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JPS6389211A - ツイストドリル - Google Patents

ツイストドリル

Info

Publication number
JPS6389211A
JPS6389211A JP23139586A JP23139586A JPS6389211A JP S6389211 A JPS6389211 A JP S6389211A JP 23139586 A JP23139586 A JP 23139586A JP 23139586 A JP23139586 A JP 23139586A JP S6389211 A JPS6389211 A JP S6389211A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
edge
cutting edge
linear
diameter
oil hole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP23139586A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0446690B2 (ja
Inventor
Katsuyuki Goto
勝之 後藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tungaloy Corp
Original Assignee
Toshiba Tungaloy Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Tungaloy Co Ltd filed Critical Toshiba Tungaloy Co Ltd
Priority to JP23139586A priority Critical patent/JPS6389211A/ja
Publication of JPS6389211A publication Critical patent/JPS6389211A/ja
Publication of JPH0446690B2 publication Critical patent/JPH0446690B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) “木発−−は、切屑処理性を有効にすることにより鋼加
工に好適させた深穴加工ができる超硬合金製のツイスト
ドリルに関する。
(従来の技術) 従来、この種の超硬合金製のツイストドリルとしては、
例えば米国特許第4583888号明細書にみられるも
のが開示されている。
この明細書にみられるものは、超硬合金の脆性を補うた
め、芯厚、溝巾比などの形状を改善したものである。す
なわち、この明細書では、芯厚をドリル直径の25%〜
35%と大キくシ、溝由比を0.4〜0.8:1に小さ
くするとともに、ドリル直径の273より外側の切刃端
面直視形状を半径方法のすくい角が−5°〜正になるよ
うに形成し、また切刃外周端と切刃端面のドリル直径の
2/3の点を通る基準線に対向する溝壁外端からの前記
基準線への垂線との距離がドリル直径の47%以下にな
るようにしたものが開示されている。さらに、この明細
書では、ドリル本体にTic、T1CNなどのコーティ
ングを施すことおよび油穴を形成することなどが記載さ
れている。
しかしながら、このツイストドリルの実用結果から、特
に脆性をカバーするため溝巾比0.4〜0.8:1と小
さくしたことが、溝部断面植の減少、切屑処理性の劣化
につながり、鋼材などの深穴加工では不都合となること
が判明した。すなわち、深穴加工は、その判断基準とし
てドリル直径りに対する加工深さLの比L/Dが通常使
われているが、前述したツイストドリルでは、3541
の穴加工ではL/D=3が限度であり、また油穴を形成
したものについても、前述した小さな溝巾比が原因とな
って、冷却効果等を活かせずL/D=3を越えることが
できなかった。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、このような従来品の深穴加工の問題点に対し
