(57)【要約】【課題】刃部および柄部を備えた穴加工用工具（電着ドリル）において、その刃部の先端が摩耗しにくい、製品寿命が長い穴加工用工具を提供する。【解決手段】機械主軸に取り付けられる柄部（シャンク）２０と、ねじれ溝１２が形成された刃部１０とを備えた穴加工に用いられる穴加工用工具１であって、刃部１０の先端部１０ａの回転軸付近には、先端部１０ａから突出したメタルダイヤ１３が埋設されていると共に、先端部１０ａおよび周辺部にダイヤモンド砥粒３０が電着により付着されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械主軸に取り付けられる柄部と、ねじれ溝が形成された刃部とを備えた穴加工に用いられる穴加工用工具であって、
前記刃部の先端部の回転軸付近には、前記先端部から突出したメタルダイヤが埋設されていると共に、該刃部の先端部および周辺部に電着によりダイヤモンド砥粒が付着されていることを特徴とする穴加工用工具。
【請求項２】
前記メタルダイヤは、円柱状に形成され、且つその先端が円弧凸状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の穴加工用工具。
【請求項３】
前記メタルダイヤのダイヤモンド砥粒の粒度が♯８０〜♯１８０の範囲にあり、前記先端部および周辺部に付着されているダイヤモンド砥粒の粒度が♯８０〜♯２００の範囲にあり、且つ該メタルダイヤのダイヤモンド砥粒の粒度が該先端部および周辺部に付着されているダイヤモンド砥粒の粒度よりも粗いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の穴加工用工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属、ガラス、セラミックスなどの穴加工（穴開け加工用）に用いられる穴加工用工具（ドリル）に関し、例えば、機械主軸に取り付けられる柄部と、ねじれ溝が形成された刃部とを備え、その刃部にダイヤモンド砥粒を付着させた穴加工用工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から知られている穴加工用のドリルの構成が特許文献１に開示されている。
ここで、図５を参照しながら、従来から知られている穴加工用のドリルの構成を説明する。
図示するように、ドリル１００は、機械主軸に取り付けられる柄部（シャンク）１１０と、先端が円錐状に形成されている刃部１２０とを備えている。また、刃部１２０には螺旋状の溝１２１が設けられている。また、ドリル１００は、所定強度を確保するため、刃部１２０の外周囲に、ダイヤモンド砥粒が固着されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２９７２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来技術のドリルは、その先端部が摩耗し易く、製品寿命が短いという技術的課題を有している。特に、上述した従来技術のドリルを炭化ケイ素などの硬いセラミック焼結体の加工に用いた場合、すぐに、先端部に局所的な凹みが生じていた。
具体的には、図６（ａ）に示すように、上述した従来技術のドリル１００は、刃部の先端部１２０ａが鋭利な円錐形状に形成されているため、穴加工をしている際に、先端の回転軸部分（円錐形状の先端部１２０ａ）に加工応力が集中する。
そのため、ドリル１００の先端部１２０ａにダイヤモンド砥粒１３０が安定して付着されていたとしても、穴加工をしている際に加工応力が集中することにより、その付着したダイヤモンド砥粒１３０が簡単に剥がれる（図６（ｂ）参照）。その結果、ダイヤモンド砥粒１３０が剥がれた先端部１２０ａの摩耗が進行し、先端部１２０ａが凹むという技術的課題を有している（図６（ｃ）参照）。
