JPH10235508A - 穴明け工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工具本体１の先端部における剛性を十分に確
保して工具本体１の振れを抑え、円滑かつ安定した高精
度の穴明け加工を促すことが可能な穴明け工具を提供す
る。 【解決手段】 略円柱状の工具本体１先端のドリル部２
外周に、この工具本体１の先端から後端側に向けて延び
る一対の切屑排出溝８，９が形成され、これらの切屑排
出溝８，９のそれぞれ先端に形成されたチップ取付座１
０，１１に、切刃１５を備えたスローアウェイチップ１
２が装着されてなる穴明け工具であって、少なくとも切
刃１５の周辺のチップ取付座１０，１１の後端位置より
も後端側の部分においては、切屑排出溝８，９の溝底面
とされる凹曲面８Ｃ，９Ｃの間に形成される工具本体１
のウェブ１６の厚さＥを、工具本体１先端のドリル部２
の外径Ｄに対して０．１５×Ｄ〜０．３５×Ｄの範囲に
設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工具本体の外周に
複数の切屑排出溝が形成され、その先端に切刃が設けら
れたドリル等の穴明け工具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の複数の切屑排出溝および切刃を
備えた穴明け工具においては、工具本体の先端部に、こ
の工具本体の軸線を挟んで一対の切屑排出溝が後端側に
延びるように形成されるとともに、これらの切屑排出溝
のそれぞれ先端にスローアウェイチップ（以下、チップ
と称する。）が着脱自在に装着され、このチップに上記
切刃が形成された、いわゆる２枚刃のスローアウェイ式
穴明け工具が知られている。そして、特にこのようなス
ローアウェイ式穴明け工具においては、一方のチップを
工具本体の先端において工具内周側に配置するとともに
他方のチップを工具外周側に配置し、かつ互いの切刃の
上記軸線回りの回転軌跡を交差するようにして、一つの
チップの切刃長よりも大きな切刃外径が得られるように
されたものが種々提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
一方のチップが他方のチップよりも工具内周側に偏って
配置された穴明け工具では、この一方のチップが配設さ
れる一方の切屑排出溝の先端部は、他方の切屑排出溝よ
りも工具内周側に深く形成されることとなる。そして、
この一方の切屑排出溝が他方の切屑排出溝よりも深いま
ま後端側に延びるように形成されていると、当該穴明け
工具のランド同士を結ぶ工具本体の中心部分の厚さ、す
なわち両切屑排出溝の溝底面の間に形成される工具本体
のウェブの厚さは小さくならざるを得ない。

【０００４】しかしながら、このようにウェブの厚さが
小さくされた穴明け工具では、工具本体先端部における
工具剛性を十分に確保することが難しく、穴明け加工時
に工具本体に振れが生じて、加工精度の劣化や切削トル
クおよびスラスト荷重の増大を招いたり、大きな工具回
転駆動力を要したり、あるいは加工時に激しい切削音を
発したりするおそれがある。特に、上述のように一対の
チップが工具の内周側と外周側とに偏って配置された穴
明け工具では、切刃による切削部位も工具内周側と外周
側とに偏って位置するため、工具本体に作用する切削負
荷のバランスが損なわれやすく、加工時の工具本体の振
れは一層顕著なものとなる。

【０００５】本発明は、このような事情を鑑みてなされ
たもので、工具本体先端部における剛性を十分に確保し
て工具本体の振れを抑え、円滑かつ安定した高精度の穴
明け加工を促すことが可能な穴明け工具を提供すること
を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決して、こ
のような目的を達成するために、本発明は、略円柱状の
工具本体先端部の外周に、この工具本体の先端から後端
側に向けて延びる複数条の切屑排出溝が形成され、これ
らの切屑排出溝のそれぞれ先端に切刃が設けられてなる
穴明け工具であって、少なくとも上記切刃の周辺よりも
後端側の部分においては、上記切屑排出溝の溝底面の間
に形成される上記工具本体のウェブの厚さを、上記工具
本体先端部の外径Ｄに対して０．１５×Ｄ〜０．３５×
Ｄの範囲に設定したことを特徴とするものである。すな
わち、例えば上述のように切刃が工具内周側と外周側と
に偏って配置された穴明け工具であっても、内周側の切
刃が配置される切屑排出溝が深く形成される必要がある
のは、その先端の切刃の周辺の部分だけであるので、上
記構成の穴明け工具では、この切刃の周辺よりも後端側
の部分においては、ウェブの厚さを工具本体先端部の外
径Ｄに対して０．１５×Ｄ〜０．３５×Ｄと大きく設定
することにより、この工具本体先端部における工具剛性
を確保することが可能となるのである。

