ツイストドリル
【課題】 ドリル先端切刃を凹状とすることで、直線状切刃と比較し、切刃に切り屑の処理性を付与するとともに切り屑排出溝の面積を大きくし、更に、ヒール側にマージンを設けることで切削中の工具挙動を安定させることで、このような問題を解決した工具を提供する。
【解決手段】軸線回りに回転される工具本体の先端部外周に、一対の切屑排出溝が上記軸線を挟んで互いに反対側に設けられるとともに、これらの切屑排出溝の回転方向を向く壁面の先端には切刃が設けられてなる穴明け工具であって、心厚をＷ、軸直角断面における切刃側溝底に内接する略円弧の曲率をＲ１とするとき、Ｒ１＝（１．３〜２．０）Ｗの範囲で構成される凹状切刃を有し、該穴明け工具の軸直角断面視でランド部と切り屑排出溝のつながるヒール側にもう一対のマージンを設けたことを特長とするドリル。
【解決手段】軸線回りに回転される工具本体の先端部外周に、一対の切屑排出溝が上記軸線を挟んで互いに反対側に設けられるとともに、これらの切屑排出溝の回転方向を向く壁面の先端には切刃が設けられてなる穴明け工具であって、心厚をＷ、軸直角断面における切刃側溝底に内接する略円弧の曲率をＲ１とするとき、Ｒ１＝（１．３〜２．０）Ｗの範囲で構成される凹状切刃を有し、該穴明け工具の軸直角断面視でランド部と切り屑排出溝のつながるヒール側にもう一対のマージンを設けたことを特長とするドリル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、ツイストドリルにおいて切削中の工具挙動が安定性するドリルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ドリルで穴加工を行う場合、刃先で生成された切り屑がドリル溝面と加工壁面に囲まれた空間を通り排出されるので切り屑の処理性が問題になる。また、工具剛性の弱さや、切刃のドリル中心からの距離による切削速度の変化、特に中心部では切削速度が０で押しつぶし加工になるために大きな切削抵抗が発生し、切削中の工具挙動が不安定となる。従来の直線状の切れ刃は切刃側溝底に内接する略円弧の曲率が大きいため切り屑を処理性の良い形状にカールさせる効果に乏しく、切り屑処理性の付与だけでは切削中の工具挙動を安定させるには十分とはいえない。更に、切刃側のみにマージンを設けた場合は工具挙動を安定させることが不十分であった。このような例として、特許文献１、２がある。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−５８２４６号公報
【特許文献２】特開２００３−４８１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願発明は、切削中の工具挙動を安定させるため、凹状切刃とすることで直線状切刃と比較し、切刃に切り屑の処理性を付与するとともに切り屑排出溝の面積を大きくし、更に、ヒール側にマージンを設けることで切削中の工具挙動を安定させることで、このような問題を解決した工具を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願発明は、軸線回りに回転される工具本体の先端部外周に、一対の切屑排出溝が上記軸線を挟んで互いに反対側に設けられるとともに、これらの切屑排出溝の回転方向を向く壁面の先端には切刃が設けられてなる穴明け工具であって、心厚をＷ、軸直角断面における切刃側溝底に内接する略円弧の曲率をＲ１とするとき、Ｒ１＝（１．３〜２．０）Ｗの範囲で構成される凹状切刃を有し、該穴明け工具の軸直角断面視でランド部と切り屑排出溝のつながるヒール側にもう一対のマージンを設けたことを特長とするドリルであり、切れ刃を凹状とすることで切刃に切り屑処理性のよい形状にカールさせる効果を付与し、切り屑排出溝の面積を大きくし切り屑排出性を向上した。
【発明の効果】
【０００６】
本願発明により、切り屑の処理性が改善され、ヒール側マージンのガイドにより、切削中の工具挙動が安定し、穴加工の安定性を高めたドリルを提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
