JPH09295211A - ドリル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スローアウエイチップを取り付けたドリル本
体において、極く細径のドリル本体にあっても充分なブ
レーカ作用を発揮するスローアウエイチップを取り付け
ることができるドリルを提供すること。 【解決手段】 軸心側取付座１０に、３回交換して使用
することのできる３つのを周方向一定間隔に有する略三
角形のスローアウエイチップ１を取り付け、外周側取付
座１１に、２回交換して使用することのできる２つの切
刃を周方向対称位置に有する略長方形のスローアウエイ
チップ２を取り付けてなること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ドリル本体の先
端部に使い捨て式のチップ、即ちスローアウエイチップ
を取り付けるようにしたドリルに関する。

【０００２】

【従来の技術】ドリル本体の先端部に取り付けられるス
ローアウエイチップは、主に周方向一定間隔に３つの切
刃を有する略三角形状のスローアウエイチップが用いら
れ、この略三角形状のスローアウエイチップを、例えば
軸心側と外周側の２ヶ所に両チップがある程度重畳する
ようにドリル本体に取り付けて使用している。

【０００３】スローアウエイチップの性能を評価するパ
ラメータとしてチップブレーカというものがある。ここ
にいうチップブレーカのチップとは切屑のことで、スロ
ーアウエイチップのチップではない。即ち、チップブレ
ーカとは切屑（チップ）をブレーク（折り取り）するも
のであるが、以下、単に「ブレーカ」と称する。

【０００４】このブレーカは、チップ本体の切刃に続く
掬い面に設けられた段部のことで、被削材がチップ本体
の切刃によって切削され、その切屑が、掬い面に形成さ
れたブレータたる段部によって外側に強制的に折り曲げ
られて、切屑生成途上で短い小片に折り取るようにする
ためのものである。

【０００５】切屑は短い小片に折り取るのが望ましい。
小さい切屑なら外部に簡単に排除できる。目詰まりも起
こさないからである。

【０００６】切屑の形状がどうなるかということはチッ
プつまり刃物の形状だけでなく、切削される被削材の材
質にもよる。硬い材質の被削材は容易に折れるから短く
なり易い。硬質の被削材に関しては問題はない。十分に
硬い一般の鋼材の切削においては切屑が長くなるという
ような問題があまりないのである。

【０００７】柔らかい被削材を切削する場合、切屑が簡
単に曲がるので段部（ブレーカ）によって容易に切れな
いので長い切屑が発生することがある。たとえばＳＳ材
やステンレス鋼など低炭素鋼の場合にブレーカの能力が
問題になる。これらの材料は柔らかいので段部に沿って
柔軟に曲がり容易に折れない。だから長い切屑となり、
不都合である。低炭素鋼を切削するにはブレーカをより
高くして切屑を短くしなければならない。

【０００８】一方、ドリルの対象とする穴径が十分に大
きい場合は、チップも大きくできるから十分な高さのブ
レーカを設けることができる。しかし、穴径が２５ｍｍ
より小さくなると、即ちドリル本体の径が２５ｍｍ以下
になると、その先端部に取り付けられるチップ自体が小
さくなるので、ブレーカをチップに設けることが難しく
なる。

【０００９】従来は、前述のように、周方向一定間隔に
３つの切刃を有する略三角形状のスローアウエイチップ
が軸心側および外周側の２ヶ所に用いられていた。ドリ
ル径が大きい場合はそれでも良い。さらに硬い鋼材を切
る場合は、切屑が短いのでそれでも十分である。

【００１０】しかしドリル径が小さくしかも柔らかいＳ
Ｓ鋼やステンレスを切る場合は、周方向一定間隔に３つ
の切刃を有する略三角形状のスローアウエイチップでは
ブレーカの能力が不足することが分かった。ドリル本体
に内外チップを対にして用いるのであるから、２５ｍｍ
以下の径となると内側チップも外側チップも１３ｍｍ程
度以下の直径しかもたないことになる。夫々のチップの
中心にはネジ穴が必要である。ネジ穴自体は２ｍｍ或い
は３ｍｍであるがネジ頭を止める部分が５ｍｍ〜７ｍｍ
を占める。つまりネジ頭の分だけチップ中心部は使えな
い。ブレーカは切刃とネジ穴の間に設けなければならな
い。切刃からある程度の距離ｋがなくてはならないし、
高さｈも要求される。小さいチップにそのようなブレー
カをとる余裕がない。

