JP4484716B2 - 穿孔ドリル及び穿孔ドリルにおけるねじれ溝の加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、先端部の刃先から基端部側へ延びる複数のねじれ溝を外周部の周方向へ並設するとともにこの各ねじれ溝間にあたり部を各ねじれ溝に沿って設けた穿孔ドリル、並びに、この穿孔ドリルのねじれ溝を加工する方法に関するものである。

従来の穿孔ドリルにおいては、先端部の刃先から基端部側へ延びる複数のねじれ溝が外周部の周方向へ並設されているとともに、この各ねじれ溝間にあたり部が各ねじれ溝に沿って設けられている。この各ねじれ溝でその延設方向に沿って延びるとともに回転方向の両側で相対向する両端縁のうち、回転方向中回転向き対する反対向き側の端縁にマージンが設けられているとともに、回転方向中回転向き側の端縁にヒールが設けられている。この各ねじれ溝において、マージンとヒールとを結ぶ回転方向の想定円弧線の周方向幅や、その想定円弧線の内側で区画される半径方向の横断面の面積は、それぞれ先端部の刃先側から基端部側にわたり一様になっている。この各ねじれ溝の周方向幅や横断面積は穿孔ドリルの直径に応じて制限されるため、深穴加工で切屑がこの各ねじれ溝を通って排出される際にその切屑の排出を改善して良好な穿孔を行うために改善する必要があった。
実開平６−８０５１２号公報

そこで、例えば上記特許文献１では、ねじれ溝のマージンが軸心の方向に対しなすねじれ角が、ねじれ溝のヒールが軸心の方向に対しなすねじれ角よりも大きくなるように設定することにより、切屑の排出路を広くして切屑の排出を改善している。

この発明は、上記特許文献１と比較してより一層切屑の排出を改善し、良好な穿孔を行うことができる穿孔ドリルを提供するとともに、その穿孔ドリルのねじれ溝を容易に加工する方法を提供することを目的としている。

後記実施形態の図面（図１〜４）の符号を援用して本発明を説明する。
＊ 請求項１〜３の発明にかかる穿孔ドリル
請求項１〜３の発明にかかる穿孔ドリル（１６）は、下記の共通構成を有している。

この穿孔ドリル（１６）においては、先端部の刃先（７）から基端部側へ延びる複数のねじれ溝（１３）を外周部の周方向へ並設するとともに、この各ねじれ溝（１３）間にあたり部（９）を各ねじれ溝（１３）に沿って設け、この各ねじれ溝（１３）でその延設方向に沿って延びるとともに回転方向（Ｘ）すなわち周方向の両側で相対向する両端縁（１０，１１）のうち、回転方向（Ｘ）中回転向き（ＸＦ）に対する反対向き（ＸＢ）側の端縁（１１）にマージン（１４）を設けるとともに、回転方向（Ｘ）中回転向き（ＸＦ）側の端縁（１０）にヒール（１５）を設けている。なお、後記実施形態では一対のねじれ溝（１３）を並設しているが、三以上のねじれ溝（１３）を並設することもできる。

さらに、請求項１の発明は下記のように構成されている。
前記ねじれ溝（１３）のマージン（１４）が回転中心線（１６ａ）の方向に対しなすねじれ角が、このねじれ溝（１３）のヒール（１５）が回転中心線（１６ａ）の方向に対しなすねじれ角よりも大きくなるように設定している。ちなみに、前記回転向き（ＸＦ）は、右螺旋の場合右回転向きであり、左螺旋の場合左回転向きであり、すなわち螺旋の進む向きに一致している。このねじれ溝（１３）の両端縁（１０，１１）において、回転方向（Ｘ）中回転向き（ＸＦ）対する反対向き（ＸＢ）側でマージン（１４）を設ける端縁（１１）と、回転方向（Ｘ）中回転向き（ＸＦ）側でヒール（１５）を設ける端縁（１０）とのうち、ヒール（１５）を設ける端縁（１０）側の表面あらさよりもマージン（１４）を設ける端縁（１１）側の表面あらさを小さくしている。

