(57)【要約】【課題】手送り式のボール盤や手持ちの電動ドリルなどで穴明け加工を行う場合でも刃部の折損を生じたりすることのない表面処理ドリルを提供する。【解決手段】外形円柱状のドリル本体１の先端部外周に後端側に延びる切屑排出溝４が形成されて、この切屑排出溝４の先端に切刃６が形成され、ドリル本体１の先端面５と、ドリル本体１の外周面のうちドリル本体１の先端から後端側に切屑排出溝４が形成された範囲よりも短い範囲と、切屑排出溝４の内壁面全体とに、窒化処理、または酸化処理、または窒化および酸化の両方の処理が施された処理層７が形成されるとともに、ドリル本体１の外周面のうち処理層７が形成された範囲から後端側の切屑排出溝４が形成された範囲には処理層７が形成されない非処理部８が設けられている。【選択図】図１
2014180742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外形円柱状のドリル本体の先端部外周に後端側に延びる切屑排出溝が形成されて、この切屑排出溝の先端に切刃が形成され、上記ドリル本体の先端面と、上記ドリル本体の外周面のうち該ドリル本体の先端から後端側に上記切屑排出溝が形成された範囲よりも短い範囲と、上記切屑排出溝の内壁面全体とに、窒化処理、または酸化処理、または窒化および酸化の両方の処理が施された処理層が形成されるとともに、上記ドリル本体の外周面のうち上記処理層が形成された範囲から後端側の上記切屑排出溝が形成された範囲には上記処理層が形成されない非処理部が設けられていることを特徴とする表面処理ドリル。
【請求項２】
上記切屑排出溝が形成された範囲よりも後端側の上記ドリル本体の後端部はシャンク部とされ、このシャンク部にも上記非処理部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の表面処理ドリル。
【請求項３】
上記非処理部における上記ドリル本体の直径は、上記処理層が形成された範囲における上記ドリル本体の直径よりも小さくされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表面処理ドリル。
【請求項４】
上記ドリル本体の外周面のうち該ドリル本体の先端から上記処理層が形成された範囲は、上記切刃の外周端から後端側に該切刃の直径の２倍の長さの範囲内とされていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の表面処理ドリル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドリル本体の表面に、窒化処理、または酸化処理、または窒化および酸化の両方の処理が施された処理層が形成された表面処理ドリルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１には、面状の切れ刃を有し、かつ表面硬化層が形成された刃先を有する表面処理鋼系切削工具としてドリルが記載されている。ここで、この特許文献１に記載のドリルでは、表面硬化層は窒素拡散層、炭素拡散層または窒素・炭素拡散層であるが、このように刃部の表面に窒化処理が施されて処理層が形成されたドリルの他に、同様の表面硬化層として刃部の表面に酸化処理が施されて処理層が形成されたドリルや、窒化および酸化の両方の処理が施されて処理層が形成されたドリルが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−００５９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、このような表面処理ドリルでは、ドリル本体の表面全体に処理層が形成されている。ところが、このような窒化処理、または酸化処理、または窒化および酸化の両方の処理が施された処理層には、その表面に微小な凹凸が生じるため、ドリル本体先端部の刃部のマージン部全体に処理層が形成されていると抵抗が増大してしまい、例えば手送り式のボール盤や手持ちの電動ドリルによって穴明け加工を行う場合にはドリル本体が折損してしまったりするおそれがある。
【０００５】
一方、このような手送り式のボール盤や手持ちの電動ドリルでは、ドリル本体のシャンク部を三爪チャックで把持することが多いが、ドリル本体全体に窒化処理、または酸化処理、または窒化および酸化の両方の処理が施されていて、シャンク部全体にも処理層が形成されていると、このような処理層は高硬度であるため、チャックの爪の食い込みが甘くなり、シャンク部と爪との接触面積が小さくなる。このため、チャックによる把持力が弱まって上述のような抵抗の増大により穴明け加工中にチャック滑りが生じ、これによってもドリル本体が破損したりするおそれもある。
【０００６】
