JPH0624810U - ツイストドリル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大きな心厚を有するツイストドリルの切削能
力を改善すること。 【構成】 研削の開始時に、といしの表面に対するツイ
ストドリル１の回転位置φを０°とし、この回転位置で
ほぼ主切刃３を研削し、そのさい主逃げ面１０を形成す
べきといし表面１４の外周輪郭１５をドリル軸線７を越
えて突出させ、引続く研削時にといし１４を半径方向で
前記超過位置から半径方向の送り１９によって、主逃げ
面の研削完了時にといしの外周輪郭がドリル軸線７を越
えない手前の位置にあるように引戻し、主切刃３の研削
から出発して全研削範囲にわたり、主切刃３からの距離
の増大に伴なって先端逃げ角を増大するように、母線の
軸方向送り２１をドリル１軸方向で累進的に増大させて
成るツイストドリル。 【効果】 本考案によれば、チゼルエッジがほぼ連続的
に両方の主切刃に移行するように研削が行なわれてお
り、切り屑に衝突するエッジが形成されない。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は特に完全に超硬金属材料から成るツイストドリルに関する。

【０００２】 この場合、超硬金属材料は、少なくとも刃物材料としての焼結材料又は複合材 料をも含む。

【０００３】

【従来の技術】

ドリルポイントグラインディングはチゼルエッジの近傍では逃げ角の増大を招 く。これはセンタリングのよい穴あけを容易にするが、その反面、チゼルエッジ が弱くなるために、強力な送りにとって不利である。それゆえ、ドリルポイント グラインディングによって研削されるツイストドリルにおいては切削条件を改善 するためにチゼルエッジにしばしば例えばシンニング又は被削材料に側方すくい 角を適合させることによって修正が施される（R.Stock AG，ベルリン、第３版、 １９７９，STOCK−TASCHENBUCH，第４０頁）。

【０００４】

【考案が解決しようとする問題点】

本考案の課題はセンタリングのよい容易な穴あけ特性が維持されると共に高い 送り力による作業が許容され、それにもかかわらず長い耐用寿命が保証されるよ うな冒頭に述べた形式のツイストドリルを提供することにある。

【０００５】

【問題点を解決するための手段】

上記課題を解決した本考案のドリルの要旨はドリル直径の２５乃至４０％の心 厚を有しドリルポイントグラインディングによって研削された主逃げ面を備えた 特に超硬のツイストドリルにおいて、ａ）研削の開始時に、といしの表面に対す るツイストドリルの回転位置を０゜とし、この回転位置でほぼ主切刃を研削し、 そのさい主逃げ面を形成すべきといし表面の外周輪郭をドリル軸線を越えて突出 させ、この越えた距離を超過量と呼べはこの超過量がドリル直径の３乃至１５％ であり、ｂ）引続く研削時にといしを半径方向で前記超過位置から半径方向の送 りによって、主逃げ面の研削完了時にといしの外周輪郭がドリル軸線を越えない 手前の位置にあるように引戻し、ドリル軸線を越えないこの手前の位置とドリル 軸線との間隔を不足量と呼べば、この不足量がドリル直径の７乃至１４％であり 、ｃ）主切刃の研削から出発して全研削範囲にわたり、主切刃からの距離の増大 に伴なって先端逃げ角を増大するように、母線の軸方向送りをドリル軸方向で累 進的に増大させて成ることにある。

【０００６】 本考案ツイストドリルの別の構成では先端角が少なくとも１３０゜である。

【０００７】

【考案の効果】

本考案に基づくツイストドリルは水準以上の心厚を有し、これによって、安定 度が増大する。さらにこれによってチゼルエッジが延長される。一般にはこのよ うにすると穴あけ性能及び切削性能が悪化し、ドリルが切削するよりむしろ圧縮 するようになるが、本考案によればこのようなことが生じない。

