JP6268716B2

JP6268716B2 - ドリル

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Publication number: JP6268716B2
Application number: JP2013038822A
Authority: JP
Inventors: 宗平高橋; 康一郎成毛
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2018-01-31
Anticipated expiration: 2033-02-28
Also published as: JP2014166660A

Description

本発明は、金属材料よりなる被削材に穴明け加工を施すのに用いられるドリルに関するものである。

このようなドリルとして、特許文献１には、ドリル本体の先端部に、軸線方向に捩れを伴って延在する切屑排出溝が配設されて、切屑排出溝の先端には主切刃が備わり、その軸心部にはＸ形のシンニングが付設されてシンニング刃が形成されたツイストドリルにおいて、切刃強度を保ちつつスラスト荷重の低減を図るために、上記シンニング刃は軸方向すくい角が正角にあってその大きさが＋５°〜＋１５°、具体的には＋１０°とされたドリルが提案されている。

また、特許文献２にも、同様に主切刃とシンニング刃を備えた切刃を有するドリルにおいて、工具寿命の向上を図りつつも切削抵抗の減少を図るため、シンニング刃は、そのシンニング刃とドリル本体の軸線とがなす角であるすくい角、すなわち軸方向すくい角が、ドリル本体内周の軸線側と外周の主切刃側とで変化するとともに、このシンニング刃の軸方向すくい角は、主切刃側のすくい角が軸線側のすくい角よりも大きい正の角度に設定されたものが提案されている。

特開２０００−２７１８１１号公報特開２００８−０９３８０５号公報

ところで、このようなドリルの切刃には一般的に外周側に向かうに従いドリル本体後端側に向かうように先端角が与えられている。このため、特許文献１、２に記載されたドリルのようにシンニング刃の軸方向すくい角が正角であっても、シンニング刃上の一点においてシンニング刃に直交する平面が上記一点を通り上記軸線を含む平面およびシンニング刃のすくい面と交わって得られるそれぞれの交線が挟む角度、すなわち真のすくい角（垂直すくい角）が正角になるとは限らない。

特に、特許文献２に記載されたドリルのように主切刃側のシンニング刃の軸方向すくい角が軸線側のシンニング刃の軸方向すくい角よりも大きい正の角度に設定されていると、主切刃側のシンニング刃上の一点においてシンニング刃に直交する平面は、相対的に軸方向すくい角が負角側に向けて大きくされた軸線側のシンニング刃のすくい面に向けて延びることになるため、この主切刃側のシンニング刃の真のすくい角は０°または負角となってしまうおそれがある。

ここで、図１２ないし図１４は、本発明の出願人が先に特願２００１−２０９５８５（特開２００３−０２５１２５、特許第４１２０１８５号）において出願した発明の製品ドリルを示すものである。この製品ドリルのドリル本体１は切刃２の直径が１３．０ｍｍのものであり、図１５に示すのは、図１３に示すようにこの切刃２上の一点Ｐにおいて切刃２に直交する平面Ｑが、図１４に示すように上記一点Ｐを通りドリル本体１の軸線Ｏを含む平面および切刃２のすくい面３と交わって得られるそれぞれの交線が挟む角度である真のすくい角θを、軸線Ｏから径方向外周側に向けて概ね直径φが１．０ｍｍごと（半径で０．５ｍｍごと）の切刃２上の各点Ｐについて測定したものである。

この図１５において符号Ａで示すのは切刃２のうちの主切刃２ａの領域、符号Ｂで示すのは切刃２のうちのシンニング刃２ｂの領域であるが、このドリルにおいても図１５に示すようにシンニング刃２ｂの領域Ｂでは切刃２の真のすくい角θが０°および負角となる部分が生じているのが分かる。このようなドリルでは、シンニング刃２ｂが被削材を押し潰すような加工となるため、切削抵抗が大きくなるとともに、押し潰されて圧縮されることにより硬化した被削材を切刃が切削することになるので、切刃に高い負荷が作用して切刃強度が不足していると欠損を招くおそれがあるが、例えばシンニング刃２ｂの領域Ｂにおいて真のすくい角θが０°の部分を正角となるように形成しても、主切刃２ａの領域Ａとの境界には真のすくい角θが負角となる部分が残されてしまう。

