JP2015142950A - drill - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、穴あけ加工に用いるドリルに関する。 The present invention relates to a drill used for drilling.
近年、燃費向上などを目的として航空機部品や自動車部品の軽量化が求められており、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）が鉄系合金やアルミニウム合金の代替材料として注目を集めている。このＣＦＲＰは、比較的粘りのある金属、例えば、アルミニウムやチタンなどと組み合わせた複合構造の板材として提供されることが多い。このような複合構造の板材として、ＣＦＲＰの一面に金属材を重ねて積層した複合板が用いられている。このような複合板を各種部品に適用するには、リベット止めやねじ止め用の穴加工を施す必要があるため、金属材料用のドリルで複合板を穿孔することが考えられる。しかしながら、従来の一般的なドリルを用いた場合、金属材側から複合板を穿孔すると、繊維材料に起因するＣＦＲＰの層間剥離（デラミネーション）が生じ、ＣＦＲＰ側から複合板を穿孔すると、金属材のバリが発生するという問題がある。 In recent years, weight reduction of aircraft parts and automobile parts has been demanded for the purpose of improving fuel efficiency, and CFRP (carbon fiber reinforced plastic) has attracted attention as an alternative material for iron-based alloys and aluminum alloys. This CFRP is often provided as a plate material having a composite structure combined with a relatively viscous metal such as aluminum or titanium. As a plate material having such a composite structure, a composite plate in which a metal material is stacked on one surface of CFRP is used. In order to apply such a composite plate to various parts, it is necessary to drill holes for riveting or screwing, so it is conceivable to drill the composite plate with a drill for a metal material. However, when a conventional general drill is used, if a composite plate is perforated from the metal material side, delamination of CFRP caused by the fiber material occurs, and if a composite plate is perforated from the CFRP side, the metal material There is a problem that burrs occur.
そこで、このような問題を解決するドリルとして、特許文献１に記載されように、切れ刃を二段構成にしたダブルアングルドリルが開発された。このダブルアングルドリルは、ダイヤモンド膜で被覆することにより耐摩耗性が改善され、層間剥離やバリの発生もある程度防止できる。しかしながら、特許文献１に記載されたダブルアングルドリルを用いても、層間剥離やバリが発生を十分に抑制することができない。そこで、特許文献２及び３に記載されたように、先行刃の後側にサラエ刃を形成したドリルが開発された。このドリルは、フィッシュテール型と呼ばれ、層間剥離やバリの発生を低減することができる。特に、特許文献３に記載されたドリルは、サラエ刃をドリル先端部側に傾斜させてサラエ刃のエッジ部を鋭角にしているため、層間剥離やバリの発生を大幅に低減することができる。 Therefore, as described in Patent Document 1, a double angle drill having a two-stage cutting edge has been developed as a drill for solving such problems. This double-angle drill has a wear resistance improved by coating with a diamond film, and can prevent delamination and burring to some extent. However, even if the double angle drill described in Patent Document 1 is used, delamination and burrs cannot be sufficiently suppressed. Therefore, as described in Patent Documents 2 and 3, a drill having a Sarae blade formed on the rear side of the leading blade has been developed. This drill is called a fishtail type and can reduce the occurrence of delamination and burrs. In particular, the drill described in Patent Document 3 can greatly reduce the occurrence of delamination and burrs because the Sarae blade is inclined toward the tip end of the drill to make the edge of the Sarae blade have an acute angle.
しかしながら、特許文献３に記載されたドリルは、サラエ刃のエッジ部の角度が小さくなることで、サラエ刃が欠けやすくなり、工具寿命が短くなるという問題がある。 However, the drill described in Patent Document 3 has a problem in that the angle of the edge portion of the Sarae blade becomes small, so that the Sarae blade is easily chipped and the tool life is shortened.
そこで、本発明は、穿孔の加工品位が高く工具寿命が長いドリルを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a drill having a high drilling quality and a long tool life.
本発明に係るドリルは、ダイヤモンド膜で被覆されたドリルであって、先端部の回転中心から形成されて、ドリルの軸線に対してドリルの径方向外側に傾斜する先行刃と、先行刃の径方向外側に形成されて、ドリルの軸線に垂直な方向に対してドリルの先端側に傾斜するサラエ刃と、サラエ刃の径方向外側に形成されて、ドリルの軸線に対してドリルの径方向外側に傾斜する仕上げ刃と、を備える。 A drill according to the present invention is a drill coated with a diamond film, which is formed from a rotation center of a tip portion and tilts radially outward of the drill with respect to the axis of the drill, and a diameter of the leading blade Formed on the outer side of the drill and inclined toward the tip of the drill with respect to the direction perpendicular to the axis of the drill, and formed on the outer side in the radial direction of the Sarae blade and radially outward of the drill with respect to the axis of the drill And a finishing blade inclined to the surface.
本発明に係るドリルによれば、先行刃が加工対象物を切削することで、加工対象物に穴を形成することができる。そして、先行刃の径方向外側に、ドリルの軸線に垂直な方向に対してドリルの先端側に傾斜したサラエ刃が形成されているため、サラエ刃により開けられる穴は、サラエ刃の外側先端により、その外周縁から削り取られる。これにより、穴出口においてバリの発生だけでなく層間剥離の発生も大幅に抑制されるため、穿孔の加工品位が高くなる。しかも、サラエ刃の径方向外側に、ドリルの軸線に対してドリルの径方向外側に傾斜した仕上げ刃が形成されているため、サラエ刃のエッジ部の角度を大きくすることができる。これにより、サラエ刃の欠けが抑制されるため、工具寿命が長くなる。 According to the drill of the present invention, a hole can be formed in the workpiece by cutting the workpiece with the leading blade. Since the Sarae blade inclined toward the tip of the drill with respect to the direction perpendicular to the axis of the drill is formed on the outer side in the radial direction of the leading blade, the hole opened by the Sarae blade is formed by the outer tip of the Sarae blade. , Scraped from its outer periphery. As a result, not only the occurrence of burrs but also the occurrence of delamination at the hole exit is greatly suppressed, so that the drilling quality is improved. In addition, since the finishing blade inclined to the radially outer side of the drill with respect to the axis of the drill is formed on the radially outer side of the Sarae blade, the angle of the edge portion of the Sarae blade can be increased. Thereby, since the chip | tip of a Sarae blade is suppressed, a tool life becomes long.
