WO2010137701A1 - 刃先交換式ドリルおよびドリル本体 - Google Patents

刃先交換式ドリルおよびドリル本体 Download PDF

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    • Y10T408/89—Tool or Tool with support
    • Y10T408/892—Tool or Tool with support with work-engaging structure detachable from cutting edge

Definitions

  • the present invention relates to a blade-replaceable drill on which a cutting insert is detachably mounted and a drill body of the blade-replaceable drill.
  • Patent Document 1 discloses a blade-tip replaceable drill in which a plurality of rows of grooves extending along the axial direction of a drill body are formed on the wall surface of a chip discharge groove. Since only the plurality of surfaces formed by these multiple rows of grooves are in contact with the chips, the contact area between the wall surface and the chips is reduced, and the frictional force generated between them is reduced. As a result, it becomes possible to effectively promote chip discharge, machining of relatively large holes having a ratio L / D between the hole depth L and the hole diameter D, and difficult-to-cut materials such as stainless steel and mild steel. When performing the drilling process, it is possible to smoothly remove chips.
  • the cutting edge exchanging type drill disclosed in Patent Document 1 can reduce the contact area between the wall surface of the chip discharge groove and the chip by the surface of the plurality of rows formed on the wall surface of the chip discharge groove, The friction generated between the surfaces of the plurality of rows and the chips increases, and the surfaces of the plurality of rows are likely to be worn. For this reason, there existed a problem that the effect
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a blade-tip-replaceable drill and a drill body that can discharge chips smoothly for a long period of time.
  • a drill main body includes a chip discharge groove that is formed from the front end side to the rear end side in the rotation axis direction and discharges chips generated by the cutting insert, and the chip discharge groove
  • a drill body of a blade-tip-exchangeable drill having an insert mounting seat on which a cutting insert formed on the distal end side in the rotational axis direction of the first wall surface facing the drill rotation direction is detachably mounted.
  • the chip formation part provided with at least any one of the some recessed part dented toward inward from is formed, It is characterized by the above-mentioned.
  • the chip forming portion has a hardened layer having a hardness higher than that of other regions of the wall surface in the vicinity of the surface.
  • the surface roughness of the wall surface excluding the chip forming portion is smaller than the surface roughness of the chip forming portion.
  • the surface roughness of the wall surface excluding the chip forming portion has a maximum height Rz of 3 ⁇ m (JIS B0601-2001) or less.
  • the insert mounting seat includes a center blade mounting seat for mounting the cutting insert closer to the rotation axis, and an outer peripheral blade mounting seat for mounting the cutting insert away from the rotation axis, and the chip discharge groove A part of the wall surface is formed on the thinned wall portion thinned by the central blade mounting seat and the outer peripheral blade mounting seat, and the hardened layer is formed near the surface of the thinned wall portion.
  • the protrusion or recess is formed by laser processing.
  • the hardened layer is hardened by laser quenching.
  • the wall surface is provided with a marking that defines a formation range of the chip forming portion.
  • the blade tip replaceable drill according to the present invention has the drill body according to the present invention.
  • a plurality of protrusions protruding outward from a wall surface facing the rear side in the drill rotation direction at the tip of the groove, or a chip provided with a plurality of recesses recessed inward from the wall surface
  • FIG. 1 is a side view of a blade-tip replaceable drill according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a tip portion of the blade-tip replaceable drill of FIG.
  • FIG. 3 is a front view of the tip portion of the blade-tip replaceable drill of FIG. 1 as viewed from the direction of the rotation axis.
  • FIG. 4 is a perspective view of the blade tip replaceable drill of FIG. 1.
  • FIG. 5 is an enlarged view of a tip portion of the blade-tip replaceable drill shown in FIG.
  • FIG. 6 is another perspective view of the blade tip replaceable drill shown in FIG. 1.
  • FIG. 7 is an enlarged view of the distal end portion of FIG.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of a hardened layer.
  • 1 to 7 includes a drill body 1 and two cutting inserts 7A and 7B attached to the drill body 1.
  • the drill body 1 is a substantially cylindrical member having a rotation axis O of a blade-exchangeable drill, and includes a shank portion 3, a flange portion 4, a first chip discharge groove 5A, a second chip discharge groove 5B, and The central blade mounting seat 6A and the outer peripheral blade mounting seat 6B are provided.
  • the shank portion 3 is formed on the rear end side (right side in FIG. 1) of the rotation axis O of the drill body 1 in order to detachably mount the drill body 1 on a machine tool such as a machining center. As shown in FIG. 6, the shank portion 3 has a surface 3 f parallel to the rotation axis O.