さらに、請求項２の発明は下記のように構成されている。
前記ねじれ溝（１３）において、マージン（１４）とヒール（１５）とを結ぶ回転方向（Ｘ）の想定円弧線（１７）の周方向幅（Ｗ）は、先端部の刃先（７）側から基端部側へ向うに従い次第に大きくなっている。このねじれ溝（１３）の両端縁（１０，１１）において、回転方向（Ｘ）中回転向き（ＸＦ）対する反対向き（ＸＢ）側でマージン（１４）を設ける端縁（１１）と、回転方向（Ｘ）中回転向き（ＸＦ）側でヒール（１５）を設ける端縁（１０）とのうち、ヒール（１５）を設ける端縁（１０）側の表面あらさよりもマージン（１４）を設ける端縁（１１）側の表面あらさを小さくしている。

さらに、請求項３の発明は下記のように構成されている。
前記ねじれ溝（１３）において、マージン（１４）とヒール（１５）とを結ぶ回転方向（Ｘ）の想定円弧線（１７）の内側で区画される半径方向の横断面（１８）の面積（Ｓ）は、先端部の刃先（７）から基端部側へ向うに従い次第に大きくなっている。このねじれ溝（１３）の両端縁（１０，１１）において、回転方向（Ｘ）中回転向き（ＸＦ）対する反対向き（ＸＢ）側でマージン（１４）を設ける端縁（１１）と、回転方向（Ｘ）中回転向き（ＸＦ）側でヒール（１５）を設ける端縁（１０）とのうち、ヒール（１５）を設ける端縁（１０）側の表面あらさよりもマージン（１４）を設ける端縁（１１）側の表面あらさを小さくしている。

請求項１〜３の発明では、切屑の排出路を広くして切屑の排出を改善するばかりでなく、ねじれ溝（１３）でマージン（１４）を設ける端縁（１１）側がヒール（１５）を設ける端縁（１０）側よりも表面あらさが良くなっているため、良好な穿孔を行うことができる。さらに、ねじれ溝（１３）でヒール（１５）を設ける端縁（１０）側がマージン（１４）を設ける端縁（１１）側よりも粗面になっているため、その粗面において、切屑との接触面積が小さくなって摩擦抵抗が小さくなること、切削油が滞留し易くなって切屑との摩擦抵抗が小さくなること、表面積が大きくなり熱放射が良くなって表面温度が低くなること、などの利点もある。

＊ 請求項４の発明にかかる穿孔ドリルにおけるねじれ溝の加工方法

請求項４の発明により加工される穿孔ドリル（１２）においては、先端部の刃先（７）から基端部側へ延びる複数のねじれ溝（１３）を外周部の周方向へ並設するとともに、この各ねじれ溝（１３）間にあたり部（９）を各ねじれ溝（１３）に沿って設けている。そのねじれ溝（１３）を加工する際、素材（１）の外周部に第一段階のねじれ溝（８）を例えば先端部から基端部側へ第一段階のリードで砥石（３）により加工した後、第一段階のねじれ溝（８）に砥石（４）を重ねて第二段階のリードで第二段階のねじれ溝（１３）を例えば先端部から基端部側へ砥石（４）により加工する。その際、前記第二段階のねじれ溝（１３）を加工する砥石（仕上砥石４）の粒度を、前記第一段階のねじれ溝（８）を加工する砥石（荒砥石３）の粒度よりも細かくする。前記ねじれ溝（１３）でその延設方向に沿って延びるとともに回転方向（Ｘ）の両側で相対向する両端縁（１０，１１）は、回転方向（Ｘ）中回転向き（ＸＦ）対する反対向き（ＸＢ）側でマージン（１４）を設ける端縁（１１）と、回転方向（Ｘ）中回転向き（ＸＦ）側でヒール（１５）を設ける端縁（１０）とからなる。その両端縁（１０，１１）のうち、前記第二段階のねじれ溝（１３）を加工する際、ヒール（１５）を設ける端縁（１０）側を前記第一段階のねじれ溝（８）の加工時のまま残し、マージン（１４）を設ける端縁（１１）側のみを加工する。
その際、第一段階の加工始点（加工機により第一段階のねじれ溝８を螺旋状に加工し始める際に基準となる加工機の加工原点）と第二段階の加工始点（加工機により第二段階のねじれ溝１３を螺旋状に加工し始める際に基準となる加工機の加工原点）とが互いに一致していても、第一段階の加工始点が第二段階の加工始点よりも基端部側へ若干ずれていたり先端部側へ若干ずれていたりしてもよい。第一段階のねじれ溝（８）については同じリードで砥石（３）により一回または複数回加工することができるとともに、第二段階のねじれ溝（１３）については同じリードで砥石（４）により一回または複数回加工することができる。通常は第一段階のねじれ溝（８）に第二段階のねじれ溝（１３）を加工して終了するが、さらに第二段階のねじれ溝（１３）に次段階のねじれ溝を加工してもよい。要するに、複数段階の加工を順次行うことができ、その際リードは段階が進むに従い次第に大きくする。

