特許 5939001 ドリル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5939001

(24)【登録日】2016年5月27日

(45)【発行日】2016年6月22日

(54)【発明の名称】ドリル

(51)【国際特許分類】

   B23B 51/00 20060101AFI20160609BHJP

【ＦＩ】

   B23B51/00 K

【請求項の数】5

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2012-88525(P2012-88525)

(22)【出願日】2012年4月9日

(65)【公開番号】特開2013-166232(P2013-166232A)

(43)【公開日】2013年8月29日

【審査請求日】2015年3月27日

(31)【優先権主張番号】特願2012-6472(P2012-6472)

(32)【優先日】2012年1月16日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000233066

【氏名又は名称】三菱日立ツール株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100142424

【弁理士】

【氏名又は名称】細川 文広

(74)【代理人】

【識別番号】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪 一徳

(72)【発明者】

【氏名】近藤 芳弘

【審査官】 齊藤 彬

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−１０５２１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−２０５２１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５９−１４０１１６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 英国特許出願公開第１４３２５４６（ＧＢ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｂ ５１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線回りに回転されるドリル本体の先端側部分に、先端側から後端側に向けて延びる溝とランドを有する刃先部が形成され、刃先部の先端部分に切れ刃を有するドリルにおいて、リーディングエッジから連続して設けられるランドには溝の切れ刃側とヒール側に配置された２か所のマージンを持ち、２か所のマージンの間には二番取り面が設けられ、軸直角断面において、前記二番取り面は、切れ刃側のマージンの回転後方側の端部からドリルの回転後方側に向かって形成された直線状の第１二番取り面と、ヒール側のマージンの回転前方側の端部からドリルの回転前方側に向かって形成された直線状の第２二番取り面と、第１二番取り面及び第２二番取り面を接続する曲線状の第３二番取り面とから形成されており、前記切れ刃側のマージンから前記ヒール側のマージンに向かって二番取り深さが徐々に深くなり、最大二番取り深さに達してから、前記ヒール側のマージンに向かって二番取り深さが徐々に浅くなることを特徴とするドリル。

【請求項2】

前記最大二番取り深さを、刃径の２．０％以上６．０％以下の範囲としたことを特徴とする請求項１に記載のドリル。

【請求項3】

軸直角断面において、前記二番取り面は、前記２か所のマージンと、刃径を直径とする円弧と、前記刃径の９４％以上９８％以下の直径をもつ仮想円弧とで囲まれた領域に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のドリル。

【請求項4】

第１二番取り面及び第２二番取り面の幅は、軸直角断面において、第１二番取り面及び第２二番取り面に対し平行となる方向で測定したときに、刃径の１５％以上２５％以下の範囲としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のドリル。

【請求項5】

軸直角断面における第３二番取り面の曲率半径は、刃径の７５％以上１２５％以下の範囲としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のドリル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高い硬さを有する材料の穴あけに適したドリルに関するものである。

【背景技術】

【0002】

金型には、製品を取出すためのエジェクタピン用、金型を冷却するための水を通す冷却水用、入れ子などの部品を組み付けるためのネジ用などのさまざまな穴あけが行われる。これらの穴あけは、金型材料が所定の硬さを得るために行われる熱処理前に、ドリルを用いて行われるのが一般的である。このようなドリルとしては下記のような提案がある。

【0003】

特許文献１では、ランド部に２つのマージンを設け、回転方向後方側に設けられた第２マージンが逃げ面とシンニング部との交差稜線においてランド部に位置する外周端を含み、刃先部のヒール部からドリル回転方向前方側へ所定間隔離間するように配置することで、ガイド効果によって穴位置精度を向上させるダブルマージンタイプのドリルを提案している。

【0004】

特許文献２では、ランド部に２つのマージンを設け、回転方向後側に設けられた第１マージンから、ヒール側の第２マージンに向かうにしたがって、深さが漸次深くなる凹部を設けることで、切りくずが流れやすく切りくずの排出が速やかになり、アルミ鋳物の穴あけに適した穴明け工具が提案されている。

【0005】

また、特許文献３では、ランド部に２つのマージンをほぼ等分に設け、ねじれ溝の芯厚を構成する部分を含む所定幅の部分を凹曲面とし、凹曲面からヒール側へ向かう部分を回転方向後方へ突出する凸曲面とすることで切りくず排出性が向上し、穴あけに適した穴明け工具が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００５−３０５６１０号公報

【特許文献2】実開平５−８５５０９号公報

【特許文献3】実開平５−２４２１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

近年、競争の激化する製造業において、コストダウンや短納期対応の必要性がさらに高くなっており、部品等の製造に用いられる金型についても例外ではない。金型の製造コストを下げる手段の一つとして、段取りの回数や加工後の修正に費やす工数を削減するため、従来の材料の熱処理前に切削加工を行う方法から、材料の熱処理後に切削加工を行う方法直彫り加工に切り換える手段がある。しかし、高硬度材となる熱処理後の材料への切削加工を行うため、切削工具にかかる負荷は大きくなる。近年では、切削工具の進歩により直彫り加工が進みつつある。

【0008】

金型への穴あけに関しては熱処理後の直彫りが進みつつあるが、熱間鍛造やダイキャストで多く用いられる５０ＨＲＣ前後の高硬度材やこれ以上の硬さの材料では、熱処理前の切削加工や放電での加工がまだまだ多い。特に工具の直径と穴深さの比率の大きい深穴については切削での加工が少なく、切削加工を行う場合でも切削条件を低く設定しステップを入れながら長い時間をかけて切削加工を行っており、長寿命または高能率に穴あけのできる高性能なドリルが求められている。

