JP2013252588A - Quadruple angle drill - Google Patents

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cutting
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Yoshihiro Kondo
芳弘 近藤
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Moldino Tool Engineering Ltd
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Hitachi Tool Engineering Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a quadruple angle drill that can prevent delamination or burr on end faces at an entrance side and an exit side of a hole by suppressing wear of a tool even when drilling in a high efficient cutting condition.SOLUTION: A quadruple angle drill has the relation of α1>α2>α3>α4, in which α1 is a first tip end angle that is formed by an opposite first cutting blade, α2 is a second tip end that is formed by an opposite second cutting blade, α3 is a third tip end angle that is formed by the opposite second cutting blade, and α4 is a fourth tip end angle that is formed by the opposite second cutting blade, when viewed in a cross section that passes a tool shaft, and is in parallel to the tool shaft.

Description

本発明は、例えば複合材料、特にCFRP(炭素繊維強化プラスチック)の切削加工に適したクアドラプルアングルドリルに関する。   The present invention relates to a quadruple angle drill suitable for machining of composite materials, particularly CFRP (carbon fiber reinforced plastic).

近年において、航空機の製造に使用される主な材料は、アルミ合金から複合材料へと移り変わっている。複合材料の中で特に多く用いられるのはCFRP(炭素繊維強化プラスチック。以下CFRPと記載する。)である。CFRPは軽さと強度を併せ持つ性質があるため、航空機に用いることにより航空機の軽量化や燃費の向上に大きく貢献することが可能となる。   In recent years, the main material used in aircraft manufacturing has changed from aluminum alloys to composite materials. Among the composite materials, CFRP (carbon fiber reinforced plastic, hereinafter referred to as CFRP) is particularly frequently used. Since CFRP has the property of having both lightness and strength, use in an aircraft can greatly contribute to weight reduction of the aircraft and improvement of fuel consumption.

しかし、CFRPはプラスチックなどの樹脂母材の中に炭素繊維を加えることにより強度を向上させているため、切削加工中においては工具の摩耗が早期に進行し、加工面においてはデラミネーション(剥離)やバリが発生してしまう。よって、通常の材料すなわち金属材料や樹脂材料と比較すると加工が非常に困難である。   However, since CFRP improves the strength by adding carbon fiber to a plastic base material such as plastic, the wear of the tool progresses early during cutting, and delamination (peeling) occurs on the processed surface. And burr will occur. Therefore, it is very difficult to process as compared with a normal material, that is, a metal material or a resin material.

特に、板状のCFRPに対し、ドリルを用いた穴あけ加工を行うときには、穴の入口側の端面及び穴の出口側の端面においてデラミネーション(剥離)やバリが発生しやすい。さらに前述した通り、CFRPを切削加工する際には、工具の摩耗が早期に進行することから、切削抵抗が上昇し、デラミネーション(剥離)やバリがより一層発生しやすくなる。よって、良好な加工面の形成と工具寿命の向上を達成するためには、切削条件を低くせざるを得ず、CFRPの穴あけ加工は高いコストが必要となる工程であった。   In particular, when drilling a plate-like CFRP using a drill, delamination (burring) and burrs are likely to occur on the end surface on the inlet side of the hole and on the end surface on the outlet side of the hole. Further, as described above, when CFRP is machined, since the wear of the tool proceeds at an early stage, the cutting resistance increases, and delamination and burrs are more likely to occur. Therefore, in order to achieve the formation of a good machined surface and the improvement of the tool life, the cutting conditions have to be lowered, and the drilling of CFRP is a process that requires high cost.

このような課題を解決するために、従来文献にてCFRPの穴あけ加工に用いるドリルが開示されている。   In order to solve such a problem, a drill used for drilling CFRP is disclosed in the conventional literature.

特許文献1は、第1切れ刃、第2切れ刃、及び第3切れ刃を有するトリプルアングルドリルに関するものであり、FRPに穴明け加工を行なう場合でも最後(外周縁)まで適切に切削加工が行なわれるようにでき、ドリルの進み過ぎに起因するデラミネーションの発生が抑制されて良好な加工穴品質が得られることが開示されている。   Patent Document 1 relates to a triple angle drill having a first cutting edge, a second cutting edge, and a third cutting edge, and even when drilling FRP, cutting is properly performed to the end (outer peripheral edge). It is disclosed that the generation of delamination due to excessive progress of the drill can be suppressed, and a good hole quality can be obtained.

特許文献2は、切れ刃が径方向に少なくとも3部に分けられて各刃部の先端角が回転中心側から外周側の刃部にかけて段階的に減少している繊維強化複合材の穴あけ工具に関するものであり、最外周刃部の長さの増加を抑え、切れ刃が軸方向に長くなることによる加工能率低下の問題を回避することができることが開示されている。   Patent Document 2 relates to a fiber reinforced composite material drilling tool in which the cutting edge is divided into at least three parts in the radial direction, and the tip angle of each blade part gradually decreases from the rotation center side to the outer peripheral blade part. Therefore, it is disclosed that an increase in the length of the outermost peripheral blade portion can be suppressed, and the problem of reduction in machining efficiency due to the cutting blade becoming longer in the axial direction can be avoided.

