JP5402561B2 - 座ぐり加工用ドリル - Google Patents

Description

本発明は、ボルト孔の開口部にボルトの頭部が着座する段付の座ぐり孔を形成する座ぐり加工に用いられる座ぐり加工用ドリルに関するものである。

このような座ぐり加工に用いられるドリルとして、例えば特許文献１には、対をなし先端角を１７０°〜１９０°としてチゼルからシンニングによって外方に延びる２個の２次切れ刃、各２次切れ刃から外方に延びる中凹状の１次切れ刃、および各１次切れ刃からリーディングエッジまで延びかつドリル回転方向でみて後退する外方切れ刃を有するものが提案されている。

また、例えば特許文献２に記載されているように先端部における切刃が、外周側領域は、軸線に略垂直に形成され、外周側領域の内方の内周側領域は、軸線に近づくにつれて突出して形成されたいわゆるロウソクタイプのドリルや、あるいは特許文献３に記載されているように外周で切れ刃が半径Ｒで後退し、直線で突出するドリルのように、被削材に貫通孔を形成する際のバリやカエリを防ぐことを目的としたドリルも、このような座ぐり加工に用いられることがある。

特開２００９−５６５３４号公報 特開２００４−１８８５０９号公報 特開平８−３００２０９号公報

しかしながら、まず特許文献２に記載されたように切刃の内周側領域が軸線に近づくにつれて突出している場合に、軸線に垂直であるべき外周側領域が製造誤差等によって同じく軸線に近づくにつれて僅かでも突出するように傾いていると、座ぐり孔の底面は全体的にボルト孔側に向けて凹むことになり、ボルトの頭部がその最外周だけで座ぐり孔底面と接触することになって締結力が損なわれるおそれがある。特に、このボルト頭部が六角形の六角ボルトでは、六角形のコーナしか座ぐり孔底面に接触しなくなるおそれがあって、さらに締結力が失われてしまう。

また、特許文献３に記載されたドリルでは逆に、ボルトの頭部が座ぐり孔底面内周側のボルト孔の開口縁でしか接触しなくなるおそれがあり、接触面積が少なくなってやはり締結力が損なわれるおそれがある。また、この特許文献３に記載のドリルは、上記半径Ｒで後退する部分以外は切刃が直線状であるので切削性が悪いという問題もある。

この切削性が悪いという問題は、特許文献１に記載のドリルにおいても、先端角が１７０°〜１９０°と大きいために同様であり、特にチゼルからシンニングによって延びる中心部の２次切れ刃で顕著となる。しかも、このように先端角が大きいと、シンニングによって２次切れ刃が中心側に向かうに従い凹むように形成されてしまうおそれもあり、座ぐり孔底面の中央部は逆に凸となるため、座ぐり孔を形成した後にボルト孔を形成しようとすると、ボルト孔形成用のドリルの先端がこの凸となった座ぐり孔底面中央部に乗り上げてドリルに撓みや曲がりを生じ、ボルト孔を高精度に穿設することができなくなったり、場合によってはボルト孔形成用のドリルが折損するおそれもある。

さらに、この特許文献１に記載の座ぐり加工用ドリルでは、リーディングエッジまで延びる外方切れ刃がドリル回転方向でみて後退するように形成されているため、座ぐり孔底面の外周部は外側に向けて盛り上がる形状となり、ボルト頭部がこの外周部に当たると、やはり頭部が最外周だけで座ぐり孔と接触することになって締結力が損なわれてしまう。さらにまた、上述のように先端角が大きいと、切削時に生成される切屑を軸線方向に折り曲げる力が弱くなり、切屑分断性も損なわれるという問題もある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、ボルト頭部との接触面積を大きくしてボルトによる締結力を確保するとともに、切削性や切屑分断性の向上を図ることができ、さらに座ぐり孔を形成した後でも、ボルト孔形成用ドリルに折損を生じたりすることなく、高精度にボルト孔を形成し得る座ぐり孔を形成することが可能な座ぐり加工用ドリルを提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸線回りに回転されるドリル本体の先端部にドリル回転方向後方側に向かうに従い上記軸線方向後端側に向かうように逃げ角が与えられた先端逃げ面が形成され、この先端逃げ面のドリル回転方向前方側の縁部に形成される切刃が、上記ドリル回転方向前方側から見て上記ドリル本体の外周側から順に、該切刃の外周端から内周側に向かうに従い凹曲しつつ上記軸線方向後端側に延びた後に該軸線方向先端側に延びる第１の凹曲線状切刃と、この第１の凹曲線状切刃に連なり、内周側に向かうに従いさらに凹曲しつつ上記軸線方向先端側に延びる第２の凹曲線状切刃と、この第２の凹曲線状切刃に鈍角をなして凹曲折するように交差して内周側に向かうに従い上記軸線方向に上記切刃の外周端を越えて先端側に直線状に延びる中心切刃とを備え、上記第１、第２の凹曲線状切刃は上記軸線方向先端視においても凹曲線状をなすとともに、該軸線方向先端視における上記第１の凹曲線状切刃の曲率半径が上記第２の凹曲線状切刃の曲率半径よりも大きくされていることを特徴とする。

