JPH03142117A - 穴明け工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、被削材の穴明は加工に用いられる穴明は工
具に係り、詳しくは工具本体の外周面に切屑排出溝が形
成された穴明は工具に関する。

［従来の技術］ 従来、この種の穴明は工具としては、例えば略円柱状を
なす工具本体の外周部に工具軸線回りに一定角度で捩れ
る切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝の回転方向を
向く壁面と工具本体の先端逃げ面との稜線部に切刃が形
成されてなる、いわゆるツイストドリルが知られている
。

ところが、このようなツイストドリルにおいては、切屑
排出溝の捩れ角を余りに大きく設定すると、切屑排出溝
の長さが加工深さよりも著しく長くなるために、工具先
端部に発生ずる切屑を工具基端側へ押し」二げる力（以
下、切屑排出力と称する。）が切屑と切屑排出溝との間
に作用する摩擦抵抗で失われて切屑詰まりが発生し易く
なるとし）う欠点があり、他方、捩れ角を余りに小さく
設定すると切屑排出溝の全長が短くなって切屑排出性は
向」ニするものの、切刃のすくい角が不足して切削抵抗
の」二昇を招くという欠点を有していた。

加えて、」−述のツイストドリルにおいては、工具剛性
を向上させるべく芯厚を工具基端側はど大きく設定する
いわゆる芯厚テーパが設けられる場合があり、この上う
な場合には切屑排出溝の断面積が工具基端側はど実質的
に減少するため、より一層切屑詰まりが発生し易くなる
欠点ら指摘されて　い　ノこ　。

そこで、切屑排出溝の切屑排出性を向」ニさせると同時
に切削抵抗の増加をも防止し得るドリルとして、例えば
実開昭６４−１２７１６号公報に示すような穴明（Ｊド
リルが提案されている。。

このトリルは、第８図ないし第１０図に示すように、略
円柱状をなす工具本体Ｉの外周部に、該工具本体Ｉの先
端逃げ而２及び外周面３に開「］する切屑排出溝４が形
成され、さらにこの切Ｈ？Ｊｌ’出溝４出回４方向を向
く壁面５の先端部に、切刃６を有するチップ７か、その
ずくい而８を上記を而５と路面−に連続させた状態で口
つ付（Ｊされてなるもので、」−記切屑排出溝４の工具
先端からａａ断面までの部分を一定角度で捩れさせて切
刃６に所定のすくい角を与える一方で、ａ−ａ断面から
ｂ−ｂ断面までの捩れ角を上記ａ−ａ断面の捩れ角から
０°に至るまで漸次減少させるとともに、その溝幅（（
＋　Ｑ）の工具外周長さに対する比率（以下、溝幅比と
称する。）を上記ａ　−ａ断面までの溝幅比よりも増大
させ、さらにはｂ−ｂ断面から後端側？こ向かって捩れ
角０°の直線部を配置することによって切屑排出溝全体
の全長を従来よりも減少させ、切削抵抗の増加を防止１
．つつ切屑排出抵抗の減少を図っている。

なお、この場合各部の寸法については、ａ−ａ断面まで
の捩れ角を２５°〜３０°の範囲の一定値、溝幅比を０
４〜Ｉ　Ｏの範囲の一定値に設定し、ａ−ａ断面からｂ
−ｂ断面の溝幅比をＯＳから１．５の範囲で漸次増加さ
せ、ｂ−ｂ断面から工具基端側の部分の溝幅比を上記ｂ
−Ｌ断面と同−若しくは０．８から１５の範囲で増加さ
せ、さらにａ−ａ断面の位置を工具径りに対して工具先
端から０．６Ｄ〜１．５Ｄの位置に、ｂ−ｂ断面の位置
を工具先端から２１）〜３，５Ｄの位置に定めるべきで
ある旨が指摘されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、」―述した従来のドリルにおいては、特
に切屑排出力が最も大きい工具先端部の一定範囲におい
て、切屑排出溝４の捩れ角が一定とされているため、未
だ切屑排出性を十分７こ向」二さＵ得るものとは言い難
かった。

