(57)【要約】【課題】高張力鋼板に対して、従来よりも多数の切削加工を連続して行えるドリルを提供する。【解決手段】本発明のドリル１は、すくい面４が形成されて軸線Ｏ周りに回転される略円柱型のドリル本体を２有し、このドリル本体２の先端の逃げ面６から突出してチゼル７が設けられている。すくい面４及び逃げ面６により形成される切刃５と、この切刃５に連なってすくい面４及びチゼル７により形成されるチゼル切刃７ｂとのなす角であるチゼル根元角θが１５１．６度よりも大きく形成されている。また、チゼル根元長Ｗが５．０［ｍｍ］以下に形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
すくい面が形成されて軸線周りに回転される略円柱型のドリル本体を有し、このドリル本体の先端の逃げ面から突出してチゼルが設けられており、
前記すくい面及び前記逃げ面により形成される第１切刃と、この第１切刃に連なって前記すくい面及び前記チゼルにより形成される第２切刃とのなす角が１５１．６度よりも大きく形成されている、
ドリル。
【請求項２】
前記第１切刃と前記第２切刃とのなす前記角が略１６０度に形成されている、
請求項１記載のドリル。
【請求項３】
前記チゼルの断面が山形であり、その基端の幅が５．０［ｍｍ］以下に形成されている、
請求項１又は２記載のドリル。
【請求項４】
前記基端の幅が略２．９［ｍｍ］に形成されている、
請求項３記載のドリル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば板金を重ねてスポット溶接された構造物に穴明けのような切削加工を行うためのドリルに関し、特に自動車等に用いられる高硬度の鋼板への切削加工に適したドリルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のボディ等を分解する際には、金属板同士を重ね合わせてスポット溶接された部分（以下、「スポット溶接部」という）を切削加工により除去して、金属板を分離することが行われている。切削加工には、例えば、特許文献１〜４に開示されたドリルが用いられる。
【０００３】
特許文献１に開示されたドリルは、ドリル本体の外周側に形成された外側切刃と、ドリル本体の軸線に沿って外側切刃よりも先端側に突出する中心切刃とを備えた、いわゆるスポットドリルである。このスポットドリルは、中心切刃のチッピング防止の観点から、例えばハイス材で構成される。ハイス材を用いることで、切削加工を容易に行えるようになっている。特許文献２に開示されたドリルは、中心切刃を、第１先端角αで交差する第１中心切刃と、第１中心切刃の外周端に連なり第２先端角β（α＞β）で交差する第２中心切刃とにより形成したドリルである。このドリルでは、特許文献１のドリルよりも連続して多数のスポット溶接部に対して切削加工が可能である。
引用文献３に開示されたドリルは、超硬合金からなるスポット溶接剥離用ドリルである。ドリル自体の材質を高硬度化して高硬度の鋼板に対するスポット溶接部への切削加工が容易になるようにしている。引用文献４に開示されたドリルは、回転軸対称に形成された２枚の切刃を有し先端部にシンニングが施されたドリルである。このドリルは、チゼル幅が０．０５〜０．３［ｍｍ］であり、シンニングがドリル先端側から見て両切刃の刃先を結んだ線に対して１〜４度傾いた角度で施されている。
【０００４】
近年の自動車のボディ等を構成する金属板は、薄板化を図るために張力が高い高張力鋼板が使用されている。スポット溶接部に対する切削加工を容易に行えるように、上記の通り、様々な工夫が施されたドリルが提案されている。しかし高張力鋼板に対して従来のドリルは、切刃の磨耗が激しく、連続して多数のスポット溶接部に切削加工を行うことが困難である。切削加工は連続して多数のスポット溶接部に短時間で行えるほど作業効率が上がり、作業者の労力を抑えることができる。