このような構成の座ぐり加工用ドリルにおいては、まず第１の凹曲線状切刃が切刃の外周端から内周側に向かうに従い凹曲しつつ軸線方向後端側に延びた後に先端側に延び、この第１の凹曲線状切刃よりも内周側の第２の凹曲線状切刃と中心切刃とはいずれも内周側に向かうに従い軸線方向先端側に延びているので、切刃はこの第１の凹曲線状切刃において軸線方向に最も後退した位置に達する。ここで、この第１の凹曲線状切刃は、軸線方向先端視において第２の凹曲線状切刃よりも曲率半径が大きくされていて、切刃が形成される先端逃げ面に、ドリル回転方向後方側に向かうに従い軸線方向後端側に向かうように逃げ角が与えられていることから、ドリル回転方向前方側から見て第１の凹曲線状切刃がなす凹曲線の曲率半径も、第２の凹曲線状切刃より大きくなる。

このため、このような切刃によって形成される座ぐり孔の底面の外周側部分は、その中心線に沿った断面において内周側に向かうに従い曲率半径の大きな凸曲線をなすようにして凸曲しつつ盛り上がった後、その突端部を経て後退するように形成されることになるので、この突端部よりも内周側にボルト孔を形成することにより、ボルト頭部は、この曲率半径の大きな断面凸曲線状をなす底面外周側部分の平坦に近い突端部に当接させられることになって、座ぐり孔底面との接触面積を大きく確保することができる。そして、上述のような凹曲線状切刃によれば、製造誤差等によって多少の傾きが生じていても、座ぐり孔の底面の断面は突端部の位置が僅かにずれるだけで、上述のように平坦に近い突端部を有する凸曲線状に形成することができるので、確実に接触面積を確保して締結力の向上を図ることが可能となる。

その一方で、このように曲率半径が大きくされた第１の凹曲線状切刃が切刃の全体を占めていたのでは、特許文献１に記載されたドリルと同様に切削性が低下することは避けられないが、本発明の座ぐり加工用ドリルでは、この第１の凹曲線状切刃の内周側に曲率半径の小さい第２の凹曲線状切刃が内周側に向かうに従い軸線方向先端側に延びるように形成されるとともに、さらにその内周側にはこの第２の凹曲線状切刃と鈍角をなして凹曲折するように交差する中心切刃が、やはり内周側に向かうに従い軸線方向先端側に直線状に延びるように形成されていて、すなわち第１の凹曲線状切刃よりも内周側の中心部が先端側に突き出す凸状に形成されている。

このため、特にこの中心部において良好な切削性を確保することができ、また中心部が凸状であるので、シンニングを施しても座ぐり孔の底面中央部が凸となることがなく、座ぐり孔を形成した後にボルト孔を形成するときのボルト孔形成用ドリルに撓みや曲がり、折損等が生じるのを防ぐとともに、ボルト孔を高精度に穿設することが可能となる。さらに、直線状の中心切刃に対して第２の凹曲線状切刃が接することなく鈍角をなして凹曲折するように交差させられているので、これら中心切刃と第２の凹曲線状切刃とを跨いで生成される切屑に応力を与えることができ、切屑を軸線方向に折り曲げ易くして切屑分断性の向上を図ることもできる。

ここで、上記第１の凹曲線状切刃が軸線方向先端視になす凹曲線の曲率半径Ｒ１は、切刃の外径Ｄに対して０．８×Ｄ〜２．０×Ｄの範囲とされるのが望ましく、これより大きいと切刃が直線状に近くなって切削性が損なわれたり、製造誤差による傾きが生じたときに接触面積を確保することができなくなるおそれがある一方、これより小さくても、座ぐり孔底面の断面がなす凸曲線の曲率半径も小さくなることにより、ボルト頭部が線当たりに近くなって安定した締結が阻まれるおそれが生じる。また、上記第２の凹曲線状切刃が軸線方向先端視になす凹曲線の曲率半径Ｒ２は０．２×Ｄ〜０．５×Ｄの範囲とされるのが望ましく、これよりも小さいと十分な切刃長を確保することができなくなるおそれがある一方、大きいと良好な切削性を得ることができなくなるおそれがある。

