(57)【要約】  主切れ刃１４がドリル軸心Ｏまわりに等角度間隔で３枚設けられているとともに、主切れ刃１４の外周部には径方向すくい角φが負となる負角部２０が設けられており、且つ、その負角部２０の径方向すくい角φは−２０°≦φ＜０°の範囲内で負角範囲Ｌは外周コーナからドリル径Ｄに対して０．１Ｄ以下であり、その負角部２０よりもドリル軸心Ｏ側の部分はドリル回転方向と反対側へ滑らかに凹んだ凹円弧形状とされているため、切削抵抗やスラスト抵抗の増加を抑制しつつ切りくず排出性能と工具の剛性や切れ刃強度とがバランス良く向上させられ、高送りによる高能率加工を行うことができるとともに、比較的高い剛性が要求される鋳鉄や一般鋼から切りくずの排出性が悪いアルミニウム合金等まで、種々の被削材に対する穴明け加工に好適に用いることができる。
2010038279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドリル軸心Ｏまわりに複数のねじれ溝が設けられ、該ねじれ溝がドリル先端に開口する部分にそれぞれ該ねじれ溝に沿って主切れ刃が形成されているとともに、前記ドリル先端のドリル軸心Ｏ付近にはシンニングが施され、前記主切れ刃に滑らかに接続されるようにシンニング刃が設けられているドリルにおいて、
前記ねじれ溝は３本以上設けられて前記主切れ刃が３枚以上設けられている一方、
該主切れ刃の外周部には、ドリル先端側から見た底面視における径方向すくい角φが−２０°≦φ＜０°の範囲内の負角部が、外周コーナからドリル径Ｄに対して０．１Ｄ以下の範囲Ｌに設けられているとともに、
該主切れ刃の該負角部よりもドリル軸心Ｏ側の部分は、前記底面視においてドリル回転方向と反対側へ滑らかに凹んだ凹円弧形状を成している
ことを特徴とするドリル。
【請求項２】
ドリル軸心Ｏまわりにおけるランド幅角度θ1 と前記ねじれ溝の溝幅角度θ2 との比θ1 ：θ2 が３５：６５〜６５：３５の範囲内である
ことを特徴とする請求項１に記載のドリル。
【請求項３】
ドリル先端における心厚Ｗがドリル径Ｄに対して０．２５Ｄ〜０．４５Ｄの範囲内である
ことを特徴とする請求項１または２に記載のドリル。
【請求項４】
前記シンニング刃の軸方向すくい角は、ドリル軸心Ｏに最も近い部分では−５°〜０°の範囲内であるが、前記主切れ刃との接続部では０°〜＋１５°の範囲内となるように、該ドリル軸心Ｏ側から該接続部側へ向かうに従って滑らかに連続的に増加している
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のドリル。
【請求項５】
ドリル軸心Ｏまわりに複数のねじれ溝が設けられ、該ねじれ溝がドリル先端に開口する部分にそれぞれ該ねじれ溝に沿って主切れ刃が形成されているとともに、前記ドリル先端のドリル軸心Ｏ付近にはシンニングが施され、前記主切れ刃に滑らかに接続されるようにシンニング刃が設けられてドリルにおいて、
前記ねじれ溝は３本以上設けられて前記主切れ刃が３枚以上設けられている一方、
該主切れ刃の外周部には、ドリル先端側から見た底面視における径方向すくい角φが−２０°≦φ＜０°の範囲内の負角部が、外周コーナからドリル径Ｄに対して０．１Ｄ以下の範囲Ｌに設けられているとともに、
該主切れ刃の該負角部よりもドリル軸心Ｏ側の部分は、前記底面視においてドリル回転方向と反対側へ滑らかに凹んだ凹円弧形状を成しており、
ドリル軸心Ｏまわりにおけるランド幅角度θ1 と前記ねじれ溝の溝幅角度θ2 との比θ1 ：θ2 が３５：６５〜６５：３５の範囲内で、
ドリル先端における心厚Ｗがドリル径Ｄに対して０．２５Ｄ〜０．４５Ｄの範囲内で、
前記シンニング刃の軸方向すくい角は、ドリル軸心Ｏに最も近い部分では−５°〜０°の範囲内であるが、前記主切れ刃との接続部では０°〜＋１５°の範囲内となるように、該ドリル軸心Ｏ側から該接続部側へ向かうに従って滑らかに連続的に増加している
ことを特徴とするドリル。
【請求項６】
鋼に対しては１回転当りの送り量がドリル径Ｄの５％を超える高送り加工が可能で、且つ、アルミニウム合金に対しては１回転当りの送り量がドリル径Ｄの３０％を超える高送り加工が可能である
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のドリル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はドリルに係り、特に、高送りによる高能率加工が可能なドリルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ドリル軸心まわりに複数のねじれ溝が設けられ、そのねじれ溝がドリル先端に開口する部分にそれぞれそのねじれ溝に沿って主切れ刃が形成されているとともに、前記ドリル先端のドリル軸心付近にはシンニングが施され、前記主切れ刃に滑らかに接続されるようにシンニング刃が設けられているドリルが、穴明け用の回転切削工具として広く知られている。特許文献１に記載のドリルはその一例で、主切れ刃の外周部には、ドリル先端側から見た底面視における径方向すくい角が負となる負角部が、外周コーナから所定の範囲に設けられており、外周コーナ近傍の切れ刃強度が高められて欠損等の発生が抑制される。また、特許文献２には、ねじれ溝が３本設けられた３枚刃のドリルが記載されている。
【特許文献１】特許第４１２０１８６号公報
【特許文献２】特開２００２−１０３１２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に記載のドリルはねじれ溝が２本の２枚刃であり、特に鋼材切削において回転当りの送り量がドリル径Ｄに対して０．０５Ｄ（Ｄの５％）を超える高送り加工をした場合に1 刃当りの切込み量が大きくなり、切れ刃強度不足により欠損が発生する事があり安定性に欠ける。また、切れ刃強度を増す為に心厚を厚くした場合、高送りにて厚く切取られた切りくずが溝の中で良好な切りくずカールを伴って分断されず、切りくず排出性が低下し、切りくず詰まりによる折損が生じやすい。一方、上記特許文献２に記載の３枚刃のドリルの場合、通常の穴明け加工では欠損等を防止するために主切れ刃の外周部に特許文献１に記載のような負角部を設ける必要はないが、高送りで穴明け加工を行った場合には、外周コーナ部の欠損を誘発するとともに、切りくずカールの曲率が小さくて高速切削や深穴加工を実施した際に切りくず排出性が劣る。【０００４】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、１回転当りの送り量がドリル径Ｄの５％を超えるような高送りによる高能率加工が可能なドリルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる目的を達成するために、第１発明は、ドリル軸心Ｏまわりに複数のねじれ溝が設けられ、そのねじれ溝がドリル先端に開口する部分にそれぞれそのねじれ溝に沿って主切れ刃が形成されているとともに、前記ドリル先端のドリル軸心Ｏ付近にはシンニングが施され、前記主切れ刃に滑らかに接続されるようにシンニング刃が設けられているドリルにおいて、(a) 前記ねじれ溝は３本以上設けられて前記主切れ刃が３枚以上設けられている一方、(b) その主切れ刃の外周部には、ドリル先端側から見た底面視における径方向すくい角φが−２０°≦φ＜０°の範囲内の負角部が、外周コーナからドリル径Ｄに対して０．１Ｄ以下の範囲Ｌに設けられているとともに、(c) その主切れ刃のその負角部よりもドリル軸心Ｏ側の部分は、前記底面視においてドリル回転方向と反対側へ滑らかに凹んだ凹円弧形状を成していることを特徴とする。【０００６】
