JP4120319B2

JP4120319B2 - ツイストドリル

Info

Publication number: JP4120319B2
Application number: JP2002249035A
Authority: JP
Inventors: 英樹松本
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-08-28
Filing date: 2002-08-28
Publication date: 2008-07-16
Anticipated expiration: 2022-08-28
Also published as: JP2004082302A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、穴あけに用いる切削工具であるツイストドリルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドリルによって切削された切屑は、形成された穴の内壁とドリルのねじれ溝とによって構成される空間を経由して排出される。したがって、切屑は、その形態によっては、ねじれ溝と穴の内壁との間に拘束されたり、摩擦により排出されずに詰まりを引き起こす虞がある。
【０００３】
そのため、特開２００１−１０５２２０号公報は、切屑の変形作用を高めると同時に、カールした切屑が排出しやすいように改善されたツイストドリルを開示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、当該ツイストドリル１００は、図８に示されるように、軸線に関する角度が０゜前後のチゼルすくい面１３０を有している。したがって、被削材が低融点金属である場合、抗溶着性に問題を有している。
【０００５】
例えば、溶着性の高いアルミニウム合金に対して、ドライあるいはセミドライ加工が施される場合、ドリル１００のチゼルポイント１２１の近傍において切削熱によって溶融した被削材は、チゼルエッジ１２２（ドリル１００軸心側の切刃１２３端面）に隣接するチゼルすくい面１３０に沿って流出して溶着する。
【０００６】
チゼルすくい面１３０は、ドリル１００の回転方向に対して直角であるため、溶着物は、容易に脱落することなく、チゼルすくい面１３０に押し付けられて溶着物を案内し、堆積成長することになる。
【０００７】
堆積成長した溶着物は、例えば、刃先を細かく持ち去るチッピングや、切刃１２３によって形成された穴の内壁とドリル１００のねじれ溝１４１とによって構成される空間における切屑つまりによる折損などを引き起こす。これらの工具損傷は、工具寿命を短くする問題を有する。
【０００８】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、良好な抗溶着性を有するツイストドリルおよび当該ツイストドリルを備えた工作機械を提供することを目的とする。
【０００９】
上記目的を達成するため請求項１に係る発明は、
低融点金属からなる被削材を切削加工するための先端部と、
切屑を排出するためのねじれ溝が外周に形成されたドリル本体とを有し、
前記先端部は、
前記ねじれ溝の先端側稜線に沿って、チゼルエッジから延長する第４逃げ面、
前記ねじれ溝が形成されていない外周の部位によって構成される凸部の端面に沿って、切刃から回転方向の後方側に延長している第１逃げ面、
前記第１逃げ面の回転方向後方に配置される第２逃げ面、および、
前記第２逃げ面と前記第４逃げ面との間の移行部である第３逃げ面を有し、
前記第３逃げ面と前記第４逃げ面との境界を定義する稜線は、前記切刃に対して垂直に形成されており、
前記第３逃げ面は、外周方向に向かって増大する段差面を構成している
ことを特徴とするツイストドリルである。
上記目的を達成するため請求項７に係る発明は、
請求項１〜６のいずれか１項に記載のツイストドリル、
切削油剤を吐出する穴部が形成されたコレット、および、
前記コレットによって締付けられて保持される前記ツイストドリルのシャンク部が取り付けられる主軸
を有することを特徴とする工作機械である。
【００１０】
【発明の効果】
上記のように構成した請求項１に係る発明においては、第３逃げ面と第４逃げ面との境界を定義する稜線は、切刃に対して垂直に形成され、かつ、第３逃げ面は、外周方向に向かって増大する段差面を構成しており、切削熱によって溶融した被削材は、チゼルエッジから延長する第４逃げ面に沿って流出して溶着する。第４逃げ面は、ねじれ溝の先端側稜線に沿っており、ドリルの回転方向に対して後方から溶着物を案内しない。
