JP7400311B2 - ドリル - Google Patents

Description

本発明は、特に被削材の傾斜面や曲面に座繰り穴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、例えば特許文献１には、先端角が１８０°～１８１°のドリルであって、このドリルは曲線状の切刃を有しており、この切刃から外周コーナへ向けて延びる直線とチゼルエッジから外周コーナへ延びる直線とのなす角度が１８°～２２°であり、ランドには２つのマージンが設けられたものが記載されている。なお、この特許文献１に記載されたドリルは、２枚刃のドリルである。

また、この特許文献１には、溝長がドリルの直径の２倍以上５倍以下であり、シャンクの長さがドリルの直径の５倍以上２０倍以下とすることも記載されている。このようなドリルでは、切刃の強度を保ちつつ、傾斜面や曲面を有する被削材の座繰り穴加工においてもドリルの振れを抑制することができると特許文献１には記載されている。

特開２０１４－０３４０８０号公報

しかしながら、この特許文献１に記載されたドリルでは、特許文献１の図１および図２に示されるように軸線方向先端側から見て、ランドに設けられた２つのマージンのうち、ドリル回転方向に位置する第１マージン部のドリル回転方向を向く壁面と第１マージン部の外周面との交点と軸線とを通る第１直線と、第１マージンのドリル回転方向とは反対側の第２マージン部のドリル回転方向を向く壁面と第２マージン部の外周面との交点と軸線とを通る第２直線との交差角が６４°程度と大きく、第１マージンと第２マージンとがドリル本体の周方向に大きな間隔をあけることになる。

従って、そのような特許文献１に記載されたドリルでは、切刃の食い付き時に第１マージンが被削材の加工穴の内周面に摺接してから第２マージンが摺接するまでの時間が長くなり、特に被削材の傾斜面や曲面に座繰り穴加工を施す場合には、ドリル本体先端部の切刃部が不安定となる状態が長くなる。このため、切刃の先端角が１８０°～１８１°であることとも相俟って切刃部が振れ回り易くなり、加工穴の穴拡大量が増大して加工穴精度が損なわれたり、加工穴の中心位置がずれて穴位置精度が低下したり、加工穴の内周面の面粗さが劣化したりするおそれがある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、切刃の先端角は１８０°に近い座繰り穴加工用のドリルであっても、切刃の食い付き時にドリル本体先端部の切刃部が不安定となって振れ回りが生じるのを抑制することが可能な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、軸線回りにドリル回転方向に回転させられるドリル本体の先端側の切刃部の外周に、このドリル本体の先端逃げ面に開口して後端側に延びる２つの切屑排出溝が周方向に間隔をあけて形成され、これらの切屑排出溝の上記ドリル回転方向を向く壁面と上記先端逃げ面との交差稜線部に、先端角が１７８°～１８２°の範囲内の切刃が形成されたドリルであって、上記２つの切屑排出溝の間の上記切刃部の外周面には、上記切刃の外周端に連なって上記ドリル本体の外周側に突出する第１マージン部と、この第１マージン部から上記ドリル回転方向とは反対側に間隔をあけて上記ドリル本体の外周側に突出する第２マージン部とが形成されており、上記軸線方向先端側から見て、上記第１マージン部の上記ドリル回転方向を向く第１マージン前壁面と上記第１マージン部の外周側を向いて上記軸線を中心とした円弧状をなす第１マージン外周面との交点、または上記第１マージン前壁面の外周側への延長面と上記第１マージン外周面の上記ドリル回転方向への延長面との交点と上記軸線とを通る第１マージン直線と、上記第２マージン部の上記ドリル回転方向を向く第２マージン前壁面と上記第２マージン部の外周側を向いて上記第１マージン外周面と等しい半径の上記軸線を中心とした円弧状をなす第２マージン外周面との交点、または上記第２マージン前壁面の外周側への延長面と上記第２マージン外周面の上記ドリル回転方向への延長面との交点と上記軸線とを通る第２マージン直線との交差角が３０°～６０°の範囲内とされてい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、軸線方向先端側から見て、上記第１マージン直線と上記第２マージン直線との交差角が３０°～６０°の範囲内とされていて、第１、第２マージン部の周方向の間隔が小さくされており、ドリル本体の回転によって第１マージン部が加工穴の内周面に摺接してから第２マージン部が摺接するまでの時間を短くすることができる。

このため、切刃の先端角が１７８°～１８２°の範囲内で軸線に垂直な一直線状に近くて、被削材の傾斜面や曲面に座繰り穴加工を施すときでも、切刃の食い付き時に切刃部が不安定となる状態を短くして切刃部に振れ回りが生じるのを抑制することができ、加工穴精度や穴位置精度が低下したり、加工穴の内周面の面粗さが劣化したりするのを防ぐことができる。

ここで、上記第１、第２マージン直線の交差角が６０°を上回ると、第１マージン部が加工穴の内周面に摺接してから第２マージン部が摺接するまでの時間を短くすることができなくなって切刃部の振れ回りを十分に抑えることができなくなるおそれがある。その一方で、逆に第１、第２マージン直線の交差角が３０°を下回ると、第１、第２マージン部が近づきすぎて切刃部を周方向に２点で摺接して支持するような状態となり、やはり切刃の食い付き時に切刃部に振れ回りが発生し易くなるおそれがある。

なお、後述するように第１、第２マージン前壁面と第１、第２マージン外周面との交差稜線部に第１、第２マージン前面取り部が形成されている場合には、上記交点は上述のように第１、第２マージン前壁面の外周側への延長面と第１、第２マージン外周面のドリル回転方向への延長面の交点となり、第１、第２マージン前壁面と第１、第２マージン外周面とが角度をもって交差している場合には、上記交点はこれら第１、第２マージン前壁面と第１、第２マージン外周面との交点そのものとなる。

また、上記軸線に直交する断面において、第１マージン外周面がなす円弧の弦に沿った幅である第１マージン幅Ｗ１に対して、第２マージン外周面がなす円弧の弦に沿った幅である第２マージン幅Ｗ２が大きすぎると、これら第１、第２マージン外周面が加工穴の内周面に摺接することによる抵抗が大きくなって、切刃部に振れ回りが生じ易くなるとともに、ドリル本体を回転させるための駆動力が増大したり、高い摩擦熱が発生したりするおそれがある。

