ドリルおよび切削加工物の製造方法
【課題】切屑排出性に優れるドリルおよび切削加工物の製造方法を提供することである。
【解決手段】本発明の実施形態に係るドリル１は、先端部に位置している第１領域１０と、直径が第１領域１０側から後端部側に向かうにつれて大きくなる段部２５を有し、段部２５側の端部２０ａにおいて第１領域１０に連続している第２領域２０と、を有する略円柱状の切削部３を備え、第２領域２０は、複数の第２切刃２１および複数の第２溝２３の間に位置している複数の第２すくい面を有し、前記複数の第２すくい面はいずれも、回転軸Ｓに平行な方向における長さＷ２が、外周部側に向かうにつれて小さくなる第２中央面と、前記第２中央面よりも前記外周部側に位置し、前記長さＷ２が前記外周部側に向かうにつれて大きくなる第２外方面と、を有する。このドリル１を用いて切削加工物を製造する方法を提供する。
【解決手段】本発明の実施形態に係るドリル１は、先端部に位置している第１領域１０と、直径が第１領域１０側から後端部側に向かうにつれて大きくなる段部２５を有し、段部２５側の端部２０ａにおいて第１領域１０に連続している第２領域２０と、を有する略円柱状の切削部３を備え、第２領域２０は、複数の第２切刃２１および複数の第２溝２３の間に位置している複数の第２すくい面を有し、前記複数の第２すくい面はいずれも、回転軸Ｓに平行な方向における長さＷ２が、外周部側に向かうにつれて小さくなる第２中央面と、前記第２中央面よりも前記外周部側に位置し、前記長さＷ２が前記外周部側に向かうにつれて大きくなる第２外方面と、を有する。このドリル１を用いて切削加工物を製造する方法を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドリルおよび切削加工物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
径寸法が途中で変化している段付穴や、開口部に面取りが形成されている面取り付穴を一度に加工可能なドリルとして、段付ドリルが知られている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、特許文献１に記載されているような従来の段付ドリルは、切屑排出性に劣るという問題があった。それゆえ、従来の段付ドリルを用いて例えば貫通孔を形成すると、生成する切屑が貫通孔の内部に詰まり易く、貫通孔の内壁面が損傷したり、切刃が欠損するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−７８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題の１つは、切屑排出性に優れるドリルおよび切削加工物の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態に係るドリルは、先端部に位置している第１領域と、回転軸に垂直な断面視において、直径が前記第１領域側から後端部側に向かうにつれて大きくなる段部を有し、前記段部側の端部において前記第１領域に連続している第２領域と、を有する略円柱状の切削部を備え、前記第１領域は、先端に位置している複数の第１切刃と、前記切削部の外周部に位置している第１外周部と、前記複数の第１切刃の後端部側から前記切削部の前記後端部側に向かって前記第１外周部において螺旋状に位置している複数の第１溝と、を有し、前記第２領域は、前記段部に位置している複数の第２切刃と、前記切削部の前記外周部に位置している第２外周部と、前記複数の第２切刃の後端部側から前記切削部の前記後端部側に向かって前記第２外周部において螺旋状に位置している複数の第２溝と、前記複数の第２切刃および前記複数の第２溝の間に位置している複数の第２すくい面と、を有し、前記複数の第２すくい面はいずれも、前記回転軸に平行な方向における長さＷ２が、前記第２外周部側に向かうにつれて小さくなる第２中央面と、前記第２中央面よりも前記第２外周部側に位置し、前記長さＷ２が前記第２外周部側に向かうにつれて大きくなる第２外方面と、を有する。
【０００６】
本発明の実施形態に係る切削加工物の製造方法は、上述した実施形態に係るドリルを回転させる工程と、回転している前記ドリルの前記複数の第２切刃と、被削材とを接触させる工程と、前記被削材と前記ドリルとを相対的に離隔させる工程と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の実施形態に係るドリルは、段部に位置している複数の第２切刃の後端部側に位置している複数の第２すくい面がいずれも、回転軸に平行な方向における長さＷ２が、第２外周部側に向かうにつれて小さくなる第２中央面と、第２中央面よりも第２外周部側に位置し、長さＷ２が第２外周部側に向かうにつれて大きくなる第２外方面と、を有している。したがって、第２溝のうち第２切刃側に位置している端部は、第２中央面と第２外方面との境界部に向かうにつれて第２切刃側に凸状になる。これにより、第２切刃から生成する切屑は、切屑の排出方向に向かってある程度送られると、第２すくい面と第２溝の第２切刃側の端部とを同時に通過するようになる。そして、切屑のうち第２切刃側の端部近傍に位置している第２溝を通過する部分が、第２溝の形状に沿って湾曲されて、切屑の幅が第２切刃の長さよりも小さくなる。その結果、切屑が第２溝の内部をスムーズに通過するようになり、切屑排出性を向上させることが可能となる。
【０００８】
一般に、ハンドドリル等を用いる孔加工においては、パワー不足等を補うため、予め所望する孔径よりも小さな径の下孔を被削材に形成しておき、その下孔の上方から所望する大きさの径を孔加工するという加工方法が採用されている。ここで、下孔はパワー不足等を補う観点などからは貫通していることが好ましいが、貫通していなくても良い。本発明の実施形態に係るドリルは、上述した理由から切屑排出性に優れるので、貫通孔を形成する際に生成する切屑が加工中の孔の内部に詰まるのを抑制することができ、それゆえ、例えばハンドドリル等に適用すれば、下孔の加工工程を省略して製造コストを低減できるとともに、第１切刃に基づく下孔径と第２切刃に基づく最終加工径との取り違えによる品質のバラツキ等の発生を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係るドリルを示す側面図である。
【図２】図１のドリルを示す拡大先端視図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、図１のドリルの先端部近傍を互いに異なる方向から見た部分拡大側面図である。
【図４】図１のドリルの先端部近傍を示す部分拡大説明図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態に係る切削加工物の製造方法を工程順に示す説明図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係るドリルの先端部近傍を示す部分拡大側面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る切削加工物の製造方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜ドリル＞
以下、本発明の実施形態に係るドリルについて、図１〜図４を用いて詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態のドリル１は、回転軸Ｓを中心に矢印Ａ方向に回転可能であり、基端部側から順にシャンク部２と、切削部３と、を備えている。
【００１１】
シャンク部２は、工作機械の回転軸に把持される部位であり、ドリル１の基端部に位置している。シャンク部２を把持する工作機械としては、例えばハンドドリル、マシニングセンタ等が挙げられ、特にハンドドリルが好ましい。
【００１２】
切削部３は、被削材と接触する部位であり、シャンク部２の一端側に位置している。本実施形態の切削部３は、略円柱状であり、ドリル１の先端部に位置している第１領域１０と、第１領域１０に連続している第２領域２０と、を有している。
【００１３】
第１領域１０は、ドリル１の先端に位置している複数の第１切刃１１と、切削部３の外周部３１のうち第１領域１０に位置している第１外周部１２と、複数の第１切刃１１の後端部側から切削部３の後端部側、すなわちシャンク部２側に向かって第１外周部１２において螺旋状に位置している複数の第１溝１３と、を有している。
【００１４】