すなわち、従来のドリル１００は、刃部１２０の先端１２０ａが局所的な凹みが生じ、この凹みを有するドリル１００（所定以上摩耗したドリル１００）により穴開け加工を続けると、加工不良を発生させるという技術的課題があった。
なお、早めにドリル１００を交換することにより、加工不良の発生を防ぐことができるが、交換頻度が多くなり、その手間が面倒であると共に、コストアップを招いていた。
そのため、従来技術のものと比べて、先端部が摩耗しにくい、交換サイクルが長いドリルが望まれているが、現在のところ、そのようなドリルは知られていない。
【０００５】
本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、刃部の先端部が摩耗しにくい、製品寿命が長いドリル（穴加工用工具）を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた本発明は、機械主軸に取り付けられる柄部と、ねじれ溝が形成された刃部とを備えた穴加工に用いられる穴加工用工具であって、前記刃部の先端部の回転軸付近には、前記先端部から突出したメタルダイヤが埋設されていると共に、該刃部の先端部および周辺部に電着によりダイヤモンド砥粒が付着されていることを特徴とする。
【０００７】
このように、本発明によれば、穴加工用工具の先端部の回転軸付近にメタルダイヤが埋設されているため、穴加工の際に加工応力が集中する先端部の回転軸付近の摩耗強度を高めることができる。これにより、本発明によれば、従来技術のものと比べて、刃部１０の先端が摩耗しにくい穴加工用工具を提供することができる。
また、本発明の穴加工用工具は、刃部の先端部およびその周辺部にダイヤモンド砥粒が付着されているため、穴加工の際に被加工物が接触する先端部およびその周辺部の強度を確保することができる。
【０００８】
また、前記メタルダイヤは、円柱状に形成され、且つその先端が円弧凸状に形成されていることが望ましい。
このように構成することにより、穴加工の際に加工応力が集中するメタルダイヤの先端部の表面積を大きくでき、露出するダイヤモンド砥粒を多くできるので摩擦強度を高めることができる。
【０００９】
また、前記メタルダイヤのダイヤモンド砥粒の粒度が♯８０〜♯１８０の範囲にあり、前記先端部および周辺部に付着されているダイヤモンド砥粒の粒度が♯８０〜♯２００の範囲にあり、且つ該メタルダイヤのダイヤモンド砥粒の粒度が該先端部および周辺部に付着されているダイヤモンド砥粒の粒度よりも粗いことが望ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、刃部の先端が摩耗しにくい、製品寿命が長い穴加工用工具を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態の電着ドリル（穴加工用工具）について図１および図２に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態の電着ドリルの側面図である。また、図２は、本発明の実施形態の電着ドリルの刃部の拡大図であり、図２（ａ）は、電着ドリルの刃部の上面図であり、図２（ｂ）は、電着ドリルの刃部の側面図である。
なお、本実施形態の電着ドリル１は、刃部１０の先端部の構造に特徴があり、刃部１０の先端部以外の構造は、一般的な電着ドリルと略同様に構成されている。そのため、以下では、本実施形態の特徴的な部分を詳細に説明し、一般的な電着ドリルと同様の構成については、その説明を省略する。
【００１２】
具体的には、図１に示すように、電着ドリル（穴加工用工具）１は、略棒状になされ、機械主軸に取り付けられる柄部（シャンク）２０と、先端に向かって螺旋状のねじれ溝１２が形成された刃部１０とを備えている。
また、図２に示すように、前記刃部１０の先端部１０ａの回転軸付近には、先端部１０ａから突出したメタルダイヤ１３が埋設されていると共に、先端部１０ａおよび周辺部にダイヤモンド砥粒３０が電着により付着されている（例えば、刃部１０の先端部１０ａおよびその周辺部にダイヤモンド砥粒３０が一層付着されている）。