、大きな溝巾比の採用および油穴の採用を前提として、
これに切刃構成の改善などを加えることにより、切屑処
理性を有効にして、超硬合金の脆性を補うようにしたも
のである。要するに、本発明は、従来の超硬ツイストド
リルでは加工し得なかったL/D=4〜6を可能にして
深穴加工の問題点を解決しようとするものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、上述の点に鑑みなされたもので、工具本体の
一端には、一対の先端切刃績が形成されるとともに、そ
の軸方向には、溝部、マージンを備えたランド部および
油穴がそれぞれ捩れを伴って形成されるようにした超硬
合金製のツイストドリルを提供するものである。
すなわち、前記先端切刃績は、端面方向視の形状がマー
ジンの存在する外周側では、第1次直線稜および第2次
直線稜が折曲することにより略V字状の凸形状を呈し、
またチゼルエツジ側では、直線的なチゼルエツジおよび
これに接続する直線的な内側稜によって略V字状の凸形
状を呈し、さらに前記第2次直線稜および内側稜を結ぶ
部分では、丸味を伴った凹形状を呈するようにしたもの
である。そして、具体的な形状として前記第1次直線稜
および第2次直線稜における半径方向の讐くい角θ1 
、θ2がそれぞれθI =−15’〜−25’ 、02
 =O°〜−10°の範囲内で設定され、しかも前記外
側直線稜の切刃長さ文が刃先直径Dを基準i、:L−1
1= (0,02〜0.06)Dの範囲内で設定するよ
うにしたものである。
また、前記ランド部および溝部は、両者間にょる溝巾比
A/Bが外周切刃稜が始まる付近の横断面でA/B=0
.8をこえ1.0以下に設定されるようにしたものであ
る。
さらに、前記油穴は、先端逃げ面側にそれぞれ開口する
とともに、刃先直径りを基準としたときに、油穴(10
)のピッチ円直径D1.油穴(10)の直径dがD+=
(0,3〜0.6)D。
d= (0,05〜0.20)D(7)tl囲内テ3Q
定されるようにしたものである。
(作用) 本発明のツイストドリルは、溝巾比A/Bが0.8をこ
え1.0以下と大きくできたことにより、従来の超硬ツ
イストドリルよりも溝部容積即ち切屑処理容積が増加し
ているものである。
また1本発明のツイストドリルは、先端切刃績について
は、略V字状を呈する凸形状および凹形状が組合わされ
ることにより、切屑が細かく分断され、これによって切
屑処理作用を円滑にしているものである。
さらに、本発明のツイストドリルは、油穴の形成に伴っ
て冷却油として内部供給できることから、冷却作用が能
率よく行なわれ、高能率の穴あけ作用が行なわれるもの
である。
このようなことから1本発明のツイストドリルは、鋼材
の穴あけ加工において従来の超硬ドリルでは加工し得な
かったL/D=4〜6の深穴加工でも安定した切屑処理
作用が行なえるものである。
(実施例) 以下、本発明ツイストドリルの一実施例について図を参
照しながら説明する。
第1図乃至第4図において、(1)は、工具本体(2)
およびシャンク(3)からなる超硬合金製のツイストド
リルであり、通常刃先直径りがφ3〜φ30mmのもの
に適用される。
この工具本体(2)は、その端部に一対の先端切刃績(
4)が形成されるとともに、その軸方向には、溝部(5
)、マージン(8)および外周切刃稜(7)を備えたラ
ンド部(8)がそれぞれ捩れを伴って形成される。この
場合、外周切刃稜(7)における捩れ角αは、一般的に
は、α=200〜35゜のものに適用され、またバック
テーパーは。
0.03/Zoo程度で設定される。
前記先端切刃績(4)は、その先端角βが一般的には、
β=130°〜150°に設定され、また゛先端逃げ面
(6)については1図示の場合段階的に角度を変化させ
た第1次逃げ面(8a)および第2次逃げ面(9b)に
よって構成される。そして、この第2次逃げ面(9b)
には、捩れを伴った油穴(10)が−対開口し、また回
転中心部分には、シンニング(11)によってチゼルエ
ツジ(12)が形成される。この油穴(10)は1例え
ば、工具本体(2)およびシャンク(3)における素材
の押出し成形時に捩れを伴うように形成されたり、烙結
