CN103221166A - 小径钻头 - Google Patents

Abstract

提供一种小径钻头，使孔的位置精度提高，抑制由于磨损的产生而导致的修磨部的面积缩小，抗破损及折损能力强，再磨削容易，能够一定地维持再磨削后的切削性能。具有凹部（6），从顶端面（3）朝向后端侧延伸而令小径钻头的至少顶端区域中的钻心（9）的厚度变薄地形成，切削刃（4）包含：第一切削刃部（4a），形成于前刀面和顶端面（3）的交叉部，所述前刀面形成于至少一条槽（2）而具有正的前角；第二切削刃部（4b），形成于前刀面和顶端面（3）的交叉部的至少一部分，所述前刀面形成于凹部（6）而具有正的前角，第二切削刃部（4b）与第一切削刃部（4a）连接，并且与横刃（5）交叉。

Description

小径钻头

技术领域

本发明涉及一种直径为3.175mm(1/8英寸)以下的小径钻头。

背景技术

在以往的小径钻头中，有例如专利文献1所示的钻头。即，专利文献1的发明为一种小径钻头，具备相对于工具旋转轴线线对称地配置的两条槽，在顶端具备切削刃及横刃，直径为φ3.175mm以下，其中，相对于工具旋转轴线线对称地形成有修磨部。

专利文献1：日本特开平7-164228号公报。

专利文献1的小径钻头的目的在于，特别地在安装有集成电路、各种电子部件的印刷电路板上开孔时提高被加工的孔的位置精度（之后，称为孔位置精度）。但是，专利文献1的小径钻头的由修磨部的加工而形成的切削刃为，前角为负角度，所以锋利度不足而对被切削材的切入时的冲击容易变大。由此，在专利文献1的小径钻头中，不能说孔位置精度的改善是充分的。此外，由于切削力集中于借助修磨部的加工而形成的切削刃，所以专利文献1的小径钻头存在容易产生自修磨部周边的破损、由较大切削力的产生而导致的折损的问题。进而，由于若产生磨损则修磨部变浅并且面积变小，所以专利文献1的小径钻头失去基于修磨部的孔位置精度的改善效果。此外由于借助修磨部的加工而形成的切削刃部分容易很快变圆，所以孔位置精度的改善效果容易很快变弱。

例如，用于在印刷电路板上开孔的小径钻头在到达工具寿命时，一般地对顶端进行再磨削而再使用数次。但是,专利文献1所公开的修磨部的形状在再磨削时难以再形成，在再磨削的前后小径钻头的切削刃形状完全变化。由此，存在在再磨削的前后切削性能完全变化的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小径钻头,使孔的位置精度提高，抑制由于磨损的产生而导致的修磨部的面积缩小，抗破损及折损能力强，再磨削容易，能够一定地维持再磨削后的切削性能，直径为3.175mm以下。

本发明的小径钻头具备：至少一条的槽（2），从顶端面（3）朝向后端侧而设置；切削刃（4）以及横刃（5），形成于该顶端面（3），具有3.175mm以下的直径(D)，其特征在于，具有凹部（6），从上述顶端面（3）朝向后端侧延伸，以令上述小径钻头的至少顶端区域中的钻心的厚度变薄的方式形成，上述切削刃（4）包含：第一切削刃部（4a），形成于前刀面和上述顶端面（3）的交叉部，所述前刀面形成于上述至少一条的槽（2）且具有正的前角；第二切削刃部（4b），形成于前刀面和上述顶端面（3）的交叉部的至少一部分，所述前刀面形成于上述凹部（6）且具有正的前角，上述第二切削刃部（4b）与上述第一切削刃部（4a）连接，并且与上述横刃（5）交叉。

