JP2020044616A - Drill for carbon fiber composite material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、炭素繊維複合材用ドリルに関し、より詳しくは、穿孔後にバリ、デラミネーション（層間剥離）、炭素繊維の切れ残りや孔周囲の盛上り等、炭素繊維複合材に対する不具合が生じる虞の少ない炭素繊維複合材用ドリルに関する。 The present invention relates to a drill for a carbon fiber composite material, and more specifically, there is a possibility that defects such as burrs, delamination (interlaminar delamination), uncut carbon fibers, and swelling around a hole may occur after drilling. The present invention relates to a drill for low carbon fiber composite materials.
近年、マシニングセンター等の工作機械に使用されるドリルについては、無人で加工を行うことができる工作機械である全自動機が主流となってきていることから、全自動機に対応するドリルが数多く開発され販売されている。
しかし、ハンドドリルやボール盤等の孔あけ時に作業者の力が必要な装置に使用されるドリルについては、積極的な研究開発が行われることがなく、数十年に亘って同じ様な形状のドリルが用いられているのが現状である。
In recent years, as for drills used in machine tools such as machining centers, fully automatic machines, which are machine tools that can perform unmanned machining, have become mainstream, and a large number of drills compatible with fully automatic machines have been developed. Sold.
However, drills used in equipment that requires the power of an operator when drilling holes, such as hand drills and drilling machines, have not been actively researched and developed. At present, drills are used.
ハンドドリルやボール盤等で使用されるドリルは、作業者の腕の力を利用して孔あけを行うため、切削抵抗が大きいと孔あけが困難となる。
しかし、このようなドリルについては、ドリル自体の強度や剛性を確保することが先決であると考えられており、加えてドリルを購入した作業者が自分の好みにドリルを研磨して使用していたという実状もあって、ドリルメーカーにおいて切削抵抗を低減させるための研究は殆どなされていなかった。
Drills used in hand drills, drilling machines, and the like perform drilling using the force of an operator's arm. Therefore, drilling is difficult if the cutting resistance is large.
However, it is considered that such drills are determined to ensure the strength and rigidity of the drills themselves, and in addition, workers who purchase the drills grind and use the drills to their liking. In fact, little research has been done on drill manufacturers to reduce cutting forces.
本出願人は下記特許文献１において、高硬度の鋼板を使用した自動車の車体のスポット溶接部を剥離するために好適に用いられるドリルを提案している。
このドリルは、回転軸対称に２枚の切刃を有し、先端部にシンニングが施されているドリルであって、チゼル幅が０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍであり且つシンニングがドリル先端側から見た場合において両切刃の刃先を結んだ直線に対して１°〜４°傾いた角度で施されているものである。
The applicant of the present application has proposed a drill which is preferably used for peeling a spot welded portion of an automobile body using a high-hardness steel plate in Patent Document 1 below.
This drill has two cutting edges symmetrically with respect to the rotation axis, and is a drill having a thinning applied to a tip portion. The chisel width is 0.05 mm to 0.3 mm, and the thinning is from the drill tip side. When viewed, it is applied at an angle of 1 ° to 4 ° with respect to the straight line connecting the cutting edges of both cutting blades.
このドリルによれば、チゼル幅が狭く且つシンニングの傾斜角が角度１°〜４°で形成されていることにより、切削時のスラスト抵抗が小さく、作業者が加える力が少なくて済む。
しかしながら、このドリルは、高硬度の鋼板に対応するためにシンニングにより形成されるすくい角を９０°より大きく設定している。
そのため、中心部の切削力が弱く、ハンドドリルでの孔あけ作業時においてワークが中心から外周刃にかかるまでの間はかなりの力が必要となる。
また、チゼル幅が非常に狭いために、使用時に先端が欠けてしまう虞があり、特に粉末高速度鋼を材料とするドリルでは、脆くなるために一層先端が欠け易くなる。
According to this drill, since the chisel width is narrow and the inclination angle of the thinning is formed at an angle of 1 ° to 4 °, the thrust resistance at the time of cutting is small and the force applied by the operator is small.
However, in this drill, the rake angle formed by thinning is set to be larger than 90 ° in order to cope with a high hardness steel plate.
For this reason, the cutting force at the center is weak, and a considerable force is required until the work is applied from the center to the outer peripheral blade at the time of drilling with a hand drill.
Further, since the chisel width is very narrow, the tip may be chipped during use. Particularly, a drill made of powdered high-speed steel is brittle, and the tip is more easily chipped.
そこで、本出願人は下記特許文献２において、切削抵抗を大幅に低減することができ、ハンドドリルやボール盤等を使用した人力による孔あけ作業を容易に行うことが可能であるドリルを提案している。
このドリルは、回転軸対称に２枚の切刃を有し、先端部にシンニングが施されているドリルであって、主切刃により形成されたすくい角θ１と、シンニング切刃により形成されたすくい角θ２とがチゼルの直下を除いて、θ１＞θ２＞０°を満たすものである。
In view of the above, the applicant of the present application has proposed a drill in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163, which can significantly reduce the cutting resistance and can easily perform a manual drilling operation using a hand drill, a drilling machine, or the like. I have.
The drill has two cutting edges to the rotation axis of symmetry, a drill thinning is applied to the tip, and the rake angle theta 1 formed by the main cutting edge is formed by a thinned cutting edge and the rake angle theta 2, except that the right under the chisel and satisfy θ 1> θ 2> 0 ° .
特許文献２に記載のドリル（１０１）は、シンニング切刃（１０３）から開始された穿孔時の切削が主切刃（１０４）に掛かる際に、すくい角の変動があり、緩やかなすくいによって安定した切削が行なわれていたものが、主切刃（１０４）の内側エッジ部（１０５）に掛かった途端にすくい角が急激に大きくなり、ドリル外周側に進むに従ってさらに増大し、外周部（１０６）では捩れ角と同じになる（図１２参照）。
この結果、ドリル貫通の際に、炭素繊維複合材等の被削材では、穿孔している被削材の孔内周部から亀裂が発生したり、被削材が変形したりすることがしばしば起こるという問題があった。
The drill (101) described in Patent Literature 2 has a fluctuating rake angle when cutting at the time of drilling started from the thinning cutting edge (103) is applied to the main cutting edge (104), and is stabilized by gentle rake. The rake angle increases sharply as soon as it hits the inner edge portion (105) of the main cutting edge (104), and further increases toward the outer peripheral side of the drill. At 106), the torsion angle is the same (see FIG. 12).
As a result, during drilling, in a work material such as a carbon fiber composite material, cracks are often generated from the inner peripheral portion of the drilled work material or the work material is often deformed. There was a problem that would happen.
この現象は、例えば炭素繊維複合材の様に積層された被削材の場合、図１２のような従来のドリルで炭素繊維複合材を穿孔すると、孔貫通時のバリ、デラミネーション（層間剥離現象）や炭素繊維の切れ残りが生じるという問題があった。
上記問題は、ドリルの捩れ角（＝すくい角／外周部）が３０°前後の一般的なドリルでは起こり得ることである。
この現象は、ドリルの捩れ角を緩やかにすることで解消されるものの、切屑の排出等の別の問題が発生し、ドリル自体の切れ味が低下する虞もあり、単に捩れ角を緩やかにするだけではこれらの問題を解決することはできない。
For example, in the case of a work material laminated like a carbon fiber composite material, when a carbon fiber composite material is pierced with a conventional drill as shown in FIG. ) And carbon fibers are left uncut.
The above problem can occur in a general drill having a twist angle (= rake angle / outer peripheral portion) of about 30 °.
Although this phenomenon can be solved by reducing the twist angle of the drill, another problem such as chip discharge may occur, and the sharpness of the drill itself may be reduced. Cannot solve these problems.
本発明者らは、鋭意検討の結果、ダブルマージンドリルに先端小径部と食付き部を設けることで、上記問題を解消できることを見出した。
本発明は、上記したような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、穿孔後にバリ、デラミネーション（層間剥離）、炭素繊維の切れ残りや孔周囲の盛上り等、炭素繊維複合材に対する不具合が生じる虞の少ない炭素繊維複合材用ドリルに関するものである。
As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above problem can be solved by providing a double margin drill with a small-diameter portion at the tip and a bite portion.
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and includes carbon fibers such as burrs, delamination (delamination), uncut carbon fibers, and swelling around holes after drilling. The present invention relates to a drill for a carbon fiber composite material which is less likely to cause a problem with the composite material.
請求項１に係る発明は、回転軸対称に形成された２つの切刃を有し、
前記２つの切刃の各々は、ドリル先端からドリル外周側に向けて形成された主切刃と、前記主切刃よりドリル先端側に形成されたシンニング切刃とを有する炭素繊維複合材用ドリルであって、前記炭素繊維複合材用ドリルは、
回転軸対称に形成された２つの逃げ面を有し、
前記逃げ面よりドリル外周にかけて背溝が形成されることで、第一マージン部および前記第一マージン部のヒール側となる第二マージン部が形成されており、
前記第一マージン部は、第一マージン部切刃と、ドリル先端側からドリル末端側に向けて形成された先端小径部とを有し、
前記先端小径部は、逃げ面を有し、
前記第二マージン部は、第二マージン部切刃と、ドリル先端側からドリル末端側に向けて傾斜が設けられた食付き部とを有し、
前記食付き部は、逃げ面と、食付き部切刃とを有することを特徴とする、炭素繊維複合材用ドリルに関する。
The invention according to claim 1 has two cutting blades formed symmetrically with respect to the rotation axis,
Each of the two cutting edges has a main cutting edge formed from the drill tip toward the outer periphery of the drill, and a thinning cutting edge formed closer to the drill tip than the main cutting edge. Wherein the drill for carbon fiber composite material,
It has two flank surfaces formed symmetrically with respect to the rotation axis,
By forming a back groove from the flank to the outer periphery of the drill, a first margin portion and a second margin portion on the heel side of the first margin portion are formed,
The first margin portion has a first margin portion cutting edge, a tip small diameter portion formed from the drill tip side toward the drill end side,
The tip small diameter portion has a flank,
The second margin portion has a second margin portion cutting edge, a biting portion provided with an inclination from the drill tip side toward the drill end side,
The biting portion has a flank and a biting portion cutting edge, and relates to a drill for a carbon fiber composite material.
