(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側から後端側に向かう切削方向に沿って切刃が形成された刃部と、該刃部の後端側に連続して形成されたシャンク部とを備えるドリルであって、
前記刃部は、該刃部の先端から前記切削方向に沿って設けられ、一定の第１ねじれ角で形成された先端側切刃と、
前記先端側切刃から前記切削方向に沿って連続し、該切削方向に沿って前記第１ねじれ角から第２ねじれ角まで漸次変化するねじれ角で形成された中間溝と、
前記中間溝から前記切削方向に沿って連続しつつ、前記先端側切刃よりも前記切削方向での長さが大きく設定され、且つ、前記第１ねじれ角よりも小さな一定の角度に設定されている前記第２ねじれ角で形成された後端側溝と、を有するものであって、
当該ドリルには、軸線方向に沿って先端から後端まで貫通する油路が形成され、
前記油路は、前記シャンク部側から前記中間溝が形成された位置まで１本で形成されると共に、該中間溝が形成された位置で２本に分岐した後、前記刃部の先端面に２箇所で開口していることを特徴とするドリル。
【請求項２】
請求項１記載のドリルにおいて、
前記刃部の先端には、ダイヤモンドが設けられていることを特徴とするドリル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、エンジン部品等に穴をあけるドリルに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン部品等の金属部品に穴加工を行うドリルとして、例えば、特許文献１には、刃部の全長又は一部のねじれ角を連続的に変化させると共に、該刃部の先端側のねじれ角を後端側のねじれ角より大きくしたドリルが開示されている。これにより、該ドリルの切れ味が向上し、さらに、ドリルの剛性が増すと記載されている。
【０００３】
すなわち、この種のドリルでは、前記ねじれ角の大きさによってドリルの曲げ強さ等の強度、いわゆる剛性や切削抵抗（切削反力）、さらには、切屑の形状や排出性等が変化する。
【０００４】
【特許文献１】実公昭５３−３８９５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、例えば、アルミ鋳造製のエンジン部品を連続的に製造する場合において、該エンジン部品に鋳造により形成された穴、いわゆる鋳抜き穴は、その鋳造精度によって形成位置にばらつきを生じていることがある。このため、このような鋳抜き穴をドリルにより切削する際、ドリルの切削方向（切削位置）と鋳抜き穴との間に位置ずれを生じ、その結果、ドリルに大きな負荷が加わり、工具寿命や加工精度の低下を生じる可能性がある。
【０００６】
そこで、このような鋳抜き穴の加工に用いるドリルとしては、前記ねじれ角の設定条件を最適化することにより、前記の位置ずれ等を生じている場合であってもドリルの破損や加工精度の低下を回避することが希求されている。
【０００７】
本発明は上記従来の課題を考慮してなされたものであり、例えば、鋳抜き穴を切削する場合であってもドリルにかかる負荷を低減して工具寿命を長く維持することができ、しかも、加工精度を向上させることが可能なドリル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】
本発明に係るドリルは、先端側から後端側に向かう切削方向に沿って切刃が形成された刃部と、該刃部の後端側に連続して形成されたシャンク部とを備えるドリルであって、前記刃部は、該刃部の先端から前記切削方向に沿って設けられ、一定の第１ねじれ角で形成された先端側切刃と、前記先端側切刃から前記切削方向に沿って連続し、該切削方向に沿って前記第１ねじれ角から第２ねじれ角まで漸次変化するねじれ角で形成された中間溝と、前記中間溝から前記切削方向に沿って連続し、一定の前記第２ねじれ角で形成された後端側溝とを有し、前記後端側溝が前記先端側切刃よりも前記切削方向での長さが大きく設定され、且つ、前記第２ねじれ角が前記第１ねじれ角よりも小さな角度に設定されていることを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、前記先端側切刃が前記後端側溝よりもねじれ角が大きく設定されることにより、低い切削抵抗でワークに切り込むことができる。