JP2007098569A - ドリル - Google Patents

Abstract

【課題】ドリル本体の剛性を高く保つとともに、良好な穴位置精度を得る。
【解決手段】刃先部１０の外周に形成する切屑排出溝１１を１条のみとする。先端逃げ面１２における軸線Ｏ方向の最も先端側に突出した最先端を１点で構成するとともに、軸線Ｏ上に位置させる。刃先部１０を軸線Ｏ方向の先端側から見たとき、先端逃げ面１２を、周方向に沿って配列された第２〜４逃げ面１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄと、これら第２〜４逃げ面１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄに囲まれるとともに軸線Ｏに交差する逆側第１逃げ面１４Ｅとからなる多段面状とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、被削材に穴明け加工を施すために用いられるドリルに関し、とくに、プリント基板や、微少な金属部品、プラスチック等の被削材に小径深穴の孔部を穴明け加工するのに用いられる小型ドリルに関するものである。

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、軸線回りに回転されるドリル本体の先端側部分に例えば直径０．０１〜３．１７５ｍｍ程度の小径棒状の刃先部が設けられ、後端側部分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が採用されている。

このような小型ドリルとしては、従来より、刃先部に２条の切屑排出溝が形成され、これら切屑排出溝のドリル回転方向前方側を向く壁面と刃先部の先端逃げ面との交差稜線部にそれぞれ切刃が形成された２枚刃のものがよく用いられているが、２枚刃の小型ドリルでは、その芯厚が薄くならざるを得ず、ドリル本体の剛性が小さくなって、刃先部の折損や穴曲がりによる穴位置精度の低下がとくに生じやすいという問題がある。

これに対し、ドリル本体の剛性を大きく確保できる小型ドリルの一例として、特許文献１に開示されているようなものがあり、このような小型ドリルは、刃先部に１条の切屑排出溝が形成されているとともに、切屑排出溝のドリル回転方向前方側を向く壁面と刃先部の先端逃げ面との交差稜線部に１つの切刃が形成されて１枚刃とされたものである。
また、刃先部の先端逃げ面には、軸線に直交する方向に延びる略直線状をなすチゼルエッジが軸線付近に形成されており、この略直線状をなすチゼルエッジが、先端逃げ面における軸線方向の最も先端側に突出した最先端となっている。
実開平７−３３５１４号公報（第１〜３図）

しかしながら、上記のような１枚刃の小型ドリルでは、被削材の穴明け加工の際に、この被削材に対して、軸線に直交する方向に延びるチゼルエッジが線接触で食い付いていく、あるいは、チゼルエッジにおける（軸線から離間した）一端から食い付いていくことになるので、ドリル本体の振れが生じやすく、高い直進性を得ることができなくなってしまう。これにより、上記のようなドリル本体の剛性を大きく確保できる１枚刃ドリルであっても、依然として良好な穴位置精度を得ることができないのが現状であった。

また、昨今では、穴明け効率をより高めるため、重ねて加工する被削材の重ね枚数の増加（加工穴の深穴化）、さらには、配線密度の高密度化などによる加工穴の小径化が進んでおり、このため、穿孔する加工穴の穴径が小さく、穴深さと穴径との比が大きい小径深穴加工が増加してきている。
それゆえ、穿孔する加工穴の穴径が１ｍｍ以下、穴深さと穴径との比が５以上となるような小径深穴加工になってくると、使用する小型ドリルもその剛性を確保しづらくなっていくので、もともとドリル本体の剛性を確保しづらい上記の２枚刃ドリルでは、その剛性不足ゆえに穴位置精度のさらなる低下を招いてしまうのはもちろんのこと、上記のような１枚刃ドリルであっても、穴位置精度の低下が顕著になってしまう。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたもので、ドリル本体の剛性を高く保つことができるとともに、良好な穴位置精度を得ることができるドリルを提供することを目的とする。

上記の課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸線回りに回転されるドリル本体の先端側部分である刃先部の外周に、この刃先部の先端から後端側に向けて延びる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のドリル回転方向前方側を向く壁面と前記刃先部の先端逃げ面との交差稜線部に切刃が形成されてなるドリルにおいて、前記切屑排出溝が１条のみであり、前記先端逃げ面における前記軸線方向の最も先端側に突出した最先端が１点で構成されているとともに、この最先端と前記軸線との距離が、前記刃先部の最大外径Ｄに対して、（５／１００）Ｄ以下とされていることを特徴とするものである。
このような構成とされた本発明では、刃先部に設けられる切屑排出溝が１条のみであるために、刃先部に２条の切屑排出溝が設けられたドリルに比べて芯厚が厚くなって、ドリル本体の剛性を高く保つことができる。さらに、先端逃げ面における最先端が１点で構成され、かつ、この最先端が軸線近傍に位置していることから、被削材の穴明け加工の際には、先端逃げ面における最先端をなす軸線近傍の１点から被削材に食い付いていくことになり、ドリル本体の振れを生じさせることなく、ドリル本体の直進性を高めることができる。

また、前記刃先部を前記軸線方向の先端側から見たとき、前記先端逃げ面が、周方向に沿って配列された複数の逃げ面と、これら周方向に沿って配列された複数の逃げ面に囲まれるとともに前記最先端に交差するように形成された逆側第１逃げ面とからなる多段面状とされていてもよい。
このような構成とすると、先端逃げ面に対して逃げを与えるために、この先端逃げ面を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したときでも、これら複数の逃げ面のうちで逆側第１逃げ面の径方向外方側に連なる逃げ面を形成するときの加工誤差を、逆側第１逃げ面が残っている分だけ吸収することができるので、この逃げ面の加工精度によって先端逃げ面における最先端をなす１点が軸線近傍からずれてしまうといったおそれをなくすことができる。
ここで、前記刃先部を前記軸線方向の先端側から見たとき、前記逆側第１逃げ面上における前記軸線から最も離間した点と前記軸線との距離は、前記刃先部の最大外径Ｄに対して、（１／３）Ｄ以下とされていることが好ましい。

