JP5994654B2 - 超高硬度焼結体付きドリルおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、切刃部分にダイヤモンド焼結体等の超高硬度焼結体が配設された超高硬度焼結体付きドリルおよびその製造方法に関するものである。

このような超高硬度焼結体付きドリルおよびその製造方法として、例えば特許文献１には、仮焼結した超硬合金よりなる円板状の台金に、直径方向に延びるとともに外周側に向かうに従い後端側に延びる２つの凹溝を互いに連通するように形成し、これらの凹溝にダイヤモンド焼結体やｃＢＮ（立方晶窒化ホウ素）焼結体等の超高硬度焼結体よりなる切刃チップを挿入して高温、高圧下で本焼結することにより台金と接合し、この超高硬度焼結体部分に切刃（主切刃）が形成されるように、本焼結した台金に切屑排出溝を形成してドリル本体の先端部に接合したものが提案されている。

また、特許文献２にも、同じく超硬合金よりなる円柱状の台金に、やはり直径方向に延びるとともに外周側に向かうに従い後端側に延びる２つの凹溝を互いに行き違うように形成し、これらの凹溝にダイヤモンド焼結体やｃＢＮ焼結体等の超高硬度焼結体の原料粉末を充填して高温、高圧下で焼結することにより台金と接合し、こうして焼結して接合された超高硬度焼結体部分に切刃が形成されるように、台金に切屑排出溝を形成してドリル本体の先端部に接合したものが提案されている。なお、この特許文献２に記載された超高硬度焼結体付きドリルでは、２つの凹溝は切屑排出溝の捩れに合わせて後端側に向かうに従いドリル回転方向の後方に向かうように傾斜させられている。

米国特許出願公開第２０１１／０１７６８７９号明細書 国際公開第２０１１／０８４８６４号

ところで、これら特許文献１、２に記載された超高硬度焼結体付きドリルでは、超高硬度焼結体が配設される２つの凹溝が上述のように外周側に向かうに従い後端側に向かうように傾斜して延びていて、台金に切屑排出溝を形成して切刃を形成した際に、該切刃のすくい面とされる切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面に、同じく外周側に向かうに従い後端側に向けて傾斜する切刃から所定の範囲で帯状に超高硬度焼結体が露出して耐摩耗性等が確保されるようになされている。

その一方で、このような超高硬度焼結体付きドリルを初め、一般的なソリッドドリルでも、穴明け加工時のスラスト加重を軽減するため、切刃の内周端がドリル本体のより軸線近傍の内周側に位置するように、切屑排出溝先端のドリル外周側を向く底面からドリル回転方向後方側を向く壁面を削り込んでシンニングを施すことが多い。このようにシンニングを施すことによって主切刃の内周側に形成されるシンニング刃は、ドリル本体の先端逃げ面がドリル回転方向後方側に向かうに従いドリル本体の後端側に向かうように逃げ角を有していることから、切刃外周側の主切刃部分の内周側への延長線に対して後端側に位置するように、先端角が大きく形成されることになる。

従って、このようなシンニングを施した超高硬度焼結体付きドリルでは、すくい面に超高硬度焼結体が露出する部分のドリル本体における軸線方向の幅が、シンニング刃の部分において主切刃の部分よりも小さくなってしまう。このため、切刃の摩耗等が生じたときに先端逃げ面を研磨し直してすくい面との交差稜線に新たな切刃を形成する、再研磨を施す場合に、再研磨可能な回数が、切刃の大部分を占める主切刃の部分ではなくシンニング刃の部分で決定されてしまい、主切刃の部分には超高硬度焼結体が残されていても、シンニング刃の超高硬度焼結体における再研磨代が先に無くなってドリル寿命を迎える結果となっていた。

本発明は、このような背景の下になされたもので、切刃が超高硬度焼結体上に形成された超高硬度焼結体付きドリルにおいて、切刃の内周側にシンニングが施されていても、シンニング刃の再研磨代を大きく確保して再研磨回数を多くすることができ、主切刃部分の超高硬度焼結体が残されたまま寿命となるのを避けることができる超高硬度焼結体付きドリルを提供し、またそのような超高硬度焼結体付きドリルの製造方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の超高硬度焼結体付きドリルは、軸線回りに回転されるドリル本体の先端部外周に、上記ドリル本体の先端逃げ面に開口して後端側に延びる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面と上記先端逃げ面との交差稜線部に超高硬度焼結体よりなる切刃部が配設されており、この切刃部上に、上記軸線側から上記ドリル本体の外周側に向かうに従い後端側に延びる切刃が形成された超高硬度焼結体付きドリルであって、上記ドリル本体先端部には、上記切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面と上記先端逃げ面に開口して、上記切刃に沿って外周側に向かうに従い後端側に延びる外周凹部が形成されるとともに、この外周凹部の内周端から内周側には、上記軸線に直交する断面において該軸線を中心として上記切屑排出溝の底面に接する心厚円の直径以上の範囲に、上記軸線に直交する方向または後端側に凹曲しつつ該軸線に交差する方向に延びて先端側を向く内周凹部底面を有する内周凹部が、上記外周凹部に連通するように形成されており、これらの内外周凹部に上記切刃部が配設されていることを特徴とする。

