(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークにセンタ穴を形成するためのセンタドリルであって、
軸線回りに回転される円柱軸状をなす工具本体の先端部に、この工具本体の先端部が錐面によって切り欠かれるようにして、ｎ角錐（ｎ＞２）状の切刃部が形成されており、前記錐面は、すべての錐面が前記軸線上の１点において該軸線に等しい角度で交差してこの交点が前記工具本体における最先端とされるとともに、周方向には互いに等間隔に、かつ隣接する錐面同士が互いに等しい角度で交差するように配設されており、前記切刃部のなすｎ角錐の錐面同士が交差してできる稜線が、前記軸線側に凹む凹曲線状とされていることを特徴とするセンタドリル。
【請求項２】
請求項１に記載のセンタドリルにおいて、
ワークに形成する前記センタ穴の開口部の直径が１ｍｍ以下に設定されていることを特徴とするセンタドリル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドリルによる穴明け加工に際し、穴位置精度を確保するために設けられるセンタ穴を形成するセンタドリル、とくに小径のセンタ穴を形成するためのセンタドリルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
穴明け加工に用いられるドリルは、先端逃げ面同士の交差稜線としてドリルの軸線方向に直交するように延びるチゼルエッジを有するために、ワークへの食い付き時に、ドリルの回転に伴って振れ回り現象が生じることとなり、加工穴を狙った位置へ正確に形成することができないという問題がある。
このため、高い穴位置精度が必要な加工穴を形成しようとする場合には、例えば、特許文献１・２に開示されているような先端面にシンニングが施されたドリルを用いて穴明け加工を行ったり、あるいは、特許文献３に開示されているようなセンタドリルを用いて、ワークの加工穴を形成すべき位置にあらかじめセンタ穴を形成してから、このセンタ穴をガイドとしてドリルによる穴明け加工を行うといった方法が採用されている。
【０００３】
前者のシンニングが施されたドリルを用いて穴明け加工を行う場合には、このドリルのシンニングが施された先端面からワークに食い付く、すなわち、ワークに対して小さな部位で局所的に食い付くことにより、ドリルの振れ回りを防止できるように見える。
しかし、実際には、シンニング面と先端逃げ面との交差稜線に形成される２次切刃（上記の特許文献１における中心側切刃２６，２８、特許文献２におけるシンニング刃７，７）のなす先端角が、１５０゜〜１６５゜程度と１８０゜に近い値に設定されているため、この２次切刃がワークへの食い付き時に大きく影響してしまい、とくに小径の穴明け加工においては、シンニングの施されていないドリルがそのチゼルエッジからワークに食い付くときと同様に振れ回りが生じ、高い穴位置精度を得ることはできないものであった。
【０００４】
また、後者のセンタドリルを用いて穴明け加工の前にあらかじめセンタ穴を形成しておく場合には、図８に示すようなセンタ穴１がワークＷの表面に形成されることになる。
この従来形状のセンタ穴１は、その内周面が、穴底側に向かうにしたがい一定の傾斜角で漸次縮径する第１凹円錐面状部分２と、この第１凹円錐状部分２に連なるとともに一定の内径で断面円形をなして穴底側に凹む底穴部分３と、この底穴部分３に連なるとともに穴底側に向かうにしたがい一定の傾斜角で漸次縮径する第２凹円錐面状部分４とから構成される。なお、このようなセンタドリルにおいてもチゼルエッジを有するために、センタ穴１の最底部、すなわち、第２凹円錐面状部分４の穴底部は平坦な底面５となっている。
そして、このセンタ穴１の第１凹円錐面状部分２に、回転するドリルの切刃部分を沿わせるとともに、ドリルのチゼルエッジに対して底穴部分３によって逃げを与えつつ、ドリルをワークＷに食い付かせることにより、振れ回り現象を生じさせず、高い穴位置精度を得ようとしているのである。
