JP2022042909A - ドリル及び被穿孔品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】穿孔機の主軸の剛性が十分にある場合はもちろん、手持ち式の工具回転装置で穿孔を行う場合や穿孔機の主軸の剛性が低い場合であっても、複合材や金属等の材料で構成される被削材を高精度に穿孔できるようにすることである。【解決手段】実施形態に係るドリルは、先端角が先端側から後端側に向かって連続的又は断続的に減少する一方、逃げ角が先端側から後端側に向かって連続的又は断続的に減少するように先端側に形成される第１の切れ刃であって被削材に下孔を穿孔するための第１の切れ刃と、第１の切れ刃から後端側に離れた位置に形成されることによって下孔の仕上げ加工を行うための第２の切れ刃であって最大径位置において逃げ角を有する第２の切れ刃と、第１の切れ刃と第２の切れ刃との間に形成され、第１の切れ刃で加工された下孔に挿入されることによって第２の切れ刃の振れを低減させる振れ止め部とを有するものである。【選択図】 図１０

Description

本発明の実施形態は、ドリル及び被穿孔品の製造方法に関する。

従来、金属のみならずガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ：Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）や炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）等の複合材と呼ばれる繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）を対象として高品質な穿孔を行えるようにしたドリルとして、切れ刃の先端角及び逃げ角が切れ刃の最大径位置に向かって連続的に変化し、かつ切れ刃の最大径位置において逃げ角を有するドリルが知られている（例えば特許文献１、特許文献２及び特許文献３参照）。このドリルは従来の複合材の穿孔用のドリルと比較して飛躍的に高品質な孔を加工でき、かつ耐摩耗性の向上により工具寿命が飛躍的に伸びたことからＲドリル（登録商標）との俗称で著名となっている。

また、先端角が連続的に減少する切れ刃の半径方向への投影形状は放物線や円弧等の曲線形状となるため、製造の容易化を図る観点から先端角を断続的に減少させた多角ドリルも提案されている（例えば特許文献４参照）。

特開２００８－３６７５９号公報 特開２０１２－１３５８７３号公報 特開２０１０－２１４４７８号公報 特開２０１５－２２１４６７号公報

上述したＲドリル（登録商標）をボール盤、フライス盤或いはマシニングセンタ等の主軸の剛性が高い工作機械に取付けて穿孔を行うと、高品質な孔を加工することができ、かつドリルの消耗による交換頻度を飛躍的に低減することができる。

しかしながら、ハンドツール等の手持ち式の工具回転装置や簡易なボール盤等の主軸の剛性又は精度が低い穿孔装置にＲドリル（登録商標）を取付けて穿孔を行うと、孔の品質が低下する場合がある。具体例として、手持ち式の工具回転装置でＲドリル（登録商標）を保持して穿孔試験を行った結果、切れ刃の数が３枚以上になると、穿孔中にＲドリル（登録商標）の振動が大きくなり、孔の横断面の形状が円形とならずに多角形になってしまう場合があることが確認された。このような品質低下は、被削材の材質が複合材であるか金属であるかに関わらず確認された。

そこで、本発明は、穿孔機の主軸の剛性が十分にある場合はもちろん、手持ち式の工具回転装置で穿孔を行う場合や穿孔機の主軸の剛性乃至精度が低い場合であっても、複合材や金属等の材料で構成される被削材を高精度に穿孔できるようにすることを目的とする。

本発明の実施形態に係るドリルは、先端において０°よりも大きく１８０°未満である先端角が先端側から後端側に向かって連続的又は断続的に減少する一方、逃げ角が前記先端側から前記後端側に向かって連続的又は断続的に減少するように前記先端側に形成される第１の切れ刃であって被削材に下孔を穿孔するための第１の切れ刃と、前記第１の切れ刃から前記後端側に離れた位置に形成されることによって前記下孔の仕上げ加工を行うための第２の切れ刃であって最大径位置において逃げ角を有する第２の切れ刃と、前記第１の切れ刃と前記第２の切れ刃との間に形成され、前記第１の切れ刃で加工された前記下孔に挿入されることによって前記第２の切れ刃の振れを低減させる振れ止め部とを有するものである。

また、本発明の実施形態に係る被穿孔品の製造方法は、上述したドリルで被削材を穿孔することによって被穿孔品を製造するものである。

本発明の第１の実施形態に係るドリルの部分的に矢視方向を変えた正面図。 図１に示すドリルの拡大左側側面図。 図１に示すドリルの先端部分における拡大部分上面図。 図１に示すドリルの位置Ａ-Ａにおける拡大横断面図。 図１に示す切れ刃部における形状を説明するための工具軸に平行な投影面への切れ刃部の拡大投影図。 図１に示す先端切れ刃の先端角と逃げ角の一例を示す部分正面図。 図１に示すホールド部の一部の範囲のみにマージンを形成した例を示す投影図。 手持ち式の工具回転装置にドリルを取付けてワークを穿孔する方法の一例を説明する図。 本発明の第２の実施形態に係るドリルの部分正面図。 本発明の第３の実施形態に係るドリルの部分的に矢視方向を変えた部分正面図。 図１０に示すドリルの先端部分における拡大左側側面図。 図１０に示すドリルの先端部分における拡大部分上面図。 図１０に示すドリルの位置Ｂ-Ｂにおける拡大横断面図。 図１０に示すドリルの先端部分における拡大投影図。 本発明の第４の実施形態に係るドリルの部分的に矢視方向を変えた部分正面図。 図１５に示すドリルの先端部分における拡大左側側面図。 図１５に示すドリルの先端部分における拡大部分上面図。 図１５に示すドリルの位置Ｃ-Ｃにおける拡大横断面図。 本発明の第５の実施形態に係るドリルに形成されるリーマ刃の拡大部分投影図。 リーマ刃の先端角を減少させずに０°のみとした例を示す拡大部分投影図。 本発明の第６の実施形態に係るドリルに形成される先端切れ刃の第１の形状例を示す投影図。 本発明の第６の実施形態に係るドリルに形成される先端切れ刃の第２の形状例を示す投影図。 本発明の第６の実施形態に係るドリルに形成される先端切れ刃の第３の形状例を示す投影図。 本発明の第６の実施形態に係るドリルに形成される先端切れ刃の第４の形状例を示す投影図。

本発明の実施形態に係るドリル及び被穿孔品の製造方法について添付図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
（ドリルの構造及び機能）
図１は本発明の第１の実施形態に係るドリルの部分的に矢視方向を変えた正面図、図２は図１に示すドリルの拡大左側側面図、図３は図１に示すドリルの先端部分における拡大部分上面図、図４は図１に示すドリルの位置Ａ-Ａにおける拡大横断面図である。尚、図１において工具軸ＡＸより下方はドリルの切れ刃のすくい面を図面に平行となるように展開した場合における切れ刃の外形の輪郭を表す図となっており、ドリルに形成される複数の切れ刃が工具軸ＡＸを中心に対称、すなわちドリルに形成される複数の切れ刃の形状が同じであることから内部の詳細な輪郭の図示が省略されている。

ドリル１は、ワーク（被削材）がＦＲＰ及び金属のいずれであっても高品質な穿孔を行えるようにした穿孔工具である。すなわち、ドリル１は、アルミニウムやチタン等の金属はもちろん、ＣＦＲＰやＧＦＲＰ等のＦＲＰ或いはＦＲＰと金属の重ね合わせ材であっても、高精度に穿孔できる形状を有している。

ドリル１は、ドリル１の工具軸ＡＸ方向における先端側のボディ２と、ドリル１の工具軸ＡＸ方向における後端側のシャンク３で構成される。ボディ２及びシャンク３は、超硬合金、工具鋼或いはダイヤモンド焼結体（ＰＣＤ：Ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｄｉａｍｏｎｄ）等の典型的な素材を用いて製作することができる。工具鋼でボディ２及びシャンク３を構成する場合には、高速度工具鋼（ハイス：ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ ｓｔｅｅｌ）を用いることが実用的である。また、ボディ２及びシャンク３の材質に関わらず、耐摩耗性、耐熱衝撃性又は耐溶着性等を向上させるためにダイヤモンドコーティングやＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）コーティング等の所望のコーティングを施しても良い。

シャンク３は、手持ち式の工具回転駆動装置や工作機械等のホルダでドリル１を保持するための部分である。図１に示す例では、シャンク３が、ホルダとの着脱を容易にした特殊な形状を有するシャンクとなっているが、ストレートシャンクやテーパシャンク等の所望の形状を有するシャンクとすることができる。シャンク３の形状がストレートシャンクやテーパシャンク等のように単純である場合には、ボディ２及びシャンク３を一体の材料で構成し、ドリル１をソリッドドリルとしても良い。逆に、シャンク３の形状が複雑である場合には、ドリル１を、図１に例示されるようにボディ２をシャンク３に差し込んで接合した付刃ドリルとしても良い。

