(57)【要約】【課題】鋳鉄の穴明け加工に適した、高い耐摩耗性を必要とする母材を使用し、刃先強度が不足し刃欠け発生の危険が少ない、特に強じん鋳鉄の高加工能率や長寿命化などの要求性能を満足させる鋳鉄用超硬合金ドリルを提供。【解決手段】超硬合金から成る直径をＤとするドリルにおいて、切れ刃逃げ面２とマージン面３との境界部４に、切れ刃５に対し３０°〜４０°の傾き角αで半径方向幅Ａが0.005 〜0.05Ｄの極小面取り６を、マージン幅Ｍ範囲内に設け、切れ刃５の前縁には軸心８に対し１５°〜２０°の傾き角βで半径方向幅Ｃが0.005 〜0.05Ｄのホーニング１５を設け、かつリーディングエッジ９は軸心８に対し２６°〜３４°の溝ねじれ角γを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超硬合金から成る直径をＤとするドリルにおいて、切れ刃逃げ面２とマージン面３との境界部４に、切れ刃５に対し３０°〜４０°の傾き角αで半径方向幅Ａが0.005 〜0.05Ｄの極小面取り６を、境界部４の周方向にランド１０の幅より幅狭のマージン幅Ｍ範囲内に設け、切れ刃５の前縁には軸心８に対し１５°〜２０°の傾き角βで幅Ｃが0.005 〜0.05Ｄのホーニング１５を設け、かつリーディングエッジ９は軸心８に対し２６°〜３４°の溝ねじれ角γを有することを特徴とする鋳鉄用超硬合金ドリル。
【請求項２】
前記切れ刃５はドリル回転方向でみて前方に突出する曲線又は後方に後退する曲線をなすことを特徴とする請求項１記載の鋳鉄用超硬合金ドリル。
【請求項３】
前記鋳鉄用超硬合金ドリルは、コバルトを5 〜14％含有する超硬合金を母材とし、ドリルの切れ刃部に、周期律表第4a、5a、6a族遷移金属と第3b、4b族元素の炭化物、窒化物、酸化物および硼化物を1 層または2 層以上で0.5 〜5 μｍ被覆したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の鋳鉄用超硬合金ドリル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋳鉄の穴明け加工に適した鋳鉄用超硬合金ドリルに関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳鉄加工ではドリル切れ刃は鋳鉄組織内の硬いパーライト組織や散在するシリコン粒子およびチル化した硬化層により激しい摩耗作用を受ける。そのためドリル母材には高い耐摩耗性が必要であり、超硬ドリルが用いられることが多い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来、鋳鉄加工に用いられる超硬ドリルは、鋳鉄専門に特化されたものは少なく通常、鋼加工用ドリルやアルミ合金用ドリルを兼用種として用いられている。鋳鉄は鋼に比し炭素とシリコン成分が多く、炭素２．５〜４．０％、シリコン０．５〜３．０％のものが多く使われている。鋳鉄は引張強さ３００Ｎ/ ｍｍ2 を境に、それ以下の強さを有する普通鋳鉄とそれ以上の強じん鋳鉄に区分される。普通鋳鉄はやわらかなフェライトの素地に強度を付与するセメンタイトが固溶し、遊離した黒鉛が混じった組織であるが、強じん鋳鉄は組織中のパーライトが多くなり非常に硬い組織になる。また強じん鋳鉄には、黒鉛を片状から球状化することにより鋳鉄のもろさを減らし、強さと粘りを向上した球状黒鉛鋳鉄もある。薄肉ものなど鋳造時の冷却速度が速いと表面がチル化して非常に硬くなりさらに摩耗が激しくなることがある。このように鋳鉄はやわらかい素地により抗折力は低いが、硬い粒子が含まれる組織であるため、ドリル母材は耐摩耗性が高いことが必要である。
【０００４】
アルミ合金用との兼用種では、アルミ合金被削材は粘りが大きく、切りくず溶着が激しいため、ドリル形状はねじれ角、逃げ角を大きくとり、切れ刃前縁に設けるホーニング幅は小さめであることが必要であり、アルミ用に適した形状を鋳鉄加工に用いると刃先強度が不足し刃欠け発生の危険が高い。このように被削材の性質の違いからみて鋳鉄と鋼や鋳鉄とアルミ合金加工を兼用させる従来ドリルでは、特に強じん鋳鉄の高加工能率や長寿命化などの要求性能を満足させるのは困難である。鋼加工兼用ドリルでは、例えば強じん鋳鉄として広く使用されているF ＣＤ４５０材の引張強さ４５０Ｎ／ｍｍ2 に対し、調質熱処理した合金鋼ＳＣＭ４４０材は９６０〜１２００Ｎ／ｍｍ2 の強度があり、鋼材は引張強さが高い。そのため鋼加工用ドリル母材には抗折力の高さが要求されるが、超硬合金の材料特性として抗折力を高めると耐摩耗性は低くなる性質がある。  
