JP3988659B2

JP3988659B2 - ドリル

Info

Publication number: JP3988659B2
Application number: JP2003065123A
Authority: JP
Inventors: 正治滝口
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2003-03-11
Filing date: 2003-03-11
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2023-03-11
Also published as: JP2004268230A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被削材に対して加工穴を形成するための穴明け加工に用いられるドリルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、穴明け加工には、軸線回りに回転される刃先部の外周に後端側に向けて延びる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のドリル回転方向前方側を向く内壁面と刃先部の先端逃げ面との交差稜線部に切刃が形成されたドリルにおいて、切屑排出溝の内壁面の先端側に、切刃の内周端側に連なるシンニング部が形成されていることによって、この切刃の内周端側が、先端逃げ面の中心に位置する回転中心に向けて延びるシンニング切刃部とされたものがよく用いられる。
【０００３】
また、このようなドリルでは、切刃にホーニングを施すことによって、その欠けを生じにくくすることが知られており、特許文献１には、シンニング切刃部でのホーニング幅を、このシンニング切刃部の外周端から内周端に向かって漸次減少させて上記の回転中心（内周端）においてほぼゼロとし、シンニング切刃部の外周側に連なる外周切刃部でのホーニング幅を、この外周切刃部の全長に亘って一定とした、あるいは、この外周切刃部の外周端から内周端に向かって漸次減少させたドリルが記載されている。
【０００４】
特許文献１に記載のドリルでは、切削速度が速くて大きな衝撃力が作用する外周切刃部の外周端でのホーニング幅を大きくすることで、この外周切刃部の外周端の欠けを防止するようにしながらも、切削速度が遅くて大きなスラスト力が作用するシンニング切刃部のホーニング幅をその内周端（回転中心）に向けて漸次小さくする、とくに切削速度がゼロとなる内周端（回転中心）でのホーニング幅をほぼゼロとすることで、切れ味を良くしてスラスト力を低減し、食い付き時の振れを抑制するようにしている。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２５０８５３９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載されたドリルでは、とくにシンニング切刃部の内周端（回転中心）でのホーニング幅をゼロにすると明記されているように、このシンニング切刃部の内周端付近でのホーニング幅が小さくなりすぎてしまう傾向にあり、スラスト力によるシンニング切刃部の欠けが生じやすいものとなっていた。なお、シンニング切刃部の内周端でのホーニング幅を、欠け防止に十分な大きさに設定したとしても、このシンニング切刃部の外周端でのホーニング幅が大きくなりがちとなって切削抵抗の増大を招いてしまう。
つまり、特許文献１に記載されたドリルは、そのシンニング切刃部に対して適正なホーニング幅を与えることができないものであった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、外周切刃部の外周端でのホーニング幅を必要十分に大きくして、その欠けを防止しつつも、シンニング切刃部に適正なホーニング幅を与えることができるドリルを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決して、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