ドリル
【課題】切り屑排出性の向上を図りつつ、工具寿命の高寿命化を図ることができるドリルを提供すること。
【解決手段】ドリル１によれば、切屑排出溝４の溝底部４ａは、軸心Ｏ方向に直角な断面視において軸心Ｏ方向へ向けて湾曲する円弧状に形成されると共にその半径Ｒが工具本体２の直径Ｄに対して２Ｄに設定されているので、溝底部４ａ付近の切り屑をスムーズに排出することができ、切り屑の排出抵抗および切削抵抗を抑制することができる。その結果、切り屑の排出抵抗および切削抵抗を抑制することで、切り屑排出性の向上を図りつつ、工具寿命の高寿命化を図ることができる。
【解決手段】ドリル１によれば、切屑排出溝４の溝底部４ａは、軸心Ｏ方向に直角な断面視において軸心Ｏ方向へ向けて湾曲する円弧状に形成されると共にその半径Ｒが工具本体２の直径Ｄに対して２Ｄに設定されているので、溝底部４ａ付近の切り屑をスムーズに排出することができ、切り屑の排出抵抗および切削抵抗を抑制することができる。その結果、切り屑の排出抵抗および切削抵抗を抑制することで、切り屑排出性の向上を図りつつ、工具寿命の高寿命化を図ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドリルに関し、特に、切り屑排出性の向上を図りつつ、工具寿命の高寿命化を図ることができるドリルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ドリルには、切削加工時に生成される切り屑を収容および排出するための切屑排出溝が設けられている。一般に、ドリルは、かかる切屑排出溝の断面積を大きくとり、チップポケットの拡大を図ることにより、切り屑排出性の向上を図ることができる。
【０００３】
チップポケットの拡大を図る技術として、例えば、特許文献１には、工具断面形状（軸心方向に直角な断面形状）を略Ｓ字状とした深穴加工用ツイストドリルが開示されている。
【特許文献１】実公昭６０−１２６４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示される深穴加工用ツイストドリルでは、切り屑排出性の向上を図ることはできるが、工具断面形状を略Ｓ字状としてチップポケットの拡大を図るので、工具断面積が減少して、その分、工具剛性が低下することで、工具寿命の短命を招くという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、切り屑排出性の向上を図りつつ、工具寿命の高寿命化を図ることができるドリルを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために請求項１記載のドリルは、軸心回りに回転する工具本体と、その工具本体の先端に設けられる切れ刃と、その切れ刃のすくい面を構成すると共に前記工具本体の外周面に凹設され前記工具本体の先端から後端側へ向けて延設される切屑排出溝とを備えるものであって、前記切屑排出溝は、溝底を構成する溝底部を備え、その溝底部は、前記軸心方向に直角な断面視において前記軸心方向へ向けて湾曲する円弧状に形成されると共にその半径が前記工具本体の直径Ｄに対して２Ｄ以上に設定されている。
【０００７】
請求項２記載のドリルは、請求項１記載のドリルにおいて、前記切屑排出溝は、前記溝底部に連設されると共に前記工具本体の回転方向を向く壁面を構成する第１壁面部と、前記溝底部に連設されると共に前記工具本体の回転方向後方を向く壁面を構成する第２壁面部とを備え、前記軸心方向に直角な断面視において前記第１壁面部および第２壁面部がそれぞれ略直線状に形成されると共にそれら第１壁面部と第２壁面部とが互いに略平行に構成されている。
【０００８】
請求項３記載のドリルは、請求項１又は２に記載のドリルにおいて、前記切屑排出溝の溝長は、前記工具本体の直径Ｄに対して２０Ｄ以上に設定されている。
【０００９】
請求項４記載のドリルは、請求項１から３のいずれかに記載のドリルにおいて、前記切屑排出溝の溝底により形成されるウェブの厚さが前記工具本体の先端側から後端側へ向かうに従って漸次薄くなるように構成されるテーパ部を備え、そのテーパ部は、前記工具本体の先端から前記軸心方向に沿って所定幅で設けられると共にその所定幅が前記工具本体の直径Ｄに対して３Ｄ以上かつ４Ｄ以下の範囲内に設定され、前記テーパ部における前記工具本体の先端から後端側へ向けたウェブの厚さの変化量が前記工具本体の直径Ｄに対して０．０２Ｄ以下に設定されている。
【００１０】
請求項５記載のドリルは、請求項１から４のいずれかに記載のドリルにおいて、前記工具本体の先端におけるウェブの厚さは、前記工具本体の直径Ｄに対して０．３５Ｄ以上かつ０．４５Ｄ以下の範囲内に設定されている。
【００１１】
請求項６記載のドリルは、請求項１から５のいずれかに記載のドリルにおいて、前記切屑排出溝は、前記軸心回りにねじれて形成されると共にそのねじれ角が３５度以上かつ４５度以下の範囲内に設定されている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載のドリルによれば、切屑排出溝は、溝底を構成する溝底部を備え、その溝底部は、軸心方向に直角な断面視において軸心方向へ向けて湾曲する円弧状に形成されると共にその半径が工具本体の直径Ｄに対して２Ｄ以上に設定されている。よって、溝底部付近の切り屑をスムーズに排出することができ、切り屑の排出抵抗および切削抵抗を抑制することができるという効果がある。
【００１３】
即ち、溝底部の半径を工具本体の直径Ｄに対して２Ｄよりも小さく設定する場合には、切り屑が工具本体の回転方向とは反対側へカールし易くなり、切り屑の排出抵抗や切削抵抗が増加するところ、本発明によれば、溝底部の半径を工具本体の直径Ｄに対して２Ｄ以上に設定することにより、溝底部付近の切り屑を工具本体の回転方向に沿ってスムーズに排出することができるので、切り屑の排出抵抗および切削抵抗を抑制することができる。
【００１４】
その結果、切り屑の排出抵抗および切削抵抗を抑制することで、切り屑排出性の向上を図りつつ、工具寿命の高寿命化を図ることができるという効果がある。
【００１５】
請求項２記載のドリルによれば、請求項１記載のドリルの奏する効果に加え、切屑排出溝は、溝底部に連設されると共に工具本体の回転方向を向く壁面を構成する第１壁面部と、溝底部に連設されると共に工具本体の回転方向後方を向く壁面を構成する第２壁面部とを備え、軸心方向に直角な断面視において第１壁面部および第２壁面部がそれぞれ略直線状に形成されると共にそれら第１壁面部と第２壁面部とが互いに略平行に構成されているので、チップポケットの拡大を図りつつ、工具剛性を確保することができるという効果がある。
【００１６】
即ち、チップポケットの拡大を図ろうとすると、工具断面積を減少させる必要があり、その分、工具剛性の低下を招く一方、工具剛性を確保しようとすると、工具断面積を増加させる必要があり、その分、チップポケットを十分に確保できなくなるため、チップポケットの拡大を図ることと工具剛性を確保することとの両立は困難であった。
【００１７】
これに対し、本発明によれば、軸心方向に直角な断面視において第１壁面部および第２壁面部をそれぞれ略直線状に形成すると共にそれら第１壁面部と第２壁面部とを互いに略平行に構成することにより、チップポケットの拡大を図ることができるうえ、第１壁面部および第２壁面部をそれぞれ略直線状に形成すると共に第１壁面部と第２壁面部とを互いに略平行に構成することでチップポケットの拡大を図るので、例えば、工具断面積を減少させるべく断面形状を略Ｓ字状としてチップポケットの拡大を図る場合と比較して、工具断面積が減少し過ぎることなく、工具剛性を確保することができる。
【００１８】
その結果、チップポケットの拡大を図りつつ工具剛性を確保することで、切り屑排出性の向上を図りつつ、工具寿命の高寿命化を図ることができるという効果がある。
【００１９】
また、軸心方向に直角な断面視において第１壁面部および第２壁面部をそれぞれ略直線状に形成すると共に第１壁面部と第２壁面部とを互いに略平行に構成することに加え、溝底部の半径を工具本体の直径Ｄに対して２Ｄ以上に設定することで、それぞれの効果を相乗的に発揮させることができ、切り屑排出性のより一層の向上を図りつつ、工具寿命の更なる高寿命化を図ることができるという効果がある。
【００２０】
請求項３記載のドリルによれば、請求項１又は２に記載のドリルの奏する効果に加え、切屑排出溝の溝長は、工具本体の直径Ｄに対して２０Ｄ以上に設定されている。ここで、切屑排出溝の溝長は、加工穴の深さと切り屑を排出するための余裕（一般に、１．５Ｄ〜２Ｄ程度）との和により決定される。よって、本発明によれば、工具本体の直径Ｄに対して１８Ｄ以上の深穴の加工を行うことができる。
【００２１】