【０００５】
従来の焼き入れされたＨＲＣ６０前後の被削材の穴明け加工に適した超硬ドリルを含む超硬質ドリルとして、特許文献１では直径をＤとするドリルにおいて、切刃外周部にランド面全幅にわたり切れ刃に対し１０°〜１５°の傾き角で半径方向幅が0.1 〜0.15Ｄの幅の面取りを設け、切れ刃には半径方向幅Ｃが0.01〜0.05mmの刃殺しを設け、かつリーディングエッジは軸心に対し１４°〜１６°の溝ねじれ角を有する、端面形状でみて図６に示すようなものがあった。特許文献２ではニレジスト鋳鉄等の難削材の穴明け加工用の、チゼル部にＸシンニングを施し、外周コ−ナ部にアールを付け、かつ切れ刃に５０〜５００μｍのネガランドを設けた超硬ドリルが開示され、そして〔００１４〕〔００１５〕ではこれらシンニング、外周コ−ナ部のアール、ネガランドはそれぞれ単独では効果はなく、これらのいずれか二つを組み合わせても効果がなく、これら三つを組み合わせてはじめて効果がでると開示する。特許文献３では特許文献２の超硬ドリルに対し先端角を 125°〜 145°とする構成を追加した超硬ドリルが開示されている。特許文献１の超硬質ドリルの上記0.1 〜0.15Ｄの幅の面取りは、ＨＲＣ６０前後の被削材の貫通穴の切削に際してこば欠けの発生を抑えるのに有効とされる。しかしながら特許文献１は焼き入れされＨＲＣ６０前後の被削材の穴明け加工用であり、特許文献２及び特許文献３も本発明の構成とは異なり、いずれも本発明にかかる鋳鉄の穴明け加工に適した鋳鉄用超硬合金ドリルは開示していない。
【特許文献１】特開平７−８０７１４号公報  要約、〔０００９〕
【特許文献２】特許第３０３２８６３号  請求項２、〔００１４〕〔００１５〕
【特許文献３】特開２００２−３２６１０９  要約
【０００６】
本発明の課題は、鋳鉄の穴明け加工に適した、鋳鉄組織内の硬いパーライト組織や散在するシリコン粒子およびチル化した硬化層による激しい摩耗作用に耐えるよう、高い耐摩耗性が必要とする母材を使用し、刃先強度が不足することによる刃欠け発生の危険が少ない、特に強じん鋳鉄の高加工能率や長寿命化などの要求性能を満足させる鋳鉄用超硬合金ドリルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このため本発明は、超硬合金から成る直径をＤとするドリルにおいて、切れ刃逃げ面２とマージン面３との境界部４に、切れ刃５に対し３０°〜４０°の傾き角αで半径方向幅Ａが0.005 〜0.05Ｄの極小面取り６を、境界部４の周方向にランド１０の幅より幅狭のマージン幅Ｍ範囲内に設け、切れ刃５の前縁には軸心８に対し１５°〜２０°の傾き角βで幅Ｃが0.005 〜0.05Ｄのホーニング１５を設け、かつリーディングエッジ９は軸心８に対し２６°〜３４°の溝ねじれ角γを有することを特徴とする鋳鉄用超硬合金ドリルを提供することによって上記した従来製品の課題を解決した。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、まずドリルを形成する母材には高い耐摩耗性を有する超硬材を用い、摩耗が集中しそれによる局部的な切削抵抗の増大によるチッピングが生じやすい外周コーナ部に極小面取り刃を設けることにより摩耗がコーナに集中する事を緩和し、刃先強度を向上し、また切れ刃前縁のホーニング幅を適正にして切れ刃強度の向上と切削抵抗が過剰に上昇することのバランスをとり、さらに、溝ねじれ角は切りくず排出性を考慮して適値を定めたので、かかる組み合わせにより、摩耗やチッピングの発生を防止するものとなり、鋳鉄の穴明け加工に適し、高速条件で長寿命を得ることができる鋳鉄用超硬合金ドリルを提供するものとなった。
【０００９】
好ましくは、前記切れ刃５はドリル回転方向でみて前方に突出する曲線又は後方に後退する曲線をなすものであってもよい。
