JPWO2018230218A1

JPWO2018230218A1 - ドリル

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Publication number: JPWO2018230218A1
Application number: JP2018558367A
Authority: JP
Inventors: 伸哉中田
Original assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Current assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Priority date: 2017-06-13
Filing date: 2018-05-11
Publication date: 2019-06-27
Anticipated expiration: 2038-05-11
Also published as: JP6699836B2; WO2018230218A1; CN109641288A; US20190232383A1; EP3639956A4; US11141799B2; CN109641288B; EP3639956A1

Abstract

ドリルは、すくい面と、逃げ面と、外周面とを有している。逃げ面は、すくい面と連なる。外周面は、すくい面および逃げ面の双方に連なる。すくい面と逃げ面との稜線は、切刃を構成する。すくい面と外周面との稜線は、外周端を構成する。すくい面には、ドリルの軸に対しドリルのねじれ角よりも大きな角度で延在する溝が周期的に設けられている。溝の深さは、１．５μｍ以上である。

Description

本発明は、ドリルに関する。本出願は、２０１７年６月１３日に出願した日本特許出願である特願２０１７−１１６０１９号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。

特表２０１６−５０００２８号公報（特許文献１）、特開２００４−１８１５９３号公報（特許文献２）、特開２００７−２４５２７０号公報（特許文献３）および特開２０１３−２１２５７２号公報（特許文献４）には、基材上に表面被膜が設けられた切削工具が記載されている。特表２０１６−５０００２８号公報に開示されている切削工具の基材には、凹部が設けられている。当該凹部は表面被膜で少なくとも部分的に満たされている。

特表２０１６−５０００２８号公報特開２００４−１８１５９３号公報特開２００７−２４５２７０号公報特開２０１３−２１２５７２号公報

本発明の一態様に係るドリルは、すくい面と、逃げ面と、外周面とを備えている。逃げ面は、すくい面と連なる。外周面は、すくい面および逃げ面の双方に連なる。すくい面と逃げ面との稜線は、切刃を構成する。すくい面と外周面との稜線は、外周端を構成する。すくい面には、ドリルの軸に対しドリルのねじれ角よりも大きな角度で延在する溝が周期的に設けられている。溝の深さは、１．５μｍ以上である。

図１は、第１実施形態に係るドリルの構成を示す正面模式図である。図２は、第１実施形態に係るドリルの構成を示す平面模式図である。図３は、第１実施形態に係るドリルのすくい面の構成を示す斜視模式図である。図４は、図３の領域ＩＶの拡大模式図である。図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿った断面模式図である。図６は、図３の領域ＶＩの拡大模式図である。図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面模式図である。図８は、第２実施形態に係るドリルの構成を示す断面模式図であり、第１実施形態のドリルの図５の視野に対応する。図９は、第２実施形態に係るドリルの構成を示す断面模式図であり、第１実施形態のドリルの図７の視野に対応する。図１０は、体積摩耗量と最大高さ粗さとの関係を示す図である。

[本開示が解決しようとする課題]
しかしながら、特表２０１６−５０００２８号公報に記載されている凹部の幅は開口部に向かって広がっている。そのため、当該凹部を埋める表面被膜の上面は比較的平滑になる。すくい面が比較的平滑な場合、切削加工時にすくい面上を切屑が擦過する際、切屑とすくい面との接触面積が大きくなる。そのため、すくい面が摩耗されやすくなる。また切削加工時には、表面被膜が時間の経過につれて摩耗する。そのため、表面被膜の凹凸が小さいと、すぐに当該凹凸が摩耗し、すくい面が平滑になる。結果として、すくい面の摩耗量が大きくなる。

以上のように、特表２０１６−５０００２８号公報に記載されている切削工具においては、すくい面の摩耗を十分に抑制することが困難であった。

本発明の一態様の目的は、すくい面の摩耗を抑制可能なドリルを提供することである。
[本開示の効果]
本発明の一態様によれば、すくい面の摩耗を抑制可能なドリルを提供することができる。

［本発明の実施形態の概要］
まず、本発明の実施形態の概要について説明する。

（１）本発明の一態様に係るドリル１００は、すくい面１０と、逃げ面２０と、外周面３０とを備えている。逃げ面２０は、すくい面１０と連なる。外周面３０は、すくい面１０および逃げ面２０の双方に連なる。すくい面１０と逃げ面２０との稜線は、切刃７を構成する。すくい面１０と外周面３０との稜線は、外周端８を構成する。すくい面１０には、ドリルの軸Ａに対しドリルのねじれ角θ２よりも大きな角度θ１で延在する溝が周期的に設けられている。溝の深さは、１．５μｍ以上である。すくい面に溝が設けられているため、すくい面と切屑との接触面積が低減する。そのため、すくい面の摩耗を抑制することができる。

（２）上記（１）に係るドリル１００は、基材５と、コーティング膜６とを有していてもよい。コーティング膜６は、基材５上に設けられていてもよい。すくい面１０、逃げ面２０および外周面３０は、コーティング膜６により構成されていてもよい。溝は、コーティング膜６に設けられ、かつ切刃７から外周端８に向かって延在する第１溝１であってもよい。第１溝１の深さは１．５μｍ以上であってもよい。