また、前記切屑排出溝のドリル回転方向前方側に連なり、前記刃先部の先端から後端側に向けて延びるとともに、その途中で前記切屑排出溝に切れ上がる副溝部が形成されていてもよい。
このような構成とすると、先端逃げ面を再研磨することによって再利用を図る場合に、研磨すべき先端逃げ面が副溝部の形成されている分だけ小さくなるので、例えば多段面状の先端逃げ面を構成するときには、この先端逃げ面を構成する逃げ面の数を少なくでき、研磨すべき逃げ面の数が減少して、再研磨に要する手間や時間を減らすことができる。さらに、副溝部は、刃先部の先端から後端側に向けて延びる溝状に形成されているため、再研磨後の先端逃げ面を研磨前と同一形状に維持できて、穴明け性能を変化させてしまうことがないとともに、途中部分で切屑排出溝に切れ上がるため、ドリル本体の剛性を必要以上に低めてしまうことがない。

また、とくに、被削材に穿孔する穴の穴径が１ｍｍ以下、かつ、穴深さと穴径との比が５以上とされるような小径深穴加工に用いられる小型ドリルのように、刃先部の最大外径Ｄが１ｍｍ以下、かつ、刃先部の有効刃長Ｌと刃先部の最大外径Ｄとの比Ｌ／Ｄが５以上とされていて、ドリル本体の剛性を確保しづらく、穴位置精度の低下を招きやすい場合に、本発明を有効に活用することができる。

本発明によれば、刃先部に設けられた切屑排出溝が１条のみであることによって、ドリル本体の剛性を高く保つことができるのに加え、先端逃げ面における最先端を軸線近傍の１点で構成していることから、被削材の穴明け加工の際には、軸線近傍に位置する先端逃げ面における最先端の１点から被削材に食い付かせることができ、ドリル本体の振れを生じさせず、ドリル本体の直進性を高めて良好な穴位置精度を得ることができる。

以下、本発明の実施形態を添付した図面を参照しながら説明するが、まず、本発明の第１実施形態を説明する。
図１は本発明の第１実施形態による小型ドリルの刃先部の要部拡大側面図、図２は図１におけるＩ方向矢視図、図３は図２におけるＩＩ方向矢視図である。

本第１実施形態による小型ドリルのドリル本体は、その後端側部分が工作機械の回転軸に把持されるシャンク部とされているとともに、先端側部分が刃先部１０とされている。
この刃先部１０は、図１〜図３に示すように、軸線Ｏ回りに回転される軸線Ｏを中心とした略多段円柱状をなし、その先端側部分に位置する第１刃先部１０Ａと、第１刃先部１０Ａの外径Ｄよりも一段小さい外径を有して第１刃先部１０Ａの後端側に段差を介して連なる第２刃先部１０Ｂとから構成されている。つまり、刃先部１０は、いわゆるアンダーカットタイプとされており、この刃先部１０の最大外径Ｄは、第１刃先部１０Ａの外径Ｄ（後述するマージン部２４を円弧とする仮想の円の外径）となっている。なお、刃先部１０の最大外径Ｄは、１ｍｍ以下に設定されている。

そして、刃先部１０の外周には、その先端から後端側に向けて延びるようにして刃先部１０の先端逃げ面１２及び外周面に開口する１条の切屑排出溝１１が軸線Ｏを含まないように形成されており、この切屑排出溝１１は、刃先部１０の先端から後端側に向かうにしたがいドリル回転方向Ｔ後方側に向けて軸線Ｏを中心として螺旋状にねじれている。
ここで、刃先部１０における切屑排出溝１１が形成された部分の軸線Ｏ方向での長さ、すなわち、切削に使用できる刃先部１０の有効刃長Ｌは、刃先部１０の最大外径Ｄ（第１刃先部１０Ａの外径Ｄ）に対する比Ｌ／Ｄが５以上となるように設定されている。

また、切屑排出溝１１におけるドリル回転方向Ｔ前方側を向く壁面の先端側領域がすくい面１１Ａとされ、このすくい面１１Ａの先端縁、すなわち、すくい面１１Ａと刃先部１０の先端逃げ面１２との交差稜線部には、軸線Ｏ付近から径方向外方側へ向かって延びて、刃先部１０の外周面と交差する略直線状をなす切刃１３が形成されている。
この略直線状をなす切刃１３には、径方向外側に向かうにしたがい軸線Ｏ方向の後端側及びドリル回転方向Ｔ後方側へ向かうような傾斜が付けられていて、切刃１３が芯上がりとなるように配置されている。

ここで、刃先部１０の先端逃げ面１２の形状を説明するため、刃先部１０を軸線Ｏ方向の先端側から見たときについて考え、図２に示すような仮想のＸ−Ｙ軸を導入する。
このＸ−Ｙ軸は、軸線Ｏ上で互いに直交して交差することによって軸線Ｏを原点とするとともに、そのＸ軸を切刃１３と平行に位置させており、また、Ｘ軸については、Ｙ軸を挟んで切刃１３の位置している領域（図２中、右側）を正の領域とし、Ｙ軸については、Ｘ軸を挟んで切屑排出溝１１が開口している領域（図２中、上側）を正の領域としている。

先端逃げ面１２は、図２に示すように、複数の平坦な逃げ面から構成された多段面状をなしており、具体的には、切刃１３からドリル回転方向Ｔ後方側に向かって、平坦面である第１〜４逃げ面１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄが周方向に沿って順次配列されて配置され、かつ、軸線Ｏ付近に、平坦面である逆側第１逃げ面１４Ｅが配置されるとともに、この逆側第１逃げ面１４Ｅと第４逃げ面１４Ｄとのドリル回転方向Ｔ後方側に、平坦面である逆側第２逃げ面１４Ｆが配置されることによって構成されていて、合計６つの平坦面からなる多段面状をなしている。