また、切屑排出溝の溝長を工具本体の直径Ｄに対して２０Ｄ以上に設定することで、工具本体の直径Ｄに対して２０Ｄよりも小さくする場合と比較して、切り屑の排出が困難な深穴の加工において、切り屑排出性の向上を図るという効果を有効に発揮させることができるという効果がある。
【００２２】
更に、かかる効果を有効に発揮させることができれば、深穴の加工においても、送りと戻しとを繰り返しつつ段階的に穴をあける加工、いわゆるステップ加工を行う必要がなく、加工能率の向上を図ることができるという効果がある。
【００２３】
請求項４記載のドリルによれば、請求項１から３のいずれかに記載のドリルの奏する効果に加え、切屑排出溝の溝底により形成されるウェブの厚さが工具本体の先端側から後端側へ向かうに従って漸次薄くなるように構成されるテーパ部を備えているので、テーパ部において工具本体の先端側よりも後端側のチップポケットを大きく確保することができる。よって、工具本体の後端側へ向かうにつれ徐々に粗大化する切り屑をスムーズに排出することができ、切屑排出溝内における切り屑の詰まりを抑制することができるという効果がある。
【００２４】
また、テーパ部は、工具本体の先端から軸心方向に沿って所定幅で設けられると共にその所定幅が工具本体の直径Ｄに対して３Ｄ以上かつ４Ｄ以下の範囲内に設定されている。ここで、かかる所定幅を工具本体の直径Ｄに対して３Ｄよりも小さく設定する場合には、テーパ部の範囲が狭くなり、チップポケットを十分に確保できなくなるところ、工具本体の直径Ｄに対して３Ｄ以上とすることにより、十分な大きさのチップポケットを確保することができるという効果がある。
【００２５】
一方、かかる所定幅を工具本体の直径Ｄに対して４Ｄよりも大きく設定する場合には、テーパ部の範囲が広くなり過ぎて、工具剛性が低下するところ、工具本体の直径Ｄに対して４Ｄ以下とすることにより、工具剛性を確保することができるという効果がある。
【００２６】
また、テーパ部における工具本体の先端から後端側へ向けたウェブの厚さの変化量が工具本体の直径Ｄに対して０．０２Ｄ以下に設定されているので、かかる変化量を工具本体の直径Ｄに対して０．０２Ｄよりも大きく設定する場合と比較して、工具剛性を確保することができ、折損を防止することができるという効果がある。
【００２７】
請求項５記載のドリルによれば、請求項４記載のドリルの奏する効果に加え、工具本体の先端におけるウェブの厚さは、工具本体の直径Ｄに対して０．３５Ｄ以上かつ０．４５Ｄの範囲内に設定されているので、工具剛性を確保しつつ十分な大きさのチップポケットを確保することができるという効果がある。
【００２８】
即ち、かかるウェブの厚さを工具本体の直径Ｄに対して０．３５Ｄよりも薄く設定する場合には、工具断面積が減少して、工具剛性の低下を招くところ、工具本体の直径Ｄに対して０．３５Ｄ以上とすることにより、工具剛性を確保することができる。
【００２９】
一方、かかるウェブの厚さを工具本体の直径Ｄに対して０．４５Ｄよりも厚く設定する場合には、工具断面積が増加して、チップポケットを十分に確保できなくなるところ、工具本体の直径Ｄに対して０．４５Ｄ以下とすることにより、十分な大きさのチップポケットを確保することができる。
【００３０】
請求項６記載のドリルによれば、請求項１から５のいずれかに記載のドリルの奏する効果に加え、切屑排出溝は、軸心回りにねじれて形成されると共にそのねじれ角が３５度以上かつ４５度以下の範囲内に設定されているので、切削抵抗を抑制することができると共に切屑排出溝内における切り屑の詰まりを抑制することができるという効果がある。
【００３１】
即ち、かかるねじれ角を３５度よりも小さく設定する場合には、切り屑によってすくい面に大きな力を受け、切削抵抗が増加するところ、３５度以上とすることにより、切削抵抗を抑制することができる。
【００３２】
一方、かかるねじれ角を４５度よりも大きく設定する場合には、切屑排出溝の経路が長くなり、切り屑が詰まり易くなるところ、４５度以下とすることにより、切屑排出溝内における切り屑の詰まりを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態におけるドリル１の正面図である。なお、図１では、工具本体２の軸心Ｏ方向の長さの一部を省略して図示すると共に、ドリル１の回転方向を矢印Ａで示している。また、図１において、切屑排出溝４のねじれ角αを示すために用いた二点鎖線は、軸心Ｏを表している。
【００３４】
まず、図１を参照して、ドリル１の概略構成について説明する。ドリル１は、マシニングセンタ等の加工機械（図示せず）から伝達される回転力によって被加工物に穴あけ加工を行う切削工具であり、タングステンカーバイト（ＷＣ）等を加圧焼結した超硬合金からソリッドドリルとして構成されている。また、ドリル１は、図１に示すように、工具本体２と、その工具本体２の先端（図１左側の端部）に設けられる２枚の切れ刃３と、それら２枚の切れ刃３に対応して工具本体２の外周面に凹設される２本の切屑排出溝４とを主に備えている。
【００３５】
工具本体２は、軸心Ｏを有する直径Ｄ（本実施の形態では、Ｄ＝５ｍｍ）の円柱状に構成され、その後端側（図１右側）にはシャンク２ａが設けられている。このシャンク２ａがホルダ（図示せず）に保持されることで、ドリル１がホルダを介して加工機械に取り付けられる。そして、かかるホルダを介して加工機械の回転力が工具本体２に伝達されることで、ドリル１（工具本体２）が軸心Ｏ回りに矢印Ａ方向へ回転する。
【００３６】
切れ刃３は、加工機械から伝達される回転力によって被加工物を切削するためのものであり、２枚の切れ刃３が軸心Ｏを対称に設けられている。また、それら２枚の切れ刃３は、工具本体２の先端方向視（図１左側面視）においてそれぞれ直線状に形成されると共に互いに平行に構成されている。
【００３７】
切屑排出溝４は、切れ刃３のすくい面を構成すると共に切削加工時に切れ刃３によって生成される切り屑を収容および排出するためのものであり、ねじれ角α（本実施の形態では、α＝３８度）で軸心Ｏ回りにねじれて（螺旋状に）形成されると共に、２本の切屑排出溝４が軸心Ｏを対称に設けられている。
【００３８】
ここで、ねじれ角αは、３５度以上かつ４５度以下の範囲内に設定することが望ましい。即ち、ねじれ角αを３５度よりも小さく設定する場合には、切り屑によってすくい面に大きな力を受け、切削抵抗が増加するところ、３５度以上とすることにより、切削抵抗を抑制することができる。
【００３９】
一方、ねじれ角αを４５度よりも大きく設定する場合には、切屑排出溝４の経路が長くなり、切り屑が詰まり易くなるところ、４５度以下とすることにより、切屑排出溝４内における切り屑の詰まりを抑制することができる。
【００４０】
また、切屑排出溝４は、工具本体２の先端から後端側へ向けて延設されると共に、軸心Ｏ方向に沿う長さ、いわゆる溝長Ｌが工具本体２の直径Ｄに対して３０Ｄ（即ち、本実施の形態では、Ｌ＝１５０ｍｍ）に設定されている。
【００４１】
ここで、溝長Ｌは、加工穴の深さと切り屑を排出するための余裕（一般に、１．５Ｄ〜２Ｄ程度）との和により決定される。よって、本実施の形態におけるドリル１によれば、工具本体２の直径Ｄに対して２８Ｄ以上の深穴の加工を行うことができる。なお、切屑排出溝４の詳細構成については、図２及び図３を参照して後述する。
【００４２】
工具本体２には、切れ刃３及び切屑排出溝４に加えて、逃げ面５及び二番取り面６が設けられている。逃げ面５は、切削加工時における工具本体２の先端部と被加工物との接触面積を減らして切削抵抗を抑制するためのものであり、切れ刃３に連設されている。即ち、この逃げ面５と切屑排出溝４との交線によって切れ刃３が構成される。
【００４３】
二番取り面６は、切削加工時における工具本体２の外周面と被加工物との接触面積を減らして切削抵抗を抑制するためのものであり、切屑排出溝４に連設されている。これにより、工具本体２の外周面には、二番取り面６の残部として、マージン７が設けられている。
【００４４】
マージン７は、被加工物に加工する穴の内壁面を研磨するためのものであり、このマージン７と切屑排出溝４との交線によってリーディングエッジ８が構成される。上述した切屑排出溝４のねじれ角αとは、このリーディングエッジ８と軸心Ｏとがなす角度である。
【００４５】
次いで、図２及び図３を参照して、切屑排出溝４の詳細構成について説明する。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における軸心Ｏ方向に直角なドリル１の拡大断面図である。なお、図２では、工具本体２の外形を省略して図示すると共に、ドリル１の回転方向を矢印Ａで示している。
【００４６】
