(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心を中心に回転されるドリル本体と、前記ドリル本体の先端部から基端部へ向けて外周面に螺旋状に設けられる複数の排出溝とを備え、前記ドリル本体の回転方向側を向く前記排出溝の内面と、前記先端部における前記ドリル本体の逃げ面との稜線部分に形成される切れ刃が二組設けられた二枚刃のドリルにおいて、
前記ドリル本体の前記先端部に設けられ、前記切れ刃の内端から前記ドリル本体の先端部分であるチゼル部へ向けて延びるシンニング刃と、
前記逃げ面との稜線が前記シンニング刃の内端から円弧状に延び、前記ドリル本体の前記外周面よりも内周側で前記排出溝に接続するギャッシュ部と、
を備え、
前記ギャッシュ部は、前記シンニング刃のすくい面であり、前記シンニング刃と前記排出溝との間を接続するシンニング面と、前記ギャッシュ部のギャッシュ面とが接続する部分に、前記ギャッシュ部の曲率半径よりも小さい曲率半径を有する断面円弧状の円弧溝を設け、
前記ドリル本体の外径をＤとし、前記ドリル本体を先端視した場合に、前記円弧溝の曲率半径は０．０３Ｄであって、前記シンニング刃の内端における接線に沿う第一方向に直交する第二方向に沿う、一方の前記ギャッシュ部の接線と、他方の前記ギャッシュ部の接線との間の前記第一方向の距離を示すギャッシュ入組みは、０．０２Ｄ以上０．０３Ｄ以下であることを特徴とするドリル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はドリルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ドリル本体の先端部にシンニング処理を施して切れ刃の内端側にシンニング刃を形成するとともに、シンニング刃の内端側からドリルの外周面へ向けて、逃げ面との稜線が円弧状に延びるギャッシュ（「Ｒギャッシュ」という。）を形成したドリルが知られている。このようなＲギャッシュ付きのドリルは、シンニング刃によってチゼル付近における被削物への食い付き性が向上し、Ｒギャッシュによって切りくずが早期にドリルの排出溝に排出されるようになるので、ドリルの切削抵抗を低減することができる。【０００３】
切りくずがドリルの外周側に流れないように、Ｒギャッシュの外周側の端部がドリルの外周面よりも内側で排出溝に接続するようにしたドリルがある（例えば特許文献１参照）。Ｒギャッシュの端部が外周面にかからないようにしたドリルは、Ｒギャッシュの端部が外周面にかかるドリルと比べて円弧部分の曲率半径が小さくなり、切りくずが外周側に流れないことで切りくずがカールしやすくなる。さらに、Ｒギャッシュの内面（ギャッシュ面）とドリルの外周面が離れて位置するので切りくずが切断されやすくなり、排出性を高め、ドリルの切削抵抗を低減し、安定した切削抵抗を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特願２０１６−５９９９９号公報
【発明の概要】
【０００５】
しかしながら、シンニング刃のすくい面（シンニング面）と、ギャッシュ面とが接続するシンニング根元部は、チゼル付近から排出溝へ向けて断面Ｖ字状に延びる。このシンニング根元部に切りくずが引っ掛かると、切りくずの排出性が低下する可能性があった。
【０００６】
本発明の目的は、チゼル付近で発生する切りくずの排出性を高め、切削抵抗を低減できるドリルを提供することである。
【０００７】
本発明の一態様によれば、軸心を中心に回転されるドリル本体と、前記ドリル本体の先端部から基端部へ向けて外周面に螺旋状に設けられる複数の排出溝と、前記ドリル本体の回転方向側を向く前記排出溝の内面と、前記先端部における前記ドリル本体の逃げ面との稜線部分に形成される切れ刃と、前記ドリル本体の前記先端部に設けられ、前記切れ刃の内端から前記ドリル本体の先端部分であるチゼル部へ向けて延びるシンニング刃と、前記逃げ面との稜線が前記シンニング刃の内端から円弧状に延び、前記ドリル本体の前記外周面よりも内周側で前記排出溝に接続するギャッシュ部と、を備え、前記ギャッシュ部は、前記シンニング刃のすくい面であり、前記シンニング刃と前記排出溝との間を接続するシンニング面と、前記ギャッシュ部のギャッシュ面とが接続する部分に、断面円弧状の円弧溝を設けたことを特徴とするドリルが提供される。