この場合、サラエ刃と仕上げ刃とのなす角が鈍角であってもよい。これにより、サラエ刃の欠けが更に抑制されるため、工具寿命が更に長くなる。 In this case, the angle formed by the Sarae blade and the finishing blade may be an obtuse angle. Thereby, since the chip | tip of a Sarah blade is further suppressed, a tool life becomes still longer.
本発明によれば、穿孔の加工品位を高くしつつ工具寿命を長くすることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, tool life can be lengthened, improving the quality of drilling.
以下、図面を参照して、実施形態に係るドリルを説明する。本実施形態に係るドリルは、ダイヤモンド膜で被覆されたドリルである。なお、各図において同一又は相当する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, a drill according to an embodiment will be described with reference to the drawings. The drill according to the present embodiment is a drill covered with a diamond film. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the element which is the same or it corresponds in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図１は、実施形態に係るドリルの側面図である。図１に示すように、本実施形態に係るドリル１は、細長い棒状に形成されており、シャンク２の先端部分にドリル本体３が形成されている。ドリル本体３には、２条のねじれ溝４が形成されており、このねじれ溝４に沿って一対の切れ刃５が形成されている。 FIG. 1 is a side view of a drill according to an embodiment. As shown in FIG. 1, a drill 1 according to the present embodiment is formed in an elongated bar shape, and a drill body 3 is formed at a tip portion of a shank 2. The drill body 3 is formed with two twisted grooves 4, and a pair of cutting edges 5 are formed along the twisted grooves 4.
ねじれ溝４は、切れ刃５により切削された切削屑を排出する部位である。ねじれ溝４の捩れ角は、特に限定されるものではないが、例えば、３０°とすることで、切削屑の排出効率が高まる。 The twist groove 4 is a part for discharging the cutting waste cut by the cutting edge 5. The twist angle of the twist groove 4 is not particularly limited. For example, by setting the twist angle to 30 °, the discharge efficiency of the cutting waste is increased.
一対の切れ刃５は、ドリル１の軸線Ａに対して対称に形成されており、それぞれ、先行刃６と、サラエ刃７と、仕上げ刃８と、により構成されている。 The pair of cutting edges 5 are formed symmetrically with respect to the axis A of the drill 1, and are each composed of a leading edge 6, a Sarah edge 7, and a finishing edge 8.
先行刃６は、ドリル１の先端部の回転中心から形成された切れ刃である。先行刃６は、ドリル１の軸線Ａに対してドリル１の径方向外側に傾斜している。ドリル１の軸線Ａに対してドリル１の径方向外側に傾斜するとは、ドリル１の先端側（図１における左側）からドリル１の後端側（図１における右側）に向けて拡径すること、また、軸線Ａに垂直な方向（ドリル１の径方向）に対してドリル１の後端側に傾斜することと同義である。この先行刃６は、先端角度の異なる第一先行刃６ａと第二先行刃６ｂとにより構成されている。第一先行刃６ａは、第二先行刃６ｂよりもドリル１の先端側（図１における左側）に形成されており、第二先行刃６ｂは、第一先行刃６ａの径方向外側に形成されている。そして、第一先行刃６ａの先端角度θ１は、第二先行刃６ｂの先端角度θ２よりも大きくなっている。第一先行刃６ａの先端角度θ１としては、例えば１２０°とすることができ、第二先行刃６ｂの先端角度θ２としては、例えば３０°とすることができる。ドリル１の軸線Ａ方向における第一先行刃６ａの長さは、例えば、ドリル１の直径の２０％〜３０％程度とすることができ、その中でも特に２５％程度とすることができる。また、ドリル１の軸線Ａ方向における第二先行刃６ｂの長さは、例えば、ドリル１の直径の５％〜１５％程度とすることができ、その中でも特に１０％程度とすることができる。 The leading edge 6 is a cutting edge formed from the rotation center of the tip of the drill 1. The leading edge 6 is inclined outward in the radial direction of the drill 1 with respect to the axis A of the drill 1. Inclining radially outward of the drill 1 with respect to the axis A of the drill 1 means increasing the diameter from the tip end side (left side in FIG. 1) toward the rear end side (right side in FIG. 1) of the drill 1. Moreover, it is synonymous with inclining to the rear-end side of the drill 1 with respect to the direction (diameter direction of the drill 1) perpendicular to the axis A. The leading blade 6 is composed of a first leading blade 6a and a second leading blade 6b having different tip angles. The first leading blade 6a is formed on the tip side (left side in FIG. 1) of the drill 1 with respect to the second leading blade 6b, and the second leading blade 6b is formed on the radially outer side of the first leading blade 6a. ing. The tip angle θ1 of the first leading blade 6a is larger than the tip angle θ2 of the second leading blade 6b. The tip angle θ1 of the first leading blade 6a can be set to 120 °, for example, and the tip angle θ2 of the second leading blade 6b can be set to 30 °, for example. The length of the first leading edge 6a in the direction of the axis A of the drill 1 can be, for example, about 20% to 30% of the diameter of the drill 1, and in particular, about 25%. The length of the second leading edge 6b in the direction of the axis A of the drill 1 can be, for example, about 5% to 15% of the diameter of the drill 1, and in particular, can be about 10%.
