JP5447130B2 - クーラント穴付きドリル - Google Patents

Description

本発明は、穴明け加工を行うドリル本体先端部の切刃部に、切削油剤等のクーラントを供給するクーラント穴が形成されたクーラント穴付きドリルに関するものである。

このようなクーラント穴付きドリルにおいて、例えば特許文献１〜３には、上記切刃部の外周面における一対の切屑排出溝同士の間のランド部の外周面に第１〜第３の３つのマージン部を形成したものが提案されている。このような、いわゆるトリプルマージンタイプのドリルでは、これら３つのマージン部によって切刃部を安定して加工穴にガイドして高精度の穴明け加工を行うことができる。

実開昭５９−１７１０１０号公報 実開平２−１１７８１１号公報 特開２００５−１７７８９１号公報

ところで、このようなクーラント穴付きドリルにおいてクーラント穴から供給された切削油剤等のクーラントは、切刃部先端の切刃や該切刃による加工穴底の切削部位を冷却、潤滑して切屑排出溝に流れ込み、この切屑排出溝内の切屑を加工穴からドリル本体後端側に押し出すとともに、先端逃げ面から外周側の上記ランド部外周面における第１〜第３のマージン部間の二番取り面と加工穴の内周面との間にも流れ込んで、各マージン部と、該マージン部が摺接する加工穴内周面とを冷却、潤滑することになる。

ところが、上記特許文献１〜３のうち特許文献１、３に記載されたドリルでは、切刃の内周部にシンニングが施されていて、切刃部の先端面のうちドリル回転方向後方側の部分が、ドリル回転中心部から上記ランド部のヒールにかけて、このシンニングによるシンニング面によって切り欠かれるようにして先端逃げ面に対しドリル本体の後端側に後退させられている。そして、上記第１〜第３のマージン部のうちランド部外周面において最もドリル回転方向後方側に位置する第３のマージン部は、その先端がこの後退したシンニング面に交差するようにされている。

このため、クーラント穴から噴出して供給されたクーラントは、第２、第３のマージン部間の二番取り面と加工穴内周面との間に流れ込む前に、その殆どが加工穴の穴底と後退したシンニング面との間の空間から切屑排出溝内に流れ込んでしまい、この第２、第３のマージン部間の二番取り面と加工穴内周面との間にクーラントを十分に供給することができなくなる。従って、これにより、特に第３のマージン部の摩耗が著しく促進されてしまい、切刃部のガイド性が損なわれて加工穴の拡大代に変化が生じるなど、穴加工精度が低下するおそれがある。また、こうして第３のマージン部の先端がドリル本体後端側に後退したシンニング面上に位置していると、この後退した第３のマージン部の先端が加工穴内周面に摺接するまでは十分なガイド性が得られず、切刃部の食い付き時の振れを防ぐことも困難となる。

一方、特許文献２に記載のドリルは、鋼シャンクの先端部に超硬合金よりなるチップが設けられて切刃が形成されたものであって、クーラント穴はドリルの中心軸線に沿って鋼シャンクに形成されており、超硬チップにおいて分岐してその先端逃げ面に開口するようにされているため、特に切屑排出溝が螺旋状に捩れたツイストドリルにおいては、先端逃げ面におけるクーラント穴の開口位置が制限されざるを得ない。

そして、このように制限されたクーラント穴の先端逃げ面における開口位置に対して、切刃側の第１のマージン部とヒール側の第３のマージン部との間の第２のマージン部の位置が周方向に偏って配置されていると、クーラント穴から噴出したクーラントは、第１〜第３のマージン部のうち第１、第２のマージン部間か、あるいは第２、第３のマージン部間のいずれか一方の二番取り面と加工穴内周面との間に偏って供給されることになって、他方の二番取り面と加工穴内周面との間にはクーラントが十分に行き渡らなくなるおそれがある。このため、やはり第２、第３のマージン部のうちこの他方の二番取り面のドリル回転方向後方側に位置するマージン部では摩耗が促進されてしまい、穴加工精度の低下を招くことは避けられない。

本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のようにクーラント穴付きドリルにおいて第１〜第３のマージン部を形成した場合に、切刃部の食い付き時の振れを抑えるとともに、穴明け加工中の第１、第２のマージン部間と第２、第３のマージン部間の二番取り面と加工穴内周面との間に十分な量のクーラントを偏り無く確実に供給して、第１のマージン部は勿論、第２、第３のマージン部においても摩耗を抑制し、これらによって切刃部のガイド性を安定的に確保して拡大代の変化を防ぐなど高精度の穴明け加工を行うことが可能なクーラント穴付きドリルを提供することを目的としている。

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、軸線回りに回転させられるドリル本体の先端側の切刃部外周に複数条の切屑排出溝が形成されて、これらの切屑排出溝のドリル回転方向前方側を向く前溝壁面と上記切刃部の先端逃げ面との交差稜線部に、内周部にシンニングが施された切刃が形成されており、上記先端逃げ面のドリル回転方向後方側には、上記シンニングによるシンニング面が該先端逃げ面に対して上記ドリル本体の後端側に後退するように形成されていて、上記切刃部には上記先端逃げ面に開口するクーラント穴が穿設されるとともに、周方向において隣接する上記切屑排出溝同士の間のランド部の外周壁面には、上記切刃側の第１のマージン部と、この第１のマージン部のドリル回転方向後方側の第２のマージン部と、この第２のマージン部のさらにドリル回転方向後方のヒール側の第３のマージン部とが周方向に間隔をあけて形成されており、このうち上記第２のマージン部は、上記軸線方向先端側から見て該軸線を通り上記クーラント穴の開口部を周方向に挟み込むように該開口部に外接する２つの直線の間において上記先端逃げ面に交差させられるとともに、上記第３のマージン部は、その少なくともドリル回転方向側の部分が上記シンニング面よりもドリル回転方向側の上記先端逃げ面に交差させられていることを特徴とする。

このように構成されたクーラント穴付きドリルでは、切刃にシンニングが施されて先端逃げ面のドリル回転方向後方側にこのシンニングによるシンニング面が形成されていても、第３のマージン部はその少なくともドリル回転方向前方側の部分が、シンニング面よりもドリル回転方向前方側の第２のマージン部が交差する先端逃げ面に交差するようにされているので、この先端逃げ面に開口したクーラント穴から供給されたクーラントが、後退したシンニング面から切屑排出溝に流れ込む前に、第２、第３のマージン部間の二番取り面と加工穴内周面との間にも確実かつ十分に流し込むことができる。勿論、クーラントはこれよりもドリル回転方向側の第１、第２のマージン部間の二番取り面と加工穴内周面との間にも流し込まれる。

