JPH03161280A

JPH03161280A - 硬脆材穴加工用工具

Info

Publication number: JPH03161280A
Application number: JP2181278A
Authority: JP
Inventors: Tadao Ishikawa; 唯夫石川; Yutaka Yoshida; 豊吉田; Toshiyuki Sagota; 砂子田　敏之
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 1989-08-31
Filing date: 1990-07-09
Publication date: 1991-07-11
Anticipated expiration: 2015-05-22
Also published as: JP3043782B2

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）本発明は、特に、セラξツクス，ガラスなどの硬譬脆性
材料の穴あけに適した工具の改良に関する。

（従来の技術）従来からこの種の硬脆材料の穴加工には例えば実公昭５
６−４１９５４号公報では、先端部に形成したドリル切
刃部と、該切刃部に連続して形成されたテーバ一部と、
該テーパ一部と連続して形成されたストレート部より成
り、それ等各部の外周面に砥粒を結合すると共に軸線方
向に複数本のスパイラル溝と、該スパイラル溝に連なる
ように前記ストレート部外周に形成したネジ状溝とを具
えたドリル兼ホーニング砥石が開示されており、さらに
実公昭５５−２３７６８号公報では、ドリル本体の先端
部分で少なくとも切屑が圧接、擦過する箇所に、ダイヤ
モンドまたは立方晶窒化硼素等の、少なくともドリル本
体構成材料よりも硬質の硬質微粒子をメッキ法により固
着してなるドリルが開示されており、また例えば中空の
円筒状シャンクの先端に超砥粒を金属質などの結合材に
より円筒状に構成した第７図に示すような工具、いわゆ
るコアドリルなどが、使用されてきた．（発明が解決しようとする課題）しかし上記の従来品は穴加工に際しての、特に加工穴入
口のチフビングや抜け際の角欠けの発生という点につい
て配慮がなされていない。例えばこれらを使用して、板
ガラスやセラ逅ツクスなどを穴明け加工すると、チンピ
ングや抜け際の角欠けのために、大きな面取りや二次加
工を施さなければ使用出来ないという課題があった。こ
れを図示すると、第６図において、表面に超砥粒を固着
した従来のツイストドリル（Ｄ）で板ガラス（―ｇ）の
穴明けを行うと、穴の入口の部分及び抜け際で、各々チ
ッピング１あるいは角欠け２を生ずる。

さらに第７図のように中空の円筒状シャンクの先端に超
砥粒モ固着して刃３を設けた従来のコアドリル（Ｔ）を
用いてセラミックス板（Ｗｓ）を穴明け加工すると穴の
入口のチフピング１′、抜け際の角欠け２′が生ずる。

チッピングは、第６図に示すように先端にチゼルエフジ
４のあるツイストドリル（Ｄ）に較べて、多くのチソピ
ング１′を生ずることが特徴的である。また角欠け２′
も、コアドリル（Ｔ）の先端から外周方向に沿ってクラ
ンク５′が発生することによりもたらされる。

かかる問題の対策として表・裏両側から各々複数の工具
にて同心度を合わせながら半分ずつ加工したり、あるい
は、ダミー材を裏側に、接着材などで張り付けて加工し
、加工後に剥がすなどの手段を採っており、著しく生産
性や経済性を欠いていた。

（課題を解決するための手段）本発明は、このため、機械主軸に取り付けられる主軸シ
ャンクと、金属質・樹脂質又はガラス質のいずれかの結
合材で主軸シャンクの先端に保持された砥粒層をもつ刃
先部とから′ａ威される硬脆材穴加工用工具において、
前記砥粒層をもつ刃先部は、その回転中心近傍のテーパ
状主切れ刃と、咳主切れ刃に連続して形或されたほぼ同
一角度のテーパ状の第１副切れ刃面と、該第１副切れ刃
面に連続して形成されたほぼストレート状の第２の副切
れ刃面より戒り、前記主切れ刃の砥粒層の各砥粒径が、
第１及び第２副切れ刃面のそれぞれの砥粒径より大であ
ることを特徴とする硬脆材穴加工用工具としたものであ
る。