一方、鈍角をなして凹曲折するように交差する第２の凹曲線状切刃と中心切刃との、上記軸線回りの切刃の回転軌跡の上記軸線を含む平面への投影図における交差角は、これが大きすぎると切屑に十分な応力を与えられずに切屑分断性の向上を図ることができなくなるおそれがあり、逆に小さすぎると中心切刃の軸線に対する傾斜角が小さくなりすぎて欠損等を招くおそれがあることから、１４０°〜１６０°の範囲とされるのが望ましい。なお、この第２の凹曲線状切刃と中心切刃とが鈍角をなして凹曲折するように交差する交点は、上記切刃の外周端（第１の凹曲線状切刃の外周端）より軸線方向先端側にあっても、あるいは後端側にあっても構わないが、この切刃の外周端から上記軸線方向において上記切刃の外径Ｄに対し０．００２×Ｄの範囲内に位置するように、略等しい位置にあるのが望ましく、これよりも大きく上記交点が上記外周端よりも軸線方向先端側にあったり、逆に軸線方向後端側にあったりして両者の軸線方向の位置がずれていると、曲率半径の大きな第１の凹曲線状切刃上において軸線方向に最も後退した位置となるように切刃を形成するのが困難となるおそれがある。

また、上記中心切刃を、ドリル本体の先端逃げ面にシンニングを施すことにより形成した場合には、この中心切刃は軸線方向先端視においても第２の凹曲線状切刃に対して鈍角に交差するように、ただしドリル回転方向に向けて凸曲折するように形成されることになるが、この軸線方向先端視における第２の凹曲線状切刃と中心切刃との交差角が小さすぎると、その交点において欠損を生じるおそれがあり、またこの交差角が大きすぎると、切屑を折り曲げる力が不足するおそれがあるので、この交差角は１３０°〜１５０°の範囲とされるのが望ましい。なお、これらドリル回転方向から見たときと軸線方向先端視とにおける第２の凹曲線状切刃と中心切刃との交差角は、それぞれの方向から見たときの互いの交点における第２の凹曲線状切刃の接線と直線状の中心切刃との交差角となる。

さらに、座ぐり孔底面に穿設されるボルト孔の内径は、ボルトの種類によるが座ぐり孔の内径すなわち上記切刃の外径Ｄの約０．３倍〜０．６倍程度であるので、ドリル本体の軸線から曲率半径の小さな第２の凹曲線状切刃が形成される部分までの径方向の範囲、すなわち第１、第２の凹曲線状切刃の連接部の位置までのドリル本体の軸線からの半径Ｒ３は、上記外径Ｄに対して０．２×Ｄ〜０．２５×Ｄの範囲とされるのが望ましい。これに対して、第１の凹曲線状切刃が軸線方向後端側に最も後退する位置は、座ぐり孔底面の上記突端部がボルト孔よりもある程度外周側に位置してボルト頭部との接触面積が確保されるように、軸線からの半径Ｒ４が上記外径Ｄに対して０．２５×Ｄ〜０．４×Ｄの範囲とされるのが望ましい。勿論、Ｒ３＜Ｒ４である。

以上説明したように、本発明によれば、ボルト頭部との接触面積を大きく確保して高い締結力を得ることが可能な座ぐり孔を、切削性や切屑分断性を良好に維持しつつ確実に形成することができる。また、こうして座ぐり孔を形成した後にボルト孔を穿設するときにも、ボルト孔形成用ドリルに撓みや曲がり、折損等が生じるのを防ぐとともに精度の高いボルト孔を形成することが可能となる。

本発明の一実施形態を示すドリル本体の先端部の側面図である。 図１に示す実施形態の軸線方向先端視の拡大正面図である。 図１に示す実施形態における切刃の軸線回りの回転軌跡の軸線を含む平面への拡大投影図である。

図１ないし図３は、本発明の一実施形態を示すものである。本実施形態において、ドリル本体１は、高速度鋼もしくは超硬合金等の硬質材料により軸線Ｏを中心とした概略円柱状に形成されていて、その後端部（図１における右側部分）は円柱状のままのシャンク部２とされるとともに先端部（図１における左側部分）は切刃部３とされ、シャンク部２が工作機械の主軸に取り付けられて軸線Ｏ回りにドリル回転方向Ｔに回転されつつ該軸線Ｏ方向先端側に送り出されることにより、切刃部３によって被削材に有底の座ぐり孔を形成する。