【０００７】ここで、このウェブの厚さが０．１５×Ｄ
を下回るほど小さいと、従来の穴明け工具と同様となっ
て工具本体先端部における剛性が十分に確保されなくな
る一方、ウェブの厚さが０．３５×Ｄを上回るほど大き
いと、相対的に切屑排出溝の深さが小さくなって、円滑
な切屑の排出に支障が生じるおそれがある。なお、この
ように切屑の排出性を損なうことなく工具剛性を確実に
確保するには、上記ウェブの厚さは、上記工具本体先端
部の外径Ｄに対して０．２０×Ｄ〜０．２５×Ｄの範囲
に設定されるのが望ましい。また、上記従来の技術およ
びその課題を鑑みると、本発明は、特に上述したような
２枚刃のスローアウェイ式ドリルに適用して好適であ
り、すなわち、上記工具本体の外周に一対の切屑排出溝
が形成され、これらの切屑排出溝のそれぞれ先端に、切
刃が形成されたチップが着脱自在に装着されており、こ
れらのチップのうち、一方の切屑排出溝の先端に装着さ
れるチップが、他方の切屑排出溝の先端に装着されるチ
ップに対して工具本体の内周側に配置された穴明け工具
において、効果的に上述の作用を奏しうる。ただし、本
発明が、このような２枚刃のスローアウェイ式穴明け工
具のみに限定されることはない。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１および図２は、本発明の一実
施形態を示すものである。本実施形態の穴明け工具は、
本発明を上述した２枚刃のスローアウェイ式ドリルに適
用したものであって、その工具本体１は、軸線Ｏを中心
とする外観略多段円柱状をなし、その先端から後端側に
向けて、外径略円柱状のドリル部２と、このドリル部２
から一段拡径した略円錐台状のフランジ部３と、外径が
このフランジ部３より小さくドリル部２よりも大きい略
円柱状のシャンク部４とから構成されている。このシャ
ンク部４の外周面には、後端側に向かうに従い外周側に
切れ上がる取付面４Ａが形成されており、またこのシャ
ンク部４の後端面４Ｂから工具本体１の先端側に向けて
は軸線Ｏに沿って切削油剤の供給孔５が形成されてい
て、この供給孔５は、上記フランジ部３において、その
外周側から穿設された副供給孔６に連通されているとと
もに、２つに分岐して工具本体１の先端側に延び、ドリ
ル部２の先端面２Ａ、すなわち工具本体１の先端面に開
口せしめられている。なお、この副供給孔６には、その
未使用時に該副供給孔６を封止するプラグ７が螺着され
る。

【０００９】一方、工具本体１の外周には、上記ドリル
部２の先端面２Ａからフランジ部３にかけて、軸線Ｏを
間に挟んで互いに反対側に位置するように一対の切屑排
出溝８，９が形成されており、これらの切屑排出溝８，
９の工具回転方向Ｔ側を向く壁面８Ａ，９Ａの先端に形
成されたチップ取付座１０，１１に、それぞれチップ１
２がクランプネジ１３によって着脱自在に装着されてい
る。ここで、これらの切屑排出溝８，９は、軸線Ｏ方向
に工具本体１の後端側に向かうに従い工具回転方向Ｔの
後方側に向けて捩れるように形成されており、チップ取
付座１０，１１が形成される工具本体１の先端部におい
ては、上記壁面８Ａ，９Ａと工具回転方向Ｔの後方側を
向く壁面８Ｂ，９Ｂとにより軸線Ｏに直交する断面視に
おいて略Ｖ字型に画成される一方、これよりも後端側で
は、図２に示すように軸線Ｏに直交する断面視におい
て、上記壁面８Ａ，９Ａおよび壁面８Ｂ，９Ｂの間に、
これら壁面８Ａ，９Ａおよび壁面８Ｂ，９Ｂに対して軸
線Ｏ側に凹んだ円弧状をなす凹曲面８Ｃ，９Ｃが形成さ
れている。また、本実施形態では、この切屑排出溝８，
９の凹曲面８Ｃ，９Ｃの壁面８Ａ，９Ａ側と壁面８Ｂ，
９Ｂ側とには、当該切屑排出溝８，９の延びる方向に沿
って延びるように、それぞれ３本ずつの凹溝１４…が形
成されている。

