JP3761171B2

JP3761171B2 - バリレスドリル

Info

Publication number: JP3761171B2
Application number: JP2002355869A
Authority: JP
Inventors: 仁深川; 知尚廣江; 光久黒澤
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2002-12-06
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2006-03-29
Anticipated expiration: 2022-12-06
Also published as: JP2004188509A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸線まわりに回転させながら被削材に挿入し、穿孔加工するために用いるドリルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１４は、従来の技術のドリル１を示す正面図である。図１５は、ばり４の発生メカニズムを示す断面図である。ドリル１は、先端部２の全体が尖鋭状に、つまり先端切刃角θ１が１８０度未満に形成されている。ドリル１を用いて、被削材３を穿孔加工すると、ドリル１を挿通する方向Ａ下流側に、仮想線で示すばり４が発生してしまう。
【０００３】
詳細に説明するとドリル１を被削材３に挿入して切削すると、図１５（１）に示すように、切削されずに残っている残部６の厚みが小さくなる。さらにドリル１が挿入方向Ａへ進行すると、図１５（２）に示すように、残部６の中心部が局部的に、ドリル１から受ける軸線方向の荷重によって突き出されて裂け目５を生じる。さらにドリル１が挿入方向Ａへ進行すると、図１５（３）に示すように、ドリルの切れ刃によって残部６が切削される前に、ドリル１から受ける軸線方向の荷重を支えきれずに塑性変形して、半径方向外方に曲がり、さらにドリル１におされてばり４が生成されてしまう。
【０００４】
このようなメカニズムによって、先端部における最外周部の切刃が鈍角的に、つまり半径方向内方になるにつれて突出するように傾斜する形状のドリル１では、ばり４が発生してしまう。被削材３が、たとえば航空機の胴体外表面板に用いられる構造用材である場合、この被削材３は、アルミニウムおよびその合金から成り、純度の高いアルミニウムから成るクラッド層を有している。この純度が高いアルミニウムは、延性が高く、特にばり４が発生し易い。
【０００５】
図１６は、他の従来の技術のドリル１ａの先端部２ａを示す正面図である。このドリル１ａは、先端部２ａの切刃が、外周側領域Ｓ１ｏは、切刃角θ１ａが１８０度を超える角度に、換言すれば、軸線に対して半径方向内方に向かうにつれて没入するように傾斜して形成され、内方側領域Ｓ１ｉｎは、尖鋭状に外周側領域Ｓ１ｏの最外周部よりも突出して形成されている。外周側領域Ｓ１ｏと内周側領域Ｓ１ｉｎとは、屈曲して連なっている。このドリル１ａは、先端部２ａの最外周部の切刃を鋭角的に形成することによって、図１５に関連して述べた残部が塑性変形する前に最外周側から切削することによってばりの発生を防止している（たとえば特許文献１および２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−１７７４２１
【特許文献２】
特開平８−３００２０９
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図１６に示すドリル１ａは、ばりの発生を防止することはできるが、外周側領域Ｓ１ｏの切刃角θ１ａを１８０度を超える角度にすることによって、内周側領域Ｓ１ｉｎの突出量ΔＨ１が小さくなり、求心性が低下して位置ずれを生じてしまう。これに対して、内方側領域を大きくして突出量ΔＨ１を大きくすることが容易に考えられるが、これでは外周側領域におけるばり防止効果が低下し、ばりの発生を防止できなくなってしまう。
