JPS626928B2 - - Google Patents
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- JPS626928B2 JPS626928B2 JP57189091A JP18909182A JPS626928B2 JP S626928 B2 JPS626928 B2 JP S626928B2 JP 57189091 A JP57189091 A JP 57189091A JP 18909182 A JP18909182 A JP 18909182A JP S626928 B2 JPS626928 B2 JP S626928B2
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B51/00—Tools for drilling machines
- B23B51/02—Twist drills
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2226/00—Materials of tools or workpieces not comprising a metal
- B23B2226/12—Boron nitride
- B23B2226/125—Boron nitride cubic [CBN]
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- B23B—TURNING; BORING
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- B23B2226/31—Diamond
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- B23B—TURNING; BORING
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Drilling Tools (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、先端部にＶ型の切刃を設けたドリ
ルやエンドミル等の穴明け工具に関するものであ
る。
ルやエンドミル等の穴明け工具に関するものであ
る。
従来の穴明け工具、例えば通常のドリルに於い
ては、その回転軸中心付近に設けたチゼルエツジ
がドリル特有の存在であり、またそれがドリル特
有の欠点、すなわち高いスラスト荷重とトルク荷
重の原因であつた。特に高いスラスト荷重はドリ
ルの折損や切刃の損傷の原因とされ、それを解決
するために数多くの方法が案出されて来た。それ
らについて、図によつて説明する。従来のソリツ
ドタイプのドリル１は、第１図及び第２図で示す
ように、先端に切刃２ａ，２ｂ及び逃げ面３ａ，
３ｂを、側部にマージン４ａ，４ｂを有し、尖端
部にはチゼルエツジ５を有する。このドリル１に
より穴明け加工を行うと、切刃２ａ，２ｂが被削
材を切削しながら進む。しかし、チゼルエツジ５
は、切削加工するというよりも被削材中に無理に
押し込まれるような状態になるので、過大なスラ
スト荷重を受ける。このため、チゼルエツジ５の
摩耗、損傷が著しく、ドリルの寿命を縮めたり、
破損事故の原因となる。
ては、その回転軸中心付近に設けたチゼルエツジ
がドリル特有の存在であり、またそれがドリル特
有の欠点、すなわち高いスラスト荷重とトルク荷
重の原因であつた。特に高いスラスト荷重はドリ
ルの折損や切刃の損傷の原因とされ、それを解決
するために数多くの方法が案出されて来た。それ
らについて、図によつて説明する。従来のソリツ
ドタイプのドリル１は、第１図及び第２図で示す
ように、先端に切刃２ａ，２ｂ及び逃げ面３ａ，
３ｂを、側部にマージン４ａ，４ｂを有し、尖端
部にはチゼルエツジ５を有する。このドリル１に
より穴明け加工を行うと、切刃２ａ，２ｂが被削
材を切削しながら進む。しかし、チゼルエツジ５
は、切削加工するというよりも被削材中に無理に
押し込まれるような状態になるので、過大なスラ
スト荷重を受ける。このため、チゼルエツジ５の
摩耗、損傷が著しく、ドリルの寿命を縮めたり、
破損事故の原因となる。
更にチゼルエツジ５の存在することによる欠点
は、チゼルエツジ５の切削抵抗が極めて高いため
に、穴明け加工の初期に於いてチゼルエツジ５の
両端が交互に回転中心となつてドリル全体が振れ
ながら回転するいわゆる“みそすり運動”を発生
することである。この“みそすり運動”が発生す
るといわゆる“びびり”が発生して切削不能とな
り、工具を破損する。
は、チゼルエツジ５の切削抵抗が極めて高いため
に、穴明け加工の初期に於いてチゼルエツジ５の
両端が交互に回転中心となつてドリル全体が振れ
ながら回転するいわゆる“みそすり運動”を発生
することである。この“みそすり運動”が発生す
るといわゆる“びびり”が発生して切削不能とな
り、工具を破損する。
上記のような問題点を解決するため、従来、シ
ンニングと称するチゼル部の巾を第２図の点線６
ａ，６ｂ迄後退させることにより狭める方法があ
つた。しかしこの方法には、チゼルの巾が狭まる
ことによりチゼルの強度が低下すること、またシ
ンニングを施した部分の摩耗が進行し易くなるこ
となどの問題がある。
ンニングと称するチゼル部の巾を第２図の点線６
ａ，６ｂ迄後退させることにより狭める方法があ
