JP2017205844A - 切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】切削工具の強度低下を最低限に留めつつ、冷却液の流量を増加させ、かつ切れ刃の中央部および最外周部に向かって効率的に冷却液を供給可能な切削工具を提供する。
【解決手段】切削工具１００は、すくい面１４ａと、逃げ面１０とを有している。逃げ面１０には、冷却液供給孔１が設けられている。すくい面１４ａと逃げ面１０との稜線が切れ刃１３を構成している。軸線Ｏに直交する断面Ｓにおける冷却液供給孔１の外形３０、は、切れ刃１３に対向する第１部分３１と、第１部分３１から見て切れ刃１３と反対側にある第２部分３２とを含んでいる。第１部分３１は、第２部分３２に向かって延在する凹部４０を有する。凹部４０は、互いに対向する第１側部４１および第２側部４２と、第１側部４１および第２側部４２の双方と連なる底部４３とにより規定されている。断面Ｓにおいて、第１側部４１の接線４１ａと、第２側部４２の接線４２ａとがなす角度θ１は、１６０°以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、切削工具に関し、特定的には、軸線の周りに回転可能に構成されたクーラント穴付きの切削工具に関する。

クーラント穴付きの切削工具においては、クーラント穴の断面形状は一般的に丸いものが多い。しかしながら、クーラントの供給量を増加させ、刃先の温度上昇を抑制するために、クーラント穴の断面形状を変えた切削工具が提案されている。

たとえば特開２０１１−２０２５５号公報（特許文献１）には、クーラント穴の断面形状を略三角形状にしたクーラント穴付のドリルが記載されている。当該クーラント穴の内壁面の間隙は、外周側に向かうに従い漸次増大し、かつ増大する割合が外周側に向けて漸次大きくなるように形成されている。

また国際公開２０１４／１１８８８１号公報（特許文献２）には、クーラント穴の断面形状を略台形形状にしたクーラント穴付のドリルが記載されている。当該クーラント穴は、前方側内壁面と、前方側内壁面と対向する後方側内壁面と、外周側内壁面と、外周側内壁面の曲率半径よりも小さい曲率半径を有する内周側内壁面とにより囲まれている。

特開２０１１−２０２５５号公報 国際公開２０１４／１１８８８１号公報

クーラント穴の断面積を拡大すると切れ刃への冷却効果は高まる。しかしながら、断面積の拡大によって工具本体の肉厚が減少するため、切削工具の強度は低下し、加工中に工具が折損するリスクが高まる。そのため、切削工具の強度低下を最低限に留めつつ、穴の断面積を拡大して冷却液の流量を増加させ、効率的に切れ刃へクーラントを供給することが望ましい。

特開２０１１−２０２５５号公報に記載のドリルを回転させながら切削加工を行う場合、冷却液にかかる遠心力のため、一部の冷却液はクーラント穴から逃げ面の外周側を通って回転方向の後方（ヒール側）に流れ、残りの冷却液はクーラント穴から逃げ面の内周側を取って回転方向の後方（ヒール側）に流れる。そのため、上記ドリルにおいては、クーラント穴から見て回転方向の前方に位置する切れ刃の中央部、および切れ刃のうち最も切削速度が高く刃先の温度上昇が著しい最外周部に向かって冷却液を効果的に供給することができなかった。

本発明の一態様の目的は、切削工具の強度低下を最低限に留めつつ、冷却液の流量を増加させ、かつ切れ刃の中央部および最外周部に向かって効率的に冷却液を供給可能な切削工具を提供することである。

本発明の一態様に係る切削工具は、軸線の周りに回転可能に構成された切削工具であって、すくい面と、すくい面と連なる逃げ面とを備えている。逃げ面には、冷却液供給孔が設けられている。すくい面と逃げ面との稜線が切れ刃を構成している。軸線に直交する断面における冷却液供給孔の外形は、軸線に平行な方向から見て切れ刃に対向する第１部分と、第１部分から見て切れ刃と反対側にある第２部分とを含んでいる。第１部分は、第２部分に向かって延在する凹部を有する。凹部は、互いに対向する第１側部および第２側部と、第１側部および第２側部の双方と連なる底部とにより規定されている。断面において、第１側部の接線と、第２側部の接線とがなす角度は、１６０°以下である。

本発明の一態様によれば、切削工具の強度低下を最低限に留めつつ、冷却液の流量を増加させ、かつ切れ刃の中央部および最外周部に向かって効率的に冷却液を供給可能な切削工具を提供することができる。

