JP2005088149A

JP2005088149A - 超硬合金製油穴付き表面被覆ドリル

Info

Publication number: JP2005088149A
Application number: JP2003327082A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Goshima; 康五島
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2003-09-19
Filing date: 2003-09-19
Publication date: 2005-04-07

Abstract

【課題】油穴付きツイストドリルにおいて、ドリル径の１０倍以上の深穴加工をする際の穴曲がりや穴の蛇行を抑制する機能を充分に有し、かつ切削抵抗を低く抑えることを可能にし、かつ再研磨及び再コーティング回数を多く取ることが出来る超硬合金製油穴付き表面被覆ドリルを提供。
【解決手段】刃先先端２から柄部５にかけて、第１マージン６及び第２マージン８のバックテーパ範囲４は刃先先端２からドリル径の５〜１０倍までの範囲とし、そのバックテーパ量は(0.1〜0.5)/100の範囲とし、残る第１マージン６及び第２マージン８はバックテーパ量を０とした。かつ、刃先先端２から溝長部にかけてドリル径の０．２〜１倍までのコーティング範囲３に、窒化チタンアルミ系硬質膜を１層以上で0.5 〜5 μｍ被覆。
【選択図】図１

Description

本発明は、超硬合金製油穴付きドリルにおいて、ドリル径の１０倍以上の深穴加工をする際の穴曲がりや穴の蛇行を抑制する機能をもち、かつ再研削再被覆（以下再コーティングという）回数が多く取れるような超硬合金製油穴付き表面被覆ドリルに関する。

従来の高速度工具鋼製又は超硬合金製の油穴付きツイストドリルでドリル径の１０倍以上の深穴加工を行うには、油穴の存在や切り屑を排出するための溝幅を大きく取る必要があることから、ドリルの剛性は低くなり、加工穴の曲がりや蛇行といった問題が発生し、加工穴精度を劣化させるとともにドリルの折損を招くことがあった。また従来の超硬合金製コーティングドリルは、特許文献１に示すように、高速高能率穴あけを行うため再研削後の再コーティングが不可欠であった。特許文献２にはドリル径が８mm以下でバックテーパが 0.1/100〜０（mm）、切刃先端からドリル径の１乃至５倍の範囲にTiN,TiCN等の硬質皮膜を被覆したドリルが開示されている。
特公平６−２８８１１号公報請求項２特開平３−５５１０４号公報請求項１特開２０００−２６３３０７号公報図２

特許文献３では、加工穴の直進性を向上するには、ダブルマージンが効果があることが示されているが、ドリル径の１０倍以上の深穴加工を行うときは、ダブルマージン部と穴内壁との接触面積が大きくなり、切削抵抗が過大となり過ぎる。また、従来の超硬合金製コ−ティングドリルは、刃部全体にコーティングが被覆されているので、再研磨により先端逃げ面のコ−ティング皮膜が除去されるが、溝内部や外周マージン部などにはコーティング被膜が残っており、再研磨後再コーティングの際には被膜の上から重ねてコーティング被覆をすることになる。この重ねコーティングは通常５回程度が限界であり、これ以上回数を増やすとコーティング密着力が低下しコーティング膜の剥離を起こしてしまう。このことから超硬合金製コーティングドリルの再研磨及び再コーティングは５回程度が限度となっていた。

本発明の課題は、油穴付きツイストドリルにおいて、ドリル径の１０倍以上の深穴加工をする際の穴曲がりや穴の蛇行を抑制する機能を充分に有し、かつ切削抵抗を低く抑えることを可能にし、かつ従来再研磨及び再コーティングは５回程度が限度となっていた超硬合金製コーティングドリルにおいて、再研磨及び再コーティング回数を多く取ることが出来る超硬合金製油穴付き表面被覆ドリルを提供することにある。

このため本発明は、穴深さがドリル径の１０倍以上の深穴加工に使用される各一対の第１マージン及びランドを有する超硬合金製油穴付き表面被覆ドリルにおいて、溝長範囲に各前記第１マージンから離間した前記ランド部に一対の第２マージンを設け、前記第１及び第２マージンのバックテーパ範囲を先端からドリル径の５〜１０倍までの範囲とし、そのバックテーパの大きさを(0.1〜0.5)/100とし、残りの前記第１及び第２マージンはバックテーパ量を０とし、かつ刃先先端からドリル径の０．２〜１倍までの範囲に周期律表第4a、5a、6a族遷移金属と第3b、4b族元素の炭化物、窒化物、酸化物及び硼化物からなる硬質膜を1 層または2 層以上で0.5 〜5 μｍ被覆したことを特徴とする超硬合金製油穴付き表面被覆ドリルを提供することにより上記課題を解決した。