第１逃げ面１４Ａは、その面上における最も軸線Ｏに近い点が軸線Ｏに一致するようにして、Ｘ，Ｙがともに正の領域内に配置されており、この第１逃げ面１４Ａのドリル回転方向Ｔ後方側には第２逃げ面１４Ｂが連なっている。
第１逃げ面１４Ａと第２逃げ面１４Ｂとの交差稜線１５は、Ｘ軸上に沿って位置し、かつ、軸線Ｏを内周端１５Ａとするとともに、この内周端１５Ａから径方向外方側へ向かって略直線状に延びて、刃先部１０の外周面に交差する点を外周端１５Ｂとしている。

なお、第１逃げ面１４Ａのドリル回転方向Ｔ前方側の稜線、つまり、第１逃げ面１４Ａと切屑排出溝１１におけるドリル回転方向Ｔ前方側を向く壁面の先端側領域であるすくい面１１Ａとの交差稜線をなす切刃１３は、Ｘ，Ｙがともに正の領域内でＸ軸と平行に位置し、かつ、軸線Ｏ付近を内周端１３Ａとするとともに、この内周端１３Ａから径方向外方側へ向かって略直線状に延びて、刃先部１０の外周面に交差する点を外周端１３Ｂとしている。

第２逃げ面１４Ｂは、その面上における最も軸線Ｏに近い点が軸線Ｏに一致するようにして、Ｘが正，Ｙが負の領域内とＸ，Ｙがともに負の領域内とに亘って配置されており、この第２逃げ面１４Ｂのドリル回転方向Ｔ後方側には第３逃げ面１４Ｃが連なっている。
第２逃げ面１４Ｂと第３逃げ面１４Ｃとの交差稜線１６は、Ｘ，Ｙがともに負の領域内に位置し、かつ、逆側第１逃げ面１４Ｅが形成されている分だけ軸線Ｏから離間した位置を内周端１６Ａとするとともに、この内周端１６Ａから径方向外方側へ向かってドリル回転方向Ｔ前方側へ傾斜しつつ略直線状に延びて、刃先部１０の外周面に交差する点を外周端１６Ｂとしている。

第３逃げ面１４Ｃは、Ｘ，Ｙがともに負の領域内に配置されており、この第３逃げ面１４Ｃのドリル回転方向Ｔ後方側には第４逃げ面１４Ｄが連なっている。
第３逃げ面１４Ｃと第４逃げ面１４Ｄとの交差稜線１７は、Ｘ，Ｙがともに負の領域内に位置し、かつ、第２逃げ面１４Ｂと第３逃げ面１４Ｃとの交差稜線１６の内周端１６Ａを内周端１７Ａとするとともに、この内周端１７Ａから径方向外側へ向かってドリル回転方向Ｔ後方側へ傾斜しつつ略直線状に延びて、刃先部１０の外周面に交差する点を外周端１７Ｂとしている。

第４逃げ面１４Ｄは、Ｘ，Ｙがともに負の領域内とＸが負，Ｙが正の領域内とに亘って配置されており、この第４逃げ面１４Ｄのドリル回転方向Ｔ後方側には逆側第２逃げ面１４Ｆが連なっている。
第４逃げ面１４Ｄと逆側第２逃げ面１４Ｆとの交差稜線１８は、Ｘが負，Ｙが正の領域内に位置し、かつ、逆側第１逃げ面１４Ｅが形成されている分だけ軸線Ｏから離間したＹ軸上の位置を内周端１８Ａとするとともに、この内周端１８Ａから径方向外方側へ向かってドリル回転方向Ｔ後方側へ傾斜しつつ略直線状に延びて、刃先部１０の外周面に交差する点を外周端１８Ｂとしている。

逆側第１逃げ面１４Ｅは、その面上における最も軸線Ｏに近い点が軸線Ｏに一致するようにして、Ｘ，Ｙがともに負の領域内で、第２〜４逃げ面１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄに囲まれるようにして軸線Ｏ付近に配置されており、この逆側第１逃げ面１４Ｅのドリル回転方向Ｔ後方側には、第４逃げ面１４Ｄと同じく、逆側第２逃げ面１４Ｆが連なっている。
逆側第１逃げ面１４Ｅと逆側第２逃げ面１４Ｆとの交差稜線１９は、Ｘ軸上に沿って位置し、かつ、軸線Ｏを内周端１９Ａとするとともに、この内周端１９Ａから径方向外方側へ向かって略直線状に延びて、第４逃げ面１４Ｄと逆側第２逃げ面１４Ｆとの交差稜線１８と交差する点（＝交差稜線１８の内周端１８Ａ）を外周端１９Ｂとしている。

また、この逆側第１逃げ面１４Ｅは、Ｘ，Ｙがともに負の領域内において、第２〜４逃げ面１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄに囲まれて配置されているため、Ｘが負，Ｙが正の領域内に位置する逆側第２逃げ面１４Ｆとの交差稜線１９を有するだけでなく、第２逃げ面１４Ｂとの交差稜線２０、第４逃げ面との交差稜線２１をも有している。

逆側第１逃げ面１４Ｅと第２逃げ面１４Ｂとの交差稜線２０は、Ｘ，Ｙがともに負の領域内に位置し、かつ、軸線Ｏを内周端２０Ａとするとともに、この内周端２０Ａから径方向外方側へ向かって略直線状に延びて、第２逃げ面１４Ｂと第３逃げ面１４Ｃとの交差稜線１６及び第３逃げ面１４Ｃと第４逃げ面１４Ｄとの交差稜線１７と交差する点（＝交差稜線１６の内周端１６Ａ＝交差稜線１７の内周端１７Ａ）を外周端２０Ｂとしている。

逆側第１逃げ面１４Ｅと第４逃げ面１４Ｄとの交差稜線２１は、Ｘ，Ｙがともに負の領域内に位置し、かつ、逆側第１逃げ面１４Ｅと第２逃げ面１４Ｂとの交差稜線２０の外周端２０Ｂ（＝交差稜線１６の内周端１６Ａ＝交差稜線１７の内周端１７Ａ）と、逆側第１逃げ面１４Ｅと逆側第２逃げ面１４Ｆとの交差稜線１９の外周端１９Ｂ（第４逃げ面１４Ｄと逆側第２逃げ面１４Ｆとの交差稜線１８の内周端１８Ａ）とを結んだＹ軸と平行な略直線とされている。

