JP2016112662A - ドリル - Google Patents

Abstract

【課題】被削材への切削加工時において被削材との切削抵抗、特にスラスト抵抗を低減しながら、回転トルクも同時に低減できるドリルを提供する。【解決手段】チゼルエッジコーナ２０から直線状に形成された第１切刃２と、第１切刃２の端部３から直線状に形成された第２切刃４と、前記第２切刃の端部５から外周コーナ７へ向けて曲線状に形成された主切刃６と、を有するドリル１として、第１切刃２には負のすくい角θ１が設けられており、第２切刃４には正のすくい角θ２をそれぞれ設けて、負のすくい角θ１から正のすくい角θ２への移行は断続的に行うドリル１とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、金属材料の穴あけ加工に用いるドリルに関する。

従来、ドリルの刃先中心部、すなわちドリルの心厚は金属材料等の被削物の穴あけ加工時においてチゼルエッジ全体で被削物を押しつぶしながら穴あけ加工を行うという役割を担ってきた。しかし、ドリルの切れ味向上と切削加工時のドリルの求心性を一層高めるために、最近ではドリルにシンニングを施す、つまりドリルの中心部にすくい角を設けて心厚を薄くする傾向が主流になりつつある。

例えば、特許文献１ではドリルのシンニングのすくい角が軸心に近い部分（中心部分）では、−５°〜０°の範囲内であり、主切刃との接続部では０°〜１５°の範囲内となるように滑らかに連続的に増加しているドリルが開示されている。このようにドリルの中心側から外周側に向けて、すくい角を負（−）側から正（＋）側へ連続的に変化させることで、切削抵抗やスラスト抵抗の増加を抑制しつつ、切刃の強度を確保できることが説明されている。

国際公開第２０１０／０３８２７９号パンフレット

しかし、特許文献１に開示されているドリルでは、そのドリル中心部分に施されたシンニングのすくい角を負（−）側から正（＋）側へ連続的に変化させているため、そのすくい角が負側から正側に完全に切り替わるまでに、完全に正のすくい角を有する部分がドリルの中心部分から必要以上に離れてしまう。

その結果、負側のすくい角を有した部分が必要以上に長くなり、切削加工時には被削材とドリルとの間に発生する切削抵抗が上昇するという問題があった。また、被削材との回転トルク値も同時に上昇するという問題があった。

そこで、本発明においては被削材への切削加工時において被削材との切削抵抗、特にスラスト抵抗を低減しながら、回転トルクも同時に低減できるドリルを提供することを課題とする。

前述した課題を解決するために、本発明はチゼルエッジコーナから直線状に形成された第１切刃と、第１切刃の端部から直線状に形成された第２切刃と、第２切刃の端部から外周コーナへ向けて曲線状に形成された主切刃と、を有するドリルであって、第１切刃には負のすくい角が設けられており、第２切刃には正のすくい角がそれぞれ設けられていて、負のすくい角から正のすくい角への移行は断続的に行われているドリルとした（請求項１）。このドリルを用いることで、第１切刃から第２切刃へのすくい角の移行が断続的に行われる。また、第１切刃の負のすくい角を−１０°として、第２切刃の正のすくい角を＋１０°とすることもできる（請求項２）。

本発明に係るドリルを用いることにより、第１切刃から第２切刃へのすくい角の移行（切り替え）が断続的に行われるので、被削材に対する切削抵抗（特にスラスト抵抗）を低減するという効果を奏する。

本発明の実施形態の一例を示すドリル１の先端部の斜視図である。 図１のドリル１先端部の拡大図である。 （ａ）は第１切刃のすくい角、（ｂ）は第２切刃のすくい角をそれぞれ示す模式断面図である。

本発明の実施の形態の一例について図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態の一例を示すドリル１の先端部の斜視図、図２は図１に示すドリル１先端部の拡大図、図３（ａ）はドリル１を形成する第１切刃２のすくい角θ１、同図（ｂ）は第２切刃４のすくい角θ２をそれぞれ示す模式断面図である。ドリル１は、図１および２に示すようにドリル１の中心部分から外周側に向けて、ドリル１中心部のチゼルエッジ１０を起点としてチゼルエッジ１０の端部であるチゼルエッジコーナ２０から直線状に延びる第１切刃２と、第１切刃２の端部３から直線状に形成されている第２切刃４と、第２切刃４の端部５から外周コーナ７に向けて延びており、曲線状に形成された主切刃６から構成されている。

