JP2984446B2

JP2984446B2 - ドリル

Info

Publication number: JP2984446B2
Application number: JP4001005A
Authority: JP
Inventors: 豊足立; 光二橋本; 和男高崎; 靖典村上; 博糟谷
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1992-01-07
Filing date: 1992-01-07
Publication date: 1999-11-29
Anticipated expiration: 2014-11-29
Also published as: US5217332A; JPH05177420A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特にガラス繊維や炭素
繊維等の強化材を用いた繊維強化プラスチック（ＦＲ
Ｐ）の穴明け加工に最適なドリルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】このような繊維強化プラスチックのう
ち、例えば炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）は、
従前の金属などに比べて比剛性、比強度、耐疲労性、耐
摩耗性、耐薬品性、および振動減衰性等に優れていると
いう数多くの長所を有しており、このようなＣＦＲＰ素
材を用いた製品は日用品から航空宇宙機器に至るまで幅
広い分野に適用されている。そして、その用途も、２次
構成部材から１次構成部材へと、また小型単純形状部材
から大型単純形状部材へと、さらに小型複雑形状部材か
ら大型複雑形状部材へと拡大しつつあり、これに伴って
このようなＣＦＲＰ素材を加工する工具に対し、高い生
産性と加工精度とを同時に満足させることが要求される
ようになってきた。

【０００３】ここで図５ないし図９に示すのは、このよ
うなＣＦＰＲ素材の穴明け加工に使用されていた従来の
ドリルである。これらのドリルのうち、図５ないし図７
に示すものはいわゆるガンドリルと称されるものであっ
て、そのドリル本体１は図示しない工作機械の工具把持
部に装着されて当該ドリル本体１の軸線Ｏ回りに回転さ
れる円筒状のドライバー２と、このドライバー２の中心
孔に同軸的に嵌合されるシャンク３と、このシャンク３
の先端にロウ付け等により固着された超硬合金製の切刃
チップ４とから構成されている。

【０００４】このドリル本体１の外周には切刃チップ４
からシャンク３にかけて、切刃チップ４の先端面に開口
して当該ドリル本体１の軸線方向基端側に向かう１条の
切屑排出溝５が形成されている。この切屑排出溝５は、
その底面がドリル回転方向（図７において反時計回り方
向）を向く面５ａとドリル回転方向後方側を向く面５ｂ
とから構成されていて、図７に示すように上記軸線Ｏと
直交する断面視において略Ｖ字型をなすように形成され
ている。また切刃チップ４の先端面には、この切屑排出
溝５の開口部から上記ドリル回転方向の後方側に連なる
ように先端逃げ面６が設けられている。そして、この切
刃チップ４の先端には、切屑排出溝５の上記ドリル回転
方向を向く面５ａと先端逃げ面６との交差稜線部に沿っ
て、ドリル本体１先端の回転中心Ｃ近傍から外周に達す
る切刃７が形成されている。

【０００５】またドリル本体１内には、上記軸線方向に
沿ってドライバー２からシャンク３を通り切刃チップ４
にまで、当該ドリル本体１を貫通するように断面円形の
中空管路８が穿設されている。この中空管路８は、ドリ
ル本体１の先端に、冷却や切屑排出のための圧縮空気や
切削油等を供給したりするためのものであって、この中
空管路８の上記軸線方向先端側の一端は、上記先端逃げ
面６に開口せしめられてエアーホール（図示略）を形成
している。

【０００６】一方、図８に示すのはフラットフルートド
リルと称されるものであって、超硬合金等からなる軸状
のドリル本体１１の先端には、ドリル本体１１の軸線Ｏ
を挟むように、該軸線方向基端側に向かうに従いドリル
本体１１の外周側に向かう一対の傾斜面１２，１２が形
成されている。さらに、これらの傾斜面１２，１２の両
側部は、当該ドリル本体１１先端の回転中心Ｃから外周
側に向かうに従い上記軸線方向基端側に後退する方向に
切り欠かれていて、ここに一対の切欠面１３，１３が形
成されており、これによりドリル本体１１先端は矢じり
状に成形されている。そして、このドリル本体１１先端
の、上記傾斜面１２，１２のドリル回転方向を向く側部
と切欠面１３，１３との交差稜線部には、２つの切刃１
４，１４が形成されており、その先端角θ1 は一般に鋭
角に設定されている。

【０００７】さらに図９に示すのは、いわゆるローソク
タイプと称されるドリルである。このドリルでは、ドリ
ル本体１５の外周に２条の螺旋状の切屑排出溝１６，１
６が形成されており、一方このドリル本体１５の先端に
は、その先端面と上記切屑排出溝１６，１６の底面との
交差稜線部に沿って２つの切刃１７，１７が形成されて
いて、この切刃１７，１７の先端角θ2 は一般に鈍角と
なるように設定されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のドリルはそれぞれに、穴明け加工上の、あるいは当該
ドリルを製造する際の成形上の問題点を有している。す
なわち、まず図５ないし図７に示したガンドリルでは切
刃７が１つであるので、切削時に切刃７に作用する切削
抵抗によりドリル本体１がその径方向に受ける力がドリ
ルの回転に伴って逐次変化し、このためドリルの回転軸
が当該ドリル本体１１の径方向にぶれてしまって、形成
される穴径の増大を招いたり、真円度や面精度が低下し
たりしてしまう。また、切刃７が一つであるのでドリル
１回転当りの切削量も限られたものとなり、軸方向の送
りを大きくできないなど加工条件も限定されたものとな
る。

