(57)【要約】【課題】微量ミスト深穴加工での加工穴精度を向上し、切削抵抗が少なく、設計、製作が容易な超硬合金製油穴付きコーティングドリルを提供。【解決手段】超硬合金製油穴付きコーティングドリル１の外周ランド部１０にマージンが形成されない丸ランド１１とし、バックテーパ量を０．３〜０．５／１００、みぞ幅比を０．８５以上１．４以下とする。丸ランドの長さは、ドリル直径Ｄの５倍以上、バックテーパの長さは、ドリル直径の５倍以上２０倍以下、周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族遷移金属と第３ｂ、４ｂ族元素の炭化物、窒化物、酸化物および硼化物を１層または２層以上で０．５〜５μｍ被覆する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじれ溝を有し、該ねじれ溝に沿って空けられ、ドリル先端部に開口する油穴を有し、かつ超硬合金材料よりなり、前記ドリル先端部の少なくとも一部に被覆層を有する油穴付きドリルであって、前記ドリルの外周ランド部にはマージンが形成されず丸ランドとされ、かつドリル先端から柄部に向けて直径を減じるバックテーパ量が０．３〜０．５／１００とされ、前記丸ランド部と前記ねじれ溝部のみぞ幅比が０．８５以上１．４以下であることを特徴とする超硬合金製油穴付きコーティングドリル。
【請求項２】
前記丸ランドの長さは、ドリル先端側位置より少なくともドリル直径Ｄの５倍以上の長さとされていることを特徴とする請求項１記載の超硬合金製油穴付きコーティングドリル。
【請求項３】
前記バックテーパの長さは、ドリル先端側位置よりドリル直径Ｄの５倍以上２０倍以下とされていることを特徴とする請求項１又は２記載の超硬合金製油穴付きコーティングドリル。
【請求項４】
前記油穴付きドリルのドリル先端部に少なくとも２ｍｍ以上の範囲に周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族遷移金属と第３ｂ、４ｂ族元素の炭化物、窒化物、酸化物および硼化物を１層または２層以上で０．５〜５μｍ被覆したことを特徴とする請求項１又は２又は３記載のの超硬合金製油穴付きコーティングドリル。
【請求項５】
前記油穴付きドリルは前記油穴より微量ミストを供給しながら、ドリルの直径の５倍以上の深穴加工用のドリルであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の超硬合金製油穴付きコーティングドリル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は油穴内部を通し刃先先端部より微量ミストを吐出しながらドリル外径（直径）の５倍以上の穴あけを行う超硬合金製油穴付きコーティングドリルにおいて、加工された穴性状を向上し、かつドリル製作工程を簡素化することのできる超硬合金製油穴付きコーティングドリルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、通常穴あけ加工に使用されるドリルには、ドリル外周部と加工された穴の内壁との擦りを減ずるために、リーディングエッジに沿ったランド部に一定幅のマージンを設けて残りは二番取り加工が行われ抵抗の軽減が図られている。一般的には一つのランドに対し一つのマージンを設けるが、特に加工穴精度の向上を目的として、例えば特許文献１のものにおいては、ドリル先端外周部にマージンを形成せずドリル先端外周部の全域に亘って同径とした薄板加工用ドリルが開示されている。
【０００３】
また、二番取りを有する細径のドリルでは、強度不足であるので、剛性を高くするため、同様に全く外周二番面を持たない丸ランド品がある。しかし、かかる丸ランド品は被削材との接触面積が大きく、摩擦抵抗も大きく、振動が大きくドリルの寿命を低下する。そこで、特許文献２においては、外径が２ｍｍ以下のドリルの先端から外径の５倍以内を丸ランドとし、以降は外周二番面を形成するようにしている。但し、丸ランドの軸方向長さが８ｍｍを超えると摩擦抵抗が増大するので最大８ｍｍ未満としている。
【０００４】
一方、特許文献３においては、一つのランドに対しリーディングエッジ側とヒール側の２箇所にマージンを設けたダブルマージンドリルの穴精度の向上と、折損が少なくなるようにするため、ドリル基材に超硬工具（合金）材料を用いた油穴付きツイストドリルにおいて、リーディングエッジ側のマージンのバックテーパの大きさを２段とし、基（柄）部側のバックテーパの大きさ（（０．３〜０．６）／１００）を先端側のバックテーパの大きさ（（０．０２〜０．１）／１００）より大きくし、ヒール側のバックテーパをリーディングエッジ側の先端側のバックテーパの大きさ及び長さと同一としている。また、先端側のバックテーパの長さはドリル外径（直径）Ｄの０．５〜２Ｄの範囲となるようにされている。また、両マージン間の配設角度が６０°±１５°として隙間が設けられている。
