WO2022239046A1 - ドリル - Google Patents

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WO2022239046A1
WO2022239046A1 PCT/JP2021/017616 JP2021017616W WO2022239046A1 WO 2022239046 A1 WO2022239046 A1 WO 2022239046A1 JP 2021017616 W JP2021017616 W JP 2021017616W WO 2022239046 A1 WO2022239046 A1 WO 2022239046A1
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WO
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wall surface
drill
oil hole
cross
sectional area
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PCT/JP2021/017616
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Inventor
剛広 山本
Original Assignee
オーエスジー株式会社
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Publication date
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Priority to JP2022542188A priority patent/JP7314419B2/ja
Priority to CA3203410A priority patent/CA3203410A1/en
Priority to CN202180089927.5A priority patent/CN116829285A/zh
Priority to KR1020237023483A priority patent/KR20230117612A/ko
Priority to PCT/JP2021/017616 priority patent/WO2022239046A1/ja
Priority to TW111115153A priority patent/TWI784907B/zh
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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
    • B23B51/06—Drills with lubricating or cooling equipment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2250/00—Compensating adverse effects during turning, boring or drilling
    • B23B2250/12—Cooling and lubrication
    • 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Definitions

  • the present invention relates to drills.
  • Non-circular holes improve lubricity and cooling performance by improving flow rate and discharge rate compared to round holes.
  • the cutting oil supply hole of the drill disclosed in Patent Document 1 has a fan-shaped cross section.
  • the fan-shaped cross section is formed by being surrounded by the front inner wall surface, the rear inner wall surface, the outer peripheral inner wall surface, and the inner peripheral inner wall surface.
  • the front inner wall surface is radially positioned on the front side in the rotational direction of the drill.
  • the front inner wall surface is radially positioned rearward in the rotational direction of the drill and faces the front inner wall surface in the circumferential direction.
  • the forward inner wall surface consists of a partial cylindrical surface centered on the centerline of the drill.
  • the inner wall surface on the inner peripheral side is formed of a partial cylindrical surface centered on the center line of the drill and having a smaller radius of curvature than the inner wall surface on the outer peripheral side, and faces the inner wall surface on the outer peripheral side in the radial direction.
  • the above drill can significantly improve performance for sticky work materials such as SUS and Ti alloys and work materials with low thermal conductivity.
  • the drill disclosed in Patent Document 2 has a gash portion with an arc-curved R portion, and is capable of cutting relatively hard work materials.
  • a first ridge line between the R portion and the flank face extends from the radially inner end of the thinning blade toward the radially outer side while curving in the rotational direction.
  • An object of the present invention is to provide a drill capable of increasing the discharge amount of cutting oil and ensuring tool rigidity.
  • a drill includes a rod-shaped tool body that rotates about an axis, a discharge groove spirally provided on an outer peripheral surface of the tool body from a tip end to a base end, and the tool A cutting edge formed on a ridgeline portion between an inner surface of the discharge groove facing forward in the rotation direction of the main body and a flank at the tip, and an oil provided on the flank to supply cutting oil to the cutting edge.
  • the oil hole has a front inner wall surface positioned on the front side in the rotational direction of the tool body along the radial direction, and a front inner wall surface positioned on the rear side in the rotational direction of the tool body along the radial direction.
  • a rear inner wall surface located and circumferentially opposite to the front inner wall surface; an outer peripheral inner wall surface composed of a partial cylindrical surface centered on the center line of the tool body; and a center line centered on the tool body. and is formed of a partial cylindrical surface having a radius of curvature smaller than that of the inner wall surface on the outer peripheral side, and has a fan-shaped cross section surrounded by the inner inner wall surface on the outer peripheral side and the inner inner wall surface on the radially opposite side; The wall surface is curved in an arc shape forward in the direction of rotation.
  • this embodiment has an oil hole with a fan-shaped cross section, it is possible to increase the discharge amount of cutting oil compared to a round hole. Further, in this aspect, since the rear inner wall surface of the oil hole is curved forward in the rotational direction in an arc shape, a wide distance can be secured between the ridge portion of the flank and the rear inner wall surface.
  • the ridgeline portion of the flank is the ridgeline portion between the flank and the inner surface of the discharge groove facing rearward in the rotational direction of the tool body. As a result, this mode can suppress the stress applied to the portion between the ridgeline portion and the oil hole, so that the rigidity of the tool can be ensured.
  • High-feed machining is machining in which a tool is moved at high speed. This mode is also effective for relatively large sizes that require a large cutting resistance.
  • the drill of this aspect includes a gash portion having a ridge line with the flank extending arcuately from the inner end of the cutting edge toward the radially outer side and connected to the discharge groove, wherein the rear inner wall surface includes: At a position away from the gash portion, the curved portion may be curved in the same direction as the gash portion.
  • This embodiment has an arcuate gash portion, but by curving the rear inner wall surface of the oil hole in an arc on the same side as the gash portion, the distance between the flank ridge line portion and the flank portion can be uniformly widened. .
  • the radius of curvature in the cross section of the rear inner wall surface of the drill of this aspect may be 0.35D or more and 0.45D or less.
  • the drill can increase the discharge amount of cutting oil and stabilize cutting performance.
  • FIG. 1 is a side view of a drill 1;
  • FIG. 2 is a perspective view of the tip of the drill 1.
  • FIG. 1 is a front view of a drill 1;
  • FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II shown in FIG. 1;
  • It is the table
  • It is the table
  • It is a table
  • 4 is a graph showing the results of durability test 1.
  • FIG. 4 is a graph showing the results of durability test 2;
  • 4 is a graph showing the results of durability test 3.
  • FIG. 4 is a graph showing the results of durability test 4; 4 is a graph showing the results of endurance test 5.
  • FIG. 4 is a graph showing the results of discharge amount test 1.
  • FIG. 7 is a graph showing the results of a discharge amount test 2; 7 is a graph showing the results of discharge amount test 3.
  • FIG. 10 is a front view of a three-bladed drill 100 (modification).
  • Drill 1 is a long drill with two blades.
  • the drill 1 is preferably made of a hard material such as cemented carbide, high-speed tool steel (HSS), or the like.
  • a drill 1 comprises a shank 2 and a body 3.
  • the shank 2 and body 3 are examples of the "tool body" of the present invention.
  • the shank 2 is attached to the spindle of a machine tool (not shown).
  • Body 3 extends from shank 2 along axis AX.
  • the drill 1 cuts a work material by rotating around an axis AX to form a machined hole.
  • the direction of rotation T of the drill 1 during machining is counterclockwise (see FIG. 3) when viewed from the tip side of the body 3 (hereinafter referred to as "front view").
  • Two discharge grooves 4 are provided on the outer peripheral surface 31 of the body 3 .
  • the two discharge grooves 4 open at the tip of the body 3 .
  • Each discharge groove 4 is spirally formed from the front end of the body 3 toward the rear end of the shank 2 in a clockwise direction when viewed from the front.
  • the discharge groove 4 discharges chips from the machined hole during machining.
  • the discharge groove 4 has an inner surface 41 and an inner surface 42 .
  • the inner surface 41 is a surface facing the rotation direction T side.
  • the inner surface 42 is a surface facing away from the rotation direction T.
  • a ridgeline portion where the inner surface 41 and the outer peripheral surface 31 intersect is a leading edge 33 .
  • a ridge portion where the inner surface 42 and the outer peripheral surface 31 intersect is a heel portion 34 .
  • Two flanks 6 are provided at the tip of the body 3 .
  • the two flanks 6 are provided at mutually symmetrical positions about the axis AX.
  • a cutting edge 5 is provided at a ridge line portion where the inner surface 41 and the flank surface 6 intersect. Since the tip of the body 3 has two inner surfaces 41 and two flanks 6, the number of cutting edges 5 is two.
  • the cutting edge 5 is formed in a substantially S-shape when viewed from the front, and cuts the work material.
  • An inner surface 41 in the vicinity of the cutting edge 5 is a rake surface for scooping chips cut by the cutting edge 5 .
  • a chisel 9 is formed at the center of the tip of the body 3 .
  • a thinning blade 7 is provided near the chisel 9 .
  • the thinning blade 7 is curved in an arc shape in the rotation direction T from the inner end 51 of the cutting edge 5 toward the chisel 9 side.
  • the thinning edge 7 is provided on the ridgeline portion between the thinning surface 71 and the flank surface 6 .
  • the thinning blade 7 has a thinning surface 71 .
  • the thinning surface 71 extends from the thinning blade 7 to the rear end side of the body 3 and faces the rotational direction T side.
  • the thinning surface 71 is a rake face.
  • a gash portion 8 is provided on the inner surface 42 of the tip portion of the body 3 .
  • the gash portion 8 curls chips scooped by the rake face during machining and discharges them to the discharge groove 4 .