すなわち、」−述のようなトリルにおいては、切削時に
切刃６の外周ｆｕｌｌと内周側との周速に差が生じるた
め、切刃６て生成された切屑は、まずすくい面８上を工
具の回転中心側に向＋（て扇状に延びて切屑排出溝４の
ヒール側壁面９に衝突し、該壁面９に沿ってカールする
。そしてカールした切屑は、切刃６で新たイこ生成され
る切屑によって押し出され、以後各壁面５．９と擦過し
つつ工具１．チ端側へと排出されてゆく。このため、切
屑と切Ｍ排出溝４との間に作用する摩擦力は、切屑排出
力が最も大きくかつ切屑排出方向が変換されろ工具先端
部において最も大きく、従ってその損失も工具先端部に
おいて最も大きいこととなる。

しかるに」二連したドリルは、切屑排出溝４の捩れ角が
工具先端部で一定のため、壁面９に沿ってカールした切
屑が押し出される際に、該切屑と壁面９とが激しく擦過
することとなり、この点で従来のツイストドリルと変わ
りがない。このため、切屑排出抵抗の低減効果も一定の
範囲に止どまらざるを得す、特に工具−・回転当たりの
送り爪を大きくした場合等、工具先端部における切屑摩
擦抵抗が大きくなる場合には、切屑排出性を十分に向」
ニさせることができないおそれが大きいのである。

この発明は、以」二のような背景の下になされたもので
あり、特に切屑排出溝の先端部における切屑摩擦抵抗を
十分に低減させることができて切屑排出性に優れ、同時
に切刃の切削抵抗の増加をも防止し得る穴明（Ｊ工具を
提供することを目的とずろ。

１課題を解決するための手段］ 」−記課題を解決するために、この発明の穴明（Ｊ「具
は、切屑υ１出溝を、工具本体の先端逃げ面に開１］シ
かつ工具軸線回りに捩れる捩れ部と、このＷれ部の後端
から工具本体の基端側へ向けてゴニ具軸線と平行に延在
する直線部とから構成し、上記捩れ部の捩れ角を、工具
本体の先端から基端側に向かって漸次減少させると共に
、上記直線部の溝幅比を、１〜記捩れ部の７１４幅比よ
りも大きく定めたものである。

ここで、」―配板れ部及び直線部の諸寸法としては、捩
れ部先端の捩れ角を１０°〜２０°の範囲に、捩れ部の
溝幅比を０．６〜１．０の範囲に、捩れ部の工具軸線方
向に才３ける全長を工具径りに対して５Ｄ〜２．５１）
の範囲にそれぞれ設定し、かつ上記直線部の溝幅比を上
記捩れ部の溝幅比に対して１．１〜１．４倍に設定する
ことが好ましい。

［作用　」 上記構成の穴明は工具においては、切屑排出溝の先端部
の捩れ角が漸次減少するため、］二工具端部におけるヒ
ール側壁面は、工具基端側へ向かう程、カールした後の
切屑の成長方向に対して工具の回転方向側に後退する。

このため、工具先端部における切屑と壁面との激しい摩
擦が回避され、摩擦抵抗が減少する。

加えて、捩れ部の捩れ角が漸次減少してその後端か工具
軸線と平行に延在する直線部に連なるため、切屑排出溝
全体を捩れ溝状に形成する場合に比して切屑排出溝の全
長が大幅に短縮されて切屑の移動距離が減少し、この結
果、切屑排出溝全体の切屑摩擦抵抗も小さくなる。

さらに、切屑排出溝の後端側に位置する直線部の溝幅が
捩れ部よりも一様に大きいので、直線部における切屑の
摩擦抵抗も小ざくなる。

一方、上記構成の穴明は工具によれば、捩れ部の捩れに
より切屑排出溝の壁面と先端逃げ面との稜線部に設けら
れる切刃に正のすくい角が与えられるので、切削抵抗が
小さくなって切削能力も向」二する。