ドリル本体の先端側部分である刃先部の外周に後端側に向けて延びる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のドリル回転方向前方側を向く内壁面と前記刃先部の先端逃げ面との交差稜線部に切刃が形成され、かつ、前記切屑排出溝の内壁面の先端側に、前記切刃の内周端側に連なるシンニング部が形成されていることによって、前記切刃の内周端側がシンニング切刃部とされたドリルにおいて、前記切刃にはホーニングが施されていて、前記シンニング切刃部でのホーニング幅が、このシンニング切刃部の全長に亘って一定とされているとともに、前記シンニング切刃部の外周側に連なる外周切刃部の外周端でのホーニング幅が、前記シンニング切刃部でのホーニング幅の１．５倍以上に設定されていることを特徴とするものである。なお、具体的には、前記外周切刃部の外周端でのホーニング幅が、０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲に設定され、前記シンニング切刃部でのホーニング幅が、０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲に設定されていることが好ましい。
【０００９】
本発明では、シンニング切刃部に与えられるホーニング幅がその全長に亘って一定とされていることから、切削速度がゼロとなって大きなスラスト力が作用するシンニング切刃部の内周端の欠けを抑制しつつも、シンニング切刃部の切れ味を良くしてスラスト力を十分に低減するとともに、切削抵抗を低減することが可能となるような適正なホーニング幅を、このシンニング切刃部に設定してやることができる。
そして、切削速度が速くて大きな衝撃力が作用する外周切刃部の外周端でのホーニング幅が、シンニング切刃部でのホーニング幅の１．５倍以上に設定されていることによって、とくに欠けの生じやすくなっている外周切刃部の外周端を確実に保護することができる。
ここで、前記外周切刃部でのホーニング幅は、この外周切刃部の内周端から外周端に向かって漸次増大させられていてもよいし、この外周切刃部の全長に亘って一定とされていてもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の第一実施形態によるドリルを、図１〜図３を用いて説明する。図１及び図２に示すように、本第一実施形態によるドリルのドリル本体１０は、超硬合金等の硬質材料により軸線Ｏを中心とした略円柱状に形成されたものであり、その後端側部分が工作機械の回転軸に把持されるシャンク部とされる一方、先端側部分が刃先部１１とされている。
刃先部１１の外周には、先端逃げ面１２から軸線Ｏ方向の後端側に向かうにしたがい一定のねじれ角でドリル回転方向Ｔ後方側にねじれる一対の切屑排出溝１３，１３が軸線Ｏに対して対称に形成されていて、これら切屑排出溝１３，１３におけるドリル回転方向Ｔ前方側を向く内壁面１３Ａ，１３Ａと先端逃げ面１２との交差稜線部にそれぞれ切刃１４，１４が形成されている。
【００１１】
刃先部１１の先端逃げ面１２は、図２に示すように、切屑排出溝１３，１３が交差することによって切刃１４，１４がドリル回転方向Ｔ前方側の稜線部に形成された第一逃げ面１２Ａ，１２Ａと、これら第一逃げ面１２Ａ，１２Ａのドリル回転方向Ｔ後方側に連なる第二逃げ面１２Ｂ，１２Ｂとから構成された多段面状をなしていて、切刃１４，１４には、後述するシンニング部２０，２０における第二シンニング面２０Ｂ，２０Ｂも含めてドリル回転方向Ｔ後方側に向かうにしたがい多段的に大きくなるような逃げが与えられている。
さらに、この先端逃げ面１２は、内周側から外周側に向かうにしたがい軸線Ｏ方向の後端側に向けて傾斜させられており、切刃１４，１４に所定の先端角が付されるようになっている。
【００１２】
なお、先端逃げ面１２における第二逃げ面１２Ｂ，１２Ｂには、ドリル本体１０の内部で、シャンク部から軸線Ｏ方向の先端側へ向かって、切屑排出溝１３，１３と同様に、軸線Ｏ回りにねじれつつ延びる一対のクーラント穴１０Ａ，１０Ａがそれぞれ開口させられており、切削加工の際には、このクーラント穴１０Ａ，１０Ａから切削部位にクーラントが供給される。