切刃部３には、その先端逃げ面４から後端側に向かうに従い軸線Ｏ回りにドリル回転方向Ｔの後方側に捩れる一対の切屑排出溝５が、軸線Ｏに関して対称に形成されており、これらの切屑排出溝５のドリル回転方向Ｔ側を向く壁面と上記先端逃げ面４との交差稜線部に、それぞれ切刃６がやはり軸線Ｏに関して対称に形成されている。なお、切刃部３の外周逃げ面には、ドリル回転方向Ｔ側の切屑排出溝５の外周縁部に連なるようにマージン７が形成されている。

ここで、上記先端逃げ面４は、上記切刃６からドリル回転方向Ｔの後方側に向かうに従い軸線Ｏ方向後端側に向けて所定の逃げ角が付されるように形成されるとともに、この切刃６側の先端縁においてはドリル本体１の外周から内周側に向けて略軸線Ｏに垂直に延びた後、軸線Ｏ近傍において内周側に向かうに従い先端側に向かうように形成されていて、これにより先端逃げ面４の中心部には山型の凸部８が形成される。

さらに、先端逃げ面４には、この凸部８から切屑排出溝５のドリル回転方向Ｔ後方側を向く壁面に沿ってヒールに達するように凹状のシンニングが施されてシンニング部９が形成されており、従って切刃６は、先端逃げ面４の中心部では、このシンニング部９のドリル回転方向Ｔ側を向く壁面をすくい面として、その凸部８先端側に稜線部に形成される。なお、凸部８の頂部には、一対の切刃６の内周端を結ぶようにチゼル１０が軸線Ｏに直交するように形成されている。

一方、切刃６のうち上記凸部８に形成される部分以外の部分のすくい面となる切屑排出溝５のドリル回転方向Ｔ側を向く壁面は、少なくとも切刃６側の先端縁で軸線Ｏに直交する断面が曲率半径の異なる２つの凹曲線を連ねた形状に形成されており、これにより切刃６も、軸線Ｏ方向先端視において図２に示すように同じく曲率半径の異なる２つの凹曲線を連ねたドリル回転方向Ｔ後方側に凹む凹曲線状をなすように形成されている。

この凸部８以外に形成される切刃６は、切刃６の外周端６Ａから内周側に向けて延びる軸線Ｏ方向先端視の曲率半径Ｒ１の第１の凹曲線状切刃１１と、この第１の凹曲線状切刃１１に連接部６Ｂにおいて連なってさらに内周側に延びる軸線Ｏ方向先端視の曲率半径Ｒ２の第２の凹曲線状切刃１２とから構成されている。また、この第２の凹曲線状切刃１２は、切刃６のうち先端逃げ面６中心の上記凸部８に形成された中心切刃１３に、軸線Ｏ先端視において交点６Ｃでドリル回転方向Ｔ側に向けて角度を持って凸曲折するように交差させられている。

そして、これら第１、第２の凹曲線状切刃１１、１２は、その軸線Ｏ方向先端視における曲率半径Ｒ１、Ｒ２がＲ１＞Ｒ２となるようにされている。本実施形態では、第１の凹曲線状切刃１１は、切刃６の外径（外周端６Ａが軸線Ｏ回りになす円の直径）Ｄに対して０．８×Ｄ〜２．０×Ｄの範囲の曲率半径Ｒ１とされるとともに、第２の凹曲線状切刃１２は、この切刃６の外径Ｄに対して０．２×Ｄ〜０．５×Ｄの範囲の曲率半径Ｒ２とされている。なお、第１、第２の凹曲線状切刃１１、１２は、軸線Ｏ方向先端視においてそれぞれ上記範囲内で一定の曲率半径Ｒ１、Ｒ２の凹円弧とされていてもよく、また該範囲内で曲率半径Ｒ１、Ｒ２が変化する凹曲線状であってもよい。また、本実施形態ではこれら第１、第２の凹曲線状切刃１１、１２は上記連接部６Ｂにおいて滑らかに接するように連ねられている。

このように構成されることにより、第１、第２の凹曲線状切刃１１、１２は、軸線Ｏ方向先端視において、切刃６の外周端６Ａと上記交点６Ｃとを結ぶ直線に対して、外周端６Ａから第１の凹曲線状切刃１１が、ドリル回転方向Ｔの後方側に凹曲しつつ内周側に延びた後、上記直線に対して最もドリル回転方向Ｔ後方側に後退した最後退点６Ｄを経て、ドリル回転方向Ｔ側に凹曲しつつさらに内周側に延び、次いで上記連接部６Ｂにおいて第２の凹曲線状切刃１２に接して、この第２の凹曲線状切刃１２がさらにドリル回転方向Ｔ側に凹曲しつつ内周側に延びて上記交点６Ｃに至るように形成される。

