JP2001341017A - 切削工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 刃先部を安定して締結する。 【解決手段】 シャンク部１１と刃先部１２とをつなぐ
テーパ面１３のテーパ角αを３５°≦α≦９０°の範囲
に設定する。刃先部１２を把持するテーパ部分１４の先
端領域１４ａの肉厚が大きくなり、刃先を把持する力を
十分に確保できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に刃先部とシャ
ンク部とが異なる素材からなるコンポジットタイプで、
例えばプリント基板に小径の孔部を穿設するのに用いら
れる小型ドリル等の切削工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に小型ドリルは、穿孔すべき穴がき
わめて小径であり、ドリル本体の先端に例えば直径０．
１〜３．１７５ｍｍ程度の小径棒状の刃先部としてのド
リル部が設けられ、後端側にドリル本体を工作機械の回
転軸に把持するための比較的大径のシャンク部が設けら
れている。ドリル部の材質は、通常、硬質の超硬合金が
採用されている。そのため、小型ドリルを製造する場
合、ドリル部とシャンク部が一体とされるソリッドタイ
プでは、例えば超硬合金の円柱状素材を削り出してドリ
ル部とシャンク部を一体成形することになり、超硬合金
素材が高価であることとドリル部成形のための加工量が
大きいために、高コストになる欠点がある。これに対し
て、小径のドリル部を略円柱状の超硬合金素材で成形
し、大径のシャンク部をスチールやＳＵＳ等、ドリル部
と異なる低廉な素材で成形して、シャンク部の先端側に
穿孔された孔部内にドリル部の後部を嵌合するようにし
たコンポジットドリルが提案されている。このようなコ
ンポジットドリルにおいて、一般的に、シャンク部と刃
先部との接合部は刃先部先端に向かうにしたがい漸次縮
径するようにスムースにテーパ状に形成されており、そ
のテーパ角αは３０゜に設定されることが多い。従来技
術の一例による小型ドリルを図３に示す。略円柱状のシ
ャンク部１には孔部１ｂが穿孔されており、孔部１ｂの
径より若干大きい外径を持つドリル部２の軸部２ｂが孔
部１ｂに嵌合されている。このようにして形成されてい
るシャンク部１とドリル部２との接合部の前後を図３に
示すように滑らかなテーパ状に研削加工して、シャンク
部１のテーパ面１ａからドリル部２のテーパ面２ａにつ
ながる側面視直線状のテーパ面３を形成し、そのテーパ
角αは３０°に設定されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このテーパ角
αが３０゜の場合、軸部２ｂを把持するシャンク部１の
テーパ部分４の先端領域４ａが角度１５゜の薄肉テーパ
状把持部をなすために軸部２ｂを把持する力が弱くな
る。このため、一般的な穴あけ条件（回転数６００００
ｒｐｍ以上、送り速度０．０１〜０．０２ｍｍ／rev.）
で使用する際には問題ないものの、生産性を上げるため
にそれ以上の送り速度に上げると、ドリル部２が傾いて
ずれたり、微細な振動が起こり、加工した穴位置精度の
不良や、ドリル部２の刃部２ｃとテーパ面２ａとの接続
部である付け根２ｅに応力が集中して折損が発生する場
合がある。

【０００４】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たもので、刃先部の締め付け強度が高い切削工具を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決して係る
目的を達成するために、刃先部をシャンク部の孔部に嵌
合し、その接合部を刃先部とシャンク部とに亘ってテー
パ状に形成してなる切削工具において、テーパ部の角度
αを３５°≦α≦９０°の範囲に設定した。これによ
り、ドリル部の軸部を把持するシャンクのテーパ部分の
先端領域の肉厚が十分に大きくなり、軸部を把持する力
を十分に確保できる。ここで、テーパ角αが３５°未満
であると、テーパ部分の先端領域が角度１７．５゜未満
の薄肉テーパ状把持部をなし、軸部を把持する力が小さ
くなり、また、９０°より大きいと、切削によって出た
切りくずがドリル部のテーパ面と刃部との接合部にぶつ
かり、切りくず流れを阻害して切りくず詰まりをおこし
て切削抵抗が増し、付け根が熱をもって折損してしま
う。また、テーパ角αは好ましくは４０°≦α≦６０°
の範囲とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】本実施形態を図１、図２により説
明する。図１は本発明の一実施形態による小型ドリルの
側面図である。図２は図１に示す小型ドリルの製造過程
を示す図である。図１に示す小型ドリル１０は、比較的
大径（外径は例えば３〜６ｍｍ）で略円柱状の例えばＳ
ＵＳやスチールからなるシャンク部１１と、比較的小径
（外径は例えば０．１〜３．１７５ｍｍ）で略棒状とさ
れ例えば超硬合金からなる刃先部としてのドリル部１２
とを有している。

