側に大きくなった後に再び正角側に大きくなるような部分が生じることがない。このため、そのような部分に穴明け加工時の切削負荷が集中して切刃15に摩耗や欠損が生じることも防ぐことができる。
Further, in particular, the true rake angle of the
また、切刃15のうち主切刃15aの内周側に連なるシンニング刃15bにおいては、真のすくい角は正角でありながらも内周側に向けては負角側に向けて大きくなるので、切れ味を鋭くしてスラスト加重の低減を図りつつ、切刃強度を確保して摩耗や欠損を確実に防止することができる。このため、上記構成のドリルによれば、耐熱合金のような高硬度で高靱性かつ高耐熱性を有する加工硬化を生じ易い被削材に対しても、摩耗や欠損によって早期にドリル寿命が費えてしまうのを防いで、長期的に安定した穴明け加工を行うことが可能となる。
Further, in the thinning
ところで、上記実施形態では、シンニング部16のシンニング面16aとシンニング壁面16bとが交差する底面16cが凹曲面状に形成されているが、切刃15の真のすくい角が正角であってドリル本体11の外周側に向かうに従い漸次大きくなるようにされていれば、例えば図7に示すこの実施形態の第1の変形例のように、シンニング部16の底面は、シンニング面16aとシンニング壁面16bとが角度をもって交差するように形成された断面V字状とされていてもよい。なお、この第1の変形例を初め、後述する第2および第3の変形例においても、上記実施形態と共通する部分には同一の符号を配して説明を省略する。
By the way, in the said embodiment, although the
しかるに、このような第1の変形例においても、切刃15の真のすくい角が正角で外周側に向かうに従い漸増することにより、切刃15の切れ味を鋭利にするとともに切刃15自体の摩耗や欠損を防止することはできるが、その一方で、シンニング刃15bによって生成された切屑はシンニング面16a上を流れ出てそのままシンニング壁面16bに衝突し、さらにシンニング壁面16bに強く押し付けられて擦過しつつ切屑排出溝14に排出されることになる。このため、シンニング壁面16bに溶着やクレータ摩耗が生じてドリル本体11先端部が損傷するおそれがある。
However, also in the first modified example, the true rake angle of the
これに対して、上記実施形態では、上述のようにシンニング部16の底面16cがシンニング面16aとシンニング壁面16bとに接する凹曲面状に形成されているので、シンニング面16a上を流れ出た切屑は、この底面16cがなす凹曲面に沿って滑らかにカールされつつ切屑排出溝14に排出され、シンニング壁面16bに衝突して強く押し付けられることがない。従って、このシンニング壁面16bの溶着やクレータ摩耗によってドリル本体11先端部に損傷が生じるのを防ぐことができ、ドリル寿命の一層の延長を図ることが可能となる。
On the other hand, in the above embodiment, since the
ただし、こうしてシンニング部16の底面16cを凹曲面状に形成した場合でも、例えば図8に示す第2の変形例のように、第1の変形例の断面V字状に交差したシンニング面16aとシンニング壁面16bとを単に凹曲面状の底面16cによって連続させただけであると、底面16cと先端逃げ面13とが交差してなす凹曲線は軸線Oから離れて形成されることになって、一対の切刃15に連なる先端逃げ面13同士の交差稜線部に形成されるチゼル17は、この凹曲線上で切刃15と交点15cにおいて交差することになる。従って、そのような第2の変形例では、被削材を押し潰すように加工するチゼル17が長くなってスラスト荷重が増大してしまい、真のすくい角を正角としたことによる効果が相殺されてしまうおそれがある。
However, even when the
これに対しても、上記実施形態では、シンニング部16の底面16cが先端逃げ面13と交差して形成される凹曲線が、切刃15とチゼル17との交点15cよりもシンニング部16のドリル回転方向T後方側を向くシンニング壁面16b側に位置させられており、これにより、一対の切刃15のシンニング部16の底面16cと先端逃げ面13とがなす上記凹曲線は、軸線方向O先端視においてチゼル17を挟んで互い違いの切刃15側に入り込むように配設されることになるため、チゼル17が徒に長くなるのを避けることができる。
In contrast to this, in the above-described embodiment, the concave curve formed by the
