(57)【要約】【課題】被削材の加工面に斜めに加工穴を形成する場合でも、加工穴の位置ずれを十分に抑制する。【解決手段】軸線Ｏ回りに回転されるドリル本体１の先端部外周にドリル本体１の先端逃げ面３から後端側に延びる切屑排出溝４が形成され、この切屑排出溝４のドリル回転方向Ｔを向く壁面と先端逃げ面３との交差稜線に切刃５が形成されており、ドリル本体１の先端部の外周面には、切屑排出溝４のドリル回転方向Ｔとは反対側にマージン７が形成されるとともに、このマージン７のさらにドリル回転方向Ｔとは反対側にはマージン７よりも外径の小さな二番取り面８が形成され、この二番取り面８の少なくとも周方向に沿った表面粗さがマージン７の表面粗さ以下とされている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転されるドリル本体の先端部外周に上記ドリル本体の先端逃げ面から後端側に延びる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面と上記先端逃げ面との交差稜線に切刃が形成されており、上記ドリル本体の先端部の外周面には、上記切屑排出溝のドリル回転方向とは反対側にマージンが形成されるとともに、このマージンのさらにドリル回転方向とは反対側には上記マージンよりも外径の小さな二番取り面が形成され、この二番取り面の少なくとも周方向に沿った表面粗さが上記マージンの表面粗さ以下とされていることを特徴とするドリル。
【請求項２】
上記二番取り面の少なくとも周方向に沿った表面粗さが算術平均粗さにおいてＲａ０．１μｍ以下とされていることを特徴とする請求項１に記載のドリル。
【請求項３】
上記二番取り面には、周方向に延びる研削部が上記軸線方向に並列に複数条形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のドリル。
【請求項４】
上記切刃の先端角が、１６０°〜１８０°の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のドリル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸線回りに回転されるドリル本体の先端部外周に形成された切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面とドリル本体の先端逃げ面との交差稜線に切刃が形成されたドリルに関する。
【背景技術】
【０００２】
このようなドリルとして、例えば特許文献１には、ドリル本体の捩れた少なくとも２条の切屑排出溝の間のランドに、軸線に対する傾斜角が切屑排出溝の捩れ角よりも大きく、９０°よりも小さい少なくとも２つのラウンドベベルが間隔をあけて形成されたものが提案されている。このようなドリルでは、上記ラウンドベベルの良好な潤滑や摩耗の抑制、ガイド性や同軸性の向上を図ることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１４／０９５３９５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このようなドリルによって被削材の加工面に対して斜めに加工穴を形成する場合、例えば被削材の傾斜した平面に斜交するように鉛直方向にドリル本体を送り出して穴あけ加工を行う場合には、特にドリル本体の切刃が被削材に食い付き始めたときにドリル本体の外周面に周方向において被削材と接触する部分と接触しない部分とが生じる。そして、これにより、接触した部分に作用する摩擦抵抗によって接触しない部分の側にドリル本体が撓んでドリル本体先端の回転中心の位置が不安定となり、加工穴の位置ずれを生じて加工穴精度が損なわれるおそれがある。
【０００５】
ここで、特許文献１に記載されたドリルでは、上記少なくとも２つのラウンドベベルが間隔をあけているので、この間隔部分に凹溝が形成され、ドリル本体の外周面（ランドの外周面）と被削材との接触面積が低減し、これにより外周面が被削材に接触した部分に作用する抵抗も軽減される。しかしながら、ラウンドベベルは上述のような傾斜角を有しているため、特にドリル本体の１回転当たりの送りが比較的小さい場合には、少なくとも２つのラウンドベベルのいずれもが被削材と接触することになって摩擦抵抗を確実に軽減することはできない。したがって、やはり加工穴の位置ずれを十分に抑制することはできない。
【０００６】
