JP2003053611A

JP2003053611A - 深穴加工用ドリル

Info

Publication number: JP2003053611A
Application number: JP2001244145A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Omi; 諭近江; Takashi Uejima; 隆司上島; Minoru Doi; 稔土肥
Original assignee: Hitachi Tool Engineering Ltd
Current assignee: Moldino Tool Engineering Ltd
Priority date: 2001-08-10
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2003-02-26

Abstract

(57)【要約】【目的】ドリル直径の３０倍以上の深穴をノンステップ
で加工し、加工時間を短縮するツイストドリルを提供す
ることを目的とする。【構成】金属の深穴を加工するツイストドリルにおい
て、該ドリルの刃部の先端側捻れ角より、基端側捻れ角
が大とするとともに、該ドリルの先端側ドリル直径より
も基端側ドリル直径を小さくすることにより構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、加工深さがドリル直
径の３０倍以上の金属の深穴加工用ドリルに関し、詳細
には、切屑排出作用を円滑にすることにより、ノンステ
ップで加工できる深穴加工用ドリルに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に用いられているドリル径の２〜３
倍程度の通常の穴加工用ドリルでは、切屑がカールした
連続切屑が生成され、ドリル径の５倍程度の加工深さ
で、切屑の排出が不能となり、切り屑排出溝中に詰まる
事で切削トルクの増大を招き、しいてはドリルの折損に
至る。そこで、直径の５倍以上の深さを加工する場合、
溝形状を通常のコーンケープからバラボリックにした深
穴用ドリルが用いられ（例として、実公平３−３３３７
５号公報）、切屑の排出方向をリード方向に制御し、リ
ボン状切屑形状にする事で穴内壁とドリル溝との空間か
ら切屑を排出しやすくし、ドリル径の１０倍程度までノ
ンステップ加工できる深穴用ドリルが使用されている。
また、ドリル直径の３０倍以上を加工するとなると、前
記ドリルを用いても、ドリル直径の１０倍以上の加工深
さになると、ステップ加工で１回に切削できる深さは、
ドリル直径の約１倍程度で切屑排出不能となり、切屑排
出の為に、ドリル先端部を穴の外まで抜き去って、ドリ
ル溝に付着した切屑を除去する事が必要となり、この道
程がドリル直径の３０倍以上ともなると、加工に多大な
時間を要し、生産性を著しく低下させている。一般に
は、ドリル直径の３０倍以上の深穴加工は、ガンドリル
並びに専用のガンドリルマシンを用いて加工できるが、
これらの設備を有している処は稀である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本願発明は、ドリル直
径の３０倍以上の深穴をノンステップで加工し、加工時
間を短縮できるツイストドリルを検討したところ、特
に、切り屑排出は、刃溝の中途で切り屑詰まりを起こ
し、一度切り屑が滞留するとそのまま留まってしまい、
ドリル折損の危険が生じる。これを防ぐため、ステップ
送りをして、切屑を穴の外へ排出しなければならず、加
工穴が深い場合は、数多くのステップ送りを繰り返せね
ばならず、加工時間が増大するという課題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本願発明では、上記の課
題を解決するため、金属の深穴を加工するツイストドリ
ルにおいて、該ドリルの刃部の先端側捻れ角より、基端
側捻れ角が大とするとともに、該ドリルの先端側ドリル
直径よりも基端側ドリル直径を小さくしたことを特徴と
する深穴加工用ドリルである。

【０００５】

【発明実施の形態】先ず、深穴加工時、刃先で生じた切
屑は、切屑生成力により、ドリル溝を伝い、ドリル基端
側へと向かうが、切屑と穴内壁との摩耗や切屑とドリル
溝との摩耗により、徐々に切屑を排出する力である切屑
生成力を失い、溝途中で切屑の滞留を引き起こす。この
位置が、一般加工用ドリル（コヘンケーブ）では、加工
深さがドリル径の２〜３倍、深穴加工用ドリルに用いら
れるパラボリックでは、ドリル先端よりドリル直径のの
１０倍程度の距離である。本願発明では、刃先で生成さ
れた切屑が切屑滞留を引き起こす位置より手前で、ドリ
ル溝の捩れ角を４５°以上にし、切屑を強制的に搬送
し、排出できる様にドリル溝の捩れ角を４５°以上に基
端側の捻れ角を設けた事で、切屑詰まりを防止した。