【０００８】 チゼルエッジがほぼ連続的に主切刃へ移行していることによって切刃に沿った 応力ピークが回避される。

【０００９】 チゼルエッジの延長並びにドリルポイントグラインディングの本考案の構成に よって、切屑は発生後ただちにチゼルエッジ領域内での変向によって変形されて 著しく負荷される。この切屑に、切屑室内への侵入時に付加的な高いねじり負荷 が強制され、これによって切屑が細断される。

【００１０】 この細断によってみぞを通る切屑の搬出が容易となる。このようにツイストド リルの切屑細断性能がよいと、切屑量が著しく多い場合でも、心厚の増大に起因 するみぞ横断面の減少が不利に作用しない。要するにこの細断性能によって、心 厚増大によって生じるみぞ横断面の減少が十分に補償される。本ツイストドリル は従来のものに比して大きな送り力で作業可能である。

【００１１】 超硬金属の切刃材料のじん性が低いことによって、主切刃とチゼルエッジとの 間に可能な限り大きな刃物角が生じる。

【００１２】

【実施例】

本考案の１実施例による図示の複みぞツイストドリル（以下ドリル）１にはね じれみぞとして形成されたみぞ２が主切刃３の数だけ設けられている。本考案は ３つ以上の主切刃、従って３つ以上のみぞを備えたドリルにも適応される。みぞ ２はドリル本体に、心厚Ｋ（４）を形成する深さで形成されている。主切刃３は ウエブの領域でチゼルエッジ６によって互いに結合されておりもしくはチゼルエ ッジ６へ移行している。

【００１３】 本考案ドリルでは、心厚Ｋ（４）はドリル直径８の２５乃至４０％である。ド リルの切削方向は矢印９で示されている。ドリルの端面、換言すれば主切刃３と 外周５との間に位置する面が主逃げ面１０を形成している。ポイントは符号１１ 、先端角σは符号１２及びドリル軸線７内の刃物角βｚは符号２５で示されてい る。

【００１４】 ドリルポイントグラインディングは本考案の１実施例では定置の軸線１３回り に回転する端面研削といし（以下といし）１４によって行なわれる。研削のさい のドリル１とといし１４との相対位置が第１２図乃至第１８図に示されている。 第１２図ではといし１４が定置に支承され、ドリルが回転位置φ＝０にあり、こ の位置では大体において主切刃３が研削される。第１３図ではドリル１がとしい １４に対する相対的な終端位置にあり、この位置ではドリル１が矢印１９で示す 半径方向送りＨ_Rの方向でといし１４に対して相対的に並進的に移動しており、 かつ矢印９で示すドリル切削方向で９０゜回転している。要するに第１３図では ドリルが−ドリル軸線７に関連して−回転位置φ＝９０゜にある。この回転位置 φ＝９０゜はドリルポイントグラインディング終了位置である。

【００１５】 第１４図乃至第１８図は、ドリル１の回転位置φ＝−３０゜におけるドリルポ イントグラインディング開始時でのといしのまだ軽い最初の係合位置（第１４図 ）から出発して、ドリルの回転位置φ＝０゜，３０゜，６０゜及び９０゜で終わ るまでのドリルの回転位置を研削方向で順次示したものである。ドリル１は回転 位置φ＝−３０゜からφ＝＋９０゜までといし１４に対して相対的に矢印１９の 方向で半径方向に並進的に移動する。ドリルのこの半径方向送りＨ_Rは第１４図 から第１８図までドリル軸線７に対するといし１４の外周輪郭１５の相対位置の 変化から明らかに認められる。ドリルの各回転位置でそれぞれ母線１６と、とい し１４のハッチングで示された接触面１７とが認められる。

【００１６】 回転位置φ＝０゜では、母線１６若しくはといし１４の外周輪郭１５がドリル 中心若しくはドリル軸線７を越える。この越えた量を仮に超過量若しくは超過位 置１８（ＳＵ¨）と呼ぶなら、それはドリル直径の３乃至１５％である。軟い材 料の加工のさいにはこの数値が小さく、硬い材料の加工のさいにはこの値が大き い。値が大きい方がドリルの安定性が高いのはいうまでもない。

