(57)【要約】【課題】切削油剤を使用しない穴あけ加工が可能であるツイストドリルにおいて、外周コーナ部の摩耗、欠け、およびリーディングエッジの欠けを抑制し、且つ切削油剤を使用する穴あけ加工、または比較的切りくずの延びやすい低硬度鋼の穴あけ加工において、切りくずの分断を促進する働きをもつ切れ刃を有するツイストドリルを提供。【解決手段】主切れ刃3 とコーナ切れ刃4 を形成する溝6 とマージン9 とから形成されるリーディングエッジ7 に、コーナ切れ刃4 に続く直線形状又は曲線形状の面取り部8 を設け、面取り部8 とマージン9 からなるリーディングエッジ7 の角度α４は鈍角とし、且つコーナ切れ刃4 に続く面取り部8 をコーナ切れ刃4 からドリル軸方向に一定長さの範囲ｃ−ｅ間のみに設けた。【選択図】図１
2006192510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削油剤を使用しない穴あけ加工又は微量の切削油剤をドリルに噴霧する穴あけ加工が可能で油穴を有しないことができるツイストドリルにおいて、ドリル回転方向に軸心の廻りを回転可能なドリル本体と、前記ドリル本体外周面に形成された１対のチップ排出溝と、前記ドリル本体端部に形成された１対のチゼルと、前記チゼルの外方端部に連続する１対の中心切れ刃と、各前記中心切れ刃の外方に連続するほぼ直線である１対の主切れ刃と、各前記主切れ刃の中間部から角度をつけて前記ドリル回転方向に対し後退する１対の外方コーナ切れ刃と、を有し、前記主切れ刃とコーナ切れ刃を形成する前記溝とマージンとから形成されるリーディングエッジに、前記コーナ切れ刃に続く直線形状又は曲線形状の面取り部を設け、前記面取り部と前記マージンからなる前記リーディングエッジの角度は鈍角とし、且つ前記コーナ切れ刃に続く前記面取り部を前記コーナ切れ刃から前記ドリル軸方向に一定長さの範囲のみに設けたことを特徴とするツイストドリル。
【請求項２】
前記コーナ切れ刃の半径方向長さはツイストドリル直径の 5〜20％としたことを特徴とする請求項１記載のツイストドリル。
【請求項３】
前記主切れ刃とコーナ切れ刃とのなす角α４を 150°〜 175°としたことを特徴とする請求項１記載のツイストドリル。
【請求項４】
前記コーナ切れ刃の面取り部の軸方向長さはツイストドリル直径の10〜40％としたことを特徴とする請求項１記載のツイストドリル。
【請求項５】
前記ツイストドリルの刃部は高速度工具鋼製または超硬合金製であることを特徴とする請求項１記載のツイストドリル。
【請求項６】
前記ツイストドリルの刃部の少なくとも先端部に周期律表第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記載のツイストドリル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削油剤を使用しない穴あけ加工又は微量の切削油剤をドリルに噴霧する穴あけ加工が可能で油穴を有しないことができるツイストドリルにおいて、コーナ部の摩耗を抑制し、生成される切りくずを細かく分断する働きを持つツイストドリルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の切削油剤を使用しない穴あけ加工又は微量の切削油剤をドリルに噴霧する穴あけ加工が可能で油穴を有しないことができるツイストドリル先端部は、一例を図２（ａ）に示すツイストドリル先端部の平面図、（ｂ）に示す（ａ）のＣ方向から見た側面図及び（ｃ）に示す（ｂ）のｃ−ｃ線に沿った軸直角断面図に示すように、チゼル11とチゼル11の外方端部に連続する中心切れ刃12とこれの外方に連続するほぼ直線である主切れ刃13からなる。（ｂ）に示すように主切れ刃13は先端角α11（ｂ）及びリーディングエッジ17に逃げ角がつけられた円すい面又は平面である逃げ面20と溝16からなる稜線で形成される。溝16は断面上で一つ又は複数の円弧を組み合わせた形状からなり先端角α11としたとき主切れ刃13がほぼ直線となる。そのため、（ｃ）に示すように断面上の溝16のすくい角α13は正のすくい角になり溝16とマージン19とからなるリーディングエッジ17は断面上でα14の鋭角を形成する。