特許文献3は、第1および第2の切れ刃を有するドリルのマージンに逃げ角を設けた第3の切れ刃を備えた繊維強化プラスチック用ドリルに関するものであり、穿孔部の融着の発生を防止し、高精度の穴加工が実現できることが開示されている。   Patent Document 3 relates to a fiber reinforced plastic drill having a third cutting edge in which a clearance angle is provided in a margin of a drill having the first and second cutting edges, and the occurrence of fusion of the drilled portion. It is disclosed that high-precision drilling can be realized.

特開2010−284783号公報JP 2010-284783 A 特開2009−172708号公報JP 2009-172708 A 特開2010−17817号公報JP 2010-17817 A

しかしながら、本発明が対象としているCFRPの穴あけ加工においては、前述した通り、加工面におけるデラミネーション(剥離)及びバリの発生や、切削工具すなわちドリルにおける工具寿命の低下が大きな課題となっている。   However, in the drilling of CFRP, which is the subject of the present invention, as described above, delamination (burring) and burrs on the machined surface, and a reduction in tool life in a cutting tool, that is, a drill, are major issues.

特許文献1に記載のトリプルアングルドリルは、第1切れ刃、第2切れ刃、及び第3切れ刃を有しているが、それぞれの切れ刃における先端角の変化が大きいことから、それぞれの切れ刃における切削抵抗の差が大きくなり、高能率な切削条件にて穴あけ加工を行った際におけるデラミネーション(剥離)及びバリの発生が抑制出来ないという問題がある。   Although the triple angle drill described in Patent Document 1 has a first cutting edge, a second cutting edge, and a third cutting edge, since the change in the tip angle of each cutting edge is large, There is a problem that the difference in cutting resistance between the blades becomes large, and delamination and burrs cannot be suppressed when drilling is performed under highly efficient cutting conditions.

特許文献1に記載のトリプルアングルドリルと同様に、特許文献2に記載の繊維強化複合材の穴あけ工具は、切れ刃が径方向に少なくとも3部に分けられて各刃部の先端角が回転中心側から外周側の刃部にかけて段階的に減少しているが、それぞれの切れ刃における先端角の変化が大きいことから、それぞれの切れ刃における切削抵抗の差が大きくなり、高能率な切削条件にて穴あけ加工を行った際におけるデラミネーション(剥離)及びバリの発生が抑制出来ないという問題がある。   Similar to the triple angle drill described in Patent Document 1, the fiber-reinforced composite material drilling tool described in Patent Document 2 has a cutting edge divided into at least three parts in the radial direction, and the tip angle of each blade part is the center of rotation. It decreases in a stepwise manner from the outer edge to the outer edge, but since the change in the tip angle at each cutting edge is large, the difference in cutting resistance at each cutting edge increases, resulting in high-efficiency cutting conditions. Therefore, there is a problem that delamination and burrs cannot be suppressed when drilling is performed.

特許文献3に記載の繊維強化プラスチック用ドリルは、第2の切れ刃における先端角が10°〜90°であり非常に大きいことから、穴の壁面においてデラミネーション(剥離)が発生しやすく、良好な穴の加工面が形成できないという問題がある。   The fiber-reinforced plastic drill described in Patent Document 3 has a very large tip angle of 10 ° to 90 ° at the second cutting edge, and therefore, delamination (peeling) easily occurs on the wall surface of the hole. There is a problem that a processed surface of a simple hole cannot be formed.

本発明は、これらの課題を解決し、高能率な切削条件にて穴あけ加工を行ったときにおいても、工具の摩耗を抑制することにより、穴の入口側の端面及び穴の出口側の端面におけるデラミネーション(剥離)やバリの発生を防ぐことが可能となるクアドラプルアングルドリルを提供することを目的とする。   The present invention solves these problems and suppresses the wear of the tool even when drilling is performed under highly efficient cutting conditions, so that the end surface on the inlet side of the hole and the end surface on the outlet side of the hole An object of the present invention is to provide a quadruple angle drill that can prevent delamination and burr.

上記課題を解決するための本発明は、工具の摩耗及びデラミネーション(剥離)やバリの発生を抑制するために、一枚の主切れ刃につき4つの直線状の切れ刃を設け、それぞれの切れ刃が成す先端角を工具軸側から外周側にかけて徐々に小さく設けたことを特徴とするクアドラプルアングルドリルである。   In order to solve the above problems, the present invention provides four linear cutting edges for each main cutting edge in order to suppress tool wear, delamination and burrs. A quadruple angle drill characterized in that a tip angle formed by a blade is gradually reduced from a tool axis side to an outer peripheral side.

すなわち、本発明は工具軸に沿って刃溝、リーディングエッジ、ランド及びマージンが設けられ、先端側には、直線状の第1切れ刃と、直線状の第2切れ刃と、直線状の第3切れ刃と、直線状の第4切れ刃とからなる主切れ刃が設けられたクアドラプルアングルドリルであって、工具を回転させて得られる投影図で見たときに、対向する第1切れ刃が成す第1先端角α1、対向する第2切れ刃が成す第2先端角α2、対向する第3切れ刃が成す第3先端角α3、及び対向する第4切れ刃が成す第4先端角α4は、α1>α2>α3>α4の関係性にて設けられていることを特徴とするクアドラプルアングルドリルである。   That is, the present invention is provided with a blade groove, a leading edge, a land, and a margin along the tool axis, and a linear first cutting edge, a linear second cutting edge, and a linear first cutting edge are provided on the tip side. A quadruple angle drill provided with a main cutting edge comprising three cutting edges and a linear fourth cutting edge, the first cutting edges facing each other when viewed in a projection view obtained by rotating a tool A first tip angle α1, a second tip angle α2 formed by an opposing second cutting edge, a third tip angle α3 formed by an opposing third cutting blade, and a fourth tip angle α4 formed by an opposing fourth cutting blade. Is a quadruple angle drill provided with a relationship of α1> α2> α3> α4.

