JP3801606B2

JP3801606B2 - ドリル

Info

Publication number: JP3801606B2
Application number: JP2004348156A
Authority: JP
Inventors: 秀夫涌井; 昭一高橋; 英人渡邉
Original assignee: UNION TOOL Co
Current assignee: UNION TOOL Co
Priority date: 2004-12-01
Filing date: 2004-12-01
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2024-12-01
Also published as: KR100767562B1; JP2006150553A; US7354229B2; CN100439019C; EP1666180B1; HK1091778A1; TWI294322B; CN1781635A; US20060115339A1; EP1666180A1; TW200618901A; KR20060061211A

Description

本発明は、ドリルに関するものである。

ボール盤等の切削装置に取り付けられる鉄鋼材料等の均質素材用のドリルとして、図１に図示したような（たとえば特開昭５６−３９８０７号公報（特許文献１）等参照）、外周面に二つの切屑排出溝21，22が螺旋状に設けられ、この切屑排出溝21，22同士の間にはランド部23，24が設けられ、更に、切屑排出溝21，22のドリル回転方向を向くすくい面25，26と該すくい面25，26の後側の逃げ面27，28との交差稜線部に切れ刃29，30が設けられた構造のものがある。

この二つの切屑排出溝21，22は、通常、ドリル回転中心に対して点対称位置に設けられている。従って、図１のタイプは点対称の刃によりバランスの良い切削ができ、更に、切屑排出性も良好となり、高精度の穴加工を行うことができる。

ところで、近年、プリント配線基板に配線用の孔等を形成するための小径ドリルが普及しているが、プリント配線基板の薄型化・小型化が要望されており、この小径ドリルにも更なる小径化が要望されている。

特開昭５６−３９８０７号公報

しかしながら、ドリルを小径とすると、ドリルの肉厚が減少し、剛性が低下するため、穴位置精度の悪化は避けられない。

更に、プリント配線基板は、一般的に、ガラス繊維を織成して形成されるガラスクロスに樹脂を含浸させてプリプレグを形成し、このプリプレグの表層に銅箔を積層して形成されており、上記鉄鋼材料等と異なり不均質な複合材料であり且つガラス繊維のうねりが敏感に穴位置精度に影響するため、プリント配線基板の穿設を小径のドリルで行うと穴位置精度が一層悪化することになる。

従って、小径ドリル、特にプリント配線基板用の小径ドリルに２つの切れ刃及び２つの切屑排出溝を設けることで良好な穴位置精度を得ることは困難である。

この点、切屑排出溝を一つとして肉厚（剛性）を確保する構成（当然切れ刃も１つ）も提案されているが、この場合には、適切な切屑排出経路を確保しづらいために切屑排出性が悪化し、結果として切削抵抗が増大してドリルの良好な直進性が悪化してしまう。

本発明は、上述のような現状に鑑み、小径であっても前記図１のタイプ程の剛性の低下がなく、且つ、切れ刃及び切屑排出溝が１つのタイプ程の切屑排出性の悪化はないものであって、簡易な改良により穴位置精度の向上を達成した極めて実用性に秀れるドリルを提供するものである。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

先端部にチゼルエッジ６が設けられると共に、螺旋状の第一の切屑排出溝１及び螺旋状の第二の切屑排出溝２が設けられ、この第一の切屑排出溝１及び第二の切屑排出溝２同士の間にはランド部３，４が設けられ、前記第一の切屑排出溝１のすくい面７の縁には切れ刃５が設けられたドリルであって、前記第一の切屑排出溝１と前記第二の切屑排出溝２とは、ドリル回転中心Ｏに対して非点対称位置に設けられ、前記第一の切屑排出溝１の後方のランド部３が前記第二の切屑排出溝２の後方のランド部４より大きくなるように設定され、前記第二の切屑排出溝２のドリル回転方向を向く壁面９の後方の逃げ面との交差稜線部のうちの少なくとも前記切れ刃５に対応する部分９ａは、該切れ刃５に対して軸方向に没入し、切削作用を発揮しないように構成されていることを特徴とするドリルに係るものである。

