JP7314419B2

JP7314419B2 - ドリル

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Description

本発明は、ドリルに関する。

ドリルに採用される油穴の形状には、丸穴と非円穴がある。丸穴は切削油の吐出量を稼げない加工環境や、より高能率な加工環境においては工具性能を十分に発揮できないことが多い。非円穴は、丸穴よりも流量と吐出量を向上することで、潤滑性と冷却性の向上を図る。

特許文献１が開示するドリルの切削油供給穴は、扇状断面を有する。扇状断面は、前方側内壁面、後方側内壁面、外周側内壁面、内周側内壁面に囲まれて形成される。前方側内壁面は、ドリルの回転方向前方側に径方向に沿って位置する。前方側内壁面は、ドリルの回転方向後方側に径方向に沿って位置して前方側内壁面と周方向に対向する。前方側内壁面は、ドリルの中心線を中心とする部分円筒面から成る。内周側内壁面は、ドリルの中心線を中心とし且つ外周側内壁面よりも小さい曲率半径の部分円筒面から成り、外周側内壁面と径方向に対向する。上記ドリルは、ＳＵＳやＴｉ合金等の粘い被削材や熱伝導率の低い被削材に対して大幅な性能向上が得られる。

特許文献２が開示するドリルは、円弧状に湾曲するＲ部を有するギャッシュ部を備え、比較的硬い被削材も切削可能である。Ｒ部の逃げ面との第一稜線は、シンニング刃の径方向内側の端から径方向外側に向かって、回転方向に向けて湾曲して延びる。

特許第５９２６８７７号公報

特許文献２に記載のドリルに、特許文献１に記載の切削油供給穴を適用した場合、Ｒ部に切削油供給穴が近接することにより、Ｒ部と切削油供給穴との間の距離が短い部分に応力集中が生じる可能性があった。故に切削抵抗が大きくなる比較的太いサイズのドリルや高送り加工においては、工具剛性が不足して工具性能が不安定となる可能性があった。

本発明の目的は、切削油の吐出量を増大し、且つ工具剛性を確保できるドリルを提供することである。

本発明の一態様のドリルは、軸心を中心に回転される棒状の工具本体と、前記工具本体の先端部から基端部へ向けて外周面に螺旋状に設けられる排出溝と、前記工具本体の回転方向前方を向く前記排出溝の内面と、前記先端部における逃げ面との稜線部分に形成される切れ刃と、前記逃げ面に設けられ、前記切れ刃側へ切削油を供給する油穴とを備え、前記油穴は、前記工具本体の前記回転方向前方側に前記径方向に沿って位置する前方側内壁面と、前記工具本体の前記回転方向後方側に前記径方向に沿って位置して前記前方側内壁面と周方向に対向する後方側内壁面と、前記工具本体の中心線を中心とする部分円筒面から成る外周側内壁面と、前記工具本体の前記中心線を中心とし且つ前記外周側内壁面よりも小さい曲率半径の部分円筒面から成り、前記外周側内壁面と前記径方向に対向する内周側内壁面とにより囲まれた扇状断面を備え、前記後方側内壁面は、前記回転方向前方に向かって円弧状に湾曲することを特徴とする。

本態様は扇状断面の油穴を備えるので、丸穴に比べて切削油の吐出量を増大できる。本態様は更に、油穴の後方側内壁面が回転方向前方に向かって円弧状に湾曲するので、逃げ面の稜線部分と後方側内壁面との間の距離を広く確保できる。なお、逃げ面の稜線部分とは、工具本体の回転方向後方を向く排出溝の内面と逃げ面との稜線部分である。これにより、本態様は稜線部分と油穴の間の部分にかかる応力を抑制できるので、工具剛性を確保できる。一般的に油穴の断面積を広げると工具剛性は低下するが、本態様のドリルは工具剛性を確保できるので、本態様は高送り加工にも利用可能である。高送り加工とは、工具を高速で移動する加工である。本態様は切削抵抗が大きくなる比較的太いサイズにも有効である。

本態様のドリルは、前記逃げ面との稜線が前記切れ刃の内端から前記径方向外側に向かって円弧状に延び、前記排出溝と接続するギャッシュ部を備え、前記後方側内壁面は、前記ギャッシュ部から離れた位置で、前記ギャッシュ部と同一方向側に円弧状に湾曲してもよい。本態様は円弧状のギャッシュ部を備えるが、油穴の後方側内壁面をギャッシュ部と同一側に円弧状に湾曲させることで、逃げ面の稜線部分との間の距離を均等に広く確保できる。

本態様のドリルの前記後方側内壁面の前記断面における曲率半径は、０．３５Ｄ以上０．４５Ｄ以下であってもよい。これにより、ドリルは、切削油の吐出量を増大でき且つ切削性能を安定化できる。

