(57)【要約】本発明は、真円度の高い切削穴を得ることができるドリルを提供するものである。ドリルの先端中央部で且つドリル軸心とチゼル部中心とが重なるようにチゼル部が形成され、複数の切れ刃の内の少なくとも１つの切れ刃と、他の１つの切れ刃とが、前記ドリル軸心を中心軸とした場合に、非軸対称に配置されており、ドリル刃の外縁はドリル軸心を中心とした円の弧を形成していることを特徴とする非軸対称刃ドリルとする。
2007097474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドリル軸心を中心に少なくとも２つの切れ刃が回転し、加工面の切削加工を行うドリルであって、該ドリルの先端中央部で且つドリル軸心とチゼル部中心とが重なるようにチゼル部が形成され、前記複数の切れ刃の内の少なくとも１つの切れ刃と、他の１つの切れ刃とが、前記ドリル軸心を中心軸とした場合に、非軸対称に配置されており、ドリル刃の外縁はドリル軸心を中心とした円の弧を形成していることを特徴とする非軸対称刃ドリル。
【請求項２】
切れ刃が２つであるドリルであって、該ドリルの切れ刃が配置されている端面において、一方の切れ刃の両端を結ぶ線の延長線と、他方の切れ刃の両端を結ぶ線の延長線とが交わる角度が、５°〜１７５°の範囲内にある請求項１に記載の非軸対称刃ドリル。
【請求項３】
切れ刃が３つ以上であるドリルであって、該ドリルの切れ刃が配置されている端面において、一つの切れ刃の両端を結ぶ線の延長線と、少なくとも他の一つの切れ刃の両端を結ぶ線の延長線とが交わる角度θが、下記式［１］又は下記式［２］で表される範囲内にある請求項１に記載の非軸対称刃ドリル。
０°＜θ≦｛（３６０／Ｎ）−５｝°      ［１］
ただし、式［１］中、Ｎは切れ刃の数を表す。
｛（３６０／Ｎ）＋５｝°≦θ＜１８０°      ［２］
ただし、式［２］中、Ｎは切れ刃の数を表す。
【請求項４】
切れ刃の先端が湾曲している請求項１〜３のいずれか一項に記載の非軸対称刃ドリル
【請求項５】
ドリル軸心を中心に少なくとも２つの切れ刃が回転し、加工面の切削加工を行うドリルであって、該ドリルの先端中央部で且つドリル軸心とチゼル部中心とが重なるようにチゼル部が形成され、前記複数の切れ刃の内の少なくとも１つの切れ刃が、凸Ｖ字形であることを特徴とする非軸対称刃ドリル。
【請求項６】
凸Ｖ字形の切れ刃において、前記凸Ｖ字形を形成する切れ刃のなす角が、１４０°であることを特徴とする請求項５に記載の非軸対称刃ドリル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い真円度の切削孔が得られるドリルの刃の形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドリル加工は、金属などの固体に下穴加工無しに直接あけることができる穴あけ加工法として、広く一般的に使用されている。
ドリルとして最も一般的な２つの切れ刃を持つツイストドリルの場合は、ドリルの先端部にチゼル部と切れ刃を持ち、ボディに切りくずを排出するためのねじれ溝を持っている。
前記チゼル部は、ドリル先端中心部に配置された稜線部分であり、前記切れ刃は、ねじれ溝の内面であるすくい面と逃げ面とに挟まれた部分である。前記チゼル部は、ドリル径が大きくなるほど、大きくなるのが一般的である。
従来の２つの切れ刃を持つツイストドリルの切れ刃が配置されている端面を表す図を図１に示す。図１において、２つの切れ刃１は、ドリル先端部の中心にあるチゼル部２を挟んで、０°の位置に配置されている。
すなわち、２つの切れ刃は、相互に、ドリルの回転軸を中心軸とした軸対象に配置されている。さらに、切れ刃が３つ以上の場合は、通常、一つの切れ刃の両端を結ぶ線の延長線と、他の切れ刃の両端を結ぶ線の延長線とのなす角θが（３６０°／Ｎ）となるように配置されている（ただし、Ｎは切れ刃の数を表す）。
また、ドリルの先端角度は、１１８°を標準とするが、工作物の材質が軟質であれば、ドリルの先端角度は１１８°より小さく、硬い材料や脆い材料の場合には、ドリルの先端角度は１１８°より大きく形成される。
