JP2009018384A - ドリル - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】ドリル１０は、先端に切刃１７ａ、１９ａが形成された刃部１２と、刃部１２の後端側に連続して形成されたシャンク部１４とから構成されており、当該ドリル１０に対する正面視で前記刃部１２には、切刃１７ａ、１９ａから連続するランド部１７ｂ、１９ｂと、該ランド部１７ｂ、１９ｂから連続し且つ該ランド部１７ｂ、１９ｂよりも直径方向で小径の逃げ部１７ｃ、１９ｃと、該逃げ部１７ｃ、１９ｃから連続し且つ該逃げ部１７ｃ、１９ｃより直径方向で大径のパッド部１７ｄ、１９ｄとが設けられている。
【選択図】図２

Description

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。

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、本出願人は、特許文献１において、複数の切刃相互の間に形成される切屑排出溝に膨出部を形成する技術的思想を提案している。これにより、ドリルの剛性を向上させ、切屑排出性を向上させることを可能としている。

図５は、この種の従来技術に係るドリル１００の概略側面図であり、図６は、図５に示すドリル１００の概略正面図であり、該ドリル１００を構成する刃部１０２の先端面を示している。図５及び図６に示すように、ドリル１００には、刃部１０２の最先端となる頂点（チゼルポイント）１０４に対して対称に配置された二枚一対の切刃部１０６、１０８が形成されている。

このようなドリル１００において、一方の切刃部１０６は、ドリル１００の回転方向（図６の矢印Ａ方向）で前方側に位置する切刃１０７ａと、該切刃１０７ａから連続するランド部１０７ｂと、該ランド部１０７ｂから連続し且つ該ランド部１０７ｂよりも直径方向で小径の円弧部１０７ｃとから構成されている。すなわち、ランド部１０７ｂがドリル１００（刃部１０２）の外径面を構成している。同様に、他方の切刃部１０８は、切刃１０９ａと、ランド部１０９ｂと、円弧部１０９ｃとから構成されている。

登録実用新案第２５３３２５５号公報

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には、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。

この場合、上記従来構成に係るドリル１００を当該鋳抜き穴の切削に用いることも当然可能である。ところが、通常、このようなドリル１００では、図６に示す正面視において、ランド部１０７ｂ（１０９ｂ）の回転方向での幅、いわゆるマージン幅Ｗが、ドリル１００の径に対して比較的大きく設定されているため、特に、前記位置ずれを生じている場合には、穴の側壁による抵抗（反力）が大きくなる傾向にある。さらに、ドリル１００では、図５に示す側面視において、頂点１０４を中心とした錐体状の先端面の角度θがやや小さく、例えば、１１８°〜１３５°程度に設定されているため、回転方向での切削反力（ラジアル反力）が大きくなる傾向にある。この結果、鋳抜き穴を切削する際、ドリル１００をその軸線方向にまっすぐ進行させることが困難となり、加工精度の低下やドリル自体の破損を生じる可能性がある。

すなわち、このような鋳抜き穴の加工に用いるドリルとしては、上記のような位置ずれの影響を受けることなく、その切削方向を維持することができ、ドリル自体の変形や加工精度の低下を惹起しないことが望まれている。

本発明は上記従来の技術に関連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。

本発明に係るドリルは、先端に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、前記刃部には、当該ドリルに対する正面視で、前記切刃から連続するランド部と、該ランド部から連続し且つ該ランド部よりも直径方向で小径の逃げ部と、該逃げ部から連続し且つ該逃げ部より直径方向で大径のパッド部とが設けられていることを特徴とする。

このような構成によれば、前記逃げ部から連続するパッド部を設けたことにより、該逃げ部で穴の側壁による抵抗を逃がすことができ、しかも、該パッド部をランド部に続く第２のランド部として機能させることができる。従って、例えば、鋳抜き穴への切削開始時において、当該ドリルを鋳抜き穴の側壁に対して安定して沿わせることが可能となり、その直進安定性を大幅に向上させることができる。このため、本発明に係るドリルによれば、そ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場合であっても、該鋳抜き穴の位置にほとんど影響されることなくその軸線方向に沿ってまっすぐ切り込ませることが可能となり、所望の位置に確実に精度よく穴あけ加工を行うことができる。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。

