JP2018114589A - ドリル - Google Patents
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Abstract
Description
例えば軟らかい金属材料等からなる被削材を穴あけ加工する際に、第2マージン部が被削材の加工穴の内周面を傷付けて、うねり模様等の加工痕が生じることがあった。
つまり本発明の発明者は、ドリル及びその第2マージン部について鋭意研究を重ねた結果、第2マージン部が、ドリル本体のシンニング面の外周縁のうちドリル回転方向とは反対側の後端に配置されていると、後述する本発明の特別な構成による作用効果と相俟って、第2マージン部が切れ刃として作用しにくくなり、被削材の加工穴の内周面精度を顕著に向上できる、という知見を得るに至った。
これに対して本発明のように、第2マージン部をランド部のうちドリル回転方向とは反対側の後端部(つまりシンニング面の外周縁の後端部分)に設けた場合には、第2マージン部が切れ刃として作用せず、つまり第2マージン部によって加工穴の内周面が傷付けられることはなく、うねり模様等の加工痕は発生しなかった。
すなわち、ドリル本体の軸線に垂直なドリル横断面視において、第2マージン部のドリル回転方向の前端とドリル回転方向とは反対側の後端とを結ぶ仮想直線と、ランド部における第2マージン部のドリル回転方向に隣接するマージン前壁面の延長線と、の間に形成される角度が、30°以下である(図6の角度θを参照)。言い換えると、マージン前壁面と第2マージン部とが、互いの間に大きな鈍角(略150°以上)を形成するように交差しているため、これらのマージン前壁面と第2マージン部との接続部分において、切れ刃として作用するようなエッジが形成されない。
このため、第2マージン部とマージン前壁面との接続部分が、被削材の加工穴の内周面に意図せず切り込んで傷付けてしまうようなことを確実に防止でき、加工品位を高めることができる。特に本発明によれば、たとえ硬度が低い被削材に穴あけ加工する場合であっても、加工穴の内周面にうねり模様等の加工痕が形成されることを顕著に抑制できて、加工面精度を良好に維持できる。
すなわち、第2マージン部の表面積が低減されるため、該第2マージン部に切粉が噛み込んで加工穴の内周面を傷付けてしまうような不具合が防止される。詳しくは、例えば本発明とは異なり、第2マージン部の幅が第1マージン部の幅の半分よりも大きく設定された場合には、該第2マージン部の表面積が大きくなるとともに、マージン表面と被削材との間に細かい切粉が噛み込まれやすくなって、加工穴の内周面精度に影響する(面粗さが悪くなる)。一方、本発明のように、第2マージン部の幅が第1マージン部の幅の半分以下に設定されていると、該第2マージン部の表面積が小さく抑えられるとともに、マージン表面と被削材との間に細かい切粉が噛み込みにくくなって、加工穴の内周面精度が良好に維持される(面粗さが良くなる)。
このため本発明のドリルによれば、第2マージン部が加工穴の内周面を傷付けてしまうような不具合を格別顕著に抑制することができる。
なお、本実施形態のドリル10は、特に、軟らかい金属材料等からなる被削材の穴あけ加工に適している。
ドリル本体1の軸線Oに沿う方向(軸線Oが延在する方向)を、軸線O方向という。また、軸線O方向のうち、ドリル本体1のシャンク部から刃部へ向かう方向(図2における上方)を先端側といい、刃部からシャンク部へ向かう方向(図2における下方)を基端側という。
また、軸線Oに直交する方向を径方向という。径方向のうち、軸線Oに接近する方向を径方向の内側といい、軸線Oから離間する方向を径方向の外側という。
また、軸線O回りに周回する方向を周方向という。周方向のうち、穴あけ加工時にドリル本体1が回転させられる向きをドリル回転方向Tといい、これとは反対の回転方向を、ドリル回転方向Tとは反対側(反ドリル回転方向)という。
本実施形態の例では、ドリル10がツイストドリルであり、ドリル本体1の外周には、2つの切屑排出溝2が形成されている。またこれにともなって、ドリル本体1の後述する先端面3、切れ刃4、シンニング面5及びランド部15についても、それぞれ2つずつ(各一対)形成されている。