後に再加熱して捩れを加えることにより形成される。そ
して、油穴(10)は、刃先直径りを基準としたときに
、油穴(10)のピッチ円直径D1、油穴(10)の直
径dがD+=(0,3〜0.6)D、d= (0,05
〜0.20)Dの範囲内で設定される。これは、後述す
る第5図および第6図からみられるように。
ドリルの曲げ強度比および油量の関係、ねじり変位およ
び曲げ変位の関係から求められたものである。
また、チゼルエツジ(12)は、第3図で明示されてい
るように、面取りが施され刃先強化が図られている。こ
の面取り量δは、通常δ=0.05〜1m厘程度である
そして、この先端切刃績(4)は、チゼルエツジ(12
)から外周切刃稜(7)に至るまでの端面方向視の形状
に特徴を有するものである。
すなわち、先端切刃績(4)は、第2図で明示されてい
るように、端面方向視において、マージン(8)の存在
する外周側では、第1次直線稜(4a)が形成され、こ
の第1次直線稜(4a)および第2次直線稜(4b)が
折曲することにより略V字状の凸形状を呈する。また、
チゼルエツジ(12)側では、直線的なチゼルエツジ(
12)およびこれに接続する直線的な内側稜(4C)に
よって略V字状の凸形状を呈する。さらに、前記第1次
直線稜(4a)および内側稜(4c)を結ぶ部分では、
丸味を伴った凹形状を呈するものである。これは、切欠
きによる剛性低下を避けるためである。
このようにして構成された先端切刃績(0は、前述した
第1次直線稜(4a)、第2次直線稜(4b)および内
側稜(4c)の存在によって切屑を細かく分断し、切屑
処理性能を良好にする。
そして、具体的には、前記第1次直線稜(4a)は、そ
の切刃長さ文が刃先直径りを基準にしたときに文=(0
,02〜0.06)Dの範囲内で設定される。
また、第1次直線稜(4a)および第2次直線稜(4b
)における半径方向のすくい角θ1.02については、
それぞれ01 =−15’〜−25°。
θ2=00〜−10’の範囲内で設定される。
さらに、前記ランド部(8)および溝部(5)との間に
おける溝巾比A/Bについては、第4図に示されている
ように、溝部(5)の巾A、ランド部(8)の巾Bによ
って設定される。すなわち、外周切刃稜(7)が始まる
付近の横断面で溝巾比がA/B=0.8をこえi、o以
下に設定される。
この場合、ランド部(8)におけるヒール(13)につ
いては、切削抵抗に伴う応力集中を避けることおよび切
屑排出性から溝巾を広くすることの意義から面取り部分
を形成することが好ましい、この面取部分の面取り量γ
は、例えば、刃先直径りがφ10m厘であれば、γ=0
.25mm程度である。また、心厚については、ねじり
剛性との関係から、通常採用されている刃先直径りの2
5〜35%内で設定される。
なお1本発明のツイストドリル(,1)は、工具本体(
2)の部分に、TiC,TEN、T1CN。
A文203等からなるコーティング層を1層、または複
層で形成するようにすれば、耐摩耗性が高められ切削性
能が向上する。
第5図および第6図は、工具本体(2)の先端逃げ面(
8)に開口する油穴(10)について、その位とおよび
大きさを限定した理由等を説示する図である。
すなわち、第5図は、油穴(10)の位置を材料強度の
関係から特定するため、横軸には油穴(10)のピッチ
円直径D1および刃先直径りの比率D +/Dをとり、
縦軸には、曲げ変位およびねじり変位をとったものであ
る。この場合1曲げ変位は、0曲線で示され、ねじり変
位は、H曲線で示されるが、このときの条件は、刃先直
径D=φlomsの工具本体(2)を1/2のリード位
置で支持して、曲げ荷重FY = 100kgfおよび
ねじり荷重Mz=100kgfを別々に付与したもので
ある。なお、Fy=100kgFおよびM、 = 10
0kgFは、現実の切削の場合に近似するものとして大
きめの値を採ったものである。また、その他の工具仕様
については、芯厚を0.3I)(=3+en)、溝巾比
をA/B=0.85、油穴(10)の直径をd=φ1.
Ommとし、工具本体(2)の材料特性については、ヤ
ング率を54000 kg4/m曽2 、ポアソン比を
0.22とした。
この結果、特にねじり変位の関係からり、 /D=0.