これらのことから、切削加工を連続してできるだけ多く、１回の切削加工に要する時間が短いドリルへの要求が高まっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−８１５２２号公報
【特許文献２】特開２００８−１４９４１２号公報
【特許文献３】特開平８−１１８３１６号公報
【特許文献４】特開２００６−８８２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
スポットカッタのように食いつき性をもたせた位置決め用のチゼルを有するドリルに上記のような工夫を施した場合であっても、被加工物への接触箇所がチゼルから切刃に移行する際に、チゼルと切刃との間の角度が変化することから、この角度変化部分の切削抵抗が急激に増加することが考えられる。実際に本願発明者らは、切削実験により、スポットカッタによる切削加工により切れが悪くなった場合の症状として、「チゼルの切れ込みはよいが、切刃が接触し始めると異音が発生して切削時間が急激に増加する」ことを確認している。
これは、切削時にチゼルから切刃に移行する際に、切刃に、角度変化により切削抵抗が集中して、刃先が磨耗してしまうことが原因と考察される。
【０００７】
本発明では、このような問題に鑑み、従来よりも多数の切削加工を連続して行えるドリルを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決する本発明のドリルは、すくい面が形成されて軸線周りに回転される略円柱型のドリル本体を有し、このドリル本体の先端の逃げ面から突出してチゼルが設けられている。前記すくい面及び前記逃げ面により形成される第１切刃と、この第１切刃に連なって前記すくい面及び前記チゼルにより形成される第２切刃とのなす角が１５１．６度よりも大きく形成されている。
このような構成のドリルは、切削加工の際に第２切刃から第１切刃にかけての角度変化により、従来よりも第１切刃への切削抵抗の増加、集中が無くなり、第１切刃の磨耗を抑制することができる。そのために、切削加工により従来よりも多くの穴明けを短時間に行うことができる。前記第１切刃と前記第２切刃とのなす角が例えば略１６０度で、このような効果が顕著に表れる。
【０００９】
本発明のドリルは、例えば、前記チゼルの断面が山形であり、その基端の幅が５．０［ｍｍ］以下に形成されてもよい。ドリルの回転数が同じ場合、ドリルの回転軸から遠くになるにつれて第１切刃の周速度が上がる。周速度が上がると切削抵抗による第１切刃の磨耗が大きくなる。そこで前記基端の幅を５．０［ｍｍ］以下にして、第１切刃の切削抵抗が集中する部分をできるだけ回転軸に近づけることで第１切刃の磨耗を抑制する。前記基端の幅が例えば略２．９［ｍｍ］で、このような効果が顕著に表れる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第２切刃と第１切刃とのなす角度を既存のドリルよりも大きく適正に設定することで、従来よりも多数の切削加工を、連続して高速に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ドリルをドリルの回転軸となる軸線に対して横方向から見た図である。
【図２】ドリルの先端を軸線上から見た図である。
【図３】ドリルを先端方向斜め上から見た斜視図である。
【図４】切削加工の耐久度を測定する実験に用いたサンプルの説明図である。
【図５】切削加工の耐久度の測定結果を表す図である。
【図６】１回当たりの切削加工に要した時間と切削点数をサンプル毎に表すグラフである。
【図７】チゼル根元角と切削点数の関係を表すグラフである。
【図８】チゼル根元長と切削点数の関係を表すグラフである。
【図９】別の既存品及びサンプルにおける、１回当たりの切削加工に要した時間と切削点数を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１〜図３は、本実施形態のドリルの構成を表す例示図である。