従って、例えば、ワークに形成された鋳抜き穴を切削する場合において、ドリルの軸線方向と鋳抜き穴の軸線方向との間に位置ずれを生じている状態であっても、該鋳抜き穴の位置にほとんど影響されることなく、ドリルをその軸線方向に沿ってまっすぐ切り込ませることができる。このため、鋳抜き穴の鋳造精度が低い場合であっても、所望の位置に確実に穴あけ加工を行うことができ、高い加工精度を得ることが可能となる。しかも、ドリルが前記位置ずれによって斜め方向に鋳抜き穴内に挿入され、曲がりや破損等を生じることも有効に回避することができるため、工具寿命を長く維持することが可能となる。
【００１０】
さらに、前記刃部の先端に、ダイヤモンドが設けられていると、切屑の排出性が一層向上し、刃先の耐摩耗性も向上するため好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ワークに対する切削を行う刃部において、先端側切刃が後端側溝よりもねじれ角が大きく設定される。従って、ワークに切り込む際の先端側切刃の切削抵抗を低くすることができ、特に、鋳抜き穴を切削する場合に、該鋳抜き穴の位置精度にほとんど影響されることなく、当該ドリルをその軸線方向に沿ってまっすぐ切り込ませることができる。このため、所望の位置に確実に穴あけ加工を行うことができ、高い加工精度を得ることが可能となる。しかも、ドリルが前記位置ずれによって斜め方向に鋳抜き穴内に挿入され、曲がりや破損等を生じることを有効に回避することができるため、工具寿命を長く維持することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係るドリルについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係るドリル１０の斜視図であり、図２Ａは、図１に示すドリル１０の側面図であり、図２Ｂは、図１に示すドリル１０の刃部のねじれ角の変化を示す説明図である。本実施形態に係るドリル１０は、例えば、ワークとして鋳造部品に予め形成された鋳抜き穴を切削する場合に好適に用いることができ、該ワークとしては、例えば、アルミ鋳造製のエンジン部品であるシリンダブロック等が例示される。なお、ドリル１０は、このような鋳抜き穴以外、例えば、金属部品に一から穴あけ加工を施す際にも有効に用いることができることは言うまでもない。
【００１４】
図１及び図２Ａに示すように、本実施形態に係るドリル１０は、ワークに対する切削加工を行う刃部１２と、該刃部１２の後端側に設けられたシャンク部１４とから構成されている。シャンク部１４は、ドリル１０を使用する際、図示しない工作機械に設けられた回転駆動源のチャック等にて把持される部分である。
【００１５】
刃部１２には、ドリル１０の先端側から後端側に向かう切削方向（軸線方向）に沿って二枚の切刃１６、１８が螺旋状（本実施形態の場合、途中から略直線状）に形成されている。図１、図３Ａ及び図３Ｃに示すように、これら切刃１６及び１８は、ドリル１０の軸線方向に対して対称に配置された状態で、先端側から後端側へと延在している。この場合、一方の切刃１６は、ドリル１０の回転方向（図３Ａの矢印Ａ方向）で前方側に位置する刃面１７ａと、該刃面１７ａの後方側に連続すると共に、ドリル１０の外径面を構成する突出面１７ｂと、該突出面１７ｂから連続する第１傾斜面１７ｃと、該第１傾斜面１７ｃから連続し、前記突出面１７ｂと共にドリル１０の外径面を構成する第２傾斜面１７ｄと、該第２傾斜面１７ｄから他方の切刃１８の刃面１９ａへと連なる壁面１７ｅとから構成されている。同様に、他方の切刃１８は、刃面１９ａ、突出面１９ｂ、第１傾斜面１９ｃ、第２傾斜面１９ｄ及び壁面１９ｅにより構成されている。
【００１６】
なお、図３Ａから諒解されるように、切刃１６及び１８において、実際にワークへの切り込みを行う刃面１７ａ及び１９ａには、すくい角を設けている。また、ドリル１０では、上記突出面１７ｂ及び１９ｂの周方向での幅、いわゆるマージン幅を従来構成に係るドリルよりも小さく設定しており、これにより、ドリル１０の回転方向（図３Ａの矢印Ａ方向）に生じる切削抵抗（切削トルク）を低減している。しかも、前記第２傾斜面１７ｄ及び１９ｄが、突出面１７ｂ及び１９ｂに続く第２のマージン部として機能するため、ドリル１０の直進安定性が一層向上している。