【特許文献１】特公平７−８４４７号公報
【特許文献２】特開平４−２４４３０８号公報
【特許文献３】特開平８−１５５７１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年環境等への影響を低減するために、微量ミストによる加工が要求されてきており、また、深穴加工への適用が研究されている。しかし、特許文献１のものは薄板穴加工には適しているが、深穴加工には適用できない。さらに、特許文献２のものでは、ドリル直径が２ｍｍ以下の小径ドリルであり、マージンが加工穴内壁と擦る範囲は僅かであり、トルク抵抗の絶対値も非常に小さく特に問題にはならないが、ドリル直径が大きい場合や、ドリル直径の５倍を超えるような深穴加工、さらには微量ミストによる加工での適用については開示も示唆もされていない。
【０００６】
また、特許文献３においては、油穴付きドリルが開示されているが一般的な量の切削液を供給するものであって、微量ミスト加工については開示も示唆もされていない。また、第一のマージンと第二のマージンの間の二番取り、さらに第二マージンの後ろ側の二番取りを加工する等複雑な構造であり、設計、製作上困難を極めるという問題があった。
【０００７】
本発明の課題は、かかる問題点に鑑みて、微量ミスト加工によるドリル直径の５倍以上の深穴加工において、ガイド性を高め加工穴精度を向上するとともに、切削抵抗少なく、設計、製作が容易な超硬合金製油穴付きコーティングドリルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明においては、ねじれ溝を有し、該ねじれ溝に沿って空けられ、ドリル先端部に開口する油穴を有し、かつ超硬合金材料よりなり、前記ドリル先端部の少なくとも一部に被覆層を有する油穴付きドリルであって、前記ドリルの外周ランド部にはマージンが形成されず丸ランドとされ、かつドリル先端から柄部に向けて直径を減じるバックテーパ量が０．３〜０．５／１００とされ、前記丸ランド部と前記ねじれ溝部のみぞ幅比が０．８５以上１．４以下である超硬合金製油穴付きコーティングドリルを提供することにより前述した課題を解決した。ここで、みぞ幅比（角度比）は「溝部の角度（θ２）／ランド部の角度（θ１）」である。
【０００９】
即ち、本発明は、いわゆる油穴付きツイストドリルの外周ランド部を二番取りを施さない丸ランドとし、ガイド性を高め加工穴精度を向上させるとともに、バックテーパの大きさを０．３〜０．５／１００ｍｍとし、ランド部と溝部のみぞ幅（角度）比を０．８５以上にすることで、ドリル先端側外周部と加工穴内壁との擦りを最小限にとどめるようにした。
【００１０】
バックテーパ量が０．３／１００ｍｍ未満では、ドリル外周ランド部と加工穴内壁の擦りが大きく、加工途中から急激にトルク抵抗が大きくなる。一方、バックテーパ量が０．５／１００ｍｍ超の場合は強度不足となる。また、みぞ幅比が０．８５未満では、切屑詰まりを起こしやすく、１．４超ではドリル剛性が低下し折損し易くなるからである。
【００１１】
詳述すると、図１はバックテーパを０．２／１００ｍｍから０．４／１００ｍｍに振ったドリルの穴あけ加工時の切削抵抗（トルク抵抗Ｔ及びスラスト荷重Ｓ）を測定した結果を示す（みぞ幅（角度）比は０．９である）。図１に示すように、バックテーパ量が０．２／１００ｍｍの場合は、トルク抵抗Ｔが大きく変動しており、ドリル外周ランド部と加工穴内壁の擦りが大きく、加工途中から急激にトルク抵抗が大きくなっている。また、スラスト荷重Ｓも少し変動している。さらに、バックテーパ量が０．３／１００ｍｍの場合は若干のトルク抵抗Ｔの上昇が見られるものの変動も少なく、また、スラスト荷重Ｓの大きさや変動も少なく加工は良好であった。バックテーパ量が０．４／１００ｍｍの場合はトルク抵抗Ｔはさらに小さく、変動も少なく安定し、加工状態も良好であった。また、スラスト荷重Ｓもほとんど変化がなく安定している。つまり、０．３／１００ｍｍ未満ではトルク抵抗Ｔ、スラスト荷重共に値が大きくまた変動も大きく精度が低下する。
【００１２】
