(57)【要約】【課題】ドリルランド内部を通り刃先先端に開口する油穴より微量ミストを吐出しながらドリル直径の10倍以上の穴あけを行うのに適した、穴曲がりや穴の蛇行を抑制して穴拡大や穴の曲がりやうねりを発生させない超硬合金製油穴付きコーティングドリルを複雑な製作方法を要することなく提供。【解決手段】ドリル本体外周面にドリル柄部に延びる２条の切くず排出溝２と外周ランド部８に一対の 2.4mm（ドリル直径の40％（30％〜60％の範囲であってもよい））の幅を持つマージン３を形成し、先端に一対の主切れ刃12に周方向に続く主逃げ面13及びシンニング４をそれぞれ形成し、かつシンニング４の傾斜角αを40°（40〜50°でもよい）としてマージンのドリル回転方向後端５がシンニング傾斜面４にかかるよう（接点５）にし、ランド部８にドリルねじれ角に沿って２個の油穴６を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油穴より微量ミストを吐出しながらドリル直径の10倍以上の深穴加工を行う超硬合金製油穴付きコーティングドリルにおいて、外周ランド部に一対のマージンを形成し、先端に一対の主切れ刃に周方向に続く主逃げ面及びシンニングをそれぞれ形成し、前記マージン幅をドリル直径の30％〜60％の範囲とし、かつ前記シンニングの傾斜角を40〜50°として前記一対のマージンのドリル回転方向後端がシンニング傾斜面にかかるようにしたことを特徴とする超硬合金製油穴付きコーティングドリル。
【請求項２】
前記超硬合金製油穴付きコーティングドリルのコーティング被覆は、ドリル先端部から少なくとも２mm以上の範囲に、周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族遷移金属及び周期律表第３ｂ、４ｂ族元素の炭化物、窒化物、酸化物又は硼化物を１層または２層以上で 0.5〜5 μｍ被覆したものであることを特徴とする請求項１のドリル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドリルランド内部を通り刃先先端に開口する油穴より微量ミストを吐出しながらドリル直径の10倍以上の穴あけを行う超硬合金製油穴付きコーティングドリルにおいて、加工された穴精度を向上するとともに、製作を容易にすることのできる超硬合金製油穴付きコーティングドリルに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、穴あけ加工に使用されるドリルには、ドリル外周部と加工された穴の内壁との擦りを減ずるために、リーディングエッジに沿ったランド部に一定幅のマージンを設けて残りは二番取り加工が行われ抵抗の軽減が図られている。ドリルのマージン幅は、例えば特許文献１では段落〔００４１〕でドリル直径の10〜20％程度とするが、通常ドリル直径の5 〜15％程度に設定されている。通常のマージン幅がドリル直径の 5〜20％程度のドリルで穴あけ加工を行うと、ドリル精度のバラツキやドリル取り付け時の振れなどで、加工された穴は拡大や、加工穴の曲がりやうねりなどが生じる。穴あけ深さがドリル直径の３倍程度の浅穴であれば前記問題は軽微であるが、穴あけ深さがドリル直径の10倍を越えるような深穴では、必然的にドリル溝長も長くなりドリル剛性が低下し、前記問題が顕著になってくる。
【特許文献１】特開２００３−３００１１０号公報  〔００４１〕
【特許文献２】特開平５−５０３１３号公報  〔００１０〕
【特許文献３】特開２００５−１７７８９１号公報
【０００３】
加工穴精度を向上するために、特許文献２では、ランド部の外周に周方向全域にわたって延在するように形成された先端マージンと称する、螺旋状ガイドが５本形成され、各螺旋状ガイドの軸方向後方に逃げ凹溝が切られたものが開示されている。しかしながらこの先端マージンと称するねじ山状ガイドは周方向の逃げ面を持たないので、マージンとは言えず（特許文献２の出願人による特公平 7−8447号公報、請求項１末尾では、同様なねじ山状ガイドを「ドリル先端外周部にはマージンが形成されずかつドリル先端外周部が全域に亘って同径であること」と規定している）、ねじ山状ガイドである。かつかかるねじ山状ガイドは、ドリル製作および再研削が困難な上に、リーディングエッジと先端マージンと称する部分の交差部にエッジができ、このエッジにより返って加工穴内壁にキズをつけるおれがあった。