JP6108264B2 - ２枚刃ダブルマージンドリル - Google Patents

Description

この発明は、２箇所のランド部に主マージンと副マージンをそれぞれ有する２枚刃ドリル、詳しくは、マージンによるガイド効果を最大限に引き出しながら主マージンから副マージンまでの軸方向距離を短縮した２枚刃ダブルマージンドリルに関する。

首記の２枚刃ダブルマージンドリルは、マージンによるガイド機能を最大限に発揮させるために、主マージンと副マージンが等間隔（９０°間隔）で配置され、なおかつ、主マージンから副マージンまでの軸方向距離（副マージンの主マージンからの後退量）が短いことが理想とされる。

ところが、ドリルは、スラスト力を低減するために先端にチゼルエッジの幅を縮めるシンニング処理を施すのが一般的であり、そのシンニング処理がＸシンニングと称されるものであると、副マージンを主マージンから９０°回転した位置に配置することが難しくなる。

Ｘシンニングを施すと副マージンの先端側が削り取られて主マージンから副マージンまでの軸方向距離が長くなる。そのようなドリルは、副マージンが加工穴に入り込む時期が遅れ、副マージンが加工穴に入り込むまでは主マージンによる２点支持でのガイドになるため、例えば、高送り加工に利用すると、穿孔の初期のガイドが不安定になって穴の加工精度を高め難い。

この問題に対応するために、下記特許文献１は、Ｘシンニングのシンニング面とドリルの先端逃げ面との交差稜線の最外端を副マージン（第２のマージン）よりもドリルの回転方向後方に配置することを提案している。

特開２０００−２６３３０７号公報

前記特許文献１のドリルは、同文献の図１に示されるように、シンニング面をランドの外周に到達しない特殊な形にしたものは、副マージンの先端位置を後退させずに主マージン（第１のマージン）と副マージン（第２のマージンン）をほぼ９０°離れた位置に配置できている。

しかしながら、副マージンの先端位置を後退させずにシンニング面をランドの外周に至らせたものは、同文献の図３に示されるように、主マージンと副マージン間の間隔を９０°近くまで広げることが実現されていない。

特許文献１が図１に示しているようなランド部の外周に至らない特殊な形状のシンニング部は、そのシンニング部によって作り出されるポケットが狭くなるため、回転中心部の切れ刃によって削られた切屑が詰まり易く、切屑をねじれ溝（フルート）に円滑に誘導する効果を期待しにくい。また、このようなシンニング部形状面での加工規制も受け易い。

さらに、同文献に示されたドリルは、逃げ面が円錐面であると推測され、主マージンから副マージンまでの軸方向距離の更なる短縮が考慮されていない。

この発明は、２枚刃ダブルマージンドリルについて、シンニング面をランド部の外周に至らせながら主マージンから副マージンまでの軸方向距離を可及的に短縮すること、及び、主マージンと副マージン間の間隔を理想的な範囲に収めることを両立できるようにすることを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、２箇所のランド部に、リーディングエッジに沿った主マージンとヒール近傍に配置される副マージンをそれぞれ有する２枚刃ダブルマージンドリルを以下の通りに構成した。

即ち、各ランド部の主マージンと副マージン間の間隔を８０°〜１００°に設定し、さらに、先端の逃げ面を共に平面の２番逃げ面と３番逃げ面とで構成し、なおかつ、先端中心部に、ドリル正面視においてドリルの回転方向に凸円弧のシンニング面を有するシンニング部（Ｒシンニング）を形成し、そのシンニング部の前記シンニング面の径方向外端を前記副マージンの先端よりもドリル回転方向後方に配置して前記ランド部の外周に至らせた。

このドリルは、ねじれ溝のねじれ角が一般的な範囲（２０°〜３０°程度）にあるものについては、回転中心からドリル径Ｄの１／４離れた位置における前記シンニング面のドリル正面視での幅を０．１０Ｄ〜０．２０Ｄ程度に設定すると好ましい。

また、前記２番逃げ面の逃げ角は５〜１２°程度、３番逃げ面の逃げ角は１５°〜２３°程度に設定すると好ましい。２番逃げ面の逃げ角を５°以上、３番逃げ面の逃げ角を１５°以上にすることで１回転当りの送り量が０．６ｍｍを超えるような高送り条件での加工でもそれらの逃げ面の被削材との干渉を回避することができる。また、２番逃げ面の逃げ角を１２°以下、３番逃げ面の逃げ角を２３°以下にすることで、主マージンから副マージンまでの軸方向距離をより一層短縮することができる。

なお、副マージンは、主マージンと同一幅でもよいし、主マージンよりも幅が広くてもよい。

この発明のドリルは、先端中心部に設けるシンニング部をＲシンニングにしてシンニング面が副マージンの先端にかかることを防止しており、これにより、副マージンがシンニング処理で削られて後退することがなくなり、副マージンを主マージンから８０°〜１００°離れた理想的な位置に配置することも可能になっている。

