(57)【要約】【課題】  ツイストドリルを用いて穴加工を行う場合において、切屑の排出性を高めて、切屑が切屑排出溝に詰まるのを抑制し、深穴加工が効率よく行えるようにする。【解決手段】  ドリル本体10の外周に螺旋状になった切屑排出溝11が設けられ、このドリル本体先端の外周部側において先端逃げ面12と上記の切屑排出溝とによって直線状の第１切刃13が形成されると共に、この第１切刃より中心部側にシンニング面14が形成されて、このシンニング面と上記の先端逃げ面とによって第２切刃15が形成されてなるツイストドリルにおいて、上記の第１切刃の垂直方向すくい角θが小さくなるようにして、第１切刃に対する切屑排出溝のすくい面11aに、外周側に向けて広がったギャッシュ面16を形成した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドリル本体１０の外周に螺旋状になった切屑排出溝１１が設けられ、このドリル本体１０先端の外周部側において先端逃げ面１２と上記の切屑排出溝１１とによって直線状の第１切刃１３が形成されると共に、この第１切刃１３より中心部側にシンニング面１４が形成されて、このシンニング面１４と上記の先端逃げ面１２とによって第２切刃１５が形成されてなるツイストドリルにおいて、上記の第１切刃１３の垂直方向すくい角θが小さくなるようにして、上記の第１切刃１３に対する切屑排出溝１１のすくい面１１ａに、外周側に向けて広がったギャッシュ面１６が形成されていることを特徴とするツイストドリル。
【請求項２】
請求項１に記載したツイストドリルにおいて、上記のドリル本体１０のドリル径Ｄに対するドリル本体１０の芯厚ｄの比（ｄ／Ｄ）が、０．３５〜０．５の範囲であることを特徴とするツイストドリル。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載したツイストドリルにおいて、上記の切屑排出溝１１の断面形状が略Ｌ字型で、その開き角αが８５°〜１１０°の範囲であることを特徴とするツイストドリル。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載したツイストドリルにおいて、少なくとも上記のドリル本体１０の先端部が硬質被膜によって被覆されていることを特徴とするツイストドリル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ドリル本体の外周に螺旋状になった切屑排出溝が設けられると共に、ドリル本体の先端に切刃が形成されたツイストドリルに係り、特に、金属からなる被削材に対して穴加工を行うにあたり、切屑の排出性を高めて、深穴加工が効率よく行えるようにした点に特徴を有するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属からなる被削材に対して穴加工を行うにあたっては、ドリル本体の外周に螺旋状になった切屑排出溝が設けられると共に、ドリル本体の先端に切刃が形成されたツイストドリルが広く利用されている。
【０００３】
そして、このようなツイストドリルによって金属からなる被削材に対して穴加工を行う場合には、このツイストドリルを回転させて、その先端に設けられた切刃によって被削材を切削しながら穴加工を行い、上記の切刃によって切削された切屑を、上記の切屑排出溝を通して排出するようになっている。
【０００４】
ここで、上記のようにして穴加工を行う場合、ツイストドリルの中心部に比べて外周側における切刃の切削速度が速くなると共に、そのすくい角も大きくなるため、切削された切屑が扇形状になり、この切屑が上記の切屑排出溝にあたってカールするようになる。特に、近年のように超硬合金で構成されたツイストドリルを使用し、このツイストドリルを高速で回転させて、高速で穴加工を行う場合においては、さらに上記のツイストドリルの中心部と外周側における切刃の切削速度の差が大きくなり、切屑がさらにカールしやすくなる。
【０００５】
そして、上記のようなツイストドリルを用いて穴加工する深さが、ドリル径に対して２〜３倍程度の場合には、上記のようにカールした切屑が切屑排出溝に詰まるということが少ないが、穴加工する深さが深くなって、ドリル径に対して５倍以上の深い穴加工を行うようにした場合、上記のようにカールした切屑が切屑排出溝に詰まってうまく排出されなくなり、上記のツイストドリルを回転させるのに大きな抵抗が加わり、その切削性能が低下したり、ドリルが折損したりするという問題が生じた。