複数の第１切刃１１は、図２に示すように、先端視において、互いに所定の間隔をおいて回転軸Ｓに対して回転対称となるように位置している。先端視とは、ドリル１の先端部側からドリル１を見た状態を意味するものとする。本実施形態では、第１切刃１１の数は３つであり、これら３つの第１切刃１１の各々が、先端視において、回転軸Ｓに対して１２０°の回転対称となるように位置している。これにより、被削材を加工する際のドリル１の直進安定性を向上させることが可能となる。なお、第１切刃１１の数は３つに限定されるものではなく、通常、２〜５つ程度の範囲から任意に選定することができる。
【００１５】
本実施形態では、図３（ａ）に示すように、回転軸Ｓに垂直な方向から見たとき、複数の第１切刃１１のうち互いに最も離隔している一対の第１切刃１１ａ、１１ｂ（不図示）の仮想延長線Ｌ１、Ｌ２同士のなす角の角度γ１が、鈍角である。これにより、ドリル１の操作性および被削材への食い付き性を向上させることが可能となる。角度γ１としては、１００〜１４０°程度が適当である。
【００１６】
複数の第１切刃１１から生成する切屑はいずれも、複数の第１溝１３を通って切削部３の後端部側に排出される。複数の第１溝１３は、複数の第１切刃１１に対応して位置している。したがって、複数の第１溝１３の数は、複数の第１切刃１１の数と同じになる。本実施形態では、３つの第１切刃１１の各々に対応して、３つの第１溝１３が位置している。また、本実施形態の複数の第１溝１３は、第１領域１０の全長に渡って互いに離隔している。
【００１７】
複数の第１溝１３はいずれも、捩れ角β１（不図示）を有している。捩れ角β１とは、第１切刃１１のうち第１外周部１２側に位置している端部が最も高位となる位置からドリル１を見たとき、第１溝１３と回転軸Ｓとのなす角の角度を意味するものとする。高位とは、ドリル１の回転軸Ｓに垂直な半径方向において高い位置に存在することを意味するものとする。捩れ角β１としては、１０〜４５°程度が適当である。
【００１８】
ここで、本実施形態の第１領域１０は、図２および図３（ａ）に示すように、ドリル１の先端のうち回転軸Ｓ側に位置している食い付き部１５をさらに有している。食い付き部１５は、被削材への食い付き性を向上させる部位であり、厚みを薄くする所謂シンニング（thinning）加工をチゼルエッジに施すことによって構成されている。チゼルエッジとは、複数の第１切刃１１の回転軸Ｓ側に位置している端部同士が互いに交差することによって構成されている部位を意味するものとする。本実施形態では、チゼルエッジが残存しないようにチゼルエッジにシンニング加工を施すことによって食い付き部１５を構成している。そして、複数の第１切刃１１はいずれも、食い付き部１５に連続している。これにより、被削材への食い付き性を向上させることが可能となる。なお、シンニング加工は、チゼルエッジが残存しないように行うものに限定されるものではなく、被削材の組成や切削条件等に応じてチゼルエッジの一部が残存するように行うことも可能である。
【００１９】
本実施形態の第１領域１０は、図２および図３に示すように、第１切刃１１よりも矢印Ａ方向に示すドリル１の回転方向後方側に位置している第１逃げ面１６をさらに有している。第１逃げ面１６は、被削材との接触を避けて切削抵抗を低減する役割を有する部位であり、所定の逃げ角を有している。第１逃げ面１６の逃げ角とは、回転軸Ｓに垂直な基準面（不図示）と第１逃げ面１６とのなす角の角度を意味するものとする。第１逃げ面１６の逃げ角としては、５〜２０°程度が適当である。
【００２０】
本実施形態の第１領域１０は、第１外周部１２のうち第１溝１３がない領域に位置している第１マージン１７をさらに有している。第１マージン１７は、第１切刃１１によって被削材を切削する際に加工孔の内壁面と摺接し、ドリル１の操作性を向上させる部位である。
【００２１】
一方、第２領域２０は、回転軸Ｓに垂直な断面視において、直径が第１領域１０側から後端部側に向かうにつれて大きくなる段部２５を有している。第２領域２０は、図１に示すように、段部２５側の端部２０ａにおいて第１領域１０に連続しているとともに、直径が第１領域１０の直径よりも大きく構成されている。
【００２２】
第２領域２０は、段部２５に位置している複数の第２切刃２１と、切削部３の外周部３１のうち第２領域２０に位置している第２外周部２２と、複数の第２切刃２１の後端部側から切削部３の後端部側に向かって第２外周部２２において螺旋状に位置している複数の第２溝２３と、を有している。
【００２３】
複数の第２切刃２１は、上述した複数の第１切刃１１と同様に、先端視において、互いに所定の間隔をおいて回転軸Ｓに対して回転対称となるように位置している。具体的に説明すると、本実施形態では、図２に示すように、第２切刃２１の数は３つであり、これら３つの第２切刃２１の各々が、先端視において、回転軸Ｓに対して１２０°の回転対称となるように位置している。これにより、被削材を加工する際のドリル１の直進安定性を向上させることが可能となる。
【００２４】
また、本実施形態では、複数の第２切刃２１の数が、上述した複数の第１切刃１１の数と同じ３つである。この構成によっても、被削材を加工する際のドリル１の直進安定性を向上させることが可能となる。なお、第２切刃２１の数は３つに限定されるものではなく、通常、２〜５つ程度の範囲から任意に選定することができる。また、第１切刃１１および第２切刃２１の各々の数は、互いに同じである構成に限定されるものではなく、被削材の組成や切削条件等に応じて異ならせることも可能である。
【００２５】
本実施形態では、図３（ａ）に示すように、回転軸Ｓに垂直な方向から見たとき、複数の第２切刃２１のうち互いに最も離隔している一対の第２切刃２１ａ、２１ｂの仮想延長線Ｌ３、Ｌ４同士のなす角の角度γ２が、鈍角である。これにより、上述した角度γ１による効果と同様に、ドリル１の操作性および被削材への食い付き性を向上させることが可能となる。角度γ２としては、１００〜１４０°程度が適当である。
【００２６】
また、本実施形態では、角度γ１、γ２が、γ１＝γ２の関係を有している。これにより、角度γ１、γ２の各々の効果が相まって、ドリル１の操作性をより向上させることが可能となる。なお、角度γ１、γ２は、互いに同じである構成に限定されるものではなく、被削材の組成や切削条件等に応じて異ならせることも可能である。
【００２７】
複数の第２切刃２１はいずれも、図２に示すように、上述した複数の第１切刃１１よりも短く構成されている。言い換えれば、複数の第１切刃１１はいずれも、複数の第２切刃２１よりも長く構成されている。これにより、周速度が比較的速く、負荷を受け易い第２切刃２１の欠損を抑制することが可能となる。
【００２８】
複数の第２切刃２１から生成する切屑はいずれも、複数の第２溝２３を通って切削部３の後端部側に排出される。複数の第２溝２３は、複数の第２切刃２１に対応して位置している。したがって、複数の第２溝２３の数は、複数の第２切刃２１の数と同じになる。本実施形態では、３つの第２切刃２１の各々に対応して、３つの第２溝２３が位置している。また、本実施形態の複数の第２溝２３は、第２領域２０の全長に渡って互いに離隔している。
【００２９】
複数の第２溝２３はいずれも、図３（ｂ）に示すように、対応する第１溝１３に連続している。これにより、第１切刃１１、第２切刃２１の各々から生成する切屑をまとめて切削部３の後端部側に排出することが可能となる。なお、第１溝１３、第２溝２３は、互いに連続する構成に限定されるものではなく、被削材の組成や切削条件等に応じて互いに離隔する構成にすることも可能である。
【００３０】
複数の第２溝２３はいずれも、図３（ａ）に示すように、捩れ角β２を有している。捩れ角β２とは、上述した捩れ角β１と同様に、第２切刃２１のうち第２外周部２２側に位置している端部が最も高位となる位置からドリル１を見たとき、第２溝２３と回転軸Ｓとのなす角の角度を意味するものとする。捩れ角β２としては、１０〜４５°程度が適当である。
【００３１】
本実施形態では、上述した捩れ角β１、β２が、β１＝β２の関係を有している。これにより、生成する切屑がスムーズに第１溝１３、第２溝２３を通って切削部３の後端部側に排出される。なお、捩れ角β１、β２は、互いに同じである構成に限定されるものではなく、被削材の組成や切削条件等に応じて異ならせることも可能である。
【００３２】