【００１３】
また、切屑排出溝１３のドリル回転方向Ｔ前方側及び後方側を向く内壁面１３Ａ，１３Ｂの先端側には、内壁面１３Ａの内周側部分からこの内壁面１３Ａに接続される内壁面１３Ｂの内周側部分及び外周側部分までの先端逃げ面１２（第一逃げ面１２Ａ及び第二逃げ面１２Ｂ）との交差稜線部分が、ドリル回転方向Ｔ後方側に向かうにしたがい軸線Ｏ方向の後端側に向かうように斜めに切り欠かれることによって、ヒール部１７Ａを含むランド部１７にまで達するようなシンニング部２０が形成されている。
【００１４】
この切屑排出溝１３の両内壁面１３Ａ，１３Ｂに交差して内周側及び軸線Ｏ方向の先端側に向けて延びるシンニング部２０において、切屑排出溝１３の両内壁面１３Ａ，１３Ｂ同士の接続部分（切屑排出溝１３の溝底）と交差する部分は、切刃１４の内周端側に連なり、ドリル回転方向Ｔ前方側を向いて、軸線Ｏ方向に沿って延在する平面状の第一シンニング面２０Ａとされている。
一方、シンニング部２０において、切屑排出溝１３におけるドリル回転方向Ｔ後方側を向く内壁面１３Ｂと交差する部分は、第二逃げ面１２Ｂに連なり、ドリル回転方向Ｔ後方側を向いて、ランド部１７（ヒール部１７Ａを含む）にまで達するように延在し、ドリル回転方向Ｔ後方側に向かうにしたがい軸線Ｏ方向の後端側に向かうように傾斜する平面状の第二シンニング面２０Ｂとされている。
【００１５】
そして、シンニング部２０は、これを構成する第一シンニング面２０Ａと第二シンニング面２０Ｂとが鈍角に交差させられて谷形をなしており、これら第一シンニング面２０Ａと第二シンニング面２０Ｂとの交差部分は、切屑排出溝１３の両内壁面１３Ａ，１３Ｂ同士の接続部分（切屑排出溝１３の溝底）から、切刃１４の内周端に向けて、つまり、先端逃げ面１２の中心に位置する回転中心である軸線Ｏに向けて延びるように延在し、内周側に向かうにしたがい軸線Ｏ方向の先端側に向かうように傾斜する谷底部２１となっている。
【００１６】
ここで、シンニング部２０における第一シンニング面２０Ａが、切刃１４の内周端側に連なっているため、この切刃１４の内周端側は、第一シンニング面２０Ａと第一逃げ面１２Ａとの交差稜線部に形成されて、後述する外周切刃部１４Ｂの内周端に接続される外周端から、先端逃げ面１２の中心に位置する回転中心である軸線Ｏに向けて略直線状に延びて、内周端（切刃１４の内周端）をこの回転中心に位置させたシンニング切刃部１４Ａとされている。
これに対し、切刃１４の内周端側であるシンニング切刃部１４Ａの外周側に連なる切刃１４の外周端側は、ランド部１７に交差する外周端（切刃１４の外周端）から、内周側に向かうにしたがいドリル回転方向Ｔ前方側に傾斜しつつ略直線状に延びて、内周端をシンニング切刃部１４Ａの外周端に接続させた外周切刃部１４Ｂとされている。
【００１７】
なお、切刃１４において、シンニング切刃部１４Ａと外周切刃部１４Ｂとは、軸線Ｏ方向の先端側から見て図２に示すように、ドリル回転方向Ｔ前方側に向かって凸となるようにして、互いに鈍角に交差させられているのであり、これらシンニング切刃部１４Ａと外周切刃部１４Ｂとが交差する部分（シンニング切刃部１４Ａの外周端、外周切刃部１４Ｂの内周端）は、同じく軸線Ｏ方向の先端側から見て、ドリル回転方向Ｔ前方側に凸となる曲線によって滑らかに接続されている。
【００１８】
そして、本第一実施形態においては、上記のような切刃１４（シンニング切刃部１４Ａ、外周切刃部１４Ｂ）に対して、チャンファホーニング（図１・２中斜線部分）が施されている。
チャンファホーニングが施された切刃１４（シンニング切刃部１４Ａ及び外周切刃部１４Ｂ）を、軸線Ｏ方向の先端側から見たときの切刃１４に直交するとともに軸線Ｏに平行となる断面で見たときには、図３に示すように、シンニング切刃部１４Ａが形成された第一逃げ面１２Ａと第一シンニング面２０Ａとの交差稜線部と、外周切刃部１４Ｂが形成された第一逃げ面１２Ａと切屑排出溝１３の内壁面１３Ａとの交差稜線部とが、それぞれ断面直線状をなすチャンファ面１５によって面取りされたようになっている。
