JP6652496B2 - ドリルおよびそれを用いた切削加工物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、切削加工に用いられるドリルおよび切削加工物の製造方法に関する。

従来、金属部材などの被削材の切削加工に用いられるドリルとして、特許文献１に記載のドリルが知られている。特許文献１に記載のドリルは、先端面に設けられた切刃と、切刃部分を被覆する硬質炭素皮膜またはダイヤモンド電着砥粒層とを備えている。

このように切刃部分を硬質炭素皮膜等の被覆層で被覆したドリルは、逃げ面を覆う被覆層が部分的に剥離する場合があった。

特開２００３−１１７７０８号公報

本発明の一態様に基づくドリルは、
回転軸の周りに回転される棒形状の本体部と、
該本体部の先端部に位置しており、先端視において前記本体部の外周から前記回転軸に向かって延びる切刃と、
前記先端部に位置するとともに前記切刃に沿って設けられた逃げ面と、
前記本体部の少なくとも先端部を覆う被覆層と、
前記逃げ面の前記被覆層において前記切刃に近接する位置に設けられる１つ以上の凹部と、を有しており、
前記凹部は、前記切刃から離れ、
前記凹部を横断して前記回転軸に平行な断面において、前記凹部は、前記本体部の中心側に位置する平坦な第１内側面と、前記本体部の外周側に位置する平坦な第２内側面とを有し、
前記凹部を横断して前記回転軸に平行な断面において、前記凹部は、前記第１内側面および前記第２内側面を接続する凹曲線形状の底面を有している。

また、本発明の他の態様に基づくドリルは、
回転軸の周りに回転される棒形状の本体部と、
該本体部の先端部に位置しており、先端視において前記本体部の外周から前記回転軸に向かって延びる切刃と、
前記先端部に位置するとともに前記切刃に沿って設けられた逃げ面と、
前記本体部の少なくとも先端部を覆う被覆層と、
を備え、
前記逃げ面の前記被覆層の表面部が、前記切刃に近接する位置に設けられる１つ以上の第１層と、該第１層以外の第２層とからなり、前記第１層の硬度が前記第２層の硬度よりも低い。

さらに、本発明の一態様に基づく切削加工物の製造方法は、
上記ドリルを前記回転軸の周りに回転させる工程と、
回転している前記ドリルの前記切刃を被削材に接触させる工程と、
前記ドリルを前記被削材から離す工程と
を備える。

本発明の第１の実施形態のドリルを示す斜視図である。 図１に示すドリルにおける先端部分を拡大した斜視図である。 図２に示すドリルを先端視した正面図である。 図３に示すドリルにおけるＡ１方向からの側面図である。 図３に示すドリルにおけるＡ２方向からの側面図である。 図５に示すドリルにおける領域Ｂ１を拡大した側面図である。 図６に示すドリルのＣ１断面における断面図である。 図７に示すドリルにおける領域Ｂ２を拡大した断面図である。 図８に示すドリルの第１の変形例を示す断面図である。 図８に示すドリルの第２の変形例を示す断面図である。 図３に示すドリルの第３の変形例を示す正面図である。 本発明の第２の実施形態のドリルの先端部分を拡大した斜視図である。 図１２に示すドリルを先端視した正面図である。 図１３に示すドリルにおけるＡ１方向からの側面図である。 図１３に示すドリルにおけるＡ２方向からの側面図である。 図１４に示すドリルにおける先端部分を拡大した側面図である。 図１６に示すドリルのＣ２断面における断面図である。 図１６に示すドリルのＣ３断面における断面図である。 図１６に示すドリルのＣ４断面における断面図である。 本発明の第３の実施形態のドリルを先端視した正面図である。 図２０に示すドリルにおける領域Ｂ３を拡大した正面図である。 本発明の第４の実施形態のドリルの先端部分を拡大した斜視図である。 図２２に示すドリルを先端視した正面図である。 図２３に示すドリルにおける領域Ｂ４を拡大した正面図である。 図２３に示すドリルにおけるＡ１方向からの側面図である。 図２３に示すドリルにおけるＡ２方向からの側面図である。 図２６に示すドリルのＣ５断面における断面図である。 図２７に示すドリルにおける領域Ｂ５を拡大した断面図である。 図２３に示すドリルの第１の変形例を示す正面図である。 図２３に示すドリルの第２の変形例を示す正面図である。 図２３に示すドリルの第３の変形例を示す正面図である。 図２３に示すドリルの第４の変形例を示す正面図である。 図２３に示すドリルの第５の変形例を示す正面図である。 本発明の第５の実施形態のドリルの要部を拡大した断面図である。 図３４に示すドリルの第１の変形例を示す断面図である。 本発明の一実施形態の切削加工物の製造方法の一工程を示す概略図である。 本発明の一実施形態の切削加工物の製造方法の一工程を示す概略図である。 本発明の一実施形態の切削加工物の製造方法の一工程を示す概略図である。