その一方で、上述のように先端角が与えられることにより、切刃２のうち主切刃２ａの領域Ａにおいて生成された切屑は、すくい面３を擦過しつつドリル本体１の外周側から内周側へと巻き込まれるように流れ出る。従って、上述のように主切刃２ａの領域Ａとシンニング刃２ｂの領域Ｂとの境界に真のすくい角θが負角となる部分が残されていると、切屑はこの部分に乗り上げるように流れることになり、当該部分は強い負荷を受けることになる。このため、そのようなドリルによっても、特に加工硬化を起こしやすい耐熱合金等よりなる被削材に穴明け加工を行った場合には、上記境界の部分に切屑が強く摩擦した擦過痕が形成されてしまい、このような穴明け加工を継続すると、高負荷を受けた部分が早期に摩耗もしくは欠損してドリル寿命が費えてしまうおそれがある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、たとえ耐熱合金のような高硬度で高靱性、さらに高耐熱性を有する被削材に対しても、切削抵抗の低減を図るとともに早期の摩耗や欠損を防ぐことが可能な長寿命の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、軸線回りに回転されるドリル本体の先端部外周に切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁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たドリルであって、上記切刃は、該切刃の外周端から内周側に延びる主切刃と、上記切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面の内周部を上記軸線側に切り欠くように形成されたシンニング部のドリル回転方向を向くシンニング面と上記先端逃げ面との交差稜線部に形成されて上記主切刃の内周に連なるシンニング刃とを備え、上記切刃上の一点において該切刃に直交する平面が上記一点を通り上記軸線を含む平面および該切刃のすくい面と交わって得られるそれぞれの交線が挟む角度である上記シンニング刃および主切刃がなす上記切刃の真のすくい角は、該切刃の全長に亙って正角であるとともに、上記ドリル本体の内周から外周側に向かうに従い正角側に漸次大きくなることを特徴とする。

このように構成されたドリルにおいては、シンニング刃および主切刃がなす切刃のすくい角が、この切刃の全長に亙って正角であって、上述のように真のすくい角が０°となったり負角となったりする部分がないので、切刃の切れ味も全長に亙って鋭くして切削抵抗の低減を図ることができる。しかも、この切刃の真のすくい角は、ドリル本体の内周から外周側に向かうに従い正角側に漸次大きくなるように連続的に変化させられていて、切刃に沿って部分的に真のすくい角が正角の範囲内でも負角側に向けて大きくなった後に再び正角側に大きくなるような部分が形成されることもないので、このような部分に負荷が集中して摩耗もしくは欠損が生じるのも防ぐことができる。

さらに、切刃のうちのシンニング刃においては、真のすくい角は正角とされているため切れ味の向上を図ることによりスラスト荷重を低減しつつ、ドリル本体の内周側に向かうに従い主切刃に対しては負角側に向けて大きな真のすくい角となるようにされるので、切刃強度を確保して摩耗や欠損を確実に防止することができる。従って、上記構成のドリルによれば、たとえ耐熱合金のような被削材に対しても加工硬化を抑制して早期にドリル本体に摩耗や欠損が生じるのを防ぐことができ、長期に亙って安定した穴明け加工を行うことが可能となる。

ここで、上記シンニング部のドリル回転方向を向くシンニング面と、このシンニング面に対向してシンニング部のドリル回転方向後方側を向くシンニング壁面とが交差するシンニング部の底面は、これらシンニング面とシンニング壁面とが断面Ｖ字をなして角度をもって交差するようにされていてもよいが、そのような場合にはシンニング刃によって生成されてシンニング面を流れた切屑がシンニング壁面にそのまま衝突して押し付けられ、さらにシンニング壁面に沿って強く擦過されつつ切屑排出溝へと排出されるため、シンニング壁面に溶着痕が形成されたり、クレータ状の摩耗が発生してドリル本体に欠損を引き起こすおそれがある。