  • the flange portion 4 is provided adjacent to the shank 3 and has an end surface 4f that comes into contact with the main shaft of the machine tool or the end surface of the holder when mounted on the machine tool.
  • the first and second chip discharging grooves 5A and 5B are formed in a spiral shape from the front end surface 1f of the drill body 1 toward the rear end side to the middle of the flange portion 4.
  • the first and second chip discharge grooves 5A and 5B are grooves for discharging chips generated by the cutting inserts 7A and 7B from the front end surface 1f of the drill body 1 toward the rear end side.
  • the first and second chip discharging grooves 5 ⁇ / b> A and 5 ⁇ / b> B are in a symmetric relationship with respect to the rotation axis O of the drill body 1.
  • the first and second chip discharging grooves 5A and 5B are formed by the curved first wall surfaces 5A-1 and 5B-1 facing the drill rotation direction R shown in FIG. 3, and the first wall surfaces 5A. -1 and 5B-1 are defined by curved second wall surfaces 5A-2 and 5B-2 facing in the direction opposite to the tool rotation direction R, respectively.
  • the center blade mounting seat 6A is formed in a concave shape on the first wall surface 5A-1 at the tip of the first chip discharging groove 5A in order to mount the cutting insert 7A.
  • the outer peripheral blade mounting seat 6B is formed in a concave shape on the first wall surface 5B-1 at the tip of the second chip discharging groove 5B in order to mount the cutting insert 7B.
  • the center blade mounting seat 6A arranges the cutting insert 7A closer to the rotational axis O, and the outer peripheral blade mounting seat 6B arranges the cutting insert 7B away from the rotational axis O.
  • center blade mounting seat 6A and the outer peripheral blade mounting seat 6B are formed at the tip of the drill body 1, as shown in FIG. 3 and the like, the center blade mounting seat 6A and the second wall surface 5B-2 are interposed.
  • the space between the outer peripheral blade mounting seat 6B and the second wall surface 5A-2 is a thinned wall portion 1w that is thinner than the rear wall portion.
  • Each oil hole 9 opens at the front end face 1 f and the other end opens at the rear end face of the shank 3 of the drill body 1. .
  • the oil hole 9 is provided for injecting the cutting oil from the tip surface 1f to a point where the cutting insert comes into contact with the workpiece (bottom edge of the cutting edge).
  • the cutting inserts 7A and 7B attached to the center blade mounting seat 6A and the outer blade mounting seat 6B with the clamp bolts BT have the same structure, and in this embodiment, are formed from a hard material such as cemented carbide, cermet, or ceramic. It is a flat type positive cutting insert having a substantially parallelogram-shaped outer shape.
  • the upper surface opposite to the seating surface constitutes a rake surface in a state where it is attached to the central blade mounting seat 6A and the outer peripheral blade mounting seat 6B. Constitutes the flank. In this embodiment, the clearance angle given to the flank is 11 °.
  • a chip breaker that protrudes from the rake face is formed on the rake face. Further, a mounting hole penetrating from the rake face toward the seating face is formed at the center of the cutting inserts 7A and 7B.
  • the cutting inserts 7 ⁇ / b> A and 7 ⁇ / b> B have cutting edges 7 a at the short sides of the substantially parallelogram, and cutting edges at the long sides of the intersection where the rake face and the flank face intersect. 7b, each corner portion forming an acute angle constitutes a cutting edge 7c.
  • the cutting insert 7A hereinafter also referred to as the central blade insert 7A
  • the cutting insert 7B hereinafter referred to as the outer peripheral blade insert). 7B
  • the cutting edges 7a and 7b contribute to cutting.
  • the cutting width by the outer peripheral blade insert 7B is shorter than the cutting width by the central blade insert 7A.
  • a chip forming portion 8 is formed at the tip of the second wall surface 5A-2 of the first chip discharging groove 5A. Although not shown, a chip forming portion 8 is similarly formed on the second wall surface 5B-2 of the second chip discharging groove 5B.
  • the formation region of the chip forming portion 8 is the above-described thinned wall portion 1w.
  • the chip forming portion 8 has irregularities on the surface, and as will be described later, this irregularity reduces the substantial contact area when the chips generated by the cutting insert 7A directly contact with each other, thereby reducing friction. Further, the chip forming portion 8 has a surface hardness increased by forming a hardened layer having a higher hardness than other portions of the second wall surface 5A-2 in the vicinity of the surface.
  • FIG. 8 schematically shows an example of a cross-sectional structure of the chip forming portion 8.
