JPH11333611A

JPH11333611A - ドリル

Info

Publication number: JPH11333611A
Application number: JP14985698A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Abe; 和正阿部; Hiroshi Ikeuchi; 寛池内
Original assignee: SHINKO KOBELCO TOOL KK
Current assignee: SHINKO KOBELCO TOOL KK
Priority date: 1998-05-29
Filing date: 1998-05-29
Publication date: 1999-12-07

Abstract

(57)【要約】【課題】充分な強度を保ちながら工具寿命を効果的に
延ばす。【解決手段】外周部にマージン２を残してこれよりも
小径の二番取り面３が形成されたドリルにおいて、上記
二番取り面３の深さを上記マージン２から離れるに従っ
て次第に増加させる。より好ましくは、ドリル表面に硬
質皮膜をコーティングする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機械加工、詳しく
は穴あけ加工に用いられるドリルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のドリルの一例を図８及び図９に示
す。

【０００３】図示のドリル本体は、軸５の先端側に形成
されており、切刃を有する先端部１と、円筒状外周部に
溝６が形成された中間部７と、この溝６の切上加工部で
ある溝切上部４とを有している。上記外周部には、最大
径をもつマージン２を残してこれよりも僅かに小径の二
番取り面３が上記マージン２と隣接して形成され、これ
らマージン２及び二番取り面３には、バックテーパー、
すなわち、先端部１から離れるに従って次第に径が小さ
くなる方向のテーパーが与えられている。具体的には、
マージン２の先端側径をＤ₁、後端側径をＤ₂、二番取り
面３の先端側径をＤ₃、後端側径をＤ₄とすると、Ｄ₁＞
Ｄ₂、Ｄ₃＞Ｄ₄となっている。

【０００４】ここで、上記二番取り面３が形成されてい
るのは、ドリルが加工穴内面と接触する面積を周方向に
ついて削減するためであり、バックテーパーを与えてい
るのは、ドリルが加工穴内面と接触する面積を軸方向に
ついて削減するためである。このような接触面積の削減
により、当該接触に起因する摩擦熱の発生が抑制され、
ドリル寿命の向上が図られる（例えば実公平５−４０８
８６号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のドリルでは、図
８及び図９に示す二番取り深さ（すなわちマージン２の
半径と二番取り面３の半径との差）Ｃ₁は、ドリル周方
向位置に関わらず略一定とされている。従って、図１０
（ａ）に示すマージン２の先端コーナー部８から摩耗が
進行して二番取り面３の深さ位置にまで到達すると、間
もなく同図（ｂ）に示すように二番取り面３の先端側コ
ーナー部全域に摩擦面９が広がり、著しく切削抵抗が大
きくなってそれ以上の加工ができなくなる。すなわち、
従来のドリルでは、先端部において二番取り面３の深さ
レベルまで摩耗が進行すると、その後すぐに切削加工が
不能となってしまうおそれが高く、これが工具寿命向上
の大きな妨げとなっている。さらに、加工誤差等により
二番取り面３のヒール側（図１０（ａ）では左側）での
二番取り深さがマージン２側での二番取り深さよりも小
さくなっている場合には、同図（ｃ）に示されるように
当該ヒール側部分の摩耗が局部的に先行し、寿命はさら
に短くなってしまう。

【０００６】このような不都合を回避する手段として、
全体の二番取り深さを大きくすることが考えられるが、
当該二番取り深さを大きくするとドリルの強度が低下す
るため、二番取り深さの増加には限界がある。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑み、充分な
強度を保ちながら工具寿命を効果的に延ばすことができ
るドリルを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、本発明は、外周部にマージンを残してこ
れよりも小径の二番取り面が形成されたドリルにおい
て、上記マージンからの二番取り面の深さを上記マージ
ンから離れるに従って次第に増加させたものである。

【０００９】この構成によれば、マージンの先端コーナ
ー部の摩耗が進行して二番取り面の深さレベルまで到達
しても、この二番取り面はマージンから離れるに従って
径方向内側に逃げる形状を有しているため、上記摩耗が
二番取り面の先端コーナー部に沿って周方向に進行する
ことが抑制され、その間にマージン先端での摩耗が局所
的に進行する。その結果、二番取り面の先端コーナー部
が摩耗する前にマージン先端部でいわゆる段付きドリル
（先端部に小径部分が形成されてその後方部分で切削が
行われるドリル）に似た形状が形成されることとなり、
この形状でもって穴あけ加工を続けることが可能にな
る。従って、全体的に二番取り深さを大きくしなくて
も、工具寿命の向上を図ることができる。