【０００８】
また切り屑は、先端部の切刃に垂直な方向に切り屑が発生するので、ドリル１ａでは、先端部２ａの切刃形状に起因して、切り屑の発生方向が、切り屑を逃がすためのねじれ溝９が延びる方向とは異なってしまう。このように切り屑が、ねじれ溝９が延びる方向とは異なる方向へ発生すると、切り屑がドリル１ａに絡み付いてしまい、刃先先端部に切り屑がフタ状に溶着しやすい。したがって切り屑の除去を含めたメンテナンスに手間を要する。このようなドリル１ａでは、機械制御による自動穿孔作業には用いることができない。
【０００９】
本発明の目的は、ばりの発生、位置ずれおよび切り屑の絡み付きを防止することができるドリルを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明は、（ａ）先端部における外周側領域に配置される外周切刃であって、軸線に垂直な平面に沿って形成される外周切刃と、
（ｂ）先端部における内周側領域に配置され、軸線に近づくにつれて先端方向へ向けて突出して形成される内周切刃であって、
（ｂ１）内周側領域の直径が、ドリル外径の２分の１以下であり、
（ｂ２）半径方向内方側の円錐部と、半径方向外方側の円弧部とを有し、
（ｂ３）円錐部が、軸線を中心として先端方向に向けて先細となる円錐面に沿って形成され、
（ｂ４）円弧部が、先端方向と反対方向および半径方向内方に凹む円弧を軸線まわりに回転させた曲面に沿って形成され、円錐部および外周切刃に滑らかに連なる、内周切刃とを有することを特徴とするバリレスドリルである。
【００１１】
本発明に従えば、先端部における外周側領域には、外周切刃が設けられ、この外周切刃は、軸線に垂直な平面に沿って形成されている。これによって被削材の残部が塑性変形して外方に曲がる前に、最外周部を打ち抜くようにして切削し、ばりの発生を防止することができる。また先端部における内周側領域には、内周切刃が設けられ、この内周切刃は、軸線に近づくにつれて先端方向へ突出し、軸線上の一点が尖鋭状に形成される。したがって求心性を得て、ドリルの位置ずれを防止することができる。また内周切刃は、半径方向外方側に円弧部を有しており、外周切刃から内周切刃にわたって滑らかに連なって形成されている。これによって１つに連なった切り屑を、切り屑を逃がすためのねじれ溝の延びる方向へ発生させることができる。したがって発生する切り屑がねじれ溝を介して逃がされ、ドリルに絡み付いてしまうことが防がれる。
【００１２】
しかも外周切刃が軸線に垂直な平面に沿って形成されているので、内周側領域の直径を大きくすることなく、具体的にはドリル外径の２分の１以下にしたうえで、内周切刃の外周切刃に対する突出量を大きくすることができる。さらに外周切刃から内周切刃にわたって滑らかに連なるようにするための円弧部は、内周切刃に設けられる。したがって１つに連なった切り屑を確実に発生させることができる形状で、ばり発生防止効果を確実に達成できる外周切刃を確保したうえで、求心性が確実に得られるように内周切刃を外周切刃から突出させることができる。したがってばりの発生防止、位置ずれ防止および切り屑の絡み付き防止を、同時にかつ確実に達成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態のバリレスドリル１０の先端部１１を示す正面図である。図２は、バリレスドリル１０を先端側から見て示す側面図である。図３は、バリレスドリル１０を用いて穿孔加工される被削材３５を示す断面図である。バリレスドリル（以下単に「ドリル」という場合がある）１０は、延性を有する材料から成る被削材３５を穿孔加工するために、特に好適に用いられるドリルである。
【００１５】