  • the chip formation part 8 has the some convex part 8a and the recessed part 8b, and has the hardened layer 8c with high hardness in the surface vicinity.
  • the chip formation part 8 is formed by laser processing, for example. Specifically, when the surface of the tip of the second wall surface 5A-2 is irradiated with laser light, the portion irradiated with the laser light is formed with a convex portion 8a and a concave portion 8b due to expansion or evaporation due to rapid heating.
  • the formation range of the chip forming portion 8 that is, the range where the laser beam is irradiated can be recognized in advance. For this reason, as shown in FIG. 5 and FIG. 7, a marking MK that defines a formation range is formed in the boundary portion of the chip forming portion 8 or the like.
  • the marking MK is formed by a plurality of shallow grooves or holes processed using, for example, a small diameter end mill or a small diameter drill.
  • the chip forming portion 8 is laser-quenched at the same time, whereby the hardened layer 8c is formed. That is, the portion irradiated with the laser light is rapidly heated and then air-cooled, thereby forming a hardened layer 8c having a hardness higher than the hardness originally possessed by the drill body.
  • a known laser processing apparatus can be used for laser processing.
  • conditions such as laser beam output (average output), processing speed, and laser beam irradiation angle can be appropriately selected according to the height of the convex portion 8a, the depth of the concave portion 8b, the thickness of the hardened layer 8c, and the like. It is. Although it is desirable that the convex portions 8a and the concave portions 8b are regularly arranged and uniformly distributed from the viewpoint of keeping the contact state with the chips substantially constant, the present invention is not limited to this.
  • the drill body 1 is subjected to heat treatment such as quenching and tempering in order to ensure sufficient hardness and toughness necessary for cutting, and has a substantially uniform basic hardness as a whole.
  • the forming material of the drill body 1 is preferably carbon steel, alloy steel, tool steel, or the like having a property of hardening by quenching.
  • alloy tool steel such as SKD11 (JIS G4404-2006) is used.
  • the hardness of the hardened layer 8c of the chip forming portion 8 is higher than the basic hardness of the drill body 1, but the upper limit is preferably about Hv800.
  • the thickness of the hardened layer 8c is preferably adjusted according to the thickness of the thinned wall portion 1w from the viewpoint of preventing brittle fracture of the thinned wall portion 1w, and in this embodiment, 0.05 mm to 0.00 mm. The thickness was in the range of 50 mm.
  • the roughness of the surface of the chip forming portion 8 has a surface roughness exceeding 3 mm (JIS B0601-2001) at the maximum height Rz by forming irregularities.
  • the wall surfaces 5A-1 and 5A-2 excluding the chip forming portion 8 are preferably smoothed as much as possible in order to increase the fluidity of chips and cutting oil.
  • the height Rz was set to 3 ⁇ m (JIS B0601-2001) or less.
  • the chip forming unit 8 covers a range in which chips scraped from the work body can first contact.
  • the length of the chip forming portion 8 in the direction of the rotation axis O is preferably within a range from the front end portion of the second wall surface 5A-2 to the rear end side up to about the cutting edge diameter D of the drill.
  • the size of the chip forming portion 8 in the radial direction of the drill main body 1 is spread over substantially the entire width direction of the second wall surface 5A-2.
  • the workpiece is scraped by the center blade insert 7A and the outer peripheral blade insert 7B, and chips are continuously generated.
  • the generated chips are discharged to the rear end side of the drill body 1 through the first chip discharging groove 5A and the second chip discharging groove 5B.
  • cutting oil is continuously supplied from the opening of the oil hole to the cutting site.
  • the cutting oil supplied to the cutting part flows in the first chip discharge groove 5A and the second chip discharge groove 5B to the rear end side together with the chips. As a result, the chips are forced to flow toward the rear end side of the drill body 1, and the discharge thereof is promoted.
  • the chips scraped from the workpiece by the center blade insert 7A and the outer peripheral blade insert 7B are the chip forming portion 8 of the wall surfaces of the first and second chip discharge grooves 5A and 5B.
  • This chip is deformed (curled) or broken due to contact with the chip forming portion 8. That is, since the above-mentioned unevenness is formed on the surface of the chip forming portion 8 to which the chip scraped off from the workpiece first contacts, the substantial contact area between the surface of the chip forming portion 8 and the chip is as follows. Reduced compared to smooth surface. For this reason, the frictional force which arises between the surface of the chip formation part 8 and chips can be reduced. As a result, the chips pass through the chip forming unit 8 more smoothly. In addition, since the frictional force between the chip forming portion 8 and the chips is reduced, drill vibration and chatter are also reduced.