本发明的小径钻头中，对形成第二切削刃部的凹部的前刀面，与第一切削刃部的前刀面的前角同样地被赋予正的前角，所以小径钻头的锋利度大幅度地提高。此外，通过降低施加于小径钻头的切削阻力（旋转阻力及旋转轴方向推力阻力），孔位置精度提高。另外，在此所说的孔位置精度的提高，孔的入口处的的位置精度（机械指令位置和被加工的孔的位置偏移）的提高是当然的，也包括改善孔的弯曲而提高孔的出口处的位置精度。

此外，本发明的凹部从小径钻头的顶端朝向后端侧延伸，所以即使顶端面产生磨损，从顶端侧观察时的凹部的形状也不变化，第二切削刃部难以变圆。孔位置精度的劣化速度变得缓慢，工具寿命大幅度地被延长。

进而，本发明的凹部具有即使切削刃至少被再磨削一次也能维持第二切削刃的形状的长度。由此，通过再磨削顶端面能够再次形成与新品相同的切削刃形状。因而，本发明的小径钻头在再磨削的前后切削性能不变化。

附图说明

图1是第一实施方式的小径钻头的右侧视图的放大图。

图2是图1的小径钻头的右侧视图。

图3是图1的小径钻头的主视图的放大图。

图4是图1的小径钻头的IV-IV线方向的剖视图。

图5是说明图1的小径钻头的主视图的放大图。

图6是第二实施方式的小径钻头的右侧视图的放大图。

图7是图6的小径钻头的左侧视图的放大图。

图8是第三实施方式的小径钻头的主视图的放大图。

图9是关于小径钻头的第一实验结果。

图10是关于小径钻头的第二实验结果。

图11是关于小径钻头的第三实验结果。

具体实施方式

参照附图说明本发明的实施方式。

图1是第一实施方式的小径钻头的右侧视图的放大图。图2是图1的小径钻头的右侧视图。图3是图1的小径钻头的主视图的放大图。图4是图1的小径钻头的IV-IV线方向的剖视图。图5是说明图1的小径钻头的主视图的放大图。图6是第二实施方式的小径钻头的右侧视图的放大图。图7是图6的小径钻头的左侧视图的放大图。图8是第三实施方式的小径钻头的主视图的放大图。图9至图11是关于小径钻头的实验结果。

如图1至图4所示，在第一实施方式的小径钻头1上形成有向右扭转的两条槽2。在该实施方式中，两条槽2相对于工具旋转轴线O线对称地配置。

顶端面3作为后刀面而起作用，在该两个后刀面的交叉部形成有横刃5，在顶端面3与未图示的形成于槽2而具有正的前角的前刀面的直线状的交叉部形成有第一切削刃4a。另外，横刃5在顶端面3的中心附近，以顶端切削刃的方式起作用。

在两条槽2上形成有修磨部6。另外，“修磨部”是指为了在由两条槽2的槽底形成的钻心9（参照图4）的顶端形成切削刃（第二切削刃4b）而追加地被机械加工的区域。修磨部6由从顶端面3朝向后端侧延伸、以令小径钻头1的至少顶端区域中的钻心9的厚度变薄的方式形成的凹部构成，修磨部6的沿旋转轴线O的长度形成为比槽2的长度短的长度。

在修磨部6处，形成有未图示的带有正的前角的修磨面，在该修磨面和顶端面3的朝向旋转方向凹状地弯曲的交叉部的一部分上形成有第二切削刃4b。该第二切削刃4b与第一切削刃4a连接，并且与横刃5交叉。所谓“与横刃5交叉”，除像本实施方式这样地第二切削刃4b与横刃5交叉的情况外，也包含横刃5的端点与修磨部6的修磨面和顶端面3的交线的一方的端点，即第二切削刃4b的一端点一致的情况。

在本实施方式中，修磨部6以将顶端面3部分削去为关于小径钻头1的旋转轴线O线对称的形状的方式形成。因此，通过修磨部6的加工而形成的第二切削刃部4b被形成为线对称的配置。若配置为线对称，则容易获得旋转平衡，此外，也容易获得切削力的平衡。修磨部6的形成范围不特别地限定，能够考虑再磨削的预定次数、小径钻头1所需的刚性等几个要素而设定。