請求項４の発明では、請求項１〜３の発明にかかる穿孔ドリル（１６）のねじれ溝（１３）を容易に加工することができる。

また、請求項４の発明では、第二段階のねじれ溝（１３）でマージン（１４）を設ける端縁（１１）側がヒール（１５）を設ける端縁（１０）側よりも表面あらさが良くなるため、良好な穿孔を行うことができる。さらに、第二段階のねじれ溝（１３）でヒール（１５）を設ける端縁（１０）側がマージン（１４）を設ける端縁（１１）側よりも粗面になるため、その粗面において、切屑との接触面積が小さくなって摩擦抵抗が小さくなること、切削油が滞留し易くなって切屑との摩擦抵抗が小さくなること、表面積が大きくなり熱放射が良くなって表面温度が低くなること、などの利点もある。

本発明は、上記特許文献１と比較してより一層切屑の排出を改善し、良好な穿孔を行うことができる穿孔ドリル（１６）を提供するとともに、その穿孔ドリル（１６）のねじれ溝（１３）を容易に加工することができる。

以下、本発明の一実施形態にかかる穿孔ドリル及びそのねじれ溝の加工方法について図１〜４を参照して説明する。
まず、図１（ａ）に示すように、図示しない加工機において、素材１（丸棒）をワークテーブル２に支持するとともに、荒砥石３及び仕上砥石４を回転軸５に支持し、加工原点で荒砥石３を素材１の先端部に当てがう。その後、回転軸５を回転させるとともに素材１をその軸心１ａを中心に回転させながらワークテーブル２を素材１の軸心１ａの方向へ移動させると、図２に示すように、素材１の外周部が第一段階のリードで荒砥石３により螺旋状に加工された第一段階の穿孔ドリル６となる。この穿孔ドリル６においては、先端部の刃先７から基端部側へ延びる両ねじれ溝８（第一段階）が外周部の周方向へ並ぶように成形されるとともに、この両ねじれ溝８間にあたり部９が両ねじれ溝８に沿って成形される。この両ねじれ溝８においては、両端縁１０，１１がねじれ溝８の延設方向に沿って延びるとともに回転方向Ｘの両側で相対向して互いに平行に延設されている。

次に、図１（ｂ）に示すように、図示しない加工機において、前記荒砥石３の粒度よりも細かい粒度を有する仕上砥石４を前記荒砥石３の加工原点で第一段階の穿孔ドリル６の先端部に当てがうとともに第一段階のねじれ溝８に重ねる。その後、回転軸５を回転させるとともに穿孔ドリル６をその軸心６ａを中心に回転させながらワークテーブル２を穿孔ドリル６の軸心６ａの方向へ移動させると、図３に示すように、第一段階の穿孔ドリル６が第一段階のリードよりも大きい第二段階のリードで螺旋状に加工された第二段階の穿孔ドリル１２となり、先端部の刃先７から基端部側へ延びる両ねじれ溝１３（第二段階）が外周部の周方向へ並ぶように成形される。その成形の際、両ねじれ溝８の両端縁１０，１１のうち、回転方向Ｘ中回転向きＸＦ側の端縁１０側を前記第一段階のねじれ溝８の加工時のまま残し、回転方向Ｘ中回転向きＸＦ対する反対向きＸＢ側の端縁１１側のみを加工する。