  • the hardened layer 8c of the chip forming portion 8 has a hardness exceeding the basic hardness of the drill body 1, wear of the chip forming portion 8 due to chip abrasion is suppressed. Therefore, the effect of reducing the frictional force between the above-described chip forming portion 8 and the chips is maintained for a long time.
  • the chips continuously scraped from the workpiece are deformed (curled) in contact with the chip forming portion 8 and then broken, and then completely released from the workpiece. For this reason, by making the wall surface downstream from the chip forming portion 8 a smooth surface, the flow of chips and cutting oil is not hindered, and the first chip discharging groove 5A and the second chip discharging groove 5B. Chips can be discharged smoothly toward the rear end side.
  • the first chip discharging groove 5A and the second chip discharging groove 5B are formed in a spiral shape, but can be changed to a groove extending linearly in a direction parallel to the rotation axis O. It is. Moreover, although the chip formation part 8 demonstrated the case where it formed in both the 1st chip discharge groove
  • Quenching of the hardened layer 8c of the chip forming portion 8 is not limited to laser quenching, and may be replaced by electron beam quenching, induction quenching, or the like.
  • the unevenness may be formed by machining using an end mill or the like in the chip forming portion 8 after forming a hardened layer by laser quenching. Is possible.

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Abstract

　切屑の排出効率が向上した刃先交換式ドリルを提供する。切屑排出用溝を画定する壁面の切削用インサートにより生成された切屑を排出するための切屑排出用溝と、該切屑排出用溝のドリル回転方向を向く第１壁面の回転軸線方向の先端側に形成された切削用インサートが取り外し可能に装着されるインサート取付座とを有する刃先交換式ドリルのドリル本体であって、少なくとも前記切屑排出溝のドリル回転方向後方側を向く第２壁面の先端部分に、第２壁面から外方へ向かって突出する複数の突起部、又は前記第２壁面から内方へ向かって凹む複数の凹部の少なくともいずれかを備えた切屑形成部を有する。

Description

刃先交換式ドリルおよびドリル本体
　本発明は、切削用インサートが取り外し可能に装着された刃先交換式ドリルおよびこの刃先交換式ドリルのドリル本体に関する。
