ドリル
【課題】樹脂材への高精度の深穴加工に用いられるドリルを提供する。
【解決手段】先端側に刃部１２ｄを備え後端側にシャンク部３０ｄを備えるドリル１０ｄには、ねじれ半月状の一条の切屑排出溝１６ｄが形成されている。刃部１２ｄの外周面は全体がマージン１４ｄとされており、マージン１４ｄにはドリル１０ｄの回転軸回りを周回するように切屑排出溝１６ｄとは逆向きにねじれて刃部１２ｄにクーラントを供給する副溝２０ｄが形成されており、副溝２０ｄが切屑排出溝１６ｄにより分割されて切屑排出溝１６ｄに開口している。そして、シャンク部３０ｄには副溝２０ｄと同じ向きにねじれるクーラント誘導溝３６ｄが形成されている。
【解決手段】先端側に刃部１２ｄを備え後端側にシャンク部３０ｄを備えるドリル１０ｄには、ねじれ半月状の一条の切屑排出溝１６ｄが形成されている。刃部１２ｄの外周面は全体がマージン１４ｄとされており、マージン１４ｄにはドリル１０ｄの回転軸回りを周回するように切屑排出溝１６ｄとは逆向きにねじれて刃部１２ｄにクーラントを供給する副溝２０ｄが形成されており、副溝２０ｄが切屑排出溝１６ｄにより分割されて切屑排出溝１６ｄに開口している。そして、シャンク部３０ｄには副溝２０ｄと同じ向きにねじれるクーラント誘導溝３６ｄが形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は樹脂材への穴明け加工に用いられるドリルに関する。さらに詳しくは、クーラントを刃部に供給する機能を備え、樹脂材への高精度の深穴加工に用いられるドリルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高精度の深穴加工に対するニーズが、樹脂材への穴明け加工の分野で高まってきている。例えば、医療やバイオの分野では、医療機器や培養装置について、耐腐食性、軽量化等の観点から薬液等の流路を有する部品における樹脂材の使用が増大している。ここで、薬液等の流路となる穴内壁に微細な凹凸があると、雑菌の増殖や薬液の残留の原因となり、薬液等の流れのばらつきの原因ともなる。そこで、雑菌の増殖を防ぎ、薬液の残留を防止し、薬液等の流れを一定に保つことができるようにするため、医療機器や培養装置に使用される樹脂部品に対して、穴内壁の面粗度が良い穴明け加工が要求されている。
また、自動車の塗装ラインでは、塗料の流路を備えた樹脂部品が使用されており、塗装ラインに流れてくる車に指定されている色に自動で色替えをして塗装を行っている。ここで、塗料の流路となる穴内壁の面粗度が悪いと、色替えのための流路の洗浄に手間がかかり、洗浄用の溶剤の使用量も多くなる。そのため、塗装ラインで使用される樹脂部品に対して、穴内壁の面粗度が良い穴明け加工が要求されている。
このように、樹脂材に対する高精度の深穴加工についてのニーズは高まってきているが、市場規模が小さいため、市販品には樹脂用のドリルは見あたらない。そこで、ガンドリルやツイストドリル等の金属用のドリルの転用により、樹脂材への深穴加工がなされてきた。
【０００３】
ガンドリルによる深穴加工では、ポンプで高圧のクーラントを供給しながらドリルを回転させ、クーラントをドリル内部に形成された穴を通して刃先から噴出させて切削を行う。そして、クーラントの流れに切屑をのせて、回転するシャンクの外側に形成されたＶ字状の溝を通して切屑を外部に送り出す。
ガンドリルは樹脂材に対する高精度の深穴加工に転用することができるが、ガンドリルを用いた深穴加工では、クーラントを供給するための高圧ポンプを必要とする。そのため、高圧ポンプを備えていない一般の工作機械では、ガンドリルを用いた深穴加工を実施することはできず、ガンドリルを用いた深穴加工は汎用性に欠ける。また、ガンドリルによる深穴加工では、切削速度が遅いという問題がある。
【０００４】
一方、ツイストドリルでは、ねじれて形成された切屑排出溝により切屑が送り出されるので切屑の排出に高圧ポンプは不要である。そしてクーラントは刃部内部にねじれて形成され刃部の先端面に開口する油穴により刃先に供給される。しかし、ツイストドリルを樹脂材に対する深穴加工に転用した場合は、被削材である金属と樹脂の性質の違いにより、形成される穴の精度に種々の問題が生ずる。
ツイストドリルでは、ドリルの外周面が被削材に接触するマージンの幅を狭くして、ドリルと被削材の接触抵抗を減らしている。ツイストドリルのマージンの幅は外周面の１０％前後である。金属材の場合は剛性が高いので、マージンが穴の内壁面に接触する幅が狭くても、形成される穴の直進性に問題が生じることは少ない。しかし、被削材が樹脂の場合、樹脂材は金属材に比べて柔らかいため、マージンの幅が狭いとドリルの外周面が穴の内壁面に接触する幅が狭くなり、ビビリやむしれが発生して切削面に荒れが生じ、形成される穴の直進性や穴の内壁面の面粗度に問題が生じる。
また、金属材では切屑が剪断されるため、切屑の穴からの排出が比較的容易であるが、樹脂は金属に比べて粘りが強いため、樹脂材では切屑が柔らかくて粘りがあり剪断されずに帯状となるので、切屑の穴からの排出性が悪い。
そして、樹脂は金属に比べてより低温で柔らかくなるので、穴明け加工時には加工熱によって樹脂材が柔らかくなり、穴の内壁面が傷つきやすい。金属材の場合には４００°Ｃ位までは許容できるが、樹脂の場合は１３０°Ｃ位で傷つきやすくなるため、仕上げ面が金属と比較すると悪くなりやすい。そして、樹脂材では切屑の熱硬化が大きく、切屑により加工熱により柔らかくなった穴の内壁面を傷つけやすい。また、樹脂材の加工では、ドライ切削を行うと静電気の発生により面粗度の低下、刃部の劣化が生じるので、刃部へのクーラントの供給は必須であると考えられる。
【０００５】
ここで、特開２００２−２０５２１２号公報（特許文献１）には、ドリルの刃部の切屑排出溝を除く外周面をすべてマージンとしたドリルが開示されている。特許文献１に記載のドリルは、マージンを広く取って穴の直進性の向上を図ろうとするものである。
また、特開２００２−２０５２１４号公報（特許文献２）には、ドリルの刃部の切屑排出溝を除く外周面をすべてマージンとし、切刃と逆向きにねじれる仕上げ刃付きの逆ねじれ溝を刃部の外周面に形成したドリルが開示されている。特許文献２に記載のドリルは、マージンを広く取って穴の直進性の向上を図ると共に、仕上げ刃で穴の再切削を行うことで、穴の内壁面の面粗さの向上を図ることにより、高精度な深穴加工を実現しようとするものである。
そして、刃部へクーラントを供給する技術としては、特開平５−５７５１７号公報（特許文献３）にドリルの先端の切刃に切削油を供給する溝が開示されている。また、実公平４−２７４３号公報（特許文献４）には、シャンク部から切屑排出溝にクーラントを誘導する技術として、シャンク部の外周にドリルの長手方向に沿ってシャンク部の後端から切屑排出溝まで延びる溝が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２０５２１２号公報
【特許文献２】特開２００２−２０５２１４号公報
【特許文献３】特開平５−５７５１７号公報
【特許文献４】実公平４−２７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１、２に記載のドリルによれば、マージンを広く取ることにより、樹脂材への穴明けにおいて穴の直進性の向上が図られると考えられる。しかしながら、樹脂材に対する穴空け加工では、前述の通り切屑が柔らかくて粘りがあり帯状となるので、切屑の排出性が悪い。ここで、特許文献１、２に記載のドリルでは、切屑排出溝の軸に直交する断面の底部で凹状となっているので切屑が詰まりやすいと考えられる。そして、特許文献２に記載のドリルでは、切屑が仕上げ刃に引っかかって穴の内壁面を傷つけて、かえって面粗度を低下させてしまうと考えられる。
また、樹脂材は、前述の通り穴明け加工時に発生する熱により柔らかくなって傷つきやすくなるという特徴がある。特許文献１、２に記載のドリルではマージンの幅を広く取ることにより摩擦熱が増大するので、穴の内壁面がさらに傷つきやすくなると考えられる。また、樹脂材に対する加工では、前述の通り静電気の発生による面粗度の低下、刃部の劣化を防ぐため、刃部へのクーラントの供給は必須であると考えられるが、特許文献１、２にはクーラントに関する記載はない。そして、クーラントが供給されないと樹脂材の切粉が加工熱により加熱されて硬化し、穴の内壁面を傷つけやすくなる。
よって、特許文献１、２に記載のドリルを樹脂材への高精度な深穴加工に用いることは、困難であると考えられる。
そして、特許文献３、４に記載のドリルでは、刃部および刃先にクーラントを供給することはできるが、マージンの幅が狭いために、樹脂材への穴明け加工では、穴の直進性の確保が困難となり、切屑排出溝が狭いため、切屑が詰まりやすいと考えられる。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するために提案するものであり、本発明が解決しようとする課題は、樹脂材への高精度の深穴加工に用いられるドリルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本願の発明者は、鋭意研究の結果、樹脂材への高精度の深穴加工に適したドリルを開発した。そして、本発明にかかるドリルは次の手段をとる。
まず、本発明の第１の発明は、先端側に刃部を備え後端側にシャンク部を備えるドリルであって、
前記刃部の先端から前記シャンク部側に向けてドリルの回転軸回りにねじれる一条の切屑排出溝が形成され、該切屑排出溝は前記シャンク部側から前記刃部の先端に向けてドリルの正回転方向にねじれており、
前記切屑排出溝のドリルの回転方向を向く側面と該刃部の外周面との交差稜線部分には切刃が形成されており、
前記刃部のドリルの回転軸に直交する断面の形状は半月状とされており、該刃部の切屑排出溝を除く外周面は全体がマージンとされ、
前記マージンには、該刃部にクーラントを供給する副溝が、前記シャンク部側から前記刃部の先端側に向けてドリルの回転軸回りに前記切屑排出溝とは逆向きにねじれて形成されており、
前記副溝は軸方向の両端部のうち少なくとも一方が前記切屑排出溝に開口する構成とされており、
前記シャンク部には、ドリルの回転軸回りに前記副溝と同じ向きにねじれて該シャンク部の外周面を周回するクーラント供給溝が形成されている、樹脂材への穴明け加工に用いられるドリルである。
【００１０】
この第１の発明によれば、ドリルの刃部の切屑排出溝を除く外周面は全体がマージンとされているので、マージンの幅が広いため、穴の直進性の向上が図られる。そして、刃部が一条のねじれ半月状とされているので、切屑排出溝もねじれ半月状となる。よって、切屑排出溝の割合が大きいので大量の切屑を排出することができるため切削効率を高めることができる。また、切屑排出溝に狭まった部分がないので切屑が詰まりにくい。さらに、切屑排出溝がドリルの正回転方向にねじれていることにより切屑を送り出す効果があるので、切屑を効率よく排出することができる。また、切屑排出溝の割合が大きく大量の切屑を一時的に保持できるので、ステップ加工における一度の切り込み深さを大きく取ることができる。
そして、副溝はドリルの正回転方向とは逆方向にねじれており、穴内壁に食いつきにくい構成とされているので、副溝のエッジ部によって穴の内壁面が傷つけられるのを防ぐことができる。
そして、マージンに形成された副溝は切屑排出溝と逆向きにねじれて切屑排出溝に開口している。そこで、ドリルが正回転して穴加工が進行し刃部が加工中の穴に入っていく時、外部から刃部に供給されるクーラントが副溝に入り穴の内部に供給されていく。すると副溝に入ったクーラントには遠心力が働き、クーラントは切屑排出溝の表面部を経て副溝を伝いドリルの先端部へ流れていく。よって、クーラントがドリルの刃部と穴の内壁面および穴の先端部に供給され、ドリルと穴の摩擦を低減させ、刃部と穴内壁を冷却して、穴内壁の荒れを防ぎ面粗度の低下を防ぐことができる。
そして、刃部の長さを超える深穴加工において、穴加工が進行して刃部の全体が加工中の穴に入った状態であっても、外部からシャンク部に供給されるクーラントを、クーラント誘導溝が受けて刃部へ誘導し副溝へ流すことにより、クーラントをドリルの刃部と穴の内壁面および穴の先端部に供給することができる。そして、クーラント誘導溝は工具軸に対して傾斜してシャンク部を周回しているので開口面積が広くクーラントを受け止めやすい。また、クーラント誘導溝は工具の回転方向と逆方向にねじれているので、穴内壁に食いつきにくく、遠心力によるポンプ作用によりクーラントを効率よくドリルの刃部側へ送り込むことができる。よって、刃部の長さを超える深穴加工において、クーラントを刃部に供給することができ、摩擦を低減させ、刃部と穴内壁および穴の先端部を冷却して、穴内壁の荒れを防ぎ面粗度の低下を防ぐことができる。
そして、クーラントがシャンク部および刃部と穴の内壁面の間に供給されるため、クーラントの静電気に対する除去効果により、静電気による穴内壁の面粗度の低下および刃部の劣化を防止することができる。
よって、この第１の発明により、樹脂材への高精度の深穴加工に用いられるドリルを提供することができる。
【００１１】
次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係るドリルであって、前記ドリルの溝長Ｌが前記刃部の外径Ｄの３倍以上かつ１０倍以下であることを特徴とする。
ドリルの溝長Ｌが刃部の外径Ｄの３倍以上であれば、ステップ加工で確実に切屑を排出して深穴加工を行うことができる。また、ドリルの溝長Ｌが刃部の外径Ｄの１０倍以下であれば、ドリルの剛性が十分に保たれる。
【００１２】
次に、本発明の第３の発明は、上記第１の発明または第２の発明に係るドリルであって、前記刃部の断面積ｄｓの該刃部の外周円の面積Ｓに対する割合ｄｓ／Ｓが５０％以上かつ６０％以下であることを特徴とする。
刃部の断面積が外周円の面積の５０％以上あれば、樹脂材への穴明加工に十分な強度を確保できる。また、刃部の断面積が外周円の面積の６０％以下であれば、切屑排出溝の断面積が十分に確保されるので、切屑の効果的な排出が可能となる。
【００１３】