ドリル
以下、本発明の一実施形態のドリルについて、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明のドリルは、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

図１〜１１に示す第１の実施形態のドリル１は、本体部３と、切刃５と、逃げ面７と、切屑排出溝９（以下、単に排出溝９ともいう）と、被覆層１１と、凹部１３とを備えている。

本体部３は、回転軸Ｘを有しており、この回転軸Ｘに沿って延びた棒形状となっている。切削加工物を製造するための被削材の切削加工時において、本体部３は回転軸Ｘを中心に回転する。本実施形態における本体部３は、工作機械（不図示）の回転するスピンドル等で把持される把持部３ａと、この把持部３ａの先端側に位置する切削部３ｂとを備えている。把持部３ａは、工作機械におけるスピンドル等の形状に応じて設計される部位である。切削部３ｂは、被削材と接触する切刃５を有する部位である。本実施形態においては、被覆層１１は切削部３ｂに設けられ、把持部３ａには設けられていないため、把持部３ａでは基体１２が露出している。なお、矢印Ｙは、本体部３の回転方向を示している。

本実施形態における切削部３ｂの外径Ｄは、例えば０．０５ｍｍ〜４０ｍｍに設定される。また、切削部３ｂの回転軸Ｘの沿った方向の長さ（刃長）は、１．５Ｄ〜２５Ｄ程度に設定される。

基体１２の材質としては、ＷＣ（炭化タングステン）とＣｏ（コバルト）とを含有し、所望によりＴｉＣ（炭化チタン）またはＣｒ_３Ｃ_２（炭化クロム）のような添加物を含んだ超硬合金、ＴｉＣＮ（炭窒化チタン）とＣｏ（コバルト）とを含有するサーメット、高速度鋼、ステンレスおよびチタンのような金属などが挙げられる。

ドリル１は、本体部３の先端部に位置する切刃５を有している。切刃５は、被削材を切削するための部位である。本実施形態における切刃５は、一対の主切刃５ａおよび副切刃５ｂによって構成されている。主切刃５ａおよび副切刃５ｂは、切削部３ｂの先端部分に位置する。なお、主切刃５ａが１つのみであっても問題ないが、一対の主切刃５ａを有しているほうが、切削バランスを良好にすることができる。

本体部３の先端視において、副切刃５ｂは回転軸Ｘと交差している。本実施形態における副切刃５ｂは、いわゆるチゼルエッジ（chisel edge）として機能する。一対の主切刃５ａは副切刃５ｂの両端部にそれぞれ接続されており、先端視において、副切刃５ｂの両端から本体部３の外周に向かってそれぞれ延びている。副切刃５ｂであるチゼルエッジのチゼル角θ１は、例えば１３０〜１７０°に設定される。なお、先端視とは、図３に示すように、回転軸Ｘに沿って先端側からドリル１を正面視することを意味している。副切刃５ｂは省略することができ、切刃５が副切刃５ａのみによって構成されてもよい。

一対の主切刃５ａは、先端視で、本体部３の回転軸Ｘを中心にして１８０°の回転対称となっている。これによって、切削時に一対の主切刃５ａが被削材に対して食いつく際に、各主切刃５ａの間の衝撃の差によって生じるブレを抑制できる。そのため、安定した穴あけ加工を行うことが可能となる。なお、主切刃５ａは３つ以上であってもよい。

本実施形態における主切刃５ａは、図３に示すように、先端視で直線形状になっている。また、主切刃５ａは、回転軸Ｘに対して例えば傾斜角５０〜８５°で傾斜しており、一対の主切刃５ａの先端角θ２は、例えば１００〜１７０°に設定されている。

切削部３ｂの外周面における排出溝９を除く部分、すなわち、外周面における一対の排出溝９の間に位置する部分は、ランド面となっている。本実施形態におけるランド面は、排出溝９に対して回転軸Ｘの回転方向の後方において隣接するマージン（margin）と、このマージンに対して回転軸Ｘの回転方向の後方において隣接する二番取り面（body clearance）とを有している。マージンは、切削部３ｂの外周面となっている。

