JP6443914B2

JP6443914B2 - ドリル

Info

Publication number: JP6443914B2
Application number: JP2014189933A
Authority: JP
Inventors: 佑馬川上; 村上　大介; 大介村上; 神代　政章; 政章神代; 啓次木下
Original assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Current assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Priority date: 2014-09-18
Filing date: 2014-09-18
Publication date: 2018-12-26
Anticipated expiration: 2034-09-18
Also published as: EP3195966A4; JP2016059999A; CN106573316A; US10300534B2; EP3195966A1; WO2016042967A1; CN106573316B; US20170232529A1

Description

本発明はドリルに関し、より特定的には、刃先がフラット形状のドリルに関する。

ドリルは先端角を１２０°〜１４０°に設定したものが標準品として提供されている。
しかし、このようなドリルは、斜面などの非平面の加工において、喰い付き時の穴位置精度が悪くなるという問題がある。このため、非平面の加工に適したドリルの開発が行われている。

特許文献１には、斜面に対する穴加工用のドリルとして、先端角を１７０°〜１８０°としたドリルが開示されている。

特許文献２には、斜面への穴あけ加工の前加工としてガイド穴又は中ぐり穴加工を行う座ぐり加工用ドリルとして、先端角を１７０°〜１９０°とし、ジゼルからシンニングによって外方に延びる２個の２次切れ刃、各２次切れ刃から外方に延びる中凹状の１次切れ刃、各１次切れ刃からリーディングエッジまで延びかつドリル回転方向でみて後退する外方切れ刃を有し、外方切れ刃の後退角度を−１°〜−２０°としたドリルが開示されている。

また、標準品のドリルでは、ワークの穿孔加工時、底が円錐状をした盲孔を形成するが、特定の用途では平らな孔底をした盲孔が望まれる。そこで、特許文献３には、先端角を１８０°としたドリルが開示されている。

特開２００４−１４１９７０号公報特開２００９−５６５３４号公報特表２００８−５００１９０号公報

しかし、特許文献１の技術は、ドリル先端が凹形状となるため、ドリル先端の外周部にかかる負荷が大きく、ドリルが損傷しやすいという問題がある。特許文献２の技術も、先端角が１８０°を超える場合は、ドリル先端の外周部にかかる負荷が大きく、ドリルが損傷しやすいという問題がある。

また、特許文献３の技術は、ドリル先端が先端角１８０°の直線切れ刃であるため、チップ溝が切屑処理に及ぼす影響が少なく、切屑排出性が悪化するという問題がある。

そこで、本目的は、ドリル先端がフラットな形状を有し、刃先強度および切屑排出性の優れたドリルを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るドリルは、（１）ドリル主軸に対して８５°以上９０°以下の角度方向に延在する切れ刃と、前記切れ刃に連続し、前記ドリル主軸に対して５°以上１０°以下の逃げ角を有する逃げ面と、前記切れ刃から見た場合に、前記逃げ面と反対側に配置されるすくい面とを備え、前記切れ刃は、前記ドリル主軸と平行方向に後退する後退部を含み、前記すくい面は前記ドリルの外周側に形成された正面戻し部を含むドリルである。

上記態様によれば、ドリル先端がフラットな形状を有し、刃先強度および切屑排出性の優れたドリルを提供することが可能となる。

本発明の一態様にかかるドリルの代表的な構成例を説明する側面図である。図１に示すドリルをドリル主軸Ｏ−Ｏ線を軸として９０°回転させた場合を示す側面図である。図１に示すドリルの先端部の側面拡大図である。図２に示すドリルの先端部の側面拡大図である。図１に示すドリルの先端部の正面拡大図である。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。

本発明の一態様に係るドリルは、（１）ドリル主軸に対して８５°以上９０°以下の角度方向に延在する切れ刃と、前記切れ刃に連続し、前記ドリル主軸に対して５°以上１０°以下の逃げ角を有する逃げ面と、前記切れ刃から見た場合に、前記逃げ面と反対側に配置されるすくい面とを備え、前記切れ刃は、前記ドリル主軸と平行方向に後退する後退部を含み、前記すくい面は前記ドリルの外周側に形成された正面戻し部を含むドリルである。これによると、ドリル先端がフラットな形状を有し、刃先強度および切屑排出性の優れたドリルを提供することが可能となる。

（２）前記すくい面は、前記ドリル主軸側に形成されたシンニング部を含むことが好ましい。これによると、切屑排出性、刃先強度およびドリルの喰い付き性が向上する。

（３）前記後退部の幅は、前記切れ刃の前記ドリル主軸からドリル外周側端部までの長さの５０％以上７０％以下の長さであることが好ましい。これによると、ドリルの刃先強度および切屑排出性が向上する。