【０００８】
チゼル部付近に延びるシンニング刃が被削物に食い込んで発生する切りくずは、シンニング面によってすくい取られ、ギャッシュ面によってカールし、ドリル本体の外周面側に流れることなく、ギャッシュ部から排出溝に排出される。シンニング面とギャッシュ面との間には円弧溝が設けられており、断面が円弧状であるので、切りくずは引っ掛かりにくい。よってドリルは、切りくずを、ギャッシュ部から排出溝に円滑に排出し、切削抵抗を低減し、且つ安定した切りくず形状を得ることができる。
【０００９】
本態様において、前記円弧溝は、断面における曲率半径が０．０１Ｄ以上０．０３Ｄ以下であってもよい。円弧溝の断面の曲率半径が０．０１Ｄ未満の場合、切りくずが円弧溝に引っ掛かりやすくなるため、ギャッシュ部から排出溝への切りくずの排出性が低下する虞がある。円弧溝の断面の曲率半径が０．０３Ｄより大きい場合、円弧溝がシンニング面とギャッシュ面に滑らかに接続する断面形状を構成するには、円弧溝とシンニング面とギャッシュ面とで形成するチップポケットにおいて円弧溝が、より浅い位置に形成されることになる。この場合、ドリル中心に残るチゼル（径、幅）を規格に入れると、シンニング刃の厚みが薄くなり、応力集中により突発折損する可能性が高くなる。
【００１０】
本態様では、前記切れ刃が２組設けられた二枚刃ドリルにおいて、前記ドリル本体を先端視した場合に、前記シンニング刃の内端における接線に沿う第一方向に直交する第二方向に沿う、一方の前記ギャッシュ部の接線と、他方の前記ギャッシュ部の接線との間の前記第一方向の距離を示すギャッシュ入組みは、０．０２Ｄ以上０．０４Ｄ以下であってもよい。円弧溝を形成するためには、ギャッシュ入組みは０．０２Ｄ以上である必要がある。また、ギャッシュ入組みは大きいほど、チップポケットの容積を増やすことができるが、ギャッシュ入組みが０．０４Ｄより大きい場合、ギャッシュ部が、ドリル本体に形成される油穴にかかる虞があることと中心付近の肉厚が薄くなり、突発的な欠損、折損を起こしやすい。
【００１１】
本態様では、前記切れ刃が３組設けられた三枚刃ドリルにおいて、前記ドリル本体を先端視した場合に、３つの前記シンニング刃のうちの一つである対象シンニング刃の内端における第一接線と、前記対象シンニング刃とは異なる他のシンニング刃と向き合う前記ギャッシュ部のうち、前記対象シンニング刃の最も近くに位置する対象ギャッシュ部の前記第一接線の方向に沿う第二接線と間の距離を示すシンニング刃厚みは、０．０９ｍｍ以上０．３ｍｍ以下であってもよい。シンニング刃厚みが小さいほど、チゼル部の剛性が低下し、破損する虞があるため、シンニング刃厚みは０．０９ｍｍ以上が望ましい。なお、本願形状のギャッシュ部及び円弧溝を形成する上で、シンニング刃厚みが０．３ｍｍより大きく形成することは難しい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ドリル１の側面図である。
【図２】ドリル１の先端部の正面図である。
【図３】図２の円Ｐ内を拡大したドリル１の先端部の正面図である。
【図４】ドリル１０１の側面図である。
【図５】ドリル１０１の先端部の正面図である。
【図６】図５の円Ｑ内を拡大したドリル１０１の先端部の正面図である。
【図７】ギャッシュ部が外周面に達するドリル１Ａによる切りくずの大きさを示す写真である。
【図８】ギャッシュ部が外周面に達しないドリル１Ｂによる切りくずの大きさを示す写真である。
【図９】ギャッシュ部の形状の違いによる貫通穴加工時のスラスト抵抗を比較するグラフである。
【図１０】ギャッシュ部の形状の違いによる止り穴加工時の耐久性を比較するグラフである。
【図１１】ギャッシュ部の形状の違いによる深穴加工時のスラスト抵抗を比較するグラフである。