【００１７】 連続的にドリルポイントグラインディングが行なわれ、回転位置φ＝０゜から 矢印９で示すドリル切削方向でドリル１を連続的に回転させることによって、母 線１６は半径方向で超過位置（第１２図及び第１５図）から出てドリル１の半径 方向送りＨ_R の方向で引続き移動する。この移動は、本実施例によればドリルの 縦方向に対して直角な、ドリル軸線の並進運動によって生じる。この半径方向送 りＨ_R は矢印１９の方向で有利である。ドリルポイントグラインディング終了時 （回転位置φ＝９０゜；第１３図、第１８図）に、母線１６若しくはといし１４ の外周輪郭１５はドリル軸線の手前の位置にあり、この位置とドリル軸線との間 隔を不足量Ｕ¨（２０）と呼べば、この不足量Ｕ¨（２０）はドリル直径８の７ 乃至１４％である。その場合、小さい数値はドリル直径８が大きい場合並びに被 削材料が軟い場合に該当し、大きい数値はドリル直径８が小さい場合並びに被削 材料が硬い場合に該当する。

【００１８】 ドリルポイントグラインディング中にといし１４に対して相対的にドリル１の 軸方向送りが矢印２１の方向で行なわれる。この軸方向送りは、半径方向送りＨ _R （矢印１９の方向）に比例する基本送りＨ_G から合成される。この基本送りＨ _G によって、ドリルは常時といし表面２２に接触を保つ。軸方向送りに関与する この基本送りＨ_G （矢印２１）はそれ自体ドリルポイントグラインディングを行 なわず、若しくは逃げ角を規定することなく、半径方向送りＨ_R （矢印１９）の 補償にのみ役立つ。ドリルポイントグラインディングは、ドリル１の回転位置φ の経過に伴なって回転位置φ＝９０゜（ドリルポイントグラインディング終了位 置）に至るまで累進的に増大する付加的な軸方向送り成分Ｈ_A によって行なわれ る（第２０図及び第２１図参照）。この増大は有利にはｅ関数に相応する。これ によって、主切刃３の研削から出発してドリルポイントグラインディング全領域 にわたって、矢印２１の方向で行なわれる母線１６の合成された軸方向送りは、 ドリルの回転角（回転位置）φの累進的な増大若しくは主切刃３からの間隔増大 に伴なって主切刃３の先端逃げ角が増大するように、ドリル１の軸線方向で累進 的に生じる。

【００１９】 ドリルの連続的な回転位置（回転角）φを伴なう、矢印１９の方向で生じる半 径方向送りの履歴は選択的に第２０図及び第２１図に示すように直線的であって もよく、又は第２２図及び第２３図に示すように累進的であってもよい。第２２ 図及び第２３図に示す加工では第２０図及び第２１図に示す加工に比して研削盤 の所要の送り軸を節約することができる。