　特許文献１は、切屑排出溝の壁面に、ドリル本体の軸線方向に沿って延びる複数列の溝を形成した刃先交換式ドリルを開示している。これら複数列の溝により形成される複数の表面のみが切屑と接触するので、壁面と切屑との接触面積を減少させて、両者の間に生じる摩擦力を低減する。これにより、切屑の排出を効果的に促すことが可能となり、穴の深さＬと穴の直径Ｄとの比Ｌ／Ｄの比較的大きな穴の加工や、ステンレス鋼や軟鋼などの難削材の穴明け加工を行う際に、円滑に切屑を除去することができる。
特開平０６－９１４１６号公報
　ところで、特許文献１に開示された刃先交換式ドリルは、切屑排出溝の壁面に形成された複数列の表面により、切屑排出溝の壁面と切屑との接触面積を減少させることができる一方で、複数列の表面と切屑との間に生じる摩擦が増大して複数条列の表面が摩耗しやすい。このため、切屑の排出を円滑化させる作用が長続きしないという問題があった。
　本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、その目的は、長期間円滑に切屑を排出可能な刃先交換式ドリルおよびドリル本体を提供することにある。
　本発明に係るドリル本体は、回転軸線方向の先端側から後端側に向けて形成された、切削用インサートにより生成された切屑を排出するための切屑排出用溝と、該切屑排出用溝のドリル回転方向を向く第１壁面の回転軸線方向の先端側に形成された切削用インサートが取り外し可能に装着されるインサート取付座とを有する刃先交換式ドリルのドリル本体であって、前記切屑排出用溝を画定する壁面のうち、少なくとも前記切屑排出溝のドリル回転方向後方側を向く第２壁面の先端部分に、第２壁面から外方へ向かって突出する複数の突起部、又は前記第２壁面から内方へ向かって凹む複数の凹部の少なくともいずれかを備えた切屑形成部が形成された、ことを特徴とする。
　好適には、前記切屑形成部は、その表面近傍に前記壁面の他の領域よりも硬度が高められた硬化層を有する。
　さらに好適には、前記切屑形成部を除く前記壁面の表面粗さは、前記切屑形成部の表面粗さより小さい。好適には、前記切屑形成部を除く前記壁面の表面粗さは、最大高さＲｚ３μｍ（ＪＩＳ・Ｂ０６０１－２００１）以下である。
　前記インサート取付座は、切削用インサートを回転軸線寄りに装着するための中心刃取付座と、切削用インサートを回転軸線から離れて装着するための外周刃取付座とを含み、前記切屑排出用溝の壁面の一部は、前記中心刃取付座および外周刃取付座により薄肉化された薄肉化壁部に形成され、前記硬化層は、前記薄肉化壁部の表面近傍に形成されている。
　好適には、前記突起部または凹部は、レーザー加工により形成されている。また、前記硬化層は、レーザー焼入れによって硬化されている。
　好適には、前記壁面には、前記切屑形成部の形成範囲を画定するマーキングが形成されている。
　本発明の刃先交換式ドリルは、本発明のドリル本体を有することを特徴とする。
　本発明によれば、溝の先端部におけるドリル回転方向後方側を向く壁面から外方へ向かって突出する複数の突起部、又は、前記壁面から内方へ向かって凹む複数の凹部を備えた切屑形成部を形成することで、この切屑形成部と切屑との間に生じる摩擦力を大幅に減少することが可能となる。これにより、切屑の変形（カール）、折断、および切屑の排出が促進するとともに、ドリルの振動やびびりが減少する。さらに、切屑形成部の表面近傍の硬度を高めることによって、該切屑形成部の摩耗が早期に進行するのを防止することが可能となる。これにより、上述した切屑の変形（カール）、折断、および切屑の排出を促進する作用、ならびに、ドリルの振動やびびりを軽減する作用が長期にわたって継続する。
図１は、本発明の一実施形態に係る刃先交換式ドリルの側面図。 図２は、図１の刃先交換式ドリルの先端部分の拡大図。 図３は、図１の刃先交換式ドリルの先端部分を回転軸線方向から見た正面図。 図４は、図１の刃先交換式ドリルの斜視図。 図５は、図４に示す刃先交換式ドリルの先端部の拡大図。 図６は、図１に示す刃先交換式ドリルの他の斜視図。 図７は、図６の先端部の拡大図。 図８は、硬化層の断面構造を模式的に示す図。
　以下に、本発明に係る刃先交換式ドリルおよびドリル本体の一実施形態について、図１ないし図８を参照して説明する。
　図１ないし図７に示す刃先交換式ドリルは、ドリル本体１と、このドリル本体１に装着される２つの切削用インサート７Ａ，７Ｂとを有する。
　ドリル本体１は、刃先交換式ドリルの回転軸線Ｏをもつ略円柱状の部材であり、シャンク部３、フランジ４部、第１の切屑排出用溝５Ａおよび第２の切屑排出用溝５Ｂ、ならびに、中心刃取付座６Ａおよび外周刃取付座６Ｂを有する。
　シャンク部３は、ドリル本体１をマシニングセンタ等の工作機械に取り外し可能に装着するために、ドリル本体１の回転軸線Ｏの後端側（図１において右側）に形成されている。このシャンク部３は、図６に示すように、回転軸線Ｏに平行な面３ｆを有する。フランジ部４は、シャンク３に隣接して設けられ、工作機械に装着した際に、工作機械の主軸または保持具の端面に当接する端面４ｆを有する。
