JPH0957515A - ドリル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドリル本体１の摩耗を抑え、加工穴の内周の
面粗度を向上し、さらにバリを取り除くことができて、
特にＦＲＰ素材等の加工の場合において好適なドリルを
提供する。 【解決手段】 ドリル本体１の外周に形成された切屑排
出溝５のドリル回転方向側を向く壁面５ａとドリル本体
１の先端逃げ面６との交差稜線部に切刃７が形成されて
なるドリルにおいて、少なくともドリル本体１の先端か
ら外周面にかけては、硬質砥粒を含有してなる砥粒層１
０が形成されている。この砥粒層１０は、硬質砥粒とし
て粒度５０＃〜１０００＃の超砥粒を含有したニッケル
バインダーを主成分とする電着砥粒層であり、ドリル本
体１の外周面において先端逃げ面６と外周面との交差稜
線上の最も基端側に位置する点１１から、少なくともド
リル本体１の軸線Ｏ方向基端側に幅Ｗ＝１mmの範囲にま
で形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特にガラス繊維強
化プラスチックや炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲ
Ｐ）等の穴明け加工に用いて最適なドリルに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】この種の繊維強化プラスチック（ＦＲ
Ｐ）は、比剛性、比強度、耐疲労性、耐摩耗性、耐薬品
性、あるいは振動減衰性等に優れているという数多くの
長所を有しており、現在、日用品から航空宇宙機器に至
るまで幅広い分野の素材として適用されている。そし
て、このような適用分野の拡大に伴い、かかるＦＲＰ素
材を加工する工具に対しても、高い生産性と加工精度と
を同時に満足させることが要求されるようになってき
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この種のＦ
ＲＰ素材の切削加工では、素材の強度や耐摩耗性が高い
がために、切削工具側においては工具本体の摩耗が著し
く進行してしまい、その寿命が大幅に短縮されてしまう
という問題がある。また、特にかかるＦＲＰ素材の切削
では、金属材料の切削の場合のような連続して延びるリ
ボン状の切屑が生成されることはなく、微細な粉末状の
切粉が生成される場合が一般的である。しかるに、この
ような切粉は、特に穴明け加工においては加工穴の内部
に滞留しやすく、かかる切粉がドリル本体と加工穴との
間に噛み込まれることにより、ドリル本体の摩耗が一段
と促進されてしまうとともに、加工穴内周の面粗度の劣
化を招くという問題もあった。加えて、このようなＦＲ
Ｐ素材の穴明け加工においては加工穴の開口部にバリが
発生し易く、かかるバリが発生した場合には、穴明け加
工後にこれを削り取る作業を強いられることとなり、加
工作業が煩雑となるとともに加工の効率化が妨げられる
結果となっていた。

【０００４】本発明は、このような背景の下になされた
もので、特にかかるＦＲＰ素材の穴明け加工に際して、
ドリル本体の摩耗による寿命の短縮を抑えることができ
るとともに、加工穴の面粗度の向上やバリの発生の少な
い優れた加工性を得ることが可能なドリルを提供するこ
とを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決して、か
かる目的を達成するために、本発明は、軸線回りに回転
されるドリル本体の外周に、該ドリル本体の先端逃げ面
から上記軸線方向基端側に延びる切屑排出溝が形成さ
れ、この切屑排出溝のドリル回転方向側を向く壁面と上
記先端逃げ面との交差稜線部に切刃が形成されてなるド
リルにおいて、少なくとも上記ドリル本体の先端から外
周面にかけて、硬質砥粒を含有してなる砥粒層を形成し
たことを特徴とする。

【０００６】このような構成のドリルによれば、ドリル
本体の先端逃げ面から外周面にかけて硬質砥粒を含有す
る砥粒層が形成されていて、この砥粒層の硬質砥粒によ
ってドリル本体の摩耗が防がれるので、ＦＲＰ素材の穴
明け加工においても、ドリルの寿命が短縮されてしまう
ような事態を防止することができる。また、この砥粒層
によって加工穴の内周に研削が施されるので、その面粗
度を大幅に向上させることができる。しかも、加工穴の
開口部に生じたバリも、上記砥粒層による研削作用によ
り穴明け加工の過程で満遍なく取り去ることができる。

【０００７】ここで、上記砥粒層に含有される硬質砥粒
としては、ダイヤモンドやＣＢＮよりなる、いわゆる超
砥粒を用いるのが、上述のドリル本体の耐摩耗性や加工
穴の面粗度向上のためには望ましい。また、より優れた
加工面粗度を得るには、上記超砥粒の粒度は細かい方が
望ましく、５０＃〜１０００＃の範囲内であることが望
ましい。さらに、かかる砥粒の脱落や砥粒層の剥離を防
いで、上述の作用効果を確実に奏功するには、上記砥粒
層を、ニッケルバインダーを主成分とする電着砥粒層と
することが望ましい。

