WO2013179417A1 - ３枚刃ドリル - Google Patents

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WO2013179417A1
WO2013179417A1 PCT/JP2012/063952 JP2012063952W WO2013179417A1 WO 2013179417 A1 WO2013179417 A1 WO 2013179417A1 JP 2012063952 W JP2012063952 W JP 2012063952W WO 2013179417 A1 WO2013179417 A1 WO 2013179417A1
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WO
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drill
curve
concave
curvature
convex
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PCT/JP2012/063952
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English (en)
French (fr)
Inventor
一豊 伊藤
一輝 高井
Original Assignee
オーエスジー株式会社
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Publication date
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Priority to PCT/JP2012/063952 priority patent/WO2013179417A1/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B51/00—Tools for drilling machines
    • B23B51/02—Twist drills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2251/00—Details of tools for drilling machines
    • B23B2251/08—Side or plan views of cutting edges
    • B23B2251/082—Curved cutting edges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2251/00—Details of tools for drilling machines
    • B23B2251/14—Configuration of the cutting part, i.e. the main cutting edges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2251/00—Details of tools for drilling machines
    • B23B2251/20—Number of cutting edges
    • B23B2251/202—Three cutting edges
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T408/00—Cutting by use of rotating axially moving tool
    • Y10T408/89—Tool or Tool with support
    • Y10T408/909—Having peripherally spaced cutting edges
    • Y10T408/9095—Having peripherally spaced cutting edges with axially extending relief channel
    • Y10T408/9097—Spiral channel

Definitions

  • the present invention relates to a three-blade drill, and more particularly to a technique for further improving the tool life by suppressing chip clogging by curving chips and cutting them into short shapes.
  • a cutting edge is provided at the tip in the axial direction and a chip discharge groove is provided in the axial direction. By rotating around the shaft center, cutting is performed with the cutting edge at the tip and cutting chips are passed through the chip discharge groove.
  • Discharging drills are often used as drilling tools.
  • a type of such a drill has been proposed in which a three-flute drill is provided with three chip discharge grooves and three cutting edges at the tip.
  • the drill described in Patent Document 1 is an example thereof, and a convex curved cutting edge portion that forms a convex curved shape that is convex in the drill rotation direction is provided on the outer peripheral end side of the cutting edge, and this convex curved cutting edge portion.
  • a concave curved cutting edge portion having a concave curved shape that is recessed in the direction opposite to the drill rotation direction is provided on the inner circumferential side, and the convex curved cutting edge portion and the concave curved cutting edge portion are smoothly connected. ing.
  • the crossing angle between the cutting edge and the margin of the outer periphery of the drill body is made obtuse, the strength is increased, chipping and chipping are suppressed, and the chips cut by the cutting edge Since the curl is curled so as to be wound around the inner peripheral side by the convex curved cutting edge portion without being divided at the inner and outer periphery of the cutting edge, the chips are discharged smoothly and the durability of the tool is enhanced.
  • the present invention has been made in the background of the above circumstances, and the object of the present invention is to suppress chip clogging in a three-blade drill by curling the chips and dividing them into short shapes. It is to further improve the tool life.
  • the first invention provides (a) three chip discharge grooves provided in the axial direction so as to open at the tip of the punch, and (b) punching of the chip discharge grooves.
  • the first convex curve corresponding to the convex curvilinear cutting edge part and the first concave curve corresponding to the concave curvilinear cutting edge part intersect each other at an intersection point A in a cross section perpendicular to the axis.
  • the second invention is the three-blade drill of the first invention, with respect to a reference line K connecting the axis O and the outer peripheral point B where the outer periphery of the drill intersects the first convex curve in the cross section perpendicular to the axis.
  • the recess amount LF of the first concave curve is characterized by being in the range of 0.01D to 0.05D with respect to the drill blade diameter D.
  • the dent amount LF is a separation distance of a portion where the first concave curve is farthest from the reference line K. “ ⁇ ” means a numerical range including both the lower limit value and the upper limit value.
  • the rake chamfering width LW which is the distance between the point B and the drill blade diameter D, is in the range of 0.005D to 0.06D.
  • the rake angle ⁇ which is an angle between the reference line K and the first convex curve at the outer peripheral point B is negative in the cross section perpendicular to the axis. It is characterized by being.
  • the core thickness CD is in a range of 0.15D to 0.50D with respect to the drill blade diameter D. .
  • the inner wall surface of the chip discharge groove opposite to the drill rotation direction in the cutting section is perpendicular to the axis perpendicular to the axis.
  • the second concave curve formed on the inner peripheral side and the second convex curve formed on the outer peripheral side continuously to the second concave curve, and the second convex curve reaches the heel. It is characterized by being.
  • a seventh invention is the three-edged drill of the sixth invention, wherein, in the cross section perpendicular to the axis, the radius of curvature of the first convex curve is R1, the radius of curvature of the first concave curve is R2, and the curvature of the second concave curve
  • R1 0.02D to 0.4D
  • R2 0.10D to 0.45D
  • R3 0.10D to 0.45D
  • R4 0.3D to 1.2D (4)
  • the relationship between the radius of curvature R2 of the first concave curve and the radius of curvature R3 of the second concave curve satisfies the following formula (5): And 0.5 ⁇ R3 / R2 ⁇ 1.1 (5)
  • the three cutting edges at the tip each have a concave curved cutting edge portion on the inner peripheral side and a convex curved cutting edge portion on the outer peripheral side, and are arranged on the axis O of the drill.
  • the first convex curve corresponding to the convex curvilinear cutting edge and the first concave curve corresponding to the concave curvilinear cutting edge intersect each other at an intersection A in a cross section perpendicular to the axis.
  • the first convex curve that is, the range of the convex curved cutting edge portion can be reduced, and the first concave curve, that is, the concave curved cutting edge portion can be provided on the outer peripheral side, and the amount of depression of the first concave curve can be provided.
  • the chips generated by the cutting edge are appropriately curled at the first concave curve portion of the chip discharge groove and easily broken, and a relatively short curled shape without needle-like protrusions. Chips are discharged smoothly and chip discharge performance is improved, and even in a 3-flute drill with a relatively small chip discharge groove width and cross-sectional area, chip clogging is suppressed and tool life is further increased. improves.
  • the dent amount LF of the first concave curve with respect to the reference line K connecting the outer peripheral point B of the first convex curve and the axis O is within the range of 0.01D to 0.05D, chips are removed. It is properly curled and broken to a curl shape with a relatively short overall length, which is more smoothly discharged, reducing chip clogging, improving durability and reducing the thrust load during drilling. Is done.
  • the dent amount LF of the first concave curve is less than 0.01D, the flank wear width is increased and the durability performance is impaired.
  • it exceeds 0.05D the outer peripheral corner portion of the cutting edge tends to be lost.
  • the rake chamfer width LW in the cross section perpendicular to the axis is in the range of 0.005D to 0.06D, the chips are appropriately curled and broken at the first concave curve portion, and the total length is relatively long.
  • the curl shape is short, and it is discharged more smoothly, clogging of chips is suppressed, durability is improved, and the thrust load during drilling is reduced.
  • the rake chamfering width LW is less than 0.005D, the outer peripheral corner portion of the cutting edge tends to be lost, while if it exceeds 0.06D, the flank wear width becomes large and the durability performance is impaired.
  • the rake angle ⁇ at the outer peripheral point B is negative, the strength of the outer peripheral corner portion of the cutting edge corresponding to the outer peripheral point B is increased, the chipping is suppressed, and the durability of the drill is improved.
  • the core thickness CD is in the range of 0.15D to 0.50D, the chip discharge performance and the bending strength of the drill are appropriately secured, and the durability performance of the drill is further enhanced.
  • the core thickness CD is less than 0.15D, the bending strength is lowered and the drill is easily broken.
  • it exceeds 0.50D the chip discharge performance is impaired and the drill is easily broken due to clogging. Become.
  • the chip is the chip discharge groove.
  • the inside is smoothly discharged, chip clogging is suppressed, durability is improved, and thrust load during drilling is reduced.
  • the second convex curve reaches the heel, the opening edge of the C-shaped to U-shaped cross section of the chip discharge groove, that is, the heel and the leading, together with the first convex curve on the leading edge side.
  • the corners constituting the edge are reinforced by the first convex curve and the second convex curve, respectively, so that the corners are prevented from being broken and the durability of the drill is enhanced.
  • the radius of curvature of the first convex curve is R1
  • the radius of curvature of the first concave curve is R2
  • the radius of curvature of the second concave curve is R3, and the radius of curvature of the second convex curve is R4.
  • R1 is in the range of 0.02D to 0.4D
  • the radius of curvature R2 is in the range of 0.10D to 0.45D
  • the radius of curvature R3 is in the range of 0.10D to 0.45D
  • the radius of curvature R4 is 0.3D. Because it is within the range of -1.2D, the chips are properly curled and broken to a curl shape with a relatively short overall length, and the chips are smoothly discharged into the chips discharge groove. Clogging is suppressed, durability performance is improved, and thrust load during drilling is reduced.
  • the ratio R3 / R2 of the radius of curvature R3 to R2 is in the range of 0.5 to 1.1, the cross-sectional area of the chip discharge groove is increased within a range in which the rigidity of the drill is ensured. Therefore, chip discharge performance can be increased. If R3 / R2 is less than 0.5, the cross-sectional area of the chip discharge groove becomes too small and chip clogging is likely to occur. On the other hand, if it exceeds 1.1, the rigidity of the drill decreases and breaks easily.
  • FIG. 4 is a view showing a cross section perpendicular to the axis O of the three-blade drill of FIG. 1, and is an enlarged view taken along the line IV-IV in FIG.
  • FIG. 5 is an enlarged view for explaining in detail a connection shape between a first convex curve and a first concave curve on the leading edge side in the cross section perpendicular to the axis of FIG. 4.
  • FIG. 1 It is the figure which illustrated the material of the work material used for drilling by the 3 blade drill of the Example of FIG. It is the figure which compared and showed the curvature radius of each part of the groove
  • FIG. It is an axis perpendicular cross section which shows the cross-sectional shape of the comparative product used in the cutting test 1.
  • FIG. It is a figure explaining the test result of the cutting test. In the cutting test 1, it is a photograph which shows the chip shape which generate
  • the cutting test 1 it is a photograph which shows the chip shape which generate
  • FIG. 8 is a diagram showing a comparison of dimensions of each part of the groove cross-sectional shape of 12 types of test products No. 1 to No. 12 used in the cutting test 3. It is a figure explaining the test result of the cutting test. It is a figure which illustrates specifically the defect
  • the three chip discharge grooves are provided at equal angular intervals (120 ° intervals) around the axis O, and twisted grooves twisted around the axis O at a predetermined twist angle are appropriate.
  • the twist angle of the chip discharge groove is preferably in the range of about 10 ° to 50 °, for example.
