JP2001018106A - 穴明け工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドリル剛性を高めて切屑排出性を向上させ
る。 【解決手段】 プリント基板穿孔用の小型ドリル２０
は、刃部２２とストレート部２３とシャンク部２４とを
第一テーパ部２５と第二テーパ部２６でそれぞれ接続し
て工具本体２１を構成する。刃部２２の外周面には先端
の切刃３０から基端側に向けて切屑排出溝２８を螺旋状
に設け、この切屑排出溝２８は刃部２２から第一テーパ
部２５で傾斜角βに沿って延びてその延長線上でストレ
ート部２３の領域で切り上がる。刃部２２の長さＬｂは
有効切り込み長さＬａとほぼ同一にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主としてプリント
基板に小径の穴を穿設するのに用いられる小型ドリルな
どの穴明け工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にプリント基板に穴明け加工するた
めに用いる小型ドリルは、ドリル本体の全長３８．１ｍ
ｍ程度とされ、小径φ０．１〜０．３ｍｍ程度の刃部と
大径φ３．１７５ｍｍ程度のシャンク部とがテーパ部を
介して接続された２段形状とされ、またテーパ部の外径
変化が大きい場合には刃部とシャンク部との間に円柱状
のストレート部を設けてその両端でそれぞれテーパ部を
介して刃部とシャンク部を接続する３段形状とされてい
る。ドリル本体の刃部とシャンク部とは一体にまたはろ
う付け等で接続されて設けられ、刃部の材質は、通常、
超硬合金が採用され、シャンク部は超硬合金やスチール
等の鋼材等が採用されている。このような小型ドリルの
一例として、図４及び図５に示す３段形状の小型ドリル
１では、刃部２とストレート部３とシャンク部４とがそ
れぞれ第一テーパ部５と第二テーパ部６を介して接続さ
れて構成されている。この小型ドリル１は刃部２の外周
面に先端側から基端側に向けて螺旋状の切屑排出溝７が
形成されており、切屑排出溝７は刃部２及び第一テーパ
部５の接続部に到達しない若干の間隔ｘ１（例えばｘ１
＝０．２〜０．５ｍｍ程度）をおく程度の位置まで延び
て基端縁７ｂが形成されている。図５に示すように、刃
部２の外周面は小径の略円柱状をなしていて、芯厚２Ａ
は先端側から基端側に向けて漸次その径が増大するよう
に切屑排出溝７の底面７ａが軸線Ｏに対して外周面側に
なだらかに傾斜し基端縁７ｂで傾斜角θを以て急激に外
周面に切り上がって形成されている。この傾斜角θは例
えば３０°に設定されている。

【０００３】ところで、このような小型ドリル１で図４
に示すようなプリント基板１０に穿孔する場合、通常、
プリント基板１０は合成樹脂板に銅箔、ガラス繊維等が
付着して形成されており、穿孔時には、複数枚、例えば
３枚のプリント基板１０を積層し、更にその上下にあて
板１２と敷板１３を密着させた状態で穴明け機のテーブ
ル上に載置し、小型ドリル１を用いて高速回転させつつ
高速送りで３枚のプリント基板１０に穿孔することにな
る。この場合、穿孔時に生じる切屑を排出させるため
に、複数のプリント基板１０…を全て貫通して敷板１３
に刃部２の先端が例えば０．３５〜０．５ｍｍ程度食い
込んだ状態で切屑排出溝７の基端部が例えば長さｘ２＝
０．５ｍｍ程度あて板１２の外部に露出している必要が
あり、あて板１２の外部に露出する刃部２の基端側長さ
Ｌ＝１ｍｍ程度となる。そのため、例えば深さ５ｍｍの
穴加工するとして、切屑排出溝長さを６ｍｍ以上、刃部
２の長さを６．２ｍｍ以上に設定しなければならない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、小径の
刃部２の長さが大きくなると剛性が小さくなり穴加工時
に曲がりを生じ穴加工精度が低下するという問題が生じ
る。特にプリント基板１０は年々微細化と多層化が進
み、これに伴い穴径の小径深穴化、穴位置の高精度化の
要求がますます厳しくなっているため、穴位置が例えば
５０μｍずれても不良品になってしまうことがある。こ
れに対して剛性の低下を抑制するために刃部２の長さと
切屑排出溝７の長さを単純に短くすると、穿孔時にあて
板１２からの切屑排出溝７の基端縁７ｂの突出距離ｘ２
が短くなって切屑詰まりを起こし易くなり、負荷がかか
って刃部２が折れてしまうという問題が生じる。また上
述の小型ドリル１においても、被削材の材質（例えば合
成樹脂や厚みのある銅箔等）によっては切屑が弦巻状に
連続して生じるために、図４に示す穿孔時に刃部２のあ
て板１２から露出する長さがＬしかないために刃部２と
第一拡径部５との接続部５ａに切屑が絡んで蓄積され
（符号Ｍ′で示す）、切屑の蓄積部Ｍ′が新たに生成さ
れる切屑の排出を妨げるために穴位置精度を低下させ、
刃部２が折損し易くなるという欠点も生じる。