請求項２に係る発明は、前記背溝は、前記第二マージン部側から前記第一マージン部側に延びるように、背溝の溝深さが前記第一マージン部側の背溝よりも深くなっていることを特徴とする、請求項１に記載の炭素繊維複合材用ドリルに関する。 The invention according to claim 2 is such that the back groove extends deeper than the back groove on the first margin portion side so that the back groove extends from the second margin portion side to the first margin portion side. The drill for a carbon fiber composite material according to claim 1, wherein the drill is formed.
請求項３に係る発明は、前記先端小径部のドリル長手方向の長さは、前記食付き部のドリル長手方向の長さ以上であることを特徴とする、請求項１または２に記載の炭素繊維複合材用ドリルに関する。 The invention according to claim 3, wherein the length of the tip small-diameter portion in the drill longitudinal direction is equal to or greater than the length of the biting portion in the drill longitudinal direction. The present invention relates to a drill for a fiber composite material.
請求項４に係る発明は、前記先端小径部の捩れ角と、前記先端小径部よりもドリル末端側のドリル外周部の捩れ角とが異なる角度であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の炭素繊維複合材用ドリルに関する。 The invention according to claim 4 is characterized in that the torsion angle of the tip small diameter portion is different from the torsion angle of the outer peripheral portion of the drill closer to the end of the drill than the tip small diameter portion. The present invention relates to a drill for a carbon fiber composite material according to any one of the above.
請求項５に係る発明は、前記第一マージン部および／または前記第二マージン部には、１以上の外周溝が形成されていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の炭素繊維複合材用ドリルに関する。 The invention according to claim 5 is characterized in that at least one outer peripheral groove is formed in the first margin portion and / or the second margin portion. And a drill for a carbon fiber composite material.
請求項６に係る発明は、前記第一マージン部の外周溝は、前記先端小径部にのみ形成されていることを特徴とする、請求項５に記載の炭素繊維複合材用ドリルに関する。 The invention according to claim 6 relates to the carbon fiber composite material drill according to claim 5, wherein the outer peripheral groove of the first margin portion is formed only in the small-diameter portion at the distal end.
請求項７に係る発明は、前記第二マージン部の外周溝は、前記食付き部以外の箇所にのみ形成されていることを特徴とする請求項５または６に記載の炭素繊維複合材用ドリルに関する。 The invention according to claim 7, wherein the outer peripheral groove of the second margin portion is formed only at a portion other than the bite portion, the drill for a carbon fiber composite material according to claim 5 or 6. About.
請求項８に係る発明は、ドリル外周部には、バックテーパーが設けられていることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の炭素繊維複合材用ドリルに関する。 The invention according to claim 8 relates to the drill for a carbon fiber composite material according to any one of claims 1 to 7, wherein a back taper is provided on an outer peripheral portion of the drill.
請求項９に係る発明は、前記炭素繊維複合材用ドリルにはダイヤモンドコーティングが施されていることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の炭素繊維複合材用ドリルに関する。 The invention according to claim 9 relates to the drill for carbon fiber composite material according to any one of claims 1 to 8, wherein the drill for carbon fiber composite material is coated with diamond. .
請求項１に係る発明によれば、ドリルが、回転軸対称に形成された２つの切刃を有し、前記２つの切刃の各々は、ドリル先端からドリル外周側に向けて形成された主切刃と、前記主切刃よりドリル先端側に形成されたシンニング切刃とを有し、回転軸対称に形成された２つの逃げ面を有し、前記逃げ面よりドリル外周にかけて背溝が形成されることで、第一マージン部および前記第一マージン部のヒール側となる第二マージン部が形成されており、前記第一マージン部は、第一マージン部切刃と、ドリル先端側からドリル末端側に向けて形成された先端小径部とを有し、前記先端小径部は、逃げ面を有し、前記第二マージン部は、第二マージン部切刃と、ドリル先端側からドリル末端側に向けて傾斜が設けられた食付き部とを有し、前記食付き部は、逃げ面と、食付き部切刃とを有するため、先端小径部は逃げ面を有し、鋭く創られているので、炭素繊維を引きずることなく切削を行う事が出来る。この切刃による切削が進むと、第二マージン部に設けた食付き部が切削を開始する。食付き部は先端小径部同様逃げ面を有し、鋭く創られているので、炭素繊維を引きずることなく切削を行う事が出来る。食付き部の切刃により徐々に径を拡大しながら第二マージン部切刃に至る。この時点で初めてドリルの外径に相当する切刃に達し、必要サイズの孔径は、先端小径部と食付き部によって形成されことになる。ここから暫くは第二マージン部切刃による切削となる。更に切削が進むと外周切刃に達してこの時点で４枚刃による切削が始まり、孔を貫通させて穿孔が終了する。ドリル径よりも先端部切刃外周部を若干細くし、所謂下孔を形成した後、食付き部による傾斜により、徐々に孔径を拡大しながらドリル径による孔を形成し、最終的にはダブルマージン４枚刃による安定した切削で穿孔が終了する。即ち、穿孔時の孔形成は主に先端小径部と食付き部で行ない、その後を追いかけるように、４枚刃の切刃が孔壁を仕上げる形で作用する。
この一連の動作により、穿孔後の孔はバリ、デラミネーション（層間剥離）、炭素繊維の切れ残りや孔周囲の盛上り等の炭素繊維複合材に対する不具合が解消される。
さらに、ステンレス等の鋼系材料の切削は元より、薄板や軟らかい材質や炭素繊維複合材に対する切削においても、切削抵抗を大幅に低減することができ、ハンドドリルや手動のボール盤等を使用して孔あけ作業を容易に行うことが可能なドリルを提供することができる。また、切削抵抗が低減されることで、孔あけ精度が向上し、孔あけ時間が短縮するため作業効率が向上する。さらにドリルの寿命を大幅に延ばすことも可能となる。
According to the invention according to claim 1, the drill has two cutting edges formed symmetrically with respect to the rotation axis, and each of the two cutting edges is formed from the tip of the drill toward the outer periphery of the drill. It has a cutting edge and a thinning cutting edge formed closer to the tip of the drill than the main cutting edge, has two flank surfaces formed symmetrically with respect to the rotation axis, and a back groove is formed from the flank surface to the outer periphery of the drill. By doing so, a first margin portion and a second margin portion on the heel side of the first margin portion are formed, and the first margin portion has a first margin portion cutting edge and a drill from a drill tip side. A tip small-diameter portion formed toward the distal end side, the tip small-diameter portion has a flank, and the second margin portion has a second margin cutting edge and a drill distal end side from the drill tip side. A biting portion inclined toward the Parts are to have a flank surface and a chamfer cutting edge, the front-end small-diameter portion has a flank, since the created sharp, it is possible to perform cutting without dragging the carbon fibers. As cutting by the cutting blade proceeds, the biting portion provided in the second margin portion starts cutting. The biting portion has a flank like the small diameter portion at the tip and is sharply formed, so that cutting can be performed without dragging the carbon fiber. The cutting edge of the biting portion leads to the second margin cutting edge while gradually increasing the diameter. At this point, the cutting edge corresponding to the outer diameter of the drill is reached for the first time, and the hole of the required size is formed by the small-diameter portion at the tip and the biting portion. For a while from here, the cutting is performed by the second margin cutting edge. As the cutting further proceeds, the outer peripheral cutting edge is reached. At this time, the cutting by the four blades starts, and the hole is made to penetrate and the drilling ends. After making the outer periphery of the tip cutting edge slightly thinner than the drill diameter and forming a so-called pilot hole, the hole with the drill diameter is formed while gradually increasing the hole diameter due to the inclination by the bite portion, and finally double Drilling is completed by stable cutting with four margins. That is, the hole is formed mainly at the tip small diameter portion and the bite portion at the time of drilling, and the four-blade cutting blade works so as to finish the hole wall so as to chase after it.
Through this series of operations, problems with the carbon fiber composite material such as burrs, delamination (interlaminar delamination), uncut carbon fibers, and swelling around the holes are eliminated in the holes after drilling.
In addition to cutting steel-based materials such as stainless steel, it is also possible to significantly reduce cutting resistance when cutting thin sheets, soft materials, and carbon fiber composite materials, using hand drills and manual drilling machines. A drill capable of easily performing a drilling operation can be provided. Further, the reduction of the cutting resistance improves the drilling accuracy and shortens the drilling time, thereby improving the working efficiency. Further, the life of the drill can be greatly extended.
請求項２に係る発明によれば、前記背溝は、前記第二マージン部側から前記第一マージン部側に延びるように、背溝の溝深さが前記第一マージン部側の背溝よりも深くなっているため、最終切刃である第二マージン部切刃のすくいを強化することができ、ドリルの抜け際に生じる、炭素繊維の強さによるアンカットを防止することができる。 According to the invention according to claim 2, the back groove has a groove depth of the back groove larger than that of the back groove on the first margin portion side so as to extend from the second margin portion side to the first margin portion side. As a result, the rake of the second margin cutting edge, which is the final cutting edge, can be strengthened, and uncut due to the strength of the carbon fiber, which occurs when the drill comes off, can be prevented.
請求項３に係る発明によれば、前記先端小径部のドリル長手方向の長さは、前記食付き部のドリル長手方向の長さ以上であるため、より容易に一連の動作により炭素繊維複合材を切削することができ、穿孔後の孔のバリ、デラミネーション（層間剥離）、炭素繊維の切れ残りや孔周囲の盛上り等の炭素繊維複合材に対する不具合を解消することができる。 According to the invention according to claim 3, the length of the tip small-diameter portion in the longitudinal direction of the drill is equal to or greater than the length of the biting portion in the longitudinal direction of the drill. This makes it possible to eliminate problems with the carbon fiber composite material such as burrs and delamination (delamination) of the hole after drilling, uncut carbon fibers, and swelling around the hole.
請求項４に係る発明によれば、前記先端小径部の捩れ角と、前記先端小径部よりもドリル末端側のドリル外周部の捩れ角とが異なる角度であるため、より容易に一連の動作により炭素繊維複合材を切削することができ、穿孔後の孔のバリ、デラミネーション（層間剥離）、炭素繊維の切れ残りや孔周囲の盛上り等の炭素繊維複合材に対する不具合を解消することができる。 According to the invention according to claim 4, the torsion angle of the tip small diameter portion and the torsion angle of the outer peripheral portion of the drill at the end side of the drill with respect to the tip small diameter portion are different angles, so that a series of operations can be performed more easily. The carbon fiber composite material can be cut, and problems with the carbon fiber composite material such as burrs and delamination (delamination) of holes after drilling, residual carbon fibers, and swelling around the holes can be eliminated. .
