(57)【要約】【課題】複溝ドリルリーマによる穴加工精度及び能率の向上と長寿命化を可能とした複溝ドリルリーマを提供する。【解決手段】軸方向前側のボデー２にはドリルランドとリーマランド７、８が回転軸線ｏを対称軸として互いに対称に形成されると共に、各ランドの外周面には前記回転軸線ｏを中心とする円筒面の一部が形成され、ドリルランドのマージン先端部には下穴用のドリル刃１１が形成され、またリーマランド７、８には穴仕上げ用のリーマ刃が形成される複溝ドリルリーマにおいて、前記ドリルランドのマージン５の前半分はリーマランド７、８より小径で、かつ外周面が軸方向に波状に形成された波状マージン５ａとなり、ドリル外周コーナ９とリーマランド先端の外周コーナとの距離Ｈと被削材にあけられる穴の深さｈはＨ≦ｈ／２とされる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャンクと軸方向前側のボデーよりなり、該ボデーにはドリルランドとリーマランドが回転軸線ｏを対称軸として互いに対称に形成されると共に、各ランドの外周面には前記回転軸線ｏを中心とする円筒面の一部が形成され、ドリルランドのマージン先端部には下穴用のドリル刃が形成され、またリーマランドには穴仕上げ用のリーマ刃が形成される複溝ドリルリーマにおいて、前記ドリルランドのマージンのうち、少なくとも先端側の前側がリーマランドより小径で、かつ外周面が軸方向の波状に形成されることを特徴とする複溝ドリルリーマ。
【請求項２】
ドリルランドのマージンに形成される波状は山部と谷部よりなり、最先端の一山目における山部の前方に向かって傾斜する山裾に前記ドリル刃が接続され、ドリル刃と前記山裾との交点であるドリル外周コーナでの山裾への接線とドリル刃のなす角が鈍角をなすことを特徴とする請求項１記載の複溝ドリルリーマ。
【請求項３】
前記回転軸線ｏと前記ドリル外周コーナを結ぶ線と、前記回転軸線ｏとリーマランドの回転方向後方に位置する任意の点を結ぶ線とのなす角βがほぼ９０°であることを特徴とする請求項１又は２記載の複溝ドリルリーマ。
【請求項４】
前記ドリル外周コーナとリーマランド先端の外周コーナとの距離Ｈと被削材にあけられる穴の深さｈはＨ≦ｈであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかの請求項に記載の複溝ドリルリーマ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械加工に用いる穴加工用切削工具、とくに下穴をあけてリーマ仕上げを行う複溝ドリルリーマに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のドリルリーマとして特許文献１には、後側にシャンクを有する軸の前側に複数条のねじれ刃溝を形成し、軸先端にドリル用切刃を、これより後方のシャンク側にリーマ用の切刃を形成し、下穴用ドリル部の外径を穴仕上げ用リーマ部の外径よりやや小さくしたドリルリーマが開示され、実施例には、被削材ＳＳ４１を切削速度３８ｍ／ｍｉｎ、送り速度３００ｍｍ／ｍｉｎで穴加工した結果、穴の等級はＨ７であったことが記載されている。
【０００３】
また特許文献２には、シャンクとボデーよりなるドリルリーマＡのボデーに回転軸線と平行なドリル溝、リーマ溝、逃げ溝を一対ずつ形成すると共に、各溝の回転方向後方にそれぞれドリルランド、リーマランド、案内ランドを形成し、更にドリルランドに形成されるマージンの軸方向先端にドリル切刃を形成すると共に、該ドリル切刃による下穴形成に続いて下穴の仕上げ切削を行うリーマ刃をリーマランドに形成し、かつ前記マージンと、案内ランドに形成される案内面によりドリルリーマの支持・案内を行って切削時の安定性、芯ずれ防止、良好な仕上げ面粗さを確保することができる、とする複溝ドリルリーマが開示され、実施例にはＡＤＣ１２製の被削材を周速２００ｍ／ｍｉｎ、工具径４〜６％の送り量で８〜９級のＩＴ精度を得ることができ、面粗さが１２．５μｍ程度で工具径の６％程度まで送り量を大きくすることができた、とも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１５５７１５号
