特開 2025-40626 下穴加工用ドリル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025040626

(43)【公開日】2025-03-25

(54)【発明の名称】下穴加工用ドリル

(51)【国際特許分類】

   B23B 51/00 20060101AFI20250317BHJP

【ＦＩ】

B23B51/00 T

B23B51/00 L

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023147546

(22)【出願日】2023-09-12

(71)【出願人】

【識別番号】591286982

【氏名又は名称】株式会社ＭＳＴコーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】100130513

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 直也

(74)【代理人】

【識別番号】100074206

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 文二

(74)【代理人】

【識別番号】100130177

【弁理士】

【氏名又は名称】中谷 弥一郎

(72)【発明者】

【氏名】溝口 春機

【テーマコード（参考）】

3C037

【Ｆターム（参考）】

3C037AA02

3C037BB17

3C037DD01

3C037DD06

(57)【要約】

【課題】寸法精度と形状精度に優れた下穴をあけることができる下穴加工用ドリルを提供する。
【解決手段】軸線Ｏまわりに回転されるドリル本体２と、ドリル本体２の軸方向前端に取り付けられた３枚のインサートチップ３ａ，３ｂ，３ｃとを有し、３枚のインサートチップ３ａ，３ｂ，３ｃが、軸線Ｏに最も近い径方向位置に配置される内径側インサート３ａと、軸線Ｏから最も遠い径方向位置に配置される外径側インサート３ｃと、内径側インサート３ａと外径側インサート３ｃの中間の径方向位置に配置される中間インサート３ｂとからなり、内径側インサート３ａと中間インサート３ｂと外径側インサート３ｃとが互いに周方向に間隔をおいて配置されている下穴加工用ドリル。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線（Ｏ）まわりに回転されるドリル本体（２）と、
前記ドリル本体（２）の軸方向前端に取り付けられた３枚のインサートチップ（３ａ，３ｂ，３ｃ）とを有し、
前記３枚のインサートチップ（３ａ，３ｂ，３ｃ）には、それぞれ径方向に延びる切れ刃（４）が形成され、
前記３枚のインサートチップ（３ａ，３ｂ，３ｃ）が、前記軸線（Ｏ）に最も近い径方向位置に配置される内径側インサート（３ａ）と、前記軸線（Ｏ）から最も遠い径方向位置に配置される外径側インサート（３ｃ）と、前記内径側インサート（３ａ）と前記外径側インサート（３ｃ）の中間の径方向位置に配置される中間インサート（３ｂ）とからなり、
前記内径側インサート（３ａ）と前記中間インサート（３ｂ）と前記外径側インサート（３ｃ）とが互いに周方向に間隔をおいて配置されている、下穴加工用ドリル。

【請求項2】

軸方向から見て、前記内径側インサート（３ａ）の前記切れ刃（４）の径方向外端（９ａ）と前記中間インサート（３ｂ）の前記切れ刃（４）の径方向外端（９ｂ）との間の前記軸線（Ｏ）を中心とする中心角、前記中間インサート（３ｂ）の前記切れ刃（４）の径方向外端（９ｂ）と前記外径側インサート（３ｃ）の前記切れ刃（４）の径方向外端（９ｃ）との間の前記軸線（Ｏ）を中心とする中心角、前記外径側インサート（３ｃ）の前記切れ刃（４）の径方向外端（９ｃ）と前記内径側インサート（３ａ）の前記切れ刃（４）の径方向外端（９ａ）との間の前記軸線（Ｏ）を中心とする中心角の３つの中心角がそれぞれ９０°以上１５０°以下の範囲に設定されている請求項１に記載の下穴加工用ドリル。

【請求項3】

３本の切り屑排出溝（５ａ，５ｂ，５ｃ）が前記ドリル本体（２）の外周に周方向に間隔をおいて形成され、
前記３本の切り屑排出溝（５ａ，５ｂ，５ｃ）のうちの第１の切り屑排出溝（５ａ）の軸方向前端部に形成された回転方向前方を向く内径側インサート座（７ａ）に、前記内径側インサート（３ａ）が取り付けられ、
前記３本の切り屑排出溝（５ａ，５ｂ，５ｃ）のうちの第２の切り屑排出溝（５ｂ）の軸方向前端部に形成された回転方向前方を向く中間インサート座（７ｂ）に、前記中間インサート（３ｂ）が取り付けられ、
前記３本の切り屑排出溝（５ａ，５ｂ，５ｃ）のうちの第３の切り屑排出溝（５ｃ）の軸方向前端部に形成された回転方向前方を向く外径側インサート座（７ｃ）に、前記外径側インサート（３ｃ）が取り付けられている請求項１または２に記載の下穴加工用ドリル。

