JP7352106B2

JP7352106B2 - ドリル

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Publication number: JP7352106B2
Application number: JP2020505711A
Authority: JP
Inventors: 尚吾吉岡
Original assignee: Moldino Tool Engineering Ltd
Current assignee: Moldino Tool Engineering Ltd
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2019-02-18
Publication date: 2023-09-28
Anticipated expiration: 2039-02-18
Also published as: WO2019176452A1; JPWO2019176452A1

Description

本発明は切屑の成長を抑制する機能を持たせたドリルに関するものである。

ドリルによる被削材への切削中、切屑排出溝からの切屑の排出が円滑でなければ、ドリル本体の折損の危険性が高まると共に、被削材の加工面への品位の低下を招く。被削材の品位低下としては例えば被削材に形成すべき穴の精度が低下したり、被削材の背面側にバリが生成されたりする。

そこで、例えば被削材の背面側へのバリの生成を抑制しようとすれば、ドリル先端部の半径方向外周縁が他の部分より被削材を背面まで先行して突き抜けることが合理的であるから、ドリル先端部に中低勾配角（すかし角）を形成することが有効とされている（特許文献１、２参照）。

しかしながら、ドリル先端部に中低勾配角を形成することは、切れ刃の外周縁が被削材表面を先行して切削することであり、切れ刃の外周縁を折損させ易い弱点を抱えるため（特許文献３参照）、ドリル先端部に明確な中低勾配角を形成することは実際には難しい。

このことから、切削終了時の被削材へのバリの生成を抑制しようとすれば、ドリルを側面から（回転軸に垂直な方向に）見たとき、切れ刃の稜線が回転軸と垂直に近い角度をなし、明確な先端角を形成しない程度に半径方向中心部分が先端面側へ凸となる形状（フラットドリル形状）に形成することが無難と言える（特許文献３～５参照）。

一方、ドリルによる被削材の切削時に切れ刃が生成する切屑は切れ刃の回転方向前方側で切屑排出溝に連続するシンニング面の凹曲面の形状に沿って成長することから、シンニング面の形状や長さ等が切屑の大きさ（成長の程度）を決める要素になっている（特許文献６～８参照）。

特開平８－２９０３１７号公報（請求項１、段落０００６～０００８、図４、図５）特開２０００－２１０８０８号公報（請求項１、段落００１４、００２９、図３、図４）特開２０１６－５９９９９号公報（段落０００２～０００７、００２４～００２５）特開２０１７－７７５９７号公報（段落００１６、００３１、図１～図３）特開２０１７－１９３００６号公報（段落００１８、００５２～００５５、図２）特開２０１７－４２８７９号公報（段落０００７～００１２、００２７～００４０、図１～図４）国際公開第２０１６／４２９６７号（段落００２２～００２９、００２７～００４０、図３～図５）特開昭６０－１７７８０８号公報（公報第２頁下右欄第１行～第３頁上右欄第１２行、第３図、第５図）

ここで、切れ刃が切削したときに生成される切屑は、切れ刃のすくい面、あるいはすくい面に連続するシンニング面の曲率に沿った形状の曲面を描くように、円錐形状に捩れながら丸まる（カールする）傾向を示す。このため、切屑自体を長尺化させずに短縮化（短尺化）、または分断させる上ではシンニング面の曲率が大きい（曲率半径が小さい）方が有効と言える。

これに対し、特許文献６では切刃４の回転方向前方側のシンニングすくい面６ａからの切屑の排出性を高める目的で、シンニングすくい面６ａの回転軸（軸線Ｏ）を挟んだ角度θを鈍角にしているため（請求項１、段落０００７、図１）、切屑を短縮化させる効果は期待できないと考えられる。特許文献６ではまた、シンニングすくい面６ａに連続する第１シンニング壁面６ｂに連なる第２シンニング壁面６ｃが半径方向外周縁にまで連続しているため、シンニングすくい面６ａで生成された切屑は第２シンニング壁面６ｃまで途切れずに成長する可能性がある。

特許文献７では切れ刃１のすくい面３が切屑排出用のねじれ溝７に連続し、すくい面３の回転軸（主軸Ｏ）寄りの切れ刃１がなす角度は特許文献６と同様に鈍角になっているため（図５）、切屑を短縮化させる効果はないと考えられる。すくい面３の逃げ面６寄りにはシンニング部５が形成されているものの（段落００２２、００２３、００２９、図５）、シンニング部５が切屑を短縮化させることを類推させる趣旨の記載はない。

特許文献８ではドリル中心寄りに中心側へ凸形状の曲線切れ刃３６を形成し、この曲線切れ刃３６を外形線とする半円状の第２シンニング３２をチゼルエッジ３０付近（ドリル中心寄り）に形成している（公報第２頁下右欄第１６行～第３頁上左欄第９行、第３図）。但し、第２シンニング３２は半円状であり、切屑排出溝１４側に１８０°、開放した形状であることから、曲線切れ刃３６が切削した切屑を湾曲させることには寄与し難い。

切屑を短縮化させることができなければ、シンニング面から、これに連続する切屑排出溝への排出性が低下し、切屑の詰まりを発生させ易くなることが想像される。

本発明は上記背景より、切屑自体の成長を抑制する機能を持たせたドリルを提案するものである。

請求項１に記載の発明のドリルは、ドリル本体の軸方向先端の先端面に回転方向前方側を向いて形成された複数本の切れ刃と、
前記各切れ刃の回転方向後方側に位置する３番面の回転方向後方側に隣接し、前記３番面と前記切れ刃との間に形成された切屑排出溝と、前記各切れ刃の回転方向後方側に形成された２番面に連続し、前記ドリル本体の回転軸Ｏ上を通るチゼルエッジを挟んだ両側の前記２番面の前記回転軸Ｏ寄りの区間と前記３番面との間に形成されたシンニング面を備え、
前記ドリル本体の前記先端面を前記回転軸Ｏの方向に見たとき、前記シンニング面は回転方向前方側の前記２番面側から回転方向後方側の前記切屑排出溝側へかけて１段目シンニング面とこの１段目シンニング面より深い２段目シンニング面とに区分され、
前記ドリル本体の前記先端面を前記回転軸の方向に見たとき、前記１段目シンニング面と前記２段目シンニング面との間の境界線の中間部は前記チゼルエッジより、前記１段目シンニング面と前記２番面及び前記３番面との間の境界線部分寄りに突出していることを特徴とする。