（４）前記後退部の後退距離は、ドリル径の２％以上５％以下の長さであることが好ましい。これによると、ドリルの刃先強度および切屑排出性が向上する。

（５）前記ドリルの先端視において前記シンニング部は直線部と曲線部とを含み、前記直線部は前記ドリル主軸を越えて成形され、前記曲線部の外径側終端は前記ドリルの外周よりも内側に形成されていることが好ましい。これによると、ドリルの剛性が向上し加工中の安定性が増す。

（６）前記ドリルの先端視において前記シンニング部の直線部は前記正面戻し部と平行に形成されていることが好ましい。これによると、切屑排出性を維持しつつ、刃先強度が向上する。

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係るドリルの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の一態様にかかるドリルの代表的な構成例を説明する側面図である。図２は、図１に示すドリルをドリル主軸（Ｏ−Ｏ線）を軸として９０°回転させた場合を示す側面図である。図３は、図１に示すドリルの先端部の側面拡大図である。図４は、図２に示すドリルの先端部の側面拡大図である。図５は、図１に示すドリルの先端部の正面拡大図である。

本発明の一実施形態に係るドリル１０は、保持具へドリルを接続するためのドリル取付け部９と、ドリル取付け部９の先端に連続して形成される本体部８とを備える。本体部８の長手方向の側面には、らせん状のねじれ溝７と、前記ねじれ溝７に沿って、ねじれ溝よりも深さが浅い外周部１１が形成されている。ねじれ溝７はドリル先端部において開口している。開口部の一部は切れ刃１を形成している。開口部の他の一部は、逃げ面６に連続している。ねじれ溝７と外周部１１との境界のうち、切れ刃１へ連続する境界には、マージン２が形成されている。ねじれ溝７を形成する凹Ｒ状の面のうち、切れ刃１付近の面はすくい面３となる。ドリル先端部において、すくい面３のドリル主軸側の一部は削られ、シンニング部５が形成されている。すくい面３の外周側の端部コーナは面取りされ、正面戻し部４が形成されている。

シンニング部５は、直線部と曲線部を含む。その直線部はドリル主軸を越えて形成されている。その曲線部の外径側終端は外周より内側に位置する様に形成されている。これにより、ドリルの剛性が向上し加工中の安定性が増す。

ドリル１０は、ドリル主軸（Ｏ−Ｏ線）に対して８５°以上９０°以下の角度方向に延在する切れ刃１を備える。切れ刃１は、ドリル主軸（Ｏ−Ｏ線）付近において相互に移行する２枚の切れ刃を含む。ドリル１０は、刃先がフラット形状または非常に緩やかな凸部形状のドリルである。このため、傾斜面や円筒面等の非平面の穴加工、座繰り加工を精度よく行うことができる。さらに、クロス穴加工、タップ下穴加工、断続穴加工を精度よく行うことができる。また、穴加工において出口側のバリの発生を抑制することができる。ここで、ドリル主軸（Ｏ−Ｏ線）とは、ドリルの長手方向に沿って、ドリルの中心を通る線を意味する。ドリル主軸（Ｏ−Ｏ線）に対して８５°以上９０°以下の角度方向に延在する切れ刃１とは、ドリル主軸（Ｏ−Ｏ線）と切れ刃１とのなす角度α（図３参照）が８５°以上９０°以下であることを意味する。角度αが８５°未満であると、傾斜面や円筒面等の非平面の穴加工、座繰り加工を精度よく行うことが困難である。一方、角度αが９０°を超えると、刃先強度が低下する。

ドリル１０は、切れ刃１に連続する、ドリル主軸（Ｏ−Ｏ線）に対して５°以上１０°以下の逃げ角βを有する逃げ面６を備える。これにより、ドリルは耐摩耗性および耐欠損性が良好となる。ここで、逃げ角βとは、ドリル主軸（Ｏ−Ｏ線）の垂線１２と逃げ面６とのなす角度β（図４参照）を意味する。逃げ角βが５°未満であると、被削材とのクリアランスが少なく切れ刃の摩耗が急速に進行し、耐摩耗性が低下する。一方、逃げ角βが１０°を超えると、切れ刃１の強度が不足し欠けを生じやすくなり、耐欠損性が低下する。