【図１２】ギャッシュ部の形状の違いによる深穴加工時の耐久性を比較するグラフである。
【図１３】円弧溝の有無と大きさの違いによる止り穴加工時のスラスト抵抗を比較するグラフである。
【図１４】ドリルの外径Ｄとギャッシュ入組みＥの組合せの違いによる深穴加工時の耐久性を示す表である。
【図１５】シンニング刃厚みＨが０．０５ｍｍの３枚刃のドリル１０１Ｌによる深穴加工後のチゼル付近の様子を示す写真である。
【図１６】シンニング刃厚みＨが０．０７ｍｍの３枚刃のドリル１０１Ｍによる深穴加工後のチゼル付近の様子を示す写真である。
【図１７】シンニング刃厚みＨが０．０９ｍｍの３枚刃のドリル１０１Ｎによる深穴加工後のチゼル付近の様子を示す写真である。
【図１８】シンニング刃厚みＨが０．１４ｍｍの３枚刃のドリル１０１Ｕによる深穴加工後のチゼル付近の様子を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の第一実施形態に係るドリル１について、図面を参照して説明する。図１に示すように、第一実施形態のドリル１は、超硬合金や高速度工具鋼（ハイス）等の硬質材料から形成されるツイストドリルである。ドリル１は、シャンク２と、シャンク２から軸心ＡＸに沿って延設されたボディ３を備える。シャンク２は工作機械の主軸にドリル１を保持する部分であり、ボディ３に対してシャンク２側がドリル１の後端側である。ボディ３の外周面３１には、切りくずを排出するための２条の排出溝４が螺旋状に形成される。排出溝４はボディ３の先端部において開口し、開口部分に２枚の切れ刃５が形成される。ドリル１は、外径Ｄに対する溝長Ｌが１０倍以上（１０Ｄ以上）の長さを有し、例えば３０Ｄ以上の長さを有する、所謂ロングドリルにも適用される。ドリル１は、軸心ＡＸを中心に回転することによって被削物を切れ刃５で切削し、切りくずを排出溝４で排出しながら加工穴を形成する。加工時のドリル１の回転方向Ｔは、正面視で反時計回り方向である。すなわちドリル１を主軸に保持した工作機械は、主軸を右回転して被削物を切削する。
【００１４】
図１、図２に示すように、切れ刃５は、排出溝４の回転方向Ｔ側を向く内面４１と、ドリル１の先端部の逃げ面６とが交差する稜線部分に形成される。切れ刃５は正面視略Ｓ字形状を呈する。排出溝４の内面４１のうち切れ刃５付近の内面４１は、切れ刃５が切削した切りくずをすくい取って排出溝４に流す、所謂すくい面である。排出溝４の内面４１のうち切れ刃５側の内面４１と、ボディ３の外周面３１とが交差する部分は、リーディングエッジ３３である。切れ刃５とは反対側の内面４１と外周面３１とが交差する部分は、ヒール３４である。外周面３１には、リーディングエッジ３３とヒール３４との間の中間部分に、ドリル１の外径Ｄよりも小径の背抜き３２が設けられる。背抜き３２が設けられることによって、ドリル１は、加工穴の形成時に加工穴の内面とボディ３の外周面３１との接触による摩擦抵抗を低減し、発熱や加工トルクを抑制することができる。
【００１５】
ドリル１は、排出溝４に沿ってボディ３内を螺旋状に延びる２本の油穴１１を有する。２本の油穴１１はシャンク２の後端からドリル１の先端までドリル１内を貫通し、夫々、逃げ面６に開口する。加工時に油穴１１内に供給される切削油は、切削抵抗を低減し、発熱や加工トルクを抑制する。また、切りくずは、切削油と共に排出溝４を流れ、円滑に排出される。
【００１６】
ドリル１の先端部には、チゼル９付近の心厚を薄くするためのシンニング処理が施される。シンニング処理は、例えば研削砥石を回転させながら排出溝４の開口部分を切れ刃５の軸心ＡＸ側の内側の端部である内端５１からチゼル９側に削り込み、シンニング刃７を形成する処理である。シンニング刃７は、研削砥石とドリル１を相対的に移動させつつ形成され、切れ刃５の内端５１からチゼル９へ向けて正面視円弧状に延びる。シンニング刃７の形成によって、ドリル１の先端部には、シンニング刃７の回転方向Ｔ側を向くすくい面であるシンニング面７１が形成される。
【００１７】