「ドリル本体の先端面」は図５に示すドリル本体を先端（先端面３０）側から軸方向に見たときの端面を言う。「ドリル本体」はドリル１の本体（全体）を指す。切れ刃４の本数（枚数）は主には２本（枚）であるが、３本以上のこともある。ドリル１は、刃部３がドリル本体に対して着脱自在に固定される刃先交換型の場合の他、刃部３がドリル本体に一体化したソリッド型の場合もある。

請求項１第３段落の「各切れ刃の回転方向後方側に形成された２番面に連続し、……形成されたシンニング面」とは、次の２点を述べている。すなわち、「各切れ刃４の回転方向後方側の２番面４ａが回転軸Ｏ上を通るチゼルエッジ４ｂを挟んで半径方向に連続すること」と「チゼルエッジ４ｂを挟んで半径方向に連続する２番面４ａ、４ａの回転軸Ｏ寄り（半径方向内周寄り）の区間と３番面５との間の領域にシンニング面７が形成されること」である。

結局、シンニング面７はドリル本体の先端面３０（以下、単に先端面３０と言う）を回転軸Ｏの方向に見たとき、３番面５とこの３番面５の回転方向後方側に位置する２番面４ａ（切れ刃４）との間に、これら３番面５と２番面４ａに挟まれるように形成される。但し、先端面３０を回転軸Ｏの方向に見たとき、３番面５の半径方向外周寄りの回転方向後方側には切屑排出溝６が位置するため、シンニング面７は３番面５の半径方向内周寄りから回転方向後方側へ向かって形成される。請求項１における「ドリル本体の先端面を回転軸Ｏの方向に見たとき」とは、「先端面３０を回転軸Ｏの方向に、ドリル本体の軸方向先端側の反対側であるシャンク部２側へ向かって見たとき」の意味である。

「３番面５」は２番面４ａの半径方向外周寄りの回転方向後方側に形成され、「シンニング面７」は２番面４ａの半径方向内周寄り（回転軸Ｏ寄り）の区間と３番面５との間の、半径方向に挟まれる領域に形成される。ここでの「２番面４ａの半径方向内周寄りの区間と３番面５との間の領域」は「チゼルエッジ４ｂを挟んで連続する２番面４ａ、４ａの内、回転方向前方側の稜線である切れ刃４とこの切れ刃４に半径方向に連続し、チゼルエッジ４ｂを越えた回転方向後方側の２番面４ａの境界線７５（稜線）と３番面５との間の領域」を指す。

切屑排出溝６は上記のように３番面５の半径方向外周寄りの回転方向後方側に隣接し、この３番面５とこの３番面５の回転方向後方側に位置する切れ刃４（切れ刃４を含む２番面４ａ）との間に形成される。３番面５と、切れ刃４を含む２番面４ａとの間にシンニング面７が形成されるから、切屑排出溝６はシンニング面７にも隣接する。シンニング面７が３番面５とこの３番面５の半径方向内周寄りの回転方向後方側に位置する切れ刃４との間に形成されることで、シンニング面７は切れ刃４の半径方向内周寄りの回転方向前方側に位置することになる。

先端面３０を回転軸Ｏの方向に見たとき、シンニング面７はその回転方向前方側に位置する２番面４ａ側から回転方向後方側に位置する切屑排出溝６側へかけて１段目シンニング面７１と２段目シンニング面７２とに区分される。請求項１における「回転方向前方側の２番面側から回転方向後方側の切屑排出溝側へかけて」とは、「シンニング面７から見たときに、回転方向前方側に位置する２番面４ａ側から回転方向後方側に位置する切屑排出溝６側へ向かって」の意味である。

回転方向前方側の２番面４ａ側から回転方向後方側の切屑排出溝６側へ向かって見たとき、１段目シンニング面７１は回転方向前方側の２番面４ａ寄りに位置し、２段目シンニング面７２は切屑排出溝６寄りに位置する。ここで、１段目シンニング面７１と２段目シンニング面７２との間の境界線７３（以下、境界線７３）の中間部を、チゼルエッジ４ｂよりも１段目シンニング面７１と２番面４ａ及び３番面５との間の境界線部分７１ａ寄りに突出させることで（請求項１）、次のことが言える。すなわち、シンニング面７は図１－（ａ）に示すように切れ刃４の半径方向内周寄りの回転方向前方側から、この切れ刃４に連続する、２番面４ａの回転方向後方側の境界線７５（２番面４ａと３番面５との間の境界線４３）とに跨って形成される。「境界線７３の中間部が境界線部分７１ａ寄りに突出している」とは、境界線７３の両端部（２番面４ａと３番面５と交わる部分）寄りの部分を除いた部分が切屑排出溝６側から見たときにチゼルエッジ４ｂを越え、前記境界線部分７１ａ（１段目シンニング面７１）側へ張り出すように位置して（形成されて）いることを言う。

請求項１で言う「１段目シンニング面より深い２段目シンニング面」とは、先端面３０を回転軸Ｏの方向に、シャンク部２側へ向かって見たとき、１段目シンニング面７１（表面）が２段目シンニング面７２（表面）より手前（先端面３０寄り）に位置し、２段目シンニング面７２（表面）が１段目シンニング面７１（表面）よりシャンク部２寄りに位置することを言う。「１段目シンニング面７１が２段目シンニング面７２より先端面３０寄りに位置すること」には、図２－（ａ）に示すように境界線７３を挟んで１段目シンニング面７１と２段目シンニング面７２とが角度（図２－（ａ）でのα２－α１）をなしている場合と、１段目シンニング面７１と２段目シンニング面７２との間に段差が形成されている場合がある。