在小径钻头1的后端7侧，形成有圆筒状的柄8。在本实施方式中，与由小径钻头1加工的孔径对应的工具径（直径）φDmm为大约φ0.250mm。使柄7的柄径为大约φ3.175mm。若从小径钻头1的顶端面3朝向后端7侧在沿旋转轴线O的方向中测量，则修磨部6的长度为大约0.8mm。一般地，若为大约0.8 mm的长度，则能够与五次左右的再磨削对应。优选修磨部6的长度为0.5mm以上、且1.5mm以下的范围。例如，工具径φDmm为φ0.150mm时，优选为大约0.6mm。工具径φDmm为φ2.000mm以上时，优选为大约1.5mm。另外，修磨部6的长度为，一般地为直至修磨部6消失的长度，在此为修磨部6的形状保持为大致一定的长度。

槽2的槽长能够与工具径φDmm对应而适当决定。在本实施方式中，若在从小径钻头1的顶端3侧朝向后端7侧的方向中测量，则槽2的槽长大约为3.5mm。修磨部6的长度优选为槽长的一半以下。在本实施方式中，为大约23％。

扭转角不特别地限定。在印刷电路板用的小径钻头时，本发明的小径钻头1的扭转角优选为30°以上、且60°以下，更优选为40°以上、且50°以下。在本实施方式中，扭转角为大约45°（未图示）。

另外，一般地，在工具径φDmm为1.500mm以上的小径钻头时，刚性足够高，几乎不产生孔位置精度的问题。本发明为，在工具径φDmm不到φ1.500mm的小径钻头1时，孔位置精度提高的效果特别地高。特别地，在工具径φDmm为0.500mm以下时，孔位置精度提高的效果高。例如，即便对工具径φDmm为大约φ0.100mm的非常细的小径钻头1也能够形成长度为大约0.6mm的修磨部6，确认到了孔位置精度的提高效果。

用图5的主视图说明从顶端面3侧观察的修磨部6的形状。由各修磨部6的前刀面和顶端面3形成的两条交线之间的距离Amm相当于小径钻头1的顶端3处的心厚、即顶端面3中的钻心9的厚度。像本实施方式这样地两片刃时，如图5所示，与两个修磨部6和顶端面3的两条交线相接的圆中，最小直径的圆的直径φAmm为两个修磨部6之间的距离Amm。该距离Amm越短，越能够提供在旋转轴线O的附近具有切削刃4、锋利度高的小径钻头1。

但是，一般地，若在小径钻头上设置修磨部等的凹处，则顶端部分的强度不足，存在破损或折损等的问题。此外，也存在再磨削的问题，所以在小径钻头中，通常不设置修磨部等。即认为不产生破损及折损等的问题而能够提高孔的位置精度的修磨部形状难以实现。

本发明为了同时解决该相反的两个课题（锋利度提高和防止破损），首先着眼于距离Amm，明确其影响和可应用范围。

从下述实验的结果获得以下的可应用范围。若以小径钻头1的工具径φDmm作为基准，则两个修磨部6之间的距离Amm优选为，比例A/D为15%以上且35%以下的范围。在该比例A/D不到15%时，顶端部分的强度不足，在加工开始的切入时容易产生破损及折损。相反地，若比例A/D超过35%，则无法观察到设置修磨部6的效果，不能提高孔位置精度。特别地优选该比例A/D为20%以上且25%以下的范围。在该实施方式中，为大约20%。