その一方で、第１マージン幅Ｗ１に対して第２マージン幅Ｗ２が小さすぎると、第２マージン部の加工穴内周面との摺接によって切刃部を確実に支持することができなくなり、振れ回りを抑えることができなくなるおそれがある。このため、上記軸線に直交する断面において、上記第１マージン幅Ｗ１に対して、上記第２マージン幅Ｗ２は、０．２×Ｗ１～０．６×Ｗ１の範囲内とされていることが望ましい。

なお、この場合も、上述したように第１、第２マージン前壁面と第１、第２マージン外周面との交差稜線部に第１、第２マージン前面取り部が形成されていたり、後述するように第１、第２マージン後壁面と第１、第２マージン外周面との交差稜線部に第１、第２マージン後面取り部が形成されている場合には、第１、第２マージン幅Ｗ１、Ｗ２は、これら第１、第２マージン前面取り部や第１、第２マージン後面取り部を除いた軸線に直交する断面において、第１、第２マージン外周面が軸線を中心とする円弧状をなす部分の弦に沿った幅となる。また、第１、第２マージン前壁面や第１、第２マージン後壁面と第１、第２マージン外周面とが角度をもって交差している場合は、第１、第２マージン幅Ｗ１、Ｗ２は第１、第２マージン外周面全体の円弧の弦に沿った幅となる。

さらに、このような切刃部の振れ回りは、上記切刃の直径Ｄに対して、切屑排出溝の軸線方向の長さＬが長い場合、すなわち切刃部の長さが長い場合に発生し易いが、この切刃部の長さが短すぎると、この切刃部の長さ以上の深い穴深さの座繰り穴加工を施すことができなくなって汎用性が損なわれる。このため、上記切刃の直径Ｄに対して、上記切屑排出溝の上記軸線方向の長さＬが１×Ｄ～３×Ｄの範囲内とされていることが望ましい。

一方、上記軸線に直交する断面において、第１マージン前壁面と第１マージン外周面との交差稜線部と、第２マージン前壁面と第２マージン外周面との交差稜線部とは、これら第１、第２マージン部がドリル本体の回転によって加工穴の内周面に摺接し始める部分となる。ところが、例えば特許文献１に記載されたドリルのように、これらの交差稜線部において第１、第２マージン前壁面と第１、第２マージン外周面とが角度をもって交差していると、切刃部に振れ回りが生じたときに角張った交差稜線部が加工穴の内周面に食い込んでしまって面粗さを劣化させたり、角張った交差稜線部に欠け等が生じたりするおそれがある。

このため、上述のように、上記軸線に直交する断面において、上記第１マージン前壁面と上記第１マージン外周面との交差稜線部は凸曲線状に面取りされた第１マージン前面取り部とされるとともに、上記第２マージン前壁面と上記第２マージン外周面との交差稜線部は凸曲線状に面取りされた第２マージン前面取り部とされるようにして、これらの交差稜線部においては、第１、第２マージン部のドリル回転方向を向く第１、第２マージン前壁面と第１、第２マージン外周面とが角度をもって交差することがないようにするのが望ましい。

また、これら第１、第２マージン前面取り部のうち、ドリル本体の回転に伴って先に被削材の加工穴に摺接するのは、第１マージン前面取り部であるので、上記軸線に直交する断面において、上記第１マージン前面取り部の曲率半径を上記第２マージン前面取り部の曲率半径よりも大きくすることにより、この第１マージン前面取り部が加工穴の内周面に食い込むのを確実に防止することができる。

なお、上記軸線に直交する断面において、上記第１マージン前面取り部の曲率半径と上記第２マージン前面取り部の曲率半径とは１０μｍ～５０μｍの範囲内とされていることが望ましい。これら第１、第２マージン前面取り部の曲率半径がこの範囲よりも小さいと、第１、第２マージン前壁面と第１、第２マージン外周面との交差稜線部が鋭利となって食い込みや欠けを防止することができなくなるおそれがあり、逆にこの範囲よりも大きいと、加工穴の内周面に摺接する第１、第２マージン外周面の上記第１、第２マージン幅Ｗ１、Ｗ２が小さくなって、切刃部を確実に支持することができなくなるおそれが生じる。

一方、上記軸線に直交する断面において、上述したように上記第１マージン部の上記ドリル回転方向とは反対側を向く第１マージン後壁面と上記第１マージン外周面との交差稜線部は凸曲線状に面取りされた第１マージン後面取り部とされるとともに、上記第２マージン部の上記ドリル回転方向とは反対側を向く第２マージン後壁面と上記第２マージン外周面との交差稜線部は凸曲線状に面取りされた第２マージン後面取り部とされていてもよい。これによっても、これら第１、第２マージン後壁面と第１、第２マージン外周面との交差稜線部が加工穴の内周面に食い込んだり、これらの交差稜線部に欠け等が生じたりするのを防ぐことができる。

なお、この場合には、これら第１、第２マージン後面取り部よりも、上記第１、第２マージン前面取り部は、加工穴の内周面に食い込んだり欠け等が発生したりするおそれが高いので、上記軸線に直交する断面において、上記第１マージン前面取り部の曲率半径は上記第１マージン後面取り部の曲率半径よりも大きいことが望ましく、上記第２マージン前面取り部の曲率半径は上記第２マージン後面取り部の曲率半径よりも大きいことが望ましい。

また、特に上述のように第２マージン幅Ｗ２を第１マージン幅Ｗ１よりも小さくした場合には、加工穴の内周面に摺接する第２マージン外周面の周方向の幅を確保するために、同じく上記軸線に直交する断面において、上記第１マージン後面取り部の曲率半径よりも上記第２マージン後面取り部の曲率半径が小さいことが望ましい。なお、上記と同様の理由により、上記軸線に直交する断面において、上記第１マージン後面取り部の曲率半径と上記第２マージン後面取り部の曲率半径とが１０μｍ～５０μｍの範囲内とされていることが望ましい。

さらに、例えば特許文献１に記載されたドリルでは、２つのマージンの間の切刃部の外周逃げ面は、軸線に直交する断面において２つのマージンの外周面よりも凹んだ凸曲線状をなすように形成されているが、上記切刃部の外周面には、上記第１マージンと上記第２マージンとの間に、上記軸線に直交する断面において上記ドリル本体の内周側に凹む凹曲線状をなす凹部が形成されていることが望ましい。