ドリル１の側面図である。ドリル１の先端部の斜視図である。ドリル１の正面図である。図１に示すＩ－Ｉ線矢視方向断面図である。従来品Ａ、従来品Ｂ、本発明品の夫々の断面積を比較した表である。従来品Ａ、従来品Ｂ、本発明品のドリル径を変えた場合の夫々の断面積を比較した表である。評価試験の結果を示す表である。耐久試験１の結果を示すグラフである。耐久試験２の結果を示すグラフである。耐久試験３の結果を示すグラフである。耐久試験４の結果を示すグラフである。耐久試験５の結果を示すグラフである。吐出量試験１の結果を示すグラフである。吐出量試験２の結果を示すグラフである。吐出量試験３の結果を示すグラフである。３枚刃のドリル１００（変形例）の正面図である。

本発明の実施形態を説明する。本発明は下記の実施形態に限定されず、適宜設計変更が可能である。説明を明瞭とする為、適宜図面において実際の寸法比率とは異なる寸法比率で示す箇所がある。本発明は下記の実施形態の形状に限定して解釈されない。

図１～図３を参照し、ドリル１の構成を説明する。ドリル１は２枚刃のロングドリルである。ドリル１は、超硬合金、高速度工具鋼（ハイス）等の硬質材料で形成されるとよい。ドリル１は、シャンク２とボディ３とを備える。シャンク２とボディ３は本発明の「工具本体」の一例である。シャンク２は工作機械（図示略）の主軸に装着される。ボディ３は、シャンク２から軸心ＡＸに沿って延びる。ドリル１は、軸心ＡＸを中心に回転することで被削材を切削し、加工穴を形成する。加工時のドリル１の回転方向Ｔは、ボディ３の先端部側から見て（以下「正面視」という。）反時計回り方向（図３参照）である。

ボディ３の外周面３１には、２条の排出溝４が設けられる。２条の排出溝４は、ボディ３の先端部において開口する。各排出溝４は、ボディ３の先端部からシャンク２の後端部に向けて正面視時計回り方向に螺旋状に形成される。排出溝４は加工時に切り屑を加工穴から排出する。図２、図３に示すように、排出溝４は内面４１と内面４２を備える。内面４１は回転方向Ｔ側を向く面である。内面４２は回転方向Ｔとは反対側を向く面である。内面４１と外周面３１が交差する稜線部分はリーディングエッジ３３である。内面４２と外周面３１が交差する稜線部分はヒール部３４である。

ボディ３の先端部には、２つの逃げ面６が設けられる。２つの逃げ面６は、軸心ＡＸを中心に互いに対称の位置に設けられる。ボディ３の先端部を正面から見たとき、２つの逃げ面６と２つの排出溝４が周方向に交互に配置される。内面４１と逃げ面６が交差する稜線部分には、切れ刃５が設けられる。ボディ３の先端部は、内面４１と逃げ面６を２つずつ備えるので、切れ刃５は２枚である。切れ刃５は正面視略Ｓ字状に形成され、被削材を切削する。切れ刃５付近の内面４１はすくい面であり、切れ刃５によって切削された切り屑をすくい取る。

ボディ３の先端部中心には、チゼル９が形成される。チゼル９近傍には、シンニング刃７が設けられる。シンニング刃７は、切れ刃５の内端５１からチゼル９側に向けて、回転方向Ｔ側に円弧状に湾曲する。シンニング刃７は、シンニング面７１と逃げ面６の稜線部分に設けられる。シンニング刃７はシンニング面７１を備える。シンニング面７１は、シンニング刃７からボディ３の後端部側に延び、回転方向Ｔ側を向く。シンニング面７１はすくい面である。

ボディ３の先端部の内面４２には、ギャッシュ部８が設けられる。ギャッシュ部８は、加工時にすくい面によってすくい取られた切り屑をカールさせると共に排出溝４に排出する。ギャッシュ部８は、Ｒ部８１とストレート部８２を備える。Ｒ部８１と逃げ面６の稜線は、第一稜線８１１である。ストレート部８２と逃げ面６の稜線は、第二稜線８２１である。

第一稜線８１１は、シンニング刃７の内端７２から径方向外側に向かって延び、回転方向Ｔ側に円弧状に湾曲する。Ｒ部８１は、第一稜線８１１からボディ３の後端部側に延び、且つ回転方向Ｔ側に湾曲する曲面状に形成される。Ｒ部８１は、シンニング刃７によって切削された切り屑のカールを強くする。

第二稜線８２１は、第一稜線８１１の外端８１２から径方向外側に向かって直線状に延びる。第二稜線８２１の外端８２２は、外周面３１よりも径方向内側で排出溝４に接続する。ストレート部８２は、第二稜線８２１からボディ３の後端部側に向かって軸心ＡＸから離れるように延び、内面４２に沿って形成される。ストレート部８２は、Ｒ部８１によって巻かれた切り屑を排出溝４に案内する。排出溝４は案内された切り屑をボディ３の後端側に流す。