【００１１】一般に、内側チップと外側チップの２枚刃
の組み合わせのドリルの場合、特に外側チップにおいて
十分なブレーカを必要とする。内側チップは中心軸を含
んだ位置で回る。周速度ｕ或いは線速度が小さい。とこ
ろが外側チップは中心軸から離れた位置で回転する。外
刃の周速度ｖはより大きい。ｖ＞ｕである。周速度が大
きいと当然に切屑も沢山でてくる。切屑が大量に発生す
るので、外側チップのブレーカの能力が内側チップのそ
れよりもより強く要求される。図１の（１）に三回対称
の略三角形チップ、即ち周方向に等間隔に切刃が３つ形
成され、３回交換して使用することのできるチップの正
面図が示される。図１の（２）は背面図である。チップ
の稜線をＡＢＣＤＥＦとする。いずれも切断に寄与する
輪郭線である。六角形であるが同等の切刃部は３つであ
る。中心にネジ穴ｗがある。ネジ頭を納めるための凹部
ｑがある。稜線ＡＢＣＤＥＦと凹部ｑの間に六角形のブ
レーカ線ＧＨＩＪＫＬがある。切屑を短く切断するため
には、稜線とブレーカとの距離ｍがある程度広くないと
いけない。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のドリルは、軸心
側と外周側の２ヶ所に夫々スローアウエイチップを取り
付ける取付座を有するドリル本体３において、軸心側取
付座１０に、３回交換して使用することのできる３つの
切刃１ａ〜１ｃを周方向一定間隔に有する略三角形のス
ローアウエイチップ１を取り付け、外周側取付座１１
に、２回交換して使用することのできる２つの切刃２ａ
〜２ｂを周方向対称位置に有する略長方形のスローアウ
エイチップ２を取り付け、両スローアウエイチップ１，
２の夫々の切刃１ａ〜１ｃ、２ａ〜２ｂに対応してチッ
プブレーカ１２ａ〜１２ｃ、１３ａ〜１３ｂを設けてな
ることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】図２の（１）に二回対称のチップ
２を示す。即ち、このチップ２は、切刃が２箇所しかな
い。即ち、１８０゜回転対称の位置に二つの切刃２ａ，
２ｂが存在する。やはり六角形であるが、先ほどの三回
対称チップの六角形とは違う。稜線ＭＮＰＱＲＳが六角
形であるが、切削に寄与するのはＭＮＰとＱＲＳの部分
である。側辺ＰＱとＳＭは非切削部分である。二回対称
チップは非切削部が側片に位置する。非切削部は鋭利な
切刃もブレーカも不要である。だから側片はあまり広い
幅を必要としない。二回対称チップはこのような理由で
細長くできる。細径の（２５ｍｍ径以下）ドリル本体３
の外側チップとして最適である。中心にネジ穴ｗがあ
る。ネジ頭を支える段ｑもある。切削線の内側にブレー
カ線ＴＵＶとブレーカ線ＷＸＹが設けられる。線分ＭＮ
と線分ＴＵは平行である。線分ＮＰとＵＶは平行であ
る。これらブレーカ線はもちろん段部ｑにかかってはい
けない。

【００１４】図１に示すように、三回対称のチップ１に
は非切刃がない。稜線の全てが切刃２ａ〜２ｃである。
従って全稜線に渡って鋭利な切刃２ａ〜２ｃとブレーカ
１２ａ〜１２ｃが設けられている。もし三回対称のチッ
プを細径のドリル本体３の外側チップに使うと、チップ
全体を小さくしないといけない。すると強度の点でも不
満がでる。なによりも十分なブレーカを設けることがで
きないから、切屑を短くできない。この点で二回対称の
チップ２と著しく異なる。

【００１５】図２の（１）に示すように、ブレーカ１３
ａ，１３ｂは切刃２ａ，２ｂの掬い面１４からの傾斜で
ある。即ち、掬い面１４からある程度の高さｈとある程
度の幅ｋを持つ隆起である。ブレーカ線ＴＵＶ、ＷＸＹ
はブレーカの終点である。図２の（２）はＮＵに沿う断
面図である。隅点ＮからＺ点までは平面であり、ＺＵ間
で傾斜面となる。切屑がＺＵ面で無理に曲げられるから
ここで折れるのである。ＺＵ間が高さｈのブレーカであ
る。Ｕｑ間も平面となる。この２回対称のチップ２にあ
っては、縦長にドリル本体３に取り付けることができる
から横幅が狭くなる。このため口径の細いドリル本体に
採用することに適している。