本実施形態の第２領域２０は、図２および図３に示すように、第２切刃２１よりも矢印Ａ方向に示すドリル１の回転方向後方側に位置している第２逃げ面２６をさらに有している。第２逃げ面２６は、上述した第１逃げ面１６と同様に、被削材との接触を避けて切削抵抗を低減する役割を有する部位であり、所定の逃げ角を有している。第２逃げ面２６の逃げ角とは、上述した第１逃げ面１６と同様に、回転軸Ｓに垂直な基準面（不図示）と第２逃げ面２６とのなす角の角度を意味するものとする。第２逃げ面２６の逃げ角としては、５〜２０°程度が適当である。
【００３３】
また、本実施形態の第２領域２０は、第２外周部２２のうち第２溝２３がない領域に位置している第２マージン２７およびクリアランス２８をさらに有している。第２マージン２７は、上述した第１マージン１７と同様に、第２切刃２１によって被削材を切削する際に加工孔の内壁面と摺接し、ドリル１の操作性を向上させる部位である。クリアランス２８は、第２マージン２７よりも矢印Ａ方向に示すドリル１の回転方向後方側に位置している。クリアランス２８は、切削抵抗を低減させる観点から、回転軸Ｓに垂直な断面視において、直径が第２マージン２７の直径よりも小さく構成されている。
【００３４】
ここで、本実施形態の第２領域２０は、図４に示すように、複数の第２切刃２１および複数の第２溝２３の間に位置している複数の第２すくい面２４をさらに有している。複数の第２すくい面２４は、第２切刃２１から生成する切屑の排出方向を安定させるとともに、第２切刃２１の強度を確保して第２切刃２１の欠損を抑制する部位である。
【００３５】
そして、複数の第２すくい面２４はいずれも、回転軸Ｓに平行な方向における長さＷ２が、第２外周部２２側に向かうにつれて小さくなる第２中央面２４１と、第２中央面２４１よりも第２外周部２２側に位置し、長さＷ２が第２外周部２２側に向かうにつれて大きくなる第２外方面２４２と、を有している。これにより、第２中央面２４１および第２溝２３の境界部２４１ａと、第２外方面２４２および第２溝２３の境界部２４２ａとのなす形状が、第２切刃２１側に凸状になる。すなわち、第２溝２３のうち第２切刃２１側に位置している端部２３ａが、第２中央面２４１と第２外方面２４２との境界部Ｐ１に向かうにつれて第２切刃２１側に凸状になる。
【００３６】
このような構成によれば、第２切刃２１から生成する切屑は、切屑の排出方向に向かってある程度送られると、第２すくい面２４と第２溝２３の端部２３ａとを同時に通過するようになる。そして、切屑のうち端部２３ａの近傍に位置している第２溝２３を通過する部分が、第２溝２３の形状に沿って湾曲されて、切屑の幅が第２切刃２１の長さよりも小さくなる。その結果、切屑が第２溝２３の内部をスムーズに通過するようになり、切屑の排出性を向上させることが可能となる。また、本実施形態のように、端部２３ａが、境界部Ｐ１に向かうにつれて第２切刃２１側に凸の曲線状であることが好ましい。端部２３ａを曲線状とすることで、よりスムーズな切屑排出性を発揮することができる。
【００３７】
また、本実施形態においては、第２中央面２４１と第２外方面２４２との境界部Ｐ１が、第２切刃２１の中点Ｐ２よりも第２外周部２２側に位置している。これにより、第２切刃２１から生成する切屑の排出方向を安定させることができ、切屑を第２溝２３の形状に沿って湾曲させ易くなる。
【００３８】
また、本実施形態においては、複数の第２すくい面２４はいずれも、図３（ａ）に示すように、すくい角α２を有している。すくい角α２とは、第２切刃２１のうち第２外周部２２側に位置している端部が最も高位となる位置からドリル１を見たとき、第２すくい面２４と回転軸Ｓとのなす角の角度を意味するものとする。すくい角α２としては、切削抵抗の増大を抑制する観点から、０〜１０°程度であるのが好ましく、３〜７°であるのがより好ましい。
【００３９】
すくい角α２は、矢印Ａ方向に示すドリル１の回転方向に対し、回転方向後方への傾斜を正とし、回転方向前方への傾斜を負として判断するものとする。本実施形態のすくい角α２は、正のすくい角である。
【００４０】
また、本実施形態のすくい角α２は、上述した捩れ角β２に対し、α２＜β２の関係を有している。この構成によっても、上述した境界部Ｐ１による効果と同様に、第２切刃２１から生成する切屑の排出方向を安定させることができ、切屑を第２溝２３の形状に沿って湾曲させ易くなる。
【００４１】
一方、本実施形態では、図４に示すように、上述した第１領域１０も、第２領域２０と同様に、複数の第１切刃１１および複数の第１溝１３の間に位置している複数の第１すくい面１４をさらに有している。そして、複数の第１すくい面１４はいずれも、上述した第２すくい面２４と同様に、回転軸Ｓに平行な方向における長さＷ１が、第１外周部１２側に向かうにつれて小さくなる第１中央面１４１と、第１中央面１４１よりも第１外周部１２側に位置し、長さＷ１が第１外周部１２側に向かうにつれて大きくなる第１外方面１４２と、を有している。したがって、第２すくい面２４において説明したのと同じ理由から、第１切刃１１から生成する切屑が、第１溝１３の内部をスムーズに通過するようになり、切屑の排出性をより向上させることが可能となる。
【００４２】
また、本実施形態においては、複数の第１すくい面１４がいずれも、第１中央面１４１よりも回転軸Ｓ側に位置し、長さＷ１が第１外周部１２側に向かうにつれて大きくなる第１内方面１４３をさらに有している。これにより、第１切刃１１から生成する切屑の排出方向を安定させることができ、切屑を第１溝１３の形状に沿って湾曲させ易くなる。
【００４３】
複数の第１すくい面１４はいずれも、すくい角α１（不図示）を有している。すくい角α１とは、上述したすくい角α２と同様に、第１切刃１１のうち第１外周部１２側に位置している端部が最も高位となる位置からドリル１を見たとき、第１すくい面１４と回転軸Ｓとのなす角の角度を意味するものとする。すくい角α１としては、切削抵抗の増大を抑制する観点から、０〜１０°程度であるのが好ましく、３〜７°であるのがより好ましい。本実施形態のすくい角α１は、すくい角α２と同様に、正のすくい角である。
【００４４】
また、本実施形態のすくい角α１は、上述した捩れ角β１に対し、α１＜β１の関係を有している。この構成によっても、第１切刃１１から生成する切屑の排出方向を安定させることができ、切屑を第１溝１３の形状に沿って湾曲させ易くなる。
【００４５】
また、本実施形態のすくい角α１は、すくい角α２に対し、α１＝α２の関係を有している。これにより、切削抵抗の増大を抑制できるとともに、第１領域１０から第２領域２０への孔の拡張加工を連続的にスムーズに行うことが可能となる。なお、すくい角α１、α２は、互いに同じである構成に限定されるものではなく、被削材の組成や切削条件等に応じて異ならせることも可能である。
【００４６】
一方、図１に示すように、本実施形態の切削部３は、上述した第１領域１０、第２領域２０に加えて、第２領域２０に連続している第３領域３０をさらに有している。第３領域３０は、シャンク部２の形状や、形成する貫通孔の深さ等に応じて設計される部位である。
【００４７】
＜切削加工物の製造方法＞
次に、本発明の実施形態に係る切削加工物の製造方法を、図５を用いて説明する。
図５（ａ）に示すように、まず、上述したドリル１を回転軸Ｓを中心に矢印Ａ方向に回転させる。
【００４８】
次に、図５（ｂ）に示すように、ドリル１を矢印Ｂ方向に送って、回転しているドリル１の複数の第１切刃１１および複数の第２切刃２１と、被削材１００とを接触させ、貫通孔１０１を形成する。ドリル１は、上述した理由から切屑排出性に優れるので、貫通孔１０１を形成する際に生成する切屑が貫通孔１０１の内部に詰まるのを抑制することができ、それゆえ、第１切刃１１および第２切刃２１の欠損を抑制しつつ、加工精度に優れる貫通孔１０１を形成することが可能となる。
【００４９】
被削材１００としては、炭素繊維強化プラスチック層、チタン層およびアルミニウム層から選ばれる少なくとも２種が積層されている積層体であるのが好ましい。このような被削材１００は、例えば飛行機等の構成部材に使用されている。
【００５０】
最後に、図５（ｃ）に示すように、貫通孔１０１からドリル１を矢印Ｃ方向に引き抜いて、被削材１００とドリル１とを相対的に離隔させる。
以上のような工程を経て、被削材１００を切削することによって、所望の切削加工物１１０を得ることができる。切削加工を継続する場合には、ドリル１を回転させた状態を保持したまま、被削材１００の異なる箇所にドリル１の複数の第１切刃１１および複数の第２切刃２１を接触させる工程を繰り返せばよい。
【００５１】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることができるのは言うまでもない。