つた。しかしこの方法には、チゼルの巾が狭まる
ことによりチゼルの強度が低下すること、またシ
ンニングを施した部分の摩耗が進行し易くなるこ
となどの問題がある。
更に近来、チゼルがあることによる問題を一挙
に解決するため、チゼルを全く廃し、チゼルの設
けられる可き部分に切刃を設けない方法が提唱さ
れている。例えば、特開昭56―52110号公報に記
載の方法は、軸中心に切刃のない空隙部を設け、
空隙によつて切削されないで残る円柱状の被削材
を切削抵抗によつてねじ切り、除去するものであ
る。しかし、この方法は、チゼルを廃したため
に、その大きなスラスト荷重を軽減し、みそすり
運動の発生を抑制することができるが、回転工具
の中心部では実質的に切削加工を行わずにせん断
によつて中心部をむしり取つているので、加工上
好ましくない。
に解決するため、チゼルを全く廃し、チゼルの設
けられる可き部分に切刃を設けない方法が提唱さ
れている。例えば、特開昭56―52110号公報に記
載の方法は、軸中心に切刃のない空隙部を設け、
空隙によつて切削されないで残る円柱状の被削材
を切削抵抗によつてねじ切り、除去するものであ
る。しかし、この方法は、チゼルを廃したため
に、その大きなスラスト荷重を軽減し、みそすり
運動の発生を抑制することができるが、回転工具
の中心部では実質的に切削加工を行わずにせん断
によつて中心部をむしり取つているので、加工上
好ましくない。
本願発明は上記に鑑み提案されたもので、外周
面に螺旋状の溝部を設けた金属加工用回転工具で
あつて、該回転工具の先端部に設けられた２枚以
上の切刃を有し、該切刃の回転軸を中心とする位
置に、Ｖ型の切刃であつて該Ｖ型の開口部が穴明
け工具の送り方向を向き、該Ｖ型の谷部中心が回
転軸中心上に位置し谷底が回転軸に直角な面に対
して傾斜し、且つＶ型の切刃が上記切刃に連続
し、上記両切刃が高密度相窒化ほう素及び／又は
ダイヤモンドを含む焼結体からなるもので、スラ
スト荷重を低減し、耐久性に優れ、効率の良い穴
明け加工を行うことができる穴明け工具を提供す
ることを目的とする。
面に螺旋状の溝部を設けた金属加工用回転工具で
あつて、該回転工具の先端部に設けられた２枚以
上の切刃を有し、該切刃の回転軸を中心とする位
置に、Ｖ型の切刃であつて該Ｖ型の開口部が穴明
け工具の送り方向を向き、該Ｖ型の谷部中心が回
転軸中心上に位置し谷底が回転軸に直角な面に対
して傾斜し、且つＶ型の切刃が上記切刃に連続
し、上記両切刃が高密度相窒化ほう素及び／又は
ダイヤモンドを含む焼結体からなるもので、スラ
スト荷重を低減し、耐久性に優れ、効率の良い穴
明け加工を行うことができる穴明け工具を提供す
ることを目的とする。
以下、本発明を実施例の図面にもとづいて説明
する。
する。
本発明に係るドリル１０は、第３図及び第４図
で示すように、基端のシヤンク部付近から先端ま
での外周面に断面Ｕ字状の溝部１１，１１を螺旋
状に設け、略々円錐形に成形した先端面１２の尖
端部をＶ字状に切欠くことにより、谷部１３が回
転中心に位置して開口部分が送り方向に開口する
切欠き部１４を形成してなる。そして螺旋状溝部
１１の内面と傾斜先端面１２とが交わる部分であ
つて、ドリル１０を回転したとき前側に位置する
角部に外周部の切刃１５ａ，１５ｂを設けるとと
もに、溝部１１内面と切欠き部１４内面とが交わ
る部分であつて、回転したとき前側に位置する角
部に切刃１６ａ，１６ｂをＶ型に形成する。この
ようにすると、外周部の切刃１５ａと切刃１６ａ
とが、また、外周部の切刃１５ｂと切刃１６ｂと
が連結し、谷部１３を直径とする円周が、切刃に
よつて切削されない所謂非削領域１７となる。
で示すように、基端のシヤンク部付近から先端ま
での外周面に断面Ｕ字状の溝部１１，１１を螺旋
状に設け、略々円錐形に成形した先端面１２の尖
端部をＶ字状に切欠くことにより、谷部１３が回
転中心に位置して開口部分が送り方向に開口する
切欠き部１４を形成してなる。そして螺旋状溝部
１１の内面と傾斜先端面１２とが交わる部分であ
つて、ドリル１０を回転したとき前側に位置する
角部に外周部の切刃１５ａ，１５ｂを設けるとと
もに、溝部１１内面と切欠き部１４内面とが交わ
る部分であつて、回転したとき前側に位置する角
部に切刃１６ａ，１６ｂをＶ型に形成する。この
ようにすると、外周部の切刃１５ａと切刃１６ａ
とが、また、外周部の切刃１５ｂと切刃１６ｂと
が連結し、谷部１３を直径とする円周が、切刃に
よつて切削されない所謂非削領域１７となる。
本発明によるドリルの非削領域１７は、従来の
ドリル１の場合は凸形の部分が被削材の切削され
ない部分に押し込まれて行くのとは逆に、ドリル
の谷の部分に被削材の切削されない部分が押し付
けられ、ドリルの進行に伴つて谷の両側から押し
出され、切刃１６ａ，１６ｂによつて切削された
切屑と共に運搬されると考えられる。
ドリル１の場合は凸形の部分が被削材の切削され
ない部分に押し込まれて行くのとは逆に、ドリル
の谷の部分に被削材の切削されない部分が押し付
けられ、ドリルの進行に伴つて谷の両側から押し
出され、切刃１６ａ，１６ｂによつて切削された
切屑と共に運搬されると考えられる。
第１図及び第２図に示される従来形状のドリル
の非削領域での被削材の処理と、本発明によるド
リルの非削領域での被削材の処理を比較すると、
前者の場合は、非削領域の面積を一定とした場