【０００３】
通常、切削油剤を使用した穴あけ加工では、切削油剤の冷却効果によって切れ刃の摩耗及び欠けが抑制される。しかし、かかる図２に示す従来の切削油剤を使用しない穴あけ加工又は微量の切削油剤をドリルに噴霧する穴あけ加工が可能で油穴を有しないことができるツイストドリルを使用した、切削油剤を使用しない穴あけ加工、及び微量の切削油剤をドリルに噴霧又はドリル先端逃げ面に噴霧する穴あけ加工では、切削油剤による冷却がないため切れ刃の摩耗及び欠けが進行する。詳説すると、図２（ｃ）に示すようにリーディングエッジ17が断面上でα14の鋭角を形成する場合、溝16、逃げ面20、マージン19からなる外周コーナ15は鋭利な形状になり外周コーナ15で切削速度が最も速くなることと相まってこの現象が顕著になる。また、切削により発生する切りくずは加工した穴とドリルの溝との空間を通過し穴の外に排出される。切削油剤を使用した穴あけ加工では、切削油剤の潤滑効果により切りくずの排出はスムーズに行われるが、切削油剤を使用しない穴あけ加工では、潤滑性がなく、また、微量の切削油剤をドリルに噴霧又はドリル先端逃げ面に噴霧する穴あけ加工では、切削油剤を使用するより潤滑性が劣ることから、切りくず排出時に抵抗が大きくなり、さらにはドリルのリーディングエッジ17に欠けが生じる。即ち、リーディングエッジ17が鋭角な場合欠けが生じやすくなるという問題があった。
【０００４】
かかる問題を解決するために、従来の切削油剤を使用しない穴あけ加工又は微量の切削油剤をドリルに噴霧する穴あけ加工が可能で油穴を有しないことができる特許文献１のツイストドリルは、図１（ａ）、（ｂ）の点線の面取り部8'を含む分、及び（ｃ）に示すように（説明の便宜上、（ｂ）の点線の面取り部8'を含む分を用い、図１の本発明の実施の形態の説明図を特許文献１のツイストドリルの説明図として、重複して使用する）、特に、点線の面取り部8'を有する（ｂ）に記載されているように、コーナ切れ刃4 にに続く直線形状または曲線形状の面取り部8 を、実線で示す面取り部8 からリーディングエッジ17に沿って溝長全域に施された点線で示す面取り部8'を有するものを提案する。特許文献１の従来のツイストドリルは、１対の中心切れ刃2 と、各中心切れ刃2 の外方に連続するほぼ直線である１対の主切れ刃3 と、各主切れ刃3 の中間部から角度をつけて後退するコーナ切れ刃4 と、を有する。また、面取り部8 とマージン9 からなるリーディングエッジ7 の角度α4 は鈍角にされておる。主切れ刃3 とコーナ切れ刃4 を形成する溝6 とマージン9 とから形成されるリーディングエッジ7 に、コーナ切れ刃4 に続く直線形状又は曲線形状の面取り部8 が設けられており、また、面取り部8 と軸心を通る軸心面とのなす角、いわゆるすくい角α3 は負にされている。
【特許文献１】特開２０００−１９８０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の切削油剤を使用しない穴あけ加工又は微量の切削油剤をドリルに噴霧する穴あけ加工が可能で油穴を有しないことができる特許文献１のツイストドリルは、説明の便宜上、図１（ｂ）に示すように、コーナ切れ刃４に続く直線形状または曲線形状の面取り部8 を、実線で示す面取り部8 からリーディングエッジ7 に沿って溝長全域に施された点線で示す面取り部8'を有するので、この切れ刃形状は油穴を有しないことができる切削油剤を使用しない穴あけ加工又は微量の切削油剤をドリルに噴霧する穴あけ加工、又は比較的硬度の高い鋼の穴あけ加工においてはコーナ部の摩耗、欠けを抑制するのに適しているが、切削油剤を使用する穴あけ加工、または比較的硬度の低い鋼、例えば一般構造用圧延鋼材や低炭素鋼の穴あけ加工においては、コーナ切れ刃４に続く面取り部８に沿って延びた切りくずが生成され切りくず詰まりを起こす場合があった。
【０００６】
本発明の課題は、切削油剤を使用しない穴あけ加工又は微量の切削油剤をドリルに噴霧する穴あけ加工が可能で油穴を有しないことができるツイストドリルにおいて、外周コーナ部の摩耗、欠け、およびリーディングエッジの欠けを抑制し、且つ切削油剤を使用する穴あけ加工、または比較的切りくずの延びやすい低硬度鋼の穴あけ加工において、切りくずの分断を促進する働きをもつ切れ刃を有するツイスト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】