また、このような構成の第１、第２の凹曲線状切刃１１、１２が先端縁に形成される先端逃げ面４が、ドリル回転方向Ｔの後方側に向かうに従い軸線Ｏ方向後端側に向けて所定の逃げ角が付されるように形成されるとともに、この先端縁が軸線Ｏに略垂直に延びていることから、これら第１、第２の凹曲線状切刃１１、１２は、ドリル回転方向Ｔの前方側から見た場合でも、第１の凹曲線状切刃１１が、切刃６の外周端６Ａから内周側に向かうに従い大きな曲率半径で凹曲しつつ軸線Ｏ方向後端側に延びて、上記最後退点６Ｄにおいて軸線Ｏ方向に最も後退し、さらに内周側に向かうに従い凹曲しつつ軸線Ｏ方向先端側に延び、次いで上記連接部６Ｂにおいて第２の凹曲線状切刃１２に連なり、内周側に向かうに従い第１の凹曲線状切刃１１よりも小さな曲率半径で凹曲しつつ軸線Ｏ方向先端側に延びて上記交点６Ｃに至るように形成される。

さらに、この交点６Ｃにおいて第２の凹曲線状切刃１２と交差する上記中心切刃１３は、上述のように軸線Ｏ先端視においては交点６Ｃでドリル回転方向Ｔ側に向けて角度を持って凸曲折するように交差させられるとともに、上記山型の凸部８に形成されることにより、ドリル回転方向Ｔの前方から見たときには、第１の凹曲線状切刃１２に上記交点６Ｃにおいて鈍角をなして凹曲折するように交差し、内周側に向かうに従い軸線Ｏ方向に切刃６の外周端６Ａを越えて先端側に直線状に延びるように形成されることになる。

なお、こうしてドリル回転方向Ｔの前方から見たときに交点６Ｃにおいて鈍角をなして凹曲折するように交差する第２の凹曲線状切刃１２と中心切刃１３との交差角は、図３に示すように軸線Ｏ回りの切刃６の回転軌跡の軸線Ｏを含む平面への投影図における交差角αとして、１４０°〜１６０°の範囲とされている。また、軸線Ｏ方向先端視において交点６Ｃで角度を持ってドリル回転方向Ｔ側に向けて凸曲折するように交差させられるこれら第２の凹曲線状切刃１２と中心切刃１３との交差角βは、１３０°〜１５０°の範囲とされている。

なお、これら第２の凹曲線状切刃１２と中心切刃１３との交点６Ｃの軸線Ｏ方向の位置は、切刃６の外周端６Ａの位置に対して軸線Ｏ方向の先端側にあっても、あるいは後端側にあってもよいが、切刃６の外周端６Ａと略等しい位置とされるのが望ましく、本実施形態ではこれら外周端６Ａと交点６Ｃとが軸線Ｏ方向において上記切刃６の外径Ｄに対し０．００２×Ｄの範囲内に位置するようにされている。この範囲内であれば、外周端６Ａと交点６Ｃのいずれが軸線Ｏ方向先端側であっても構わない。また、上記連接部６Ｂも、例えば交点６Ｃが外周端６Ａより軸線Ｏ方向先端側に位置している場合には、この外周端６Ａと軸線Ｏ方向に同じ位置であったり、外周端６Ａより軸線Ｏ方向先端側に位置していたりしてもよいが、本実施形態のように外周端６Ａと交点６Ｃとが軸線Ｏ方向に略等しい位置にあるときには、これら外周端６Ａおよび交点６Ｃよりも軸線Ｏ方向後端側に位置することになる。

さらに、この第１の凹曲線状切刃１１と第２の凹曲線状切刃１２との連接部６Ｂは、軸線Ｏに対する径方向においては、該連接部６Ｂまでの軸線Ｏからの半径Ｒ３が、切刃６の外径Ｄに対して０．２×Ｄ〜０．２５×Ｄの範囲となる位置に配設されている。これに対して、連接部６Ｂよりも外周側に配置される第１の凹曲線状切刃１１の最後退点６Ｄの径方向の位置は、軸線Ｏからの半径Ｒ４が切刃６の外径Ｄに対して０．２５×Ｄ〜０．４×Ｄの範囲となるようにされている。勿論、Ｒ４＞Ｒ３である。

