JP2006218555A - １枚刃ドリル - Google Patents

Abstract

【課題】被削材への喰い付きが安定し、また、被削材に喰い付くときのチゼルポイント部の欠損、潰れが起こらず、そのために高い穴位置精度を長く維持することができ、さらに、製作時の品質のばらつきも起こりにくい１枚刃ドリルを提供することを課題としている。
【解決手段】１つの切れ刃３と１条の切り屑排出溝４を有する１枚刃ドリルを、先端の逃げ部が多段に連なった逃げ面によって構成され、ドリルの最先端に２つの逃げ面が交わって形成される第１の稜線が存在し、その第１の稜線がドリルの軸心に対して直角でドリルの回転中心部にあり、その第１の稜線の一端に、２つの逃げ面が交わって形成される第２の稜線が連なり、さらに、その第２の稜線の外端に主切れ刃が連なり、第１の稜線の他端は第２の稜線が連なる側とは反対側に向かっている構造にした。
【選択図】図６

Description

この発明は、プリント基板などの穴あけに利用される小径の１枚刃ドリルに関する。

例えば、プリント基板の加工に用いられるドリルは、その径が益々小さくなる傾向にある。この小径ドリルは、１枚刃構造にすると断面積減少による剛性低下が抑えられて加工中の折損や穴曲がりが減少する。しかしながら、１枚刃構造のドリルは、被削材に対する喰い付きが不安定で加工中に本体が振れて、穴位置精度が悪化しやすい。

そこで、下記特許文献１は、先端逃げ面におけるドリル先端側への突出最先端（チゼルポイント）を１点で構成し、その突出最先端のドリル軸線からの変位量（偏心量）を刃先部の最大外径Ｄに対して（５／１００）Ｄ以下にして被削材への喰い付き性と加工中の直進性を高めた１枚刃ドリルを開示している。

また、下記特許文献２は、刃先部を軸線方向の先端側から見たとき、軸線を通って切刃と平行なＸ軸に軸線上で直交するＹ軸を挟んで、切刃と反対側の領域にある先端逃げ面部分が、周方向に沿って配列された複数の逃げ面からなる多段面状とされていて、被削材の穴あけ加工の際に、先端逃げ面同士の交差稜線のうちの少なくとも１つが、被削材に接触するようにした１枚刃ドリルを開示している。このドリルは、穴あけ加工時に、切刃だけでなくＹ軸を挟んで切刃と反対側の領域にある逃げ面同士の交差稜線も被削材に接触し、そのために、加工中のドリル振れが抑えられ、直進性が良くなって良好な穴位置精度が得られるとしている。

しかしながら、特許文献１のドリルは、最先端が点で構成されるため、刃先強度が不足し、穴あけの初期段階でチゼルポイント部の欠損、潰れなどが起こる。その結果、良好な喰い付き性が早期のうちに損なわれ、初期の機能を長く維持することができない。また、ドリルの製作過程において、チゼルポイントを回転中心の１点に保つ加工は非常に難しく、品質のバラツキが発生することも避けられない。

特許文献２のドリルも、最先端のチゼルポイントが１点になるので、上述した問題が伴う。
特開２００４−８２３１８号公報 特開２００４−３４２１３号公報

この発明は、被削材への喰い付きが安定し、また、被削材に喰い付くときのチゼルポイント部の欠損、潰れが起こりにくく、そのために高い穴位置精度を長く維持することができ、さらに、ドリル製作時の品質のばらつきも起こりにくい１枚刃ドリルを提供することを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、１つの切れ刃と１条の切り屑排出溝を有する１枚刃ドリルであって、先端の逃げ部が多段に連なった複数の逃げ面によって構成され、ドリルの最先端に２つの逃げ面が交わって形成される第１の稜線が存在し、その第１の稜線がドリルの軸心に対して直角でドリルの回転中心部にあり、その第１の稜線の一端に、２つの逃げ面が交わって形成される第２の稜線が連なり、さらに、その第２の稜線の外端に主切れ刃部が連なり、第１の稜線の他端は第２の稜線が連なる側とは反対側に向かっている１枚刃ドリルを提供する。

ここで言うドリルの回転中心部とは、回転中心近傍のある程度幅を持った領域のことである。第１の稜線は、ドリルの軸心を通るのが理想的であるが、不可避の加工誤差によるドリル軸心からの位置ずれは許容されるものとする。