【００２０】 以下に若干の例１〜３について説明する。

【００２１】例 １ 1. 全超硬金属ドリル φ１３．５ 超硬金属品質 Ｐ４０（コーティング） σ ＝１４０゜ αχ＝６゜ Ｕ¨ ＝１．２５ｍｍ ＳＵ¨＝０．７ｍｍ θ ＝４６゜＝コンスタント Ｈ₉₀＝３．０ｍｍ 使用時の得られた研削データ 実験材料 CK45 回転数 n＝２８５０ｍｉｎ^−１ 切削速度 Ｖｃ＝120m/min １回転当りの送り f＝0.6mm １分当りの送り Vf＝1710mm/min 穴あけ深さ Lf＝25mm チップ形状 短い破片状例 ２ 2. 全超硬金属ドリル φ８．３ 超硬金属品質 Ｐ４０（コーティング） σ ＝１４０゜ αχ＝６゜ Ｕ¨ ＝０．８５ｍｍ ＳＵ¨＝０．４２ｍｍ θ ＝４３゜＝コンスタント 使用時の得られた研削データ 実験材料 C35 回転数 n＝3200min^-1 切削速度 VC＝83m/min １回転当りの送り f＝0.3mm １分当りの送り Vf＝1100mm/min 穴あけ深さ Lf＝18mm 得られたスタンド距離 L＝12.7m チップ形状 短い破片状例 ３ ドリル ＶＣ ｆ (m/min) (mm/回転) HSS-ドリル 20〜30 0.12〜0.2 HSS-ドリル 25〜35 0.2〜0.3 TIN-besch VHM-ドリル 三つみぞドリル 従来のもの 80〜100 0.12〜0.2 本考案のもの 80〜100 0.5 材 料 ５０ＣｒＶ₄ 強 度 ８００Ｎ／ｍｍ² ドリル直径 １０．５ｍｍ 以上の例から判るように、ドリル直径８．３ｍｍでは、ドリルを０．３４mm/ １回転だけ送るために側方逃げ角αχは６゜で十分である。これに対して現在の 技術に基づく円錐外套のドリルポイントグラインディング研削面を備えたドリル では同上のドリル直径で側方逃げ角αχは１０゜が推奨される。その場合この逃 げ角は０．１２乃至０．１６ｍｍ／１回転の送りを可能ならしめる。

【００２２】 被削材料に応じて、主切刃３は保護当り部２３を備えるか、又はエッジの丸味 付けによって補強される。保護当り部２３はほぼ連続的にチゼルエッジ６内へ延 びる。

【００２３】 本考案に基づくツイストドリルではポイント１１の領域で刃物角βｚ（２５） （第５図で５，１１）はほぼ６０゜乃至１２０゜である。

【００２４】 この安定な刃物角２５は十分良好なセンタリング性能を可能ならしめると共に 大きな送り力（押圧力）を受け止めることができる。

【００２５】 刃物角βｚ（２５）の値は先端角σ（１２）、といし半径２４及び特に超過量 ＳＵ¨（１８）によって規定される。

【００２６】 刃物角βｚ（２５）によって規定される中央（＝０．５×βｚ）の負のすくい 角γは、ポイントから出発して外側に向かって連続的に減少しかつ主切刃への移 行時にほぼ−２０゜乃至＋１０゜、特に０゜の値を有する（第１９図参照）。

【００２７】 特に有利には、ツイストドリルにとって著しく小さな側方逃げ角は例えばわず か６゜である（例１及び例２参照）。

【００２８】 逃げ面１０の軸方向のピッチは主切刃３との間隔増大に伴ない累進的に延びる 。これによって、逃げ角がわずかな場合、要するに刃物角が安定な場合、チゼル エッジ６と逃げ面１０との間に最大可能な切屑室が生じる。

