(57)【要約】【課題】硬度が高い金属材料を穴加工する際に、ドリル本体の先端の主切刃における回転中心側の部分や外周コーナー部が欠損するのを抑制し、硬度が高い金属材料に対して長期にわたって安定した穴加工が行えるようにする。【解決手段】ドリル本体１０の外周に２つのねじれ溝１１が形成され、ドリル本体の先端の中心から両側にチゼル刃１２が形成されると共に、各チゼル刃と連続してそれぞれドリル本体の外周に伸びた２つの主切刃１３が形成されたドリルにおいて、各主切刃の外周コーナー部１３ａ　を円弧状に形成すると共に、ドリル本体の先端角をβとした場合に、ドリル本体の軸心に対してβ／４傾斜した線Ｚと円弧状に形成された外周コーナー部１３ａとが接する点におけるすくい角γｏ　が−１０〜−２０°の範囲になるようにした。【選択図】　図２
2004025383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドリル本体１０の外周に２つのねじれ溝１１が形成され、このドリル本体１０の先端の中心から両側にチゼル刃１２が形成されると共に、各チゼル刃１２と連続してそれぞれドリル本体１０の外周に伸びた２つの主切刃１３が形成されてなるドリルにおいて、各主切刃１３の外周コーナー部１３ａが円弧状に形成されると共に、このドリル本体１０の先端角をβとした場合に、ドリル本体１０の軸心に対してβ／４傾斜した線Ｚと上記の円弧状に形成された主切刃１３の外周コーナー部１３ａとが接する点におけるすくい角γｏ　が−１０〜−２０°の範囲であることを特徴とするドリル。
【請求項２】
請求項１に記載したドリルにおいて、上記のチゼル刃１２と主切刃１３とが連続する点での各主切刃１３の接線Ｘと直交する方向における接線Ｘ，Ｘ間の間隔δ１が０．１０〜０．２５ｍｍの範囲になっていることを特徴とするドリル。
【請求項３】
請求項１又は２に記載したドリルにおいて、ドリル本体１０の先端から見た上記の各主切刃１３の外周側の部分が直線状になっており、各主切刃１３における上記の直線部分に対して、各主切刃１３における２番逃げ面１４と３番逃げ面１５との交線Ｌが、それぞれ２番逃げ面１４が外周側に向かって広がるように１０〜１５°の範囲で傾斜して形成されると共に、上記の各交線Ｌと直交する方向における交線Ｌ，Ｌ間の間隔δ２が０〜０．２５ｍｍの範囲になっていることを特徴とするドリル。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載したドリルにおいて、上記のドリル本体１０が先端からテーパー状に収縮した形状になっており、そのバックテーパーが０．２／１００〜０．３／１００の範囲であることを特徴とするドリル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、金属材料等に穴加工を行うのに使用するドリルに係り、特に、高硬度の金属材料に穴加工を行うのに適したドリルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、金属材料等に穴加工を行うにあたっては、一般に、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、ドリル本体１０の外周に２つのねじれ溝１１が形成されると共に、このドリル本体１０の先端の回転中心から外周側に向かって２つの主切刃１３が形成されたドリルが使用されていた。
【０００３】
そして、このようなドリルにより金型等の硬質な金属材料に穴加工を行うにあたっては、一般に、金属材料を熱処理して硬化させる前の軟らかい状態で穴加工を行い、その後、これを熱処理して硬化させるようにしている。
【０００４】
また、このように穴加工を行った金属材料を熱処理した場合、金属材料が変形して穴の精度が狂うため、再度仕上げの穴加工を行うようにしている。
【０００５】
しかし、このように２度の穴加工を行うことは面倒であり、このため、近年においては、金属材料を熱処理して硬化させた後に穴加工することが試みられるようになった。
【０００６】
ここで、上記のように金属材料を熱処理して硬化させた場合、この金属材料の硬度がＨＲＣ６０〜６５程度になる。
【０００７】
そして、このように硬化された金属材料に対して上記のようなドリルを用いて穴加工を行った場合、このドリル本体１０の先端に設けられた上記の主切刃１３における回転中心側の部分が欠損したり、また上記の主切刃１３における外周コーナー部１３ａが欠損したりするという問題があった。