サラエ刃７は、第二先行刃６ｂ（先行刃６）の径方向外側に形成された切れ刃である。サラエ刃７は、第二先行刃６ｂからドリル本体３の外周面３ａの少し手前まで延びており、軸線Ａに垂直な方向に対してドリル１の先端側に傾斜している。このため、軸線Ａと垂直な方向におけるサラエ刃７の外側先端７ａが、サラエ刃７の中で最もドリル１の先端側に突出した位置となる。 The Sarae blade 7 is a cutting blade formed on the radially outer side of the second leading blade 6b (the leading blade 6). The Sarae blade 7 extends from the second leading blade 6b to a position just before the outer peripheral surface 3a of the drill body 3, and is inclined toward the tip side of the drill 1 with respect to the direction perpendicular to the axis A. For this reason, the outer front end 7 a of the Sarae blade 7 in the direction perpendicular to the axis A is a position that protrudes most to the front end side of the drill 1 among the Sarah blades 7.
サラエ刃７の軸線Ａに垂直な方向に対してドリル１の先端側に傾斜する角度θ３は、特に限定されるものではないが、例えば、０°＜θ３≦２０°とすることができ、０°＜θ３≦１５°とすることが好ましく、０°＜θ３≦１０°とすることが更に好ましい。この角度θ３を０°よりも大きくすることで、サラエ刃７の外側先端７ａを最もドリル１の先端側に突出させることができる。これにより、ドリル１を回転させて加工対象物を穿孔する際に、加工対象物から外側先端７ａの回転軌跡により囲まれる部分を削り取ることができる。一方、この角度θ３を２０°以下とすることで、サラエ刃７を形成する際の作業性を高めることができるとともに、サラエ刃７の強度を確保することができる。また、この角度θ３を１５°以下、更には１０°以下とすることで、この効果を更に高めることができる。ドリル１の軸線Ａ方向におけるサラエ刃７の長さは、例えば、ドリル１の直径の５％〜１５％程度とすることができ、その中でも特に１０％程度とすることができる。 The angle θ3 inclined to the tip side of the drill 1 with respect to the direction perpendicular to the axis A of the Sarah blade 7 is not particularly limited, but can be, for example, 0 ° <θ3 ≦ 20 °. It is preferable that ° <θ3 ≦ 15 °, and more preferably 0 ° <θ3 ≦ 10 °. By making this angle θ3 larger than 0 °, the outer tip 7a of the Sarah blade 7 can be protruded most toward the tip side of the drill 1. As a result, when the drill 1 is rotated to perforate the workpiece, the portion surrounded by the rotation locus of the outer tip 7a can be scraped off from the workpiece. On the other hand, by setting the angle θ3 to 20 ° or less, the workability when forming the Sarah blade 7 can be improved, and the strength of the Sarah blade 7 can be secured. Moreover, this effect can be further enhanced by setting the angle θ3 to 15 ° or less, and further to 10 ° or less. The length of the Sarah blade 7 in the direction of the axis A of the drill 1 can be, for example, about 5% to 15% of the diameter of the drill 1, and can be particularly about 10%.
軸線Ａに垂直な方向に対する傾斜角度は、向心角とも呼ばれており、向心角は、軸線Ａに垂直な方向に対するドリル１の後端側が正（プラス）、軸線Ａに垂直な方向に対するドリル１の先端側が負（マイナス）となっている。このため、サラエ刃７は、負の向心角となっている。なお、負の向心角を有するドリルを、フィッシュテール型ドリルという。 The inclination angle with respect to the direction perpendicular to the axis A is also referred to as the centripetal angle. The centripetal angle is positive (plus) on the rear end side of the drill 1 with respect to the direction perpendicular to the axis A and is perpendicular to the axis A. The tip side of the drill 1 is negative (minus). For this reason, the Sarae blade 7 has a negative centripetal angle. A drill having a negative centripetal angle is referred to as a fishtail drill.
なお、サラエ刃７は、軸線Ａに垂直な方向に対してドリル１の先端側に傾斜していれば、直線状であってもよく、曲線状であってもよい。 The Sarae blade 7 may be linear or curved as long as it is inclined toward the tip of the drill 1 with respect to the direction perpendicular to the axis A.
仕上げ刃８は、サラエ刃７のエッジ部７ｂの欠けを抑制するための切れ刃であって、サラエ刃７の径方向外側に形成されて、サラエ刃７から連続して形成された切れ刃である。仕上げ刃８は、ドリル１の軸線Ａに対してドリル１の径方向外側に傾斜して、サラエ刃７の外側先端７ａからドリル本体３の外周面３ａまで延びている。ドリル１の軸線Ａに対してドリル１の径方向外側に傾斜するとは、ドリル１の先端側からドリル１の後端側に向けて拡径すること、また、軸線Ａに垂直な方向に対してドリル１の後端側に傾斜することと同義である。このため、サラエ刃７のエッジ部７ｂの角度θ４は、仕上げ刃８が形成されることにより大きくなっている。なお、エッジ部７ｂの角度θ４とは、サラエ刃７と仕上げ刃８とのなす角度をいう。 The finishing blade 8 is a cutting blade for suppressing chipping of the edge portion 7 b of the Sarae blade 7, and is a cutting blade formed on the radially outer side of the Sarae blade 7 and continuously formed from the Sarae blade 7. is there. The finishing blade 8 is inclined outward in the radial direction of the drill 1 with respect to the axis A of the drill 1, and extends from the outer tip 7 a of the Sarae blade 7 to the outer peripheral surface 3 a of the drill body 3. Inclining radially outward of the drill 1 with respect to the axis A of the drill 1 means increasing the diameter from the tip side of the drill 1 toward the rear end side of the drill 1 and with respect to a direction perpendicular to the axis A. This is synonymous with tilting toward the rear end side of the drill 1. For this reason, the angle θ4 of the edge portion 7b of the Sarah blade 7 is increased by forming the finishing blade 8. The angle θ4 of the edge portion 7b refers to an angle formed by the Sarae blade 7 and the finishing blade 8.
