JP2001219321A - らせん状油穴付きツイストドリル素材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 らせん状の油穴を有するツイストドリル素材
を高精度でしかも低コストで製造できるようにする。 【解決手段】 ねじり加工によるらせん状油穴付きツイ
ストドリル素材を製造するに際し、リード長さの精度を
確保する等のためおよび素材の切り捨てロスを低減する
等のために、長手方向に直線状油穴を形成したストレー
ト形状ドリル素材１２の直径（Ｄ）に対し素材１２への
誘導加熱用コイル１３ａによる加熱部長さ（塑性加工を
受ける長さ）を２．０Ｄ〜４．０Ｄの範囲内としかつま
た加熱後端に冷却装置１６を設置して加熱したあと順次
ねじり加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆるらせん状
油穴付きツイストドリルに代表される切削油供給穴であ
るらせん形状の穴を有する工具等を製造するのに用いら
れるらせん状油穴付きツイストドリル素材の製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】らせん状油穴付きツイストドリルに代表
される中空製品は、図１に例示するように、ツイストド
リル１のマージン２を形成するランド部分の内部に２条
のらせん状油穴３，３が形成されており、この油穴３，
３はマージン２のねじれ角に対応してらせん状にねじり
形成されたものとなっている。

【０００３】このようならせん状油穴付きツイストドリ
ル１の素材を製造するに際しては、大別して、ねじり加
工法とねじり押し出し成形法がある。

【０００４】このうち、ねじり加工法は、一般的には、
直棒素材に対しドリルでストレート穴をあけ、必要寸法
まで押し出しまたは引き抜き加工した後、穴が所定のリ
ードとなるように機械的にねじりを加えるものである。

【０００５】そして、材料より製造する場合にも、押し
出し成形法によりストレート穴の素材を製造して焼結し
た後、同様にねじり加工を加え、らせん状の穴を有する
ツイストドリル素材に製造される。

【０００６】他方、ねじり押し出し成形法は、粉末材料
を単にストレート穴の素材に押し出し成形するのではな
く、押し出しと同時にねじりを付与してらせん状の穴を
有するドリル素材を製造する工法である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ねじり加工法では、温間または熱間で加工を行うため、
加工始め部分および加工終わり部分における材料温度の
不安定部位、および、ねじり加工のための材料掴み部位
では、所定のリードを得られないことから製品とはなら
ず切り捨てる必要があるので、素材歩留りが大きく低下
するという問題点がある。

【０００８】また、材料の中間部位においても、既に加
熱およびねじり加工された部位の冷却状況等の影響によ
り、安定したリード精度が得られ難いという問題点もあ
る。

【０００９】一方、ねじり押し出し成形法では、粉末材
料の押し出し成形とねじり加工を同時に行うため、押し
出し速度の影響を受けて安定したリード精度を得られ難
いという問題点がある。また、粉末材料は押し出し成形
後に焼結が必要であるが、焼結時の収縮バラツキが大き
くリード精度の悪化を招くという問題点があり、特に、
長尺材の場合ほど焼結時の収縮制御が難しく、また、長
尺材を処理できる焼結炉も一般的ではないため専用炉が
必要となり、超長尺材の製造には適さないという問題が
あった。

【００１０】

【発明の目的】本発明は、上記した従来の問題点を解消
するためになされたものであって、らせん状の油穴を有
するツイストドリル素材を高精度でしかも安価に得るこ
とができるらせん状油穴付きツイストドリル素材の製造
方法を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係わるらせん状
油穴付きツイストドリル素材の製造方法は、請求項１に
記載しているように、ねじり加工によるらせん状油穴付
きツイストドリル素材を製造するに際し、リード長さの
精度を確保する等のために、長手方向に直線状に油穴を
形成した棒形状ドリル素材の直径（Ｄ）に対し塑性加工
を受ける長さを２．０Ｄ〜４．０Ｄの範囲内として加熱
したあと順次ねじり加工するようにしたことを特徴とし
ている。