請求項５に係る発明によれば、前記第一マージン部および／または前記第二マージン部には、１以上の外周溝が形成されているため、切削時の発熱を抑えることができ、切削時の発熱による加工孔の変形や被削物の材質の変性を防止することができる。 According to the invention according to claim 5, since at least one outer peripheral groove is formed in the first margin portion and / or the second margin portion, heat generation during cutting can be suppressed, and It is possible to prevent deformation of the machined hole and denaturation of the material of the workpiece due to the heat generated by the workpiece.
請求項６に係る発明によれば、前記第一マージン部の外周溝は、前記先端小径部にのみ形成されているため、より容易に切削時の発熱を抑えることができ、切削時の発熱による加工孔の変形や被削物の材質の変性を防止することができる。 According to the invention according to claim 6, since the outer peripheral groove of the first margin portion is formed only in the small-diameter portion at the front end, heat generation during cutting can be more easily suppressed, and heat generated during cutting can be reduced. It is possible to prevent deformation of the machined hole and modification of the material of the work.
請求項７に係る発明によれば、前記第二マージン部の外周溝は、前記食付き部以外の箇所にのみ形成されているため、切刃が断続的に炭素繊維に当たることで、炭素繊維が切刃に引きずられことなく切断され、アンカットの発生を防止することができる。 According to the invention according to claim 7, since the outer peripheral groove of the second margin portion is formed only in a portion other than the bite portion, the cutting edge intermittently hits the carbon fiber, so that the carbon fiber is It is cut without being dragged by the cutting blade, and the occurrence of uncut can be prevented.
請求項８に係る発明によれば、ドリル外周部には、バックテーパーが設けられているため、すくい戻り現象を防止することができる。 According to the eighth aspect of the present invention, since the outer peripheral portion of the drill is provided with a back taper, it is possible to prevent a rake return phenomenon.
請求項９に係る発明によれば、前記炭素繊維複合材用ドリルにはダイヤモンドコーティングが施されているため、刃先の摩耗が抑制され、炭素繊維複合材に特化した、高送りが可能で、孔品質が向上する、長寿命のドリルとすることができる。 According to the invention according to claim 9, since the carbon fiber composite material drill is coated with diamond, wear of the cutting edge is suppressed, and high feed specialized for the carbon fiber composite material is possible, A long life drill with improved hole quality can be obtained.
以下、本発明に係る炭素繊維複合材用ドリルの好適な実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a drill for a carbon fiber composite material according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
＜第一実施形態＞
図１のＡは、第一実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの平面図（ドリルを先端側から見た図）であり、図１のＢは、第一実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの平面図であって、各部位の径の違いを示すためにＡの一部の線を削除した説明図である。図２のＡは、第一実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの正面図であり、図２のＢは第一実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの（やや切屑排出溝よりから見た）側面図である。図３のＡは、第一実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの回転軌跡を示す説明図であり、図３のＢは第一実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルのドリル末端側の形状を示す説明図である。
<First embodiment>
FIG. 1A is a plan view (a view of the drill from the tip side) of the drill for a carbon fiber composite material according to the first embodiment, and FIG. 1B is a carbon fiber composite material according to the first embodiment. FIG. 4 is a plan view of the drill for use in the present invention, and is an explanatory view in which some lines of A are deleted to show a difference in diameter of each part. FIG. 2A is a front view of the carbon fiber composite material drill according to the first embodiment, and FIG. 2B is a carbon fiber composite material drill according to the first embodiment. FIG. FIG. 3A is an explanatory diagram showing a rotation trajectory of the carbon fiber composite material drill according to the first embodiment, and FIG. 3B is a diagram showing a drill terminal side of the carbon fiber composite material drill according to the first embodiment. It is explanatory drawing which shows a shape.
第一実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリル（１）（以下、単にドリルと称する）は、鉛直方向に中心軸を有する直径φの略円柱体を呈している。 ドリル（１）の材質としては、例えばＪＩＳ・ＳＫＨ４０（粉末ハイス鋼）や超硬合金等が挙げられ、ドリル（１）の硬度は、ＪＩＳ・ＳＫＨ４０の場合はＨＲＣ６６〜６８であることが好ましく、超硬合金の場合はＨＲＡ９０〜９４程度であることが好ましい。
図１のＡに示す如く、ドリル（１）の上半部（ドリル先端側）は、回転軸対称に形成された２つの切刃を有し、ドリル先端側から見たとき略Ｕ字状となる２つのシンニングがドリル先端部に施されている。
尚、シンニングとは、ドリルの心厚部に切れ刃を形成する研磨のことを指す。シンニングによりチゼルの心厚だけを少し落とし、負のすくい角として切れ刃を形成することができる。
ドリル（１）の下半部（ドリル末端側）は、ハンドドリルやボール盤等に取付け取外し可能となるように形成されている。
また、航空機製造用に使用されるポジティブフィードドリル（Ｄ）（図１１参照）に装着できるようにネジ加工を施すなど、使用用途により形状を決定する。
図１１は、本発明に係る炭素繊維複合材用ドリルが装着される、航空機製造用に使用されるポジティブフィードドリル（Ｄ）の一例を示す図であって、Ａはポジティブフィードドリル（Ｄ）の側面図と装着部（Ｄ１）の拡大図であり、Ｂはポジティブフィードドリル（Ｄ）に装着するドリルのシャンク部（１２）の拡大図である。なお、図１１のＡに示す通り、ポジティブフィードドリル（Ｄ）の装着部（Ｄ１）には、雌ネジ（Ｄ２）が設けられている。
ドリル（１）の先端角は、凡そ１００°〜１４０°の範囲で設定されている。
The carbon fiber composite material drill (1) (hereinafter, simply referred to as a drill) according to the first embodiment has a substantially cylindrical body having a diameter φ and having a central axis in a vertical direction. Examples of the material of the drill (1) include JIS SKH40 (powder high-speed steel) and cemented carbide, and the hardness of the drill (1) is preferably HRC 66 to 68 in the case of JIS SKH40. In the case of a cemented carbide, HRA is preferably about 90 to 94.
As shown in FIG. 1A, the upper half (drill tip side) of the drill (1) has two cutting edges formed symmetrically with respect to the rotation axis, and has a substantially U-shape when viewed from the drill tip side. Two thinnings are provided at the tip of the drill.
Note that thinning refers to polishing in which a cutting edge is formed in a thick part of a drill. By thinning, only the core thickness of the chisel can be slightly reduced, and the cutting edge can be formed as a negative rake angle.
The lower half (the end of the drill) of the drill (1) is formed so as to be detachable from a hand drill or a drilling machine.
Further, the shape is determined according to the intended use, such as by performing screw processing so that the positive feed drill (D) (see FIG. 11) used for aircraft manufacturing can be mounted.
FIG. 11: is a figure which shows an example of the positive feed drill (D) used for aircraft manufacture which mounts the drill for carbon fiber composite materials which concerns on this invention, and A is a positive feed drill (D). It is a side view and an enlarged view of a mounting part (D1), B is an enlarged view of the shank part (12) of the drill mounted to a positive feed drill (D). As shown in FIG. 11A, a female screw (D2) is provided in the mounting portion (D1) of the positive feed drill (D).
The tip angle of the drill (1) is set in a range of about 100 ° to 140 °.
２つの切刃の各々は、ドリル先端側から見たとき、ドリル中央部に形成されたチゼル（２）のチゼルエッジ（２Ｅ）からドリル外周側に向けて曲線を含む形状に延びるシンニング切刃（３）と、シンニング切刃（３）の端部（３Ｅ）からドリル外周方向に延びる主切刃（４）とからなる。
なお、図示例において、主切刃（４）はドリル外周方向に直線状に延びているが、曲線状に延びていてもよいし、直線状部分と曲線状部分とを含む線状に延びていてもよい。これは本発明の全ての実施形態に共通する。
また、主切刃（４）は鉛直方向に対してすくい角θ１を有するように形成されている。
尚、図１のＡ中の符号（５）は、主切刃の逃げ面を指す。
Each of the two cutting edges is a thinning cutting edge (3) extending from the chisel edge (2E) of the chisel (2) formed at the center of the drill toward the outer peripheral side of the drill when viewed from the drill tip side. ) And a main cutting edge (4) extending from the end (3E) of the thinning cutting edge (3) in the outer peripheral direction of the drill.
In the illustrated example, the main cutting edge (4) extends linearly in the outer peripheral direction of the drill. However, the main cutting edge (4) may extend in a curved shape, or may extend in a linear shape including a linear portion and a curved portion. You may. This is common to all embodiments of the present invention.
The main cutting edge (4) is formed to have a rake angle theta 1 with respect to the vertical direction.
In addition, the code | symbol (5) in A of FIG. 1 points out the flank of a main cutting edge.
チゼル（２）のチゼル幅（２Ｗ）は、ハンドドリル等の人力で被削材に押し付けるドリルの場合であっても、容易に被削材を切れるようにするとともに、ポジティブフィードドリル（Ｄ）や機械加工用のマシニングセンター等での使用も想定し、切れ味を残しつつ強度も確保できる様に設定されていることが好ましい。
具体的には、ドリル直径φの５〜１０％程度に設定されていることが好ましい。
例えば、ドリル直径φが２ｍｍ〜１３ｍｍの場合、チゼル幅（２Ｗ）はドリル直径の増減に応じて０．０５ｍｍ〜１．３ｍｍの範囲で増減させて設定する。
The chisel width (2W) of the chisel (2) allows the work material to be easily cut, even in the case of a drill such as a hand drill, which is manually pressed, and a positive feed drill (D) or the like. In consideration of use in a machining center or the like for machining, it is preferable that the setting is made so that the strength can be secured while leaving sharpness.
Specifically, it is preferable to set the diameter to about 5 to 10% of the drill diameter φ.
For example, when the drill diameter φ is 2 mm to 13 mm, the chisel width (2 W) is set to be increased or decreased in the range of 0.05 mm to 1.3 mm according to the increase or decrease of the drill diameter.