図２はバックテーパ量を０．４／１００ｍｍにし、ランド部と溝部のみぞ幅比（角度比）を０．８から０．９に振ったドリルの穴あけ加工時の切削抵抗（トルク抵抗Ｔ及びスラスト荷重Ｓ）を測定した結果を示す。図２に示すように、スラスト荷重Ｓはほとんど変化がないのに対し、ランド部と溝部の角度比が０．８の場合は加工初期からトルク抵抗Ｔが大きく、さらに加工穴深さが深くなったときに切りくず詰まりを起こし折損した。ランド部と溝部の角度比が０．８５では、トルク抵抗Ｔの大きさ、変動も小さく良好な加工ができた。また、０．９では若干トルク抵抗Ｔの変動があるようだが、トルク抵抗はさらに小さく安定しており、良好な加工ができた。つまり、みぞ幅比０．８５未満ではではトルク抵抗Ｔ、スラスト荷重共に値が大きくまた変動も大きく折損し易い。
【００１３】
なお、特許文献３の場合は、マージン間に隙間を設けて切削液を供給し易いようにしているので、本発明のように、両マージンに代えて、マージンを一つ即ち、特許文献１，２のような丸ランドにすることについては想定していない。また、特許文献３のものでは、マージンを２段にして、先端で穴加工精度の確保、後ろ側で摩擦解消をねらっているが、本発明においては、本発明の丸ランドとバックテーパ量とを組み合わせることにより、穴精度の確保と摩擦解消の両方を獲得している。特に、微量ミスト加工では、一般の切削油による切屑の排出の効果を期待できず、本発明の丸ランドとバックテーパ量の組み合わせが良好な結果を与える。さらに、特許文献３のものでは、一段目のダブルマージンは本発明のバックテーパ量より小さく、その長さが外径の２倍以下であるが、本発明においては、丸ランドとしバックテーパを大きくして、外径の２倍超でも良好な加工とすることができる。さらにまた、特許文献２においては、丸ランド長さは８ｍｍ以下かつ外径の５倍以内であるが、本発明においては、バックテーパを設けることにより、丸ランドの長さが８ｍｍ超であっても、また、外径（直径）の５倍超であっても良好な加工を可能としている。
【００１４】
また、ドリル直径Ｄの５倍以上の深穴加工に対しては、前記丸ランドの長さは、ドリル先端側位置より少なくともドリル直径Ｄの５倍以上の長さとするのが好ましい（請求項２）。なお、丸ランド長さは５倍以上であればドリル溝全長と同じでよい。
【００１５】
また、丸ランドの長さの場合と同様に、前記バックテーパの長さは、ドリル先端側位置よりドリル直径Ｄの５倍以上２０倍以下とするのが好ましい（請求項３）。少なくとも丸ランドの最低長さ以上、即ち、ドリル直径の５倍以上であることが好ましい。また、バックテーパ長さがドリル直径Ｄの２０倍超では、剛性が弱くなるので２０倍以下が好ましい。
【００１６】
超硬合金材料を用いた工具を微量ミスト加工で使用する場合はコーティングするのが一般であり、より具体的なコーティングとしては、請求項４に記載のように、前記油穴付きドリルのドリル先端部に少なくとも２mm以上の範囲に周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族遷移金属と第３ｂ、４ｂ族元素の炭化物、窒化物、酸化物および硼化物を１層または２層以上で０．５〜５μｍ被覆すればよい。
【００１７】
かかる本発明の超硬合金製油穴付きコーティングドリルは、微量ミスト、深穴加工に適しており、前記油穴付きドリルは前記油穴より微量ミストを供給しながら、ドリルの直径の５倍以上の深穴加工用のドリル（請求項５）を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明においては、外周ランド部を丸ランド形状とすることで加工穴性状を向上するとともに、ドリル製作工程を簡素化し、設計、製作が容易な超硬合金製油穴付きコーティングドリルを提供するものとなった。また、バックテーパの大きさを０．３〜０．５／１００ｍｍ、ランド部と溝部のみぞ幅比を０．８５以上１．４以下とバックテーパ量およびランド部と溝部のみぞ幅比を制御し、加工穴精度を向上させるとともに、ドリル先端及び柄側に渡ってドリル外周部と加工穴内壁との擦りを最小限にとどめるので、深穴加工でのガイド性を高め加工穴精度を向上するものとなった。また、切削抵抗の上昇を抑制し折損等がなく寿命の長いものとなった。
【００１９】
また、請求項２に記載の発明においては、丸ランドの長さをドリル直径Ｄの５倍以上とし、さらには、請求項３に記載の発明おいては、バックテーパの長さをドリル直径の５倍以上２０倍以下としたので、微量ミスト加工によるドリル直径の５倍以上の深穴加工が容易となった。さらに、請求項４に記載のコーティングを施したので、微量ミスト加工に適したものとなった。特に、本発明ドリルは油穴より微量ミストを供給しながら、ドリルの直径の５倍以上の深穴加工用のドリルとして有用である（請求項５）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図３は、本発明の実施の形態を示す超硬合金製油穴付きコーティングドリルの（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、図４は従来のダブルマージンドリルの（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。