JP2017052051A - ドリル - Google Patents

Abstract

【課題】被削材の加工面に斜めに加工穴を形成する場合でも、加工穴の位置ずれを十分に抑制する。
【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の先端逃げ面３から後端側に延びる切屑排出溝４が形成され、この切屑排出溝４のドリル回転方向Ｔを向く壁面と先端逃げ面３との交差稜線に切刃５が形成されており、ドリル本体１の先端部の外周面には、切屑排出溝４のドリル回転方向Ｔとは反対側にマージン７が形成されるとともに、このマージン７のさらにドリル回転方向Ｔとは反対側にはマージン７よりも外径の小さな二番取り面８が形成され、この二番取り面８には、マージン７に達することのない凹溝１０がドリル本体１の周方向に沿って延びるように形成されている。
【選択図】図２

Description

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形成された切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面とドリル本体の先端逃げ面との交差稜線に切刃が形成されたドリルに関するものである。

このようなドリルとして、例えば特許文献１には、ドリル本体の捩れた少なくとも２条の切屑排出溝の間のランドに、軸線に対する傾斜角が切屑排出溝の捩れ角よりも大きく、９０°よりも小さい少なくとも２つのラウンドベベルが間隔をあけて形成されたものが提案されている。このようなドリルでは、上記ラウンドベベルの良好な潤滑や摩耗の抑制、ガイド性や同軸性の向上を図ることができるとされている。

国際公開第２０１４／０９５３９５号

ところで、このようなドリルによって被削材の加工面に斜めに加工穴を形成する場合、例えば被削材の傾斜した平面に斜交するように鉛直方向にドリル本体を送り出して穴明け加工を行う場合には、特にドリル本体の切刃が被削材に食い付き始めたときにドリル本体の外周面に周方向において被削材と接触する部分と接触しない部分とが生じる。そして、これにより、接触した部分に作用する摩擦抵抗によって接触しない部分の側にドリル本体が撓んでドリル本体先端の回転中心の位置が不安定となり、加工穴の位置ずれを生じて加工穴精度が損なわれるおそれがある。

ここで、特許文献１に記載されたドリルでは、上記少なくとも２つのラウンドベベルが間隔をあけているので、この間隔部分に凹溝が形成されることになって、ドリル本体の外周面（ランドの外周面）と被削材との接触面積が低減し、これにより外周面が被削材に接触した部分に作用する抵抗も軽減されるが、ラウンドベベルは上述のような傾斜角を有しているため、特にドリル本体の１回転当たりの送りが比較的小さい場合には、少なくとも２つのラウンドベベルのいずれもが被削材と接触することになって摩擦抵抗を確実に軽減することはできなくなり、やはり加工穴の位置ずれを十分に抑制することはできない。

また、この特許文献１に記載されたドリルでは、上記ラウンドベベルがランドの外周面の全周に亙って形成されていて、切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面に達している。このため、少なくとも２つのラウンドベベルの間隔部分に形成される上記凹溝も、この切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面に開口することになるので、切屑の噛み込みを生じたり、加工穴の内周面を傷つけたりして加工穴の品位を損ねたり、あるいは凹溝からドリル本体が折損したりするおそれがある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、被削材の加工面に斜めに加工穴を形成する場合でも加工穴の位置ずれを十分に抑制することができるとともに、加工穴品位の劣化やドリル本体の折損を防ぐことが可能な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逃げ面から後端側に延び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と上記先端逃げ面との交差稜線に切刃が形成されており、上記ドリル本体の先端部の外周面には、上記切屑排出溝のドリル回転方向とは反対側にマージンが形成されるとともに、このマージンのさらにドリル回転方向とは反対側には上記マージンよりも外径の小さな二番取り面が形成され、この二番取り面には、上記マージンに達することのない凹溝が上記ドリル本体の周方向に沿って延びるように形成されていることを特徴とする。

このように構成されたドリルでは、ドリル本体の先端部の外周面において切屑排出溝のドリル回転方向とは反対側にマージンが形成されるとともに、このマージンのさらにドリル回転方向とは反対側にはマージンよりも外径の小さな二番取り面が形成されており、すなわち二番取り面は被削材に形成される加工穴に対してドリル本体の内周側に位置しているので、ドリル本体の外周面と被削材との接触面積を小さくすることができる。

そして、被削材の加工面に斜めに加工穴を形成するときに、上述のようなドリル本体の撓みによってこの二番取り面も被削材と接触するような場合でも、二番取り面には凹溝が周方向に沿って延びるように形成されているので、二番取り面と被削材との接触面積を小さくしてドリル本体に作用する摩擦抵抗を確実に軽減することができる。従って、上記構成のドリルによれば、このような抵抗による加工穴の位置ずれを十分に抑制して加工穴精度の向上を図ることができる。さらに、凹溝はドリル本体の周方向に延びているので、ドリル本体の１回転当たりの送りが比較的小さい場合でも摩擦抵抗の軽減を図ることができる。

