JPH04315511A - 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工具強度の改善に関するも
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２３はチゼルエッジ２４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】ドリルは、切削加工に
おける摩耗や破損などによって一定の寿命を有する消耗
材である。したがって、経済性の面からは、スペードド
リル４０のように切刃部４２のみが交換可能なドリルが
好ましい。しかしながら、従来のスペードドリル４０は
、切刃部４２が取付けピン４３により固定されている。 したがって、取付ガタによる加工精度の低下や取付強度
の不足によるドリルの破損などの問題があった。

【０００６】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、経済性に優れ、十
分な工具強度を有するドリルを提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明によるドリルは
、被削物を切削するための切刃部を有する切刃チップと
、切削機械の所定位置に取付けるためのシャンク部とを
備えている。シャンク部は、その先端部に切刃チップを
受入れるための凹部と切刃チップを挾持するための挾持
部とを有している。また、切刃チップは、シャンク部の
凹部に挿入され挾持される被挾持部と、加工すべき孔の
径に対応する外径幅を有し、かつその先端面にドリルの
回転軸を中心に１対の切刃が対称に形成された刃先部と
を有しており、全体がほぼＴ字状の平板形に形成されて
いる。そして、切刃チップの被挾持部と刃先部とが連な
る角部は、円弧状に加工されている。

【０００８】

【作用】切刃チップは、被挾持部をシャンク部の凹部内
に圧入することによってシャンク部に固着される。した
がって、シャンク部と切刃チップとの取付位置が自動的
に規定される。また、切刃チップの被挾持部と刃先部と
の角部が円弧状に加工されることによって、切削加工時
にドリルに加わる外力による応力が角部に集中し亀裂な
どを生じることを防止する。

【０００９】

【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。

【００１０】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
２０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。

【００１１】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３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３の中心点からドリルの外径
領域に向かって第１直線切刃領域４ａ、曲線切刃領域４
ｃ、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４
ｂ、４ｂ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、４
ｃの幅Ｌ２　、Ｌ３　は異なる大きさで形成されている
。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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から逃げ面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４
ｂ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。

【００１６】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
。

【００１７】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、チゼルエッジ３の中
心点を中心とする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、その突端がチゼルエッジの中心方向とな
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、またチゼルエッジ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。

【００１８】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にはほぼチゼルエッジ３の中心を通る回転軸中
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との喉
部１１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の曲面を設け
ている。また、シャンク部２０の挾持部２１にも、この
のど部１１に対応する位置に曲率部を設けている。図１
２は、喉部１１の半径Ｒ１をパラメータとしてこの喉部
１１に生じる応力集中の度合を有限要素法を用いて解析
した結果を示す応力線図である。図１２の右端に解析モ
デル図が示されている。図１２に示す解析結果から、喉
部の曲率半径Ｒ１　が０．５ｍｍ以上になると喉部１１
での応力集中が緩和され、解析位置Ａに沿って比較的平
坦な応力分布となることがわかる。さらに、曲率半径Ｒ
１　がたとえば１ｍｍ以上になると応力集中の緩和状態
が大きく変化しなくなることもわかる。

【００１９】次に、切刃チップの喉部１１の曲率半径が
異なるドリルを製作し、その切削試験を行なった結果に
ついて説明する。表１は切削試験に供されたドリルの形
状を示している。また、表２は切削試験の条件を示して
いる。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】切削試験の結果が表３に示される。

【００２３】

【表３】

【００２４】表３の結果からわかるように、切刃チップ
１の喉部１１の曲率半径を大きくすることにより大きな
スラスト力に耐えることが判明する。なお、テスト結果
より、ほぼＴ字型の切刃チップの幅Ｗと喉部の曲率半径
Ｒとの好ましい範囲は以下のとおりである。

【００２５】 ０．１５Ｄ≦Ｗ≦０．５Ｄ　　　　（Ｄはドリルの外径
）０．３ｍｍ≦Ｒ≦５ｍｍ

【００２６】

【発明の効果】このように、本発明によるドリルは、シ
ャンク部と切刃チップとがセルフグリップ方式で接合さ
れ、さらに切刃チップの喉部を円弧状に加工したので、
加工時の軸方向推力に対する応力集中を緩和し、工具強
度を増大することができる。

【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】有限要素法を用いた切刃チップの応力線図で
ある。

【図１３】従来のツイストドリルの平面図である。

【図１４】図１３のツイストドリルの刃先形状図である
。

【図１５】従来のスペードドリルの平面構造図である。

【図１６】図１５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 ６　　逃げ面 ７　　すくい面 １１　　喉部 １５　　刃先部 １６　　被挾持部 ２０　　シャンク部 ２１　　挾持部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被削物を切削するための切刃部を有す
   る切刃チップと、切削機械の所定位置に取付けるための
   シャンク部とを備え、前記切刃チップと前記シャンク部
   とが着脱可能に接合されたドリルにおいて、前記シャン
   ク部は、その先端部に前記切刃チップを受入れるための
   凹部と前記切刃チップを挾持するための挾持部とを有し
   、前記切刃チップは、前記シャンク部の前記凹部に挿入
   されて挾持される被挾持部と、加工すべき孔の径に対応
   する外径幅を有し、かつその先端面に該ドリルの回転軸
   を中心として１対の切刃が対称に形成された刃先部とか
   らなるほぼＴ字型の平板形に形成されており、さらに前
   記切刃チップの前記被挾持部と前記刃先部とが面なる角
   部は、円弧状に加工されていることを特徴とする、ドリ
   ル。
2. 【請求項２】　　平板状の前記切刃チップの厚さは、前
   記切刃部の外径幅の０．１５倍以上０．５倍以下であり
   、かつ前記被挾持部と前記刃先部の連結部の円弧面の半
   径は、０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下に形成されていること
   を特徴とする、請求項１記載のドリル。