次に、本発明の第４の発明は、上記第１の発明ないし第３の発明のいずれかの発明に係るドリルであって、ドリルの回転軸に対して、前記副溝のねじれ角θが４５度以上かつ８０度以下であり、前記クーラント誘導溝のねじれ角θ２が４５度以上かつ８０度以下であることを特徴とする。
ドリルの回転軸に対する副溝のねじれ角θを４５度以上とすると、副溝が穴内壁にさらに食いつきにくい構成となり、副溝のエッジ部に切屑がさらに引っかかりにくくなる。また、ねじれ角θを８０度以下とすれば、遠心力によりクーラントがドリルの先端部へ流れやすくなり、穴の先端部における摩擦の低減及び冷却を効果的に行うことができる。そして、クーラント誘導溝のねじれ角θを４５度以上とすると、クーラント誘導溝が穴の内壁にさらに食いつきにくくなり、クーラント誘導溝によって穴の内壁面が傷つけられるのを防ぐことができると共に、クーラントを効率よく受けることができる。また、クーラント誘導溝のねじれ角θを８０度以下とすれば、遠心力によるポンプ作用によりクーラントがドリルの刃部側へ流れ易くなる。
【００１４】
次に、本発明の第５の発明は、上記第１の発明ないし第４の発明のいずれかの発明に係るドリルであって、前記副溝の側面と前記マージンの交差部分に形成されるエッジ部には目立て処理がなされておらず、前記副溝の側面と前記マージンの交差部分に形成されるエッジ部が前記刃部に形成された切刃と交差する部位では、該エッジ部に面取り処理または丸め処理がなされていることを特徴とする。
副溝のエッジ部には目立て処理がなされていないので、切屑が副溝のエッジ部に引っかかりにくく、切屑が副溝のエッジ部に引っかかって穴の内壁面を傷つけるのを防ぐことができる。そして、刃部に形成された切刃が副溝のエッジ部と交差する部位では、エッジ部に面取り処理または丸め処理がなされているので、エッジ部と交差する部位の切刃による穴内壁への傷つけや、当該部位で切刃に切屑が引っかかることによる穴内壁のへ傷つけを抑止することができる。
【００１５】
次に、本発明の第６の発明は、先端側に刃部を備え後端側にシャンク部を備えるドリルであって、前記刃部の先端から前記シャンク部側に向けてドリルの回転軸回りにねじれる一条の切屑排出溝が形成され、該切屑排出溝は前記シャンク部側から前記刃部の先端に向けてドリルの正回転方向にねじれており、
前記切屑排出溝のドリルの回転方向を向く側面と該刃部の外周面との交差稜線部分には切刃が形成されており、
前記刃部のドリルの回転軸に直交する断面の形状は半月状とされており、該刃部の切屑排出溝を除く外周面は全体がマージンとされ、
前記マージンには、該刃部にクーラントを供給する副溝が、前記シャンク部側から前記刃部の先端側に向けてドリルの回転軸回りに前記切屑排出溝とは逆向きにねじれて形成されており、
前記副溝は前記マージン上に点在して形成されており、該副溝の側面が該マージン上で閉じており、
前記シャンク部には、ドリルの回転軸回りに前記副溝と同じ向きにねじれて該シャンク部の外周面を周回するクーラント供給溝が形成されている、樹脂材への穴明け加工に用いられるドリルである。
【００１６】
この第６の発明によれば、ドリルの刃部の切屑排出溝を除く外周面は全体がマージンとされているので、マージンの幅が広いため、穴の直進性の向上が図られる。そして、刃部が一条のねじれ半月状とされているので、切屑排出溝もねじれ半月状となる。よって、切屑排出溝の割合が大きいので大量の切屑を排出することができるため切削効率を高めることができる。また、切屑排出溝に狭まった部分がないので切屑が詰まりにくい。さらに、切屑排出溝がドリルの正回転方向にねじれていることにより切屑を送り出す効果があるので、切屑を効率よく排出することができる。また、切屑排出溝の割合が大きく大量の切屑を一時的に保持できるので、ステップ加工における一度の切り込み深さを大きく取ることができる。
そして、副溝はドリルの正回転方向とは逆方向にねじれており、穴内壁に食いつきにくい構成とされているので、副溝のエッジ部によって穴の内壁面が傷つけられるのを防ぐことができる。
そして、マージンに形成された副溝は側面がマージン上で閉じている。そこで、ドリルが正回転して穴加工が進行し刃部が加工中の穴に入っていく時、刃部は外部から供給されるクーラントをマージン上に形成された副溝に保持して穴の中に入っていく。よって、クーラントを副溝からドリルの刃部と穴の内壁面の間に供給し、摩擦を低減させ、刃部と穴内壁を冷却して、穴内壁の荒れを防ぎ面粗度の低下を防ぐことができる。
また、穴内壁に付着した切屑が副溝に保持されたクーラントにより洗い落とされて副溝に留まるので、穴内壁に付着した切屑により穴内壁が傷つけられるのを防ぐことができる。また、加工中にびびり等が発生した場合には、副溝に保持されたクーラントよりドリルの穴内壁面への衝突が抑制されて、穴内壁が保護される。
そして、刃部の長さを超える深穴加工において、加工が進行して刃部の全体が加工中の穴に入った状態であっても、外部からシャンク部に供給されるクーラントをクーラント誘導溝が受けて刃部へ誘導し、クーラントをドリルの刃部と穴の内壁面に供給できる。クーラント誘導溝は工具軸に対して傾斜してシャンク部を周回しているので溝の開口面積が広く、クーラントを受け止めやすい。また、工具の回転方向と逆方向にねじれているので、穴内壁に食いつきにくく、遠心力によるポンプ作用によりクーラントを効率よくドリルの刃部側へ送り込むことができる。よって、刃部の長さを超える深穴加工において、クーラントを刃部に供給することができ、摩擦を低減させ、刃部と穴内壁を冷却して、穴内壁の荒れを防ぎ面粗度の低下を防ぐことができる。
また、クーラントによる静電気に対する除去効果により、静電気による穴内壁の面粗度の低下および刃部の劣化を防止することができる。
よって、この第６の発明により、樹脂材への高精度の深穴加工に用いられるドリルを提供することができる。
【発明の効果】
【００１７】
上述の本発明の各発明によれば、次の効果が得られる。
まず、上述の第１の発明によれば、穴の直進性の向上が図ることができ、切屑が詰まりにくく、切屑の排出効率がよい。そして、ステップ加工における一度の切り込み深さを大きく取ることができる。また、副溝のエッジ部によって穴の内壁面が傷つけられるのを防ぐことができる。そして、クーラントを副溝を経由させてドリルの刃部と穴の内壁面および穴の先端部に供給して、ドリルと穴の摩擦を低減させ、刃部と穴内壁を冷却して、穴内壁の荒れを防ぎ面粗度の低下を防ぐことができる。そして、刃部の長さを超える深穴加工においても、クーラント誘導溝で受けたクーラントをポンプ作用により刃部へ送り込むことができる。また、クーラントの静電気に対する除去効果により、静電気による穴内壁の面粗度の低下および刃部の劣化を防止することができる。よって、樹脂材への高精度の深穴加工に用いられるドリルを提供することができる。
次に上述の第２の発明によれば、ステップ加工で確実に切屑を排出して深穴加工を行うことができる。また、ドリルの剛性を十分に保つことができる。
次に上述の第３の発明によれば、樹脂材への穴明加工に十分な強度を確保できる。また、切屑排出溝の断面積が十分に確保されるので、切屑の効果的な排出が可能となる。
次に上述の第４の発明によれば、副溝が穴内壁にさらに食いつきにくい構成となり、副溝のエッジ部に切屑がさらに引っかかりにくくなる。また、遠心力によりクーラントがドリルの先端部へ流れやすくなり、穴の先端部における摩擦の低減及び冷却を効果的に行うことができる。そして、クーラント誘導溝が穴の内壁にさらに食いつきにくくなり、クーラント誘導溝によって穴の内壁面が傷つけられるのを防ぐことができると共に、クーラントを効率よく受けることができる。また、遠心力によるポンプ作用によりクーラントがドリルの刃部側へ流れ易くなる。
次に上述の第５の発明によれば、切屑が副溝のエッジ部に引っかかりにくく、切屑が副溝のエッジ部に引っかかって穴の内壁面を傷つけるのを防ぐことができる。そして、副溝のエッジ部と交差する部位の切刃による穴内壁への傷つけや、当該部位で切刃に切屑が引っかかることによる穴内壁のへ傷つけを抑止することができる。
【００１８】
また、上述の第６の発明によれば、穴の直進性の向上を図ることができ、切屑が詰まりにくく、切屑の排出効率がよい。そして、ステップ加工における一度の切り込み深さを大きく取ることができる。また、副溝のエッジ部の食いつきによって穴の内壁面が傷つけられるのを防ぐことができる。そして、副溝に保持されたクーラントをドリルの刃部と穴の内壁面に供給して、ドリルと穴の摩擦を低減させ、刃部と穴内壁を冷却して、穴内壁の荒れを防ぎ面粗度の低下を防ぐことができる。そして、穴内壁に付着した切屑が副溝に保持されたクーラントにより洗い落とされて副溝に留まるので、穴内壁に付着した切屑により穴内壁が傷つけられるのを防ぐことができる。また、加工中にびびり等が発生した場合には、副溝に保持されたクーラントよりドリルの穴内壁面への衝突が抑制されて、穴内壁が保護される。そして、刃部の長さを超える深穴加工においても、クーラント誘導溝で受けたクーラントをポンプ作用により刃部へ送り込むことができる。また、クーラントの静電気に対する除去効果により、静電気による穴内壁の面粗度の低下および刃部の劣化を防止することができる。よって、樹脂材への高精度の深穴加工に用いられるドリルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例１におけるドリルの側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ位置におけるドリルの断面図である。
【図３】図１のＢ方向からの矢視図である。
【図４】実施例２におけるドリルの側面図である。
【図５】図４のＣ−Ｃ位置におけるドリルの断面図である。
【図６】実施例３におけるドリルの側面図である。
【図７】実施例４におけるドリルの側面図である。
【図８】（ａ）は図７のドリルを刃部の先端側から見た図であり、（ｂ）は図７のＥ−Ｅ位置におけるドリルの断面図であり、（ｃ）は図７のＦ−Ｆ位置におけるドリルの断面図である。
【図９】図７のドリルの先端部分の図７に示した側面の裏側の側面図である。
【図１０】実施例５におけるドリルの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態について実施例にしたがって説明する。
【実施例１】
【００２１】
[実施例１の構成]
図１に本発明の実施例１におけるドリル１０の側面図を、図２に図１のＡ−Ａ位置におけるドリル１０の断面図を示す。図２の下方の矢印はドリル１０の正回転方向を示す。
ドリル１０は先端側に刃部１２を備え、後端側にシャンク部３０を備えた樹脂材の深穴加工に用いるドリルである。ドリル１０には、刃部１２の先端からシャンク部３０に向けて、ドリル１０の回転軸回りにねじれる一条の切屑排出溝１６が形成されている。切屑排出溝１６は、シャンク部３０側から刃部１２の先端に向けてドリル１０の正回転方向に一周以上ねじれており、ドリル１０の回転軸に対するねじれ角は３５度である。そして、図２に示すとおり、切屑排出溝１６のドリル１０の正回転方向を向く側面と刃部１２の外周面との交差稜線部分には切刃１８が形成されている。そして、図１に示すとおり、切屑排出溝１６のシャンク部３０側の端部には、シャンク部３０の後方に傾斜する半月状の平面からなる切屑排出面３２が形成されている。
【００２２】
そして、ドリル１０の溝長Ｌ（刃部１２の先端から切屑排出面３２のシャンク部３０側の端までの長さ）は、刃部１２の外径Ｄの約８．５倍とされている。そして、図２に示すとおり、刃部１２のドリル１０の回転軸に直交する断面の形状は中央部がややふくらんだ半月状とされており、切屑排出溝１６の断面は中央部がややふくらんだ半月状とされている。そして、刃部１２の断面積ｄｓの刃部１２の外周円の面積Ｓに対する割合ｄｓ／Ｓは、約５５％とされている。なお、刃部１２の先端部分では断面は中央が平坦な半月状でｄｓ／Ｓは約５０％であり、シャンク部３０側に向かって中央のふくらみが大きくなってｄｓ／Ｓが大きくなり、途中からｄｓ／Ｓが一定となる構成とされている。そして、ドリル１０の回転軸に直交する断面上での切屑排出溝１６の両端部は、刃部１２の外径と等しい距離に保たれている。
【００２３】
そして、図１、図２に示すとおり、刃部１２の切屑排出溝１６を除く外周面は全体がマージン１４とされており、マージン１４には、シャンク部３０側から刃部１２の先端側に向けて、ドリル１０の回転軸回りに切屑排出溝１６とは逆向きにねじれる副溝２０が形成されている。
副溝２０は、刃部１２の先端の少し手前から切屑排出面３２の少し後方までの範囲で、刃部１２の軸方向のほぼ全長にわたって、切屑排出溝１６とは逆向きにねじれて刃部１２の外周面をほぼ７回周回するように形成されている。図１にθで示した副溝２０のねじれ角は約６０度である。そして、副溝２０は切屑排出溝１６により分割されて切屑排出溝１６に開口している。そして、副溝２０の側面とマージン１４の交差部分に形成されるエッジ部２２に目立て処理はされておらず、エッジ部２２には切刃は形成されていない。
図３に、図１のＢ方向からみた、切刃１８と副溝２０が交差する部位の矢視図を示す。図３に示すとおり、副溝２０のエッジ部２２が切刃１８と交差する部位においては、エッジ部２２に丸め処理がなされており、切刃１８が副溝２０のエッジ部２２と交差する部位には角ばった所がない。
【００２４】
[実施例１の効果]
この実施例１のドリル１０によれば、刃部１２の切屑排出溝１６を除く外周面は全体がマージン１４とされているのでマージン１４の幅が広いため深穴加工における穴の直進性の向上が図られる。そして、刃部１２が一条のねじれ半月状とされており、切屑排出溝１６もねじれ半月状となる。よって、切屑排出溝１６の割合が大きいので大量の切屑を排出することができるため切削効率を高めることができる。また、切屑排出溝１６に狭まった部分がないので切屑が詰まりにくい。さらに、切屑排出溝１６がねじれていることにより、ドリル１０の正回転により切屑を送り出す効果があり、切屑を効率よく排出することができる。
そして、ドリル１０では、切屑排出溝１６のシャンク部３０側の端部に設けられた切屑排出面３２は、シャンク部３０の後方に傾斜する半月状の平面なので、切屑排出溝１６のシャンク部３０側の端部に達した切屑が、切屑排出面３２で横滑りしてドリル１０の径方向の外側へ飛ばされるので、切屑の排出効率がよい。
