ドリル及びそれを用いた穴加工方法
【課題】切り屑のカールを制御することで分断性を高め、切り屑を小さくカールさせることで切り屑の排出性を大幅に向上させることができるドリルを提供する。
【解決手段】２枚の切れ刃を有するドリルであって、前記ドリルは、先端角が１７０°〜１９０°であり、溝幅が７５°〜８５°の範囲であり、第一溝底曲線は凹曲線でなり、第一溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔は直径の０．３５倍〜０．７０倍とし、第一溝底曲線の最大窪み量は直径の０．０３倍〜０．０７倍の範囲であり、第二溝底曲線は凹曲線でなり、第二溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔は心厚の１．５倍〜２．５倍とし、第二溝底曲線の最大窪み量は前記ドリル直径の０倍を超え０．０４倍未満となる範囲であり、且つ第二溝底曲線の最大窪み量は第一溝底曲線の最大窪み量に対し小さく設定したことを特徴とするドリルである。
【解決手段】２枚の切れ刃を有するドリルであって、前記ドリルは、先端角が１７０°〜１９０°であり、溝幅が７５°〜８５°の範囲であり、第一溝底曲線は凹曲線でなり、第一溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔は直径の０．３５倍〜０．７０倍とし、第一溝底曲線の最大窪み量は直径の０．０３倍〜０．０７倍の範囲であり、第二溝底曲線は凹曲線でなり、第二溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔は心厚の１．５倍〜２．５倍とし、第二溝底曲線の最大窪み量は前記ドリル直径の０倍を超え０．０４倍未満となる範囲であり、且つ第二溝底曲線の最大窪み量は第一溝底曲線の最大窪み量に対し小さく設定したことを特徴とするドリルである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガイド穴、又は座ぐり穴加工に用いられるドリル、及び該ドリルを用いて特にドリルの軸心に対して傾斜している面又は曲面に穴加工、又は座ぐり加工をする方法に関する。特に本発明は、狙った穴の中心からのずれが極めて少ない、高い位置精度加工に加え、穴の入口径の拡大防止及び良好な加工面粗さを得ることを可能としたドリル及びそれを用いた穴加工方法を提供することを目的としている。
【背景技術】
【０００２】
斜面への深穴加工や座ぐり穴加工を必要とする場合、従来から２枚刃のスクエアエンドミルで座面を前加工し、その後ドリルにて穴加工を行うことが通常行われている。従来のエンドミルによる座面加工とドリルによる穴加工の問題点を模式的に図１０に示す。図１０において、従来のエンドミルによる座面加工からドリルによる穴加工までは（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順による工程で行われる。
【０００３】
しかし、図１０の（ａ）に示すように従来の２枚刃のスクエアエンドミル１で被削材Ｗを突き加工した場合、前記スクエアエンドミルの底刃は外周より中心部が窪むようにすかし角が設けてあるため、図１０の（ｂ）に示すように従来のエンドミルにより形成された加工面２が凸状になる。そのため２〜４枚刃のスクエアエンドミルで斜面に座面を形成した後、前記スクエアエンドミル１にて斜面に形成した座面へ従来のドリル３で穴加工をする際、凸状の形状となる従来のエンドミルにより形成された加工面２が、図１０の（ｃ）に示すように従来のドリルがずれる方向４に沿って従来のドリル３の進行方向を曲げるため、穴の位置がずれたり、穴曲がりが発生するという問題がある。
【０００４】
このため、２〜４枚刃のスクエアエンドミルのみで斜面へ穴加工までを行うこともあるが、スクエアエンドミルはチップポケットがドリルに比べて小さいため、切り屑排出性が悪く切り屑詰まりにより位置精度が悪くなると共に、工具の刃先にチッピングや欠けが発生し、最悪の場合折損するといった問題が発生していた。切り屑の排出対策のために、工具をワークに対して複数回のステップを繰り返して加工を行うステップフィード加工が知られているが、この方法はステップで工具がワークから離れる時間はワークへの実質的な加工が行われないので加工能率を上げることが困難であり、以前からステップ無しで一度に加工を行いたいという要望があった。
【０００５】
これらの問題に対して、特に座ぐり穴加工を目的としていくつかの工具の提案がなされている。
特許文献１には、切り屑詰まりを抑制する座ぐり加工用のエンドミルとして、心厚が工具径の１５％〜４０％、ねじれ角が１５°〜３５°、底刃すくい角が２°〜１５°の２枚刃エンドミルが記載されている。
【０００６】
特許文献２には座ぐり加工用ドリルとして、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、及び各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し、ドリル心厚をドリル直径Ｄの０．２０〜０．４０倍とし、前記中凹状の１次切れ刃の中凹量をドリル直径Ｄの０．０１〜０．０６倍とし前記後退する外方切れ刃の後退角度を−１°〜−２０°とした座ぐり加工用ドリルが記載されている。特許文献２の座ぐり加工用ドリルは、切り屑の処理性に優れ、刃部の欠けが生じにくいと記載されている。
【０００７】
ドリルにおいて、切り屑排出溝の曲面部の形状を工夫した提案が特許文献３に記載されている。ただし特許文献３に記載のドリルは座ぐり加工用ではなく、高速乾式切削に適したドリルである。特許文献３に記載されているドリルにおいて、曲面部の特徴は、マージン部側の切刃の外周端側に凸曲面を有し、ヒール側に近い第２凹曲面部の曲率が前記凸曲面に続く第１凹曲面部の曲率より大きいことを特徴としている。
【０００８】
また、特許文献４には、切り屑排出溝の溝幅形状を工夫した提案がなされている。ただしこれも座ぐり加工用ではなく一般的な穴あけ加工に適した超硬合金製のドリルである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１１１６４２号公報
【特許文献２】特開２００９−５６５３４号公報
【特許文献３】特開２００３−２５１２４号公報
【特許文献４】特開昭５９−２１９１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ドリルの軸線に対して傾斜している斜面又は曲面に穴加工もしくは座ぐり加工を行うには、切削加工時にドリルが斜面や曲面に沿って移動してしまうことにより、加工穴の中心がずれてしまう問題や、切り屑排出性が悪いことによるドリルの折損、加工穴径の拡大及び加工穴の面粗さが低下するという課題がある。
【００１１】
特許文献１に記載の工具は座ぐり加工用のエンドミルであり、エンドミルを軸方向に送る突き加工により座ぐり加工を行うことを前提としている。しかしエンドミルではリーディングエッジは鋭角をなすので強度が弱く突き加工による欠けやチッピングが発生しやすい。また、特許文献１に記載のエンドミルで斜面を突き加工すると工具が横振動を発生しやすく、エンドミルに欠けやチッピングが生じ高能率に加工できないという問題が残っていた。図９は特許文献１に記載のエンドミルを示す図である。特許文献１に記載の従来のエンドミル１では、図９に示すように溝底から二番取り面につながる溝面ａが凸曲状に形成されているため切り屑がカールされず、長くつながった切り屑が排出されるため、切り屑がらみが発生し加工面の悪化やワークを傷つけたり、最悪の場合はエンドミルが折損するという問題がある。特に本発明が大きな目的とする穴あけ位置精度に関しては、前記エンドミルは、切り屑によるエンドミルへの振動付与とワークへの大きな擦過により、穴あけ位置精度と穴の面粗さの両面から不満足な結果しか得られない。
【００１２】
特許文献２記載の座ぐり加工用ドリルでは溝幅が広いため切り屑詰まりは軽減される。しかし、溝幅が広いために切り屑の分断効果が小さく、カールした切り屑がつながるため、加工中に切り屑が穴の外に排出されず、溝の中に残ったままになりやすい。そのために加工穴の内壁面を切り屑が擦過して傷つけ、ワークの加工穴の面粗さが悪化するという問題がある。また、切れ刃の外周側に回転方向の逆側に−１°〜−２０°後退する切れ刃を持っていることを大きな特徴としているため、刃部の欠けは抑制されるものの、食付き性が悪いので穴径が拡大し、目的とする穴の位置がずれてしまって穴あけ位置精度が悪くなるといった問題が発生する。
【００１３】
特許文献３に記載されているドリルは、マージン部側の切刃の外周端側に凸曲面を有し、前記凸曲面に続く第１凹曲面部の曲率よりヒール側に近い第２凹曲面部の曲率が大きいことを特徴としている。そのために、このドリルを座ぐり加工に用いた場合には、多くの切り屑が第２凹曲面に摺接しなくて、第１凹曲面によってのみカールされた切り屑は第２凹曲面付近の溝で方向性を失ったり、溝に滞留する傾向となる。その結果、切り屑がドリルの進行方向に行き場のない狭い空間でドリルに衝突してドリルに振れ方向の振動を与えることになる。これは目的とする位置精度の悪化に大きな影響を及ぼすのみではなく、加工穴の内壁面に切り屑が傷を付けて、加工面粗さが劣化するという問題がある。
【００１４】
また、特許文献４に記載されているドリルは、切り屑の分断性が弱いため、螺旋状に何重もカールした切り屑が長くつながるため、切り屑の排出性が悪く、切り屑により加工穴の内壁面を切り屑が擦過して傷つけ加工面が悪化する問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は特に斜面や曲面での穴加工、及び座ぐり穴加工をすることに特化したドリルに関し、特に穴あけ位置精度を大きく向上させるために創作した新しいドリル形状及びドリル加工方法を提供するものである。本発明の目的は、発明が解決しようとする課題で述べたような従来の工具での問題点を解決して、特に従来の座ぐり穴加工用エンドミル、又は座ぐり加工用ドリルと比較して、切り屑が螺旋状に何重にもカールするのを制御することで切り屑の分断性を向上させ、さらにできるだけ切り屑を小さくカールさせることで切り屑排出性を高め、その結果として、穴の入口径の拡大を抑制し、同時に穴の位置精度や加工面粗さの向上を図れるドリル及びそのドリルを用いた加工方法を提供することである。また、本発明によれば切り屑詰りによるドリル刃先の欠け、チッピングを抑制できるので、斜面や曲面での穴加工、又は座ぐり加工でのドリルが長寿命となる効果がある。
【００１６】
本発明のドリルの形状として重要な特徴は、小さめのドリル心厚と適正な溝幅で大きなチップポケットを確保すると共に、切り屑のカールを制御することで切り屑を細かく分断でき、切り屑の排出性を大幅に向上させる溝底形状としたことである。本発明のドリルの新規な形状およびその周辺の形状を製造し、それらのドリルについてドリル加工での穴の位置精度、穴の入口径の拡大程度及びワークの加工面粗さを評価し、本発明のドリルの溝底の凹曲面の形状を従来にはない新規なドリル形状にまで最適化した。
【００１７】
すなわち第１の本発明は、２枚の切れ刃を有するドリルであって、前記ドリルは、先端角が１７０°〜１９０°であり、心厚がドリル直径の０．１５倍〜０．２５倍であり、前記ドリルをドリル先端からドリルの軸線方向に見た図において、ドリルの軸線Ｏとマージン部側での内壁面の外周端とを結ぶマージン部側の溝直線と、ドリルの軸線Ｏとヒール部側での内壁面の外周端すなわちヒールとを結ぶヒール側の溝直線とがなす角度を溝幅としたときに、前記溝幅が７５°〜８５°の範囲であり、溝底および前記溝底からヒールに至るまでの第一溝底曲線は凹曲線でなり、前記第一溝底曲線がドリルの軸線からヒールを結ぶ直線に対し最も窪んだ第一溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔はドリルの軸線からヒール方向へ直線距離で直径の０．３５倍〜０．７０倍とし、第一溝底曲線の最大窪み量は、直径の０．０３倍〜０．０７倍の範囲であり、マージン部側での内壁面の外周端から溝底に至るまでの第二溝底曲線は凹曲線でなり、前記第二溝底曲線がマージン部側の溝直線に対し最も窪んだ第二溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔はドリルの軸線からマージン部側での内壁面の方向へ直線距離で心厚の１．５倍〜２．５倍とし、第二溝底曲線の最大窪み量は前記ドリル直径の０倍を超え０．０４倍未満となる範囲であり、且つ第二溝底曲線の最大窪み量は第一溝底曲線の最大窪み量に対し小さく設定したことを特徴とするドリルである。
【００１８】