3〜0.6の範囲が好適することが判った。
第6図は、油穴(10)の直径dを変化させて、切削油
の油量およびドリルの曲げ強度比を対比させた説明図で
ある。そして、ドリルの曲げ強度比は、油穴(10)が
存在しないときを1としてその減少割合を計算したもの
で、工曲線で示される。また1曲線は、油量の変化を示
したものである。なお、工具仕様については、刃先直径
をD=φ10am、油穴(10)のピッチ円直径をり、
 = 0 、50(=φ5mm)、芯厚さを0.30(
=3履l)、溝巾比をA/B=0.85とし、切削油に
ついては、水溶性エマルジョン10倍希釈(圧力5kg
/c層りとした。
この結果、油穴比(d/D)は、下限値については、油
量の関係からd/D=0.05が必要で、上限値につい
ては、ドリル強度の関係からd/D=0.20が限界で
あった。
第7図乃至第10図は、前述した第1次直線稜(4&)
の切刃長さ文、半径方向のすくい角(’l+第2第2線
直線稜b)の半径方向のすくい角θ2.溝巾比A/Bに
ついて、その限定理由、効果等を説示したものである。
すなわち、第7図は、第1次直線稜(4a)の有効性に
ついて、切刃長さ文と切屑形状とを対比させたものであ
る。
ツイストドリル(1)の工具形状は、刃先直径D=φ1
0mmのもので、切刃長さ文を変化させ、他の形状につ
いては数値限定された範囲内のものを共通として適用し
たものである。したがって、第1次直線稜(4a)およ
び第2次直線稜(4b)の半径方向のすくい角01 、
θ2については、θ1=−20°、02=−5°、溝巾
比A/Bについては、A/B=0.85、油穴(10)
のピッチ円直径DI =φ5m+s、油穴(10)の直
径d、= 1 、0mmと一定にした。また被削材につ
いては、5541とし、切削条件については、切削速度
v=60m/win 、 8 c)m/gin 、送り
f = 0 、3m/+*in 、加工深さL/D=5
として、水溶性切削油を油穴(10)から内部給油する
ようにした。
この結果、第1次直線稜(4a)の切刃長さ文は、刃先
直径りに対し、文=(0,02〜0 、06)Dの範囲
が細かく分断された切屑形状から良好であった。なお、
文=O,015Dでは、一部細かく分断された切屑が混
在するが、大多数は長く伸びた連続する切屑が発生し切
屑づまりの傾向を示し、加工深さL/D=6の切削試験
では、チゼルエツジ(12)の部分にチッピングを起し
不具合であった。また、別に切削試験を行なった又=0
.07Dの場合は、切削速度60 m/sinで切屑づ
まりを生じ刃先欠損から切削不能であった。
第8図は、前述した切屑形状からの評価では抽象的であ
るため、545Cを被削材として、23m(L/D=3
)切削したときの切刃損傷を示したものである。
すなわち、本発明品は、第1次直線稜(4a)の切刃長
さ文がi=o、03Dの場合であり、比較量は、l=o
、o7I)の場合である。そして、このときの工具形状
については、刃先直径D=φ10履層、油穴(10)の
ピッチ円直径DI =φ5IIa、油穴(10)の直径
d=φ1.Omm、半径方向のすくい角θ、=−20’
 、θ2=−5°、捩れ角α=306、先端角β=14
0’と共通した。また。
切削条件については、切削速度V=、100m/win
 +送りf = 0 、2mm/rev、加工深さ1.