かかる構成により、本発明は溝長範囲に各前記第１マージンから離間した前記ランド部に一対の第２マージンを設け、前記第１及び第２マージンのバックテーパ範囲を先端からドリル径の５〜１０倍までの範囲とし、そのバックテーパの大きさを(0.1〜0.5)/100とし、残りの前記第１及び第２マージンはバックテーパ量を０とし、かつ刃先先端からドリル径の０．２〜１倍までの範囲にしたことで、ガイド性を高め穴の直進性を向上させるとともに、穴内壁との接触面積を必要最低限にとどめ、切削抵抗の上昇を抑制するものとなり、かつ刃先先端からドリル径の０．２〜１倍までの範囲に硬質膜を1 層または2 層以上で0.5 〜5 μｍ被覆したので、例えば直径５mmのドリルで刃先先端から２〜３mmといった再研磨量で再研磨すると、再研磨により先端逃げ面のコ−ティング皮膜が除去され、ドリル刃先先端から２〜５mmの溝内部や外周マージン部などのコーティング層は２〜３mmといった再研磨量分が順次除去され、再コーティングするとき溝内部や外周マージン部などのコーティング層の重ね被覆回数を抑制し、コーティング膜の重ね剥離を防止するので、再研磨及び再コーティング回数を多く取ることが可能な超硬合金製油穴付き表面被覆ドリルを提供するものとなった。

本発明を実施するための最良の形態の一例を図１を参照して説明する。図１は本発明を実施するための最良の形態の一例である穴深さがドリル径の１０倍以上の深穴加工に使用される各一対の第１マージン６及びランド７を有し、直径5mm 、溝長130mm 、全長180mm の超硬合金製油穴付き表面被覆ドリル１の側面図を示す。超硬合金製油穴付き表面被覆ドリル１は、刃先先端２から柄部５にかけて、各ランド７上に各第１マージン６からから離間して一対の第２マージン８と、ダブルマージンを設け、第１マージン６及び第２マージン８のバックテーパ範囲４は刃先先端２から50mmまでの範囲（ドリル径の５〜１０倍までの範囲であってもよい）とし、そのバックテーパ範囲４のバックテーパ量は(0.38 〜0.42)/100 （(0.1〜0.5)/100の範囲であってもよい）とし、残る第１マージン６及び第２マージン８はバックテーパ量を０とした。かつ、刃先先端２から溝長部にかけて３mmのコーティング範囲３（ドリル径の０．２〜１倍までの範囲でもよい）に、窒化チタンアルミ系硬質膜（周期律表第4a、5a、6a族遷移金属と第3b、4b族元素の炭化物、窒化物、酸化物及び硼化物からなる硬質膜でもよい）を１層または２層以上で0.5 〜5 μｍ被覆処理した。

図２に図１の超硬合金製油穴付き表面被覆ドリルを、コーティング範囲３を３mm、再研磨量１mmとしたときのコーティング重ね回数の模式図を示す。（ａ）の新品時３mmのコーティング範囲は、（ｂ）の１回目の再研磨で、再研磨により先端逃げ面のコ−ティング皮膜が除去されるが、溝内部や外周マージン部などに残るコーティング被膜は、新品時３mmの内再研磨量１mm１回分が除去され、再研磨後の再コーティングは２mm分が２層、１mm分が１層となり、（ｃ）の２回目の再研磨で、溝内部や外周マージン部などに残るコーティング被膜は、新品時３mmの内再研磨量１mm２回分が除去され、再研磨後の再コーティングは１mm分が３層、１mm分が２層、１mm分が１層となる。再研削後の再コーティング回数は重ね回数が３回以内となりコーティング層の剥離を防止する。（ｄ）はコーティングの１層、２層、３層重ね回数の説明図である。

図３に図１の超硬合金製油穴付き表面被覆ドリルを、コーティング範囲３を２mm、再研磨量２mmとしたときのコーティング重ね回数の模式図を示す。（ａ）の新品時２mmのコーティング範囲は、（ｂ）の１回目の再研磨で、再研磨により先端逃げ面のコ−ティング皮膜が除去されるが、溝内部や外周マージン部などに残るコーティング被膜は、新品時２mmの内再研磨量２mmが除去され、１回目の再研磨によりコーティング層を全て除去するため、再研磨後の再コーティングは毎回１層のみのコーティングとなりコーティング層の剥離を防止する。（ｃ）はコーティングの１層、２層、３層重ね回数の説明図で、（ｂ）の１回目の再研磨で、２層、３層の重ね層はなくなる。

図１に示す本発明品の直径5mm 、溝長130mm 、全長180mm の超硬合金製油穴付きツイストドリルと、それぞれ直径5mm 、溝長130mm 、全長180mm で溝長範囲全域に窒化チタンアルミ系硬質膜を被覆し、かつ各刃先先端から溝長範囲全域にバックテーパをそれぞれ施し、そのバックテーパをそれぞれ(0.04 〜0.08)/100 とした従来品の通常マージン即ちシングルマージンの超硬合金製油穴付きツイストドリル（従来品１）と、従来品の溝長全域がダブルマージンの超硬合金製油穴付きツイストドリル（従来品２）との、被削材Ｓ５０Ｃ（２００ＨＢ）を切削速度80m/min 、送り速度 764mm/min、穴深さ 100mm、ミスト油剤使用で穴あけテストを行い、穴加工精度、再研磨及び再コーティングを繰り返したときの穴加工精度（うねり（〔行）量測定）及び加工時の主軸電力量比較テストを行った。

