JP2022173036A - ドリルの再製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ドリルを再製造する方法を提供する。【解決手段】摩耗領域を備えたドリルを提供するステップと、マシニングホイールが摩耗領域と位置合わせていることを確認するステップと、ドリルの摩耗領域を研削するように、位置合わせされたマシニングホイールによって、らせん状側刃又は第１の切りくず排出溝に沿って、ドリルに対して切削操作を実行するステップと、を含む。ドリルのブレードセクションの最先端にはドリルチップが配置されており、ドリルチップの両側では、シャンクセクションに向かって第１の切削刃面および第２の切削刃面が形成され、第１の切削刃面の第１の外周辺および第２の切削刃面の第２の外周辺は、それぞれ、シャンクセクションに向かってらせん状に伸び、２つのらせん状側刃、第１の切りくず排出溝および第２の切りくず排出溝を形成し、第１の切削刃面は第１の切削辺を有し、第１の切削辺と第１の外周辺は摩耗領域を形成している。【選択図】図１

Description

本発明は、ドリルの製造方法に関し、特に摩耗領域を備えたドリルを再製造する方法に関する。

プリント回路基板の製造工程では、穴あけ加工にマイクロドリル（ｍｉｃｒｏ ｄｒｉｌｌ）がよく使用されている。これらのマイクロドリルは、使用中に徐々に摩耗し、十分な穴あけの切削力や切りくず除去能力を失うことがあるので、交換する必要がある。このため、プリント回路基板の製造コストが高くなる。まだ、業界ではドリルの精度と品質に対する要求がますます高まっているため、ごく一部のみが摩耗したドリルも交換する必要がある。これは無駄を引き起こす。一方、ドリルの製造工程では、仕様が基準を超過した製品が製造される場合がある。重度な基準超過製品または廃棄すべきドリルと比べて、軽度な基準超過製品（つまり、仕様がわずかに基準を超過したもの）は、無駄が減少するように処理により再利用すべきである。これに鑑みて、本発明は、摩耗領域を備えたドリルを再製造する方法を提供する。ドリルは、元の切削および切りくず除去能力に復元されて、ドリルプロセスで再利用できるようになり、製造コストが削減され、材料の無駄が減少する。

上記の課題を解決するために、本発明の目的は、ドリルを再製造する方法を提供することである。摩耗領域を備えたドリルを再処理して、ドリルの元の切削および切りくず除去能力を回復させて、製造コストを削減し、無駄が減少する。

上記目的を達成するために、本発明の一実施形態は、ドリルの再製造方法を提供する。以下のステップを含む：最初に摩耗領域を備えたドリルを提供する。このドリルは、シャンクセクションとブレードセクションを含む。ブレードセクションは、シャンクセクションの一端に配置されており、ブレードセクションの最先端にはドリルチップが配置されており、ドリルチップの断面半径はコアの厚さとして定義される。ドリルチップの両側では、シャンクセクションに向かって第１の切削刃面および第２の切削刃面が斜めに形成されており、第１の切削刃面の第１の外周辺および第２の切削刃面の第２の外周辺は、それぞれ、ブレードセクションの外径に沿ってシャンクセクションに向かって延在し、らせん状に伸びて、２つのらせん状側刃、第１の切りくず排出溝および第２の切りくず排出溝を形成しており、第１の切削刃面は第１の切削辺を有し、第１の切削辺と第１の外周辺は摩耗領域を形成している。次に、マシニングホイールが摩耗領域と位置合わせていることを確認する。ドリルチップの中心をマシニングホイールの中心に位置合わせすること、および第１の外周辺をマシニングホイールの刃先に位置合わせすることを含む。その後、ドリルの摩耗領域を研削して、ドリルの切削力を回復させるように、位置合わせされたマシニングホイールによって、らせん状側刃又は第１の切りくず排出溝に沿って、ドリルに対して切削操作を実行する。

