JPS60177809A

JPS60177809A - ドリル

Info

Publication number: JPS60177809A
Application number: JP59033671A
Authority: JP
Inventors: Yoshikatsu Mori; 良克森; Yoshio Doi; 土肥　嘉夫; Hideo Fukagawa; 深河　秀夫
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1984-02-23
Filing date: 1984-02-23
Publication date: 1985-09-11
Also published as: JPS6260202B2

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】［発明の技術分野］本発明は高速度鋼製ドリルに係り、特に、切削抵抗の増
大および切屑の排出機能の低下を抑制しつつ強度を可及
的に高めることができるドリルに関するものである。

［発明の技術的背景とその問題点］一般鋼材や鋳鉄などの２穿孔作業には、従来から高速度
鋼製ドリルが使用されてきた。元来、ドリルは穿孔によ
って生成した切屑を自らの溝部を通して孔の外部へ排出
しながら進行していくものである。この穿孔作業が効率
良く行なわれるためには、切削抵抗が小さいことと、切
屑の排出が順調に行なわれることとが要求され、しかも
切屑の排出の良し悪しは切削抵抗の増減にも影響を及ぼ
す。

殊に、穿孔深さが深くなるほど切削抵抗の増大は顕倍と
なる。

またドリルは、これに作用する切削抵抗に対して十分に
耐え得る強度が要求される。ところが、切屑の排出機能
を高めるべく溝部の面積を大きくすると、芯厚部の面積
が小さくなり、切削抵抗、特にスラストが必然的に小さ
くなるのであるが、その反面、強度が不足するというジ
レンマを有し、これらの関係をうまく調和させな（プれ
ばならない。

またドリルの強度は、その材料自体が有している靭性や
弾性の他に、形状に依存する剛性（曲げ剛性やねじれ剛
性）によっても与えられる。

そこで従来のドリルに関して、その強度を支配する形状
について、その切刃端面直視形状を第１図に示して説明
づる。

図において破線で示されている部分１が芯厚部であり、
溝部２が形成されていない中実の部分である。ずなわち
ドリルは、周知のごとく芯厚部１の周囲に、切屑の排出
通路となる溝部２と肉厚部分である腔部２とが螺旋状に
巻き旬くように形成されている。したがって、ドリル直
径りに対する芯厚部１の直径Ｃの比率（以後、芯厚比と
称し、％表示する。）がドリルの強度に関与し、また腔
部３の周長Ａに対する溝部２の周長Ｂの比（以後、溝幅
比と称し、Ｂ：Ａで表示づる。）も同様にドリルの強度
に関与する。これら２つの要素は、ドリルの強度を形状
の上で主に支配Ｊる因子と考えることができる。すなわ
ち、芯厚比が大きく溝幅比が小さいほどドリル強度は増
大するわけである。

第２図は、その関係を、芯厚比および溝幅比のそれぞれ
の値におけるねじれ剛性比で示すグラフ図であり、ねじ
れ剛性比は溝のない円形断面の丸棒部材のねじれ剛性を
１００％とし、その値どの比率で示されている。図にお
いて、サンプル（イ）〜（ニ）は一般的な従来品のドリ
ルの形状であり、それぞれのサンプルの溝幅比は（イ）
と（ハ）が１＋１．（ロ）と（ニ）が１．３：１である
。また、サンプル（ボ）〜（チ）は芯厚比を大きく溝幅
比を小さくした例であり、それぞれのサンプルの溝幅比
は（ホ）とくべ）が０．４：１．（ト）と（チ）が０．
８：１Ｔ：ある。図示するように、当然のことながらサ
ンプル（ホ）〜くチ）が良いねじれ剛性比を示し、強度
的に優れていることが明らかである。

しかし、単に芯厚比を大きく溝幅比を小さフタ−るだけ
では切削抵抗の増大と切屑排出機１１シの低下を招くこ
とになり、必然的にこれらの値がとり得る範囲は限定さ
れ、従来の一般的な値は芯厚比が１５％〜２３％、溝幅
比が１：１〜１．３＋１であった。

