JPS6012648Y2 - 深穴加工用ツイストドリル - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は深穴加工用ツイストドリルの改良に関し、特に
鋼などのように比較的硬質の金属に穴径略３１Ｍ１〜２
−程度でＩＯＤ （Ｄ ニトリル直径以下同じ）以上の
深穴をあけるためのツイストドリルに関する。

一般に、ドリル加工では、ドリル直径りの４〜５倍を越
える深さの穴をあける加工を深穴加工と呼んでいる。

深穴加工用ドリルとしては、周知の如＜、上記ツイスト
ドリル以外にガンドリル、スペードドリル、ＢＴＡ方式
ドリル等種々のものがあるが、使用機械、ドリル価格、
使用上の困難性などの観点から、特に精度を必要としな
い場合には価格の安いツイストドリルを使用するのがよ
い ところが、一般的な構造のツイストドリルで深穴加工を
行う場合には、ドリルの先端切刃で切削されたチップが
ドリルの溝中に詰まりやすく、そのため非常に加工能率
が悪い。

このチップ詰りの大きな原因はドリルの心厚にテーパが
付与されていることによる。

すなわち、一般のツイストドリルではその心厚がドリル
先端から基部に向って太くなっており、その結果溝の有
するチップスペースがドリル先端から基部に向って次第
に減少している。

したがって、ドリル先端切刃で切削されたチップは圧縮
され変形しながら溝中を上昇することになるので、ドリ
ル先端が一定の深さく４Ｄ〜中程度）まで切り込めばチ
ップの移動が不可能になって遂にはチップ詰りを生ずる
のである。

上記のようなチップ詰りを解消するために従来のツイス
トドリルを改良したものとしてウォームタイプドリルと
呼ばれるものが既に提供されている。

ウオームタイプドリルもツイストドリルの一種であるが
、このドリルは心厚を平行心厚にするとともに、溝巾比
（溝部角度α：溝を形成する内部の角度β）を大きくし
てチップスペースを広ケたものである。

−すなわち、従来ｐ一般的なツイストドリルの軸直角断
面形状は第１図Ｉに示されるように、ドリルの内部１は
２条の溝２ ａ ＊ ２ ｂに対して比較的厚いのに対
しく溝巾比α：β＝１．１：１〜１．４：１）一方ウオ
ームタイプドリルの軸直角断面形状は第１図中に示され
るように、２条の溝２ａｗ２ｂが拡大されドリルの内部
１が相対的に非常に小さくなっているのである。

このウオームタイプドリルはチップの排出性が非常に良
＜、シたがって１２Ｄ程度の深さまではノンストップで
加工する性能がある。

ところが、このウオームタイプドリルは溝巾比を非常に
大きくとっているため曲げ剛性が低く、そのため溝長が
２０Ｄ前後の長さになると座屈を生じドリルの損傷をも
たらす不具合がある。

このように性能の優れたウオームパターンドリルモ２０
Ｄ前後以下の穴をあける場合には非常に有効であるが、
それ以上に深い穴をあける場合には不適当である。

本考案は、ドリルの損傷を来たさずに３５Ｄ程度の深穴
まで加工することが可能な価格の安い改良型深穴加工用
ツイストドリルの提供を目的とするものである。

本考案に係る深穴加工用ツイストドリルは、先端からＩ
ＯＤ〜１４Ｄの溝長寸法範囲における心厚を平行心厚に
するとともに、その溝のチップスペースを上記溝長寸法
範囲に後続する溝長残部における溝のチップスペースよ
り大きくしたことを特徴とするものである。

第２図〜第５図に基いてさらに詳述する。

第２図は、本考案に係る深穴加工用ツイストドリルを示
している。

図中符号１１で示す溝長寸法範囲が上記１０Ｄ〜１４Ｄ
の長さで、この寸法範囲１１における心厚Ｗは第３図に
示すように平行心厚としている。

さらにこの寸法範囲、における軸直角断面形状は第５図
に示すように、内部１１は破線で示した従来のツイスト
ドリルの内部の四隅（網目線で示す）を削除した形状と
する一方心厚Ｗは従来のツイストドリルの先端心厚（０
，１３Ｄ〜０．１６Ｄ）の略３倍（０，３Ｄ−０，５Ｄ
）としている。

