(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドリル本体の先端に、先端角を有する一対の切刃から延びる第１逃げ面およびこの第１逃げ面のドリル回転方向後方側に連なる第２逃げ面がそれぞれ形成され、前記ドリル本体の先端中心部に、クロスシンニングが付設されたツイストドリルにおいて、前記ドリル本体の先端視で前記ドリル本体の軸線Ｑに交差し前記ドリル本体のコーナまたは前記コーナの回転方向前方側を通るとともに前記切刃とのなす角度θが５〜２０゜にあるセット基準線Ｐと、前記軸線Ｑとを含む平面に直交し、かつ前記平面に垂直な方向からみた側面視で切刃に直交する平面で切断した各断面における前記第１逃げ面の逃げ角βが略一定となるようにしたことを特徴とするツイストドリル。
【請求項２】
前記第１逃げ面の逃げ角βが６〜１５゜の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のツイストドリル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はツイストドリルに関し、特にクロスシンニングを施したツイストドリルにおけるチゼル部の先端角に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ツイストドリルにおけるクロスシンニングは、ドリル先端の中心部に生じる切刃のない部分（チゼル）の弊害を小さくし、スラストの低減や食い付き性（求心性）の向上を図るという目的で付設されるもので、殊に鋼材加工用のツイストドリルに効果的である。ドリルによる穴明けの際、最初に加工材料と接触するのはシンニングによって形成されるチゼル刃である。そして、チゼル刃により構成される先端角は、どうしてもドリルの切刃によって構成される先端角より鈍角の大きさが大きくなる。このチゼル部の先端角は、逃げ角，チゼル角（シンニング進入角），切刃の先端角の合成角として現れるものである。
【０００３】
ここで、最も標準的な従来のツイストドリルについて、図８〜図１１を参照しながら説明する。これらの図において、ドリル本体１の中心部にはクロスシンニング６が施されている。図面に描かれているセット基準線Ｐとは、詳細な説明は後述するが、第１逃げ面３を研削加工する際に砥石９の姿勢を決める基準となる線のことである。そして、図８に示すように、切刃５は直線状に形成されるとともに、多くの場合、セット基準線Ｐに平行に置かれる。必然的にコーナ８は、セット基準線Ｐのドリル回転方向前方にあることとなる。この事例と異なり切刃５が平行に置かれない場合であっても、従来のツイストドリルのコーナ８は、セット基準線Ｐの回転方向前方にあるように設定されている。
【０００４】
切刃５の先端角α1は、図９によって示される。図１０は、図９におけるＡ矢視の図であり、第１逃げ面３の研削時の様子が砥石９とともに示されている。第１逃げ面３の逃げ角βの分だけ砥石９は軸線Ｑに対して傾いている。そして図１１は、図８におけるチゼル刃７を正面に見る位置となるＢ矢視からの図であり、チゼル刃７の先端角α2が表される。先端角α2はドリル諸角度の合成角として現れるもので、切刃５の先端角α1より大きな鈍角となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ツイストドリルによる穴加工において、穴明け開始時の食い付き性を左右するのが先端角である。一般的には切刃の先端角が注目されがちだが、加工材料と真っ先に接触するのはチゼル刃の先端角である。チゼル刃の先端角は、心厚が薄くて剛性の低いドリルや、深穴加工などに使用される切屑排出溝の長いツイストドリルでは特に重要であり、鈍角の大きな当該先端角は、多角形穴や穴曲がり、切削動力の不安定といった問題を招く原因となる。
【０００６】