第２発明は、第１発明のドリルにおいて、ドリル軸心Ｏまわりにおけるランド幅角度θ1 と前記ねじれ溝の溝幅角度θ2 との比（ランド・溝比）θ1 ：θ2 が３５：６５〜６５：３５の範囲内であることを特徴とする。
ル。【０００７】
第３発明は、第１発明または第２発明のドリルにおいて、ドリル先端における心厚Ｗがドリル径Ｄに対して０．２５Ｄ〜０．４５Ｄの範囲内であることを特徴とする。【０００８】
第４発明は、第１発明〜第３発明の何れかのドリルにおいて、前記シンニング刃の軸方向すくい角は、ドリル軸心Ｏに最も近い部分では−５°〜０°の範囲内であるが、前記主切れ刃との接続部では０°〜＋１５°の範囲内となるように、ドリル軸心Ｏ側からその接続部側へ向かうに従って滑らかに連続的に増加していることを特徴とする。【０００９】
第５発明は、ドリル軸心Ｏまわりに複数のねじれ溝が設けられ、そのねじれ溝がドリル先端に開口する部分にそれぞれそのねじれ溝に沿って主切れ刃が形成されているとともに、前記ドリル先端のドリル軸心Ｏ付近にはシンニングが施され、前記主切れ刃に滑らかに接続されるようにシンニング刃が設けられているドリルにおいて、(a) 前記ねじれ溝は３本以上設けられて前記主切れ刃が３枚以上設けられている一方、(b) 前記主切れ刃の外周部には、ドリル先端側から見た底面視における径方向すくい角φが−２０°≦φ＜０°の範囲内の負角部が、外周コーナからドリル径Ｄに対して０．１Ｄ以下の範囲Ｌに設けられているとともに、(c) その主切れ刃のその負角部よりもドリル軸心Ｏ側の部分は、前記底面視においてドリル回転方向と反対側へ滑らかに凹んだ凹円弧形状を成しており、(d) ドリル軸心Ｏまわりにおけるランド幅角度θ1 と前記ねじれ溝の溝幅角度θ2 との比（ランド・溝比）θ1 ：θ2 が３５：６５〜６５：３５の範囲内で、(e) ドリル先端における心厚Ｗがドリル径Ｄに対して０．２５Ｄ〜０．４５Ｄの範囲内で、(f) 前記シンニング刃の軸方向すくい角は、ドリル軸心Ｏに最も近い部分では−５°〜０°の範囲内であるが、前記主切れ刃との接続部では０°〜＋１５°の範囲内となるように、ドリル軸心Ｏ側からその接続部側へ向かうに従って滑らかに連続的に増加していることを特徴とする。【００１０】
第６発明は、第１発明〜第５発明の何れかのドリルにおいて、鋼に対しては１回転当りの送り量がドリル径Ｄの５％を超える高送り加工が可能で、且つ、アルミニウム合金に対しては１回転当りの送り量がドリル径Ｄの３０％を超える高送り加工が可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
このようなドリルにおいては、主切れ刃が３枚以上設けられているため、所定の切りくず排出性能を確保しつつ心厚Ｗを大きくして剛性を高くすることができるとともに、求心性が高くなって芯ブレが抑制され、加工穴径の拡大代が小さくなって加工穴精度が向上する一方、主切れ刃の外周部には径方向すくい角φが負となる負角部が設けられているため、外周コーナ近傍の切れ刃強度が高められ、これ等の相乗効果により、例えば第６発明のように１回転当りの送り量が鋼についてはドリル径Ｄの５％、アルミニウム合金に対してはドリル径Ｄの３０％を超えるような高送りで穴明け加工を行う場合でも、外周コーナ付近の欠けや欠損等が抑制されて高送りによる高能率加工を行うことが可能となる。【００１２】
その場合に、上記負角部の径方向すくい角φは−２０°≦φ＜０°の範囲内で且つ負角部の範囲Ｌは外周コーナからドリル径Ｄに対して０．１Ｄ以下であるため、負角による切削抵抗やスラスト抵抗の増加、或いは切れ味の低下が必要最小限に抑制され、全体として高送りによる高能率加工が可能となるのである。また、その負角部よりもドリル軸心Ｏ側の部分はドリル回転方向と反対側へ滑らかに凹んだ凹円弧形状とされているため、切りくずのカールが促進されて分断し易くなり、切りくずの排出性能が向上するとともに、直線切れ刃に比較して切れ刃長さが長くなって切削負荷が分散され、この点でも高送りによる高能率加工に有利である。【００１３】
すなわち、全体として切削抵抗やスラスト抵抗の増加を抑制しつつ切りくず排出性能と工具の剛性や切れ刃強度とがバランス良く向上させられるのであり、高送りによる高能率加工を行うことが可能になるとともに、比較的高い剛性が要求される鋳鉄や一般鋼から切りくずの排出性が悪いアルミニウム合金等まで、種々の被削材に対する穴明け加工に好適に用いることができる。【００１４】
第２発明では、ランド・溝比θ1 ：θ2 が３５：６５〜６５：３５の範囲内であるため、切りくず排出性能と工具の剛性や切れ刃強度とをバランス良く確保することが可能で、高送りによる高能率加工に有利である。【００１５】
第３発明では、ドリル先端における心厚Ｗがドリル径Ｄに対して０．２５Ｄ〜０．４５Ｄの範囲内であるため、切りくず排出性能と工具の剛性や切れ刃強度とをバランス良く確保することが可能で、高送りによる高能率加工に有利である。【００１６】
第４発明では、シンニング刃の軸方向すくい角が、ドリル軸心Ｏに最も近い部分では−５°〜０°の範囲内であるが、主切れ刃との接続部では０°〜＋１５°の範囲内となるように、ドリル軸心Ｏ側からその接続部側へ向かうに従って滑らかに連続的に増加しているため、切削抵抗やスラスト抵抗の増加を抑制しつつ所定の刃先強度を確保することが可能で、シンニング刃と主切れ刃との接続部の欠損が抑制されるとともに、高送りによる高能率加工に有利である。【００１７】
第５発明は、第１発明〜第４発明の要件を総て具備しているため、第１発明〜第４発明と同様の作用効果が得られ、１回転当りの送り量がドリル径Ｄの５％を超えるような高送りによる高能率加工が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施例である３枚刃のドリルの先端部を示す図で、(a) は正面図、(b) は先端側から見て拡大して示す底面図である。
【図２】図１の実施例のドリル軸心Ｏと直角な断面図で、ランド幅角度θ1 および溝幅角度θ2 を示す図である。
【図３】負角範囲Ｌが異なる２種類の３枚刃のドリルと一般的な２枚刃のドリルを用意し、所定の試験条件で穴明け加工を行ってスラスト抵抗を調べた結果を説明する図である。
【図４】径方向すくい角φが異なる複数種類の３枚刃のドリルを用意し、所定の試験条件で穴明け加工を行ってスラスト抵抗や切削状況を調べた結果を説明する図である。
【図５】心厚Ｗが異なる複数種類の３枚刃のドリルを用意し、所定の試験条件で送り量を増加させながら穴明け加工を行い、送り量の限界値を調べた結果を説明する図である。
【図６】ランド・溝比θ1 ：θ2 が異なる複数種類の３枚刃のドリルを用意し、所定の試験条件で送り量を増加させながら穴明け加工を行い、送り量の限界値を調べた結果を説明する図である。
【図７】シンニング刃の軸方向すくい角が異なる複数種類の３枚刃のドリルを用意し、所定の試験条件で穴明け加工を行って切削抵抗比および刃先強度を調べた結果を説明する図である。
