JP2000326123A - ガンドリル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガンドリルにおいて高送りを可能とすること
により、加工効率の向上を促すとともに、難削材の穴明
け加工時における工具寿命の延長や、アルミニウムや銅
などの穴明け加工時における溶着の防止などを図る。 【解決手段】 軸線Ｏ回りに回転される工具本体１の先
端に、工具外周側から内周側に向けて、工具先端側に向
けて延びる外周側切刃部１０と、この外周側切刃部１０
の工具内周側に連なり工具後端側に向けて延びる内周側
切刃部１１とからなる切刃９が形成されたガンドリルに
おいて、内周側切刃部１１の内周端に、工具内周側に向
かうに従い内周側切刃部１１に対して工具後端側に後退
して軸線Ｏに交差する中心切刃部１５を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加工物に深穴を形
成したりする場合に用いられるガンドリルに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】一般にこの種のガンドリルは、その工具
本体が、後端にドライバが設けられた軸状のシャンクの
先端に超硬合金等の切刃チップが取り付けられて構成さ
れており、この切刃チップの先端からシャンクにかけて
は断面Ｖ字状をなす切屑排出溝が形成されていて、この
切屑排出溝の先端の工具回転方向を向く壁面の稜線部
に、工具本体の回転軸線から工具外周側に向けて延びる
切刃が形成されている。ここで、この切刃は、工具外周
側から内周側に向けて、工具先端側に向けて延びる外周
側切刃部と、この外周側切刃部にアペックスポイントを
介して連なり工具後端側に向かう内周側切刃部とから構
成されて、工具先端側に向けて凸となる山型をなしてお
り、この内周側切刃部の内周端はそのまま工具本体先端
の回転中心に延びて上記軸線に交差するようになされて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ガンドリルに限らず、軸線回りに回転される工具本体の
先端に形成された切刃によって穴明けを行う穴明け工具
においては、工具本体先端における上記軸線上の工具回
転中心で工具本体の回転速度が０となるため、この工具
回転中心近傍では切刃は加工物を削り取るというよりは
加工物を押し潰してゆくような切削形態を採ることとな
る。ここで、一般的なツイストドリルのような穴明け工
具では、この工具回転中心近傍にはチゼルが形成されて
いて、このチゼルが加工物に押し込まれることにより加
工物の切削部位が押し拡げられ、この押し拡げられた部
分を回転する切刃が削り取ってゆくことになる。しかし
ながら、上述のような構成のガンドリルでは、工具回転
中心にこのようなチゼルが形成されることはなく、内周
側切刃部に連なる先端逃げ面が形成されているだけであ
るので、工具の送りを大きくしようとするとこの工具回
転中心近傍の先端逃げ面が加工物に当たってしまうた
め、高い送りを与えることができず、加工効率の向上を
阻む結果となっていた。

【０００４】しかも、このように高い送りを与えること
のできないガンドリルによって、耐熱、耐腐食合金やＮ
ｉ基合金のような加工硬化性のある難削材に穴明け加工
を行おうとした場合には、送りが小さいために切刃が常
に硬化層を切削しながら穴明けが進行するような形態と
なるため、切刃の摩耗が大きくなって工具寿命の短縮を
招くという問題も生じる。また、アルミニウムや銅など
の溶着しやすい非鉄金属に穴明け加工を行う場合には、
先端逃げ面にさらに十分な逃げ量を確保しなければなら
ず、送り量は０．００５〜０．２mm/rev程度と一層小さ
く設定せざるを得なくなってしまう。