本発明において、第1先端角α1を140°以上160°以下の範囲で設けることが望ましい。   In the present invention, it is desirable to provide the first tip angle α1 in the range of 140 ° to 160 °.

本発明において、第2先端角α2を80°以上100°以下の範囲で設けることが望ましい。   In the present invention, it is desirable to provide the second tip angle α2 in the range of 80 ° to 100 °.

本発明において、第3先端角α3を50°以上70°以下の範囲で設けることが望ましい。   In the present invention, it is desirable to provide the third tip angle α3 in the range of 50 ° to 70 °.

本発明において、第4先端角α4を20°以上40°以下の範囲で設けることが望ましい。   In the present invention, it is desirable to provide the fourth tip angle α4 in the range of 20 ° to 40 °.

本発明において、第1切れ刃が、第1切れ刃の逃げ面とシンニング面とで形成され、前記シンニング面は、前記第1切れ刃と、前記第1切れ刃に対し回転方向前方側に設けられた第1切れ刃における第1切れ刃の逃げ面の後端とに接続するように形成されていることが望ましい。   In the present invention, the first cutting edge is formed by a relief surface and a thinning surface of the first cutting edge, and the thinning surface is provided on the front side in the rotation direction with respect to the first cutting edge and the first cutting edge. It is desirable that the first cutting edge is formed so as to be connected to the rear end of the flank of the first cutting edge.

本発明により、航空機の材料として用いられている複合材料(特にCFRP)の穴あけ加工において生ずる、デラミネーション(剥離)やバリの発生を抑制し、良好な穴の加工面を形成することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of delamination and burrs that occur in the drilling of composite materials (especially CFRP) used as aircraft materials, and to form a good hole processing surface. Become.

さらに、本発明は一枚の主切れ刃につき4つの直線状の切れ刃を設けたことから、それぞれの直線状の切れ刃に生ずる切削抵抗の差を低減し、摩耗の早期進行や工具寿命の低下を抑えることが可能となる。よって、複合材料における高能率な穴あけ加工を低コストで実現することが出来る。   Furthermore, since the present invention provides four linear cutting edges per main cutting edge, it reduces the difference in cutting resistance that occurs between the respective linear cutting edges, and promotes early wear and tool life. It is possible to suppress the decrease. Therefore, highly efficient drilling in the composite material can be realized at low cost.

本発明のドリルの外観を示した図である。It is the figure which showed the external appearance of the drill of this invention. 図1に示す本発明のドリルの側面図を回転方向で90°回転させ、拡大した図である。It is the figure which rotated the side view of the drill of this invention shown in FIG. 1 90 degrees in the rotation direction, and expanded. 図1に示す本発明のドリルを回転方向で90°回転させ、ドリルの主切れ刃付近を拡大した図である。It is the figure which rotated the drill of this invention shown in FIG. 1 90 degrees in the rotation direction, and expanded the main cutting edge vicinity of the drill. 図1に示す本発明のドリルの主切れ刃付近を拡大した図である。It is the figure which expanded the main cutting edge vicinity of the drill of this invention shown in FIG. 本発明のドリルを、工具を回転させて得られる投影図で見たときの断面図である。It is sectional drawing when the drill of this invention is seen with the projection view obtained by rotating a tool. 本発明のドリルを工具軸方向に所定の距離で送ったときにおける、それぞれの切れ刃で形成される切り屑の厚さを示す図である。It is a figure which shows the thickness of the chip | tip formed with each cutting edge when the drill of this invention is sent at a predetermined distance in the tool axis direction. 本発明例1による、切削長が1680mm(加工穴数が280穴)のときにおける加工面の撮影写真である。It is a photography photograph of the processing surface when cutting length is 1680mm (the number of processing holes is 280 holes) by example 1 of the present invention. 従来例2による、切削長が1680mm(加工穴数が280穴)のときにおける加工面の撮影写真である。It is the picked-up photograph of the processed surface when the cutting length is 1680 mm (the number of processed holes is 280 holes) by the prior art example 2. FIG. 本発明例1による、切削長が5040mm(加工穴数が840穴)のときにおける加工面の撮影写真である。It is a photography photograph of the processing surface when cutting length is 5040mm (the number of processing holes is 840 holes) by example 1 of the present invention. 従来例2による、切削長が5040mm(加工穴数が840穴)のときにおける加工面の撮影写真である。It is the picked-up photograph of the processing surface when the cutting length is 5040 mm (the number of processing holes is 840 holes) by the prior art example 2. FIG.

以下、本発明のクアドラプルアングルドリル(本発明のドリルと記載する場合もある。)について、図1〜図4を用いて説明する。   Hereinafter, the quadruple angle drill of the present invention (sometimes referred to as the drill of the present invention) will be described with reference to FIGS.