ボディ２の先端には、ワークの穿孔を行うための切れ刃部４が形成される。切れ刃部４は、第１の切れ刃である先端切れ刃５、第２の切れ刃であるリーマ刃６及びホールド部７を有する。先端切れ刃５は、工具軸ＡＸ方向における切れ刃部４の先端側に形成される。他方、リーマ刃６は、工具軸ＡＸ方向における切れ刃部４の後端側に形成される。また、リーマ刃６は、先端切れ刃５から後端側に離れた位置に形成される。そして、先端切れ刃５とリーマ刃６との間にホールド部７が形成される。

先端切れ刃５は、すくい面５Ａと逃げ面５Ｂを有し、すくい面５Ａと逃げ面５Ｂとの交線として形成される稜線が先端切れ刃５の先端となる。同様に、リーマ刃６もすくい面６Ａと逃げ面６Ｂを有し、すくい面６Ａと逃げ面６Ｂとの交線として形成される稜線がリーマ刃６の先端となる。尚、逃げ面は二番面とも呼ばれ、逃げ面と加工面とのなす角度である逃げ角は二番角とも呼ばれる。

図１乃至図４に示す例では、切れ刃部４に３枚の先端切れ刃５及びリーマ刃６が設けられているが、先端切れ刃５及びリーマ刃６の数は任意である。すなわち、図１乃至図４に例示されるドリル１は、３つの溝８の間に形成される３つのランド９にそれぞれ先端切れ刃５及びリーマ刃６を平面逃がし面９Ａに隣接して設けた３枚刃のドリルであるが、２枚刃、４枚刃或いは５枚刃のドリルとしても良い。先端切れ刃５及びリーマ刃６は、ランド９に設けられるため、先端切れ刃５の数は、リーマ刃６の数と同じになる。すなわち、先端切れ刃５及びリーマ刃６の数はランド９の数と等しくなる。

また、図１乃至図４に例示されるドリル１は、溝８がねじれていない直刃ドリルであるが、溝８がねじれているツイスト（ねじれ）ドリルとしても良い。溝８をＶ溝として、直刃ドリルにすると、ドリル１の剛性を大きくすることができる。逆に、溝８をねじれ溝にすると、切削抵抗を小さくすることができる。

図５は図１に示す切れ刃部４における形状を説明するための工具軸ＡＸに平行な投影面への切れ刃部４の拡大投影図であり、図６は図１に示す先端切れ刃５の先端角αと逃げ角γ１の一例を示す部分正面図である。

図５は、工具軸ＡＸを中心に切れ刃部４を回転させた場合における切れ刃部４の通過領域を工具軸ＡＸに平行な投影面に投影して得られる形状の一例を示している。すなわち、図５は、工具軸ＡＸを中心に回転させた切れ刃部４を工具軸ＡＸに垂直な方向に投影して得られる形状の一例を示している。

先端切れ刃５の先端角αは、先端において０°よりも大きく１８０°未満となっている。すなわち、工具軸ＡＸ方向及びドリル１の先端における先端切れ刃５の先端角αは、０°＜α＜１８０°の関係を有する。換言すれば、ドリル１は、先端角が１８０°のフラットドリルやろうそく型ドリル（ろうそく研ぎドリル）ではない。

典型的なドリルの先端角は、１１８°又は１２０°であり、ドリル１の先端における工具中心位置の先端角αもワークの材質や工具径Ｄ等の切削条件に応じて適切な角度に決定することができる。ワークが金属及びＦＲＰであれば、先端切れ刃５の先端における工具中心位置の先端角αを９０°＜α＜１５０°に設定することが切削抵抗等の切削条件を好適化する観点から好ましい。

また、先端切れ刃５は、先端角αが工具軸ＡＸ方向及びドリル１の先端側から後端側に向かって連続的に減少する形状を有する。従って、先端切れ刃５の先端における先端角αは、先端角αの最大値となる。また、先端切れ刃５の直径は、先端側から後端側に向かって連続的に増加する。一方、先端切れ刃５の逃げ角γ１も工具軸ＡＸ方向及びドリル１の先端側から後端側に向かって連続的に減少するように形成される。従って、先端切れ刃５の逃げ角γ１も先端において最大値となる。

図６は、先端切れ刃５の位置Ｐ１、位置Ｐ２及び位置Ｐ３における先端角αと逃げ角γ１の一例を示している。図６に示す例では、先端切れ刃５の先端角αが先端側と後端側との間において６０°、３０°及び２０°となるように連続的に徐々に減少している一方、先端切れ刃５の逃げ角γ１は先端側と後端側との間において３７°、３３°及び３１°となるように連続的に徐々に減少している。

先端切れ刃５の先端における逃げ角γ１は、先端における先端角αとの間においてγ１＞（１８０－α）／２の関係が成立するように決定することが切削条件を好適化する観点から好ましい条件である。従って、先端切れ刃５の先端における先端角αを１２０°にする場合であれば、先端切れ刃５の先端における逃げ角γ１を、例えば、４５°程度に決定することができる。

先端切れ刃５の先端角αを連続的に減少させると、欠損が発生し易い角が先端切れ刃５の稜線に生じないため欠損が生じるリスクを低減できるという効果が得られる。その結果、ドリル１の工具寿命を長くすることができる。加えて、先端切れ刃５の先端角αを徐々に減少させると、ＦＲＰを穿孔する場合にデラミネーション（層間剥離）の発生を低減できるという効果が得られる。これは、ドリル１の先端側における相対的に大きな先端角αを有する先端切れ刃５によるＦＲＰの穿孔によってデラミネーションが一時的に発生しても、後方に続く相対的に小さな先端角αを有する先端切れ刃５による穿孔では切削抵抗が小さくなり、デラミネーションが除去されるためである。

また、工具軸ＡＸに平行な投影面上における先端切れ刃５の稜線の形状が放物線に近づく程、工具軸ＡＸ方向の単位長さ当たりの稜線が切削するワークの体積が均一となる。このため、先端切れ刃５全体に亘って切削抵抗を均一にできるという効果が得られる。先端切れ刃５全体に亘る切削抵抗を均一にできれば、ＦＲＰの穿孔時におけるデラミネーションやバリの発生のみならず、先端切れ刃５の摩耗を低減することが可能となる。

一方、工具軸ＡＸに平行な投影面上における先端切れ刃５の稜線の形状を楕円に近づけると、工具軸ＡＸ方向の単位長さ当たりの稜線が切削するワークの体積を先端切れ刃５の後方程一定の割合で減少させることができる。このため、回転半径が異なることから切削速度が相対的に速い先端切れ刃５の後方における摩耗が、切削速度が相対的に遅い先端切れ刃５の前方における摩耗よりも先に進行してしまう事態を回避し、先端切れ刃５全体に亘る摩耗の進行の度合いを均一にできるという効果が得られる。先端切れ刃５全体に亘る摩耗の進行の度合いを均一にできれば、先端切れ刃５の寿命を向上させることができる。

従って、重視する効果に応じて投影面上における先端切れ刃５の稜線の形状を放物線又は楕円に近づけることができる。もちろん、投影面上において一部が楕円に近い形状となり、別の一部が放物線に近い形状となるように先端切れ刃５の稜線の形状を決定することもできる。

但し、工具軸ＡＸに平行な投影面上における先端切れ刃５の稜線の形状を放物線又は楕円とすると、先端切れ刃５の先端における先端角αが１８０°となってしまうため、先端切れ刃５の先端における先端角αがワークの穿孔に好ましい角度で形成されるように、先端切れ刃５の稜線の形状を決定することが必要である。

そこで、例えば、図５及び図６等に例示されるように先端切れ刃５の稜線の先端付近のみ、具体例として図５に示す位置ＰＴ０よりも先端側が投影面上において直線となるように先端切れ刃５の稜線の形状を決定することができる。そして、先端切れ刃５の先端における直線的な稜線に続く位置ＰＴ０よりも後方における稜線の形状が投影面上において放物線又は楕円等の２次曲線となるように先端切れ刃５の稜線の形状を決定することができる。

或いは、投影面上において工具軸ＡＸの投影直線に対して対称軸を同じ距離だけ逆方向にオフセットさせた線対称な２本の放物線又は長軸を同じ距離だけ逆方向にオフセットさせた２本の楕円の交点が先端切れ刃５の先端の投影点となり、工具軸ＡＸの投影直線に近い側の対称な２本の放物線又は楕円の一部が先端切れ刃５の稜線の投影線となるように先端切れ刃５の稜線の形状を決定するようにしても良い。

また、投影面上において輪郭が楕円や放物線となる先端切れ刃５の製作は複雑になるため、楕円や放物線を基準線ＲＬとして円弧の連結によって楕円又は放物線を模擬するようにしても良い。例えば、図５に示す例であれば、投影面上において位置ＰＴ０と位置ＰＴ１との間を同じ半径を有する単一の円弧で繋ぎ、位置ＰＴ１と位置ＰＴ２との間をより大きな半径を有する別の単一の円弧で繋ぎ、位置ＰＴ２と位置ＰＴ３との間を更に大きな半径を有する別の単一の円弧で繋ぐようにしても良い。すなわち、先端切れ刃５の稜線の投影線が直線と円弧を連結した滑らかな角の無い曲線となるように先端切れ刃５の稜線の形状を決定すれば、製造コストを低減しつつ稜線の投影線を楕円又は放物線に近づけるメリットを得ることができる。