これにより、切削油剤を供給しつつ座繰り穴加工を行う湿式切削の場合に、この凹部と加工穴の内周面との間でドリル本体の回転に伴い切削油剤の対流を発生させることができるので、第１、第２マージン部や加工穴内周面の効率的な冷却、潤滑を図ることができ、第１、第２マージン部に溶着が発生するのを抑制することができる。

また、この場合には、上記切刃部の外周面に、複数の上記凹部が周方向に並んで形成されていてもよく、個々の凹部と加工穴の内周面との間で切削油剤の対流を発生させることができて、一層効率的な第１、第２マージン部や加工穴の内周面の冷却、潤滑を図ることができる。

なお、こうして切刃部の外周面に複数の凹部を周方向に並んで形成した場合、隣接する凹部の間には凹部の断面がなす凹曲線が交差する凸部が形成されることになるが、上記軸線に直交する断面において、複数の上記凹部の間に形成される凸部の突端から、この凸部の周方向に隣接する凹部の底までの上記軸線に対する半径方向の深さは、１０μｍ以上とされていることが望ましい。この凸部の突端から凹部の底までの深さが１０μｍを下回ると、凹部が凸部に対して浅くなりすぎて切削油剤を確実に対流させることが困難となるおそれがある。

以上説明したように、本発明によれば、切刃の先端角が１７８°～１８２°の範囲内であって、被削材の傾斜面や曲面に座繰り穴加工を施すときでも、切刃の食い付き時に切刃部が不安定な状態となる時間を短くして切刃部に振れ回りが発生するのを抑えることができ、加工穴精度や穴位置精度の低下や、加工穴の内周面の面粗さの劣化を防止することが可能となる。

本発明の一実施形態を示す斜視図である。 図１に示す実施形態の拡大正面図である。 図１に示す実施形態の先端部の側面図である。 図１に示す実施形態の第１マージン部を示す軸線に直交する拡大断面図である。 図１に示す実施形態の第２マージン部を示す軸線に直交する拡大断面図である。 図１に示す実施形態の切刃部におけるランド部の外周面を示す軸線に直交する拡大断面図である。 本発明の実施例における穴位置精度の測定結果を示す図である。

図１～図６は、本発明のドリル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１は、超硬合金等の硬質材料により軸線Ｏを中心とした概略円柱状に形成されており、その後端部（図１において右上側部分。図３においては上側部分）は円柱状のままのシャンク部２とされるとともに、先端部（図１において左下側部分。図３においては下側部分）は切刃部３とされる。

このようなドリルは、シャンク部２が工作機械の主軸に把持されてドリル本体１が軸線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３に形成された切刃４によって被削材の軸線Ｏに対して傾斜した傾斜面や曲面に座繰り穴加工を施す。

切刃部３の外周には、ドリル本体１の先端逃げ面５に開口して後端側に向かうに従いドリル回転方向Ｔとは反対側に延びるように螺旋状に捩れる２つの切屑排出溝６が周方向に間隔（等間隔）をあけて形成されており、これらの切屑排出溝６のドリル回転方向Ｔを向く壁面と上記先端逃げ面５との交差稜線部に上記切刃４がそれぞれ形成されている。すなわち、本実施形態のドリルは２枚刃のツイストドリルである。なお、ドリル本体１は、軸線Ｏに関して１８０°回転対称形状に形成されている。

これらの切刃４は、先端角αが１７８°～１８２°の範囲内とされており、特に本実施形態では１８０°とされていて、被削材に形成される座繰り穴の底面は軸線Ｏに垂直な平面状とされる。なお、これらの切刃４は、軸線Ｏ方向先端側から見て図２に示すように、軸線Ｏ周辺の中心部と外周部の短い部分が略一直線状に形成されるとともに、これら中心部と外周部との間の長い部分はドリル回転方向Ｔとは反対側に僅かに凹む凹曲線状に形成されている。また、切屑排出溝６の先端内周部にはシンニングが施されており、切刃４の内周部にはシンニング刃４ａが形成されている。

さらに、切刃部３の外周面には、上記２つの切屑排出溝６の間のランド部７に、切刃４の外周端に連なってドリル本体１の外周側に突出する第１マージン部８と、この第１マージン部８からドリル回転方向Ｔとは反対側に間隔をあけてドリル本体１の外周側に突出する第２マージン部９とが形成されている。

これら第１、第２マージン部８、９は、軸線Ｏ方向先端側から見て略台形状に形成されている。このうち、第１マージン部８は、ドリル回転方向Ｔを向く第１マージン前壁面８ａが、切刃４の外周部がなす直線に沿った直線状とされるとともに、ドリル回転方向Ｔとは反対側を向く第１マージン後壁面８ｂはドリル本体１の内周側に向かうに従いドリル回転方向Ｔとは反対側に向けて延びるように傾斜している。

また、第２マージン部９は軸線Ｏ方向先端側から見て略等脚台形状に形成されており、ドリル回転方向Ｔを向く第２マージン前壁面９ａがドリル本体１の内周側に向かうに従いドリル回転方向Ｔに向けて延びるように傾斜するとともに、ドリル回転方向Ｔとは反対側を向く第２マージン後壁面９ｂはドリル本体１の内周側に向かうに従いドリル回転方向Ｔとは反対側に向けて延びるように傾斜している。

ただし、本実施形態では、これら第１マージン前壁面８ａと、第１マージン部８のドリル本体１外周側を向く第１マージン外周面８ｃとの交差稜線部は、軸線Ｏに直交する断面においてこれら第１マージン前壁面８ａと第１マージン外周面８ｃとに接する第１マージン外周面８ｃよりも曲率半径の小さな凸曲線状に面取りされた第１マージン前面取り部８ｄとされている。

同様に、第２マージン前壁面９ａと、第２マージン部９のドリル本体１外周側を向く第２マージン外周面９ｃとの交差稜線部は、軸線Ｏに直交する断面において第２マージン前壁面９ａと第２マージン外周面９ｃに接する第２マージン外周面９ｃよりも曲率半径の小さな凸曲線状に面取りされた第２マージン前面取り部９ｄとされている。