そして、」−記捩れ部の長さ、捩れ角、溝幅比及び上記
直線部の溝幅比を適当な範囲に設定することにより、工
具先端側におけろねじり剛性を損なうことなく、切削抵
抗の増大を防ぎつつ切屑排出性を向上させることができ
る。

［実施例］ 以下、第１図ないし第４図を参照して、本発明の詳細な
説明ずろ。

第１図及び第２図に示すように、本実施例のドリルは、
Ｌ述した従来のドリルと同様、略円柱状をなず工具本体
ＩＯの外周部に、該工具本体ＩＯの先端逃げ面１１及び
外周面１２に開口する２本の切屑排出溝１３・１３が形
成され、これら切屑排出ＴＩＩｔ１３の回転方向を向く
第１の壁面１４・１４と」１記先端逃げ而１１との稜線
部に、切刃Ｉ５を有する２枚のデツプ１６・Ｉ６が、各
々のすくい面１６ａを上記壁面Ｉ４に連続させた状態て
ロウ付けされ、これらチップＩ６の内周端縁に挟まれた
工具回転中心Ｐ。に、上記先端逃げ面１１から工具基端
側へ陥没する空隙部１７が形成されてなるものである。

ここで、上記切屑排出溝Ｉ３は、工具本体１０の先端側
に形成された捩れ部１８と、この捩れ部Ｉ８の後端から
工具基端側へ向かって工具軸線Ｏと平行に延在する直線
部１９とから構成されてなるものである。

上記捩れ部１８は、工具軸線Ｏの回りに捩れる捩れ溝状
に形成され、その捩れ方向は、後端側が工具回転方向後
方側に捩れるように、すなわち、当該工具本体１０の先
端側からの正面視（第２図）において時計方向に捩れろ
ように定められている。

捩れ部１８の捩れ角は、］−記先端逃げ面１１に開口す
る先端部においてｌＯ°〜２０°の範囲に設定され、こ
の先端部から工具基端側に向かうに従って連続的に減少
させられて、上記直線部１９と連続する後端部において
０°とされている。

ここで先端部の捩れ角を１０°〜２０°の範囲に設定し
たのは、ＩＯｏに満たないと切刃１５のすくい角が小さ
くて切削抵抗を十分に低減できないおそれが生じ、他方
、２０°を超えると捩れによる切屑の摩擦抵抗が相対的
に大きくなり、切屑排出性を十分に低減できないおそれ
が生じるからである。

また、工具先端から捩れ部１８の後端までの距離りは、
被削材や切削条件に応じて適宜定められるが、工具径り
に対して１．５Ｄ〜２．５Ｄの範囲に設定することが好
ましい。距離りが１．５Ｄに満たないと捩れ角が急激に
変化し過ぎて工具先端部の切屑排出性にかえって悪影響
を与えるおそれがあり、他方、距離りが２．５Ｄを超え
ると捩れ部Ｉ８の全長が長くなり過ぎて切屑の摩擦抵抗
が大きくなり、全体の切屑排出性か劣化するおそれが生
じるからである。

第３図に示すように、捩れ部１８は、上記チップすくい
而１６ａに連なる上記第１の壁面１４と、この第１の壁
面１４の工具中心側の端部から工具１ 外周面１２に向かって円弧状に延びる第２の壁面（ヒー
ル側壁面）２０とから構成されており、その溝幅０．Ｉ
、ずなわち各壁面１４．２０と工具外周面１２とが交イ
つる点ＰＩＦ２間の距離は捩れ部１８の全長に渡って一
定とされている。そして、捩れ部１８の溝幅比、ずなわ
ら工具外周長さに対する溝幅（Ｌ＋　Ｑ、＋）　ノ比は
、０．６〜１．ｏの範囲に設定されている。