また、当該ドリルに対する正面視で、前記パッド部が前記ランド部に比べて直径方向で同径以下であると、パッド部がランド部よりもドリルの外径方向で突出して、該パッド部がワークに衝突し、切削不良等を生じることを回避することが可能となる。

さらに、当該ドリルの回転方向での幅は、前記ランド部より前記パッド部が大きいと、例えば、鋳抜き穴の切削時、ランド部の幅が小さいことから該鋳抜き穴の側壁による抵抗を有効に低減することができ、しかも、パッド部が所定の幅を有していることから、該パッド部を穴の側壁に確実に沿わせることができるため、その直進安定性を一層向上させることが可能となる。

またさらに、当該ドリルに対する側面視で、前記刃部の先端部の角度が１６０°以上であると、その回転方向での切削反力を有効に低減することができ、切削時の直進性を一層向上させることが可能となる。

本発明によれば、切刃から連続するランド部に連続して、逃げ部及びパッド部を設けたことにより、前記逃げ部で穴の側壁による抵抗を逃がすことができ、しかも、前記パッド部をランド部に続く第２のランド部として機能させることができる。従って、当該ドリルを穴の側壁に対して安定して沿わせることが可能となり、その直進安定性を大幅に向上させることができる。このため、特に、切削開始時においてその軸線方向に沿ってまっすぐ切り込ませることが可能となり、所望の位置に確実に精度よく穴あけ加工を行うことができる。しかも、ドリルが前記位置ずれによって斜め方向となり、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。

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。

図１は、本発明の一実施形態に係るドリル１０の概略側面図である。また、図２は、図１に示すドリル１０の概略正面図であり、該ドリル１０を構成する刃部１２の先端面を示し、図３は、図１のＩＩＢ−ＩＩＢ線に沿う概略断面図である。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、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。

図１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。

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）に沿って二枚一対の切刃部１６、１８が螺旋状に形成されている。図１〜図３に示すように、これら切刃部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。

一方の切刃部１６は、ドリル１０の回転方向（図２の矢印Ａ方向）で前方側に位置する切刃（刃面）１７ａと、該切刃１７ａから連続し、ドリル１０の外径面を構成するランド部（マージン部）１７ｂと、該ランド部１７ｂから連続し且つ該ランド部１７ｂよりも当該ドリル１０の直径方向で小径の逃げ部１７ｃと、該逃げ部１７ｃから連続し且つ該逃げ部１７ｃよりも前記直径方向で大径のパッド部１７ｄと、該パッド部１７ｄから連続し且つ前記逃げ部１７ｃと前記直径方向で略同径の円弧部１７ｅと、該円弧部１７ｅから他方の切刃部１８の切刃（刃面）１９ａへと連なる壁面１７ｆとから構成されている。同様に、他方の切刃部１８は、切刃１９ａ、ランド部（マージン部）１９ｂ、逃げ部１９ｃ、パッド部１９ｄ、円弧部１９ｅ及び壁面１９ｆにより構成されている。この場合、図２に示すように、前記パッド部１７ｄ（１９ｄ）は、その中心がランド部１７ｂ（１９ｂ）から所定の角度θ１（例えば、３５°〜５５°。本実施形態の場合、４５°）ずれた位置に配置されている。また、パッド部１７ｄ（１９ｄ）は、ランド部１７ｂ（１９ｂ）に比べて前記直径方向で同径以下に設定される。パッド部１７ｄ（１９ｄ）がランド部１７ｂ（１９ｂ）よりもドリル１０の外径方向で突出してしまうと、当該パッド部１７ｄ（１９ｄ）がワークに衝突して切削不良等を惹起するからである。

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を含む切れ刃稜（チゼルエッジ）２０ｂを中心とした錐体状であり（図１及び図２参照）、図１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θ２（本実施形態の場合、１６６°）からなる扇形状となっている。このように角度θ２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ことから、当該角度θ２は、例えば、１６０°以上に設定されることが好ましい。

図２から諒解されるように、先端面２０は、頂点２０ａ（切れ刃稜２０ｂ）から一方の切刃部１６方向に傾斜した第１先端傾斜面２２ａ、第２先端傾斜面２２ｂ及び第３先端傾斜面２２ｃと、他方の切刃部１８方向に傾斜した第１先端傾斜面２４ａ、第２先端傾斜面２４ｂ及び第３先端傾斜面２４ｃ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。