【図８】本発明品と２種類の比較品を用意し、所定の試験条件で穴明け加工を行って耐久性、摩耗量を調べた結果を説明する図である。
【図９】心厚Ｗおよびランド・溝比θ1 ：θ2 が異なる３種類の試験品No１〜No３を用意し、所定の試験条件で送り量を増加させながら穴明け加工を行い、送り量の限界値を調べた結果を説明する図である。
【図１０】図９と同じ３種類の試験品No１〜No３を用いて、図９とは異なる試験条件で送り量を増加させながら穴明け加工を行い、送り量の限界値を調べた結果を説明する図である。
【符号の説明】
【００１９】
１０：ドリル    １２：ねじれ溝    １４：主切れ刃    １６：シンニング    １８：シンニング刃    ２０：負角部    Ｏ：ドリル軸心    Ｄ：ドリル径    φ：径方向すくい角    Ｌ：負角範囲    θ1 ：ランド幅角度    θ2 ：溝幅角度
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は、３枚刃のドリルに好適に適用されるが、４枚刃以上のドリルにも適用され得る。ねじれ溝は、シャンク側から見てドリル回転方向と同じ方向へねじれていて、切りくずをシャンク側へ排出するように設けられ、ねじれ角は例えば１０°〜５０°程度の範囲内で適宜設定される。ドリルの材質は、超硬合金や高速度工具鋼等の種々の工具材料を使用でき、必要に応じてＴｉＡｌＮやＴｉＣＮ、ＴｉＮ、ダイヤモンド等の硬質被膜がコーティングされる。軸方向に縦通して先端の逃げ面に開口する流体供給穴（オイルホール）を設けることも可能である。【００２１】
本発明のドリルは、１回転当りの送り量がドリル径Ｄの５％、更には１０％を超える高送りで使用される場合に特に効果的であるが、１回転当りの送り量がドリル径Ｄの５％に満たない通常の穴明け加工に用いることも可能である。また、比較的高い剛性が要求される鋳鉄や一般鋼等に対する穴明け加工や、比較的切りくずの排出性が悪いアルミニウム合金等に対する穴明け加工など、種々の被削材に対する穴明け加工に本発明のドリルは好適に用いられる。【００２２】
底面視における径方向すくい角φがφ＜−２０°になると、切削抵抗やスラスト抵抗が大きくなるとともに切れ味が悪くなる一方、０°≦φになると、外周コーナ付近でチッピングや欠損が発生し易くなるめ、径方向すくい角φは−２０°≦φ＜０°の範囲内とされる。また、負角範囲Ｌが０．１Ｄを超えると、切削抵抗やスラスト抵抗が大きくなるとともに切れ味が悪くなるため、Ｌ≦０．１Ｄとされる。径方向すくい角φは、例えば負角範囲Ｌで略一定とされ、底面視において主切れ刃が略直線状を成していても良いが、外周コーナから内側（先端側）へ向かうに従って径方向すくい角φが徐々に大きくなる（負→０°）ように、主切れ刃がドリル回転方向側へ凸状に湾曲した形状を成していても良い。負角範囲Ｌは、外周コーナからドリル軸心Ｏに向かう方向の直線距離である。【００２３】
主切れ刃は、負角部よりもドリル軸心Ｏ側の部分では底面視においてドリル回転方向と反対側へ滑らかに凹んだ凹円弧形状を成しているが、この凹円弧形状の半径は例えば０．１９Ｄ〜１．１Ｄ程度の範囲内が適当である。なお、必ずしも一定の半径の円弧である必要はなく、曲率が連続的に変化していても良い。また、この凹円弧形状部は、負角部に接続される外周側部分では径方向すくい角φが正となるが、ドリル軸心Ｏ側へ向かうに従って徐々に小さくなり（正→０°）、例えばシンニング刃に接続される内周側部分では負となるように形成される。【００２４】
ランド・溝比θ1 ：θ2 は、３５：６５よりも溝幅角度θ2 の割合が大きくなるとランド幅角度θ1 が小さくなって工具の剛性や切れ刃強度が損なわれる一方、６５：３５よりも溝幅角度θ2 の割合が小さくなると切りくず排出性能が損なわれるため、３５：６５〜６５：３５の範囲内が望ましい。ねじれ溝は、例えばドリル軸心Ｏまわりにおいて等角度間隔で設けられるが、不等間隔で設けることも可能で、その場合でも、総てのランド・溝比θ1 ：θ2 が３５：６５〜６５：３５の範囲内になるようにすることが望ましい。【００２５】
ドリル先端における心厚Ｗは、０．２５Ｄよりも小さくなると工具の剛性や切れ刃強度が損なわれる一方、０．４５Ｄよりも大きくなると切りくず排出性能が損なわれるため、０．２５Ｄ〜０．４５Ｄの範囲内が望ましい。心厚Ｗは、ねじれ溝が設けられたドリル本体部の全長に亘って一定であっても良いが、ドリル先端からシャンク側へ向かうに従って小さくなるバックテーパを設けることも可能である。【００２６】
シンニング刃のドリル軸心Ｏに最も近い部分の軸方向すくい角は、−５°よりも小さい（負側へ大）と切削抵抗やスラスト抵抗が大きくなる一方、０°よりも大きくなると、すなわち正になると、刃先強度が損なわれるため、−５°〜０°の範囲内が望ましい。主切れ刃との接続部では、０°よりも小さくなると、すなわち負になると、切削抵抗が大きくなる一方、＋１５°よりも大きくなると刃先強度が損なわれるため、０°〜＋１５°の範囲内が望ましい。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例であるドリル１０を示す図で、(a) は先端部分を軸心Ｏと直角方向から見た正面図、(b) は先端側から見て拡大して示した底面図である。このドリル１０は、超硬合金にて構成されているとともに、ドリル軸心Ｏまわりに等角度間隔で３本のねじれ溝１２がスパイラル状に形成されることにより、円錐形状の先端部に３枚の主切れ刃１４が設けられた３枚刃のドリルである。ねじれ溝１２は、シャンク側すなわち図１(a) の上方から見て、ドリル回転方向（この実施例では右まわり方向）と同じ方向へ、１０°〜５０°程度の範囲内の所定のねじれ角（例えば３０°程度）でねじれていて、切りくずをシャンク側へ排出するようになっている。ねじれ溝１２が設けられたドリル本体部には、必要に応じてＴｉＡｌＮ等の硬質被膜がコーティングされる。また、シャンクの後端から軸方向に縦通して先端の逃げ面に開口する流体供給穴（オイルホール）を設けることも可能である。【００２８】
ドリル先端のドリル軸心Ｏ付近には、上記３枚の主切れ刃１４に対応してシンニング１６が施され、その主切れ刃１４に滑らかに接続されるようにシンニング刃１８が設けられている。このシンニング刃１８の軸方向すくい角は、ドリル軸心Ｏに最も近い部分では−５°〜０°の範囲内であるが、主切れ刃１４との接続部では０°〜＋１５°の範囲内となるように、ドリル軸心Ｏ側からその接続部側へ向かうに従って滑らかに連続的に増加（負→正）している。【００２９】
主切れ刃１４の外周部には、ドリル先端側から見た底面視すなわち図１の(b) の状態において、径方向すくい角φが負となる負角部２０が設けられている。この負角部２０は、径方向すくい角φが−２０°≦φ＜０°の部分で、その負角範囲Ｌは、外周コーナからドリル軸心Ｏに向かう方向の直線距離でドリル径Ｄに対して０．１Ｄ以下である。この負角範囲Ｌにおいて、主切れ刃１４はドリル回転方向側すなわち図１(b) ではドリル軸心Ｏの左まわり方向へ滑らかに凸状に湾曲して突き出す形状を成しており、径方向すくい角φは外周コーナで最も小さく（負側へ大）、ドリル軸心Ｏ側（ドリル先端側）へ向かうに従って徐々に大きくなる（負→０°）。図１の(b) に示す径方向すくい角φは、最も外側の外周コーナ部分の角度であり、この部分の径方向すくい角φが−２０°≦φ＜０°の範囲内の所定の角度とされている。【００３０】