【００１０】さらに、上記ドリルの表面に硬質皮膜をコ
ーティングしておけば、コーティングが剥がれたマージ
ン先端部での摩耗が進行している間、それ以外の部分、
すなわち、まだコーティングが剥がれていない部分の摩
耗を抑えることができる。換言すれば、コーティングが
ないものに比べ、摩耗の進行をより局所的にすることが
でき、このように摩耗進行をマージン先端部に集中させ
ることによって、上記段付きドリル形状をより顕著なも
のにすることができる。従って、高速切削を行う場合に
も、工具寿命を有効に延ばすことができる。

【００１１】上記マージンから二番取り面への摩耗進行
を抑えるためには、マージンから二番取り面への移行を
急にするのが効果的である。具体的には、マージン端と
二番取り面とをつなぐつなぎ面を、ドリル中心と上記マ
ージン端とを結ぶ直線に対して４５°傾斜する傾斜面も
しくはこの傾斜面よりも内側に入り込んだ面とするのが
好ましい。

【００１２】また、上記マージンの摩耗はそのマージン
幅が大きいほど（すなわち加工面と摩擦する面積が大き
いほど）早くなるため、本発明の作用・効果を充分に得
るためには、上記二番取り面の二番取り深さをマージン
幅の０．２倍以上に設定するのが好ましい。ただし、こ
の二番取り深さが過剰に大きいと、ドリル全体の強度が
不十分となりやすいので、当該二番取り深さはマージン
幅の０．４倍以下の寸法に設定するのがよい。

【００１３】上記の構成により、ドリル周方向への摩耗
進行を抑制できるが、その一方、ドリル先端から柄側に
向かうに従って外径を減少させる、いわゆるバックテー
パーをつければ、ドリル軸方向への摩耗進行も抑えるこ
とができる。

【００１４】具体的には、ドリル軸寸法１００ｍｍ当た
りの外径減少量を０．１ｍｍ以上に設定するのが好まし
い。ただし、この外径減少量を大きくし過ぎると、加工
孔内での案内性能（すなわち加工方向安定化性能）が低
下し、また、再刃立てによりドリル先端が除去された時
の当該先端でのドリル径の減少度合いが高くなるため、
ドリル軸寸法１００ｍｍ当たりの外径減少量は０．３ｍ
ｍ以下とするのが、好ましい。

【００１５】なお、ドリル軸寸法に対する外径の減少率
は、一定であっても良いし、ドリル先端から離れるに従
って小さくするようにしてもよい。

【００１６】また、本発明において上記のようにバック
テーパーをつけた場合、例えば二番取り深さを軸方向に
ついて一定とすると、小径である柄側での強度（特にね
じり強度）が不十分となりやすい。従って、ドリル先端
から柄側に向かうに従って上記二番取り面の二番取り深
さを小さくすることが、より好ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態を図
１〜図６に基づいて説明する。なお、この実施の形態で
示される各構成要素のうち、前記図８及び図９に示した
ものと同等のものには同一の参照符を付し、その説明を
省略する。

【００１８】この実施の形態にかかるドリル、すなわ
ち、図１〜図３に示すドリルが前記図８及び図９に示し
た従来のドリルと異なるところは、二番取り面３の径
（先端側の径でいえばＤ₃）が周方向に変化しており、
具体的には、最大径部であるマージン２から離れるに従
って二番取り面３の径が漸次小さくなる形状に外周部７
が形成されている点にある。換言すれば、マージン２側
での二番取り深さをＡ₁、ヒール側での二番取り深さを
Ａ₂とすると、Ａ₁＜Ａ₂となるように二番取り深さが設
定されている。

【００１９】この構成によれば、マージン２の外周コー
ナー部８から摩耗が進行して二番取り面３の深さ（二番
取り深さ；図２の寸法Ａ₁）まで到達しても、この二番
取り面３はマージン２から離れるに従ってさらに径方向
内側に逃げる形状となっているので、二番取り深さが周
方向に一定である従来のドリルと比べ、二番取り面３の
先端コーナー部での周方向への摩耗９の進行は遅い。従
って、この二番取り面３へ摩耗が進行する前にマージン
２での局所的な摩耗が先行することになる。その結果、
ドリル形状は図４（ａ）もしくは（ｂ）のようになり、
図５に示すような段付ドリル（すなわち、先端部に他の
部分よりも小径のマージン２′及び二番取り面３′が形
成されたドリル）に酷似した切削形態をとりながら、引
き続き切削を続けることが可能になる。従って、前記図
１０（ｂ）もしくは（ｃ）に示したように二番取り面３
の周方向略全域にわたって直ちに摩耗面９が進行する場
合に比べ、工具寿命は飛躍的に向上する。