ドリルで穴加工を行う場合、切り屑処理性の問題、剛性の弱さ、中心部での切削速度が０となるため押しつぶしの加工となり大きな切削抵抗が発生し、切削中の工具挙動が不安定となる。本願発明では、ドリル先端視において切刃形状を凹状として、切刃側溝底に内接する略円弧の曲率を小さくして切り屑の処理性を付与し、切り屑排出溝の面積を大きくするとともに、軸直角断面視でランド部と切削排出溝のつながるヒール側にもう一対のマージンを設け穴壁とのガイド部を設けた。Ｒ１がＷの１．３倍より小さい場合、切り屑排出溝容積を十分に確保することができないため切刃側の溝底部で切り屑が詰まる傾向となり排出性が阻害される。Ｒ１がＷの２．０倍より大きい場合切り屑をカールさせる効果に乏しくなり切り屑のカール半径が大きくなり溝内に切り屑が詰まる傾向となるため、Ｒ１＝（１．３〜２．０）Ｗの範囲とした。
軸直角断面視でランド部と切削排出溝のつながるヒール側にもう一対のマージンを設けマージン巾を規定することで、穴壁で工具を支えるガイド部を増やして穴壁でドリルを支持することで切削抵抗の増加を防ぎ、切削中の工具挙動を安定させることができた。
ヒール側のマージンを設ける位置は、切刃コーナーよりヒール側に向かって７５°より切刃コーナーに近い位置や、１０５°より遠い位置ではガイドの効果が小さくなるため７５°〜１０５°の範囲とした。
ヒール側のマージン巾はドリル直径の３．０％より狭い場合十分なガイド効果を得ることができず、６．５％より広い場合穴壁との接触面積が増大し抵抗が大きくなりドリルの挙動が不安定となるため、３．０％〜６．５％の範囲とした。
該ドリルにクーラントホールを設けてクーラントとして油性切削油、水溶性切削油、ミスト及びエアー等を送ることにより、切削によって生ずる熱の冷却と、潤滑性を高め切屑の排出をよりスムーズに行うことが出来る。
ハイス基材或いは超硬基材の表面に硬質皮膜及び潤滑性膜を、スパッタリング法、プラズマ化学蒸着法、イオン誘導型アーク放電式イオンプレーティング法の何れかもしくはその組合せにより被覆することで、切削寿命、切削作業速度の向上は図れるが、コーティングを施さないものにおいても切削寿命、切削作業速度の低下以外は、切削性能は変わらないものである。
【実施例】
【０００８】
（実施例１）
超硬ドリルの形状を、ドリル径＝６．０ｍｍ、溝長＝４５ｍｍ、全長＝１００ｍｍ、捩れ角＝３０°、ヒール側マージンの位置を９０°、クーラントホール付き、を用いて、切刃側溝底に内接する略円弧の曲率Ｒ１を、比較例１、１．２Ｗ、本発明例２、同１．３Ｗ、本発明例３、同１．６Ｗ、本発明例４、同２．０Ｗ、比較例５、同２．１Ｗ、の５試料コーティング超硬ドリルを製作した。コーティングはＴｉＡｌＮをイオン誘導型アーク放電式イオンプレーティング法とスパッタリング法を組み合わせて施した。
上記各３本を、切削速度＝１００ｍ／ｍｉｎ、１回転送り＝０．１５ｍｍ／ｒｅｖ、被削材は一般の機械部品等に使用される一般鋼や合金鋼等のうちＳ５０Ｃ（２２０〜２８０ＨＢ）、クーラントホールを通して水溶性切削液を供給、穴深さ１８ｍｍの貫通穴を加工する条件で、ＢＴ４０番の縦型マシニングセンターで１０穴の加工を行い、切削状況を確認した。結果、機械主軸負荷が比較例１はＲ１が小さいため切り屑が詰まる傾向に成り５〜１５％、本発明例１は４〜６％、本発明例２は１〜２％、本発明例３は３〜５％、比較例２はＲ１が大きいため切り屑をカールさせる効果が小さく処理性が悪いため切り屑が詰まる傾向になり５〜１２％の変動幅となった。
【０００９】
（実施例２）
本発明例３の形状でさらに、マージンの位置を、工具中心を通り両切刃コーナーを結んだ直線に対し、切刃コーナーよりヒール側に向かって、比較例６、７２°、本発明例７、７５°、本発明例８、８０°、本発明例９、９０°、本発明例１０、１００°、本発明例１１、１０５°、比較例１２、１０７°の位置に設けたものと、比較例１３として切刃側のみにマージンを設けたものに、スパッタリング法によりＴｉＡｌＮコーティングを施したクーラントホール付き超硬ドリルを製作した。上記各試料３本を、被削材をＳＣＭ４４０（ＨＢ２８０〜３３０）、その他の切削諸元は実施例１と同じ諸元で穴加工を行い、５００穴加工時の刃先を確認した。その結果、比較例６は３本中２本に微小なチッピング、本発明例７〜１１は正常摩耗、比較例１２は３本中１本に微小なチッピング、比較例１３は３本中２本に微小なチッピングを観察した。更に、ドリル表面を観察したところ、コーティング表面が平滑で切り屑処理性が良好であり、併せて切り屑が金属光沢を有し、焼け色がなかった。
【００１０】
（実施例３）