【０００６】
一方、切屑の排出性を高めるために切屑排出溝を大きくした場合には、ドリル本体の剛性が低下して、真直ぐな穴加工を行うことが困難になったり、ドリルが折損しやすくなるという問題が生じた。
【０００７】
このため、従来においては、上記のようなツイストドリルによって深穴加工を行う場合、途中まで穴加工を行った段階でドリルを引き上げて切屑を排出させ、再度穴加工を行うという、所謂ステップ加工が行われている。
【０００８】
しかし、このようにステップ加工によって穴加工を行うと、深穴加工に多くの時間を要し、非常に作業効率が悪くなるという問題があった。
【０００９】
そして、近年においては、上記のように切屑がカールして切屑排出溝に詰まるのを抑制するために、切屑排出溝の断面形状が略Ｌ字型になるように形成し、この切屑排出溝の溝深さをドリルの直径の０．２５〜０．３倍にしたドリルが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
しかし、上記のようなドリルにおいても、依然として中心部と外周側における切刃の切削速度の差が大きく、切屑がカールして切屑排出溝に詰まるのを十分に抑制することができなかった。
【００１１】
また、近年においては、外周側の主切刃部の中心切刃部側を直線又はＲ半径が大きな凸円弧に形成し、外周側は変曲点のない状態で中心切刃部寄り側の刃に連なって凸形に彎曲し、かつ外周に向かうに連れてＲ半径が徐々に小さくなって最外周部でのＲ半径がドリル径の０．２５倍以上となり、外周部での径方向すくい角が―１５°〜―４０°になったツイストドリルが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１２】
しかし、上記のようなツイストドリルを製造することは困難であり、コストが高くつく等の問題があった。
【特許文献１】特許第２６０３９９３号公報
【特許文献２】特開２００３−２８５２１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
この発明は、ドリル本体の外周に螺旋状になった切屑排出溝が設けられると共に、ドリル本体の先端に切刃が形成されたツイストドリルにおける上記のような問題を解決することを課題とするものであり、このツイストドリルを用いて金属からなる被削材に対して穴加工を行うにあたり、切屑の排出性を高めて、切屑が切屑排出溝に詰まるのを抑制し、深穴加工が効率よく行えるようにすることを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明におけるツイストドリルにおいては、上記のような課題を解決するため、ドリル本体１０の外周に螺旋状になった切屑排出溝１１が設けられ、このドリル本体１０先端の外周部側において先端逃げ面１２と上記の切屑排出溝１１とによって直線状の第１切刃１３が形成されると共に、この第１切刃１３より中心部側にシンニング面１４が形成されて、このシンニング面１４と上記の先端逃げ面１２とによって第２切刃１５が形成されてなるツイストドリルにおいて、上記の第１切刃１３の垂直方向すくい角θが小さくなるようにして、第１切刃１３に対する切屑排出溝１１のすくい面１１ａに、外周側に向けて広がったギャッシュ面１６を形成した。
【００１５】
ここで、上記のツイストドリルにおいて、ドリル本体１０の外周に螺旋状になった切屑排出溝１１が設けるにあたっては、ドリル本体１０のドリル径Ｄに対するドリル本体１０の芯厚ｄの比（ｄ／Ｄ）が０．３５〜０．５の範囲になるようにし、またこの切屑排出溝１１の断面形状を略Ｌ字型にすると共にその開き角αを８５°〜１１０°の範囲にすることが好ましい。
【００１６】
また、上記のツイストドリルにおいては、少なくとも上記のドリル本体１０の先端部を硬質被膜によって被覆することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