しかも、この凹溝は、マージンには達することがないので、切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面に開口することもなく、切屑の噛み込みを生じたり、加工穴の内周面を傷つけたりして加工穴の品位を損ねるようなこともない。さらに、こうして凹溝が達することのないマージンによりドリル本体の強度を確保することができるので、凹溝からドリル本体に折損が生じるおそれもない。

なお、上記凹溝は、上記二番取り面のドリル回転方向とは反対側に連なる上記切屑排出溝には開口していてもよく、これにより、ドリル本体の周方向において凹溝が形成される範囲を最も長く確保して、二番取り面のどの部分が被削材と接触しても摩擦抵抗の軽減を図ることができる。

また、摩擦抵抗によってドリル本体が撓んでドリル本体先端の回転中心の位置が不安定となるのは、上述したように特にドリル本体先端部の切刃が被削材に食い付き始めたときであり、ドリル本体の先端部が加工穴内に没入して加工穴の内周面にマージンが摺接することによりドリル本体がガイドされるようになった後は、ドリル本体に撓みが生じることは少なく、二番取り面が被削材と接触することも少ない。そこで、上記二番取り面には、上記ドリル本体の先端側だけに複数条の凹溝が上記軸線方向に間隔をあけて形成されていてもよく、すなわち切屑排出溝が形成されたドリル本体の先端部のうちでも後端側には凹溝が形成されていなくてもよい。

さらに、上述のような被削材の傾斜した平面に斜交するように座繰り穴を形成する場合には、上記切刃の先端角は１６０°〜１８０°の範囲内で、一般的なドリルの先端角よりも大きく設定されるのが望ましい。一般的な例えば１１８°の先端角の切刃を有するドリルでは、この切刃が被削材の傾斜した平面に食い付く際に軸線に対する径方向へ作用する分力が大きくなるのに対し、上述のように先端角を大きくすることにより、このような径方向への分力を抑えて加工穴の位置ずれを一層十分に抑制することが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、被削材の加工面に斜めに加工穴を形成するような場合でも、ドリル本体の外周面が被削材に被削材に接触する部分から作用する摩擦抵抗を軽減して加工穴の位置ずれを十分に抑制することができ、加工穴精度の向上を図ることが可能となる。

本発明の一実施形態を示すドリル本体先端部の正面図である。 図１における矢線Ｘ方向視のドリル本体先端部の側面図である。 図１における矢線Ｙ方向視のドリル本体先端部の側面図である。

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、超硬合金等の硬質材料によって軸線Ｏを中心とした外形円柱状に形成され、図示されない後端部（図２および図３における右側部分）は円柱状のままのシャンク部とされるとともに、先端部（図２および図３における左側部分）は切刃部２とされる。このようなドリルは、上記シャンク部が工作機械の主軸に把持されて軸線Ｏ回りに図１に符号Ｔで示すドリル回転方向に回転されつつ軸線Ｏ方向先端側に送り出され、切刃部２によって被削材に穴明け加工を行う。

ドリル本体１の先端部である上記切刃部２の外周には、この切刃部２の先端面すなわちドリル本体１の先端面である先端逃げ面３に開口して軸線Ｏ方向にドリル本体１の後端側に延びる切屑排出溝４が形成されている。本実施形態では、２条の切屑排出溝４が軸線Ｏに関して対称に、軸線Ｏ方向にドリル本体１の後端側に向かうに従いドリル回転方向Ｔとは反対側に捩れるように形成されており、これらの切屑排出溝４のドリル回転方向を向く壁面と上記先端逃げ面３との交差稜線部に一対の切刃５が形成されて、２枚刃のツイストドリルとされている。

なお、切屑排出溝４の先端内周部には、切屑排出溝４を内周側に切り欠くようにシンニング部６が形成されており、このシンニング部６のドリル回転方向Ｔを向く壁面と先端逃げ面３との交差稜線に、上記切刃５の内周部を構成するシンニング刃５ａが形成されている。本実施形態では、軸線Ｏ方向先端側から見て、シンニング刃５ａは略直線状に形成されており、このシンニング刃５ａからドリル本体１の外周側に向けて切刃５は、該シンニング刃５ａに鈍角に交差してドリル回転方向Ｔとは反対側に凹となる凹曲線に形成された後、ドリル本体１の外周側ではこの凹曲線に再び鈍角に交差してシンニング刃５ａの略延長線上に延びる直線状に形成されて、切刃部２の外周に達している。