また、特許文献３では、ランド部に切くず排出溝のドリル回転方向後方側に隣接する第一マージンと、切りくず排出溝のドリル回転方向前方側に隣接する第二マージンと、周方向で第一マージンと第二マージンとの間に位置する一つの第三マージンを形成する、いわゆるトリプルマージンドリルが示され、好ましくは各マージン部の幅はドリル直径の 3〜4 ％とされているが、製作上、マージンを形成するための二番取り工程が複雑になる上に、第二マージンと第三マージンの間に穴あけをすることにより生成される切くずが入り込む可能性があり、加工穴内壁にキズをつけたり、ドリルの折損に至るおれがあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、ドリルランド内部を通り刃先先端に開口する油穴より微量ミストを吐出しながらドリル直径の10倍以上の穴あけを行うのに適した、穴曲がりや穴の蛇行を抑制して穴拡大や穴の曲がりやうねりを発生させない超硬合金製油穴付きコーティングドリルを複雑な製作方法を要することなく提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため本発明は、油穴より微量ミストを吐出しながらドリル直径の10倍以上の深穴加工を行う超硬合金製油穴付きコーティングドリルにおいて、外周ランド部に一対のマージンを形成し、先端に一対の主切れ刃に周方向に続く主逃げ面及びシンニングをそれぞれ形成し、前記マージン幅をドリル直径の30％〜60％の範囲とし、かつ前記シンニングの傾斜角を40〜50°として前記一対のマージンのドリル回転方向後端がシンニング傾斜面にかかるようにしたことを特徴とする超硬合金製油穴付きコーティングドリルを提供することで上記課題を解決した。
【発明の効果】
【０００６】
かかる構成により、本発明では、油穴より微量ミストを吐出しながらドリル直径の10倍以上の深穴加工を行う超硬合金製油穴付きコーティングドリルにおいて、マージン幅をドリル直径の30％〜60％の範囲に規定することでガイド性を高め加工穴の曲がりやうねりを抑制し加工穴精度を向上するとともに、かつシンニングの傾斜角を40〜50°として一対のマージンのドリル回転方向後端がシンニング傾斜面にかかるようにすることで、一般にドリルの逃げ角が10°程度であるのに対し、シンニング傾斜角は40〜50°と大きいためマージンのドリル回転方向後端とシンニング傾斜面の接点がドリル溝長方向に飛躍的に長くなり、特にドリル食い付き時や貫通時のガイド性安定に寄与する超硬合金製油穴付きコーティングドリルを提供するものとなった。また、マージンを形成するための二番取り工程は通常のドリルと同様であり、前記先行技術のような複雑な製作工程を必要としない超硬合金製油穴付きコーティングドリルとなった。
即ち、マージン幅がドリル直径の20％以下では加工穴のうねりが発生し、マージン幅がドリル直径の70％を越えると加工穴内壁とドリルマージン部の接触範囲が大きくなり加工中のトルク抵抗が急激に増大するので、マージン幅をドリル直径に対し30％〜60％と規定した。また、マージンのドリル回転方向後端がシンニング傾斜面にかかっていない場合では、マージンのドリル回転方向後端と逃げ面との接点がドリル溝長方向に短く特にドリル食い付き時のガイド性が低下し加工穴の拡大や穴のうねりに原因となるので、マージンのドリル回転方向後端がシンニング傾斜面にかかるように規定した。
【０００７】
また、マージン幅が通常のドリルより大きいため加工穴内壁とマージンの擦過が大きくなり摩耗の進行しやすいので、好ましくは、前記超硬合金製油穴付きコーティングドリルのコーティング被覆は、ドリル先端部から少なくとも２mm以上の範囲に、周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族遷移金属及び周期律表第３ｂ、４ｂ族元素の炭化物、窒化物、酸化物又は硼化物を１層または２層以上で 0.5〜5 μｍ被覆することで、マージン部の擦過摩耗を抑制し、ドリルねじれ溝に沿った油穴より微量ミストを吐出しながらドリル直径の10倍以上の深穴加工において、穴曲がりやうねりを抑制し加工穴精度の向上を可能にした
