ドリル研磨装置及びその部品並びにドリル

【課題】従来よりも多数の切削加工を連続して行えるようにドリルの加工を行うためのドリル研磨装置を提供する。
【解決手段】本発明のドリル研磨装置は、すくい面を含むドリル切刃とこのドリル切刃と連なるチゼル切刃とが形成されたドリルを、回転する砥石１の研磨面に当接させることにより研磨加工する。研磨面は、前記ドリル切刃を研磨するためのドリル切刃研磨面１１と、ドリル切刃研磨面１１に連通して形成された逃げ面１２とを有する。ドリル切刃研磨面１１と逃げ面１２とのなす傾斜角が２０度〜２６度の範囲内であり、逃げ面の長さが１．１［ｍｍ］以上である。回転するドリル切刃研磨面１１にドリル切刃が当接され、逃げ面１２にドリルのすくい面及びチゼル切刃が当接されることで、ドリル切刃とチゼル切刃とのなす角度を１５４度〜１６０度の範囲内に形成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば板金を重ねてスポット溶接された構造物に穴明けのような切削加工を行うためのドリルの先端加工装置に関し、特に自動車等に用いられる高硬度の鋼板への切削加工に用いるドリルの先端の研磨加工に適した装置及びその部品並びにドリルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のボディ等を分解する際には、金属板同士を重ね合わせてスポット溶接された部分（以下、「スポット溶接部」という）を切削加工により剥離して、金属板を分離することが行われている。切削加工には、ドリルを用いることが一般的である。ドリルの刃先は、使用し続けることで磨耗して、ついには切削加工ができない状態になる。そのために、磨耗したドリルの先端を再研磨する必要がある。特許文献１には、ドリルの先端を研磨加工するための従来のドリル研磨装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ９９／２８０８２号公報
【０００４】
特許文献１のドリル研磨装置は、車両のボディ等に使用されるスポット溶接部の剥離に使用可能な、ローソク型ドリルを研磨加工するための装置である。このドリル研磨装置は、ドリル研削台にドリルを固定して、砥石のドリル切刃研磨面となる平行面によりドリルの切刃を研磨加工することができる。また、ドリルシンニング台にドリルを固定して、砥石の傾斜面及び第２平行面によりシンニング加工を行うことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ドリル研磨装置を用いて、従来よりも作業効率が上がるようなドリルに加工できることが望ましい。特に、近年の自動車のボディ等を構成する金属板は、薄板化を図るために張力が高い高張力鋼板が使用されている。高張力鋼板に対して、従来のドリルは、切刃の磨耗が激しく、連続して多数のスポット溶接部に切削加工を行うことが困難である。
【０００６】
本願発明者らは、ドリル先端のチゼルの形状を工夫することで、高張力鋼板のように高硬度のスポット溶接部の切削を効率よく行えることを発見した。具体的には、チゼル切刃の切刃に対する角度及びチゼルの基端の幅を所定の範囲で形成することで、切削の効率が向上する。特許文献１のドリル研磨装置では、平行面（ドリル切刃研磨面）に対する逃げ面の傾斜角度が３５度であり、チゼル切刃の切刃に対する角度を上記の所定の範囲内に形成することが困難である。
【０００７】