第一実施形態に係るドリル（１）において、鉛直方向に対する主切刃（４）の捩れ角δは１０°〜４５°を満たすように設定されており、より好ましくは３０°に設定されている。
捩れ角δが１０°未満、あるいは４５°を超えるように設定すると、切屑を排出し難くなり、ドリルの切れ味が低下するため好ましくない。
捩れ角を１０°〜４５°を満たすように設定すると、切屑の排出を容易にでき且つドリルの切れ味を向上させることができる。
それゆえに、捩れ角δは３０°前後に設定することが好ましい。
In the drill (1) according to the first embodiment, the torsion angle δ of the main cutting edge (4) with respect to the vertical direction is set so as to satisfy 10 ° to 45 °, and is more preferably set to 30 °. .
If the torsion angle δ is set to be less than 10 ° or more than 45 °, it becomes difficult to discharge the chips and the sharpness of the drill decreases, which is not preferable.
When the torsion angle is set to satisfy 10 ° to 45 °, chips can be easily discharged and the sharpness of the drill can be improved.
Therefore, it is preferable that the twist angle δ is set to around 30 °.
シンニング切刃（３）は、切屑排出溝（６）の捩れ方向に沿うように傾斜させて設けることが望ましい。
ドリル先端部に施されたシンニング面（３Ｓ）は、ドリル先端側から見たとき略Ｕ字状となっており、シンニング面（３Ｓ）が鉛直方向に対して傾斜角３γを有し、δ≦３γを満たし、さらにシンニング面（３Ｓ）の傾斜角３γは、１５°〜５０°の範囲（例えば３５°）に設定されていることが好ましい。
また、シンニング切刃（３）は鉛直方向に対してすくい角θ２を有するように形成されている。
The thinning cutting edge (3) is desirably provided so as to be inclined along the twist direction of the chip discharge groove (6).
The thinning surface (3S) applied to the tip of the drill is substantially U-shaped when viewed from the tip of the drill, and the thinning surface (3S) has an inclination angle 3γ with respect to the vertical direction, and δ ≦ Preferably, the inclination angle 3γ of the thinning surface (3S) is set in a range of 15 ° to 50 ° (for example, 35 °).
Further, thinning the cutting edge (3) is formed to have a rake angle theta 2 with respect to the vertical direction.
第一実施形態に係るドリル（１）において、シンニング切刃（３）のすくい角θ２は、０°より大きく、主切刃（４）のすくい角θ１より小さく設定することが望ましい。
すなわち、これらのすくい角の関係は、θ１＞θ２＞０°となる。
但し、チゼル（２）の直下のみでθ２≒０°（ほぼ０°に近いθ２＜０°）となる。
また、主切刃（４）により形成された刃先角α１と、シンニング切刃（３）により形成された刃先角α２とは、α１≦α２＜９０°を満たすことが望ましい。
In the drill (1) according to the first embodiment, the rake angle theta 2 of the thinning cutting edge (3) is greater than 0 °, it is desirable to set smaller than the rake angle theta 1 of the main cutting edge (4).
That is, the relationship between these rake angles is θ 1 > θ 2 > 0 °.
However, only under the chisel (2), θ 2近 い 0 ° (θ 2 <0 ° close to 0 °).
Also, the included angle alpha 1 which is formed by the main cutting edge (4), the thinning cutting edge (3) included angle alpha 2 which is formed by, α 1 ≦ α 2 <it is desirable to satisfy the 90 °.
逃げ面（５）は、水平面に対して逃げ角βを有し、逃げ角βは０°＜β＜３０°を満たすように設定されていることが好ましい。より好ましくは５°＜β≦２０°を満たすように設定されている。 The flank (5) preferably has a clearance angle β with respect to the horizontal plane, and the clearance angle β is preferably set so as to satisfy 0 ° <β <30 °. More preferably, it is set so as to satisfy 5 ° <β ≦ 20 °.
第一実施形態に係るドリル（１）は、回転軸対称に形成された２つの逃げ面（５）を有し、２つの逃げ面（５）の各々には、ドリル外周部（Ｏ）にかけて、ドリル先端側から見たとき、曲線を含む形状または直線状となる背溝（ＢＣ）が形成されている。
これにより、ドリル外周部（Ｏ）をダブルマージン形状（すなわち、第一マージン部（Ｍ１）と第二マージン部（Ｍ２）を備える形状）とし、第一マージン部（Ｍ１）とヒール側に配した第二マージン部（Ｍ２）にも切刃（第一マージン部切刃（Ｍ１Ｃ）と第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ））を設け、実質４枚刃形状とすることで、炭素繊維複合材の穿孔時におけるデラミネーションの発生を防止することができる。
The drill (1) according to the first embodiment has two flank surfaces (5) formed symmetrically with respect to the rotation axis, and each of the two flank surfaces (5) extends over the drill outer peripheral portion (O). When viewed from the tip of the drill, a back groove (BC) having a shape including a curve or a straight line is formed.
Thereby, the outer peripheral portion (O) of the drill has a double margin shape (that is, a shape including the first margin portion (M1) and the second margin portion (M2)), and is arranged on the heel side with the first margin portion (M1). The cutting edge (the first margin cutting edge (M1C) and the second margin cutting edge (M2C)) is also provided in the second margin portion (M2) to form a substantially four-blade shape. The occurrence of delamination during drilling can be prevented.
第一マージン部（Ｍ１）と第二マージン部（Ｍ２）は、ドリル外周に沿って１０°〜４５°の捩れ角を有する。これにより、第一マージン部切刃（Ｍ１Ｃ）と第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ）には捩れ角によるすくい角が形成され、４枚刃ドリルの形状を為す。 The first margin portion (M1) and the second margin portion (M2) have a twist angle of 10 ° to 45 ° along the outer periphery of the drill. As a result, a rake angle is formed between the first margin portion cutting edge (M1C) and the second margin portion cutting edge (M2C) by a torsion angle, thereby forming a four-flute drill.
図２のＡに示す如く、第一マージン部（Ｍ１）は、ドリル先端側からドリル末端側に向けて形成された（すなわち、ドリル上半部からドリル下半部に延びるように形成された）先端小径部（８）と、第一マージン部切刃（Ｍ１Ｃ）とを有する。
すなわち、主切刃（４）から繋がる先端小径部（８）にはエンドミルの外周刃の様な逃げを設け、先端小径部（８）以外の第一マージン部（Ｍ１）は、一般的なドリルと同様に、外周に沿った形状となっている。
As shown in FIG. 2A, the first margin portion (M1) is formed from the drill tip side to the drill end side (that is, formed to extend from the drill upper half to the drill lower half). It has a tip small diameter portion (8) and a first margin cutting edge (M1C).
That is, a relief such as an outer peripheral edge of an end mill is provided in the small end portion (8) connected to the main cutting edge (4), and the first margin portion (M1) other than the small end portion (8) is a general drill. Similarly to the above, it has a shape along the outer periphery.
第一実施形態に係るドリル（１）は、ドリル先端側からドリル末端側に向けて、第一マージン部（Ｍ１）を削り、径をドリル径（７）より細くすることにより切刃を鋭く成形している。
ドリル径（７）よりも径を細くした第一マージン部（Ｍ１）の部分を先端小径部（８）と称する。
尚、先端小径部（８）よりもドリル末端側のドリル径（７）を有する部分をドリル外周部（Ｏ）と称する。
また、第一マージン部切刃（Ｍ１Ｃ）は、先端小径部（８）に位置する部分を先端小径部切刃（８Ｃ）と、ドリル外周部（Ｏ）に位置する部分を外周切刃（ＯＣ）とに分けられる。
The drill (1) according to the first embodiment cuts the first margin portion (M1) from the drill tip side to the drill end side and sharpens the cutting edge by making the diameter smaller than the drill diameter (7). doing.
The portion of the first margin portion (M1) having a diameter smaller than the drill diameter (7) is referred to as a tip small diameter portion (8).
A portion having a drill diameter (7) closer to the distal end of the drill than the tip small diameter portion (8) is referred to as a drill outer peripheral portion (O).
The first margin cutting edge (M1C) includes a tip small diameter portion (8) at the tip small diameter portion (8C), and a portion located at the drill outer peripheral portion (O) at the outer peripheral cutting edge (O). ).
先端小径部（８）は、先端小径部逃げ面（８５）を有する。
先端小径部（８）は、ドリル径（７）より０．１ｍｍから０．４ｍｍ程度細くすることが望ましい。
たとえば、ドリル径（７）が３ｍｍの場合は先端小径部（８）を２．９ｍｍ、ドリル径（７）が６ｍｍの場合は先端小径部（８）を５．８ｍｍ、ドリル径（７）が１５ｍｍの場合は先端小径部（８）を１４．６ｍｍとすることが望ましい。
先端小径部（８）の径を上記範囲に設定することにより、穿孔時に、先端小径部（８）による切削から後述する食付き部（９）による切削に円滑に移行することができ、穿孔後の孔のバリ、デラミネーション（層間剥離）、炭素繊維の切れ残りや孔周囲の盛上り等の炭素繊維複合材に対する不具合をより容易に防止することができる。
The tip small diameter portion (8) has a tip small diameter portion flank (85).
It is desirable that the tip small diameter portion (8) be smaller than the drill diameter (7) by about 0.1 mm to 0.4 mm.
For example, when the drill diameter (7) is 3 mm, the tip small diameter portion (8) is 2.9 mm, and when the drill diameter (7) is 6 mm, the tip small diameter portion (8) is 5.8 mm, and the drill diameter (7) is In the case of 15 mm, it is desirable that the tip small diameter portion (8) is 14.6 mm.
By setting the diameter of the tip small diameter portion (8) within the above range, it is possible to smoothly shift from cutting by the tip small diameter portion (8) to cutting by the bite portion (9) described later at the time of drilling. It is possible to more easily prevent problems with the carbon fiber composite material, such as burrs and delamination (delamination) of the holes, uncut carbon fibers, and swelling around the holes.
第二マージン部（Ｍ２）は、ドリル先端側からドリル外周部（Ｏ）にかけて（すなわち、ドリル先端側からドリル末端側に向けて）、タップの食付き部の様に傾斜（すなわち、ドリル先端側からドリル末端側に向けて徐々に径が大きくなる形状）を設け、ドリル外周部（Ｏ）の回転軌跡がコーン状（円錐台状）（図３のＡ参照）になる様に成形されている。
以下、第二マージン部（Ｍ２）の傾斜を設けた部分を食付き部（９）と称する。
食付き部（９）には食付き部逃げ面（９５）が設けられており、これにより食付き部切刃（９Ｃ）が形成されている。
The second margin portion (M2) is inclined like a biting portion of the tap (that is, on the drill tip side) from the drill tip side to the drill outer periphery (O) (ie, from the drill tip side to the drill end side). From the top to the end of the drill), so that the rotation locus of the outer peripheral portion (O) of the drill has a cone shape (a truncated cone shape) (see FIG. 3A). .
