JP2016002617A

JP2016002617A - ドリル

Info

Publication number: JP2016002617A
Application number: JP2014124053A
Authority: JP
Inventors: 和昌栗塚; Kazumasa Kuritsuka
Original assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Current assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Priority date: 2014-06-17
Filing date: 2014-06-17
Publication date: 2016-01-12
Anticipated expiration: 2034-06-17
Also published as: CN105473262A; WO2015194408A1; CN105473262B; JP6288585B2; DE112015002883T5

Abstract

【課題】刃先に強化処理（鈍化処理）を施したドリルを改善の対象にしてそのドリルの刃先の強度を維持しながら切削負荷を低減させることを課題としている。
【解決手段】回転中心にシンニング部を有し、さらに、切れ刃に、シンニング部切れ刃の外端に連なる凹円弧切れ刃部が含まれ、その切れ刃の全域に刃先強化用のホーニング面又はネガランドが形成されたドリルの前記ホーニング面又はネガランドを、軸直角視でのドリル軸方向幅が回転中心からシンニング部切れ刃の外端に向かって次第に増加し、シンニング部切れ刃の外端から前記凹円弧切れ刃部の中間点に行くにつれて次第に減少し、前記中間点から切れ刃の外端に向かって再度次第に増加する面にした。
【選択図】図２

Description

この発明は、刃先に強化処理を施したドリル、詳しくは、刃先の強度を維持して切削負荷を低減させたドリルに関する。

ドリルの刃先の強化は、通常、刃先を鈍化させる方法でなされる。その刃先の鈍化は、例えば、下記特許文献１、２が示しているよう方法でなされている。

特許文献１のドリルは、すくい面に刃先を鈍らせるネガランドを形成し、シンニング部切れ刃に付したネガランドのドリル正面視での幅を主切れ刃に付したネガランドの幅よりも大きくしている。

また、特許文献２のドリルは、刃先部に刃先を丸めるホーニング処理を施したものであって、シンニング部切れ刃のホーニング幅をシンニング部切れ刃の全長に亘って一定にするとともに、シンニング部切れ刃の径方向外端に連なる外周部切れ刃の外端におけるホーニング幅をシンニング部切れ刃のホーニング幅の１．５倍以上に広げている。

特開２００９−１８３６０号公報特開２００４−２６８２３０号公報

従来の刃先強化処理は、ネガランドやホーニングの幅をシンニング部切れ刃については一定させ、外周部切れ刃においてはその幅を一定させるか、もしくは、回転中心側から外周側に向かって大きくする形態が採られているが、このような強化処理では、切れ刃の負荷のかかり難い部位の鈍化が必要以上になされ、それが原因で切削負荷が大きくなる。

切削負荷の増加は、加工の安定性を低下させ、ドリルの寿命にも悪影響を及ぼす。

そこで、この発明は、刃先に強化処理（鈍化処理）を施したドリルを改善の対象にして
そのドリルの刃先の強度を維持しながら切削負荷を低減させ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、回転中心にシンニング部を有し、さらに、切れ刃に、シンニング部切れ刃の外端に連なる凹円弧切れ刃部が含まれ、その切れ刃の全域に刃先強化用のホーニング面（ホーニング処理によって丸みのついた面）又はネガランドが形成されたドリルの前記ホーニング面又はネガランドを以下の如く構成した。

即ち、それらの面を、軸直角視でのドリル軸方向幅が回転中心からシンニング部切れ刃の外端に向かって次第に増加し、シンニング部切れ刃の外端から前記凹円弧切れ刃部の中間点に行くにつれて次第に減少し、前記中間点から切れ刃の外端に向かって再度次第に増加する面にした。

この発明のドリルは、刃先強化用のホーニング面やネガランドが上記の通りに構成されており、従来の刃先強化処理を施したドリルに比べて切削負荷が低減される。

この発明のドリルの一例を示す側面図である。図１のドリルの側面の一部を拡大して示す図である。図１のドリルの正面を拡大して示す図である。図３のＸ−Ｘ線に沿った位置の拡大断面図である。この発明のドリルの刃先処理の他の例を示す拡大断面図である。性能評価試験における軸方向負荷の測定値を比較した図である。