「境界線７３を挟んで１段目シンニング面７１と２段目シンニング面７２とが角度をなしている」とは、図２－（ａ）に示すように１段目シンニング面７１に沿い、２番面４ａ及び３番面５との間の境界線部分７１ａ側から２段目シンニング面７２側へ移行するときに、境界線７３を挟んで角度をなしていることを言う。言い換えれば、１段目シンニング面７１を通る（１段目シンニング面７１に接する）直線が回転軸Ｏに垂直な平面となす角度α１が、境界線７３側から切屑排出溝６側へ移行するときに２段目シンニング面７２を通る（２段目シンニング面７２に接する）直線が回転軸Ｏに垂直な平面となす角度α２より小さい（α１＜α２）ことを言う。この場合、境界線７３は先端面３０側へ凸の稜線となり、１段目シンニング面７１と２段目シンニング面７２との間には両シンニング面７１、７２間の境界線７３を挟んで明確な曲率の差（変化）が生じ得る。「１段目シンニング面７１を通る直線」とは、１段目シンニング面７１の例えば最も深い中央部を通る直線であり、「２段目シンニング面７２を通る直線」も同様である。

上記のようにシンニング面７が切れ刃４の半径方向内周寄りの回転方向前方側に位置することで、シンニング面７は切れ刃４のすくい面になるため、切れ刃４が切削した、図６－（ｃ）に示す切屑１２はシンニング面７に沿って円錐形状に捩れながら丸まる（カールする）ように生成されることになる。このとき、シンニング面７が回転方向前方側の１段目シンニング面７１と後方側の２段目シンニング面７２とに区分されていることで、切屑１２は１段目シンニング面７１と２段目シンニング面７２のいずれかの表面に沿って捩れながら生成される。

ここで、上記のようにシンニング面７は３番面５の半径方向内周寄りとその回転方向後方側の２番面４ａの半径方向内周寄りとの間に、これら３番面５と２番面４ａに挟まれた状態に形成されている。このことから、１段目シンニング面７１と、この１段目シンニング面７１に隣接する３番面５との間の境界線５２が、３番面５と切屑排出溝６との間の境界線５１（以下、境界線５１）と交わるように、シンニング面７が２番面４ａと切屑排出溝６との間に配置されることになる（請求項２）。１段目シンニング面７１（シンニング面７）と３番面５との間の境界線５２（以下、境界線５２）を含む直線は図１－（ｂ）に示す直線Ｌ１であり、境界線５２に沿った直線、あるいは境界線５２上に乗る直線とも言い換えられる。

境界線５２が境界線５１と交わることは、シンニング面７の切屑排出溝６寄りの幅を抑えることができることを意味する。また図１－（ｂ）に示す境界線５２（境界線５２を含む直線Ｌ１）と、シンニング面７（１段目シンニング面７１）と２番面４ａとの間の境界線７５（シンニング面７に面する切れ刃４に平行な直線Ｌ０）とがなす角度β１を鋭角にできることを意味する。β１は特に４５°程度以下に抑えられる。具体的には図１－（ｂ）に示すように境界線５２と、シンニング面７と２番面４ａとの間の境界線７５（以下、境界線７５）とがなす角度β１を４５°程度以下、特に３０°程度以下に抑えることが可能になる。

境界線５２と境界線７５とがなす角度β１を鋭角にできることで、切屑１２が１段目シンニング面７１と２段目シンニング面７２のいずれかの表面に沿って生成されるとしても、角度が鈍角である場合との対比では、切屑１２が捩れながら丸まるときの切屑１２の太さ（外径）を小さくする効果を得ることが可能になる。角度が鋭角の場合には鈍角の場合より、切屑１２が丸まるときに重なる屑片間の距離が小さくなるからである。

上記した１段目シンニング面７１と２段目シンニング面７２とが境界線７３を挟んで角度をなしている場合と、両表面間に段差がある場合のいずれも、上記したように境界線７３は先端面３０側へ向かって凸の稜線をなす。言い換えれば、境界線７３がなす曲線の区間は先端面３０側へ突起状（峰状）に連続して突出するため、切屑１２が円錐形状に丸まりながら境界線７３に接触したときに、境界線７３が切屑１２に対し、円錐形状の軸方向（長さ方向）に交差する方向、例えば直交する方向のせん断力（切断力）を与える状態にある。

境界線７３が円錐形状に丸まる切屑１２に、軸方向に交差（直交）する方向のせん断力を与えることで、図２－（ｂ）、図３－（ａ）に示すように円錐形状に丸まりながら軸方向に成長しようとする切屑１２を軸方向に分断させることができる。結果として、切屑１２が軸方向に成長することが防止、または抑制される。シンニング面７が１段目シンニング面と２段目シンニング面とに区分されず、凸の稜線をなす境界線が不在のシンニング面が生成した切屑１２の例を図３－（ｂ）に示す。凸の稜線をなす境界線７３があるシンニング面７が生成した切屑１２を示す図３－（ａ）では図３－（ｂ）に示す場合の切屑１２の、二点鎖線で示す一部が切断（除去）され、切屑１２の体積が小さくなっていることが分かる。

このことから、図１に示すように先端面３０を回転軸Ｏの方向に見たとき、境界線７３の中間部がチゼルエッジ４ｂより、１段目シンニング面７１と２番面４ａ及び３番面５との間の境界線部分７１ａ寄りに位置するように境界線７３を形成することで（請求項１）、次のことが言える。すなわち、切れ刃４が生成した切屑１２が円錐形状の軸方向中間部の位置で境界線７３に接触し易い状態を得ることができる。この結果、切屑１２が１段目シンニング面７１と２段目シンニング面７２のいずれかに沿って成長しながら、円錐形状に丸まるときに、切屑１２を長さ方向（円錐形状の軸方向）に分断（分離）させ、短縮化させ易くなる。

切屑１２を長さ方向に分断させる上では、境界線７３の中間部は後述のように２番面４ａ側へ凸の曲線状であることが望ましい（請求項３）。但し、必ずしもその必要はなく、境界線７３は直線状、または２番面４ａ側へ凹の曲線状であることもある。

境界線７３が、シンニング面７に沿って成長するときの切屑１２を長さ方向に短縮化させ易くすることで、切れ刃４が生成し続ける切屑１２をシンニング面７からこれに連続する切屑排出溝６へ排出させるときの排出性が向上する。結果的にシンニング面７上と切屑排出溝６内での切屑１２の詰まりが発生しにくくなる。