上記（２）に係るドリル１００のすくい面１０には、切刃７から外周端８に向かって延在する第１溝１が設けられており、第１溝１の深さＨ１は１．５μｍ以上である。すくい面に第１溝が設けられているため、すくい面と切屑との接触面積が低減する。また第１溝の深さが１．５μｍ以上であるため、切削加工中にコーティング膜の一部が摩耗した場合であっても、すくい面と切屑との接触面積が低減した状態を長時間維持することができる。さらに切削加工時において、第１溝に沿って切刃から外周端に向かって潤滑液が流れやすくなる。そのため、すくい面の潤滑性が高まり、切りくずから受ける負荷を軽減することができる。結果として、すくい面の摩耗を抑制することができる。

（３）上記（２）に係るドリル１００において、基材５には、第１溝１に対応する位置に第２溝２が周期的に設けられていてもよい。第２溝２の深さは１．５μｍ以上であってもよい。これにより、膜厚分程度の深さまで摩耗が進行し、部分的に基材の凸部が露出した場合であっても、基材に設けられた第２溝にはコーティング膜が残る。一般的に基材は、コーティング膜に比べて何倍も被削材との親和性が高いため、切りくずが擦過したときの摩耗の進展はコーティング膜よりも早くなる。基材に設けられた第２溝にコーティング膜が残ることで、切屑の擦過方向に沿って基材とコーティング膜とが交互に配置される。そのため、切屑の全面が基材に接触することを抑制することができる。結果として、切屑の擦過による摩耗の進展を緩和し、すくい面の摩耗を抑制することができる。

（４）上記（１）〜（３）のいずれかに係るドリル１００において、すくい面１０の最大高さ粗さ（Ｒｚ）は、１．５μｍ以上５０μｍ以下であってもよい。これにより、すくい面の摩耗をさらに抑制することができる。

（５）上記（２）または（３）に係るドリル１００において、ドリルは、軸Ａの周りを回転可能に構成されていてもよい。コーティング膜６は、すくい面１０に連なり、かつ軸Ａの周りに螺旋状に設けられたフルート部をさらに含んでいてもよい。

（６）上記（５）に係るドリル１００において、軸Ａに対する溝の延在方向の角度θ１から、ねじれ角θ２を引いた値は、０°より大きく１５°以下であってもよい。

（７）上記（１）〜（６）のいずれかに係るドリル１００において、溝は、複数の溝部を有していてもよい。複数の溝部のピッチは、１０μｍ以上７０μｍ以下であってもよい。

（８）上記（３）に係るドリル１００において、コーティング膜６の厚みは、第２溝の深さよりも大きくてもよい。これにより、第２溝の内部を十分にコーティング膜で埋めることができる。そのため、摩耗によりコーティング膜の凸部の一部が剥がれた場合であっても、基材に設けられた第２溝に十分な厚みのコーティング膜が残る。結果として、コーティング膜による潤滑効果を長時間維持することができる。

（９）上記（２）、（３）、（５）、（６）および（８）のいずれかに係るドリル１００において、コーティング膜６は、逃げ面２０およびすくい面１０の双方に連なるシンニング面５０をさらに含んでいてもよい。すくい面１０には、シンニング面５０とすくい面１０との稜線から外周端８に向かって延在する第３溝３が設けられていてもよい。これにより、切屑の擦過による摩耗の進展を緩和し、すくい面の摩耗を抑制することができる。

（１０）上記（９）に係るドリル１００において、第３溝３の深さは、１．５μｍ以上であってもよい。これにより、切屑の擦過による摩耗の進展を緩和し、すくい面の摩耗を抑制することができる。

（１１）上記（９）または（１０）に係るドリル１００において、シンニング面５０の最大高さ粗さ（Ｒｚ）は、すくい面１０の最大高さ粗さ（Ｒｚ）よりも小さくてもよい。シンニング面は、被削材から大きい圧力を受けるため、シンニング面が荒れていると圧力凝着が発生しやすくなる。シンニング面の最大高さ粗さをすくい面の最大高さ粗さよりも小さくすることで、圧力凝着を抑制し、シンニング面の摩耗を抑制しつつ、すくい面の摩耗を抑制することができる。

（１２）上記（１）〜（１１）のいずれかに係るドリル１００において、逃げ面２０は、切刃７を構成する刃先処理面２１と、刃先処理面２１と連なりかつ刃先処理面２１に対して傾斜した主逃げ面部２２とを有していてもよい。刃先処理面２１の最大高さ粗さ（Ｒ_ｚ）は、すくい面１０の最大高さ粗さ（Ｒ_ｚ）よりも小さくてもよい。刃先処理面は、被削材から大きい圧力を受けるため、刃先処理面が荒れていると圧力凝着が発生しやすくなる。刃先処理面の最大高さ粗さをすくい面の最大高さ粗さよりも小さくすることで、圧力凝着を抑制し、刃先処理面の摩耗を抑制しつつ、すくい面の摩耗を抑制することができる。