【００５２】
例えば、上述の実施形態では、第１領域１０が、複数の第１切刃１１および複数の第１溝１３の間に位置している複数の第１すくい面１４をさらに有しているが、これに代えて、複数の第１溝１３がいずれも、複数の第１切刃１１に連続していてもよい。この構成によれば、被削材への食い付き性をより向上させることが可能となる。なお、この実施形態の場合には、第１溝１３のうち第１切刃１１側に位置している部位を、上述した第１すくい面１４と同様の構成にするのが好ましい。その他の構成は、上述した実施形態に係るドリル１と同様である。
【００５３】
また、上述の実施形態では、第１すくい面１４および第２すくい面２４のうち第１すくい面１４のみが第１内方面１４３を有しているが、これに代えて、第２すくい面２４も第２内方面を有するように構成してもよい。すなわち、複数の第２すくい面２４がいずれも、第２中央面２４１よりも回転軸Ｓ側に位置し、長さＷ２が第２外周部２２側に向かうにつれて大きくなる第２内方面をさらに有していてもよい。この構成によれば、第２切刃２１の長さが比較的長い場合において、第２切刃２１から生成する切屑の排出方向を安定させることができ、切屑を第２溝２３の形状に沿って湾曲させ易くなる。その他の構成は、上述した実施形態に係るドリル１と同様である。
【００５４】
また、上述の実施形態では、第２溝２３の端部２３ａは、第２切刃２１との間に所定の間隔をおいて位置しているが、これに代えて、図６に示すように、端部２３ａの一部が第２切刃２１に接触するように位置していてもよい。この構成によれば、切れ味が向上することに加えて、切屑を巻き込む効果をより大きくすることができる。その他の構成は、上述した実施形態に係るドリル１と同様である。
【００５５】
また、上述の実施形態では、チゼルエッジにシンニング加工を施すことによって食い付き部１５を有しているが、これに代えて、食い付き部１５のない構成にしてもよい。すなわち、チゼルエッジにシンニング加工を施さず、チゼルエッジのみの構成にしてもよい。この構成の場合には、被削材への食い付き性を向上させる上で、上述した切削加工物の製造方法は、図５（ａ）の工程よりも前に、図７に示すような工程をさらに備えるのが好ましい。すなわち、本発明の他の実施形態に係る切削加工物の製造方法は、表面にドリル１’の先端部の直径よりも小さい直径を有する下孔１０２が形成されている被削材１００’を用意する工程をさらに備えるのが好ましい。本実施形態の下孔１０２は、被削材１００’の表面および裏面の間を貫通している貫通孔で構成されているが、この構成に限定されるものではなく、被削材１００’の表面に開口部を有する構成にすることも可能である。その他の構成は、上述した実施形態に係るドリル１および切削加工物の製造方法と同様である。
【符号の説明】
【００５６】
１ ドリル
２ シャンク部
３ 切削部
１０ 第１領域
１１ 第１切刃
１２ 第１外周部
１３ 第１溝
１４ 第１すくい面
１４１ 第１中央面
１４２ 第１外方面
１４３ 第１内方面
１５ 食い付き部
１６ 第１逃げ面
１７ 第１マージン
２０ 第２領域
２０ａ 端部
２１ 第２切刃
２２ 第２外周部
２３ 第２溝
２３ａ 端部
２４ 第２すくい面
２４１ 第２中央面
２４１ａ 境界部
２４２ 第２外方面
２４２ａ 境界部
２５ 段部
２６ 第２逃げ面
２７ 第２マージン
２８ クリアランス
３０ 第３領域
３１ 外周部
１００ 被削材
１０１ 貫通孔
１０２ 下孔
１１０ 切削加工物
Ｓ 回転軸
Ｐ１ 第２中央面と第２外方面との境界部
Ｐ２ 第２切刃の中点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドリルおよび切削加工物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
径寸法が途中で変化している段付穴や、開口部に面取りが形成されている面取り付穴を一度に加工可能なドリルとして、段付ドリルが知られている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、特許文献１に記載されているような従来の段付ドリルは、切屑排出性に劣るという問題があった。それゆえ、従来の段付ドリルを用いて例えば貫通孔を形成すると、生成する切屑が貫通孔の内部に詰まり易く、貫通孔の内壁面が損傷したり、切刃が欠損するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−７８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題の１つは、切屑排出性に優れるドリルおよび切削加工物の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態に係るドリルは、先端部に位置している第１領域と、回転軸に垂直な断面視において、直径が前記第１領域側から後端部側に向かうにつれて大きくなる段部を有し、前記段部側の端部において前記第１領域に連続している第２領域と、を有する略円柱状の切削部を備え、前記第１領域は、先端に位置している複数の第１切刃と、前記切削部の外周部に位置している第１外周部と、前記複数の第１切刃の後端部側から前記切削部の前記後端部側に向かって前記第１外周部において螺旋状に位置している複数の第１溝と、を有し、前記第２領域は、前記段部に位置している複数の第２切刃と、前記切削部の前記外周部に位置している第２外周部と、前記複数の第２切刃の後端部側から前記切削部の前記後端部側に向かって前記第２外周部において螺旋状に位置している複数の第２溝と、前記複数の第２切刃および前記複数の第２溝の間に位置している複数の第２すくい面と、を有し、前記複数の第２すくい面はいずれも、前記回転軸に平行な方向における長さＷ２が、前記第２外周部側に向かうにつれて小さくなる第２中央面と、前記第２中央面よりも前記第２外周部側に位置し、前記長さＷ２が前記第２外周部側に向かうにつれて大きくなる第２外方面と、を有する。
【０００６】
本発明の実施形態に係る切削加工物の製造方法は、上述した実施形態に係るドリルを回転させる工程と、回転している前記ドリルの前記複数の第２切刃と、被削材とを接触させる工程と、前記被削材と前記ドリルとを相対的に離隔させる工程と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の実施形態に係るドリルは、段部に位置している複数の第２切刃の後端部側に位置している複数の第２すくい面がいずれも、回転軸に平行な方向における長さＷ２が、第２外周部側に向かうにつれて小さくなる第２中央面と、第２中央面よりも第２外周部側に位置し、長さＷ２が第２外周部側に向かうにつれて大きくなる第２外方面と、を有している。したがって、第２溝のうち第２切刃側に位置している端部は、第２中央面と第２外方面との境界部に向かうにつれて第２切刃側に凸状になる。これにより、第２切刃から生成する切屑は、切屑の排出方向に向かってある程度送られると、第２すくい面と第２溝の第２切刃側の端部とを同時に通過するようになる。そして、切屑のうち第２切刃側の端部近傍に位置している第２溝を通過する部分が、第２溝の形状に沿って湾曲されて、切屑の幅が第２切刃の長さよりも小さくなる。その結果、切屑が第２溝の内部をスムーズに通過するようになり、切屑排出性を向上させることが可能となる。
【０００８】
一般に、ハンドドリル等を用いる孔加工においては、パワー不足等を補うため、予め所望する孔径よりも小さな径の下孔を被削材に形成しておき、その下孔の上方から所望する大きさの径を孔加工するという加工方法が採用されている。ここで、下孔はパワー不足等を補う観点などからは貫通していることが好ましいが、貫通していなくても良い。本発明の実施形態に係るドリルは、上述した理由から切屑排出性に優れるので、貫通孔を形成する際に生成する切屑が加工中の孔の内部に詰まるのを抑制することができ、それゆえ、例えばハンドドリル等に適用すれば、下孔の加工工程を省略して製造コストを低減できるとともに、第１切刃に基づく下孔径と第２切刃に基づく最終加工径との取り違えによる品質のバラツキ等の発生を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係るドリルを示す側面図である。
【図２】図１のドリルを示す拡大先端視図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、図１のドリルの先端部近傍を互いに異なる方向から見た部分拡大側面図である。