なお、ウェブテーバについては周知の適切な勾配かつ（
プられている。

第３図は、上）Ｅ−のどとき一般的な制約を取り除くべ
く工夫された、芯厚部ドリルと呼ばれる従来品の切端端
面直視形状を示している。この例にあっては、芯厚比が
約５０％と大ぎく設定されている。すなわら、強度を高
めるための芯厚比を大きくとっているが、単に芯厚比を
大きくするだけでは溝部の面積が小さ・くなってしまう
ので、ドリルの先端部分にチップポケット４を設け、さ
らに剪断応力の集中を防ぎ、ねじれ剛性を高めるべくヒ
ール部５に丸みをつ番プでいる。しかし、この場合、チ
ップポケット４の面積は大きいにもかかわらず、排出切
屑とは異なった断面のチップポケットであるため、決し
て有効な溝形状とはいえず、むしろ、ヒール部５の丸み
の部分に切屑が詰まり、このためにドリルの折損をｔａ
　＜おそれがあった。したがって、この種のドリルを使
用できる条件は、切屑形状との兼ね合いで狭い範囲に限
定されている。

し発明の目的］本発明は上述のごとき事情に鑑み、ドリルのせ能を有効
に改善すべく創案されたものである。

したがって本発明の目的は、切削抵抗の増大および切屑
排出機能の低下を抑制しつつ強度を可及的に高めること
ができるドリルを提供することにある。

［発明の概要］本発明は、芯厚部の直径をドリル直径の２５％〜３５％
に、かつ溝幅比を０．４：１〜０．８：１の範囲内にそ
れぞれ設定し、また、ドリル直径の少なくとも２／３よ
り外周側に位置づる切刃の半径方向のすくい角を一５°
〜正の範囲内に設定し、さらに切刃と、これに互いに向
かい合う溝壁との間の相対的な位置関係を近接させるこ
とによって上記目的を達成するものである。

［発明の実施例］以下に本発明の好適一実施例について添付図面に従って
説明する。

第４図は本発明に係るドリルの切刃端面直視形状を示す
側面図であり、第５図はその先端部分の概略構成を示Ｊ
斜視図である。

図において、芯厚部１（破線で図示）の直径Ｃはドリル
直径りの２５％〜３５％の範囲内に設定されている。ま
た、空間部分である溝部２の周長日と肉厚部分である陵
部３の周長Ａとの比は０゜４：１〜０．８：１の範囲内
に設定されている。

ずなわら、従来のドリルに比べて芯厚比が大きく溝幅、
比が小さくされている。

次に、ドリル直径の少なくとも２／３よりも外周側に位
置する切刃６は、その半径方向のすくい角θ、が一５°
〜正の範囲内に設定されて、切刃形状は凹状円弧を形成
している。

また、切刃６の外周端の点Ｐ１と、その切刃６上の点で
あって中心から半径の２／３の長さ外周寄りの点Ｐ２と
を直線で結ぶ仮想基準線見に対する点Ｐ、上の垂線まで
の、切刃６に臨んでいる溝壁７の外周端の点Ｐ３からの
距離Ｌ（以後、相対距離と称す。）がドリル直径りの４
７％以下に限定されている。

また、芯厚比が大ぎいので、切刃６の逃げ面８は、第５
図にも示すように、ドリルの回転方向の後側約半分がシ
ンニングによって研ぎ落とされており、芯厚部の切刃９
が形成されている。シンニングはドリルの軸心Ｏに対し
て軸対称に施され、これによって切刃９のずくい面１０
とこれに隣接する隣接研ぎ出し而１１とが形成される。

このようなシンニングの種類をクロスシンニングと呼び
、芯厚部の切刃９は第４図に示すごとく軸心Ｏから１８
００互いに反対側へ直線状に形成される。切刃９が形成
されないチゼル幅は０ＩＩＩＩＩｌ〜０．４ＩＩ１ｍの
範囲内に設定されており、□ｍｍに近いほど良い。

また、切刃６の外周ｐ２；の点Ｐ＋Ｊ３よび軸心Ｏを結
ぶ直線の方向と、芯厚部の切刃９が延びる方向゛　とが
なす角θ２は３５°〜４５°の範囲内に設定されている
。

シンニングによって形成されるすくい面１０は、その軸
方向のすくい角θ。（第７図に図示）が−５°〜＋５°
の範囲内に設定されている。また第６図にも示すように
、すくい面１０の軸方向の長さは、軸心０の部分でＱｍ
ｍであり、径方向外方へいくに従って漸増している。す
くい面１０ど隣接研ぎ出し面１１とが交わってなす谷線
１２とドリルの軸心０とがなす角θ、は２５°〜６０°
の範囲内に設定されている。これは、切刃９によって切
削された切屑が隣接研ぎ出し面１１に当たってスラスト
を増大させることのないように、すくい面１０の軸方向
の長さを十分に確保できる角度に設定されており、かつ
切屑のブレーキング作用を十分に得られるように設定さ
れている。また、強度的にも十分な強度が得られるよう
に設定されている。