図５に示すドリル１において、一対の排出溝９のねじれ角（helix angle）θ３は、互いに同じになるように設計され、先端から後端にかけて一定となるように設計されている。ここで、本実施形態に限定されるものではなく、例えば、一対の排出溝９が異なるねじれ角を有してもよく、先端側と後端側でねじれ角が異なっていてもよい。なお、本実施形態におけるねじれ角θ３は、ドリル１の側面視において、排出溝９とマージンとで形成される交線１０であるリーディングエッジ（leading edge of land）における接線と、回転軸Ｘとがなす角を意味する。

排出溝９の深さｄ１は、切削部３ｂの外径に対して、例えば１０〜４０％に設定できる。排出溝９の深さｄ１は、回転軸Ｘに直交する断面における、排出溝９の底と回転軸Ｘとの距離を本体部３の半径から引いた値を意味している。つまり、切削部３ｂにおける回転軸Ｘに直交する断面での内接円の直径によって示される芯厚ｄ２は、切削部３ｂの外径に対して、例えば２０〜８０％に設定される。具体的には、例えば切削部３ｂの外径が１ｍｍである場合、排出溝９の深さｄ１は０．１〜０．４ｍｍ、芯厚ｄ２は０．２〜０．８ｍｍに設定できる。なお、排出溝９の深さｄ１および芯厚ｄ２は、回転軸Ｘに直交する断面にて示されるものであるが、図３の先端視図に、便宜上、ｄ１およびｄ２を点線で示している。

本体部３の先端部には、切刃５に隣接するとともに一対の主切刃５ａに沿ってそれぞれ逃げ面７が設けられている。一対の主切刃５ａは、逃げ面７と排出溝９とが交差する稜線に位置する。本実施形態においては、先端視において、逃げ面７が、主切刃５ａおよび副切刃５ｂに接する第１逃げ面７ａと、第１逃げ面７ａの逆回転方向側に位置する第２逃げ面７ｂと有する。

第１逃げ面７ａは、主切刃５ａの形状に対応した形状となっている。例えば、主切刃５ａが直線形状である場合には、主切刃５ａに沿って設けられる第１逃げ面７ａが平坦面形状になる。また、主切刃５ａが凹曲線形状である場合には、主切刃５ａに沿って設けられる第１逃げ面７ａが凹曲面形状になる。逃げ面７が被削材に干渉することを避けるため、逃げ面７は、主切刃５ａの回転軌跡よりも後端側に位置するように傾斜している。

逃げ面７を含む少なくとも本体部３の先端部は、被覆層１１によって覆われている。被覆層１１は硬度が高く、切削加工時に被削材に接触する際に、本体部３の摩耗の進行を抑制する。

被覆層１１の組成の第１の好適例としては、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）、窒化チタンアルミニウム（ＴｉＡｌＮ）またはアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）などが挙げられる。化学蒸着（ＣＶＤ）法または物理蒸着（ＰＶＤ）法を用いて、これらの材料で本体部３の先端部をコーティングすることによって被覆層１１が形成される。第１の好適例を用いた被覆層１１の膜厚は、例えば、０．５〜２０μｍに設定される。

被覆層１１の組成の第２の好適例としては、ダイヤモンドまたはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）が挙げられる。例えば、熱フィラメントＣＶＤ法を用いて、ダイヤモンドからなる被覆層１１を成膜することができ、例えば、ＰＶＤ法を用いて、ＤＬＣからなる被覆層１１を成膜することができる。ダイヤモンドからなる被覆層１１の膜厚は、例えば、５〜２５μｍに設定される。ＤＬＣを用いた被覆層１１の膜厚は、例えば、０．１〜１μｍに設定される。

ドリル１を繰り返し使用することによって、被覆層１１が摩耗する前に、被覆層１１が基体１２から剥離する場合がある。特に、被覆層１１がダイヤモンドまたはＤＬＣからなる場合には、被覆層１１が基体１２から剥離しやすい傾向にある。ドリル１において、被覆層１１が剥離して、露出した基体１２が被削材に接触した状態で切削すると、切刃５の摩耗が急激に進行する。

