JPS63229212A - 穴明け工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、工具先端中央部に空隙部を設け、被削材の
回転中心部にコアを残さないようにして切削する穴明は
工具に係わり、特に、中心部コアの排出性および切刃デ
ツプの異常摩耗、欠損防止技術の改良に関するものであ
る。

［従来の技術］ 本出願人は、ツイストドリルに作用する多大なスラスト
荷重によるドリルの欠損事故や、いわゆる「びびり振動
」等がドリル先端部のヂゼルエツジに起因することに鑑
み、先に、工具本体の切刃の内端縁を工具本体の軸線か
ら離して配置することにより、中心部に切削作用を行わ
ない空隙部を設けた穴明は工具を提案した（特公昭５８
−２２２８３）。さらに本出願人は、上記切刃の内端縁
に欠損や構成刃先が発生するのを防止することができる
穴明は工具を提案した（特開昭５７−１８２３６１）。

第１２図ないし第１４図は後の提案に係るドリルを示す
図である。これらの図に示すドリルは、軸線Ｏを中心と
して回転せしめられる工具本体ｌの先端部に切刃２・２
がそれらの内端縁２λ・２ａを軸線Ｏから等しく離して
点対称に配置され、これによって、工具本体１の先端中
央部に空隙部３が形成され、さらに、切刃２の内端縁２
ａを含み軸線０方向に沿うすくい面４ａが、外周側のす
くい而４ｂに対して軸線Ｏ側へ向けて傾斜して形成され
てなるものである。ここで、上記空隙部３の軸線を侠ん
で相対向する壁面３ａ・３ａは、壁面３ａ・３ａどうし
の内接円の接線方向に沿って互いに平行に形成されてい
る。

このようなドリルにおいては、切削中に被削材のコア（
第１４図参照）５が成長してゆく過程でドリルの主分力
方向と背分力方向との切削抵抗によってコア５がねじ切
られ、空隙部３の隙間から排出される。しかも、内端縁
２ａを含むすくい而４λが外周側のすくい面４ｂに対し
て軸線０側へ鞘々１　Ｉ　−Ｆ＋　坏５虚　七　飴　プ
　言１１　占＼　ピー　　　「ｂシｅ！１　±ｉ　つ　
、　＾ノｖ１門や異常摩耗を防止することができる等の
利点がある。

［発明が解決しようとする問題点コ ところが、上記ドリルにおいては、空隙部３の軸線０を
挟んで対向する壁面３ａが互いに平行に形成されている
から、コア５の排出方向が第１２図中矢印で示す２方向
に規制される。このためコア５の排出性が良好でなく、
さらに、壁面３ａがコア５によって擦過されて異常摩耗
が生じたり、場合によってはデツピングが発生ずる可能
性があることが判明した。

［発明の目的］ この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、コアの排
出性を向上させることができるのは勿論のこと、コアに
よる空隙部の損傷を防止することができる穴明は工具を
提供することを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ この発明の穴明は工具は、空隙部の軸線を挟んで相対向
する壁面のうち、壁面どうしの内接円の。

接点から回転方向後方へ沿って延在する部分の少なくと
も一部を、上記内接円の接線に対して外周側へ向かって
傾斜して形成したものである。

［作用］ 上記構成の穴明は工具においては、空隙部の壁面どうし
の間隔が回転方向後方へ向かうにしたがって漸次広くな
るから、コアが排出され易くしかも空隙部の壁面がコア
に擦過されることが少ない。

［実施例コ 以下、この発明の一実施例を第１図ないし第３図を参照
しながら説明する。第２図はろう付はタイプのツイスト
ドリルを示す側面図である。図において符号ｌＯは工具
本体である。工具本体１０の外周部には２つの切屑排出
溝１１・１１が形成されている。切屑排出ｆｆ１Ｈ１の
壁面には、Ｔｉｃ。

ＴｉＮ等の硬質被覆層が設けられており、切屑が滑り易
くまた摩耗しにくくなっている。ここで、切屑排出）１
り１１の地肌の面粗度は最大１．６３とされている。地
肌の面粗度をこのように設定したのは、１．６８を上回
ると硬質被覆層の固着力が低下し、硬質被覆層が剥離し
易くなるからである。

