JP2014008549A

JP2014008549A - ドリル

Info

Publication number: JP2014008549A
Application number: JP2012145133A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Kuritsuka; 和昌栗塚; Masaaki Kamishiro; 政章神代; Kenta Nishi; 健太西
Original assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Current assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2014-01-20
Also published as: CN103506668A; DE102013212122A1

Abstract

【課題】先端中心にシンニング部を有するドリルの刃先形状を工夫して刃先の損傷を抑制し、併せて、そのドリルを、幅広い切削条件に対応可能となすことを課題としている。
【解決手段】回転中心部に設けられるシンニング部切れ刃を、逃げ面と負の軸方向すくい角を有するすくい面との交差部に生じた尖った稜線で構成し、シンニング部切れ刃の外端から径方向外側に延びだす外周部切れ刃２ｂは、半径Ｒ１の第１の曲面１１ａと、半径Ｒ１よりも曲率の小さい半径Ｒ２の第２の曲面１１ｂと、第１の曲面と第２の曲面との間をつなぐ半径Ｒ１，Ｒ２よりも曲率の小さい第３の曲面１１ｃの組み合わされた断面形状を有するものにした。
【選択図】図４

Description

この発明は、回転中心部にシンニング部を有するドリル、詳しくは、刃先の保護効果を高め、さらに、幅広い切削条件に対応することを可能にしたドリルに関する。

切れ刃を複数有するドリルは、各切れ刃間に形成されるチゼルエッジの幅が、加工時のスラストに影響を及ぼすことから、シンニング処理を行ってそのチゼルエッジの幅を縮めることがなされている。

そのシンニングを施したドリルの従来例として、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。

同文献に開示されたドリルは、刃先強化のためにチャンファーホーニング処理を行って幅の一定したネガランドを刃先に設けている。また、シンニング部の切れ刃を、それよりもドリル径方向外側にある周辺部切れ刃に対してドリルの正面視において曲線でつないでいる。

なお、刃先の強化は、ネガランドに代えて、丸ホーニング処理を施す方法でも行なわれているし、シンニング部の切れ刃を、周辺部切れ刃に対してドリルの正面視において角度をもってつなぐことも従来からなされている。

特許第４４７１８９４号公報

シンニング部の切れ刃を周辺部の切れ刃に対して角度をもってつないだドリルは特に、シンニング部の溝面とフルート溝の溝面が繋がる箇所や、切削速度が上る切れ刃の径方向外周側に負荷が集中して当該部の刃先が損傷し易い。

また、従来のドリルは、刃先強化用のチャンファーホーニングについては切れ刃の各部におけるチャンファー面の傾斜角を一定させ、丸ホーニングについては切れ刃の各部におけるＲ半径を一定させており、そのために、切削条件が限定される不具合があった。

この発明は、先端中心にシンニング部を有するドリルの刃先形状を工夫して刃先の損傷を抑制し、併せて、そのドリルを幅広い切削条件に対応可能となすことを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、回転中心部にシンニング部を有するドリルを以下の通り構成した。即ち、シンニング部切れ刃を、逃げ面と負の軸方向すくい角を有するすくい面との交差部に生じた尖った稜線で構成した。

また、シンニング部切れ刃の外端から径方向外側に延びだす外周部切れ刃については、刃先強化のホーニング処理を施し、ホーニング処理された刃先を、逃げ面に連なる半径Ｒ１の第１の曲面と、すくい面に連なる半径Ｒ１よりも曲率の小さい半径Ｒ２の第２の曲面と、第１の曲面と第２の曲面との間をつなぐ半径Ｒ１，Ｒ２よりも曲率の小さい第３の曲面の組み合わされた断面形状を有するものにした。第３の曲面は、上記の条件を満たせば曲率が徐々に変化する面であってもよい。

このドリルは、シンニング部のすくい面の軸方向すくい角を、−１５°〜−４０°の範囲に設定したものが好ましい。また、前記第３の曲面の半径（曲率が一定である面の半径）を１としたときの前記半径Ｒ１、Ｒ２の割合を、Ｒ１については０．１〜０．３、Ｒ２については０．４〜０．６に設定したものも好ましい。第１の曲面の半径Ｒ１は切れ味の維持、ならびに加工時の逃げ面接触範囲を低減するため、半径を最も小さく設定している。すくい面と第３の曲面との繋ぎである第２の曲面は、刃先断面積を維持するために半径Ｒ３の第３の曲面よりも半径Ｒ２を小さく（曲率を大きく）し、また、すくい面方向へ切屑を誘導しやすくするため、半径Ｒ1の第１の曲面よりも半径Ｒ２を大きく（曲率を小さく）設定している。

