JP3166426B2 - 穴明け工具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ドリル等の穴明け工
具に係わり、特に、アルミ鋳物の穴明け加工に適した切
削工具の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の穴明け工具としては、例
えば図４および図５に示すドリルリーマが提案されてい
る。これらの図に示すドリルリーマは、軸断面において
矩形状をなす工具本体１の側部に、先端面から後端側へ
直線的に延在する断面Ｖ字状の一対の切屑排出溝２，２
が形成され、各切屑排出溝２の工具回転方向を向く壁面
と先端逃げ面との交差稜線部に先端刃３が、外周マージ
ン４との交差稜線部に外周刃５が形成されたものであ
る。また、このドリルリーマでは、外周マージン４より
も工具回転方向後方のランド部６が平坦に切り落とさ
れ、ランド部６の後側に第２のマージン７が形成されて
いる。このようなドリルリーマでは、切屑排出溝２がス
トレート溝のため剛性が高く、また、合計４つのマージ
ンによりガイドされるため、穴明け加工時の振動が有効
に防止され、高い加工精度が得られるという利点があ
る。

【０００３】また、図６および図７に示すドリルリーマ
は、実開昭５７−１００４１９号に提案されたもので、
工具本体１０の外周部に２条の第１切屑排出溝１１を形
成し、切屑排出溝１１どうしの間のランド部１２に、第
２切屑排出溝１３および第３切屑排出溝１４を工具回転
方向後方に向かって並んで形成し、さらに、第１、第
２、第３切屑排出溝１１，１３，１４の回転方向を向く
壁面と先端逃げ面との交差稜線部に、それぞれ荒刃１１
ａ、中仕上げ刃１３ａ、仕上げ刃１４ａを直径が段階的
に大きくなるように形成したものである。このようなド
リルリーマでは、複数の切刃によって穴明け加工を分担
するので、一刃あたりの切刃の負担つまり切削量が少な
く、したがって穴の加工精度や仕上げ面粗さを向上させ
ることができるとともに切刃の寿命を長くすることがで
きるとされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のドリルリーマのうち、まず前者においては、外周マ
ージンが４つも設けられていて外周マージンと加工穴の
内壁面との摩擦による発熱が生じ易いにも拘らず、ラン
ド部が平坦に形成されていて、切粉が第２マージン側へ
導かれて第２マージンと被削材との間に入り込んで溶着
し易い。このため、仕上げ面の肌荒れが生じたり切削動
力が増加する等の問題があった。

