JP2002028809A - 切削工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 剛性の高い小型ドリル 【解決手段】 刃先部１１に小径軸部１１ａと拡径刃部
１１ｂを有する小型ドリル１０において、拡径刃部１１
ｂのみに切屑排出溝１５を設けた。拡径刃部１１ｂの最
大外径Ｄと、小径軸部１１ａの外径ｄとの関係を０．０
５≦（Ｄ−ｄ）／Ｄ≦０．４の範囲に設定した。

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刃先部と一体にまたは
ろう付けや締まり嵌め等で接続されて設けられている。
刃先部の材質は、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。
ところで、小型ドリルを用いてプリント基板に穿孔する
場合、通常、プリント基板は合成樹脂板にアルミ箔、銅
箔、ガラス繊維等が付着されて形成されており、穿孔時
には、図５に示すように複数枚、例えば４枚のプリント
基板１を積層し、さらにその上下にあて板２と敷き板３
を密着させた状態で、小型ドリル４を用いて４枚のプリ
ント基板１に一気に穿孔することになる。

【０００３】このような小型ドリル４の一例として、例
えば図６に示すような構成を備えているものがある。す
なわち、ドリル本体として刃先部５とシャンク部６とを
備えており、刃先部５には、略円柱状の小径軸部５ａ
と、小径軸部５ａの先端側に位置して小径軸部５ａの外
径よりも拡径された拡径刃部５ｂとが設けられている。
刃先部５の外周面には、その先端面７から基端側に向け
て回転軸線を中心に例えば一対の切屑排出溝８，８が対
向して螺旋状に形成されている。各切屑排出溝８，８と
先端面７との交差稜線は一対の切刃９，９とされてお
り、先端面７は例えば鈍角の先端角を備えていて各切刃
９，９の逃げ面とされ、切屑排出溝８，８の先端側領域
がすくい面とされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような小型ドリル４では、切屑排出溝８が刃先部５全体
に亘って設けられており、一対の切屑排出溝８が対向配
置にされていることにより刃先部５の芯厚が薄くなって
いる部分が長いため、ドリルの剛性が低くなる。これに
より、プリント基板の穿孔時に、穴位置精度が悪くな
り、穴曲がりが発生するという問題があった。ここで、
刃先部５の芯厚を厚くするために、切屑排出溝８を浅く
することが考えられるが、ドリルの剛性を高くすること
はできても、切り屑排出性が悪化してしまうという欠点
がある。本発明は上記の課題に鑑みて、切り屑排出性を
損なわずに切削工具の剛性を高くでき、穴位置精度が良
好で、穴曲がりが発生しな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】上記の課題を解決し、か
かる目的を達成するために、本発明は、以下のような構
成を採用した。すなわち、請求項１に記載の切削工具で
は、刃先部とシャンク部とを有し、該刃先部には、小径
軸部と、該小径軸部の先端側に位置して小径軸部の外径
より拡径された拡径刃部とが備えられている切削工具に
おいて、前記拡径刃部にのみ切屑排出溝が設けられてい
ることを特徴とした。このような構成にしたことによ
り、小径軸部に切屑排出溝がなく芯厚を薄くすることが
ないので、切削工具の剛性を高く保つことができる。ま
た、被削材の穿孔時には、拡径刃部の切屑排出溝で切り
屑を小径軸部の外周面に誘導し、さらに前記拡径刃部と
前記小径軸部との外径差によって小径軸部の外周面と被
削材に穿孔された孔部の内周面との間に形成される隙間
が切屑排出溝の役割を果たすので切り屑排出性を損ねる
ことがない。

【０００６】請求項２に記載の切削工具では、刃先部と
シャンク部とを有し、該刃先部には、小径軸部と、該小
径軸部の先端側に位置して小径軸部の外径より拡径され
た拡径刃部とが備えられている切削工具において、前記
拡径刃部は平板状をなし、小径軸部には切屑排出溝がな
いことを特徴とする。このような構成としたことによ
り、小径軸部に切屑排出溝がなく芯厚を薄くすることが
ないので、切削工具の剛性を高く保つことができる。ま
た、被削材の穿孔時には、平板状の拡径刃部の平面で切
り屑を小径軸部の外周面に誘導し、さらに前記拡径刃部
と前記小径軸部との外径差によって小径軸部の外周面と
被削材に穿孔された孔部の内周面との間に形成される隙
間が切屑排出溝の役割を果たすので切り屑排出性を損ね
ることがない。なおかつ、拡径刃部は平板状をなしてい
るので切り屑を誘導させる部分の空間が大きく切り屑の
はけがよくなる。さらに、拡径刃部は平板状の簡略な構
造をなしているので製作が容易である。