【請求項4】

前記外径側インサート（３ｃ）に形成された前記切れ刃（４）の径方向外端（９ｃ）の回転軌跡の直径が３０ｍｍ以上に設定されている請求項１または２に記載の下穴加工用ドリル。

【請求項5】

前記ドリル本体（２）に、ドリル本体（２）の内部を軸方向に延びて前記ドリル本体（２）の軸方向前端に開口するクーラント穴（６）が形成されている請求項１または２に記載の下穴加工用ドリル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、寸法精度と形状精度に優れた下穴をあけることができる下穴加工用ドリルに関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、高い仕上げ精度をもつ円筒状の穴をワークに形成する場合、まず、ドリルでワークに下穴（仕上げ加工前の穴）をあけ、次に、その下穴の内面に中仕上げ加工と仕上げ加工とを順に行なうことで、所定の仕上げ寸法（目標寸法）に仕上げることが多い。

【0003】

ここで、中仕上げ加工は、その後の仕上げ加工を精度よく行なうために、仕上げ加工の取り代（切り込み深さ）を残して穴の内面を削る加工である。すなわち、ドリルで形成した下穴は、通常、穴の内面の寸法精度や形状精度が低いため、ドリルで形成した下穴の内面にそのまま仕上げ加工を行なったのでは、穴の内面の取り代が一定せず、穴を精度よく仕上げることができない。そのため、仕上げ加工における穴の内面の取り代を一定させて穴を精度よく仕上げるため、仕上げ加工の前に中仕上げ加工（例えばバランスカットボーリングバーを用いた中ぐり加工）が行なわれる。

【0004】

一方、ワークに穴をあけるドリルとして、例えば、特許文献１のものが知られている。特許文献１のドリルは、軸線まわりに回転されるドリル本体と、ドリル本体の軸方向前端に取り付けられた２枚のインサートチップとを有する。２枚のインサートチップは、軸線に近い径方向位置に配置される内径側インサートと、軸線から遠い径方向位置に配置される外径側インサートとからなり、それぞれ径方向に延びる切れ刃が形成されている。内径側インサートと外径側インサートは、軸方向から見て約１８０°の周方向間隔で配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１８－０７９５１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本願の発明者は、高い仕上げ精度をもつ円筒状の穴をワークに形成するときに、従来は、ドリルであけた下穴の内面に、中仕上げ加工と仕上げ加工とを順に行なっていたところ、ドリルで下穴をあけるときに、寸法精度と形状精度に優れた下穴をあけることができれば、ドリルで下穴をあけた後、中仕上げ加工を行なわずに、そのまま仕上げ加工をすることが可能となり、加工工程を減らすことができると考えた。

【0007】

そこで、発明者は、ドリルで寸法精度と形状精度に優れた下穴をあけることを可能とするため、特許文献１のような従来のドリルであけた下穴について、穴の内面の寸法精度や形状精度が低くなる理由を検討したところ、特許文献１のドリルは、軸方向から見て約１８０°の周方向間隔で２枚のインサートチップが配置された構成であることから、穴あけ加工中の穴の内面によるドリル先端の支持が２点支持となり、ドリル本体の軸線の振れが生じやすく、その結果、ドリルで形成される下穴の内面の寸法精度や形状精度が低くなっていることに気づいた。また、各インサートチップで生じる切り屑が穴あけ加工中の穴から排出される際にその切り屑によって穴の内面が傷付き、下穴の内面の面粗さが悪くなるという問題もある。

【0008】

この発明が解決しようとする課題は、寸法精度と形状精度に優れた下穴をあけることができる下穴加工用ドリルを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

この発明では、上記の課題を解決するため、以下の構成の下穴加工用ドリルを提供する。
［構成１］
軸線まわりに回転されるドリル本体と、
前記ドリル本体の軸方向前端に取り付けられた３枚のインサートチップとを有し、
前記３枚のインサートチップには、それぞれ径方向に延びる切れ刃が形成され、
前記３枚のインサートチップが、前記軸線に最も近い径方向位置に配置される内径側インサートと、前記軸線から最も遠い径方向位置に配置される外径側インサートと、前記内径側インサートと前記外径側インサートの中間の径方向位置に配置される中間インサートとからなり、
前記内径側インサートと前記中間インサートと前記外径側インサートとが互いに周方向に間隔をおいて配置されている、下穴加工用ドリル。