これにより、逆側第１逃げ面１４Ｅは、互いに直交する第４逃げ面１４Ｄとの交差稜線２１及び逆側第２逃げ面１４Ｆとの交差稜線１９と、これら交差稜線２１，１９に傾斜して交差する第２逃げ面１４Ｂとの交差稜線２０とを３つの辺とした略直角三角形状をなすことになる。

なお、この逆側第１逃げ面１４Ｅについて、第２逃げ面１４Ｂとの交差稜線２０の外周端２０Ｂ（＝交差稜線１６の内周端１６Ａ＝交差稜線１７の内周端１７Ａ）と、逆側第２逃げ面１４Ｆとの交差稜線１９の外周端１９Ｂ（＝交差稜線１８の内周端１８Ａ）とを比較したときには、交差稜線２０の外周端２０Ｂの方が、軸線Ｏから離間した位置にあり、この外周端２０Ｂが、逆側第１逃げ面１４Ｅ上における軸線Ｏから最も離間した点となっている。
そして、軸線Ｏと交差稜線２０の外周端２０Ｂとの距離ｘが、刃先部１０の最大外径Ｄに対して、（１／３）Ｄ以下となるように設定されている。

逆側第２逃げ面１４Ｆは、その面上における最も軸線Ｏに近い点が軸線Ｏに一致するようにして、Ｘが負，Ｙが正の領域内とＸ，Ｙがともに正の領域内とに亘って配置されており、この逆側第２逃げ面１４Ｆのドリル回転方向Ｔ後方側には切屑排出溝１１のドリル回転方向Ｔの前方側部分が開口させられている。
逆側第２逃げ面１４Ｆのドリル回転方向Ｔ後方側の稜線、つまり、逆側第２逃げ面１４Ｆと切屑排出溝１１におけるドリル回転方向Ｔ後方側を向く壁面との交差稜線２２は、刃先部１０の外周面と交差する点を外周端２２Ｂとしているとともに、この外周端２２Ｂから径方向内方側へ向かってドリル回転方向Ｔ前方側に凸となるように湾曲しつつ延びて、軸線Ｏ付近で切刃１３と交差する点（＝切刃１３の内周端１３Ａ）を内周端２２Ａとしている。

逆側第２逃げ面１４Ｆは、Ｘ，Ｙがともに正の領域内に至るようにも配置されているため、第１逃げ面１４Ａとの交差稜線２３を有しており、この交差稜線２３は、Ｘ，Ｙがともに正の領域内に位置し、かつ、軸線Ｏを内周端２３Ａとするとともに、この内周端２３Ａから径方向外方側へ向かって略直線状に延びて、切屑排出溝１１に交差する点（＝交差稜線２２の内周端２２Ａ＝切刃１３の内周端１３Ａ）を外周端２３Ｂとしている。
また、この逆側第２逃げ面１４Ｆと第１逃げ面１４Ａとの交差稜線２３と、逆側第１逃げ面１４Ｅと第２逃げ面１４Ｂとの交差稜線２０とは、軸線Ｏに関して互いに略反対側に向かって延びるように配置されている、つまり、これら交差稜線２３と交差稜線２０とが略同一直線上に配置されるようになっている。

先端逃げ面１２は、先端面視については、図２に示すように、第１〜４逃げ面１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ及び逆側第１，２逃げ面１４Ｅ，１４Ｆからなる６つの平坦な逃げ面が上述したように配置されることによって多段面状に構成されているのであり、また、側面視については、図１及び図３に示すように、これら６つの平坦な逃げ面に対して、それぞれ軸線Ｏに近づくにしたがい軸線Ｏ方向の先端側に向かうような傾斜が付けられているとともに、これら平坦な逃げ面同士が交差してできる交差稜線にも、それぞれ軸線Ｏに近づくにしたがい（径方向内方側へ向かうにしたがい）軸線Ｏ方向の先端側へ向かうような傾斜が付けられている。

これにより、面上における最も軸線Ｏに近い点を軸線Ｏ上に位置させている４つの逃げ面、すなわち、第１，２逃げ面１４Ａ，１４Ｂ及び逆側第１，２逃げ面１４Ｅ，１４Ｆ同士が交差してできる１点（４つの交差稜線１５，１９，２０，２３同士が交差してできる１点＝内周端１５Ａ，１９Ａ，２０Ａ，２３Ａ）が、先端逃げ面１２において軸線Ｏ方向の最も先端側に突出した最先端とされるとともに、この最先端が軸線Ｏ上に位置させられている（先端逃げ面１２における最先端と軸線Ｏとの距離がゼロに設定されている）。

また、これら４つの逃げ面（第１，２逃げ面１４Ａ，１４Ｂ及び逆側第１，２逃げ面１４Ｅ，１４Ｆ）同士の交差稜線１５，１９，２０，２３のうち、軸線Ｏを挟んで互いに略反対側に位置する一対の交差稜線２０，２３に与えられた傾斜（軸線Ｏに近づくにしたがい軸線Ｏ方向の先端側に向かうような傾斜）は、互いに略同一に設定されているとともに、他の交差稜線１５，１９に与えられた傾斜よりも小さく設定されている。
このため、これら軸線Ｏ上に内周端１５Ａ，１９Ａ，２０Ａ，２３Ａを位置させている４つの交差稜線１５，１９，２０，２３のうち、一対の交差稜線２０，２３が、軸線Ｏ方向の最も先端側に位置して、所定の先端角が与えられたチゼルエッジをなすことになる。