通常の２つ刃のドリル加工では、ドリル自体の振れや、取り付けの振れなどで、左右の切れ刃にアンバランスが生じ、そのため、食い付き時に、ドリル先端部のチゼル部に滑りが生じ、回転中心が移動し、「歩行現象」と呼ばれる現象が発生し、しばしば三、五、七角形などの奇数のひずみを持った円が発生する。このドリルの「歩行現象」は、ドリルの２つの切れ刃に等しいストレス、たわみが発生しないことが原因と考えられる（例えば、津枝正介  長谷川嘉雄  木村煕，ドリルの歩行現象について，日本機械学会論文集，５０−４５３，１９８４）。
切削による加工で、この問題を解決し、穴の真円度を高める具体的方法として、ドリルタック部から先端までの長さを短くして曲げ弾性を高める方法や、仕上げ工具であるリーマを使って、リーマとドリルを一体化して、ドリル加工時に仕上げ加工も同時にできるバニッシングドリルやドリルリーマやリーマ付きドリルなどが考案されている（例えば、特開平５−３０１１０９号公報、特開平８−１５５７１５号公報、特開２００２−３６１５０９公報）。
また、ツイストドリルで貫通した穴の貫通穴周辺部に存在するバリを切削し、穴明けとバリ取りを連続して行う目的で、ドリル軸心に対して、切れ刃を非対称に配置し、ドリル軸心とチゼル部の中心とをずらしたツイストドリルが開示されている（例えば、特開２００５−２４６５７７公報）。
特開２００５−２４６５７７公報に開示されたツイストドリルは、チゼル部中心とドリル軸心とがずれているため、チゼル部中心を中心とした穴を切削して貫通穴を形成し、ドリルを引き抜く際に、ドリル軸心を中心とした穴を形成しようとするドリルの回転により、バリ取りを行うものである。
すなわち、特開２００５−２４６５７７公報に開示されたツイストドリルは、２つの異なる中心を持つ穴を明けようとするため、その貫通穴は、通常のツイストドリルにより得られる貫通穴よりもさらに真円度の低い穴となるという問題があった。
切削時の発熱を少なくする目的で、ドリル軸心とチゼル部の中心とを異ならせ、切れ刃が、ドリル軸心を中心軸とした場合に、非軸対称となるツイストドリルが開示されている（例えば、特表平１１−５１０１０３号公報）。
特表平１１−５１０１０３号公報に開示されたツイストドリルも、特開２００５−２４６５７７公報に開示されたツイストドリルと同様に、チゼル部の中心がドリル軸心とがずれているため、軟質の被削体を切削する場合には問題ないが、硬質の被削体を切削する場合には、チゼル部の中心が切削時の切削穴の中心となり、ツイストドリルの引き抜き時にはドリル軸心を中心とした回転をしようとする。このため、特表平１１−５１０１０３号公報に開示されたツイストドリルも、通常のツイストドリルにより得られる穴よりもさらに真円度が低くなってしまうという問題があった。
真円度の高い切削穴を得ることを目的として、ツイストドリルの切れ刃が、ドリル軸心を中心軸とした場合に、非軸対称となるツイストドリルであって、ドリルボディに切り欠きを設けて、三つの回転支持部により、ドリルの回転を安定させるツイストドリルが開示されている（例えば、米国特許第４，９１３，６０３号公報）。
米国特許第４，９１３，６０３号公報に開示されたツイストドリルの発明者は、切削穴の真円度を向上させるためには、切れ刃を非軸対称にすることと前記回転支持部が必要であるとしている。しかしながら、ドリルボディに切り欠きを設けると、切削くずが切り欠き部分に詰まってしまい、ドリルの回転に支障をきたす等の問題があった。
【発明の開示】
【０００３】
ドリルの長さを短くすると、歩行現象は抑制されるが、この方法では深穴加工を行うことができない。また、リーマを使って仕上げ加工を行うと、加工工程が増えるために加工時間が増えてしまう。さらに、リーマ加工時にもドリルの場合と同様の原因でひずみ円が発生するという報告もあり、リーマ加工を行ったとしても、必ずしも高い真円度を得られるとは限らない。
ドリルリーマについても同様に、必ずしも高い真円度が得られないと考えられる。又、ドリルの刃を多くしても、円周方向に規則的な刃が付けられている場合には、歩行現象による多角形形状が現れると考えられる。
そのため、切削加工において、高い真円度が得られる、切り刃の形状を保有するドリルが求められている。