シンニング処理では、シンニング刃７を形成した後、研削砥石をヒール３４側へ向けてドリル１と相対的に移動させて更に削り込み、排出溝４に接続するギャッシュ部８が形成される。ギャッシュ部８の内面であるギャッシュ面８１と、ドリル１の先端部の逃げ面６とが交差する稜線は、シンニング刃７の軸心ＡＸ側の内側の端部である内端７２から円弧状に延び、外周面３１よりも径方向の内側において排出溝４に接続する。即ちギャッシュ面８１は、内側に凹む曲面に形成される。よってギャッシュ部８は、シンニング刃７で切削した切りくずを収容するチップポケットの容量をより大きく確保でき、詰まることなく円滑に切りくずを排出溝４に送り出すことができる。
【００１８】
加工時、チゼル９付近に延びるシンニング刃７が被削物に食い込んで発生する切りくずは、シンニング面７１によってすくい取られ、ギャッシュ部８に押し出される。切りくずは曲面を呈するギャッシュ面８１で丸められてカールし、リーディングエッジ３３で切断されて、排出溝４に送り出される。このとき、ドリル１の外周面３１と加工穴の内面との間に切りくずが入り込んでしまうと、切りくずは、リーディングエッジ３３で切断されずに長く伸びてしまうことがある。第一実施形態のドリル１は、ギャッシュ部８が外周側の端部がドリル１の外周面３１に達していないので、切りくずが外周面３１側に流れにくく、外周面３１と加工穴の内面との間に到達しにくい。故にドリル１は、切りくずを比較的小さく切断し、且つ小さく丸めることで、排出溝４から円滑に排出し、切削抵抗を低減することができる。
【００１９】
ギャッシュ面８１と、シンニング面７１とが接続する部分には、円弧溝１０が形成される。円弧溝１０はチゼル９付近から排出溝４へ向けて真っ直ぐ延び、延伸方向の断面が円弧状を呈する。円弧溝１０は、シンニング刃７が切削し、シンニング面７１ですくい取った切りくずを円滑に排出溝４へ流す。ドリル１は、ギャッシュ面８１とシンニング面７１の間に円弧溝１０を備えたことで、切りくずをシンニング面７１からギャッシュ部８に円滑に押し出すことができる。故にドリル１は、切削抵抗を低減し、且つ安定した切りくず形状を得ることができる。図３に示すように、第一実施形態において、円弧溝１０は、断面の曲率半径Ｒが０．０１Ｄ以上０．０３Ｄ以下の範囲内となるように形成される。曲率半径Ｒが０．０１Ｄ未満の場合、切りくずがシンニング面７１からギャッシュ部８に押し出される際に引っ掛かりやすくなり、ギャッシュ部８から排出溝４への切りくずの排出性が低下する虞がある。一方、曲率半径Ｒが０．０３Ｄより大きい場合、円弧溝１０とシンニング面７１とギャッシュ面８１とで形成されるチップポケットにおいて、円弧溝１０がシンニング面７１とギャッシュ面８１を滑らかに接続する断面形状を構成するには、円弧溝１０を、より浅い位置に形成する必要がある。この場合、チゼル９の径や幅を規格に従って形成すると、シンニング刃７の厚みが薄くなり、応力集中により突発折損する虞がある。
【００２０】
ドリル１の先端部を正面視した場合に、シンニング刃７の内端７２における接線Ａが延びる方向を第一方向とし、第一方向に直交する方向を第二方向とする。２つのギャッシュ部８と逃げ面６の稜線に夫々接し、第二方向に延びる２つの接線Ｂと接線Ｃの間の第一方向の距離を、ギャッシュ入組みＥとする。第一実施形態において、ギャッシュ部８は、ギャッシュ入組みＥが０．０２Ｄ以上０．０４Ｄ以下の範囲内となるように形成される。ギャッシュ入組みＥを大きくすればチップポケットの容量を大きくすることができるが、チゼル９付近の心厚が薄くなる。ギャッシュ入組みＥが０．０４Ｄより大きい場合、ギャッシュ部８が油穴１１にかかる可能性があり、また、チゼル９付近の心厚が薄くなることから突発的な欠損や折損を招く虞がある。ギャッシュ入組みＥを小さくすれば、チゼル９付近の心厚を厚くして剛性を確保できるが、ギャッシュ入組みＥを小さくするには、ギャッシュ部８の内端をシンニング刃７の内端７２に近づける必要がある。ギャッシュ入組みＥが０．０２Ｄ未満の場合、ギャッシュ部８の内端がシンニング刃７の内端７２に近づいて、円弧溝１０を形成できなくなる可能性がある。
【００２１】