本発明では、このような問題に鑑み、従来よりも多数の切削加工を連続して行えるようにドリルの加工を行うためのドリル研磨装置及びその部品並びにドリルを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決する本発明のドリル研磨装置は、すくい面を含むドリル切刃とこのドリル切刃と連なるチゼル切刃とが形成されたドリルを、回転する砥石の研磨面に当接させることにより研磨加工するドリル研磨装置である。前記研磨面が、前記ドリル切刃を研磨するためのドリル切刃研磨面と、前記ドリル切刃研磨面に連通して形成された逃げ面とを有する。前記ドリル切刃研磨面と前記逃げ面とのなす傾斜角が２０度〜２６度の範囲内であり、前記逃げ面の長さが１．１［ｍｍ］以上である。回転する前記ドリル切刃研磨面に前記ドリル切刃が当接され、前記逃げ面に前記ドリルのすくい面及びチゼル切刃が当接されることで、前記ドリル切刃とチゼル切刃とのなす角度を１５４度〜１６０度の範囲内に形成する。
前記ドリル切刃研磨面と前記逃げ面とのなす傾斜角は、例えば略２２度である。
【０００９】
ドリル切刃とチゼル切刃とのなす角度が１５４度〜１６０度の範囲内であれば、従来のドリルよりも切削加工を効率よく行うことを、発明者は実験により確認している。これは、切削加工の際にチゼル切刃から切刃にかけての角度変化により、従来よりも切刃への切削抵抗の増加、集中が無くなり、切刃の磨耗を抑制することができるためである。
【００１０】
本発明の砥石は、すくい面を含むドリル切刃とこのドリル切刃と連なるチゼル切刃とが形成されたドリルを研磨加工するドリル研磨装置に離脱自在に嵌着され、使用時には回転して研磨面を提供する円盤状の砥石である。砥石は、その中心部に前記ドリル研磨装置に嵌着するための開口部が形成されており、その外周端部には、前記ドリル切刃を研磨するためのドリル切刃研磨面と、前記ドリル切刃研磨面に連通して前記開口部側に傾斜して形成される逃げ面とが形成される。前記ドリル切刃研磨面と前記逃げ面とのなす傾斜角が２０度〜２６度の範囲内であり、前記逃げ面の長さが１．１［ｍｍ］以上である。回転する前記ドリル切刃研磨面に前記ドリル切刃が当接され、前記逃げ面に前記ドリルのすくい面及びチゼル切刃が当接されることで、前記ドリル切刃とチゼル切刃とのなす角度を１５４度〜１６０度の範囲内に形成する。
【００１１】
本発明のドリルは、すくい面が形成されて軸線周りに回転される略円柱状のドリル本体を有し、このドリル本体の先端の逃げ面から突出してチゼルが設けられており、前記すくい面及び前記逃げ面により形成されるドリル切刃と、このドリル切刃に連なるチゼル切刃とのなす角度が１５４度〜１６０度である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、砥石のドリル切刃研磨面と逃げ面とのなす傾斜角を２０度〜２６度の範囲内で形成することで、ドリルの切刃と前記チゼル切刃とのなす角を、１５４度〜１６０度の範囲内に形成することができる。この角度は、本願発明者の切削実験により、効率よくスポット溶接部を切削することができる形状である。本発明のドリル研磨装置は、このようなドリルの加工を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】砥石の断面図である。
【図２】図１の円内拡大図である。
【図３】ドリル研磨加工時のドリルと砥石との位置を説明する図である。
【図４】サンプル１，２及び既存品１のチゼル根元角θ及びチゼル根元幅Ｗの一覧図である。
【図５】ボール盤を用いた切削実験の結果を表す図である。
【図６】ボール盤を用いた切削実験の、１回当たりの切削加工に要した時間と切削点数をサンプル毎に表すグラフである。
【図７】ハンドドリルを用いた切削実験の結果を表す図である。
【図８】ハンドドリルを用いた切削実験の、１回当たりの切削加工に要した時間と切削点数をサンプル毎に表すグラフである。
【図９】サンプル３〜１０及び既存品２のチゼル根元角θ及びチゼル根元幅Ｗの一覧図である。
【図１０】チゼル根元角θと切削点数との関係を表すグラフである。