  • the gash portion 8 has an R portion 81 and a straight portion 82 .
  • a ridgeline between the R portion 81 and the flank surface 6 is a first ridgeline 811 .
  • a ridgeline between the straight portion 82 and the flank surface 6 is a second ridgeline 821 .
  • the first ridge line 811 extends radially outward from the inner end 72 of the thinning blade 7 and curves in an arc shape toward the rotation direction T side.
  • the R portion 81 extends from the first ridgeline 811 toward the rear end portion of the body 3 and is formed into a curved surface curved in the rotation direction T side. The R portion 81 strengthens the curl of chips cut by the thinning blade 7 .
  • the second ridgeline 821 linearly extends radially outward from the outer end 812 of the first ridgeline 811 .
  • An outer end 822 of the second ridgeline 821 connects to the discharge groove 4 radially inward of the outer peripheral surface 31 .
  • the straight portion 82 extends from the second ridge line 821 toward the rear end side of the body 3 so as to be separated from the axis AX and is formed along the inner surface 42 .
  • the straight portion 82 guides chips wound by the R portion 81 to the discharge groove 4 .
  • the discharge groove 4 allows the guided chips to flow to the rear end side of the body 3 .
  • An arcuate groove 10 is provided at the connecting portion between the inner end of the R portion 81 and the inner end of the thinning surface 71 .
  • the arc groove 10 extends from the chisel 9 toward the ejection groove 4 and curves radially inward in an arc shape.
  • the arcuate groove 10 smoothly flows chips skimmed by the thinning surface 71 to the gash portion 8 .
  • two flanks 6 are provided with oil holes 12, respectively.
  • the oil hole 12 spirally extends from the rear end of the shank 2 toward the front end of the body 3 substantially parallel to the discharge groove 4 and opens at the corresponding flank 6 .
  • the oil hole 12 supplies cutting oil toward the machined portion of the work material.
  • the surface of the tip of the body 3 is coated with DLC (Diamond-Like Carbo).
  • FIG. 4 is a cross-sectional view orthogonal to the axis AX of the drill 1, and virtually shows the first ridge line 811 of the gash portion 8 near one oil hole 12 by a chain double-dashed line.
  • the oil hole 12 is a non-circular hole and has a fan-shaped cross section.
  • the fan-shaped cross section means that the cross section perpendicular to the axis AX of the oil hole 12 is substantially fan-shaped.
  • a fan-shaped cross section of the oil hole 12 is formed by being surrounded by a front inner wall surface 121, a rear inner wall surface 122, an outer peripheral inner wall surface 123, and an inner peripheral inner wall surface 124, and has four corners R1 to R4.
  • the front side inner wall surface 121 is a flat surface positioned radially on the front side in the rotation direction T.
  • the rear inner wall surface 122 is radially positioned rearward in the rotation direction T and faces the front inner wall surface 121 in the circumferential direction.
  • the rear-side inner wall surface 122 curves in an arc shape in substantially the same direction as the direction in which the first ridge line 811 curves.
  • the outer peripheral side inner wall surface 123 is formed of a partial cylindrical surface having a radius of curvature D1 centered on the axis AX.
  • the radius D1 corresponds to the radius of the circumscribed circle C1 of the oil hole 12 .
  • the inner wall surface 124 on the inner peripheral side is formed of a partial cylindrical surface with a radius of curvature D2 around the axis AX, and faces the inner wall surface 123 on the outer peripheral side in the radial direction.
  • the radius of curvature D2 is smaller than the radius of curvature D1.
  • the radius D2 corresponds to the radius of the inscribed circle C2 of the oil hole 12 .
  • the two oil holes 12 are arranged at regular intervals on a pitch circle C3 with a radius D3 centered on the axis AX, and have point-symmetrical shapes with respect to the axis AX.
  • the corner portion R1 is a portion where the front inner wall surface 121 and the inner peripheral inner wall surface 124 are connected to each other in an arc shape.
  • the corner portion R2 is a portion where the front side inner wall surface 121 and the outer peripheral side inner wall surface 123 are connected to each other in an arc shape.
  • the corner portion R3 is a portion where the rear side inner wall surface 122 and the inner peripheral side inner wall surface 124 are connected to each other in an arc shape.
  • the corner portion R4 is a portion where the rear side inner wall surface 122 and the outer peripheral side inner wall surface 123 are connected to each other in an arc shape.
  • a reference line extending radially outward from the axis AX at the circumferential center of the flank 6 is defined as B1.
  • a reference line rotated by an angle A1 in the rotation direction T around the axis AX with respect to the reference line B1 is defined as B2.
  • a reference line rotated by an angle A1 in the direction opposite to the rotation direction T about the axis AX with respect to the reference line B1 is defined as B3.
  • a reference line rotated by an angle A2 in the opposite direction to the rotation direction T with respect to the reference line B1 about the intersection of the inscribed circle C2 and the reference line B1 is defined as B4.
  • Angle A2 is greater than angle A1.
  • the angle A2 is preferably determined so that the reference line B4 faces the first ridgeline 811 .
  • An example of the angle A1 is 20° and an example of the angle A2 is 44°.
  • the drill 1 can maintain tool rigidity. Since the oil hole 12 is a non-circular hole, it can have a larger cross-sectional area than a conventional round hole. Therefore, the drill 1 can increase the discharge amount of cutting oil compared to a round hole. For example, when compared with a conventional round hole having the same cross-sectional area, the outer circumference of the oil hole 12 has a longer circumferential length and a higher pressure due to centrifugal force. Therefore, the drill 1 can increase the velocity of the cutting oil in the oil hole 12 without increasing the supply pressure of the cutting oil, and the centrifugal force accompanying the rotation of the drill 1 can be used to increase the amount of cutting oil supplied.
  • the front inner wall surface 121 is arranged along the reference line B2.
  • the rear inner wall surface 122 is arranged on the reference line B4 and curves in an arc shape in substantially the same direction as the first ridge line 811 curves. As shown in FIG. 3 , at the tip of the body 3 , the rear inner wall surface 122 faces the first ridge line 811 with the intervening wall portion 16 interposed therebetween.
  • the intervening wall portion 16 is a wall portion between the oil hole 12 and the first ridgeline 811 .
  • the drill 1 can effectively suppress concentration of stress on the intervening wall portion 16 during machining. Further, as will be described later, the drill 1 having a relatively large diameter of ⁇ 6 or more can reduce the cross-sectional area of the oil hole 12 as compared with a conventional oil hole having a fan-shaped cross section.
  • the drill 1 can improve tool rigidity as compared with a conventional oil hole having a fan-shaped cross section, and can prevent sudden breakage due to lack of rigidity.
  • the radius of curvature of the rear inner wall surface 122 is preferably 0.35D or more and 0.45D or less.
  • conventional product A is a conventional drill with a circular round hole.
  • Conventional product B is a conventional drill provided with an oil hole having a rectilinear fan-shaped cross section on the rear inner wall surface.
  • the product of the present invention is a drill 1 having the oil hole 12 of this embodiment. All the drill diameters D are ⁇ 3.2.
  • the cross-sectional area of the oil hole of the conventional product A was 0.126 mm 2
  • the cross-sectional area of the oil hole of the conventional product B was 0.297 mm 2
  • the cross-sectional area of the oil hole 12 of the product of the present invention was 0.321 mm 2 .
  • the cross-sectional area of the oil hole of the conventional product A is 100%
  • the cross-sectional area of the oil hole of the conventional product B is 236%
  • the cross-sectional area of the oil hole of the product of the present invention is 255%.
  • the cross-sectional area of the oil hole was measured by changing the drill diameter of the conventional product A, the conventional product B, and the product of the present invention.
  • the basic shapes of the conventional product A, the conventional product B, and the product of the present invention are the same as above.
  • the compared drill diameters are ⁇ 3, ⁇ 4, ⁇ 5, ⁇ 6, ⁇ 8, ⁇ 10, ⁇ 12, ⁇ 16, and ⁇ 20.
  • the cross-sectional area of the ⁇ 3 oil hole is 0.126 mm 2
  • the cross-sectional area of the ⁇ 4 oil hole is 0.126 mm 2
  • the cross-sectional area of the ⁇ 5 oil hole is 0.385 mm 2
  • the cross-sectional area of the ⁇ 6 oil hole is The area is 0.385 mm 2
  • the cross-sectional area of the ⁇ 8 oil hole is 0.785 mm 2
  • the cross-sectional area of the ⁇ 10 oil hole is 1.539 mm 2
  • the cross-sectional area of the ⁇ 12 oil hole is 1.539 mm 2
  • the ⁇ 16 oil hole was 2.405 mm 2
  • the cross-sectional area of the ⁇ 20 oil hole was 3.142 mm 2 .