また、こうして第３のマージン部が、シンニング面によってドリル本体後端側に後退する前の先端逃げ面に交差させられることにより、切刃部が被削材に食い付いてから第３のマージン部が加工穴の内周面に摺接するまでの距離を短くすることができ、これによって切刃部の食い付き時の振れも抑制することができる。

そして、さらに上記第２のマージン部は、ドリル本体の上記軸線方向先端側から見て、この軸線を通り上記クーラント穴の開口部を周方向に挟み込むように該開口部に外接する２つの直線の間において先端逃げ面に交差させられており、従ってこのクーラント穴の開口部から噴出して外周側に流れるクーラントを、第２のマージン部を間にして第１、第２のマージン部間と第２、第３のマージン部間とに偏り無く分散させて流し込むことが可能となる。

従って、上記構成のクーラント穴付きドリルによれば、クーラントが、上述のように第２、第３のマージン部間の二番取り面と加工穴内周面との間に確実かつ十分に流し込まれることと、この第２、第３のマージン部間と均等にクーラントが第１、第２のマージン部間の二番取り面と加工穴内周面との間に供給されることにより、これら第１〜第３のマージン部の摩耗を抑えて切刃部のガイド性を長期に亙って安定して確保することができる。このため、加工穴の拡大代が変化したりするのを防いで、加工精度の高い穴明け加工を安定的に行うことが可能となる。

ここで、上記第１〜第３のマージン部の周方向の幅については、第３のマージン部の幅が最も大きくされるのが望ましい。これにより、第３のマージン部のドリル回転方向後方側の部分がシンニング面に交差していても、少なくともドリル回転方向前方側の部分は確実に第２のマージン部と同じ先端逃げ面に交差するように形成することができる。

また、第２のマージン部の周方向の幅は、必要なガイド性が確保される幅であれば、これら第１〜第３のマージン部のうちで最も小さくされていてもよい。第２のマージン部の幅が大きすぎると、この第２のマージン部の先端逃げ面への交差部の幅も大きくなり、クーラント穴の開口部から先端逃げ面の外周側に流れたクーラントがこの交差部に阻まれて第２のマージン部と第１、第３のマージン部それぞれとの間の二番取り面側に円滑にクーラントを供給することが困難となるおそれが生じる。

一方、上記クーラント穴は、ドリル本体の軸線に直交する断面において円形をなすような、特許文献１〜３に記載された一般的な丸穴であってもよいが、この軸線に直交する断面において、ドリル回転方向前方側に位置する前穴壁面と、ドリル回転方向後方側に位置する後穴壁面と、ドリル本体の外周側に位置する外周穴壁面とを備えて、このうち上記前穴壁面と後穴壁面とは、外周側に向かうに従い互いの周方向の間隙が漸次増大し、しかもこの間隙が増大する割合も外周側に向けて漸次大きくなるように形成されたものとすることにより、クーラント流量の増大を図って一層確実なマージン部の摩耗抑制を促すことが可能となる。

また、上記クーラント穴は、やはり上記軸線に直交する断面において、ドリル回転方向前方側に位置して切屑排出溝の上記前溝壁面との間隔が一定とされた前穴壁面と、ドリル回転方向後方側に位置して切屑排出溝のドリル回転方向後方側を向く後溝壁面との間隔が一定とされた後穴壁面と、ドリル本体の外周側に位置してランド部の第１〜第３のマージン部を除いた外周壁面（二番取り面）との間隔が一定とされた外周穴壁面とを備えたものとされていてもよく、これにより、クーラント穴の各穴壁面と切屑排出溝および二番取り面との間に肉厚の薄い部分が形成されるのを避けることができて、切刃部におけるドリル本体の強度を確保することができ、ドリル本体に折損が生じたりするのを防いで、安定した穴明け加工を促すことができる。

なお、このようにクーラント穴の前後穴壁面を切屑排出溝の前後溝壁面との間隔が一定のものとする場合に、上記軸線に直交する断面において、二番取り面が外周側に凸となる凸曲線をなすとともに切屑排出溝の前後溝壁面がドリル回転方向後方側とドリル回転方向前方側とに凹となる凹曲線をなしていれば、これら前穴壁面と後穴壁面とは、上述のように外周側に向かうに従い互いの周方向の間隙が漸次増大し、しかもこの間隙が増大する割合も外周側に向けて漸次大きくなるように形成されたものにもなり、従ってクーラント流量の増大と切刃部におけるドリル強度の確保との両方の効果を得ることが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、食い付き時の切刃部の振れを防止することができるとともに、マージン部の摩耗を抑えて安定したガイド性を確保することができ、これらによって穴加工精度の向上を図ることが可能となる。

本発明の一実施形態を示す側面図である。 図１に示す実施形態の切刃部３先端側の拡大側面図である。 図１に示す実施形態を軸線Ｏ方向先端側から見た拡大正面図である。 図１に示す実施形態の軸線Ｏに直交する断面図である。 図１に示す実施形態の軸線Ｏに直交する断面におけるクーラント穴１０の拡大図である。 図１に示す実施形態の変形例を示す正面図である。 図６に示す変形例の軸線Ｏに直交する断面図である。

図１ないし図５は、本発明のクーラント穴付きドリルの一実施形態を示すものである。本実施形態において、ドリル本体１は、超硬合金等の硬質材料により一体に形成されて、外形が軸線Ｏを中心とした概略円柱状をなし、その後端側部分（図１において右側部分）が円柱状のままのシャンク部２とされるとともに、先端側部分（図１において左側部分）には切刃部３が形成されている。このようなクーラント穴付きドリルは、シャンク部２が工作機械に把持されて軸線Ｏ回りにドリル回転方向Ｔに回転されつつ、軸線Ｏ方向先端側に送り出されて被削材に穴明け加工を行う。

