(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドリル本体の切削部が、複数条の刃部と、その刃部の相互間に形成される溝部とを備え、
前記各刃部の外周部に、前記ドリル本体の回転方向の前側より後方へ順に、１８０°以上の先端角を有する第１の粗切刃と、前記第１の粗切刃に対しドリル本体の軸方向後方へずれて形成された仕上刃と、前記第１の粗切刃に対しドリル本体の軸方向に関し同一で形成されかつ１８０°以上の先端角を有する第２の粗切刃とが設けられた
ことを特徴とするドリル。
【請求項２】
請求項１に記載のドリルであって、
前記ドリル本体の先端部には、前記第１の粗切刃の内周部において１８０°以下の先端角を有しかつ前記第１の粗切刃より先方へ突出する底切刃が設けられたことを特徴とするドリル。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のドリルであって、
前記ドリル本体の複数条の刃部にそれぞれ形成される前記第１の粗切刃及び前記第２の粗切刃が、周方向にほぼ等間隔で並んでいることを特徴とするドリル。
【請求項４】
請求項１，２又は３に記載のドリルであって、
前記第１の粗切刃の先端角を、１８０°＋α１とし、
前記第２の粗切刃の先端角を、１８０°＋α２としたとき、
前記角α１と前記角α２を、
α２≦α１
の関係に設定したことを特徴とするドリル。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載のドリルであって、
前記仕上刃が、ダイヤモンド焼結体又は窒化ほう素焼結体で形成されたことを特徴とするドリル。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載のドリルであって、
前記ドリル本体の外周部には、前記第１の粗切刃及び前記第２の粗切刃並びに前記仕上刃にそれぞれ連続しかつ穴あけされた穴の内周面に摺接可能なガイドパットが設けられたことを特徴とするドリル。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載のドリルであって、
前記第１の粗切刃及び前記第２の粗切刃のそれぞれの先端角が、１８０〜２００°の範囲内の角度に設定されたことを特徴とするドリル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドリルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のドリルの一例を述べる。図１７にドリルの側面図、図１８に同じく正面図が示されている。
図１７に示されたドリルは、直刃ドリルであって、ドリル本体１に切削部２及びシャンク部４が一体で設けられている。
図１８に示すように、切削部２は、２条の刃部３を備えている。刃部３は、先端から側縁部に延びる切刃５及びパット部６を有している。切刃５の先端角５θ（図１７参照）は、１８０°以下、例えば１２０°に設定されている。
両刃部３の相互間における溝部８（図１８参照）は、切削油を切削部分へ導いたり、切削された切屑を排出したりする。
なお、従来には、上記の他、上記のドリル（図１７及び図１８参照）と同様のドリルの外周部に、前記切刃より後方に位置しかつドリルの軸線に垂直な平面内に存在する外切刃を設けたものがある（例えば、特開昭５８−１４９１１５号公報参照）。さらに、上記のドリル（図１７及び図１８参照）と同様のドリルの外周部に、前記切刃より後方に位置しかつドリルの軸線に垂直な平面内に存在する刃工具を設けたものがある（例えば、特開平９−１５０３１５号公報参照）。しかし、いずれのドリルも、加工開始時には、上記のドリル（図１７及び図１８参照）と同様の切刃によってドリル加工するものに変わりがない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ドリルの加工状態を模式図で示した図１９において、ドリル加工される被加工物Ｗは、例えば、アルミダイカスト製の素材であり、鋳抜き穴（下穴という）Ｈを有している。下穴Ｈは被加工物Ｗを貫通する穴であって、その下穴Ｈの回りの加工代Ｐをドリル加工すなわち切削加工する。
このような場合、加工時のドリル（ドリル本体１）と被加工物Ｗの下穴Ｈとの芯ずれは避けられない。
【０００４】
したがって、加工開始時においては、一方の切刃５（図１７参照）のみによる加工（片刃加工という）となる。
