JPS637449Y2

JPS637449Y2 -

Info

Publication number: JPS637449Y2
Application number: JP17412184U
Authority: JP
Priority date: 1984-11-15
Filing date: 1984-11-15
Publication date: 1988-03-03
Also published as: JPS6189416U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、鋳鉄、鋼材料等を被削材とした穿孔
用ドリル、特に超硬合金又はその表面に耐摩耗性
の高い硬質皮膜層を形成した材料を使用し、かつ
切刃部に所定の勾配を付けたテーパ穴加工用ドリ
ルの改良に関する。

〔従来の技術とその問題点〕

穿孔作業の高能率化の要求に、ドリルの回転数
を高めて応えるケースが増えており、それに伴な
つて耐摩耗性に優れる超硬合金やその表面により
耐摩耗性の高い硬質皮膜を設けたものをドリル材
料として使用することが多くなつてきた。ところ
が、超硬合金は高速度鋼に比べて抵抗力に劣るな
ど強度的に満足のいく材料ではなく、このため、
切削負荷の大きなドリルへの採用は困難であつ
た。

例えば、ドリル強度は、そのねじれ剛性と曲げ
剛性によつて左右されるが、強さの要因となるの
は芯厚と溝巾比である。第７図にその値を変化さ
せたときのねじれ剛性値を溝のない円形断面を
100％としてその値と比率で示している。これか
ら明らかなように、芯厚を厚くかつ溝巾比を小さ
くする程ドリル強度は向上する。しかしながら、
一方では、第８図に示す従来のドリル形状の場
合、芯厚を大、溝巾比を小とするに従つて切削抵
抗（トルク、スラスト）が比例的に増加し、切屑
の排出も困難になる。このため、高速度鋼ドリル
では一般に芯厚Ｗをドリル径の15〜23％、溝巾比
（Ｂ：Ａ）を１〜1.3：１に定めているが、この値
では、超硬合金の場合強度が不足し、折損事故に
つながる。

切削抵抗の増大因子の１つは、切刃１の半径方
向のすくい角θ₁がどの点をとつても負となること
にある。また、負の位置にあつて切屑の流れに対
向する溝壁２との相対距離l₁が大きくなるので排
出される切屑が溝壁に当たらずに加工穴内面に直
接当たることもあり、このことも穴の面粗度を悪
くするのみならず切削抵抗を高める要因となる。
勿論芯厚の増加も大きな要因ではあるが、超硬合
金を材料とする場合、この値を小さくすることは
難しいので、前２者の因子を無くすことが仕上面
の良好な高負荷超硬ドリルを実現する上で重要な
課題となる。

そこで、本出願人は、特願昭58−93098号によ
り上述の問題の基本的な解決策を提案した。しか
しながら、本願の目的とするテーパドリルは、先
端部の切刃は勿論、マージンに沿つた切刃も切削
に関与するため、切削抵抗がストレートドリルに
比べて非常に大きく、従つて、より一層の強度ア
ツプが必要になる。

本考案は、特願昭58−93098号の技術思想を基
にしてこの要求に応えたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の要求に応えた本考案のテーパドリルは、
超硬質材料又はその表面に耐摩耗性のより高い硬
質皮膜層を設けた材料から成るテーパ穴加工用の
ドリルにおいて、所定の勾配をもつテーパ部先端
で芯厚をドリル直径の25〜30％、溝巾比を0.4〜
0.8：１に設定すると共に少なくともドリル直径
の2/3より外側に位置する先端側切刃の半径方向
すくい角を端面からの直視状態で−5゜〜正に定
め、さらに、上記2/3より外側の切刃を基準線と
してそれに直交する切刃に相対した溝壁外周部か
ら仮想垂線と切刃外周部からの仮想垂線との間の
距離をドリル直径の47％以下に定めたことを特徴
とする。

即ち、芯厚と溝巾比を上記の値に定めることに
より、断面積の増加効果によつてドリル強度を上
げ、一方では、先端側切刃の形状の工夫と、切刃
の外周部からそれに相対した溝壁外周部迄の相対
距離の限定によつて切削抵抗の増加を無くしてい
る。

なお、芯厚がドリル直径の25％以下であるとね
じれ剛性が不足し、逆に35％を越えると切屑の排
出性が悪くなる。また、溝巾比と溝壁外周部から
切刃外周部迄の相対距離が上の範囲から外れると
切屑のカールや折断がうまくいかず排出切屑が加
工穴面に直接当たることがある。さらに、半径方
向すくい角が−5゜以下では切削抵抗が高まり剛性
不足を示す。このすくい角は０〜10゜の範囲が切
味がよくなるのでより望ましい。

〔実施例〕

以下、添付図に基いてこの考案の実施例を説明
する。

第１図及び第２図は第１実施例のテーパドリル
で、先端側切刃１の外周部からマージン３に沿つ
た切刃４の途中迄のＬの範囲に所定の勾配αを付
してある。また、切刃１はシンニング溝５の付設
によつてチゼル刃を０又はそれに近い寸法にして
あり、さらに、この切刃１のドリル直径の2/3よ
り外側の刃１ａは、第２図の状態で半径方向のす
くい角θ₂を正に定めるためその刃自体を曲線刃と
し、かつ芯厚部の切刃１ｂに対し、回転方向に凹
となる曲線切刃１ｃで結んである。

また、芯厚Ｗはドリル直径の25〜35％、溝巾比
Ｂ：Ａは0.4〜0.8：１とし、さらに、切刃１ａを
基準線とし、それに相対する溝壁２の外周部から
その基準線に直交する線と切刃外周部で直交する
線との間の距離l₂をドリル直径の47％以下にして
ある。