切刃部３の外周には、本実施形態では一対の切屑排出溝４が、軸線Ｏに関して互いに対称に、ドリル本体１の先端面５に開口して、軸線Ｏ方向後端側に向かうに従い軸線Ｏ回りに例えば４０°以下の捩れ角でドリル回転方向Ｔ後方側に捩れつつ延び、シャンク部２の手前で切れ上がるように形成されている。これらの切屑排出溝４は、軸線Ｏに直交する断面においてその溝壁面６が図４に示すように概ね滑らかな凹曲線状をなすように形成されており、ただしこの溝壁面６のうちドリル回転方向Ｔ前方側を向く前溝壁面６Ａの外周側部分は、この凹曲線に滑らかに接する凸曲線をなすように形成される一方、ドリル回転方向Ｔ後方側を向く後溝壁面６Ｂの外周側部分（ヒール部）には面取り部６Ｃが形成されている。

このように一対の切屑排出溝４が形成されることにより、切刃部３には周方向に隣接する切屑排出溝４の間に、該切屑排出溝４と同じく軸線Ｏ回りにドリル回転方向Ｔ後方側に捩れる一対のランド部７が形成される。そして、このランド部７の外周壁面８には、ドリル回転方向Ｔ前方側に位置して外周面が軸線Ｏを中心とした円筒面上に延び、上記前溝壁面６Ａと交差することによりリーディングエッジを形成する第１のマージン部８Ａと、このマージン部８Ａのドリル回転方向Ｔ後方側に間隔をあけて配置されて第１のマージン部８Ａと同じ円筒面上に外周面が延びる第２のマージン部８Ｂと、この第２のマージン部８Ｂのさらにドリル回転方向Ｔ後方側に間隔をあけて配置されて第１、第２のマージン部８Ａ、８Ｂとやはり同じ円筒面上に外周面が延びる第３のマージン部８Ｃとが形成されている。

ここで、これら第１〜第３のマージン部８Ａ〜８Ｃの周方向の幅は、第３のマージン部８Ｃが最も大きく、次いで第１のマージン部８Ａの幅が大きくされて、第２のマージン部８Ｂの幅が最も小さくされている。また、これら第１、第２のマージン部８Ａ、８Ｂの間と、第２、第３のマージン部８Ｂ、８Ｃとの間の部分には、これら第１〜第３のマージン部８Ａ〜８Ｃの外周面が延びる上記円筒面よりも僅かに径の小さな円筒面上に延びる第１、第２の二番取り面８Ｄ、８Ｅがそれぞれ形成されている。なお、これら第１〜第３のマージン部８Ａ〜８Ｃの外周面から第１、第２の二番取り面８Ｄ、８Ｅにかけては、第１、第２の二番取り面８Ｄ、８Ｅに滑らかに接する凹曲面とされている。

一方、切刃部３の上記先端面５には、本実施形態ではドリル回転方向Ｔ後方側に向けて逃げ角が段階的に大きくなる第１、第２の２つの逃げ面部５Ａ、５Ｂがドリル回転方向Ｔ前方側に形成されており、このうちドリル回転方向Ｔ前方側の第１逃げ面部５Ａと切屑排出溝４の上記前溝壁面６Ａの先端側部分との交差稜線部に、切刃９が形成されている。また、この切刃９の内周部にはシンニングが施されて内周側に向かうに従い上記軸線Ｏ側に向かうシンニング刃９Ａが形成されている。

このシンニングにより、上記前溝壁面６Ａの先端側部分の内周部には、上記第１の逃げ面部５Ａとの交差稜線部に上記シンニング刃９Ａが形成される第１のシンニング面６Ｄが形成されるとともに、上記先端面５には、上記第２の逃げ面部５Ｂのドリル回転方向Ｔ後方側に、この第１のシンニング面６Ｄと凹Ｖ字状をなすように交差し、上記第２の逃げ面部５Ｂに対してドリル回転方向Ｔ後方側に向かうに従いこの第２の逃げ面部５Ｂの逃げ角よりも大きな傾斜角で軸線Ｏ方向後端側に後退するように傾斜する第２のシンニング面５Ｃが形成されている。

さらに、ドリル本体１には、図１に破線で示すようにそのシャンク部２の後端面から切屑排出溝４の捩れと等しいリードで軸線Ｏ回りに捩れつつ先端側に向かう一対のクーラント穴１０が軸線Ｏに関して対称に穿設されており、これらのクーラント穴１０は、切刃部３においては上記ランド部７内を切屑排出溝４に並行して螺旋状に延び、先端面５のうち第２逃げ面部５Ｂにそれぞれ開口させられている。

これらのクーラント穴１０は、軸線Ｏに直交する断面における形状、寸法がドリル本体１の全長に亙って一定とされて、この軸線Ｏに直交する断面において図４に示すように、ドリル回転方向Ｔ前方側に位置する前穴壁面１０Ａと、ドリル回転方向Ｔ後方側に位置する後穴壁面１０Ｂと、ドリル本体１の外周側に位置する外周穴壁面１０Ｃとを備えた形状とされている。また、このうち前穴壁面１０Ａと後穴壁面１０Ｂとは、ドリル本体１の外周側に向かうに従い互いの周方向の間隙が漸次増大し、しかもこの間隙が増大する割合も外周側に向けて漸次大きくなるように形成されている。

ここで、本実施形態では、前穴壁面１０Ａは切屑排出溝４の上記前溝壁面６Ａとの間隔Ａが一定とされるとともに、後穴壁面１０Ｂは切屑排出溝４の上記後溝壁面６Ｂとの間隔Ｂが一定とされている。さらに、外周穴壁面１０Ｃは、ランド部７の外周壁面８のうち上記第１、第２の二番取り面８Ｄ、８Ｅとの間隔Ｃが一定となるようにされている。従って、切屑排出溝４の溝壁面６が上述のように断面凹曲線状をなすように形成された本実施形態のクーラント穴付きドリルでは、前穴壁面１０Ａと後穴壁面１０Ｂはクーラント穴１０の内周側に凸となるような断面凸曲線状をなすとともに、外周穴壁面１０Ｃはクーラント穴１０の外周側に凹となるような断面凹曲線状をなすことになる。

