(57)【要約】【目的】加工深さがドリル直径の１５〜３０倍程度の深穴加工用ドリルで、ステップ送り等別の工程を入れずに切屑排出を行う深穴加工用ドリルを提供することを目的とする。【構成】深穴を加工するツイストドリルにおいて、該ドリルの刃部の心厚が先端側から基端側に向けて、厚みが略一定の第一心厚部、第二心厚部とを備え、該第一心厚部の心厚を該第二心厚部の心厚より大とし、且つ、該ドリルの先端角を２段以上とすることにより構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
深穴を加工するツイストドリルにおいて、該ドリルの刃部の心厚が先端側から基端側に向けて、厚みが略一定の第一心厚部、第二心厚部とを備え、該第一心厚部の心厚を該第二心厚部の心厚より大とし、且つ、該ドリルの先端角を２段以上としたことを特徴とする深穴加工用ドリル。
【請求項２】
請求項１記載の深穴加工用ドリルにおいて、該第二心厚部の心厚は、第一心厚部の心厚よりドリル直径の２％以上８％以下、小さくしたことを特徴とするツイストドリル。
【請求項３】
請求項１記載の深穴加工用ドリルにおいて、該第一心厚部の長さをドリル径の１／２以上１０以下としたことを特徴とする深穴加工用ドリル。
【請求項４】
請求項１記載の深穴加工用ドリルにおいて、該ドリルの２段目先端角を１２０°以下６０°以上としたことを特徴とする深穴加工用ドリル。
【請求項５】
請求項４記載の深穴加工用ドリルにおいて、該ドリルの１段目と２段目の先端角の偏曲点の位置をドリル径の０．５倍以上０．９倍以下としたことを特徴とする深穴加工用ドリル。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれかに記載の深穴加工用ドリルにおいて、該ドリルにクーラントホールを設けたことを特徴とする深穴加工用ドリル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本願発明は、加工深さがドリル直径の１５〜３０倍程度の深穴加工用ドリルに関し、詳細には、切屑排出作用を円滑にすることにより、ノンステップで加工できる深穴加工用ドリルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に用いられているドリル径の２〜３倍程度の通常の穴加工用ドリルでは、切屑がカールした連続切屑が生成され、ドリル径の５倍程度の加工深さで切屑の排出が不能となり、切屑排出溝中に詰まる事で切削トルクの増大を招き、しいてはドリルの折損に至る。そこで、直径の５倍以上の深さを加工する場合、溝形状を通常のコーンケープからパラボリックにした深穴用ドリルが用いられ（例として、実公平３−３３３７５号公報。）、切屑の排出方向をリード方向に制御し、リボン状切屑形状にする事で穴内壁とドリル溝との空間から切屑を排出しやすくし、ドリル径の１０倍程度までノンステップ加工できる深穴用ドリルが使用されている。
【０００３】
また、通り穴加工の際の抜け際のバリ抑制やコバ欠け防止のために、ドリル先端角を２段にしたりテーパ状にしたドリルが用いられ、例として特開平７−８０７１４号公報、特開２０００−２６３３０６号公報、がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明は、ドリル直径の１５〜３０倍程度の深穴をノンステップで加工できるツイストドリルを検討したところ、切屑排出、特に、切屑排出は刃溝の中途で切屑詰まりを起こし、一度切屑が滞留するとそのまま留まってしまい、ステップ送り等別の工程を入れて排出しなければならないという課題があった。
次に、横型での加工の場合、深穴加工用ドリルは突き出し長さが長く、片持ち梁りの状態となりドリル自重によりドリル先端部が撓み、この状態でドリルを回転させるとドリル溝終端部を頂点とした円錐状にドリル先端が回転とともに振られてしまう。その状態におれる加工穴位置のズレを防止するため、同径以上のドリルでドリル直径の２倍程度の深さに前もって加工されたガイド穴に該ドリルが回転しながら前進し、ガイド穴に倣う際、ガイド穴の入口にドリル切刃外周部が当たり、カジリや振動が発生し切刃にチッピングを誘発させ、しいてはドリルを折損させる場合があり、加工の安全性を損うという課題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願発明では、上記の課題を解決するため、ドリル直径の１５倍以上の深穴をノンステップ加工できるツイストドリルを鋭意研究した結果、深穴を加工するツイストドリルにおいて、該ドリルの刃部の心厚が先端側から基端側に向けて、厚みが略一定の第一心厚部、第二心厚部とを備え、該第一心厚部の心厚を該第二心厚部の心厚より大とし、且つ、該ドリルの先端角を２段以上としたことを特徴とする深穴加工用ドリルであり、詳細には、第一心厚部の心厚と第二心厚部の心厚とをドリル直径の２％以上８％以下小さくし、該第一心厚部の長さがドリル径の１／２以上１０以下に設け、２段目先端角を１２０°以下６０°以上とし、１段目と２段目の先端角の偏曲点の位置をドリル径の０．