図１は、ドリル１をドリル１の回転軸となる軸線Ｏの横方向から見た図である。図２は、図１のドリル１の先端（被加工物に最初に当接される部分であり、図１の上側部分）の拡大図である。図３は、ドリル１を先端斜め上方向から見た斜視図である。この実施形態では、ドリル１が、いわゆるドリルタイプのスポットカッタである。
【００１３】
ドリル１は、これに限らないが好適には高速度工具鋼で構成されている。ドリル１は、外形が略円柱状をなして軸線Ｏを中心に回転されるドリル本体２と、ドリル本体２の後端に設けられ、工作機械の主軸端等に把持されるシャンク部３とを備えている。
ドリル本体２の外周には、ドリル本体２の先端側から後端側にかけて軸線Ｏの周りに螺旋状に形成された２本のすくい面４が形成される。ドリル本体２の先端側は、逃げ面６が設けられており、すくい面４と逃げ面６とにより切刃５が形成されている。また、ドリル本体２の先端側には、軸線Ｏから見て略中央に逃げ面６から突出するように断面が山形のチゼル７が設けられている。チゼル７の切削抵抗が集中する部分にはシンニングを施しており、切削抵抗を少なくするように形成される。シンニングは、Ｓ形、Ｎ形、Ｘ形等で所定のシンニング量で行われる。
【００１４】
チゼル７とすくい面４との間には、切刃５に連なって切刃（以下、「チゼル切刃」という。）７ｂが形成される。チゼル切刃７ｂは、切刃５に対して所定の角度で設けられている。この角度を本明細書ではチゼル根元角といい、図２の「θ」で表す。また、山形のチゼル７の基端の幅（切刃５とチゼル切刃７ｂとの接続部間）を本明細書ではチゼル根元長といい、図２の「Ｗ」で表す。
【００１５】
このような形状のドリル１は、シャンク部３により工作機械の主軸等に把持されて用いられる。板状の被加工物に対して切削加工を行う際には、最初に、チゼル７により切削箇所の位置決めが行われる。例えばスポット溶接部への切削加工の場合には、スポット溶接部の中心付近にチゼル７の先端（チゼル先端）７ａが押し当てられる。続いて、工作機械によりドリル１が図１、図３の矢印方向に回転することで、切刃５により被加工物が切削される。切削により生じる被加工物の削屑は、すくい面４を介して外部に排出される。このようにして被加工物への切削加工が行われる。
【００１６】
本願発明者は、被加工物に当接する部分がチゼル切刃７ｂから切刃５に変化する際に当接する角度が変化するために、切削抵抗が増加するとともに、切刃５の内側で切削抵抗が集中して、刃先が早期に磨耗すると考察した。また、ドリルの回転数に依存する切削周速度が、切刃５ではチゼル切刃７ｂよりも大きくなるために、刃先の早期の磨耗に影響しているのではないかと考察した。そこで本願発明者は、切削加工による切削時間、連続して行える切削回数に、チゼル根元角θが及ぼす影響を実験により確認した。また、チゼル根元長Ｗが切削加工に及ぼす影響を確認した。
【００１７】
実験に用いたドリル１のチゼル根元角θ及びチゼル根元長Ｗを図４に示す。実験では、サンプル１〜５をそれぞれ３本用い、既存品を２本用いている。サンプル１〜５は、既存品を加工することで製造されている。なお、チゼル根元角θ及びチゼル根元長Ｗは、加工精度の限界から正確に図４に示した値ではなく、バラツキを持っている。サンプル１は、チゼル根元角θが１５７．６度〜１５８．１度であり、チゼル根元長Ｗが３．５４［ｍｍ］〜３．７３［ｍｍ］である。サンプル２は、チゼル根元角θが１５７．３度〜１５７．６度であり、チゼル根元長Ｗが４．９７［ｍｍ］〜５．１４［ｍｍ］である。サンプル３は、チゼル根元角θが１５９．８度〜１６０．９度であり、チゼル根元長Ｗが２．８７［ｍｍ］〜２．９１［ｍｍ］である。サンプル４は、チゼル根元角θが１４５．７度〜１４６．７度であり、チゼル根元長Ｗが２．０９［ｍｍ］〜２．１２［ｍｍ］である。サンプル５は、チゼル根元角θが１４２．０度〜１４２．９度であり、チゼル根元長Ｗが２．７０［ｍｍ］〜２．７８［ｍｍ］である。
