(57)【要約】【課題】シンニング処理を施して左右の切れ刃間のチゼルエッジの幅を縮めたドリルのシンニング部切れ刃のすくい面のクレータ摩耗を抑えながら切削抵抗（スラスト荷重）を低減してドリルの耐久性向上と切削性能の安定性向上を両立させることを課題としている。【解決手段】左右のシンニング溝６，６のドリル径方向内端６ａをドリル中心Ｏを越えた位置に配置してそのシンニング溝の内端側をドリル径方向にδの範囲で部分的にオーバーラップさせ、併せて、各シンニング溝とドリル先端の逃げ面７との間に形成されるシンニング部切れ刃３ａのすくい角を負の角度に設定した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シンニング処理を施して左右の切れ刃（３，３）間のチゼルエッジ（４）の幅を縮めたドリルにおいて、ドリル本体（１）の先端中心部に設ける左右一対のシンニング溝（６，６）のドリル径方向内端（６ａ）をドリル中心を越えた位置に配置してそのシンニング溝（６）の内端側をドリル径方向に部分的にオーバーラップさせ、さらに、各シンニング溝（６）とドリル先端の逃げ面（７）との間に形成されるシンニング部切れ刃（３ａ）のすくい角γを負の角度に設定したことを特徴とするドリル。
【請求項２】
左右のシンニング溝（６，６）のドリル径方向オーバーラップ量δを、ドリル径をＤとして０．０２Ｄ〜０．２Ｄの範囲に設定した請求項1に記載のドリル。
【請求項３】
前記シンニング部切れ刃（３ａ）の負のすくい角γを、０〜−３０°の範囲に設定した請求項1又は２に記載のドリル。
【請求項４】
前記シンニング溝（６）の径方向内端のコーナＲを、０．０２Ｄ〜０．１Ｄの範囲に設定した請求項1〜３のいずれかに記載のドリル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鋼や鋳鉄などの金属の穴あけ加工に利用するドリル、より詳しくは、クレータ摩耗による耐久性の低下を抑えながら切削抵抗（スラスト荷重）を低減して耐久性向上と切削性能の安定性向上を両立させたドリルに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属加工用のドリルで、チゼルエッジを短縮する目的で設けられる左右一対のシンニング溝を、その溝の径方向内端が径方向に部分的にオーバーラップするように配置したものがある。そのようなドリルが下記特許文献１，２などに開示されている。
【０００３】
特許文献１が開示しているドリルは、難削材として知られるアルミ加工用であって、左右のシンニング溝の径方向内端をドリル中心（回転中心）を越えた位置に配置することで左右のシンニング溝を径方向に部分的にオーバーラップさせてドリル中心近傍の切削抵抗（スラスト荷重）を低減させている。
特許文献２が開示しているドリルも同様の構造であり、同様の効果を期待できる。この特許文献２のドリルは、加工硬化しやすい難削材用であり、被削材の具体例としてニッケル基のインコネル合金を例に挙げている。
【特許文献１】特開２００６−２１２７２３号公報
【特許文献２】特開２００３−３９２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１，２が開示しているドリルは、アルミやインコネル合金などに比べて硬度が高い鋼材（一般鋼、軟鋼、ステンレス鋼）や鋳鉄（ねずみ鋳鉄、ダクタイル鋳鉄）の加工に適用すると満足できる耐久性が得られない。
【０００５】
シンニング処理は、通常、シンニング溝とドリル先端の逃げ面との間に形成されるシンニング部切れ刃のすくい角が０°になるように行われるが、前掲の特許文献１，２のドリルにそのような処理を施すと、シンニング部切れ刃のすくい面にクレータ摩耗が発生してドリルが短寿命になる。
【０００６】
この発明は、シンニング部切れ刃のすくい面のクレータ摩耗を抑えながら切削抵抗（スラスト荷重）を低減してドリルの耐久性向上と切削性能の安定性向上を両立させることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、この発明においては、シンニング処理を施してチゼルエッジの幅を縮めたドリルを改善の対象にして、そのドリルに以下の構成を付与した。具体的には、左右のシンニング溝のドリル径方向内端をドリル中心を越えた位置に配置してそのシンニング溝の内端側をドリル径方向に部分的にオーバーラップさせ、併せて、各シンニング溝とドリル先端の逃げ面との間に形成されるシンニング部切れ刃のすくい角を負の角度に設定した。シンニング溝をオーバーラップさせるこの構造は、チゼルエッジ部の強度を確保し易いドリル、例えば、直径がφ３．０〜φ１６．０ｍｍ程度のドリルに適用するのに向いている。
【０００８】
なお、左右のシンニング溝のドリル径方向オーバーラップ量は、ドリル径をＤとして０．０２Ｄ〜０．２Ｄの範囲に設定すると好ましい。
【０００９】