【００１０】さらに、上記チップ取付座１０，１１は、
一方の切屑排出溝８の先端に形成されるチップ取付座１
０が、他方の切屑排出溝９の先端に形成されるチップ取
付座１１に対して工具本体１の内周側に偏って配置され
ており、これに伴い上記チップ１２，１２も工具本体１
の内周側と外周側に偏った位置に装着される。ここで、
これらのチップ１２，１２は、本実施形態では超硬合金
等の硬質材料から形成された互いに同形同大の略正三角
形平板状をなすものであり、その一方の三角形面をすく
い面として工具回転方向Ｔ側に向けるとともに、このす
くい面の辺稜部に形成された切刃１５…の一つを工具本
体１の先端に突出させて、上記チップ取付座１０，１１
に取り付けられている。そして、この取付状態において
これらのチップ１２，１２は、工具内周側に位置するチ
ップ１２の切刃１５の内周端が軸線Ｏを越えてオーバー
センターとなるとともに、工具外周側のチップ１２の切
刃１５の外周端がドリル部２の外周面よりも僅かに外周
側に突出し、かつこれらの切刃１５，１５の軸線Ｏ回り
の回転軌跡が互いにオーバーラップするように配設され
ている。

【００１１】このようにチップ１２，１２が工具本体１
の内周側と外周側とに偏って配置されるのに伴い、図２
に示すように上記切屑排出溝８，９は、一方の切屑排出
溝８の方が他方の切屑排出溝９よりも工具内周側に深く
切り欠かれるように形成される。そして、上記軸線Ｏに
沿ってこれらの切屑排出溝８，９の間に形成される工具
本体１のウェブ１６の厚さＥは、本実施形態では工具本
体１の先端部のドリル部２の外径Ｄに対して、０．１５
×Ｄ〜０．３５×Ｄの範囲に設定されている。なお、本
実施形態では、上述のように切屑排出溝８，９が、チッ
プ取付座１０，１１が形成される工具本体１の先端部よ
りも後端側で、壁面８Ａ，９Ａおよび壁面８Ｂ，９Ｂと
凹曲面８Ｃ，９Ｃとにより画成されており、従って上記
ウェブ１６の厚さＥは、図２に示すように軸線Ｏに直交
する断面におけるこれらの凹曲面８Ｃ，９Ｃの間の距離
に等しくなる。

【００１２】このように構成された本実施形態の穴明け
工具では、上述のようにチップ１２，１２が工具本体１
の内周側と外周側とに偏って配置され、これに伴い一方
の切屑排出溝８が他方の切屑排出溝９よりも深く形成さ
れているにも拘わらず、工具本体１のウェブ１６の厚さ
Ｅがドリル部２の外径Ｄに対して０．１５×Ｄ〜０．３
５×Ｄと大きく設定されており、これによりドリル部２
における工具本体１の剛性の向上を図ることができる。
従って、本実施形態によれば、特に偏って配置されたチ
ップ１２，１２によって、たとえ工具本体１に作用する
切削負荷のバランスが損なわれたとしても、穴明け加工
時に工具本体１に振れが生じるのを抑えることができ、
かかる工具本体１の振れによって加工精度が損なわれた
り、切削トルクやスラスト荷重が増大したり、加工時に
大きな工具回転駆動力が必要となったり、あるいは大き
な切削音が発生したりするような事態を未然に防止する
ことが可能となる。