【０００７】請求項３に記載の切削工具では、請求項１
または請求項２のいずれかに記載の切削工具において、
前記拡径刃部の最大外径Ｄと、前記小径軸部の外径ｄと
の関係が０．０５≦（Ｄ−ｄ）／Ｄ≦０．４の範囲に設
定されていることを特徴とした。（Ｄ−ｄ）／Ｄの値が
０．０５未満であると、被削材の穿孔時に拡径刃部と小
径軸部との外径差によって小径軸部の外周面と被削材に
穿孔された孔部の内周面との間に形成される隙間が小さ
くなって切り屑をスムーズに基端側に排出できず、切り
屑詰まりを起こしやすい。（Ｄ−ｄ）／Ｄの値が０．４
より大きいと、小径軸部の外径が小さくなり、切削工具
の剛性が低くなる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を用いて説明する図１は本発明の第一実施形態によ
る小型ドリルの概略側面図、図２は図１に示す小型ドリ
ルの先端面図である。

【０００９】図１及び図２に示すように、本発明の第一
実施形態による小型ドリル１０は、例えば直径０．１〜
３．１７５ｍｍ程度の小径で略円柱状とされ例えば超硬
合金素材からなる刃先部としてのドリル部１１と、比較
的大径（外径は例えば３〜６ｍｍ）で略円柱状の例えば
ＳＵＳやスチールからなるシャンク部１２とを有してい
る。

【００１０】シャンク部１２は、その先端面１２ａにシ
ャンク部１２と同軸状に略円柱状の孔部１３が先端面１
２ａからシャンク部１２内に向けて穿孔されている。シ
ャンク部１２の孔部１３の開口部は面取りされておら
ず、先端面１２ａの外周縁は孔部１３との間に肩部１２
ｂを残して面取りされている。また、後端部がテーパ状
に面取り加工されて面取り部１２ｃが形成されている。

【００１１】刃先部１１は、その後部に、常温でシャン
ク部１２の孔部１３の内径よりも若干大きい（例えば１
０μｍ）外径をもち、例えば孔部１３内に焼き嵌め等で
嵌合されている略円柱状の軸部１１ｃが設けられてい
る。さらに、刃先部１１の軸部１１ｃより先端側には、
穿孔時に被削材に穿孔された孔部内に入る略円柱状の小
径軸部１１ａと、小径軸部１１ａの先端側に位置して小
径軸部１１ａの外径より拡径された拡径刃部１１ｂとが
備えられている。拡径刃部１１ｂの外周面には、その先
端面１４から基端側に向けて回転軸線を中心に例えば一
対の切屑排出溝１５，１５が対向して螺旋状に形成され
ている。各切屑排出溝１５，１５と先端面１４との交差
稜線は一対の切刃１６，１６とされており、先端面１４
は例えば鈍角の先端角を備えていて各切刃１６，１６の
逃げ面とされ、切屑排出溝１５，１５の先端側領域がす
くい面とされている。また、小径軸部１１ａには切屑排
出溝が設けられていない。ここで、拡径刃部１１ｂの最
大外径Ｄと、小径軸部１１ａの外径ｄとの関係が０．０
５≦（Ｄ−ｄ）／Ｄ≦０．４の範囲に設定されている。
また、拡径刃部１１ｂの先端から基端までの長さＬと、
拡径刃部１１ｂの最大外径Ｄとの比Ｌ／Ｄは０．３≦
（Ｌ／Ｄ）≦５．０の範囲に設定されており、切り屑排
出性やドリル剛性等のバランスから０．５≦（Ｌ／Ｄ）
≦３．０の範囲に設定されるのがより好ましい。

【００１２】本発明の第一実施形態による小型ドリル１
０は上述のような構成を備えており、この小型ドリル１
０を用いて、例えば図３に示すような４枚積層されたプ
リント基板１があて板２と敷板３で挟持されたものを、
刃先部１１によって穿孔切削する。このとき、プリント
基板１は主に合成樹脂等でできているために、切削時の
切り屑は粉体状の切り粉１８として生成される。切刃１
６，１６により生成された粉体状の切り粉１８は切屑排
出溝１５に誘導され、拡径刃部１１ｂの後端側に運ばれ
る。ここで、拡径刃部１１ｂによって穿孔された被削材
の孔部の内周面と小径軸部１１ａの外周面との隙間１７
が略円筒状に形成されていて切屑排出溝の役割を果たし
粉体状の切り粉１８が上方に逃げ、刃先部１１の基端側
から排出されることになる。