Hereinafter, a portion provided with the inclination of the second margin portion (M2) is referred to as a biting portion (9).
The biting portion (9) is provided with a biting portion flank (95), thereby forming a biting portion cutting blade (9C).
また、第二マージン部（Ｍ２）は、第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ）を有する。
第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ）は、食付き部（９）のドリル末端側の端部からドリル末端方向に延びるように設けられている（図２のＡ参照）。
また、第二マージン部（Ｍ２）は、食付き部（９）のドリル末端側の端部からドリル末端方向に延びるように、ヒール側に面取り部（Ｍ２１）を有する。
面取り部（Ｍ２１）を有することで、第二マージン部の強度とマージン幅を調節する事が容易に行なわれる。例えば、強度が必要な場合は第二マージン部全体の幅を大きく取り、面取り部の寸法によってマージン幅の大小を調整する。これにより、適正な強度とマージン幅を備えることができる。
The second margin part (M2) has a second margin part cutting edge (M2C).
The second margin cutting edge (M2C) is provided so as to extend in the direction of the drill end from the end of the biting portion (9) on the drill end side (see A in FIG. 2).
Further, the second margin portion (M2) has a chamfered portion (M21) on the heel side so as to extend from the end of the biting portion (9) on the side of the drill end toward the end of the drill.
By having the chamfered portion (M21), it is easy to adjust the strength and the margin width of the second margin portion. For example, when strength is required, the width of the entire second margin portion is increased, and the size of the margin width is adjusted according to the dimensions of the chamfered portion. Thereby, appropriate strength and margin width can be provided.
食付き部（９）の長さ（９Ｌ）は先端小径部（８）の長さ（８Ｌ）を超えないように設定することが望ましい。
具体的な長さは、炭素繊維複合材の炭素繊維の編み方や積層方向等によって設定する。
図２のＡおよび図２のＢでは、食付き部（９）の長さ（９Ｌ）をドリル径（７）の凡そ８０％としているが、食付き部（９）の傾斜角（円錐台の角度）や先端径によって長さは定まるので、穿孔材料の変化により、長さを決定する。
先端小径部（８）の長さ（８Ｌ）は食付き部（９）の長さ（９Ｌ）以上とすれば良いが、食付き部（９）の長さ（９Ｌ）に近い場合は、いきなり４枚刃による切削に移行するため、先端小径部（８）の長さ（８Ｌ）はドリル径（７）の１〜２倍程度に定めることが望ましい。
また、先端小径部（８）の逃げ角（β８）および食付き部（９）の逃げ角（β９）は、０°より大きく１０°以下の設定（すなわち、０°＜β８≦１０°および０°＜β９≦１０°）とすることが望ましい。先端小径部（８）の逃げ角（β８）は、６．５°〜７°、食付き部（９）の逃げ角（β９）は、８°に設定することがより望ましい。
先端小径部（８）の逃げ角（β８）および食付き部（９）の逃げ角（β９）を、０°より大きく１０°以下の設定にすることで、切屑の排出を容易にでき且つドリルの切れ味を向上させることができる。
It is desirable to set the length (9L) of the biting portion (9) not to exceed the length (8L) of the small-diameter portion (8) at the tip.
The specific length is set according to the method of knitting the carbon fibers of the carbon fiber composite material, the laminating direction, and the like.
In FIG. 2A and FIG. 2B, the length (9L) of the biting portion (9) is approximately 80% of the drill diameter (7), but the inclination angle of the biting portion (9) (of the truncated cone) Since the length is determined by the angle) and the tip diameter, the length is determined by a change in the material of the perforation.
The length (8L) of the tip small-diameter portion (8) may be longer than the length (9L) of the biting portion (9), but if it is close to the length (9L) of the biting portion (9), suddenly In order to shift to cutting with four blades, it is desirable that the length (8L) of the small-diameter portion (8) at the tip is set to be about 1 to 2 times the drill diameter (7).
Further, the clearance angle of the front-end small-diameter portion (8) (beta 8) and the chamfer clearance angle (9) (beta 9) is, 0 ° greater than 10 ° the following settings (i.e., 0 ° <β 8 ≦ 10 And 0 ° <β 9 ≦ 10 °). More preferably, the clearance angle (β 8 ) of the tip small diameter portion (8) is set to 6.5 ° to 7 °, and the clearance angle (β 9 ) of the bite portion (9) is set to 8 °.
Clearance angle of the front-end small-diameter portion (8) (beta 8) and the chamfer clearance angle (9) (beta 9), by the 0 ° greater than 10 ° the following settings can discharge of chips easily And the sharpness of a drill can be improved.
図１のＢは、第一実施形態に係るドリル（１）の各部位の径の違いを示す説明図である。
図１のＢに示す如く、食付き部（９）の先端径（９７）の径が最も小さく、次にドリルの先端小径部（８）の径（８７）が小さく、ドリル径（７）の径が最も大きくなっている。
これにより、第一実施形態に係るドリル（１）を用いて炭素繊維複合材を切削した際、穿孔は、チゼル（２）からシンニング切刃（３）、主切刃（４）を経て、先端小径部（８）に達すると、先端小径部（８）外周の切削が開始される。その後切削は先端小径部（８）から徐々に食付き部（９）に達し、食付き部（９）ではコーン状の孔が成形され、ドリル径（７）に到達すると、暫くは第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ）によって凡その所定サイズ径の孔が成形され、第一マージン部切刃（Ｍ１Ｃ）に到達した直後より、ダブルマージンで、すくい角を持った計４枚の切刃（すなわち、２枚の第一マージン部切刃（Ｍ１Ｃ）と２枚の第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ））によるドリル外周部（Ｏ）によって、所定サイズの径（ドリル径（７））の孔の穿孔が完了する。
炭素繊維複合材の穿孔に於いては、０．２５インチの穿孔に対し、０．２５１インチ径のドリルを使用するなど、穿孔直後の孔の収縮が起きるため、ダブルマージン４枚刃による穿孔が孔の形成にとって有効に作用する。
FIG. 1B is an explanatory diagram showing a difference in diameter of each part of the drill (1) according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1B, the diameter of the tip diameter (97) of the biting portion (9) is the smallest, the diameter (87) of the tip small diameter portion (8) of the drill is next smaller, and the diameter of the drill (7) is smaller. The diameter is the largest.
Accordingly, when the carbon fiber composite material is cut using the drill (1) according to the first embodiment, the perforation is performed from the chisel (2) through the thinning cutting edge (3), the main cutting edge (4), and the tip. When the small diameter portion (8) is reached, cutting of the outer periphery of the small diameter portion (8) starts. Thereafter, the cutting gradually reaches the biting portion (9) from the tip small diameter portion (8), and a cone-shaped hole is formed at the biting portion (9). When the hole reaches the drill diameter (7), the second margin is used for a while. A hole of approximately predetermined size is formed by the partial cutting edge (M2C), and immediately after reaching the first marginal cutting edge (M1C), a total of four cutting edges having a rake angle with a double margin (ie, The hole of a predetermined size (drill diameter (7)) is formed by the outer peripheral portion (O) of the drill by two first margin cutting edges (M1C) and two second margin cutting edges (M2C). Drilling is completed.
In the drilling of carbon fiber composite material, the hole shrinks immediately after drilling, such as using a 0.251 inch diameter drill for 0.25 inch drilling. It works effectively for hole formation.
第一実施形態に係るドリル（１）は上述の構造を具備することにより、図３のＡに示す回転軌跡（１０）を有する。
すなわち、先端小径部（８）は、ドリル径（７）部分の回転軌跡よりも小さい回転軌跡を有し、先端小径部（８）よりもドリル末端側の食付き部（９）が設けられている部分では、食付き部（９）の傾斜に由来してコーン状の回転軌跡を有し、食付き部（９）よりもドリル末端側はドリル径（７）の回転軌跡（すなわち、２枚の第一マージン部切刃（Ｍ１Ｃ）と２枚の第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ）の計４枚の外周切刃で切削する部分）を有する。
The drill (1) according to the first embodiment has a rotation trajectory (10) shown in FIG.
That is, the tip small-diameter portion (8) has a rotation locus smaller than the rotation locus of the drill diameter (7) portion, and is provided with a biting portion (9) closer to the distal end of the drill than the tip small-diameter portion (8). In the part where it is located, it has a cone-shaped rotation locus due to the inclination of the biting portion (9), and the rotation end of the drill (7) is closer to the drill end than the biting portion (9) (A part to be cut by a total of four outer peripheral cutting edges) of the first margin cutting edge (M1C) and two second margin cutting edges (M2C).
図３のＢは、図３のＡよりもドリル末端側のドリル形状を示す正面図である。
図３のＡよりもドリル末端側ではドリル径（７）の回転軌跡で穿孔が進む。
捩れ角は、ドリルの先端側とドリルの末端側を同一の角度としても良いが、各々の角度を異なる角度に設定し、各部位の役割に適した角度に設定しても良い。
より具体的には、ドリルの先端側では比較的角度が緩く、ドリルの末端側では角度が大きい方がデラミネーション等の発生が少ないので好ましく、先端小径部（８）とドリル外周部（Ｏ）の境界を起点に各々異なる捩れ角としても良い。
例えば、小径側を１０°〜３０°、外周側を２５°〜４５°としても良い。
FIG. 3B is a front view showing a drill shape on the distal end side of the drill with respect to FIG. 3A.
Drilling proceeds on the rotation locus of the drill diameter (7) on the distal end side of the drill from A in FIG.
The torsion angle may be the same angle between the distal end of the drill and the distal end of the drill. Alternatively, the respective angles may be set to different angles, and may be set to an angle suitable for the role of each part.
More specifically, it is preferable that the angle is relatively small on the distal end side of the drill and the angle is relatively large on the distal end side of the drill because delamination and the like are less likely to occur. The torsion angles may be different from each other starting from the boundary.
For example, the small diameter side may be set to 10 ° to 30 °, and the outer peripheral side may be set to 25 ° to 45 °.
