JPS6246492Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案は超硬合金によつて形成されるドリルに
係り、特に、切削油の供給機能および切り屑の排
出機能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。

〔考案の技術的背景とその問題点〕 一般鋼材や鋳鉄などの穿孔作業には従来から高
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では、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、材質自体の脆性がゆえにそ
の用途が限定されており、その形状において脆性
を補うべき種々の工夫がなされてきた。その具体
例として、従来の超硬合金製のドリル（ツイスト
ドリル）の切刃端面直視形状を第１図を参照して
説明する。

まず、芯厚部１（破線で図示）の直径Ｃのドリ
ル直径Ｄに対する比（芯厚）は25％〜35％に設定
され、かつ溝幅比（空隙部分の溝２の周長Ｂと、
肉厚を有する陸部３の周長Ａとの比）Ｂ：Ａは
0.4：１〜0.8：１に設定されて、ドリル自体の断
面積が増大し、曲げ剛性およびねじれ剛性が増大
している。すなわち、抗折力が大きくなつてい
る。

次にドリル直径Ｄの少なくとも2/3によりも外
周側の切刃４の半径方向のすくい角は−５゜〜正
の範囲内に設定されてドリルの切れ味が高められ
ている。

また、切刃４の外周端の点Ｐ１と、その切刃４
上の点であつて中心から半径の2/3の長さ外周寄
りの点Ｐ２とを直線で結ぶ仮想基準線に対する点
Ｐ１上の垂線までの、切刃４に臨む溝壁５の外周
端の点Ｐ３からの距離Ｌ（相対距離）をドリル直
径Ｄの47％以下にすることで、切り屑が小さなカ
ール半径で巻かれ、細かく切断されるので、切り
屑の排出機能が高められている。

なお、本形状の効果は、特開昭59−219108号
（特公昭61−30845号）に詳しく説明されていると
おりである。

ところで、一般にドリルを用いて穿孔作業を行
なう場合、その刃先部分に切削油を供給して刃先
の冷却および加工物の冷却を行なうのが通常であ
る。従来から行なわれている給油方法としては、
加工物内に没入しているドリルの刃先部へ、その
外部からドリルの溝およびドリルと加工物の孔壁
との間のすき間を通して切削油を供給する方法が
一般的である。しかしながら、超硬合金製ドリル
を用いて行なう穿孔作業では、前述のごとくドリ
ルが高速で回転されるので、またドリルの溝は、
ドルが回転することによつて切り屑を孔の外部へ
排出するような螺旋状に形成されているので、こ
の溝に沿つて供給される切削油も遠心力の作用に
より孔の外部へ排出されるような力を受け、特に
深孔の場合、切削油は刃先の部分までに達するこ
とができないことになる。このため、刃先部分お
よび加工物の冷却が不十分になり、また、深孔の
場合には切り屑の排出もスムーズに行なわれず切
削抵抗の増大が顕著となつてドリルの折損を招く
おそれがあつた。

〔考案の目的〕

本考案は、上述のごとき事情に鑑みて、その問
題点を有効に解決すべく創案されたものである。

したがつて本考案の目的は、超硬合金製ドリル
において切削油の供給機能および切り屑の排出機
能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。

〔考案の概要〕

本考案は、ドリルの後端部から先端部までの陸
部内にねじれ角に沿つてねじれた切削油の給油孔
を形成することによつて上記目的を達成するもの
である。

〔考案の実施例〕

以下に本考案の好適一実施例について添付図面
に従つて説明する。

第２図は本考案に係るドリルを示す斜視図であ
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陸部３およ
びシヤンク１１の部分の内部には、溝２のねじれ
角に沿つて螺旋状に切削油の給油孔６が２本形成
されている。それぞれの給油孔６の吐出口７は先
端部の逃げ面８に開口され、吸入口９は後端部の
底面１０に開口されている。給油孔６の数は２本
が望ましいが、１本であつてもよい。また、給油
孔６の直径は、ドリル強度との関係からドリル直
径Ｄの数％〜20％が望ましい。

本給油穴はドリル断面積を小さくして強度の低
下をきたすが、反面、給油穴の大きさは大きい方
が、切削油供給量は多く、穴あけ工程にとつては
有利となる。本考案では前述のような芯厚が25〜
35％と厚く、かつ溝幅比が小さいため陸部３の面
積が大きいので、給油穴を大きくしても強度低下
への影響は少ない。本考案の優位性が、この点で
もクローズアツプされる。

このドリルの給油孔６は、板状の棒部材に焼結
によつて形成された超硬合金材に、その軸方向に
沿つて給油孔６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つて塑性
変形させて形成することができる。

上述のごとく構成されたドリルを用いて穿孔作
業を行なう際に、給油孔６の吸入口９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６を通つて先端部の吐出口７から切刃４の部
分に供給され、刃先部分を有効に冷却することが
できる。また、切削油の戻りは溝２内を通つて孔
の外部へ排出され、その際に、切り屑の排出を促
し、かつ加工物の冷却をも行なうことになる。し
たがつて、切削抵抗（トルク・スラスト）は安定
し、折損事故を防止することができる。

