JPH11165313A

JPH11165313A - ダイヤモンド電着ドリル

Info

Publication number: JPH11165313A
Application number: JP9348721A
Authority: JP
Inventors: Fuminori Shimakura; 文則島倉; Kiyoshi Uchiyama; 潔内山
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 1997-12-04
Filing date: 1997-12-04
Publication date: 1999-06-22

Abstract

(57)【要約】【課題】止まり穴でも、通り穴でも加工でき、切削粉
等の排出も確実、強度も強く、長寿命、安価な非鉄・非
金属の硬脆材、難削材の穴あけ加工用のダイヤモンド電
着ドリルを提供。【解決手段】機械主軸に取り付けられる柄部２と複数
のねじれ溝３を備えた刃部１５から構成され、刃部の先
端にダイヤモンド砥粒７を固着したドリル１において、
ドリル先端５を軸直角平面を有する截頭円錐形状とし、
ダイヤモンド砥粒の粒度を＃１７０から＃４０とし、截
頭円錐形状の頭部４の径をドリル直径１１の８分の３か
ら４分の３とし、ドリル径が大きい場合は、頭部４に縦
溝幅８ａが０．１ｍｍから１ｍｍの縦溝８を形成する。
一方、頭部の径４ａが、固着するダイヤモンド砥粒の平
均粒径の７倍未満のドリル径が小さい場合は、截頭円錐
の頂角１９を６０°から９０°とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本考案は、切れ刃として作用
する部分にダイヤモンド砥粒を固着したドリルであっ
て、非鉄系複合金属材料あるいは非金属材料などの硬脆
材、難削材の穴あけ加工に適したダイヤモンド電着ドリ
ルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、硬脆材、難削材の穴あけ加工には
一般に超硬ドリルが使用されているが、被削材と工具材
料の硬度差が少ないことなどから、工具寿命が短い欠点
があった。最近では、材料の強靱化、軽量化などの高機
能化が進み、より硬脆化、難削化していることから、ま
すます工具寿命が短くなる傾向にある。そこで、工具寿
命を延長するために、非鉄・非金属系の硬脆材、難削材
の穴あけ加工にはダイヤモンド焼結体からなるドリルが
使用されることが増えている。しかしながら、かかる焼
結体からなるドリルは、ねじれ溝に代表されるように任
意の形状に加工し難く、また加工できたとしても高価に
なるという問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方、難削材等の穴あ
け加工用として、特開昭６２−１６７６１０号公報にお
いては、ダイヤモンド砥粒を先端に固着し、その先端形
状を截頭円錐としたドリルが記載されているが、このド
リルは、ドリル軸心が中空となっており、止まり穴を加
工した場合に穴の中央部に芯が残る欠点があった。同時
に、切削粉の排出が不完全であり、また、小径のドリル
では強度が弱く、寿命も短いという問題があった。

【０００４】本発明は、かかる従来の状況に鑑みて、止
まり穴でも、通り穴でも加工でき、切削粉等の排出も確
実、強度も強く、長寿命、安価な非鉄・非金属の硬脆
材、難削材の穴あけ加工用工具を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明においては、機械
主軸に取り付けられる柄部と複数のねじれ溝を備えた刃
部から構成され、刃部の先端にダイヤモンド砥粒を固着
したドリルにおいて、ドリル先端を軸直角平面を有する
截頭円錐形状としたダイヤモンド電着ドリルを提供する
ことによって上記課題を解決した。即ち、ねじれ溝をも
つ一般のドリルの形状の先端部にダイヤモンドを固着し
た場合は、ドリル先端が円錐などで鋭利な形状であるた
め、その先端にダイヤモンド砥粒を安定して固着するこ
とは難しく、先端にダイヤモンド砥粒のない状態が発生
し、この部分からドリルの損傷が進展する。しかし、本
発明では、先端形状を截頭円錐にしたので、ドリル先端
におけるダイヤモンド砥粒を安定して固着することが可
能となる。また、切り屑はねじれ溝から容易に排出され
る。なお、截頭円錐とは円錐の頂点側を軸直角方向に切
断した軸断面が台形の形状をいう。