【図４】図１のドリルの先端部近傍を示す部分拡大説明図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態に係る切削加工物の製造方法を工程順に示す説明図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係るドリルの先端部近傍を示す部分拡大側面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る切削加工物の製造方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜ドリル＞
以下、本発明の実施形態に係るドリルについて、図１〜図４を用いて詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態のドリル１は、回転軸Ｓを中心に矢印Ａ方向に回転可能であり、基端部側から順にシャンク部２と、切削部３と、を備えている。
【００１１】
シャンク部２は、工作機械の回転軸に把持される部位であり、ドリル１の基端部に位置している。シャンク部２を把持する工作機械としては、例えばハンドドリル、マシニングセンタ等が挙げられ、特にハンドドリルが好ましい。
【００１２】
切削部３は、被削材と接触する部位であり、シャンク部２の一端側に位置している。本実施形態の切削部３は、略円柱状であり、ドリル１の先端部に位置している第１領域１０と、第１領域１０に連続している第２領域２０と、を有している。
【００１３】
第１領域１０は、ドリル１の先端に位置している複数の第１切刃１１と、切削部３の外周部３１のうち第１領域１０に位置している第１外周部１２と、複数の第１切刃１１の後端部側から切削部３の後端部側、すなわちシャンク部２側に向かって第１外周部１２において螺旋状に位置している複数の第１溝１３と、を有している。
【００１４】
複数の第１切刃１１は、図２に示すように、先端視において、互いに所定の間隔をおいて回転軸Ｓに対して回転対称となるように位置している。先端視とは、ドリル１の先端部側からドリル１を見た状態を意味するものとする。本実施形態では、第１切刃１１の数は３つであり、これら３つの第１切刃１１の各々が、先端視において、回転軸Ｓに対して１２０°の回転対称となるように位置している。これにより、被削材を加工する際のドリル１の直進安定性を向上させることが可能となる。なお、第１切刃１１の数は３つに限定されるものではなく、通常、２〜５つ程度の範囲から任意に選定することができる。
【００１５】
本実施形態では、図３（ａ）に示すように、回転軸Ｓに垂直な方向から見たとき、複数の第１切刃１１のうち互いに最も離隔している一対の第１切刃１１ａ、１１ｂ（不図示）の仮想延長線Ｌ１、Ｌ２同士のなす角の角度γ１が、鈍角である。これにより、ドリル１の操作性および被削材への食い付き性を向上させることが可能となる。角度γ１としては、１００〜１４０°程度が適当である。
【００１６】
複数の第１切刃１１から生成する切屑はいずれも、複数の第１溝１３を通って切削部３の後端部側に排出される。複数の第１溝１３は、複数の第１切刃１１に対応して位置している。したがって、複数の第１溝１３の数は、複数の第１切刃１１の数と同じになる。本実施形態では、３つの第１切刃１１の各々に対応して、３つの第１溝１３が位置している。また、本実施形態の複数の第１溝１３は、第１領域１０の全長に渡って互いに離隔している。
【００１７】
複数の第１溝１３はいずれも、捩れ角β１（不図示）を有している。捩れ角β１とは、第１切刃１１のうち第１外周部１２側に位置している端部が最も高位となる位置からドリル１を見たとき、第１溝１３と回転軸Ｓとのなす角の角度を意味するものとする。高位とは、ドリル１の回転軸Ｓに垂直な半径方向において高い位置に存在することを意味するものとする。捩れ角β１としては、１０〜４５°程度が適当である。
【００１８】
ここで、本実施形態の第１領域１０は、図２および図３（ａ）に示すように、ドリル１の先端のうち回転軸Ｓ側に位置している食い付き部１５をさらに有している。食い付き部１５は、被削材への食い付き性を向上させる部位であり、厚みを薄くする所謂シンニング（thinning）加工をチゼルエッジに施すことによって構成されている。チゼルエッジとは、複数の第１切刃１１の回転軸Ｓ側に位置している端部同士が互いに交差することによって構成されている部位を意味するものとする。本実施形態では、チゼルエッジが残存しないようにチゼルエッジにシンニング加工を施すことによって食い付き部１５を構成している。そして、複数の第１切刃１１はいずれも、食い付き部１５に連続している。これにより、被削材への食い付き性を向上させることが可能となる。なお、シンニング加工は、チゼルエッジが残存しないように行うものに限定されるものではなく、被削材の組成や切削条件等に応じてチゼルエッジの一部が残存するように行うことも可能である。
【００１９】
本実施形態の第１領域１０は、図２および図３に示すように、第１切刃１１よりも矢印Ａ方向に示すドリル１の回転方向後方側に位置している第１逃げ面１６をさらに有している。第１逃げ面１６は、被削材との接触を避けて切削抵抗を低減する役割を有する部位であり、所定の逃げ角を有している。第１逃げ面１６の逃げ角とは、回転軸Ｓに垂直な基準面（不図示）と第１逃げ面１６とのなす角の角度を意味するものとする。第１逃げ面１６の逃げ角としては、５〜２０°程度が適当である。
【００２０】
本実施形態の第１領域１０は、第１外周部１２のうち第１溝１３がない領域に位置している第１マージン１７をさらに有している。第１マージン１７は、第１切刃１１によって被削材を切削する際に加工孔の内壁面と摺接し、ドリル１の操作性を向上させる部位である。
【００２１】
一方、第２領域２０は、回転軸Ｓに垂直な断面視において、直径が第１領域１０側から後端部側に向かうにつれて大きくなる段部２５を有している。第２領域２０は、図１に示すように、段部２５側の端部２０ａにおいて第１領域１０に連続しているとともに、直径が第１領域１０の直径よりも大きく構成されている。
【００２２】
第２領域２０は、段部２５に位置している複数の第２切刃２１と、切削部３の外周部３１のうち第２領域２０に位置している第２外周部２２と、複数の第２切刃２１の後端部側から切削部３の後端部側に向かって第２外周部２２において螺旋状に位置している複数の第２溝２３と、を有している。
【００２３】
複数の第２切刃２１は、上述した複数の第１切刃１１と同様に、先端視において、互いに所定の間隔をおいて回転軸Ｓに対して回転対称となるように位置している。具体的に説明すると、本実施形態では、図２に示すように、第２切刃２１の数は３つであり、これら３つの第２切刃２１の各々が、先端視において、回転軸Ｓに対して１２０°の回転対称となるように位置している。これにより、被削材を加工する際のドリル１の直進安定性を向上させることが可能となる。
【００２４】
また、本実施形態では、複数の第２切刃２１の数が、上述した複数の第１切刃１１の数と同じ３つである。この構成によっても、被削材を加工する際のドリル１の直進安定性を向上させることが可能となる。なお、第２切刃２１の数は３つに限定されるものではなく、通常、２〜５つ程度の範囲から任意に選定することができる。また、第１切刃１１および第２切刃２１の各々の数は、互いに同じである構成に限定されるものではなく、被削材の組成や切削条件等に応じて異ならせることも可能である。
【００２５】
本実施形態では、図３（ａ）に示すように、回転軸Ｓに垂直な方向から見たとき、複数の第２切刃２１のうち互いに最も離隔している一対の第２切刃２１ａ、２１ｂの仮想延長線Ｌ３、Ｌ４同士のなす角の角度γ２が、鈍角である。これにより、上述した角度γ１による効果と同様に、ドリル１の操作性および被削材への食い付き性を向上させることが可能となる。角度γ２としては、１００〜１４０°程度が適当である。
【００２６】
また、本実施形態では、角度γ１、γ２が、γ１＝γ２の関係を有している。これにより、角度γ１、γ２の各々の効果が相まって、ドリル１の操作性をより向上させることが可能となる。なお、角度γ１、γ２は、互いに同じである構成に限定されるものではなく、被削材の組成や切削条件等に応じて異ならせることも可能である。
【００２７】
複数の第２切刃２１はいずれも、図２に示すように、上述した複数の第１切刃１１よりも短く構成されている。言い換えれば、複数の第１切刃１１はいずれも、複数の第２切刃２１よりも長く構成されている。これにより、周速度が比較的速く、負荷を受け易い第２切刃２１の欠損を抑制することが可能となる。