図４にこの穴あけテスト結果を、それぞれ（ａ）穴加工精度、（ｂ）再研磨コーティングを繰り返したときの穴加工精度（うねり量測定）及び（ｃ）加工時の主軸電力量として示し、図５に再研磨及び再コーティングを繰り返したときの穴あけ個数を示す。
従来品１の通常マージンのドリルは新品時において穴のうねり（蛇行）が４５μｍ発生している。また従来品２の溝長範囲全域に窒化チタンアルミ系硬質膜を被覆しかつ溝長全域がダブルマージンのドリルはうねりの発生は無いものの、主軸電力量が増大している。本発明品の超硬合金製油穴付きツイストドリルはうねりの発生もなく、主軸電力量の上昇も最小限にとどめている。また再研磨及び再コーティングを５回繰り返したとき従来品１及び従来品２は共にコーティング剥離を起こしドリル折損を起こしたが、本発明品は再研磨及び再コーティングを８回繰り返しても寿命の劣化は少なかった。
〔本発明の最良の実施形態の効果〕

以上述べたように本発明の最良の実施形態においては、溝長範囲に前記第１マージン６から離間したランド７に一対の第２マージン８を設け、第１及び第２マージン６、８のバックテーパ範囲４を刃先先端２からドリル径の５〜１０倍までの範囲とし、そのバックテーパの大きさを(0.1〜0.5)/100とし、残りの前記第１及び第２マージン６、８はバックテーパ量を０としたことで、ガイド性を高め穴の直進性を向上させるとともに、穴内壁との接触面積を必要最低限にとどめ、切削抵抗の上昇を抑制するものとなり、かつ刃先先端２からドリル径の０．２〜１倍までの範囲に硬質膜を1 層または2 層以上で0.5 〜5 μｍ被覆したので、例えば直径５mmのドリルで刃先先端から２〜３mmといった再研磨量で再研磨すると、再研磨により先端逃げ面のコ−ティング皮膜が除去されるが、溝内部や外周マージン部などに残るコーティング被膜は、ドリル刃先先端から２〜５mmのコーティング層は２〜３mmといった再研磨量分が順次除去され、再コーティングするときコーティング層の重ね被覆回数を抑制し、コーティング膜の重ね剥離を防止するので、再研磨及び再コーティング回数を多く取ることが可能な超硬合金製油穴付き表面被覆ドリルを提供するものとなった。

本発明を実施するための最良の形態の一例である穴深さがドリル径の１０倍以上の深穴加工に使用される各一対の第１マージン６及びランド７を有する超硬合金製油穴付き表面被覆ドリル１の側面図を示す。図１の超硬合金製油穴付き表面被覆ドリルを、コーティング範囲３mm、再研磨量１mmとしたときのコーティング重ね回数の模式図を示す。図１の超硬合金製油穴付き表面被覆ドリルを、コーティング範囲２mm、再研磨量２mmとしたときのコーティング重ね回数の模式図を示す。図１に示す本発明品の直径5mm 、溝長130mm 、全長180mm の超硬合金製油穴付きツイストドリルと、それぞれ直径5mm 、溝長130mm 、全長180mm で溝長範囲全域に窒化チタンアルミ系硬質膜を被覆し、かつ各刃先先端から溝長範囲全域にバックテーパをそれぞれ施し、そのバックテーパをそれぞれ(0.04 〜0.08)/100 とした従来品の通常マージン即ちシングルマージンの超硬合金製油穴付きツイストドリル（従来品１）と、従来品の溝長全域がダブルマージンの超硬合金製油穴付きツイストドリル（従来品２）との、穴あけ比較テスト結果を、それぞれ（ａ）穴加工精度、（ｂ）再研磨再コーテイングを繰り返したときの穴加工精度（うねり量測定）及び（ｃ）加工時の主軸電力量として示す。図４で行ったテストで、再研磨及び再コーティングを繰り返したときの穴あけ個数を示す。

符号の説明

１超硬合金製油穴付き表面被覆ドリル
２刃先先端
３コーティング範囲
４バックテーパ範囲
５柄部
６第１マージン
７ランド
８第２マージン

Claims

穴深さがドリル径の１０倍以上の深穴加工に使用される各一対の第１マージン及びランドを有する超硬合金製油穴付き表面被覆ドリルにおいて、溝長範囲に各前記第１マージンから離間した前記ランド部に一対の第２マージンを設け、前記第１及び第２マージンのバックテーパ範囲を先端からドリル径の５〜１０倍までの範囲とし、そのバックテーパの大きさを(0.1〜0.5)/100とし、残りの前記第１及び第２マージンはバックテーパ量を０とし、かつ刃先先端からドリル径の０．２〜１倍までの範囲に周期律表第4a、5a、6a族遷移金属と第3b、4b族元素の炭化物、窒化物、酸化物及び硼化物からなる硬質膜を1 層または2 層以上で0.5 〜5 μｍ被覆したことを特徴とする超硬合金製油穴付き表面被覆ドリル。