本願発明者が被覆層１１の剥離について詳細に調べたところ、以下のことが分かった。主切刃５ａの外周部付近で被覆層１１が剥離し始める。被覆層１１の剥離は、主切刃５ａの外周部付近から主切刃５ａおよび副切刃５ｂに沿って回転軸Ｘに向かって進行する。切刃５の回転軸Ｘの近くに到達すると、すくい面として機能する部分を覆う被覆層１１までが剥離してしまう。そして、すくい面を覆う被覆層１１が剥離すると、穴あけ加工時に工具の中心がずれ易くなってしまう。その結果、ドリル１が振動し易くなり、ドリル１にかかる負荷が大きくなって、折損を起こす可能性が高くなる場合がある。

そこで、本実施形態のドリル１においては、主切刃５ａに沿って設けられた逃げ面７に凹部１３が設けられている。詳細には、各主切刃５ａに続く各逃げ面７に、主切刃５ａに近接してそれぞれ１つの凹部１３が設けられている。ここで、凹部１３とは、被覆層１１の表面が、逃げ面７の仮想面に対して本体部３の後端側に後退して窪んだ形状を意味する。なお、主切刃５ａと凹部１３が近接するとは、主切刃５ａと凹部１３とが接するものも含む。本実施形態のドリル１においては、凹部１３の内表面も被覆層１１で被覆されているが、凹部１３の内表面には被覆層１１が存在せず、基体１２が露出したものであってもよい。

また、凹部１３においては、先端視における主切刃５ａに平行な幅Ｗが被覆層１１の膜厚よりも大きくなっている。例えば、切削部３ｂの外径Ｄが１ｍｍの場合、凹部１３の幅Ｗを５０μｍに、被覆層１１の膜厚を２０μｍに設定できる。なお、本明細書における凹部１３の幅Ｗとは、先端視にて逃げ面７における凹部１３の幅のうちの最大値を意味している。逃げ面７が２面以上存在するとともに、凹部１３が２面以上の逃げ面７にまたがる場合には、主切刃５ａに接する第１逃げ面７ａにおける凹部１３の幅のうちの最大値とする。ここで、主切刃５ａが凹曲線形状の場合、主切刃５ａに平行な幅Ｗは、主切刃５ａの外周端と内周端とを結ぶ直線に平行な幅とする。凹部１３の幅Ｗは、先端視だけでなく、主切刃５ａに平行な縦断面においても測定できる。

本実施形態における凹部１３は、図８に示すように、先端視した場合における幅Ｗが、開口部から底部までの深さｄ３よりも大きい。これによって、主切刃５ａの耐欠損性が低下することを抑制できる。

本実施形態のドリル１においては、凹部１３の底部や開口部において、被覆層１１が折れ曲がるか、または大きな曲率で湾曲した不連続な形状となっている。そのため、主切刃５ａの外周近傍で被覆層１１の剥離が発生し、回転軸Ｘに向かって被覆層１１の剥離が進行した場合であっても、凹部１３の底部や開口部の不連続な形状によって、被覆層１１の回転軸Ｘ方向への剥離が進行することを妨げる。すなわち、凹部１３においては、被覆層１１の強度が低いために、回転軸Ｘに向かって進行する被覆層１１の剥離を、被覆層１１の凹部１３に沿ったクラックに変えて、被覆層１１の回転軸Ｘ方向への剥離が進行することを妨げる。その結果、切刃５の回転軸Ｘに近い部分における被覆層１１の剥離が抑制され、ドリル１の寿命を向上させることができる。また、被覆層１１の剥離は突発的に発生するため、凹部１３において被覆層１１の剥離の進行を抑制できることによって、ドリル１の寿命のばらつきを抑制でき、適切なタイミングでドリル１を交換することも可能になる。

本実施形態における凹部１３は、凹部１３を横断して回転軸Ｘに平行な断面である図８において、第１内側面１５と、第２内側面１７と、底面１９とを有している。第１内側面１５は、本体部３の中心側に位置する内側面であり、第２内側面１７は、本体部３の外周側に位置する内側面である。底面１９は、第１内側面１５と第２内側面１７との間に位置して凹部１３の底部を構成する面である。

本実施形態において、第１内側面１５および第２内側面１７はそれぞれ平坦な面形状である。そして、凹部１３の開口部と逃げ面７との境界が折れ曲がり、この境界に不連続部が形成される。この不連続部によって、被覆層１１の回転軸Ｘ方向への剥離の進展が抑制され易くなる。そのため、回転軸Ｘ近傍における被覆層１１の剥離の進行を安定して止めることができる。なお、本実施形態における平坦な第１内側面１５および第２内側面１７とは、図８に示す凹部１３を横断して回転軸Ｘに平行な断面において、凹部１３の開口部と凹部１３の底面１９との間に存在する直線部を指す。本実施形態では、直線部が、幅Ｗに対して、０．２Ｗ以上の長さを有する場合に、平坦な第１内側面１５および第２内側面１７を有すると定義する。また、第１内側面１５および第２内側面１７よりも凹部１３の底に当たる内壁面を底面と定義する。