【０００５】一方、後者のドリルリーマにおいては、切
刃を６つも有しているために全体的な切削抵抗は二枚刃
ドリルのそれよりも大きいにも拘らず、工具本体をガイ
ドするのは２つのマージンであり、このため工具本体の
振動が生じ易いという問題があった。さらに、この後者
のドリルリーマにおいては、６つの切刃のうち最終的な
穴の仕上げに供されるのは一対の仕上げ刃１４ａのみで
あり、加工される穴の精度や仕上げ面粗さの向上を図る
にも自ずと限度があった。この発明は、以上のような従
来の穴明け工具の欠点を解決するためになされたもの
で、切粉の溶着を防止することができるのは勿論のこ
と、穴明け加工中にドリルを確実にガイドすることがで
き、さらに加工される穴の精度や仕上げ面粗さを向上さ
せることができる穴明け工具を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】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
転される工具本体の外周に一対の第１切屑排出溝を設け
るとともに、この第１切屑排出溝の工具回転方向を向く
壁面と先端逃げ面との交差稜線部に主切刃を形成し、上
記各第１切屑排出溝の工具回転方向後方側に隣接するラ
ンド部に、該第１切屑排出溝に沿って第２切屑排出溝が
形成されるとともに、この第２切屑排出溝を挟んで主切
刃側のランド部の縁部には、先端面が上記主切刃よりも
工具基端側に位置し、かつ該主切刃の外径よりも大きな
外径を有する第１外周壁部を設ける一方、ヒール側に隣
接するランド部の縁部には、先端面が上記先端逃げ面に
連なり、かつ上記第１外周壁部と等しい外径を有する第
２外周壁部を設け、上記第１切屑排出溝の工具回転方向
を向く壁面と上記第１外周壁部の先端面との交差稜線部
に第１副切刃を形成するとともに、上記第２切屑排出溝
の工具回転方向を向く壁面と上記第２外周壁部の先端面
との交差稜線部に、上記第１副切刃よりも工具先端側に
位置するように第２副切刃を形成し、さらにこの第２外
周壁部の先端面と外周面とがなす交差稜線部において
は、上記第２副切刃側の端部の方を、これと反対側の端
部よりも工具基端側に配置し、しかも上記第２切屑排出
溝の工具回転方向を向く壁面と上記第２外周壁部の外周
面との境界部を、上記軸線方向先端側からみた底面視に
鈍角をなす一方、該軸線に対する横断面においては鋭角
をなすようにしたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】上記構成の穴明け工具にあっては、それぞれ一
対ずつ形成される第１および第２の合計４つの外周壁部
によって工具本体が確実にガイドされる。また、これら
第１および第２外周壁部の先端面は主として穴明け加工
に供される切刃よりも工具基端側に配置されており、ま
たこれら第１および第２外周壁部の外径は互いに等し
く、かつ上記切刃の外径よりも大きく設定されていて、
これらの先端面と第１および第２切屑排出溝の工具回転
方向を向く壁面との交差稜線部にそれぞれ第１および第
２副切刃が形成されているので、これらの２対の副切刃
がさらい刃の役割を果たし、加工穴の寸法精度や面粗度
を向上させることができる。さらに、これらの副切刃で
生成された微少な切屑あるいは切粉は、第１あるいは第
２切屑排出溝に沿って後端側へ押し上げられるので、特
に切粉が第２外周壁部と加工穴との間に入り込むことが
少なく、切粉の加工穴への溶着を防止することができ
る。そして、特に上記第２外周壁部の先端面と外周面と
がなす交差稜線部では、上記第２副切刃側の端部の方
が、これと反対側の端部よりも工具基端側に配置されて
いて、該交差稜線部が工具回転方向後方側に向かうに従
い工具先端側に向かうように形成されるため、この交差
稜線部を加工穴内周の仕上げ加工の際のさらい刃として
機能させることができる。さらに、上記第２切屑排出溝
の工具回転方向を向く壁面と上記第２外周壁部の外周面
との境界部は、上記軸線方向先端側からみた底面視に鈍
角をなす一方、該軸線に対する横断面においては鋭角を
なしているため、上記第２副切刃が形成されるこの境界
部の先端では欠けの発生が防止されるとともに、この第
２副切刃によって生成された切粉が第２外周壁部側に入
り込むのを一層確実に防止することができる。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図１ないし図３
を参照しながら説明する。図１は本実施例の底面図、図
２は図１のII方向側面図、図３は図２のIII−III線断面
図である。図中に符号２０で示すのは工具本体であり、
その外周側部には当該工具本体２０の軸線Ｏ回りに螺旋
をなす一対の第１ねじれ溝（第１切屑排出溝）２１，２
１が形成され、各第１ねじれ溝２１の工具回転方向（図
１および図３において反時計回り方向）を向く壁面と工
具本体２０の先端逃げ面２２との交差稜線部に主切刃２
３が形成されている。この主切刃２３は直線状に形成さ
れ、しかも、芯厚を構成する壁部にシンニング部２３ａ
が形成されることにより工具本体２０先端の回転中心部
まで延在させられている。また、底面視において主切刃
２３に平行で軸線Ｏを通る中心線Ｌと該主切刃２３との
間の幅Ｗは、後述する当該穴明け工具の外径Ｄに対して
０．０１５Ｄ〜０．１０Ｄと狭く設定され、これにより
チゼルも小さくなっている。