このドリルのより好ましい構成を下に列挙する。
（１）第１の稜線の他端がドリルの軸心を越えて第２の稜線が連なる側とは反対側に至っている。
（２）前記第１の稜線の長さがドリル径をＤとして０．０１Ｄ〜０．１０Ｄの範囲にある。
（３）ドリルの軸心から第１の稜線の外端までの距離が０．２０Ｄ以下である。
（４）複数の逃げ面が交わって形成される稜線の中にドリル外周まで延びる稜線が含まれ、そのドリル外周まで延びる稜線の外端が前記主切れ刃部の外端よりもドリルの軸方向後端側に逃げている。
なお、この発明は、外径がφ０．３ｍｍ以下の１枚刃ドリルに適用するとその有効性が特に顕著に現れる。

この発明のドリルは、最先端が点でなくある長さを持った第１の稜線（チゼルエッジ）で形成されるため、刃先強度が向上し、被削材への喰い付き時に発生しやすいチゼル部の欠損、潰れが効果的に抑制される。

また、次項で詳しく述べるように、第１逃げ面とドリル中心を基準にして反対位置にある逃げ面（逆側第１逃げ面と言う）の終端位置がばらついても目的とする第１の稜線が形成されるので、加工のばらつきに起因した性能のばらつきが起こりにくく、また、そのために、逃げ面の位置精度のばらつきが許容され、加工も容易になる。

なお、第１の稜線の長さを０．０１Ｄ〜０．１０Ｄの範囲に納めたものや、ドリルの軸心から第１の稜線の外端までの距離を０．２０Ｄ以下にしたものは、第１の稜線の長さが最適かつ最小限にとどめられ、その第１の稜線によって形成されるチゼルエッジの強度確保と良好な喰い付き性確保の効果がバランスよく発揮される。

また、逃げ面間にできる稜線のうち、ドリル外周まで延びる稜線の外端を主切れ刃部の外端よりもドリルの軸方向後端側に逃がしたものは、第１の稜線によって形成されるチゼルエッジや第２の稜線によって形成されるチゼルエッジの鋭利さが確保されて喰い付き性がより安定する。

これらの作用・効果により、高い加工穴位置精度を維持することができ、また、被削材への喰い付きが不安定なために発生するドリルの折れも防止できる。

以下、この発明の実施形態を添付図面の図１乃至図７に基づいて説明する。図１から図６は第１実施形態の１枚刃ドリルを表している。各図はいずれも構成を理解しやすくするために拡大図にしてある。このドリル１は、シャンク（図示せず）と一体の本体部２を有しており、その本体部２の先端に１枚の切れ刃３を形成し、さらに、本体部に１条の切り屑排出溝４を形成している。切り屑排出溝４は図示のねじれ溝が好ましい。切れ刃３の主切れ刃部３ａは、芯上がりした位置（軸心Ｏを通る線Ｙよりもドリルの回転方向前方）にある。なお、この発明で言うドリルの回転方向とは、ドリルが正転する方向である。

また、このドリル１は、先端の逃げ部を多段の逃げ面で形成している。第１実施形態のドリルの多段の逃げ面は、切れ刃３に連なる第１逃げ面（１番面）５と、この第１逃げ面５に連なる第２逃げ面（２番面）６と、第２逃げ面６に連なる第３逃げ面７と、ドリルの回転中心近傍に位置して第３逃げ面７と第１逃げ面５にそれぞれ連なる逆側第１逃げ面８と、第３逃げ面７、逆側第１逃げ面８および第１逃げ面５の３者にそれぞれ連なる逆側第２逃げ面９とで構成されている。

逆側第１逃げ面８は、ドリルの軸心Ｏを基準にして第１逃げ面５と点対称位置に設けられる（一部が点対称形状になり全体形状は点対称にはならない）。また、逆側第２逃げ面９は、ドリルの軸心(すなわち回転中心)Ｏを基準にして第２逃げ面６と点対称位置に設けられる（これも一部が点対称形状になり全体形状は点対称にはならない）。

隣り合う逃げ面が交差した位置には、それぞれ稜線が形成される。その稜線のうち、第１逃げ面５と逆側第１逃げ面８との間に形成される稜線を第１の稜線１０という。また、第１逃げ面５と逆側第２逃げ面９との間に形成される稜線を第２の稜線１１という。

