JP3985569B2

JP3985569B2 - ドリルのホーニング方法

Info

Publication number: JP3985569B2
Application number: JP2002102812A
Authority: JP
Inventors: 正治滝口; 智昭池上
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2002-04-04
Filing date: 2002-04-04
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2022-04-04
Also published as: JP2003300109A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドリル本体の先端部外周に形成された切屑排出溝の内周面先端側に形成されたすくい面とドリル本体の先端逃げ面との交差稜線部に切刃が形成されるとともにドリル本体の先端部外周には上記切屑排出溝に沿ってマージン部が形成されたドリルの上記切刃にホーニングを施す際のドリルのホーニング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このようなドリルとしては、軸線を中心として該軸線回りにドリル回転方向に回転される概略円柱状のドリル本体の先端側が切刃部とされ、この切刃部の外周に一対の切屑排出溝が、軸線に関して互いに対称となるように、該切刃部の先端面、すなわちドリル本体の先端逃げ面から後端側に向かうに従い軸線回りにドリル回転方向の後方側に捩れる螺旋状に形成され、これらの切屑排出溝の内周面のうちドリル回転方向を向く部分の先端側の上記先端逃げ面との交差稜線部に切刃が形成された、いわゆる２枚刃のソリッドドリルが知られている。従って、このようなソリッドドリルでは、上記切屑排出溝内周面のドリル回転方向を向く部分の先端側が、この切刃のすくい面となる。また、上記切刃部の外周には、上記軸線を中心として切刃の外径と略等しい直径の断面円弧状をなす幅の小さなマージン部が、切刃の外周端から切屑排出溝と切刃部外周面との交差稜線部に沿ってやはり螺旋状に捩れるように形成され、このマージン部が加工穴の内周に摺接して切刃部が案内されるようにされている。なお、このマージン部のドリル回転方向後方側の切刃部外周は、該マージン部に対して一段ドリル本体の内周側に後退した外周逃げ面とされ、切刃部と加工穴との摩擦が必要以上に大きくならないようにされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなソリッドのドリルを初めとする各種ドリルや、またドリル以外の各種の切削工具においても、その切刃の刃先が鋭利すぎると切削時に作用する負荷によって切刃にチッピングや欠損が生じて切削性能を著しく損なうことになるため、予めこの切刃の刃先を小さな幅で落として耐チッピング性や耐欠損性を向上させる、いわゆるホーニングが行われる。ここで、このようなホーニングは、切刃が直線状である場合にはホーニング砥石を切刃に沿って摺動させて刃先を研ぎ落とすことにより比較的容易に形成可能であるが、切刃が複雑な曲線状であったり、また切刃の内周側にシンニングが施されたドリルのようにこのシンニングによるシンニング切刃にホーニングを施そうとすると周囲のシンニング面等がホーニング砥石に干渉したりする場合には、このようなホーニング砥石によってホーニングを施すことは容易ではない。このため、そのような場合には、例えばダイヤモンドペースト等の研磨剤を塗布したブラシや、あるいはブラシの毛自体にダイヤモンド砥粒等が含有されたブラシによって切刃をその全長に亙って研磨してホーニングを施すようにしている。
【０００４】
