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ドリル及び穴あけ加工方法 - トヨタ自動車株式会社
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発明の名称 ドリル及び穴あけ加工方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−69326(P2007−69326A)
公開日 平成19年3月22日(2007.3.22)
出願番号 特願2005−260606(P2005−260606)
出願日 平成17年9月8日(2005.9.8)
代理人 【識別番号】100068618
【弁理士】
【氏名又は名称】萼 経夫
発明者 河合 茂雄 / 豊田 敏夫 / 新居 厚二 / 武田 勝吉 / 磯野 晃 / 西山 秀郎 / 中山 剛 / 大河原 寛
要約 課題
工数の削減と工具の耐久性の確保とが両立されるドリル及び穴あけ加工方法を提供する。

解決手段
直線状に延びて中心線に対して平行な2条の切屑排出溝を備えて、刃部先端7のスクイ角が0°に形成される。したがって、スクイ面10が傾斜した従来のドリル1と比較して、分断された短い長さの切屑15が生成されて、生成された切屑15がクーラントによって確実に工作物から除去される。これにより、ステップ送りを廃止して1回の送りで穴あけ加工することが可能になり、工数が削減される。また、高速度工具鋼によって形成されるため、超硬合金製のドリル1と比較して靭性値が大きくなり、先端切刃12の折損を防ぐことができる。さらに、先端切刃12がホーニング加工されるので、工具の耐久性が確保される。
特許請求の範囲
【請求項1】
刃部とシャンクとを備えて、前記刃部に、刃部先端から刃部基端に向けて直線状に延びて中心線に対して平行な複数条の切屑排出溝が形成されて、前記刃部先端のスクイ面と先端逃げ面との交叉部に先端切刃が形成されるドリルであって、前記刃部先端のスクイ角が0°に形成されることを特徴とするドリル。
【請求項2】
前記刃部先端が高速度工具鋼によって形成されることを特徴とする請求項1に記載のドリル。
【請求項3】
前記先端切刃にホーニング処理が施されることを特徴とする請求項1又は2に記載のドリル。
【請求項4】
刃部とシャンクとが一体に構成されるドリルを用いて鋼材に穴あけ加工する方法であって、前記刃部は、刃部先端から刃部基端に向けて直線状に延びて中心線に対して平行な複数条の切屑排出溝が形成されると共に前記刃部先端のスクイ角が0°に形成されており、前記ドリルを回転させつつ目標深さまで1回の送りで移動させて穴を加工することを特徴とする穴あけ加工方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、ドリル及び穴あけ加工方法に関するもので、特に、直線状に延びて中心線に対して平行な複数条の切屑排出溝を備えるドリル及び該ドリルを用いる穴あけ加工方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、機械加工ラインにおいて鋼製の工作物を穴あけ加工(キリ加工)する場合に、切削性能が高いことから、2条のねじれ溝が形成された超硬合金製のねじれ刃ドリルがよく用いられる。このねじれ刃ドリルを用いる穴あけ加工では、流れ形の長い切屑が生成されて切屑が工具に絡む等した場合、当該切屑をクーラントによって完全に除去するのが極めて困難である。そして、除去されずに残った切屑が工作物とクランプ或いは工作物取付基準面との間に噛み込まれた場合、クランプ異常や工作物密着異常等が発生する。この場合、オペレータによって噛み込まれた切屑が除去されるまでの間、加工ラインが停止して生産が中断する。そこで、従来の穴あけ加工では、ドリルをステップ送りさせることにより、クーラントによる除去が可能な短い長さの切屑(30mm以下)が生成されるようにしていた。しかしながら、ドリルをステップ送りさせて穴あけ加工する場合、1回の送り動作(ステップ送り無し)で穴あけ加工する場合と比較して、工数(サイクルタイム)が増えるため生産性が著しく低下する。
【0003】
そこで、従来、アルミ合金等の軟材を穴あけ加工する際に使用される複数条の直溝(直線状に延びる切屑排出溝)を備えるドリル(例えば、特許文献1参照。)を鋼製の工作物の穴あけ加工に用いて、分断された短い長さの切屑を生成させて1回の送り動作で穴あけ加工することが試みられたが、従来の直溝付のドリルでは、切刃が鋼材(鋼製の工作物)に喰い付いて靭性値が小さい超硬合金製の切刃の刃先が欠けてしまうため、ドリルの耐久性に問題がある。
【特許文献1】特開平10−29107号公報(段落番号0011及び0012、図1)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、第1の目的は、工数の削減と工具の耐久性の確保とが両立されるドリルを提供することにある。