【００１３】上述のような小型ドリル１０では、小径軸
部１１ａに切り屑排出溝が設けられていないため、それ
により芯厚が薄くなることがなく、ドリルの剛性を高く
保つことができる。また、プリント基板１の穿孔時に
は、拡径刃部１１ｂの切屑排出溝１５で切り粉１８を小
径軸部１１ａの外周面に誘導し、さらに拡径刃部１１ｂ
と小径軸部１１ａとの外径差によって小径軸部１１ａの
外周面と被削材に穿孔された孔部の内周面との間に形成
される略円筒状の隙間１７が切屑排出溝の役割を果た
し、切り屑排出性を損ねることがない。拡径刃部１１ｂ
の最大外径Ｄと、小径軸部１１ａの外径ｄとの関係が
０．０５≦（Ｄ−ｄ）／Ｄ≦０．４の範囲に設定されて
おり、（Ｄ−ｄ）／Ｄの値が０．０５未満であると、プ
リント基板１の穿孔時に拡径刃部１１ｂと小径軸部１１
ａとの外径差によって小径軸部１１ａの外周面とプリン
ト基板１に穿孔された孔部の内周面との間に形成される
略円筒状の隙間１７が小さくなり切り粉１８をスムーズ
に基端側に排出できず、切り屑詰まりを起こしやすい。
また、（Ｄ−ｄ）／Ｄの値が０．４より大きいと、小径
軸部１１ａの外径が小さくなり、小型ドリル１０の剛性
が低くなる。ここで、切り屑排出性やドリル剛性等のバ
ランスから（Ｄ−ｄ）／Ｄの値は０．１≦（Ｄ−ｄ）／
Ｄ≦０．３の範囲に設定されるのがより好ましい。

【００１４】また、図４に本発明の第二実施形態による
小型ドリルの概略側面図を示す。ここで上述の第一実施
形態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。本発明の第二実施形態による小型ドリル２０
は、刃先部２１とシャンク部１２とを備え、上述した第
一実施形態とほぼ同じ構成で、刃先部２１の拡径刃部２
１ｂのみが異なる構成とされている。ここで、刃先部２
１の小径軸部１１ａの先端側に位置して小径軸部１１ａ
の外径より拡径された拡径刃部２１ｂは平板状をなし、
拡径刃部２１ｂの先端面２４には切刃が２６が設けられ
ている。また、拡径刃部２１ｂは径方向の最大外径がＤ
とされ、プリント基板１に内径Ｄの孔部を穿孔する。

【００１５】このような構成とされた小型ドリル２０で
は、小径軸部１１ａに切屑排出溝を設けないので、小型
ドリル２０の剛性を高めることができる。また、プリン
ト基板１の穿孔時には、平板状の拡径刃部２１ｂの平面
によって切り粉１８を小径軸部１１ａの外周面に誘導
し、さらに小径軸部１１ａの外周面とプリント基板１に
穿孔された孔部の内周面との間に形成される略円筒状の
隙間１７が切屑排出溝の役割を果たすので、切り屑排出
性を損なうことなく、小型ドリル２０の剛性を高く保つ
ことができる。さらに、拡径刃部２１ｂが平板状をなし
ていることから、切り粉１８を誘導させる部分の空間が
大きく、切り粉１８のはけがよい。また拡径刃部２１ｂ
が平板状の簡略な形状をなしているため、製作が容易と
なる。ここで、本発明の第二実施形態では、拡径刃部２
１ｂの最大外径Ｄと、小径軸部１１ａの外径ｄとの関係
が０．０５≦（Ｄ−ｄ）／Ｄ≦０．４の範囲に設定され
ている。（Ｄ−ｄ）／Ｄが０．０５未満であると、プリ
ント基板１の穿孔時に拡径刃部２１ｂと小径軸部１１ａ
との外径差によって小径軸部１１ａの外周面とプリント
基板１に穿孔された孔部の内周面との間に形成される略
円筒状の隙間１７が小さくなり切り粉１８をスムーズに
基端側に排出できず、切り屑詰まりを起こしやすい。
（Ｄ−ｄ）／Ｄが０．４より大きいと、小径軸部１１ａ
の外径が小さくなり、小型ドリル２０の剛性が低くな
る。ここで、切り屑排出性やドリル剛性等のバランスか
ら（Ｄ−ｄ）／Ｄの値は０．１≦（Ｄ−ｄ）／Ｄ≦０．
３の範囲に設定されるのがより好ましい。

【００１６】なお、本発明の第一実施形態では切屑排出
溝１５をねじれ溝として一対設けたが、これに限定され
ることなく切屑排出溝１５を直線状の溝としてもよい
し、また切屑排出溝１５の本数は任意に設定してよい。