また、上記負角部２０よりもドリル軸心Ｏ側の部分は、図１(b) に示す底面視においてドリル回転方向と反対側、すなわち図１(b) ではドリル軸心Ｏの右まわり方向へ、滑らかに凹んだ凹円弧形状を成している。この凹円弧形状の半径はドリル径Ｄに対して０．１９Ｄ〜１．１Ｄの範囲内で、例えば０．２３Ｄ程度の一定の半径の円弧形状とされており、径方向すくい角φは、負角部２０に接続される外周側部分では正であるが、ドリル軸心Ｏ側へ向かうに従って徐々に小さくなって負となり、シンニング刃１８に接続される内周側部分では所定の負角とされている。凸形状を成している負角部２０と凹円弧形状との境界は、小さな凸円弧によって滑らかに接続されている。【００３１】
ドリル先端における心厚Ｗは、ドリル径Ｄに対して０．２５Ｄ〜０．４５Ｄの範囲内である。心厚Ｗは、ねじれ溝１２が設けられたドリル本体部の全長に亘って一定であっても良いが、本実施例ではドリル先端からシャンク側へ向かうに従って小さくなる所定のバックテーパが設けられている。また、図２は、ねじれ溝１２が設けられたドリル本体部のドリル軸心Ｏに対して直角な断面で、ドリル軸心Ｏまわりにおけるランド幅角度θ1 とねじれ溝１２の溝幅角度θ2 との比であるランド・溝比θ1 ：θ2 は、３５：６５〜６５：３５の範囲内とされている。【００３２】
このようなドリル１０においては、主切れ刃１４がドリル軸心Ｏまわりに等角度間隔で３枚設けられているため、２枚刃ドリルに比較して所定の切りくず排出性能を確保しつつ心厚Ｗを大きくして剛性を高くすることができるとともに、求心性が高くなって芯ブレが抑制され、加工穴径の拡大代が小さくなって加工穴精度が向上する一方、主切れ刃１４の外周部には径方向すくい角φが負となる負角部２０が設けられているため、外周コーナ近傍の切れ刃強度が高められ、これ等の相乗効果により、例えば１回転当りの送り量が鋼についてはドリル径Ｄの５％、アルミニウム合金に対してはドリル径Ｄの３０％を超えるような高送りで穴明け加工を行う場合でも、外周コーナ付近の欠けや欠損等が抑制されて高送りによる高能率加工を行うことができる。【００３３】
その場合に、上記負角部２０の径方向すくい角φは−２０°≦φ＜０°の範囲内で且つ負角部２０の範囲Ｌは外周コーナから０．１Ｄ以下であるため、負角による切削抵抗やスラスト抵抗の増加、或いは切れ味の低下が必要最小限に抑制され、全体として高送りによる高能率加工が可能となるのである。また、その負角部２０よりもドリル軸心Ｏ側の部分はドリル回転方向と反対側へ滑らかに凹んだ凹円弧形状とされているため、切りくずのカールが促進されて分断し易くなり、切りくずの排出性能が向上するとともに、直線切れ刃に比較して切れ刃長さが長くなって切削負荷が分散され、この点でも高送りによる高能率加工に有利である。【００３４】
すなわち、全体として切削抵抗やスラスト抵抗の増加を抑制しつつ切りくず排出性能と工具の剛性や切れ刃強度とがバランス良く向上させられ、高送りによる高能率加工を行うことが可能になるとともに、比較的高い剛性が要求される鋳鉄や一般鋼から切りくずの排出性が悪いアルミニウム合金等まで、種々の被削材に対する穴明け加工に好適に用いることができる。【００３５】
また、本実施例では、ランド・溝比θ1 ：θ2 が３５：６５〜６５：３５の範囲内であるため、切りくず排出性能と工具の剛性や切れ刃強度とをバランス良く確保することが可能で、高送りによる高能率加工に有利である。【００３６】
また、本実施例では、ドリル先端における心厚Ｗがドリル径Ｄに対して０．２５Ｄ〜０．４５Ｄの範囲内であるため、切りくず排出性能と工具の剛性や切れ刃強度とをバランス良く確保することが可能で、高送りによる高能率加工に有利である。【００３７】
また、本実施例では、シンニング刃１８の軸方向すくい角が、ドリル軸心Ｏに最も近い部分では−５°〜０°の範囲内であるが、主切れ刃１４との接続部では０°〜＋１５°の範囲内となるように、ドリル軸心Ｏ側からその接続部側へ向かうに従って滑らかに連続的に増加しているため、切削抵抗やスラスト抵抗の増加を抑制しつつ所定の刃先強度を確保することが可能で、シンニング刃１８と主切れ刃１４との接続部の欠損が抑制されるとともに、高送りによる高能率加工に有利である。【００３８】
このように、本実施例のドリル１０によれば、切削抵抗やスラスト抵抗の増加を抑制しつつ切りくず排出性能と工具の剛性や切れ刃強度とがバランス良く向上させられるため、１回転当りの送り量が例えばドリル径Ｄの５％、更には１０％を超えるような高送りによる高能率の穴明け加工が可能となる。また、このように高送りが可能であることから１穴当りの回転数が減少し、工具寿命の向上が期待できる。【００３９】
一方、切削抵抗やスラスト抵抗の増加を抑制しつつ切りくず排出性能と工具の剛性や切れ刃強度とがバランス良く確保されることから、比較的高い剛性が要求される鋳鉄や一般鋼から比較的切りくずの排出性が悪いアルミニウム合金等まで、種々の被削材に対する穴明け加工に好適に用いることができる。因みに、本発明者等の実験によれば、「Ｓ５０Ｃ（機械構造用炭素鋼）」（ＪＩＳ規格）の被削材にφ８．８ｍｍ（＝ドリル径Ｄ）の穴明け加工を行う場合、１回転当りの送り量を０．７ｍｍ（≒０．０８Ｄ）まで上昇させることが可能で、「ＦＣ２５０（ねずみ鋳鉄）」（ＪＩＳ規格）の被削材にφ６．８ｍｍ（＝ドリル径Ｄ）の穴明け加工を行う場合、１回転当りの送り量を１．８４ｍｍ（≒０．２７Ｄ）まで上昇させることが可能で、「ＦＣＤ６００（球状黒鉛鋳鉄）」（ＪＩＳ規格）の被削材にφ８．０ｍｍ（＝ドリル径Ｄ）の穴明け加工を行う場合、１回転当りの送り量を１．２８ｍｍ（≒０．１６Ｄ）まで上昇させることが可能で、「ＡＤＣ１２（アルミニウム合金ダイカスト）」（ＪＩＳ規格）の被削材にφ６．０ｍｍ（＝ドリル径Ｄ）の穴明け加工を行う場合、１回転当りの送り量を２．１ｍｍ（≒０．３５Ｄ）まで上昇させることが可能であった。【００４０】
図３は、前記負角部２０が設けられる負角範囲Ｌとスラスト抵抗との関係を調べた結果を示す図で、(b) に示すように負角範囲Ｌ＝０．１Ｄ、０．１５Ｄの２種類の３枚刃のドリルと、負角部２０を備えていない従来の直線状の主切れ刃を有する一般的な２枚刃のドリルとを用意し、(a) に示す試験条件で穴明け加工を行ってそれぞれのスラスト抵抗を測定した。３枚刃のドリルの心厚Ｗは何れも０．３Ｄで、ランド・溝比θ1 ：θ2 は４０：６０であり、一般的な２枚刃のドリルのランド・溝比θ1 ：θ2 は５０：５０である。また、負角部２０を備えている３枚刃のドリルの外周コーナにおける径方向すくい角φは−１０°である。そして、(b) に示す結果から明らかなように、Ｌ＝０．１５Ｄの３枚刃の場合、従来の一般的な２枚刃のドリルよりもスラスト抵抗が大きくなるのに対し、Ｌ＝０．１Ｄの３枚刃のドリルは、従来の一般的な２枚刃のドリルよりもスラスト抵抗が小さく、高送りを可能とする上でスラスト抵抗は小さい方が望ましいため、負角範囲Ｌは０．１Ｄ以下とする。【００４１】