このように先端切れ刃５の先端角αを徐々に減少させる他、上述したように先端切れ刃５の逃げ角γ１を徐々に減少させると、先端切れ刃５の耐摩耗性を向上できるという効果が得られる。これは、先端切れ刃５の逃げ角γ１を連続的に滑らかに減少させると、摩耗し易い角が先端切れ刃５の逃げ面５Ｂに生じないためである。

先端切れ刃５のすくい角についてはワークの材質に応じて決定することができる。先端切れ刃５のすくい角を０°、すなわち先端切れ刃５のすくい面５Ａをワークの切削面に対して垂直にすると、ＦＲＰを穿孔する際にデラミネーションを発生し難くする効果が得られる。これは、先端切れ刃５にすくい角を設けなければＦＲＰが細かく削れ、ＦＲＰに含まれる繊維のほころびを低減できるためである。従って、ＦＲＰに加工する孔の品質を良好にすることを重視する場合には、先端切れ刃５のすくい角をゼロにすることができる。

逆に、先端切れ刃５のすくい角を設けると、金属を穿孔する際の穿孔条件を好適化することができる。従って、金属に加工する孔の品質を良好にすることを重視する場合には、先端切れ刃５にすくい角を設けるようにしても良い。尚、図示された例では、先端切れ刃５のすくい角が０°となっている。すなわち、先端切れ刃５にすくい角が設けられていない。

一方、リーマ刃６も、先端角β及び逃げ角γ２が工具軸ＡＸ方向及びドリル１の先端側から後端側に向かって０°となるまで連続的に減少する形状とすることができる。従って、リーマ刃６の直径も、先端側から後端側に向かって連続的に増加する。そして、リーマ刃６の最大径位置では先端角βが０°となる。すなわち、リーマ刃６は、先端角βが０°となった最大径位置において逃げ角γ２を有する。

リーマ刃６の後端側における最大径は、先端切れ刃５の最大径よりも大きい。従って、リーマ刃６の最大径がドリル１の工具径Ｄとなる。また、ホールド部７の最大径は、先端切れ刃５の最大径以下となるように形成される。従って、工具径Ｄよりも最大径が小さい先端切れ刃５でワークを加工すると、ワークには加工目的とする仕上げ孔よりも直径が小さい下孔が加工される。このため、先端切れ刃５は、ワークに下孔を穿孔する役割を担う。

先端切れ刃５に後続するホールド部７の最大径は先端切れ刃５の最大径以下であるため、ワークを穿孔しながらドリル１を工具軸ＡＸ方向に送り出すと、ホールド部７は、先端切れ刃５で加工された下孔に挿入されることになる。そうすると、ホールド部７の最大径を有する外面が下孔の内面と接触し、ホールド部７は下孔によってガイドされる。

その結果、穿孔中においてホールド部７及びホールド部７に後続するリーマ刃６の振れを低減することができる。つまり、ホールド部７は、ワークの穿孔中において先端切れ刃５で加工された下孔に挿入されることによってリーマ刃６の振れを低減する振れ止め部として機能する。

ホールド部７にリーマ刃６の振れ止め部としての機能を発揮させつつ、ワークとホールド部７との摩擦による過度の温度上昇を回避する観点からは、ホールド部７に切れ刃を設けずに、ホールド部７を適切な幅のマージン７Ａで構成することが実用的である。ホールド部７を切れ刃の無いマージン７Ａで構成する場合には、先端切れ刃５とリーマ刃６とを繋ぐようにマージン７Ａを形成することができる。

ホールド部７を構成するマージン７Ａの幅は、下孔の直径に相当する先端切れ刃５の最大径に応じて適切な幅に決定することができる。具体例として、先端切れ刃５の最大径が３ｍｍから１０ｍｍ程度であれば、マージン７Ａの幅は、０．１ｍｍから１．５ｍｍの範囲、例えば０．３ｍｍ程度に決定することができる。

ワークを穿孔しながら更にドリル１を工具軸ＡＸ方向に送り出すと、先端切れ刃５から後端側に離れた位置に形成されているリーマ刃６により、下孔のリーマ加工が行われることになる。すなわち、ワークに加工された下孔の内径をリーマ刃６の最大径に相当する工具径Ｄまで広げる孔の仕上げ加工を行うことができる。これにより、ワークに工具径Ｄに対応する直径を有する孔を加工することができる。
尚、「リーマ刃」は、狭義には工具の側面に形成されている孔の仕上げ加工用の特定の形状を有する切れ刃を意味する場合があるが、ここでは、「リーマ刃」を広義の意味で使用し、切れ刃の形状に関わらず、孔の仕上げ加工を行うための切れ刃を「リーマ刃」と表記する。従って、「リーマ加工」も広義の意味で使用し、孔の仕上げ加工を行うための切れ刃の形状に関わらず、孔の仕上げ加工を「リーマ加工」と表記する。

図５に例示されるように、工具軸ＡＸに平行な投影面上におけるリーマ刃６の稜線と先端切れ刃５の稜線が共通の楕円又は放物線等の２次曲線からなる基準線ＲＬ上となるようにリーマ刃６の稜線を決定すれば、リーマ刃６の稜線と先端切れ刃５の稜線が繋がったドリル１の半製品を製作した後に切削加工又は研磨加工によってホールド部７を設ける製法によってドリル１を製作することが可能となる。

この場合、２次曲線からなる基準線ＲＬに沿う切れ刃を有するドリル１の半製品にホールド部７を設けるのみでは、リーマ刃６の先端側に段差が生じる。すなわち、ドリル１の工具径がリーマ刃６の先端においてステップ状に増加する。しかしながら、試験の結果、リーマ刃６の先端側に段差が存在すると、ＦＲＰのリーマ加工を良好な条件で行うことは可能であるが、金属のリーマ加工を良好な条件で行うことが困難となることが判明した。

そこで、ＦＲＰのみならず金属についても良好な品質の孔を加工できるようにする場合には、図示されるように、リーマ刃６の先端に最大かつ一定の先端角βを有する切れ刃を設け、一定の先端角βを有する切れ刃の後方に先端角β及び逃げ角γ２が連続的に減少する切れ刃を繋げることが適切である。試験の結果、ＦＲＰのみならず金属についても良好な品質の孔を加工できるようにする場合には、リーマ刃６の先端側における最大の先端角βを８０°以上１００°以下とすることが好ましいことが確認された。

尚、ＦＲＰのリーマ加工には、８０°以上１００°以下の先端角βが必ずしも必要ではないため、ドリル１をＦＲＰの穿孔用とする場合には、リーマ刃６の先端側に一定の先端角βを有する切れ刃を設けずに段差を形成しても良い。その場合には、リーマ刃６の先端側における最大の先端角βは、連続的に減少する先端角βの最大値となる。

但し、リーマ刃６の先端側に一定の先端角βを有する切れ刃を設けるか否かを問わず、上述したようにリーマ刃６の後端側における先端角βは０°とされる。放物線には対称軸に平行な接線が存在しないため、リーマ刃６の後端側における先端角βを０°とするためには、リーマ刃６全体の稜線の投影線又は少なくともリーマ刃６の後端側における一部の稜線の投影線が、楕円の短軸と交わる部分となるように、リーマ刃６の稜線の形状を決定することが好都合である。

このため、工具軸ＡＸに平行な投影面上における先端切れ刃５の先端を除く部分の稜線とリーマ刃６の稜線が、共通の楕円からなる基準線ＲＬを模擬した複数の円弧上となるように先端切れ刃５の稜線とリーマ刃６の稜線の各形状を決定すれば、先端切れ刃５の稜線とリーマ刃６の稜線が繋がったドリル１の半製品を製作した後に切削加工又は研磨加工によってホールド部７を設ける製法を採用することによって、リーマ刃６の後端側における先端角βが０°となっているドリル１の製作労力及び製造コストを低減することが可能となる。

リーマ刃６の先端角βが０°となる最大径位置に逃げ角γ２を設けると、先端切れ刃５で加工した下孔の内面に最大径位置のリーマ刃６が平行に当たるため、バリを発生させることなくリーマ仕上げを行うことができる。その結果、ワークに良好な品質で本孔を加工することができる。

尚、リーマ刃６の最大径位置における逃げ角γ２は、リーマ刃６の欠けや摩耗防止の観点から１５°未満とすることが好ましい。このため、例えば、リーマ刃６の先端側に一定の先端角βを有する切れ刃の最大の逃げ角を１１°から１２°程度とし、リーマ刃６の最大径位置における最小の逃げ角γ２を１０°程度とすることができる。一方、リーマ刃６のすくい角は、先端切れ刃５と同様に０°とするか適切な角度で設けることができる。