次に、図４に示すように、第二段階の穿孔ドリル１２の両ねじれ溝１３において、回転方向Ｘ中回転向きＸＦ対する反対向きＸＢ側の端縁１１にマージン１４を成形するとともに、回転方向Ｘ中回転向きＸＦ側の端縁１０にヒール１５を成形すると、第三段階の穿孔ドリル１６となる。

一般に、マージン１４が軸心１６ａ（回転中心線）の方向に対しなすねじれ角をθ１４、マージン１４のリードをＬ、第一段階の穿孔ドリル６であたり部９の直径をＤとした場合、ｔａｎ（θ１４）＝πＤ／Ｌの式から、第一段階のリードＬ（Ｌ１）よりも第二段階のリードＬ（Ｌ２）を大きくすると、マージン１４を設ける端縁１１側のみが加工され、前述した第一段階から第二段階及び第三段階を経て加工された穿孔ドリル１６の両ねじれ溝１３においては、マージン１４が軸心１６ａの方向に対しなすねじれ角θ１４が、ヒール１５が軸心１６ａの方向に対しなすねじれ角θ１５よりも大きくなるように設定され、マージン１４とヒール１５とを結ぶ回転方向Ｘの想定円弧線１７である周方向幅Ｗと、その想定円弧線１７の内側で区画される半径方向の横断面１８の面積Ｓとが、それぞれ先端部の刃先７側から基端部側へ向うに従い次第に大きくなる。

なお、前記両ねじれ溝１３の底面１３ａにより囲まれるウエブ１９で、半径方向の横断面２０に想定し得る円のうち、軸心１６ａを中心とする想定最大円２１の半径も、先端部の刃先７から基端部側へ向うに従い次第に大きくなっているが、この想定最大円２１の半径については先端部の刃先７側から基端部側にわたり一様にしてもよい。

また、前記第三段階の穿孔ドリル１６においては、両ねじれ溝１３の底面１３ａのうちヒール１５側で荒砥石３により加工された部分の表面あらさよりもマージン１４側で仕上砥石４により加工された部分の表面あらさが小さくなる。すなわち、ねじれ溝１３の底面１３ａにおいて、マージン１４側がヒール１５側よりも表面あらさが良くなるとともに、ヒール１５側がマージン１４側よりも粗面になる。

（ａ）は本実施形態において素材に第一段階のねじれ溝を荒砥石により加工する状態を示す正面図であり、（ｂ）は本実施形態において上記素材に第一段階のねじれ溝を加工した第一段階の穿孔ドリルに第二段階のねじれ溝を仕上砥石により加工する状態を示す正面図である。 （ａ）は上記第一段階の穿孔ドリルを示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線拡大横断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線拡大横断面図である。 （ａ）は上記第一段階の穿孔ドリルに第二段階のねじれ溝を加工した第二段階の穿孔ドリルを示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線拡大横断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ線拡大横断面図である。 （ａ）は上記第二段階の穿孔ドリルにマージンやヒールを加工した第三段階の穿孔ドリルを示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線拡大横断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＦ−Ｆ線拡大横断面図であり、（ｄ）は（ａ）のＧ−Ｇ線における一部省略縦断面図である。

符号の説明

１…素材、３…荒砥石、４…仕上砥石、７…刃先、８…第一段階のねじれ溝、９…あたり部、１０，１１…端縁、１２…第二段階の穿孔ドリル、１３…第二段階のねじれ溝、１４…マージン、１５…ヒール、１６…第三段階の穿孔ドリル、１６ａ…軸心（回転中心線）、１７…想定円弧線、１８…ねじれ溝の横断面、Ｓ…横断面の面積、Ｗ…想定円弧線の周方向幅、Ｘ…回転方向、ＸＦ…回転向き、ＸＢ…反対向き。

Claims (4)