【００１３】ここで、本実施形態ではこのように上記ウ
ェブ１６の厚さＥをドリル部２の外径Ｄに対して０．１
５×Ｄ〜０．３５×Ｄの範囲に設定しているが、このウ
ェブ１６の厚さＥが０．１５×Ｄを下回るほど小さい
と、従来の穴明け工具と同様に工具本体１の先端部にお
ける剛性が十分に確保されなくなって上述した効果が十
分に奏功されなくなるおそれがある。一方、逆に上記ウ
ェブ１６の厚さＥがドリル部２の外径Ｄに対して０．３
５×Ｄを上回るほど大きいと、相対的に切屑排出溝８，
９の深さが小さくなって、特に先端に外周側のチップ１
２が取り付けられる浅い他方の切屑排出溝９において、
円滑な切屑の排出に支障が生じるおそれがある。なお、
このように工具本体１の先端部における剛性を確実に確
保しつつ、良好な切屑の排出性を維持するには、上記ウ
ェブ１６の厚さＥは、上記範囲の中でも特に０．２０×
Ｄ〜０．２５×Ｄの範囲に設定されるのが望ましい。

【００１４】また、工具本体１の上記ウェブ１６の厚さ
Ｅは、工具本体１先端部のドリル部２の全長に渡ってそ
の外径Ｄに対し０．１５×Ｄ〜０．３５×Ｄの範囲に設
定されるのが望ましいが、本実施形態のようにチップ１
２，１２が工具本体１の内周側と外周側とに偏って配置
され、特に内周側のチップ１２が、その切刃１５を軸線
Ｏを越えてオーバーセンターとなるように配置されてい
る場合には、これに合わせて上記内周側のチップ１２が
配置される一方の切屑排出溝８もより大きく内周側に切
り欠かれることになるため、工具本体１の最先端の切刃
１５周辺においてウェブ１６の厚さＥを確保することは
難しい。従って、このウェブ１６の厚さＥは、少なくと
もこの切刃１５の周辺よりも後端側において上記範囲に
設定されていればよく、具体的に、例えば本実施形態の
ようなスローアウェイ式ドリルの場合には、チップ１
２，１２が装着されるチップ取付座１０，１１の後端位
置よりも後端側において上記範囲に設定されていればよ
い。

【００１５】さらに、上記実施形態では、本発明を２枚
刃のスローアウェイ式ドリルに適用した場合について説
明したが、本発明がこのようなもののみに限定されるこ
とはなく、例えば工具本体先端部における切屑排出溝の
先端に形成された取付座に切刃チップがろう付けされた
ろう付けドリルや、あるいは工具本体先端部の切屑排出
溝の先端に直接切刃が形成されたソリッドドリルなど、
複数条の切屑排出溝を有してウェブが形成される穴明け
工具であれば、他の種のドリルにも適用することが可能
である。しかし、これらのドリルでは一般に切刃が工具
本体の軸線に対して対称に設けられていて、穴明け加工
時の切削負荷のバランスが保たれている場合が多く、従
って元々ウェブの厚さを小さくしても工具本体に振れが
生じにくいことから、本発明は、このようなバランスを
維持し難い上述のような２枚刃のスローアウェイ式ドリ
ルに用いて特に好適であるということができる。

【００１６】一方、上記実施形態では、切屑排出溝８，
９が壁面８Ａ，９Ａおよび壁面８Ｂ，９Ｂと凹曲面８
Ｃ，９Ｃとにより構成され、また凹曲面８Ｃ，９Ｃには
凹溝１４…が形成されており、工具本体１の断面が概略
「Ｈ」字型を呈することによってその剛性の一層の向上
が図られるとともに、凹溝１４…により切屑の滑らかな
擦過が促されて良好な切屑排出性をさらに確実に確保で
きるという効果も奏しているが、本発明がこのような切
屑排出溝８，９を備えたもののみに限定されるというこ
ともない。例えば、図３および図４に示す本発明の他の
実施形態のように、切屑排出溝１８，１９の溝底面を構
成する壁面１８Ａ，１９Ａおよび壁面１８Ｂ，１９Ｂと
凹曲面１８Ｃ，１９Ｃのうち、凹曲面１８Ｃ，１９Ｃと
工具回転方向Ｔの後方側を向く壁面１８Ｂ，１９Ｂとが
滑らかに連なるとともに、凹曲面１８Ｃ，１９Ｃには凹
溝が形成されないような構成であってもよい。ただし、
この図３および図４に示した実施形態において、上記図
１および図２に示した実施形態と共通する要素には同一
の符号を配して説明を省略してある。