リーマ刃６の更に後端側には、図１、図３及び図４に例示されるように、リーマ刃６と連続するようにマージン１０を設けることができる。これにより、リーマ刃６で仕上げ加工された後の孔でドリル１のボディ２をガイドし、ドリル１の振れを低減することができる。マージン１０の幅は、工具径Ｄに応じて適切な幅に決定することができる。具体例として、工具径Ｄが３ｍｍから１０ｍｍ程度であれば、マージン１０の幅は、０．１ｍｍから１．５ｍｍの範囲、例えば０．３ｍｍ程度に決定することができる。

ホールド部７にマージン７Ａを形成する一方、切れ刃部４の後方にもマージン１０を設ければ、リーマ刃６よりも後方のマージン１０を仕上げ加工後の本孔でガイドする一方、ホールド部７のマージン７Ａを下孔でガイドすることができる。すなわち、リーマ刃６を挟む工具軸ＡＸ方向における２箇所の位置で、リーマ刃６の振れを抑制することができる。その結果、リーマ刃６の部分におけるドリル１の芯ずれを防止し、良好な品質で仕上げ孔を加工することができる。

ホールド部７に形成されるマージン７Ａの直径は一定にしても良いし、マージン７Ａにバックテーパを設けても良い。ホールド部７にバックテーパを設けずに、直径を一定とすると、ホールド部７のマージン７Ａ全体が下孔の内面に接触するため、ホールド部７における振れの低減効果を最大にすることができる。

但し、ホールド部７のマージン７Ａ全体が下孔の内面に接触すると、マージン７Ａとワークとの摩擦熱によってワークの温度が上昇する可能性が高くなる。このため、ワークの材質がアルミニウム等の融点が低い材料である場合には、ワークが溶着する恐れがある。そこで、アルミニウム等の融点が低い材料からなるワークの穿孔を行う場合には、ホールド部７のマージン７Ａにバックテーパを設けてワークの溶着を防止することができる。

逆に、チタンやＦＲＰ等の熱伝導率が低い難削材の穿孔を行う場合には、切削抵抗が大きくなり、かつ溶着し難いことからホールド部７のマージン７Ａにバックテーパを設けないか、小さいバックテーパを設けて、ホールド部７における振れの低減効果を向上させるようにしても良い。

試験の結果、ホールド部７にバックテーパを設ける場合には、ワークの溶着防止と、ホールド部７の振れ防止を両立するために、０．０２／１００以上０．０６／１００以下のバックテーパを設けることが適切であることが判明した。同様な理由から、切れ刃部４の後方に設けられるマージン１０についても、バックテーパを設けないか、バックテーパを設ける場合には、０．０２／１００以上０．０６／１００以下のバックテーパを設けることが適切である。

ホールド部７の最大径を小さくし過ぎると、先端切れ刃５の最大径も小さくなり、先端切れ刃５とホールド部７の剛性が低下する上、リーマ刃６による仕上げ加工の切込み量が過剰となる恐れがある。このため、高品質な孔を加工できるようにするためには、先端切れ刃５とホールド部７の剛性を確保しつつ、リーマ刃６による仕上げ加工の切込み量を適切な量とすることが重要である。試験の結果、ホールド部７の最大径を、リーマ刃６の最大径に相当する工具径Ｄの０．５倍以上０．９倍以下とすることが好ましいことが判明した。

ホールド部７の工具軸ＡＸ方向における長さＬｈは、先端切れ刃５の工具軸ＡＸ方向における長さＬ１、ホールド部７の工具軸ＡＸ方向における長さＬｈ及びリーマ刃６の工具軸ＡＸ方向における最小径位置から初めて最大径となる位置までの長さＬ２の合計として表される刃長Ｌと、リーマ刃６に適切な長さＬ２に基づいて決定することができる。

具体的には、先端切れ刃５の工具軸ＡＸ方向における長さＬ１、ホールド部７の工具軸ＡＸ方向における長さＬｈ及びリーマ刃６の工具軸ＡＸ方向における最小径位置から初めて最大径となる位置までの長さＬ２の合計として表される刃長Ｌが、工具径Ｄに相当するリーマ刃６の最大径の１倍以上２倍以下（１Ｄ≦Ｌ≦２Ｄ）とすることが、先端切れ刃５の先端角αを適切な角度に決定しつつ好適な２次曲線に沿って先端切れ刃５及びリーマ刃６の稜線の形状を決定するための条件となる。これは、工具径Ｄと比較して刃長Ｌが短すぎると、幾何学的に先端角αを大きくするか、先端切れ刃５及びリーマ刃６の投影線を円弧や短軸が工具軸ＡＸに平行な楕円等に近づけることが必要になってしまうためである。

従って、ドリル１全体の刃長Ｌが工具径Ｄに依存して決定されることになる。このため、工具径Ｄに依存してホールド部７の最大径を決定すれば、先端切れ刃５の回転半径が放物線や楕円等の２次曲線からなる基準線ＲＬを基準として決定されることから、先端切れ刃５の長さＬ１が必然的に定まる。そうすると、ドリル１全体の刃長Ｌから先端切れ刃５の長さＬ１を差し引いた長さが、ホールド部７の長さＬｈとリーマ刃６の長さＬ２の合計となる。このため、リーマ刃６として適切な長さＬ２を差し引いた長さをホールド部７の長さＬｈに決定することができる。

具体例として、リーマ刃６の長さＬ２を工具径Ｄの０．１倍（Ｌ２＝０．１Ｄ）に設定し、先端切れ刃５の長さＬ１とホールド部７の長さＬｈの合計を工具径Ｄの１．５倍（Ｌ１＋Ｌｈ＝１．５Ｄ）に設定することができる。

但し、ホールド部７における振れ止めの機能を発揮させるために必要なマージン７Ａの長さは、ホールド部７の長さＬｈよりも短くなる場合もある。また、マージン７Ａと先端切れ刃５で加工された下孔との接触面積が大き過ぎると、過度に温度が上昇する恐れもある。

そこで、ホールド部７全体に亘ってバックテーパを設けずに部分的にバックテーパを設けたり、直径が一定である範囲を部分的に設けるようにしても良い。経験的には、ホールド部７の工具軸ＡＸ方向における長さＬｈの少なくとも１／５以上の長さ（≧Ｌｈ／５）を有する範囲における直径又はバックテーパを一定にすれば、リーマ刃６の振れ止め効果を十分に得ることができると考えられる。すなわち、ホールド部７の先端切れ刃５側における少なくとも１／５以上の長さを有する範囲に一定の最大径又は一定のバックテーパを有するマージン７Ａを設ければ、リーマ刃６の振れ止め効果を得ることができると考えられる。

図７は、図１に示すホールド部７の一部の範囲Ｒのみにマージン７Ａを形成した例を示す投影図である。

図７に示す投影図のようにホールド部７の長さＬｈの２０％以上１００％以下の長さを有する範囲Ｒにマージン７Ａを形成することが好ましい条件となる。換言すれば、ホールド部７の一部の範囲Ｒのみにマージン７Ａを形成し、他の範囲については回転半径を減少させても良い。このため、研磨によってマージン７Ａを形成する場合であれば、一定の範囲Ｒのみ高精度に研磨してマージン７Ａを形成し、他の部分についてはラフな研磨加工で逃げを形成するようにしても良い。

（被穿孔品の製造方法）
図８は手持ち式の工具回転装置２０にドリル１を取付けてワークＷを穿孔する方法の一例を説明する図である。

図８に示すように手持ち式の工具回転装置２０で保持したドリル１でワークＷを穿孔することによって製品又は半製品として被穿孔品を製造することができる。手持ち式の工具回転装置２０でワークＷを穿孔する場合には、工具回転装置２０にブッシングチップ２１を有するノーズピース２２を取付ける一方、ワークＷに穿孔板２３を配置することによってワークＷに対するドリル１の位置決めを行うことができる。

すなわち、穿孔板２３にブッシングチップ２１を固定することによってドリル１の位置及び向きの位置決めを行うことができる。そして、例えば、ＦＲＰや金属等の単一の素材からなるワークＷはもちろん、ＦＲＰと金属の重ね合わせ材等の複数の素材からなるワークＷの穿孔を、ドリル１を使用して行うことができる。

尚、図８に示す例では、工具回転装置２０がドリル１の自動送り機能を備えているが、ドリル１の回転機能のみを備えた単純な工具回転装置２０でワークＷの穿孔を行うこともできる。もちろん、ボール盤やマシニングセンタ等の工作機械や手持ち式でない穿孔機にドリル１を取付けて被穿孔品を製造することもできる。

（効果）
以上のドリル１は先端角α及び逃げ角γ１が連続的に減少する先端切れ刃５と、先端角β及び逃げ角γ２が連続的に減少し、かつ先端角βが０°となる最大径位置において逃げ角γ２を有するリーマ刃６との間にリーマ刃６の振れ止めを行うためのマージン７Ａ等で構成されるホールド部７を設けたものである。また、被穿孔品の製造方法は、上述したドリル１を使用して被穿孔品を製造するようにしたものである。

このため、ドリル１及び被穿孔品の製造方法によれば、先端切れ刃５による穿孔によって形成される下孔を利用してホールド部７でガイドしながらリーマ刃６で下孔のリーマ仕上げ加工を行うことができる。すなわち、ホールド部７でリーマ刃６の振動を抑制することができる。このため、横断面が円形で高品質な孔を加工することができる。