好ましくは、摩耗領域は、第１の切削辺と第１の外周辺との接合部に位置する主摩耗部分と、第１の切削辺に位置して第１の切りくず排出溝の壁まで伸びた第１の副摩耗部分と、第１の外周辺まで延びた主摩耗部分の一部である第２の副摩耗部分と、を含んでよい。

好ましくは、マシニングホイールは、第１の切りくず排出溝に沿ってドリルに対して切削操作を実行するように、第１の副摩耗部分と位置合わせてよい。

好ましくは、マシニングホイールは、第１の切りくず排出溝に沿ってドリルに対して切削操作を実行するように、第１の切削辺および第１の副摩耗部分と位置合わせてよい。

好ましくは、マシニングホイールは、らせん状側刃に沿ってドリルに対して切削操作を実行するように、第２の副摩耗部分と位置合わせてよい。

好ましくは、マシニングホイールは、第１の切りくず排出溝およびらせん状側刃に沿ってドリルに対して切削操作を実行するように、第１の副摩耗部分および第２の副摩耗部分と位置合わせてよい。

好ましくは、マシニングホイールによりらせん状側刃に沿ってシャンクセクションへの切削長さは、０．２～１２．０ｍｍであってよい。

好ましくは、マシニングホイールにより第１の切りくず排出溝に沿ってシャンクセクションへの切削長さは、０．２～１２．０ｍｍであってよい。

好ましくは、ドリルチップの中心をマシニングホイールの中心に位置合わせするステップは、式１を計算して深さの所定値を取得することを含んでよい：式１：（マシニングホイールの半径＋ドリルのコアの厚さ）－マシニングホイールの中心からドリルの中心までの距離。

好ましくは、第１の外周辺をマシニングホイールの刃先に位置合わせするステップは、ドリルの第１の外周辺における第１の切削辺から離れたエンドポイントからマシニングホイールの刃先までの距離を計算して角度の所定値を取得することを含んでよい。

以下、本発明の目的、技術的内容、特徴および効果を理解しやすくするために、特定の実施形態および図面とともに詳細に説明する。

本発明の一実施形態に係るドリルの再製造方法のフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るドリルの構造の概略図である。 本発明の一実施形態に係るドリルの構造の端面の上面図である。 本発明の一実施形態に係る摩耗領域を表示するドリル構造の端面の上面図である。 本発明の一実施形態に係るマシニングホイールがドリルと位置合わせされる概略図である。 本発明の一実施形態に係るマシニングホイールが切断操作を実行する概略図である。 使用前後のドリルの粗さの概略図である。 本発明の一実施形態に係るマシニングホイールがドリルと位置合わせされる概略図である。 本発明の別の実施形態に係るマシニングホイールがドリルと位置合わせされる概略図である。 本発明の別の実施形態に係るマシニングホイールがドリルと位置合わせされる概略図である。 本発明の別の実施形態に係るマシニングホイールがドリルと位置合わせされる概略図である。 本発明の別の実施形態に係るマシニングホイールがドリルと位置合わせされる概略図である。 本発明の一実施形態に係るドリルの処理長さの概略図である。

以下、本発明の各実施形態について詳細に説明し、図面と共に例示する。これらの詳細な説明に加えて、本発明は他の実施形態でも広く実施することができる。上記実施形態への任意の容易な置換、修正、および同等の変更は、すべて本発明の範囲に含まれ、特許出願の範囲に従う。本明細書の説明では、読者が本発明をより完全に理解できるようにするために、多くの特定の詳細が提供されている。しかし、本発明は、特定の詳細の一部または全部を省略することを前提として実施することもできる。さらに、本発明に対する不必要な制限を回避するために、周知のステップまたは要素は詳細に説明されていない。図面内の同じまたは類似の要素は、同じまたは類似の符号で表されている。図面は説明のみを目的としており、要素の実際のサイズや数量を表すものではないことに注意すべきである。図面を簡潔にするために、一部の詳細が完全に描かれていない場合がある。