【０００８】一方、上記ＦＲＰ素材等の穴明け加工にお
けるドリル本体の摩耗は、加工時に素材に接触するドリ
ル本体の先端において最も著しく、これに対して本発明
のドリルでは、ドリル本体の先端から外周面にかけて上
記砥粒層を形成することにより、かかる摩耗の促進を防
いでいる。しかるに、この外周面における砥粒層の形成
範囲は、上記先端逃げ面と外周面との交差稜線上の最も
基端側に位置する点から上記軸線方向基端側に、少なく
とも１mmの範囲まで形成されていれば十分であり、これ
によって確実に摩耗を防止することができるとともに、
切刃によって形成された加工穴の内周研削を行い、かつ
バリを取り去ることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１ないし図４は、本発明を２枚
刃のガンドリルに適用した場合の一実施形態を示すもの
である。本実施形態においてドリル本体１は図１に示す
ように、工作機械の工具把持部に装着されて当該ドリル
本体１の軸線Ｏ回りに回転される円筒状のドライバー２
と、このドライバー２の中心孔２ａに同軸に嵌合された
軸状のシャンク３と、このシャンク３の先端にロウ付け
により固着された超硬合金製の切刃チップ４とから概略
構成されている。

【００１０】ドリル本体１の外周には、切刃チップ４の
先端面に開口し、当該ドリル本体１の軸線方向に沿って
その基端側に向かう２条の切屑排出溝５，５が、上記軸
線Ｏを挟むように切刃チップ４からシャンク３にかけて
形成されている。これらの切屑排出溝５，５は、それぞ
れその底面がドリル回転方向（図２において反時計回り
方向）を向く壁面５ａと、このドリル回転方向の後方側
を向く壁面５ｂとから構成されていて、図２に示すよう
にドリル本体１先端側からの上記軸線Ｏ方向視において
略Ｖ字型をなすように形成されている。また、これら両
切屑排出溝５，５の各壁面５ａ，５ａ同士、および壁面
５ｂ，５ｂ同士はそれぞれ互いに平行となるように成形
されている。

【００１１】一方、上記切刃チップ４の先端面には、切
屑排出溝５，５の先端側の開口部からそれぞれドリル回
転方向後方側に連なるように、先端逃げ面６，６が設け
られている。ここで本実施形態では、この先端逃げ面６
は、上記切屑排出溝５の開口部のドリル回転方向後方側
に連なり、上記軸線Ｏ方向基端側に向かうに従いドリル
本体１の径方向外周側に傾斜する第１および第２の逃げ
面６ａ，６ｂと、これら第１および第２の逃げ面６ａ，
６ｂのさらにドリル回転方向後方側に連なり、やはり上
記軸線Ｏ方向基端側に向かうに従いドリル外周側に傾斜
する第３の逃げ面６ｃとから構成されている。なお、上
記第１および第２の逃げ面６ａ，６ｂは、上記軸線Ｏ方
向の基端側に位置する第２の逃げ面６ｂと上記軸線Ｏと
の交差角が、上記軸線Ｏ方向先端側に位置する第１の逃
げ面６ａと上記軸線Ｏとの交差角よりも小さくなるよう
に設定されている。

【００１２】さらに、この切刃チップ４先端のドリル回
転中心Ｃ近傍からは、上記２つの切屑排出溝５，５のド
リル回転方向を向く壁面５ａ，５ａと、各先端逃げ面
６，６の第１の逃げ面６ａ，６ａとの交差稜線部に沿っ
て、それぞれ第１の切刃部７ａ，７ａが形成されてい
る。また、これら第１の切刃部７ａ，７ａに連なり、上
記壁面５ａ，５ａと第２の逃げ面６ｂ，６ｂとの交差稜
線部に沿ってドリル本体１の外周にまで達するように、
第２の切刃部７ｂ，７ｂが形成されている。そして、こ
れら第１の切刃部７ａと第２の切刃部７ｂとによって切
刃７が構成されており、従って本実施形態では、上記軸
線Ｏを挟み、かつ該軸線Ｏに関して対称となるように２
つの切刃７，７が、それぞれ上記ドリル回転中心Ｃから
外周側に向かうに従い、漸次上記軸線方向基端側に後退
する方向に形成されることとなる。なお、上記ドリル回
転中心Ｃの近傍において両切刃７，７の第１の切刃部７
ａ，７ａにはクロスシンニングが施されている。