本発明は、このような背景の下になされたもので、手送り式のボール盤や手持ちの電動ドリルなどで穴明け加工を行う場合でもドリル本体の折損を生じたりすることのない表面処理ドリルを提供することを第１の目的とし、また三爪チャックでシャンク部を把持する場合でもチャック滑りを生じることのない表面処理ドリルを提供することを第２の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決して、上記第１の目的を達成するために、本発明は、外形円柱状のドリル本体の先端部外周に後端側に延びる切屑排出溝が形成されて、この切屑排出溝の先端に切刃が形成され、上記ドリル本体の先端面と、上記ドリル本体の外周面のうち該ドリル本体の先端から後端側に上記切屑排出溝が形成された範囲よりも短い範囲と、上記切屑排出溝の内壁面全体とに、窒化処理、または酸化処理、または窒化および酸化の両方の処理が施された処理層が形成されるとともに、上記ドリル本体の外周面のうち上記処理層が形成された範囲から後端側の上記切屑排出溝が形成された範囲には上記処理層が形成されない非処理部が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
このように構成された表面処理ドリルでは、刃部となるドリル本体先端部の切屑排出溝が形成された部分において、マージン部が形成されるドリル本体の外周面のうち、ドリル本体先端から切屑排出溝が形成された範囲よりも短い範囲までに、窒化処理、または酸化処理、または窒化および酸化の両方の処理が施された処理層が形成されて、これよりも後端側にはこのような処理層が形成されない非処理部が設けられるため、処理層表面の微小な凹凸による抵抗を低減することができ、このような抵抗によりドリル本体が折損したりするのを防ぐことができる。ただし、ドリル本体先端では外周面および先端面と切屑排出溝内壁面にも表面硬化層である処理層が残されるため、このドリル本体先端の切刃の耐摩耗性や強度は維持することができる。
【０００９】
しかも、切屑排出溝においては、その内壁面全体に上述のような処理層が形成されているため、切屑の擦過によって切屑排出溝内壁面が傷ついて切屑排出性が低下するのを抑制することができる。
【００１０】
また、上記第２の目的を達成するために、本発明は、上記構成の表面処理ドリルにおいて、さらに上記切屑排出溝が形成された範囲よりも後端側の上記ドリル本体の後端部はシャンク部とされ、このシャンク部にも上記非処理部が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
従って、このように構成された表面処理ドリルにおいては、シャンク部にも処理層が形成されない上記非処理部が設けられているため、この非処理部を把持することにより、手送り式のボール盤や手持ちの電動ドリルなどの三爪チャックでもドリル本体を確実に把持することが可能となる。このため、穴明け加工中のチャック滑りによるドリル本体の破損等のトラブルの発生を防止することができる。
【００１２】
ここで、このようにドリル本体の先端面と、外周面のうちドリル本体先端から後端側に切屑排出溝が形成された範囲よりも短い範囲と、切屑排出溝の内壁面全体とに処理層を形成しつつ、ドリル本体の外周面のうち処理層が形成された範囲から後端側の範囲には処理層が形成されない非処理部を設けるには、例えばドリル本体の表面全体に、窒化処理、または酸化処理、または窒化および酸化の両方の処理を施して上記処理層を形成した後、研磨等によって本発明の表面処理ドリルにおけるドリル本体の外周面のうち処理層が形成される範囲よりも後端側の処理層を除去すればよい。
【００１３】
ドリル本体先端の処理層が形成される範囲を除いて外周面の処理層をすべて除去すれば、シャンク部も全体が非処理部となるため、上述のようなチャック滑りも確実に防止することが可能となる。そして、研磨等によってドリル本体の外周ごと処理層を除去した場合には、上記非処理部における上記ドリル本体の直径は、上記処理層が形成された範囲における上記ドリル本体の直径よりも小さくなるので、このようにドリル本体外周面の先端の範囲のみに処理層を残すことにより、刃部にアンダーカット部を形成することができ、抵抗の一層の低減を図るとともに、切屑が加工穴とドリル本体外周面との間に噛み込まれたりするのも防止することが可能となる。
【００１４】
