WO2015194408A1 - ドリル - Google Patents

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    • B23B2251/18—Configuration of the drill point

Definitions

  • This invention relates to a drill in which the cutting edge is reinforced, and more particularly to a drill in which the cutting load is reduced while maintaining the strength of the cutting edge.
  • the strengthening process of the cutting edge of a scissors drill is usually performed by a method of blunting the cutting edge.
  • the blunting of the cutting edge is performed by a method as shown in Patent Documents 1 and 2 below, for example.
  • the drill of patent document 1 forms the negative land which blunts a blade edge on a rake face, and makes the width of the negative land attached to the thinning part cutting edge in the front view of the drill larger than the width of the negative land attached to the main cutting edge. .
  • the drill of patent document 2 gives the honing process which rounds a blade edge to a blade edge part.
  • the honing width of the thinning part cutting edge is made constant over the entire length of the thinning part cutting edge, and the honing width of the outer peripheral part cutting edge connected to the radial outer end of the thinning part cutting blade is cut at the radial outer end. Widened to more than 1.5 times the honing width of the blade.
  • the width of the negative land or the honing is made constant for the thinned portion cutting edge, the width is made constant for the outer peripheral portion cutting edge, or the width from the rotation center side to the outer peripheral side is changed. Processing to increase the width was adopted.
  • the cutting edge is unnecessarily blunted to a portion where it is difficult to apply a cutting load, which increases the cutting load.
  • the present invention has an object to reduce the cutting load while maintaining the strength of the cutting edge of the drill with the drill subjected to the strengthening process (blunting process) applied to the cutting edge as the object of improvement.
  • a drill having a honing surface or a negative land formed in the entire region of the cutting edge, and the width of the honing surface or the negative land in the drill axis direction when viewed perpendicularly to the drill axis is the center of rotation.
  • the honing surface for reinforcing the cutting edge and the negative land are configured as described above, and the cutting load is reduced as compared with the conventional drill subjected to the cutting edge strengthening treatment.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a part of a side surface of the drill, which is a view perpendicular to the drill axis of the drill of FIG. 1. It is a figure which expands and shows the front of the drill of FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a position along line XX in FIG. 3. It is an expanded sectional view showing other examples of blade edge processing of a drill of this invention. It is the figure which compared the measured value of the axial direction cutting load in a performance evaluation test.
  • the illustrated drill 1 is a twist drill having a twisted groove 3 on the outer periphery of a main body 2.
  • the groove surface at the tip of the twisted groove 3 is a rake surface 4, and the groove surface of the thinning portion 7 formed at the ridge line at the position where the rake surface 4 intersects the flank 5 at the tip and the center of the tip of the main body 2.
  • a cutting edge 6 is formed by a ridgeline at a position where the flank 5 intersects.
  • the scissors drill has a margin 8 and a shank 9 connected to the rear of the main body 2.
  • the scissors cutting blade 6 includes a thinning portion cutting edge 6a along the thinning portion and an outer peripheral portion cutting blade 6b connected to the radially outer end of the thinning portion cutting edge 6a.
  • the illustrated outer peripheral cutting edge 6b includes a concave arc cutting edge 6b- 1 connected to the outer end of the thinning cutting edge 6a, and a convex arc cutting extending from the outer end of the concave arc cutting edge 6b- 1 to the outermost periphery.
  • the blade portion 6b- 2 is combined.
  • the blade cutting edge 6 is subjected to a cutting edge strengthening process over the entire area.
  • the edge is rounded by a honing process.
  • FIG. 3 is a honing surface formed by the edge-strengthening process.
  • the width w in the drill axis direction when viewed perpendicularly to the drill axis gradually increases from the center of rotation toward the outer end of the thinning portion cutting edge 6 a.
  • the drill axis direction width w as viewed perpendicularly to the drill axis gradually decreases.