図1は本発明のドリルの外観を示した図である。本発明のドリル1は、工具軸Oに沿って刃溝2、リーディングエッジ3、ランド4、第1マージン5及び第2マージン6が設けられ、先端側には、直線状の第1切れ刃と、直線状の第2切れ刃と、直線状の第3切れ刃と、直線状の第4切れ刃とからなる主切れ刃7が設けられたクアドラプルアングルドリルである。   FIG. 1 is a view showing the appearance of the drill of the present invention. A drill 1 according to the present invention is provided with a blade groove 2, a leading edge 3, a land 4, a first margin 5 and a second margin 6 along a tool axis O, and a straight first cutting edge on the tip side. The quadruple angle drill is provided with a main cutting edge 7 composed of a linear second cutting edge, a linear third cutting edge, and a linear fourth cutting edge.

図1には、シャンク部8の直径であるシャンク径Dと、刃部9の直径である刃径dとが同じであるストレートシャンクドリルを示しているが、シャンク径Dよりも刃径dを小さく設けた場合においても、本発明の有利な効果を奏する。   FIG. 1 shows a straight shank drill in which the shank diameter D which is the diameter of the shank portion 8 and the blade diameter d which is the diameter of the blade portion 9 are the same, but the blade diameter d is larger than the shank diameter D. Even when it is provided small, the advantageous effects of the present invention can be obtained.

また図1には、刃数が2枚刃のクアドラプルアングルドリルを示している。本発明においては、刃数を2〜3枚刃とすることがより望ましい。ここで、「刃数が2〜3枚刃」であるということは、主切れ刃7が2〜3枚設けられていることを指す。   FIG. 1 shows a quadruple angle drill having two blades. In the present invention, it is more desirable that the number of blades be 2 to 3 blades. Here, “the number of blades is 2 to 3 blades” means that 2 to 3 main cutting edges 7 are provided.

図2は図1に示す本発明のドリルの側面図を回転方向で90°回転させ、拡大した図である。本発明のドリルにおける主切れ刃7は、工具軸Oに接続され、外周側に延びる第1切れ刃10と、第1切れ刃10の外周側の端部に接続され、外周側に延びる第2切れ刃11と、第2切れ刃11の外周側の端部に接続され、外周側に延びる第3切れ刃12と、第3切れ刃12の外周側の端部に接続され、外周側に延びる第4切れ刃13とで構成される。また、第4切れ刃13はリーディングエッジ3に接続される。   FIG. 2 is an enlarged view of the drill of the present invention shown in FIG. The main cutting edge 7 in the drill of the present invention is connected to the tool axis O, connected to the first cutting edge 10 extending to the outer peripheral side, and the second cutting edge 10 connected to the outer peripheral end of the first cutting edge 10 and extending to the outer peripheral side. Connected to the outer peripheral end of the cutting edge 11 and the second cutting edge 11, connected to the outer peripheral end of the third cutting edge 12 extending to the outer peripheral side, and extended to the outer peripheral side. It is composed of a fourth cutting edge 13. The fourth cutting edge 13 is connected to the leading edge 3.

本発明における第1切れ刃10は、第1切れ刃の逃げ面14とシンニング面15とで構成される稜線である。切削加工中に第1切れ刃10により形成された切り屑はシンニング面15を通り、刃溝2に排出される。   The first cutting edge 10 in the present invention is a ridge formed by the flank 14 and the thinning surface 15 of the first cutting edge. Chips formed by the first cutting edge 10 during the cutting process pass through the thinning surface 15 and are discharged into the blade groove 2.

本発明における第2切れ刃11は、第2切れ刃の逃げ面16と刃溝3とで構成される稜線である。同様に、第3切れ刃12は、第3切れ刃の逃げ面17と刃溝3とで構成される稜線であり、第4切れ刃13は、第4切れ刃の逃げ面18と刃溝3とで構成される稜線である。   The second cutting edge 11 in the present invention is a ridge formed by the flank 16 of the second cutting edge and the blade groove 3. Similarly, the third cutting edge 12 is a ridge formed by the flank 17 of the third cutting edge and the blade groove 3, and the fourth cutting edge 13 is the flank 18 of the fourth cutting edge and the blade groove 3. A ridgeline composed of

本発明のドリルは、一枚の主切れ刃7につき4つの直線状の切れ刃である第1切れ刃10、第2切れ刃11、第3切れ刃12、第4切れ刃13を設けたことを大きな特徴としている。これにより、それぞれの直線状の切れ刃に生ずる切削抵抗の差を低減し、摩耗の早期進行や工具寿命の低下を抑えることが可能となる。よって、複合材料における高能率な穴あけ加工を低コストで実現することが出来る。   The drill of the present invention is provided with the first cutting edge 10, the second cutting edge 11, the third cutting edge 12, and the fourth cutting edge 13, which are four linear cutting edges, per main cutting edge 7. Is a major feature. Thereby, it is possible to reduce a difference in cutting resistance generated between the respective linear cutting edges, and to suppress early progress of wear and a decrease in tool life. Therefore, highly efficient drilling in the composite material can be realized at low cost.