ただし、このようにしてドリル本体の外周面のうち先端に残される処理層が形成された範囲が大きすぎると、抵抗を十分に低減することができずに刃部の破損を招いたり、貫通穴を形成する場合にワークの厚みによっては刃部がワークを貫通した後も外周面先端の処理層がワークと接触したまま引っ掛かったりするおそれがある。このため、上記ドリル本体の外周面のうち該ドリル本体の先端から上記処理層が形成された範囲は、上記切刃の外周端から後端側に該切刃の直径の２倍の長さの範囲内とされるのが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、第１に、切刃の耐摩耗性や強度を維持しつつ、ドリル本体先端部の切屑排出溝が形成された刃部の外周面における抵抗の低減を図って、ドリル本体が折損したりするのを防ぐことができる。また、第２には、三爪チャックなどでシャンク部を把持する場合でもチャック滑りを防止して、チャック滑りによるドリル本体の破損も防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す側面図である。
【図２】図１に示す実施形態の先端部の拡大側面図である。
【図３】図１に示す実施形態に対する従来のドリル、または図１に示す実施形態を製造する際の中間体のドリルである。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す側面図である。
【図５】図４に示す実施形態の先端部の拡大側面図である。
【図６】図４に示す実施形態に対する従来のドリル、または図４に示す実施形態を製造する際の中間体のドリルである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１および図２は本発明の第１の実施形態を示すものであり、図４および図５は本発明の第２の実施形態を示すものであり、互いに共通する部分には同一の符号を配してある。これら第１、第２の実施形態において、ドリル本体１は、高速度工具鋼のような硬質鋼材により形成されて軸線Ｏを中心とした外形円柱状をなしており、その後端部（図１および図３において右側部分）は円柱状のままのシャンク部２とされるとともに、先端部（図１および図３において左側部分）は刃部３とされ、シャンク部２がボール盤や電動ドリルの三爪チャック等に把持されて軸線Ｏ回りにドリル回転方向Ｔに回転されて該軸線Ｏ方向先端側に送り出されることにより、刃部３によってワークに穴明け加工を行う。
【００１８】
刃部３の外周には、ドリル本体１の先端から後端側に向けて延びる切屑排出溝４が形成されている。第１、第２の実施形態では、一対の切屑排出溝４が軸線Ｏに関して対称に、ドリル本体１の後端側に向かうに従い軸線Ｏ回りにドリル回転方向Ｔの後方側に捩れるように形成されており、すなわちこれらの実施形態の表面処理ドリルは二枚刃のツイストドリルとされている。切屑排出溝４はドリル本体１の軸線Ｏ方向の途中で外周に切れ上がっており、この切屑排出溝４が形成された範囲が刃部３とされ、この範囲よりも後端側がシャンク部２とされる。
【００１９】
さらに、各切屑排出溝４のドリル回転方向Ｔを向く壁面の先端の、ドリル本体１の先端面５との交差稜線部には、上記壁面をすくい面とする切刃６が形成されている。切刃６はドリル本体１の外周側に向かうに従い後端側に向かうように延びて、所定の先端角が与えられている。また、ドリル本体１の先端面５は先端逃げ面とされて、切刃６からドリル回転方向Ｔの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逃げ角が与えられている。
【００２０】
そして、このドリル本体１の先端面５と、ドリル本体１の外周面のうちドリル本体１の先端から後端側に切屑排出溝４が形成された範囲よりも短い範囲、すなわち刃部３の途中までの範囲と、切屑排出溝４の内壁面全体とには、各図にハッチングで示すように、窒化処理、または酸化処理、または窒化および酸化の両方の処理が施された処理層７が形成されている。一方、ドリル本体１の外周面のうち処理層７が形成された範囲から後端側の切屑排出溝４が形成された範囲、すなわち処理層７が形成された範囲以外の刃部３の外周面には、このような処理層７が形成されない非処理部８が設けられている。
【００２１】
さらに、第１、第２の実施形態では、ドリル本体１後端側のシャンク部２にも非処理部８が設けられている。これら第１、第２の実施形態では、刃部３の非処理部８とシャンク部２の非処理部８とは連続しており、しかも刃部３の外周面の後端側からシャンク部２の表面全体にかけてが非処理部８とされている。この非処理部８は、処理層７が形成されないドリル本体１の上記高速度工具鋼のような硬質鋼材の母材自体が露出したものとされている。なお、ドリル本体１の後端面すなわちシャンク部２の後端面は処理層７が形成されていてもよく、また非処理部８とされていてもよい。
【００２２】
第１の実施形態では、刃部３外周面先端側の処理層７が形成された部分は、その全体が、切刃６の直径Ｄ、すなわち切刃６の外周端が軸線Ｏ回りになす円の直径と等しい直径の軸線Ｏを中心とする円筒面上に位置するように形成されて、いわゆるフルマージンタイプとされている。これに対して、第２の実施形態では、刃部３外周面先端側の処理層７が形成された部分のドリル回転方向Ｔ側の縁部に、切刃６の直径Ｄと等しい直径の軸線Ｏを中心とする円筒面上に外周面が位置するマージン部９が切屑排出溝４に沿って形成されるとともに、このマージン部９のドリル回転方向Ｔ後方側の部分は、上記円筒面よりも僅かに直径の小さい円筒面上に位置する二番取り面１０とされている。なお、第１の実施形態の処理層７が形成された部分や第２の実施形態のマージン部９には僅かなバックテーパが与えられていてもよい。