Ｒ部８１の内端とシンニング面７１の内端との接続部分には、円弧溝１０が設けられる。円弧溝１０はチゼル９から排出溝４へ向けて延び、径方向内側に向けて円弧状に湾曲する。円弧溝１０は、シンニング面７１によりすくい取られた切り屑をギャッシュ部８へ円滑に流す。

ボディ３の先端部において、２つの逃げ面６には、油穴１２が夫々設けられる。油穴１２は、シャンク２の後端からボディ３の先端部に向けて、排出溝４と略平行に螺旋状に延び、対応する逃げ面６において開口する。油穴１２は被削材の加工部位に向けて切削油を供給する。ボディ３の先端部の表面には、ＤＬＣ（Diamond-Like Carbo）が被覆されている。

図４を参照し、油穴１２の形状について説明する。図４は、ドリル１の軸心ＡＸに直交する断面図であり、一方の油穴１２付近において、ギャッシュ部８の第一稜線８１１を二点鎖線で仮想的に示す。油穴１２は非円穴であり、扇状断面を有する。扇状断面とは、油穴１２の軸心ＡＸに直交する断面が略扇状であることを意味する。油穴１２の扇状断面は、前方側内壁面１２１、後方側内壁面１２２、外周側内壁面１２３、内周側内壁面１２４に囲まれて形成され、４つの角部Ｒ１～Ｒ４を備える。

前方側内壁面１２１は、回転方向Ｔの前方側に径方向に沿って位置する平面である。後方側内壁面１２２は、回転方向Ｔの後方側に径方向に沿って位置し、前方側内壁面１２１と周方向に対向する。後方側内壁面１２２は、第一稜線８１１の湾曲する方向と略同一方向に円弧状に湾曲する。外周側内壁面１２３は、軸心ＡＸを中心とする曲率半径Ｄ１の部分円筒面から成る。半径Ｄ１は、油穴１２の外接円Ｃ１の半径に相当する。内周側内壁面１２４は、軸心ＡＸを中心とする曲率半径Ｄ２の部分円筒面から成り、外周側内壁面１２３と径方向に対向する。曲率半径Ｄ２は曲率半径Ｄ１よりも小さい。半径Ｄ２は、油穴１２の内接円Ｃ２の半径に相当する。２つの油穴１２は、軸心ＡＸを中心とする半径Ｄ３のピッチ円Ｃ３上において等間隔で並び、軸心ＡＸを基準に互いに点対称の形状である。

角部Ｒ１は、前方側内壁面１２１と内周側内壁面１２４とが円弧状に互いに接続する部分である。角部Ｒ２は、前方側内壁面１２１と外周側内壁面１２３とが円弧状に互いに接続する部分である。角部Ｒ３は、後方側内壁面１２２と内周側内壁面１２４とが円弧状に互いに接続する部分である。角部Ｒ４は、後方側内壁面１２２と外周側内壁面１２３とが円弧状に互いに接続する部分である。

逃げ面６の周方向の中央部において、軸心ＡＸから径方向外側に延びる基準線をＢ１とする。基準線Ｂ１に対して、軸心ＡＸを中心に回転方向Ｔ側に角度Ａ１だけ回転した基準線をＢ２とする。基準線Ｂ１に対して、軸心ＡＸを中心に回転方向Ｔとは反対側に角度Ａ１だけ回転した基準線をＢ３とする。内接円Ｃ２と基準線Ｂ１の交点を中心に、基準線Ｂ１に対して、回転方向Ｔとは反対側に角度Ａ２だけ回転した基準線をＢ４とする。角度Ａ２は角度Ａ１よりも大きい。基準線Ｂ４は、第一稜線８１１に対向するように角度Ａ２を決めるのがよい。角度Ａ１の一例は２０°、角度Ａ２の一例は４４°である。

ドリル１は、油穴１２が上記の扇状断面を備えるので、チゼル９付近の心厚を確保できる。故にドリル１は工具剛性を保持できる。油穴１２は非円穴なので、従来の丸穴に比べて断面積を大きくできる。故にドリル１は丸穴と比較して切削油の吐出量を増大できる。例えば、同じ断面積の従来の丸穴と比較した場合、油穴１２の外周側ほど周方向の長さが大きくなり且つ遠心力に基づく圧力が高くなる。故にドリル１は切削油の供給圧を高くしなくても油穴１２内の切削油の速度を高速化でき、ドリル１の回転に伴う遠心力を利用して切削油の供給量を増大できる。

前方側内壁面１２１は、基準線Ｂ２に沿うように配置される。後方側内壁面１２２は、基準線Ｂ４上に配置され、且つ第一稜線８１１の湾曲する方向と略同一側に円弧状に湾曲する。図３に示すように、ボディ３の先端部において、後方側内壁面１２２は、介在壁部１６を介して第一稜線８１１と対向する。介在壁部１６は、油穴１２と第一稜線８１１の間の壁部である。