合、広い面積に押し拡げて正常の切刃で切削して
いる領域まで被削材を持つて行つて処理しなけれ
ばならないのに対し、後者の場合は、非削領域内
の谷の部分に集めてその両端から押し出して運搬
させるだけでよいので、その変形抵抗は前者より
ずつと少くて済む。
の非削領域での被削材の処理と、本発明によるド
リルの非削領域での被削材の処理を比較すると、
前者の場合は、非削領域の面積を一定とした場
合、広い面積に押し拡げて正常の切刃で切削して
いる領域まで被削材を持つて行つて処理しなけれ
ばならないのに対し、後者の場合は、非削領域内
の谷の部分に集めてその両端から押し出して運搬
させるだけでよいので、その変形抵抗は前者より
ずつと少くて済む。
第５図、第６図及び第７図に示すドリル１０の
他の実施例は、Ｖ型の切刃１６ａ及び１６ｂの逃
げ面１８ａ及び１８ｂの角度に差をつけることに
よりＶ型の谷部１３に、ドリルの回転軸ｌに直角
な面Ｓに対して角度φを付けたものである。第７
図は第５図に示されたドリルを図の右方から見た
図で、谷部１３の延長線が上記仮想面Ｓに角度φ
で交わり、Ｖ型の谷部１３が面Ｓに対して角度φ
で傾いていることを示す。この傾斜した谷部１３
は、ドリルの切削加工時にスラスト荷重がかかる
と非削領域１７内の被削材がＶ型谷部１３に押し
付けられると同時に傾斜角度φにより被削材を谷
部の外側に押し出そうとする分力を発生する。こ
のため、谷部１３に角度φの傾斜をつけると、非
削領域内の被削材のはけを良くしてスラスト荷重
を低減できるという効果を奏する。
他の実施例は、Ｖ型の切刃１６ａ及び１６ｂの逃
げ面１８ａ及び１８ｂの角度に差をつけることに
よりＶ型の谷部１３に、ドリルの回転軸ｌに直角
な面Ｓに対して角度φを付けたものである。第７
図は第５図に示されたドリルを図の右方から見た
図で、谷部１３の延長線が上記仮想面Ｓに角度φ
で交わり、Ｖ型の谷部１３が面Ｓに対して角度φ
で傾いていることを示す。この傾斜した谷部１３
は、ドリルの切削加工時にスラスト荷重がかかる
と非削領域１７内の被削材がＶ型谷部１３に押し
付けられると同時に傾斜角度φにより被削材を谷
部の外側に押し出そうとする分力を発生する。こ
のため、谷部１３に角度φの傾斜をつけると、非
削領域内の被削材のはけを良くしてスラスト荷重
を低減できるという効果を奏する。
また、第６図から明らかなように、逃げ面１８
ａと１８ｂの設置角度が違うために、Ｖ型谷部１
３は非削領域１７からはみ出しているが、逃げ面
１８ａと１８ｂの設置角度を等しくすれば、この
谷部１３を水平面Ｓに対して傾斜させながら非削
領域内１７に収めることは可能である。
ａと１８ｂの設置角度が違うために、Ｖ型谷部１
３は非削領域１７からはみ出しているが、逃げ面
１８ａと１８ｂの設置角度を等しくすれば、この
谷部１３を水平面Ｓに対して傾斜させながら非削
領域内１７に収めることは可能である。
第８図と第９図は本発明に係るドリル１０に、
従来形状のドリルで言うところのシンニングに相
当する加工を施したもので、ドリルの回転軸中心
ｌに近いすくい面１９ａ，１９ｂの一部を除去し
て新しいすくい面２０ａ，２０ｂを形成すること
によりＶ型の谷部１３の長さを短くし、ひいては
非削領域１７を小さくしたものである。これによ
り、被削材の切削によらないで処理される量が減
り、スラスト荷重は更に減少する。従来形状のド
リルに於いては、シンニングによりチゼル強度が
低下し、刃先の摩耗が進行し易くなることを前に
述べたが、本発明のドリルに於いてはチゼルがな
いこと、及びスラスト荷重が低いことによりその
ような欠点はない。
従来形状のドリルで言うところのシンニングに相
当する加工を施したもので、ドリルの回転軸中心
ｌに近いすくい面１９ａ，１９ｂの一部を除去し
て新しいすくい面２０ａ，２０ｂを形成すること
によりＶ型の谷部１３の長さを短くし、ひいては
非削領域１７を小さくしたものである。これによ
り、被削材の切削によらないで処理される量が減
り、スラスト荷重は更に減少する。従来形状のド
リルに於いては、シンニングによりチゼル強度が
低下し、刃先の摩耗が進行し易くなることを前に
述べたが、本発明のドリルに於いてはチゼルがな
いこと、及びスラスト荷重が低いことによりその
ような欠点はない。
ただし、シンニングのある無しにかかわらず、
切削工具の常として、鋭い角を有する部分、例え
ば第８図及び第９図の２１Ａ及び２１Ｂの部分な
どは、応力集中により摩耗し易く、欠損し易い。
切削工具の常として、鋭い角を有する部分、例え
ば第８図及び第９図の２１Ａ及び２１Ｂの部分な
どは、応力集中により摩耗し易く、欠損し易い。
第１０図及び第１１図に示すドリルは、本発明
の穴明け工具に於いて、その点を改善す可く鋭い
角を除去して曲率を与えたもので、第１０図の２
１ａ，２１ｂはドリル先端部に曲率を与えた状
況、第１１図の２１a′，２１b′は、切刃のシンニ
ング部とシンニングしていない部分の移り変り部
に曲率を与えた状況を示し、２０a′及び２０b′は
シンニングにより新しく表われたすくい面を示
す。第１０図、第１１図に示すドリル１０で、上
記の曲率を与えたこと以外の特徴的なことは、シ
ンニング部の切刃１６a′と１６b′が谷部で背中あ
わせにつながつていることで、これにより、非削
領域はないことになる。たゞし、実質的には谷の
最深部では周速が零であるため切削加工は行われ
ないが、最深部周辺の切削されない微少な被削材