エッジ部７ｂの角度θ４は、特に限定されるものではないが、例えば、１２０°≧θ４≧８０°とすることができ、１１５°≧θ４≧８５°とすることが好ましく、１１０°≧θ４≧９０°とすることが更に好ましい。この角度θ４を８０°以上とすることで、サラエ刃７の欠けを抑制することができる。また、この角度θ４を８５°以上、更には９０°以上とすることで、この効果を更に高めることができる。特に、この角度θ４を９０°以上とすることで、サラエ刃７と仕上げ刃８とのなす角（エッジ部７ｂ）が鈍角になるため、サラエ刃７の欠けを大幅に抑制することができる。一方、この角度θ４を１２０°以下とすることで、仕上げ刃８の切削性を保持することができる。また、この角度θ４を１１５°以下、更には１１０°以下とすることで、この効果を更に高めることができる。ドリル１の軸線Ａ方向における仕上げ刃８の長さは、例えば、ドリル１の直径の３％〜１０％程度とすることができ、その中でも特に５％程度とすることができる。 The angle θ4 of the edge portion 7b is not particularly limited. For example, the angle θ4 can be 120 ° ≧ θ4 ≧ 80 °, preferably 115 ° ≧ θ4 ≧ 85 °, and 110 ° ≧ θ4 ≧. More preferably, the angle is 90 °. By making this angle θ4 80 ° or more, chipping of the Sarah blade 7 can be suppressed. Moreover, this effect can be further enhanced by setting the angle θ4 to 85 ° or more, and further to 90 ° or more. In particular, by setting the angle θ4 to 90 ° or more, the angle (edge portion 7b) formed by the Sarah blade 7 and the finishing blade 8 becomes an obtuse angle, so that the chipping of the Sarah blade 7 can be significantly suppressed. On the other hand, the cutting ability of the finishing blade 8 can be maintained by setting the angle θ4 to 120 ° or less. Moreover, this effect can be further enhanced by setting the angle θ4 to 115 ° or less, and further to 110 ° or less. The length of the finishing blade 8 in the axis A direction of the drill 1 can be, for example, about 3% to 10% of the diameter of the drill 1, and in particular, about 5%.
なお、仕上げ刃８は、ドリル１の軸線Ａに対してドリル１の径方向外側に傾斜していれば、直線状であってもよく、曲線状であってもよい。また、仕上げ刃８は、サラエ刃７のエッジ部７ｂの欠けを抑制するための切れ刃であることから、第一先行刃６ａ、第二先行刃６ｂ及びサラエ刃７よりも、ドリル１の径方向における幅が狭くなっている。 The finishing blade 8 may be linear or curved as long as it is inclined outward in the radial direction of the drill 1 with respect to the axis A of the drill 1. Further, since the finishing blade 8 is a cutting blade for suppressing chipping of the edge portion 7 b of the Sarae blade 7, the diameter of the drill 1 is larger than that of the first leading blade 6 a, the second leading blade 6 b and the Sarae blade 7. The width in the direction is narrow.
このように構成されるドリル本体３は、少なくとも切れ刃５全体がダイヤモンド膜９で被覆されている。ダイヤモンド膜９は、例えば、ＣＶＤ法等により形成することができる。 In the drill body 3 configured in this way, at least the entire cutting edge 5 is covered with the diamond film 9. The diamond film 9 can be formed by, for example, a CVD method.
次に、図３及び図４を参照して、本実施形態に係るドリル１を用いて、ＣＦＲＰに代表される繊維強化複合材とアルミニウムに代表される金属材とを積層した加工対象物１０を穿孔する状態について説明する。 Next, referring to FIG. 3 and FIG. 4, a processing object 10 in which a fiber reinforced composite material typified by CFRP and a metal material typified by aluminum are laminated using a drill 1 according to this embodiment. A state of punching will be described.
図３及び図４は、加工対象物を穿孔する際の状態を説明するための図である。加工対象物１０は、上層部材１１と下層部材１２とを積層した板状部材である。上層部材１１は、ＣＦＲＰに代表される繊維強化複合材及びアルミニウムに代表される金属材の何れか一方で構成され、下層部材１２は、ＣＦＲＰに代表される繊維強化複合材及びアルミニウムに代表される金属材の何れか他方で構成されている。 FIG. 3 and FIG. 4 are diagrams for explaining a state at the time of drilling a workpiece. The workpiece 10 is a plate-like member in which an upper layer member 11 and a lower layer member 12 are laminated. The upper layer member 11 is configured by one of a fiber reinforced composite material typified by CFRP and a metal material typified by aluminum, and the lower layer member 12 is typified by a fiber reinforced composite material typified by CFRP and aluminum. It is composed of either one of the metal materials.
図３及び図４に示すように、ドリル１を回転させて加工対象物１０に押し当てると、まず、第一先行刃６ａ及び第二先行刃６ｂにより加工対象物１０が切削され、次に、サラエ刃７及び仕上げ刃８により加工対象物１０が切削される。 As shown in FIGS. 3 and 4, when the drill 1 is rotated and pressed against the workpiece 10, the workpiece 10 is first cut by the first leading blade 6a and the second leading blade 6b. The workpiece 10 is cut by the Sarae blade 7 and the finishing blade 8.