第一実施形態に係るドリル（１）の炭素繊維複合材に対する穿孔は、チゼル（２）からシンニング切刃（３）、主切刃（４）を経て、先端小径部（８）に達すると、先端小径部（８）外周の切削が開始される。その後切削は先端小径部（８）から徐々に食付き部（９）に達し、食付き部（９）ではコーン状の孔が成形され、ドリル径（７）に到達すると、暫くは第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ）によって凡その所定サイズ径の孔が成形され、第一マージン部切刃（Ｍ１Ｃ）に到達した直後より、ダブルマージンで、すくい角を持った計４枚の切刃（すなわち、２枚の第一マージン部切刃（Ｍ１Ｃ）と２枚の第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ））によるドリル外周部（Ｏ）によって、所定サイズ（ドリル径（７））の穿孔が完了する。
すなわち、ドリル径（７）よりもドリル先端部の切刃外周部を若干細くし、所謂下孔を形成した後、食付き部（９）による傾斜により、徐々に孔径を拡大しながらドリル径（７）による孔を形成し、最終的にはダブルマージン４枚刃による安定した切削で穿孔が終了する。
この一連の動作により、穿孔後の孔はバリ、デラミネーション（層間剥離）、炭素繊維の切れ残りや孔周囲の盛上り等の炭素繊維複合材に対する不具合が解消される。
When the drill (1) according to the first embodiment perforates the carbon fiber composite material, reaches the tip small diameter portion (8) from the chisel (2) via the thinning cutting edge (3) and the main cutting edge (4). Cutting of the outer periphery of the small diameter portion (8) of the tip is started. Thereafter, the cutting gradually reaches the biting portion (9) from the tip small diameter portion (8), and a cone-shaped hole is formed at the biting portion (9). When the drill reaches the drill diameter (7), the second margin is used for a while. A hole of approximately predetermined size is formed by the partial cutting edge (M2C), and immediately after reaching the first marginal cutting edge (M1C), a total of four cutting edges having a rake angle with a double margin (ie, Drilling of a predetermined size (drill diameter (7)) is completed by the outer peripheral portion (O) of the drill using two first margin cutting edges (M1C) and two second margin cutting edges (M2C). .
That is, the outer diameter of the cutting edge at the tip of the drill is made slightly thinner than the drill diameter (7), and a so-called pilot hole is formed. The hole according to 7) is formed, and finally the drilling is completed by stable cutting with four double-margin blades.
Through this series of operations, problems with the carbon fiber composite material such as burrs, delamination (interlaminar delamination), uncut carbon fibers, and swelling around the holes are eliminated in the holes after drilling.
尚、第一実施形態に係るドリル（１）は、刃先の摩耗を抑制するため、ダイヤモンドコーティングを施して使用しても良い。
ドリル（１）は、ダイヤモンドコーティングを行う事で、炭素繊維複合材に特化した、高送りが可能で、孔品質が向上する、長寿命のドリルとなる。
In addition, the drill (1) according to the first embodiment may be used with diamond coating in order to suppress wear of the cutting edge.
By performing diamond coating, the drill (1) is a long-life drill specialized in carbon fiber composite material, capable of high feed rate and improving hole quality.
＜第二実施形態＞
図４は、第二実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの平面図（ドリルを先端側から見た図）である。図５のＡは、第二実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの正面図であり、図５のＢは、第二実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの側面図である。図６は、第二実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの外周溝の説明図である。
<Second embodiment>
FIG. 4 is a plan view of the drill for a carbon fiber composite material according to the second embodiment (a view of the drill as viewed from the tip side). FIG. 5A is a front view of the carbon fiber composite material drill according to the second embodiment, and FIG. 5B is a side view of the carbon fiber composite material drill according to the second embodiment. FIG. 6 is an explanatory diagram of the outer circumferential groove of the drill for a carbon fiber composite material according to the second embodiment.
第二実施形態に係るドリル（２１）では、特に炭素繊維複合材に対する穿孔時の発熱の抑制を目的として、ドリル先端部寄りの外周部に溝（外周溝（１１））が設けられている。
外周溝（１１）は、先端小径部（８）を含む第一マージン部（Ｍ１）と食付き部（９）を含む第二マージン部（Ｍ２）の両方あるいは片方に設けられている。
第一マージン部（Ｍ１）と第二マージン部（Ｍ２）の両方あるいは片方に外周溝（１１）を設けることにより、炭素繊維複合材の穿孔時の発熱を抑えることが可能となり、穿孔時の発熱による加工孔の変形や炭素繊維複合材の材質の変化などの問題を解消することができる。
In the drill (21) according to the second embodiment, a groove (outer peripheral groove (11)) is provided in the outer peripheral portion near the tip of the drill, particularly for the purpose of suppressing heat generation during drilling of the carbon fiber composite material.
The outer peripheral groove (11) is provided on both or one of the first margin portion (M1) including the tip small diameter portion (8) and the second margin portion (M2) including the biting portion (9).
By providing the outer peripheral groove (11) in both or one of the first margin portion (M1) and the second margin portion (M2), it is possible to suppress heat generation during perforation of the carbon fiber composite material, and to generate heat during perforation. Thus, problems such as deformation of the processing hole and change in the material of the carbon fiber composite material due to the above can be solved.
外周溝（１１）の各溝の位置は特に限定されず、第一マージン部（Ｍ１）に設けられた溝と第二マージン部（Ｍ２）に設けられた溝がドリル長手方向において同じ位置（高さ）に配置されても良く、交互になるように配置されても良く、各溝が異なるピッチで配置されても良く、穿孔対象材料の違いや炭素繊維の積層構造などによって適宜決定することができる。
尚、第二実施形態に係るドリル（２１）は、外周溝（１１）が設けられている以外の特徴は第一実施形態に係るドリル（１）と同様の特徴を備えている。
The position of each groove of the outer peripheral groove (11) is not particularly limited, and the groove provided in the first margin portion (M1) and the groove provided in the second margin portion (M2) are at the same position (high height) in the drill longitudinal direction. S), may be arranged alternately, and each groove may be arranged at a different pitch, and may be appropriately determined according to a difference in a material to be perforated, a laminated structure of carbon fibers, and the like. it can.
The drill (21) according to the second embodiment has the same features as the drill (1) according to the first embodiment except for the provision of the outer peripheral groove (11).
先端小径部（８）を含む第一マージン部（Ｍ１）と食付き部（９）を含む第二マージン部（Ｍ２）に設けた外周溝（１１）について、第二実施形態に係るドリル（２１）では外周溝（１１）がドリル径（７）の１／２乃至ドリル径（７）相当の範囲内に納まる様に設定し、想定する穿孔対象の板厚はドリル径（７）の約１．５倍としている。
外周溝（１１）の数は、ドリル径（７）の範囲内で溝数４を基準とし、穿孔深さにより数の多寡を決めれば良く、例えば、ドリル径（７）を下回る場合は溝数２〜４、ドリル径（７）の１．５倍を超える場合は溝数４〜６と云うように定めればよい。
Regarding the outer peripheral groove (11) provided in the first margin portion (M1) including the tip small diameter portion (8) and the second margin portion (M2) including the biting portion (9), the drill (21) according to the second embodiment is used. )), The outer peripheral groove (11) is set so as to fall within a range corresponding to １ ／ of the drill diameter (7) to the drill diameter (7). .5 times.
The number of the outer peripheral grooves (11) may be determined based on the number of grooves 4 within the range of the drill diameter (7), and the number may be determined according to the drilling depth. When the number of grooves exceeds 2 to 4 and 1.5 times the drill diameter (7), the number of grooves may be determined as 4 to 6.
上記の通り、第二実施形態に係るドリル（２１）には、穿孔時の発熱を抑制するための外周溝（１１）が設けられているため、第二実施形態に係るドリル（２１）を用いて炭素繊維複合材を穿孔した後においても、ドリル（２１）は高温にならず手で直接触れることができる程度しか発熱しない。
特に先端小径部（８）を含む第一マージン部（Ｍ１）と食付き部（９）を含む第二マージン部（Ｍ２）の両方に外周溝（１１）を設けた場合に効力を発揮し、効果が顕著に現れる。結果として長寿命とデラミネーションの発生を抑えることが可能となる。
外周溝（１１）を設けた部分によって凡その切削が為された後に外周溝（１１）が設けられていない第一マージン部切刃（Ｍ１Ｃ）と第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ）の計４枚の切刃が追随して孔を仕上げる形となり、外周溝（１１）による発熱抑制効果と外周溝を設けない第一マージン部切刃（Ｍ１Ｃ）と第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ）の鋭利な切刃による仕上げ効果により、長寿命の実現とデラミネーションの発生を抑えることとなる。
As described above, since the drill (21) according to the second embodiment is provided with the outer peripheral groove (11) for suppressing heat generation at the time of drilling, the drill (21) according to the second embodiment is used. Even after perforating the carbon fiber composite material, the drill (21) generates heat only to the extent that it can be directly touched by hand without being heated to a high temperature.
Particularly, it is effective when the outer peripheral groove (11) is provided in both the first margin portion (M1) including the tip small diameter portion (8) and the second margin portion (M2) including the biting portion (9). The effect appears remarkably. As a result, it is possible to suppress the occurrence of long life and delamination.
After the approximate cutting is performed by the portion provided with the outer peripheral groove (11), a total of a first margin cutting edge (M1C) and a second margin cutting edge (M2C) in which the outer peripheral groove (11) is not provided. The cutting edge follows the shape of the hole to finish the hole, the heat generation suppressing effect by the outer peripheral groove (11) and the sharpness of the first margin cutting edge (M1C) and the second margin cutting edge (M2C) without the outer peripheral groove. The finishing effect of the simple cutting blade achieves a long life and suppresses the occurrence of delamination.
外周溝（１１）の各溝の形状は被削物に接触する側（１１Ａ）を水平とし、逆側（１１Ｂ）を傾斜形状とすることが望ましい（図６参照）。
傾斜の好適な例として、ドリルの長手方向を垂直とした場合に水平より３０°〜４０°程度とする。
但しこの傾斜は外周溝（１１）により第一マージン部切刃（Ｍ１Ｃ）と第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ）の強度が不足するため、折損防止を目的として設定したものであり、水平としても良い。
溝底部のコーナー（１１Ｃ）に適切な円弧（Ｒ）を設けることで、ドリルの折損を防止することができる。
外周溝（１１）の深さは凡そドリル径（７）の５％〜１０％とし、ドリル径（７）に応じて調整する（例えば比較的大きいサイズのドリル径の場合は小さめに、ドリル径が小径の場合は大きめに設定などに調整する）。また、外周溝（１１）の深さは背溝（ＢＣ）に干渉しない深さに設定し、ドリル径（７）や穿孔深さなどに応じて、外周溝（１１）と背溝（ＢＣ）各々の深さを設定すれば良い。
なお、外周溝（１１）の範囲を前述のようにドリル径（７）相当の長さ乃至ドリル径の１／２としたものの、穿孔する深さが深い場合にはドリル径（７）相当の長さ以上とすることで発熱を抑えることができる。
It is desirable that the shape of each groove of the outer peripheral groove (11) be horizontal on the side (11A) in contact with the workpiece and inclined on the opposite side (11B) (see FIG. 6).