図3は図1に示す本発明のドリルを回転方向で90°回転させ、ドリルの主切れ刃付近を拡大した図である。図3に示す通り、第4切れ刃11はリーディングエッジ3に接続され、第4切れ刃の逃げ面18はランド4、第1マージン5及び第2マージン6に接続される。   FIG. 3 is an enlarged view of the vicinity of the main cutting edge of the drill by rotating the drill of the present invention shown in FIG. 1 by 90 ° in the rotation direction. As shown in FIG. 3, the fourth cutting edge 11 is connected to the leading edge 3, and the flank 18 of the fourth cutting edge is connected to the land 4, the first margin 5, and the second margin 6.

図4は図1に示す本発明のドリルの主切れ刃付近を拡大した図である。前述した通り、第4切れ刃の逃げ面18はランド4、第1マージン5及び第2マージン6に接続される。また、本発明のドリルにおけるシンニング面15は、刃溝2と、第1切れ刃10と、第2切れ刃の逃げ面16の回転方向後方側の端部と、第3切れ刃の逃げ面17の回転方向後方側の端部とを接続させるように設けられている。   FIG. 4 is an enlarged view of the vicinity of the main cutting edge of the drill of the present invention shown in FIG. As described above, the flank 18 of the fourth cutting edge is connected to the land 4, the first margin 5, and the second margin 6. Further, the thinning surface 15 in the drill of the present invention includes the blade groove 2, the first cutting edge 10, the end of the second cutting edge on the rear side in the rotational direction 16 and the flank 17 of the third cutting edge. It is provided so that the edge part of the rotation direction back side may be connected.

図5は本発明のドリルを、工具を回転させて得られる投影図で見たときの断面図である。本発明においては、工具を回転させて得られる投影図で見たときに、対向する第1切れ刃が成す第1先端角α1、対向する第2切れ刃が成す第2先端角α2、対向する第3切れ刃が成す第3先端角α3、及び対向する第4切れ刃が成す第4先端角α4は、α1>α2>α3>α4の関係性にて設けられている。   FIG. 5 is a cross-sectional view of the drill of the present invention as seen in a projection view obtained by rotating a tool. In the present invention, when viewed in a projection view obtained by rotating the tool, the first tip angle α1 formed by the opposed first cutting edge and the second tip angle α2 formed by the opposed second cutting edge are opposed to each other. The third tip angle α3 formed by the third cutting edge and the fourth tip angle α4 formed by the opposed fourth cutting edge are provided in a relationship of α1> α2> α3> α4.

図6は本発明のドリルを工具軸方向に所定の距離で送ったときにおける、それぞれの切れ刃で形成される切り屑の厚さを示す図である。また、図6はドリルを1刃送り量fの距離で送ったときにおける、それぞれの切れ刃で形成される切り屑の厚さを示す図ともいえる。図6における斜線部は、ドリルを1刃送り量fの距離で送ったときに形成される切り屑の厚さを示すものである。   FIG. 6 is a diagram showing the thickness of chips formed by the respective cutting edges when the drill of the present invention is fed at a predetermined distance in the tool axis direction. Moreover, FIG. 6 can also be said to be a diagram showing the thickness of the chips formed by the respective cutting edges when the drill is fed at a distance of one blade feed amount f. The hatched portion in FIG. 6 indicates the thickness of the chips formed when the drill is fed at a distance of one blade feed amount f.

本発明のドリルは、それぞれの切れ刃が成す先端角α1、α2、α3及びα4を、α1>α2>α3>α4の関係性にて設けているため、図6に示す通り、工具軸側から外周側にかけて段階的に切り屑の厚さ(それぞれの切れ刃に対し垂直な方向で測定したときの斜線部の幅)を小さくすることが出来る。   In the drill of the present invention, the tip angles α1, α2, α3, and α4 formed by the respective cutting edges are provided in a relationship of α1> α2> α3> α4. Therefore, as shown in FIG. The thickness of the chips (the width of the hatched portion when measured in the direction perpendicular to the respective cutting edges) can be gradually reduced toward the outer peripheral side.

すなわち、第1切れ刃により形成される切り屑の厚さt1と、第2切れ刃により形成される切り屑の厚さt2と、第3切れ刃により形成される切り屑の厚さt3と、第4切れ刃により形成される切り屑の厚さt4との関係性が、t1>t2>t3>t4の関係性となるようにそれぞれの切れ刃10、11、12、13が設けられている。よって、切削速度が高くなることに伴い、穴の加工面においてデラミネーション(剥離)やバリが発生する可能性が高くなる外周側での切削になるほど切り屑の厚さは小さくなるため、デラミネーション(剥離)やバリの発生を防ぐことが可能となる。外周側になるほど、切削加工により発生する切り屑の厚さは小さくなるため、外周側の切削抵抗も小さくすることが出来る。よって、一般的に穴あけ加工が困難であるといわれる複合材料においても、高能率な穴あけ加工を実現することが出来る。   That is, the thickness t1 of the chips formed by the first cutting edge, the thickness t2 of the chips formed by the second cutting edge, the thickness t3 of the chips formed by the third cutting edge, The respective cutting edges 10, 11, 12, and 13 are provided so that the relationship with the thickness t4 of the chips formed by the fourth cutting edge is a relationship of t1> t2> t3> t4. . Therefore, as the cutting speed increases, delamination (peeling) and burrs are more likely to occur on the processed surface of the hole. (Peeling) and generation of burrs can be prevented. Since the thickness of the chips generated by the cutting process becomes smaller toward the outer peripheral side, the cutting resistance on the outer peripheral side can also be reduced. Therefore, even in a composite material that is generally said to be difficult to drill, highly efficient drilling can be realized.

