JPH0839319A - 3枚刃ドリル - Google Patents

3枚刃ドリル

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JPH0839319A
JPH0839319A JP19610994A JP19610994A JPH0839319A JP H0839319 A JPH0839319 A JP H0839319A JP 19610994 A JP19610994 A JP 19610994A JP 19610994 A JP19610994 A JP 19610994A JP H0839319 A JPH0839319 A JP H0839319A
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JP
Japan
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angle
drill
tip
hole
cutting
Prior art date
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Withdrawn
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JP19610994A
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English (en)
Inventor
Riichi Otani
利一 大谷
Kiyoshi Hasegawa
清 長谷川
Nobuyasu Nonaka
延恭 野中
Yoshiomi Sugano
悦臣 菅野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Via Mechanics Ltd
Nissan Motor Co Ltd
Moldino Tool Engineering Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Hitachi Tool Engineering Ltd
Hitachi Seiko Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 アルミ合金等の穴あけ加工において、下穴の
ない深穴加工はもちろん、鋳抜き穴を有する高速穴あけ
加工でも安定した穴あけ加工のできるドリルを提供す
る。 【構成】 3枚刃ドリルにおいて、切削油剤をドリル先
端から噴出させるための油穴をねじれ角にそってランド
部内に有し、ねじれ角βを30°〜45°、先端角αを
140°〜160°、シンニング角度γを25°〜35
°、心厚ωをドリル先端の外径Dの1/3D〜3/5
D、及び溝部の角度θ2とランド部の角度θ1の比によ
って表される溝幅比をθ2/θ1=1.5/1〜2.5
/1としたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミ合金等の軟質材
の穴あけ用のドリルに関する。
【0002】
【従来の技術】アルミ合金等の軟質材の穴あけ加工で
は、高精度の穴あけ用として3枚刃ドリルが知られてい
る(特開平5−301108号)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の3枚
刃ドリルでは、例えば穴深さLがドリル先端の外径Dの
3〜5倍以上の深穴加工を高速(切削速度300〜50
0m/min以上)で加工しようとすると、次のような
問題点がある。
【0004】高速ゆえ、刃先温度が上昇し過ぎる。
【0005】排出される切りくずにより、切削油が刃
先までかからない。
【0006】高速ゆえ、切りくず排出速度も早いの
で、切りくず排出が一瞬でも滞ると切りくずづまりを起
こしやすく、ビビリ、ひいてはドリル折損をきたす等に
より、ドリル寿命が極端に短くなり安定性に欠け実用に
耐えない。
【0007】そこで、本発明の目的は、上述した従来の
技術が有する問題点を解消し、アルミ合金等の穴あけ加
工において、下穴のない深穴加工はもちろん、鋳抜き穴
を有する高速穴あけ加工でも安定した穴あけ加工のでき
るドリルを提供する。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の発明は、3枚刃ドリルにおいて、切削油剤を
ドリル先端から噴出させるための油穴をねじれ角にそっ
てランド部内に有し、ねじれ角βを30°〜45°、先
端角αを140°〜160°、シンニング角度γを25
°〜35°、心厚ωをドリル先端の外径Dの1/3D〜
3/5D、及び溝部の角度θ2とランド部の角度θ1の
比によって表される溝幅比をθ2/θ1=1.5/1〜
2.5/1としたものである。
【0009】第2の発明は、溝部の少なくとも刃先先端