【００２０】なお、前記図４（ａ）（ｂ）の違いは、マ
ージン２と二番取り面３との間のつなぎ面１０での摩耗
９の広がり具合にある。すなわち、図４（ｂ）では、マ
ージン２に隣接するつなぎ面１０への摩耗進行も抑制さ
れ、同図（ａ）よりもさらに二番取り面３への摩耗９の
進行が抑制されており、その分工具寿命はさらに長いも
のとなる。このようにつなぎ面１０での摩耗９の進行を
抑制するには、つなぎ面１０の形状を、図２に示す直線
Ｌ（すなわち先端部１の中心（ドリル中心）Ｏとつなぎ
面１０側のマージン端Ｐとを結ぶ直線）に対して４５°
傾斜する傾斜面（図の一点鎖線１０´）もしくは当該直
線よりも前記直線ＯＰ側に入り込んだ面とすればよく、
この面は図示の実線で示される平面であってもよいし、
同図二点鎖線で示される曲面であってもよい。その傾斜
角度が小さいほど、すなわち、マージン２から二番取り
面３への段差が急であるほど、マージン２から二番取り
面３への摩耗進行を抑制する度合いが高まることにな
る。

【００２１】なお、このような形状にしても、ドリル回
転数が高くて摩耗進行速度が高い場合には、図４（ｃ）
に示すように二番取り面３の先端コーナー部に摩耗９が
進行するおそれがあるが、ドリル表面に硬質被膜をコー
ティングしておけば、このコーティングが剥がされたマ
ージン２の先端部分での摩耗９が進行している間に、未
だコーティングが剥がされていない二番取り面３への摩
耗進行を当該コーティングによって抑えることができ
る。すなわち、摩耗進行個所をよりマージン２に集中さ
せることができる。その結果、高速切削でも前記図５に
示した段付きドリルの形状に酷似させることが可能にな
り、工具寿命を十分に延ばすことができる。

【００２２】なお、上記硬質被膜の材質としては、Ｔｉ
Ｎ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮといったチタン化合物やＶＮ
等が好適である。

【００２３】上記マージン２の摩耗９は、そのマージン
幅が大きいほど（すなわち加工面と摩擦する面積が大き
いほど）早くなる。従って、本発明の作用・効果を充分
に得るためには、二番取り深さの最低値Ａ₁をマージン
幅ｔ（図２）の０．２倍以上に設定するのが好ましい。
ただし、この二番取り深さが過剰に大きいと、ドリル全
体の強度が不十分となりやすいので、当該二番取り深さ
はマージン幅ｔの０．４倍以下の寸法に設定するのがよ
い。

【００２４】一方、この実施の形態にかかるドリルで
は、先端部１から柄側（軸５側）に向かうに従って外径
が減少するバックテーパーが与えられている。具体的に
は、図１に示す先端側外径Ｄ₁よりも柄側外径Ｄ₂の方が
小さくなっている。このようなバックテーパーをつけれ
ば、ドリル軸方向への摩耗進行も抑えることができる。
また、バックテーパーが小さいときの軸方向摩耗量Ｆ₁
（図６（ａ））に比べ、バックテーパーが大きいときの
軸方向摩耗量Ｆ₂をより小さくすることができる。

【００２５】従って、摩耗抑制の観点からは、バックテ
ーパーがきついほど好ましく、ドリル軸寸法１００ｍｍ
当たりの外径減少量を０．１ｍｍ以上に設定するのが好
ましい。ただし、バックテーパーがきつすぎると、加工
孔内にドリルを挿入する際の案内性が低くなって加工方
向が不安定になりやすく、しかも、再目立てによりドリ
ル先端が除去された時の当該先端でのドリル径の減少が
著しくなるため、ドリル軸寸法１００ｍｍ当たりの外径
減少量は０．３ｍｍ以下とするのが、好ましい。

【００２６】ただし、ドリル軸寸法に対する外径の減少
率は、一定（すなわち図１に示すような直線的）であっ
ても良いし、ドリル先端から離れるに従って小さくなる
ような曲線的にしてもよい。