本発明において、第1先端角α1を140°以上160°以下の範囲で設けることが望ましい。   In the present invention, it is desirable to provide the first tip angle α1 in the range of 140 ° to 160 °.

本発明において、第2先端角α2を80°以上100°以下の範囲で設けることが望ましい。   In the present invention, it is desirable to provide the second tip angle α2 in the range of 80 ° to 100 °.

本発明において、第3先端角α3を50°以上70°以下の範囲で設けることが望ましい。   In the present invention, it is desirable to provide the third tip angle α3 in the range of 50 ° to 70 °.

本発明において、第4先端角α4を20°以上40°以下の範囲で設けることが望ましい。   In the present invention, it is desirable to provide the fourth tip angle α4 in the range of 20 ° to 40 °.

図2、図4及び図6に示すように、本発明において、第1切れ刃が、第1切れ刃の逃げ面とシンニング面とで形成され、前記シンニング面は、前記第1切れ刃と、前記第1切れ刃に対し回転方向前方側に設けられた第1切れ刃における第1切れ刃の逃げ面の後端19とに接続するように形成されていることが望ましい。これにより、中心側に短い第1切れ刃10を形成することが可能となり、従来の3つの切れ刃を有するトリプルアングルドリルよりも高能率な穴あけ加工を実現するための、4つの切れ刃を有するクアドラプルアングルドリルを作製することが可能となる。   As shown in FIGS. 2, 4, and 6, in the present invention, the first cutting edge is formed by a relief surface and a thinning surface of the first cutting edge, and the thinning surface includes the first cutting edge, It is desirable that the first cutting edge is formed so as to be connected to the rear end 19 of the flank of the first cutting edge in the first cutting edge provided on the front side in the rotational direction with respect to the first cutting edge. This makes it possible to form a short first cutting edge 10 on the center side, and has four cutting edges for realizing highly efficient drilling as compared with the conventional triple angle drill having three cutting edges. A quadruple angle drill can be manufactured.

以下、本発明を下記の実施例により詳細に説明するが、それらにより本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail by the following examples, but the present invention is not limited thereto.

(実施例1)
本発明例1及び従来例2を用いて、一枚の主切れ刃に設けられた直線状の切れ刃の数の違いによる、CFRPを切削したときにおける穴の加工面の比較テストを行った。
Example 1
Using Comparative Example 1 and Conventional Example 2, a comparison test was performed on the processed surface of the hole when the CFRP was cut due to the difference in the number of linear cutting edges provided on one main cutting edge.

本発明例1は図2に示すような一枚の主切れ刃につき4つの直線状の切れ刃を設け、刃数を2枚刃とした本発明のクアドラプルアングルドリルであり、第1先端角α1を148°、第2先端角α2を90°、第3先端角α3を60°、第4先端角α4を30°とした。また、刃径dが6.375mm、シャンク径Dを7mmとし、刃溝2を工具軸の方向で測定したときの長さである溝長Lが50mm(L/d=7.84倍)、全長が120mm、刃溝2のねじれ角を30°、心厚d1を1.38mmとして、さらに切れ刃7にはダイヤモンドコートを被覆した。   Example 1 of the present invention is a quadruple angle drill according to the present invention in which four linear cutting edges are provided for each main cutting edge as shown in FIG. 2, and the number of cutting edges is two, and the first tip angle α1. Was 148 °, the second tip angle α2 was 90 °, the third tip angle α3 was 60 °, and the fourth tip angle α4 was 30 °. Further, the blade diameter d is 6.375 mm, the shank diameter D is 7 mm, and the groove length L when the blade groove 2 is measured in the direction of the tool axis is 50 mm (L / d = 7.84 times). The overall length was 120 mm, the twist angle of the blade groove 2 was 30 °, the core thickness d1 was 1.38 mm, and the cutting edge 7 was further coated with diamond coat.

従来例2は一枚の主切れ刃につき3つの直線状の切れ刃を設け、刃数を2枚刃とした特許文献1に記載のトリプルアングルドリルであり、第1先端角α1を120°、第2先端角α2を30°、第3先端角α3を6°とした。また、刃径dが6.375mm、シャンク径Dを6.35mmとし、刃溝2を工具軸の方向で測定したときの長さである溝長Lが51mm(L/d=8.0倍)、全長が101mm、刃溝2のねじれ角を0°、心厚d1を1.47mmとして、さらに切れ刃7にはダイヤモンドコートを被覆した。   Conventional Example 2 is a triple angle drill described in Patent Document 1 in which three linear cutting edges are provided for each main cutting edge, and the number of cutting edges is two, and the first tip angle α1 is 120 °. The second tip angle α2 was 30 °, and the third tip angle α3 was 6 °. Further, the blade diameter d is 6.375 mm, the shank diameter D is 6.35 mm, and the groove length L when the blade groove 2 is measured in the direction of the tool axis is 51 mm (L / d = 8.0 times). ), The overall length was 101 mm, the twist angle of the blade groove 2 was 0 °, the core thickness d1 was 1.47 mm, and the cutting edge 7 was further coated with diamond coat.