　第１および第２の切屑排出用溝５Ａ，５Ｂは、ドリル本体１の先端面１ｆから後端側に向けてフランジ部４の途中までらせん状に形成されている。第１および第２の切屑排出用溝５Ａ，５Ｂは、切削用インサート７Ａ、７Ｂにより生成された切屑をドリル本体１の先端面１ｆから後端側へ向けて排出するための溝である。第１および第２の切屑排出用溝５Ａ，５Ｂは、ドリル本体１の回転軸線Ｏに関して互いに対称な関係にある。本実施形態では、第１および第２の切屑排出用溝５Ａ，５Ｂは、図３に示すドリル回転方向Ｒを向く曲面状の第１壁面５Ａ－１，５Ｂ－１と、これら第１壁面５Ａ－１，５Ｂ－１に接続する工具回転方向Ｒとは逆方向を向く曲面状の第２壁面５Ａ－２，５Ｂ－２によりそれぞれ画定されている。
　中心刃取付座６Ａは、切削用インサート７Ａを装着するために、第１の切屑排出用溝５Ａの先端部の第１壁面５Ａ－１に凹状に形成されている。外周刃取付座６Ｂは、切削用インサート７Ｂを装着するために、第２の切屑排出用溝５Ｂの先端部の第１壁面５Ｂ－１に凹状に形成されている。中心刃取付座６Ａは、切削用インサート７Ａを回転軸線Ｏ寄りに配置し、外周刃取付座６Ｂは、切削用インサート７Ｂを回転軸線Ｏから離れるように配置する。
　ドリル本体１の先端部には、中心刃取付座６Ａおよび外周刃取付座６Ｂが形成されているので、図３等に示すように、中心刃取付座６Ａと第２壁面５Ｂ－２との間および外周刃取付座６Ｂと第２壁面５Ａ－２との間は、後方の壁部よりも薄肉化された薄肉化壁部１ｗとなっている。
　ドリル本体１の内部には２本の油穴９が形成されており、それぞれの油穴９の一端は先端面１ｆにおいて開口するとともに他端が該ドリル本体１のシャンク３の後端面において開口する。油穴９は切削油を先端面１ｆから切削用インサートが被削体と当接する地点（切れ刃の底刃）に噴出させるために設けられている。
　中心刃取付座６Ａおよび外周刃取付座６ＢにそれぞれクランプボルトＢＴで取り付けられる切削用インサート７Ａ，７Ｂは、同一構造を有し、本実施形態では超硬合金、サーメット、セラミック等の硬質材料から形成された、略平行四辺形の外形を有する平板状のポジティブタイプの切削用インサートである。切削用インサート７Ａ，７Ｂは、図２に等に示すように、中心刃取付座６Ａおよび外周刃取付座６Ｂに取り付けられた状態で、着座面とは反対の上面がすくい面を構成し、側面が逃げ面を構成している。逃げ面に与えられた逃げ角は、本実施形態では、１１°である。なお、すくい面には、該すくい面から隆起するチップブレーカが形成されている。また該切削用インサート７Ａ，７Ｂの中央部には、すくい面から着座面に向けて貫通する取付孔が形成されている。
　切削用インサート７Ａ，７Ｂは、図２に示すように、すくい面と逃げ面とが交差する交差部のうち、略平行四辺形の各短辺部が切れ刃７ａ、各長辺部が切れ刃７ｂ、鋭角をなす各コーナ部が切れ刃７ｃを構成している。図２に示す状態においては、穴あけ加工等において、切削用インサート７Ａ（以下、中心刃インサート７Ａともいう）は、切れ刃７ｂ，７ｃが切削に寄与し、切削用インサート７Ｂ（以下、外周刃インサート７Ｂともいう）は、切れ刃７ａ，７ｂが切削に寄与する。また、中心刃インサート７Ａと外周刃インサート７Ｂとでは、外周刃インサート７Ｂによる切削幅の方が中心刃インサート７Ａによる切削幅よりも短い。
　図５等に示すように、第１の切屑排出用溝５Ａの第２壁面５Ａ－２には、その先端部に切屑形成部８が形成されている。なお、図示しないが、第２の切屑排出用溝５Ｂの第２壁面５Ｂ－２にも、同様に、切屑形成部８が形成されている。
　切屑形成部８の形成領域は、上記した薄肉化壁部１ｗとなっている。この切屑形成部８は表面に凹凸を有し、後述するように、この凹凸が切削用インサート７Ａにより生成された切屑が直接接触する際の実質的な接触面積を減少させて摩擦を低減させる。さらに、切屑形成部８は、その表面近傍に第２壁面５Ａ－２の他の部分よりも硬度が高い硬化層が形成されることで、表面の硬度が高められている。
　図８は、切屑形成部８の断面構造の一例を概略的に示している。切屑形成部８は、複数の凸部８ａおよび凹部８ｂを有し、その表面近傍に硬度が高い硬化層８ｃを有する。切屑形成部８は、例えば、レーザー加工によって形成される。具体的には、第２壁面５Ａ－２の先端部の表面にレーザー光を照射すると、レーザー光を照射された部分は、急速な加熱による膨張や蒸発によって、凸部８ａおよび凹部８ｂが形成される。