【０００９】また、工具本体２０の外周において上記第
１ねじれ溝２１，２１の間に画成されるランド部２４に
は、該第１ねじれ溝２１に沿って螺旋を描くように第２
ねじれ溝（第２切屑排出溝）２５が形成されている。そ
して、この第２切屑排出溝２５を挟んで切刃２３側のラ
ンド部２４の縁部には第１マージン（第１外周壁部）２
６が形成され、反対側のヒール２７側の縁部には第２マ
ージン（第２外周壁部）２８が形成されている。なお、
これら第１、第２マージン２６，２８のそれぞれの外周
面２６ａ，２８ａは、本実施例ではいずれも上記軸線Ｏ
を中心とする円筒面上に形成されている。ここで本実施
例では、これら第１、第２マージン２６，２８は工具本
体２０の周方向にほぼ等分割に配置されている。ただ
し、第１、第２マージン２６，２８同士が軸線Ｏ回りに
なす角度は８０゜〜１００゜の範囲内であればよい。

【００１０】さらに上記第２ねじれ溝２５は、その底壁
が第１マージン２６から第２マージン２８へ向かって連
続的に形成された第１凸曲面部２５ａ、第２凸曲面部２
５ｂおよび凹曲面部２５ｃ（第２切屑排出溝の工具回転
方向を向く壁面）から構成され、第１マージン２６から
第２マージン２８へ向かうに従って深さが漸次深くなっ
ている。このうち第１凸曲面部２５ａは、その曲率半径
が大きくほとんど平坦面に近い形状とされているが、切
屑排出溝がストレート溝の場合にはその部分は平坦面に
形成される。さらにまた、上記軸線Ｏ方向先端側からみ
た底面視において凹曲面部２５ｃと第２マージン２８と
の境界部は鈍角をなしており、その部分における欠けの
発生が防止されている。詳細には、図１に示すように工
具本体２０の底面視における回転中心と凹曲面部２５ｃ
および第２マージン２８の交差部とを結んだ直線は、上
記交差部における凹曲面部２５ｃの接線よりも工具回転
方向側に延びるように配設されており、本実施例ではこ
れらの直線と接線とがなす角度αは２０°以下に設定さ
れている。

【００１１】他方、図３に示すように上記軸線Ｏに対す
る横断面においては、工具本体２０の回転中心と凹曲面
部２５ｃおよび第２マージン２８の交差部とを結んだ直
線と、上記交差部における凹曲面部２５ｃとの接線とが
なす角度δは正角とされており、つまり上記接線が直線
よりも工具回転方向側に延びるように配設されていて、
凹曲面部２５ｃと第２マージン２８とがなす角度は鋭角
とされている。なお、この角度δも本実施例では２０°
以下に設定されている。これは、角度δを正角とするこ
とにより凹曲面部２５ｃに存在する切粉が第２マージン
２８側へ入りにくくなるからである。なお、この図３に
示すように上記第１ねじれ溝２１の底面のうち、芯厚Ｔ
を構成する部分を含む所定幅の部分は円筒曲面２１ａと
され、その半径Ｒ₁は上記外径Ｄに対して０．１Ｄ〜
０．３Ｄとされており、さらにこの円筒曲面２１ａから
ヒール２７側へ向かう部分も、回転方向へ凹む円筒曲面
２１ｂとされている。ここで、上記芯厚Ｔは０．１Ｄ〜
０．２Ｄに設定され、また第２マージン２８と円筒曲面
２１ｂとのなす角度θは６０°〜８０°に設定されてい
る。

【００１２】さらに上記第１マージン２６は、主切刃２
３の外周端２３ｂよりも工具基端側に僅かに後退した位
置から延びるように形成されており、これにより工具本
体２０の先端には主切刃２３に関してマージンを有さな
い外周部２９が形成され、この外周部２９には工具回転
方向後方に向けて逃げ角が与えられている。そして、こ
の第１マージン２６の先端面２６ｂと第１ねじれ溝２１
の工具回転方向を向く壁面との交差稜線部に、第１副切
刃３０が形成されている。従って上記主切刃２３の外径
Ｄ₁は、この第１副切刃３０が軸線Ｏ回りになす円の外
径Ｄ、すなわち上記第１マージン２６の外径よりも、僅
かに小さく形成されることとなる。なお、上述した当該
穴明け工具の外径Ｄとは、この第１副切刃３０の外径Ｄ
を意味するものである。また、この第１副切刃３０の外
径Ｄと上記主切刃２３の外径Ｄ₁との差Ｄ−Ｄ₁は、本実
施例では前者の外径Ｄに対して５％以下に設定されてい
る。