次に、第二実施形態のドリル１０１を説明する。第二実施形態のドリル１０１と第一実施形態のドリル１とは刃数が異なるが、基本的な構成は略同じであるので、以下では、ドリル１０１の説明を簡略化して行う。
【００２２】
図４、図５に示すように、ドリル１０１は、ボディ１０３の外周面１３１に３条の排出溝１０４を螺旋状に形成したものである。ボディ１０３の先端部には、排出溝１０４の開口部分に３枚の切れ刃１０５が形成される。切れ刃１０５は、排出溝１０４の回転方向Ｔ側を向く内面１４１と、ドリル１０１の先端部の逃げ面１０６とが交差する稜線部分に形成される。逃げ面１０６には、排出溝１０４に沿ってボディ１０３内を螺旋状に延びる３本の油穴１１１の夫々が開口する。ドリル１０１の先端部にはシンニング処理が施され、シンニング刃１０７が形成される。また、シンニング処理によって形成されるギャッシュ部１０８は、ギャッシュ面１８１と逃げ面１０６との稜線がチゼル１０９側から円弧状に延び、外周面１３１よりも径方向の内側において排出溝１０４に接続する。ギャッシュ面１８１と逃げ面１０６の稜線が外周面１３１よりも内周側において排出溝１０４に接続することの効果は、第一実施形態と同様である。
【００２３】
ギャッシュ面１８１と、シンニング面１７１とが接続する部分には、円弧溝１１０が形成される。円弧溝１１０は断面円弧状で、チゼル１０９付近から排出溝１０４へ向けて真っ直ぐ延びる。図６に示すように、円弧溝１１０は、断面の曲率半径Ｒが０．０１Ｄ以上０．０３Ｄ以下の範囲内となるように形成される。円弧溝１１０を設けたことの効果、及び円弧溝１１０の断面の曲率半径Ｒを上記範囲内で形成することの効果は、第一実施形態と同様である。
【００２４】
ドリル１０１の先端部を正面視した場合に、３つのシンニング刃１０７のうちの一つに注目し、対象シンニング刃１０７Ａと呼ぶ。対象シンニング刃１０７Ａの内端１７２Ａにおける接線を、第一接線Ｆとする。また、対象シンニング刃１０７Ａとは異なる他のシンニング刃１０７と向き合うギャッシュ部１０８のうち、対象シンニング刃１０７Ａの最も近くに位置するギャッシュ部１０８を、対象ギャッシュ部１０８Ａと呼ぶ。第一接線Ｆと平行な対象ギャッシュ部１０８Ａの接線を、第二接線Ｇとする。第一接線Ｆと第二接線Ｇとの間の距離を、シンニング刃厚みＨとする。第二実施形態において、ギャッシュ部１０８は、シンニング刃厚みＨが０．０９ｍｍ以上となるように形成される。シンニング刃厚みＨが小さいほど、チゼル１０９の剛性が低下し、破損する虞があるため、シンニング刃厚みＨは０．０９ｍｍ以上が望ましい。なお、上記構成の円弧溝１１０を設けるためには、シンニング刃厚みＨを０．３ｍｍ以上確保することは難しい。
【００２５】
なお、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。本願形状のギャッシュ部８、１０８を有するドリル１、１０１は、エンドミル、タップ等の切削工具に適用してもよい。シンニング処理では研削砥石でシンニング刃７、１０７を形成し、そのままの工程で円弧溝１０、１１０を形成しつつギャッシュ部８、１０８を形成したが、複数の工程に分けて研削し、各工程において夫々の部位を形成してもよい。ドリル１、１０１は、加工時の回転方向Ｔが、正面視で時計回り方向のものであってもよい。また、ドリル１、１０１は、リーディングエッジ３３とヒール３４との間の中間部分に背抜き３２を設け、穴開け精度を高めた、所謂ダブルマージンのドリルであるが、背抜き３２がヒール３４に達する、所謂シングルマージンのドリルであってもよい。或いは、背抜き３２はなくてもよい。
【００２６】
以上説明した第一実施形態のドリル１、第二実施形態のドリル１０１において、外周面３１、１３１よりも内周側で排出溝４、１０４に接続する円弧状のギャッシュ部８、１０８を形成し、更にシンニング面７１、１７１とギャッシュ面８１、１８１との接続部分に円弧溝１０、１１０を設けたことの効果を確認するため、各種評価試験を行った。
【実施例１】
【００２７】