本発明例３及び９の形状で、マージンの巾を工具直径の、比較例１４、２．７％、本発明例１５、３．０％、本発明例１６、４．０％、本発明例１７、６．０％、本発明例１８、６．５％、比較例１９、６．８％とし、プラズマ化学蒸着法によりＴｉＡｌＮコーティングを施した超硬ドリルを製作した。上記各試料３本を、被削材をＳＳ４００（ＨＢ１８０〜２２０）、その他の切削諸元は実施例１と同じ諸元で穴加工を行い、１０００穴加工時の刃先を観察した。その結果、比較例１４は３本中１本に微小なチッピングを、本発明例１５〜１８は正常摩耗、比較例１９は３本中１本に微小なチッピングが観察された。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は本発明例のドリルの軸直角断面を示す。
【図２】図２は本発明例のドリルのＷマージンを示す。
【符号の説明】
【００１２】
１：心厚に相当する略円弧
２：刃側溝底
３：刃側溝底に内接する略円弧
４：軸心を通り両切刃コーナーを結ぶ線
５：工具軸心とヒール側マージンを結ぶ線
６：ヒール側マージンの位置を示す角度
７：ヒール側のマージン巾
Ｒ１：切刃側溝底に内接する略円弧の半径
Ｗ：ドリル心厚
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、ツイストドリルにおいて切削中の工具挙動が安定性するドリルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ドリルで穴加工を行う場合、刃先で生成された切り屑がドリル溝面と加工壁面に囲まれた空間を通り排出されるので切り屑の処理性が問題になる。また、工具剛性の弱さや、切刃のドリル中心からの距離による切削速度の変化、特に中心部では切削速度が０で押しつぶし加工になるために大きな切削抵抗が発生し、切削中の工具挙動が不安定となる。従来の直線状の切れ刃は切刃側溝底に内接する略円弧の曲率が大きいため切り屑を処理性の良い形状にカールさせる効果に乏しく、切り屑処理性の付与だけでは切削中の工具挙動を安定させるには十分とはいえない。更に、切刃側のみにマージンを設けた場合は工具挙動を安定させることが不十分であった。このような例として、特許文献１、２がある。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−５８２４６号公報
【特許文献２】特開２００３−４８１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願発明は、切削中の工具挙動を安定させるため、凹状切刃とすることで直線状切刃と比較し、切刃に切り屑の処理性を付与するとともに切り屑排出溝の面積を大きくし、更に、ヒール側にマージンを設けることで切削中の工具挙動を安定させることで、このような問題を解決した工具を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願発明は、軸線回りに回転される工具本体の先端部外周に、一対の切屑排出溝が上記軸線を挟んで互いに反対側に設けられるとともに、これらの切屑排出溝の回転方向を向く壁面の先端には切刃が設けられてなる穴明け工具であって、心厚をＷ、軸直角断面における切刃側溝底に内接する略円弧の曲率をＲ１とするとき、Ｒ１＝（１．３〜２．０）Ｗの範囲で構成される凹状切刃を有し、該穴明け工具の軸直角断面視でランド部と切り屑排出溝のつながるヒール側にもう一対のマージンを設けたことを特長とするドリルであり、切れ刃を凹状とすることで切刃に切り屑処理性のよい形状にカールさせる効果を付与し、切り屑排出溝の面積を大きくし切り屑排出性を向上した。
【発明の効果】
【０００６】
本願発明により、切り屑の処理性が改善され、ヒール側マージンのガイドにより、切削中の工具挙動が安定し、穴加工の安定性を高めたドリルを提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
ドリルで穴加工を行う場合、切り屑処理性の問題、剛性の弱さ、中心部での切削速度が０となるため押しつぶしの加工となり大きな切削抵抗が発生し、切削中の工具挙動が不安定となる。本願発明では、ドリル先端視において切刃形状を凹状として、切刃側溝底に内接する略円弧の曲率を小さくして切り屑の処理性を付与し、切り屑排出溝の面積を大きくするとともに、軸直角断面視でランド部と切削排出溝のつながるヒール側にもう一対のマージンを設け穴壁とのガイド部を設けた。Ｒ１がＷの１．３倍より小さい場合、切り屑排出溝容積を十分に確保することができないため切刃側の溝底部で切り屑が詰まる傾向となり排出性が阻害される。Ｒ１がＷの２．０倍より大きい場合切り屑をカールさせる効果に乏しくなり切り屑のカール半径が大きくなり溝内に切り屑が詰まる傾向となるため、Ｒ１＝（１．３〜２．０）Ｗの範囲とした。