従って、このようなシンニング壁面の損傷を緩和するには、シンニング面とシンニング壁面とが交差するシンニング部の底面を凹曲面状に形成し、切屑がシンニング壁面に衝突して押し付けられたり、強く擦過させられたりするのを避けるのが望ましいが、上記ドリル本体に一対の切刃が上記軸線に関して対称に形成されていて、これらの切刃に連なる先端逃げ面同士の交差稜線部にはチゼルが形成されたドリルの場合には、こうしてシンニング部の底面を凹曲面状とすると、この底面と先端逃げ面との交差稜線部は凹曲線となるため、上述のようにシンニング面とシンニング壁面とが角度をもって交差している場合と比べてチゼルが長くなってしまう。チゼルは先端逃げ面同士の交差稜線部であって被削材を切削せずに押し潰すだけとなるので、チゼルが長くなると被削材の加工硬化を生じる部分も大きくなるとともにスラスト荷重も増大し、切削抵抗の低減を損なう結果となる。

そこで、このような場合に、シンニング部の底面を凹曲面状としてシンニング壁面の損傷を緩和しつつもチゼルが長くなるのを避けるには、シンニング部の底面が先端逃げ面と交差して形成される凹曲線を、切刃とチゼルとの交点よりもシンニング部のドリル回転方向後方側を向く上記シンニング壁面側に位置させるのが望ましい。これにより、一対の切刃のシンニング部の底面と先端逃げ面とがなす凹曲線が、軸線方向先端視においてチゼルを挟んで互い違いの切刃側に入り込むように配設されるため、チゼルを短く抑えることができて確実に切削抵抗を低減することが可能となる。

ところで、このように凹曲面状とされたシンニング部の底面が先端逃げ面と交差して形成される凹曲線を、切刃とチゼルとの交点よりもシンニング壁面側に位置させた場合に、この切刃とチゼルとの交点よりシンニング壁面側においても、シンニング部のシンニング壁面や底面の真のすくい角ともいうべき角度が正角のままであると、特にドリル本体先端中心部において肉厚が最も薄くなる、上記軸線方向先端側から見て上記シンニング面または上記底面と上記先端逃げ面との交差稜線部に内接する上記軸線を中心とした円の接点を通り、かつ上記軸線を含む断面において、一対の切刃のシンニング部のシンニング面または底面がドリル本体後端側に向かうに従い互いに接近して断面クサビ状の部分が形成されてしまい、ドリル本体先端中心部の強度が低下してしまうおそれがある。

その一方で、シンニング刃の真のすくい角は、切刃の内周端となるチゼルとの交点に向けて正角でありながらも負角側に向けて漸次大きくなるので、このチゼルとの交点を越えてシンニング壁面側に向かう部分でも、シンニング面または底面の真のすくい角というべき角度を負角側に大きくして、上記軸線方向先端側から見て上記シンニング面または上記底面と上記先端逃げ面との交差稜線部に内接する上記軸線を中心とした円の接点を通り、かつ上記軸線を含む断面においては、このシンニング面または底面の上記接点における接線が、上記軸線に平行またはドリル本体後端側に向かうに従い上記軸線から離間するようにして、シンニング面または底面の真のすくい角というべき角度を０°または負角とすることにより、ドリル本体先端中心部の肉厚を確保して上述のような強度の低下を防止す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、切刃の全長に亙って真のすくい角が正角であるため、切れ味の向上を図って切削抵抗を低減することができ、被削材の加工硬化を抑制することができるとともに、部分的に負角側に大きくなった後に再び正角側に大きくなるような部分が形成されることもないので、このような部分への負荷の集中による摩耗や欠損を防止することができる。さらに、シンニング刃においては切れ味を維持しつつ、内周側に向けては真のすくい角が正角の範囲内で負角側に漸次大きくなって切刃強度が向上するので、耐熱合金のような被削材に対しても長期に亙って安定した穴明け加工を行うことが可能となる。

本発明の一実施形態を示すドリル本体先端部の切刃部の正面図である。図１に示す実施形態の切刃部先端部の側面図である。図１に示す実施形態のドリル本体先端中心部の拡大正面図である。図１に示す実施形態のドリル本体先端中心部の拡大側面図である。図３におけるＺＺ断面図である。図１に示す実施形態における切刃上の各点の真のすくい角を測定した結果を示す図である。図１に示す実施形態の第１の変形例を示すドリル本体先端中心部の拡大正面図である。図１に示す実施形態の第２の変形例を示すドリル本体先端中心部の拡大正面図である。図１に示す実施形態の第３の変形例を示すドリル本体先端中心部の拡大正面図である。図９に示す第３の変形例のドリル本体先端中心部の拡大側面図である。図９におけるＺＺ拡大断面図である。従来のドリルのドリル本体先端部の切刃部の正面図である。図１２に示すドリルの切刃部先端部の側面図である。図１３におけるＺＺ拡大断面図である。図１２に示すドリルにおける切刃上の各点の真のすくい角を測定した結果を示す図である。