  • the cross-sectional area of the ⁇ 3 oil hole is 0.15 mm 2
  • the cross-sectional area of the ⁇ 4 oil hole is 0.297 mm 2
  • the cross-sectional area of the ⁇ 5 oil hole is 0.489 mm 2
  • the cross-sectional area of the ⁇ 6 oil hole is The area is 0.89 mm 2
  • the cross-sectional area of the ⁇ 8 oil hole is 1.575 mm 2
  • the cross-sectional area of the ⁇ 10 oil hole is 2.462 mm 2
  • the cross-sectional area of the ⁇ 12 oil hole is 3.546 mm 2
  • the ⁇ 16 oil hole was 6.313 mm 2
  • the cross-sectional area of the ⁇ 20 oil hole was 9.079 mm 2 .
  • cross-sectional area of the conventional product A is 100%, the cross-sectional area of the ⁇ 3 oil hole of the conventional product B is 119%, the cross-sectional area of the ⁇ 4 oil hole is 236%, and the cross-sectional area of the ⁇ 5 oil hole is 127%.
  • Cross-sectional area of ⁇ 6 oil hole is 231%, cross-sectional area of ⁇ 8 oil hole is 201%, cross-sectional area of ⁇ 10 oil hole is 160%, cross-sectional area of ⁇ 12 oil hole is 230%, cross-sectional area of ⁇ 16 oil hole The area was 262%, and the cross-sectional area of the ⁇ 20 oil hole was 289%. From the above, it was found that the cross-sectional area of the lubricating hole of the conventional product B can be increased compared to the lubricating hole of the conventional product A regardless of the diameter ⁇ of the drill.
  • the cross-sectional area of the oil hole 12 of ⁇ 3 is 0.183 mm 2
  • the cross-sectional area of the oil hole 12 of ⁇ 4 is 0.32 mm 2
  • the cross-sectional area of the oil hole 12 of ⁇ 5 is 0.504 mm 2
  • the oil hole 12 of ⁇ 6 is The cross-sectional area of the hole 12 is 0.731 mm 2
  • the cross-sectional area of the ⁇ 8 oil hole 12 is 1.293 mm 2
  • the cross-sectional area of the ⁇ 10 oil hole 12 is 2.021 mm 2
  • the cross-sectional area of the ⁇ 12 oil hole 12 is 2.021 mm 2 .
  • 912 mm 2 the cross-sectional area of the ⁇ 16 oil hole 12 was 5.184 mm 2
  • the cross-sectional area of the ⁇ 20 oil hole 12 was 7.316 mm 2 .
  • the cross-sectional area of the conventional product A is 100%
  • the cross-sectional area of the ⁇ 3 oil hole 12 of the product of the present invention is 145%
  • the cross-sectional area of the ⁇ 4 oil hole 12 is 254%
  • the cross-sectional area of the ⁇ 5 oil hole 12 is 131%
  • the cross-sectional area of the ⁇ 6 oil hole 12 is 190%
  • the cross-sectional area of the ⁇ 8 oil hole 12 is 165%
  • the cross-sectional area of the ⁇ 10 oil hole 12 is 131%
  • the cross-sectional area of the ⁇ 12 oil hole 12 is 189%.
  • the cross-sectional area of the oil hole 12 of ⁇ 16 was 216%
  • the cross-sectional area of the oil hole 12 of ⁇ 20 was 233%.
  • the product of the present invention can increase the cross-sectional area of the oil hole 12 compared to the oil hole of the conventional product A regardless of the drill diameter.
  • a relatively small diameter drill of ⁇ 3 to 5 can increase the cross-sectional area more than the conventional product B. Therefore, it was found that the product of the present invention, which has a relatively small diameter of ⁇ 3 to ⁇ 5, can discharge more cutting oil than the conventional product B.
  • drills with a relatively large diameter of ⁇ 6 to 20 require tool rigidity because the inertial force during rotation is greater than that of small diameter drills.
  • the cross-sectional area of the oil hole of the product of the present invention is larger than the cross-sectional area of the oil hole of the conventional product A, but smaller than the cross-sectional area of the oil hole of the conventional product B in a drill of ⁇ 6 to 20. Therefore, it was found that the product of the present invention having a relatively large diameter of ⁇ 6 to ⁇ 20 can increase the discharge amount of cutting oil more than the conventional product A, and can improve the tool rigidity more than the conventional product B.
  • the diameter of the drill was ⁇ 3.
  • S50C carbon steel was used as the work material.
  • the cutting speed was 100 m/min.
  • the feed amount was 0.18 mm/rev.
  • the processing depth of the work material was set to 15 mm.
  • a water-soluble cutting oil was used.
  • a coolant pressure was set to 1 MPa.
  • the cutting fluid discharge rate was ⁇ , the distance from the gash portion was ⁇ , and the cutting performance stability was ⁇ .
  • the cutting fluid discharge amount was ⁇
  • the distance from the gash portion was ⁇
  • the cutting performance stability was ⁇ .
  • the cutting fluid discharge amount was ⁇
  • the distance from the gash portion was ⁇
  • the cutting performance stability was ⁇ .
  • the cutting fluid discharge amount was ⁇
  • the distance from the gash portion was ⁇
  • the cutting performance stability was ⁇ .
  • the amount of cutting fluid discharged was ⁇ , the distance from the gash portion was x, and the stability of cutting performance was x.
  • the curvature radii at which the cutting fluid discharge amount, the distance from the gash portion, and the cutting performance stability were all good were 0.35D, 0.40D, and 0.45D. Therefore, it was verified that the optimum range of the radius of curvature of the rear inner wall surface 122 is 0.35D to 0.45D.
  • a durability comparison test of drill 1 will be described with reference to FIGS.
  • the durability comparison test consists of durability tests 1-5.
  • endurance tests 1 to 5 the number of drilled holes and the state of the tool were examined when drilling was repeatedly performed on the work material under different machining conditions using the present invention, conventional product A, and conventional product B. rice field.
  • the basic shapes of the conventional product A, the conventional product B, and the product of the present invention are the same as above. Processing conditions for durability tests 1 to 5 are as follows.
  • durability test 4 The result of durability test 4 will be described with reference to FIG.
  • Conventional product A had 4,000 drilled holes, and the wear of the drill was large.
  • Conventional product B had 658 drilled holes, and the drill was broken.
  • the number of drilled holes in the product of the present invention was 5,000, and the wear of the drill was large.
  • machining was performed by replacing the work material with SUS304, but as in comparative tests 1 to 3, the number of holes machined in the product of the present invention was greater than the number of holes machined in conventional products A and B. . From the above results, it was found that the durability performance of the product of the present invention was improved as compared with the conventional products A and B even under the processing conditions of durability test 4.
  • FIG. The durability comparison test consists of discharge rate tests 1-3.
  • discharge rate tests 1 to 3 the type of cutting oil, drill diameter, and coolant pressure were changed for the present invention, conventional product A, and conventional product B, and the amount of cutting oil discharged per unit time was examined. .
  • the basic shapes of the conventional product A, the conventional product B, and the product of the present invention are the same as above.
  • water-insoluble cutting oil was used, the drill diameter was ⁇ 3.4, the coolant pressure was 1.5 MPa, and the measurement time was 1 minute.
  • discharge rate test 2 a water-soluble cutting oil was used, the drill diameter was ⁇ 3.4, the coolant pressure was set to two patterns of 1 MPa and 3 MPa, and the measurement time was set to 1 minute.
  • Discharge rate test 3 used a water-soluble cutting oil, a drill diameter of ⁇ 6.8, a coolant pressure of 1.5 MPa, and a measurement time of 30 seconds.
  • the diameter of the oil hole of the conventional product A was set to ⁇ 0.4.
  • the conventional product A had an oil hole of ⁇ 1.
  • the results of the discharge amount test 1 will be described with reference to FIG.
  • the discharge amount of the conventional product A was 110 ml/min
  • the discharge amount of the conventional product B was 220 ml/min
  • the discharge amount of the product of the present invention was 220 ml/min. From the above results, it was found that the product of the present invention can secure a discharge amount larger than that of the conventional product A and equivalent to that of the conventional product B when using water-insoluble cutting oil with a small diameter of ⁇ 3.4.
  • the results of the discharge amount test 2 will be described with reference to FIG.
  • the coolant pressure was 1 Pa
  • the conventional product A had a discharge volume of 295 ml/min
  • the conventional product B had a discharge volume of 540 ml/min
  • the product of the present invention had a discharge volume of 562 ml/min.
  • the coolant pressure was 3 Pa
  • the conventional product A had a discharge volume of 547 ml/min
  • the conventional product B had a discharge volume of 930 ml/min
  • the product of the present invention had a discharge volume of 972 ml/min. From the above results, it was found that the product of the present invention can increase the discharge rate more than the conventional products A and B when using water-soluble cutting oil with a small diameter of ⁇ 3.4.