【0009】

高硬度材の穴あけでは、熱処理前の材料と比較して大きな切削抵抗が発生する。このため、従来の炭素鋼や合金鋼で製造される機械部品や自動車部品を加工する、鋼加工用のドリルを用いて穴あけを実施した場合、切削中にドリルが激しく振動し、チッピングの発生により寿命にいたる傾向にある。特に、工具の突出し長さの長くなる深穴加工においてはこの傾向が顕著である。このため高硬度材の穴あけを実施する場合には、ドリルの剛性を高めて振動を抑えると同時に、振動により発生するチッピングの発生を防ぐ必要がある。

【0010】

特許文献１に記載のダブルマージンタイプのドリルでは、ランドへ複数のマージンを設けることでガイド性を高めることのできることが開示されているが、このような構成ではドリルの剛性が低くなり振動の発生を十分に抑制することはできない。そのため、高硬度材の切削加工を行った際には、早期にチッピングが発生する可能性がある。

【0011】

また、特許文献２には深さが漸次深くなる凹部を設けた穴明け工具が記載されている。しかし、第１マージンと第２マージンの間に深さの深くなる凹部を設けることにより切りくずの排出を速やかに行うことが可能だが、ドリルの剛性が著しく低下するため高硬度材を長寿命または高能率に加工するには不十分である。

【0012】

また、特許文献３に記載されている穴明け工具のように切りくず排出溝を改良するのみでは、アルミのような軟質材の切削加工においては、ガイド性の向上や切屑詰まりの抑制が可能となるが、ドリルの剛性を十分に得ることはできないため、高硬度材の穴あけを長寿命または高能率に行った場合、ドリルの振動や折損が発生する可能性がある。

【0013】

本発明は、ドリルの剛性を高めることで、主に金型に用いられる４５〜５５ＨＲＣ程度の硬さを持つ鋼材へ、より長寿命、または高能率に穴あけを行うことのできるドリルを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記課題を鑑みて、本発明はドリルの剛性を向上させて切削加工時の振動を抑制し、さらに振動の抑制により切れ刃のチッピングの発生を低減させることで、４５〜５５ＨＲＣ程度の高硬度材を高能率に加工することが可能となったドリルである。

【0015】

すなわち、本発明のドリルは、軸線回りに回転されるドリル本体の先端側部分に、先端側から後端側に向けて延びる溝とランドを有する刃先部が形成され、刃先部の先端部分に切れ刃を有するドリルにおいて、リーディングエッジから連続して設けられるランドには溝の切れ刃側とヒール側に配置された２か所のマージンを持ち、２か所のマージンの間には二番取り面が設けられ、軸直角断面において、前記二番取り面は、切れ刃側のマージンの回転後方側の端部からドリルの回転後方側に向かって形成された直線状の第１二番取り面と、ヒール側のマージンの回転前方側の端部からドリルの回転前方側に向かって形成された直線状の第２二番取り面と、第１二番取り面及び第２二番取り面を接続する曲線状の第３二番取り面とから形成されており、前記切れ刃側のマージンから前記ヒール側のマージンに向かって二番取り深さが徐々に深くなり、最大二番取り深さに達してから、前記ヒール側のマージンに向かって二番取り深さが徐々に浅くなることを特徴とするドリルである。

【0016】

本発明において、前記最大二番取り深さを、刃径の２．０％以上６．０％以下の範囲とすることにより、ドリルの剛性がさらに向上し、高硬度材を高能率に加工したときの安定性が増すので、望ましい。

【0017】

また本発明において、前記二番取り面は、前記２か所のマージンと、刃径を直径とする円弧と、前記刃径の９４％以上９８％以下の直径をもつ仮想円弧とで囲まれた領域に設けることにより、ドリルの剛性がより一層向上し、工具の突出し長さが長くなる深穴の加工においても振動を抑制し、切れ刃のチッピングの発生を低減させることが可能となるので、より望ましい。

【0018】

本発明においては、前記二番取り面が、切れ刃側のマージンの回転後方側の端部からドリルの回転後方側に向かって形成された平面状の第１二番取り面と、ヒール側のマージンの回転前方側の端部からドリルの回転前方側に向かって形成された平面状の第２二番取り面と、第１二番取り面及び第２二番取り面を接続する曲面状の第３二番取り面とから形成されているので、二番取り面の剛性が向上し、切削加工時の振動を抑制できる。

【0019】

本発明において、軸直角断面で見たときにおける直線状の第１二番取り面及び第２二番取り面の幅を、軸直角断面において、第１二番取り面及び第２二番取り面に対し平行となる方向で測定したときに、刃径の１５％以上２５％以下の範囲とすることにより、ドリルの製造時に二番取り面を砥石にて研削加工する際に、素材を除去する体積が減るため、製造が容易になり、また、ドリルの剛性の低下を抑制できるため、望ましい。

【0020】

本発明において、軸直角断面における第３二番取り面の曲率半径は、刃径の７５％以上１２５％以下の範囲とすることにより、二番取り面の深さが最大となる位置における剛性が向上するため、望ましい。

【発明の効果】

【0021】

本発明のドリルを用いることで、熱処理後の高硬度材の穴あけにおいて、ドリルの剛性を十分に確保できるので切削抵抗によって発生する振動を抑制することができ、高硬度材への穴あけを長寿命または高能率に行うことができる。特に、工具の突出し長さが長くなる深穴の加工においては、顕著に効果がみられる。

【0022】

また本発明により、高硬度材の穴あけ加工を行う際において発生しやすくなる切れ刃のチッピングに関しても抑制することが可能となるので、従来のドリルに比較して高能率な切削加工を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の参考例のドリルの正面図である。