【０００５】
【特許文献１】
実開平５−２９６１５号公報
【特許文献２】
特開２００１−１０５２２０号公報
【特許文献３】
実用新案登録第２５７９４５２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなセンタ穴１を形成するセンタドリルであってもチゼルエッジを有しているため、振れ回り現象が生じてしまって高い位置精度を有するセンタ穴１を形成することができず、たとえ、ワークＷにあらかじめセンタ穴１を形成したとしても、このような位置精度の不十分なセンタ穴１を用いて穴明けされた加工穴が高い位置精度を呈することはないのであった。
【０００７】
また、近年においては、より小径のドリルを用いて、より小径の加工穴を形成する必要が生じてきており、これにともない、ワークＷにあらかじめ形成しておくセンタ穴も、その開口部の直径が例えば１ｍｍ以下に設定されているような、より小径のものが要求されてきている。
すると、上記のような従来形状のセンタ穴１を形成するためのセンタドリルを小径化するにも製作の面での限界があるので、従来と同じ大きさのセンタドリルを用いて、小径の開口部を有するセンタ穴を形成することになるが、これによって形成されるセンタ穴１Ａは、図９に示すように、図８に示すセンタ穴１における第２凹円錐面状部分４と平坦な底面５とから構成されたものになってしまう。
【０００８】
そして、このようなセンタ穴１Ａをガイドとして小径のドリルによる穴明け加工を施そうとすると、ドリルのチゼルエッジが、センタ穴１Ａの平坦な底面５に食い付くこととなってしまい、センタ穴の形成されていないワークに食い付く状態と変わらなくなって、振れ回り現象が生じて高い穴位置精度を得ることができなかった。しかも、センタドリル自体の振れ回り現象によってセンタ穴１Ａの高い位置精度が得られていないこととも相俟って、形成される加工穴の穴位置精度のさらなる低下を招いてしまう。
また、ドリルは、小径になるほど工具本体の剛性が低下してその曲がりが生じやすく、振れ回り現象が顕著になってしまうので、平坦な底面５を有しておらずドリルの振れ回り現象を抑制できる小径のセンタ穴を形成でき、かつ、センタドリル自体の振れ回り現象も生じることのないセンタドリルが熱望されていたのである。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、センタドリル自体の振れ回り現象が生じることがなく、かつ、ドリルの振れ回り現象を生じさせることのないセンタ穴を形成することができるセンタドリルを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明のセンタドリルは、ワークにセンタ穴を形成するためのセンタドリルであって、軸線回りに回転される円柱軸状をなす工具本体の先端部に、この工具本体の先端部が錐面によって切り欠かれるようにして、ｎ角錐（ｎ＞２）状の切刃部が形成されており、前記錐面は、すべての錐面が前記軸線上の１点において該軸線に等しい角度で交差してこの交点が前記工具本体における最先端とされるとともに、周方向には互いに等間隔に、かつ隣接する錐面同士が互いに等しい角度で交差するように配設されており、前記切刃部のなすｎ角錐の錐面同士が交差してできる稜線が、前記軸線側に凹む凹曲線状とされていることを特徴とする。
このようなｎ角錐状の切刃部においては、逃げ面をなすｎ角錐の錐面が、その先端の一点で交差することになり、従来のような軸線に直交する方向に延びるチゼルエッジが形成されることがないので、センタドリル自体の振れ回り現象が生じることがなく、形成されるセンタ穴の位置精度を低下させてしまうことがない。しかも、このセンタドリルによって形成されるセンタ穴は、その内周面が穴底側に向かうにしたがい漸次縮径していく凹円錐面状となって、平坦な底面が存在しない。それゆえ、このような平坦な底面がなく高い位置精度を呈するセンタ穴をガイドとして、ドリルによる穴明け加工を施すことで、ドリルの振れ回り現象を生じさせず、穴位置精度の高い加工穴を得ることができる。