  • the results of the discharge amount test 3 will be described with reference to FIG.
  • the discharge amount of the conventional product A was 1,600 ml/30 s
  • the discharge amount of the conventional product B was 2,800 ml/30 s
  • the discharge amount of the product of the present invention was 2,200 ml/30 s. From the above results, it was found that the product of the present invention, when using water-soluble cutting oil with a large diameter of ⁇ 6.8, has a lower discharge rate than the conventional product B, but can increase the discharge rate compared to the conventional product A. .
  • the product of the present invention can increase the discharge amount of cutting oil at least more than the conventional product A regardless of the water-soluble or water-insoluble cutting oil and the drill diameter. . In addition, it was found that the discharge amount can be increased more than the conventional product B at a relatively small diameter.
  • the drill 1 of this embodiment includes a body 3, a shank 2, a discharge groove 4, a cutting edge 5, and an oil hole 12.
  • the body 3 and the shank 2 are rod-shaped and rotated around the axis AX.
  • the discharge groove 4 is spirally provided on the outer peripheral surface 31 from the front end of the body 3 toward the rear end of the shank 2 .
  • the cutting edge 5 is formed on the ridge between the inner surface 41 of the discharge groove 4 facing forward in the rotational direction T of the body 3 and the flank 6 at the tip.
  • the oil hole 12 is provided in the flank 6 and supplies cutting fluid to the cutting edge 5 side.
  • the oil hole 12 has a fan-shaped cross section.
  • the fan-shaped cross section is formed by being surrounded by a front inner wall surface 121 , a rear inner wall surface 122 , an outer peripheral inner wall surface 123 and an inner peripheral inner wall surface 124 .
  • the front side inner wall surface 121 is positioned on the front side in the rotation direction T along the radial direction.
  • the rear inner wall surface 122 is radially positioned rearward in the rotation direction T and faces the front inner wall surface 121 in the circumferential direction.
  • the outer peripheral side inner wall surface 123 is formed of a partial cylindrical surface centered on the axis AX.
  • the inner wall surface 124 on the inner peripheral side is formed of a partial cylindrical surface centered on the axis AX and having a curvature radius smaller than that of the inner wall surface 123 on the outer peripheral side, and faces the inner wall surface 123 on the outer peripheral side in the radial direction.
  • a rear inner wall surface 122 of the oil hole 12 curves forward in the rotation direction T in an arc shape.
  • the drill 1 Since the drill 1 has an oil hole 12 with a fan-shaped cross section, the cutting fluid discharge performance is higher than that of a round hole. Further, in the drill 1, since the rear inner wall surface 122 of the oil hole 12 is curved forward in the rotational direction T in an arc shape, a wide distance is secured between the ridge line portion of the flank 6 and the rear inner wall surface 122. can.
  • the ridgeline portion of the flank surface 6 is the ridgeline portion between the flank surface 6 and the inner surface 41 of the discharge groove 4 facing rearward in the rotational direction T of the body 3 .
  • the drill 1 can also be used for high feed machining.
  • High-feed machining is machining in which a tool is moved at high speed.
  • the drill 1 is also effective for relatively large sizes that require large cutting resistance.
  • the drill 1 further includes a gash portion 8.
  • the gash portion 8 extends radially outward from the inner end of the cutting edge 5 in an arc shape at a ridgeline with the flank 6 and is connected to the discharge groove 4 .
  • the rear inner wall surface 122 is curved in an arc shape in the same direction as the gash portion 8 at a position away from the gash portion 8 .