【０００９】一方、図８に示したようなフラットフルー
トドリルでは、ドリル本体１１の先端に該ドリル本体１
１の軸線Ｏに関して対称となるように２つの切刃１４，
１４が形成されているため、両切刃１４，１４に作用す
る切削抵抗の上記径方向の分力が互いに相殺し合うこと
となり、またドリル１回転当りの切削量も切刃が１つの
場合に比べて計算上は２倍とすることができる。

【００１０】ところが、このようにドリル本体１１の先
端に２つの切刃１４，１４を形成する場合には、これら
２つの切刃１４，１４のドリル回転中心部分の対称軸
を、該切刃のドリル外周側の対称軸、すなわち上記ドリ
ル本体１１の軸線Ｏに正確に一致させるのは極めて困難
であり、上記回転中心部分の対称軸が軸線Ｏに対して僅
かに偏心してしまうことは避けられない。しかしなが
ら、これらの切刃の部位のうち、上記ドリル回転中心部
分は被削材に食いついて切刃を案内する部位となり、一
方、切刃の外周部分は形成される穴径の精度を決定する
部位となる。従って、これらの部位において切刃１４，
１４の対称軸にずれが生じるということは、上述したド
リル回転軸にぶれを生じさせる新たな原因となり、これ
によって形成される穴径が増大してしまったり、穴の真
円度や面精度の低下を招く結果となってしまう。

【００１１】また、このようなフラットフルートドリル
では、上記ガンドリルの先端逃げ面に形成したようなエ
アーホールを設けることが困難となる。これは、すなわ
ち、切刃１４，１４の先端角θ1 を鋭角に設定すること
によってドリル本体１１の先端に形成される傾斜面１
２，１２の傾斜角も小さくならざるを得ず、従ってドリ
ル本体１１にこれら傾斜面１２，１２に開口する中空管
路を貫設しても、その開口部は図８に破線で示すように
上記軸線方向基端側に後退した楕円となってしまうから
である。このため、このようなフラットフルートドリル
では、切刃１４，１４の先端部にまで十分に圧縮空気や
切削油等が供給されず、切削部位が著しく高温となった
り、切屑詰まりや切削抵抗の増大を引き起こすおそれが
ある。そして、特に被削材が上述したようなＣＦＲＰな
どの場合には、切削部位が高温となると被削材の材質が
劣化するという弊害が生じてしまう。

【００１２】さらに、このフラットフルートドリルのよ
うに切刃１４，１４の先端角θ1 を鋭角に設定すると、
各切刃１４は上記軸線方向に長尺化してしまうことにな
る。このため、例えば上記ローソクタイプのドリルなど
先端角が鈍角に設定されたドリルに比べ、軸方向の送り
が同じ場合には切刃の先端が被削材に食いついてから切
刃の後端が被削材を完全に貫通するまでに長時間を必要
とし、加工時間の増加が避けられないという欠点が生じ
る。さらにまた、先端角θ1 が鋭角であるため、切刃強
度の確保が困難で欠けが生じ易いという欠点もある。

【００１３】他方、図９に示す上記ローソクタイプのド
リルの場合は、切刃１７，１７の先端角θ2 が鈍角に設
定されているため、エアーホールをドリル回転中心部Ｃ
の近傍に形成することが可能であり、また先端角を鋭角
に設定したことによる加工時間の増加や切刃の欠け等の
欠点は防ぐことができる。しかしながら、２つの切刃１
７，１７を有するため、上述したように切刃形成時にお
いて切刃のドリル回転中心部の対称軸と、切刃の外周側
の対称軸、すなわちドリル本体１５の軸線Ｏとのずれを
防ぐことはできず、従って形成される穴の真円度や面精
度の劣化が生じるのは免れない。

【００１４】また、このように先端角θ2 を鈍角とした
場合には、被削材への切刃１７，１７の食いつきが悪化
し、かつ先端角が鋭角の場合に比べて切刃１７，１７が
被削材を押し広げながら切削するような切削形態となる
ため、概してドリルの軸方向への案内性が損なわれてド
リルの回転軸にぶれが生じ、形成される穴の真円度や面
精度の劣化を一層助長する結果となる。さらに、切刃１
７，１７による被削材の押し広げ作用が強くなることか
ら、例えば被削材に貫通孔を形成する場合の抜けぎわ等
に、バリが発生し易くなってしまう。そして、これは特
に、上記ＣＦＲＰ等に穴明け加工を行う際にその傾向が
顕著となる。さらにまた、このようなローソクタイプの
ドリルでは切屑排出溝が１６，１６が螺旋状に形成され
ているため、その全長も自ずと長くなり、このため切屑
排出性が悪化してしまうという問題もある。

