KR102354090B1

KR102354090B1 - 드릴

Info

Publication number: KR102354090B1
Application number: KR1020207010025A
Authority: KR
Inventors: 다카히로 야마모토; 히로야스 마키노
Original assignee: 오에스지 가부시키가이샤
Priority date: 2017-09-07
Filing date: 2017-09-07
Publication date: 2022-01-24
Also published as: EP3680047B1; US11370039B2; CN111093871B; KR20200052338A; CN111093871A; JP6588625B2; JPWO2019049257A1; US20200282472A1; EP3680047A1; WO2019049257A1; EP3680047A4

Abstract

드릴(1)에는 2조의 배출 홈(4)이 형성된다. 절삭 날(5)은, 배출 홈(4)의 회전 방향(T)측을 향하는 내면(41)과 릴리프 면(6) 사이의 능선 부분에 형성된다. 씨닝 처리에 의하여 절삭 날(5)의 내단부(51)로부터 치즐(9)측에 씨닝 날(7)이 형성되고, 또한 씨닝 날(7)의 내단부(72)로부터 원호 형상으로 연장되어, 외주면(31)보다도 직경 방향 내측에 있어서 배출 홈(4)에 접속되는 개쉬부(8)가 형성된다. 씨닝 면(71)과 개쉬 면(81)이 접속되는 부분에는 원호 홈(10)이 형성된다. 씨닝 날(7)이 절삭한 절삭 칩은 개쉬부(8)로 압출되고 말려 배출 홈(4)으로 배출된다. 원호 홈(10)을 구비한 것에 의하여 절삭 칩은 걸리기 어렵다. 개쉬부(8)가 외주면(31)보다도 내주측에서 배출 홈(4)에 접속되므로 절삭 칩은 작게 절단되기 쉽다.

Description

드릴

본 발명은 드릴에 관한 것이다.

종래, 드릴 본체의 선단부에 씨닝 처리를 실시하여 절삭 날의 내단측에 씨닝 날을 형성함과 함께, 씨닝 날의 내단측으로부터 드릴의 외주면을 향하여, 릴리프 면(flank)과의 능선이 원호 형상으로 연장되는 개쉬(gash)(「R 개쉬」라 함)를 형성한 드릴이 알려져 있다. 이와 같은 R 개쉬를 갖는 드릴은, 씨닝 날에 의하여 치즐(chisel) 부근에 있어서의 피절삭물에 대한 파고들기성이 향상되고, R 개쉬에 의하여 절삭 칩이 조기에 드릴의 배출 홈으로 배출되게 되므로, 드릴의 절삭 저항을 저감시킬 수 있다.

절삭 칩이 드릴의 외주측으로 흐르지 않도록, R 개쉬의 외주측의 단부가 드릴의 외주면보다도 내측에서 배출 홈에 접속되도록 한 드릴이 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조). R 개쉬의 단부가 외주면에 걸리지 않도록 한 드릴은, R 개쉬의 단부가 외주면에 걸리는 드릴에 비해 원호 부분의 곡률 반경이 작아져서, 절삭 칩이 외주측으로 흐르지 않음으로써 절삭 칩이 컬되기 쉬워진다. 또한, R 개쉬의 내면(개쉬 면)과 드릴의 외주면이 떨어져서 위치하므로 절삭 칩이 절단되기 쉬워져서 배출성을 높이고, 드릴의 절삭 저항을 저감시켜 안정된 절삭 저항을 얻을 수 있다.

일본 특허 공개 제2016-59999호 공보

그러나 씨닝 날의 레이크 면(씨닝 면)과, 개쉬 면이 접속되는 씨닝 근원부는, 치즐 부근으로부터 배출 홈을 향하여 단면 V자 형상으로 연장된다. 이 씨닝 근원부에 절삭 칩이 걸리면, 절삭 칩의 배출성이 저하될 가능성이 있었다.

본 발명의 목적은, 치즐 부근에서 발생되는 절삭 칩의 배출성을 높이고 절삭 저항을 저감시킬 수 있는 드릴을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 축심을 중심으로 회전되는 드릴 본체와, 상기 드릴 본체의 선단부로부터 기단부를 향하여 외주면에 나선 형상으로 마련되는 복수의 배출 홈과, 상기 드릴 본체의 회전 방향측을 향하는 상기 배출 홈의 내면과, 상기 선단부에 있어서의 상기 드릴 본체의 릴리프 면 사이의 능선 부분에 형성되는 절삭 날과, 상기 드릴 본체의 상기 선단부에 마련되고, 상기 절삭 날의 내단부로부터 상기 드릴 본체의 선단 부분인 치즐부를 향하여 연장되는 씨닝 날과, 상기 릴리프 면과의 능선이 상기 씨닝 날의 내단부로부터 원호 형상으로 연장되어, 상기 드릴 본체의 상기 외주면보다도 내주측에서 상기 배출 홈에 접속되는 개쉬부를 구비하고, 상기 개쉬부는, 상기 씨닝 날의 레이크 면이고 상기 씨닝 날과 상기 배출 홈 사이를 접속하는 씨닝 면과, 상기 개쉬부의 개쉬 면이 접속되는 부분에, 단면 원호 형상의 원호 홈을 마련한 것을 특징으로 하는 드릴이 제공된다.

치즐부 부근에 연장되는 씨닝 날이 피절삭물에 파고들어 발생시키는 절삭 칩은 씨닝 면에 의하여 퍼 올려져 개쉬 면에 의하여 컬되고, 드릴 본체의 외주면측으로 흐르는 일 없이 개쉬부로부터 배출 홈으로 배출된다. 씨닝 면과 개쉬 면 사이에는 원호 홈이 마련되어 있으며, 단면이 원호 형상이므로 절삭 칩은 걸리기 어렵다. 따라서 드릴은 절삭 칩을 개쉬부로부터 배출 홈으로 원활히 배출하여 절삭 저항을 저감시키고, 또한 안정된 절삭 칩 형상을 얻을 수 있다.