【００１２】そして、本発明に係わるらせん状油穴付き
ツイストドリル素材の製造方法においては、請求項２に
記載しているように、ねじり加工の際のリード長さの精
度を確保する等のためや切り捨てロスを低減する等のた
めに、加工方向に対し、加熱後端に冷却装置を設けてね
じり加工するようになすことができる。

【００１３】また、本発明に係わるらせん状油穴付きツ
イストドリル素材の製造方法においては、請求項３に記
載しているように、ねじり加工の際の切り捨てロスを低
減する等のために、素材の両端にダミー材を付加させて
加熱したあとねじり加工するようになすこともできる。

【００１４】

【発明の作用】本発明に係わるらせん状油穴付きツイス
トドリル素材の製造方法は、上述した構成を有するもの
であり、ねじり加工によるらせん状油穴付きツイストド
リル素材を製造するに際し、長手方向に直線状の油穴を
形成した棒形状（ストレート形状）ドリル素材の直径
（Ｄ）に対し素材への加熱部長さを２．０Ｄ〜４．０Ｄ
の範囲内として加熱したあとねじり加工を順次実施する
ことによって、らせん状油穴付きのツイストドリル素材
に成形するものとしている。

【００１５】このような棒形状（ストレ−ト形状）をな
すドリル素材のごとき比較的長い材料のねじり加工は、
通常、材料加熱のための高周波誘導加熱装置と、加熱装
置の移送装置と、ねじり加工装置（一般的には、片側固
定でかつ他側回転する駆動機構を有する装置）の装置構
成とし、前記長い材料のうち加熱装置で加熱された部位
がねじり加工装置で付加された回転力によりねじられる
ことによって塑性変形をする。そして、加熱装置を移動
することにより材料の加熱部位をずらして順次ねじり加
工を行う。この時、リード精度に大きく影響を与えるの
が、材料加熱温度むらおよび範囲（長さ）である。

【００１６】つまり、加熱装置で加熱されている部位の
みねじり加工による塑性変形を受けるのでなく、加熱装
置がすでに通過した部位も材料温度が急激には下がらな
いためいくらかの塑性変形を受ける。そして、この塑性
変形を受ける長さが長いほど、冷却時の温度むら（冷却
状況）や材料特性等の外乱要因の影響を受けてリードの
精度悪化を招き、また、不完全成形部が長くなることに
よって歩留まりが悪化する。

【００１７】そこで、本発明では、リード長さの精度を
確保する等のために、長手方向に直線状油穴を形成した
棒形状ドリル素材の直径（Ｄ）に対し素材への加熱部長
さを塑性変形を受ける長さとして２．０Ｄ〜４．０Ｄの
範囲内にして加熱したあと順次ねじり加工するようにし
ている。

【００１８】そして、より望ましくは、加熱後端に冷却
装置を設けてその前方側を加熱したあとねじり加工する
ようにしている。

【００１９】このように、本発明では、リード長さの精
度を向上したり、そしてまた切り捨てロスを軽減したり
する等のために、加熱装置（加熱コイル）長さの最適化
をはかりそしてまた加熱コイル後方に冷却装置を付加し
て材料の強制冷却を行うことにより、材料の加熱部長さ
（塑性変形を受ける長さ）の最適化を図った。また、強
制冷却の影響を加熱部に与えないためシールド板を加熱
コイルと冷却装置との間に配置することも含みうること
とした。これにより、材料の加熱部長さが最短で常時安
定するため、ねじり加工によるリード長さが常に高精度
で得ることができることとなる。

【００２０】さらに、ねじり加工のための材料掴み部位
や、加工始め部分および加工終わり部分の材料温度不安
定部位、つまり、リード不安定部位の切り捨てロスを防
ぐために、摩擦圧接や機械的接合等にてダミー材を接合
付加することとしても、リードの精度に影響を及ぼさな
いことを確認した。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明するが、本発明はこのような実施例のみに限定さ
れないことはいうまでもない。