また、請求項１記載のドリルにおいて、前記第一の切屑排出溝１の切れ刃５の外周側端部Ｘとドリル回転中心Ｏとを結ぶ線と、前記第二の切屑排出溝２のドリル回転方向を向く壁面９の反対面10の外周側端部Ｙとドリル回転中心Ｏとを結ぶ線とが成す角θ_１は、４０°以上１８０°未満となるように設定されていることを特徴とするドリルに係るものである。

また、請求項１，２いずれか１項に記載のドリルにおいて、前記第一の切屑排出溝１の壁面の軸直角断面における曲線の一部若しくは全部と、前記第二の切屑排出溝２の壁面の軸直角断面における曲線の一部若しくは全部とが同一であることを特徴とするドリルに係るものである。

また、請求項１〜３いずれか１項に記載のドリルにおいて、前記第二の切屑排出溝２の深さは、前記第一の切屑排出溝１の深さより浅く形成されていることを特徴とするドリルに係るものである。

また、請求項１〜４いずれか１項に記載のドリルにおいて、前記第二の切屑排出溝２の長さは、前記第一の切屑排出溝１の長さより短く設定されていることを特徴とするドリルに係るものである。

また、請求項５記載のドリルにおいて、前記第二の切屑排出溝２の長さは、前記第一の切屑排出溝１の長さの１／２以下に設定されていることを特徴とするドリルに係るものである。

また、請求項１〜６いずれか１項に記載のドリルにおいて、先端部には対向する第一の逃げ面８と対向する第二の逃げ面11とが連設状態に設けられ、ドリル回転中心Ｏに先端尖鋭部が形成されていることを特徴とするドリルに係るものである。

本発明は上述のように構成したから、小径であっても切れ刃及び切屑排出溝が２つのタイプ程の剛性の低下がなく、且つ、切れ刃及び切屑排出溝が１つのタイプ程の切屑排出性の悪化もなく、簡易な改良により穴位置精度の十分な向上が達成された極めて実用性に秀れるドリルとなる。

好適と考える本発明の実施の形態を、図面に基づいてその作用効果を示して簡単に説明する。

第一の切屑排出溝１と第二の切屑排出溝２とを、第一の切屑排出溝１の後方のランド部３が第二の切屑排出溝２の後方のランド部４より大きくなるようにドリル回転中心Ｏに対して非点対称位置に設けることで、切れ刃５のバックアップ量を十分大きく設定でき、しかも、第二の切屑排出溝２によりチゼルエッジ６の第二の切屑排出溝２側部分で切削される切屑を排出することができるから、小径であっても切れ刃及び切屑排出溝が２つのタイプ程の剛性の低下がなく、且つ、切れ刃及び切屑排出溝が１つのタイプ程の切屑排出性の悪化もなく、簡易な改良により穴位置精度の十分な向上が達成されることになる。

本発明の具体的な実施例について図２〜７に基づいて説明する。図２，３，４は第一実施例、図５は第二実施例、図６は第三実施例である。

第一実施例は、先端部にチゼルエッジ６が設けられると共に、螺旋状の第一の切屑排出溝１及び螺旋状の第二の切屑排出溝２が設けられ、この第一の切屑排出溝１及び第二の切屑排出溝２同士の間にはランド部３，４が設けられ、第一の切屑排出溝１のすくい面７の縁には切れ刃５が設けられたドリルであって、第一の切屑排出溝１と第二の切屑排出溝２とは、ドリル回転中心Ｏに対して非点対称位置に設けられ、第一の切屑排出溝１の後方のランド部３が第二の切屑排出溝２の後方のランド部４より大きくなるように設定されている小径ドリルである。

具体的には、第一実施例は、図２に図示したように、基端部にボール盤の工具取り付け部と連結するシャンク部12を有し、このボール盤に取り付けられプリント配線基板等に穴加工を施すものである。