特に、切れ刃の先端角及び逃げ角が切れ刃の最大径位置に向かって連続的に変化し、かつ切れ刃の最大径位置において逃げ角を有する従来のＲドリル（登録商標）において刃数が３枚刃以上である場合には、穿孔装置の主軸の剛性や精度が低いと孔が多角形になってしまうという問題があった。この従来の問題は、Ｒドリル（登録商標）を保持する穿孔装置の主軸の剛性又は精度が低いと、Ｒドリル（登録商標）の工具軸の同軸度を維持できず、Ｒドリル（登録商標）が振れるためであると考えられる。具体的には、Ｒドリル（登録商標）の側面の切れ刃が振れながら孔の内面に接触することによって、孔が多角形になってしまうと考えられる。

これに対して、Ｒドリル（登録商標）を改良した上述のドリル１を用いれば、先端切れ刃５による穿孔によって形成される下孔の横断面の形状が先端切れ刃５の振れによって多角形になったとしても、ホールド部７で振れが抑制されたリーマ刃６で下孔の仕上げ加工を行うことによって横断面の形状が円形の本孔を加工することができる。このため、先端切れ刃５の数を３枚以上にしても、良好な品質で孔を加工することができる。

すなわち、従来の３枚刃以上のＲドリル（登録商標）では孔の横断面の形状が多角形になってしまう穿孔条件であっても、上述のドリル１を用いれば、横断面の形状が円形の孔を加工することができる。具体例として図８に例示されるように手持ち式の工具回転装置２０で保持した３枚刃以上のドリル１でワークＷを穿孔する場合であっても、横断面の形状が円形の孔を加工することができる。つまり、３枚刃以上のドリル１を用いた手穿孔が可能となる。

ドリル１の先端切れ刃５及びリーマ刃６の刃数を増加させると、先端切れ刃５及びリーマ刃６の１刃当たりの切削量が減少する。このため、ドリル１の先端切れ刃５及びリーマ刃６の刃数を３枚以上にすると、従来の２枚刃のＲドリル（登録商標）に比べて工具寿命、すなわち品質を維持しながら穿孔することが可能な孔の数を増加させることができる。

また、先端切れ刃５及びリーマ刃６の数が２枚である場合においても、従来の２枚刃のＲドリル（登録商標）に比べて工具径Ｄ方向における振動を抑制できるため、孔の品質を向上することができる。特に、ドリル１の振動が工具軸ＡＸ方向に規制されて生じる結果、金属の切粉が細かく寸断されるため、金属の切粉詰まりを防止できるという効果も得られる。つまり、ドリル１の工具径Ｄ方向への振動エネルギを、ホールド部７においてスラスト方向への振動エネルギに変換し、金属の切粉詰まり防止のために役立てることができる。

（第２の実施形態）
図９は本発明の第２の実施形態に係るドリルの部分正面図である。尚、図９において工具軸ＡＸより下方はドリルの切れ刃のすくい面を図面に平行となるように展開した場合における切れ刃の外形の輪郭を表す図となっており、ドリルに形成される複数の切れ刃が工具軸ＡＸを中心に対称、すなわちドリルに形成される複数の切れ刃の形状が同じであることから内部の詳細な輪郭の図示が省略されている。

図９に示された第２の実施形態におけるドリル１Ａでは、リーマ刃６の後端側に直径が最大径のまま一定となっている部分６Ｃを延伸させた点が第１の実施形態におけるドリル１と相違する。第２の実施形態におけるドリル１Ａの他の構成及び作用については第１の実施形態におけるドリル１と実質的に異ならないため部分正面図のみ図示し、同一の構成又は対応する構成については同符号を付して説明を省略する。

第１の実施形態において説明したようにホールド部７のマージン７Ａによってリーマ刃６の振れが抑止される。このため、リーマ刃６の後方におけるマージン１０を省略し、代わりに一定の最大径を有する部分６Ｃを形成することができる。或いは、一定の最大径を有する部分６Ｃを形成し、更に後方にマージン１０を形成しても良い。いずれにせよ、先端角βが０°で逃げ角γ２を有する部分６Ｃを長くすることができる。

そうすると、リーマ刃６が摩耗して回転半径が減少しても、最大径位置がリーマ刃６の後方に移動するのみであるため、新たな最大径位置におけるリーマ刃６で孔の仕上げ加工を行うことが可能となる。その結果、ドリル１Ａの工具寿命を長くすることができる。また、一定の最大径を有する部分６Ｃを長くすることによって深孔加工も可能となる。特に、工具径Ｄの２．６倍以上の厚さを有するワークに深孔を加工する場合において、深孔の品質を向上する効果が得られる。

（第３の実施形態）
図１０は本発明の第３の実施形態に係るドリルの部分的に矢視方向を変えた部分正面図、図１１は図１０に示すドリルの先端部分における拡大左側側面図、図１２は図１０に示すドリルの先端部分における拡大部分上面図、図１３は図１０に示すドリルの位置Ｂ-Ｂにおける拡大横断面図、図１４は図１０に示すドリルの先端部分における拡大投影図である。

図１０乃至図１４に示された第３の実施形態におけるドリル１Ｂでは、リーマ刃６の先端側に段差が生じないようにリーマ刃６の先端角を連続的に変化させた点が第１の実施形態におけるドリル１及び第２の実施形態におけるドリル１Ａと相違する。第３の実施形態におけるドリル１Ｂの他の構成及び作用については第１の実施形態におけるドリル１及び第２の実施形態におけるドリル１Ａと実質的に異ならないため、同一の構成又は対応する構成については同符号を付して説明を省略する。

図１０乃至図１４に示すように、工具軸ＡＸ方向に向かってリーマ刃６の先端角βが断続的に変化する部分が生じないように、リーマ刃６の先端角βを工具軸ＡＸ方向及びドリル１の先端側から後端側に向かって０°となるまで滑らかに連続的に減少させることができる。そして、第１の実施形態と同様に図１４に例示されるようにリーマ刃６の先端角βが０°となったリーマ刃６の最大径位置において０°ではない逃げ角γ２を形成することができる。この場合、リーマ刃６の逃げ角γ２についても、先端角βと同様に、断続的に変化する部分が生じないように、工具軸ＡＸ方向及びドリル１の先端側から後端側に向かって滑らかに連続的に減少させることが現実的である。

先端角βが減少して０°となったリーマ刃６の最大径位置の後端側には、第２の実施形態で説明したように直径が最大径のまま一定となっている部分６Ｃを延伸させても良い。リーマ刃６自体の後端側には、直径が最大径のまま一定となっている部分６Ｃを延伸させるか否かを問わず、第１の実施形態で説明したようにマージン１０を延伸させることができる。

先端切れ刃５とリーマ刃６の刃数は図１１及び図１３に例示されるように３枚とする場合に限らず任意である。但し、第１の実施形態でも説明したように、先端切れ刃５及びリーマ刃６の刃数を増加させると先端切れ刃５及びリーマ刃６の１枚当たりの切削量が減少するため、ドリル１Ｂの工具寿命及び穿孔可能な孔の数を増加できるという効果が得られる。また、第１の実施形態と同様に、ドリル１Ｂを、溝８がねじれていない直刃ドリルに限らず、溝８がねじれているツイストとしても良い。

図１０及び図１４に示すようにリーマ刃６の稜線のどの位置においても２つの先端角βが生じないように、リーマ刃６の先端角βを滑らかに減少させると、先端切れ刃５の先端角αを滑らかに連続的に減少させた場合に得られる効果と同様の効果をリーマ刃６による下孔のリーマ加工において得ることができる。

具体的には、リーマ刃６の先端角βを連続的に減少させると、欠損が発生し易い角がリーマ刃６の稜線に生じないため欠損が生じるリスクを低減できるという効果が得られる。その結果、ドリル１Ｂの工具寿命を長くすることができる。加えて、リーマ刃６の先端角βを徐々に減少させると、ＦＲＰを穿孔する場合にデラミネーションの発生を低減できるという効果が得られる。これは、ドリル１の先端側における相対的に大きな先端角βを有するリーマ刃６によるＦＲＰのリーマ加工によってデラミネーションが一時的に発生しても、後方に続く相対的に小さな先端角βを有するリーマ刃６によるリーマ加工では切削抵抗が小さくなり、デラミネーションが除去されるためである。

また、工具軸ＡＸに平行な投影面上におけるリーマ刃６の稜線の形状を単一の放物線に近ける程、工具軸ＡＸ方向の単位長さ当たりの稜線が切削するワークの体積が均一となる。このため、リーマ刃６全体に亘って切削抵抗を均一にできるという効果が得られる。リーマ刃６全体に亘る切削抵抗を均一にできれば、ＦＲＰのリーマ加工時におけるデラミネーションやバリの発生のみならず、リーマ刃６の摩耗を低減することが可能となる。