ここで、図８において、第１内側面１５と逃げ面７のなす角θ４が、第２内側面１７と逃げ面７のなす角θ５よりも大きい。すなわち、本体部３の中心側に位置する第１内側面１５と逃げ面７とのなす角θ４が相対的に大きく、第２内周面と逃げ面７とが交差する稜線が鋭く形成されている。被覆層１１の剥離の進行は、ドリル１の外周側から中心側に向かって進行するため、第２内周面１７と逃げ面７とが交差する稜線が相対的に鋭く形成されていることによって、凹部１３におけるドリル１の外周側において被覆層１１の剥離の進行を抑制し易くなる。したがって、凹部１３の内表面に被覆層１１が形成された状態を維持することができるので、ドリル１の寿命をさらに延ばすことができる。

また、図８においては、第１内側面１５と逃げ面７のなす角θ４、および第２内側面１７と逃げ面７のなす角θ５のいずれも鈍角である。これによって、逃げ面７の耐欠損性の低下を抑制できる。

図８における底面１９は凹曲線形状である。これによって、底面１９が平坦な面形状で、第１内側面１５および第２内側面１７との間に角部を有する形状である図９、または底面１９を有していない図１０に比べて、切削加工中に、本体部３からの欠損することを抑制できる。

凹部１３は、図１１に示すように先端視において主切刃５ａに接していてもよいが、図３における凹部１３は、先端視において主切刃５ａから離れている。これによって、被覆層１１の剥離の進行を抑えつつ、主切刃５ａの耐欠損性も高く維持することができる。主切刃５ａの耐欠損性を高く維持するため、先端視における凹部１３と主切刃５ａとの間隔は、被覆層１１の膜厚以上の幅であることが好ましい。

本実施形態における凹部１３は、先端視において主切刃５ａに対して平行でない交差する方向に延びている。これにより、凹部１３が小さい面積であっても、ドリル１の外周側から中心側に向かって進行する被覆層１１の剥離を広い範囲で安定して止めることができる。特に、回転軸Ｘ近傍のすくい面となる部位における被覆層１１の剥離を抑制することができる。なお、凹部１３の面積が増すと、逃げ面７における被覆層１１の耐摩耗性が低下する傾向にある。

凹部は、図１２〜１９に示す第２実施形態のドリル２１のように、溝２２であってもよい。図１２〜１４によれば、溝２２は、主切刃５ａから回転方向Ｙの後方に向かって帯状に延びている。また、溝２２は、先端視において、図１３に示すように、主切刃５ａに対して平行でない交差する方向に延びている。溝２２の断面形状は、図１８に示すように、第１の実施形態の凹部１３と類似した形状からなる。溝２２は、機械加工等によって容易に形成することができるとともに、特に回転軸Ｘ近傍のすくい面となる部位における被覆層１１の剥離を抑制することができる。なお、本実施形態における溝２２とは、ドリル２１を先端視した際に、凹部１３が外周端まで到達した状態を指す。

図２０〜２１に示す第３実施形態のドリル３１のように、凹部３２は、各逃げ面７のそれぞれに複数設けられていてもよい。図２０の先端視によれば、複数の凹部３２は、一列に並んで点線状に連なっている。また、点線状に連なった凹部３２は、主切刃５ａに対して外周側に傾斜する方向に並んでいる。これによって、点線状に連なった凹部３２に沿ってクラックが進展しやすくなり、被覆層１１の剥離の進行を安定して止めることができる。なお、図示しないが、点線状に連なった凹部３２以外に、他の凹部が存在していてもよい。

複数の凹部３２は、先端視においてそれぞれ円形状であってもよいが、本実施形態における複数の凹部３２は、図２１に示すように、楕円形状である。また、複数の凹部３２が並んでいる方向における各凹部３２の幅が、互いに隣り合う凹部３２の間隔よりも大きい場合には、より点線に沿ってクラックが進展することから、外周側から中心側に向かって進行する被覆層１１の剥離を複数の凹部３２においてより安定して止めることができる。