ここで、溝幅比を」−記の範囲に定めるのは、溝幅比が
０．６に満たないと捩れ部１８の断面積が不足して円滑
な切屑排出に支障を来すおそれが生じ、他方溝幅比が１
．０を超えると工具先端部における実断面積が不足し、
工具のねじり剛性が過度に損なわれるおそれが生じるか
らである。

一方、第１図及び第４図に示すように、」−足置線部１
９は、工具回転方向を向く平坦面２１と、この平坦面２
Ｉの工具中心側の端部から工具外周面１２に向かって円
弧状に延びる湾曲面２２とを有し、かつ工具軸線Ｏと平
行に延在する直線状の溝に形成されている。

？ この直線部１９の溝幅Ｑ、は、捩れ部１８の溝幅（、（
第４図中二点鎖線で示す）よりも全長に渡って一様に大
きく定められている。また、直線部１９の溝幅比は、上
記捩れ部１８の溝幅比の１１〜１．４倍の範囲とされて
いる。溝幅比が捩れ部１８の１．１倍に満たない範囲で
は、溝幅Ｑ２の拡大による摩擦抵抗の低減効果が十分に
発揮されず、他方１．４倍を超えると工具のねじり剛性
が過度に損なわれるからである。

また、−１〜記空隙部１７は、工具回転中心Ｐ。からヂ
ゼルエツジを除去して、切削中のスラスト荷重を低減さ
せると共に工具先端の芯振れ運動を防止するために設け
られたものであり、その大きさは、被削材の空隙部１７
に対応する部分に成長するコアが当該空隙部１７の側面
から受ける切削抵抗によって板切られる程度とされ、よ
り具体的にはドリルの側面視における幅にして０　、２
　ｍｍ〜２゜５ｍｍの範囲に定められる。

また、上記工具本体ＩＯの内部には、工具本体１０のＪ
ｌ端而面開Ｄ　Ｉ、かっ工具軸線Ｏ」二を工具先端側に
向けて延在する供給孔２３が形成され、この供給孔２３
からは、上記先端部げ而１１に開口する油入２４が形成
されている。

以上の構成からなるドリルを用いて被削材の穴明は加工
を行うには、供給孔２３から高圧切削曲を供給して油入
２４から吐出させつつ、工具本体１０を工具軸線Ｏの回
りに回転させて切刃１５て被削材を切削してゆく。

このとき、各切刃Ｉ５で生成された切屑は、切刃１５の
外周側と内周側との周速差により、工具外周側から工具
の回転中心側に向かって扇状に成長し、切屑排出溝Ｉ３
の第２の壁面２０に衝突してカールする。そしてカール
した切屑は、切刃１５で新たに生成される切屑が先に生
成された切屑を押し上げる力を受けて押し出され、工具
基端側へ向けて排出される。

ここで、本実施例のドリルでは、工具先端側の捩れ部１
８の捩れ角が工具先端から連続的に減少するため、上記
第２の壁面２０は、工具基端側に向かうにつれて、壁面
２０に衝突した後の切屑の成長方向に対し」二具の回転
方向側へと漸次後退する。このため、切屑は壁面２０と
過度に擦過することなく工具基端側へと内情に排出され
ることとなり、この結果、工具先端部において切屑と壁
面２０との間に生しる摩擦抵抗が小さくなる。

加えて、捩れ部Ｉ８の捩れ角は、その後端に至るまで連
続的に減少し、さらには工具軸線Ｏと平行に延在する直
線部Ｉ９に連続するため、切屑排出溝１３の全長が全体
を捩れ溝状に形成する場合に比して大幅に短縮されて切
屑の移動距離が減少する。このため、切屑抽出’ｔｒｉ
　ｌ　３全体に生じる切屑の摩擦抵抗も小さく、切屑υ
１出ｌＲ１３の後端側に切屑の摩擦抵抗を超える十分な
切屑排出力が作用して切屑排出性が向」ニする。