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部１６及び１８の間には、これら切刃部１６及び１８の切刃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２に示すように、切屑排出溝３０は、切刃部１６の切刃１７ａ及び切刃部１８の壁面１９ｆにより形成され、主に切刃１７ａで切削された切屑を排出し、切屑排出溝３２は、切刃部１８の切刃１９ａ及び切刃部１６の壁面１７ｆにより形成され、主に切刃１９ａで切削された切屑を排出する。

ところで、上記した従来の構成に係るドリル１００では、ランド部１０７ｂ（１０９ｂ）の幅、いわゆるマージン幅Ｗが比較的大きく設定されており（図６参照）、例えば、ドリル１００の直径の１５〜２０％程度に設定されている。さらに、先端面の頂点１０４を中心とした角度θがやや小さく、例えば、１１８°〜１３５°程度に設定されている。このため、特に、鋳抜き穴を切削する際には、その切削方向を維持することが困難となり、加工精度の低下やドリル自体の破損を生じる可能性があった。

そこで、本実施形態に係るドリル１０では、図２に示す正面視において、ランド部１７ｂ（１９ｂ）の回転方向での幅であるマージン幅Ｗ１を最小化（極小化）し、例えば、ドリル１０の直径の３％以下程度に設定すると共に、図１に示す側面視において、先端面２０の頂点２０ａを中心とした角度θ２を１６０°以上に設定することにより、その加工精度や工具寿命を向上させている。なお、前記ランド部１７ｂ（１９ｂ）のマージン幅Ｗ１と、前記パッド部１７ｄ（１９ｄ）の幅Ｗ３との関係は、例えば、マージン幅Ｗ１と幅Ｗ３との合計が、ドリル１０の直径の２０％以下程度になるように設定される。すなわち、ランド部１７ｂ（１９ｂ）のマージン幅Ｗ１よりも前記パッド部１７ｄ（１９ｄ）の幅Ｗ３が大きく設定される。

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。

先ず、図４に示すように、図示しない工作機械にワーク４１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２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４１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４１に対する切削を開始する。すなわち、刃部１２に形成された切刃部１６及び１８によって鋳抜き穴４２への切削が開始され、次第に当該刃部１２が先端側から鋳抜き穴４２を中心とした所定の径からなる穴を切削しつつワーク４１内へと挿入される。

この場合、本実施形態に係るドリル１０では、切刃部１６及び１８を構成するランド部１７ｂ及び１９ｂのマージン幅Ｗ１が、従来の構成に係るドリル１００に比べて極めて小さく設定されていることから、鋳抜き穴４２の側壁による抵抗（反力）を有効に低減することができ、切り込み時のドリル１０の傾斜を抑制することができる。しかも、ドリル１０には、ランド部１７ｂ及び１９ｂから逃げ部１７ｃ及び１９ｃを挟んでパッド部１７ｄ及び１９ｄが配設されている。すなわち、該パッド部１７ｄ及び１９ｄがランド部１７ｂ及び１９ｂに続く、第２のランド部として機能する。このため、ドリル１０を、鋳抜き穴４２の側壁に対して少なくとも４箇所（ランド部１７ｂ及び１９ｂ、パッド部１７ｄ及び１９ｄ）で沿わせることが可能となり、特に切削開始時の真直性（直進安定性）を大幅に向上させることができる。

すなわち、図６に示すように、従来の構成に係るドリル１００では、ランド部１０７ｂ（１０９ｂ）のマージン幅Ｗが大きいため、穴の側壁による抵抗が大きくなる傾向にあったが、本実施形態に係るドリル１０では、切刃１７ａ及び１９ａから続くランド部１７ｂ及び１９ｂのマージン幅Ｗ１を極めて小さく設定したことから、穴の側壁による抵抗を逃げ部１７ｃ及び１９ｃで逃がすことができる。しかも、ドリル１０では、当該逃げ部１７ｃ及び１９ｃから連続するパッド部１７ｄ及び１９ｄを設けたことにより、特に、切削開始時においてその切削方向がほとんどずれることがなく、当該切削方向をまっすぐに維持しながら加工を行うことが可能となる。この際、上記のように、ランド部１７ｂ（１９ｂ）のマージン幅Ｗ１よりも前記パッド部１７ｄ（１９ｄ）の幅Ｗ３が大きく設定されているため、小さいマージン幅Ｗ１からなるランド部１７ｂ（１９ｂ）により鋳抜き穴４２の側壁による抵抗（反力）を有効に低減しながら、所定の幅Ｗ３からなるパッド部１７ｄ（１９ｄ）によりドリル１０を鋳抜き穴４２の側壁に確実に沿わせることができ、切削開始時及び切削時の直進安定性を一層向上させることが可能となる。