第３図に切削油を外部から給油した場合と内部
から給油した場合とのトルクおよびスラストの変
化状況をグラフ図で示す。本条件では、ドリル直
径Ｄは10mmであり、芯厚3.0mm（30％）、溝幅比
0.5：１でシンニング形状はチゼル幅0.1mmのクロ
スシンニング、油穴の大きさは1.1mmで２条であ
り、切削条件は、被削材S50C，Ｈ_B250、厚さ40
mmの板を貫通加工した場合であり、切削条件は切
削速度Ｖ＝50ｍ／分、１回転あたりの送り量ｆ＝
0.3mm／回転である。また、切削油はエマルジヨ
ンタイプで10倍希釈したものを用い、油圧は内
部・外部給油とも４Kg／cm²である。同一のドリル
を用いて、内部より給油したときと外部からのと
きとの比較を行なつたのが第３図である。図示す
るように、外部給油の場合の最大トルクが142.9
Kgcmであるのに対して内部給油の場合は128.6Kg
cmであり、最大スラストは外部給油の場合408.2
Kgであり、内部給油場合316.3Kgである。いずれ
の場合も内部給油の場合の方が切削抵抗としてそ
の負荷が減少している。

また、第４図に刃先の摩耗量を比較してグラフ
図で示す。条件は上述の条件と同一である。実線
で示す方が内部給油の場合であり、破線で示す方
が外部給油の場合である。図示するように内部給
油の場合の方がその摩耗量が小さいのは明白であ
る。すなわち、切削油を内部から給油する場合の
方が刃先を完全に冷却していることがわかる。

なお、外部給油の場合、975穴で摩耗が0.2mmを
越えたので穿孔作業を中止した。

なお、ドリルのシヤンク１１の部分の給油孔は
螺旋状でなくとも直線状であつてもよい。

ところで、このドリルは超硬合金のみを素材と
して形成してもよいが、ドリルの表面にTiC，
TiCN，TiN，Ａ₂O₃などをコーテイングするこ
とによつてドリル自体の耐熱性を高めてその摩耗
をさらに防止することができ、また、これらのコ
ーテイング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。

なお、このことについては、昭和59年度精機学
会春期大会学術講演会論文集89，90頁に詳しく報
告されている。

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ドリル
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コーテイング層が残
り、切削抵抗は小さままに維持することができ
る。

〔考案の効果〕

以上の説明より明らかなように本考案によれば
次のごとき効果が発揮される。

すなわち、超硬合金製ドリルの後端部から先端
部までの陸部内にねじれ角に沿つてねじれた切削
油の給油孔を形成したので切削油の供給機能およ
び切り屑の排出機能を可及的に高めることができ
る。

さらに、刃先の冷却機能が高まるため摩耗も抑
制することができ、寿命を延ばすことができる。

実際の使用現場での例を次に示し、その効果を
より明確にする。その加工条件としては、機械が
11KWタテ形マシニングセンタで、切削油がエマ
ルジヨンタイプ、油圧４Kg／cm²、加工物は
SCM440（Ｈ_B280）、穴径は14mm、穴深さ60mmで
ある。当初のドリルは、直径14mmで芯厚4.2mm、
溝幅比0.5：１、チゼル幅0.1mmのクロスシンニン
グで、材質としてはP30を基本としてこれにTiN
をPVDコーテイングしたものを使用した。切削
条件は、切削速度＝60mm／min、送り＝0.3mm／
revであつた。従来ドリルでは、穴深さ50〜60mm
の間で切り屑が排出されず、ドリルの折れが時々
発生した。この対策として、本考案ドリルを使用
したところ安定して切削することができ、すべて
定状摩耗で交換することができるようになつた。
また、この間に第５図に示すような内部給油式ド
リルもテストしたが、性能についてはほぼ同等の
結果を得た。しかし、油穴６が第５図のような形
状の場合には、再研削していくと油穴６の位置が
中心寄りになつてくるとともに再研削量に限界が
あるため、不経済であつた。本考案によれば、い
ずれの断面でも同じ位置に給油穴があるため性能
が安定し、かつ経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のドリルの先端部を示す平面図、
第２図は本考案に係るドリルの一実施例を示す斜
視図、第３図は本考案に係るドリルと従来のドリ
ルとの給油条件の違いによる切削抵抗の違いを示
すグラフ図、第４図は本考案に係るドリルと従来
のドリルとの刃先の摩耗量を比較するグラフ図、
第５図は本考案に係るドリルとの性能比較を行な
うためのドリルの縦断面部分図である。 なお、図中１は芯厚部、２は溝、３は陸部、４
は切刃、６は給油孔である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 芯厚をドリル直径の25％〜35％に、かつ溝幅
   比を0.4：１〜0.8：１の範囲内に設定し、ドリ
   ル直径の少なくとも2/3よりも外周側における
   切刃端面直視形状を半径方向のすくい角が−５
   ゜〜正に構成し、 前記切刃端面直視形状における切刃の外周端
   の点と、該切刃上の点であつて中心から半径の
   2/3の長さ外周寄りの点とを直線で結ぶ仮想基
   準線に前記切刃の外周端の点を通つて立てられ
   る垂線に対して、前記切刃に溝空隙部を隔てて
   臨む溝壁の外周端の点からの距離を、前記ドリ
   ル直径の47％以下に設定した超硬質材料製ドリ
   ルにおいて、 前記ドリルの後端部から先端部までの陸部内
   に、ねじれ角に沿つてねじれた切削油の給油孔
   を備えたことを特徴とするドリル。 (2) 前記ドリル表面がTiC，TiCN，TiNおよび
   Ａ₂O₃からなる群より選ばれた一種または二
   種以上の組合わせによつて被覆された実用新案
   登録請求の範囲第１項記載のドリル。