【０００５】本発明は、このような背景の下になされた
もので、上述したようなガンドリルにおいて高送りを可
能とすることにより、加工効率の向上を促すとともに、
難削材の穴明け加工時における工具寿命の延長や、アル
ミニウムや銅などの穴明け加工時における溶着の防止な
どを図ることを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決して、こ
のような目的を達成するために、本発明は、軸線回りに
回転される工具本体の先端に、工具外周側から内周側に
向けて、工具先端側に向けて延びる外周側切刃部と、こ
の外周側切刃部の工具内周側に連なり工具後端側に向け
て延びる内周側切刃部とからなる切刃が形成されたガン
ドリルにおいて、上記内周側切刃部の内周端に、工具内
周側に向かうに従い該内周側切刃部に対して工具後端側
に後退して上記軸線に交差する中心切刃部を形成したこ
とを特徴とする。従って、このような構成のガンドリル
によれば、工具本体の軸線上に内周側切刃部に対して後
退する中心切刃部が形成されることにより、この中心切
刃部の真の逃げ角θは、該中心切刃部に直交する断面に
おける逃げ角をθ₁、中心切刃部の軸線に対する傾斜角
をλとしたときに、ｔａｎ^-1θ＝ｔａｎθ₁・ｃｏｓｅ
ｃλで与えられるため、傾斜角λを小さくすることによ
って工具回転中心近傍の逃げ角θを大きくすることがで
き、これによって高送りの際の逃げ量を確保して加工物
との接触を避けることが可能となる。

【０００７】ここで、このような中心切刃部を形成する
に際して、一つには、上記中心切刃部を、上記内周側切
刃部に対して凹曲しつつ工具後端側に後退して上記軸線
に交差するように形成することができる。しかるに、こ
の場合には、この中心切刃部の凹曲によって該中心切刃
部の軸線に対する傾斜角を内周側切刃部よりも小さくす
ることができるので、先端逃げ面の工具回転中心近傍の
逃げ量を大きく確保することができるとともに、かかる
凹曲した中心切刃部を形成するには、例えば従来の一般
的なガンドリルの先端逃げ面の工具回転中心に、すくい
面（切屑排出溝の工具回転方向を向く壁面）との交差稜
線が凹曲状をなす凹部を形成するだけでよい。また、他
の一つとして、上記中心切刃部を、上記内周側切刃部に
鈍角に交差する方向に直線状に延びつつ工具後端側に後
退して上記軸線に交差するように形成してもよく、この
場合には、該中心切刃部がなす直線の上記軸線に対する
傾斜角に応じて逃げ量が確保される。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１ないし図７は、本発明の第１
の実施形態を示すものである。本実施形態において工具
本体１は、超硬合金等の硬質材料よりなる切刃チップ２
と、内部に図示されない中空穴が形成されたシャンク３
と、当該工具本体１をその軸線Ｏ回りに回転可能に工作
機械に把持するためのドライバ４とが、その工具先端側
から後端側に向けて順に取り付けられて構成されて外形
略多段円柱状をなしており、ドライバ４の後端からはシ
ャンク３の上記中空穴を介して切刃チップ２先端の先端
逃げ面５に開口する切削油剤等の供給孔６が形成されて
いる。また、切刃チップ２の先端からは、工具先端側か
ら見て挟角が鈍角となる扇型の断面Ｖ字状をなす切屑排
出溝７が軸線Ｏに平行にシャンク３の後端にかけて形成
されており、この切屑排出溝７の工具先端側の工具回転
方向Ｔ側を向く壁面８と上記先端逃げ面５との交差稜線
部に切刃９が形成されている。従って、上記壁面８は、
この切刃９のすくい面とされることとなり、特に本実施
形態では軸線Ｏを含む平面とされている。

【０００９】ここで、この切刃９は、上記壁面８に対向
する方向から見て図２に示すように、工具外周側の外周
側切刃部１０と工具内周側の内周側切刃部１１とから構
成されており、外周側切刃部１０は工具内周側に向けて
工具先端側に向けて延びるように、また内周側切刃部１
１は逆に工具内周側に向けて工具後端側に向けて延びる
ように、それぞれ直線状に形成されていて、これにより
これら内外周側切刃部１０，１１は、互いの交点、すな
わちアペックスポイント１２を工具先端側に突き出した
Ｖ字状の山型を呈することとなる。なお、本実施形態で
は、上記外周側切刃部１０が軸線Ｏに直交する平面に対
してなす傾斜角αが２５°〜４５°の範囲となるよう
に、また内周側切刃部１１が軸線Ｏに直交する平面に対
してなす傾斜角βは２０°〜３０°の範囲となるように
それぞれ設定されていて、これら内外周側切刃部１０，
１１のアペックスポイント１２における交差角が鈍角を
なすようにされている。