また、切刃５は、この切刃５のすくい面となる切屑排出溝４先端部のドリル回転方向Ｔを向く壁面に対向する方向から見た側面視には、図２に示すように軸線Ｏに略直交する方向に延びていて、軸線Ｏに垂直な１つの平面上に略配設されるように形成されており、すなわち切刃５の先端角は略１８０°とされている。さらに、先端逃げ面３は、ドリル回転方向Ｔの反対側に向けて逃げ角が大きくなる複数段（本実施形態では２段）の逃げ面によって構成されている。

一方、切刃部２におけるドリル本体１の外周面（切屑排出溝４の間に形成されたランドの外周面）には、切屑排出溝４のドリル回転方向Ｔとは反対側に連なるマージン７が形成されるとともに、このマージン７のさらにドリル回転方向Ｔとは反対側にはマージン７よりも外径の小さな二番取り面８が形成されている。これらマージン７と二番取り面８は、いずれも軸線Ｏを中心とした円筒面状に形成されていて、マージン７の外径は切刃５の外径（切刃５の外周端が軸線Ｏ回りの回転軌跡においてなす円の直径）と等しく、二番取り面８の周方向の幅はマージン７の幅よりも大きい。また、マージン７と二番取り面８との間は、マージン７に鈍角に交差するとともに二番取り面８に接する凹曲面９を介して段差状に連なっている。

そして、上記二番取り面８には、マージン７に達することのない凹溝１０がドリル本体１の周方向に沿って延びるように形成されている。すなわち、この凹溝１０は、本実施形態では、ドリル回転方向Ｔ側の端部が上記凹曲面９部分に位置してマージン７の特に外周面には達することがなく、またドリル回転方向Ｔとは反対側においては、当該凹溝１０が形成された二番取り面８のドリル回転方向Ｔとは反対側に連なる切屑排出溝４に開口している。さらに、本実施形態においては、切刃部２のうち先端側の二番取り面８だけに複数条（図２および図３では４条）の凹溝１０が軸線Ｏ方向に間隔をあけて形成されており、これよりも後端側の二番取り面８には凹溝１０は形成されていない。

ここで、本実施形態における凹溝１０は、その軸線Ｏに沿った断面が例えば凹円弧等の凹曲線状をなすように形成されたものであり、それぞれの凹溝１０が軸線Ｏに垂直な平面に沿ってドリル本体１の周方向に延びていて、互いに等しい溝幅および溝深さとされており、軸線Ｏ方向に隣接する凹溝１０同士の間隔は等間隔とされている。また、先端側の二番取り面８だけに形成された複数条の凹溝１０は、例えば切刃５の外周端から軸線Ｏ方向後端側に向けて、切刃５の外径（切刃５の外周端が軸線Ｏ回りになす円の直径）Ｄに対して１×Ｄまでの範囲内に形成されている。

このように構成されたドリルでは、ドリル本体１先端部の切刃部２の外周面において、切屑排出溝４のドリル回転方向Ｔとは反対側にマージン７が形成されるとともに、このマージン７のさらにドリル回転方向Ｔとは反対側にはマージン７よりも外径の小さな二番取り面８が形成されているので、この二番取り面８は切刃５によって被削材に形成される加工穴の内周面と間隔をあけて内周側に位置することになる。このため、ドリル本体１の外周面と被削材との接触面積を小さくすることができるとともに、被削材の加工面に斜めに加工穴を形成するときにドリル本体１に撓みが生じても、二番取り面８が加工穴内周面に接触するのを抑えることができる。

そして、たとえこのようなドリル本体１の撓みにより二番取り面８が被削材の加工穴内周面に接触した場合でも、上記構成のドリルでは、この二番取り面８にはドリル本体１の周方向に延びる凹溝１０が形成されているので、二番取り面８と被削材との接触面積を小さくすることができ、接触によって軸線Ｏの径方向にドリル本体１に作用する摩擦抵抗を低減することができる。このため、ドリル本体１を軸線Ｏに沿って真っ直ぐに送り出して加工穴の位置ずれを十分に抑制することが可能となり、優れた加工穴精度を得ることができる。

また、この凹溝１０は、ドリル本体１の周方向に延びていて、特に本実施形態では軸線Ｏに垂直な平面に沿って延びているので、ドリル本体１の１回転当たりの送りが比較的小さい場合でも摩擦抵抗の軽減を図ることができる。さらに、凹溝１０は、マージン７には達することなく、マージン７と二番取り面８との境界の上記凹曲面９部分に端部を有しているので、切屑排出溝４のドリル回転方向Ｔを向く壁面が凹溝１０によって切り欠かれることもなく、こうして切り欠かれた部分に切屑が噛み込まれたり、切り欠かれた部分によって加工穴の内周面が傷つけられたりして面粗さ等の加工穴の品位が損ねるようなこともない。しかも、マージン７は残されるので、ドリル本体１の強度を確保することができ、凹溝１０を起点にドリル本体１に折損が生じるようなこともない。

