JPS6158246B2 - - Google Patents

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JPS6158246B2
JPS6158246B2 JP58220996A JP22099683A JPS6158246B2 JP S6158246 B2 JPS6158246 B2 JP S6158246B2 JP 58220996 A JP58220996 A JP 58220996A JP 22099683 A JP22099683 A JP 22099683A JP S6158246 B2 JPS6158246 B2 JP S6158246B2
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JP
Japan
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drill
cutting edge
diameter
rake angle
outer periphery
Prior art date
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Expired
Application number
JP58220996A
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English (en)
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JPS60114407A (ja
Inventor
Yoshikatsu Mori
Yoshio Doi
Hideo Fukagawa
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.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP22099683A priority Critical patent/JPS60114407A/ja
Publication of JPS60114407A publication Critical patent/JPS60114407A/ja
Publication of JPS6158246B2 publication Critical patent/JPS6158246B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B51/00Tools for drilling machines
    • B23B51/02Twist drills
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2251/00Details of tools for drilling machines
    • B23B2251/18Configuration of the drill point
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2251/00Details of tools for drilling machines
    • B23B2251/24Overall form of drilling tools
    • B23B2251/241Cross sections of the diameter of the drill
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2251/00Details of tools for drilling machines
    • B23B2251/40Flutes, i.e. chip conveying grooves
    • B23B2251/406Flutes, i.e. chip conveying grooves of special form not otherwise provided for

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Drilling Tools (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉 本発明は鋳鉄あるいは鋼材料等の穴あけ加工に
用いるドリル、特に素材に超硬合金を使用した超
硬ドリルに関するものである。 〈従来の技術とその問題点〉 一般鋼材や鋳鉄などの穿孔作業には従来より高
速度鋼製のドリルが使用されてきたが、穿孔作業
の高能率化が強く要求されだした昨今は、ドリル
の回転数を高めてその要求に応えるケースが増え
ており、それに伴つて耐摩耗性に優れる超硬合金
をドリル材料として使用することが多くなつてき
た。 しかしながら超硬合金は高速度鋼に比べて抗折
力に劣るなど強度的に満足できる材料ではないた
めに用途が限定されると共に、切削抵抗、摩耗の
面でも必ずしも充分とはいえなかつた。 ドリルの強度は材質のねじれ剛性と、曲げ剛性
によつて左右されるが、その強さの要因となるの
は、第1図に示す芯厚Cと溝巾比B:Aである。 第2図にその値を変化させた時のねじれ剛性の
値を示している。 ねじれ剛性比は溝がない円形断面を100%とし
てその値との比率で示している。第2図からも明
らかなように芯厚Cを厚くし、かつ溝巾比B:A
を小さくしたものが、その強度は向上する。しか
しながら第1図に示す従来のドリル形状で芯厚C