本発明者らは、ドリルの歩行現象の原因としては、ドリルの切れ刃が同一円周上に対称に配置されており、そのドリル先端に働く不釣合い力により発生した振動が互いに同期して規則的ないわゆる歩行現象により、奇数多角形のひずみ円を形成するので、ドリル先端に働く不釣合い力により発生した振動が互いに同期しないようにすればよいと考え、ドリルの切り刃を非対称に配置した所、歩行現象がなくなり、切削円の真円度が高まり、ひずみ円が抑制されることを見出し本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、具体的には、以下の構成を有する。
（１）  ドリル軸心を中心に少なくとも２つの切れ刃が回転し、加工面の切削加工を行うドリルであって、該ドリルの先端中央部で且つドリル軸心とチゼル部中心とが重なるようにチゼル部が形成され、前記複数の切れ刃の内の少なくとも１つの切れ刃と、他の１つの切れ刃とが、前記ドリル軸心を中心軸とした場合に、非軸対称に配置されており、ドリル刃の外縁はドリル軸心を中心とした円の弧を形成していることを特徴とする非軸対称刃ドリルである。
（２）  切れ刃が２つであるドリルであって、該ドリルの切れ刃が配置されている端面において、一方の切れ刃の両端を結ぶ線の延長線と、他方の切れ刃の両端を結ぶ線の延長線とが交わる角度が、５°〜１７５°の範囲内にある前記（１）に記載の非軸対称刃ドリルである。
（３）  切れ刃が３つ以上であるドリルであって、該ドリルの切れ刃が配置されている端面において、一つの切れ刃の両端を結ぶ線の延長線と、少なくとも他の一つの切れ刃の両端を結ぶ線の延長線とが交わる角度θが、下記式［１］又は下記式［２］で表される範囲内にある前記（１）に記載の非軸対称刃ドリルである。
０°＜θ≦｛（３６０／Ｎ）−５｝°      ［１］
ただし、式［１］中、Ｎは切れ刃の数を表す。
｛（３６０／Ｎ）＋５｝°≦θ＜１８０°      ［２］
ただし、［２］式中、Ｎは切れ刃の数を表す。
（４）  切れ刃が湾曲している前記（１）〜（３）のいずれか一つに記載の非軸対称刃ドリルである。
（５）  ドリル軸心を中心に少なくとも２つの切れ刃が回転し、加工面の切削加工を行うドリルであって、該ドリルの先端中央部で且つドリル軸心とチゼル部中心とが重なるようにチゼル部が形成され、前記複数の切れ刃の内の少なくとも１つの切れ刃が、凸Ｖ字形であることを特徴とする非軸対称刃ドリルである。
（６）  凸Ｖ字形の切れ刃において、前記凸Ｖ字形を形成する切れ刃のなす角が、１４０°であることを特徴とする前記（５）に記載の非軸対称刃ドリル。
切削加工において、真円度の高い形状の切削円を、ドリルだけでの加工で形成でき、深穴加工も高い真円度で行うことができる。また、リーマで仕上げを行う必要がなくなるために、加工時間を短縮することができ、高い精度の真円度が得られるために、不必要な大きな穴を開ける必要がなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００４】
一般的なドリルは、右刃右ねじれの溝刃形を持ったツイストドリルであるが、本発明は、リーマドリルなどのチゼル部と切れ刃を有するドリルであれば、どのようなドリルにも適用できる。
チゼル部の長さや大きさは特に限定されるものではなく、ドリル径や用途に応じて、種々の長さや大きさを採用することができる。ただし、切削時とドリルの引き抜き時とのドリルの回転中心が変わらないように、チゼル部中心とドリル軸心とが重なっていることが必要である。
本発明は、特に、被切削体が、金属やセラミック等の無機物質のように硬質物質である場合に有用である。これは、硬質物質の場合は、ドリル軸心ではなく、チゼル部中心を中心として切削が進行するためである。
切れ刃の数は、２つ以上であれば、特に制限はない。
切れ刃の数が２つである場合、ドリルの切れ刃が配置されている端面において、一方の切れ刃の両端を結ぶ線の延長線と、他方の切れ刃の両端を結ぶ線の延長線とのなす角θが、５°〜１７５°であることが必要である。前記角θは、切削穴の真円度の点から１５°〜１７０°であることが好ましい。
切れ刃の数が３つ以上である場合、ドリルの切れ刃が配置されている端面において、一つの切れ刃の両端を結ぶ線の延長線と、少なくとも他の一つの切れ刃の両端を結ぶ線の延長線とが交わる角度θが、［１］又は［２］で表される範囲内にある必要がある。