【００２５】
そして、刃部１２のマージン１４に形成された副溝２０はドリル１０の正回転方向とは逆方向にねじれており、穴内壁に食いつきにくい構成とされているので、副溝２０のエッジ部２２が穴の内壁面を傷つけるのを防ぐことができる。さらに、副溝２０のエッジ部２２は目立て処理がなされておらず、エッジ部２２には切刃が形成されていないため、切屑が副溝２０のエッジ部２２に引っかかりにくいので、切屑が副溝２０のエッジ部２２に引っかかって穴の内壁面を傷つけるのを防ぐことができる。
そして、図３に示したとおり、刃部１２に形成された切刃１８が副溝２０のエッジ部２２と交差する部位では、エッジ部２２に丸め処理がなされているので、エッジ部２２と交差する部位の切刃１８による穴内壁の傷つけや、当該部位の切刃１８に切屑が引っかかることによる穴内壁の傷つけを防止することができる。
【００２６】
そして、ドリル１０が正回転して刃部１２に形成された切刃１８により穴加工が進行するとき、刃部１２に外部から供給されるクーラントがマージン１４と穴の入り口の間で開口部する副溝２０から穴の中に入る。すると、副溝２０は切屑排出溝１６と逆向きにねじれているので、副溝２０に入ったクーラントには遠心力が働き、クーラントは切屑排出溝１６の表面部を経て副溝２０を伝いドリル１０の先端部へ流れていく。よって、副溝２０を通ってクーラントがドリル１０の刃部１２と穴の内壁面および穴の先端部に供給されるので、摩擦を低減させ穴内壁および穴の先端部を冷却して、穴内壁の荒れを防ぎ面粗度の低下を防ぐことができる。また、クーラントが刃部１２と穴の内壁面および穴の先端に供給されるので、静電気に対する除去効果があり、静電気による穴の内壁面の面粗度の低下、刃部１２および刃先の劣化を防止することができる。
よって、ドリル１０は、樹脂材への高精度の深穴加工に用いることができる。
【００２７】
そして、上述の通り、ドリル１０による樹脂材への深穴加工では、市販品の金属用のツイストドリルを樹脂材の深穴加工に用いたのに比べて穴内壁の面粗度が改善されるので、リーマ仕上げが省略できる場合が多い。また、切屑の排出効率が良いので、切削速度をツイストドリルの２倍程度、ガンドリルの３倍程度とすることができる。
そして、ドリル１０による樹脂材への深穴加工では、クーラントを供給する高圧ポンプを必要としないので、ドリル１０により、一般の工作機械で、樹脂材への高精度の深穴加工を実施することができる。
【００２８】
実施例１では、ドリル１０の溝長Ｌは、刃部１２の外径Ｄの約８．５倍としているが、ドリル１０の溝長Ｌは刃部１２の外径Ｄの３倍以上かつ１０倍以下であることが好ましい。ドリル１０の溝長Ｌが刃部１２の外径Ｄの３倍以上であれば、ステップ加工で確実に切屑を排出して深穴加工を行うことができる。また、ドリル１０の溝長Ｌが刃部１２の外径Ｄの１０倍以下であれば、ドリル１０の剛性が十分に保たれる。
そして、実施例１では、刃部１２の断面積ｄｓの刃部１２の外周円の面積Ｓに対する割合ｄｓ／Ｓは、約５５％としているが、ｄｓ／Ｓは、５０％以上かつ６０％以下であることが好ましい。刃部１２の断面積が外周円の面積の５０％以上あれば、樹脂材への穴空け加工に十分な強度を確保できる。また、刃部１２の断面積が外周円の面積の６０％以下であれば、切屑排出溝１６の断面積が十分に確保されるので、切屑の効果的な排出が可能となる。
また、実施例１では、ドリル１０の回転軸に対する副溝２０のねじれ角θは約６０度としているが、θは４５度以上かつ８０度以下とすることが望ましい。ドリル１０の回転軸に対する副溝２０のねじれ角θを４５度以上とすると、副溝２０のエッジ部２２に切屑がさらに引っかかりにくくなる。また、ねじれ角θを８０度以下とすれば、遠心力によりクーラントは副溝２０をドリル１０の先端部へ流れ易くなる。
【実施例２】
【００２９】
［実施例２の構成］
図４に本発明の実施例２におけるドリル１０ａの側面図を、図５に図４のＣ−Ｃ位置におけるドリル１０ａの断面図を示す。実施例２のドリル１０ａと、実施例１のドリル１０とでは、副溝の形成される範囲が少し異なる点、及びドリル１０ａにはシャンク部にクーラント誘導溝３６が形成されている点に違いがあるが、他の構成はドリル１０と共通するので、ドリル１０と共通する部分は同一符号を付して説明を省略する。
実施例２のドリル１０ａでは、副溝２０ａは切屑排出溝１６とは逆向きにねじれて、刃部１２のシャンク部３０側の端部の切屑排出面３２の後方から刃部１２の先端近くまでの範囲でドリル１０ａの外周面を７回余り周回するように形成されている。そして、副溝２０ａは切屑排出溝１６により分割されて切屑排出溝１６に開口している。そして、副溝２０ａの側面と、シャンク部３０の外周面及び刃部１２のマージン１４との交差部分に形成されるエッジ部２２ａには目立て処理がなされておらず、切刃は形成されていない。
そして、シャンク部３０の外周面には、ドリル１０ａのシャンク部３０側の端部から刃部１２に向けてドリル１０ａの回転軸と平行にクーラント誘導溝３６が形成されており、クーラント誘導溝３６は副溝２０ａおよび切屑排出面３２に交差して、副溝２０ａおよび切屑排出面３２に開口している。なお、クーラント誘導溝３６はシャンク部３０の途中から副溝２０ａに達するまでの範囲で形成しても良い。また、クーラント誘導溝３６は副溝２０ａと同じ向きにねじれた構成としても良い。
【００３０】
［実施例２の効果］
この実施例２のドリル１０ａによれば、ドリル１０ａが正回転して刃部１２に形成された切刃１８により穴加工が進行するとき、刃部１２に外部から供給されるクーラントがマージン１４と穴の入り口の間で開口する副溝２０から穴の中に入る。すると、副溝２０ａに入ったクーラントには遠心力が働き、クーラントは切屑排出溝１６の表面部を経て副溝２０ａを伝いドリル１０ａの先端部へ流れていく。また、刃部１２の全体が穴の中に入り、副溝２０ａの全体が穴の中に入った後も、シャンク部３０に供給されるクーラントをシャンク部３０と穴の入り口の間で開口するクーラント誘導溝３６から刃部１２へ誘導して副溝２０ａへ流すことができる。そして、クーラントをドリル１０ａの刃部１２と穴の内壁面および穴の先端部へ供給できる。
よって、クーラントにより摩擦が低減し穴内壁および穴の先端部が冷却されるので、穴内壁の荒れを防ぎ面粗度の低下を防ぐことができる。また、クーラントによる静電気に対する除去効果により、静電気による穴の内壁面の面粗度の低下、刃部１２および刃先の劣化を防止することができる。そして、エッジ部２２ａには目立て処理がされておらず切刃は形成されていないので、エッジ部２２ａと交差する部位の切刃１８が穴内壁を傷つけたり、切屑を引っかけたりするのを防止することができる。
そして、ドリル１０と共通の構成のマージン１４により穴の直進性の向上が図られ、切屑排出溝１６および切屑排出面３２により切屑を効率よく排出することができる。
よって、ドリル１０ａは、樹脂材への高精度の深穴加工に用いることができる。
【実施例３】
【００３１】
［実施例３の構成］
図６に本発明の実施例３におけるドリル１０ｂの側面図を示す。実施例３のドリル１０ｂは、実施例１のドリル１０とは、副溝の構造が異なる点に違いがあるが、他の構成はドリル１０と共通するので、ドリル１０と共通する部分は同一符号を付して説明を省略する。
実施例３のドリル１０ｂでは、図６に示すとおり、副溝２０ｂは切屑排出溝１６とは逆向きにねじれて、刃部１２のシャンク部３０側の端部から刃部１２の先端近くまでの範囲で、マージン１４上で位相を変えて点在するように形成されている。そして、副溝２０ｂは切屑排出溝１６とは交差せず、副溝２０ｂの側面はマージン１４上で閉じている。そして、副溝２０ｂの側面と刃部１２のマージン１４との交差部分に形成されるエッジ部２２ｂには、目立て処理がなされていない。
【００３２】
［実施例３の効果］
この実施例３のドリル１０ｂによれば、副溝２０ｂがマージン１４上に点在して形成され、副溝２０ｂの側面はマージン１４上で閉じている。そこで、穴加工が進行してドリル１０ｂの刃部１２が穴の中に入っていくとき、刃部１２は外部から供給されるクーラントを副溝２０ｂに保持して穴の中に入っていく。そして、副溝２０ｂからドリル１０ｂの刃部１２と穴の内壁面の間にクーラントが供給される。よって、クーラントにより摩擦が低減し穴内壁が冷却されるので、穴内壁の荒れを防ぎ面粗度の低下を防ぐことができる。また、クーラントによる静電気に対する除去効果により、静電気による穴の内壁面の面粗度の低下、刃部１２の劣化を防止することができる。そして、エッジ部２２ｂには目立て処理がされていないので、エッジ部２２ｂが穴内壁を傷つけたり、切屑を引っかけたりするのを防止することができる。
また、穴内壁に付着した微細な切屑が、副溝２０ｂ内に保持されているクーラントにより洗い落とされて副溝２０ｂ内に留まるため、穴内壁に付着した微細な切屑により穴内壁が傷つけられるのを防ぐことができる。また、加工中にびびり等が発生した場合には、副溝２０ｂ内に保持されたクーラントの圧力上昇と穴内壁面への飛散により、ドリル１０ｂの穴内壁面への衝突が抑制されて、穴内壁面が保護される。
そして、ドリル１０と共通の構成のマージン１４により穴の直進性の向上が図られ、切屑排出溝１６および切屑排出面３２により切屑を効率よく排出することができる。
よって、ドリル１０ｂは、樹脂材への高精度の深穴加工に用いることができる。
【実施例４】
【００３３】
［実施例４の構成］
図７〜図９を用いて、実施例４のドリル１０ｃについて説明する。ドリル１０ｃは樹脂材への穴明け加工に用いられ、ステップ加工を用いて、ドリルの刃部の長さを超える深穴を空けることのできるドリルである。
図７にドリル１０ｃの側面図を、図８（ａ）にドリル１０ｃを刃部の先端側から見た図を、図８（ｂ）に図７のＥ−Ｅ位置におけるドリル１０ｃの断面図を、図８（ｃ）に図７のＦ−Ｆ位置におけるドリル１０ｃの断面図を示す。図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の下方の矢印はドリル１０ｃの正回転方向を示す。そして、図９にドリル１０ｃの刃部１２ｃの先端部分の図７に示した側面の裏側の側面図を示す。
図７に示すとおり、ドリル１０ｃは先端側に刃部１２ｃを備え、後端側にシャンク部３０ｃを備えており、刃部１２ｃの先端からシャンク部３０ｃに向けてドリル１０ｃの回転軸回りにねじれる一条の切屑排出溝１６ｃが形成されている。切屑排出溝１６ｃはシャンク部３０ｃ側から刃部１２ｃの先端に向けてドリル１０ｃの正回転方向に約一周ねじれており、切屑排出溝１６ｃのドリル１０ｃの回転軸に対するねじれ角は約２０度である。そして、図７、図８（ｂ）に示すとおり、ドリル１０ｃの正回転方向を向く切屑排出溝１６ｃの側面と刃部１２ｃの外周面との交差稜線部分には切刃１８ｃが形成されている。そして、図７に示すとおり、切屑排出溝１６ｃのシャンク部３０ｃ側の端部には、シャンク部３０ｃの後方に傾斜する略半月状の平面からなる切屑排出面３２ｃが形成されている。
【００３４】
ドリル１０ｃの外径Ｄは刃部１２ｃおよびシャンク部３０ｃで一定であり、外径Ｄの値は３ｍｍである。そして、ドリル１０ｃの溝長Ｌ（刃部１２ｃの先端から切屑排出面３２ｃのシャンク部３０ｃ側の端までの長さ）は２５ｍｍであり、刃部１２ｃの外径Ｄの約８．３倍である。そして、ドリル１０ｃの全長は２６０ｍｍであり、シャンク部３０ｃの長さが２３５ｍｍである。
そして、図７のＥ−Ｅ位置における刃部１２ｃのドリル１０ｃの回転軸に直交する断面の形状は、図８（ｂ）に示すとおり、中央部がややふくらんだ半月状されており、切屑排出溝１６ｃの断面は中央部がややふくらんだ半月状とされている。そして、刃部１２ｃの断面積ｄｓの刃部１２ｃの外周円の面積Ｓに対する割合は約５５％である。そして、刃部１２ｃの先端部分ではｄｓ／Ｓは約５０％であり、シャンク部３０側に向かって中央部が徐々にふくらんでｄｓ／Ｓが徐々に大きくなり、途中からｄｓ／Ｓが一定となる。そして、ドリル１０ｃの回転軸に直交する断面上での切屑排出溝１６ｃの両端部は刃部１２ｃの外径に等しい距離に保たれている。そして、刃部１２ｃの先端には図７、図９に示すように円錐状の先端面２８ｃが形成されており、切屑排出溝１６ｃと先端面２８ｃの交差稜線は図８（ａ）に示すようにドリル１０ｃの中心軸上を通っており、交差稜線のドリル１０ｃの正回転方向を向く部分には、すくい刃２４ｃが形成されている。そしてすくい刃２４ｃに続く切屑排出溝１６ｃの先端部分にはすくい面２６ｃが形成されている。
【００３５】
そして、図７、図８（ｂ）に示すとおり、先端面２８ｃと切屑排出溝１６ｃとを除く刃部１２ｃの外周面は全体がマージン１４ｃとされており、マージン１４ｃにはシャンク部３０ｃ側から刃部１２ｃの先端側に向けてドリル１０ｃの回転軸回りに切屑排出溝１６ｃとは逆向きにねじれる副溝２０ｃが形成されている。
副溝２０ｃは、刃部１２ｃのマージン１４ｃ上で位相を変えてほぼ等間隔に点在するように形成されており、副溝２０ｃと切屑排出溝１６ｃは交差せず、副溝２０ｃの側面はマージン１４ｃ上で閉じている。なお、副溝２０ｃの側面とマージン１４ｃの交差稜線部分に形成されるエッジ部２２ｃには、目立て処理はなされておらず、エッジ部２２ｃには刃は形成されていない。なお、ドリル１０ｃの回転軸に対する副溝２０ｃのねじれ角θは各副溝２０ｃで同一であり約６０度である。
そして、シャンク部３０ｃの外周面には、シャンク部３０ｃのほぼ中央の位置から刃部１２ｃに向かって副溝２０ｃと同じ向きにねじれるクーラント誘導溝３６ｃが形成されている。クーラント誘導溝３６ｃは、シャンク部３０ｃの外周面を螺旋状に周回する構成とされており、溝の形成範囲の軸方向の長さは１１５ｍｍ、ドリルの回転軸に対するねじれ角θ２は約６０度、溝の幅は１ｍｍ、溝の深さは０．２ｍｍであって、溝の進行方向に直交する断面の形状は円弧状である。
【００３６】
[実施例４の効果]
実施例４のドリル１０ｃを用いて、ステップ加工により、穴深さ１０Ｄ〜５０Ｄの深穴について穴明け加工のテストをおこなった。そして加工した穴の面粗度を測定したところ、面粗度は２Ｚ〜６Ｚであり、非常に良好な結果が得られた。この面粗度の値は、副溝等の構成はドリル１０ｃと同じでクーラント誘導溝をドリルの軸に平行な直線状とした比較例のテスト結果に比べて、１０分の１以下である。そして、穴の拡大がなく出口のバリが非常に少ないという効果を確認することができた。
