JPH0532164B2

JPH0532164B2 -

Info

Publication number: JPH0532164B2
Application number: JP61196790A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Goto
Original assignee: Toshiba Tungaloy Co Ltd
Current assignee: Tungaloy Corp
Priority date: 1986-08-22
Filing date: 1986-08-22
Publication date: 1993-05-14
Also published as: JPS6352908A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は、切屑処理性を有効にすることにより
鋼加工に好適させた超硬合金製のツイストドリル
に関する。（従来の技術）従来、この種の超硬合金製のツイストドリルと
しては、例えば特公昭61−30845号公報、特開昭
60−114407号公報、実開昭60−120713号公報、特
開昭61−109606号公報などが開示されている。そして、前三者の公報にみられるものは、心
圧、溝巾比、半径方向のすくい角などを数値限定
して形状を特定するとともに、工具本体にコーテ
イング層を形成したり、油穴を形成したりして切
削性能を高めているものである。しかしながら、
これらのものは、従来品に対し相当の効果をあげ
ているが、鋼加工で最も重要となる切屑処理性能
が必ずしも有効とはいえなかつた。したがつて、
加工能率、深穴加工などの点で不都合を有し、満
足できるものではなかつた。また、最後者にみられるものは、切刃構成を特
に超硬合金に適合したシンニング形状としたもの
で、前述したものと同様従来品に対し相当の効果
をあげている。しかしながら、鋼加工では、前述
したものと同様可能能率、深穴加工などの点で満
足できるものではなかつた。さらに、従来のドリルとして、特開昭61−
178110号公報、実開昭58−36017号公報にみられ
るものが開示されている。前者は、いわゆるシン
ニングを伴わない渦巻き刃ドリルを対象にして、
その外周端側には、ねじれに沿つて傾斜面が形成
されるようにしたものである。しかしながら、こ
の公報に示されているドリルは、先端切刃稜が端
面視において、回転方向に対して凸なる曲線をな
し、中心部の曲率の方が大きくなるように構成さ
れているものである。したがつて、半径方向のす
くい角が負角となり、切削抵抗が高いという問題
点を有しているものである。また、後者は、１対
のチツプの工具本体に配設したドリルであつて、
その回転中心寄りのすくい面には、回転方向に対
して凸形状となる数段の平取部が軸方向に形成さ
れるものである。そして、すくい面の中央に凹所
を形成しているが、この凹所だけでは、前述した
特公昭61−30845号公報の構成と同様であり、切
屑の細断効果が充分でないものであつた。（発明が解決しようとする問題点）本発明は、鋼加工に好適するように切刃構成を
改善したツイストドリルを提供するもので、これ
に伴つて切屑処理性が良好となり、前述した加工
能率、深穴加工などの問題点を解決しようとする
ものである。（問題点を解決するための手段）本発明は、上述の点に鑑みなされたもので、工
具本体の一端には、一対の先端切刃稜が形成され
るとともに、その軸方向には、溝部、マージンを
備えたランド部および油穴がそれぞれ捩れを伴つ
て形成されるようにした超硬合金製のツイストド
リルを提供するものである。すなわち、前記先端切刃稜は、端面方向視の形
状がマージンの存在する外周側では、第１次直線
稜および第２次直線稜が折曲することにより略Ｖ
字状の凸形状を呈し、またチゼルエツジ側では、
