JPH04315510A - ドリル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、主に鋼材などの孔あ
け加工に用いられるドリルの切削性能を向上し得るドリ
ルの刃先形状の改善に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ドリルは、鋼材などの穿孔加工に用いら
れる切削工具の１つである。その一例としてツイストド
リルの構造が図１９に示されている。ツイストドリル３
０は、穿孔加工に供される切刃部３１と、切削に関与せ
ず、主として切屑の排出と、ボール板などの切削機械の
チャック部などに装着するためのシャンク部３２とから
構成される。

【０００３】図２０にはツイストドリルの刃先の先端形
状が示されている。１対の切刃部３３、３３はドリルの
回転軸に対して回転対称の位置に配置されている。さら
に、切刃部３３はチゼルエッジ３４の端部からドリルの
外径方向に向かって直線状に延びて形成されている。

【０００４】図２１は、従来のドリルの他の例として、
スペードドリルの構造を示している。スペードドリル４
０は、シャンク部４１と、このシャンク部に取付けピン
４３により固着される切刃部４２とから構成される。図
２２は切刃部４２の刃先形状を示している。スペードド
リル４０の切刃部４２は平板形状に形成されている。切
刃部４２の先端はその中心部から両端部に向かって直線
状に延びる対称配置された１対の切刃４４、４４が形成
されている。また、ドリルの逃げ面となる面には切刃４
４にほぼ直交する方向に向かって細長い溝状のニック部
４５が形成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図２０、あるいは図２
２に示すように、従来のツイストドリルおよびスペード
ドリルは、被削材の切削に直接寄与する切刃領域２３、
４４は直線上に形成されている。このようなドリルを用
いて孔あけ加工を行なえば、切屑は直線状の切刃の幅に
対応する幅で連続的に生成される。したがって、幅の広
い切屑が連続的に生成されることにより加工中の孔の内
部に切屑が詰まったり、あるいはドリルに切屑が巻付い
たりする等の問題が頻発した。

【０００６】そこで、図２２に示すように、切刃の直線
部に溝状のニック部４５を形成し、切屑の幅を小さくす
る構造が考案された。ニックの形成により、切屑はこの
ニック部分で分断されるため、切屑の幅が減少されるよ
うになった。ところが、ニックにより切屑の幅が小さく
なったために、加工中の孔の内壁やドリルの溝部によっ
て切屑が拘束を受けなくなり、長い切屑が発生しやすく
なった。そして、長く生成された切屑がドリルに絡みつ
いたりして切屑の処理性が非常に悪くなるという問題が
生じた。

【０００７】このように、従来の直線状の切刃を有する
ドリルでは、切屑による加工孔の目詰まりや、切屑の絡
みつきによる切屑処理の低下が問題であり、特に深孔加
工の場合には切屑による目詰まりがドリルの破損を引起
す問題が生じた。

【０００８】したがって、この発明は上記のような問題
点を解消するためになされたもので、切屑の目詰まりや
ドリルへの絡みつきを生じさせることのない切屑処理特
性に優れた刃先形状を有するドリルを提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明によるドリルは
、その先端部に、ほぼ回転軸中心からドリル外径方向に
向かって延び、かつ互いに回転軸を中心とする回転対称
位置に配置された１対の第１および第２切刃を有してい
る。そして、第１および第２切刃の各々は、同一直線上
に整列する第１直線切刃領域および第２直線切刃領域と
、第１直線切刃領域と第２直線切刃領域との間に形成さ
れた曲線切刃領域とを有することを特徴としている。

【００１０】

【作用】この発明によるドリルは、切刃の一部に曲線状
に形成された領域を有している。このような領域を形成
することによって、切屑の形状が細長い平板状のものか
ら切屑の長手方向の軸直角断面において波打ったような
形状に形成される。このような切屑は変形抵抗が増す一
方で脆くなり折れやすくなる。このため、切屑がチップ
状に細かく砕かれ、加工孔の目詰りやドリルへの絡みつ
きなどを防止することができる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の実施例について図を用いて
詳細に説明する。

【００１２】この発明によるスローアウェイ式ドリルの
構造が図１ないし図３に示される。図１は、この発明に
よるスローアウェイ式ドリルの平面構造図であり、図２
はその左側面図である。スローアウェイ式ドリルは、鋼
材などの被削材を切削加工する切刃チップ１と、この切
刃チップ１を保持しドリルを切削工具に取付けるための
シャンク部２０とから構成される。図３は、切刃チップ
１とシャンク部２０との接合方法を示す分解斜視図であ
る。図３を参照して、切刃チップ１は、チップの被挾持
面２がシャンク部２０の挾持部２１、２１の内側端面と
当接することによって生じる摩擦力によりシャンク部３
０に固定される。このような切刃チップ１とシャンク部
２０との接合方式をセルフグリップ方式と称する。