被削材３５は、航空機胴体の外板などを構成する板材であり、延性の高い金属材料から成る。航空機胴体の外板である場合、被削材３５は、アルミニウム合金から成る基層３６と、基層３６に積層されるクラッド層３７とを有する。さらに具体的に述べると、一般的な旅客機の航空機胴体の外板の場合、Ａ２０２４−Ｔ３およびＣ１８８−Ｔ３（Ａ２５２４相当）のアルミニウム合金から成る基層３６に、Ａ１２３０などのＡ１０００系、つまり純アルミニウム系のクラッド層３７が設けられている。被削材３５の厚みＴ３５は、たとえば５ｍｍであり、クラッド層３７の厚みＴ３７は、全体の厚みＴ３５の３％程度である。ドリル１０は、このような純度の高いアルミニウムのクラッド層３７を有するなど、延性の高い金属材料から成る被削材３５の穿孔加工に、好適に用いることができる。
【００１６】
また航空機胴体の外板を形成するにあたっては、多数、たとえば面積が３０ｍ^２程度の１枚の被削材３５に対して、２５０〜６００個程度の部品取付け用の基準孔を予め形成する必要がある。このような理由から、航空機胴体の外板を形成するにあたっては、ドリル１０を自動制御によっていわば自動的に複数の透孔を穿つ穿孔装置に装着し、この穿孔装置を用いて被削材３５が穿孔加工される。このようにドリル１０は、穿孔装置に装着されて用いられる。
【００１７】
ドリル１０は、先端部１１に周方向に等間隔に並ぶ、複数枚、本実施の形態では２枚の切刃１２を有する。このようにドリル１０は、２枚刃のドリルであって、各切刃１２から後端部に向かって螺旋状に延びる２条のねじれ溝１３が形成されている。
【００１８】
ドリル１０は、その軸線Ｌ１０まわりに切刃１２がねじれ溝１３に臨む方向となる回転方向Ｃへ回転されながら後端部から先端部１１に向かう方向（以下「先端方向」という）Ｂ１へ軸線Ｌ１０に沿って移動され、被削材に先端部１１から挿入されて、被削材を各切刃１２によって切削して穿孔する。各切刃１２によって切削された切り屑は、ねじれ溝１３によって先端方向Ｂ１と反対の後端方向Ｂ２へ逃がされる。ねじれ溝１３は、後端方向Ｂ２に向かうにつれて回転方向Ｃ１と反対方向に旋回するように形成される。
【００１９】
ドリル１０の先端部１１における各切刃１２は、軸線Ｌ１０から大略的に放射状に半径方向に延びている。これら各切刃１２は、外周側領域Ｓ１４では、軸線Ｌ１０に略垂直に形成され、外周側領域Ｓ１４の内方にある内周側領域Ｓ１５では、先端方向Ｂ１に向けて突出し、換言するば軸線Ｌ１０に近づくにつれて先端方向Ｂ１へ向かうように形成される。このようにしてドリル１０の先端部１１は、中心部が軸線Ｌ１０に沿って尖鋭状に突出している。また各切刃１２は、外周側領域Ｓ１４から内周側領域Ｓ１５にわたって滑らかに連なって形成される。以下、切刃１２の外周側領域Ｓ１４の部分を、外周切刃２０といい、切刃１２の内周側領域Ｓ１５の部分を、内周切刃２１という。
【００２０】
軸線Ｌ１０を中心としてドリル１０の刃部２６（図４に記載）に外接する直径Ｄ１４の外接仮想円筒１４と、軸線Ｌ１０を中心とする直径Ｄ１５の区切仮想円筒１５とを想定して、外接仮想円筒１４と区切仮想円筒１５との間の領域が外周側領域Ｓ１４であり、区切仮想円筒１５の内側の領域が内周側領域Ｓ１５である。区切仮想円筒１５の直径Ｄ１５は、外接仮想円筒１４の直径Ｄ１４の２分の1以下、本実施の形態では２分の１である。したがって区切仮想円筒１５の直径と等しい内周側領域Ｓ１５の直径（同一の符号を付す）Ｄ１５は、外接仮想円筒１４の直径と等しいドリル外径（同一の符号を付す）Ｄ１４の２分の１（Ｄ１５×２＝Ｄ１４）である。
【００２１】
外周切刃２０は、軸線Ｌ１０に垂直な平面に沿って形成され、軸線Ｌ１０を含む平面に投影したとき直線となるように形成される。したがって外周切刃２０の切刃角θ１４は、約１８０度である。
【００２２】
内周切刃２１の軸線方向寸法、すなわち内周切刃２１の外周切刃２０からの突出量ΔＨ２１は、被削材の材質などに基づいて決まる寸法であって、高い求心性を得て位置ずれを防止できる程度以上の寸法である。内周切刃２１は、半径方向内方側の円錐部２３と、半径方向外方側の円弧部２４とを有する。円錐部２３は、軸線Ｌ１０を中心とし、先端方向Ｂに向かって先細となる円錐面に沿って形成され、軸線Ｌ１０を含む平面に投影したとき直線となるように形成される。この円錐部２３の切刃角θ１５は、６０度以上１３０度以下である。