  • the cutting edge has a convex curvilinear cutting edge on the outer peripheral side and a concave curvilinear cutting edge on the inner peripheral side.
  • the axial center side cutting edge portion is provided by thinning such as mold thinning.
  • the three-blade drill of the present invention is made of a hard tool material such as cemented carbide or high-speed tool steel, and the groove portion provided with the chip discharge groove has an inner wall surface of the groove and an outer peripheral surface of the drill.
  • a hard film such as TiN, TiCN, TiAlN, and DLC (Diamond-Like Carbon).
  • an oil hole (oil hole) that opens to the flank at the tip is provided in a spiral shape through a drill that is substantially parallel to the chip discharge groove, so that cutting oil or air can be supplied to the cutting site as required. It is desirable to make it.
  • the first convex curve and the first concave curve intersect each other at the intersection A, but this does not coincide with each other at the intersection A so as to contact at the circumscribed circle, but the two tangents intersect at a predetermined angle. Means that Therefore, at the intersection A, a ridge is formed at the boundary between the two, but the ridge can be rounded as necessary.
  • the rake angle ⁇ at the outer peripheral point B is negative.
  • the rake angle ⁇ is too large, the cutting resistance and thrust resistance increase and the sharpness deteriorates.
  • 0 °> ⁇ ⁇ ⁇ 30 ° A range of about is appropriate.
  • the rake angle ⁇ may be 0 ° or positive.
  • the outer peripheral point B is a leading edge where the chip discharge groove and the margin intersect.
  • the first convex curve, the first concave curve, the second concave curve, and the second convex curve are all formed with a predetermined radius of curvature R1, R2, R3, R4.
  • Each of the convex curves is an arc having a constant radius, but the curvature may continuously change within the range of the curvature radii R1, R2, R3, and R4.
  • each concave curve and convex curve are arcs with a constant radius, and in the cross section perpendicular to the axis, the arc is deformed according to the twist angle. Even if you are. It is desirable that the first concave curve, the second concave curve, and the second convex curve are smoothly connected (tangential connection) to each other.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a three-blade drill 10 (hereinafter simply referred to as a drill 10) according to an embodiment of the present invention, and is a front view seen from a direction perpendicular to the axis O.
  • FIG. 2 is an enlarged view showing the distal end portion of the drill 10 where the cutting edge 12 is provided.
  • FIG. 3 is an enlarged front end view of the drill 10 as viewed from the front end side.
  • 4 is a view showing a cross section perpendicular to the axis O and orthogonal to the axis O, and is an enlarged view taken along the line IV-IV in FIG.
  • the drill 10 is a three-blade twist drill and is integrally provided with a shank portion 14 and a groove portion 16 concentrically in the axial direction.
  • the groove portion 16 is formed with three chip discharge grooves 18 twisted clockwise around the axis O at a predetermined twist angle (for example, about 30 °), and a margin along the chip discharge groove 18. 20 is provided.
  • the chip discharge groove 18 is opened in a C-shape at the tapered tip of the drill 10, and the side of the opening edge of the chip discharge groove 18 facing the rotation direction of the drill 10 (the counterclockwise direction in FIG. 3). Each is provided with a cutting edge 12.
  • the drill 10 is made of cemented carbide, and includes a tip end portion provided with a cutting edge 12 and the like and a surface of the groove portion 16 provided with the chip discharge groove 18 including a groove inner wall surface of the chip discharge groove 18. TiAlN alloy hard coating is coated.
  • the margin 20 is provided along the leading edge 26 which is the front edge in the drill rotation direction of the land 24 divided by the chip discharge groove 18.
  • the outer peripheral surface of the drill 10 is composed of an outer peripheral surface of the margin 20 and a second picking surface 28 provided with a constant diameter dimension following the margin 20.
  • the outer diameter of the margin 20 is substantially the same as the drill blade diameter (outer diameter of the cutting edge 12) D at the tip of the drill 10, but is directed from the tip of the drill 10 toward the shank portion 14 by a predetermined back taper. The diameter is gradually made smaller.
  • the cutting edge 12 includes a convex curved cutting edge portion 12a formed on the outer peripheral side portion of the tip opening of the chip discharge groove 18 and a concave curved cutting edge portion 12b formed on the inner peripheral side portion. ing.
  • a first flank 32 and a second flank 34 are provided behind the three cutting edges 12 on the tapered tip end surface of the drill 10 in the rotational direction.
  • the second flank 34 is provided with an oil hole 22 provided in a spiral shape through the drill 10 substantially parallel to the chip discharge groove 18, and a cutting oil or air is supplied as necessary. It can be supplied to the cutting site.
  • the axial center side portion that is, the core thickness portion of the cutting edge 12 is subjected to R-type thinning, and the R-shaped axial center side cutting edge portion 12c that is smoothly curved in the bottom view of FIG. It is provided so as to be smoothly connected to the blade portion 12b.
  • the chip discharge groove 18 is ground using a plurality of kinds of groove grinding wheels, and the groove cross-sectional shape is asymmetric.
  • the inner wall surface of the chip discharge groove 18 has a C-shape, and the inner wall surface on the side facing the drill rotation direction (leading edge 26 side) is A first convex curve CL1 having a constant curvature radius R1 corresponding to the convex curved cutting edge portion 12a, and a first concave curve CL2 having a constant curvature radius R2 corresponding to the concave curved cutting edge portion 12b. It is formed so as to cross each other.
  • FIG. 5 is an enlarged view for explaining in detail the connection shape between the first convex curve CL1 and the first concave curve CL2, and the arcs of the curvature radii R1 and R2 intersect at the intersection A at a predetermined intersection angle.
  • the inner wall surface of the chip discharge groove 18 opposite to the drill rotation direction has a constant radius of curvature R3 and a first concave curve CL2.
  • the second concave curve CL3 connected smoothly and the second convex curve CL4 having a constant radius of curvature R4 and smoothly connected to the second concave curve CL3.
  • the first convex curve CL1 corresponding to the convex curved cutting edge portion 12a is a convex surface having a radius of curvature R1 projecting in the rotation direction, and therefore, compared to a case where a flat chamfer is simply provided.
  • deletion of the outer periphery corner part (connection part with the leading edge 26) of the blade 12 is raised further.
  • the boundary portion between the two indicated by the intersection A is indicated by a one-dot chain line in FIG. A slight ridge line 30 is formed. Since the chips generated by the cutting edge 12 are curled along the arcuate inner wall surface formed by the first concave curve CL2, the intersection A is obtained in order to obtain a curled chip having a short overall length. It is desirable to be located on the outer peripheral side as much as possible.
  • the drill 10 of the present embodiment has a reference that connects the outer peripheral point B where the outer peripheral surface of the drill 10 intersects the first convex curve CL1 and the axis O that is the center point of the drill.
  • the dent amount LF of the first concave curve CL2 with respect to the line K is set within the range of 0.01D to 0.05D (where D is the drill blade diameter).
  • the chip generated by the concave curved cutting edge portion 12b corresponding to the first concave curve CL2 and the inner wall surface formed by the first concave curve CL2 has a total length of the concave amount LF. Since the curl shape is relatively short and is preferably discharged through the chip discharge groove 18 to suppress chip clogging, the durability performance of the drill 10 is improved and the thrust load during cutting is reduced. .
  • the drill 10 of the present embodiment has an intersection E between a straight line perpendicular to the reference line K passing through the intersection A between the first convex curve CL1 and the first concave curve CL2 and the reference line K.
  • the rake chamfering width LW which is the radial distance between the outer peripheral point B and the outer peripheral point B, is set in the range of 0.005D to 0.06D (where D is the drill blade diameter).
  • the drill 10 of the present embodiment has a rake angle ⁇ (see FIG. 5) that is an angle between the reference line K and the first convex curve CL1 at the outer peripheral point B set to be negative.
  • ⁇ an angle between the reference line K and the first convex curve CL1 at the outer peripheral point B set to be negative.
  • the strength of the outer peripheral corner portion of the cutting edge 12 corresponding to the vicinity of the outer peripheral point B is increased.
  • the drill 10 of this embodiment is set to a core thickness CD of 0.15D to 0.50D (where D is the diameter of the drill blade), and the chip discharge groove 18 is formed while ensuring the bending strength.
  • the cross-sectional area is made as large as possible.
  • the core thickness CD is the web thickness (groove bottom diameter) at the tip of the drill, and the web thickness may be constant in the axial direction, but the taper becomes larger or smaller in diameter toward the shank portion 14 side. Can also be provided.
  • the drill 10 of the present embodiment has an inner wall surface opposite to the rotation direction of the chip discharge groove 18, a second concave curve CL ⁇ b> 3 formed on the inner peripheral side, and its first
  • the second convex curve CL4 is continuously formed on the outer peripheral side so as to be smoothly connected to the two concave curve CL3, and the second convex curve CL4 reaches the heel 38 of the land 24. Is provided.
  • the heel 38 portion of the land 24 is reinforced by the second convex curve CL4.
  • the drill 10 of the present embodiment has the curvature radius R1 of the first convex curve CL1, the curvature radius R2 of the first concave curve CL2, the curvature radius R3 of the second concave curve CL3,
  • the curvature radius R4 of the convex curve CL4 is in the range of R1: 0.02D to 0.4D, R2: 0.10D to 0.45D, R3: 0.10D to 0.45D, R4: 0.3D to 1.2D.
  • Each of which is a circular arc with a fixed radius.
  • the relationship between the radius of curvature R2 of the first concave curve CL2 and the radius of curvature R3 of the second concave curve CL3 is in the range of 0.5 ⁇ R3 / R2 ⁇ 1.1.
  • FIG. 6 is a diagram exemplifying the material of a work material that can be drilled using the drill 10 of the present embodiment, and “ ⁇ ” is the most suitable material for drilling with the drill 10. In addition, “ ⁇ ” marks are materials suitable for drilling with the drill 10.
  • the application conditions are cutting speed: 30 to 200 (m / min), feed amount per rotation: 0.01D to 0.2D (mm / rev).
  • This cutting test 1 is performed using a hook blade type drill corresponding to the drill 10 according to the present invention as shown in FIG. 7 and a straight blade type drill (comparative product) with a straight cutting edge. Drilling was performed under the cutting test conditions shown in FIG. As shown in FIG. 8, in the straight blade type drill, the cutting edge 50 in the opening portion of the chip discharge groove is substantially linear in the front end view.
  • FIG. 10 is a diagram showing the test results of the cutting test 1, that is, the number of drilled holes that can be drilled using each drill. From this result, in the drilling process using the comparative straight blade type drill, the drill broke at about 1500 holes, whereas in the drilling process using the hook blade type drill of the present invention, more than 3000 holes were drilled. Drilling was possible and the tool life was more than doubled.
  • FIG. 11 is a diagram (photograph) showing a chip shape by a hook blade type drill
  • FIG. 12 is a diagram (photograph) showing a chip shape by a straight blade type drill.