【０００６】ダイヤモンド砥粒は、その粒度が細かいと
切削性能が劣り、砥粒の粒径が大きいほど工具寿命は向
上するが、逆に、粒度が粗すぎると加工面面粗さに代表
される加工精度は低下するので、請求項２においては、
固着するダイヤモンド砥粒の粒度を＃１７０から＃４０
の範囲とした。

【０００７】截頭円錐形状の頭部（以下単に頭部とい
う）の径を固着するダイヤモンド砥粒の粒径の３倍以上
にしておけば、複雑形状の本体に容易にダイヤモンドの
砥粒を固着できる電着法による固着でも頭部に２個以上
のダイヤモンド砥粒を容易に固着することができる。ま
た、頭部の径が大きくなるほど、安定してダイヤモンド
砥粒を固着することが可能になる。しかし、穴あけ加工
時におけるスラスト荷重が大きくなるため、請求項３に
おいては、頭部の径をドリル直径８分の３から４分の３
までの寸法範囲にした。これにより、截頭円錐、特に、
頭部のダイヤモンド砥粒の安定した固着と穴あけ加工時
のスラスト荷重の低減を図れる。

【０００８】一方、本発明によるダイヤモンド電着ドリ
ルのような砥粒工具の加工においては、給水による切り
屑の排出の良否が工具寿命に影響する。特に、径の大き
なドリル、例えば、直径１０ｍｍのドリルでは頭部の径
をドリル直径の８分の３から４分の３までの範囲内に設
定したとしても、頭部の径は数ｍｍになり、ドリルの軸
芯近傍には、充分給水できない場合が生じる。そこで、
本発明の請求項４においては、頭部に少なくとも相対す
る２以上のねじれ溝底を結ぶ方向に溝底を連通して縦溝
を形成した。これにより切り屑の排出のための頭部への
給水が効果的にできるようになる。

【０００９】なお、給水時に、ドリル外部から給水し、
本体に設けられたねじれ溝を通して切れ刃部分へと供給
するので、頭部に設けられた縦溝は、ねじれ溝の形成さ
れている部分以上に達している必要がある。また、縦溝
の深さを深くし過ぎると先端部分の強度を低下させるこ
とになり、縦溝の深さは截頭円錐の範囲内に止めること
が望ましい。

【００１０】穴明け試験などによる知見から、固着する
ダイヤモンド砥粒の粒度が工具寿命に及ぼす影響は大き
いが、縦溝の幅に関しては、砥粒粒度に加えて頭部の直
径も影響する。頭部の直径が小さい場合に、必要以上に
縦溝幅を広くすると、工具寿命の低下が著しいが、頭部
の直径が大きい場合に、縦溝幅を広くしても、さほど工
具寿命は低下しない。そこで、本発明の請求項５におい
ては、頭部の径が、固着するダイヤモンド砥粒の平均粒
径の７倍以上の場合、縦溝幅を０．１ｍｍから１ｍｍの
範囲に限定した。

【００１１】なお、縦溝を設ける位置は、頭部の中央
で、ドリルの周速が零となるドリル軸芯部分に設けるの
が工具寿命の面からは好ましい。しかし、縦溝幅が１ｍ
ｍ近くになると、前述のドリル軸芯が中空になっている
ドリルと同様に止まり穴を加工すれば、穴の中央に加工
残りの芯が残る場合がある。このように縦溝幅が大きく
なる場合には、縦溝の形成位置を軸芯からずらすこと
で、加工残りの芯を縦溝幅より小さくすることができ、
芯を折れ易くすることもできる。勿論、頭部に形成する
縦溝の位置をドリル軸芯から完全にずらせば、加工残り
の芯も発生しない。