【図2】図１に示したドリルの切れ刃付近を拡大した側面図である。

【図3】図１に示したドリルの工具軸に垂直方向に切断したときの断面図である。

【図4】図３に示したドリルの工具軸に垂直方向に切断したときの断面における二番取り面付近の拡大図である。

【図5】本発明の別の参考例を示す図である。

【図6】従来のドリルの工具軸に垂直方向に切断したときの断面図である。

【図7】従来のドリルの工具軸に垂直方向に切断したときの断面における二番取り面付近の拡大図である。

【図8】本発明の実施形態における工具軸に対し垂直方向に切断したときの断面図である。

【図9】図８に示した本発明の実施形態のドリルの工具軸に対し垂直方向に切断したときの断面における二番取り面付近の拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

本発明の実施形態に対する参考例として図１〜５を用いて説明する。図１は参考例のドリルの正面図である。図１に示すように、参考例のドリル１は切れ刃２、刃先部３、シャンク４を有し、刃先部３には切りくずを排出するための溝５及びランドが設けられている。また、刃先部３の先端部分には切れ刃２を有している。参考例のドリル１は、マージンを２つ設けたドリルすなわちダブルマージンドリルであるため、ドリル１の外周には切れ刃側のマージン６及びヒール側のマージン７が設けられている。そして、切れ刃側のマージン６及びヒール側のマージン７は二番取り面８により接続されている。

【0025】

図２は参考例のドリルの切れ刃付近を拡大した側面図である。図２に示すように、ランド１０には切れ刃側のマージン６とヒール側のマージン７が設けられており、２か所のマージンの間には二番取り面８が設けられている。また、図２にはクーラントホール１１を設けたダブルマージンドリルを示している。クーラントホール１１を設けることにより、高硬度材料を切削する際にも、切削温度の急激な上昇を抑え、切れ刃の摩耗の進行を遅らせることが可能となるが、クーラントホール１１を設けない場合にも、有利な効果を奏する。

【0026】

また図２に示すように、ドリルの外周側において、溝５と切れ刃側のマージン６を接続させる外周コーナ９や、溝５とヒール側のマージン７を接続させるヒールに面取りを施すことにより、剛性が向上するので望ましいが、外周コーナ９及び面取りを施さない場合にも有利な効果を奏する。

【0027】

参考例および実施形態において、切れ刃側のマージン６はランド１０における回転方向前方側に配置されたマージンを指し、ヒール側のマージン７はランド１０における回転方向後方側に配置されたマージンを指す。図２に示した例は切れ刃側のマージン６が外周コーナ９に接続された例を示したが、切れ刃側のマージン６がリーディングエッジに接するように切れ刃側のマージン６を設けても良い。同様にヒール側のマージン７に関しても、図２に示した例はヒール側のマージン７が面取りに接続された例を示したが、ヒール側のマージン７がヒールに接するように切れ刃側のマージン６を設けても良い。

【0028】

図３は参考例のドリルの工具軸に垂直方向に切断したときの断面図である。図３に示すように、参考例および実施形態のドリルは切れ刃側のマージン６からヒール側のマージン７に向かって、刃径を直径として仮想的に描いた直径の円弧１２と二番取り面８の距離を径方向で測定したときの深さである二番取り深さが徐々に深くなり、最大二番取り深さに達してから、ヒール側のマージン７に向かって二番取り深さが徐々に浅くなる形状であることが大きな特徴である。なお図３において、ｄ１は心厚、ｗ１は回転方向で測定したときの切れ刃側のマージン６の幅、ｗ２は回転方向で測定したときのヒール側のマージン７の幅を示す。

【0029】

図４は図３に示した参考例のドリルの工具軸に垂直方向に切断したときの断面における二番取り面付近の拡大図である。図４に示した参考例のドリルは二番取り面８を刃径ｄよりも大きい直径の円弧の形状で形成させたダブルマージンドリルである。参考例および実施形態では、図３においても説明したとおり、切れ刃側のマージン６からヒール側のマージン７に向かって二番取り深さｈが徐々に深くなり、二番取り深さｈの値が最大となる最大二番取り深さｈｍａｘに達してから、ヒール側のマージン７に向かって二番取り深さｈが徐々に浅くなることが大きな特徴である。これにより、熱処理後の高硬度材の穴あけにおいて、ドリルの剛性を十分に確保できるので切削抵抗によって発生する振動を抑制することができ、高硬度材への穴あけを長寿命または高能率に行うことができる。なお、参考例および実施形態における二番取り深さとは、刃径を直径として仮想的に描いた直径の円弧１２と二番取り面８の距離を径方向で測定したときの深さである。

【0030】

参考例のドリルは、切れ刃側のマージン６からヒール側のマージン７に向かって二番取り深さｈが徐々に深くなり、最大二番取り深さｈｍａｘに達してから、ヒール側のマージン７に向かって二番取り深さｈが徐々に浅くなる形状であるが、最大二番取り深さｈｍａｘに達する位置は、二番取り面８の中心付近に設けられることが望ましい。具体的には、二番取り面８のヒール側のマージン７に接する端部と工具軸Ｏを結ぶ直線Ａから見たときに、二番取り面８の切れ刃側のマージン６に接する端部と工具軸Ｏを結ぶ直線Ｂと、二番取り面８のヒール側のマージン７に接する端部と工具軸Ｏを結ぶ直線Ａとがなす角度ａの４０〜６０％に相当する位置において、最大二番取り深さｈｍａｘに達するのが望ましい。

【0031】

図４に示したドリルは、二番取り面８の切れ刃側のマージン６に接する端部と工具軸Ｏを結ぶ直線Ｂと、二番取り面８のヒール側のマージン７に接する端部と工具軸Ｏを結ぶ直線Ａとがなす角度ａが７９°であり、最大二番取り深さｈｍａｘが、二番取り面８のヒール側のマージン７に接する端部と工具軸Ｏを結ぶ直線Ａから見たときに、角度ａの５３％である４２°となる位置において達している例である。