なお、これら第１、第２マージン外周面８ｃ、９ｃは、切刃４の直径Ｄすなわち切刃４の外周端が軸線Ｏ回りになす円の直径と等しい直径を有する軸線Ｏを中心とした１つの円筒面上に位置するように形成されており、軸線Ｏ方向先端側から見て軸線Ｏを中心とする互いに等しい半径の円弧状に形成されている。

ここで、軸線Ｏ方向に直交する断面において、第１マージン外周面８ｃがなす円弧の弦に沿った幅である第１マージン幅Ｗ１に対して、第２マージン外周面９ｃがなす円弧の弦に沿った幅である第２マージン幅Ｗ２は、０．２×Ｗ１～０．６×Ｗ１の範囲内とされている。また、切屑排出溝６は切刃部３の後端側で外周側に切れ上がっており、この切屑排出溝６が切れ上がった部分までの切刃４からの軸線Ｏ方向の長さＬは、上記切刃の直径Ｄに対して１×Ｄ～３×Ｄの範囲内とされている。

さらに、本実施形態では、軸線Ｏに直交する断面において、上記第１、第２マージン前面取り部８ｄ、９ｄは凸円弧状に形成されており、ただしその曲率半径（半径）は、第１マージン前面取り部８ｄの曲率半径Ｒ８ｄが第２マージン前面取り部９ｄの曲率半径Ｒ９ｄよりも大きくされている。なお、軸線Ｏに直交する断面において、これら第１マージン前面取り部８ｄの曲率半径Ｒ８ｄと第２マージン前面取り部９ｄの曲率半径Ｒ９ｄとは１０μｍ～５０μｍの範囲内とされている。

また、本実施形態では、軸線Ｏに直交する断面において、第１マージン部８のドリル回転方向Ｔとは反対側を向く上記第１マージン後壁面８ｂと外周側を向く第１マージン外周面８ｃとの交差稜線部も、これら第１マージン後壁面８ｂと第１マージン外周面８ｃとに接する凸曲線状に面取りされた第１マージン後面取り部８ｅとされている。

同様に、軸線Ｏに直交する断面において、第２マージン部９のドリル回転方向Ｔとは反対側を向く上記第２マージン後壁面９ｂと外周側を向く第２マージン外周面９ｃとの交差稜線部も、これら第２マージン後壁面９ｂと第２マージン外周面９ｃとに接する凸曲線状に面取りされた第２マージン後面取り部９ｅとされている。

さらに、軸線Ｏに直交する断面において、これら第１、第２マージン後面取り部８ｅ、９ｅも凸円弧状に形成されており、ただし第１マージン後面取り部８ｅの曲率半径（半径）Ｒ８ｅよりも第１マージン前面取り部８ｄの曲率半径Ｒ８ｄが大きくされるとともに、第２マージン後面取り部９ｅの曲率半径（半径）Ｒ９ｅよりも第２マージン前面取り部９ｄの曲率半径Ｒ９ｄが大きくされている。

さらにまた、軸線Ｏに直交する断面において、第１マージン後面取り部８ｅの曲率半径Ｒ８ｅよりも第２マージン後面取り部９ｅの曲率半径Ｒ９ｅが小さくされている。なお、これら第１マージン後面取り部８ｅと第２マージン後面取り部９ｅが軸線Ｏに直交する断面においてなす凸曲線（円弧）の曲率半径（半径）Ｒ８ｅ、Ｒ９ｅは、１０μｍ～５０μｍの範囲内とされている。

また、切刃部３の上記ランド部７の外周面のうち、第１、第２マージン部８、９の間の部分と、第２マージン部９からドリル回転方向Ｔとは反対側に切屑排出溝６のドリル回転方向Ｔとは反対側を向く壁面との交差稜線部であるヒール１０までの部分とは、第１、第２マージン外周面８ｃ、９ｃからドリル本体１の内周側に凹んだ外周逃げ面（二番取り面）１１とされている。なお、これらの外周逃げ面１１と、第１マージン後壁面８ｂとが交差する隅角部、および第２マージン前壁面９ａと第２マージン後壁面９ｂとが交差する隅角部は、軸線Ｏに直交する断面において凹曲線状に形成されている。

さらに、本実施形態では、切刃部３のランド部７の外周面のうち、第１マージン部８と第２マージン部９との間の外周逃げ面１１には、軸線Ｏに直交する断面においてドリル本体１の内周側に凹む凹曲線状をなす凹部１２が形成されている。本実施形態では、この第１マージン部８と第２マージン部９との間の外周逃げ面１１には、このような凹部１２が複数（２つ）、周方向に並んで形成されている。

従って、軸線Ｏに直交する断面において、これら複数の凹部１２の間には、凹部１２に対して相対的に切刃部３の外周側に凸となる山形の凸部１３が形成されることになる。ここで、本実施形態では、この凸部１３の突端１３ａから、この凸部１３の周方向に隣接する凹部１２の底１２ａまでの軸線Ｏに対する半径方向の深さｄは、１０μｍ以上とされている。なお、複数（２つ）の凹部１２は、同形同大に形成されており、従って凸部１３の突端１３ａからこれらの凹部１２の底１２ａまでの軸線Ｏに対する半径方向の深さｄは互いに等しい。

このような凹部１２と第１、第２マージン部８、９とは、図１および図３に示すように切屑排出溝６の捩れに合わせて螺旋状をなすようにして、軸線Ｏに直交する断面が同一の形状を維持したまま、切屑排出溝６がドリル本体１の外周側に切れ上がった部分にまで連続して形成されている。

そして、本実施形態では、軸線Ｏ方向先端側から見て図２に示すように、上記第１マージン前壁面８ａのドリル本体１外周側への延長面と上記第１マージン外周面８ｃのドリル回転方向Ｔへの延長面との交点Ｐ１と軸線Ｏとを通る第１マージン直線Ｅ１と、上記第２マージン前壁面９ａのドリル本体１外周側への延長面と上記第２マージン外周面９ｃのドリル回転方向Ｔへの延長面との交点Ｐ２と軸線Ｏとを通る第２マージン直線Ｅ２との交差角θが、３０°～６０°の範囲内とされている。