一方、工具軸ＡＸに平行な投影面上におけるリーマ刃６の稜線の形状を単一の楕円に近づけると、工具軸ＡＸ方向の単位長さ当たりの稜線が切削するワークの体積をリーマ刃６の後方程一定の割合で減少させることができる。このため、回転半径が異なることから切削速度が相対的に速いリーマ刃６の後方における摩耗が、切削速度が相対的に遅いリーマ刃６の前方における摩耗よりも先に進行してしまう事態を回避し、リーマ刃６全体に亘る摩耗の進行の度合いを均一にできるという効果が得られる。リーマ刃６全体に亘る摩耗の進行の度合いを均一にできれば、リーマ刃６の寿命を向上させることができる。

従って、重視する効果に応じて投影面上におけるリーマ刃６の稜線の形状を放物線又は楕円に近づけることができる。もちろん、投影面上において一部が楕円に近い形状となり、別の一部が放物線に近い形状となるようにリーマ刃６の稜線の形状を決定することもできる。また、投影面上において輪郭の少なくとも一部が楕円や放物線となるリーマ刃６の製作は複雑になるため、線分や円弧を角が生じないように滑らかに連結することによって楕円又は放物線を模擬するようにしても良い。

リーマ刃６の先端角βを角が生じないように連続的に減少させ、かつ工具軸ＡＸに平行な投影面上におけるリーマ刃６の形状を、上述したように楕円又は放物線を線分や円弧で模擬した形状に決定すると、図１４に例示されるように、先端切れ刃５及びリーマ刃６の各稜線は、それぞれ異なる基準線ＲＬ１、ＲＬ２を模擬した稜線となる。

具体的には、工具軸ＡＸを中心に先端切れ刃５を回転させた場合における先端切れ刃５の通過領域を工具軸ＡＸに平行な投影面に投影して得られる投影線５Ｃの形状が、工具軸ＡＸを投影面に投影して得られる直線を中心に線対称であり、かつ複数の第１の円弧又は線分を連結した形状となる。具体例として、例えば、図１４に示すように、第１の複数の円弧と線分を連結した投影線５Ｃ上における少なくとも６点の位置ＰＴ１０、ＰＴ１１、ＰＴ１２が、第１の２次曲線からなる第１の基準線ＲＬ１上となるように、第１の複数の円弧と線分を決定することができる。

また、第１の基準線ＲＬ１として用いられる第１の２次曲線は、第１の実施形態でも説明したように、工具軸ＡＸを投影面に投影して得られる直線を中心に線対称な単一の放物線、２本の放物線、単一の楕円及び２本の楕円のいずれかに決定することができる。図１４は、第１の基準線ＲＬ１を単一の楕円とした例を示している。

一方、工具軸ＡＸを中心にリーマ刃６を回転させた場合におけるリーマ刃６の通過領域を工具軸ＡＸに平行な投影面に投影して得られる投影線６Ｄの形状が、投影面に工具軸ＡＸを投影して得られる直線を中心に線対称であり、かつ複数の第２の円弧又は線分を連結した形状となる。具体例として、例えば、図１４に示すように、複数の第２の円弧と線分を連結した２本の投影線６Ｄ上における少なくとも６点の位置ＰＴ２０、ＰＴ２１、ＰＴ２２が、第２の２次曲線からなる第２の基準線ＲＬ２上となるように、第２の複数の円弧と線分を決定することができる。

また。第２の基準線ＲＬ２として用いられる第２の２次曲線は、工具軸ＡＸを投影して得られる直線を中心に線対称な単一の放物線、２本の放物線、単一の楕円及び２本の楕円のいずれかからなり、かつ第１の基準線ＲＬ１として用いられる第１の２次曲線と異なる第２の２次曲線に決定することができる。図１４は、第２の基準線ＲＬ２を単一の楕円とした例を示している。

もちろん、投影面上において単一又は２つの２次曲線を模擬せずに、先端切れ刃５及びリーマ刃６の少なくとも一方の少なくとも一部の形状を、基準となる単一又は２つの楕円又は放物線からなる２次曲線自体としても良い。すなわち、先端切れ刃５及びリーマ刃６の少なくとも一部の形状を、基準線ＲＬ１、ＲＬ２と重ねても良い。

但し、単一の楕円又は放物線を第１の基準線ＲＬ１として先端切れ刃５の投影線５Ｃの形状を決定する場合には、先端における最大の先端角αが１８０°とならないようにする必要があるため、先端角αが最大となる先端付近では、先端切れ刃５の投影線５Ｃを単一の楕円又は放物線とオーバーラップさせることはできない。そこで、製造の容易化の観点から、先端角αが最大となる先端付近における先端切れ刃５の投影線５Ｃの形状を、工具軸ＡＸを中心に線対称となるように連結した２本の線分とすることが実用的である。尚、図１４に例示されるように円弧を連結して第１の基準線ＲＬ１を模擬する場合や、工具軸ＡＸを中心に線対称な２本の２次曲線を第１の基準線ＲＬ１とする場合においても、製造の容易化の観点から、先端角αが最大となる先端付近における先端切れ刃５の投影線５Ｃの形状を、工具軸ＡＸを中心に線対称となるように連結した２本の線分とすることが実用的である。

これに対して、リーマ刃６の場合には、先端切れ刃５と異なり、先端角βが最大となる位置においてリーマ刃６同士が離れている。このため、第２の基準線ＲＬ２が単一の２次曲線であるか工具軸ＡＸを中心に線対称な２本の２次曲線であるかを問わず、先端角βが最大となる投影線６Ｄの部分を含めて先端角βが減少する投影線６Ｄの部分の形状を円弧で模擬したり、或いは、第２の基準線ＲＬ２をオーバーラップさせることができる。但し、図１４に例示されるように、先端角βが０°のまま一定となっている部分６Ｃを形成する場合には、先端角βが０°の部分６Ｃにおける投影線６Ｄの形状は線分となる。

リーマ刃６の直径が最小となる位置から初めて最大となる位置までの、リーマ刃６の先端角βが変化する長さＬ２の部分、すなわち、リーマ刃６の先端角βが最大となる位置から初めて０°となる位置までのリーマ刃６の部分における投影線６Ｄについては、線分で模擬しない方が、単一又は２本の第２の２次曲線からなる第２の基準線ＲＬ２との一致度が高くなる。このため、図１４に例示されるように、第２の基準線ＲＬ２を模擬する場合には、線分を用いずに、円弧のみを連結して模擬することが好ましい。

従って、リーマ刃６の先端角βが変化する長さＬ２の部分を工具軸ＡＸを中心に回転させた場合におけるリーマ刃６の当該部分の通過領域を工具軸ＡＸに平行な投影面に投影して得られる投影線６Ｄの形状については、円弧も２次曲線である円の一部に該当することから、第２の２次曲線を模擬した複数の円弧とするか、或いは、第２の２次曲線自体の一部とするかに関わらず、単一又は複数の２次曲線の一部とすることが穿孔品質と工具寿命の向上を図る観点から好適な条件となる。

また、リーマ刃６の先端角βが断続的に変化することを許容する第１の実施形態では、図５に例示されるように、リーマ刃６の投影線の基準線ＲＬとなる２次曲線を、先端切れ刃５の投影線の基準線ＲＬとなる２次曲線と共通にすることが可能であるのに対して、リーマ刃６の先端角βが断続的に変化することを許容しない第３の実施形態では、図１４に例示されるように、先端切れ刃５を工具軸ＡＸを中心に回転させた場合における先端切れ刃５の通過領域を投影面に投影して得られる投影線５Ｃと、一部がリーマ刃６の投影線６Ｄとなる単一又は複数の２次曲線、すなわち単一又は２本の第２の基準線ＲＬを模擬するための複数の円或いは単一又は２本の第２の基準線ＲＬ自体との間に、単一又は複数の２次曲線を長さ方向に無限に伸ばしたとしても共有点は無い。

ところで、各リーマ刃６は、先端角βが最大となる先端側においてホールド部７のマージン７Ａの後端側と隣接する。このため、各リーマ刃６の先端を加工する際に、マージン７Ａの後端側が干渉して製造が困難となったり、各リーマ刃６の先端付近における公差を粗くせざるを得なくなったりする恐れがある。そこで、図示されるように、リーマ刃６と、ホールド部７との間に逃げ３０を設け、リーマ刃６の最小径をホールド部７の最大径以下とすることができる。

これにより、先端角βが滑らかに減少するリーマ刃６の製造が容易となる。また、先端切れ刃５で加工され、かつホールド部７で保持された下孔の縁に、先端角βが滑らかに減少するリーマ刃６の部分を確実に接触させることができる。

以上の第３の実施形態は、ＦＲＰの穿孔品質を維持しつつ工具寿命を向上する観点からリーマ刃６の形状を一層理想的な形状としたものである。このため、第３の実施形態によれば、特にＦＲＰを穿孔対象とする場合において、先端切れ刃５及びリーマ刃６の刃数を増加させても穿孔品質を維持することが可能となり、ドリル１Ｂの工具寿命を向上することができる。