また、このような超高硬度焼結体付きドリルを製造するための本発明の超高硬度焼結体付きドリルの製造方法は、上記ドリル本体の先端部となる上記軸線を中心とした外形円柱状または円板状の台金に、上記外周凹部となる外周溝部と上記内周凹部となる内周溝部とを形成する溝部形成工程と、この溝部形成工程によって形成された上記外周溝部および内周溝部に超高硬度焼結体の原料粉末を充填して焼結する焼結工程と、この焼結工程によって上記超高硬度焼結体が焼結して接合された上記台金に上記先端逃げ面と上記外周溝部に沿って上記切屑排出溝とを形成して、この切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面と上記先端逃げ面との交差稜線部に上記超高硬度焼結体よりなる切刃部を配設するとともに、この切刃部上に上記切刃を形成する切刃形成工程とを備えることを特徴とする。

従って、例えばこのような製造方法によって製造される上記構成の超高硬度焼結体付きドリルにおいては、超高硬度焼結体よりなる切刃部が配設される内外周凹部のうち内周側の内周凹部が、ドリル本体の軸線に直交する断面において切屑排出溝の底面に接する心厚円の直径以上の範囲に延びるように形成されているので、切刃（主切刃）の内周側にシンニングを施すと、シンニング刃はこの内周凹部に配設された切刃部上に形成されることになる。

そして、この内周凹部の底面は、ドリル本体の軸線に直交する方向、またはドリル本体の後退側に凹曲しつつ上記軸線に交差する方向に延びるように形成されており、すなわち内周側に向かうに従い、外周側の主切刃よりも大きな先端角で先端側に延びるシンニング刃との間隔が大きくなるようにされることになる。このため、この内周凹部に配設されてシンニング刃が形成される超高硬度焼結体よりなる切刃部の軸線方向の幅も、内周側に向かうに従い大きくなる。

このように、上記構成の超高硬度焼結体付きドリルによれば、シンニング刃が形成される超高硬度焼結体よりなる切刃部のドリル本体軸線方向における幅を大きくすることができるので、シンニング刃の再研磨代も大きく確保することができ、シンニング刃の再研磨可能な回数を多くすることができる。従って、切刃の大部分を占める主切刃の再研磨代が無くなる前にシンニング刃の再研磨代が無くなってドリル寿命となるのを防ぐことが可能となり、ダイヤモンド焼結体やｃＢＮ焼結体のような超高硬度焼結体の有効利用を図ることができる。

さらに、上記内周凹部は、上記内周凹部底面から先端側に延びる内周凹部壁面を有することになり、また上記外周凹部も、上記切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面からドリル回転方向後方側に後退して上記内周凹部壁面に連なる外周凹部壁面を有することになるが、これら内周凹部壁面と外周凹部壁面とを、上記軸線方向先端側から見て鈍角に交差する方向に延びるように形成することにより、超高硬度焼結体の一層の有効利用を図ってドリル寿命の延長を促すことができる。

すなわち、例えば特許文献２に記載されているように、台金の直径方向に延びる２つの凹溝が互いに行き違うように形成されていて、これらの凹溝部分に超高硬度焼結体よりなる切刃部が配設されるものでは、凹溝を形成する円板型砥石の外周部が丸みを帯びたものであると、２つの凹溝が重なり合って連通する台金内周部にシャープなエッジが形成されてしまい、これらの凹溝に原料粉末が充填されて焼結された超高硬度焼結体には、この特許文献２の図７ａ〜ｄや図９ａ、図１０に示されるように上記エッジが反転した凹みが形成されてしまう。