比較例に比べて実施例４で穴の面粗度が大幅に改善しているのは、ドリルの回転方向と逆向きにねじれたクーラント誘導溝を設けることで、ポンプ作用によりクーラントの押し込みが格段に良くなり、刃部へのクーラントの供給が十分に行われたことによる。一方、比較例では、ドリルの回転軸に平行なクーラント誘導溝では遠心力によるポンプ作用が働かず、クーラントの押し込みが不十分となる。そのため、刃部へのクーラントの供給が不足して、実施例４と比較して穴の面粗度が一桁大きな値にとどまった。このように、ドリルの回転方向と逆向きにねじれたクーラント誘導溝を設けることで、面粗度の向上に対して顕著な効果がある。
【００３７】
そして、この実施例４のドリル１０ｃによれば、マージン１４ｃの幅が広いため深穴加工における穴の直進性の向上が図られる。そして切屑排出溝１６ｃの割合が大きいので大量の切屑を効率よく排出できるため切削効率を高めることができる。また、切屑排出溝１６ｃが半月状で狭まった部分がないので切屑が詰まりにくい。さらに、切屑排出溝１６ｃがドリル１０ｃの正回転方向にねじれているため、ドリル１０ｃの正回転により切屑をシャンク部３０ｃ側へ送り出す効果があり、切屑を効率よく排出することができる。また、切屑排出溝１６ｃの割合が大きく大量の切屑を一時的に保持できるので、ステップ加工における一度の切り込み深さを大きく取ることができる。
そして、切屑排出面３２ｃがシャンク部３０ｃの後方に傾斜する半月状の平面とされているため、切屑排出溝１６ｃのシャンク部３０ｃ側の端部に達した切屑が、切屑排出面３２ｃで横滑りしながらドリル１０ｃの径方向外方へ飛ばされるので、切屑の排出効率がよい。
【００３８】
そして、副溝２０ｃはドリル１０ｃの正回転方向とは逆向きにねじれており、穴内壁に食いつきにくい構成とされているので、副溝２０ｃのエッジ部２２ｃによって穴の内壁面が傷つけられるのを防ぐことができる。そして、副溝２０ｃのエッジ部２２ｃは目立て処理がされておらず、切屑が副溝２０ｃに引っかかりにくいので、切屑がエッジ部２２ｃに引っかかって穴の内壁面を傷つけるのを防ぐことができる。
そして、穴加工が進行してドリル１０ｃの刃部１２ｃが穴の中に入っていく時、刃部１２ｃは外部から供給されるクーラントを副溝２０ｃに保持して加工中の穴に入っていくので、副溝２０ｃからドリル１０ｃの刃部１２ｃと穴の内壁面の間にクーラントが供給される。よって、クーラントにより摩擦が低減され、刃部１２ｃおよび穴内壁が冷却されるので、穴の内壁面の荒れを防ぎ、面粗度の低下を防ぐことができる。
また、穴内壁に付着した微細な切屑が、副溝２０ｃ内に保持されたクーラントにより洗い落とされて副溝２０ｃ内に留まるので、穴内壁に付着した微細な切屑により穴内壁が傷つけられるのを防ぐことができる。また、加工中にびびり等が発生した場合には、副溝２０ｃ内に保持されたクーラントの圧力上昇と穴内壁面への飛散により、ドリル１０ｃの穴内壁面への衝突が抑制され、穴内壁面が保護される。
【００３９】
そして、刃部の長さを超える深穴加工において、刃部１２ｃの全体が加工中の穴の中に入り、副溝２０ｃが全て穴の中に入った後も、外部からシャンク部３０ｃに供給されるクーラントを、シャンク部３０ｃの外周面に螺旋状に形成されたクーラント誘導溝３６ｃが効率よく受けることができる。そして、クーラント誘導溝３６ｃに入ったクーラントは、シャンク部３０ｃの外周面と穴の壁面の間を潤滑しながら、クーラントに働く遠心力によるポンプ作用により刃部１２ｃへと誘導される。そして、刃部１２ｃに誘導され遠心力により付勢されたクーラントは、ドリル１０ｃの芯ぶれにより生ずる刃部１２ｃと穴内壁の微少なすき間を通って刃部１２ｃに供給される。よって、刃部１２ｃの長さを超える深穴加工において、クーラントを刃部１２ｃに供給することができ、摩擦を低減させ、刃部１２ｃと穴内壁および穴の先端部を冷却して、穴内壁の荒れを防ぎ面粗度の低下を防ぐことができる。
そして、クーラントによる静電気に対する除去効果により、静電気による穴内壁の面粗度の低下、刃部１２ｃの劣化を防ぐことができる。
よって、ドリル１０ｃは、樹脂材への高精度の深穴加工に用いることができる。
【００４０】
実施例４ではドリル１０ｃの回転軸に対するクーラント誘導溝３６ｃのねじれ角θ２は約６０度としているが、θ２は４５度以上かつ８０度以下とすることが望ましい。クーラント誘導溝３６ｃのねじれ角θ２を４５度以上とすると、クーラント誘導溝３６ｃが穴の内壁にさらに食いつきにくくなり、クーラント誘導溝３６ｃによって穴の内壁面が傷つけられるのを防ぐことができると共に、クーラントを効率よく受けることができる。また、クーラント誘導溝３６ｃのねじれ角θ２を８０度以下とすれば、遠心力によりクーラントがドリル１０ｃの刃部１２ｃ側へ流れ易くなる。
【００４１】
[実施例５の構成]
図１０に本発明の実施例５におけるドリル１０ｄの側面図を示す。ドリル１０ｄと実施例４のドリル１０ｃとでは、副溝２０ｄの構成が副溝２０ｃと異なるので、副溝２０ｄについて以下に説明する。ドリル１０ｄの他の構成についてはドリル１０ｃと共通するので、「１０ｃ」と「１０ｄ」のように対応する符号を付して説明は省略する。
ドリル１０ｄでは、副溝２０ｄは切屑排出溝１６ｄとは逆向きにねじれて、刃部１２ｄの軸方向のほぼ全長にわたり、刃部１２ｄの外周面を周回するように形成されている。そして、副溝２０ｄは、切屑排出溝１６ｄにより分割されて切屑排出溝１６ｄに開口している。そして、副溝２０ｄの側面とマージン１４ｄの交差部分に形成されるエッジ部２２ｄは目立て処理がなされておらず、エッジ部２２ｄには切刃は形成されていない。そして、実施例１と同様に、副溝２０ｄのエッジ部２２ｄと切刃１８ｄの交差する部位において、エッジ部２２ｄに丸め処理がなされている。
そして、副溝２０ｄのシャンク部３０ｄ側の端部は、クーラント誘導溝３６ｄの刃部１２ｄ側の端部と接続する構成とされている。そして、副溝２０ｄのねじれ角θとクーラント誘導溝３６ｄのねじれ角θ２は共に６０度である。この例では、クーラント誘導溝３６ｄは、副溝２０ｄをシャンク部３０ｄの外周面を周回するようにシャンク部３０ｄ上に延長したものと同様の構成となっている。
【００４２】
[実施例５の効果]
実施例５の副溝２０ｄの構成は実施例１の副溝２０と共通するので、実施例１で述べたのと同様に、穴内壁面の傷つけを防止する効果、クーラントをドリルの先端部へ送り込む効果、刃部や穴内壁を潤滑し冷却する効果、静電気による穴内壁の面粗度低下や刃部および刃先の劣化を防ぐ効果がある。
そして、切屑排出溝１６ｄおよび切屑排出面３２ｄの構成は実施例４の切屑排出溝１６ｃおよび切屑排出面３２ｃと共通するので、切屑を効率よく排出できる等の効果が得られる。また、マージン１４ｄの構成は実施例４のマージン１４ｃと共通するので、穴の直進性の向上が図られる。
そして、クーラント誘導溝３６ｄが副溝２０ｄに接続しており、クーラント誘導溝３６ｄに入ったクーラントを効率よく副溝２０ｄに供給することができるため、刃部の長さを超える深穴加工において、クーラントを効率よく刃部１２ｄの先端に供給できる。
よって、ドリル１０ｄによれば、樹脂材への高精度の深穴加工を行うことができる。
【００４３】
実施例５では副溝２０ｄを刃部１２ｄの外周面を周回する線上に形成しているが、副溝２０ｄを形成する位置は周回線上に限定されない。また、副溝２０ｄのねじれ角θとクーラント誘導溝３６ｄのねじれ角θ２は異なる値であっても良い。そして、クーラント誘導溝３６ｄは刃部１２ｄ側の端部が副溝２０ｄと交差しても良く、切屑排出溝１６ｄ又は切屑排出面３２ｄと交差しても良い。なお、クーラント誘導溝３６ｄのねじれ角θ２は、実施例４と同様の理由で４５度以上かつ８０度以下とすることが好ましい。
なお、実施例５では副溝２０ｄは軸方向の両端が切屑排出溝１６ｄに開口する構成としているが、副溝２０ｄの軸方向の一端がマージン１４ｄ上で閉じる構成としても良い。ドリル１０ｄの先端側を閉じれば、クーラントを副溝２０ｄに保持し易くなる。また、ドリル１０ｄのシャンク部３０ｄ側を閉じれば、切刃１８ｄとエッジ部２２ｄの交差がなくなるので、切屑がエッジ部２２ｄの端に引っかかって穴の内壁面を傷つけるのを防ぐことができる。そして、いずれも場合も、クーラントは、ドリル１０ｄの芯ぶれにより生ずる刃部１２ｄと穴内壁の間の微少なすき間を通って刃部１２ｄの先端側へ供給される。
【００４４】
［他の実施形態］
上述の各実施例では、切屑排出溝のシャンク部側の端部にねじれ半月状の溝に続いて半月状の切屑排出面が形成される構成としているが、ねじれ半月状の溝と切屑排出面の間に、断面が半月状でねじれのないストレート溝が形成された構成としても良い。ストレート溝の部分では、溝がねじれている部分に比べて切屑の排出時の抵抗が少なくなる。また、ステップ加工時には、より多くの切屑を切屑排出溝に一時的に保持することができる。
そして、上述の各実施例では切屑排出面を傾斜が一定の平面としているが、ドリルの中心側の底辺部で傾斜が緩く、ドリルの外周側の上端部で傾斜が急となる曲面としても良い。また、切屑排出面は必須ではなく、切屑排出溝のシャンク部側の端部がねじれたまま溝の深さが浅くなっていく構成としても良い。この構成では、切屑は切屑排出溝のシャンク部側の端部で、ドリルの径方向外方へ押し出される。
また、上述の実施例１では、副溝のエッジ部が刃部に形成された切刃と交差する部位においては、エッジ部に丸め処理をしているが、当該エッジ部に面取り処理をする構成としても良い。また、エッジ部全体について面取り処理または丸め処理をしても良い。
【００４５】
上述の各実施例では、切屑排出溝のドリルの回転軸に対するねじれ角が一定となる等リードとしているが、ねじれ角が刃部の先端側で大きく刃部のシャンク部側で小さい、不等リードとしても良い。不等リードとすることによりビビリを抑制する効果がある。
また、上述の各実施例ではシャンク部の径を刃部の径と同一としているが、ドリルのシャンク部側の端部で径を他の部分よりも大きくすることにより、ドリルの剛性を高めることができる。
その他、本発明に係るドリルはその発明の思想の範囲で、各種の形態で実施できるものである。
【符号の説明】
【００４６】
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ ドリル
１２、１２ｃ、１２ｄ 刃部
１４、１４ｃ、１４ｄ マージン
１６、１６ｃ、１６ｄ 切屑排出溝
１８、１８ｃ、１８ｄ 切刃
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ 副溝
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ エッジ部
２４ｃ、２４ｄ すくい刃
２６ｃ、２６ｄ すくい面
２８ｃ、２８ｄ 先端面
３０、３０ｃ、３０ｄ シャンク部
３２、３２ｃ、３２ｄ 切屑排出面
３６、３６ｃ、３６ｄ クーラント誘導溝
Ｄ 外径
Ｌ 溝長
θ 副溝のねじれ角
θ２ クーラント誘導溝のねじれ角
【技術分野】
【０００１】
この発明は樹脂材への穴明け加工に用いられるドリルに関する。さらに詳しくは、クーラントを刃部に供給する機能を備え、樹脂材への高精度の深穴加工に用いられるドリルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高精度の深穴加工に対するニーズが、樹脂材への穴明け加工の分野で高まってきている。例えば、医療やバイオの分野では、医療機器や培養装置について、耐腐食性、軽量化等の観点から薬液等の流路を有する部品における樹脂材の使用が増大している。ここで、薬液等の流路となる穴内壁に微細な凹凸があると、雑菌の増殖や薬液の残留の原因となり、薬液等の流れのばらつきの原因ともなる。そこで、雑菌の増殖を防ぎ、薬液の残留を防止し、薬液等の流れを一定に保つことができるようにするため、医療機器や培養装置に使用される樹脂部品に対して、穴内壁の面粗度が良い穴明け加工が要求されている。
また、自動車の塗装ラインでは、塗料の流路を備えた樹脂部品が使用されており、塗装ラインに流れてくる車に指定されている色に自動で色替えをして塗装を行っている。ここで、塗料の流路となる穴内壁の面粗度が悪いと、色替えのための流路の洗浄に手間がかかり、洗浄用の溶剤の使用量も多くなる。そのため、塗装ラインで使用される樹脂部品に対して、穴内壁の面粗度が良い穴明け加工が要求されている。
このように、樹脂材に対する高精度の深穴加工についてのニーズは高まってきているが、市場規模が小さいため、市販品には樹脂用のドリルは見あたらない。そこで、ガンドリルやツイストドリル等の金属用のドリルの転用により、樹脂材への深穴加工がなされてきた。
【０００３】
ガンドリルによる深穴加工では、ポンプで高圧のクーラントを供給しながらドリルを回転させ、クーラントをドリル内部に形成された穴を通して刃先から噴出させて切削を行う。そして、クーラントの流れに切屑をのせて、回転するシャンクの外側に形成されたＶ字状の溝を通して切屑を外部に送り出す。
ガンドリルは樹脂材に対する高精度の深穴加工に転用することができるが、ガンドリルを用いた深穴加工では、クーラントを供給するための高圧ポンプを必要とする。そのため、高圧ポンプを備えていない一般の工作機械では、ガンドリルを用いた深穴加工を実施することはできず、ガンドリルを用いた深穴加工は汎用性に欠ける。また、ガンドリルによる深穴加工では、切削速度が遅いという問題がある。
【０００４】
一方、ツイストドリルでは、ねじれて形成された切屑排出溝により切屑が送り出されるので切屑の排出に高圧ポンプは不要である。そしてクーラントは刃部内部にねじれて形成され刃部の先端面に開口する油穴により刃先に供給される。しかし、ツイストドリルを樹脂材に対する深穴加工に転用した場合は、被削材である金属と樹脂の性質の違いにより、形成される穴の精度に種々の問題が生ずる。
