JP2674124B2

JP2674124B2 - ツイストドリル

Info

Publication number: JP2674124B2
Application number: JP20585988A
Authority: JP
Inventors: 浩二郎今永; 伸一中村; 秀司細野; 芳之柳瀬
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1987-12-14
Filing date: 1988-08-19
Publication date: 1997-11-12
Anticipated expiration: 2012-11-12
Also published as: JPH02124208A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、超硬合金またはサーメットで構成された
ツイストドリル（以下、ドリルと略称する）に係わり、
特に、切削抵抗を軽減する技術に関するものである。

［従来の技術］近年、超硬合金で構成したドリルが多用されつつあ
る。このようなドリルは、耐摩耗性に優れ、高送り切削
や重切削を行うことができる半面、靭性が低いために抗
折力などの機械的強度に劣り、このため、高速度鋼のド
リルに比べて芯厚を大きくし、ランド幅に対する溝幅の
比率を小さくして強度を補うようにしなければならな
い。

第13図および第14図はそのようなドリルとして先に提
案された一例を示すものである（特公昭61−30845号公
報）。この図に示すドリルは、超硬合金製のドリル本体
１の外周に２つのねじれ溝２が形成され、ねじれ溝２の
回転方向を向く壁面の先端稜線部に切刃３が形成された
ものである。ここで、ドリル本体１の芯厚Ｔはドリル直
径の20〜35％と比較的大きく、ドリル本体１の軸線と直
交する断面におけるランド幅Ｂに対する溝幅Ａの比率A/
Bは0.6程度と比較的小さい値に設定されている。また、
上記ドリルの軸線方向先端視におけるねじれ溝２の形状
は、切刃３の外周端縁Ｑにこの端縁Ｑと上記ドリル本体
１の軸線とを結んだ直線Ｎと直交する垂線Ｌを引いたと
きに、この垂線Ｌに対して凹となる形状とされている。
このドリルは、第14図に示すように、切屑をある程度小
さな曲率半径Ｒで強制的に曲げることにより、切屑が加
工穴の内壁面と擦過することがないようになっている。

［発明が解決しようとする課題］ところが、上記のようなドリルでは、重切削や高送り
切削を行った場合に折損し易いという問題があった。

すなわち、切刃３により生成された切屑は、外周側の
方が内周側よりも成長速度が速いため扇が開くように成
長し、成長するにつれて切屑の先端部がねじれ溝２の底
部2a、つまり、上記垂線Ｌからの距離が最大となる部分
の周辺によって曲げられ、その際の抵抗によって切屑の
根元で破断が生じ、第15図に示すように、せん移折断型
とよばれる形態となる。ところが、上記ドリルにおいて
は、そのねじれ剛性を高めようとした結果、上記垂線Ｌ
からねじれ溝２の底部2aまでの距離Ｗが小さくなってい
る。このため、切屑がねじれ溝２の底部2aから受ける抵
抗が切屑の成長方向と逆方向に直接作用し、強圧縮され
た厚さの厚い切屑が生成される。そして、切屑を強圧縮
する際の抵抗が加わって多大な切削トルクやスラスト荷
重がドリル本体１に印下されてしまうのである。

さらに、上記ドリルでは、軸線と直交する断面におけ
るランド幅Ｂに対する溝幅Ａの比率A/Bが小さいから、
ねじれ溝２の軸線と直交する断面の断面積、すなわち切
屑の流出面積が必然的に小さくなり、切屑詰まりが生じ
易く、このため、高送り切削や重切削を行った際にドリ
ルの折損事故がより一層生じ易くなるのである。

［発明の目的］この発明は、上記問題点を解決するためになされたも
ので、切屑を強圧縮することなく無理なくカーリングす
ることによってスラスト荷重や切削トルク等を軽減する
ことができるのは勿論のこと、切屑詰まり防止すること
ができ、高送り切削や重切削において折損事故の発生を
未然に防止することができるドリルを提供することを目
的とする。

［課題を解決するための手段］この発明のドリルは、切刃の外周端縁に、この端縁と
上記ドリル本体の回転中心とを結んだ直線と直交する垂
線を引いたときに、この垂線からねじれ溝の壁面までの
距離の最大値をドリル直径の45〜65％に設定し、かつ、
ドリル本体の軸線と直交する断面におけるランド幅に対
する溝幅の比率を0.9〜1.2とし、さらに、芯厚を構成す
る仮想円柱と接触するねじれ溝の底部周辺の軸線と直交
する断面における曲率半径Ｒを、ドリル直径をＤとした
ときに0.15D≦Ｒ≦0.2Dに設定したものである。