このため、ドリル本体１が傾くといった「ドリル倒れ」（図１９中、二点鎖線１参照）が発生しやすく、また、ドリル（ドリル本体１）の回転が不安定になって振動が増大しやすい。
このように、ドリルの傾きや振動等によって加工状態が不安定になると、加工精度が悪化し、加工能率の低下を招くことになる。
【０００５】
なお、上記被加工物Ｗの他、図２０に断面図で示す止まり穴のように、有底状の下穴Ｈ１の底部Ｈａを含む加工代Ｐを有底状にドリル加工する場合においても、上記と同様の問題が生じた。また、有底状の下穴Ｈ１の底部Ｈａを含む回りの加工代Ｐを貫通状にドリル加工する場合においても、上記と同様の問題が生じた。さらに、図２１に断面図で示すように、有底状の下穴Ｈ１の底部Ｈｂを含む回りの加工代Ｐを底部Ｈｂ側から貫通状にドリル加工する場合においても、上記と同様の問題が生じた。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、加工状態の安定化を図ることにより、加工精度及び加工能率を向上することのできるドリルを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、特許請求の範囲の欄に記載された構成を要旨とするドリルにより解決することができる。
すなわち、請求項１に記載されたドリルによると、ドリル本体の切削部の各刃部の外周部に、ドリル本体の回転方向の前側より後方へ順に、１８０°以上の先端角を有する第１の粗切刃と、前記第１の粗切刃に対しドリル本体の軸方向後方へずれて形成された仕上刃と、前記第１の粗切刃に対しドリル本体の軸方向に関し同一で形成されかつ１８０°以上の先端角を有する第２の粗切刃とが設けられている。したがって、被加工物の下穴に対する芯ずれが生じたとしても、加工開始時の片刃加工を防止することができる。これにより、ドリルの加工状態が安定するため、加工精度及び加工能率を向上することができる。また、第１の粗切刃及び第２の粗切刃により切削された被加工物の加工穴の内周面を仕上刃により高精度に仕上げることができる。
【０００８】
また、請求項２に記載されたドリルによると、ドリル本体の先端部に突出されかつ第１の粗切刃の内周部において１８０°以下の先端角を有する底切刃によって、被加工物の有底状の下穴における底部をドリル加工することができる。
【０００９】
また、請求項３に記載されたドリルによると、ドリル本体の複数条の刃部にそれぞれ形成される前記第１の粗切刃及び前記第２の粗切刃が、周方向にほぼ等間隔で並んでいることによって、被加工物の下穴を周方向からバランス良くドリル加工することができる。
【００１０】
また、請求項４に記載されたドリルによると、第１の粗切刃の先端角を、１８０°＋α１とし、第２の粗切刃の先端角を、１８０°＋α２としたとき、角α１と角α２を、
α２≦α１
の関係に設定したものが得られる。
【００１１】
また、請求項５に記載されたドリルによると、ダイヤモンド焼結体又は窒化ほう素焼結体で形成された仕上刃であるため、加工穴の内周面の性状を向上することができるとともに、仕上刃の寿命を向上することができる。
【００１２】
また、請求項６に記載されたドリルによると、ドリル加工に際し、加工穴の内周面にドリル本体の第１の粗切刃及び第２の粗切刃並びに仕上刃にそれぞれ連続するガイドパットが摺接することにより、加工穴の内周面がバニシュ仕上げされる。
これとともに、ドリル本体が自己保持作用いわゆるセルフブッシング作用を受けることにより、その軸心が定位置に保持される。このため、ドリルの加工状態を一層安定させることができる。
【００１３】
また、請求項７に記載されたドリルによると、第１の粗切刃及び第２の粗切刃のそれぞれの先端角が、１８０〜２００°の範囲内の角度に設定されたことにより、加工穴の拡大代、粗さ及び真円度等の加工性能に優れたドリルを得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
本発明の実施の形態１を説明する。本実施の形態１は上記した従来の技術におけるドリルの先端部形状を変更したものであるからその変更部分について詳述し、同一部位には同一符号を付すことにより重複する説明は省略する。図１にドリルの先端部の正面図、図２に図１のＩＩ視側面図、図３に図１のＩＩＩ視側面図、図４に図１のＩＶ視側面図が示されている。
【００１５】