ツイストドリルでは、ドリルの外周面が被削材に接触するマージンの幅を狭くして、ドリルと被削材の接触抵抗を減らしている。ツイストドリルのマージンの幅は外周面の１０％前後である。金属材の場合は剛性が高いので、マージンが穴の内壁面に接触する幅が狭くても、形成される穴の直進性に問題が生じることは少ない。しかし、被削材が樹脂の場合、樹脂材は金属材に比べて柔らかいため、マージンの幅が狭いとドリルの外周面が穴の内壁面に接触する幅が狭くなり、ビビリやむしれが発生して切削面に荒れが生じ、形成される穴の直進性や穴の内壁面の面粗度に問題が生じる。
また、金属材では切屑が剪断されるため、切屑の穴からの排出が比較的容易であるが、樹脂は金属に比べて粘りが強いため、樹脂材では切屑が柔らかくて粘りがあり剪断されずに帯状となるので、切屑の穴からの排出性が悪い。
そして、樹脂は金属に比べてより低温で柔らかくなるので、穴明け加工時には加工熱によって樹脂材が柔らかくなり、穴の内壁面が傷つきやすい。金属材の場合には４００°Ｃ位までは許容できるが、樹脂の場合は１３０°Ｃ位で傷つきやすくなるため、仕上げ面が金属と比較すると悪くなりやすい。そして、樹脂材では切屑の熱硬化が大きく、切屑により加工熱により柔らかくなった穴の内壁面を傷つけやすい。また、樹脂材の加工では、ドライ切削を行うと静電気の発生により面粗度の低下、刃部の劣化が生じるので、刃部へのクーラントの供給は必須であると考えられる。
【０００５】
ここで、特開２００２−２０５２１２号公報（特許文献１）には、ドリルの刃部の切屑排出溝を除く外周面をすべてマージンとしたドリルが開示されている。特許文献１に記載のドリルは、マージンを広く取って穴の直進性の向上を図ろうとするものである。
また、特開２００２−２０５２１４号公報（特許文献２）には、ドリルの刃部の切屑排出溝を除く外周面をすべてマージンとし、切刃と逆向きにねじれる仕上げ刃付きの逆ねじれ溝を刃部の外周面に形成したドリルが開示されている。特許文献２に記載のドリルは、マージンを広く取って穴の直進性の向上を図ると共に、仕上げ刃で穴の再切削を行うことで、穴の内壁面の面粗さの向上を図ることにより、高精度な深穴加工を実現しようとするものである。
そして、刃部へクーラントを供給する技術としては、特開平５−５７５１７号公報（特許文献３）にドリルの先端の切刃に切削油を供給する溝が開示されている。また、実公平４−２７４３号公報（特許文献４）には、シャンク部から切屑排出溝にクーラントを誘導する技術として、シャンク部の外周にドリルの長手方向に沿ってシャンク部の後端から切屑排出溝まで延びる溝が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２０５２１２号公報
【特許文献２】特開２００２−２０５２１４号公報
【特許文献３】特開平５−５７５１７号公報
【特許文献４】実公平４−２７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１、２に記載のドリルによれば、マージンを広く取ることにより、樹脂材への穴明けにおいて穴の直進性の向上が図られると考えられる。しかしながら、樹脂材に対する穴空け加工では、前述の通り切屑が柔らかくて粘りがあり帯状となるので、切屑の排出性が悪い。ここで、特許文献１、２に記載のドリルでは、切屑排出溝の軸に直交する断面の底部で凹状となっているので切屑が詰まりやすいと考えられる。そして、特許文献２に記載のドリルでは、切屑が仕上げ刃に引っかかって穴の内壁面を傷つけて、かえって面粗度を低下させてしまうと考えられる。
また、樹脂材は、前述の通り穴明け加工時に発生する熱により柔らかくなって傷つきやすくなるという特徴がある。特許文献１、２に記載のドリルではマージンの幅を広く取ることにより摩擦熱が増大するので、穴の内壁面がさらに傷つきやすくなると考えられる。また、樹脂材に対する加工では、前述の通り静電気の発生による面粗度の低下、刃部の劣化を防ぐため、刃部へのクーラントの供給は必須であると考えられるが、特許文献１、２にはクーラントに関する記載はない。そして、クーラントが供給されないと樹脂材の切粉が加工熱により加熱されて硬化し、穴の内壁面を傷つけやすくなる。
よって、特許文献１、２に記載のドリルを樹脂材への高精度な深穴加工に用いることは、困難であると考えられる。
そして、特許文献３、４に記載のドリルでは、刃部および刃先にクーラントを供給することはできるが、マージンの幅が狭いために、樹脂材への穴明け加工では、穴の直進性の確保が困難となり、切屑排出溝が狭いため、切屑が詰まりやすいと考えられる。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するために提案するものであり、本発明が解決しようとする課題は、樹脂材への高精度の深穴加工に用いられるドリルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本願の発明者は、鋭意研究の結果、樹脂材への高精度の深穴加工に適したドリルを開発した。そして、本発明にかかるドリルは次の手段をとる。
まず、本発明の第１の発明は、先端側に刃部を備え後端側にシャンク部を備えるドリルであって、
前記刃部の先端から前記シャンク部側に向けてドリルの回転軸回りにねじれる一条の切屑排出溝が形成され、該切屑排出溝は前記シャンク部側から前記刃部の先端に向けてドリルの正回転方向にねじれており、
前記切屑排出溝のドリルの回転方向を向く側面と該刃部の外周面との交差稜線部分には切刃が形成されており、
前記刃部のドリルの回転軸に直交する断面の形状は半月状とされており、該刃部の切屑排出溝を除く外周面は全体がマージンとされ、
前記マージンには、該刃部にクーラントを供給する副溝が、前記シャンク部側から前記刃部の先端側に向けてドリルの回転軸回りに前記切屑排出溝とは逆向きにねじれて形成されており、
前記副溝は軸方向の両端部のうち少なくとも一方が前記切屑排出溝に開口する構成とされており、
前記シャンク部には、ドリルの回転軸回りに前記副溝と同じ向きにねじれて該シャンク部の外周面を周回するクーラント供給溝が形成されている、樹脂材への穴明け加工に用いられるドリルである。
【００１０】
この第１の発明によれば、ドリルの刃部の切屑排出溝を除く外周面は全体がマージンとされているので、マージンの幅が広いため、穴の直進性の向上が図られる。そして、刃部が一条のねじれ半月状とされているので、切屑排出溝もねじれ半月状となる。よって、切屑排出溝の割合が大きいので大量の切屑を排出することができるため切削効率を高めることができる。また、切屑排出溝に狭まった部分がないので切屑が詰まりにくい。さらに、切屑排出溝がドリルの正回転方向にねじれていることにより切屑を送り出す効果があるので、切屑を効率よく排出することができる。また、切屑排出溝の割合が大きく大量の切屑を一時的に保持できるので、ステップ加工における一度の切り込み深さを大きく取ることができる。
そして、副溝はドリルの正回転方向とは逆方向にねじれており、穴内壁に食いつきにくい構成とされているので、副溝のエッジ部によって穴の内壁面が傷つけられるのを防ぐことができる。
そして、マージンに形成された副溝は切屑排出溝と逆向きにねじれて切屑排出溝に開口している。そこで、ドリルが正回転して穴加工が進行し刃部が加工中の穴に入っていく時、外部から刃部に供給されるクーラントが副溝に入り穴の内部に供給されていく。すると副溝に入ったクーラントには遠心力が働き、クーラントは切屑排出溝の表面部を経て副溝を伝いドリルの先端部へ流れていく。よって、クーラントがドリルの刃部と穴の内壁面および穴の先端部に供給され、ドリルと穴の摩擦を低減させ、刃部と穴内壁を冷却して、穴内壁の荒れを防ぎ面粗度の低下を防ぐことができる。
そして、刃部の長さを超える深穴加工において、穴加工が進行して刃部の全体が加工中の穴に入った状態であっても、外部からシャンク部に供給されるクーラントを、クーラント誘導溝が受けて刃部へ誘導し副溝へ流すことにより、クーラントをドリルの刃部と穴の内壁面および穴の先端部に供給することができる。そして、クーラント誘導溝は工具軸に対して傾斜してシャンク部を周回しているので開口面積が広くクーラントを受け止めやすい。また、クーラント誘導溝は工具の回転方向と逆方向にねじれているので、穴内壁に食いつきにくく、遠心力によるポンプ作用によりクーラントを効率よくドリルの刃部側へ送り込むことができる。よって、刃部の長さを超える深穴加工において、クーラントを刃部に供給することができ、摩擦を低減させ、刃部と穴内壁および穴の先端部を冷却して、穴内壁の荒れを防ぎ面粗度の低下を防ぐことができる。
そして、クーラントがシャンク部および刃部と穴の内壁面の間に供給されるため、クーラントの静電気に対する除去効果により、静電気による穴内壁の面粗度の低下および刃部の劣化を防止することができる。
よって、この第１の発明により、樹脂材への高精度の深穴加工に用いられるドリルを提供することができる。
【００１１】
次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係るドリルであって、前記ドリルの溝長Ｌが前記刃部の外径Ｄの３倍以上かつ１０倍以下であることを特徴とする。
ドリルの溝長Ｌが刃部の外径Ｄの３倍以上であれば、ステップ加工で確実に切屑を排出して深穴加工を行うことができる。また、ドリルの溝長Ｌが刃部の外径Ｄの１０倍以下であれば、ドリルの剛性が十分に保たれる。
【００１２】
次に、本発明の第３の発明は、上記第１の発明または第２の発明に係るドリルであって、前記刃部の断面積ｄｓの該刃部の外周円の面積Ｓに対する割合ｄｓ／Ｓが５０％以上かつ６０％以下であることを特徴とする。
刃部の断面積が外周円の面積の５０％以上あれば、樹脂材への穴明加工に十分な強度を確保できる。また、刃部の断面積が外周円の面積の６０％以下であれば、切屑排出溝の断面積が十分に確保されるので、切屑の効果的な排出が可能となる。
【００１３】
次に、本発明の第４の発明は、上記第１の発明ないし第３の発明のいずれかの発明に係るドリルであって、ドリルの回転軸に対して、前記副溝のねじれ角θが４５度以上かつ８０度以下であり、前記クーラント誘導溝のねじれ角θ２が４５度以上かつ８０度以下であることを特徴とする。
ドリルの回転軸に対する副溝のねじれ角θを４５度以上とすると、副溝が穴内壁にさらに食いつきにくい構成となり、副溝のエッジ部に切屑がさらに引っかかりにくくなる。また、ねじれ角θを８０度以下とすれば、遠心力によりクーラントがドリルの先端部へ流れやすくなり、穴の先端部における摩擦の低減及び冷却を効果的に行うことができる。そして、クーラント誘導溝のねじれ角θを４５度以上とすると、クーラント誘導溝が穴の内壁にさらに食いつきにくくなり、クーラント誘導溝によって穴の内壁面が傷つけられるのを防ぐことができると共に、クーラントを効率よく受けることができる。また、クーラント誘導溝のねじれ角θを８０度以下とすれば、遠心力によるポンプ作用によりクーラントがドリルの刃部側へ流れ易くなる。
【００１４】
次に、本発明の第５の発明は、上記第１の発明ないし第４の発明のいずれかの発明に係るドリルであって、前記副溝の側面と前記マージンの交差部分に形成されるエッジ部には目立て処理がなされておらず、前記副溝の側面と前記マージンの交差部分に形成されるエッジ部が前記刃部に形成された切刃と交差する部位では、該エッジ部に面取り処理または丸め処理がなされていることを特徴とする。
副溝のエッジ部には目立て処理がなされていないので、切屑が副溝のエッジ部に引っかかりにくく、切屑が副溝のエッジ部に引っかかって穴の内壁面を傷つけるのを防ぐことができる。そして、刃部に形成された切刃が副溝のエッジ部と交差する部位では、エッジ部に面取り処理または丸め処理がなされているので、エッジ部と交差する部位の切刃による穴内壁への傷つけや、当該部位で切刃に切屑が引っかかることによる穴内壁のへ傷つけを抑止することができる。
【００１５】
次に、本発明の第６の発明は、先端側に刃部を備え後端側にシャンク部を備えるドリルであって、前記刃部の先端から前記シャンク部側に向けてドリルの回転軸回りにねじれる一条の切屑排出溝が形成され、該切屑排出溝は前記シャンク部側から前記刃部の先端に向けてドリルの正回転方向にねじれており、
前記切屑排出溝のドリルの回転方向を向く側面と該刃部の外周面との交差稜線部分には切刃が形成されており、
前記刃部のドリルの回転軸に直交する断面の形状は半月状とされており、該刃部の切屑排出溝を除く外周面は全体がマージンとされ、
前記マージンには、該刃部にクーラントを供給する副溝が、前記シャンク部側から前記刃部の先端側に向けてドリルの回転軸回りに前記切屑排出溝とは逆向きにねじれて形成されており、
前記副溝は前記マージン上に点在して形成されており、該副溝の側面が該マージン上で閉じており、
前記シャンク部には、ドリルの回転軸回りに前記副溝と同じ向きにねじれて該シャンク部の外周面を周回するクーラント供給溝が形成されている、樹脂材への穴明け加工に用いられるドリルである。
【００１６】
この第６の発明によれば、ドリルの刃部の切屑排出溝を除く外周面は全体がマージンとされているので、マージンの幅が広いため、穴の直進性の向上が図られる。そして、刃部が一条のねじれ半月状とされているので、切屑排出溝もねじれ半月状となる。よって、切屑排出溝の割合が大きいので大量の切屑を排出することができるため切削効率を高めることができる。また、切屑排出溝に狭まった部分がないので切屑が詰まりにくい。さらに、切屑排出溝がドリルの正回転方向にねじれていることにより切屑を送り出す効果があるので、切屑を効率よく排出することができる。また、切屑排出溝の割合が大きく大量の切屑を一時的に保持できるので、ステップ加工における一度の切り込み深さを大きく取ることができる。
そして、副溝はドリルの正回転方向とは逆方向にねじれており、穴内壁に食いつきにくい構成とされているので、副溝のエッジ部によって穴の内壁面が傷つけられるのを防ぐことができる。
そして、マージンに形成された副溝は側面がマージン上で閉じている。そこで、ドリルが正回転して穴加工が進行し刃部が加工中の穴に入っていく時、刃部は外部から供給されるクーラントをマージン上に形成された副溝に保持して穴の中に入っていく。よって、クーラントを副溝からドリルの刃部と穴の内壁面の間に供給し、摩擦を低減させ、刃部と穴内壁を冷却して、穴内壁の荒れを防ぎ面粗度の低下を防ぐことができる。