【００１５】これらの問題点に加えて、上記ガンドリ
ル、フラットフルートドリル、およびローソクタイプド
リルの多くは、いずれも上述したような超硬合金や、あ
るいは工具鋼等を材質としているため、特に被削材が上
記ＣＦＲＰの場合などにはその摩耗が著しく、寿命が早
期に尽きてしまうという問題がある。従って、ドリルの
耐久性を維持することができずに一つのドリルで穴明け
可能な穴の数も限られたものとなってしまうため、この
ような問題が当該ドリルによる生産性の向上を阻害する
要因となっていた。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述したよう
な課題を解決して高い加工精度と生産性とを同時に満足
し得るドリルを提供するためになされたもので、軸線回
りに回転されるドリル本体の外周に、該ドリル本体の先
端面に開口して上記軸線方向基端側に向かう２条の切屑
排出溝を形成するとともに、上記ドリル本体先端面に上
記切屑排出溝の開口部のドリル回転方向後方側にそれぞ
れ連なるように先端逃げ面を設け、上記ドリル本体の先
端に、当該ドリル本体先端の回転中心部から上記切屑排
出溝のドリル回転方向を向く面と上記先端逃げ面との交
差稜線部に沿って、上記ドリル本体の外周に達する２つ
の切刃を形成してなるドリルにおいて、上記切刃を、上
記回転中心部から外周側に向かうに従い先端角が段階的
に小さくなる複数の切刃部によって構成して漸次上記軸
線方向基端側に後退する方向に形成するとともに、上記
先端逃げ面には、上記複数の切刃部のうち回転中心部側
の切刃部のドリル回転方向後方側に連なる逃げ面に、当
該ドリル本体内に形成された中空管路の一端を開口せし
め、さらに上記切刃のドリル本体外周側に、上記回転中
心部よりも硬度の高い高硬度部を設けたことを特徴とす
るものである。

【００１７】

【００１８】

【作用】このような構成のドリルによれば、まず切刃が
２つであって各切刃に作用する切削抵抗のドリル径方向
の分力が互いに相殺し合うため、当該分力の作用する方
向がドリルの回転に伴い変化することによるドリル回転
軸のぶれを抑えることができる。また切刃が２つである
ため、ドリル１回転当りの切削量も切刃が１つの場合に
比べて２倍とすることができる。

【００１９】そして、切刃のドリル本体外周側にドリル
回転中心部よりも硬度の高い高硬度部を設けることによ
り、上述したような切刃形成時に生じる該切刃のドリル
回転中心部の対称軸とドリル本体の軸線とのずれを修正
することが可能となる。すなわち、上記構成のドリルで
は切削によって切刃が摩耗する際、硬度の高い高硬度部
の摩耗に比べてドリルの回転中心部分の摩耗の方が大き
く、これにより穴明け加工の進行に伴って、切刃のドリ
ル回転中心部分がドリル本体外周側の対称軸、すなわち
ドリル本体の軸線に案内されるように摩耗していくこと
となり、結果的に上記ドリル回転中心部の切刃の対称軸
がドリル本体の軸線に一致することになるのである。

【００２０】このため、切刃の被削材に食いつく部位と
穴径の精度を決定する部位との対称軸が一致することと
なり、これらの対称軸のずれに起因するドリルの回転軸
のぶれを防止することが可能となる。また、最も切刃の
摩耗の大きいドリル本体外周側に高硬度部を設けること
により、切刃の耐摩耗性が高まってドリルの寿命の延長
をなすことができ、これによって１つのドリルで穴明け
可能な穴数の増加が図られて当該ドリルによる生産性の
向上を促すことも可能となる。

【００２１】ここで、この高硬度部としてはダイヤモン
ドやＣＢＮ（立方晶窒化硼素）を焼結して成る超高圧焼
結体を用いることが望ましく、特にダイヤモンドを主成
分とした超高圧焼結体を用いることは硬度の面から最適
である。また、上記高硬度部上に形成される切刃のドリ
ル軸線方向の長さは、２.４mm〜４.０mmの範囲に設定さ
れることが望ましい。これは、この長さが短すぎると上
述したドリル回転中心部における切刃の摩耗を案内する
等の効果を得られなくなるおそれがあるからであり、逆
にこの長さが長すぎるとこの高硬度部上に形成される２
つの切刃に誤差が生じた場合に、形成される穴面に条痕
が形成されて穴の品位が劣化するおそれが生じるからで
ある。

【００２２】一方、上記構成のドリルにおいては、２つ
の切刃のそれぞれを、上記回転中心部から外周側に向か
うに従い先端角が段階的に小さくなる複数の切刃部によ
って構成しており、従って上記先端逃げ面も各切刃部の
ドリル回転方向後方側に連なる複数の逃げ面によって構
成されるとともに、複数の切刃部のうち回転中心部側の
切刃部でその先端角が大きくなるため、これに準じて該
切刃部に連なる逃げ面と上記軸線との交差角も、回転中
心部により近い切刃部に連なる逃げ面ほど大きくなる。
そして、このような先端逃げ面において、上記複数の切
刃部のうち回転中心部側の切刃部のドリル回転方向後方
側に連なる逃げ面に、当該ドリル本体内に形成された中
空管路の一端を開口せしめることにより、この中空管路
の上記先端逃げ面への開口部、すなわちエアーホール
は、上記フラットフルートドリルのように２つの切刃の
それぞれをその外周側から一様な先端角で形成したドリ
ルに比べ、切刃のドリル回転中心部側かつ上記軸線方向
先端側に形成することができる。また、このような構成
を採ることにより、切刃が上記軸線方向に占める長さが
短縮されて加工時間の短縮を図ることができるととも
に、ドリル回転中心部における切刃の先端角が大きくな
るので、この部分における切刃の欠けを防ぐことも可能
となる。なお、上記構成のドリルにおいて、上記中空管
路の一端を、回転中心部側の切刃部のドリル回転方向後
方側に連なる逃げ面と、この回転中心部側の切刃部に隣
接する外周側の切刃部のドリル回転方向後方側に連なる
逃げ面との交差稜線上に開口せしめた場合には、上記エ
アーホールを上述のように回転中心部側かつ軸線方向先
端側に形成しつつも、外周側の切刃部にも圧縮空気や切
削油等を確実に供給することが可能となる。