図２に示すように、切屑排出溝４は、溝底を構成する溝底部４ａと、その溝底部４ａの端部Ｐｂに連設されると共に矢印Ａ方向を向く壁面（いわゆる、すくい面）を構成する第１壁面部４ｂと、溝底部４ａの端部Ｐｃに連設されると共に矢印Ａ方向後方（反矢印Ａ方向）を向く壁面を構成する第２壁面部４ｃとを備えて構成されている。
【００４７】
溝底部４ａは、図２に示すように、軸心Ｏ方向に直角な断面視において軸心Ｏ方向へ向けて湾曲する円弧状に形成されると共にその半径Ｒが工具本体２の直径Ｄに対して２Ｄ（即ち、本実施の形態では、Ｒ＝１０ｍｍ）に設定されている。
【００４８】
また、溝底部４ａは、軸心Ｏ方向に直角な断面視において軸心Ｏを中心とすると共に工具本体２の直径Ｄに対して０．５Ｄの直径Ｑ（即ち、本実施の形態では、Ｑ＝２．５ｍｍ）を有する仮想円Ｃ内の領域に設けられるように構成されている。つまり、端部Ｐｂ，Ｐｃが仮想円Ｃ上に位置するように構成されている。
【００４９】
ここで、仮想円Ｃの直径Ｑは、本実施の形態のように、工具本体２の直径Ｄに対して０．５Ｄとする場合に限られず、工具本体２の直径Ｄに対して０．５Ｄ以下の範囲内に設定することが望ましい。
【００５０】
即ち、仮想円Ｃの直径Ｑを工具本体２の直径Ｄに対して０．５Ｄよりも大きく設定する場合には、溝底部４ａの範囲が広くなり過ぎて、切り屑が矢印Ａ方向とは反対側へカールし易くなり、切り屑の排出抵抗や切削抵抗が増加するところ、工具本体２の直径Ｄに対して０．５Ｄ以下とすることで、溝底部４ａ付近の切り屑を矢印Ａ方向に沿ってスムーズに排出することができ、切り屑の排出抵抗および切削抵抗を抑制することができる。
【００５１】
第１壁面部４ｂおよび第２壁面部４ｃは、図２に示すように、軸心Ｏ方向に直角な断面視においてそれぞれ直線状に形成されると共に、それら第１壁面部４ｂと第２壁面部４ｃとが互いに平行に構成されている。
【００５２】
ここで、本実施の形態では、上述したように２本の切屑排出溝４が軸心Ｏを対称に設けられているので、それら２本の切屑排出溝４のうち一方の切屑排出溝４の第１壁面部４ｂと他方の切屑排出溝４の第２壁面部４ｃとの関係も互いに平行となり、同様に、他方の切屑排出溝４の第１壁面部４ｂと一方の切屑排出溝４の第２壁面部４ｃとの関係も互いに平行となる。従って、ドリル１は、図２に示すように、軸心Ｏ方向に直角な断面形状が略矩形状に構成されている。
【００５３】
また、第１壁面部４ｂは軸心Ｏ方向に直角な断面視において端部Ｐｂを接点として溝底部４ａに接するように構成されると共に第２壁面部４ｃは第１壁面部４ｂを延長した仮想線よりも矢印Ａ方向後方に設けられるように構成されている。つまり、切屑排出溝４に急激な形状変化が生じないように構成されている。これにより、切り屑を第１壁面部４ｂから溝底部４ａに沿って第２壁面部４ｃまでスムーズに流動させることができ、切り屑排出性の向上を図ることができる。
【００５４】
図２に示すように、２本の切屑排出溝４の各溝底部４ａ間には、心部として、ウェブ９が残されている（即ち、切屑排出溝４の溝底によりウェブ９が形成されている）。ここで、図３を参照して、ウェブ９について説明する。
【００５５】
図３は、切屑排出溝４の溝底の回転軌跡を断面視した拡大断面図である。なお、図３では、工具本体２の外形の回転軌跡を二点差線を用いて図示すると共に、工具本体２の後端側（図３右側）を省略して図示している。
【００５６】
図３に示すように、工具本体２の先端（図３左側の端部）におけるウェブ９の厚さＴ（いわゆる、心厚）は、工具本体２の直径Ｄに対して０．４Ｄ（即ち、本実施の形態では、Ｔ＝２ｍｍ）に設定されている。
【００５７】
ここで、工具本体２の先端におけるウェブ９の厚さＴは、本実施の形態のように、工具本体２の直径Ｄに対して０．４Ｄとする場合に限られず、工具本体２の直径Ｄに対して０．３５Ｄ以上かつ０．４Ｄ以下の範囲内に設定することが望ましい。
【００５８】
即ち、かかるウェブ９の厚さＴを工具本体２の直径Ｄに対して０．３５Ｄよりも薄く設定する場合には、工具断面積が減少して、工具剛性の低下を招くところ、工具本体２の直径Ｄに対して０．３５Ｄ以上とすることにより、工具剛性を確保することができる。
【００５９】
一方、かかるウェブ９の厚さＴを工具本体２の直径Ｄに対して０．４５Ｄよりも厚く設定する場合には、工具断面積が増加して、チップポケットを十分に確保できなくなるところ、工具本体２の直径Ｄに対して０．４５Ｄ以下とすることにより、十分な大きさのチップポケットを確保することができる。
【００６０】
また、図３に示すように、ドリル１には、ウェブ９の厚さが工具本体２の先端側（図３左側）から後端側（図３右側）に向かうに従って漸次薄くなるように構成されたテーパ部１０が設けられている。
【００６１】
テーパ部１０は、工具本体２の先端から終端部Ｐｔまで軸心Ｏに沿って所定幅Ｗで設けられると共に、その所定幅Ｗが工具本体２の直径Ｄに対して３．５Ｄ（即ち、本実施の形態では、Ｗ＝１７．５ｍｍ）に設定されている。つまり、終端部Ｐｔが工具本体２の先端から後端側へ３．５Ｄだけ離間した位置に設定されている。
【００６２】
これにより、テーパ部１０において工具本体２の先端側よりも後端側のチップポケットを大きく確保することができるので、工具本体２の後端側へ向かうにつれ徐々に粗大化する切り屑をスムーズに排出することができ、切屑排出溝４内における切り屑の詰まりを抑制することができる。
【００６３】
ここで、所定幅Ｗは、本実施の形態のように、工具本体２の直径Ｄに対して３．５Ｄとする場合に限られず、工具本体２に直径Ｄに対して３Ｄ以上かつ４Ｄ以下の範囲内に設定することが望ましい。
【００６４】
即ち、所定幅Ｗを工具本体２の直径Ｄに対して３Ｄよりも小さく設定する場合には、テーパ部１０の範囲が狭くなり、チップポケットを十分に確保できなくなるところ、工具本体２の直径Ｄに対して３Ｄ以上とすることにより、十分な大きさのチップポケットを確保することができる。
【００６５】
一方、所定幅Ｗを工具本体２の直径Ｄに対して４Ｄよりも大きく設定する場合には、テーパ部１０の範囲が広くなり過ぎて、工具剛性が低下してしまうところ、工具本体２の直径Ｄに対して４Ｄ以下とすることにより、工具剛性を確保することができる。
【００６６】
また、テーパ部１０は、工具本体２の先端から終端部Ｐへ向けたウェブ９の厚さの変化量δ、即ち、工具本体２の先端におけるウェブ９の厚さＴと終端部Ｐｔにおけるウェブ９の厚さＴｐとの差（δ＝Ｔ−Ｔｐ）が工具本体２の直径Ｄに対して０．０２Ｄ（即ち、本実施の形態では、δ＝０．１ｍｍ）に設定されている。
【００６７】
ここで、ウェブ９の厚さの変化量δは、本実施の形態のように、工具本体２の直径Ｄに対して０．０２Ｄとする場合に限られず、工具本体２の直径Ｄに対して０．０２Ｄ以下に設定することが望ましい。
【００６８】
即ち、ウェブ９の厚さの変化量δを工具本体２の直径Ｄに対して０．０２Ｄ以下に設定することで、工具本体２の直径Ｄに対して０．０２Ｄよりも大きく設定する場合と比較して、工具剛性を確保することができ、折損を防止することができる。
【００６９】
なお、テーパ部１０の終端部Ｐｔよりも工具本体２の後端側では、ウェブ９の厚さはＴｐで一定に構成されている。
【００７０】
次いで、図４を参照して、上述したように構成されるドリル１を用いて行った耐久試験について説明する。耐久試験は、所定の切削条件で被加工物に穴あけ加工を行った場合に、連続して加工可能な穴の総数を測定する試験である。
【００７１】
なお、耐久試験の詳細諸元は、被加工物：ＪＩＳ−Ｓ５０Ｃ、切削油剤：水溶性切削油剤、切削速度：２０ｍ／ｍｉｎ、送り速度：０．１２ｍｍ／ｒｅｖ、加工深さ：１２０ｍｍ（止まり穴）、加工方法：ノンステップ加工である。
【００７２】
また、耐久試験には、本実施の形態で説明したドリル１（以下、「本発明品１」と称す。）と、ドリル１に対して溝底部４ａの半径Ｒのみが異なり、かかる半径Ｒが工具本体２の直径Ｄに対して６Ｄ（即ち、Ｒ＝３０ｍｍ）、１Ｄ（即ち、Ｒ＝５ｍｍ）及び０．６Ｄ（即ち、Ｒ＝３ｍｍ）に設定された３種類のドリル（以下、順に「本発明品２」、「変更品１」及び「変更品２」と称す。）と、ドリル１に対応する第２壁面部４ｃが溝底部４ａに連続して円弧状に形成されると共に溝底部４ａの半径Ｒが工具本体２の直径Ｄに対して０．３Ｄ（即ち、Ｒ＝１．５ｍｍ）に設定されたドリル（以下、「従来品」と称す。）とを用いて行った。
【００７３】
図４は、耐久試験の試験結果を示すグラフであり、上述した５種類のドリルにおいて連続して加工可能な穴の総数を示している。なお、図４では、上述した５種類のドリルについて行った各２回の試験結果を示しており、各ドリルの試験結果において、上段が１回目の試験結果を、下段が２回目の試験結果を、それぞれ示している。
【００７４】
図４に示すように、耐久試験の結果によれば、本発明品１は、連続して加工可能な穴の総数を従来品に対して約２０倍も増加させることができた。具体的には、従来品では加工穴数が約２０に達した時点で加工できなくなった（折損した）のに対し、本発明品１では加工穴数が約４００に達するまで継続して加工を行うことができた。