特に、第１の発明において、さらにシンニングの逃げ角を３５°〜５０°の範囲とするのが良い。これが本発明の第２の発明である。
【００１９】
第３の本発明は、第１または第２の本発明のドリルを用いて、前記ドリルの軸線に対して傾斜している斜面又は曲面を加工することを特徴とする穴加工方法である。
【００２０】
第４の本発明は、第１または第２の本発明のドリルを用いて、前記ドリルの軸線に対して傾斜している面又は曲面で、座ぐり加工をすることを特徴とする座ぐり加工方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、斜面や曲面での穴加工、及び座ぐり穴加工に関し、従来の座ぐり加工用エンドミル及び座ぐり加工用ドリルと比較して、切り屑のカールを制御することで分断性を高め、切り屑を小さくカールさせることで切り屑の排出性を大幅に向上させることができる。よって、本発明のドリルを用い、斜面や曲面を有するワークの穴加工及び座ぐり穴加工を行なえば、良好な穴の位置精度を得て、穴入口径の拡大防止ができ、ワークの加工面粗さを大幅に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係るドリルの軸線方向先端視の正面図である。
【図２】図１に示す本発明のドリルの切り屑排出溝を有する部分での、ドリルの軸線Ｏに直交する断面図である。
【図３】図１に示すドリルの側面の全体図である。
【図４】図２に示す本発明のドリルにおけるヒール部側での内壁面付近を拡大した図である。
【図５】図２に示す本発明のドリルにおけるマージン部側での内壁面付近を拡大した図である。
【図６】本発明のドリルでの代表的な切り屑の形状を示す図である。
【図７】従来の座ぐり用エンドミルでの代表的な切り屑の形状を示す図である。
【図８】図３に示す本発明のドリルの切れ刃付近を拡大して９０度回転させた図である。
【図９】特許文献１に記載のエンドミルを示す図である。
【図１０】従来のエンドミルによる座面加工とドリルによる穴加工の問題点を模式的に示す図である。
【図１１】実施例に用いた被削材及び加工穴中心のずれの測定方向を示す図である。
【図１２】図１１に示す被削材における矢印Ａから見たときの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための一実施形態を図１乃至図８を用いて説明する。図１は本発明に係るドリルの軸線方向先端視の正面図である。ドリル本体５は少なくとも切れ刃６を含む部分が材質的には超硬合金、ＣＢＮ、サーメットなどの硬質材料からなり、ドリルの軸線を中心とした直径Ｄの略円筒状に形成されている。さらに図１に示すドリルには切れ刃６が２枚設けられている。ドリルの先端から始まりドリル後方側に至る部分には、一定の捩れ角でドリル回転方向Ｌの後方側に捩れる一対の略凹状曲面の切り屑排出溝７（以下、単に溝ともいう）がドリルの軸線Ｏに対して対称に設けられている。ドリルの切れ刃６は前記切り屑排出溝７のドリル回転方向Ｌを向くマージン部側での内壁面８と先端逃げ面９とが交差する稜線部に設けられている。さらに、本発明のドリルにはシンニング面２７が設けられている。
【００２４】
図２は図１に示す本発明のドリルの切り屑排出溝を有する部分での、ドリルの軸線Ｏに直交する断面図である。本発明の切り屑排出溝のマージン部側での内壁面８とヒール部側での内壁面１１の形状的特徴は、この図２において良く理解できる。本発明で溝幅θとは、図２において、ドリルの軸線Ｏとマージン部側での内壁面の外周端１８とを結ぶマージン部側の溝直線１０と、ドリルの軸線Ｏとヒール部側での内壁面１１の外周端すなわちヒール１５とを結ぶヒール側の溝直線１２とがなす角度を指す。また、本発明において、２つの切り屑排出溝の溝底１３を通る心厚円１４の直径は心厚ｄで定義される。
【００２５】
本発明において、心厚ｄは直径Ｄの０．１５倍〜０．２５倍とする。これによりドリルの剛性を著しく損なうことなく、且つ切り屑の排出に十分なチップポケットを確保することが出来る。心厚ｄが直径Ｄの０．１５倍未満であればドリルの剛性不足により振動したりドリルが撓むことで穴あけ位置精度が悪くなったり、穴曲がりや折損といた問題が起こる。心厚ｄが直径Ｄの０．２５倍を超えると切り屑の排出に十分なチップポケットが確保できないため、切り屑詰まりによる穴あけ位置精度が悪くなったり、加工面粗さが悪くなる。
【００２６】
本発明の溝幅θは７５°〜８５°であり、鋭角とする。図２でいえば、ヒール部側での内壁面１１の外周端すなわちヒール１５は、ドリルの軸線Ｏとマージン部側での内壁面の外周端１８とを結ぶマージン部側の溝直線１０に直交する直線１７よりは溝を狭める方向に位置している。溝幅θが７５°未満であれば、切り屑の排出に必要なチップポケットが十分得られず、切り屑詰まりを起こし最悪の場合折損に至る。溝幅θが８５°より大きいと、切り屑排出に十分なチップポケットが得られるが、切り屑のカールが大きくなるため切り屑が加工穴の内壁面に接触し加工面粗さが悪化する。また、切り屑の分断効果も小さくなるため螺旋状に何重にもつながった切り屑が溝外へ排出され難く切り屑詰まりにより折損に至る危険性が高くなる。
【００２７】
図３は図１に示すドリルの側面の全体図である。本発明のドリルにおいて、ドリルの先端から始まりドリル後方側に至る部分には、略凹状曲面の切り屑排出溝７が設けられている。本発明において、ドリル本体５は少なくとも切れ刃６を含む部分が材質的には超硬合金、ＣＢＮ、サーメットなどの硬質材料からなり、ドリルの軸線を中心とした直径Ｄの略円筒状に形成されている。２枚の切れ刃６がなす角度は先端角２６で定義される。
【００２８】
本発明において、先端角２６は１７０°〜１９０°とする。これにより傾斜面の加工に際して穴あけ位置精度を悪化させることなく加工できる。先端角２６が１７０°未満であればドリルの食付きが悪くワークの傾斜面に沿ってドリルがすべるため穴あけ位置精度が悪くなったり穴曲がりが起こる。先端角２６が１９０°を超えるとドリルのコーナ部の強度が弱くなるため、ドリルに欠損が起こる。
【００２９】
図４は図２に示す本発明のドリルにおけるヒール部側での内壁面付近を拡大した図であり、図５は図２に示す本発明のドリルにおけるマージン部側での内壁面付近を拡大した図である。
本発明のドリルの溝は全体の形状として図２に示されるように、前記溝底１３とドリルの心厚ｄを直径としたときの心厚円１４との接点からヒール部側での内壁面１１の外周端すなわちヒール１５に至るまでの第一溝底曲線１６と、前記溝底１３とドリルの心厚ｄを直径としたときの心厚円１４との接点からマージン部側での内壁面の外周端１８に至るまでの第二溝底曲線１９が設けられている。
【００３０】
本発明は図４に示すように、ヒール部側の溝形状として、ドリルの軸線Ｏとヒール１５を結ぶ直線であるヒール部側の溝直線１２に対して直角方向に第一溝底曲線１６が最も窪んだ位置を第一溝底曲線の最大窪み位置２０とし、第一溝底曲線の最大窪み位置２０がある位置をドリルの軸線からヒール方向へヒール部側の溝直線１２に沿って測定したときの、第一溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔２２は直径の０．３５倍〜０．７０倍とする。さらに、前記第一溝底曲線１６は凹曲線状であり、ヒール部側の溝直線１２からの第一溝底曲線の最大窪み量２１は、直径の０．０３倍〜０．０７倍の範囲であることを特徴としている。
【００３１】
さらに本発明はマージン部側の溝形状として、図２に示すように溝底１３と心厚円１４との接点からマージン部側での内壁面の外周端１８に至るまで第二溝底曲線１９が設けられている。本発明は図５に示すように、ドリルの軸線Ｏからマージン部側での内壁面の外周端１８を結ぶマージン部側の溝直線１０の直角方向で測定したときに第二溝底曲線１９が最も窪んだ位置を第二溝底曲線の最大窪み位置２３し、第二溝底曲線の最大窪み位置２３がある位置をドリルの軸線からマージン部側での内壁面の外周端１８へマージン部側の溝直線１０に沿って測定したときの、第二溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔２４は心厚の１．５倍〜２．５倍とする。さらに、前記第二溝底曲線１９は凹曲線状であり、マージン部側の溝直線１０からの第二溝底曲線の最大窪み量２５は、直径の０倍を超え０．０４倍未満の範囲であり、第一溝底曲線の最大窪み量２１よりも小さいことを特徴としている。
【００３２】
第一溝底曲線の最大窪み位置２０が、第一溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔２２で直径の０．３５倍未満となる位置にある場合は、心厚に接する点から第一溝底曲線の窪みに至る部分で切り屑が急激に曲げられるため切り屑がスムーズにカールされず、切り屑詰まりが生じ易くなる。
前記最大窪み位置２０が第一溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔２２で直径の０．７０倍を超えた位置にある場合には、切り屑のカールが大きくなるため切り屑が加工穴の内壁面に接触し加工面粗さが悪化する。また、切り屑の分断効果も小さくなるため螺旋状に何重につながった切り屑が溝外へ排出され難く切り屑詰まりにより折損に至りやすい。
【００３３】
また、第一溝底曲線の最大窪み量２１はドリル直径の０．０３倍〜０．０７倍の範囲とする。第一溝底曲線の最大窪み量２１がドリル直径の０．０３倍未満では、切り屑を十分にカールできないため切り屑の排出性が悪くなり、第一溝底曲線の最大窪み量２１が０．０７倍を超える場合には切り屑が強くカールされるため螺旋状に何重につながった切り屑になり、切り屑排出性が悪くなり、且つドリルのヒール部が鋭角になり過ぎるため、ヒール部に欠けが生じる危険性が大きくなる。
【００３４】
第二溝底曲線の最大窪み位置２３が心厚の１．５倍未満では切り屑が心厚に接する溝底部で急激にカールするため切り屑がスムーズにカールされず切屑詰まりになる。２．５倍を超える場合には切り屑はスムーズにカールされるが切り屑の分断効果が小さくなり螺旋状に何重につながった切り屑になり切り屑排出性が悪くなる。
【００３５】
さらに本発明において、第二溝底曲線の最大窪み量２５は０以下であるとドリルの外周部と第二溝曲線がなす角度が鈍角になるため、斜面の加工時に食付きが悪く、穴の位置精度が悪化する。ここで第二溝底曲線の最大窪み量２５が負の値である場合というのは、第二溝底曲線１９が凸曲線状であるという意味である。
第二溝底曲線の最大窪み量２５がドリル直径の０．０４倍以上では、切り屑はスムーズにカールされるが外周と第二溝底曲線がなす角度が鋭角になるため強度不足によりカケが生じる。本発明のドリルでは、第二溝底曲線の最大窪み量２５を第一溝底曲線の最大窪み量２１に対し小さくする。第二溝底曲線の最大窪み量２５が第一溝底曲線の最大窪み量２１と同じもしくは第二溝底曲線の最大窪み量２５を第一溝底曲線の最大窪み量２１より大きくした場合、切り屑の切り屑が第二溝面曲線部で強くカールされるため、第一溝曲線部でのカール効果が小さくなるため切り屑分断効果が小さくなり、螺旋状に何重につながった切り屑になり切り屑排出性が悪くなるからである。
【００３６】
通常、切り屑を分断するにはドリルのねじれ溝の形状によってカールした切り屑が、切削が進むにつれてカールできなくなった時点でドリル心厚を形成する溝底部側が剪断の起点となり分断される。しかしながら、切り屑のカールが綺麗な円状に近いほど生成された切り屑は何重も螺旋状につながっていくため、切り屑の分断効果が小さくなる。
【００３７】
本発明の溝底曲線の特徴は、溝幅は意外にも狭く見えるものの、マージン部側の第二溝底曲線及びヒール部側の第一溝底曲線が凹曲線状に特定幅だけ窪んでいるので、溝幅と溝底曲線の組合せにより、切り屑が移動するのに十分な大きさのチップポケットを確保している。前記の凹曲線状の第二溝曲線により緩やかにカールされた切り屑が、前記の凹曲線状の第一溝底曲線部により、切り屑は強くカールされる。これより切り屑は綺麗な円状ではなく、円に近い三角形状になるため切り屑のカールが１周カールした時点で強制的にカールするのを終わらせることが出来る。その結果として、小さくカールし細かく分断された切り屑はスムーズに外に排出されて、ドリルに振動を与えることも、加工面を損傷することもない。すなわち、本発明の溝底曲線の特徴は、本発明のドリルを使用した穴加工で狙った中心位置がずれないという良好な位置精度の確保と、穴明けされた穴の良好な加工面粗さの確保に大きく貢献しているのである。
【００３８】