본 양태에 있어서, 상기 원호 홈은, 단면에 있어서의 곡률 반경이 0.01D 이상 0.03D 이하여도 된다. 원호 홈의 단면의 곡률 반경이 0.01D 미만인 경우, 절삭 칩이 원호 홈에 걸리기 쉬워지기 때문에 개쉬부로부터 배출 홈으로의 절삭 칩의 배출성이 저하될 우려가 있다. 원호 홈의 단면의 곡률 반경이 0.03D보다 큰 경우, 원호 홈이 씨닝 면과 개쉬 면에 매끄럽게 접속되는 단면 형상을 구성하기 위해서는, 원호 홈과 씨닝 면과 개쉬 면으로 형성되는 칩 포켓에 있어서 원호 홈이 보다 얕은 위치에 형성되게 된다. 이 경우, 드릴 중심에 남는 치즐(직경, 폭)을 규격에 맞추게 하면, 씨닝 날의 두께가 얇아져서 응력 집중에 의하여 돌발 절손될 가능성이 높아진다.

본 양태에서는, 상기 절삭 날이 2조 마련된 2매 날 드릴에 있어서, 상기 드릴 본체를 선단부에서 본 경우에, 상기 씨닝 날의 내단부에 있어서의 접선을 따르는 제1 방향에 직교하는 제2 방향을 따르는, 한쪽의 상기 개쉬부의 접선과, 다른 쪽의 상기 개쉬부의 접선 사이의 상기 제1 방향의 거리를 나타내는 개쉬 형성부(gash furrow)는, 0.02D 이상 0.04D 이하여도 된다. 원호 홈을 형성하기 위해서는, 개쉬 형성부는 0.02D 이상일 필요가 있다. 또한 개쉬 형성부는 클수록 칩 포켓의 용적을 증가시킬 수 있지만, 개쉬 형성부가 0.04D보다 큰 경우, 개쉬부가, 드릴 본체에 형성되는 오일 구멍에 걸릴 우려가 있음과 함께, 중심 부근의 두께가 얇아져서 돌발적인 결손, 절손을 일으키기 쉽다.

본 양태에서는, 상기 절삭 날이 3조 마련된 3매 날 드릴에 있어서, 상기 드릴 본체를 선단부에서 본 경우에, 3개의 상기 씨닝 날 중의 하나인 대상 씨닝 날의 내단부에 있어서의 제1 접선과, 상기 대상 씨닝 날과는 상이한, 다른 씨닝 날과 마주보는 상기 개쉬부 중, 상기 대상 씨닝 날의 가장 가까이에 위치하는 대상 개쉬부의 상기 제1 접선의 방향을 따르는 제2 접선과의 사이의 거리를 나타내는 씨닝 날 두께는, 0.09㎜ 이상 0.3㎜ 이하여도 된다. 씨닝 날 두께가 작을수록 치즐부의 강성이 저하되어 파손될 우려가 있기 때문에, 씨닝 날 두께는 0.09㎜ 이상이 바람직하다. 또한 본원 형상의 개쉬부 및 원호 홈을 형성하는 데에 있어서, 씨닝 날 두께를 0.3㎜보다 크게 형성하는 것은 어렵다.

도 1은 드릴(1)의 측면도이다.
도 2는 드릴(1)의 선단부의 정면도이다.
도 3은 도 2의 원 P 내를 확대한 드릴(1)의 선단부의 정면도이다.
도 4는 드릴(101)의 측면도이다.
도 5는 드릴(101)의 선단부의 정면도이다.
도 6은 도 5의 원 Q 내를 확대한 드릴(101)의 선단부의 정면도이다.
도 7은 개쉬부가 외주면에 도달하는 드릴(1A)에 의한 절삭 칩의 크기를 나타내는 사진이다.
도 8은 개쉬부가 외주면에 도달하지 않는 드릴(1B)에 의한 절삭 칩의 크기를 나타내는 사진이다.
도 9는 개쉬부의 형상의 상이에 따른, 관통 구멍 가공 시의 스러스트 저항을 비교하는 그래프이다.
도 10은 개쉬부의 형상의 상이에 따른, 블라인드 구멍 가공 시의 내구성을 비교하는 그래프이다.
도 11은 개쉬부의 형상의 상이에 따른, 깊은 구멍 가공 시의 스러스트 저항을 비교하는 그래프이다.
도 12는 개쉬부의 형상의 상이에 따른, 깊은 구멍 가공 시의 내구성을 비교하는 그래프이다.
도 13은 원호 홈의 유무와 크기의 상이에 따른, 블라인드 구멍 가공 시의 스러스트 저항을 비교하는 그래프이다.
도 14는 드릴의 외경 D와 개쉬 형성부 E의 조합의 상이에 따른, 깊은 구멍 가공 시의 내구성을 나타내는 표이다.
도 15는 씨닝 날 두께 H가 0.05㎜인 3매 날의 드릴(101L)에 의한 깊은 구멍 가공 후의 치즐 부근의 모습을 나타내는 사진이다.
도 16은 씨닝 날 두께 H가 0.07㎜인 3매 날의 드릴(101M)에 의한 깊은 구멍 가공 후의 치즐 부근의 모습을 나타내는 사진이다.
도 17은 씨닝 날 두께 H가 0.09㎜인 3매 날의 드릴(101N)에 의한 깊은 구멍 가공 후의 치즐 부근의 모습을 나타내는 사진이다.
도 18은 씨닝 날 두께 H가 0.14㎜인 3매 날의 드릴(101U)에 의한 깊은 구멍 가공 후의 치즐 부근의 모습을 나타내는 사진이다.