【図１１】チゼル根元長Ｗと切削点数との関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。
本実施形態のドリル研磨装置には、特許文献１のドリル研磨装置を用いることができるが、砥石の形状、特に外周の研磨面の形状が異なる。
【００１５】
図１は、本実施形態の砥石１の断面図であり、図２は、図１の円内拡大図である。
砥石１は、円盤状であり、その中心にドリル研磨装置に嵌着するための開口部１０が設けられる。砥石１は、ドリル研磨装置に嵌着されて回転する。
砥石１の外周には研磨面が形成される。研磨面は、ドリル切刃を研磨するためのドリル切刃研磨面１１と、このドリル切刃研磨面１１に連通して形成された逃げ面１２と、ドリル切刃研磨面１１に連通して逃げ面１２とは逆方向に傾斜して形成されたシンニング加工用の傾斜面１３と、傾斜面１３に連通してドリル切刃研磨面１１から突起して形成された突起部１４とを備えている。
【００１６】
ドリル切刃研磨面１１と逃げ面１２とのなす傾斜角度θ１が２０度〜２６度の範囲内で形成されており、ドリル切刃研磨面１１と傾斜面１３とのなす傾斜角度θ２が例えば６０度に設定されている。逃げ面１２の長さｄは、１．１［ｍｍ］以上に形成される。また、突起部１４の後端部、即ち砥石１の最後部にはアールが施されている。
砥石１としてはＣＢＮ＃１７０電着砥石が好適に使用されるが、特にこれに限定されるものではない。
【００１７】
砥石１は、開口部１０によりドリル研磨装置に嵌着される。開口部１０には、例えばモータの回転軸が装着されて、これが回転することにより、砥石１が回転して、ドリルの研磨加工が可能になる。図３は、ドリル２のドリル切刃２３を研磨加工するときの、ドリル２と砥石１との位置を説明する図である。
【００１８】
ドリル２は、これに限らないが好適には高速度工具鋼で構成されている。ドリル２は、外形が略円柱状をなして軸線を中心に回転されるドリル本体２０と、ドリル本体２０の後端に設けられ、工作機械の主軸端等に把持される図外のシャンク部とを備えている。
ドリル本体２０の外周には、ドリル本体２０の先端側から後端側にかけて軸線の周りに螺旋状に形成された２本のすくい面２１が形成される。
ドリル本体２０の先端側は、逃げ面２２が設けられており、すくい面２１と逃げ面２２とによりドリル切刃２３が形成されている。また、ドリル本体２０の先端側には、軸線から見て略中央に逃げ面２２から突出するように断面が山形のチゼル２４が設けられている。
【００１９】
チゼル２４とすくい面２１とにより、ドリル切刃２３に連なって切刃（以下、「チゼル切刃」という。）２５が形成される。チゼル切刃２５は、ドリル切刃２３に対して所定の角度（以下、「チゼル根元角θ」という。）で設けられている。また、山形のチゼル２４の基端の幅（ドリル切刃２３とチゼル切刃２５との接続部間）を本明細書ではチゼル根元長といい「Ｗ」で表す。
【００２０】
研磨加工時にドリル２は、シャンク部がドリルホルダに嵌挿されて、ドリル研削台に固定される。ドリル研削台に固定された状態で、ドリル２のドリル切刃２３が、砥石１のドリル切刃研磨面１に当接する。また、ドリル２のチゼル切刃２５が、逃げ面１２に当接する。このようにドリル２と砥石１とを当接させて研磨加工が行われる。
本実施形態の砥石１の傾斜角θ１が２０度〜２６度であるために、研磨加工により、ドリル２のチゼル根元角θが１５４度〜１６０度になる。また、砥石１の逃げ面１２の長さｄが１．１［ｍｍ］以上であるために、チゼル根元長Ｗが２．２［ｍｍ］以上のドリルの研磨加工が可能である。好適には、逃げ面１２の長さｄが１．１［ｍｍ］〜２．５［ｍｍ］であり、チゼル根元長Ｗが２．２［ｍｍ］〜５．０［ｍｍ］に研磨加工である。
【００２１】
