JP2023059518A

JP2023059518A - ドリル

Info

Publication number: JP2023059518A
Application number: JP2021169578A
Authority: JP
Inventors: 将重田; Susumu Shigeta; 一範北森; Kazunori Kitamori; 淳一野城; Junichi Noshiro
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2021-10-15
Filing date: 2021-10-15
Publication date: 2023-04-27

Abstract

【課題】小径ドリルの切れ刃の耐欠損性を向上させると同時に、工具剛性と切りくず排出性を両立させたドリルを提供する。【解決手段】二以上の切れ刃１，２を有して、直径φＤ０が０．５ｍｍ以上１．１ｍｍ未満の範囲であり、溝長Ｌ０が直径φＤ０の５倍以上１２倍以下の範囲であるドリル１０において、ドリル１０の先端角α０は１１８°以上１２２°以下の範囲であり、ドリル１０の心厚φＤ１は前記直径φＤ０の０．２９倍以上０．３８倍以下の範囲とする。また、切れ刃１，２には、６μｍ以上１０μｍ以下の範囲でＲ面取り加工を施す。【選択図】図２

Description

本発明は、直径が１．１ｍｍ未満であって、かつ溝長が直径の５倍以上であるドリルに関する。

電気電子部品への深孔加工時において、ドリルの溝長がドリルの直径（ドリル径）の５倍以上であるドリル（またはロングドリル）が使用されている。特に、ドリルの直径が１ｍｍ以下であるドリル（または小径ドリル）はＩＣ基板の深孔加工に多用されている。

これらのドリルは、ドリル先端部の心厚（ウエブの厚さ）をテーパ状に細くしたドリルやマージン幅を所定の寸法値にしたドリルなどによって、切削加工時における曲げによるドリル折損防止を図っている（特許文献１ないし４参照）。

実開昭６２－１７８０１１号公報特開平６―３４４２１２号公報特開２００６－５５９１５号公報特開２００８－２９６３００号公報

しかし、ドリルの直径が１．１ｍｍ未満の小径ドリルでは、切れ刃が薄肉であるため、送りを上げて加工すると、切れ刃が欠損して突発折損する問題点があった。同時に、小径ドリルの剛性を上げるために心厚を大きくすると、ＳＵＳ３０４などの切りくずが伸びやすい被削材を加工したときに、ステップ加工をしているにも関わらず、切りくずポケットが小さいために切りくずが詰まって折損するという問題点もあった。

そこで、本発明は小径ドリルの切れ刃の耐欠損性を向上させると同時に、小径ドリルの課題であった剛性と切りくず排出性を両立させたドリルを提供することを課題とする。

本発明のドリルは、二以上の切れ刃を有しており、直径が０．５ｍｍ以上１．１ｍｍ未満の範囲であり、溝長が直径の５倍以上１２倍以下の範囲であるドリルにおいて、先端角を１１８°以上１２２°以下として、心厚を直径の０．２９倍以上０．３８倍以下の範囲とする。また、切れ刃には６μｍ以上１０μｍ以下の範囲でＲ面取り加工を施すドリルとした。

すなわち、小径ドリルの問題点であった剛性と切りくず排出性の両立を心厚量の最適化で問題解決し、切れ刃の欠損しやすさを切れ刃のＲ面取り加工量で解決することができた。

本発明のドリルは、ドリル径が１ｍｍ以下の範囲であって、かつ溝長さがドリル直径の５倍以上であるにも関わらず、切れ刃の耐欠損性、工具の剛性および切りくず排出性を両立するという効果を奏する。

本発明のドリル１０の正面図である本発明のドリル１０の左側面図である本発明のドリル１０の斜視図である

本発明のドリルの一実施形態について図面を用いて説明する。本発明の一実施形態であるドリル１０の正面図を図１、左側面図（先端側からの正面図に相当）を図２、斜視図を図３にそれぞれ示す。本発明のドリル１０は、図１ないし図３に示す様に２枚の切れ刃１，２と、それらの切れ刃１，２の回転方向に隣接する溝（ねじれ溝）５，６と、切れ刃１，２の反回転方向に隣接する逃げ面３，４と、を有している。２条の溝（ねじれ溝）５，６は、切れ刃１，２側からシャンク２０側に向けて軸方向に形成されており、ねじれ溝５，６の長さである溝長Ｌ０は、ドリル１０の直径φＤ０の５倍以上１２倍以下の範囲とする。

また、ドリル１０の先端角α０は１１８°以上１２２°以下の範囲であり、ドリル１０の心厚φＤ１は直径φＤ０の０．２９倍以上０．３８倍以下の範囲とする。なお、ドリル１０の直径φＤ０は０．５ｍｍ以上１．１ｍｍ未満の範囲とする。