このため、そのような特許文献２に記載の超高硬度焼結体付きドリルでは、穴明け加工の際に切刃部となる超高硬度焼結体に切削負荷が作用して、上記凹みの部分に応力が集中すると、この凹みから亀裂が生じて超高硬度焼結体が割損することによりドリル寿命となってしまうおそれがあるが、本発明の超高硬度焼結体付きドリルの製造方法においては、溝部形成工程が外周凹部となる外周溝部を形成する工程と内周凹部となる内周溝部を形成する工程とを備えているので、これらの溝部を外周部が丸みを帯びた円板型砥石によって形成しても、内外周溝部の上記壁面同士を鈍角に交差する方向に形成することができて、シャープなエッジが形成されるのを避けることができる。

従って、本発明の超高硬度焼結体付きドリルにおいても、上述のように内外周凹部の上記壁面同士を鈍角に交差する方向に延びるように形成することができて、超高硬度焼結体よりなる切刃部にシャープなエッジを反転した凹みが形成されるのを防ぐことができるので、穴明け加工時の切削負荷によってこのような凹みに応力が集中することにより切刃部に亀裂が生じて超高硬度焼結体が割損するような事態を防ぐことができる。このため、かかる割損によってドリル寿命が費えるのを防いで超高硬度焼結体の有効利用を図ることができるのである。

以上説明したように、本発明によれば、切刃の内周部にシンニングが施されていても、シンニング刃が形成される超高硬度焼結体部分のドリル本体軸線方向の幅を大きくすることができ、シンニング刃の再研磨代を大きく確保して再研磨可能回数を増やすことができるので、切刃の大部分を占める主切刃の超高硬度焼結体を再研磨によって十分に使い切ることができ、超高硬度焼結体の有効利用を図るとともにドリル寿命を延長することができる。

本発明の超高硬度焼結体付きドリルの一実施形態を示す正面図である。 図１に示す実施形態の先端部の側面図である。 図１に示す実施形態の再研磨を施したときの先端部の側面図である。 図１に示す実施形態を製造するための台金の（ａ）正面図、（ｂ）図４（ａ）における矢線Ｘ方向視の側面図、（ｃ）図４（ａ）における矢線Ｙ方向視の側面図である。

図１および図２は本発明の超高硬度焼結体付きドリルの一実施形態を示すものであり、図３はこの実施形態の超高硬度焼結体付きドリルに再研磨を施したものを示し、さらに図４はこの実施形態の超高硬度焼結体付きドリルを製造する際に用いられる台金を示すものである。本実施形態において、ドリル本体１は、外形が軸線Ｏを中心とした略円柱状をなし、図示されないその後端部が超硬合金等の硬質材料により一体に形成されるとともに、図１および図２に示す先端部が図４に示す超高硬度焼結体付きの台金から製造されて上記後端部の先端にロウ付け等によって接合されることにより構成される。

このような超高硬度焼結体付きドリルは、ドリル本体１の上記後端部の後端側に設けられたシャンク部が工作機械の主軸に把持されて、上記軸線Ｏ回りに図１に符号Ｔで示すドリル回転方向に回転されつつ該軸線Ｏ方向先端側に送り出され、ドリル本体１の上記先端部に形成された切刃２によって被削材に穴明け加工を行う。

ドリル本体１の先端部から後端部のシャンク部手前にかけては、軸線Ｏに直交する断面が凹曲線状をなす切屑排出溝３が、後端側に向かうに従いドリル回転方向Ｔの後方側に捩れるように形成されており、切刃２は、この切屑排出溝３先端のドリル回転方向Ｔを向く壁面と、軸線Ｏ方向先端側を向くドリル本体１先端の先端逃げ面４との交差稜線に形成される。

なお、本実施形態では、切刃２のすくい面とされる切屑排出溝３先端のドリル回転方向Ｔを向く上記壁面は、切屑排出溝３の捩れ角よりも小さな角度で後端側に向かうに従いドリル回転方向Ｔの後方側に向かうように軸線Ｏに対して傾斜する平面状とされている。従って、切刃２は、後述するドリル本体１内周側のシンニング刃を除く外周側の大部分を占める主切刃２ａが軸線Ｏ方向先端視において図１に示すように直線状に形成され、この主切刃２ａは同先端視において該主切刃２ａに平行で軸線Ｏを通る直線よりもドリル回転方向Ｔ側に位置させられている。

本実施形態では、ドリル本体１に２条の切屑排出溝３が軸線Ｏに関して対称に形成されていて、これらの切屑排出溝３の先端に切刃２がそれぞれ形成されており、２枚刃のツイストドリルとされている。また、先端逃げ面４は、ドリル本体１内周側の軸線Ｏ近傍から外周側に向かうに従い後端側に向かうように形成されて、これにより切刃２にも外周側に向かうに従い後端側に向かうように先端角が与えられるとともに、切刃２からドリル回転方向Ｔ後方側に向けてもドリル本体１の後端側に向かうように形成されて、これにより切刃２に逃げ角が与えられる。

