JP2003080411A - 深穴加工用小径ドリル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】オイルホールを有しない簡単な構造でありなが
らドリル刃先への切削油剤供給能力がすぐれるとともに
切りくず排出性も向上することができ、直径が３ｍｍ程
度以下にして５Ｄ以上の小径深穴加工を能率良く低コス
トで行なえる深穴加工用小径ドリルを提供する。 【解決手段】外周に長手方向に沿って切りくず排出溝４
を形成したドリルにして、先端から３Ｄの位置を除いて
上方のマージン部に、ドリルの回転による遠心力により
切削油剤を取り込みこれをさらに強制的にドリル刃先方
向に送り込むための左傾斜角を有する複数本の切削油剤
導入溝５と、前記切削油剤導入溝を上下に連結して切削
油剤導入溝に取り込まれた切削油剤を刃先に到達させる
ための切削油剤供給溝６とを設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はドリルとりわけ深穴
加工に好適な小径ドリルに関する。

【０００２】

【従来の技術】医療用部品や金型部品など各種機械部品
において，アスペクト比（穴深さ／穴径）１０を越える
ような小径の深穴加工の要求は多い。しかしながら，こ
の加工は難加工法の１つとされている。すなわち、一般
に穴加工のドリルとしては、２枚刃で右ねじれの切りく
ず排出溝を２本有するツイストドリルと称されるものが
汎用されているが、こうしたドリルは切りくず排出溝が
切削油剤溝を兼ねているため、切りくずの排出はスムー
ズでも切削油剤は逆に排出されるように作用する。

【０００３】このため、深穴あけ加工を行なおうとした
場合、穴が深くなるほど加工中に切削点に切削油剤が到
達せず、潤滑状態が悪くなり、あるいは切りくずの排出
が困難になる。それにより切削熱上昇や工具摩耗の急速
な進行，あるいは切りくず詰まりなどの不具合が発生す
るのである。

【０００４】これらの問題点の対策として，ドリルを連
続的に進めるのでなく、間欠的（前進−後進を繰り返
す）に進め、刃先に十分切削油剤がかかるようにするこ
とが行われているが、深穴になればなるほどドリルの出
し入れを頻繁に行なわなければならないため、加工効率
が非常に悪くなるという問題があり、実用的とはいえな
かった。

【０００５】そこで、穴径が直径３mm程度以上での深穴
あけ加工に関しては，従来、一般的に，ドリルのボデイ
内部に注油穴を穿設して先端から噴出させるようにした
オイルホールドリルや、切刃が１枚のストレート溝を有
するガンドリルが用いられ，それらによりある程度の加
工性能向上が実現できている。

【０００６】しかしながら、前者は、穴径が直径３ｍｍ
程度以下になると油穴をボデイに加工することが極めて
困難となり、工具コストが高くなったり、工具剛性が低
くなる問題が生ずる。また、工作機械に主軸を通じてド
リルに切削油剤を供給する設備を備えさせることが必要
となったり、高圧で切削油剤を供給できる高圧クーラン
ト装置が必要になるという問題がある。後者も、やはり
直径が３ｍｍ程度以下のドリルの製造は極めて難しく、
工具コストが高くなること、専用のガンドリルマシンを
設備する必要があることなどの問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記のような
問題点を解消するためになされたもので、その目的とす
るところは、オイルホールを有しない簡単な構造であり
ながらドリル刃先への切削油剤供給能力がすぐれるとと
もに切りくず排出性も向上することができ、直径が３ｍ
ｍ程度以下にして５Ｄ以上の小径深穴加工を能率良く低
コストで行なえる深穴加工用小径ドリルを提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、外周に長手方向に沿って切りくず排出溝を形
成したドリルにして、先端から３Ｄの位置を除いて上方
のマージン部に、ドリルの回転による遠心力により切削
油剤を取り込みこれをさらに強制的にドリル刃先方向に
送り込むための左傾斜角を有する複数本の切削油剤導入
溝と、前記切削油剤導入溝を上下に連結して切削油剤導
入溝に取り込まれた切削油剤を刃先に到達させるための
切削油剤供給溝とを設けていることを特徴としている。

【０００９】切れ刃が２枚の場合、切り屑排出溝と切削
油剤供給溝はそれぞれ２本、線対称に設けられる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を添付図面を
参照して説明する。図１は本発明を１枚刃タイプの小径
深穴加工用ドリルに適用した実施例（第１実施例）を示
している。前記ドリルは、シャンク１とボテイ２を有
し、ボテイ２は、切れ刃３とすくい面と逃げ面およびチ
ゼルエッジで構成される先端部Ａが形成されており、こ
の切れ刃３の領域に達するように切りくず排出溝４が縦
設されている。