図４は、外周コーナにおける径方向すくい角φが＋５°、−５°、−１５°、および−２５°の４種類の３枚刃のドリルを用意し、(a) に示す試験条件で穴明け加工を行い、スラスト抵抗を測定するとともに切削状況を観察して総合的に良否判定を行った結果を説明する図である。４種類の試験品は、何れも心厚Ｗ＝０．３Ｄで、ランド・溝比θ1 ：θ2 ＝４０：６０であり、径方向すくい角φが負のドリルの負角範囲Ｌ＝０．０５Ｄである。そして、(b) に示す結果から明らかなように、φ＝＋５°の場合はスラスト抵抗は小さいものの主切れ刃１４が欠損し易くてＮＧである一方、φ＝−２５°の場合はスラスト抵抗が大きいとともに切れ味が悪くてＮＧである。このため、径方向すくい角φは−２０°≦φ＜０°の範囲内が適当で、特に−１５°〜−５°の範囲内が望ましい。【００４２】
図５は、心厚Ｗが０．１５Ｄ、０．２５Ｄ、０．３５Ｄ、０．４５Ｄ、および０．５５Ｄの５種類の３枚刃のドリルを用意し、(a) に示す試験条件でそれぞれ１０穴ずつ穴明け加工を行うとともに、加工が可能「○」であれば１回転当りの送り量を段階的に増加させていった場合である。５種類の試験品は、何れもランド・溝比θ1 ：θ2 ＝４０：６０で、負角部２０の負角範囲Ｌ＝０．０５Ｄで、外周コーナにおける径方向すくい角φ＝−１０°である。そして、(b) に示す結果から明らかなように、心厚Ｗ＝０．１５Ｄの場合は、送り量が０．４８ｍｍ／ｒｅｖで欠損により加工不可となり、心厚Ｗ＝０．５５Ｄの場合は、送り量が０．９６ｍｍ／ｒｅｖで切りくず詰まりや異音の発生により加工不可となった。心厚Ｗ＝０．２５Ｄ、０．３５Ｄ、０．４５Ｄの場合は、何れも送り量が１．２０ｍｍ／ｒｅｖでも良好に穴明け加工を行うことが可能で、心厚Ｗに関しては０．２５Ｄ〜０．４５Ｄの範囲内が適当である。【００４３】
図６は、ランド・溝比θ1 ：θ2 が３０：７０、４０：６０、５０：５０、６０：４０、７０：３０の５種類の３枚刃のドリルを用意し、(a) に示す試験条件でそれぞれ１０穴ずつ穴明け加工を行うとともに、加工が可能「○」であれば１回転当りの送り量を段階的に増加させていった場合である。５種類の試験品は、何れも心厚Ｗ＝０．３Ｄで、負角部２０の負角範囲Ｌ＝０．０５Ｄで、外周コーナにおける径方向すくい角φ＝−１０°である。そして、(b) に示す結果から明らかなように、ランド・溝比θ1 ：θ2 ＝３０：７０の場合は、送り量が０．７２ｍｍ／ｒｅｖでチッピングにより加工不可となり、ランド・溝比θ1 ：θ2 ＝７０：３０の場合は、送り量が０．４８ｍｍ／ｒｅｖで切りくず詰まりや異音の発生により加工不可となった。ランド・溝比θ1 ：θ2 ＝４０：６０、５０：５０、６０：４０の場合は、何れも送り量が１．２０ｍｍ／ｒｅｖでも良好に穴明け加工を行うことが可能で、ランド・溝比θ1 ：θ2 に関しては３５：６５〜６５：３５の範囲内が適当である。【００４４】
図７は、シンニング刃１８の軸心側すなわちドリル軸心Ｏ側の端部の軸方向すくい角（(b) (c) の縦方向の欄）、および外周側すなわち主切れ刃１４との接続部の軸方向すくい角（(b) (c) の横方向の欄）が異なり、それ等の間で軸方向すくい角が滑らかに連続的に変化している複数種類の３枚刃のドリルを用意し、(a) に示す試験条件でそれぞれ１０穴ずつ穴明け加工を行って、切削抵抗（１０穴の平均値）を比較するとともに、刃先強度を調べた結果を示す図である。複数種類の試験品は、何れもランド・溝比θ1 ：θ2 ＝４０：６０で、心厚Ｗ＝０．３Ｄで、負角部２０の負角範囲Ｌ＝０．０５Ｄで、外周コーナにおける径方向すくい角φ＝−１０°である。【００４５】
(b) の切削抵抗比は、軸心側の軸方向すくい角が−５°で外周側の軸方向すくい角が−５°のドリルの切削抵抗を基準（１．００）として、各ドリルの切削抵抗を比較して示したもので、(c) の刃先強度は、チッピングの有無を調べた結果（「○」はチッピング無し）であり、これ等を総合的に判断すると、軸心側の軸方向すくい角は刃先強度の点で−５°〜０°の範囲内が適当で、外周側の軸方向すくい角は切削抵抗の点で０°〜＋１５°の範囲内が適当であり、それ等の間で軸方向すくい角が滑らかに連続的に変化していることが望ましい。【００４６】
図８は、(a) に示す本発明品と２種類の比較品１、２を用意し、(b) に示す試験条件で穴明け加工を行って耐久性および外周コーナ部の摩耗量を調べた結果を示す図である。(a) の「シンニング刃軸方向すくい角」の欄の「０°⇒＋１０°」は、軸心側の軸方向すくい角が０°、外周側の軸方向すくい角が＋１０°で、その間で軸方向すくい角が滑らかに連続的に漸増していることを意味している。そして、(c) の耐久性、および(d) の摩耗量の結果から明らかなように、本発明品は２枚刃の比較品１、２に比較して外周コーナ部の摩耗量が少なく、優れた耐久性が得られることが分かる。【００４７】
図９は、(a) に示すように心厚Ｗおよびランド・溝比θ1 ：θ2 が異なる３種類の３枚刃の試験品No１〜No３を用意し、(b) に示す試験条件でそれぞれ１０穴ずつ穴明け加工を行うとともに、加工が可能であれば送り量を段階的に増加させていった場合である。３種類の試験品No１〜No３は、何れも負角部２０の負角範囲Ｌ＝０．０５Ｄで、外周コーナにおける径方向すくい角φ＝−１０°であり、本発明の一実施例であるが、試験品No１は請求項２および３の要件も満たしている。そして、(c) は送り量の限界値を示す図で、(d) は１回転当りの送り量をドリル径Ｄに対する割合や１分間当りの送り量に換算して示した図で、何れもドリル径Ｄの６％（０．０６Ｄ）以上の高送りによる高能率加工が可能である。特に、心厚Ｗが請求項３の要件（０．２５Ｄ≦Ｗ≦０．４５Ｄ）を満たしているとともにランド・溝比θ1 ：θ2 が請求項２の要件（３５：６５〜６５：３５）を満たしている試験品No１は、ドリル径Ｄの１６％の高送りが可能であった。【００４８】
図１０は、(a) に示すように図９と同じ３種類の３枚刃の試験品No１〜No３を用いるが、(b) に示すようにドリル径が６．８ｍｍで加工穴深さが３２ｍｍの貫通穴を加工する点が相違する場合で、図９と同様にそれぞれ１０穴ずつ穴明け加工を行うとともに、加工が可能であれば送り量を段階的に増加させていった場合であり、(c) 、(d) はそれぞれ図９の(c) 、(d) に対応する。この場合も、何れの試験品No１〜No３もドリル径Ｄの６％（０．０６Ｄ）以上の高送りによる高能率加工が可能で、特に、試験品No１はドリル径Ｄの２７％の高送りが可能であった。【００４９】
また、加工穴精度について具体的に説明すると、３枚刃の本発明品および２枚刃の従来ドリルを用いて「Ｓ５０Ｃ（機械構造用炭素鋼）」（ＪＩＳ規格）に対して穴明け加工を行ったところ、２枚刃の従来ドリルでは加工穴径が平均で１５μｍ程度拡大するのに対し、３枚刃の本発明品によれば拡大代が６μｍ程度で、１／２以下になった。【００５０】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これ等はあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
【産業の利用可能性】
【００５１】
本発明のドリルは、主切れ刃が３枚以上設けられているとともに、主切れ刃の外周部には径方向すくい角φが負となる負角部が設けられており、且つ、その負角部の径方向すくい角φは−２０°≦φ＜０°の範囲内で負角範囲Ｌは外周コーナからドリル径Ｄに対して０．１Ｄ以下であり、その負角部よりもドリル軸心Ｏ側の部分はドリル回転方向と反対側へ滑らかに凹んだ凹円弧形状とされているため、切削抵抗やスラスト抵抗の増加を抑制しつつ切りくず排出性能と工具の剛性や切れ刃強度とがバランス良く向上させられ、高送りによる高能率加工を行うことができるとともに、比較的高い剛性が要求される鋳鉄や一般鋼から切りくずの排出性が悪いアルミニウム合金等まで、種々の被削材に対する穴明け加工に好適に用いられる。