【００２９】 これによって、チゼルエッジ６からの切屑の排出が申し分なく行なわれる。

【００３０】

【外１】

【図面の簡単な説明】

【図１】ツイストドリルの端面図である。

【図２】図１の矢印Ｉの方向から見たツイストドリルの
側面図である。

【図３】図２の矢印ＩＩＩの方向から見た側面図であ
る。

【図４】図１及び図２の矢印ＩＶの方向から見た図であ
る。

【図５】図１のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。

【図６】付加的な切屑室修正を施したツイストドリルの
端面図である。

【図７】同ツイストドリルの側面図である。

【図８】図７の矢印ＶＩＩＩの方向から見た側面図であ
る。

【図９】図７の矢印ＩＸの方向から見た図である。

【図１０】図６及び図７の矢印Ｘの方向から見た図であ
る。

【図１１】図６図のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図であ
る。

【図１２】図２に示すドリル先端部に、ドリルの回転位
置φ＝０゜でといしが切削係合している状態を示す図で
ある。

【図１３】ドリルの回転位置φ＝９０゜でドリル先端部
にといしが切削係合している状態を示す図である。

【図１４】ドリルの回転位置φ＝−３０゜におけるとい
しの外周輪郭、主切刃の逃げ面の母線及びドリルととい
しとの接触面を示すドリルの端面図である。

【図１５】ドリル回転位置φ＝０゜における図１４と同
様のドリルの端面図である。

【図１６】ドリルの回転位置φ＝３０゜における図１４
と同様のドリルの端面図である。

【図１７】ドリルの回転位置φ＝６０゜における図１４
と同様のドリルの端面図である。

【図１８】ドリルの回転位置φ＝９０゜における図１４
と同様のドリルの端面図である。

【図１９】主切刃の軸方向の逃げ角をドリル軸線からド
リル外周までのドリル半径にわたって示す図である。

【図２０】図１４乃至図１８に示すドリルポイントグラ
インディング過程において、ドリルポイントグラインデ
ィング開始時のドリルの回転位置φ＝−３０゜とドリル
ポイントグラインディング終了時のドリルの回転位置φ
＝９０゜との間のドリル回転位置に依存した、といしに
対するドリルの半径方向送りＨ_R の量と、軸方向送り成
分Ｈ_G 及びＨ_A の量とを示す図である。

【図２１】ドリルポイントグラインディング過程時の送
りのベクトルを示す図である。

【図２２】図１４乃至図１８に示すドリルポイントグラ
インディング過程においてドリルポイントグラインディ
ング開始時のドリルの回転位置φ＝−３０゜とドリルポ
イントグラインディング終了時のドリルの回転位置φ＝
９０゜との間のドリル回転位置に依存した、合成された
全送りＨの履歴を示す図である。

【図２３】ドリルポイントグラインディング過程時の送
りのベクトルを示す図である。

【符号の説明】

１ （ツイスト）ドリル、 ２ みぞ、 ３ 主切刃、
４ 心厚、 ５ 外周、 ６ チゼルエッジ、 ７
ドリル軸線、 ８ ドリル直径、 ９ 矢印（ドリル切
削方向）、 １０ 主逃げ面、 １１ ポイント、 １
２ 先端角（σ）、 １３ 軸線、 １４ といし、
１５ 外周輪郭、 １６ 母線、 １７接触面、 １８
超過量（ＳＵ¨）、 １９ 矢印（半径方向送り
Ｈ_R）、２０ 不足量（Ｕ¨）、 ２１ 矢印（軸方向
送り）、 ２２ といし表面、２３ 保護当り部、 ２
４ といし半径、 ２５ 刃物角（βｚ）

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ドリル直径（８）の２５乃至４０％の心
   厚（Ｋ，４）を有しドリルポイントグラインディングに
   よって研削された主逃げ面（１０）を備えた特に超硬の
   ツイストドリルにおいて、 ａ）研削の開始時に、といしの表面に対するツイストド
   リル（１）の回転位置（φ)を０゜とし、この回転位置
   でほぼ主切刃（３）を研削し、そのさい主逃げ面（１
   ０）を形成すべきといし表面（１４）の外周輪郭（１
   ５）をドリル軸線（７)を越えて突出させ、この越えた
   距離を超過量と呼べばこの超過量（ＳＵ¨，１８）がド
   リル直径（８）の３乃至１５％であり、 ｂ）引続く研削時にといし(１４)を半径方向で前記超過
   位置から半径方向の送り(１９)によって、主逃げ面の研
   削完了時(φ＝９０゜)にといしの外周輪郭がドリル軸線
   （７）を越えない手前の位置にあるように引戻し、ドリ
   ル軸線（７）を越えないこの手前の位置とドリル軸線と
   の間隔を不足量（Ｕ¨２０）と呼べば、この不足量がド
   リル直径（８）の７乃至１４％であり、 ｃ）主切刃（３）の研削から出発して全研削範囲にわた
   り、主切刃（３）からの距離の増大に伴なって先端逃げ
   角を増大するように、母線（１６）の軸方向送り（２
   １）をドリル（１）軸方向で累進的に増大させて成るこ
   とを特徴とするツイストドリル。
2. 【請求項２】 先端角（σ，１２）が少なくとも１３０
   ゜である請求項１記載のツイストドリル。