特に先端面３０を回転軸Ｏの方向に見たとき、境界線７３の中間部を回転方向前方側の２番面４ａと３番面５との境界線４３（以下、境界線４３）側へ凸の曲線状に形成すれば（請求項３）、切屑１２が例えば２段目シンニング面７２に沿って円錐形状に丸まるときに、境界線７３が円錐を円錐の軸（中心）に交差する平面で円錐台と円錐に切断するような曲線になる。この結果、円錐形状に丸まろうとする切屑１２を軸方向に分離させるように作用し易くなる。円錐の軸（中心）に交差（直交）し、円錐を切断する平面（切断面）と円錐との交線は円形、もしくは楕円形であるが、境界線７３の中間部が２番面４ａと３番面５との境界線４３側へ凸の曲線状であれば、この境界線７３が円錐の軸に交差する平面と円錐との交線に近い曲線を描くからである。「境界線７３の中間部」は前記のように境界線７３の両端部を除いた部分であり、切屑排出溝６側から見たときにチゼルエッジ４ｂを越えた部分を指す。

境界線７３が境界線４３側へ凸の曲線状である場合、図１－（ａ）に示すように先端面３０を回転軸Ｏの方向に見たとき、この境界線７３の一端を境界線５２と交わるように形成し、且つ、境界線７３の反対側の一端を内側刃４１と交わるように形成することで、２段目シンニング面７２の容積を大きくする形成することができる。

また、境界線７３を境界線５１と交わるように形成すれば（請求項４）、２段目シンニング面７２上の空間の容積を最大に確保することができる。結果として、境界線７３が境界線５１と交わらない場合との対比では、２段目シンニング面７２上での切屑１２の収容能力が高まり、切屑１２の２段目シンニング面７２での詰まりが発生しにくくなる。

境界線７３が境界線５１と交わること（請求項４）は、例えば２段目シンニング面７２の１段目シンニング面７１側を凸の曲線状に形成した場合（請求項３）に、境界線７３が切れ刃４のすくい面と交わる位置とは無関係に、２段目シンニング面７２（シンニング面７）の切屑排出溝６側との間の境界線７４（以下、境界線７４）の幅を最大に確保することである。従って２段目シンニング面７２の１段目シンニング面７１側を凸の曲線状に形成した場合（請求項３）に、２段目シンニング面７２の容積を最大に確保することができることになる。

また先端面３０を回転軸Ｏの方向に見たとき、１段目シンニング面７１と２番面４ａ及び３番面５との間の境界線部分７１ａ（以下、境界線部分７１ａ）をチゼルエッジ４ｂより、回転方向前方側の境界線４３寄りに位置させれば（請求項５）、境界線部分７１ａと境界線７３との間の、１段目シンニング面７１から切屑排出溝６へ向かう方向の距離を大きく取ることができる。この結果、１段目シンニング面７１上の空間の容積を増すことができるため、１段目シンニング面７１上での切屑１２の収容能力を高めて切屑１２の詰まりを生じにくくさせ、１段目シンニング面７１上から２段目シンニング面７２への切屑１２の排出性を高めることが可能になる。

この場合（請求項５において）、特に先端面３０を回転軸Ｏの方向に見たとき、境界線部分７１ａを回転方向前方側の境界線４３側へ凸の曲線状に形成すれば（請求項６）、境界線４３側へ凸の曲線状でない場合との対比では、１段目シンニング面７１上の空間の容積を一層、増すことができる。結果として、１段目シンニング面７１上から２段目シンニング面７２への切屑１２の排出性がより高まることになる。

境界線部分７１ａを境界線４３側へ凸の曲線状に形成すること（請求項６）はまた、境界線部分７１ａをチゼルエッジ４ｂより境界線４３側へ接近させることであるため、凸の曲線状でない場合より図１－（ｂ）に示すＰＰ間距離を大きく確保できることにも結び付く。点Ｐは図１－（ａ）に示すように先端面３０を回転軸Ｏの方向に見たときに、境界線７４が切れ刃４と交わる点を指し、２枚刃ドリルの場合には回転軸Ｏを挟んだ点対称位置の２箇所に表れる。この２交点Ｐ、Ｐを通り、切れ刃４に垂直な平行線間の距離を便宜的にＰＰ点間距離と定め、「行き違い量」と呼称（定義）すれば、境界線部分７１ａを境界線４３側へ凸の曲線状に形成することの結果、「行き違い量（ＰＰ間距離）」を大きく取れることになる。

更に図１－（ｂ）に示すように切れ刃４が２本（２枚）の場合で、境界線部分７１ａが
境界線４３側へ凸の曲線を描く場合に、先端面３０を回転軸Ｏの方向に見たとき、この凸の曲線部分を境界線７４と切れ刃４との交点Ｐより、境界線４３寄りに位置させれば（請求項７）、先端面３０が被削材から受ける抵抗であるスラストとトルクを低減させる効果がある。

この場合、１段目シンニング面７１の凸の曲線部分が上記交点Ｐより境界線４３寄りに位置することで、チゼルエッジ４ｂを挟んだ２番面４ａと３番面５との間に形成されるシンニング面７を区画する切れ刃４とこれに連続する上記境界線７５を合わせたの長さ方向の区間が大きくなる。切れ刃４を長さ方向に見たときの、切れ刃４と境界線７５の合計の長さが大きくなることで、被削材の切削時に被削材に接触する先端面３０の面積が抑制されるため、ドリル先端部の先端角を大きくし、平角に近い角度にしながらも、先端面３０が被削材から受けるスラストとトルクを低減することが可能になる。

ドリル先端部の先端角は小さい程、被削材への食い付き性が良好であるが、被削材の背面側にバリを生成し易い不利益が増す。そのため、バリの生成の抑制を優先させようとすれば、先端角を大きくし、ドリル本体を側面から（回転軸に垂直な方向に）見たとき、切れ刃の稜線が回転軸と垂直に近い（平角に近い）角度をなすように、半径方向中心部分が先端面側へ凸となる形状に形成することが無難である（特許文献３参照）。なお、本発明ではドリル先端部の先端角は特段、限定されることはない。

但し、このようにバリの生成を抑制することを目的として、先端角を大きくし、ドリル本体を側面から見たときに、切れ刃の稜線が回転軸方向の先端面側に平角に近い線を描くようにドリル本体の先端面を形成すれば、被削材に接触するドリル本体先端面の面積が大きくなるため、先端面が被削材から受けるスラストとトルクが大きくなる不利益を伴う。