【００１１】
したがって、溶着物は、擦られて容易に脱落あるいは欠落するため、堆積成長しない。そのため、例えば、チッピングや折損等の工具損傷の発生が抑制され、工具寿命が延長する。つまり、良好な抗溶着性を有するツイストドリルを提供することができる。
また、上記のように構成した請求項７に係る発明においては、良好な抗溶着性を有するツイストドリルを備えた工作機械を提供することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態１に係るツイストドリル１０の側面図である。
【００１４】
ツイストドリル１０は、先端部２０、ドリル本体４０、シャンク部５０を有する。先端部２０は、回転中心に位置し、被削材に押し付けられるチゼルポイント２１およびチゼルエッジ２２と、切刃２３とを有する。
【００１５】
ドリル本体４０は、所定のねじれ角を有する凹状断面の溝（ねじれ溝）４１が２本形成された外周を有する。先端部２０において切削された切屑は、形成された穴の内壁と、ねじれ溝４１とによって構成される空間を経由して排出される。なお、符号４２は、ねじれ溝４１が形成されていない外周の部位によって構成される凸部である。
【００１６】
シャンク部５０は、ストレートであり、例えば、コレットによって締付けられて保持され、工作機械の主軸に取り付けられる。
【００１７】
被削材は、低融点金属、例えば、アルミニウム等の軽金属からなるワークである。
【００１８】
図２は、図１のツイストドリルの先端部の正面図、図３は、図１のツイストドリルの先端部の側面図である。
【００１９】
先端部２０は、ドリル本体４０の凸部４２の端面に沿って、切刃２３から延長する逃げ面（第１逃げ面〜第３逃げ面）２４，２６，２８と、ねじれ溝４１の端面に沿って、チゼルエッジ２２から延長する第４逃げ面３０とを有する。
【００２０】
詳述すると、第１逃げ面２４は、切刃２３から回転方向の後方側に延長している。第１逃げ面２４の外周２４Ａは、ドリル本体４０の凸部４２の端面に位置している。第１逃げ面２４の軸方向の端部は、チゼルエッジ２２を構成している。第１逃げ面２４の回転方向後方には、第２逃げ面２６が配置されている。なお、切刃２３は、ねじれ溝４１の端面に位置している。
【００２１】
第２逃げ面２６は、例えば、２５度の角度を有しており、第１逃げ面２４の回転方向後方に位置する側から延長し、扇形状を呈している。第１逃げ面２４と第２逃げ面２６との境界を定義する稜線２５は、チゼルポイント２１に延長している。また、第２逃げ面２６の円弧状の外周部２６Ａは、ドリル本体４０の凸部４２の端面に位置している。なお、符号３１は、マージン部である。
【００２２】
第３逃げ面２８は、第２逃げ面２６と第４逃げ面３０との間の移行部であり、実施の形態１においては、外周方向に向かって増大する段差面を構成している。つまり、第２逃げ面２６と第３逃げ面２８との境界を定義する稜線２７の下方に、第３逃げ面２８と第４逃げ面３０との境界を定義する稜線２９が位置している。
【００２３】
第４逃げ面３０は、例えば、４５度の角度を有しており、ねじれ溝４１の端面および稜線２５に沿って、隣接する他方のチゼルエッジ２２からなだらかに連続的に延長している。
【００２４】
そして、例えば、第３逃げ面２８と第４逃げ面３０との境界を定義する稜線２９は、切刃２３に対して垂直に形成されている。したがって、交点３２において、逃げ面（第１逃げ面〜第３逃げ面）２４，２６，２８および第４逃げ面３０が接している。
【００２５】
第２逃げ面２６および第３逃げ面２８に隣接する第４逃げ面３０の外周部３０Ａは、ドリル本体４０の凸部４２の端面に位置している。他方のチゼルエッジ２２および切刃２２に隣接する第４逃げ面３０の外周部３０Ｂは、ねじれ溝４１の端面に位置している。
【００２６】
したがって、切削熱によって溶融した被削材は、チゼルエッジ２２から延長する第４逃げ面３０に沿って流出して溶着する。第４逃げ面３０は、ねじれ溝４１の端面に沿っており、ドリルの回転方向に対して後方から溶着物を案内しない。
【００２７】
そのため、溶着物は、擦られて容易に脱落あるいは欠落するため、堆積成長しない。したがって、例えば、チッピングや折損等の工具損傷の発生が抑制され、工具寿命が延長する。
【００２８】
なお、第４逃げ面３０の幅（チゼルポイント２１と交点３２との間の長さ）は、先端部２０の径の２０〜６０％が好ましい。
【００２９】