また、本発明のセンタドリルでは、前記切刃部のなすｎ角錐の錐面同士が交差してできる稜線が、前記軸線側に凹む凹曲線状とされている。
このような構成とすると、ｎ角錐状の切刃部における先端側部分の先端角を小さくすることができるので、この切刃部における先端側部分のみを用いてセンタ穴を形成する場合に、ワークに対する切込み量が多少異なっていたとしても、形成されるセンタ穴の開口部の直径を所望の値に対して大きく変化させてしまうようなことがなくなる。しかも、このように先端側部分の先端角が小さくされた切刃部であっても、工具本体の軸線方向に沿った長さを長くする必要がないので、切刃部の強度を十分に確保することができるとともに、幅広いサイズのセンタドリルへ適用することもできる。
【００１２】
さらに、本発明のセンタドリルでは、これを用いてワークに形成する前記センタ穴の開口部の直径が１ｍｍ以下に設定されている場合であっても、平坦な底面の存在しない凹円錐面状の内周面を有するセンタ穴を容易に形成することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１乃至図７を用いて説明する。
本発明の第１実施形態によるセンタドリルの工具本体１１は、図１に示すように、例えば、超硬合金やハイス鋼などによって形成されて、概ね直径３ｍｍ程度の軸線Ｏを中心とする細長い略円柱軸状をなしており、その先端部（図１（ｂ）における左側端部）に切刃部１２が形成されている。
【００１４】
この切刃部１２は、例えば、円柱状の工具本体１１の軸線Ｏを中心とした正四角錐状（ｎ角錐状）に凸となるように、この工具本体１１の先端部が４つの平坦な錐面１３…によって切り欠かれるようにして形成されたものである。
したがって、これらの錐面１３…は、すべての錐面１３…が軸線Ｏ上の１点において軸線Ｏに等しい角度で交差してこの交点１４が工具本体１１における最先端とされるとともに、周方向には互いに等間隔に、かつ隣接する錐面１３，１３同士が互いに等しい角度で交差するように配設される。
【００１５】
このため、この周方向に隣接する錐面１３，１３同士が交差してできる稜線１５…も、すべてが交点１４において軸線Ｏに等しい角度で交差するとともに、周方向には互いに等間隔に配設されることとなる。なお、これら稜線１５…のうち、軸線Ｏに関して対称に位置するもの同士の交差角（切刃部１２の先端角）は、このセンタドリルによって形成されるセンタ穴をガイドとして用いるドリルの切刃の先端角と同一となるように設定されている。
また、工具本体１１が円柱状をなしていることから、この第１実施形態では工具本体１１の外周面と切刃部１２の各錐面１３…との交差稜線部１６が、後端側に凹む楕円弧状を呈することとなる。
【００１６】
このような構成とされたセンタドリルは、その工具本体１１が軸線Ｏ回りに回転されつつ（回転方向Ｔ）、軸線Ｏ方向の先端側へ送りが与えられることにより、ワークＷに対してｎ角錐状の切刃部１２の最先端に位置する交点１４から食い付いてゆく。
そして、この交点１４に連なる稜線１５…でワークＷを切削するとともに、これら稜線１５…にて生じる切屑を、周方向で隣接しあう稜線１５，１５同士の間に位置する平坦な錐面１３…を用いて排出していくことで、図２に示すようなセンタ穴２０を形成するのである。なお、このセンタ穴２０の形成には、センタドリルにおける切刃部１２のすべてを切削に供させる必要はなく、例えば、切刃部１２における先端側の半分程度をワークＷの切削に供することによってセンタ穴２０が形成される。
【００１７】