【００７５】
これは、従来品では、本発明品１の第２壁面部４ｃに対応する壁面部が溝底部に連続して円弧状に形成されているので、チップポケットを十分に確保できていないのに対し、本発明品１では、第２壁面部４ｃが直線状に形成されると共に第１壁面部４ｂと第２壁面部４ｃとが互いに平行に構成されているので、チップポケットの拡大を図ることができるうえ、第２壁面部４ｃを直線状に形成すると共に第１壁面部４ｂと第２壁面部４ｃとを互いに平行に構成することでチップポケットの拡大を図るので、工具断面積が減少し過ぎることなく、工具剛性を確保することができたためであると考えられる。
【００７６】
また、本発明品１及び２は、連続して加工可能な穴の総数を従来品、変更品１及び２よりも増加させることができた。これは、従来品、変更品１及び２では、本発明品１及び２に対して溝底部４ａの半径Ｒが小さいので、切り屑が工具本体２の回転方向とは反対側へカールし易くなり、切り屑の排出抵抗や切削抵抗が増加してしまうのに対し、本発明品１及び２では、従来品、変更品１及び２に対して溝底部４ａの半径Ｒが大きく設定されているので、溝底部４ａ付近の切り屑を工具本体２の回転方向に沿ってスムーズに排出することができ、切り屑の排出抵抗および切削抵抗を抑制することができたためであると考えられる。このことから、溝底部４ａの半径Ｒは、工具本体２の直径Ｄに対して２Ｄ以上に設定することが望ましい。
【００７７】
以上説明したように、本実施の形態におけるドリル１によれば、切屑排出溝４の溝底部４ａは、軸心Ｏ方向に直角な断面視において軸心Ｏ方向へ向けて湾曲する円弧状に形成されると共にその半径Ｒが工具本体２の直径Ｄに対して２Ｄに設定されているので、溝底部４ａ付近の切り屑をスムーズに排出することができ、切り屑の排出抵抗および切削抵抗を抑制することができる。その結果、切り屑の排出抵抗および切削抵抗を抑制することで、切り屑排出性の向上を図りつつ、工具寿命の高寿命化を図ることができる。
【００７８】
また、本実施の形態におけるドリル１によれば、切屑排出溝４は、軸心Ｏ方向に直角な断面視において第１壁面部４ｂ及び第２壁面部４ｃがそれぞれ直線状に形成されると共にそれら第１壁面部４ｂと第２壁面部４ｃとが互いに平行に構成されているので、チップポケットの拡大を図りつつ、工具剛性を確保することができる。
【００７９】
即ち、チップポケットの拡大を図ろうとすると、工具断面積を減少させる必要があり、その分、工具剛性の低下を招く一方、工具剛性を確保しようとすると、工具断面積を増加させる必要があり、その分、チップポケットを十分に確保できなくなるため、チップポケットの拡大を図ることと工具剛性を確保することとの両立は困難であった。
【００８０】
これに対し、本実施の形態におけるドリル１によれば、軸心Ｏ方向に直角な断面視において第１壁面部４ｂ及び第２壁面部４ｃをそれぞれ直線状に形成すると共にそれら第１壁面部４ｂと第２壁面部４ｃとを互いに平行に構成することにより、チップポケットの拡大を図ることができるうえ、第１壁面部４ｂ及び第２壁面部４ｃをそれぞれ直線状に形成すると共に第１壁面部４ｂと第２壁面部４ｃとを互いに平行に構成することでチップポケットの拡大を図るので、工具断面積が減少し過ぎることなく、工具剛性を確保することができる。
【００８１】
ここで、切屑排出溝４の溝長Ｌは、本実施の形態におけるドリル１のように、工具本体２の直径Ｄに対して３０Ｄとする場合に限られず、工具本体２の直径Ｄに対して２０Ｄ以上に設定することが望ましい。
【００８２】
即ち、溝長Ｌを工具本体２の直径Ｄに対して２０Ｄ以上に設定することで、工具本体２の直径Ｄに対して２０Ｄよりも小さくする場合と比較して、切り屑の排出が困難な深穴の加工において、切り屑排出性の向上を図るという効果を有効に発揮させることができる。
【００８３】
更に、かかる効果を有効に発揮させることができれば、深穴の加工においても、送りと戻しとを繰り返しつつ段階的に穴をあける加工、いわゆるステップ加工を行う必要がなく、加工能率の向上を図ることができる。
【００８４】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定される物ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【００８５】
例えば、上記実施の形態で挙げた数値は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。
【００８６】
また、上記実施の形態では、ドリル１が超硬合金から構成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、高速度工具鋼などから構成しても良い。
【００８７】
また、上記実施の形態では、切屑排出溝４が軸心Ｏ回りにねじれて（螺旋状に）形成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、軸心Ｏ方向に沿う直線状に形成しても良い。
【００８８】
また、上記実施の形態では、２枚の切れ刃３を備える場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、１枚、或いは３枚以上の切れ刃３を備えて構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の一実施の形態におけるドリルの正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における軸心Ｏ方向に直角なドリルの拡大断面図である。
【図３】切屑排出溝の溝底の回転軌跡を断面視した拡大断面図である。
【図４】耐久試験の試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９０】
１ ドリル
２ 工具本体
３ 切れ刃
４ 切屑排出溝
４ａ 溝底部
４ｂ 第１壁面部
４ｃ 第２壁面部
９ ウェブ
１０ テーパ部
Ｄ 工具本体の直径
Ｌ 溝長
Ｏ 軸心
Ｒ 溝底部の半径
Ｔ 工具本体の先端におけるウェブの厚さ
Ｗ 所定幅
α ねじれ角
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドリルに関し、特に、切り屑排出性の向上を図りつつ、工具寿命の高寿命化を図ることができるドリルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ドリルには、切削加工時に生成される切り屑を収容および排出するための切屑排出溝が設けられている。一般に、ドリルは、かかる切屑排出溝の断面積を大きくとり、チップポケットの拡大を図ることにより、切り屑排出性の向上を図ることができる。
【０００３】
チップポケットの拡大を図る技術として、例えば、特許文献１には、工具断面形状（軸心方向に直角な断面形状）を略Ｓ字状とした深穴加工用ツイストドリルが開示されている。
【特許文献１】実公昭６０−１２６４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示される深穴加工用ツイストドリルでは、切り屑排出性の向上を図ることはできるが、工具断面形状を略Ｓ字状としてチップポケットの拡大を図るので、工具断面積が減少して、その分、工具剛性が低下することで、工具寿命の短命を招くという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、切り屑排出性の向上を図りつつ、工具寿命の高寿命化を図ることができるドリルを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために請求項１記載のドリルは、軸心回りに回転する工具本体と、その工具本体の先端に設けられる切れ刃と、その切れ刃のすくい面を構成すると共に前記工具本体の外周面に凹設され前記工具本体の先端から後端側へ向けて延設される切屑排出溝とを備えるものであって、前記切屑排出溝は、溝底を構成する溝底部を備え、その溝底部は、前記軸心方向に直角な断面視において前記軸心方向へ向けて湾曲する円弧状に形成されると共にその半径が前記工具本体の直径Ｄに対して２Ｄ以上に設定されている。
【０００７】
請求項２記載のドリルは、請求項１記載のドリルにおいて、前記切屑排出溝は、前記溝底部に連設されると共に前記工具本体の回転方向を向く壁面を構成する第１壁面部と、前記溝底部に連設されると共に前記工具本体の回転方向後方を向く壁面を構成する第２壁面部とを備え、前記軸心方向に直角な断面視において前記第１壁面部および第２壁面部がそれぞれ略直線状に形成されると共にそれら第１壁面部と第２壁面部とが互いに略平行に構成されている。
【０００８】