切れ刃１は、ドリル１０を側面から見た場合、ドリル主軸（Ｏ−Ｏ線）と平行方向に後退する後退部１ａを含む。後退部１ａは、ドリル１０の側面から見た場合、切れ刃１の先端から弧状に後退している。なお、後退部１ａの形状は特に限定されない。

ドリル１０を側面から見た場合、後退部１ａの幅Ｗ２（以下、Ｗ２とも記す）は、切れ刃１のドリル主軸（Ｏ−Ｏ線）からドリル外周側端部までの長さＷ１（以下、Ｗ１とも記す）を１００％とした場合に、５０％以上７０％以下の長さであることが好ましい。ここで、後退部１ａの幅Ｗ２とは、切れ刃１の延在方向における、後退部１ａの幅の最大値を意味する。Ｗ２がＷ１の５０％未満であると、ドリルの切屑排出性が低下する。一方、Ｗ２がＷ１の７０％を超えると、ドリルの刃先強度が低下する。

ドリル１０を側面から見た場合、後退部１ａの後退距離Ｌ１（以下、Ｌ１とも記す）は、ドリル径Ｄ（以下、Ｄとも記す）の長さを１００％とした場合に、２％以上５％以下の長さである。ここで、後退部１ａの後退距離Ｌ１とは、ドリル主軸（Ｏ−Ｏ線）に沿う方向における、後退部１ａの後退距離の最大値を意味する。Ｌ１がＤの２％未満であると、ドリルの切屑排出性が低下する。一方、Ｌ１がＤの５％を超えると、ドリルの刃先強度が低下する。

ドリル先端部において、すくい面３のドリル主軸側の一部は削られ、シンニング部５が形成されている。これにより、ドリル１０の切屑排出性および喰い付き性が向上する。シンニング部５の形状は特に限定されず、Ｒ型やＳ型等を用いることができる。

ドリル先端部において、すくい面３の外周側の端部は面取りされ、正面戻し部４が形成されている。これにより、ドリルの刃先強度が向上する。正面戻し部４の形状は特に限定されず、Ｒ状または直線とすることができる。

ねじれ溝７と外周部１１との境界のうち、切れ刃１へ連続する境界には、マージン２が形成されている。ドリル先端部におけるマージン２のドリル周方向の幅Ｗ３（以下、Ｗ３とも記す）は０．０５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下が好ましい。さらに、Ｗ３の長さは、ドリル先端部からドリル取付け部９方向へ、ドリル軸（Ｏ−Ｏ線）に沿って、ドリル径Ｄの０．５倍の距離（０．５Ｄ）離れた地点におけるマージン２のドリル周方向の幅Ｗ４（以下、Ｗ４とも記す）を１００％とした場合に、５０％以上７０％以下の長さであること好ましい。これにより、ドリルのガイド性を確保しつつ、刃先強度を向上することができる。Ｗ４に対するＷ３の割合が５０％未満であると、ドリルのガイド性が低下する。一方、Ｗ４に対するＷ３の割合が７０％を超えると、ドリルの刃先強度が低下する。

ねじれ溝７の面粗さ（Ｒａ）は、５μｍ以下が好ましい。これにより、切屑の滑りが良くなり、ドリルの切屑排出性が向上する。さらに、ドリルは被削材の耐溶着性も向上し、ステンレス鋼にも適用可能とある。なお、面粗さ（Ｒａ）とは、中心線平均粗さであり、粗さ曲線を中心線から折り返し、その粗さ曲線と中心線によって得られた面積を長さＬで割った値である。

本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。ただし、これらの実施例により本発明が限定されるものではない。

［実施例１］
本実施例では、切れ刃１の後退部１ａの幅Ｗ２が、ドリルの切屑排出性および刃先強度に与える影響を調べた。

表１に示す本体部形状を有するドリルを作製し、以下の切削条件で切削した。切削時の切屑排出性と刃先強度を評価した。

＜切削条件＞
被削材材質：Ｓ５０Ｃ
回転速度（切削速度）：Ｖｃ=７５ｍ/ｍｉｎ
送り量：ｆ=０．０８ｍｍ/ｒｅｖ
切削穴深さ：ドリル径×２ｍｍ
＜評価項目＞
（切屑排出性）
良：ねじれ溝で切屑が詰まりなく排出された。

不良：ねじれ溝に切屑の詰まりが発生した。
（刃先強度）
良：切れ刃に欠けが発生しなかった。

不良：切れ刃に欠けが発生した。

（注１）：「切れ刃角度(°)」とは、ドリル主軸（Ｏ−Ｏ線）と切れ刃１とのなす角度αを示す。

（注２）：「正面戻し部の割合（％）」とは、切れ刃のドリル主軸（Ｏ−Ｏ線）からドリル外周側端部までの長さ（Ｗ１）を１００％とした場合の、正面戻し部の切れ刃１に沿う方向の長さの割合を示す。