【００１０】また、本実施形態では上記先端逃げ面５
は、上記切刃９から工具回転方向Ｔの後方側に向かうに
従い漸次工具後端側に向けて後退するように形成されて
いて、いわゆるベベルタイプの構成とされており、上記
壁面８に対向する方向から見て軸線Ｏを挟んで切刃９と
は反対側の先端逃げ面５の稜線が軸線Ｏに直交する平面
に対してなす傾斜角γは、内周側切刃部１１がなす上記
傾斜角βよりも１０°〜１５°大きな角度となるように
設定されている。さらに、上記切屑排出溝７の工具回転
方向Ｔの後方側を向く壁面１３は、同じく上記壁面８に
対向する方向から見て軸線Ｏから上記切刃９が形成され
た側とは反対側に僅かに偏った位置から該壁面８に対し
て屹立するように形成されており、この位置の軸線Ｏに
対する偏心量εは０．０５mm〜１．２mm程度に設定され
る。さらにまた、工具先端側から見て上記切刃９から切
刃チップ２の外周までの距離Ｈは、当該ガンドリルによ
る加工径の１／２、すなわち該切刃９の外周端の軸線Ｏ
回りの回転直径の１／２、もしくはこれに対する許容値
０〜０．０５mmの範囲に設定されている。

【００１１】そして、本実施形態においては、上記先端
逃げ面５の軸線Ｏ上の部分、すなわち工具本体１の先端
における工具回転中心近傍に、切刃９のすくい面とされ
る上記壁面８に直交する方向に凹溝１４が形成されてい
て、この凹溝１４と壁面８とが交差することにより、そ
の交差稜線部に、内周側切刃部１１の内周端に位置し
て、工具内周側に向かうに従い内周側切刃部１１に対し
工具後端側に後退しつつ軸線Ｏに交差する中心切刃部１
５が形成されている。ここで、本実施形態ではこの中心
切刃部１５は、上記壁面８に対向する方向から見て、上
記内周側切刃部１１との交点１６から工具内周側に向か
うに従い軸線Ｏに対して傾斜角λで直線状に傾斜して工
具後端側に後退した後、この直線に滑らかに連なる凹円
弧状の凹曲線をなして軸線Ｏと交差するように形成され
ており、さらにこの軸線Ｏを越えた後の部分において
は、凹溝１４の開口部が軸線Ｏに直交する方向に延びる
ように形成されている。

【００１２】なお、この中心切刃部１５の直線状に延び
る部分がなす傾斜角λは、本実施形態では６０°以下で
内周側切刃部１１よりも後退するように形成されてお
り、この傾斜角λは０°、すなわち当該部分が軸線Ｏと
平行になるように形成されていてもよい。また、この中
心切刃部１５と内周側切刃部１１との交点１６は、半径
０．０２mm〜０．２mm程度の凸円弧状あるいはチャンフ
ァ状に面取りされるのが望ましい。さらに、中心切刃部
１５の上記凹曲線部分の曲率半径も０．０２mm〜０．２
mm程度に設定されるのが望ましく、またこの部分が上記
直線状に延びる部分に対して直線状に折れ曲がって凹曲
するように形成されていてもよい。さらにまた、軸線Ｏ
から上記交点１６までの半径方向の距離δは０．０２mm
〜１．０mmの範囲に設定されるのが望ましく、また凹溝
１４の軸線Ｏに直交する上記開口部から上記交点１６ま
での距離Ｌは０．２mm〜５．０mm程度の範囲とされるの
が望ましい。さらに、図５および図６に示すように、中
心切刃部１５には該中心切刃部１５に直交する断面にお
いて逃げ角θ₁が、また凹溝１４の軸線Ｏに直交する方
向に延びる開口部には逃げ角θ₂がそれぞれ与えられて
おり、逃げ角θ₁は２０°以下、逃げ角θ₂は３０°以下
の正角に設定されている。