各部を具体的に説明する。

前記第一の切屑排出溝１の切れ刃５の外周側端部Ｘとドリル回転中心Ｏとを結ぶ線と、第二の切屑排出溝２のドリル回転方向を向く壁面９の反対面10の外周側端部Ｙとドリル回転中心Ｏとを結ぶ線とが成す角θ_１（従来例でいう角θ₁₁）は、４０°以上１８０°未満となるように設定されている。

これは、４０°未満では十分な切れ刃５のバックアップ量を確保できず、また、１８０°以上では穴加工中にランド部３が加工穴内壁と接触し、穴位置精度と内壁粗さを悪化させてしまう不具合が発生することがあるためである。この後者の事象はチゼルエッジ６が前記ドリル外周円の中心から偏心してＸ方向に近づいた場合に起こる。通常、チゼルエッジ６はドリル外周円の中心を通り、ドリル回転中心は前記ドリル外周円の中心に一致している。しかしながら、チゼルエッジ６が前記ドリル外周円の中心から偏心してＸ方向に近づいた場合、ドリルが被削材に接触した後の切削加工時のドリル回転中心ＯもＸ方向に偏心することとなる。この結果、前記切れ刃５の外周側端部Ｘからドリル回転中心Ｏまでの距離が、その延長上におけるドリル回転中心Ｏからランド部３の外周側端部までの距離よりも短くなることとなり、ランド部３が加工穴内壁と接触して穴位置精度と内壁粗さを悪化させてしまう。

具体的には、第一実施例においては前記角θ_１は約１２０°に設定されている。従って、第二の切屑排出溝２の後方のランド部４を必要最小限の大きさとして第一の切屑排出溝１の後方のランド部３を十分大きく設定できる。

また、切れ刃５は、第一の切屑排出溝１のドリル回転方向を向くすくい面７と前記第一の逃げ面８との交差稜線部に設けられており、この切れ刃５と前記チゼルエッジ６とが被加工物を切削するように構成されている。

従って、第一の切屑排出溝１からは、前記切れ刃５と第一の切屑排出溝１側のチゼルエッジ６ａによる切屑が排出され、第二の切屑排出溝２からは、第二の切屑排出溝２側のチゼルエッジ６ｂによる切屑が排出されることになる。

即ち、第一実施例は、第一の切屑排出溝１と第二の切屑排出溝２を備えながら、第一の切屑排出溝１側にのみ切れ刃５を具備せしめることで、この切れ刃５及びチゼルエッジ６による切屑を良好に排出できるのは勿論、この切れ刃５により確実に切削加工を行え、且つ、第二の切屑排出溝２の後方のランド部４を可及的に小さくすることで、この切れ刃５のバックアップ量（ランド部３）を可及的に大きくし、高い剛性を実現している。

また、ランド部４の大きさは、第一の切屑排出溝１のランド部４側の外周側端部Ｖとドリル回転中心Ｏと第二の切屑排出溝２のランド部４側の外周側端部Ｗとの成す角が、０°を超え８０゜未満に設定するのが好ましい。第一実施例においては２０°に設定している。

０゜の場合、第一の切屑排出溝１と第二の切屑排出溝２が実質的に繋がってしまい、本来第一の切屑排出溝１に沿って排出されるべき切れ刃５およびチゼルエッジ６ａによる切屑が第二の切屑排出溝２に入り込んでしまい、また、本来第二の切屑排出溝２によって収容されまたは排出されるべきチゼルエッジ６ｂによる切屑が第一の切屑排出溝１に入り込むことによって切屑が円滑に排出されず、これが切削抵抗となって穴位置精度と内壁粗さを悪化させてしまうことになる。