このように構成されたドリルにおいては、軸線Ｏ方向先端側から見て、こうして第１マージン直線Ｅ１と第２マージン直線Ｅ２との交差角θが３０°～６０°の範囲内とされていて、特許文献１に記載されたドリルと比べて第１、第２マージン部８、９の周方向の間隔が小さくされている。従って、ドリル本体１の回転によって第１マージン部８の第１マージン外周面８ｃが加工穴の内周面に摺接してから第２マージン部９の第２マージン外周面９ｃが摺接するまでの時間を短くすることができる。

このため、切刃４の先端角αが１７８°～１８２°の範囲内で軸線に垂直な一直線状に近い場合に、被削材に形成された傾斜面や曲面に軸線Ｏが斜交するようにされて座繰り穴加工を施すときでも、切刃４の食い付き時に切刃部３が不安定な状態となる時間を短くすることができ、切刃部３に振れ回りが生じるのを抑えることができる。従って、加工穴精度や穴位置精度が低下したり、加工穴の内周面の面粗さが劣化したりするのを防ぐことが可能となる。

ここで、第１、第２マージン直線Ｅ１、Ｅ２の交差角θが６０°を上回ると、第１マージン外周面８ｃが加工穴の内周面に摺接してから第２マージン外周面９ｃが摺接するまでの時間を短くすることができなくなり、切刃部３の振れ回りを十分に抑えることができなくなるおそれがある。一方、逆に第１、第２マージン直線Ｅ１、Ｅ２の交差角θが３０°を下回ると、第１、第２マージン部８、９が近づきすぎて切刃部３を周方向に２点で摺接して支持するような状態となるので、やはり切刃４の食い付き時に切刃部３に振れ回りが発生し易くなるおそれがある。

なお、本実施形態では、第１、第２マージン前壁面８ａ、９ａと第１、第２マージン外周面８ｃ、９ｃとの交差稜線部に第１、第２マージン前面取り部８ｄ、９ｄが形成されていて、上記第１、第２マージン直線Ｅ１、Ｅ２は、第１、第２マージン前壁面８ａ、９ａのドリル本体１外周側への延長面と第１、第２マージン外周面８ｃ、９ｃのドリル回転方向Ｔへの延長面との交点Ｐ１、Ｐ２と軸線Ｏとを通る直線とされているが、このような第１、第２マージン前面取り部８ｄ、９ｄが形成されず、第１、第２マージン前壁面８ａ、９ａと第１、第２マージン外周面８ｃ、９ｃとが角度をもって交差している場合には、交点Ｐ１、Ｐ２は第１、第２マージン前壁面８ａ、９ａと第１、第２マージン外周面８ｃ、９ｃとの交点とすればよい。

また、本実施形態では、軸線Ｏ方向に直交する断面において、第１マージン外周面８ｃが軸線Ｏを中心としてなす円弧の弦に沿った幅である第１マージン幅Ｗ１に対して、第２マージン外周面９ｃが軸線Ｏを中心としてなす円弧の弦に沿った幅である第２マージン幅Ｗ２が、０．２×Ｗ１～０．６×Ｗ１の範囲内とされており、これによってドリル本体１を回転させるための駆動力が増大したり、加工穴の内周面との間に高い摩擦熱が発生したりすることなく、切刃部３の振れ回りを確実に抑えることができる。

すなわち、第１マージン幅Ｗ１に対して第２マージン幅Ｗ２が０．６×Ｗ１を上回るほど大きいと、第１、第２マージン外周面８ｃ、９ｃが加工穴の内周面に摺接することによる抵抗が大きくなって、切刃部３に振れ回りが生じ易くなるとともに、ドリル本体１の回転駆動力が増大したり、高い摩擦熱が発生したりするおそれがある。一方、第１マージン幅Ｗ１に対して第２マージン幅Ｗ２が０．２×Ｗ１を下回るほど小さいと、第２マージン外周面９ｃの加工穴内周面との摺接によって切刃部３を確実に支持することができなくなり、切刃部３の振れ回りを抑えることができなくなるおそれがある。

なお、本実施形態では、第１、第２マージン前壁面８ａ、９ａおよび第１、第２マージン後壁面８ｂ、９ｂと第１、第２マージン外周面８ｃ、９ｃとの交差稜線部に第１、第２マージン前面取り部８ｄ、９ｄおよび第１、第２マージン後面取り部８ｅ、９ｅが形成されていて、第１、第２マージン幅Ｗ１、Ｗ２は、これら第１、第２マージン前面取り部８ｄ、９ｄや第１、第２マージン後面取り部８ｅ、９ｅを除いた部分の幅とされているが、第１、第２マージン外周面８ｃ、９ｃの全体が軸線Ｏに直交する断面において、軸線Ｏを中心とした円弧状で第１、第２マージン前壁面８ａ、９ａや第１、第２マージン後壁面８ｂ、９ｂと角度をもって交差している場合は、第１、第２マージン幅Ｗ１、Ｗ２は第１、第２マージン外周面８ｃ、９ｃの全体がなす円弧の弦に沿った幅となる。

また、本実施形態では、切屑排出溝６の軸線Ｏ方向の長さＬが、切刃４の直径Ｄに対して１×Ｄ～３×Ｄの範囲内とされている。このように、切屑排出溝６の長さＬが長く、すなわち切刃部３の突き出し長さが長いドリルにおいては、特に切刃部３の振れ回りが発生し易いので、そのようなドリルにおいて上記構成を採ることにより、本実施形態によれば、加工穴精度や穴位置精度、加工穴の内周面の面粗さの一層の向上を図ることができる。なお、この切屑排出溝６の軸線Ｏ方向の長さＬが、切刃４の直径Ｄに対して１×Ｄよりも小さいと、穴深さの深い座繰り穴加工を施すことができなくなって汎用性が損なわれる。

一方、本実施形態では、軸線Ｏに直交する断面において、第１マージン部８の第１マージン前壁面８ａと第１マージン外周面８ｃとの交差稜線部は凸曲線状に面取りされた第１マージン前面取り部８ｄとされるとともに、第２マージン部９の第２マージン前壁面９ａと第２マージン外周面９ｃとの交差稜線部は凸曲線状に面取りされた第２マージン前面取り部９ｄとされている。