（第４の実施形態）
図１５は本発明の第４の実施形態に係るドリルの部分的に矢視方向を変えた部分正面図、図１６は図１５に示すドリルの先端部分における拡大左側側面図、図１７は図１５に示すドリルの先端部分における拡大部分上面図、図１８は図１５に示すドリルの位置Ｃ-Ｃにおける拡大横断面図である。

図１５に示された第４の実施形態におけるドリル１Ｃでは、先端切れ刃５の刃数とリーマ刃６の刃数が異なる点が第３の実施形態におけるドリル１Ｂと相違する。第４の実施形態におけるドリル１Ｃの他の構成及び作用については第３の実施形態におけるドリル１Ｂと実質的に異ならないため、同一の構成又は対応する構成については同符号を付して説明を省略する。

先端切れ刃５及びリーマ刃６の刃数を増加させると、１刃当たりの切削量が減少するため工具寿命の向上に繋がる反面、溝８の数が増えるため切れ刃部４の心厚が減少する。切れ刃部４の心厚が減少すると切れ刃部４の剛性が低下し、穿孔品質の劣化に繋がる。そこで、回転半径が相対的に小さく摩耗や欠損による消耗の程度が相対的に小さい先端切れ刃５の刃数を、回転半径が相対的に大きく消耗の程度が相対的に大きいリーマ刃６の刃数よりも少なくすることができる。

そうすると、消耗の程度が相対的に小さい反面、切削抵抗が相対的に大きい先端切れ刃５については、刃数を制限するにとによって心厚及び剛性を確保する一方、消耗の程度が相対的に大きいリーマ刃６については、刃数を増加させることによって消耗の進行を遅らせることができる。その結果、ドリル１Ｃ全体の工具寿命を増加させることができる。

切削試験の結果、先端切れ刃５については、心厚及び剛性を確保する観点から刃数を２枚又は３枚とすることが望ましいことが判明した。一方、リーマ刃６については、消耗の進行を遅らせる観点から刃数を３枚以上とすることが好ましい。このため、製造の容易化を考慮して先端切れ刃５とリーマ刃６の刃数を互いに同一にする場合には、第１乃至第３の実施形態で例示したように先端切れ刃５及びリーマ刃６を３枚刃とすることが好適となり、リーマ刃６の刃数を先端切れ刃５の刃数よりも多くする場合には、先端切れ刃５を２枚刃とする一方、リーマ刃６を４枚以上とすることが好適となる。

図１８に示す例では、製造の容易化を考慮してリーマ刃６が４枚刃となっているが、リーマ刃６を５枚以上として対消耗性の向上を図るようにしても良い。ホールド部７のマージン７Ａの数については、マージン７Ａが先端切れ刃５で加工された下孔に挿入されることから、先端切れ刃５の数と同一とし、先端切れ刃５の後端側からマージン７Ａを延伸させることが現実的である。

このように、先端切れ刃５の刃数と、リーマ刃６の刃数は、互いに独立して決定することができる。従って、第１及び第２の実施形態において、リーマ刃６の刃数を先端切れ刃５の刃数より多くしても良い。但し、第１及び第２の実施形態において、先端切れ刃５の刃数と、リーマ刃６の刃数を同一にすれば、第１の実施形態において説明したように、リーマ刃６の稜線と先端切れ刃５の稜線が繋がったドリル１、１Ａの半製品を製作した後に切削加工又は研磨加工によってホールド部７を設ける簡易な製法によってドリル１、１Ａを製作することが可能となる。従って、ドリル１、１Ａの製法及びリーマ刃６の形状に応じて、先端切れ刃５の刃数と、リーマ刃６の刃数を同一にするのか、或いは異なる数にするのかを決定することができる。

尚、先端切れ刃５及びリーマ刃６は工具軸ＡＸを中心に回転するため、リーマ刃６の刃数が先端切れ刃５の刃数と同一であるか否かに関わらず、工具軸ＡＸに平行な投影面上における切れ刃部４の輪郭の投影図は同様となる。

以上の第４の実施形態は、先端切れ刃５の刃数を制限して先端切れ刃５の剛性を確保する一方、リーマ刃６の刃数を増加させてドリル１Ｃ全体の工具寿命の増加を図るようにしたものである。

このため第４の実施形態によれば、ＦＲＰ及び金属のいずれを穿孔対象とする場合であっても穿孔品質を維持しつつ、工具寿命を向上させることができる。すなわち、１本のドリル１Ｃで高品質な孔を多数穿孔することが可能となる。

実際に２枚の先端切れ刃５と、４枚のリーマ刃６を有するドリル１Ｃを製作して厚さが１０ｍｍのＣＦＲＰを穿孔する切削試験を行ったところ、従来の２枚刃のＲドリルと比較して２倍程度の数の孔を加工でき、しかも、穿孔速度が約１．２倍に向上することが確認された。

（第５の実施形態）
図１９は本発明の第５の実施形態に係るドリルに形成されるリーマ刃の拡大部分投影図である。

図１９に示された第５の実施形態におけるドリル１Ｄでは、リーマ刃６の稜線の投影線を曲線とせずに直線にした点が第１乃至第４の実施形態におけるドリル１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃと相違する。第５の実施形態におけるドリル１Ｄの他の構成及び作用については第１乃至第４の実施形態におけるドリル１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃと実質的に異ならないためリーマ刃６の拡大部分投影図のみ図示し、同一の構成又は対応する構成については同符号を付して説明を省略する。

図１９に例示されるように工具軸ＡＸに平行な投影面上におけるリーマ刃６の稜線の形状が、複数の線分を連結した形状となるようにリーマ刃６の稜線の形状を決定することもできる。換言すれば、リーマ刃６の形状を、先端角βが先端側から後端側に向かって０°となるまで断続的に減少し、かつ先端角βが０°となった最大径位置において逃げ角γ２を有する形状にすることができる。

そうすると、第１乃至第４の実施形態のようにリーマ刃６の先端角βを連続的に減少させる場合に比べてリーマ刃６の形状を単純化できるため、ドリル１Ｄの製作労力及び製作コストを低減することができる。

図２０はリーマ刃６の先端角βを減少させずに０°のみとした例を示す拡大部分投影図である。

ＦＲＰが主な穿孔対象である場合には、リーマ刃６の先端角βを断続的に減少させずに、０°に限定しても良い。すなわち、先端角βが０°となるリーマ刃６の最大径位置に逃げ角γ２を設ければ、その他の形状は省略又は変更しても良い。これにより、リーマ刃６の形状を一層単純化し、ドリル１Ｄの製作労力及び製作コストを低減することができる。

尚、第５の実施形態においてリーマ刃６の後方にマージン１０を形成しても良いし、第２の実施形態のように直径が最大径のまま一定となっている部分６Ｃを設けても良い。また、リーマ刃６の逃げ角γ２についても先端角βの変化に合わせて断続的に減少させるか一定とすることによってリーマ刃６の形状を単純化することができる。もちろん、第４の実施形態のようにリーマ刃６の刃数を、先端切れ刃５の刃数よりも多くしても良い。

（第６の実施形態）
図２１は本発明の第６の実施形態に係るドリルに形成される先端切れ刃の第１の形状例を示す投影図、図２２は本発明の第６の実施形態に係るドリルに形成される先端切れ刃の第２の形状例を示す投影図、図２３は本発明の第６の実施形態に係るドリルに形成される先端切れ刃の第３の形状例を示す投影図、図２４は本発明の第６の実施形態に係るドリルに形成される先端切れ刃の第４の形状例を示す投影図である。

図２１乃至図２４に示された第６の実施形態におけるドリル１Ｅでは、先端切れ刃５及びリーマ刃６の稜線の投影線を曲線とせずに連結した線分にした点が他の実施形態におけるドリル１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄと相違する。第６の実施形態におけるドリル１Ｅの他の構成及び作用については他の実施形態におけるドリル１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄと実質的に異ならないため切れ刃部４の投影図のみ図示し、同一の構成又は対応する構成については同符号を付して説明を省略する。

第５の実施形態ではリーマ刃６の稜線の投影図を線分とする例について説明したが、先端切れ刃５の稜線の投影図についても連結した線分とすることができる。すなわち、先端切れ刃５及びリーマ刃６の各稜線の投影線が、放物線や楕円等の２次曲線を模擬した折れ線となるように、先端切れ刃５及びリーマ刃６の各稜線の形状を決定することができる。この場合、ドリル１Ｅは、複数の先端角αを有する先端切れ刃５と、０°のみ又は複数の先端角βを有するリーマ刃６を有する多角ドリルに分類することもできる。

具体例として、図２１に例示されるように工具軸ＡＸに平行な投影面上において、工具軸ＡＸの投影線を中心として線対称な単一の放物線を基準線ＲＬとし、各両端の位置が単一の放物線上となっている６本以上の複数の線分を連結した、工具軸ＡＸの投影線を中心に線対称な折れ線が先端切れ刃５の稜線の投影線となるように先端切れ刃５の形状を決定することができる。この場合、先端切れ刃５は、少なくとも３つ以上の先端角α１、α２、α３を有する３段以上の多段切れ刃となる。尚、基準線ＲＬを放物線から楕円に置き換えても良い。