【００１７】
刃部１２の先端面２０は、ドリル１０の最先端となる頂点（チゼルポイント）２０ａを中心とした錐体状であり（図３Ｂ及び図３Ｃ参照）、図３Ｂに示す側面視において、前記頂点２０ａを中心とした所定の角度θ（例えば、１６６°）からなる扇形状となっている。このように角度θを鈍角とすると、ドリル１０の回転方向での切削反力（ラジアル反力）を低減することができる。そして、図３Ａ及び図３Ｃから諒解されるように、先端面２０は、頂点２０ａから一方の切刃１６方向に傾斜した第１先端傾斜面２２ａ及び第２先端傾斜面２２ｂと、他方の切刃１８方向に傾斜した第１先端傾斜面２４ａ及び第２先端傾斜面２４ｂとから構成されることによって、前記した錐体状に形成されている。これら各先端傾斜面２２ａ、２２ｂ、２４ａ、２４ｂは、それぞれ所定の角度を有して切刃１６及び１８へと連続している。
【００１８】
このような先端面２０において、頂点２０ａを挟んで対称位置に設けられた第１先端傾斜面２２ａ及び２４ａには、それぞれ開口２６ａ及び２６ｂが形成されている（図３Ａ及び図３Ｃ参照）。これら開口２６ａ及び２６ｂは、ドリル１０の軸線方向に沿って先端から後端まで貫通した油路２８の先端側の開口部である。すなわち、油路２８は、図２Ａに示すように、シャンク部１４の後端面の開口部から当該ドリル１０内を軸線方向に沿って貫通しており、先端寄りに設けられた分岐点２８ａで１本から２本（Ｙ字状）に分岐した後、開口２６ａ及び２６ｂへと連通している。
【００１９】
さらに、刃部１２において、上記のように螺旋状に延在する切刃１６及び１８の間には、これら切刃１６及び１８の刃面１７ａ及び１９ａにより切削されたワークの切屑を、刃部１２の後端側であるシャンク部１４側へと移送するための切屑排出溝３０、３２が形成されている。すなわち、図３Ａに示すように、切屑排出溝３０は、切刃１６の刃面１７ａ及び切刃１８の壁面１９ｅにより形成され、主に刃面１７ａで切削された切屑を排出し、切屑排出溝３２は、切刃１８の刃面１９ａ及び切刃１６の壁面１７ｅにより形成され、主に刃面１９ａで切削された切屑を排出する。
【００２０】
ところで、上記したように、このようなドリル１０では、切刃１６（１８）の軸線方向に対する傾斜角、いわゆるねじれ角によって、当該ドリル１０の曲げ強さ等の強度（剛性）や切屑の形状（大きさ）及びその排出性が変化することになる。すなわち、ねじれ角が小さく、例えば、０〜１５°程度の場合（以下、弱角度ともいう）には、その剛性が高い反面切削抵抗が大きい傾向にあり、また、切屑は小さいがその排出性は低くなる。一方、前記ねじれ角が大きく、例えば、２５〜４５°程度の場合（以下、強角度ともいう）には、その剛性が低い反面切削抵抗が小さい傾向にあり、また、切屑は大きい（長い）がその排出性は高くなる。
【００２１】
そこで、本実施形態に係るドリル１０では、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、刃部１２の先端からその切削方向に沿って距離Ｌ１の部分を一定の第１ねじれ角α１で形成した先端側切刃１６ａ及び１８ａとし、その後端側の距離Ｌ２の部分を前記第１ねじれ角α１から第２ねじれ角α２（前記第１ねじれ角α１とは異なる角度）まで漸次変化する可変のねじれ角αｘで形成した中間溝１６ｂ及び１８ｂとし、さらに、その後端側の距離Ｌ３の部分を一定の第２ねじれ角α２で形成した後端側溝１６ｃ及び１８ｃとして構成している。なお、図２Ａから諒解されるように、後端側溝１６ｃ及び１８ｃがシャンク部１４に連なる刃部１２の後端をなしている。従って、切刃１６は、一定の第１ねじれ角α１で形成された先端側切刃１６ａと、一定の第２ねじれ角α２で形成された後端側溝１６ｃと、これらの間を連結する可変のねじれ角αｘで形成された中間溝１６ｂとから構成され、切刃１８についても同様に構成されている。
【００２２】