【００２２】（実施例１）図２は、本発明のらせん状油
穴付きツイストドリル素材の製造方法の実施に用いるね
じり装置の基本構成説明図であり、この図２に示すねじ
り装置１１において、固定側チャック１１ａと駆動側チ
ャック１１ｂで被加工材である棒形状ドリル素材１２を
固定すると共に、材料加熱のための高周波誘導加熱装置
１３を備えている。この高周波誘導加熱装置１３は、棒
形状ドリル素材１２に沿って軌道１４上を移動できるよ
うに搬送装置１５に取り付けられている。また、高周波
誘導加熱装置１３の誘導加熱用コイル１３ａの後方に
は、加熱された棒形状ドリル素材１２の冷却用に空冷ま
たは水冷式の冷却装置１６を前記搬送装置１５に設けて
いると共に、誘導加熱用コイル１３ａと冷却装置１６と
の間には加熱部位に冷却の影響を与えないようにするた
めのシールド板１７を配置して前記搬送装置１５に取り
付けている。

【００２３】そこで、このようなねじり装置１１を用い
てらせん状油穴付きツイストドリル素材を製造するに際
しては、直棒素材にドリルでストレート穴をあけ、直径
１５ｍｍまで押し出し加工および引き抜き加工された長
さ４ｍの直棒を棒形状ドリル素材１２としてこれを固定
側チャック１１ａと駆動側チャック１１ｂに固定した。

【００２４】そして、上記のねじり装置１１を用い、４
００ｍｍ／ｍｉｎの加工速度、目標リード長さ６７．３
ｍｍで、ドリル素材１２の直径Ｄに対する素材への加熱
部長さＬを変化させてねじり加工を行った。

【００２５】その後、リードを測定し、加熱部長さとリ
ード精度との関係を確認したところ、図３に示す通り、
ドリル素材１２の直径Ｄに対し素材への加熱部長さが
２．０Ｄ〜４．０Ｄ、とくに２．５Ｄ〜３．５Ｄの範囲
内とするのが適していることが判明した。

【００２６】そしてまた、加熱部長さが３Ｄとなるよう
に７５０℃に加熱して強制冷却した場合と、冷却無しで
放冷状態とした場合のドリル素材１２の温度推移を調べ
たところ、図４に示す通りであり、高周波誘導加熱装置
１３が通過したあとの部位は材料温度を急激に下げるこ
とが可能となって塑性変形を受けにくいものとすること
ができ、リード精度をより一層向上できることが確かめ
られた。

【００２７】さらにまた、加熱部長さが被加工材である
棒形状ドリル素材１２の直径に対し３倍でねじり加工を
行った際の精度は、目標リード長さ６７．３ｍｍ±０．
２７ｍｍに対し、素材の両端部よりそれぞれ２５０ｍｍ
を除いた３５００ｍｍの範囲でリード長さ６７．１２〜
６７．５１ｍｍとなり、目標を十分に満足する高い精度
を得ることができた。

【００２８】（比較例１）実施例１で使用した棒形状ド
リル素材１２を用い、実施例１で使用したねじり装置１
１において冷却装置１６およびシールド板１７を取り外
して同様にねじり加工を実施した。

【００２９】この結果、両端よりそれぞれ片側３５０ｍ
ｍを除いた３３００ｍｍの範囲であってもリード長さ６
６．２２〜６８．７９ｍｍ上下にばらつく結果となり、
目標値を満足できず切り捨て（不良品）部分も大きい結
果となった。これは、冷却を行った場合に比べ、図４に
示したように加熱され高温の部位が長く、つまり、ねじ
り加工による塑性変形を受ける部位が長いため、放冷状
態での温度むらや材料特性（素材の応力，硬さ分布）等
の外乱要因の影響を受け易く、リード精度の悪化を招い
ているためと考えられた。