（１３）上記（１）〜（１２）のいずれかに係るドリル１００において、外周面３０は、外周端８を構成する戻し面３１と、戻し面３１と連なりかつ戻し面３１に対して傾斜した主外周面部３２とを有していてもよい。戻し面３１の最大高さ粗さ（Ｒｚ）は、すくい面１０の最大高さ粗さ（Ｒｚ）よりも小さくてもよい。戻し面は、被削材から大きい圧力を受けるため、戻し面が荒れていると圧力凝着が発生しやすくなる。戻し面の最大高さ粗さをすくい面の最大高さ粗さよりも小さくすることで、圧力凝着を抑制し、戻し面の摩耗を抑制しつつ、すくい面の摩耗を抑制することができる。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、図面に基づいて本発明の実施形態（以降、本実施形態と称する）の詳細について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係るドリルの構成について説明する。

図１および図２に示されるように、第１実施形態に係るドリル１００は、すくい面１０と、逃げ面２０と、外周面３０と、シンニング面５０と、後方逃げ面１２と、フルート部４０と、先端部１５と、後端部１６と、シャンク１３とを主に有している。逃げ面２０は、すくい面１０と連なる。すくい面１０と逃げ面２０との稜線は、切刃７を構成する。外周面３０は、すくい面１０および逃げ面２０の双方に連なる。すくい面１０と外周面３０との稜線は、外周端８を構成する。シンニング面５０は、逃げ面２０に対して外周面３０と反対側に設けられている。シンニング面５０は、逃げ面２０およびすくい面１０の双方に連なる。シンニング面５０は、先端部１５と連なる。

ドリル１００は、軸Ａの周りを回転可能に構成されている。フルート部４０は、軸Ａの周りに螺旋状に設けられている。フルート部４０は、すくい面１０に連なっている。後方逃げ面１２は、逃げ面２０に対して回転方向の後方に配置されている。後方逃げ面１２は、逃げ面２０に連なる。後方逃げ面１２は、逃げ面２０に対して傾斜している。後方逃げ面１２は、後方逃げ面１２および逃げ面２０の境界から後端部１６に向かって延在していてもよい。潤滑液供給孔１１は、たとえば後方逃げ面１２に設けられている。潤滑液供給孔１１は、シャンク１３を貫通して後端部１６に開口していてもよい。

図１および図３に示されるように、逃げ面２０は、刃先処理面２１と、主逃げ面部２２とを有していてもよい。刃先処理面２１は、切刃７を構成する。主逃げ面部２２は、刃先処理面２１と連なる。主逃げ面部２２は、刃先処理面２１に対して傾斜している。主逃げ面部２２は、刃先処理面２１に対して回転方向の後方に位置する。主逃げ面部２２は、先端部１５と連なり、先端部１５から外周方向に延在している。刃先処理面２１は、先端部１５から離間していてもよい。刃先処理面２１は、すくい面１０に連なる。

図１および図３に示されるように、外周面３０は、戻し面２１と、主外周面部３２とを有してもよい。戻し面２１は、外周端８を構成する。主外周面部３２は、戻し面３１と連なる。主外周面部３２は、戻し面３１に対して傾斜している。戻し面３１は、刃先処理面２１と連なっている。戻し面３１は、刃先処理面２１から後端部１６に向かって延在している。戻し面３１は、すくい面１０に連なる。主外周面部３２は、戻し面３１に対して回転方向の後方に位置する。

図２および図３に示されるように、すくい面１０には、第１溝１が設けられている。第１溝１は、切刃７から外周端８に向かって延在する。第１溝１は、切刃７と連なっている。第１溝１は、外周端８と連なっている。第１溝１は、複数の第１溝部１ａを有している。複数の第１溝部１ａの各々は、切刃７から外周端８に向かって延在する。複数の第１溝部１ａの各々は、切刃７と連なっている。複数の第１溝部１ａの各々は、外周端８と連なっている。

図２に示されるように、すくい面１０には、ドリルの軸Ａに対しドリルのねじれ角θ２よりも大きな角度θ１で延在する第１溝１が周期的に設けられている。軸Ａに対して垂直な方向から見て、軸Ａに対する第１溝１の延在方向の角度θ１は、軸Ａに対するフルート部４０のねじれ角θ２よりも大きい。なお、フルート部４０のねじれ角θ２とは、軸Ａに対して垂直な方向から見て、フルート部４０の側端部４０ａと軸Ａとの交点４０ｂにおける側端部４０ａの接線４０ｃと、軸Ａとがなす角度である。軸Ａに対する第１溝１の延在方向の角度θ１は、フルート部４０のねじれ角θ２よりも０°より大きく１５°以下の角度だけ大きくてもよい。ねじれ角θ２は、たとえば３０°である。角度θ１は、たとえば３０°以上４５°以下である。角度θ１からねじれ角θ２を差し引いた値は、２°以上１２°以下であってもよいし、４°以上９°以下であってもよい。

