(57)【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切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝の内周面の先端側に形成されたすくい面と上記ドリル本体の先端逃げ面との交差稜線部に切刃が形成されたドリルにおいて、上記切刃の外周端から上記切屑排出溝の後端までの上記軸線方向の切屑排出溝長さＬが上記切刃の外径Ｄに対して２０×Ｄ以上とされるとともに、上記切屑排出溝の溝底が、この切屑排出溝の後端から上記軸線方向先端側に向けて上記切屑排出溝長さＬのＬ／２の範囲内で後端外周側に切り上がりはじめて、この切屑排出溝の延びる方向に沿った断面において曲率半径が上記切刃の外径Ｄに対し１０×Ｄ以上の凹曲線をなしてその上記後端に達していることを特徴とするドリル。
【請求項２】
軸線回りに回転されるドリル本体の先端部外周に切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝の内周面の先端側に形成されたすくい面と上記ドリル本体の先端逃げ面との交差稜線部に切刃が形成され、上記切刃の外周端から上記切屑排出溝の後端までの上記軸線方向の切屑排出溝長さＬが上記切刃の外径Ｄに対して２０×Ｄ以上とされたドリルの製造方法であって、円板状の研削砥石を回転させてその外周を上記切屑排出溝内に摺接させつつ該研削砥石と上記ドリル本体とを上記軸線方向に向けて相対移動させることによって上記切屑排出溝の溝底を形成するとともに、この切屑排出溝の後端から上記軸線方向先端側に向けて切屑排出溝長さＬのＬ／２の範囲内で、上記研削砥石を上記ドリル本体の後端外周側に該研削砥石の外径よりも大きな曲率半径の凹曲線を描いて切り上がるように相対移動させることを特徴とするドリルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドリル本体の先端部外周に切屑排出溝が形成されるとともに、この切屑排出溝のドリル回転方向を向く内周面の先端に切刃が設けられ、主として金属材よりなる加工物に穴明け加工をするのに用いられるドリルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このようなドリルとしては、例えば図４に示すように軸線Ｏを中心として該軸線Ｏ回りにドリル回転方向に回転される概略円柱状のドリル本体１の後端側が工作機械の主軸に把持されるシャンク部２とされるとともに先端側は切刃部３とされ、この切刃部３の外周に一対の切屑排出溝４，４が、軸線Ｏに関して互いに対称となるように、該切刃部３の先端面、すなわちドリル本体１の先端逃げ面５から後端側に向かうに従い軸線Ｏ回りにドリル回転方向の後方側に捩れる螺旋状に形成され、これらの切屑排出溝４，４の内周面のうちドリル回転方向を向く部分の先端側の上記先端逃げ面５との交差稜線部に切刃６が形成された、いわゆる２枚刃のソリッドドリルが知られている。従って、このようなソリッドドリルでは、上記切屑排出溝４内周面のドリル回転方向を向く部分の先端側がこの切刃６のすくい面７となり、切刃６によって生成された切屑は、このすくい面７から切屑排出溝４の内周面を摺接しつつ、該切屑排出溝４の捩れによって後端側に送り出されて排出されることとなる。
【０００３】
ここで、このようなドリルにおける上記切屑排出溝４の後端部における溝底８は、該切屑排出溝４の延びる方向に沿った断面、すなわちこの切屑排出溝４が上述のように捩れている場合にはその捩れに沿った断面において、図４に示すように曲率半径の比較的小さな凹曲線状をなすように後端外周側に切れ上がって切刃部３の外周面に達するように形成され、この溝底８が切れ上がって切刃部３外周面に達した位置が当該切屑排出溝４の後端とされる。これは、このような切屑排出溝４の溝底８が、図４に示すように円板状の研削砥石Ｇをその中心軸Ｘ回りに回転させてその外周を該切屑排出溝４の内周面に摺接させつつ該研削砥石Ｇと上記ドリル本体１とを上記軸線Ｏ方向に向けて相対移動（通常は、研削砥石Ｇを固定したままドリル本体１を移動させて、図４に矢線Ａで示すように研削砥石Ｇがドリル本体１の先端逃げ面５から後端側に向かうように相対移動）させることによって形成され、切屑排出溝４の後端部では所定の位置まで切屑排出溝４が形成されたところで研削砥石Ｇの回転を止めて切屑排出溝４から抜き出すためであり、従ってこの後端部において溝底８の上記断面がなす凹曲線の曲率半径は、この研削砥石Ｇの半径ｒに略準じたものとなる。