【００２３】さらに上記構成によれば、切刃の先端角を
一様に鈍角側に設定した上記ローソクタイプのドリルに
比べ、切刃のドリル本体外周側に先端角が小さな切刃部
が形成されるため、切刃による被削材の押し広げ作用を
低減することができてドリルの軸方向への案内性を向上
させることができる。また、このように切刃の外周側に
おいて押し広げ作用が低減することから、被削材に貫通
孔を形成する場合の抜けぎわ等のバリの発生を抑えるこ
とも可能となる。

【００２４】なお、これらの先端角については、切刃の
最もドリル回転中心部側の切刃部の先端角が５０°〜７
０°の範囲に、また最もドリル外周側の切刃部の先端角
が２０°〜４０°の範囲に設定されることが望ましい。
これは、まず切刃のドリル回転中心部側の先端角が小さ
すぎると、これに準じて外周側の先端角も小さく設定し
なければならず、また逆に外周側の先端角が大きすぎる
と、これに準じてドリル回転中心部側の先端角も大きく
しなければならず、結果的に切刃が一直線に近い形状と
なってしまって上記作用が得られなくなってしまうから
である。一方、ドリル回転中心部側の先端角が大きすぎ
ると、切刃の先端で上述したような押し広げ作用が生じ
てドリルの案内性が損なわれてしまい、またドリル外周
側の先端角が小さすぎると、ドリル本体の径方向におい
て上記高硬度部上に形成される切刃部分の占める長さが
短くなってしまって、切刃の摩耗が必要以上に進行して
しまうおそれがあるからである。

【００２５】

【実施例】図１ないし図３は、本発明の一実施例を示す
ものである。本実施例においてドリル本体２１は図１に
示すように、工作機械の工具把持部に装着されて当該ド
リル本体２１の軸線Ｏ回りに回転される円筒状のドライ
バー２２と、このドライバー２２の中心孔２２ａに同軸
に嵌合された軸状のシャンク２３と、このシャンク２３
の先端にロウ付けにより固着された超硬合金製の切刃チ
ップ２４とから概略構成されている。

【００２６】ドリル本体２１の外周には、切刃チップ２
４の先端面に開口し、当該ドリル本体２１の軸線方向に
沿ってその基端側に向かう２条の切屑排出溝２５，２５
が、上記軸線Ｏを挟むように切刃チップ２４からシャン
ク２３にかけて形成されている。これらの切屑排出溝２
５，２５は、それぞれその底面がドリル回転方向（図３
において反時計回り方向）を向く壁面２５ａと、このド
リル回転方向の後方側を向く壁面２５ｂとから構成され
ていて、図３に示すようにドリル本体２１先端側からの
上記軸線方向視において略Ｖ字型をなすように形成され
ている。また、これら両切屑排出溝２５，２５の各壁面
２５ａ，２５ａ同志、および壁面２５ｂ，２５ｂ同志は
それぞれ平行となるように成形されている。

【００２７】一方、上記切刃チップ２４の先端面には、
切屑排出溝２５，２５の開口部からそれぞれドリル回転
方向後方側に連なるように、先端逃げ面２６，２６が設
けられている。ここで本実施例では、この先端逃げ面２
６は、上記切屑排出溝２５の開口部のドリル回転方向後
方側に連なり、上記軸線方向基端側に向かうに従いドリ
ル本体２１の径方向外周側に傾斜する第１および第２の
逃げ面２６ａ，２６ｂと、これら第１および第２の逃げ
面２６ａ，２６ｂのさらにドリル回転方向後方側に連な
り、やはり上記軸線方向基端側に向かうに従いドリル外
周側に傾斜する第３の逃げ面２６ｃとから構成されてい
る。なお、上記第１および第２の逃げ面２６ａ，２６ｂ
は、上記軸線方向の基端側に位置する第２の逃げ面２６
ｂと上記軸線Ｏとの交差角が、上記軸線方向先端側に位
置する第１の逃げ面２６ａと上記軸線Ｏとの交差角より
も小さくなるように設定されている。

【００２８】さらに、この切刃チップ２４先端のドリル
回転中心Ｃ近傍からは、上記２つの切屑排出溝２５，２
５のドリル回転方向を向く壁面２５ａ，２５ａと、各先
端逃げ面２６，２６の第１の逃げ面２６ａ，２６ａとの
交差稜線部に沿って、それぞれ第１の切刃部２７ａ，２
７ａが形成されている。また、これら第１の切刃部２７
ａ，２７ａに連なり、上記壁面２５ａ，２５ａと第２の
逃げ面２６ｂ，２６ｂとの交差稜線部に沿ってドリル本
体２１の外周にまで達するように、第２の切刃部２７
ｂ，２７ｂが形成されている。そして、これら第１の切
刃部２７ａと第２の切刃部２７ｂとによって切刃２７が
構成されており、従って本実施例では、上記軸線Ｏを挟
み、かつ該軸線Ｏに関して対称となるように２つの切刃
２７，２７が、それぞれ上記ドリル回転中心Ｃから外周
側に向かうに従い、漸次上記軸線方向基端側に後退する
方向に形成されることとなる。