（作　用）以上の構或とすることにより、本発明では、上記課題を
解決するための手段として、硬脆材料の硬さ、脆さに対
して、ダイヤモンドあるいはＣＢＮなどの超砥粒を研削
的に作用させ、かつこれら超砥粒を、ガラス質、金属質
、樹脂質で結合させた工具とし、穴加工に際して最も負
荷が作用する主切れ刃と、むしろ低負荷ながら穴加工の
入口部分のチソピング及び穴加工の抜け際のコバ欠け防
止に関する第１及び第２副切れ刃面とを個別に形成し、
各々含有される超砥粒の粒子径を変えることにより、主
・副切れ刃に、別々の作用をもたせる構造とし、主切れ
刃の全部あるいは一部と第１副切れ刃面とを、ほぼ同一
テーパ状に戒形することにより、加工入口のチソビング
及び抜け際に生ずる角欠きを、テーパ部で仕上的に除去
する工具形状により解決した、加工穴入口のチンピング
や抜け際の角欠けが少く精度の高い穴加工が可能な工具
となった。

（実施例）本願は、硬脆材料の硬さ、脆さに対して超砥粒を研削的
に作用させることが、有効であることに着目してなされ
たものであって、これら超砥粒を、ガラス譬、金属質、
樹脂質のいずれかで結合させた工具を検討した。このた
め試作工具である、第５図に示すように主軸シャンク１
５の先端に、板状に形成され、チゼルレス構造とした主
切れ刃４５と主切れ刃と一体の副切れ刃３５を有し、各
切れ刃は同一の砥粒径、砥粒含有率をそれぞれ有する砥
粒層を有し、テーパ角（θ）を７５゜で一定にした工具
を作威した。詳細には、各砥粒の突出を確保するため、
弾性変形しに＜＜、剛性の高い結合材としてブロンズ系
メタルボンドを選択し、集中度５０、ダイヤモンド砥粒
６５の径を５０〜３２５メッシュまで変化させ、有効穴
あけ径φ１ｏの各種の工具を作威した。

各々の工具について第１表に示す特性を有するアルミナ
セラミックス、及び普通ガラスを被削材として、回転数
１．　８　０　Ｏｒｐｍ　、送り速度４０ｆｌ／ｍｉｎ
　　（セラＱ７クス、１　０　ｍｍ／ｍｉｎ　）として
穴明けをし、加工穴人口側のチソピング最大幅Ｇを計測
した（２０個平均）ところ第２表に示す結果を得た。こ
れをみると含有する砥粒径が、細かい程、チソピング幅
Ｇは少なくなることがわかる。さらに回転数及び送り速
度を変化させても、この傾向は変わらなかった。また、
抜け際の角欠けは、いずれの砥粒径の場合でも、殆ど差
は見られず、いずれも大きな角欠けを生じていたことが
判った。

次に、本発明の実施例を図面について説明すると、第１
図において、（ａｌは本発明の実施例工具の正面図、（
ｂ）　（Ｃ）は（ａ）正面図のＢ矢視力向及びＣ矢視方
向からそれぞれみた側面図である。パイプ状の工具シャ
ンク１１には工具の回転中心（０１）を挟んで隙間２１
を介して長手力向に延びる一対の板状のテーパ状主切れ
刃４１．４１が相互に対向状態に形成されている比較的
大径用穴加工工具である。主切れ刃４１．４１は先端部
８１に向けて先細になり、先端部８工は同心円状の台形
円弧面が形成されている。該先端部８１は回転中心（０
，）の近傍に位置して、加工中の最大の負荷を受ける。

主切れ刃４１．４１に連続して、軸線に平行な線に対し
てθ，の角度の主切れ刃４１．４１とほぼ同角度のテー
パ状第１副切れ刃面７ｌが４個形成されており、さらに
第１副切れ刃面７ｌに連続して前記θ，の角度をつけて
軸心に対してほぼ平行なストレート状の最外周に設けら
れた４個の第２副切れ刃面１０１が延在して形或されて
いる。