また、穴内壁に付着した切屑が副溝に保持されたクーラントにより洗い落とされて副溝に留まるので、穴内壁に付着した切屑により穴内壁が傷つけられるのを防ぐことができる。また、加工中にびびり等が発生した場合には、副溝に保持されたクーラントよりドリルの穴内壁面への衝突が抑制されて、穴内壁が保護される。
そして、刃部の長さを超える深穴加工において、加工が進行して刃部の全体が加工中の穴に入った状態であっても、外部からシャンク部に供給されるクーラントをクーラント誘導溝が受けて刃部へ誘導し、クーラントをドリルの刃部と穴の内壁面に供給できる。クーラント誘導溝は工具軸に対して傾斜してシャンク部を周回しているので溝の開口面積が広く、クーラントを受け止めやすい。また、工具の回転方向と逆方向にねじれているので、穴内壁に食いつきにくく、遠心力によるポンプ作用によりクーラントを効率よくドリルの刃部側へ送り込むことができる。よって、刃部の長さを超える深穴加工において、クーラントを刃部に供給することができ、摩擦を低減させ、刃部と穴内壁を冷却して、穴内壁の荒れを防ぎ面粗度の低下を防ぐことができる。
また、クーラントによる静電気に対する除去効果により、静電気による穴内壁の面粗度の低下および刃部の劣化を防止することができる。
よって、この第６の発明により、樹脂材への高精度の深穴加工に用いられるドリルを提供することができる。
【発明の効果】
【００１７】
上述の本発明の各発明によれば、次の効果が得られる。
まず、上述の第１の発明によれば、穴の直進性の向上が図ることができ、切屑が詰まりにくく、切屑の排出効率がよい。そして、ステップ加工における一度の切り込み深さを大きく取ることができる。また、副溝のエッジ部によって穴の内壁面が傷つけられるのを防ぐことができる。そして、クーラントを副溝を経由させてドリルの刃部と穴の内壁面および穴の先端部に供給して、ドリルと穴の摩擦を低減させ、刃部と穴内壁を冷却して、穴内壁の荒れを防ぎ面粗度の低下を防ぐことができる。そして、刃部の長さを超える深穴加工においても、クーラント誘導溝で受けたクーラントをポンプ作用により刃部へ送り込むことができる。また、クーラントの静電気に対する除去効果により、静電気による穴内壁の面粗度の低下および刃部の劣化を防止することができる。よって、樹脂材への高精度の深穴加工に用いられるドリルを提供することができる。
次に上述の第２の発明によれば、ステップ加工で確実に切屑を排出して深穴加工を行うことができる。また、ドリルの剛性を十分に保つことができる。
次に上述の第３の発明によれば、樹脂材への穴明加工に十分な強度を確保できる。また、切屑排出溝の断面積が十分に確保されるので、切屑の効果的な排出が可能となる。
次に上述の第４の発明によれば、副溝が穴内壁にさらに食いつきにくい構成となり、副溝のエッジ部に切屑がさらに引っかかりにくくなる。また、遠心力によりクーラントがドリルの先端部へ流れやすくなり、穴の先端部における摩擦の低減及び冷却を効果的に行うことができる。そして、クーラント誘導溝が穴の内壁にさらに食いつきにくくなり、クーラント誘導溝によって穴の内壁面が傷つけられるのを防ぐことができると共に、クーラントを効率よく受けることができる。また、遠心力によるポンプ作用によりクーラントがドリルの刃部側へ流れ易くなる。
次に上述の第５の発明によれば、切屑が副溝のエッジ部に引っかかりにくく、切屑が副溝のエッジ部に引っかかって穴の内壁面を傷つけるのを防ぐことができる。そして、副溝のエッジ部と交差する部位の切刃による穴内壁への傷つけや、当該部位で切刃に切屑が引っかかることによる穴内壁のへ傷つけを抑止することができる。
【００１８】
また、上述の第６の発明によれば、穴の直進性の向上を図ることができ、切屑が詰まりにくく、切屑の排出効率がよい。そして、ステップ加工における一度の切り込み深さを大きく取ることができる。また、副溝のエッジ部の食いつきによって穴の内壁面が傷つけられるのを防ぐことができる。そして、副溝に保持されたクーラントをドリルの刃部と穴の内壁面に供給して、ドリルと穴の摩擦を低減させ、刃部と穴内壁を冷却して、穴内壁の荒れを防ぎ面粗度の低下を防ぐことができる。そして、穴内壁に付着した切屑が副溝に保持されたクーラントにより洗い落とされて副溝に留まるので、穴内壁に付着した切屑により穴内壁が傷つけられるのを防ぐことができる。また、加工中にびびり等が発生した場合には、副溝に保持されたクーラントよりドリルの穴内壁面への衝突が抑制されて、穴内壁が保護される。そして、刃部の長さを超える深穴加工においても、クーラント誘導溝で受けたクーラントをポンプ作用により刃部へ送り込むことができる。また、クーラントの静電気に対する除去効果により、静電気による穴内壁の面粗度の低下および刃部の劣化を防止することができる。よって、樹脂材への高精度の深穴加工に用いられるドリルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例１におけるドリルの側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ位置におけるドリルの断面図である。
【図３】図１のＢ方向からの矢視図である。
【図４】実施例２におけるドリルの側面図である。
【図５】図４のＣ−Ｃ位置におけるドリルの断面図である。
【図６】実施例３におけるドリルの側面図である。
【図７】実施例４におけるドリルの側面図である。
【図８】（ａ）は図７のドリルを刃部の先端側から見た図であり、（ｂ）は図７のＥ−Ｅ位置におけるドリルの断面図であり、（ｃ）は図７のＦ−Ｆ位置におけるドリルの断面図である。
【図９】図７のドリルの先端部分の図７に示した側面の裏側の側面図である。
【図１０】実施例５におけるドリルの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態について実施例にしたがって説明する。
【実施例１】
【００２１】
[実施例１の構成]
図１に本発明の実施例１におけるドリル１０の側面図を、図２に図１のＡ−Ａ位置におけるドリル１０の断面図を示す。図２の下方の矢印はドリル１０の正回転方向を示す。
ドリル１０は先端側に刃部１２を備え、後端側にシャンク部３０を備えた樹脂材の深穴加工に用いるドリルである。ドリル１０には、刃部１２の先端からシャンク部３０に向けて、ドリル１０の回転軸回りにねじれる一条の切屑排出溝１６が形成されている。切屑排出溝１６は、シャンク部３０側から刃部１２の先端に向けてドリル１０の正回転方向に一周以上ねじれており、ドリル１０の回転軸に対するねじれ角は３５度である。そして、図２に示すとおり、切屑排出溝１６のドリル１０の正回転方向を向く側面と刃部１２の外周面との交差稜線部分には切刃１８が形成されている。そして、図１に示すとおり、切屑排出溝１６のシャンク部３０側の端部には、シャンク部３０の後方に傾斜する半月状の平面からなる切屑排出面３２が形成されている。
【００２２】
そして、ドリル１０の溝長Ｌ（刃部１２の先端から切屑排出面３２のシャンク部３０側の端までの長さ）は、刃部１２の外径Ｄの約８．５倍とされている。そして、図２に示すとおり、刃部１２のドリル１０の回転軸に直交する断面の形状は中央部がややふくらんだ半月状とされており、切屑排出溝１６の断面は中央部がややふくらんだ半月状とされている。そして、刃部１２の断面積ｄｓの刃部１２の外周円の面積Ｓに対する割合ｄｓ／Ｓは、約５５％とされている。なお、刃部１２の先端部分では断面は中央が平坦な半月状でｄｓ／Ｓは約５０％であり、シャンク部３０側に向かって中央のふくらみが大きくなってｄｓ／Ｓが大きくなり、途中からｄｓ／Ｓが一定となる構成とされている。そして、ドリル１０の回転軸に直交する断面上での切屑排出溝１６の両端部は、刃部１２の外径と等しい距離に保たれている。
【００２３】
そして、図１、図２に示すとおり、刃部１２の切屑排出溝１６を除く外周面は全体がマージン１４とされており、マージン１４には、シャンク部３０側から刃部１２の先端側に向けて、ドリル１０の回転軸回りに切屑排出溝１６とは逆向きにねじれる副溝２０が形成されている。
副溝２０は、刃部１２の先端の少し手前から切屑排出面３２の少し後方までの範囲で、刃部１２の軸方向のほぼ全長にわたって、切屑排出溝１６とは逆向きにねじれて刃部１２の外周面をほぼ７回周回するように形成されている。図１にθで示した副溝２０のねじれ角は約６０度である。そして、副溝２０は切屑排出溝１６により分割されて切屑排出溝１６に開口している。そして、副溝２０の側面とマージン１４の交差部分に形成されるエッジ部２２に目立て処理はされておらず、エッジ部２２には切刃は形成されていない。
図３に、図１のＢ方向からみた、切刃１８と副溝２０が交差する部位の矢視図を示す。図３に示すとおり、副溝２０のエッジ部２２が切刃１８と交差する部位においては、エッジ部２２に丸め処理がなされており、切刃１８が副溝２０のエッジ部２２と交差する部位には角ばった所がない。
【００２４】
[実施例１の効果]
この実施例１のドリル１０によれば、刃部１２の切屑排出溝１６を除く外周面は全体がマージン１４とされているのでマージン１４の幅が広いため深穴加工における穴の直進性の向上が図られる。そして、刃部１２が一条のねじれ半月状とされており、切屑排出溝１６もねじれ半月状となる。よって、切屑排出溝１６の割合が大きいので大量の切屑を排出することができるため切削効率を高めることができる。また、切屑排出溝１６に狭まった部分がないので切屑が詰まりにくい。さらに、切屑排出溝１６がねじれていることにより、ドリル１０の正回転により切屑を送り出す効果があり、切屑を効率よく排出することができる。
そして、ドリル１０では、切屑排出溝１６のシャンク部３０側の端部に設けられた切屑排出面３２は、シャンク部３０の後方に傾斜する半月状の平面なので、切屑排出溝１６のシャンク部３０側の端部に達した切屑が、切屑排出面３２で横滑りしてドリル１０の径方向の外側へ飛ばされるので、切屑の排出効率がよい。
【００２５】
そして、刃部１２のマージン１４に形成された副溝２０はドリル１０の正回転方向とは逆方向にねじれており、穴内壁に食いつきにくい構成とされているので、副溝２０のエッジ部２２が穴の内壁面を傷つけるのを防ぐことができる。さらに、副溝２０のエッジ部２２は目立て処理がなされておらず、エッジ部２２には切刃が形成されていないため、切屑が副溝２０のエッジ部２２に引っかかりにくいので、切屑が副溝２０のエッジ部２２に引っかかって穴の内壁面を傷つけるのを防ぐことができる。
そして、図３に示したとおり、刃部１２に形成された切刃１８が副溝２０のエッジ部２２と交差する部位では、エッジ部２２に丸め処理がなされているので、エッジ部２２と交差する部位の切刃１８による穴内壁の傷つけや、当該部位の切刃１８に切屑が引っかかることによる穴内壁の傷つけを防止することができる。
【００２６】
そして、ドリル１０が正回転して刃部１２に形成された切刃１８により穴加工が進行するとき、刃部１２に外部から供給されるクーラントがマージン１４と穴の入り口の間で開口部する副溝２０から穴の中に入る。すると、副溝２０は切屑排出溝１６と逆向きにねじれているので、副溝２０に入ったクーラントには遠心力が働き、クーラントは切屑排出溝１６の表面部を経て副溝２０を伝いドリル１０の先端部へ流れていく。よって、副溝２０を通ってクーラントがドリル１０の刃部１２と穴の内壁面および穴の先端部に供給されるので、摩擦を低減させ穴内壁および穴の先端部を冷却して、穴内壁の荒れを防ぎ面粗度の低下を防ぐことができる。また、クーラントが刃部１２と穴の内壁面および穴の先端に供給されるので、静電気に対する除去効果があり、静電気による穴の内壁面の面粗度の低下、刃部１２および刃先の劣化を防止することができる。
よって、ドリル１０は、樹脂材への高精度の深穴加工に用いることができる。
【００２７】
そして、上述の通り、ドリル１０による樹脂材への深穴加工では、市販品の金属用のツイストドリルを樹脂材の深穴加工に用いたのに比べて穴内壁の面粗度が改善されるので、リーマ仕上げが省略できる場合が多い。また、切屑の排出効率が良いので、切削速度をツイストドリルの２倍程度、ガンドリルの３倍程度とすることができる。
そして、ドリル１０による樹脂材への深穴加工では、クーラントを供給する高圧ポンプを必要としないので、ドリル１０により、一般の工作機械で、樹脂材への高精度の深穴加工を実施することができる。
【００２８】
実施例１では、ドリル１０の溝長Ｌは、刃部１２の外径Ｄの約８．５倍としているが、ドリル１０の溝長Ｌは刃部１２の外径Ｄの３倍以上かつ１０倍以下であることが好ましい。ドリル１０の溝長Ｌが刃部１２の外径Ｄの３倍以上であれば、ステップ加工で確実に切屑を排出して深穴加工を行うことができる。また、ドリル１０の溝長Ｌが刃部１２の外径Ｄの１０倍以下であれば、ドリル１０の剛性が十分に保たれる。
そして、実施例１では、刃部１２の断面積ｄｓの刃部１２の外周円の面積Ｓに対する割合ｄｓ／Ｓは、約５５％としているが、ｄｓ／Ｓは、５０％以上かつ６０％以下であることが好ましい。刃部１２の断面積が外周円の面積の５０％以上あれば、樹脂材への穴空け加工に十分な強度を確保できる。また、刃部１２の断面積が外周円の面積の６０％以下であれば、切屑排出溝１６の断面積が十分に確保されるので、切屑の効果的な排出が可能となる。
また、実施例１では、ドリル１０の回転軸に対する副溝２０のねじれ角θは約６０度としているが、θは４５度以上かつ８０度以下とすることが望ましい。ドリル１０の回転軸に対する副溝２０のねじれ角θを４５度以上とすると、副溝２０のエッジ部２２に切屑がさらに引っかかりにくくなる。また、ねじれ角θを８０度以下とすれば、遠心力によりクーラントは副溝２０をドリル１０の先端部へ流れ易くなる。
【実施例２】
【００２９】
［実施例２の構成］
図４に本発明の実施例２におけるドリル１０ａの側面図を、図５に図４のＣ−Ｃ位置におけるドリル１０ａの断面図を示す。実施例２のドリル１０ａと、実施例１のドリル１０とでは、副溝の形成される範囲が少し異なる点、及びドリル１０ａにはシャンク部にクーラント誘導溝３６が形成されている点に違いがあるが、他の構成はドリル１０と共通するので、ドリル１０と共通する部分は同一符号を付して説明を省略する。
