JP2014034080A - Drill - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に傾斜面を有する被削材の穴加工や厚肉の被削材におけるガイド穴加工時に用いるドリルに関する。 The present invention relates to a drill mainly used for drilling a work material having an inclined surface or guide holes in a thick work material.
一般的に、傾斜面を有する被削材に対してドリルを用いて穴加工を行う場合、ドリルの切刃が最初に食い付く(接触する)面が傾斜しているので、平坦な面を穴加工する場合に比べて、ドリルが穴加工時に振動しやすく芯振れを起こす。その結果、穴加工精度が安定して確保することが難しかった。また、被削材への座繰り加工時には加工穴の底面を水平に保つために最初にエンドミルを用いて、所定深さの加工穴が仕上がった段階で切削工具をエンドミルからドリルへ変更して、最終加工には全長が比較的に長い、いわゆるロングドリルを用いて加工穴を貫通させる。そのため、厚肉の被削材にガイド穴を加工する際には、エンドミル、通常のドリルおよびロングドリルの3種類の切削工具を常に準備する必要があった。 Generally, when drilling a workpiece with an inclined surface using a drill, the surface on which the cutting edge of the drill first bites (contacts) is inclined, so a flat surface is Compared to machining, the drill tends to vibrate when drilling, causing runout. As a result, it was difficult to stably ensure the hole machining accuracy. In order to keep the bottom surface of the machining hole horizontal during countersinking on the work material, the end mill is used first, and the cutting tool is changed from the end mill to the drill when the machining hole of the predetermined depth is finished, For the final machining, a so-called long drill having a relatively long overall length is used to penetrate the machining hole. For this reason, when machining a guide hole in a thick work material, it is necessary to always prepare three types of cutting tools: an end mill, a normal drill, and a long drill.
そこで、特許文献1では先端角が170°〜180°のドリルであって、直線部分と凹部の曲線部分からなる切刃の外周コーナ部に直線のチャンファ(チャンファ長さ:0.1mm〜1.0mm)を設けて、軸心から直径方向に伸びる直線との交わる角度が30°〜60°となっているドリルが開示されている。このドリルを用いることで、傾斜面への穴加工時において穴位置精度を確保し、外周コーナにおける切刃の欠けを減少させることができる。
Therefore, in
また、特許文献2では2枚の切刃を有するドリルであって、ランドには2つのマージンが設けられているドリルが開示されている。このドリルを切削加工に用いることで、被削材に対する食い付き時および貫通時のガイド性を高めて、仕上げ加工精度の高い穴加工を行うことができる。
さらに、特許文献3では先端角が170°〜190°のドリルであって、凹形状の曲線部分を有した切刃の外周コーナ部に直線状のチャンファを設けて、切刃の延長線とチャンファを形成する直線とのなす角度を1°〜20°とするドリルが開示されている。このドリルを用いることで、切屑の排出性を高めるとともに、外周コーナ部の摩耗を低減し、座繰り加工が可能になる。
Further, in
しかしながら、特許文献1ないし3に示すドリルでは、曲面を有する被削材である場合には加工開始側および加工完了(貫通)側の加工穴周囲にバリが発生するという問題があった。同時に加工穴の深さ方向における穴径精度が確保され難いという問題もあった。
However, the drills disclosed in
そこで、本発明においては曲面を有する被削材の場合でも、被削材の加工開始側および加工完了側の加工穴周囲のバリ発生を抑制すると同時に加工穴の深さ方向における穴径精度を確保できるドリルを提供することを課題とする。 Therefore, in the present invention, even in the case of a work material having a curved surface, the generation of burrs around the work hole on the work start side and work completion side of the work material is suppressed, and at the same time, the hole diameter accuracy in the depth direction of the work hole is ensured. It is an object to provide a drill that can be used.