図２２〜３３に示す第４実施形態のドリル４１では、逃げ面７を覆う被覆層１１の厚みが、他の領域よりも薄い薄層領域４３を有している。なお、以下では、相対的に厚みの厚い他の領域を便宜的に定常領域４４とする。図２８において、薄層領域４３における被覆層１１の厚みをｔ１、定常領域４４における被覆層１１の厚みをｔ２としたとき、ｔ１＜ｔ２である。

そして、図２３の先端視において、薄層領域４３が主切刃５ａに対して傾斜する方向に延びており、一対の定常領域４４が薄層領域４３を間に挟んで位置している。具体的には、逃げ面７を被覆する被覆層１１の外周端から回転軸Ｘに近接する中央端までの間に薄層領域４３が存在している。これによって、主切刃５ａの外端付近で剥離が始まった場合であっても、薄層領域４３において被覆層１１の回転軸Ｘへの剥離の進展が抑制される。そのため、逃げ面７の回転軸Ｘ付近における被覆層１１の剥離を抑制できる結果、ドリル１の寿命を延ばすことができる。

なお、薄層領域４３と定常領域４４との間には段差が存在するものであるが、薄層領域４３および定常領域４４のそれぞれにおいて被覆層１１の厚みは必ずしも一定でなくてもよい。本実施形態においては、薄層領域４３における被覆層１１の厚みの最大値が定常領域４４における被覆層１１の厚みの最小値よりも小さい。

薄層領域４３を形成する具体的な方法の１つとしては、被覆層１１を成膜する際に、まず、本体部３の被覆層１１を形成する領域全体に被覆層１１の一部を成膜した後、薄層領域４３となる部分をマスキングしてから、薄層領域４３以外の定常領域４４のみに被覆層１１を追加で成膜する。これにより、マスキングされた領域が薄層領域４３となり、マスキングされなかった領域が定常領域４４となる。

それ以外にも、先に、薄層領域４３となる部分をマスキングして定常領域のみに被覆層１１の一部を成膜した後、マスキングを除去して、被覆層１１を形成する領域全体に追加で成膜してもよい。または、薄層領域４３にも定常領域４４と同じように被覆層１１を成膜した後、レーザ加工等によって、薄層領域４３の被覆層１１の少なくとも一部を除去する方法も適用可能である。

本実施形態においては、薄層領域４３は、先端視した場合において主切刃５ａに対して平行でない交差する方向に延びている。これにより、ドリル１の外周側から中心側に向かって進行する被覆層１１の剥離を広い範囲で安定して止めることができる。

例えば、切削部３ｂの外径Ｄが１ｍｍに設定された場合には、薄層領域４３の幅Ｗを０．０５ｍｍに、薄層領域４３における被覆層１１の厚みｔ１を０．０１ｍｍに設定できる。

なお、薄層領域４３の幅は、図２９に示すように、主切刃５ａから離れるにしたがって広くなっていてもよい。これによって、薄層領域４３において発生するクラックの方向がばらついた場合であっても、安定して薄層領域４３で被覆層１１の回転軸Ｘ方向への進展を抑制することができる。また、薄層領域４３は、図３０に示すように、内周側に湾曲していてもよい。これによって、回転軸Ｘの近傍にて被覆層１１が剥離することをより効果的に抑制できる。さらに、図３１に示すように、各逃げ面７のそれぞれに複数の薄層領域４３が形成されていてもよい。これによって、仮に薄層領域４３の一つで被覆層１１が分断されなかった場合であっても、薄層領域４３の他の一つで被覆層１１を分断することができる。そのため、安定して被覆層１１を分断させることができる。

さらに、図３２に示すように、薄層領域４３は先端視において主切刃５ａに接していてもよいが、図２３に示す薄層領域４３のように、先端視において主切刃５ａから離れているほうが、被覆層１１の剥離の進行を抑えつつ、主切刃５ａの耐欠損性も高く維持することができる。主切刃５ａの耐欠損性を高く維持するため、先端視における薄層領域４３と主切刃５ａとの間隔は、被覆層１１の膜厚以上の幅であることが好ましい。また、図３３に示すように、副切刃５ｂがない形態であってもよい。図２９〜３２の構成は、第４の実施形態以外の他の実施形態にも適用可能である。

また、上記した実施形態のドリルは、凹部を有する形態であったが、第５の実施形態として、例えば、図３４、３５に示すドリル５１のように、第１層５２と第２層５３との構成は、凹部に代えて、硬度の低い第１層５２を設ける形態であってもよい。なお、以下では、第１層５２以外の相対的に硬度が高い他の領域を便宜的に第２層５３とする。図３４に示すように、第１層５２と基体１２との間に第２層５３が介在する形態であってもよく、図３５に示すように、第１層５２が基体１２の表面に接する形態であってもよい。