穴あけした穴の位置精度は切り屑の形状の良し悪しに左右される。相対的に長く連続した切り屑はドリルの溝の中で暴れたり、噛み込みや絡まったりしたりしてドリルの振動の原因になる。本発明のドリルで生成されて排出された切り屑の形状は穴の精度に影響を及ばさない程度に小さく分断されている。以下の実施例で確認した本発明のドリルでの切り屑の形状を従来の座ぐり加工用エンドミルでの切り屑と比較して図６及び７に示す。
図６は本発明のドリルでの代表的な切り屑の形状を示す図である。図７は従来の座ぐり加工用エンドミルでの代表的な切り屑の形状を示す図である。図６及び図７において（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。図７に示すように従来の座ぐり加工用エンドミルでの切り屑３０は連続した形状になるのに対して、図６に示すように本発明のドリルによる切り屑２９は小さく分断されていることが分かる。本発明は前述のようにドリルの加工による切り屑がカールされて小さく分断されるところのドリルの溝底曲線の形状の最適な組合せによって大きく特徴付けられるが、このような見方をして設計された斜面や曲面への穴加工、及び座ぐり穴加工ができるドリルは初めてである。
【００３９】
図８は図３に示す本発明のドリルの切れ刃付近を拡大して９０度回転させた図である。ドリル本体５にはシンニング面２７が設けられており、切れ刃６とシンニング面２７のなす角度がシンニングの逃げ角２８となる。本発明において、シンニングの逃げ角２８は３５°〜５０°とするのが望ましい。これにより、カールされた切り屑の排出をより効率的に行うことが出来る。
【００４０】
以下、本発明を下記の実施例により詳細に説明するが、それらにより本発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００４１】
以下の表中にある各実施例では、本発明例、従来例、比較例を区分として示し、試料番号は本発明例、従来例、比較例ごとに、連続の通し番号で記載した。
【００４２】
本発明は、２枚の切れ刃を有する超硬合金製のドリルであって、実験の結果として本発明の穴位置精度及び穴入口径の拡大の大幅な改善には溝底曲線の新規な形状が重要であることが確認できたものであるが、その効果を最大限に発揮するドリルの基礎形状として、溝底曲線の形状以外には、ドリルの先端角、ドリル心厚、及び溝幅の最適化が本発明の構成要件として必須である。
そこで以下の実施例では、超硬合金製のドリルに表面処理として（ＴｉＡｌ）Ｎ系にＳｉを含有させた硬質皮膜を施した統一した仕様をベースにして、ドリルの先端角、ドリル心厚、溝幅及び溝形状の影響を調査するために本発明を実施した例、及び本発明の条件以外のものと比較した比較例を以下に示す。
【００４３】
（実施例１）
本発明例１乃至５及び比較例１、２を用いた切削試験による先端角の比較を行った。本発明例１乃至５において先端角はそれぞれ１７０°、１７５°、１８０°、１８５°、１９０°とした。比較例１、２の先端角はそれぞれ１６５°、１９５°とした。
実施例１で使用した７種類全てのドリルは母材が超硬合金であり、刃数が２枚刃、直径が６ｍｍ、溝長が１９ｍｍ、シャンク径が６ｍｍ、ねじれ角が３０°、心厚が直径の０．２０倍、溝幅が８０°である。さらに第一溝底曲線の形状は凹曲線であり、第一溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔は直径の０．５０倍、第一溝底曲線の最大窪み量は直径の０．０５倍、第二溝底曲線の形状は凹曲線であり、第二溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔は心厚の２．０倍、第二溝底曲線の最大窪み量は直径の０．０２倍とし、これらの緒元は本発明例１乃至５及び比較例１、２にて統一した。
【００４４】
図１１は実施例に用いた被削材及び加工穴中心のずれの測定方向を示す図である。被削材はＳ５０Ｃであり、図１１に示すように幅１２０ｍｍ、奥行き１００ｍｍ、高さ８０ｍｍの直方体を切断し、高さ方向に３０°の勾配をもつ斜面をつけた形状のものを切削試験に用いた。
図１２は図１１に示す被削材における矢印Ａから見たときの断面図である。試験方法として、切削速度は７５ｍ／ｍｉｎ、１刃送りは０．０９ｍｍ／ｒｅｖ、工具の突き出し量は３６ｍｍ、加工穴深さは図１２に示すように、斜面とドリルの刃先が接触する位置を基準として、そこから高さ方向に１８ｍｍの切削条件で、クーラントは何も用いず乾式切削で、穴間隔１０ｍｍにて１０穴ずつ切削を行った。
【００４５】
切削試験後には位置精度及び加工穴の拡大径についての測定を行った。位置精度の測定方法として、各１０穴の加工穴中心の理論的位置からの位置ずれ（以下、「ずれ」とも記載する）を光学式顕微鏡を用いて測定した。測定項目はまず、１０穴の加工穴中心の幅方向のずれの平均値をＸ方向のずれとし、図１１に示すように勾配をもつ被削材を高さが高くなる方を上に置いたとき、上方向を＋、下方向を−とした。さらに、１０穴の加工穴中心の奥行き方向のずれの平均値をＹ方向のずれとし、勾配をもつ被削材を高さが高くなる方を上に置いたとき、右方向を−、左方向を＋とした。
加工穴の拡大径の測定方法として、被削材の上面側における加工穴の直径を光学式顕微鏡を用いて測定し、被削材の上面側における加工穴の直径と使用したドリルの工具径との差から加工穴の拡大径を求めた。
評価基準としてはＸ方向のずれおよびＹ方向のずれが、共に＋０．１ｍｍ〜−０．１ｍｍの範囲にあり、なおかつ加工穴の拡大径が５μｍ以内であるものを良好とした。切削試験結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】
表１に示すように、本発明例１乃至５はＸ方向のずれおよびＹ方向のずれが、共に＋０．１ｍｍ〜−０．１ｍｍの範囲にあり、さらに加工穴の拡大径が５μｍ以内であったため良好な結果であった。これに対し、比較例１は先端角が小さく、コーナ部の角度が鈍角となり、被削材に食付きにくくなったためＸ方向のずれが０．４ｍｍ、Ｙ方向のずれが０．１８ｍｍとなり、加工穴の拡大径が５．９μｍであった。また、比較例２は先端角が大きく、コーナ部が鋭角になりすぎる事により強度が低下し、１穴目で刃先にチッピングが生じたため、Ｘ方向のずれが０．５５ｍｍ、Ｙ方向のずれが０．２２ｍｍとなり、加工穴の拡大径が５．１μｍであった。
【００４８】
（実施例２）
本発明例６乃至８は比較例３、４との対比において、切削試験による心厚の比較を行った実施例である。心厚は、本発明例６乃至８においてそれぞれ直径Ｄの０．１５倍、０．２０倍、０．２５倍とした。比較例３、４においてはそれぞれ直径Ｄの０．１０倍、０．３０倍とした。また、心厚以外は本発明例３と同一の緒元として、仕様を統一した。
【００４９】
被削材及び試験方法は実施例１と同様とした。切削試験では加工穴数及び位置精度についての測定を行った。加工穴数の評価方法は、１０穴まで切削を行った切削試験において加工可能であった穴数の計測により評価を行った。位置精度の測定方法として、各１０穴の加工穴中心の理論的位置からの位置ずれ（以下、「ずれ」とも記載する）を光学式顕微鏡を用いて測定した。測定項目はまず、１０穴の加工穴中心の幅方向のずれの平均値をＸ方向のずれとし、勾配をもつ被削材を高さが高くなる方を上に置いたとき、上方向を＋、下方向を−とした。さらに、１０穴の加工穴中心の奥行き方向のずれの平均値をＹ方向のずれとし、勾配をもつ被削材を高さが高くなる方を上に置いたとき、右方向を−、左方向を＋とした。
評価基準としては加工穴数が１０穴であり、なおかつＸ方向のずれおよびＹ方向のずれが、共に＋０．１ｍｍ〜−０．１ｍｍの範囲にあるものを良好とした。切削試験結果を表２に示す。
【００５０】
【表２】
【００５１】
表２から分かるように、本発明例６乃至８は加工穴数が１０穴であり、さらにＸ方向のずれおよびＹ方向のずれが、共に＋０．１ｍｍ〜−０．１ｍｍの範囲にあり良好な結果であった。これに対し、比較例３は、心厚が小さく剛性が低いため、２穴目の加工中の振動により折損した。そのためＸ方向のずれおよびＹ方向のずれは測定不能であった。また、比較例４は心厚が大きいため剛性は高いが、切り屑の排出性が悪くなり、６穴目で切り屑詰まりにより折損した。そのためＸ方向のずれおよびＹ方向のずれは測定不能であった。
【００５２】
（実施例３）
本発明例９乃至１１及び比較例５、６を用いた切削試験による溝幅の比較を行った。溝幅は本発明例９乃至１１においてそれぞれ７５°、８０°、８５°とした。比較例５、６においてはそれぞれドリル直径の７０°、９０°とした。また、溝幅以外は本発明例３と同一の緒元として、仕様を統一した。
【００５３】
被削材及び試験方法は実施例１と同様とした。切削試験では加工穴数及び被削材の加工面粗さについての測定を行った。加工穴数の評価方法は、１０穴まで切削を行った切削試験において加工可能であった穴数の計測により評価を行った。被削材の加工面粗さは、面粗さ測定器（株式会社東京精密社製、ＳＵＲＦＣＯＭ １５００ＤＸ）を用いて加工した穴の内壁面を穴の奥から入口方向に面粗さを測定することにより評価を行った。
評価基準としては加工穴数が１０穴であり、なおかつ被削材の加工面粗さが１０μｍ以下であるものを良好とした。切削試験結果を表３に示す。
【００５４】
【表３】
【００５５】
表３から分かるように、本発明例９乃至１１は切り屑が細かく分断されていたため、加工穴数が１０穴となり、なおかつ被削材の加工面粗さが１０μｍ以下となり良好な結果であった。これに対し、比較例５はチップポケットが狭いため切り屑詰まりにより３穴目で折損した。また、加工穴の内壁面に切り屑詰まりによる切り屑が傷つけた跡が残っており、被削材の加工面粗さは１６．１μｍであった。比較例６は加工穴数は１０穴であったが、切り屑が分断されずつながった切り屑が溝に残ったまま加工していた影響で、被削材の加工面粗さは１２．２μｍであった。
【００５６】
（実施例４）
本発明例１２乃至１９、比較例７、８及び従来例１を用いた切削試験により、溝底からヒールに至るまでの第一溝底曲線の形状と、第一溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔の比較を行った。
本発明例１乃至５において第一溝底曲線の形状は凹曲線であり、第一溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔は、それぞれドリルの軸線からヒール方向へ、直線距離で直径Ｄの０．３５倍、０．４０倍、０．４５倍、０．５０倍、０．５５倍、０．６０倍、０．６５倍、０．７０倍となる位置とした。
比較例７、８において第一溝底曲線の形状は凹曲線であり、第一溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔は、それぞれドリルの軸線からヒール方向へ、直線距離で直径の０．３０倍、０．７５倍となる位置とした。
従来例１において第一溝底曲線の形状は凸曲線であり、第一溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔は、それぞれドリルの軸線からヒール方向へ、直線距離で直径の０．５５倍となる位置とした。
また、本発明例１２乃至１９、比較例７、８及び従来例１において第一溝底曲線の形状と、第一溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔以外は本発明例３と同一の緒元として、仕様を統一した。
【００５７】
被削材及び試験方法は実施例１と同様とした。切削試験では位置精度及び被削材の加工面粗さについての測定を行った。位置精度の測定方法として、各１０穴の加工穴中心の理論的位置からの位置ずれ（以下、「ずれ」とも記載する）を光学式顕微鏡を用いて測定した。測定項目はまず、１０穴の加工穴中心の幅方向のずれの平均値をＸ方向のずれとし、勾配をもつ被削材を高さが高くなる方を上に置いたとき、上方向を＋、下方向を−とした。さらに、１０穴の加工穴中心の奥行き方向のずれの平均値をＹ方向のずれとし、勾配をもつ被削材を高さが高くなる方を上に置いたとき、右方向を−、左方向を＋とした。被削材の加工面粗さは、面粗さ測定器（株式会社東京精密社製、ＳＵＲＦＣＯＭ １５００ＤＸ）を用いて加工した穴の内壁面を穴の奥から入口方向に面粗さを測定することにより評価を行った。
評価基準としてはＸ方向のずれおよびＹ方向のずれが、共に＋０．１ｍｍ〜−０．１ｍｍの範囲にあり、なおかつ被削材の加工面粗さが１０μｍ以下であるものを良好とした。切削試験結果を表４に示す。
【００５８】
【表４】
【００５９】
表４に示すように、本発明例１２乃至１９は、Ｘ方向のずれおよびＹ方向のずれが、共に＋０．１ｍｍ〜−０．１ｍｍの範囲にあり、なおかつ、被削材の加工面粗さが最大高さ（Ｒｚ値）で１０μｍ以下の範囲にあり良好な結果を示した。