【0010】

この構成を採用すると、３枚のインサートチップ（内径側インサート、中間インサート、外径側インサート）が互いに周方向に間隔をおいて配置された構成であることから、穴あけ加工中の穴の内面によるドリル先端の支持が３点支持となり、ドリル本体の軸線の振れが生じにくい。そのため、寸法精度と形状精度に優れた下穴をあけることができる。また、３枚のインサートチップ（内径側インサート、中間インサート、外径側インサート）で下穴を径方向に３分割して切削することから、各インサートチップで生じる切り屑の幅を小さく抑えることができる。そのため、各インサートチップで生じる切り屑が穴あけ加工中の穴から排出される際にその切り屑によって穴の内面が傷付きにくく、穴の内面の面粗さに優れた下穴をあけることができる。

【0011】

［構成２］
軸方向から見て、前記内径側インサートの前記切れ刃の径方向外端と前記中間インサートの前記切れ刃の径方向外端との間の前記軸線を中心とする中心角、前記中間インサートの前記切れ刃の径方向外端と前記外径側インサートの前記切れ刃の径方向外端との間の前記軸線を中心とする中心角、前記外径側インサートの前記切れ刃の径方向外端と前記内径側インサートの前記切れ刃の径方向外端との間の前記軸線を中心とする中心角の３つの中心角がそれぞれ９０°以上１５０°以下の範囲に設定されている構成１に記載の下穴加工用ドリル。

【0012】

この構成を採用すると、内径側インサート、中間インサート、外径側インサートの相互間の中心角がそれぞれ９０°以上１５０°以下の範囲とされているので、穴あけ加工中の穴の内面によるドリル先端の３点支持のバランスが良く、ドリル本体の軸線の振れを効果的に抑えることができる。

【0013】

［構成３］
３本の切り屑排出溝が前記ドリル本体の外周に周方向に間隔をおいて形成され、
前記３本の切り屑排出溝のうちの第１の切り屑排出溝の軸方向前端部に形成された回転方向前方を向く内径側インサート座に、前記内径側インサートが取り付けられ、
前記３本の切り屑排出溝のうちの第２の切り屑排出溝の軸方向前端部に形成された回転方向前方を向く中間インサート座に、前記中間インサートが取り付けられ、
前記３本の切り屑排出溝のうちの第３の切り屑排出溝の軸方向前端部に形成された回転方向前方を向く外径側インサート座に、前記外径側インサートが取り付けられている構成１または２に記載の下穴加工用ドリル。

【0014】

この構成を採用すると、穴あけ加工中に内径側インサートで生じる切り屑、中間インサートで生じる切り屑、外径側インサートで生じる切り屑を、それぞれ第１の切り屑排出溝、第２の切り屑排出溝、第３の切り屑排出溝を通って円滑に排出することができる。

【0015】

［構成４］
前記外径側インサートに形成された前記切れ刃の径方向外端の回転軌跡の直径が３０ｍｍ以上に設定されている構成１から３のいずれかに記載の下穴加工用ドリル。

【0016】

この構成を採用すると、直径の大きい下穴（具体的には３０ｍｍ以上の直径の下穴）を、優れた寸法精度と形状精度をもって形成することが可能となる。

【0017】

［構成５］
前記ドリル本体に、ドリル本体の内部を軸方向に延びて前記ドリル本体の軸方向前端に開口するクーラント穴が形成されている構成１から４のいずれかに記載の下穴加工用ドリル。

【0018】

この構成を採用すると、穴あけ加工中に生じる切り屑を、クーラント穴から噴射するクーラントで円滑に排出することができるので、切り屑によって下穴の内面が傷付くのを効果的に防止することができる。

【発明の効果】

【0019】

この発明の下穴加工用ドリルは、３枚のインサートチップ（内径側インサート、中間インサート、外径側インサート）が互いに周方向に間隔をおいて配置された構成であることから、穴あけ加工中の穴の内面によるドリル先端の支持が３点支持となり、ドリル本体の軸線の振れが生じにくい。そのため、寸法精度と形状精度に優れた下穴をあけることができる。また、３枚のインサートチップ（内径側インサート、中間インサート、外径側インサート）で下穴を径方向に３分割して切削することから、各インサートチップで生じる切り屑の幅を小さく抑えることができる。そのため、各インサートチップで生じる切り屑が穴あけ加工中の穴から排出される際にその切り屑によって穴の内面が傷付きにくく、穴の内面の面粗さに優れた下穴をあけることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】この発明の実施形態にかかる下穴加工用ドリルを示す平面図