【００３０】（実施例２）材料の両端における切り捨て
（不完全成形）部位の低減のため、図５に示すように、
棒形状ドリル素材１２の両端にダミー材１８，１８を摩
擦圧接等で接合した被加工素材１２を用いて実施例１と
同様のねじり装置１１を使用してねじり加工を行った。
なお、この場合、図５に示すように、ダミー材１８の長
さＡは加熱加工開始部位および終了部位よりも長いこと
が必要である。

【００３１】この実施例２では、棒形状ドリル素材１２
の長さ３６００ｍｍの両端に各々長さＡが２００ｍｍの
ダミー材１８を接合した。この結果、ドリル素材１２の
長さ３６００ｍｍの両端よりそれぞれ片側５０ｍｍを除
いた３５００ｍｍの範囲で、リード長さ６７．１３〜６
７．５６ｍｍと目標を十分に満足する精度を得ることが
できた。

【００３２】

【発明の効果】本発明によるらせん状油穴付きツイスト
ドリル素材の製造方法によれば、請求項１に記載してい
るように、ねじり加工によるらせん状油穴付きツイスト
ドリル素材を製造するに際し、長手方向に直線状油穴を
形成したストレート形状ドリル素材の直径（Ｄ）に対し
素材への加熱部長さを２．０Ｄ〜４．０Ｄの範囲内とし
て加熱したあと順次ねじり加工するようにしたから、ら
せん状の油穴を有するツイストドリル素材を高精度でし
かも安価に製造することが可能であるという著しく優れ
た効果がもたらされる。

【００３３】そして、請求項２に記載しているように、
加熱方向に対し、加熱後端に冷却装置を設置して加熱し
たあとねじり加工するようになすことによって、リード
精度のより一層の向上および歩留まりのより一層の改善
を実現することが可能であるという著しく優れた効果が
もたらされる。

【００３４】さらにまた、請求項３に記載しているよう
に、素材の両端にダミー材を付加させて加熱したあとね
じり加工するようになすことによって、歩留まりのより
一層の改善を実現することが可能であるという著しく優
れた効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】らせん状油穴付きツイストドリルの正面説明図
（図１の（Ａ））および側面説明図（図１の（Ｂ））で
ある。

【図２】本発明のらせん状油穴付きツイストドリル素材
の製造方法の実施に用いるねじり装置の基本構成説明図
である。

【図３】加熱部長さとねじり精度との関連を調べた結果
を例示するグラフである。

【図４】加熱部長さが３Ｄとなるようにドリル素材を７
５０℃に加熱して強制冷却した場合と冷却無しで放冷状
態とした場合のドリル素材の温度推移を調べた結果を例
示するグラフである。

【図５】ツイストドリル素材の両端にダミー材を付加し
た場合におけるねじり装置の基本構成説明図である。

【符号の説明】

１ ツイストドリル ２ マージン ３ らせん状油穴 １１ ねじり装置 １１ａ 固定側チャック １１ｂ 駆動側チャック １２ 棒形状ドリル素材 １３ 高周波誘導加熱装置 １３ａ 誘導加熱用コイル １４ 軌道 １５ 搬送装置 １６ 冷却装置 １７ シールド材 １８ ダミー材 Ｌ 加熱部長さ（塑性加工を受ける長さ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ねじり加工によるらせん状油穴付きツイ
   ストドリル素材を製造するに際し、長手方向に直線状油
   穴を形成した棒形状ドリル素材の直径（Ｄ）に対し塑性
   加工を受ける長さを２．０Ｄ〜４．０Ｄの範囲内として
   加熱したあと順次ねじり加工することを特徴とするらせ
   ん状油穴付きツイストドリル素材の製造方法。
2. 【請求項２】 加工方向に対し、加熱後端に冷却装置を
   設けてねじり加工することを特徴とする請求項１に記載
   のらせん状油穴付きツイストドリル素材の製造方法。
3. 【請求項３】 素材の両端にダミー材を付加させて加熱
   したあとねじり加工することを特徴とする請求項１また
   は２に記載のらせん状油穴付きツイストドリル素材の製
   造方法。