  • the width in the drill axis direction when viewed perpendicular to the drill axis gradually increases again from Mp toward the outer end of the cutting edge 6 (the radial outer end of the convex arc cutting edge portion 6b- 2 ).
  • the appropriate width w of the honing surface 10 in the drill axis direction when viewed perpendicularly to the drill axis is 0.02 mm to 0.06 mm.
  • the radius of curvature of the concave arc cutting edge portion 6b- 1 is set appropriately, for example, 0.5D (D is a drill diameter) or more, the concave arc cutting edge portion 6b- 1 is intermediate between the concave arc cutting edge portion 6b- 1 .
  • the concentration of the cutting load applied to the point Mp hardly occurs, and the cutting load applied to the intermediate point Mp is smaller than the cutting load applied to the outer end of the thinning portion cutting edge 6a.
  • the degree of strengthening of the cutting edge near the intermediate point Mp of the concave arc cutting edge portion 6b- 1 (which is determined by the drill axis direction width w of the honing surface 10 when viewed perpendicularly to the drill axis) is determined by the thinning portion cutting edge 6a. It is possible to reduce the cutting load by suppressing the blunting more than necessary to the region where the cutting load is difficult to be applied.
  • the honing surface 10 can be replaced with a negative land 11 as shown in FIG. Even with a structure in which the negative land 11 is provided on the rake face by polishing or grinding, the cutting edge can be strengthened.
  • This form also increases the width w in the drill axis direction in the negative view of the drill axis of the negative land gradually from the rotation center toward the outer end of the thinning portion cutting edge, and then the concave arc cutting edge portion from the outer end of the thinning portion cutting edge.
  • the outer peripheral cutting edge 6b of the illustrated drill has a convex arc cutting edge 6b- 2 on the outer end side.
  • the outer peripheral cutting edge 6b has a concave arc cutting as shown in FIG. 2 of the above-mentioned patent document 2 from the inner end connected to the outer end of the thinning cutting edge 6a to the outer end extending to the outer periphery of the drill. You may be comprised with the blade.
  • Sample 1 a honing surface for reinforcing the cutting edge was formed over the entire area of the cutting edge.
  • the width in the drill axis direction when viewed perpendicularly to the drill axis is gradually increased from the inner end to the outer end of the thinning portion cutting edge, and then the concave arc cutting edge portion of the thinning portion cutting edge is increased. It gradually decreased toward the intermediate point, and further increased gradually from the intermediate point of the concave arc cutting edge part toward the outermost end of the cutting edge.
  • the drill axial width of the honing surface at the inner end of the thinning part cutting edge in a perpendicular view of the drill axis is 0.02 mm
  • the drilling axial width of the honing surface at the outer end of the thinning part cutting edge is 0.05 mm
  • a concave arc The drill axial width of the honing surface at the midpoint of the cutting edge is 0.02 mm
  • the drill axial width of the honing surface at the outermost end of the cutting edge is 0.06 mm.
  • Example 2 For comparison, a carbide twist drill (sample 2 and sample 3) having the same diameter and the same blade shape was also prototyped.
  • Sample 2 the width in the drill axis direction of the honing surface as viewed from the right angle of the drill axis was uniformly 0.06 mm over the entire cutting edge.
  • Sample 3 has a honing surface with a drill axis width of 0.02 mm at the rotation center in a right angle view of the drill axis and a honing surface with a drill axis width of 0.06 mm at the outermost edge of the cutting edge.
  • the axial width was gradually increased from the center of rotation to the outermost edge of the cutting edge.
  • the cutting load is measured by a method of measuring the axial load applied to the measuring tool by placing the work material on the measuring tool (cutting dynamometer made by Nihon Kissler) and cutting the work material from above. It was.
  • the cutting load of sample 1 is about 300 kgf ⁇ cm less than that of sample 2.
  • the fluctuation width of the cutting load is about 300 Kgf ⁇ cm in the sample 2, while the sample 1 is as small as 200 Kgf ⁇ cm.
  • Sample 3 has a peak cutting load peak value of about 1500 Kgf ⁇ cm at the beginning of cutting, whereas Sample 1 is stable with an upper limit of cutting load from the beginning of cutting to the end of machining of about 1200 Kgf ⁇ cm. Therefore, the fluctuation width of the cutting load during processing is also smaller than that of the sample 3.