また、Ｒシンニングのシンニング面をランド部の外周に至らせているため、シンニング部によって作り出されるポケットが狭くならず、切屑詰まりが起こり難い。また、ランド部の外周に開放したシンニング部であるため、加工もし易い。

さらに、先端の逃げ面を共に平面の２番逃げ面と３番逃げ面とで構成したので、主マージンから副マージンまでの軸方向距離をより一層短縮することができ、逃げ面の加工も円錐の逃げ面に比べて容易になる。

この発明の２枚刃ダブルマージンドリルの一形態を示す側面図 図１のドリルの正面図 図２のIII−III線に沿った位置の拡大断面図 この発明の２枚刃ダブルマージンドリルの他の形態を示す側面図 図４のドリルの正面図 ２番逃げ面、３番逃げ面の逃げ角と、切れ刃の外端から副マージンまでの軸方向距離と副マージンが機能しない区間の説明図 前逃げ角の違いによる穴位置精度の比較試験結果を示す図

以下、添付図面の図１〜図７に基づいて、この発明の２枚刃ダブルマージンドリルの実施の形態を説明する。

図１及び図２に示した２枚刃ダブルマージンドリル１は、中心対称位置に配置される２枚の切れ刃２、２と、２条のねじれ溝３、３と、２箇所のシンニング部４、４と、各ランド部５、５の外周にそれぞれ設けられる主マージン６及び副マージン７と、２番逃げ面８ａと３番逃げ面８ｂを組み合わせた逃げ面８と、オイルホール９を備えてなる。

切れ刃２は、ねじれ溝３の溝面と２番逃げ面８ａとの間の稜線で構成されている。また、切れ刃のチゼルエッジを狭めるシンニング部４、４は、３番逃げ面８ｂと交わるシンニング面４ａが図２のドリル正面視においてドリルの回転方向に凸円弧をなすＲシンニングが施されている。例示のドリルは、ねじれ溝３のねじれ角β（図３参照）を３０°に設定したが、ねじれ角βは特に限定されない。

そのシンニング部４のシンニング面４ａは径方向外端がランド部５の外周に至っており、ランド部との交点は副マージン７の先端よりもドリル回転方向後方にある。また、例示のドリルにおいては、前記シンニング面４ａの回転中心Ｏからドリル径Ｄの１／４離れた位置におけるドリル正面視での幅Ｗが０．１８Ｄに設定されている。その幅Ｗは、下限を０．１０Ｄに抑えると、シンニング部４によって作り出されるポケットが狭くなり過ぎることが抑制されてポケットが狭すぎることによる切屑の流れを妨げる問題が起こり難い。

また、その幅Ｗは、上限を０．２０Ｄとすることで生成される切屑をスムーズにねじれ溝３に誘導することができる。

主マージン６はリーディングエッジ１０に沿ってランド部５の外周に設けられ、副マージン７は、ランド部５の外周のヒール１１近傍に設けられている。図示のドリルの場合、主マージン６と副マージン７間の周方向間隔θ（図２参照）はほぼ９０°であり、理想的な間隔でマージンが配置されている。主、副のマージン間の周方向間隔θは、最適値の９０°から上下に１０°程度振れても良好なガイド効果を期待できる。

逃げ面８は、２番逃げ面８ａと３番逃げ面８ｂからなる。２番逃げ面８ａと３番逃げ面８ｂは共に平面の面で形成されており、加工性に優れる。例示のドリルについては図３に示した２番逃げ面８ａの逃げ角α１を９°、３番逃げ面８ｂの逃げ角α２を１５°に設定した。この逃げ角は加工条件も考慮して設定するが、既に説明した理由から、２番逃げ面の逃げ角α１は、５°〜１２°、３番逃げ面の逃げ角α２は、１５°〜２３°の範囲にあるのがよい。

なお、切削部にクーラントを供給するオイルホール９は、高送り加工用のドリルでは好ましい要素であるが必須ではない。

この発明のドリルは、シンニング部４を副マージン７設置領域に掛からないＲシンニングにしたことによって、副マージンの先端が削られることを防止しながら主マージンと副マージン間の周方向間隔θを８０°〜１００°の範囲に設定することを可能にしている。

これにより、主マージンと副マージン間の周方向間隔θを理想的な範囲に収めること及びシンニング面をランド部の外周に至らせながら切れ刃の外端から副マージンまで（主マージンから副マージンまで）の軸方向距離Ｌａを可及的に短縮することの要求を共に満たすことが可能になっている。

また、逃げ面を共に平面の２番逃げ面と３番逃げ面で構成したことによって主マージンから副マージンまでの軸方向距離をより縮めることも可能になっている。

そのために、副マージンが加工穴に入り込む時期の遅れが防止され、早い時期から理想的箇所での４点支持によるガイドがなされるようになって穴の加工精度が向上する。

また、シンニング面をランド部の外周に至らせているため、シンニング部によって作り出される先端のポケットが狭くならず、切屑詰まりが起こり難い上に、シンニング部の加工もし易い。