前述した課題を解決するために、本発明においては先端角が180°〜181°のドリルであって、ドリルには曲線状の切刃を有しており、切刃から外周コーナへ向けて延びる直線とチゼルエッジから外周コーナへ延びる直線とのなす角度が18°〜22°であり、ランドには2つのマージンが設けられているドリルとした。このドリルを用いることにより、切刃の強度を保ちつつ、曲面を有する被削材の穴加工においてもドリルの振れを抑制できる。 In order to solve the above-described problem, in the present invention, the drill has a tip angle of 180 ° to 181 °, the drill has a curved cutting edge, and extends from the cutting edge toward the outer corner. The angle formed by the straight line and the straight line extending from the chisel edge to the outer corner is 18 ° to 22 °, and the land is provided with two margins. By using this drill, whilst maintaining the strength of the cutting edge, it is possible to suppress the deflection of the drill even when drilling a workpiece having a curved surface.
また、第2の発明は溝長がドリルの直径の2倍以上5倍以下であり、シャンクの長さがドリルの直径の5倍以上20倍以下であるドリルとした(請求項2)。このドリルを用いることにより被削材表面と加工開始面との距離が離れている、いわゆる深い位置での穴加工を行うことができる。 The second invention is a drill having a groove length of 2 to 5 times the diameter of the drill, and a shank length of 5 to 20 times the diameter of the drill (claim 2). By using this drill, it is possible to perform drilling at a so-called deep position where the distance between the workpiece surface and the machining start surface is long.
以上述べたように、本発明に係るドリルにより、切刃の強度を保ちつつ、曲面を有する被削材の穴加工においてもドリルの振れを抑制できるので、被削材の加工開始側および加工完了側の加工穴周囲のバリ発生を抑制すると同時に加工穴の深さ方向における穴径精度を確保できるという効果を奏する。また、本発明に係るドリルをシャンクの長さがドリルの直径の5倍以上であるドリル、いわゆるロングシャンクドリルに適用した場合には、深い位置での穴加工においてもドリルの振れを抑制し、加工穴の深さ方向における穴径精度を確保できるという効果も奏する。 As described above, the drill according to the present invention can suppress drill run-out in the drilling of a work material having a curved surface while maintaining the strength of the cutting edge. It is possible to suppress the occurrence of burrs around the processing hole on the side and at the same time to ensure the hole diameter accuracy in the depth direction of the processing hole. In addition, when the drill according to the present invention is applied to a drill whose shank length is 5 times or more of the diameter of the drill, so-called long shank drill, the drill runout is suppressed even in drilling at a deep position, There is also an effect that the hole diameter accuracy in the depth direction of the processed hole can be ensured.
本発明の実施の形態について、ドリルの一例を図面を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態を示すドリル1の正面図、図2は図1のドリル1の拡大図、図3は本発明の実施の形態を示すドリル1の右側面図を示す。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings with an example of a drill. FIG. 1 is a front view of a
図1および図2に示すように、本発明に係るドリル1は2枚の切刃2、2を有しており、切刃2はドリル1の回転方向とは反対側に凹状の曲線を呈している。また、切刃2の外周側にある外周コーナ3の部分は、切刃2から外周コーナ3へ向けて延びる直線L1とドリル1の先端中心であるチゼルエッジ4および外周コーナ3を結ぶ直線L2とのなす角度βが18°〜22°の範囲となるように形成されている。さらに、切刃2上の凹部の最も深い位置10は、チゼルエッジ4と外周コーナ3とを結ぶ直線L2に平行であってチゼルエッジコーナ8を通過する直線L3と距離(間隔)δを介して存在している。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the
また、ドリル1のランド6には第1のマージン5aと第2のマージン5bの2つのマージン5a、5bが設けられており、第2のマージン5bは第1のマージン5aよりもドリル1の回転方向の後方側に位置している。ドリル1の2枚の切刃2、2同士がなす角度である先端角αは図3に示すように180°〜181°の範囲で形成されている。なお、深い位置での穴加工を行う場合には、図3に示すように溝長Xをドリル1の直径Dの2倍(2D)以上5倍(5D)以下として、シャンク7の長さYをドリル1の直径Dの5倍(5D)以上20倍(20D)以下の形態とすることもできる。
Further, the
本発明に係るドリルおよび本発明外のドリルを用いて加工開始面が曲面である被削材(S50C)に対して切削試験(以下、本試験という)を行い、加工穴の深さ方向における加工穴拡大量を測定した。その測定結果について表1を用いて説明する。本試験には、本発明に係るドリルとして先端角180°、チゼルエッジから外方へ延びる曲線上の切刃を有して、切刃から外周コーナへ向けて延びる直線とチゼルエッジから外周コーナへ延びる直線とのなす角度が20°であり、ランドには2つのマージン(第1および第2のマージン)が設けられているドリル(以下、本発明品という)を用いた。 Using a drill according to the present invention and a drill outside the present invention, a cutting test (hereinafter referred to as a main test) is performed on a work material (S50C) having a curved machining start surface, and machining in the depth direction of the machining hole is performed. The amount of hole expansion was measured. The measurement results will be described using Table 1. In this test, the drill according to the present invention has a cutting edge having a tip angle of 180 ° and extending outward from the chisel edge, and a straight line extending from the cutting edge toward the outer corner and a straight line extending from the chisel edge to the outer corner. A drill (hereinafter referred to as a product of the present invention) having two margins (first and second margins) provided on the land was used.