【００２３】
円弧部２４は、先端方向Ｂとは反対方向および半径方向内方に向かって凹となる円弧を軸線Ｌ１０まわりに回転させた曲面に沿って形成され、軸線Ｌ１０を含む平面に投影したとき円弧となるように形成される。また円弧部２４は、円錐部２３に滑らかに連なるとともに、外周切刃２０に滑らかに連なり、このようにして各切刃１２は、外周側領域Ｓ１４から内周側領域Ｓ１５にわたって滑らかに連なって形成される。
【００２４】
図４は、ドリル１０の具体的寸法の一例を示すためにドリル１０全体を示す正面図である。図５は、ドリル１０の具体的寸法の一例を示すためにドリル１０を先端側から示すの側面図である。図６は、ドリル１０の具体的寸法の一例を示すためにドリル１０の先端部１１を示すの正面図である。ドリル１０は、たとえばＳＫＨ５６などの高速工具鋼から成り、後端部側に円筒部の柄部２５を有するとともに、先端部側に切刃１２が形成される刃部２６を有し、柄部２５で穿孔装置にチャッキングされて用いられる。ドリル１０の回転速度は、たとえば９０００ｍｉｎ^−１であり、送り速度つまり軸線方向の移動速度は、たとえば３２０ｍｍ／分である。
【００２５】
たとえば被削材が前述のように主としてアルミニウムから成る航空機胴体を形成するための板材であり、２．５ｍｍφの透孔を穿つためのドリル１０である場合、ドリル外径Ｄ１４が２．５ｍｍφであって、後端から外周刃先２０までの軸線方向寸法Ｗ１０は、約６２ｍｍであり、柄部２５の軸線方向寸法Ｗ２５が３０ｍｍであり、刃部２６の軸線方向寸法Ｗ２６は、約３１ｍｍであり、ねじれ溝１３の軸線方向寸法Ｗ１３は、約３０ｍｍである。また外周切刃２０の切刃角θ１４は、約１８０度、たとえば１７８度以上１８２度以下であり、円錐部２３の切刃角θ１５は、約９０度である。さらに内周切刃２１の突出量ΔＨ２１は、約０．７ｍｍであり、円弧部２４の曲率半径Ｒ２４は、約１．１ｍｍである。
【００２６】
表１は、ドリルの先端部の形状の差異によるばりの有無、位置ずれおよび切り屑の絡みつきの有無を示す表である。本発明に従うドリルの効果をより明確に示すために、本実施の形態のドリル１０を実施例として、比較例として３タイプの従来ドリルと比較して示す。
【００２７】
【表１】

【００２８】
第１の比較例である標準タイプと呼ばれるドリルは、図１４に示すような全体が先端方向へ突出するドリルである。この第１の比較例のドリルでは、位置ずれおよび切り屑の絡み付きは、その発生を防止することができるが、ばりは、その発生を防止することができない。
【００２９】
第２の比較例である段付きタイプと呼ばれるドリルは、標準タイプのドリルの外周部が後端方向へ退避して段差が形成されるドリルである。この第２の比較例のドリルでは、位置ずれは、その発生を防止することができるが、切り屑の絡み付きおよびばりは、その発生を防止することができない。
【００３０】
第３の比較例であるローソクタイプと呼ばれるドリルは、図１６に示すような外周領域と内周領域とが屈曲して連なり、内周側領域が外周側領域に比べて先端方向へ突出するけれども、その突出量が小さいドリルである。この第３の比較例のドリルでは、ばりは、その発生を防止することができるが、位置ずれおよび切り屑の絡み付きは、その発生を防止することができない。
【００３１】
実施例である本実施の形態のドリル１０は、図１〜図５を参照して説明したドリルである。この実施例のドリル１０では、ばり、位置ずれおよび切り屑の絡み付きは、全て、その発生を防止することができる。このように第１〜第３の比較例として示す従来のドリルでは、ばり、位置ずれおよび切り屑の絡み付き全てを防止することはできるという、優れて効果を達成することができなかったが、本実施の形態のドリル１０では、この優れた効果を達成することができる。
【００３２】