【００２３】
一方、これら第１、第２の実施形態において、ドリル本体１の外周面のうち上記非処理部８とされた部分は、第１の実施形態の処理層７が形成された先端側部分の直径や第２の実施形態における二番取り面１０の直径より僅かに小さな直径の軸線Ｏを中心とする円筒面上に位置するようにされている。また、ドリル本体１の外周面においてこれら処理層７が形成された部分と非処理部８とされた部分との境界は、軸線Ｏに垂直な１つの平面上に位置している。
【００２４】
このような第１、第２の実施形態の表面処理ドリルは、それぞれ図３および図６に示すように上記硬質鋼材によって形成されたドリル本体１の表面全体（ただし、後端面は除いてもよい。）に窒化処理、または酸化処理、または窒化および酸化の両方の処理を施して従来通常の表面処理ドリルを中間体として製造し、この従来通常の表面処理ドリルにおいて実施形態の非処理部８が設けられる部分の処理層７を円筒研磨等によってドリル本体１表面ごと除去すればよい。第２の実施形態では、このとき非処理部８のマージン部も除去される。
【００２５】
このように構成された表面処理ドリルにおいては、ドリル本体１の切屑排出溝４が形成された刃部３の外周面のうち、切屑排出溝４よりも短い範囲の刃部３先端側に処理層７が形成されるとともに、これよりも後端側には処理層７が形成されない非処理部８が設けられているので、図３や図６に示した従来通常の表面処理ドリルよりも刃部３外周面における処理層７の面積を小さくすることができる。このため、処理層７の表面における微小な凹凸による抵抗を低減することができ、ドリル本体１に折損が生じたりするのを防ぐことができる。
【００２６】
その一方で、ドリル本体１の先端面５と切屑排出溝４の内壁面、および刃部３先端側の外周面には硬質な処理層７が形成されているので、切刃６や先端逃げ面となる先端面５、および切刃６のすくい面となる切屑排出溝４のドリル回転方向Ｔを向く壁面の耐摩耗性や強度、硬度は維持することができ、長寿命化を図ることができる。
【００２７】
特に、切屑排出溝４は、その内壁面全体に処理層７が形成されているので、切屑が排出される際に内壁面を擦過して擦過痕が形成されることにより切屑排出性が損なわれるのを防ぐことができる。
【００２８】
また、上記第１、第２の実施形態の表面処理ドリルでは、ドリル本体１後端側のシャンク部２においても、その外周面に非処理部８が形成されていて、処理層７よりは硬度の低い高速度工具鋼等の硬質鋼材よりなるドリル本体１の母材が露出している。従って、例えば手送り式のボール盤や手持ちの電動ドリルの三爪チャックによってシャンク部２を把持する場合でも、この非処理部８に爪を当てて把持することにより、硬質であるため爪の食い込みが甘くなり接触面積が小さくなる処理層７を把持するのに比べて、爪をシャンク部に十分に食い込ませて高い把持力を得ることができ、チャック滑りに起因してドリル本体１が折損したりするのも防ぐことが可能となる。
【００２９】
さらに、第１、第２の実施形態の表面処理ドリルは、上述したようにドリル本体１の表面全体を窒化処理、または酸化処理、または窒化および酸化の両方の処理をした従来の通常の表面処理ドリルを中間体として製造し、その外周面のうちドリル本体１先端から刃部３の途中までの範囲を除いて研磨を施すことにより、処理層を除去して非処理部８を設けることで製造することができる。そして、例えばこのように製造された第１、第２の実施形態の表面処理ドリルでは、刃部３の非処理部８における直径が、処理層７が形成された範囲の直径よりも小さくなって、この範囲と非処理部８との間に直径が一段縮径するアンダーカット部が形成されることになる。
【００３０】
従って、このような第１、第２の実施形態の表面処理ドリルによれば、切刃６によって形成された加工穴の内周面に刃部３の非処理部８が接触するのを避けることができ、このような接触によって抵抗が生じるのを防いで、ドリル本体１が折損したりするのを一層確実に防止することが可能となる。また、刃部３の非処理部８と加工穴の内周との間に僅かながらでも間隙が形成されるので、これらの間に切屑が噛み込まれて抵抗が増大したり、加工穴内周面が傷つけられたりするのも防止することができる。
【００３１】
ただし、刃部３の処理層７が形成された範囲の直径は切刃６の直径によって決定されるので、このように刃部３において非処理部８の直径を処理層７が形成された範囲の直径よりも小さくした場合に、これらの直径の差が大きくなりすぎると非処理部８の直径が小さくなりすぎることになり、この非処理部８において刃部の強度や剛性が損なわれることになる。