０°＜θ≦｛（３６０／Ｎ）−５｝°      ［１］
ただし、式［１］中、Ｎは切れ刃の数を表す。
｛（３６０／Ｎ）＋５｝°≦θ＜１８０°      ［２］
ただし、［２］式中、Ｎは切れ刃の数を表す。
また、本発明の非軸対称刃ドリルにおいて、全切れ刃が上記式［１］又は式［２］を満たす必要はない。例えば、切れ刃が３つある場合には、３つの切れ刃のうち、２つは、切れ刃の両端を結ぶ線の各延長線がなす角が１２０°であり、残りの１つの切れ刃と、前記２つのうちの１つの切れ刃との間において、上記式［１］又は式［２］の関係が成立すればよい。
図２に、本発明のドリルにおいて、ドリルの切れ刃が配置されている端面の模式図を示す。
ドリル外縁４の中に、２つの切れ刃１が配置されている。前記２つの切れ刃１は、チゼル部２を挟んで配置されており、２つの切れ刃１の両端を結ぶ線の延長線３がなす角がθである。なお、図２において、５はねじれ溝と切れ刃部分との境界を示し、Ａはドリルの回転方向を示している。
切れ刃の形状は、図２の模式図ように直線状でもよく、図１０のように凸に湾曲した形状や凹に湾曲した形状でもよい。切れ刃を凸に湾曲した形状とすることにより、高速回転による切削が安定するなどの効果がある。また、図１１のように切れ刃を凹に湾曲した形状とすることにより、切削くずをきちんとカールさせて切削くずの排出性が良好になるなどの効果がある。
また、切れ刃の形状は、図１３のように、凸Ｖ字形でもよい。図１３において、凸Ｖ字形の切れ刃９は、該凸Ｖ字形を形成する切れ刃部分Ｄと切れ刃部分Ｅとからなる。図１３のように、切れ刃１，９が二枚の時は、前記凸Ｖ字形を形成する切れ刃部分Ｄと、凸Ｖ字形ではない切れ刃１とが平行に配置されていてもよい。また、切れ刃が三枚以上である場合には、凸Ｖ字形を形成する切れ刃部分Ｄの両端を結ぶ線の延長線と、他の切れ刃の両端を結ぶ線の延長線とのなす角が、（３６０／Ｎ）°であってもよい（ただし、Ｎは切れ刃の数を表す。）。
一般的に、ドリルには、切削くずを排出するためのねじれ溝が設けられている。本発明の非軸対称刃ドリルにおいては、切れ刃の配置に合わせてねじれ溝も非軸対称としてもよく、ねじれ溝は軸対称であってもよい。
よって、本発明の非軸対称刃ドリルの製造は、従来の軸対称刃ドリルの切れ刃を削って加工することにより製造することもできる。
一般的なドリルは右刃右ねじれの溝刃形を持ったツイストドリルであり、先端の形状は図１に示したように、切れ刃が軸対称に形成されている。後述する実施例で用いた非軸対称刃ドリルは、先端の切り刃が軸対称である市販の金属加工用ドリルを加工して、本発明の非軸対称刃ドリルを製作したものである。
本発明のドリルは、図２のイメージ図と先端部を表す図で示したように、切れ刃が非軸対称（ドリル軸心を中心軸とした場合に、一方の切れ刃を中心軸周りに回転させても、他方の切れ刃と一致しない。）に形成されているドリルである。また、本発明のドリルは、図３（Ａ）に示すように二つの切れ刃部分を有する非軸対称切れ刃ドリルとしてもよいし、図３（Ｂ）に示すように一つの切れ刃部分にスリットを設けて、切れ刃１を作製し、非軸対称切れ刃ドリルとしてもよい。
通常のドリルの「歩行現象」は２つの切れ刃が交互にひずみを持つ円の頂点を形成・移動しながら切削するために回転中心ずれの原因と考えられるため、回転中心のずれが少ないドリルを、市販の金属加工用ドリルを加工して下記の２つのドリルを製作し、比較例として用いた。
（１）    加工時は片スラスト力のみで加工を行う、片方の刃を全て削り落とした片刃ドリル（図４）。
（２）    先端のチゼル部分を短くした短チゼルドリル（図５）。
図４において、（Ａ）は、片刃ドリルの先端部の側面図である。右側の切れ刃は存在しているが、左側は、切れ刃を取り除いている。（Ｂ）は、片刃ドリルにおいて、切れ刃が配置されている端面を表す図である。
図５において、（Ａ）は、短チゼルドリルの先端部の側面図である。また、（Ｂ）は、短チゼルドリルにおいて、切れ刃が配置されている端面を表す図である。
本発明では、ボール盤を使用し、被切削材に穴あけ加工を行った。被切削表面に形成される切削円を観察するため、貫通穴はあけず、形成された切削円の形状について比較を行うことにした。
【実施例】
【０００５】