さらに、切屑排出溝３の先端中央部においては、本実施形態では切屑排出溝３のドリル本体１外周側を向く底面からドリル回転方向Ｔ後方側を向く壁面にかけてを削り込むようにしてシンニングが施されており、これにより切刃２の内周側には、主切刃２ａの内周端から軸線Ｏの近傍に向けて延びるシンニング刃２ｂが形成される。なお、本実施形態におけるシンニング刃２ｂは、軸線Ｏ方向先端視において図１に示すように、主切刃２ａの内周端からドリル回転方向Ｔに向けて凸となる凸曲線を描きつつ軸線Ｏ近傍に延びるように形成されている。

こうして形成されたシンニング刃２ｂの先端角は、ドリル本体１の先端逃げ面４が上述のようにドリル回転方向Ｔ後方側に向けてドリル本体１の後端側に向かうように形成されていることから、図２に示すように主切刃２ａの先端角よりも大きくなり、すなわち主切刃２ａの内周側への延長線よりもシンニング刃２ｂはドリル本体１後端側に位置して外周側に向かうに従い後端側に向かうことになる。また、２つの切刃２のシンニング刃２ｂ内周端同士の間には、各切刃２の先端逃げ面４同士が交差して軸線Ｏに垂直な直線状のチゼル２ｃが形成される。

なお、ドリル本体１の周方向において２条の切屑排出溝３の間に形成されるランド部には、切屑排出溝３の捩れに合わせて捩れるクーラント孔５がシャンク部から形成されて先端逃げ面４に開口させられている。また、切屑排出溝３のドリル回転方向Ｔ後方側に連なるランド部の外周面には、ドリル外径（切刃２の直径）と等しい外径の軸線Ｏを中心とした円筒面上に位置するようにマージン部６が形成され、このマージン部６のさらにドリル回転方向Ｔ後方のランド部外周面はマージン部６より僅かに小径の外周逃げ面とされている。なお、マージン部６にはバックテーパが与えられていてもよい。

さらに、ドリル本体１先端部において切刃２が形成される部分には、シンニング刃２ｂおよびチゼル２ｃが形成される部分に内周凹部７が形成されるとともに、主切刃２ａが形成される部分には外周凹部８が形成されている。外周凹部８は、切屑排出溝３のドリル回転方向Ｔを向く壁面と先端逃げ面４、さらにマージン部６の先端側にも開口して、ドリル本体１先端側を向く外周凹部底面８ａと、この外周凹部底面８ａに直交してドリル回転方向Ｔを向き、切屑排出溝３のドリル回転方向Ｔを壁面からドリル回転方向Ｔ後方に一段後退する外周凹部壁面８ｂとを有する断面Ｌ字状に形成されており、ドリル本体１の外周側に向かうに従い後端側に延びるように形成されている。

また、内周凹部７は、この外周凹部８の内周端に連通していて、本実施形態では両外周凹部８の内周端からドリル本体１の内周側に向かうに従いドリル本体１の後端側に凹円弧等を描いて凹曲しつつ軸線Ｏに交差する方向に延びる先端側を向く内周凹部底面７ａと、この内周凹部底面７ａから軸線Ｏに平行にドリル本体１先端側に延びる互いに平行な一対の内周凹部壁面７ｂを有している。ただし、内周凹部底面７ａがなす凹曲面の曲率半径（凹円弧の場合は半径）は、例えば製造される超高硬度焼結体付きドリルの外径（切刃２の直径）の０．５倍以上と大きくされており、場合によっては無限大でもよく、すなわち内周凹部底面７ａは軸線Ｏに直交する方向に延びていてもよい。

さらにまた、内周凹部７は、軸線Ｏに直交する断面において軸線Ｏを中心として切屑排出溝３の底面に接する心厚円Ｃの直径以上の範囲に延びるように形成されており、具体的には軸線Ｏを中心として上記ドリル外径の０．１倍〜０．５倍の範囲に形成されている。なお、内周凹部底面７ａは、内周凹部７が延びる方向に直交する断面もドリル本体１の後端側に凹となる円弧等をなす凹曲面状とされていて、同断面において内周凹部７はＵ字状に形成されており、ただしこの断面において内周凹部底面７ａがなす凹曲の曲率半径は、内周凹部７がその延びる方向になす凹曲の曲率半径よりも十分に小さくされている。さらに、２つの外周凹部８のそれぞれの外周凹部壁面８ｂは、該外周凹部壁面８ｂが連なる内周凹部壁面７ｂに対して、図１に示すように軸線Ｏ方向先端視において鈍角に交差させられている。