【特許文献２】特開２０１０−１０５１１９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年顧客から要求される穴加工精度は更に厳しくなると共に、硬質材でも高能率でかつ、長寿命で加工できるという要求レベルになって来ており、特許文献１或いは特許文献２記載のレベルのドリルリーマでは満足できない状況になってきている。
【０００６】
本発明者は、前記ドリル刃のドリルランドのマージンに軸方向の凹凸を付けることにより下穴加工時の抵抗及び擦り現象を大幅に軽減することができ、これにより後続のリーマ刃による穴加工精度を大幅に向上できることを見出だした。
【０００７】
本発明は、この知見に基づいて成されたもので、複溝ドリルリーマによる穴加工精度及び能率の向上と長寿命化を可能とした複溝ドリルリーマを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、シャンクと軸方向前側のボデーよりなり、該ボデーにはドリルランドとリーマランドが回転軸線ｏを対称軸として互いに対称に形成されると共に、各ランドの外周面には前記回転軸線ｏを中心とする円筒面の一部が形成され、ドリルランドのマージン先端部には下穴用のドリル刃が形成され、またリーマランド先端部には穴仕上げ用のリーマ刃が形成される複溝ドリルリーマにおいて、前記ドリルランドのマージンのうち、少なくとも先端側の前側がリーマランドより小径で、かつ外周面が軸方向の波状に形成されることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、ドリルランドのマージンに形成される波状は山部と谷部よりなり、最先端の一山目における山部の前方に向かって傾斜する山裾に前記ドリル刃が接続され、ドリル刃と前記山裾との交点であるドリル外周コーナでの山裾への接線とドリル刃のなす角が鈍角をなすことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明のドリルにおけるドリル先端の正面視において、前記回転軸線ｏと前記ドリル外周コーナを結ぶ線と、前記回転軸線ｏとリーマランドの回転方向後方に位置する任意の点を結ぶ線とのなす角βがほぼ９０°であることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明において、前記ドリル外周コーナとリーマランド先端の外周コーナとの距離Ｈと被削材にあけられる穴の深さｈは、Ｈ≦ｈ、好ましくはＨ≦１／２ｈであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
従来の複溝ドリルリーマのドリルランドは、ドリル刃及びリーマランドと同一径の円筒面を備え、下穴形成時には下穴内周面を摺接し、穴仕上げ時にはリーマランドと共に穴内周面を摺接することによりドリルリーマを支持する作用を有しているが、同時に回転と送りに抵抗する反作用も増え、摩擦熱や摩耗が増大する。
【００１３】
これに対し、請求項１に係る発明によれば、ドリル刃外周コーナに続くドリルランドのマージンは少なくとも先端側の前側が軸方向に波状に形成されているため、マージンで穴内周面を摺接する面積が従来の複溝ドリルリーマのマージンに比べ大幅に軽減され、切削加工時におけるマージンでの抵抗及び擦り現象を大幅に少なくすることができる。これによってまた、ドリル刃により形成される下穴の精度が向上し、ドリル刃に続くリーマ刃による穴仕上加工を更に高精度に行うことができ、硬質材の穴加工においても従来の複溝ドリルリーマより加工精度の向上と加工能率の向上を図ることが可能となる。
【００１４】
また従来の複溝ドリルリーマの場合、ドリル外周コーナが角張っているため、硬質材の穴加工時にはとくに、ドリル外周コーナに欠けを生じることがあり、またドリルリーマを機械主軸側に把持した時、芯振れがあると深穴加工時では、このドリル外周コーナにより穴内面に螺旋状の傷を付けるおそれがあり、リーマ刃による穴仕上げ後も傷が残るなどの問題があった。
【００１５】