一方、本実施形態では、凹溝１０は、二番取り面８においてマージン７側とは逆のドリル回転方向Ｔの反対側に連なる切屑排出溝４には開口していて、すなわちマージン７を除いたドリル本体１先端部の切刃部２の外周面全体に亙って周方向に延びている。従って、二番取り面８において凹溝１０が形成される範囲を周方向には最大限に確保することができ、被削材の加工面に斜めに加工穴を形成する場合に、ドリル本体１がどの方向に撓んで二番取り面８が被削材に接触しても凹溝１０が形成された部分を接触させて摩擦抵抗を確実に低減させることが可能となる。

ところで、被削材の加工面に斜めに加工穴を形成するときにドリル本体１に撓みが発生するのは、周方向においてドリル本体１の外周面に被削材と接触する部分と接触しない部分とが生じる食い付き始めのときである。そして、ドリル本体１の先端部が加工穴内に没入して加工穴の内周面にマージン７が摺接することによりドリル本体１がガイドされるようになった後は撓みを生じることは少なく、二番取り面８が被削材と接触することも少ない。

これに対して、本実施形態では、凹溝１０は、軸線Ｏ方向においては二番取り面８の全体には形成されておらず、ドリル本体１の先端部である切刃部２のうちでも先端側にだけ形成されていて、特に切刃５の外周端から１×Ｄの範囲までに形成されており、これよりも後端側の切刃部２の二番取り面８は軸線Ｏを中心とした円筒面状のままである。このため、食い付き始めのドリル本体１の撓みは防ぎつつ、むしろ、こうして凹溝１０を切刃部２の先端側だけに形成することにより、後端側ではドリル本体１が切り欠かれる部分を少なくして剛性を確保することができるので、食い付き始めのときに撓みが生じても切刃部２に折損が生じたりするのを確実に防ぐことができる。ただし、加工面に斜めに加工穴を形成する場合の傾斜によっては、本実施形態のように切刃５の外周端から１×Ｄまでの範囲よりも後端側にまで凹溝１０が形成されていてもよい。

一方、本実施形態では、切刃５がドリル本体１の軸線Ｏに垂直な平面上に略配設されるように形成されていて、切刃５の先端角は略１８０°とされており、穴底面が軸線Ｏに垂直な平面状の座繰り穴を形成するのに適している。そして、このような１８０°の先端角を有する切刃５では、被削材の傾斜した平面に斜交するように加工穴を形成する場合に、切刃５が被削材に食い付く際に軸線Ｏに対して径方向に作用する分力を抑えることができるので、加工穴の位置ずれをさらに十分に抑制することが可能となる。なお、このように径方向の分力を効果的に抑えるには、上記先端角は１６０°〜１８０°の範囲とされるのが望ましい。

なお、本実施形態における凹溝１０は、軸線Ｏに沿った断面において凹円弧等の凹曲線状をなすように形成されているが、ドリル本体１先端部の切刃部２が撓んだときの二番取り面８と被削材との接触面積が削減されればよいので、例えば断面Ｖ字状や「コ」字状などであってもよい。さらに、凹溝１０の溝深さも、同じ理由からそれほど深くなくてもよく、また溝深さが深すぎると折損のおそれも生じるので、例えば凹溝１０の軸線Ｏ方向の溝幅の１５％〜５０％の範囲とされるのが望ましい。

１ ドリル本体
２ 切刃部（ドリル本体１の先端部）
３ 先端逃げ面
４ 切屑排出溝
５ 切刃
７ マージン
８ 二番取り面
１０ 凹溝
Ｏ ドリル本体１の軸線
Ｔ ドリル回転方向

Claims (4)

1. 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逃げ面から後端側に延び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と上記先端逃げ面との交差稜線に切刃が形成されており、上記ドリル本体の先端部の外周面には、上記切屑排出溝のドリル回転方向とは反対側にマージンが形成されるとともに、このマージンのさらにドリル回転方向とは反対側には上記マージンよりも外径の小さな二番取り面が形成され、この二番取り面には、上記マージンに達することのない凹溝が上記ドリル本体の周方向に沿って延びるように形成されていることを特徴とするドリル。
2. 上記凹溝は、上記二番取り面のドリル回転方向とは反対側に連なる上記切屑排出溝に開口していることを特徴とする請求項１に記載のドリル。
3. 上記二番取り面には、上記ドリル本体の先端側だけに複数条の凹溝が上記軸線方向に間隔をあけて形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のドリル。
4. 上記切刃の先端角が、１６０°〜１８０°の範囲内に設定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ドリル。

Images