なお、以下では、説明の便宜上、ダイヤモンド砥粒３０が電着により付着されている先端部１０ａおよびその周辺部を電着部という。
また、図２に示すように、メタルダイヤ１３は、円柱状に形成され、且つその先端が円弧凸状（半球面状或いはＲ形状）になされている。
なお、本実施形態では、刃部１０のうち、少なくとも、穴加工の際に被加工物が接触する部分に、ダイヤモンド砥粒３０が付着されているものとする。
また、本実施形態では、メタルダイヤ１３に含まれるダイヤモンド砥粒の粒度（ｄ１）が、前記電着部のダイヤモンド砥粒３０の粒度（ｄ２）より大きくなされているものとする（ｄ１≧ｄ２）。このように構成するのは、メタルダイヤ１３に含まれるダイヤモンド砥粒が、前記電着部のダイヤモンド砥粒３０よりも細かいと、メタルダイヤ１３の消耗量が前記電着部よりも多くなり、工具寿命を安定して長くすることが難しいためである。
【００１３】
このように、本実施形態では、刃部１０の先端部１０ａの回転軸付近にメタルダイヤ１３が埋設され、穴加工の際にメタルダイヤ１３が被加工物に接触するため、加工応力が集中する電着ドリル１の回転軸付近の摩耗強度を高めることができる。これにより、本実施形態によれば、従来技術のものと比べて、刃部１０の先端が摩耗しにくい電着ドリルを提供することができる。
また、電着ドリル１は、刃部１０の先端部１０ａおよびその周辺部に電着によりダイヤモンド砥粒３０が付着されているため、穴加工の際に被加工物が接触する部分の強度を確保することができる。
また、メタルダイヤ１３の先端が円弧凸状（半球面状或いはＲ形状）になされているため、穴加工の際に加工応力が集中するメタルダイヤ１３の先端の摩擦強度を高めることができる。すなわち、この構成により、メタルダイヤ１３の先端が摩耗しにくくなる。
【００１４】
また、本実施形態は、電着ドリル１の大きさ寸法、メタルダイヤ１３のダイヤモンド砥粒の粒度、前記電着部のダイヤモンド砥粒３０の粒度について具体的に限定されるものではない。
例えば、メタルダイヤ１３のダイヤモンド砥粒の粒度は、好ましくは「＃８０から＃１８０」の範囲、より好ましくは「＃８０から＃１２０」の範囲であることが好ましい。
これは、メタルダイヤ１３のダイヤモンド砥粒が＃８０より細かいとダイヤモンド砥粒が摩耗しやすく、メタルダイヤ１３の消耗量が多くなってしまうためである。また、メタルダイヤ１３のダイヤモンド砥粒が＃８０より粗いと回転中心付近に露出するダイヤモンド砥粒が少なくなるので、タイヤモンド砥粒が脱落した場合にメタルダイヤ１３が摩耗しやすくなってしまうためである。
また、例えば、前記電着部のダイヤモンド砥粒３０は、好ましくは「＃８０から＃２００」の範囲、より好ましくは「＃８０から＃１４０」の範囲であることが好ましい。これは、＃２００より細かいとダイヤモンド砥粒３０の寿命が短くなってしまうためである。また、＃８０より大きいと付着するダイヤモンド砥粒３０が少なくなり、ダイヤモンド砥粒が脱落した場合に刃部１０が摩耗しやすくなるためである。
【００１５】
また、本実施形態のドリル１は、刃部１０の先端部１０ａが円弧状に形成されている。そして、図１に示すように、先端部１０ａの円弧状の径（Ｒ１（ｍｍ））と、刃部１０の径（Ｒ２（ｍｍ））とが等しい長さ寸法（Ｒ１＝Ｒ２）になされている。
このように、本実施形態は、刃部１０の先端部１０ａが円弧状になされているため、上述した従来技術のもの（先端が鋭利な円錐形状のもの）と比べて、先端部１０ａにダイヤモンド砥粒３０を安定して付着させることができる。また、先端部１０ａが円弧状になされているため、上述した従来技術のものと比べて、先端部１０ａに多量のダイヤモンド砥粒３０を付着させることができる。
【００１６】
また、本実施形態では、刃部１０の先端部１０ａおよびその周辺部にダイヤモンド砥粒３０が付着されているため、刃部１０において、ダイヤモンド砥粒３０が付着されている部分が、該ダイヤモンド砥粒３０が付着されていない部分と比べて、ダイヤモンド砥粒３０の膜厚分だけ径方向（電着ドリル１の径方向）に膨らむが、特にこれに限定されるものではない。