主切れ刃４１．４１は先端部８１から第１副切れ刃面７
１の境界をこえた部分まで、即ち有効な切削作用をする
部分には砥粒径の大きいダイヤモンド砥粒９１を有する
が、図面で３１で示す白地部第１表第２表分は主切れ刃４１．４１と１体に形成されるが、ダイヤ
モンド砥粒９１は含まれていない。有効径（Ｄ０）φ１
５の主切れ刃４１は、１００メッシュのダイヤモンド砥
粒９１を使用して集中度５０のブロンズ系メタルボンド
で作威され、第１及び第２副切れ刃面７１，１０１はダ
イヤモンド砥粒６１の径が３２５メッシュとし、集中度
７５のブロンズ系メタルボンドで作或した。テーパ角（
θ１）は砥石により約１０″に或形した。これらによっ
て２００Ｏｒｐｍ、スラスト１０ｋｇｆ（セラａツクス
は２０ｋｇｆ）をかけて第１表に示す被削材を穴加工し
たところ、第３表に示す結果を得た。なお、比較のため
第７図の形状のコアドリル及び第６図の形状の電着ドリ
ルを外径を各々φ１５とし、１００メッシュの市販のダ
イヤモンド砥粒をそれぞれ電着したものを使用して行っ
た。

第２図は本発明の別の実施例大径加工用工具であるコア
ドリルを示す（ａ）正面図、（ｂ）側面図をそれぞれ示
す。全体として、円筒状の主軸シャンク１２先端に４個
のほぼ同形の刃先部が周方向に等配されている。ダイヤ
モンド砥粒９２を固着してなる主切れ刃４２を構或する
部分と、第１及び第２副切れ刃面７２，１０２を構成す
る部分をセグメント状に一体に焼威した後、円筒状シャ
ンクｌ２にロー付けあるいは樹脂等により接着される。

軸心に対して平行な線に対するテーバ角（θ２）で形成
される主切れ刃４２及び第１副切れ刃面゛７２は砥石等
により或形される。主切れ刃４２のセグメントの厚み（
Ｆ）あるいは、第１及び第２副切れ刃面７２，１０２の
セグメント厚み（Ｅ）を変化させた各々のセグメントで
テーバ面を構成させれば第１副切れ刃面７２に粗・細粒
混在の波形状に現出するテーバ面を構戒することも可能
である。

さらに第１副切れ刃面７２と０２の角度をつけて、スト
レートの面を有する第２副切れ刃面１０２が設けられて
いる。第２図に示す工具は、チッピングと角欠け防止を
兼ねそなえた比較的大口径の穴に適用出来るコアドリル
の例である。有効穴明け径（Ｄ（１　）を３０ｍ、主切
れ刃４２に１００メッシュのダイヤモンド砥粒９２の砥
粒層を、そして第１及び第２副切れ刃面７２，１０２に
ともに３２５メッシュのダイヤモンド砥粒６２の砥粒層
を、それぞれ形成させ、テーパ角（θ２）だけをＯくθ
ｇ＜９０’まで変化させた工具を作威した。第１表に示
したガラスを被削材として、回転数３００Ｏｒｐｍ　，
　　５　０ｍｍ／ｍｉｎの送り速度にて穴明けした時の
角欠け最大径（２Ｈ〉と有効穴あけ径（Ｄ０）の関係を
第４表に示す。テーバ角（θ２）がＯくθ２〈４５°、
好ましくは０〈θ２＜３５’の範囲で角欠け径〈２Ｈ）
を、有効径（Ｄ０〉で、ほぼ完全に除去出来ることがわ
かる。

さらに第３図は第４図と共に比較的小径穴加工用工具の
本発明の別の実施例である。これは軸付砥石状に戒形し
た場合であり主切れ刃４の先端が軸心（Ｏ，）までテー
パ角（θ３）が連続している場合である。また（ａｌは
正面図、（ｂ）は側面図を示す。また、第４図はさらに
別の実施例工具を示す（ａｌ正面図、及び（ｂ）側面図
、であって先端部８４が平坦である場合を示す。

第３図及び第４図にそれぞれ示す工具の実施例では、超
砥粒として人造ダイヤモンド９３．９４を用い、主切れ
刃４３．４４の粒径が３０〜２００メッシュ、第１及び
第２副切れ刃面７３，１０３，７４．１０４の超砥粒の
粒径で２００〜３２５メッシュ、砥粒含有率が主切れ刃
では集中度が３０〜７５、副切れ刃では集中度が７５以
上である。

