(57)【要約】【課題】シンニング刃の主切刃との接続部における切刃強度を確保して欠損等を防ぎつつも、シンニング刃における切削抵抗の増大を抑制する。【解決手段】軸線Ｏ回りに回転されるドリル本体１の先端部に形成される切刃４が、外周端から内周側に延びる主切刃４Ａとシンニング刃４Ｂとを備え、シンニング刃４Ｂは、軸線Ｏ方向先端側から見て主切刃４Ａに接する凸曲線状または複数の直線よりなる凸曲した折れ線状をなす接続部４Ｃを介して主切刃４Ａに接続されるとともに、主切刃４Ａの少なくとも接続部４Ｃ側にはホーニングが施されてホーニング面７が形成されており、このホーニング面７のホーニング角はシンニング刃４Ｂのシンニング面６Ａによるすくい角と等しくされていて、ホーニング面７とシンニング面６Ａとが滑らかに連続している。【選択図】図１
2014193513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転されるドリル本体の先端部外周に切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面と上記ドリル本体の先端逃げ面との交差稜線部に切刃が形成されたドリルであって、上記切刃は、該切刃の外周端から内周側に延びる主切刃と、上記切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面の内周部を上記軸線側に切り欠くように形成されたシンニング部のドリル回転方向を向くシンニング面と上記先端逃げ面との交差稜線部に形成されて上記主切刃の内周に連なるシンニング刃とを備え、このシンニング刃は、上記軸線方向先端側から見て上記主切刃に接する凸曲線状または複数の直線よりなる凸曲した折れ線状をなす接続部を介して該主切刃に接続されるとともに、上記主切刃の少なくとも上記接続部側にはホーニングが施されてホーニング面が形成されており、このホーニング面のホーニング角は上記シンニング面による上記シンニング刃のすくい角と等しくされていて、上記ホーニング面とシンニング面とが滑らかに連続していることを特徴とするドリル。
【請求項２】
上記軸線方向先端側から見て上記接続部がなす凸曲線の曲率半径または凸曲した折れ線に内接する円の半径が、上記切刃の外径Ｄに対して０．１×Ｄ以上とされていることを特徴とする請求項１に記載のドリル。
【請求項３】
上記ホーニング面と上記先端逃げ面との交差稜線部には、断面凸曲線状の面取りが施されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のドリル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主切刃の内周に連なるシンニング刃が形成された切刃を有するドリルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このようなシンニング刃を有するドリルとして、例えば特許文献１には、ドリル本体の先端部に、逃げ面側にあるシンニングによって先端切刃稜（主切刃）に連続するチゼルエッジが構成され、チゼルエッジのシンニング側には幅狭の面取り部分が形成されるとともに、先端切刃稜は、芯厚部分では、チゼルエッジを構成するシンニング垂面に対し、円弧面または平面からなる接続面が介在することにより、小円弧稜または小直線稜が形成されるようになっていて、これら小円弧稜または小直線稜を含めた全稜線に、上記面取部分と連続するホーニング処理が施されたものが提案されている。
【０００３】
また、特許文献２には、ドリル本体先端の外周部側において先端逃げ面と切屑排出溝とによって直線状の第１切刃（主切刃）が形成されるとともに、この第１切刃より中心部側にシンニング面が形成されて、このシンニング面と先端逃げ面とによって第２切刃（シンニング刃）が形成され、第１切刃の垂直方向すくい角が小さくなるようにして、第１切刃に対する切屑排出溝のすくい面に、外周に向けて広がったギャッシュ面が形成されたものが提案されており、このギャッシュ面は略三角形状とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−２５３０８号公報