另外，虽未图示，但在三片刃以上的小径钻头时，在具有三个以上的修磨部中描绘与三个修磨部内接的最小直径的圆，此时，该圆的直径φAmm在小径钻头1的顶端面3以心厚的方式起作用。另外，关于旋转轴线O线对称地设置修磨部6时，理论上，能够描绘与三个以上的所有的修磨部6相接的圆。但是，实际上，由于受到制造误差等的影响，在与三个修磨部相接的圆中，求出最小直径的圆。作为其他的方法，考虑求出从旋转轴线O到最近的修磨部6的距离而令该距离为两倍的方法。在此，考虑测量的简易性，使用基于在与三个修磨部6相接的圆中最小直径的圆的方法。

在非小径钻头、例如一般的金属加工用钻头等的工具径为φ3.20mm以上的钻头等上设置修磨部时，大多令该比例A/D为4%以上、15%以下等。如上所述，若在令该比例A/D为15%以下的状态下应用于小径钻头，则修磨部周边的强度不足，在切入时容易产生破损及折损，因此认为在小径钻头上设置修磨部较难。

在图6中表示第二实施方式的小径钻头1A。另外，在图6及图7中，对与第一实施方式相同的结构部分，使用同样的附图标记。在本实施方式中，在顶端面3的附近形成两条槽2，该两条槽2在朝向后端7的中途合并为一条槽2。合并的方法能够使用各种的现有技术。例如，可以从顶端面3将各槽2的扭转角形成为稍有不同。或者，也可以如下地调节：形成为从一方的槽2的中途扭转角变化而使其合并。

若这样地从中途使槽2合并，则在小径钻头1的变细了的根部侧，在与旋转轴线O垂直的截面中槽2的截面积变小从而刚性提高。小径钻头1的根部侧为作用较大的弯曲扭矩的部分，因此此处的刚性对于钻头的弯曲是重要的。使槽2合并的结果，能够获得更加难以弯曲、孔位置精度高的小径钻头1。通过与上述的修磨部6的形状的叠加效果，实现更高的孔位置精度，而且经过长时间保持该高精度。另一方面，对于切屑的排出性，如果例如像本实施方式这样地缓和地使槽2合并，则确保没有问题的、良好的切屑排出性。

接着，说明横刃5的长度Cmm的影响、及可应用范围。如图5所示，由于修磨部6的形成而被缩短了的横刃5的长度Cmm与上述的多个修磨部6之间的距离Amm相同地，表示在顶端面3上切削刃4从旋转轴线O以何种程度离开。在此，考虑测量的简易性，在刃数为偶数时，具体地，用两片刃的情况进行说明。此外，刃数为四片刃时，在两处求出的距离中，将较短的距离定为Cmm。如果刃数为奇数时，即三片刃等时，测量从工具旋转轴线O到横刃5的端点的距离，将相当于最短距离的2倍的长度定为Cmm。在测量困难时，考虑描绘通过具有三个的横刃的外侧的端点的圆、将该圆的直径作为Cmm的方法。横刃的长度Cmm为，将工具径φDmm作为基准，优选其比例C/D为40%以上且70%以下的范围。在该比例C/D不到40%时，顶端部分的强度不足，产生破损或折损的问题。相反地，若超过70%，则无法观察到设置修磨部6的效果，不能提高孔位置精度。特别地优选该比例C/D为45%以上且60%以下的范围。在本实施方式中，为大约50%。

接着，说明不设置修磨部6时的横刃5的虚拟长度即Emm的影响、及可应用范围。如图5所示地不设置修磨部6时，推测横刃5延续至延长横刃5的虚拟直线与延长第一切削刃4a的虚拟直线的虚拟交点P1。在此考虑测量的简易性，以刃数为偶数的情况、进一步限定而以刃数为两片刃的情况进行说明。设置上述的修磨部6时的横刃5的长度Cmm和长度Emm的比例C/E为在修磨部6有无时横刃5的长度的变化率。因而，该比例C/E越小，由于修磨部6而产生的第二切削刃4b的长度变长。优选该比例C/E为65%以上、且100%以下的范围。在该比例C/E不到65%时，横刃的长度Cmm和长度Dmm的平衡较差。在此说明的比例C/E为100%的状态是指修磨部6的一方的端点和横刃5的一方的端点一致的形状。即，指虽设置修磨部6，但其与横刃5不交叉的形状，因而在该情况下，横刃5没有变短。设置修磨部6的效果除令横刃5的长度变短之外，也能够获得优异的效果。即，即使横刃的长度Cmm相同，借助修磨部6的形状，也能够进一步提高孔位置精度。