また、すく而１０と隣接研ぎ出し面１１とのなＪ角θ５
　（第７図に図示）は９０°〜１１００の範囲内に設定
されて、切屑によるスラスト増大を防止するとともにブ
レーキング作用を十分に得られるように設定されている
。

第８図はドリルの先端部分が上述のごとく構成されたド
リルにおいて、さらに切削油の給油孔を備えた実施例を
示す斜視図である。

図示するように、ドリルの先端部から後端部までの中実
の肉厚を有する部分である陵部３およびシャンク１３の
部分の内部には、溝部２のねじれ角に沿って螺旋状に切
削油の給油孔１４・が２本形成されている。それぞれの
給油孔１４の吐出［１１５は切刃６の逃げ面８に開口さ
れ、吸入口１６は後端部の底面１７に開口されている。

給油孔１４の数は、形成されている陵部３の条数に等し
く２本が望ましいが、１本であってもよい。また、給油
孔１４の内径はドリル強度との関係から、ドリル直径り
の数％〜２０％が望ましい。

このドリルの給油孔１４は、板状の棒部材に形成された
高速度鋼材に、その軸方向に沿って給油孔となるべき孔
を２本形成し、この板状棒部材を高温度下でねじること
によって塑性変形させて形成することができる。

さらに、上述のごときそれぞれの形状に構成されたドリ
ルには、その表面に］川Ｃ，ｌ　ＣＮ。

ＴｉＮおよびＡ見２０ｅのいずれが１種または２種以上
の組合わしによる被覆層が形成されてもよい。また、そ
の被覆層はイオンプレーディング法や化学蒸着法によっ
て緻密に薄層が形成される。

次に、本発明の実施例の作用を従来例との比較において
実験データに基づいて説明する。

次の表１は、一般的な構成のドリル（従来品−１）９強
度を高めるべく単に芯厚比を大きくし溝幅比を小さくし
たドリル（従来品−２）９本発明に係るドリル（発明品
）の３種類のすンブルについて行なった実験のデータを
示している。

なお、シンニングによる効果を一定にするためいずれの
ザンブルにおいても、発明品と同様のシンニングが施さ
れている。ドリル直径は８．５ｍｍ。

材質ハＳ　Ｋ　Ｉ−１９、ＨＲＣ６３テある。被削材ハ
ｓ５０　Ｃ、Ｈａ　２５　ＯＦ　（Ｔ）　’）、９Ｊ　
削条件ハ、切削速度Ｖ＝　１５ｍ　／分、　１　回転ア
タＶ）（Ｄ送Ｖ）ｍｆ　＝　０　。

２５１１１１１１／　回転、穿孔深さ４０ｍｍである。

Ｃ以下來白ン表１より明らかなように、溝幅比を小さく芯厚比を大き
くした従来品−２と発明品とは、断面２次モーメントお
よびねじれ剛性比がともに高められ、強度増大の効果が
顕著である。ところで、このような効果の予測は十分な
されるところであるが、従来技術において従来品−２の
ようなドリルが採用されなかって理由は既に述べたとお
りである。表１において切削抵抗を示１トルクと推力（
スラスト）のデータ値に表わされているように、本発明
品によれば推力は若干増大しているが、従来品−２はど
ではなり、トルクに関しては従来品−１と同一の値に抑
制され−Ｃいる。しかも強度は十分に増大している。す
なわら、切刃６の半径方向のりくい角を大きくすること
によって得られる効果である。

本発明のもう１つの特長は切屑排出機能に低下を抑制す
ることである。切屑排出機能の良し悪しに関しでは、生
成される切屑の形状と、その溝部２内での動きとが影響
する。第９図は従来品−２のドリルによる切屑の動きを
示す模式図である。

切刃６および９から削り出される切屑１８は、溝壁７に
沿ってカール形状に形成されつつドリルの中心側から外
周側へ向かって流れる。このとき、切刃６と溝壁７どの
間の距離が大きいと、切屑１８のカール半径が大きくな
り切屑１８は溝部２内に詰まりゃ１“くなる。また、切
屑１８は孔の壁１９に当たって折れ、仕上げ面を粗くす
る。このように切屑１８の動きを支配′する重要な要素
の１つは、切刃６の形状（曲り具合）と溝壁７の形状（
曲り具合）との互いの相対的な関係であり、しかって、
切屑１８が溝部２内を通って順調に排出されるためには
、切刃６と溝壁７との間に適切な形状関係がある。その
形状を何らかの指標によって表わすすれば、切刃６に対
する溝壁７の、あるいは溝壁７に対する切刃６の互いの
相対的な位置関係を、これらの間の距離（相対距離）で
表わづことが１つの表示方法として有効である。そこで
、相対距離りを１つの指標として定義し、ドリル直径り
に対する相対路１ｌ１１１１の比をもって切屑の排出職
能の良し悪しを表わづことが可能である。すなわち第９
図の例では、この相対距離【−が大きいために狭い溝部
２では切屑の排出機能を十分に発揮できない。

