特許 7740462 穴あけ工具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-09-08

(45)【発行日】2025-09-17

(54)【発明の名称】穴あけ工具

(51)【国際特許分類】

   B23B 51/00 20060101AFI20250909BHJP

【ＦＩ】

B23B51/00 T

B23B51/00 S

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2024128852

(22)【出願日】2024-08-05

【審査請求日】2025-02-06

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000221144

【氏名又は名称】株式会社タンガロイ

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】小松 尚樹

【審査官】中川 康文

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／０７９４８９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００５－１４４６４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－３００１１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－３０８８１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第７２０６５７２（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】国際公開第２０２１／０３８６５１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２２／２３９０４６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２２／２０１２９８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２１－０８８００８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０５６６０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２１７０２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｂ ５１／００

Ｂ２３Ｂ ２７／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

２つ以上の切れ刃と、シンニングとを有する穴あけ加工用の工具であって、
当該工具の回転方向後方を向くシンニングヒール面は、その全体が凸曲面で形成され、
シンニング通し角は工具先端から後端にかけ漸次小さくなる、穴あけ工具。

【請求項2】

２つ以上の切れ刃と、シンニングとを有する穴あけ加工用の工具であって、
当該工具の回転方向後方を向くシンニングヒール面は凸曲面で形成され、
シンニング通し角は工具先端から後端にかけ漸次小さくなり、
前記シンニングのシンニングすくい面は、工具正面視にて工具中心付近から径方向に向かって工具回転方向と逆方向へ螺旋状に延びた形状になっている、穴あけ工具。

【請求項3】

前記シンニングのシンニングすくい面は、工具正面視にて工具中心付近から径方向またはそれと平行な方向に向かって真っすぐな形状になっている、請求項１または２に記載の穴あけ工具。

【請求項4】

前記シンニングのシンニングすくい面は、工具正面視にて工具中心付近から径方向に向かって工具回転方向と逆方向へ螺旋状に延びた形状になっている、請求項１に記載の穴あけ工具。

【請求項5】

前記シンニングすくい面の螺旋の曲率半径が一定である、請求項２または４に記載の穴あけ工具。

【請求項6】

前記シンニングすくい面の螺旋の曲率半径が一定ではない、請求項２または４に記載の穴あけ工具。

【請求項7】

前記シンニングヒール面が、ある方向から当該工具の中心軸に対し垂直にみた側面視にて、所定の箇所を中心にした円弧に沿って形成されている、請求項１または２に記載の穴あけ工具。

【請求項8】

前記シンニングヒール面の曲率半径ｙは、工具径ｘに対して、ｙ＝ａｘ＋ｂにて求められる値である、請求項７に記載の穴あけ工具。

【請求項9】

前記シンニングの数は、前記切れ刃と同数である、請求項１または２に記載の穴あけ工具。

【請求項10】

複数の前記シンニングが、周方向に等間隔で均一に配置されている、請求項１または２に記載の穴あけ工具。

【請求項11】

当該穴あけ工具が、本体と該本体に着脱可能なヘッドとを有するヘッド交換式のドリルであり、前記ヘッドに前記切れ刃が形成されている、請求項１または２に記載の穴あけ工具。

【請求項12】

前記ヘッドの前記シンニングヒール面が、前記本体のバックメタルよりも工具回転方向後方へ突出している、請求項１１に記載の穴あけ工具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、穴あけ工具に関する。

【背景技術】

【0002】

穴あけ工具の一例たるドリルにおけるシンニングヒール面の形状や長さ等は、切りくずの大きさを決めるうえで重要な要素となる（たとえば特許文献１参照）。この点、従来のドリルには、切りくずを強く拘束し、細かく分断させて排出性をよくするために、シンニング通し角を大きくしたものが多い（たとえば特許文献２，３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１９／１７６４５２号

【文献】特開２０２３－６８３０５号公報

【文献】国際公開第２０１９／０３１７３７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、上記のごとき従来のドリルでステンレス鋼といった切りくずが伸びやすい被削材を加工する場合、切りくず分断の効力が不十分な場合が多く、逆にシンニング通し角が大きいことによって切りくず排出を阻害してしまう。それによると、切りくずが切れ刃近傍に滞留する時間が長くなり、溶着発生の原因になりえる。

【0005】

そこで、本発明は、とくにステンレス鋼といった切りくずが伸びやすい被削材を加工する場合にも切りくずを良好に排出することができる穴あけ工具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】

【0006】

本発明の一態様は、２つ以上の切れ刃と、シンニングとを有する穴あけ加工用の工具であって、
当該工具の回転方向後方を向くシンニングヒール面は凸曲面で形成され、
シンニング通し角は工具先端から後端にかけ漸次小さくなる、穴あけ工具である。