例えば、後方側内壁面が直線状である従来の扇状断面を有する油穴においては、第一稜線８１１の頂点が後方側壁面に近接することで、加工時に応力が集中する。これに対し、本実施形態の油穴１２は、後方側内壁面１２２と第一稜線８１１は介在壁部１６を間に挟む略平行な曲線である。故にドリル１は加工時において介在壁部１６に応力が集中するのを効果的に抑制できる。また、後述のように、φ６以上の比較的太い径のドリル１は、従来の扇状断面を有する油穴と比較した場合、油穴１２の断面積を小さくできる。故にドリル１は、従来の扇状断面を有する油穴と比較して工具剛性を向上できるので、剛性不足による突発折損を防止できる。なお、後方側内壁面１２２の曲率半径は、０．３５Ｄ以上０．４５Ｄ以下であるのが好ましい。

次に、本発明品と従来品の油穴の形状と断面積について比較を行った。図５に示すように、従来品Ａは、円形状の丸穴を備えた従来のドリルである。従来品Ｂは、後方側内壁面が直線状の扇状断面を有する油穴を備えた従来のドリルである。本発明品は、本実施形態の油穴１２を備えたドリル１である。ドリル径Ｄは何れもφ３．２である。従来品Ａの油穴の断面積は０．１２６ｍｍ^２、従来品Ｂの油穴の断面積は０．２９７ｍｍ^２、本発明品の油穴１２の断面積は０．３２１ｍｍ^２であった。従来品Ａの油穴の断面積を１００％とした場合、従来品Ｂの油穴の断面積は２３６％、本発明品の油穴の断面積は２５５％であった。これにより、φ３．２において、本発明品は、従来品Ａと２に比べて油穴の断面積を増大できることが分かった。

次に、本発明品と従来品とでドリル径に応じて変化する油穴の断面積について比較を行った。図６に示すように、従来品Ａ、従来品Ｂ、本発明品の夫々のドリル径を変えて、油穴の断面積を測定した。従来品Ａ、従来品Ｂ、本発明品の基本的形状は、上記と同じである。比較したドリル径は、φ３、φ４、φ５、φ６、φ８、φ１０、φ１２、φ１６、φ２０の９種類である。

従来品Ａにおいて、φ３の油穴の断面積は０．１２６ｍｍ^２、φ４の油穴の断面積は０．１２６ｍｍ^２、φ５の油穴の断面積は０．３８５ｍｍ^２、φ６の油穴の断面積は０．３８５ｍｍ^２、φ８の油穴の断面積は０．７８５ｍｍ^２、φ１０の油穴の断面積は１．５３９ｍｍ^２、φ１２の油穴の断面積は１．５３９ｍｍ^２、φ１６の油穴の断面積は２．４０５ｍｍ^２、φ２０の油穴の断面積は３．１４２ｍｍ^２であった。

従来品Ｂにおいて、φ３の油穴の断面積は０．１５ｍｍ^２、φ４の油穴の断面積は０．２９７ｍｍ^２、φ５の油穴の断面積は０．４８９ｍｍ^２、φ６の油穴の断面積は０．８９ｍｍ^２、φ８の油穴の断面積は１．５７５ｍｍ^２、φ１０の油穴の断面積は２．４６２ｍｍ^２、φ１２の油穴の断面積は３．５４６ｍｍ^２、φ１６の油穴の断面積は６．３１３ｍｍ^２、φ２０の油穴の断面積は９．０７９ｍｍ^２であった。

従来品Ａの断面積を１００％とした場合、従来品Ｂのφ３の油穴の断面積は１１９％、φ４の油穴の断面積は２３６％、φ５の油穴の断面積は１２７％、φ６の油穴の断面積は２３１％、φ８の油穴の断面積は２０１％、φ１０の油穴の断面積は１６０％、φ１２の油穴の断面積は２３０％、φ１６の油穴の断面積は２６２％、φ２０の油穴の断面積は２８９％であった。以上のことから、従来品Ｂの油穴は、従来品Ａの油穴に比べてドリルの直径φに関わらず、断面積を増大できることが分かった。

本発明品において、φ３の油穴１２の断面積は０．１８３ｍｍ^２、φ４の油穴１２の断面積は０．３２ｍｍ^２、φ５の油穴１２の断面積は０．５０４ｍｍ^２、φ６の油穴１２の断面積は０．７３１ｍｍ^２、φ８の油穴１２の断面積は１．２９３ｍｍ^２、φ１０の油穴１２の断面積は２．０２１ｍｍ^２、φ１２の油穴１２の断面積は２．９１２ｍｍ^２、φ１６の油穴１２の断面積は５．１８４ｍｍ^２、φ２０の油穴１２の断面積は７．３１６ｍｍ^２であった。