【００３２】
その一方で、この直径差が小さすぎると上述のような効果を得ることができなくなるので、このような場合に、刃部３の外周面における処理層７が形成された範囲の直径と非処理部８の直径との差は０．０１ｍｍ以上で、上記切刃の直径Ｄ（ｍｍ）に対して０．５×Ｄ（ｍｍ）以下の範囲内とされるのが望ましい。
【００３３】
一方、刃部３の外周面先端において処理層７が形成された範囲についても、この範囲が大きすぎると、抵抗を十分に低減できずにドリル本体１が折損したりするのを確実に防止することができなくなるおそれがある。また、貫通穴を形成する場合にワークの厚みによっては刃部３がワークを貫通した後も処理層７がワークと接触して引っ掛かったりするおそれもある。
【００３４】
このため、ドリル本体１の外周面のうちドリル本体１の先端から処理層７が形成される範囲は、図２および図５に符号Ａで示すように切刃６の外周端から後端側に切刃６の直径Ｄの２倍の２×Ｄの長さまでの範囲内とされるのが望ましい。なお、この範囲の下限値については、切刃６の直径Ｄの０．２×Ｄとされるのが望ましく、これよりも処理層７が小さいと、穴明け加工による摩耗範囲が処理層７よりも広くなって、耐摩耗性に劣る非処理部８に達した場合に、非処理部８の摩耗が大きくなって短寿命となるおそれがある。
【００３５】
ところで、上記第１、第２の実施形態では、ドリル本体１の外周面については、刃部３の先端側だけに処理層７が形成されていて、残りの部分はシャンク部２も含めて非処理部８とされているが、例えば刃部３の長さが十分に長くて刃部３後端部がワークと接触することがないような場合には、この刃部３後端部にも処理層７が形成されていてもよい。同様に、シャンク部２についても、チャックに把持される部分でなければ処理層７が形成されていてもよい。
【実施例】
【００３６】
次に、上述したドリル本体１の外周面のうちドリル本体１の先端から処理層７が形成される範囲について、切刃６の外周端から後端側に切刃６の直径Ｄの２倍の２×Ｄの長さの範囲内とされるのが効果的であることを、実施例を上げて実証する。本実施例では、図１および図２に示した第１の実施形態の表面処理ドリルにおいて、切刃６の直径Ｄが５．５ｍｍのものと９．５ｍｍのものとの２種のドリルに関し、それぞれドリル本体１の先端から処理層７が形成される範囲が、切刃６の外周端から後端側に切刃６の直径Ｄに対して１×Ｄの長さのもの、２×Ｄの長さのもの、および３×Ｄの長さのものの合計６つのドリルを製造して、手持ちの電動ドリルによりワークに穴明け加工を行った。
【００３７】
なお、ワークはＳ５０Ｃの板材であって厚みは次表１に記載する通りであり、穴明け加工時のドリル回転速度は１０５０ｍｉｎ−１であった。また、刃部３の外周面において処理層７が形成された範囲と非処理部８との境界にはアンダーカット部が形成され、その直径の差は０．２５ｍｍであった。さらに、処理層７は窒化および酸化の両方の処理が施された処理層である。本実施例では、このような条件でワークに各５０穴ずつ貫通穴を形成する穴明け加工を行い、その際のチャック滑りの回数を測定した。この結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
2014180742.tif 000003
【００３９】
この表１の結果より、切刃６の直径Ｄが５．５ｍｍの表面処理ドリルでは、処理層７の範囲が切刃６の外周端から後端側に切刃６の直径Ｄに対して１×Ｄの長さのものと２×Ｄの長さのものはチャック滑りはなく、また切刃６の直径Ｄが９．５ｍｍの表面処理ドリルでも、切刃６の外周端から後端側に切刃６の直径Ｄに対して１×Ｄの長さのものではチャック滑りはなく、２×Ｄの長さのものでもチャック滑りは２回と軽微であったのに対し、両直径Ｄのドリルで処理層７の範囲が３×Ｄとなるとチャック滑りの回数が激増しているのが分かる。従って、上述のようにドリル本体１の先端から処理層７が形成された範囲は、切刃６の外周端から後端側に切刃６の直径Ｄの２倍の長さの範囲内とされるのが望ましい。
【符号の説明】
【００４０】
１  ドリル本体
２  シャンク部
３  刃部
４  切屑排出溝
５  ドリル本体１の先端面
６  切刃
７  処理層
８  非処理部
９  マージン部
１０  二番取り面
Ｏ  ドリル本体１の軸線
Ｔ  ドリル回転方向
Ｄ  切刃６の直径
Ａ  切刃６の外周端から後端側への処理層７の長さ
【図１】
2014180742.tif 000004
【図２】
2014180742.tif 000005
【図３】
2014180742.tif 000006
【図４】
2014180742.tif 000007
【図５】
2014180742.tif 000008
【図６】
2014180742.tif 000009