本実施形態に係るドリルの構成を示す平面模式図である。 図１の領域ＩＩにおける斜視模式図である。 本実施形態に係るドリルの構成を示す正面模式図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った矢視断面模式図である。 図１のＶ−Ｖ線に沿った矢視断面模式図である。 第１冷却液供給孔の第１変形例の構成を示す断面模式図である。 第１冷却液供給孔の第２変形例の構成を示す断面模式図である。 第１冷却液供給孔の第３変形例の構成を示す断面模式図である。 第１冷却液供給孔の第４変形例の構成を示す断面模式図である。 本実施形態に係るドリルの変形例の構成を示す斜視模式図である。 本実施形態に係るドリルの変形例の構成を示す正面模式図である。 本実施形態に係るエンドミルの構成を示す正面模式図である。 サンプル１に係るドリルの構成を示す正面模式図である。 サンプル２に係るドリルの構成を示す正面模式図である。 サンプル３に係るドリルの構成を示す正面模式図である。 サンプル４に係るドリルの構成を示す正面模式図である。 冷却液吐出量と、冷却液供給孔の形状との関係を示す図である。 ２番面における冷却液の平均流速と、冷却液供給孔の形状との関係を示す図である。 ２番面における冷却液の平均流速と、凹部の接線角度θ１との関係を示す図である。

［本発明の実施形態の概要］
まず、本発明の実施形態の概要について説明する。

（１）本発明の一態様に係る切削工具１００は、軸線Ｏの周りに回転可能に構成された切削工具１００であって、すくい面１４ａと、すくい面１４ａと連なる逃げ面１０とを備えている。逃げ面１０には、冷却液供給孔１が設けられている。すくい面１４ａと逃げ面１０との稜線が切れ刃１３を構成している。軸線Ｏに直交する断面Ｓにおける冷却液供給孔１の外形３０は、軸線Ｏに平行な方向から見て、切れ刃１３に対向する第１部分３１と、第１部分３１から見て切れ刃１３と反対側にある第２部分３２とを含んでいる。第１部分３１は、第２部分３２に向かって延在する凹部４０を有する。凹部４０は、互いに対向する第１側部４１および第２側部４２と、第１側部４１および第２側部４２の双方と連なる底部４３とにより規定されている。断面Ｓにおいて、第１側部４１の接線４１ａと、第２側部４２の接線４２ａとがなす角度θ１は、１６０°以下である。

上記（１）に係る切削工具１００によれば、切れ刃１３に対向する第１部分３１は凹部４０を有しており、凹部４０の第１側部４１の接線４１ａと、第２側部４２の接線４２ａとがなす角度θ１は、１６０°以下である。これにより、切れ刃１３の中央部および最外周部に向かって、冷却液を効果的に供給することができる。また凹部４０が第２部分３２に向かって延在することで、切れ刃１３と開口部５０との間の肉厚を確保することができる。結果として、切削工具１００の強度の低下を最小限に留めつつ、冷却液の流量を増加させることができる。

（２）上記（１）に係る切削工具１００において、第２部分３２は、外側に凸の形状を有してもよい。回転方向の後方に位置する第２部分３２の寸法を狭くすることにより、回転方向の前方に位置する切れ刃に向かう切削液の流量を増加することができる。

（３）上記（１）または（２）に係る切削工具１００において、軸線Ｏと平行な方向から見て、切れ刃１３の外周端部７１と、軸線Ｏとを繋ぐ直線に平行な第１方向Ａにおいて、外形３０は、軸線Ｏから外周端部７１に向かって、第１方向Ａに対して垂直な第２方向Ｂにおける寸法が小さくなる部分３９を有していてもよい。これにより、切れ刃１３の最外周部に向かって、冷却液を効果的に供給することができる。

（４）上記（３）に係る切削工具１００において、軸線Ｏに平行な方向から見て、第１方向Ａにおける外形３０の最大寸法は、第２方向Ｂにおける第１部分３１から第２部分３２までの寸法よりも大きくてもよい。これにより、切れ刃１３の最外周部に向かって、冷却液をより効果的に供給することができる。

（５）上記（１）に係る切削工具１００において、外形３０は、第１側部４１と連なる第１凸部８１と、第２側部４２と連なる第２凸部８２と、第１凸部８１および第２凸部８２の双方と連なる第３凸部８３とを有していてもよい。第３凸部８３は、底部４３から見て、切れ刃１３と反対側に延在する。これにより、冷却液の流量を増加することができる。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、図面に基づいて本発明の実施形態（以降、本実施形態と称する）の詳細について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

まず、本実施形態に係る切削工具１００の構成について説明する。
図１〜図３に示されるように、本実施形態に係る切削工具１００は、たとえば、軸線Ｏの周りに回転可能に構成されたドリル１００であって、先端部４と、後端部５と、シャンク部６と、第１すくい面１４ａと、第２すくい面２４ａと、第１逃げ面１０と、第２逃げ面２０と、第１溝部１４と、第２溝部２４とを主に有している。第１溝部１４および第２溝部２４は、切屑排出溝である。図２および図３に示されるように、第１逃げ面１０は、第１すくい面１４ａと連なる。第１すくい面１４ａと第１逃げ面１０との稜線が第１切れ刃１３を構成している。同様に、第２逃げ面２０は、第２すくい面２４ａと連なる。第２すくい面２４ａと第２逃げ面２０との稜線が第２切れ刃２３を構成している。