このセンタ穴２０は、その内周面が、穴底側に向かうにしたがい一定の傾斜角で漸次縮径する凹円錐面状部分２１として形成されており、また、その開口部の直径ｄが例えば１ｍｍ以下の範囲に設定された小径のものである。さらに、凹円錐面状部分２１の傾斜角は、上述したように軸線Ｏに関して対称に位置する稜線１５…同士の交差角（切刃部１２の先端角）がドリルの切刃の先端角に合わせた大きさとされていることにより、同じくドリルの切刃の先端角に合わせた大きさとされる。
ドリルによる穴明け加工を施す際には、ドリルの切刃の先端角に合わせた角度で形成されたセンタ穴２０の凹円錐面状部分２１に対して、回転するドリルの切刃を沿わせながら、ドリルをワークＷに食い付かせていくことで、加工穴が形成されていくのである。
【００１８】
しかるに、上述のような構成とされたセンタドリルによれば、その切刃部１２が、ｎ角錐状をなして従来のようなチゼルエッジを有していないため、センタドリル自体の振れ回り現象を生じさせることがなく、高い位置精度を有するセンタ穴２０を形成することができる。
そして、このセンタドリルを用いて形成したセンタ穴２０の内周面が、穴底側に向かうにしたがい一定の傾斜角で漸次縮径していく凹円錐面状部分２１として形成されることになり、たとえ、センタ穴２０の開口部の直径ｄが１ｍｍ以下の範囲に設定される小径のものであっても、平坦な底面の存在しないセンタ穴２０を容易に得ることができる。
【００１９】
それゆえ、このような高い位置精度を呈するセンタ穴２０をガイドとして、ドリルによる穴明け加工を施すことにより、ドリルの振れ回り現象を抑制することができ、ひいては、高い穴位置精度を有する加工穴を形成することが可能となる。
なお、センタ穴２０における開口部の直径ｄに関して、本第１実施形態によるセンタドリルが従来のセンタドリルよりも顕著な優位性を確保しようとするならば、この直径ｄが、０．５ｍｍ以下の範囲に設定されたセンタ穴２０を形成するためのセンタドリルであることが好ましく、逆に、現時点での技術的な面を考えると、この直径ｄは、０．０５ｍｍ以上となる。
【００２０】
ここで、上述した第１実施形態では、ｎ角錐状の切刃部１２における錐面１３…がそれぞれ平坦とされて、これら錐面１３…同士が交差してできる稜線１５…が直線状をなしているのであるが、このような直線状の稜線１５…を有するｎ角錐状の切刃部１２では、ワークＷに対する軸線Ｏ方向への切込み量が少しでも変化すると、このセンタドリルによって形成されるセンタ穴２０の開口部の外径ｄが所望の値に対して大きく変化してしまうおそれがある。
この現象を抑制するためには、切刃部１２の先端角（軸線Ｏに関して対称に位置する稜線１５…同士の交差角）を小さくすることにより、切刃部１２の回転軌跡がなす外径の、軸線Ｏに沿った方向での変化傾向を緩やかにすることが有効であると考えられるが、直線状の稜線１５…を有するｎ角錐状の切刃部１２の先端角を小さくしたならば、この切刃部１２における軸線Ｏ方向に沿った長さを非常に長くする必要が生じてしまい、切刃部１２の強度を損ねたり、幅広いサイズを有するセンタドリルへの適用が困難になるという不具合がある。
【００２１】
ところで、ワークに形成するセンタ穴２０の開口部の直径ｄが１ｍｍ以下（とくに０．５ｍｍ以下）と小さくなってくると、上述したように、センタ穴２０を形成するセンタドリルの切刃部１２における先端側部分のみがワークＷの切削に供されることとなる。
そのため、開口部の外径ｄが小さいセンタ穴２０を形成する場合には、切刃部１２における先端側部分の先端角さえ小さくなっていれば、ワークＷに対する軸線Ｏ方向への切込み量が多少異なっていたとしても、形成されるセンタ穴２０の開口部の直径ｄが所望の値に対して大きく変化するようなことがない。
【００２２】