直線的なチゼルエツジおよびこれに接続する直線
的な内側稜によつて略Ｖ字状の凸形状を呈し、さ
らに前記第２次直線稜および内側稜を結ぶ部分で
は、丸味を伴つた凹形状を呈するようにしたもの
である。そして、具体的な形状として前記第１次
直線稜および第２次直線稜における半径方向のす
くい角θ₁、θ₂がそれぞれθ₁＝−15°〜−25°、θ₂＝
0°
〜−10°の範囲内で設定され、しかも前記外側直
線稜の切刃長さｌが刃先直径Ｄを基準にしてｌ＝
（0.02〜0.06）Ｄの範囲内で設定するように構成
したものであるまた、前記チゼルエツジは、シンニングによつ
て形成され、その稜線部分には、刃先強化のため
面取りが施される。この面取り量δは、δ＝0.05
〜１mmの範囲内で設定される。さらに、前記ランド部および溝部は、両者間に
よる溝巾比Ａ／Ｂが外周切刃稜が始まる付近の横
断面でＡ／Ｂ＝0.8〜1.0に設定されるように構成
したものである。（作用）本発明のツイストドリルは、先端切刃稜の端面
方向視の形状について、略Ｖ字状を呈する凸形状
および凹形状が組合わされ、しかも外周側では、
第１次直線稜および第２次直線稜が数値限定され
ることにより細かく分断された切屑を生成し、こ
れに伴つて切屑処理が円滑に行なわれる作用をな
す。また、本発明のツイストドリルは、溝巾比Ａ／
Ｂを0.8〜1.0にすることにより、加工深さＬ／Ｄ
がＬ／Ｄ＝６程度でも安定した切屑処理作用をな
すものである。この場合、チゼルエツジには、面
取りが施され、刃先強化が図られている。さらに、本発明のツイストドリルは、前述した
刃先構成および溝巾比の構成から、切削寿命の延
長が得られる作用をなす。（実施例）以下、本発明ツイストドリルの一実施例につい
て図を参照しながら説明する。第１図乃至第４図において、１は、工具本体２
およびシヤンク３からなる超硬合金製のツイスト
ドリルであり、通常刃先直径Ｄがφ3〜φ30mmのも
のに適用される。この工具本体２は、その端部に一対の先端切刃
稜４が形成されるとともに、その軸方向には、溝
部５、マージン６および外周切刃稜７を備えたラ
ンド部８がそれぞれ捩れを伴つて形成される。こ
の場合、外周切刃稜７における捩れ角αは、一般
的には、α＝20°〜35°のものに適用され、またバ
ツクテーパーは、0.03／100程度で設定される。前記先端切刃稜４は、その先端角βが一般的に
は、β＝130°〜150°に設定され、また先端逃げ面
については、図示の場合段階的に角度を変化させ
た第１次逃げ面９ａおよび第２次逃げ面９ｂによ
つて構成される。そして、この第２次逃げ面９ｂ
には、捩れを伴つた油穴１０が開口し、また回転
中心部分には、クロス形又はＳ形からなるシンニ
ング１１によつてチゼルエツジ１２が形成され
る。この油穴１０は、例えば、工具本体２および
シヤンク３における素材の押出し成形時に捩れを
伴うように形成されたり、焼結後に再加熱して捩
れを加えることにより形成される。また、チゼル
エツジ１２は、第３図で明示されているように、
面取りが施され、刃先強化が図られている。この
面取り量δは、通常δ＝0.05〜１mm程度である。
0.05mm未満では、刃先強化が充分でなく、１mmを
こえると切れ味が悪くなるためである。そして、先端切刃稜４は、チゼルエツジ１２か
ら外周切刃稜７に至るまでの端面方向視の形状に
特徴を有するものである。すなわち、先端切刃稜４は、第２図で明示され
ているように、端面方向視において、マージン６
の存在する外周側では、第１次直線稜４ａが形成
され、この第１次直線稜４ａおよび第２次直線稜
４ｂが折曲することにより略Ｖ字状の凸形状を呈
する。また、チゼルエツジ１２側では、直線的な
チゼルエツジ１２およびこれに接続する直線的な
内側稜４ｃによつて略Ｖ字状の凸形状を呈する。
さらに、前記第１次直線稜４ａおよび内側稜４ｃ