在由于修磨部6而横刃的长度Cmm变短时，希望能够确认到叠加效果并且能够保持适当的平衡。特别地优选比例C/E为70%以上、且80%以下的范围。在本实施方式中，为大约75%。

至此，以形成有两条槽的实施方式作为中进行了说明，但本发明也可应用于例如仅形成一条槽的小径钻头。图8表示形成一条槽的第三实施方式。如图8所示，在槽2为一条时，也优选在横刃5的两侧设置修磨部6。在该实施方式中，修磨部形状形成为相对于旋转轴线O线对称的形状。但是不限定于该形状。修磨部形状例如可以考虑切削力的平衡等而形成为非对称的形状。此外，关于槽，不限定为相对于旋转轴线O线对称的形状。例如，在两条以上的槽形成为非对称的小径钻头中，也可以两个以上的修磨部形状形成为非对称。

从图9到图11表示包含第一实施方式的、本发明的小径钻头1的实验结果。另外，实验的结果如上述的说明。参考该实验结果验证本发明的效果。关于比例A/D，如图9所示，15%以上、35%以下的范围的实验结果为良好。另外实验条件如下所述。

加工基板是将印刷电路板用的FR-4（厚度1.6mm的四层板）重叠两张而加工的。作为垫板，使用铝板。令主轴转速为160,000min-1（转每分）。令进给速度为3.2m/min。

切削性能的判定基准为，令加工直到5000hits（孔）的、孔位置精度为0.050mm以下时为合格（○判定）。此外，令孔位置精度为0.045mm以下时为特别地良好的范围（◎判定）。该孔位置精度的数值是所谓的平均值+3σ的数值。印刷电路板的孔位置精度的判定一般地使用孔分析仪（孔位置坐标测量机），作为测量的孔的中心坐标值距目标的中心坐标的分布而表示从原本的指令的位置偏离了多少。孔位置精度一般有如下两个评价方法：用距中心的最大值表示的方法，用不均的平均值加上标准偏差σ的三倍的值（平均值+3σ）表示的方法。但是，用最大值评价的方法有时受到例如表面的伤痕等突发的问题的影响。在此，选择用平均值+3σ的数值评价孔位置精度的方法。

另一方面，若从相同的实验分析对工具寿命的延长的影响，则获得以下的结果。例如，令孔位置精度的判定基准为0.040mm以下时，第一实施方式的小径钻头1相对于同样的形状且没有设置修磨部的小径钻头，获得大约两倍的工具寿命。如上所述，第一实施方式的小径钻头1的比例A/D为大约20%。

关于比例C/D，如图10所示，40％以上、70%以下时良好。实验条件及判定基准与比例A/D相同。如上所述，第一实施方式的小径钻头1的比例C/D为大约50%。

关于比例C/E，如图11所示，60%以上时良好。实验条件及判定基准与比例A/D等相同。如上所述，第一实施方式的小径钻头1的比例C/E为大约75%。

以上说明的小径钻头1被拆装自如地安装于印刷电路板等的开孔专用的工作机械等上，被相对于被加工物提供相对运动而进行切削加工（开孔）。对于工作机械，可以使用钻床、加工中心等的能够安装小径钻头的工作机械。

本发明不限定于在以上说明的实施方式，当然能够在不脱离发明的要旨的范围内适当地进行结构的变更、增加及减少。例如，不仅是印刷电路板用，也可以应用于金属的开孔用的小径钻头等。

Claims (10)