  • the chip shape by the straight blade type drill is less curled and has a needle-like protrusion
  • the chip shape by the hook blade type drill is a needle-like shape as the curl progresses. Protrusions are not formed, and it is considered that a relatively high chip discharge performance can be obtained because the projection is not formed and is cut into small pieces to shorten the overall length.
  • the cutting test 2 includes a product according to the present invention in which the first convex curve CL ⁇ b> 1 and the first concave curve CL ⁇ b> 2 intersect each other, and the first convex curve CL ⁇ b> 1.
  • FIG. 16 is a diagram showing the test results of the cutting test 2, that is, the number of drilled holes that can be drilled using each drill. From this result, while drilling using the comparative product was impossible due to chipping with about 700 holes due to chipping, the drilling using the product of the present invention can drill more than 1500 holes. The tool life was more than twice.
  • FIG. 17 is a diagram (photograph) showing a chip shape of the product of the present invention
  • FIG. 18 is a diagram (photograph) showing a chip shape of the comparative product.
  • both the curls are formed in the same way, but the chip shape according to the present invention is not formed with needle-like projections and is broken small and the total length is short,
  • the chip shape of the comparative product is formed with needle-like protrusions and the overall length is relatively long, and it is presumed that the discharge performance is relatively low and chip clogging is likely to occur. It is done.
  • Test products No. 1 to No. 3 are suitable products that satisfy all of the ranges specified in claims 2, 3, 5, 7, and 8.
  • Test products No. 4 to No. 12 are squares. This is a case where the item enclosed by is outside the range defined in claim 2, 3, 5, 7, or 8.
  • a minus “ ⁇ ” in the column of the recess amount LF in FIG. 19 means that the maximum recess point of the first recess curve CL2 protrudes from the reference line K.
  • Tool material Cemented carbide, Total length: 190 mm, Groove length: 130 mm, Drill blade diameter: 10 mm, Tip angle: 140 ° ⁇ Processing conditions>
  • Work material SS400 (rolled steel for general structure according to JIS regulations), processing depth: 100 mm (through hole), cutting speed: 100 m / min, feed rate: 0.45 mm / rev, step: none, cutting oil: Water-soluble coolant (drill internal lubrication), coolant pressure: 3MPa
  • FIG. 20 is a diagram showing the results of investigating the chip shape, thrust load, and durability of the above test products No. 1 to No. 12 mm.
  • “ ⁇ ” indicates an excellent result
  • “ ⁇ ” indicates a slightly undesirable result compared to “ ⁇ ”
  • “X” indicates an undesirable result.
  • corner chipping” in the column of durability performance in FIG. 20 means that chipping of the outer peripheral corner portion of the cutting edge 12 shown in FIG. 21 is the cause of life
  • “large wear” is shown in FIG.
  • the fact that the flank wear of the cutting edge 12 exceeds the allowable limit means that the life is the cause
  • “breakage” means that the drill breakage shown in FIG. 23 is the cause of the life.
  • FIG. 21 to FIG. 23 are examples of a two-blade drill as described in “JIS B 0171”.
  • the breakage due to the clogging of the test sample No. 4 and the test product No. 11 is caused by a decrease in discharge performance derived from the fact that the cross-sectional area of the chip discharge groove 18 is too small. That is, in the test product No. 4, the radius ratio R3 / R2 is set to an excessively small value of 0.42, and the radius of curvature R3 is relatively smaller than the radius of curvature R2.
  • the breakage due to insufficient tool rigidity of the test product No. 5 and test product No. 10 mm is considered to be caused by insufficient drill cross-sectional area. That is, in the test product No. 5, the radius ratio R3 / R2 is set to an excessively large value of 1.15, and the radius of curvature R3 is relatively larger than the radius of curvature R2, so that the drill sectional area is too small. Since the core thickness CD of the test product No. 10 mm is too small such as 0.13D, it is estimated that the drill cross-sectional area is too small.
  • test products No. 6 to No. 8 and No. 12 are considered to be due to insufficient strength or rigidity of the outer peripheral corners of the cutting edge 12. That is, the test product No. 6 has a rake chamfer width LW of 0.003D which is too small and a curvature radius R1 of the first convex curve CL1 is too small of 0.018D. It is thought that sufficient strength is not obtained.
  • the test product No. 6 has a rake chamfer width LW of 0.003D which is too small and a curvature radius R1 of the first convex curve CL1 is too small of 0.018D. It is thought that sufficient strength is not obtained.
  • LW rake chamfer width
  • the radius ratio R3 / R2 is an excessively large value of 1.62, in other words, the radius of curvature R2 is a relatively small value, and the amount of depression of the first concave curve CL2 having the radius of curvature R2 Since LF is a value that is too large such as 0.06D, it is considered that the strength of the corner portion is not sufficiently obtained.
  • LF is a value that is too large such as 0.06D, it is considered that the strength of the corner portion is not sufficiently obtained.
  • the radius of curvature R1 of the first convex curve CL1 is set to an excessively large value of 0.42D, the rotational direction of the convex curved cutting edge portion 12a corresponding to the first convex curve CL1 is increased.
  • Test product No. 12 has a radius of curvature R2 of 0.09D which is too small, and the amount of depression LF of the first concave curve CL2 having the radius of curvature R2 of 0.06D is too large. Therefore, it is considered that the corner portion is easily damaged.
  • the cutting efficiency is low and the thrust load for maintaining a predetermined feed amount (0.45 mm / rev) is increased. That is, in the test product No. 9, the dent amount LF of the first concave curve CL2 having the radius of curvature R2 is set to a negative value of ⁇ 0.01D, and the radius ratio R3 / R2 is set to a too small value of 0.4.
  • the radius of curvature R2 is set to a value that is about twice as large as the radius of curvature R3, the radius of curvature R2 is set to a large value of 0.52D, and the rake chamfer width LW is too large of 0.09D. Therefore, it is considered that the cutting edge 12 having a larger curvature radius R2 on the rotational direction side than the reference line K has poor sharpness and a relatively small cutting amount, and the thrust load is increased accordingly.
  • the dent amount LF of the first concave curve CL2 is 0.01D to In the range of 0.05D
  • the rake chamfer width LW is in the range of 0.005D to 0.06D
  • the core thickness CD is in the range of 0.15D to 0.50D
  • the curvature radius R1 of the first convex curve CL1 is 0.00.
  • the radius of curvature R2 of the first concave curve CL2 within the range of 02D to 0.4D is within the range of 0.10D to 0.45D
  • the curvature radius ratio R3 / R2 of the first concave curve CL2 and the second concave curve CL3 is It is desirable to be within the range of 0.5 to 1.1.
  • the three cutting edges 12 at the tip each have the convex curved cutting edge portion 12a on the outer peripheral side and the concave curved cutting edge portion 12b on the inner peripheral side. And a first convex curve CL1 corresponding to the convex curved cutting edge portion 12a and a first corresponding to the concave curved cutting edge portion 12b in a cross section perpendicular to the axis O.
  • the concave curve CL2 intersects each other at the intersection A, the first convex curve CL1, that is, the range of the convex curved cutting edge portion 12a is reduced, and the first concave curve CL2, that is, the concave curved cutting edge portion 12b is surrounded by the outer periphery. While being able to enlarge and provide to the side, the dent amount LF of the 1st concave curve CL2 can be enlarged. As a result, the chips generated by the cutting edge 12 are appropriately curled at the first concave curve CL2 portion of the chip discharge groove 18 and easily broken, and have a relatively short curled shape without needle-like projections.
  • the chips are discharged smoothly, the chip discharging performance is improved, and chip clogging is suppressed even in the three-blade drill 10 having a relatively small groove width and cross-sectional area of the chip discharging groove 18.
  • the tool life is further improved.
  • the dent amount LF of the first concave curve CL2 is less than 0.01D, the flank wear width of the drill 10 is increased and the durability performance is impaired.
  • the dent amount LF exceeds 0.05D, the outer periphery of the cutting edge 12 Missing corners are likely to occur.
  • the rake chamfering width LW in the cross section perpendicular to the axis is small in the range of 0.005D to 0.06D, so that the chips are appropriately curled at the first concave curve CL2 portion. At the same time, it is cut into a curl shape with a comparatively short overall length, which is more smoothly discharged, and clogging of chips is suppressed, durability performance is improved and thrust load during drilling is reduced.
  • the rake chamfering width LW is less than 0.005D, the outer peripheral corner portion of the cutting edge 12 is likely to be lost, while when it exceeds 0.06D, the flank wear width is increased and the durability performance is impaired.
  • the drill 10 of the present embodiment since the rake angle ⁇ at the outer peripheral point B is negative, the strength of the outer peripheral corner portion of the cutting edge 12 corresponding to the outer peripheral point B is increased, and the chipping is suppressed. The durability performance of the drill 10 is improved.
  • the core thickness CD is in the range of 0.15D to 0.50D, the chip discharging performance and the bending strength of the drill 10 are appropriately ensured. The durability performance of the is further improved.
  • the core thickness CD is less than 0.15D, the bending strength is reduced and the drill 10 is easily broken.
  • the core thickness CD is more than 0.50D, the chip discharging performance is impaired and the drill 10 is broken due to chip clogging. It tends to occur.
  • the inner wall surface opposite to the drill rotation direction in the cross section perpendicular to the axis is configured by the second concave curve CL3 on the inner peripheral side and the second convex curve CL4 on the outer peripheral side. Therefore, the chips are smoothly discharged into the chip discharge groove 18 to suppress chip clogging, and the durability performance is improved and the thrust load during drilling is reduced.
  • the second convex curve CL4 reaches the heel 38, the opening edge of the C-shaped to U-shaped cross section of the chip discharge groove 18 together with the first convex curve CL1 on the leading edge 26 side. That is, the corners constituting the leading edge 26 and the heel 38 are reinforced by the first convex curve CL1 and the second convex curve CL4, respectively, and the corners are prevented from being broken, and the durability of the drill 10 is increased. It is done.
  • the radius of curvature of the first convex curve CL1 is R1
  • the radius of curvature of the first concave curve CL2 is R2
  • the radius of curvature of the second concave curve CL3 is R3, and the second convex curve CL4.
  • the radius of curvature is R4
  • the radius of curvature R1 is in the range of 0.02D to 0.4D
  • the radius of curvature R2 is in the range of 0.10D to 0.45D
  • the radius of curvature R3 is 0.10D to 0.45D.
  • the radius of curvature R4 is in the range of 0.3D to 1.2D, so that the chips are appropriately curled and broken to form a curl shape having a relatively short overall length, and the inside of the chip discharge groove 18 Is smoothly discharged, clogging of chips is suppressed, durability performance is improved, and thrust load during drilling is reduced.
  • the curvature radius R1 is less than 0.02D or exceeds 0.4D, the outer peripheral corner portion of the cutting edge 12 is likely to be damaged.