【００１３】しかるに、このように構成されたガンドリ
ルにおいては、工具本体１の先端の工具回転中心近傍に
おける内周側切刃部１１の内周端に中心切刃部１５が形
成されており、この中心切刃部１５が工具内周側に向か
うに従い内周側切刃部１１に対して工具後端側に後退し
て工具本体１の軸線Ｏに交差するように形成されている
ので、この中心切刃部１５の真の逃げ角θは、従来のよ
うに内周側切刃部１５がそのまま延長されて軸線Ｏに交
差する場合と比べ、該中心切刃部１５が内周側切刃部１
１に対して後退する分だけ大きくなる。すなわち、この
中心切刃部１５の軸線Ｏに対する傾斜角λが内周側切刃
部１１の傾斜角（９０°−β）よりも小さくされた本実
施形態のガンドリルでは、この中心切刃部１５の真の逃
げ角θはｔａｎ^-1θ＝ｔａｎθ₁・ｃｏｓｅｃλで与え
られ、中心切刃部１５に直交する断面における逃げ角θ
₁が同じでも、傾斜角λが小さくなるほど、軸線Ｏに平
行ですくい面とされる上記壁面８に直交する断面におけ
る中心切刃部１５の真の逃げ角θを大きくすることがで
きるのである。

【００１４】従って、上記構成のガンドリルによれば、
このように切刃９の工具回転中心近傍において大きな逃
げ角θが確保されることにより、その逃げ量も大きくす
ることができ、このため穴明け加工時の工具本体１の送
りを大きくしても先端逃げ面５が加工物と接触するのを
防ぐことができるので、ガンドリルによる高送り加工を
可能として加工効率の向上を図ることができる。また、
このように高送りが可能となることから、耐熱、耐腐食
合金やＮｉ基合金等の加工硬化性を有する加工物の穴明
けの際でも、切刃９の摩耗を抑えて工具寿命の延長を図
ることができる一方、アルミニウムや銅などの非鉄合金
のような溶着しやすい加工物の穴明けの際でも、逃げ量
が十分に確保されることによって溶着の発生を防止する
ことが可能となる。さらに、回転速度が０となる工具回
転中心の近傍において十分な逃げ量が確保されることか
ら、穴明け加工時に工具本体１を加工物に押し込む際の
抵抗、すなわちスラスト力の大幅な低減を図ることがで
きるとともに、高送りを行った場合でも、工具本体１の
回転トルクの増大は送りを上げた分だけにとどめること
ができるという利点も有する。

【００１５】さらにまた、本実施形態においては、この
ような中心切刃部１５を形成するに際して、工具本体１
の先端逃げ面５の工具回転中心に凹溝１４を形成し、こ
の凹溝１４の上記壁面８との交差稜線部に凹曲した中心
切刃部１５が形成されるようにしており、すなわち従来
のガンドリルに凹溝１４を形成するだけで本実施形態の
ガンドリルを得ることができるので、その施工がきわめ
て容易であり、また従来の設備をそのまま流用すること
ができるという効果も奏する。なお、本実施形態ではこ
の凹溝１４を、上記中心切刃部１５が内周側切刃部１１
との交点１６から工具内周側に向かうに従い軸線Ｏに対
して直線状に傾斜して工具後端側に後退した後、この直
線に滑らかに連なる凹円弧状の凹曲線をなして軸線Ｏと
交差するように形成しているが、上述のようにこの凹曲
線状をなす部分が上記直線状の部分に対して直線状に折
れ曲がって凹曲するように形成してもよく、また中心切
刃部１５全体が交点１６から凹曲線状をなすように形成
してもよい。

【００１６】次に、図８ないし図１１は、本発明の第２
の実施形態を示すものであって、図１ないし図７に示し
た第１の実施形態と共通する部分には同一の符号を配し
て説明を省略する。すなわち、本実施形態においては、
工具本体１の先端逃げ面５が、切刃９から工具回転方向
Ｔの後方側に向けて約１／４周の範囲において軸線Ｏを
含む断面が山型形状を描きつつ切刃９に対して工具後端
側に漸次後退する山型部５Ａと、この山型部５Ａの工具
回転方向Ｔの後方側に位置して該山型部５Ａに対して一
段工具後端側に後退する軸線Ｏに垂直な平坦部５Ｂとか
ら構成された、いわゆるノッチタイプの構成とされてお
り、上記切削油剤等の供給孔６はこの平坦部に開口させ
られている。そして、本実施形態では、上記山型部５Ｂ
の工具回転方向Ｔの後方側の稜線部に、軸線Ｏに対して
斜交する平面状の切欠面２１が上記壁面８から軸線Ｏに
対する径方向に延びるように形成されており、この切欠
面２１と壁面８との交差稜線部に、内周側切刃部１１に
交点１６において鈍角に交差して直線状に延びつつ工具
後端側に後退し、上記軸線Ｏに交差角λで交差する中心
切刃部２２が形成されている。