ここで、これらの第１、第２マージン前面取り部８ｄ、９ｄは、第１、第２マージン部８、９がドリル本体１のドリル回転方向Ｔへの回転に伴い切刃４によって形成された座繰り穴の内周面に最初に摺接する部分であるので、そのような部分が断面凸曲線状に面取りされることにより、たとえ切刃部３に振れ回りが生じても、第１、第２マージン前壁面８ａ、９ａと第１、第２マージン外周面８ｃ、９ｃとが交差稜線部において角度をもって交差している場合のように、この交差稜線部が加工穴の内周面に食い込んで面粗さを劣化させたり、角張った交差稜線部に欠け等が生じたりするのを防ぐことができる。

また、特に本実施形態では、これら第１、第２マージン前面取り部８ｄ、９ｄのうち、第１マージン前面取り部８ｄの曲率半径Ｒ８ｄが第２マージン前面取り部９ｄの曲率半径Ｒ９ｄよりも大きくされている。従って、第２マージン前面取り部９ｄよりもドリル回転方向Ｔ側に位置して先に加工穴の内周面に摺接する第１マージン前面取り部８ｄが切刃部３の振れ回りによって食い込んだり欠けたりするのを一層確実に防止することが可能となる。

さらに、本実施形態では、軸線Ｏに直交する断面において、これら第１、第２マージン前面取り部８ｄ、９ｄの曲率半径Ｒ８ｄ、Ｒ９ｄが１０μｍ～５０μｍの範囲内とされており、第１、第２マージン前面取り部８ｄ、９ｄの食い込みや欠け等をさらに確実に防止しつつ、切刃部３を加工穴の内周面によって支持して振れ回りを抑制することができる。

すなわち、これら第１、第２マージン前面取り部８ｄ、９ｄの曲率半径Ｒ８ｄ、Ｒ９ｄが１０μｍよりも小さいと、第１、第２マージン前面取り部８ｄ、９ｄが鋭利となって食い込みや欠けを防止することができなくなるおそれがあり、逆に５０μｍよりも大きいと、加工穴の内周面に摺接する第１、第２マージン部８、９の第１、第２マージン外周面８ｃ、９ｃの周方向の幅である第１、第２マージン幅Ｗ１、Ｗ２が小さくなって、切刃部３を確実に支持して振れ回りを抑えることができなくなるおそれがある。

また、本実施形態では、軸線Ｏに直交する断面において、第１マージン部８のドリル回転方向Ｔとは反対側を向く第１マージン後壁面８ｂと第１マージン外周面８ｃとの交差稜線部も凸曲線状に面取りされた第１マージン後面取り部８ｅとされるとともに、第２マージン部９のドリル回転方向Ｔとは反対側を向く第２マージン後壁面９ｂと第２マージン外周面９ｃとの交差稜線部も凸曲線状に面取りされた第２マージン後面取り部９ｅとされている。従って、切刃部３の振れ回りによって、これら第１、第２マージン後壁面８ｂ、９ｂと第１、第２マージン外周面８ｃ、９ｃとの交差稜線部が加工穴の内周面に食い込んだり、欠け等が生じたりするのを防ぐことができる。

ただし、これら第１、第２マージン後面取り部８ｅ、９ｅよりも、ドリル回転方向Ｔ側に位置する第１、第２マージン前面取り部８ｄ、９ｄの方が、加工穴の内周面に食い込んだり欠け等が発生したりするおそれが高くなる。このため、本実施形態では、軸線Ｏに直交する断面において、第１マージン前面取り部８ｄの曲率半径Ｒ８ｄが第１マージン後面取り部８ｅの曲率半径Ｒ８ｅよりも大きくされるとともに、第２マージン前面取り部９ｄの曲率半径Ｒ９ｄが第２マージン後面取り部９ｅの曲率半径Ｒ９ｅよりも大きくされている。

さらに、本実施形態では、軸線Ｏに直交する断面において、第１マージン後面取り部８ｅの曲率半径Ｒ８ｅよりも第２マージン後面取り部９ｅの曲率半径Ｒ９ｅが小さくされている。このため、特に本実施形態のように第２マージン幅Ｗ２が第１マージン幅Ｗ１よりも小さくされている場合に、第２マージン部９の第２マージン外周面９ｃの第２マージン幅Ｗ２が小さくなりすぎるのを防ぐことができ、第２マージン部９によっても確実に切刃部３を支持して振れ回りを抑制することができる。

さらにまた、本実施形態では、軸線Ｏに直交する断面において、これら第１、第２マージン後面取り部８ｅ、９ｅの曲率半径Ｒ８ｅ、Ｒ９ｅが１０μｍ～５０μｍの範囲内とされているので、第１、第２マージン後面取り部８ｅ、９ｅにおいても食い込みや欠け等をさらに確実に防止しつつ、切刃部３を加工穴の内周面によって支持して振れ回りを抑制することができる。

すなわち、これら第１、第２マージン後面取り部８ｅ、９ｅの曲率半径Ｒ８ｅ、Ｒ９ｅが１０μｍよりも小さいと、第１、第２マージン後面取り部８ｅ、９ｅが鋭利となって食い込みや欠けを防止することができなくなるおそれがある。また、逆に５０μｍよりも大きいと、第１、第２マージン幅Ｗ１、Ｗ２が小さくなってしまい、切刃部３を確実に支持して振れ回りを抑えることができなくなるおそれが生じる。

また、本実施形態では、切刃部３のランド部７における外周面（外周逃げ面１１）において、第１、第２マージン部８、９の間に、軸線Ｏに直交する断面においてドリル本体１の内周側に凹む凹曲線状をなす凹部１２が形成されている。このため、切削油剤を供給しつつ座繰り穴加工を行う湿式切削の場合に、この凹部１２と加工穴の内周面との間でドリル本体１の回転に伴い切削油剤の対流を発生させることができるので、第１、第２マージン部８、９や加工穴内周面の効率的な冷却、潤滑を図ることができ、第１、第２マージン部８、９に溶着等が生じるのを避けることができる。

しかも、本実施形態では、切刃部３の第１、第２マージン部８、９の間の外周逃げ面１１に、複数（２つ）の凹部１２が周方向に並んで形成されている。従って、個々の凹部１２と加工穴の内周面との間で切削油剤の対流を発生させることができるので、一層効率的な第１、第２マージン部８、９や加工穴の内周面の冷却、潤滑を図ることができ、さらに確実に溶着等を防止することが可能となる。