図１および図２に示されるように、第１逃げ面１０には、第１冷却液供給孔１が設けられている。第１冷却液供給孔１は、第１逃げ面１０および後端部５の双方に開口する。第１冷却液供給孔１の後端部５の開口部から冷却液が導入され、第１逃げ面１０の第１開口部５０から冷却液が放出される。同様に、第２逃げ面２０には、第２冷却液供給孔２が設けられている。第２冷却液供給孔２は、第２逃げ面２０および後端部５の双方に開口する。第２冷却液供給孔２の後端部５の開口部から冷却液が導入され、第２逃げ面２０の第２開口部６０から冷却液が放出される。

図３に示されるように、第１逃げ面１０は、第１前方逃げ面１１（二番面）と、第１後方逃げ面１２（三番面）とにより構成されている。第１前方逃げ面１１の外周側に、第１マージン部１５が設けられていてもよい。第１開口部５０は、たとえば第１後方逃げ面１２に開口している。第１開口部５０は、第１前方逃げ面１１に開口していてもよいし、第１前方逃げ面１１および第１後方逃げ面１２の境界１９を横切るように開口していてもよい。軸線Ｏに平行な方向から見て、第１開口部５０は、第１切れ刃１３と、第１ヒール部１８と、第１外周部１６とに囲まれている。

同様に、第２逃げ面２０は、第２前方逃げ面２１（二番面）と、第２後方逃げ面２２（三番面）とにより構成されている。第２前方逃げ面２１の外周側に、第２マージン部２５が設けられていてもよい。第２開口部６０は、たとえば第２後方逃げ面２２に開口している。第２開口部６０は、第２前方逃げ面２１に開口していてもよいし、第２前方逃げ面２１および第２後方逃げ面２２の境界２９を横切るように開口していてもよい。軸線Ｏに平行な方向から見て、第２開口部６０は、第２切れ刃２３と、第２ヒール部２８と、第２外周部２６とに囲まれている。

図３に示されるように、第１逃げ面１０は、第１ヒール部１８において第１ヒール面１７と連なっている。第１ヒール面１７は、第２溝部２４に連なっている。第１ヒール部１８は、軸線Ｏに対して平行な方向から見て、直線状に伸長している。同様に、第２逃げ面２０は、第２ヒール部２８において第２ヒール面２７と連なっている。第２ヒール面２７は、第１溝部１４に連なっている。第２ヒール部２８は、軸線Ｏに対して平行な方向から見て、直線状に伸長している。

図４に示されるように、第１前方逃げ面１１は、軸線Ｏに対して垂直な平面から後端部５側に傾斜している。第１後方逃げ面１２は、第１前方逃げ面１１に対して後端部５側に傾斜している。軸線Ｏに平行な方向Ｘにおいて、第１開口部５０において第１切れ刃１３の近くに位置する部分５１は、第１切れ刃１３の遠くに位置する部分５２よりも、工具の回転方向の前方側に位置する。第１すくい面１４ａは、軸線Ｏと平行な方向Ｘよりも、第１開口部５０側に傾斜していてもよい。

次に、軸線に直交する断面における第１冷却液供給孔の構成について説明する。
図５は、切削工具１００の先端部４から後端部５の方向へ距離Ｈ（図１参照）だけ離れた位置において、軸線Ｏに直交する面で切削工具１００を切断した際の切削工具１００の断面Ｓの一部を示している。距離Ｈは、たとえば５ｍｍである。図５に示されるように、当該断面Ｓにおける、第１冷却液供給孔１の外形３０は、たとえば勾玉形状である。外形３０は、たとえば第１部分３１と、第２部分３２とにより構成されている。第１部分３１は、軸線Ｏに平行な方向から見て、第１切れ刃１３に対向する。第２部分３２は、第１部分３１と連なり、第１部分３１から見て第１切れ刃１３と反対側にある。第１部分３１は、第２部分３２に向かって延在する凹部４０を有する。凹部４０は、第２部分３２に向かって突出している。言い換えれば、凹部４０は、内側に凸である。凹部４０は、たとえば円弧状である。第２部分３２は、好ましくは、断面Ｓにおいて外側に凸の形状を有しているが、内側に凸の形状を有していてもよい。