【0032】

また、最大二番取り深さｈｍａｘを、刃径ｄの２．０％以上６．０％以下の範囲とすることで、ドリルの剛性がさらに向上し、高硬度材を高能率に加工したときの安定性が増すので望ましい。最大二番取り深さｈｍａｘが刃径ｄの２．０％より小さい場合、加工中の工具のふらつきにより工具と加工面との接触の可能性が高まるため、切削中の振動が増大して高能率に加工した場合に性能が不安定になる可能性がある。また、最大二番取り深さｈｍａｘが刃径ｄの６．０％を超える場合、工具の剛性が十分に確保できないため加工中の振動が大きくなり、高能率に加工した場合にチッピングの発生によって性能が不安定になる傾向が見られる。

【0033】

さらに、図４に示すように、二番取り面８は、切れ刃側のマージン６およびヒール側のマージン７の２か所のマージンと、刃径を直径とする円弧１２と、刃径ｄの９４％以上９８％以下の直径をもつ仮想円弧１３とで囲まれた領域に設けられていることを特徴とする。これにより、ドリルの剛性がより一層向上し、工具の突出し長さが長くなる深穴の加工においても振動を抑制し、切れ刃のチッピングの発生を低減させることが可能となるので、より望ましい。９８％を超える領域に二番取り面８が設けられる場合（すなわち仮想円弧１３の直径の値が刃径ｄの９８％を超えた場合）、微細な切りくずが二番取りへ入り込んだ場合、振動の増大が考えられる。９４％より小さい領域に二番取り面８が設けられる場合（すなわち仮想円弧１３の直径の値が刃径ｄの９４％未満の場合）、工具の剛性が小さくなるため振動の抑制が不十分になる傾向が見られる。

【0034】

図５は別の参考例を示す図である。図５に示した参考例のドリルは二番取り面８を複数の平面で形成させたダブルマージンドリルである。二番取り面８を複数の平面で形成された場合においても、切れ刃側のマージン６からヒール側のマージン７に向かって二番取り深さｈが徐々に深くなり、最大二番取り深さｈｍａｘに達してから、ヒール側のマージン７に向かって二番取り深さｈが徐々に浅くなることにより、二番取り面８を刃径ｄよりも大きい直径の円弧の形状で形成させた場合と同様に有利な効果を奏する。

【0035】

そして、図８は本発明の実施形態のドリルにおける工具軸に対し垂直方向に切断したときの断面図である。二番取り深さが徐々に深くなり、最大二番取り深さに達してから、ヒール側のマージン７に向かって二番取り深さが徐々に浅くなるその他の二番取り面８の形状としては、図８に示すように、二番取り面８を切れ刃側のマージンの回転後方側の端部１９からドリルの回転後方側に向かって形成された直線状の第１二番取り面１６と、ヒール側のマージンの回転前方側の端部２０からドリルの回転前方側に向かって形成された直線状の第２二番取り面１７と、前記第１二番取り面１６及び前記第２二番取り面１７を接続する曲線状の第３二番取り面１８とで構成させたものもある。

【0036】

図９は図８に示した本発明の実施形態のドリルの工具軸に対し垂直方向に切断したときの断面における二番取り面付近の拡大図である。前述の通り、本発明の実施形態における二番取り面８は、軸直角断面で見たときに、切れ刃側のマージンの回転後方側の端部１９からドリルの回転後方側に向かって形成された直線状の第１二番取り面１６と、ヒール側のマージンの回転前方側の端部２０からドリルの回転前方側に向かって形成された直線状の第２二番取り面１７と、前記第１二番取り面１６及び前記第２二番取り面１７を接続する曲線状の第３二番取り面１８とで構成されている。このような場合でも、二番取り面８における二番取り深さが徐々に深くなり、最大二番取り深さｈｍａｘに達してから、ヒール側のマージン７に向かって二番取り深さが徐々に浅くなる形状であれば、本発明の有利な効果を奏することが可能である。特に二番取り面８において、直線状の第１二番取り面１６及び第２二番取り面１７を設けることにより、切れ刃側のマージンの回転後方側の端部１９及びヒール側のマージンの回転前方側の端部２０の剛性を十分に確保しながら、二番取り面８と加工面との接触を容易に回避することが可能になるため、ドリルの振動を抑制し、安定した切削加工が可能となる。

【0037】

なお、第１二番取り面１６及び第２二番取り面１７の幅である、第１二番取り面の幅ｗ３及び第２二番取り面の幅ｗ４は、軸直角断面において、第１二番取り面１６及び第２二番取り面１７に対し平行となる方向で測定したときに、刃径の１５％以上２５％以下の範囲にすることが望ましい。これにより、ドリルの製造時に二番取り面を砥石にて研削加工する際に、素材を除去する体積が減るため、製造が容易になり、また、ドリルの剛性の低下を抑制できる。

【0038】

また、本発明の実施形態においては、軸直角断面における第３二番取り面１８の曲率半径である第３二番取り面の曲率半径Ｒを刃径の７５％以上１２５％以下の範囲とすることが望ましい。これにより、二番取り深さｈの値が最大となる位置すなわち、二番取り面８の形成時において二番取り深さｈの方向に最も多くの母材が研削により除去される位置において、ドリルの振動を抑制するために必要である剛性が確保できる。

【0039】

本発明はどのような形状のドリルにも実施可能であるが、特に刃数が２〜３枚刃、刃径ｄが１ｍｍ〜２０ｍｍ程度のドリルに実施することが有効である。また、本発明において重要な要素である、二番取り深さｈ、最大二番取り深さｈｍａｘ、第１二番取り面の幅ｗ３、第２二番取り面の幅ｗ４、及び第３二番取り面の曲率半径Ｒは公知の測定方法により求めることが可能である。具体的な例を挙げれば、本発明のドリル１を工具軸Ｏに対し垂直な方向で切断し、５ｍｍ程度の厚さの測定試料を作成し、光学式顕微鏡で測定する方法や、接触式の形状測定器を用いてランドの形状をトレースし、トレースしたランドにおける二番取り面の形状から測定を行う方法が存在する。