第１の稜線１０は、ドリルの軸心に対して直角であり、ドリルの最先端部に位置している。この第１の稜線１０は、図６では第１逃げ面５と逆側第１逃げ面８が中心対称位置にあるのでドリルの軸心Ｏを通る位置にあり、軸心Ｏから両端に至る長さもほぼ等しくなっている。この第１の稜線１０が被削材に最初に喰い付くので、喰い付きが安定し、穴曲がりも抑制される。従って、加工穴の位置精度が高まり、喰い付きが不安定なときに起こるドリルの折損も減少する。

第２の稜線１１は第１の稜線１０の一端に連なり、その第２の稜線１１に主切れ刃部３ａが連なっている。第１の稜線１０の他端は、図６においてはドリルの軸心Ｏを越えて第２の稜線１１が連なる側とは反対側に至っているが、軸心Ｏを越えない場合もあり得る。たとえば、図６の第３逃げ面７の位置が加工誤差によってばらついて第３逃げ面７が軸心Ｏに接する位置に形成されたとき、或いは軸心Ｏを越えて第１逃げ面５側に偏った位置に形成されたときに軸心Ｏを越えない状況が起こる。しかし、この場合もある長さを持った第１の稜線１０を最先端に設けることによって刃先強度の向上、被削材への喰い付き性の向上の目的を達成することができる。

図７に、第２実施形態の１枚刃ドリルの要部を示す。この第２実施形態のドリル１Ａは、
第２逃げ面６と逆側第２逃げ面９との間に形成される稜線が第１の稜線１０ａとなっている。この第１の稜線１０ａは、ドリルの軸心Ｏに対して直角であり、しかもドリルの最先端部に位置している。従って、この第１の稜線１０ａは、チゼルエッジを構成して被削材に最初に喰い付き、図６の第１の稜線１０と同様の効果をもたらす。

なお、第１実施形態のドリル１と第２実施形態のドリル１Ａは、どちらも第１の稜線１０、１０ａの一端に第２の稜線１１が連なり、さらに、この第２の稜線１１の径方向外端に主切れ刃部３ａが連なって回転中心から外周に至る範囲の全域を網羅する切れ刃３が構成されている。

各ドリルの第１の稜線１０、１０ａは、その長さＳ(図６、図７及び図８（ａ）参照)を、ドリルの直径をＤとしたときに、０．０１Ｄ〜０．１０Ｄの範囲にあるようにしておくのがよい。長さＳが０．０１Ｄ以下では、先端の欠け、潰れの抑制効果が不十分になり、一方、長さＳが０．１０Ｄを越えると被削材に喰い付くときの抵抗が大きくなって発明の効果が薄れる。

また、ドリルの軸心Ｏから第１の稜線１０、１０ａの径方向外端までの距離Ｓ１（図８（ｂ）参照)は、０．２０D以下にするのがよい。第１の稜線１０、１０ａは、必ずしも軸心Ｏに対して点対称にある必要はないが、距離Ｓ１が０．２０Dを超えると、被削材への喰い付きが不安定になる。

第１逃げ面５と第２逃げ面６との間に形成される稜線１２および第２逃げ面６と第３逃げ面７との間に形成される稜線１３は、図１及び図４に示すように、ドリルの最外周に至っている。この稜線１２、１３の外端は主切れ刃部３ａの外端よりもドリルの軸方向後端側に逃げており、そのために、第１の稜線１０と第２の稜線１１によって形成される切れ刃は、刃先がさほど鈍くならない。

第１実施形態のドリル１は、図６に示すように、第１逃げ面５と逆側第１逃げ面８の終端（稜線１２と稜線１３を生じさせる部分）がドリルの軸心Ｏを通る線（前記稜線１２と平行な線Ｙ）よりもドリルの回転方向後方（主切れ刃部３ａから遠ざかる側）にある。一方、第２実施形態のドリル１Ａは、図７に示すように、第１逃げ面５の終端がドリルの軸心Ｏを通る線Ｙよりもドリルの回転方向前方（主切れ刃部３ａに近い側）にある。このように、第１逃げ面５の終端が線Ｙよりもドリルの回転方向後方、回転方向前方のどちらにあっても目的の第１の稜線が形成されるので、第１の逃げ面５の終端位置が図６と図７の位置の間でずれることが許容され、そのために、逃げ面の加工も容易になる。