이하, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 드릴(1)에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 도 1에 도시한 바와 같이 제1 실시 형태의 드릴(1)은, 초경합금이나 고속도 공구강(하이스) 등의 경질 재료로 형성되는 트위스트 드릴이다. 드릴(1)은, 섕크(2)와, 섕크(2)로부터 축심 AX를 따라 연장 설치된 보디(3)를 구비한다. 섕크(2)는, 공작 기계의 주축에 드릴(1)을 보유 지지하는 부분이며, 보디(3)에 대하여 섕크(2)측이 드릴(1)의 후단측이다. 보디(3)의 외주면(31)에는, 절삭 칩을 배출하기 위한 2조의 배출 홈(4)이 나선 형상으로 형성된다. 배출 홈(4)은 보디(3)의 선단부에 있어서 개구되며, 개구 부분에 2매의 절삭 날(5)이 형성된다. 드릴(1)은, 외경 D에 대한 홈 길이 L이 10배 이상(10D 이상)의 길이를 가지며, 예를 들어 30D 이상의 길이를 갖는, 소위 롱 드릴에도 적용된다. 드릴(1)은, 축심 AX를 중심으로 회전함으로써 피절삭물을 절삭 날(5)로 절삭하고 절삭 칩을 배출 홈(4)으로 배출하면서 가공 구멍을 형성한다. 가공 시의 드릴(1)의 회전 방향 T는, 정면에서 보아 반시계 방향이다. 즉, 드릴(1)을 주축에 보유 지지한 공작 기계는 주축을 우회전하여 피절삭물을 절삭한다.

도 1, 도 2에 도시한 바와 같이 절삭 날(5)은, 배출 홈(4)의 회전 방향 T측을 향하는 내면(41)과, 드릴(1)의 선단부의 릴리프 면(6)이 교차하는 능선 부분에 형성된다. 절삭 날(5)은 정면에서 보아 대략 S자 형상을 하고 있다. 배출 홈(4)의 내면(41) 중 절삭 날(5) 부근의 내면(41)은, 절삭 날(5)이 절삭한 절삭 칩을 퍼 올려서 배출 홈(4)으로 흘리는, 소위 레이크 면이다. 배출 홈(4)의 내면(41) 중, 절삭 날(5)측의 내면(41)과, 보디(3)의 외주면(31)이 교차하는 부분은 리딩 에지(33)이다. 절삭 날(5)과는 반대측의 내면(41)과 외주면(31)이 교차하는 부분은 힐(34)이다. 외주면(31)에는, 리딩 에지(33)와 힐(34) 사이의 중간 부분에, 드릴(1)의 외경 D보다도 소직경의 보디 클리어런스(32)가 마련된다. 보디 클리어런스(32)가 마련됨으로써 드릴(1)은, 가공 구멍의 형성 시에 가공 구멍의 내면과 보디(3)의 외주면(31)의 접촉에 의한 마찰 저항을 저감시켜 발열과 가공 토크를 억제할 수 있다.

드릴(1)은, 배출 홈(4)을 따라 보디(3) 내를 나선 형상으로 연장되는 2개의 오일 구멍(11)을 갖는다. 2개의 오일 구멍(11)은 섕크(2)의 후단부로부터 드릴(1)의 선단부까지 드릴(1) 내를 관통하여 각각 릴리프 면(6)에 개구된다. 가공 시에 오일 구멍(11) 내에 공급되는 절삭유는 절삭 저항을 저감시켜 발열과 가공 토크를 억제한다. 또한 절삭 칩은 절삭유와 함께 배출 홈(4)을 흘러서 원활히 배출된다.

드릴(1)의 선단부에는, 치즐(9) 부근의 웹 두께를 얇게 하기 위한 씨닝 처리가 실시된다. 씨닝 처리는, 예를 들어 연삭 지석을 회전시키면서 배출 홈(4)의 개구 부분을, 절삭 날(5)의 축심 AX측의 내측의 단부인 내단부(51)로부터 치즐(9)측으로 깎아들어가 씨닝 날(7)을 형성하는 처리이다. 씨닝 날(7)은 연삭 지석과 드릴(1)을 상대적으로 이동시키면서 형성되며, 절삭 날(5)의 내단부(51)로부터 치즐(9)을 향하여 정면에서 보아 원호 형상으로 연장된다. 씨닝 날(7)의 형성에 의하여 드릴(1)의 선단부에는, 씨닝 날(7)의 회전 방향 T측을 향하는 레이크 면인 씨닝 면(71)이 형성된다.

씨닝 처리에서는, 씨닝 날(7)을 형성한 후, 연삭 지석을 힐(34)측을 향하여 드릴(1)과 상대적으로 이동시켜 더 깎아들어가, 배출 홈(4)에 접속되는 개쉬부(8)가 형성된다. 개쉬부(8)의 내면인 개쉬 면(81)과, 드릴(1)의 선단부의 릴리프 면(6)이 교차하는 능선은, 씨닝 날(7)의 축심 AX측의 내측의 단부인 내단부(72)로부터 원호 형상으로 연장되어, 외주면(31)보다도 직경 방향의 내측에 있어서 배출 홈(4)에 접속된다. 즉, 개쉬 면(81)은, 내측으로 움푹 팬 곡면으로 형성된다. 따라서 개쉬부(8)는, 씨닝 날(7)로 절삭한 절삭 칩을 수용하는 칩 포켓의 용량을 보다 크게 확보할 수 있어서, 막히는 일 없이 원활히 절삭 칩을 배출 홈(4)으로 송출할 수 있다.

가공 시, 치즐(9) 부근에 연장되는 씨닝 날(7)이 피절삭물에 파고들어 발생시키는 절삭 칩은 씨닝 면(71)에 의하여 퍼 올려져 개쉬부(8)로 압출된다. 절삭 칩은, 곡면을 하고 있는 개쉬 면(81)으로 말려 컬되고 리딩 에지(33)로 절단되어 배출 홈(4)으로 송출된다. 이때, 드릴(1)의 외주면(31)과 가공 구멍의 내면 사이에 절삭 칩이 들어가 버리면, 절삭 칩은 리딩 에지(33)로 절단되지 않고 길게 신장되어 버리는 경우가 있다. 제1 실시 형태의 드릴(1)은, 개쉬부(8)가, 외주측의 단부가 드릴(1)의 외주면(31)에 도달해 있지 않으므로, 절삭 칩이 외주면(31)측으로 흐르기 어려워 외주면(31)과 가공 구멍의 내면 사이에 도달하기 어렵다. 그러므로 드릴(1)은 절삭 칩을 비교적 작게 절단하고 또한 작게 말리게 함으로써, 배출 홈(4)으로부터 원활히 배출하여 절삭 저항을 저감시킬 수 있다.