例えば、刃部１０のうちダイヤモンド砥粒３０が付着される部分の径を、前記膜厚分だけ小さく形成しておいて、刃部１０において、ダイヤモンド砥粒３０が付着される部分と、該ダイヤモンド砥粒３０が付着されていない部分とが面一になされるようにしてもよい。
【００１７】
以上説明したように、本実施形態では、刃部１０の先端部１０ａの回転軸付近にメタルダイヤ１３を埋設するようにしているため、回転軸付近の摩耗強度を高めることができる。
その結果、本実施形態によれば、電着ドリル１の先端の局所的な摩耗を低減することができ、電着ドリル１の使用回数を増加させることができる（製品寿命を延ばすことができる）。
【００１８】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が可能である。
例えば、上述した実施形態では、刃部１０の先端部１０ａに埋設されたメタルダイヤ１３は、その先端が円弧凸状（半球面状等）の柱状に形成されているが特にこれに限定されるものではない。例えば、メタルダイヤ１３が、円錐台形状、円柱形状、円錐台状、或いは球状に形成されていてもよい。
【実施例】
【００１９】
続いて、本発明の実施形態の電着ドリル１の耐久性について、本発明の実施形態の電着ドリル１で実際に穴開け加工を行った実施例に基づいて検証する。
【００２０】
［実施例］
本実施形態の電着ドリル１を用いて、ＳｉＣにより形成された板に、「φ４．５×３０ｍｍ」の穴開け加工（穴加工）を行い、加工後に、電着ドリル１の先端の摩耗量を測定した。
具体的には、下記の表１に示す長さ寸法の電着ドリル１を２０個用意して、マシニングセンタ（ＯＫＫ(大阪機工株式会社)製）に電着ドリル１を装着して、それぞれの電着ドリル１毎に、連続穴加工（４穴／１本）を行った。
なお、加工方法は、「ステップ加工」として、加工条件は、「送り速度：１（ｍｍ／ｍｉｎ）」、「回転数：３０００回転／ｍｉｎ  逆回転）」、「切り込み：０．１（ｍｍ）」、「穴深さ：３０（ｍｍ）」とした。
また、１穴の穴加工が終わる毎に、工具長測定機（レニショー社製）を用いて、電着ドリル１の先端部１０ａ１の摩耗量を測定した。
【００２１】
【表１】
2010076021.tif 000003
【００２２】
そして、上記の穴加工による電着ドリル１の先端部１０ａ１の摩耗量の測定結果を表２に示す。また、上記実施例から得られた測定結果を表したグラフを図３に示す。
なお、図３では、各電着ドリル１の１回目の穴加工後の摩耗量を「◇印」で示し、２回目の穴加工後の摩耗量を「□印」で示し、３回目の穴加工後の摩耗量を「△印」で示し、４回目の穴加工後の摩耗量を「○印」で示している。
【００２３】
【表２】
2010076021.tif 000004
【００２４】
［比較例］
つぎに、図５に示した従来技術のドリル１００（すなわち、先端部が円錐状に形成されている刃部１２０を備え、刃部１２０の先端部にダイヤモンド砥粒が付着されたドリル１００）を用いて、ＳｉＣにより形成された板に、「φ４．５×３０ｍｍ」の穴開け加工（穴加工）を行った。
具体的には、下記の表３に示す長さ寸法のドリル１００を１５個用意して、マシニングセンタ（ＯＫＫ(大阪機工株式会社)製）にドリル１００を装着して、ドリル１００毎に、連続穴加工（３穴／１本）を行った。
なお、加工方法および加工条件は、上記の実施例と同じである。また、１穴の穴加工が終わる毎に、工具長測定機（レニショー社製）を用いて、ドリル１００の先端部の摩耗量を測定した。
【００２５】
【表３】
2010076021.tif 000005
【００２６】
そして、上記比較例の穴加工によるドリル１００の先端の摩耗量の測定結果を表４に示す。また、上記比較例から得られた測定結果を表したグラフを図４に示す。