を結ぶ部分では、丸味を伴つた凹形状を呈するも
のである。これは、切欠きによる剛性低下を避け
るためである。このようにして構成された先端切刃稜４は、前
述した第１次直線稜４ａ、第２次直線稜４ｂおよ
び内側稜４ｃの存在によつて切屑を細かく分断
し、切屑処理性能を良好にする。そして、具体的には、前記第１次直線稜４ａ
は、その切刃長さｌが刃先直径Ｄを基準にしたと
きにｌ＝（0.02〜0.06）Ｄの範囲内で設定される。
これは、後述するように切屑の細断に影響するこ
とからである。また、第１次直線稜４ａおよび第２次直線稜４
ｂにおける半径方向のすくい角θ₁、θ₂について
は、それぞれθ₁＝−15°〜−25°、θ₂＝0°〜−10°
の
範囲内で設定される。さらに、前記ランド部８および溝部５との間に
おける溝巾比Ａ／Ｂについては、第４図に示され
ているように、溝部５の巾Ａ、ランド部８の巾Ｂ
によつて設定される。すなわち、外周切刃稜７が
始まる付近の横断面でＡ／Ｂ＝0.8〜1.0に設定さ
れる。これは、0.8未満であると、溝部５の空間
が少なくなつて切屑の排出性が悪くなり、また
1.0をこえるとランド部８による強度が不足する
ためである。この場合、ランド部８におけるヒー
ル１３については、切削抵抗に伴う応力集中を避
けることおよび切屑排出性から溝巾を広くするこ
との意義から面取り部分を形成することが好まし
い。この面取部分の面取り量γは、例えば、刃先
直径Ｄがφ10mmであれば、γ＝0.25mm程度である。
また、心厚については、ねじり剛性との関係か
ら、通常採用されている刃先直径Ｄの25〜35％内
で設定される。なお、本発明のツイストドリル１は、工具本体
２の部分に、TiC、TiN、TiCM、Al₂O₃等から
なるコーテイング層を１層または複層で形成する
ようにすれば、耐摩耗性が高められ切削性能が向
上する。第５図乃至第８図は、前述した第１次直線稜４
ａの切刃長さｌ、半径方向のすくい角θ₁、第２次
直線稜４ｂの半径方向のすくい角θ₂、溝巾比Ａ／
Ｂについて、その限定理由、効果等を説示したも
のである。すなわち、第５図は、第１次直線稜４ａの有効
性について、切刃長さｌと切屑形状とを対比させ
たものである。ツイストドリル１の工具形状は、刃先直径Ｄ＝
φ10mmのもので、切刃長さｌを変化させ、他の形
状については数値限定された範囲内のものを共通
として適用したものである。したがつて、第１次
直線稜４ａおよび第２次直線稜４ｂの半径方向の
すくい角θ₁、θ₂については、θ₁＝−20°、θ₂＝−
5°、溝巾比Ａ／Ｂについては、Ａ／Ｂ＝0.9と一
定にした。また被削材については、SS41とし、
切削条件については切削速度Ｖ＝60ｍ／min、80
ｍ／min、送りｆ＝0.3ｍ／min、加工深さＬ／Ｄ
＝５として、水溶性切削油を油穴１０から内部給
油するようにした。この結果、第１次直線稜４ａの切刃長さｌは、
刃先直径Ｄに対し、ｌ＝（0.02〜0.06）Ｄの範囲
では、細かく分断された切屑形状が生成されるこ
とから良好であつた。なお、比較品のｌ＝
0.015Dでは、一部細かく分断された切屑が混在
するが、大多数は長く伸びた連続する切屑が発生
し切屑づまりの傾向を示した。そして、加工深さ
Ｌ／Ｄ＝６の切削試験では、チゼルエツジ１２の
部分にチツピングを起し不具合であつた。また、
別に切削試験を行なつたｌ＝0.07Dの場合は、切
削速度60ｍ／minで切屑づまりを生じ刃先欠損か
ら切削不能であつた。さらに、第１次直線稜４ａ
を形成してないものについては、切屑の細断がな
く、不具合であつた。第６図は、前述した切屑形状からの評価では抽
象的であるため、S45Cを被削材として、23ｍ
（Ｌ／Ｄ＝３）切削したときの切刃損傷を示した
ものである。すなわち、本発明品は、第１次直線稜４ａの切
刃長さｌがｌ＝0.03Dの場合であり、比較品は、