【0007】

このような、シンニング通し角が工具後端側へ向かうにつれて鋭角になるような凸曲面でシンニングヒール面が構成された穴あけ工具は、切りくず細断の機能を発揮するよりは、むしろ、工具先端側のシンニング切れ刃の付近で切りくずを適度にカールさせつつ、工具後端側へと向かうにつれて鋭角になる曲面にて切りくずを滑らかに案内して排出を促す機能を発揮しやすい。このような穴あけ工具によれば、切れ刃近傍での切りくず滞留時間を短くし、切りくずから刃先への切削熱が伝搬されるのを抑制しやすく、また、切れ刃への切りくずの溶着、強いては、溶着はがれ時の欠損を抑制しやすくもある。

【0008】

上記のごとき穴あけ工具において、シンニングのシンニングすくい面は、工具正面視にて工具中心付近から径方向またはそれと平行な方向に向かって真っすぐな形状になっていてもよい。

【0009】

上記のごとき穴あけ工具において、シンニングのシンニングすくい面は、工具正面視にて工具中心付近から径方向に向かって工具回転方向と逆方向へ螺旋状に延びた形状になっていてもよい。

【0010】

上記のごとき穴あけ工具において、シンニングすくい面の螺旋の曲率半径が一定であってもよい。

【0011】

上記のごとき穴あけ工具において、シンニングすくい面の螺旋の曲率半径が一定でなくてもよい。

【0012】

上記のごとき穴あけ工具において、シンニングヒール面が、ある方向から当該工具の中心軸に対し垂直にみた側面視にて、所定の箇所を中心にした円弧に沿って形成されていてもよい。

【0013】

上記のごとき穴あけ工具において、シンニングヒール面の曲率半径ｙは、工具径ｘに対して、ｙ＝ａｘ＋ｂにて求められる値であってもよい。

【0014】

上記のごとき穴あけ工具において、シンニングの数は、切れ刃と同数であってもよい。

【0015】

上記のごとき穴あけ工具において、複数のシンニングが、周方向に等間隔で均一に配置されていてもよい。

【0016】

上記のごとき穴あけ工具において、当該穴あけ工具が、本体と該本体に着脱可能なヘッドとを有するヘッド交換式のドリルであり、ヘッドに切れ刃が形成されているものであってもよい。

【0017】

上記のごとき穴あけ工具において、ヘッドのシンニングヒール面が、本体のバックメタルよりも工具回転方向後方へ突出していてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明に係る穴あけ工具の一実施形態におけるドリルの一例を示す先端側から見た斜視図である。

【図2】図１に示すドリルの工具正面視の図（中心軸に沿って先端から見た図）である。

【図3】図２に示すドリルを中心軸に垂直な方向から見た側面図である。

【図4】図２に示すドリルを時計回りに所定量回転させた状態での工具正面視の図である。

【図5】図４に示すドリルを中心軸に垂直な方向から見た側面図である。

【図6】本発明の第２の実施形態におけるドリルの一例を示す先端側から見た斜視図である。

【図7】図６に示すドリルの工具正面視の図である。

【図8】図７に示すドリルを中心軸に垂直な方向から見た側面図である。

【図9】図７に示すドリルを時計回りに所定量回転させた状態での工具正面視の図である。

【図10】図９に示すドリルを中心軸に垂直な方向から見た側面図である。

【図11】シンニングヒール面の曲率半径ｙと、工具径ｘとの関係について説明するグラフである。

【図12】シンニングヒール面が所定の箇所を中心にした円弧に沿って形成されているドリルの形状例を（Ａ）、（Ｂ）に示す図である。

【図13】ドリルで加工した際の切りくず排出の様子を時系列に沿って（Ａ）～（Ｄ）に示す画像である。

【図14】従来のドリルで加工した際の切りくず排出の様子を時系列に沿って（Ａ）～（Ｄ）に示す参考画像である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照しつつ本発明に係る穴あけ工具の好適な実施形態について詳細に説明する。以下では本発明を適用したヘッド交換式ドリルについて説明することとする（図１等参照）。

【0020】

ヘッド交換式ドリル１は、本体３０と、中心軸１ｘに沿って該本体３０に着脱可能なヘッド１０とを有し、ヘッド１０を交換することで刃先を変えることができるように構成されたドリルである。ヘッド交換式ドリル１のヘッド１０は、２つ以上の切れ刃１２と、シンニング２０とが設けられている（図１等参照）。シンニング２０の数は、切れ刃１２の数と同数であってもよい。複数のシンニング２０は、ヘッド１０の周方向に等間隔で均一に配置されているとよい。