第2の目的は、工数の削減と工具の耐久性の確保とが両立される穴あけ加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記第1の目的を達成するために、本発明のうち請求項1に記載の発明は、刃部とシャンクとを備えて、刃部に、刃部先端から刃部基端に向けて直線状に延びて中心線に対して平行な複数条の切屑排出溝が形成されて、刃部先端のスクイ面と先端逃げ面との交叉部に先端切刃が形成されるドリルであって、刃部先端のスクイ角が0°に形成されることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のドリルにおいて、刃部先端が高速度工具鋼によって形成されることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載のドリルにおいて、先端切刃にホーニング処理が施されることを特徴とする。
【0006】
上記第2の目的を達成するために、本発明のうち請求項4に記載の発明は、刃部とシャンクとが一体に構成されるドリルを用いて鋼材に穴あけ加工する方法であって、刃部は、刃部先端から刃部基端に向けて直線状に延びて中心線に対して平行な複数条の切屑排出溝が形成されると共に刃部先端のスクイ角が0°に形成されており、ドリルを回転させつつ目標深さまで1回の送りで移動させて穴を加工することを特徴とする。
【0007】
したがって、請求項1及び4に記載の発明では、スクイ角を0°に形成したことで、スクイ面が傾斜した従来のドリルと比較して、切屑生成時(穴あけ加工時)における剪断角が小さくなる。これにより、従来のドリルと比較して、切屑が受ける剪断歪みが大きくなり、分断された短い長さの切屑が生成される。
請求項2に記載の発明では、超硬合金によって形成される場合と比較して、刃部先端の靭性値が大きくなるため先端切刃の折損(チッピング)が防止される。
請求項3に記載の発明では、スクイ面及びランドの耐摩耗性能が向上して、刃部先端の1回の研削における研削量が減少することから、研削可能な回数が増えて工具寿命が延長される。
【発明の効果】
【0008】
工数の削減と工具の耐久性の確保とが両立されるドリル及び穴あけ加工方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
本発明の一実施の形態を図1〜図5に基づいて説明する。本ドリル1は、鋼製の工作物の穴あけ加工に用いられて、特に、クーラントによる除去が可能な長さ(30mm以下)の切屑15(図4参照)が生成されるように構成したものである。図1に示されるように、本ドリル1は、高速度工具鋼によって形成されて、刃部2とシャンク3とが同一中心線上に一体で構成される。なお、本発明においてドリル1とは、刃部2とシャンク3のみによって構成されるものであって、回転駆動部等を含めた工具全体のことを指すものではない。また、上記シャンク3は、タング16を有するストレートシャンクである。上記刃部2は、先端側(図1における左側)に小径部4が形成されると共にシャンク3側(図1における右側)に大径部5が形成されて、上記小径部4と大径部5の間には面取角60°の面取部6が形成される。また、上記刃部2は、上記小径部4の先端部(図1における左側端部)に先端角が135°の刃部先端7が形成されると共に、上記大径部5のシャンク3側(図1における右側)の端部に刃部基端8が形成される。そして、上記刃部2は、外周面に、上記刃部先端7から上記刃部基端8に向けて直線状に延びて当該ドリル1の中心線に対して平行な複数条(本実施の形態では、2条。)の切屑排出溝9が形成される。
【0010】
図2及び図4に示されるように、上記刃部2は、上記刃部先端7のスクイ面10(刃部先端7における切屑15が擦過する面)と先端逃げ面11(刃部先端7における、工作物との不必要な接触を避けるために逃した面。)との交叉部に、先端切刃12が形成される。即ち、上記先端切刃12は、上記刃部先端7に設けられて上記スクイ面10と上記先端逃げ面11とが交叉して形成される切刃である。そして、上記刃部2は、スクイ角(切削方向に垂直な面とスクイ面10とがなす角度)が0°に形成される。これにより、本ドリル1では、スクイ面10が切削方向に垂直な面に対して傾斜した従来のドリル1による穴あけ加工時における剪断角θ2(先端切刃12によって削り取られる被削材の剪断面17が切削方向に対してなす角、図5参照。)と比較して、穴あけ加工時における剪断角θ1が小さくなる(θ2>θ1)ことから、従来のドリル1と比較して切屑15が受ける剪断歪みが大きくなり、剪断形の分断された短い長さの切屑15が生成される構造になっている。なお、上記剪断面17とは、図4に示されるように、先端切刃12から切削方向に対して斜め前方に延びる平面であって、被削材(工作物)が当該前断面17で剪断変形されることにより切屑15が生成される。
【0011】