【００１９】
チャンファホーニングが施された切刃１４について、シンニング切刃部１４Ａでのホーニング幅Ｈ（図３に示す断面において、チャンファ面１５における軸線Ｏ方向（ドリル回転方向Ｔに直交する方向）に沿った長さ）は、このシンニング切刃部１４Ａの全長に亘って、つまり、回転中心である軸線Ｏ上に位置させられる内周端（切刃１４の内周端）から外周切刃部１４Ｂの内周端に接続される外周端までに亘って、一定とされており、例えば、シンニング切刃部１４Ａのホーニング幅Ｈａが、０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内で一定となるように設定されている。
【００２０】
同じく、チャンファホーニングが施された切刃１４について、外周切刃部１４Ｂでのホーニング幅Ｈは、この外周切刃部１４Ｂの内周端から外周端に向かって、つまり、シンニング切刃部１４Ａの外周端に接続される内周端からランド部１７に交差させられる外周端に向かって、一定の変化傾向で漸次増大させられており、例えば、外周切刃部１４Ｂの外周端（切刃１４の外周端）でのホーニング幅Ｈｂが、０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲内で、上記のシンニング切刃部１４Ａでのホーニング幅Ｈａの１．５倍以上となるように設定されている。
【００２１】
つまり、チャンファホーニングが施された切刃１４は、シンニング切刃部１４Ａの内周端から、ホーニング幅Ｈを一定（Ｈａ）に維持しつつ外周側へ延びて、シンニング切刃部１４Ａの外周端に至り、これを越えて、外周切刃部１４Ｂの内周端から、ホーニング幅Ｈを漸次増大させつつ外周側へ延びて、外周切刃部１４Ｂの外周端に至るように構成されており、この外周切刃部１４Ｂの外周端でのホーニング幅Ｈｂが、シンニング切刃部１４Ａでのホーニング幅Ｈａの１．５倍以上となっているのである。
【００２２】
なお、チャンファホーニングが施された切刃１４について、そのホーニング角θ（図３に示す断面において、チャンファ面１５が軸線Ｏ方向（ドリル回転方向Ｔに直交する方向）に対してなす傾斜角）は、切刃１４の全長、つまり、シンニング切刃部１４Ａの内周端から外周切刃部１４Ｂの外周端までに亘って、例えば、５゜〜４０゜の範囲内で一定となるように設定されている。
【００２３】
ここで、刃先部１１における一対の切屑排出溝１３，１３を除く外周面、すなわちランド部１７は、軸線Ｏに直交する断面で見たとき、図２から理解できるように、切屑排出溝１３のドリル回転方向Ｔ前方側を向く内壁面１３Ａの外周側稜線部に交差して、軸線Ｏを中心とした略円弧状をなすマージン部１８Ａと、このマージン部１８のドリル回転方向Ｔ後方側に連なり、マージン部１８Ａがなす円弧よりも一段小さい外径を有する軸線Ｏを中心とした略円弧状をなす二番取り面１８Ｂとから構成されている。
また、これらマージン部１８Ａと二番取り面１８Ｂとは、切屑排出溝１３と同様に、先端逃げ面１２に交差する部分から軸線Ｏ方向の後端側に向かうにしたがいドリル回転方向Ｔ後方側にねじれるようにして、刃先部１１の軸線Ｏ方向での略全長に亘って形成されている。
【００２４】
上述したような構成とされた本第一実施形態のドリルは、そのドリル本体１０が、軸線Ｏ回りに回転されながら軸線Ｏ方向の先端側へ向かって送られ、シンニング切刃部１４Ａの内周端から徐々に被削材に食い付いていくことによって、この被削材に穴明け加工を施していくものであり、切刃１４，１４にて生成される切屑を、切屑排出溝１３，１３の両内壁面１３Ａ，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｂによってカールさせつつ切屑排出溝１３，１３内の後端側へ向けて排出していくことで、この穴明け加工が継続されていく。
なお、シンニング切刃部１４Ａ，１４Ａにて生成される切屑は、これらに連なるシンニング部２０，２０における谷底部２１，２１に突き当たることによってカールさせられた後に、シンニング部２０，２０から切屑排出溝１３，１３内に誘導され、そして、切屑排出溝１３，１３内の後端側へ向けて排出されるようになっている。