また、第一実施例においては、上述のように第二の切屑排出溝２の後方のランド部４を第一の切屑排出溝１の後方のランド部３より小さくし、更に、第二の切屑排出溝２のドリル回転方向を向く壁面９の後方の逃げ面との交差稜線部のうちの少なくとも前記切れ刃５に対応する部分９ａ（縁）は、切れ刃５に対して軸方向に没入状態となるように設定されている。従って、第二の切屑排出溝２のドリル回転方向を向く壁面９の後方の逃げ面との交差稜線部のうちの少なくとも前記切れ刃５に対応する部分９ａ（縁）には第一の切屑排出溝１における切れ刃５に相当する切れ刃が形成されず、よって、この狭いランド部４は直接的に切削抵抗を受けることがなく、それだけ穴位置精度が悪化することが防止される（切れ刃５が主に切削作用を果たし、その切削作用による切削抵抗は広いランド部３が受けることになる。）。

また、図４に図示したように、第一の切屑排出溝１の壁面の軸直角断面における曲線（第一の切屑排出溝１の壁面を構成する曲面）の一部若しくは全部と、第二の切屑排出溝２の壁面の軸直角断面における曲線（第二の切屑排出溝２の壁面を構成する曲面）の一部若しくは全部とは同一となるように設定されている。第一実施例の場合（図４の場合）、第一の切屑排出溝１の壁面の軸直角断面における曲線（第一の切屑排出溝１の壁面を構成する曲面）の全部と、第二の切屑排出溝２の壁面の軸直角断面における曲線（第二の切屑排出溝２の壁面を構成する曲面）の全部とが同一となるように設定されている。尚、図中符号13はドリル本体である。

従って、同一の砥石で第一の切屑排出溝１及び第二の切屑排出溝２を形成することができるから、それだけ簡易且つ効率的に第一の切屑排出溝１及び第二の切屑排出溝２を形成できることになる。

また、第二の切屑排出溝２の深さは、第一の切屑排出溝１の深さより浅く形成しても良い。排出すべき切屑の量は第一の切屑排出溝１より第二の切屑排出溝２の方が少なく（第二の切屑排出溝２からは第二の切屑排出溝２側のチゼルエッジ６ｂにより切削される切屑が排出される。）、第一の切屑排出溝１より深さが浅くても十分に切屑を収容できるからであり、これによりドリルの肉厚を確保して一層ドリル剛性を向上させることが可能となる。従って、この場合には、第一の切屑排出溝１の壁面の軸直角断面における曲線（第一の切屑排出溝１の壁面を構成する曲面）の一部と、第二の切屑排出溝２の壁面の軸直角断面における曲線（第二の切屑排出溝２の壁面を構成する曲面）の全部とが同一となる。

具体的には、第二の切屑排出溝２の深さは、ドリルの半径よりも浅く、ドリルの半径の１／３以上、望ましくは第二の切屑排出溝２の深さはドリルの半径の２／３程度に設定すると良い。

第二の切屑排出溝２の深さがドリルの半径以上に深い場合には、ドリル外周円の中心にチゼルエッジが存在しなくなり、必然的に切削加工時のドリル回転中心Ｏが偏心してしまい、穴位置精度を悪化させてしまうことになり、また、第二の切屑排出溝２の深さがドリルの半径の１／３よりも浅い場合には、第二の切屑排出溝２の容量が小さくなり過ぎるため、チゼルエッジ６ｂによる切屑が十分に収容または排出されず、これが切削抵抗となって穴位置精度と内壁粗さを悪化させてしまうことになる。また、チゼルエッジ６ｂが長くなるためにその分切削加工時の切削抵抗が増大して穴位置精度を悪化させ過度の場合にはドリルが折損してしまうことになるからである。

また、第一実施例においては、ドリル剛性を向上させるため、切屑排出溝は、その深さがドリルの基端部へ向かって漸次浅くなるように形成されている。

また、第二の切屑排出溝２の長さは、第一の切屑排出溝１の長さより短く設定されている。従って、ドリル剛性が向上し、穴位置精度が向上する。第二の切屑排出溝２から排出される切屑の量は少ないため、第一の切屑排出溝１のようにドリル基端部まで形成しておく必要がないからである。