ドリル本体１の切削部２において、各刃部３の外周部には、その回転方向（図１中、矢印Ｙ参照）の前側より後方へ順に、第１の粗切刃１０、仕上刃３０、第２の粗切刃２０がそれぞれ形成されている。また、第１の粗切刃１０及び第２の粗切刃２０はドリル本体１の軸方向に関し同位置で形成され、仕上刃３０は両粗切刃１０，２０に対しドリル本体１の軸方向後方へ所定量ずれて形成されている。なお、ドリル本体１は、例えば超硬合金により形成されている。
【００１６】
図４に示すように、前記第１の粗切刃１０は、ドリル本体１の軸線Ｌを含む一平面上に形成されたすくい面１０ａと、例えば８°の逃げ角１０θＡで形成された逃げ面１０ｂとを有している。さらに、第１の粗切刃１０の先端角１０θ（図２参照）は、１８０°以上で形成されている。第１の粗切刃１０の外径寸法は、外周部のガイドパッド４０（後述する）の外径寸法より小さく形成されている。
【００１７】
図２に示すように、前記第２の粗切刃２０は、ドリル本体１の軸線Ｌを含む一平面上に形成されたすくい面２０ａと、例えば８°の逃げ角２０θＡで形成された逃げ面２０ｂとを有している。さらに、第２の粗切刃２０の先端角２０θ（図４参照）は、１８０°以上で形成されている。また、第２の粗切刃２０の先端角２０θを１８０°＋α２、前記第１の粗切刃１０の先端角１０θ（図２参照）を１８０°＋α１とすると、α２とα１とは、α２≦α１の関係に設定されている。なお、第２の粗切刃２０と第１の粗切刃１０とは、軸方向に関し同位置に形成されている。また、第２の粗切刃２０と第１の粗切刃１０は２個ずつ計４個形成されており、その４個の粗切刃が周方向にほぼ等間隔で並んでいる。
【００１８】
図３に示すように、前記仕上刃３０は、ドリル本体１の軸方向の先端の両粗切刃１０，２０の後方に位置し、すくい面３０ａと、例えば１０°の角３０θＡで形成された切れ刃を有している。仕上刃３０の外径寸法は、両粗切刃１０，２０の外径寸法より大きく形成されている。
また、仕上刃３０は、ダイヤモンド焼結体又は窒化ほう素焼結体で形成されている。その仕上刃３０は、刃部３に一体形成しても良いし、別体で形成したものを刃部３にろう付け等の固定手段により取付けてもよい。ちなみに、被加工物がアルミ材料の場合には、仕上刃３０をダイヤモンド焼結体で形成するとよい。また、被加工物が硬度の高い鋳鉄材料等の場合には、仕上刃３０を窒化ほう素焼結体で形成するとよい。
【００１９】
図１に示すように、前記ドリル本体１の外周部には、前記第１の粗切刃１０、前記第２の粗切刃２０及び前記仕上刃３０にそれぞれ連続する計６点のガイドパット４０が形成されている。各ガイドパット４０は、被加工物の穴あけされた穴（加工穴という）の内周面に摺接可能に形成されている。
【００２０】
上記したドリルにより被加工物の穴加工を行う場合を説明する。ドリルの加工状態を模式図で示した図５において、加工開始時には、被加工物Ｗの下穴Ｈに対するドリル（ドリル本体１）の芯ずれの有無に関係なく、第１の粗切刃１０及び第２の粗切刃２０（図１参照）による周方向からバランスの良い切削加工により、ドリル（ドリル本体１）が被加工物Ｗに所定の位置に位置決めされる。
このとき、ドリル本体１の第１の粗切刃１０が１８０°以上の先端角１０θ（図２参照）を有し、また第２の粗切刃２０が１８０°以上の先端角２０θ（図４参照）を有している。これにより、片刃加工を防止することができ、ドリルの加工状態が安定する。
【００２１】
そして、上記安定した加工状態でのドリル加工の進行にともない、両粗切刃１０，２０（図１参照）により切削された被加工物Ｗの下穴Ｈすなわち加工穴Ｈ２（図５参照）の内周面が、仕上刃３０（図１参照）により狙い径に切削される。
【００２２】
また、計６点のガイドパット４０（図１参照）が被加工物Ｗの加工穴Ｈ２（図５参照）の内周面に摺接する。これにより、加工穴Ｈ２の内周面がバニシュ仕上げ加工（いわゆる研磨加工）される。
これとともに、ドリル本体１が自己保持作用いわゆるセルフブッシング作用を受けることにより、その軸心（軸線Ｌ）が定位置に保持されるため、ドリルの加工状態が安定する。
その後、所定の位置までドリルを進行させれば良い。
【００２３】
また、前記ドリル本体１の溝部８（図１参照）を通じて切削部分に切削油等の油剤が供給されることにより、潤滑・冷却効果を得ることができる。
【００２４】
上記したドリルと従来のドリル（図１７及び図１８参照）との比較試験により有効性が認められた性能について以下に列記する。