しかしながら、このようなブラシによる研磨によってドリルの切刃にホーニングを施そうとした場合には、特にこの切刃の外周端周辺を研磨する際にブラシが切刃部外周の上記マージン部にまでかかってしまうことが避けられず、これによりこのマージン部とすくい面との交差稜線部分までもが研ぎ落とされることになる。しかるに、このようにマージン部とすくい面との交差稜線部が研ぎ落とされたドリルでは、この交差稜線部と先端逃げ面との交点となる切刃外周端の周辺が、すくい面から先端逃げ面にかけて切刃に施されたホーニング以外に、すくい面からマージン部にかけてもホーニングされた状態となって丸味を帯びてしまい、これにより切れ味が鈍化して切削抵抗が増大し、これに伴いドリルの回転駆動力の増大を招いたりしてドリル本体の折損等を生じるおそれがある。また、こうしてすくい面とマージン部との交差稜線が丸味を帯びることにより、すくい面からマージン部への切屑の噛み込みが生じ易くなって一層の駆動力の増大を招くとともに、加工穴の内周が噛み込まれた切屑によって傷つけられて加工穴の品位を損なうことにもなる。さらに、このように切刃の外周端がすくい面からマージン部にかけて丸味を帯びることから、加工穴が穿孔される際にはこの外周端が加工物を弾性的に押し広げるようにして穴明けが行われることになり、その反発により加工穴が収縮傾向となって加工精度の劣化を招く結果ともなる。
【０００５】
本発明は、このような背景の下になされたもので、切刃の耐チッピング性や耐欠損性の向上を図りつつも、切削抵抗の増大やドリルの破損、加工精度の劣化等を招くことのないドリルのホーニング方法を提供することを目的としている。
【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、ドリル本体の先端部外周に切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝の内周面の先端側に形成されたすくい面と上記ドリル本体の先端逃げ面との交差稜線部に切刃が形成されるとともに、上記ドリル本体の先端部外周には上記切屑排出溝との交差稜線部分に沿ってマージン部が形成されたドリルのホーニング方法であって、上記切刃を露出させた状態で上記マージン部を被覆材によって覆った上で、該切刃にブラシによりホーニングを施すことを特徴とする。従って、このようなホーニング方法においては、上述のように研磨剤を塗布したブラシやブラシの毛自体に砥粒が含有されたブラシによって切刃にホーニングを施す際に、切刃は露出された状態であるのに対し、マージン部は被覆材によって覆われているので、このマージン部とすくい面との交差稜線部までが研ぎ落とされてしまうことがなく、この交差稜線部の断面がそのままの形状で先端逃げ面に至って切刃の外周端が形成されることとなる。
【０００７】
しかして、このようなホーニング方法によって得られるドリルにおいては、ドリル本体の先端部外周に切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝の内周面の先端側に形成されたすくい面と上記ドリル本体の先端逃げ面との交差稜線部に切刃が形成されるとともに、上記ドリル本体の先端部外周には上記切屑排出溝との交差稜線部分に沿ってマージン部が形成され、上記切刃にはホーニングが施される一方、上記すくい面とマージン部とは角度をもって交差させられることとなる。このため、このようなドリルでは、切刃に施されたホーニングによって該切刃の耐チッピング性や耐欠損性の向上が図られる一方、すくい面とマージン部との交差稜線部が研ぎ落とされることなく角度をもって交差することにより、切刃の外周端もこのすくい面からマージン部にかけては丸味を帯びることなく鋭利なままとされるので、切削抵抗の増大や切屑の噛み込み、ドリル回転駆動力の増大等を防ぐことができるとともに、穿孔時に加工物が弾性的に押し広げられることもなくなって加工精度の向上を図ることが可能となる。
【０００８】