なお、切屑排出溝４が上述のように捩れている場合は、この研削砥石Ｇの外周が切屑排出溝４の捩れに沿うように該研削砥石Ｇに軸線Ｏに対して所定の振り角が与えられ、ドリル本体１をこの切屑排出溝４の捩れに合わせて軸線Ｏ回りに回転させつつ該軸線Ｏ方向に相対移動させることにより、研削を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなソリッドのドリルによる穴明け加工では、上記切刃６の外周端９が軸線Ｏ回りになす円の直径すなわちこの切刃６の外径Ｄに対して切刃部３の長さが、５×Ｄ程度の通常のものから、近年では１０×Ｄ以上、場合によっては２０〜２５×Ｄにも及ぶ長いものが用いられるようになってきており、従来はガンドリルによって行われていた深穴の加工をこのようなソリッドドリルにより行って加工効率の向上を図ることが多くなっている。しかしながら、そのような切刃部３が長くて深穴加工を行うドリルでは、切刃６の外周端９から上記切屑排出溝４の後端まで軸線Ｏ方向の長さすなわち切屑排出溝長さＬも同じように長くなり、このため切刃６によって生成された切屑が上記切屑排出溝４を通って排出される長さも長くなって切屑詰まりを生じ易い。そして、一旦このような切屑詰まりを生じると、切刃部３の先端側では詰まった切屑によってドリル本体１の回転に対する抵抗が増大するのに対し、ドリル本体１後端側の上記シャンク部２は工作機械の主軸に把持されて回転駆動力が与えられ続けているため、これらの間の切刃部３の後端部に大きな捩りの力が作用してしまい、切屑排出溝４の溝底８が上述のように曲率半径の小さな断面凹曲線状に切れ上がっていてドリル本体１の肉厚が削がれていることとも相俟って、この切屑排出溝４の後端部分でドリル本体１が折損してしまうことが多かった。
【０００５】
本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のような切刃部の長いドリルにおいても切屑詰まりによって折損が生じたりすることのないドリルおよびその製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決してこのような目的を達成するために、本発明のドリルは、軸線回りに回転されるドリル本体の先端部外周に切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝の内周面の先端側に形成されたすくい面と上記ドリル本体の先端逃げ面との交差稜線部に切刃が形成されたドリルにおいて、上記切刃の外周端から上記切屑排出溝の後端までの上記軸線方向の切屑排出溝長さＬを上記切刃の外径Ｄに対して２５×Ｄ以上とするとともに、上記切屑排出溝の溝底を、この切屑排出溝の後端から上記軸線方向先端側に向けて上記切屑排出溝長さＬのＬ／２の範囲内で後端外周側に切り上げはじめて、この切屑排出溝の延びる方向に沿った断面において曲率半径が上記切刃の外径Ｄに対し１０×Ｄ以上の凹曲線をなしてその上記後端に達するように形成したことを特徴とする。従って、このようなドリルでは、切屑排出溝の後端部における溝底が、上述のような曲率半径のきわめて大きい凹曲線状の断面をなすようにして後端外周側に切り上げられているので、この切屑排出溝の後端部においてドリル本体の肉厚が削がれる部分が小さく、すなわち心厚を大きくすることができ、これにより当該部分のドリル本体の捩れに対する剛性や強度を確保して、折損が生じるのを防ぐことができる。
【０００７】
また、このような構成のドリルを製造するために、本発明のドリルの製造方法は、軸線回りに回転されるドリル本体の先端部外周に切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝の内周面の先端側に形成されたすくい面と上記ドリル本体の先端逃げ面との交差稜線部に切刃が形成され、上記切刃の外周端から上記切屑排出溝の後端までの上記軸線方向の切屑排出溝長さＬが上記切刃の外径Ｄに対して２０×Ｄ以上とされたドリルの製造方法であって、上述のように円板状の研削砥石を回転させてその外周を上記切屑排出溝内に摺接させつつ該研削砥石と上記ドリル本体とを上記軸線方向に向けて相対移動させることによって上記切屑排出溝の溝底を形成するとともに、切屑排出溝の後端から上記軸線方向先端側に向けて切屑排出溝長さＬのＬ／２の範囲内で、上記研削砥石を上記ドリル本体の後端外周側に該研削砥石の外径よりも大きな曲率半径の凹曲線を描いて切り上がるように相対移動させることを特徴とする。