【特許文献２】特開２００５−１８６２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のドリルでは、チゼルエッジのシンニング側から小円弧稜または小直線稜を含めた先端切刃稜までの全稜線に、面取り部分が形成されるとともにおよびホーニングが施されているため、切刃強度は向上するものの、特にシンニング側で切削抵抗が大きくなってしまい、シンニングを施しているにも関わらず、スラスト荷重の増大を招くことになる。
【０００６】
一方、特許文献２に記載のドリルでは、ギャッシュ面が三角形状であって、シンニング面とは１点で接するか、シンニング面との間にギャッシュ面が形成されない部分が形成されて不連続となるため、特に特許文献２に記載されているように第１、第２切刃がともに直線状とされている場合には、これら第１、第２切刃が接続されるこの部分や上記１点で切刃強度が損なわれて欠損等が生じ易くなるおそれがある。このような問題は、特に切刃が形成される刃先部がダイヤモンド焼結体やｃＢＮ（立方晶窒化硼素）焼結体のような超高圧焼結体よりなる場合に、このような超高圧焼結体は超高硬度である反面、脆いので顕著となる。
【０００７】
本発明は、このような背景の下になされたもので、シンニング刃の主切刃との接続部における切刃強度を確保して欠損等を防ぎつつも、シンニング刃における切削抵抗の増大を抑制することが可能なドリルを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸線回りに回転されるドリル本体の先端部外周に切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面と上記ドリル本体の先端逃げ面との交差稜線部に切刃が形成されたドリルであって、上記切刃は、該切刃の外周端から内周側に延びる主切刃と、上記切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面の内周部を上記軸線側に切り欠くように形成されたシンニング部のドリル回転方向を向くシンニング面と上記先端逃げ面との交差稜線部に形成されて上記主切刃の内周に連なるシンニング刃とを備え、このシンニング刃は、上記軸線方向先端側から見て上記主切刃に接する凸曲線状または複数の直線よりなる凸曲した折れ線状をなす接続部を介して該主切刃に接続されるとともに、上記主切刃の少なくとも上記接続部側にはホーニングが施されてホーニング面が形成されており、このホーニング面のホーニング角は上記シンニング面による上記シンニング刃のすくい角と等しくされていて、上記ホーニング面とシンニング面とが滑らかに連続していることを特徴とする。
【０００９】
従って、このように構成されたドリルにおいては、シンニング刃が、軸線方向先端側から見て主切刃に接する凸曲線状または複数の直線よりなる凸曲した折れ線状をなす接続部を介して主切刃と接続されていて、しかも主切刃の接続部側にはホーニングが施されているので、シンニング刃の接続部と主切刃とが連なる部分における切刃強度を確保することができて欠損等を防止することができる。
【００１０】
そして、このホーニングによるホーニング面のホーニング角がシンニング刃のすくい角と等しくされていて、ホーニング面とシンニング面とが滑らかに連続していて、すなわち主切刃に施されたホーニングのホーニング面とシンニング刃の接続部に連なるシンニング面とが不連続となることがなく、たとえ切刃が形成される刃先部がダイヤモンド焼結体やｃＢＮ焼結体のような脆い超高圧焼結体であっても、欠損等を確実に防ぐことができる。その一方で、こうして切刃強度を確保しつつも、シンニング刃にはホーニングを施す必要がなくなるので、シンニング刃における切削抵抗が増大するのを抑えてスラスト荷重を確実に低減することが可能となる。
【００１１】
ここで、上記軸線方向先端側から見て上記接続部がなす凸曲線の曲率半径または凸曲した折れ線に内接する円の半径は、上記切刃の外径Ｄに対して０．１×Ｄ以上とされるのが望ましい。この凸曲線の曲率半径または凸曲した折れ線に内接する円の半径が切刃の外径Ｄに対して０．１×Ｄを下回るほど小さいと接続部が尖った角部に近くなり、欠損等を十分に防ぐことができなくなるおそれが生じる。
【００１２】