第３図は、2/3より外側の切刃１ａの半径方向
すくい角を0゜に、第４図は同じすくい角θ₂を正に
定めたもので、すくい角が変わつた点と、切刃１
ａが直線となつている点を除いて第１実施例のド
リルと殆んど変わるところがない。

一方、第５図は、テーパドリルの場合、加工中
の求心性が悪いので、その解決策としてテーパ部
先端にドリル直径の20〜30％の長さのストレート
部６を連設し、その先端に切刃１を付したもの
で、連設点Ｃから後方にテーパ勾配が付されてい
る。この図はテーパ勾配をわかり易くするため過
大に表現してある。

なお、テーパ部は、剛性確保のため、先端より
シヤンク部７に向かう任意の点の断面形状を先端
部に相似させて順次増大させるのが望ましい。

以下に、本考案のドリルと従来ドリルを用いた
穿孔実験の比較結果を示す。

本考案のドリルは第５図に基づくもので、スト
レート部６の端面形状は第２図と同じである。ま
た、第５図に示す寸法諸元はｄ＝６mm、L₁＝10
mm、L₂＝20mm、α＝60゜である。芯厚は、ストレ
ート部６が1.8mm、その後方のテーパ部がテーパ
部各部位の径の30％、溝巾比（第２図のＢ：Ａ）
は、0.5：１であり、先端にはチゼル巾を0.1mmに
するクロスシンニング加工が施してある。ドリル
材質はP30をベースにしてその表面にTiNをコー
テイングしたものである。

一方、従来ドリルは、端面が第８図の形状であ
る点、芯厚が先端ストレート部で1.2mm、テーパ
部で各部位径の20％である点、及び溝巾比が１：
１である点が、本願ドリルと相違するものであ
る。

その他の条件は以下の通り。

加工物：自動車部品、材質SCM415、 H_RC20以下加工機：専用機 11KW 切削条件：ストレート部での切削速度Ｖ＝
35m／分、送りｆ＝0.04mm／rev、加工
深さ＝先端ストレート部８mm、テーパ部
10mm（計18mm）切削油：エマルジヨンタイプのものを使用以上の結果、本考案ドリルは600穴を安定して
加工できた。一方、従来ドリルは600穴を加工し
得るものもあつたが、多くは50〜600穴の間で折
損事故を起こし、その寿命に大きなバルツキが見
られた。

第６図に、本願ドリルで加工したテーパ穴の面
粗度測定値を示す。図の数値は穴深さ方向へ100
倍、粗さ方向へ500倍に拡大したものであつて、
このように、本願によれば、加工面粗さが十分に
小さくなる。図では約10μmの範囲に収まつてい
る。

〔効果〕

以上から成る本考案のテーパドリルは、芯厚が
大きく、溝巾比が小さいため、ねじれ剛性、曲げ
剛性が向上する。

また、ドリル径の2/3より外側の切刃の半径方
向すくい角が−5゜〜正の範囲にあるため、同一芯
厚、溝巾比とした場合の従来刃形のドリルに比べ
トルク・スラストが格段に低下する。

さらに、切刃外周部から相対する溝壁の外周部
迄の距離が近くなつているので、切屑のカール、
折損、排出がドリル溝のみによつて行われ、従つ
て、切屑詰まり、切屑の加工穴内面への接触によ
る切屑抵抗の増加、加工穴の面粗度の悪化等の問
題も無くなる。

さらに、芯厚部の切刃と2/3より外側の切刃を
曲線で結んだものは、切刃長が長くなるため切刃
の単位長さ当りの仕事量が減り、切込み開始時の
切削抵抗の一層の低減効果と、切刃のより高い耐
摩耗効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案のテーパドリルの一例を示す
側面図、第２図はその正面側端面図、第３図及び
第４図は他の実施例の正面側端面図、第５図はさ
らに他の実施例の側面図、第６図は本考案のドリ
ルによる加工穴面の面粗度の測定グラフ、第７図
はねじれ剛性に及ぼす芯厚と溝巾比の相関グラ
フ、第８図は従来ドリルの正面図である。１……切刃、２……溝壁、３……マージン、４
……切刃、５……シンニング溝、６……ストレー
ト部、７……シヤンク部。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】 (1) 超硬質材料又はその表面に耐摩耗性のより高
い硬質皮膜層を設けた材料から成るテーパ穴加
工用のドリルにおいて、所定の勾配をもつテー
パ部先端で芯厚をドリル直径の25〜30％、溝巾
比を0.4〜0.8：１に設定すると共に少なくとも
ドリル直径の2/3より外側に位置する先端側切
刃の半径方向すくい角を端面からの直視状態で
−5゜〜正に定め、さらに、上記2/3より外側の
切刃を基準線としてそれに直交する切刃に相対
した溝壁外周部からの仮想垂線と切刃外周部か
らの仮想垂線との間の距離をドリル直径の47％
以下に定めたことを特徴とするテーパドリル。 (2) 上記2/3より外側の切刃の端面直視状態の半
径方向すくい角が0゜〜正になるよう、この切刃
と芯厚部の切刃を端面直視状態で回転方向に凹
となる曲線切刃で結んだことを特徴とする実用
新案登録請求の範囲第(1)項記載のテーパドリ
ル。 (3) 切刃先端部よりシヤンク部に向かう任意の点
の断面形状を先端部での断面形状に相似させて
順次増大させたことを特徴とする実用新案登録
請求の範囲第(1)項又は第(2)項記載のテーパドリ
ル。 (4) 上記テーパ勾配をもつ部分の先端にドリル直
径の20〜30％長さのストレート切刃部を連設
し、その先端に先端側切刃を付したことを特徴
とする実用新案登録請求の範囲第(1)項又は第(2)
項記載のテーパドリル。