これに対し、請求項７では上記のように切れ刃４の長さ方向に見たときの、シンニング面７の区間が大きくなることで、１段目シンニング面７１の凸の曲線部分を境界線４３寄りに接近させることが可能になる。この結果、先端面３０を回転軸Ｏの方向に見たときの、先端面３０全体の面積中に占める２番面４ａの面積を小さくすることができるため、先端角を大きくしながらも、被削材に接触する先端面３０の面積が小さくなり、バリの生成を抑制しながらも、スラストとトルクを低減させることが可能になる。

ドリル本体の先端面を回転軸の方向に見たときに、シンニング面を回転方向前方側の２番面側から回転方向後方側の切屑排出溝側へかけて１段目シンニング面と、１段目シンニング面より深い２段目シンニング面とに区分しているため、１段目シンニング面と２段目シンニング面との間の境界線を、ドリル本体の先端面側へ突起状（峰状）に連続して突出させることができる。

結果的に切屑が円錐形状に丸まりながら境界線に接触したときに、境界線が切屑に対し、円錐形状の軸方向に交差する方向のせん断力（切断力）を与えることができ、円錐形状に丸まりながら軸方向に成長しようとする切屑を軸方向に分断させることができるため、切屑が軸方向に成長することを防止、または抑制することができる。また、切屑が分断されることで、被削材の背面側へのバリの生成も抑制され易くなる。

（ａ）はシンニング面が１段目シンニング面と２段目シンニング面とに区分されたドリル本体の先端面を軸方向に見たときの２枚刃のドリルの製作例を示した端面図、（ｂ）は（ａ）に回転軸Ｏ、交点Ｐ、直線Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２を記入した端面図である。（ａ）は図１に示すドリルのｘ－ｘ線矢視図（側面図）、（ｂ）は図１に示すドリルの切れ刃が被削材を切削し、切屑を生成した状況を示したｘ－ｘ線矢視図である。（ａ）は図１、図２に示すドリルが生成した切屑の形状例を示した立面図、（ｂ）はシンニング面が２段に区分されていないドリルが生成した切屑の形状例を示した立面図である。（ａ）は図１のｙ－ｙ線矢視図、（ｂ）は図１のｚ－ｚ線矢視図である。ドリル本体（２枚刃のドリル）の全体を示した側面図である。（ａ）はシンニング面７（１段目シンニング面７１）とシンニング面７に隣接する３番面５との間の境界線５２が、３番面５と切屑排出溝６との間の境界線５１と交わるようにシンニング面７を２番面４ａと切屑排出溝６との間に配置した場合の、シンニング面７と２番面４ａ及び３番面５の関係を示した端面図である。またシンニング面７と３番面５との間の境界線５２と、シンニング面７と２番面４ａとの間の境界線７５とがなす角度を４５°程度以下にした場合である。（ｂ）は（ａ）に示すシンニング面が切屑を生成する方向を示した端面図、（ｃ）は（ａ）、（ｂ）に示すシンニング面が生成した切屑を示した概要図である。（ａ）は図６との対比で、シンニング面７と３番面５との間の境界線５２と、シンニング面７と２番面４ａとの間の境界線７５とがなす角度を４５°より大きくした場合の、シンニング面７と２番面４ａ及び３番面５の関係を示した端面図、（ｂ）は（ａ）に示すシンニング面が切屑を生成する方向を示した端面図、（ｃ）は（ａ）、（ｂ）に示すシンニング面が生成した切屑を示した概要図である。

図１、図２、図４はドリル本体の軸方向先端の先端面３０に回転方向前方側を向いて形成された複数本の切れ刃４と、各切れ刃４の回転方向後方側に位置する３番面５の回転方向後方側に形成された切屑排出溝６と、ドリル本体の回転軸Ｏ上を通るチゼルエッジ４ｂを挟んだ両側の２番面４ａ、４ａと３番面５との間に形成されたシンニング面７を備えた２枚刃のドリル１の製作例を示す。各切れ刃４の回転方向後方側には２番面４ａが形成され、３番面５は２番面４ａの回転方向後方側に形成される。切屑排出溝６は３番面５の回転方向後方側に隣接して３番面５と切れ刃４との間に形成される。シンニング面７は２番面４ａ、４ａの回転軸Ｏ寄りの区間と３番面５との間に形成される。

ドリル本体（ドリル１）は図５に示すようにドリル本体の軸（回転軸Ｏ）方向後方側に位置するシャンク部２とそれより軸方向先端側に形成される刃部３とに軸方向に区分され、刃部３の軸方向先端の先端面３０に複数本（複数枚）の切れ刃４、４が形成される。以下、ドリル本体はドリル１の本体のことを言う。図面では切れ刃４が２本（２枚）の場合の例を示しているが、切れ刃４の本数（枚数）は２本には限られない。「先端面３０」はドリル本体の先端面３０を回転軸Ｏの方向に見たときの、切屑排出溝６とシンニング面７を除いた領域（部分）を指し、２番面４ａと３番面５を合わせた領域を指す。

図面ではまた、切れ刃４が図１に示すように半径方向内周寄りのチゼルエッジ４ｂ付近で被削材を切削する内側刃４１と、内側刃４１の半径方向外周寄りで被削材を切削する外側刃４２とに半径方向に区分されている。但し、必ずしもその必要はなく、切れ刃４は内側刃４１と外側刃４２とに明確に区分されていないこともある。先端面３０を回転軸Ｏの方向に見たとき、見かけ上、２番面４ａの回転方向前方側の稜線である切れ刃４は半径方向にはチゼルエッジ４ｂを越えて反対側の２番面４ａの回転方向後方側の稜線（境界線７５）に連続しているように見えるが、切れ刃４はドリル本体の回転方向Ｒへの回転時に回転方向前方側を向く区間である半径方向外周側からチゼルエッジ４ｂまでの区間にのみ形成されている。