【０００５】本発明は、このような実情に鑑みて、剛性
が高くて切屑排出性を向上できるようにした穴明け工具
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る穴明け工具
は、刃部とシャンク部との間に拡径部が設けられ、刃部
の外周面に先端側から基端側に向けて切屑排出溝が設け
られ、この切屑排出溝と刃部の先端面との交差稜線に切
刃が設けられてなる穴明け工具において、切屑排出溝は
刃部から拡径部を越える位置まで延びていることを特徴
とする。穴明け加工時に刃部の長さと同等深さの深穴加
工を行っても、穴の外部に確実に露出している拡径部に
まで切屑排出溝が延びているために切屑詰まりを起こす
ことなくスムーズに切屑の排出ができ、同時に刃部の長
さと同等深さの深穴加工を行うことができることで、従
来の穴明け工具と比較して刃部の長さを穴加工する必要
最小限に短くできて同等な深穴加工ができる上に剛性を
向上できて曲がりを抑制して穴加工精度を向上でき折損
を抑制できる。

【０００７】また拡径部はテーパ状であり、この拡径部
に形成された切屑排出溝は拡径部の傾斜角に沿って底部
が形成されていてもよい。切屑排出溝が拡径部の傾斜角
に沿って傾斜するために、その基端側の切り上がり領域
の底部が急激な傾斜になることはなく切屑流れがスムー
ズで排出性がよい。

【０００８】また拡径部として、刃部と中間部をつなぐ
第一拡径部と、中間部とシャンク部をつなぐ第二拡径部
とが備えられ、切屑排出溝は刃部から第一拡径部を越え
て中間部まで延在していてもよい。刃部を第一拡径部と
の接続部程度まで被削材に切り込ませて穴加工しても、
切屑を工具本体の中間部まで誘導できるので切屑詰まり
を起こすことなく確実に排出でき、また弦巻状の連続す
る切屑が生じても工具本体の中間部の切屑排出溝から基
端側に排出される切屑は被削材から離れた外径の大きな
第二拡径部との接続部付近で絡まって蓄積されるために
その周速が高くて切屑離れが良い上に多くの切屑を蓄積
できるので切屑詰まりを起こしにくい。尚、中間部は刃
部より外径が大きくシャンク部より外径が小さく、略円
柱形状とされ、また第二拡径部もテーパ部とされてい
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
により説明するが、上述の従来技術と同一または同様の
部分には同一の符号を用いて説明する。図１は実施の形
態による小型ドリルの穴加工状態を示す要部断面図、図
２は図１に示す小型ドリルの切屑排出溝に沿った芯厚の
仮想断面を示す一部破断図、図３は実施の形態による小
型ドリルと従来の小型ドリルとの各部分の寸法比を示す
説明図である。図１及び図２に示すプリント基板穿孔用
の小型ドリル２０は、中心の軸線Ｏ回りに回転可能とさ
れたドリル本体２１がそれぞれ略円柱状をなす刃部２２
とストレート部２３とシャンク部２４とを備え、刃部２
２とストレート部２３はテーパ状の第一テーパ部２５で
接続され、ストレート部２３とシャンク部２４はテーパ
状の第二テーパ部２６で接続されて形成されている。ま
た少なくとも刃部２２が超硬合金製とされ、シャンク部
２４は超硬合金またはスチール製とされ、一体またはろ
う付けで形成されている。刃部２２において、その外周
面には軸線Ｏを挟んで例えば一対の切屑排出溝２８，２
８が対向して螺旋状に捻れて形成されている。刃部２２
の先端面２２ａは例えば鈍角の先端角を備えていて切屑
排出溝２８，２８との交差稜線が切刃３０，３０とさ
れ、各切刃３０につながる先端面２２ａの領域が逃げ面
とされ、切屑排出溝２８，２８の回転方向を向く面の先
端側領域２８ｃがすくい面とされている。