1. 先端部の刃先から基端部側へ延びる複数のねじれ溝を外周部の周方向へ並設するとともに、この各ねじれ溝間にあたり部を各ねじれ溝に沿って設けた穿孔ドリルにおいて、
   各ねじれ溝でその延設方向に沿って延びるとともに回転方向の両側で相対向する両端縁のうち、回転方向中回転向き対する反対向き側の端縁にマージンを設けるとともに、回転方向中回転向き側の端縁にヒールを設け、
   このねじれ溝のマージンが回転中心線の方向に対しなすねじれ角が、このねじれ溝のヒールが回転中心線の方向に対しなすねじれ角よりも大きくなるように設定し、
   このねじれ溝の両端縁において、回転方向中回転向き対する反対向き側でマージンを設ける端縁と、回転方向中回転向き側でヒールを設ける端縁とのうち、ヒールを設ける端縁側の表面あらさよりもマージンを設ける端縁側の表面あらさを小さくした
   ことを特徴とする穿孔ドリル。
2. 先端部の刃先から基端部側へ延びる複数のねじれ溝を外周部の周方向へ並設するとともに、この各ねじれ溝間にあたり部を各ねじれ溝に沿って設けた穿孔ドリルにおいて、
   各ねじれ溝でその延設方向に沿って延びるとともに回転方向の両側で相対向する両端縁のうち、回転方向中回転向き対する反対向き側の端縁にマージンを設けるとともに、回転方向中回転向き側の端縁にヒールを設け、
   このねじれ溝においてマージンとヒールとを結ぶ回転方向の想定円弧線の周方向幅を、先端部の刃先側から基端部側へ向うに従い次第に大きくし、
   このねじれ溝の両端縁において、回転方向中回転向き対する反対向き側でマージンを設ける端縁と、回転方向中回転向き側でヒールを設ける端縁とのうち、ヒールを設ける端縁側の表面あらさよりもマージンを設ける端縁側の表面あらさを小さくした
   ことを特徴とする穿孔ドリル。
3. 先端部の刃先から基端部側へ延びる複数のねじれ溝を外周部の周方向へ並設するとともに、この各ねじれ溝間にあたり部を各ねじれ溝に沿って設けた穿孔ドリルにおいて、
   各ねじれ溝でその延設方向に沿って延びるとともに回転方向の両側で相対向する両端縁のうち、回転方向中回転向き対する反対向き側の端縁にマージンを設けるとともに、回転方向中回転向き側の端縁にヒールを設け、
   このねじれ溝においてマージンとヒールとを結ぶ回転方向の想定円弧線の内側で区画される半径方向の横断面の面積を、先端部の刃先から基端部側へ向うに従い次第に大きくし、
   このねじれ溝の両端縁において、回転方向中回転向き対する反対向き側でマージンを設ける端縁と、回転方向中回転向き側でヒールを設ける端縁とのうち、ヒールを設ける端縁側の表面あらさよりもマージンを設ける端縁側の表面あらさを小さくした
   ことを特徴とする穿孔ドリル。
4. 先端部の刃先から基端部側へ延びる複数のねじれ溝を外周部の周方向へ並設するとともに、この各ねじれ溝間にあたり部を各ねじれ溝に沿って設けた穿孔ドリルにおいて、そのねじれ溝を加工する際、
   素材の外周部に第一段階のねじれ溝を第一段階のリードで砥石により加工した後、第一段階のねじれ溝に砥石を重ねて第二段階のリードで第二段階のねじれ溝を砥石により加工し、その際に前記第二段階のねじれ溝を加工する砥石の粒度を、前記第一段階のねじれ溝を加工する砥石の粒度よりも細かくし、
   前記第二段階のねじれ溝を加工する際、前記ねじれ溝でその延設方向に沿って延びるとともに回転方向の両側で相対向する両端縁において、回転方向中回転向き対する反対向き側でマージンを設ける端縁と、回転方向中回転向き側でヒールを設ける端縁とのうち、ヒールを設ける端縁側を前記第一段階のねじれ溝の加工時のまま残し、マージンを設ける端縁側のみを加工する
   ことを特徴とする穿孔ドリルにおけるねじれ溝の加工方法。

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