第１層５２を形成する具体的な方法の１つとしては、第１層５２となる部分にも第２層５３を成膜した後、レーザ加工等によって、第２層５３を第１層５２に変質させる方法が適用可能である。その他にも、例えば、被覆層１１としてダイヤモンドを成膜する場合、成膜する前の基体１２の表面において、第１層５２を成膜する部位でのコバルト含有量を他の部位よりも多くしたり、マスキング等によって第１層５２を成膜する部位にエッチング処理をしなかったりして、ダイヤモンドの成長を阻害することにより、第１層５２におけるダイヤモンドの結晶化度を低くする方法も適用可能である。

第１層５２と第２層５３のその他の構成は、第４実施形態における薄層領域４３と定常領域４４の形態に準じた構成が好適に適用可能である。

切削加工物（machined product）の製造方法
次に、本発明の実施形態に係る切削加工物の製造方法について、上述の実施形態に係るドリル１を用いる場合を例に挙げて詳細に説明する。以下、図３６〜３８を参照しつつ説明する。本実施形態にかかる切削加工物の製造方法は、以下の（１）〜（４）の工程を備える。

（１）準備された被削材１０１に対して上方にドリル１を配置する工程（図３６参照）。 （２）ドリル１を、回転軸Ｘの周りに矢印Ｙの方向に回転させ、被削材１０１に向かってＺ１方向にドリル１を近づける工程（図３６、３７参照）。本工程は、例えば、被削材１０１を、ドリル１を取り付けた工作機械のテーブル上に固定し、ドリル１を回転した状態で近づけることにより行うことができる。なお、本工程では、被削材１０１とドリル１とは相対的に近づけばよく、被削材１０１をドリル１に近づけてもよい。

（３）ドリル１をさらに被削材１０１に近づけることによって、回転しているドリル１の切刃５を被削材１０１の表面の所望の位置に接触させて、被削材１０１に加工穴１０３（貫通孔）を形成する工程（図３７参照）。本工程においては、切刃５として、一対の主切刃および副切刃を被削材１０１の表面の所望の位置に接触させている。また、良好な仕上げ面を得る観点から、ドリル１の切削部のうち後端側の一部の領域が被削材１０１に進入しないように設定することが好ましい。すなわち、この一部の領域を切屑排出のための領域として機能させることで、当該領域を介して優れた切屑排出性を奏することが可能となる。

（４）ドリル１を被削材１０１からＺ２方向に離す工程（図３８参照）。本工程においても、上述の（２）の工程と同様に、被削材１０１とドリル１とは相対的に離隔すればよく、例えば被削材１０１をドリル１から離隔させてもよい。

以上のような工程を経ることによって、本実施形態の切削加工物を得ることができる。本実施形態のドリル１を用いることによって、優れた穴加工性を発揮することが可能となる。なお、以上に示したような被削材１０１の切削加工を複数回行う場合、例えば、１つの被削材１０１に対して複数の加工穴１０３を形成する場合には、ドリル１を回転させた状態を保持しつつ、被削材１０１の異なる箇所にドリル１の切刃を接触させる工程を繰り返せばよい。

１、２１、３１、４１、５１・・・ドリル
３・・・本体部
３ａ・・・把持部
３ｂ・・・切削部
５・・・切刃
５ａ・・・主切刃
５ｂ・・・副切刃（チゼルエッジ）
７・・・逃げ面
７ａ・・・第１逃げ面
７ｂ・・・第２逃げ面
９・・・切屑排出溝（排出溝）
１０・・・交線
１１・・・被覆層
１２・・・基体
１３・・・凹部
１５・・・第１内側面
１７・・・第２内側面
１９・・・底面
１０１・・・被削材
１０３・・・加工穴（貫通孔）

Claims (22)