特に、第二の切屑排出溝２の長さを第一の切屑排出溝１の長さの１／２以下に設定した場合には、穴位置精度が良好となり、１／２より長く設定した場合には切屑排出性が良好となり良好な内壁粗さが得られることになるため、使用条件によって適宜選択すると良い。

尚、第一実施例においては、図４に図示したような軸直角断面視略逆Ｊ字状の切屑排出溝を採用しているが、例えば半円状等の他の溝形状を採用しても良いのは勿論である。

先端部には対向する第一の逃げ面８と対向する第二の逃げ面11とが連設状態に設けられ、ドリル回転中心Ｏに先端尖鋭部が設けられている。

具体的には、切れ刃５が所定の先端角に設定されており、前記切れ刃５の後方に第一の逃げ面８が所定の角度に設定されて設けられ、前記第一の逃げ面８の後方に第二の逃げ面11が第一の逃げ面８の設定角と異なる角度で連設されており、さらに前記第一の逃げ面８と前記第二の逃げ面11はドリル回転中心Ｏに対して１８０゜位相を変えた位置にも設けられている。前記切れ刃５に連設される第一の逃げ面８及び第二の逃げ面11と、１８０゜位相を変えた位置の第一の逃げ面８及び第二の逃げ面11との交差稜線部がチゼルエッジ６に設定され、それら４つの逃げ面（所謂前記２つの第一の逃げ面８と前記２つの第二の逃げ面11）が交差する点がドリル回転中心Ｏと一致して先端尖鋭部（チゼルポイント）に設定されている（図３参照）。従って、このチゼルポイントの存在により、良好な食い付き性が得られ、一層穴位置精度が向上する。

第一実施例においては、上述のように、対向する第一の逃げ面８と対向する第二の逃げ面11とを連設状態に設けた構成としているが、他の構成、例えば、図５に図示した第二実施例のように第一の逃げ面８のみでチゼルエッジ６を構成するように設定しても良く、この場合には一層コスト安に製作できることになる（図５の第二実施例は、図３の場合のようにチゼルポイントがなく、チゼルエッジ６のみが形成される構成で、その余は図２，３，４の第一実施例と同様である。）。

また、図６は、ランド部３に二番取り面14を形成した第三実施例である。この場合には、よりスムーズに加工穴内部を移動できるドリルを実現できる。その余は図２，３，４の第一実施例と同様である。

図７に図示したのは、第一の切屑排出溝１に対する第二の切屑排出溝２の位相差θ_２を変化させて穴位置精度を測定した結果であり、この図７から、上記構成のドリルにおいては、第一の切屑排出溝１に対する第二の切屑排出溝２の位相差θ_２を２２０°（ドリル回転中心Ｏに対して点対称位置に設けた場合より４０°ずれた位置）に設定すると最も良好な穴位置精度が得られることが確認された。尚、前記位相差θ_２を２００°及び２１０°に設定した場合においても、従来の切屑排出溝（即ち、第一の切屑排出溝と第二の切屑排出溝の位相差θ₁₂が１８０°のタイプ）より良好な穴位置精度が得られることが確認された。

第一，第二，第三実施例は上述のように構成したから、第一の切屑排出溝１と第二の切屑排出溝２とを、第一の切屑排出溝１の後方のランド部３が第二の切屑排出溝２の後方のランド部４より大きくなるようにドリル回転中心Ｏに対して非点対称位置に設けることで、切れ刃５のバックアップ量を十分大きく設定でき、しかも、第二の切屑排出溝２により該第二の切屑排出溝２側のチゼルエッジ６ｂによる切屑を排出することができるから、小径であっても切れ刃及び切屑排出溝が２つのタイプ程の剛性の低下がなく、且つ、切れ刃及び切屑排出溝が１つのタイプ程の切屑排出性の悪化もなく、簡易な改良により穴位置精度の十分な向上が達成されることになる。