【０００７】
このため本発明は、切削油剤を使用しない穴あけ加工又は微量の切削油剤をドリルに噴霧する穴あけ加工が可能で油穴を有しないことができるツイストドリルにおいて、ドリル回転方向に軸心の廻りを回転可能なドリル本体と、前記ドリル本体外周面に形成された１対のチップ排出溝と、前記ドリル本体端部に形成された１対のチゼルと、前記チゼルの外方端部に連続する１対の中心切れ刃と、各前記中心切れ刃の外方に連続するほぼ直線である１対の主切れ刃と、各前記主切れ刃の中間部から角度をつけて前記ドリル回転方向に対し後退する１対の外方コーナ切れ刃と、を有し、前記主切れ刃とコーナ切れ刃を形成する前記溝とマージンとから形成されるリーディングエッジに、前記コーナ切れ刃に続く直線形状又は曲線形状の面取り部を設け、前記面取り部と前記マージンからなる前記リーディングエッジの角度は鈍角とし、且つ前記コーナ切れ刃に続く前記面取り部を前記コーナ切れ刃から前記ドリル軸方向に一定長さの範囲のみに設けたことを特徴とするツイストドリルを提供することにより上記課題を解決した。
【発明の効果】
【０００８】
本発明ではコーナ切れ刃に続く面取り部をコーナ切れ刃からドリル軸方向に一定長さの範囲のみに設けたので、面取り部が切れた位置で溝部の縁部表面まで段差ができるので、切りくずは前記段差に当たって折り曲げられて強制的に分断されるようになった。このため、外周コーナ部の摩耗、欠け、およびリーディングエッジの欠けを抑制し、且つ切削油剤を使用する穴あけ加工、または比較的切りくずの延びやすい低硬度鋼の穴あけ加工において、切りくずの分断を促進する働きをもつ切れ刃を有するツイストドリルを提供するものとなった。
【０００９】
好ましくは、コーナ切れ刃の半径方向長さはツイストドリル直径の 5〜20％とする。
より好ましくは、主切れ刃とコーナ切れ刃とのなす角α４を 150°〜 175°としてもよく、コーナ切れ刃の面取り部の軸方向長さはツイストドリル直径の10〜40％とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を実施するための最良の形態を、図１を参照して説明する。図１は本発明のツイストドリルの実施の形態を示す説明図で、（ａ）はツイストドリル先端部の平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ方向から見た側面図、（ｃ）は（ｂ）のｃ−ｃ線に沿った軸直角断面図、（ｄ）は（ｂ）のｄ−ｄ線に沿った軸直角断面図、（ｅ）は（ｂ）のｅ−ｅ線に沿った軸直角断面図である（重複した説明を避け、かつ説明をより明瞭にするため、説明の便宜上、本発明の実施の形態の説明図は、図１（ａ）、点線の面取り部8'を除く（ｂ）及び（ｃ）として、特許文献１のツイストドリルの説明図を、重複して使用する）。
【００１１】
本発明を実施するための最良の形態のツイストドリルは、切削油剤を使用しない穴あけ加工又は微量の切削油剤をドリルに噴霧する穴あけ加工が可能で油穴を有しないことができるツイストドリルにおいて、ドリル回転方向に軸心の廻りを回転可能なドリル本体10と、ドリル本体10外周面に形成された１対のチップ排出溝6 と、ドリル本体端部に形成された１対のチゼル1 と、チゼル1 の外方端部に連続する１対の中心切れ刃2 と、各中心切れ刃2 の外方に連続するほぼ直線である１対の主切れ刃3 と、各主切れ刃3 の中間部から角度α１をつけてドリル回転方向Ａに対し後退する１対の外方コーナ切れ刃4 と、を有し、主切れ刃3 とコーナ切れ刃4 を形成する溝6 とマージン9 とから形成されるリーディングエッジ7 に、コーナ切れ刃4 に続く直線形状又は曲線形状の面取り部8 を設け、面取り部8 とマージン9 からなるリーディングエッジ7 の角度α４は鈍角とし、且つコーナ切れ刃4 に続く面取り部8 をコーナ切れ刃4 からドリル軸方向に一定長さの範囲ｃ−ｅ間のみに設けたことを特徴とするツイストドリルである。また、面取り部8 と軸心を通る軸心面とのなす角、いわゆるすくい角α3 は負にされている。溝長部には窒化チタンアルミ系硬質膜を被覆処理した。