【００１３】また、上記先端逃げ面６の第１および第２
の逃げ面６ａ，６ｂは、上述したようにその軸線Ｏとの
交差角が、第２の逃げ面６ｂの方が第１の逃げ面６ａよ
りも小さくなるように設定されている。従って、上記第
１および第２の切刃部７ａ，７ｂの先端角α，βは、上
記ドリル回転中心Ｃ側の第１の切刃部７ａの先端角αよ
りも、外周側の第２の切刃部７ｂの先端角βの方が小さ
くなる。

【００１４】さらにドリル本体１内には、ドライバー２
の中空孔２ａからシャンク３で分岐して切刃チップ４に
至るまで、当該ドリル本体１を貫通するように一対の中
空管路８，８が穿設されており、これらの中空管路８，
８の先端は上記先端逃げ面６，６に開口せしめられて、
それぞれエアーホール９ａ，９ａを形成している。な
お、本実施形態ではこれらのエアホール９ａ，９ａは、
それぞれ上記先端逃げ面６を構成する第１ないし第３の
逃げ面６ａ，６ｂ，６ｃの交差稜線の略交点上に位置す
るように開口されている。また、上記中空管路８，８は
切刃チップ４の先端側でドリル外周側に分岐するように
形成されており、この分岐した管路８は後述する切刃チ
ップ４の外周逃げ面に開口して、エアーホール９ｂ，９
ｂを形成している。

【００１５】そして、本実施形態のガンドリルでは、こ
のようなドリル本体１の切刃チップ４の先端部に、硬質
砥粒を含有してなる砥粒層１０が形成されている。ここ
で、この砥粒層１０は、本実施形態ではダイヤモンドや
ＣＢＮ（立方晶窒化硼素）等の超砥粒を含有してなるも
のであって、ニッケルバインダーを主成分として電着に
より形成されている。また、この砥粒層１０に含有され
る上記超砥粒は、その粒度が５０＃〜１０００＃の範囲
のものが用いられている。さらに、本実施形態ではこの
ような砥粒層１０が、上記ドリル回転中心Ｃから、切刃
チップ４の先端逃げ面６と外周面との交差稜線上の最も
基端側に位置する点よりも軸線Ｏ方向基端側に幅Ｗ＝１
mmの範囲にまで形成されている。ただし、本実施形態で
は、上記先端逃げ面６のうちドリル回転方向後方側に位
置する第３の逃げ面６ｃのヒール側の部分が、先端逃げ
面６のうちで最も基端側に位置するようになされてお
り、従って本実施形態における上記幅Ｗは、この第３の
逃げ面６ｃと切刃チップ４の外周面との交差稜線のヒー
ル側の端部１１から軸線Ｏ方向基端側への幅として設定
されている。

【００１６】なお本実施形態では、切刃チップ４の外周
面において切屑排出溝５のドリル回転方向後方側には、
上記高硬度部３０の軸線Ｏ方向基端側に延びるようにマ
ージン１２が形成されており、一方、切屑排出溝５のド
リル回転方向側、すなわちヒール側には、このマージン
１２と同径のパット部１３がやはり軸線Ｏ方向基端側に
延びるように形成されている。さらに、切刃チップ４の
外周面において、これらマージン１２とパット部１３と
の間の部分は、該マージン１２およびパット部１３の外
径、すなわち当該ガンドリルの切刃径より一段内周側に
凹められた外周逃げ面１４とされている。さらにまた、
本実施形態において上記切刃７は、その径方向すくい角
が負角となるよう、いわゆる芯上がりに形成されてい
る。

【００１７】このように構成されたガンドリルにおいて
は、ドリル本体１先端の切刃チップ４の先端逃げ面６か
ら外周面にかけて、ダイヤモンドやＣＢＮ等の硬質の超
砥粒を含有する砥粒層１０が形成されていて、かかる硬
質の砥粒層１０によって切刃チップ４の先端が被覆され
た状態となっているので、たとえＦＲＰ素材に穴明け加
工を施す場合においても、素材の強度や耐摩耗性、ある
いは粉体状に生成される切粉の噛み込みなどによるドリ
ル本体１側の摩耗を抑えることができ、工具寿命の短縮
を防ぐことが可能となる。しかも、本実施形態ではこの
砥粒層１０に含有される硬質砥粒が、ダイヤモンドやＣ
ＢＮといった超高硬度かつ耐摩耗性の高い超砥粒であ
り、このため、より確実にドリル本体１の摩耗を防いで
その寿命の延長を図ることが可能となる。