つまり、ウオームタイプドリルと同様に溝巾比α：βを
大きくしている。

したがって、上記溝長寸法範囲、における、溝１２ａ、
１２ｂの有するチップスペースは従来のツイストドリル
の溝が有するチップスペースより広くなっているととも
に、心厚が平行心厚であるからチップスペースの広さが
軸方向に均等である。

一方、溝長残部１□における心厚Ｗ′は従来のツイスト
ドリルと同様にテーパ心厚としている。

また、軸直角断面形状は第４図に示すように従来のツイ
ストドリルと同様に内部１４を２条の溝１５ａ、１５ｂ
に対して相対的に大きくしている。

尚溝長残部２の心厚は平行心厚としてもよい。

さて、上記のように本考案に係るツイストドリルは先端
からＩＯＤ〜１．４Ｄの溝長寸法範囲１□についてその
形状を従来のツイストドリルと異ならせる一方、溝長残
部２については従来のツイストドリルと同様にした理由
を以下に説明する。

→如こツイストドリルは切削油剤を外部から穴内に注入
しながら切削加工する。

ところが周知のようにツイストドリルは穴内で回転運動
をすると、注入した切削油剤を排出する一種のねじポン
プの作用が働くので、切削油剤は容易に穴の奥に浸透で
きない。

またドリル先端切刃で切削されたチップは溝に沿って上
昇しようとするので注入した切削油剤の浸透が妨げられ
る。

本考案者が行った試験結果によれば、切削油剤が浸透で
きる穴深さは６Ｄ〜７Ｄ程度であった。

また本間猛部「オーステナイト系ステンレス鋼の深穴加
エヨ・機械と工具１９７（４５月号１０２頁）によれば
その穴深さはｐ程度と報告されている。

したがって、切削油剤の浸透深さの限界は路中前後とい
うことができるであろう。

このように、切削油剤が浸透しない限界深さ中部後まで
切り込んだ後、さらに切削を続けると、切削熱が非常に
高（なり、ドリル切刃の摩耗や損傷を招くことになる。

このことは前記ウオームタイプドリルでも同じことが云
える。

したがって、ドリルの寿命を延ばすためには、切込深さ
が中部後になった後は、ビックフィードと云われる操作
を繰り返し行う必要がある。

ピックフィードは、一定寸法切り込んだ後、ドリルを一
旦穴から出してチップを排出するとともにドリルを冷却
し、また切削油剤をその先端部に付着する操作をいう。

１回のピックフィードとその次のピックフィードとの間
に行う１ステツプの切込み深さは、ドリル先端切刃がそ
の時点でどの程度の深さまで切り込んでいるかによって
相違する。

すなわち、最初の段階はチップの排出性がよいので１ス
テツプの切込深さを比較的大きく、例えば囮〜中程度に
できるが、ドリル先端切刃が深く切り込むにしたがって
チップの排出性が悪くなるので、１ステツプの切込深さ
を減少させねばならない。

前記ウオームタイプドリルあるいは本考案のドリルでは
、大略２０Ｄ程度の切込深さまでは比較的チップの分断
性、排出性がよいが、深さが２０Ｄ程度を越えるとチッ
プの分断性、排出性が極端に悪くなってくる。

したがって切込深さが２０Ｄ程度を越えると、１ステツ
プの切込深さを０．５Ｄ〜１．５Ｄ程度とするのが妥当
である。

前記した溝長寸法範囲１１はこの切込深さ０．５Ｄ〜１
．５Ｄの値に対応している。

つまり、被削材（鋼）を０．５Ｄ−１，５Ｄの深さ寸法
だけ切削したときに排出されるチップを全て収容できる
チップスペースを形成するために必要とされる溝長はＩ
ＯＤ〜１４Ｄ程度となるのである。

したがって、溝長寸法範囲□つまりドリル先端からＩＯ
Ｄ〜１４Ｄの範囲において、心厚を平行心厚とするとと
もにチップスペースを大きくすれハ、切込深さが２０Ｄ
程度を越えた時点よりの１ステツプの切削で排出される
チップが詰りを生ずることなく、溝長寸法範囲１１内に
収納され、１ステツプの切削加工をドリルに支障を来た
すことなく行うことができる。

一方溝長残部。は従来のツイストドリルと同様に曲げ剛
性の高い形状とすることによってドリル全体の剛性が従
来のウオームタイプドリルに比較して大幅に向上し、本
考案者が行った試験結果によれば被削材（鋼）３５Ｄ程
度の深穴をあけることが可能であった。