【００１３】次に、切刃チップ１構造について図４ない
し図８（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。図４は切刃チ
ップ１の正面構造図であり、図５はその平面図、図６は
底面図、図７はその左側面図である。さらに、図８（ａ
）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は各々図４中の切断線Ａ−
Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄに沿った方向からの断面構
造図である。これらの図を参照して、切刃チップ１は、
切刃が形成される刃先部１５とシャンク部２０の挾持部
２１に挾持される被挾持部１６からなり、ほぼＴ字状の
平板形状に形成されている。刃先部１５の先端表面には
ドリルの逃げ面６、６が形成されている。また、側面に
はドリルのすくい面７、７が形成されている。そしてこ
の逃げ面６とすくい面７との交線に沿ってドリルの切刃
部４、４が形成されている。１対の切刃部４、４はチゼ
ルエッジの中心を通るドリルの回転軸に対して回転対称
の位置に配置されている。切刃部４の形状が図９に示さ
れる。図９は切刃部４の形状を示す平面構造図である。 切刃部４はチゼルエッジの中心からドリルの外径領域に
向かって第１直線切刃領域４ａ、曲線切刃領域４ｃ、第
２直線切刃領域４ｂから構成されている。また、第１直
線切刃領域４ａとチゼルエッジ３との間にシンニング加
工により形成された切刃中央領域４ｄを有している。第
１直線切刃領域４ａと第２直線切刃領域４ｂとは同一直
線上に整列して形成されている。そして、１対の第１直
線切刃領域４ａ、４ａおよび第２直線切刃領域４ｂ、４
ｂは互いに平行に形成されている。曲線切刃領域４ｃ、
４ｃは、各々第３直線切刃領域４ｅ、４ｆを有している
。この第３直線切刃領域４ｅ、４ｆは第２直線切刃領域
４ｂに対して交差角度θで交差するように形成されてい
る。そして、この第３直線切刃領域４ｅ、４ｆの両端部
は滑らかな曲線領域によって第１および第２の直線切刃
領域４ａ、４ｂに接続されている。また、１対の切刃部
４、４の各々の曲線切刃領域４ｃ、４ｃは互いに異なる
形状、たとえば異なる幅で形成されている。すなわち、
図９中において１対の曲線切刃領域４ｃ、４ｃの幅Ｌ２
　、Ｌ３　は異なる大きさで形成されている。種々の実
験結果より切刃部４、４の形状について得られた好まし
い各領域の寸法については後述する。

【００１４】図９に示すように、１対の切刃部４、４に
曲線切刃領域４ｃ、４ｃを設けることにより切屑が切刃
部４の形状に倣うような形状で形成される。そして、こ
のような切屑はドリルや加工中の孔の内壁などに接触す
ることによって容易に折損する。このため、切屑がチッ
プ状に砕断され切屑の処理特性が向上する。

【００１５】図１０は、切刃部４の変形例を示す平面構
造図である。図１０に示す切刃部４の曲線切刃領域４ｃ
には、図９に示した第３直線切刃領域４ｅ、４ｆの代わ
りに、半径Ｒの円弧の一部からなる曲線領域４ｇ、４ｈ
が形成されている。

【００１６】さらに、図１１は、切刃部４の他の変形例
を示す平面構造図である。図１１に示す切刃部４は２つ
の曲線切刃領域と３つの直線切刃領域とを有している。 そして、複数の曲線切刃領域の各々の形状は、上記の図
９および図１０に示す形状を適用することができる。

【００１７】次に、ニック部について説明する。図４、
図５および図９ないし図１１を参照して、切刃チップ１
の逃げ面６には曲線切刃領域４ｃからすくい面６の表面
に延びた細長い溝状のニック５が形成されている。たと
えば、図９を参照して、曲線切刃領域４ｃにニック５を
設けることにより第１直線切刃部４ａと第２直線切刃部
４ｂによって生成される切屑はニック５を境に生成方向
に対して分割して排出させる。これにより切屑の幅を縮
小することができる。

【００１８】次に、図４に示すドリルの切刃チップ１の
チップブレーカについて説明する。切刃チップ１の側面
にはすくい面７に連なってチップブレーク面８が形成さ
れている。図８（ｄ）に示されるように、チップブレー
ク面８はすくい面７に対して一定の傾きを持って形成さ
れている。さらに、すくい面７には２つの球状突起から
なる第１チップブレーカ９ａ、９ａが形成され、またチ
ップブレーク面８には第１チップブレーカ９ａより大き
い球状突起の第２チップブレーカ９ｂが形成されている
。

