(57)【要約】【課題】良好な切りくず排出性と高い剛性をバランスさせ、深穴をステップ送りなしで高能率加工できるドリル形状を提供。【解決手段】本発明の深穴用ツイストドリルは、切れ刃先端からシャンク寄りに向かい、ドリル直径Ｄの３〜６倍の位置までの心厚が一定とされた第１の心厚一定区間  ＷＴ１と、第１の心厚一定区間  ＷＴ１の終端からシャンク寄りに向かって切れ刃先端からドリル直径Ｄの１５〜３５倍の終端位置まで伸びる負のウエブテーパ区間  ＷＴ２と、負のウエブテーパ区間  ＷＴ２の終端からシャンク寄りに溝切り上げ位置まで伸びる負のウエブテーパ区間終端の心厚と同じ心厚にされた第２の心厚一定区間  ＷＴ３と、を有し、各区間相互間の継ぎ目は滑らかにつながれる。【選択図】図１
2004230514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
深穴用ツイストドリルにおいて、
切れ刃先端からシャンク寄りに向かい、ドリル直径の３〜６倍の長さの位置までの心厚が一定とされた第１の心厚一定区間と、
前記第１の心厚一定区間の終端からシャンク寄りに向かって切れ刃先端からドリル直径の１５〜３５倍の長さの終端位置まで伸びる負のウエブテーパ区間と、
前記負のウエブテーパ区間の終端からシャンク寄りに溝切り上げ位置まで伸びる負のウエブテーパ区間終端の心厚と同じ心厚にされた第２の心厚一定区間と、を有し、各区間相互間の継ぎ目は滑らかにつながれていることを特徴とする深穴用ツイストドリル。
【請求項２】
前記深穴用ツイストドリルの溝ねじれ角は２５°〜４０°、前記第１の心厚一定区間の心厚はドリル径の０．４５〜０．２５倍そして前記負のウエブテーパ区間のウエブテーパの量は−０．１０／１００〜−０．５／１００であることを特徴とする請求項１記載の深穴用ツイストドリル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は深穴をステップ送りすることなく穴あけ可能な深穴用ツイストドリルに関する。
【０００２】
【従来の技術】ドリル加工は切削が穴内部で行われるため、切削にともない発生する切りくずはドリル外周に形成されたツイスト溝を通して排出される。そのため穴深さが増すにつれ、切りくずの排出は困難になりドリル破損に至る。そのため深穴加工時は適宜ドリルを穴外に出して、溝内に溜まった切りくずを排除するステップ送りを使用していた。穴加工における切りくず排出性を向上する方法として、特許文献１にドリル溝心厚を先端寄りに比しシャンク寄りを小さくすること、すなわちウエブテーパを負にすることがあげられている。また特許文献２にドリル溝の溝幅比を先端寄りに比しシャンク寄りを小さくしかつウエブテーパを負にすることがあげられている。
【０００３】
【特許文献１】実開昭５２−８６８８４号公報
【特許文献２】特開昭５５−１０６７１０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】深穴用ツイストドリルは溝長がロングであるため、切削抵抗は切れ刃に作用する本来の切削抵抗のほか、長い溝内に溜まった切りくずの排出抵抗やマージンと穴壁面との摩擦抵抗など、ショートやレギュラ溝長のドリルに比し余分に抵抗が加わる。また溝の長さは剛性の大幅な低下につながる。概略すると溝長が２倍増加すると曲げこわさは１／８に低下する。そのため深穴用ドリルの剛性は元来低く、切削抵抗により、たわみや振動を発生し切れ刃のチッピングや刃欠け、穴曲がりを招きやすい。ゆえに深穴用ドリルにおいて、剛性低下を極力防ぐことは、切りくず排出性とならんで重要である。
【０００５】
従来技術としてあげた特許文献２はシャンク寄りの溝幅比が小さくなるため剛性向上には有利であるが、深穴ドリル加工での切りくず排出には不利であり、また製造にあたっては溝加工工程を複数回行うことが必要になり工数と加工プログラムの複雑な変更を要しコスト増大を招く。また特許文献１にあげられた負のウエブテーパ形のドリルはドリル溝深さや溝断面積がシャンク寄りになるにつれ増大するため、切りくずつまりの軽減には効果が認められる。また製作にあたってはウエブテ−パが正ないし０／１００である通常形状のドリルに対し加工工程の変更は少ないため工業的には有利な方法と思われる。しかしウエブテーパを負とする方法は剛性の面から不利である。
【０００６】