以下、この発明のドリルの実施の形態を添付図面の図１〜図５に基づいて説明する。図示のドリル１は、本体部２の外周にねじれ溝３を有するツイストドリルである。

ねじれ溝３の先端の溝面はすくい面４となっており、そのすくい面４と先端の逃げ面５が交差した位置の稜線及び本体部２の先端中心に形成されたシンニング部７の溝面と逃げ面５が交差した位置の稜線によって切れ刃６が形成されている。

８はマージン、９は本体部２の後方に連なるシャンクである。

切れ刃６は、図３に示すように、シンニング部に沿ったシンニング部切れ刃６ａと、そのシンニング部切れ刃６ａの径方向外端に連なった外周部切れ刃６ｂとからなる。

図示の外周部切れ刃６ｂは、シンニング部切れ刃６ａの外端に連なった凹円弧切れ刃部６ｂ_−１と、その凹円弧切れ刃部６ｂ_−１の外端から最外周に至る凸円弧切れ刃部６ｂ_−２を組み合わせたものになっている。

なお、ここでは、ドリルの回転方向を基準にして回転方向と反対向きに凹んだものを凹円弧切れ刃部、回転方向に凸となるように膨らんだものを凸円弧切れ刃部と称している。

切れ刃６には、全域に刃先強化の処理が施されている。例示のドリルの刃先強化は、ホーニング処理で刃先を丸めたものになっている。図２、図３の１０が刃先の強化処理によって形成されたホーニング面である。

そのホーニング面１０は、軸直角視（図２）でのドリル軸方向幅ｗが回転中心からシンニング部切れ刃６ａの外端に向かって次第に増加している。

そしてさらに、シンニング部切れ刃６ａの外端から凹円弧切れ刃部６ｂ_−１の最大に凹んだ中間点Ｍｐに行くにつれて次第に減少し、前記中間点Ｍｐから切れ刃６の外端（凸円弧切れ刃部６ｂ_−２の径方向外端）に向かって再度次第に増加する面となっている。

そのホーニング面１０の軸直角視でのドリル軸方向幅ｗは、０．０２ｍｍ〜０．０６ｍｍが適当である。最小部の幅を０．０２ｍｍ以上とすることで、不足の無い刃先の強化効果を得ることができる。

また、その幅を０．０６ｍｍ以下とすることで、切削負荷低減の効果を犠牲にせずに済む。

凹円弧切れ刃部６ｂ_−１は、曲率半径が適切に設定されていると、例えば、０．５Ｄ（Ｄはドリル径）以上に設定されていると、凹円弧切れ刃部６ｂ_−１の中間点Ｍｐに加わる負荷の集中が起こり難く、中間点Ｍｐに加わる負荷がシンニング部切れ刃６ａの外端に加わる負荷よりも小さくなる。

そのために、凹円弧切れ刃部６ｂ_−１の中間点Ｍｐ付近の強化の度合い（これはホーニング面１０の軸直角視でのドリル軸方向幅ｗによって決まる）は、シンニング部切れ刃６ａの外端部の強化度合いよりも小さくて済み、負荷のかかり難い領域の必要以上の鈍化を抑えて切削負荷を低減することが可能になる。

なお、前記ホーニング面１０は、図５に示すようなネガランド１１に置き換えることができる。すくい面に研磨や研削などでネガランド１１を設ける構造でも刃先を強化することができる。

この形態も、ネガランドの軸直角視でのドリル軸方向幅ｗを回転中心からシンニング部切れ刃の外端に向かって次第に増加させ、次いで、シンニング部切れ刃の外端から凹円弧切れ刃部の中間点に向かって次第に減少させ、前記中間点から切れ刃の外端に向かって再度次第に増加させることで、切れ刃の負荷のかかり難い部位の鈍化が必要以上になされることを抑えて切削負荷を低減することができる。

なお、例示のドリルの外周部切れ刃６ｂは、外端側が凸円弧形状になっているが、その外周部切れ刃６ｂは、シンニング部切れ刃６ａの外端に連なる内端からドリルの外周に至る外端までの全域が、前記特許文献２の図２に示されているような凹円弧形状をなす刃に構成されていてもよい。