【００１９】さらに、切刃チップ１のシンニング形状に
ついて説明する。図４を参照して、チゼルの中心点３を
中心とする１対の切刃中央領域４ｄ、４ｄのすくい面側
にはシンニング面１０が形成されている。シンニング面
１０は、その突端がチゼルの中心３方向となるように置
かれた円錐の側面形状となるように形成されている。円
錐の側面の一部を利用したこのようなシンニング形状は
、刃先中央領域４ｄのチゼル側の曲率を小さくし、また
チゼル幅を小さくすることによってドリルの切れ味を向
上させる。また、刃先後方側の曲率を大きくすることに
よってチップの強度を増大させる。

【００２０】さらに、切刃チップ１の外径形状の特徴に
ついて説明する。図３および図４を参照して、切刃チッ
プ１は被挾持部１６がシャンク部２０の挾持部２１、２
１の間に楔効果により挾持されることによりシャンク部
２０に固着される。そして、シャンク部２０に固着され
た状態で、切刃チップ１の上下面１３、１３がシャンク
部２０の挾持部の支持面２１ａ、２１ａによって支持さ
れる。そして、切削加工時に切刃チップ１の先端部から
回転軸中心に対して加えられる推力はシャンク部の支持
面２１ａ、２１ａによって支持される。すなわち、切刃
チップ１にはほぼチゼルの中心３を通る回転軸中心近傍
に対して推力が加えられ、またその推力の反力として上
下面１３、１３に支持反力が加えられる。このような荷
重状態において刃先部１５と被挾持部１６とののど部１
１に応力集中による亀裂が発生することが懸念される。 したがって、この喉部１１に半径Ｒ１　の曲率を設けて
いる。また、シャンク部２０の挾持部２１にも、この喉
部１１に対応する位置に曲率部を設けている。

【００２１】次に、図４および図９に示すドリルを用い
、切刃部４の各々の寸法を種々変化させて孔あけ加工を
行ない、ドリルの性能試験を行なった。その結果を図１
２および図１３に示す。図１２は、図９に示す切刃部４
の形状を規定する種々のパラメータＬ１　〜Ｌ３　、θ
の間の相関関係図である。図１２に示すように、良好な
切屑処理特性を示す切刃部の形状は、図１２の領域Ｉで
あることが判明した。すなわち、図９において、第１直
線切刃領域と第２直線切刃領域との比Ｌ２　／Ｌ１　、
Ｌ３　／Ｌ１　が１／３〜２の範囲で、かつ第３直線切
刃領域４ｅ、４ｆと第２直線切刃領域４ｂとのなす角θ
が５〜４０°の範囲であることが好ましい。この領域Ｉ
のドリルによる切屑の形状が図１３（ａ）に示される。 また、図１２に示す領域ＩＩ〜ＩＶのドリルによる切屑
の形状が図１３（ｂ）〜図１３（ｄ）に示される。領域
Ｉにあるドリルは、他の領域のドリルに比べて切屑がチ
ップ状に砕断されることが判明する。

【００２２】次に、この発明の実施例によるドリルと従
来のドリルとの比較試験を行なった。試験に用いたドリ
ルの形状を表１に、またテスト条件を表２に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】試験は、本発明品Ａと、直線切刃とニック
を有する従来ドリルＢならびにニックを持たない直線切
刃の従来ドリルＣに対して、送り速度を３段階に変化し
て孔あけ加工を行なっている。孔あけ加工の結果生じた
切屑の形状が各々図１４、図１５、図１６に示されてい
る。これらの図より、本発明品Ａの場合は、切屑が他の
ものに比べて短く砕断されており、その幅も狭いことが
判明する。このような切屑は孔あけ加工時の目詰まりや
ドリルへの絡みつきがないことがわかる。このことは、
ドリルの切削動力の比較においても明確となる。図１７
および図１８は本発明品Ａと従来ドリルＣとの切削加工
時の切削動力の時間的変化を示す切削動力線図である。 図１７は本発明品を、また図１８は従来ドリルの場合を
示している。図１７（ａ）と図１８（ａ）、図１７（ｂ
）と図１８（ｂ）との比較から判明するように、従来ド
リルの場合は時間の経過とともに切削動力が増大してい
ることがわかる。これは、孔あけ加工が進むにつれて切
屑が目詰まりを生じたり、あるいはドリルに絡みついた
りすることによって切削動力が増大することを証明して
いる。これに対し、本発明品は孔あけ加工の時間的経過
に対してほぼ一定した切削動力を示している。これによ
り切屑の目詰まりなどの影響がほとんどないことが明ら
かとなる。