なお、図４では、各ドリル１００の１回目の穴加工後の摩耗量を「□印」で示し、２回目の穴加工後の摩耗量を「△印」で示し、３回目の穴加工後の摩耗量を「○印」で示している。
【００２７】
【表４】
2010076021.tif 000006
【００２８】
そして、上記の表２および表４を参照して、上記実施例の測定結果と、上記比較例の測定結果とを比べると、穴加工後の摩耗量の平均は、上記実施例の測定により得られた摩耗量の平均の方が、比較例の測定で得られた摩耗量の平均よりも小さいものとなった。
また、図３および図４に示すように、上記実施例の測定結果の方が、上記比較例の測定結果よりも、バラツキが小さかった。
このように、本発明の電着ドリル１は、従来技術の電着ドリル１００に比べて、刃部の先端が摩耗しにくいものとなっているとともに、摩耗量のバラツキが小さいことが確認された。
【００２９】
また、実施例（或いは比較例）の条件で穴加工を行う場合、例えば、ドリル１（ドリル１００）の先端の摩耗量が「０．３（ｍｍ）」を超えるか否かを基準（交換目安）に、電着ドリル１（電着ドリル１００）の交換が行われている。
そして、上記の表２に示すように、実施例では、１穴を開けた後の摩耗量の平均が「０．０９０（ｍｍ）」であり、２穴を穴開けした後の摩耗量の平均が「０．１５８（ｍｍ）」であり、３穴を穴開けした後の摩耗量の平均が「０．２６５（ｍｍ）」であり、４穴を穴開けした後の摩耗量の平均が「０．４１６（ｍｍ）」であった。
すなわち、電着ドリル１を利用して、実施例の穴開け加工を行う場合には、３穴を穴開けした後で、電着ドリル１を交換すれば、先端部の摩耗による加工不良の発生を防止できる。
【００３０】
一方、上記の表３に示すように、比較例では、１穴を開けた後の摩耗量の平均が「０．２１８（ｍｍ）」であり、２穴を穴開けした後の摩耗量の平均が「０．４５４（ｍｍ）」となった。すなわち、従来技術の電着ドリル１００は、２穴を加工している際に、先端が交換目安の「０．３（ｍｍ）」を超えて摩耗する可能性が高い。
そのため、電着ドリル１００を利用して、比較例の穴開け加工を行う場合、先端部の摩耗による加工不良の発生を防止するために、１穴を穴開けした後で、電着ドリル１００を交換しなければならない。
このように、実施例および比較例を比べると、電着ドリル１は、従来技術の電着ドリル１００に比べて、交換サイクルが長く、長寿命化が実現されていることが確認された。
【００３１】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、刃部の先端が摩耗しにくい、製品寿命が長い電着ドリルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態の電着ドリルの側面図である。
【図２】図１に示した電着ドリルの刃部の拡大図である。
【図３】本実施形態の電着ドリルを用いて、ＳｉＣにより形成された板に穴開け加工を行い、加工後に、電着ドリルの先端部の摩耗量を測定した実施例の測定結果を示したグラフである。
【図４】従来技術の電着ドリルを用いて、ＳｉＣにより形成された板に穴開け加工を行い、加工後に、電着ドリルの先端部の摩耗量を測定した比較例の測定結果を示したグラフである。
【図５】従来技術による電着ドリルの側面図である。
【図６】従来技術による電着ドリルの先端部の模式図である。
【符号の説明】
【００３３】
１      電着ドリル（穴加工用工具）
１０    刃部
１０ａ  先端部
１２    ねじれ溝
１３    メタルダイヤ
２０    柄部（シャンク）
３０    ダイヤモンド砥粒
【図１】
2010076021.tif 000007
【図２】
2010076021.tif 000008
【図３】
2010076021.tif 000009
【図４】
2010076021.tif 000010
【図５】
2010076021.tif 000011
【図６】
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