【０００８】
このため、従来においては、ドリル本体１０先端の回転中心側におけるそれぞれの主切刃１３間に間隔を設けて、回転中心側の部分が欠損するのを抑制したり、特開２０００―５９１３６号公報や特開２００２−３６０１８号公報等に示されるように、上記の主切刃１３における外周コーナー部１３ａを円弧状に形成して、主切刃１３における外周コーナー部１３ａが欠損するのを抑制することが提案されている。
【０００９】
しかし、上記のようにドリル本体１０先端の回転中心側におけるそれぞれの主切刃１３間の間隔が適切でないと、穴加工を行う際における食い付き時に刃先が振れやすくなり、精度のよい穴加工が行えなくなったり、また上記のように主切刃１３における外周コーナー部１３ａを円弧状に形成しただけでは、上記のように硬度が高い金属材料を穴加工する際に、依然として主切刃１３における外周コーナー部１３ａが欠損するという問題があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、ドリルにおける上記のような様々な問題を解決することを課題とするものであり、硬度が高い金属材料を穴加工する際に、ドリル本体の先端に設けられた主切刃における回転中心側の部分や外周コーナー部が欠損するのを抑制し、硬度が高い金属材料に対して長期にわたって安定した穴加工が行えるようにすることを課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明におけるドリルにおいては、上記のような課題を解決するため、ドリル本体１０の外周に２つのねじれ溝１１が形成され、このドリル本体１０の先端の中心から両側にチゼル刃１２が形成されると共に、各チゼル刃１２と連続してそれぞれドリル本体１０の外周に伸びた２つの主切刃１３が形成されてなるドリルにおいて、各主切刃１３の外周コーナー部１３ａを円弧状に形成すると共に、このドリル本体１０の先端角をβとした場合に、ドリル本体１０の軸心に対してβ／４傾斜した線Ｚと上記の円弧状に形成された主切刃１３の外周コーナー部１３ａとが接する点におけるすくい角γｏ　が−１０〜−２０°の範囲になるようにしたのである。
【００１２】
そして、この発明におけるドリルのように、各主切刃１３の外周コーナー部１３ａを円弧状に形成すると、主切刃１３の外周コーナー部１３ａの強度が高まり、さらにドリル本体１０の先端角をβとした場合に、ドリル本体１０の軸心に対してβ／４傾斜した線Ｚと円弧状に形成された主切刃１３の外周コーナー部１３ａとが接する点におけるすくい角γｏ　が−１０〜−２０°の範囲になるようにすると、主切刃１３の外周コーナー部１３ａにおける切削性が低下するのを少なくしながら、主切刃１３の外周コーナー部１３ａの強度を十分に高めることができるようになる。すなわち、上記のすくい角γｏ　が−１０°より＋側になると、外周コーナー部１３ａにおける強度を十分に高めることができなくなる一方、すくい角γｏ　が−２０°より−側になると、外周コーナー部１３ａにおける切削性が悪くなる。
【００１３】
そして、上記のようにドリルを構成すると、熱処理により硬化されて硬度がＨＲＣ６０〜６５程度になった金属材料に穴加工を行う場合においても、各主切刃１３の外周コーナー部１３ａが欠損するのが抑制されて、安定した穴加工が長く行えるようになる。
【００１４】
また、この発明におけるドリルにおいて、請求項２に記載したように、上記のチゼル刃１２と主切刃１３とが連続する点での各主切刃１３の接線Ｘと直交する方向における接線Ｘ，Ｘ間の間隔δ１が０．１０〜０．２５ｍｍの範囲になるようにすると、上記のような高硬度の金属材料に穴加工を行う際における食い付きがよくなって刃先が振れるのが抑制されると共に、ドリル本体１０の回転中心側におけるチゼル刃１２や主切刃１３が欠損するのも抑制されるようになる。すなわち、上記の接線Ｘ，Ｘ間の間隔δ１が０．１０ｍｍ未満になると、ドリル本体１０の回転中心側におけるチゼル刃１２や主切刃１３が欠損しやすくなる一方、上記の間隔δ１が０．２５ｍｍを越えると、穴加工を行う際における食い付きが悪くなって刃先が振れ、精度のよい穴加工が行えなくなる。
【００１５】
