JPWO2012091085A1 - ドリル - Google Patents
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Abstract
Description
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明(以下、請求可能発明と称する)の態様を例示し、例示された各態様について説明する。ここでは、各態様を、特許請求の範囲と同様に、項に区分すると共に各項に番号を付し、必要に応じて他の項の記載を引用する形式で記載する。これは、請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載、実施形態の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得る。
なお、以下の各項において、(1)〜(3)項の各々が、特許請求の範囲に記載した請求項1〜3の各々に相当する。
本項に記載のドリルによれば、チゼルエッジを廃止することができる。これにより、チゼルエッジに起因するドリルの振れ回り、いわゆる、チゼル歩みが解消され、安定した切削が可能になり、穴の精度を向上させることができる。
また、多角錐形状の頭頂点から延びる各辺(以下、単に各辺という)のドリル中心線に対する傾斜角度が、ドリルの先端角の1/2の角度、言い換えると、切刃のドリル中心線に対する傾斜角度よりも大きく形成されているので、標準のドリルと比較して、ドリルの先端(本項の態様では多角錐形状の頭頂点)から肩口までの距離(先端部長さ)が短くなる。これにより、ドリルがより早く安定し、穴の精度を向上させることができる。また、相対的に安価な刃数の少ないドリル(例えば、2枚刃)であっても高い精度の加工が可能であることから、穴の精度を高めるために相対的に高価な刃数の多いドリル(例えば、3枚刃、4枚刃)を採用する必要がないので、加工品の製造コストを削減することができる。さらに、加工条件(NC装置の加工プログラム)を変更する必要がないので、工数の増大を防ぐことができる。
また、多角錐形状は、既存のドリルの先端部を研削することで形成することができるので、ドリルの製造コストの増大を抑止することができる。さらに、ドリルの研削盤における再研削の条件を再調整する手間が少ないので、再研削の工数の増加を防ぐことができる。
さらに、多角錐形状の各角錐面を凹形状に形成したので、加工中の多角錐形状の各角錐面と被加工物との摩擦を軽減することができ、摩擦による切削温度上昇、延いては、多角錐形状の摩耗を防ぐことができる。
本項の態様において、対象となるドリルに刃数の限定はなく、例えば、2枚刃、3枚刃、4枚刃のドリルに採用することができる。
また、多角錐形状は、例えば、5角錐、6角錐、7角錐等を適宜選択することができる。
また、多角錐形状の頭頂点から延びる各辺のドリル中心線に対する傾斜角度は、ドリルの先端角の1/2の角度+15°程度とすることが望ましい。例えば、ドリルの先端角が118°である場合、多角錐形状の頭頂点から延びる各辺のドリル中心線に対する傾斜角度は、74°程度に設定することが望ましい。
また、多角錐形状の底面の大きさを、多角錐形状の底面に近似する正多角形が接する円の直径と定義した場合、多角錐形状の底面の大きさは、ドリルの直径の5〜6%とすることが望ましい。例えば、ドリルの直径が10 mmである場合、多角錐形状の底面の大きさは、0.5 〜0.6 mmに設定することが望ましい。
さらに、凹形状は、多角錐形状の各角錐面を曲面によって構成して形成する他、平面によって構成される各角錐面に、頭頂点から放射状に延びる断面がV字形状の溝を設けることで形成することができる。この場合、溝は、溝幅が頭頂点から直線的に増加するように形成することができる。
本項に記載のドリルによれば、加工時における多角錐形状の各辺の被加工物との接触長さ、言い換えると、多角錐形状の切刃の長さが、多角錐形状の各辺が直線によって形成される場合と比較して増加するので、負荷が分散されて切刃の切れ味が向上し、先端(多角錐形状)の座屈を抑制することができる。
本項の態様において、多角錐形状の各辺は、例えば、ドリル中心線方向の視線で中央が時計回り方向へ凸となるような曲線によって構成することができる。
本項に記載のドリルによれば、例えば、多角錐形状の頭頂点から延びる辺の数を5辺、すなわち、多角錐形状を5角錐形状とした場合、多角錐形状の1辺に作用するドリルの推力に直交する方向への分力を、これに対向する2辺によって受け止めることができる。これは、多角錐形状の1辺に作用するドリルの推力に直交する方向への分力を、面によって受け止めることに概ね等しく、多角錐形状の頭頂点から延びる辺の数が偶数(例えば、4辺)、すなわち、多角錐形状の1辺に作用するドリルの推力に直交する方向への分力を、これに対向する1辺のみによって受け止める場合と比較して、ドリルの挙動(振動、振れ回り等)がより安定し、穴の精度を向上させることができる。