  • the radius of curvature R2 is less than 0.10D, the outer peripheral corner portion of the cutting edge 12 is likely to be damaged, and if it exceeds 0.45D, the thrust load increases and wear increases.
  • the chip is discharged within the range in which the rigidity of the drill 10 is ensured. It is possible to increase the chip discharge performance by increasing the cross-sectional area of the groove 18. If the radius ratio R3 / R2 is less than 0.5, the cross-sectional area of the chip discharge groove 18 becomes too small and chip clogging is likely to occur, whereas if it exceeds 1.1, the cross-sectional area of the drill 10 becomes too small. As a result, the rigidity decreases and breaks easily.
  • the first convex curve CL1 and the first concave curve CL2 intersecting at the intersection A are arcs having constant curvature radii R1 and R2, respectively, but the radius is not necessarily constant. It does not have to be an arc.
  • the chip discharge groove 18 twisted around the axis O at a predetermined twist angle (for example, about 30 °) is formed.
  • a twist drill that is twisted counterclockwise around the axis O
  • a straight-edged drill in which the chip discharge groove 18 is parallel to the axis O
  • a double margin drill with two lands on one land. It can be applied to a 3-blade drill.
  • three oil holes 22 are vertically provided in the direction of the axis O, and the oil holes 22 are provided as necessary depending on the material of the work material. It may be provided. Further, the margin 20 is not necessarily provided.
  • the inner wall surface of the inner wall surface of the chip discharge groove 18 that is opposite to the rotation direction in the cross section orthogonal to the axis O is formed on the inner circumferential side. It is composed of a concave curve CL3 and a second convex curve CL4 formed on the outer peripheral side continuously to the second concave curve CL3, so that the second convex curve CL4 reaches the heel 38 of the land 24.
  • the second convex curve CL4 is for reinforcing the heel 38 of the land 24, and therefore may not necessarily be a curve or may be omitted depending on the material.
  • the second concave curve CL3 is not so much involved in the formation of the chip curl, but may be of a degree that a gap is formed between the second concave curve CL3 and the curvature radius R3. It can be changed as long as it does not affect the discharge of chips.

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Abstract

　切れ刃（１２）がそれぞれ外周側の凸曲線状切れ刃部（１２ａ）と内周側の凹曲線状切れ刃部（１２ｂ）とを有し、軸直角断面において、凸曲線状切れ刃部（１２ａ）に対応する第１凸曲線（ＣＬ１）と凹曲線状切れ刃部（１２ｂ）に対応する第１凹曲線（ＣＬ２）とが交点（Ａ）で相互に交差しているため、第１凸曲線（ＣＬ１）の範囲を小さくして第１凹曲線（ＣＬ２）を外周側へ拡大して設けることができるとともに、その第１凹曲線（ＣＬ２）の凹み量（ＬＦ）を大きくできる。これにより、生成された切り屑は、切り屑排出溝（１８）の第１凹曲線（ＣＬ２）部分で適切にカールさせられるとともに折断され易くなり、針状突起が無い比較的短いカール形状とされるため、スムーズに排出されるようになって切り屑の排出性能が向上し、切り屑排出溝（１８）の溝幅や断面積が比較的小さい３枚刃ドリル（１０）においても、切り屑詰まりが抑制されて工具寿命が一層向上する。

Description

３枚刃ドリル
　本発明は３枚刃ドリルに係り、特に、切り屑をカールさせつつ短い形状に分断されるようにして切り屑詰まりを抑制し、工具寿命を一層向上させる技術に関するものである。
　軸方向の先端に切れ刃が設けられるとともに軸方向に切り屑排出溝が設けられ、軸心まわりに回転させられることにより、先端の切れ刃で切削加工を行うとともに切り屑排出溝を通して切り屑を排出するドリルが、穴明け工具として多用されている。そして、このようなドリルの一種に、切り屑排出溝が３本設けられるとともに、先端に切れ刃が３枚設けられた３枚刃ドリルが提案されている。特許文献１に記載のドリルはその一例で、切れ刃の外周端側に、ドリル回転方向に凸となる凸曲線状を成す凸曲線状切れ刃部が設けられるとともに、この凸曲線状切れ刃部の内周側に、ドリル回転方向と反対方向へ凹んだ凹曲線状を成す凹曲線状切れ刃部が設けられ、それら凸曲線状切れ刃部と凹曲線状切れ刃部とが滑らかに接続されている。このようなドリルにおいては、切れ刃とドリル本体の外周のマージン部との交差角が鈍角とされて強度が高められ、欠けやチッピングの発生が抑制されるとともに、切れ刃により切削された切り屑は切れ刃の内外周で分断されることがなく、凸曲線状切れ刃部によって内周側へ巻き込むようにカールさせられるので、切り屑が円滑に排出されて工具の耐久性が高められる。
ＷＯ２０１０／０３８２７９号公報
　しかしながら、このような従来の３枚刃ドリルでは、切れ刃によって生成された切り屑がカールされてはいるが、ストレート型切れ刃で発生する切り屑のような針状突起を有して全長が長い切り屑の割合が多いことから、切り屑の排出性が未だ十分ではなく、切削を重ねる過程でドリルに欠けやチッピングが発生し、ドリルの耐久性が必ずしも十分とは言えないという問題があった。特に、３枚刃ドリルの場合、切り屑排出溝の溝幅や断面積が２枚刃のドリルに比べて小さくなるため、切り屑詰まりが生じ易く、上記課題が顕著になる。
　本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、３枚刃ドリルにおいて、切り屑がカールされるとともに短い形状に分断されるようにして切り屑詰まりを抑制し、工具寿命を一層向上させることにある。
　かかる目的を達成するために、第１発明は、(a) 先端部に開口するように軸方向に設けられた３本の切り屑排出溝と、(b) その切り屑排出溝のうち穴明け加工時のドリル回転方向に向かう内壁面と前記先端部に形成された先端逃げ面との交差部分に形成された３枚の切れ刃と、を備え、(c) 前記切れ刃は、内周側に形成された凹曲線状の凹曲線状切れ刃部と外周側に形成された凸曲線状の凸曲線状切れ刃部とを有する３枚刃ドリルにおいて、(d) 軸心Ｏに対して直交する軸直角断面において、前記凸曲線状切れ刃部に対応する第１凸曲線と前記凹曲線状切れ刃部に対応する第１凹曲線とが交点Ａで相互に交差していることを特徴とする。
　第２発明は、第１発明の３枚刃ドリルにおいて、前記軸直角断面において、ドリル外周部と前記第１凸曲線とが交差する外周点Ｂと前記軸心Ｏとを結ぶ基準線Ｋに対して、前記第１凹曲線の凹み量ＬＦは、ドリル刃径Ｄに対して０．０１Ｄ～０．０５Ｄの範囲内であることを特徴とする。なお、凹み量ＬＦは、第１凹曲線が基準線Ｋから最も離れた部分の離間距離である。また、「～」は、その下限値および上限値を共に含む数値範囲を意味する。