本発明のドリルの、一方の切れ刃の両端を結んだ線の延長線と、他方の切れ刃の両端を結んだ線の延長線とがなす角θを５°から４０°と変化させた非軸対称刃ドリルで各々円加工を行った。
また、図３（Ｂ）に示すように、直径１０ｍｍのＮＡＣＨＩ  ＳＴＡＮＤＡＲＤツイストドリル（直線状の切れ刃を有し、切れ刃が配置されている端面において、二つの切れ刃が平行に配置されている。）の一方の切れ刃を削り落とし、残ったもう一方の切れ刃部分にスリットを設けて、切れ刃１を作製し、一方の切れ刃１の両端を結んだ線の延長線３と、他方の切れ刃１の両端を結んだ線の延長線３とがなす角θを１５８°から１７３°と変化させた非軸対称刃ドリルで各々円加工を行った。
また、比較例として、直径１０ｍｍのＮＡＣＨＩ  ＳＴＡＮＤＡＲＤツイストドリル（直線状の切れ刃を有し、切れ刃が配置されている端面において、二つの切れ刃が平行に配置されている。）、図４の片刃ドリル、図５の短チゼルドリルを用いて加工を行った。
被切削材として、硬度に差のある、ＡＡＧ／アルミニウム合金ＪＩＳ  Ａ５０５２  Ｈ１１２（以降アルミニウム合金という）と、ＪＩＳ  Ｃ２８０１  ６／４黄銅を使用し、ボール盤（ＮＡＭＩＫＩ  ＭＡＣＨＩＮＥ製  ＮＢＤ−３４０ＬＲ  ＳＥＮＳＩＴＩＶＥ  ＢＥＮＣＨ  ＤＲＩＬＬ）を使用し、回転数５００ｒｐｍで一定荷重で同等の加工円が出来るように、図６の概念図で示した装置で、アルミニウム合金の場合２９．４Ｎ、黄銅の場合４９．０Ｎの一定荷重を負荷し、加工時間２５秒で切削加工を行った。
切削加工を行った装置の概略を図６に示す。三成分動力計８の上に、トルクセンサー７を挟んで、被切削材６を固定し、Ｂの方向に切削を行った。なお、ドリルの回転方向はＣである。
上記のそれぞれのドリルにより形成された切削穴の真円度を各々測定した。
前記真円度の測定は、３次元測定器（東京精密社製  Ｘｙａｎａｌ１６Ｄ）を用いて行った。測定用プローブを切削穴の入口にて、１０点接触で真円度を５回測定し、平均を取って真円度とした。
本発明での真円度は、その円の最大半径と最小半径の差で表わし、単位はミリメートルを用いた。
一定荷重を負荷して切削加工した穴の真円度の測定結果を図７に示す。横軸は、ドリルの一方の切れ刃の両端を結ぶ線の延長線と、他方の切れ刃の両端を結ぶ線の延長線とがなす角θを表し、縦軸は真円度を表わす。
真円度はθ＝０°の場合を基準とすると、アルミニウム合金、黄銅ともに角度θが大きくなるに伴い、真円度の値が小さくなって、より真円に近づいていくことが分かった。これは、非軸対称化した切れ刃が加工のスラスト力に不規則性を与える事によるものだと推察できる。
真円度だけで見ると特殊加工の片刃ドリルで切削したものαがもっとも真円度が良く，短チゼルドリルで切削したものβはあまり真円度が良くなかった。
実際の加工では一定の荷重での加工は少なく、人による荷重の操作もしくはＮＣフライスやマシニングセンタなどの一定送りで加工されることが多い。そこで、ＮＣフライスを用い、被切削材にアルミニウム合金（厚さ１０ｍｍと１ｍｍ）と黄銅（厚さ１０ｍｍと１ｍｍ）を用い、それぞれ回転数５００ｒｍｐ、送り３０ｍｍ／ｍｉｎでプログラムを組み自動加工にて被切削材に貫通穴加工を施し、その穴の真円度を測定した。
厚さ１０ｍｍのアルミニウム合金と黄銅を被切削材として用いた場合の真円度の測定結果を、図８に示す。横軸は、ドリルの一方の切れ刃の両端を結ぶ線の延長線と、他方の切れ刃の両端を結ぶ線の延長線とがなす角θを表し、縦軸は真円度を表わす。αは片刃ドリルで切削したものを表し、βは短チゼルドリルで切削したものを表す。
図８より、真円度はθ＝０°の場合を基準とすると、アルミニウム合金、黄銅ともにθが大きくなるに伴い、真円度が小さくなり、より真円に近づいていることが分かった。また、θ≧１０°で特に切削穴の真円度が小さく、真円に近いことが分かった。
厚さ１ｍｍのアルミニウム合金と黄銅を被切削材として用いた場合の真円度の測定結果を、図９に示す。横軸は、ドリルの一方の切れ刃の両端を結ぶ線の延長線と、他方の切れ刃の両端を結ぶ線の延長線とがなす角θを表し、縦軸は真円度を表わす。αは片刃ドリルで切削したものを表し、βは短チゼルドリルで切削したものを表す。