すなわち、本実施形態に係るドリル１０では、図２Ｂのねじれ角の変化を示すグラフから諒解されるように、前記第１ねじれ角α１が、２５〜４５°程度の強角度（本実施形態の場合、３５°）に設定され、前記第２ねじれ角α２が、０〜１５°程度の弱角度（本実施形態の場合、０°）に設定され、前記ねじれ角αｘが、４５〜０°程度の変化する角度、いわゆる可変角度（本実施形態の場合、３５〜０°）に設定されている。さらに、ドリル１０では、先端側切刃１６ａ及び１８ａが形成された距離Ｌ１と、中間溝１６ｂ及び１８ｂが形成された距離Ｌ２と、後端側溝１６ｃ及び１８ｃが形成された距離Ｌ３とは、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３、となるように設定しており、例えば、距離Ｌ２を距離Ｌ１の２〜３倍程度、距離Ｌ３を距離Ｌ１の１５倍程度としている。
【００２３】
なお、図２Ａに示すように、前記油路２８の分岐点２８ａは、例えば、前記中間溝１６ｂ及び１８ｂが形成された距離Ｌ２の領域内に設定されている。当然、分岐点２８ａを、先端側切刃１６ａ及び１８ａが形成された距離Ｌ１の領域内やそれ以外の位置に設定することも可能であり、油路２８を先端から後端まで全て１本や２本で形成することも可能である。
【００２４】
次に、基本的には以上のように構成される本実施形態に係るドリル１０の作用及び効果について説明する。
【００２５】
先ず、図４に示すように、図示しない工作機械にワークＷとして、例えば、アルミ鋳造製のシリンダブロックを配置すると共に、当該工作機械の回転駆動源４０に対し、チャックを介してドリル１０のシャンク部１４を固定する。その後、前記回転駆動源４０を始動して、ドリル１０を図３Ａの矢印Ａ方向に高速で回転させる。次いで、ドリル１０の先端面２０をワークＷに形成された鋳抜き穴４２に向けてその軸線方向に沿って変位させることにより、当該ワークＷに対して刃部１２による切削を開始する。
【００２６】
本実施形態に係るドリル１０では、刃部１２に形成された切刃１６及び１８のうち、先端側に形成された先端側切刃１６ａ及び１８ａによって鋳抜き穴４２への切削が開始され、次第に、中間溝１６ｂ及び１８ｂや後端側溝１６ｃ及び１８ｃが鋳抜き穴４２を中心とした所定の径からなる穴に挿入されつつワークＷ内へと挿入される。
【００２７】
この場合、ドリル１０では、先端側切刃１６ａ及び１８ａが、強角度の第１ねじれ角α１で設定されており、しかもすくい角を設けているため、低い切削抵抗で鋳抜き穴４２に対して確実に且つ安定して切り込むことができる。従って、図４に示すように、所定の許容範囲内において、ドリル１０の軸線方向Ｄと鋳抜き穴４２の軸線方向Ｈとの間に位置ずれＧを生じている場合であっても、当該ドリル１０を、鋳抜き穴４２の位置にほとんど影響されることなくその軸線方向Ｈに沿ってまっすぐ切り込ませることができる。このため、鋳抜き穴４２の鋳造精度が低い場合であっても、所望の位置に確実に穴あけ加工を行うことができ、高い加工（位置）精度を得ることが可能となる。しかも、ドリル１０が上記のような位置ずれＧによって斜め方向に鋳抜き穴４２内に挿入され、曲がりや破損等を生じることを有効に回避することができるため、工具寿命を長く維持することが可能となる。
【００２８】
一方、このような強角度の第１ねじれ角α１を有する先端側切刃１６ａ及び１８ａにより切削されたワークＷの切屑は、上記したように比較的長く大きい傾向にあるが、実際上、元々穴のあいている鋳抜き穴４２の加工で生じる切屑量は少ないため、その切屑排出性の高さとの相乗効果によって、容易に中間溝１６ｂ及び１８ｂへと移送することができ、後端側溝１６ｃ及び１８ｃから穴の外へと確実に排出することができる。
【００２９】
すなわち、ドリル１０において、切屑排出性の高い先端側切刃１６ａ及び１８ａに比べて後端側溝１６ｃ及び１８ｃは弱角度の第２ねじれ角α２で形成されているため、その切屑排出性がやや低いことになる。ところが、鋳抜き穴４２では切屑量自体が少ないため、切屑が詰まり等を生じることなく、穴の外まで確実に排出される。しかも、先端側切刃１６ａ及び１８ａでは切屑の排出効率が高いことから、切削中の穴の深部で切屑が詰まり、ドリル１０が破損することを有効に回避することができ、ドリル１０への負荷を減らして、工具寿命を一層長く維持することが可能となる。
【００３０】