すなわち、クーラント穴１０自体は軸線Ｏに直交する断面において「銀杏の葉」形を呈することになり、これによって前後穴壁面１０Ａ、１０Ｂの周方向の間隙が、図５に符号Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３で示すように単位長さＬずつ径方向外周側に向かうに従いＷ１＜Ｗ２＜Ｗ３と漸次増大し、かつその増大する割合もＷ２−Ｗ１＜Ｗ３−Ｗ２となるように外周側に向けて漸次大きくなることになる。ただし、これら前穴壁面１０Ａ、後穴壁面１０Ｂ、および外周穴壁面１０Ｃがそれぞれ互いに交差する３つの交差稜線部は、該穴壁面１０Ａ〜１０Ｃや切屑排出溝４の溝壁面６および二番取り面８Ｄ、８Ｅが軸線Ｏに直交する断面においてなす凹凸曲線よりも小さな曲率半径の凹曲面部１０Ｄによって滑らかに接続されており、前後穴壁面１０Ａ、１０Ｂの間隙はこれらの凹曲面部１０Ｄを除いた部分で、外周側に向けて漸次増大し、かつその増大する割合も漸次大きくなるようにされている。

ここで、本実施形態では、これら前穴壁面１０Ａと前溝壁面６Ａとの間隔Ａ、後穴壁面１０Ｂと後溝壁面６Ｂとの間隔Ｂ、および外周穴壁面１０Ｃと外周壁面８の二番取り面８Ｄ、８Ｅとの間隔Ｃの大きさは、間隔Ｃが最も大きくされるとともに間隔Ａ、Ｂは互いに等しくされている。なお、これらの間隔Ａ〜Ｃが一定であるとは、各穴壁面１０Ａ〜１０Ｃが形成された部分における溝壁面６Ａ、６Ｂおよび二番取り面８Ｄ、８Ｅとの間隔Ａ〜Ｃが一定となる正規寸法に対して寸法差がそれぞれ±１０％の範囲にあればよく、また間隔Ａ、Ｂが等しいとは、これらの間隔Ａ、Ｂが等しくなる位置を基準としてクーラント穴１０が軸線Ｏを中心に±５°の範囲内に形成されていればよい。また、間隔Ａ、Ｂは、切刃９の外径（切刃９の外周端が軸線Ｏ回りになす円の直径）Ｄの３〜１５％の範囲内とされており、間隔Ｃは外径Ｄの５〜２０％の範囲内とされており、さらに上記凹曲面部１０Ｄの曲率半径は外径Ｄの１５％以下とされている。

また、ドリル本体１の軸線Ｏとクーラント穴１０との間隔Ｅ、すなわちクーラント穴１０の前後穴壁面１０Ａ、１０Ｂの交差稜線部に形成された上記凹曲面部１０Ｄに接する軸線Ｏを中心とした円の半径は、上記切刃９の外径Ｄの５〜２５％の範囲内とされており、特に本実施形態では軸線Ｏを中心として切屑排出溝４の溝壁面６に接する心厚円の半径よりも大きくされている。さらに、このクーラント穴１０の軸線Ｏに対する径方向の幅Ｆは切刃９の外径Ｄの１０〜３０％の範囲内とされ、クーラント穴１０の周方向の最大幅Ｇも同様に切刃９の外径Ｄの１０〜３０％の範囲内とされている。

一方、これら穴壁面１０Ａ〜１０Ｃのうち前穴壁面１０Ａと後穴壁面１０Ｂは、ドリル本体１の内周側に向かうに従い互いに接近するように延びることになるが、軸線Ｏに直交する断面において、これら前穴壁面１０Ａと後穴壁面１０Ｂとがなす挟角αは、切屑排出溝４の前溝壁面６Ａとランド部７の外周壁面８との交点（マージン部８Ａとの交点）Ｐと軸線Ｏを結ぶ直線Ｍと、後溝壁面６Ｂと外周壁面８との交点（面取り部６Ｃと外周逃げ面８Ｃとの交点）Ｑと軸線Ｏを結ぶ直線Ｎとがなす挟角βの５０〜８０％の範囲内とされている。

なお、本実施形態では上記前穴壁面１０Ａと後穴壁面１０Ｂは上述のようにクーラント穴１０の内周側に凸となるような断面凸曲線状をなし、その両端部で、互いの交差稜線部に形成された凹曲面部１０Ｄと、それぞれの外周穴壁面１０Ｃとの交差稜線部に形成された凹曲面部１０Ｄとに滑らかに連なるように接続されているので、図４に示すように上記挟角αは、これら前穴壁面１０Ａと後穴壁面１０Ｂの両端部にそれぞれ接する接線同士がなす交差角とすればよい。

そして、上記第１〜第３のマージン部８Ａ〜８Ｃのうち、第２のマージン部８Ｂは切刃部３の先端面５における先端逃げ面のうち上記第２の逃げ面部５Ｂに交差するようにされていて、しかも軸線Ｏ方向先端側から見たときに、図３に示すように軸線Ｏを通りクーラント穴１０の開口部を周方向に挟み込むように該開口部に外接する２つの直線Ｓの間において第２の逃げ面部５Ｂに交差させられている。なお、本実施形態ではこの第２のマージン部８Ｂは、周方向において上記２つの直線Ｓの略中央に位置させられている。

一方、周方向に最も幅広とされた第３のマージン部８Ｃは、その少なくともドリル回転方向Ｔ前方側の部分が、この第２の逃げ面部５Ｂに交差させられている。ここで、本実施形態では、この第３のマージン部８Ｃは、図３に示されるようにその先端が第２の逃げ面部５Ｂと第２のシンニング面５Ｃとの交差稜線に跨って先端面５に交差するようにされており、しかもその周方向の幅のうち第２のシンニング面５Ｃに交差する部分の幅が第２の逃げ面部５Ｂに交差する部分の幅よりも大きくなるようにされている。なお、こうして先端面５に交差するヒール側の第３のマージン部８Ｃは、切刃９側の第１のマージン部８Ａに対して軸線Ｏ回りに略９０°ドリル回転方向Ｔ後方側に位置するようにされている。

このような構成のクーラント穴付きドリルでは、まずランド部７の外周壁面８に形成された第１〜第３のマージン部８Ａ〜８Ｃが、いずれも切刃９の先端逃げ面（第１、第２の逃げ面部５Ａ、５Ｂ）に交差するようにされていて、これら第１〜第３のマージン部８Ａ〜８Ｃの先端の位置が切刃９から軸線Ｏ方向後端側に近い範囲に配置されているので、切刃９が被削材に食い付いてから第１〜第３のマージン部８Ａ〜８Ｃのすべてが加工穴の内周面に摺接するまでの距離を短くすることができる。このため、これら第１〜第３のマージン部８Ａ〜８Ｃによって速やかに切刃部３をガイドすることができて、食い付き時の切刃部３の振れを防止することが可能となる。