図６に加工穴入口部の真円度の特性線図が示されている。図６において、横軸は加工穴Ｈ２（図５参照）の入口からの深さ（ｍｍ）を示し、縦軸は加工穴入口部の真円度（μｍ）を示している。そして、特性線Ｌ１は本実施の形態のドリルによる加工穴入口部の真円度の測定結果であり、特性線Ｌ２は従来のドリル（図１７及び図１８参照）による加工穴入口部の真円度の測定結果である。
【００２５】
図６から明らかなように、本実施の形態のドリルによると、従来のドリルに比べて、加工穴入口部の真円度において約２倍の精度向上が認められた。
これは、第１の粗切刃１０及び第２の粗切刃２０による成果と考えられる。
【００２６】
また、図７に加工穴の位置精度の比較図が示されている。図７において、横軸及び縦軸は加工原点を「０」（ゼロ）とする加工穴の位置ずれ量（μｍ）を示している。また、点Ｌ３は、下穴Ｈ（図５参照）の中心位置（下穴位置と称する）を示している。そして、◆印は本実施の形態のドリルによる加工穴の位置ずれ量の測定結果であり、▲印は従来のドリル（図１７及び図１８参照）による加工穴の位置ずれ量の測定結果である。
【００２７】
図７から明らかなように、本実施の形態のドリルによると、従来のドリルに比べて、加工穴の位置ずれ量において約５倍強の精度向上が認められた。
これは、第１の粗切刃１０及び第２の粗切刃２０と６点のガイドパット４０とによる成果と考えられる。
【００２８】
また、図８に加工精度と加工能率との関係の比較図が示されている。図８において、横軸は加工精度を示し、縦軸は加工能率を示している。そして、●印は本実施の形態のドリルであり、○印は従来のドリル（図１７及び図１８参照）である。
【００２９】
図８から明らかなように、本実施の形態のドリルによると、従来のドリルに比べて、加工能率を高くしても、加工精度が悪くならずに良くなることがわかる。これは、第１の粗切刃１０及び第２の粗切刃２０と６点のガイドパット４０と仕上刃３０とによる成果と考えられる。
すなわち、従来のドリルで加工精度を良くするためには加工能率を低くならざるを得ないのに対し、本実施の形態のドリルは図６及び図７からも明らかなように加工精度が大幅に向上される。このことから、図８では、本実施の形態のドリルによれば、加工能率を高くしながらも加工精度が良くなることを示している。
【００３０】
上記したドリルによると、ドリル本体１の外周部に設けられた粗切刃１０，２０（図１参照）が１８０°以上の先端角１０θ（図２参照），２０θ（図４参照）を有している。したがって、被加工物Ｗ（図５参照）の下穴Ｈに対する芯ずれが生じたとしても、加工開始時の片刃加工を防止することができる。これにより、ドリルの加工状態が安定するため、加工精度及び加工能率を向上することができる。
【００３１】
また、軸方向にほぼ等間隔で並ぶ粗切刃１０，２０（図２参照）によって、被加工物Ｗ（図５参照）の下穴Ｈを周方向からバランス良くドリル加工することができる。
【００３２】
また、粗切刃１０，２０（図１参照）により切削された被加工物Ｗの加工穴Ｈ２（図５参照）の内周面を仕上刃３０（図１参照）により高精度に仕上げることができる。
【００３３】
また、ダイヤモンド焼結体又は窒化ほう素焼結体で形成された仕上刃３０（図１参照）であるため、被加工物Ｗの加工穴Ｈ２（図５参照）の内周面の性状を向上することができるとともに、仕上刃３０の寿命を向上することができる。
【００３４】
また、ドリル加工に際し、加工穴Ｈ２（図５参照）の内周面にドリル本体１のガイドパット４０が摺接することにより、加工穴Ｈ２の内周面がバニシュ仕上げされる。
これとともに、ドリル本体１が自己保持作用いわゆるセルフブッシング作用を受けることにより、その軸心が定位置に保持される。このため、ドリルの加工状態を一層安定させることができる。
【００３５】
また、粗切刃１０（又は２０）の先端角１０θ（図２参照）（又は２０θ（図４参照））が、１８０〜２００°の範囲内の角度に設定されることによって、加工穴Ｈ２（図５参照）の拡大代、粗さ及び真円度等の加工性能に優れたドリルを得ることができる。
詳しくは、図９に粗切刃１０（又は２０）の先端角１０θ（又は２０θ）と加工穴Ｈ２（図５参照）の拡大代との関係の特性図が示されている。図９において、横軸は粗切刃先端角（°）を示し、縦軸は加工穴の拡大代（μｍ）を示している。なお、拡大代とは、ドリル加工を行った加工穴の径と仕上刃３０の直径との差である。
【００３６】
また、図１０に粗切刃１０（又は２０）の先端角１０θ（又は２０θ）と加工穴の粗さとの関係の特性図が示されている。図１０において、横軸は粗切刃の先端角（°）を示し、縦軸は加工穴の粗さＲｚを示している。なお、粗さＲｚとは、ドリル加工を行った加工穴の内周面の粗さである。