この発明においては、ドリル本体の外周に螺旋状になった切屑排出溝が設けられ、このドリル本体先端の外周部側において先端逃げ面と上記の切屑排出溝とによって直線状の第１切刃が形成されると共に、この第１切刃より中心部側にシンニング面が形成されて、このシンニング面と上記の先端逃げ面とによって第２切刃が形成されてなるツイストドリルにおいて、上記の第１切刃の垂直方向すくい角が小さくなるようにして、この第１切刃に対する切屑排出溝のすくい面に、外周側に向けて広がったギャッシュ面を形成したため、この第１切刃に対する切削抵抗が外周側に向かうにしたがって増大し、この第１切刃によって切削される切屑の厚みが外周側に向かって厚くなり、切削された切屑が第１切刃の中心側と外周側とにおいて流れる速度の差が小さくなり、切屑が扇形状になってカールするのが抑制されるようになる。
【００１８】
この結果、このツイストドリルによって穴加工を行うと、切削された切屑のカールが少なくなり、カールのピッチが長くなって直線状に伸びた切屑が上記の切屑排出溝を通して効率よく排出されるようになり、深穴加工を行う場合においても、従来のように、切屑が切屑排出溝に詰まって切削性能が低下したり、ドリルが折損したりするのが防止されるようになり、ステップ加工を行う必要がなく、深穴加工が効率よく行えるようなる。
【００１９】
また、この発明におけるツイストドリルにおいては、上記のように切屑が切屑排出溝を通して効率よく排出されるため、切屑排出溝を大きくしなくてもよく、ドリル本体の芯厚を大きくして、ツイストドリルの剛性を高めることができ、真直ぐな穴加工が行えるようになると共に、ドリルが折損するのも抑制されるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明の一実施形態に係るツイストドリルを添付図面に基づいて具体的に説明する。
【００２１】
この実施形態に係るツイストドリルにおいては、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、ドリル本体１０の外周に螺旋状になった一対の切屑排出溝１１を設け、このドリル本体１０先端の外周部側において、それぞれ上記の各切屑排出溝１１と先端逃げ面１２とにより直線状になった第１切刃１３を形成している。
【００２２】
また、上記の各先端逃げ面１２よりもツイストドリルの回転方向後方側にそれぞれ第２逃げ面１２ａを形成すると共に、上記の各第１切刃１３より中心部側において、それぞれドリル本体１０の軸方向に沿ったシンニング面１４を形成し、各シンニング面１４と上記の先端逃げ面１２とによって直線状になった第２切刃１５を形成している。なお、この実施形態においては、第２切刃１５を直線状に形成したが、凹又は凸になった曲線状に形成することも可能である。
【００２３】
そして、図１（Ｂ）及び図２に示すように、上記の各切屑排出溝１１の第１切刃１３に対するすくい面１１ａに、それぞれ外周側に向けて広がった略三角形状のギャッシュ面１６を形成し、第１切刃１３の垂直方向すくい角θが、第１切刃１３に対する上記のすくい面１１ａの垂直方向すくい角θａより小さくなるようにしている。
【００２４】
ここで、この実施形態におけるツイストドリルにおいて、ドリル本体１０の外周に螺旋状になった一対の切屑排出溝１１を設けるにあたり、上記のドリル本体１０のドリル径Ｄに対するドリル本体１０の芯厚ｄの比（ｄ／Ｄ）が小さいと、ツイストドリルの剛性を十分に高めることができなくなる一方、この比（ｄ／Ｄ）が大きくなりすぎると、切屑の排出性が低下するため、この比（ｄ／Ｄ）を０．３５〜０．５の範囲にすることが好ましい。
【００２５】
また、上記の切屑排出溝１１としては、図３に示すように、その断面形状が略Ｌ字型で、開き角αが８５°〜１１０°の範囲のものを設けることが好ましい。すなわち、切屑排出溝１１の断面形状を略Ｌ字型にすると共に、その開き角αを１１０°以下にすると、上記の第１切刃１３によって切削された切屑がこの切屑排出溝１１の壁面にあたって分断されやすくなり、切屑の長さが短くなって、切屑の排出性がさらに向上する。なお、切屑排出溝１１の開き角αを８５°以上にするのは、切屑排出溝１１の加工が容易に行えるようにするためである。
【００２６】
また、このツイストドリルにおいては、少なくともドリル本体１０の先端部を硬質被膜によって被覆することが好ましく、この硬質被膜の材料としては、例えば、ＴｉＮ，ＴｉＡｌＮ，ＣｒＮ，ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等を用いることができる。ここで、上記のドリル本体１０を、ＴｉＮ，ＴｉＡｌＮ等の硬質被膜によって被覆すると、このツイストドリルの耐摩耗性や耐溶着性が向上して、ツイストドリルの寿命が向上する。また、上記のドリル本体１０を、ＣｒＮ，ＤＬＣ等の摩擦係数が小さくて潤滑性に優れた硬質被膜によって被覆すると、ツイストドリルの耐摩耗性や耐溶着性が向上すると共に、さらに切屑の排出性も向上するようになる。