凹部４０は、互いに対向する第１側部４１および第２側部４２と、第１側部４１および第２側部４２の双方と連なる底部４３とにより規定されている。第１部分３１は、凹部４０と、第１側部４１と連なる第１凸部３３と、第２側部４２と連なる第２凸部３６とを有していてもよい。第１凸部３３は、第１頂点３４を有する。第２凸部３６は、第２頂点３７を有する。第１頂点３４および第２頂点３７の少なくとも一方は、外形３０において第１切れ刃１３と最近接する位置である。第１凸部３３および第２凸部３６は、たとえば円弧状である。

図３に示されるように、軸線Ｏに平行な方向から見て、第１切れ刃１３は、回転方向の後方に突出するように湾曲している部分を有していてもよい。軸線Ｏに平行な方向から見て、凹部４０の底部４３は、第１切れ刃１３の湾曲部に対向いてもよい。凹部４０の底部４３は、第１切れ刃１３の中央に対向していてもよい。

断面Ｓにおいて、第１側部４１の第１接線４１ａと、第２側部４２の第２接線４２ａとがなす角度θ１は、０°より大きく１６０°以下が好ましい。さらに言えば、角度θ１は、４０°以上１５０°以下がより効果的である。第１接線４１ａは、たとえば第１頂点３４と底部４３とを繋ぐ第１曲線の変曲点における第１曲線の接線である。同様に、第２接線４２ａは、たとえば第１頂点３４と底部４３とを繋ぐ第２曲線の変曲点における第２曲線の接線である。たとえば、第１接線４１ａと第２接線４２ａとがなす角度θ１が最小となるように、第１頂点３４および底部４３の間のある位置における第１曲線の第１接線４１ａが決定され、かつ第２頂点３７および底部４３の間のある位置における第２曲線の第２接線４２ａが決定される。角度θ１を１６０°以下とすることにより、第１切れ刃１３の中央部Ｃに向かって、冷却液を効果的に供給することができる。

図３および図５に示されるように、軸線Ｏと平行な方向から見て、第１切れ刃１３の外周端部７１と、軸線Ｏとを繋ぐ直線Ａに平行な方向を第１方向Ａとする。図５に示されるように、第１冷却液供給孔１の外形３０は、軸線Ｏから外周端部７１に向かうにつれて、第１方向Ａに対して垂直な第２方向Ｂにおける寸法が小さくなる狭窄部分３９を有していてもよい。狭窄部分３９は、第１部分３１の一部と、第２部分３２の一部とにより構成される。言い換えれば、狭窄部分３９は、第１部分３１と第２部分３２との境界を含んでいる。これにより、第１切れ刃１３の最外周部Ｄに向かって、冷却液を効果的に供給することできる。結果として、周速が高いために発熱量が大きくなる第１切れ刃１３の外周端部７１を効果的に冷却することができる。

図５に示されるように、第１方向Ａにおける外形３０の最大寸法ＷＡは、好ましくは、第２方向Ｂにおける第１部分３１から第２部分３２までの寸法ＷＢよりも大きい。最大寸法ＷＡは、寸法ＷＢの１．１倍以上、４．０倍以下が好ましい。さらに言えば、最大寸法ＷＡは、寸法ＷＢの１．４倍以上、２．０倍以下がより効果的である。なお、外形３０が勾玉形状（図５参照）の場合は、寸法ＷＢは、第２方向Ｂにおける外形３０の最大寸法である。外形３０が三つ葉状（図９参照）の場合は、寸法ＷＢは、第２方向Ｂにおける第１凸部８１から窪み部８４までの距離または第２方向Ｂにおける第２凸部８２から窪み部８５までの距離である。第２方向Ｂにおける、第１頂点３４または第２頂点３７から底部４３までの距離ＷＣ（図５参照）は、寸法ＷＢの０．０１倍以上、０．５倍以下が好ましい。さらに言えば、距離ＷＣは、寸法ＷＢの０．０３倍以上、０．３倍以下がより効果的である。

図３および図５に示されるように、軸線Ｏに平行な方向から見て、外周端部７１と軸線Ｏとを繋ぐ直線Ａに対して垂直な方向における冷却液供給孔１の第１頂点３４から直線Ａまでの距離をＬＡとし、外周端部７１と軸線Ｏとを繋ぐ直線Ａに対して垂直な方向における第２頂点３７から直線Ａまでの距離をＬＢとする。工具の刃先径（つまり、軸線Ｏに平行な方向から見て、第１切れ刃１３の外周端部７１と第２切れ刃２３の外周端部７２との間の距離）をＬＤとすると、ＬＡは０．０３×ＬＤ以上０．２０×ＬＤ以下であり、ＬＢは０．０３×ＬＤ以上０．２０×ＬＤ以下の範囲にあり、かつＬＢ／ＬＡが０．８以上１．３以下の関係を満たすことが好ましい。これにより、冷却液供給孔から出た冷却液のうち工具回転方向後方に向く流れをより多く切れ刃の外周部に向かって供給することができる。