そして、これら内外周凹部７、８には、ダイヤモンド焼結体またはｃＢＮ焼結体の超高硬度焼結体よりなる切刃部９が配設されていて、切刃２はこの切刃部９上に形成されている。すなわち、切刃部９の表面は、切屑排出溝３先端の切刃２のすくい面とされるドリル回転方向Ｔを向く壁面と、シンニングにより削り込まれたドリル本体１外周側を向く底面およびドリル回転方向Ｔ後方を向く壁面と、先端逃げ面４およびマージン部６とに連続するように形成されていて、切刃２の主切刃２ａおよびシンニング刃２ｂは、この切刃部９における切屑排出溝３のすくい面とされる壁面およびシンニングされた底面と先端逃げ面４との交差稜線に形成されている。

このような超高硬度焼結体よりなる切刃部９に切刃２が形成されるドリル本体１の先端部は、本発明の超高硬度焼結体付きドリルの製造方法の一実施形態により、上述したように図４に示す台金１１から製造される。この台金１１は、ドリル本体１の後端部と同じく超硬合金等の硬質焼結体により軸線Ｏを中心とするように円柱状に形成された台金本体１２と、この台金本体１２に形成された溝部に原料粉末が充填されて焼結された超高硬度焼結体１３とにより構成されている。

台金本体１２は上述のような硬質焼結体を本焼結して所定の寸法、形状に形成され、この台金本体１２には、上記溝部として、１つの内周溝部１４と２つの外周溝部１５とが形成されている。これらの内外周溝部１４、１５は、本実施形態の製造方法における溝部形成工程において、例えば円板状の砥石をその中心線回りに回転しつつ、本焼結した台金本体１２に切り込ませることによりスリット状に形成される。

このうち、２つの外周溝部１５は、軸線Ｏに関して対称に該軸線Ｏの両側に形成されており、台金１１の先端側（図４（ｂ）、（ｃ）において左側）において該軸線Ｏと交差するとともに、この先端側において軸線Ｏに直交する仮想直線Ｌを含み、切刃２のすくい面とされる切屑排出溝３先端のドリル回転方向Ｔを向く上記壁面が軸線Ｏに対してなす傾斜角と等しい角度で、台金１１の先端側から後端側（図４（ｂ）、（ｃ）において右側）に向かうに従い、図４（ａ）に示すドリル回転方向Ｔ後方となる方向に向かうように傾斜させられている。従って、図４（ｃ）に示すように上記仮想直線Ｌに沿って透過した側面視において２つの外周溝部１５は、先端側に凸となるＶ字状または先端側が仮想直線Ｌ上で交差して僅かに反対側に延びたＸ字状をなすように配設される。

また、外周溝部１５を形成する砥石は、製造される超高硬度焼結体付きドリルの外周凹部８の断面形状に合わせて、本実施形態ではその外周面が円板状の砥石の中心線に平行な円筒面状とされて円形の両側面に垂直とされたものであり、従って外周溝部１５はそれぞれ、この外周面により形成されて台金１１の先端側に向けられる外周溝部底面１５ａと、上記両側面により形成されてこの外周溝部底面１５ａに垂直に先端側に延びる互いに平行な、ドリル回転方向Ｔに向けられる外周溝部壁面１５ｂおよびドリル回転方向Ｔ後方に向けられる外周溝部壁面１５ｃとから形成される。

さらに、外周溝部底面１５ａは図４（ｂ）に示すように先端側から後端側に向かうに従い外周側に向かうように傾斜させられており、各外周溝部１５は円柱状の台金本体１２の先端面と外周面の先端側とに開口させられる。ここで、図４（ｂ）に示すように軸線Ｏと上記仮想直線Ｌとに垂直な方向から透過した側面視においてこの外周溝部底面１５ａが軸線Ｏに対してなす傾斜角は、製造された超高硬度焼結体付きドリルにおいて軸線Ｏと主切刃２ａとに垂直な方向から見て主切刃２ａが軸線Ｏに対してなす傾斜角（主切刃２ａの先端角の１／２）より僅かに小さくされている。