請求項３記載のドリルは、請求項１又は２に記載のドリルにおいて、前記切屑排出溝の溝長は、前記工具本体の直径Ｄに対して２０Ｄ以上に設定されている。
【０００９】
請求項４記載のドリルは、請求項１から３のいずれかに記載のドリルにおいて、前記切屑排出溝の溝底により形成されるウェブの厚さが前記工具本体の先端側から後端側へ向かうに従って漸次薄くなるように構成されるテーパ部を備え、そのテーパ部は、前記工具本体の先端から前記軸心方向に沿って所定幅で設けられると共にその所定幅が前記工具本体の直径Ｄに対して３Ｄ以上かつ４Ｄ以下の範囲内に設定され、前記テーパ部における前記工具本体の先端から後端側へ向けたウェブの厚さの変化量が前記工具本体の直径Ｄに対して０．０２Ｄ以下に設定されている。
【００１０】
請求項５記載のドリルは、請求項１から４のいずれかに記載のドリルにおいて、前記工具本体の先端におけるウェブの厚さは、前記工具本体の直径Ｄに対して０．３５Ｄ以上かつ０．４５Ｄ以下の範囲内に設定されている。
【００１１】
請求項６記載のドリルは、請求項１から５のいずれかに記載のドリルにおいて、前記切屑排出溝は、前記軸心回りにねじれて形成されると共にそのねじれ角が３５度以上かつ４５度以下の範囲内に設定されている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載のドリルによれば、切屑排出溝は、溝底を構成する溝底部を備え、その溝底部は、軸心方向に直角な断面視において軸心方向へ向けて湾曲する円弧状に形成されると共にその半径が工具本体の直径Ｄに対して２Ｄ以上に設定されている。よって、溝底部付近の切り屑をスムーズに排出することができ、切り屑の排出抵抗および切削抵抗を抑制することができるという効果がある。
【００１３】
即ち、溝底部の半径を工具本体の直径Ｄに対して２Ｄよりも小さく設定する場合には、切り屑が工具本体の回転方向とは反対側へカールし易くなり、切り屑の排出抵抗や切削抵抗が増加するところ、本発明によれば、溝底部の半径を工具本体の直径Ｄに対して２Ｄ以上に設定することにより、溝底部付近の切り屑を工具本体の回転方向に沿ってスムーズに排出することができるので、切り屑の排出抵抗および切削抵抗を抑制することができる。
【００１４】
その結果、切り屑の排出抵抗および切削抵抗を抑制することで、切り屑排出性の向上を図りつつ、工具寿命の高寿命化を図ることができるという効果がある。
【００１５】
請求項２記載のドリルによれば、請求項１記載のドリルの奏する効果に加え、切屑排出溝は、溝底部に連設されると共に工具本体の回転方向を向く壁面を構成する第１壁面部と、溝底部に連設されると共に工具本体の回転方向後方を向く壁面を構成する第２壁面部とを備え、軸心方向に直角な断面視において第１壁面部および第２壁面部がそれぞれ略直線状に形成されると共にそれら第１壁面部と第２壁面部とが互いに略平行に構成されているので、チップポケットの拡大を図りつつ、工具剛性を確保することができるという効果がある。
【００１６】
即ち、チップポケットの拡大を図ろうとすると、工具断面積を減少させる必要があり、その分、工具剛性の低下を招く一方、工具剛性を確保しようとすると、工具断面積を増加させる必要があり、その分、チップポケットを十分に確保できなくなるため、チップポケットの拡大を図ることと工具剛性を確保することとの両立は困難であった。
【００１７】
これに対し、本発明によれば、軸心方向に直角な断面視において第１壁面部および第２壁面部をそれぞれ略直線状に形成すると共にそれら第１壁面部と第２壁面部とを互いに略平行に構成することにより、チップポケットの拡大を図ることができるうえ、第１壁面部および第２壁面部をそれぞれ略直線状に形成すると共に第１壁面部と第２壁面部とを互いに略平行に構成することでチップポケットの拡大を図るので、例えば、工具断面積を減少させるべく断面形状を略Ｓ字状としてチップポケットの拡大を図る場合と比較して、工具断面積が減少し過ぎることなく、工具剛性を確保することができる。
【００１８】
その結果、チップポケットの拡大を図りつつ工具剛性を確保することで、切り屑排出性の向上を図りつつ、工具寿命の高寿命化を図ることができるという効果がある。
【００１９】
また、軸心方向に直角な断面視において第１壁面部および第２壁面部をそれぞれ略直線状に形成すると共に第１壁面部と第２壁面部とを互いに略平行に構成することに加え、溝底部の半径を工具本体の直径Ｄに対して２Ｄ以上に設定することで、それぞれの効果を相乗的に発揮させることができ、切り屑排出性のより一層の向上を図りつつ、工具寿命の更なる高寿命化を図ることができるという効果がある。
【００２０】
請求項３記載のドリルによれば、請求項１又は２に記載のドリルの奏する効果に加え、切屑排出溝の溝長は、工具本体の直径Ｄに対して２０Ｄ以上に設定されている。ここで、切屑排出溝の溝長は、加工穴の深さと切り屑を排出するための余裕（一般に、１．５Ｄ〜２Ｄ程度）との和により決定される。よって、本発明によれば、工具本体の直径Ｄに対して１８Ｄ以上の深穴の加工を行うことができる。
【００２１】
また、切屑排出溝の溝長を工具本体の直径Ｄに対して２０Ｄ以上に設定することで、工具本体の直径Ｄに対して２０Ｄよりも小さくする場合と比較して、切り屑の排出が困難な深穴の加工において、切り屑排出性の向上を図るという効果を有効に発揮させることができるという効果がある。
【００２２】
更に、かかる効果を有効に発揮させることができれば、深穴の加工においても、送りと戻しとを繰り返しつつ段階的に穴をあける加工、いわゆるステップ加工を行う必要がなく、加工能率の向上を図ることができるという効果がある。
【００２３】
請求項４記載のドリルによれば、請求項１から３のいずれかに記載のドリルの奏する効果に加え、切屑排出溝の溝底により形成されるウェブの厚さが工具本体の先端側から後端側へ向かうに従って漸次薄くなるように構成されるテーパ部を備えているので、テーパ部において工具本体の先端側よりも後端側のチップポケットを大きく確保することができる。よって、工具本体の後端側へ向かうにつれ徐々に粗大化する切り屑をスムーズに排出することができ、切屑排出溝内における切り屑の詰まりを抑制することができるという効果がある。
【００２４】
また、テーパ部は、工具本体の先端から軸心方向に沿って所定幅で設けられると共にその所定幅が工具本体の直径Ｄに対して３Ｄ以上かつ４Ｄ以下の範囲内に設定されている。ここで、かかる所定幅を工具本体の直径Ｄに対して３Ｄよりも小さく設定する場合には、テーパ部の範囲が狭くなり、チップポケットを十分に確保できなくなるところ、工具本体の直径Ｄに対して３Ｄ以上とすることにより、十分な大きさのチップポケットを確保することができるという効果がある。
【００２５】
一方、かかる所定幅を工具本体の直径Ｄに対して４Ｄよりも大きく設定する場合には、テーパ部の範囲が広くなり過ぎて、工具剛性が低下するところ、工具本体の直径Ｄに対して４Ｄ以下とすることにより、工具剛性を確保することができるという効果がある。
【００２６】
また、テーパ部における工具本体の先端から後端側へ向けたウェブの厚さの変化量が工具本体の直径Ｄに対して０．０２Ｄ以下に設定されているので、かかる変化量を工具本体の直径Ｄに対して０．０２Ｄよりも大きく設定する場合と比較して、工具剛性を確保することができ、折損を防止することができるという効果がある。
【００２７】
請求項５記載のドリルによれば、請求項４記載のドリルの奏する効果に加え、工具本体の先端におけるウェブの厚さは、工具本体の直径Ｄに対して０．３５Ｄ以上かつ０．４５Ｄの範囲内に設定されているので、工具剛性を確保しつつ十分な大きさのチップポケットを確保することができるという効果がある。
【００２８】
即ち、かかるウェブの厚さを工具本体の直径Ｄに対して０．３５Ｄよりも薄く設定する場合には、工具断面積が減少して、工具剛性の低下を招くところ、工具本体の直径Ｄに対して０．３５Ｄ以上とすることにより、工具剛性を確保することができる。
【００２９】
一方、かかるウェブの厚さを工具本体の直径Ｄに対して０．４５Ｄよりも厚く設定する場合には、工具断面積が増加して、チップポケットを十分に確保できなくなるところ、工具本体の直径Ｄに対して０．４５Ｄ以下とすることにより、十分な大きさのチップポケットを確保することができる。
【００３０】
請求項６記載のドリルによれば、請求項１から５のいずれかに記載のドリルの奏する効果に加え、切屑排出溝は、軸心回りにねじれて形成されると共にそのねじれ角が３５度以上かつ４５度以下の範囲内に設定されているので、切削抵抗を抑制することができると共に切屑排出溝内における切り屑の詰まりを抑制することができるという効果がある。
【００３１】
即ち、かかるねじれ角を３５度よりも小さく設定する場合には、切り屑によってすくい面に大きな力を受け、切削抵抗が増加するところ、３５度以上とすることにより、切削抵抗を抑制することができる。