本発明は、このような背景の下になされたもので、被削材の加工面に対して斜めに加工穴を形成する場合でも、加工穴の位置ずれを十分に抑制することが可能なドリルを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸線回りに回転されるドリル本体の先端部外周に上記ドリル本体の先端逃げ面から後端側に延びる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面と上記先端逃げ面との交差稜線に切刃が形成されており、上記ドリル本体の先端部の外周面には、上記切屑排出溝のドリル回転方向とは反対側にマージンが形成されるとともに、このマージンのさらにドリル回転方向とは反対側には上記マージンよりも外径の小さな二番取り面が形成され、この二番取り面の少なくとも周方向に沿った表面粗さが上記マージンの表面粗さ以下とされていることを特徴とする。
【０００８】
このように構成されたドリルでは、ドリル本体の先端部の外周面において、切屑排出溝のドリル回転方向とは反対側にマージンが形成されるとともに、このマージンのさらにドリル回転方向とは反対側にはマージンよりも外径の小さな二番取り面が形成されている。すなわち、二番取り面は被削材に形成される加工穴に対してドリル本体の内周側に位置しているので、ドリル本体の外周面と被削材との接触面積を小さくすることができる。そして、被削材の加工面に対して斜めに加工穴を形成するときに、上述のようなドリル本体の撓みによってこの二番取り面も被削材と接触するような場合でも、二番取り面の少なくとも周方向に沿った表面粗さがマージンの表面粗さ以下とされているので、接触によりドリル本体に作用する摩擦抵抗を確実に軽減することができる。
【０００９】
従って、上記構成のドリルによれば、このような抵抗による加工穴の位置ずれを十分に抑制して加工穴精度の向上を図ることができる。また、二番取り面の表面粗さは、少なくとも周方向に沿った表面粗さがマージンの表面粗さ以下とされているので、ドリル本体の１回転当たりの送りが比較的小さい場合でも摩擦抵抗の軽減を図ることができる。勿論、ドリル本体の軸線方向に沿った二番取り面の表面粗さもマージンの表面粗さ以下とされていてもよい。
【００１０】
ここで、この二番取り面の少なくとも周方向に沿った表面粗さは、算術平均粗さにおいてＲａ０．１μｍ以下とされているのが望ましい。二番取り面の少なくとも周方向に沿った表面粗さがＲａ０．１μｍよりも大きいと、被削材と接触したときの抵抗を確実に軽減することができなくなるおそれが生じる。
【００１１】
なお、このような表面粗さに二番取り面を仕上げるには、例えばドリル本体の軸線方向に向けて二番取り面にポリッシュ加工やラップ加工を施せばよく、この場合には軸線方向に沿った二番取り面の表面粗さもマージンの表面粗さ以下として、光沢のある二番取り面を形成することができる。また、砥粒の粒径が比較的小さい研削砥石により、ドリル本体の周方向に向けて二番取り面に研削加工を施してもよく、この場合には、二番取り面にポリッシュ加工やラップ加工を施した場合ほどの光沢はなく、微視的に周方向に延びる研削部が上記軸線方向に並列に複数条形成される。
【００１２】
さらに、上述のような被削材の傾斜した平面に斜交するように座繰り穴を形成する場合には、上記切刃の先端角は１６０°〜１８０°の範囲内で、一般的なドリルの先端角よりも大きく設定されるのが望ましい。一般的な例えば１１８°の先端角の切刃を有するドリルでは、この切刃が被削材の傾斜した平面に食い付く際に軸線に対する径方向へ作用する分力が大きくなる。これに対し、上述のように先端角を大きくすることにより、このような径方向への分力を抑えて加工穴の位置ずれを一層十分に抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、被削材の加工面に対して斜めに加工穴を形成するような場合でも、ドリル本体の外周面の被削材に接触する部分からドリル本体に作用する摩擦抵抗を軽減して加工穴の位置ずれを十分に抑制することができ、加工穴精度の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すドリル本体先端部の正面図である。
【図２】図１における矢線Ｘ方向視のドリル本体先端部の側面図である。
【図３】図１における矢線Ｙ方向視のドリル本体先端部の側面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す、図１における矢線Ｘ方向視に相当するドリル本体先端部の側面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態を示す、図１における矢線Ｙ方向視に相当するドリル本体先端部の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１ないし図３は、本発明の第１の実施形態を示す。本実施形態において、ドリル本体１は、超硬合金等の硬質材料によって軸線Ｏを中心とした外形円柱状に形成される。ドリル本体１の図示されない後端部（図２および図３における右側部分）は円柱状のままのシャンク部とされるとともに、先端部（図２および図３における左側部分）は切刃部２とされる。