まず、外周面よりも内周側で排出溝に接続する円弧状のギャッシュ部（以下、「本願形状のギャッシュ部」ともいう。）を形成することによる効果を確認する第一試験を行った。第一試験では、外径ＤがΦ６で、ギャッシュ部の円弧形状の曲率半径を２．９ｍｍとする２枚刃のドリル１Ａと、ギャッシュ部の円弧形状の曲率半径を１．４ｍｍとする２枚刃のドリル１Ｂを用意した。ドリル１Ａのギャッシュ部は外周面に達し、ドリル１Ｂのギャッシュ部は、本願形状である。第一試験では、ドリル１Ａとドリル１Ｂを用い、被削材を切削した切りくずを採取して比較した。なお、第一試験は、以下の条件により行った。
被削材：ＳＣＭ４４０相当材
加工深さ：３００ｍｍ（外径Ｄの５０倍）
切削速度：６０ｍ／ｍｉｎ
送り量：０．３ｍｍ／ｒｅｖ
切削油：ＭＱＬ【００２８】
図７に示すように、ドリル１Ａで被削材を切削した切りくずは、図８に示す、ドリル１Ｂで被削材を切削した切りくずよりも個々の切りくずが大きい。ドリル１Ａはドリル１Ｂよりもギャッシュ部の円弧形状の曲率半径が大きいため、切りくずの丸め具合が比較的大きい。また、ドリル１Ａの切りくずは、切断が不十分で長く延びたものも採取された。第一試験の結果によれば、本願形状のギャッシュ部を設けることによって、ドリル１Ｂは、被削材の切りくずを比較的小さく且つ細かく切断できるので、切りくずの排出性を確保しやすいと判断できる。
【実施例２】
【００２９】
次に、本願形状のギャッシュ部を形成することによる効果を具体的に確認するため、第二試験〜第五試験を行った。まず、第二試験では、貫通穴を加工した時のスラスト抵抗を比較した。試験サンプルとして、外径ＤがΦ１６で、ギャッシュ部が直線状で外周面に達する従来の３枚刃ドリル１０１Ａと、曲率半径を３．８４ｍｍとする本願形状のギャッシュ部を有する３枚刃のドリル１０１Ｂを、夫々複数本用意した。第二試験では、ドリル１０１Ａ、１０１Ｂで被削材に貫通穴を形成する際のスラスト抵抗を測定した。なお、第二試験は、以下の条件により行った。
被削材：炭素鋼（Ｓ５０Ｃ）
使用機械：横型マシニングセンタ
加工深さ：１６ｍｍ貫通
切削速度：１００ｍ／ｍｉｎ
送り量：０．６４ｍｍ／ｒｅｖ【００３０】
図９に示すように、従来のドリル１０１Ａで貫通穴を形成した時のスラスト抵抗の最大値は８８１２Ｎであり、平均値でも８０００Ｎを越え、８０４７Ｎであった。これに対してドリル１０１Ｂで貫通穴を形成した時のスラスト抵抗の最大値は６３３５Ｎであり、平均値は６０００Ｎを下回り、５９６４Ｎであった。第二試験の結果によれば、本願形状のギャッシュ部を設けることによって、ドリル１０１Ｂは、加工時のスラスト抵抗を低減できることが確認できた。
【実施例３】
【００３１】
次に、第三試験では、切りくずの排出性が重要となる止り穴を加工した時の耐久性を比較した。試験サンプルとして、外径ＤがΦ４で、ギャッシュ部が直線状で外周面に達する従来の３枚刃ドリル１０１Ｃと、曲率半径を０．６ｍｍとする本願形状のギャッシュ部を有する３枚刃のドリル１０１Ｄを、夫々複数本用意した。第三試験では、ドリル１０１Ｃ、１０１Ｄで被削材に複数の加工穴を連続して形成し、その課程でドリルの状態を検査することによって耐久性を比較した。なお、第三試験は、以下の条件により行った。
被削材：炭素鋼（Ｓ５０Ｃ）
使用機械：横型マシニングセンタ
加工深さ：１２ｍｍ止り
切削速度：１００ｍ／ｍｉｎ
送り量：０．１６ｍｍ／ｒｅｖ【００３２】
図１０に示すように、従来のドリル１０１Ｃは、６９１１穴を形成したところで折損した。これに対してドリル１０１Ｃは、９０００穴を形成しても、折損しなかった。なお、ドリル１０１Ｃは、９０００穴を加工したところで状態を確認したところ、切れ刃が０．０５７ｍｍ摩耗していたが、ほぼ欠損がなく、加工穴の形成を継続して行うことができる状態であった。第三試験の結果によれば、本願形状のギャッシュ部を設けることによって加工時の負荷が低減したドリル１０１Ｄは耐久性を確保でき、ドリル１０１Ｃよりも、より多くの止り穴を加工できることが確認できた。
【実施例４】
【００３３】