【００１０】刃部２２の外径をＤ１（例えばＤ１＝０．
０５〜０．３ｍｍ）とすると、ストレート部２３の外径
Ｄ２はＤ１より大きく、シャンク部２４の外径Ｄ３（例
えばＤ３＝３．１７５ｍｍ）はＤ２より大径とされてい
る。刃部２２に接続される第一テーパ部２５は軸線Ｏに
対して傾斜角αを例えば１５°に設定したテーパ状とさ
れている。そして切屑排出溝２８，２８は刃部２２の先
端から刃部２２の全長に亘って螺旋状に形成されて、更
に第一テーパ部２５上をその傾斜角αに沿って傾斜角β
で延びてその延長上でストレート部２３の途中位置で切
り上がって基端縁２８ａをなしている。ここで切屑排出
溝２８の傾斜角βはストレート部２３で切り上がる角度
と同一とし、且つ５°以上であって４５°以下とする。
好ましくは傾斜角βは第一テーパ部２５で切屑排出溝２
８が切り上がらないように傾斜角α以下に設定するもの
とし、例えばβ＝１５°とする。傾斜角βが５°より小
さいと切屑排出溝２８が必要以上に長くなり切屑排出の
抵抗が大きくなる。また切屑排出溝２８を短くするため
にストレート部２３の外径を小さくすると剛性の低下を
招くことになる。他方、βが４５°より大きいと切屑走
行方向が急激に変化するので切屑排出の抵抗が大きくな
り、いずれも切屑排出性を妨げる。図２に示すように、
切屑排出溝２８の底部２８ｂは刃部２２の先端からスト
レート部２３上の基端縁２８ａまで漸次その深さが減少
するように角度γ（γ＜β、γ＜α）を以て傾斜して形
成されている。そのため、切屑排出溝２８の加工深さが
その全長に亘って大きく変化することがなく、特に基端
縁２８ａ付近でも急激に溝深さが減少することはなく、
切屑がスムーズに抜けやすい。また切屑排出溝２８，２
８の底部２８ｂ，２８ｂの内接円で形成される芯厚３１
は刃部２２においては先端から基端側に向けて角度γで
漸次増大し、第一テーパ部２５からストレート部２３に
かけて角度βを以て傾斜するために刃部２２より芯厚３
１の増大割合が大きくなる。

【００１１】そして図３において、実施の形態による小
型ドリル２０と従来の小型ドリル１の全長Ｌ１（例えば
Ｌ１＝３８．１ｍｍ）、刃部２２，２の有効切り込み長
さＬａ、刃部２２，２の先端からストレート部２３，３
と第二テーパ部２６，６との接続部までの長さＬ２をそ
れぞれ同一にした場合、本実施の形態による小型ドリル
２０では、刃部２２の長さＬｂは有効切り込み長さＬａ
とほぼ同等でわずかに長い程度に留めることとし、その
ため従来の小型ドリル１の刃部２の長さＬｂ′より短く
設定できる。これによって刃部２２の剛性を向上でき穴
加工時の曲がりを低減して穴加工精度を向上できる。ま
た実施の形態による小型ドリル２０において、切屑排出
溝２８はストレート部２３まで延びているためにその長
さＬｃが従来の小型ドリル１の切屑排出溝７の長さＬ
ｃ′より大きい。そのため切屑排出がスムーズで切屑詰
まりを起こしにくい。