/D=5とし、水溶性切削油を適用した。
この結果1本発明は、第8図で明示されているように、
先端切刃績(4)の逃げ面摩耗がVB#0.2mm程度
で正常摩耗を示し、穴あけ続行が可能であった。また、
L/D=6の切削も可能であった。これに対し、比較量
は、チゼルエツジ(12)の部分に欠けがみられ穴あけ
不能となった。なお、切屑形状については、前述した第
7図と同じような傾向を示した。
さらに、第9図は、第1次直線稜(4a)における半径
方向のすくい角θlの有効性を説示したものである。
すなわち、前述した切刃長さ文の有効偏量=(0,02
〜0.06)Dに対し、第7図と同様な切屑形状を示し
たすくい角θI =−15゜〜−25°が良好であった
。したがって、第1次直線稜(4a)の有効範囲は、総
体的なIAI係で第9図の枠内で囲まれた範囲であった
。そして、θに−15°未満(枠の左側)の場合は1図
示のような長く伸びた切屑が生成され、切屑の分断効果
がなかった。また、θ1=−25°をこえる(枠の右側
)場合は、切屑のかみ込みがみられ、マージン(6)の
異常摩耗、欠けなどが発生する傾向を示し不具合であっ
た 第2次直線稜(4b)の半径方向すくい角θ2について
は、第1表で示されるように+3″〜−14°の範囲に
わたって比較し、θ2=00〜−10°が好適範囲であ
ることを確認した。なお、第1次直線稜(4a)につい
ては、前述した第7図および第9図に基づきいずれも有
効範囲のものを適用した。
ざら、θ2=00〜−10’のものについて。
加工深さL/D=6の切削試験を行なったがいずれも良
好で、25m切削時においてV B # 0 、2Il
l+の正常摩耗を示した。
以下 余白 第10図は、溝巾比A/Bにおける増動性を切屑形状と
加工深さL/Dとの対比で、切削速度の変化に基づいて
比較したものである。
すなわち、本発明は、溝巾比A/BがA/B =0.8
をこえ1.0以下の場合で、比較量は、A/B=0.°
〜0.75の場合である。そして、その他の工具仕様、
切削条件、被削材等は共通事項として適用したものであ
る。
この結果、L/D=2までは、本発明品および比較量の
切屑形状については、はとんど差がみられなかった。し
かし、比較量は、L/D=3に近づくと、長く伸びた切
屑が発生し始め、L/D=3以上で切屑づまりの傾向が
みられ限界であることが判った。そして、比較量につい
て、切削速度V=80.100+s/sinで、L/D
=4の試験をした結果、切刃チッピング、欠損などから
不具合であった。
これに対し、本発明品は、L/D=1〜6の範囲でほと
んど同じ切屑形状を呈し、L/D= 6の深穴加工が可
能であることが確認された。
第11図は、加工深さL/Dの適用性を線図で示したも
のであり、工具仕様、被削材、切削条件等については、
第1O図と共通したものである。
この結果1本発明品は、加工深さL/D=6の加工が可
能であった。
これに対し、比較量では、溝部(5)のスペース不足か
ら切屑づまりがみられ、L/D=3〜4が限界で切削を
続行すると刃先欠損を生じ、加工深さL/D=5を得る
ことはできなかった。また、同一条件で、溝巾比A/B
が1.0をこえる場合について試験したが、工具本体(
2)の剛性不足から刃先欠損を生じ不具合であった。
さらに、米国特許第4583888号明細書にみられる
工具仕様で試験をしたが、L/D=3が限界であった。
この結果、本発明における先端切刃績(4)、溝巾比A
/Bおよび油穴(10)の効果が確認された。
なお1本実施例では、工具本体(2)およびシャンク(
3)のすべてについて超硬合金からなるものについて適
用したが、工具本体(2)の先端部分のみを超硬合金と
し、残りを高速度鋼として両者をろう付けするようにし
たものについても適用できることは勿論である。そして
、この場合には、前述した実施例のものよりも刃先直径
りを大きめに設定できる。
(発明の効果) 本発明は、以上説明したように溝巾比を大きくした超硬
合金製のツイストドリルについて、先端切刃績(4)の
形状および油穴(10)の構成を具体的に特定したもの
であるから以下のような効果を有する。
第1に、切屑処理性の改善から、加工深さL/Dの限界
についてはL/D=4〜6に向上したことである。これ
は、溝部(5)の容積の増加に加えて、先端切刃績(4
)の形状改善によって切屑が細かく分断されたことおよ
び油穴(10)の存在による切削油の内部供給によって
切屑排出性が向上したことからである。したがって、米
国特許第4583888号明細書みられる従来品の加工
