JP2010125574A

JP2010125574A - 穴明け工具

Info

Publication number: JP2010125574A
Application number: JP2008305520A
Authority: JP
Inventors: Hideo Tsusaka; 英夫津坂; Kiyoaki Ouchi; 清明大内; Yusaku Kazama; 悠作風間
Original assignee: Union Tool Co
Current assignee: Union Tool Co
Priority date: 2008-11-28
Filing date: 2008-11-28
Publication date: 2010-06-10
Anticipated expiration: 2028-11-28
Also published as: CN101791715B; JP4564562B2; TWI391196B; TW201039948A; CN101791715A

Abstract

【課題】極小径の穴明け工具であっても折損しにくく、頻繁に交換を行う必要がないのは勿論、形状が簡易で製造及び検査が容易となるこれまでにない実用性に秀れた穴明け工具の提供。
【解決手段】一若しくは複数の螺旋状の切り屑排出溝１，２を具備する穴明け工具の工具先端面を、工具中心軸と交差する方向に広がる稜線のない一つの先端接触面５ａと、この先端接触面５ａが接触する被削物に接触しないように工具中心軸に対し所定角度で傾斜し該先端接触面５ａと連設される先端逃げ面５ｂとで構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、穴明け工具に関するものである。

一般的なプリント配線板（ＰＣＢ）用の穴明けドリルは、例えば図１に図示したように一対の切り屑排出溝21，22が所定のねじれ角β’で設けられ、この切り屑排出溝21，22と第一逃げ面23，24との交差稜線部25，26に所定の先端角γ’を有する切れ刃が形成されている。図中、符号28，29は第二逃げ面である。

従って、図１の工具は計４つの先端面を有しており、各先端面（逃げ面）の夫々に所定の角度を付けることで工具先端中央付近にチゼルエッジ27が形成されている。尚、図１（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図である。

ところで、近年の電子機器の高集積化・高密度化に伴い、ＰＣＢへの極小径穴加工が必要とされているため、ドリルも更なる小径化が必要とされている。

例えば工具径０．０５ｍｍ程度の極小径ドリルが用いられる場合もあるが、工具の剛性が極めて小さいために折損が生じる可能性が高く、頻繁な工具交換を必要としたり、ＰＣＢを重ね合わせて同時に加工する枚数を減らす等の対処が必要となる。

また、先端形状の外観検査においては、左右のバランス（切れ刃の偏り及びチゼルエッジの偏心）を測定し良否を判定するが、径が小さくなると加工だけでなくこの検査も厄介となる。

そこで例えば、特許文献１には、径小な工具であっても剛性を確保しようとした所定の一枚刃ドリルの構成が開示されているが、未だ十分な折損寿命が得られていないのが現状である。また、先端接触面が複数あり、従来同様合否判定検査も厄介である。

特開２００３−３１１５２２号公報

本発明は、上述のような現状に鑑みなされたもので、極小径の穴明け工具であっても折損しにくく、頻繁に交換を行う必要がないのは勿論、形状が簡易で製造及び検査が容易となるこれまでにない極めて実用性に秀れた穴明け工具を提供するものである。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

一若しくは複数の螺旋状の切り屑排出溝１，２を具備する穴明け工具であって、工具先端面は、工具中心軸と交差する方向に広がる稜線のない一つの先端接触面５ａと、この先端接触面５ａが接触する被削物に接触しないように工具中心軸に対し所定角度で傾斜し該先端接触面５ａと連設される先端逃げ面５ｂとで構成されていることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項１記載の穴明け工具において、前記先端接触面５ａは、工具中心軸に対して所定の傾斜角度αで傾斜していることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項１，２いずれか１項に記載の穴明け工具において、工具径は０．２ｍｍ以下であることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項１〜３いずれか１項に記載の穴明け工具において、複数の前記切り屑排出溝１・２の間にはランド部３，４が設けられ、前記切り屑排出溝１，２と前記先端接触面５ａとの複数の交差稜線部６，７のうち、長い方の交差稜線部６上に最先端点があり、この交差稜線部６が切削作用を発揮するように構成されていることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項４記載の穴明け工具において、前記先端接触面５ａの工具中心軸に対する傾斜角度αは０°〜（９０°−ねじれ角）に設定されていることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項５記載の穴明け工具において、前記傾斜角度αは１０°〜３０°に設定されていることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項５，６いずれか１項に記載の穴明け工具において、前記先端逃げ面５ｂは、前記先端接触面５ａと前記ランド部３，４との間に設けられていることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項５〜７いずれか１項に記載の穴明け工具において、前記先端逃げ面５ｂは、前記最先端点がある交差稜線部６の工具回転方向後方側に設けられていることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項５〜８いずれか１項に記載の穴明け工具において、二つの前記切り屑排出溝１，２を有し、前記先端逃げ面５ｂは、前記先端接触面５ａにして前記ランド部３，４と前記切り屑排出溝１，２との交点Ａ，Ｂのうち、工具回転前方側の交点Ａ同士を結ぶ直線Ｌを越えない範囲で前記最先端点がある交差稜線部６の工具回転方向後方側に前記先端接触面５ａとは異なる傾斜向きで設けられていることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