【００１６】図３は、ドリル本体３に内側チップ１と、
外側チップ２を取り付けた状態の正面図である。ドリル
本体３の先端部にネジ４によって内側チップ１が、ネジ
５によって外側チップ２が固定される。内側チップ１が
略三角形の三回対称スローアウエイチップである。外側
チップ２は略長方形の二回対称のチップである。

【００１７】ドリル本体３は基部６が円柱形である。こ
れに続いて大径の鍔部７が形成される。鍔部７のさらに
先に円錐形部８があり、さらにより細い円柱頚部９が続
く。円柱頚部９の先端部軸心側には内側チップ１の取付
座１０が設けられ、その外周側には外側チップ２の取付
座１１が形成されてある。

【００１８】同じく図３において、軸心Ｏとの距離が内
側チップ１は短く、外側チップ２は長くなっている。内
側チップ１は軸心Ｏを含む位置に設定される。外側チッ
プ２は軸心Ｏを含まない。内側チップ１の軸心Ｏより遠
い方の端は、外側チップ２の近い方の端よりも軸心Ｏか
ら遠い。即ち、内外両チップの回転の軌跡は一部重なる
ようになっている。

【００１９】先ほどから繰り返し述べているように、外
側チップ２は二回対称チップである。これは細長くでき
るから細径のドリル本体３の外側チップ２として適して
いる。内側チップ１は三回対称チップを用いても良い。
内側チップ１は軸心Ｏ側にあるから、横方向に多少スペ
ースをとっても外周に到達しない。つまり内側チップ１
は横幅があっても差し支えない。三回対称の場合は、使
用可能な切刃が３つあって寿命の点では有利である。し
かも線速度（周速）が小さいから切屑の発生も少なく、
ブレーカの負担がより軽い。だから内側チップは略三角
形の三回対称のものを使うのである。

【００２０】また内側チップ１として三回対称の略三角
形のチップを用いるのが好ましいのは、次の理由によ
る。

【００２１】即ち、図４の（ａ）に示すように内側チッ
プ１と外側チップ２とに作用する切削力を均等化するた
めに外側チップ２では、その切刃２ａのうち、外周側の
刃先部２ａ１で被削材に接するようにし、内側チップ１
では、その切刃１ａのうち、内周側の刃先部１ａ１で被
削材に接するようにしてある。

【００２２】これがために、特に内側チップ１は、その
刃先部１ａ１の位置に合わせて外周方向に若干角度θ傾
斜してドリル本体３に取り付けられるようになってお
り、この際、内側チップ１は略三角形に形成されている
ため、若干角度傾斜して取り付けられても、その外周縁
（他の切刃１ｂ）が取付座１０から外周側にはみ出して
被削材に干渉することがなく安定して取り付けられる。

【００２３】これに対し、もし内側チップ１として図４
の（ｂ）に示すように周方向対称位置の２ヶ所にのみ切
刃を有する略長方形のチップを取り付けようとすれば、
その内周側の刃先部ａ１で被削材に接するよう該長方形
チップ１を若干角度θ傾斜させれば、該チップ１の外周
縁ｂ１が取付座１０から外周側にはみ出て被削材に干渉
することになり、該チップ１を要領良く取り付けること
は困難であり、更にはドリル本体３に設ける取付座が大
きくなって取付強度が弱く、従ってドリル自体の強度も
落ちるという難点がある。

【００２４】言い換えれば、内側チップ１として略三角
形のチップを用いることによって、チップ取付座そのも
のは小面積で済み、またドリル本体の中心軸およびドリ
ル本体の捻じれと角度による干渉が少なくなるため、内
側チップの配置を容易に行うことができる。

【００２５】即ち、本発明は、内側チップと外側チップ
のあるドリルにおいて、細径化したとき、略三角形（三
回対称）チップ１と、長方形（二回対称）チップ２をそ
れぞれ内側チップ、外側チップとして用した巧みな発明
である。