そして、図3に示されるように、本ドリル1は、上記刃部2の先端切刃12に、ホーニング加工(研磨加工)が施されてホーニング部14が形成される。これにより、本ドリル1では、上記スクイ面10及びランドの耐摩耗性能が向上して刃部先端7の1回の研削における研削量が減少することから、研削可能な回数が増えて工具寿命が延長される構造になっている。なお、本ドリル1は、図3に示されるように、上記ホーニング部14の当該ドリル1の中心線に対する傾斜角度θが30°、幅hが0.05mmに形成される。また、本ドリル1は、上記先端逃げ面11の逃げ角θ3(図4参照)が6°に形成される。また、本ドリル1は、上記刃部先端7に、上記先端逃げ面11が削り取られてシンニング部13が形成される。
【0012】
次に、本ドリル1の作用を説明する。図4に示されるのは、本ドリル1を所定の回転数及び所定の送り量(切込み深さ)で動作させて鋼製の工作物に穴あけ加工している時の先端切刃12の周辺の状態を局所的に示した図である。この図に示されるように、穴あけ加工時には、先端切刃12の周辺の材料が剪断面17で周期的に剪断変形されることにより切屑15が生成される。そして、本ドリル1では、刃部先端7のスクイ角が0°に形成されるため、スクイ面10が傾斜した従来のドリル1の剪断角θ2(図5参照)と比較して、剪断角θ1が小さくなり、切屑15が受ける剪断歪みが大きくなる。これにより、本ドリル1では、スクイ面10が傾斜した従来のドリル1と比較して、分断された短い長さ(30mm以下)の切屑15が生成される。さらに、本ドリル1では、直線状に延びて中心線に対して平行な2条の切屑排出溝9が形成されるため、切屑15が切屑排出溝9によって排出される過程で歪みを受けて、該切屑15がより短い長さに分断される。
【0013】
この実施の形態では以下の効果を奏する。
本ドリル1は、直線状に延びて中心線に対して平行な2条の切屑排出溝9を備えて、刃部先端7のスクイ角が0°に形成されるので、本ドリル1を用いて鋼製の工作物に穴あけ加工した場合、スクイ面10が傾斜した従来のドリル1と比較して、分断された短い長さ(30mm以下)の切屑15が生成される。
したがって、生成された切屑15がクーラントによって確実に工作物から除去される。
これにより、ステップ送りを廃止して1回の送りで穴あけ加工することが可能になり、サイクルタイムが削減されて生産性が向上される。また、切屑15が工作物、治具、並びに工具(ドリル1)に巻き付くことがないため、クランプ異常等による設備の停止が防止されて生産性が向上される。そして、設備の信頼性が向上することから、無人化に貢献することができる。さらに、切屑15が噛込むことによる加工精度の低下が防がれて製品の品質を向上させることができる。また、切屑15が短い長さに分断されるため、切屑15の処理が容易になる。
また、本ドリル1は、高速度工具鋼によって形成されるため、超硬合金製のドリル1と比較して靭性値が大きくなり、先端切刃12の折損(チッピング)を防ぐことができる。さらに、本ドリル1は、先端切刃12がホーニング加工(研磨加工)されるので、先端切刃12の折損が防止されると共に、スクイ面10及びランドの耐摩耗性能が向上して刃部先端7の1回の研削における研削量が減少するため、研削可能な回数が増えて工具寿命が延長されることにより、ランニングコストが削減される。
また、本ドリル1は、直線状に延びる切屑排出溝9が複数条で形成されるため、1条の切屑排出溝9が形成されるドリル1(単溝ドリル)と比較して工具の再研削が容易となり、研削時間を短縮することができる。さらに、本ドリル1は、単溝ドリルの小径部4の基端部に設けられる逃しがないため、単溝ドリルと比較して、研削可能な研削回数が増えて工具寿命が延長される。
【0014】
なお、実施の形態は上記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
刃部2の刃部先端7のスクイ角は、穴あけ加工上、実質的に0°とみなせる程度の角度であればよい。
シンニング形状は、図2に示される形状(N形シンニング)でなくてもよく、例えば、X形やS形シンニング等であってもよい。
その他、先端角、面取角、シャンク形状等の設計事項は適宜設定すればよい。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本ドリルの全体図であって、ドリルを中心線に対して直交する視線で見た場合の図である。
【図2】本ドリルの刃部先端の詳細図であって、特に、刃部先端を刃部先端から刃部基端への中心線方向の視線で見た場合の図である。
【図3】本ドリルの先端切刃の詳細図であって、特に、ドリルの中心線に対して平行で且つ切削方向に対して平行な平面による刃部先端の先端切刃周辺の断面図である。
【図4】本ドリルの説明図であって、穴あけ加工時における刃部先端の先端切刃の周辺の状態を局所的に示し、ドリルの中心線に対して平行で且つ切削方向に対して平行な平面による断面図である。
【図5】従来のドリルの説明図であって、穴あけ加工時における刃部先端の先端切刃の周辺の状態を局所的に示し、ドリルの中心線に対して平行で且つ切削方向に対して平行な平面による断面図である。
【符号の説明】
【0016】
1 ドリル、2 刃部、3 シャンク、7 刃部先端、8 刃部基端、9 切屑排出溝、12 先端切刃




 

 


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