比較例７及び８は切り屑が適切にカールされず、被削材との接触時に工具が斜面に沿って大きく移動した。その結果比較例７ではＸ方向のずれが−０．１５ｍｍ、Ｙ方向のずれが０．１１ｍｍ、比較例８ではＸ方向のずれが−０．１４ｍｍ、Ｙ方向のずれが０．１２ｍｍであった。さらに比較例７及び８では切り屑が切削加工中に詰まったため、被削材の加工面粗さが比較例７では１６．１μｍ、比較例８では１９．２μｍであった。
従来例１は第一溝底曲線の形状は凸曲線であるため、切り屑の分断効果が小さく、カールした切り屑がつながってしまう。よって、切削結果においてもＸ方向のずれが−０．１６ｍｍ、Ｙ方向のずれが−０．１８ｍｍであった。さらにつながった切り屑が加工面を擦ったため、被削材の加工面粗さが２１．６μｍであった。
【００６０】
（実施例５）
【００６１】
本発明例２０乃至２４、比較例９、１０及び従来例２を用いた切削試験により、溝底からヒールに至るまでの第一溝底曲線の最大窪み量の比較を行った。
【００６２】
本発明例２０乃至２４において第一溝底曲線の形状は凹曲線であり、第一溝底曲線の最大窪み量は、直径の０．０３倍、０．０４倍、０．０５倍、０．０６倍、０．０７倍とした。
比較例９、１０において第一溝底曲線の形状は凹曲線であり、第一溝底曲線の最大窪み量は、直径の０．０２倍、０．０８倍とした。
従来例２において第一溝底曲線の形状は凸曲線であるため、第一溝底曲線の最大窪み量は負の値となり、直径の−０．０５倍とした。
また、本発明例２０乃至２４、比較例９、１０及び従来例２において第一溝底曲線の最大窪み量以外は本発明例３と同一の緒元として、仕様を統一した。
【００６３】
被削材、試験方法、評価方法及び評価基準は実施例４と同様とした。切削試験結果を表５に示す。
【００６４】
【表５】
【００６５】
表５に示すように、本発明例２０乃至２４は、Ｘ方向のずれおよびＹ方向のずれが、共に＋０．１ｍｍ〜−０．１ｍｍの範囲にあり、なおかつ、被削材の加工面粗さが１０μｍ以下の範囲にあり良好な結果を示した。
比較例９及び１０は切り屑が適切にカールされず、被削材との接触時に工具が斜面に沿って大きく移動した。その結果比較例９ではＸ方向のずれが０．０８ｍｍ、Ｙ方向のずれが０．１１ｍｍ、比較例１０ではＸ方向のずれが０．１９ｍｍ、Ｙ方向のずれが０．１３ｍｍであった。さらに比較例９及び１０では切り屑が切削加工中に詰まったため、被削材の加工面粗さが比較例９では１３．２μｍ、比較例１０では１１．５μｍであった。
従来例２は第一溝底曲線の形状は凸曲線であるため、切り屑の分断効果が小さく、カールした切り屑がつながってしまう。よって、切削結果においてもＸ方向のずれが−０．１９ｍｍ、Ｙ方向のずれが−０．１５ｍｍであった。さらにつながった切り屑が加工面を擦ったため、被削材の加工面粗さが１９．５μｍであった。
【００６６】
（実施例６）
【００６７】
本発明例２５乃至２９、比較例１１、１２及び従来例３を用いた切削試験により、溝底から外周コーナ部に至るまでの第二溝底曲線の形状と、第二溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔の比較を行った。
【００６８】
本発明例２５乃至２９において第二溝底曲線の形状は凹曲線であり、第二溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔は、心厚ｄの１．５倍、１．７５倍、２．０倍、２．２５倍、２．５倍となる位置とした。
比較例１１、１２において第二溝底曲線の形状は凹曲線であり、第二溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔は、心厚ｄの１．２５倍、２．７５倍となる位置とした。
従来例３において第二溝底曲線の形状は凸曲線であり、第二溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔は、心厚ｄの１．７５倍となる位置とした。
また、本発明例２５乃至２９、比較例１１、１２及び従来例３において第二溝底曲線の形状と、第二溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔以外は本発明例３と同一の緒元として、仕様を統一した。
【００６９】
被削材、試験方法、評価方法及び評価基準は実施例４と同様とした。切削試験結果を表６に示す。
【００７０】
【表６】
【００７１】
表６に示すように、本発明例２５乃至２９は、Ｘ方向のずれおよびＹ方向のずれが、共に＋０．１ｍｍ〜−０．１ｍｍの範囲にあり、なおかつ、被削材の加工面粗さが１０μｍ以下の範囲にあり良好な結果を示した。
比較例１１及び１２は切り屑が適切にカールされず、被削材との接触時に工具が斜面に沿って大きく移動した。その結果比較例１１ではＸ方向のずれが０．１１ｍｍ、Ｙ方向のずれが０．１３ｍｍ、比較例１２ではＸ方向のずれが０．１５ｍｍ、Ｙ方向のずれが０．１６ｍｍであった。さらに比較例１１及び１２では切り屑が切削加工中に詰まったため、被削材の加工面粗さが比較例１１では１５．９μｍ、比較例１２では１３．３μｍであった。
従来例３は第二溝底曲線の形状は凸曲線であるため、切り屑の分断効果が小さく、カールした切り屑がつながってしまう。よって、切削結果においてもＸ方向のずれが−０．２５ｍｍ、Ｙ方向のずれが−０．２２ｍｍであった。さらにつながった切り屑が加工面を擦ったため、被削材の加工面粗さは２５．５μｍであった。
【００７２】
（実施例７）
本発明例３０乃至３９、比較例１３乃至１６及び従来例４を用いた切削試験により、溝底から外周コーナ部に至るまでの第二溝底曲線の最大窪み量の比較を行った。
【００７３】
本発明例３０乃至３６において第二溝底曲線の形状は凹曲線であり、第一溝底曲線の最大窪み量は直径Ｄの０．０５倍、第二溝底曲線の最大窪み量はそれぞれ直径Ｄの０．００５倍、０．０１０倍、０．０１５倍、０．０２０倍、０．０２５倍、０．０３０倍、０．０３５倍とした。
本発明例３７乃至３９において第二溝底曲線の形状は凹曲線であり、第一溝底曲線の最大窪み量は直径Ｄの０．０３倍、第二溝底曲線の最大窪み量はそれぞれ直径Ｄの０．００５倍、０．０１５倍、０．０２５倍、０．０３０倍とした。
比較例１３、１４において第二溝底曲線の形状は凹曲線であり、第一溝底曲線の最大窪み量は直径Ｄの０．０５倍、第二溝底曲線の最大窪み量はそれぞれ直径Ｄの０倍、０．０４０倍とした。
比較例１５、１６において第二溝底曲線の形状は凹曲線であり、第一溝底曲線の最大窪み量は直径Ｄの０．０３倍、第二溝底曲線の最大窪み量はそれぞれ直径Ｄの０倍、０．０３０倍とした。
従来例２において第一溝底曲線の最大窪み量は直径Ｄの０．０５倍であり、第二溝底曲線の形状は凸曲線であるため、第二溝底曲線の最大窪み量は負の値となり、直径Ｄの−０．０５倍とした。
本発明例３０乃至３９、比較例１３乃至１６及び従来例４において第一溝底曲線の最大窪み量及び第二溝底曲線の最大窪み量以外は本発明例３と同一の緒元として、仕様を統一した。
【００７４】
被削材、試験方法、評価方法及び評価基準は実施例４と同様とした。切削試験結果を表７に示す。
【００７５】
【表７】
【００７６】
表７に示すように、本発明例３０乃至３９は、Ｘ方向のずれおよびＹ方向のずれが、共に＋０．１ｍｍ〜−０．１ｍｍの範囲にあり、なおかつ、被削材の加工面粗さが１０μｍ以下の範囲にあり良好な結果を示した。
比較例１３乃至１５は切り屑が適切にカールされず、被削材との接触時に工具が斜面に沿って大きく移動した。その結果Ｘ方向のずれおよびＹ方向のずれが、共に＋０．１ｍｍ〜−０．１ｍｍの範囲を超え、なおかつ、被削材の加工面粗さが１０μｍを超えたため不良であった。
第二溝底曲線の最大窪み量が第一溝底曲線の最大窪み量と同じ値である比較例１６は、Ｘ方向のずれおよびＹ方向のずれは＋０．１ｍｍ〜−０．１ｍｍの範囲であった。しかし、第一溝底曲線でのカール効果が小さく切り屑排出性が悪くなるため、被削材の加工面粗さが１０．８μｍとなり、不良であった。
従来例４は第二溝底曲線の形状は凸曲線であるため、切り屑の分断効果が小さく、カールした切り屑がつながってしまう。よって、切削結果においてもＸ方向のずれが０．１９ｍｍ、Ｙ方向のずれが−０．１７ｍｍであった。さらにつながった切り屑が加工面を擦ったため、被削材の加工面粗さが２０．２μｍであった。
【００７７】
（実施例８）
本発明例４０乃至４５を用いた切削試験によるシンニング逃げ角の比較を行った。
シンニングの逃げ角は本発明例４０乃至４５においてそれぞれ３０°、３５°、４０°、４５°、５０°、５５°とした。
本発明例４０乃至４５において、シンニングの逃げ角以外は本発明例３と同一の緒元として、仕様を統一した。
【００７８】
被削材及び試験方法は実施例４と同様とした。切削試験では被削材の加工面粗さについての測定を行った。被削材の加工面粗さは、面粗さ測定器（株式会社東京精密社製、ＳＵＲＦＣＯＭ １５００ＤＸ）を用いて加工した穴の内壁面を穴の奥から入口方向に面粗さを測定することにより評価を行った。
評価基準としては被削材の加工面粗さが１０μｍ以下であるものを良好とした。切削試験結果を表８に示す。
【００７９】
【表８】
【００８０】
表８より分かるように、本発明例４０乃至４５は被削材の加工面粗さが１０μｍ以下の範囲にあり良好な結果であった。本発明例４１乃至４４は切り屑が切削初期からスムーズにカールされ且つ切り屑が細かく分断されており、被削材の加工面粗さが８μｍ以下の範囲にあり特に良好な結果であった。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明によれば、例えばクランクシャフトの曲面からなるクランク部や、シャフト部に斜め方向、縦方向に自由自在に必要な油穴がドリル加工できる。また、斜面や曲面を有する金型、部品にも従来のようなエンドミルによる座面加工を不要として、穴加工ができる。
【符号の説明】
【００８２】
１ 従来のエンドミル
２ 従来のエンドミルにより形成された加工面
３ 従来のドリル
４ 従来のドリルがずれる方向
５ ドリル本体
６ 切れ刃
７ 切り屑排出溝
８ マージン部側での内壁面
９ 先端逃げ面
１０ マージン部側の溝直線
１１ ヒール部側での内壁面
１２ ヒール側の溝直線
１３ 溝底
１４ 心厚円
１５ ヒール
１６ 第一溝底曲線
１７ 直線
１８ マージン部側での内壁面の外周端
１９ 第二溝底曲線
２０ 第一溝底曲線の最大窪み位置
２１ 第一溝底曲線の最大窪み量
２２ 第一溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔
２３ 第二溝底曲線の最大窪み位置
２４ 第二溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔
２５ 第二溝底曲線の最大窪み量
２６ 先端角
２７ シンニング面
２８ シンニングの逃げ角
２９ 本発明のドリルでの切り屑
３０ 従来のエンドミルでの切り屑
Ｗ 被削材
Ｏ ドリルの軸線
θ 溝幅
Ｄ 直径
Ｌ ドリル回転方向
ｄ 心厚
ａ 溝面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガイド穴、又は座ぐり穴加工に用いられるドリル、及び該ドリルを用いて特にドリルの軸心に対して傾斜している面又は曲面に穴加工、又は座ぐり加工をする方法に関する。特に本発明は、狙った穴の中心からのずれが極めて少ない、高い位置精度加工に加え、穴の入口径の拡大防止及び良好な加工面粗さを得ることを可能としたドリル及びそれを用いた穴加工方法を提供することを目的としている。
【背景技術】
【０００２】
斜面への深穴加工や座ぐり穴加工を必要とする場合、従来から２枚刃のスクエアエンドミルで座面を前加工し、その後ドリルにて穴加工を行うことが通常行われている。従来のエンドミルによる座面加工とドリルによる穴加工の問題点を模式的に図１０に示す。図１０において、従来のエンドミルによる座面加工からドリルによる穴加工までは（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順による工程で行われる。
【０００３】
しかし、図１０の（ａ）に示すように従来の２枚刃のスクエアエンドミル１で被削材Ｗを突き加工した場合、前記スクエアエンドミルの底刃は外周より中心部が窪むようにすかし角が設けてあるため、図１０の（ｂ）に示すように従来のエンドミルにより形成された加工面２が凸状になる。そのため２〜４枚刃のスクエアエンドミルで斜面に座面を形成した後、前記スクエアエンドミル１にて斜面に形成した座面へ従来のドリル３で穴加工をする際、凸状の形状となる従来のエンドミルにより形成された加工面２が、図１０の（ｃ）に示すように従来のドリルがずれる方向４に沿って従来のドリル３の進行方向を曲げるため、穴の位置がずれたり、穴曲がりが発生するという問題がある。
