JPH05293710A - ドリル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ドリルによる孔あけ加工時に生じる切屑をチ
ップ状に分断し得る構造を有するドリルを実現すること
である。 【構成】 ドリルは、回転軸を中心として回転対称位置
に配置される１対の切刃部を有する。切刃部に連なるす
くい面には球状突起部からなるチップブレーカが形成さ
れている。すくい面の相対的に切刃に近い位置には曲率
の小さいチップブレーカが形成され、切刃から相対的に
遠い位置には曲率の大きい半球状のチップブレーカが形
成されている。

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１６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１７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１８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
１９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】ところが、従来のドリ
ル、たとえば図１６に示すようなツイストドリルにおい
ては、切屑切断機構（チップブレーカ）が設けられたも
のは存在しなかった。したがって、孔あけ加工時には長
い切屑が発生してドリルへの巻付きや目詰まりなどを生
じ、孔あけ加工の自動化や対応性の点で問題が生じてい
た。また、図１８に示すようなスペードドリルにおいて
は、研ぎ付タイプのチップブレーカが設けられたものは
あったが、このようなブレーカは使用範囲が狭く実用上
十分な効果を奏するものではなかった。

【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、チップブレーカを
備え、切屑処理特性が向上した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、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、かつ互いにドリルの回転軸を中心に回
転対称位置に配置された１対の切刃を備えている。そし
て、ドリルのすくい面には切屑を折損させるための突起
部が形成されていることを特徴としている。

【０００８】

【作用】ドリルのすくい面に設けられた突起部は、すく
い面に沿って生成される切屑がこの突起部に当接するこ
とによってその生成方向が変曲される。そして、被切削
材料表面やあるいは加工中の孔の内壁などに接触してチ
ップ状に折損される。このような作用により、細長く延
びる切屑の生成を防止し、ドリルへの絡みつきの発生を
抑制する。

【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の中心点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４
ｂ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、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４
ｃ、４ｃ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。

【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】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３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。

【００１７】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
心近傍に対して大きな推力が加えられ、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、こののど部１１に半径Ｒ₀ の
曲率を設けている。また、シャンク部２０の挾持部２１
にも、こののど部１１に対応する位置に曲率部を設けて
いる。

【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】チップブレーカの形状についてさらに説明
する。図１２は切刃チップ１の刃先部分において、切刃
の延びる方向にほぼ直角な断面の刃先形状を示す断面図
である。この図においては、仮想的に第１のチップブレ
ーカ９ａと第２チップブレーカ９ｂを同一断面に整列し
て描いている。ドリルすくい面７はドリルの回転軸に平
行な基準線５０に対して角度θで傾斜して形成されてい
る。第１チップブレーカ９ａは切刃４から距離Ｌ₁ の位
置に半径Ｒ₁ の半球状に形成されている。そして、その
突出端面は基準線５０から距離ａ₁ だけ後退して形成さ
れている。また、第２チップブレーカ９ｂは切刃４から
距離Ｌ₂ の位置に半径Ｒ₂ の半球状に形成されている。
そして、その突出端面は基準線５０から距離ａ₂ だけ突
出して形成されている。第２チップブレーカ９ｂの後方
にはすくい面７の勾配と逆勾配を持つチップブレーク面
８が形成されている。種々の試験結果より、これらのチ
ップブレーカの寸法は下記の範囲が好ましい。

【００２０】 Ｌ₁ ＝０．１〜２ｍｍ ａ₁ ＝０〜０．５ｍｍ Ｌ₂ ＝０．５〜７ｍｍ ａ₂ ＝０〜３ｍｍ また、たとえば、第１チップブレーカの半径Ｒ₁ は０．
６ｍｍ、第２チップブレーカ９ｂの半径Ｒ₂ は２．８ｍ
ｍ程度に形成される。