各切れ刃４の半径方向外周縁からは図１、図４に示すようにドリル本体の軸方向後方側（シャンク部２側）へ向かってマージン８が連続し、ドリル本体の周方向（回転方向）にはマージン８の回転方向後方側の部分であるランド９の区間に３番面５が形成される。図面では２番面４ａはドリル本体の周方向にはマージン８からランド９に移行した部分まで形成されている。３番面５の回転方向後方側からはドリル本体の軸方向にヒール１０が形成され、先端面３０を回転軸Ｏの方向に見たとき、３番面５の半径方向外周寄りの区間と、その回転方向後方側の切れ刃４の半径方向外周寄りの区間（外側刃４２の区間）との間に切屑排出溝６が形成される。

先端面３０を回転軸Ｏの方向に見たとき、シンニング面７は回転方向前方側の２番面４ａ側から回転方向後方側の切屑排出溝６側へかけて１段目シンニング面７１と１段目シンニング面７１より深い２段目シンニング面７２とに区分される。先端面３０を回転軸Ｏの方向に見たとき、１段目シンニング面７１は全体的に２段目シンニング面７２より先端面３０側に位置する。１段目シンニング面７１と２段目シンニング面７２との間には両者の境界線７３の中間部を挟んで互いに図２－（ａ）に示すような角度（α２－α１）、または段差が付く。「全体的に」とは、１段目シンニング面７１と２段目シンニング面７２との間の境界線７３を除いた「多くの部分が」、または「平均的に」の意味である。図中、３番面５に見えている孔は冷却オイル供給用のオイルホール１１である。

図示する例は図２－（ａ）に示すように１段目シンニング面７１と２段目シンニング面７２との間に角度が付く場合の例を示している。１段目シンニング面７１は先端面３０側に近く、２段目シンニング面７２は先端面３０から遠く、切屑排出溝６寄りに位置するから、１段目シンニング面７１と２段目シンニング面７２にはそれぞれに落下した切屑１２が切屑排出溝６側へ誘導されるような傾斜が付けられる。この傾斜は１段目シンニング面７１から２段目シンニング面７２へかけ、先端面３０側からシャンク部２側へ向かう傾斜である。

具体的には例えば図に示すように１段目シンニング面７１の幅方向中心を通りながら表面に接する直線が回転軸Ｏに垂直な平面となす角度α１より、２段目シンニング面７２の幅方向中心を通りながら表面に接する直線が回転軸Ｏに垂直な平面となす角度α２が大きくなるように（α１＜α２）１段目シンニング面７１と２段目シンニング面７２が形成される。「１段目シンニング面７１の幅方向」及び「２段目シンニング面７２の幅方向」はシンニング面７（２段目シンニング面７２）と切屑排出溝６との間の境界線７４に沿った方向を指す。１段目シンニング面７１と２段目シンニング面７２はまた、切屑１２の切屑排出溝６側への誘導を促す目的から先端面３０側に凹の曲面形状に形成される。

上記したチゼルエッジ４ｂを挟んで連続する稜線となる切れ刃４と、２番面４ａの回転方向後方側の稜線はシンニング面７の２番面４ａ側の境界線７５になり、３番面５の回転方向後方側の境界線の内、半径方向外周寄りの区間を除いた区間はシンニング面７（１段目シンニング面７１）の３番面５側の境界線５２になる。シンニング面７は詳しくは、上記したチゼルエッジ４ｂを挟んだ両側の２番面４ａ、４ａと３番面５の回転方向後方側の境界線の内、半径方向外周寄りの区間を除いた区間との間に挟まれた位置に形成される。

このことは、１段目シンニング面７１とこの１段目シンニング面７１に隣接する３番面５との間の境界線５２（１段目シンニング面７１と３番面５との間の境界線５２を含む直線）が３番面５と切屑排出溝６との間の境界線５１と交わっている、とも言える。このことはまた、切れ刃４が２本（２枚刃ドリル）の場合で言えば、先端面３０を回転軸Ｏの方向に見たとき、１段目シンニング面７１の、切屑排出溝６の反対側の部分（２番面４ａ及び３番面５との間の境界線部分（先端部分））が切れ刃４の回転方向前方側に位置する２番面４ａ（２番面４ａと３番面５との間の境界線４３）側へ深く入り込んでいる、とも言える。

以下、「１段目シンニング面７１の２番面４ａ及び３番面５との間の境界線部分（先端部分）」を単に「先端部分７１ａ」とも言う。この「１段目シンニング面７１の先端部分７１ａ」は例えば鋭角状の角度が付くことによる切削時の破損を回避する意味から、図示するように放物線状、または楕円状、もしくは円弧状等、境界線４３側に凸の曲線状に形成される。

２枚刃ドリルの場合、図１に示すように先端面３０を回転軸Ｏの方向に見たとき、前記のように境界線７４が切れ刃４と交わる交点Ｐは回転軸Ｏを挟んだ点対称位置の２箇所に表れる。この２交点Ｐ、Ｐを通り、切れ刃４に垂直な平行線間の距離をＰＰ点間距離と言い、「行き違い量」と呼べば、上記した「先端部分７１ａが２番面４ａ側へ深く入り込んでいること」は「行き違い量（ＰＰ間距離）を大きく取れること」とも言い換えられる。「行き違い量」は「チゼルエッジ４ｂの両側の２番面４ａ、４ａを挟んだシンニング面７、７の先端部分７１ａ、７１ａ間の行き違い量」と言える。

図面では先端面３０を回転軸Ｏの方向に見たとき、上記した境界線部分（先端部分）７１ａをチゼルエッジ４ｂより、回転方向前方側の境界線４３寄りに位置させた上で、境界線部分７１ａを境界線４３側へ凸の曲線状に形成している。このことは上記「行き違い量」を拡大することに寄与している。境界線部分（先端部分）７１ａを境界線４３寄りに位置させることと、境界線４３側へ凸の曲線状に形成することはまた、１段目シンニング面７１上の容積を増し、１段目シンニング面７１上の切屑１２の収容能力と２段目シンニング面７２への排出性を向上させることにも寄与している。

上記のように図面では先端部分７１ａが境界線４３側へ凸の曲線を描く場合の例を示している。この形状の場合、「行き違い量を大きく取れること」の結果として、先端面３０の被削材への接触面積を小さくできるため、先端面３０が被削材から受けるスラストを低減させる効果が期待される。具体的には凸の曲線を描く先端部分７１ａを、境界線７４と切れ刃４との交点Ｐより境界線４３寄りに位置させることが、行き違い量を大きく取ることの目安になる。