を厚くし、溝巾比B:Aを小さくしただけでは切
削抵抗(トルク、スラスト)が大巾に増加するだ
けでなく切りくずの排出も困難で、芯厚、溝巾比
はおのずと限界があり、一般的には芯厚はドリル
径の15〜23%、溝巾比は1〜1.3:1にとられて
いた。 又、切削抵抗増大の一因は、第1図に示す切刃
1の半径方向における任意の位置、どの点であつ
ても半径方向のすくい角θが負であることによ
る。 また負の位置にあつて、それと相対する溝壁と
の距離(第1図中のl1で示す)は、従来のドリル
では大きいため、第3図に示すように排出される
切りくず2は完全の溝壁に当らない場合もおこ
り、加工された孔壁に達することがある。図中3
は切りくず2の当接部を示す。 〈問題点を解決するための手段〉 本発明はかかる問題点を解決するためになされ
たもので超硬質性材料製のドリルにおいて芯厚C
をドリル直径の25〜35%、溝巾比B:Aを0.4〜
0.8:1にするとともに、少なくともドリル直径
の2/3より外周部の切刃端面直視形状を、半径方
向のすくい角が−5゜〜正になるようにし、切刃
1と相対する溝壁との距離、即ち切刃先端直視形
状において、ドリル直径の少なくとも2/3より外
側の切刃を基準線として、壁の外周部より該基準
線へ垂線をたてたと仮定した時、その垂線と、切
刃外周部の距離をドリル直径の47%以下にしたこ
とを第1の特徴とする。 第2の特徴は少なくともドリル直径の2/3より
外周部の切刃端面直視形状のすくい角が0゜〜正
になるように凹曲線で結ぶことを特徴とし、第3
に切刃部の一部又は全部を薄膜で被覆したことを
特徴とする。 また付加的には外径部のマージンを切刃位置に
設けると共に、切刃の反対側にも設けたことを特
徴としている。 〈実施例およびその効果〉 超硬質性の材料で作られ、芯厚Cをドリル直径
の25〜35%、溝巾比B:Aを0.4〜0.8:1にする
と共に、上記のすくい角は少なくともドリル直径
の2/3よりも外周部の切刃端面直視形状を半径方
向のすくい角が−5゜〜正になるように直線又は
凹曲線で結び、切刃1と相対する溝壁との距離、
即ち第14図A,Bにおいて外周の点aと、切刃
1上でドリル直径の2/3の点bを結ぶ基準線へ相
対する溝の壁端cを通る垂線c―dを立て、この
垂線と平行で、且つ切刃外端点aを通る線との距
離を距離l(第14図A)としたとき、この距離
lをドリル直径Dの47%以下にし、切刃部の全部
又は一部をTiCN、TiC、Al2O3等の薄膜によつて
被覆する。上記距離の定義はドリルの直角断面で
なく、先端角を施したあとの端面視として限定す
る。 第4図、第5図に示した実施例は半径方向のす
くい角が0゜の場合、第6図は、従来のドリルと
は逆にすくい角が正の角度θを持つた例であ
り、第7図は切刃1の形状がドリル外周部で−5
゜〜正となるような凹曲線状に形成された例であ
る。 又第6図に示すように外径部のマージンを切刃
位置4と切刃の反対側5にも設ける。 以上の各要件は次のような理由に基づく。 第8図は半径方向のすくい角を正にしたことに
よる切れ味の良さと、切刃に相対する溝壁との距
離を近づけたことによる切りくずの流れを比較し
た図で、同図Aは上記距離が小さい場合で切りく
ず11が小さく折り曲げられ、穴壁12に当ら
ず、穴壁を傷付けることはないが、B,Cと距離
が大きくなるに従い切りくずの曲がりが大きくな
り、穴壁に当たり、又大きく切断されるので排出
もスムーズでない。また従来のドリルの先端角は
一般に118〜130゜で、この場合すくい角は負とな
る。 本発明においては先端角は135〜145゜ですくい
角は−5゜〜正となり、正に大きい方がトルク減
少効果が大きいが、大き過ぎると、刃先の強度が
低下する。 従つて切れ味と、強度の両面より0〜20゜が好
ましい。 第10図は下記表1の左半に示す従来のドリル
Aの例a′,b′,c′,d′と本発明によるドリルBの
例a〜fの相違を示したもので、図中Cはドリル
径口に対する%で示した芯厚、θはすくい角、R
は溝巾比を示し、従来の技術ではすくい角はマイ
ナス角となつて、溝巾比、芯厚のすべてにおいて
相違することが明らかであり、表1の右半には左
半に記載の各ドリルについて全体の強度、切刃の
外周部強さ、切削抵抗、切りくず処理を、S50C
鋼について試験して最高点を10点として評価した
点数およびその合計点ならびに総合評価を◎,
〇,△,×の順位で示したもので距離lのドリル
直径に対する比が47%以下のものが総合特性がよ
いことがわかる。
【表】 またすくい角が−5゜以下では切削抵抗が高く
なり、剛性不足となるため−5゜〜正が適してい
るが、0〜20゜の範囲とすることが切れ味と強度
の両面から望ましい。 なお芯厚が30%であれば切刃の長さは、第9図
に示すように1/3+1/3=2/3になる。 従つて切刃の1/2以上が正のすくい角であれば
充分な効果を発揮するので、少なくともドリル直
径の2/3より外側との條件を設けた。 また芯厚Cをドリル直径の25%以下とした場合
にはねじれ剛性が不足すると共に35%を超えると
切りくずの排出が悪くなる。溝巾比も0.4〜0.8:
1の範囲外にした場合には切りくずのカールや切
断がうまく行かない。 第11図は被削材がS50C、HB240、切削速度
50m/minでφ8.5mmの本発明ドリルと、従来ドリ
ルとの特性の比較図であるが、本発明に係るドリ
ルは、従来ドリルに近いトルク、スラストであ
り、半径方向のすくい角が負である従来型ドリル
で芯厚大、溝巾比を大としたドリルに較べれば格
段の低下を示している。 上記各ドリルの諸元は表2に示す通りで材質は