は、切削された被削材が運搬される際に引きずら
れてせん断破壊されて一諸に運搬されると考えら
れる。また、従来形状のドリルの場合は、実質的
に切削加工を行わないチゼルがドリルの最先端に
あり、そのためチゼル及びその周辺に過大なスラ
スト荷重が負荷されて損耗が甚しいが、本発明に
よるドリルの場合は、切削加工を行わない部分は
谷の最深部にあり、そのためその部分に加わる負
荷は従来ドリルのチゼルに加わる負荷より極めて
少く、加工能率、工具寿命の両面で従来工具より
優れている。更に谷の最深部が第１１図に示す形
状では薄くて強度が不足する場合は、シンニング
に相当する加工の程度を調整し、第９図に示すよ
うに谷の最深部の巾をある程度与えたり、あるい
は第４図に示す形状のように全くシンニング加工
を行わずにＶ型の切刃１６ａ，１６ｂを設定する
だけに止めることにより谷部の強度を上げること
ができる。すなわち、本発明による穴明け工具の
非削領域の寸法を調整することにより、谷部の強
度を調整することができることになる。たゞし、
非削領域が大きくなれば当然スラスト荷重と谷部
への負荷が増加するが、前述した機構により、従
来ドリルのチゼルによるスラスト荷重の大きいこ
とや、その損耗に比較すると十分に負担が軽減さ
れる。
の穴明け工具に於いて、その点を改善す可く鋭い
角を除去して曲率を与えたもので、第１０図の２
１ａ，２１ｂはドリル先端部に曲率を与えた状
況、第１１図の２１a′，２１b′は、切刃のシンニ
ング部とシンニングしていない部分の移り変り部
に曲率を与えた状況を示し、２０a′及び２０b′は
シンニングにより新しく表われたすくい面を示
す。第１０図、第１１図に示すドリル１０で、上
記の曲率を与えたこと以外の特徴的なことは、シ
ンニング部の切刃１６a′と１６b′が谷部で背中あ
わせにつながつていることで、これにより、非削
領域はないことになる。たゞし、実質的には谷の
最深部では周速が零であるため切削加工は行われ
ないが、最深部周辺の切削されない微少な被削材
は、切削された被削材が運搬される際に引きずら
れてせん断破壊されて一諸に運搬されると考えら
れる。また、従来形状のドリルの場合は、実質的
に切削加工を行わないチゼルがドリルの最先端に
あり、そのためチゼル及びその周辺に過大なスラ
スト荷重が負荷されて損耗が甚しいが、本発明に
よるドリルの場合は、切削加工を行わない部分は
谷の最深部にあり、そのためその部分に加わる負
荷は従来ドリルのチゼルに加わる負荷より極めて
少く、加工能率、工具寿命の両面で従来工具より
優れている。更に谷の最深部が第１１図に示す形
状では薄くて強度が不足する場合は、シンニング
に相当する加工の程度を調整し、第９図に示すよ
うに谷の最深部の巾をある程度与えたり、あるい
は第４図に示す形状のように全くシンニング加工
を行わずにＶ型の切刃１６ａ，１６ｂを設定する
だけに止めることにより谷部の強度を上げること
ができる。すなわち、本発明による穴明け工具の
非削領域の寸法を調整することにより、谷部の強
度を調整することができることになる。たゞし、
非削領域が大きくなれば当然スラスト荷重と谷部
への負荷が増加するが、前述した機構により、従
来ドリルのチゼルによるスラスト荷重の大きいこ
とや、その損耗に比較すると十分に負担が軽減さ
れる。
本発明の穴明け工具において、谷部の巾、すな
わち非削領域の寸法をどの程度にする可きかは、
加工する材料の材質、明ける可き穴の径と深さ、
回転数や送りあるいは乾式切削か湿式切削かなど
の加工条件、工具の形式によつて変わる。しか
し、一般的には谷部１３の底の巾として３mm、或
いは、穴明け工具の外径の1/5のいずれか大きな
方の値以下にすることが望ましい。
わち非削領域の寸法をどの程度にする可きかは、
加工する材料の材質、明ける可き穴の径と深さ、
回転数や送りあるいは乾式切削か湿式切削かなど
の加工条件、工具の形式によつて変わる。しか
し、一般的には谷部１３の底の巾として３mm、或
いは、穴明け工具の外径の1/5のいずれか大きな
方の値以下にすることが望ましい。
また、谷部１３の上端、開口部（稜線間）の巾
は0.2mm以上で穴明け工具の径の0.5倍以下が適当
で、好ましくは0.5mm以上で10mm以下とすること
が望ましい。上記開口部の稜線間の値を決定する
基準は、狭すぎるとＶ型切刃１６ａ，１６ｂの加
工が困難であり、広すぎると谷部１３の上部の両
端が交互に瞬間中心となつて回転するみそすり運
動をする虞れがある。それらは回転工具の形状、
寸法や使用条件、使用する工作機械の種類や状
態、被削材の種類や加工内容によつて異なるので
一般的に決定できないが、Ｖ型の切刃や谷部の加
工を容易にするには谷開口部の巾は広い方が良
く、みそすり運動を避けるには狭い方がよい。ま
た、回転工具自身及び工作機械の剛性が十分に高
い場合や回転工具の径が十分に大きい場合は、好
ましいとした10mm以下の値より大きくてもよい。
は0.2mm以上で穴明け工具の径の0.5倍以下が適当
で、好ましくは0.5mm以上で10mm以下とすること
が望ましい。上記開口部の稜線間の値を決定する
基準は、狭すぎるとＶ型切刃１６ａ，１６ｂの加
工が困難であり、広すぎると谷部１３の上部の両
端が交互に瞬間中心となつて回転するみそすり運
動をする虞れがある。それらは回転工具の形状、
寸法や使用条件、使用する工作機械の種類や状
態、被削材の種類や加工内容によつて異なるので