なお、上記ホーニング方法においてマージン部を覆う被覆材としては、例えば粘着性の樹脂ペースト材をマージン部に盛り付けたり厚めの粘着テープなどをマージン部に張り付けたりするようにしてもよいが、マージン部は上述のようにドリル本体の軸線を中心として切刃の外径と略等しい直径の断面円弧状をなしているので、この被覆材として、断面円形の内周部を有する円筒状等の筒状をなし、この内周部に上記マージン部が密着した状態で上記ドリル本体の先端部が嵌挿可能とされた被覆治具を用いれば、この内周部の先端を切刃の外周端に合わせた状態で該被覆治具をドリル本体先端部に取り付けることにより、マージン部は被覆したまま切刃のみを簡単に露出させた状態とすることができ、ブラシでホーニングを行ってもすくい面とマージン部との上記交差稜線部が研ぎ落とされてしまうのを確実に防いで、切刃だけにホーニングを施すことが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１ないし図４は、本発明に係わるドリルの一例を示すものである。この例のドリルは、そのドリル本体１が超硬合金等の硬質材料によって軸線Ｏを中心とした概略円柱状をなし、図１および図２に示すようにその先端側が切刃部２とされている。そして、この切刃部２の外周には、該ドリル本体１先端の先端逃げ面３から後端側に向けて、軸線Ｏ方向に後方に向かうに従いドリル回転方向Ｔの後方側に螺旋状に捩れる一対の切屑排出溝４，４が軸線Ｏに関して互いに回転対称となるように形成され、この切屑排出溝４の内周面５のうちドリル回転方向Ｔ側を向く部分がすくい面５Ａとされて、その先端の上記先端逃げ面３との交差稜線部に切刃６が形成されている。
【００１０】
ここで、この切刃６は、上記すくい面５Ａに対向する側面視においては図１に示すように、内周側の軸線Ｏ近傍からその外周端６Ａに向かうに従い軸線Ｏ方向後端側に延びるようにされて所定の先端角が与えられる一方、軸線Ｏ方向先端視においては図２に示すように、上記外周端６Ａから内周側に向けてドリル回転方向Ｔ側に凸となる凸曲線を描いた後に変曲点を介して滑らかにドリル回転方向Ｔ後方側に凹む凹曲線をなすように形成されており、従って上記すくい面５Ａの軸線Ｏに直交する断面もこの切刃６と略同様の形状をなすこととなる。また、この切屑排出溝４のドリル回転方向Ｔ後方側を向く部分の先端と上記先端逃げ面３との交差稜線部にはシンニング部７が形成されていて、このシンニング部７は先端逃げ面３におけるドリル本体１の中心側すなわち切刃６の内周側に延びてこの切刃６の内周にシンニング刃６Ｂを形成しており、先端視における内周側で上述のように凹曲線を描いた切刃６は、再びドリル回転方向Ｔに凸となる凸曲線部を介してこのシンニング刃６Ｂに滑らかに連なり、さらに内周側の上記軸線Ｏ近傍に至るようにされている。
【００１１】
一方、このドリル本体１の周方向において切屑排出溝４，４の間に位置する切刃部２の外周面には、そのドリル回転方向Ｔ側において螺旋状に捩れた切屑排出溝４との交差稜線部に、マージン部８が形成されている。このマージン部８は、上記切刃６の外周端６Ａが軸線Ｏ回りになす円の直径すなわち切刃の外径と等しい直径の該軸線Ｏを中心とした断面凸円弧状をなし、周方向に小さな一定幅で、切刃部２の最先端の上記先端逃げ面３から軸線Ｏ方向後端側に向けて該切刃部２の全長に渡って切屑排出溝４に沿うように延設されている。従って、このマージン部８と切屑排出溝４の内周面５との交差稜線部は、その先端側のすくい面５Ａとの交差稜線部８Ａが、該すくい面５Ａと先端逃げ面３との交差稜線である上記切刃６の外周端６Ａに達して該切刃６に交差することとなる。さらに、このマージン部８のドリル回転方向Ｔ後方側には、該マージン部８の外周面に対して一段ドリル本体１の内周側に後退するようにしてマージン部８よりも僅かに小さな直径の断面円弧状をなす外周逃げ面９が形成されている。なお、上記切刃６やマージン部８および外周逃げ面９も、切屑排出溝４，４と同様に軸線Ｏに関して回転対称に一対ずつ形成されている。また、これらマージン部８や外周逃げ面９にはバックテーパが与えられていてもよい。
【００１２】
さらに上記切刃６には、その外周端６Ａから上記シンニング刃６Ｂまでの全長に亙ってホーニングが施されて、その刃先に図３に示すようなホーニング面１０が形成されている。ここで、この例のドリルにおけるホーニングは図示の通り丸ホーニングであって、すくい面５Ａと先端逃げ面３とが鋭角に交差する切刃６先端の刃先を研ぎ落とすことにより、該切刃６に直交する断面において上記刃先に、これらすくい面５Ａと先端逃げ面３とに滑らかに連なる、あるいは鈍角に交差する凸曲面状の上記ホーニング面１０を形成したものとされている。なお、このような丸ホーニングに代えてチャンファーホーニングを施して、すくい面５Ａと先端逃げ面３とに鈍角に交差する平面状のホーニング面を形成するようにしてもよく、またこれらの複合ホーニングを施すようにしてもよい。