を含めた部分に、TiN、TiCN、ダイヤモンド等か
らなる硬質物質を1層又は複層形成したものである。
【0010】
【作用】本発明の3枚刃ドリルは、3枚刃なので鋳抜き
穴などの下穴がある加工でも、通常の2枚刃と比べてマ
ージン部によるガイド性が増し穴拡大穴曲り等に伴うビ
ビリもなく安定切削できる。又、下穴のない深穴加工で
も、確実に刃先先端に切削油を供給できるので、以下の
優れた特徴がある。
【0011】イ)刃先冷却により摩耗進行を遅らせられ
る。
【0012】ロ)刃先に生じる溶着を少なくできる。
【0013】ハ)給油圧により切りくず排出も円滑にな
る。
【0014】又、ねじれ角はバイトのすくい角に相当
し、切れ味及び切りくず排出の点で30°以上必要であ
るが、刃先強度の点で45°以下とした。
【0015】次に、シンニング角度γは25°より小さ
い方が切りくず排出性は良いが、先端チゼル部が強度低
下をきたし欠けやすくなる。35°より大きくなると切
りくず排出性が悪くなり、切りくずづまり及び中心近傍
切れ刃の溶着の原因となる。そこで、シンニング角度γ
は25°〜35°とした。
【0016】先端角αは、ねじり剛性向上及び3枚刃に
おける切りくず流出方向を考慮し、α=140°〜16
0°とした。
【0017】心厚ωは大きい程ねじり剛性が増すがフル
ートが浅くなるため切りくず排出性が悪くなる。高速切
削になる程、安定性、信頼性の点からも通常作業以上に
ねじり剛性及び切りくず排出性に配慮が必要である。そ
こで、心厚ωをドリル先端の外径Dの1/3D〜3/5
Dと大きめにして剛性を確保し、溝幅比θ2/θ1、ね
じれ角β、先端角α、及びシンニング角度γを組み合わ
せることにより、切りくず排出性の向上を計った。
【0018】溝部の少なくとも刃先先端を含めた部分に
TiN、TiCN、ダイヤモンド等からなるコーティン
グ層を1層又は複層形成すれば、コーティングにより耐
摩耗性が向上し、かつ切削速度の遅くなる中心軸近傍の
凝着を少なくできる。特にアルミ合金に穴あけ加工する
場合には、溶着が少なく硬さの高いダイヤモンド膜又は
アモルファス状のダイヤライクカーボン膜を設けること
が好ましい。
【0019】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。
【0020】図1において、100は3枚刃ドリルのド
リル先端部を示し、このドリル先端部100には言うま
でもなく3枚の刃部100aが設けられる。3枚刃ドリ
ルのランド部3には、切削油剤をドリル先端から噴出さ
せるための油穴4が設けられ、この油穴4はねじれ角β
にそって延びている。
【0021】そして、この実施例によれば、後述する実
験の結果に従って、ドリル先端部100の各種寸法がつ
ぎのように定められる。
【0022】図1、及び図2を参照し、ねじれ角βは3
0°〜45°、先端角αは140°〜160°、シンニ
ング角度γは25°〜35°、心厚ωはドリル先端の外
径Dの1/3D〜3/5D、溝部1の角度θ2とランド
部3の角度θ1の比によって表される溝幅比はθ2/θ
1=1.5/1〜2.5/1と定められる。
【0023】つぎに、実験例を示す。
【0024】まず、ねじれ角αと溝幅比θ2/θ1につ
いて、外径D寸法8mmの超硬合金製3枚刃油穴付きド
リルを使用して、立型マシニングセンタにて切削試験を
行なった。ねじれ角及び溝幅比以外の寸法は、 外径D=8mm 先端角α=150° シンニング角度γ=30° マージン部2(t=0.8mm)の当たり幅b=0.4
mm 心厚ω=3.6mm(=0.45D) 油穴径d=1.0mm バックテーパ=0.15/100 であり、該ドリルの超硬丸棒素材は押出し成形時にドリ
ル外径Dで所定のねじれ角になるようなねじれに伴って
穴が120°等配に3カ所あいており、一般超硬同様焼
結にて製作した。
【0025】切削試験条件は、 被削材 ADC12 回転数(切削速度) 1000min-1(380m/min) 1回転当たりの送り量 0.12mm/rev 穴深さ 40mm 切削油 水溶性切削油 であり、この時の結果の評価を表1に示す。
【0026】尚、評価基準は切りくず排出性、ビビリ振
動及び穴あけ精度(穴の面粗さ、拡大代、倒れ量)より
判断し、全般的評価の良好なものから不良なものへ順次
◎(優)、○(良)、△(可)、x(不良)の記号で表
中に示した。
【0027】
【表1】表1において、ねじれ角55°では、ビビリが
激しく、刃先にチッピング欠損を生じているものもあ
り、正常な切削ができなかった。これは、 a)同じ溝幅比θ2/θ1でもねじれの弱いものと比べ
て、ねじれに直角にみた溝部の有効断面積が狭くなって
いるので、切りくず詰まりを起こし易くなっている、 b)ねじれ角55°ではアルミ切削とはいえくさび角が
小さくなりすぎて刃先強度の低下をきたす、等のためと
思われる。