  • the drill 1 is provided with an arc-shaped gash portion 8, and by curving the rear inner wall surface 122 of the oil hole 12 in an arc in the same direction as the gash portion 8, the distance between the ridge line portion of the flank surface 6 is reduced. can be secured evenly and widely.
  • the drill 1 has two blades, it may have three blades or more.
  • the drill 100 shown in FIG. 16 has three blades.
  • the drill 100 basically has the shape of the drill 1 of the above embodiment, and includes three discharge grooves 40, three cutting edges 50, three thinning edges 70, and three gashes 80 and 3. It has three flanks 60, three oil holes 120, and the like.
  • the oil hole 120 has the same fan-shaped cross section as in the above-described embodiment, and the rear inner wall surface is curved in the same rotational direction T as the first ridgeline 811 of the gash portion 8 . Therefore, the drill 100 can also obtain the same effect as the drill 1 having two blades.
  • the oil hole 12 may extend spirally from the rear end of the shank 2 toward the tip of the body 3, and may not be spiral, and may be linear, for example. Although three arcuate grooves 10 are provided at the tip of the body 3, the arcuate grooves 10 may be omitted.
  • the drill 1 is a long drill, but it may be a general drill.
  • the material of the drill 1 is not limited.
  • the surface of at least the tip portion of the body 3 is coated with DLC, the outer peripheral surface 31 may also be coated.
  • the body 3 may not be coated with DLC.
  • the thinning blade 7 may not be formed.
  • the gash portion 8 is arcuate, but may be linear.
  • the thinning blade 7 and gash portion 8 may be omitted.
  • the front inner wall surface 121 is straight, but it may not be straight.

Abstract

ドリル（１）はボディ（３）の先端部に逃げ面を備える。逃げ面には油穴（１２）が設けられる。油穴（１２）は扇状断面を有する。扇状断面は前方側内壁面（１２１）、後方側内壁面（１２２）、外周側内壁面（１２３）、内周側内壁面（１２４）に囲まれて形成される。油穴（１２）は丸穴に比べて切削液の吐出性能が高い。後方側内壁面（１２２）は回転方向（Ｔ）の前方に向けて円弧状に湾曲する。故にドリル（１）は逃げ面の稜線部分と後方側内壁面（１２２）との間の距離を広く確保できる。ドリル（１）は逃げ面の稜線部分と油穴（１２）との間の部分にかかる応力を抑制できるので、切削液の吐出量を増大でき且つ工具剛性を確保できる。

Description

ドリル
　本発明は、ドリルに関する。
　ドリルに採用される油穴の形状には、丸穴と非円穴がある。丸穴は切削油の吐出量を稼げない加工環境や、より高能率な加工環境においては工具性能を十分に発揮できないことが多い。非円穴は、丸穴よりも流量と吐出量を向上することで、潤滑性と冷却性の向上を図る。
　特許文献１が開示するドリルの切削油供給穴は、扇状断面を有する。扇状断面は、前方側内壁面、後方側内壁面、外周側内壁面、内周側内壁面に囲まれて形成される。前方側内壁面は、ドリルの回転方向前方側に径方向に沿って位置する。前方側内壁面は、ドリルの回転方向後方側に径方向に沿って位置して前方側内壁面と周方向に対向する。前方側内壁面は、ドリルの中心線を中心とする部分円筒面から成る。内周側内壁面は、ドリルの中心線を中心とし且つ外周側内壁面よりも小さい曲率半径の部分円筒面から成り、外周側内壁面と径方向に対向する。上記ドリルは、ＳＵＳやＴｉ合金等の粘い被削材や熱伝導率の低い被削材に対して大幅な性能向上が得られる。
　特許文献２が開示するドリルは、円弧状に湾曲するＲ部を有するギャッシュ部を備え、比較的硬い被削材も切削可能である。Ｒ部の逃げ面との第一稜線は、シンニング刃の径方向内側の端から径方向外側に向かって、回転方向に向けて湾曲して延びる。
特許第５９２６８７７号公報
　特許文献２に記載のドリルに、特許文献１に記載の切削油供給穴を適用した場合、Ｒ部に切削油供給穴が近接することにより、Ｒ部と切削油供給穴との間の距離が短い部分に応力集中が生じる可能性があった。故に切削抵抗が大きくなる比較的太いサイズのドリルや高送り加工においては、工具剛性が不足して工具性能が不安定となる可能性があった。
　本発明の目的は、切削油の吐出量を増大し、且つ工具剛性を確保できるドリルを提供することである。
　本発明の一態様のドリルは、軸心を中心に回転される棒状の工具本体と、前記工具本体の先端部から基端部へ向けて外周面に螺旋状に設けられる排出溝と、前記工具本体の回転方向前方を向く前記排出溝の内面と、前記先端部における逃げ面との稜線部分に形成される切れ刃と、前記逃げ面に設けられ、前記切れ刃側へ切削油を供給する油穴とを備え、前記油穴は、前記工具本体の前記回転方向前方側に前記径方向に沿って位置する前方側内壁面と、前記工具本体の前記回転方向後方側に前記径方向に沿って位置して前記前方側内壁面と周方向に対向する後方側内壁面と、前記工具本体の中心線を中心とする部分円筒面から成る外周側内壁面と、前記工具本体の前記中心線を中心とし且つ前記外周側内壁面よりも小さい曲率半径の部分円筒面から成り、前記外周側内壁面と前記径方向に対向する内周側内壁面とにより囲まれた扇状断面を備え、前記後方側内壁面は、前記回転方向前方に向かって円弧状に湾曲することを特徴とする。
　本態様は扇状断面の油穴を備えるので、丸穴に比べて切削油の吐出量を増大できる。本態様は更に、油穴の後方側内壁面が回転方向前方に向かって円弧状に湾曲するので、逃げ面の稜線部分と後方側内壁面との間の距離を広く確保できる。なお、逃げ面の稜線部分とは、工具本体の回転方向後方を向く排出溝の内面と逃げ面との稜線部分である。これにより、本態様は稜線部分と油穴の間の部分にかかる応力を抑制できるので、工具剛性を確保できる。一般的に油穴の断面積を広げると工具剛性は低下するが、本態様のドリルは工具剛性を確保できるので、本態様は高送り加工にも利用可能である。高送り加工とは、工具を高速で移動する加工である。本態様は切削抵抗が大きくなる比較的太いサイズにも有効である。
　本態様のドリルは、前記逃げ面との稜線が前記切れ刃の内端から前記径方向外側に向かって円弧状に延び、前記排出溝と接続するギャッシュ部を備え、前記後方側内壁面は、前記ギャッシュ部から離れた位置で、前記ギャッシュ部と同一方向側に円弧状に湾曲してもよい。本態様は円弧状のギャッシュ部を備えるが、油穴の後方側内壁面をギャッシュ部と同一側に円弧状に湾曲させることで、逃げ面の稜線部分との間の距離を均等に広く確保できる。
　本態様のドリルの前記後方側内壁面の前記断面における曲率半径は、０．３５Ｄ以上０．４５Ｄ以下であってもよい。これにより、ドリルは、切削油の吐出量を増大でき且つ切削性能を安定化できる。
ドリル１の側面図である。 ドリル１の先端部の斜視図である。 ドリル１の正面図である。 図１に示すＩ－Ｉ線矢視方向断面図である。 従来品Ａ、従来品Ｂ、本発明品の夫々の断面積を比較した表である。 従来品Ａ、従来品Ｂ、本発明品のドリル径を変えた場合の夫々の断面積を比較した表である。 評価試験の結果を示す表である。 耐久試験１の結果を示すグラフである。 耐久試験２の結果を示すグラフである。 耐久試験３の結果を示すグラフである。 耐久試験４の結果を示すグラフである。 耐久試験５の結果を示すグラフである。 吐出量試験１の結果を示すグラフである。 吐出量試験２の結果を示すグラフである。 吐出量試験３の結果を示すグラフである。 ３枚刃のドリル１００（変形例）の正面図である。