ここで、アルミニウムなどの粘りのある金属は、先端角が小さくスラスト荷重が低く抑えられる切れ刃で穿孔すると、穴出口において筒状のバリが発生しやすくなる。一方、ＣＦＲＰなどの繊維強化複合材は、先端角が大きくスラスト荷重が大きくなる切れ刃で穿孔すると、層間剥離が発生しやすくなる。 Here, if a sticky metal such as aluminum is perforated with a cutting edge having a small tip angle and a low thrust load, a cylindrical burr tends to occur at the hole outlet. On the other hand, when fiber reinforced composite materials such as CFRP are perforated with a cutting edge having a large tip angle and a large thrust load, delamination tends to occur.
図３の（ａ）〜（ｃ）に示すように、第一先行刃６ａ及び第二先行刃６ｂは、ドリル１の回転中心から先端角が段階的に減少している。そして、第一先行刃６ａ及び第二先行刃６ｂにより加工対象物１０を切削する際は、まず、先端角が大きくスラスト荷重が比較的大きく掛かる第一先行刃６ａにより、第一先行刃６ａ及び第二先行刃６ｂで開ける穴の中心部分が形成され、次に、先端角が小さくスラスト荷重が比較的小さく掛かる第二先行刃６ｂにより、第一先行刃６ａ及び第二先行刃６ｂで開ける穴の外径部分が形成される。このため、第一先行刃６ａ及び第二先行刃６ｂにより加工対象物１０に開けられる穴は、その外径部分が第二先行刃６ｂにより開けられることで、穴出口において層間剥離の発生が抑えられる。一方で、穴出口において筒状のバリが発生しやすくなる。 As shown in FIGS. 3A to 3C, the first leading blade 6 a and the second leading blade 6 b are gradually reduced in tip angle from the rotation center of the drill 1. Then, when cutting the workpiece 10 with the first leading blade 6a and the second leading blade 6b, first, the first leading blade 6a and the first leading blade 6a and the first leading blade 6a with a large tip angle and a relatively large thrust load are used. A hole formed in the first leading blade 6a and the second leading blade 6b is formed by the second leading blade 6b in which the center portion of the hole opened by the second leading blade 6b is formed and then the tip angle is small and the thrust load is relatively small. The outer diameter portion is formed. For this reason, the hole drilled in the workpiece 10 by the first leading blade 6a and the second leading blade 6b suppresses the occurrence of delamination at the hole outlet by opening the outer diameter portion by the second leading blade 6b. It is done. On the other hand, cylindrical burrs are likely to occur at the hole outlet.
図４の（ａ）〜（ｃ）に示すように、サラエ刃７は、軸線Ａに垂直な方向に対してドリル１の先端側に傾斜しており、負の向心角を有していることから、その外側先端７ａから加工対象物１０を切削して行く。これにより、サラエ刃７により開けられる穴は、サラエ刃７の外側先端７ａにより、その外周縁から削り取られるため、穴出口において層間剥離の発生だけでなくバリの発生も大幅に抑制される。 As shown in FIGS. 4A to 4C, the Sarah blade 7 is inclined toward the tip side of the drill 1 with respect to the direction perpendicular to the axis A, and has a negative centric angle. Therefore, the workpiece 10 is cut from the outer tip 7a. Thereby, since the hole opened by the Sarae blade 7 is scraped off from the outer peripheral edge by the outer tip 7a of the Sarae blade 7, not only the occurrence of delamination but also the generation of burrs at the hole outlet is greatly suppressed.
そして、仕上げ刃８により、ドリル１の切れ刃５全体で開ける穴の外径が形成される。このとき、仕上げ刃８は、第一先行刃６ａ、第二先行刃６ｂ及びサラエ刃７よりも、ドリル１の径方向における幅が狭く、加工代が非常に少ないことにより、穴出口においてバリの発生及び層間剥離の発生が抑制される。 And the outer diameter of the hole opened by the whole cutting blade 5 of the drill 1 is formed by the finishing blade 8. At this time, the finishing blade 8 is narrower in the radial direction of the drill 1 than the first leading blade 6a, the second leading blade 6b, and the Sarae blade 7, and has a very small machining allowance. Occurrence and delamination are suppressed.
このように、本実施形態に係るドリル１によれば、ドリル１の回転中心から先端角が段階的に減少する第一先行刃６ａ及び第二先行刃６ｂが加工対象物１０を切削することで、穴出口において層間剥離の発生を抑制することができる。そして、先行刃６の径方向外側に、軸線Ａに垂直な方向に対して先端側に傾斜したサラエ刃７が形成されているため、サラエ刃７により開けられる穴は、サラエ刃７の外側先端７ａにより、その外周縁から削り取られる。これにより、穴出口において層間剥離の発生だけでなくバリの発生も大幅に抑制されるため、穿孔の加工品位が高くなる。しかも、サラエ刃７の径方向外側に、ドリル１の軸線Ａに対してドリル１の径方向外側に傾斜する仕上げ刃８が形成されているため、サラエ刃７のエッジ部７ｂの角度θ３を大きくすることができる。これにより、サラエ刃７の欠けが抑制されるため、工具寿命が長くなる。 As described above, according to the drill 1 according to the present embodiment, the first leading blade 6a and the second leading blade 6b whose tip angles gradually decrease from the rotation center of the drill 1 cut the workpiece 10. The occurrence of delamination at the hole exit can be suppressed. Since the Sarae blade 7 inclined to the tip side with respect to the direction perpendicular to the axis A is formed on the radially outer side of the leading blade 6, the hole opened by the Sarae blade 7 is the outer tip of the Sarae blade 7. The outer peripheral edge is scraped off by 7a. As a result, not only delamination but also burrs are greatly suppressed at the hole exit, and the drilling quality is improved. Moreover, since the finishing blade 8 that is inclined radially outward of the drill 1 with respect to the axis A of the drill 1 is formed on the radially outer side of the Sarae blade 7, the angle θ3 of the edge portion 7b of the Sarae blade 7 is increased. can do. Thereby, since the chip | tip of the Sarah blade 7 is suppressed, a tool life becomes long.