［作用］成長した切屑の先端部がねじれ溝の底部で曲げられる
際に、切屑がその成長方向と逆方向へ向かう抵抗を受け
ることは前述の通りであるが、この場合において、切屑
の長さが比較的長ければ切屑の自由度が大きく、したが
って、切屑に作用する抵抗は切屑をたわませたり、ある
いは座屈を生じさせるような力に分散される。本発明者
はこの点に鑑みて多数の実験を行った結果、上記垂線か
らねじれ溝の底部までの距離がドリル直径の45％以上で
あれば、切屑に直接作用する抵抗が大幅に減少すること
を見いだした。

第１表および第２表は、上記距離のドリル直径に対す
る比率を種々の値に設定したドリルによって生じた切屑
の厚さを示すものである。なお、切削条件は以下の通り
であり、切屑の厚さは第14図中点Ｓで示す箇所を測定し
た。

ドリル直径:12mm、先端角:140゜切刃のラジアルレーキ角：−15゜切削速度:65m/分送り（mm/rev）：表の上段に示す上記実験結果から、垂線からねじれ溝の底部までの距
離がドリル直径の45％以上であると、切屑の厚さが大幅
に薄くなることが判る。これは、切屑に作用する抵抗が
小さくなっていることを意味する。つまり、本発明のド
リルでは、垂線からねじれ溝の底部までの距離をドリル
直径の45％以上としたことにより、切屑に作用する抵抗
を著しく減少させることができるのである。さらに、上
記垂線からねじれ溝の底部までの距離が充分長いから、
ねじれ溝の軸線と直交する断面の断面積、すなわち切屑
の流出面積も必然的に大きくなるため、切屑詰まりを生
じさせることなく円滑に排出することが可能となる。

ただし、上記距離がドリル直径の65％を上回ると、ね
じれ溝のヒール側の壁面と外周ランドとの間の肉厚が薄
くなり、その部分に欠けや割れが発生し易くなるばかり
でなく、ドリルのねじり剛性も低下する。

また、切屑が円滑に排出されるためには、ドリル本体
の軸線と直交する断面におけるランド幅に対する溝幅の
比率を0.9以上として切屑の流出面積を確保する必要が
ある。一方、上記比率が1.2を上回るとドリルのねじり
剛性が損なわれる。

さらに、切屑はねじれ溝の壁面に沿って延び、ねじれ
溝の底部によって曲げられるため、切屑の曲率半径は、
ねじれ溝の底部の軸線と直交する断面における曲率半径
Ｒとほぼ同一となる。ここで、底部の曲率半径Ｒがドリ
ル直径をＤとしたときに0.2Dを上回る場合には、切屑は
ねじれ溝から外周側へはみ出し、被削材の内壁面を擦過
してその面粗度を悪化させるばかりでなく、切屑の排出
性も損なわれる。一方、底部の曲率半径Ｒが1.5Dを下回
ると、切屑の曲率半径が小さくなりすぎる。このため、
切屑を曲げる際の曲げ抵抗が大きくなり、この曲げ抵抗
が切削抵抗に加算されて切削トルクやスラスト荷重が増
加する。

［実施例］以下、第１図ないし第３図を参照しながら本発明の一
実施例について説明する。第１図（イ）は実施例のドリ
ルを示す軸線方向先端視図である。この図に示すドリル
は、超硬合金製のドリル本体10の外周に２つのねじれ溝
11が形成されるとともに、ねじれ溝11の回転方向を向く
壁面の先端稜線部に切刃12が形成され、さらに、ドリル
本体10の芯厚Ｔはドリル直径の20〜35％とされたもの
で、ドリル本体10の軸線方向先端矢視におけるねじれ溝
11の形状は、切刃12の外周端縁Ｑにこの端縁Ｑと上記ド
リル本体10の回転中心とを結んだ直線Ｎと直交する垂線
Ｌを引いたときに、この垂線Ｌに対して凹となる形状と
されている。さらに、ドリル本体10の先端逃げ面には、
その後ろ側部分が削り取られてそこにＸ型シンニング13
が形成され、芯厚部に軸線部から外周方向へ延びるシン
ニング刃13aが切刃12に連続して形成されている。以上
の点については前記従来のドリルとほぼ同一である。

しかし、ドリル本体10の軸線と直交する断面における
ランド幅Ｂに対する溝幅Ａの比率A/Bは0.9〜1.2に設定
されている。また、軸線方向先端視において、上記垂線
Ｌからねじれ溝11の底部11aまでの距離、すなわち、垂
線Ｌからねじれ溝11の壁面までの距離の最大値Ｗはドリ
ル直径の45％〜65％に設定されている。これによってね
じれ溝11は、第１図に示すように、底部11a側の壁面が
回転方向へ向かって深く入り込んだような形状となって
いる。また、芯厚を構成する仮想円柱と接触するねじれ
溝11の底部周辺の軸線と直交する断面における曲率半径
Ｒは、ドリル直径をＤとしたときに0.15D≦Ｒ≦0.2Dに
設定されている。