【0021】

当該ヘッド交換式ドリル１のドリル先端１ｔにシンニング２０が設けられたヘッド１０には、シンニングヒール面２０Ｈ、シンニングすくい面２０Ｒが形成されている（図１～図５参照）。シンニングヒール面２０Ｈは、シンニング２０が設けられることによって形成されたヒール側の面（当該ヘッド交換式ドリル１の回転方向の後方を向く面）である。シンニングすくい面２０Ｒと逃げ面との交線には、シンニング切れ刃２０Ｃが形成されている。シンニングすくい面２０Ｒは、このシンニング切れ刃２０Ｃに続くように形成されている。シンニングヒール面２０Ｈと中心軸１ｘとがなす角がシンニング通し角τである。

【0022】

［第１の実施形態］
本実施形態のヘッド交換式ドリル１のヘッド１０におけるシンニングヒール面２０Ｈは、凸曲面で形成されている（図２～図５参照）。この凸曲面は、シンニング通し角τが、ドリル先端１ｔからドリル後端１ｂに向かうにつれ漸次小さくなるように形成されている（図５参照）。一般に、ヘッド交換式ドリル１において、ドリルヘッド１０のシンニング通し角τを、工具先端側から後端側へ一定の角度で鋭角にしすぎると、当該ヘッド交換式ドリル１の本体３０側のバックメタル（切れ刃１２を通じてドリルヘッド１０に作用する切削力を、本体３０における回転方向後方にて受け止める当該部分をいう。以下、当該バックメタルの一部を符号３２で示す）３２がシンニング２０のシンニングヒール面２０Ｈよりも突出してしまい、そうなると、切りくず排出が阻害されてしまうことがある。この点、シンニング通し角τが漸次小さくなるような凸曲面でシンニングヒール面２０Ｈが構成されている本実施形態のヘッド交換式ドリル１によれば、シンニングヒール面２０Ｈを本体３０のバックメタル３２よりもドリル回転方向の後方へ突出させることで、バックメタル３２がシンニングヒール面２０Ｈより突出してしまうことがない構造とし、切りくずの排出が阻害されるのを抑止することを可能としている。

【0023】

また、本実施形態のごとくシンニング通し角τがドリル後端１ｂ側に向かうにつれて鋭角になるような凸曲面でシンニングヒール面２０Ｈが構成されたヘッド交換式ドリル１は、切りくず細断の機能よりは、むしろ、ドリル先端１ｔ側のシンニング切れ刃２０Ｃの付近で切りくずを適度にカールさせつつ、ドリル後端１ｂ側へと向かうにつれて鋭角になる曲面（すなわちシンニングヒール面２０Ｈ）にて切りくずを滑らかに案内して排出を促す機能を発揮しやすい。このようなヘッド交換式ドリル１によれば、切れ刃１２の近傍での切りくず滞留時間を短くし、切りくずから刃先への切削熱が伝搬されるのを抑制しやすく、また、切れ刃１２への切りくずの溶着、溶着はがれ時の欠損を抑制しやすくもある。かかるヘッド交換式ドリル１は、とくに、ステンレス鋼のような軟らかい難削材を切削する場合に好適である。

【0024】

本実施形態のヘッド交換式ドリル１のヘッド１０において、シンニングすくい面２０Ｒは、中心軸１ｘに沿って当該ヘッド交換式ドリル１をドリル先端１ｔから視た工具正面視にて、工具中心付近から径方向またはそれと平行な方向に向かって真っすぐな形状になっている（図２、図４参照）。

【0025】

［第２の実施形態］
本実施形態のヘッド交換式ドリル１のヘッド１０は、上記と同様、シンニング通し角τがドリル先端１ｔからドリル後端１ｂに向かうにつれ漸次小さくなるようにシンニングヒール面２０Ｈが形成されていることに加え、シンニングすくい面２０Ｒが、工具正面視にてドリル中心１ｃ付近から径方向に向かってドリル回転方向と逆方向へ螺旋状に延びた形状になっている（図６～図１０参照）。このようなシンニングとすることで、ドリル先端１ｔ側のシンニング切れ刃２０Ｃの付近で切りくずを適度にカールさせつつ、ドリル後端１ｂ側へと向かうにつれて鋭角になる曲面（すなわちシンニングヒール面２０Ｈ）にて切りくずを滑らかに案内して排出を促す機能を発揮しやすくなる。このようなヘッド交換式ドリル１によれば、切れ刃１２の近傍での切りくず滞留時間を短くし、切りくずから刃先への切削熱が伝搬されるのを抑制しやすい、また、このヘッド交換式ドリル１によれば、シンニングすくい面２０Ｒが曲面であり、平坦面である場合より滑らかに切りくず排出溝（フルート）３１に接続される形状であるため、本体３０のバックメタル３２がシンニングヒール面２０Ｈより突出することを防ぎつつ（図６参照）、切りくず排出性のさらなる向上を促すことが可能である。この場合において、シンニングすくい面２０Ｒの螺旋の曲率半径が一定であってもよいし、一定でなくてもよい（図７、図９参照）。曲率半径が一定の場合でもシンニングすくい面２０Ｒを切りくず排出溝（フルート）３１へ滑らかに接続することが可能であるが、曲率半径が一定でなく、例えば、シンニングすくい面２０Ｒを途中で曲率半径が変化する形状とすることで、より滑らかに切りくず排出溝３１へ切りくずを案内することが可能となる。