第1先端逃げ面6は、切れ刃4からドリル回転方向Tとは反対側に向かうに従い徐々に軸線O方向の基端側へ向けて傾斜している。第2先端逃げ面7は、第1先端逃げ面6からドリル回転方向Tとは反対側に向かうに従い徐々に軸線O方向の基端側へ向けて傾斜しており、第1先端逃げ面6よりも大きな逃げ角を有している。つまり、第2先端逃げ面7におけるドリル周方向に沿う単位長さあたりの軸線O方向への変位量(逃げ角に相当する傾き)は、第1先端逃げ面6における前記変位量よりも大きい。
本実施形態の例では、先端面3が、互いに異なる2つの傾斜面(第1先端逃げ面6及び第2先端逃げ面7)を有しているが、これに限定されるものではない。先端面3は、単一の傾斜面により形成されていてもよく、或いは3つ以上の傾斜面を備えていてもよい。
ランド部15は、切屑排出溝2のドリル回転方向Tを向く壁面2aのドリル回転方向Tとは反対側に隣接配置された第1マージン部11と、第1マージン部11よりもドリル回転方向Tとは反対側に配置された第2マージン部12と、を備えている。つまり本実施形態のドリル10は、ダブルマージンタイプのドリルである。
また、ランド部15のうち、第1マージン部11及び第2マージン部12以外の部位は、これらのマージン部11、12よりも径方向内側に後退させられた二番取り面とされている。
図1に示されるドリル正面視及び図5に示されるドリル横断面視で、第2マージン部12は、軸線Oを中心とする円弧状(径方向外側へ向けて凸となる円弧状)をなしている。
具体的に、マージン前壁面16は、第2マージン部12の軸線O回りの回転軌跡(後述する仮想円筒面VC)よりも径方向内側に位置しており(図1及び図4参照)、本実施形態において角度θは、0°を超え(好ましくは5°以上であり)、30°以下である。より好ましくは、角度θは10°以上であり、25°以下である。
また、割合Pは、25%以上である。より好ましくは、割合Pは30%以上であり、45%以下である。
つまり本発明の発明者は、ドリル10及びその第2マージン部12について鋭意研究を重ねた結果、第2マージン部12が、ドリル本体1のシンニング面5の外周縁のうちドリル回転方向Tとは反対側の後端5bに配置されていると、後述する本実施形態の特別な構成による作用効果と相俟って、第2マージン部12が切れ刃として作用しにくくなり、被削材の加工穴の内周面精度を顕著に向上できる、という知見を得るに至った。
これに対して本実施形態のように、第2マージン部12をランド部15のうちドリル回転方向Tとは反対側の後端部(つまりシンニング面5の外周縁の後端5b部分)に設けた場合には、第2マージン部12が切れ刃として作用せず、つまり第2マージン部12によって加工穴の内周面が傷付けられることはなく、うねり模様等の加工痕は発生しなかった。
すなわち、ドリル本体1の軸線Oに垂直なドリル横断面視において、第2マージン部12のドリル回転方向Tの前端12aとドリル回転方向Tとは反対側の後端12bとを結ぶ仮想直線VLと、ランド部15における第2マージン部12のドリル回転方向Tに隣接するマージン前壁面16の延長線Lと、の間に形成される角度θが、30°以下である(図6の角度θを参照)。言い換えると、マージン前壁面16と第2マージン部12とが、互いの間に大きな鈍角(略150°以上)を形成するように交差しているため、これらのマージン前壁面16と第2マージン部12との接続部分において、切れ刃として作用するようなエッジが形成されない。
このため、第2マージン部12とマージン前壁面16との接続部分が、被削材の加工穴の内周面に意図せず切り込んで傷付けてしまうようなことを確実に防止でき、加工品位を高めることができる。特に本実施形態によれば、たとえ硬度が低い被削材に穴あけ加工する場合であっても、加工穴の内周面にうねり模様等の加工痕が形成されることを顕著に抑制できて、加工面精度を良好に維持できる。