【０００６】より好ましくは、基端側のドリル溝の捻れ
角を６０°以上とすることで、切屑の搬送効率が向上す
ると共に、基端側の捻れ角は、４５°以上であれば、基
端側の溝中において、捻れ角を変化させ、切屑に脈動を
与えて、切屑の排出を補助する事もできる。

【０００７】先端切刃側捩れ角は、切削作用を行う掬い
角に該当し、ワーク材質や切屑形態によって選択され
る。例えば、ＦＣ等の脆性金属では、０°〜３０°程度
の捻れ角で刃物角を大きくし、刃先を強化すると共に、
切屑の剪断角を大きくし、チップ状の切屑を生成させ、
基端側での搬送に有利な切屑形状とさせる。又、Ｓ４５
Ｃ等の材料では、３０°〜４５°程度の捻れ角で切れ味
を良くして、切削トルクの低減を図ると共に、切屑を溝
内でカールさせ遷移切断型切屑とすることで、基端側で
の搬送に有利な切屑形状とさせる。

【０００８】先端切刃で生成され圧縮成形された切屑
は、基端側搬送用の溝中に入り、穴内壁との摩擦によ
り、穴出口へ向かって送り出されるが、先端側の直径と
基端側の直径が同一の場合、切屑は穴内壁との摩擦によ
り、ドリル溝と位相のズレが生じた分、基端側へ移動す
るが、切屑はドリル溝全周にわたって摩擦と移動を繰り
返すので、切屑排出道程が長くなり、ドリルの回転トル
クが大きくなる問題がある。先端側の直径より基端側の
直径を小さくすることで、基端側搬送溝と穴内壁に隙間
が生じ、この間に切屑が入り込む事で、切屑の基端側搬
送溝内の密度が緩和され、ドリルの回転トルクが現象す
る。又、穴内壁と基端側搬送溝の隙間に入り込んだ切屑
は、搬送溝のリフト作用により穴内壁に添って、軸心方
向に直線的に排出されるので、切屑排出はスムーズにな
る。さらに、基端側搬送溝の外周に、切り欠きを設ける
事で、切屑の引っ掛かりが良くなり、Ｓ４５Ｃ等の様な
遷移切断型の切屑の搬送には効果がある。以下、実施例
に基づき、本発明を具体的に説明する。

【０００９】

【実施例】（実施例１）本発明例１として、コバルトハ
イス製ストレートシャンク深穴ドリル、ドリル直径＝
５．０ｍｍ、溝長＝２８０ｍｍ、全長＝３３０ｍｍ、表
面処理＝酸化皮膜処理し、図１〜図３に示す様に、先端
切刃捻れ角部がコーンケープ状で、先端側捻れ角４０
°、心厚０．４２×ドリル径、で、基端側捻れ角６０
°、心厚０．４２×ドリル径、ドリル直径４．５とし、
基端側ドリル直径の外周に、半リード間隔に１対の割合
で頂角６０°で深さ０．５０ｍｍのＶ字状切り欠きを軸
心と平行にいれたドリルを製作した。また、比較のた
め、先端切刃部捻れ角＝基端側捻れ角＝４０°で先端切
刃部心厚＝基端側心厚＝０．４０×ドリル径、のコバル
トハイス製ストレートシャンク深穴ドリルも製作した。
本発明例１、比較例２を３本用いて、切削速度＝１５．
４ｍ／ｍｉｎ、１回転の送り量＝０．０５ｍｍ−１、水
溶性切削油、立型ボール盤（３．７ｋｗ）を用い、Ｓ４
５Ｃ、生材をノンステップで立型ボール盤の電流計が３
０％ロードを超える地点（切屑が詰まって切屑排出が出
来ず、ロードが上昇する）まで、加工出来た穴深さをそ
の時の切屑の状態を各１０穴加工して調べた。