また、刃先部１０の側面視について、図１及び図３に示すように、切刃１３の外周端１３Ｂと先端逃げ面１２における最先端（＝内周端１５Ａ，１９Ａ，２０Ａ，２３Ａ）との軸線Ｏ方向での距離ａと、（第１逃げ面１４Ａと第２逃げ面１４Ｂとの）交差稜線１５の外周端１５Ｂと先端逃げ面１２における最先端との軸線Ｏ方向での距離ｂとを比較すると、ａ＜ｂとなるように設定されており、切刃１３のドリル回転方向Ｔ後方側に連なる第１逃げ面１４Ａと第２逃げ面１４Ｂとには、切刃１３からドリル回転方向Ｔ後方側に向かうにしたがい順次大きくなるような逃げ角が与えられている。
なお、本第１実施形態においては、例えば、第１逃げ面１４Ａの逃げ角が１５゜に設定されるとともに、第２逃げ面１４Ｂの逃げ角が４０゜に設定されている。

さらに、刃先部１０の側面視について、図１及び図３に示すように、（第２逃げ面１４Ｂと第３逃げ面１４Ｃとの）交差稜線１６の外周端１６Ｂと先端逃げ面１２における最先端との軸線Ｏ方向での距離ｃと、（第３逃げ面１４Ｃと第４逃げ面１４Ｄとの）交差稜線１７の外周端１７Ｂと先端逃げ面１２における最先端との軸線Ｏ方向での距離ｄと、（第４逃げ面１４Ｄと逆側第２逃げ面１４Ｆとの）交差稜線１８の外周端１８Ｂと先端逃げ面１２の最先端との軸線Ｏ方向での距離ｅと、（逆側第２逃げ面１４Ｆと切屑排出溝１１におけるドリル回転方向Ｔ後方側を向く壁面との）交差稜線２２の外周端２２Ｂと先端逃げ面１２の最先端との軸線Ｏ方向での距離ｆとを比較すると、これら距離ｃ，ｄ，ｅ，ｆのうち、距離ｄが最も小さくなるように設定され、また、距離ａ，ｂを含めて比較すると、ａ＜ｂ＜ｄ＜ｃ，ｅ＜ｆとなるように設定されており、第２〜４逃げ面１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ及び逆側第２逃げ面１４Ｆには、距離ｃ，ｄ，ｅ，ｆに対応するような逃げが与えられている。

ここで、上記の交差稜線１６，１７，１８，２２は、軸線Ｏ方向の先端側から見たときにＸが負の領域内（Ｙ軸を挟んで切刃１３と反対側の領域内）に位置しているため、これら交差稜線１６，１７，１８，２２のうちで、先端逃げ面１２の最先端との軸線Ｏ方向での距離が最も小さい外周端１７Ｂを有する交差稜線１７が、軸線Ｏ方向の先端側から見たときのＸが負の領域内において、軸線Ｏ方向の最も先端側に位置していることになる。

また、刃先部１０において、切屑排出溝１１を除く外周面は、切屑排出溝１１におけるドリル回転方向Ｔ前方側を向く壁面と交差する軸線Ｏを中心とした断面略円弧状をなすマージン部２４と、このマージン部２４のドリル回転方向Ｔ後方側に連なって、切屑排出溝１１のドリル回転方向Ｔ後方側を向く壁面の外周側稜線部と交差するとともにマージン部２４がなす円弧よりも一段小さい外径を有する軸線Ｏを中心とした断面略円弧状をなす二番取り面２５とから構成されている。
これらマージン部２４と二番取り面２５とは、切屑排出溝１１と同様に、刃先部１０の先端から後端側に向かうにしたがいドリル回転方向Ｔ後方側に向けて軸線Ｏを中心として螺旋状にねじれるように形成されており、刃先部１０の有効刃長Ｌ全域に亘って形成されている。

なお、軸線Ｏ方向の先端側から見たときに、二番取り面２５が先端逃げ面１２に交差している部分が、Ｘが負，Ｙが正の領域内に位置しているため、上記の交差稜線１８，２２は、二番取り面２５と交差する点を外周端１８Ｂ，２２Ｂとする一方、上記の切刃１３及び交差稜線１５，１６，１７は、マージン部２４と交差する点を外周端１３Ｂ，１５Ｂ，１６Ｂ，１７Ｂとしていることになる。

以上のような構成とされた小型ドリルは、そのドリル本体が軸線Ｏ回りに回転されつつ、軸線Ｏ方向の先端側に向かって送りが与えられることにより、刃先部１０に形成された１枚の切刃１３で被削材を切削するとともに、この切刃１３にて生成される切屑を切屑排出溝１１に沿って刃先部１０の後端側に排出して、小径深穴の孔部を穴明け加工していく。

ここで、上記の交差稜線１５，１６，１７，１８，２２と先端逃げ面１２の最先端との軸線Ｏ方向での距離ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆのそれぞれと、上記の切刃１３の外周端１３Ｂと先端逃げ面１２の最先端との軸線Ｏ方向での距離ａとの差ｂ−ａ，ｃ−ａ，ｄ−ａ，ｅ−ａ，ｆ−ａについては、ドリル本体が軸線Ｏ回りに１回転するごとに、このドリル本体が軸線Ｏ方向の先端側に向かって移動させられる送り量Ｆ［μｍ／ｒｅｖ．］よりも大きくなるようにそれぞれ設定されている。

この穴明け加工の際には、まず、軸線Ｏ上に位置する先端逃げ面１２の最先端（内周端１５Ａ，１９Ａ，２０Ａ，２３Ａ）が最初に被削材に接触して食い付き、その後、被削材との接触箇所が、軸線Ｏから一対の交差稜線２０，２３（チゼルエッジ）に沿って径方向外方側へ延びて、最終的に、交差稜線２３の外周端２３Ｂに交差している切刃１３の内周端１３Ａから外周端１３Ｂに至るようにして、切刃１３の略全長が被削材に接触することにより、この切刃１３で被削材が切削されて穴明け加工が進行していくのである。