また、主切刃の接続部側の欠損等を一層確実に防ぐには、この主切刃に形成される上記ホーニング面と上記先端逃げ面との交差稜線部に、断面凸曲線状の微小面取りが施されるのが望ましい。この微小面取りの断面がなす凸曲線の曲率半径は、例えば０．０１ｍｍ〜０．０２ｍｍ（１０μｍ〜２０μｍ）程度が望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、たとえ刃先部が超高圧焼結体により形成されていても、主切刃とシンニング刃との接続部やホーニング面とシンニング面が連続する部分における切刃強度を確保して欠損等を防止することができるとともに、シンニング刃における切削抵抗の増大を抑制してスラスト荷重の確実な低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態を示すドリル本体先端部の側面図である。
【図２】図１に示すドリル本体先端部の一方の切刃を示す軸線方向先端側から見た正面図である。
【図３】図１におけるＺＺ拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１ないし図３は、本発明の一実施形態を示すものである。本実施形態において、ドリル本体１は軸線Ｏを中心とした外形円柱状とされ、図示されない後端部がシャンク部とされて、このシャンク部が工作機械の主軸に把持されることにより軸線Ｏ回りにドリル回転方向Ｔに回転されつつ、該軸線Ｏ方向先端側（図１において上側）に送り出されて被削材に穴明け加工を行う。
【００１６】
なお、ドリル本体１は、その全体が超硬合金等の硬質材料によって一体に形成されたものでもよく、またドリル本体１先端部の後述する切刃が形成される刃先部がダイヤモンド焼結体やｃＢＮ焼結体のような超高圧焼結体によって形成されていて、それ以外の部分は超硬合金等の硬質材料によって形成されたものでもよい。
【００１７】
ドリル本体１の先端部の外周には、このドリル本体１の先端面に開口して後端側に向かうに従い軸線Ｏ回りにドリル回転方向Ｔの後方側に捩れる切屑排出溝２が、本実施形態では軸線Ｏに関して１８０°回転対称に一対形成されており、これらの切屑排出溝２のドリル回転方向Ｔを向く壁面と、上記ドリル本体１先端面における切屑排出溝２の開口部からドリル回転方向Ｔ後方側に延びる先端逃げ面３との交差稜線部に切刃４がそれぞれ形成されている。すなわち、本実施形態のドリルは２枚刃のツイストドリルである。
【００１８】
先端逃げ面３は、ドリル回転方向Ｔ後方側に向かうに従いドリル本体１の後端側に向かうように傾斜して切刃４に逃げ角が付されるとともに、ドリル本体１の先端部外周側に向けても後端側に向かうように傾斜して、切刃４に先端角が与えられるようにされている。なお、この先端逃げ面３には、本実施形態では、切刃４のドリル回転方向Ｔ後方に連なる第１逃げ面３Ａと、この第１逃げ面３Ａのさらにドリル回転方向Ｔ後方側に連なり、第１逃げ面３Ａよりも大きな逃げ角が与えられた第２逃げ面３Ｂとが形成されている。
【００１９】
さらに、ドリル本体１の先端部内には、周方向における一対の切屑排出溝２の間の部分に、これらの切屑排出溝２と等しいリードで捩れるクーラント穴５がそれぞれ形成されている。これらのクーラント穴５は、本実施形態ではドリル本体１の先端逃げ面３において上記第２逃げ面３Ｂに開口させられている。
【００２０】
また、切屑排出溝２のドリル本体１先端面における開口部の内周側すなわち軸線Ｏ側には、切屑排出溝２のドリル回転方向Ｔを向く壁面の内周部を軸線Ｏ側に切り欠くようにしてシンニング部６が形成されている。このシンニング部６には、ドリル回転方向Ｔを向くシンニング面６Ａと、ドリル回転方向Ｔ後方側を向いてドリル回転方向Ｔ側に隣接する先端逃げ面３の上記第２逃げ面３Ｂと交差するシンニング壁面６Ｂとが形成されており、このシンニング壁面６Ｂは本実施形態ではドリル本体１先端部の外周にまで達するように延びている。
【００２１】
上記切刃４には、該切刃４の外周端から内周側に延びる主切刃４Ａと、この主切刃４Ａの内周に連なり、上記シンニング部６のシンニング面６Ａと先端逃げ面３（第１逃げ面３Ａ）との交差稜線部に形成されるシンニング刃４Ｂとが形成されている。切屑排出溝２のドリル回転方向Ｔを向く上記壁面は主切刃４Ａのすくい面とされて、切屑排出溝２が上述のように捩れることにより主切刃４Ａには正のすくい角が与えられるとともに、シンニング面６Ａがシンニング刃４Ｂのすくい面とされる。