【００２６】

【発明の効果】このように、本発明によるドリルは、１
対の切刃部に直線切刃領域と曲線切刃領域とを形成した
ことにより切屑が砕断され、切屑の目詰まりや絡みつき
によるドリルの破損や孔あけ加工の処理能力の低下を防
止し、切屑処理特性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるスローアウェイ式ドリルの平面
構造図である。

【図２】図１に示すスローアウェイ式ドリルの左側面図
である。

【図３】図１に示すドリルの切刃チップとシャンク部と
の接合構造を示す分解斜視図である。

【図４】この発明のスローアウェイ式ドリルの切刃チッ
プの正面構造図である。

【図５】図４に示す切刃チップの平面構造図である。

【図６】図４に示す切刃チップの底面図である。

【図７】図４に示す切刃チップの左側面図である。

【図８】図４に示す切刃チップの断面構造図であり、（
ａ）は図４中の切断線Ａ−Ａ、（ｂ）は同じく切断線Ｂ
−Ｂ、（ｃ）は同じく切断線Ｃ−Ｃ、（ｄ）は同じくＤ
−Ｄに沿った方向からの断面図である。

【図９】図４に示す切刃チップの切刃部の形状を示す平
面図である。

【図１０】切刃チップの他の切刃部の形状を示す平面図
である。

【図１１】切刃チップのさらに他の実施例による切刃部
の形状を示す平面図である。

【図１２】図９に示す切刃部の寸法を示すパラメータ間
の相関関係図である。

【図１３】図１２の相関図中に示される領域Ｉ、ＩＩ、
ＩＩＩ、ＩＶのドリルを用いた孔あけ加工により生じた
切屑の形状を示す写真であり、（ａ）ないし（ｄ）は各
々領域ＩないしＩＶに対応する。

【図１４】本発明によるドリルと従来のドリルとの比較
切削試験により生成された切屑の写真である。

【図１５】図１４と同様に試験結果の切屑を示す写真で
ある。

【図１６】図１４、図１５と同じく、試験結果による切
屑の形状を示す写真である。

【図１７】本発明品と従来品との比較試験において測定
された本発明品によるドリルの切削動力を示す切削動力
線図であり、（ａ）、（ｂ）は、各々ドリルの送り速度
が０．１、０．１５ｍｍ／ｒｅｖの場合を示している。

【図１８】図１７と同様の比較試験におい、従来品のド
リルの切削動力を示す切削動力線図であり、（ａ）、（
ｂ）は、各々ドリルの送り速度が０．１、０．１５ｍｍ
／ｒｅｖの場合を示している。

【図１９】従来のツイストドリルの平面図である。

【図２０】図１９のツイストドリルの刃先形状図である
。

【図２１】従来のスペードドリルの平面構造図である。

【図２２】図２１に示すスペードドリルの刃先形状図で
ある。

【符号の説明】

１　　切刃チップ ４　　切刃部 ４ａ　　第１直線切刃領域 ４ｂ　　第２直線切刃領域 ４ｃ　　曲線切刃領域 ４ｄ　　切刃中央領域 ４ｅ、４ｆ　　第３直線切刃領域 ４ｇ、４ｈ　　曲線切刃領域の円弧領域５　　ニック ６　　逃げ面 ７　　すくい面

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　その先端部に、ほぼ回転軸中心からド
   リル外径方向へ向かって延び、かつ互いに前記回転軸を
   中心とする回転対称位置に配置された１対の第１および
   第２切刃を有するドリルにおいて、前記第１および第２
   切刃の各々は、同一直線上に整列する第１直線切刃領域
   および第２直線切刃領域と、前記第１直線切刃領域と前
   記第２直線切刃領域との間に形成された曲線切刃領域と
   を有することを特徴とする、ドリル。
2. 【請求項２】　　前記第１切刃に形成された前記曲線切
   刃領域と、前記第２切刃に形成された前記曲線切刃領域
   とは、互いに形状が異なることを特徴とする、請求項１
   記載のドリル。
3. 【請求項３】　　前記曲線切刃領域は、前記第２直線切
   刃領域の切刃に対して交差する方向に延びる第３直線切
   刃領域を有し、前記第３直線切刃領域と前記第２直線切
   刃領域との交差する角度は５°以上４０°以下であり、
   かつ前記回転軸中心から半径方向に沿った前記第２直線
   切刃領域の幅に対する前記曲線切刃領域の幅の比が１／
   ４以上３以下であることを特徴とする、請求項１または
   請求項２のいずれかに記載のドリル。
4. 【請求項４】　　前記曲線切刃領域から該ドリルの逃げ
   面に向かって溝が形成されていることを特徴とする、請
   求項１ないし請求項３のいずれかに記載のドリル。
5. 【請求項５】　　前記曲線切刃領域は、該ドリルの回転
   方向に対して凹となる円弧領域を有することを特徴とす
   る、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のドリル
   。