図９より、真円度はノーマルドリルを基準とすると、アルミニウム合金、黄銅ともにθが増すごとに真円度が良くなっていることが分かった。また、θ≧１０°で特に切削穴の真円度が小さく、真円に近いことが分かった。
さらに、厚さ１ｍｍの薄板では、片刃ドリルを用いた場合の真円度は、非常に大きくなり、切削穴の形状は歪んだ形になった。これは、片方の刃が全くないため加工を終えたあとに刃を削った部分に被切削材がひっかかり一定の送りでそのまま加工してしまったため歪んでしまったのではないかと考えられる。短チゼルドリルではアルミニウム合金ではほぼノーマルドリルと同じ真円度であったが黄銅では真円度が小さくなった。
以上より、薄板ではθ≧１０°になると真円度が小さくなる。特にθ＝１５°〜４０°ではノーマルドリルの約１／１０にまで真円度が小さくなることが分かった。また、片刃は歪んだ穴ができてしまうことが分かった。
また、直径１０ｍｍのＮＡＣＨＩ  ＳＴＡＮＤＡＲＤツイストドリルを加工して、凸に湾曲した切れ刃を有する非軸対称刃ドリル（図１０）と、凹に湾曲した切れ刃を有する非軸対称刃ドリル（図１１）を作製した。
ＮＣフライスを用い、被切削材に真鍮（厚さ１ｍｍ）を用い、それぞれ回転数５００ｒｐｍ、送り３０ｍｍ／ｍｉｎでプログラムを組み自動加工にて被切削材に貫通穴加工を施し、その穴の真円度を測定した結果を図１４および図１５に示す。なお、図１４では、上述した０°≦θ≦４０°の非軸対称刃ドリルを用いた結果を示し、図１５では、１５８°≦θ≦１８０°の非軸対称刃ドリル（θ＝１８０°のドリルとしては、片刃ドリルを用いた。）を用いた結果を示している。
また、直径１０ｍｍのＮＡＣＨＩ  ＳＴＡＮＤＡＲＤツイストドリルの一方の切れ刃を削り、図１３に示すような、凸Ｖ字形切れ刃９を有するドリルを作製した。なお、凸Ｖ字形切れ刃９を形成する切れ刃部分Ｄと切れ刃部分Ｅとのなす角θ１は１３８°とした。すなわち、凸Ｖ字形切れ刃を形成する切れ刃部分Ｅの両端を結ぶ線の延長線３と、もう一方の切れ刃１の両端を結ぶ線の延長線３とのなす角θ２は、４２°である。また、凸Ｖ字形切れ刃９の両端を結ぶ線の延長線３と、もう一方の切れ刃１の両端を結ぶ線の延長線３とのなす角θ３は５°以上、１７５°以下である。
上述した実施例、比較例及び前記凸Ｖ字形切れ刃を有するドリルと、チゼル部を短くした短チゼルドリルを用いて、厚さ１ｍｍの真鍮板を切削した際の切削穴の真円度を測定した結果のグラフを図１６に示す。図１６において、横軸の数字は、一方の切れ刃の両端を結ぶ線の延長線と、他方の切れ刃の両端を結ぶ線の延長線とがなす角度を表し、縦軸は真円度を表す。切れ刃部分Ｄと切れ刃部分Ｅとのなす角θ１が１３８°である凸Ｖ字形切れ刃を有する非軸対称刃ドリルで切削した結果は、４２Ａとして表す。
以上の結果より、真円度はドリルの非軸対称刃の角度θが５°を越え、１７５°までは、真円に近い切削穴となることが分かった。特に、角度θが１５°以上１７５°以下であるとθ＝０°の場合の約１／５程度まで下がり、より真円に近い切削穴とすることができることが分かった。
また、歩行現象は、非軸対称な切れ刃の配置により、切削穴の真円度が改善できるため、一方の切れ刃の両端を結ぶ線の延長線と、他方の切れ刃の両端を結ぶ線の延長線とが交わる角θを４０°＜θ＜１５８°としても同様の効果が得られると考えられる。さらに切れ刃の形状についても、同様に、直線状に限られず、凸に湾曲した形状や凹に湾曲した形状でも同様の効果が得られると考えられる。また、切れ刃の数についても、２つである必要はなく、３つ以上切れ刃を有するドリルにおいて、切れ刃のうちの１つが非軸対称になっていれば、同様の効果が得られると考えられる。
また、本発明によれば、通常２つの刃を持つドリル、例えば、ツイストドリル、リーマドリル等ドリルの片刃の位置をずらすことによって、真円度を改良できる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】通常のツイストドリルにおいて、切れ刃が配置されている端面を表す図である。
【図２】本発明の非軸対称刃ドリルにおいて、切れ刃が配置されている端面を模式的に表した図である。
【図３】本発明の非軸対称刃ドリルにおいて、切れ刃が配置されている端面を模式的に表した図である。なお、（Ｂ）は一方の切れ刃部分にスリットを設けた非軸対称刃ドリルである。