チゼル刃の先端角を小さくすることにより食い付き性を改善する技術として、たとえば特開平５−２９３７０９号公報には第１逃げ角を小さくするという技術が開示されているが、一方ではこれにより、切れ味の低下や摩耗による工具寿命の短寿命化という新たな問題が生じる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、以上のような問題を解決するためになされたもので、請求項１は、ドリル本体の先端に、先端角を有する一対の切刃から延びる第１逃げ面およびこの第１逃げ面のドリル回転方向後方側に連なる第２逃げ面がそれぞれ形成され、前記ドリル本体の先端中心部に、クロスシンニングが付設されたツイストドリルにおいて、前記ドリル本体の先端視で前記ドリル本体の軸線Ｑに交差し前記ドリル本体のコーナまたは前記コーナの回転方向前方側を通るとともに前記切刃とのなす角度θが５〜２０゜にあるセット基準線Ｐと、前記軸線Ｑとを含む平面に直交し、かつ前記平面に垂直な方向からみた側面視で切刃に直交する平面で切断した各断面における前記第１逃げ面の逃げ角βが略一定となるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
前記ドリル本体の先端視で前記ドリル本体の軸線Ｑに交差し前記ドリル本体のコーナまたは前記コーナの回転方向前方側を通るとともに前記切刃とのなす角度θが５〜２０゜にあるセット基準線Ｐと、前記軸線Ｑとを含む平面に直交し、かつ前記平面に垂直な方向からみた側面視で切刃に直交する平面で切断した各断面における前記第１逃げ面の逃げ角βが略一定となるようにしたつ前記セット基準線Ｐに垂直な方向からみた側面視で切刃に直交する平面で切断した各断面における前記第１逃げ面の逃げ角βが略一定となるようにしたことで、合成角として現れるチゼル部分の先端角を従来のツイストドリルにおける当該先端角よりも小さくすることに成功している。これにより、食い付き時における求心性が向上する。
前記の構成は、ドリル先端部の第１逃げ面を研削加工するときに、前記ドリル本体のコーナが、前記第１逃げ面を研削加工する際にドリルの姿勢を決めるセット基準線Ｐの線上または回転方向後方にあるように変えること、つまり砥石のセット基準線Ｐの方向を変えることで実現できる。
【０００９】
切刃とセット基準線Ｐとがなす角度θについては、角度θが５゜より小さい場合、すなわちドリルの正面視における中心方向すくい角が正角となる場合は、先端角α2は従来のドリルと大差ないものとなるから、食い付き性の改善はみられない。反対に、角度θが２０゜を超えると先端角α2が大きくなるが、チゼル刃の実質的な逃げ角が大きくなるので、当該部分の切刃強度が低下するという新たな弊害が生じる。したがって、角度θは５〜２０゜が好適する。
【００１０】
第１逃げ面の逃げ角βについては、この角度が小さいほどチゼル刃の先端角は小さくなる。しかしながら、逃げ角βが６゜未満の場合、逃げ角の不足により良好な切削が行われなくなる。一方、逃げ角βが１５゜を超える場合は、チゼル刃の先端角は小さくならないので選択されない。したがって、逃げ角βは６〜１５゜が好適する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の実施の一形態について、図を参照しながら説明する。図１は、本発明ツイストドリルの外観を示し、図２〜図４は、このドリルの先端部についての図である。ドリル本体１の外周部には、ねじれを伴う２本の切屑排出溝２が配設されている。また、ドリル本体１の先端面は、第１逃げ面３および第２逃げ面４により形成され、切屑排出溝２と第１逃げ面３との交差稜線が切刃５となっている。切刃５は先端角α1を形成している。さらに、先端中心部には、クロスシンニング６が施される。クロスシンニング６の先端縁がチゼル刃７であり、チゼル刃７によって先端角α2が形成されている。
【００１２】
この発明のツイストドリルは、前記ドリル本体の先端視で前記ドリル本体の軸線Ｑに交差し前記ドリル本体のコーナまたは前記コーナの回転方向前方側を通るとともに前記切刃とのなす角度θが５〜２０゜にあるセット基準線Ｐと、前記軸線Ｑとを含む平面に直交し、かつ前記平面に垂直な方向からみた側面視で切刃に直交する平面で切断した各断面における前記第１逃げ面の逃げ角βが略一定となるようにしたことを特徴とするものである。このセット基準線Ｐとは図２に示される線である。見方を変えると、図３のＡ矢視からの図である図４において、ドリル本体１の軸線Ｑが第１逃げ面３を研削するときの砥石９と当接する点を通り、図面に立てた垂線として説明されるものである。そして、図４に図示される位置関係の場合、コーナ８は、セット基準線Ｐの下（線上を含む）にあることになる。
【００１３】