【００１７】また、本実施の形態においてはシャンク部
１２の孔部１３や刃先部１１，２１の後部の軸部１１ｃ
は円柱状に限定されることなく角柱等でもよい。さら
に、刃先部１１の材質は超硬合金に限らず、サーメット
等、シャンク部１２より硬度の高い他の適宜の材質を採
用でき、シャンク部１２の材質もＳＵＳやスチールに限
らず、アルミニウム合金等、適宜の材質を採用できる。
なお、本実施の形態においてはドリル部１１とシャンク
部１２とを嵌合してなるコンポジットタイプであるが、
ドリル部１１とシャンク部１２とを一体に設けてもよ
い。

【００１８】なお、本実施の形態では刃先部１１，２１
の拡径刃部１１ｂ，２１ｂの最大外径が３．１７５ｍｍ
以下のプリント基板穿孔用の小型ドリルに好適である
が、本実施の形態に限定されることなく刃先部１１，２
１の拡径刃部１１ｂ，２１ｂの最大外径がこれより大き
いドリルについても適用できる。

【００１９】

【実施例】本発明の一例による小型ドリルを実施例１〜
８とし、上述した本発明よりも（Ｄ−ｄ）／Ｄの値が小
さい小型ドリルを比較例２、（Ｄ−ｄ）／Ｄの値が大き
い小型ドリルを比較例２〜４とし、さらに従来例として
刃先部１１の小径軸部１１ａにも切屑排出溝１５が設け
られている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。

【００２０】

【表１】

【００２１】本実施例、比較例及び従来例では拡径刃部
１１ｂの最大外径Ｄが直径０．２５ｍｍの小型ドリルを
用いて、被削材（厚み０．４ｍｍのＦＲ−４の両面板を
６枚重ねたもの）にあて板（厚み０．２ｍｍのＬＥ４０
０）と敷板（厚み１．６ｍｍのベークライト板）をつけ
て、穴開け試験を行った。ドリルの回転数は１２０００
０ｍｉｎ^-1（ｒｐｍ）、送り速度は０．０１０ｍｍ／re
v.として被削材の穴開け加工を行った。ここで表１にお
ける加工穴数とは、穴位置精度が±５０μｍより悪化す
るまでに穿孔した穴数を示す。表１に示すように、（Ｄ
−ｄ）／Ｄの値が０．０５≦（Ｄ−ｄ）／Ｄ≦０．４の
範囲にある実施例１〜８では安定した穴位置精度を保っ
たまま数多くの穴を穿孔でき、とくに（Ｄ−ｄ）／Ｄの
値が０．１≦（Ｄ−ｄ）／Ｄ≦０．３の範囲にある実施
例２〜６では顕著な効果がみられた。ここで、（Ｄ−
ｄ）／Ｄの値が０．０５である実施例１と（Ｄ−ｄ）／
Ｄの値が０．０３である比較例１とを比較すると、実施
例１は穿孔した穴数が５０００まで安定した穴位置精度
を保つことができたが、比較例１は穿孔した穴数が１２
０の時点で切り屑詰まりが発生して刃先が折損した。次
に（Ｄ−ｄ）／Ｄの値が０．４である実施例８と（Ｄ−
ｄ）／Ｄの値が０．５である比較例２とを比較すると、
実施例８は穿孔した穴数が５１００まで安定した穴位置
精度を保ち、一方、比較例２は小径軸部１１ａの径が小
さいためにドリル剛性が低く、穴曲がりが発生し、穿孔
した穴数が３８００までしか穴位置精度が安定しなかっ
た。また、（Ｄ−ｄ）／Ｄの値が比較例２より大きい比
較例３及び比較例４でも小径軸部１１ａの径が小さいた
めにドリル剛性が低く、穴曲がりが発生して穿孔した穴
数が少ないうちに穴位置精度の不良が発生した。また、
小径軸部１１ａにも切屑排出溝１５が形成されている従
来例では、穿孔した穴数が３０００までしか穴位置精度
が安定しなかった。ここで従来例の芯厚は０．４Ｄであ
り、（Ｄ−ｄ）／Ｄの値が０．６に相当するものであ
る。以上のように、（Ｄ−ｄ）／Ｄの値が０．０５≦
（Ｄ−ｄ）／Ｄ≦０．４の範囲に設定されている実施例
１〜８は、本発明の範囲よりも（Ｄ−ｄ）／Ｄの値が小
さい比較例１、（Ｄ−ｄ）／Ｄの値が大きい比較例２〜
４、及び小径軸部１１ａにも切屑排出溝１５が設けられ
た従来例に比べ、穴位置精度が安定したまま数多くの穴
を穿孔できた。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果を有する。
請求項１に記載の切削工具によれば、刃先部の拡径刃部
にのみ切屑排出溝が設けられている構成とされているの
で、切屑排出溝によって小径軸部の芯厚を薄くすること
がなく、切削工具の剛性を高めることができる。また、
被削材の穿孔時には、拡径刃部の切屑排出溝で切り屑を
小径軸部の外周面に誘導し、さらに前記拡径刃部と前記
小径軸部との外径差によって小径軸部の外周面と被削材
に穿孔された孔部の内周面との間に形成される隙間が切
屑排出溝の役割を果たし、切り屑排出性を損ねることが
ない。これらのことにより、切り屑排出性を損なわずに
切削工具の剛性を高く保つことができ、穴位置精度が良
好で、穴曲がりが発生しない切削工具が得られる。