深穴用ツイストドリルの溝のウエブ心厚はドリル剛性に対して大きな影響を与える。直径６．０ｍｍ、溝長２２５ｍｍ、切れ刃先端での心厚２．４ｍｍの深穴用ツイストドリルを例にとる。ウエブテーパ０．２／１００の正テーパを有する図５に示すテスト品とウエブテーパ０／１００の図４に示す心厚一定形の従来形状品と、特許文献１に示された負のウエブテーパを有し、そのテーパ量が−０．２／１００である図３に示す従来発明品を比較すると、その曲げこわさは従来形状品を１倍とすると、正テーパのテスト品は１．３４倍、特許文献１の負のウエブテーパ形の従来発明品は０．６４倍であった。正のウエブテ−パを有すると剛性は高いが、切りくずつまりが激しいため深穴ドリル形状として採用できない。負のウエブテーパでは切りくず排出性は向上するが、ドリル剛性は大きく低下する。
【０００７】
本発明の課題は、このような背反関係にある、良好な切りくず排出性と高い剛性をバランスさせ、深穴をステップ送りなしで高能率加工できるドリル形状を提供し、難加工である深穴あけをネック工程から脱却せしめるものである。
【０００８】
【課題を解決する手段】このため本発明は、深穴用ツイストドリルにおいて、切れ刃先端からシャンク寄りに向かい、ドリル直径の３〜６倍の長さの位置までの心厚が一定とされた第１の心厚一定区間と、前記第１の心厚一定区間の終端からシャンク寄りに向かって切れ刃先端からドリル直径の１５〜３５倍の長さの終端位置まで伸びる負のウエブテーパ区間と、前記負のウエブテーパ区間の終端からシャンク寄りに溝切り上げ位置まで伸びる負のウエブテーパ区間終端の心厚と同じ心厚にされた第２の心厚一定区間と、を有し、各区間相互間の継ぎ目は滑らかにつながれていることを特徴とする深穴用ツイストドリルによって、上述した課題を解決した。
【０００９】
【発明の効果】心厚一定形の従来形状のロングドリルでは穴深さがドリル径の３０倍の深穴用ドリルとしては切りくず排出性が不足しており、また負のウエブテーパ形の従来発明品形状ではドリル剛性が不足しており切削条件を低くしないと使用できかった。これに対し本発明品はかかる構成により、切りくず排出性と剛性のバランスが良いため、深穴をステップ送りすることなく、切削条件を維持して高能率加工でき、寿命も実用レベルに達したことを確認した。即ちドリル剛性を比較すると、曲げこわさは表２に示すように、心厚一定形の従来形状品を１倍とすると従来発明品は０．６４倍と大幅に低下したが、本発明品は０．７３倍である。また負のウエブテーパ形の従来発明品に対して本発明品の曲げこわさは１４％高く、ねじりこわさは同様に１倍：０．７３倍：０．８２倍であり、負のウエブテーパ形の従来発明品に対して本発明品はねじりこわさは１５％高い。本発明品の安定した加工は剛性の高さによりびびり振動の発生が防止できたためと思われる。
【００１０】
好ましくは、前記深穴用ツイストドリルの溝ねじれ角は２５°〜４０°、前記第１の心厚一定区間の心厚はドリル径の０．４５〜０．２５倍そして前記負のウエブテーパ区間のウエブテーパの量は−０．１０／１００〜−０．５／１００であることが好ましい。各下限値より小さいと本発明の効果を奏しないし、各上限値を越えると切りくず排出性と剛性のバランスを崩すものとなるからである。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態である本発明の深穴用ツイストドリルの心厚部を実線で示す軸方向断面図、図２は本発明の実施例である本発明の試作品ドリルの心厚部を実線で示す軸方向断面寸法図を示す。図１に示すように、本発明の実施の形態である本発明の深穴用ツイストドリルは、切れ刃先端からシャンク寄りに向かい、ドリル直径Ｄの３〜６倍の長さの位置までの心厚が一定とされた第１の心厚一定区間  ＷＴ１と、第１の心厚一定区間  ＷＴ１の終端からシャンク寄りに向かって切れ刃先端からドリル直径Ｄの１５〜３５倍の長さの終端位置まで伸びる負のウエブテーパ区間  ＷＴ２と、負のウエブテーパ区間  ＷＴ２の終端からシャンク寄りに溝切り上げ位置まで伸びる負のウエブテーパ区間終端の心厚と同じ心厚にされた第２の心厚一定区間  ＷＴ３と、を有し、各区間相互間の継ぎ目は滑らかにつながれている。
【００１２】
好ましくは、図１に示す深穴用ツイストドリルの溝ねじれ角は２５°〜４０°、第１の心厚一定区間  ＷＴ１の心厚Ｗ１はドリル直径Ｄの０．４５〜０．２５倍そして負のウエブテーパ区間  ＷＴ２のウエブテーパの量は−０．１０／１００〜−０．５／１００であることが好ましい。各下限値より小さいと本発明の効果を奏しないし、各上限値を越えると切りくず排出性と剛性のバランスを崩すものとなるからである。
【００１３】