軸直角断面視でランド部と切削排出溝のつながるヒール側にもう一対のマージンを設けマージン巾を規定することで、穴壁で工具を支えるガイド部を増やして穴壁でドリルを支持することで切削抵抗の増加を防ぎ、切削中の工具挙動を安定させることができた。
ヒール側のマージンを設ける位置は、切刃コーナーよりヒール側に向かって７５°より切刃コーナーに近い位置や、１０５°より遠い位置ではガイドの効果が小さくなるため７５°〜１０５°の範囲とした。
ヒール側のマージン巾はドリル直径の３．０％より狭い場合十分なガイド効果を得ることができず、６．５％より広い場合穴壁との接触面積が増大し抵抗が大きくなりドリルの挙動が不安定となるため、３．０％〜６．５％の範囲とした。
該ドリルにクーラントホールを設けてクーラントとして油性切削油、水溶性切削油、ミスト及びエアー等を送ることにより、切削によって生ずる熱の冷却と、潤滑性を高め切屑の排出をよりスムーズに行うことが出来る。
ハイス基材或いは超硬基材の表面に硬質皮膜及び潤滑性膜を、スパッタリング法、プラズマ化学蒸着法、イオン誘導型アーク放電式イオンプレーティング法の何れかもしくはその組合せにより被覆することで、切削寿命、切削作業速度の向上は図れるが、コーティングを施さないものにおいても切削寿命、切削作業速度の低下以外は、切削性能は変わらないものである。
【実施例】
【０００８】
（実施例１）
超硬ドリルの形状を、ドリル径＝６．０ｍｍ、溝長＝４５ｍｍ、全長＝１００ｍｍ、捩れ角＝３０°、ヒール側マージンの位置を９０°、クーラントホール付き、を用いて、切刃側溝底に内接する略円弧の曲率Ｒ１を、比較例１、１．２Ｗ、本発明例２、同１．３Ｗ、本発明例３、同１．６Ｗ、本発明例４、同２．０Ｗ、比較例５、同２．１Ｗ、の５試料コーティング超硬ドリルを製作した。コーティングはＴｉＡｌＮをイオン誘導型アーク放電式イオンプレーティング法とスパッタリング法を組み合わせて施した。
上記各３本を、切削速度＝１００ｍ／ｍｉｎ、１回転送り＝０．１５ｍｍ／ｒｅｖ、被削材は一般の機械部品等に使用される一般鋼や合金鋼等のうちＳ５０Ｃ（２２０〜２８０ＨＢ）、クーラントホールを通して水溶性切削液を供給、穴深さ１８ｍｍの貫通穴を加工する条件で、ＢＴ４０番の縦型マシニングセンターで１０穴の加工を行い、切削状況を確認した。結果、機械主軸負荷が比較例１はＲ１が小さいため切り屑が詰まる傾向に成り５〜１５％、本発明例１は４〜６％、本発明例２は１〜２％、本発明例３は３〜５％、比較例２はＲ１が大きいため切り屑をカールさせる効果が小さく処理性が悪いため切り屑が詰まる傾向になり５〜１２％の変動幅となった。
【０００９】
（実施例２）
本発明例３の形状でさらに、マージンの位置を、工具中心を通り両切刃コーナーを結んだ直線に対し、切刃コーナーよりヒール側に向かって、比較例６、７２°、本発明例７、７５°、本発明例８、８０°、本発明例９、９０°、本発明例１０、１００°、本発明例１１、１０５°、比較例１２、１０７°の位置に設けたものと、比較例１３として切刃側のみにマージンを設けたものに、スパッタリング法によりＴｉＡｌＮコーティングを施したクーラントホール付き超硬ドリルを製作した。上記各試料３本を、被削材をＳＣＭ４４０（ＨＢ２８０〜３３０）、その他の切削諸元は実施例１と同じ諸元で穴加工を行い、５００穴加工時の刃先を確認した。その結果、比較例６は３本中２本に微小なチッピング、本発明例７〜１１は正常摩耗、比較例１２は３本中１本に微小なチッピング、比較例１３は３本中２本に微小なチッピングを観察した。更に、ドリル表面を観察したところ、コーティング表面が平滑で切り屑処理性が良好であり、併せて切り屑が金属光沢を有し、焼け色がなかった。
【００１０】
（実施例３）
本発明例３及び９の形状で、マージンの巾を工具直径の、比較例１４、２．７％、本発明例１５、３．０％、本発明例１６、４．０％、本発明例１７、６．０％、本発明例１８、６．５％、比較例１９、６．８％とし、プラズマ化学蒸着法によりＴｉＡｌＮコーティングを施した超硬ドリルを製作した。上記各試料３本を、被削材をＳＳ４００（ＨＢ１８０〜２２０）、その他の切削諸元は実施例１と同じ諸元で穴加工を行い、１０００穴加工時の刃先を観察した。その結果、比較例１４は３本中１本に微小なチッピングを、本発明例１５〜１８は正常摩耗、比較例１９は３本中１本に微小なチッピングが観察された。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は本発明例のドリルの軸直角断面を示す。