【0028】又、溝幅比θ2/θ1に関してみると、θ
2/θ1=1.5/1〜2.5/1が良好な範囲と考え
られる。
【0029】つぎに、外径D寸法6.8mmのドリルに
て、鋳抜き穴加工を想定し偏心した下穴ありでのテスト
を以下の切削条件で行なった。
【0030】使用ドリルは3枚刃油穴付きドリル(超硬
合金製、K10相当) 外径D=6.8mm 先端角α=150° ねじれ角β=35° シンニング角度γ=30° 溝幅比θ2/θ1=1.8/1 心厚ω=3.5mm(=0.51D) マージン幅t=0.4mm 油穴径d=0.8mm バックテーパ=0.15/100 切削条件 被削材 ADC12 回転数 12000、15000 min-1 切削速度 256 320 m/min 1回転当たりの送り量 0.1mm/rev 穴深さ16mm、但し下穴あり(φ4mm、深さ20mm、 芯ずれ量0.8mm) 切削油 水溶性切削油 なお、比較のため刃数を2枚にした比較品(刃数以外の
形状は、本発明品と基本的に同一)も一緒にテストし
た。
【0031】比較品の2枚刃ドリルでは、切削初期より
ビビリが激しかったが、本発明品は偏心下穴加工でもビ
ビリが無く切削音も静かだった。この状態の差は、この
時に測定した図2に示す切削負荷(軸方向分力〈スラス
ト力〉、半径方向分力〈曲げ力〉)において、本発明品
は比較品に比べ切削速度256、320m/minのい
ずれの条件でも半径方向分力の平均値及びその変動が極
端に小さく安定していることからもうかがうことができ
る。
【0032】さらに、同一条件にて、下穴なしでの穴加
工も行なった。この時の加工する穴深さは30mmであ
る。
【0033】これによれば、本発明のドリル先端外径D
=6.8mm3枚刃ドリルは切れ刃中心部近傍に溶着は
あるものの、内部給油の効果もあり切りくずづまりを起
こすことなく安定して穴あけ加工することができた。
【0034】なお、刃先に生じた溶着は、ダイヤライク
カーボン膜をコーティングしたドリルを使用することに
より、格段に少なくすることができ、穴あけ精度、及び
寿命の向上を計ることができた。
【0035】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、第1の
発明によれば、3枚刃ドリルでオイルホール付きとし、
かつ、ねじれ角、溝幅比、シンニング角度、心厚、及び
溝幅比を特定することにより、下穴のない深穴加工はも
ちろん、鋳抜き穴を有する高速安定した切削が可能とな
り、加工精度の向上を計ることができる。
【0036】又、第2の発明によれば、刃先先端を含む
溝部にアルミとの親和性の低いダイヤライク膜等をコー
ティングすることにより、信頼性を向上し、更に加工精
度の向上を計ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の一実施例の正面図を示す。
【図2】図1の底面図を示す。
【図3】切削抵抗の軸方向分力(スラスト力)と主軸動
力の測定結果を示す。
【符号の説明】
1 溝部 2 マージン部 3 ランド部 4 油穴 b マージン部の当たり幅 D 外径 γ シンニング角度 α 先端角 β ねじれ角 ω 心厚 θ1 ランド部の角度 θ2 溝幅の角度
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 清 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 野中 延恭 神奈川県海老名市上今泉2100番地 日立精 工株式会社内 (72)発明者 菅野 悦臣 東京都江東区東陽四丁目1番13号 日立ツ ール株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 3枚刃ドリルにおいて、切削油剤をドリ
    ル先端から噴出させるための油穴をねじれ角にそってラ
    ンド部内に有し、ねじれ角βを30°〜45°、先端角
    αを140°〜160°、シンニング角度γを25°〜
    35°、心厚ωをドリル先端の外径Dの1/3D〜3/
    5D、及び溝部の角度θ2とランド部の角度θ1の比に
    よって表される溝幅比をθ2/θ1=1.5/1〜2.
    5/1としたことを特徴とする3枚刃ドリル。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の3枚刃ドリルにおいて、
    溝部の少なくとも刃先先端を含めた部分に、TiN、T
    iCN、ダイヤモンド等からなる硬質物質を1層又は2
    層被覆したことを特徴とする3枚刃ドリル。
JP19610994A 1994-07-28 1994-07-28 3枚刃ドリル Withdrawn JPH0839319A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20011002