図７は、ドリルにおける先端角θとばり厚さとの関係を示すグラフである。横軸は、先端角θを示し、縦軸は、ばり厚さを示す。先端角θは、ドリル１０における外周切刃２０の切刃角θ１４に相当する。ばり厚さは、ばりの根元における厚さであり、図７に示す値は一例であって、被削材の材質によって変化する。図７の線３０から明らかなように、先端角θが７０度から８０度、９０度と大きくなるにつれて、ばり厚さが大きくなり、先端角θが１００度において最大ばり厚さを示し、先端角θが１００度から、１１０度、１２０度、…と大きくなるにつれて、ばり厚さが小さくなり、先端角θが１８０度から２２０度の付近で、ばり厚さが最も小さくなり、先端角θが２２０度を超えると、再びばり厚さが大きくなる。
【００３３】
このように先端角θ、つまり外周切刃２０における切刃角θ１４が１８０度から２２０度の範囲にあると、ばりの発生を大きく抑制することができる。つまり本実施の形態のドリル１０は、ばりの発生を大きく抑制、換言すればはりの発生を防止することができる。
【００３４】
図８は、ばり取りコストを示すグラフである。縦軸は、１年間に要するばり取りコストを示し、図１４に示す従来ドリルおよび図１に示す本発明のドリル１０に対応するばり取りコストを、棒グラフで示す。図８から明らかなように、棒３０で示される従来ドリルを用いた場合のばり取りコストに比べて、棒３１で示される本発明のドリル１０を用いた場合のばり取りコストに比べて２分の１以下に、換言すれば、従来ドリルを用いた場合に必要であったばり取りコストの５０％以上、実際には６５％程度のコストΔＹを削減することができる。このようにばり取りコストの点からも、ドリル１０は、ばりの発生を大きく抑制できることが確認できる。
【００３５】
図９は、ドリルの先端部の形状の差異による切り屑３９の発生方向Ｃを示すドリルの正面図であって、図９では、簡略化してドリルを示す。本発明に従うドリルの効果をより明確に示すために、本実施の形態のドリル１０を実施例として図９（１）に示し、比較例として３タイプの従来ドリルを図９（２）〜図９（４）に示す。また図１０は、切り屑３９の種類を示す斜視図である。
【００３６】
図９（１）に示す実施例のドリルは、本実施の形態のドリル１０である。このドリル１０では、１つの切刃１２によって切削された切り屑３９は、外周切刃２０によって切削された部分および内周切刃２１によって切削された部分が１つに連なった状態で、軸線Ｌ１０まわりに旋回する発生方向Ｃに延びるように発生する。この切り屑３９の発生方向Ｃは、ねじれ溝１３に沿う方向である。換言すれば、切り屑Ｃは、ねじれ溝１３に沿って延びるように発生する。
【００３７】
図９（２）に示す第１の比較例のドリルは、図１４に示すような全体が先端方向へ突出するドリル１である。この第１の比較例のドリル１では、１つの切刃によって切削された切り屑３９は、１つに連なった状態で、軸線まわりに旋回する発生方向Ｃに延びるように発生する。この切り屑３９の発生方向Ｃは、ねじれ溝に沿う方向である。換言すれば、切り屑Ｃは、ねじれ溝に沿って延びるように発生する。
【００３８】
図９（３）に示す第３の比較例のドリルは、図１６に示すような外周領域と内周領域とが屈曲して連なり、内周側領域が外周側領域に比べて先端方向へ突出するけれども、その突出量が小さいドリル１ａである。この第３の比較例のドリル１ａでは、内周側領域の突出した部分における切り屑は微小量で無視でき、１つの切刃によって切削された切り屑３９は、１つに連なった状態で、軸線に沿う発生方向Ｃに延びるように発生する。この切り屑３９の発生方向Ｃは、ねじれ溝とを異なる方向である。換言すれば、切り屑Ｃは、ねじれ溝からずれて発生する。
【００３９】
図９（４）に示す第４の比較例のドリルは、図９（３）の第３の比較例のドリルにおいて、内方側領域を大きくするとともに突出量を大きくしたドリル１ｂである。この第４の比較例のドリル１ｂでは、内周側領域および外周側領域それぞれから切り屑３９が発生し、相互に分断されて、異なる発生方向Ｃへ発生する。外周側領域から発生する一方の切り屑３９は、第３の比較例のドリル１ａと同様に軸線に沿う発生方向Ｃに延びるように発生し、内周側領域から発生する他方の切り屑３９は、第２の比較例のドリル１と同様に軸線まわりに旋回する発生方向Ｃに延びるように発生する。