ここで、軸線と直交する断面において曲率半径Ｒが0.
15D≦Ｒ≦0.2Dとなるねじれ溝11の壁部の範囲は、第３
図に示すように、その曲率中心の中心角ωで26゜〜56
゜、より好ましくは31゜〜51゜、さらに好ましくは36゜
〜46゜の範囲とされている。

上記中心角ωの範囲は、切屑を所定の曲率半径で確実
にカーリングさせ、かつ、切屑のカーリングに際して切
屑とねじれ溝11の壁面との摩擦抵抗を軽減し得る範囲で
ある。そして、ねじれ溝11の曲率半径Ｒの部分を上記の
ように設けることにより、切屑のカーリングをスムーズ
に行うことが可能となる。

このようなドリルにおいては、切刃12で生成された切
屑はねじれ溝11の底部11aに達して曲げられ、第15図に
示すようなせん移折断型の切屑に分断される。この場合
において、垂線Ｌからねじれ溝の底部11aまでの距離Ｗ
がドリル直径の45％以上であるから、前述したように、
切屑を強圧縮することなく無理なくカーリングさせるこ
とができ、スラスト荷重や切削トルクを大幅に低減する
ことができる。

この点について、具体的実験例を参照してさらに詳述
すると、第３表および第４表は、距離Ｗを53％とし、切
刃12の外周端縁Ｑにおけるラジアルレーキ角を−15゜と
した実施例のドリルと、距離Ｗが41％、ラジアルレーキ
角が正であって他の条件を実施例のドリルと全て同じに
した従来のドリルとによって穴明け加工を行った場合
の、スラスト荷重、切削トルク、切削動力、ドリルを装
着した加工装置の穴明け加工時における主軸の振動の振
幅の最大値をそれぞれ示したものである。なお、切削条
件は以下の通りである。

ドリル直径:12mm、先端角:140゜切削速度:65m/分送り（mm/rev）：表の上段に示す上記実験結果から、実施例のドリルでは、ラジアルレ
ーキ角が負であるにも拘わらず、スラスト荷重、切削ト
ルクおよび切削動力の値が従来のドリルに比して大幅に
軽減されていることが判る。このように上記ドリルで
は、切屑を強圧縮することなく無理なくカーリングさせ
ることができるから、切屑に作用する抵抗を軽減するこ
とができ、これによって、スラスト荷重などの切削抵抗
を大幅に軽減することができるのである。

また、垂線Ｌからねじれ溝11の底部11aまでの距離Ｗ
をドリル直径Ｄの65％以下としているから、ねじれ溝の
ヒール11b側の壁面と外周ランド10aとの間の肉厚を充分
確保することができ、欠けや割れの発生を防止すること
ができるのは勿論のこと、ドリルのねじり剛性を向上さ
せることができる。

さらに、上記ドリルでは切削抵抗が小さいため、実験
結果から明らかなように、穴明け加工装置の主軸の振動
の振幅が小さく、これによって、切刃のチッピングを防
止するとともに加工精度を向上させることができる。ま
た、ねじれ溝11の壁面が回転方向へ深く入り込んでいる
からねじれ溝11の横断面積が大きく、したがって、切屑
が流出し易く、切屑詰まりを防止することができる。

なお、上記実施例のドリルは切刃12をいわゆる芯上が
りに形成したものであるが、第１図（ロ）に示すよう
に、芯下がりに形成したドリルに適用しても同様の効果
を得ることができる。

ところで、本発明は上記のような超硬合金製のものに
限るものではなく、サーメットによって構成しても上記
と同様の効果を得ることができる。

一般に、サーメットは、極めて高い硬度を有し、耐摩
耗性に優れている半面、靭性が低く、抗折力が130Kg/mm
²であり、超硬合金（抗折力200Kg/mm²）製のものに比し
てねじり剛性が低いため、ドリルには不適とされてい
た。すなわち、ドリルをサーメットにより構成すると、
切削トルクやスラスト荷重を繰り返し受けることによっ
て容易に疲労破壊が生じ、極めて短時間で折損してしま
うため穴明け加工に供し得ないのが実情であった。

しかしながら、本発明では、ねじり剛性を向上させつ
つ切削トルクおよびスラスト荷重を軽減することができ
るから、ドリル本体をサーメットにより構成しても何ら
支障なく穴明け加工を行うことができるのである。