図１ないし図５は、本発明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１１は、超硬合金等の硬質材料によって軸線Ｏを中心とした外形略円柱状に形成されて、図示されない後端部は円柱状のままのシャンク部とされるとともに、図１および図２に示す先端部は切刃部１２とされ、シャンク部が工作機械の主軸に把持されて軸線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ることにより、切刃部１２によって被削材に穴明け加工を行う。

切刃部１２の外周には、切刃部１２の先端面である先端逃げ面１３に開口して後端側に向かうに従い軸線Ｏ回りにドリル回転方向Ｔの後方側に捩れる切屑排出溝１４が形成されており、この切屑排出溝１４のドリル回転方向Ｔを向く壁面と先端逃げ面１３との交差稜線部に切刃１５が形成されている。ここで、本実施形態のドリルは、切刃部１２に各一対の先端逃げ面１３、切屑排出溝１４、および切刃１５が軸線Ｏに関して１８０°回転対称形状に形成された２枚刃のツイストドリルとされている。

先端逃げ面１３は、切刃１５からドリル回転方向Ｔの後方側に向かうに従いドリル本体１１の後端側に向かうように傾斜させられて、切刃１５に逃げ角が与えられるとともに、ドリル本体１１先端中心部から外周側に向けてもドリル本体１１の後端側に向かうように傾斜させられて、切刃１５に先端角が与えられるようにされている。ここで、本実施形態の先端逃げ面１３は、切刃１５に連なる逃げ角の小さな第１先端逃げ面１３ａと、この第１先端逃げ面１３ａのドリル回転方向Ｔ後方側に連なる逃げ角の大きな第２先端逃げ面１３ｂとから形成されている。本実施形態では、第１、第２先端逃げ面１３ａ、１３ｂの交差稜線は、軸線Ｏ方向先端視において該軸線Ｏを通るようにされている。

一方、切屑排出溝１４のドリル回転方向Ｔを向く壁面の先端内周部には、この内周部をさらにドリル本体１１内周の上記軸線Ｏ側に切り欠くようにしてシンニング部１６が形成されている。このシンニング部１６は、本実施形態では、切屑排出溝１４のドリル回転方向Ｔを向く上記壁面の内周側に連なって同様にドリル回転方向Ｔを向き、内周側に向かうに従い軸線Ｏ側に向かうシンニング面１６ａと、切屑排出溝１４のドリル回転方向Ｔ後方側を向く壁面の先端部に連なって同様にドリル回転方向Ｔ後方側を向くシンニング壁面１６ｂと、これらシンニング面１６ａとシンニング壁面１６ｂとが交差する部分に形成された底面１６ｃとを備えている。

さらに、切屑排出溝１４のドリル回転方向Ｔを向く上記壁面のうちシンニング部１６が形成された以外の外周側部分と先端逃げ面１３の第１先端逃げ面１３ａとの交差稜線部には、上記切刃１５のうち外周側の主切刃１５ａが形成されており、またシンニング部１６のシンニング面１６ａと先端逃げ面１３の第１先端逃げ面１３ａとの交差稜線部には、切刃１５のうち主切刃１５ａの内周側に連なり軸線Ｏ側に向かうシンニング刃１５ｂが形成されている。軸線Ｏ方向先端視において主切刃１５ａは直線状をなして内周側に延び、シンニング刃１５ｂはこの主切刃１５ａに接する凸曲線状をなして内周側に向かうに従い軸線Ｏ側に向かうように延びている。

また、一対の切刃１５に連なる先端逃げ面１３同士の交差稜線部には、チゼル１７が形成される。上述のように先端逃げ面１３の第１、第２先端逃げ面１３ａ、１３ｂの交差稜線が軸線Ｏ方向先端視において該軸線Ｏを通るようにされた本実施形態では、一対の先端逃げ面１３同士で互いに、一方の切刃１５に連なる先端逃げ面１３の第１先端逃げ面１３ａは、チゼル１７を介して他方の切刃１５に連なる先端逃げ面１３の第２先端逃げ面１３ｂに交差させられる。従って、切刃１５のチゼル１７との交点１５ｃは、該切刃１５の内周端すなわちシンニング刃１５ｂの内周端とされる。