【０００４】
このため、２〜４枚刃のスクエアエンドミルのみで斜面へ穴加工までを行うこともあるが、スクエアエンドミルはチップポケットがドリルに比べて小さいため、切り屑排出性が悪く切り屑詰まりにより位置精度が悪くなると共に、工具の刃先にチッピングや欠けが発生し、最悪の場合折損するといった問題が発生していた。切り屑の排出対策のために、工具をワークに対して複数回のステップを繰り返して加工を行うステップフィード加工が知られているが、この方法はステップで工具がワークから離れる時間はワークへの実質的な加工が行われないので加工能率を上げることが困難であり、以前からステップ無しで一度に加工を行いたいという要望があった。
【０００５】
これらの問題に対して、特に座ぐり穴加工を目的としていくつかの工具の提案がなされている。
特許文献１には、切り屑詰まりを抑制する座ぐり加工用のエンドミルとして、心厚が工具径の１５％〜４０％、ねじれ角が１５°〜３５°、底刃すくい角が２°〜１５°の２枚刃エンドミルが記載されている。
【０００６】
特許文献２には座ぐり加工用ドリルとして、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、及び各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し、ドリル心厚をドリル直径Ｄの０．２０〜０．４０倍とし、前記中凹状の１次切れ刃の中凹量をドリル直径Ｄの０．０１〜０．０６倍とし前記後退する外方切れ刃の後退角度を−１°〜−２０°とした座ぐり加工用ドリルが記載されている。特許文献２の座ぐり加工用ドリルは、切り屑の処理性に優れ、刃部の欠けが生じにくいと記載されている。
【０００７】
ドリルにおいて、切り屑排出溝の曲面部の形状を工夫した提案が特許文献３に記載されている。ただし特許文献３に記載のドリルは座ぐり加工用ではなく、高速乾式切削に適したドリルである。特許文献３に記載されているドリルにおいて、曲面部の特徴は、マージン部側の切刃の外周端側に凸曲面を有し、ヒール側に近い第２凹曲面部の曲率が前記凸曲面に続く第１凹曲面部の曲率より大きいことを特徴としている。
【０００８】
また、特許文献４には、切り屑排出溝の溝幅形状を工夫した提案がなされている。ただしこれも座ぐり加工用ではなく一般的な穴あけ加工に適した超硬合金製のドリルである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１１１６４２号公報
【特許文献２】特開２００９−５６５３４号公報
【特許文献３】特開２００３−２５１２４号公報
【特許文献４】特開昭５９−２１９１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ドリルの軸線に対して傾斜している斜面又は曲面に穴加工もしくは座ぐり加工を行うには、切削加工時にドリルが斜面や曲面に沿って移動してしまうことにより、加工穴の中心がずれてしまう問題や、切り屑排出性が悪いことによるドリルの折損、加工穴径の拡大及び加工穴の面粗さが低下するという課題がある。
【００１１】
特許文献１に記載の工具は座ぐり加工用のエンドミルであり、エンドミルを軸方向に送る突き加工により座ぐり加工を行うことを前提としている。しかしエンドミルではリーディングエッジは鋭角をなすので強度が弱く突き加工による欠けやチッピングが発生しやすい。また、特許文献１に記載のエンドミルで斜面を突き加工すると工具が横振動を発生しやすく、エンドミルに欠けやチッピングが生じ高能率に加工できないという問題が残っていた。図９は特許文献１に記載のエンドミルを示す図である。特許文献１に記載の従来のエンドミル１では、図９に示すように溝底から二番取り面につながる溝面ａが凸曲状に形成されているため切り屑がカールされず、長くつながった切り屑が排出されるため、切り屑がらみが発生し加工面の悪化やワークを傷つけたり、最悪の場合はエンドミルが折損するという問題がある。特に本発明が大きな目的とする穴あけ位置精度に関しては、前記エンドミルは、切り屑によるエンドミルへの振動付与とワークへの大きな擦過により、穴あけ位置精度と穴の面粗さの両面から不満足な結果しか得られない。
【００１２】
特許文献２記載の座ぐり加工用ドリルでは溝幅が広いため切り屑詰まりは軽減される。しかし、溝幅が広いために切り屑の分断効果が小さく、カールした切り屑がつながるため、加工中に切り屑が穴の外に排出されず、溝の中に残ったままになりやすい。そのために加工穴の内壁面を切り屑が擦過して傷つけ、ワークの加工穴の面粗さが悪化するという問題がある。また、切れ刃の外周側に回転方向の逆側に−１°〜−２０°後退する切れ刃を持っていることを大きな特徴としているため、刃部の欠けは抑制されるものの、食付き性が悪いので穴径が拡大し、目的とする穴の位置がずれてしまって穴あけ位置精度が悪くなるといった問題が発生する。
【００１３】
特許文献３に記載されているドリルは、マージン部側の切刃の外周端側に凸曲面を有し、前記凸曲面に続く第１凹曲面部の曲率よりヒール側に近い第２凹曲面部の曲率が大きいことを特徴としている。そのために、このドリルを座ぐり加工に用いた場合には、多くの切り屑が第２凹曲面に摺接しなくて、第１凹曲面によってのみカールされた切り屑は第２凹曲面付近の溝で方向性を失ったり、溝に滞留する傾向となる。その結果、切り屑がドリルの進行方向に行き場のない狭い空間でドリルに衝突してドリルに振れ方向の振動を与えることになる。これは目的とする位置精度の悪化に大きな影響を及ぼすのみではなく、加工穴の内壁面に切り屑が傷を付けて、加工面粗さが劣化するという問題がある。
【００１４】
また、特許文献４に記載されているドリルは、切り屑の分断性が弱いため、螺旋状に何重もカールした切り屑が長くつながるため、切り屑の排出性が悪く、切り屑により加工穴の内壁面を切り屑が擦過して傷つけ加工面が悪化する問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は特に斜面や曲面での穴加工、及び座ぐり穴加工をすることに特化したドリルに関し、特に穴あけ位置精度を大きく向上させるために創作した新しいドリル形状及びドリル加工方法を提供するものである。本発明の目的は、発明が解決しようとする課題で述べたような従来の工具での問題点を解決して、特に従来の座ぐり穴加工用エンドミル、又は座ぐり加工用ドリルと比較して、切り屑が螺旋状に何重にもカールするのを制御することで切り屑の分断性を向上させ、さらにできるだけ切り屑を小さくカールさせることで切り屑排出性を高め、その結果として、穴の入口径の拡大を抑制し、同時に穴の位置精度や加工面粗さの向上を図れるドリル及びそのドリルを用いた加工方法を提供することである。また、本発明によれば切り屑詰りによるドリル刃先の欠け、チッピングを抑制できるので、斜面や曲面での穴加工、又は座ぐり加工でのドリルが長寿命となる効果がある。
【００１６】
本発明のドリルの形状として重要な特徴は、小さめのドリル心厚と適正な溝幅で大きなチップポケットを確保すると共に、切り屑のカールを制御することで切り屑を細かく分断でき、切り屑の排出性を大幅に向上させる溝底形状としたことである。本発明のドリルの新規な形状およびその周辺の形状を製造し、それらのドリルについてドリル加工での穴の位置精度、穴の入口径の拡大程度及びワークの加工面粗さを評価し、本発明のドリルの溝底の凹曲面の形状を従来にはない新規なドリル形状にまで最適化した。
【００１７】
すなわち第１の本発明は、２枚の切れ刃を有するドリルであって、前記ドリルは、先端角が１７０°〜１９０°であり、心厚がドリル直径の０．１５倍〜０．２５倍であり、前記ドリルをドリル先端からドリルの軸線方向に見た図において、ドリルの軸線Ｏとマージン部側での内壁面の外周端とを結ぶマージン部側の溝直線と、ドリルの軸線Ｏとヒール部側での内壁面の外周端すなわちヒールとを結ぶヒール側の溝直線とがなす角度を溝幅としたときに、前記溝幅が７５°〜８５°の範囲であり、溝底および前記溝底からヒールに至るまでの第一溝底曲線は凹曲線でなり、前記第一溝底曲線がドリルの軸線からヒールを結ぶ直線に対し最も窪んだ第一溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔はドリルの軸線からヒール方向へ直線距離で直径の０．３５倍〜０．７０倍とし、第一溝底曲線の最大窪み量は、直径の０．０３倍〜０．０７倍の範囲であり、マージン部側での内壁面の外周端から溝底に至るまでの第二溝底曲線は凹曲線でなり、前記第二溝底曲線がマージン部側の溝直線に対し最も窪んだ第二溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔はドリルの軸線からマージン部側での内壁面の方向へ直線距離で心厚の１．５倍〜２．５倍とし、第二溝底曲線の最大窪み量は前記ドリル直径の０倍を超え０．０４倍未満となる範囲であり、且つ第二溝底曲線の最大窪み量は第一溝底曲線の最大窪み量に対し小さく設定したことを特徴とするドリルである。
【００１８】
特に、第１の発明において、さらにシンニングの逃げ角を３５°〜５０°の範囲とするのが良い。これが本発明の第２の発明である。
【００１９】
第３の本発明は、第１または第２の本発明のドリルを用いて、前記ドリルの軸線に対して傾斜している斜面又は曲面を加工することを特徴とする穴加工方法である。
【００２０】
第４の本発明は、第１または第２の本発明のドリルを用いて、前記ドリルの軸線に対して傾斜している面又は曲面で、座ぐり加工をすることを特徴とする座ぐり加工方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、斜面や曲面での穴加工、及び座ぐり穴加工に関し、従来の座ぐり加工用エンドミル及び座ぐり加工用ドリルと比較して、切り屑のカールを制御することで分断性を高め、切り屑を小さくカールさせることで切り屑の排出性を大幅に向上させることができる。よって、本発明のドリルを用い、斜面や曲面を有するワークの穴加工及び座ぐり穴加工を行なえば、良好な穴の位置精度を得て、穴入口径の拡大防止ができ、ワークの加工面粗さを大幅に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係るドリルの軸線方向先端視の正面図である。
【図２】図１に示す本発明のドリルの切り屑排出溝を有する部分での、ドリルの軸線Ｏに直交する断面図である。
【図３】図１に示すドリルの側面の全体図である。
【図４】図２に示す本発明のドリルにおけるヒール部側での内壁面付近を拡大した図である。
【図５】図２に示す本発明のドリルにおけるマージン部側での内壁面付近を拡大した図である。
【図６】本発明のドリルでの代表的な切り屑の形状を示す図である。
【図７】従来の座ぐり用エンドミルでの代表的な切り屑の形状を示す図である。
【図８】図３に示す本発明のドリルの切れ刃付近を拡大して９０度回転させた図である。
【図９】特許文献１に記載のエンドミルを示す図である。
【図１０】従来のエンドミルによる座面加工とドリルによる穴加工の問題点を模式的に示す図である。
【図１１】実施例に用いた被削材及び加工穴中心のずれの測定方向を示す図である。
【図１２】図１１に示す被削材における矢印Ａから見たときの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための一実施形態を図１乃至図８を用いて説明する。図１は本発明に係るドリルの軸線方向先端視の正面図である。ドリル本体５は少なくとも切れ刃６を含む部分が材質的には超硬合金、ＣＢＮ、サーメットなどの硬質材料からなり、ドリルの軸線を中心とした直径Ｄの略円筒状に形成されている。さらに図１に示すドリルには切れ刃６が２枚設けられている。ドリルの先端から始まりドリル後方側に至る部分には、一定の捩れ角でドリル回転方向Ｌの後方側に捩れる一対の略凹状曲面の切り屑排出溝７（以下、単に溝ともいう）がドリルの軸線Ｏに対して対称に設けられている。ドリルの切れ刃６は前記切り屑排出溝７のドリル回転方向Ｌを向くマージン部側での内壁面８と先端逃げ面９とが交差する稜線部に設けられている。さらに、本発明のドリルにはシンニング面２７が設けられている。
【００２４】
図２は図１に示す本発明のドリルの切り屑排出溝を有する部分での、ドリルの軸線Ｏに直交する断面図である。本発明の切り屑排出溝のマージン部側での内壁面８とヒール部側での内壁面１１の形状的特徴は、この図２において良く理解できる。本発明で溝幅θとは、図２において、ドリルの軸線Ｏとマージン部側での内壁面の外周端１８とを結ぶマージン部側の溝直線１０と、ドリルの軸線Ｏとヒール部側での内壁面１１の外周端すなわちヒール１５とを結ぶヒール側の溝直線１２とがなす角度を指す。また、本発明において、２つの切り屑排出溝の溝底１３を通る心厚円１４の直径は心厚ｄで定義される。