第５表および第６表は、ドリル本体をTiN、TiCN等を
含むサーメットにより構成し、かつ、距離Ｗをドリル直
径Ｄの53％、ラジアルレーキ角を−15゜とした上記構成
のドリルと、距離Ｗを41％とし、他の条件を本発明のド
リルと全て同一とした従来のドリルとによって、穴明け
加工を行った場合の実験結果を示す。なお、第５表にお
いて切削長さとは、穴明け加工を行った総ての被削材の
厚さを加えた長さをいう。

第５表から明らかなように、本発明のドリルでは、20
mの穴明け加工を行っても何ら異常は見られず、一方、
従来のドリルでは7mの穴明け加工により折損しており、
本発明はドリル本体をサーメットにより構成しても何ら
支障なく穴明け加工を行うことができることが判る。こ
れは、第６表から判るように、本発明のドリルでは、ラ
ジアルレーキ角が負であるにも拘わらず、切削トルクな
どが大幅に軽減され、繰り返し荷重による疲労破壊が生
じにくくなっているからである。

このように本発明では、ドリル本体をサーメットで構
成することができるから、サーメットの有する優れた耐
摩耗性を生かすことができ、ドリル寿命を延長すること
ができる。

［その他の実施例］次に、第４図ないし第12図を参照しながら本発明の他
の実施例について説明する。この実施例のドリルは上記
構成要件に加えて以下のような特徴を有している。

Ｘ型シンニング13により形成されるシンニング刃13a
および切刃12の軸線方向先端視における形状は直線状と
され、シンニング刃13aと切刃12との交叉部14の軸線方
向先端視における形状は円弧状とされている（第４図
（イ））。

このようなドリルでは、Ｘ型シンニング13によってチ
ゼル幅を狭くしているから、スラスト荷重が軽減される
ことは勿論のこと、切刃12およシンニング刃13aの形状
が直線状であるため、切屑の厚さがその幅方向において
一定化し易い。このため、切屑が曲げられる際に座屈等
が生じ易く、切屑を強圧縮することなくカーリングする
ことができる。しかも、切刃12およびシンニング刃13a
の交叉部14を円弧状としているため、交叉部14において
切屑が分離しにくく、これによって切屑詰まりが防止さ
れ、ドリルの折損事故を未然に防止することができる。

ここで、第４図（ロ）に示す交叉部14の曲率半径ｒ
は、ドリル直径をＤとしたときに0.05D≦ｒ≦0.15Dとさ
れている。曲率半径ｒが0.15Dを上回ると、ねじれ溝の
ねじれ角に応じたすくい角を有する切刃12の有効部分の
割合が少なくなるため、切削抵抗が大きくなるからであ
る。一方、曲率半径ｒが0.05Dを下回ると、交叉部14に
おいてチッピングや切屑の分離が発生し易くなるからで
ある。

軸線Ｏから切刃外周端縁Ｑへ伸ばした直線Ｎに対して
シンニング刃13aがなす軸線方向先端視における角度α
は20゜〜40゜に設定されている。

上記角度αの範囲は、切屑の排出性を向上させて切屑
詰まりを確実に防止し得る範囲である。すなわち、シン
ニング刃13aによって生成される切屑と切刃12によって
生成される切屑は、それらの成長速度の差により互いに
干渉し合って成長方向を相互に拘束するため、切屑は自
由な挙動をとることなくドリル中心側へ伸びることによ
ってカーリングされる。ところが、シンニング刃13aと
直線Ｎとのなす角度が40゜を上回ると、シンニング刃13
aと切刃12とにより生成される切屑の成長方向が大きく
異なるため、切屑がシンニング刃13aと切刃12との交叉
部14に対応する部分で分離し易くなる。また、シンニン
グ刃13aと切刃12とのなす角度（α＋δ）が小さくなる
ため、それらの交叉部14で欠けが生じ易くなる。

一方、シンニング刃13aと直線Ｎとのなす角度が20゜
を下回ると、切刃12の長さに対するシンニング刃13aの
長さの比が大きくなるため、切屑の成長方向がシンニン
グ刃13aで生成された部分の影響を大きく受け、切屑の
相互干渉作用が適切に行われなくなる。また、シンニン
グ刃13aの長さが長くなることは切削抵抗の増加の原因
となる。

切刃12の外周端縁におけるラジアルレーキ角δは−10
゜〜−20゜とされ、切刃12とシンニング刃13aとの軸線
方向先端視における延長線どうしの交点をＰとしたとき
に、軸線Ｏから交点Ｐまでの長さL₁と交点Ｐから切刃の
外周端縁Ｑまでの長さL₂との比L₁/L₂は0.4〜0.7:1に設
定されている。