【図１】
2010038279.tif 000003
【図２】
2010038279.tif 000004
【図３】
2010038279.tif 000005
【図４】
2010038279.tif 000006
【図５】
2010038279.tif 000007
【図６】
2010038279.tif 000008
【図７】
2010038279.tif 000009
【図８】
2010038279.tif 000010
【図９】
2010038279.tif 000011
【図１０】
2010038279.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成21年2月18日(2009.2.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドリル軸心Ｏまわりに複数のねじれ溝が設けられ、該ねじれ溝がドリル先端に開口する部分にそれぞれ該ねじれ溝に沿って主切れ刃が形成されているとともに、前記ドリル先端のドリル軸心Ｏ付近にはシンニングが施され、前記主切れ刃に滑らかに接続されるようにシンニング刃が設けられているドリルにおいて、
前記ねじれ溝は３本以上設けられて前記主切れ刃が３枚以上設けられている一方、
該主切れ刃の外周部には、ドリル先端側から見た底面視における径方向すくい角φが−２０°≦φ＜０°の範囲内でドリル回転方向側へ凸状に湾曲した形状の負角部が、外周コーナからドリル径Ｄに対して０．１Ｄ以下の範囲Ｌに設けられているとともに、
該主切れ刃の該負角部よりもドリル軸心Ｏ側の部分は、前記底面視において前記外周コーナとドリル軸心Ｏとを結ぶ直線よりもドリル回転方向と反対側へ突き出すように滑らかに凹んだ凹円弧形状を成しており、
ドリル軸心Ｏまわりにおけるランド幅角度θ１と前記ねじれ溝の溝幅角度θ２との比θ１：θ２が３５：６５〜６５：３５の範囲内である
ことを特徴とするドリル。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
ドリル先端における心厚Ｗがドリル径Ｄに対して０．２５Ｄ〜０．４５Ｄの範囲内である
ことを特徴とする請求項１に記載のドリル。
【請求項４】
前記シンニング刃の軸方向すくい角は、ドリル軸心Ｏに最も近い部分では−５°〜０°の範囲内であるが、前記主切れ刃との接続部では０°〜＋１５°の範囲内となるように、該ドリル軸心Ｏ側から該接続部側へ向かうに従って滑らかに連続的に増加している
ことを特徴とする請求項１または３に記載のドリル。
【請求項５】
ドリル軸心Ｏまわりに複数のねじれ溝が設けられ、該ねじれ溝がドリル先端に開口する部分にそれぞれ該ねじれ溝に沿って主切れ刃が形成されているとともに、前記ドリル先端のドリル軸心Ｏ付近にはシンニングが施され、前記主切れ刃に滑らかに接続されるようにシンニング刃が設けられてドリルにおいて、
前記ねじれ溝は３本以上設けられて前記主切れ刃が３枚以上設けられている一方、
該主切れ刃の外周部には、ドリル先端側から見た底面視における径方向すくい角φが−２０°≦φ＜０°の範囲内でドリル回転方向側へ凸状に湾曲した形状の負角部が、外周コーナからドリル径Ｄに対して０．１Ｄ以下の範囲Ｌに設けられているとともに、
該主切れ刃の該負角部よりもドリル軸心Ｏ側の部分は、前記底面視において前記外周コーナとドリル軸心Ｏとを結ぶ直線よりもドリル回転方向と反対側へ突き出すように滑らかに凹んだ凹円弧形状を成しており、
ドリル軸心Ｏまわりにおけるランド幅角度θ１と前記ねじれ溝の溝幅角度θ２との比θ１：θ２が３５：６５〜６５：３５の範囲内で、
ドリル先端における心厚Ｗがドリル径Ｄに対して０．２５Ｄ〜０．４５Ｄの範囲内で、
前記シンニング刃の軸方向すくい角は、ドリル軸心Ｏに最も近い部分では−５°〜０°の範囲内であるが、前記主切れ刃との接続部では０°〜＋１５°の範囲内となるように、該ドリル軸心Ｏ側から該接続部側へ向かうに従って滑らかに連続的に増加している
ことを特徴とするドリル。
【請求項６】
鋼に対しては１回転当りの送り量がドリル径Ｄの５％を超える高送り加工が可能で、且つ、アルミニウム合金に対しては１回転当りの送り量がドリル径Ｄの３０％を超える高送り加工が可能である
ことを特徴とする請求項１、３〜５の何れか１項に記載のドリル。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
必要はないが、高送りで穴明け加工を行った場合には、外周コーナ部の欠損を誘発するとともに、切りくずカールの曲率が小さくて高速切削や深穴加工を実施した際に切りくず排出性が劣る。
［０００４］
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、１回転当りの送り量がドリル径Ｄの５％を超えるような高送りによる高能率加工が可能なドリルを提供することにある。
課題を解決するための手段
［０００５］
かかる目的を達成するために、第１発明は、ドリル軸心Ｏまわりに複数のねじれ溝が設けられ、そのねじれ溝がドリル先端に開口する部分にそれぞれそのねじれ溝に沿って主切れ刃が形成されているとともに、前記ドリル先端のドリル軸心Ｏ付近にはシンニングが施され、前記主切れ刃に滑らかに接続されるようにシンニング刃が設けられているドリルにおいて、（ａ）前記ねじれ溝は３本以上設けられて前記主切れ刃が３枚以上設けられている一方、（ｂ）その主切れ刃の外周部には、ドリル先端側から見た底面視における径方向すくい角φが−２０°≦φ＜０°の範囲内でドリル回転方向側へ凸状に湾曲した形状の負角部が、外周コーナからドリル径Ｄに対して０．１Ｄ以下の範囲Ｌに設けられているとともに、（ｃ）その主切れ刃のその負角部よりもドリル軸心Ｏ側の部分は、前記底面視において前記外周コーナとドリル軸心Ｏとを結ぶ直線よりもドリル回転方向と反対側へ突き出すように滑らかに凹んだ凹円弧形状を成しており、（ｄ）ドリル軸心Ｏまわりにおけるランド幅角度θ１と前記ねじれ溝の溝幅角度θ２との比θ１：θ２が３５：６５〜６５：３５の範囲内であることを特徴とする。
［０００６］
［０００７］
第３発明は、第１発明のドリルにおいて、ドリル先端における心厚Ｗがドリル径Ｄに対して０．２５Ｄ〜０．４５Ｄの範囲内であることを特徴とする。
［０００８］
第４発明は、第１発明または第３発明のドリルにおいて、前記シンニング刃の軸方向すくい角は、ドリル軸心Ｏに最も近い部分では−５°〜０°の範囲内であるが、前記主切れ刃との接続部では０°〜＋１５°の範囲内となるように、ドリル軸心Ｏ側からその接続部側へ向かうに従って滑らかに連続的に増加していることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
［０００９］