【００１２】一方、頭部に縦溝を形成できないようなド
リル直径の小さなダイヤモンド電着ドリルに関しては、
截頭円錐の側面の面積（長さ）が大きく工具寿命に関係
してくる。ドリル直径が小さいと、頭部の径と截頭円錐
底部の径（ドリル直径）との差が少なくなるので、当
然、截頭円錐の側面の面積（長さ）も狭くなり、前述の
頭部の径の場合と同じように、截頭円錐の側面において
も、ダイヤモンド砥粒の安定した固着が困難になる。ま
た、頂角が小さすぎると長手方向に長くなり、市販ドリ
ルの利用も困難になる。そこで、本発明の請求項６にお
いては、頭部の径を、固着するダイヤモンド砥粒の平均
粒径の７倍未満の小径の場合には、截頭円錐の頂角を６
０°から９０°に限定した。

【００１３】截頭円錐の頂角を小さくすることにより、
截頭円錐の側面の面積（長さ）を広くできるので、截頭
円錐の側面に固着できる砥粒の数を増やし、ダイヤモン
ド砥粒の安定した固着を可能にすると共に、穴あけ加工
時の砥粒当たりの負荷を軽減するため、結果的に工具寿
命を長くすることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して説明する。第一の実施例として、先端が截頭
円錐形状にされ頭部に縦溝を有するダイヤモンド電着ド
リルについて説明する。図１は、本発明の第一の実施の
形態である、先端が截頭円錐形状にされ頭部に縦溝を有
するダイヤモンド電着ドリルの側面図、図２は図１のド
リルを先端側からみた拡大正面図、図３は溝部を省略し
た断面図である。図１に示すように、例えば、高速度鋼
からなるドリル本体１に機械主軸に取り付けられる柄部
２と２本のねじれ溝３が形成され、先端に向かって刃部
１５が形成されている。これは、一般のドリルとほぼ同
様の形状にされている。一般のドリルの場合その刃部１
５の先端には稜線、即ちチゼルが形成され溝に沿って主
切れ刃が形成されている。これに対して本発明において
は、ドリル先端のチゼルのような稜線がなく、ドリル先
端には軸直角平面にされた頭部４を有する截頭円錐形状
の截頭円錐部５が形成されている。頭部４から本体との
コーナ６を若干越えた位置までダイヤモンド砥粒７が固
着されており、切れ刃を形成する。ダイヤモンド砥粒７
の粒度は、＃１７０から＃４０の範囲が好ましい。

【００１５】さらに、図２に示すように、頭部４は円形
平面であり、その径は、好ましくはドリル直径の８分の
３から４分の３の範囲にされている。さらに、頭部には
ねじれ溝底３ａ、３ｂを結ぶ方向に溝底を連通して縦溝
８が設けられている。図３に示す縦溝幅８ａは０．１ｍ
ｍから１ｍｍが好ましい。縦溝８が設けられたダイヤモ
ンド電着ドリルは、頭部の径が固着するダイヤモンド砥
粒の平均粒径の７倍以上を有するものに適している。ま
た、かかる本発明のダイヤモンド電着ドリルは、市販さ
れている高速度鋼ドリルあるいは超硬ドリルの先端を修
正し、その部分にダイヤモンド砥粒を固着することで、
容易に製作できる。

【００１６】（実験例１）本発明の第一の実施の形態に
ついて、図３に示す、頭部の径４ａ、縦溝幅８ａおよび
ダイヤモンド砥粒の粒度を異ならせて、直径６ｍｍと直
径３ｍｍのダイヤモンド電着ドリルを用いて、ＳｉＣを
３０％含有したアルミニウム複合合金に、それぞれのド
リル直径の３倍に相当する穴深さ１８ｍｍと９ｍｍの穴
あけを行った。比較ドリルとしては、一般形状のドリル
にダイヤモンドを電着したもの、及び超硬ドリルを用い
た。なお、縦溝深さ８ｂはそれぞれ約０．７ｍｍ、０．
３ｍｍとし、溝底が連通するようにした。また、頂角９
は１２０°、ドリル心厚１０はそれぞれ２．４ｍｍ、
１．２ｍｍとし一般のドリルの値と同一にした。直径６
ｍｍの場合の実験結果を表１に、直径３ｍｍの場合の実
験結果を表２に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【表２】