【００１２】本実施の形態による小型ドリル２０は上述
のように構成されているから、プリント基板１０を例え
ば３枚重ねて穴明け加工する場合、図１に示すようにプ
リント基板１０…の上下にあて板１２と敷板１３を挟ん
で図示しない穴明け機のテーブル上に載置し、小型ドリ
ル２０を軸線Ｏ回りに例えば７００００〜２０００００
ｒｐｍで高速回転しつつ高速送りして連続して穴加工す
る。そして刃部２２を有効切り込み長さＬａに亘って穿
孔して穴加工すると、先端の切刃３０は３枚のプリント
基板１０…を穴加工して敷板１３内に深さ０．３５〜
０．５ｍｍ程度入り込み、第一テーパ部２５があて板１
２に接するかわずかの距離をおく位置まで到達する。こ
の位置で切刃３０で生成される切屑は切屑排出溝２８上
を走行して刃部２２から第一テーパ部２５を通過して第
一ストレート部２３の領域の基端縁２８ａで外部に排出
される。この時点で切屑はあて板１２から大きく離間し
ているために切屑詰まりを起こすおそれもなく基端縁２
８ａは第一テーパ部２５の傾斜角αの延長上の第一スト
レート部２３の領域に位置するためにこの点でも切屑詰
まりを起こすことなくスムーズに排出できる。

【００１３】しかもプリント基板１０等の被削材の材質
によって弦巻状の長い切屑が生成される場合、この切屑
は切屑排出溝２８がストレート部２３に位置するために
ストレート部２３からドリル本体２１の基端側のテーパ
状に拡径される第二テーパ部２６に延びて第二テーパ部
２６の周囲に絡んで蓄積されることになる。この蓄積部
Ｍは、あて板１２との距離が大きい上に第二テーパ部２
６の外径が大きいために、第一テーパ部５に蓄積する従
来の小型ドリル１よりも蓄積できる切屑の体積が大きく
なり、この点でも切屑詰まりを防止できる。この場合、
例えば刃部２２（２）と第一テーパ部２５（５）との接
続部２５ａの外径をφ０．１ｍｍとし、ストレート部２
３（３）と第二テーパ部２６（６）との接続部２６ａの
外径をφ１．０ｍｍとした時にそれぞれの周速は３１．
４ｍ／min、３１４ｍ／minとなり、蓄積部Ｍの方がかな
り高速であるために切屑を蓄積できる容量が格段に大き
いといえる。同時に高い周速のために蓄積部Ｍでの切屑
のドリル離れが良好に行われる。

【００１４】上述のように本実施の形態によれば、小径
の刃部２２の長さＬｂが短くなるので刃部２２の剛性を
向上でき穴加工時の曲がりを抑制して穴加工精度を向上
できる。しかも切屑排出溝２８が刃部２２だけでなく第
一テーパ部２５及びストレート部２３にまで延びている
ために切屑詰まりを抑えて排出性を向上できる。しかも
弦巻状の長い切屑が生成される場合、この切屑はドリル
本体２１の基端側に延びて第二テーパ部２６の周囲に絡
んで蓄積部Ｍとして蓄積されることになり、第一テーパ
部５に蓄積部Ｍ′が生じる従来の小型ドリル１よりも蓄
積できる切屑の体積が大きくなり、また高速であるため
に切屑離れを促進でき、この点でも切屑詰まりを防止で
きる。

【００１５】尚、上述の実施の形態では小型ドリル２０
はＤ１，Ｄ２，Ｄ３と三段階に外径が変化する形状とし
たが、これに限定されることなく二段階若しくは四段階
以上に外径が変化する形状としても良い。いずれの場合
でも最小の外径Ｄ１を備えた刃部２２から第一テーパ部
２５を介して切屑排出溝２８が延びて少なくとも第二の
外径Ｄ２を備えたストレート部で切り上がるものとすれ
ばよい。また上述の実施の形態では切屑排出溝２８をド
リル本体２１の軸線Ｏを中心とする螺旋状に形成した
が、これに限定されることなく直線状に形成してもよ
い。また切屑排出溝２８の本数は２本に限定されること
なく任意である。尚、上述の実施の形態ではプリント基
板１０に穿孔するための切刃３０の直径が３．１７５ｍ
ｍ以下の小型ドリル３０について説明したが、本発明は
これに限定されることなくこれより大径の通常の穴明け
ドリルやリーマ等の各種穴明け工具にも適用できる。
尚、第一テーパ部２５は第一拡径部または拡径部を、第
二テーパ部２６は第二拡径部を、ストレート部２３は中
間部をそれぞれ構成する。この拡径部や第一第二拡径部
はテーパ形状に限定されることなく先端側から基端側に
向けて外径を増大させる領域を含む。