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明を実施するための最良の形態につき、図１を参照して説明する。図１は本発明の実施形態の、油穴より微量ミストを吐出しながらドリル直径の10倍以上の穴あけを行うに適した直径 6mm、溝長 150mm、全長 200mmの超硬合金製油穴付きコーティングドリルを示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）の左端面図、（ｃ）は（ａ）の側面図の先端部分を拡大した要部拡大図をそれぞれ示す。本発明の実施形態の、油穴６より微量ミストを吐出しながらドリル直径の10倍以上の穴あけを行うに適した直径 6mm、溝長 159mm、全長 200mmの超硬合金製油穴付きコーティングドリル１は、ドリル本体外周面にドリル柄部に延びる２条の切くず排出溝２と外周ランド部８に一対の 2.4mm（ドリル直径の40％（30％〜60％の範囲であってもよい））の幅を持つマージン３を形成し、先端に一対の主切れ刃12に周方向に続く主逃げ面13及びシンニング４をそれぞれ形成し、かつシンニング４の傾斜角αを40°（40〜50°でもよい）としてマージンのドリル回転方向後端５がシンニング傾斜面４にかかるよう（接点５）にし、ランド部８の主逃げ面13に開口する、ドリルねじれ角に沿った２個の油穴６を有する。
【０００９】
超硬合金製油穴付きコーティングドリル１のコーティング被覆は、図１（ｃ）に示すように、ドリル先端部７から３mm（少なくとも２mm以上）の範囲に、周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族遷移金属及び周期律表第３ｂ、４ｂ族元素の炭化物、窒化物、酸化物又は硼化物を１層または２層以上で 0.5〜5 μｍ被覆した。
【実施例１】
【００１０】
図２に、図１に示す形状の超硬合金製油穴付きコーティングドリルで、マージン幅をドリル直径の20％から70％にそれぞれ設定したドリルで、被削材S50C（200 HB）に穴深さ60mm（ドリル直径の10倍）の穴あけを、切削速度80m/min 、送り速度 764mm/min、微量ミスト油剤使用でテストを行ったときの加工穴精度測定チャートおよび横軸時間（秒）に対する縦軸主軸電力（Ｖ）を示すグラフをそれぞれ示す。（ａ）のマージン幅がドリル直径の20％では加工中の主軸電力は安定しているものの、加工穴にうねりが発生し、（ｆ）のマージン幅がドリル直径の70％では加工穴内壁とマージン部の擦過が大きくなり主軸電力が大幅に上昇し、（ｂ）〜（ｅ）のマージン幅がドリル直径の30％から60％までは加工中の主軸電力は安定しており、加工穴精度も良好であった。
【実施例２】
【００１１】
図３に、図５に示す形状で、マージン幅をドリル直径の30％および60％とし、かつマージンのドリル回転方向後端側が逃げ面にかかるようにした超硬合金製油穴付きコーティングドリルで、実施例１と同じ切削条件で、 穴あけテストをを行ったときの加工穴精度測定チャートと横軸時間（秒）に対する縦軸主軸電力（Ｖ）を示すグラフをそれぞれ示す。
図５に示す形状の超硬合金製油穴付きコーティングドリルは、本発明の超硬合金製油穴付きコーティングドリルと同様に、（ａ）はマージン幅がドリル直径の30％、（ｂ）はマージン幅がドリル直径の60％としたが、マージンのドリル回転方向後端15が、シンニング傾斜面４にかからず、逃げ面13と二番取り面10とにかかるようにしたドリルであり、マージン３のドリル回転方向後端と逃げ面の接点15がドリル溝長方向に短くドリル食い付き時のガイド性が不安定となりいずれも入口側で若干のうねりが発生した。
【実施例３】
【００１２】
本発明品の図１に示す形状のφ６の超硬合金製油穴付きコーティングドリルと、従来品の図６に示す形状のマージン幅が 0.4mm（ドリル直径の７％）のφ６超硬合金製油穴付きコーティングドリルとで、被削材SCM440（310HB ）に穴深さ60mm、切削速度は50m/min 、送り速度 470mm/min、ミスト油剤使用で穴あけテストを行った。図４（ａ）は加工穴精度測定チャートおよび横軸時間（秒）に対する縦軸主軸電力（Ｖ）を示すグラフ、（ｂ）は 800穴加工後の摩耗量比較グラフをそれぞれ示す。従来品のドリルは主軸電力は安定しているものの、加工穴精度でうねりが発生している。本発明品のドリルは加工穴精度および主軸電力とも良好であった。又、800 穴加工後の摩耗量比較で本発明品の摩耗量は軽微であるのに対し、従来品は加工穴のうねりが発生したことにより特にコーナ部の摩耗が大きくなった。
【００１３】