そして、サラエ刃７と仕上げ刃８とのなす角が鈍角である場合は、サラエ刃７の欠けが更に抑制されるため、工具寿命が更に長くなる。 And when the angle | corner which the Sarah blade 7 and the finishing blade 8 make is an obtuse angle, since the chip | tip of the Sarah blade 7 is further suppressed, a tool life becomes still longer.
本発明は上記実施形態に限定されるものではない。 The present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、上記の実施形態では、繊維強化複合材と金属材とが積層された複合板を加工対象物１０として用いたが、加工対象物は、繊維強化複合材のみを材料とする単一板であってもよい。なお、単一板とは、繊維強化複合材のみで構成された板を意味し、この中には、繊維強化複合材を複数枚積層した積層板も含まれる。 For example, in the above embodiment, a composite plate in which a fiber reinforced composite material and a metal material are laminated is used as the processing object 10. However, the processing target is a single plate made of only the fiber reinforced composite material. There may be. In addition, a single board means the board comprised only with the fiber reinforced composite material, and the laminated board which laminated | stacked multiple fiber reinforced composite materials is also contained in this.
また、上記実施形態では、各切れ刃５に一つのサラエ刃７及び仕上げ刃８が形成されるものとして説明したが、サラエ刃７及び仕上げ刃８は、各切れ刃５に２以上形成されるものであってもよい。 Moreover, although the said embodiment demonstrated as what the one Sarahe blade 7 and the finishing blade 8 were formed in each cutting edge 5, the Saraje blade 7 and the finishing blade 8 are formed in each cutting edge 5 2 or more. It may be a thing.
また、上記実施形態では、先行刃６が第一先行刃６ａ及び第二先行刃６ｂの二つの切れ刃により構成されているものとして説明したが、先行刃６は一つの切れ刃により構成されていてもよく、３以上の切れ刃により構成されていてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the leading edge 6 demonstrated as what was comprised by two cutting edges, the 1st leading edge 6a and the 2nd leading edge 6b, the leading edge 6 was comprised by one cutting edge. It may be constituted by three or more cutting edges.
次に、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。 Next, examples of the present invention will be described. The present invention is not limited to the following examples.
（実施例１）
実施例１は、図１及び図２に示すドリル１を用いた。実施例１のドリル１は、超硬合金により形成し、ＣＶＤ法によりダイヤモンド膜９を形成した。また、実施例１のドリル１は、外径Ｄを６．３７５ｍｍ、ねじれ溝４のねじれ角度を３０°、第一先行刃６ａの先端角度θ１を１２０°、第二先行刃６ｂの先端角度θ２を３０°、軸線Ａに垂直な方向に対してドリル１の先端側に傾斜する角度θ３を１０°、ダイヤモンド膜９の膜厚を１５μｍ、ダイヤモンド膜９が形成される範囲をドリル１の先端から２０ｍｍとした。
Example 1
In Example 1, the drill 1 shown in FIGS. 1 and 2 was used. The drill 1 of Example 1 was formed of a cemented carbide, and the diamond film 9 was formed by a CVD method. In the drill 1 of Example 1, the outer diameter D is 6.375 mm, the twist angle of the twist groove 4 is 30 °, the tip angle θ1 of the first leading blade 6a is 120 °, and the tip angle θ2 of the second leading blade 6b. Is 30 °, the angle θ3 inclined to the tip side of the drill 1 with respect to the direction perpendicular to the axis A is 10 °, the film thickness of the diamond film 9 is 15 μm, and the range in which the diamond film 9 is formed is from the tip of the drill 1 20 mm.
（実験１）
図５に示すように、加工対象物として、４ｍｍ厚のアルミニウム板２１に６．３５ｍｍ厚のＣＦＲＰ２２を三枚積層させた加工ワーク２０を使用した。また、１５ｍｍ厚のＣＦＲＰで構成した摩耗促進用ワークを使用した。
(Experiment 1)
As shown in FIG. 5, a workpiece 20 in which three 6.35 mm thick CFRPs 22 were laminated on a 4 mm thick aluminum plate 21 was used as a workpiece. Further, a wear promoting work composed of 15 mm thick CFRP was used.
そして、ＦＡＮＵＣ社製の立型マシンニングセンタに実施例１のドリル１を装着して、次の第一工程、第二工程及び第三工程を順次繰り返して、合計５００穴開ける実験を行った。 And the drill 1 of Example 1 was mounted | worn with the vertical machining center made from FANUC, and the following 1st process, the 2nd process, and the 3rd process were repeated sequentially, and the experiment which drills a total of 500 holes was conducted.
［第一工程］加工ワーク２０にアルミニウム板２１側から５穴開ける（図５の（ａ）参照）
［第二工程］加工ワーク２０にＣＦＲＰ２２側から５穴開ける（図５の（ｂ）参照）
［第三工程］摩耗促進用ワークに６０穴開ける
第一工程及び第二工程の切削条件は、乾式加工とし、回転速度を３２００ｍｉｎ−１、送り速度を３２０ｍｍ／ｍｉｎとした。第三工程の切削条件は、乾式加工とし、回転速度を５０００ｍｉｎ−１、送り速度を５００ｍｍ／ｍｉｎとした。
[First step] 5 holes are formed in the workpiece 20 from the aluminum plate 21 side (see FIG. 5A).