　切屑形成部８を形成するにあたり、予定の範囲を超えてレーザー光を照射すると、製造効率の低下、ドリル本体１の強度低下を招くおそれがある。そのため、切屑形成部８の形成範囲、すなわち、レーザー光を照射する範囲を予め認識できることが好ましい。このため、図５や図７に示すように、切屑形成部８の境界部などに形成範囲を画定するマーキングＭＫを形成しておく。マーキングＭＫは、例えば、小径エンドミルや小径ドリルを用いて加工された複数の浅い溝又は穴で形成される。
　さらに、上記のレーザー加工においては、切屑形成部８のレーザー焼入れが同時に行なわれ、これにより、硬化層８ｃが形成される。すなわち、レーザー光が照射された部分は、急速に加熱された後、空冷されることによって、ドリル本体が元々有していた硬度よりも硬度が高い硬化層８ｃとなる。
　レーザー加工に用いられるレーザー加工装置は、公知のものを使用可能である。また、レーザー光の出力（平均出力）、加工速度、レーザー光の照射角度などの条件は、凸部８ａの高さ、凹部８ｂの深さ、硬化層８ｃの厚さ等に応じて適宜選択可能である。凸部８ａおよび凹部８ｂは、切屑との接触状態をほぼ一定に保つ観点からは、規則的に配列し、かつ、一様に分布させることが望ましいが、これに限定されるわけではない。
　ドリル本体１は、切削加工に必要十分な硬度や靭性を確保するために、焼入れ焼戻しなどの熱処理が施されて、全体的にほぼ均一な基本的硬度を有している。切屑形成部８の硬化層８ｃに基本的硬度より高い硬度をもたせるために、ドリル本体１の形成材料は、焼入れによって硬化する特性を有した、炭素鋼、合金鋼、工具鋼などが好ましい。具体的には、ＳＫＤ１１（ＪＩＳ・Ｇ４４０４－２００６）などの合金工具鋼を用いる。
　切屑形成部８の硬化層８ｃの硬度は、ドリル本体１の基本的硬度よりも高いが、上限はＨｖ８００程度が好ましい。硬化層８ｃの厚さは、薄肉化壁部１ｗの脆性破壊を防ぐ観点から、薄肉化壁部１ｗの厚さに応じて調整することが好ましく、本実施形態では、０．０５　ｍｍ～０．５０　ｍｍの範囲の厚さとした。
　切屑形成部８の表面の粗さは、凹凸を形成することにより、最大高さＲｚで３ μｍ（ＪＩＳ・Ｂ０６０１－２００１）を超える表面粗さを有している。一方、切屑形成部８を除いた壁面５Ａ－１，５Ａ－２は、切屑や切削油の流動性を高めるために、できるだけ平滑化されていることが好ましく、本実施形態では、切削加工により最大高さＲｚで、３μｍ（ＪＩＳ・Ｂ０６０１－２００１）以下とした。
　切屑形成部８は、被削体から削り取られた切屑が最初に接触しうる範囲をカバーすることが好ましい。本実施形態の刃先交換式ドリルにおいて、切屑形成部８の回転軸線Ｏ方向の長さは、第２壁面５Ａ－２の先端部から後端側へドリルの刃先径Ｄ程度までの範囲内が好ましい。また、切屑形成部８のドリル本体１の半径方向の大きさに関しては、第２壁面５Ａ－２の幅方向のほぼ全域に広がることが好ましい。
　本実施形態に係る刃先交換式ドリルを用いた穴明け加工では、中心刃インサート７Ａおよび外周刃インサート７Ｂによって被削体が削り取られて切屑が連続的に生成される。生成された切屑は、第１の切屑排出用溝５Ａおよび第２の切屑排出用溝５Ｂを通じてドリル本体１の後端側へ排出される。また、穴明け加工中には、切削油が油穴の開口から切削部位に連続的に供給される。切削部位に供給された切削油は、第１の切屑排出用溝５Ａおよび第２の切屑排出用溝５Ｂ内を切屑とともに後端側に流動する。これにより、切屑は強制的にドリル本体１の後端側に押し流され、その排出が促される。
　上記した穴明け加工中において、中心刃インサート７Ａおよび外周刃インサート７Ｂによって被削体から削り取られた切屑は、第１および第２の切屑排出用溝５Ａ，５Ｂの壁面のうち、切屑形成部８に最初に接触する。この切屑には、切屑形成部８との接触により、変形（カール）や折断が生じる。すなわち、被削体から削り取られた切屑が最初に接触する切屑形成部８の表面には、上記した凹凸が形成されているので、切屑形成部８の表面と切屑との実質的な接触面積は、平滑面と比べて減少する。このため、切屑形成部８の表面と切屑との間の生じる摩擦力を低減させることができる。この結果、切屑が切屑形成部８をより円滑に通過する。加えて、切屑形成部８と切屑との間の摩擦力が低減されることで、ドリルの振動やびびりも減少する。
　さらに、切屑形成部８の硬化層８ｃは、ドリル本体１の基本的硬度を超える硬度を有するので、切屑の擦過による切屑形成部８の摩耗が抑制される。したがって、上記した切屑形成部８と切屑との間の摩擦力の低減効果は、長期間維持される。
　また、被削体から連続的に削り取られた切屑は、切屑形成部８に接触して変形（カール）し折断されたのちには、被削体から完全に解放される。このため、切屑形成部８よりも下流側の壁面を平滑化面とすることで、切屑と切削油の流動が阻害されず、第１の切屑排出用溝５Ａおよび第２の切屑排出用溝５Ｂ内をより円滑に切屑を後端側に向けて排出させることができる。