また、第四試験では、深穴を加工した時のスラスト抵抗を比較した。試験サンプルとして、外径ＤがΦ８．４で、ギャッシュ部が外周面に達する従来の３枚刃ドリル１０１Ｅと、ギャッシュ部の円弧形状の曲率半径を１．８ｍｍとし、本願形状のギャッシュ部を有する３枚刃のドリル１０１Ｆを用意した。また、比較のため、ギャッシュ部が直線状で外周面に接続する２枚刃のドリル１Ｃを、夫々複数本用意した。第四試験では、ドリル１０１Ｅ、１０１Ｆ、１Ｃで被削材に２穴を続けて加工する際の１穴目加工時と２穴目加工時のスラスト抵抗を夫々測定した。なお、第四試験は、以下の条件により行った。
被削材：炭素鋼（Ｓ５０Ｃ相当の特殊材）
使用機械：横型マシニングセンタ
加工深さ：４０．７ｍｍ
突出し：７１．７４ｍｍ（肩から７０ｍｍ）
切削油：水溶性切削油剤（希釈率２０％）【００３４】
図１１に示すように、各ドリルで１穴を加工した時のスラスト抵抗の平均値は、ドリル１０１Ｅが２４２６Ｎ（最大値２９０５Ｎ）であり、ドリル１Ｃが２３９１Ｎ（最大値２７７３Ｎ）であった。これに対し、ドリル１０１Ｆは２０００Ｎを下回る、１９６８Ｎ（最大値２２０５Ｎ）であった。２穴目を加工した時の各ドリルのスラスト抵抗の平均値は１穴目よりも下がり、ドリル１０１Ａは２３８０Ｎ（最大値３０６６Ｎ）、ドリル１Ｃは２３６９Ｎ（最大値２６６８Ｎ）、ドリル１０１Ｆは１９３０Ｎ（最大値２３１４Ｎ）であった。第四試験の結果によれば、本願形状のギャッシュ部を設けることによって、ドリル１０１Ｆは、従来のドリル１０１Ｅ、１Ｃよりも、加工時のスラスト抵抗を低減できることが確認できた。
【実施例５】
【００３５】
第五試験では、第四試験に用いたドリル１０１Ｅ、１０１Ｆを用い、深穴を加工した時の耐久性を比較した。第五試験は第四試験の条件により行い、ドリル１０１Ｅとドリル１０１Ｆで被削材に穴開け加工を連続して行った。図１２に示すように、従来のドリル１０１Ｅは８９穴を加工したところで折損した。これに対してドリル１０１Ｆは４５０穴以上も加工することができた。なお、ドリル１０１Ｆは折損しなかったが、４８０穴を加工したところで状態を確認したところ、切れ刃が多少摩耗していたが、ほぼ欠損がなく、加工穴の形成を継続して行うことができる状態であった。第五試験の結果によれば、本願形状のギャッシュ部を設けることによって加工時の負荷が低減したドリル１０１Ｆは耐久性を確保でき、ドリル１０１Ｅよりも、より多くの深穴を加工できることが確認できた。
【実施例６】
【００３６】
次に、円弧溝１０、１１０を形成することによる効果を確認するため、第六試験を行った。第六試験では、深穴を形成した時のスラスト抵抗を比較した。試験サンプルとして、外径ＤがΦ１６で、本願形状のギャッシュ部を有するが、シンニング面とギャッシュ面の接続部分に断面Ｖ字形状の溝が形成されたドリル１０１Ｇと、本願形状のギャッシュ部を有し且つ円弧溝が形成されたドリル１０１Ｈ、１０１Ｉ、１０１Ｊ、１０１Ｋを、夫々複数本用意した。なお、ドリル１０１Ｈ、１０１Ｉ、１０１Ｊ、１０１Ｋは、円弧溝の断面の曲率半径Ｒが、夫々、０．０１Ｄ、０．０２Ｄ、０．０３Ｄ、０．０４Ｄとなるように形成した。第六試験では、ドリル１０１Ｇ〜１０１Ｋで被削材に止り穴を形成する際のスラスト抵抗を測定した。なお、第六試験は、以下の条件により行った。
被削材：ＳＣＭ４４０相当材
加工深さ：３２ｍｍ
切削速度：９０ｍ／ｍｉｎ
送り量：０．６４ｍｍ／ｒｅｖ【００３７】
図１３に示すように、本願形状のギャッシュ部を有し円弧溝の無いドリル１０１Ｇで止り穴を形成した時のスラスト抵抗の最大値は９００７Ｎであり、平均値では７９４４Ｎであった。これに対して曲率半径Ｒが０．０１Ｄの円弧溝を形成したドリル１０１Ｈで止り穴を形成した時のスラスト抵抗の最大値は６４１３Ｎであり、平均値では５８６３Ｎであった。また、曲率半径Ｒが０．０２Ｄの円弧溝を形成したドリル１０１Ｉで止り穴を形成した時のスラスト抵抗の最大値は６２９８Ｎであり、平均値では５６７５Ｎであった。曲率半径Ｒが０．０３Ｄの円弧溝を形成したドリル１０１Ｊで止り穴を形成した時のスラスト抵抗の最大値は６２１１Ｎであり、平均値では５５５０Ｎであった。しかしながら、曲率半径Ｒが０．