【００２８】
複数の第２切刃２１から生成する切屑はいずれも、複数の第２溝２３を通って切削部３の後端部側に排出される。複数の第２溝２３は、複数の第２切刃２１に対応して位置している。したがって、複数の第２溝２３の数は、複数の第２切刃２１の数と同じになる。本実施形態では、３つの第２切刃２１の各々に対応して、３つの第２溝２３が位置している。また、本実施形態の複数の第２溝２３は、第２領域２０の全長に渡って互いに離隔している。
【００２９】
複数の第２溝２３はいずれも、図３（ｂ）に示すように、対応する第１溝１３に連続している。これにより、第１切刃１１、第２切刃２１の各々から生成する切屑をまとめて切削部３の後端部側に排出することが可能となる。なお、第１溝１３、第２溝２３は、互いに連続する構成に限定されるものではなく、被削材の組成や切削条件等に応じて互いに離隔する構成にすることも可能である。
【００３０】
複数の第２溝２３はいずれも、図３（ａ）に示すように、捩れ角β２を有している。捩れ角β２とは、上述した捩れ角β１と同様に、第２切刃２１のうち第２外周部２２側に位置している端部が最も高位となる位置からドリル１を見たとき、第２溝２３と回転軸Ｓとのなす角の角度を意味するものとする。捩れ角β２としては、１０〜４５°程度が適当である。
【００３１】
本実施形態では、上述した捩れ角β１、β２が、β１＝β２の関係を有している。これにより、生成する切屑がスムーズに第１溝１３、第２溝２３を通って切削部３の後端部側に排出される。なお、捩れ角β１、β２は、互いに同じである構成に限定されるものではなく、被削材の組成や切削条件等に応じて異ならせることも可能である。
【００３２】
本実施形態の第２領域２０は、図２および図３に示すように、第２切刃２１よりも矢印Ａ方向に示すドリル１の回転方向後方側に位置している第２逃げ面２６をさらに有している。第２逃げ面２６は、上述した第１逃げ面１６と同様に、被削材との接触を避けて切削抵抗を低減する役割を有する部位であり、所定の逃げ角を有している。第２逃げ面２６の逃げ角とは、上述した第１逃げ面１６と同様に、回転軸Ｓに垂直な基準面（不図示）と第２逃げ面２６とのなす角の角度を意味するものとする。第２逃げ面２６の逃げ角としては、５〜２０°程度が適当である。
【００３３】
また、本実施形態の第２領域２０は、第２外周部２２のうち第２溝２３がない領域に位置している第２マージン２７およびクリアランス２８をさらに有している。第２マージン２７は、上述した第１マージン１７と同様に、第２切刃２１によって被削材を切削する際に加工孔の内壁面と摺接し、ドリル１の操作性を向上させる部位である。クリアランス２８は、第２マージン２７よりも矢印Ａ方向に示すドリル１の回転方向後方側に位置している。クリアランス２８は、切削抵抗を低減させる観点から、回転軸Ｓに垂直な断面視において、直径が第２マージン２７の直径よりも小さく構成されている。
【００３４】
ここで、本実施形態の第２領域２０は、図４に示すように、複数の第２切刃２１および複数の第２溝２３の間に位置している複数の第２すくい面２４をさらに有している。複数の第２すくい面２４は、第２切刃２１から生成する切屑の排出方向を安定させるとともに、第２切刃２１の強度を確保して第２切刃２１の欠損を抑制する部位である。
【００３５】
そして、複数の第２すくい面２４はいずれも、回転軸Ｓに平行な方向における長さＷ２が、第２外周部２２側に向かうにつれて小さくなる第２中央面２４１と、第２中央面２４１よりも第２外周部２２側に位置し、長さＷ２が第２外周部２２側に向かうにつれて大きくなる第２外方面２４２と、を有している。これにより、第２中央面２４１および第２溝２３の境界部２４１ａと、第２外方面２４２および第２溝２３の境界部２４２ａとのなす形状が、第２切刃２１側に凸状になる。すなわち、第２溝２３のうち第２切刃２１側に位置している端部２３ａが、第２中央面２４１と第２外方面２４２との境界部Ｐ１に向かうにつれて第２切刃２１側に凸状になる。
【００３６】
このような構成によれば、第２切刃２１から生成する切屑は、切屑の排出方向に向かってある程度送られると、第２すくい面２４と第２溝２３の端部２３ａとを同時に通過するようになる。そして、切屑のうち端部２３ａの近傍に位置している第２溝２３を通過する部分が、第２溝２３の形状に沿って湾曲されて、切屑の幅が第２切刃２１の長さよりも小さくなる。その結果、切屑が第２溝２３の内部をスムーズに通過するようになり、切屑の排出性を向上させることが可能となる。また、本実施形態のように、端部２３ａが、境界部Ｐ１に向かうにつれて第２切刃２１側に凸の曲線状であることが好ましい。端部２３ａを曲線状とすることで、よりスムーズな切屑排出性を発揮することができる。
【００３７】
また、本実施形態においては、第２中央面２４１と第２外方面２４２との境界部Ｐ１が、第２切刃２１の中点Ｐ２よりも第２外周部２２側に位置している。これにより、第２切刃２１から生成する切屑の排出方向を安定させることができ、切屑を第２溝２３の形状に沿って湾曲させ易くなる。
【００３８】
また、本実施形態においては、複数の第２すくい面２４はいずれも、図３（ａ）に示すように、すくい角α２を有している。すくい角α２とは、第２切刃２１のうち第２外周部２２側に位置している端部が最も高位となる位置からドリル１を見たとき、第２すくい面２４と回転軸Ｓとのなす角の角度を意味するものとする。すくい角α２としては、切削抵抗の増大を抑制する観点から、０〜１０°程度であるのが好ましく、３〜７°であるのがより好ましい。
【００３９】
すくい角α２は、矢印Ａ方向に示すドリル１の回転方向に対し、回転方向後方への傾斜を正とし、回転方向前方への傾斜を負として判断するものとする。本実施形態のすくい角α２は、正のすくい角である。
【００４０】
また、本実施形態のすくい角α２は、上述した捩れ角β２に対し、α２＜β２の関係を有している。この構成によっても、上述した境界部Ｐ１による効果と同様に、第２切刃２１から生成する切屑の排出方向を安定させることができ、切屑を第２溝２３の形状に沿って湾曲させ易くなる。
【００４１】
一方、本実施形態では、図４に示すように、上述した第１領域１０も、第２領域２０と同様に、複数の第１切刃１１および複数の第１溝１３の間に位置している複数の第１すくい面１４をさらに有している。そして、複数の第１すくい面１４はいずれも、上述した第２すくい面２４と同様に、回転軸Ｓに平行な方向における長さＷ１が、第１外周部１２側に向かうにつれて小さくなる第１中央面１４１と、第１中央面１４１よりも第１外周部１２側に位置し、長さＷ１が第１外周部１２側に向かうにつれて大きくなる第１外方面１４２と、を有している。したがって、第２すくい面２４において説明したのと同じ理由から、第１切刃１１から生成する切屑が、第１溝１３の内部をスムーズに通過するようになり、切屑の排出性をより向上させることが可能となる。
【００４２】
また、本実施形態においては、複数の第１すくい面１４がいずれも、第１中央面１４１よりも回転軸Ｓ側に位置し、長さＷ１が第１外周部１２側に向かうにつれて大きくなる第１内方面１４３をさらに有している。これにより、第１切刃１１から生成する切屑の排出方向を安定させることができ、切屑を第１溝１３の形状に沿って湾曲させ易くなる。
【００４３】
複数の第１すくい面１４はいずれも、すくい角α１（不図示）を有している。すくい角α１とは、上述したすくい角α２と同様に、第１切刃１１のうち第１外周部１２側に位置している端部が最も高位となる位置からドリル１を見たとき、第１すくい面１４と回転軸Ｓとのなす角の角度を意味するものとする。すくい角α１としては、切削抵抗の増大を抑制する観点から、０〜１０°程度であるのが好ましく、３〜７°であるのがより好ましい。本実施形態のすくい角α１は、すくい角α２と同様に、正のすくい角である。
【００４４】
また、本実施形態のすくい角α１は、上述した捩れ角β１に対し、α１＜β１の関係を有している。この構成によっても、第１切刃１１から生成する切屑の排出方向を安定させることができ、切屑を第１溝１３の形状に沿って湾曲させ易くなる。
【００４５】
また、本実施形態のすくい角α１は、すくい角α２に対し、α１＝α２の関係を有している。これにより、切削抵抗の増大を抑制できるとともに、第１領域１０から第２領域２０への孔の拡張加工を連続的にスムーズに行うことが可能となる。なお、すくい角α１、α２は、互いに同じである構成に限定されるものではなく、被削材の組成や切削条件等に応じて異ならせることも可能である。