また、このとき、軸線Ｏ方向の先端側から見たときのＹ軸を挟んで切刃１３と反対側の領域（Ｘが負の領域）について、刃先部１０の先端逃げ面１２が、第２〜４逃げ面１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ及び逆側第２逃げ面１４Ｆとが周方向に沿って配列されてなる多段面状とされているとともに、これらの逃げ面同士の交差稜線１６，１７，１８のうちの１つである交差稜線１７が、軸線Ｏ方向の最も先端側に位置させられていることから、この交差稜線１７の少なくとも径方向内方側の一部分（例えば、約半分程度の長さ）が、切刃１３と同様に被削材に接触するようになっている（これに加えて、第２逃げ面１４Ｂと第３逃げ面１４Ｃとの交差稜線１６の少なくとも径方向内方側部分を被削材と接触させるようにしてもよい）。

このように、穴明け加工の際に、交差稜線１７を被削材に接触させるため、本第１実施形態においては、この交差稜線１７の外周端１７Ｂと先端逃げ面１２の最先端との軸線Ｏ方向での距離ｄと、切刃１３の外周端１３Ｂと先端逃げ面１２の最先端との軸線Ｏ方向での距離ａとの差ｄ−ａが、例えば、２〜５００［μｍ］の範囲に設定され、また、ドリル本体に与えられる送り量Ｆが、例えば、１〜１００［μｍ／ｒｅｖ．］に設定されている。

上記のような本第１実施形態の小型ドリルでは、その刃先部１０に設けられた切屑排出溝１１が１条のみであるために、刃先部１０の芯厚を十分に大きく確保できることとなり、２条の切屑排出溝が設けられた小型ドリルと比較して、ドリル本体の剛性を圧倒的に高く保つことが可能となり、剛性不足に起因する刃先部１０の折損や穴曲がりを抑制することができる。

さらに、この小型ドリルを用いて被削材に穴明け加工を施すときには、先端逃げ面１２の最先端をなす軸線Ｏ上に位置する１点（内周端１５Ａ，１９Ａ，２０Ａ，２３Ａ）から、被削材に対して食い付いていくことになるので、従来のような軸線に直交する方向に延びるチゼルエッジから線接触で食い付く、あるいは、チゼルエッジの一端から食い付いていくようなことがなくなって、ドリル本体の振れ回りを抑制することができる。

それゆえ、本第１実施形態の小型ドリルでは、剛性を大きく確保できるのに加えて、ドリル本体の振れを生じさせることなく高い直進性を得ることができるので、穿孔する加工穴の穴径が１ｍｍ以下、かつ、穴深さと穴径との比が５以上となるような小径深穴加工に用いられる場合のように、刃先部１０の最大外径Ｄが１ｍｍ以下、かつ、刃先部１０の有効刃長Ｌと刃先部の最大外径Ｄとの比Ｌ／Ｄとの比が５以上に設定されていたとしても、高い穴位置精度を得ることができるのである。

なお、本第１実施形態においては、先端逃げ面１２における最先端をなす１点を、軸線Ｏ上に位置させる（先端逃げ面１２における最先端をなす１点と軸線Ｏとの距離がゼロとなる）ようにしたが、これに限定されることなく、先端逃げ面１２における最先端をなす１点と軸線Ｏとの距離が、（５／１００）Ｄ以下の範囲に設定されていれば、この最先端をなす１点が軸線Ｏからずれていたとしても、上述したような効果を何の遜色もなく奏することができる。

また、刃先部１０を軸線Ｏ方向の先端側から見たときには、Ｘ，Ｙがともに負の領域内に位置する先端逃げ面１２部分が、周方向に沿って配列された第２〜４逃げ面１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄと、これら第２〜４逃げ面１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄに囲まれた逆側第１逃げ面１４Ｅとからなる多段面状とされており、さらに、逆側第１逃げ面１４Ｅ上における最も軸線Ｏに近い点が軸線Ｏに一致しているとともに、この逆側第１逃げ面１４Ｅの径方向外方側に第３，４逃げ面１４Ｃ，１４Ｄが配置された構成となっている。

このように、第３，４逃げ面１４Ｃ，１４Ｄの径方向内方側に、軸線Ｏを含む逆側第１逃げ面１４Ｅを残すような構成としたことによって、これら第３，４逃げ面１４Ｃ，１４Ｄを形成するときの加工誤差が生じた場合であっても、この加工誤差を逆側第１逃げ面１４Ｅが形成されている分だけ吸収することができる。
つまり、これら第３，４逃げ面１４Ｃ，１４Ｄが軸線Ｏを越えるように形成されてしまうおそれを低減させ、これにともない、先端逃げ面１２における最先端をなす１点が、軸線Ｏからずれてしまうような事態を低減させることができるのである。

この逆側第１逃げ面１４Ｅは、限りなく小さく形成されていてもよい、極端には形成されていなくてもよい（逆側第１逃げ面１４Ｅ上における軸線Ｏから最も離間した点と軸線Ｏとの距離ｘがゼロになってもよい）が、上記のような加工誤差について考えると、刃先部１０を軸線Ｏ方向の先端側から見たとき、逆側第１逃げ面１４Ｅ上における軸線Ｏから最も離間した点と軸線Ｏとの距離ｘが、刃先部１０の最大外径Ｄに対して、（１／３）Ｄ以下となる範囲の大きさで、この逆側第１逃げ面１４Ｅが形成されていることが好ましい。
ここで、逆側第１逃げ面１４Ｅ上における軸線Ｏから最も離間した点と軸線Ｏとの距離ｘが、（１／３）Ｄより大きくなってしまうと、Ｘ，Ｙがともに負となる領域に対して十分な逃げを与えることができないおそれがあり、被削材との干渉がひどくなりすぎて、穴明け加工に支障をきたしてしまうおそれがある。

次に、本発明の第２実施形態を説明するが、上述した第１実施形態と同様の部分には同一の符合を用いてその説明を省略する。
図４は本発明の第２実施形態による小型ドリルの刃先部の要部拡大側面図、図５は図４におけるＩＩＩ方向矢視図、図６は図５におけるＩＶ方向矢視図、図７は図５におけるＶ方向矢視図である。