切屑詰まりを確実に防止するとともに切削抵抗を軽減
し得る範囲である。すなわち、比L₁/L₂が0.4を下回る
と、シンニング刃13aにより幅の狭い切屑が生成され、
この切屑がねじれ溝11内へ延出する際に受ける大きな抵
抗によって切刃12の切屑から引き離されてしまう。一
方、比L₁/L₂が0.7を上回ると、切屑の成長方向がシンニ
ング刃13aで生成された部分の影響を大きく受けるとと
もに、切屑が第14図に示す正常なせん移折断型とならず
に伸びぎみとなってしまう。また、シンニング刃13aの
割合が大きくなることは切削抵抗の増加の原因となる。

また、ラジアルレーキ角δが−10゜を上回ると、必然
的に切刃12とシンニング刃13aとのなす角度（α＋δ）
が小さくなり、切屑の相互干渉作用が適切に行われなく
なるとともに、切刃12の外周端縁Ｑにおける刃先強度の
低下を来す。一方、ラジアルレーキ角δが−20゜を下回
ると、切刃12とシンニング刃13aとのなす角度（α＋δ
が大きくなるため、切屑が切刃12とシンニング刃13aと
の交叉部14において分離し易くなるとともに切削抵抗が
大きくなる。

シンニング刃13aのアキシャルレーキ角θは、０゜〜
−５゜に設定されている（第６図）。

シンニング刃13aのアキシャルレーキ角θが負角であ
るから、ドリルの再研磨に際してシンニングの研ぎ出し
面をそのままシンニング刃13aのすくい面とすることが
でき、再研磨を容易に行うことができるとともに、シン
ニング刃13aの刃先強度を高めることができる。ただ
し、アキシャルレーキ角θが極端に負角となるとシンニ
ング刃13aにおける切削抵抗が増大するため、−５゜以
上とする必要がある。

シンニングにより構成された先端研ぎ出し面15とシン
ニング刃13aに沿うすくい面16とのなす角度λは95゜〜1
15゜に設定されている（第７図）。

シンニング刃13aで生成された切屑は、シンニングの
先端研ぎ出し面15に達してそこからねじれ溝11内に延出
するため、その際に切屑は大きな抵抗を受ける。上記角
度λが95゜を下回ると、シンニング刃13aの切屑に作用
する抵抗が大きくなりすぎるため、切刃12の切屑と分離
し易くなってしまう。また、切屑に作用する抵抗が大き
いとスラスト荷重が増加する。一方、角度λが115゜を
上回ると、ドリル本体10のヒール11b側の部分が大きく
削り取られてしまう結果、切屑をねじれ溝11内で曲げる
ことが困難となる。

シンニングにより構成された先端研ぎ出し面15とシン
ニング刃13aに沿うすくい面16との谷線17が軸線Ｏと交
叉してなす角度φは30゜〜40゜に設定されている（第５
図（イ））。

角度φが40゜を上回ると、シンニング刃13aで生成さ
れた切屑と先端研ぎ出し面15との摩擦抵抗が大きくな
り、上記した切屑分離の問題が生じる外、スラスト荷重
が増加する。ただし、角度φをあまりに小さくすると、
ドリル本体10のヒール11b側の部分が大きく削り取られ
てしまうため、30゜以上とする必要がある。そして、角
度φを30゜〜40゜とすることにより、シンニング刃13a
で生成される切屑の分離を防止するとともにスラスト荷
重を軽減することができる。

切刃12の外周端縁Ｑとねじれ溝のヒール11b先端縁Ｔ
との軸線方向における距離ｌはドリル直径の0.3〜1.0倍
に設定されている。

距離ｌをドリル直径の0.3倍以上とすることにより、
切削部への切削油の流路が確保される。ただし、距離ｌ
がドリル直径の1.0倍を上回ると、上記したように、ド
リル本体10のヒール11b側の部分が確保されなくなって
しまう。

ドリル本体１の先端面には、第８図に示すように、逃
げ角β_１が７゜〜15゜でかつ平坦な第１逃げ面18が切刃
12に沿って形成されるとともに、逃げ角β_２が逃げ角β
_１よりも大きい15゜〜25゜の範囲でかつ平坦な第２逃げ
面19が上記第１逃げ面５に沿って形成され、さらに、第
１逃げ面18と第２逃げ面19との交叉稜Ｆは切刃12と平行
でかつ軸線Ｏと交叉させられている。

第２逃げ面19が形成されているので、逃げ面と加工穴
の底との擦過（いわゆる二番当たり）が防止されるとと
もに切削油の流路が確保され、切削油による切削部の潤
滑、冷却効果を高めることができる。したがって、重切
削を行うことが多い超硬ドリルでは極めて重要な効果と
いえる。