本項の態様において、多角錐形状の頭頂点から延びる辺の数は、5辺の他、例えば、3辺、7辺等とすることができる。
本発明の第1実施形態を添付した図を参照して説明する。
ここでは、標準的なドリル、すなわち、図1に示されるように、先端部12の逃げ面13が円錐研削によって再研削される2枚刃のドリルのチゼルエッジ11が形成されている部分に、本発明の多角錐形状1を採用した態様を説明する。なお、第1実施形態のドリルは、図1に示される標準的なドリルに対してチゼルエッジ11が形成されている部分のみが異なり、明細書の記載を簡潔にすることを目的に、この標準的なドリルと異なる部分のみを説明する。
図5に、(a):標準の2枚刃のドリル(以下、標準のドリルという)、(b):多角錐形状1を備える第1実施形態の2枚刃のドリル(以下、本発明のドリルという)、及び(c):3枚刃の標準のドリル(以下、3枚刃のドリルという)の加工中の切削抵抗の試験結果を示す。なお、この試験では、直径8 mmのドリルで実施したものであり、同一のマシニングセンタ及び切削油を使用し、深さ8 mmの止まり穴を加工した時のトルク及びスラストを測定した。
また、標準のドリル及び本発明のドリルの加工条件は、切削速度(V)が20 m/min、送り(f)が0.19 mm/revであり、3枚刃のドリルの加工条件は、切削速度(V)が20 m/min、送り(f)が0.28 mm/revである。
第1実施形態によれば、先端部12のチゼルエッジ11を廃止して、その部分に、頭頂点Pから延びる各辺4のドリル中心線CLに対する傾斜角度θ1が、ドリルの先端角θ0の1/2の角度θ2よりも大きく形成される多角錐形状1を形成したので、チゼルエッジ11に起因するドリルの振れ回り、いわゆる、チゼル歩みが解消され、安定した切削が可能になり、穴の精度を向上させることができる。
また、標準のドリルと比較して、ドリルの先端(多角錐形状1の頭頂点P)から肩口までの距離(先端部長さ)を短くすることが可能になり、その結果、立ち上がり、言い換えると、加工開始からドリル(切削抵抗)が安定するまでの時間が短縮され、且つ加工の全域に亘ってドリルの振動が小さくなる(挙動が安定している)ので、穴の精度を向上させることができる。
また、多角錐形状1の頭頂点Pから延びる辺4の数を奇数(第1実施形態では、5辺)としたので、多角錐形状1の1辺4に作用するドリルの推力に直交する方向への分力T1(すべる力)を、これに対向する2辺4に作用するドリルの推力に直交する方向への分力T2,T3(受け止める力)よって受け止めることができ、多角錐形状1の頭頂点Pから延びる辺4の数が偶数(例えば、4辺)、すなわち、多角錐形状1の1辺4に作用するドリルの推力に直交する方向への分力T1(すべる力)を、これに対向する1辺4のみに作用するドリルの推力に直交する方向への分力(受け止める力)によって受け止める場合と比較して、ドリルの挙動(振動、振れ回り等)がより安定し、穴の精度を向上させることができる。
また、安価な2枚刃のドリルであっても高い精度の加工が可能であることから、穴の精度を高めるために比較的高価な刃数が3枚以上のドリルを採用する必要がなく、設備のランニングコストを削減することができる。さらに、加工条件(NC装置の加工プログラム)を変更する必要がないので、工数の増大を防ぐことができる。
また、多角錐形状1は、既存のドリル(標準のドリル)の先端部を研削盤によって研削することで形成することができるので、実施が容易であると共にコストアップを抑止することができる。さらに、ドリルの研削盤における再研削の条件を再調整する手間が少ないので、再研削の工数の増加を防ぐことができる。
第1実施形態では、実施の対象を2枚刃のドリルとしたが、実施の対象となるドリルに刃数の限定はなく、例えば、3枚刃、4枚刃のドリルに採用することができる。
また、第1実施形態では、多角錐形状1を5角錐としたが、多角錐形状1は、例えば、6角錐、7角錐等を適宜選択することができる。
なお、図7は、2枚刃のドリルに6辺(6角錐)の多角錐形状1を採用した場合の図2に対応する図であり、図8は、2枚刃のドリルに7辺(7角錐)の多角錐形状1を採用した場合の図2に対応する図であり、図9は、3枚刃のドリルに5辺(5角錐)の多角錐形状1を採用した場合の図2に対応する図であり、図10は、3枚刃のドリルに6辺(6角錐)の多角錐形状1を採用した場合の図2に対応する図であり、図11は、3枚刃のドリルに7辺(7角錐)の多角錐形状1を採用した場合の図2に対応する図である。