また、工具本体ｌＯの先端部には、切刃チップ１２・１
２が切刃！３の内端縁１３ａを軸線０から等しく離して
点対称に配置されており、これによって、工具本体ＩＯ
の先端部には切削作用を行わない空隙部１４が形成され
ている。この空隙部１４の幅（第３図中゛ｒで示す寸法
）は０．２〜２゜５ｍｍの範囲で設定されている。

上記切刃１３の内端縁１３ａを含むすくい而１５ａ、１
５ｂは、外周側のものが軸線０側のものに対して工具本
体１０の回転方向後方へ向かって傾斜する２段の傾斜面
に形成され、さらにすくい面１５ｂに連続する外周側の
すくい面１５ｃはずくい面１５ｂに対して回転方向後方
へ向かって傾斜して形成されている。このように、内端
縁Ｉ３ａを含むずくい面１５ａ、１５ｂを２段に構成し
たことは、コアおよび切屑の排出性を向上さｄ゛る上で
重要な意味を有する。というのは、切削加工に際して生
成される切屑は、外周側において成長速度が速く内周側
において遅いため、外周側の方が内周側よりも大きな曲
率で曲げられる。この結果、切屑は伸長けずにその全体
が内周側の端部を頂点とする円錐状にカールするから空
隙部１４の隙間や切屑υト出溝ｌｌを閉塞してしまうの
である。

しかし、このツイストドリルでは、内端縁１３ａを含む
ずくい面１５を２段に構成しているから、切屑がその成
長速度の差により外周側の切刃１３と内端縁１３ａとの
交叉部（端部）Ｐ、あるいは内端縁１３ａの中間交叉部
（端部）Ｐ、で分断され易くなっている。このため、切
屑は２条または３条となって延び、切屑全体が円錐状に
カールすることが少なく、切屑およびコアが良好に排出
されるのである。

ここで、軸線Ｏから内端縁１３ａの最も軸線０側の交叉
部（端部）Ｐｌまでの距離は、切刃！３の外径をＤとし
たときに（ただし、６ｍｍ≦Ｄ）、０．０２〜０．０７
Ｄの範囲内で設定されている。

軸線０から端部Ｐ＋までの距離が０．０２Ｄを下回ると
、空隙部１４の隙間０．２ｍｍ以上を確保することが困
難となる。また、０．０７Ｄを」ユ回ると、切削に際し
て生成されるコアが良好にせん断されず被削材の中央部
に残り易くなる。ずなわら、生成されるコアの直径はド
リルの振れにより空隙部１４の内接円の直径よりも若干
大きくなるが、正常な切削作用が行われる内端縁１３ａ
の内径よりも大きくなることはない。換言すると、内端
縁１３ａの内径と同等の直径のコアが生成され得ること
となる。ところが、コアの直径が０．　１４Ｄを上回る
ほど太くなると、コアに作用する切削抵抗の主分力に比
してコアの強度が高くなり、このためコアがせん断され
にくくなってしまうのである。

また、軸線０から内端縁１３ａの最も外周側の交叉部Ｐ
、までの距離は、０．２〜０．２ＣＩ）の範囲内で設定
され、さらに、内端縁１３ａの外周側と内周側の部分と
の長さの比は０．４〜２．５の範囲内で設定されている
。すなわち、切削加工に際して内端縁１３ａと外周側の
切刃１３とにより生成される切屑は、Ｏａ述のように２
条または３条の切屑となってすくい面でカールしながら
延びる。ところが、内端縁１３ａの長さの比が上記範囲
を越えると、内端縁１３ａのうち短い部分で生成される
切屑が長い部分で生成される切屑により干渉され、その
伸長が阻まれて切屑詰まりを起こし易くなるのである。

また、切屑が内端縁１３ａの中間交叉部Ｐ、で分断され
ない場合には、外周側の切刃１３と内端縁１３ａとによ
り２条の切屑が生成される。ところが、軸線Ｏから交叉
部Ｐ。

までの距離が０．２Ｄを下回る場合、つまり外周側の切
刃１３の最外半径に比して内端縁１３ａの最外半組が大
幅に小さい場合には、上記と同様に、内端縁１３ａによ
り生成される切屑が外周側の切刃１３により生成される
切屑の干渉を受け、その伸長が阻まれて切屑詰まりを起
こし易くなる。一方、軸線０から交叉部Ｐ、までの距離
が０．２６Ｄを上回ると、内端縁１３ａの中間交叉部Ｐ
、で切屑が分断されない場合に、前述したと同様に、円
錐状にカールした切屑が空隙部！４の隙間や切屑排出＃
４１１を閉塞してしまうのである。