従って、このような製造方法によれば、ドリルの切屑排出溝後端部においてその溝底の断面がなす凹曲線の曲率半径を、従来の研削砥石の半径に準じた曲率半径よりも大きくすることができ、この切屑排出溝後端部におけるドリル本体の肉厚（心厚）を大きく確保することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１ないし図３は、本発明のドリルおよびその製造方法の一実施形態を示すものである。本実施形態のドリルは、そのドリル本体１１が超硬合金等の硬質材料によって軸線Ｏを中心とした概略円柱状をなし、その先端側（図１および図３において左側）が切刃部１２とされるとともに、後端側（図１および図３において右側）はシャンク部１３とされている。そして、この切刃部１２の外周には、該ドリル本体１１先端の先端逃げ面１４から後端側に向けてシャンク部１３の直前まで、軸線Ｏ方向に後方に向かうに従いドリル回転方向Ｔの後方側に螺旋状に捩れる一対の切屑排出溝１５，１５が軸線Ｏに関して互いに対称となるように形成され、この切屑排出溝１５の内周面１６のうち先端のドリル回転方向Ｔ側を向く部分がすくい面１７とされて、このすくい面１７と上記先端逃げ面１４との交差稜線部に切刃１８が形成されている。
【０００９】
なお、この切刃部１２の長さは、本実施形態では、上記切刃１８の外周端１９が軸線Ｏ回りになす円の直径すなわち切刃１８の外径Ｄに対して少なくとも５×Ｄ以上、上述のように深穴を穴明けする場合には２０〜２５×Ｄとされており、従って切刃１８の外周端１９から切屑排出溝１５がその後端側で切れ上がって切刃部１２の外周面に達する位置すなわち切屑排出溝１５の後端２０までの軸線Ｏ方向の長さ、つまり切屑排出溝長さＬも、同じように５×Ｄ以上、あるいは１０×Ｄ以上または２０〜２５×Ｄ以上と長く設定される。さらに、ドリル本体１１内には、その後端から先端側に向けて一対の切削油剤の供給路２１，２１が、切屑排出溝１５，１５を避けるように螺旋状に形成されていて、それぞれ上記先端逃げ面１４に開口させられている。
【００１０】
また、この切刃部１２の周方向における切屑排出溝１５，１５の間の外周面には、そのドリル回転方向Ｔ側において螺旋状に捩れた切屑排出溝１５との交差稜線部に、マージン部２２が形成されている。このマージン部２２は、その外周面が上記切刃１８の外径Ｄと等しい外径の断面円弧状をなし、周方向に小さな一定幅で切刃部１２の全長に渡って切屑排出溝１５に沿うように延設されている。さらに、このマージン部２２のドリル回転方向Ｔ後方側には、該マージン部２２の上記外周面に対して一段ドリル本体１１の内周側に後退するようにして、小さな外径の断面円弧状をなす外周逃げ面２３が形成されている。なお、上記切刃１８やマージン部２２および外周逃げ面２３も、切屑排出溝１５，１５と同様に軸線Ｏに関して対称に一対ずつ形成されている。また、これらマージン部２２や外周逃げ面２３にはバックテーパが与えられていてもよい。
【００１１】
さらに、本実施形態では、上記切屑排出溝１５の溝底２４が、この切屑排出溝１５の捩れに沿ったドリル本体１１の断面において、切刃部１２先端の上記先端逃げ面１４から後端側に向けて延びる部分では軸線Ｏに平行、または後端側に向かうに従い内周側に向けて極僅かに傾斜する直線状に形成される一方、後端側のシャンク部１３の近傍では外周側に切り上げられて切刃部１２の外周面に至り上記後端２０に達するようにされている。そして、この切屑排出溝１５の溝底２４は、この切屑排出溝１５が切刃部１２の外周面に達したその後端２０から上記軸線Ｏ方向先端側に向けて上記切屑排出溝１５の長さＬのＬ／２の範囲Ｍ内で後端外周側に切り上がりはじめるようにされ、さらに図１に示すように直線状をなして後端２０に達するように形成されている。ただし、この溝底２４が後端外周側に直線状に切り上がり始める部分の断面は、極短い範囲で、この直線と先端側の軸線Ｏに平行または後端側に向かうに従い内周側に傾斜する直線とを滑らかに結ぶ凹曲線状とされている。