従来品Ａの断面積を１００％とした場合、本発明品のφ３の油穴１２の断面積は１４５％、φ４の油穴１２の断面積は２５４％、φ５の油穴１２の断面積は１３１％、φ６の油穴１２の断面積は１９０％、φ８の油穴１２の断面積は１６５％、φ１０の油穴１２の断面積は１３１％、φ１２の油穴１２の断面積は１８９％、φ１６の油穴１２の断面積は２１６％、φ２０の油穴１２の断面積は２３３％であった。

以上のことから、本発明品は、従来品Ａの油穴に比べてドリル径に関わらず、油穴１２の断面積を増大できることが分かった。また、従来品Ｂとの関係で、φ３～５の比較的小径のドリルにおいては、従来品Ｂよりも断面積を増大できることが分かった。よって、φ３～５の比較的小径の本発明品では、従来品Ｂよりも切削油の吐出量を増大できることが分かった。

一方、φ６～２０の比較的太い径のドリルは、小径のドリルに比べて回転時の慣性力が大きいことから工具剛性が必要である。本発明品の油穴の断面積は、φ６～２０のドリルにおいては、従来品Ａの油穴の断面積よりは大きいが、従来品Ｂの油穴の断面積よりも小さい。よって、φ６～２０の比較的太い径の本発明品では、従来品Ａよりも切削油の吐出量を増大でき、且つ従来品Ｂよりも工具剛性を向上できることが分かった。

図７を参照し、後方側内壁面１２２の曲率半径の評価試験について説明する。本試験では、油穴１２の後方側内壁面１２２の曲率半径を変えた８種類のドリル１を作製し、切削油吐出量、ギャッシュ部８との距離、切削性能安定性の３項目について評価した。ギャッシュ部８との距離は、介在壁部１６の幅（長さ方向に直交する方向の長さ）である。

加工条件について説明する。ドリル径はφ３とした。被削材は炭素鋼鋼材のＳ５０Ｃを使用した。切削速度は１００ｍ／ｍｉｎとした。送り量は０．１８ｍｍ／ｒｅｖとした。被削材の加工深さは１５ｍｍに設定した。切削油は水溶性を使用した。クーラント圧は１ＭＰａとした。

評価方法について説明する。切削油吐出量は、従来品Ｂの油穴における切削油吐出量と比較して、少ない場合は×、同程度であれば△、多い場合は〇と判定した。ギャッシュ部８との距離については、排出溝４を加工する際の油穴１２の位置合わせの精度や、ドリル１製造時の２つの油穴１２の対称度のばらつき等も含めて総合的に評価して、〇、△、×の３段階で判定した。切削性能安定性は、上記の加工条件で被削材に穴を繰り返し切削したときのドリルの耐久性、安定性を総合的に評価し、〇、△、×の３段階で判定した。

図７を参照して、結果について説明する。曲率半径＝０．２０Ｄのドリルについて、切削液吐出量は×、ギャッシュ部との距離は〇、切削性能安定性は×であった。曲率半径＝０．２５Ｄのドリルについて、切削液吐出量は×、ギャッシュ部との距離は〇、切削性能安定性は△であった。曲率半径＝０．３０Ｄのドリルについて、切削液吐出量は△、ギャッシュ部との距離は〇、切削性能安定性は〇であった。曲率半径＝０．３５Ｄのドリルについて、切削液吐出量は〇、ギャッシュ部との距離は〇、切削性能安定性は〇であった。曲率半径＝０．４０Ｄのドリルについて、切削液吐出量は〇、ギャッシュ部との距離は〇、切削性能安定性は〇であった。曲率半径＝０．４５Ｄのドリルについて、切削液吐出量は〇、ギャッシュ部との距離は〇、切削性能安定性は〇であった。曲率半径＝０．５０Ｄのドリルについて、切削液吐出量は〇、ギャッシュ部との距離は△、切削性能安定性は△であった。曲率半径＝０．５５Ｄのドリルについて、切削液吐出量は〇、ギャッシュ部との距離は×、切削性能安定性は×であった。

以上の結果より、切削液吐出量、ギャッシュ部との距離、切削性能安定性が全て〇であった曲率半径は、０．３５Ｄ、０．４０Ｄ、０．４５Ｄであった。従って、後方側内壁面１２２の曲率半径の最適範囲は、０．３５Ｄ～０．４５Ｄであることが実証された。

図８～図１２を参照し、ドリル１の耐久性比較試験について説明する。耐久性比較試験は、耐久試験１～５で構成される。耐久試験１～５では、本発明品、従来品Ａ、従来品Ｂの３種類で、加工条件を変えて被削材に穴空け加工を繰り返し行ったときの加工穴数と工具の状態を調べた。従来品Ａ、従来品Ｂ、本発明品の基本的形状は、上記と同じである。耐久試験１～５の加工条件は、以下の通りである。