次に、空隙部１４の軸線０を挟んで相対向するの接点Ｐ
。から回転方向後方へ沿って延在する部分は、内接円の
接線Ｑに対して外周側へ向かって傾斜する傾斜面１６ａ
に形成されている（第４図参照）。このため、壁面１６
・１６の間隔は、内接円の接点Ｐ。から遠ざかるに従っ
て広くなっている。また、壁面１６のうち傾斜面１６ａ
の端部からずくい而１５ａに至る部分は、平坦面１６ｂ
に形成されている。ここで、平坦面１６ｂの回転方向に
沿う長さく図中１−ｒで示す）は、０．１５〜０．５ｍ
ｍの範囲に設定されている。

この値は本発明者等による極めて多数の実験結果により
設定されたものであり、第５図に示すように、Ｏ，ｌ５
ｍｍを下回るとデツピングの発生ずる頻度が急激に増加
する。また、０．５ｍｍを上回ると、第６図に示すよう
に、切削トルクが急激に増加する。これは、゛平坦面１
６ｂのラジアル角が９０°に近いため、この部分で正常
な切屑作用が行われないためと考えられる。

さらに、上記平坦面１６ｂの稜線部と内端縁１３ａとの
なす角度θ、は、１１０〜１７０”の範囲内で設定され
ている。また、内端縁１．３ａの内外周側の部分が互い
になす角度０．は、１１９〜１７９＠の範囲内で設定・
されている。すなわち、上記角度Ｏ１が１１０°を下回
ると、接点Ｐ０の部分にチッピングが生じ易くなる。ま
た、角度θ１が１７０°を上回ると、切屑のすべり性が
悪化して構成刃先が生じ易くなる。このことは、角度θ
、が上記範囲を越えた場合にも同様のことがいえる。

またさらに、傾斜面１６ａと、平坦面＋６ｂおよびすく
い面１５ａ、・・・の表面の面粗度は、最大０．８Ｓに
設定され、かつその表面にはＴｉｃ。

ＴｉＮ等の硬質被覆層が形成されている。面粗度を最大
０．８８としたのは、０．８８を越えると硬質披；Ｕ層
が剥離し易くなるからである。なお、図中符号１７は袖
穴である。

次に、上記ドリルの作用について説明する。切削加工を
開始すると、内端縁１３ａおよび外周側の切刃１３によ
り切屑が生成される。一方、被削材中央部においてはコ
アが成長し、有る程度成長すると切削抵抗によりねじ切
られる。ねじ切られたコアは空隙部１４から排出される
。この場合、空隙部１４の壁面１６どうしの間隔は、そ
の内接円の接点Ｐ０から接線Ｑ方向へ向かうに従って漸
次法がっているから、コアの自由度が大きくなり、した
がって、壁面１６がコアにより擦過されるこトカ少す＜
、コアを良好に排出することができる。

また、コアにより擦過されることが少ないから、壁面１
６が異常摩耗したりデツピングするようなことがない。

さらに、上記ツイストドリルでは、内端縁１３ａを含む
すくい面１５ａ、１５ｂを２段の傾斜面により構成して
いるから、切屑の成長速度の差に上り内端縁１３ａの内
周側の部分と外周側の部分および外周側の切刃１３にお
いて３条の切屑に分断される。このため、切屑全体が円
錐状にカールすることがなく、コアおよび切屑を確実に
排出することができる。

また、上記ツイストドリルにあっては、以上の作用効果
の他に以下のような優れた効果を得ることができる。

（１）切屑排出’ｔＭ　１１の表面に硬質被覆層を形成
しているから、切屑のすべり性が良く良好に排出される
。

（２）すくい面１３や空隙部１４の壁面１６にも硬質被
覆層を形成しているから、それらの面のクレータ摩耗等
有害な摩耗を防止することができ、ツイストドリルの寿
命を延長することができる。

（３）平坦面１６ｂの回転方向に沿う長さを０゜１５〜
０．５ｍｍに設定しているから、空隙部！４のチッピン
グを防止することができ、また切削抵抗を軽減すること
ができる。