このようなドリルは、上記シャンク部が工作機械の主軸に把持されて軸線Ｏ回りに図１に符号Ｔで示すドリル回転方向に回転されつつ軸線Ｏ方向先端側に送り出され、切刃部２によって被削材に穴あけ加工を行う。
【００１６】
ドリル本体１の先端部である上記切刃部２の外周には、この切刃部２の先端面、すなわちドリル本体１の先端面である先端逃げ面３に開口して軸線Ｏ方向にドリル本体１の後端側に延びる切屑排出溝４が形成されている。本実施形態のドリルは、２条の切屑排出溝４が軸線Ｏに関して対称に、軸線Ｏ方向にドリル本体１の後端側に向かうに従いドリル回転方向Ｔとは反対側に捩れるように（すなわち螺旋状に）形成されており、これらの切屑排出溝４のドリル回転方向Ｔを向く壁面と上記先端逃げ面３との交差稜線部に一対の切刃５が形成された、２枚刃のツイストドリルとされている。
【００１７】
なお、切屑排出溝４の先端内周部には、切屑排出溝４を内周側に切り欠くようにシンニング部６が形成されている。このシンニング部６のドリル回転方向Ｔを向く壁面と先端逃げ面３との交差稜線に、上記切刃５の内周部を構成するシンニング刃５ａが形成されている。本実施形態では、軸線Ｏ方向先端側から見て、シンニング刃５ａは略直線状に形成されている。このシンニング刃５ａからドリル本体１の外周側に向けて、切刃５は、該シンニング刃５ａに鈍角に交差してドリル回転方向Ｔとは反対側に凹となる凹曲線に形成された後、ドリル本体１の外周側ではこの凹曲線に再び鈍角に交差してシンニング刃５ａの略延長線上に延びる直線状に形成されて、切刃部２の外周に達している。
【００１８】
また、切刃５は、この切刃５のすくい面となる切屑排出溝４先端部のドリル回転方向Ｔを向く壁面に対向する方向から見た側面視においては、図２に示すように、軸線Ｏに略直交する方向に延びていて、軸線Ｏに垂直な１つの平面上に略配設されるように形成されている。すなわち、切刃５の先端角（切刃５同士の為す角度）は略１８０°とされている。さらに、先端逃げ面３は、ドリル回転方向Ｔの反対側に向けて逃げ角が大きくなる複数段（本実施形態では２段）の逃げ面によって構成されている。
【００１９】
一方、切刃部２におけるドリル本体１の外周面（切屑排出溝４の間に形成されたランドの外周面）には、切屑排出溝４のドリル回転方向Ｔとは反対側に連なるマージン７が形成されるとともに、このマージン７のさらにドリル回転方向Ｔとは反対側にはマージン７よりも外径の小さな二番取り面８が形成されている。これらマージン７と二番取り面８は、いずれも軸線Ｏを中心とした円筒面状に形成されている。マージン７の外径は切刃５の外径（切刃５の外周端が軸線Ｏ回りの回転軌跡においてなす円の直径）と等しく、二番取り面８の周方向（ドリル回転方向Ｔに沿う方向）の幅はマージン７の幅よりも大きい。また、マージン７と二番取り面８との間は、マージン７に鈍角に交差するとともに二番取り面８に接する（二番取り面８と滑らかに連続する）凹曲面９を介して段差状に連なっている。
【００２０】
そして、上記二番取り面８は、その少なくともドリル本体１の周方向に沿った表面粗さがマージン７の表面粗さ（マージン７の周方向に沿った表面粗さ）以下とされている。さらに、この二番取り面８の少なくとも周方向に沿った表面粗さは、本実施形態ではＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１（現在のＪＩＳ Ｂ ０６０１−２０１３であり、ＩＳＯ ４２８７：１９９７に対応）における算術平均粗さＲａにおいてＲａ０．１μｍ以下とされている。なお、二番取り面８の上記少なくとも周方向に沿った表面粗さはマージン７の表面粗さ以下であるので、マージン７の表面粗さと等しくても、またはマージン７の表面粗さより小さくてもよい。本実施形態ではマージン７の表面粗さと等しく、ともにＲａ０．１μｍとされている。二番取り面８およびマージン７の表面粗さは上記ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１に従って測定される。
【００２１】
このような表面粗さの二番取り面８は、本実施形態では研削砥石による研削加工によって二番取り面８を所定の外径に形成した後、この二番取り面８にポリッシュ加工やラップ加工を施すことによって仕上げられる。通常の研削加工による二番取り面８の形成は、研削砥石を回転しつつ切屑排出溝４の捩れに合わせるように螺旋状に軸線Ｏ方向に相対移動させる工程を周方向に複数回繰り返すことにより行われるが、そのままでは周方向に複数回研削加工した際の境界部が微視的に段差となって表面粗さが粗くなる。これに対し、その後にポリッシュ加工またはラップ加工を施すことによって上述のような周方向の表面粗さを得ることができる。このようなポリッシュ加工やラップ加工を施した場合には、二番取り面８は光沢を有していて、軸線Ｏ方向にも上述のような表面粗さとすることができる。