本第２実施形態による小型ドリルの刃先部１０の外周には、図４〜図７に示すように、切屑排出溝１１のドリル回転方向Ｔ前方側に連なり、刃先部１０の先端から後端側に向けて延びるようにして刃先部１０の先端逃げ面１２及び外周面に開口する１条の副溝部３０が軸線Ｏを含まないように形成されており、この副溝部３０は、切屑排出溝１１と同様に、刃先部１０の先端から後端側に向かうにしたがいドリル回転方向Ｔ後方側に向けて軸線Ｏを中心として螺旋状にねじれている。

副溝部３０は、軸線Ｏ方向の先端側から見て図５に示すように、Ｘが負，Ｙが正の領域内に位置して切屑排出溝１１と連通する部分から、ドリル回転方向Ｔ前方側へ向かって、先端逃げ面１２における軸線Ｏの周囲を略半円形に残しつつ延びており、この副溝部３０におけるドリル回転方向Ｔ後方側を向く（ドリル回転方向Ｔ前方側に凸となるように湾曲する）壁面３０Ａが、Ｘが正，Ｙが負の領域内において先端逃げ面１２と交差させられている。

このため、複数の平坦な逃げ面から構成された多段面状をなす先端逃げ面１２は、図５に示すように、切刃１３からドリル回転方向Ｔ後方側に向かって、平坦面である第１，２逃げ面１４Ａ，１４Ｂが周方向に沿って順次配列されて配置され、かつ、軸線Ｏ付近において、第２逃げ面１４Ｂのドリル回転方向Ｔ後方側に、平坦面である逆側第１逃げ面１４Ｅが配置されるとともに、この逆側第１逃げ面１４Ｅのドリル回転方向Ｔ後方側に、平坦面である逆側第２逃げ面１４Ｆが配置されることによって構成されていて、合計４つの平坦面からなる多段面状をなしている。

また、Ｘが正，Ｙが負の領域内とＸ，Ｙがともに負の領域内とに亘って配置された第２逃げ面１４Ｂにおいて、Ｘが正，Ｙが負の領域内に位置する部分のドリル回転方向Ｔ後方側には、副溝部３０のドリル回転方向Ｔの前方側部分が開口させられ、Ｘ，Ｙがともに負の領域内に位置する部分のドリル回転方向Ｔ後方側には、逆側第１逃げ面１４Ｅが連なっている。

第２逃げ面１４ＢにおけるＸが正，Ｙが負の領域内に位置する部分のドリル回転方向Ｔ後方側の稜線、つまり、第２逃げ面１４Ｂと副溝部３０におけるドリル回転方向Ｔ後方側を向く壁面３０Ａとの交差稜線３１は、刃先部１０の外周面と交差する点を外周端３１Ｂとしているとともに、この外周端３１Ｂから径方向内方側へ向かってドリル回転方向Ｔ前方側に凸となるように湾曲しつつ延びて、後述する交差稜線３２に接続されている。

そして、第２逃げ面１４ＢにおけるＸ，Ｙがともに負の領域内に位置する部分の外周側稜線（第２逃げ面１４ＢにおけるＸ，Ｙがともに負の領域内に位置する部分と副溝部３０の壁面との交差稜線３２）と、逆側第１逃げ面１４Ｅの外周側稜線（逆側第１逃げ面１４Ｅと副溝部３０の壁面との交差稜線３３）と、逆側第２逃げ面１４ＦにおけるＸが負，Ｙが正の領域内に位置する部分の外周側稜線（逆側第２逃げ面１４ＦにおけるＸが負，Ｙが正の領域内に位置する部分と副溝部３０の壁面との交差稜線３４）とによって、軸線Ｏを中心とした略半円弧が構成されている。

すなわち、Ｘが負の領域内に位置する先端逃げ面１２（第２逃げ面１４ＢにおけるＸが負の領域に位置する部分、逆側第１逃げ面１４Ｅ、逆側第２逃げ面１４ＦにおけるＸが負の領域に位置する部分）は、刃先部１０に副溝部３０が形成されていることにより、軸線Ｏ方向の先端側から見たときに、軸線Ｏを中心とした略半円形をなしているのである。

なお、軸線Ｏ方向の先端側から見たときに、刃先部１０における切屑排出溝１１及び副溝部３０を除く外周面を構成するマージン部２４及び二番取り面２５のうち、二番取り面２５が先端逃げ面１２に交差している部分が、Ｘが正，Ｙが負の領域内に位置しているため、上記の交差稜線３１は、二番取り面２５と交差する点を外周端３１Ｂとしていることになる。

また、副溝部３０は、切屑排出溝１１と同様に、刃先部１０の先端から後端側へ向かうにしたがいドリル回転方向Ｔ後方側にねじれつつ延びているのであるが、第１刃先部１０Ａを越えて第２刃先部１０Ｂに至る部位付近で、そのねじれ角を急激に大きくすることにより、副溝部３０のドリル回転方向Ｔ後方側に連なる切屑排出溝１１におけるドリル回転方向Ｔ後方側を向く壁面に切れ上がっている。

上記のような本第２実施形態の小型ドリルでは、上述した第１実施形態と同様の構成を採用した部分には同一の効果を得ることができるのに加えて、先端逃げ面１２の再研磨工程を容易化することが可能となっている。
つまり、穴明け加工の継続で切刃１３及び先端逃げ面１２が摩耗したときに、先端逃げ面１２を砥石で再研磨することによって小型ドリルの再利用を図ろうとする場合、研磨の対象である先端逃げ面１２が副溝部３０の形成されている分だけ小さくなっているので、この先端逃げ面１２を構成する複数の逃げ面の数が少なくなり（合計６つの平坦な逃げ面から構成された多段面状の先端逃げ面１２を有する第１実施形態の小型ドリルに対して、第２実施形態の小型ドリルの先端逃げ面１２は合計４つの平坦な逃げ面からなる多段面状となっている）、研磨すべき逃げ面の数が減少して、再研磨に要する手間や時間を減らすことができるのである。