また、シンニング部切れ刃の負のすくい角は、０〜−３０°、より好ましくは０〜−１５°の範囲にあると好ましく、さらに、シンニング溝の径方向内端のコーナは、０．０２Ｄ〜０．１Ｄの範囲にあると好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
左右のシンニング溝の内端側をドリル径方向にオーバーラップさせることで最先端のドリル断面積を減少させてスラスト荷重を低減することができる。また、各シンニング溝とドリル先端の逃げ面との間に形成されるシンニング部切れ刃のすくい角を負の角度に設定することで、シンニング溝のオーバーラップ配置によって低下したチゼルエッジ部の強度が補われ、なおかつ、そのすくい角が０°のドリルに比べてシンニング部すくい面に対する切屑の接触領域が広がってシンニング部すくい面のクレータ摩耗が抑制される。
【００１１】
シンニング部切れ刃のすくい角を０°にしたドリルでは、シンニング部切れ刃によって削り取られた切屑がシンニング部すくい面の狭い領域に集中して接触する。これに対し、この発明のドリルでは、シンニング部すくい面に対する切屑の接触領域が広がってすくい面の一部分が切屑によって集中的にダメージを受けることがなくなる。
【００１２】
シンニング部切れ刃のすくい角を負の角度にすると、クレータ摩耗は、そのすくい角が０°のときよりも明らかに減少する。シンニング部切れ刃のすくい角を負の角度にするとその切れ刃による切削形態が被削材を押し潰しながらすくい取るような状況になり、そのために、すくい面に対する切屑の接触領域が広がって切屑の単位面積当たりの押し付け圧が小さくなっているためと考えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明のドリルの実施の形態を添付図面の図１〜図４に基づいて説明する。図示のドリルは、切屑をねじれ溝に流して排出するツイストドリルである。
【００１４】
図１及び図２に示すように、このドリルは、ドリル本体１の先端に左右一対の切れ刃３，３を有する。その切れ刃３，３はドリル中心（回転中心）Ｏを境にした両側に点対称形状にしてそれぞれ設けられている。また、ドリル本体１の外周には、ランド２，２と、２条のねじれ溝５、５が設けられ、さらに、図２に示すように、ドリル本体１の最先端部に、チゼルエッジ４の幅を縮めるシンニング溝６が中心対称状態にして２箇所設けられている。
【００１５】
３ａは、シンニング溝６とドリル先端の逃げ面７との間の稜線によって形成されるシンニング部切れ刃、８はシンニング溝６の溝面によって構成されるシンニング部切れ刃のすくい面、９はマージン部である。
【００１６】
対のシンニング溝６，６は、図３に示すように、その径方向内端６ａをドリル中心Ｏを越えた位置に配置して両溝の内端側をドリル径方向に部分的にオーバーラップさせている。そのオーバーラップ量δは、ドリル径Ｄの０．０２倍〜０．２倍の範囲が好ましい。そのオーバーラップ量δが０．０２Ｄ以下では、スラスト荷重低減の効果が十分に発揮されない。また、そのオーバーラップ量δが０．２Ｄを超えるとチゼルエッジ部の強度が不足してドリルの使用初期の欠損が発生しやすくなる。
【００１７】
図４に示すシンニング部切れ刃３ａのすくい角γは、０〜−３０°、より好ましくは０〜−１５°の範囲（０°は含まない）にあると好ましい。このすくい角γが０°もしくは正の角度ではチゼルエッジ部が強度不足となりやすい。また、このすくい角γが−３０°を超えて負の方向にさらに大きくなると、シンニング溝をオーバーラップさせることによるスラスト荷重低減の効果が減殺される。
【００１８】
なお、図３に示したシンニング溝６の径方向内端のコーナＲは、０．０２Ｄ〜０．１Ｄの範囲にあると好ましい。このコーナＲが０．０２Ｄ未満であるとチゼルエッジ部の強度不足が考えられるようになり、また、そのコーナＲが０．１Ｄを超えるとシンニング溝をオーバーラップさせることによるスラスト荷重低減の効果が減殺される。このコーナＲは、ドリル径に合わせてドリル径が小さくなれば小さく、大きくなれば大きくするのがよい。
【００１９】
このほか、図３に示すチゼルエッジ４の幅ｔも、チゼルエッジ部の強度とスラスト荷重に影響を与えるので適正範囲に設定する必要がある。その幅ｔの適正範囲は、例えば、直径がφ３〜φ１６ｍｍのドリルにおいては、０．１〜０．３ｍｍ程度であった。チゼルエッジ４の幅ｔを０．１ｍｍ以上とすることで、チゼルエッジ部の必要強度を確保することができる。また、その幅ｔを０．３ｍｍ以下とすることで、スラスト荷重を十分に低減させ、ドリルの求心性も向上させることができる。
【００２０】
この発明のドリルの評価試験結果を以下に挙げる。
試験は、まず、左右のシンニング溝の内端側のオーバーラップ量δと、シンニング部切れ刃のすくい角γの関係について調べた。オーバーラップ量δとシンニング部切れ刃のすくい角γが共に０°のドリル（従来品）と、オーバーラップ量δ＝０．１ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、２．０ｍｍと、シンニング部切れ刃のすくい角γ＝０〜−３５°（５°刻み）の組み合わせのドリルを準備して以下の条件で穴あけを行い、刃先の信頼性を調べた。この試験の結果を表１にまとめる。