例えば、図４を参照し、第４逃げ面３０の幅Ｄ₁が先端部２０の径Ｄ₀の２０％以上である場合、第２逃げ面２６と第４逃げ面３０との間に生ずる段差面（第３逃げ面２８の面積）が小さくなる。したがって、溶融した被削材が、第４逃げ面３０を経由して第３逃げ面２８に溶着した場合であっても、段差面が小さいため、溶着物が確実に脱落あるいは欠落する。
【００３０】
第４逃げ面３０の幅Ｄ₁が先端部２０の径Ｄ₀の６０％以下である場合、刃先剛性を確実に確保できる。そのため、剛性不足による、例えば、チッピングの発生および折損が確実に防がれる。
【００３１】
また、第４逃げ面３０の角度は、３５〜７０度が好ましい。
【００３２】
例えば、第４逃げ面３０の角度が３５度以上の場合、切屑をねじれ溝４１に確実に押し出すことができる。つまり、切屑排出性が向上する。さらに、第４逃げ面３０の角度が７０度以下の場合、刃先剛性を確実に確保できる。そのため、剛性不足による、例えば、チッピングの発生および折損が確実に防がれる。
【００３３】
また、ドリルのみぞ底によって形成されるウェブの厚さである心厚は、先端部２０の径Ｄ₀の２０〜３０％が好ましい。
【００３４】
例えば、心厚が先端部２０の径Ｄ₀の２０％以上の場合、刃先剛性を確実に確保できる。そのため、剛性不足による、例えば、チッピングの発生および折損が確実に防がれる。さらに、心厚が先端部２０の径Ｄ₀の３０％以下の場合、切屑を確実にねじれ溝４１に押し出すことができる。つまり、切屑排出性が向上する。
【００３５】
以上のように実施の形態１においては、溶着物は、擦られて容易に脱落あるいは欠落するため、堆積成長しない。つまり、実施の形態１に係るツイストドリルは、良好な抗溶着性を有する。
【００３６】
したがって、例えば、切削油剤と圧縮空気の混合ミストを使用するＭＱＬ（微少量潤滑システム：Minimum Quantity Lubrication）などのセミドライ加工の適用が容易である。この場合、切削油剤は、極微量となるため、潤滑油剤の消費量の低減を図ることができる。そのため、廃油処理に伴う環境問題や、切削時のオイルミスト発生による作業環境の悪化を抑制することができる。
【００３７】
また、切削油剤を使用しない、エアブローのみの完全ドライ加工に適用することも容易である。
【００３８】
次に、本発明に係る実施の形態２を説明する。
【００３９】
実施の形態２は、ドリル本体の内部を先端に向かって延長する管部に連通する油穴（穴部）が、先端部に形成されている点で、実施の形態１と概して異なっている。つまり、実施の形態２は、切削油剤を供給するための供給手段を有する。図５は、本発明の実施の形態２に係るツイストドリルの先端部の正面図である。
【００４０】
図に示されるように、油穴３３は、逃げ面つまり第２逃げ面２６と第４逃げ面３０との境界に配置されている。したがって、油穴３３は、第２逃げ面２６と第３逃げ面２８との境界を定義する稜線２７、第３逃げ面２８、および、第３逃げ面２８と第４逃げ面３０との境界を定義する稜線２９と交差している。
【００４１】
実施の形態２においては、管部から供給される切削油剤を、油穴３３から吐出することによって、切削加工時に発生する摩擦熱の低減および切削部分（切削加工点）の冷却と、切屑の排出の促進および摩擦の低減とを図ることができる。したがって、工具の寿命延長および切削性（切削能率）の向上を達成することができる。
【００４２】
なお、切削油剤は、上述のように、潤滑油剤の消費量、環境問題、および、作業環境を考慮し、ミスト状で供給するセミドライ加工を適用することが好ましい。
【００４３】
次に、本発明に係る実施の形態３を説明する。
【００４４】
実施の形態３は、切削油剤を供給するための供給手段の構成に関し、実施の形実施の形態２と概して異なっている。つまり、実施の形態３は、穴部が形成されたコレットを有する。図６は、本発明の実施の形態３に係るツイストドリルのコレットの正面図、図７は、図６のコレットの側面図である。
【００４５】
図に示されるように、コレット６０は、ツイストドリル１０を締付けて保持するために使用され、すり割り溝６１と、オイル用スロット（穴部）６２と、中空部６３とを有する。スロット６２は、すり割り溝６１を避けて、中空部６３の外周に沿って、円周方向に等間隔で形成されている。
【００４６】
スロット６２の設置数は、好ましくは３個である。この場合、少量の潤滑油剤であっても、ピンポイントでマージン部３１に安定的かつ効率的に塗布することができる。スロット６２の形状は、例えば、三角形であり、底辺が０．８〜２．０ｍｍであり、高さは０．８〜２．０ｍｍである。