また、この発明におけるドリルにおいて、請求項３に記載したように、ドリル本体１０の先端から見た上記の各主切刃１３の外周側の部分を直線状に形成し、各主切刃１３における上記の直線部分に対して、各主切刃１３における２番逃げ面１４と３番逃げ面１５との交線Ｌが、それぞれ２番逃げ面１４が外周側に向かって広がるように１０〜１５°の範囲で傾斜させると共に、上記の各交線Ｌと直交する方向における交線Ｌ，Ｌ間の間隔δ２が０〜０．２５ｍｍの範囲になるようにすると、高硬度の金属材料に穴加工を行う際に、ドリル本体１０の回転中心側におけるチゼル刃１２や主切刃１３が欠損するのがより一層抑制されるようになる。
【００１６】
さらに、この発明におけるドリルにおいて、請求項４に記載したように、ドリル本体１０を先端からテーパー状に収縮した形状に形成し、そのバックテーパーが０．２／１００〜０．３／１００の範囲になるようにすると、高硬度の金属材料に穴加工を行う際に、このドリルの外周が穴の加工面に接触して擦れるのが抑制されると共に、切削時におけるドリルの直進性が低下するということがなく、切削時における抵抗が増大したり、発熱したり、切削音が発生したり、加工面が傷ついたりするのが抑制されるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態に係るドリルを添付図面に基づいて具体的に説明する。
【００１８】
この実施形態におけるドリルにおいては、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、ドリル本体１０の外周に２つのねじれ溝１１を形成すると共に、このドリル本体１０の先端の回転中心から両側にチゼル刃１２を形成し、各チゼル刃１２と連続するようにして、それぞれドリル本体１０の外周に伸びた２つの主切刃１３を形成している。なお、図面上は明確でないが、上記のドリル本体１０は先端からテーパー状に収縮した形状に形成されており、好ましくは、バックテーパーが０．２／１００〜０．３／１００の範囲になるようにする。
【００１９】
そして、上記の各主切刃１３の外周コーナー部１３ａを円弧状に形成すると共に、このドリル本体１０の先端角をβとした場合に、ドリル本体１０の軸心に対してβ／４傾斜した線Ｚと上記の円弧状に形成された主切刃１３の外周コーナー部１３ａとが接する点におけるすくい角γｏ　が−１０〜−２０°の範囲になるようにしている。
【００２０】
ここで、上記のすくい角γｏ　は、ラジアルレーキをγｆ　、リード角をα、アキシャルレーキ（ねじれ角）をγｐ　とした場合、下記の式（１）で表される。
【００２１】
γｏ　＝ｔａｎ−１　（ｔａｎγｆ　・ｃｏｓ　α＋ｔａｎ　γｐ　・ｓｉｎ　α）…（１）
【００２２】
そして、上記のリード角αは、図３（Ａ）に示すように、主切刃１３の外周コーナー部１３ａを円弧状に形成していない場合には、ドリル本体１０の先端角βの半分のβ／２になるが、図３（Ｂ）に示すように、主切刃１３の外周コーナー部１３ａを主切刃線Ｋと外周線Ｍとのなす角の二等分線上に中心をもつ半径Ｒの円弧状に形成した場合には、上記のリード角αはドリル本体１０の先端角βの４分の１のβ／４になる。
【００２３】
また、ドリル本体１０の先端における直径をＤ、心厚をｄとした場合、上記のラジアルレーキγｆ　は下記の式（２）で表され、ドリル本体１０の先端における直径Ｄが同じ場合には心厚ｄによって変化する。
【００２４】
γｆ　＝ｓｉｎ−１−（ｄ／Ｄ）…（２）
【００２５】
そして、上記の式（１），（２）の結果から、上記の心厚ｄを大きくしたり、アキシャルレーキ（ねじれ角）γｐ　を小さくしたり、ドリル本体１０の先端角βを小さくしたりすることによって、上記のすくい角γｏ　を−側に大きくなり、主切刃１３の外周コーナー部１３ａの強度が高くなる。
【００２６】
なお、上記の主切刃１３の外周コーナー部１３ａに設ける円弧の半径Ｒについては、主切刃１３の外周コーナー部１３ａにおける切削性が低下するのを少なくしながら外周コーナー部１３ａの強度を高めるため、ドリル本体１０の先端における直径Ｄの０．０８〜０．１３倍程度にすることが好ましい。
【００２７】
また、この実施形態におけるドリルにおいては、図２（Ｂ）に示すように、チゼル刃１２と連続してドリル本体１０の外周に伸びた上記の各主切刃１３を、それぞれドリル本体１０の外周に伸びた直線状の第１切刃１３ｂと、この第１切刃１３ｂとチゼル刃１２との間の直線状の第２切刃１３ｃとで構成している。
【００２８】