（４）内端縁１３ａの長さの比および各交叉部Ｐ１＋　
Ｐ　！＋　Ｐ　３の軸線からの距離を上記範囲に設定し
ているから、切屑を確実に分断することができ、コアお
よび切屑の排出性をより一層向上させることができる。

（５）平坦面１６ｂの稜線部と内端縁１３ａとのなず角
度０１を１１０〜１７０°の範囲内で設定し、かっ内端
縁１３ａの内外周側の部分の互いにているから、チッピ
ングを防止することができ、また、構成刃先の発生を防
止することができる。

なお、上記実施例では、空隙部１４の壁面１６を、その
内接円の接点Ｐ０において平坦面１６ｂと傾斜面１６ａ
とが交叉するように形成しているが、第７図に示すよう
に、内接円か平坦面１６ｂの中間部で接するように形成
し、その接点Ｐ。から回転方向後方へ離間した箇所で平
坦面１６ｂと傾斜面１６ａとが交叉するように形成して
もよい。

また、すくい面１５ａ、・・・の形状については、平坦
面、あるいは凹状または凸状の曲面に形成してもよい。

次に、第８図および第９図は本発明の他の実施例を示す
図であって、本発明をソリッドタイプのツイストドリル
に適用した例を示すものである。

これらの図に示すツイストドリルは、工具本体２０の先
端中央部に空隙部２１を構成するように切刃２２・２２
が形成されたものである。そして、切刃２２の内端縁２
３を含むすくい面２４ａ、２４ｂが、前述したツイスト
ドリルと同様に外周側の乙のが内周側のものに対して回
転方向後方へ向けて傾斜する２段の傾斜面に形成されて
いる。また、空隙部２１の軸線Ｏを挟んで相対向する壁
面のうち、壁面どうしの内接円の接点から回転方向後方
へ沿って延在する部分は、上記内接円の接線に対して外
周側へ向かって傾斜する傾斜面２５になされている。こ
のように構成されたツイストドリルにおいても、上記実
施例と同様の作用効果を奏することができる。

また、第１Ｏ図および第１１図は本発明のさらに他の実
施例を示す図であって、本発明をスペースドリルに適用
した例を示すものである。

これらの図に示すスペースドリルは、平板状のチップ３
０がボルト３Ｉにより工具本体３２に着脱自在に取り付
けられたものである。このチップ３０には、切刃３３が
山形状に形成されるとともに、中心部に空隙部３４が形
成されている。そして、切刃３３の内端縁３５を含むず
くい面３６ａ。