（実施例１）
ドリルの心厚を変えた複数水準の試験用ドリルを準備して、それらの試験用ドリルを使用して切削加工（穴あけ加工）試験（以下、本試験という）を行うことで、ドリルの心厚に関する使用寿命に至るまでの総加工穴数への影響を確認した。本試験で使用した試験用ドリルは、直径（ドリル径）０．５ｍｍ、溝長さ６ｍｍ、全長４７ｍｍ、シャンク径３ｍｍ、先端角１２０°を共通の仕様とした。

試験用ドリルの心厚については、０．１２ｍｍ（ドリル径０．５ｍｍの２４％相当）、０．１６ｍｍ（ドリル径０．５ｍｍの３２％相当）および０．２０ｍｍ（ドリル径０．５ｍｍの４０％相当）の３水準のドリルを使用した。また、これら３水準の各ドリルにおいて、ドリルの先端中心部にシンニング加工を施したシンニング面があるドリルと、シンニング加工を施さないシンニング面の無いドリルの２種類のドリルも準備した。

本試験は、以下の切削加工条件で行った。
・被削材：Ｓ５０Ｃ（炭素鋼：１８０ＨＢ）
・切削速度：２０ｍ／ｍｉｎ
・回転数：１２７５０ｍｉｎ^－１
・送り速度：３８０ｍｍ／ｍｉｎ
・送り量：０．０３ｍｍ／ｒｅｖ
・ステップ量：０．１ｍｍ
・穴深さ：５ｍｍ（止り穴）
・切削油剤：水溶性切削油剤
・使用機械：立形ＭＣ（工作機械）
本試験の結果を３水準の心厚およびシンニング面の有無（２水準）の計６種類の結果に分けて表１に示す。

本試験の結果は、表１に示すように心厚が０．１６ｍｍ（ドリル径０．５ｍｍの３２％相当）のドリルは、心厚が０．１２ｍｍ（ドリル径０．５ｍｍの２４％相当）のドリルに対して総加工穴数は増加した。一方、心厚が０．１２ｍｍのドリルおよび心厚が０．１６ｍｍのドリルは、共にシンニング面の有無による総加工数に大差は見られなかった。

また、心厚が０．２０ｍｍ（ドリル径０．５ｍｍの４０％相当）のドリルでは、シンニング面が有るドリルよりもシンニング面の無いドリルの方が総加工穴数は増加した。一方、シンニング面の有る心厚が０．２０ｍｍのドリルは、心厚が０．１６ｍｍのドリルよりも加工穴数は大きく減少した。

以上の試験結果より、本実施例では心厚が０．１６ｍｍのドリルはシンニング面の有無にかかわらず、心厚が０．１２ｍｍおよび０．２０ｍｍの２水準のドリルよりも安定的な切削加工性能が確認できた。

（実施例２）
次に、実施例１の場合と同様に複数水準の試験用ドリルを使用して、被削材をオーステナイト系ステンレス鋼に変えて同様の切削加工試験を行った。本試験の切削加工条件は以下の通りとした。
・被削材：ＳＵＳ３０４（オーステナイト系ステンレス鋼）
・切削速度：９ｍ／ｍｉｎ
・回転数：５６００ｍｉｎ^－１
・送り速度：１００ｍｍ／ｍｉｎ
・送り量：０．０２ｍｍ／ｒｅｖ
・ステップ量：０．１ｍｍ
・穴深さ：５ｍｍ（止り穴）
・切削油剤：水溶性切削油剤
・使用機械：立形ＭＣ
本試験の結果を実施例１の場合と同様に３水準の心厚およびシンニング面の有無（２水準）の計６種類の結果に分けて表２に示す。

表２に示す様に実施例１の切削加工試験の結果と同様に、心厚が０．１２ｍｍ（ドリル径０．５ｍｍの２４％相当）のドリルよりも心厚が０．１６ｍｍ（ドリル径０．５ｍｍの３２％相当）のドリルの方が加工穴数は多くなった。一方、心厚が０．１２ｍｍのドリルと心厚が０．１６ｍｍのドリルは、ともにシンニング面が無いドリルはシンニング面の有るドリルに比べて加工穴数が大幅に増加した。

また、心厚が０．２０ｍｍ（ドリル径０．５ｍｍの４０％相当）のドリルでは、シンニング面が有るドリルおよびシンニング面の無いドリル共に加工穴数が激減し、心厚が０．１６ｍｍのドリルの加工穴数の１０％以下であった。

以上の試験結果より、本実施例では心厚が０．１６ｍｍのドリルは、シンニング面の有無にかかわらず、心厚が０．１２ｍｍおよび心厚が０．２０ｍｍの２水準のドリルよりも安定的な切削加工性能が確認できた。また、心厚が０．１６ｍｍのドリルについて、シンニング面の無いドリルはシンニング面が有るドリルよりも加工穴数が約２５％近く増加した。