【０００７】シャンク部１１は、その先端面１１ｄにシ
ャンク部１１と同軸に略円柱状の孔部１１ｂが先端面１
１ｄからシャンク部１１内に向けて穿孔されている。ま
た外周面先端側から先端面１１ｄ側に向けて円錐周面形
状に漸次縮径されたテーパ面１１ａが形成され、その最
小径部は孔部１１ｂの内径に一致している。また、後端
部がテーパ状に面取り加工されて面取り部１１ｃが形成
されている。

【０００８】ドリル部１２の円柱状の軸部１２ｂは、常
温でシャンク部１１の孔部１１ｂの内径よりも若干大き
い（例えば１０μｍ）外径をもち、孔部１１ｂ内に焼き
嵌めで嵌合されている。また、孔部１１ｂから外側に位
置するドリル部１２の先端方向側には漸次縮径されたテ
ーパ面１２ａと軸部１２ｂより小径で円柱棒状の刃部１
２ｃとを有している。そして、刃部１２ｃには例えば螺
旋状に切りくず排出溝１５が形成され、切りくず排出溝
１５の回転方向を向く壁面と刃部１２ｃの先端面１２ｄ
との交差稜線は切刃１６とされている。

【０００９】シャンク部１１とドリル部１２との接合部
は前後を滑らかなテーパ状に研削加工されており、シャ
ンク部１１のテーパ面１１ａからドリル部１２のテーパ
面１２ａにつながる側面視直線状のテーパ面１３を形成
し、そのテーパ角αは３５°≦α≦９０°に設定されて
いる（例えば４５°）。ここで、テーパ角αが３５°未
満であると、テーパ部分１４の先端領域１４ａが角度１
７．５゜未満の薄肉テーパ状把持部をなし、ドリル部１
２の軸部１２ｂを把持する力が小さくなり、また、９０
°より大きいと、切削によって出た切りくずがドリル部
１２のテーパ面１２ａの付け根１２ｅにぶつかり、切り
くず流れを阻害して切りくず詰まりをおこして切削抵抗
が増し、付け根１２ｅが熱をもって折損してしまう。ま
た、テーパ角αは好ましくは４０°≦α≦６０°の範囲
とする。

【００１０】本実施形態による小型ドリル１０は上述の
ように構成されており、次にこの小型ドリル１０の製造
方法について、図２（ａ）乃至（ｃ）により説明する。
図２（ａ）及び（ｂ）において、略円柱状のシャンク部
１１は後端部がテーパ状に面取り加工されて面取り部１
１ｃが形成されており、先端面１１ｄには、孔部１１ｂ
が先端面１１ｄからシャンク部１１内に向けてシャンク
部１１と同軸状に穿孔されている。また、ドリル部１２
は図１における軸部１２ｂと同一外径の円柱棒状とされ
ており、常温でシャンク部１１の孔部１１ｂの内径より
も若干大きい外径をもち、両者の径の寸法差を締め代と
して焼き嵌めが行われる。ここで、シャンク部は超硬合
金のドリル部よりも熱膨張計数の大きい低廉なスチール
等で形成されていることが必要である。

【００１１】焼き嵌め嵌合に際して、２００℃程度に加
熱され、孔部１１ｂの内径がドリル部１２の外径よりわ
ずかに大きくなった状態のシャンク部１１に対してドリ
ル部１２を挿入して、シャンク部１１の後端からドリル
部１２の先端までの長さが所定の寸法になるまで押し込
まれたところで小型ドリル１０の全長が設定される。そ
して、シャンク部１１を冷却すると、シャンク部１１は
径方向に収縮してドリル部１２をその締め代によって堅
固に固定でき、焼き嵌めによるシャンク部１１とドリル
部１２の嵌合行程が完了する。

【００１２】このようにして連結された小型ドリル１０
において、シャンク部１１とドリル部１２との接合部の
前後を図２（ｃ）に示すように滑らかなテーパ状に研削
加工して、シャンク部１１のテーパ面１１ａからドリル
部１２のテーパ面１２ａにつながる側面視直線状のテー
パ面１３を形成する。このテーパ角αは３５°≦α≦９
０°に設定されている。

【００１３】次に、ドリル部１２のテーパ面１２ａの付
け根１２ｅから先端面１２ｄにかけて研削加工して、刃
部１２ｃを形成し、刃部１２ｃに螺旋状の切りくず排出
溝１５と切刃１６を形成する。このようにして、図１に
示す小型ドリルが製造される。

【００１４】上述のように本実施の形態による小型ドリ
ル１０においては、シャンク部１１からドリル部１２に
つながるテーパ面１３のテーパ角αを３５°≦α≦９０
°（好ましくは４０°≦α≦６０°）に設定したことに
より、ドリル部１２の軸部１２ｂを把持するシャンク部
１１のテーパ部１４の先端領域１４ａが角度１７．５°
以上４５°以下の十分に大きい肉厚をもつテーパ状把持
部をなし、ドリル部を把持する力を十分に確保できる。
このことにより、高送りの条件（送り速度０．０３ｍｍ
／rev.以上）であっても、ドリル部１２が傾いてずれた
り、微細な振動が起こらず、加工した穴位置精度の不良
や、刃部１２ｃとテーパ面１２ａとの接続部である付け
根１２ｅに応力が集中して折損が発生することはない。