개쉬 면(81)과 씨닝 면(71)이 접속되는 부분에는 원호 홈(10)이 형성된다. 원호 홈(10)은 치즐(9) 부근으로부터 배출 홈(4)을 향하여 곧게 연장되며, 연신 방향의 단면이 원호 형상을 하고 있다. 원호 홈(10)은, 씨닝 날(7)이 절삭하고 씨닝 면(71)으로 퍼 올린 절삭 칩을 원활히 배출 홈(4)으로 흘린다. 드릴(1)은, 개쉬 면(81)과 씨닝 면(71) 사이에 원호 홈(10)을 구비함으로써 절삭 칩을 씨닝 면(71)으로부터 개쉬부(8)로 원활히 압출할 수 있다. 그러므로 드릴(1)은 절삭 저항을 저감시키고, 또한 안정된 절삭 칩 형상을 얻을 수 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태에 있어서, 원호 홈(10)은, 단면의 곡률 반경 R이 0.01D 이상 0.03D 이하의 범위 내로 되도록 형성된다. 곡률 반경 R이 0.01D 미만인 경우, 절삭 칩이 씨닝 면(71)으로부터 개쉬부(8)로 압출될 때 걸리기 쉬워져, 개쉬부(8)로부터 배출 홈(4)으로의 절삭 칩의 배출성이 저하될 우려가 있다. 한편, 곡률 반경 R이 0.03D보다 큰 경우, 원호 홈(10)과 씨닝 면(71)과 개쉬 면(81)으로 형성되는 칩 포켓에 있어서, 원호 홈(10)이 씨닝 면(71)과 개쉬 면(81)을 매끄럽게 접속하는 단면 형상을 구성하기 위해서는, 원호 홈(10)을 보다 얕은 위치에 형성할 필요가 있다. 이 경우, 치즐(9)의 직경이나 폭을 규격에 따라 형성하면, 씨닝 날(7)의 두께가 얇아져 응력 집중에 의하여 돌발 절손될 우려가 있다.

드릴(1)의 선단부를 정면에서 본 경우에, 씨닝 날(7)의 내단부(72)에 있어서의 접선 A가 연장되는 방향을 제1 방향이라 하고, 제1 방향에 직교하는 방향을 제2 방향이라 한다. 2개의 개쉬부(8)와 릴리프 면(6)의 능선에 각각 접하고 제2 방향으로 연장되는 2개의 접선 B와 접선 C 사이의 제1 방향의 거리를 개쉬 형성부 E라 한다. 제1 실시 형태에 있어서, 개쉬부(8)는, 개쉬 형성부 E가 0.02D 이상 0.04D 이하의 범위 내로 되도록 형성된다. 개쉬 형성부 E를 크게 하면 칩 포켓의 용량을 크게 할 수 있지만 치즐(9) 부근의 웹 두께가 얇아진다. 개쉬 형성부 E가 0.04D보다 큰 경우, 개쉬부(8)가 오일 구멍(11)에 걸릴 가능성이 있으며, 또한 치즐(9) 부근의 웹 두께가 얇아지는 점에서 돌발적인 결손이나 절손을 초래할 우려가 있다. 개쉬 형성부 E를 작게 하면, 치즐(9) 부근의 웹 두께를 두껍게 하여 강성을 확보할 수 있지만, 개쉬 형성부 E를 작게 하기 위해서는, 개쉬부(8)의 내단부를 씨닝 날(7)의 내단부(72)에 접근시킬 필요가 있다. 개쉬 형성부 E가 0.02D 미만인 경우, 개쉬부(8)의 내단부가 씨닝 날(7)의 내단부(72)로 접근하여 원호 홈(10)을 형성하지 못하게 될 가능성이 있다.

다음으로, 제2 실시 형태의 드릴(101)을 설명한다. 제2 실시 형태의 드릴(101)과 제1 실시 형태의 드릴(1)은, 날 수가 다르지만 기본적인 구성은 대략 동일하므로, 이하에서는 드릴(101)의 설명을 간략화하여 행한다.

도 4, 도 5에 도시한 바와 같이 드릴(101)은, 보디(103)의 외주면(131)에 3조의 배출 홈(104)을 나선 형상으로 형성한 것이다. 보디(103)의 선단부에는, 배출 홈(104)의 개구 부분에 3매의 절삭 날(105)이 형성된다. 절삭 날(105)은, 배출 홈(104)의 회전 방향 T측을 향하는 내면(141)과, 드릴(101)의 선단부의 릴리프 면(106)이 교차하는 능선 부분에 형성된다. 릴리프 면(106)에는, 배출 홈(104)을 따라 보디(103) 내를 나선 형상으로 연장되는 3개의 오일 구멍(111)의 각각이 개구된다. 드릴(101)의 선단부에는 씨닝 처리가 실시되어 씨닝 날(107)이 형성된다. 또한 씨닝 처리에 의하여 형성되는 개쉬부(108)는, 개쉬 면(181)과 릴리프 면(106)과의 능선이 치즐(109)측으로부터 원호 형상으로 연장되어, 외주면(131)보다도 직경 방향의 내측에 있어서 배출 홈(104)에 접속된다. 개쉬 면(181)과 릴리프 면(106)의 능선이 외주면(131)보다도 내주측에 있어서 배출 홈(104)에 접속되는 것의 효과는, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

개쉬 면(181)과 씨닝 면(171)이 접속되는 부분에는 원호 홈(110)이 형성된다. 원호 홈(110)은 단면 원호 형상이며, 치즐(109) 부근으로부터 배출 홈(104)을 향하여 곧게 연장된다. 도 6에 도시한 바와 같이 원호 홈(110)은, 단면의 곡률 반경 R이 0.01D 이상 0.03D 이하의 범위 내로 되도록 형성된다. 원호 홈(110)을 마련한 것의 효과, 및 원호 홈(110)의 단면의 곡률 반경 R을 상기 범위 내에서 형성하는 것의 효과는, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