（注３）：「後退部の幅の割合（Ｗ２/Ｗ１）（％）」とは、切れ刃のドリル主軸（Ｏ−Ｏ線）からドリル外周側端部までの長さ（Ｗ１）を１００％とした場合の、後退部の幅Ｗ２の割合を示す。

＜評価結果＞
試料１−２および試料１−３は、後退部の幅の割合（Ｗ２/Ｗ１）が５０％以上７０％以下であり、切屑排出性および刃先強度が良好であった。

試料１−１は、切れ刃に後退部が形成されておらず、切屑排出性が不十分であった。
試料１−４は、切れ刃の全体に後退部が形成されており、刃先強度が不十分であった。

［実施例２］
本実施例では、切れ刃１の後退部１ａの後退距離（Ｌ１）が、ドリルの切屑排出性および刃先強度に与える影響を調べた。

表２に示す本体部形状を有するドリルを作製し、以下の切削条件で切削した。この際、ドリルの先端視における刃先の曲率を調整して切れ刃１の後退部１ａの後退距離（Ｌ１）を変更した。そして、切削時の切屑排出性と刃先強度を評価した。

＜切削条件＞
被削材材質：Ｓ５０Ｃ
回転速度（切削速度）：Ｖｃ=７５ｍ/ｍｉｎ
送り量：ｆ=０．０８ｍｍ/ｒｅｖ
＜評価項目＞
（切屑排出性）
良：ねじれ溝で切りくずが詰まりなく排出された。

可：微小な欠け（チッピング）が発生した。

（注２）：「正面戻し部の割合（％）」とは、切れ刃のドリル主軸（Ｏ−Ｏ線）からドリル外周側端部までの長さ（Ｗ１）を１００％とした場合の、正面戻し部の長さの割合を示す。

（注４）：「後退部の後退距離の割合（Ｌ１/Ｄ）（％）」とは、ドリル径Ｄを１００％とした場合の、後退部の後退距離Ｌ１の割合を示す。

＜評価結果＞
試料２−２、試料２−３および試料２−４は、後退部の後退距離の割合（Ｌ１／Ｄ）が２％以上５％以下であり、切屑排出性および刃先強度が良好であった。中でも、試料２−２および試料２−３は、後退部の後退距離の割合（Ｌ１／Ｄ）が２％以上４％以下であり、切屑排出性および刃先強度が非常に良好であった。

試料２−１は、切れ刃に後退部が形成されておらず、切屑排出性が不十分であった。
試料２−５は、後退部の後退距離の割合（Ｌ１／Ｄ）が１０％であり、刃先強度が不十分であった。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の一態様に係るドリルは、高性能座繰り加工、クロス穴加工、タップ下穴加工、断続穴加工、傾斜面座繰り加工、傾斜面穴加工、円筒面座繰り加工、円筒面穴加工等の用途に用いると有益である。

１切れ刃
１ａ後退部
２マージン
３すくい面
４正面戻し部
５シンニング部
６逃げ面
７ねじれ溝
８本体部
９ドリル取付け部
１０ドリル
１１外周部
１２垂線

Claims

ドリル主軸に対して８５°以上９０°以下の角度方向に延在する切れ刃と、
前記切れ刃に連続し、前記ドリル主軸の垂線に対して５°以上１０°以下の逃げ角を有する逃げ面と、
前記切れ刃から見た場合に、前記逃げ面と反対側に配置されるすくい面とを備え、
前記切れ刃は、前記ドリル主軸と平行方向に後退する後退部を含み、
前記すくい面は前記ドリルの外周側に形成された正面戻し部を含み、
前記後退部の後退距離は、ドリル径の２％以上５％以下の長さであり、
前記後退部の幅は、前記切れ刃の前記ドリル主軸からドリル外周側端部までの長さの５０％以上７０％以下の長さである、ドリル。
前記すくい面は、前記ドリル主軸側に形成されたシンニング部を含む、
請求項１に記載のドリル。
前記ドリルの先端視において前記シンニング部は直線部と曲線部とを含み、前記直線部は前記ドリル主軸を越えて成形され、前記曲線部の外径側終端は前記ドリルの外周よりも内側に形成されている、
請求項２に記載のドリル。
前記ドリルの先端視において前記シンニング部の直線部は前記正面戻し部と平行に形成されている、
請求項３に記載のドリル。