次に、第１冷却液供給孔の第１変形例の構成について説明する。
図６に示されるように、凹部４０は、角張っていてもよい。凹部４０の底部４３は、第２部分３２に向かって尖っている。第１側部４１および第２側部４２は、直線状である。底部４３は、２つの直線が繋がった頂点である。第１接線４１ａは、たとえば直線状の第１側部４１と、曲線状の第１凸部３３との境界３５における接線である。言い換えれば、第１接線４１ａは、第１側部４１に沿った直線である。同様に、第２接線４２ａは、たとえば直線状の第２側部４２と、曲線状の第２凸部３６との境界３８における接線である。言い換えれば、第２接線４２ａは、第２側部４２に沿った直線である。

次に、第１冷却液供給孔の第２変形例の構成について説明する。
図７に示されるように、凹部４０は、直線状の第１側部４１と、直線状の第２側部４２と、直線状の底部４３とにより規定されていてもよい。底部４３が延在する方向は、第１方向Ａとほぼ平行であってもよい。第１側部４１と底部４３とがなす第２角度θ２は、たとえば９０°以上である。同様に、第２側部４２と底部４３とがなす第３角度θ３は、たとえば９０°以上である。第２角度θ２は、第３角度θ３と同じであってもよいし、異なっていてもよい。

第１接線４１ａは、第１側部４１に沿った直線である。同様に、第２接線４２ａは、第２側部４２に沿った直線である。第２角度θ２および第３角度θ３の双方が９０°である場合、軸線Ｏに平行な方向から見て、第１側部４１の第１接線４１ａと、第２側部４２の第２接線４２ａとがなす角度θ１は、０°である。

次に、第１冷却液供給孔の第３変形例の構成について説明する。
図８に示されるように、第１冷却液供給孔１の外形３０は、仮想の三角形５３に内接していてもよい。具体的には、第１部分は、凹部４０と、第１側部４１と連なる第１凸部３３と、第２側部４２と連なる第２凸部３６とを有している。第１凸部３３は、直線状の第１対向部３４を有している。同様に、第２凸部３６は、直線状の第２対向部３７を有している。凹部４０は、第１対向部３４および第２対向部３７の間にある。第２部分は、互いに対向する第１直線部３２ａおよび第２直線部３２ｂと、第１直線部３２ａおよび第２直線部３２ｂの間にある曲率部３２ｃとを有する。

第１直線部３２ａは、第１対向部３４および第２直線部３２ｂの各々に対して傾斜している。同様に、第２直線部３２ｂは、第２対向部３７および第１直線部３２ａの各々に対して傾斜している。第１対向部３４および第２対向部３７と、第１直線部３２ａと、第２直線部３２ｂとは、仮想の三角形に接している。上記においては、外形３０は、仮想の三角形に内接する場合について説明したが、第外形３０は、仮想の三角形に内接する場合に限定されない。外形３０は、たとえば仮想の四角形（たとえば台形、長方形または正方形など）に内接してもよいし、仮想の多角形に内接してもよい。

次に、第１冷却液供給孔の第４変形例の構成について説明する。
図９に示されるように、第１冷却液供給孔１の外形３０は、三つ葉形状であってもよい。具体的には、外形３０は、第１凸部８１と、第２凸部８２と、第３凸部８３とを有している。第１凸部８１は、第１側部４１と連なる。第２凸部８２は、第２側部４２と連なる。第３凸部８３は、第１凸部８１および第２凸部８２の双方と連なる。

第３凸部８３は、凹部４０の底部４３から見て、第１切れ刃１３と反対側に延在する。言い換えれば、第３凸部８３は、第１切れ刃１３と反対側に突出する。第２凸部８２は、第１切れ刃１３の外周端部７１に向かって延在する。第１凸部８１と第３凸部８３との境界である第１窪み部８４は、外形３０の内部から見て、第２凸部８２の反対側にある。第１窪み部８４は、第１ヒール部１８に対向する。第１凸部８１は、軸線Ｏに向かって延在する。第２凸部８２と第３凸部８３との境界である第２窪み部８５は、外形３０の内部から見て、第１凸部８１の反対側にある。第２窪み部８５は、第１外周部１６に対向する。

なお、図３および図９に示されるように、軸線Ｏと平行な方向から見て、第１逃げ面１０の形状および第２逃げ面２０の形状は、点対称である。同様に、軸線Ｏと平行な方向から見て、第１切れ刃１３の形状および第２切れ刃２３の形状は、点対称である。同様に、軸線Ｏと平行な方向から見て、第１冷却液供給孔の外形３０の形状および第２冷却液供給孔２の外形の形状は、点対称である。そのため、第１開口部５０の場合と同様に、第２開口部６０からの冷却液は、効果的に第２前方逃げ面２１の中央部Ｃおよび最外周部Ｄに供給される。つまり、第２切れ刃２３の中央部および最外周部に向かって冷却液が効果的に供給される。