５倍以上０．９倍以下に設けることでドリル先端に振れが生じても滑らかにドリル先端をガイド穴に導き加工入口部における安全性を改善した深穴加工用ドリルである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
先ず、深穴加工時に切屑詰まりが発生するのは、刃溝の中途であり、本願発明では、ドリル先端部から一定距離までの心厚（以下、第一心厚部と称する。）より、ドリル溝切り上がり部を除く、ドリル溝基端側の心厚（以下、第二心厚部と称する。）を小さくした。この構成により刃溝の容積を拡げ、溝を拡幅することもでき、切屑詰まりを起こしにくくなる。
【０００７】
コーンケーブ溝形状、凹状溝形状、パラボリック溝形状いずれのドリルによる穴加工でも、先端切刃で切削された切屑は、先端切刃より後方のドリル直径の約０．５倍程度の長さの位置でドリル溝と穴内壁により、曲げや圧縮作用を受け、切屑の形状ならびに切屑体積がドリル溝と穴内壁に収まる形に成形される。形成されたチップ状切屑は、ドリルの切削力により溝中に順次押し出されるが、ドリル溝と穴内壁の摩擦抵抗により切屑の押し出される力は減じ、穴深さが深くなるに従って、やがては切屑を押し出す力は失われ切削詰まりを起こす。この切屑詰まりを起こす深さが深穴用ドリルではドリル径の８〜１０倍である。この付近で刃溝容積を拡大することにより、切屑を押し出す力を阻害する摩耗抵抗をより減じる事で改善が図られる。
【０００８】
より好ましくは、第二心厚部と第一心厚部の差をドリル直径の２％以上とすることによりこの作用を確実なものとする。ドリルの第一心厚部と第二心厚部の心厚の差がドリル径の１０〜１５倍程度の穴深さで切屑詰まりが発生し、心厚の差が８％以上では相対的に第二心厚部の心厚が薄くなり、ドリルの剛性が不足し加工時にドリルが撓んだり柄部に与えられた回転トルクを切刃に充分に伝達できずドリルに捩れが生ずる為、ドリル心厚の差を２％以上８％以下とした。また、第一心厚部、第二心厚部の略一定とは、回転軸と略平行に設けても、通常のウェブテーパでも逆のウェブテーパであっても良く、また、ドリル製作上の都合により発生する１００ｍｍにつき±０．２ｍｍ程度の勾配なら、切屑の押し出す力を大幅に減じたり、ドリル剛性を大きく損う事はない。
【０００９】
第一心厚部の長さは、ドリルリードの１／２以下では切刃で生成された切屑を充分に成形し、方向を整える事が出来ず起点の位置がドリルリードの５リード以上ではドリル溝と穴内壁による切屑擦過の摩擦が大きく、切屑詰まりを解消できないため、第一心厚部の長さはドリルリードの１／２以上５以下の範囲とした。
【００１０】
横型加工の際、ドリルは自重によりドリル先端部が撓み、その状態に回転の円心力が加わって、ドリル先端部にはフレが発生する。この状態では、加工穴位置ズレ防止の為にすでに加工されたガイド穴とドリル軸心にズレが生じており、ガイド穴入口にドリル外周部が当たり、その際にカジリや振動が発生し切刃をチッピングさせるので、先端角を２段以上とし２段目先端角を１２０°以下にする事で、ドリル先端をスムーズにガイド穴へ導き、加工の安全性を図る事ができる。特に、切刃外周部が鋭利な凹状溝形状のドリルや脆い超硬合金製のドリルには効果がある。２段目の先端角が１２０°以上では、ガイド穴に対しての向心性が劣り、切刃コーナの角度が１２０°と小さく、強度的に劣りチッピングの危険性があるので１２０°以下とした。また、２段目の先端角が６０°以下ではガイド穴に対しての向心性と切刃コーナの角度が１５０°になり強度的に優れるが切刃の有効捩れ角が小さくなり、切削性の低下を招くので６０°以上とした。
【００１１】
更に、１段目先端角と２段目先端角の偏曲点の位置がドリル中心側に近づくに従い向心性は向上するが、２段目先端角の切刃が長くなりその結果生成される切屑の幅が広くなり、切屑のボリュームが増す事で、切屑の排出性を阻害する。また、０．９倍以上では２段目先端角部の幅が狭く向心性の効果が乏しいので偏曲点の位置をドリル径の０．５倍以上０．９倍以下とした。更に、該ドリルにクーラントホールを設けてクーラントとして油性切削油、水溶性切削油、ミスト及びエアー等々を送ることにより、穴明け加工によって生ずる切削熱を冷却し、また潤滑性を高め切屑排出をよりスムーズに行うことが出来る。以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明する。