【００１１】この切りくず排出溝４は、切りくずを排出
するのに十分なように、従来のツイストドリルとほぼ同
じ大きさを有して、ボデイ軸線方向に延びているが、基
本的にはねじれ角を有さない。ただし、切れ味を向上す
る目的で、すくい角を正にするために前記先端部（切削
作用をする部分）のみに１０°以下程度のねじれ角をつ
けていてもよい。

【００１２】また、前記先端部Ａから３Ｄ（Ｄは直径）
の距離の領域を除いて切刃部ほぼ全域の円筒面部分（マ
ージン部分）１０に、３０〜４５°の左傾斜角θを有す
る数本から数十本の切削油剤導入溝５を等間隔で形成し
ており、それら各切削油剤導入溝５の端は、この例で
は、前記切りくず排出溝４に達している。

【００１３】これら切削油剤導入溝５はドリルの回転に
よる遠心力により，切削油剤を取り込み，これをさらに
同溝に沿って強制的にドリル刃先方向に送り込むポンプ
の作用をさせるためのもので、この作用を効率よく実現
するために、各切削油剤導入溝５は、後述する切削油剤
供給溝の２倍程度の断面積を有し、断面形状は放物線形
状ないし複合アール形状をなし、かつ、図１（ｅ）のよ
うに、溝の片側斜面の立ち上がり角度γは、切削油剤を
溝内に効果的に取り込むことができるようにするため、
９０°以上の角度を有している。

【００１４】さらに、前記切りくず排出溝４と周方向で
変位した円筒面部分１０には、前記切りくず排出溝４と
略平行に走る切削油剤供給溝６を形成している。この切
削油剤供給溝６は、切削油剤導入溝５によって取り込ま
れた切削油剤を刃先に到達させる通路として機能させる
ためのもので、断面積が切りくず排出溝４と比べて１／
５程度となっており、先端が先端部の切削点に達してい
る。切削油剤供給溝６には前記各切削油剤導入溝５の他
端が通じており、したがって、各切削油剤導入溝５は上
下が切削油剤供給溝６によって連結されている。切削油
剤導入溝５の断面積を、切りくず排出溝４の１／５程度
としたのは、必要かつ十分な切削油剤供給能力が得ら
れ、かつドリル強度の低下に与える影響が小さいことを
見い出したことによる。

【００１５】図２は本発明を２枚刃タイプの小径深穴加
工用ドリルに適用した実施例（第２実施例）を示してい
る。この第２実施例では、外周に２本の切りくず排出溝
４，４と、２本の切削油剤供給溝６，６が対称的に形成
されており、各組の切りくず排出溝４と切削油剤供給溝
４間にそれぞれ３０〜４５°から選ばれる左傾斜角θを
有する数本から数十本の切削油剤導入溝５，５を等間隔
で、先端部から３Ｄの距離を除いて形成している。その
他の構成は前記第１実施例と同じであるから、説明は援
用することとし、同じ部分に同じ符号を付にとどめる。
図３（ａ）におけるＸ−Ｘ線の断面は図２（ｄ）と同様
である。

【００１６】図３は本発明を２枚刃タイプでかつ先端部
ねじれ角付きの小径深穴加工用ドリルに適用した実施例
（第３実施例）を示している。この第３実施例では、切
りくず排出溝４がすくい角を正にするために前記先端部
分のみ、１０°以下のねじれ角ρを有している。他の構
成は第２実施例と同様であるから、説明は省略する。

【００１７】図４は本発明をスローアゥエイタイプの小
径深穴加工用ドリルに適用した実施例（第４実施例）を
示している。この第４実施例においては、先端部の切れ
刃としてスローアウェイチップ３’を用いており、他の
構成は前記第１実施例と同じである。

【００１８】本発明は前記実施例に限定されるものでは
ない。たとえば、切削油剤導入溝５は、一端が切削油剤
供給溝６に通じていることが不可欠であるが、他端は必
ずしも切りくず排出溝４に通じていることは必要でな
く、図５（ａ）（ｂ）で例示するように、切りくず排出
溝４の手前で止まっていてもよい。この態様は、第１実
施例ないし第４実施例に適用される。