【００４６】
一方、図１に示すように、本実施形態の切削部３は、上述した第１領域１０、第２領域２０に加えて、第２領域２０に連続している第３領域３０をさらに有している。第３領域３０は、シャンク部２の形状や、形成する貫通孔の深さ等に応じて設計される部位である。
【００４７】
＜切削加工物の製造方法＞
次に、本発明の実施形態に係る切削加工物の製造方法を、図５を用いて説明する。
図５（ａ）に示すように、まず、上述したドリル１を回転軸Ｓを中心に矢印Ａ方向に回転させる。
【００４８】
次に、図５（ｂ）に示すように、ドリル１を矢印Ｂ方向に送って、回転しているドリル１の複数の第１切刃１１および複数の第２切刃２１と、被削材１００とを接触させ、貫通孔１０１を形成する。ドリル１は、上述した理由から切屑排出性に優れるので、貫通孔１０１を形成する際に生成する切屑が貫通孔１０１の内部に詰まるのを抑制することができ、それゆえ、第１切刃１１および第２切刃２１の欠損を抑制しつつ、加工精度に優れる貫通孔１０１を形成することが可能となる。
【００４９】
被削材１００としては、炭素繊維強化プラスチック層、チタン層およびアルミニウム層から選ばれる少なくとも２種が積層されている積層体であるのが好ましい。このような被削材１００は、例えば飛行機等の構成部材に使用されている。
【００５０】
最後に、図５（ｃ）に示すように、貫通孔１０１からドリル１を矢印Ｃ方向に引き抜いて、被削材１００とドリル１とを相対的に離隔させる。
以上のような工程を経て、被削材１００を切削することによって、所望の切削加工物１１０を得ることができる。切削加工を継続する場合には、ドリル１を回転させた状態を保持したまま、被削材１００の異なる箇所にドリル１の複数の第１切刃１１および複数の第２切刃２１を接触させる工程を繰り返せばよい。
【００５１】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることができるのは言うまでもない。
【００５２】
例えば、上述の実施形態では、第１領域１０が、複数の第１切刃１１および複数の第１溝１３の間に位置している複数の第１すくい面１４をさらに有しているが、これに代えて、複数の第１溝１３がいずれも、複数の第１切刃１１に連続していてもよい。この構成によれば、被削材への食い付き性をより向上させることが可能となる。なお、この実施形態の場合には、第１溝１３のうち第１切刃１１側に位置している部位を、上述した第１すくい面１４と同様の構成にするのが好ましい。その他の構成は、上述した実施形態に係るドリル１と同様である。
【００５３】
また、上述の実施形態では、第１すくい面１４および第２すくい面２４のうち第１すくい面１４のみが第１内方面１４３を有しているが、これに代えて、第２すくい面２４も第２内方面を有するように構成してもよい。すなわち、複数の第２すくい面２４がいずれも、第２中央面２４１よりも回転軸Ｓ側に位置し、長さＷ２が第２外周部２２側に向かうにつれて大きくなる第２内方面をさらに有していてもよい。この構成によれば、第２切刃２１の長さが比較的長い場合において、第２切刃２１から生成する切屑の排出方向を安定させることができ、切屑を第２溝２３の形状に沿って湾曲させ易くなる。その他の構成は、上述した実施形態に係るドリル１と同様である。
【００５４】
また、上述の実施形態では、第２溝２３の端部２３ａは、第２切刃２１との間に所定の間隔をおいて位置しているが、これに代えて、図６に示すように、端部２３ａの一部が第２切刃２１に接触するように位置していてもよい。この構成によれば、切れ味が向上することに加えて、切屑を巻き込む効果をより大きくすることができる。その他の構成は、上述した実施形態に係るドリル１と同様である。
【００５５】
また、上述の実施形態では、チゼルエッジにシンニング加工を施すことによって食い付き部１５を有しているが、これに代えて、食い付き部１５のない構成にしてもよい。すなわち、チゼルエッジにシンニング加工を施さず、チゼルエッジのみの構成にしてもよい。この構成の場合には、被削材への食い付き性を向上させる上で、上述した切削加工物の製造方法は、図５（ａ）の工程よりも前に、図７に示すような工程をさらに備えるのが好ましい。すなわち、本発明の他の実施形態に係る切削加工物の製造方法は、表面にドリル１’の先端部の直径よりも小さい直径を有する下孔１０２が形成されている被削材１００’を用意する工程をさらに備えるのが好ましい。本実施形態の下孔１０２は、被削材１００’の表面および裏面の間を貫通している貫通孔で構成されているが、この構成に限定されるものではなく、被削材１００’の表面に開口部を有する構成にすることも可能である。その他の構成は、上述した実施形態に係るドリル１および切削加工物の製造方法と同様である。
【符号の説明】
【００５６】
１ ドリル
２ シャンク部
３ 切削部
１０ 第１領域
１１ 第１切刃
１２ 第１外周部
１３ 第１溝
１４ 第１すくい面
１４１ 第１中央面
１４２ 第１外方面
１４３ 第１内方面
１５ 食い付き部
１６ 第１逃げ面
１７ 第１マージン
２０ 第２領域
２０ａ 端部
２１ 第２切刃
２２ 第２外周部
２３ 第２溝
２３ａ 端部
２４ 第２すくい面
２４１ 第２中央面
２４１ａ 境界部
２４２ 第２外方面
２４２ａ 境界部
２５ 段部
２６ 第２逃げ面
２７ 第２マージン
２８ クリアランス
３０ 第３領域
３１ 外周部
１００ 被削材
１０１ 貫通孔
１０２ 下孔
１１０ 切削加工物
Ｓ 回転軸
Ｐ１ 第２中央面と第２外方面との境界部
Ｐ２ 第２切刃の中点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部に位置している第１領域と、
回転軸に垂直な断面視において、直径が前記第１領域側から後端部側に向かうにつれて大きくなる段部を有し、前記段部側の端部において前記第１領域に連続している第２領域と、を有する略円柱状の切削部を備え、
前記第１領域は、
先端に位置している複数の第１切刃と、
前記切削部の外周部に位置している第１外周部と、
前記複数の第１切刃の後端部側から前記切削部の前記後端部側に向かって前記第１外周部において螺旋状に位置している複数の第１溝と、を有し、
前記第２領域は、
前記段部に位置している複数の第２切刃と、
前記切削部の前記外周部に位置している第２外周部と、
前記複数の第２切刃の後端部側から前記切削部の前記後端部側に向かって前記第２外周部において螺旋状に位置している複数の第２溝と、
前記複数の第２切刃および前記複数の第２溝の間に位置している複数の第２すくい面と、を有し、
前記複数の第２すくい面はいずれも、
前記回転軸に平行な方向における長さＷ２が、前記第２外周部側に向かうにつれて小さくなる第２中央面と、
前記第２中央面よりも前記第２外周部側に位置し、前記長さＷ２が前記第２外周部側に向かうにつれて大きくなる第２外方面と、を有する、ドリル。
【請求項２】
前記第２中央面および前記第２溝の境界部と、前記第２外方面および前記第２溝の境界部とのなす形状が、前記第２切刃側に凸状である、請求項１に記載のドリル。
【請求項３】
前記第２中央面と前記第２外方面との境界部が、前記第２切刃の中点よりも前記第２外周部側に位置している、請求項１または２に記載のドリル。
【請求項４】
前記複数の第２すくい面はいずれも、前記第２中央面よりも前記回転軸側に位置し、前記長さＷ２が前記第２外周部側に向かうにつれて大きくなる第２内方面をさらに有する、請求項１〜３のいずれかに記載のドリル。
【請求項５】
前記複数の第２すくい面はいずれも、すくい角α２を有し、
前記複数の第２溝はいずれも、捩れ角β２を有し、
前記すくい角α２および前記捩れ角β２は、α２＜β２の関係を有する、請求項１〜４のいずれかに記載のドリル。
【請求項６】
前記第１領域は、前記複数の第１切刃および前記複数の第１溝の間に位置している複数の第１すくい面をさらに有し、
前記複数の第１すくい面はいずれも、
前記回転軸に平行な方向における長さＷ１が、前記第１外周部側に向かうにつれて小さくなる第１中央面と、
前記第１中央面よりも前記第１外周部側に位置し、前記長さＷ１が前記第１外周部側に向かうにつれて大きくなる第１外方面と、を有する、請求項１〜５のいずれかに記載のドリル。
【請求項７】
前記複数の第１すくい面はいずれも、前記第１中央面よりも前記回転軸側に位置し、前記長さＷ１が前記第１外周部側に向かうにつれて大きくなる第１内方面をさらに有する、請求項６に記載のドリル。
【請求項８】
前記複数の第１すくい面はいずれも、すくい角α１を有し、