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Abstract

回転中心に形成されたシンニング部と、前記シンニング部に形成されたシンニング部切れ刃と前記シンニング部切れ刃の外端に連なる凹円弧切れ刃部とを含む切れ刃とを有し、前記切れ刃の全域にはホーニング面又はネガランドが形成されたドリルであって、ドリル軸直角視での前記ホーニング面又は前記ネガランドのドリル軸方向幅が回転中心から前記シンニング部切れ刃の外端に向かって次第に増加し、前記シンニング部切れ刃の外端から前記凹円弧切れ刃部の中間点に行くにつれて次第に減少し、前記中間点から前記切れ刃の外端に向かって次第に増加しているドリル。

Description

ドリル
  この発明は、刃先に強化処理を施したドリル、詳しくは、刃先の強度を維持して切削負荷を低減させたドリルに関する。
  ドリルの刃先の強化処理は、通常、刃先を鈍化させる方法でなされる。その刃先の鈍化は、例えば、下記特許文献１、２が示しているよう方法でなされている。
  特許文献１のドリルは、すくい面に刃先を鈍らせるネガランドを形成し、シンニング部切れ刃に付したネガランドのドリル正面視での幅を主切れ刃に付したネガランドの幅よりも大きくしている。
  また、特許文献２のドリルは、刃先部に刃先を丸めるホーニング処理を施したものである。シンニング部切れ刃のホーニング幅をシンニング部切れ刃の全長に亘って一定にするとともに、シンニング部切れ刃の径方向外端に連なる外周部切れ刃のホーニング幅をその径方向外端においてシンニング部切れ刃のホーニング幅の１．５倍以上に広げている。
特開２００９－１８３６０号公報 特開２００４－２６８２３０号公報
  従来において刃先の強化処理として、シンニング部切れ刃についてはネガランドやホーニングの幅を一定にする処理、外周部切れ刃についてはその幅を一定にする、もしくは、回転中心側から外周側に向かってその幅を大きくする処理が採られていた。しかし、このような強化処理では、切削負荷がかかり難い部位への刃先の鈍化が必要以上になされ、それが原因で切削負荷が大きくなる。
  切削負荷の増加は、加工の安定性を低下させ、ドリルの寿命にも悪影響を及ぼす。
  そこで、この発明は、刃先に強化処理（鈍化処理）を施したドリルを改善の対象にしてそのドリルの刃先の強度を維持しながら切削負荷を低減させることを課題としている。
  上記の課題を解決するため、この発明においては、回転中心に形成されたシンニング部と、前記シンニング部に形成されたシンニング部切れ刃と前記シンニング部切れ刃の外端に連なる凹円弧切れ刃部とを含む切れ刃とを有し、前記切れ刃の全域にはホーニング面又はネガランドが形成されたドリルであって、ドリル軸直角視での前記ホーニング面又は前記ネガランドのドリル軸方向幅が回転中心から前記シンニング部切れ刃の外端に向かって次第に増加し、前記シンニング部切れ刃の外端から前記凹円弧切れ刃部の中間点に行くにつれて次第に減少し、前記中間点から前記切れ刃の外端に向かって次第に増加しているドリルとした。
  この発明のドリルは、刃先強化用のホーニング面やネガランドが上記の通りに構成されており、従来の刃先強化処理を施したドリルに比べて切削負荷が低減する。
この発明のドリルの一例を示す側面図である。 図１のドリルのドリル軸直角視であって、ドリルの側面の一部を拡大して示す図である。 図１のドリルの正面を拡大して示す図である。 図３のＸ－Ｘ線に沿った位置の拡大断面図である。 この発明のドリルの刃先処理の他の例を示す拡大断面図である。 性能評価試験における軸方向切削負荷の測定値を比較した図である。
  以下、この発明のドリルの実施の形態を添付図面の図１～図５に基づいて説明する。図示のドリル１は、本体部２の外周にねじれ溝３を有するツイストドリルである。