【００２６】

【実施例】外側チップ２に使われる図２、図３の長方形
型のチップの幅は５．５ｍｍ、長さが７．２ｍｍであ
る。鈍角ＭＮＰ、ＱＲＳは１４５゜である。ネジ穴径
（ｗ）は２．２ｍｍである。ネジ頭の径（ｑ）は３．０
ｍｍである。掬い面１４からネジ頭の縁までの最短距離
は２．２ｍｍある。掬い面１４の端ＰＮＭからブレーカ
線ＶＵＴまでの距離は１．５ｍｍである。最も短いとこ
ろでも０．７ｍｍの余裕幅がある。ブレーカ１３ａ，１
３ｂの高さｈは０．５ｍｍもある。ブレーカ１３ａ，１
３ｂが十分にとってあるから外側チップ２として用いら
れて、切屑を折りとり短い小片にすることができる。

【００２７】内側チップ１に使われる図１の（１）に示
す三回対称の略三角形チップは最大の直径が６．５ｍｍ
である。稜線ＤＣＢを切刃とし、それを図３に示すよう
に、ドリル本体３の軸方向に直角の方向に取り付ける。
この場合の全幅は約６ｍｍになる。稜線と中心の最短距
離は２．５ｍｍである。ネジ穴の半径は１．１ｍｍであ
るから、ブレーカ１２ａ〜１２ｃを設ける事のできる部
分の最大幅は１．４ｍｍにすぎない。これだけの事実か
ら、稜線からブレーカ線まで、大きくとも１．０ｍｍ程
度しか取れないということが分明になる。

【００２８】内側チップは周速度が低いので切屑の発生
も僅かである。このため高さｈが低くても差し支えない
ことが多い。この面から内側チップ１はより寿命が長い
三回対称の略三角形のチップを使うことができる。

【００２９】つぎに、本発明の実施例と従来技術との比
較データを示す。 本発明の（内刃＝三回対称チップ、外刃＝二回対称チ
ップ）ドリル（先端の径１４ｍｍΦ） 第１の従来例のドリル（内刃＝三回対称、外刃＝三回
対称） 第２の従来例のドリル（内刃＝三回対称、外刃＝三回
対称）先端の径が１８ｍｍΦ、ドリル刃先に凹凸があ
る。 これらの３つのドリルについて切屑の状態を調べた。切
削条件はＶ＝８０ｍ／ｍｉｎである。被切削材はＳＳ４
１材である。送り速度は０．０６ｍｍ／ｒｅｖ、０．０
８ｍｍ／ｒｅｖ、０．１ｍｍ／ｒｅｖの３種類である。
図５〜図１３に切り屑の有り様を示す。

【００３０】図５は本発明のドリルによって０．０６
ｍｍ／ｒｅｖで被切断物を切ったときの切屑である。長
いものもあるが、短く切れているものが多い。図６は従
来例ののドリルで同じ条件でＳＳ４１材を切った時の
切屑である。切屑の長さはこの例で２００ｃｍ程度にも
達する。このように長い切屑が発生すると切削が進行し
なくなる。極めて不都合な事態となる。図７は従来例
のドリルの切屑である。これは３００ｃｍを越す長い切
屑が発生する。本発明のドリルの優越性が良く分かる。

【００３１】図８、図９、図１０は送り速度を０．０８
ｍｍ／ｒｅｖにした場合の、、のドリル切屑を示
す。本発明の場合は短い切屑となっている。しかし従来
例の場合７０ｃｍを越える。の場合は３００ｃｍを
越える長さになっている。ここでも本発明の優れている
ことが如実に分かる。

【００３２】図１１、図１２、図１３は送りがさらに速
くなり０．１ｍｍ／ｒｅｖの場合である。本発明のの
ドリルの切屑は極めて短い。のドリルは８０ｃｍ以上
の切屑を発生している。のドリルは１２０ｃｍ以上の
ものを生じている。これによっても本発明の卓越性は良
く分かる。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、外側チップとして、２回交換
して使用することのできる２つの切刃を周方向対称位置
に有する略長方形のスローアウエイチップを取り付けて
いるために、横幅が増えず小径のドリルに適している。
軸方向にはかなりの長さを取ることができるからブレー
カに十分な高さｈ、十分な幅ｋを与えることができる。
このため短い切屑を生ずるようにできる。反対にチップ
の厚みを厚くできるから、チップの強度をも高める事が
できる。簡単な着想であるがその効果は顕著である。