すなわち、第2マージン部12の表面積が低減されるため、該第2マージン部12に切粉が噛み込んで加工穴の内周面を傷付けてしまうような不具合が防止される。詳しくは、例えば本実施形態とは異なり、第2マージン部12の幅が第1マージン部11の幅の半分よりも大きく設定された場合には、該第2マージン部12の表面積が大きくなるとともに、マージン表面と被削材との間に細かい切粉が噛み込まれやすくなって、加工穴の内周面精度に影響する(面粗さが悪くなる)。一方、本実施形態のように、第2マージン部12の幅が第1マージン部11の幅の半分以下に設定されていると、該第2マージン部12の表面積が小さく抑えられるとともに、マージン表面と被削材との間に細かい切粉が噛み込みにくくなって、加工穴の内周面精度が良好に維持される(面粗さが良くなる)。
このため本実施形態のドリル10によれば、第2マージン部12が加工穴の内周面を傷付けてしまうような不具合を格別顕著に抑制することができる。
すなわちこの場合、第2マージン部12に対してマージン前壁面16を緩やかな傾斜で接続しやすくなり、第2マージン部12とマージン前壁面16との接続部分にエッジが形成されにくくなることによる加工精度向上の効果や、マージン前壁面16によって第2マージン部12の剛性が高められるという効果等が、より格別顕著なものとなる。
すなわちこの場合、マージン前壁面16と第2マージン部12とが、互いの間により大きな鈍角(略155°以上)を形成するように交差することから、これらのマージン前壁面16と第2マージン部12との接続部分において、切れ刃として作用するようなエッジをより形成しにくくして、加工穴の内周面精度を格別顕著に向上することができる。また、第2マージン部12の剛性をより高めることができる。
超硬合金製のコーティングオイルホールツイストドリルを用いて、被削材S50C(A)を穴あけ加工して評価した。穴あけ加工試験1では、前述の実施形態で説明したドリル10を基本形状とし、ドリル横断面視において、第2マージン部12のドリル回転方向Tの前端12aとドリル回転方向Tとは反対側の後端12bとを結ぶ仮想直線VLと、ランド部15における第2マージン部12のドリル回転方向Tに隣接するマージン前壁面16の延長線Lと、の間に形成される角度θ(°)が、25°であるものを実施例1とし、35°であるものを比較例1とした評価である。そして、それぞれ500穴加工して第2マージン部の損傷形態を評価した。なお、ドリルの寸法は、実施例及び比較例ともに外径φ6mm×溝長47mm×全長100mmとした。
切削速度Vc:80m/min
回転数n:4246min−1
送り量f:0.18mm/rev
送り速度Vf:764mm/min
加工深さ:30mm
冷却方式:ミスト冷却
穴あけ加工試験2では、ドリル横断面視において、第1マージン部11のドリル回転方向Tの前端11aとドリル回転方向Tとは反対側の後端11bとを結ぶ線分の長さに対する、第2マージン部12のドリル回転方向Tの前端12aとドリル回転方向Tとは反対側の後端12bとを結ぶ線分の長さの割合P(%)が、50%以下であるものを実施例2とし、50%を超えるものを比較例2とした評価である。
そして、それぞれ300穴加工した後の加工穴の穴精度(JIS B 0601:2013に規定される最大高さ粗さRz、断面曲線の最大断面高さPt)を測定し、加工品位について評価した。なお、ドリルの寸法及びその他の加工条件は、上記穴あけ加工試験1と同様とした。表2に結果を示す。
穴あけ加工試験3では、上記実施例2で使用したドリル10をベースにして、さらに下記の構成とした。すなわち、ドリル本体1を軸線O方向の先端から基端側へ向けて見たドリル正面視で、先端面3とシンニング面5との交差稜線Rが直線状をなしており、一対の交差稜線Rのうち、第1の交差稜線R1を第2の交差稜線R2に向けて延ばした延長線が、第2の交差稜線R2よりもドリル回転方向Tとは反対側に隣り合うように配置され、前記延長線と第2の交差稜線R2との間の周方向に沿う距離(幅Y)が、0.08mm以下であるものを実施例3とし、0.08mmを超えるものを実施例4とした評価である。
そして、それぞれ100穴加工した後の加工穴の真円度及び穴精度を評価した。なお、ドリルの寸法は、外径φ6mm×溝長47mm×全長100mmとした。