【００２５】
本第一実施形態のドリルによれば、シンニング切刃部１４Ａでのホーニング幅Ｈａが、その全長に亘って、０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内（より好ましくは０．０２ｍｍ〜０．１５ｍｍの範囲内）で一定とされていることから、切削速度がゼロとなって大きなスラスト力が作用するシンニング切刃部１４Ａの内周端の欠けを抑制しつつも、シンニング切刃部１４Ａの切れ味を良くしてスラスト力を十分に低減するとともに、切削抵抗を低減することが可能となるような適正はホーニング幅Ｈを、このシンニング切刃部１４Ａに設定することが可能となっている。
【００２６】
また、切削速度が速くて大きな衝撃力が作用する外周切刃部１４Ｂの外周端でのホーニング幅Ｈｂが、０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲内（より好ましくは０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲内）で、シンニング切刃部１４Ａでのホーニング幅Ｈａの１．５倍以上（より好ましくは２．０倍以上）となるように設定されていることから、とくに欠けの生じやすくなってしまう外周切刃部１４Ｂの外周端を確実に保護することが可能となっている。
【００２７】
さらには、シンニング切刃部１４Ａでのホーニング幅Ｈを上記のように小さく設定したことで、シンニング切刃部１４Ａが被削材に最初に食い付いたときに、このシンニング切刃部１４Ａから生成される切屑を細かく分断することができ、かつ、外周切刃部１４Ｂでのホーニング幅Ｈを上記のように大きく設定したことで、シンニング切刃部１４Ａの次に外周切刃部１４Ｂが被削材に食い付いたときに、この外周切刃部１４Ｂから生成される切屑を同様に細かく分断することができるようになっている。
そのため、本第一実施形態のドリルでは、切屑排出性を向上させて、切屑詰まりを生じさせることがなくなり、結果として、切削抵抗を低減することも可能となっているのである。
【００２８】
次に、本発明の第二実施形態によるドリルを、図４及び図５を用いて説明するが、上述の第一実施形態と同様の部分には同一の符合を用いてその説明を省略する。
本第二実施形態においては、チャンファホーニングが施された切刃１４について、外周切刃部１４Ｂでのホーニング幅Ｈが、この外周切刃部１４Ｂの全長に亘って、つまり、シンニング切刃部１４Ａの外周端に接続される内周端からランド部１７に交差させられる外周端までに亘って、一定とされており、例えば、外周切刃部１４Ｂでのホーニング幅Ｈｂが、０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲内（より好ましくは０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲内）で、上記のシンニング切刃部１４Ａでのホーニング幅Ｈａの１．５倍以上となるように設定されている。
【００２９】
つまり、チャンファホーニングが施された切刃１４は、シンニング切刃部１４Ａの内周端から、ホーニング幅Ｈを一定（Ｈａ）に維持しつつ外周側へ延びて、シンニング切刃部１４Ａの外周端に至り、これを越えて、外周切刃部１４Ｂの内周端から、同じくホーニング幅Ｈを一定（Ｈｂ）に維持しつつ外周側へ延びて、外周切刃部１４Ｂの外周端に至るように構成されており、この外周切刃部１４Ｂでのホーニング幅Ｈｂが、シンニング切刃部１４Ａでのホーニング幅Ｈａの１．５倍以上（より好ましくは２．０倍以上）となっているのである。
なお、切刃１４において、シンニング切刃部１４Ａと外周切刃部１４Ｂとが交差する部分では、そのホーニング幅Ｈが、内周側から外周側に向かってＨａからＨｂまで滑らかに増大させられていくようになっている。
このような構成とされた本第二実施形態のドリルによっても、上述した第一実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