即ち、直径がφ０．１程度の小径ドリルでは、ドリル一回転当たり数μｍの送り量となり、小径のため剛性の確保が困難なだけでなく、発明が解決しようとする課題の項でも述べたように、ガラス繊維径も数μｍであるため、被加工物の不均質性とガラス繊維のうねりが敏感に穴位置精度に影響し図１に図示したような従来の二枚刃ドリルでは良好な穴品質を得ることができなかったが、第一，第二，第三実施例によれば、鉄鋼材料等と異なり不均質な複合材料であり且つガラス繊維のうねりが敏感に穴位置精度に影響するプリント配線基板等を小径のドリルで加工する場合にも、穴位置精度が悪化せず、良好な品質の加工穴を得られることになる。

従って、第一，第二，第三実施例は、小径であっても切れ刃及び切屑排出溝が２つのタイプ程の剛性の低下がなく、且つ、切れ刃及び切屑排出溝が１つのタイプ程の切屑排出性の悪化もなく、簡易な改良により穴位置精度の十分な向上が達成された極めて実用性に秀れるドリルとなる。

従来例の概略説明正面図である。第一実施例の概略説明側面図である。第一実施例の概略説明正面図である。第一実施例の概略説明断面図である。第二実施例の概略説明正面図である。第三実施例の概略説明正面図である。従来例と本実施例との穴位置精度を比較したグラフである。

符号の説明

１第一の切屑排出溝
２第二の切屑排出溝
３（第一の切屑排出溝の後方の）ランド部
４（第二の切屑排出溝の後方の）ランド部
５切れ刃
６チゼルエッジ
７すくい面
８第一の逃げ面
９ドリル回転方向を向く壁面
９ａ切れ刃に対応する部分
10 反対面
11 第二の逃げ面
θ_１角
Ｏドリル回転中心
Ｘ切れ刃の外周側端部
Ｙ反対面の外周側端部

Claims

先端部にチゼルエッジが設けられると共に、螺旋状の第一の切屑排出溝及び螺旋状の第二の切屑排出溝が設けられ、この第一の切屑排出溝及び第二の切屑排出溝同士の間にはランド部が設けられ、前記第一の切屑排出溝のすくい面の縁には切れ刃が設けられたドリルであって、前記第一の切屑排出溝と前記第二の切屑排出溝とは、ドリル回転中心に対して非点対称位置に設けられ、前記第一の切屑排出溝の後方のランド部が前記第二の切屑排出溝の後方のランド部より大きくなるように設定され、前記第二の切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面の後方の逃げ面との交差稜線部のうちの少なくとも前記切れ刃に対応する部分は、該切れ刃に対して軸方向に没入し、切削作用を発揮しないように構成されていることを特徴とするドリル。
請求項１記載のドリルにおいて、前記第一の切屑排出溝の切れ刃の外周側端部とドリル回転中心とを結ぶ線と、前記第二の切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面の反対面の外周側端部とドリル回転中心とを結ぶ線とが成す角は、４０°以上１８０°未満となるように設定されていることを特徴とするドリル。
請求項１，２いずれか１項に記載のドリルにおいて、前記第一の切屑排出溝の壁面の軸直角断面における曲線の一部若しくは全部と、前記第二の切屑排出溝の壁面の軸直角断面における曲線の一部若しくは全部とが同一であることを特徴とするドリル。
請求項１〜３いずれか１項に記載のドリルにおいて、前記第二の切屑排出溝の深さは、前記第一の切屑排出溝の深さより浅く形成されていることを特徴とするドリル。
請求項１〜４いずれか１項に記載のドリルにおいて、前記第二の切屑排出溝の長さは、前記第一の切屑排出溝の長さより短く設定されていることを特徴とするドリル。
請求項５記載のドリルにおいて、前記第二の切屑排出溝の長さは、前記第一の切屑排出溝の長さの１／２以下に設定されていることを特徴とするドリル。
請求項１〜６いずれか１項に記載のドリルにおいて、先端部には対向する第一の逃げ面と対向する第二の逃げ面とが連設状態に設けられ、ドリル回転中心に先端尖鋭部が形成されていることを特徴とするドリル。