実施例２のドリル１０ａでは、副溝２０ａは切屑排出溝１６とは逆向きにねじれて、刃部１２のシャンク部３０側の端部の切屑排出面３２の後方から刃部１２の先端近くまでの範囲でドリル１０ａの外周面を７回余り周回するように形成されている。そして、副溝２０ａは切屑排出溝１６により分割されて切屑排出溝１６に開口している。そして、副溝２０ａの側面と、シャンク部３０の外周面及び刃部１２のマージン１４との交差部分に形成されるエッジ部２２ａには目立て処理がなされておらず、切刃は形成されていない。
そして、シャンク部３０の外周面には、ドリル１０ａのシャンク部３０側の端部から刃部１２に向けてドリル１０ａの回転軸と平行にクーラント誘導溝３６が形成されており、クーラント誘導溝３６は副溝２０ａおよび切屑排出面３２に交差して、副溝２０ａおよび切屑排出面３２に開口している。なお、クーラント誘導溝３６はシャンク部３０の途中から副溝２０ａに達するまでの範囲で形成しても良い。また、クーラント誘導溝３６は副溝２０ａと同じ向きにねじれた構成としても良い。
【００３０】
［実施例２の効果］
この実施例２のドリル１０ａによれば、ドリル１０ａが正回転して刃部１２に形成された切刃１８により穴加工が進行するとき、刃部１２に外部から供給されるクーラントがマージン１４と穴の入り口の間で開口する副溝２０から穴の中に入る。すると、副溝２０ａに入ったクーラントには遠心力が働き、クーラントは切屑排出溝１６の表面部を経て副溝２０ａを伝いドリル１０ａの先端部へ流れていく。また、刃部１２の全体が穴の中に入り、副溝２０ａの全体が穴の中に入った後も、シャンク部３０に供給されるクーラントをシャンク部３０と穴の入り口の間で開口するクーラント誘導溝３６から刃部１２へ誘導して副溝２０ａへ流すことができる。そして、クーラントをドリル１０ａの刃部１２と穴の内壁面および穴の先端部へ供給できる。
よって、クーラントにより摩擦が低減し穴内壁および穴の先端部が冷却されるので、穴内壁の荒れを防ぎ面粗度の低下を防ぐことができる。また、クーラントによる静電気に対する除去効果により、静電気による穴の内壁面の面粗度の低下、刃部１２および刃先の劣化を防止することができる。そして、エッジ部２２ａには目立て処理がされておらず切刃は形成されていないので、エッジ部２２ａと交差する部位の切刃１８が穴内壁を傷つけたり、切屑を引っかけたりするのを防止することができる。
そして、ドリル１０と共通の構成のマージン１４により穴の直進性の向上が図られ、切屑排出溝１６および切屑排出面３２により切屑を効率よく排出することができる。
よって、ドリル１０ａは、樹脂材への高精度の深穴加工に用いることができる。
【実施例３】
【００３１】
［実施例３の構成］
図６に本発明の実施例３におけるドリル１０ｂの側面図を示す。実施例３のドリル１０ｂは、実施例１のドリル１０とは、副溝の構造が異なる点に違いがあるが、他の構成はドリル１０と共通するので、ドリル１０と共通する部分は同一符号を付して説明を省略する。
実施例３のドリル１０ｂでは、図６に示すとおり、副溝２０ｂは切屑排出溝１６とは逆向きにねじれて、刃部１２のシャンク部３０側の端部から刃部１２の先端近くまでの範囲で、マージン１４上で位相を変えて点在するように形成されている。そして、副溝２０ｂは切屑排出溝１６とは交差せず、副溝２０ｂの側面はマージン１４上で閉じている。そして、副溝２０ｂの側面と刃部１２のマージン１４との交差部分に形成されるエッジ部２２ｂには、目立て処理がなされていない。
【００３２】
［実施例３の効果］
この実施例３のドリル１０ｂによれば、副溝２０ｂがマージン１４上に点在して形成され、副溝２０ｂの側面はマージン１４上で閉じている。そこで、穴加工が進行してドリル１０ｂの刃部１２が穴の中に入っていくとき、刃部１２は外部から供給されるクーラントを副溝２０ｂに保持して穴の中に入っていく。そして、副溝２０ｂからドリル１０ｂの刃部１２と穴の内壁面の間にクーラントが供給される。よって、クーラントにより摩擦が低減し穴内壁が冷却されるので、穴内壁の荒れを防ぎ面粗度の低下を防ぐことができる。また、クーラントによる静電気に対する除去効果により、静電気による穴の内壁面の面粗度の低下、刃部１２の劣化を防止することができる。そして、エッジ部２２ｂには目立て処理がされていないので、エッジ部２２ｂが穴内壁を傷つけたり、切屑を引っかけたりするのを防止することができる。
また、穴内壁に付着した微細な切屑が、副溝２０ｂ内に保持されているクーラントにより洗い落とされて副溝２０ｂ内に留まるため、穴内壁に付着した微細な切屑により穴内壁が傷つけられるのを防ぐことができる。また、加工中にびびり等が発生した場合には、副溝２０ｂ内に保持されたクーラントの圧力上昇と穴内壁面への飛散により、ドリル１０ｂの穴内壁面への衝突が抑制されて、穴内壁面が保護される。
そして、ドリル１０と共通の構成のマージン１４により穴の直進性の向上が図られ、切屑排出溝１６および切屑排出面３２により切屑を効率よく排出することができる。
よって、ドリル１０ｂは、樹脂材への高精度の深穴加工に用いることができる。
【実施例４】
【００３３】
［実施例４の構成］
図７〜図９を用いて、実施例４のドリル１０ｃについて説明する。ドリル１０ｃは樹脂材への穴明け加工に用いられ、ステップ加工を用いて、ドリルの刃部の長さを超える深穴を空けることのできるドリルである。
図７にドリル１０ｃの側面図を、図８（ａ）にドリル１０ｃを刃部の先端側から見た図を、図８（ｂ）に図７のＥ−Ｅ位置におけるドリル１０ｃの断面図を、図８（ｃ）に図７のＦ−Ｆ位置におけるドリル１０ｃの断面図を示す。図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の下方の矢印はドリル１０ｃの正回転方向を示す。そして、図９にドリル１０ｃの刃部１２ｃの先端部分の図７に示した側面の裏側の側面図を示す。
図７に示すとおり、ドリル１０ｃは先端側に刃部１２ｃを備え、後端側にシャンク部３０ｃを備えており、刃部１２ｃの先端からシャンク部３０ｃに向けてドリル１０ｃの回転軸回りにねじれる一条の切屑排出溝１６ｃが形成されている。切屑排出溝１６ｃはシャンク部３０ｃ側から刃部１２ｃの先端に向けてドリル１０ｃの正回転方向に約一周ねじれており、切屑排出溝１６ｃのドリル１０ｃの回転軸に対するねじれ角は約２０度である。そして、図７、図８（ｂ）に示すとおり、ドリル１０ｃの正回転方向を向く切屑排出溝１６ｃの側面と刃部１２ｃの外周面との交差稜線部分には切刃１８ｃが形成されている。そして、図７に示すとおり、切屑排出溝１６ｃのシャンク部３０ｃ側の端部には、シャンク部３０ｃの後方に傾斜する略半月状の平面からなる切屑排出面３２ｃが形成されている。
【００３４】
ドリル１０ｃの外径Ｄは刃部１２ｃおよびシャンク部３０ｃで一定であり、外径Ｄの値は３ｍｍである。そして、ドリル１０ｃの溝長Ｌ（刃部１２ｃの先端から切屑排出面３２ｃのシャンク部３０ｃ側の端までの長さ）は２５ｍｍであり、刃部１２ｃの外径Ｄの約８．３倍である。そして、ドリル１０ｃの全長は２６０ｍｍであり、シャンク部３０ｃの長さが２３５ｍｍである。
そして、図７のＥ−Ｅ位置における刃部１２ｃのドリル１０ｃの回転軸に直交する断面の形状は、図８（ｂ）に示すとおり、中央部がややふくらんだ半月状されており、切屑排出溝１６ｃの断面は中央部がややふくらんだ半月状とされている。そして、刃部１２ｃの断面積ｄｓの刃部１２ｃの外周円の面積Ｓに対する割合は約５５％である。そして、刃部１２ｃの先端部分ではｄｓ／Ｓは約５０％であり、シャンク部３０側に向かって中央部が徐々にふくらんでｄｓ／Ｓが徐々に大きくなり、途中からｄｓ／Ｓが一定となる。そして、ドリル１０ｃの回転軸に直交する断面上での切屑排出溝１６ｃの両端部は刃部１２ｃの外径に等しい距離に保たれている。そして、刃部１２ｃの先端には図７、図９に示すように円錐状の先端面２８ｃが形成されており、切屑排出溝１６ｃと先端面２８ｃの交差稜線は図８（ａ）に示すようにドリル１０ｃの中心軸上を通っており、交差稜線のドリル１０ｃの正回転方向を向く部分には、すくい刃２４ｃが形成されている。そしてすくい刃２４ｃに続く切屑排出溝１６ｃの先端部分にはすくい面２６ｃが形成されている。
【００３５】
そして、図７、図８（ｂ）に示すとおり、先端面２８ｃと切屑排出溝１６ｃとを除く刃部１２ｃの外周面は全体がマージン１４ｃとされており、マージン１４ｃにはシャンク部３０ｃ側から刃部１２ｃの先端側に向けてドリル１０ｃの回転軸回りに切屑排出溝１６ｃとは逆向きにねじれる副溝２０ｃが形成されている。
副溝２０ｃは、刃部１２ｃのマージン１４ｃ上で位相を変えてほぼ等間隔に点在するように形成されており、副溝２０ｃと切屑排出溝１６ｃは交差せず、副溝２０ｃの側面はマージン１４ｃ上で閉じている。なお、副溝２０ｃの側面とマージン１４ｃの交差稜線部分に形成されるエッジ部２２ｃには、目立て処理はなされておらず、エッジ部２２ｃには刃は形成されていない。なお、ドリル１０ｃの回転軸に対する副溝２０ｃのねじれ角θは各副溝２０ｃで同一であり約６０度である。
そして、シャンク部３０ｃの外周面には、シャンク部３０ｃのほぼ中央の位置から刃部１２ｃに向かって副溝２０ｃと同じ向きにねじれるクーラント誘導溝３６ｃが形成されている。クーラント誘導溝３６ｃは、シャンク部３０ｃの外周面を螺旋状に周回する構成とされており、溝の形成範囲の軸方向の長さは１１５ｍｍ、ドリルの回転軸に対するねじれ角θ２は約６０度、溝の幅は１ｍｍ、溝の深さは０．２ｍｍであって、溝の進行方向に直交する断面の形状は円弧状である。
【００３６】
[実施例４の効果]
実施例４のドリル１０ｃを用いて、ステップ加工により、穴深さ１０Ｄ〜５０Ｄの深穴について穴明け加工のテストをおこなった。そして加工した穴の面粗度を測定したところ、面粗度は２Ｚ〜６Ｚであり、非常に良好な結果が得られた。この面粗度の値は、副溝等の構成はドリル１０ｃと同じでクーラント誘導溝をドリルの軸に平行な直線状とした比較例のテスト結果に比べて、１０分の１以下である。そして、穴の拡大がなく出口のバリが非常に少ないという効果を確認することができた。
比較例に比べて実施例４で穴の面粗度が大幅に改善しているのは、ドリルの回転方向と逆向きにねじれたクーラント誘導溝を設けることで、ポンプ作用によりクーラントの押し込みが格段に良くなり、刃部へのクーラントの供給が十分に行われたことによる。一方、比較例では、ドリルの回転軸に平行なクーラント誘導溝では遠心力によるポンプ作用が働かず、クーラントの押し込みが不十分となる。そのため、刃部へのクーラントの供給が不足して、実施例４と比較して穴の面粗度が一桁大きな値にとどまった。このように、ドリルの回転方向と逆向きにねじれたクーラント誘導溝を設けることで、面粗度の向上に対して顕著な効果がある。
【００３７】
そして、この実施例４のドリル１０ｃによれば、マージン１４ｃの幅が広いため深穴加工における穴の直進性の向上が図られる。そして切屑排出溝１６ｃの割合が大きいので大量の切屑を効率よく排出できるため切削効率を高めることができる。また、切屑排出溝１６ｃが半月状で狭まった部分がないので切屑が詰まりにくい。さらに、切屑排出溝１６ｃがドリル１０ｃの正回転方向にねじれているため、ドリル１０ｃの正回転により切屑をシャンク部３０ｃ側へ送り出す効果があり、切屑を効率よく排出することができる。また、切屑排出溝１６ｃの割合が大きく大量の切屑を一時的に保持できるので、ステップ加工における一度の切り込み深さを大きく取ることができる。
そして、切屑排出面３２ｃがシャンク部３０ｃの後方に傾斜する半月状の平面とされているため、切屑排出溝１６ｃのシャンク部３０ｃ側の端部に達した切屑が、切屑排出面３２ｃで横滑りしながらドリル１０ｃの径方向外方へ飛ばされるので、切屑の排出効率がよい。
【００３８】
そして、副溝２０ｃはドリル１０ｃの正回転方向とは逆向きにねじれており、穴内壁に食いつきにくい構成とされているので、副溝２０ｃのエッジ部２２ｃによって穴の内壁面が傷つけられるのを防ぐことができる。そして、副溝２０ｃのエッジ部２２ｃは目立て処理がされておらず、切屑が副溝２０ｃに引っかかりにくいので、切屑がエッジ部２２ｃに引っかかって穴の内壁面を傷つけるのを防ぐことができる。
そして、穴加工が進行してドリル１０ｃの刃部１２ｃが穴の中に入っていく時、刃部１２ｃは外部から供給されるクーラントを副溝２０ｃに保持して加工中の穴に入っていくので、副溝２０ｃからドリル１０ｃの刃部１２ｃと穴の内壁面の間にクーラントが供給される。よって、クーラントにより摩擦が低減され、刃部１２ｃおよび穴内壁が冷却されるので、穴の内壁面の荒れを防ぎ、面粗度の低下を防ぐことができる。
また、穴内壁に付着した微細な切屑が、副溝２０ｃ内に保持されたクーラントにより洗い落とされて副溝２０ｃ内に留まるので、穴内壁に付着した微細な切屑により穴内壁が傷つけられるのを防ぐことができる。また、加工中にびびり等が発生した場合には、副溝２０ｃ内に保持されたクーラントの圧力上昇と穴内壁面への飛散により、ドリル１０ｃの穴内壁面への衝突が抑制され、穴内壁面が保護される。
【００３９】
そして、刃部の長さを超える深穴加工において、刃部１２ｃの全体が加工中の穴の中に入り、副溝２０ｃが全て穴の中に入った後も、外部からシャンク部３０ｃに供給されるクーラントを、シャンク部３０ｃの外周面に螺旋状に形成されたクーラント誘導溝３６ｃが効率よく受けることができる。そして、クーラント誘導溝３６ｃに入ったクーラントは、シャンク部３０ｃの外周面と穴の壁面の間を潤滑しながら、クーラントに働く遠心力によるポンプ作用により刃部１２ｃへと誘導される。そして、刃部１２ｃに誘導され遠心力により付勢されたクーラントは、ドリル１０ｃの芯ぶれにより生ずる刃部１２ｃと穴内壁の微少なすき間を通って刃部１２ｃに供給される。よって、刃部１２ｃの長さを超える深穴加工において、クーラントを刃部１２ｃに供給することができ、摩擦を低減させ、刃部１２ｃと穴内壁および穴の先端部を冷却して、穴内壁の荒れを防ぎ面粗度の低下を防ぐことができる。
そして、クーラントによる静電気に対する除去効果により、静電気による穴内壁の面粗度の低下、刃部１２ｃの劣化を防ぐことができる。
よって、ドリル１０ｃは、樹脂材への高精度の深穴加工に用いることができる。
【００４０】