（実施例３）
次に、ドリル先端の切れ刃におけるＲ面取り加工とシンニング面の有無による切削性能へ及ぼす影響を穴加工試験により確認した。本加工試験で使用した試験用ドリルは、直径（ドリル径）０．５ｍｍ、溝長さ６ｍｍ、全長４７ｍｍ、シャンク径３ｍｍ、先端角１２０°、心厚０．１６ｍｍ（ドリル径０．５ｍｍの３２％相当）を共通仕様とした。

実施例１の切削加工試験の場合と同様に以下の切削条件で試験を行った。
・被削材：Ｓ５０Ｃ（炭素鋼：１８０ＨＢ）
・切削速度：２０ｍ／ｍｉｎ
・回転数：１２７５０ｍｉｎ^－１
・送り速度：３８０ｍｍ／ｍｉｎ
・送り量：０．０３ｍｍ／ｒｅｖ
・ステップ量：０．１ｍｍ
・穴深さ：５ｍｍ（止り穴）
・切削油剤：水溶性切削油剤
・使用機械：立形ＭＣ
本試験の結果を実施例１の場合と同様に３水準のＲ面取り加工量（丸みの大きさ）およびシンニング面の有無（２水準）の計６種類の結果に分けて表３に示す。

本試験の結果は、表３に示すようにまずシンニング面の有るドリルについては、丸み加工の有無や大きさにかかわらず、加工穴数は１８０～１９０穴の範囲内であった。一方、シンニング面の無いドリルについては、丸み加工の無いドリルがシンニング面の有るドリルの加工穴数と同等であったが、丸み加工量が５μｍおよび１０μｍのドリルは、いずれの加工穴数も４００以上であった。以上の試験結果より、シンニング面が無く、かつ切れ刃のＲ面取り加工量が３～１０μｍのドリルが最も優れた切削性能を示した。

（実施例４）
次に、被削材をステンレス鋼に変更して実施例３と同様にドリル先端の切れ刃における丸み加工とシンニング面の有無による切削性能への影響を穴加工試験により確認した。本加工試験で使用した試験用ドリルは、直径（ドリル径）０．５ｍｍ、溝長さ６ｍｍ、全長４７ｍｍ、シャンク径３ｍｍ、先端角１２０°、心厚０．１６ｍｍ（ドリル径０．５ｍｍの３２％相当）を共通仕様とした。

実施例２の切削加工試験の場合と同様に以下の切削条件で行った。
・被削材：ＳＵＳ３０４（オーステナイト系ステンレス鋼）
・切削速度：９ｍ／ｍｉｎ
・回転数：５６００ｍｉｎ^－１
・送り速度：１００ｍｍ／ｍｉｎ
・送り量：０．０２ｍｍ／ｒｅｖ
・ステップ量：０．１ｍｍ
・穴深さ：５ｍｍ（止り穴）
・切削油剤：水溶性切削油剤
・使用機械：立形ＭＣ
本試験の結果を実施例３の場合と同様に３水準のＲ面取り加工量（丸みの大きさ）およびシンニング面の有無（２水準）の計６種類の結果に分けて表４に示す。

本試験の結果は、表４に示すようにシンニング面の有るドリルについては、Ｒ面取り加工量が３～５μｍのドリルの加工穴数が１１００穴を超えており、他の２種類のドリルよりも優れた結果であった。一方、シンニング面の無いドリルについては、Ｒ面取り加工量が６～１０μｍのドリルは加工穴数が２０００穴以上であり、他の２種類のドリルよりも非常に優位な結果を示した。以上の試験結果より、シンニング面が無く、かつ切れ刃のＲ面取り加工量が６～１０μｍのドリルが最も優れた切削加工性能を示した。

１，２切れ刃
３，４逃げ面
５，６溝
１０ドリル
２０シャンク
α０先端角
Ｌ０溝長
φＤ０ドリルの直径
φＤ１心厚

Claims

二以上の切れ刃を有して、直径が０．５ｍｍ以上１．１ｍｍ未満の範囲であり、溝長が前記直径の５倍以上１２倍以下の範囲であるドリルにおいて、前記ドリルの先端角は１１８°以上１２２°以下の範囲であり、前記ドリルのウエブの厚さである心厚は前記直径の０．２９倍以上０．３８倍以下の範囲であって、前記心厚が前記ドリルの先端部から後端部にかけて一定であることを特徴とするドリル。
前記切れ刃には、６μｍ以上１０μｍ以下の範囲でＲ面取り加工が施されていることを特徴とする請求項１に記載のドリル。