・本考案者は、本考案に係るドリルを種々設計変更し、
その設計変更された各ドリルについて試験をした結果、
溝長範囲ｌ□においては、心厚を０．３Ｄ〜０．５Ｄの
平行心厚とし、また溝巾比を１．７：１〜ｌ〜２．５：
１としてチップスペースを大きく構成する一方、溝長残
部範回２においては、心厚を上記溝長寸法範囲□の心厚
より大きい平行心厚若しくはテーパ心厚とし、また溝巾
比を上記溝長寸法範囲１□の溝巾比より小さく構成すれ
ば目的とする寸法の深穴（２５Ｄ〜３５Ｄ）を能率的に
あけることができた。

尚、溝長寸法範囲２において、心厚を０．４Ｄ〜０．５
Ｄにすれば、従来のウオームタイプドリル（心厚０．３
Ｄ〜０．４Ｄ）に比して排出されるチップの分断性がよ
くなりその結果チップの排出性およびチップ処理がよく
なる。

すなわち、本考案に係るドリルは従来のウオームタイプ
ドリルに対して心厚を大きくすることによって、ドリル
先端切刃のラジアルレーキを小さくすることができ、そ
の結果巻き径が小さくてピッチの大きなチップが排出さ
れる。

また心厚が大きくなれば、ドリル先端切刃のシンニング
による副切刃が主切刃に対して相対的に大きくなり、そ
の結果、副切刃と主切刃が略同−巾となるので、副切刃
、主切刃の何れで切削されるチップも略同−形状でかつ
そのチップ幅が小さくなる。

このように、チップの巻き径やチップ幅が小さくかつピ
ッチが大きくなると、チップの分断性排出性が良くなる
のである。

チップの排出性が良くなるとドリルの寿命に飛躍的に延
びる。

またチップが細かく分断されているとチップの回収作業
が容易となる 第６図に、本考案者の行った試験例を示す。

第６図は、３種類のツイストドリルを夫々その溝長を変
化させて被削材（鋼）の深穴加工を行ったとき生じるで
あろう曲げ剛性がどのように変化するかを静的に試験し
たものである。

横軸は溝長／Ｄを示し、縦軸は曲げ剛性を示す。

曲げ剛性値が１．２ｋｇ／μｍの値（座屈限界値）を下
まわるとドリルは座屈を生ずる。

図中、曲線Ａ、 Ｂ、 Ｃは軸直角断面形状が夫々ａ
＊ ｂ ； Ｃ１９ｃ２であるドリルの性能を示してい
る。

ドリルＡは従来のウオームタイプドリルで、心厚； ０
．３５Ｄ、溝巾比３．０：１である。

ドリルＢは従来のウオームタイプドリルを少し改良した
もので、心厚；ｏ、５Ｄ、溝巾比２：１である。

ドリルＣは本考案に係るドリルで、溝長寸法範囲、は１
２Ｄでその軸直角断面形状がＣ□である。

該範囲１□の心厚は０．４５ＤＸ溝巾比は２：１として
いる。

溝長残部１２は２３Ｄ内で変化させており、その軸直角
断面形状が０２である。

該残部２の心厚は０．４５Ｄの平行心厚、溝巾比は１．
４：１としている。

尚各ドリルの何れもそのドリル直径は６７！Ｉ１１であ
る。

上記試験結果によれば、本考案に係るドリルＣは曲げ剛
性値１．２ｋｏ／μｍに対応する溝長は３５Ｄ程度であ
り、したがって、３５Ｄ程度の深さの深穴をあけること
が可能である。

またドリルＡ、 Ｂも、曲げ剛性値１．２ｋｇ／μｍに
対応する溝長は２３Ｄまたは２９Ｄ程度である。

したがって、この値は本考案に係るドリルの溝長範囲１
□（＝１０Ｄ〜１４Ｄ）の範囲より大きいから、これら
のドリル形状を本考案ドリルの溝長範囲□のドリル形状
に適用し、溝長残部。

を従来ツイストドリルと同様の構成にすれば、ドリルＣ
と同様に３５Ｄ程度の深穴加工が可能となる。

上記試験結果はドリル径が６簡のものについてであるが
、ドリル径が増減すれば曲げ剛性並びに座屈限界値も比
例的に増減するが、曲げ剛性値に対する座屈限界値の比
の値は一定であるからドリル径３閣〜２−の範囲におい
て何れのドリルでも同様に３５Ｄ程度の深穴をあけるこ
とができる。