【0040】

図６は従来のドリルの工具軸に垂直方向に切断したときの断面図である。図６に示すように従来のドリルは切れ刃側のマージン６からヒール側のマージン７に向かって、二番取り深さが急に深くなり、切れ刃側のマージン６の近傍で最大二番取り深さに達してからヒール側マージン１８の近傍まで一定の二番取り深さで二番取り面８が形成され、ヒール側マージン１８の近傍からヒール側マージン１８までは急に二番取り深さが浅くなっている。言い換えると、従来のドリルにおける二番取り面８は、刃径ｄよりも小さく、直径の円弧１２と同心円状に配置された円弧形状で形成されているといえる。これに対し、本発明のドリルにおける二番取り面８は、断面で見たときに複数の直線もしくは刃径ｄよりも直径が大きい円弧で形成されているため、本発明のドリルと従来のドリルとでは二番取り面８の形状が大きく異なるといえる。

【0041】

図７は従来のドリルの工具軸に垂直方向に切断したときの断面における二番取り面付近の拡大図である。図７に示すように従来のドリルでは、切れ刃側マージン６からヒール側マージン７に向かって、二番取り深さｈが急に深くなる段差１５が設けられており、最大二番取り深さｈｍａｘに達してからヒール側マージン１８に向かって急に浅くなる段差１５が設けられた形状になっている。このような構成ではドリルの剛性が低くなり振動の発生を十分に抑制することはできない。そのため、高硬度材の切削加工を行った際には、早期にチッピングが発生する可能性がある。なお図７に示した従来のドリルにおける最大二番取り深さとは、刃径を直径として仮想的に描いた直径の円弧１２と二番取り面を延長した円弧１４の距離を径方向で測定したときの深さである。

【0042】

本発明のドリルにおいては、二番取り深さｈが最大となる最大二番取り深さｈｍａｘに達する位置は、断面図で二番取り面８を見たときにおいて１か所のみであることが大きな特徴である。すなわち、二番取り面８において最大二番取り深さｈｍａｘに達する位置と工具軸Ｏとを結んだ直線の数は、１つのランド１０につき１本のみである。

【0043】

これに対し従来のドリルは、二番取り面８が２つの段差１５の間に設けられ、なおかつ、その形状は刃径ｄよりも小さく、直径の円弧１２と同心円状に設けられているため、二番取り面８において最大二番取り深さｈｍａｘに達する位置と工具軸Ｏとを結んだ直線の数は無数に設けられることになる。このように二番取り面８が形成されていることから、従来のドリルは二番取り面８を形成されるために除去される材料が多くなるため、剛性が非常に低くなる。

【0044】

本発明のドリルは最大二番取り深さｈｍａｘに達する位置が一か所となるように二番取り面８が形成されることにより、二番取り面８を形成されるために除去される材料が少なくなるため、剛性を非常に高く保つことが可能となる。

【0045】

本発明のドリルの形状では、新規な形状の二番取り面を設けていることから、従来のドリルと比較して工具の断面が大きくなるため工具の剛性を高めることができる。一般的に高硬度材の穴あけでは、熱処理前の材料と比較して大きな切削抵抗が発生する。本発明のドリルにおいては、工具剛性を高めることにより、切削抵抗によって発生する振動を抑制することができるので、切削の振動に起因するチッピングや工具の欠損を防ぐことができる。これにより、長寿命または高能率に穴あけを行うことが可能となる。

【0046】

以下、本発明を下記の実施例により詳細に説明するが、それらにより本発明が限定されるものではない。

【実施例】

【0047】

（実施例１）
本発明例１及び従来例２を用いて、二番取り面の形状に違いによる寿命の比較テストを行った。

【0048】

本発明例１及び従来例２の共通仕様として、工具本体を通してクーラントを供給するためのオイルホールを有し、刃径ｄが６．０ｍｍ、溝５を工具軸の方向で測定したときの長さである溝長Ｌが１９８ｍｍ（Ｌ／ｄ＝３３倍）、全長が２５０ｍｍ、溝５のねじれ角を２０°、心厚ｄ１を２．４ｍｍ、シャンク径Ｄを６．０ｍｍ、図３及び図６に示すようにランドの切れ刃側マージンの幅ｗ１を０．５ｍｍ、ヒール側マージンの幅ｗ２を０．５ｍｍに設けたドリルにおいて、最大二番取り深さｈｍａｘを、刃径ｄの４．０％すなわち０．２４ｍｍとした。

【0049】

本発明例１における共通仕様以外の仕様として、図３及び図４に示すように、工具軸に垂直方向で切断したときの断面において、切れ刃側のマージン６の回転後方側の端部及びヒール側のマージン７の回転前方側の端部を接続する円弧形状の二番取り面８を形成することにより、切れ刃側のマージンからヒール側のマージンに向かって二番取り深さｈが徐々に深くなり、最大二番取り深さｈｍａｘに達してからヒール側のマージンに向かって二番取り深さｈが徐々に浅くなるドリルを制作した。前述した通り、本発明例１における最大二番取り深さｈｍａｘは刃径ｄの４．０％すなわち０．２４ｍｍとした。

【0050】

従来例２における共通仕様以外の仕様として、図６及び図７に示すように、工具軸に垂直方向で切断したときの断面において、刃径ｄよりも小さく、直径の円弧１２と同心円状に設けられた円弧形状の二番取り面８を形成することにより、切れ刃側マージン６から段差をつけて急に最大二番取り深さｈｍａｘに達し、ヒール側マージン７に向って急に段差をつけて二番取り深さｈが浅くなるように二番取り面８を施したドリルを制作した。前述した通り、従来例２における最大二番取り深さｈｍａｘは刃径ｄの４．０％すなわち０．２４ｍｍとした。