【００２５】
本発明において、心厚ｄは直径Ｄの０．１５倍〜０．２５倍とする。これによりドリルの剛性を著しく損なうことなく、且つ切り屑の排出に十分なチップポケットを確保することが出来る。心厚ｄが直径Ｄの０．１５倍未満であればドリルの剛性不足により振動したりドリルが撓むことで穴あけ位置精度が悪くなったり、穴曲がりや折損といた問題が起こる。心厚ｄが直径Ｄの０．２５倍を超えると切り屑の排出に十分なチップポケットが確保できないため、切り屑詰まりによる穴あけ位置精度が悪くなったり、加工面粗さが悪くなる。
【００２６】
本発明の溝幅θは７５°〜８５°であり、鋭角とする。図２でいえば、ヒール部側での内壁面１１の外周端すなわちヒール１５は、ドリルの軸線Ｏとマージン部側での内壁面の外周端１８とを結ぶマージン部側の溝直線１０に直交する直線１７よりは溝を狭める方向に位置している。溝幅θが７５°未満であれば、切り屑の排出に必要なチップポケットが十分得られず、切り屑詰まりを起こし最悪の場合折損に至る。溝幅θが８５°より大きいと、切り屑排出に十分なチップポケットが得られるが、切り屑のカールが大きくなるため切り屑が加工穴の内壁面に接触し加工面粗さが悪化する。また、切り屑の分断効果も小さくなるため螺旋状に何重にもつながった切り屑が溝外へ排出され難く切り屑詰まりにより折損に至る危険性が高くなる。
【００２７】
図３は図１に示すドリルの側面の全体図である。本発明のドリルにおいて、ドリルの先端から始まりドリル後方側に至る部分には、略凹状曲面の切り屑排出溝７が設けられている。本発明において、ドリル本体５は少なくとも切れ刃６を含む部分が材質的には超硬合金、ＣＢＮ、サーメットなどの硬質材料からなり、ドリルの軸線を中心とした直径Ｄの略円筒状に形成されている。２枚の切れ刃６がなす角度は先端角２６で定義される。
【００２８】
本発明において、先端角２６は１７０°〜１９０°とする。これにより傾斜面の加工に際して穴あけ位置精度を悪化させることなく加工できる。先端角２６が１７０°未満であればドリルの食付きが悪くワークの傾斜面に沿ってドリルがすべるため穴あけ位置精度が悪くなったり穴曲がりが起こる。先端角２６が１９０°を超えるとドリルのコーナ部の強度が弱くなるため、ドリルに欠損が起こる。
【００２９】
図４は図２に示す本発明のドリルにおけるヒール部側での内壁面付近を拡大した図であり、図５は図２に示す本発明のドリルにおけるマージン部側での内壁面付近を拡大した図である。
本発明のドリルの溝は全体の形状として図２に示されるように、前記溝底１３とドリルの心厚ｄを直径としたときの心厚円１４との接点からヒール部側での内壁面１１の外周端すなわちヒール１５に至るまでの第一溝底曲線１６と、前記溝底１３とドリルの心厚ｄを直径としたときの心厚円１４との接点からマージン部側での内壁面の外周端１８に至るまでの第二溝底曲線１９が設けられている。
【００３０】
本発明は図４に示すように、ヒール部側の溝形状として、ドリルの軸線Ｏとヒール１５を結ぶ直線であるヒール部側の溝直線１２に対して直角方向に第一溝底曲線１６が最も窪んだ位置を第一溝底曲線の最大窪み位置２０とし、第一溝底曲線の最大窪み位置２０がある位置をドリルの軸線からヒール方向へヒール部側の溝直線１２に沿って測定したときの、第一溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔２２は直径の０．３５倍〜０．７０倍とする。さらに、前記第一溝底曲線１６は凹曲線状であり、ヒール部側の溝直線１２からの第一溝底曲線の最大窪み量２１は、直径の０．０３倍〜０．０７倍の範囲であることを特徴としている。
【００３１】
さらに本発明はマージン部側の溝形状として、図２に示すように溝底１３と心厚円１４との接点からマージン部側での内壁面の外周端１８に至るまで第二溝底曲線１９が設けられている。本発明は図５に示すように、ドリルの軸線Ｏからマージン部側での内壁面の外周端１８を結ぶマージン部側の溝直線１０の直角方向で測定したときに第二溝底曲線１９が最も窪んだ位置を第二溝底曲線の最大窪み位置２３し、第二溝底曲線の最大窪み位置２３がある位置をドリルの軸線からマージン部側での内壁面の外周端１８へマージン部側の溝直線１０に沿って測定したときの、第二溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔２４は心厚の１．５倍〜２．５倍とする。さらに、前記第二溝底曲線１９は凹曲線状であり、マージン部側の溝直線１０からの第二溝底曲線の最大窪み量２５は、直径の０倍を超え０．０４倍未満の範囲であり、第一溝底曲線の最大窪み量２１よりも小さいことを特徴としている。
【００３２】
第一溝底曲線の最大窪み位置２０が、第一溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔２２で直径の０．３５倍未満となる位置にある場合は、心厚に接する点から第一溝底曲線の窪みに至る部分で切り屑が急激に曲げられるため切り屑がスムーズにカールされず、切り屑詰まりが生じ易くなる。
前記最大窪み位置２０が第一溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔２２で直径の０．７０倍を超えた位置にある場合には、切り屑のカールが大きくなるため切り屑が加工穴の内壁面に接触し加工面粗さが悪化する。また、切り屑の分断効果も小さくなるため螺旋状に何重につながった切り屑が溝外へ排出され難く切り屑詰まりにより折損に至りやすい。
【００３３】
また、第一溝底曲線の最大窪み量２１はドリル直径の０．０３倍〜０．０７倍の範囲とする。第一溝底曲線の最大窪み量２１がドリル直径の０．０３倍未満では、切り屑を十分にカールできないため切り屑の排出性が悪くなり、第一溝底曲線の最大窪み量２１が０．０７倍を超える場合には切り屑が強くカールされるため螺旋状に何重につながった切り屑になり、切り屑排出性が悪くなり、且つドリルのヒール部が鋭角になり過ぎるため、ヒール部に欠けが生じる危険性が大きくなる。
【００３４】
第二溝底曲線の最大窪み位置２３が心厚の１．５倍未満では切り屑が心厚に接する溝底部で急激にカールするため切り屑がスムーズにカールされず切屑詰まりになる。２．５倍を超える場合には切り屑はスムーズにカールされるが切り屑の分断効果が小さくなり螺旋状に何重につながった切り屑になり切り屑排出性が悪くなる。
【００３５】
さらに本発明において、第二溝底曲線の最大窪み量２５は０以下であるとドリルの外周部と第二溝曲線がなす角度が鈍角になるため、斜面の加工時に食付きが悪く、穴の位置精度が悪化する。ここで第二溝底曲線の最大窪み量２５が負の値である場合というのは、第二溝底曲線１９が凸曲線状であるという意味である。
第二溝底曲線の最大窪み量２５がドリル直径の０．０４倍以上では、切り屑はスムーズにカールされるが外周と第二溝底曲線がなす角度が鋭角になるため強度不足によりカケが生じる。本発明のドリルでは、第二溝底曲線の最大窪み量２５を第一溝底曲線の最大窪み量２１に対し小さくする。第二溝底曲線の最大窪み量２５が第一溝底曲線の最大窪み量２１と同じもしくは第二溝底曲線の最大窪み量２５を第一溝底曲線の最大窪み量２１より大きくした場合、切り屑の切り屑が第二溝面曲線部で強くカールされるため、第一溝曲線部でのカール効果が小さくなるため切り屑分断効果が小さくなり、螺旋状に何重につながった切り屑になり切り屑排出性が悪くなるからである。
【００３６】
通常、切り屑を分断するにはドリルのねじれ溝の形状によってカールした切り屑が、切削が進むにつれてカールできなくなった時点でドリル心厚を形成する溝底部側が剪断の起点となり分断される。しかしながら、切り屑のカールが綺麗な円状に近いほど生成された切り屑は何重も螺旋状につながっていくため、切り屑の分断効果が小さくなる。
【００３７】
本発明の溝底曲線の特徴は、溝幅は意外にも狭く見えるものの、マージン部側の第二溝底曲線及びヒール部側の第一溝底曲線が凹曲線状に特定幅だけ窪んでいるので、溝幅と溝底曲線の組合せにより、切り屑が移動するのに十分な大きさのチップポケットを確保している。前記の凹曲線状の第二溝曲線により緩やかにカールされた切り屑が、前記の凹曲線状の第一溝底曲線部により、切り屑は強くカールされる。これより切り屑は綺麗な円状ではなく、円に近い三角形状になるため切り屑のカールが１周カールした時点で強制的にカールするのを終わらせることが出来る。その結果として、小さくカールし細かく分断された切り屑はスムーズに外に排出されて、ドリルに振動を与えることも、加工面を損傷することもない。すなわち、本発明の溝底曲線の特徴は、本発明のドリルを使用した穴加工で狙った中心位置がずれないという良好な位置精度の確保と、穴明けされた穴の良好な加工面粗さの確保に大きく貢献しているのである。
【００３８】
穴あけした穴の位置精度は切り屑の形状の良し悪しに左右される。相対的に長く連続した切り屑はドリルの溝の中で暴れたり、噛み込みや絡まったりしたりしてドリルの振動の原因になる。本発明のドリルで生成されて排出された切り屑の形状は穴の精度に影響を及ばさない程度に小さく分断されている。以下の実施例で確認した本発明のドリルでの切り屑の形状を従来の座ぐり加工用エンドミルでの切り屑と比較して図６及び７に示す。
図６は本発明のドリルでの代表的な切り屑の形状を示す図である。図７は従来の座ぐり加工用エンドミルでの代表的な切り屑の形状を示す図である。図６及び図７において（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。図７に示すように従来の座ぐり加工用エンドミルでの切り屑３０は連続した形状になるのに対して、図６に示すように本発明のドリルによる切り屑２９は小さく分断されていることが分かる。本発明は前述のようにドリルの加工による切り屑がカールされて小さく分断されるところのドリルの溝底曲線の形状の最適な組合せによって大きく特徴付けられるが、このような見方をして設計された斜面や曲面への穴加工、及び座ぐり穴加工ができるドリルは初めてである。
【００３９】
図８は図３に示す本発明のドリルの切れ刃付近を拡大して９０度回転させた図である。ドリル本体５にはシンニング面２７が設けられており、切れ刃６とシンニング面２７のなす角度がシンニングの逃げ角２８となる。本発明において、シンニングの逃げ角２８は３５°〜５０°とするのが望ましい。これにより、カールされた切り屑の排出をより効率的に行うことが出来る。
【００４０】
以下、本発明を下記の実施例により詳細に説明するが、それらにより本発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００４１】
以下の表中にある各実施例では、本発明例、従来例、比較例を区分として示し、試料番号は本発明例、従来例、比較例ごとに、連続の通し番号で記載した。
【００４２】
本発明は、２枚の切れ刃を有する超硬合金製のドリルであって、実験の結果として本発明の穴位置精度及び穴入口径の拡大の大幅な改善には溝底曲線の新規な形状が重要であることが確認できたものであるが、その効果を最大限に発揮するドリルの基礎形状として、溝底曲線の形状以外には、ドリルの先端角、ドリル心厚、及び溝幅の最適化が本発明の構成要件として必須である。
そこで以下の実施例では、超硬合金製のドリルに表面処理として（ＴｉＡｌ）Ｎ系にＳｉを含有させた硬質皮膜を施した統一した仕様をベースにして、ドリルの先端角、ドリル心厚、溝幅及び溝形状の影響を調査するために本発明を実施した例、及び本発明の条件以外のものと比較した比較例を以下に示す。
【００４３】
（実施例１）
本発明例１乃至５及び比較例１、２を用いた切削試験による先端角の比較を行った。本発明例１乃至５において先端角はそれぞれ１７０°、１７５°、１８０°、１８５°、１９０°とした。比較例１、２の先端角はそれぞれ１６５°、１９５°とした。
実施例１で使用した７種類全てのドリルは母材が超硬合金であり、刃数が２枚刃、直径が６ｍｍ、溝長が１９ｍｍ、シャンク径が６ｍｍ、ねじれ角が３０°、心厚が直径の０．２０倍、溝幅が８０°である。さらに第一溝底曲線の形状は凹曲線であり、第一溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔は直径の０．５０倍、第一溝底曲線の最大窪み量は直径の０．０５倍、第二溝底曲線の形状は凹曲線であり、第二溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔は心厚の２．０倍、第二溝底曲線の最大窪み量は直径の０．０２倍とし、これらの緒元は本発明例１乃至５及び比較例１、２にて統一した。