一般的に決定できないが、Ｖ型の切刃や谷部の加
工を容易にするには谷開口部の巾は広い方が良
く、みそすり運動を避けるには狭い方がよい。ま
た、回転工具自身及び工作機械の剛性が十分に高
い場合や回転工具の径が十分に大きい場合は、好
ましいとした10mm以下の値より大きくてもよい。
次にＶ型の谷部の開口角度については、谷開口
部の稜線間の巾と谷の深さが決まれば自動的に定
まるものであり、谷開口部の稜線間の巾を決定す
れば、角度を選ぶことによつて谷の深さが定ま
る。すなわち、谷開口部の稜線間の巾をＤとし、
角度をθ、深さをＨとすれば、 Ｈ＝Ｄ／（2tanθ／２） ……(1) で与えられる。角度が余りに小さい場合は、Ｖ型
の切刃や谷内部の加工が難しくなり、大きすぎる
場合は、非削領域を有する形状の工具の場合、谷
底部への被削材の押付け圧が高まるためスラスト
荷重が増加することとなり好ましくない。また、
角度が小さい場合は、谷の底部に近い部分では切
削抵抗によつて被削材がむしり取られる形となる
ので、それらの状況も考えて設計する必要があ
る。
部の稜線間の巾と谷の深さが決まれば自動的に定
まるものであり、谷開口部の稜線間の巾を決定す
れば、角度を選ぶことによつて谷の深さが定ま
る。すなわち、谷開口部の稜線間の巾をＤとし、
角度をθ、深さをＨとすれば、 Ｈ＝Ｄ／（2tanθ／２） ……(1) で与えられる。角度が余りに小さい場合は、Ｖ型
の切刃や谷内部の加工が難しくなり、大きすぎる
場合は、非削領域を有する形状の工具の場合、谷
底部への被削材の押付け圧が高まるためスラスト
荷重が増加することとなり好ましくない。また、
角度が小さい場合は、谷の底部に近い部分では切
削抵抗によつて被削材がむしり取られる形となる
ので、それらの状況も考えて設計する必要があ
る。
本発明による穴明け工具の利点は、上記の他に
回転中心軸付近の低周速部分での切刃への負荷
を、Ｖ型の切刃のＶの開口角度を調節することに
よつて軽減し、もつて低周速という悪条件を克服
できることにある。
回転中心軸付近の低周速部分での切刃への負荷
を、Ｖ型の切刃のＶの開口角度を調節することに
よつて軽減し、もつて低周速という悪条件を克服
できることにある。
第１２図は本発明によるＶ型の切刃を有するド
リルが穴明け加工を行つている状況の模式図でド
リルの片側を表わし、斜線部２２は被削材、１５
は外周部の切刃、１６はＶ型の切刃、１５′は被
削材の穴内面の外周側の表面、１６′は被削材穴
内面のＶ型の切刃部分の表面で、ｄは１刃当りの
切込み、d1は外周切刃の刃面に直角な切込み、d2
はＶ型の切刃の刃面に直角な切込み、αはドリル
の先端切刃角、θはＶ型の切刃の開口角、１０は
ドリル本体を示す。
リルが穴明け加工を行つている状況の模式図でド
リルの片側を表わし、斜線部２２は被削材、１５
は外周部の切刃、１６はＶ型の切刃、１５′は被
削材の穴内面の外周側の表面、１６′は被削材穴
内面のＶ型の切刃部分の表面で、ｄは１刃当りの
切込み、d1は外周切刃の刃面に直角な切込み、d2
はＶ型の切刃の刃面に直角な切込み、αはドリル
の先端切刃角、θはＶ型の切刃の開口角、１０は
ドリル本体を示す。
図において、d1及びd2は、図の幾何学的形状か
ら容易に導かれ、次式で表わされる。
ら容易に導かれ、次式で表わされる。
d1＝ｄ sinα／２ ……(2)
d2＝ｄ sinθ／２ ……(3)
こゝで、αをドリルの一般式な刃先切刃角118
゜とすると、 d1＝0.857d θを60゜とすると d2＝0.5d となり、Ｖ型の切刃１６の部分では切込量ｄの半
分、外周部切刃１５の切刃に直角な切込量d1の約
0.6倍の切刃に直角な切込量で切削していること
が明らかで、本発明による穴明け工具のＶ型の切
刃１６が極めて優れた性質を有することがわか
る。
゜とすると、 d1＝0.857d θを60゜とすると d2＝0.5d となり、Ｖ型の切刃１６の部分では切込量ｄの半
分、外周部切刃１５の切刃に直角な切込量d1の約
0.6倍の切刃に直角な切込量で切削していること
が明らかで、本発明による穴明け工具のＶ型の切
刃１６が極めて優れた性質を有することがわか
る。
たゞし、Ｖ型の切刃１６の切込軽減量は前記(3)
式から明らかなようにθが小さい程効果が大でθ
が大きくなるにつれ効果は少くなるので、前に述
べたドリル加工上の問題その他のＶ型の切刃に伴
う多くの問題とバランスをとつて開口角θを設定
す可きである。
式から明らかなようにθが小さい程効果が大でθ
が大きくなるにつれ効果は少くなるので、前に述
べたドリル加工上の問題その他のＶ型の切刃に伴
う多くの問題とバランスをとつて開口角θを設定
す可きである。
第１３図、第１４図及び第１５図は本発明によ
るドリル１０において、切刃部が高密度相窒化ほ
う素および（又は）ダイヤモンドを含む焼結体に
より構成されていることを示す。高密度相窒化ほ
う素及び（又は）ダイヤモンドを含む焼結体２３
ａ及び２３ｂが焼結時に同時に焼結されて接合さ
れた超硬合金２４ａ及び２４ｂを介して、銀ロウ
層２５ａ，２５ｂによりドリル本体１０に接合さ
れている。高密度相窒化ほう素及び（又は）ダイ
ヤモンドを含む焼結体（以後焼結体と称する）２
３ａ，２３ｂを切り刃部に備えることを除けば、
第１３図〜第１５図の各部の形状は本発明による
工具の全般に通じるもので、ソリツトドリルや超
硬合金のロウ付けドリルにも適用できる。