ドリル１中心部の第１切刃２には負のすくい角θ１が設けられており、第２切刃４には正のすくい角θ２がそれぞれ設けられている。ここですくい角の正負については、図３（ａ）および（ｂ）に示すように第１切刃２や第２切刃４を形成する各稜線上からドリル１の軸方向と平行になるように下ろした垂線Ｌとすくい面とにより成す角度が、ドリル１先端の断面視で当該すくい面が垂線Ｌよりも時計回りの側にある場合を正（＋）とし、逆に当該すくい面が垂線Ｌよりも反時計回りの側にある場合を負（−）とする。また、前記負のすくい角と前記正のすくい角との移行は断続的に行われている。

本発明に係るドリル（以下、本発明品という）と従来ドリル（以下、従来ドリルという）を用いて切削加工試験を行い、加工試験中における各ドリルの切削抵抗（スラスト抵抗および回転トルク）の変化を確認したので、その試験結果について説明する。切削加工試験に用いた本発明品と従来品は、共にドリル径５ｍｍ、溝長３８ｍｍ、全長７６ｍｍ、シャンク径５ｍｍを共通仕様とした。

また、従来品の切刃の構成は本発明品と同様にチゼルエッジから主切刃に向けて延びるシンニング切刃（本発明品の第１切刃および第２切刃に相当する部分）と、その切刃の端部から外周コーナに向けて延びており、凹形状（曲線状）に形成された切刃（本発明品の主切刃に相当する部分）から構成されている。切刃等のすくい角については、本発明品１の中心部の第１切刃２には−１０°のすくい角が設けられており、第２切刃４には＋１０°のすくい角がそれぞれ設けられている。これに対して、従来品のシンニングおよび切刃のすくい角はチゼルエッジよりすくい角が負から正へ連続的に変化する仕様とした。

次に、切削加工の試験条件および試験結果について説明する。切削加工を行った被削材にはプラスチック金型鋼（大同特殊鋼社製：ＮＡＫ８０）を使用し、ドリルの回転数１９００ｍｉｎ^−１、送り速度２１０ｍｍ／ｍｉｎ、加工穴深さは１５ｍｍとした。以上の試験条件にて本発明品と従来品の各ドリルを用いた切削加工試験結果を説明する。

まず、本発明品と従来品の各ドリルを用いた切削加工試験中のスラスト抵抗の変化について説明する。従来品を用いた切削加工試験中におけるスラスト抵抗の変化幅は、およそ７００〜９００Ｎの範囲で加工中は推移しており、その振れ幅（スラスト抵抗の最大値と最小値との差）はおよそ２００Ｎであった。これに対して、本発明品を用いた場合のスラスト抵抗の変化幅はおよそ４５０〜５５０Ｎの範囲で推移しており、その振れ幅はおよそ１００Ｎであった。以上の結果より、本発明品は従来品に対して、切削加工時における被削材とのスラスト抵抗を低減し、かつその振れ幅も小さくすることができた。

次に、本発明品と従来品の各ドリルを用いた切削加工試験中の回転トルクの変化について説明する。従来品を用いた切削加工試験中における回転トルク値の変化幅は、およそ１２０〜１８０Ｎ・ｃｍの範囲で加工中は推移しており、その振れ幅（スラスト抵抗の最大値と最小値との差）はおよそ６０Ｎ・ｃｍであった。これに対して、本発明品を用いた場合の回転トルク値の変化幅はおよそ１００〜１５０Ｎ・ｃｍの範囲で推移しており、その振れ幅はおよそ５０Ｎ・ｃｍであった。以上の結果より、本発明品は従来品に対して、切削加工時における回転トルク値も低減し、かつその振れ幅も小さくできた。

したがって、本発明のドリルは負のすくい角を設けた第１切刃、およびその第１切刃の端部から直線状に形成されており、正のすくい角を設けた第２切刃をそれぞれ設ける構成とし、負のすくい角から正のすくい角への移行を断続的に行うことにより、従来のドリルに比べて切削加工試験中における被削材とのスラスト抵抗や回転トルク値を低減できる効果を有している。

１ ドリル
２ 第１切刃
３ 第１切刃の端部
４ 第２切刃
５ 第２切刃の端部
６ 主切刃
７ 外周コーナ
１０ チゼルエッジ
２０ チゼルエッジコーナ
θ１ 第１切刃のすくい角
θ２ 第２切刃のすくい角

Claims (2)

1. チゼルエッジコーナから直線状に形成された第１切刃と、前記第１切刃の端部から直線状に形成された第２切刃と、前記第２切刃の端部から外周コーナへ向けて曲線状に形成された主切刃と、を有するドリルであって、
   前記第１切刃には負のすくい角が設けられており、前記第２切刃には正のすくい角がそれぞれ設けられていて、前記負のすくい角から前記正のすくい角への移行は断続的に行われていることを特徴とするドリル。
2. 前記負のすくい角は−１０°であり、前記正のすくい角は＋１０°であることを特徴とする請求項１に記載のドリル。

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