As a preferred example of the inclination, when the longitudinal direction of the drill is vertical, it is about 30 ° to 40 ° from the horizontal.
However, this inclination is set for the purpose of preventing breakage because the strength of the first margin cutting edge (M1C) and the second margin cutting edge (M2C) is insufficient due to the outer peripheral groove (11). good.
By providing a suitable arc (R) at the corner (11C) of the groove bottom, breakage of the drill can be prevented.
The depth of the outer circumferential groove (11) is approximately 5% to 10% of the drill diameter (7), and is adjusted according to the drill diameter (7) (for example, in the case of a relatively large drill diameter, make the drill diameter smaller. If the diameter is small, adjust it to a larger setting.) The depth of the outer peripheral groove (11) is set so as not to interfere with the back groove (BC), and the outer peripheral groove (11) and the back groove (BC) are set according to the drill diameter (7), the drilling depth, and the like. What is necessary is just to set each depth.
Although the range of the outer circumferential groove (11) is set to a length equivalent to the drill diameter (7) or の of the drill diameter as described above, when the depth to be drilled is deep, the range corresponding to the drill diameter (7) is increased. Heat generation can be suppressed by setting the length to be longer.
＜第三実施形態＞
図７は、第三実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの平面図（ドリルを先端側から見た図）である。図８は、第三実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの正面図である。
<Third embodiment>
FIG. 7 is a plan view of the drill for a carbon fiber composite material according to the third embodiment (a view of the drill as viewed from the distal end side). FIG. 8 is a front view of the carbon fiber composite material drill according to the third embodiment.
第三実施形態に係るドリル（３１）では、第二マージン部（Ｍ２）側から第一マージン部（Ｍ１）側に延びるように、背溝（ＢＣ）の溝深さ（ｄ）が第一マージン部（Ｍ１）側の背溝（ＢＣ）よりも深くなっている（図７参照）。以下、溝深さ（ｄ）が深くなっている背溝部分を第２背溝（ＢＣ２）と称する。
第２背溝（ＢＣ２）が設けられることにより、最終切刃である第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ）のすくいを強化（すなわち、すくいを広く取る）することができ、ドリルの抜け際に生じる、炭素繊維の強さによるアンカット（繊維を完全に切断できず、引き千切れた状態で貫通孔抜けの際、円周に繊維が残る現象）を防止することができる。
In the drill (31) according to the third embodiment, the groove depth (d) of the back groove (BC) is set so as to extend from the second margin portion (M2) side to the first margin portion (M1) side. It is deeper than the back groove (BC) on the part (M1) side (see FIG. 7). Hereinafter, the back groove portion having the deep groove depth (d) is referred to as a second back groove (BC2).
By providing the second back groove (BC2), the rake of the second margin portion cutting edge (M2C), which is the final cutting edge, can be strengthened (that is, the rake can be made wider), which occurs when the drill comes off. In addition, it is possible to prevent the uncut due to the strength of the carbon fiber (the phenomenon that the fiber cannot be completely cut, and the fiber remains on the circumference when the through hole comes off in a state of being cut apart).
また、上記効果をより容易に奏するために、第２背溝（ＢＣ２）は、背溝（ＢＣ）の全長（すなわち、第一マージン部（Ｍ１）から第二マージン部（Ｍ２）までの距離）の半分以上の長さで設けることが望ましい。
また、アンカットの防止効果を奏するために、先端小径部（８）の径を第一〜第二実施形態に係るドリルよりも少し細く設定することが望ましい（例えば、図５のＡに示したドリルの場合は、外径６．３５ｍｍに対して、６．１５ｍｍとしていたものを、第三実施形態に係るドリル（３１）では５．９５ｍｍと云う様に細く設定する）。
Further, in order to more easily achieve the above-described effect, the second back groove (BC2) has the entire length of the back groove (BC) (that is, the distance from the first margin portion (M1) to the second margin portion (M2)). It is desirable to provide a length of at least half of the length.
In addition, in order to achieve the effect of preventing uncut, it is desirable to set the diameter of the tip small diameter portion (8) to be slightly smaller than that of the drill according to the first and second embodiments (for example, as shown in FIG. 5A). In the case of the drill, the diameter is set to 6.15 mm with respect to the outer diameter of 6.35 mm, but is set to be as thin as 5.95 mm in the drill (31) according to the third embodiment).
さらに、第三実施形態に係るドリル（３１）では、第二マージン部（Ｍ２）の外周溝（１１）は、食付き部（９）以外の箇所にのみ形成（すなわち、食付き部（９）のドリル末端側の端部からドリル末端側にかけて集中的に形成）されている（図８参照）。
また、第二マージン部（Ｍ２）の外周溝（１１）を食付き部（９）以外の箇所にのみ形成する場合、溝間のピッチを小さくして外周溝（１１）を集中して形成することが望ましい。
このように、第二マージン部（Ｍ２）の外周溝（１１）を、食付き部（９）を通過した以降の第二マージン部（Ｍ２）に集中させることにより、アンカットの発生を防止することができる。
これは、切刃が断続的に炭素繊維に当たることで、炭素繊維が切刃に引きずられことなく切断されると云う効果によるものであり、炭素繊維自体が強力な強度を有する場合や繊炭素維の径が細い場合等に、炭素繊維切断時に切刃が繊維を引きずってしまうことを防止することができる。
Further, in the drill (31) according to the third embodiment, the outer peripheral groove (11) of the second margin portion (M2) is formed only at a portion other than the biting portion (9) (that is, the biting portion (9)). Are formed intensively from the end on the drill end side to the end side of the drill) (see FIG. 8).
When the outer peripheral groove (11) of the second margin portion (M2) is formed only in a portion other than the biting portion (9), the outer peripheral groove (11) is formed concentrated by reducing the pitch between the grooves. It is desirable.
As described above, the outer peripheral groove (11) of the second margin portion (M2) is concentrated on the second margin portion (M2) after passing through the biting portion (9), thereby preventing occurrence of uncut. be able to.
This is due to the effect that the cutting edge hits the carbon fiber intermittently, so that the carbon fiber is cut without being dragged by the cutting edge. For example, when the diameter of the carbon fiber is small, it is possible to prevent the cutting blade from dragging the fiber when cutting the carbon fiber.
加えて、第三実施形態に係るドリル（３１）では、アンカットを防止するために第２背溝（ＢＣ２）を設けているため、すくいを強化することにより、すくい戻り現象が発生する可能性がある。
それゆえに、ドリル外径に大きめのバックテーパーを設けてすくい戻り現象を解消することが望ましい。
通常のドリルではドリル先端からドリル末端にかけて０．０４／１００（ｍｍ）程度のバックテーパーを設けているが、これを通常の１０倍に相当する０．４／１００（ｍｍ）（つまり、バックテーパー開始点からドリル末端方向に１００ｍｍ毎にドリル径が０．４ｍｍずつ小さくなる）とし、バックテーパーを外径部の起点より設けることですくい戻り現象を解消することができる。
In addition, in the drill (31) according to the third embodiment, since the second back groove (BC2) is provided in order to prevent uncut, there is a possibility that a rake return phenomenon occurs by strengthening the rake. There is.
Therefore, it is desirable to provide a large back taper on the outer diameter of the drill to eliminate the scooping phenomenon.
In a normal drill, a back taper of about 0.04 / 100 (mm) is provided from the drill tip to the drill end, but this is reduced to 0.4 / 100 (mm), which is ten times the normal (that is, the back taper). The drill diameter is reduced by 0.4 mm every 100 mm from the start point toward the end of the drill), and the back taper is provided from the starting point of the outer diameter portion, so that the rake-back phenomenon can be eliminated.
尚、第三実施形態に係るドリル（３１）は、第２背溝（ＢＣ２）、第二マージン部（Ｍ２）の外周溝（１１）の配置およびバックテーパー以外の特徴は第二実施形態に係るドリル（２１）と同様の特徴を備えている。
また、アンカットを防止する効果は、第２背溝（ＢＣ２）および第二マージン部（Ｍ２）の外周溝（１１）のいずれかの構成を備えることで奏することができる。
すくい戻り現象を解決するために、ドリル外径に大きめのバックテーパーを設けることは、第一実施形態及び第二実施形態にも効果があり、第三実施形態を含めた何れにも効果が確認されている。
The drill (31) according to the third embodiment is the same as the second embodiment except for the arrangement of the second back groove (BC2), the outer peripheral groove (11) of the second margin portion (M2), and the back taper. It has the same features as the drill (21).
Further, the effect of preventing uncut can be achieved by providing any one of the configuration of the second back groove (BC2) and the outer peripheral groove (11) of the second margin portion (M2).
Providing a large back taper on the outer diameter of the drill to solve the scoop-back phenomenon is also effective in the first and second embodiments, and has been confirmed to be effective in any of the embodiments including the third embodiment. Have been.
以下、本発明に係る炭素繊維複合材用ドリルの試験結果を示すことにより、本発明の効果をより明確なものとする。但し、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the effects of the present invention will be made clearer by showing test results of the drill for carbon fiber composite materials according to the present invention. However, the present invention is not limited to the following examples.
＜試験１：航空機グレードの炭素繊維複合材に対する穿孔試験＞
以下の実施例１を用いて航空機グレードの炭素繊維複合材（厚さ１０．５ｍｍ、炭素繊維の太さ３μｍ）の穿孔試験を実施した。
実施例１：
先端角：１２０°
主切刃逃げ角：１０°
捩れ角：３０°
小径部外径：６．１５ｍｍ
小径部長さ：１０ｍｍ
小径部逃げ角：６.５°
食付き部傾斜角度：５°
食付き逃げ角８°
食付き部長さ：５ｍｍ
外周溝数：４（先端小径部と食付き部を含む第二マージン部に夫々４つ）
外周溝ピッチ：１．５ｍｍ
ドリル径：６．３５ｍｍ
材質：超硬合金
ダイヤモンドコーティング有
<Test 1: Drilling test on aircraft-grade carbon fiber composite material>
Using Example 1 below, a piercing test was performed on an aircraft-grade carbon fiber composite material (thickness 10.5 mm, carbon fiber thickness 3 μm).