第５発明は、ドリル軸心Ｏまわりに複数のねじれ溝が設けられ、そのねじれ溝がドリル先端に開口する部分にそれぞれそのねじれ溝に沿って主切れ刃が形成されているとともに、前記ドリル先端のドリル軸心Ｏ付近にはシンニングが施され、前記主切れ刃に滑らかに接続されるようにシンニング刃が設けられているドリルにおいて、（ａ）前記ねじれ溝は３本以上設けられて前記主切れ刃が３枚以上設けられている一方、（ｂ）前記主切れ刃の外周部には、ドリル先端側から見た底面視における径方向すくい角φが−２０°≦φ＜０°の範囲内でドリル回転方向側へ凸状に湾曲した形状の負角部が、外周コーナからドリル径Ｄに対して０．１Ｄ以下の範囲Ｌに設けられているとともに、（ｃ）その主切れ刃のその負角部よりもドリル軸心Ｏ側の部分は、前記底面視において前記外周コーナとドリル軸心Ｏとを結ぶ直線よりもドリル回転方向と反対側へ突き出すように滑らかに凹んだ凹円弧形状を成しており、（ｄ）ドリル軸心Ｏまわりにおけるランド幅角度θ１と前記ねじれ溝の溝幅角度θ２との比（ランド・溝比）θ１：θ２が３５：６５〜６５：３５の範囲内で、（ｅ）ドリル先端における心厚Ｗがドリル径Ｄに対して０．２５Ｄ〜０．４５Ｄの範囲内で、（ｆ）前記シンニング刃の軸方向すくい角は、ドリル軸心Ｏに最も近い部分では−５°〜０°の範囲内であるが、前記主切れ刃との接続部では０°〜＋１５°の範囲内となるように、ドリル軸心Ｏ側からその接続部側へ向かうに従って滑らかに連続的に増加していることを特徴とする。
［００１０］
第６発明は、第１発明、第３発明〜第５発明の何れかのドリルにおいて、鋼に対しては１回転当りの送り量がドリル径Ｄの５％を超える高送り加工が可能で、且つ、アルミニウム合金に対しては１回転当りの送り量がドリル径Ｄの３０％を超える高送り加工が可能であることを特徴とする。
発明の効果
［００１１］
このようなドリルにおいては、主切れ刃が３枚以上設けられているため、所定の切りくず排出性能を確保しつつ心厚Ｗを大きくして剛性を高くすることができるとともに、求心性が高くなって芯ブレが抑制され、加工穴径の拡大代が小さくなって加工穴精度が向上する一方、主切れ刃の外周部には径方向すくい角φが負となるようにドリル回転方向側へ凸状に湾曲した形状の負角部が設けられているため、外周コーナ近傍の切れ刃強度が高められ、これ等の相乗効果により、例えば第６発明のように１回転当りの送り量が鋼についてはドリル径Ｄの５％、アルミニウム合金に対してはドリル径Ｄの３０％を超えるような高送りで穴明け加工を
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
行う場合でも、外周コーナ付近の欠けや欠損等が抑制されて高送りによる高能率加工を行うことが可能となる。
［００１２］
その場合に、上記負角部の径方向すくい角φは−２０°≦φ＜０°の範囲内で且つ負角部の範囲Ｌは外周コーナからドリル径Ｄに対して０．１Ｄ以下であるため、負角による切削抵抗やスラスト抵抗の増加、或いは切れ味の低下が必要最小限に抑制され、全体として高送りによる高能率加工が可能となるのである。また、その負角部よりもドリル軸心Ｏ側の部分は底面視において外周コーナとドリル軸色Ｏとを結ぶ直線よりもドリル回転方向と反対側へ突き出すように滑らかに凹んだ凹円弧形状とされているため、切りくずのカールが促進されて分断し易くなり、切りくずの排出性能が向上するとともに、直線切れ刃に比較して切れ刃長さが長くなって切削負荷が分散され、この点でも高送りによる高能率加工に有利である。更に、ランド・溝比θ１：θ２が３５：６５〜６５：３５の範囲内であるため、切りくず排出性能と工具の剛性や切れ刃強度とをバランス良く確保することが可能で、この点でも高送りによる高能率加工に有利である。
［００１３］
すなわち、全体として切削抵抗やスラスト抵抗の増加を抑制しつつ切りくず排出性能と工具の剛性や切れ刃強度とがバランス良く向上させられるのであり、高送りによる高能率加工を行うことが可能になるとともに、比較的高い剛性が要求される鋳鉄や一般鋼から切りくずの排出性が悪いアルミニウム合金等まで、種々の被削材に対する穴明け加工に好適に用いることができる。
［００１４］
［００１５］
第３発明では、ドリル先端における心厚Ｗがドリル径Ｄに対して０．２５Ｄ〜０．４５Ｄの範囲内であるため、切りくず排出性能と工具の剛性や切れ刃強度とをバランス良く確保することが可能で、高送りによる高能率加工に有利である。
［００１６］
第４発明では、シンニング刃の軸方向すくい角が、ドリル軸心Ｏに最も近い部分では−５°〜０°の範囲内であるが、主切れ刃との接続部では０°〜＋１５°の範囲内となるように、ドリル軸心Ｏ側からその接続部側へ向かうに従って滑らかに連続的に増加しているため、切削抵抗やスラスト抵抗の増加を抑制しつつ所定の刃先強度を確保することが可能で、シンニング刃と主切れ刃との接続部の欠損が抑制されるとともに、高送りによる高能率加工に有利である。
［００１７］
第５発明は、第１発明、第３発明および第４発明の要件を総て具備しているため、第１発明、第３発明および第４
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
量を増加させながら穴明け加工を行い、送り量の限界値を調べた結果を説明する図である。
符号の説明
［００１９］
１０：ドリル  １２：ねじれ溝  １４：主切れ刃  １６：シンニング  １８：シンニング刃  ２０：負角部  Ｏ：ドリル軸心  Ｄ：ドリル径  φ：径方向すくい角  Ｌ：負角範囲  θ１：ランド幅角度  θ２：溝幅角度
発明を実施するための最良の形態
［００２０］
本発明は、３枚刃のドリルに好適に適用されるが、４枚刃以上のドリルにも適用され得る。ねじれ溝は、シャンク側から見てドリル回転方向と同じ方向へねじれていて、切りくずをシャンク側へ排出するように設けられ、ねじれ角は例えば１０°〜５０°程度の範囲内で適宜設定される。ドリルの材質は、超硬合金や高速度工具鋼等の種々の工具材料を使用でき、必要に応じてＴｉＡｌＮやＴｉＣＮ、ＴｉＮ、ダイヤモンド等の硬質被膜がコーティングされる。軸方向に縦通して先端の逃げ面に開口する流体供給穴（オイルホール）を設けることも可能である。
［００２１］
本発明のドリルは、１回転当りの送り量がドリル径Ｄの５％、更には１０％を超える高送りで使用される場合に特に効果的であるが、１回転当りの送り量がドリル径Ｄの５％に満たない通常の穴明け加工に用いることも可能である。また、比較的高い剛性が要求される鋳鉄や一般鋼等に対する穴明け加工や、比較的切りくずの排出性が悪いアルミニウム合金等に対する穴明け加工など、種々の被削材に対する穴明け加工に本発明のドリルは好適に用いられる。
［００２２］
底面視における径方向すくい角φがφ＜−２０°になると、切削抵抗やスラスト抵抗が大きくなるとともに切れ味が悪くなる一方、０°≦φになると、外周コーナ付近でチッピングや欠損が発生し易くなるめ、径方向すくい角φは−２０°≦φ＜０°の範囲内とされる。また、負角範囲Ｌが０．１Ｄを超えると、切削抵抗やスラスト抵抗が大きくなるとともに切れ味が悪くなるため、Ｌ≦０．１Ｄとされる。径方向すくい角φは、外周コーナから内側（先端側）へ向かうに従って径方向すくい角φが徐々に大きくなり（負→０°）、主切れ刃がドリル回転方向側へ凸状に湾曲した形状を
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
成すように定められる。負角範囲Ｌは、外周コーナからドリル軸心Ｏに向かう方向の直線距離である。
［００２３］