ここで、シンニング部１６の上記底面１６ｃは、本実施形態では凹円筒面等の凹曲面状に形成されていて、上記シンニング面１６ａとシンニング壁面１６ｂとに滑らかに接するようにされている。さらに、この凹曲面状の底面１６ｃが先端逃げ面１３と交差して形成される凹曲線は、図３に示すように切刃１５の内周端である切刃１５とチゼル１７との交点１５ｃよりも上記シンニング壁面１６ｂ側に位置するようにされている。

また、軸線Ｏ方向先端視において上述のように凸曲線状をなすシンニング刃１５ｂは、上記交点１５ｃにおいて底面１６ｃと先端逃げ面１３とが交差した凹曲線に直接、あるいは短い接線を介して接するようにされている。一方、シンニング壁面１６ｂとそのドリル回転方向Ｔ側に隣接する先端逃げ面１３の第２先端逃げ面１３ｂとの交差稜線は、底面１６ｃと先端逃げ面１３との凹曲線に接して直線状に外周側に延び、ドリル本体１１先端の外周面に達するようにされている。すなわち、シンニング部１６は、シンニング壁面１６ｂが切刃部１２のヒールの先端までを切り欠くように形成されている。

そして、上記切刃１５がなす真のすくい角は、主切刃１５ａはもとより、シンニング刃１５ｂにかけての切刃１５の全長に亙って正角とされるとともに、切刃１５の内周端である上記交点１５ｃからシンニング刃１５ｂを経て外周側の主切刃１５ａに向かうに従い、正角側に漸次大きくなるようにされている。すなわち、切刃１５上の一点において切刃１５に直交する平面が上記一点を通りドリル本体１１の軸線Ｏを含む平面および切刃１５のすくい面（主切刃１５ａにおいては切屑排出溝１４のドリル回転方向Ｔを向く壁面。シンニング刃１５ｂにおいてはシンニング面１６ａ）と交わって得られるそれぞれの交線が挟む角度である真のすくい角が、切刃１５の全長に亙って正角であるとともに、ドリル本体１１の内周から外周側に向かうに従い正角側に漸次大きくなるようにされている。

ここで、図６に示すのは、図１２ないし図１４に示した従来のドリルと同じく切刃１５の直径が１３．０ｍｍの本実施形態のドリルにおいて、図１５に示したのと同様に、切刃１５の真のすくい角を、軸線Ｏから径方向外周側に向けて直径φで概ね１．０ｍｍごと（半径で０．５ｍｍごと）の切刃１５上の各点Ｐについて測定したものである。また、この図６において符号Ａで示すのは切刃１５のうちの主切刃１５ａの領域、符号Ｂで示すのは切刃１５のうちのシンニング刃１５ｂの領域であり、軸線Ｏから直径φ１．０ｍｍの位置は切刃１５の内周端であるチゼル１７との交点１５ｃの位置と略一致している。

この図６に示されるように、本実施形態では切刃１５の真のすくい角は、切刃１５の内周端であるチゼル１７との交点１５ｃの位置において＋５°以上の正角とされて、シンニング刃１５ｂの領域Ｂでは比較的小さな増加率で外周側に向かうに従い正角側に大きくなって、主切刃１５ａの領域Ａとの境界付近において＋１０°程度とされている。さらに、主切刃１５ａの領域Ａでは、切刃１５の真のすくい角はシンニング刃１５ｂの領域Ｂよりも概ね大きな増加率で外周側に向かうに従い正角側に大きくなって切刃１５の外周端に達し、この外周端では＋２０°〜＋２５°の間程度の大きさとされている。

一方、切刃１５の真のすくい角は、逆にドリル本体１１の内周側に向かうに従っては、正角の範囲内で負角側に向けて漸次大きくなるようにされることになり、この傾向は、本実施形態では切刃１５の内周端であるチゼル１７との交点１５ｃを越えて内周側に向けてもそのままとされている。すなわち、交点１５ｃよりも内周側におけるシンニング面１６ａまたは底面１６ｃと先端逃げ面１３との交差稜線部上の一点において該交差稜線部に直交する平面が上記一点を通りドリル本体１１の軸線Ｏを含む平面およびシンニング面１６ａまたは底面１６ｃと交わって得られるそれぞれの交線が挟む角度、いわば交点１５ｃより内周側におけるシンニング面１６ａまたは底面１６ｃと先端逃げ面１３との交差稜線部の真のすくい角というべき角度は、交点１５ｃから内周側に向かうに従っても負角側に向けて漸次大きくなっている。