さらに、本実施例では直線部１９の溝幅比が捩れ部Ｉ８
のそれよりも大きく定められているため、捩れ部１８の
溝幅に応じてカールした切屑と直線部Ｉ９の各壁面２＋
、２２との間に隙間が生じる。

従って、直線部１９における切屑排出力の損失が小さく
なり、上述した捩れ部１８の摩擦抵抗の減少効果とあい
まって切屑排出性かより一層向上する。

一方、本実施例では捩れ部１８の先端の捩れ角に応じて
切刃１５に正のすくい角が与えられるので、切屑排出溝
Ｉ３全体を直線状に形成する場合に比して切削抵抗も大
幅に小さくなる。

このため、本実施例によれば、切削抵抗の増加を防止し
つつ切削排出性を大幅に向上させることができ、しかも
、工具先端における切屑排出性も十分に向上するので、
特に工具送り量が大きい領域でも上述の効果を十分発揮
し得るのである。

そして、上記捩れ部１８の溝幅比、長さ及び捩れ角の変
化範囲と、直線部Ｉ９の溝幅比とを」二連した範囲に設
定することにより、工具のねじり剛性を過度に損なうこ
となく、切刃１５の切削抵抗を十分に減少させるととも
に切屑排出性をより確実に向上させることができる。

ここで、本発明の効果を確認ずへく第８図ないし第１０
図に示す従来のドリルと、第１図に示す本発明に係るド
リルとを用いて下記の加工条件で切削試験を行った。

この際、各ドリルの切削抵抗の比較のため工具の一回転
当たりの送り量を適宜変化させて所要切削動力を測定し
、また切削中の切屑の排出状況を監視した。

なお、各ドリルの諸寸法は別表１に示すように設定　し
　ノこ　。

（加工条件） ドリル径：２０ｍｍ 被削材：ＳＭＣ４，４０（Ｆｆ！度：　ＨＢ２００　）
切削速度・７０ｍ／ｍｉｎ 工具送りＭ　：　０．１５〜０．３ｍｍ／ｒｅｖ切削油
・水溶性切削油剤 穴明は深さ　１００ｍｍ 以下余白 表 （＋）ニ トリル径） 第５図は上記の切削試験における所要切削動ノＪの測定
結果を示すものて、この図からも明らかなように、従来
のドリルでは、−回転当たりの送り量が０　、　Ｉ　５
　ｍｍ／　ｒｅｖを超える領域で切削動力が次第に増加
し、０　、２　ｍｍ／　ｒｅｖにおいて切屑詰まりが発
生ずる。、そして０　、２　ｍｍ／　ｒｅｖを超える送
り量を与えた場合には切削動力が急激に増加し、０　、
２５　ｍｍ／　ｒｅｖに至った時点で切屑詰まりにより
切削不可能となった。これは、従来のドリルでは切屑排
出溝先端の捩れ角か２５°と大きく、しかも捩れ角の減
少が工具の途中から開始されることから切屑排出性が劣
ること、及び捩れ部分の全長が３Ｄと長いために切屑排
出溝の全長も長いためと推定される。

これに対して、本発明のドリルでは、工具送り量を０　
、３　ｍｍ／　ｒｅｖ、まで」−昇させても切削動力が
微増に止どまり、切屑詰まりも発生せず安定した切削を
行うことができた。

なお、以上の実施例では捩れ部１８の溝幅Ｑを一定とし
ているが、本発明の穴明は工具はこれに限るものではな
く、捩れ部１８の先端から後端にかけて徐々に溝幅Ｑ１
を拡大させても良く、また、溝幅が拡大する直線部１９
が捩れ部１８の後端に幾らか入り込んでも構わない。

さらに、本実施例では工具本体１０の先端にチップ１６
をロウ付けする付刃ドリルについて説明したが、本発明
の穴明は工具はこれに限らず、スローアウェイ式のドリ
ルやソリッドドリル等にも当然に適用可能である。