【0051】

試験条件は、被削材には材質がＳＫＤ６１で、硬さがＨＲＣ５０であり、幅５０ｍｍ、奥行き２００ｍｍ、高さ１５０ｍｍの板材を用いた。横型マシニングセンターにて、切削条件を回転数が１６００ｍｉｎ−１（切削速度約３０．２ｍ／ｍｉｎ）、一回転当たり送り量が０．０６ｍｍ／回転、穴あけ深さが１８０ｍｍ（刃径ｄの３０倍）の止まり穴の加工を奥行き方向に行った。クーラントは、水溶性切削液をオイルホールを通して供給した。

【0052】

評価方法として、加工穴数が２５穴および７５穴加工後の切れ刃の逃げ面最大摩耗幅を光学顕微鏡で１００倍に拡大して測定し、評価を行った。切削途中で欠けやチッピングが発生した場合は、その時点で加工を中止としそのときの加工穴数を記入した。

【0053】

評価基準として、７５穴加工後において欠けやチッピングが生じず、なおかつ７５穴加工後における逃げ面最大摩耗幅が０．３０ｍｍ以下であるものを良好とした。評価結果を表１に示す。

【0054】

【表1】

【0055】

その結果、本発明例１は７５穴まで加工でき、なおかつ７５穴加工後における逃げ面最大摩耗幅が０．３０ｍｍ以下であったため良好な結果であった。高硬度材の穴あけを行う場合大きな切削抵抗にともない振動が発生するが、本発明のドリルであれば、切れ刃側のマージンからヒール側のマージンに向かって二番取り深さが徐々に深くなり、最大二番取り深さに達してからヒール側のマージンに向かって二番取り深さが徐々に浅くなる形状により工具の剛性が増し、振動の発生を抑制できるため、加工中にチッピングが発生することなく工具寿命は良好であった。従来例２は１５穴加工後に切れ刃にチッピングが発生しており試験を中止した。従来例２における二番取り面は、急に最大二番取り深さｈｍａｘに達するような形状していることにより工具剛性が小さくなるため振動によって切れ刃にチッピングが発生したと考えられる。

【0056】

（実施例２）
次に、最大二番取り深さを１．０％〜７．０％に変化させた本発明例３〜１３を製作し、最大二番取り深さの違いによる寿命の比較テストを行った。

【0057】

本発明例３〜１３の共通仕様として、工具本体を通してクーラントを供給するためのオイルホールを有し、刃径ｄが６．０ｍｍ、溝５を工具軸の方向で測定したときの長さである溝長Ｌが１９８ｍｍ（Ｌ／ｄ＝３３倍）、全長が２５０ｍｍ、溝５のねじれ角を２０°、心厚ｄ１を２．４ｍｍ、シャンク径Ｄを６．０ｍｍ、図３及び図６に示すようにランドの切れ刃側マージンの幅ｗ１を０．５ｍｍ、ヒール側マージンの幅ｗ２を０．５ｍｍに設け、二番取り面８の形状は切れ刃側のマージン６の回転後方側の端部及びヒール側のマージン７の回転前方側の端部を接続する円弧形状とした。

【0058】

本発明例３において、最大二番取り深さｈｍａｘは刃径ｄの１．０％すなわち０．０６ｍｍとした。
本発明例４において、最大二番取り深さｈｍａｘは刃径ｄの１．５％すなわち０．０９ｍｍとした。
本発明例５において、最大二番取り深さｈｍａｘは刃径ｄの２．０％すなわち０．１２ｍｍとした。
本発明例６において、最大二番取り深さｈｍａｘは刃径ｄの２．５％すなわち０．１５ｍｍとした。
本発明例７において、最大二番取り深さｈｍａｘは刃径ｄの３．０％すなわち０．１８ｍｍとした。
本発明例８において、最大二番取り深さｈｍａｘは刃径ｄの４．０％すなわち０．２４ｍｍとした。
本発明例９において、最大二番取り深さｈｍａｘは刃径ｄの５．０％すなわち０．３０ｍｍとした。
本発明例１０において、最大二番取り深さｈｍａｘは刃径ｄの５．５％すなわち０．３３ｍｍとした。
本発明例１１において、最大二番取り深さｈｍａｘは刃径ｄの６．０％すなわち０．３６ｍｍとした。
本発明例１２において、最大二番取り深さｈｍａｘは刃径ｄの６．５％すなわち０．３９ｍｍとした。
本発明例１３において、最大二番取り深さｈｍａｘは刃径ｄの７．０％すなわち０．４２ｍｍとした。

【0059】

試験条件、評価方法及び評価基準は実施例１と同様とした。評価結果を表２に示す。

【0060】

【表2】

【0061】

本発明例３〜１３のものは、７５穴加工後において欠けやチッピングが生じず、なおかつ７５穴加工後における逃げ面最大摩耗幅が０．３０ｍｍ以下と良好であった。最大二番取り深さｈｍａｘがこの範囲であれば、工具の剛性が確保されるので振動の発生を抑制できると考えられる。

【0062】

（実施例３）
第１二番取り面の幅ｗ３を刃径の１０％以上３０％以下の範囲に変化させた本発明例１４〜１８を製作し、第１二番取り面の幅ｗ３の違いによる寿命の比較テストを行った。

【0063】

本発明例１４〜１８の共通仕様として、工具本体を通してクーラントを供給するためのオイルホールを有し、刃径ｄが１０．０ｍｍ、溝５を工具軸の方向で測定したときの長さである溝長Ｌが３３０ｍｍ（Ｌ／ｄ＝３３倍）、全長が３９０ｍｍ、溝５のねじれ角を２０°、心厚ｄ１を４．０ｍｍ、シャンク径Ｄを１０．０ｍｍ、図３に示すようにランドの切れ刃側マージンの幅ｗ１を０．８ｍｍ、ヒール側マージンの幅ｗ２を０．８ｍｍに設けた。