このような知見に基づいてなされ、切刃部１２における軸線Ｏ方向に沿った長さを長くすることなく、この切刃部１２における先端側部分の先端角を小さくできるものとして、例えば、図３に示す本発明の第２実施形態によるセンタドリルがあり、これは、ｎ角錐状の切刃部１２における錐面１３…同士が交差してできる稜線１５…を、径方向内周側（軸線Ｏに近づく側）に凹む凹曲線状としたものである。また、ｎ角錐状の切刃部１２における稜線１５…が凹曲線状をなしているため、切刃部１２における錐面１３…も、径方向内周側（軸線Ｏに近づく側）に凹む凹曲面状をなすことになる。
【００２３】
このセンタドリルでは、凹曲線状をなす稜線１５…における先端側部分については、軸線Ｏ方向の後端側に向かうにしたがい緩やかに径方向外周側（軸線Ｏから離れる側）へ向かって延び、また、凹曲線状をなす稜線１５…における後端側部分については、軸線Ｏ方向の後端側に向かうにしたがい急激に径方向外周側（軸線Ｏから離れる側）へ向かって延びるようになっている。
そのため、凹曲線状をなす稜線１５…を有するｎ角錐状の切刃部１２の先端側部分は、その先端角が小さくなっているとともに、軸線Ｏに沿った方向での変化傾向が緩やかになっており、しかも、切刃部１２全体における軸線Ｏ方向に沿った長さが長くなることがないのである。
【００２４】
したがって、切刃部１２における先端角の小さい先端側部分のみを用いて、センタ穴２０を形成することにより、ワークＷへの切込み量が多少変化したときでも、形成されたセンタ穴２０の開口部の外径ｄが所望の値に対して大きく変化するのを抑制でき、加えて、このように先端角を小さくした場合であっても、切刃部１２の軸線Ｏ方向に沿った長さが長くならないので、切刃部１２の強度を確保できるとともに、幅広いサイズを有するセンタドリルへ適用することができる。なお、第２実施形態によるセンタドリルによって形成されるセンタ穴２０の内周面は、切刃部１２の形状に対応するように、一定の傾斜角を有していない凹円錐面状部分２１となって、ドリルの切刃の先端角には厳密に合わない形状となってしまうのであるが、上述したような切刃部１２における先端側部分のみを用いて形成するような小径のセンタ穴２０の場合には、何ら不具合が生じることはない。
【００２５】
また、上述したようなセンタドリルにおいては、その切刃部１２がなすｎ角錐の形状を、正四角錐のみに限定することなく、三角錐とすることは勿論、ｎ＝５や６以上の多角錐に形成したりすることも可能である。
したがって、例えばｎ＝５以上の多角錐状に切刃部１２を形成した場合には、ｎが大きくなるにしたがい軸線Ｏに直交する断面において切刃部１２の稜線１５を挟んだ隣接する錐面１３，１３同士の交差角も大きくなるので、切削作用部となるこの稜線１５部分の強度をより向上させることができ、一層の工具寿命の延長およびこれに伴う加工の安定化・円滑化を促すことが可能となる。
【００２６】
ただし、このように切刃部１２をなすｎ角錐のｎの数が大きくなりすぎると、稜線１５…にて生じる切屑を逃がすための役割をもつ錐面１３…とセンタ穴の内周面との間のスペースを確保しづらくなって切屑排出性の低下を招くおそれが生じる。
このため、この切刃部１２の強度と切屑排出性との両立を図るには、ｎ＝４〜８程度とされるのが望ましい。
【００２７】
また、上述した各実施形態のように、正ｎ角錐状の切刃部１２に限定される必要はなく、例えば、図４に示す本発明の第３実施形態によるセンタドリルのように、切刃部１２における稜線１５が周方向で不等間隔に配設されるようにしてもよい。
さらには、ｎ角錐状の切刃部１２における錐面１３，１３同士が交差する稜線１５を、例えば、図５に示す本発明の第４実施形態によるセンタドリルのように、軸線Ｏ方向の先端側から見たときに、回転方向Ｔ前方側に凸となる曲線状にする、すなわち、切刃部１２全体を軸線Ｏ方向の後端側に向かってねじれていくようにしても構わない。
【００２８】
また、上記の各実施形態においては、図６に示す本発明の変形例のように、切刃部１２における軸線Ｏに直交する断面で見たときに、錐面１３…が、径方向内周側（軸線Ｏに近づく側）に凹む凹曲面とされていてもよい。