【００４４】
図１１は実施例に用いた被削材及び加工穴中心のずれの測定方向を示す図である。被削材はＳ５０Ｃであり、図１１に示すように幅１２０ｍｍ、奥行き１００ｍｍ、高さ８０ｍｍの直方体を切断し、高さ方向に３０°の勾配をもつ斜面をつけた形状のものを切削試験に用いた。
図１２は図１１に示す被削材における矢印Ａから見たときの断面図である。試験方法として、切削速度は７５ｍ／ｍｉｎ、１刃送りは０．０９ｍｍ／ｒｅｖ、工具の突き出し量は３６ｍｍ、加工穴深さは図１２に示すように、斜面とドリルの刃先が接触する位置を基準として、そこから高さ方向に１８ｍｍの切削条件で、クーラントは何も用いず乾式切削で、穴間隔１０ｍｍにて１０穴ずつ切削を行った。
【００４５】
切削試験後には位置精度及び加工穴の拡大径についての測定を行った。位置精度の測定方法として、各１０穴の加工穴中心の理論的位置からの位置ずれ（以下、「ずれ」とも記載する）を光学式顕微鏡を用いて測定した。測定項目はまず、１０穴の加工穴中心の幅方向のずれの平均値をＸ方向のずれとし、図１１に示すように勾配をもつ被削材を高さが高くなる方を上に置いたとき、上方向を＋、下方向を−とした。さらに、１０穴の加工穴中心の奥行き方向のずれの平均値をＹ方向のずれとし、勾配をもつ被削材を高さが高くなる方を上に置いたとき、右方向を−、左方向を＋とした。
加工穴の拡大径の測定方法として、被削材の上面側における加工穴の直径を光学式顕微鏡を用いて測定し、被削材の上面側における加工穴の直径と使用したドリルの工具径との差から加工穴の拡大径を求めた。
評価基準としてはＸ方向のずれおよびＹ方向のずれが、共に＋０．１ｍｍ〜−０．１ｍｍの範囲にあり、なおかつ加工穴の拡大径が５μｍ以内であるものを良好とした。切削試験結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】
表１に示すように、本発明例１乃至５はＸ方向のずれおよびＹ方向のずれが、共に＋０．１ｍｍ〜−０．１ｍｍの範囲にあり、さらに加工穴の拡大径が５μｍ以内であったため良好な結果であった。これに対し、比較例１は先端角が小さく、コーナ部の角度が鈍角となり、被削材に食付きにくくなったためＸ方向のずれが０．４ｍｍ、Ｙ方向のずれが０．１８ｍｍとなり、加工穴の拡大径が５．９μｍであった。また、比較例２は先端角が大きく、コーナ部が鋭角になりすぎる事により強度が低下し、１穴目で刃先にチッピングが生じたため、Ｘ方向のずれが０．５５ｍｍ、Ｙ方向のずれが０．２２ｍｍとなり、加工穴の拡大径が５．１μｍであった。
【００４８】
（実施例２）
本発明例６乃至８は比較例３、４との対比において、切削試験による心厚の比較を行った実施例である。心厚は、本発明例６乃至８においてそれぞれ直径Ｄの０．１５倍、０．２０倍、０．２５倍とした。比較例３、４においてはそれぞれ直径Ｄの０．１０倍、０．３０倍とした。また、心厚以外は本発明例３と同一の緒元として、仕様を統一した。
【００４９】
被削材及び試験方法は実施例１と同様とした。切削試験では加工穴数及び位置精度についての測定を行った。加工穴数の評価方法は、１０穴まで切削を行った切削試験において加工可能であった穴数の計測により評価を行った。位置精度の測定方法として、各１０穴の加工穴中心の理論的位置からの位置ずれ（以下、「ずれ」とも記載する）を光学式顕微鏡を用いて測定した。測定項目はまず、１０穴の加工穴中心の幅方向のずれの平均値をＸ方向のずれとし、勾配をもつ被削材を高さが高くなる方を上に置いたとき、上方向を＋、下方向を−とした。さらに、１０穴の加工穴中心の奥行き方向のずれの平均値をＹ方向のずれとし、勾配をもつ被削材を高さが高くなる方を上に置いたとき、右方向を−、左方向を＋とした。
評価基準としては加工穴数が１０穴であり、なおかつＸ方向のずれおよびＹ方向のずれが、共に＋０．１ｍｍ〜−０．１ｍｍの範囲にあるものを良好とした。切削試験結果を表２に示す。
【００５０】
【表２】
【００５１】
表２から分かるように、本発明例６乃至８は加工穴数が１０穴であり、さらにＸ方向のずれおよびＹ方向のずれが、共に＋０．１ｍｍ〜−０．１ｍｍの範囲にあり良好な結果であった。これに対し、比較例３は、心厚が小さく剛性が低いため、２穴目の加工中の振動により折損した。そのためＸ方向のずれおよびＹ方向のずれは測定不能であった。また、比較例４は心厚が大きいため剛性は高いが、切り屑の排出性が悪くなり、６穴目で切り屑詰まりにより折損した。そのためＸ方向のずれおよびＹ方向のずれは測定不能であった。
【００５２】
（実施例３）
本発明例９乃至１１及び比較例５、６を用いた切削試験による溝幅の比較を行った。溝幅は本発明例９乃至１１においてそれぞれ７５°、８０°、８５°とした。比較例５、６においてはそれぞれドリル直径の７０°、９０°とした。また、溝幅以外は本発明例３と同一の緒元として、仕様を統一した。
【００５３】
被削材及び試験方法は実施例１と同様とした。切削試験では加工穴数及び被削材の加工面粗さについての測定を行った。加工穴数の評価方法は、１０穴まで切削を行った切削試験において加工可能であった穴数の計測により評価を行った。被削材の加工面粗さは、面粗さ測定器（株式会社東京精密社製、ＳＵＲＦＣＯＭ １５００ＤＸ）を用いて加工した穴の内壁面を穴の奥から入口方向に面粗さを測定することにより評価を行った。
評価基準としては加工穴数が１０穴であり、なおかつ被削材の加工面粗さが１０μｍ以下であるものを良好とした。切削試験結果を表３に示す。
【００５４】
【表３】
【００５５】
表３から分かるように、本発明例９乃至１１は切り屑が細かく分断されていたため、加工穴数が１０穴となり、なおかつ被削材の加工面粗さが１０μｍ以下となり良好な結果であった。これに対し、比較例５はチップポケットが狭いため切り屑詰まりにより３穴目で折損した。また、加工穴の内壁面に切り屑詰まりによる切り屑が傷つけた跡が残っており、被削材の加工面粗さは１６．１μｍであった。比較例６は加工穴数は１０穴であったが、切り屑が分断されずつながった切り屑が溝に残ったまま加工していた影響で、被削材の加工面粗さは１２．２μｍであった。
【００５６】
（実施例４）
本発明例１２乃至１９、比較例７、８及び従来例１を用いた切削試験により、溝底からヒールに至るまでの第一溝底曲線の形状と、第一溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔の比較を行った。
本発明例１乃至５において第一溝底曲線の形状は凹曲線であり、第一溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔は、それぞれドリルの軸線からヒール方向へ、直線距離で直径Ｄの０．３５倍、０．４０倍、０．４５倍、０．５０倍、０．５５倍、０．６０倍、０．６５倍、０．７０倍となる位置とした。
比較例７、８において第一溝底曲線の形状は凹曲線であり、第一溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔は、それぞれドリルの軸線からヒール方向へ、直線距離で直径の０．３０倍、０．７５倍となる位置とした。
従来例１において第一溝底曲線の形状は凸曲線であり、第一溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔は、それぞれドリルの軸線からヒール方向へ、直線距離で直径の０．５５倍となる位置とした。
また、本発明例１２乃至１９、比較例７、８及び従来例１において第一溝底曲線の形状と、第一溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔以外は本発明例３と同一の緒元として、仕様を統一した。
【００５７】
被削材及び試験方法は実施例１と同様とした。切削試験では位置精度及び被削材の加工面粗さについての測定を行った。位置精度の測定方法として、各１０穴の加工穴中心の理論的位置からの位置ずれ（以下、「ずれ」とも記載する）を光学式顕微鏡を用いて測定した。測定項目はまず、１０穴の加工穴中心の幅方向のずれの平均値をＸ方向のずれとし、勾配をもつ被削材を高さが高くなる方を上に置いたとき、上方向を＋、下方向を−とした。さらに、１０穴の加工穴中心の奥行き方向のずれの平均値をＹ方向のずれとし、勾配をもつ被削材を高さが高くなる方を上に置いたとき、右方向を−、左方向を＋とした。被削材の加工面粗さは、面粗さ測定器（株式会社東京精密社製、ＳＵＲＦＣＯＭ １５００ＤＸ）を用いて加工した穴の内壁面を穴の奥から入口方向に面粗さを測定することにより評価を行った。
評価基準としてはＸ方向のずれおよびＹ方向のずれが、共に＋０．１ｍｍ〜−０．１ｍｍの範囲にあり、なおかつ被削材の加工面粗さが１０μｍ以下であるものを良好とした。切削試験結果を表４に示す。
【００５８】
【表４】
【００５９】
表４に示すように、本発明例１２乃至１９は、Ｘ方向のずれおよびＹ方向のずれが、共に＋０．１ｍｍ〜−０．１ｍｍの範囲にあり、なおかつ、被削材の加工面粗さが最大高さ（Ｒｚ値）で１０μｍ以下の範囲にあり良好な結果を示した。
比較例７及び８は切り屑が適切にカールされず、被削材との接触時に工具が斜面に沿って大きく移動した。その結果比較例７ではＸ方向のずれが−０．１５ｍｍ、Ｙ方向のずれが０．１１ｍｍ、比較例８ではＸ方向のずれが−０．１４ｍｍ、Ｙ方向のずれが０．１２ｍｍであった。さらに比較例７及び８では切り屑が切削加工中に詰まったため、被削材の加工面粗さが比較例７では１６．１μｍ、比較例８では１９．２μｍであった。
従来例１は第一溝底曲線の形状は凸曲線であるため、切り屑の分断効果が小さく、カールした切り屑がつながってしまう。よって、切削結果においてもＸ方向のずれが−０．１６ｍｍ、Ｙ方向のずれが−０．１８ｍｍであった。さらにつながった切り屑が加工面を擦ったため、被削材の加工面粗さが２１．６μｍであった。
【００６０】
（実施例５）
【００６１】
本発明例２０乃至２４、比較例９、１０及び従来例２を用いた切削試験により、溝底からヒールに至るまでの第一溝底曲線の最大窪み量の比較を行った。
【００６２】
本発明例２０乃至２４において第一溝底曲線の形状は凹曲線であり、第一溝底曲線の最大窪み量は、直径の０．０３倍、０．０４倍、０．０５倍、０．０６倍、０．０７倍とした。
比較例９、１０において第一溝底曲線の形状は凹曲線であり、第一溝底曲線の最大窪み量は、直径の０．０２倍、０．０８倍とした。
従来例２において第一溝底曲線の形状は凸曲線であるため、第一溝底曲線の最大窪み量は負の値となり、直径の−０．０５倍とした。
また、本発明例２０乃至２４、比較例９、１０及び従来例２において第一溝底曲線の最大窪み量以外は本発明例３と同一の緒元として、仕様を統一した。
【００６３】
被削材、試験方法、評価方法及び評価基準は実施例４と同様とした。切削試験結果を表５に示す。
【００６４】
【表５】
【００６５】
表５に示すように、本発明例２０乃至２４は、Ｘ方向のずれおよびＹ方向のずれが、共に＋０．１ｍｍ〜−０．１ｍｍの範囲にあり、なおかつ、被削材の加工面粗さが１０μｍ以下の範囲にあり良好な結果を示した。
比較例９及び１０は切り屑が適切にカールされず、被削材との接触時に工具が斜面に沿って大きく移動した。その結果比較例９ではＸ方向のずれが０．０８ｍｍ、Ｙ方向のずれが０．１１ｍｍ、比較例１０ではＸ方向のずれが０．１９ｍｍ、Ｙ方向のずれが０．１３ｍｍであった。さらに比較例９及び１０では切り屑が切削加工中に詰まったため、被削材の加工面粗さが比較例９では１３．２μｍ、比較例１０では１１．５μｍであった。
従来例２は第一溝底曲線の形状は凸曲線であるため、切り屑の分断効果が小さく、カールした切り屑がつながってしまう。よって、切削結果においてもＸ方向のずれが−０．１９ｍｍ、Ｙ方向のずれが−０．１５ｍｍであった。さらにつながった切り屑が加工面を擦ったため、被削材の加工面粗さが１９．５μｍであった。
【００６６】
（実施例６）
【００６７】
本発明例２５乃至２９、比較例１１、１２及び従来例３を用いた切削試験により、溝底から外周コーナ部に至るまでの第二溝底曲線の形状と、第二溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔の比較を行った。
【００６８】
本発明例２５乃至２９において第二溝底曲線の形状は凹曲線であり、第二溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔は、心厚ｄの１．５倍、１．７５倍、２．０倍、２．２５倍、２．５倍となる位置とした。