【0064】

また、その他の本発明例１４〜１８の共通仕様として、二番取り面８の形状は、切れ刃側のマージンの回転後方側の端部からドリルの回転後方側に向かって形成された直線状の第１二番取り面１６と、ヒール側のマージンの回転前方側の端部からドリルの回転前方側に向かって形成された直線状の第２二番取り面１７と、前記第１二番取り面１６及び前記第２二番取り面１７を接続する曲面状の第３二番取り面１８とから構成された形状とした。さらに、本発明例１４〜１８において、第２二番取り面の幅ｗ４は刃径ｄの２０％すなわち２．００ｍｍとし、第３二番取り面の曲率半径Ｒは刃径ｄの９５％すなわち９．５０ｍｍとした。

【0065】

それぞれの本発明例の仕様として、本発明例１４において、第１二番取り面の幅ｗ３は刃径ｄの１０％すなわち１．００ｍｍとした。
本発明例１５において、第１二番取り面の幅ｗ３は刃径ｄの１５％すなわち１．５０ｍｍとした。
本発明例１６において、第１二番取り面の幅ｗ３は刃径ｄの２０％すなわち２．００ｍｍとした。
本発明例１７において、第１二番取り面の幅ｗ３は刃径ｄの２５％すなわち２．５０ｍｍとした。
本発明例１８において、第１二番取り面の幅ｗ３は刃径ｄの３０％すなわち３．００ｍｍとした。

【0066】

試験条件は、被削材には材質がＳＫＤ６１で、硬さがＨＲＣ５０であり、幅５０ｍｍ、奥行き３２０ｍｍ、高さ１５０ｍｍの板材を用いた。横型マシニングセンターにて、切削条件を回転数が１，０００ｍｉｎ−１（切削速度約３１．４ｍ／ｍｉｎ）、一回転当たり送り量が０．１０ｍｍ／回転、穴あけ深さが３００ｍｍ（刃径ｄの３０倍）の止まり穴の加工を奥行き方向に行った。クーラントは、水溶性切削液をオイルホールを通して供給した。

【0067】

評価方法として、加工穴数が１５穴および５０穴加工後の切れ刃の逃げ面最大摩耗幅を光学顕微鏡で１００倍に拡大して測定し、評価を行った。切削途中で欠けやチッピングが発生した場合は、その時点で加工を中止としそのときの加工穴数を記入した。

【0068】

評価基準として、５０穴加工後において欠けやチッピングが生じず、なおかつ５０穴加工後における逃げ面最大摩耗幅が０．５０ｍｍ以下であるものを良好とした。評価結果を表３に示す。

【0069】

【表3】

【0070】

表３に示す通り、本発明例１４〜１８は５０穴加工後において欠けやチッピングが生じず、なおかつ５０穴加工後における逃げ面最大摩耗幅が０．５０ｍｍ以下であり、良好な結果であった。特に、第１二番取り面の幅ｗ３が、軸直角断面において第１二番取り面及び第２二番取り面に対し平行となる方向で測定したときに、刃径の１５％以上２５％以下の範囲となる本発明例１５〜１７は、５０穴加工後における逃げ面最大摩耗幅が０．４０ｍｍ以下であり、さらに良好な結果を示した。

【0071】

（実施例４）
第２二番取り面の幅ｗ４を刃径の１０％以上３０％以下の範囲に変化させた本発明例１９〜２３を製作し、第２二番取り面の幅ｗ４の違いによる寿命の比較テストを行った。

【0072】

本発明例１９〜２３の共通仕様として、工具本体を通してクーラントを供給するためのオイルホールを有し、刃径ｄが１０．０ｍｍ、溝５を工具軸の方向で測定したときの長さである溝長Ｌが３３０ｍｍ（Ｌ／ｄ＝３３倍）、全長が３９０ｍｍ、溝５のねじれ角を２０°、心厚ｄ１を４．０ｍｍ、シャンク径Ｄを１０．０ｍｍ、図３に示すようにランドの切れ刃側マージンの幅ｗ１を０．８ｍｍ、ヒール側マージンの幅ｗ２を０．８ｍｍに設けた。

【0073】

また、その他の本発明例１９〜２３の共通仕様として、二番取り面８の形状は、切れ刃側のマージンの回転後方側の端部からドリルの回転後方側に向かって形成された直線状の第１二番取り面１６と、ヒール側のマージンの回転前方側の端部からドリルの回転前方側に向かって形成された直線状の第２二番取り面１７と、前記第１二番取り面１６及び前記第２二番取り面１７を接続する曲面状の第３二番取り面１８とから構成された形状とした。さらに、本発明例１９〜２３において、第１二番取り面の幅ｗ３は刃径ｄの２０％すなわち２．００ｍｍとし、第３二番取り面の曲率半径Ｒは刃径ｄの９５％すなわち９．５０ｍｍとした。

【0074】

それぞれの本発明例の仕様として、本発明例１９において、第２二番取り面の幅ｗ４は刃径ｄの１０％すなわち１．００ｍｍとした。
本発明例２０において、第２二番取り面の幅ｗ４は刃径ｄの１５％すなわち１．５０ｍｍとした。
本発明例２１において、第２二番取り面の幅ｗ４は刃径ｄの２０％すなわち２．００ｍｍとした。
本発明例２２において、第２二番取り面の幅ｗ４は刃径ｄの２５％すなわち２．５０ｍｍとした。
本発明例２３において、第２二番取り面の幅ｗ４は刃径ｄの３０％すなわち３．００ｍｍとした。