切削速度Vc:120m/min
回転数n:6369min−1
送り量f:0.20mm/rev
送り速度Vf:1274mm/min
加工深さ:30mm
冷却方式:水溶性クーラント
2 切屑排出溝
2a 壁面
3 先端面(先端逃げ面)
4 切れ刃
5 シンニング面
5b 後端
10 ドリル
11 第1マージン部
11a 前端
11b 後端
12 第2マージン部
12a 前端
12b 後端
15 ランド部
16 マージン前壁面
L 延長線
O 軸線
R 交差稜線
R1 第1の交差稜線(一方の交差稜線)
R2 第2の交差稜線(他方の交差稜線)
T ドリル回転方向
VL 仮想直線
θ 角度
Claims (5)
- 軸状をなし、軸線回りの周方向のうちドリル回転方向に回転させられるドリル本体と、
前記ドリル本体の外周に、軸線方向の先端から基端側へ向かうように延び、周方向に互いに間隔をあけて形成された複数の切屑排出溝と、
前記切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面と前記ドリル本体の先端面との交差稜線部に形成された切れ刃と、
前記先端面と該先端面のドリル回転方向とは反対側に隣り合う前記切屑排出溝との間に形成されたシンニング面と、
前記ドリル本体の外周において周方向に隣り合う前記切屑排出溝同士の間に形成されたランド部と、
前記ランド部において前記切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面に隣接配置された第1マージン部と、
前記ランド部において前記第1マージン部よりもドリル回転方向とは反対側に配置された第2マージン部と、を備えたドリルであって、
前記ドリル本体を軸線方向の先端から基端側へ向けて見たドリル正面視で、前記第2マージン部は、前記シンニング面の外周縁のうち、ドリル回転方向とは反対側の後端に配置されており、
前記ドリル本体の軸線に垂直なドリル横断面視において、
前記第2マージン部のドリル回転方向の前端とドリル回転方向とは反対側の後端とを結ぶ仮想直線と、前記ランド部における前記第2マージン部のドリル回転方向に隣接するマージン前壁面の延長線と、の間に形成される角度が、30°以下であり、
前記第2マージン部のドリル回転方向の前端とドリル回転方向とは反対側の後端とを結ぶ線分の長さが、前記第1マージン部のドリル回転方向の前端とドリル回転方向とは反対側の後端とを結ぶ線分の長さの半分以下であることを特徴とするドリル。 - 請求項1に記載のドリルであって、
前記第2マージン部の周方向の長さに対して、前記マージン前壁面の周方向の長さが長いことを特徴とするドリル。 - 請求項1又は2に記載のドリルであって、
前記ドリル横断面視において、
前記第2マージン部のドリル回転方向の前端とドリル回転方向とは反対側の後端とを結ぶ仮想直線と、前記マージン前壁面の延長線と、の間に形成される角度が、25°以下であることを特徴とするドリル。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載のドリルであって、
当該ドリルはツイストドリルであり、前記ドリル本体には前記先端面及び前記シンニング面が各一対形成され、
前記ドリル本体を軸線方向の先端から基端側へ向けて見たドリル正面視で、
前記先端面と前記シンニング面との交差稜線は直線状をなしており、
一対の前記交差稜線のうち、第1の交差稜線を第2の交差稜線に向けて延ばした延長線は、該第2の交差稜線上に一致し、又は該第2の交差稜線よりもドリル回転方向とは反対側に配置されることを特徴とするドリル。 - 請求項4に記載のドリルであって、
一対の前記交差稜線のうち、第1の交差稜線を第2の交差稜線に向けて延ばした延長線は、該第2の交差稜線よりもドリル回転方向とは反対側に配置され、
前記延長線と前記第2の交差稜線との間の周方向に沿う距離が、0.08mm以下であることを特徴とするドリル。
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