本発明は、ドリルを再製造する方法を提供する。図１のステップＳ１１を参照して、最初に、摩耗領域を備えたドリルを提供する。なお、本発明の趣旨は、使用後に摩耗したドリルを再製造することによって、可能な限り切削能力を回復させて、ドリルを再び穴あけ作業に適用できるようにすることである。ドリルの切削能力の回復に関する評価については、後で説明する。ここで、図２から４を参照して、使用されるドリル１００は、シャンクセクション１２およびブレードセクション１４を含んでよい。その中で、ブレードセクション１４は、シャンクセクション１２の一端に配置されており、ブレードセクション１４の最先端には、ドリルチップ１６が配置されている。ドリルチップ１６の断面半径は、図３に示すように、コアの厚さＴとして定義される。第１の切削刃面２０および第２の切削刃面３０は、ドリルチップ１６の両側でシャンクセクション１２に向かって斜めに形成されている。第１の切削刃面２０の第１の外周辺２１および第２の切削刃面３０の第２の外周辺３１は、それぞれ、ブレードセクション１４の外径に沿ってシャンクセクション１２に向かって延在し、らせん状に伸びて、２つのらせん状側刃４０、第１の切りくず排出溝４１および第２の切りくず排出溝４２を形成する。

一実施形態では、第１の切削刃面２０は、第１の主要刃面２０１および第１の補助刃面２０２を含んでよい。第１の主要刃面２０１は、第１のエッジ２０３で第１の補助刃面２０２と接続される。図３に示すように、第２の切削刃面３０は、第２の主要刃面３０１および第２の補助刃面３０２を含んでよい。第２の主要刃面３０１は、第２のエッジ３０３で第２の補助刃面３０２と接続される。但し、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明に係る再製造方法は、両面ドリル（図示せず）または非対称な刃面を有する他のドリル（図示せず）にも適用できる。

図４を参照して、ドリルを使用した穴あけのプロセスでは、一般的に、第１の切削辺２２と第１の外周辺２１との接合部は、穴の壁に接触して力を加える主な部分であるため、これらの位置は、ドリルの使用後に摩耗しやすい部分となる。本発明では、穴あけ後でドリルが摩耗した領域を摩耗領域５０とし、摩耗領域５０は、第１の切削辺２２および第１の外周辺２１により形成された壁面および刃面によって定義することができる。一実施形態では、摩耗領域５０は、第１の切削辺２２と第１の外周辺２１との接続刃面に位置する主摩耗領域５１と、第１の切削辺２２に位置して第１の切りくず排出溝４１の壁面まで延在する第１の副摩耗領域５２と、第１の外周辺２１まで延びた主摩耗部分５１の一部である第２の副摩耗部品５３と、を含む。

図４では、破線は摩耗前のドリルのプロファイルを示し、実線は摩耗後のドリルのプロファイルを示している。図４は主摩耗領域５１、第１の副摩耗領域５２、第２の副摩耗領域５３はすべて完全に摩耗していることを示す概略図であることに留意されたい。これは、説明の便宜上の例示的な図面に過ぎず、本発明はこれに限定されない。摩耗領域５０における主摩耗領域５１、第１の副摩耗領域５２、第２の副摩耗領域５３のうちの少なくとも１つが摩耗状態を有する限り、本発明に係る方法でドリルを再製造することができる。

本文で定義されている「摩耗」は、使用後のドリルの摩耗や損傷だけでなく、刃面の仕様が所定の基準を超過した基準超過製品も含むことに注意されたい。つまり、本発明に係るドリルの再製造方法は、使用後に摩耗したドリルのみへの適用に限定されず、ドリルの製造プロセスにおける基準超過製品の処理および再利用にも適用することができる。詳細には、基準超過製品は、図４に示す摩耗領域５０で基準を超過したものである。例えば、長さ、厚さ、または角度が予定の仕様を超過したものはすべて、本発明に係る方法の適用可能範囲に属する。