【００１３】一方、上記第２ねじれ溝２５および第２マ
ージン２８は工具本体２０の先端逃げ面２２にまで延設
されていて、第２マージン２８の先端面２８ｂは該先端
逃げ面２２に面一に連ねられている。そして、第２ねじ
れ溝２５の凹曲面部２５ｃの工具回転方向を向く壁面と
第２マージン２８の先端面２８ｂとの交差稜線部には、
第２副切刃３１が形成されている。ただし、上記先端逃
げ面２２には工具回転方向後方に向けて逃げ角が与えら
れているから、この第２副切刃３１の位置も上記第１副
切刃３０と同様に、主切刃２３の外周端２３ｂよりも工
具基端側に配置されることとなる。また、この第２副切
刃３１は、第１副切刃３０に対しては工具先端側に配置
されている。さらに、第２マージン２８はその外径が上
記第１マージン２６の外径に等しくなるように形成され
ており、従って第２副切刃３１の外径も上記第１副切刃
３０の外径Ｄと等しく設定されている。なお、本実施例
ではこの第２マージン２８の先端部は、該第２マージン
２８の先端面２８ｂと外周面２８ａとがなす交差稜線部
Ｐ₁Ｐ₂において、第２副切刃３１側の端部Ｐ₁の方が、
これと反対側の端部Ｐ₂よりも工具基端側に配置される
ように形成されている。

【００１４】このような構成の穴明け工具においては、
ほぼ等分割に配置された第１、第２マージン２６，２８
によって工具本体２０が確実にガイドされるので工具本
体２０の振動を防止することができる。また、主切刃２
３，２３で荒加工した後に第１、第２副切刃３０，３１
で仕上げ加工を行うことができるので、加工穴の寸法精
度や面粗度を向上させることができる。特に、これら第
１、第２副切刃３０，３１は、それぞれ一対ずつの合計
４つが第１、第２マージン２６，２８と同じく工具本体
２０の周方向にほぼ等分割に配置されることになるの
で、加工穴の全長に亙って均一かつ安定して高精度の穴
明けを行うことができる。なお、本実施例ではこれら第
１、第２副切刃３０，３１の外径Ｄと主切刃２３の外径
Ｄ₁との差Ｄ−Ｄ₁を、外径Ｄに対して５％以下となるよ
うに設定したが、これが５％を上回ると第１、第２副切
刃３０，３１による切削量が相対的に増大して仕上げ刃
として機能しなくなるおそれが生じる。

【００１５】また、これら第１、第２副切刃３０，３１
により生成された微少な切屑あるいは切粉は、それぞれ
第１、第２ねじれ溝２１，２５に沿って工具本体２０の
後端側へ排出されるので、特に第２副切刃３１による切
粉が第２マージン２８と加工穴との間に入り込むことが
少なく、切粉の加工穴への溶着を防止することができ
る。さらに本実施例においては、第２ねじれ溝２５が第
２マージン２８側へ向かうに従って漸次深くなるので、
切粉が工具の回転に伴って流れ易く、第２ねじれ溝２５
の最も深い部分、つまり凹曲面部２０ｂへ導かれ、そこ
から切屑とともに第２ねじれ溝２５に沿って後端側へ排
出される。従って、第２マージン２８と加工穴内面との
間への切粉の侵入をより一層確実に防止することがで
き、切粉の溶着に起因する肌荒れ等の発生を未然に防止
することができる。さらにまた、本実施例では第１副切
刃３０よりも第２副切刃３１の方が工具先端側に位置す
るように形成されており、上記仕上げ加工は主としてこ
の第２副切刃３１により行われることとなる。このた
め、第１副切刃３０により生成されて第１ねじれ溝２１
に流れ込む切屑の量は相対的に少なくなるので、これが
主切刃２３により生成されて第１ねじれ溝２１に流れる
切屑との間で干渉して切屑詰まりを生じたりするような
事態を未然に防止することが可能となる。