　本発明の実施形態を説明する。本発明は下記の実施形態に限定されず、適宜設計変更が可能である。説明を明瞭とする為、適宜図面において実際の寸法比率とは異なる寸法比率で示す箇所がある。本発明は下記の実施形態の形状に限定して解釈されない。
　図１～図３を参照し、ドリル１の構成を説明する。ドリル１は２枚刃のロングドリルである。ドリル１は、超硬合金、高速度工具鋼（ハイス）等の硬質材料で形成されるとよい。ドリル１は、シャンク２とボディ３とを備える。シャンク２とボディ３は本発明の「工具本体」の一例である。シャンク２は工作機械（図示略）の主軸に装着される。ボディ３は、シャンク２から軸心ＡＸに沿って延びる。ドリル１は、軸心ＡＸを中心に回転することで被削材を切削し、加工穴を形成する。加工時のドリル１の回転方向Ｔは、ボディ３の先端部側から見て（以下「正面視」という。）反時計回り方向（図３参照）である。
　ボディ３の外周面３１には、２条の排出溝４が設けられる。２条の排出溝４は、ボディ３の先端部において開口する。各排出溝４は、ボディ３の先端部からシャンク２の後端部に向けて正面視時計回り方向に螺旋状に形成される。排出溝４は加工時に切り屑を加工穴から排出する。図２、図３に示すように、排出溝４は内面４１と内面４２を備える。内面４１は回転方向Ｔ側を向く面である。内面４２は回転方向Ｔとは反対側を向く面である。内面４１と外周面３１が交差する稜線部分はリーディングエッジ３３である。内面４２と外周面３１が交差する稜線部分はヒール部３４である。
　ボディ３の先端部には、２つの逃げ面６が設けられる。２つの逃げ面６は、軸心ＡＸを中心に互いに対称の位置に設けられる。ボディ３の先端部を正面から見たとき、２つの逃げ面６と２つの排出溝４が周方向に交互に配置される。内面４１と逃げ面６が交差する稜線部分には、切れ刃５が設けられる。ボディ３の先端部は、内面４１と逃げ面６を２つずつ備えるので、切れ刃５は２枚である。切れ刃５は正面視略Ｓ字状に形成され、被削材を切削する。切れ刃５付近の内面４１はすくい面であり、切れ刃５によって切削された切り屑をすくい取る。
　ボディ３の先端部中心には、チゼル９が形成される。チゼル９近傍には、シンニング刃７が設けられる。シンニング刃７は、切れ刃５の内端５１からチゼル９側に向けて、回転方向Ｔ側に円弧状に湾曲する。シンニング刃７は、シンニング面７１と逃げ面６の稜線部分に設けられる。シンニング刃７はシンニング面７１を備える。シンニング面７１は、シンニング刃７からボディ３の後端部側に延び、回転方向Ｔ側を向く。シンニング面７１はすくい面である。
　ボディ３の先端部の内面４２には、ギャッシュ部８が設けられる。ギャッシュ部８は、加工時にすくい面によってすくい取られた切り屑をカールさせると共に排出溝４に排出する。ギャッシュ部８は、Ｒ部８１とストレート部８２を備える。Ｒ部８１と逃げ面６の稜線は、第一稜線８１１である。ストレート部８２と逃げ面６の稜線は、第二稜線８２１である。
　第一稜線８１１は、シンニング刃７の内端７２から径方向外側に向かって延び、回転方向Ｔ側に円弧状に湾曲する。Ｒ部８１は、第一稜線８１１からボディ３の後端部側に延び、且つ回転方向Ｔ側に湾曲する曲面状に形成される。Ｒ部８１は、シンニング刃７によって切削された切り屑のカールを強くする。
　第二稜線８２１は、第一稜線８１１の外端８１２から径方向外側に向かって直線状に延びる。第二稜線８２１の外端８２２は、外周面３１よりも径方向内側で排出溝４に接続する。ストレート部８２は、第二稜線８２１からボディ３の後端部側に向かって軸心ＡＸから離れるように延び、内面４２に沿って形成される。ストレート部８２は、Ｒ部８１によって巻かれた切り屑を排出溝４に案内する。排出溝４は案内された切り屑をボディ３の後端側に流す。
　Ｒ部８１の内端とシンニング面７１の内端との接続部分には、円弧溝１０が設けられる。円弧溝１０はチゼル９から排出溝４へ向けて延び、径方向内側に向けて円弧状に湾曲する。円弧溝１０は、シンニング面７１によりすくい取られた切り屑をギャッシュ部８へ円滑に流す。
　ボディ３の先端部において、２つの逃げ面６には、油穴１２が夫々設けられる。油穴１２は、シャンク２の後端からボディ３の先端部に向けて、排出溝４と略平行に螺旋状に延び、対応する逃げ面６において開口する。油穴１２は被削材の加工部位に向けて切削油を供給する。ボディ３の先端部の表面には、ＤＬＣ（Diamond-Like Carbo）が被覆されている。
　図４を参照し、油穴１２の形状について説明する。図４は、ドリル１の軸心ＡＸに直交する断面図であり、一方の油穴１２付近において、ギャッシュ部８の第一稜線８１１を二点鎖線で仮想的に示す。油穴１２は非円穴であり、扇状断面を有する。扇状断面とは、油穴１２の軸心ＡＸに直交する断面が略扇状であることを意味する。油穴１２の扇状断面は、前方側内壁面１２１、後方側内壁面１２２、外周側内壁面１２３、内周側内壁面１２４に囲まれて形成され、４つの角部Ｒ１～Ｒ４を備える。
　前方側内壁面１２１は、回転方向Ｔの前方側に径方向に沿って位置する平面である。後方側内壁面１２２は、回転方向Ｔの後方側に径方向に沿って位置し、前方側内壁面１２１と周方向に対向する。後方側内壁面１２２は、第一稜線８１１の湾曲する方向と略同一方向に円弧状に湾曲する。外周側内壁面１２３は、軸心ＡＸを中心とする曲率半径Ｄ１の部分円筒面から成る。半径Ｄ１は、油穴１２の外接円Ｃ１の半径に相当する。内周側内壁面１２４は、軸心ＡＸを中心とする曲率半径Ｄ２の部分円筒面から成り、外周側内壁面１２３と径方向に対向する。曲率半径Ｄ２は曲率半径Ｄ１よりも小さい。半径Ｄ２は、油穴１２の内接円Ｃ２の半径に相当する。２つの油穴１２は、軸心ＡＸを中心とする半径Ｄ３のピッチ円Ｃ３上において等間隔で並び、軸心ＡＸを基準に互いに点対称の形状である。
　角部Ｒ１は、前方側内壁面１２１と内周側内壁面１２４とが円弧状に互いに接続する部分である。角部Ｒ２は、前方側内壁面１２１と外周側内壁面１２３とが円弧状に互いに接続する部分である。角部Ｒ３は、後方側内壁面１２２と内周側内壁面１２４とが円弧状に互いに接続する部分である。角部Ｒ４は、後方側内壁面１２２と外周側内壁面１２３とが円弧状に互いに接続する部分である。
　逃げ面６の周方向の中央部において、軸心ＡＸから径方向外側に延びる基準線をＢ１とする。基準線Ｂ１に対して、軸心ＡＸを中心に回転方向Ｔ側に角度Ａ１だけ回転した基準線をＢ２とする。基準線Ｂ１に対して、軸心ＡＸを中心に回転方向Ｔとは反対側に角度Ａ１だけ回転した基準線をＢ３とする。内接円Ｃ２と基準線Ｂ１の交点を中心に、基準線Ｂ１に対して、回転方向Ｔとは反対側に角度Ａ２だけ回転した基準線をＢ４とする。角度Ａ２は角度Ａ１よりも大きい。基準線Ｂ４は、第一稜線８１１に対向するように角度Ａ２を決めるのがよい。角度Ａ１の一例は２０°、角度Ａ２の一例は４４°である。
　ドリル１は、油穴１２が上記の扇状断面を備えるので、チゼル９付近の心厚を確保できる。故にドリル１は工具剛性を保持できる。油穴１２は非円穴なので、従来の丸穴に比べて断面積を大きくできる。故にドリル１は丸穴と比較して切削油の吐出量を増大できる。例えば、同じ断面積の従来の丸穴と比較した場合、油穴１２の外周側ほど周方向の長さが大きくなり且つ遠心力に基づく圧力が高くなる。故にドリル１は切削油の供給圧を高くしなくても油穴１２内の切削油の速度を高速化でき、ドリル１の回転に伴う遠心力を利用して切削油の供給量を増大できる。
　前方側内壁面１２１は、基準線Ｂ２に沿うように配置される。後方側内壁面１２２は、基準線Ｂ４上に配置され、且つ第一稜線８１１の湾曲する方向と略同一側に円弧状に湾曲する。図３に示すように、ボディ３の先端部において、後方側内壁面１２２は、介在壁部１６を介して第一稜線８１１と対向する。介在壁部１６は、油穴１２と第一稜線８１１の間の壁部である。
　例えば、後方側内壁面が直線状である従来の扇状断面を有する油穴においては、第一稜線８１１の頂点が後方側壁面に近接することで、加工時に応力が集中する。これに対し、本実施形態の油穴１２は、後方側内壁面１２２と第一稜線８１１は介在壁部１６を間に挟む略平行な曲線である。故にドリル１は加工時において介在壁部１６に応力が集中するのを効果的に抑制できる。また、後述のように、φ６以上の比較的太い径のドリル１は、従来の扇状断面を有する油穴と比較した場合、油穴１２の断面積を小さくできる。故にドリル１は、従来の扇状断面を有する油穴と比較して工具剛性を向上できるので、剛性不足による突発折損を防止できる。なお、後方側内壁面１２２の曲率半径は、０．３５Ｄ以上０．４５Ｄ以下であるのが好ましい。
　次に、本発明品と従来品の油穴の形状と断面積について比較を行った。図５に示すように、従来品Ａは、円形状の丸穴を備えた従来のドリルである。従来品Ｂは、後方側内壁面が直線状の扇状断面を有する油穴を備えた従来のドリルである。本発明品は、本実施形態の油穴１２を備えたドリル１である。ドリル径Ｄは何れもφ３．２である。従来品Ａの油穴の断面積は０．１２６ｍｍ２、従来品Ｂの油穴の断面積は０．２９７ｍｍ２、本発明品の油穴１２の断面積は０．３２１ｍｍ２であった。従来品Ａの油穴の断面積を１００％とした場合、従来品Ｂの油穴の断面積は２３６％、本発明品の油穴の断面積は２５５％であった。これにより、φ３．２において、本発明品は、従来品Ａと２に比べて油穴の断面積を増大できることが分かった。