さらに好ましくは、前記鋳鉄用超硬合金ドリルは、コバルトを5 〜14％含有する超硬合金を母材とし、ドリルの切れ刃部に、周期律表第4a、5a、6a族遷移金属と第3b、4b族元素の炭化物、窒化物、酸化物および硼化物を1 層または2 層以上で0.5 〜5 μｍ被覆被覆することにより、さらに外周刃におけるコーナ摩耗の進行を大幅に抑制することができる鋳鉄用超硬合金ドリルを提供するものとなった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を実施するための最良の形態の一例を図１乃至図３を参照して説明する。図１は本発明を実施するための最良の形態の鋳鉄用超硬合金ドリルの部分要部端面図、図２は図１に示すドリルの切れ刃をすくい面方向からみた部分要部側面図、図３は図１に示すドリルを側面からみた部分要部拡大側面図である。本発明の鋳鉄用超硬合金ドリルは、直径Ｄは６ｍｍ、母材種は超硬合金Ｋ２０である。ドリルには二条の溝１が設けられている。切れ刃先端角θは１４０°である。切れ刃逃げ面２とマージン３の境界部４に、切れ刃５に対し３５°（３０°〜４０°であってもよい）の傾き角αで半径方向幅Ａが0.07mm（0.005 〜0.05Ｄであってもよい）の極小面取り６を、境界部４の周方向にランド１０の幅より幅狭のマージン幅Ｍ範囲内に設け、切れ刃５の前縁には軸心８に対し２０°（１５°〜２０°であってもよい）の傾き角βで幅Ｃが0.04mm（0.005 〜0.05Ｄであってもよい）のホーニング１５を設け、かつリーディングエッジ９は軸心８に対し３０°（２６°〜３４°であってもよい）の溝ねじれ角γを有する。半径方向幅Ａは回転方向でみて後方にゆくにつれ狭くなる。切れ刃５、溝１の表面にはチタン系化合物の多層膜をコーテイングしてある。
【実施例１】
【００１１】
図１〜３に示す本発明ドリルと、表面処理されていない市販鋳鉄用ドリルおよびＴｉＡＬＮ系コーテイングが施こされた市販鋳鉄用ドリルで切削試験を行った。ドリル寸法は表１のように直径６．０ｍｍで、試験条件は、被削材は強じん鋳鉄である球状黒鉛鋳鉄ＦＣＤ４５０を用いた。穴深さは２６ｍｍである。切削速度１００ｍ／ｍi ｎ、送り速度９６０ｍｍ／ｍin、切削油剤は水溶性油剤をノズルから外部給油した。５０００穴加工後のドリル切れ刃摩耗幅の比較を表２に示す。
【００１２】
【表１】
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【表２】
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〔本発明の最良の実施形態の効果〕
【００１３】
本発明品の摩耗幅は市販鋳鉄用ドリルコーテイング品と比較して、寿命への影響が大きいコーナ摩耗、マージン摩耗は約４０％減少し、市販鋳鉄用ドリル無処理品と比較して約６０％減少した。また切れ刃の欠け・チッピングが全くみられないことを確認できた。以上の結果からみて本発明品は鋳鉄加工に適合した、高能率で長寿命のドリルであることを確認した。
【００１４】
図１において、本実施例の他に、図５のような切れ刃がドリル回転方向でみて前方に突出する曲線１１をなすか、又は図６のような切れ刃が後方に後退する曲線１２をなすものであっても本発明と同様の効果を奏し、本発明はこれらを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を実施するための最良の形態の鋳鉄用超硬合金ドリルの部分要部端面図。
【図２】図１に示すドリルの切れ刃をすくい面方向からみた部分要部側面図。
【図３】図１に示すドリルを側面からみた部分要部拡大側面図。
【図４】図１とは異なる実施の形態の鋳鉄用超硬合金ドリルの部分要部端面図。
【図５】図１、図４とはさらに異なる実施の形態の鋳鉄用超硬合金ドリルの部分要部端面図。
【図６】従来技術によるドリルを端面からみた部分要部端面図。
【符号の説明】
【００１６】
Ｄ：ドリル直径
Ａ：面取り刃の長さ
Ｂ：面取り刃の幅
Ｃ：切れ刃前縁のホーニング幅
Ｍ：マージン幅
α：切れ刃と面取り刃のなす角度
β：切れ刃前縁のホーニングと軸心のなす角度
γ：溝ねじれ角
１：溝面
２：逃げ面
３：マージン面
４：逃げ面とマージンとの境界部
５：切れ刃
６：面取り刃
７：ヒール
８：ドリルの軸心
９：リーディングエッジ
１０：ランド
１５：ホーニング
【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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