この発明のドリルは、シンニング部の切れ刃を、負のすくい角を付与したすくい面と逃げ面との交差部に生じた尖った稜線で形成したので、被削材に対する喰いつきの安定性に優れる。

また、回転速度が上って切れ刃の刃物角（くさび角）も大きくなる外周側の切れ刃は、上述した曲率関係の第１〜第３の曲面が組み合わされた形状のホーニング処理を施したので、通常のチャンファーホーニングを施したドリルと比較すると、第３の曲面に対する第１、第２の曲面のつながり部における負荷の集中が緩和されて刃先の損傷が起こり難く、また、一方で、丸ホーニングを施したドリルに比べて刃先の鈍化が小さくて切れ味も確保される。

この発明のドリルの一例の要部を示す側面図図１のドリルの拡大端面図図２のIII−III線に沿った位置の拡大断面図図２のIV−IV線に沿った位置の拡大断面図チャンファーホーニングによる強化刃先とこの発明のドリルの強化刃先に対する負荷の集中状況を比較して示す模式図

以下、添付図面の図１〜図５に基づいて、この発明のドリルの実施の形態を説明する。
図１、図２に示すドリル１は、２枚刃のツイストドリルである。このドリル１は、切れ刃２と、ねじれ角のついたフルート溝３を有する。また、先端中心部にシンニング部４を有し、さらに、ランド部５の外周に主マージン部６と副マージン部７を有する。図１のＣは、中心線である。

切れ刃２、フルート溝３、シンニング部４、ランド部５、主マージン部６、副マージン部７は、いずれも中心対称に配置されている。８は、先端の逃げ面９に開口させた切削油給用のオイルホールであって、必要に応じて設けられる。

１０は、切れ刃２に沿ったすくい面である。このすくい面１０は、フルート溝３の彎曲した溝面で構成されている。

図示のドリルのシンニング部４は、すくい面が１つの平坦な面で構成される１段シンニングになっているが、そのシンニング部のすくい面１０ａがドリルの正面視において角度を持って交差する２つの面で構成される二段シンニングであってもよい。二段シンニングを採用したドリルは、切屑処理性の改善効果を期待できる。

切れ刃２は、シンニング部切れ刃２ａとその切れ刃２ａの外端に連なる外周部切れ刃２ｂとからなる。このうち、シンニング部切れ刃２ａは、図３に示すように、シンニング部のすくい面と逃げ面９の交差部に生じた尖った稜線（刃先強化のホーニング処理を行っていない稜線）で構成されている。

また、外周部切れ刃２ｂは、刃先強化のホーニング処理が施されたものになっている。そのホーニング処理は、図４に示すように、長手直角断面の刃先形状が、逃げ面９に連なる半径Ｒ１の第１の曲面１１ａと、すくい面１０に連なる半径Ｒ２の第２の曲面１１ｂと、第１の曲面１１ａと第２の曲面１１ｂとの間をつなぐ第３の曲面１１ｃが組み合わされた形状になるように行われている。

第２の曲面１１ｂの曲率は、第１の曲面１１ａの曲率よりも小さく（即ち、半径Ｒ２＞半径Ｒ１）、第３の曲面１１ｃの曲率は、第２の曲面１１ｂの曲率よりも小さい。第１の曲面１１ａ、第２の曲面１１ｂ、第３の曲面１１ｃは、上述したように、第３の曲面１１ｃの半径Ｒ３を１としたときの第１の曲面１１ａと第２の曲面１１ｂの割合を、Ｒ１については０．１〜０．３、Ｒ２については０．４〜０．６に設定するとよく、実施例については、その範囲での設定を行なった。

なお、図示のドリルの第３の曲面１１ｃは、曲率の一定した面になっているが、第３の曲面１１ｃは、第１、第２の曲面１１ａ，１１ｂよりも全域の曲率が小さければ、曲率が徐々に変化した面であってもよい。

シンニング部４がフルート溝３と繋がる部分は、ドリルの正面視においてエッジが残される形状になっているが、シンニング部４のすくい面１０ａの外径側（シンニング部切れ刃２ａの外径側に対応した部分）は、Ｒ半径の小さなＲ面で構成してフルート溝３に繋がらせてもよい。