【００３２】
一方、かかるねじれ角を４５度よりも大きく設定する場合には、切屑排出溝の経路が長くなり、切り屑が詰まり易くなるところ、４５度以下とすることにより、切屑排出溝内における切り屑の詰まりを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態におけるドリル１の正面図である。なお、図１では、工具本体２の軸心Ｏ方向の長さの一部を省略して図示すると共に、ドリル１の回転方向を矢印Ａで示している。また、図１において、切屑排出溝４のねじれ角αを示すために用いた二点鎖線は、軸心Ｏを表している。
【００３４】
まず、図１を参照して、ドリル１の概略構成について説明する。ドリル１は、マシニングセンタ等の加工機械（図示せず）から伝達される回転力によって被加工物に穴あけ加工を行う切削工具であり、タングステンカーバイト（ＷＣ）等を加圧焼結した超硬合金からソリッドドリルとして構成されている。また、ドリル１は、図１に示すように、工具本体２と、その工具本体２の先端（図１左側の端部）に設けられる２枚の切れ刃３と、それら２枚の切れ刃３に対応して工具本体２の外周面に凹設される２本の切屑排出溝４とを主に備えている。
【００３５】
工具本体２は、軸心Ｏを有する直径Ｄ（本実施の形態では、Ｄ＝５ｍｍ）の円柱状に構成され、その後端側（図１右側）にはシャンク２ａが設けられている。このシャンク２ａがホルダ（図示せず）に保持されることで、ドリル１がホルダを介して加工機械に取り付けられる。そして、かかるホルダを介して加工機械の回転力が工具本体２に伝達されることで、ドリル１（工具本体２）が軸心Ｏ回りに矢印Ａ方向へ回転する。
【００３６】
切れ刃３は、加工機械から伝達される回転力によって被加工物を切削するためのものであり、２枚の切れ刃３が軸心Ｏを対称に設けられている。また、それら２枚の切れ刃３は、工具本体２の先端方向視（図１左側面視）においてそれぞれ直線状に形成されると共に互いに平行に構成されている。
【００３７】
切屑排出溝４は、切れ刃３のすくい面を構成すると共に切削加工時に切れ刃３によって生成される切り屑を収容および排出するためのものであり、ねじれ角α（本実施の形態では、α＝３８度）で軸心Ｏ回りにねじれて（螺旋状に）形成されると共に、２本の切屑排出溝４が軸心Ｏを対称に設けられている。
【００３８】
ここで、ねじれ角αは、３５度以上かつ４５度以下の範囲内に設定することが望ましい。即ち、ねじれ角αを３５度よりも小さく設定する場合には、切り屑によってすくい面に大きな力を受け、切削抵抗が増加するところ、３５度以上とすることにより、切削抵抗を抑制することができる。
【００３９】
一方、ねじれ角αを４５度よりも大きく設定する場合には、切屑排出溝４の経路が長くなり、切り屑が詰まり易くなるところ、４５度以下とすることにより、切屑排出溝４内における切り屑の詰まりを抑制することができる。
【００４０】
また、切屑排出溝４は、工具本体２の先端から後端側へ向けて延設されると共に、軸心Ｏ方向に沿う長さ、いわゆる溝長Ｌが工具本体２の直径Ｄに対して３０Ｄ（即ち、本実施の形態では、Ｌ＝１５０ｍｍ）に設定されている。
【００４１】
ここで、溝長Ｌは、加工穴の深さと切り屑を排出するための余裕（一般に、１．５Ｄ〜２Ｄ程度）との和により決定される。よって、本実施の形態におけるドリル１によれば、工具本体２の直径Ｄに対して２８Ｄ以上の深穴の加工を行うことができる。なお、切屑排出溝４の詳細構成については、図２及び図３を参照して後述する。
【００４２】
工具本体２には、切れ刃３及び切屑排出溝４に加えて、逃げ面５及び二番取り面６が設けられている。逃げ面５は、切削加工時における工具本体２の先端部と被加工物との接触面積を減らして切削抵抗を抑制するためのものであり、切れ刃３に連設されている。即ち、この逃げ面５と切屑排出溝４との交線によって切れ刃３が構成される。
【００４３】
二番取り面６は、切削加工時における工具本体２の外周面と被加工物との接触面積を減らして切削抵抗を抑制するためのものであり、切屑排出溝４に連設されている。これにより、工具本体２の外周面には、二番取り面６の残部として、マージン７が設けられている。
【００４４】
マージン７は、被加工物に加工する穴の内壁面を研磨するためのものであり、このマージン７と切屑排出溝４との交線によってリーディングエッジ８が構成される。上述した切屑排出溝４のねじれ角αとは、このリーディングエッジ８と軸心Ｏとがなす角度である。
【００４５】
次いで、図２及び図３を参照して、切屑排出溝４の詳細構成について説明する。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における軸心Ｏ方向に直角なドリル１の拡大断面図である。なお、図２では、工具本体２の外形を省略して図示すると共に、ドリル１の回転方向を矢印Ａで示している。
【００４６】
図２に示すように、切屑排出溝４は、溝底を構成する溝底部４ａと、その溝底部４ａの端部Ｐｂに連設されると共に矢印Ａ方向を向く壁面（いわゆる、すくい面）を構成する第１壁面部４ｂと、溝底部４ａの端部Ｐｃに連設されると共に矢印Ａ方向後方（反矢印Ａ方向）を向く壁面を構成する第２壁面部４ｃとを備えて構成されている。
【００４７】
溝底部４ａは、図２に示すように、軸心Ｏ方向に直角な断面視において軸心Ｏ方向へ向けて湾曲する円弧状に形成されると共にその半径Ｒが工具本体２の直径Ｄに対して２Ｄ（即ち、本実施の形態では、Ｒ＝１０ｍｍ）に設定されている。
【００４８】
また、溝底部４ａは、軸心Ｏ方向に直角な断面視において軸心Ｏを中心とすると共に工具本体２の直径Ｄに対して０．５Ｄの直径Ｑ（即ち、本実施の形態では、Ｑ＝２．５ｍｍ）を有する仮想円Ｃ内の領域に設けられるように構成されている。つまり、端部Ｐｂ，Ｐｃが仮想円Ｃ上に位置するように構成されている。
【００４９】
ここで、仮想円Ｃの直径Ｑは、本実施の形態のように、工具本体２の直径Ｄに対して０．５Ｄとする場合に限られず、工具本体２の直径Ｄに対して０．５Ｄ以下の範囲内に設定することが望ましい。
【００５０】
即ち、仮想円Ｃの直径Ｑを工具本体２の直径Ｄに対して０．５Ｄよりも大きく設定する場合には、溝底部４ａの範囲が広くなり過ぎて、切り屑が矢印Ａ方向とは反対側へカールし易くなり、切り屑の排出抵抗や切削抵抗が増加するところ、工具本体２の直径Ｄに対して０．５Ｄ以下とすることで、溝底部４ａ付近の切り屑を矢印Ａ方向に沿ってスムーズに排出することができ、切り屑の排出抵抗および切削抵抗を抑制することができる。
【００５１】
第１壁面部４ｂおよび第２壁面部４ｃは、図２に示すように、軸心Ｏ方向に直角な断面視においてそれぞれ直線状に形成されると共に、それら第１壁面部４ｂと第２壁面部４ｃとが互いに平行に構成されている。
【００５２】
ここで、本実施の形態では、上述したように２本の切屑排出溝４が軸心Ｏを対称に設けられているので、それら２本の切屑排出溝４のうち一方の切屑排出溝４の第１壁面部４ｂと他方の切屑排出溝４の第２壁面部４ｃとの関係も互いに平行となり、同様に、他方の切屑排出溝４の第１壁面部４ｂと一方の切屑排出溝４の第２壁面部４ｃとの関係も互いに平行となる。従って、ドリル１は、図２に示すように、軸心Ｏ方向に直角な断面形状が略矩形状に構成されている。
【００５３】
また、第１壁面部４ｂは軸心Ｏ方向に直角な断面視において端部Ｐｂを接点として溝底部４ａに接するように構成されると共に第２壁面部４ｃは第１壁面部４ｂを延長した仮想線よりも矢印Ａ方向後方に設けられるように構成されている。つまり、切屑排出溝４に急激な形状変化が生じないように構成されている。これにより、切り屑を第１壁面部４ｂから溝底部４ａに沿って第２壁面部４ｃまでスムーズに流動させることができ、切り屑排出性の向上を図ることができる。
【００５４】
図２に示すように、２本の切屑排出溝４の各溝底部４ａ間には、心部として、ウェブ９が残されている（即ち、切屑排出溝４の溝底によりウェブ９が形成されている）。ここで、図３を参照して、ウェブ９について説明する。
【００５５】
図３は、切屑排出溝４の溝底の回転軌跡を断面視した拡大断面図である。なお、図３では、工具本体２の外形の回転軌跡を二点差線を用いて図示すると共に、工具本体２の後端側（図３右側）を省略して図示している。
【００５６】
図３に示すように、工具本体２の先端（図３左側の端部）におけるウェブ９の厚さＴ（いわゆる、心厚）は、工具本体２の直径Ｄに対して０．４Ｄ（即ち、本実施の形態では、Ｔ＝２ｍｍ）に設定されている。
【００５７】
ここで、工具本体２の先端におけるウェブ９の厚さＴは、本実施の形態のように、工具本体２の直径Ｄに対して０．４Ｄとする場合に限られず、工具本体２の直径Ｄに対して０．３５Ｄ以上かつ０．４Ｄ以下の範囲内に設定することが望ましい。