本発明は上述のように構成したから、極小径の穴明け工具であっても折損しにくく、頻繁に交換を行う必要がないのは勿論、形状が簡易で製造及び検査が容易となるこれまでにない極めて実用性に秀れた穴明け工具となる。

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

工具先端に稜線のないただ一つの先端接触面５ａが設けられた構成であり、例えば工具先端中央付近にチゼルエッジを有し、このチゼルエッジに連設して所定の先端角を形成する切れ刃を有する一般的なドリルと異なり工具先端中央付近にチゼルエッジがなく、穴加工中の切削抵抗の殆どをスラスト方向（工具軸方向）で受け、それだけ工具軸直角方向の外力（穴加工中の切削抵抗）による曲げ応力を軽減し、折損しにくいことになる。

更に、先端接触面５ａの最も突出する部分（とランド部３，４または切り屑排出溝１，２との交差稜線部）がワーク加工面と当たりながら徐々に切削が行われるが、上述の一般的なドリルと異なり、加工面へ食い付きにくいため、切削初期において工具が多少振れて入口側の穴径が適度に拡大されながら穴明けが進行し、そのため、加工穴形状は、入口側ほど径大となり、従って、工具の基端側が加工穴内壁と接触しにくく、工具の基端側が加工穴内壁と接触することに起因する折損が抑制される。

また、先端接触面５ａと所定角度で連設される先端逃げ面５ｂを形成することで、切削された切り屑の切り屑排出溝１，２への導出が阻害されにくくなり、切り屑詰まりが生じ難くなる。

また、形状が簡易であり、単に切り屑排出溝を形成した工具素材の先端部を適宜な位置及び適宜な角度で除去するだけで、所望の断面形状で且つ所望の傾斜角度αの先端接触面５ａを容易に形成可能となる。

また、先端形状が単純化するため、多数の先端接触面を有する従来の工具のように各先端面の左右のアンバランス等が発生し難く、左右のバランス検査が容易となり、検査を簡略化できると共に歩留りも向上する。

本発明の具体的な実施例について図２〜８に基づいて説明する。

本実施例は、図２に図示したように、二つの螺旋状の切り屑排出溝１，２を具備する穴明け工具であって、工具中心軸と交差する方向に広がる稜線のない一つの平坦な先端接触面５ａと、この先端接触面５ａが接触する被削物（ワーク）に接触しないように所定角度で傾斜し該先端接触面５ａと連設される一つの平坦な先端逃げ面５ｂとで工具先端面が形成されているものである。

尚、図中、符号６，７は切り屑排出溝１，２と先端接触面５ａとの交差稜線部、符号８はランド部３と先端逃げ面５ｂとの交差稜線部、９はランド部４と先端接触面５ａとの交差稜線部、10は先端逃げ面５ｂと切り屑排出溝２との交差稜線部である。また、図２（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図である。

具体的には、本実施例は工具径（刃部の最大外径）が０．０５ｍｍの極小径の２溝ドリルに本発明を適用したものである。尚、２溝ドリルに限らず、１溝ドリル等他のドリルに適用することも可能である。また、極小径工具に限らず、工具径が０．２ｍｍを超える一般的な工具に適用することも可能である。

各部を具体的に説明する。

先端接触面５ａは、工具中心軸に対して所定の傾斜角度αで傾斜している。この傾斜角度αは、工具軸直角方向と平行な角度以上（０°以上）で９０°−切り屑排出溝のねじれ角以下の角度に設定するのが好ましい。９０°−ねじれ角（本実施例においては４５°）より大きい角度、即ち、９０°−４５°＝４５°より大きい角度にした場合、工具先端が尖り過ぎて欠け易くなり、先端欠けに起因する切削能力の低下を招き、折損寿命が低下してしまう。特に、１０°〜３０°に設定すると、先端欠けが生じ難く十分な切削能力を発揮でき且つ折損寿命が長いものとなる。本実施例の先端接触面５ａの傾斜角度αは２０°に設定され、また、傾斜方向Ｘは図３のように設定され、先端接触面５ａとランド部４との交差稜線部９から工具最先端点を有する交差稜線部６にかけて擦る様にワーク表面と接触するように構成されている。