〔本発明の実施形態の効果〕本発明の実施形態では、油穴より微量ミストを吐出しながらドリル直径の10倍以上の深穴加工を行う超硬合金製油穴付きコーティングドリルにおいて、マージン幅をドリル直径の30％〜60％の範囲に規定することでガイド性を高め加工穴の曲がりやうねりを抑制し加工穴精度を向上するとともに、かつシンニングの傾斜角を40〜50°として一対のマージンのドリル回転方向後端がシンニング傾斜面にかかるようにすることで、一般にドリルの逃げ角が10°程度であるのに対し、シンニング傾斜角は40〜50°と大きいためマージンのドリル回転方向後端とシンニング傾斜面の接点がドリル溝長方向に飛躍的に長くなり、特にドリル食い付き時や貫通時のガイド性安定に寄与する超硬合金製油穴付きコーティングドリルを提供するものとなった。また、マージンを形成するための二番取り工程は通常のドリルと同様であり、前記先行技術のような複雑な製作工程を必要としない超硬合金製油穴付きコーティングドリルとなった。
また、マージン幅が通常のドリルより大きいため加工穴内壁とマージンの擦過が大きくなり摩耗の進行しやすいので、好ましくは、前記超硬合金製油穴付きコーティングドリルのコーティング被覆は、ドリル先端部から少なくとも２mm以上の範囲に、周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族遷移金属及び周期律表第３ｂ、４ｂ族元素の炭化物、窒化物、酸化物又は硼化物を１層または２層以上で 0.5〜5 μｍ被覆することで、マージン部の擦過摩耗を抑制し、ドリルねじれ溝に沿った油穴より微量ミストを吐出しながらドリル直径の10倍以上の深穴加工において、穴曲がりやうねりを抑制し加工穴精度の向上を可能にした
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態の、油穴より微量ミストを吐出しながらドリル直径の10倍以上の穴あけを行うに適した直径 6mm、溝長 159mm、全長 200mmの超硬合金製油穴付きコーティングドリルを示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）の左端面図、（ｃ）は（ａ）の側面図の先端部分を拡大した要部拡大図をそれぞれ示す。
【図２】図１に示す形状の超硬合金製油穴付きコーティングドリルで、マージン幅をドリル直径の20％から70％にそれぞれ設定したドリルで、被削材S50C（200 HB）に穴深さ60mm（ドリル直径の10倍）の穴あけを、切削速度80m/min 、送り速度 764mm/min、微量ミスト油剤使用でテストを行ったときの加工穴精度測定チャートおよび横軸時間（秒）に対する縦軸主軸電力（Ｖ）を示すグラフをそれぞれ示す。
【図３】図５に示す形状で、マージン幅をドリル直径の30％および60％とし、かつマージンのドリル回転方向後端側が逃げ面にかかるようにした超硬合金製油穴付きコーティングドリルで、実施例１と同じ切削条件で、 穴あけテストをを行ったときの加工穴精度測定チャートと横軸時間（秒）に対する縦軸主軸電力（Ｖ）を示すグラフをそれぞれ示す。
【図４】図１に示す本発明の形状のφ６超硬合金製油穴付きコーティングドリルと、図６に示す形状の従来品のマージン幅が 0.4mmの超硬合金製油穴付きコーティングドリルとの、穴あけテストを行った比較テスト結果で、（ａ）は加工精度測定チャートと横軸時間（秒）に対する縦軸主軸電力（Ｖ）を示すグラフ、（ｂ）は 800穴加工後の摩耗量比較グラフをそれぞれ示す。
【図５】本発明の超硬合金製油穴付きコーティングドリルと同様に、（a)はマージン幅がドリル直径の30％、（b)はマージン幅がドリル直径の60％としたが、マージンのドリル回転方向後端15が、シンニング傾斜面４にかからず、逃げ面16にかかるようにした試作品である超硬合金製油穴付きコーティングドリルを示し、（ａ）はドリル側面図、（ｂ）は（ａ）の左端面図、（ｃ）は（ａ）の側面図の先端部分を拡大した要部拡大図をそれぞれ示す。
【図６】従来品のマージン幅が 0.4mm（ドリル直径の 7％）超硬合金製油穴付きコーティングドリルを示し、（ａ）はドリル側面図、（ｂ）は（ａ）の左端面図。
【符号の説明】
【００１５】
１：超硬合金製油穴付きコーティイングドリル、２：切くず排出溝、３：マージン
４：シンニング、５：マージン後端（シンニング傾斜面との接点）、６：油穴
７：ドリル先端部、８：外周ランド部、15：二番取り部
12：主切れ刃、13：主逃げ面、10：二番取り部、α：シンニングの傾斜角
【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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