これに対して、本発明外のドリルとして先端角180°、チゼルエッジから外方へ延びる曲線上の切刃を有しており、ランドにはマージンが設けられているドリル(以下、従来品という)を用いた。本発明品および従来品の共通仕様としてドリル径10mm、ドリル長さ150mm、ねじれ角20°とした。本発明品と従来品との間で異なる仕様として、本発明品の溝長を45mm(4.5D)であり、従来品の溝長を33mm(3.3D)とした。また、シャンクの長さについては本発明品を105mm(10.5D)、従来品を117mm(11.7D)とした。さらに、チゼルエッジと外周コーナとを結ぶ直線に平行であってチゼルエッジコーナを通過する直線と、切刃上の凹部の最も深い位置との距離(間隔)は本発明品を0.03mm、従来品を0.04mmとした。 On the other hand, a drill having a tip angle of 180 ° and a curved cutting edge extending outward from the chisel edge as a drill outside the present invention, and a land provided with a margin (hereinafter referred to as a conventional product) Was used. The common specifications of the product of the present invention and the conventional product were a drill diameter of 10 mm, a drill length of 150 mm, and a helix angle of 20 °. As specifications different between the product of the present invention and the conventional product, the groove length of the product of the present invention was 45 mm (4.5D), and the groove length of the conventional product was 33 mm (3.3D). The length of the shank was 105 mm (10.5 D) for the product of the present invention and 117 mm (11.7 D) for the conventional product. Furthermore, the distance (interval) between the straight line that is parallel to the straight line connecting the chisel edge and the outer corner and passes through the chisel edge corner and the deepest position of the recess on the cutting edge is 0.03 mm for the product of the present invention. Was 0.04 mm.
また、本試験は以下の加工条件で行った。
・被削材 S50C(炭素鋼)
・切削速度 60m/min
・回転数 1910min−1
・送り速度 191mm/min
・加工穴深さ 20mm(貫通穴)
・切削油剤 水溶性切削油剤使用
Further, this test was performed under the following processing conditions.
・ Work material S50C (carbon steel)
・ Cutting speed 60m / min
・ Rotation speed 1910min -1
・ Feed speed 191mm / min
・ Processing hole depth 20mm (through hole)
・ Cutting fluid Use water-soluble cutting fluid
表1は、上述した本発明品および従来品を用いて本試験を行った後の被削材における加工穴の加工開始面から2mm、10mm、および18mmの深さ位置の加工穴拡大量(単位:mm)を示す。ここで、加工穴拡大量は実際に測定した加工穴径(内径)と本試験に用いたドリル径(10mm)との差とした。 Table 1 shows the processing hole enlargement amount (unit: 2 mm, 10 mm, and 18 mm deep from the processing start surface of the processing hole in the work material after performing the main test using the above-described product of the present invention and the conventional product. : Mm). Here, the processing hole enlargement amount was defined as the difference between the actually measured processing hole diameter (inner diameter) and the drill diameter (10 mm) used in this test.