【００２９】ここで、先端逃げ面２６の第１および第２
の逃げ面２６ａ，２６ｂは、上述したようにその軸線Ｏ
との交差角が、第２の逃げ面２６ｂの方が第１の逃げ面
２６ａよりも小さくなるように設定されている。従っ
て、上記第１および第２の切刃部２７ａ，２７ｂの先端
角α，βは、上記ドリル回転中心Ｃ側の第１の切刃部２
７ａの先端角αよりも、外周側の第２の切刃部２７ｂの
先端角βの方が小さくなる。ちなみに本実施例では、上
記第１の切刃部２７ａの先端角αは６０°に、また第２
の切刃部２７ｂの先端角βは３５°に設定されている。

【００３０】またドリル本体２１内には上記軸線方向に
沿って、ドライバー２２の中空孔２２ａからシャンク２
３で分岐して切刃チップ２４に至るまで、当該ドリル本
体２１を貫通するように断面円形の２つの中空管路２
８，２８が穿設されている。そして、これらの中空管路
２８，２８の上記軸線方向先端側の一端は、上記先端逃
げ面２６，２６に開口せしめられて、それぞれエアーホ
ール２９，２９を形成している。なお、本実施例ではこ
れらのエアホール２９，２９は、それぞれ上記先端逃げ
面２６を構成する第１ないし第３の逃げ面２６ａ，２６
ｂ，２６ｃの交差稜線の交点上に形成されている。

【００３１】さらに本実施例では、切刃チップ２４の上
記切屑排出溝２５底面のドリル回転方向を向く壁面２５
ａと、上記先端逃げ面２６の第２の逃げ面２６ｂおよび
切刃チップ２４の外周面との交差稜線部分には、これら
の交差稜線の交点に臨んで、図２に示すように扇型の高
硬度部３０が設けられている。そして切刃２７を構成す
る上記第２の切刃部２７ｂのドリル外周側は、この高硬
度部３０上に形成されている。この高硬度部３０は、ダ
イヤモンドを主成分とする原料を焼結成形した超高圧焼
結体より成るものであり、切刃チップ２４の上記壁面２
５ａ、第２の逃げ面２６ｂ、および外周面との交差稜線
部に臨んで形成された扇型の凹部３１にロウ付けによっ
て固着されている。ちなみに本実施例では、上記第２の
切刃部７ｂのドリル外周側の、当該高硬度部３９上に形
成される部分の上記軸線方向の長さｅは、３mmとなるよ
うに設定されている。

【００３２】なお本実施例のドリルでは、この高硬度部
３０の上記軸線方向基端側に連なるようにマージン３１
が設けられている。また、上記切刃２７，２７のドリル
回転中心Ｃ部分には、シンニングが施されている。

【００３３】このような構成のドリルによれば、まず切
刃２７，２７が軸線Ｏに関して対称となるように形成さ
れており、各切刃２７，２７に作用する切削抵抗のドリ
ル径方向の分力が互いに相殺し合うため、当該分力の作
用する方向が変化することによって生じるドリル回転軸
のぶれを抑えることができる。また２つの切刃２７，２
７を有するため、ドリル１回転当りの切削量を切刃が１
つの場合に比べて２倍とすることができ、軸方向の送り
を増やして穴明け効率の向上を図ることができる。

【００３４】さらに、ドリル外周側に回転中心部Ｃより
も硬度の高い高硬度部３０を設けて切刃２７をこの高硬
度部３０上に形成することにより、穴明け加工の進行に
伴う切刃２７の摩耗は、高硬度部３０上の切刃部分に比
べて回転中心部Ｃ近傍の切刃部分の方が大きくなる。従
って切刃２７，２７は、その回転中心部Ｃ側の対称軸が
ドリル外周側の対称軸、つまり上記軸線Ｏに一致するよ
うに案内されて摩耗していくこととなり、結果的に上記
回転中心部Ｃの切刃２７，２７の対称軸が、ドリル本体
２１の軸線Ｏに一致することになる。これにより、当該
ドリルに切刃２７，２７を形成する際に生じるこれらの
軸のずれが穴明け加工を通じて修正され、該切刃２７，
２７の被削材に食いつく部位と穴径の精度を決定する部
位とが同軸的に配置されることとなる。このため、上記
軸のずれに起因するドリル回転軸のぶれをも防止するこ
とが可能となり、形成される穴径の精度の向上を図るこ
とができるとともに、真円度や面精度の劣化を防ぐこと
ができる。

【００３５】さらにまた、このように最も摩耗の激しい
ドリル本体２１の外周側の切刃２７部分を高硬度部３０
上に形成することにより、切刃２７全体としてはその耐
摩耗性の向上が図られるため、ドリルの寿命の大幅な延
長をなすことができる。そして、これにより１つのドリ
ルで穴明け可能な穴の数を増加させることが可能とな
り、当該ドリルによる生産加工性の向上を図ることがで
きる。このように上記構成によれば、耐摩耗性に富み、
多くの穴明け加工を行うことが可能で高い生産性を発揮
すると同時に、このようにして形成される多くの穴の精
度を高水準に保つことが可能なドリルを提供することが
できる。