【００５８】
即ち、かかるウェブ９の厚さＴを工具本体２の直径Ｄに対して０．３５Ｄよりも薄く設定する場合には、工具断面積が減少して、工具剛性の低下を招くところ、工具本体２の直径Ｄに対して０．３５Ｄ以上とすることにより、工具剛性を確保することができる。
【００５９】
一方、かかるウェブ９の厚さＴを工具本体２の直径Ｄに対して０．４５Ｄよりも厚く設定する場合には、工具断面積が増加して、チップポケットを十分に確保できなくなるところ、工具本体２の直径Ｄに対して０．４５Ｄ以下とすることにより、十分な大きさのチップポケットを確保することができる。
【００６０】
また、図３に示すように、ドリル１には、ウェブ９の厚さが工具本体２の先端側（図３左側）から後端側（図３右側）に向かうに従って漸次薄くなるように構成されたテーパ部１０が設けられている。
【００６１】
テーパ部１０は、工具本体２の先端から終端部Ｐｔまで軸心Ｏに沿って所定幅Ｗで設けられると共に、その所定幅Ｗが工具本体２の直径Ｄに対して３．５Ｄ（即ち、本実施の形態では、Ｗ＝１７．５ｍｍ）に設定されている。つまり、終端部Ｐｔが工具本体２の先端から後端側へ３．５Ｄだけ離間した位置に設定されている。
【００６２】
これにより、テーパ部１０において工具本体２の先端側よりも後端側のチップポケットを大きく確保することができるので、工具本体２の後端側へ向かうにつれ徐々に粗大化する切り屑をスムーズに排出することができ、切屑排出溝４内における切り屑の詰まりを抑制することができる。
【００６３】
ここで、所定幅Ｗは、本実施の形態のように、工具本体２の直径Ｄに対して３．５Ｄとする場合に限られず、工具本体２に直径Ｄに対して３Ｄ以上かつ４Ｄ以下の範囲内に設定することが望ましい。
【００６４】
即ち、所定幅Ｗを工具本体２の直径Ｄに対して３Ｄよりも小さく設定する場合には、テーパ部１０の範囲が狭くなり、チップポケットを十分に確保できなくなるところ、工具本体２の直径Ｄに対して３Ｄ以上とすることにより、十分な大きさのチップポケットを確保することができる。
【００６５】
一方、所定幅Ｗを工具本体２の直径Ｄに対して４Ｄよりも大きく設定する場合には、テーパ部１０の範囲が広くなり過ぎて、工具剛性が低下してしまうところ、工具本体２の直径Ｄに対して４Ｄ以下とすることにより、工具剛性を確保することができる。
【００６６】
また、テーパ部１０は、工具本体２の先端から終端部Ｐへ向けたウェブ９の厚さの変化量δ、即ち、工具本体２の先端におけるウェブ９の厚さＴと終端部Ｐｔにおけるウェブ９の厚さＴｐとの差（δ＝Ｔ−Ｔｐ）が工具本体２の直径Ｄに対して０．０２Ｄ（即ち、本実施の形態では、δ＝０．１ｍｍ）に設定されている。
【００６７】
ここで、ウェブ９の厚さの変化量δは、本実施の形態のように、工具本体２の直径Ｄに対して０．０２Ｄとする場合に限られず、工具本体２の直径Ｄに対して０．０２Ｄ以下に設定することが望ましい。
【００６８】
即ち、ウェブ９の厚さの変化量δを工具本体２の直径Ｄに対して０．０２Ｄ以下に設定することで、工具本体２の直径Ｄに対して０．０２Ｄよりも大きく設定する場合と比較して、工具剛性を確保することができ、折損を防止することができる。
【００６９】
なお、テーパ部１０の終端部Ｐｔよりも工具本体２の後端側では、ウェブ９の厚さはＴｐで一定に構成されている。
【００７０】
次いで、図４を参照して、上述したように構成されるドリル１を用いて行った耐久試験について説明する。耐久試験は、所定の切削条件で被加工物に穴あけ加工を行った場合に、連続して加工可能な穴の総数を測定する試験である。
【００７１】
なお、耐久試験の詳細諸元は、被加工物：ＪＩＳ−Ｓ５０Ｃ、切削油剤：水溶性切削油剤、切削速度：２０ｍ／ｍｉｎ、送り速度：０．１２ｍｍ／ｒｅｖ、加工深さ：１２０ｍｍ（止まり穴）、加工方法：ノンステップ加工である。
【００７２】
また、耐久試験には、本実施の形態で説明したドリル１（以下、「本発明品１」と称す。）と、ドリル１に対して溝底部４ａの半径Ｒのみが異なり、かかる半径Ｒが工具本体２の直径Ｄに対して６Ｄ（即ち、Ｒ＝３０ｍｍ）、１Ｄ（即ち、Ｒ＝５ｍｍ）及び０．６Ｄ（即ち、Ｒ＝３ｍｍ）に設定された３種類のドリル（以下、順に「本発明品２」、「変更品１」及び「変更品２」と称す。）と、ドリル１に対応する第２壁面部４ｃが溝底部４ａに連続して円弧状に形成されると共に溝底部４ａの半径Ｒが工具本体２の直径Ｄに対して０．３Ｄ（即ち、Ｒ＝１．５ｍｍ）に設定されたドリル（以下、「従来品」と称す。）とを用いて行った。
【００７３】
図４は、耐久試験の試験結果を示すグラフであり、上述した５種類のドリルにおいて連続して加工可能な穴の総数を示している。なお、図４では、上述した５種類のドリルについて行った各２回の試験結果を示しており、各ドリルの試験結果において、上段が１回目の試験結果を、下段が２回目の試験結果を、それぞれ示している。
【００７４】
図４に示すように、耐久試験の結果によれば、本発明品１は、連続して加工可能な穴の総数を従来品に対して約２０倍も増加させることができた。具体的には、従来品では加工穴数が約２０に達した時点で加工できなくなった（折損した）のに対し、本発明品１では加工穴数が約４００に達するまで継続して加工を行うことができた。
【００７５】
これは、従来品では、本発明品１の第２壁面部４ｃに対応する壁面部が溝底部に連続して円弧状に形成されているので、チップポケットを十分に確保できていないのに対し、本発明品１では、第２壁面部４ｃが直線状に形成されると共に第１壁面部４ｂと第２壁面部４ｃとが互いに平行に構成されているので、チップポケットの拡大を図ることができるうえ、第２壁面部４ｃを直線状に形成すると共に第１壁面部４ｂと第２壁面部４ｃとを互いに平行に構成することでチップポケットの拡大を図るので、工具断面積が減少し過ぎることなく、工具剛性を確保することができたためであると考えられる。
【００７６】
また、本発明品１及び２は、連続して加工可能な穴の総数を従来品、変更品１及び２よりも増加させることができた。これは、従来品、変更品１及び２では、本発明品１及び２に対して溝底部４ａの半径Ｒが小さいので、切り屑が工具本体２の回転方向とは反対側へカールし易くなり、切り屑の排出抵抗や切削抵抗が増加してしまうのに対し、本発明品１及び２では、従来品、変更品１及び２に対して溝底部４ａの半径Ｒが大きく設定されているので、溝底部４ａ付近の切り屑を工具本体２の回転方向に沿ってスムーズに排出することができ、切り屑の排出抵抗および切削抵抗を抑制することができたためであると考えられる。このことから、溝底部４ａの半径Ｒは、工具本体２の直径Ｄに対して２Ｄ以上に設定することが望ましい。
【００７７】
以上説明したように、本実施の形態におけるドリル１によれば、切屑排出溝４の溝底部４ａは、軸心Ｏ方向に直角な断面視において軸心Ｏ方向へ向けて湾曲する円弧状に形成されると共にその半径Ｒが工具本体２の直径Ｄに対して２Ｄに設定されているので、溝底部４ａ付近の切り屑をスムーズに排出することができ、切り屑の排出抵抗および切削抵抗を抑制することができる。その結果、切り屑の排出抵抗および切削抵抗を抑制することで、切り屑排出性の向上を図りつつ、工具寿命の高寿命化を図ることができる。
【００７８】
また、本実施の形態におけるドリル１によれば、切屑排出溝４は、軸心Ｏ方向に直角な断面視において第１壁面部４ｂ及び第２壁面部４ｃがそれぞれ直線状に形成されると共にそれら第１壁面部４ｂと第２壁面部４ｃとが互いに平行に構成されているので、チップポケットの拡大を図りつつ、工具剛性を確保することができる。
【００７９】
即ち、チップポケットの拡大を図ろうとすると、工具断面積を減少させる必要があり、その分、工具剛性の低下を招く一方、工具剛性を確保しようとすると、工具断面積を増加させる必要があり、その分、チップポケットを十分に確保できなくなるため、チップポケットの拡大を図ることと工具剛性を確保することとの両立は困難であった。
【００８０】
これに対し、本実施の形態におけるドリル１によれば、軸心Ｏ方向に直角な断面視において第１壁面部４ｂ及び第２壁面部４ｃをそれぞれ直線状に形成すると共にそれら第１壁面部４ｂと第２壁面部４ｃとを互いに平行に構成することにより、チップポケットの拡大を図ることができるうえ、第１壁面部４ｂ及び第２壁面部４ｃをそれぞれ直線状に形成すると共に第１壁面部４ｂと第２壁面部４ｃとを互いに平行に構成することでチップポケットの拡大を図るので、工具断面積が減少し過ぎることなく、工具剛性を確保することができる。
【００８１】
ここで、切屑排出溝４の溝長Ｌは、本実施の形態におけるドリル１のように、工具本体２の直径Ｄに対して３０Ｄとする場合に限られず、工具本体２の直径Ｄに対して２０Ｄ以上に設定することが望ましい。
【００８２】