【００４０】
ドリルによる切削によって発生する切り屑３９の形状に基づく分類には、図１０（１）に示すような円錐らせん形、図１０（２）に示すよな長ピッチ形、図１０（３）に示すようなジグザク形、図１０（４）に示すような針状形、図１０（５）に示すような扇形および図１０（６）に示すようなせん移折断形がある。切り屑３９のドリル１０への絡み付き防止、被削材３５の加工後の品質およびドリル１０の負荷の観点から、せん移折断形の切り屑３９が発生することが臨まれる。円錐らせん形の切り屑３９を、ねじれ溝１３に沿って発生させることができれば、成長過程、換言すれば、ドリル１０の後端方向Ｂ２への移動時に、ねじれ溝１３の内面に接触して粉砕され、せん移折断形に変化する。したがって円錐らせん形の切り屑３９を発生させることができれば、切り屑３９のドリル１０への絡み付きを防止し、被削材３５の加工後の品質を高くし、ドリル１０の負荷を小さくすることができる。
【００４１】
切り屑３９は、その切刃の略法線方向へ軸線からの距離に比例した速度で発生する。前記略法線方向は、切刃が直線状である場合には略垂直な方向である。したがって図９（３）のドリル１ａのように軸線に垂直な切刃では、軸線に沿って切り屑３９が発生し、長ピッチ形の切り屑３９を発生してしまう。このような長ピッチ形の切り屑３９は、ドリルに絡み付いてしまうので、連続して複数の透孔を穿つことができない。
【００４２】
図９（２）のドリル１のようにねじれ溝に垂直な切刃では、ねじれ溝に沿って切り屑３９が発生し、円錐らせん形となる。切り屑３９としては、理想的な好ましいけれども、このドリルでは、ばりを発生させてしまう。
【００４３】
また図９（４）に示すドリル１ｂは、ばりの発生を抑えることができ、内周側領域の切刃による切り屑３９は、ねじれ溝に沿って円錐らせん形で発生するが、外周側領域の切刃による切り屑３９は、図９（３）のドリル１ａと同様に長ピッチ形となってしまう。つまり切刃の外周側領域と内周側領域とが屈曲しているので、半径方向で２つに分かれて切り屑３９が発生してしまう。したがって一方が長ピッチ形になってしまう。
【００４４】
これら比較例に対して、図９（１）に示す本実施の形態のドリル１０では、切刃１２を外周側領域から内周側領域にわたって滑らかに連なるように形成しているので、切り屑３９が半径方向に関して１つに連なって切り屑を発生させることができる。したがって切刃１２の半径方向の略中心位置における法線方向に延びるような発生方向Ｃへ切り屑３９を発生させることができる。このように、ばりの発生を抑えるために切刃角を１８０度にした外周切刃２０と、求心性を高めるための内周切刃２１とが、滑らかに連なる形状とすることによって、ねじれ溝１３に沿って円錐らせん形の切り屑３９を発生させ、理想的な好ましい切り屑３９を発生させることができる。
【００４５】
本実施の形態のドリル１０によれば、外周切刃２０は、軸線Ｌ１０に略垂直に、換言すれば切刃角が約１８０度に形成され、最外周部の切刃が略直角的に形成される。したがって被削材３５に穿孔加工するとき、被削材３５における切削されずに残る残部が塑性変形して外方に曲がる前に、最外周部を打ち抜くようにして切削し、ばりの発生を防止することができる。
【００４６】
また内周切刃２１は、軸線Ｌ１０に近づくにつれて突出し、ドリル１０が軸線Ｌ１０上の一点で尖鋭状に突出するように形成される。しかも外周切刃の切刃角θ１４が約１８０度であるので、内周側領域Ｓ１５を大きくすることなく、外周切刃２０からの突出量ΔＨ２１を大きくすることができる。したがって外周切刃２０が、ばり発生防止効果を達成できる十分な領域を外周側領域Ｓ１４として確保し、かつ内周切刃２１によって、求心性を得て位置ずれを防止することができる。
【００４７】