【図２】図２は本発明例のドリルのＷマージンを示す。
【符号の説明】
【００１２】
１：心厚に相当する略円弧
２：刃側溝底
３：刃側溝底に内接する略円弧
４：軸心を通り両切刃コーナーを結ぶ線
５：工具軸心とヒール側マージンを結ぶ線
６：ヒール側マージンの位置を示す角度
７：ヒール側のマージン巾
Ｒ１：切刃側溝底に内接する略円弧の半径
Ｗ：ドリル心厚
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転される工具本体の先端部外周に、一対の切屑排出溝が上記軸線を挟んで互いに反対側に設けられるとともに、これらの切屑排出溝の回転方向を向く壁面の先端には切刃が設けられてなる穴明け工具であって、心厚をＷ、軸直角断面における切刃側溝底に内接する略円弧の曲率をＲ１とするとき、Ｒ１＝（１．３〜２．０）Ｗの範囲で構成される凹状切刃を有し、該穴明け工具の軸直角断面視でランド部と切り屑排出溝のつながるヒール側にもう一対のマージンを設けたことを特長とするドリル。
【請求項２】
請求項１記載のドリルにおいて、該ヒール部側のマージンの位置を、工具中心を通り両切刃コーナーを結んだ直線に対し、切刃コーナーよりヒール側に向かって７５〜１０５°の位置に形成したことを特徴とするドリル。
【請求項３】
請求項１又は２記載のドリルにおいて、前記マージン部の巾をドリル直径の３．０％〜６．５％の範囲に形成したことを特長とするツイストドリル。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれかに記載のドリルにおいて、該ドリルにクーラントホールを設けたことを特長とするドリル。
【請求項５】
請求項１乃４いずれかに記載のドリルにおいて、該ドリルに、硬質皮膜及び又は潤滑性膜のコーティングを被覆したことを特長とするドリル。
【請求項１】
軸線回りに回転される工具本体の先端部外周に、一対の切屑排出溝が上記軸線を挟んで互いに反対側に設けられるとともに、これらの切屑排出溝の回転方向を向く壁面の先端には切刃が設けられてなる穴明け工具であって、心厚をＷ、軸直角断面における切刃側溝底に内接する略円弧の曲率をＲ１とするとき、Ｒ１＝（１．３〜２．０）Ｗの範囲で構成される凹状切刃を有し、該穴明け工具の軸直角断面視でランド部と切り屑排出溝のつながるヒール側にもう一対のマージンを設けたことを特長とするドリル。
【請求項２】
請求項１記載のドリルにおいて、該ヒール部側のマージンの位置を、工具中心を通り両切刃コーナーを結んだ直線に対し、切刃コーナーよりヒール側に向かって７５〜１０５°の位置に形成したことを特徴とするドリル。
【請求項３】
請求項１又は２記載のドリルにおいて、前記マージン部の巾をドリル直径の３．０％〜６．５％の範囲に形成したことを特長とするツイストドリル。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれかに記載のドリルにおいて、該ドリルにクーラントホールを設けたことを特長とするドリル。
【請求項５】
請求項１乃４いずれかに記載のドリルにおいて、該ドリルに、硬質皮膜及び又は潤滑性膜のコーティングを被覆したことを特長とするドリル。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−９５６２８（Ｐ２００６−９５６２８Ａ）
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２８３２５１（Ｐ２００４−２８３２５１）
【出願日】平成１６年９月２９日（２００４．９．２９）
【出願人】（０００２３３０６６）日立ツール株式会社 (299)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月２９日（２００４．９．２９）
【出願人】（０００２３３０６６）日立ツール株式会社 (299)
【Ｆターム（参考）】
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