図３および図４に示されるように、複数の第１溝部１ａの各々は、互いに略平行に延在していてもよい。すくい面１０に対して垂直な方向から見て、複数の第１溝部１ａの各々に対して垂直な方向における、複数の第１溝部１ａのピッチＢは、たとえば１０μｍ以上７０μｍ以下である。複数の第１溝部１ａのピッチＢは、たとえば１５μｍ以上６５μｍ以下であってもよいし、２０μｍ以上５０μｍ以下であってもよい。第１溝部１ａは、約２００μｍの長さの範囲Ｌ（図４参照）に３個以上２０個以下程度設けられている。

図５に示されるように、ドリル１００は、基材５と、コーティング膜６と有していてもよい。コーティング膜６は、基材５上に設けられている。すくい面１０と、逃げ面２０と、外周面３０と、シンニング面５０と、後方逃げ面１２と、フルート部４０とは、コーティング膜６により構成されている。言い換えれば、コーティング膜６は、すくい面１０と、逃げ面２０と、外周面３０と、シンニング面５０と、後方逃げ面１２と、フルート部４０とを含んでいる。基本的には、コーティング膜６は、基材５の表面全面に設けられているが、基材５の一部がコーティング膜６から露出していてもよい。

基材５は、たとえばＷＣ（炭化タングステン）等の粉末と、Ｃｏ（コバルト）等の結合剤とを含む焼結体である超硬合金が用いられる。なお、基材５は、超硬合金に限られるものではなく、たとえばサーメットまたはセラミックス等であってもよい。コーティング膜６は、たとえばダイヤモンド結晶を含有する層である。コーティング膜６は、たとえばダイヤモンドを含む膜である。コーティング膜６は、たとえばＤＬＣ（ＤｉａｍｏｎｄＬｉｋｅＣａｒｂｏｎ）であってもよいし、ダイヤモンド多結晶膜であってもよい。

図５に示されるように、第１溝１は、コーティング膜６に設けられていてもよい。第１溝１の深さＨ１は、１．５μｍ以上である。第１溝１の深さＨ１は、たとえば１．９μｍ以上であってもよいし、２．４μｍ以上であってもよい。第１溝１の深さＨ１の上限は、たとえば５０μｍ以下である。基材５には、第１溝１に対応する位置に第２溝２が設けられている。第１溝１が複数の第１溝部１ａを有する場合、基材５には、複数の第１溝部１ａの各々に対応する複数の第２溝部２ａが設けられている。コーティング膜６は、基材５の上面１７に接している。コーティング膜６は、基材５に設けられた第１溝１の内部に入り込み、第１溝１を埋めるように設けられている。

すくい面１０は、上端面１０ａと、複数の第１溝部１ａとを有する。複数の第１溝部１ａの各々は、最大深さ部１ｂと、平坦部１ｃとを有する。１つのピッチＢ内に、最大深さ部１ｂと、平坦部１ｃと、上端面１０ａとが設けられている。上端面１０ａと平行な方向において、平坦部１ｃは、最大深さ部１ｂと上端面１０ａとの間に位置している。最大深さ部１ｂは、平坦部１ｃに対して凹部となっている。上端面１０ａは、平坦部１ｃに対して凸部となっている。言い換えれば、平坦部１ｃは、最大深さ部１ｂと上端面１０ａとの間の深さに形成されている。

この構成により、たとえば切屑の擦過により摩耗位置Ｅ１（図５参照）までコーティング膜６が摩耗した場合であっても、擦過面積の増大を抑制することができる。そのため、切屑はコーティング膜６の上面の一部にのみ当接し、上面の全体には当接しない。結果として、擦過面積の少ない状態を長く維持することができる。また、摩耗位置Ｅ２（図５参照）まで摩耗が進行して基材５の一部が露出した場合であっても、最大深さ部１ｂおよび平坦部１ｃ上には、潤滑性の高いコーティング膜６が残される。そのため、切屑が、基材５の上面の全体に当接することを抑制することができる。よって、基材５の上面が平滑な場合に比べ、コーティング膜６の潤滑効果を長く維持することができる。結果として、摩耗の進展を抑制し、ドリルの長寿命化を実現することができる。

第２溝２の深さＨ２は、第１溝１の深さＨ１とほぼ同じであってもよいし、第１溝１の深さよりも大きくてもよい。第２溝２の深さＨ２は、たとえば１．５μｍ以上である。第２溝２の深さＨ２は、たとえば１．９μｍ以上であってもよいし、２．４μｍ以上であってもよい。第２溝２の深さＨ２の上限は、たとえば５０μｍ以下であってもよいし、１０μｍ以下であってもよいし５μｍ以下であってもよい。コーティング膜６の厚みＴは、第２溝２の深さＨ２よりも大きくてもよい。同様に、コーティング膜６の厚みＴは、第１溝１の深さＨ１よりも大きくてもよい。コーティング膜６の厚みＴは、たとえば１μｍ以上５μｍ以下である。コーティング膜６の厚みＴは、基材５の略平坦な上端面５ａ上にあるコーティング膜６の厚みである。