３６ｂが、前述したツイストドリルと同様に外周側のも
のが内周側のものに対して外周側へ向けて傾斜する２段
の傾斜面に形成されている。また、空隙部３４の軸線Ｏ
を挟んで相対向する壁面のうち、壁面どうしの内接円の
接点から回転方向後方へ沿って延在する部分は、上記内
接円の接線に対して外周側へ向かって傾斜する傾斜面３
７になされている。このようなスペースドリルにおいて
も、上記ツイストドリルと同様の効果を得ることができ
る。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明の穴明は工具においては、
空隙部の軸線を挟んで相対向する壁面のうち、壁面どう
しの内接円の接点から回転方向後方へ沿って延在する部
分の少なくとも一部を、上記内接円の接線に対して外周
側へ向かって傾斜して形成しているから、コアが排出性
を向上させることができるのは勿論のこと、空隙部の壁
面の以上摩耗やチッピングの発生を未然に防止すること
ができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の一実施例を示す図であっ
て、第１図はろう付はタイプのツイストドリルを示す底
面図、第２図は第１図の■方向矢視図、第３図は上記ツ
イストドリルの先端中央部を示す拡大図、第４図は第３
図をさらに拡大した図、第５図は平坦面の長さとチッピ
ングが生じる頻度との関係を示す線図、第６図は平坦面
の長さと切削トルクとの関係を示す線図、第７図は上記
実施例の変形例を示す図、第８図ないし第１１図はそれ
ぞれ本発明の他の実施例を示す図であって、第８図はソ
リッドタイプのドリルを示す底面図、第９図は第８図の
ＩＸ方向矢視図、第１Ｏ図はスペースドリルを示す底面
図、第１Ｉ図は第１０図の累方向矢視図、第１２図ない
し第１４図は従来の穴明は工具の一例を示す図であって
、第１２図はろう付はタイプのドリルを示す底面図、第
１３図は第１２図のＸＩ方向矢視図、第１４図はこのド
リルにより穴を空けた場合の拡大底面図である。 ２ａ・・・・・・内端縁、３・・・・・・空隙部、４ａ
・・・・・・ずくい面、４ｂ・・・・・・ずくぃ而、５
・・・・・・コア、１０・・・・・・工具本体、１３・
・・・・・切刃、１３ａ・・・・・・内端縁、１４・・
・・・・空隙部、 １５　ａ、　　１５　ｂ、　　１５　ｃ・−・・すくい
面、１６・・・・・・壁面、２０・・・・・・工具本体
、２２・・・・・・切刃、２３・・・・・・内端縁、２
４ａ、２４ｂ・・・・・・ずくぃ面、３２・・・・・・
工具本体、３３・・・・・・切刃、３４・・・・・・空
隙部、３６ａ。 ３６ｂ・・・・・・すくい面、０・・・・・・軸線。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸線を中心として回転せしめられる工具本体の先
   端部に、２つの切刃がその内端縁を上記軸線から等しく
   離して点対称に設けられ、上記工具本体の回転中心部に
   、被削材に対する工具本体の相対的な回転により円柱状
   のコアのある一定以上の成長を拒む幅０．２〜２．５ｍ
   ｍをもつ空隙部が設けられ、上記切刃の内端縁を含み上
   記軸線方向に沿うすくい面の少なくとも一部が、軸線側
   のものに対して外周側のものが工具本体の回転方向後方
   へ向かって傾斜する複数段の壁面により構成された穴明
   け工具において、上記空隙部の軸線を挟んで相対向する
   壁面のうち、壁面どうしの内接円の接点から回転方向後
   方へ沿って延在する部分の少なくとも一部を、上記内接
   円の接線に対して外周側へ向かって傾斜して形成したこ
   とを特徴とする穴明け工具。
2. （２）上記内接円の接線に対して外周側へ向かって傾斜
   して形成された壁面と上記切刃の内端縁を含み軸線方向
   に沿うすくい面との間に平坦面を形成し、この平坦面の
   回転方向に沿う長さを０．１５〜０．５ｍｍに設定した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の穴明け工
   具。
3. （３）上記切刃の内端縁を含み上記軸線方向に沿うすく
   い面の一部を、外周側のものが軸線側のものに対して上
   記工具本体の回転方向後方へ向かって傾斜する２段の壁
   面により構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の穴明け工具。
4. （４）上記すくい面および空隙部の軸線を挟んで対向す
   る壁面の面粗度を最大０．８Ｓに設定するとともに、こ
   れらすくい面および壁面にＴｉＣ、ＴｉＮ等の硬質被覆
   層を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の穴明け工具。
5. （５）上記工具本体の外周部に、工具本体の軸線方向に
   沿って延びるとともに上記すくい面に連続する切屑排出
   溝を形成し、かつこの切屑排出溝の面粗度を最大１．６
   ５に設定し、さらに切屑排出溝の表面にＴｉＣ、ＴｉＮ
   等の硬質被覆層を設けたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の穴明け工具。
6. （６）上記２段の壁面に含まれる切刃の長さを、互いの
   比が０．４〜２．５となるように設定するとともに、こ
   れら２つの切刃を、切刃外径をＤ（ただし６ｍｍ≦Ｄ）
   としたときに切刃の各端部が軸線から０．０２〜０．０
   ７Ｄ、０．０９〜０．１９Ｄ、０．２〜０．２６Ｄそれ
   ぞれ離間するように配置したことを特徴とする特許請求
   の範囲第３項記載の穴明け工具。
7. （７）上記内接円の接線に対して外周側へ向かって傾斜
   して形成された空隙部の壁面と上記切刃の内端縁を含み
   軸線方向へ沿うすくい面との間に平坦面を形成し、この
   平坦面の先端側に位置する稜線部と上記２段の壁面に含
   まれる切刃のうち軸線側の切刃とのなす角度を１１０〜
   １７０°の範囲内で設定し、かつ、上記２段の壁面に含
   まれる切刃どうしのなす角度を１１９〜１７９°の範囲
   内で設定したことを特徴とする特許請求の範囲第３項記
   載の穴明け工具。