切削条件は、被削材として材質がCFRPであり、厚さ6mmの板材を用いた。横型マシニングセンターにて、切削条件を回転数が5000min−1(切削速度約100m/min)、一回転当たり送り量が0.1mm/回転、穴あけ深さが6mmの貫通穴の加工を奥行き方向に行った。切削加工中においては、エアブローを使用した。   The cutting conditions were such that the work material was CFRP and a plate material having a thickness of 6 mm was used. At a horizontal machining center, the through-holes with cutting speed of 5000 min-1 (cutting speed approx. 100 m / min), feed amount per rotation of 0.1 mm / rotation and drilling depth of 6 mm are processed in the depth direction. It was. Air blow was used during the cutting process.

評価方法として、切削長が1680mm及び5040mmすなわち加工穴数が280穴および840穴のときにおいて、それぞれ加工穴の入口側の端面及び加工穴の出口側の端面を顕微鏡にて観察し、デラミネーション(剥離)やバリの発生の有無を確認した。   As an evaluation method, when the cutting length is 1680 mm and 5040 mm, that is, when the number of processed holes is 280 holes and 840 holes, the end face on the inlet side of the processed hole and the end face on the outlet side of the processed hole are observed with a microscope, respectively. The presence or absence of burrs was confirmed.

評価基準として、切削長が1680mm及び5040mmすなわち加工穴数が280穴及び840穴のときにおいて、加工穴の入口側の端面及び加工穴の出口側の端面にデラミネーション(剥離)やバリが発生しなかったものを良好とした。評価結果について、図7及び図8を用いて説明する。   As an evaluation standard, when the cutting length is 1680 mm and 5040 mm, that is, when the number of processed holes is 280 holes and 840 holes, delamination or burrs are generated on the end surface on the inlet side of the processed hole and the end surface on the outlet side of the processed hole. What did not exist was considered good. The evaluation results will be described with reference to FIGS.

図7は本発明例1による、切削長が1680mm(加工穴数が280穴)のときにおける加工面の撮影写真である。図7(a)及び図7(b)に示す通り、加工穴の入口側の端面及び加工穴の出口側の端面にデラミネーション(剥離)やバリが発生しなかったため、良好であった。   FIG. 7 is a photograph of the machined surface when the cutting length is 1680 mm (the number of machining holes is 280 holes) according to Example 1 of the present invention. As shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), no delamination or burrs occurred on the end face on the inlet side of the processed hole and the end face on the outlet side of the processed hole.

図8は従来例2による、切削長が1680mm(加工穴数が280穴)のときにおける加工面の撮影写真である。図8(a)及び図8(b)に示す通り、従来例2による穴あけ加工においては、加工穴の入口側の端面にバリが発生したため、不良であった。   FIG. 8 is a photograph of the processed surface taken when the cutting length is 1680 mm (the number of processed holes is 280 holes) according to Conventional Example 2. As shown in FIG. 8A and FIG. 8B, in the drilling process according to the conventional example 2, burrs were generated on the end face on the inlet side of the processed hole, which was defective.

図9は本発明例1による、切削長が5040mm(加工穴数が840穴)のときにおける加工面の撮影写真である。切削長が1680mm(加工穴数が280穴)のときと同様に、図9(a)及び図9(b)に示す通り、加工穴の入口側の端面及び加工穴の出口側の端面にデラミネーション(剥離)やバリが発生しなかったため、良好であった。   FIG. 9 is a photograph of the machined surface when the cutting length is 5040 mm (the number of machining holes is 840 holes) according to Example 1 of the present invention. As in the case where the cutting length is 1680 mm (the number of processed holes is 280 holes), as shown in FIGS. 9A and 9B, the end surface on the inlet side of the processed hole and the end surface on the outlet side of the processed hole are Since lamination (peeling) and burrs did not occur, it was good.

図10は従来例2による、切削長が5040mm(加工穴数が840穴)のときにおける加工面の撮影写真である。切削長が1680mm(加工穴数が280穴)のときと同様に、図10(a)及び図10(b)に示す通り、従来例2による穴あけ加工においては、加工穴の入口側の端面にバリが発生したため、不良であった。   FIG. 10 is a photograph of a processed surface taken when the cutting length is 5040 mm (the number of processed holes is 840 holes) according to Conventional Example 2. As in the case where the cutting length is 1680 mm (the number of processed holes is 280 holes), as shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b), in the drilling according to the conventional example 2, the end surface on the inlet side of the processed hole Because burr was generated, it was defective.

以上のことから、一枚の主切れ刃につき4つの直線状の切れ刃を設けた本発明のクアドラプルアングルドリルは、一枚の主切れ刃につき3つの直線状の切れ刃を設けた従来のトリプルアングルドリルに対し、加工穴の入口側の端面及び加工穴の出口側の端面にデラミネーション(剥離)やバリが発生しない効果が非常に高いといえる。   From the above, the quadruple angle drill of the present invention in which four linear cutting edges are provided for one main cutting edge is a conventional triple in which three linear cutting edges are provided for one main cutting edge. It can be said that the effect that delamination (burring) and a burr | flash do not generate | occur | produce with respect to an angle drill on the end surface of the entrance side of a processing hole and the end surface of the exit side of a processing hole is very high.