【００１９】表１および表２の結果から明らかなよう
に、固着するダイヤモンド砥粒の粒度がドリルの工具寿
命に大きく作用しているが、同一粒度の砥粒を固着した
ドリルでは、頭部の径がドリル直径の８分の３から４分
の３までの範囲で、かつ、縦溝幅が０．１ｍｍから１ｍ
ｍまでの範囲にある本発明によるダイヤモンド電着ドリ
ルの工具寿命が最も長く、超硬ドリルに比べて数倍、従
来の円錐形状のダイヤモンド電着ドリルに比べても２倍
以上の工具寿命を得ることがわかる。また、この範囲か
ら外れても従来の円錐形状のダイヤモンド電着ドリルと
同等以上の工具寿命を確保できることが確認された。ま
た、砥粒の粒径が大きいほど工具寿命が向上しているこ
とがわかる。

【００２０】本発明の第二の実施の形態について図面を
参照して説明する。図４は、本発明の第二の実施の形態
である、先端が截頭円錐形状にされたダイヤモンド電着
ドリルの側面図、図５は図４のドリルを先端側からみた
拡大正面図である。第一の実施の形態と同様な部分につ
いては同符号を付し説明を省略する。図４、５に示すよ
うに、第二の実施の形態は、第一の実施の形態で説明し
たような頭部に縦溝が形成できない小径ドリルの場合に
有効であり、第一の実施の形態とは縦溝がない点で異な
る。このため、第二の実施の形態においては、截頭円錐
の頂角１９が６０°から９０°の範囲にされている。か
かるダイヤモンド電着ドリルは、頭部４の径４ａが固着
するダイヤモンド砥粒７の平均粒径の７倍未満のものに
適している。なお、截頭円錐部５、ダイヤモンド砥粒７
等は第一の実施の形態と同様であり、また市販のものか
ら容易に製作できる。

【００２１】（実験例２）本発明の第二の実施の形態に
ついて、頭部４の径４ａ、頂角１９およびダイヤモンド
砥粒の粒度を異ならせて、直径２ｍｍのダイヤモンド電
着ドリルを用いて、ＳｉＣを３０％含有したアルミニウ
ム複合合金に、穴深さ６ｍｍの穴あけを行った。比較ド
リルとしては、頂角が１２０°の一般形状のドリルにダ
イヤモンドを電着したもの、及び超硬ドリルを用いた。
なお、ドリル心厚１０は一般のドリルの値と同一の０．
４ｍｍである。このときの実験結果を表３に示す。

【００２２】

【表３】

【００２３】表３に示す結果から明らかなように、截頭
円錐の頂角はドリルの工具寿命に影響を及ぼし、頂角が
小さくなるほど、工具寿命は向上することがわかる。比
較的加工し易い頂角が６０°から９０°の範囲で工具寿
命が伸びている。なお、砥粒粒度、頭部の径等の影響は
前述したと同様であった。