すなわち、上記実施形態においては、図7および図8に示した第1、第2の変形例に対して、図3に示したように軸線O方向先端視において一対のシンニング部16のシンニング壁面16b同士が軸線Oおよびチゼル17を間にして互いに大きな間隔をあけるように配置されており、従って一対の切刃15(シンニング刃15b)の内周端となるチゼル17との交点15cをより軸線Oに近接させても、この交点15cから、シンニング部16の底面16cと先端逃げ面13とがなす凹曲線を、一旦軸線O側に近づいた後に外周側に切り上がってシンニング壁面16bと先端逃げ面13との交差稜線部に接するように形成することができる。このため、第2の変形例のように底面16cと先端逃げ面13とがなす凹曲線からチゼル17が延びている場合に比べ、チゼル17を短く抑えることができ、スラスト荷重を抑制して確実に切削抵抗を低減することが可能となる。
That is, in the above-described embodiment, as compared with the first and second modifications shown in FIGS. 7 and 8, the thinning wall surfaces 16b of the pair of thinning
ところで、上記構成のドリルでは、上述のようにシンニング刃15bも含め、切刃15の全長に亙って真のすくい角が正角とされており、従って切刃15の内周端となるチゼル17との交点15cにおいても真のすくい角は正角である。ただし、切刃15の真のすくい角は、ドリル本体11の外周側に向けて正角側に漸次大きくされており、逆に内周側に向けては正角の範囲で負角側に向けて漸次大きくされて、これはチゼル17との交点15cを越えて内周側に向けて延びる部分でも同様であるが、交点15cを越えた直ぐ内周側の部分では、シンニング部16のシンニング面16aまたは底面16cと先端逃げ面13との交差稜線部上の一点において該交差稜線部に直交する平面が上記一点を通り軸線Oを含む平面およびシンニング面16aまたは底面16cと交わって得られるそれぞれの交線が挟む角度、すなわちこれらシンニング面16aまたは底面16cと先端逃げ面13との交差稜線部における真のすくい角というべき角度は、正角のままである。
By the way, in the drill having the above configuration, the true rake angle is a positive angle over the entire length of the
しかしながら、ドリル本体11の先端部において、切屑排出溝14のドリル回転方向Tを向く壁面の内周部を切り欠くように形成された一対のシンニング部16間の肉厚が最も薄くなる、軸線O方向先端視においてシンニング面16aまたは底面16cと先端逃げ面13との交差稜線部に内接する軸線Oを中心とした円Cの接点Sを通り、かつ軸線Oを含む断面においても、これらシンニング面16aまたは底面16cと先端逃げ面13との交差稜線部における真のすくい角というべき角度が正角のままであると、図9ないし図11に示す第3の変形例のように、特に図11に示す通り上記断面において一対のシンニング部16のシンニング面16a(または底面16c)同士が軸線O方向後端側に向かうに従い接近することとなって、断面が後端側に先細りとなるクサビ状となってしまい、ドリル本体11先端中心部における強度が低下して損傷を生じ易くなってしまう。
However, the axis O between the pair of thinning
これに対しても、上記実施形態においては、上述のようにシンニング面16aまたは底面16cと先端逃げ面13との交差稜線部における真のすくい角というべき角度も内周側に向かうに従い負角側に向けて大きくなるのに鑑みて、上記断面においては、この真のすくい角とも行くべき角度が0°または負角となるように、同断面におけるシンニング面16aまたは底面16cの上記接点Sにおける接線Lが軸線Oに平行またはドリル本体11後端側に向かうに従い軸線Oから離間するように形成されている。このため、ドリル本体11先端中心部の肉厚が最薄となる部分の強度を確保して、スラスト荷重によっても欠損等を生じることのないドリルを提供することが可能となる。
In contrast, in the above embodiment, as described above, the angle that should be the true rake angle at the intersecting ridge line portion between the thinning
11 ドリル本体
12 切刃部
13 先端逃げ面
14 切屑排出溝
15 切刃
15a 主切刃
15b シンニング刃
15c 切刃15とチゼル17との交点
16 シンニング部
16a シンニング面
16b シンニング壁面
16c 底面
17 チゼル
O ドリル本体11の軸線
T ドリル回転方向
C 軸線O方向先端視において軸線Oを中心としてシンニング面16aまたは底面16cに内接する円
S 円Cとシンニング面16aまたは底面16cとの接点
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