図１に示す刃形を備える２枚刃の直径Ｄ＝φ８ｍｍの超硬ツイストドリル（試料１）を試作した。その試料１は、切れ刃の全域に刃先強化用のホーニング面を形成した。

そのホーニング面は、軸直角視での軸方向幅をシンニング部切れ刃の内端から外端に向かって緩やかに増加させ、次いで、シンニング部切れ刃の外端から凹円弧切れ刃部の中間点に向かって緩やかに減少させ、さらに、凹円弧切れ刃部の中間点から切れ刃の最外端に
向かって緩やかに増加させた。

そのホーニング面のシンニング部切れ刃の内端部における軸直角視での幅は０．０２ｍｍ、シンニング部切れ刃の外端部での幅は０．０５ｍｍ、凹円弧切れ刃部の中間点での幅は０．０２ｍｍ、切れ刃の最外端部での幅は０．０６ｍｍである。

比較のために、同一径、同一刃形の超硬ツイストドリル（試料２、試料３）も試作した。試料２は、ホーニング面の軸直角視での幅を切れ刃の全域において一律の０．０６ｍｍにした。

また、試料３は、ホーニング面の回転中心での幅を０．０２ｍｍ、切れ刃最外端での幅を０．０６ｍｍとし、その幅を回転中心から切れ刃の最外端にかけて次第に増加させた。

かかる試料１〜試料３を用いて、下記の条件で各２穴の穴明けを実施し、その際の切削負荷を測定した。

−切削条件−
被削材：ＳＵＳ３０４
切削速度（周速）Ｖｃ＝６０ｍ／ｍｉｎ
送り量ｆ＝０．１５ｍｍ／ｒｅｖ

切削負荷の測定は、測定具（日本キスラー社製の切削動力計）の上に被削材を載せて上方から被削材を切り込ませ、測定具に加わる軸方向の荷重を測る方法で行った。

その結果を図６に示す。この図６からわかるように、試料１は試料２に比べて切削負荷が３００Ｋｇｆ・ｃｍ程度減少している。
負荷の振れ幅も、試料２は３００Ｋｇｆ・ｃｍ程度であるのに対し、試料１は２００Ｋｇｆ・ｃｍ弱と小さくなっている。

また、試料３は、喰いつきの初期の負荷ピーク値が１５００Ｋｇｆ・ｃｍ程度まで高まっているのに対し、試料１は喰いつきの初期から加工終了までの負荷の上限値が１２００Ｋｇｆ・ｃｍ程度で安定しており、加工中の負荷の振れ幅も試料３より小さくなっている。

この評価試験の結果から、刃先強化を目的として設けるホーニング面やネガランドの軸直角視での幅を切れ刃の位置に応じて変化させることの有効性が伺える。

１ドリル
２本体部
３ねじれ溝
４すくい面
５逃げ面
６切れ刃
６ａシンニング部切れ刃
６ｂ外周部切れ刃
６ｂ_−１凹円弧切れ刃部
６ｂ_−２凸円弧切れ刃部
７シンニング部
８マージン
９シャンク
１０ホーニング面
１１ネガランド

Claims

回転中心にシンニング部を有し、さらに、切れ刃に、シンニング部切れ刃の外端に連なる凹円弧切れ刃部が含まれ、その切れ刃の全域に刃先強化用のホーニング面又はネガランドが形成されたドリルであって、
前記ホーニング面又はネガランドの軸直角視でのドリル軸方向幅が回転中心からシンニング部切れ刃の外端に向かって次第に増加し、シンニング部切れ刃の外端から前記凹円弧切れ刃部の中間点に行くにつれて次第に減少し、前記中間点から切れ刃の外端に向かって再度次第に増加しているドリル。
前記ホーニング面又はネガランドの軸直角視でのドリル軸方向幅が０．０２ｍｍ〜０．０６ｍｍである請求項１に記載のドリル。
前記凹円弧切れ刃部の曲率半径がドリル径の０．５倍以上に設定された請求項１又は請求項２に記載のドリル。