これに対し、請求項２に係る発明の複溝ドリルリーマは、ドリル切刃の外周コーナは波状マージンの最先端の山部頂点から前方に向かって下る山裾に繋がり、ドリル外周コーナでの山裾との接線とドリル刃のなす角θが鈍角で角張っていないため、ドリル外周コーナの強度が向上して欠けが生じ難くなると共に、穴内周面にドリル外周コーナによる傷が付くのを防ぐことができ、僅かな傷が生ずるとしてもリーマ刃による穴仕上げで除去可能な程度の傷で、穴を高精度に仕上げることができる。
【００１６】
請求項３に係る発明によると、複溝ドリルリーマは先端側の正面視において、回転軸線ｏとドリル外周コーナを結ぶ線と、回転軸線ｏとリーマランドの回転方向後方の任意の点を結ぶ線のなす角βがほぼ９０°となるようにしたことにより、リーマランドが穴内周面を摺接しながら穴仕上げを行う際のドリル刃で受ける抵抗の反作用をリーマランドの回転方向後方部で受けられるようになり、これによりドリルリーマが前記作用により左右に振られるのを防止し、穴仕上げにおいても、より高精度な穴加工が可能となる。
【００１７】
請求項４に係る発明によると、ドリル刃による下穴加工につづいてすぐにリーマランドのマージンが穴内周面に達してガイドするようになり、高精度な穴加工が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態の複溝ドリルリーマの側面図
【図２】図１に示すドリルリーマの拡大正面図
【図３】図１のＡ−Ａ線断面図
【図４】穴あけ時における図１に示すドリルリーマの要部の模式図
【図５】波状マージンの要部の断面図
【図６】波状マージンの別の態様の要部断面図
【図７】波状マージンの更に別の態様の要部断面図
【図８】図１に示すドリルリーマの先端部分の側面図
【図９】図１に示すドリルリーマの角βを小さくした正面図
【図１０】第２の実施形態の複溝ドリルリーマの側面図
【図１１】第３の実施形態の複溝ドリルリーマの側面図
【図１２】図１０に示すドリルリーマの拡大正面図
【図１３】従来の複溝ドリルリーマの側面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本実施形態の複溝ドリルリーマについて図面により説明する。
図１及び図２は、第１実施形態の複溝ドリルリーマを示すもので、全体が超硬合金製で、シャンク１と、先端側のボデー２よりなり、ボデー２には回転軸線ｏを対称軸として互いに対称に二条のドリル溝３が螺旋状に形成されている。そして各ドリル溝３の溝間には、後述のドリル刃が形成されるドリルルランドのマージン５と、間に細溝６を挟んで並設され、外周面が円筒面の一部をなす第１及び第２のリーマランド７及び８とが前記ドリル溝３と捩り角を同じくしてそれぞれ螺旋状に回転軸線ｏを対称軸として対称に形成されている。
【００２０】
前記マージン５の回転方向前側の側壁は、ドリル溝３を形成する側壁３ａ、３ｂのうちの回転方向後方に位置する側壁３ｂで、側壁３ａ、３ｂは図３に示すように湾曲して形成されている。
【００２１】
前記マージン５はまた、軸方向先端に位置するドリル外周コーナ９からボデー長さの半分程度までが外周面を凹凸に形成した波状マージン５ａとなっており、図４に示すように、山部と谷部で凹凸に形成される波状マージン５ａの各山部は頂点での直径Ｄ２がそれぞれ同一で、リーマランド７及び８の直径Ｄ１より小径となっている。
【００２２】
波状マージン５ａは、マージン５の軸方向の大部分又は溝長にわたって形成してもよいし、先端より一部区間のみに形成し、山部を２、３山分のみ形成してもよい。いずれの場合も波状マージン５ａは長手方向において、山部頂点での直径Ｄ２が一定にされるが、先端に向かって漸次細切り状になすように形成してもよい。しかしながら製作を容易にし、後述のドリル刃が損傷したときに波状マージン５ａを先端から適所離れた箇所、例えば山部を一ないし二山分切除し、切除した箇所に新たなドリル刃を形成する再生が行えるようにするために波状マージン５ａは先細りでなく、直径が一定となるように形成しておくのが望ましい。
【００２３】
ドリル刃１１は前記波状マージン５ａの回転方向前側の側壁３ｂの軸方向先端部に、前記ドリル外周コーナ９から前方に向け急傾斜してチゼル１０に達するまで形成され、ドリル外周コーナ９での回転方向の逃げ角が図２、図３及び図９にαとして示してある。この逃げ角αは０°〜２０°とされる。この逃げ角αは小さ過ぎると、波状マージンの山頂部が穴内周面を摺接する面積が多くなって抵抗が増え、反対に逃げ角αが大き過ぎると、山頂部が欠ける恐れを生ずる。したがって前記逃げ角αは３°〜１２°の範囲が望ましい。