【００１２】
かかる構成により、本発明ではコーナ切れ刃に続く面取り部をコーナ切れ刃からドリル軸方向に一定長さの範囲のみに設けたので、面取り部が切れた位置で溝部の縁部表面まで段差91ができるので、切りくずが前記段差91に当たって折り曲げられて強制的に分断されるようになった。図３（ｂ）は従来の切削油剤を使用しない穴あけ加工又は微量の切削油剤をドリルに噴霧する穴あけ加工が可能で油穴を有しないことができる特許文献１のツイストドリルのコーナ面取り切れ刃部における切りくず生成の模式図で、図１（ｂ）のｄ−ｄ線の軸方向からみたリーディングエッジ7 切れ刃部分の部分拡大図で、コーナ切れ刃４に続く面取り部8 をリーディングエッジ7 に沿って溝長全域に施された点線で示す面取り部8'を有するので、切りくず24は面取り部8 に沿って長く延びる。これに対し図３（ａ）に示すように、本発明では、コーナ切れ刃4 に続く面取り部6 を、コーナ切れ刃4 からドリル軸方向に一定長さの範囲のみに設けたので、面取り部6 が切れた位置で溝部の面6 までに段差91ができるので切りくず24が段差91に当たって折り曲げられて強制的に分断されるようになる。
【００１３】
本発明の実施の形態では、コーナ切れ刃4 の半径方向長さはツイストドリル直径の 5〜20％とするか、主切れ刃3 とコーナ切れ刃4 とのなす角α１を 150°〜 175°とするか、又は、コーナ切れ刃4 の面取り部8 の軸方向長さｃ−ｅ間はツイストドリル直径の10〜40％とすることが好ましい。コーナ切れ刃4 の半径方向長さはツイストドリル直径の 5％未満では効果がなく、ツイストドリル直径の20％を越えると主切れ刃3 の切削性が悪くなる。主切れ刃3 とコーナ切れ刃4 とのなす角α１が 175°を越えると効果がなく、角α１が 150°未満ではコーナ切れ刃4 の切削性が悪くなる。
【実施例１】
【００１４】
図４は本発明品である、図１（ａ）〜（ｅ）に示す超硬合金製ツイストドリルφ５の、コーナ面取り切れ刃のドリル軸方向長さmmを振ったときの切りくず長さを調査した結果を示す。外径 5mm、主切れ刃とコーナ切れ刃のなす角を 160°、コーナ面取り切れ刃4 の半径方向長さ 0.6mm（ツイストドリル直径の12％）、の超硬合金製（高速度工具鋼製でもよい）ツイストドリルを使用して、図４の上部に示す切削条件で、コーナ切れ刃4 の面取り部8 の軸方向長さｃ−ｅ間を 0.1mm〜3 mm（ツイストドリル直径の 2％〜50％）まで振って穴あけテストを実施した結果を図４の下部に示す。軸方向長さ 0.4mm（ツイストドリル直径の 8％）以下では製作上困難で施行が不可能であった。また、軸方向長さで 2.5mm（ツイストドリル直径の50％）を超えると切りくずが延びてしまい、分断効果がなくなってしまう。
【実施例２】
【００１５】
図５は乾式切削の各φ５の超硬合金製（高速度工具鋼製でもよい）ツイストドリルの切削性能試験として、図１（ａ）〜（ｅ）に示す本発明品と、図２に示す従来品と、説明の便宜上図１（ａ）、（ｂ）の点線の面取り部8'を含む分、及び（ｃ）に示す、特許文献１の溝長全域にコーナ面取り切れ刃を有する従来品と、による切削性能試験を実施したときの、切りくず形状と切削性とををそれぞれ示す。
切削性能試験は乾式切削の切りくず形状と切削性とを、被削材S50C（ 200HB）を切削速度 80m／min 、送り速度 640mm／min 、穴深さ15mm、乾式で、穴あけテストを行った結果を示し、上段は切りくず形状、下段は寿命までの穴あけ個数、をそれぞれ示す。
従来品の直線状切れ刃のツイストドリルは切りくず形状は細かく分断しているが、コーナ摩耗の進行により短寿命となった。本発明品と特許文献１の従来品の溝長全域にコーナ面取り刃を有するツイストドリルは、切りくずは細かく分断し、穴あけ個数も多い。
【実施例３】
【００１６】
図６は湿式切削の切削性能試験として、実施例２と同様に、本発明品、図２に示す従来品と、説明の便宜上図１（ａ）、（ｂ）の点線の面取り部8'を含む分、及び（ｃ）に示す、特許文献１の溝長全域にコーナ面取り切れ刃を有する従来品と、による切削性能試験を実施したときの、切りくず形状と切削性とををそれぞれ示す。切削性能試験は、湿式切削の切りくず形状と切削性とを、被削材S50C（ 200HB）を切削速度 80m／min 、送り速度 640mm／min 、穴深さ15mm、水溶性切削油剤を使用して、穴あけテストを行った結果を示し、上段は切りくず形状、下段は寿命までの穴あけ個数、をそれぞれ示す。