次に、図５を再度参照して、マシニングホイール２００が摩耗領域５０と位置合わせされることを確認する（図１のステップＳ１３）。詳細には、マシニングホイール２００がドリルの摩耗領域５０と位置合わせされることを確認するステップにおける位置合わせは、以下を含む３つの方向で実行されなければならない：１．ドリルチップの中心に対するマシニングホイールの中心の深さ方向；２．ドリルの外周辺に対するマシニングホイールの刃先の角度方向；３．ドリルのブレードセクションに対するマシニングホイールの加工長度方向。図５を参照して、ここで、深さ方向で位置合わせするステップは、マシニングホイールとドリルとの重なり合う深さが式１の計算によって得られた深さの所定値を満たすかどうかを確認することである：
式１：（マシニングホイールの半径＋ドリルのコアの厚さ）－マシニングホイールの中心からドリルの中心までの距離

角度方向で位置合わせするステップは、マシニングホイールがドリルを切削する角度が角度の所定値を満たすかどうかを確認することである。角度の所定値は、ドリルの第１の外周辺２１における第１の切削辺２２から離れたエンドポイント２１２からマシニングホイールの刃先までの距離を計算することによって取得されたものである。また、加工長度方向で位置合わせするステップは、マシニングホイール２００がドリルのドリルチップ１６からシャンクセクション１２に向かって切削する長さの所定値を確認することである。センサ３００を用いて、深さの所定値、角度の所定値、および長さの所定値を確認することによって、マシニングホイール２００をドリル１００と位置合わせする。なお、深さの所定値、角度の所定値、および長さの所定値は、需要、ドリルのサイズ、ドリルの摩耗の程度、またはドリルが基準を超過した程度などのいろいろな考慮要因に応じて異なる範囲を有することができる。例えば、深さの所定値は、０．０１～３．００ｍｍであってよく、角度の所定値は、０～３６０度であってよく、長さの所定値は、０．５～１２．０ｍｍであってよい。

本発明の実施形態では、センサ３００を使用して、上記述べた深さの所定値、角度の所定値、および長さの所定値を検出することによって、マシニングホイール２００がドリルの摩耗領域５０と位置合わせされるかどうかを確認して、位置合わせ操作を実行することに留意されたい。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、他の方法を使用してマシニングホイールをドリルと位置合わせすることもできる。例えば、画像取得手段などを使用して位置合わせ操作を実行することができる。

次に、ドリルの摩耗領域を研削して、ドリルの切削力を回復させるために、位置合わせされたマシニングホイール２００を使用して、らせん状側刃４０、第１の切りくず排出溝４１、または第２の切りくず排出溝４２に沿って、ドリルに対して切削操作を実行する（図１のステップＳ１５）。実際には、ドリルの切削力は、穴あけ作業後に穴内の穴壁の粗さ（Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）を測定することによって評価される。一般的に、穴壁の粗さが小さいほど、ドリルの切削力が高くなる。使用されたことのないドリルで穴あけした穴壁の粗さは、使用されたことのあるドリルで穴あけした穴壁よりも小さい。

図７を参照する。図７の（Ａ－１）は、使用されたことのないドリルで穴あけした穴壁の粗さを示す。たとえば、粗さは５～１０μｍである。穴あけの回数が増えると、穴あけした穴の粗さも大きくなる。穴壁の粗さが閾値を超える場合、ドリルの切削力が弱すぎて使用できなくなったと判明できる。一般的に言えば、粗さの閾値は、需要に応じた範囲値であってもよい。１０～２５μｍであり、好ましくは、２５μｍであってよい。図７の（Ａ－２）は、使用されたことのあるドリルで穴あけした穴壁の粗さを示す（閾値を超えない）。たとえば、粗さは１５～２０μｍであってよい。本発明に係るドリルの再製造方法で再製造された後、穴あけした穴壁の粗さは、図７の（Ｂ）まで大幅に低減することができる。例えば、粗さは、１０～１５μｍとなる。よって、ドリルの切削力が回復されて、ドリルの寿命を延ばす効果を実現する。