上述したように、シンニング部切れ刃２ａをホーニング処理のなされていない稜線で形成すると、被削材に対する良好な喰いつき性が確保される。

また、外周部切れ刃２ｂに、曲率の異なる第１〜第３の曲面が組み合わされた断面形状のホーニング処理を施したことによって、通常のチャンファーホーニングを施したドリルに比べると刃先が逃げ面やすくい面に繋がる部分に対する負荷の集中が緩和される（負荷が分散される）。これにより、刃先の損傷が起こり難くなり、また、丸ホーニングを施したドリルに比べると刃先の鈍化が小さく抑えられて切れ味も確保される。

チャンファーホーニング処理を行った強化刃先とこの発明のドリルの強化刃先に対する負荷の集中状況を模式化して図５に示す。同図のＷは被削材である。図５（ａ）に示すチャンファーホーニング処理による強化刃先では、ネガランド面１２が逃げ面９とすくい面１０につながる部分にエッジが生じ、そのエッジの部分に負荷が集中するため、エッジ部が起点になって刃先が欠損し易い。

これに対し、図５（ｂ）に示す刃先の強化形状では、図５（ａ）のネガランド面に相当する部分が第３の曲面１１ｃに置換され、さらに、第３の曲面１１ｃが逃げ面９とすくい面１０に繋がる部分も第１、第２の曲面１１ａ、１１ｂで構成されているため、各曲面に加わる負荷が分散され、チャンファーホーニング処理を行った図５（ａ）の強化刃先に比べると刃先の欠損が起こり難い。

なお、シンニング部４の軸方向すくい角ＡＲは、切れ味を向上させて被削材に対する良好な喰いつき性を確保しようとするならば負の角度を小さくするのがよく、また、シンニング部切れ刃の強度を重視するならば負の角度を大きくするのがよい。その喰いつき性
とシンニング部切れ刃の強度のバランスを考えると、シンニング部のすくい面の軸方向すくい角ＡＲは−１５°〜−４０°の範囲が適当である。

このほか、ネガシンニング設定のドリルは、ポジシンニング設定のドリルに比べるとシンニング切れ刃の切れ味が劣るので、加工時に半径方向の振れが生じやすい傾向がある。

この問題に対し、例示のドリルは、副マージン部７を有するダブルマージンタイプにしているので、シングルマージンのドリルに比べて加工時の半径方向の振れが起こり難く、その半径方向の振れに起因した加工孔面の性状悪化（送りマークの発生）が抑制される。

１ドリル
２切れ刃
２ａシンニング部切れ刃
２ｂ外周部切れ刃
３フルート溝
４シンニング部
５ランド部
６主マージン部
７副マージン部
８オイルホール
９逃げ面
１０すくい面
１０ａシンニング部のすくい面
１１ａ第１の曲面
１１ｂ第２の曲面
１１ｃ第３の曲面
１２ネガランド面
Ｗ被削材

Claims

回転中心部にシンニング部（４）を有するドリルであって、シンニング部切れ刃（２ａ）を、逃げ面（９）と負の軸方向すくい角を有するすくい面（１０）との交差部に生じた尖った稜線で構成し、
シンニング部切れ刃の外端から径方向外側に延びだす外周部切れ刃（２ｂ）は刃先強化のホーニング処理を施し、ホーニング処理された刃先を、逃げ面（９）に連なる半径Ｒ１の第１の曲面（１１ａ）と、すくい面（１０）に連なる半径Ｒ１よりも曲率の小さい半径Ｒ２の第２の曲面（１１ｂ）と、第１の曲面（１１ａ）と第２の曲面（１１ｂ）との間をつなぐ半径Ｒ１，Ｒ２よりも曲率の小さい第３の曲面（１１ｃ）が組み合わされた断面形状を有するものにしたことを特徴とするドリル。
前記第３の曲面（１１ｃ）を、半径Ｒ３の曲率の一定した面で構成してその第３の曲面（１１ｃ）の半径Ｒ３を１としたときの前記半径Ｒ１、Ｒ２の割合を、Ｒ１については０．１〜０．３、Ｒ２については０．４〜０．６に設定した請求項１に記載のドリル。
前記シンニング部（４）のすくい面の軸方向すくい角（ＡＲ）を、−１５°〜−４０°の範囲に設定した請求項１又は２に記載のドリル。