【００１６】

【発明の効果】上述のように、本発明に係る穴明け工具
は、切屑排出溝が刃部から拡径部を越える位置まで延び
ているから、穴明け加工時に刃部の長さと同等深さの深
穴加工を行っても切屑詰まりを起こすことなくスムーズ
に切屑の排出ができ、同時に刃部の長さと同等深さの深
穴加工を行うことができることで、従来の穴明け工具と
比較して刃部の長さを穴加工する必要最小限に短くでき
て同等な深穴加工ができる上に剛性を向上できて曲がり
を抑制して穴加工精度を向上でき折損を抑制できる。

【００１７】また拡径部はテーパ状であり、この拡径部
に形成された切屑排出溝は拡径部の傾斜角に沿って底部
が形成されているから、切屑排出溝の基端側の切り上が
り領域の底部が急激な傾斜になることはなく切屑流れが
スムーズで排出性がよい。

【００１８】また拡径部として、刃部と中間部をつなぐ
第一拡径部と、中間部とシャンク部をつなぐ第二拡径部
とが備えられ、切屑排出溝は刃部から第一拡径部を越え
て中間部まで延在しているから、刃部を第一拡径部との
接続部まで切り込ませても、切屑を工具本体の中間部ま
で誘導できるので切屑詰まりを起こすことなく確実に排
出でき、また弦巻状の連続する切屑が生じても工具本体
の中間部の切屑排出溝から排出される切屑は被削材から
離れた第二拡径部の領域で絡まって蓄積されるために切
屑の蓄積量が大きい上に第一拡径部よりも第二拡径部の
方が大径であるために周速も高くなり切屑の工具本体離
れが良好に行われて切屑詰まりを起こしにくい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態による小型ドリルで積層
したプリント基板を穿孔する状態の説明図である。

【図２】 実施の形態による小型ドリルの芯厚の形状を
説明するための軸線に沿う仮想的な部分断面図である。

【図３】 実施の形態による小型ドリルと従来の小型ド
リルとの寸法及び構成を比較するための図である。

【図４】 従来の小型ドリルで積層したプリント基板を
穿孔する状態の説明図である。

【図５】 従来の小型ドリルの芯厚の形状を説明するた
めの軸線に沿う仮想的な部分断面図である。

【符号の説明】

２０ 小型ドリル ２２ 刃部 ２３ ストレート部 ２４ シャンク部 ２５ 第一テーパ部 ２６ 第二テーパ部 ２８ 切屑排出溝 ３０ 切刃

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 刃部とシャンク部の間に拡径部が設けら
   れ、刃部の外周面に先端側から基端側に向けて切屑排出
   溝が設けられ、この切屑排出溝と刃部の先端面との交差
   稜線に切刃が設けられてなる穴明け工具において、前記
   切屑排出溝は刃部から拡径部を越える位置まで延びてい
   ることを特徴とする穴明け工具。
2. 【請求項２】 前記拡径部はテーパ状であり、この拡径
   部に形成された切屑排出溝は前記拡径部の傾斜角に沿っ
   て底部が形成されていることを特徴とする請求項１記載
   の穴明け工具。
3. 【請求項３】 前記拡径部として、刃部と中間部をつな
   ぐ第一拡径部と、前記中間部とシャンク部をつなぐ第二
   拡径部とが備えられ、前記切屑排出溝は刃部から第一拡
   径部を越えて中間部まで延在していることを特徴とする
   請求項１または２記載の穴明け工具。