（耐久試験１）
・ドリル径Ｄ＝φ８．５
・被削材＝Ｓ５０Ｃ
・切削速度＝１００ｍ／ｍｉｎ
・送り量＝０．２５５ｍｍ／ｒｅｖ
・穴深さ＝４２．５ｍｍ
（耐久試験２）
・ドリル径Ｄ＝φ６．８
・被削材＝Ｓ５０Ｃ
・切削速度＝１２０ｍ／ｍｉｎ
・送り量＝０．２７ｍｍ／ｒｅｖ
・穴深さ＝２５ｍｍ（被削材を貫通）
（耐久試験３）
・ドリル径Ｄ＝φ６．８
・被削材＝ＳＣＭ４４０（３０ＨＲＣ）
・切削速度＝７０ｍ／ｍｉｎ
・送り量＝０．２７ｍｍ／ｒｅｖ
・穴深さ＝２５ｍｍ（被削材を貫通）
（耐久試験４）
・ドリル径Ｄ＝φ６．８
・被削材＝ＳＵＳ３０４
・切削速度＝８０ｍ／ｍｉｎ
・送り量＝０．２７ｍｍ／ｒｅｖ
・穴深さ＝２５ｍｍ（被削材を貫通）
（耐久試験５）
・ドリル径Ｄ＝φ３．４
・被削材＝５１ＣｒＶ４
・切削速度＝６４ｍ／ｍｉｎ
・送り量＝０．０９ｍｍ／ｒｅｖ
・穴深さ＝１７ｍｍ

図８を参照し、耐久試験１の結果について説明する。従来品Ａの加工穴数は１,１２２穴でドリルは折損した。従来品Ｂの加工穴数は８１８穴でドリルは折損した。本発明品の加工穴数は１,６８５穴でドリルは一部欠損したが、折損はしなかった。従来品Ｂの加工穴数が従来品Ａの加工穴数よりも少なかった理由は、油穴の断面積が大きくなり、工具剛性が低下したことが原因と推測される。本発明品は、従来品Ａ，Ｂよりも加工穴数が増加した。以上の結果より、耐久試験１の加工条件において、本発明品の耐久性能は、従来品Ａ，Ｂに比較して向上することが分かった。

図９を参照し、耐久試験２の結果について説明する。従来品Ａの加工穴数は６，０００穴でドリルは一部欠損した。従来品Ｂの加工穴数は１，５７８穴でドリルは折損した。本発明品の加工穴数は６，０００穴でドリルは一部欠損したが、以後も穴加工の継続は可能であった。耐久試験１と比べて、従来品Ｂの加工穴数が従来品Ａの加工穴数よりもさらに少なかった理由は、耐久試験１よりも切削速度と送り量が速くなったことで、従来品Ｂのドリルが切削時の応力に耐え切れなかったからと推測される。以上の結果より、耐久試験２の加工条件においても、本発明品の耐久性能は、従来品Ａ，Ｂに比較して向上することが分かった。

図１０を参照し、耐久試験３の結果について説明する。従来品Ａの加工穴数は１，５００穴でドリルは一部欠損した。従来品Ｂの加工穴数は４４７穴でドリルは折損した。本発明品の加工穴数は１，８００穴でドリルは一部欠損した。耐久試験３では、被削材をＳＣＭ４４０に代えて加工を行ったが、比較試験１，２と同様に、本発明品の加工穴数は、従来品Ａ，Ｂの加工穴数よりも増加した。以上の結果より、耐久試験３の加工条件においても、本発明品の耐久性能は、従来品Ａ，Ｂに比較して向上することが分かった。

図１１を参照し、耐久試験４の結果について説明する。従来品Ａの加工穴数は４，０００穴でドリルの摩耗が大きかった。従来品Ｂの加工穴数は６５８穴でドリルは折損した。本発明品の加工穴数は５，０００穴でドリルの摩耗が大きかった。耐久試験４では、被削材をＳＵＳ３０４に代えて加工を行ったが、比較試験１～３と同様に、本発明品の加工穴数は、従来品Ａ，Ｂの加工穴数よりも増加した。以上の結果より、耐久試験４の加工条件においても、本発明品の耐久性能は、従来品Ａ，Ｂに比較して向上することが分かった。

図１２を参照し、耐久試験５の結果について説明する。従来品Ａの加工穴数は５，０００穴でドリルの摩耗が大きかった。従来品Ｂの加工穴数は３，５００穴でドリルは一部欠損した。本発明品の加工穴数は６，０００穴で、以後も穴加工の継続は可能であった。耐久試験５では、被削材を５１ＣｒＶ４に代えて加工を行ったが、比較試験１～３と同様に、本発明品の加工穴数は、従来品Ａ，Ｂの加工穴数よりも増加した。以上の結果より、耐久試験５の加工条件においても、本発明品の耐久性能は、従来品Ａ，Ｂに比較して向上することが分かった。