【００２２】
このように構成されたドリルでは、ドリル本体１先端部の切刃部２の外周面において、切屑排出溝４のドリル回転方向Ｔとは反対側にマージン７が形成されるとともに、このマージン７のさらにドリル回転方向Ｔとは反対側にはマージン７よりも外径の小さな二番取り面８が形成されている。したがって、この二番取り面８は切刃５によって被削材に形成される加工穴の内周面と間隔をあけて当該内周面の内周側に位置する。このため、ドリル本体１の外周面と被削材との接触面積を小さくすることができるとともに、被削材の加工面に対して斜めに加工穴を形成するときにドリル本体１に撓みが生じても、二番取り面８が加工穴の内周面に接触するのを抑えることができる。
【００２３】
そして、このようなドリル本体１の撓みにより二番取り面８が被削材の加工穴の内周面に接触した場合でも、上記構成のドリルではこの二番取り面８の少なくとも周方向に沿った表面粗さがマージン７の表面粗さ以下とされているので、接触により軸線Ｏに直交する径方向においてドリル本体１に作用する摩擦抵抗を低減することができる。このため、ドリル本体１を軸線Ｏに沿って真っ直ぐに送り出して加工穴の位置ずれを十分に抑制することができ、優れた加工穴精度を得ることができる。
【００２４】
また、上記構成のドリルにおいては、上述のようにドリル本体１の少なくとも周方向に沿って測った二番取り面８の表面粗さがマージン７の表面粗さ以下とされている。そのため、ドリル本体１の１回転当たりの送りが比較的小さい場合でも、このような被削材との接触による摩擦抵抗の低減を図って加工穴の位置ずれを抑えることができる。しかも、本実施形態では軸線Ｏ方向に沿って測った二番取り面８の表面粗さがマージン７の表面粗さ（マージン７の軸線Ｏ方向に沿った表面粗さ）以下とされているので、二番取り面８が被削材と接触したまま送り出される際の抵抗も低減することができ、より確実に加工穴の位置ずれを抑制することができる。
【００２５】
さらに、本実施形態では、この二番取り面８の少なくとも周方向に沿った表面粗さがＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１における算術平均粗さＲａにおいてＲａ０．１μｍ以下とされているので、一層確実に被削材との接触による摩擦抵抗を低減して加工穴精度の向上を図ることができる。すなわち、この二番取り面８の周方向に沿った表面粗さがＲａ０．１μｍを上回ると、被削材と接触した際の抵抗を十分に低減することができなくなるおそれが生じる。
【００２６】
なお、この二番取り面８の周方向に沿った表面粗さは、小さいほど被削材との摩擦抵抗を低減できるので望ましいが、現実的に０とすることは不可能であるので、二番取り面８の周方向に沿った表面粗さは、Ｒａ０．０５μｍ以上０．１μｍ以下とすることが好ましく、下限値がＲａ０．０７μｍであることがより好ましいが、これに限定されない。同様に、二番取り面８の軸線Ｏ方向に沿った表面粗さもＲａ０．０５μｍ以上０．１μｍ以下が好ましく、Ｒａ０．０７μｍ以上とすることがより好ましいが、これに限定されない。また、本実施形態では、マージン７も二番取り面８と等しい表面粗さとされているので、被削材と必ず接触するマージン７からドリル本体１に作用する摩擦抵抗も低減することができて、一層高精度の加工穴を形成することができる。
【００２７】
一方、本実施形態では、切刃５がドリル本体１の軸線Ｏに垂直な平面上に略配設されるように形成されていて、切刃５の先端角は略１８０°とされているので、穴底面が軸線Ｏに垂直な平面状の座繰り穴を形成するのに適している。そして、このような１８０°の先端角を有する切刃５では、被削材の傾斜した平面に斜交するように加工穴を形成する場合に、切刃５が被削材に食い付く際に軸線Ｏに対して径方向に作用する分力を抑えることができるので、加工穴の位置ずれをさらに十分に抑制することが可能となる。なお、このように径方向の分力を効果的に抑えるには、上記先端角は１６０°〜１８０°の範囲とされるのが望ましい。また、上記先端角は１７５°〜１８０°の範囲とされることがより望ましいが、これに限定されない。
【００２８】