このように構成された座ぐり加工用ドリルは、上述のように軸線Ｏ回りにドリル回転方向Ｔに回転されつつ該軸線Ｏ方向先端側に送り出されることにより、上記切刃６の形状を転写した断面形状の底面を有する座ぐり孔を被削材に形成する。すなわち、この座ぐり孔の底面の断面は、切刃６の軸線Ｏ回りの回転軌跡が軸線Ｏを含む平面に対してなす投影図を反転させたように、外周端から内周側に向けて、第１の凹曲線状切刃１１に対応した曲率半径の大きな凸曲線を描きつつ盛り上がって最後退点６Ｄに対応した突端部に達し、続けて同じ曲率半径で凹むように後退した後、上記連接部６Ｂに対応した位置からは第２の凹曲線状切刃１２に対応した小さな曲率半径で凹んで、さらに上記交点６Ｃに対応した位置からはこれよりも急勾配で直線状に凹むように形成される。

そこで、こうして形成された座ぐり孔底面の上記突端部よりも内周側にボルト孔を穿設することにより、このボルト孔に挿入されたボルトの頭部は、座ぐり孔底面の上記突端部に当接することになる。そして、この突端部は、上述のように第１の凹曲線状切刃１１に対応した曲率半径の大きな凸曲線状の断面をなしていて平坦に近くされているので、ボルト頭部との接触面積を大きく確保することができて、ボルトによる締結力の向上を図ることができる。しかも、第１の凹曲線状切刃１１は切刃６の外周端６Ａから凹曲線状をなして軸線Ｏ方向後端側に後退しているので、たとえ六角ボルトでも座ぐり孔底面の外周部にボルト頭部が点当たりで当接するようなこともない。

また、第１の凹曲線状切刃１１のように切刃６の外周端６Ａから内周側に向けて凹曲しつつ軸線Ｏ方向後端側に向かい、最後退点６Ｄを経てさらに凹曲しつつ先端側に向かって第２の凹曲線状切刃１２との連接部６Ｂに達する切刃は、製造誤差等によって上記投影図におけるプロフィールに傾きが生じても、上記最後退点６Ｄの位置が径方向に僅かにずれるだけで、例えば軸線に垂直な直線状の切刃のように傾き方によって最後退点の位置が切刃の外周端となったり内周端となったりすることがない。従って、上記構成の座ぐり加工用ドリルによれば、このような製造誤差等が生じても、ボルト頭部との接触面積を大きく確保しうる座ぐり孔を形成することが可能となる。

その一方で、切刃６がこのような曲率半径の大きな第１の凹曲線状切刃１１だけであると、特にこれが軸線Ｏに垂直な方向に沿って延びている場合には、切刃長が短くなって単位長さ当たりの切刃６への負荷が増大するため送りを大きくすることができず、また送りを与えるときの押し込み力も大きくなるため、切削性が損なわれることが避けられない。ところが、これに対して上記構成の座ぐり加工用ドリルでは、第１の凹曲線状切刃１１の内周側に、これよりも曲率半径の小さな第２の凹曲線状切刃１２が連接されるとともに、この第２の凹曲線状切刃１２のさらに内周側には、先端側に延びる直線状の中心切刃１３が形成されているので、これら第２の凹曲線状切刃１２および中心切刃１３によって切刃６の切れ味を向上させることができて、良好な切削性を得ることができる。

さらに、上記中心切刃１３は上述のように先端逃げ面４の中心部に形成された山型の凸部８に形成されているため、本実施形態のようにこの中心部にシンニングを施したシンニング部９によって中心切刃１３を形成した場合でも、この中心切刃１３が凹形状となることがなく、従って座ぐり孔の底面中央部が凸形状となることもない。このため、上述のように座ぐり孔を形成してからボルト孔を穿設するときに、このボルト孔形成用のドリルが凸形状の座ぐり孔底面中央部に乗り上げて撓んだり、曲がったり、場合によっては折損したりするようなこともない。

さらにまた、これら第２の凹曲線状切刃１２と中心切刃１３とはドリル回転方向側から見て、その交点６Ｃにおいて角度を持って鈍角に交差するように凹曲折させられているので、該第２の凹曲線状切刃１２と中心切刃１３とを跨いで生成される切屑も、凹曲折されるように曲げ応力を受けて生成されることになる。このため、生成された切屑をドリル本体１の軸線Ｏ方向に折り曲げ易くして切屑分断性の向上を図ることができ、これにより円滑な切屑処理を促すことが可能となる。

しかも、本実施形態では、これら第２の凹曲線状切刃１２と中心切刃１３とは、軸線Ｏ方向先端視においては同じ交点６Ｃで交差角βを持って凸曲折するように形成されているため、切屑はＶ字形に凸曲折した断面形状で生成されることになる。従って、このような切屑に上述のような曲げ応力を作用させることにより、応力をＶ字の折り目に集中させて切屑をさらに分断し易くすることができ、切屑処理性の一層の向上を図ることが可能となる。