そして、このように第１〜第３のマージン部８Ａ〜８Ｃのうちドリル回転方向Ｔ後方のヒール側の第３のマージン部８Ｃまでもが先端逃げ面（第２の逃げ面部５Ｂ）に交差するようにされていることにより、上述のように切刃９にシンニングが施されていて、切刃部３の先端面５における先端逃げ面のドリル回転方向Ｔ後方側にこのシンニングによるシンニング面（第２のシンニング面５Ｃ）がドリル本体１の軸線Ｏ方向後端側に後退するように形成されていても、この第２の逃げ面部５Ｂに開口したクーラント穴１０から噴出したクーラントを確実にランド７の外周壁面８側に供給することができる。

すなわち、第２の逃げ面部５Ｂに対してドリル本体１の後端側に後退するように傾斜した第２のシンニング面５Ｃからクーラントの殆どが切屑排出溝４に流れ込む前に、この第２のシンニング面５Ｃよりも緩やかな傾斜（逃げ角）の第２の逃げ面部５Ｂ上をより多くのクーラントが流れて外周壁面８の第１、第２の二番取り面８Ｄ、８Ｅ側に供給されるのである。従って、こうして第１、第２の二番取り面８Ｄ、８Ｅ側に供給されたクーラントが加工穴内周面との間を流れることにより、第１〜第３のマージン部８Ａ〜８Ｃと加工穴内周面とを効果的に冷却、潤滑して第１〜第３のマージン部８Ａ〜８Ｃの摩耗を抑制することができ、長期に亙って安定したガイド性を確保して拡大代の変化などを防止し、穴加工精度の向上を図ることが可能となる。

しかも、上記構成のクーラント穴付きドリルでは、上記第１〜第３のマージン部８Ａ〜８Ｃのうち第１、第３のマージン部８Ａ、８Ｃの間の第２のマージン部８Ｂが、軸線Ｏ方向先端視において該軸線Ｏを通りクーラント穴１０の開口部を周方向に挟み込むように該開口部に外接する２つの直線Ｓの間に位置させられている。このため、クーラント穴１０の開口部から噴出したクーラントは、この第２のマージン部８Ｂによって略均等に分けられて第１、第２の二番取り面８Ｄ、８Ｅ側にそれぞれ供給されることになる。従って、クーラントがこのうちいずれか一方の側に偏って供給されて他方の側では十分な冷却や潤滑がなされなくなるような事態を防止することができ、一層確実な第１〜第３のマージン部８Ａ〜８Ｃの摩耗防止を図ることができる。

また、本実施形態では、上記第１〜第３のマージン部８Ａ〜８Ｃのうち第３のマージン部８Ｃの周方向の幅が最も大きくされており、これにより、第１〜第３のマージン部８Ａ〜８Ｃによるガイド性のバランスをとるため上述のように第３のマージン部８Ｃを第１のマージン部８Ａに対して軸線Ｏ回りに略９０°ドリル回転方向Ｔ後方側に位置させても、この第３のマージン部８Ｃの先端を確実に先端逃げ面（第２の逃げ面部５Ｂ）に交差させて第１〜第３のマージン部８Ａ〜８Ｃの摩耗防止を図ることが可能となる。

一方、これに対して、第１〜第３のマージン部８Ａ〜８Ｃのうち周方向の幅が最も小さいのは、本実施形態では第２のマージン部８Ｂとされている。しかるに、この第２のマージン部８Ｂは上述のように先端逃げ面（第２の逃げ面部５Ｂ）上を流れたクーラントを第１、第２の二番取り面８Ｄ、８Ｅ側にそれぞれ略均等に供給するようにコントロールするものであることから、その幅が大きすぎるとこのようなクーラントのコントロールを阻害するおそれが生じるが、本実施形態のようにこの第２のマージン部８Ｂの幅を小さくすることにより、一層確実に偏り無くクーラントを第１、第２の二番取り面８Ｄ、８Ｅ側に略均等に供給することが可能となる。

さらに、本実施形態では、クーラント穴１０の前穴壁面１０Ａと後穴壁面１０Ｂとの周方向の間隙Ｗ１〜Ｗ３が、単位長さＬごとに外周側に向かうに従いＷ１＜Ｗ２＜Ｗ３となるように漸次増大し、しかもこの間隙が増大する割合もＷ２−Ｗ１＜Ｗ３−Ｗ２となるように外周側に向けて漸次大きくなるようにされている。このため、これら前後穴壁面１０Ａ、１０Ｂの間隙が外周側に向けてＷ２−Ｗ１＝Ｗ３−Ｗ２となるように一定の割合で大きくなるのに比べて、外周側における間隙をより大きなものとすることができ、これに伴いクーラントの供給量もクーラント穴１０の外周側でより多くすることができる。

その一方で、こうしてクーラント穴１０を通って供給されるクーラントには、穴明け加工時にドリル本体１が高速で軸線Ｏ回りに回転されることにより、外周側に向けて遠心力が作用する。従って、こうして外周側で供給量を増大させることが可能となったクーラントを遠心力によって加速して、より高速で先端逃げ面５における開口部から吐出させることができ、特に軸線Ｏからの回転径が大きいために切屑生成量や切削負荷、切削熱の発生が大きくなる切刃９の外周側部位や、この切刃９の外周側部位によって切削される被削材の加工穴底の外周側の切削部位により多くのクーラントを効率的に供給することが可能となる。このため、例えばステンレスのような熱伝導率の低い難削材に対しても、また、切削温度が高くなるミスト加工に対しても、効果的な冷却、潤滑を図るとともに切屑の円滑な排出を促して、安定的かつ効率的な穴明け加工を行うことができる。

そして、このようにクーラント穴１０の開口部の外周側（外周穴壁面１０Ｃ側）で外周側に向けて加速された多量のクーラントは、上述のように第２の逃げ面部５Ｂ上を流れて偏り無く第１、第２の二番取り面８Ｄ、８Ｅ側に供給されるので、本実施形態によれば、さらに確実に第１〜第３のマージン部８Ａ〜８Ｃの摩耗防止を図って、より安定的に穴加工精度の向上を促すことができる。