【００１８】
これらのサンプル１〜５及び既存品により、厚さ１．４［ｍｍ］の９８０［ＭＰａ］鋼板の硬度４４０［Ｈｖ］になるスポット溶接部を、加圧力２５［ｋｇ］で１箇所当たり１５秒以下で続けて切削加工できる数（以下、「切削点数」という。）を測定した。
図５は、その測定結果を表す図である。図６は、１回当たりの切削加工に要した時間と切削点数をサンプル毎に表すグラフである。切削時間が１５秒以上要した場合には、切削加工を終了する。サンプル１〜３は、サンプル内での切削加工に要する時間のバラツキが小さく安定して切削加工が行える。特に、サンプル３が、今回実験を行ったすべてのサンプル及び既存品の中で最も効率よく切削加工が行えるものとなっている。サンプル４は既存品より劣化した結果になり、サンプル５はバラツキの大きい結果になった。
【００１９】
図７は、チゼル根元角θと切削点数との関係を表すグラフである。このグラフから明らかなように、チゼル根元角θが大きいサンプル程、切削点数が多くなる傾向にある。
図８は、チゼル根元長Ｗと切削点数との関係を表すグラフである。チゼル根元長Ｗが５．０［ｍｍ］以下でチゼル根元角θが１５８度以上であれば、どのサンプルであっても切削点数が１０以上と、既存品よりも良好な結果が得られる。特に、チゼル根元角θが１６０度でチゼル根元長Ｗが２．９［ｍｍ］のサンプル３は、最も少ないものであっても切削点数が２９であり、他のサンプルと比較しても良好な結果を得られた。
【００２０】
図９は、別の既存品（第２既存品）と、この第２既存品を改造したサンプル２−１、２−２とによる切削時間と切削点数との関係を表すグラフである。第２既存品のチゼル根元角θは１５０．１度であり、チゼル根元長Ｗは２．３０［ｍｍ］である。サンプル２−１のチゼル根元角θは１５６．３度であり、チゼル根元長Ｗは４．８２［ｍｍ］である。サンプル２−２のチゼル根元角θは１５６．６度であり、チゼル根元長Ｗは４．７６［ｍｍ］である。なお、チゼル根元角θ及びチゼル根元長Ｗは、加工精度の限界から正確に上記の値ではなく、バラツキを持っている。
切削加工を行った被加工物は、厚さ１．２［ｍｍ］の９８０［ＭＰａ］鋼板であり、硬度３８５［Ｈｖ］のスポット溶接部を有する。このスポット溶接部を、加圧力２５［ｋｇ］で１箇所当たり１５秒以下で続けて切削加工できる数を測定した。
【００２１】
第２既存品は、切削点数が１２であった。サンプル２−１は、切削点数が７５であった。サンプル２−２は切削点数が１２２まで切削加工を行ったが、１５秒以上時間がかかることはなかった。このようにサンプル２−１、２−２ともに、第２既存品から切削点数が大きく改善された。特にサンプル２−２は、劣化が少なく、実験を行った範囲では、１回の切削加工時間が１５秒以上かかることはなかった。
【００２２】
以上のことから、ドリル１のチゼル根元角θは、既存のもの以上となる角度であれば、本願発明と同様に、既存のドリルよりも効率よく切削加工が行えることが判明した。本願発明者らが把握している既存のドリルのチゼル根元角θは、最大で１５１．６度である。つまりドリル１のチゼル根元角θは、この１５１．６度よりも大きければよい。
【００２３】
このようにチゼル根元角θを従来よりも大きくすることで、高張力鋼板であっても切刃５の磨耗を抑制して、連続して従来よりも多数のスポット溶接部に短時間で切削加工を行うことが可能となる。そのために、切削加工を従来よりもはるかに効率よく行うことができ、作業者の労力を抑えることができる。
【符号の説明】
【００２４】
１…ドリル、２…ドリル本体、３…シャンク部、４…すくい面、５…切刃、６…逃げ面、７…チゼル、７ａ…チゼル先端、７ｂ…チゼル切刃、Ｏ…軸線
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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