【００１３】
そして、その一方で、上記すくい面５Ａと切刃部２の外周側の上記マージン部８との交差稜線部８Ａは、かかるホーニング面１０のように研ぎ落とされた面を有することなく、最先端の上記切刃６の外周端６Ａから後端側に向けて、すくい面５Ａとマージン部８とが直接に角度をもって交差するように形成されている。ただし、この例のドリルでは、上述のようにすくい面５Ａの軸線Ｏに直交する断面形状が切刃６の先端視の形状と略同様にされているため、その外周側ではドリル回転方向Ｔ側に凸となる凸曲線を描くとともに、マージン部８も上述のように断面凸円弧状とされており、従って上記交差稜線部８Ａは凸曲面同士が角度をもって交差させられることとなって、角張った稜線を画成するように形成されることとなる。
【００１４】
しかるに、このようなドリルにホーニングを施す場合には、特に切刃６が上述のような複雑な凹凸曲線状をなし、しかもその内周側にはシンニング刃６Ｂが形成されているため、ホーニング砥石によって上記ホーニング面１０を形成しようとすると、複雑な凹凸曲線をなす切刃６に沿ってホーニング砥石を摺接させなければならなかったり、上記シンニング部７にホーニング砥石が干渉してシンニング刃６Ｂの内周側にまで確実にホーニング面１０を形成できなくなったりするおそれがあるので、上述の通り図７および図８に示すようにブラシ１１によってホーニングを施すことになる。すなわち、このブラシ１１は、回転軸Ｃ回りに回転可能とされたブラシ本体１２の外周に、適当な柔軟性と硬さとを有する毛１３が多数設けられた円板状のものであって、このブラシ１１の毛１３にダイヤモンドペーストのようなダイヤモンド砥粒等の硬質粒子を含んだ研磨剤を塗布したり、あるいは上記毛１３自体にかかるダイヤモンド砥粒等の硬質粒子を直接含有させたりしておき、かかるブラシ１１を回転させつつ、その外周にホーニングを施すべきドリル本体１の上記切刃６を押し当てることにより、この切刃６の刃先を上記砥粒で研ぎ落としてホーニング面１０を形成する。
【００１５】
そして、本実施形態のホーニング方法においては、こうして切刃６にブラシ１１によってホーニングを施すのに際し、図７および図８に示すようにこの切刃６を露出させた状態で上記マージン部８を被覆材によって覆った上で、該切刃６にブラシ１１によりホーニングを施すようにしている。さらに、本実施形態における上記被覆材としては、図５および図６に示すような筒状の被覆治具１４が用いられており、この被覆治具１４は、その内周部１４Ａにドリル本体１１の上記マージン部８が密着した状態でこのドリル本体１１先端の切刃部２が該内周部１４に嵌挿可能とされている。
【００１６】
すなわち、本実施形態におけるこの被覆治具１４は、内径が上記切刃の外径より極僅かに大きくされた断面円形の内周部１４Ａを有する概略円筒状をなし、従ってこの内周部１４Ａに上記切刃部２が上述のように両マージン部８，８を密着させた状態で同軸に嵌挿可能とされている。また、上記被覆治具１４の先端部には、この被覆治具１４の先端に開口して該被覆治具１４をその内外周に貫通しつつ後端側に凹む一対の切欠部１５，１５が、上述のように内周部１４Ａに切刃部２を同軸に嵌挿した状態で、ドリル本体１の軸線Ｏに互いに回転対称となるように形成されている。この切欠部１５は側面視において図５に示すように「レ」字状をなして開口するように形成されて、これにより被覆部材１４には、上述の嵌挿状態において上記軸線Ｏに平行とされて上記ドリル回転方向Ｔを向く平坦面１５Ａと、この平坦面１５Ａの後端から略１／４凹円弧を描きつつドリル回転方向Ｔ側に向かうに従い先端側に向かう凹曲面１５Ｂとが画成されており、これらの平坦面１５Ａと凹曲面１５Ｂとの先端における間隔、すなわち当該切欠部１５の開口幅は、各切欠部１５について円筒状の被覆治具１４の周方向に１／４程度の大きさとされている。