また、第１、第２逃げ面18,19が平坦に形成されてい
るので、平面研削加工により第１、第２逃げ面18,19を
再研磨することができ、従来行われていたいわゆるリー
ド研削に比して研削面の面粗度を向上させることができ
る。また、研削加工が容易となり、切刃12等の稜線部に
おける微細な研削欠けの発生を防止することができ、ド
リルの寿命を延長するとともに初期折損等の重大なトラ
ブルの発生を防止することができる。

さらに、第１逃げ面18の逃げ角β_１が７゜以上とされ
ているため、逃げ面摩耗を有効に防止することができ
る。この効果は、特に高送り切削を行う場合に顕著に発
揮される。ただし、逃げ角β_１が15゜を上回ると、切刃
12の刃物角ρが小さくなり、切刃12にチッピングや欠損
が生じ易くなる。

またさらに、第２逃げ面19の逃げ角β_２が15゜以上と
されているので、切削油を切削部に供給するための流路
が充分に確保され、切削油による潤滑、冷却効果をさら
に高めることができる。しかし、刃先剛性を確保するた
めに、逃げ角β_２は25゜以下とすることが望ましい。

ところで、第１、第２逃げ面18,19の交叉稜Ｆを切刃1
2と平行にし、交叉稜Ｆを軸線Ｏと交叉させたのは次の
理由による。

すなわち、交叉稜Ｆが切刃12に対していわゆる芯上が
り方向へ傾斜すると、外周部において第１逃げ面18の幅
が狭くなり、外周部における刃先剛性が低下するからで
ある。また、交叉部Ｆが切刃12に対して芯下がり方向へ
傾斜すると、第１逃げ面18が幅広となる結果、第１逃げ
面18での二番当たりが生じ易くなるからである。

さらに、交叉稜Ｆが芯上がりに位置すると、第９図に
示すように第２逃げ面19どうしの境にチゼル角γの大き
なチゼル20が形成されることになり、チゼル20の機械的
強度が低下する。したがって、交叉稜Ｆは軸線Ｏを通る
ように又は芯下がりに位置することが望ましいが、交叉
部Ｆが軸線Ｏと交叉する形状であれば再研磨に際して第
１、第２逃げ面18,19の形状をより正確に再現し得るか
らである。

シンニング刃13a及び切刃12には、第10図に示すよう
に、ホーニング21が形成されている。また、一方のホー
ニング21の内側稜線21aに沿って仮想延長線を引いた場
合のこの仮想延長線と、他方のホーニング21の内側稜線
21aとの離間距離Ｃは0.3mmとされ、ホーニング21の端部
21bどうしの間にチゼル20が形成されている。

ホーニング21が軸線部で交叉すると、切削加工時の食
付き点が２点できることになり、ドリルが振られ易く欠
けが生じ易くなる。このため、ホーニング21の端部21b
どうしを離間させる必要がある。ここで、間隔Ｃを0.3m
m以下としたのは、チゼル幅Ｇを所定以下としてスラス
ト荷重を軽減するためである。

なお、ホーニング21の端部21bどうしがほぼ接触する
ように構成しても良いが、この場合においても僅かでも
チゼルが形成されるようにしなければならない。第11図
は第10図に示すホーニング形状の変更例を示すものであ
り、ホーニング21の端部どうしは互いに接触させられて
いるが、ホーニング21の外側稜線21cは軸線Ｏ近傍にお
いて円弧状をなし、軸線Ｏにおいて交会させられてい
る。これによって、軸線Ｏ部において極めて僅かではあ
るがチゼルが形成され、食付きが一点で行われるように
なっている。

また、ホーニング形状は、第12図に示すように、外周
側から軸線Ｏ側へ向かうにしたがって幅が漸次狭くなる
ようにしても良い。このようなホーニング形状とするこ
とにより、切削速度が速いシンニング刃13aの外周側に
おけるチッピングの発生を防止することができる。な
お、切刃12が直線状であるため、ホーニング21の形状の
ばらつきが少ないことは勿論である。

チゼル幅Ｇは０より大きく、0.4mmまでの範囲とされ
ている。

チゼル20は被削材を押し分けるように作用するため、
チゼル幅Ｇが広いとスラスト荷重が増大するとともに、
チゼル20の端部では切削速度が速くなるため、超硬合金
のような脆性材料では欠けが生じ易くなる。したがっ
て、チゼル幅Ｇは０に近い方が良く、0.4mm以下とする
ことにより、かかる欠点を解消するとともに食付き安定
性を向上させることができる。

ドリル本体10にはねじれ溝11に沿って螺旋状をなす油
穴22が形成されている（第５図（ロ）参照）。

このようなドリルでは、再研磨を行っても油穴22の位
置が変わらず、常に一定の条件で切削加工を行うことが
できるのは勿論であるが、油穴22が螺旋状であるためド
リルのねじり剛性を損なうことが少ない。このため、上
記ドリルでは、第１図に示す距離Ｗをドリル直径Ｄの45
％以上として切削抵抗を低減したことと相俟って、より
重切削側での使用が可能となる。