また、本実施形態では、こうしてクーラント穴１０の前後穴壁面１０Ａ、１０Ｂの周方向の間隙を外周側に向かうに従い漸次増大させ、かつこの間隙が増大する割合も外周側に向けて漸次大きくなるようにするのに、これら前穴壁面１０Ａと後穴壁面１０Ｂとを、軸線Ｏに直交する断面において、ともにクーラント穴１０の内側に凸となる凸曲線状をなすように形成しており、これによってドリル本体１の外周側におけるドリル回転方向Ｔ側とドリル回転方向Ｔの後方側とに広範囲にクーラントを行き渡らせることが可能となる。

すなわち、このようにクーラント穴１０の前後穴壁面１０Ａ、１０Ｂの間隙を外周側に向かうに従い漸次増大し、かつこの間隙が増大する割合も外周側に向けて漸次大きくなるようにするには、ドリル本体１の軸線Ｏに直交する断面において、これら前後穴壁面１０Ａ、１０Ｂの少なくとも一方がクーラント穴１０の内側に凸となる凸曲線状とされていればよく、他方は、同断面において直線状であっても、また間隙が増大する割合が外周側に向けて漸次大きくなっていればクーラント穴１０の外側に凹となる凹曲線であったりしてもよい。

ただし、これらの場合には、クーラント穴１０の内側に凸となる断面凸曲線状とされた前後穴壁面１０Ａ、１０Ｂのうちの一方の側にクーラントが偏って供給されがちとなるのに対し、本実施形態では上述のように前後穴壁面１０Ａ、１０Ｂをともにクーラント穴１０の内側に凸となる断面凸曲線状とすることにより、このような偏りを防いで周方向すなわちドリル回転方向Ｔとその後方側との広範囲にクーラントを行き渡らせることが可能となるのである。なお、クーラント穴１０の軸線Ｏに直交する断面形状自体は、上述の場合のように周方向に非対称であってもよいが、このような効果をさらに確実に奏功するには、周方向の中心線に対して対称形状とされるのが望ましい。

また、本実施形態では、クーラント穴１０の外周穴壁面１０Ｃは、軸線Ｏに直交する断面においてクーラント穴１０の外側に凹となるような凹曲線状をなすように形成されている。しかるに、この外周穴壁面１０Ｃについても、前後穴壁面１０Ａ、１０Ｂの間隙部分にまで突出してこの間隙を狭めるものでなければ前後穴壁面１０Ａ、１０Ｂと同様にクーラント穴１０の内側に凸となる断面凸曲線状であったり、あるいは直線状であったりしてもよいが、上述のように断面凹曲線状とすることにより、先端逃げ面５のクーラント穴１０の開口部において、外周穴壁面１０Ｃと加工穴の穴底外周側の切削部位や加工穴内壁面との間隔を小さくすることができるので、本実施形態によれば、クーラント穴１０の外周側に効率的に供給された上記クーラントを、これら加工穴の外周側の切削部位に偏り無く行き渡らせることができる。

ところで、上述のように前後穴壁面１０Ａ、１０Ｂの間隙Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３が単位長さＬごとに外周側に向けて大きくなる割合、すなわち（Ｗ３−Ｗ２）／（Ｗ２−Ｗ１）が小さすぎて例えば１（１００％）に近くなると、Ｗ３−Ｗ２≒Ｗ２−Ｗ１となって、上述のように外周側でのクーラントの供給量を十分に増大させることができなくなるおそれがある。その一方で、この割合が大きすぎても、クーラントの供給量は増大する反面、クーラント穴１０の上記断面における全穴壁面の周長が長くなることにより圧力損失が増大し、先端逃げ面５におけるクーラント穴１０の開口部からのクーラント吐出圧が低下して、クーラントの供給効率が損なわれるおそれがある。このため、前後穴壁面１０Ａ、１０Ｂの間隙が増大する割合は、後述する実施例で実証するように、軸線Ｏに対する径方向に外周側に向けての単位長さＬを１ｍｍとした場合に、この単位長さＬごとに１．３倍〜１．９倍の範囲すなわち１３０％〜１９０％の範囲で大きくなるようにされるのが望ましい。

一方、本実施形態では、このクーラント穴１０が、ランド部７を形成する切屑排出溝４の前溝壁面６Ａと一定の間隔Ａをあけた前穴壁面１０Ａと、後溝壁面６Ｂと一定の間隔Ｂをあけた後穴壁面１０Ｂと、外周壁面８の第１、第２の二番取り面８Ｄ、８Ｅと一定の間隔Ｃをあけた外周穴壁面１０Ｃとを備えており、これら穴壁面１０Ａ〜１０Ｃと溝壁面６Ａ、６Ｂおよび外周壁面８との間に残されるドリル本体１の壁部の肉厚も該間隔Ａ〜Ｃとそれぞれ等しく一定とされる。このため、これらの壁部において肉厚が薄くなる部分が形成されるのを防いで、ドリル本体１の切刃部３における強度を確保することができ、穴明け加工時にドリル本体１に折損が生じたりするのを防止することができる。

さらに、これらの穴壁面１０Ａ〜１０Ｃは、こうして壁部の強度を確保したまま、それぞれ溝壁面６Ａ、６Ｂおよび外周壁面８に沿って延びるように、ある程度の幅をもって形成することができるので、これによりクーラント穴１０の断面積自体を大きくすることができて、総クーラント供給量を増大させることが可能となる。従って、本実施形態によれば、上述のように外周側に向けて前後穴壁面１０Ａ、１０Ｂの間隙を増大させるとともにその増大割合も大きくするのと相俟って、こうして多量に供給されるクーラントにより、穴明け加工時のドリル本体１の送りを大きくしても一層確実かつ効果的な潤滑、冷却を図ることができるとともに、生成された切屑を、切屑排出溝４を通して円滑に排出することが可能となる。