【００１７】しかるに、このような他の実施形態の穴明
け工具においても、切屑排出溝１８，１９の間に形成さ
れるウェブ１６の厚さＥを、工具本体１の先端部のドリ
ル部２の外径Ｄに対して０．１５×Ｄ〜０．３５×Ｄ、
望ましくは０．２０×Ｄ〜０．２５×Ｄの範囲に設定す
ることにより、上記実施形態と同様の効果を得ることが
できる。また、この他の実施形態では、切屑排出溝１
８，１９の壁面１８Ｂ，１９Ｂと凹曲面１８Ｃ，１９Ｃ
とが滑らかに連なるとともに、凹曲面１８Ｃ，１９Ｃに
凹溝が形成されておらず、このためウェブ１６の厚さＥ
が同じでも切屑排出溝１８，１９の溝底面が切り欠かれ
る部分をより小さくできるので、工具本体１の先端部に
おける剛性の一層の向上を図ることができるという利点
も得ることができる。

【００１８】なお、上記の各実施形態の穴明け工具は、
いずれもチップ１２，１２が工具本体１の内周側と外周
側とに偏って配置された２枚刃のスローアウェイ式ドリ
ルに本発明を適用したものであり、このため工具本体１
のウェブ１６の厚さＥは、ドリル部２の全長に渡って図
２および図４に示すように、軸線Ｏから一方の切屑排出
溝８，１８の溝底面（凹曲面８Ｃ，１８Ｃ）までの厚さ
が、軸線Ｏから他方の切屑排出溝９，１９の溝底面（凹
曲面９Ｃ，１９Ｃ）までの厚さよりも小さくされている
が、これを、例えば軸線Ｏから一方の切屑排出溝８，１
８の溝底面までの厚さを工具本体１の先端から後端側に
向かうに従い漸次大きくするなどして、チップ取付座１
０，１１の後端位置よりも後端側においては軸線Ｏから
両切屑排出溝８，９，１８，１９の溝底面までの厚さが
等しくなるようにしてもよい。しかるに、そのように構
成された穴明け工具では、ドリル部２の後端側において
工具本体１の重心が軸線Ｏに一致するため、穴明け加工
時の工具本体１の振れをより一層確実に抑えることが可
能となる。

【００１９】

【実施例】次に、実施例を挙げて本発明の効果について
実証する。本実施例では、まずドリル部２の外径Ｄに対
するウェブ１６の厚さＥの比Ｅ／Ｄを０．１８とした図
１および図２に示す実施形態のドリルと、同じくドリル
部２の外径Ｄに対するウェブ１６の厚さＥの比Ｅ／Ｄを
０．２０、０．２４、および０．２７とした図３および
図４に示す実施形態のドリルとにより穴明け加工を行
い、その際の切削音、切削トルク、スラスト荷重、およ
び工具の回転駆動力について測定した。これらを実施例
１〜４として表１に示す。また、上記図３および図４に
示した実施形態のドリルと略同様の構成を有し、ウェブ
の厚さＥがドリル部外径Ｄに対して０．１５×Ｄを下回
るように上記比Ｅ／Ｄを０．１３としたドリルと、ウェ
ブの厚さＥがドリル部外径Ｄに対して０．３５×Ｄを上
回るように上記比Ｅ／Ｄを０．４０としたドリルとによ
り穴明け加工を行い、同じく切削音、切削トルク、スラ
スト荷重、および回転駆動力について測定した。これら
を比較例１、２として表１に示す。ただし、これら実施
例１〜４および比較例１、２におけるドリルは、いずれ
も切刃の外径（外周側のチップ１２の切刃１５の外周端
の軸線Ｏ回りの回転直径）が２５mmのものであって、切
刃の外径に対するドリル部の突き出し長さの比は３、ま
たチップは超硬合金母材にダイヤモンドコーティングを
施したものを用いた。さらに被削材はＳＣＭ４４０であ
り、加工条件は切削速度１５０m/min、送り０．１２mm/
revとした。