表1に示すように、従来品であるドリルを用いて加工した加工穴の拡大量は、加工開始面から2mmの深さ位置では加工穴拡大量が2.186mmとなり、10mmの深さ位置では加工穴拡大量が2.196mmとなり、18mmの深さ位置では加工穴拡大量は1.764mmであった。すなわち、加工穴の深さ方向においては加工穴拡大量が1.764mm〜2.196mm(切削工具径の約18%〜22%に相当)であり、測定位置に関わらず加工穴拡大量は1.7mm以上であった。また、被削材の加工開始側および加工完了側の加工穴周囲を目視にて観察した結果、加工開始側の加工穴周囲にバリの発生が確認された。 As shown in Table 1, the amount of expansion of the processed hole processed using the conventional drill is 2.186 mm at the depth position of 2 mm from the processing start surface, and the amount of expansion of the processed hole is 2.186 mm at the depth position of 10 mm. The processing hole enlargement amount was 2.196 mm, and the processing hole enlargement amount was 1.764 mm at a depth position of 18 mm. That is, in the depth direction of the machining hole, the machining hole enlargement amount is 1.764 mm to 2.196 mm (corresponding to about 18% to 22% of the cutting tool diameter), and the machining hole enlargement amount is 1 regardless of the measurement position. 0.7 mm or more. Moreover, as a result of visually observing the periphery of the machining hole on the machining start side and the machining completion side of the work material, it was confirmed that burrs were generated around the machining hole on the machining start side.
これに対して、本発明品を用いた場合は、加工開始面から2mmの深さ位置では加工穴拡大量が0.059mm(59μm)となり、10mmの深さ位置では加工穴拡大量が0.007mm(7μm)となり、18mmの深さ位置では加工穴拡大量は0.003mm(3μm)であった。すなわち、加工穴の深さ方向においては加工穴拡大量が0.003mm〜0.059mm(切削工具径の0.03%〜0.59%に相当)であり、測定位置に関わらず加工穴拡大量は0.06mm(60μm)以下であった。また、被削材の加工開始側および加工完了側の加工穴周囲を目視にて観察した結果、加工開始側および加工完了側の加工穴周囲にバリの発生は共に確認されなかった。 On the other hand, when the product of the present invention is used, the machining hole enlargement amount is 0.059 mm (59 μm) at a depth position of 2 mm from the machining start surface, and the machining hole enlargement amount is 0.1 at a depth position of 10 mm. It was 007 mm (7 μm), and the drilling hole enlargement amount was 0.003 mm (3 μm) at a depth position of 18 mm. That is, in the depth direction of the machining hole, the machining hole enlargement amount is 0.003 mm to 0.059 mm (corresponding to 0.03% to 0.59% of the cutting tool diameter), and the machining hole is enlarged regardless of the measurement position. The amount was 0.06 mm (60 μm) or less. Further, as a result of visual observation of the periphery of the machining hole on the machining start side and the machining completion side of the work material, no occurrence of burrs was confirmed around the machining hole on the machining start side and the machining completion side.
以上の試験結果より、先端角が180°のドリルであって、ドリルには曲線状の切刃を有しており、切刃から外周コーナへ向けて延びる直線とチゼルエッジから外周コーナへ延びる直線とのなす角度が20°であり、ランドには2つのマージンが設けられているドリルを用いることで、被削材の加工開始側および加工完了側の加工穴周囲のバリ発生を抑制すると同時に加工穴の深さ方向における穴径精度を確保できた。 From the above test results, the drill has a tip angle of 180 °, the drill has a curved cutting edge, and a straight line extending from the cutting edge to the outer corner and a straight line extending from the chisel edge to the outer corner. By using a drill with an angle of 20 ° and two margins on the land, the generation of burrs around the machining hole on the machining start side and machining completion side of the work material is suppressed and at the same time The hole diameter accuracy in the depth direction was ensured.
1 ドリル
2 切刃
3 外周コーナ
4 チゼルエッジ
5a、5b マージン(第1のマージン、第2のマージン)
6 ランド
7 シャンク
D ドリルの直径
L1 切刃から外周コーナへ向けて延びる直線
L2 チゼルエッジから外周コーナへ延びる直線
X 溝長
Y シャンクの長さ
α 先端角
β 切刃から外周コーナへ向けて延びる直線とチゼルエッジから外周コーナへ延びる直線とのなす角度
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