本発明の第2実施形態を添付した図に基づいて説明する。なお、第1実施形態と同一あるいは相当する構成には同一の名称および符号を付与し、重複する説明を省略する。
第2実施形態のドリルは、図12及び図13に示されるように、多角錐形状1の各辺4が、ドリル中心線CL方向の視線(図12における紙面視)で、中央が時計回り方向へ凸となるような曲線によって形成されている。
本発明の第3実施形態を添付した図に基づいて説明する。なお、第1実施形態と同一あるいは相当する構成には同一の名称および符号を付与し、重複する説明を省略する。
第3実施形態のドリルは、図14に示されるように、多角錐形状1の各角錐面6が平面によって構成される図3に示される第1実施形態に対して、多角錐形状1の各角錐面6が凹形状の曲面によって構成されている。
なお、凹形状は、多角錐形状1の各角錐面6を曲面によって構成して形成する他、図15に示されるように、平面によって構成される各角錐面6(図3参照)に、頭頂点Pから放射状に延びる断面がV字形状の溝10を設けることで形成することができる。この場合、溝10は、その溝幅が頭頂点Pから直線的に増加するように形成することができる。
本項に記載のドリルによれば、チゼルエッジを廃止することで、チゼルエッジに起因するドリルの振れ回り、いわゆる、チゼル歩みが解消され、安定した切削が可能になり、穴の精度を向上させることができる。
また、多角錐形状の頭頂点から延びる各辺(以下、単に各辺という)のドリル中心線に対する傾斜角度が、ドリルの先端角の1/2の角度、言い換えると、切刃のドリル中心線に対する傾斜角度よりも大きく形成されているので、標準のドリルと比較して、ドリルの先端(本項の態様では多角錐形状の頭頂点)から肩口までの距離(先端部長さ)が短くなる。これにより、ドリルがより早く安定し、穴の精度を向上させることができる。また、相対的に安価な刃数の少ないドリル(例えば、2枚刃)であっても高い精度の加工が可能であることから、穴の精度を高めるために相対的に高価な刃数の多いドリル(例えば、3枚刃、4枚刃)を採用する必要がないので、加工品の製造コストを削減することができる。さらに、加工条件(NC装置の加工プログラム)を変更する必要がないので、工数の増大を防ぐことができる。
また、多角錐形状は、既存のドリルの先端部を研削することで形成することができるので、ドリルの製造コストの増大を抑止することができる。さらに、ドリルの研削盤における再研削の条件を再調整する手間が少ないので、再研削の工数の増加を防ぐことができる。
さらに、多角錐形状の各角錐面を凹形状に形成したので、加工中の多角錐形状の各角錐面と被加工物との摩擦を軽減することができ、摩擦による切削温度上昇、延いては、多角錐形状の摩耗を防ぐことができる。
本項の態様において、対象となるドリルに刃数の限定はなく、例えば、2枚刃、3枚刃、4枚刃のドリルに採用することができる。
また、多角錐形状は、例えば、5角錐、6角錐、7角錐等を適宜選択することができる。
また、多角錐形状の頭頂点から延びる各辺のドリル中心線に対する傾斜角度は、ドリルの先端角の1/2の角度+15°程度とすることが望ましい。例えば、ドリルの先端角が118°である場合、多角錐形状の頭頂点から延びる各辺のドリル中心線に対する傾斜角度は、74°程度に設定することが望ましい。
また、多角錐形状の底面の大きさを、多角錐形状の底面に近似する正多角形が接する円の直径と定義した場合、多角錐形状の底面の大きさは、ドリルの直径の5〜6%とすることが望ましい。例えば、ドリルの直径が10 mmである場合、多角錐形状の底面の大きさは、0.5 〜0.6 mmに設定することが望ましい。
さらに、凹形状は、多角錐形状の各角錐面を曲面によって構成して形成する他、平面によって構成される各角錐面に、頭頂点から放射状に延びる断面がV字形状の溝を設けることで形成することができる。この場合、溝は、溝幅が頭頂点から直線的に増加するように形成することができる。
Claims (3)
- ドリルの先端部に、頭頂点がドリル中心線上に位置し、前記頭頂点から延びる各辺の前記ドリル中心線に対する傾斜角度がドリルの先端角の1/2の角度よりも大きい多角錐形状が設けられ、
前記多角錐形状の各角錐面は、凹形状に形成されることを特徴とするドリル。 - 前記多角錐形状の各辺は、曲線によって形成されることを特徴とする請求項1に記載のドリル。
- 前記多角錐形状の前記頭頂点から延びる辺の数は、奇数であることを特徴とする請求項1又は2に記載のドリル。
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