ところで、この第１の実施形態では、上述のように二番取り面８にポリッシュ加工やラップ加工を施すことによってマージン７の表面粗さ以下の表面粗さとしているが、この二番取り面８は少なくともドリル本体１の周方向に沿った表面粗さがマージン７の表面粗さ以下とされていればよい。そこで、二番取り面８を所定の外径まで研削加工した後に、図４および図５に示す第２の実施形態のように、研削砥石によって二番取り面８にドリル本体１の周方向に向けて研削加工を施す工程を軸線Ｏ方向に繰り返すことにより、二番取り面８の周方向に沿った表面粗さをマージン７の表面粗さ以下としてもよい。なお、この第２の実施形態において、正面図は第１の実施形態と共通であり、また他の第１の実施形態と共通する部分には同一の符号を配してある。
【００２９】
このような第２の実施形態では、こうしてドリル本体１の周方向に向けた研削加工が軸線Ｏ方向に繰り返されることにより、二番取り面８には図４および図５に示すように周方向に延びる研削部１０が軸線Ｏ方向に並列に複数条形成される。ただし、これら図４および図５では、説明のため、これらの研削部１０の境界Ｌが図示されているが、実際には目視によって境界Ｌが確認されなくてもよい。例えば軸線Ｏ方向に沿って表面粗さを測定したときに境界Ｌの中間部分では境界Ｌの周辺（境界Ｌを跨ぐ部分）よりも表面粗さが小さければよい。また、研削砥石による研削加工のため、二番取り面８はポリッシュ加工やラップ加工を施した第１の実施形態ほどの光沢はない。
【００３０】
このような第２の実施形態においても、二番取り面８の周方向に沿った表面粗さをマージン７の表面粗さ以下とし、望ましくはＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１における算術平均粗さＲａにおいてＲａ０．１μｍ以下、より好ましくはＲａ０．０５μｍ以上０．１μｍ以下とする。これにより、二番取り面８が被削材と接触することによって軸線Ｏに対する径方向にドリル本体１に作用する摩擦抵抗を低減することができ、加工穴の位置ずれを十分に抑制して加工穴精度の向上を図ることが可能となる。
さらに、第１の実施形態のようにポリッシュ加工やラップ加工を施すための用意も不要となり、二番取り面８を所定の外径に研削する研削盤等の加工装置を用いてドリルを製造することができるので、加工コストの削減を図ることもできる。
【実施例】
【００３１】
次に、本発明の実施例を挙げて、本発明の効果について説明する。まず、実施例に先立って、この実施例に対する比較例として、二番取り面の表面粗さがマージンの表面粗さよりも大きいこと以外は、第１の実施形態に準じたドリルを製造した。なお、この比較例のドリルは、切刃の外径（マージンの外径）が６．０ｍｍ、二番取り面の外径は５．８ｍｍで、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１における算術平均粗さＲａにおいて二番取り面の周方向に沿った表面粗さはＲａ０．１７μｍ、マージンの周方向及び軸線方向に沿った表面粗さはＲａ０．１０μｍであった。
【００３２】
そして、この比較例のドリルにより、Ｓ５０Ｃ材よりなる水平面に対して４５°傾斜した被削材の平面に鉛直下向きに１回転当たりの送り０．０７ｍｍと０．１５ｍｍで深さ１２ｍｍまで穴あけ加工を行い、その際の被削材に食い付く前の軸線Ｏを延長した位置と、実際に被削材に形成された加工穴の中心との位置ずれを測定した。その結果、比較例のドリルでは、送りが０．０７ｍｍと０．１５ｍｍの場合のいずれでも、軸線Ｏを延長した位置から被削材の平面が下向きに傾斜した側に２００μｍ以上の位置ずれを生じていた。
【００３３】
次に、この比較例のドリルにおいて二番取り面にラップ加工を施して、その周方向に沿った表面粗さをマージンの表面粗さと等しいＲａ０．１０μｍとした実施例のドリルを製造した。この実施例のドリルでは、二番取り面の軸線Ｏ方向に沿った表面粗さもＲａ０．１０μｍであった。そして、この実施例のドリルにより、比較例と同じ条件で被削材の傾斜した平面に穴あけ加工を行って位置ずれを測定したところ、送りが０．１５ｍｍの場合には位置ずれが１００μｍ程度にまで改善され、送りが０．０７ｍｍの場合にはさらに位置ずれが５０μｍ以下にまで抑えられていた。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明によれば、被削材の加工面に対し斜めに加工穴を形成する場合でも、加工穴の位置ずれを十分に抑制できるので、精度の高い穴あけ加工が可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１  ドリル本体
２  切刃部（ドリル本体１の先端部）
３  先端逃げ面
４  切屑排出溝
５  切刃
７  マージン
８  二番取り面
１０  研削部
Ｏ  ドリル本体１の軸線
Ｔ  ドリル回転方向
【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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