基材５の上面１７は、上端面５ａと、複数の第２溝部２ａとを有する。複数の第２溝部２ａの各々は、最大深さ部２ｂと、平坦部２ｃとを有する。１つのピッチＢ内に、最大深さ部２ｂと、平坦部２ｃと、上端面５ａとが設けられている。上端面５ａと平行な方向において、平坦部２ｃは、最大深さ部２ｂと上端面５ａとの間に位置している。最大深さ部２ｂは、平坦部２ｃに対して凹部となっている。上端面５ａは、平坦部２ｃに対して凸部となっている。言い換えれば、平坦部２ｃは、最大深さ部２ｂと上端面５ａとの間の深さに形成されている。

図２および図３に示されるように、すくい面１０には、第３溝３が設けられている。第３溝３は、シンニング面５０とすくい面１０との稜線から外周端８に向かって延在する。第３溝３は、シンニング面５０とすくい面１０との稜線と連なっている。第３溝３は、外周端８と連なっている。第３溝３は、複数の第３溝部３ａを有している。複数の第３溝部３ａの各々は、シンニング面５０とすくい面１０との稜線から外周端８に向かって延在する。複数の第３溝部３ａの各々は、シンニング面５０とすくい面１０との稜線と連なっていてもよい。複数の第３溝部３ａの各々は、外周端８と連なっていてもよい。図６に示されるように、複数の第３溝部３ａの各々は、互いに略平行に延在していてもよい。配置されている領域を除き、第３溝部３ａの構成は、第１溝部１ａの構成と同じである。

図７に示されるように、第３溝３の深さＨ３は、第１溝１の深さＨ１と同じである。つまり、第３溝３の深さＨ３は、たとえば１．５μｍ以上である。第３溝３の深さＨ３は、たとえば１．９μｍ以上であってもよいし、２．４μｍ以上であってもよい。第３溝３の深さＨ３の上限は、たとえば５０μｍ以下である。第１溝１と同様に基材５には、第３溝３に対応する位置に第４溝４が設けられている。第３溝３が複数の第３溝部３ａを有する場合、基材５には、複数の第３溝部３ａの各々に対応する複数の第４溝部４ａが設けられている。コーティング膜６は、基材５に設けられた第３溝３の内部に入り込み、第３溝３を埋めるように設けられている。すくい面１０は、複数の第３溝部３ａを有する。複数の第３溝部３ａの各々は、最大深さ部３ｂと、平坦部３ｃとを有する。

第４溝４の深さＨ４は、第２溝２の深さＨ２と同じである。第３溝３の深さＨ３とほぼ同じであってもよいし、第３溝３の深さよりも大きくてもよい。つまり、第４溝４の深さＨ４は、たとえば１．５μｍ以上である。第４溝４の深さＨ４は、たとえば１．９μｍ以上であってもよいし、２．４μｍ以上であってもよい。第４溝４の深さＨ４の上限は、たとえば５０μｍ以下であってもよいし、１０μｍ以下であってもよいし５μｍ以下であってもよい。コーティング膜６の厚みＴは、第４溝４の深さＨ４よりも大きくてもよい。同様に、コーティング膜６の厚みＴは、第３溝３の深さＨ３よりも大きくてもよい。基材５の上面１７は、複数の第４溝部４ａを有する。複数の第４溝部４ａの各々は、最大深さ部４ｂと、平坦部４ｃとを有する。配置されている領域を除き、第４溝部４ａの構成は、第２溝部２ａの構成と同じである。

すくい面１０の最大高さ粗さ（Ｒ_ｚ）は、たとえば１．５μｍ以上である。すくい面１０の最大高さ粗さ（Ｒ_ｚ）は、たとえば１．９μｍ以上であってもよいし、２．４μｍ以上であってもよい。すくい面１０の最大高さ粗さ（Ｒ_ｚ）の上限は、たとえば５０μｍ以下であってもよいし、１０μｍ以下であってもよいし、５μｍ以下であってもよい。シンニング面５０の最大高さ粗さ（Ｒ_ｚ）は、すくい面１０の最大高さ粗さ（Ｒ_ｚ）よりも小さくてもよい。刃先処理面２１の最大高さ粗さ（Ｒ_ｚ）は、すくい面１０の最大高さ粗さ（Ｒ_ｚ）よりも小さくてもよい。戻し面３１の最大高さ粗さ（Ｒ_ｚ）は、すくい面１０の最大高さ粗さ（Ｒ_ｚ）よりも小さくてもよい。

図２に示されるように、すくい面１０には、第５溝９が設けられていてもよい。第５溝９は、外周端８に連なるように延在している。第５溝９は、切刃７およびシンニング面５０から離間している。第５溝９は、フルート部４０に設けられていてもよい。第５溝９の深さは、刃先近傍の第１溝１の深さとほぼ同じであってもよい。第５溝９は、軸Ａ方向において先端部１５からドリル直径Ｄの２倍の距離までの領域に設けられていてもよいし、フルート部４０全体に設けられていてもよい。これにより、切屑がフルート部を擦過する時の摩耗を低減することができる。

（溝の深さおよびすくい面の最大高さ粗さの測定方法）
次に、溝の深さおよびすくい面の最大高さ粗さの測定方法について説明する。

溝の深さおよび最大高さ粗さの測定には、たとえばキーエンス社製のレーザー顕微鏡（型番：ＶＫ−Ｘ１００）が用いられる。まず、Ｖ型の溝が形成されたブロックの溝にドリルが配置される。レーザー顕微鏡のレンズに対して、ドリルの切刃が水平になるようにドリルが配置される。レーザー顕微鏡の視野倍率は、約１０００倍である。図４に示されるように、切刃から約０．１ｍｍ程度離れたすくい面の領域ＩＶ（図３参照）の画像がレーザー顕微鏡により撮影される。