るドリル１０において、切刃部が高密度相窒化ほ
う素および（又は）ダイヤモンドを含む焼結体に
より構成されていることを示す。高密度相窒化ほ
う素及び（又は）ダイヤモンドを含む焼結体２３
ａ及び２３ｂが焼結時に同時に焼結されて接合さ
れた超硬合金２４ａ及び２４ｂを介して、銀ロウ
層２５ａ，２５ｂによりドリル本体１０に接合さ
れている。高密度相窒化ほう素及び（又は）ダイ
ヤモンドを含む焼結体（以後焼結体と称する）２
３ａ，２３ｂを切り刃部に備えることを除けば、
第１３図〜第１５図の各部の形状は本発明による
工具の全般に通じるもので、ソリツトドリルや超
硬合金のロウ付けドリルにも適用できる。
第１３図〜第１５図に示すドリルの形状に於け
る特徴的なことは、外周部の切刃１５ａ，１５ｂ
からＶ型の切刃１６ａ及び１６ｂへ移り変わる部
分の切刃がドリル先端側から平面図第１４図に於
いて曲率を有していること、及びＶ型の切刃１６
ａ及び１６ｂの逃げ面１８ａ及び１８ｂが正の逃
げ角を有していることならびにシンニング加工な
しに谷底部の非削領域を無くしていることであ
る。
る特徴的なことは、外周部の切刃１５ａ，１５ｂ
からＶ型の切刃１６ａ及び１６ｂへ移り変わる部
分の切刃がドリル先端側から平面図第１４図に於
いて曲率を有していること、及びＶ型の切刃１６
ａ及び１６ｂの逃げ面１８ａ及び１８ｂが正の逃
げ角を有していることならびにシンニング加工な
しに谷底部の非削領域を無くしていることであ
る。
外周部の切刃１５ａ，１５ｂからＶ型の切刃１
６ａ，１６ｂへの移り変り部分に曲率を与えるこ
とは、その部分に角を持たせることによつて応力
集中による損傷や摩耗が発生し易くなることを避
ける効果を斎し、Ｖ型の切刃の逃げ面が正の逃げ
角を有することは、第３図から第１１図に示すド
リルの場合にはＶ型の切刃の逃げ面が負の逃げ角
を有するため、Ｖ型の切刃の逃げ面に被削材が押
し付けられてスラスト荷重を発生し、その部分及
び近傍の摩耗や損傷を誘起し易いのをスラスト荷
重にＶ型の切刃の逃げ面が寄与するのを避けて、
摩耗や損傷を軽減しようとするものである。ま
た、非削領域をシンニング加工なしに設定するの
は、シンニングに伴う部分的な応力集中による弱
化を防止するものである。たゞし、非削領域を無
くすることは、谷底部での切刃終端部での刃の厚
さは理論的に零になり、その部分の強度が低下す
るのは否定できない。従つて非削領域を設けるか
否か、設けるとすればどの程度の寸法にするか
は、被削材の材質、加工内容、加工条件、ドリル
の材質その他の設計上の要因に基いて決定する。
６ａ，１６ｂへの移り変り部分に曲率を与えるこ
とは、その部分に角を持たせることによつて応力
集中による損傷や摩耗が発生し易くなることを避
ける効果を斎し、Ｖ型の切刃の逃げ面が正の逃げ
角を有することは、第３図から第１１図に示すド
リルの場合にはＶ型の切刃の逃げ面が負の逃げ角
を有するため、Ｖ型の切刃の逃げ面に被削材が押
し付けられてスラスト荷重を発生し、その部分及
び近傍の摩耗や損傷を誘起し易いのをスラスト荷
重にＶ型の切刃の逃げ面が寄与するのを避けて、
摩耗や損傷を軽減しようとするものである。ま
た、非削領域をシンニング加工なしに設定するの
は、シンニングに伴う部分的な応力集中による弱
化を防止するものである。たゞし、非削領域を無
くすることは、谷底部での切刃終端部での刃の厚
さは理論的に零になり、その部分の強度が低下す
るのは否定できない。従つて非削領域を設けるか
否か、設けるとすればどの程度の寸法にするか
は、被削材の材質、加工内容、加工条件、ドリル
の材質その他の設計上の要因に基いて決定する。
図ではマージン２７ａと２７ｂは焼結体２３
ａ，２３ｂとそれに焼結時に接合された超硬合金
２４ａ，２４ｂから成つているが、必ずしもそれ
に捉われることはなく、焼結体のみでもよく、超
硬合金の途中迄でもよい。
ａ，２３ｂとそれに焼結時に接合された超硬合金
２４ａ，２４ｂから成つているが、必ずしもそれ
に捉われることはなく、焼結体のみでもよく、超
硬合金の途中迄でもよい。
次に本発明を実験例によつて説明する。
実験例 １
第１３図から第１５図に示す形状のドリルを試
作した。
作した。
図中の各部分の寸法は次の通りとした。
直 径 Ｄ……15mm
焼結体の高さ Ｈ……６mm
焼結体のマージン部の高さ ｈ……３mm
Ｖ型の切刃の頂点間の距離（第１４図のＡ―Ａ
方向から見た距離） Ｌ……４mm Ｖ型の切刃の角度（第１４図のＡ―Ａ方向から
見た角度） θ……60゜ 先端角 α……118゜ すくい角 β……20゜ 外側切刃逃げ角 γ……15゜ 内側切刃逃げ角 δ……１゜ 焼結体厚さ Ｔ……１mm 同時に焼結された超硬合金の厚さ ｔ……1.5mm 使用した焼結体はビツカース硬度3000Kg／mm2の
ウルツ鉱型窒化ほう素を含む焼結体とし、焼結体
は銀ロウで超硬合金製の全長155mm、溝長さ55mm
の柄に接合した。
方向から見た距離） Ｌ……４mm Ｖ型の切刃の角度（第１４図のＡ―Ａ方向から
見た角度） θ……60゜ 先端角 α……118゜ すくい角 β……20゜ 外側切刃逃げ角 γ……15゜ 内側切刃逃げ角 δ……１゜ 焼結体厚さ Ｔ……１mm 同時に焼結された超硬合金の厚さ ｔ……1.5mm 使用した焼結体はビツカース硬度3000Kg／mm2の
ウルツ鉱型窒化ほう素を含む焼結体とし、焼結体
は銀ロウで超硬合金製の全長155mm、溝長さ55mm