　次に、本発明品と従来品とでドリル径に応じて変化する油穴の断面積について比較を行った。図６に示すように、従来品Ａ、従来品Ｂ、本発明品の夫々のドリル径を変えて、油穴の断面積を測定した。従来品Ａ、従来品Ｂ、本発明品の基本的形状は、上記と同じである。比較したドリル径は、φ３、φ４、φ５、φ６、φ８、φ１０、φ１２、φ１６、φ２０の９種類である。
　従来品Ａにおいて、φ３の油穴の断面積は０．１２６ｍｍ２、φ４の油穴の断面積は０．１２６ｍｍ２、φ５の油穴の断面積は０．３８５ｍｍ２、φ６の油穴の断面積は０．３８５ｍｍ２、φ８の油穴の断面積は０．７８５ｍｍ２、φ１０の油穴の断面積は１．５３９ｍｍ２、φ１２の油穴の断面積は１．５３９ｍｍ２、φ１６の油穴の断面積は２．４０５ｍｍ２、φ２０の油穴の断面積は３．１４２ｍｍ２であった。
　従来品Ｂにおいて、φ３の油穴の断面積は０．１５ｍｍ２、φ４の油穴の断面積は０．２９７ｍｍ２、φ５の油穴の断面積は０．４８９ｍｍ２、φ６の油穴の断面積は０．８９ｍｍ２、φ８の油穴の断面積は１．５７５ｍｍ２、φ１０の油穴の断面積は２．４６２ｍｍ２、φ１２の油穴の断面積は３．５４６ｍｍ２、φ１６の油穴の断面積は６．３１３ｍｍ２、φ２０の油穴の断面積は９．０７９ｍｍ２であった。
　従来品Ａの断面積を１００％とした場合、従来品Ｂのφ３の油穴の断面積は１１９％、φ４の油穴の断面積は２３６％、φ５の油穴の断面積は１２７％、φ６の油穴の断面積は２３１％、φ８の油穴の断面積は２０１％、φ１０の油穴の断面積は１６０％、φ１２の油穴の断面積は２３０％、φ１６の油穴の断面積は２６２％、φ２０の油穴の断面積は２８９％であった。以上のことから、従来品Ｂの油穴は、従来品Ａの油穴に比べてドリルの直径φに関わらず、断面積を増大できることが分かった。
　本発明品において、φ３の油穴１２の断面積は０．１８３ｍｍ２、φ４の油穴１２の断面積は０．３２ｍｍ２、φ５の油穴１２の断面積は０．５０４ｍｍ２、φ６の油穴１２の断面積は０．７３１ｍｍ２、φ８の油穴１２の断面積は１．２９３ｍｍ２、φ１０の油穴１２の断面積は２．０２１ｍｍ２、φ１２の油穴１２の断面積は２．９１２ｍｍ２、φ１６の油穴１２の断面積は５．１８４ｍｍ２、φ２０の油穴１２の断面積は７．３１６ｍｍ２であった。
　従来品Ａの断面積を１００％とした場合、本発明品のφ３の油穴１２の断面積は１４５％、φ４の油穴１２の断面積は２５４％、φ５の油穴１２の断面積は１３１％、φ６の油穴１２の断面積は１９０％、φ８の油穴１２の断面積は１６５％、φ１０の油穴１２の断面積は１３１％、φ１２の油穴１２の断面積は１８９％、φ１６の油穴１２の断面積は２１６％、φ２０の油穴１２の断面積は２３３％であった。
　以上のことから、本発明品は、従来品Ａの油穴に比べてドリル径に関わらず、油穴１２の断面積を増大できることが分かった。また、従来品Ｂとの関係で、φ３～５の比較的小径のドリルにおいては、従来品Ｂよりも断面積を増大できることが分かった。よって、φ３～５の比較的小径の本発明品では、従来品Ｂよりも切削油の吐出量を増大できることが分かった。
　一方、φ６～２０の比較的太い径のドリルは、小径のドリルに比べて回転時の慣性力が大きいことから工具剛性が必要である。本発明品の油穴の断面積は、φ６～２０のドリルにおいては、従来品Ａの油穴の断面積よりは大きいが、従来品Ｂの油穴の断面積よりも小さい。よって、φ６～２０の比較的太い径の本発明品では、従来品Ａよりも切削油の吐出量を増大でき、且つ従来品Ｂよりも工具剛性を向上できることが分かった。
　図７を参照し、後方側内壁面１２２の曲率半径の評価試験について説明する。本試験では、油穴１２の後方側内壁面１２２の曲率半径を変えた８種類のドリル１を作製し、切削油吐出量、ギャッシュ部８との距離、切削性能安定性の３項目について評価した。ギャッシュ部８との距離は、介在壁部１６の幅（長さ方向に直交する方向の長さ）である。
　加工条件について説明する。ドリル径はφ３とした。被削材は炭素鋼鋼材のＳ５０Ｃを使用した。切削速度は１００ｍ／ｍｉｎとした。送り量は０．１８ｍｍ／ｒｅｖとした。被削材の加工深さは１５ｍｍに設定した。切削油は水溶性を使用した。クーラント圧は１ＭＰａとした。
　評価方法について説明する。切削油吐出量は、従来品Ｂの油穴における切削油吐出量と比較して、少ない場合は×、同程度であれば△、多い場合は〇と判定した。ギャッシュ部８との距離については、排出溝４を加工する際の油穴１２の位置合わせの精度や、ドリル１製造時の２つの油穴１２の対称度のばらつき等も含めて総合的に評価して、〇、△、×の３段階で判定した。切削性能安定性は、上記の加工条件で被削材に穴を繰り返し切削したときのドリルの耐久性、安定性を総合的に評価し、〇、△、×の３段階で判定した。
　図７を参照して、結果について説明する。曲率半径＝０．２０Ｄのドリルについて、切削液吐出量は×、ギャッシュ部との距離は〇、切削性能安定性は×であった。曲率半径＝０．２５Ｄのドリルについて、切削液吐出量は×、ギャッシュ部との距離は〇、切削性能安定性は△であった。曲率半径＝０．３０Ｄのドリルについて、切削液吐出量は△、ギャッシュ部との距離は〇、切削性能安定性は〇であった。曲率半径＝０．３５Ｄのドリルについて、切削液吐出量は〇、ギャッシュ部との距離は〇、切削性能安定性は〇であった。曲率半径＝０．４０Ｄのドリルについて、切削液吐出量は〇、ギャッシュ部との距離は〇、切削性能安定性は〇であった。曲率半径＝０．４５Ｄのドリルについて、切削液吐出量は〇、ギャッシュ部との距離は〇、切削性能安定性は〇であった。曲率半径＝０．５０Ｄのドリルについて、切削液吐出量は〇、ギャッシュ部との距離は△、切削性能安定性は△であった。曲率半径＝０．５５Ｄのドリルについて、切削液吐出量は〇、ギャッシュ部との距離は×、切削性能安定性は×であった。
　以上の結果より、切削液吐出量、ギャッシュ部との距離、切削性能安定性が全て〇であった曲率半径は、０．３５Ｄ、０．４０Ｄ、０．４５Ｄであった。従って、後方側内壁面１２２の曲率半径の最適範囲は、０．３５Ｄ～０．４５Ｄであることが実証された。
　図８～図１２を参照し、ドリル１の耐久性比較試験について説明する。耐久性比較試験は、耐久試験１～５で構成される。耐久試験１～５では、本発明品、従来品Ａ、従来品Ｂの３種類で、加工条件を変えて被削材に穴空け加工を繰り返し行ったときの加工穴数と工具の状態を調べた。従来品Ａ、従来品Ｂ、本発明品の基本的形状は、上記と同じである。耐久試験１～５の加工条件は、以下の通りである。
（耐久試験１）
・ドリル径Ｄ＝φ８．５
・被削材＝Ｓ５０Ｃ
・切削速度＝１００ｍ／ｍｉｎ
・送り量＝０．２５５ｍｍ／ｒｅｖ
・穴深さ＝４２．５ｍｍ
（耐久試験２）
・ドリル径Ｄ＝φ６．８
・被削材＝Ｓ５０Ｃ
・切削速度＝１２０ｍ／ｍｉｎ
・送り量＝０．２７ｍｍ／ｒｅｖ
・穴深さ＝２５ｍｍ（被削材を貫通）
（耐久試験３）
・ドリル径Ｄ＝φ６．８
・被削材＝ＳＣＭ４４０（３０ＨＲＣ）
・切削速度＝７０ｍ／ｍｉｎ
・送り量＝０．２７ｍｍ／ｒｅｖ
・穴深さ＝２５ｍｍ（被削材を貫通）
（耐久試験４）
・ドリル径Ｄ＝φ６．８
・被削材＝ＳＵＳ３０４
・切削速度＝８０ｍ／ｍｉｎ
・送り量＝０．２７ｍｍ／ｒｅｖ
・穴深さ＝２５ｍｍ（被削材を貫通）
（耐久試験５）
・ドリル径Ｄ＝φ３．４
・被削材＝５１ＣｒＶ４
・切削速度＝６４ｍ／ｍｉｎ
・送り量＝０．０９ｍｍ／ｒｅｖ
・穴深さ＝１７ｍｍ
　図８を参照し、耐久試験１の結果について説明する。従来品Ａの加工穴数は１,１２２穴でドリルは折損した。従来品Ｂの加工穴数は８１８穴でドリルは折損した。本発明品の加工穴数は１,６８５穴でドリルは一部欠損したが、折損はしなかった。従来品Ｂの加工穴数が従来品Ａの加工穴数よりも少なかった理由は、油穴の断面積が大きくなり、工具剛性が低下したことが原因と推測される。本発明品は、従来品Ａ，Ｂよりも加工穴数が増加した。以上の結果より、耐久試験１の加工条件において、本発明品の耐久性能は、従来品Ａ，Ｂに比較して向上することが分かった。
　図９を参照し、耐久試験２の結果について説明する。従来品Ａの加工穴数は６，０００穴でドリルは一部欠損した。従来品Ｂの加工穴数は１，５７８穴でドリルは折損した。本発明品の加工穴数は６，０００穴でドリルは一部欠損したが、以後も穴加工の継続は可能であった。耐久試験１と比べて、従来品Ｂの加工穴数が従来品Ａの加工穴数よりもさらに少なかった理由は、耐久試験１よりも切削速度と送り量が速くなったことで、従来品Ｂのドリルが切削時の応力に耐え切れなかったからと推測される。以上の結果より、耐久試験２の加工条件においても、本発明品の耐久性能は、従来品Ａ，Ｂに比較して向上することが分かった。
　図１０を参照し、耐久試験３の結果について説明する。従来品Ａの加工穴数は１，５００穴でドリルは一部欠損した。従来品Ｂの加工穴数は４４７穴でドリルは折損した。本発明品の加工穴数は１，８００穴でドリルは一部欠損した。耐久試験３では、被削材をＳＣＭ４４０に代えて加工を行ったが、比較試験１，２と同様に、本発明品の加工穴数は、従来品Ａ，Ｂの加工穴数よりも増加した。以上の結果より、耐久試験３の加工条件においても、本発明品の耐久性能は、従来品Ａ，Ｂに比較して向上することが分かった。