図４において、第１溝の延在方向に対して垂直な方向Ｃにおける２００μｍの長さの範囲Ｌにおいて、当該撮影領域の高さ方向のプロファイルが測定され、すくい面における最大高さ粗さ（Ｒ_ｚ）が測定される。最大高さ粗さ（Ｒ_ｚ）は、国際標準化機構の「ＩＳＯ４２８７：１９９７」に準拠して求められる。また当該撮影領域の高さ方向のプロファイルにおいて、第１溝１が形成されている部分と、第１溝１が形成されていない略平坦な上端面１０ａとが特定される。第１溝１の底部の高さと、略平坦な上端面１０ａの平均的な高さとの間の距離が、第１溝１の深さＨ１として求められる。

基材５の第２溝２の深さＨ２は、図４のＶ−Ｖ線にてドリルを切断し、その断面における基材とコーティング膜の界面を、顕微鏡等を用いて撮影した画像から測定してもよい。

次に、第１実施形態に係るドリルの作用効果について説明する。
第１実施形態に係るドリル１００によれば、すくい面１０には、ドリルの軸Ａに対しドリルのねじれ角θ２よりも大きな角度θ１で延在する溝が周期的に設けられている。溝の深さは、１．５μｍ以上である。これにより、すくい面と切屑との接触面積が低減する。そのため、すくい面の摩耗を抑制することができる。

また第１実施形態に係るドリル１００によれば、に係るドリル１００のすくい面１０には、切刃７から外周端８に向かって延在する第１溝１が設けられており、第１溝１の深さＨ１は１．５μｍ以上である。すくい面に第１溝が設けられているため、すくい面と切屑との接触面積が低減する。また第１溝の深さが１．５μｍ以上であるため、切削加工中にコーティング膜の一部が摩耗した場合であっても、すくい面と切屑との接触面積が低減した状態を長時間維持することができる。さらに切削加工時において、第１溝に沿って切刃から外周端に向かって潤滑液が流れやすくなる。そのため、すくい面の潤滑性が高まり、切りくずから受ける負荷を軽減することができる。結果として、すくい面の摩耗を抑制することができる。

さらに第１実施形態に係るドリル１００によれば、基材５には、第１溝１に対応する位置に第２溝２が周期的に設けられている。第２溝２の深さは１．５μｍ以上である。これにより、膜厚分程度の深さまで摩耗が進行し、部分的に基材の凸部が露出した場合であっても、基材に設けられた第２溝にはコーティング膜が残る。一般的に基材は、コーティング膜に比べて何倍も被削材との親和性が高いため、切りくずが擦過したときの摩耗の進展はコーティング膜よりも早くなる。基材に設けられた第２溝にコーティング膜が残ることで、切屑の擦過方向に沿って基材とコーティング膜とが交互に配置される。そのため、切屑の全面が基材に接触することを抑制することができる。結果として、切屑の擦過による摩耗の進展を緩和し、すくい面の摩耗を抑制することができる。

さらに第１実施形態に係るドリル１００によれば、すくい面１０の最大高さ粗さ（Ｒｚ）は、１．５μｍ以上５０μｍ以下である。これにより、すくい面の摩耗をさらに抑制することができる。

さらに第１実施形態に係るドリル１００によれば、コーティング膜６の厚みは、第２溝の深さよりも大きい。これにより、第２溝の内部を十分にコーティング膜で埋めることができる。そのため、摩耗によりコーティング膜の凸部の一部が剥がれた場合であっても、基材に設けられた第２溝に十分な厚みのコーティング膜が残る。結果として、コーティング膜による潤滑効果を長時間維持することができる。

さらに第１実施形態に係るドリル１００によれば、コーティング膜６は、逃げ面２０およびすくい面１０の双方に連なるシンニング面５０をさらに含んでいる。すくい面１０には、シンニング面５０とすくい面１０との稜線から外周端８に向かって延在する第３溝３が設けられている。これにより、切屑の擦過による摩耗の進展を緩和し、すくい面の摩耗を抑制することができる。

さらに第１実施形態に係るドリル１００によれば、第３溝３の深さは、１．５μｍ以上である。これにより、切屑の擦過による摩耗の進展を緩和し、すくい面の摩耗を抑制することができる。

さらに第１実施形態に係るドリル１００によれば、シンニング面５０の最大高さ粗さ（Ｒｚ）は、すくい面１０の最大高さ粗さ（Ｒｚ）よりも小さい。シンニング面は、被削材から大きい圧力を受けるため、シンニング面が荒れていると圧力凝着が発生しやすくなる。シンニング面の最大高さ粗さをすくい面の最大高さ粗さよりも小さくすることで、圧力凝着を抑制し、シンニング面の摩耗を抑制しつつ、すくい面の摩耗を抑制することができる。