第１０図は本発明のドリルによる切屑の動きを示す模式
図である。相対距離しかドリル直径りの４７％以下に設
定されているので、切屑１８は溝壁７に沿ってカールし
、また、細かく短く折れて切れ、溝部２内で流動しやず
い、すなわち排出しやすい形状に形成される。

また、第３図に示した角θ２が３５°〜４５゜の範囲内
に設定されることによって、切屑１８は切刃６によって
切削される部分と切刃９によって切削される一部分とが
互いにその方向を異にして形成され、カール切断されや
すい形状に削り出される。この角θ２が小さすぎると切
屑１８は偏平に近い形状となってカール切断されにくく
、また、人きずぎると切刃９によって切削される部分の
全体に占める比率が小さくなってカール切断されにくく
なる。次に切削油の給油孔１４を形成した場合のその作
用について説明する。給油孔１４の吸入口１６からドリ
ル保持具を通して切削油を圧入すると、切削油は給油孔
１４を通って先端部の吐出口１５から切刃６の部分に供
給され、刃先部７分有効に冷却することができる。また
、切削油の戻りは溝部２内を通って孔の外部へ排出され
、その際に、切屑の排出を促し、かつ加工物の冷却をも
行なうことになる。したがって、切削抵抗は安定し、折
ｊμ事故を防止することができる。

さらに、これらのドリルは高速度鋼のみを累月として形
成してもよいが、ドリルの表面にＴ　＋　Ｃ＋ｒ＋　Ｃ
Ｎ、　Ｔ＋　ＮおよびＡ見２０ｅのうちの１種または２
種以上の組合わせによる被覆層を形成づることによって
ドリル自体の耐熱性を高め、その摩耗をさらに防止する
ことができる。また、これらの被覆材は摩擦係数が小さ
いのでスラストおよびトルクをさらに小さくすることが
できる。

また、ドリルは、その摩耗が進むと再研磨して刃先部を
再生するが、この再研磨に際してトリＪしの逃げ面８に
母材が露出してもすくい面およびマージンの部分の外周
面には被覆層が残り、切削抵抗は小さいまま゛に維持す
ることができる。

［発明の効果］以上の説明より明らかなように本発明によれば次のごと
き優れた効果が発揮される。

すなわち、芯厚比を大きく溝幅比を小さくしたのでドリ
ルの強度を高めることができ、しかも切刃の半径方向の
すくい角を大きくすることによって切削抵抗の増大を抑
制し、かつ相対距離を小ざくすることで切屑の排出機能
の低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のドリルの切刃端面直視形状を示す側面図
、第２図はドリルのねじれ剛性比と芯厚比および溝幅比
との関係を示ずグラフ図、第３図は他の従来例のドリル
の切刃端面直視形状を示す側面図、第４図は本発明のド
リルの一実施例における切刃端面直視形状を示す側面図
、第５図は本発明のドリルの一実施例における先端部分
の概略構成を示す斜視図、第６図は第５図の矢印ＶＩの
方向から児た側面図、第７図は第５図の矢印Ｖ［の方向
から見た側面図、第８図は本発明のドリルの他の一実施
例を示す斜視図、り５９図は従来のドリルの切屑の動き
を示づ゛模式図、第１０図は本考案のドリルの切屑の動
きを示す模式図である。なお、図中１は芯厚部、２は溝部、３は腔部、６は切刃
、７は溝壁、９は芯厚部の切刃、１０は芯厚部の切刃の
ずくい面、１１は隣接研ぎ出し面、１２は谷線、１４は
給油孔、Ｐｌは切刃の最外周端の点、Ｐ２は切刃上の点
であって中心から半径の２／３の長さ外周寄りの点、Ｐ
、は溝壁の最外周端の点、艶は仮想基準線である。特許出願人　住友電気工業株式会社図面の浄書（内容に変Ｗなし）第１図ＤＩ５０，２０　０．２！；　ＯＪＤ　θＪ５た厚／ド
リルｆト、乃５図搭６図搭７図心３図心１０図　婚ｔ／図手続補正書（方式）％式％２、発明の名称ドリル３、補正をする者事件との関係　特許出願人住所　大阪市　東区　北浜　５丁目゛１５＠地名称　（
２１３）住友電気工業株式会社代表者川上哲部４、代理人住　所　大阪市北区天神橋２丁目３番９＠　八千代第一
ビル６、補正の内容図面および委任状７、補正の内容＜１）　￥ｆ４煕で描いに図面を別紙のとおり添付する
。なお、内容についての補正はありまＵん。（２）　委任状を別紙のとおり補充致します。Ｌン：ｊ二手続補正書昭和５９年１１月８日昭和５９年特許願第３３６７１号２、発明の名称ドリル３、補正をする者事件との関係　特許出願人住所　大阪市　東区　北浜　５丁目１５番地名称　（２
１３）住友電気工業株式会社代表者川上哲部４、代理人住　所　大阪市北区天神橋２丁目３番９号　八千代第一
ピル６、補正の対象明細書の発明の詳細な説明の欄および図面の第４図７、補正の内容（１）　明細書第４頁第１７行ないし第１８行の「大き
くすると、他・厚部の面積が小さくなり、」を「大きく
、かつ、ぬ・厚を小さくすると、」に補正。（２）　明細書第１６頁第６行「表わすすれば、」を「
表わすとすれば、」に補正。（３）　図面の第４図を別紙のとおり補正。以上