一方、内周溝部１４も、製造される超高硬度焼結体付きドリルの内周凹部７に合わせ、本実施形態では外周面が断面半円弧等の凸曲面とされた円板状砥石により、軸線Ｏと上記仮想直線Ｌとを含む平面上に形成され、２つの外周溝部１５の双方に交差させられて連通している。従って、この内周溝部１４も、台金１１の先端側に向けられる、上記仮想直線Ｌに沿った方向から見て断面半円弧等の後端側に凹となる凹曲面状をなす内周溝部底面１４ａと、この内周溝部底面１４ａから軸線Ｏに平行に先端側に延びる互いに平行な一対の内周溝部壁面１４ｂから形成される。なお、内周溝部１４は、台金本体１２の先端側に、この台金本体１２の直径の全長に亙って形成されている。

また、この内周溝部１４は、本実施形態では図４（ｂ）に示すように上記軸線Ｏと仮想直線Ｌとに垂直な方向から透過した側面視においても、先端側を向く内周溝部底面１４ａが両外周溝部１５の内周端から内周側に向かうに従い後端側に凹曲する凹円弧等の凹曲面状をなして軸線Ｏに交差するように形成されている。ただし、この凹曲面がなす曲率半径（凹円弧の場合は半径）は、例えば製造される超高硬度焼結体付きドリルの外径（切刃２の直径）の０．５倍以上とされて、仮想直線Ｌに沿った方向から見た内周溝部底面１４ａの凹曲面の半径よりも十分に大きくされており、この曲率半径が無限大であって、すなわち内周溝部底面１４ａが軸線Ｏに直交する方向に延びていてもよい。

このような内周溝部底面１４ａは、上記軸線Ｏと仮想直線Ｌとに垂直な方向から透過した側面視において内周溝部底面１４ａがなす凹曲面の半径と等しい半径の円板状砥石を、その中心線（回転軸線）を軸線Ｏに直交させた状態で先端側から軸線Ｏ方向に送り出して台金本体１２に切り込ませることにより形成することができる。また、この凹曲面の半径よりも小さな半径の円板状砥石を、その外周面を内周溝部底面１４ａがなす凹曲面に沿わせつつ台金本体１２の直径方向に向けて送り出して切り込ませることによっても形成することができる。なお、内周溝部底面１４ａを上述のように軸線Ｏに直交する方向に形成する場合には、円板状砥石を軸線Ｏと上記仮想直線Ｌとを含む平面に位置させて軸線Ｏに直交する方向に送り出せばよい。

こうして溝部形成工程において台金本体１２に形成された内外周溝部１４、１５には、本実施形態の製造方法における焼結工程において、ダイヤモンド焼結体またはｃＢＮ焼結体よりなる超高硬度焼結体の原料粉末が充填された後、例えば特許文献２に記載されているような高温、高圧下で焼結させられることにより、内外周溝部１４、１５に上記超高硬度焼結体１３が配設されて台金本体１２と接合され、図４に示したような台金１１が製造される。

次いで、こうして製造された台金１１に対し、本実施形態における切刃形成工程において研削加工等により上記切屑排出溝３と先端逃げ面４とを形成して、この先端逃げ面４と切屑排出溝３先端のドリル回転方向Ｔを向く壁面との交差稜線に切刃２（主切刃２ａ）を形成する。また、切屑排出溝３先端のドリル本体１外周側を向く底面とドリル回転方向Ｔ後方を向く壁面にシンニングを施してシンニング刃２ｂも形成する。

さらに、マージン部６は切屑排出溝３のドリル回転方向Ｔを向く壁面に連なる台金本体１２の外周面が残されることによって形成され、外周逃げ面は該マージン部６のドリル回転方向Ｔ後方側に連なるランド部の外周面を、やはり研削加工等によって僅かに小径に削り落とすことによって形成する。なお、クーラント孔５は、台金本体１２に焼結される前の圧粉体を成形する際に、予め捩れた孔が形成されるようにしておいて、先端逃げ面４を形成する際にこの孔がクーラント孔５として開口するようにすればよい。

ここで、この切刃形成工程において切刃２を形成する際に、主切刃２ａのすくい面とされる切屑排出溝３先端のドリル回転方向Ｔを向く壁面は、台金１１の外周溝部１５のうち外周溝部底面１５ａおよびドリル回転方向Ｔを向く外周溝部壁面１５ｂを残して、超高硬度焼結体１３部分のドリル回転方向Ｔを向く面が露出するように、外周溝部１５のドリル回転方向Ｔ後方を向く外周溝部壁面１５ｃの先端側部分が削り落とされて形成される。