【００１５】ここで、互いに嵌合するシャンク部１１の
孔部１１ｂやドリル部１２の軸部１２ｂは円柱状に限定
されることなく角柱等でもよい。本実施形態ではシャン
ク部１１にドリル部１２を嵌合する際に、締まり嵌めと
して焼き嵌めを用いているが、冷やし嵌め、または、圧
入で行ってもよい。また、シャンク部１１の材質はＳＵ
Ｓやスチールに限らず、アルミニウム合金等でもよく、
ドリル部１２の材質は超硬合金に限らず、サーメット
等、シャンク部１１より硬度の高い他の適宜の材質を採
用できる。本発明は、小型ドリルだけに限らずその他の
穴開け工具や小径のエンドミル等各種の切削工具に適用
できる。

【００１６】

【実施例】本発明の一例による小型ドリルを実施例と
し、上述した本発明よりもテーパ角αの小さい小型ドリ
ルを従来例とし、さらに比較例として本発明よりもテー
パ角αの大きい小型ドリルを用いて被削材の穴開け試験
を行った。試験条件と結果を表１に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】本実施例及び従来例、比較例ではドリル部
が直径０．３ｍｍの小型ドリルを用いて、被削材（厚み
１．６ｍｍのＦＲ−４の４層板を２枚重ねたもの）にあ
て板（厚み０．１５ｍｍアルミ板）と敷板（厚み１．６
ｍｍベークライト板）をつけて、穴開け試験を行った。
ドリルの回転数は７００００ｒｐｍとし、送り速度は
０．０１４ｍｍ／rev.からはじめ、１００回の穴開けを
行うごとに送り速度を０．００７ｍｍ／rev.ずつ加速し
て被削材の穴開け加工を行った。ここで表１における折
損した送り速度とは、その送り速度で穴開け加工を行っ
たときに刃先が折損したことを示す。表１に示すよう
に、テーパ角αが３５゜≦α≦９０゜の範囲にある実施
例１乃至実施例４では高い送り速度まで刃先が折損せ
ず、安定した耐折損性を示した。ここで、テーパ角αが
３５゜である実施例１とテーパ角αが３０゜である従来
例２とを比較すると、実施例１は送り速度０．０４２ｍ
ｍ／rev.まで刃先が折損しなかったが、従来例２は０．
０２８ｍｍ／rev.と低い送り速度で刃先が折損した。次
にテーパ角αが９０゜である実施例４とテーパ角αが１
００゜である比較例１とを比較すると、実施例４は０．
０５６ｍｍ／rev.と高い送り速度まで刃先が折損しなか
ったが、比較例１は切りくず詰まりが発生して０．０３
５ｍｍ／rev.と低い送り速度で刃先が折損した。以上の
ように、テーパ角αが３５゜≦α≦９０゜の範囲にある
実施例は高い送り速度まで刃先が折損せず、テーパ角α
が本発明の範囲よりも小さい従来例に比べ、安定した耐
折損性を示した。また、テーパ角αが本発明の範囲より
も大きい比較例では、切りくず詰まりが発生したため、
低い送り速度で折損を生じた。

【００１９】

【発明の効果】本発明に係る切削工具は刃先部をシャン
ク部の孔部に嵌合し、その嵌合部を刃先部とシャンク部
とに亘ってテーパ状に形成してなる切削工具において、
テーパ部の角度αを３５°≦α≦９０°の範囲に設定し
たことにより、ドリル部の軸部を把持するシャンク部の
テーパ部の先端領域の肉厚が十分に大きくなり、軸部を
把持する力を十分に確保できる。このため高送りの条件
であっても穴位置精度は安定し、折損も生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態による小型ドリルの概略
側面図である。

【図２】 実施形態による小型ドリルの製造過程を示す
図である。

【図３】 従来の小型ドリルを示す概略側面図である。

【符号の説明】

１０ 小型ドリル １１ シャンク部 １１ｂ 孔部 １２ ドリル部（刃先部） １３ テーパ面 α テーパ角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 毅 茨城県結城郡石下町大字古間木1511番地 三菱マテリアル株式会社筑波製作所内 (72)発明者 金子 和弘 茨城県結城郡石下町大字古間木1511番地 三菱マテリアル株式会社筑波製作所内 (72)発明者 辛島 民也 茨城県結城郡石下町大字古間木1511番地 三菱マテリアル株式会社筑波製作所内 Ｆターム(参考） 3C037 AA09 DD05 FF11

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 刃先部をシャンク部の孔部に嵌合し、そ
   の接合部を刃先部とシャンク部とに亘ってテーパ状に形
   成してなる切削工具において、テーパ部の角度αが３５
   °≦α≦９０°の範囲に設定されたことを特徴とする切
   削工具。