前記複数の第１溝はいずれも、捩れ角β１を有し、
前記すくい角α１および前記捩れ角β１は、α１＜β１の関係を有する、請求項６または７に記載のドリル。
【請求項９】
前記複数の第１すくい面はいずれも、すくい角α１を有し、
前記複数の第２すくい面はいずれも、すくい角α２を有し、
前記すくい角α１および前記すくい角α２は、α１＝α２の関係を有する、請求項６〜８のいずれかに記載のドリル。
【請求項１０】
前記第１領域は、前記先端のうち前記回転軸側に位置している食い付き部をさらに有する、請求項１〜９のいずれかに記載のドリル。
【請求項１１】
前記複数の第１切刃はいずれも、前記食い付き部に連続している、請求項１０に記載のドリル。
【請求項１２】
前記複数の第１切刃はいずれも、前記複数の第２切刃よりも長い、請求項１〜１１のいずれかに記載のドリル。
【請求項１３】
前記複数の第１切刃の数と、前記複数の第２切刃の数とが同じである、請求項１〜１２のいずれかに記載のドリル。
【請求項１４】
前記回転軸に垂直な方向から見たとき、前記複数の第１切刃のうち互いに最も離隔している一対の第１切刃の仮想延長線同士のなす角の角度γ１が、鈍角である、請求項１〜１３のいずれかに記載のドリル。
【請求項１５】
前記回転軸に垂直な方向から見たとき、前記複数の第２切刃のうち互いに最も離隔している一対の第２切刃の仮想延長線同士のなす角の角度γ２が、鈍角である、請求項１〜１４のいずれかに記載のドリル。
【請求項１６】
前記複数の第１溝はいずれも、前記複数の第１切刃に連続している、請求項１〜１５のいずれかに記載のドリル。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれかに記載のドリルを回転させる工程と、
回転している前記ドリルの前記複数の第２切刃と、被削材とを接触させる工程と、
前記被削材と前記ドリルとを相対的に離隔させる工程と、
を備える、切削加工物の製造方法。
【請求項１８】
回転している前記ドリルの前記複数の第１切刃と、前記被削材とを接触させる工程をさらに備える、請求項１７に記載の切削加工物の製造方法。
【請求項１９】
表面に前記先端部の直径よりも小さい直径を有する下孔が形成されている前記被削材を用意する工程をさらに備える、請求項１７または１８に記載の切削加工物の製造方法。
【請求項２０】
前記被削材は、炭素繊維強化プラスチック層、チタン層およびアルミニウム層から選ばれる少なくとも２種が積層されている積層体である、請求項１７〜１９のいずれかに記載の切削加工物の製造方法。
【請求項１】
先端部に位置している第１領域と、
回転軸に垂直な断面視において、直径が前記第１領域側から後端部側に向かうにつれて大きくなる段部を有し、前記段部側の端部において前記第１領域に連続している第２領域と、を有する略円柱状の切削部を備え、
前記第１領域は、
先端に位置している複数の第１切刃と、
前記切削部の外周部に位置している第１外周部と、
前記複数の第１切刃の後端部側から前記切削部の前記後端部側に向かって前記第１外周部において螺旋状に位置している複数の第１溝と、を有し、
前記第２領域は、
前記段部に位置している複数の第２切刃と、
前記切削部の前記外周部に位置している第２外周部と、
前記複数の第２切刃の後端部側から前記切削部の前記後端部側に向かって前記第２外周部において螺旋状に位置している複数の第２溝と、
前記複数の第２切刃および前記複数の第２溝の間に位置している複数の第２すくい面と、を有し、
前記複数の第２すくい面はいずれも、
前記回転軸に平行な方向における長さＷ２が、前記第２外周部側に向かうにつれて小さくなる第２中央面と、
前記第２中央面よりも前記第２外周部側に位置し、前記長さＷ２が前記第２外周部側に向かうにつれて大きくなる第２外方面と、を有する、ドリル。
【請求項２】
前記第２中央面および前記第２溝の境界部と、前記第２外方面および前記第２溝の境界部とのなす形状が、前記第２切刃側に凸状である、請求項１に記載のドリル。
【請求項３】
前記第２中央面と前記第２外方面との境界部が、前記第２切刃の中点よりも前記第２外周部側に位置している、請求項１または２に記載のドリル。
【請求項４】
前記複数の第２すくい面はいずれも、前記第２中央面よりも前記回転軸側に位置し、前記長さＷ２が前記第２外周部側に向かうにつれて大きくなる第２内方面をさらに有する、請求項１〜３のいずれかに記載のドリル。
【請求項５】
前記複数の第２すくい面はいずれも、すくい角α２を有し、
前記複数の第２溝はいずれも、捩れ角β２を有し、
前記すくい角α２および前記捩れ角β２は、α２＜β２の関係を有する、請求項１〜４のいずれかに記載のドリル。
【請求項６】
前記第１領域は、前記複数の第１切刃および前記複数の第１溝の間に位置している複数の第１すくい面をさらに有し、
前記複数の第１すくい面はいずれも、
前記回転軸に平行な方向における長さＷ１が、前記第１外周部側に向かうにつれて小さくなる第１中央面と、
前記第１中央面よりも前記第１外周部側に位置し、前記長さＷ１が前記第１外周部側に向かうにつれて大きくなる第１外方面と、を有する、請求項１〜５のいずれかに記載のドリル。
【請求項７】
前記複数の第１すくい面はいずれも、前記第１中央面よりも前記回転軸側に位置し、前記長さＷ１が前記第１外周部側に向かうにつれて大きくなる第１内方面をさらに有する、請求項６に記載のドリル。
【請求項８】
前記複数の第１すくい面はいずれも、すくい角α１を有し、
前記複数の第１溝はいずれも、捩れ角β１を有し、
前記すくい角α１および前記捩れ角β１は、α１＜β１の関係を有する、請求項６または７に記載のドリル。
【請求項９】
前記複数の第１すくい面はいずれも、すくい角α１を有し、
前記複数の第２すくい面はいずれも、すくい角α２を有し、
前記すくい角α１および前記すくい角α２は、α１＝α２の関係を有する、請求項６〜８のいずれかに記載のドリル。
【請求項１０】
前記第１領域は、前記先端のうち前記回転軸側に位置している食い付き部をさらに有する、請求項１〜９のいずれかに記載のドリル。
【請求項１１】
前記複数の第１切刃はいずれも、前記食い付き部に連続している、請求項１０に記載のドリル。
【請求項１２】
前記複数の第１切刃はいずれも、前記複数の第２切刃よりも長い、請求項１〜１１のいずれかに記載のドリル。
【請求項１３】
前記複数の第１切刃の数と、前記複数の第２切刃の数とが同じである、請求項１〜１２のいずれかに記載のドリル。
【請求項１４】
前記回転軸に垂直な方向から見たとき、前記複数の第１切刃のうち互いに最も離隔している一対の第１切刃の仮想延長線同士のなす角の角度γ１が、鈍角である、請求項１〜１３のいずれかに記載のドリル。
【請求項１５】
前記回転軸に垂直な方向から見たとき、前記複数の第２切刃のうち互いに最も離隔している一対の第２切刃の仮想延長線同士のなす角の角度γ２が、鈍角である、請求項１〜１４のいずれかに記載のドリル。
【請求項１６】
前記複数の第１溝はいずれも、前記複数の第１切刃に連続している、請求項１〜１５のいずれかに記載のドリル。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれかに記載のドリルを回転させる工程と、
回転している前記ドリルの前記複数の第２切刃と、被削材とを接触させる工程と、
前記被削材と前記ドリルとを相対的に離隔させる工程と、
を備える、切削加工物の製造方法。
【請求項１８】
回転している前記ドリルの前記複数の第１切刃と、前記被削材とを接触させる工程をさらに備える、請求項１７に記載の切削加工物の製造方法。
【請求項１９】
表面に前記先端部の直径よりも小さい直径を有する下孔が形成されている前記被削材を用意する工程をさらに備える、請求項１７または１８に記載の切削加工物の製造方法。
【請求項２０】
前記被削材は、炭素繊維強化プラスチック層、チタン層およびアルミニウム層から選ばれる少なくとも２種が積層されている積層体である、請求項１７〜１９のいずれかに記載の切削加工物の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１１１７３３（Ｐ２０１３−１１１７３３Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６２６６８（Ｐ２０１１−２６２６６８）
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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