【図４】本発明で比較例として、加工した、片刃ドリルの、側面図（Ａ）と正面図（Ｂ）である。
【図５】本発明で比較例として、チゼル部を短く加工した、チゼル加工ドリルの、側面図（Ａ）と正面図（Ｂ）である。
【図６】本発明で使用した、実験装置の概略図である。
【図７】角度θを変化させたドリルとそれらのドリルで切削した穴の真円度を測定したグラフである。
【図８】ＮＣフライスを用い、本発明の非軸対称ドリルの、角度θを変化させたドリルと、通常のツイストドリル、および、比較例のドリルで被削加材の厚みが１０ｍｍの板を加工し、穴の真円度を測定したグラフである。
【図９】ＮＣフライスを用い、本発明の非軸対称ドリルの、角度θを変化させたドリルと、通常のツイストドリル、および、比較例のドリルで被削加材の厚みが１ｍｍの板を加工し、穴の真円度を測定したグラフである。
【図１０】本発明の凸に湾曲した切れ刃を有する非軸対称刃ドリルの端面の形状を表すイメージ図である。
【図１１】本発明の凹に湾曲した切れ刃を有する非軸対称刃ドリルの端面を表す図である。
【図１２】本発明の非軸対称刃ドリルの側面図である。
【図１３】本発明の凸Ｖ字形切れ刃を有する非軸対称刃ドリルの切れ刃が配置されている端面を表す図である。
【図１４】本発明の実施例および比較例のドリルを用いて、１ｍｍの真鍮板を切削した時の切削穴の真円度を測定した結果のグラフである。
【図１５】本発明の実施例および比較例のドリルを用いて、１ｍｍの真鍮板を切削した時の切削穴の真円度を測定した結果のグラフである。
【図１６】本発明の実施例および比較例のドリルを用いて、１ｍｍの真鍮板を切削した時の切削穴の真円度を測定した結果のグラフである。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年8月28日(2007.8.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの切れ刃がドリル軸心を中心に回転して加工面の切削加工を行うドリルであって、該ドリルのチゼル部は、前記ドリル軸心とチゼル部中心とが重なるように形成され、前記複数の切れ刃の内の少なくとも１つの切れ刃と他の１つの切れ刃とは、前記ドリル軸心及び前記チゼル部中心を中心軸とした場合に、非軸対称に配置されており、ドリル刃の外縁は前記ドリル軸心を中心とする円の弧を形成していることを特徴とする非軸対称刃ドリル。
【請求項２】
切れ刃が２つであるドリルであって、該ドリルの切れ刃が配置されている端面において、一方の切れ刃の両端を結ぶ線の延長線と、他方の切れ刃の両端を結ぶ線の延長線とが交わる角度が、５°〜１７５°の範囲内にある請求項１に記載の非軸対称刃ドリル。
【請求項３】
切れ刃が３つ以上であるドリルであって、該ドリルの切れ刃が配置されている端面において、一つの切れ刃の両端を結ぶ線の延長線と、少なくとも他の一つの切れ刃の両端を結ぶ線の延長線とが交わる角度θが、下記式［１］又は下記式［２］で表される範囲内にある請求項１に記載の非軸対称刃ドリル。
０°＜θ≦｛（３６０／Ｎ）−５｝°      ［１］
ただし、式［１］中、Ｎは切れ刃の数を表す。
｛（３６０／Ｎ）＋５｝°≦θ＜１８０°    ［２］
ただし、式［２］中、Ｎは切れ刃の数を表す。
【請求項４】
切れ刃の先端が湾曲している請求項１〜３のいずれか一項に記載の非軸対称刃ドリル
【請求項５】
複数の前記切れ刃の内の少なくとも１つの切れ刃が、凸Ｖ字形であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の非軸対称刃ドリル。
【請求項６】
凸Ｖ字形の切れ刃において、前記凸Ｖ字形を形成する切れ刃のなす角が、１４０°であることを特徴とする請求項５に記載の非軸対称刃ドリル。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
は限らない。
ドリルリーマについても同様に、必ずしも高い真円度が得られないと考えられる。又、ドリルの刃を多くしても、円周方向に規則的な刃が付けられている場合には、歩行現象による多角形形状が現れると考えられる。
そのため、切削加工において、高い真円度が得られる、切り刃の形状を保有するドリルが求められている。