本発明のドリルを用いることで、航空機の材料として用いられている複合材料の穴あけ加工において生ずる、デラミネーション(剥離)やバリの発生を抑制し、良好な穴の加工面を形成することが可能となる。さらに、本発明は複合材料の穴あけ加工における摩耗の早期進行や工具寿命の低下を抑えることが可能となるため、特にCFRPの穴あけ加工において好適である。   By using the drill of the present invention, it is possible to suppress the occurrence of delamination and burrs, which occur during drilling of composite materials used as aircraft materials, and to form a good hole processing surface. It becomes. Furthermore, since the present invention can suppress the early progress of wear and the reduction of the tool life in the drilling of the composite material, it is particularly suitable for the drilling of CFRP.

1 本発明のドリル
2 刃溝
3 リーディングエッジ
4 ランド
5 第1マージン
6 第2マージン
7 主切れ刃
8 シャンク部
9 刃部
10 第1切れ刃
11 第2切れ刃
12 第3切れ刃
13 第4切れ刃
14 第1切れ刃の逃げ面
15 シンニング面
16 第2切れ刃の逃げ面
17 第3切れ刃の逃げ面
18 第4切れ刃の逃げ面
19 第1切れ刃の逃げ面の後端
20 第2切れ刃の逃げ面の後端
21 第3切れ刃の逃げ面の後端
α1 第1先端角
α2 第2先端角
α3 第3先端角
α4 第4先端角
t1 第1切れ刃により形成される切り屑の厚さ
t2 第2切れ刃により形成される切り屑の厚さ
t3 第3切れ刃により形成される切り屑の厚さ
t4 第4切れ刃により形成される切り屑の厚さ
D シャンク径
d 刃径
f 1刃送り量
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Drill of this invention 2 Cutting groove 3 Leading edge 4 Land 5 1st margin 6 2nd margin 7 Main cutting edge 8 Shank part 9 Cutting edge 10 1st cutting edge 11 2nd cutting edge 12 3rd cutting edge 13 4th cutting Blade 14 Flank of first cutting edge 15 Thinning surface 16 Flank of second cutting edge 17 Flank of third cutting edge 18 Flank of fourth cutting edge 19 Rear end of flank of first cutting edge 20 Second Rear end of flank of cutting edge 21 Rear end of flank of third cutting edge α1 First tip angle α2 Second tip angle α3 Third tip angle α4 Fourth tip angle t1 Chip formed by first cutting edge T2 Thickness of chips formed by the second cutting edge t3 Thickness of chips formed by the third cutting edge t4 Thickness of chips formed by the fourth cutting edge D Shank diameter d Blade Diameter f 1 blade feed amount

Claims (6)

工具軸に沿って刃溝、リーディングエッジ、ランド及びマージンが設けられ、先端側には、直線状の第1切れ刃と、直線状の第2切れ刃と、直線状の第3切れ刃と、直線状の第4切れ刃とからなる主切れ刃が設けられたクアドラプルアングルドリルであって、
工具を回転させて得られる投影図で見たときに、対向する第1切れ刃が成す第1先端角α1、対向する第2切れ刃が成す第2先端角α2、対向する第3切れ刃が成す第3先端角α3、及び対向する第4切れ刃が成す第4先端角α4は、α1>α2>α3>α4の関係性にて設けられていることを特徴とするクアドラプルアングルドリル。
A blade groove, a leading edge, a land, and a margin are provided along the tool axis, and on the tip side, a linear first cutting edge, a linear second cutting edge, and a linear third cutting edge, A quadruple angle drill provided with a main cutting edge comprising a linear fourth cutting edge,
When viewed in a projection view obtained by rotating the tool, the first tip angle α1 formed by the opposing first cutting edge, the second tip angle α2 formed by the opposing second cutting edge, and the opposing third cutting edge are The quadruple angle drill is characterized in that the third tip angle α3 formed and the fourth tip angle α4 formed by the opposed fourth cutting edge are provided in a relationship of α1>α2>α3> α4.
第1先端角α1は140°以上160°以下の範囲で設けられていることを特徴とする請求項1に記載のクアドラプルアングルドリル。   The quadruple angle drill according to claim 1, wherein the first tip angle α1 is provided in a range of 140 ° to 160 °. 第2先端角α2は80°以上100°以下の範囲で設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載のクアドラプルアングルドリル。   The quadruple angle drill according to claim 1 or 2, wherein the second tip angle α2 is provided in a range of 80 ° to 100 °. 第3先端角α3は50°以上70°以下の範囲で設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のクアドラプルアングルドリル。   The quadruple angle drill according to any one of claims 1 to 3, wherein the third tip angle α3 is provided in a range of 50 ° to 70 °. 第4先端角α4は20°以上40°以下の範囲で設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のクアドラプルアングルドリル。   The quadruple angle drill according to any one of claims 1 to 4, wherein the fourth tip angle α4 is provided in a range of 20 ° to 40 °. 第1切れ刃が、第1切れ刃の逃げ面とシンニング面とで形成され、前記シンニング面は、前記第1切れ刃と、前記第1切れ刃に対し回転方向前方側に設けられた第1切れ刃における第1切れ刃の逃げ面の後端とに接続するように形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のクアドラプルアングルドリル。   The first cutting edge is formed by a flank and a thinning surface of the first cutting edge, and the thinning surface is provided on the first cutting edge and the first cutting edge on the front side in the rotation direction with respect to the first cutting edge. The quadruple angle drill according to any one of claims 1 to 5, wherein the quadruple angle drill is formed so as to be connected to a rear end of the flank of the first cutting edge.
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