1. 回転軸の周りに回転される棒形状の本体部と、
   該本体部の先端部に位置しており、先端視において前記本体部の外周から前記回転軸に向かって延びる切刃と、
   前記先端部に位置するとともに前記切刃に沿って設けられた逃げ面と、
   前記本体部の少なくとも先端部を覆う被覆層と、
   前記逃げ面において前記切刃に近接する位置に設けられる１つ以上の凹部と、を有しており、
   先端視において、前記切刃は、前記回転軸と交差する副切刃と、該副切刃よりも前記本体部の外周の側に位置している主切刃と、を有しており、
   前記凹部は、前記副切刃及び前記主切刃から離れ、
   前記凹部を横断して前記回転軸に平行な断面において、前記凹部は、前記本体部の中心側に位置する平坦な第１内側面と、前記本体部の外周側に位置する平坦な第２内側面とを有し、
   前記凹部を横断して前記回転軸に平行な断面において、前記凹部は、前記第１内側面および前記第２内側面を接続する凹曲線形状の底面を有している、ドリル。
2. 前記凹部を横断して前記回転軸に平行な断面において、前記第１内側面と前記逃げ面のなす角は、前記第２内側面と前記逃げ面のなす角よりも大きい請求項１に記載のドリル。
3. 前記凹部は、前記切刃に対して交差する方向に延びている請求項１または２に記載のドリル。
4. 前記凹部が溝である請求項１乃至３のいずれかに記載のドリル。
5. 前記凹部が複数個存在するとともに、該複数個の凹部の少なくとも一部は、一列に並んで点線状に連なっている請求項１乃至３のいずれかに記載のドリル。
6. 前記凹部が複数存在し、該複数の前記凹部の少なくとも一部は、前記切刃に傾斜する方向に延びているとともに、平行に並んでいる請求項１乃至５のいずれかに記載のドリル。
7. 前記凹部は、前記切刃から離れる位置における幅が広い請求項１乃至６のいずれかに記載のドリル。
8. 前記凹部は、前記被覆層の厚みが他の領域よりも薄い薄層領域である請求項１乃至７のいずれかに記載のドリル。
9. 前記薄層領域は、直線状に延びた帯形状である請求項８に記載のドリル。
10. 前記薄層領域は、前記切刃に対して直交する方向に延びている請求項８又は９に記載のドリル。
11. 回転軸の周りに回転される棒形状の本体部と、
    該本体部の先端部に位置しており、先端視において前記本体部の外周から前記回転軸に向かって延びる切刃と、
    前記先端部に位置するとともに前記切刃に沿って設けられた逃げ面と、
    前記本体部の少なくとも先端部を覆う被覆層と、
    前記逃げ面において前記切刃に近接する位置に設けられる１つ以上の凹部と、を有しており、
    先端視において、前記切刃は、前記回転軸と交差する副切刃と、該副切刃よりも前記本体部の外周の側に位置している主切刃と、を有しており、
    前記凹部は、前記副切刃及び前記主切刃から離れ、
    前記凹部は、前記切刃に対して交差する方向に延びている、ドリル。
12. 前記凹部を横断して前記回転軸に平行な断面において、前記凹部は、前記本体部の中心側に位置する平坦な第１内側面と、前記本体部の外周側に位置する平坦な第２内側面とを有している請求項１１に記載のドリル。
13. 前記凹部を横断して前記回転軸に平行な断面において、前記第１内側面と前記逃げ面のなす角は、前記第２内側面と前記逃げ面のなす角よりも大きい請求項１２に記載のドリル。
14. 前記凹部を横断して前記回転軸に平行な断面において、前記凹部は、前記第１内側面および前記第２内側面を接続する凹曲線形状の底面を有している請求項１２または１３に記載のドリル。
15. 前記凹部が溝である請求項１１乃至１４のいずれかに記載のドリル。
16. 前記凹部が複数個存在するとともに、該複数個の凹部の少なくとも一部は、一列に並んで点線状に連なっている請求項１１乃至１４のいずれかに記載のドリル。
17. 前記凹部が複数存在し、該複数の前記凹部の少なくとも一部は、前記切刃に傾斜する方向に延びているとともに、平行に並んでいる請求項１１乃至１６のいずれかに記載のドリル。
18. 前記凹部は、前記切刃から離れる位置における幅が広い請求項１１乃至１７のいずれかに記載のドリル。
19. 前記凹部は、前記被覆層の厚みが他の領域よりも薄い薄層領域である請求項１１乃至１８のいずれかに記載のドリル。
20. 前記薄層領域は、直線状に延びた帯形状である請求項１９に記載のドリル。
21. 前記薄層領域は、前記切刃に対して直交する方向に延びている請求項１９又は２０に記載のドリル。
22. 請求項１乃至２１のいずれかに記載のドリルを前記回転軸の周りに回転させる工程と、
    回転している前記ドリルの前記切刃を被削材に接触させる工程と、
    前記ドリルを前記被削材から離す工程とを備えた切削加工物の製造方法。
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

Images