【００１２】
ここで、このようなドリルの切屑排出溝１５は、ドリル本体１先端側の溝底２４の断面が軸線Ｏに平行または後端側に向かうに従い内周側に僅かに傾斜した部分を形成するところまでは、従来と同様に円板状の研削砥石Ｇに切屑排出溝１５の捩れに合わせた砥石振り角を与えて回転させつつその外周部を切屑排出溝１５内に摺接させ、さらにこの切屑排出溝１５の捩れに合わせてドリル本体１１を捩りながら先端逃げ面１４側から軸線Ｏ方向後端側に向けて軸線Ｏに平行または後端側に向けて僅かに内周側に向かうようにドリル本体１と研削砥石Ｇとを図１に矢線Ｂで示すように相対移動させることにより形成される。そして、上記実施形態のドリルを製造する際の本発明の製造方法の一実施形態においては、この切屑排出溝１５の溝底２４が上記範囲Ｍ内で後端外周側に切れ上がる部分では、ドリル本体１１を捩りながら図１に実矢線Ｃで示すように研削砥石Ｇを軸線Ｏ方向後端側に相対移動させつつドリル本体１１の外周側にも相対移動させて、該研削砥石Ｇをドリル本体１１の後端外周側に直線状に切り上がるように相対移動させ、上記後端２０を経て切屑排出溝１５から抜け出るようにする。なお、このように切屑排出溝１５の後端部が切り上げられることにより、該切屑排出溝１５後端部の切刃部１２外周面への開溝部は、図４に示した従来のドリルのように研削砥石Ｇの外周部断面形状がそのまま転写されることなく、図１あるいは図３に示すように後端２０に向けて漸次先細りとなるような形状を呈することとなる。
【００１３】
従って、このような製造方法によって製造された上記実施形態のドリルでは、切屑排出溝１５の後端側の上記範囲Ｍにおいて溝底２４が、上述のように後端外周側に向けて断面直線状をなすように切り上げられているので、その後端２０の位置が同じで研削砥石Ｇの外径も同じであれば、従来のドリルと比べてこの溝底２４が切れ上がる部分の軸線Ｏから該溝底２４までの距離を大きくすることができ、これに伴いドリル本体１１の肉厚（心厚）も大きく確保してその剛性や強度の向上を図ることができる。このため、その長さが上述のように長くされた切刃部１２の先端側において切屑詰まりが生じた際に、シャンク部１３の直前のこの切屑排出溝１５の溝底２４が切れ上がる部分に大きな捩れの力が作用しても、これによってドリル本体１１がこの部分から折損してしまうのを防止することができ、ツイストドリルによる深穴の穴明け加工をより確実かつ円滑に行うことが可能となる。
【００１４】
また、このようなドリルを製造する際の上記実施形態の製造方法においては、従来と同様に研削砥石Ｇをドリル本体１１に対してその軸線Ｏ方向に相対移動させておいて、切屑排出溝１５が切れ上がる部分で上述のように後端外周側に直線状に相対移動させるだけでよく、例えばこの切れ上がり部分を異なる砥石によって形成したりするのに比べて効率的かつ容易に上述のような切屑排出溝１５を形成することができる。さらに、本実施形態によれば、この切屑排出溝１５の切り上がり部分の切刃部１２外周面への開溝部が上述のように後端２０に向けて先細り形状となるので、ドリル本体１１の周方向においてもこの後端２０近傍で切屑排出溝１５の溝幅を小さくしてその肉厚を確保することができ、この部分におけるドリル本体１１の剛性や強度の一層の向上を図って、折損等の発生をより確実に防止することが可能となる。
【００１５】
ただし、本実施形態のドリルおよびその製造方法においては、このように研削砥石Ｇを図１に矢線Ｂで示すように直線状にドリル本体１１の後端外周側に相対移動させることにより、切屑排出溝１５の溝底２４も断面直線状に切れ上がって後端２０に達するようにしているが、図１に破矢線Ｄで示すようにこの切屑排出溝１５の後端２０から軸線方向Ｏ先端側に向けて切屑排出溝長さＬのＬ／２の範囲Ｍ内で、上記研削砥石Ｇをドリル本体１１の後端外周側に該研削砥石Ｇの半径ｒよりも大きな曲率半径Ｒの凹曲線を描いて切り上がるように相対移動させることにより、この切屑排出溝１５の切れ上がり部分における断面が、その曲率半径Ｒが上記切刃１８の外径Ｄに対し１０×Ｄ以上の凹曲線状をなして後端２０に達するように形成してもよい。しかして、このようなドリルにおいても、この切屑排出溝１５の切り上がり部分におけるドリル本体１１の肉厚（心厚）を従来よりも大きく確保することができるので、当該部分におけるドリル本体１１の剛性および強度の向上を図ることができ、切屑詰まりが発生したときの折損を防止することができる。