【００１９】なお、本発明は、むくドリルやスローアゥ
エイドリルのほか、溶接ドリル、付刃ドリル、先むくド
リル、差し込みドリルなどにも適用できる。ドリル材質
としては、高速度工具鋼（圧延、粉末）、超硬合金、ｃ
ＢＮ、ダイヤモンド工具のソリットタイプないしはろう
付けタイプなどの材質から選択される。

【００２０】

【実施例の作用】実施例に示す本発明ドリルの作用を説
明すると、所望の被削材（鉄鋼、アルミニウムその他あ
らゆる金属材料ないしプラスチックなどの非金属材料）
に直径が３ｍｍ以下にして５Ｄ以上の細径の深穴を加工
するにあたっては、シャンク１をもって工作機械に取り
付け、所要の回転数にて回転させつつボデイに切削油剤
を噴射あるいは注ぎ込みなどの方式で供給する。切削油
剤は水溶性切削油剤、鉱物系切削油剤など加工に適した
ものが適宜選択される。

【００２１】このようにしてドリルが回転すると、かけ
られた切削油剤７は、ドリルの回転に伴う遠心力により
切削油剤導入溝５に流れ込む。切削油剤導入溝５は３０
〜４５°の左傾斜角θを有しているため、図５で模式的
に示すように、切削油剤７を積極的に取り込みつつ斜め
下方（ドリル刃先方向）へと強制的にポンピングし、切
削油剤導入溝５の下端に通じている切削油剤供給溝６に
強力に吐出させる。通常のツイストドリルではドリルの
回転数が早くなるほど切削油剤をシャンク（上側）に向
かって排出する作用をするのに対し、本発明では、回転
数が早くなるほどより強力に切削油剤７を切削油剤供給
溝６に送り込む。

【００２２】切削油剤供給溝６は切削油剤導入溝５と交
差してドリルの先端部に通じており、しかも切削油剤供
給溝６はマージン部断面そのものを断面が平坦形状にし
て構成されたものではなく、円筒面部分をえぐって作ら
れ、半径方向は切削された穴面によって閉じられて閉鎖
輪郭の通路となっているから、切削油剤導入溝５から送
り込まれた切削油剤７は、切削油剤供給溝６を通って先
端部の切れ刃３に供給される。刃先に送り込まれた切削
油剤は潤滑や冷却などの機能を果たし，使用済みの切削
油剤７’は、切削された切り屑８とともに切りくず排出
溝４を通り、穴外に排出される。

【００２３】本発明においては、切削油剤７は切削油剤
導入溝５と切削油剤供給溝６によって供給され，切りく
ず８と使用済み切削油剤７’は切りくず排出溝４より排
出されるというように，両者の役割が完全に分離してお
り、また、切削油剤導入溝５はドリルの回転を利用して
ポンプのように切りくずを刃先へと送り込む機能を有す
る。したがって、切り屑の排出も効率よく行われる。

【００２４】本発明では切削油剤は切削油剤導入溝５お
よび切削油剤供給溝６によって確実に切れ刃に到達され
るように供給され、供給能力がすぐれるため、切削油剤
の使用量はツイストドリルの場合の１／５程度で済むこ
とになり、経済的、環境対応にも優れている。

【００２５】また、切りくず排出溝４、切削油剤導入溝
５および切削油剤供給溝６はＪＩＳ規格のドリルに対す
る外周部のみの加工ですみ、オイルホールドリルのよう
なボデイへの穿孔の必要がなく、また、ドリル形状を断
面がたとえば鼓に類する特殊な形状にする必要もないの
で、ツイストドリル並みの安価なものとすることができ
るとともに、微小な直径のドリルに容易に適用できる。
第２実施例のように２枚刃でかつ先端部にねじれ角をつ
けた場合には、すくい角が正となって切れ味と切削性を
向上することができる。

【００２６】〔具体例〕本発明によるドリルを製作し、
実地に試験した。試作ドリルは、図１に示す１枚刃、直
径３ｍｍ、長さ８０ｍｍとし，材質は高速度工具鋼とし
た。切削油剤導入溝は４５°の左傾斜角θ、断面積１．
２ｍｍ²とし、これを切刃から９ｍｍの位置から上方に
等間隔で８本形成した。切削油剤供給溝は断面積０．８
ｍｍ²とし、切りくず排出溝は断面積４．０ｍｍ²とし
た。