なお、第１の凹曲線状切刃１１が軸線Ｏ方向先端視になす凹曲線の曲率半径Ｒ１は、これが大きすぎると、この第１の凹曲線状切刃１１が直線に近くなって切削性が損なわれたり、製造誤差によって傾きが生じたときに座ぐり孔底面とボルト頭部との接触面積を確保できなくなったりするおそれがある。その一方で、この曲率半径Ｒ１が小さすぎても、座ぐり孔底面の断面がなす凸曲線が曲率半径の小さなものとなって接触面積を確保することができなくなるおそれが生じるので、曲率半径Ｒ１は本実施形態のように切刃６の外径Ｄに対して０．８×Ｄ〜２．０×Ｄの範囲とされるのが望ましい。

また、第２の凹曲線状切刃１２の軸線Ｏ方向先端視における曲率半径Ｒ２についても、これが大きすぎると切削性の向上を図ることができなくなる一方、小さすぎると必要な切刃長を第２の凹曲線状切刃１２に確保することができなくなるおそれが生じる。このため、第２の凹曲線状切刃１２の曲率半径Ｒ２も本実施形態のように０．２×Ｄ〜０．５×Ｄの範囲とされるのが望ましい。

さらに、ドリル回転方向Ｔ前方側から見て交点６Ｂにおいて鈍角をなして凹曲折するように交差する第２の凹曲線状切刃１２と中心切刃１３との交差角は、これが大きすぎると直線状の中心切刃１３が第２の凹曲線状切刃１２に滑らかに接する接線に近くなって切屑に十分な曲げ応力を作用させることができなくなるおそれがあり、逆に小さすぎると中心切刃１３が軸線Ｏに対してなす傾斜角も小さなものとなり、凸部８の先端が鋭くなりすぎて欠損を生じたりするおそれがある。このため、この交差角は、軸線Ｏ回りの切刃６の回転軌跡を該軸線Ｏを含む平面に投影した投影図における交差角αとして、１４０°〜１６０°の範囲とされるのが望ましい。

一方、本実施形態のように中心切刃１３をシンニングにより形成した場合のように、これら第２の凹曲線状切刃１２と中心切刃１３とを軸線Ｏ方向先端視に上記交点６Ｃで凸曲折するように形成したときには、この軸線Ｏ方向先端視における交差角βが小さすぎると該交点６Ｃにおいて切刃６に欠損が生じ易くなり、逆に交差角βが大きすぎると、切屑を折り曲げる力が不足するおそれが生じる。このため、上記交差角βも本実施形態のように１３０°〜１５０°の範囲とされるのが望ましい。

また、この第２の凹曲線状切刃１２と中心切刃１３との交点６Ｃと切刃６の外周端６Ａとは、本実施形態のように軸線Ｏ方向に０．００２×Ｄの範囲内で略等しい位置にあるのが望ましく、これよりも外周端６Ａと交点６Ｃとの軸線Ｏ方向のずれが大きいと、大きな曲率半径Ｒ１とされた第１の凹曲線状切刃１１上に最後退点６Ｄを位置させることが困難となるおそれがある。例えば、外周端６Ａが交点６Ｃよりも大きく先端側に位置していたりすると連接部６Ｂが最後退点となり、座ぐり孔底面では上記突端部よりも内周側で曲率半径が小さくなるためにボルト頭部との接触面積が低減されてしまうおそれがある。

さらに、第１、第２の凹曲線状切刃１１、１２の連接部６Ｂの位置までの軸線Ｏからの半径Ｒ３は、上記外径Ｄに対して０．２×Ｄ〜０．２５×Ｄの範囲とされるのが望ましい。これは、一般に座ぐり孔底面に穿設されるボルト孔の内径が座ぐり孔の内径の約０．３倍〜０．６倍程度であって、すなわち切刃６の外径Ｄに対しては０．１５×Ｄ〜０．３×Ｄの半径であるので、連接部６Ｂがこの範囲内にあれば、ボルト孔の外周側に、ボルト頭部が当接する曲率半径の大きな断面凸曲線状の座ぐり孔底面を確実に形成することができるからである。

さらにまた、第１の凹曲線状切刃１１における上記最後退点６Ｄの径方向の位置は、このように形成されたボルト孔よりも外周側に位置していなければならないので、そのドリル本体１の軸線Ｏからの半径Ｒ４は、ボルト孔の半径よりも大きくなるように、切刃６の外径Ｄに対して０．２５×Ｄ〜０．４×Ｄの範囲とされるのが望ましい。勿論、この半径Ｒ３は上記連接部６Ｂの位置までの半径Ｒ４よりも大きくされる。