さらに、ドリル１０では、先端面２０の角度θ２が１６０°以上の鈍角に設定されていることから、その回転方向での切削反力（ラジアル反力）を有効に低減することができ、切削時の切削方向の直進性、いわゆる求芯性を向上させることができる。これにより、鋳抜き穴４２に対してドリル１０を一層確実に且つ安定して切り込ませることが可能となる。

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Ｄ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）精度からなる穴４２ａ（図４中の二点鎖線参照）を切削することができる。すなわち、加工後の穴４２ａと所望の加工位置との誤差である軸間距離を所定の規格値内に確実に収めることができる。さらに、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。

一方、上記従来の構成では、図７に示すように、前記の位置ずれＧを生じている場合には、ドリル１００が鋳抜き穴４２に対する切削抵抗等によって該鋳抜き穴４２に倣って斜めに傾斜する。従って、ドリル１００の軸線方向Ｄと鋳抜き穴４２の軸線方向Ｈとの間の位置ずれＧが拡大され、より偏心した位置ずれＧ１を生じ、切削後の穴４２ｂ（図７中の二点鎖線参照）も傾斜した精度の低いものとなる。また、切削時、ドリル１００が傾くことから、当該ドリル１００に破損や変形を生じる可能性もある。

なお、本実施形態に係るドリル１０では、刃部１２の先端から後端側に離間した位置では、ランド部１７ｂ及び１９ｂの幅を先端部でのマージン幅Ｗ１よりも小さいマージン幅Ｗ２に設定することもできる（図３参照）。刃部１２の後端側は切削にはほとんど寄与しないことから、特に、ランド部１７ｂ及び１９ｂを設けてその真直性の向上を図る必要性が少ないためであり、これにより、ドリル１０の傾斜時の破損を防止する効果も得ることができる。従って、シャンク部１４近傍ではランド部１７ｂ及び１９ｂをなくすことも可能である一方、前記マージン幅Ｗ１とＷ２とを同一に設定することも当然可能である。

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。

本発明の一実施形態に係るドリルの概略側面図である。 図１に示すドリルの概略正面図である。 図１のＩＩＢ−ＩＩＢ線に沿う概略断面図である。 図１に示すドリルによりワークの鋳抜き穴に切削加工を行う状態を示す説明図である。 従来技術に係るドリルの概略側面図である。 図５に示すドリルの概略正面図である。 図５に示すドリルによりワーク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

１０、１００…ドリル １２、１０２…刃部
１４…シャンク部 １６、１８、１０６、１０８…切刃部
１７ａ、１９ａ、１０７ａ、１０９ａ…切刃
１７ｂ、１９ｂ、１０７ｂ、１０９ｂ…ランド部
１７ｃ、１９ｃ…逃げ部 １７ｄ、１９ｄ…パッド部
２０…先端面 ３０、３２…切屑排出溝

Claims (4)

1. 先端に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、
   前記刃部には、当該ドリルに対する正面視で、前記切刃から連続するランド部と、該ランド部から連続し且つ該ランド部よりも直径方向で小径の逃げ部と、該逃げ部から連続し且つ該逃げ部より直径方向で大径のパッド部とが設けられていることを特徴とするドリル。
2. 請求項１記載のドリルにおいて、
   当該ドリルに対する正面視で、前記パッド部は前記ランド部に比べて直径方向で同径以下であることを特徴とするドリル。
3. 請求項１又は２記載のドリルにおいて、
   当該ドリルの回転方向での幅は、前記ランド部より前記パッド部が大きいことを特徴とするドリル。
4. 請求項１〜３記載のドリルにおいて、
   当該ドリルに対する側面視で、前記刃部の先端部の角度が１６０°以上であることを特徴とするドリル。

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