[Second step] 5 holes are made in the workpiece 20 from the CFRP 22 side (see FIG. 5B).
[Third step] Cutting 60 holes in the workpiece for promoting wear The cutting conditions in the first step and the second step were dry machining, the rotation speed was 3200 min −1 , and the feed rate was 320 mm / min. The cutting conditions in the third step were dry machining, the rotational speed was 5000 min −1 , and the feed speed was 500 mm / min.
図６は、実験１の第一工程（アルミニウム板側からの穴加工）における加工ワークの写真であり、（ａ）は１穴加工後、（ｂ）は３５５穴加工後、（ｃ）は４９５穴加工後の写真である。図７は、実験１の第二工程（ＣＦＲＰ側からの穴加工）における加工ワークの写真であり、（ａ）は６穴加工後、（ｂ）は３６０穴加工後、（ｃ）は５００穴加工後の写真である。図５及び図６に示すように、アルミニウム板２１側から穴加工を行った場合、ＣＦＲＰ２２の層間剥離は、３５５穴加工後に約１．２ｍｍ、４９５穴加工後に約１．５ｍｍ確認できたが、何れも問題となるレベルではなかった。図５及び図７に示すように、ＣＦＲＰ２２側から穴加工を行った場合、アルミニウム板２１のバリは全て０．４ｍｍ以下となり、何れの穴加工後も問題となるレベルではなかった。 6 is a photograph of the workpiece in the first step (drilling from the aluminum plate side) of Experiment 1, (a) after machining 1 hole, (b) after machining 355 holes, and (c) 495. It is a photograph after drilling. FIG. 7 is a photograph of the workpiece in the second step of Experiment 1 (drilling from the CFRP side), (a) after machining 6 holes, (b) after machining 360 holes, and (c) 500 holes. It is a photograph after processing. As shown in FIGS. 5 and 6, when drilling was performed from the aluminum plate 21 side, delamination of CFRP 22 was confirmed to be about 1.2 mm after 355 holes were processed, and about 1.5 mm after 495 holes were processed. None of them was a problem level. As shown in FIGS. 5 and 7, when drilling was performed from the CFRP 22 side, all burrs on the aluminum plate 21 were 0.4 mm or less, which was not a problem level after any drilling.
図８は、実験１における実験前のドリルの状態を示す写真である。図９は、実験１における３６０穴加工後のドリルの状態を示す写真である。図１０は、実験１における５００穴加工後のドリルの状態を示す写真である。図８〜図１０に示すように、３６０穴加工後にドリル１を観察したところ、特に異常な点は見られなかった。また、５００穴加工後にドリル１を観察したところ、各サラエ刃７のエッジ部７ｂに、若干のダイヤモンド膜９の剥離とアルミニウムの溶着が見られたが、何れも穿孔性能に大きく影響を及ぼすものではなかった。 FIG. 8 is a photograph showing the state of the drill in Experiment 1 before the experiment. FIG. 9 is a photograph showing the state of the drill after drilling 360 holes in Experiment 1. FIG. 10 is a photograph showing the state of the drill after processing 500 holes in Experiment 1. As shown in FIGS. 8 to 10, when the drill 1 was observed after 360 holes were drilled, no abnormal point was found. Further, when the drill 1 was observed after processing 500 holes, a slight peeling of the diamond film 9 and welding of aluminum were observed at the edge portion 7b of each Sarah blade 7, both of which greatly affected the drilling performance. It wasn't.
（比較例１）
比較例１は、図１１の（ａ）に示すように、切れ刃として、先端角度の異なる第一先行刃４１及び第二先行刃４２のみが形成されたダブルアングルドリル４０を用いた。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, as shown in FIG. 11A, a double-angle drill 40 in which only a first leading blade 41 and a second leading blade 42 having different tip angles were formed as cutting edges.
（比較例２）
比較例２は、図１１の（ｂ）に示すように、切れ刃として、先端角度の異なる第一先行刃５１、第二先行刃５２及び第三先行刃５３のみが形成されたトリプルアングルドリル５０を用いた。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, as shown in FIG. 11B, a triple angle drill 50 in which only the first leading blade 51, the second leading blade 52, and the third leading blade 53 having different tip angles are formed as cutting edges. Was used.
（比較例３）
比較例３は、図１１の（ｃ）に示すように、切れ刃として、回転中心と外側先端との間がドリル後端側に湾曲した切れ刃６１のみが形成されたローソク型ドリル６０を用いた。
(Comparative Example 3)
In Comparative Example 3, as shown in FIG. 11 (c), a candle type drill 60 in which only a cutting edge 61 curved between the rotation center and the outer front end on the drill rear end side is formed as a cutting edge. It was.
（比較例４）
比較例４は、図１１の（ｄ）に示すように、切れ刃として、先端角度の異なる第一先行刃７１及び第二先行刃７２と、第二先行刃７２の半径方向外側に形成されたサラエ刃７３と、のみが形成されたフィッシュテール型ドリル７０を用いた。つまり、フィッシュテール型ドリル７０は、仕上げ刃８を形成しないこと以外、実施例１のドリル１と同様とした。
(Comparative Example 4)
In Comparative Example 4, as shown in FIG. 11 (d), the first leading blade 71 and the second leading blade 72 having different tip angles and the second leading blade 72 were formed radially outside as cutting edges. The fish tail type drill 70 formed only with the Sarae blade 73 and was used. That is, the fishtail drill 70 was the same as the drill 1 of Example 1 except that the finishing blade 8 was not formed.