【図2】図１の下穴加工用ドリルを軸方向前端の側から見た部分断面図

【図3】図２に示す下穴加工用ドリルの軸方向前端の近傍の斜視図

【図4】図２に示す３枚のインサートチップ（内径側インサート、中間インサート、外径側インサート）の位置関係を示す図

【発明を実施するための形態】

【0021】

図１に、この発明の実施形態にかかる下穴加工用ドリルを示す。この下穴加工用ドリルは、図示しない工作機械の主軸に取り付けられるシャンク１と、シャンク１から軸方向前方（図では上方）に延びるドリル本体２と、ドリル本体２の軸方向前端に取り付けられた３枚のインサートチップ３ａ，３ｂ，３ｃとを有する。

【0022】

ドリル本体２は、シャンク１の回転により軸線Ｏまわりに回転されるように、シャンク１と一体に鋼材で形成されている。３枚のインサートチップ３ａ，３ｂ，３ｃは、それぞれ超硬合金で形成されている。

【0023】

図４に示すように、３枚のインサートチップ３ａ，３ｂ，３ｃは、ドリル本体２の軸線Ｏに最も近い径方向位置に配置される内径側インサート３ａと、軸線Ｏから最も遠い径方向位置に配置される外径側インサート３ｃと、内径側インサート３ａと外径側インサート３ｃの中間の径方向位置に配置される中間インサート３ｂとからなる。内径側インサート３ａと中間インサート３ｂと外径側インサート３ｃは、それぞれ径方向に延びる切れ刃４が形成されている。

【0024】

図２、図３に示すように、ドリル本体２の外周には、周方向に間隔をおいて３本の切り屑排出溝５ａ，５ｂ，５ｃが形成されている。３本の切り屑排出溝５ａ，５ｂ，５ｃは、それぞれドリル本体２の軸方向前端に開放して形成されている。また、ドリル本体２には、ドリル本体２の内部を軸方向に延びてドリル本体２の軸方向前端に開口するクーラント穴６が形成されている。

【0025】

図２に示すように、内径側インサート３ａは、３本の切り屑排出溝５ａ，５ｂ，５ｃのうちの第１の切り屑排出溝５ａの軸方向前端部に形成された回転方向前方を向く内径側インサート座７ａにクランプねじ８で着脱可能に取り付けられている。同様に、中間インサート３ｂは、３本の切り屑排出溝５ａ，５ｂ，５ｃのうちの第２の切り屑排出溝５ｂの軸方向前端部に形成された回転方向前方を向く中間インサート座７ｂにクランプねじ８で着脱可能に取り付けられている。また、外径側インサート３ｃは、３本の切り屑排出溝５ａ，５ｂ，５ｃのうちの第３の切り屑排出溝５ｃの軸方向前端部に形成された回転方向前方を向く外径側インサート座７ｃにクランプねじ８で着脱可能に取り付けられている。

【0026】

図４に示すように、軸方向から見て、内径側インサート３ａの切れ刃４の径方向外端９ａの軸線Ｏまわりの回転軌跡は、中間インサート３ｂの切れ刃４と交差し、中間インサート３ｂの切れ刃４の径方向外端９ｂの軸線Ｏまわりの回転軌跡は、外径側インサート３ｃの切れ刃４と交差している。なお図では回転軌跡を一点鎖線で示している。

【0027】

また、軸方向から見て、内径側インサート３ａの切れ刃４の径方向外端９ａの軸線Ｏまわりの回転軌跡の直径は、外径側インサート３ｃの切れ刃４の径方向外端９ｃの軸線Ｏまわりの回転軌跡の直径（すなわち下穴の穴径）の２０％以上４０％以下の大きさに設定されている。また、中間インサート３ｂの切れ刃４の径方向外端９ｂの軸線Ｏまわりの回転軌跡の直径は、外径側インサート３ｃの切れ刃４の径方向外端９ｃの軸線Ｏまわりの回転軌跡の直径（下穴の穴径）の６０％以上８０％以下の大きさに設定されている。外径側インサート３ｃの切れ刃４の径方向外端９ｃの回転軌跡の直径（下穴の穴径）は、３０ｍｍ以上に設定されている。