即ち、溝長Ｌを工具本体２の直径Ｄに対して２０Ｄ以上に設定することで、工具本体２の直径Ｄに対して２０Ｄよりも小さくする場合と比較して、切り屑の排出が困難な深穴の加工において、切り屑排出性の向上を図るという効果を有効に発揮させることができる。
【００８３】
更に、かかる効果を有効に発揮させることができれば、深穴の加工においても、送りと戻しとを繰り返しつつ段階的に穴をあける加工、いわゆるステップ加工を行う必要がなく、加工能率の向上を図ることができる。
【００８４】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定される物ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【００８５】
例えば、上記実施の形態で挙げた数値は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。
【００８６】
また、上記実施の形態では、ドリル１が超硬合金から構成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、高速度工具鋼などから構成しても良い。
【００８７】
また、上記実施の形態では、切屑排出溝４が軸心Ｏ回りにねじれて（螺旋状に）形成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、軸心Ｏ方向に沿う直線状に形成しても良い。
【００８８】
また、上記実施の形態では、２枚の切れ刃３を備える場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、１枚、或いは３枚以上の切れ刃３を備えて構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の一実施の形態におけるドリルの正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における軸心Ｏ方向に直角なドリルの拡大断面図である。
【図３】切屑排出溝の溝底の回転軌跡を断面視した拡大断面図である。
【図４】耐久試験の試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９０】
１ ドリル
２ 工具本体
３ 切れ刃
４ 切屑排出溝
４ａ 溝底部
４ｂ 第１壁面部
４ｃ 第２壁面部
９ ウェブ
１０ テーパ部
Ｄ 工具本体の直径
Ｌ 溝長
Ｏ 軸心
Ｒ 溝底部の半径
Ｔ 工具本体の先端におけるウェブの厚さ
Ｗ 所定幅
α ねじれ角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心回りに回転する工具本体と、その工具本体の先端に設けられる切れ刃と、その切れ刃のすくい面を構成すると共に前記工具本体の外周面に凹設され前記工具本体の先端から後端側へ向けて延設される切屑排出溝とを備えたドリルにおいて、
前記切屑排出溝は、溝底を構成する溝底部を備え、
その溝底部は、前記軸心方向に直角な断面視において前記軸心方向へ向けて湾曲する円弧状に形成されると共にその半径が前記工具本体の直径Ｄに対して２Ｄ以上に設定されていることを特徴とするドリル。
【請求項２】
前記切屑排出溝は、前記溝底部に連設されると共に前記工具本体の回転方向を向く壁面を構成する第１壁面部と、前記溝底部に連設されると共に前記工具本体の回転方向後方を向く壁面を構成する第２壁面部とを備え、
前記軸心方向に直角な断面視において前記第１壁面部および第２壁面部がそれぞれ略直線状に形成されると共にそれら第１壁面部と第２壁面部とが互いに略平行に構成されていることを特徴とする請求項１記載のドリル。
【請求項３】
前記切屑排出溝の溝長は、前記工具本体の直径Ｄに対して２０Ｄ以上に設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のドリル。
【請求項４】
前記切屑排出溝の溝底により形成されるウェブの厚さが前記工具本体の先端側から後端側へ向かうに従って漸次薄くなるように構成されるテーパ部を備え、
そのテーパ部は、前記工具本体の先端から前記軸心方向に沿って所定幅で設けられると共にその所定幅が前記工具本体の直径Ｄに対して３Ｄ以上かつ４Ｄ以下の範囲内に設定され、前記テーパ部における前記工具本体の先端から後端側へ向けたウェブの厚さの変化量が前記工具本体の直径Ｄに対して０．０２Ｄ以下に設定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のドリル。
【請求項５】
前記工具本体の先端におけるウェブの厚さは、前記工具本体の直径Ｄに対して０．３５Ｄ以上かつ０．４５Ｄ以下の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のドリル。
【請求項６】
前記切屑排出溝は、前記軸心回りにねじれて形成されると共にそのねじれ角が３５度以上かつ４５度以下の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のドリル。
【請求項１】
軸心回りに回転する工具本体と、その工具本体の先端に設けられる切れ刃と、その切れ刃のすくい面を構成すると共に前記工具本体の外周面に凹設され前記工具本体の先端から後端側へ向けて延設される切屑排出溝とを備えたドリルにおいて、
前記切屑排出溝は、溝底を構成する溝底部を備え、
その溝底部は、前記軸心方向に直角な断面視において前記軸心方向へ向けて湾曲する円弧状に形成されると共にその半径が前記工具本体の直径Ｄに対して２Ｄ以上に設定されていることを特徴とするドリル。
【請求項２】
前記切屑排出溝は、前記溝底部に連設されると共に前記工具本体の回転方向を向く壁面を構成する第１壁面部と、前記溝底部に連設されると共に前記工具本体の回転方向後方を向く壁面を構成する第２壁面部とを備え、
前記軸心方向に直角な断面視において前記第１壁面部および第２壁面部がそれぞれ略直線状に形成されると共にそれら第１壁面部と第２壁面部とが互いに略平行に構成されていることを特徴とする請求項１記載のドリル。
【請求項３】
前記切屑排出溝の溝長は、前記工具本体の直径Ｄに対して２０Ｄ以上に設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のドリル。
【請求項４】
前記切屑排出溝の溝底により形成されるウェブの厚さが前記工具本体の先端側から後端側へ向かうに従って漸次薄くなるように構成されるテーパ部を備え、
そのテーパ部は、前記工具本体の先端から前記軸心方向に沿って所定幅で設けられると共にその所定幅が前記工具本体の直径Ｄに対して３Ｄ以上かつ４Ｄ以下の範囲内に設定され、前記テーパ部における前記工具本体の先端から後端側へ向けたウェブの厚さの変化量が前記工具本体の直径Ｄに対して０．０２Ｄ以下に設定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のドリル。
【請求項５】
前記工具本体の先端におけるウェブの厚さは、前記工具本体の直径Ｄに対して０．３５Ｄ以上かつ０．４５Ｄ以下の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のドリル。
【請求項６】
前記切屑排出溝は、前記軸心回りにねじれて形成されると共にそのねじれ角が３５度以上かつ４５度以下の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のドリル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１３６９９８（Ｐ２００９−１３６９９８Ａ）
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１９２３２（Ｐ２００７−３１９２３２）
【出願日】平成１９年１２月１１日（２００７．１２．１１）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第３項適用申請有り ２００７年１０月１７日〜２０日 名古屋国際見本市委員会主催の「メカトロテック・ジャパン２００７」に出品
【出願人】（０００１０３３６７）オーエスジー株式会社 (180)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１１日（２００７．１２．１１）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第３項適用申請有り ２００７年１０月１７日〜２０日 名古屋国際見本市委員会主催の「メカトロテック・ジャパン２００７」に出品
【出願人】（０００１０３３６７）オーエスジー株式会社 (180)
【Ｆターム（参考）】
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