Example 1
Tip angle: 120 °
Main cutting edge clearance angle: 10 °
Twist angle: 30 °
Small diameter part outer diameter: 6.15 mm
Small diameter length: 10mm
Relief angle of small diameter part: 6.5 °
Biting part inclination angle: 5 °
Escape angle 8 °
Bit length: 5mm
Number of outer circumferential grooves: 4 (four each in the second margin part including the tip small diameter part and the biting part)
Outer groove pitch: 1.5mm
Drill diameter: 6.35mm
Material: Carbide diamond coating
実施例１のドリルを用いて炭素繊維複合材を切削した。
大鳥機構製、ＮＣフライスにて６，０００ＲＰＭ、送り４５６ｍｍ／ｍｉｎ条件を使用して炭素繊維複合材を穿孔した。
貫通孔数３０００まで実施した。
The carbon fiber composite material was cut using the drill of Example 1.
The carbon fiber composite material was perforated using an NC milling machine manufactured by Otori Mechanism using a condition of 6,000 RPM and a feed of 456 mm / min.
The operation was performed up to 3000 through holes.
図９のＡおよびＢに示す如く、実施例１のドリルを用いて炭素繊維複合材を穿孔した結果、ドリルにより穿孔された孔（Ｈ）において、バリ、デラミネーション（層間剥離）、炭素繊維の切れ残りや孔周囲の盛上り等、炭素繊維複合材に対する不具合は一切生じていなかった（目視により確認）。
それゆえに、本発明に係るドリルは、航空機グレードの炭素繊維複合材に対して、バリ、デラミネーション（層間剥離）、炭素繊維の切れ残りや孔周囲の盛上り等、炭素繊維複合材に対する不具合を一切生じさせずに安定した切削および穿孔が可能であることがわかった。
As shown in FIGS. 9A and 9B, as a result of drilling the carbon fiber composite material using the drill of Example 1, in the hole (H) drilled by the drill, burr, delamination (delamination), carbon fiber There were no problems with the carbon fiber composite material, such as uncut pieces and swelling around the holes (confirmed visually).
Therefore, the drill according to the present invention has problems with the carbon fiber composite material such as burrs, delamination (delamination), uncut carbon fibers, and swelling around the hole, etc. with respect to the aircraft-grade carbon fiber composite material. It has been found that stable cutting and drilling are possible without any occurrence.
＜試験２：航空機に使用される炭素繊維複合材に対する穿孔試験＞
上記実施例１および以下の実施例２のドリルを用いて航空機に使用される炭素繊維複合材（厚さ６．０ｍｍ、炭素繊維の太さ２μｍ）の穿孔試験を実施した。
実施例２：
先端角：１２０°
主切刃逃げ角：１０°
捩れ角：３０°
小径部外径：５．９５ｍｍ
小径部長さ：１０ｍｍ
小径部逃げ角：６.５°
食付き部傾斜角度：５°
食付き逃げ角８°
食付き部長さ：５ｍｍ
外周溝数：４（先端小径部と第二マージン部に夫々４つ）
外周溝ピッチ：１．５ｍｍ（先端小径部）
外周溝ピッチ：１．０ｍｍ（第二マージン部）
ドリル径：６．３５ｍｍ
材質：超硬合金
ダイヤモンドコーティング有
<Test 2: Perforation test for carbon fiber composite material used in aircraft>
Using the drills of Example 1 and Example 2 below, a piercing test was performed on a carbon fiber composite material (thickness: 6.0 mm, carbon fiber thickness: 2 μm) used for aircraft.
Example 2:
Tip angle: 120 °
Main cutting edge clearance angle: 10 °
Twist angle: 30 °
Small diameter outside diameter: 5.95mm
Small diameter length: 10mm
Relief angle of small diameter part: 6.5 °
Biting part inclination angle: 5 °
Escape angle 8 °
Bit length: 5mm
Number of outer circumferential grooves: 4 (four at the tip small diameter part and the second margin part each)
Outer groove pitch: 1.5mm (Small diameter part at the tip)
Outer groove pitch: 1.0mm (second margin)
Drill diameter: 6.35mm
Material: Carbide diamond coating
実施例１および実施例２のドリルを用いて炭素繊維複合材を切削した。
大鳥機構製、ＮＣフライスにて６，０００ＲＰＭ、送り４５６ｍｍ／ｍｉｎ条件を使用して炭素繊維複合材を穿孔した。
The carbon fiber composite material was cut using the drills of Example 1 and Example 2.
The carbon fiber composite material was perforated using an NC milling machine manufactured by Otori Mechanism using a condition of 6,000 RPM and a feed of 456 mm / min.
図１０は実施例１および実施例２のドリルを用いて炭素繊維複合材を穿孔した結果を示す図である。図１０の４つの孔の内、図中の上２つの孔（Ｈ１）が実施例１のドリルの切削により形成された孔であり、図中の下２つの孔（Ｈ２）が実施例２のドリルの切削により形成された孔である。
図１０に示す如く、実施例１および実施例２のドリルを用いて炭素繊維複合材を穿孔した結果、バリ、デラミネーション（層間剥離）、炭素繊維の切れ残りや孔周囲の盛上り等、炭素繊維複合材に対する不具合は一切生じていなかった（目視により確認）。
とりわけ、実施例２のドリルは、実施例１のドリルと比較して、形成された孔がよりきれいな状態であった。
それゆえに、本発明に係るドリルは、航空機に使用される炭素繊維複合材に対して、バリ、デラミネーション（層間剥離）、炭素繊維の切れ残りや孔周囲の盛上り等、炭素繊維複合材に対する不具合を一切生じさせずに安定した切削および穿孔が可能であることがわかった。
FIG. 10 is a diagram showing the results of drilling a carbon fiber composite material using the drills of Example 1 and Example 2. Of the four holes in FIG. 10, the upper two holes (H1) in the figure are holes formed by cutting the drill of the first embodiment, and the lower two holes (H2) in the figure are the holes (H2) in the second embodiment. It is a hole formed by drill cutting.
As shown in FIG. 10, as a result of piercing the carbon fiber composite material using the drills of Example 1 and Example 2, carbon such as burrs, delamination, delamination of carbon fibers and swelling around the holes, etc. No defect occurred on the fiber composite material (confirmed visually).
In particular, the drill of Example 2 had cleaner holes formed than the drill of Example 1.
Therefore, the drill according to the present invention can be applied to carbon fiber composite materials such as burrs, delamination (delamination), residual carbon fibers, and swelling around holes, etc., for carbon fiber composite materials used in aircraft. It has been found that stable cutting and drilling are possible without causing any trouble.
本発明に係る炭素繊維複合材用ドリルは、ハンドドリルやボール盤等を使用して孔あけ作業に用いられるドリルとして好適に使用される他、航空機製造で使用されるポジティブフィードドリルや機械加工用マシニングセンター等幅広い用途で使用され、殊に航空機等に使用される炭素繊維複合材の穿孔に対して好適に使用される。 The drill for a carbon fiber composite material according to the present invention is suitably used as a drill used for drilling using a hand drill, a drilling machine, and the like, as well as a positive feed drill used in aircraft manufacturing and a machining center for machining. It is used for a wide range of applications, and is particularly suitable for perforating carbon fiber composite materials used for aircraft and the like.
１ ドリル（第一実施形態）
２１ ドリル（第二実施形態）
３１ ドリル（第三実施形態）
２ チゼル
３ シンニング切刃
４ 主切刃
５ 逃げ面
６ 切屑排出溝
７ ドリル径
８ 先端小径部
９ 食付き部
１０ 回転軌跡
１１ 外周溝
ＢＣ 背溝
Ｍ１ 第一マージン部
Ｍ１Ｃ 第一マージン部切刃
Ｍ２ 第二マージン部
Ｍ２１ 面取り部
Ｍ２Ｃ 第二マージン部切刃
Ｏ ドリル外周部
1 drill (first embodiment)
21 Drill (second embodiment)
31 drill (third embodiment)
2 Chisel 3 Thinning cutting edge 4 Main cutting edge 5 Flank 6 Chip discharge groove 7 Drill diameter 8 Tip small diameter portion 9 Biting portion 10 Rotation trajectory 11 Outer peripheral groove BC Back groove M1 First margin portion M1C First margin portion cutting edge M2 Second margin part M21 Chamfered part M2C Second margin part cutting edge O Drill outer peripheral part
Claims (9)
前記２つの切刃の各々は、ドリル先端からドリル外周側に向けて形成された主切刃と、前記主切刃よりドリル先端側に形成されたシンニング切刃とを有する炭素繊維複合材用ドリルであって、前記炭素繊維複合材用ドリルは、
回転軸対称に形成された２つの逃げ面を有し、
前記逃げ面よりドリル外周にかけて背溝が形成されることで、第一マージン部および前記第一マージン部のヒール側となる第二マージン部が形成されており、
前記第一マージン部は、第一マージン部切刃と、ドリル先端側からドリル末端側に向けて形成された先端小径部とを有し、
前記先端小径部は、逃げ面を有し、
前記第二マージン部は、第二マージン部切刃と、ドリル先端側からドリル末端側に向けて傾斜が設けられた食付き部とを有し、
前記食付き部は、逃げ面と、食付き部切刃とを有することを特徴とする、炭素繊維複合材用ドリル。 It has two cutting blades formed symmetrically about the rotation axis,
Each of the two cutting edges has a main cutting edge formed from the drill tip toward the outer periphery of the drill, and a thinning cutting edge formed closer to the drill tip than the main cutting edge. Wherein the drill for carbon fiber composite material,
It has two flank surfaces formed symmetrically with respect to the rotation axis,
By forming a back groove from the flank to the outer periphery of the drill, a first margin portion and a second margin portion on the heel side of the first margin portion are formed,
The first margin portion has a first margin portion cutting edge, a tip small diameter portion formed from the drill tip side toward the drill end side,
The tip small diameter portion has a flank,
The second margin portion has a second margin portion cutting edge, a biting portion provided with an inclination from the drill tip side toward the drill end side,
The biting portion has a flank and a biting portion cutting edge, wherein the drill is for a carbon fiber composite material.
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