【００１６】さらに本実施例では、第２マージン２８の
先端部において第２副切刃３１側の端部Ｐ₁の方が、こ
れと反対側の端部Ｐ₂よりも工具基端側に配置されるよ
うに形成されており、これにより第２マージン２８の先
端稜線部Ｐ₁Ｐ₂を、加工穴内周の仕上げ加工の際のさら
い刃として機能させることができる。すなわち、例えば
アルミ材の穴明け加工に際しては、切刃によって加工さ
れた穴が瞬時のうちに縮径するので、縮小代を見込んで
ドリル径を選定するのが一般的である。これに対して本
実施例では上記構成を採ることにより、主切刃２３で穴
明けされて第２副切刃３１で仕上げられた後に縮径した
穴は、第２マージン２８の先端稜線部Ｐ₁Ｐ₂でさらわれ
て第２副切刃３１の外径Ｄと同じ直径に加工されるた
め、縮小代をほとんど考慮する必要がないという利点を
得ることができる。なお、この第２マージン２８よりも
工具基端側に位置する第１マージンの先端部において同
様の構成を採るようにしてもよく、これにより加工穴の
精度を一層向上させることができる。

【００１７】なお、本実施例では、第２ねじれ溝２５の
壁部を平坦部２５ａ、凸曲面部２５ｂ、凹曲面部２５ｃ
とから構成しているが、平坦部２５ａおよび凸曲面部２
５ｂを一つの凸曲面で構成してもよく、また平坦部２５
ａの部分においては、その深さが必ずしも第２マージン
２８側へ向かって増加するものでなくてもよい。

【００１８】さらに、本実施例では第１、第２マージン
２６，２８の外周面２６ａ，２８ａはいずれも工具本体
２０の軸線Ｏを中心とする円筒面上に形成されている
が、例えば第１マージン２６の外周面２６ａに所定の逃
げ角を与えるようにしてもよく、このような構成を採る
ことにより加工穴との摩擦を低減して加工箇所の発熱に
起因する種々の悪影響、例えば切粉の溶着や加工後にお
ける穴径の縮小等を抑制することができる。また、工具
本体２０のガイド性についても、切削抵抗の主分力方向
の振動は第２マージン２８で抑制され、背分力方向の振
動はその程度が小さいので逃げ角を付しても充分に抑制
されるので、４つのマージンを有する場合に比してガイ
ド性はさほど損なわれることはない。