「行き違い量を大きく取れること」の意義を検証する実験結果として、ドリル１の径Ｄに対する行き違い量（行き違い量（ＰＰ間距離）／Ｄ）を変化させたときの、先端面３０が被削材から受けるスラストとトルクの大きさを以下の表１に示す。ここでは本発明の１段目シンニング面７１の先端部分７１ａ、または１段シンニング面の場合の先端部分７１ａに相当する部分が図１に示すように境界線４３側に凸の曲線を描く場合に、この曲線の曲率半径ｒを変化させたときの行き違い量／Ｄとの関係も示している。

表１中、左側と中間の２列はシンニング面が２段に区分されていない１段シンニング面の場合の数値を示し、右側の１列のみが本発明のシンニング面７が２段に区分されている２段シンニング面の場合の数値を示している。スラストとトルクの数値の後の記号は数値が許容される大きさか否かの評価を表している。

「行き違い量を大きく取れること」は、先端面３０を回転軸Ｏの方向に見たときのシンニング面７の面積を大きく取れることであり、２番面４ａと３番面５からなる先端面３０の面積を小さくできることであるから、先端面３０の被削材への接触面積を小さくできることを意味する。このことは理論的には切れ刃４が被削材を切削するときに先端面３０が被削材から受ける回転軸Ｏ方向と回転方向Ｒの抵抗であるスラストとトルクを低減できることに結び付く。表１の結果、すなわち右側の１列（２段シンニング）と左側２列（１段シンニング）との対比はこの結論を裏付けている。

また図１に示す例では（ａ）、（ｂ）に示すように境界線５２を通る直線Ｌ１と、シンニング面７に面する切れ刃４に平行な、境界線７５を通る直線Ｌ０とがなす角度β１は３０°程度であり、１段目シンニング面７１と２段目シンニング面７２との間の、３番面５寄りの境界線７３を通る直線Ｌ２と、直線Ｌ０とがなす角度β２は４５°程度である。

このように「行き違い量を大きく取れること」は境界線５２を通る直線Ｌ１と、切れ刃４に平行な直線Ｌ０とがなす角度β１を４５°程度以下、特に３０°程度以下に小さくできることでもある。角度β１が例えば鋭角の場合には鈍角の場合より、切屑１２が丸まりながら成長するときに重なる屑片間の距離が小さくなることであるから、角度β１を小さくできることは、切屑１２が例えば１段目シンニング面７１に沿って成長し、捩れながら丸まるときの切屑１２自体の太さ（外径）を小さくできることを意味する。

シンニング面の凸の曲線の曲率半径ｒが０．４の場合に、表１中の中間の列（１段）と右側の列（２段）を対比すれば、１段シンニング面の場合には、ドリル本体の径（Ｄ）が５．７ｍｍ程度のときに、行き違い量（ＰＰ間距離）を１．５ｍｍ程度、確保したときにも、トルクを十分に低減できるとは限らない（言えない）ことが分かる。スラストは２段シンニング面の場合と同等程度、低減できている。曲率半径ｒが０．４のときの対比で言えば、本発明（２段シンニング面の場合）では、１段シンニング面の場合より約７０％以上（７２．３％）、トルクを低減できていることが分かる。

曲率半径ｒが０．６の場合では、１段シンニング面の場合にも、２段シンニング面の場合と同等程度まで、スラストとトルクを低減できている。これは曲率半径ｒの大きさから、先端面３０の被削材への接触面積を小さくできていることに因ると考えられる。但し、１段シンニング面である以上、境界線７３がないため、シンニング面が生成する切屑１２を軸方向に分断させる作用は期待されない（図７－（ｃ））。

切屑１２は１段目シンニング面７１と２段目シンニング面７２の少なくともいずれか一方に接触し続けることにより捩れるように、円錐形状に丸まりながら成長しようとする。この関係で、１段目シンニング面７１と２段目シンニング面７２が切屑１２を丸ませようとする上では、１段目シンニング面７１と２段目シンニング面７２は共に、先端面３０を回転軸Ｏの方向に見たときに先端面３０側へ凹の曲面をなしていることが適切である。両シンニング面７１、７２が凹曲面をなすことには、上記した切屑１２の排出を促す意味の他、シンニング面８内の容積を増す意味もある。

境界線７３は１段目シンニング面７１から切屑排出溝６へ移行する方向には、１段目シンニング面７１の上記した先端部分７１ａと境界線７４の中間に位置する。ここで、上記のように「（先端部分７１ａ、７１ａ間の）行き違い量を大きく取れること」で、境界線７３の両端部を除く中間部を、チゼルエッジ４ｂより１段目シンニング面７１と２番面４ａとの間の境界線７５（境界線４３）寄りに位置させることができる。

この場合、切れ刃４が生成した切屑１２が境界線７３（の特に中間部）に、切屑１２自体の円錐形状の軸方向中間部の位置で接触し易くなる。結果として切屑１２が１段目シンニング面７１、または２段目シンニング面７２に沿って成長しながら、円錐形状に丸まるときに、シンニング面７は切屑１２を長さ方向（円錐形状の軸方向）に分断させ、短縮化させ易くなる利点を持つ、と言える。

この境界線７３には１段目シンニング面７１、または２段目シンニング面７２に沿って成長する切屑１２が、軸方向の中間部において接触しようとする。この関係で、切屑１２を軸方向に分断させ易くし、切屑１２をシンニング面７（２段目シンニング面７２）から切屑排出溝６へ排出させ易くする上では、境界線７３の中間部は境界線４３側へ凸の曲線状をなしていることが適切である。この境界線７３（の特に中間部）は切屑１２が２段目シンニング面７２に沿って円錐形状に丸まるときに、円錐形状を円錐の軸に交差する平面で軸方向に分断させるように作用するため、先端部分７１ａと同様に放物線状、または楕円状、もしくは円弧状等、境界線４３側に凸の曲線状に形成される。

特に２段目シンニング面７２上の空間の容積を最大に確保する上では、境界線７３の中間部が２番面４ａ側を通る場合には、境界線７３を境界線５１と交わるように形成することが合理的である。２段目シンニング面７２の切屑排出溝６側の境界線７４の幅が最大になるためである。