従って、台金１１の外周溝部１５は、外周溝部底面１５ａが製造された超高硬度焼結体付きドリルの外周凹部８の外周凹部底面８ａとされ、ドリル回転方向Ｔを向く外周溝部壁面１５ｂが外周凹部壁面８ｂとされる。なお、外周溝部１５のドリル回転方向Ｔ後方を向く外周溝部壁面１５ｃは、主切刃２ａから僅かに離れた切屑排出溝３後端側の断面凹曲線状をなす部分では残され、これにより切屑排出溝３のドリル回転方向Ｔを向く壁面の先端側には、図２に示すように台金本体１２と超高硬度焼結体１３よりなる切刃部９との境界線が先端側に凸となる凸曲線状に露出する。

また、シンニング刃２ｂのすくい面とされる、シンニングが施される切屑排出溝３先端のドリル本体１外周側を向く底面も、超高硬度焼結体１３部分のドリル回転方向Ｔを向く面が露出するように、内周溝部１４の一対の内周溝部壁面１４ｂそれぞれにおいてドリル回転方向Ｔ後方を向く部分が削り落とされて形成される。従って、台金１１の内周溝部１４は、内周溝部底面１４ａが製造された超高硬度焼結体付きドリルの内周凹部７の内周凹部底面７ａとされ、一対の内周溝部壁面１４ｂそれぞれにおいてドリル回転方向Ｔを向く部分が内周凹部壁面７ｂとされる。

すなわち、切刃２はチゼル２ｃも含めて超高硬度焼結体１３よりなる切刃部９上に形成される。また、露出させられた超高硬度焼結体１３のドリル回転方向Ｔを向く面に切刃２を介して連なる先端逃げ面４のドリル回転方向Ｔ側の部分と、マージン部６の先端部分も超高硬度焼結体１３よりなる切刃部９上に形成される。こうして切刃２が形成されたドリル本体１の先端部は、予め切屑排出溝やシャンク部が形成されたドリル本体１の後端部にロウ付け等により接合されて超高硬度焼結体付きドリルに製造される。なお、台金１１を、シャンク部が形成された後端部に接合してから、切屑排出溝３全体と先端逃げ面４を形成してもよい。

このような製造方法によって製造される上記構成の超高硬度焼結体付きドリルにおいては、内周凹部７が軸線Ｏに直交する断面において心厚円Ｃの直径以上の範囲に亙って形成されていて、この内周凹部７の内周凹部底面７ａは、外周凹部８の内周端から内周側に向けて、ドリル本体１の後端側に向かうように凹曲しつつ軸線Ｏに交差する方向、または軸線Ｏに直交する方向に形成されており、すなわちドリル本体１の先端側に凸となることはない。従って、この内周凹部７においてシンニング刃２ｂが形成されるドリル本体１先端中心部の超高硬度焼結体１３よりなる切刃部９の軸線Ｏ方向の幅を、図２に示すように内周側に向かうに従い大きくなるようにすることができる。

このため、上記構成の超高硬度焼結体付きドリルによれば、切刃２に摩耗等が生じたときに図３に破線で示すように先端逃げ面４を研磨し直して再研磨し、主切刃２ａのすくい面とされる切屑排出溝３先端のドリル回転方向Ｔを向く壁面およびシンニング刃２ｂのすくい面とされる切屑排出溝３先端ドリル本体１外周側を向く底面との交差稜線に、新たな主切刃２ａおよびシンニング刃２ｂを形成する場合に、このシンニング刃２ｂの再研磨代を大きく確保して再研磨可能な回数を多くすることができる。

従って、主切刃２ａの再研磨代が無くなる前にシンニング刃２ｂの再研磨代が無くなって再研磨不能となることにより、ドリル寿命に達するのを防ぐことができる。このため、切刃２の大部分を占める主切刃２ａが形成された切刃部９を十分に使い切ることができ、この切刃部９を形成するダイヤモンド焼結体またはｃＢＮ焼結体よりなる超高硬度焼結体１３を有効に利用することが可能となる。

また、本実施形態の超高硬度焼結体付きドリルでは、２つの外周凹部８の外周凹部壁面８ｂと、各外周凹部壁面８ｂが連なる内周凹部７の内周凹部壁面７ｂとが、図１に示すように軸線Ｏ方向先端視において鈍角に交差する方向に形成されている。従って、これに伴い、切刃部９において外周凹部壁面８ｂに対向して接合される側面と、この側面に連なり内周凹部壁面７ｂに対向して接合される側面も鈍角に交差することになる。