そして、この角度は、上記一点が交点１５ｃから内周側に向けて、図３に示すように軸線Ｏ方向先端側から見て上記シンニング面１６ａまたは底面１６ｃと先端逃げ面１３との交差稜線部に内接する軸線Ｏを中心とした円Ｃの接点Ｓに達するまでの間で０°となるようにされている。従って、本実施形態では、一対の切刃１５のシンニング部１６における上記円Ｃの各接点Ｓを通り、かつ軸線Ｏを含む断面においては、図５に示すようにシンニング面１６ａまたは底面１６ｃの上記接点Ｓにおける接線Ｌが、軸線Ｏに平行、またはドリル本体１１後端側に向かうに従い軸線Ｏから離間するように延びることになる。なお、本実施形態では接点Ｓは、シンニング部１６のうち凹曲面状の底面１６ｃと先端逃げ面１３とがなす凹曲線と円Ｃとの接点とされている。

このように構成されたドリルにおいては、主切刃１５ａおよびシンニング刃１５ｂよりなる切刃１５の真のすくい角、すなわち切刃１５上の一点において切刃１５に直交する平面が上記一点を通りドリル本体１１の軸線Ｏを含む平面および切刃１５のすくい面となる切屑排出溝１４のドリル回転方向Ｔを向く壁面およびシンニング面１６ａ交わって得られるそれぞれの交線が挟む角度が、切刃１５の全長に亙って正角とされていて、真のすくい角が０°や負角となることがない。このため、切刃１５の切れ味も、主切刃１５ａからシンニング刃１５ｂの切刃１５の全長に亙って鋭くすることができ、切削抵抗の低減を図るとともに被削材の加工硬化を抑制することができる。

さらに、特にこの切刃１５の真のすくい角は、該切刃１５の内周端となるチゼル１７との交点１５ｃからドリル本体１１内周側のシンニング刃１５ｂを経て外周側の主切刃１５ａに向かうに従い正角側に漸次大きくなるようにされて連続的に増加しており、真のすくい角が正角であっても部分的に切刃１５に沿って一旦負角側に大きくなった後に再び正角側に大きくなるような部分が生じることがない。このため、そのような部分に穴明け加工時の切削負荷が集中して切刃１５に摩耗や欠損が生じることも防ぐことができる。

また、切刃１５のうち主切刃１５ａの内周側に連なるシンニング刃１５ｂにおいては、真のすくい角は正角でありながらも内周側に向けては負角側に向けて大きくなるので、切れ味を鋭くしてスラスト加重の低減を図りつつ、切刃強度を確保して摩耗や欠損を確実に防止することができる。このため、上記構成のドリルによれば、耐熱合金のような高硬度で高靱性かつ高耐熱性を有する加工硬化を生じ易い被削材に対しても、摩耗や欠損によって早期にドリル寿命が費えてしまうのを防いで、長期的に安定した穴明け加工を行うことが可能となる。

ところで、上記実施形態では、シンニング部１６のシンニング面１６ａとシンニング壁面１６ｂとが交差する底面１６ｃが凹曲面状に形成されているが、切刃１５の真のすくい角が正角であってドリル本体１１の外周側に向かうに従い漸次大きくなるようにされていれば、例えば図７に示すこの実施形態の第１の変形例のように、シンニング部１６の底面は、シンニング面１６ａとシンニング壁面１６ｂとが角度をもって交差するように形成された断面Ｖ字状とされていてもよい。なお、この第１の変形例を初め、後述する第２および第３の変形例においても、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。

しかるに、このような第１の変形例においても、切刃１５の真のすくい角が正角で外周側に向かうに従い漸増することにより、切刃１５の切れ味を鋭利にするとともに切刃１５自体の摩耗や欠損を防止することはできるが、その一方で、シンニング刃１５ｂによって生成された切屑はシンニング面１６ａ上を流れ出てそのままシンニング壁面１６ｂに衝突し、さらにシンニング壁面１６ｂに強く押し付けられて擦過しつつ切屑排出溝１４に排出されることになる。このため、シンニング壁面１６ｂに溶着やクレータ摩耗が生じてドリル本体１１先端部が損傷するおそれがある。