本発明は、上述した各実施形態で説明したような形状の切刃１４（シンニング切刃部１４Ａ、外周切刃部１４Ｂ）を有するドリルだけに適用されるものではなく、例えば、外周切刃部１４Ｂの外周側が、ドリル回転方向Ｔ前方側に凸となる曲線状をなす凸曲線状切刃部とされ、この凸曲線状切刃部よりも内周側が、ドリル回転方向Ｔ後方側に凹となる曲線状をなして、上記の凸曲線状切刃部に滑らかに接して連なる凹曲線状切刃部とされたような種々の形状の切刃１４を有するドリルに適用されてもよいことはもちろんである。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、シンニング切刃部に与えられるホーニング幅がその全長に亘って一定とされていることから、切削速度がゼロとなって大きなスラスト力が作用するシンニング切刃部の内周端の欠けを抑制しつつも、シンニング切刃部の切れ味を良くしてスラスト力を十分に低減するとともに、切削抵抗を低減することが可能となるような適正なホーニング幅を、このシンニング切刃部に設定してやることができる。
そして、切削速度が速くて大きな衝撃力が作用する外周切刃部の外周端でのホーニング幅が、シンニング切刃部でのホーニング幅の１．５倍以上に設定されていることによって、とくに欠けの生じやすくなっている外周切刃部の外周端を確実に保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態によるドリルの刃先部を示す斜視図である。
【図２】本発明の第一実施形態によるドリルの刃先部を示す先端面図である。
【図３】本発明の第一実施形態によるドリルの刃先部に形成された切刃を示す要部拡大断面図である。
【図４】本発明の第二実施形態によるドリルの刃先部を示す斜視図である。
【図５】本発明の第二実施形態によるドリルの刃先部を示す先端面図である。
【符号の説明】
１０ドリル本体
１１刃先部
１２先端逃げ面
１３切屑排出溝
１４切刃
１４Ａシンニング切刃部
１４Ｂ外周切刃部
１５チャンファ面
２０シンニング部
Ｈホーニング幅
Ｈａシンニング切刃部でのホーニング幅
Ｈｂ外周切刃部でのホーニング幅
Ｏドリル本体の軸線
Ｔドリル回転方向

Claims

軸線回りに回転されるドリル本体の先端側部分である刃先部の外周に後端側に向けて延びる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のドリル回転方向前方側を向く内壁面と前記刃先部の先端逃げ面との交差稜線部に切刃が形成され、かつ、前記切屑排出溝の内壁面の先端側に、前記切刃の内周端側に連なるシンニング部が形成されていることによって、前記切刃の内周端側がシンニング切刃部とされたドリルにおいて、
前記切刃にはホーニングが施されていて、
前記シンニング切刃部でのホーニング幅が、このシンニング切刃部の全長に亘って一定とされているとともに、
前記シンニング切刃部の外周側に連なる外周切刃部の外周端でのホーニング幅が、前記シンニング切刃部でのホーニング幅の１．５倍以上に設定されていることを特徴とするドリル。
請求項１に記載のドリルにおいて、
前記外周切刃部の外周端でのホーニング幅が、０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とするドリル。
請求項１または請求項２に記載のドリルにおいて、
前記シンニング切刃部でのホーニング幅が、０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とするドリル。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のドリルにおいて、
前記外周切刃部でのホーニング幅が、この外周切刃部の内周端から外周端に向かって漸次増大させられていることを特徴とするドリル。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のドリルにおいて、
前記外周切刃部でのホーニング幅が、この外周切刃部の全長に亘って一定とされていることを特徴とするドリル。