さらに切刃１２は、外周側領域から内周側領域にわたって滑らかに連なって形成され、外周領域から内周領域にわたって１つに連なって切り屑３９を発生させることができる。この切り屑３９は、外周領域から内周領域にわたって連なることによって、切り屑３９を逃がすためのねじれ溝１３の延びる方向に発生する。したがって発生する切り屑３９が、円錐らせん形となり、せん移折断形に変化しながら、ねじれ溝１３を介して逃がされ、絡み付いてしまうことが防がれる。
【００４８】
このようにドリル１０は、ばりの発生、位置ずれおよび切り屑の絡み付きを防止する効果を同時に達成することができる。したがって航空機胴体の外板などの形成するための延性の高い材料から成る被削材３５に対して、ばりを発生させることなく穿孔加工することができる。また切り屑３９の絡み付きが防がれるので、穿孔装置を用いて連続的に、複数の透孔を形成することができる。
【００４９】
また内周側領域Ｓ１５の直径が、ドリル外径の２分の１以下であり、外周側領域Ｓ１４を十分に確保することができる。このように軸線Ｌ１０に略垂直な外周切刃２１を十分に確保することができ、ばり発生防止の効果を確実に達成することができる。
【００５０】
また内周切刃２１の円錐部２３における切刃角θ１５が６０度以上１３０度以下程度に設定されるので、前述のような理想的な切り屑３９の発生、高い耐久性および求心性を確実に達成することができる。円錐部２１の切刃角θ１５が６０度未満である場合には、内周切刃２１による切り屑の発生が少なくなり、長ピッチ形の切り屑になってしまうおそれがあり、また切り屑が発生しなければ、内周切刃２１の摩損が激しくなり、耐久性が低下してしまう。また円錐部２１の切刃角θ１５が１３０度を超えると、求心性が低下し、位置ずれを生じてしまうおそれがある。このような不具合を確実に防ぐことができる。
【００５１】
図１１は、ドリル１０の具体的寸法の他の例を示すためにドリル１０全体を示す正面図である。図１２は、ドリル１０の具体的寸法の他の例を示すためにドリル１０を先端側から示すの側面図である。図１３は、ドリル１０の具体的寸法の他の例を示すためにドリル１０の先端部１１を示すの正面図である。この他の例のドリル１０は、たとえばＳＫＨ５６などの高速工具鋼から成り、後端部側に円筒部の柄部２５を有するとともに、先端部側に切刃１２が形成される刃部２６を有し、柄部２５で穿孔装置にチャッキングされて用いられる。ドリル１０の回転速度は、たとえば９０００ｍｉｎ^−１であり、送り速度つまり軸線方向の移動速度は、たとえば３２０ｍｍ／分である。
【００５２】
たとえば被削材が前述のように主としてアルミニウムから成る航空機胴体を形成するための板材あり、３．３ｍｍφの透孔を穿つためのドリル１０である場合、ドリル外径Ｄ１４が３．３ｍｍφであって、後端から外周刃先２０までの軸線方向寸法Ｗ１０は、約６８ｍｍであり、柄部２５の軸線方向寸法Ｗ２５が約３０ｍｍであり、刃部２６の軸線方向寸法Ｗ２６は、約３７ｍｍであり、ねじれ溝１３の軸線方向寸法Ｗ１３は、約３６ｍｍである。また外周切刃２０の切刃角θ１４は、約１８０度、たとえば１７８以上１８２以下であり、円錐部２３の切刃角θ１５は、約９０度である。さらに内周切刃２１の突出量ΔＨ２１は、約０．８ｍｍであり、円弧部２４の曲率半径Ｒ２４は、約１．３ｍｍである。このような寸法であって、図４〜図６で説明した寸法のドリル１０と同様の効果を達成することができる。
【００５３】
上述の実施の形態は、本発明の例示に過ぎず、本発明の範囲内において構成を変更することができる。たとえば、航空機胴体の外板以外の構造部材を形成するために穿孔加工する目的で、本発明のドリルを用いても良い。またアルミニウム以外の材料、たとえばマグネシウムなどでもよい。また周方向に設ける切刃の枚数は、１枚および３枚以上であってもよい。また先端部１１から後端側に退避した位置に、皿取りするための切刃が設けられるドリルに実施するようにしてもよい。