これに対して、上記実施形態では、上述のようにシンニング部１６の底面１６ｃがシンニング面１６ａとシンニング壁面１６ｂとに接する凹曲面状に形成されているので、シンニング面１６ａ上を流れ出た切屑は、この底面１６ｃがなす凹曲面に沿って滑らかにカールされつつ切屑排出溝１４に排出され、シンニング壁面１６ｂに衝突して強く押し付けられることがない。従って、このシンニング壁面１６ｂの溶着やクレータ摩耗によってドリル本体１１先端部に損傷が生じるのを防ぐことができ、ドリル寿命の一層の延長を図ることが可能となる。

ただし、こうしてシンニング部１６の底面１６ｃを凹曲面状に形成した場合でも、例えば図８に示す第２の変形例のように、第１の変形例の断面Ｖ字状に交差したシンニング面１６ａとシンニング壁面１６ｂとを単に凹曲面状の底面１６ｃによって連続させただけであると、底面１６ｃと先端逃げ面１３とが交差してなす凹曲線は軸線Ｏから離れて形成されることになって、一対の切刃１５に連なる先端逃げ面１３同士の交差稜線部に形成されるチゼル１７は、この凹曲線上で切刃１５と交点１５ｃにおいて交差することになる。従って、そのような第２の変形例では、被削材を押し潰すように加工するチゼル１７が長くなってスラスト荷重が増大してしまい、真のすくい角を正角としたことによる効果が相殺されてしまうおそれがある。

これに対しても、上記実施形態では、シンニング部１６の底面１６ｃが先端逃げ面１３と交差して形成される凹曲線が、切刃１５とチゼル１７との交点１５ｃよりもシンニング部１６のドリル回転方向Ｔ後方側を向くシンニング壁面１６ｂ側に位置させられており、これにより、一対の切刃１５のシンニング部１６の底面１６ｃと先端逃げ面１３とがなす上記凹曲線は、軸線方向Ｏ先端視においてチゼル１７を挟んで互い違いの切刃１５側に入り込むように配設されることになるため、チゼル１７が徒に長くなるのを避けることができる。

すなわち、上記実施形態においては、図７および図８に示した第１、第２の変形例に対して、図３に示したように軸線Ｏ方向先端視において一対のシンニング部１６のシンニング壁面１６ｂ同士が軸線Ｏおよびチゼル１７を間にして互いに大きな間隔をあけるように配置されており、従って一対の切刃１５（シンニング刃１５ｂ）の内周端となるチゼル１７との交点１５ｃをより軸線Ｏに近接させても、この交点１５ｃから、シンニング部１６の底面１６ｃと先端逃げ面１３とがなす凹曲線を、一旦軸線Ｏ側に近づいた後に外周側に切り上がってシンニング壁面１６ｂと先端逃げ面１３との交差稜線部に接するように形成することができる。このため、第２の変形例のように底面１６ｃと先端逃げ面１３とがなす凹曲線からチゼル１７が延びている場合に比べ、チゼル１７を短く抑えることができ、スラスト荷重を抑制して確実に切削抵抗を低減することが可能となる。

ところで、上記構成のドリルでは、上述のようにシンニング刃１５ｂも含め、切刃１５の全長に亙って真のすくい角が正角とされており、従って切刃１５の内周端となるチゼル１７との交点１５ｃにおいても真のすくい角は正角である。ただし、切刃１５の真のすくい角は、ドリル本体１１の外周側に向けて正角側に漸次大きくされており、逆に内周側に向けては正角の範囲で負角側に向けて漸次大きくされて、これはチゼル１７との交点１５ｃを越えて内周側に向けて延びる部分でも同様であるが、交点１５ｃを越えた直ぐ内周側の部分では、シンニング部１６のシンニング面１６ａまたは底面１６ｃと先端逃げ面１３との交差稜線部上の一点において該交差稜線部に直交する平面が上記一点を通り軸線Ｏを含む平面およびシンニング面１６ａまたは底面１６ｃと交わって得られるそれぞれの交線が挟む角度、すなわちこれらシンニング面１６ａまたは底面１６ｃと先端逃げ面１３との交差稜線部における真のすくい角というべき角度は、正角のままである。