このため、例えば特許文献２に記載された超高硬度焼結体付きドリルのように超高硬度焼結体よりなる切刃部に台金本体のシャープなエッジを反転させた凹みが形成されることはなく、穴明け加工時の負荷による応力がこのような凹みに集中することにより切刃部９に亀裂が生じて超高硬度焼結体１３が割損するようなこともない。従って、このような割損によってドリル寿命となってしまうのも防ぐことができるので、本実施形態の超高硬度焼結体付きドリルによれば、超高硬度焼結体１３の一層の有効利用を促すことが可能となる。

なお、本実施形態の超高硬度焼結体付きドリルでは、シンニング刃２ｂが軸線Ｏ方向先端視においてドリル回転方向Ｔ側に凸となる凸曲線状に形成されているが、これ以外の形状にシンニングが施されていてもよい。また、シンニングが切屑排出溝３の先端のドリル回転方向Ｔ後方を向く壁面に亙って施されているが、切屑排出溝３の先端のドリル本体１外周側を向く底面だけに施されていてもよい。さらに、本実施形態の製造方法では、内周溝部１４を形成する砥石の外周面が断面凸曲線状、外周溝部１５を形成する砥石の外周面が円筒面状とされているが、例えば内周溝部１４を形成する砥石も外周面が円筒面状であってもよく、また外周側に向かうに従い幅狭となる断面等脚台形状の砥石などであってもよい。

１ ドリル本体
２ 切刃
２ａ 主切刃
２ｂ シンニング刃
３ 切屑排出溝
４ 先端逃げ面
７ 内周凹部
７ａ 内周凹部底面
７ｂ 内周凹部壁面
８ 外周凹部
８ａ 外周凹部底面
８ｂ 外周凹部壁面
９ 切刃部
１１ 台金
１２ 台金本体
１３ 超高硬度焼結体
１４ 内周溝部
１４ａ 内周溝部底面
１４ｂ 内周溝部壁面
１５ 外周溝部
１５ａ 外周溝部底面
１５ｂ、１５ｃ 外周溝部壁面
Ｏ ドリル本体１の軸線（台金１１の軸線）
Ｔ ドリル回転方向
Ｃ 軸線Ｏに直交する断面において軸線Ｏを中心として切屑排出溝３の底面に接する心厚円

Claims (3)

1. 軸線回りに回転されるドリル本体の先端部外周に、上記ドリル本体の先端逃げ面に開口して後端側に延びる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面と上記先端逃げ面との交差稜線部に超高硬度焼結体よりなる切刃部が配設されており、この切刃部上に、上記軸線側から上記ドリル本体の外周側に向かうに従い後端側に延びる切刃が形成された超高硬度焼結体付きドリルであって、上記ドリル本体先端部には、上記切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面と上記先端逃げ面に開口して、上記切刃に沿って外周側に向かうに従い後端側に延びる外周凹部が形成されるとともに、この外周凹部の内周端から内周側には、上記軸線に直交する断面において該軸線を中心として上記切屑排出溝の底面に接する心厚円の直径以上の範囲に、上記軸線に直交する方向、または上記外周凹部の内周端から内周側に向かうに従い後端側に凹曲しつつ該軸線に交差する方向に延びて先端側を向く内周凹部底面を有する内周凹部が、上記外周凹部に連通するように形成されており、これらの内外周凹部に上記切刃部が配設されていることを特徴とする超高硬度焼結体付きドリル。
2. 上記内周凹部は、上記内周凹部底面から先端側に延びる内周凹部壁面を有するとともに、上記外周凹部も、上記切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面からドリル回転方向後方側に後退して上記内周凹部壁面に連なる外周凹部壁面を有し、これら内周凹部壁面と外周凹部壁面とが、上記軸線方向先端側から見て鈍角に交差する方向に延びていることを特徴とする請求項１に記載の超高硬度焼結体付きドリル。
3. 請求項１または請求項２に記載の超高硬度焼結体付きドリルの製造方法であって、上記ドリル本体の先端部となる上記軸線を中心とした外形円柱状または円板状の台金に、上記外周凹部となる外周溝部と上記内周凹部となる内周溝部とを形成する溝部形成工程と、この溝部形成工程によって形成された上記外周溝部および内周溝部に超高硬度焼結体の原料粉末を充填して焼結する焼結工程と、この焼結工程によって上記超高硬度焼結体が焼結して接合された上記台金に上記先端逃げ面と上記外周溝部に沿って上記切屑排出溝とを形成して、この切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面と上記先端逃げ面との交差稜線部に上記超高硬度焼結体よりなる切刃部を配設するとともに、この切刃部上に上記切刃を形成する切刃形成工程とを備えることを特徴とする超高硬度焼結体付きドリルの製造方法。

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