さらにまた、本実施形態では、このように切刃部３の第１、第２マージン部８、９の間の外周逃げ面１１に複数の凹部１２を周方向に並んで形成した場合に、軸線Ｏに直交する断面において、隣接する凹部１２の間に形成される凸部１３の突端１３ａから、この凸部１３の周方向に隣接する凹部１２の底１２ａまでの軸線Ｏに対する半径方向の深さｄが、１０μｍ以上とされている。

このため、凸部１３の突端１３ａから凹部１２の底１２ａまでの深さｄを十分に確保して、切削油剤を確実に対流させることができ、さらに一層効率的な第１、第２マージン部８、９や加工穴の内周面の冷却、潤滑を図ることが可能となる。すなわち、この深さｄが１０μｍを下回ると、凹部１２が凸部１３に対して浅くなりすぎて切削油剤を確実に対流させることが困難となるおそれがある。ただし、この深さｄが大きくなりすぎると、切刃部３の剛性や強度が損なわれるおそれがあるので、深さｄは１００μｍ以下とされるのが望ましい。

なお、上述のような切削油剤は、ドリル本体１の外から外部給油によって切刃部３に供給することが可能であるが、例えばドリル本体のシャンク部２の後端面から切刃部３の先端逃げ面５等に向けてクーラント穴を形成して、このクーラント穴を通して切削油剤を内部給油するようにしてもよい。

次に、本発明の実施例を挙げて、第１、第２マージン直線Ｅ１、Ｅ２の交差角θおよび第１、第２マージン幅Ｗ１、Ｗ２の関係について実証する。本実施例では、上記実施形態に基づく切刃４の直径Ｄが１２ｍｍのドリルであって、交差角θが４５°、第１マージン幅Ｗ１が０．５ｍｍ、第２マージン幅Ｗ２が０．２ｍｍ（Ｗ２＝０．４×Ｗ１）のドリルと、交差角θが４５°、第１マージン幅Ｗ１が０．３ｍｍ、第２マージン幅Ｗ２が０．３ｍｍ（Ｗ２＝Ｗ１）のドリルと、交差角θが４５°、第１マージン幅Ｗ１が０．５ｍｍ、第２マージン幅Ｗ２が０．５ｍｍ（Ｗ２＝Ｗ１）のドリルと、交差角θが３３°、第１マージン幅Ｗ１が０．５ｍｍ、第２マージン幅Ｗ２が０．２ｍｍ（Ｗ２＝０．４×Ｗ１）のドリルを製造した。これらを順に実施例１～４とする。

また、これら実施例１～４に対する比較例として、切刃４の直径Ｄが１２ｍｍのドリルであって、特許文献１に基づく交差角θが６４°、第１マージン幅Ｗ１が０．３１ｍｍ、第２マージン幅Ｗ２が０．２９ｍｍ（Ｗ２≒Ｗ１）のドリルと、交差角θが９０°、第１マージン幅Ｗ１が０．５ｍｍ、第２マージン幅Ｗ２が０．５ｍｍ（Ｗ２＝Ｗ１）のドリルと、第２マージン部がない第１マージン部だけのシングルマージンドリルであって第１マージン幅Ｗ１が０．５ｍｍのドリルも製造した。これらを順に比較例１～３とする。

そして、これら実施例１～４および比較例１～３のドリルにより、Ｓ５０Ｃ材よりなる被削材の軸線Ｏに垂直な平面に対して３０°傾斜（軸線Ｏに対しては６０°傾斜）した傾斜面に最大深さ１２ｍｍの座繰り穴加工を施し、その際の穴位置精度、すなわち加工穴の中心が軸線ＯからＸ方向とＹ方向にどれだけずれたかのずれ量を測定した。この結果を図７に、実施例１～４については順に符号１～４で、比較例１～３については順に符号１１～１３で示す。なお、Ｙ方向は正の値の方向が傾斜面の傾斜に沿って上向きに向かう方向であり、Ｘ方向は正の値の方向がＹ方向の正の値の方向に対して９０°ドリル回転方向Ｔとは反対側に向かう方向である。

なお、加工条件は、工作機械の主軸からの切刃４の突き出し量が１２０ｍｍ（１０×Ｄ）、ドリル本体の回転速度は１９９０ｍ／ｍｉｎ（切削速度は７５ｍｍ／ｒｅｖ）、送り速度は１２０ｍｍ／ｍｉｎ（１回転当たりの送り量は０．０６ｒｍｍ／ｒｅｖ）、１２ｍｍのノンステップ加工で下穴は無し、切削油剤としてエマルションを用いた。また、工作機械は門形マシニングセンターであった。

図７に示した結果より、比較例１～３のドリルのうちでは、交差角θが９０°の比較例２が最もずれ量が大きくてＸ方向、Ｙ方向ともに－０．５ｍｍ以上のずれを生じており、次いで実施例１、３の順にずれは小さくなっているが、いずれもずれ量が－０．２ｍｍを上回って０に近づくことは無かった。これに対して、本発明に係わる実施例１～４では、いずれもＸ方向、Ｙ方向ともにずれ量が－０．２ｍｍを上回って０に近くなっており、高い穴位置精度が得られているのが分かった。