しかしながら、ドリル本体１１の先端部において、切屑排出溝１４のドリル回転方向Ｔを向く壁面の内周部を切り欠くように形成された一対のシンニング部１６間の肉厚が最も薄くなる、軸線Ｏ方向先端視においてシンニング面１６ａまたは底面１６ｃと先端逃げ面１３との交差稜線部に内接する軸線Ｏを中心とした円Ｃの接点Ｓを通り、かつ軸線Ｏを含む断面においても、これらシンニング面１６ａまたは底面１６ｃと先端逃げ面１３との交差稜線部における真のすくい角というべき角度が正角のままであると、図９ないし図１１に示す第３の変形例のように、特に図１１に示す通り上記断面において一対のシンニング部１６のシンニング面１６ａ（または底面１６ｃ）同士が軸線Ｏ方向後端側に向かうに従い接近することとなって、断面が後端側に先細りとなるクサビ状となってしまい、ドリル本体１１先端中心部における強度が低下して損傷を生じ易くなってしまう。

これに対しても、上記実施形態においては、上述のようにシンニング面１６ａまたは底面１６ｃと先端逃げ面１３との交差稜線部における真のすくい角というべき角度も内周側に向かうに従い負角側に向けて大きくなるのに鑑みて、上記断面においては、この真のすくい角とも行くべき角度が０°または負角となるように、同断面におけるシンニング面１６ａまたは底面１６ｃの上記接点Ｓにおける接線Ｌが軸線Ｏに平行またはドリル本体１１後端側に向かうに従い軸線Ｏから離間するように形成されている。このため、ドリル本体１１先端中心部の肉厚が最薄となる部分の強度を確保して、スラスト荷重によっても欠損等を生じることのないドリルを提供することが可能となる。

１１ドリル本体
１２切刃部
１３先端逃げ面
１４切屑排出溝
１５切刃
１５ａ主切刃
１５ｂシンニング刃
１５ｃ切刃１５とチゼル１７との交点
１６シンニング部
１６ａシンニング面
１６ｂシンニング壁面
１６ｃ底面
１７チゼル
Ｏドリル本体１１の軸線
Ｔドリル回転方向
Ｃ軸線Ｏ方向先端視において軸線Ｏを中心としてシンニング面１６ａまたは底面１６ｃに内接する円
Ｓ円Ｃとシンニング面１６ａまたは底面１６ｃとの接点

Claims

軸線回りに回転されるドリル本体の先端部外周に切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁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たドリルであって、上記切刃は、該切刃の外周端から内周側に延びる主切刃と、上記切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面の内周部を上記軸線側に切り欠くように形成されたシンニング部のドリル回転方向を向くシンニング面と上記先端逃げ面との交差稜線部に形成されて上記主切刃の内周に連なるシンニング刃とを備え、上記切刃上の一点において該切刃に直交する平面が上記一点を通り上記軸線を含む平面および該切刃のすくい面と交わって得られるそれぞれの交線が挟む角度である上記シンニング刃および主切刃がなす上記切刃の真のすくい角は、該切刃の全長に亙って正角であるとともに、上記ドリル本体の内周から外周側に向かうに従い正角側に漸次大きくなることを特徴とするドリル。
上記ドリル本体には一対の上記切刃が上記軸線に関して対称に形成されていて、これらの切刃に連なる上記先端逃げ面同士の交差稜線部にはチゼルが形成されており、上記シンニング面と上記シンニング部のドリル回転方向後方側を向くシンニング壁面とが交差する該シンニング部の底面は凹曲面状に形成されるとともに、このシンニング部の底面が上記先端逃げ面と交差して形成される凹曲線は、上記切刃と上記チゼルとの交点よりも上記シンニング壁面側に位置していることを特徴とする請求項１に記載のドリル。
上記軸線方向先端側から見て上記シンニング面または上記底面と上記先端逃げ面との交差稜線部に内接する上記軸線を中心とした円の接点を通り、かつ上記軸線を含む断面において、上記シンニング面または上記底面の上記接点における接線が、上記軸線に平行または上記ドリル本体後端側に向かうに従い上記軸線から離間するようにされていることを特徴とする請求項２に記載のドリル。