また、後端側溝１６ｃ及び１８ｃは弱角度で一定の第２ねじれ角α２、特に、本実施形態の場合には該第２ねじれ角α２が０°とされることにより、当該後端側溝１６ｃ及び１８ｃが、いわゆる直刃ドリルとして形成されているため、高い剛性を有している。このため、鋳抜き穴４２の切削に際して前記位置ずれＧを生じている場合であっても、切削中、穴の開口部付近等においてドリル１０の根元部分、すなわち、後端側溝１６ｃ及び１８ｃがワークＷに衝突して変形や破損を生じることを有効に回避することができる。実際上、鋳抜き穴４２の切削のほとんどは先端側切刃１６ａ及び１８ａによって行われる一方、穴が深い状態では該穴の大部分は後端側溝１６ｃ及び１８ｃに接しているためである。
【００３１】
さらに、前記中間溝１６ｂ及び１８ｂのねじれ角αｘは、先端側切刃１６ａ及び１８ａの第１ねじれ角α１と後端側溝１６ｃ及び１８ｃの第２ねじれ角α２との角度差を次第になくす方向で漸次変化するように設定されている（図２Ｂ参照）。このため、ねじれ角の違いにより、刃部１２が軸線方向で急激な特性変化を生じることを有効に抑えることができ、結果として、ドリル１０の切削時の負荷を抑え、ドリル１０の工具寿命を一層延ばすことが可能となる。
【００３２】
なお、ドリル１０では、複数回の切削や硬材への切削等により、刃部１２の先端側を再研磨する必要が生じる場合がある。この場合、ドリル１０では、切刃１６及び１８の先端側を構成する先端側切刃１６ａ及び１８ａを第１ねじれ角α１で一定に設定すると共に、十分な距離Ｌ１を設定しているため、前記再研磨により、当該先端側切刃１６ａ及び１８ａの特性、すなわち、その切削抵抗や切削時の切屑の形状等が変化することを有効に防止することができ、常に安定した切削特性を得ることができる。
【００３３】
さらに、ドリル１０における油路２８では、分岐点２８ａを、上記のように、中間溝１６ｂ及び１８ｂが位置する部分に設定している。すなわち、シャンク部１４から後端側溝１６ｃ及び１８ｃと、中間溝１６ｂ及び１８ｂの一部までのドリル１０の軸線方向での大部分において、当該油路２８はドリル１０の軸心位置に１本通されている。このため、該油路２８内での切削油の流路抵抗（通過抵抗）を低くすることが可能となり、また、第２ねじれ角α２を有する後端側溝１６ｃ及び１８ｃでのねじれ形状の形成に係る制約をなくすことができ、自由なねじれを設定することができる。さらに、分岐点２８ａを、上記のように、中間溝１６ｂ及び１８ｂが位置する部分に設定したことにより、前記再研磨によっても油路２８の先端側の開口２６ａ及び２６ｂの位置はほとんど変化させずに済み、すなわち、当該開口２６ａ及び２６ｂから切削部への給油特性が変化することを有効に防止して、一層安定した切削が可能となる。
【００３４】
また、ドリル１０では、先端側切刃１６ａ及び１８ａに対して、ダイヤモンド切刃を固着したり、ダイヤモンドコートを施したりすることもできる。これにより、切屑の排出性が一層向上し、刃先の耐摩耗性も向上する。
【００３５】
以上、各実施形態により本発明を説明したが、これに限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係るドリルの斜視図である。
【図２】図２Ａは、図１に示すドリルの側面図であり、図２Ｂは、図１に示すドリルの刃部のねじれ角の変化を示す説明図である。
【図３】図３Ａは、図２に示すドリルの正面図であり、図３Ｂは、図２に示すドリルの先端側を拡大した一部省略側面図であり、図３Ｃは、図２に示すドリルの先端側を拡大した一部省略斜視図である。
【図４】図１に示すドリルによりワークＷの鋳抜き穴に切削加工を行う状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０…ドリル                          １２…刃部
１４…シャンク部                      １６、１８…切刃
１６ａ、１８ａ…先端側切刃            １６ｂ、１８ｂ…中間溝
１６ｃ、１８ｃ…後端側溝              １７ａ、１９ａ…刃面
２０…先端面                          ２８…油路
３０、３２…切屑排出溝
【図１】
0005103077.tif 000002
【図２】
0005103077.tif 000003
【図３】
0005103077.tif 000004
【図４】
0005103077.tif 000005