　図１１を参照し、耐久試験４の結果について説明する。従来品Ａの加工穴数は４，０００穴でドリルの摩耗が大きかった。従来品Ｂの加工穴数は６５８穴でドリルは折損した。本発明品の加工穴数は５，０００穴でドリルの摩耗が大きかった。耐久試験４では、被削材をＳＵＳ３０４に代えて加工を行ったが、比較試験１～３と同様に、本発明品の加工穴数は、従来品Ａ，Ｂの加工穴数よりも増加した。以上の結果より、耐久試験４の加工条件においても、本発明品の耐久性能は、従来品Ａ，Ｂに比較して向上することが分かった。
　図１２を参照し、耐久試験５の結果について説明する。従来品Ａの加工穴数は５，０００穴でドリルの摩耗が大きかった。従来品Ｂの加工穴数は３，５００穴でドリルは一部欠損した。本発明品の加工穴数は６，０００穴で、以後も穴加工の継続は可能であった。耐久試験５では、被削材を５１ＣｒＶ４に代えて加工を行ったが、比較試験１～３と同様に、本発明品の加工穴数は、従来品Ａ，Ｂの加工穴数よりも増加した。以上の結果より、耐久試験５の加工条件においても、本発明品の耐久性能は、従来品Ａ，Ｂに比較して向上することが分かった。
　図１３～図１５を参照し、ドリル１の吐出量比較試験について説明する。耐久性比較試験は、吐出量試験１～３で構成される。吐出量試験１～３では、本発明品、従来品Ａ、従来品Ｂの３種類で、切削油の種類、ドリル径、クーラント圧を変えて、単位時間あたりの切削油の吐出量を調べた。従来品Ａ、従来品Ｂ、本発明品の基本的形状は、上記と同じである。吐出量試験１は、不水溶性の切削油を使用し、ドリル径はφ３．４、クーラント圧は１．５ＭＰａ、測定時間は１分とした。吐出量試験２は、水溶性の切削油を使用し、ドリル径はφ３．４、クーラント圧は１ＭＰａと３ＭＰａの２パターン、測定時間は１分とした。吐出量試験３は、水溶性の切削油を使用し、ドリル径はφ６．８、クーラント圧は１．５ＭＰａ、測定時間は３０秒とした。なお、吐出量試験１と２において、従来品Ａの油穴はφ０．４とした。吐出量試験３において、従来品Ａの油穴はφ１とした。
　図１３を参照し、吐出量試験１の結果について説明する。従来品Ａの吐出量は１１０ｍｌ／ｍｉｎ、従来品Ｂの吐出量は２２０ｍｌ／ｍｉｎ、本発明品の吐出量は２２０ｍｌ／ｍｉｎであった。以上の結果より、本発明品はφ３．４の細径で不水溶性の切削油を使用した場合、従来品Ａよりも多く且つ従来品Ｂと同等の吐出量を確保できることが分かった。
　図１４を参照し、吐出量試験２の結果について説明する。クーラント圧＝１Ｐａの場合、従来品Ａの吐出量は２９５ｍｌ／ｍｉｎ、従来品Ｂの吐出量は５４０ｍｌ／ｍｉｎ、本発明品の吐出量は５６２ｍｌ／ｍｉｎであった。クーラント圧＝３Ｐａの場合、従来品Ａの吐出量は５４７ｍｌ／ｍｉｎ、従来品Ｂの吐出量は９３０ｍｌ／ｍｉｎ、本発明品の吐出量は９７２ｍｌ／ｍｉｎであった。以上の結果より、本発明品はφ３．４の細径で水溶性の切削油を使用した場合、従来品Ａ，Ｂよりも吐出量を増大できることが分かった。
　図１５を参照し、吐出量試験３の結果について説明する。従来品Ａの吐出量は１，６００ｍｌ／３０ｓ、従来品Ｂの吐出量は２，８００ｍｌ／３０ｓ、本発明品の吐出量は２，２００ｍｌ／３０ｓであった。以上の結果より、本発明品はφ６．８の太い径で水溶性の切削油を使用した場合、従来品Ｂよりも吐出量は少ないが、従来品Ａよりも吐出量を増大できることが分かった。
　以上の吐出量試験１～３の結果より、本発明品は、水溶性と不水溶性の切削油、並びにドリル径に関わらず、切削油の吐出量を少なくとも従来品Ａより増大できることが分かった。また、比較的細い径においては、従来品Ｂよりも吐出量を増大できることが分かった。
　以上説明したように、本実施形態のドリル１は、ボディ３、シャンク２、排出溝４、切れ刃５，油穴１２を備える。ボディ３とシャンク２は、軸心ＡＸを中心に回転される棒状である。排出溝４は、ボディ３の先端部からシャンク２の後端部へ向けて外周面３１に螺旋状に設けられる。切れ刃５は、ボディ３の回転方向Ｔの前方を向く排出溝４の内面４１と、先端部における逃げ面６との稜線部分に形成される。油穴１２は、逃げ面６に設けられ、切れ刃５側へ切削液を供給する。油穴１２は扇状断面を備える。扇状断面は、前方側内壁面１２１、後方側内壁面１２２、外周側内壁面１２３、内周側内壁面１２４により囲まれて形成される。前方側内壁面１２１は、回転方向Ｔの前方側に径方向に沿って位置する。後方側内壁面１２２は、回転方向Ｔの後方側に径方向に沿って位置して前方側内壁面１２１と周方向に対向する。外周側内壁面１２３は、軸心ＡＸを中心とする部分円筒面から成る。内周側内壁面１２４は、軸心ＡＸを中心とし且つ外周側内壁面１２３よりも小さい曲率半径の部分円筒面から成り、外周側内壁面１２３と径方向に対向する。油穴１２の後方側内壁面１２２は、回転方向Ｔの前方に向かって円弧状に湾曲する。
　ドリル１は扇状断面の油穴１２を備えるので、丸穴に比べて切削液の吐出性能が高い。ドリル１は更に、油穴１２の後方側内壁面１２２が回転方向Ｔの前方に向かって円弧状に湾曲するので、逃げ面６の稜線部分と後方側内壁面１２２との間の距離を広く確保できる。なお、逃げ面６の稜線部分とは、ボディ３の回転方向Ｔの後方を向く排出溝４の内面４１と逃げ面６との稜線部分である。これにより、ドリル１は稜線部分と油穴１２との間の部分にかかる応力を抑制できるので、切削液の吐出性能を向上でき、且つ工具剛性を確保できる。工具剛性が向上するので、ドリル１は高送り加工にも利用可能である。高送り加工とは、工具を高速で移動する加工である。ドリル１は切削抵抗が大きくなる比較的太いサイズにも有効である。
　ドリル１は、ギャッシュ部８を更に備える。ギャッシュ部８は、逃げ面６との稜線が切れ刃５の内端から径方向外側に向かって円弧状に延び、排出溝４と接続する。後方側内壁面１２２は、ギャッシュ部８から離れた位置で、ギャッシュ部８と同一方向側に円弧状に湾曲する。ドリル１は円弧状のギャッシュ部８を備えるが、油穴１２の後方側内壁面１２２をギャッシュ部８と同一方向側に円弧状に湾曲させることで、逃げ面６の稜線部分との間の距離を均等に広く確保できる。
　なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。ドリル１は２枚刃であるが、３枚刃でもよく、それ以上であってもよい。例えば図１６に示すドリル１００は３枚刃である。詳述しないが、ドリル１００は、上記実施形態のドリル１の形状を基本的に備え、３条の排出溝４０、３枚の切れ刃５０、３つのシンニング刃７０、３つのギャッシュ部８０，３つの逃げ面６０、３つの油穴１２０等を備える。油穴１２０は、上記実施形態と同一の扇状断面を有し、後方側内壁面はギャッシュ部８の第一稜線８１１と同一の回転方向Ｔ側に円弧状に湾曲する。故にドリル１００も２枚刃のドリル１と同様の効果を得ることができる。
　油穴１２はシャンク２の後端部からボディ３の先端部に向けて螺旋状に延びる、螺旋状でなくてもよく、例えば直線状でもよい。ボディ３の先端部には３つの円弧溝１０が設けられるが、円弧溝１０は省略してもよい。ドリル１はロングドリルであるが、一般的なドリルでもよい。ドリル１の材質は限定しない。ボディ３の少なくとも先端部の表面には、ＤＬＣが被覆されているが、外周面３１にも被覆されてもよい。ボディ３にＤＬＣが被覆されていなくてもよい。シンニング刃７が形成されていなくてもよい。ギャッシュ部８は円弧状であるが、直線状であってもよい。シンニング刃７、ギャッシュ部８は省略してもよい。油穴１２の扇状断面において、前方側内壁面１２１は直線状であるが、直線でなくてもよい。

Claims (3)

  1. 　軸心を中心に回転される棒状の工具本体と、
    　前記工具本体の先端部から後端部へ向けて外周面に螺旋状に設けられる排出溝と、
    　前記工具本体の回転方向前方を向く前記排出溝の内面と、前記先端部における逃げ面との稜線部分に形成される切れ刃と、
    　前記逃げ面に設けられ、前記切れ刃側へ切削液を供給する油穴と
    を備え、
    　前記油穴は、
    　前記工具本体の前記回転方向前方側に前記径方向に沿って位置する前方側内壁面と、
    　前記工具本体の前記回転方向後方側に前記径方向に沿って位置して前記前方側内壁面と周方向に対向する後方側内壁面と、
    　前記工具本体の中心線を中心とする部分円筒面から成る外周側内壁面と、
    　前記工具本体の前記中心線を中心とし且つ前記外周側内壁面よりも小さい曲率半径の部分円筒面から成り、前記外周側内壁面と前記径方向に対向する内周側内壁面と
    により囲まれた扇状断面を備え、
    　前記後方側内壁面は、前記回転方向前方に向かって円弧状に湾曲すること
    を特徴とするドリル。
  2. 　前記逃げ面との稜線が前記切れ刃の内端から前記径方向外側に向かって円弧状に延び、前記排出溝と接続するギャッシュ部を備え、
    　前記後方側内壁面は、前記ギャッシュ部から離れた位置で、前記ギャッシュ部と同一方向側に円弧状に湾曲すること
    を特徴とする請求項１に記載のドリル。
  3. 　前記後方側内壁面の前記断面における曲率半径は、０．３５Ｄ以上０．４５Ｄ以下であること
    を特徴とする請求項２に記載のドリル。
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