【００２７】切削油剤の供給特性を見るため、小型汎用
ボール盤を用いてこれにドリルを取り付け回転させ，そ
れに切削油剤を外部供給した場合の切削油剤の飛散状況
を観察した。その結果，通常のツイストドリルの場合，
切削油剤は，多くは水平方向に飛散した。それに対し，
本発明ドリルの場合，切削油剤は４５°より下方に飛散
し，多くの油剤はドリルに絡みながら下方に落下する挙
動を示した。このことから、本発明ドリルはドリル先端
に切削油が流入しやすいことがわかる。

【００２８】次に、被削材としてアルミニウム合金Ａ２
０１７を用い，切削油剤に不水溶性および水溶性の２種
類を用い、実際にアスペクト比１０の深穴あけ加工を行
なってみた。切削条件は、回転数Ｎ：２６００，送り
ｆ：０．１ｍｍ／ｒｅｖとした。 そのときの加工穴内
面の各深さ位置（１０ｍｍ、２０ｍｍおよび３０ｍｍ）
における表面粗さ測定結果を、ツイストドリルと比較し
て図７に示す。図７（ａ）は本発明ドリル、（ｂ）はツ
イストドリルである。

【００２９】通常のツイストドリルの場合，穴深さが１
０ｍｍ以上になると，切削油剤切れのため被削材の刃先
溶着が著しく，粗い切削面になったのに対し，本発明ド
リルの場合，穴深さ３０ｍｍに至るまで良好な表面粗さ
が得られている。この結果は、本発明は切りくず排出
溝、切削油剤導入溝および切削油剤供給溝の相乗作用に
より、切削油剤が深穴の場合でも刃先に十分供給された
ことによるのは明らかである。なお、切り屑ついて観察
したところ、通常のツイストドリルの場合には長い連続
したものとなっていたのに対して、本発明ドリルでは断
続に近い切り屑となっていた。

【００３０】

【発明の効果】以上説明した本発明の請求項１によれ
ば、ドリル刃先への切削油剤供給能力がすぐれるととも
に切りくず排出性が良好で、アスペクト比５以上の深穴
小径加工を確実に行なうことができ、しかも、構造が簡
単で汎用形状に近く、ドリルを特殊断面形状にしたりオ
イルホールを設けるといった特殊な加工なしに外周面加
工だけの低コストで得ることができるというすぐれた効
果が得られる。請求項２によれば、各切れ刃に確実に切
削油剤を供給できるともに、切りくずを円滑に排出でき
るので深穴小径加工の切削能率を高くすることができる
というすぐれた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明による深穴加工用小径ドリルの
第１実施例を示す全体図、（ｂ）はその拡大正面図、
（ｃ）はその拡大側面図、（ｄ）は底面図、（ｅ）は切
削油剤導入溝の縦断拡大図である。

【図２】（ａ）は本発明の第２実施例を示す拡大側面
図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は
（ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。

【図３】（ａ）は本発明の第３実施例を示す拡大側面
図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）は底面図である。

【図４】（ａ）は本発明の第４実施例を示す拡大正面
図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）は底面図である。

【図５】（ａ）は本発明の他の態様例を示す側面図、
（ｂ）は同じくその断面図である。

【図６】本発明ドリルの作用を模式的に示す説明図であ
る。

【図７】（ａ）は本発明ドリルを使用してアスペクト比
１０の深穴加工を行なったときの各深さでの表面粗さを
示すグラフ、（ｂ）は従来のツイストドリルを使用して
アスペクト比１０の深穴加工を行なったときの各深さで
の表面粗さを示すグラフである。

【符号の説明】

３ 切れ刃 ４ 切りくず排出溝 ５ 切削油剤導入溝 ６ 切削油剤供給溝 ７ 切削油剤

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周に長手方向に沿って切りくず排出溝を
   形成したドリルにして、先端から３Ｄの位置を除いて上
   方のマージン部に、ドリルの回転による遠心力により切
   削油剤を取り込みこれをさらに強制的にドリル刃先方向
   に送り込むための左傾斜角を有する複数本の切削油剤導
   入溝と、前記切削油剤導入溝を上下に連結して切削油剤
   導入溝に取り込まれた切削油剤を刃先に到達させるため
   の切削油剤供給溝とを設けていることを特徴とする深穴
   加工用小径ドリル。
2. 【請求項２】切れ刃が２枚からなり、切り屑排出溝と切
   削油剤供給溝がそれぞれ２本、線対称に設けられている
   請求項１に記載の深穴加工用小径ドリル。