　第３発明は、第２発明の３枚刃ドリルにおいて、前記軸直角断面において、前記交点Ａを通り且つ前記基準線Ｋに対して直交する直線とその基準線Ｋとの交点Ｅと、前記外周点Ｂとの間の距離であるすくい面取り幅ＬＷは、ドリル刃径Ｄに対して０．００５Ｄ～０．０６Ｄの範囲内であることを特徴とする。
　第４発明は、第２発明または第３発明の３枚刃ドリルにおいて、前記軸直角断面において、前記外周点Ｂにおける前記基準線Ｋと前記第１凸曲線との角度であるすくい角θが負であることを特徴とする。
　第５発明は、第１発明～第４発明の何れかの３枚刃ドリルにおいて、ドリル刃径Ｄに対して０．１５Ｄ～０．５０Ｄの範囲内の芯厚ＣＤを有することを特徴とする。
　第６発明は、第１発明～第５発明の何れかの３枚刃ドリルにおいて、前記軸直角断面において、前記切り屑排出溝のうち穴明け加工時のドリル回転方向と反対向きの内壁面は、内周側に形成された第２凹曲線と、その第２凹曲線に連続して外周側に形成された第２凸曲線とから構成されており、その第２凸曲線はヒールに達していることを特徴とする。
　第７発明は、第６発明の３枚刃ドリルにおいて、前記軸直角断面において、前記第１凸曲線の曲率半径をＲ１、前記第１凹曲線の曲率半径をＲ２、前記第２凹曲線の曲率半径をＲ３、前記第２凸曲線の曲率半径をＲ４としたとき、それ等の曲率半径Ｒ１～Ｒ４は、ドリル刃径Ｄに対してそれぞれ次式(1) ～(4) で示す範囲内であることを特徴とする。
　Ｒ１：０．０２Ｄ～０．４Ｄ　　　・・・(1) 
　Ｒ２：０．１０Ｄ～０．４５Ｄ　　・・・(2) 
　Ｒ３：０．１０Ｄ～０．４５Ｄ　　・・・(3) 
　Ｒ４：０．３Ｄ～１．２Ｄ　　　　・・・(4) 
　第８発明は、第７発明の３枚刃ドリルにおいて、前記第１凹曲線の曲率半径Ｒ２と前記第２凹曲線の曲率半径Ｒ３との関係は、次式(5) を満足することを特徴とする。
　０．５≦Ｒ３／Ｒ２≦１．１　　　・・・(5) 
　このような３枚刃ドリルにおいては、先端の３枚の切れ刃がそれぞれ内周側の凹曲線状切れ刃部と外周側の凸曲線状切れ刃部とを有するとともに、ドリルの軸心Ｏに対して直交する軸直角断面において、上記凸曲線状切れ刃部に対応する第１凸曲線と上記凹曲線状切れ刃部に対応する第１凹曲線とが交点Ａで相互に交差しているため、第１凸曲線すなわち凸曲線状切れ刃部の範囲を小さくして第１凹曲線すなわち凹曲線状切れ刃部を外周側へ拡大して設けることができるとともに、その第１凹曲線の凹み量を大きくできる。これにより、切れ刃によって生成された切り屑は、切り屑排出溝の第１凹曲線部分で適切にカールさせられるとともに折断され易くなり、針状突起が無い比較的短いカール形状とされるため、スムーズに排出されるようになって切り屑の排出性能が向上し、切り屑排出溝の溝幅や断面積が比較的小さい３枚刃ドリルにおいても、切り屑詰まりが抑制されて工具寿命が一層向上する。
　第２発明では、第１凸曲線の外周点Ｂと軸心Ｏとを結ぶ基準線Ｋに対する第１凹曲線の凹み量ＬＦが０．０１Ｄ～０．０５Ｄの範囲内であるため、切り屑が適切にカールさせられるとともに折断されて全長が比較的短いカール形状となり、一層スムーズに排出されるようになって切り屑詰まりが抑制され、耐久性能が高められるとともに穴明け加工中のスラスト荷重が軽減される。第１凹曲線の凹み量ＬＦが０．０１Ｄ未満になると、逃げ面摩耗幅が大きくなって耐久性能が損なわれる一方、０．０５Ｄを超えると切れ刃の外周コーナー部が欠損し易くなる。
　第３発明では、軸直角断面におけるすくい面取り幅ＬＷが０．００５Ｄ～０．０６Ｄの範囲内であるため、切り屑が第１凹曲線部分で適切にカールさせられるとともに折断されて全長が比較的短いカール形状となり、一層スムーズに排出されるようになって切り屑詰まりが抑制され、耐久性能が高められるとともに穴明け加工中のスラスト荷重が軽減される。すくい面取り幅ＬＷが０．００５Ｄ未満になると、切れ刃の外周コーナー部分が欠損し易くなる一方、０．０６Ｄを超えると逃げ面摩耗幅が大きくなるなどして耐久性能が損なわれる。
　第４発明では、外周点Ｂにおけるすくい角θが負であるため、その外周点Ｂに対応する切れ刃の外周コーナー部分の強度が高められて欠損が抑制され、ドリルの耐久性能が高められる。
　第５発明では、芯厚ＣＤが０．１５Ｄ～０．５０Ｄの範囲内であるため、切り屑排出性能とドリルの抗折強度とが適切に確保され、ドリルの耐久性能が一層高められる。芯厚ＣＤが０．１５Ｄ未満になると、抗折強度が低下してドリルが折損し易くなる一方、０．５０Ｄを超えると切り屑排出性能が損なわれて切り屑詰まりによるドリルの折損が生じ易くなる。
　第６発明では、軸直角断面においてドリル回転方向と反対向きの内壁面が内周側の第２凹曲線と外周側の第２凸曲線とから構成されているため、切り屑が切り屑排出溝内をスムーズに排出されるようになって切り屑詰まりが抑制され、耐久性能が高められるとともに穴明け加工中のスラスト荷重が軽減される。また、第２凸曲線はヒールに達しているため、リーディングエッジ側の前記第１凸曲線と合わせて、切り屑排出溝のＣ字状乃至Ｕ字状の断面の開口端縁、すなわちヒールおよびリーディングエッジを構成する角部が、それ等の第１凸曲線および第２凸曲線によってそれぞれ補強され、その角部の欠損が防止されてドリルの耐久性が高められる。
　第７発明では、第１凸曲線の曲率半径をＲ１、第１凹曲線の曲率半径をＲ２、第２凹曲線の曲率半径をＲ３、第２凸曲線の曲率半径をＲ４としたとき、曲率半径Ｒ１は０．０２Ｄ～０．４Ｄの範囲内、曲率半径Ｒ２は０．１０Ｄ～０．４５Ｄの範囲内、曲率半径Ｒ３は０．１０Ｄ～０．４５Ｄの範囲内、曲率半径Ｒ４は０．３Ｄ～１．２Ｄの範囲内であるため、切り屑が適切にカールさせられるとともに折断されて全長が比較的短いカール形状となり、且つ切り屑排出溝内をスムーズに排出されるようになって切り屑詰まりが抑制され、耐久性能が高められるとともに穴明け加工中のスラスト荷重が軽減される。
　第８発明では、上記曲率半径Ｒ３のＲ２に対する比Ｒ３／Ｒ２が０．５～１．１の範囲内であるため、ドリルの剛性が確保される範囲で切り屑排出溝の断面積を大きくして切り屑排出性能を高くすることができる。Ｒ３／Ｒ２が０．５未満では、切り屑排出溝の断面積が小さくなり過ぎて切り屑詰まりが発生し易くなる一方、１．１を超えるとドリルの剛性が低下して折損し易くなる。
本発明の一実施例である３枚刃ドリルを軸心Ｏと直角方向から見た概略正面図である。 図１の３枚刃ドリルの先端部分の拡大図である。 図１の３枚刃ドリルを先端側から見て拡大して示す先端面図である。 図１の３枚刃ドリルの軸心Ｏに対して直交する軸直角断面を示す図で、図１におけるIV－IV視断面の拡大図である。 図４の軸直角断面においてリーディングエッジ側の第１凸曲線と第１凹曲線との接続形状を詳細に説明する拡大図である。 図１の実施例の３枚刃ドリルが穴明け加工に用いられる被削材の材質を例示した図である。 切削試験１で用いた本発明品および比較品の溝断面形状の各部の曲率半径を比較して示した図である。 切削試験１で用いた比較品（ストレート刃型ドリル）の先端面形状を示す図である。 切削試験１で用いた比較品の断面形状を示す軸直角断面図である。 切削試験１の試験結果を説明する図である。 切削試験１において、本発明品による穴明け加工で発生した切り屑形状を示す写真である。 切削試験１において、比較品による穴明け加工で発生した切り屑形状を示す写真である。 切削試験２で用いた本発明品および比較品の溝断面形状の各部の寸法を比較して示した図である。 切削試験２で用いた本発明品の溝断面形状を説明する軸直角断面図である。 切削試験２で用いた比較品の溝断面形状を説明する軸直角断面図である。 切削試験２の試験結果を説明する図である。 切削試験２において、本発明品による穴明け加工で発生した切り屑形状を示す写真である。 切削試験２において、比較品による穴明け加工で発生した切り屑形状を示す写真である。 切削試験３で用いた１２種類の試験品No.1～No.12 の溝断面形状の各部の寸法を比較して示した図である。 切削試験３の試験結果を説明する図である。 切削試験３の試験結果におけるコーナー部の欠損を具体的に説明する図である。 切削試験３の試験結果における摩耗を具体的に説明する図である。 切削試験３の試験結果におけるドリル折損を具体的に説明する図である。
　３本の切り屑排出溝は、軸心Ｏまわりに等角度間隔（１２０°間隔）で設けられるとともに、軸心Ｏまわりに所定のねじれ角でねじれたねじれ溝が適当である。この切り屑排出溝のねじれ角は、例えば１０°～５０°程度の範囲内が望ましい。切れ刃は、外周側の凸曲線状切れ刃部と内周側の凹曲線状切れ刃部とを有するが、その凹曲線状切れ刃部よりも更に内周側すなわち芯厚部分には、Ｒ型シンニング等のシンニングによって軸心側切れ刃部が設けられる。
　本発明の３枚刃ドリルは、例えば超硬合金や高速度工具鋼等の硬質工具材料にて構成され、切り屑排出溝が設けられた溝部には、その溝の内壁面およびドリル外周面を含めてＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＤＬＣ（Diamond-Like Carbon;ダイヤモンド状カーボン) 等の硬質被膜をコーティングすることが望ましい。また、先端の逃げ面に開口するオイルホール（油穴）を切り屑排出溝と略平行にドリルを縦通して螺旋状に設け、必要に応じて切削油剤やエアなどを切削部位へ供給できるようにすることが望ましい。
　第１凸曲線および第１凹曲線は交点Ａで相互に交差しているが、これは外接円で接するように交点Ａで両者の接線が一致するのではなく、両者の接線が所定角度で交差していることを意味する。したがって、交点Ａでは、両者の境界部分に突条が形成されることになるが、必要に応じてその突条に丸みを設けることができる。
　第４発明では、外周点Ｂにおけるすくい角θが負とされるが、マイナス側に大きくなり過ぎると切削抵抗やスラスト抵抗が大きくなるとともに切れ味が悪くなるため、例えば０°＞θ≧－３０°程度の範囲内が適当である。他の発明の実施に際しては、すくい角θが０°や正であっても良い。なお、外周点Ｂは、切り屑排出溝とマージンとが交差するリーディングエッジである。