従来品の直線状切れ刃のツイストドリルは切りくず形状はやや延び気味で、穴あけ個数もコーナ摩耗の進行により短寿命となった。特許文献１に示す従来品の溝長全域にコーナ面取り刃を有するツイストドリルは、切りくずが長く延びている。本発明品は穴あけ個数も多く、かつ切りくずも細かく分断している。
【００１７】
〔発明の最良の実施形態の効果〕本発明ではコーナ切れ刃に続く面取り部をコーナ切れ刃からドリル軸方向に一定長さの範囲のみに設けたので、面取り部が切れた位置で溝部の縁部表面まで段差ができるので、切りくずは前記段差に当たって折り曲げられて強制的に分断されるようになった。このため、外周コーナ部の摩耗、欠け、およびリーディングエッジの欠けを抑制し、且つ切削油剤を使用する穴あけ加工、または比較的切りくずの延びやすい低硬度鋼の穴あけ加工において、切りくずの分断を促進する働きをもつ切れ刃を有するツイストドリルを提供するものとなった。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のツイストドリルの実施の形態を示す説明図で、（ａ）はツイストドリル先端部の平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ方向から見た側面図、（ｃ）は（ｂ）のｃ−ｃ線に沿った軸直角断面図、（ｄ）は（ｂ）のｄ−ｄ線に沿った軸直角断面図、（ｅ）は（ｂ）のｅ−ｅ線に沿った軸直角断面図である（重複した説明を避け、かつ説明をより明瞭にするため、説明の便宜上、本発明の実施の形態の説明図は、図１（ａ）、点線の面取り部8'を除く（ｂ）及び（ｃ）として、特許文献１のツイストドリルの説明図を、重複して使用する）。
【図２】従来の切削油剤を使用しない穴あけ加工又は微量の切削油剤をドリルに噴霧する穴あけ加工が可能で油穴を有しないことができるツイストドリル先端部の、（ａ）は先端部の平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ方向から見た側面図、（ｃ）は（ｂ）のｃ−ｃ線に沿った軸直角断面図、をそれぞれ示す。
【図３】（ａ）は本発明品のツイストドリルにおける切りくず生成の模式図、（ｂ）は従来品である特許文献１の溝長全域にコーナ面取り切れ刃を有するツイストドリルにおける切りくず生成の模式図、をそれぞれ示す。
【図４】図１（ａ）〜（ｅ）に示す本発明超硬合金製ツイストドリルφ５の、コーナ面取り切れ刃のドリル軸方向長さmmを振ったときの切りくず長さを調査した結果を示す。
【図５】乾式切削の各φ５の超硬合金製（高速度工具鋼製でもよい）ツイストドリルの切削性能試験として、図１（ａ）〜（ｅ）に示す本発明品と、図２に示す従来品と、説明の便宜上図１（ａ）、（ｂ）の点線の面取り部8'を含む分、及び（ｃ）に示す、特許文献１の溝長全域にコーナ面取り切れ刃を有する従来品と、による切削性能試験を実施したときの、切りくず形状と切削性とををそれぞれ示す。
【図６】湿式切削の切削性能試験として、実施例２と同様に、本発明品、図２に示す従来品と、説明の便宜上図１（ａ）、（ｂ）の点線の面取り部8'を含む分、及び（ｃ）に示す、特許文献１の溝長全域にコーナ面取り切れ刃を有する従来品と、による切削性能試験を実施したときの、切りくず形状と切削性とををそれぞれ示す。
【符号の説明】
【００１９】
１：チゼル      ２：中心切れ刃    ３：主切れ刃            ４：コーナ切れ刃
５：外周コーナ  ６：溝            ７：リーディングエッジ  ８：面取り部
９：マージン    α１：主切れ刃とコーナ切れ刃のなす角
α３：すくい角
【図１】
2006192510.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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