本発明の一実施形態では、図５に示すように、マシニングホイール２００は、第１の切りくず溝４１に沿ってドリルに対して切削操作を実行するように、第１の副摩耗部分５２のみと位置を合わせることができる。但し、本発明はこれに限定されるものではない。マシニングホイール２００は、切削操作を実行するように、第１の副摩耗部分５２と完全にまたは部分的に位置を合わせてよい。例えば、図８に示すように、マシニングホイールは、形状が第１の副摩耗部分５２と完全に同じではなくてもよいので、切断操作を実行するように、第１の副摩耗部分５２以外の領域６０をカバーしてもよい。別の例として、図９に示すように、マシニングホイールは、切断操作を実行するように、第１の副摩耗部分５２以外の領域６１をカバーするために、第１の副摩耗部分５２および第１の切削辺２２と位置を合わせることができる。

本発明の別の実施形態では、図１０に示すように、マシニングホイール２００は、らせん状側刃４０に沿ってドリルに対して切削操作を実行するように、第２の副摩耗部分５３と位置を合わせることができる。本発明の別の実施形態では、図１１に示すように、マシニングホイール２００は、第１の切りくず溝４１及びらせん状側刃４０に沿ってドリルに対して切削操作を実行するように、第１の副摩耗部分５２および第２の副摩耗部分５３と位置を合わせることができる。本発明の別の実施形態では、図１２に示すように、マシニングホイール２００は、第１の切りくず溝４１及びらせん状側刃４０に沿ってドリルに対して切削操作を実行するように、第１の外周辺２１の全体および第１の切削辺２２の全体と位置を合わせることができる。実際には、切りくず排出溝とらせん状側刃の一方だけが摩耗している場合、その一方だけを処理してもよい。また、図面には示されていないが、マシニングホイールは、需要に応じて様々な形状を有してもよい。ドリルの摩耗状態を分析することに基づいて、最短の処理経路という改善を達成するように、切削の開始点を判明することができる。

そのうち、一実施形態では、マシニングホイールによりらせん状側刃４０または第１の切りくず溝４１に沿ってシャンクセクションへの切削長さは、０．２～１２．０ｍｍである。詳細には、図１３に示すように、長さＡは、ドリルチップ１６からシャンクセクション１２へ延びる切削長さである。

本発明により提供されるドリルの再製造方法によれば、マシニングホイールをドリルにおける第１の副摩耗部分、第２の副摩耗部分、第１の切削辺、またはそれらの組み合わせと位置合わせして切削操作を実行することによって、摩耗したドリルを再処理して元の切削力と切りくず除去能力を回復させ、または、製造プロセス中に仕様が基準を超過したドリルを再処理して予定の仕様を満たすようにすることができる。そうすると、穴あけ作業に再適用し、製造コストを削減し、材料の無駄を回避できる。

上記の実施形態は、本発明の技術的アイデアおよび特徴を説明するためだけのものであり、その目的は、当技術分野に精通している人々が本発明の内容を理解し、それに従って実施できるようにすることである。本発明の特許範囲を制限するものではない。すなわち、本発明に開示の趣旨に従って行われるすべての等しい変更または修正は、依然として本発明の特許範囲内に属すべきである

Ｓ１１～Ｓ１５ ステップ
１２ シャンクセクション
１４ ブレードセクション
１６ ドリルチップ
２０ 第１の切削刃面
２１ 第１の外周辺
２２ 第１の切削辺
２０１ 第１の主要刃面
２０２ 第１の補助刃面
２０３ 第１のエッジ
３０ 第２の切削刃面
３０１ 第２の主要刃面
３０２ 第２の補助刃面
３０３ 第２のエッジ
４０ らせん状側刃
４１ 第１の切りくず排出溝
４２ 第２の切りくず排出溝
５０ 摩耗領域
５１ 主摩耗領域
５２ 第１の副摩耗領域
５３ 第２の副摩耗領域
６０ 、６１ 第１の副摩耗領域以外の領域
１００ ドリル
２００ マシニングホイール
２０１ マシニングホイールの中心
２０２ マシニングホイールの半径
２１２ エンドポイント
３００ センサ
Ａ 処理の長さ
Ｔ コアの厚さ

Claims (10)