【実施例】
【００２７】
次に、この発明の実施例に係るツイストドリルと比較例のツイストドリルとを使用して穴加工を行い、この発明の実施例に係るツイストドリルにおいては切屑の排出性が向上することを明らかにする。
【００２８】
実施例のツイストドリルにおいては、上記の実施形態におけるツイストドリルにおいて、ドリル径Ｄが１０ｍｍになったドリル本体１０を用い、このドリル本体１０の外周に、螺旋状でねじれ角が３０°、断面形状が略Ｌ字型で開き角αが１００°になった２つの切屑排出溝１１を設け、ドリル径Ｄに対するドリル本体１０の芯厚ｄの比（ｄ／Ｄ）が０．４５になるようにした。
【００２９】
また、上記のように各先端逃げ面１２よりもツイストドリルの回転方向後方側にそれぞれ第２逃げ面１２ａを形成すると共に、各第１切刃１３より中心部側においてそれぞれシンニング面１４を形成し、各シンニング面１４と先端逃げ面１２とによって直線状になった第２切刃１５を形成した。ここで、この実施例においては、図４に示すように、上記の第１切刃１３の長さＬ１と、第１切刃１３の直線方向における第２切刃１５の長さＬ２との比（Ｌ１：Ｌ２）を３．５：１にした。
【００３０】
また、上記のように各切屑排出溝１１の第１切刃１３に対するすくい面１１ａに、それぞれ外周側に向けて広がった略三角形状のギャッシュ面１６を形成し、第１切刃１３の垂直方向すくい角θを＋５°にすると共に、ドリル本体１０の外周部におけるギャッシュ面１６の軸方向の幅ｗを上記のドリル径Ｄの０．０５倍にした。
【００３１】
そして、このツイストドリルに対して、ＰＶＤ法によってＴｉＮからなる硬質被膜を形成した。
【００３２】
一方、比較例のツイストドリルにおいては、ギャッシュ面１６を形成しないようにし、それ以外は、上記の実施例の場合と同様にしてツイストドリルを作製した。
【００３３】
そして、上記の実施例及び比較例の各ツイストドリルを使用し、Ｓ５０Ｃの炭素鋼からなる被削材に対して、それぞれ切削油を供給する湿式方式により、切削速度１５．７ｍ／ｍｉｎ（５００ｒｐｍ），送り０．３ｍｍ／ｒｅｖの条件で、ドリル径Ｄの１０倍の深さになった１００ｍｍの貫通穴を設ける深穴加工を行った。
【００３４】
この結果、比較例のツイストドリルを用いた場合には、図５に示すように、大きくカールして、カールのピッチが小さくなった切屑が発生し、穴加工の途中において、切屑が切屑排出溝１１に詰まってトルクが異常に大きくなり、穴加工を中断する必要が生じた。
【００３５】
これに対して、実施例のツイストドリルを用いた場合には、図６に示すように、カールが少なく、カールのピッチが大きくなって適当に分断された切屑が発生し、穴加工の途中において切屑が切屑排出溝１１に詰まるということがなく、穴加工を中断することなく一度に深穴加工が行えた。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明の一実施形態に係るツイストドリルの先端部の概略側面図及び先端側の正面図である。
【図２】同実施形態のツイストドリルにおいて、切屑排出溝の第１切刃に対するすくい面に、ギャッシュ面を形成した状態を示した断面説明図である。
【図３】同実施形態のツイストドリルにおいて、切屑排出溝の状態を示した断面説明図である。
【図４】この発明の実施例のツイストドリルにおいて、第１切刃の長さＬ１と、第１切刃の直線方向における第２切刃１５の長さＬ２を示した先端側の正面図である。
【図５】比較例のツイストドリルによって穴加工を行った場合に生じた切屑の模式図である。
【図６】実施例のツイストドリルによって穴加工を行った場合に生じた切屑の模式図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  ドリル本体
１１  切屑排出溝
１１ａ  すくい面
１２  先端逃げ面
１３  第１切刃
１４  シンニング面
１５  第２切刃
１６  ギャッシュ面
Ｄ  ドリル径
ｄ  芯厚
α  切屑排出溝の開き角
【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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