【００４７】
したがって、実施の形態３においては、スロット６２から切削油剤を吐出することによって、切削加工時に発生する摩擦熱の低減および切削部分（切削加工点）の冷却と、切屑の排出の促進および摩擦の低減とを図ることができる。
【００４８】
また、切削油剤は、上述のように、潤滑油剤の消費量、環境問題、および、作業環境を考慮し、ミスト状で供給するセミドライ加工を適用することが好ましい。
【００４９】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。
【００５０】
例えば、切削油剤は、ツイストドリルの油穴（穴部）を利用せずに、外部ノズルによって供給することも可能である。また、コレットを利用する切削油剤の塗布は、専用のスロットを形成せずに、すり割り溝を利用することも可能である。
【００５１】
さらに、実施の形態２に係るオイルホール付きツイストドリルと、実施の形態３に係るコレット６０とを組み合わせて、併用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係るツイストドリルの側面図である。
【図２】図１のツイストドリルの先端部の正面図である。
【図３】図１のツイストドリルの先端部の側面図である。
【図４】図１のツイストドリルの先端部における逃げ面の形状を説明するための正面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係るツイストドリルの先端部の正面図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係るツイストドリルのコレットの正面図である。
【図７】図６のコレットの側面図である。
【図８】従来技術に係るツイストドリルの先端部の側面図である。
【符号の説明】
１０…ツイストドリル、
２０…先端部、
２１…チゼルポイント、
２２…チゼルエッジ、
２３…切刃、
２４…第１逃げ面、
２４Ａ…外周、
２５…稜線、
２６…第２逃げ面、
２６Ａ…外周部、
２７…稜線、
２８…第３逃げ面、
２９…稜線、
３０…第４逃げ面、
３０Ａ…外周部、
３０Ｂ…外周部、
３１…マージン部、
３２…交点、
３３…油穴（穴部）、
４０…ドリル本体、
４１…ねじれ溝、
４２…凸部、
５０…シャンク部、
６０…コレット、
６１…すり割り溝、
６２…オイル用スロット（穴部）、
中空部６３、
Ｄ₁…幅、
Ｄ₀…径。

Claims

低融点金属からなる被削材を切削加工するための先端部と、
切屑を排出するためのねじれ溝が外周に形成されたドリル本体とを有し、
前記先端部は、
前記ねじれ溝の先端側稜線に沿って、チゼルエッジから延長する第４逃げ面、
前記ねじれ溝が形成されていない外周の部位によって構成される凸部の端面に沿って、切刃から回転方向の後方側に延長している第１逃げ面、
前記第１逃げ面の回転方向後方に配置される第２逃げ面、および、
前記第２逃げ面と前記第４逃げ面との間の移行部である第３逃げ面を有し、
前記第３逃げ面と前記第４逃げ面との境界を定義する稜線は、前記切刃に対して垂直に形成されており、
前記第３逃げ面は、外周方向に向かって増大する段差面を構成している
ことを特徴とするツイストドリル。
前記低融点金属は、アルミニウムであることを特徴とする請求項１に記載のツイストドリル。
切削油剤を供給するための供給手段を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のツイストドリル。
前記供給手段は、前記先端部に形成される穴部からなり、前記穴部は、前記ドリル本体の内部を先端に向かって延長する管部に連通していることを特徴とする請求項３に記載のツイストドリル。
前記穴部は、前記第２逃げ面と前記第４逃げ面との境界に配置されていることを特徴とする請求項４に記載のツイストドリル。
前記切削油剤は、ミスト状で供給されることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載のツイストドリル。
請求項１〜６のいずれか１項に記載のツイストドリル、
切削油剤を吐出する穴部が形成されたコレット、および、
前記コレットによって締付けられて保持される前記ツイストドリルのシャンク部が取り付けられる主軸
を有することを特徴とする工作機械。
前記コレットの穴部は、前記コレットのすり割り溝を避けて、円周方向に等間隔で形成されていることを特徴とする請求項７に記載の工作機械。