  ねじれ溝３の先端の溝面はすくい面４となっており、そのすくい面４と先端の逃げ面５が交差した位置の稜線及び本体部２の先端中心に形成されたシンニング部７の溝面と逃げ面５が交差した位置の稜線によって切れ刃６が形成されている。
  ドリルはマージン８と本体部２の後方に連なるシャンク９を有する。
  切れ刃６は、図３に示すように、シンニング部に沿ったシンニング部切れ刃６ａと、そのシンニング部切れ刃６ａの径方向外端に連なった外周部切れ刃６ｂとからなる。
  図示の外周部切れ刃６ｂは、シンニング部切れ刃６ａの外端に連なった凹円弧切れ刃部６ｂ－１と、その凹円弧切れ刃部６ｂ－１の外端から最外周に至る凸円弧切れ刃部６ｂ－２を組み合わせたものになっている。
  なお、ここでは、ドリルの回転方向を基準にして回転方向と反対向きに凹んだものを凹円弧切れ刃部、回転方向に凸となるように膨らんだものを凸円弧切れ刃部と称している。
  切れ刃６には、全域に刃先の強化処理が施されている。例示のドリルの刃先の強化処理は、ホーニング処理で刃先を丸めたものになっている。図２、図３の１０が刃先の強化処理によって形成されたホーニング面である。
  そのホーニング面１０においては、ドリル軸直角視（図２）でのドリル軸方向幅ｗが回転中心からシンニング部切れ刃６ａの外端に向かって次第に増加している。
  そしてさらに、シンニング部切れ刃６ａの外端から凹円弧切れ刃部６ｂ－１の最大に凹んだ中間点Ｍｐに行くにつれてドリル軸直角視でのドリル軸方向幅ｗが次第に減少し、前記中間点Ｍｐから切れ刃６の外端（凸円弧切れ刃部６ｂ－２の径方向外端）に向かってドリル軸直角視でのドリル軸方向幅が再度次第に増加する面となっている。
  そのホーニング面１０のドリル軸直角視でのドリル軸方向幅ｗは、０．０２ｍｍ～０．０６ｍｍが適当である。その幅を０．０２ｍｍ以上とすることで、刃先の強化効果を不足なく得ることができる。
  また、その幅を０．０６ｍｍ以下とすることで、切削負荷低減の効果を犠牲にせずに済む。
  凹円弧切れ刃部６ｂ－１は、曲率半径が適切に設定されていると、例えば、０．５Ｄ（Ｄはドリル径）以上に設定されていると、凹円弧切れ刃部６ｂ－１の中間点Ｍｐに加わる切削負荷の集中が起こり難く、中間点Ｍｐに加わる切削負荷がシンニング部切れ刃６ａの外端に加わる切削負荷よりも小さくなる。
  そのために、凹円弧切れ刃部６ｂ－１の中間点Ｍｐ付近の刃先の強化の度合い（これはホーニング面１０のドリル軸直角視でのドリル軸方向幅ｗによって決まる）は、シンニング部切れ刃６ａの外端部の強化の度合いよりも小さくて済み、切削負荷のかかり難い領域への必要以上の鈍化を抑えて切削負荷を低減することが可能になる。
  なお、前記ホーニング面１０は、図５に示すようなネガランド１１に置き換えることができる。すくい面に研磨や研削などでネガランド１１を設ける構造でも刃先を強化することができる。
  この形態も、ネガランドのドリル軸直角視でのドリル軸方向幅ｗを回転中心からシンニング部切れ刃の外端に向かって次第に増加させ、次いで、シンニング部切れ刃の外端から凹円弧切れ刃部の中間点に向かって次第に減少させ、前記中間点から切れ刃の外端に向かって再度次第に増加させることで、切れ刃の切削負荷のかかり難い部位への鈍化が必要以上になされることを抑えて切削負荷を低減することができる。
  なお、例示のドリルの外周部切れ刃６ｂは、外端側が凸円弧切れ刃部６ｂ－２が形成されている。その外周部切れ刃６ｂは、シンニング部切れ刃６ａの外端に連なる内端からドリルの外周に至る外端までの全域が、前記特許文献２の図２に示されているような凹円弧切れ刃で構成されていてもよい。
  図１に示す刃形を備える２枚刃の直径Ｄ＝φ８ｍｍの超硬ツイストドリル（試料１）を試作した。その試料１は、切れ刃の全域に刃先強化用のホーニング面を形成した。