【００３６】なお、本実施例では、この高硬度部３０上
に形成される切刃２７の上記軸線Ｏ方向の長さｅを３mm
になるように設定したが、本発明の上記切刃２７の長さ
ｅがこれのみに限定されることはない。しかしながら、
この長さｅが短すぎると上述した効果を得られなくなる
おそれがあり、逆に長すぎると２つの高硬度部３０，３
０上に形成される切刃２７同士に誤差が生じた場合に、
形成される穴に条痕が形成されてしまい、穴の品位が劣
化するおそれがあるとともに、高価なダイヤモンドを含
む超高圧焼結体の部分が大きくなって不経済である。こ
のため、上記高硬度部３０上に形成される切刃２７の軸
線Ｏ方向の長さｅは、２.４mm〜４.０mmの範囲に設定さ
れることが望ましい。

【００３７】一方、本実施例のドリルにおいては、２つ
の切刃２７，２７のそれぞれが、上記回転中心部Ｃから
外周側に向かうに従い先端角が段階的に小さくなる２つ
の切刃部２７ａ，２７ｂによって構成されている。この
ため、ドリル外周側に形成される先端角の小さな第２の
切刃部２７ｂにより、穴明け加工時の切刃２７による被
削材の押し広げ作用を抑制することができ、これによっ
てドリル本体２１をその軸方向に滑らかに案内しつつ穴
明けを行うことが可能となる。また、このようにドリル
外周側において押し広げ作用が低減することから、例え
ば被削材に貫通孔を形成する場合の抜けぎわのバリの発
生を抑えることができ、被削材が上記ＣＦＲＰ等の場合
でもバリのない品位の高い穴明け加工を行うことができ
る。

【００３８】また、上記構成によれば、ドリル本体２１
の先端側の第１の切刃部２７ａではその先端角が大きく
なるため、これに準じて上記先端逃げ面２６のうち、こ
の第１の切刃部２７ａに連なる第１の逃げ面２６ａとド
リル本体２１の軸線Ｏとの交差角も上述したように大き
くなり、すなわち該先端逃げ面２６がドリル本体２１の
先端で切り落とされたような形状となる。そして、上記
構成のドリルでは、ドリル本体２１内に貫設された中空
管路２８，２８の開口部、すなわちエアーホール２９
が、上記第１ないし第３の逃げ面２６ａ，２６ｂ，２６
ｃの交差稜線の交点上に形成されていて、つまり上述の
ように先端逃げ面２６が切り落とされて形成された第１
の逃げ面２６ａにも開口するように形成されており、こ
のためこの第１の逃げ面２６ａに開口する部分において
上記エアーホール２９は、従来のフラットフルートドリ
ルのように軸線との交差角が小さな先端逃げ面に開口す
る場合に比べ、ドリル先端の回転中心部Ｃにより近い位
置に形成されることになる。従って、これにより、穴明
け加工時に切刃２７，２７の先端に圧縮空気や切削油等
を円滑に供給することが可能となり、被削材に切刃が食
いつく部分の加熱を抑えることができる。このため、切
削部位の発熱による材質の悪化を防止することができ、
特に被削材が上述したようなＣＦＲＰ等の場合に効果的
である。また、これにより切屑排出性の向上を図ること
もできる。しかも、本実施例では、このエアーホール２
９は、第１および第２の逃げ面２６ａ，２６ｂの交差稜
線上にあることから、外周側の第２の切刃部２７ｂに連
なる第２の逃げ面２６ｂにも開口しており、従ってこの
第２の切刃部２７ｂにも確実に圧縮空気や切削油等を供
給することができるので、切刃２７の外周側における耐
摩耗性を一層向上させることが可能となり、ドリル寿命
のさらなる延長を図ることができる。

【００３９】さらに、ドリル本体２１先端側で切刃２７
の先端角が大きくなっているので、当該切刃の上記軸線
Ｏ方向の長さを短縮することができる。このため、例え
ば被削材に貫通孔を形成する場合などに、切刃の先端が
被削材に食いついてから切刃の後端が完全に抜け出すま
での時間を短縮することができ、加工時間を短縮して効
率を高めることが可能となる。さらにまた、ドリルの回
転中心部Ｃにおける切刃２７の先端角が大きくなること
により、この部分における切刃の欠けを防ぐことができ
るため、ドリル寿命をより一層延長することが可能とな
る。

【００４０】なお本実施例では、これら第１の切刃部２
７ａの先端角αと第２の切刃部２７ｂの先端角βとをそ
れぞれ６０°および３５°に設定したが、これらの先端
角α，βは先端角αが５０°〜７０°の範囲に、また先
端角βが２０°〜４０°の範囲に設定されることが望ま
しい。これは、まず先端角αが小さすぎると、これに準
じて先端角βも小さく設定しなければならず、また逆に
先端角βが大きすぎると、これに準じて先端角αも大き
くしなければならず、結果的に切刃２７が一直線に近い
形状となってしまって上述したような効果が得られなく
なってしまうからである。一方、先端角αが大きすぎる
と、切刃２７の先端で上述したような押し広げ作用が生
じてドリルの案内性が損なわれてしまい、また先端角β
が小さすぎると、ドリル本体２１の径方向において切刃
２７のうち、上記高硬度部３０上に形成される部分の占
める長さが短くなってしまって、切刃２７の摩耗が必要
以上に進行してしまうおそれがあるからである。