【００２３】請求項２に記載の切削工具によれば、刃先
部の拡径刃部は平板状をなし、小径軸部には切屑排出溝
がない構成とされているので、切削工具の剛性を高くす
ることができる。また、被削材の穿孔時には、平板状の
拡径刃部の平面で切り屑を小径軸部の外周面に誘導し、
さらに前記拡径刃部と前記小径軸部との外径差によって
小径軸部の外周面と被削材に穿孔された孔部の内周面と
の間に形成される隙間が切屑排出溝の役割を果たし、切
り屑排出性を損ねることがない。さらに、拡径刃部は平
板状をなしているので切り屑を誘導させる部分の空間が
大きく、切り屑のはけがよくなる。これらのことによ
り、切り屑排出性を損なわずに切削工具の剛性を高く保
つことができ、穴位置精度が良好で、穴曲がりが発生し
ない切削工具が得られる。また拡径刃部が平板状の簡略
な形状をなしているので製作が容易である。

【００２４】請求項３に記載の切削工具によれば、請求
項１または請求項２のいずれかに記載の切削工具におい
て、前記拡径刃部の最大外径Ｄと、前記小径軸部の外径
ｄとの関係が０．０５≦（Ｄ−ｄ）／Ｄ≦０．４の範囲
に設定されていることを特徴としており、（Ｄ−ｄ）／
Ｄが０．０５未満であると、被削材の穿孔時に拡径刃部
と小径軸部との外径差によって小径軸部の外周面と被削
材に穿孔された孔部の内周面との間に形成される隙間が
小さくなり切り屑をスムーズに基端側に排出できず、切
り屑詰まりを起こしやすい。（Ｄ−ｄ）／Ｄが０．４よ
り大きいと、小径軸部の外径が小さくなり、切削工具の
剛性が低くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第一実施形態による小型ドリルを示
す概略側面図である。

【図２】 図１に示す小型ドリルの先端面図である。

【図３】 本発明の第一実施形態による小型ドリルによ
るプリント基板の穿孔状態を示す概略図である。

【図４】 本発明の第二実施形態による小型ドリルを示
す概略側面図である。

【図５】 従来の小型ドリルによるプリント基板の穿孔
状態を示す概略図である。

【図６】 従来の小型ドリルを示す概略側面図である。

【符号の説明】

１０，２０ 小型ドリル １１，２１ 刃先部 １１ａ 小径軸部 １１ｂ，２１ｂ 拡径刃部 １２ シャンク部 １５ 切屑排出溝 １７ 隙間 １８ 切り粉 Ｄ 拡径刃部の最大外径 ｄ 小径軸部の外径

───────────────────────────────────────────────────── 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 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 AA02 DD05

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 刃先部とシャンク部とを有し、該刃先部
   には、小径軸部と、該小径軸部の先端側に位置して小径
   軸部の外径より拡径された拡径刃部とが備えられている
   切削工具において、 前記拡径刃部にのみ切屑排出溝が設けられていることを
   特徴とする切削工具。
2. 【請求項２】 刃先部とシャンク部とを有し、該刃先部
   には、小径軸部と、該小径軸部の先端側に位置して小径
   軸部の外径より拡径された拡径刃部とが備えられている
   切削工具において、 前記拡径刃部は平板状をなし、小径軸部には切屑排出溝
   がないことを特徴とする切削工具。
3. 【請求項３】 前記拡径刃部の最大外径Ｄと、前記小径
   軸部の外径ｄとの関係が０．０５≦（Ｄ−ｄ）／Ｄ≦
   ０．４の範囲に設定されていることを特徴とする請求項
   １または請求項２のいずれかに記載の切削工具。