また、切削されて生じたチップ形状を添付の参考写真に
示す。

参考写真Ｉ（縮尺率１／１）はドリルＡの諸元に近似し
たウオームタイプドリルＡ’ （心厚； ０．３５Ｄ溝
巾比；３．０：１、ただしドリル径；１１ＴＩｇＩｔ１
一方参考写真■（拡大率１０／９）はドリルＣで夫々切
削した場合のチップ形状を示すものである。

尚ドリルＡ’、 Ｃは夫々シンニングを施こしている。

ドリルＡ′によれば、切削の始めから終りまで参考写真
Ｉに示した如き形状のチップが排出される。

参考写真Ｉにおいて、左側のピッチの相対的に小さいチ
ップは副切刃により切削されたものであり、右側のピッ
チの相対的に大きいチップは主切刃により切削されたも
のである。

一方、ドリルＣによれば、切込深さの進行に応じて参考
写真ｌｌ−１〜Ｉｆ−６に示す如き形状のチップが排出
される。

参考写真１１−１〜ｌｌ−６は順に第１ステツプ（７Ｄ
／６）、第４ステツプ（２８Ｄ／６）第８ステツプ（５
６Ｄ／６）、第１２ステツプ（８４Ｄ／６）第１６ステ
ツプ（１１２Ｄ／６）、第２０ステツプ（１４０Ｄ／６
）の各場合に排出されるチップ形状を示している。

上記参考写真１１−１〜ｌｌ−６に示されたチップを前
記参考写真に示されたチップと比較すれば分かるように
、このチップは■−１の初期ステップ段階以外の段階に
おいて何れも良く分断されて短くなっているとともに主
切刃、副切刃何れで切削したチップもほとんど同一形状
である。

チップの巻き径は、参考写真Ｉの副切刃で切削されたチ
ップと比較すれば小さくなっており、またチップのピッ
チは逆に大きくなっている。

したがってドリルＣによればチップの排出性が非常に良
く、そのドリル寿命はドリルＡ′に比較すれば約２倍程
度延びた。

以上詳記したように、本考案に係る深穴加工用ツイスト
ドリルは、チップの排出性が極端に悪くなる切込深さ２
０Ｄ程度から実施する１ステツプの切込深さのチップを
収容できるように、ドリル先端からＩＯＤ〜１４Ｄのチ
ップスペースを大きくする一方、溝長残部２を従来のツ
イストドリルと同様に剛性の高い形状としたので、ドリ
ル全体の剛性が向上し、ドリルの損傷をもたらすことな
く３５Ｄ程度の深穴加工を能率的に実施することが可能
になるとともに、チップの分断性、排出性が良くなり、
ドリル寿命を延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図■は従来の一般的なツイストドリルの軸直角断面
形状を示す断面図、第１図中はウオームタイプドリルの
軸直角断面形状を示す断面図、第２図は本考案に係る深
穴加工用ツイストドリルの一部省略正面図、第３図は第
２図に示したドリルの心厚寸法を示す説明図、第４，５
図は第２図に示したドリルの溝長残部２および溝長寸法
範囲１１における軸直角断面形状を示す断面図、第６図
は本考案者が行った試験例を示すグラフである。 １１ 、 １４−−−−−−ドリル白部、１２ ａｔ
１２ ｂｔ１５ａ、１５ｂ・・・・・・溝、１１・・
・・・・溝長寸法範囲、１゜・・・・・・溝長残部、Ｗ
、 Ｗ’・・・・・・心厚。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）先端からＩＯＤ〜１４Ｄ （Ｄ ニトリル直径）
   の溝長寸法範囲における心厚を平行心厚にするとともに
   、その溝のチップスペースを上記溝長寸法範囲に後続す
   る溝長残部における溝のチップスペースより大きく構成
   したことを特徴とする深穴加工用ツイストドリル。
2. （２）先端からＩＯＤ〜１４Ｄの溝長寸法範囲における
   心厚を０．３Ｄ〜０．５Ｄ、溝巾比を１．７：１〜２．
   ５：１とする一方、溝長残部における心厚を上記溝長寸
   法範囲の心厚より大きく、また溝巾比を上記溝長寸法範
   囲の溝巾比より小さくしたことを特徴とする実用新案登
   録請求の範囲第（１）項記載の深穴加工用ツイストドリ
   ル。