チゼル２４の切削抵抗が集中する部分は、シンニング加工が施されて、切削抵抗を少なくするように形成される。シンニング加工時には、ドリル２のシャンク部がドリルホルダに嵌挿されて、ドリルシンニング台に固定される。シンニング加工は、Ｓ形、Ｎ形、Ｘ形等で所定のシンニング量で行われる。シンニング加工は、ドリル２のチゼル２４の切削抵抗が集中する部分が、傾斜面１３及び突起部１４に当接して行われる。
【００２２】
このようにチゼル根元角θが１５４度〜１６０度に形成されたドリルにより、ボール盤及びハンドドリルを用いて、厚さ１．４［ｍｍ］の９８０［ＭＰａ］鋼板のスポット溶接部を、１箇所当たり１５秒以下で続けて切削加工できる数（以下、「切削点数」という。）を測定した。
【００２３】
図４は、切削実験に用いたドリルのチゼル根元角θ及びチゼル根元幅Ｗの一覧図である。実験に用いるドリルには、サンプル１、サンプル２、既存品１の３種類を用いる。サンプル１は、本実施形態のドリル研磨装置により加工したドリルであり、チゼル根元角が１５８度、チゼル根元長が３．６［ｍｍ］である。サンプル２は、本実施形態のドリル研磨装置により加工したドリルであり、チゼル根元角が１５８度、チゼル根元長が４．６［ｍｍ］である。既存品１は、既存のドリル研磨装置により加工したドリルであり、チゼル根元角が１４３度、チゼル根元長が２．８［ｍｍ］である。
【００２４】
図５は、ボール盤を用いた切削実験の結果を表す図である。図６は、ボール盤を用いた切削実験の、１回当たりの切削加工に要した時間と切削点数をサンプル毎に表すグラフである。切削時間に１５秒以上要した場合には、切削加工を終了する。
サンプル１のドリルでは切削点数が６０点、サンプル２のドリルでは切削点数が６８点、既存品１のドリルでは切削点数が２０点となった。
【００２５】
図７は、ハンドドリルを用いた切削実験の結果を表す図である。図８は、ハンドドリルを用いた切削実験の、１回当たりの切削加工に要した時間と切削点数をサンプル毎に表すグラフである。ボール盤使用時と同様に、切削時間に１５秒以上要した場合には、切削加工を終了する。
サンプル１のドリルでは切削点数が４６点、サンプル２のドリルでは切削点数が６０点、既存品のドリルでは切削点数が７点となった。
【００２６】
これらの結果から、チゼル根元角θ及びチゼル根元長Ｗともに、大きい方が切削点数が多く、切削加工に適していることがわかる。また、サンプル１、２ともに、急激に性能が劣化しており、切削加工にかかる時間が急に大きくなったり、或いは切削できなくなる。
【００２７】
図９は、チゼル根元角θ及びチゼル根元長Ｗの適正値の範囲を求めるための切削実験に用いたドリルのチゼル根元角θ及びチゼル根元幅Ｗの一覧図である。実験に用いるドリルには、サンプル３〜サンプル１０、及び既存品２の９種類を用いる。サンプル３〜サンプル５及びサンプル８〜サンプル１０は、チゼル根元角が１５４度〜１６０度、チゼル根元長が２．２［ｍｍ］〜５．０［ｍｍ］の範囲内にある。サンプル６、サンプル７は、それぞれ、チゼル根元角が１４６度、１４２度、チゼル根元長が２．１［ｍｍ］、２．７［ｍｍ］である。既存品２は、チゼル根元角が１４６度、チゼル根元長が２．８［ｍｍ］である。実験の条件は、図７、図８の実験と同じであり、サンプルのみが異なる。
【００２８】
実験の結果、サンプル３のドリルでは切削点数が２１点、サンプル４のドリルでは切削点数が２５点、サンプル５のドリルでは切削点数が３８点、サンプル６のドリルでは切削点数が０点、サンプル７のドリルでは切削点数が１２点、サンプル８のドリルでは切削点数が１９点、サンプル９のドリルでは切削点数が２７点、サンプル１０のドリルでは切削点数が４４点、既存品２のドリルでは切削点数が３点となった。
【００２９】