本発明者らは、ドリルの歩行現象の原因としては、ドリルの切れ刃が同一円周上に対称に配置されており、そのドリル先端に働く不釣合い力により発生した振動が互いに同期して規則的ないわゆる歩行現象により、奇数多角形のひずみ円を形成するので、ドリル先端に働く不釣合い力により発生した振動が互いに同期しないようにすればよいと考え、ドリルの切り刃を非対称に配置した所、歩行現象がなくなり、切削円の真円度が高まり、ひずみ円が抑制されることを見出し本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、具体的には、以下の構成を有する。
（１）  少なくとも２つの切れ刃がドリル軸心を中心に回転して加工面の切削加工を行うドリルであって、該ドリルのチゼル部は、ドリル軸心とチゼル部中心とが重なるように形成され、前記複数の切れ刃の内の少なくとも１つの切れ刃と、他の１つの切れ刃とは、前記ドリル軸心を中心軸とした場合に、非軸対称に配置されており、ドリル刃の外縁はドリル軸心を中心とする円の弧を形成していることを
特徴とする非軸対称刃ドリルである。
（２）  切れ刃が２つであるドリルであって、該ドリルの切れ刃が配置されている端面において、一方の切れ刃の両端を結ぶ線の延長線と、他
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
方の切れ刃の両端を結ぶ線の延長線とが交わる角度が、５°〜１７５°の範囲内にある前記（１）に記載の非軸対称刃ドリルである。
（３）  切れ刃が３つ以上であるドリルであって、該ドリルの切れ刃が配置されている端面において、一つの切れ刃の両端を結ぶ線の延長線と、少なくとも他の一つの切れ刃の両端を結ぶ線の延長線とが交わる角度θが、下記式［１］又は下記式［２］で表される範囲内にある前記（１）に記載の非軸対称刃ドリルである。
０°＜θ≦｛（３６０／Ｎ）−５｝°      ［１］
ただし、式［１］中、Ｎは切れ刃の数を表す。
｛（３６０／Ｎ）＋５｝°≦θ＜１８０°    ［２］
ただし、［２］式中、Ｎは切れ刃の数を表す。
（４）  切れ刃が湾曲している前記（１）〜（３）のいずれか一つに記載の非軸対称刃ドリルである。
（５）  複数の切れ刃の内の少なくとも１つの切れ刃が、凸Ｖ字形であることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか一つに記載の非軸対称刃ドリルである。
（６）  凸Ｖ字形の切れ刃において、前記凸Ｖ字形を形成す
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
一般的なドリルは右刃右ねじれの溝刃形を持ったツイストドリルであり、先端の形状は図１に示したように、切れ刃が軸対称に形成されている。後述する実施例で用いた非軸対称刃ドリルは、先端の切り刃が軸対称である市販の金属加工用ドリルを加工して、本発明の非軸対称刃ドリルを製作したものである。
本発明のドリルは、図２のイメージ図と先端部を表す図で示したように、切れ刃が非軸対称（ドリル軸心を中心軸とした場合に、一方の切れ刃を中心軸周りに回転させても、他方の切れ刃と一致しない。）に形成されているドリルである。また、本発明のドリルは、図３（Ｂ）に示すように二つの切れ刃部分を有する非軸対称切れ刃ドリルとしてもよいし、図３（Ａ）に示すように一つの切れ刃部分にスリットを設けて、切れ刃１を作製し、非軸対称切れ刃ドリルとしてもよい。
通常のドリルの「歩行現象」は２つの切れ刃が交互にひずみを持つ円の頂点を形成・移動しながら切削するために回転中心ずれの原因と考えられるため、回転中心のずれが少ないドリルを、市販の金属加工用ドリルを加工して下記の２つのドリルを製作し、比較例として用いた。
（１）    加工時は片スラスト力のみで加工を行う、片方の刃を全て削り落とした片刃ドリル（図４）。
（２）    先端のチゼル部分を短くした短チゼルドリル（図５）。
図４において、（Ａ）は、片刃ドリルの先端部の側面図である。右側の切れ刃は存在しているが、左側は、切れ刃を取り
【国際調査報告】
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