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明によれば、先端部における外周側領域には、外周切刃が設けられ、この外周切刃は、軸線に垂直な平面に沿って形成されている。これによって被削材の残部が塑性変形して外方に曲がる前に、最外周部を打ち抜くようにして切削し、ばりの発生を防止することができる。また先端部における内周側領域には、内周切刃が設けられ、この内周切刃は、軸線に近づくにつれて先端方向へ突出し、軸線上の一点が尖鋭状に形成される。したがって求心性を得て、ドリルの位置ずれを防止することができる。また内周切刃は、半径方向外方側に円弧部を有しており、外周切刃から内周切刃にわたって滑らかに連なって形成されている。これによって１つに連なった切り屑を、切り屑を逃がすためのねじれ溝の延びる方向へ発生させることができる。したがって発生する切り屑がねじれ溝を介して逃がされ、ドリルに絡み付いてしまうことが防がれる。
【００５５】
しかも外周切刃が軸線に垂直な平面に沿って形成されているので、内周側領域の直径を大きくすることなく、具体的にはドリル外径の２分の１以下にしたうえで、内周切刃の外周切刃に対する突出量を大きくすることができる。さらに外周切刃から内周切刃にわたって滑らかに連なるようにするための円弧部は、内周切刃に設けられる。したがって１つに連なった切り屑を確実に発生させることができる形状で、ばり発生防止効果を確実に達成できる外周切刃を確保したうえで、求心性が確実に得られるように内周切刃を外周切刃から突出させることができる。したがってばりの発生防止、位置ずれ防止および切り屑の絡み付き防止を、同時にかつ確実に達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態のバリレスドリル１０の先端部１１を示す正面図である。
【図２】バリレスドリル１０を先端側から見て示す側面図である。
【図３】バリレスドリル１０を用いて穿孔加工される被削材３５を示す断面図である。
【図４】ドリル１０の具体的寸法の一例を示すためにドリル１０全体を示す正面図である。
【図５】ドリル１０の具体的寸法の一例を示すためにドリル１０を先端側から示す側面図である。
【図６】ドリル１０の具体的寸法の一例を示すためにドリル１０の先端部１１を示す正面図である。
【図７】ドリルにおける先端角θとばり厚さとの関係を示すグラフである。
【図８】ばり取りコストを示すグラフである。
【図９】ドリルの先端部の形状の差異による切り屑３９の発生方向Ｃを示すドリルの正面図である。
【図１０】切り屑の種類を示す斜視図である。
【図１１】ドリル１０の具体的寸法の他の例を示すためにドリル１０全体を示す正面図である。
【図１２】ドリル１０の具体的寸法の他の例を示すためにドリル１０を先端側から示す側面図である。
【図１３】ドリル１０の具体的寸法の他の例を示すためにドリル１０の先端部１１を示す正面図である。
【図１４】従来の技術のドリル１を示す正面図である。
【図１５】ばり４の発生メカニズムを示す断面図である。
【図１６】他の従来の技術のドリル１ａの先端部２ａを示す正面図である。
【符号の説明】
１０バリレスドリル
１１先端部
１２切刃
１３ねじれ溝
２０外周切刃
２１内周切刃
２３円錐部
２４円弧部
Ｌ１０軸線
Ｓ１４外周領域
Ｓ１５内周領域
θ１４，θ１５切刃角

Claims

（ａ）先端部における外周側領域に配置される外周切刃であって、軸線に垂直な平面に沿って形成される外周切刃と、
（ｂ）先端部における内周側領域に配置され、軸線に近づくにつれて先端方向へ向けて突出して形成される内周切刃であって、
（ｂ１）内周側領域の直径が、ドリル外径の２分の１以下であり、
（ｂ２）半径方向内方側の円錐部と、半径方向外方側の円弧部とを有し、
（ｂ３）円錐部が、軸線を中心として先端方向に向けて先細となる円錐面に沿って形成され、
（ｂ４）円弧部が、先端方向と反対方向および半径方向内方に凹む円弧を軸線まわりに回転させた曲面に沿って形成され、円錐部および外周切刃に滑らかに連なる、内周切刃とを有することを特徴とするバリレスドリル。