【００３４】また、内側チップとして略三角形のチップ
を用いることによって、チップ取付座そのものは小面積
で済み、またドリル本体の中心軸およびドリル本体の捻
じれと角度による干渉が少なくなるため、内側チップの
配置を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例のドリルにおいて内側チップと外側チッ
プの両方に用いられた三回対称の略三角形チップの概略
正面図（１）と背面図（２）。

【図２】本発明のドリルにおいて外側チップに用いよう
とする略長方形の二回対称チップの概略の正面図（１）
と一部の拡大断面図（２）。

【図３】本発明の実施例に係るドリルの正面図。

【図４】（ａ）は、本考案の要部拡大図、（ｂ）は、本
考案の優れた構成を説明するための比較例を示す図。

【図５】送り速度Ｖ＝０．０６ｍｍ／ｒｅｖで１４Φの
本発明の実施例に係るドリルでＳＳ４１を切削した場合
に発生する切り屑の図。

【図６】送り速度Ｖ＝０．０６ｍｍ／ｒｅｖで１４Φの
略三角形内側チップ＋略三角形外側チップよりなる第１
の従来例に係るドリルでＳＳ４１を切削した場合に発生
する切屑の図。

【図７】送り速度Ｖ＝０．０６ｍｍ／ｒｅｖで１４Φの
略三角形内側チップ＋略三角形外側チップよりなり切刃
の先端に凹凸のある第２の従来例に係るドリルでＳＳ４
１を切削した場合に発生する切屑の図。

【図８】送り速度Ｖ＝０．０８ｍｍ／ｒｅｖで１４Φの
本発明の実施例に係るドリルでＳＳ４１を切削した場合
に発生する切屑の図。

【図９】送り速度Ｖ＝０．０８ｍｍ／ｒｅｖで１４Φの
略三角形内側チップ＋略三角形外側チップよりなる第１
の従来例に係るドリルでＳＳ４１を切削した場合に発生
する切屑の図。

【図１０】送り速度Ｖ＝０．０８ｍｍ／ｒｅｖで１４Φ
の略三角形内側チップ＋略三角形外側チップよりなり切
刃の先端に凹凸のある第２の従来例に係るドリルでＳＳ
４１を切削した場合に発生する切屑の図。

【図１１】送り速度Ｖ＝０．１ｍｍ／ｒｅｖで１４Φの
本発明の実施例に係るドリルでＳＳ４１を切削した場合
に発生する切屑の図。

【図１２】送り速度Ｖ＝０．１ｍｍ／ｒｅｖで１４Φの
略三角形内側チップ＋略三角形外側チップよりなる第１
の従来例に係るドリルでＳＳ４１を切削した場合に発生
する切屑の図。

【図１３】送り速度Ｖ＝０．１ｍｍ／ｒｅｖで１４Φの
略三角形内側チップ＋略三角形外側チップよりなり切刃
の先端に凹凸のある第２の従来例に係るドリルでＳＳ４
１を切削した場合に発生する切屑の図。

【符号の説明】

１ 内側チップ １ａ〜１ｃ 切刃 ２ 外側チップ ２ａ〜２ｂ 切刃 ３ ドリル本体 ４ ネジ ５ ネジ ６ 円柱形基部 ７ 鍔部 ８ 円錐形部 ９ 円柱頚部 １０ チップ取付座 １１ チップ取付座 １２ａ〜１２ｃ チップブレーカ １３ａ〜１３ｂ チップブレーカ ＡＢＣＤＥＦ 略三角形チップの輪郭切断線 ＧＨＩＪＫＬ 略三角形チップのブレーカ線 ｗ ネジ通し穴 ｑ ネジ頭とめ穴 ｈ ブレーカの高さ ｋ 輪郭切断線からブレーカ線までの距離 ＭＮＰＱＲＳ 二回対称チップの輪郭切断線 ＴＵＶ 二回対称チップのブレーカ線 ＷＸＹ 二回対称チップのブレーカ線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸心側と外周側の２ヶ所に夫々スローア
   ウエイチップを取り付ける取付座を有するドリル本体に
   おいて、軸心側取付座に、３回交換して使用することの
   できる３つの切刃を周方向一定間隔に有する略三角形の
   スローアウエイチップを取り付け、外周側取付座に、２
   回交換して使用することのできる２つの切刃を周方向対
   称位置に有する略長方形のスローアウエイチップを取り
   付け、両スローアウエイチップの夫々の切刃に対応して
   チップブレーカを設けてなることを特徴とするドリル。