（実験２）
実施例１のドリル１、比較例１のダブルアングルドリル４０、比較例２のトリプルアングルドリル５０、比較例３のローソク型ドリル６０、比較例４のフィッシュテール型ドリル７０について、刃先強度及び穿孔の加工品位について評価した。穿孔の加工品位として、次の３項目について評価した。１項目目は、実験１で作製した摩耗促進用ワークに穴を開けた時の加工品位。２項目目は、実験１で作製した加工ワーク２０にアルミニウム板２１側から穴を開けた時の加工品位。３項目目は、実験１で作製した加工ワーク２０にＣＦＲＰ２２側から穴を開けた時の加工品位。刃先強度の評価は、５００穴加工でも欠けが発生しなかったものを○、２１０穴加工までは欠けが発生しなかったが３６０穴加工では欠けが発生したものを△、２１０穴加工までに欠けが発生したものを×とした。加工品位の評価は、層間剥離及びバリが殆ど発生しなかったものを○、実用上問題とならない程度に層間剥離又はバリが発生したものを△、実用上問題となる程度に層間剥離又はバリが発生したものを×とした。評価結果を表１に示す。
表１に示すように、比較例１〜４では×の評価があったが、実施例１では全て○の評価となった。また、仕上げ刃のない比較例４では刃先強度の評価が△であるのに対し、仕上げ刃のある実施例１では刃先強度の評価が○であることから、仕上げ刃を形成することで、工具寿命が長くなることが分かった。
(Experiment 2)
About the drill 1 of Example 1, the double angle drill 40 of the comparative example 1, the triple angle drill 50 of the comparative example 2, the candle type drill 60 of the comparative example 3, and the fishtail type drill 70 of the comparative example 4, the cutting edge strength and drilling The processing quality was evaluated. The following three items were evaluated as drilling quality. The first item is the processing quality when a hole is made in the workpiece for promoting wear produced in Experiment 1. The second item is the processing quality when a hole is made from the aluminum plate 21 side in the workpiece 20 produced in Experiment 1. The third item is the machining quality when a hole is made from the CFRP 22 side in the workpiece 20 produced in Experiment 1. The evaluation of the strength of the cutting edge was ○ for those in which no chipping occurred even after 500 holes were processed, and chipping did not occur until 210 holes were processed, but △ and chipped up to 210 holes were processed in which 360 chipping occurred. The thing which generate | occur | produced was set as x. The evaluation of the processing quality is as follows: ○ in which delamination and burrs hardly occur, △ in which delamination or burrs have occurred to the extent that they do not cause practical problems, and delamination or burrs to the extent that they are practically problematic. What occurred was marked as x. The evaluation results are shown in Table 1.
As shown in Table 1, in Comparative Examples 1 to 4, there was an evaluation of x, but in Example 1, all were evaluated as ◯. Further, in Comparative Example 4 without a finishing blade, the evaluation of the blade edge strength is △, whereas in Example 1 with a finishing blade, the evaluation of the blade edge strength is ◯. It has been found that the life is extended.
１…ドリル、２…シャンク、３…ドリル本体、３ａ…外周面、４…ねじれ溝、５…切れ刃、６…先行刃、６ａ…第一先行刃、６ｂ…第二先行刃、７…サラエ刃、７ａ…外側先端、７ｂ…エッジ部、８…仕上げ刃、９…ダイヤモンド膜、１０…加工対象物、１１…上層部材、１２…下層部材、２０…加工ワーク、２１…アルミニウム板、２２…ＣＦＲＰ、４０…ダブルアングルドリル、４１…第一先行刃、４２…第二先行刃、５０…トリプルアングルドリル、５１…第一先行刃、５２…第二先行刃、５３…第三先行刃、６０…ローソク型ドリル、６１…切れ刃、７０…フィッシュテール型ドリル、７１…第一先行刃、７２…第二先行刃、７３…サラエ刃、Ａ…軸線、θ４…サラエ刃のエッジ部の角度。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Drill, 2 ... Shank, 3 ... Drill main body, 3a ... Outer peripheral surface, 4 ... Twist groove, 5 ... Cutting blade, 6 ... Leading blade, 6a ... First leading blade, 6b ... Second leading blade, 7 ... Sarae Blade, 7a ... outer tip, 7b ... edge portion, 8 ... finishing blade, 9 ... diamond film, 10 ... workpiece, 11 ... upper layer member, 12 ... lower layer member, 20 ... workpiece, 21 ... aluminum plate, 22 ... CFRP, 40 ... double angle drill, 41 ... first leading blade, 42 ... second leading blade, 50 ... triple angle drill, 51 ... first leading blade, 52 ... second leading blade, 53 ... third leading blade, 60 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Candle type drill, 61 ... Cutting blade, 70 ... Fishtail type drill, 71 ... First leading blade, 72 ... Second leading blade, 73 ... Sarae blade, A ... Axis, [theta] 4 ... Angle of the edge portion of the Sarae blade.
Claims (2)
先端部の回転中心から形成されて、前記ドリルの軸線に対して前記ドリルの径方向外側に傾斜する先行刃と、
前記先行刃の径方向外側に形成されて、前記ドリルの軸線に垂直な方向に対して前記ドリルの先端側に傾斜するサラエ刃と、
サラエ刃の径方向外側に形成されて、前記ドリルの軸線に対して前記ドリルの径方向外側に傾斜する仕上げ刃と、
を備えることを特徴とするドリル。 A drill coated with a diamond film,
A leading edge formed from the center of rotation of the tip, and inclined radially outward of the drill with respect to the axis of the drill;
A Sarae blade formed on the radially outer side of the leading blade and inclined toward the tip side of the drill with respect to a direction perpendicular to the axis of the drill;
A finishing blade formed on the radially outer side of the Sarae blade and inclined to the radially outer side of the drill with respect to the axis of the drill;
A drill characterized by comprising.
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