〔実施例〕図２の本発明の実施例である本発明の試作品ドリルの心厚部の軸方向断面寸法図に示すように、直径６ｍｍ、溝長２２５ｍｍで目標穴深さ１８０ｍｍ用の深穴用ドリルの例を製作した。切れ刃のある先端から３６ｍｍまでの間は心厚２．４ｍｍ、ウエブテーパ０／１００である。そこからシャンク寄りは負のウエブテーパ−０．２／１００を１５０ｍｍの間設けた。そこからさらにシャンク寄りは溝切り上がりまでは心厚２．１ｍｍ、ウエブテーパは０／１００である。ドリル材種はハイスであり、表面処理にＴｉＡｌＮ  系複合多層膜を施工してある。
【００１４】
〔実施例の効果〕図２に示す試作ドリルにより切削試験を行った。寸法は表１に示すように直径６．０ｍｍ、溝長２２５ｍｍ、先端心厚２．４ｍｍである。比較ドリルとして図３に示す負のウエブテーパ−０．２／１００を有するの負のウエブテーパ形の従来発明品と、図４に示すウエブテーパ０／１００の心厚一定形の従来形状品を用いた。試験条件は、被削材Ｓ５０Ｃ    硬さ２１０ＨＢ、穴深さは直径の３０倍に相当する１８０ｍｍでステップ送りなし、切削速度２５ｍ／ｍｉ  ｎ、送り速度１６０ｍｍ／ｍｉｎ、切削油剤は水溶性油剤をノズルから外部給油した。加工中の主軸電力を記録しその変動から切削状況をモニタした。
主軸電力の記録を図６に示す。図４に示す心厚一定形の従来形状品は穴深さ１５０ｍｍを越えると、切りくずつまりにより電力が急増し同時にギ−という大きな切削音が発生して、目標深さ１８０ｍｍのステップ送りなし加工は不可能であった。図３に示す負のウエブテーパ形の従来発明品は電力変動や増大は小さく、深さ１８０ｍｍステップなし加工はできたが異音を伴ったびびり振動が発生し、切れ刃に刃欠けが生じて寿命は３穴であった。本発明品は電力の変動は小さく、異音発生もなく静かな安定した加工を行い１００穴以上の寿命が得られた。
【００１５】
【表１】
2004230514.tif 000003
【表２】
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【００１６】
表２は剛性および切削試験の結果を示す。ドリル剛性を比較すると、曲げこわさは、図４に示す心厚一定形の従来形状品を１倍とすると図３に示す負のウエブテーパ形の従来発明品は０．６４倍と大幅に低下したが、本発明品は０．７３倍である。図３に示す従来発明品に対して本発明品の曲げこわさは１４％高い。ねじりこわさは同様に１倍：０．７３倍：０．８２倍であり、図３に示す負のウエブテーパ形の従来発明品に対して本発明品はねじりこわさは１５％高い。本発明品の安定した加工は剛性の高さによりびびり振動の発生が防止できたためと思われる。
以上の結果をまとめると図４に示す心厚一定形の従来形状の深穴用ドリルは穴深さがドリル径の３０倍の深穴用としては切りくず排出性が不足している。図３に示す負のウエブテーパ形の従来発明品形状ではドリル剛性が不足しており切削条件を低くしないと使用できない。これに対し本発明品は切りくず排出性と剛性のバランスが良いため、深穴をステップ送りすることなく、切削条件を維持して高能率加工でき、寿命も実用レベルに達していることを確認した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である本発明の深穴用ツイストドリルの心厚部を実線で示す軸方向断面図を示す。
【図２】本発明の実施例である本発明の試作品ドリルの心厚部を実線で示す軸方向断面寸法図を示す。
【図３】負のウエブテーパを有する従来発明の深穴用ドリルの心厚部を実線で示す軸方向断面図を示す。
【図４】従来の心厚一定形の従来形状の深穴用ドリルの心厚部を実線で示す軸方向断面図を示す。
【図５】従来の正のウエブテーパを有する深穴用ドリルの心厚部を実線で示す軸方向断面図を示す。
【図６】実施例１の切削試験で使用した各深穴用ドリルの切削時の主軸電力の変動記録チャ−トを示すグラフ。
【符号の説明】
Ｄ：ドリル直径
Ｗ１：先端心厚
Ｌ１：ウエブテーパ０／１００の第１の心厚一定区間ＷＴ１の長さ
Ｌ２：ドリル溝中間のウエブテーパＷＴ２を与えた区間ＷＴ２の長さ
Ｌ３：ウエブテーパ０／１００の第２の心厚一定区間ＷＴ３の長さ
ＷＴ１：ウエブテーパ０／１００の第１の心厚一定区間
ＷＴ２：負のウエブテーパ区間
ＷＴ３：ウエブテーパ０／１００の第２の心厚一定区間
【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】
2004230514.tif 000009
【図６】
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