次に、本実施形態に係るドリルの変形例の構成について説明する。
図１０および図１１に示されるように、第１開口部５０は、第１切れ刃１３と、第１ヒール部１８と、第１外周部１６とに囲まれている。第１開口部５０の形状は、勾玉形状である。第１逃げ面１０は、第１ヒール部１８において第１ヒール面１７と連なっている。第１ヒール面１７は、第２溝部２４に連なっている。第１ヒール部１８は、軸線Ｏに対して平行な方向から見て、円弧状に伸長していてもよい。同様に、第２逃げ面２０は、第２ヒール部２８において第２ヒール面２７と連なっている。第２ヒール面２７は、第１溝部１４に連なっている。第２ヒール部２８は、軸線Ｏに対して平行な方向から見て、円弧状に伸長していてもよい。

第１ヒール部１８の形状は、一般的には直線形状である。しかしながら、直線形状の場合には、寸法のばらつきによって、第１ヒール部１８と第１冷却液供給孔１が交差する場合も想定される。この場合、冷却液は第１ヒール面１７へ流れやすくなる。その結果、逃げ面１０への冷却液供給量が僅かながら少なくなる場合がある。図１１に示されるように、第１ヒール部１８の形状を円弧形状とすることにより、冷却液をより効果的に第１逃げ面１０へ供給することができる。同様に、第２ヒール部２８の形状を円弧形状とすることにより、冷却液をより効果的に第２逃げ面２０へ供給することができる。

切削工具は、軸線Ｏを中心に回転しながら被削材を切削可能な回転切削工具であればよく、ドリルに限定されない。切削工具は、たとえば底刃と外周刃とを有するエンドミルであってもよいし、刃先交換式の工具であっても、同様の効果が得られる。

図１２に示されるように、エンドミル１０１は、たとえば、第１すくい面１４ａと、第１逃げ面１０と、第２すくい面２４ａと、第２逃げ面２０とを主に有している。第１すくい面１４ａと第１逃げ面１０との稜線が、第１底刃１３を構成する。同様に、第２すくい面２４ａと第２逃げ面２０との稜線が、第２底刃２３を構成する。

第１逃げ面１０は、第１前方逃げ面１１と第１後方逃げ面１２とを含んでいる。第１冷却液供給孔１の第１開口部５０は、たとえば第１前方逃げ面１１と第１後方逃げ面１２とに跨ぐように設けられている。言い換えれば、第１開口部５０は、第１前方逃げ面１１と第１後方逃げ面１２との境界１９を横切るように設けられている。同様に、第２逃げ面２０は、第２前方逃げ面２１と第２後方逃げ面２２とを含んでいる。第２冷却液供給孔２の第２開口部６０は、たとえば第２前方逃げ面２１と第２後方逃げ面２２とに跨ぐように設けられている。言い換えれば、第２開口部６０は、第２前方逃げ面２１と第２後方逃げ面２２との境界２９を横切るように設けられている。

次に、本実施形態に係る切削工具の作用効果について説明する。
本実施形態に係る切削工具１００によれば、第１切れ刃１３に対向する第１部分３１が凹部４０を有し、凹部４０の第１側部４１の接線４１ａと、第２側部４２の接線４２ａとがなす角度θ１は、１６０°以下である。これにより、第１切れ刃１３の中央部に向かって、冷却液を効果的に供給することができる。また凹部４０が第２部分３２に向かって延在することで、第１切れ刃１３と外形３０との間の肉厚を確保することができる。結果として、切削工具１００の強度の低下を最小限に留めつつ、冷却液の流量を増加させることができる。

また本実施形態に係る切削工具１００によれば、第２部分３２は、外側に凸の形状を有している。回転方向の後方に位置する第２部分３２の寸法を狭くすることにより、回転方向の前方に位置する第１切れ刃１３に向かう切削液の流量を増加することができる。

さらに本実施形態に係る切削工具１００によれば、軸線Ｏと平行な方向から見て、第１切れ刃１３の外周端部７１と、軸線Ｏとを繋ぐ直線に平行な第１方向Ａにおいて、外形３０は、軸線Ｏから外周端部７１に向かって、第１方向Ａに対して垂直な第２方向Ｂにおける寸法が小さくなる狭窄部分３９を有している。これにより、第１切れ刃１３の最外周部に向かって、冷却液を効果的に供給することができる。

さらに本実施形態に係る切削工具１００によれば、軸線Ｏに平行な方向から見て、第１方向Ａにおける外形３０の最大寸法は、第２方向Ｂにおける第１部分３１から第２部分３２までの寸法よりも大きい。これにより、第１切れ刃１３の最外周部に向かって、冷却液をより効果的に供給することができる。