【００１８】また、上記ガンドリルにおいては、切刃７
によって形成された加工穴が、この砥粒層１０によって
研削されることとなるので、加工穴の内周の面粗度の向
上を図ることができる。特に上記砥粒層１０は、切刃チ
ップ４の外周面にかけて形成されており、すなわち切刃
７の外径と等しい径を有する上記マージン１２やパット
部１３にも形成されているので、これらマージン１２や
パット部１３に形成された砥粒層１０が加工穴の内周に
摺接しながら穴明けが進行することにより、いわゆるバ
ニシング効果が奏されるので、加工穴の面粗度を大幅に
向上させることが可能となる。

【００１９】加えて、本実施形態では、上記砥粒層１０
に含有される超砥粒の粒度が５０＃〜１０００＃と比較
的細かい粒度に設定されており、このため加工穴の内周
をより平滑に研削して一層高い面粗度を得ることが可能
となる。しかも、この砥粒層１０は、ニッケルバインダ
ーを主成分として電着により形成されており、このた
め、このような細かい粒度の砥粒に対してもその脱落を
抑制し、かつ砥粒層１０の切刃チップ４からの剥離をも
防いで、かかる砥粒層１０による上述の耐摩耗性や面粗
度の向上効果をより長期に渡って維持することが可能と
なる。また、電着により砥粒層１０を形成することによ
り、複雑な形状を有する上記切刃チップ４の先端部分に
おいても、比較的容易に均一な砥粒層１０を形成できる
という利点も得ることができる。なお、耐摩耗性と高い
仕上げ面粗度とをさらに確実に両立させるには、上記砥
粒の粒度は、１００＃〜６００＃の範囲に設定されるの
がより望ましい。

【００２０】さらに、このように砥粒層１０が切刃チッ
プ４の先端逃げ面６から外周面にかけて形成されること
により、穴明け加工の際のドリル本体１の送りに伴い、
切刃７が通過した後には必ず切刃チップ４の外周面に形
成された砥粒層１０が加工穴の内周を研削することとな
る。従って、この加工穴のドリルが挿入される側の開口
部やドリルの抜け際の開口部にたとえバリが発生したと
しても、このバリはその後に通過する外周面の砥粒層１
０によって穴明け加工の過程で削り取られて除去される
ため、加工後に改めてバリを取り除く作業が不要とな
り、作業労力および時間を削減して加工作業全体の効率
化を図ることが可能となる。

【００２１】なお、本実施形態では、ドリル本体１の切
刃チップ４の外周面において、上記砥粒層１０を、先端
逃げ面６（第３の逃げ面６ｃ）と外周面との交差稜線上
の最も基端側に位置する点１１から軸線Ｏ方向基端側に
幅Ｗ＝１mmの範囲にまで形成しているが、これは、砥粒
層１０がこの範囲を下回ってドリル本体１の外周面の先
端側の僅かな部分にしか形成されていないと、ドリル本
体１の摩耗の抑制や加工穴内周の研削による面粗度の向
上といった上述の効果が、十分に奏功されなくなるおそ
れがあるからである。

【００２２】一方、本実施形態ではドリル本体１に形成
された中空管路８，８が切刃チップ４の先端逃げ面６に
開口してエアーホール９ａ，９ａを形成しており、ドリ
ル本体１が装着される工作機械側から上記中空管路８を
通して供給された圧縮空気をこのエアーホール９ａ，９
ａから噴出しながら穴明けを行うことができる。そし
て、これにより、上述のような粉体状の切粉が生成され
るＦＲＰ素材の穴明け加工においても、かかる切粉を強
制的かつ効率的に加工穴内から除去しながら穴明けを行
うことが可能となり、切粉の噛み込み等によるドリル本
体１の摩耗の進行や加工穴の面粗度の劣化を、より確実
に防止することが可能である。しかも、本実施形態で
は、これらの中空管路８，８は切刃チップ４の途中で分
岐して外周逃げ面１６にもエアーホール９ｂ，９ｂを形
成しているので、一層確実に切粉の排除を促すことが可
能である。