使用ドリル：直径φ８．０ｍｍ  Ｌ／Ｄ＝５仕様
切削条件：切削速度Ｖ＝８０ｍ／ｍｉｎ、送りｆ＝０．２５ｍｍ／ｒｅｖ
深さｄ＝２５ｍｍの止まり穴、切削長＝３０ｍ
切削形態：湿式切削（内部給油、油剤供給圧：２ＭＰａ）
【００２１】
【表１】
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【００２２】
次に、上記の評価試験において、各ドリルのスラスト荷重を測定し、シンニング溝のオーバーラップ量δとシンニング部切れ刃のすくい角γが共に０°の従来品のスラスト荷重を１００としてそのドリルとのスラスト荷重の比率を求めた。その結果を表２に示す。
【００２３】
【表２】
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【００２４】
上記の評価試験によると、シンニング溝のオーバーラップ量δが０．５〜１．０ｍｍで比較の基準にしたドリルに比べて１５％以上のスラスト低減の効果が得られており、また、シンニング部切れ刃のすくい角γが負の方向に−５°を超えたものは、刃先強度も十分に確保されている。
刃先強度をより高めるためにシンニング部切れ刃のすくい角γを負の方向に大きくしても、シンニング溝をオーバーラップさせたことによる効果で従来品に比べてもスラスト荷重を抑えることができる（δ＝０．５ｍｍでγ＝−２０〜−２５°のものや、δ＝１．０ｍｍでγ＝−２０〜−３０°のもの）。
ただし、シンニング部切れ刃のすくい角γを負の方向に３５°を超えて大きくすると切削抵抗が極端に大きくなって加工中にびびりが発生し、実用では使えないドリルになる。
【００２５】
シンニング溝のオーバーラップ量δを０．５ｍｍ、シンニング部切れ刃のすくい角γを０°としたものは、切削は十分に可能であるが、刃先信頼性の面で若干劣る。
また、シンニング溝のオーバーラップ量δが０．１ｍｍ（０．０１２５Ｄ）の場合、シンニング部切れ刃のすくい角γを負にすると、従来品よりもスラスト荷重が大きくなって切削性能が不安定になる。
【００２６】
この試験データから、シンニング溝のオーバーラップ量δを０．１ｍｍ以上、好ましくは、ドリル径との比で０．０２Ｄ以上確保すれば従来品よりもスラスト荷重の低減が期待できる。また、直径φ８．０ｍｍのドリルでオーバーラップ量δ＝２．０ｍｍ（０．２５Ｄ）とした場合は、シンニング部切れ刃のすくい角を負とすることで切削が可能となる領域もあるが、これは刃先の信頼性が十分でない。
さらに、シンニング部切れ刃のすくい角γも、オーバーラップ量δが好ましいとした範囲にあれば、−３０°くらいまでは従来品以下または従来品並みのスラスト荷重を保つことができている。
【００２７】
図５は、上記の評価試験において、シンニング部切れ刃のすくい角γが０°のドリルと、そのすくい角γが−１０°のドリルについて試験後のシンニング部切れ刃のすくい面の性状を観察して模写したものである。シンニング部切れ刃のすくい角γが０°のドリルは、図５（ａ）に示すように、シンニング部切れ刃のすくい面８が切屑によって局所的に削られてそのすくい面８にクレータ摩耗１０が発生しているが、すくい角γが−１０°のドリルは、図５（ｂ）に示すように、シンニング部切れ刃のすくい面８の広範な領域に切屑の擦過痕は見られるもののクレータ摩耗の発達は少なく、シンニング部切れ刃のすくい角を負の角度にすることによる効果が見られた。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明のドリルの一例の要部を示す側面図
【図２】図１のドリルの正面図
【図３】図１のドリルの中心部を拡大して示す正面図
【図４】図１のドリルのシンニング部切れ刃のすくい角を示す側面図
【図５】（ａ）シンニング部切れ刃のすくい角が０°のドリルのシンニング部切れ刃すくい面の摩耗状況を示す模写図、（ｂ）上記すくい角が−１０°のドリルのシンニング部切れ刃すくい面の摩耗状況を示す模写図
【符号の説明】
【００２９】
１          ドリル本体
２          ランド
３          切れ刃
３ａ        シンニング部切れ刃
４          チゼルエッジ
５          ねじれ溝
６          シンニング溝
７          逃げ面
８          シンニング部切れ刃のすくい面
９          マージン部
１０        クレータ摩耗
Ｏ          ドリル中心
δ          左右のシンニング溝の径方向オーバーラップ量
γ          すくい角
ｔ          チゼルエッジの幅
【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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