【００３７】
また、図１１に粗切刃１０（又は２０）の先端角１０θ（又は２０θ）と加工穴の真円度との関係の特性図が示されている。図１１において、横軸は粗切刃の先端角（°）を示し、縦軸は加工穴の真円度（μｍ）を示している。
なお、図９〜図１１の刃先角における「従来」とは、刃先角が例えば１２０°のドリルを示している。
【００３８】
図９〜図１１から明らかなように、第１の粗切刃１０の先端角１０θ（図２参照）及び／又は第２の粗切刃２０の先端角２０θ（図４参照）を１８０〜２００°の範囲内の角度に設定することによって、加工穴の拡大代、粗さ及び真円度等の加工性能に優れたドリルを得ることができる。
【００３９】
また、実施の形態１のドリルによると、図２１に示すような被加工物Ｗの有底状の下穴Ｈ１における底部Ｈｂを含む回りの加工代Ｐを貫通状にドリル加工する場合においても、上記と同様の作用・効果が得られる。
【００４０】
［実施の形態２］
本発明の実施の形態２を説明する。実施の形態２は、上記した実施の形態１の一部を変更したものであるからその変更部分について詳述し、重複する説明は省略する。図１２にドリルの先端部の正面図、図１３に図１２のＸＩＩＩ視側面図、図１４に図１２のＸＩＶ視側面図、図１５に図１２のＸＶ視側面図が示されている。
【００４１】
本実施の形態のドリルは、実施の形態１におけるドリル本体１の先端部に、第１の粗切刃１０の内周部に位置する底切刃５０が設けられている。底切刃５０は、１８０°以下の先端角５０θ（図１３参照）を有しかつ両粗切刃１０，２０より先方（図１３〜図１５において上方）へ突出されている。底切刃５０は、従来のドリルにおける切刃５（図１８参照）とほぼ同様の構成を有している。
【００４２】
実施の形態２のドリルによると、１８０°以下の先端角５０θ（図１３参照）を有する底切刃５０によって、例えば、図１６に断面図で示すような被加工物Ｗの有底状の下穴Ｈ１における底部Ｈａを切削すなわちドリル加工することができる。なお、底切刃５０の外径寸法は、下穴Ｈ１の内周面を加工しない寸法に設定している。
【００４３】
本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、ガイドパット４０は省略することも可能である。また、刃部３は２条に限定されるものではなく３条以上にしてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のドリルによれば、加工状態が安定するため、加工精度及び加工能率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるドリルを示す正面図である。
【図２】図１のＩＩ視側面図である。
【図３】図１のＩＩＩ視側面図である。
【図４】図１のＩＶ視側面図である。
【図５】ドリルの加工状態を示す模式図である。
【図６】加工穴入口部の真円度を示す特性線図である。
【図７】加工穴の位置精度を示す比較図である。
【図８】加工精度と加工能率との関係を示す比較図である。
【図９】粗切刃の先端角と加工穴の拡大代との関係を示す特性図である。
【図１０】粗切刃の先端角と加工穴の粗さとの関係を示す特性図である。
【図１１】粗切刃の先端角と加工穴の真円度との関係を示す特性図である。
【図１２】本発明の実施の形態２にかかるドリルを示す正面図である。
【図１３】図１２のＸＩＩＩ視側面図である。
【図１４】図１２のＸＩＶ視側面図である。
【図１５】図１２のＸＶ視側面図である。
【図１６】被加工物の下穴を示す断面図である。
【図１７】従来にかかるドリルを示す側面図である。
【図１８】同じく、正面図である。
【図１９】ドリルの加工状態を示す模式図である。
【図２０】被加工物の下穴の別例を示す断面図である。
【図２１】被加工物の下穴の別例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  ドリル本体
１０  第１の粗切刃（粗切刃）
１０θ  先端角
２０  第２の粗切刃（粗切刃）
２０θ  先端角
３０  仕上刃
４０  ガイドパット
５０  底切刃
５０θ  先端角
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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