　上記実施形態では、第１の切屑排出用溝５Ａおよび第２の切屑排出用溝５Ｂはらせん状に形成されたが、回転軸線Ｏと平行な方向に直線状に延びる溝に変更することも可能である。また、切屑形成部８は、第１の切屑排出用溝５Ａおよび第２の切屑排出用溝５Ｂの双方に形成する場合について説明したが、いずれか一方に形成することも可能である。
　切屑形成部８の硬化層８ｃの焼入れは、レーザー焼入れに限らず、電子ビーム焼入れ、高周波焼入れなどに代えてもよい。また、レーザー焼入れによって切屑形成部８に所望する態様の凹凸を形成できない場合には、レーザー焼入れして硬化層形成後に、切屑形成部８にエンドミルなどを用いて凹凸を機械加工により形成することも可能である。

Claims (12)

  1. 　回転軸線方向の先端面から後端側に向けて形成された、切削用インサートにより生成された切屑を排出するための切屑排出用溝と、該切屑排出用溝のドリル回転方向を向く第１壁面の回転軸線方向の先端側に形成された切削用インサートが取り外し可能に装着されるインサート取付座とを有する刃先交換式ドリルのドリル本体であって、
    　前記切屑排出用溝を画定する壁面のうち、少なくとも前記切屑排出溝のドリル回転方向後方側を向く第２壁面の先端部分に、第２壁面から外方へ向かって突出する複数の突起部、又は前記第２壁面から内方へ向かって凹む複数の凹部の少なくともいずれかを備えた切屑形成部が形成された、ことを特徴とするドリル本体。
  2. 　前記切屑形成部は、その表面近傍に前記壁面の他の領域よりも硬度が高められた硬化層を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のドリル本体。
  3. 　前記切屑形成部は前記切屑排出用溝の先端部分にのみ形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のドリル本体。
  4. 　前記壁面には、前記切屑形成部の形成範囲を画定するマーキングが形成されている、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のドリル本体。
  5. 　前記切屑形成部の表面粗さは、前記切屑形成部を除く前記壁部の表面粗さより大きい、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のドリル本体。
  6. 　前記切屑形成部を除く前記壁面の表面粗さは、最大高さＲｚで、３μｍ（ＪＩＳ・Ｂ０６０１－２００１）以下であることを特徴とする請求項５に記載のドリル本体。
  7. 　前記インサート取付座は、切削用インサートを回転軸線寄りに装着するための中心刃取付座と、切削用インサートを回転軸線から離れて装着するための外周刃取付座とを含み、
    　前記切屑排出用溝の壁面の一部は、前記中心刃取付座および外周刃取付座により薄肉化された薄肉化壁部に形成され、
    　前記硬化層は、前記薄肉化壁部の表面近傍に形成されている、ことを特徴とする請求項２ないし６のいずれかに記載のドリル本体。
  8. 　前記硬化層がＨｖ８００以下の硬度を有する、請求項２ないし７のいずれかに記載のドリル本体。
  9. 　前記硬化層が前記切屑形成部の表面から内部へ０．０５ｍｍ以上、０．５０ｍｍ以下の深さにわたって存在している、請求項２ないし８のいずれかに記載のドリル本体。
  10. 　前記切屑形成部の突起部又は凹部は、レーザー加工により形成されている、ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載のドリル本体。
  11. 　前記硬化層は、レーザー焼入れによって硬化されている、請求項１０に記載のドリル本体。
  12. 　回転軸線方向の先端面から後端側に向けて形成された、切削用インサートにより生成された切屑を排出するための切屑排出用溝と、該切屑排出用溝のドリル回転方向を向く第１壁面の回転軸線方向の先端側に形成されたインサート取付座とを有すドリル本体と、前記インサート取付座に取り外し可能に装着される切削用インサートを有する刃先交換式ドリルであって、
    　前記ドリル本体は、前記切屑排出用溝を画定する壁面のうち、少なくとも前記切屑排出溝のドリル回転方向後方側を向く第２壁面の先端部分に、第２壁面から外方へ向かって突出する複数の突起部、又は前記第２壁面から内方へ向かって凹む複数の凹部の少なくともいずれかを備えた切屑形成部が形成された、ことを特徴とする刃先交換式ドリル。
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