【００４１】次に、実験例を挙げて本発明の有効性につ
いて実証する。この実験では、図１ないし図３に示すよ
うなドリルを製造して厚さ８mmのＣＦＰＲ素材に穴径
６.３５０mmの貫通孔を形成してゆき、この貫通孔の出
口のバリ、拡大代、面粗度、発熱、およびドリルの耐久
性について測定した。ただし、上記先端角α，β、およ
び高硬度部３０上に形成される切刃２７の軸線Ｏ方向の
長さｅは上記実施例の通りであり、また高硬度部３０に
はダイヤモンドを主成分とする超高圧焼結体を用いた。
この結果を表１に示す。なお、ここで拡大代とは、要求
される穴径と実際に形成された穴の径との差をいうもの
であり、本実験例ではドリル径と形成された穴径との差
として示されている。また、表１においてこの拡大代が
負の値を示しているのは、被削材がＣＦＰＲであって形
成された穴が穴明け加工後に縮径する傾向があるからで
ある。

【００４２】一方、この実験例に対する比較例として図
４に示すようなドリルを製造し、上記実験例と同様にＣ
ＦＰＲ素材に穴径６.３５０mmの穴明け加工を施し、そ
の性能を実験例のドリルと比較した。この比較例のドリ
ルは、実験例のドリルと同様、ドリル本体の先端に超硬
合金製の切刃チップ４１が設けられ、この切刃チップ４
１の先端から当該ドリル本体の軸線Ｏに沿って該軸線方
向基端側に向かい２条の切屑排出溝４２，４２が形成さ
れている。

【００４３】一方、切刃チップ４１の先端面にはこの切
屑排出溝４２開口部のドリル回転方向後方側に連なるよ
うに先端逃げ面４３が設けられており、当該ドリルの回
転中心部Ｃからこれら切屑排出溝４２底面のドリル回転
方向を向く壁面２５ａと先端逃げ面４３との交差稜線部
に沿って切刃チップ４１の外周に達する２つの切刃４
４，４４が形成されている。この切刃４４のドリル外周
側には、ダイヤモンドを主成分とする超高圧焼結体より
成る高硬度部４５が設けられており、また当該ドリル本
体には上記軸線方向に沿って２つの中空管路が形成され
ていて、この中空管路は上記先端逃げ面４３に開口せし
められていてエアーホール４６を形成している。

【００４４】そして、この比較例では上記切刃４４が、
上記回転中心部Ｃから外周側に向かうに従い上記軸線方
向先端側に向かう第１の切刃部４４ａと、この第１の切
刃部４４ａに連なり、ドリル外周側に向かうに従い上記
軸線方向基端側に後退する第２の切刃部４４ｂとから構
成されている。なお、図４に示すように上記２つの切刃
４４，４４の第１の切刃部４４ａ，４４ａがなす先端角
γは、この比較例では９０゜に設定されており、一方上
記第２の切刃部４４ｂ，４４ｂがなす先端角δは２０°
に設定されている。さらに、上記高硬度部４５上に形成
される切刃４４の上記軸線方向の長さｆは、３mmとなる
ように設定されている。この比較例による穴明け加工の
結果を、上記実験例と併せて表１に示す。ただし、この
実験例および比較例による穴明け加工において切削条件
は、ドリル回転数が２０００r.p.mであり、また軸方向
送りは３０mm/minであった。

【００４５】

【表１】

【００４６】表１の結果から、実験例のドリルではバリ
の発生も少なく、また拡大代も小さく抑えられており、
総じて良好な結果を得ることが出来た。これに対して比
較例のドリルでは、早い段階からバリが発生し、拡大代
も実験例に比較して大きかった。ここで、比較例におい
て拡大代が大きくなったのは、実験例のドリルは切刃４
４，４４の第１の切刃部２７ａ，２７ａがドリルの軸線
方向先端側に突出するような形状であり、このため高硬
度部３０上に形成された切刃２７の上記対称軸に案内さ
れつつドリル回転中心部Ｃの摩耗が進行するという本発
明の作用がより効果的に奏功されたのに対し、比較例の
ドリルでは、このドリル回転中心部Ｃよりも第１の切刃
部４４ａと第２の切刃部４４ｂとの交差部分の方が軸線
方向先端側に突出しており、この部分の摩耗の方がドリ
ル回転中心部Ｃの摩耗よりも先に進行した結果、上記作
用が奏功され難くなったためではないかと考察される。
また、面粗度および発熱に関しては、実験例、比較例の
ドリルとも概ね良好な結果が得られた。

【００４７】さらにドリルの耐久性に関しては、実験例
のドリルでは従来の超硬合金製のガンドリルやフラット
フルートドリル、あるいはローソクタイプのドリルに対
して格段に高い耐久性を得ることができたのに対し、比
較例のドリルではそれほどの耐久性を得ることはできな
かった。この比較例の折損は、ドリル先端部における摩
耗の進行によって切削動力が上昇し、これによりドリル
本体に無理な力が生じたために発生したものと思われ
る。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、切刃の
ドリル本体外周側に回転中心部よりも硬度の高い高硬度
部を設けることにより、この回転中心部の切刃の摩耗が
ドリル外周側の切刃の摩耗に案内されつつ進行し、これ
により両方の部位の切刃の対称軸が一致するようになる
ので、ドリル回転軸のぶれを抑えて精度の高い穴明け加
工を行うことができる。また、このような高硬度部を設
けることにより耐摩耗性が上昇して高い耐久性が得られ
るので、当該ドリルによる加工生産性の向上を図ること
ができる。このように本発明によれば、高い穴精度と良
好な生産性とを同時に満足させることができ、特に上述
したようなＣＦＰＲ素材の加工に適したドリルを提供す
ることが可能となる。