【００２３】また、本実施形態のガンドリルにおいて
は、２つの切刃７，７のそれぞれが、上記回転中心部Ｃ
から外周側に向かうに従い先端角α，βが段階的に小さ
くなる２つの切刃部７ａ，７ｂによって構成されてい
る。このため、外周側の小さな先端角βの第２の切刃部
７ｂにより、穴明け加工時に切刃７が素材を押し広げよ
うとする作用を抑制することができ、これによってドリ
ル本体１をその軸線Ｏ方向に滑らかに案内しつつ穴明け
を行うことが可能となるとともに、こうして切刃７の外
周側において押し広げ作用が低減することから、例えば
加工穴の抜け際におけるバリの発生自体を抑えることが
でき、上記砥粒層１０によるバリの削り取り効果とも相
俟って、ＦＲＰ素材等の穴明け加工において、より確実
にバリを防止して品位の高い穴明けを行うことができ
る。

【００２４】一方、逆にドリル本体１の先端側では、第
１の切刃部７ａの先端角αが大きく設定されているの
で、例えば切刃７全体を第２の切刃部７ｂの先端角βの
ままとした場合に比べ、切刃７の上記軸線Ｏ方向の長さ
を短縮することができる。このため、例えば素材を貫通
する加工穴を形成する場合などに、切刃７の先端が素材
に食いついてから切刃７の後端が完全に抜け出すまでの
時間を短縮することができ、加工時間を短縮して効率を
高めることが可能となる。さらにまた、ドリル回転中心
部Ｃにおける切刃７（第１の切刃部７ａ）の先端角αが
大きくなることにより、この部分における切刃７の欠け
を防ぐことが可能となり、ドリル寿命をさらに延長でき
るという利点も得ることができる。ただし、本実施形態
ではこのように切刃７を２つの切刃部７ａ，７ｂにより
構成したが、これを、一般的なドリルのように直線状に
延びる一の切刃によって構成するようにしてもよい。

【００２５】なお、本実施形態においては本発明を２枚
刃のガンドリルに適用した場合について説明したが、こ
れを例えば１枚刃のガンドリルに適用したり、あるいは
周知のツイストドリル等に適用したりすることも、勿論
可能である。また、本実施形態では上記砥粒層１０をド
リル本体１の先端から上述の幅Ｗの範囲にまで形成した
が、それ以上の範囲にまで延びるように形成してもよ
く、例えば本実施形態のようなドリル本体１の先端に切
刃チップ４が取り付けられてなるガンドリル等のドリル
にあっては、この切刃チップ４の全長に亙って砥粒層１
０を形成するようにしてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ド
リル本体の先端から外周面にかけて形成された硬質砥粒
を含有する砥粒層により、ドリル本体が被覆されてその
摩耗が抑えられるとともに、この砥粒層による研削作用
によって加工穴の内周の面粗度を向上させることがで
き、さらに加工穴の開口部に発生するバリを穴明け加工
の過程で取り除くことができる。従って、特にＦＲＰ素
材等の加工の場合においても、ドリルの寿命の大幅な延
長を図ることができるとともに、精度の良い高品位の穴
明け加工を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す側面図である。

【図２】図１に示す実施形態の先端拡大図である。

【図３】図２におけるＸ方向視の側面図である。

【図４】図２におけるＹ方向視の側面図である。

【符号の説明】

１ ドリル本体 ４ 切刃チップ ５ 切屑排出溝 ６ 先端逃げ面 ７ 切刃 １０ 砥粒層 １１ 切刃チップ４の先端逃げ面６と外周面との交差稜
線上の最も基端側に位置する点 Ｏ ドリル軸線 Ｃ ドリル回転中心部 Ｗ 砥粒層１０が形成される範囲の点１１からの軸線Ｏ
方向の幅

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸線回りに回転されるドリル本体の外周
   に、該ドリル本体の先端逃げ面から上記軸線方向基端側
   に延びる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のドリ
   ル回転方向側を向く壁面と上記先端逃げ面との交差稜線
   部に切刃が形成されてなるドリルにおいて、少なくとも
   上記ドリル本体の先端から外周面にかけては、硬質砥粒
   を含有してなる砥粒層が形成されていることを特徴とす
   るドリル。
2. 【請求項２】 上記砥粒層は、硬質砥粒として超砥粒を
   含有していることを特徴とする請求項１に記載のドリ
   ル。
3. 【請求項３】 上記超砥粒の粒度が５０＃〜１０００＃
   の範囲内であることを特徴とする請求項２に記載のドリ
   ル。
4. 【請求項４】 上記砥粒層は、ニッケルバインダーを主
   成分とする電着砥粒層であることを特徴とする請求項２
   または請求項３に記載のドリル。
5. 【請求項５】 上記ドリル本体の外周面において上記砥
   粒層は、上記先端逃げ面と上記外周面との交差稜線上の
   最も基端側に位置する点から、少なくとも上記軸線方向
   基端側に１mmの範囲にまで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４のいずれかに記載のドリ
   ル。