1.一种小径钻头，具备：至少一条的槽（2），从顶端面（3）朝向后端侧；切削刃（4）以及横刃（5），形成于该顶端面（3），具有3.175mm以下的直径（D），其特征在于，

具有凹部（6），从上述顶端面（3）向后端侧延伸，以令上述小径钻头的至少顶端区域中的钻心（9）的厚度变薄的方式形成，

上述切削刃（4）包含：第一切削刃部（4a），形成于前刀面和上述顶端面（3）的交叉部，所述前刀面形成于至少一条的上述槽（2）且具有正的前角；第二切削刃部（4b），形成于修磨面和上述顶端面（3）的交叉部的至少一部分，所述修磨面形成于上述凹部（6）且具有正的前角，

上述第二切削刃部（4b）与上述第一切削刃部（4a）连接，并且与上述横刃（5）交叉。

2.如权利要求1所述的小径钻头，其特征在于，

上述槽（2）包含关于上述小径钻头的旋转轴线（O）线对称地配置的多条的槽（2），

与上述多条的槽（2）分别对应地形成上述凹部（6），

从上述小径钻头的顶端侧观察，该槽（2）为两条时，求出与两个的上述凹部（6）的修磨面和上述顶端面（3）的交线相接的圆（CL），该槽（2）为三条以上时，求出与三个的上述凹部（6）的修磨面和上述顶端面（3）的交线相接的圆（CL），此时，上述圆的直径（A）相对于该小径钻头的工具径（D）的比例（A/D）设定为15%以上、且35%以下的范围。

3.如权利要求1或2所述的小径钻头，其特征在于，

上述槽（2）包含关于小径钻头的旋转轴线（O）线对称地配置的两条或者四条的槽（2），

从上述小径钻头的顶端侧观察，上述横刃（5）的长度（C）相对于该小径钻头的工具径（D）的比例（C/D）设定为40%以上、且70%以下的范围。

4.如权利要求1至3的任意一项所述的小径钻头，其特征在于，

上述槽（2）包含两条槽（2），

从上述小径钻头顶端侧观察，上述第一切削刃部（4a）分别形成于该两条槽（2）的各自的前刀面与上述顶端面（3）的直线状的交叉部，

求出延长上述第一切削刃部（4a）的虚拟直线和延长上述横刃（5）的虚拟直线的两个虚拟交点（P1），此时，上述横刃（5）的长度（C）相对于该两个虚拟交点间的距离（E）的比例（C/E）设定为65%以上、且100%以下的范围。

5.如权利要求1至4的任意一项所述的小径钻头，其特征在于，

上述凹部（6）的扭转角形成为从上述顶端面（3）到该凹部（6）延伸的范围的中途与上述槽（2）的扭转角一致。

6.如权利要求2至4的任意一项所述的小径钻头，其特征在于，

借助上述凹部（6）而形成的上述第二切削刃部（4b）被配置为关于上述旋转轴线（O）线对称。

7.如权利要求1至6的任意一项所述的小径钻头，其特征在于，

上述槽（2）包含多条的槽（2），该多条的槽（2）形成为在从上述小径钻头的顶端面（3）朝向后端侧的中途合并为一条。

8.如权利要求1所述的小径钻头，其特征在于，

上述凹部（6）的沿旋转轴线方向的长度被设定为能够确保至少一次的再磨削区域的长度，以使在对上述小径钻头实施再磨削时上述第二切削刃部（4b）的形状不变化而被维持为一定。

9.如权利要求1所述的小径钻头，其特征在于，

从上述小径钻头的顶端侧观察，上述第一切削刃部（4a）直线状地延伸，

从上述小径钻头的顶端侧观察，上述第二切削刃部（4b）相对于该小径钻头的旋转方向凹状地弯曲。

10.如权利要求1所述的小径钻头，其特征在于，

上述凹部（4b）为，为了形成上述第二切削刃部（4b），对至少一条的上述槽被追加地机械加工。

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