【００２４】
図５〜図７は、ドリル先端コーナ９に至るまでのドリル刃１１とドリル先端コーナ９から二山目までの波状マージン５ａの断面を示すもので、波状マージン５ａは図５において、正弦波を形成する湾曲した山部５ｂと谷部５ｃで形成され、図６においては山部５ｂの頂部断面が平坦で、谷に向かう両角がＲ状をなし、谷部５ｂ断面が湾曲して形成されている。また図７においては、山部５ｂの頂部断面が平坦で、谷部５ｃ断面がＶ溝状に形成されている。いずれにおいても従来の複溝ドリルリーマにおけるドリルランドの凹凸のない円筒面の一部で形成されるマージンよりは穴内面への摺接面積を減ずることができ、摺接抵抗も減少する。
【００２５】
先端ドリル外周コーナ９は、図５〜図７に示されるように、波状マージン５ａ先端から一山目の最先端の山部における前方に向かって傾斜する山裾中腹に位置し、ドリル刃１１とドリル外周コーナ９での山裾への接線となす角θが鈍角となっている。ドリル外周コーナ９が例えば谷底に向かう前側の斜面上にあって、角θが鋭角をなし、ドリル外周コーナ９が角張っていると、切削時にドリル外周コーナ９で欠けを生じ易くなり、欠けを生ずると、すくい角が負となり、その結果、構成刃先と称される被削材の溶着が起き易くなり、このために下穴内周面が傷ついて後述のリーマ刃による穴仕上後も傷が除去されないで残るおそれがあるが、前記角θが鈍角であると、ドリル外周コーナ９で欠けが生じ難く、前記のような問題も生じ難い。
【００２６】
リーマランド７は、図１、図４及び図８に示されるように、外周コーナが前記ドリル外周コーナ９より軸方向後方に「Ｈ」量後退し、リーマランド８はリーマランド７より更に若干後退している。そして並設のリーマランド７及び８は共に回転軸線ｏに沿って一定の直径Ｄ１をなし、外周面が回転軸ｏを中心とする円筒面の一部となっている。
【００２７】
リーマランド７及び８はまた、その回転方向前端のエッジがリーマ刃１３、１４となり、該リーマ刃１３、１４の軸方向先端が食付き部となっている。図２における１３ａがリーマ刃１３の食付き部、１４ａがリーマ刃１４の食付き部を示す。このリーマ刃１３及び１４はリーマランド７及び８と同じく同一直径Ｄ１で、前述するように前記ドリル刃１１の直径Ｄ２より若干大きくなっており、ドリル刃１１の直径とこのリーマ刃１３、１４の直径の差Ｄ１−Ｄ２がリーマ代で仕上代となる。
【００２８】
なおドリル先端の正面視である図２において、一対のドリル外周コーナ９のうちの一方（図２に図示する例においては下側）のドリル外周コーナ９と回転軸線ｏを結ぶ線と、ドリル外周コーナ９の回転方向後方のリーマランド７、好ましくはリーマランド８上の任意点と前記回転軸線ｏを結ぶ線とのなす角βはほぼ９０°とされる。図８に示すようなドリルリーマのように、角βが鋭角で小さいと、穴あけ時に作用する切削抵抗力Ｆによる下穴内周面からの反作用を受ける面が小さくなり、その結果、ドリルリーマに撓みを生じて振れ（図２においては左右の振れ）が出易くなるのに対し、図２に示されるように前記角βをほぼ９０°にすると、下穴内周面からの反作用を受ける面が多くなり、その結果、前記撓みを抑制して図２における左右の振れを生じ難くする。逆に角βを９０°より大の鈍角にすると、ドリル溝３からの切屑の排出や切屑の詰まりにより切削を困難にし、リーマ刃による穴仕上げによっても除去できない切屑による傷が下穴内面に付き易くなり、好ましくない。
【００２９】
本実施形態の複溝ドリルリーマＡは以上のように構成され、被削材への切削時、ドリル刃１１により下穴が形成されるが、波状マージン５ａを有しないマージンの外周面が円筒面の一部をなす従来のドリルリーマでは、マージン外周面が下穴内周面と擦れ、摩擦熱発生や摩擦が激しくなり、穴内周面にも傷を付け易くなるのに対し、本実施形態のドリルリーマのようにマージン５の前方側が波状マージン５ａになっていると、波状マージン５ａの山頂部が下穴内周面に接触するにしても先端から一山ないし二山目位までで、その接触も点に近い接触になるため、摩擦熱や摩耗が軽減される。反面点に近い接触により穴内面のガイド性が低下し、下穴加工時に振れが生じ易くなって穴精度は悪くなることが懸念されるが、図１に示す実施形態のドリルリーマのように、一山を過ぎるとすぐにリーマ刃１３、１４の食付き部１３ａ、１４ａが食付き始め、それ以降はリーマランド７、８が穴内周面に接してガイドされるため、高精度な穴加工が行え、ドリルランドのマージン前方側を波状マージン５ａとしたことによる弊害は生じない。