【0075】

試験条件、評価方法及び評価基準は実施例３と同様とした。評価結果を表４に示す。

【0076】

【表4】

【0077】

表４に示す通り、本発明例１９〜２３は５０穴加工後において欠けやチッピングが生じず、なおかつ５０穴加工後における逃げ面最大摩耗幅が０．５０ｍｍ以下であり、良好な結果であった。特に、第２二番取り面の幅ｗ４が、軸直角断面において第１二番取り面及び第２二番取り面に対し平行となる方向で測定したときに、刃径の１５％以上２５％以下の範囲となる本発明例２０〜２２は、５０穴加工後における逃げ面最大摩耗幅が０．４０ｍｍ以下であり、さらに良好な結果を示した。

【0078】

（実施例５）
第３二番取り面の曲率半径Ｒを刃径の６５％以上１３５％以下の範囲に変化させた本発明例２４〜３１を製作し、第３二番取り面の曲率半径Ｒの違いによる寿命の比較テストを行った。

【0079】

本発明例２４〜３１の共通仕様として、工具本体を通してクーラントを供給するためのオイルホールを有し、刃径ｄが１０．０ｍｍ、溝５を工具軸の方向で測定したときの長さである溝長Ｌが３３０ｍｍ（Ｌ／ｄ＝３３倍）、全長が３９０ｍｍ、溝５のねじれ角を２０°、心厚ｄ１を４．０ｍｍ、シャンク径Ｄを１０．０ｍｍ、図３に示すようにランドの切れ刃側マージンの幅ｗ１を０．８ｍｍ、ヒール側マージンの幅ｗ２を０．８ｍｍに設けた。

【0080】

また、その他の本発明例２４〜３１の共通仕様として、二番取り面８の形状は、切れ刃側のマージンの回転後方側の端部からドリルの回転後方側に向かって形成された直線状の第１二番取り面１６と、ヒール側のマージンの回転前方側の端部からドリルの回転前方側に向かって形成された直線状の第２二番取り面１７と、前記第１二番取り面１６及び前記第２二番取り面１７を接続する曲面状の第３二番取り面１８とから構成された形状とした。さらに、本発明例２４〜３１において、第１二番取り面の幅ｗ３は刃径ｄの２０％すなわち２．００ｍｍとし、第２二番取り面の幅ｗ４は刃径ｄの２０％すなわち２．００ｍｍとした。

【0081】

それぞれの本発明例の仕様として、本発明例２４において、第３二番取り面の曲率半径Ｒは刃径ｄの６５％すなわち６．５０ｍｍとした。
本発明例２５において、第３二番取り面の曲率半径Ｒは刃径ｄの７５％すなわち７．５０ｍｍとした。
本発明例２６において、第３二番取り面の曲率半径Ｒは刃径ｄの８５％すなわち８．５０ｍｍとした。
本発明例２７において、第３二番取り面の曲率半径Ｒは刃径ｄの９５％すなわち９．５０ｍｍとした。
本発明例２８において、第３二番取り面の曲率半径Ｒは刃径ｄの１０５％すなわち１０．５０ｍｍとした。
本発明例２９において、第３二番取り面の曲率半径Ｒは刃径ｄの１１５％すなわち１１．５０ｍｍとした。
本発明例３０において、第３二番取り面の曲率半径Ｒは刃径ｄの１２５％すなわち１２．５０ｍｍとした。
本発明例３１において、第３二番取り面の曲率半径Ｒは刃径ｄの１３５％すなわち１３．５０ｍｍとした。

【0082】

試験条件、評価方法及び評価基準は実施例３と同様とした。評価結果を表５に示す。

【0083】

【表5】

【0084】

表５に示す通り、本発明例２４〜３１は５０穴加工後において欠けやチッピングが生じず、なおかつ５０穴加工後における逃げ面最大摩耗幅が０．５０ｍｍ以下であり、良好な結果であった。特に、軸直角断面における第３二番取り面の曲率半径Ｒを、刃径の７５％以上１２５％以下の範囲とした本発明例２５〜３０は、５０穴加工後における逃げ面最大摩耗幅が０．４０ｍｍ以下であり、さらに良好な結果を示した。

【産業上の利用可能性】

【0085】

本発明のドリルを用いることで、熱処理後の高硬度材の穴あけにおいて、ドリルの剛性を十分に確保できるので切削抵抗によって発生する振動を抑制することができ、高硬度材への穴あけを長寿命または高能率に行うことができる。よって、主に金型に用いられる４５〜５５ＨＲＣ程度の硬さを持つ鋼材への加工に好適である。また、工具の突出し長さが長くなる深穴の加工においては、顕著に本発明の効果がみられる。

【符号の説明】

【0086】

１ 本発明のドリル
２ 切れ刃
３ 刃先部
４ シャンク
５ 溝
６ 切れ刃側のマージン
７ ヒール側のマージン
８ 二番取り面
９ 外周コーナ
１０ ランド
１１ クーラントホール
１２ 直径の円弧
１３ 仮想円弧
１４ 二番取り面を延長した円弧
１５ 段差
１６ 第１二番取り面
１７ 第２二番取り面
１８ 第３二番取り面
１９ 切れ刃側のマージンの回転後方側の端部
２０ ヒール側のマージンの回転前方側の端部
ｄ 刃径
Ｄ シャンク径
Ｏ 工具軸
Ｌ 溝長
ｄ１ 心厚
ｗ１ 切れ刃側のマージンの幅
ｗ２ ヒール側のマージンの幅
ｗ３ 第１二番取り面の幅
ｗ４ 第２二番取り面の幅
ｈ 二番取り深さ
ｈｍａｘ 最大二番取り深さ
Ａ 二番取り面のヒール側のマージンに接する端部と工具軸を結ぶ直線
Ｂ 二番取り面の切れ刃側のマージンに接する端部と工具軸を結ぶ直線
ａ 直線Ａと直線Ｂとがなす角度
Ｒ 第３二番取り面の曲率半径

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】