드릴(101)의 선단부를 정면에서 본 경우에, 3개의 씨닝 날(107) 중의 하나에 주목하여 대상 씨닝 날(107A)이라 칭한다. 대상 씨닝 날(107A)의 내단부(172A)에 있어서의 접선을 제1 접선 F라 한다. 또한 대상 씨닝 날(107A)과는 다른, 다른 씨닝 날(107)과 마주보는 개쉬부(108) 중, 대상 씨닝 날(107A)의 가장 가까이에 위치하는 개쉬부(108)를 대상 개쉬부(108A)라 칭한다. 제1 접선 F와 평행인 대상 개쉬부(108A)의 접선을 제2 접선 G라 한다. 제1 접선 F와 제2 접선 G 사이의 거리를 씨닝 날 두께 H라 한다. 제2 실시 형태에 있어서, 개쉬부(108)는, 씨닝 날 두께 H가 0.09㎜ 이상으로 되도록 형성된다. 씨닝 날 두께 H가 작을수록 치즐(109)의 강성이 저하되어 파손될 우려가 있기 때문에, 씨닝 날 두께 H는 0.09㎜ 이상이 바람직하다. 또한 상기 구성의 원호 홈(110)을 마련하기 위해서는, 씨닝 날 두께 H를 0.3㎜ 이상 확보하는 것은 어렵다.

또한 본 발명은 상기 각 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 다양한 변경이 가능하다. 본원 형상의 개쉬부(8, 108)를 갖는 드릴(1, 101)은 엔드 밀, 탭 등의 절삭 공구에 적용해도 된다. 씨닝 처리에서는, 연삭 지석으로 씨닝 날(7, 107)을 형성하고, 그 공정 그대로 원호 홈(10, 110)을 형성하면서 개쉬부(8, 108)를 형성하였지만, 복수의 공정으로 나누어 연삭하여 각 공정에 있어서 각각의 부위를 형성해도 된다. 드릴(1, 101)은, 가공 시의 회전 방향 T가, 정면에서 보아 시계 방향인 것이어도 된다. 또한 드릴(1, 101)은, 리딩 에지(33)와 힐(34) 사이의 중간 부분에 보디 클리어런스(32)를 마련하여 천공 정밀도를 높인, 소위 더블 마진의 드릴이지만, 보디 클리어런스(32)가 힐(34)에 도달하는, 소위 싱글 마진의 드릴이어도 된다. 혹은 보디 클리어런스(32)는 없어도 된다.

이상 설명한 제1 실시 형태의 드릴(1), 제2 실시 형태의 드릴(101)에 있어서, 외주면(31, 131)보다도 내주측에서 배출 홈(4, 104)에 접속되는 원호 형상의 개쉬부(8, 108)를 형성하고, 또한, 씨닝 면(71, 171)과 개쉬 면(81, 181)의 접속 부분에 원호 홈(10, 110)을 마련한 것의 효과를 확인하기 위하여, 각종 평가 시험을 행하였다.

실시예 1

먼저, 외주면보다도 내주측에서 배출 홈에 접속되는 원호 형상의 개쉬부(이하, 「본원 형상의 개쉬부」라고도 함)를 형성하는 것에 의한 효과를 확인하는 제1 시험을 행하였다. 제1 시험에서는, 외경 D가 Φ6이고 개쉬부의 원호 형상의 곡률 반경을 2.9㎜로 하는 2매 날의 드릴(1A)과, 개쉬부의 원호 형상의 곡률 반경을 1.4㎜로 하는 2매 날의 드릴(1B)을 준비하였다. 드릴(1A)의 개쉬부는 외주면에 도달하고, 드릴(1B)의 개쉬부는 본원 형상이다. 제1 시험에서는, 드릴(1A)와 드릴(1B)를 이용하여 피절삭재를 절삭한 절삭 칩을 채취하여 비교하였다. 여기서, 제1 시험은 이하의 조건에 따라 행하였다.

피절삭재: SCM440 상당재

가공 깊이: 300㎜(외경 D의 50배)

절삭 속도: 60m/min

이송량: 0.3㎜/rev

절삭유: MQL

도 7에 나타낸 바와 같이, 드릴(1A)로 피절삭재를 절삭한 절삭 칩은, 도 8에 나타내는, 드릴(1B)로 피절삭재를 절삭한 절삭 칩보다도 개개의 절삭 칩이 크다. 드릴(1A)은 드릴(1B)보다도 개쉬부의 원호 형상의 곡률 반경이 크기 때문에, 절삭 칩의 말림 정도가 비교적 크다. 또한 드릴(1A)의 절삭 칩은, 절단이 불충분하여 길게 연장된 것도 채취되었다. 제1 시험의 결과에 따르면, 본원 형상의 개쉬부를 마련함으로써 드릴(1B)은 피절삭재의 절삭 칩을 비교적 작고 또한 잘게 절단할 수 있으므로, 절삭 칩의 배출성을 확보하기 쉬울 것으로 판단할 수 있다.

실시예 2

다음으로, 본원 형상의 개쉬부를 형성하는 것에 의한 효과를 구체적으로 확인하기 위하여 제2 시험 내지 제5 시험을 행하였다. 먼저 제2 시험에서는, 관통 구멍을 가공하였을 때의 스러스트 저항을 비교하였다. 시험 샘플로서, 외경 D가 Φ16이고 개쉬부가 직선 형상으로 외주면에 도달하는 종래의 3매 날 드릴(101A)과, 곡률 반경을 3.84㎜로 하는 본원 형상의 개쉬부를 갖는 3매 날의 드릴(101B)을 각각 복수 개 준비하였다. 제2 시험에서는, 드릴(101A, 101B)로 피절삭재에 관통 구멍을 형성할 때의 스러스트 저항을 측정하였다. 여기서, 제2 시험은 이하의 조건에 따라 행하였다.