さらに第１実施形態に係るドリル１００によれば、逃げ面２０は、切刃７を構成する刃先処理面２１と、刃先処理面２１と連なりかつ刃先処理面２１に対して傾斜した主逃げ面部２２とを有している。刃先処理面２１の最大高さ粗さ（Ｒ_ｚ）は、すくい面１０の最大高さ粗さ（Ｒ_ｚ）よりも小さい。刃先処理面は、被削材から大きい圧力を受けるため、刃先処理面が荒れていると圧力凝着が発生しやすくなる。刃先処理面の最大高さ粗さをすくい面の最大高さ粗さよりも小さくすることで、圧力凝着を抑制し、刃先処理面の摩耗を抑制しつつ、すくい面の摩耗を抑制することができる。

さらに第１実施形態に係るドリル１００によれば、外周面３０は、外周端８を構成する戻し面３１と、戻し面３１と連なりかつ戻し面３１に対して傾斜した主外周面部３２とを有している。戻し面３１の最大高さ粗さ（Ｒｚ）は、すくい面１０の最大高さ粗さ（Ｒｚ）よりも小さい。戻し面は、被削材から大きい圧力を受けるため、戻し面が荒れていると圧力凝着が発生しやすくなる。戻し面の最大高さ粗さをすくい面の最大高さ粗さよりも小さくすることで、圧力凝着を抑制し、戻し面の摩耗を抑制しつつ、すくい面の摩耗を抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るドリルの構成について説明する。

第２実施形態に係るドリルは、コーティング膜６の厚みＴは、第２溝２の深さＨ２よりも小さい構成において第１実施形態に係るドリルと異なっており、その他の構成については第１実施形態に係るドリルと同様である。以下、第１実施形態に係るドリルの構成と異なる構成を中心に説明する。

図８に示されるように、コーティング膜６の厚みＴは、第１溝１の深さＨ１よりも小さくてもよい。同様に、コーティング膜６の厚みＴは、第２溝２の深さＨ２よりも小さくてもよい。第１溝１の深さＨ１および第２溝２の深さＨ２が２μｍ以上である場合、コーティング膜６の厚みＴはたとえば２μｍ未満である。基材５には、第１溝１に対応する位置に第２溝２が設けられている。第１溝１の一部が、第２溝２の内部に入り込んでいてもよい。第１溝１の底部の高さは、略平坦な上端面５ａの高さよりも低くてもよい。

図９に示されるように、コーティング膜６の厚みＴは、第３溝３の深さＨ３よりも小さくてもよい。同様に、コーティング膜６の厚みＴは、第４溝４の深さＨ４よりも小さくてもよい。第３溝３の深さＨ３および第４溝４の深さＨ４が２μｍ以上である場合、コーティング膜６の厚みＴはたとえば２μｍ未満である。基材５には、第３溝３に対応する位置に第４溝４が設けられている。第３溝３の一部が、第４溝４の内部に入り込んでいてもよい。第３溝３の底部の高さは、略平坦な上端面５ａの高さよりも低くてもよい。

なお上記各実施形態においては、ドリル１００は、基材５と、コーティング膜６とを有している場合について説明したが、ドリル１００は、コーティング膜６を有していなくてもよい。この場合、溝（第２溝２）は、基材５のすくい面１０に設けられている。ドリル１００がコーディング膜６を有していない場合、すくい面１０と、逃げ面２０と、外周面３０と、シンニング面５０と、後方逃げ面１２と、フルート部４０とは、基材５により構成されている。

（サンプル準備）
まず、すくい面における最大高さ粗さの異なるサンプル１〜８のドリルを準備した。サンプル１〜８のドリルのすくい面１０（図３参照）における最大高さ粗さ（Ｒ_ｚ）を、それぞれ０．３７μｍ、０．６６μｍ、１．０５μｍ、１．５２μｍ、１．９３μｍ、２．２０μｍ、２．６２μｍおよび３．００μｍとした。すくい面の最大高さ粗さは基材の最大高さ粗さに倣うため、基材５に形成される第２溝２の深さＨ２を変化させることにより調整した。第２溝２を、砥石によって基材を研磨することにより形成した。第２溝２の深さを、砥石の送り速度を変化させることにより調整した。基材５に第２溝２を設けた後、基材５上にコーティング膜６を成膜することで、コーティング膜６に第１溝１を形成した。コーティング膜６によって構成されたすくい面１０における最大高さ粗さ（Ｒ_ｚ）を、キーエンス社製のレーザー顕微鏡（型番：ＶＫ−Ｘ１００）により測定した。