【００２２】
本実施形態では、軸線Ｏ方向先端側から見て図２に示すように、主切刃４Ａは直線状に延びるように形成されるとともに、シンニング刃４Ｂは、主切刃４Ａに接する凸曲線状をなす接続部４Ｃを介して該主切刃４Ａに接続され、この接続部４Ｃから主切刃４Ａに鈍角に交差する方向に該接続部４Ｃに接する直線状をなして軸線Ｏ側に延びている。接続部４Ｃは半径Ｒの円弧とされ、このような接続部４Ｃは、シンニング面６Ａの主切刃４Ａ側を上記半径Ｒの円筒面状とすることにより形成される。
【００２３】
さらに、主切刃４Ａの少なくとも接続部４Ｃ側にはホーニングが施されてホーニング面７が形成されており、本実施形態では主切刃４Ａの全長にホーニング面７が形成されている。このホーニングは、図３に示すように正のすくい角をなす主切刃４Ａのすくい面と先端逃げ面３（第１逃げ面３Ａ）との交差稜線部を断面直線状に面取りしたチャンファーホーニングであって、ホーニング面７のホーニング角θは０°または負角とされて、本実施形態では０°とされており、すなわちホーニング面７は軸線Ｏに平行とされている。
【００２４】
なお、ホーニング面７の幅、すなわちホーニング幅は０．００５ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲内とされるのが望ましい。また、このホーニング面７と先端逃げ面３との交差稜線部４Ｄには、さらに曲率半径が０．０１ｍｍ〜０．０２ｍｍ程度の断面凸曲線（凸円弧）をなす微小面取りが形成されていてもよく、こうして微小面取りが形成された場合には、ホーニング面７の幅はこの微小面取りの曲率半径よりも大きくされる。
【００２５】
そして、シンニング刃４Ｂのすくい面とされる上記シンニング面６Ａのすくい角は、このホーニング面７の上記ホーニング角θと等しくされており、これによってホーニング面７とシンニング面６Ａとは滑らかに連続するように形成される。すなわち、本実施形態では、シンニング刃４Ｂのすくい角は０°とされて、シンニング面６Ａも軸線Ｏと平行に延びることになる。
【００２６】
このような構成のドリルでは、切刃４においてシンニング刃４Ｂの主切刃４Ａ側に、軸線Ｏ方向先端側から見て主切刃４Ａに接する凸曲線（本実施形態では半径Ｒの凸円弧）状をなす接続部４Ｃが形成されていて、直線状のシンニング刃と主切刃が直接交差するようなことがなく、この接続部４Ｃを介してシンニング刃４Ｂが主切刃４Ａと接続されているので、主切刃４Ａとシンニング刃４Ｂとが連なる部分における切刃４の強度を確保することができる。なお、接続部４Ｃは、軸線Ｏ方向先端側から見て複数の極短い直線よりなる凸曲した折れ線状であっても同様の効果を得ることができる。
【００２７】
さらに、主切刃４Ａにはホーニングが施されてホーニング面７が形成されているので、主切刃４Ａにおける切刃強度も確保することができる。そして、このホーニング面７のホーニング角θと、接続部４Ｃも含めたシンニング刃４Ｂのすくい面であるシンニング面６Ａのすくい角とが互いに等しくされていて、ホーニング面７とシンニング面６Ａとが滑らかに連続しているので、シンニング刃４Ｂに別途ホーニングを施すことによってシンニング刃４Ｂの切れ味を損なったりすることなく、シンニング刃４Ｂの強度も確保することができる。
【００２８】
従って、上記構成のドリルによれば、大きなスラスト荷重が作用するドリル本体１先端内周側の主切刃４Ａからシンニング刃４Ｂにかけての部分全体において切刃４の強度を十分に確保することができ、たとえこの切刃４が形成される刃先部が超高硬度である反面、脆くて欠け易い上述のような超高圧焼結体によって形成されていても、切刃４に欠損やチッピングが生じるのを防ぐことができる。さらに、シンニング刃４Ｂの切れ味は維持することができるので、切削抵抗が増大するのを抑制してスラスト荷重自体の低減を図ることができる。
【００２９】
ここで、接続部４Ｃが軸線Ｏ方向先端側から見てなす凸曲線の曲率半径（本実施形態では凸円弧の半径Ｒ）は、切刃４の外径Ｄ、すなわち切刃４の外周端が軸線Ｏ回りになす円の直径に対して、０．１×Ｄ以上とされるのが望ましく、０．２×Ｄ以上とされるのがより望ましい。この曲率半径が０．１×Ｄよりも小さいと、接続部４Ｃが尖った角部に近くなって該接続部４Ｃに欠損等が生じ易くなるおそれがある。