ここで、上記のように第１切刃１３ｂとチゼル刃１２との間に直線状の第２切刃１３ｃを設けた場合、チゼル刃１２と主切刃１３とが連続する点での各主切刃１３の接線Ｘは上記の直線状になった各第２切刃１３ｃの方向と一致することになる。そして、上記の各接線Ｘに対して直交する方向における接線Ｘ，Ｘ間の間隔δ１を０．１０〜０．２５ｍｍの範囲になるようにしている。
【００２９】
また、この実施形態におけるドリルにおいては、ドリル本体１０の外周に伸びた上記の直線状の各第１切刃１３ｂと、各主切刃１３における２番逃げ面１４と３番逃げ面１５との交線Ｌとが平行になっている。
【００３０】
なお、この実施形態におけるドリルにおいては、上記のように各主切刃１３における２番逃げ面１４と３番逃げ面１５との交線Ｌが、それぞれドリル本体１０の外周に伸びた直線状の各第１切刃１３ｂと平行になるようにしたが、ドリル本体１０の回転中心側におけるチゼル刃１２や主切刃１３が欠損するのをより一層抑制するため、図４に示すように、各主切刃１３における２番逃げ面１４と３番逃げ面１５との交線Ｌが、それぞれ２番逃げ面１４が外周側に向かって広がるように１０〜１５°の範囲で傾斜させると共に、上記の各交線Ｌと直交する方向における交線Ｌ，Ｌ間の間隔δ２が０〜０．２５ｍｍの範囲になるようにすることが好ましい。
【００３１】
また、この実施形態におけるドリルにおいて、さらに主切刃１３の強度を高めて欠損を抑制するため、主切刃１３にホーニングを行うようにすることが好ましい。
【００３２】
【実施例】
次に、この発明の条件を満たしている実施例のドリルと、この発明の条件を満たしていない比較例のドリルとを用いて、高硬度の金属材料に対して穴加工を行い、この発明の条件を満たしている実施例のドリルが優れていることを明らかにする。
【００３３】
（実施例１）
実施例１においては、微粒子超硬合金を用い、前記の図２（Ａ），（Ｂ）に示すようなドリルを製造した。
【００３４】
ここで、この実施例１のドリルにおいては、先端の直径Ｄが６．０ｍｍでバックテーパーが０．１／１００になったドリル本体１０に対して、心厚ｄが２．７ｍｍになるようにして、ねじれ角γｐ　が１５°になった２つのねじれ溝１１を形成すると共に、ドリル本体１０の先端角βが１４０°になるようにした。
【００３５】
そして、各主切刃１３の外周コーナー部１３ａを半径Ｒが０．６ｍｍの円弧状に形成すると共に、この外周コーナー部１３ａの逃げ角を１０°、各主切刃１３に対する２番逃げ面１４の逃げ角を５°にし、またチゼル刃１２と主切刃１３とが連続する点での各主切刃１３の接線Ｘに対して直交する方向における接線Ｘ，Ｘ間の間隔δ１が０．１０ｍｍになるようにした。
【００３６】
ここで、この実施例１のドリルにおいては、ドリル本体１０の軸心に対してβ／４傾斜した線Ｚと上記の各主切刃１３の外周コーナー部１３ａとが接する点におけるすくい角γｏ　は−１４．４°になっていた。
【００３７】
そして、上記のように製造したドリルをＴｉＡｌＮでコーティングした。
【００３８】
（実施例２）
実施例２においては、上記の実施例１におけるドリルにおいて、ドリル本体１０におけるバックテーパーを０．２５／１００にすると共に、前記の図４に示すように、各主切刃１３における２番逃げ面１４と３番逃げ面１５との交線Ｌが、それぞれ２番逃げ面１４が外周側に向かって広がるように１０°傾斜させると共に、上記の各交線Ｌと直交する方向における交線Ｌ，Ｌ間の間隔δ２が０．０５ｍｍになるようにした。
【００３９】
そして、それ以外は、上記の実施例１のドリルの場合と同様にしてドリルを製造した。なお、前記のすくい角γｏ　は、実施例１のドリルと同じ−１４．４°になっていた。
【００４０】
（比較例１）
比較例１においては、上記の実施例１におけるドリルにおいて、各主切刃１３の外周コーナー部１３ａを円弧状に形成しないようにし、それ以外は、上記の実施例１のドリルの場合と同様にして、ドリルを製造した。
【００４１】
なお、この比較例１のドリルにおいては、図３（Ａ）に示すような角張った外周コーナー部１３ａのすくい角γｏ　が＋４．８°になっていた。
【００４２】
（比較例２）
比較例２においては、上記の実施例１におけるドリルにおいて、ドリル本体１０における心厚ｄが２．１ｍｍになるようにして、ねじれ角γｐ　が１５°になった２つのねじれ溝１１を形成し、それ以外は、上記の実施例１のドリルの場合と同様にして、ドリルを製造した。