実施例４ではドリル１０ｃの回転軸に対するクーラント誘導溝３６ｃのねじれ角θ２は約６０度としているが、θ２は４５度以上かつ８０度以下とすることが望ましい。クーラント誘導溝３６ｃのねじれ角θ２を４５度以上とすると、クーラント誘導溝３６ｃが穴の内壁にさらに食いつきにくくなり、クーラント誘導溝３６ｃによって穴の内壁面が傷つけられるのを防ぐことができると共に、クーラントを効率よく受けることができる。また、クーラント誘導溝３６ｃのねじれ角θ２を８０度以下とすれば、遠心力によりクーラントがドリル１０ｃの刃部１２ｃ側へ流れ易くなる。
【００４１】
[実施例５の構成]
図１０に本発明の実施例５におけるドリル１０ｄの側面図を示す。ドリル１０ｄと実施例４のドリル１０ｃとでは、副溝２０ｄの構成が副溝２０ｃと異なるので、副溝２０ｄについて以下に説明する。ドリル１０ｄの他の構成についてはドリル１０ｃと共通するので、「１０ｃ」と「１０ｄ」のように対応する符号を付して説明は省略する。
ドリル１０ｄでは、副溝２０ｄは切屑排出溝１６ｄとは逆向きにねじれて、刃部１２ｄの軸方向のほぼ全長にわたり、刃部１２ｄの外周面を周回するように形成されている。そして、副溝２０ｄは、切屑排出溝１６ｄにより分割されて切屑排出溝１６ｄに開口している。そして、副溝２０ｄの側面とマージン１４ｄの交差部分に形成されるエッジ部２２ｄは目立て処理がなされておらず、エッジ部２２ｄには切刃は形成されていない。そして、実施例１と同様に、副溝２０ｄのエッジ部２２ｄと切刃１８ｄの交差する部位において、エッジ部２２ｄに丸め処理がなされている。
そして、副溝２０ｄのシャンク部３０ｄ側の端部は、クーラント誘導溝３６ｄの刃部１２ｄ側の端部と接続する構成とされている。そして、副溝２０ｄのねじれ角θとクーラント誘導溝３６ｄのねじれ角θ２は共に６０度である。この例では、クーラント誘導溝３６ｄは、副溝２０ｄをシャンク部３０ｄの外周面を周回するようにシャンク部３０ｄ上に延長したものと同様の構成となっている。
【００４２】
[実施例５の効果]
実施例５の副溝２０ｄの構成は実施例１の副溝２０と共通するので、実施例１で述べたのと同様に、穴内壁面の傷つけを防止する効果、クーラントをドリルの先端部へ送り込む効果、刃部や穴内壁を潤滑し冷却する効果、静電気による穴内壁の面粗度低下や刃部および刃先の劣化を防ぐ効果がある。
そして、切屑排出溝１６ｄおよび切屑排出面３２ｄの構成は実施例４の切屑排出溝１６ｃおよび切屑排出面３２ｃと共通するので、切屑を効率よく排出できる等の効果が得られる。また、マージン１４ｄの構成は実施例４のマージン１４ｃと共通するので、穴の直進性の向上が図られる。
そして、クーラント誘導溝３６ｄが副溝２０ｄに接続しており、クーラント誘導溝３６ｄに入ったクーラントを効率よく副溝２０ｄに供給することができるため、刃部の長さを超える深穴加工において、クーラントを効率よく刃部１２ｄの先端に供給できる。
よって、ドリル１０ｄによれば、樹脂材への高精度の深穴加工を行うことができる。
【００４３】
実施例５では副溝２０ｄを刃部１２ｄの外周面を周回する線上に形成しているが、副溝２０ｄを形成する位置は周回線上に限定されない。また、副溝２０ｄのねじれ角θとクーラント誘導溝３６ｄのねじれ角θ２は異なる値であっても良い。そして、クーラント誘導溝３６ｄは刃部１２ｄ側の端部が副溝２０ｄと交差しても良く、切屑排出溝１６ｄ又は切屑排出面３２ｄと交差しても良い。なお、クーラント誘導溝３６ｄのねじれ角θ２は、実施例４と同様の理由で４５度以上かつ８０度以下とすることが好ましい。
なお、実施例５では副溝２０ｄは軸方向の両端が切屑排出溝１６ｄに開口する構成としているが、副溝２０ｄの軸方向の一端がマージン１４ｄ上で閉じる構成としても良い。ドリル１０ｄの先端側を閉じれば、クーラントを副溝２０ｄに保持し易くなる。また、ドリル１０ｄのシャンク部３０ｄ側を閉じれば、切刃１８ｄとエッジ部２２ｄの交差がなくなるので、切屑がエッジ部２２ｄの端に引っかかって穴の内壁面を傷つけるのを防ぐことができる。そして、いずれも場合も、クーラントは、ドリル１０ｄの芯ぶれにより生ずる刃部１２ｄと穴内壁の間の微少なすき間を通って刃部１２ｄの先端側へ供給される。
【００４４】
［他の実施形態］
上述の各実施例では、切屑排出溝のシャンク部側の端部にねじれ半月状の溝に続いて半月状の切屑排出面が形成される構成としているが、ねじれ半月状の溝と切屑排出面の間に、断面が半月状でねじれのないストレート溝が形成された構成としても良い。ストレート溝の部分では、溝がねじれている部分に比べて切屑の排出時の抵抗が少なくなる。また、ステップ加工時には、より多くの切屑を切屑排出溝に一時的に保持することができる。
そして、上述の各実施例では切屑排出面を傾斜が一定の平面としているが、ドリルの中心側の底辺部で傾斜が緩く、ドリルの外周側の上端部で傾斜が急となる曲面としても良い。また、切屑排出面は必須ではなく、切屑排出溝のシャンク部側の端部がねじれたまま溝の深さが浅くなっていく構成としても良い。この構成では、切屑は切屑排出溝のシャンク部側の端部で、ドリルの径方向外方へ押し出される。
また、上述の実施例１では、副溝のエッジ部が刃部に形成された切刃と交差する部位においては、エッジ部に丸め処理をしているが、当該エッジ部に面取り処理をする構成としても良い。また、エッジ部全体について面取り処理または丸め処理をしても良い。
【００４５】
上述の各実施例では、切屑排出溝のドリルの回転軸に対するねじれ角が一定となる等リードとしているが、ねじれ角が刃部の先端側で大きく刃部のシャンク部側で小さい、不等リードとしても良い。不等リードとすることによりビビリを抑制する効果がある。
また、上述の各実施例ではシャンク部の径を刃部の径と同一としているが、ドリルのシャンク部側の端部で径を他の部分よりも大きくすることにより、ドリルの剛性を高めることができる。
その他、本発明に係るドリルはその発明の思想の範囲で、各種の形態で実施できるものである。
【符号の説明】
【００４６】
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ ドリル
１２、１２ｃ、１２ｄ 刃部
１４、１４ｃ、１４ｄ マージン
１６、１６ｃ、１６ｄ 切屑排出溝
１８、１８ｃ、１８ｄ 切刃
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ 副溝
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ エッジ部
２４ｃ、２４ｄ すくい刃
２６ｃ、２６ｄ すくい面
２８ｃ、２８ｄ 先端面
３０、３０ｃ、３０ｄ シャンク部
３２、３２ｃ、３２ｄ 切屑排出面
３６、３６ｃ、３６ｄ クーラント誘導溝
Ｄ 外径
Ｌ 溝長
θ 副溝のねじれ角
θ２ クーラント誘導溝のねじれ角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側に刃部を備え後端側にシャンク部を備えるドリルであって、
前記刃部の先端から前記シャンク部側に向けてドリルの回転軸回りにねじれる一条の切屑排出溝が形成され、該切屑排出溝は前記シャンク部側から前記刃部の先端に向けてドリルの正回転方向にねじれており、
前記切屑排出溝のドリルの回転方向を向く側面と該刃部の外周面との交差稜線部分には切刃が形成されており、
前記刃部のドリルの回転軸に直交する断面の形状は半月状とされており、該刃部の切屑排出溝を除く外周面は全体がマージンとされ、
前記マージンには、該刃部にクーラントを供給する副溝が、前記シャンク部側から前記刃部の先端側に向けてドリルの回転軸回りに前記切屑排出溝とは逆向きにねじれて形成されており、
前記副溝は軸方向の両端部のうち少なくとも一方が前記切屑排出溝に開口する構成とされており、
前記シャンク部には、ドリルの回転軸回りに前記副溝と同じ向きにねじれて該シャンク部の外周面を周回するクーラント供給溝が形成されている、樹脂材への穴明け加工に用いられるドリル。
【請求項２】
請求項１に記載のドリルであって、
前記ドリルの溝長Ｌが前記刃部の外径Ｄの３倍以上かつ１０倍以下であることを特徴とするドリル。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のドリルであって、
前記刃部の断面積ｄｓの該刃部の外周円の面積Ｓに対する割合ｄｓ／Ｓが５０％以上かつ６０％以下であることを特徴とするドリル。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載のドリルであって、
ドリルの回転軸に対して、前記副溝のねじれ角θ１が４５度以上かつ８０度以下であり、前記クーラント誘導溝のねじれ角θ２が４５度以上かつ８０度以下であることを特徴とするドリル。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載のドリルであって、
前記副溝の側面と前記マージンの交差部分に形成されるエッジ部には目立て処理がなされておらず、
前記副溝の側面と前記マージンの交差部分に形成されるエッジ部が前記刃部に形成された切刃と交差する部位では、該エッジ部に面取り処理または丸め処理がなされていることを特徴とするドリル。
【請求項６】
先端側に刃部を備え後端側にシャンク部を備えるドリルであって、
前記刃部の先端から前記シャンク部側に向けてドリルの回転軸回りにねじれる一条の切屑排出溝が形成され、該切屑排出溝は前記シャンク部側から前記刃部の先端に向けてドリルの正回転方向にねじれており、
前記切屑排出溝のドリルの回転方向を向く側面と該刃部の外周面との交差稜線部分には切刃が形成されており、
前記刃部のドリルの回転軸に直交する断面の形状は半月状とされており、該刃部の切屑排出溝を除く外周面は全体がマージンとされ、
前記マージンには、該刃部にクーラントを供給する副溝が、前記シャンク部側から前記刃部の先端側に向けてドリルの回転軸回りに前記切屑排出溝とは逆向きにねじれて形成されており、
前記副溝は前記マージン上に点在して形成されており、該副溝の側面が該マージン上で閉じており、
前記シャンク部には、ドリルの回転軸回りに前記副溝と同じ向きにねじれて該シャンク部の外周面を周回するクーラント供給溝が形成されている、樹脂材への穴明け加工に用いられるドリル。
【請求項１】
先端側に刃部を備え後端側にシャンク部を備えるドリルであって、
前記刃部の先端から前記シャンク部側に向けてドリルの回転軸回りにねじれる一条の切屑排出溝が形成され、該切屑排出溝は前記シャンク部側から前記刃部の先端に向けてドリルの正回転方向にねじれており、
前記切屑排出溝のドリルの回転方向を向く側面と該刃部の外周面との交差稜線部分には切刃が形成されており、
前記刃部のドリルの回転軸に直交する断面の形状は半月状とされており、該刃部の切屑排出溝を除く外周面は全体がマージンとされ、
前記マージンには、該刃部にクーラントを供給する副溝が、前記シャンク部側から前記刃部の先端側に向けてドリルの回転軸回りに前記切屑排出溝とは逆向きにねじれて形成されており、
前記副溝は軸方向の両端部のうち少なくとも一方が前記切屑排出溝に開口する構成とされており、
前記シャンク部には、ドリルの回転軸回りに前記副溝と同じ向きにねじれて該シャンク部の外周面を周回するクーラント供給溝が形成されている、樹脂材への穴明け加工に用いられるドリル。
【請求項２】
請求項１に記載のドリルであって、
前記ドリルの溝長Ｌが前記刃部の外径Ｄの３倍以上かつ１０倍以下であることを特徴とするドリル。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のドリルであって、
前記刃部の断面積ｄｓの該刃部の外周円の面積Ｓに対する割合ｄｓ／Ｓが５０％以上かつ６０％以下であることを特徴とするドリル。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載のドリルであって、
ドリルの回転軸に対して、前記副溝のねじれ角θ１が４５度以上かつ８０度以下であり、前記クーラント誘導溝のねじれ角θ２が４５度以上かつ８０度以下であることを特徴とするドリル。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載のドリルであって、
前記副溝の側面と前記マージンの交差部分に形成されるエッジ部には目立て処理がなされておらず、
前記副溝の側面と前記マージンの交差部分に形成されるエッジ部が前記刃部に形成された切刃と交差する部位では、該エッジ部に面取り処理または丸め処理がなされていることを特徴とするドリル。
【請求項６】
先端側に刃部を備え後端側にシャンク部を備えるドリルであって、
前記刃部の先端から前記シャンク部側に向けてドリルの回転軸回りにねじれる一条の切屑排出溝が形成され、該切屑排出溝は前記シャンク部側から前記刃部の先端に向けてドリルの正回転方向にねじれており、
前記切屑排出溝のドリルの回転方向を向く側面と該刃部の外周面との交差稜線部分には切刃が形成されており、
前記刃部のドリルの回転軸に直交する断面の形状は半月状とされており、該刃部の切屑排出溝を除く外周面は全体がマージンとされ、
前記マージンには、該刃部にクーラントを供給する副溝が、前記シャンク部側から前記刃部の先端側に向けてドリルの回転軸回りに前記切屑排出溝とは逆向きにねじれて形成されており、
前記副溝は前記マージン上に点在して形成されており、該副溝の側面が該マージン上で閉じており、
前記シャンク部には、ドリルの回転軸回りに前記副溝と同じ向きにねじれて該シャンク部の外周面を周回するクーラント供給溝が形成されている、樹脂材への穴明け加工に用いられるドリル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−７５３５５（Ｐ２０１３−７５３５５Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２７９２７０（Ｐ２０１１−２７９２７０）
【出願日】平成２３年１２月２１日（２０１１．１２．２１）
【出願人】（５１１２２４１２８）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１２月２１日（２０１１．１２．２１）
【出願人】（５１１２２４１２８）
【Ｆターム（参考）】
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