【００２７】また、上記バックテーパーを与えると柄側
外径がかなり小さくなるため、この外径と同じように二
番取り面３の直径も小さくすると、柄側のねじり剛性は
かなり小さくなってしまう。しかも、ドリル寿命にはね
じり応力も影響することが一般に知られており、このね
じり応力は溝切上げ部４で高くなる。従って、この柄側
で充分な強度を確保するには、図１に示すように、ドリ
ル先端から柄側に向かうに従って上記二番取り面の二番
取り深さを小さくする（すなわち外径減少率よりも二番
取り面直径の減少率を小さくする）ことが、より好まし
い。この場合、図１に示すように、先端側での二番取り
面直径をＤ₃、柄側での二番取り面直径をＤ₄とすると、
（Ｄ₁−Ｄ₃）＞（Ｄ₂−Ｄ₄）となる。

【００２８】

【実施例】

【００２９】

【表１】

【００３０】本発明者等は、上記表１に示す５種のドリ
ル１〜５について耐久テストを行った。その結果を図７
に示す。この結果から、以下の考察を行うことができ
る。

【００３１】(1) Ａ₂−Ａ₁＝０である（すなわち二番取
り深さが周方向に一定である）ドリル１に比べ、他の条
件が同じでＡ₂−Ａ₁＝０．１としたドリル２では、穴明
け数で示される寿命が約１．２〜１．５倍延びている。
これは、マージン側から離れるに従って二番取り深さを
増大させることにより、工具寿命が向上することを意味
している。

【００３２】(2) 大略的にみて、外径バックテーパーが
0.1mm/100mm未満のドリル１，２に比べ、外径バックテ
ーパーが0.1mm/100mm以上のドリル３〜５では、工具寿
命が延びている。これは、軸方向への摩耗が抑制された
結果と思われる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明は、外周部にマージ
ンを残してこれよりも小径の二番取り面が形成されたド
リルにおいて、上記二番取り面の径を上記マージンから
離れるに従って次第に増加させたものであるので、充分
な強度を保ちながら工具寿命を効果的に向上させること
ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい実施の形態にかかるドリルの
側面図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】図２のIII部拡大図である。

【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）は上記ドリルにおける摩耗
の進行状況を示す斜視図である。

【図５】いわゆる段付ドリルの模式図である。

【図６】（ａ）はバックテーパーが小さい場合の軸方向
の摩耗量を示す正面図、（ｂ）はバックテーパーが大き
い場合の軸方向の摩耗量を示す正面図である。

【図７】各種ドリルについてのテスト結果を示すグラフ
である。

【図８】従来のドリルの側面図である。

【図９】図８のIX−IX線断面図である。

【図１０】（ａ）は従来のドリルが摩耗する前の先端部
形状を示す斜視図、（ｂ）（ｃ）は摩耗後の先端部形状
を示す斜視図である。

【符号の説明】

１先端面２マージン３二番取り面７外周部８外周コーナー部９摩耗１０マージンと二番取り面とのつなぎ面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外周部にマージンを残してこれよりも小
径の二番取り面が形成されたドリルにおいて、上記マー
ジンからの二番取り面の深さを上記マージンから離れる
に従って次第に増加させたことを特徴とするドリル。
【請求項２】請求項１記載のドリルにおいて、その表
面に硬質被膜をコーティングしたことを特徴とするドリ
ル。
【請求項３】請求項１または２記載のドリルにおい
て、マージン端と二番取り面とをつなぐつなぎ面を、ド
リル中心と上記マージン端とを結ぶ直線に対して４５°
傾斜する傾斜面もしくはこの傾斜面よりも内側に入り込
んだ面としたことを特徴とするドリル。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載のドリル
において、上記二番取り面の二番取り深さをマージン幅
の０．２倍以上０．４倍以下としたことを特徴とするド
リル。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載のドリル
において、ドリル先端から柄側に向かうに従って外径を
減少させたことを特徴とするドリル。
【請求項６】請求項５記載のドリルにおいて、ドリル
軸寸法１００ｍｍ当たりの外径減少量を０．１ｍｍ以上
０．３ｍｍ以下としたことを特徴とするドリル。
【請求項７】請求項５または６記載のドリルにおい
て、ドリル軸寸法に対する外径の減少率をドリル先端か
ら離れるに従って小さくしたことを特徴とするドリル。
【請求項８】請求項５〜７のいずれかに記載のドリル
において、ドリル先端から柄側に向かうに従って上記二
番取り面の二番取り深さを小さくしたことを特徴とする
ドリル。