ねじれ溝11と外周ランド10aとの交叉部、すなわちヒ
ール11bにはねじれ溝11に沿うチャンファ面が形成され
ている。このチャンファ面は幅が0.5mm程度とされてい
る。なお、チャンファ面の代わりに曲率半径0.5mm程度
の丸ホーニング面を形成しても良い。このようなチャン
ファ面により、その部分の切屑による欠けや割れの発生
を防止することができる。

ドリル本体10の表面にはTiC、TiN、TiCN、Al₂O₃等の
コーティング層が設けられている。

コーティング層により、ドリルの耐熱性および耐摩耗
性を向上させることができるとともに、上記のようなコ
ーティング層は摩擦係数が小さいため、切屑との摩擦抵
抗を軽減することができ、切削トルクやスラスト荷重を
さらに低減することができる。

［発明の効果］以上説明したようにこの発明のドリルでは、切刃の外
周端縁に、この端縁と上記ドリル本体の回転中心とを結
んだ直線と直交する垂線を引いたときに、この垂線から
ねじれ溝の壁面までの距離の最大値をドリル直径の45〜
65％に設定し、かつ、ドリル本体の軸線と直交する断面
におけるランド幅に対する溝幅の比率を0.9〜1.2とし、
さらに、芯厚を構成する仮想円柱と接触するねじれ溝の
底部周辺の軸線と直交する断面における曲率半径Ｒを、
ドリル直径をＤとしたときに0.15D≦Ｒ≦0.2Dに設定し
たものであるから、切屑を強圧縮することなく無理なく
カーリングすることによってスラスト荷重や切削トルク
等を軽減することができるのは勿論のこと、切屑詰まり
防止することができ、高送り切削や重切削において折損
事故の発生を未然に防止することができ、重切削、高送
り切削に使用して極めて有望である。さらに、ドリル本
体を耐摩耗性に優れたサーメットにより構成することが
できるから、ドリル寿命を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示す図であっ
て、第１図（イ）はドリルを示す軸線方向先端視図、同
図（ロ）は同図（イ）の変更例を示す軸線方向先端視
図、第２図は第１図のII方向側面図、第３図は第２図の
III−III線断面図、第４図ないし第12図はその他の実施
例を示すもので、第４図（イ）はドリルを示す軸線方向
先端視図、同図（ロ）は同図（イ）の矢印Ａで示す部分
の拡大図、第５図（イ）（ロ）は第４図（イ）のＶ方向
矢視図、第６図は第４図（イ）のVI−VI線断面図、第７
図は第５図（イ）のVII方向矢視図、第８図は第５図
（イ）のVIII方向矢視図、第９図および第10図はチゼル
部分を示す拡大図、第11図および第12図は第10図に示す
ホーニング形状の変更例を示す図、第13図は従来のドリ
ルを示す軸線方向先端視図、第14図はその横断面図、第
15図は切屑を示す斜視図である。 10……ドリル本体、11……ねじれ溝、 12……切刃、13a……シンニング刃、 14……交叉部、15……先端研出し面、 16……すくい面、17……谷線、 18……第１逃げ面、19……第２逃げ面、 20……チゼル、21……ホーニング、 21a……内側稜線、21b……端部、 22……油穴、Ｏ……軸線、Ｌ……垂線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号特願昭63−189935 (32)優先日昭63(1988)７月29日 (33)優先権主張国日本（ＪＰ） (72)発明者細野秀司岐阜県安八郡神戸町大字横井字中新田 1528番地三菱金属株式会社岐阜製作所内 (72)発明者柳瀬芳之岐阜県安八郡神戸町大字横井字中新田 1528番地三菱金属株式会社岐阜製作所内