図６－（ａ）は境界線５２が境界線５１と交わるようにシンニング面７を２番面４ａと切屑排出溝６との間に配置した場合の、シンニング面７と２番面４ａ及び３番面５の関係を示す。

図６－（ａ）では境界線５２と境界線７５とがなす角度βが４５°程度以下になっている。境界線５２は図１－（ｂ）に示す境界線５２を通る直線Ｌ１でもあり、境界線７５はシンニング面６に面する切れ刃４に平行な直線Ｌ０にほぼ平行である。図６－（ａ）では２段目シンニング面７２を省略している。

図７－（ａ）は図６－（ａ）との対比で、境界線５２が境界線５１とは交わらずに３番面５上を通過し、境界線５２と境界線７５とがなす角度βが４５°より大きく、６０°程度以上である場合の、シンニング面７と２番面４ａ及び３番面５の関係を示す。シンニング面７が切屑１２を生成する方向は（ｂ）に示すように（ａ）のβに沿った方向になるため、切屑１２は（ｃ）に示すように円錐形状に丸まるときの軸方向に径の大きさが定まらず、不規則な形状になる傾向を示す。

これに対し、図６－（ａ）の場合も、シンニング面７が切屑１２を生成する方向は（ｂ）に示すように（ａ）のβに沿った方向になるため、切屑１２は（ｃ）に示すように円錐形状に丸まるときの軸方向に径の大きさが一定に定まり易く、規則的な形状になる傾向を示すことが分かる。また本発明ではシンニング面７が１段目シンニング面７１と２段目シンニング面７２とに区分され、両面間に境界線７３が形成されていることで、図７の例との対比では１個の切屑１２が軸方向に切断され易い傾向を示すことも分かる。

１……ドリル（ドリル本体）、
２……シャンク部、
３……刃部、３０……先端面、
４……切れ刃、
４１……内側刃、４２……外側刃、
４ａ……２番面、４ｂ……チゼルエッジ、
４３……２番面４ａと３番面５との間の境界線、
５……３番面、５１……３番面５と切屑排出溝６との間の境界線、５２……３番面５とシンニング面７（１段目シンニング面７１）との間の境界線、
６……切屑排出溝、
７……シンニング面、
７１……１段目シンニング面、７１ａ……１段目シンニング面７１と２番面４ａ及び３番面５との間の境界線部分（先端部分）、
７２……２段目シンニング面、
７３……１段目シンニング面７１と２段目シンニング面７２との間の境界線、７４……シンニング面７（２段目シンニング面７２）と切屑排出溝６との間の境界線、７５……シンニング面７（１段目シンニング面７１）と２番面４ａとの間の境界線、
８……マージン、９……ランド、１０……ヒール、１１……オイルホール、
Ｏ……回転軸、
Ｌ０……シンニング面６に面する切れ刃４に平行な直線、
Ｌ１……１段目シンニング面７１とこれ（１段目シンニング面７１）に隣接する３番面５との間の境界線５２を通る直線、
Ｌ２……１段目シンニング面７１と２段目シンニング面７２との間の境界線７３の、３番面５寄りを通る直線、
Ｐ……先端面３０を回転軸Ｏの方向に見たときの２段目シンニング面７２と切屑排出溝６との間の境界線７４と切れ刃４との交点、
１２……切屑。

Claims

ドリル本体の軸方向先端の先端面に回転方向前方側を向いて形成された複数本の切れ刃と、
前記各切れ刃の回転方向後方側に位置する３番面の回転方向後方側に隣接し、前記３番面と前記切れ刃との間に形成された切屑排出溝と、前記各切れ刃の回転方向後方側に形成された２番面に連続し、前記ドリル本体の回転軸上を通るチゼルエッジを挟んだ両側の前記２番面の前記回転軸寄りの区間と前記３番面との間に形成されたシンニング面を備え、
前記ドリル本体の前記先端面を前記回転軸の方向に見たとき、前記シンニング面は回転方向前方側の前記２番面側から回転方向後方側の前記切屑排出溝側へかけて１段目シンニング面とこの１段目シンニング面より深い２段目シンニング面とに区分され、
前記ドリル本体の前記先端面を前記回転軸の方向に見たとき、前記１段目シンニング面と前記２段目シンニング面との間の境界線の中間部は前記チゼルエッジより、前記１段目シンニング面と前記２番面及び前記３番面との間の境界線部分寄りに突出していることを特徴とするドリル。
前記１段目シンニング面とこの１段目シンニング面に隣接する前記３番面との間の境界線は前記３番面と前記切屑排出溝との間の境界線と交わっていることを特徴とする請求項１に記載のドリル。
前記ドリル本体の前記先端面を前記回転軸の方向に見たとき、前記１段目シンニング面と前記２段目シンニング面との間の境界線の中間部は回転方向前方側の前記２番面と前記３番面との境界線側へ凸の曲線状をしていることを特徴とする請求項１、もしくは請求項２に記載のドリル。
前記１段目シンニング面と前記２段目シンニング面との間の境界線は前記３番面と前記切屑排出溝との間の境界線と交わっていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のドリル。
前記ドリル本体の前記先端面を前記回転軸の方向に見たとき、前記１段目シンニング面と前記２番面及び前記３番面との間の境界線部分は前記チゼルエッジより、回転方向前方側の前記２番面と前記３番面との間の境界線寄りに位置していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のドリル。
前記ドリル本体の前記先端面を前記回転軸の方向に見たとき、前記１段目シンニング面と前記２番面及び前記３番面との間の境界線部分は回転方向前方側の前記２番面と前記３番面との間の境界線側へ凸の曲線状をしていることを特徴とする請求項５に記載のドリル。
前記切れ刃は２本であり、前記１段目シンニング面と前記２番面及び前記３番面との間の境界線部分ａは前記２番面と前記３番面との間の境界線側へ凸の曲線を描き、前記ドリル本体の前記先端面を前記回転軸の方向に見たとき、前記凸の曲線部分は、前記２段目シンニング面と前記切屑排出溝との間の境界線と前記切れ刃との交点より、前記２番面と前記３番面との間の境界線寄りに位置していることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のドリル。