比較例１１、１２において第二溝底曲線の形状は凹曲線であり、第二溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔は、心厚ｄの１．２５倍、２．７５倍となる位置とした。
従来例３において第二溝底曲線の形状は凸曲線であり、第二溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔は、心厚ｄの１．７５倍となる位置とした。
また、本発明例２５乃至２９、比較例１１、１２及び従来例３において第二溝底曲線の形状と、第二溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔以外は本発明例３と同一の緒元として、仕様を統一した。
【００６９】
被削材、試験方法、評価方法及び評価基準は実施例４と同様とした。切削試験結果を表６に示す。
【００７０】
【表６】
【００７１】
表６に示すように、本発明例２５乃至２９は、Ｘ方向のずれおよびＹ方向のずれが、共に＋０．１ｍｍ〜−０．１ｍｍの範囲にあり、なおかつ、被削材の加工面粗さが１０μｍ以下の範囲にあり良好な結果を示した。
比較例１１及び１２は切り屑が適切にカールされず、被削材との接触時に工具が斜面に沿って大きく移動した。その結果比較例１１ではＸ方向のずれが０．１１ｍｍ、Ｙ方向のずれが０．１３ｍｍ、比較例１２ではＸ方向のずれが０．１５ｍｍ、Ｙ方向のずれが０．１６ｍｍであった。さらに比較例１１及び１２では切り屑が切削加工中に詰まったため、被削材の加工面粗さが比較例１１では１５．９μｍ、比較例１２では１３．３μｍであった。
従来例３は第二溝底曲線の形状は凸曲線であるため、切り屑の分断効果が小さく、カールした切り屑がつながってしまう。よって、切削結果においてもＸ方向のずれが−０．２５ｍｍ、Ｙ方向のずれが−０．２２ｍｍであった。さらにつながった切り屑が加工面を擦ったため、被削材の加工面粗さは２５．５μｍであった。
【００７２】
（実施例７）
本発明例３０乃至３９、比較例１３乃至１６及び従来例４を用いた切削試験により、溝底から外周コーナ部に至るまでの第二溝底曲線の最大窪み量の比較を行った。
【００７３】
本発明例３０乃至３６において第二溝底曲線の形状は凹曲線であり、第一溝底曲線の最大窪み量は直径Ｄの０．０５倍、第二溝底曲線の最大窪み量はそれぞれ直径Ｄの０．００５倍、０．０１０倍、０．０１５倍、０．０２０倍、０．０２５倍、０．０３０倍、０．０３５倍とした。
本発明例３７乃至３９において第二溝底曲線の形状は凹曲線であり、第一溝底曲線の最大窪み量は直径Ｄの０．０３倍、第二溝底曲線の最大窪み量はそれぞれ直径Ｄの０．００５倍、０．０１５倍、０．０２５倍、０．０３０倍とした。
比較例１３、１４において第二溝底曲線の形状は凹曲線であり、第一溝底曲線の最大窪み量は直径Ｄの０．０５倍、第二溝底曲線の最大窪み量はそれぞれ直径Ｄの０倍、０．０４０倍とした。
比較例１５、１６において第二溝底曲線の形状は凹曲線であり、第一溝底曲線の最大窪み量は直径Ｄの０．０３倍、第二溝底曲線の最大窪み量はそれぞれ直径Ｄの０倍、０．０３０倍とした。
従来例２において第一溝底曲線の最大窪み量は直径Ｄの０．０５倍であり、第二溝底曲線の形状は凸曲線であるため、第二溝底曲線の最大窪み量は負の値となり、直径Ｄの−０．０５倍とした。
本発明例３０乃至３９、比較例１３乃至１６及び従来例４において第一溝底曲線の最大窪み量及び第二溝底曲線の最大窪み量以外は本発明例３と同一の緒元として、仕様を統一した。
【００７４】
被削材、試験方法、評価方法及び評価基準は実施例４と同様とした。切削試験結果を表７に示す。
【００７５】
【表７】
【００７６】
表７に示すように、本発明例３０乃至３９は、Ｘ方向のずれおよびＹ方向のずれが、共に＋０．１ｍｍ〜−０．１ｍｍの範囲にあり、なおかつ、被削材の加工面粗さが１０μｍ以下の範囲にあり良好な結果を示した。
比較例１３乃至１５は切り屑が適切にカールされず、被削材との接触時に工具が斜面に沿って大きく移動した。その結果Ｘ方向のずれおよびＹ方向のずれが、共に＋０．１ｍｍ〜−０．１ｍｍの範囲を超え、なおかつ、被削材の加工面粗さが１０μｍを超えたため不良であった。
第二溝底曲線の最大窪み量が第一溝底曲線の最大窪み量と同じ値である比較例１６は、Ｘ方向のずれおよびＹ方向のずれは＋０．１ｍｍ〜−０．１ｍｍの範囲であった。しかし、第一溝底曲線でのカール効果が小さく切り屑排出性が悪くなるため、被削材の加工面粗さが１０．８μｍとなり、不良であった。
従来例４は第二溝底曲線の形状は凸曲線であるため、切り屑の分断効果が小さく、カールした切り屑がつながってしまう。よって、切削結果においてもＸ方向のずれが０．１９ｍｍ、Ｙ方向のずれが−０．１７ｍｍであった。さらにつながった切り屑が加工面を擦ったため、被削材の加工面粗さが２０．２μｍであった。
【００７７】
（実施例８）
本発明例４０乃至４５を用いた切削試験によるシンニング逃げ角の比較を行った。
シンニングの逃げ角は本発明例４０乃至４５においてそれぞれ３０°、３５°、４０°、４５°、５０°、５５°とした。
本発明例４０乃至４５において、シンニングの逃げ角以外は本発明例３と同一の緒元として、仕様を統一した。
【００７８】
被削材及び試験方法は実施例４と同様とした。切削試験では被削材の加工面粗さについての測定を行った。被削材の加工面粗さは、面粗さ測定器（株式会社東京精密社製、ＳＵＲＦＣＯＭ １５００ＤＸ）を用いて加工した穴の内壁面を穴の奥から入口方向に面粗さを測定することにより評価を行った。
評価基準としては被削材の加工面粗さが１０μｍ以下であるものを良好とした。切削試験結果を表８に示す。
【００７９】
【表８】
【００８０】
表８より分かるように、本発明例４０乃至４５は被削材の加工面粗さが１０μｍ以下の範囲にあり良好な結果であった。本発明例４１乃至４４は切り屑が切削初期からスムーズにカールされ且つ切り屑が細かく分断されており、被削材の加工面粗さが８μｍ以下の範囲にあり特に良好な結果であった。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明によれば、例えばクランクシャフトの曲面からなるクランク部や、シャフト部に斜め方向、縦方向に自由自在に必要な油穴がドリル加工できる。また、斜面や曲面を有する金型、部品にも従来のようなエンドミルによる座面加工を不要として、穴加工ができる。
【符号の説明】
【００８２】
１ 従来のエンドミル
２ 従来のエンドミルにより形成された加工面
３ 従来のドリル
４ 従来のドリルがずれる方向
５ ドリル本体
６ 切れ刃
７ 切り屑排出溝
８ マージン部側での内壁面
９ 先端逃げ面
１０ マージン部側の溝直線
１１ ヒール部側での内壁面
１２ ヒール側の溝直線
１３ 溝底
１４ 心厚円
１５ ヒール
１６ 第一溝底曲線
１７ 直線
１８ マージン部側での内壁面の外周端
１９ 第二溝底曲線
２０ 第一溝底曲線の最大窪み位置
２１ 第一溝底曲線の最大窪み量
２２ 第一溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔
２３ 第二溝底曲線の最大窪み位置
２４ 第二溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔
２５ 第二溝底曲線の最大窪み量
２６ 先端角
２７ シンニング面
２８ シンニングの逃げ角
２９ 本発明のドリルでの切り屑
３０ 従来のエンドミルでの切り屑
Ｗ 被削材
Ｏ ドリルの軸線
θ 溝幅
Ｄ 直径
Ｌ ドリル回転方向
ｄ 心厚
ａ 溝面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の切れ刃を有するドリルであって、前記ドリルは、先端角が１７０°〜１９０°であり、心厚がドリル直径の０．１５倍〜０．２５倍であり、前記ドリルをドリル先端からドリルの軸線方向に見た図において、ドリルの軸線Ｏとマージン部側での内壁面の外周端とを結ぶマージン部側の溝直線と、ドリルの軸線Ｏとヒール部側での内壁面の外周端すなわちヒールとを結ぶヒール側の溝直線とがなす角度を溝幅としたときに、前記溝幅が７５°〜８５°の範囲であり、溝底および前記溝底からヒールに至るまでの第一溝底曲線は凹曲線でなり、前記第一溝底曲線がドリルの軸線Ｏからヒールを結ぶ直線に対し最も窪んだ第一溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔はドリルの軸線からヒール方向へ直線距離で直径の０．３５倍〜０．７０倍とし、第一溝底曲線の最大窪み量は、直径の０．０３倍〜０．０７倍の範囲であり、マージン部側での内壁面の外周端から溝底に至るまでの第二溝底曲線は凹曲線でなり、前記第二溝底曲線がマージン部側の溝直線に対し最も窪んだ第二溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔はドリルの軸線からマージン部側での内壁面の方向へ直線距離で心厚の１．５倍〜２．５倍とし、第二溝底曲線の最大窪み量は前記ドリル直径の０倍を超え０．０４倍未満となる範囲であり、且つ第二溝底曲線の最大窪み量は第一溝底曲線の最大窪み量に対し小さく設定したことを特徴とするドリル。
【請求項２】
シンニングの逃げ角を３５°〜５０°の範囲としたことを特徴とする請求項１に記載のドリル。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の座ぐり加工用ドリルを用いて、前記ドリルの軸線に対して傾斜している斜面又は曲面を加工することを特徴とするガイド穴加工方法。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の座ぐり加工用ドリルを用いて、前記ドリルの軸線に対して傾斜している面又は曲面で、座ぐり加工をすることを特徴とする座ぐり加工方法。
【請求項１】
２枚の切れ刃を有するドリルであって、前記ドリルは、先端角が１７０°〜１９０°であり、心厚がドリル直径の０．１５倍〜０．２５倍であり、前記ドリルをドリル先端からドリルの軸線方向に見た図において、ドリルの軸線Ｏとマージン部側での内壁面の外周端とを結ぶマージン部側の溝直線と、ドリルの軸線Ｏとヒール部側での内壁面の外周端すなわちヒールとを結ぶヒール側の溝直線とがなす角度を溝幅としたときに、前記溝幅が７５°〜８５°の範囲であり、溝底および前記溝底からヒールに至るまでの第一溝底曲線は凹曲線でなり、前記第一溝底曲線がドリルの軸線Ｏからヒールを結ぶ直線に対し最も窪んだ第一溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔はドリルの軸線からヒール方向へ直線距離で直径の０．３５倍〜０．７０倍とし、第一溝底曲線の最大窪み量は、直径の０．０３倍〜０．０７倍の範囲であり、マージン部側での内壁面の外周端から溝底に至るまでの第二溝底曲線は凹曲線でなり、前記第二溝底曲線がマージン部側の溝直線に対し最も窪んだ第二溝底曲線の最大窪み位置とドリルの軸線Ｏの間隔はドリルの軸線からマージン部側での内壁面の方向へ直線距離で心厚の１．５倍〜２．５倍とし、第二溝底曲線の最大窪み量は前記ドリル直径の０倍を超え０．０４倍未満となる範囲であり、且つ第二溝底曲線の最大窪み量は第一溝底曲線の最大窪み量に対し小さく設定したことを特徴とするドリル。
【請求項２】
シンニングの逃げ角を３５°〜５０°の範囲としたことを特徴とする請求項１に記載のドリル。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の座ぐり加工用ドリルを用いて、前記ドリルの軸線に対して傾斜している斜面又は曲面を加工することを特徴とするガイド穴加工方法。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の座ぐり加工用ドリルを用いて、前記ドリルの軸線に対して傾斜している面又は曲面で、座ぐり加工をすることを特徴とする座ぐり加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−３０３０６（Ｐ２０１２−３０３０６Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７０６３３（Ｐ２０１０−１７０６３３）
【出願日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【出願人】（０００２３３０６６）日立ツール株式会社 (299)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【出願人】（０００２３３０６６）日立ツール株式会社 (299)
【Ｆターム（参考）】
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