主切れ刃は、負角部よりもドリル軸心Ｏ側の部分では底面視においてドリル回転方向と反対側へ滑らかに凹んだ凹円弧形状を成しているが、この凹円弧形状の半径は例えば０．１９Ｄ〜１．１Ｄ程度の範囲内が適当である。なお、必ずしも一定の半径の円弧である必要はなく、曲率が連続的に変化していても良い。また、この凹円弧形状部は、負角部に接続される外周側部分では径方向すくい角φが正となるが、ドリル軸心Ｏ側へ向かうに従って徐々に小さくなり（正→０°）、例えばシンニング刃に接続される内周側部分では負となるように形成される。
［００２４］
ランド・溝比θ１：θ２は、３５：６５よりも溝幅角度θ２の割合が大きくなるとランド幅角度θ１が小さくなって工具の剛性や切れ刃強度が損なわれる一方、６５：３５よりも溝幅角度θ２の割合が小さくなると切りくず排出性能が損なわれるため、３５：６５〜６５：３５の範囲内とする。ねじれ溝は、例えばドリル軸心Ｏまわりにおいて等角度間隔で設けられるが、不等間隔で設けることも可能で、その場合でも、総てのランド・溝比θ１：θ２が３５：６５〜６５：３５の範囲内になるようにする。
［００２５］
ドリル先端における心厚Ｗは、０．２５Ｄよりも小さくなると工具の剛性や切れ刃強度が損なわれる一方、０．４５Ｄよりも大きくなると切りくず排出性能が損なわれるため、０．２５Ｄ〜０．４５Ｄの範囲内が望ましい。心厚Ｗは、ねじれ溝が設けられたドリル本体部の全長に亘って一定であっても良いが、ドリル先端からシャンク側へ向かうに従って小さくなるバックテーパを設けることも可能である。
［００２６］
シンニング刃のドリル軸心Ｏに最も近い部分の軸方向すくい角は、−５°よりも小さい（負側へ大）と切削抵抗やスラスト抵抗が大きくなる一方、０°よりも大きくなると、すなわち正になると、刃先強度が損なわれるため、−５°〜０°の範囲内が望ましい。主切れ刃との接続部では、０°よりも小さくなると、すなわち負になると、切削抵抗が大きくなる一方、＋１５°よりも大きくなると刃先強度が損なわれるため、０°〜＋１５°の範囲内が望ましい。
実施例
［００２７］
以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
続的に変化している複数種類の３枚刃のドリルを用意し、（ａ）に示す試験条件でそれぞれ１０穴ずつ穴明け加工を行って、切削抵抗（１０穴の平均値）を比較するとともに、刃先強度を調べた結果を示す図である。複数種類の試験品は、何れもランド・溝比θ１：θ２＝４０：６０で、心厚Ｗ＝０．３Ｄで、負角部２０の負角範囲Ｌ＝０．０５Ｄで、外周コーナにおける径方向すくい角φ＝−１０°である。
［００４５］
（ｂ）の切削抵抗比は、軸心側の軸方向すくい角が−５°で外周側の軸方向すくい角が−５°のドリルの切削抵抗を基準（１．００）として、各ドリルの切削抵抗を比較して示したもので、（ｃ）の刃先強度は、チッピングの有無を調べた結果（「○」はチッピング無し）であり、これ等を総合的に判断すると、軸心側の軸方向すくい角は刃先強度の点で−５°〜０°の範囲内が適当で、外周側の軸方向すくい角は切削抵抗の点で０°〜＋１５°の範囲内が適当であり、それ等の間で軸方向すくい角が滑らかに連続的に変化していることが望ましい。
［００４６］
図８は、（ａ）に示す本発明品と２種類の比較品１、２を用意し、（ｂ）に示す試験条件で穴明け加工を行って耐久性および外周コーナ部の摩耗量を調べた結果を示す図である。（ａ）の「シンニング刃軸方向すくい角」の欄の「０°⇒＋１０°」は、軸心側の軸方向すくい角が０°、外周側の軸方向すくい角が＋１０°で、その間で軸方向すくい角が滑らかに連続的に漸増していることを意味している。そして、（ｃ）の耐久性、および（ｄ）の摩耗量の結果から明らかなように、本発明品は２枚刃の比較品１、２に比較して外周コーナ部の摩耗量が少なく、優れた耐久性が得られることが分かる。
［００４７］
図９は、（ａ）に示すように心厚Ｗおよびランド・溝比θ１：θ２が異なる３種類の３枚刃の試験品Ｎｏ１〜Ｎｏ３を用意し、（ｂ）に示す試験条件でそれぞれ１０穴ずつ穴明け加工を行うとともに、加工が可能であれば送り量を段階的に増加させていった場合である。３種類の試験品Ｎｏ１〜Ｎｏ３は、何れも負角部２０の負角範囲Ｌ＝０．０５Ｄで、外周コーナにおける径方向すくい角φ＝−１０°であり、試験品Ｎｏ１は請求項１および３の要件を満たしている本発明品である。そして、（ｃ）は送り量の限界値を示す図で、（ｄ）は１回転当りの送り量をドリル径Ｄに対する割合や１分間当りの送り量に換算して示した図で、何れもドリル径Ｄの６％（０．０６Ｄ）以上の高送りによる高能率加工が可能である。特に、心厚Ｗが請求項３の要件（０．２５Ｄ≦Ｗ≦０．４５Ｄ）を満た
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
しているとともにランド・溝比θ１：θ２が請求項１の要件（３５：６５〜６５：３５）を満たしている本発明品の試験品Ｎｏ１は、ドリル径Ｄの１６％の高送りが可能であった。
［００４８］
図１０は、（ａ）に示すように図９と同じ３種類の３枚刃の試験品Ｎｏ１〜Ｎｏ３を用いるが、（ｂ）に示すようにドリル径が６．８ｍｍで加工穴深さが３２ｍｍの貫通穴を加工する点が相違する場合で、図９と同様にそれぞれ１０穴ずつ穴明け加工を行うとともに、加工が可能であれば送り量を段階的に増加させていった場合であり、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ図９の（ｃ）、（ｄ）に対応する。この場合も、何れの試験品Ｎｏ１〜Ｎｏ３もドリル径Ｄの６％（０．０６Ｄ）以上の高送りによる高能率加工が可能で、特に、本発明品の試験品Ｎｏ１はドリル径Ｄの２７％の高送りが可能であった。
［００４９］
また、加工穴精度について具体的に説明すると、３枚刃の本発明品および２枚刃の従来ドリルを用いて「Ｓ５０Ｃ（機械構造用炭素鋼）」（ＪＩＳ規格）に対して穴明け加工を行ったところ、２枚刃の従来ドリルでは加工穴径が平均で１５μｍ程度拡大するのに対し、３枚刃の本発明品によれば拡大代が６μｍ程度で、１／２以下になった。
［００５０］
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これ等はあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
産業上の利用可能性
［００５１］
本発明のドリルは、主切れ刃が３枚以上設けられているとともに、主切れ刃の外周部には径方向すくい角φが負となる負角部が設けられており、且つ、その負角部の径方向すくい角φは−２０°≦φ＜０°の範囲内で負角範囲Ｌは外周コーナからドリル径Ｄに対して０．１Ｄ以下であり、その負角部よりもドリル軸心Ｏ側の部分はドリル回転方向と反対側へ滑らかに凹んだ凹円弧形状とされているため、切削抵抗やスラスト抵抗の増加を抑制しつつ切りくず排出性能と工具の剛性や切れ刃強度とがバランス良く向上させられ、高送りによる高能率加工を行うことができるとともに、比較的高い剛性が要求される鋳鉄や一般鋼から切りくずの排出性が悪いアルミニウム合金等まで、種々の被削材に対する穴明け加工に好適に用いられる。
【国際調査報告】
2010038279.tif 000013
2010038279.tif 000014
2010038279.tif 000015
2010038279.tif 000016