【００１７】しかるに、このように構成されたガンドリ
ルにおいても、工具回転中心近傍の内周側切刃部１１の
内周端に、工具内周側に向かうに従い該内周側切刃部１
１に対して工具後端側に後退して軸線Ｏに交差する上記
中心切刃部２２が形成されているので、この中心切刃部
２２の軸線Ｏに対する傾斜角λに応じて該中心切刃部２
２の逃げ角θを大きくすることができ、これによって逃
げ量を十分に確保して高送りを可能とすることができ
る。また、本実施形態においても、このような中心切刃
部２２を形成するには、従来のノッチタイプのガンドリ
ルに上述のような切欠面２１を形成するだけでよく、し
かもこの切欠面２１が平面であるので施工が一層簡単で
あるとともに、従来の設備をそのまま流用することがで
きる。ただし、本実施形態においてはこのように上記切
欠面２１を軸線Ｏに斜交する平面状に形成して中心切刃
部２２が直線状となるようにしているが、例えばこれを
上記第１の実施形態と同様に直線状に傾斜した後凹曲す
るように形成してもよく、また全体的に凹曲線をなすよ
うに形成してもよい。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
工具回転中心近傍となる内周側切刃部の内周端に、該内
周側切刃部に対して工具内周側に向かうに従い工具後端
側に後退する中心切刃部を形成することにより、この工
具回転中心近傍において切刃の逃げ量を十分に確保する
ことが可能となり、これによって高送り加工を可能とし
て加工効率の向上を図ることができるとともに、難削性
の加工物に対しても工具寿命の延長を促すことができ、
また非鉄合金等に対しても溶着の発生を防ぐことが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態を示す斜視図であ
る。

【図２】 図１に示す実施形態の工具本体１先端部を壁
面８に対向する方向から見た拡大側面図である。

【図３】 図１に示す実施形態の工具本体１を工具先端
側から見た拡大正面図である。

【図４】 図２における工具回転中心近傍の拡大図であ
る。

【図５】 図４におけるＡＡ断面図である。

【図６】 図４におけるＢＢ断面図である。

【図７】 図４におけるＣＣ断面図である。

【図８】 本発明の第２の実施形態を示す工具本体１先
端部を壁面８に対向する方向から見た拡大側面図であ
る。

【図９】 図８に示す実施形態の工具本体１を工具先端
側から見た拡大正面図である。

【図１０】 図８におけるＤＤ断面図である。

【図１１】 図８におけるＥＥ断面図である。

【符号の説明】

１ 工具本体 ２ 切刃チップ ５ 先端逃げ面 ７ 切屑排出溝 ８ 切屑排出溝７の工具回転方向Ｔを向く壁面 ９ 切刃 １０ 外周側切刃部 １１ 内周側切刃部 １２ アペックスポイント １４ 凹溝 １５，２２ 中心切刃部 ２１ 切欠面 Ｏ 工具本体１の軸線 Ｔ 工具回転方向 λ 中心切刃部１５，２２の軸線Ｏに対する傾斜角 θ 中心切刃部１５，２２の逃げ角

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸線回りに回転される工具本体の先端
   に、工具外周側から内周側に向けて、工具先端側に向け
   て延びる外周側切刃部と、この外周側切刃部の工具内周
   側に連なり工具後端側に向けて延びる内周側切刃部とか
   らなる切刃が形成されたガンドリルにおいて、上記内周
   側切刃部の内周端には、工具内周側に向かうに従い該内
   周側切刃部に対して工具後端側に後退して上記軸線に交
   差する中心切刃部が形成されていることを特徴とするガ
   ンドリル。
2. 【請求項２】 上記中心切刃部は、上記内周側切刃部に
   対して凹曲しつつ工具後端側に後退して上記軸線に交差
   するように形成されていることを特徴とする請求項１に
   記載のガンドリル。
3. 【請求項３】 上記中心切刃部は、上記内周側切刃部に
   鈍角に交差する方向に直線状に延びつつ工具後端側に後
   退して上記軸線に交差するように形成されていることを
   特徴とする請求項１に記載のガンドリル。