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　高速度鋼製ドリルであって、芯厚部の直径がドリル直径の２５％〜３５％に、かつ溝
幅比が０．４：１〜０．８：１の範囲内にそれぞれ設定
され、切刃端面直視形状において、ドリル直径の少なくとも２
／３より外周側に位置する切刃の半径方向のりくい角が
−５°〜正に設定され、前記切刃端面直視形状における
切刃の最外周端の点と、該切刃上の点であって中心から
半径の２／３の長さ外周よりの点とを直線で結ぶ仮想基
準線に対して、前記切刃の最外周端の点を通る垂線まで
、前記切刃に溝部の空間を隔てて臨む溝壁の最外周端の
点からの距離がドリル直径の４７％以下に設定されるこ
とを特徴とするドリル。
（２）　前記切刃端面直視形状において、ドリル直径の
少なくとも２／３より外周側に位置する切刃は、その半
径方向のすくい角が０°〜正に設定されるべく凹状円弧
に形成される特許請求の範囲第１項記載のドリル。
（３）　シンニングによって形成される前記芯厚部の形
状は、チゼル幅がＱｍｍ−Ｑ、４ｍｍの範囲内に設定さ
れ、前記切刃端面直視形状において、前記芯厚部の軸心から
径方向外方へ延びるそれぞれの切刃を互いに直線状に形
成し、かつ該芯厚部の切刃が延びる方向と、該芯厚部の
切刃の外周側の端部からさらに外周側へ延びる切刃の最
外周端の点に前記軸心から至る方向とが互いに軸心上で
交差してなす角が３５°〜４５°の範囲内に設定される
特許請求の範囲第１項または第２項記載のドリル。
（４）　シンニングによって形成される前記芯厚部の切
刃のすくい面は、軸方向のすくい角が一５°〜−１５°
の範囲内に設定され、かつ軸方向への長さをドリルの軸
心位置でＱｍｍとして、該すくい面と、これと同時にシ
ンニングによって形成される隣接研ぎ出し面とが交わっ
てなす谷線を、ドリルの軸心に対して２５°〜６０°の
範囲内の傾斜角で形成する特許請求の範囲第３項記載の
ドリル。
（５）　前記芯厚部のすくい面と前記隣接研ぎ出し面と
のなす角が９０°〜１１０６の範囲内に設定される特許
請求の範囲第４項記載のドリル。
（６）　ドリルの後端部から先端部までのシャンク内お
よび本体の腔部内に、ねじれ角に沿ってねじれた切削油
の給油孔を有する特許請求の範囲第１項記載のドリル。
（７）　少なくとも前記切刃のすくい面およびマージン
の外周面を含むドリルの表面の一部または全部がＴｉ　
Ｃ，Ｔｉ　ＣＮ、Ｔ−ｉ　Ｎおよび△見。Ｏｏからなる群より選ばれた１種または２種以上の組合
わせによって被覆される特許請求の範囲第１項記載のド
リル。