１ ドリル本体
２ シャンク部
３ 切刃部
４ 切刃
４ａ シンニング刃
５ 先端逃げ面
６ 切屑排出溝
７ ランド部
８ 第１マージン部
８ａ 第１マージン前壁面
８ｂ 第１マージン後壁面
８ｃ 第１マージン外周面
８ｄ 第１マージン前面取り部
８ｅ 第１マージン後面取り部
９ 第２マージン部
９ａ 第２マージン前壁面
９ｂ 第２マージン後壁面
９ｃ 第２マージン外周面
９ｄ 第２マージン前面取り部
９ｅ 第２マージン後面取り部
１０ ヒール
１１ 外周逃げ面
１２ 凹部
１２ａ 凹部１２の底
１３ 凸部
１３ａ 凸部１３の突端
Ｏ ドリル本体１の軸線
Ｔ ドリル回転方向Ｔ
Ｅ１ 第１マージン直線
Ｅ２ 第２マージン直線
α 切刃４の先端角
θ 第１マージン直線Ｅ１と第２マージン直線Ｅ２との交差角
Ｗ１ 第１マージン幅
Ｗ２ 第２マージン幅
Ｐ１ 第１マージン部８のドリル回転方向Ｔを向く第１マージン前壁面８ａと第１マージン部８の外周側を向いて軸線Ｏを中心とした円弧状をなす第１マージン外周面８ｃとの交点、または第１マージン前壁面８ａの外周側への延長面と第１マージン外周面８ｃのドリル回転方向Ｔへの延長面との交点
Ｐ２ 第２マージン部９のドリル回転方向Ｔを向く第２マージン前壁面９ａと第２マージン部９の外周側を向いて第１マージン外周面８ａと等しい半径の軸線Ｏを中心とした円弧状をなす第２マージン外周面９ｃとの交点、または第２マージン前壁面９ａの外周側への延長面と第２マージン外周面９ｃのドリル回転方向Ｔへの延長面との交点
Ｒ８ｄ 第１マージン前面取り部８ｄの曲率半径
Ｒ８ｅ 第１マージン後面取り部８ｅの曲率半径
Ｒ９ｄ 第２マージン前面取り部９ｄの曲率半径
Ｒ９ｅ 第２マージン前面取り部９ｅの曲率半径
ｄ 凸部１３の突端１３ａから凹部１２の底１２ａまでの軸線Ｏに対する半径方向の深さ
Ｄ 切刃４の直径
Ｌ 切屑排出溝６の軸線Ｏ方向の長さ

Claims (14)

1. 軸線回りにドリル回転方向に回転させられるドリル本体の先端側の切刃部の外周に、このドリル本体の先端逃げ面に開口して後端側に延びる２つの切屑排出溝が周方向に間隔をあけて形成され、
   これらの切屑排出溝の上記ドリル回転方向を向く壁面と上記先端逃げ面との交差稜線部に、先端角が１７８°～１８２°の範囲内の切刃が形成されたドリルであって、
   上記２つの切屑排出溝の間の上記切刃部の外周面には、上記切刃の外周端に連なって上記ドリル本体の外周側に突出する第１マージン部と、この第１マージン部から上記ドリル回転方向とは反対側に間隔をあけて上記ドリル本体の外周側に突出する第２マージン部とが形成されており、
   上記軸線方向先端側から見て、上記第１マージン部の上記ドリル回転方向を向く第１マージン前壁面と上記第１マージン部の外周側を向いて上記軸線を中心とした円弧状をなす第１マージン外周面との交点、または上記第１マージン前壁面の外周側への延長面と上記第１マージン外周面の上記ドリル回転方向への延長面との交点と上記軸線とを通る第１マージン直線と、
   上記第２マージン部の上記ドリル回転方向を向く第２マージン前壁面と上記第２マージン部の外周側を向いて上記第１マージン外周面と等しい半径の上記軸線を中心とした円弧状をなす第２マージン外周面との交点、または上記第２マージン前壁面の外周側への延長面と上記第２マージン外周面の上記ドリル回転方向への延長面との交点と上記軸線とを通る第２マージン直線との交差角が３０°～６０°の範囲内とされていることを特徴とするドリル。
2. 上記軸線に直交する断面において、上記第１マージン外周面がなす円弧の弦に沿った幅である第１マージン幅Ｗ１に対して、上記第２マージン外周面がなす円弧の弦に沿った幅である第２マージン幅Ｗ２が、０．２×Ｗ１～０．６×Ｗ１の範囲内とされていることを特徴とする請求項１に記載のドリル。
3. 上記切刃の直径Ｄに対して、上記切屑排出溝の上記軸線方向の長さＬが１×Ｄ～３×Ｄの範囲内とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のドリル。
4. 上記軸線に直交する断面において、上記第１マージン前壁面と上記第１マージン外周面との交差稜線部は凸曲線状に面取りされた第１マージン前面取り部とされるとともに、上記第２マージン前壁面と上記第２マージン外周面との交差稜線部は凸曲線状に面取りされた第２マージン前面取り部とされていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のドリル。
5. 上記軸線に直交する断面において、上記第１マージン前面取り部の曲率半径が上記第２マージン前面取り部の曲率半径よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載のドリル。
6. 上記軸線に直交する断面において、上記第１マージン前面取り部の曲率半径と上記第２マージン前面取り部の曲率半径とが１０μｍ～５０μｍの範囲内とされていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のドリル。
7. 上記軸線に直交する断面において、上記第１マージン部の上記ドリル回転方向とは反対側を向く第１マージン後壁面と上記第１マージン外周面との交差稜線部は凸曲線状に面取りされた第１マージン後面取り部とされるとともに、上記第２マージン部の上記ドリル回転方向とは反対側を向く第２マージン後壁面と上記第２マージン外周面との交差稜線部は凸曲線状に面取りされた第２マージン後面取り部とされていることを特徴とする請求項４から請求項６のうちいずれか一項に記載のドリル。
8. 上記軸線に直交する断面において、上記第２マージン前面取り部の曲率半径が上記第２マージン後面取り部の曲率半径よりも大きいことを特徴とする請求項７に記載のドリル。
9. 上記軸線に直交する断面において、上記第１マージン前面取り部の曲率半径が上記第１マージン後面取り部の曲率半径よりも大きいことを特徴とする請求項７または請求項８に記載のドリル。
10. 上記軸線に直交する断面において、上記第１マージン後面取り部の曲率半径よりも上記第２マージン後面取り部の曲率半径が小さいことを特徴とする請求項７から請求項９のうちいずれか一項に記載のドリル。
11. 上記軸線に直交する断面において、上記第１マージン後面取り部の曲率半径と上記第２マージン後面取り部の曲率半径とが１０μｍ～５０μｍの範囲内とされていることを特徴とする請求項７から請求項１０のうちいずれか一項に記載のドリル。
12. 上記切刃部の外周面には、上記第１マージン部と上記第２マージン部との間に、上記軸線に直交する断面において上記ドリル本体の内周側に凹む凹曲線状をなす凹部が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項１１のうちいずれか一項に記載のドリル。
13. 上記切刃部の外周面には、複数の上記凹部が周方向に並んで形成されていることを特徴とする請求項１２に記載のドリル。
14. 上記軸線に直交する断面において、複数の上記凹部の間に形成される凸部の突端から、この凸部の周方向に隣接する凹部の底までの上記軸線に対する半径方向の深さが、１０μｍ以上とされていることを特徴とする請求項１３に記載のドリル。

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