  そのホーニング面において、ドリル軸直角視でのドリル軸方向幅をシンニング部切れ刃の内端から外端に向かって緩やかに増加させ、次いで、シンニング部切れ刃の外端から凹円弧切れ刃部の中間点に向かって緩やかに減少させ、さらに、凹円弧切れ刃部の中間点から切れ刃の最外端に向かって緩やかに増加させた。
  ドリル軸直角視でのシンニング部切れ刃の内端部におけるホーニング面のドリル軸方向幅は０．０２ｍｍ、シンニング部切れ刃の外端部におけるホーニング面のドリル軸方向幅は０．０５ｍｍ、凹円弧切れ刃部の中間点におけるホーニング面のドリル軸方向幅は０．０２ｍｍそして切れ刃の最外端部におけるホーニング面のドリル軸方向幅は０．０６ｍｍである。
  比較のために、同一径、同一刃形の超硬ツイストドリル（試料２、試料３）も試作した。試料２は、ドリル軸直角視でのホーニング面のドリル軸方向幅を切れ刃の全域において一律の０．０６ｍｍにした。
  また、試料３は、ドリル軸直角視での回転中心におけるホーニング面のドリル軸方向幅を０．０２ｍｍ、切れ刃最外端におけるホーニング面のドリル軸方向幅を０．０６ｍｍとし、ホーニング面のドリル軸方向幅を回転中心から切れ刃の最外端にかけて次第に増加させた。
  かかる試料１～試料３を用いて、下記の条件で各２穴の穴明けを実施し、その際の切削負荷を測定した。
－切削条件－
  被削材：ＳＵＳ３０４
  切削速度（周速）Ｖｃ＝６０ｍ／ｍｉｎ
  送り量ｆ＝０．１５ｍｍ／ｒｅｖ
  切削負荷の測定は、測定具（日本キスラー社製の切削動力計）の上に被削材を載せて上方から被削材を切り込ませ、測定具に加わる軸方向の荷重を測る方法で行った。
  その結果を図６に示す。この図６からわかるように、試料１は試料２に比べて切削負荷が３００Ｋｇｆ・ｃｍ程度減少している。
  切削負荷の振れ幅も、試料２は３００Ｋｇｆ・ｃｍ程度であるのに対し、試料１は２００Ｋｇｆ・ｃｍ弱と小さくなっている。
  また、試料３は、切削の初期の切削負荷ピーク値が１５００Ｋｇｆ・ｃｍ程度まで高まっているのに対し、試料１は切削の初期から加工終了までの切削負荷の上限値が１２００Ｋｇｆ・ｃｍ程度で安定しており、加工中の切削負荷の振れ幅も試料３より小さくなっている。
  この評価試験の結果から、刃先強化を目的として設けるホーニング面やネガランドのドリル軸直角視でのドリル軸方向幅を切れ刃の位置に応じて変化させることの有効性が伺える。
１          ドリル
２          本体部
３          ねじれ溝
４          すくい面
５          逃げ面
６          切れ刃
６ａ        シンニング部切れ刃
６ｂ        外周部切れ刃
６ｂ－１      凹円弧切れ刃部
６ｂ－２      凸円弧切れ刃部
７          シンニング部
８          マージン
９          シャンク
１０        ホーニング面
１１        ネガランド

Claims (3)

  1.   回転中心に形成されたシンニング部と、前記シンニング部に形成されたシンニング部切れ刃と前記シンニング部切れ刃の外端に連なる凹円弧切れ刃部とを含む切れ刃とを有し、前記切れ刃の全域にはホーニング面又はネガランドが形成されたドリルであって、
      ドリル軸直角視での前記ホーニング面又は前記ネガランドのドリル軸方向幅が回転中心から前記シンニング部切れ刃の外端に向かって次第に増加し、前記シンニング部切れ刃の外端から前記凹円弧切れ刃部の中間点に行くにつれて次第に減少し、前記中間点から前記切れ刃の外端に向かって次第に増加しているドリル。
  2.   ドリル軸直角視での前記ホーニング面又は前記ネガランドの前記ドリル軸方向幅が０．０２ｍｍ～０．０６ｍｍである請求項１に記載のドリル。
  3.   前記凹円弧切れ刃部の曲率半径がドリル径の０．５倍以上に設定された請求項１又は請求項２に記載のドリル。
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