　第７発明では、第１凸曲線、第１凹曲線、第２凹曲線、および第２凸曲線が何れも所定の曲率半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４で形成されており、例えば各凹曲線および凸曲線がそれぞれ一定の半径の円弧とされるが、それ等の曲率半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の範囲内で曲率が連続的に変化していても良い。例えば、切り屑排出溝の横断面（溝の長手方向に直角な断面）において、各凹曲線および凸曲線がそれぞれ一定の半径の円弧で、軸直角断面ではねじれ角に応じて円弧が変形している場合でも良い。上記第１凹曲線、第２凹曲線、第２凸曲線は、互いに滑らかに接続（接線接続）することが望ましい。
　以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
　図１は、本発明の一実施例である３枚刃ドリル１０（以下、単にドリル１０という）を示す概略図であって、軸心Ｏに対して直角な方向から見た正面図である。図２は、そのドリル１０の切れ刃１２が設けられた先端部を拡大して示す拡大図である。図３は、ドリル１０を先端側から見て拡大して示す先端面図である。図４は、軸心Ｏに対して直交する軸直角断面を示す図で、図１におけるIV－IV視断面の拡大図である。
　ドリル１０は、３枚刃のツイストドリルであり、シャンク部１４および溝部１６を軸方向に同心に一体に備えている。溝部１６には、所定のねじれ角（例えば３０°程度）で軸心Ｏの右まわりに捩れた３本の切り屑排出溝１８が形成されているとともに、その切り屑排出溝１８に沿ってマージン２０が設けられている。切り屑排出溝１８はドリル１０のテーパ状先端部にＣ字状に開口しており、切り屑排出溝１８の開口縁のうちのドリル１０の回転方向（図３の左まわり方向）に向かう側には、それぞれ切れ刃１２が設けられている。ドリル１０は超硬合金製であって、切れ刃１２等が設けられた先端部、および切り屑排出溝１８が設けられた溝部１６の表面には、切り屑排出溝１８の溝内壁面を含めてＴｉＡｌＮ合金の硬質被膜がコーティングされている。
　マージン２０は、切り屑排出溝１８によって分断されたランド２４のドリル回転方向の前側の端縁であるリーディングエッジ２６に沿って設けられている。ドリル１０の外周面は、マージン２０の外周面と、マージン２０に続いて一定の径寸法で設けられた二番取り面２８とにより構成されている。マージン２０の外径は、ドリル１０の先端部ではドリル刃径（切れ刃１２の外径）Ｄと略同じ寸法であるが、所定のバックテーパによりドリル１０の先端部からシャンク部１４側へ向かうに従って徐々に小径とされている。
　切れ刃１２は、上記切り屑排出溝１８の先端開口部の外周側部分に形成された凸曲線状切れ刃部１２ａと、内周側部分に形成された凹曲線状切れ刃部１２ｂとを備えている。ドリル１０のテーパ状先端面において、３枚の切れ刃１２の回転方向の後方には、第１逃げ面３２および第２逃げ面３４が設けられている。その第２逃げ面３４には、切り屑排出溝１８と略平行にドリル１０を縦通して螺旋状に設けられたオイルホール２２が開口させられており、必要に応じて切削油剤やエアなどを切削部位へ供給できるようになっている。また、切れ刃１２の軸心側部分すなわち芯厚部分には、Ｒ型シンニングが施され、図３の底面視において滑らかに湾曲するＲ形状の軸心側切れ刃部１２ｃが、凹曲線状切れ刃部１２ｂと滑らかに接続するように設けられている。
　切り屑排出溝１８は、複数種類の溝加工用砥石を用いて研削加工されたもので、溝断面形状が非対称とされている。図４に示す軸心Ｏと直角な軸直角断面において、切り屑排出溝１８の内壁面はＣ字状を成しており、ドリル回転方向に向かう側（リーディングエッジ２６側）の内壁面は、凸曲線状切れ刃部１２ａに対応して一定の曲率半径Ｒ１を有する第１凸曲線ＣＬ１と、凹曲線状切れ刃部１２ｂに対応して一定の曲率半径Ｒ２を有する第１凹曲線ＣＬ２とが互いに交差するように形成されている。図５は、この第１凸曲線ＣＬ１と第１凹曲線ＣＬ２との接続形状を詳細に説明する拡大図で、曲率半径Ｒ１、Ｒ２の両者の円弧が交点Ａで所定の交差角で交差している。また、図４に示すように、切り屑排出溝１８の内壁面のうちのドリル回転方向と反対向き（ヒール３８側）の内壁面は、一定の曲率半径Ｒ３を有して第１凹曲線ＣＬ２に滑らかに接続された第２凹曲線ＣＬ３と、一定の曲率半径Ｒ４を有して第２凹曲線ＣＬ３に滑らかに接続された第２凸曲線ＣＬ４とから構成されている。本実施例では、凸曲線状切れ刃部１２ａに対応する第１凸曲線ＣＬ１が回転方向に向かって突き出す曲率半径Ｒ１を有する凸面であるので、単に平坦な面取りを設ける場合に比較して、切れ刃１２の外周コーナー部分（リーディングエッジ２６との接続部分）の欠損に対する強度が一層高められる。
　図５に示すように、第１凸曲線ＣＬ１と第１凹曲線ＣＬ２とが相互に交差させられているため、その交点Ａで示す両者の境界部分には、図２に１点鎖線で示すように僅かな突条の稜線３０が形成される。切れ刃１２によって生成された切り屑は、第１凹曲線ＣＬ２によって構成される円弧状の内壁面に沿ってカールさせられるので、全長の短いカール形状の切り屑を得るために、上記交点Ａは、なるべく外周側に位置することが望まれる。本実施例のドリル１０では、上記のように外周側の凸曲線状切れ刃部１２ａに対応する第１凸曲線ＣＬ１と、内周側の凹曲線状切れ刃部１２ｂに対応する第１凹曲線ＣＬ２とが相互に交差させられているので、第１凸曲線ＣＬ１および第１凹曲線ＣＬ２の接線が交点Ａで一致するように、言い換えればそれ等の円弧が外接円として交点Ａで接するように滑らかに接続される場合（図１５参照）に比較して、第１凸曲線ＣＬ１と第１凹曲線ＣＬ２との接続点である交点Ａを、好適に外周側に設定することができる。
　また、図４の軸直角断面において、本実施例のドリル１０は、ドリル１０の外周面と第１凸曲線ＣＬ１とが交差する外周点Ｂと、ドリル中心点である軸心Ｏとを結ぶ基準線Ｋに対する第１凹曲線ＣＬ２の凹み量ＬＦは、０．０１Ｄ～０．０５Ｄ（但し、Ｄはドリル刃径）の範囲内に設定されている。凹み量ＬＦがその範囲内とされている第１凹曲線ＣＬ２に対応する凹曲線状切れ刃部１２ｂ、およびその第１凹曲線ＣＬ２によって構成される内壁面により生成される切り屑は、全長が比較的短い好適なカール形状とされ、切り屑排出溝１８を通って良好に排出されて切り屑詰まりが抑制されるため、ドリル１０の耐久性能が高められ且つ切削中のスラスト荷重が軽減される。
　また、図４の軸直角断面において、本実施例のドリル１０は、第１凸曲線ＣＬ１と第１凹曲線ＣＬ２との交点Ａを通る基準線Ｋに直交する直線と基準線Ｋとの交点Ｅと、外周点Ｂとの間の径方向距離であるすくい面取り幅ＬＷは、０．００５Ｄ～０．０６Ｄ( 但し、Ｄはドリル刃径）の範囲内に設定されている。これにより、第１凸曲線ＣＬ１の径方向寸法が好適に小さくされ、切り屑形状が全長が比較的短いカール形状となり、針状突起が小さくされる。
　また、図４の軸直角断面において、本実施例のドリル１０は、外周点Ｂにおける基準線Ｋと第１凸曲線ＣＬ１との角度であるすくい角θ（図５参照）が負に設定されており、外周点Ｂ付近に対応する切れ刃１２の外周コーナー部分の強度が高められる。本実施例では、０°＞θ≧－３０°の範囲内で、例えば－２０°程度である。また、本実施例のドリル１０は、０．１５Ｄ～０．５０Ｄ( 但し、Ｄはドリル刃径）の芯厚ＣＤに設定されており、抗折強度を確保しつつ、切り屑排出溝１８の断面積が可及的に大きくされている。なお、芯厚ＣＤはドリル先端部でのウェブ厚さ（溝底径）で、ウェブ厚さは軸方向において一定であっても良いが、シャンク部１４側へ向かうに従って大径或いは小径となるテーパを設けることもできる。
　また、図４の軸直角断面において、本実施例のドリル１０は、切り屑排出溝１８の回転方向と反対向きの内壁面は、内周側に形成された第２凹曲線ＣＬ３と、その第２凹曲線ＣＬ３に滑らかに接続されるように外周側に連続して形成された第２凸曲線ＣＬ４とから構成されており、その第２凸曲線ＣＬ４は、ランド２４のヒール３８に達するように設けられている。この第２凸曲線ＣＬ４によりランド２４のヒール３８部分が補強される。
　また、図４の軸直角断面において、本実施例のドリル１０は、第１凸曲線ＣＬ１の曲率半径Ｒ１、第１凹曲線ＣＬ２の曲率半径Ｒ２、第２凹曲線ＣＬ３の曲率半径Ｒ３、第２凸曲線ＣＬ４の曲率半径Ｒ４が、Ｒ１：０．０２Ｄ～０．４Ｄ、Ｒ２：０．１０Ｄ～０．４５Ｄ、Ｒ３：０．１０Ｄ～０．４５Ｄ、Ｒ４：０．３Ｄ～１．２Ｄの範囲内で定められ、それぞれ一定の半径の円弧とされている。また、第１凹曲線ＣＬ２の曲率半径Ｒ２と第２凹曲線ＣＬ３の曲率半径Ｒ３との関係は、０．５≦Ｒ３／Ｒ２≦１．１の範囲内とされている。
　図６は、本実施例のドリル１０を用いて穴明け加工が可能な被削材の材質を例示した図で、「◎」印はドリル１０による穴明け加工に最も適した材料である。また、「○」印はドリル１０による穴明け加工に適した材料である。適用条件は、切削速度：３０～２００（ｍ／ｍｉｎ）、１回転当りの送り量：０．０１Ｄ～０．２Ｄ（ｍｍ／ｒｅｖ）である。
《切削試験１》
　次に、本発明者等が行なった切削試験１を説明する。この切削試験１は、図７に示すように本発明品である上記ドリル１０に対応するフック刃型ドリルと、切れ刃が直線とされたストレート刃型ドリル（比較品）とを用いて、以下に示す切削試験条件で穴明け加工を行った。ストレート刃型ドリルは、図８に示すように先端面図において切り屑排出溝の開口部分における切れ刃５０が略直線状を成すものである。
＜フック刃型ドリル＞
　工具材質：超硬合金、全長：１０６ｍｍ、溝長：５０ｍｍ、ドリル刃径：１０ｍｍ、先端角：１４０°、切り屑排出溝の形状：Ｒ１＝０．１３Ｄ、Ｒ２＝０．２８Ｄ、Ｒ３＝０．２３Ｄ、Ｒ４＝０．６２Ｄ、凹み量ＬＦ：０．０２３Ｄ、すくい面取り幅ＬＷ：０．０３Ｄ
＜ストレート刃型ドリル＞
　工具材質：超硬合金、全長：１０６ｍｍ、溝長：５０ｍｍ、ドリル刃径：１０ｍｍ、先端角：１４０°、切り屑排出溝の形状：Ｒ２＝１．４５Ｄ、Ｒ３＝０．３９Ｄ、Ｒ４＝０．４６Ｄ、ドリル形状：図８の先端面図および図９の断面図で示されるもの。
＜加工条件＞
　被削材：Ｓ２５Ｃ（ＪＩＳの規定による機械構造用炭素鋼）、加工深さ：３０ｍｍ（止まり穴) 、切削速度：６３ｍ／ｍｉｎ、送り量：０．４ｍｍ／ｒｅｖ、ステップ：無し、切削油：水溶性クーラント（外部給油) 、クーラント圧：３ＭＰａ