【００２４】

【発明の効果】本発明のダイヤモンド電着ドリルによれ
ば、先端を截頭円錐形状にし、ドリル先端におけるダイ
ヤモンド砥粒を安定して固着することができる。また、
固着するダイヤモンド砥粒の粒度を、＃１７０から＃４
０の範囲とし、加工精度もよく、寿命も長い。また、頭
部の径をドリル直径８分の３から４分の３までの寸法範
囲にし、ダイヤモンド砥粒の安定した固着と穴あけ加工
時のスラスト荷重の低減を図れる。また、頭部に縦溝を
形成し、給水性が向上する。また、頭部の径が、固着す
るダイヤモンド砥粒の平均粒径の７倍以上の比較的大径
な場合、縦溝幅を０．１ｍｍから１ｍｍの範囲にし、ダ
イヤモンド砥粒を効果的に配置し、給水性を確保する。
さらに、頭部の径が固着するダイヤモンド砥粒の平均粒
径の７倍未満のドリル直径の小さな場合には、截頭円錐
の頂角を６０°から９０°にして截頭円錐の側面に固着
できる砥粒の数を増やし、ダイヤモンド砥粒を安定して
固着させ、穴あけ加工時の砥粒当たりの負荷を軽減する
ものとなった。

【００２５】従って、本発明によれば、止まり穴でも、
通り穴でも加工でき、切削粉等の排出も確実、強度も強
く、長寿命、安価な非鉄・非金属の硬脆材、難削材の穴
あけ加工用工具を提供するものとなった。さらに、超硬
ドリルでも刃の立たない複合金属材料でも容易に穴あけ
が可能であり、かつ、従来のダイヤモンド砥粒を固着し
たドリルに比べても長期に亘り、安定した穴あけ加工を
することができるものとなった。さらに、市販ドリルを
利用でき製作も容易である等の効果を有するものとなっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態である先端が截頭円
錐形状にされ截頭円錐形状の頭部に縦溝を有するダイヤ
モンド電着ドリルの側面図である。

【図２】図１のドリルを先端側からみた拡大正面図であ
る。

【図３】溝部を省略した図１の断面図である。

【図４】本発明の第二の実施の形態である先端が截頭円
錐形状にされたダイヤモンド電着ドリルの側面図であ
る。

【図５】図４のドリルを先端側からみた拡大正面図であ
る。

【符号の説明】

１ドリル（本体）２柄部３ねじれ溝３ａ、３ｂねじれ溝底４截頭円錐形状の頭部（頭部）４ａ截頭円錐形状の頭部の径（頭部の径）５先端（截頭円錐部）７ダイヤモンド砥粒８縦溝８ａ縦溝幅８ｂ縦溝深さ９、１９截頭円錐の頂角１１ドリル直径１５刃部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機械主軸に取り付けられる柄部と複数の
ねじれ溝を備えた刃部から構成され、刃部の先端にダイ
ヤモンド砥粒を固着したドリルにおいて、ドリル先端が
軸直角平面を有する截頭円錐形状になっていることを特
徴とするダイヤモンド電着ドリル。
【請求項２】固着するダイヤモンド砥粒の粒度が＃１
７０から＃４０の範囲にあることを特徴とする請求項１
記載のダイヤモンド電着ドリル。
【請求項３】前記截頭円錐形状の頭部の径が、ドリル
直径の８分の３から４分の３の範囲であることを特徴と
する請求項１又は２に記載のダイヤモンド電着ドリル。
【請求項４】前記截頭円錐形状の頭部に少なくとも相
対する２以上のねじれ溝底を結ぶ方向に前記ねじれ溝底
を連通して縦溝が形成されていることを特徴とする請求
項１又は２又は３記載のダイヤモンド電着ドリル。
【請求項５】前記截頭円錐形状の頭部の径が、固着す
るダイヤモンド砥粒の平均粒径の７倍以上であり、か
つ、前記縦溝幅が０．１ｍｍから１ｍｍの範囲にされて
いることを特徴とする請求項４記載のダイヤモンド電着
ドリル。
【請求項６】前記截頭円錐形状の頭部の径が、固着す
るダイヤモンド砥粒の平均粒径の７倍未満であり、か
つ、截頭円錐の頂角が６０°から９０°の範囲にされて
いることを特徴とする請求項１又は２又は３記載のダイ
ヤモンド電着ドリル。