深さの限界がL/D=3であったのに対し大きな具体的
効果である。従来品の限界がL/D=3であったのは、
溝巾比がA/B=0.4〜0.8のため溝部(5)のス
ペース不足となったことおよび切屑を細かく分断できる
切刃形状でなかったことなどによる。
第2に、加工能率が向上し、安定した作業が行なわれる
ことである。これは、先端切刃績(4)については、端
面方向視で略V字状の凹凸形状を呈するように、第1次
直線稜(4a)、第2次直線稜(4b)、内側稜(4C
)およびチゼルエツジ(12)を形成したことから切削
抵抗分力が互いに干渉し合って切削を安定させることお
よび切削油の内部供給から安定した切屑処理が有効とな
ることからである。そして、油穴(10)を有しない従
来品の超硬ツイストドリルに対して25%アップの切削
寿命を示し、加工能率を向上させた。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明ツイストドリルの一実施例を示す正面
図、第2図は、拡大した底面図、第3図は、第2図に対
する一部側面図、第4図は、第1図中のI’V−rlr
線に沿って得られる拡大断面図、第5図は、油穴の位置
を曲げ変位およびねじり変位に対比させた説明図、第6
図は、油穴の直径を切削油の油量およびドリル曲げ強度
比に対比させた説明図、第7図は、第1次直線稜におけ
る切刃長さの有効性について、切屑形状と対比させた説
明図、第8図は、切刃損傷を比較した説明図、第9図は
、同じく第1次直線稜における切刃長さおよび半径方向
のすくい角の有効性を示した説明図、第10図は、溝巾
比における有効性について、切屑形状と対比させた説明
図、第11図は、同じく溝巾比の有効性について加工深
さL/Dと切削速度Vとの関係を適用可能性から示した
説明図である。 (2)・・・工具本体      (4)・・・先端切
刃績(5)・・・溝部        (8)・・・マ
ージン(7)・・・外周切刃稜     (8)・・・
ランド部(10)・・・油穴        (12)
・・・チゼルエツジ(4a)・・・第1次直線稜   
 (4b)・・・第2次直線稜(4C)・・・内側稜 2−エル恥本 茅3図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)工具本体(2)の一端には、一対の先端切刃績(
    4)が形成されるとともに、その軸方向には、溝部(5
    )、マージン(6)を備えたランド部(8)および油穴
    (10)がそれぞれ捩れを伴って形成されるようにした
    超硬合金製のツイストドリルにおいて、 前記先端切刃稜(4)は、端面方向視においてマージン
    (6)の存在する外周側では、第1次直線稜(4a)お
    よび第2次直線稜(4b)が折曲することにより略V字
    状の凸形状を呈し、またチゼルエッジ(12)側では、
    直線的なチゼルエッジ(12)およびこれに接続する直
    線的な内側稜(4c)によって略V字状の凸形状を呈し
    、さらに前記第2次直線稜(4b)および内側稜(4c
    )を結ぶ部分では、丸味を伴った凹形状を呈していると
    ともに、前記第1次直線稜(4a)および第2次直線稜
    (4b)における半径方向のすくい角θ_1、θ_2が
    それぞれθ_1=−15°〜−25°、θ_2=0°〜
    −10°の範囲内で設定され、しかも前記第1次直線稜
    (4a)の切刃長さlが刃先直径Dを基準にしてl=(
    0.02〜0.06)Dの範囲内で設定されており、 前記ランド部(8)および溝部(5)は、両者間による
    溝巾比A/Bを外周切刃稜(7)が始まる付近の横断面
    でA/B=0.8をこえ1.0以下に設定されており、 前記油穴(10)は、先端逃げ面(9)側で一対開口す
    るとともに、刃先直径Dを基準としたときに、油穴(1
    0)のピッチ円直径D_1、油穴(10)の直径dがD
    _1=(0.3〜0.6)D、d=(0.05〜0.2
    0)Dの範囲内でそれぞれ設定されていることを特徴と
    するツイストドリル。
  2. (2)前記工具本体(2)には、TiC、TiN、Ti
    CN、Al_2O_3等からなるコーティング層が1層
    または複層で形成されている特許請求の範囲第1項記載
    のツイストドリル。
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