【００１７】
さらに、これらの切欠部１５，１５よりも後端側には、上記嵌挿状態において軸線Ｏを挟むように一対のネジ孔１６，１６が、該軸線Ｏに直交する方向に被覆治具１４を貫通するように形成されて、それぞれクランプネジ１７がねじ込まれている。これらのネジ孔１６，１６は、この被覆治具１４の内周部１４Ａに嵌挿したドリル本体１の切刃６の外周端６Ａを軸線Ｏ方向には図５に示すように当該被覆治具１４の先端に一致させ、かつ周方向には図６に示すように切欠部１５の上記平坦面１５Ａに一致させた状態で、これら図５や図６に示すように切刃部２外周の上記外周逃げ面９に対向して開口する位置に形成されており、この状態からクランプネジ１７をねじ込むことによって被覆治具１４はドリル本体１先端の切刃部２外周に位置決めされて固定され、上記マージン部８はこの被覆部材１４の内周部１４Ａが密着して被覆されるとともに、切刃６を含めた上記すくい面５Ａは上記切欠部１５によって露出させられた状態となる。なお、図５と図６では、説明のためにネジ孔１６，１６やクランプネジ１７，１７の位置が９０°ずらされて描かれている。
【００１８】
従って、このように被覆治具１４を被覆材として取り付けて図７および図８に示すように切刃６のホーニングを行うと、切刃６を含めたすくい面５Ａは上記切欠部１５によって露出させられているため、このすくい面５Ａから先端逃げ面３にかけての切刃６の刃先はブラシ１１の硬質粒子によって研ぎ落とされてホーニングされ、上述のようなホーニング面１０が形成される。その一方で、マージン部８は被覆治具１４の内周部１４Ａに密着して被覆されているため、ブラシ１１の毛１３がこのマージン部８とすくい面５Ａとの交差稜線部８Ａに当たって上記硬質粒子によりこの交差稜線部８Ａが研ぎ落とされることがなく、該交差稜線部８Ａを、ドリル本体１にすくい面５Ａとマージン部８が形成されたときのままの、これらすくい面５Ａとマージン部８とが交差稜線部８Ａにおいて角度をもって交差した状態に保持しておくことができ、すなわち上記一例のドリルを得ることができる。
【００１９】
なお、本実施形態のホーニング方法においては、図７に示すように上記ブラシ１１は、その回転軸Ｃがドリル本体１の軸線Ｏと同一平面上に略位置するようにされ、かつこの平面に直交する方向視において図８に示すようにその外周面が切刃６，６の一方に対向するように位置させられて、これら切刃６，６に一方ずつにホーニングを施してゆく。ここで、さらにこのブラシ１１は、この図８に示すように上記平面に直交する方向視において、上記回転軸Ｃに直交する直線Ｌがドリル本体１の軸線Ｏに対して例えば２０°の角度θで傾けられ、かつその外周の毛１３が図７に示すようにドリル本体１の先端から例えば２．５mm程度の切込みＤを与えられて切刃６に当たるように配設される。
【００２０】
しかして、このようにして得られた上記一例のドリルによれば、切刃６には上述のようなホーニング面１０を、上記ブラシ１１によってその外周端６Ａからシンニング刃６Ｂの内周端に至るまで確実かつ一定の幅で容易に形成することができ、これにより切刃８の耐チッピング性および耐欠損性の向上を図って、効率的かつ安定した穴明け加工を行うことができる。そして、その一方で、すくい面５Ａとマージン部８との交差稜線部８Ａはこれらすくい面５Ａとマージン部８Ａとが角度をもって交差させられているため、この交差稜線部８Ａと先端逃げ面３との交点となる切刃６の外周端６Ａが、すくい面５Ａからマージン部８にかけても丸味を帯びるようなことがなく、これにより切刃６の切れ味の鈍化を防いで切削抵抗の低減を図ることができ、従って穴明け加工時のドリルの回転駆動力も低減することができるとともに、過大な駆動力が作用してドリル本体１に折損が生じたりするような事態も防止することができる。
【００２１】