피절삭재: 탄소강(S50C)

사용 기계: 횡형 머시닝 센터

가공 깊이: 16㎜ 관통

절삭 속도: 100m/min

이송량: 0.64㎜/rev

도 9에 나타낸 바와 같이, 종래의 드릴(101A)로 관통 구멍을 형성하였을 때의 스러스트 저항의 최댓값은 8812N이며, 평균값으로도 8000N을 넘어서 8047N이었다. 이에 비해, 드릴(101B)로 관통 구멍을 형성하였을 때의 스러스트 저항의 최댓값은 6335N이며, 평균값은 6000N을 하회하여 5964N이었다. 제2 시험의 결과에 따르면, 본원 형상의 개쉬부를 마련함으로써 드릴(101B)은 가공 시의 스러스트 저항을 저감시킬 수 있음이 확인되었다.

실시예 3

다음으로, 제3 시험에서는, 절삭 칩의 배출성이 중요해지는, 블라인드 구멍을 가공하였을 때의 내구성을 비교하였다. 시험 샘플로서, 외경 D가 Φ4이고 개쉬부가 직선 형상으로 외주면에 도달하는 종래의 3매 날 드릴(101C)과, 곡률 반경을 0.6㎜로 하는 본원 형상의 개쉬부를 갖는 3매 날의 드릴(101D)을 각각 복수 개 준비하였다. 제3 시험에서는, 드릴(101C, 101D)로 피절삭재에 복수의 가공 구멍을 연속하여 형성하고, 그 과정에서 드릴의 상태를 검사함으로써 내구성을 비교하였다. 여기서, 제3 시험은 이하의 조건에 따라 행하였다.

피절삭재: 탄소강(S50C)

사용 기계: 횡형 머시닝 센터

가공 깊이: 12㎜ 블라인드 구멍

절삭 속도: 100m/min

이송량: 0.16㎜/rev

도 10에 나타낸 바와 같이, 종래의 드릴(101C)은 6911구멍을 형성한 즈음에 절손되었다. 이에 비해, 드릴(101D)은 9000구멍을 형성하더라도 절손되지 않았다. 또한, 드릴(101D)은, 9000구멍을 가공한 즈음에 상태를 확인한 바, 절삭 날이 0.057㎜ 마모되어 있었지만 거의 결손이 없어서 가공 구멍의 형성을 계속해서 행할 수 있는 상태였다. 제3 시험의 결과에 따르면, 본원 형상의 개쉬부를 마련함으로써 가공 시의 부하가 저감된 드릴(101D)은 내구성을 확보할 수 있어서, 드릴(101C)보다도 더 많은 블라인드 구멍을 가공할 수 있음이 확인되었다.

실시예 4

또한 제4 시험에서는, 깊은 구멍을 가공하였을 때의 스러스트 저항을 비교하였다. 시험 샘플로서, 외경 D가 Φ8.4이고 개쉬부가 외주면에 도달하는 종래의 3매 날 드릴(101E)와, 개쉬부의 원호 형상의 곡률 반경을 1.8㎜로 하고 본원 형상의 개쉬부를 갖는 3매 날의 드릴(101F)를 준비하였다. 또한 비교를 위하여, 개쉬부가 직선 형상으로 외주면에 접속되는 2매 날의 드릴(1C)을 각각 복수 개 준비하였다. 제4 시험에서는, 드릴(101E, 101F, 1C)로 피절삭재에 2구멍을 계속해서 가공할 때의, 1구멍째 가공 시와 2구멍째 가공 시의 스러스트 저항을 각각 측정하였다. 여기서, 제4 시험은 이하의 조건에 따라 행하였다.

피절삭재: 탄소강(S50C 상당의 특수재)

사용 기계: 횡형 머시닝 센터

가공 깊이: 40.7㎜

돌출: 71.74㎜(숄더로부터 70㎜)

절삭유: 수용성 절삭유제(희석율 20%)

도 11에 나타낸 바와 같이, 각 드릴로 1구멍을 가공하였을 때의 스러스트 저항의 평균값은, 드릴(101E)이 2426N(최댓값 2905N)이고 드릴(1C)이 2391N(최댓값 2773N)이었다. 이에 비해, 드릴(101F)은 2000N을 하회하는 1968N(최댓값 2205N)이었다. 2구멍째를 가공하였을 때의 각 드릴의 스러스트 저항의 평균값은 1구멍째보다도 낮아져서, 드릴(101E)은 2380N(최댓값 3066N), 드릴(1C)은 2369N(최댓값 2668N), 드릴(101F)은 1930N(최댓값 2314N)이었다. 제4 시험의 결과에 따르면, 본원 형상의 개쉬부를 마련함으로써 드릴(101F)은 종래의 드릴(101E, 1C)보다도 가공 시의 스러스트 저항을 저감시킬 수 있음이 확인되었다.

실시예 5

제5 시험에서는, 제4 시험에 이용한 드릴(101E, 101F)을 이용하여 깊은 구멍을 가공하였을 때의 내구성을 비교하였다. 제5 시험은, 제4 시험의 조건에 따라 행하며, 드릴(101E)과 드릴(101F)로 피절삭재에 천공 가공을 연속하여 행하였다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 종래의 드릴(101E)은 89구멍을 가공한 즈음에 절손되었다. 이에 비해, 드릴(101F)은 450구멍 이상도 가공할 수 있었다. 또한, 드릴(101F)은 절손되지 않았지만 480구멍을 가공한 즈음에 상태를 확인한 바, 절삭 날이 다소 마모되어 있었지만 거의 결손이 없어서 가공 구멍의 형성을 계속해서 행할 수 있는 상태였다. 제5 시험의 결과에 따르면, 본원 형상의 개쉬부를 마련함으로써 가공 시의 부하가 저감된 드릴(101F)은 내구성을 확보할 수 있어서, 드릴(101E)보다도 더 많은 깊은 구멍을 가공할 수 있음이 확인되었다.