【００２１】次に、チップブレーカの作用について説明
する。図１３および図１４は各々ドリルの送り量の異な
る場合のチップブレーカの作用を説明するためのチップ
ブレーカ動作説明図である。図１３に示すように、送り
量ｆ＝０．０１〜０．２ｍｍ／ｒｅｖの低送り領域で
は、切屑２６は第１チップブレーカ９ａにより折曲げら
れてチップ状の切屑２６ａに切断される。

【００２２】図１４を参照して、送り量ｆ＝０．１〜
０．６ｍｍ／ｒｅｖの中ないし高送り領域では、切屑２
６は第１チップブレーカ９ａを乗越えて第２チップブレ
ーカ９ｂに当接し、この第２チップブレーカ９ｂによっ
て変曲され、その後図１３に示す切屑２６ａよりはやや
大きい切屑２６ａに切断される。このように、チップブ
レーカ９ａ、９ｂを設けることにより、切屑がこのチッ
プブレーカ９ａ、９ｂの表面上で接触するため、切屑と
ドリルのすくい面との接触抵抗が減少し、ドリル全体の
切削抵抗が低減される。

【００２３】次に、この発明によるドリルを用いた切削
加工試験の結果について説明する。表１は、切削試験に
用いた本発明品Ａと比較品Ｂの形状を示しており、表２
は切削試験の条件を示している。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】この切削試験により生じた切屑の写真が図
１５に示されている。図１５に示されるように、本発明
品のドリルＡは、チップブレーカを有しないドリルＢに
比べてその切屑はチップ状に細かく分断されていること
がわかる。また、送り速度ｆが０．０５〜０．１ｍｍ／
ｒｅｖの低送り領域では突起の小さい第１チップブレー
カ９ａの作用によって切屑がより細かく分断されてい
る。

【００２７】なお、上記実施例においては、１つの切刃
４に対して２個の第１チップブレーカ９ａと１個の第２
チップブレーカ９ｂを形成した例について説明したが、
これらの形成箇所はこれに限定されるものではなく、さ
らに多くのチップブレーカを形成してもよい。また、第
１チップブレーカと第２チップブレーカとを切屑が生成
する方向に対して直列に整列するように形成しても構わ
ない。

【００２８】

【発明の効果】このように、この本発明においては、ド
リルのすくい面に切屑を折損させるための突起部を設け
たことにより、切屑がチップ状に分断されて切屑の絡み
つきや目詰りによる切屑処理特性の劣化を防止すること
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】チップブレーカの断面形状を示すチップブレ
ーカ断面構造図である。

【図１３】低送り領域におけるチップブレーカの作用を
説明するための動作説明図である。

【図１４】高送り領域におけるチップブレーカの作用を
説明するための動作説明図である。

【図１５】本発明品と比較品の切削試験結果による切屑
の状態を示す写真である。

【図１６】従来のツイストの平面図である。

【図１７】図１６のツイストドリルの刃先形状図であ
る。

【図１８】従来のスペードドリルの平面構造図である。

【図１９】図１８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 ８ チップブレーク面 ９ａ 第１チップブレーカ ９ｂ 第２チップブレーカ

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【手続補正書】

【提出日】平成５年４月２３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１５】本発明品と比較品の切削試験結果による切屑
の状態を示す図である。

Claims (4)

【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
   心に回転対称位置に配置された１対の切刃を有するドリ
   ルにおいて、 該ドリルのすくい面には切屑を折損させるため突起部が
   形成されていることを特徴とする、ドリル。
2. 【請求項２】 前記突起部は、前記切刃の延びる方向に
   沿って複数箇所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。
3. 【請求項３】 前記すくい面に形成される前記突起部
   は、互いに曲率の異なる半球状の第１突起部と第２突起
   部とを備え、 曲率の小さい前記第１突起部は、前記第２突起部より前
   記切刃に近い位置に形成されてい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】 前記第１突起部の突出端部は、前記切刃
   を通り前記回転軸に平行な想定基準面に対して、前記す
   くい面側に後退しており、 前記第２突起部の突出端部は前記想定基準面から突出し
   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。