そして、このように、先端逃げ面１２を再研磨した後であっても、副溝部３０が、切屑排出溝１１と同様に、刃先部１０の先端から後端側に向けて延びる溝状をなしているために、切刃１３及び先端逃げ面１２の形状を同一に維持することができ、穴明け性能を変化させてしまうことがない。

しかも、副溝部３０は、第１刃先部１０Ａを越えて第２刃先部１０Ｂに至る部分で切屑排出溝１１に切れ上がっており、刃先部１０の有効刃長Ｌ全域に亘って形成されているわけではないので、ドリル本体の剛性を必要以上に低めることがなく、かつ、この副溝部３０と切屑排出溝１１とが互いの空間を連通させているため、切屑詰まりの生じやすい刃先部１０の先端側部分でも切屑排出性を良好に保つことが可能となっている。

また、上記の各実施形態においては、刃先部１０をアンダーカットタイプのもので説明しているが、これに限定されることなく、刃先部１０の外径Ｄがその先端から後端まで一定とされたストレートタイプであってもよいし、刃先部１０の外径が先端から後端側に向かうにしたがい徐々に小さくなるようなバックテーパを有していてもよい（この場合、刃先部１０の先端部分の外径が最大外径Ｄとなる）。

さらに、上記の各実施形態においては、刃先部の最大外径Ｄが１ｍｍ以下、かつ、有効刃長Ｌと最大外径Ｄとの比Ｌ／Ｄが５以上となるような小型ドリルについて説明したが、この範囲に限定されることなく、これより大きい最大外径Ｄをもつドリルや、Ｌ／Ｄが５より小さいドリルにおいても本発明を適用することで上述したような効果を奏することができる。

本発明の一例による小型ドリル（上述の第１実施形態に基づいた小型ドリル）を実施例とし、軸線に直交する方向に延びる略直線状のチゼルエッジが先端逃げ面の最先端に形成された１枚刃である従来の小型ドリルを従来例として、被削材の穴明け加工試験を行った。
これら実施例，従来例に共通して、刃先部の最大外径Ｄが０．１１ｍｍの小型ドリルを用い、被削材とされる基板（厚み０．２ｍｍのＢＴレジンの両面板を４枚重ねたもの）にあて板（厚み０．２ｍｍのＬＥ４００）と敷板をつけて、穴明け加工を行った。小型ドリルの回転数は１５５０００［ｍｉｎ−１］、送り量Ｆは９．０１［μｍ／ｒｅｖ．］としてステップ送りはせずに被削材の穴明け加工を行い、小型ドリルが基板を抜けた位置についてのねらい位置とのズレ量を、５００穴毎に区分けして３０００穴まで計測してプロットした。
実施例による穴明け加工試験の結果を図８に示し、従来例による穴明け加工試験の結果を図９に示す。

図８に示す実施例では、３０００穴まで安定して良好な穴位置精度を得ることができるという結果が得られているのに対し、図９に示す従来例では、軸線に直交する方向に延びる略直線状のチゼルエッジの存在によって、食い付き時のドリル本体の振れが生じてしまい、良好な穴位置精度を得ることができないという結果が得られた。

本発明の第１実施形態による小型ドリルの刃先部の要部拡大側面図である。 図１におけるＩ方向矢視図である。 図２におけるＩＩ方向矢視図である。 本発明の第２実施形態による小型ドリルの刃先部の要部拡大側面図である。 図４におけるＩＩＩ方向矢視図である。 図５におけるＩＶ方向矢視図である。 図５におけるＶ方向矢視図である。 本発明の一例である小型ドリルを用いて行った被削材の穴明け加工試験の結果を示すグラフである。 従来の小型ドリルを用いて行った被削材の穴明け加工試験の結果を示すグラフである。

符号の説明

１０ 刃先部
１１ 切屑排出溝
１２ 先端逃げ面
１３ 切刃
１４Ａ 第１逃げ面
１４Ｂ 第２逃げ面
１４Ｃ 第３逃げ面
１４Ｄ 第４逃げ面
１４Ｅ 逆側第１逃げ面
１４Ｆ 逆側第２逃げ面
１７ 第３逃げ面と第４逃げ面との交差稜線
３０ 副溝部
Ｏ 軸線
Ｔ ドリル回転方向
ｘ 逆側第１逃げ面上における軸線から最も離間した点と軸線との距離

Claims (4)

1. 軸線回りに回転されるドリル本体の先端側部分である刃先部の外周に、この刃先部の先端から後端側に向けて延びる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝のドリル回転方向前方側を向く壁面と前記刃先部の先端逃げ面との交差稜線部に切刃が形成されてなるドリルにおいて、
   前記切屑排出溝が１条のみであり、
   前記先端逃げ面における前記軸線方向の最も先端側に突出した最先端が１点で構成されているとともに、この最先端と前記軸線との距離が、前記刃先部の最大外径Ｄに対して、（５／１００）Ｄ以下とされていることを特徴とするドリル。
2. 請求項１に記載のドリルにおいて、
   前記刃先部を前記軸線方向の先端側から見たとき、前記先端逃げ面が、周方向に沿って配列された複数の逃げ面と、これら周方向に沿って配列された複数の逃げ面に囲まれるとともに前記最先端に交差するように形成された逆側第１逃げ面とからなる多段面状とされていることを特徴とするドリル。
3. 請求項２に記載のドリルにおいて、
   前記刃先部を前記軸線方向の先端側から見たとき、前記逆側第１逃げ面上における前記軸線から最も離間した点と前記軸線との距離が、前記刃先部の最大外径Ｄに対して、（１／３）Ｄ以下とされていることを特徴とするドリル。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のドリルにおいて、
   前記刃先部の最大外径Ｄが１ｍｍ以下、かつ、前記刃先部の有効刃長Ｌと前記刃先部の最大外径Ｄとの比Ｌ／Ｄが５以上とされていることを特徴とするドリル。

Images