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】軸線回りに回転させられる超硬合金または
サーメット製のドリル本体の外周にねじれ溝を形成する
とともに、このねじれ溝の回転方向を向く壁面の先端稜
線部に切刃を形成し、上記ドリル本体の芯厚をドリル直
径の20％〜35％とし、かつ、ドリルの軸線方向先端視に
おけるねじれ溝の形状を、上記切刃の外周端縁に、この
端縁と上記軸線とを結んだ直線と直交する垂線を引いた
ときに、この垂線に対して凹となる形状としたツイスト
ドリルにおいて、上記垂線からねじれ溝の壁面までの距離の最大値をドリ
ル直径の45％〜65％に設定し、かつ、ドリル本体の軸線
と直交する断面におけるランド幅に対する溝幅の比率を
0.9〜1.2とし、さらに、芯厚を構成する仮想円柱と接触
するねじれ溝の底部周辺の軸線と直交する断面における
曲率半径Ｒを、ドリル直径をＤとしたときに0.15D≦Ｒ
≦0.2Dに設定したことを特徴とするツイストドリル。
【請求項２】シンニングによって芯厚部に軸線部から外
周方向へ延びるシンニング刃を形成し、このシンニング
刃と前記切刃との軸線方向先端視における形状を直線状
としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
ツイストドリル。
【請求項３】前記シンニング刃と切刃との交叉部の軸線
方向先端視における形状を円弧状としたことを特徴とす
る特許請求の範囲第２項に記載のツイストドリル。
【請求項４】前記シンニング刃と切刃との交叉部の曲率
半径を、ドリル直径の0.05倍〜0.15倍としたことを特徴
とする特許請求の範囲第３項に記載のツイストドリル。
【請求項５】前記切刃の外周端縁におけるラジアルレー
キ角を−10゜〜−20゜としたことを特徴とする特許請求
の範囲第２項ないし第４項のいずれかに記載のツイスト
ドリル。
【請求項６】前記シンニング刃と切刃との軸線方向先端
視における延長線どうしの交点をＰとしたときに、軸線
から交点Ｐまでの長さと交点Ｐから上記切刃の外周端縁
までの長さの比を0.4〜0.7:1に設定したことを特徴とす
る特許請求の範囲第２項ないし第５項のいずれかに記載
のツイストドリル。
【請求項７】軸線から切刃の外周端縁へ伸ばした直線に
対して前記シンニング刃がなす軸線方向先端視における
角度を20゜〜40゜に設定したことを特徴とする特許請求
の範囲第２項ないし第６項のいずれかに記載のツイスト
ドリル。
【請求項８】前記ドリル本体の先端府に、逃げ角が７゜
〜15゜でかつ平坦な第１逃げ面を切刃に沿って形成し、
逃げ角が第１逃げ面の逃げ角よりも大きい15゜〜25゜の
範囲でかつ平坦な第２逃げ面を上記第１逃げ面に沿って
形成し、さらに、第１逃げ面と第２逃げ面との交叉稜を
切刃と平行にしかつ軸線と交叉させたことを特徴とする
特許請求の範囲第２項ないし第７項のいずれかに記載の
ツイストドリル。
【請求項９】前記切刃およびシンニング刃にホーニング
を形成し、軸線近傍における一方のホーニングの内側稜
線の仮想延長線を引いた場合のこの仮想延長線と、他方
のホーニングの内側稜線との離間距離を０〜0.3mmと
し、かつホーニングの端部どうしの間にチゼルを形成し
たことを特徴とする特許請求の範囲第２項ないし第８項
のいずれかに記載のツイストドリル。
【請求項１０】前記チゼルのチゼル幅を、０より大きく
0.4mmまでの範囲としたことを特徴とする特許請求の範
囲第９項に記載のツイストドリル。
【請求項１１】前記シンニング刃のアキシャルレーキ角
を０゜〜−５゜に設定したことを特徴とする特許請求の
範囲第２項ないし第10項のいずれかに記載のツイストド
リル。
【請求項１２】前記シンニングにより構成される先端研
ぎ出し面とシンニング刃に沿うすくい面とのなす角度を
95゜〜115゜としたことを特徴とする特許請求の範囲第
２項ないし第11項のいずれかに記載のツイストドリル。
【請求項１３】前記シンニングにより構成される先端研
ぎ出し面とシンニング刃に沿うすくい面との谷線が軸線
と交叉してなす角度を30゜〜40゜としたことを特徴とす
る特許請求の範囲第２項ないし第12項のいずれかに記載
のツイストドリル。
【請求項１４】前記切刃外周端縁とねじれ溝のヒール先
端縁との軸線方向における距離をドリル直径の0.3〜1.0
倍としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし
第13項のいずれかに記載のツイストドリル。
【請求項１５】前記ドリル本体にねじれ溝に沿って螺旋
状をなす油穴を設けたことを特徴とする特許請求の範囲
第１項ないし第14項のいずれかに記載のツイストドリ
ル。
【請求項１６】前記ねじれ溝の壁面とドリル本体の外周
ランドとの交叉部に、ねじれ溝に沿うチャンファ面また
は丸ホーニング面を形成したことを特徴とする特許請求
の範囲第１項ないし第15項のいずれかに記載のツイスト
ドリル。
【請求項１７】前記ドリル本体の表面にTiC、TiN、TiCN
等のコーティング層を設けたことを特徴とする特許請求
の範囲第１項ないし第16項のいずれかに記載のツイスト
ドリル。