　図１０は、上記切削試験１の試験結果、すなわち各ドリルを用いて穴明け加工を行うことができた加工穴数を示した図である。この結果から、比較品のストレート刃型ドリルを用いた穴明け加工では約１５００穴でドリルが折損したのに対し、本発明品であるフック刃型ドリルを用いた穴明け加工では３０００穴以上の穴明け加工が可能で、工具寿命が２倍以上であった。また、図１１はフック刃型ドリルによる切り屑形状を示す図（写真）で、図１２はストレート刃型ドリルによる切り屑形状を示す図（写真）である。これ等の図から、ストレート刃型ドリルによる切り屑形状はカールが少なく且つ針状突起が形成されているのに対して、フック刃型ドリルによる切り屑形状はカールが進行しているとともに針状突起が形成されおらず且つ小さく折断されて全長が短く、相対的に高い切り屑排出性能が得られると考えられる。
《切削試験２》
　切削試験２は、図１３に示すように前記実施例のドリル１０と同様に第１凸曲線ＣＬ１と第１凹曲線ＣＬ２とが相互に交差している本発明品と、第１凸曲線ＣＬ１と第１凹曲線ＣＬ２とが相互に滑らかに接続されている比較品とを用いて、以下に示す切削試験条件で穴明け加工を行った。
＜本発明品＞
　工具材質：超硬合金、全長：１４０ｍｍ、溝長：９０ｍｍ、ドリル刃径：８ｍｍ、先端角：１４０°、切り屑排出溝の形状：Ｒ１＝１．００ｍｍ（０．１２５Ｄ）、Ｒ２＝２．００ｍｍ（０．２５Ｄ）、凹み量ＬＦ：０．０２Ｄ、すくい面取り幅ＬＷ：０．０４Ｄ、ドリル形状：図１４の断面図に示す通りで、第１凸曲線ＣＬ１と第１凹曲線ＣＬ２とが相互に交差している。
＜比較品＞
　工具材質：超硬合金、全長：１４０ｍｍ、溝長：９０ｍｍ、ドリル刃径：８ｍｍ、先端角：１４０°、切り屑排出溝の形状：Ｒ１＝１．００ｍｍ（０．１２５Ｄ）、Ｒ２＝２．００ｍｍ（０．２５Ｄ）、凹み量ＬＦ：０．００３Ｄ、すくい面取り幅ＬＷ：０．１０Ｄ、ドリル形状：図１５の断面図に示す通りで、第１凸曲線ＣＬ１と第１凹曲線ＣＬ２とが滑らかに接している。
＜加工条件＞
　被削材：ＳＣＭ４４０（ＪＩＳの規定によるクロムモリブデン鋼）、加工深さ：６４ｍｍ（貫通穴) 、切削速度：８０ｍ／ｍｉｎ、送り量：０．２８ｍｍ／ｒｅｖ、ステップ：無し、切削油：水溶性クーラント（ドリル内部給油) 、クーラント圧：３ＭＰａ
　図１６は、上記切削試験２の試験結果、すなわち各ドリルを用いて穴明け加工を行うことができた加工穴数を示した図である。この結果から、比較品を用いた穴明け加工では約７００穴で切れ刃欠けにより加工不可になったのに対し、本発明品を用いた穴明け加工では１５００穴以上の穴明け加工が可能で、工具寿命が２倍以上であった。また、図１７は本発明品による切り屑形状を示す図（写真）で、図１８は比較品による切り屑形状を示す図（写真）である。これ等の切り屑形状を比較すると、共にカールは同様に形成されているが、本発明品による切り屑形状は針状突起が形成されておらず小さく折断されて全長が短いのに対して、比較品による切り屑形状は針状突起が形成されて全長が相対的に長くなっており、相対的に排出性能が低くて切り屑詰まりを生じ易いと推定され、これが耐久性を損なう原因と考えられる。
《切削試験３》
　切削試験３は、図１９に示すように切り屑排出溝の溝断面形状が異なる１２種類の試験品No.1～No.12 を用意し、それ等の試験品No.1～No.12 を用いて、以下に示す切削試験条件で穴明け加工を行った。試験品No.1～No.3は、請求項２、３、５、７、および８で規定した範囲を何れも満足する好適品で、試験品No.4～No.12 は、数値を四角で囲った項目が請求項２、３、５、７、または８で規定した範囲から外れている場合である。なお、図１９の凹み量ＬＦの欄のマイナス「－」は、第１凹曲線ＣＬ２の最大凹み点が基準線Ｋよりも突き出していることを意味する。
＜試験品＞
　工具材質：超硬合金、全長：１９０ｍｍ、溝長：１３０ｍｍ、ドリル刃径：１０ｍｍ、先端角：１４０°
＜加工条件＞
　被削材：ＳＳ４００（ＪＩＳの規定による一般構造用圧延鋼）、加工深さ：１００ｍｍ（貫通穴) 、切削速度：１００ｍ／ｍｉｎ、送り量：０．４５ｍｍ／ｒｅｖ、ステップ：無し、切削油：水溶性クーラント（ドリル内部給油) 、クーラント圧：３ＭＰａ
　図２０は、上記試験品No.1～No.12 について切り屑形状、スラスト荷重、耐久性を調べた結果を示した図である。図２０において「○」印は優れた結果を示し、「△」印は「○」印に比較してやや好ましくない結果を示し、「×」印は好ましくない結果を示している。また、図２０の耐久性能の欄の「コーナー部欠損」は、図２１に示す切れ刃１２の外周コーナー部分の欠けが寿命原因であることを意味し、「摩耗大」は、図２２に示す切れ刃１２の逃げ面摩耗が許容限界を超えたことが寿命原因であることを意味し、「折損」は、図２３に示すドリルの折れが寿命原因であることを意味する。これ等の図２１～図２３は、「ＪＩＳ　Ｂ　０１７１」に記載のもので、２枚刃のドリルの例示である。
　図２０の試験結果から明らかなように、試験品No.1～No.3によれば、切り屑形状、スラスト荷重、および耐久性能において優れた結果が得られた。すなわち、例えば図１１や図１７に示すように針状突起が形成されておらず全長が短いカール形状の排出性が良い切り屑が得られるとともに、送り量０．４５ｍｍ／ｒｅｖでドリルを軸心Ｏ方向へ送るためのスラスト荷重が比較的小さく、且つ所定穴数以上の穴明け加工が可能であった。これに対し、試験品No.4～No.12 では、切り屑形状およびスラスト荷重の少なくとも一方が「△」印のやや好ましくないか、或いは「×」印の好ましくないという結果であって、ドリル折損、コーナー部欠損、摩耗大のいずれかであるという耐久性能評価であった。
　耐久性能評価が「△」または「×」の試験品No.4～No.12 の構成から以下のように解析できる。先ず、試験品No.4および試験品No.11 の切り屑詰まりによる折損は、切り屑排出溝１８の断面積が過小であることに由来する排出性の低下に起因するものと考えられる。すなわち、試験品No.4は、半径比Ｒ３／Ｒ２が０．４２いう小さ過ぎる値とされて相対的に曲率半径Ｒ３が曲率半径Ｒ２に比較して小さいので切り屑排出溝１８の断面積が過小となっており、また、試験品No.11 は、その芯厚ＣＤが０．５２Ｄという大き過ぎる値で且つ曲率半径Ｒ２の第１凹曲線ＣＬ２の凹み量ＬＦが－０．０１Ｄという負の値とされているので、切り屑排出溝１８の断面積が過小となっていると推定される。
　試験品No.5および試験品No.10 の工具剛性不足による折損は、ドリル断面積不足に起因するものと考えられる。すなわち、試験品No.5は、その半径比Ｒ３／Ｒ２が１．１５という大き過ぎる値とされて曲率半径Ｒ３が曲率半径Ｒ２に比較して相対的に大きいのでドリル断面積が過小となっており、試験品No.10 は、その芯厚ＣＤが０．１３Ｄという小さ過ぎる値であるので、ドリル断面積が過小となっていると推定される。
　試験品No.6～No.8、No.12 のコーナー部欠損に関しては、切れ刃１２の外周コーナー部分の強度或いは剛性不足が起因していると考えられる。すなわち、試験品No.6は、そのすくい面取り幅ＬＷが０．００３Ｄという小さ過ぎる値とされ且つ第１凸曲線ＣＬ１の曲率半径Ｒ１が０．０１８Ｄという小さ過ぎる値とされているので、コーナー部分の強度が十分に得られないと考えられる。試験品No.7は、その半径比Ｒ３／Ｒ２が１．６２という大き過ぎる値、言い換えれば曲率半径Ｒ２が相対的に小さな値とされ、且つその曲率半径Ｒ２の第１凹曲線ＣＬ２の凹み量ＬＦが０．０６Ｄという大き過ぎる値とされているため、その分コーナー部分の強度が十分に得られないと考えられる。試験品No.8は、第１凸曲線ＣＬ１の曲率半径Ｒ１が０．４２Ｄという大き過ぎる値とされているので、第１凸曲線ＣＬ１に対応する凸曲線状切れ刃部１２ａの回転方向側へ膨出する量が少なく、直線に近くなるため、凸曲線状切れ刃部１２ａの強度すなわちコーナー部分の強度が十分に得られないと考えられる。試験品No.12 は、曲率半径Ｒ２が０．０９Ｄという小さ過ぎる値とされており、且つその曲率半径Ｒ２の第１凹曲線ＣＬ２の凹み量ＬＦが０．０６Ｄという大き過ぎる値とされているため、コーナー部分の欠損が生じ易いと考えられる。
　試験品No.9の摩耗大に関しては、切削能率が低く所定の送り量（０．４５ｍｍ／ｒｅｖ) を維持するためのスラスト荷重が大きくなることが起因していると考えられる。すなわち、試験品No.9は、曲率半径Ｒ２の第１凹曲線ＣＬ２の凹み量ＬＦが－０．０１Ｄという負の値とされ、半径比Ｒ３／Ｒ２が０．４という小さ過ぎる値とされて相対的に曲率半径Ｒ２が曲率半径Ｒ３に比較して２倍程度に大きい値とされ、曲率半径Ｒ２が０．５２Ｄという大きな値とされ、しかもすくい面取り幅ＬＷが０．０９Ｄという大き過ぎる値とされていて、基準線Ｋよりも回転方向側にあって曲率半径Ｒ２が大きい切れ刃１２は切れ味が悪く切削量が相対的に少なくなって、その分、スラスト荷重が大きくなると考えられる。
　上記試験品No.4～No.12 において十分な耐久性能が得られない原因と推定される過大な値或いは過小な値をそれぞれ考慮すると、第１凹曲線ＣＬ２の凹み量ＬＦは０．０１Ｄ～０．０５Ｄの範囲内、すくい面取り幅ＬＷは０．００５Ｄ～０．０６Ｄの範囲内、芯厚ＣＤは０．１５Ｄ～０．５０Ｄの範囲内、第１凸曲線ＣＬ１の曲率半径Ｒ１は０．０２Ｄ～０．４Ｄの範囲内、第１凹曲線ＣＬ２の曲率半径Ｒ２は０．１０Ｄ～０．４５Ｄの範囲内、第１凹曲線ＣＬ２と第２凹曲線ＣＬ３の曲率半径比Ｒ３／Ｒ２は、０．５～１．１の範囲内、であることが望ましい。
　上述のように、本実施例のドリル１０によれば、先端の３枚の切れ刃１２がそれぞれ外周側の凸曲線状切れ刃部１２ａと内周側の凹曲線状切れ刃部１２ｂとを有して構成されているとともに、軸心Ｏに対して直交する軸直角断面において、上記凸曲線状切れ刃部１２ａに対応する第１凸曲線ＣＬ１と凹曲線状切れ刃部１２ｂに対応する第１凹曲線ＣＬ２とが交点Ａで相互に交差しているため、第１凸曲線ＣＬ１すなわち凸曲線状切れ刃部１２ａの範囲を小さくして第１凹曲線ＣＬ２すなわち凹曲線状切れ刃部１２ｂを外周側へ拡大して設けることができるとともに、その第１凹曲線ＣＬ２の凹み量ＬＦを大きくできる。これにより、切れ刃１２によって生成された切り屑は、切り屑排出溝１８の第１凹曲線ＣＬ２部分で適切にカールさせられるとともに折断され易くなり、針状突起が無い比較的短いカール形状とされるため、スムーズに排出されるようになって切り屑の排出性能が向上し、切り屑排出溝１８の溝幅や断面積が比較的小さい３枚刃ドリル１０においても、切り屑詰まりが抑制されて工具寿命が一層向上する。