図１３～図１５を参照し、ドリル１の吐出量比較試験について説明する。耐久性比較試験は、吐出量試験１～３で構成される。吐出量試験１～３では、本発明品、従来品Ａ、従来品Ｂの３種類で、切削油の種類、ドリル径、クーラント圧を変えて、単位時間あたりの切削油の吐出量を調べた。従来品Ａ、従来品Ｂ、本発明品の基本的形状は、上記と同じである。吐出量試験１は、不水溶性の切削油を使用し、ドリル径はφ３．４、クーラント圧は１．５ＭＰａ、測定時間は１分とした。吐出量試験２は、水溶性の切削油を使用し、ドリル径はφ３．４、クーラント圧は１ＭＰａと３ＭＰａの２パターン、測定時間は１分とした。吐出量試験３は、水溶性の切削油を使用し、ドリル径はφ６．８、クーラント圧は１．５ＭＰａ、測定時間は３０秒とした。なお、吐出量試験１と２において、従来品Ａの油穴はφ０．４とした。吐出量試験３において、従来品Ａの油穴はφ１とした。

図１３を参照し、吐出量試験１の結果について説明する。従来品Ａの吐出量は１１０ｍｌ／ｍｉｎ、従来品Ｂの吐出量は２２０ｍｌ／ｍｉｎ、本発明品の吐出量は２２０ｍｌ／ｍｉｎであった。以上の結果より、本発明品はφ３．４の細径で不水溶性の切削油を使用した場合、従来品Ａよりも多く且つ従来品Ｂと同等の吐出量を確保できることが分かった。

図１４を参照し、吐出量試験２の結果について説明する。クーラント圧＝１Ｐａの場合、従来品Ａの吐出量は２９５ｍｌ／ｍｉｎ、従来品Ｂの吐出量は５４０ｍｌ／ｍｉｎ、本発明品の吐出量は５６２ｍｌ／ｍｉｎであった。クーラント圧＝３Ｐａの場合、従来品Ａの吐出量は５４７ｍｌ／ｍｉｎ、従来品Ｂの吐出量は９３０ｍｌ／ｍｉｎ、本発明品の吐出量は９７２ｍｌ／ｍｉｎであった。以上の結果より、本発明品はφ３．４の細径で水溶性の切削油を使用した場合、従来品Ａ，Ｂよりも吐出量を増大できることが分かった。

図１５を参照し、吐出量試験３の結果について説明する。従来品Ａの吐出量は１，６００ｍｌ／３０ｓ、従来品Ｂの吐出量は２，８００ｍｌ／３０ｓ、本発明品の吐出量は２，２００ｍｌ／３０ｓであった。以上の結果より、本発明品はφ６．８の太い径で水溶性の切削油を使用した場合、従来品Ｂよりも吐出量は少ないが、従来品Ａよりも吐出量を増大できることが分かった。

以上の吐出量試験１～３の結果より、本発明品は、水溶性と不水溶性の切削油、並びにドリル径に関わらず、切削油の吐出量を少なくとも従来品Ａより増大できることが分かった。また、比較的細い径においては、従来品Ｂよりも吐出量を増大できることが分かった。

以上説明したように、本実施形態のドリル１は、ボディ３、シャンク２、排出溝４、切れ刃５，油穴１２を備える。ボディ３とシャンク２は、軸心ＡＸを中心に回転される棒状である。排出溝４は、ボディ３の先端部からシャンク２の後端部へ向けて外周面３１に螺旋状に設けられる。切れ刃５は、ボディ３の回転方向Ｔの前方を向く排出溝４の内面４１と、先端部における逃げ面６との稜線部分に形成される。油穴１２は、逃げ面６に設けられ、切れ刃５側へ切削液を供給する。油穴１２は扇状断面を備える。扇状断面は、前方側内壁面１２１、後方側内壁面１２２、外周側内壁面１２３、内周側内壁面１２４により囲まれて形成される。前方側内壁面１２１は、回転方向Ｔの前方側に径方向に沿って位置する。後方側内壁面１２２は、回転方向Ｔの後方側に径方向に沿って位置して前方側内壁面１２１と周方向に対向する。外周側内壁面１２３は、軸心ＡＸを中心とする部分円筒面から成る。内周側内壁面１２４は、軸心ＡＸを中心とし且つ外周側内壁面１２３よりも小さい曲率半径の部分円筒面から成り、外周側内壁面１２３と径方向に対向する。油穴１２の後方側内壁面１２２は、回転方向Ｔの前方に向かって円弧状に湾曲する。

ドリル１は扇状断面の油穴１２を備えるので、丸穴に比べて切削液の吐出性能が高い。ドリル１は更に、油穴１２の後方側内壁面１２２が回転方向Ｔの前方に向かって円弧状に湾曲するので、逃げ面６の稜線部分と後方側内壁面１２２との間の距離を広く確保できる。なお、逃げ面６の稜線部分とは、ボディ３の回転方向Ｔの後方を向く排出溝４の内面４１と逃げ面６との稜線部分である。これにより、ドリル１は稜線部分と油穴１２との間の部分にかかる応力を抑制できるので、切削液の吐出性能を向上でき、且つ工具剛性を確保できる。工具剛性が向上するので、ドリル１は高送り加工にも利用可能である。高送り加工とは、工具を高速で移動する加工である。ドリル１は切削抵抗が大きくなる比較的太いサイズにも有効である。