或いは、図２２に例示されるように工具軸ＡＸに平行な投影面上において、工具軸ＡＸの投影線を中心として線対称な単一の放物線を基準線ＲＬとし、それぞれ単一の放物線に接する８本以上の複数の線分を連結した、工具軸ＡＸの投影線を中心に線対称な折れ線が先端切れ刃５の稜線の投影線となるように先端切れ刃５の形状を決定することができる。この場合、先端切れ刃５は、少なくとも４つ以上の先端角α１、α２、α３、α４を有する４段以上の多段切れ刃となる。尚、基準線ＲＬを放物線から楕円に置き換えても良い。

別の例として、図２３に例示されるように工具軸ＡＸに平行な投影面上において、工具軸ＡＸの投影線を中心として線対称な２本の楕円を基準線ＲＬとし、各両端の位置が工具軸ＡＸの投影線に近い側の２本の楕円上となっている６本以上の複数の線分を連結した、工具軸ＡＸの投影線を中心に線対称な折れ線が先端切れ刃５の稜線の投影線となるように先端切れ刃５の形状を決定することができる。この場合、先端切れ刃５は、少なくとも３つ以上の先端角α１、α２、α３を有する３段以上の多段切れ刃となり、図２３に示す例では、４つの先端角α１、α２、α３、α４が形成されている。尚、基準線ＲＬを２本の楕円から２本の放物線に置き換えても良い。

更に別の例として、図２４に例示されるように工具軸ＡＸに平行な投影面上において、先端切れ刃５の稜線の投影線となる折れ線を構成する複数の線分の一部を放物線や楕円等の基準線ＲＬに接する線分とし、他の一部を両端が基準線ＲＬ上にある線分としても良い。図２４に示す例では、先端切れ刃５の最大の先端角α１を形成する稜線の投影線が工具軸ＡＸの投影線を中心として線対称な単一の放物線又は楕円からなる基準線ＲＬに接する２本の線対称な線分となっており、その他の先端角α２、α３、α４を形成する稜線の投影線が、各両端が基準線ＲＬ上にある線対称な線分となっている。

尚、工具軸ＡＸに平行な投影面上において先端切れ刃５の稜線の投影線を構成する線分の一部を円弧等の曲線に置き換えても良い。例えば、線分と線分との間を円弧で連結すれば、先端切れ刃５の形状を角の無い滑らかな形状にすることができる。その場合、先端切れ刃５に欠けが生じるリスクを低減し、工具寿命を長くすることができる。或いは、図５及び図６を参照して第１の実施形態で説明したように、先端における最大の先端角αを形成する先端切れ刃５の稜線の投影線のみが線分となり、他の稜線の部分の投影線が異なる半径を有する円弧を滑らかに連結した曲線となるように、先端切れ刃５の稜線の形状を決定しても良い。

先端切れ刃５の先端角αを断続的に減少させる場合には、逃げ角γ１についても先端角αの減少に合わせて断続的に減少させることが先端切れ刃５の形状の単純化に繋がる。従って、先端切れ刃５の先端角α及び逃げ角γ１の双方を先端側から後端側に向かって連続的又は断続的に減少させることができる。そして、工具軸ＡＸを中心に先端切れ刃５を回転させた場合における先端切れ刃５の通過領域を工具軸ＡＸに平行な投影面に投影して得られる形状を、工具軸ＡＸを投影面に投影して得られる直線を中心に線対称であり、かつ複数の円弧等の曲線又は線分を連結した形状とすることによって、先端切れ刃５の形状を単純化することができる。

具体例として、投影面上において先端切れ刃５の稜線の投影線を構成する複数の曲線又は線分上における少なくとも７点の位置が、工具軸ＡＸを投影面に投影して得られる直線を中心に線対称な単一の放物線、２本の放物線、単一の楕円及び２本の楕円のいずれかからなる２次曲線上となるように先端切れ刃５の形状を決定することができる。これにより、第１の実施形態において説明したように、先端切れ刃５への切削抵抗や先端切れ刃５の摩耗の進行度合いを先端切れ刃５の長さＬｈ方向にできるだけ均一にする効果を得ることができる。

尚、リーマ刃６についても先端角βを連続的又は断続的に減少させる場合には、第３の実施形態において図１４等を参照して説明したように、投影面上において複数の線分又は円弧等の曲線を連結した形状とすることができる。すなわち、リーマ刃６を工具軸ＡＸを中心に回転させた場合におけるリーマ刃６の通過領域を工具軸ＡＸに平行な投影面に投影して得られる形状が、投影面に工具軸ＡＸを投影して得られる直線を中心に線対称であり、複数の円弧等の曲線又は線分を連結した形状となるようにリーマ刃６の形状を決定することができる。

第１の実施形態において図５等を参照して説明したように、リーマ刃６の形状についても、投影面上において先端切れ刃５の形状を定めるための２次曲線と同一の２次曲線を基準線として投影線の形状を決定すれば、先端切れ刃５とリーマ刃６の稜線が繋がった半製品にホールド部７を形成する製造方法を採用できるというメリットが得られる。或いは、第３の実施形態において図１４等を参照して説明したように、リーマ刃６の投影線の形状を、先端切れ刃５の投影線の形状を決定するための２次曲線と異なる２次曲線に基づいて決定し、リーマ刃６の先端角βの変化量を低減させても良い。

以上のような第６の実施形態によれば、先端切れ刃５及びリーマ刃６の各稜線の形状を一層単純化し、製造労力及び製造コストを一層低減することができる。

尚、リーマ刃６の稜線の形状については第３の実施形態において説明したように先端角βが連続的に滑らかに減少する曲線形状とし、先端切れ刃５の先端角αのみを図２１乃至図２４に例示されるように断続的に減少させて単純化させても良い。その場合、回転半径が小さいことから消耗の進行が相対的に遅い先端切れ刃５については形状の単純化により製造コストを低減させる一方、回転半径が大きいことから消耗の進行が相対的に速いリーマ刃６については形状を好適化することによって消耗の進行を効果的に遅らせることが可能となる。

（他の実施形態）
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ ドリル
２ ボディ
３ シャンク
４ 切れ刃部
５ 先端切れ刃（第１の切れ刃）
５Ａ すくい面
５Ｂ 逃げ面
５Ｃ 投影線
６ リーマ刃（第２の切れ刃）
６Ａ すくい面
６Ｂ 逃げ面
６Ｃ 部分
６Ｄ 投影線
７ ホールド部（振れ止め部）
７Ａ マージン
８ 溝
９ ランド
９Ａ 平面逃がし面
１０ マージン
２０ 工具回転装置
２１ ブッシングチップ
２２ ノーズピース
２３ 穿孔板
３０ 逃げ
ＡＸ 工具軸
Ｄ 工具径
Ｌ ドリルの刃長
Ｌ１ 先端切れ刃の長さ
Ｌ２ リーマ刃の長さ
Ｌｈ ホールド部の長さ
Ｒ マージンの範囲
ＲＬ、ＲＬ１、ＲＬ２ 基準線
Ｗ ワーク
α、α１、α２、α３、α４ 先端切れ刃の先端角
β リーマ刃の先端角
γ１ 先端切れ刃の逃げ角
γ２ リーマ刃の逃げ角

Claims (5)

1. 先端において０°よりも大きく１８０°未満である先端角が先端側から後端側に向かって連続的又は断続的に減少する一方、逃げ角が前記先端側から前記後端側に向かって連続的又は断続的に減少するように前記先端側に形成される第１の切れ刃であって被削材に下孔を穿孔するための第１の切れ刃と、
   前記第１の切れ刃から前記後端側に離れた位置に形成されることによって前記下孔の仕上げ加工を行うための第２の切れ刃であって最大径位置において逃げ角を有する第２の切れ刃と、
   前記第１の切れ刃と前記第２の切れ刃との間に形成され、前記第１の切れ刃で加工された前記下孔に挿入されることによって前記第２の切れ刃の振れを低減させる振れ止め部と、
   を有するドリル。
2. 前記第２の切れ刃は、先端角が前記先端側から前記後端側に向かって０°となるまで各位置において２つの先端角が生じないように滑らかに連続的に減少し、先端角が０°となった前記最大径位置において逃げ角を有する請求項１記載のドリル。
3. 前記第２の切れ刃の前記先端角が最大となる位置から初めて０°となる位置までの前記第２の切れ刃の部分を工具軸を中心に回転させた場合における前記第２の切れ刃の前記部分の通過領域を前記工具軸に平行な投影面に投影して得られる投影線の形状が単一又は複数の２次曲線の一部となっており、かつ前記第１の切れ刃を前記工具軸を中心に回転させた場合における前記第１の切れ刃の通過領域を前記投影面に投影して得られる投影線と前記２次曲線との間に共有点が無い請求項１又は２記載のドリル。
4. 前記第２の切れ刃と、前記振れ止め部との間に逃げを設け、前記第２の切れ刃の最小径を前記振れ止め部の最大径以下とした請求項１乃至３のいずれか１項に記載のドリル。
5. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のドリルで被削材を穿孔することによって被穿孔品を製造する被穿孔品の製造方法。

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