さらに本実施形態に係る切削工具１００によれば、外形３０は、第１側部４１と連なる第１凸部８１と、第２側部４２と連なる第２凸部８２と、第１凸部８１および第２凸部８２の双方と連なる第３凸部８３とを有している。第３凸部８３は、底部４３から見て、切れ刃１３と反対側に延在する。これにより、冷却液の流量を増加することができる。

さらに上記実施形態に係る切削工具１００は、切削工具の強度を従来と同等に保ちつつ、冷却液供給孔の断面積を拡大して切削液の供給量を増加させることができる。さらに、上記実施形態に係る切削工具１００は、従来十分に届けることが難しかった切れ刃の中央部および最外周部に向かって冷却液を効果的に供給することができる。これにより、増加した切削液で切りくずの円滑な排出を促すだけでなく、例えばステンレス鋼のような熱伝導率が低い被削材に対しても、高温となる刃先を効果的に冷却・潤滑し、安定的かつ高能率な切削加工を可能とする。また、切れ刃の温度上昇抑制により摩耗も低減できるため、１本の工具を長く使用することができ、使用現場での工具費削減にも寄与する。

（サンプル準備）
まず、冷却液供給孔の断面形状の異なるサンプル１〜４に係る切削工具１００のモデルを準備した。図１３に示されるように、サンプル１に係る切削工具１００のモデルは、略円形の冷却液供給孔１を有している。冷却液供給孔１の断面積は１．６ｍｍ^２である。図１４に示されるように、サンプル２に係る切削工具１００のモデルは、略三角形状の冷却液供給孔１を有している。冷却液供給孔１の断面積は３．０ｍｍ^２である。図１５に示されるように、サンプル３に係る切削工具１００のモデルは、略台形状の冷却液供給孔１を有している。冷却液供給孔１の断面積は３．０ｍｍ^２である。図１６に示されるように、サンプル４に係る切削工具１００のモデルは、勾玉形状の冷却液供給孔１を有している。冷却液供給孔１の断面積は３．０ｍｍ^２である。

（評価方法）
サンプル１〜４に係る切削工具１００のモデルを用いて、冷却液の１分間の吐出量と、第１前方逃げ面１１および第２前方逃げ面２１（すなわち二番面）における平均流速とを流体シミュレーションにより計算した。ドリルの直径を８．０ｍｍとした。ドリルの周速を８０ｍ／分とした。第１冷却液供給孔１および第２冷却液供給孔２に導入される冷却液の流入圧力を２．０ＭＰａとした。

（評価結果）
図１７は、冷却液吐出量と、冷却液供給孔の形状との関係を示す図である。冷却液吐出量とは、冷却液供給孔から１分間に出る冷却液のトータルの流量である。図１７においては、サンプル１に係る切削工具のモデルの冷却液吐出量を１００（％）として、各サンプルの冷却液吐出量を相対的に示している。図１７に示されるように、サンプル２〜４に係る切削工具は、サンプル１に係る切削工具よりも冷却液の吐出量が大きい。つまり、冷却液供給孔１の断面積を大きくすることにより、切削液の吐出量が大きくなることが確かめられた。また同じ冷却液供給孔１の断面積の場合、勾玉形状の冷却液供給孔１を有するサンプル４に係る切削工具は、略三角形状の冷却液供給孔１を有するサンプル２および略台形形状の冷却液供給孔１を有するサンプル３に係る切削工具よりも、切削液の吐出量が大きくなることが確かめられた。

図１８は、２番面における冷却液の平均流速と、冷却液供給孔の形状との関係を示す図である。図１８においては、サンプル１に係る切削工具のモデルの冷却液の平均流速を１００（％）として、各サンプルの冷却液の平均流速を相対的に示している。図１８に示されるように、サンプル２および３に係る切削工具は、サンプル１に係る切削工具よりも２番面における冷却液の平均流速が低い。つまり、単に冷却液供給孔１の断面積を大きくするだけでは、２番面における冷却液の平均流速が高くならないことが確かめられた。一方、サンプル４に係る切削工具は、サンプル１に係る切削工具よりも２番面における冷却液の平均流速が２２％高くなった。つまり、冷却液供給孔１の断面形状を勾玉形状とすることにより、冷却液の吐出量を大きくし、かつ２番面における冷却液の平均流速を高くすることできることが確かめられた。

（サンプル準備）
次に、冷却液供給孔の断面形状を勾玉形状とし、かつ凹部４０の接線角度θ１の異なる切削工具１００のモデルを準備した。接線角度θ１は、前述した第１接線４１ａと第２接線４２ａとがなす角度θ１（図５参照）である。図５で示すような形状の外形３０の凹部４０の接線角度θ１を、１８０°から４０°まで変化させたモデルを作成した。