しかも、こうして間隔Ａ〜Ｃがそれぞれ一定とされることにより、先端面５（第２の逃げ面部５Ｂ）におけるクーラント穴１０の開口部においても、前穴壁面１０Ａと切刃９との間隔を該切刃９に沿って略一定とすることができて、この切刃９の外周側だけでなく、内周側も含めて全長に亙って効率的にクーラントを供給することが可能となる。従って、切刃９や切削部位の潤滑、冷却効果に偏りが生じたりするのを防ぐことができて、やはりステンレスのような熱伝導率の低い難削材の穴明け加工においても、また、切削温度が高くなるミスト加工に対しても、切刃９に部分的に溶着が発生したりするのを防止して安定した穴明け加工を行うことが可能となる。

これは、先端面５におけるクーラント穴１０の開口部の後穴壁面１０Ｂと切屑排出溝４の後溝壁面６Ｂとの間隔Ｂや、外周穴壁面１０Ｃと第１、第２の二番取り面８Ｄ、８Ｅとの間隔Ｃについても同様であり、例えばこの外周穴壁面１０Ｃと第１、第２の二番取り面８Ｄ、８Ｅとの間隔Ｃが一定とされることにより、これら第１、第２の二番取り面８Ｄ、８Ｅと加工穴内周面との間に一層均等にクーラントを供給することが可能となる。また、クーラント穴１０の後穴壁面１０Ｂと切屑排出溝４の後溝壁面６Ｂとの間隔が一定とされることで、この後溝壁面６Ｂ側から切屑排出溝４に流入して切屑を押し出すクーラントの流れも切屑排出溝４内で略均等となるようにして、切刃９により生成された切屑を滞留させることなく速やかに排出することができる。

また、本実施形態では、このクーラント穴１０の外周穴壁面１０Ｃと外周壁面８の第１、第２の二番取り面８Ｄ、８Ｅとの間隔Ｃが、他の前穴壁面１０Ａと前溝壁面６Ａとの間隔Ａや後穴壁面１０Ｂと後溝壁面６Ｂとの間隔Ｂよりも大きくされており、これらの間隔Ａ〜Ｃ部分に残されるドリル本体１の肉厚も外周側で大きく確保される。このため、クーラント穴１０の断面積を増大させてクーラント供給量を増大させても、切刃部３におけるドリル本体１の強度をより効果的に維持あるいは向上させることができる。

ただし、この間隔Ｃが小さすぎると上記肉厚も小さくなって、このようなドリル本体１の強度を確保することができなくなり、逆に大きすぎるとクーラント穴１０の断面積が小さくなることになって、クーラント供給量の増大が望めなくなるおそれがある。このため、上記間隔Ｃは本実施形態のように切刃９の外径Ｄに対して５〜２０％の範囲内とされるのが望ましい。

一方、本実施形態では、上記間隔Ｃより小さくされた前穴壁面１０Ａと前溝壁面６Ａとの間隔Ａと、後穴壁面１０Ｂと後溝壁面６Ｂとの間隔Ｂとが互いに等しくされていて、上述のように肉厚が大きくされた間隔Ｃ部分の壁部を、その周方向の両端で、これら互いに等しい大きさとされた間隔Ａ、Ｂ部分の壁部で支持するような形状となり、ランド部７のドリル回転方向Ｔ前方側と後方側とでドリル本体１の強度のバランスをとることができるので、例えばいずれか一方の壁部が薄肉となるような場合に比べ、折損等の発生を一層確実に防止することができる。また、こうして間隔Ａ、Ｂが等しくされることにより、先端面５における前穴壁面１０Ａから切刃９までの間隔と、後穴壁面１０Ｂから後溝壁面６Ｂまでの間隔も等しくできるので、クーラントを切刃９側とヒール側とに一層均等に分散させることができる。

なお、互いに等しくされたこれら間隔Ａ、Ｂについても、これが小さすぎると当該間隔Ａ、Ｂ部分に残される壁部の肉厚も小さくなって、ドリル本体１の強度を十分に確保することができなくなるおそれがあり、逆にこの間隔Ａ、Ｂが大きすぎるとクーラント穴１０の断面積が小さくなって、クーラント供給量を増大することができなくなるおそれが生じる。このため、間隔Ａ、Ｂは本実施形態のように切刃９の外径Ｄに対して３〜１５％の範囲内とされるのが望ましい。

また、本実施形態では、ドリル本体１の軸線Ｏとクーラント穴１０との間隔Ｅが、軸線Ｏに直交する断面における該軸線Ｏと、クーラント穴１０の前後穴壁面１０Ａ、１０Ｂに形成された凹曲面部１０Ｄとの間隔として、切刃９の外径Ｄの５〜２５％の範囲内とされている。

このため、ドリル本体１の軸線Ｏ周辺のウェブ部分にはクーラント穴１０が形成されることがなく、このウェブ部分に十分な肉厚を確保してドリル本体１の強度や捩れに対する剛性をさらに確実に維持することができる。ただし、この間隔Ｅが上記範囲より大きすぎると、軸線Ｏから大きく離れた位置から外周側にクーラント穴１０が形成されることになって、そのようなクーラント穴１０において上記間隔Ａ、Ｂを一定にしようとするとクーラント穴１０の断面積は小さくならざるを得ない。

一方、本実施形態では、このクーラント穴１０自体の大きさとして、軸線Ｏに対する径方向の幅Ｆが切刃９の外径Ｄの１０〜３０％の範囲内とされ、周方向の幅Ｇも外径Ｄの１０〜３０％の範囲内とされ、さらに前穴壁面１０Ａと後穴壁面１０Ｂとがなす挟角αは、切屑排出溝４の前溝壁面６Ａとランド部７の外周壁面８との交点（第１のマージン部８Ａとの交点）Ｐと軸線Ｏを結ぶ直線Ｍと、後溝壁面６Ｂと外周壁面８との交点（面取り部６Ｃと外周逃げ面８Ｃとの交点）Ｑと軸線Ｏを結ぶ直線Ｎとがなす挟角βの５０〜８０％の範囲内とされており、これによっても十分な断面積を確保しつつ、ドリル本体１の強度の低下を防いでいる。

すなわち、これら幅Ｆや幅Ｇ、挟角αがそれぞれ上記範囲よりも大きすぎるとクーラント穴１０が大きくなりすぎて、間隔Ａ〜Ｃを一定としてもドリル本体１の強度を維持することができなくなる一方、逆に上記範囲よりも小さいとクーラント穴１０の断面積を切刃９の外径Ｄに対して大きくできずに、十分な潤滑、冷却効果を得ることができなくなるおそれがある。また、特に挟角αについては、上記範囲を上回った場合も、下回った場合も、間隔Ａ、Ｂを一定とすることができなくなるおそれも生じるので、これら幅Ｆや幅Ｇ、挟角αについても、本実施形態の範囲内とされるのが望ましい。