また、本実施例では、特に工具先端部に空隙部１７が設
けられたドリルについて説明したが、例えば第６図及び
第７図に示すように、切刃Ｉ５が工具回転中心Ｐ。まで
延長されたものであ−、ても同様の効果を奏するもので
ある。

［発明の効果］ 以」―説明したように、この発明の穴明は工具によれば
、切屑排出溝を工具の先端から基端側に向かうに従って
連続的に捩れ角が減少する捩れ部と、この捩れ部の後端
に連なって工具軸線と平行に延びる直線部とから構成し
たため、切屑排出溝の全長が捩れ角一定の捩れ溝を形成
する場合に比して短縮化され、切屑排出溝全体の摩擦抵
抗が減少する。しかも、捩れ部の捩れ角の変化が工具の
先端から開始されているので、工具先端部における切屑
と」１記壁面との過度の擦過が回避されて工具先端部に
おける切屑排出性が特に向上する。

さらに、直線部の溝幅比が捩れ部よりも一様に大きく設
定されているので、特に切屑が詰まり易い工具基端側に
おける摩擦抵抗が減少し、切屑排出性がより一層向上す
る。そして、捩れ部先端の捩れ角に応じて切刃に適度の
すくい角が与えられるので、切削抵抗も十分に低減され
、この結果、本発明に上れば切削抵抗の増加を防止しつ
つ切屑排出性を十分に向上させることができる。

また、上記捩れ部の溝幅比、長さ及び捩れ角の変化範囲
と、直線部の溝幅比とを適当な範囲に設定することによ
り、工具のねじり剛性を不当に損なうことなく、切刃の
切削抵抗を十分に減少させるとともに切屑排出性をより
確実に向上させることができ、実用性が一層向」ニする
。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図はその側面図、第２図は第１図におけるＩ矢視図
、第３図は第１図中■−■線における断面図、第４図は
第１図中ｍ　−ｎｉ線にお（」る断面図、第５図は本発
明に係るドリルと従来のドリルとを比較した切削試験の
結果を示す図、第６図及び第７図は本発明の他の例を示
す図で、第６図はその側面図、第７図はその正面図、第
８図ないし第１０図は従来例を示す図で、第８図はその
側面図、第９図は第８図中のＩＶ　−ＩＶ線におけろ断
面図、第１Ｏ図は第８図中のｖ−■線にお：）る断面図
。 １０・・・・・・工具本体、１１・　・先端逃げ面、Ｉ
２・外周面、１３・・・・切屑排出溝、１４・・・・・
第１の壁面（回転方向を向く壁面）、１５・・・・切刃
、１８・・捩れ部、１９・・・直線部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）略円柱状をなす工具本体の外周部に、該工具本体
   の先端逃げ面及び外周面に開口する切屑排出溝が形成さ
   れ、この切屑排出溝の回転方向を向く壁面と上記先端逃
   げ面との稜線部に切刃が設けられてなる穴明け工具にお
   いて、 上記切屑排出溝を、上記工具本体の先端逃げ面に開口し
   かつ工具軸線回りに捩れる捩れ部と、この捩れ部の後端
   から工具本体の基端側へ向けて工具軸線と平行に延在す
   る直線部とから構成し、上記捩れ部の捩れ角を、工具本
   体の先端から基端側に向かって漸次減少させると共に、
   上記直線部の溝幅比を上記捩れ部の溝幅比よりも一様に
   大きく定めたことを特徴とする穴明け工具。
2. （２）請求項１記載の穴明け工具において、上記捩れ部
   先端の捩れ角を１０゜〜２０゜の範囲に、捩れ部の溝幅
   比を０．６〜１．０の範囲に、捩れ部の工具軸線方向に
   おける全長を工具径Ｄに対して１．５Ｄ〜２．５Ｄの範
   囲にそれぞれ設定し、かつ上記直線部の溝幅比を上記捩
   れ部の溝幅比に対して１．１〜１．４倍に設定したこと
   を特徴とする穴明け工具。