【００１９】また一方、本発明は上記実施例のようなツ
イストドリルに限定されるものではなく、ストレート溝
のドリルやエンドミルやドリルリーマ等の種々の穴明け
工具に適用できることは勿論である。さらに摩耗の激し
い部分にＴｉＣやＴｉＮあるいはダイヤモンドのコーテ
ィングを施すことにより、耐磨耗性やマージン部におけ
る被削材との潤滑性を向上させることができる。さらに
また、上記実施例では工具本体２０に直接的に主切刃２
３や副切刃３０，３１を形成した穴明け工具について説
明したが、この工具本体２０において、これらの切刃２
３，３０，３１の部分に、ダイヤモンドやＣＢＮ（立方
晶窒化硼素）を主成分とする超高硬度焼結体をロウ付け
等により接合し、この超高硬度焼結体の部分に切刃２３
や副切刃３０，３１を形成したような構成としてもよ
い。このような構成を採ることにより、摩耗の激しい刃
先部分において耐摩耗性の一層の向上を図ることができ
る。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明の穴明け工
具においては、工具本体に形成された第１切屑排出溝の
工具回転方向後方側に隣接するランド部に、先端面が工
具先端の切刃よりも工具基端側に位置し、かつ該切刃の
外径よりも大きな外径を有する第１外周壁部を設ける一
方、ヒール側に隣接するランド部には、先端面が上記切
刃の先端逃げ面に連なり、かつ第１外周壁部と等しい外
径を有する第２外周壁部を設け、これら第１、第２外周
壁部の先端にそれぞれ第１、第２副切刃を形成したもの
であるから、切粉の溶着を防止することが出来るのは勿
論のこと、穴明け加工中にドリルを確実にガイドするこ
とができる。さらに、これら第１、第２副切刃が仕上げ
刃として機能して上記切刃により荒加工された穴を仕上
げて行くので、きわめて高い穴加工精度や優れた仕上げ
面粗さを得ることが可能となる。そして、さらに上記第
２外周壁部の先端面と外周面とがなす交差稜線部は、上
記第２副切刃側の端部の方がこれと反対側の端部よりも
工具基端側に配置されているので、この交差稜線部を加
工穴内周の仕上げ加工の際のさらい刃として機能させる
ことができ、特にアルミ材のような被削材に対しても加
工穴精度の向上を図ることが可能となる。しかも、第２
切屑排出溝の工具回転方向を向く壁面と第２外周壁部の
外周面との境界部を、上記軸線方向先端側からみた底面
視に鈍角をなす一方、該軸線に対する横断面においては
鋭角をなすように形成することにより、第２副切刃の欠
けを防ぎつつも、この第２副切刃によって生成された切
粉が第２外周壁部側に入り込んで溶着を生じたりするよ
うな事態も確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す底面図である。

【図２】図１に示す実施例のII方向側面図である。

【図３】図２におけるIII−III線断面図である。

【図４】従来の穴明け工具を示す底面図である。

【図５】図４に示す従来例の側面図である。

【図６】従来の他の穴明け工具を示す底面図である。

【図７】図６に示す従来例の側面図である。

【符号の説明】

２０ 工具本体 ２１ 第１ねじれ溝（第１切屑排出溝） ２３ 主切刃（切刃） ２４ ランド部 ２５ 第２ねじれ溝（第２切屑排出溝） ２６ 第１マージン（第１外周壁部） ２７ ヒール ２８ 第２マージン（第２外周壁部） ３０ 第１副切刃 ３１ 第２副切刃

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−40117（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−293708（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−97510（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−24220（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−93012（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−85509（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−29018（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−11514（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23B 51/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸線回りに回転される工具本体の外周に
   一対の第１切屑排出溝が設けられるとともに、この第１
   切屑排出溝の工具回転方向を向く壁面と先端逃げ面との
   交差稜線部に主切刃が形成され、上記各第１切屑排出溝
   の工具回転方向後方側に隣接するランド部には、該第１
   切屑排出溝に沿って第２切屑排出溝が形成されるととも
   に、この第２切屑排出溝を挟んで主切刃側のランド部の
   縁部には、先端面が上記主切刃よりも工具基端側に位置
   し、かつ該主切刃の外径よりも大きな外径を有する第１
   外周壁部が設けられる一方、ヒール側に隣接するランド
   部の縁部には、先端面が上記先端逃げ面に連なり、かつ
   上記第１外周壁部と等しい外径を有する第２外周壁部が
   設けられており、上記第１切屑排出溝の工具回転方向を
   向く壁面と上記第１外周壁部の先端面との交差稜線部に
   第１副切刃が形成されるとともに、上記第２切屑排出溝
   の工具回転方向を向く壁面と上記第２外周壁部の先端面
   との交差稜線部には、上記第１副切刃よりも工具先端側
   に位置するように第２副切刃が形成され、さらにこの第
   ２外周壁部の先端面と外周面とがなす交差稜線部におい
   ては、上記第２副切刃側の端部の方が、これと反対側の
   端部よりも工具基端側に配置され、しかも上記第２切屑
   排出溝の工具回転方向を向く壁面と上記第２外周壁部の
   外周面との境界部は、上記軸線方向先端側からみた底面
   視に鈍角をなす一方、該軸線に対する横断面においては
   鋭角をなしていることを特徴とする穴明け工具。