ただし、本実施形態では、このようにクーラント穴１０を、ドリル回転方向Ｔ前方側に位置して切屑排出溝４の前溝壁面６Ａとの間隔Ａが一定とされた前穴壁面１０Ａと、ドリル回転方向Ｔ後方側に位置して後溝壁面６Ｂとの間隔Ｂが一定とされた後穴壁面１０Ｂと、ドリル本体１外周側に位置してランド部７の第２のマージン部８Ｂを除いた外周壁面８（第１、第２の二番取り面８Ｄ、８Ｅ）との間隔Ｃが一定とされた外周穴壁面１０Ｃとを備えたものとするとともに、クーラント穴１０の前穴壁面１０Ａと後穴壁面１０Ｂとを、外周側に向かうに従い互いの周方向の間隙が漸次増大し、しかもこの間隙が増大する割合も外周側に向けて漸次大きくなるように形成して、軸線Ｏに直交する断面が上述のように「銀杏の葉」形をなすようにされているが、本発明は、例えば図６および図７に示すように特許文献１〜３に記載されたような軸線に直交する断面が円形をなすクーラント穴２０を有するクーラント穴付きドリルに適用することも可能である。なお、この図６および図７に示す変形例において、クーラント穴２０以外の上記実施形態と共通する部分には、同一の符号を配して説明を省略する。

１ ドリル本体
３ 切刃部
４ 切屑排出溝
５ 先端面
５Ａ、５Ｂ 第１、第２の逃げ面部
５Ｃ 第２のシンニング面
６ 切屑排出溝４の溝壁面
６Ａ 前溝壁面
６Ｂ 後溝壁面
６Ｄ 第１のシンニング面
７ ランド部
８ 外周壁面
８Ａ〜８Ｃ 第１〜第３のマージン部
８Ｄ、８Ｅ 第１、第２の二番取り面
９ 切刃
９Ａ シンニング刃
１０ クーラント穴
１０Ａ 前穴壁面
１０Ｂ 後穴壁面
１０Ｃ 外周穴壁面
Ｏ ドリル本体１の軸線
Ｔ ドリル回転方向
Ａ 前穴壁面１０Ａと前溝壁面６Ａとの間隔
Ｂ 後穴壁面１０Ｂと後溝壁面６Ｂとの間隔
Ｃ 外周穴壁面１０Ｃと外周壁面８（第１、第２の二番取り面８Ｄ、８Ｅ）との間隔
Ｄ 切刃９の外径
Ｅ 軸線Ｏとクーラント穴１０との間隔
Ｆ クーラント穴１０の軸線Ｏに対する径方向の幅
Ｇ クーラント穴１０の周方向の最大幅
Ｓ 軸線Ｏ方向先端側から見て該軸線Ｏを通りクーラント穴１０の開口部を周方向に挟み込むように該開口部に外接する２つの直線
Ｗ１〜Ｗ３ クーラント穴１０の前後穴壁面１０Ａ、１０Ｂの周方向の間隙
α 軸線Ｏに直交する断面において、前穴壁面１０Ａと後穴壁面１０Ｂとがなす挟角
β 軸線Ｏに直交する断面において、前溝壁面６Ａと外周壁面８との交点Ｐと軸線Ｏを結ぶ直線Ｍと、後溝壁面６Ｂと外周壁面８との交点Ｑと軸線Ｏを結ぶ直線Ｎとがなす挟角

Claims (5)

1. 軸線回りに回転させられるドリル本体の先端側の切刃部外周に複数条の切屑排出溝が形成されて、これらの切屑排出溝のドリル回転方向前方側を向く前溝壁面と上記切刃部の先端逃げ面との交差稜線部に、内周部にシンニングが施された切刃が形成されており、上記先端逃げ面のドリル回転方向後方側には、上記シンニングによるシンニング面が該先端逃げ面に対して上記ドリル本体の後端側に後退するように形成されていて、上記切刃部には上記先端逃げ面に開口するクーラント穴が穿設されるとともに、周方向において隣接する上記切屑排出溝同士の間のランド部の外周壁面には、上記切刃側の第１のマージン部と、この第１のマージン部のドリル回転方向後方側の第２のマージン部と、この第２のマージン部のさらにドリル回転方向後方のヒール側の第３のマージン部とが周方向に間隔をあけて形成されており、このうち上記第２のマージン部は、上記軸線方向先端側から見て該軸線を通り上記クーラント穴の開口部を周方向に挟み込むように該開口部に外接する２つの直線の間において上記先端逃げ面に交差させられるとともに、上記第３のマージン部は、その少なくともドリル回転方向側の部分が上記シンニング面よりもドリル回転方向側の上記先端逃げ面に交差させられていることを特徴とするクーラント穴付きドリル。
2. 上記第１〜第３のマージン部の周方向の幅は、上記第３のマージン部の幅が最も大きくされていることを特徴とする請求項１に記載のクーラント穴付きドリル。
3. 上記第１〜第３のマージン部の周方向の幅は、上記第２のマージン部の幅が最も小さくされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクーラント穴付きドリル。
4. 上記クーラント穴は、上記軸線に直交する断面において、ドリル回転方向前方側に位置する前穴壁面と、ドリル回転方向後方側に位置する後穴壁面と、上記ドリル本体の外周側に位置する外周穴壁面とを備えていて、このうち上記前穴壁面と後穴壁面とは、外周側に向かうに従い互いの周方向の間隙が漸次増大し、しかもこの間隙が増大する割合も外周側に向けて漸次大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のクーラント穴付きドリル。
5. 上記クーラント穴は、上記軸線に直交する断面において、ドリル回転方向前方側に位置して上記前溝壁面との間隔が一定とされた前穴壁面と、ドリル回転方向後方側に位置して上記切屑排出溝のドリル回転方向後方側を向く後溝壁面との間隔が一定とされた後穴壁面と、上記ドリル本体の外周側に位置して上記ランド部の外周壁面のうち上記第１〜第３のマージン部を除いた部分との間隔が一定とされた外周穴壁面とを備えていることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のクーラント穴付きドリル。

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