【００１２】
【実施例１】
本発明例１としてコーンケーブ溝形状で図２に示す心厚構成を有したコバルトハイス製ストレートシャンク深穴ドリル、すなわちドリル径＝６．０ｍｍ、溝長＝２２０ｍｍ、全長＝３００ｍｍ、第一心厚部＝０．４×Ｄ、第二心厚部＝０．３７×Ｄ、第一心厚部の長さ＝６×ドリル径、ドリル捩れ角＝４０°、表面処理＝ＴｉＡｌＮコーティング、一段目先端角＝１１８°、二段目先端角＝９０°、先端角の偏曲点＝０．８×Ｄを製作した。また、比較例２、３として、本発明例１のドリルと同仕様で二段目先端角を６０°、５０°とし製作した。
【００１３】
本発明例１、比較例２〜３のドリル各々３本を、切削速度＝４０ｍ／ｍｉｎ、１回転の送り＝０．０９ｍｍ／ｒｅｖ、水溶性切削油、ガイド穴＝φ６×１２ｍｍ、横型マシニングセンター（３．７ｋｗ、ＢＴ３０）を用いて、Ｓ５０Ｃ生材をノンステップで１８０ｍｍ（３０Ｄ）を１０穴加工し、切削の状況と加工穴入口のカジリの状態を確認した。その結果、いずれも１８０ｍｍ加工出来たが、本発明例１、比較例２においては機械ロードの変動幅も１〜４％で安定していたが、比較例３においては機械のロードが１１〜１５％の変動中で不安定であった。また、加工ワーク入口のカジリの状況を確認したところ本発明例１、比較例２、３ともにカジリの痕跡が観られなかった。
【００１４】
【実施例２】
本発明例３として、凹状溝形状で図２に示す心厚構成を有したオイルホール付合金製ストレートシャンク深穴ドリル、すなわちドリル径＝６．０ｍｍ、溝長＝１８０ｍｍ、全長＝２５０ｍｍ、第一心厚部＝０．４×Ｄ、第二心厚部＝０．３７×Ｄ、第一心厚部の長さ＝５×ドリル径、ドリル捩れ角＝３０°、表面処理＝ＴｉＡｌＮコーティング、一段目先端角＝１４０°、二段目先端角＝１２０°、先端角の偏曲点＝０．８×Ｄを製作した。また比較例４〜７として、本発明例３のドリルと同仕様で二段目先端角を１３０°、９０°、６０°、５０°とし製作した。
【００１５】
本発明例３、比較例４〜７のドリル各々３本を、切削速度＝８０ｍ／ｍｉｎ、１回転の送り＝０．１２ｍｍ／ｒｅｖ、水溶性切削油、ポンプ吐出圧力＝２Ｍｐａ、ガイド穴＝φ６×１２ｍｍ、横型マシニングセンター（３．７ｋｗ、ＢＴ３０）を用いて、Ｓ５０Ｃ生材をノンステップで１５０ｍｍ（２５Ｄ）を１０穴加工し、切削の状況と加工穴入口のカジリの状態を確認した。その結果、いずれも１５０ｍｍ加工出来たが、本発明例３、比較例４、５、６においては機械ロードの変動幅も１〜２％で安定していたが、比較例７においては機械のロードが８〜１２％の変動中で不安定であった。また、加工ワーク入口のカジリの状況を確認したところ、比較例４にカジリの痕跡が観られたが、それ以外には観られなかった。また、比較例４のドリルの３本中１本の切刃外周部に微少なチッピングが観られた。
【００１６】
比較例８〜１１として、本発明例３のドリルで同仕様で先端角の偏曲点をドリル径の０．９５×Ｄ、０．９×Ｄ、０．５×Ｄ、０．４×Ｄで製作した。各々３本実施例２と同様に穴加工し、切削の状況と加工穴入口のカジリの状態を確認した。その結果、比較例１１以外はいずれも１５０ｍｍ加工出来たが、比較例１１は機械ロードが上昇し５０％を超え、折損の危険性があるので加工途中で中止した。また、加工ワーク入口のカジリの状況を確認した処、比較例８にカジリの痕跡が観られたがそれ以外には観られなかった。また、比較例１１のドリルの３本中２本の切刃外周部に微少なチッピングが観られた。
【００１７】
【発明の効果】
本願発明を適用することにより、第二心厚部の刃溝及び穴内壁と切屑の摩擦を減少し、切屑の押し出す力を長く維持出来るうえ、横型加工におけるガイド穴進入時のドリルのカジリを防止し切削の安全性を図りつつ、ノンステップでドリル直径の３０倍の切削加工が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明例のドリルの正面図を示す。
【図２】図２は、図１の断面図を示す。
【図３】図３は、本発明例の切屑形態を示す。
【図４】図４は、比較例の切屑形態を示す。
【符号の説明】
１  第一心厚部
２  第二心厚部
３  １段目先端角
４  ２段目先端角
５  偏曲点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005153023.tif 000006