【0026】

［第３の実施形態］
上記のごときヘッド交換式ドリル１において、シンニングヒール面２０Ｈが、ある方向から当該ヘッド交換式ドリル１の中心軸１ｘに対し垂直にみた側面視にて、所定の箇所を中心にした円弧に沿って形成されていてもよい。以下、このように形成されたヘッド交換式ドリル１の具体例を第３の実施形態として説明する（図１１、図１２参照）。

【0027】

本実施形態におけるヘッド交換式ドリル１のドリルヘッド１０は、互いにサイズは異なるものの、いずれも、シンニングヒール面２０Ｈが、側面視にて所定の箇所を中心にした円弧に沿って形成されているものである（図１２（Ａ）、（Ｂ）参照）。これら各ドリルヘッド１０の工具直径ｘと、シンニングヒール面２０Ｈの曲率半径ｙは表１に示すとおりである。また、これら２つのドリルヘッド１０のそれぞれの工具直径ｘとシンニングヒール面２０Ｈの曲率半径ｙとをグラフ上にプロットすると図１１に示すようになり、シンニングヒール面２０Ｈの曲率半径ｙは、工具径ｘに対して、ｙ＝ａｘ＋ｂ（本実施形態の場合、具体的には、ｙ＝１．９ｘ－５．９）にて求められる値となることがわかる。

【表1】

【0028】

なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。たとえば、上述した実施形態では本発明をヘッド交換式ドリル１に適用した場合について説明したがこれは一例にすぎない。この他、ソリッドドリルのような一体型のドリルをはじめとした種々の穴あけ工具において本発明を適用できることはいうまでもない。

【実施例】

【0029】

本実施形態のごときヘッド交換式ドリル１を用いて穴あけ加工をした際における切りくずの排出の様子をハイスピードカメラで撮像し、従来のドリル１’の場合と比較した（図１３、図１４参照）。従来のドリル１’の場合、切りくずが２巻き以上となるまでシンニング切れ刃の付近に滞留して巻き続けられていたのに対し（図１４参照）、本実施形態のごときヘッド交換式ドリル１を用いて穴あけ加工をした場合、切りくずは１巻した後、シンニング切れ刃２０Ｃの付近に滞留せず、切りくず排出溝３１へ案内され、螺旋状にカールした状態となるということが確認された（図１３参照）。この結果から、本実施形態のヘッド交換式ドリル１は、従来と比較して、シンニング２０と切れ刃１２間における切りくずの拘束が低減することから、切れ刃１２への負荷が低減し、ひいては溶着剥離の抑制に寄与しうるものであることが確認された。

【産業上の利用可能性】

【0030】

本発明は、ヘッド交換式ドリルをはじめとする穴あけ工具に適用して好適である。

【符号の説明】

【0031】

１，１’…ヘッド交換式ドリル（穴あけ工具）
１ｂ…ドリル後端（工具後端）
１ｃ…ドリル中心（工具中心）
１ｔ…ドリル先端（工具先端）
１ｘ…中心軸
１０…ドリルヘッド
１２…切れ刃
２０…シンニング
２０Ｃ…シンニング切れ刃
２０Ｈ…シンニングヒール面
２０Ｒ…シンニングすくい面
３０…本体
３１…切りくず排出溝
３２…バックメタル
τ…シンニング通し角
ｘ…工具径
ｙ…シンニングヒール面の曲率半径

【要約】

【課題】とくにステンレス鋼といった切りくずが伸びやすい被削材を加工する場合にも切りくずを良好に排出することができる穴あけ工具を提供する。
【解決手段】２つ以上の切れ刃１２と、シンニング２０とを有する穴あけ加工用の工具であって、当該工具の回転方向後方を向くシンニングヒール面２０Ｈは凸曲面で形成され、シンニング通し角τは工具先端から後端にかけ漸次小さくなる、穴あけ工具である。シンニング２０のシンニングすくい面２０Ｒは、工具正面視にて工具中心１ｃ付近から径方向またはそれと平行な方向に向かって真っすぐな形状になっていてもよい。シンニングすくい面２０Ｒは、工具正面視にて工具中心１ｃ付近から径方向に向かって工具回転方向と逆方向へ螺旋状に延びた形状になっていてもよい。
【選択図】図５

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】