前記のような形状とすることにより、図５に示されるチゼル刃７の先端角α2の鈍角の大きさは、従来のツイストドリルのそれよりも小さくなる。先端角α2は諸角度が複合する合成角として現れるもので、詳細な計算式はかなり複雑なものとなるが、実際にはＣＡＤの三次元モデルによって簡単に確認することができる。以下の表１は、実際の数値を例示したものであり、本発明のツイストドリルは、従来のツイストドリルより、チゼル刃７の先端角α2が１０゜近く改善されることが分かる。
【００１４】
【表１】
0004215435.tif 000002
【００１５】
このドリルにおいて、切刃５は直線状であって、図２に示される切刃５とセット基準線Ｐとがなす角度θが５〜２０゜であることが好ましい。角度θが５゜より小さい場合、すなわち中心方向すくい角が正角となる場合は、先端角α2は従来のドリルと大差ないものとなり、食い付き性は改善されない。反対に、２０゜を超えると先端角α2が大きくなり、シンニング部分の実質的な逃げ角も大きくなることから、チゼル刃７の強度が低下するといった新たな弊害を招く。
【００１６】
このドリルにおいて、第１逃げ面３の逃げ角βは６〜１５゜であることが好ましい。逃げ角βが小さいほど先端角α2の鈍角は小さくなるが、逃げ角βが６゜より小さいとドリルの逃げ角としては不十分で、良好な切削が行われなくなるからである。反対に、逃げ角βが１５゜を超えると、先端角α2が従来のドリルと大差ないものとなるので推奨できない。
【００１７】
図６および図７は、前記表１の例１に示すツイストドリル（超硬合金製）を使用して行った比較試験の結果を示すものである。ドリル直径は８mm、加工材料は炭素鋼Ｓ４５Ｃ、切削速度１１０m/min、回転当たりの送り０．２mm、加工穴深さ４０mmの条件下で、連続６穴の穴明けを行なった。図６は、マシニングセンタの主軸電流値を記録したものであるが、従来ドリルは、主軸負荷の変動が激しく、穴曲がりも大きいことからトルク自体も高くなっている。これに対し、本発明ドリルは、加工開始から終了まで安定した状態となっており、トルクも小さい。また、図７は、ツイストドリルの加工材料への食い付き時の穴底の様子を観察したものであるが、従来ドリルが食い付き性の悪さからおむすび状に変形した条痕を示すのに対し、本発明ドリルは、真円に近い形状となっていることが分かる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明ツイストドリルは、チゼル刃の先端角α2の鈍角の大きさが小さくなることから、加工物へのドリルの食い付き性が向上する。食い付き性が改善されることでもって、トルク変動やトルクの大きさ自体も小さくなるので、安定した深穴加工ができるようになる。より具体的には、穴深さがドリル直径の８倍以上ある深穴加工が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態であるツイストドリルの外観側面図である。
【図２】図１のツイストドリルの先端部正面図である。
【図３】図２の右側面図である。
【図４】図３のＡ矢視図、およびこれに砥石の研削状態を加えた説明図である。
【図５】図２のＢ矢視図である。
【図６】主軸電流値に関する比較試験結果である。
【図７】加工穴に関する比較試験結果である。
【図８】従来のツイストドリルの一例の先端部正面図である。
【図９】図８の右側面図である。
【図１０】図９のＡ矢視図、およびこれに砥石の研削状態を加えた説明図である。
【図１１】図８のＢ矢視図である。
【符号の説明】
３  第１逃げ面
５  第２逃げ面
６  クロスシンニング
７  チゼル刃
８  コーナ
９  砥石
α1  （切刃の）先端角
α2  （チゼル刃の）先端角
Ｐ  セット基準線
β  （第１逃げ面の）逃げ角
θ  （セット基準線と切刃とがなす）角度
【図１】
0004215435.tif 000003
【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】
0004215435.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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