外径がφ０．３ｍｍ以下のドリルは、折損防止のために１枚刃構造にすると特に効果的である。加工精度の確保は、ドリル径が小さくなるほど困難になり、従って、この発明は
外径φ０．３ｍｍ以下のドリルに適用すると特に顕著な効果が望める。

以下に、効果の確認試験結果を記す。効果の確認試験は、第１実施形態の構造の１枚刃ドリルと特許文献１が開示している構造のドリル（比較ドリル）を用いて以下の条件下で１００００ヒットまで加工を進め、そのときの穴位置精度の変化を確認する方法で実施した。
（試験条件）
ドリルサイズ（直径×長さ）：φ０．１１ｍｍ×１．８ｍｍ
被削材：両面１２μｍ厚銅箔張り基板、基板厚み：０．１ｍｍ、基板重ね枚数４枚
穴位置精度の測定点：基板４枚目の出口

穴位置精度の測定結果を図９に示す。発明品には、１０００ヒット時点で比較品に勝る効果が見られる。また、２０００ヒットから４０００ヒットまでの穴位置精度の低下状況が特に小さく、比較品の場合２０μｍの穴位置精度の確保が２０００ヒット強で困難になるのに対して、発明品は約５５００ヒットまで２０μｍの穴位置精度を確保できている。

この発明の１枚刃ドリルの第１実施形態を示す拡大正面図 図１のドリルの要部の右側面図 図１のドリルの要部の底面図 図１のドリルの要部の左側面図 図１のドリルの要部の平面図 （ａ）は図１のドリルの正面の要部をさらに拡大して示す図、（ｂ）はドリルの先端を図６（ａ）の矢視Ｉ方向に見た図、（ｃ）は図６（ａ）のII−II線部の断面図 （ａ）は第２実施形態のドリルの正面の要部を拡大して示す図、（ｂ）はドリルの先端を図７（ａ）の矢視Ｉ方向に見た図 （ａ）はドリル先端の第１の稜線の長さを示す図、（ｂ）はドリルの軸心から第１の稜線の径方向外端までの距離を示す図 経時使用での穴位置精度の変化状況を示す図

符号の説明

１、１Ａ １枚刃ドリル
２ 本体部
３ 切れ刃
３ａ 主切れ刃部
４ 切り屑排出溝
５ 第１逃げ面
６ 第２逃げ面
７ 第３逃げ面
８ 逆側第１逃げ面
９ 逆側第２逃げ面
１０ チゼルエッジを構成する第１の稜線
１１ チゼルエッジを構成する第２の稜線
１２、１３ ドリルの外周に至る稜線
Ｏ ドリルの軸心
Ｙ 軸心Ｏを通る稜線１２と平行な線

Claims (6)

1. １つの切れ刃と１条の切り屑排出溝を有する１枚刃ドリルにおいて、先端の逃げ部が多段に連なった複数の逃げ面によって構成され、ドリルの最先端に２つの逃げ面が交わって形成される第１の稜線が存在し、その第１の稜線がドリルの軸心に対して直角でドリルの回転中心部にあり、その第１の稜線の一端に、２つの逃げ面が交わって形成される第２の稜線が連なり、さらに、その第２の稜線の外端に主切れ刃部が連なり、第１の稜線の他端は第２の稜線が連なる側とは反対側に向かっていることを特徴とする１枚刃ドリル。
2. 前記第１の稜線の他端がドリルの軸心を越えて第２の稜線が連なる側とは反対側に至っていることを特徴とする請求項１に記載の１枚刃ドリル。
3. 前記第１の稜線の長さがドリル径をＤとして０．０１Ｄ〜０．１０Ｄの範囲にあることを特徴とする請求項１又は２に記載の１枚刃ドリル。
4. ドリルの軸心から前記第１の稜線の外端までの距離を０．２０Ｄ以下にしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の１枚刃ドリル。
5. 複数の逃げ面が交わって形成される稜線の中にドリル外周まで延びる稜線が含まれ、そのドリル外周まで延びる稜線の外端が前記主切れ刃部の外端よりもドリルの軸方向後端側に逃げていること特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の１枚刃ドリル。
6. 外径をφ０．３ｍｍ以下にした請求項１乃至５のいずれかに記載の１枚刃ドリル。

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