図１０、チゼル根元角θと切削点数との関係を表すグラフである。図１１は、チゼル根元長Ｗと切削点数との関係を表すグラフである。
これらのグラフから明らかなように、チゼル根元角θが１５４度〜１６０度の間で、またチゼル根元長Ｗは２．２［ｍｍ］〜５［ｍｍ］の間で、既存品に比べて大幅に切削点数が多くなっている。チゼル根元角θは、１５４度以上で、大きくなるにつれて切削点数が大きくなる傾向にある。
【００３０】
このようにチゼル根元角θが１５４度〜１６０度の範囲内で形成され、チゼル根元長Ｗが２．２［ｍｍ］〜５［ｍｍ］の範囲内で形成されたドリルは、高張力鋼板であってもドリル切刃２３の磨耗を抑制して、連続して従来よりも多数のスポット溶接部に短時間で切削加工を行うことが可能となる。そのために、切削加工を従来よりもはるかに効率よく行うことができ、作業者の労力を抑えることができる。
そのために、砥石１の傾斜角θ１が２０度〜２６度であり、逃げ面１２の長さｄが１．１［ｍｍ］以上でれば、このようなドリルに容易に加工できる。
【００３１】
なお、切削実験に用いた各サンプルのチゼル根元角θ及びチゼル根元長Ｗは、加工精度の限界から正確に上記の値ではなく、バラツキを持っている。そのために、例えば図４でチゼル根元角θが１５８度であっても、実際には正確に１５８度ではない。また、同様の理由で、砥石１の傾斜角θ１も正確に２２度ではなく略２２度である。
【符号の説明】
【００３２】
１…砥石、１０…開口部、１１…ドリル切刃研磨面、１２…逃げ面、１３…傾斜面、１４…突起部、２…ドリル、２０…ドリル本体、２１…すくい面、２２…逃げ面、２３…ドリル切刃、２４…チゼル、２５…チゼル切刃

【特許請求の範囲】
【請求項１】
すくい面を含むドリル切刃とこのドリル切刃と連なるチゼル切刃とが形成されたドリルを、回転する砥石の研磨面に当接させることにより研磨加工するドリル研磨装置であって、
前記研磨面が、
前記ドリル切刃を研磨するためのドリル切刃研磨面と、
前記ドリル切刃研磨面に連通して形成された逃げ面とを有し、
前記ドリル切刃研磨面と前記逃げ面とのなす傾斜角が２０度〜２６度の範囲内であり、
前記逃げ面の長さが１．１［ｍｍ］以上であり、
回転する前記ドリル切刃研磨面に前記ドリル切刃が当接され、前記逃げ面に前記ドリルのすくい面及びチゼル切刃が当接されることで、前記ドリル切刃とチゼル切刃とのなす角度を１５４度〜１６０度の範囲内に形成する、
ドリル研磨装置。
【請求項２】
前記ドリル切刃研磨面と前記逃げ面とのなす傾斜角が略２２度である、
請求項１記載のドリル研磨装置。
【請求項３】
すくい面を含むドリル切刃とこのドリル切刃と連なるチゼル切刃とが形成されたドリルを研磨加工するドリル研磨装置に離脱自在に嵌着され、使用時には回転して研磨面を提供する円盤状の砥石であって、
その中心部に前記ドリル研磨装置に嵌着するための開口部が形成されており、
その外周端部には、前記ドリル切刃を研磨するためのドリル切刃研磨面と、前記ドリル切刃研磨面に連通して前記開口部側に傾斜して形成される逃げ面とが形成されており、
前記ドリル切刃研磨面と前記逃げ面とのなす傾斜角が２０度〜２６度の範囲内であり、
前記逃げ面の長さが１．１［ｍｍ］以上であり、
回転する前記ドリル切刃研磨面に前記ドリル切刃が当接され、前記逃げ面に前記ドリルのすくい面及びチゼル切刃が当接されることで、前記ドリル切刃とチゼル切刃とのなす角度を１５４度〜１６０度の範囲内に形成する、
ドリル研磨装置用砥石。
【請求項４】
すくい面が形成されて軸線周りに回転される略円柱状のドリル本体を有し、
このドリル本体の先端の逃げ面から突出してチゼルが設けられており、
前記すくい面及び前記逃げ面により形成されるドリル切刃と、このドリル切刃に連なるチゼル切刃とのなす角度が１５４度〜１６０度である、
ドリル。

【図１】