【００４３】
なお、この比較例２のドリルにおいては、ドリル本体１０の軸心に対してβ／４傾斜した線Ｚと各主切刃１３の外周コーナー部１３ａとが接する点におけるすくい角γｏ　が−８．５°になっていた。
【００４４】
（比較例３）
比較例３においては、上記の実施例１におけるドリルにおいて、ドリル本体１０における心厚ｄが２．４ｍｍになるようにして、ねじれ角γｐ　が２０°になった２つのねじれ溝１１を形成し、それ以外は、上記の実施例１のドリルの場合と同様にして、ドリルを製造した。
【００４５】
なお、この比較例２のドリルにおいては、ドリル本体１０の軸心に対してβ／４傾斜した線Ｚと各主切刃１３の外周コーナー部１３ａとが接する点におけるすくい角γｏ　が−８．９°になっていた。
【００４６】
次に、上記のように製造した実施例１，２及び比較例１〜３の各ドリルを使用し、ＨＲＣが６０のＳＫＤ１１からなる金属材料の被削材に対して、それぞれ切削油を供給しながら、周速度１０ｍ／分で回転させると共に、１回転あたりの送りを０．０５ｍｍにして、切削深さ２０ｍｍまでの穴加工を連続して行った。
【００４７】
この結果、比較例１のドリルにおいては、数個の穴加工を行った時点で主切刃１３の外周コーナー部１３ａに欠損が生じ、比較例２のドリルにおいては、合計で２ｍの穴加工を行った時点で主切刃１３の外周コーナー部１３ａに欠損が生じ、比較例３のドリルにおいては、合計で２．４ｍの穴加工を行った時点で主切刃１３の外周コーナー部１３ａに欠損が生じた。
【００４８】
これに対して、実施例１，２の各ドリルにおいては、合計で８ｍの穴加工を行った時点においても、主切刃１３の外周コーナー部１３ａに欠損が生じるということがなく、穴加工面もきれいであった。
【００４９】
また、実施例１のドリルにおいては、合計で８ｍの穴加工を行った時点におけるドリル本体１０先端の摩耗が０．４ｍｍであったが、実施例２のドリルにおいては、その摩耗が０．１ｍｍ以下であり、また切削抵抗や切削音も実施例１のドリルに比べて低くなっていた。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明におけるドリルにおいては、各主切刃の外周コーナー部を円弧状に形成すると共に、ドリル本体の先端角をβとした場合に、ドリル本体の軸心に対してβ／４傾斜した線と円弧状に形成された主切刃の外周コーナー部とが接する点におけるすくい角γｏ　が−１０〜−２０°の範囲になるようにしたため、各主切刃の外周コーナー部における切削性が低下するのを少なくしながら、各主切刃の外周コーナー部の強度を十分に高めることができるようになった。
【００５１】
この結果、この発明におけるドリルの場合、硬度が高い金属材料を穴加工する際に、ドリル本体の先端に設けられた主切刃における回転中心側の部分や外周コーナー部が欠損するのが抑制され、硬度が高い金属材料に対して長期にわたって安定した穴加工が行えるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のドリルの概略側面図及び概略正面図である。
【図２】この発明の一実施形態に係るドリルの概略側面図及び概略正面図である。
【図３】主切刃の外周コーナー部が円弧状に形成されていないドリルと、主切刃の外周コーナー部が円弧状に形成されたドリルとにおいて、それぞれ外周コーナー部のすくい角を求める状態を示した説明図である。
【図４】上記の実施形態に係るドリルの改良例を示した概略正面図である。
【符号の説明】
１０　ドリル本体
１１　ねじれ溝
１２　チゼル刃
１３　主切刃
１３ａ　主切刃の外周コーナー部
１３ｂ　主切刃の第１切刃
１３ｃ　主切刃の第２切刃
１４　２番逃げ面
１５　３番逃げ面
β　ドリル本体の先端角
Ｌ　２番逃げ面と３番逃げ面との交線
Ｘ　チゼル刃と主切刃とが連続する点での主切刃の接線
Ｚ　ドリル本体の軸心に対してβ／４傾斜した線
δ１　チゼル刃と主切刃とが連続する点での各主切刃の接線と直交する方向における接線間の間隔
δ２　各主切刃における２番逃げ面と３番逃げ面との交線と直交する方向における交線間の間隔
【図１】
2004025383.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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