また、本実施例の先端接触面５ａは、工具素材に切り屑排出溝１，２を形成した状態でこの工具素材の先端部を所定の位置及び所定の角度で除去することで、所望の先端面形状及び所望の傾斜角度αとすることができる。

また、本実施例は、切り屑排出溝１，２と先端接触面５ａとの複数の交差稜線部６，７のうち、長い方の交差稜線部６上に最先端点（最初にワークに接触する点）があり、この交差稜線部６が切削作用を発揮するように構成されている。従って、最先端点がランド部３，４（外周）上にないため、より工具軸直角方向の外力を受け難く、安定した長寿命化を図れることになる。

また、本実施例においては、先端接触面５ａは、滑らかなただ一つの平面で構成されている。尚、平面に限らず切削作用に悪影響を及ぼさない程度の滑らかな凹湾曲面若しくは凸湾曲面で構成しても良い。

先端接触面５ａとランド部３との間には、先端逃げ面５ｂが設けられている。先端逃げ面５ｂは、先端接触面５ａと同様、滑らかなただ一つの平面で構成されている。尚、先端逃げ面５ｂは、平面に限らず切削作用に悪影響を及ぼさない程度の滑らかな凹湾曲面若しくは凸湾曲面で構成しても良いし、一面に限らず多面構成としても良い。ただし、生産性を考慮すると一面とするのが望ましい。

また、先端逃げ面５ｂは、交差稜線部６の最先端点の工具回転方向（図３中のＲ方向）後方側に設けられ、交差稜線部６と接触して切削された切り屑の切り屑排出溝２への導出が妨げられず、良好に排出されるように構成されている。

具体的には、先端逃げ面５ｂは、図３に図示したように、先端接触面５ａにしてランド部３，４と切り屑排出溝１，２との交点Ａ，Ｂのうち、工具回転前方側の交点Ａ同士を結ぶ直線Ｌを越えない範囲で前記最先端点がある交差稜線部６の工具回転方向後方側に先端接触面５ａの傾斜方向Ｘとは異なる傾斜方向Ｙとなるように設けられている。

また、先端逃げ面５ｂの傾斜角度は、この先端逃げ面５ｂがワークに接触しないような角度に設定する。具体的には、先端逃げ面５ｂの傾斜角度は、工具軸直角方向と平行な角度以上（０°以上）で９０°−切り屑排出溝のねじれ角以下の角度に設定するのが好ましい。９０°−ねじれ角（本実施例においては４５°）より大きい角度、即ち、９０°−４５°＝４５°より大きい角度にした場合、工具先端が尖り過ぎて欠け易くなり、先端欠けに起因する切削能力の低下を招き、折損寿命が低下してしまう。本実施例においては３０°に設定されている。即ち、先端接触面５ａと先端逃げ面５ｂとは異なる傾斜角度に設定されている。

本実施例は上述のように構成したから、先端先鋭部（チゼルエッジ）や一般的な先端角を有する切れ刃等の外力が集中する部分が存せず食い付き難い反面、工具軸直角方向の外力を受け難く、この先端接触面５ａと切り屑排出溝の壁面との交差稜線部が徐々に加工面を加工するため、工具先端の欠損が生じにくいことになる。

更に、先端接触面５ａの最も突出する部分と切り屑排出溝１との交差稜線部６が加工面と当たりながら徐々に切削が行われるが、上述のように加工面へ食い付きにくいため、工具が多少振れて入口側の穴径が適度に拡大されながら穴明けが進行し、そのため、加工穴形状は、入口側ほど適度に径大となり、従って、工具の基端側が加工穴内壁と接触しにくく、工具の基端側が加工穴内壁と接触することに起因する折損が抑制される。

また、形状が簡易であり、単に切り屑排出溝を形成した工具素材の先端部を適宜な位置・角度で除去するだけで容易に製造可能となる。

また、先端接触面５ａが一つしかないため、複数の先端接触面を有する場合のように各先端接触面の左右のアンバランス等が発生することがなく、左右のバランス検査が不要となり、検査を簡略化できると共に歩留りも向上する。

また、上記効果が顕著に発揮されるのは、工具径が０．２ｍｍ以下の工具の場合である。即ち、工具が径小である場合には、工具先端による切削初期においてこの工具先端が欠損し易いため、この切削初期における外力を可及的に低減可能となる本実施例の構成が極めて有用となる。