　また、本実施例のドリル１０によれば、その軸心Ｏに直交する軸直角断面において、ドリル外周部と第１凸曲線ＣＬ１とが交差する外周点Ｂとドリル中心点である軸心Ｏとを結ぶ基準線Ｋに対して、第１凹曲線ＣＬ２の凹み量ＬＦが０．０１Ｄ～０．０５Ｄの範囲内であることから、切り屑が適切にカールさせられるとともに折断されて全長が比較的短いカール形状となり、一層スムーズに排出されるようになって切り屑詰まりが抑制され、耐久性能が高められるとともに穴明け加工中のスラスト荷重が軽減される。第１凹曲線ＣＬ２の凹み量ＬＦが０．０１Ｄ未満になると、ドリル１０の逃げ面摩耗幅が大きくなって耐久性能が損なわれる一方、凹み量ＬＦが０．０５Ｄを超えると切れ刃１２の外周コーナー部分の欠損が発生し易くなる。
　また、本実施例のドリル１０によれば、軸直角断面におけるすくい面取り幅ＬＷが０．００５Ｄ～０．０６Ｄの範囲内で小さいため、切り屑が第１凹曲線ＣＬ２部分で適切にカールさせられるとともに折断されて全長が比較的短いカール形状となり、一層スムーズに排出されるようになって切り屑詰まりが抑制され、耐久性能が高められるとともに穴明け加工中のスラスト荷重が軽減される。すくい面取り幅ＬＷが０．００５Ｄ未満になると、切れ刃１２の外周コーナー部分が欠損し易くなる一方、０．０６Ｄを超えると逃げ面摩耗幅が大きくなるなどして耐久性能が損なわれる。
　また、本実施例のドリル１０によれば、外周点Ｂにおけるすくい角θが負であるため、その外周点Ｂに対応する切れ刃１２の外周コーナー部分の強度が高められて欠損が抑制され、ドリル１０の耐久性能が高められる。
　また、本実施例のドリル１０によれば、芯厚ＣＤが０．１５Ｄ～０．５０Ｄの範囲内であるため、切り屑排出性能とドリル１０の抗折強度とが適切に確保され、ドリル１０の耐久性能が一層高められる。芯厚ＣＤが０．１５Ｄ未満になると、抗折強度が低下してドリル１０が折損し易くなる一方、０．５０Ｄを超えると切り屑排出性能が損なわれて切り屑詰まりによるドリル１０の折損が生じ易くなる。
　また、本実施例のドリル１０によれば、軸直角断面においてドリル回転方向と反対向きの内壁面が内周側の第２凹曲線ＣＬ３と外周側の第２凸曲線ＣＬ４とから構成されているため、切り屑が切り屑排出溝１８内をスムーズに排出されるようになって切り屑詰まりが抑制され、耐久性能が高められるとともに穴明け加工中のスラスト荷重が軽減される。また、第２凸曲線ＣＬ４はヒール３８に達しているため、リーディングエッジ２６側の前記第１凸曲線ＣＬ１と合わせて、切り屑排出溝１８のＣ字状乃至Ｕ字状の断面の開口端縁、すなわちリーディングエッジ２６およびヒール３８を構成する角部が、それ等の第１凸曲線ＣＬ１および第２凸曲線ＣＬ４によってそれぞれ補強され、その角部の欠損が防止されてドリル１０の耐久性が高められる。
　また、本実施例のドリル１０によれば、第１凸曲線ＣＬ１の曲率半径をＲ１、第１凹曲線ＣＬ２の曲率半径をＲ２、第２凹曲線ＣＬ３の曲率半径をＲ３、第２凸曲線ＣＬ４の曲率半径をＲ４としたとき、曲率半径Ｒ１は０．０２Ｄ～０．４Ｄの範囲内、曲率半径Ｒ２は０．１０Ｄ～０．４５Ｄの範囲内、曲率半径Ｒ３は０．１０Ｄ～０．４５Ｄの範囲内、曲率半径Ｒ４は０．３Ｄ～１．２Ｄの範囲内であるため、切り屑が適切にカールさせられるとともに折断されて全長が比較的短いカール形状となり、且つ切り屑排出溝１８内をスムーズに排出されるようになって切り屑詰まりが抑制され、耐久性能が高められるとともに穴明け加工中のスラスト荷重が軽減される。曲率半径Ｒ１が０．０２Ｄ未満または０．４Ｄを超えると、切れ刃１２の外周コーナー部分の欠損が生じ易くなる。また、曲率半径Ｒ２が０．１０Ｄ未満になると切れ刃１２の外周コーナー部分の欠損が生じ易くなり、０．４５Ｄを超えるとスラスト荷重が大きくなって摩耗が大きくなる。
　また、本実施例のドリル１０によれば、曲率半径Ｒ３のＲ２に対する比Ｒ３／Ｒ２が０．５～１．１の範囲内であるため、ドリル１０の剛性が確保される範囲で切り屑排出溝１８の断面積を大きくして切り屑排出性能を高くすることができる。半径比Ｒ３／Ｒ２が０．５未満では、切り屑排出溝１８の断面積が小さくなり過ぎて切り屑詰まりが発生し易くなる一方、１．１を超えるとドリル１０の断面積が小さくなり過ぎて剛性が低下し、折損し易くなる。
　以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
　例えば、前述の実施例のドリル１０において、交点Ａで交差する第１凸曲線ＣＬ１および第１凹曲線ＣＬ２は、それぞれ一定の曲率半径Ｒ１およびＲ２を有する円弧であったが、必ずしも半径が一定の円弧でなくてもよい。
　前述の実施例のドリル１０の溝部１６には、所定のねじれ角（例えば３０°程度）で軸心Ｏの右まわりにねじれた切り屑排出溝１８が形成されていたが、切り屑排出溝１８が軸心Ｏまわりに左まわりに捩れているツイストドリルや、切り屑排出溝１８が軸心Ｏと平行な直刃ドリル、１つのランドに２つのマージンが設けられたダブルマージンドリルなど、種々の３枚刃ドリルに適用可能である。
　また、前述の実施例のドリル１０には、３本のオイルホール２２が軸心Ｏ方向に縦通して設けられているが、このオイルホール２２は被削材の材質等に応じて必要に応じて設けられれば良い。また、マージン２０は、必ずしも設けられていなくてもよい。
　また、前述の実施例のドリル１０は、その軸心Ｏに直交する断面において切り屑排出溝１８の内壁面のうち回転方向と反対側に向かう内壁面は、内周側に形成された第２凹曲線ＣＬ３と、その第２凹曲線ＣＬ３に連続して外周側に形成された第２凸曲線ＣＬ４とから構成されて、その第２凸曲線ＣＬ４は、ランド２４のヒール３８に到達するように設定されていたが、この第２凸曲線ＣＬ４はランド２４のヒール３８を補強するためのものであるから、必ずしも曲線でなくてもよいし、材質によっては省略してもよい。上記第２凹曲線ＣＬ３は、切り屑のカールの形成にそれほど関与する部分ではなく、切り屑との間に隙間が形成される程度のものでよいので、その曲率半径Ｒ３は切り屑のカールや切り屑の排出に影響しない範囲で変更され得る。
　以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
　１０：３枚刃ドリル　　１２：切れ刃　　１２ａ：凸曲線状切れ刃部　　１２ｂ：凹曲線状切れ刃部　　１８：切り屑排出溝　　３２：第１逃げ面　　３８：ヒール　　ＣＬ１：第１凸曲線　　ＣＬ２：第１凹曲線　　ＣＬ３：第２凹曲線　　ＣＬ４：第２凸曲線　　Ｏ：軸心　　Ａ：交点　　Ｂ：外周点　　ＬＦ：第１凹曲線の凹み量　　ＬＷ：すくい面取り幅　　Ｋ：基準線　　θ：すくい角　　Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、：曲率半径

Claims (8)

  1. 　先端部に開口するように軸方向に設けられた３本の切り屑排出溝と、
    　該切り屑排出溝のうち穴明け加工時のドリル回転方向に向かう内壁面と前記先端部に形成された先端逃げ面との交差部分に形成された３枚の切れ刃と、
    　を備え、前記切れ刃は、内周側に形成された凹曲線状の凹曲線状切れ刃部と外周側に形成された凸曲線状の凸曲線状切れ刃部とを有する３枚刃ドリルにおいて、
    　軸心Ｏに対して直交する軸直角断面において、前記凸曲線状切れ刃部に対応する第１凸曲線と前記凹曲線状切れ刃部に対応する第１凹曲線とが交点Ａで相互に交差している
    　ことを特徴とする３枚刃ドリル。
  2. 　前記軸直角断面において、ドリル外周部と前記第１凸曲線とが交差する外周点Ｂと前記軸心Ｏとを結ぶ基準線Ｋに対して、前記第１凹曲線の凹み量ＬＦは、ドリル刃径Ｄに対して０．０１Ｄ～０．０５Ｄの範囲内である
    　ことを特徴とする請求項１に記載の３枚刃ドリル。
  3. 　前記軸直角断面において、前記交点Ａを通り且つ前記基準線Ｋに対して直交する直線と該基準線Ｋとの交点Ｅと、前記外周点Ｂとの間の距離であるすくい面取り幅ＬＷは、ドリル刃径Ｄに対して０．００５Ｄ～０．０６Ｄの範囲内である
    　ことを特徴とする請求項２に記載の３枚刃ドリル。
  4. 　前記軸直角断面において、前記外周点Ｂにおける前記基準線Ｋと前記第１凸曲線との角度であるすくい角θが負である
    　ことを特徴とする請求項２または３に記載の３枚刃ドリル。
  5. 　ドリル刃径Ｄに対して０．１５Ｄ～０．５０Ｄの範囲内の芯厚ＣＤを有する
    　ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の３枚刃ドリル。
  6. 　前記軸直角断面において、前記切り屑排出溝のうち穴明け加工時のドリル回転方向と反対向きの内壁面は、内周側に形成された第２凹曲線と、該第２凹曲線に連続して外周側に形成された第２凸曲線とから構成されており、該第２凸曲線はヒールに達している
    　ことを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載の３枚刃ドリル。
  7. 　前記軸直角断面において、前記第１凸曲線の曲率半径をＲ１、前記第１凹曲線の曲率半径をＲ２、前記第２凹曲線の曲率半径をＲ３、前記第２凸曲線の曲率半径をＲ４としたとき、それ等の曲率半径Ｒ１～Ｒ４は、ドリル刃径Ｄに対してそれぞれ次式(1) ～(4) で示す範囲内である
    　Ｒ１：０．０２Ｄ～０．４Ｄ　　　・・・(1) 
    　Ｒ２：０．１０Ｄ～０．４５Ｄ　　・・・(2) 
    　Ｒ３：０．１０Ｄ～０．４５Ｄ　　・・・(3) 
    　Ｒ４：０．３Ｄ～１．２Ｄ　　　　・・・(4) 
    　ことを特徴とする請求項６に記載の３枚刃ドリル。
  8. 　前記第１凹曲線の曲率半径Ｒ２と前記第２凹曲線の曲率半径Ｒ３との関係は、次式(5) を満足する
    　０．５≦Ｒ３／Ｒ２≦１．１　　　・・・(5) 
    　ことを特徴とする請求項７に記載の３枚刃ドリル。
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