また、こうして切刃６の外周端６Ａが丸味を帯びることがないために、穿孔時に加工物が弾性的に押し広げられることもなく、従ってその反発によって加工穴が縮径することも少なく、加工精度の向上を図ることができる。さらに、交差稜線部８Ａ自体も丸味を帯びることがないので、すくい面５Ａの外周縁部が加工穴内周に対して角度をもって交差した状態でマージン部８が加工穴内周に摺接しながらドリル本体１が回転することとなり、これにより切屑のマージン部８と加工穴内周との間への噛み込みも確実に防がれて、かかる切屑の噛み込みにより切削抵抗や駆動力が増大したり、加工穴の内周面が傷つけられて加工穴の品位が損なわれたりするような事態も避けることができる。
【００２２】
一方、上記実施形態のホーニング方法においては、被覆材としての上記被覆治具１４をドリル本体１先端の切刃部２に上述のように位置決めして装着するだけで、後は従来と同様にブラシ１１の毛１３を切刃６に押し付けてホーニングを施すだけでよく、ホーニング作業が徒に煩雑となったり高い熟練を要したりすることなく、簡単に上記交差稜線部８Ａを除いて切刃６にホーニング面１０を形成することができる。しかも、このように被覆材として、断面円形の内周部１４Ａを有して、この内周部１４Ａにマージン部８が密着した状態でドリル本体１の先端部が嵌挿可能な筒状の被覆治具１４を用いれば、マージン部８はドリル本体１の軸線Ｏを中心とした断面円弧状とされているために、こうしてドリル本体１先端の切刃部２をこの被覆治具１４の内周部１４Ａに嵌挿するだけで、マージン部８を確実に被覆することができ、ホーニング作業を一層簡単にすることができるとともに、その交差稜線部８Ａがブラシ１１によって研ぎ落とされるのをより確実に防止することが可能となる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のドリルのホーニング方法によれば、ブラシによるホーニングによって、切刃の形状が複雑であったりシンニング刃が形成されていたりしても、すくい面とマージン部との交差稜線部は研ぎ落とすことなく、切刃のみを確実に研ぎ落としてホーニングを施すことができる。従って、このようにホーニングすることによって得られるドリルによれば、切削抵抗およびドリル回転駆動力の増大やこれに伴うドリル本体の破損、あるいは加工穴の収縮や切屑の噛み込みなどを招くことなく、切刃の耐チッピング性、耐欠損性を確実に向上させることができ、これにより長期に亙って効率的かつ安定した穴明け加工を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるドリルの一例を示すドリル本体１先端の切刃部２の側面図である。
【図２】図１に示すドリルを先端側からみた正面図である。
【図３】図１に示すドリルの切刃６の断面図である。
【図４】図１におけるＺＺ断面図である。
【図５】図１に示すドリルに被覆治具１４を取り付けた状態を示す側面図である。
【図６】図５に示す状態を先端側から見た正面図である。
【図７】被覆治具１４を取り付けたドリルにホーニングを施す状態を示す、ブラシ１１の回転軸Ｃ方向視に見た図である。
【図８】図７に示す状態をドリル本体１の軸線Ｏとブラシ１１の回転軸Ｃとを含む平面に直交する方向視に見た図である。
【符号の説明】
１ドリル本体
２切刃部
３先端逃げ面
４切屑排出溝
５切屑排出溝４の内周面
５Ａすくい面
６切刃
６Ａ切刃６の外周端
６Ｂシンニング刃
８マージン部
１０ホーニング面
１１ブラシ
１４被覆治具
１４Ａ被覆治具１４の内周部
Ｏドリル本体１の軸線
Ｔドリル回転方向

Claims

ドリル本体の先端部外周に切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝の内周面の先端側に形成されたすくい面と上記ドリル本体の先端逃げ面との交差稜線部に切刃が形成されるとともに、上記ドリル本体の先端部外周には上記切屑排出溝との交差稜線部分に沿ってマージン部が形成されたドリルのホーニング方法であって、上記切刃を露出させた状態で上記マージン部を被覆材によって覆った上で、該切刃にブラシによりホーニングを施すことを特徴とするドリルのホーニング方法。
上記被覆材として、断面円形の内周部を有する筒状をなし、この内周部に上記マージン部が密着した状態で上記ドリル本体の先端部が嵌挿可能とされた被覆治具を用いることを特徴とする請求項１に記載のドリルのホーニング方法。