従って、本実施例は、極小径の穴明け工具であっても折損しにくく、頻繁に交換を行う必要がないのは勿論、形状が簡易で製造及び検査が容易となるこれまでにない極めて実用性に秀れた穴明け工具となる。

上述の効果を裏付ける実験例について説明する。

図５，６は、図４の通常ドリル欄に図示したような従来の２つの切り屑排出溝と２つの切れ刃とを有する一般的なドリル（従来例）と、先端フラット（１面）欄に図示したような本実施例に係る先端逃げ面を設けずに先端接触面のみを設けたドリル（比較例）と、先端フラット（２面）欄に図示したような本実施例に係るドリル（実施例）の工具寿命をＰＣＢに対するヒット数で比較した結果を示したものである。この図５，６から、先端接触面が稜線のない平坦な唯一つの面であると、従来例のような複数の先端接触面を有する構成に比し工具寿命が飛躍的に長くなることが確認できた。

また、図７，８は、比較例と実施例の穴位置精度を比較した結果を示すものである。この図７，８から、実施例は比較例に比し穴位置精度が改善していることが確認できた。これば、図４の加工後（１万Hit後）の写真から推察するに、比較例においては先端接触面において加工に寄与していない部分（最先端点がある交差稜線部の工具回転方向後方側の領域）に切り屑が衝突することで切り屑の排出が妨げられているのに対し、当該領域を除去して逃げ面を設けた実施例においては切り屑の排出が妨げられることがなく、よって、それだけ切り屑がスムーズに排出されることになり、内壁粗さが改善し、それに伴い穴位置精度も改善したものと考えられる。

従来例の概略説明図である。本実施例の概略説明図である。本実施例の先端形状を説明する拡大概略説明図である。実験例に使用した工具の加工前・加工後の先端写真である。工具寿命を比較したグラフである。工具寿命を比較した表である。穴位置精度を比較したグラフである。穴位置精度を比較した表である。

符号の説明

１・２切り屑排出溝
３・４ランド部
５ａ先端接触面
５ｂ先端逃げ面
６・７切り屑排出溝と先端接触面との交差稜線部
α 傾斜角度
Ａ（工具回転前方側の）交点
Ｂ（工具回転後方側の）交点
Ｌ交点Ａ同士を結ぶ直線

Claims

一若しくは複数の螺旋状の切り屑排出溝を具備する穴明け工具であって、工具先端面は、工具中心軸と交差する方向に広がる稜線のない一つの先端接触面と、この先端接触面が接触する被削物に接触しないように工具中心軸に対し所定角度で傾斜し該先端接触面と連設される先端逃げ面とで構成されていることを特徴とする穴明け工具。
請求項１記載の穴明け工具において、前記先端接触面は、工具中心軸に対して所定の傾斜角度で傾斜していることを特徴とする穴明け工具。
請求項１，２いずれか１項に記載の穴明け工具において、工具径は０．２ｍｍ以下であることを特徴とする穴明け工具。
請求項１〜３いずれか１項に記載の穴明け工具において、複数の前記切り屑排出溝の間にはランド部が設けられ、前記切り屑排出溝と前記先端接触面との複数の交差稜線部のうち、長い方の交差稜線部上に最先端点があり、この交差稜線部が切削作用を発揮するように構成されていることを特徴とする穴明け工具。
請求項４記載の穴明け工具において、前記先端接触面の工具中心軸に対する傾斜角度は０°〜（９０°−ねじれ角）に設定されていることを特徴とする穴明け工具。
請求項５記載の穴明け工具において、前記先端接触面の工具中心軸に対する傾斜角度は１０°〜３０°に設定されていることを特徴とする穴明け工具。
請求項５，６いずれか１項に記載の穴明け工具において、前記先端逃げ面は、前記先端接触面と前記ランド部との間に設けられていることを特徴とする穴明け工具。
請求項５〜７いずれか１項に記載の穴明け工具において、前記先端逃げ面は、前記最先端点がある交差稜線部の工具回転方向後方側に設けられていることを特徴とする穴明け工具。
請求項５〜８いずれか１項に記載の穴明け工具において、二つの前記切り屑排出溝を有し、前記先端逃げ面は、前記先端接触面にして前記ランド部と前記切り屑排出溝との交点のうち、工具回転前方側の交点同士を結ぶ直線を越えない範囲で前記最先端点がある交差稜線部の工具回転方向後方側に前記先端接触面とは異なる傾斜向きで設けられていることを特徴とする穴明け工具。