실시예 6

다음으로, 원호 홈(10, 110)을 형성하는 것에 의한 효과를 확인하기 위하여 제6 시험을 행하였다. 제6 시험에서는, 깊은 구멍을 형성하였을 때의 스러스트 저항을 비교하였다. 시험 샘플로서, 외경 D가 Φ16이고, 본원 형상의 개쉬부를 갖지만 씨닝 면과 개쉬 면의 접속 부분에 단면 V자 형상의 홈이 형성된 드릴(101G)과, 본원 형상의 개쉬부를 갖고 또한 원호 홈이 형성된 드릴(101H, 101I, 101J, 101K)을 각각 복수 개 준비하였다. 또한 드릴(101H, 101I, 101J, 101K)은, 원호 홈의 단면의 곡률 반경 R이 각각 0.01D, 0.02D, 0.03D, 0.04D로 되도록 형성하였다. 제6 시험에서는, 드릴(101G 내지 101K)로 피절삭재에 블라인드 구멍을 형성할 때의 스러스트 저항을 측정하였다. 여기서, 제6 시험은 이하의 조건에 따라 행하였다.

피절삭재: SCM440 상당재

가공 깊이: 32㎜

절삭 속도: 90m/min

이송량: 0.64㎜/rev

도 13에 나타낸 바와 같이, 본원 형상의 개쉬부를 갖고 원호 홈이 없는 드릴(101G)로 블라인드 구멍을 형성하였을 때의 스러스트 저항의 최댓값은 9007N이며, 평균값으로는 7944N이었다. 이에 비해, 곡률 반경 R이 0.01D인 원호 홈을 형성한 드릴(101H)로 블라인드 구멍을 형성하였을 때의 스러스트 저항의 최댓값은 6413N이며, 평균값으로는 5863N이었다. 또한 곡률 반경 R이 0.02D인 원호 홈을 형성한 드릴(101I)로 블라인드 구멍을 형성하였을 때의 스러스트 저항의 최댓값은 6298N이며, 평균값으로는 5675N이었다. 곡률 반경 R이 0.03D인 원호 홈을 형성한 드릴(101J)로 블라인드 구멍을 형성하였을 때의 스러스트 저항의 최댓값은 6211N이며, 평균값으로는 5550N이었다. 그러나 곡률 반경 R이 0.04D인 원호 홈을 형성한 드릴(101K)로 블라인드 구멍을 형성한 경우에는 드릴(101K)이 중심 절손되어 버렸다. 제6 시험의 결과에 따르면, 개쉬부에, 곡률 반경 R이 0.01D 내지 0.03D인 원호 홈을 마련한 드릴(101H 내지 101J)은, 가공 시에 절삭 칩이 걸리기 어려워졌다. 이것에 의하여 드릴(101H 내지 101J)은, 개쉬부로부터 배출 홈으로의 절삭 칩의 배출성이 향상되기 때문에, 원호 홈이 없는 드릴(101G)보다도 가공 시의 스러스트 저항을 저감시킬 수 있음이 확인되었다. 한편, 개쉬부에, 곡률 반경 R이 0.04D인 원호 홈을 마련한 드릴(101K)은, 원호 홈이 얕게 형성되어 씨닝 날이 얇아져 버리기 때문에, 응력 집중에 의하여 돌발 절손되어 버렸다.

실시예 7

다음으로, 2매 날의 드릴에 있어서, 개쉬 형성부 E의 크기의 범위를 설정하는 것에 의한 효과를 확인하기 위하여 제7 시험을 행하였다. 제7 시험에서는, 깊은 구멍을 형성하였을 때의 내구성을 비교하였다. 시험 샘플로서, 본원 형상의 개쉬부와 원호 홈을 갖고, 외경 D와 개쉬 형성부 E를 Φ5 내지 Φ12의 범위와 0.02D 내지 0.04D의 범위에서 조합하여 제작한 드릴을 준비하였다. 또한 개쉬 형성부 E가 0.02D 미만인 드릴은 원호 홈을 형성할 수 없었다. 또한 개쉬 형성부 E가 0.04D보다 큰 드릴은, 개쉬부가 오일 구멍에 간섭해 버렸다. 제7 시험에서는, 상기 각 조합의 드릴로 피절삭재에 깊은 구멍을 형성하는 가공을 연속하여 행하였다.

여기서, 제7 시험은 이하의 조건에 따라 행하였다.

피절삭재: SCM440 상당재

가공 깊이: 300㎜

절삭 속도: 80m/min

이송량: 0.35㎜/rev

원호 홈의 곡률 반경 R: 0.03D

제7 시험에서는, 연속하여 340구멍을 형성한 드릴을 내구성에 대하여 합격으로 판단하였다. 도 14에 나타낸 바와 같이, Φ9 이하의 드릴에서는, 개쉬 형성부 E가 0.04D 이하이면 충분한 내구성을 확보할 수 있음이 확인되었다. 또한 Φ10 이상의 드릴이더라도 개쉬 형성부 E가 0.03D 이하이면 충분한 내구성을 확보할 수 있음이 확인되었다.

실시예 8

다음으로, 3매 날의 드릴에 있어서, 씨닝 날 두께 H의 크기의 범위를 설정하는 것에 의한 효과를 확인하기 위하여 제8 시험을 행하였다.

제8 시험에서는, 깊은 구멍을 형성하였을 때의 내구성을 비교하였다.

시험 샘플로서, 외경 D가 Φ10이고, 본원 형상의 개쉬부와 원호 홈을 갖고, 씨닝 날 두께 H가 0.05㎜, 0.07㎜, 0.09㎜, 0.14㎜인 드릴(101L, 101M, 101N, 101U)을 준비하였다.

제8 시험에서는, 드릴(101L, 101M, 101N, 101U)로 피절삭재에 깊은 구멍을 형성하는 가공을 연속하여 행하였다.

여기서, 제8 시험은 이하의 조건에 따라 행하였다.