超硬合金(P30)で、表面にTiNを被覆したもの
である。
【表】 又添附図面第12図、第13図は、本発明にお
ける被覆層の効果を示す曲線で、ドリル径12mmの
ドリルにおいて、切削部を被覆したもの●、再研
磨して先端々面側の被覆層がないもの〓、被覆層
が全くないもの〇、の3種類により、S48C、HB
2 20材をV=50m/minで穴あけ加工した結果
を比較図示した。図により了解されるように、被
覆層を設けたものは、切削力が抑えられ、摩耗が
少ないことが示されている。 以上の構成とすることにより、以下の効果を得
ることができる。 (1) 第2図に示したように大巾にねじれ剛性が向
上する。又曲げ剛性についても同様である。 (2) 第11図は被削材がS50C、HB240、切削速
度50m/minでφ8.5のドリルを用いた例である
が、本発明で得たドリルは従来ドリルに近いト
ルク、スラストであり、半径方向のすくい角で
ある従来形ドリルで芯厚大、溝巾比を大とした
ドリルに較べればそのトルク、スラストは格段
の低下を示している。 (3) ドリルの外周部での切刃と溝壁との距離を第
14図Aに示すように(Bは従来のドリル)近
づけたことにより、切りくずの切断、排出がド
リル溝穴内だけで行なえるようになり、排出性
が向上する。第4図、第5図に示した実施例は
半径方向のすくい角θが0゜の場合であるが、
第6図には従来ドリルと逆にθが正のすくい
角をもつた例を示している。その効果は前述し
た効果を更に高める。又第7図には切刃の形状
がドリル外周部で−5゜〜正となるような凹曲
線状に形成されたものを示している。この場合
切りくずの生成はより長い切刃で分担されるた
めスムーズに行われ、かつ切刃長さが長くなる
ため、切刃の単位長さ当りの仕事量が減り、耐
摩耗性の向上が可能となる。 また第6図にはダブルマージン、即ちマージン
部4,5を持つた実施例を示しているが、その結
果穴精度が向上するだけでなく、外周2番部への
切りくずの流入を防止し、切削がスムーズに行な
える。 しかしてこれらの効果は切刃がTiCN、TiC、
Al2O3等薄膜によつて被覆されていることによ
り、より効果的に発揮され、超硬質合金の利点が
十二分に生かされる。 一般にコーテイングすることは耐摩耗性を向上
させ、耐久力をあげるためで耐溶着性の向上によ
る仕上げ面への効果、切削抵抗の軽減の効果もあ
るが、スライス、旋削のときには切削スピードは
比較的大きく、溶着の問題は起こり難く、また切
削抵抗の大小はさほど問題にならない。 しかしドリルの場合、全体の強度を上げること
が重要であり、形状面でドリル自体の絶対強度を
上げるだけでなく、コーテイングによりドリルに
作用する切削抵抗を下げて強度および耐久力を向
上させる。
【図面の簡単な説明】
図面第1図はドリルの端面図、第2図はねじれ
剛性に及ぼす芯厚と溝巾比の関係を示す曲線、第
3図は従来のドリルにおける切りくずの状態を示
す説明図、第4図は本発明ドリルの端面図、第5
図は第4図の側面図、第6図、第7図は他の実施
例の端面図、第8図は切りくずの流れを示す比較
図、第9図はドリル直径と切刃長さの関係を示す
説明図、第10図は従来のドリルと本発明ドリル
との相違を示す比較図、第11図は各種形状のド
リルにおけるスラスト、トルクと送りの関連を示
す試験結果の比較図、第12図は被覆層の有無に
よるスラスト、トルクと送りの関係を示す実験比
較図、第13図は外周マージンと穴あけ個数との
関係を示す実験値を示し、第14図は距離lの説
明図で、同図Aは本発明の場合、Bは従来のドリ
ルである。 R……溝巾比B:A、C……芯厚、D……ドリ
ル直径、θ……すくい角、l……距離、1……切
刃、4,5……マージン。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 超硬質材料製のドリルにおいて、芯厚はドリ
    ル直径の25〜35%、溝巾比は0.4〜0.8:1、切刃
    端面直視形状の半径方向すくい角は少なくともド
    リル直径の2/3より外側においては−5゜〜正、
    切刃端面直視形状におけるドリル直径より少なく
    とも2/3より外側の切刃を基準線として溝壁の外
    周部より該基準線へ垂線をたてたと仮定したと
    き、その垂線と切刃外周部との距離がドリル直径
    の47%以下であり、かつ切刃部の一部または全部
    がTiN、TiC、TiCNまたはAl2O3の1種またはそ
    れ以上が直接または他の層を介して被覆されてな
    ることを特徴とするドリル。 2 芯厚部よりドリル外周部に至る部分の切刃端
    面直視形状を少なくともドリル直径2/3より外側
    の切刃部分の半径方向のすくい角が0゜〜正にな
    るように凹曲線で結ばれてなることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載のドリル。 3 外径部のマージンを切刃位置に設けるととも
    に、切刃の反対側にも設けたことを特徴とする特
    許請求の範囲第1項または第2項記載のドリル。 4 被覆された切刃部の一部は少なくともすくい
    面、マージンであることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項、第2項または第3項記載のドリル。
JP22099683A 1983-11-24 1983-11-24 ドリル Granted JPS60114407A (ja)

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