の柄に接合した。
被削材にSKD11（硬さHRC61）を用いて、深
さ18mmから22mmの止まり穴20箇所の加工を、回転
数1500r.p.m（周速70.7m／mm）、送りを0.06mm／
revとして乾式切削で行つた。
さ18mmから22mmの止まり穴20箇所の加工を、回転
数1500r.p.m（周速70.7m／mm）、送りを0.06mm／
revとして乾式切削で行つた。
切削後のドリルの刃部には全く損傷はなく、外
周側の刃部逃げ面に約0.03mm巾の摩耗が認められ
た。加工された穴の底面には、高さ約３mmで先端
部が径約0.7mmの径でせん断された形の円錐台形
の突起が残つていた。
周側の刃部逃げ面に約0.03mm巾の摩耗が認められ
た。加工された穴の底面には、高さ約３mmで先端
部が径約0.7mmの径でせん断された形の円錐台形
の突起が残つていた。
比較例 １
実験例１に用いたのと同じ材質のウルツ鉱型窒
化ほう素を含む焼結体を用いて第１６図及び第１
７図に示す通常のツイストドリルの形状のドリル
を作つた。先端部にＶ型の切刃を備えない他は、
径Ｄ、先端角α、すくい角β、切刃逃げ角γ、全
長及び溝長は同じとした。たゞし、使用した焼結
体は厚さＴが２mmの焼結体２３′が２枚の焼結時
に同時に焼結された超硬合金で厚さｔが１mmのも
の２８ａ，２８ｂの間に積層された形のものと
し、それを超硬合金製のドリル柄の先端に設けた
割れ目の間に挟み込んで銀ロウ２５ａと２５ｂで
ロウ付けしてドリルを形成した。また焼結体の高
さＨは6.5mm、焼結体のマージン部の高さｈは３
mmとした。
化ほう素を含む焼結体を用いて第１６図及び第１
７図に示す通常のツイストドリルの形状のドリル
を作つた。先端部にＶ型の切刃を備えない他は、
径Ｄ、先端角α、すくい角β、切刃逃げ角γ、全
長及び溝長は同じとした。たゞし、使用した焼結
体は厚さＴが２mmの焼結体２３′が２枚の焼結時
に同時に焼結された超硬合金で厚さｔが１mmのも
の２８ａ，２８ｂの間に積層された形のものと
し、それを超硬合金製のドリル柄の先端に設けた
割れ目の間に挟み込んで銀ロウ２５ａと２５ｂで
ロウ付けしてドリルを形成した。また焼結体の高
さＨは6.5mm、焼結体のマージン部の高さｈは３
mmとした。
このドリルで実験例１で行つたものと同じ穴明
け加工を行つたところ、１箇所の穴明けを行つた
だけでチゼル５の角度５ａと５ｂに大きなチツピ
ングを発生し、以後の加工が行えなかつた。
け加工を行つたところ、１箇所の穴明けを行つた
だけでチゼル５の角度５ａと５ｂに大きなチツピ
ングを発生し、以後の加工が行えなかつた。
実験例 ２
第８図及び第９図に示す形状のドリルを試作し
た。図中の各部の寸法は次の通りとした。
た。図中の各部の寸法は次の通りとした。
直 径 Ｄ……９mm
Ｖ型の切刃の頂点間の距離 Ｌ……３mm
Ｖ型の切刃の角度 θ……90゜
先端角 α……118゜
すくい角 β……25゜
外側切刃逃げ角 γ……10゜
内側切刃上端部逃げ角 δ……2.5゜
谷部の底の巾 ｍ……0.6mm
またドリルの材質はSKH―９種鋼とし、全長
124mm、溝長89mmとした。
124mm、溝長89mmとした。
このドリルでSS41鋼（ビツカース硬度148Kg／
mm2）の厚さ13mmのものに回転数1780r.p.m.（周速
50.3m／min）、送り0.1mm／rev、乾式切削で穴明
け加工を行つた。この周速は高速度鋼ドリルの推
奨切削条件の２乃至2.5倍に相当する。（機械工学
便覧17―124頁、日本機械学会、昭和49年発行）
20箇所の通し穴を明けて刃先を検査したが、異常
は認められなかつた。
mm2）の厚さ13mmのものに回転数1780r.p.m.（周速
50.3m／min）、送り0.1mm／rev、乾式切削で穴明
け加工を行つた。この周速は高速度鋼ドリルの推
奨切削条件の２乃至2.5倍に相当する。（機械工学
便覧17―124頁、日本機械学会、昭和49年発行）
20箇所の通し穴を明けて刃先を検査したが、異常
は認められなかつた。
比較例 ２
通常のツイストドリルで実験例２の本発明によ
るドリルと同材質、同寸法のもので、実験例２の
穴明け加工と同じ加工を実施した。２箇所目の穴
で深さ８mm迄加工した所でスラスト荷重が増加し
たため、加工を止めて刃先を検査したところ、チ
ゼルの角部が変色し、押し潰されたような形状に
変形していた。推奨条件を越えた周速で加工して
いたため、チゼル部の負担が大きすぎたためと考
えられる。
るドリルと同材質、同寸法のもので、実験例２の
穴明け加工と同じ加工を実施した。２箇所目の穴
で深さ８mm迄加工した所でスラスト荷重が増加し
たため、加工を止めて刃先を検査したところ、チ
ゼルの角部が変色し、押し潰されたような形状に
変形していた。推奨条件を越えた周速で加工して
いたため、チゼル部の負担が大きすぎたためと考
えられる。
以上説明したように本願発明によれば、回転工
具の先端部に設けられた切刃の回転軸を中心とす
る位置に、Ｖ型の切刃であつて該Ｖ型の開口部が
穴明け工具の送り方向を向き、該Ｖ型の谷部中心
が回転軸中心上に位置し谷底が回転軸に直角な面
に対して傾斜し、且つＶ型の切刃が上記切刃に連
続し、上記両切刃が高密度相窒化ほう素及び／又
はダイヤモンドを含む焼結体から構成されるの
で、切削加工時にスラスト荷重がかかると、非削
領域内の被削材がＶ型谷部に押し付けられ、これ