ドリル１は、ギャッシュ部８を更に備える。ギャッシュ部８は、逃げ面６との稜線が切れ刃５の内端から径方向外側に向かって円弧状に延び、排出溝４と接続する。後方側内壁面１２２は、ギャッシュ部８から離れた位置で、ギャッシュ部８と同一方向側に円弧状に湾曲する。ドリル１は円弧状のギャッシュ部８を備えるが、油穴１２の後方側内壁面１２２をギャッシュ部８と同一方向側に円弧状に湾曲させることで、逃げ面６の稜線部分との間の距離を均等に広く確保できる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。ドリル１は２枚刃であるが、３枚刃でもよく、それ以上であってもよい。例えば図１６に示すドリル１００は３枚刃である。詳述しないが、ドリル１００は、上記実施形態のドリル１の形状を基本的に備え、３条の排出溝４０、３枚の切れ刃５０、３つのシンニング刃７０、３つのギャッシュ部８０，３つの逃げ面６０、３つの油穴１２０等を備える。油穴１２０は、上記実施形態と同一の扇状断面を有し、後方側内壁面はギャッシュ部８の第一稜線８１１と同一の回転方向Ｔ側に円弧状に湾曲する。故にドリル１００も２枚刃のドリル１と同様の効果を得ることができる。

油穴１２はシャンク２の後端部からボディ３の先端部に向けて螺旋状に延びる、螺旋状でなくてもよく、例えば直線状でもよい。ボディ３の先端部には３つの円弧溝１０が設けられるが、円弧溝１０は省略してもよい。ドリル１はロングドリルであるが、一般的なドリルでもよい。ドリル１の材質は限定しない。ボディ３の少なくとも先端部の表面には、ＤＬＣが被覆されているが、外周面３１にも被覆されてもよい。ボディ３にＤＬＣが被覆されていなくてもよい。シンニング刃７が形成されていなくてもよい。ギャッシュ部８は円弧状であるが、直線状であってもよい。シンニング刃７、ギャッシュ部８は省略してもよい。油穴１２の扇状断面において、前方側内壁面１２１は直線状であるが、直線でなくてもよい。

Claims

軸心を中心に回転される棒状の工具本体と、
前記工具本体の先端部から後端部へ向けて外周面に螺旋状に設けられる排出溝と、
前記工具本体の回転方向前方を向く前記排出溝の内面と、前記先端部における逃げ面との稜線部分に形成される切れ刃と、
前記逃げ面に設けられ、前記切れ刃側へ切削液を供給する油穴と、
前記逃げ面との稜線が前記切れ刃の内端から径方向外側に向かって延びると共に前記回転方向前方に向かって円弧状に湾曲し、前記排出溝と接続するギャッシュ部と
を備え、
前記油穴は、
前記工具本体の前記回転方向前方側に位置する前方側内壁面と、
前記工具本体の前記回転方向後方側に位置して前記前方側内壁面と周方向に対向する後方側内壁面と、
前記工具本体の中心線を中心とする前記油穴の外接円の半径に対応する曲率半径の部分円筒面から成る外周側内壁面と、
前記工具本体の前記中心線を中心とする前記油穴の内接円の半径に対応する曲率半径で且つ前記外周側内壁面よりも小さい曲率半径の部分円筒面から成り、前記外周側内壁面と前記径方向に対向する内周側内壁面と
により囲まれた扇状断面を備え、
前記逃げ面において、前記工具本体の前記軸心から前記径方向外側に延びる基準線を第１基準線、前記第１基準線に対して、前記軸心を中心に前記回転方向前方に第１角度回転した基準線を第２基準線、前記第１基準線に対して、前記軸心を中心に前記回転方向後方に前記第１角度回転した基準線を第３基準線、前記内接円と前記第１基準線との交点を中心に前記第１基準線に対して前記回転方向後方に前記第１角度よりも大きい第２角度回転し、前記ギャッシュ部と対向する基準線を第４基準線とした場合、
前記油穴は前記第２基準線と前記第３基準線の間に設けられ、
前記前方側内壁面は前記第２基準線に沿うように配置され、
前記後方側内壁面は、前記第４基準線上に配置され、前記ギャッシュ部から離れた位置で、前記回転方向前方に向かって前記ギャッシュ部と同一方向側に円弧状に湾曲すること
を特徴とするドリル。
（削除）
前記後方側内壁面の前記断面における曲率半径は、０．３５Ｄ以上０．４５Ｄ以下であること
を特徴とする請求項１に記載のドリル。