【００２０】

【表１】

【００２１】表１の結果より、まず工具本体のウェブの
厚さＥが工具本体先端部のドリル部の外径Ｄに対して
０．１５×Ｄを下回る比較例１のドリルでは、穴明け加
工中に工具本体に激しい振れが発生し、これにより大き
な切削音が生じるとともに切削トルクやスラスト荷重が
増大し、また大きな回転駆動力を要する結果となった。
一方、逆にウェブの厚さＥがドリル部外径Ｄに対して
０．３５×Ｄを上回る比較例２のドリルでは工具本体の
振れ自体は十分に抑えられて大きな切削音の発生は認め
られなかったが、加工中に切屑排出溝に切屑詰まりが生
じ、これにより切削トルクおよびスラスト荷重が増大す
るとともに、回転駆動力の増大をも招く結果となった。
しかるに、これら比較例１、２に対して実施例１〜４の
ドリルでは、切屑の良好な排出を維持しつつも加工中の
工具本体の振れを十分に抑えることができ、これにより
切削音が低いレベルで抑えられるとともに、切削トルク
やスラスト荷重および回転駆動力の増大も効果的に抑え
ることが可能であった。また、この効果は、特にウェブ
の厚さＥをドリル部外径Ｄに対して０．２０×Ｄ〜０．
２５×Ｄの範囲とした実施例２、３のドリルで顕著であ
った。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
切屑排出溝に十分な容量を確保しつつも、工具本体先端
部における剛性の向上を図ることができ、これにより穴
明け加工時の工具本体の振れを抑えて、大きな切削音の
発生や切削トルク、スラスト荷重、および工具回転駆動
力の増大を防ぎ、円滑かつ安定した高精度の穴明け加工
を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態を示す側面図である。

【図２】 図１におけるＸＸ断面図である。

【図３】 本発明の他の実施形態を示す側面図である。

【図４】 図３におけるＹＹ断面図である。

【符号の説明】

１ ドリル本体 ２ ドリル部 ８，９，１８，１９ 切屑排出溝 ８Ｃ，１８Ｃ，９Ｃ，１９Ｃ 切屑排出溝８，９，１
８，１９の凹曲面（溝底面） １０，１１ チップ取付座 １２ スローアウェイチップ １５ 切刃 １６ ウェブ Ｏ 工具本体１の軸線 Ｄ ドリル部２の外径 Ｅ ウェブ１６の厚さ Ｔ 工具回転方向

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略円柱状の工具本体先端部の外周に、こ
   の工具本体の先端から後端側に向けて延びる複数条の切
   屑排出溝が形成され、これらの切屑排出溝のそれぞれ先
   端に切刃が設けられてなる穴明け工具であって、少なく
   とも上記切刃の周辺よりも後端側の部分においては、上
   記切屑排出溝の溝底面の間に形成される上記工具本体の
   ウェブの厚さが、上記工具本体先端部の外径Ｄに対して
   ０．１５×Ｄ〜０．３５×Ｄの範囲に設定されているこ
   とを特徴とする穴明け工具。
2. 【請求項２】 上記ウェブの厚さが、上記工具本体先端
   部の外径Ｄに対して０．２０×Ｄ〜０．２５×Ｄの範囲
   に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の穴
   明け工具。
3. 【請求項３】 上記工具本体の外周には一対の切屑排出
   溝が形成され、これらの切屑排出溝のそれぞれ先端に
   は、上記切刃が形成されたスローアウェイチップが着脱
   自在に装着されており、これらのスローアウェイチップ
   のうち、一方の切屑排出溝の先端に装着されるスローア
   ウェイチップは、他方の切屑排出溝の先端に装着される
   スローアウェイチップに対して上記工具本体の内周側に
   配置されていることを特徴とする請求項１または請求項
   ２に記載の穴明け工具。