【００３０】
また、この凸曲線の曲率半径の上限は０．５×Ｄとされるのが望ましく、これよりも曲率半径が大きいと、主切刃４Ａに接するように接続部４Ｃを形成するためには接続部４Ｃが長くなりすぎてしまうおそれがある。なお、上述のように接続部４Ｃが複数の短い直線によって凸曲する折れ線状に形成されている場合には、これらの直線に内接する円の半径を上記曲率半径とすればよい。
【００３１】
さらに、主切刃４Ａのホーニング面７と先端逃げ面３との交差稜線部４Ｄに上述のような断面凸曲線をなす微小面取りを形成することにより、一層確実に切刃４の欠損等を防止することができる。このような微小面取りは、接続部４Ｃも含めたシンニング刃４Ｂのシンニング面６Ａと先端逃げ面３との交差稜線部に延長されていてもよく、この場合には切刃４の全長に亙って欠損を一層確実に防ぐことが可能となる。
【実施例】
【００３２】
次に、上述した接続部４Ｃが軸線Ｏ方向先端側見てなす凸曲線の曲率半径について、実施例を挙げてその効果について説明する。本実施例では、刃先部がダイヤモンド焼結体によって形成された図１ないし図３に示した上記実施形態のドリルにおいて、切刃４の外径Ｄを１０ｍｍとし、接続部４Ｃがなす凸円弧の半径Ｒを０．５ｍｍ（０．０５×Ｄ）としたドリルと、半径Ｒを１．０ｍｍ（０．１×Ｄ）としたドリルとを製造した。なお、ホーニング面７の幅はいずれも０．００５ｍｍであり、交差稜線部４Ｄに微小面取りは形成されていない。これらを順に実施例１、２とする。
【００３３】
また、比較例として、シンニング刃の主切刃側に軸線方向先端側から見て主切刃に接する凸曲線状または複数の直線よりなる凸曲した折れ線状をなす接続部を形成せずにシンニング刃と主切刃とを角度をもって直接交差させた（いわゆる、ピンカドとした）以外は実施例１、２と同様のドリルと、さらにこのドリルにおいて主切刃にホーニングを施さなかったドリルも製造した。これらを順に比較例１、２とする。そして、これら実施例１、２と比較例１、２とにより、厚さ５ｍｍのＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）と厚さ１０ｍｍのチタン板とを接合した複合材よりなる被削材に貫通穴をあける穴明け加工を行い、１穴加工ごとに切刃の欠損の有無を確認した。なお、加工条件は、ドリル本体１の回転速度１５ｍ／ｍｉｎ、送り０．０５ｍｍ／ｒｅｖで、深さ１ｍｍごとのステップ送りとし、クーラント穴５からは０．５ＭＰａでミスト状クーラントを供給した。
【００３４】
その結果、比較例１、２では１穴目を加工する途中で接続部に欠損が発生して寿命となり、１穴も加工することができなかったのに対し、実施例１では１穴は加工を行うことが可能であり、さらに実施例２では５穴加工することが可能であった。ちなみに、実施例２と同じく半径Ｒが１．０ｍｍ（０．１×Ｄ）で、ホーニング面７の幅を０．０１ｍｍとしたものでは同一の加工条件で１０穴加工が可能であり、ホーニング面７の幅を０．２ｍｍとしたものではさらに３０穴加工が可能であった。また、ホーニング面７の幅を０．２ｍｍとして半径Ｒを３．０ｍｍ（０．３×Ｄ）としたものでは１００穴加工した後でも欠損等は認められず、その時点で加工試験を終了した。さらに、同じく半径Ｒを３．０ｍｍ（０．３×Ｄ）とし、ただしホーニング面７の幅を０．４ｍｍと大きくしたものでは、同様に１００穴加工しても欠損は認められなかったが、加工初期からバリが発生しているのが確認された。
【符号の説明】
【００３５】
１  ドリル本体
２  切屑排出溝
３  先端逃げ面
４  切刃
４Ａ  主切刃
４Ｂ  シンニング刃
４Ｃ  接続部
４Ｄ  ホーニング面７と先端逃げ面３との交差稜線部
６  シンニング部
６Ａ  シンニング面
７  ホーニング面
Ｏ  ドリル本体１の軸線
Ｔ  ドリル回転方向
Ｒ  軸線Ｏ方向先端側から見て接続部４Ｃがなす凸曲線の曲率半径
θ  ホーニング角
【図１】
2014193513.tif 000003
【図２】
2014193513.tif 000004
【図３】
2014193513.tif 000005