図３に示すように、本発明の超硬合金製油穴付きコーティングドリル１は、その形状は、いわゆる油穴付きツイストドリルであり、先端２に切れ刃３を有する先端部４と先端部からねじれ溝５が設けられたボディ６及び柄部７からなる。柄部７の後端から油穴８が軸方向に先端に向かってねじれ溝に沿って空けられ、ドリル先端２に開口している。ドリル１の材料はタングステンカーバイトを焼結、熱処理した超硬合金材料である。切れ刃３を含む先端部４は約先端から６ｍｍの範囲が窒化チタンアルミ系硬質膜が約膜厚１μｍで被覆されている。ドリル直径Ｄはφ６ｍｍ、ねじれ溝長１５０ｍｍ、全長２００ｍｍ、ドリル先端角は１４０°である。
【００２１】
先端部４の外周ランド部１０には丸ランド１１が形成されマージン及び二番取りはない。ドリル先端２から柄部７に向けて直径を減じるバックテーパが設けられバックテーパ量が０．４／１００とされ、バックテーパ範囲１３、即ちバックテーパの長さは、ドリル先端側位置１２より５０ｍｍ（ドリル直径Ｄの８．３倍）とされている。また、ランド部θ１とねじれ溝部θ２のみぞ幅比（角度比）＝θ２／θ１が０．９とされている。丸ランド１１は、ドリル先端側位置１２よりねじれ溝全域に沿って形成され、その長さはねじれ溝にほぼ等しい。
【００２２】
図４に示すように、従来品のダブルマージンドリル２０はダブルマージンを有しており、マージン２１，２２がリーディングエッジ側とヒール側にそれぞれ設けられ、その長さはバックテーパの範囲（有効二番取り２４の長さ）２３とほぼ同じである。また、バックテーパのバックテーパ量は０．２／１００とされている。その他については、図３と同様であるので同符号を付し説明を省略する。
【実施例】
【００２３】
かかる、超硬合金製油穴付きコーティングドリルを使用し、本発明品である外周丸ランド形状、且つバックテーパ量を０．４／１００ｍｍとした図３で述べたドリルと、従来品であるダブルマージンを有し、且つバックテーパ量を０．２／１００ｍｍとした図４で述べたドリルで穴あけテストを行い、切削抵抗と加工面性状を調査した（なお、みぞ幅比は両者とも０．９である）。その結果を図５に示す。被削材Ｓ５０Ｃ（１８０ＨＢ）を切削速度８０ｍ／ｍｉｎ、送り速度７６４ｍｍ／ｍｉｎ、穴あけ深さ１１０ｍｍ、微量ミスト加工でテストを行った。
【００２４】
図５は、穴あけ加工時の切削抵抗（トルク抵抗Ｔ及びスラスト荷重Ｓ）を測定した結果、及び穴内面の面粗さを測定した結果である。図５に示すように、トルク抵抗Ｔ、スラスト荷重Ｓ共に、大きさは、ほぼ同等であるが、変動幅が従来品のダブルマージンドリルでは、かなり変動するのに対し、本発明品の方が安定しており、スムースな切削が行われている。従って、従来のダブルマージンドリルの加工穴にウネリが発生している。これに対して本発明品は面粗さも小さく、ウネリもない良好な加工穴を得られており、本発明の微量ミスト加工での有効性がわかる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】バックテーパを０．２／１００ｍｍから０．４／１００ｍｍに振ったドリルの穴あけ加工時の切削抵抗（トルク抵抗Ｔ及びスラスト荷重Ｓ）の測定結果である。
【図２】バックテーパ量を０．４／１００ｍｍにし、ランド部と溝部の角度比を０．８から０．９に振ったドリルの穴あけ加工時の切削抵抗（トルク抵抗Ｔ及びスラスト荷重Ｓ）の測定結果である。
【図３】本発明の実施の形態を示す超硬合金製油穴付きコーティングドリルの（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】従来のダブルマージンドリルの（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】本発明品と従来品のダブルマージンを有するドリルによる穴あけ加工時の切削抵抗と加工穴性状の調査結果である。
【符号の説明】
【００２６】
１    超硬合金製油穴付きコーティングドリル
４    ドリル先端部
５    ねじれ溝（部）
７    柄部
８    油穴
１０  外周ランド部
１１  丸ランド（部）
Ｄ    ドリル直径
θ１  丸ランド部（の角度）
θ２  溝部（の角度）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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