０４Ｄの円弧溝を形成したドリル１０１Ｋで止り穴を形成した場合には、ドリル１０１Ｋが中心折損してしまった。第六試験の結果によれば、ギャッシュ部に曲率半径Ｒが０．０１Ｄ〜０．０３Ｄの円弧溝を設けたドリル１０１Ｈ〜１０１Ｊは、加工時に切りくずが引っ掛かりにくくなった。これにより、ドリル１０１Ｈ〜１０１Ｊは、ギャッシュ部から排出溝への切りくずの排出性が向上するため、円弧溝のないドリル１０１Ｇよりも、加工時のスラスト抵抗を低減できることが確認できた。一方、ギャッシュ部に曲率半径Ｒが０．０４Ｄの円弧溝を設けたドリル１０１Ｋは、円弧溝が浅く形成され、シンニング刃が薄くなってしまうため、応力集中により突発折損してしまった。
【実施例７】
【００３８】
次に、２枚刃のドリルにおいて、ギャッシュ入組みＥの大きさの範囲を設定することによる効果を確認するため、第七試験を行った。第七試験では、深穴を形成した時の耐久性を比較した。試験サンプルとして、本願形状のギャッシュ部と円弧溝を有し、外径Ｄとギャッシュ入組みＥとをΦ５〜Φ１２の範囲と０．０２Ｄ〜０．０４Ｄの範囲で組み合わせて作製したドリルを用意した。なお、ギャッシュ入組みＥが０．０２Ｄ未満のドリルは、円弧溝が形成できなかった。また、ギャッシュ入組みＥが０．０４Ｄより大きいドリルは、ギャッシュ部が油穴に干渉してしまった。第七試験では、上記各組合せのドリルで被削材に深穴を形成する加工を連続して行った。
なお、第七試験は、以下の条件により行った。
被削材：ＳＣＭ４４０相当材
加工深さ：３００ｍｍ
切削速度：８０ｍ／ｍｉｎ
送り量：０．３５ｍｍ／ｒｅｖ
円弧溝の曲率半径Ｒ：０．０３Ｄ【００３９】
第七試験では、連続して３４０穴を形成できたドリルを耐久性について合格と判断した。図１４に示すように、Φ９以下のドリルでは、ギャッシュ入組みＥが０．０４Ｄ以下であれば、十分な耐久性を確保できることが確認できた。また、Φ１０以上のドリルであっても、ギャッシュ入組みＥが０．０３Ｄ以下であれば、十分な耐久性を確保できることが確認できた。
【実施例８】
【００４０】
次に、３枚刃のドリルにおいて、シンニング刃厚みＨの大きさの範囲を設定することによる効果を確認するため、第八試験を行った。
第八試験では、深穴を形成した時の耐久性を比較した。
試験サンプルとして、外径ＤがΦ１０で、本願形状のギャッシュ部と円弧溝を有し、シンニング刃厚みＨが０．０５ｍｍ、０．０７ｍｍ、０．０９ｍｍ、０．１４ｍｍであるドリル１０１Ｌ、１０１Ｍ、１０１Ｎ、１０１Ｕを用意した。
第八試験では、ドリル１０１Ｌ、１０１Ｍ、１０１Ｎ、１０１Ｕで、被削材に深穴を形成する加工を連続して行った。
なお、第八試験は、以下の条件により行った。
被削材：ＳＣＭ４４０相当材
加工深さ：３００ｍｍ
切削速度：８０ｍ／ｍｉｎ
送り量：０．３５ｍｍ／ｒｅｖ
円弧溝の曲率半径Ｒ：０．０３Ｄ【００４１】
第八試験では、連続して３４０穴を形成した後、ドリル１０１Ｌ、１０１Ｍ、１０１Ｎ、１０１Ｕの先端部の状態を比較した。図１５に示すように、シンニング刃厚みＨが０．０５ｍｍのドリル１０１Ｌは、チゼル付近が折損していた。図１６に示すように、シンニング刃厚みＨが０．０７ｍｍのドリル１０１Ｍも、同様に、チゼル付近が折損していた。図１７に示すように、シンニング刃厚みＨが０．０９ｍｍのドリル１０１Ｎは、多少の摩耗はあるものの、チゼル付近の折損は無かった。図１８に示すように、シンニング刃厚みＨが０．１４ｍｍのドリル１０１Ｕも、同様に、多少の摩耗はあるものの、チゼル付近の折損は無かった。第八試験の結果によれば、シンニング刃厚みＨが０．０９ｍｍ以上であれば、十分な耐久性を確保できることが確認できた。なお、シンニング刃厚みＨは、大きいほど、チゼル付近の剛性を確保できるが、円弧溝を形成するためには、シンニング刃厚みＨを０．３ｍｍ以上確保することは難しい。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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