【００１０】本発明例１では、各々の平均で５０Ｄ、５
０Ｄ、５０Ｄで有り、ステップ送りなしで５０倍の深穴
加工を行うことができ、形成された切屑は遷移切断型の
チップ状であり、スムーズに排出される事で、個々の切
屑に溝中の切屑詰まりによる切屑圧縮の痕跡が観られな
い。更に、その際の立型ボール盤の電流値であるが、１
５％ロード以下であった。又、比較例２では、各々の平
均で１０．８Ｄ、１１．４Ｄ、１１．０Ｄまでの加工し
かできず、いずれも切屑詰まりにより折損の危険があ
り、立型ボール盤の電流計の値３０％オーバーの加工深
さで試験を中止した。形成された切屑は、切屑が切屑詰
まりによる圧縮作用を受け、一部の切屑はドリルの溝形
に圧縮力でプレス成形されており、切屑排出が阻害され
る。

【００１１】（実施例２）次に、本発明例１によるドリ
ルを用いて、比較例３、本発明例４として、基端側捻れ
角を４０度、５０度、６０度（本発明例１と同じ）を製
作し、同様に切削試験を行った。その結果、１０穴目迄
で、ステップ送りを要したのは、比較例３では５例、本
発明例４では０例であり、加工に要した時間も、本発明
例４が６０分に対し、比較例３では２００分であった。
更に、試験を継続して、３０穴迄加工した。本発明例４
は、３０穴までに、７穴でステップ送りを要し、加工に
要した時間は、１９２分であったが、比較例３では、穴
加工数が増加するに従い、切り屑詰まりが発生しやすく
なり、基端側の捻れ角が小さいため、ほとんどがステッ
プ送りとなってしまう結果となった。このため、加工に
要した時間は、３６４分と能率の悪い加工となった。ロ
ングドリルにおいては、刃先が摩耗しても、再研磨して
用いるため、切り屑等の擦過により長期にわたり潤滑性
に優れる皮膜は、より高能率な深穴加工を行うことがで
きた。

【００１２】上述の実施例においては、高速度鋼を用い
て説明したが、これに限定される事なく、超硬ソリッド
タイプやスローアウェイタイプのドリル等であっても、
同様に本発明を適用できる。更に、これらドリルにおい
て、内部にシャンク部から刃先側に向かって貫通孔を設
け、クーラント或いは、ミストエア或いは、エアー等を
供給する事で一屑の効果を得る事が出来る。

【００１３】

【発明の効果】本発明を適用することにより、深穴加工
時の切屑滞留を、基端側捻れ角部の搬送効果により、改
善することで、汎用のボール盤においても、ノンステッ
プでドリル直径の５０倍以上の切削加工が可能となっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明例のドリルの正面図を示す。

【図２】図２は、図１のＡ−Ａ線の軸直角断面図を示
す。

【図３】図３は、図１のＢ−Ｂ線の軸直角断面図を示
す。

【符号の説明】

１先端切刃側捻れ角部２基端側捻れ角部３先端切刃側の捻れ角４先端切刃側捻れ角部の長さ５基端側の捻れ角

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属の深穴を加工するツイストドリルにお
いて、該ドリルの刃部の先端側捻れ角より、基端側捻れ
角が大とするとともに、該ドリルの先端側ドリル直径よ
りも基端側ドリル直径を小さくしたことを特徴とする深
穴加工用ドリル。
【請求項２】請求項１記載の深穴加工用ドリルにおい
て、先端側捻れ角が０°〜４５°未満、基端側捻れ角が
４５°以上で構成されることを特徴とする深穴加工用ド
リル。
【請求項３】請求項１乃至２記載の深穴加工用ドリルに
おいて、該ドリルの基端側ドリル搬送用捩れ溝の直径外
周に切り欠きを設けたことを特徴とする深穴加工用ドリ
ル。