と同時に傾斜した谷部が被削材を谷部の外側に押
し出そうとする分力を発生し、非削領域内の被削
材のはけを良くし、これによりスラスト荷重の無
駄を低減することができ、損傷や摩耗を著しく減
少させることができる。したがつて、穴明け工具
の耐久性を延ばし、迅速で効率の良い穴明け加工
を行うことができる。
具の先端部に設けられた切刃の回転軸を中心とす
る位置に、Ｖ型の切刃であつて該Ｖ型の開口部が
穴明け工具の送り方向を向き、該Ｖ型の谷部中心
が回転軸中心上に位置し谷底が回転軸に直角な面
に対して傾斜し、且つＶ型の切刃が上記切刃に連
続し、上記両切刃が高密度相窒化ほう素及び／又
はダイヤモンドを含む焼結体から構成されるの
で、切削加工時にスラスト荷重がかかると、非削
領域内の被削材がＶ型谷部に押し付けられ、これ
と同時に傾斜した谷部が被削材を谷部の外側に押
し出そうとする分力を発生し、非削領域内の被削
材のはけを良くし、これによりスラスト荷重の無
駄を低減することができ、損傷や摩耗を著しく減
少させることができる。したがつて、穴明け工具
の耐久性を延ばし、迅速で効率の良い穴明け加工
を行うことができる。
第１図は従来のドリルの先端部の側面図、第２
図は第１図で示す従来のドリルの正面図、第３図
は本発明に係るドリルの先端部の側面図、第４図
は正面図、第５図乃至第１１図は他の実施例の要
部を示す拡大図、第１２図は切削状態を示す一部
拡大図、第１３図乃至第１７図は切刃に焼結体を
使用した他の実施例の一部拡大図である。 １０……ドリル、１３……谷部、１４……切欠
き部、１５ａ，１５ｂ……切刃、１６ａ，１６ｂ
……Ｖ型の切刃。
図は第１図で示す従来のドリルの正面図、第３図
は本発明に係るドリルの先端部の側面図、第４図
は正面図、第５図乃至第１１図は他の実施例の要
部を示す拡大図、第１２図は切削状態を示す一部
拡大図、第１３図乃至第１７図は切刃に焼結体を
使用した他の実施例の一部拡大図である。 １０……ドリル、１３……谷部、１４……切欠
き部、１５ａ，１５ｂ……切刃、１６ａ，１６ｂ
……Ｖ型の切刃。
Claims (1)
- １ 外周面に螺旋状の溝部を設けた金属加工用回
転工具であつて、該回転工具の先端部に設けられ
た２枚以上の切刃を有し、該切刃の回転軸を中心
とする位置に、Ｖ型の切刃であつて該Ｖ型の開口
部が穴明け工具の送り方向を向き、該Ｖ型の谷部
中心が回転軸中心上に位置し谷底が回転軸に直角
な面に対して傾斜し、且つＶ型の切刃が上記切刃
に連続し、上記両切刃が高密度相窒化ほう素及
び／又はダイヤモンドを含む焼結体からなること
を特徴とする穴明け工具。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57189091A JPS5981010A (ja) | 1982-10-29 | 1982-10-29 | 穴明け工具 |
| GB08328788A GB2131726B (en) | 1982-10-29 | 1983-10-27 | Drilling and end-milling tool |
| US06/546,461 US4671710A (en) | 1982-10-29 | 1983-10-28 | Drill bit |
| DE19833339211 DE3339211A1 (de) | 1982-10-29 | 1983-10-28 | Bohr- und fraeswerkzeug |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57189091A JPS5981010A (ja) | 1982-10-29 | 1982-10-29 | 穴明け工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5981010A JPS5981010A (ja) | 1984-05-10 |
| JPS626928B2 true JPS626928B2 (ja) | 1987-02-14 |
Family
ID=16235175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57189091A Granted JPS5981010A (ja) | 1982-10-29 | 1982-10-29 | 穴明け工具 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4671710A (ja) |
| JP (1) | JPS5981010A (ja) |
| DE (1) | DE3339211A1 (ja) |
| GB (1) | GB2131726B (ja) |
Families Citing this family (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59161208A (ja) * | 1983-03-03 | 1984-09-12 | Daijietsuto Kogyo Kk | 転削工具 |
| US5195404A (en) * | 1987-06-18 | 1993-03-23 | Notter Theo A | Drill bit with cutting insert |
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