1. ドリルの再製造方法であって、
   前記ドリルは、シャンクセクションとブレードセクションを含み、
   前記ブレードセクションは前記シャンクセクションの一端に配置されており、前記ブレードセクションの最先端にはドリルチップが配置されており、前記ドリルチップの断面半径はコアの厚さとして定義され、前記ドリルチップの両側では、シャンクセクションに向かって第１の切削刃面および第２の切削刃面が斜めに形成されており、前記第１の切削刃面の第１の外周辺および前記第２の切削刃面の第２の外周辺は、それぞれ、前記ブレードセクションの外径に沿って前記シャンクセクションに向かって延在し、らせん状に伸びて、２つのらせん状側刃、第１の切りくず排出溝および第２の切りくず排出溝を形成しており、前記第１の切削刃面は第１の切削辺を有し、前記第１の切削辺と前記第１の外周辺は摩耗領域を定義しており、
   前記方法は、
   前記摩耗領域を備えたドリルを提供するステップと、
   前記ドリルチップの中心をマシニングホイールの中心に位置合わせすること、および前記第１の外周辺を前記マシニングホイールの刃先に位置合わせすることを含む、前記マシニングホイールが前記摩耗領域と位置合わせされていることを確認するステップと、
   前記ドリルの前記摩耗領域を研削して、前記ドリルの切削力を回復させるように、位置合わせされた前記マシニングホイールによって、前記らせん状側刃又は前記第１の切りくず排出溝に沿って、前記ドリルに対して切削操作を実行するステップと、
   を含む、ドリルの再製造方法。
2. 前記摩耗領域は、
   前記第１の切削辺と前記第１の外周辺との接合部に位置する主摩耗部分と、
   前記第１の切削辺に位置して前記第１の切りくず排出溝の壁まで伸びた第１の副摩耗部分と、
   前記第１の外周辺まで延びた前記主摩耗部分の一部である第２の副摩耗部分と、
   を含む、請求項１に記載のドリルの再製造方法。
3. 前記マシニングホイールは、前記第１の切りくず排出溝に沿って前記ドリルに対して切削操作を実行するように、前記第１の副摩耗部分と位置合わせされる、請求項２に記載のドリルの再製造方法。
4. 前記マシニングホイールは、前記第１の切りくず排出溝に沿って前記ドリルに対して切削操作を実行するように、前記第１の切削辺および前記第１の副摩耗部分と位置合わせされる、請求項２又は３に記載のドリルの再製造方法。
5. 前記マシニングホイールは、前記らせん状側刃に沿って前記ドリルに対して切削操作を実行するように、前記第２の副摩耗部分と位置合わせされる、請求項２から４のいずれか一項に記載のドリルの再製造方法。
6. 前記マシニングホイールは、前記第１の切りくず排出溝および前記らせん状側刃に沿って前記ドリルに対して切削操作を実行するように、前記第１の副摩耗部分および前記第２の副摩耗部分とそれぞれ位置合わせされる、請求項２から５のいずれか一項に記載のドリルの再製造方法。
7. 前記マシニングホイールにより前記らせん状側刃に沿って前記シャンクセクションへの切削長さは、０．２～１２．０ｍｍである、請求項１に記載のドリルの再製造方法。
8. 前記マシニングホイールにより前記第１の切りくず排出溝に沿って前記シャンクセクションへの切削長さは、０．２～１２．０ｍｍである、請求項１に記載のドリルの再製造方法。
9. 前記ドリルチップの中心をマシニングホイールの中心に位置合わせするステップは、式１を計算して深さの所定値を取得することを含み、
   式１：（マシニングホイールの半径＋ドリルのコアの厚さ）－マシニングホイールの中心からドリルの中心までの距離である、請求項１に記載のドリルの再製造方法。
10. 前記第１の外周辺を前記マシニングホイールの刃先に位置合わせするステップは、前記ドリルの前記第１の外周辺における前記第１の切削辺から離れたエンドポイントから前記マシニングホイールの刃先までの距離を計算して角度の所定値を取得することを含む、請求項１に記載のドリルの再製造方法。

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