【００４９】また、本発明のドリルでは、上記切刃が上
記回転中心部から外周側に向かうに従い先端角が段階的
に小さくなる複数の切刃部によって構成されるととも
に、これらの切刃部のうち回転中心部側の切刃部のドリ
ル回転方向後方側に連なる逃げ面に、ドリル本体内に形
成された中空管路の一端が開口せしめられており、従っ
て、こうして中空管路の一端が開口されて先端逃げ面に
形成されるエアーホールをより切刃の先端側に形成する
ことが可能となって加工時に生じる熱による被削材の材
質悪化を効果的に防ぐことができるとともに、バリの発
生をも抑制することが可能となり、より品位の高い穴形
成を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す側面図である。

【図２】図１に示す実施例のドリル先端部の拡大側面図
である。

【図３】図１に示す実施例の先端面の拡大図である。

【図４】本発明に係わる比較例を示すドリル先端部の拡
大側面図である。

【図５】従来のガンドリルを示す側面図である。

【図６】図５に示すガンドリルの先端部の拡大側面図で
ある。

【図７】図５に示すガンドリルの先端部の軸線Ｏに垂直
な断面である。

【図８】従来のフラットフルートドリルを示す側面図で
ある。

【図９】従来のローソクタイプのドリルを示す側面図で
ある。

【符号の説明】

２１ドリル本体２２ドライバー２３シャンク２４，４１切刃チップ２５，４２切屑排出溝２６，４３先端逃げ面２７，４４切刃２７ａ，４４ａ第１の切刃部２７ｂ，４４ｂ第２の切刃部２８中空管路２９，４６エアーホール３０，４５高硬度部Ｏドリル軸線Ｃドリル回転中心部 α 第１の切刃部２７ａの先端角 β 第２の切刃部２７ｂの先端角ｅ高硬度部３０上の切刃２７のドリル軸線方向の長さ

フロントページの続き (72)発明者高崎和男岐阜県安八郡神戸町大字横井字中新田 1528番地三菱マテリアル株式会社岐阜製作所内 (72)発明者村上靖典岐阜県安八郡神戸町大字横井字中新田 1528番地三菱マテリアル株式会社岐阜製作所内 (72)発明者糟谷博岐阜県安八郡神戸町大字横井字中新田 1528番地三菱マテリアル株式会社岐阜製作所内 (56)参考文献特開昭63−237809（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−181813（ＪＰ，Ａ) 実開昭54−129883（ＪＰ，Ｕ) 実開昭55−55311（ＪＰ，Ｕ) 実公昭37−9097（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23B 51/00 B23B 51/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】軸線回りに回転されるドリル本体の外周
に、該ドリル本体の先端面に開口して上記軸線方向基端
側に向かう２条の切屑排出溝が形成されるとともに、上
記ドリル本体先端面に上記切屑排出溝の開口部のドリル
回転方向後方側にそれぞれ連なるように先端逃げ面が設
けられ、上記ドリル本体の先端には、当該ドリル本体先
端の回転中心部から上記切屑排出溝のドリル回転方向を
向く面と上記先端逃げ面との交差稜線部に沿って、上記
ドリル本体の外周に達する２つの切刃が形成されてなる
ドリルにおいて、上記切刃が、上記回転中心部から外周側に向かうに従い
先端角が段階的に小さくなる複数の切刃部によって構成
されて漸次上記軸線方向基端側に後退する方向に形成さ
れるとともに、上記先端逃げ面には、上記複数の切刃部
のうち回転中心部側の切刃部のドリル回転方向後方側に
連なる逃げ面に、当該ドリル本体内に形成された中空管
路の一端が開口せしめられており、さらに上記切刃のド
リル本体外周側には、上記回転中心部よりも硬度の高い
高硬度部が設けられていることを特徴とするドリル。
【請求項２】上記ドリル本体の、少なくとも上記切刃
の回転中心部が超硬合金より成り、上記高硬度部が超高
圧焼結体より成ることを特徴とする請求項１記載のドリ
ル。
【請求項３】上記超高圧焼結体が、ダイヤモンドを主
成分とする超高圧焼結体であることを特徴とする請求項
２記載のドリル。
【請求項４】上記中空管路の一端は、上記回転中心部
側の切刃部のドリル回転方向後方側に連なる逃げ面と、
この回転中心部側の切刃部に隣接する外周側の切刃部の
ドリル回転方向後方側に連なる逃げ面との交差稜線上に
開口せしめられていることを特徴とする請求項１、２ま
たは３記載のドリル。
【請求項５】上記２つの切刃のそれぞれが、２つの切
刃部によって構成されていることを特徴とする請求項
１、２、３または４記載のドリル。
【請求項６】上記２つの切刃部のうち、上記回転中心
部側の切刃部の先端角が５０°〜７０°であり、外周側
の切刃部の先端角が２０°〜４０°であることを特徴と
する請求項５記載のドリル。
【請求項７】上記切刃の上記高硬度部に形成される部
分の長さが２.４mm〜４.０mmであることを特徴とする請
求項１、２、３、４、５、または６記載のドリル。