ｌ＝0.07Dの場合である。そして、このときの工
具形状については、刃先直径Ｄ＝φ10mm、半径方
向のすくい角θ₁＝−20°、θ₂＝−5°、捩れ角α＝
25°、先端角β＝140°と共通した。また、切削条
件については、切削速度Ｖ＝100ｍ／min、送り
ｆ＝0.2mm／rev、加工深さＬ／Ｄ＝５とし、水溶
性切削油を適用した。この結果、本発明は、第６図で明示されている
ように、先端切刃稜４の逃げ面摩耗がV_B≒0.2mm
程度で正常摩耗を示し、穴あけ続行が可能であつ
た。また、Ｌ／Ｄ＝６の切削も可能であつた。こ
れに対し、比較品は、チゼルエツジ１２の部分に
欠けがみられ穴あけ不能となつた。なお、切屑形
状については、前述した第５図と同じような傾向
を示した。さらに、第７図は、第１次直線稜４ａにおける
半径方向のすくい角θ₁の有効性を説示したもので
ある。すなわち、前述した切刃長さｌの有効値ｌ＝
（0.02〜0.06）Ｄに対し、第５図と同様な切屑形
状を示したすくい角θ₁＝−15°〜−25°が良好であ
つた。したがつて、第１次直線稜４ａの有効範囲
は、総体的な関係で第７図の枠内で囲まれた範囲
であつた。そして、θ₁＝−15°未満（枠の左側）
の場合は、図示のような長く伸びた切屑が生成さ
れ、切屑の分断効果がなかつた。また、θ₁＝−
25°をこえる（枠の右側）場合は、切屑のかみ込
みがみられ、マージン６の異常摩耗、欠けなどが
発生する傾向を示し不具合であつた第２次直線稜４ｂの半径方向すくい角θ₂につい
ては、第１表で示されるように＋3°〜−14°の範
囲にわたつて比較し、θ₂＝0°〜−10°が好適範囲で
あることを確認した。なお、第１次直線稜４ａに
ついては、前述した第５図および第７図に基づき
いずれも有効範囲のものを適用した。さら、θ₂＝0°〜−10°のものについて、加工深さ
Ｌ／Ｄ＝６の切削試験を行なつたがいずれも良好
で、25ｍ切削時においてV_B≒0.2mmの正常摩耗を
示した。

【表】

【表】第８図は、溝巾比Ａ／Ｂにおける有効性を切屑
形状と加工深さＬ／Ｄとの対比で、切削速度の変
化に基づいて比較したものである。すなわち、本発明は、溝巾比Ａ／ＢがＡ／Ｂ＝
0.8〜1.0の場合で、比較品は、Ａ／Ｂ＝0.6〜0.75
の場合である。そして、その他の工具仕様、切削
条件、被削材等は共通事項として適用したもので
ある。この結果、Ｌ／Ｄ＝２までは、本発明品および
比較品の切屑形状については、ほとんど差がみら
れなかつた。しかし、比較品は、Ｌ／Ｄ＝３以上
になると、長く伸びた切屑が発生し、Ｌ／Ｄ＝４
〜５で切屑づまりの傾向がみられ限界に近いこと
が判つた。そして、比較品について、Ｌ／Ｄ＝６
の試験をした結果、切刃チツピング、欠損などか
ら不具合であつた。これに対し、本発明品は、Ｌ／Ｄ＝１〜６の範
囲でほとんど同じ切屑形状を呈し、Ｌ／Ｄ＝６の
深穴加工が可能であることが確認された。第９図は、加工深さＬ／Ｄの適用性を線図で示
したものであり、工具仕様、被削材、切削条件等
については、第８図と共通したものである。この結果、本発明品は、加工深さＬ／Ｄ＝６の
加工が可能であつた。これに対し、比較品では、溝部５のスペース不
足から切屑づまりがみられ、Ｌ／Ｄ＝４〜５が限
界で切削を続行すると刃先欠損を生じ、加工深さ
Ｌ／Ｄ＝６を得ることはできなかつた。また、同
一条件で、溝巾比Ａ／Ｂが1.0をこえる場合につ
いて試験したが、工具本体２の剛性不足から刃先
欠損を生じ不具合であつた。さらに、特公昭61−30845号公報にみられる工
具仕様（半径方向すくい角がポジ）で試験をした
が、Ｌ／Ｄ＝４が限界であつた。この結果、本発
明における先端切刃稜４、溝巾比Ａ／Ｂおよび油
穴１０の効果が確認された。なお、本実施例では、工具本体２およびシヤン
ク３のすべてについて超硬合金からなるものにつ
いて適用したが、工具本体２の先端部分のみを超