피절삭재: SCM440 상당재

가공 깊이: 300㎜

절삭 속도: 80m/min

이송량: 0.35㎜/rev

원호 홈의 곡률 반경 R: 0.03D

제8 시험에서는, 연속하여 340구멍을 형성한 후 드릴(101L, 101M, 101N, 101U)의 선단부의 상태를 비교하였다. 도 15에 나타낸 바와 같이, 씨닝 날 두께 H가 0.05㎜인 드릴(101L)은, 치즐 부근이 절손되어 있었다. 도 16에 나타낸 바와 같이, 씨닝 날 두께 H가 0.07㎜인 드릴(101M)도, 마찬가지로 치즐 부근이 절손되어 있었다. 도 17에 나타낸 바와 같이, 씨닝 날 두께 H가 0.09㎜인 드릴(101N)은, 다소의 마모는 있기는 하지만 치즐 부근의 절손은 없었다. 도 18에 나타낸 바와 같이 씨닝 날 두께 H가 0.14㎜인 드릴(101U)도, 마찬가지로 다소의 마모는 있기는 하지만 치즐 부근의 절손은 없었다. 제8 시험의 결과에 따르면, 씨닝 날 두께 H가 0.09㎜ 이상이면 충분한 내구성을 확보할 수 있음이 확인되었다. 또한, 씨닝 날 두께 H는 클수록 치즐 부근의 강성을 확보할 수 있지만, 원호 홈을 형성하는 데에 있어서는, 씨닝 날 두께 H를 0.3㎜ 이상 확보하는 것은 어렵다.

Claims

드릴(1; 101)에 있어서,
축심을 중심으로 회전되는 드릴 본체(3; 103)와,
상기 드릴 본체(3; 103)의 선단부로부터 기단부를 향하여 외주면에 나선 형상으로 마련되는 복수의 배출 홈(4; 104)과,
상기 드릴 본체(3; 103)의 회전 방향측을 향하는 상기 배출 홈(4; 104)의 내면(41; 141)과, 상기 선단부에 있어서의 상기 드릴 본체(3; 103)의 릴리프 면(flank)(6; 106) 사이의 능선 부분에 형성되는 절삭 날(5; 105)과,
상기 드릴 본체(3; 103)의 상기 선단부에 마련되고, 상기 절삭 날(5; 105)의 내단부로부터 상기 드릴 본체(3; 103)의 선단 부분인 치즐부(chisel portion)(9; 109)를 향하여 연장되는 씨닝 날(7; 107)과,
상기 릴리프 면(6; 106)과의 능선이 상기 씨닝 날(7; 107)의 내단부로부터 원호 형상으로 연장되어, 상기 드릴 본체(3; 103)의 상기 외주면보다도 내주측에서 상기 배출 홈(4; 104)에 접속되는 개쉬부(gash portion)(8; 108)를 구비하고,
상기 개쉬부(8; 108)는, 상기 씨닝 날(7; 107)의 레이크 면이고 상기 씨닝 날(7; 107)과 상기 배출 홈(4; 104) 사이를 접속하는 씨닝 면(71; 171)과, 상기 개쉬부(8; 108)의 개쉬 면(81; 181)이 접속되는 부분에, 단면 원호 형상의 원호 홈(10; 110)을 마련하고,
상기 드릴(1; 101)은, 상기 절삭 날(5; 105)이 2조 마련된 2매 날 드릴이고, 또한,
상기 드릴 본체(3; 103)의 외경을 D로 하고, 상기 드릴 본체(3; 103)를 선단부에서 본 경우에, 상기 씨닝 날(7; 107)의 내단부에 있어서의 접선(A)을 따르는 제1 방향에 직교하는 제2 방향을 따르는, 한쪽의 상기 개쉬부(8; 108)의 접선(B)과, 다른 쪽의 상기 개쉬부(8; 108)의 접선(C) 사이의 상기 제1 방향의 거리를 나타내는 개쉬 형성부(gash furrow)(E)는, 0.02D 이상 0.04D 이하인 것을 특징으로 하는, 드릴(1; 101).
제1항에 있어서,
상기 원호 홈(10; 110)은, 단면에 있어서의 곡률 반경(R)이 0.01D 이상 0.03D 이하인 것을 특징으로 하는, 드릴(1; 101).
드릴(1; 101)에 있어서,
축심을 중심으로 회전되는 드릴 본체(3; 103)와,
상기 드릴 본체(3; 103)의 선단부로부터 기단부를 향하여 외주면에 나선 형상으로 마련되는 복수의 배출 홈(4; 104)과,
상기 드릴 본체(3; 103)의 회전 방향측을 향하는 상기 배출 홈(4; 104)의 내면(41; 141)과, 상기 선단부에 있어서의 상기 드릴 본체(3; 103)의 릴리프 면(flank)(6; 106) 사이의 능선 부분에 형성되는 절삭 날(5; 105)과,
상기 드릴 본체(3; 103)의 상기 선단부에 마련되고, 상기 절삭 날(5; 105)의 내단부로부터 상기 드릴 본체(3; 103)의 선단 부분인 치즐부(chisel portion)(9; 109)를 향하여 연장되는 씨닝 날(7; 107)과,
상기 릴리프 면(6; 106)과의 능선이 상기 씨닝 날(7; 107)의 내단부로부터 원호 형상으로 연장되어, 상기 드릴 본체(3; 103)의 상기 외주면보다도 내주측에서 상기 배출 홈(4; 104)에 접속되는 개쉬부(gash portion)(8; 108)를 구비하고,
상기 개쉬부(8; 108)는, 상기 씨닝 날(7; 107)의 레이크 면이고 상기 씨닝 날(7; 107)과 상기 배출 홈(4; 104) 사이를 접속하는 씨닝 면(71; 171)과, 상기 개쉬부(8; 108)의 개쉬 면(81; 181)이 접속되는 부분에, 단면 원호 형상의 원호 홈(10; 110)을 마련하고,
상기 드릴(1; 101)은, 상기 절삭 날(5; 105)이 3조 마련된 3매 날 드릴이고, 또한,
상기 드릴 본체(3; 103)를 선단부에서 본 경우에, 3개의 상기 씨닝 날(7; 107) 중의 하나인 대상 씨닝 날의 내단부에 있어서의 제1 접선(F)과, 상기 대상 씨닝 날과는 상이한, 다른 씨닝 날과 마주보는 상기 개쉬부(8; 108) 중, 상기 대상 씨닝 날의 가장 가까이에 위치하는 대상 개쉬부의 상기 제1 접선(F)의 방향을 따르는 제2 접선(G)과의 사이의 거리를 나타내는 씨닝 날 두께(H)는, 0.09㎜ 이상 0.3㎜ 이하인 것을 특징으로 하는, 드릴(1; 101).
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