【００１６】
なお、これらのドリルおよびその製造方法においては、切屑排出溝１５の溝底２４がドリル本体１１の後端外周側に切れ上がり始める位置を、切屑排出溝１５の後端２０から軸線方向Ｏ先端側に向けて切屑排出溝長さＬのＬ／２の範囲Ｍ内としているが、これは、この範囲Ｍよりも先端側で溝底２４が外周側に切れ上がり始めると、切屑排出溝１５の溝深さが切刃部１２の先端側で浅くなりすぎて頻繁に切屑詰まりが発生し易くなり、たとえ上記構成によってドリル本体１１の折損には至らないとしても、円滑かつ安定した穴明け加工に支障を来すおそれが生じるからである。ここで、このように先端側での切屑排出溝１５の溝深さを確実に確保するには、例えば上記切屑排出溝長さＬが１０×Ｄの場合は上記範囲Ｍが切屑排出溝１５の後端２０から軸線方向Ｏ先端側に向けて切屑排出溝長さＬのＬ／３程度に、また切屑排出溝長さＬが２０×Ｄの場合は上記範囲Ｍが後端２０から軸線方向Ｏ先端側に向けて切屑排出溝長さＬのＬ／５程度にされるのが望ましい。また、この切り上がり部分の溝底２４の断面を凹曲線状とした上記ドリルにおいて、その曲率半径Ｒが切刃１８の外径Ｄに対して１０×Ｄを下回るほど小さいと、従来の研削砥石Ｇの半径ｒに準じた曲率半径で溝底が切れ上がるドリルと変わらなくなって、確実な折損防止を図ることができなくなるおそれがある。
【００１７】
さらに、この種のドリルの切刃部１２の表面には、特にその切刃１８や先端逃げ面１４、マージン部２２等の耐摩耗性を向上させるために、該切刃部１２の全長に渡って例えばＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮの１種または複数種よりなる硬質被膜を被覆することが行われるが、このような硬質被膜の表面粗さは被覆したままの状態において２〜４μｍと比較的粗く、従ってそのような硬質被膜が切屑排出溝１５の内周面１６にも被覆されたままの状態であると、切屑排出の際の抵抗が増大してやはり切屑詰まりを生じやすくなってしまう。そこで、このような硬質被膜を切刃部１２の表面に被覆する場合には、そのうち切屑排出溝１５の内周面１６に、例えばダイヤモンド粒子を含んだペーストをブラシに塗布して該内周面１６を磨いたりすることによりポリッシュ加工を施し、これによって該内周面１６の表面粗さを、硬質被膜が被覆されたままの先端逃げ面１４やマージン部２２、あるいは外周逃げ面２３の上記表面粗さよりも小さく、すなわち滑らかにするのが望ましい。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、たとえ切刃部の長さが長くて深穴を加工するような場合でも、切屑排出溝が切れ上がる部分においてドリル本体の肉厚を確保してその剛性および強度の向上を図ることができ、切屑詰まりによってこの部分に大きな捩れの力が作用してもドリル本体の折損を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のドリルおよびその製造方法の一実施形態におけるドリル本体１１の側面図と切屑排出溝１５の捩れに沿った断面図、および研削砥石Ｇの相対移動とを合わせて示した図である。
【図２】  図１に示す実施形態のドリルの切刃部１２を先端側からみた拡大正面図である。
【図３】  図１に示す実施形態のドリルの螺旋状に捩れた切屑排出溝１５を軸線Ｏに沿って真っ直ぐとなるように示した側面図である。
【図４】  従来のドリルおよびその製造方法におけるドリル本体１の側面図と切屑排出溝４の捩れに沿った断面図、および研削砥石Ｇの相対移動とを合わせて示した図である。
【符号の説明】
１１  ドリル本体
１２  切刃部
１４  先端逃げ面
１５  切屑排出溝
１８  切刃
２０  切屑排出溝１５の後端
２４  切屑排出溝１５の溝底
Ｏ  ドリル本体１１の軸線
Ｔ  ドリル回転方向
Ｄ  切刃１８の外径
Ｌ  切屑排出溝長さ
Ｍ  切屑排出溝１５の後端２０から軸線Ｏ方向先端側に向けて切屑排出溝長さＬのＬ／２の範囲
【図１】
0003835327.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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