硬合金とし、残りを高速度鋼として両者をろう付
けするようにしたものについても適用できること
は勿論である。そして、この場合には、前述した
実施例のものよりも刃先直径Ｄを大きめに設定で
きる。（発明の効果）本発明は、以上説明したように油穴１０を形成
した超硬合金製のツイストドリルについて、先端
切刃稜４の形状および溝巾比を具体的に特定した
ものであるから以下のような効果を有する。第１に、切屑処理性の改善から、加工深さＬ／
ＤについてはＬ／Ｄ＝６が可能になつたことであ
る。これは、特に、従来みられた特公昭61−
30845号公報等では、Ｌ／Ｄ＝４が限界であつた
のに対し大きな効果である。従来品が不具合であ
つたのは、特に切刃形状が適正でなかつたことお
よび溝巾比Ａ／Ｂ＝0.4〜0.8から溝部５のスペー
ス不足があつたことなどが原因となつたものであ
る。第２に、切削能率が向上することである。これ
は、先端切刃稜４については、凹凸形状をなすよ
うに、第１次直線稜４ａ、第２次直線稜４ｂおよ
び内側稜４ｃを形成したことから、切削抵抗分力
が互いに干渉し合つて切削を安定させることおよ
び前述した切屑処理が有効となることからであ
る。そして、具体的には、従来品にに対し25％ア
ツプの切削寿命を示した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明ツイストドリルの一実施例を
示す正面図、第２図は、拡大した底面図、第３図
は、第２図に対する一部側面図、第４図は、第１
図中の−線に沿つて得られる拡大断面図、第
５図は、第１次直線稜における切刃長さの有効性
について、切屑形状と対比させた説明図、第６図
は、切刃損傷を比較した説明図、第７図は、同じ
く第１次直線稜における切刃長さおよび半径方向
のすくい角の有効性を示した説明図、第８図は、
溝巾比における有効性について、切屑形状と対比
させた説明図、第９図は、同じく溝巾比の有効性
について加工深さＬ／Ｄと切削速度Ｖとの関係を
適用可能性から示した説明図である。２……工具本体、４……先端切刃稜、５……溝
部、６……マージン、７……外周切刃稜、８……
ランド部、１０……油穴、１２……チゼルエツ
ジ、４ａ……第１次直線稜、４ｂ……第２次直線
稜、４ｃ……内側稜。

Claims

【特許請求の範囲】１工具本体２の一端には、一対の先端切刃稜４
が形成されるとともに、その軸方向には、溝部
５、マージン６を備えたランド部８および油穴１
０がそれぞれ捩れを伴つて形成されるようにした
超硬合金製のツイストドリルにおいて、前記先端切刃稜４は、端面方向視においてマー
ジン６の存在する外周側では、第１次直線稜４ａ
および第２次直線稜４ｂが折曲することにより略
Ｖ字状の凸形状を呈し、またチゼルエツジ１２側
では、直線的なチゼルエツジ１２およびこれに接
続する直線的な内側稜４ｃによつて略Ｖ字状の凸
形状を呈し、さらに前記第２次直線稜４ｂおよび
内側稜４ｃを結ぶ部分では、丸味を伴つた凹形状
を呈しているとともに、前記第１次直線稜４ａお
よび第２次直線稜４ｂにおける半径方向のすくい
角θ₁、θ₂がそれぞれθ₁＝−15°〜−25°、θ₂＝0°
〜−
10°の範囲内で設定され、しかも前記第１次直線
稜４ａの切刃長さｌが刃先直径Ｄを基準にしてｌ
＝（0.02〜0.06）Ｄの範囲内で設定されており、前記チゼルエツジ１２は、シンニング１１によ
つて形成され、その稜線部分には、面取りが施さ
れ、その面取り量δ＝0.05〜１mmの範囲内で設定
されており、前記ランド部８および溝部５は、両者間による
溝巾比Ａ／Ｂを外周切刃稜７が始まる付近の横断
面でＡ／Ｂ＝0.8〜1.0に設定されていることを特
徴とするツイストドリル。２前記工具本体２には、TiC、TiN、TiCM、
Al₂O₃等からなるコーテイング層が１層または複
層で形成されている特許請求の範囲第１項記載の
ツイストドリル。