（評価方法）
次に、サンプル１〜８のドリルを用いて切削試験を行った。被削材をＳ５０Ｃとした。周速を８０ｍｍ／分とした。送りを０．２５ｍｍ／回転とした。穴を貫通孔とし、穴深さを３８ｍｍとした。設備として、縦型マシニングセンタを使用した。エマルション内部給油を行った。給油圧力を２．０ＭＰａとした。切削穴数を１６００穴とした。切削試験後、すくい面の摩耗量を測定した。具体的には、キーエンス社製のマイクロスコープ（型番：ＶＨＸ−５０００）を用いて、摩耗部の面積を測定した。具体的には、ドリルの切刃が水平になるようにドリルをブロックの溝に配置した。すくい面の画像をレーザー顕微鏡により撮影した。撮影した画像を二値化して摩耗部の面積を求めた。次に、摩耗部の深さを測定した。具体的には、キーエンス社製のレーザー顕微鏡（型番：ＶＫ−Ｘ１００）を用いて、摩耗部の深さを測定した。具体的には、切刃の中央位置における断面プロファイルを測定し、当該断面プロファイルから摩耗部の深さを求めた。摩耗部の面積（μｍ^２）と摩耗部の深さ（μｍ）との積の半分の値を体積摩耗量（μｍ^３）と定義した。

（評価結果）
図１０は、すくい面の体積摩耗量と、すくい面の最大高さ粗さ（Ｒ_ｚ）との関係を示す図である。図１０に示されるように、すくい面の最大高さ粗さ（Ｒ_ｚ）が大きくなるにつれて、すくい面の体積摩耗量が低減することが確かめられた。特に、すくい面の最大高さ粗さが１．５μｍ以上５μｍ以下の場合においては、すくい面の体積摩耗量が顕著に低減することが確かめられた。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１第１溝、１ａ第１溝部、１ｂ，２ｂ，３ｂ，４ｂ最大深さ部、１ｃ，２ｃ，３ｃ，４ｃ平坦部、２第２溝、２ａ第２溝部、３第３溝、３ａ第３溝部、４第４溝、４ａ第４溝部、５基材、５ａ，１０ａ上端面、６コーティング膜、７切刃、８外周端、９第５溝、１０すくい面、１１潤滑液供給孔、１２後方逃げ面、１３シャンク、１５先端部、１６後端部、１７上面、２０逃げ面、２１刃先処理面、２２主逃げ面部、３０外周面、３１戻し面、３２主外周面部、４０フルート部、４０ａ側端部、４０ｂ交点、４０ｃ接線、５０シンニング面、１００ドリル、Ａ軸、Ｂピッチ、Ｃ方向、Ｄドリル直径、Ｅ１，Ｅ２摩耗位置、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４深さ、Ｌ範囲、Ｔ厚み。

Claims

すくい面と、前記すくい面と連なる逃げ面と、前記すくい面および前記逃げ面の双方に連なる外周面とを備え、
前記すくい面と前記逃げ面との稜線は、切刃を構成し、
前記すくい面と前記外周面との稜線は、外周端を構成し、
前記すくい面には、ドリルの軸に対しドリルのねじれ角よりも大きな角度で延在する溝が周期的に設けられており、
前記溝の深さは、１．５μｍ以上である、ドリル。
前記ドリルは、基材と、前記基材上に設けられたコーティング膜とを有し、
前記すくい面、前記逃げ面および前記外周面は、前記コーティング膜により構成され、
前記溝は、前記コーティング膜に設けられ、かつ前記切刃から前記外周端に向かって延在する第１溝であり、前記第１溝の深さは１．５μｍ以上である、請求項１に記載のドリル。
前記基材には、前記第１溝に対応する位置に第２溝が周期的に設けられており、前記第２溝の深さは１．５μｍ以上である、請求項２に記載のドリル。
前記すくい面の最大高さ粗さは、１．５μｍ以上５０μｍ以下である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のドリル。
前記ドリルは、前記軸の周りを回転可能に構成されており、
前記コーティング膜は、前記すくい面に連なり、かつ前記軸の周りに螺旋状に設けられたフルート部をさらに含む、請求項２または請求項３に記載のドリル。
前記軸に対する前記溝の延在方向の角度から、前記ねじれ角を引いた値は、０°より大きく１５°以下である、請求項５に記載のドリル。
前記溝は、複数の溝部を有し、
前記複数の溝部のピッチは、１０μｍ以上７０μｍ以下である、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のドリル。
前記コーティング膜の厚みは、前記第２溝の深さよりも大きい、請求項３に記載のドリル。
前記コーティング膜は、前記逃げ面および前記すくい面の双方に連なるシンニング面をさらに含み、
前記すくい面には、前記シンニング面と前記すくい面との稜線から前記外周端に向かって延在する第３溝が設けられている、請求項２、請求項３、請求項５、請求項６および請求項８のいずれか１項に記載のドリル。
前記第３溝の深さは、１．５μｍ以上である、請求項９に記載のドリル。
前記シンニング面の最大高さ粗さは、前記すくい面の最大高さ粗さよりも小さい、請求項９または請求項１０に記載のドリル。
前記逃げ面は、前記切刃を構成する刃先処理面と、前記刃先処理面と連なりかつ前記刃先処理面に対して傾斜した主逃げ面部とを有し、
前記刃先処理面の最大高さ粗さは、前記すくい面の最大高さ粗さよりも小さい、請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載のドリル。
前記外周面は、前記外周端を構成する戻し面と、前記戻し面と連なりかつ前記戻し面に対して傾斜した主外周面部とを有し、
前記戻し面の最大高さ粗さは、前記すくい面の最大高さ粗さよりも小さい、請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載のドリル。