【００３０】
波状マージン５ａによる弊害を生じないようにし、リーマランド７、８による穴内周面のガイドがすぐに行えるようにするためには、図４に示される被削材１６に穴あけされる下穴１７ａを含む穴の深さｈに対し、前記ＨがＨ≦ｈ、好ましくはＨ≦ｈ／２とするのが望ましい。
【００３１】
図１０は別の実施形態の複溝ドリルリーマＢを示すもので、この実施形態のドリルリーマにおいてはリーマランド７及び８の軸方向先端が波状マージン５ａの山部の三山目まで後退し、ドリル外周コーナ９よりの後退量「Ｈ」は穴深さｈ以下となっている。
【００３２】
図１１及び図１２は更に別の実施形態の複溝ドリルリーマＣを示すもので、この実施形態の複溝ドリルリーマＣにおいては、図１〜図３に示す複溝ドリルリーマにおけるリーマランド７及び８をリーマランド８の一条のみとしたもので、図２に示すドリルリーマと同様、一対のドリル外周コーナ９のうち、図の下側のドリル外周コーナ９と回転軸線ｏを結ぶ線と、回転軸線ｏとリーマランド８上の任意の点を結ぶ線とがなす角度βをほぼ９０°としてあるため、図における左右の振れが生じ難く、高精度な穴加工が可能とする。
【００３３】
図１３は、マージン５に波状マージン５ａが形成されない従来の複溝ドリルリーマＤを示すものである。
【実施例】
【００３４】
超硬合金製でドリル部の直径＝φ８．８ｍｍ、リーマ部の直径＝φ９ｍｍ、マージン５に前半分に波状マージン５ａを備え、ドリルの回転方向の逃げ角α＝１１°、ドリル刃の逃げ角γ＝１０°とした図１〜図４に示す実施形態のドリルリーマＡを製作し、以下に示す条件で穴あけ加工を行った。
【００３５】
被削材：硬質焼結合金
回転数：２５００ｍｉｎ−１
切削速度：７１ｍ／ｍｉｎ
送り：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ
送り速度：３７５ｍｍ／ｍｉｎ
穴深さ：３３ｍｍ
【００３６】
その結果、本実施例による穴精度は、ＩＴ６級（０〜＋５μｍ）の超高精度となり、穴内面の面粗さ値も１．５μｍＲａ以下、工具寿命に関しても３００ケの穴あけ加工ができた。
【比較例】
【００３７】
マージン５が円筒面の一部をなし、波状マージン５ａを有しない以外は、図１〜図３に示すドリルリーマＡ、すなわち図１２に示す複溝ドリルリーマＤ（この種のドリルリーマとしては、例えば独国ライノス社のドリルリーマ「製品名（ハイスリーマＤＲ）」がある）を用い、実施例と同じ条件で実施例と同じ被削材に対し穴あけ加工を行った。その結果、実施例よりも穴径が＋３０μｍを越え、穴内面の面粗さ値は４．７μｍＲａであった。
【符号の説明】
【００３８】
１・・シャンク
２・・ボデー
３・・ドリル溝
５・・ドリルマージン
５ａ・・波状マージン
５ｂ・・山部
５ｃ・・谷部
７、８・・リーマランド
９・・ドリル外周コーナ
１０・・チゼル
１１・・ドリル刃
１３、１４・・リーマ刃
１３ａ、１４ａ・・食付き部
１６・・被削材
１７ａ・・下穴
Ａ、Ｂ、Ｃ・・複溝ドリルリーマ
Ｄ・・従来の複溝ドリルリーマ
α・・マージン山部の回転方向の逃げ角
β・・ドリル外周コーナと軸線とリーマランド上の任意点のなす角度
γ・・ドリル刃の逃げ角
θ・・ドリル刃とドリル外周コーナでの山裾への接線となす角
【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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【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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