（評価方法）
各接線角度における冷却液の平均流速を流体シミュレーションにより計算した。第１凸部３３および第２凸部３６の曲率半径を０．４９ｍｍとした。第２部分３２の曲率半径を１．０５ｍｍとした。ドリルの直径を８．０ｍｍとした。ドリルの周速を８０ｍ／分とした。第１冷却液供給孔１および第２冷却液供給孔２に導入される冷却液の流入圧力を２．０ＭＰａとした。

（評価結果）
図１９は、２番面における冷却液の平均流速と、凹部４０の接線角度θ１との関係を示す図である。図１９に示されるように、接線角度θ１が１８０°における冷却液の平均流速は、約３．３（ｍ／ｓ）である。接線角度θ１が小さくなると、冷却液の平均流速は徐々に増加する。接線角度θ１が１６０°以下になると、冷却液の平均流速は急激に増加する。接線角度θ１が６０°以上１６０°未満の範囲において、冷却液の平均流速はほぼ一定であり、高い平均流速を維持する。接線角度θ１が６０°未満になると、冷却液の平均流速は徐々に減少するが依然高い平均流速を示す。つまり、接線角度θ１が１６０°以下の条件において、２番面における冷却液の平均流速が高くなることが実証された。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 第１冷却液供給孔（冷却液供給孔）
２ 第２冷却液供給孔
４ 先端部
５ 後端部
６ シャンク部
１０ 第１逃げ面（逃げ面）
１４ａ 第１すくい面
１１ 第１前方逃げ面
１２ 第１後方逃げ面
１３ 第１切れ刃（切れ刃）
１４ 第１溝部
１５ 第１マージン部
１６ 第１外周部
１７ 第１ヒール面
１８ 第１ヒール部
１９，２９，３５，３８ 境界
２０ 第２逃げ面
２１ 第２前方逃げ面
２２ 第２後方逃げ面
２３ 第２切れ刃
２４ 第２溝部
２４ａ 第２すくい面
２５ 第２マージン部
２６ 第２外周部
２７ 第２ヒール面
２８ 第２ヒール部
３０ 外形
３１ 第１部分
３２ 第２部分
３２ａ 第１直線部
３２ｂ 第２直線部
３２ｃ 曲率部
３３，８１ 第１凸部
３４ 第１頂点（第１対向部）
３６，８２ 第２凸部
３７ 第２頂点（第２対向部）
３９ 狭窄部分（部分）
４０ 凹部
４１ 第１側部
４１ａ 第１接線（接線）
４２ 第２側部
４２ａ 第２接線（接線）
４３ 底部
５０ 第１開口部（開口部）
５１，５２ 部分
５３ 三角形
６０ 第２開口部
７１ 外周端部
８３ 第３凸部
８４，８５ 窪み部
１００ 切削工具、ドリル
１０１ 切削工具、エンドミル
Ａ 第１方向
Ｂ 第２方向
Ｃ 中央部
Ｄ 最外周部
Ｏ 軸線
ＷＡ 最大寸法
ＷＢ 寸法
ＷＣ 距離
Ｘ 方向

Claims (5)

1. 軸線の周りに回転可能に構成された切削工具であって、
   すくい面と、
   前記すくい面と連なる逃げ面とを備え、
   前記逃げ面には、冷却液供給孔が設けられており、
   前記すくい面と前記逃げ面との稜線が切れ刃を構成し、
   前記軸線に直交する断面における前記冷却液供給孔の外形は、前記軸線に平行な方向から見て、前記切れ刃に対向する第１部分と、前記第１部分から見て前記切れ刃と反対側にある第２部分とを含み、
   前記第１部分は、前記第２部分に向かって延在する凹部を有し、
   前記凹部は、互いに対向する第１側部および第２側部と、前記第１側部および前記第２側部の双方と連なる底部とにより規定され、
   前記断面において、前記第１側部の接線と、前記第２側部の接線とがなす角度は、１６０°以下である、切削工具。
2. 前記第２部分は、外側に凸の形状を有する、請求項１に記載の切削工具。
3. 前記軸線と平行な方向から見て、前記切れ刃の外周端部と、前記軸線とを繋ぐ直線に平行な第１方向において、前記外形は、前記軸線から前記外周端部に向かって、前記第１方向に対して垂直な第２方向における寸法が小さくなる部分を有する、請求項１または請求項２に記載の切削工具。
4. 前記軸線に平行な方向から見て、前記第１方向における前記外形の最大寸法は、前記第２方向における前記第１部分から前記第２部分までの寸法よりも大きい、請求項３に記載の切削工具。
5. 前記外形は、前記第１側部と連なる第１凸部と、前記第２側部と連なる第２凸部と、前記第１凸部および前記第２凸部の双方と連なる第３凸部とを有し、
   前記第３凸部は、前記底部から見て、前記切れ刃と反対側に延在する、請求項１に記載の切削工具。

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