なお、加工速度においても、本発明ドリルは、ガラスの
場合コアドリルと電着ドリルに対して、各々５０％，９
０％以上早い値が得られ、穴加工面の仕上げ面ＲＺで３
０％向上し、Ｒ　．，Ｘで８０〜５０％良好な加工面が
得られた。

さらに、本発明の各実施例において、油穴等の冷却に対
する配慮がなされれば、一層性能的に向上することは言
うまでもない。

第３表第４表（効　果）本発明は主切れ刃と、第１及び第２副切れ刃面の各砥粒
層の砥粒径を異ならせたので、別々の作用を与えること
が出来た。即ち、穴加工能率については、含有する砥粒
径が大きい程、砥粒自体の突き出し量も大きくなるため
、加工時の砥粒一個当りの切屑除去量（加工単位）が大
きくなり、砥粒径を大きくする程有利となった。一方、
加工入口部分のチフビングの大小は、加工条件とこれに
作用する砥粒の大きさによって決まり、穴の壁面に作用
する砥粒径が、小さい程チッピングの程度が小さくなっ
た。この原因としては、チンビングが砥粒のノッチ効果
により生ずるためと発明者は推定している。さらに穴加
工の抜け際の角欠けについては、砥粒径よりむしろ工具
の形状効果が大きな影響を与える。したがって、加工能
率の向上と、チソピングや角欠きの減少という複数の相
反する要求を、一行程の加工で同時に満足させるように
、最も高負荷の作用する主切れ刃面により粒径の大きい
破砕しにくい高品位砥粒を配置し、加？入口側のチフピ
ング防止に係る第１副切れ刃面のテーパ部には、比較的
細粒の砥粒を配置し、かつ加工出口側の角欠き防止のた
めに主切れ刃と第１副切れ刃面に適性なほぼ同一のテー
パを連続的に設けたので、主切れ刃部で生ずる角欠きを
第１副切れ刃のテーパ面で仕上的に加工することとした
ので、高能率で角欠きゃチフビングの極めて少ない、面
粗度の高い加工が実現出来る硬脆材穴加工用工具を提供
するものとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の実施例の正面図、同図（ｂ），
（Ｃｌは（ａ）正面図のＢ矢視方向及びＣ矢視力向から
それぞれみた側面図、第２図ｔａｌは他の実施例の正面
図、同図山）は同側面図、第３図（ａｌはさらに他の実
施例の正面図、同図（ｂ）は同側面図、第４図（ａ）は
さらに別の実施例の正面図、同図（′ｂ）は同側面図、
第５図＋８）は本発明に至る中間過程で作威された試作
エ■，）．Ｅカ．、い），よ同側．図、第Ｅ図，第姦図
は従来品による切削状態の概略図である。１１．１２．１３．１４・・・主軸シャンク、４１，４
２，４３．４４・・・主切れ刃、６１，６２，６３．６
４・・・小径の硬質砥粒（超砥粒）、７１．　　７２，
７３．７４・・・第１副切れ刃面、９１．９２．９３．
９４・・・大径の硬質砥粒（超砥粒）、１０１，１０２
，１０３，１０４・・・第２副切れ刃面。代理人

Claims

【特許請求の範囲】

（１）機械主軸に取り付けられる主軸シャンクと、金属
質・樹脂質又はガラス質のいずれかの結合材で主軸シャ
ンクの先端に保持された砥粒層をもつ刃先部とから構成
される硬脆材穴加工用工具において、前記砥粒層をもつ
刃先部は、その回転中心近傍のテーパ状主切れ刃と、該
主切れ刃に連続して形成されたほぼ同一角度のテーパ状
の第１副切れ刃面と、該第１副切れ刃面に連続して形成
されたほぼストレート状の第２副切れ刃面より成り、前
記主切れ刃の砥粒層の各砥粒径が、第１及び第２副切れ
刃面のそれぞれの砥粒径より大であることを特徴とする
硬脆材穴加工用工具。
（２）前記主切れ刃の砥粒層の砥粒含有率が第１及び第
２副切れ刃面のそれの砥粒含有率より小である請求項１
記載の硬脆材穴加工用工具。
（３）前記の第１副切れ刃面のテーパ角度（θ）が０＜
θ＜４５゜である請求項１又は２記載の硬脆臆材穴加工
用工具。