【0028】

内径側インサート３ａと中間インサート３ｂと外径側インサート３ｃは、互いに周方向に間隔をおいて配置されている。軸方向から見て、内径側インサート３ａの切れ刃４の径方向外端９ａと中間インサート３ｂの切れ刃４の径方向外端９ｂとの間の軸線Ｏを中心とする中心角、中間インサート３ｂの切れ刃４の径方向外端９ｂと外径側インサート３ｃの切れ刃４の径方向外端９ｃとの間の軸線Ｏを中心とする中心角、外径側インサート３ｃの切れ刃４の径方向外端９ｃと内径側インサート３ａの切れ刃４の径方向外端９ａとの間の軸線Ｏを中心とする中心角の３つの中心角がそれぞれ９０°以上１５０°以下の範囲に設定されている。

【0029】

図４では、内径側インサート３ａと中間インサート３ｂと外径側インサート３ｃは、切れ刃４が軸線Ｏを通って径方向に延びる直線に一致するように配置したが、軸線Ｏを通って径方向に延びる直線に対して回転方向後方に平行にオフセットした位置に切れ刃４がくるように配置してもよい。

【0030】

この下穴加工用ドリルは、図４に示すように、３枚のインサートチップ３ａ，３ｂ，３ｃが互いに周方向に間隔をおいて配置された構成であることから、穴あけ加工中の穴の内面によるドリル先端の支持が３点支持となり、ドリル本体２の軸線Ｏの振れが生じにくい。そのため、寸法精度（下穴の穴径の精度）と形状精度（下穴の内面の円筒度や真円度など）に優れた下穴をあけることができる。また、３枚のインサートチップ３ａ，３ｂ，３ｃで下穴を径方向に３分割して切削することから、各インサートチップ３ａ，３ｂ，３ｃで生じる切り屑の幅を小さく抑えることができる。そのため、各インサートチップ３ａ，３ｂ，３ｃで生じる切り屑が、切り屑排出溝５ａ，５ｂ，５ｃを通って穴あけ加工中の穴から排出される際にその切り屑によって穴の内面が傷付きにくく、穴の内面の面粗さに優れた下穴をあけることができる。したがって、この下穴加工用ドリルで下穴をあけた後、中仕上げ加工を行なわずに、そのまま仕上げ加工をすることが可能である。

【0031】

例えば、仕上げ加工後の穴径が４０ｍｍの穴を形成する場合、一般には、まず、ドリルで穴径が３９．０ｍｍ程度の下穴をあけ、次に、その下穴の内面に中仕上げ加工（バランスカットボーリングバーを用いた中ぐり加工など）を行なって３９．８ｍｍの穴径（つまり仕上げ加工の取り代０．２ｍｍを残した穴径）にし、その後、仕上げボーリングバーで穴の内面を仕上げ加工して４０．０ｍｍ（目標寸法）の穴径に仕上げることが多い。これに対し、この下穴加工用ドリルを使用すれば、寸法精度と形状精度と面粗さに優れた下穴をあけることができることから、まず、下穴加工用ドリルを使用して穴径が３９．８ｍｍ（つまり仕上げ加工の取り代０．２ｍｍを残した穴径）の下穴をあけ、その後、中仕上げ加工を行なわずに、そのまま仕上げボーリングバーで穴の内面を仕上げ加工して４０．０ｍｍ（目標寸法）の穴径に仕上げることが可能となる。

【0032】

また、この下穴加工用ドリルは、図４に示すように、内径側インサート３ａ、中間インサート３ｂ、外径側インサート３ｃの相互間の中心角がそれぞれ９０°以上１５０°以下の範囲とされているので、穴あけ加工中の穴の内面によるドリル先端の３点支持のバランスが良く、ドリル本体２の軸線Ｏの振れを効果的に抑えることができる。

【0033】

また、この下穴加工用ドリルは、穴あけ加工中に生じる切り屑を、図３に示すクーラント穴６から噴射されるクーラントで、切り屑排出溝５ａ，５ｂ，５ｃを通って円滑に排出することができるので、切り屑によって下穴の内面が傷付くのを効果的に防止することができる。

【符号の説明】

【0034】

２ ドリル本体
３ａ 内径側インサート（インサートチップ）
３ｂ 中間インサート（インサートチップ）
３ｃ 外径側インサート（インサートチップ）
４ 切れ刃
５ａ，５ｂ，５ｃ 切り屑排出溝
６ クーラント穴
７ａ 内径側インサート座
７ｂ 中間インサート座
７ｃ 外径側インサート座
９ａ，９ｂ，９ｃ 切れ刃の径方向外端
Ｏ 軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】