このような凹曲面として錐面１３…を形成したならば、軸線Ｏに直交する断面において隣接する錐面１３，１３同士の交差角が小さくなって、切削作用部となる稜線１５部分を鋭利な状態に維持して優れた切れ味を得ることができ、また、稜線１５…でワークＷを切削したときにこれら稜線１５…にて生じる切屑を排出するための空間を大きく確保できることとなって、切屑排出性を良好に保つことができる。
【００２９】
逆に、図７に示す他の変形例のように、切刃部１２における軸線Ｏに直交する断面で見たときに、ｎ角錐状の切刃部１２における錐面１３…が、径方向外周側に凸となる凸曲面とされていてもよい。
このような凸曲面として錐面１３…を形成したならば、軸線Ｏに直交する断面において隣接する錐面１３，１３同士の交差角が大きくなって、切削作用部となる稜線１５部分の強度を高めることが可能となる。
【００３０】
また、ここで、ｎ角錐状の切刃部における錐面１３…同士が一点で交差することにより形成される交点１４に対して、形成するセンタ穴２０の形状に影響を与えない程度の適度な丸みや微量な面取りを付けることも可能であり、このような構成とすると、比較的強度が小さくなりがちな交点１４の強度を高めて、安定した加工を継続していくことが可能となる。
【００３１】
さらには、少なくとも工具本体１１の先端の切刃部１２を、ダイヤモンド皮膜またはＴｉ系窒化皮膜などの硬質皮膜によって被覆することで、少なくともセンタ穴の加工に関与する部分に、十分な硬度及び耐摩耗性を確実に与えて、長いドリル寿命をばらつきなく安定して得ることも可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明のセンタドリルによれば、その切刃部がｎ角錐状を呈し、従来のような軸線に直交する方向に延びるチゼルエッジを有していないので、センタドリル自体の振れ回りが生じることなく、位置精度の高いセンタ穴の形成が可能になる。しかも、このセンタ穴は、その内周面が穴底側に向かうにしたがい漸次縮径していく凹円錐面状となって、平坦な底面が存在することがない。
それゆえ、このような高い位置精度を有するとともに平坦な底面の存在しないセンタ穴をガイドとして、ドリルによる穴明け加工を施すことで、ドリルの振れ回り現象を抑制することができて、穴位置精度の高い加工穴を得ることが可能となる
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）は本発明の第１実施形態によるセンタドリルの先端面図、（ｂ）は同センタドリルの側面図である。
【図２】  図１に示すセンタドリルによってワークに形成されるセンタ穴を示す断面図である。
【図３】  （ａ）は本発明の第２実施形態によるセンタドリルの先端面図、（ｂ）は同センタドリルの側面図である。
【図４】  （ａ）は本発明の第３実施形態によるセンタドリルの先端面図、（ｂ）は同センタドリルの側面図である。
【図５】  （ａ）は本発明の第４実施形態によるセンタドリルの先端面図、（ｂ）は同センタドリルの側面図である。
【図６】  本発明の変形例によるセンタドリルの切刃部の軸線に直交する断面図である。
【図７】  本発明の他の変形例によるセンタドリルの切刃部の軸線に直交する断面図である。
【図８】  従来のセンタドリルによってワークに形成されるセンタ穴を示す断面図である。
【図９】  従来のセンタドリルによってワークに形成されるセンタ穴を示す断面図である。
【符号の説明】
１１  工具本体
１２  切刃部
１３  錐面
１４  交点
１５  稜線
１６  交差稜線部
Ｏ  軸線
【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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