なお、回転中心から１／４Ｄ離れた位置におけるシンニング面のドリル正面視での幅を０．１０Ｄ〜０．２０Ｄ程度に設定したものは、シンニング面によって切屑がスムーズにねじれ溝に誘導され、切屑の排出性に優れる。

−実施例１−
図４、図５に示した形状のドリルを試作した。そのドリルの諸元は、直径Ｄ＝１３ｍｍ、芯厚４．６ｍｍ、ねじれ溝のねじれ角β＝３０°、２番逃げ面の逃げ角α１＝９°、３番逃げ面の逃げ角α２＝１５°、回転中心から１／４Ｄの地点におけるシンニング面のドリル端面視での幅Ｗ＝２．３ｍｍである。

この試作ドリルは、図示のＲシンニングのシンニング部を設けたことによってシンニング加工で副マージンの先端が削られることが回避されており、切れ刃の外端から副マージンまでの軸方向距離Ｌａを０．４ｍｍに短縮することができた。また、主マージンと副マージン間の周方向間隔θを９０°に設定することができた。そのために、切削速度Ｖ＝１２０ｍ／ｍｉｎ、送りｆ＝０．６ｍｍ／ｒｅｖの高送り条件の加工（被削材：鋳鉄）においても穿孔初期の振れが小さく、加工穴の精度が向上した。

また、シンニング部によって先端に形成されるポケットの大きさが十分な上にシンニング面による切屑の誘導効果も良くて、切屑がスムーズにねじれ溝に流れて排出され、切屑詰まりによるトラブルが起こらなかった。

−実施例２−
図６に示した２番逃げ面の逃げ角α１と３番逃げ面の逃げ角α２、切れ刃の外端から副マージンまでの軸方向距離Ｌａ、及び、主マージンが機能し始めた位置から副マージンにかかるまでの距離（副マージンが機能しない区間）Ｌｂが表１の通りに設定されたドリルを使用して３番逃げ面の逃げ角の違いによる穴位置精度を調べた。

試験は、ドリル径：φ１３．０ｍｍのドリルで被削材：ＦＣ２５０に穴を加工する方法で行った。
切削条件は、切削速度Ｖｃ＝１２０ｍ／ｍｉｎ、送りｆ＝０．６ｍｍ／ｒｅｖ、加工穴深さＨ＝３８ｍｍである。

この試験の結果を図７に示す。図７の◇は、穴径の誤差の最大値を、□は平均値を、△は最小値をそれぞれ示している。

この試験結果からわかるように、３番逃げ面の逃げ角α２が１５°〜 ２３°の範囲にあれば、高能率加工においても３番逃げ面の被削材との干渉（接触）は起こらず、高精度の穴加工が可能である。

なお、直径が例えばφ４ｍｍ以下の小径ドリルでは前逃げ面の逃げ量の絶対値が小さくなるため、３番逃げ面の逃げ角α２は２３°程度必要であるが、直径が例えばφ２０ｍｍのようなドリルでは、３番逃げ面の逃げ角α２＝１５°の設計で、送り量＝〜１．０ｍｍ／ｒｅｖ程度までの加工に対応することが可能である。

１ ２枚刃ダブルマージンドリル
２ 切れ刃
３ ねじれ溝
４ シンニング部
４ａ シンニング面
５ ランド部
６ 主マージン
７ 副マージン
８ 逃げ面
８ａ ２番逃げ面
８ｂ ３番逃げ面
９ オイルホール
１０ リーディングエッジ
１１ ヒール
Ｄ ドリル径
Ｏ 回転中心
θ 主マージンと副マージン間の周方向間隔
Ｗ 回転中心から１／４Ｄ離れた位置におけるシンニング部のドリル正面視での幅
β ねじれ角
Ｌａ 切れ刃の外端から副マージンまでの軸方向距離

Claims (2)

1. ２箇所のランド部（５，５）に、リーディングエッジ（１０）に沿った主マージン（６）とヒール（１１）近傍に配置される副マージン（７）をそれぞれ有する２枚刃ダブルマージンドリルであって、各ランド部（５，５）の主マージン（６）と副マージン（７）間の間隔（θ）が８０°〜１００°に設定され、さらに、先端の逃げ面（８）は、逃げ角α１が５°〜１２°の平面の２番逃げ面（８ａ）と、逃げ角α２が１５°〜２３°の平面の３番逃げ面（８ｂ）とで構成され、なおかつ、先端中心部に、ドリル正面視においてドリルの回転方向前方に向かってその全面が凸の円弧面であるシンニング面（４ａ）を有するシンニング部（４）が形成され、前記シンニング面（４ａ）の径方向外端は前記副マージン（７）の先端よりもドリル回転方向後方に配置されて前記ランド部（５）の外周に至っており、さらに、前記副マージン（７）の幅が前記主マージン（６）の幅よりも広い２枚刃ダブルマージンドリル。
2. 前記シンニング面（４ａ）のドリルの回転中心からドリル径の１／４離れた位置におけるドリル正面視での幅（Ｗ）が、ドリル径Ｄの０．１０倍〜０．２０倍に設定された請求項１に記載の２枚刃ダブルマージンドリル。

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