１ ドリル本体
３ 切刃部
４ 先端逃げ面
５ 切屑排出溝
６ 切刃
６Ａ 切刃６の外周端
６Ｂ 第１の凹曲線状切刃１１と第２の凹曲線状切刃１２との連接部
６Ｃ 第２の凹曲線状切刃１２と中心切刃１３との交点
６Ｄ 切刃６の最後退点
８ 凸部
９ シンニング部
１１ 第１の凹曲線状切刃
１２ 第２の凹曲線状切刃
１３ 中心切刃
Ｏ ドリル本体１の軸線
Ｔ ドリル回転方向
Ｄ 切刃６の外径
Ｒ１ 第１の凹曲線状切刃１１が軸線Ｏ方向先端視になす凹曲線の曲率半径
Ｒ２ 第２の凹曲線状切刃１２が軸線Ｏ方向先端視になす凹曲線の曲率半径
Ｒ３ 連接部６Ｂまでの軸線Ｏからの半径
Ｒ４ 最後退点６Ｄまでの軸線Ｏからの半径
α 軸線Ｏ回りの切刃６の回転軌跡の軸線Ｏを含む平面への投影図における第２の凹曲線状切刃１２と中心切刃１３との交差角
β 軸線Ｏ方向先端視における第２の凹曲線状切刃１２と中心切刃１３との交差角

Claims (8)

1. 軸線回りに回転されるドリル本体の先端部にドリル回転方向後方側に向かうに従い上記軸線方向後端側に向かうように逃げ角が与えられた先端逃げ面が形成され、この先端逃げ面のドリル回転方向前方側の縁部に形成される切刃が、上記ドリル回転方向前方側から見て上記ドリル本体の外周側から順に、該切刃の外周端から内周側に向かうに従い凹曲しつつ上記軸線方向後端側に延びた後に該軸線方向先端側に延びる第１の凹曲線状切刃と、この第１の凹曲線状切刃に連なり、内周側に向かうに従いさらに凹曲しつつ上記軸線方向先端側に延びる第２の凹曲線状切刃と、この第２の凹曲線状切刃に鈍角をなして凹曲折するように交差して内周側に向かうに従い上記軸線方向に上記切刃の外周端を越えて先端側に直線状に延びる中心切刃とを備え、上記第１、第２の凹曲線状切刃は上記軸線方向先端視においても凹曲線状をなすとともに、該軸線方向先端視における上記第１の凹曲線状切刃の曲率半径が上記第２の凹曲線状切刃の曲率半径よりも大きくされていることを特徴とする座ぐり加工用ドリル。
2. 上記第１の凹曲線状切刃が軸線方向先端視になす凹曲線の曲率半径Ｒ１が、上記切刃の外径Ｄに対して０．８×Ｄ〜２．０×Ｄの範囲とされていることを特徴とする請求項１に記載の座ぐり加工用ドリル。
3. 上記第２の凹曲線状切刃が軸線方向先端視になす凹曲線の曲率半径Ｒ２が、上記切刃の外径Ｄに対して０．２×Ｄ〜０．５×Ｄの範囲とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の座ぐり加工用ドリル。
4. 上記軸線回りの上記切刃の回転軌跡の上記軸線を含む平面への投影図における上記第２の凹曲線状切刃と上記中心切刃との交差角が、１４０°〜１６０°の範囲とされていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の座ぐり加工用ドリル。
5. 上記第２の凹曲線状切刃と中心切刃との交点が、上記切刃の外周端から上記軸線方向において上記切刃の外径Ｄに対し０．００２×Ｄの範囲内に位置していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の座ぐり加工用ドリル。
6. 上記第２の凹曲線状切刃と上記中心切刃とは、上記軸線方向先端視においてドリル回転方向に向けて凸曲折するように形成されており、この軸線方向先端視における上記第２の凹曲線状切刃と中心切刃との交差角が１３０°〜１５０°の範囲とされていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の座ぐり加工用ドリル。
7. 上記第１の凹曲線状切刃と上記第２の凹曲線状切刃の連接部までの上記軸線からの半径Ｒ３が、上記切刃の外径Ｄに対して０．２×Ｄ〜０．２５×Ｄの範囲とされていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の座ぐり加工用ドリル。
8. 上記第１の凹曲線状切刃が上記軸線方向後端側に最も後退する位置までの上記軸線からの半径Ｒ４が、上記切刃の外径Ｄに対して０．２５×Ｄ〜０．４×Ｄの範囲とされていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の座ぐり加工用ドリル。

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