JP4061247B2 - Drill and end mill - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は鋼やプリント基板等の被削材に穴あけ加工するためのドリルや側面加工するためのエンドミル、およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、配線回路基板の回路パターンの1つであるビアホールを形成する方法の1つとして基板の所定位置にドリルを用いて穴あけ加工する方法が用いられている。近年、回路基板の高集積化につれてドリル加工に対しても加工数の増加および高速化、加工径の小径化が要求されている。
【0003】
しかしながら、従来のドリルで高速加工を行うとドリルの回転数が上がって外周刃の摩耗が顕著になり、また中心部では外周部に比べて速度が上がらずスラスト荷重によってドリルの中心部に圧壊や折損を生じるという問題があった。また、ドリル径が小径化すると耐折損性はますます低下することが知られている。
【0004】
また、エンドミル加工においても切削効率の向上を目的として高切り込みや高送りの高能率切削が余儀なくされる傾向にあるが、先端切刃面に十分な強度・靭性を具備するもので無いために、高衝撃の加わる切削に用いると先端切刃にチッピングが発生しやすくなり、短寿命の原因となる。
【0005】
そこで、特許文献1では、中心部を靭性の高い超硬合金とし、その外周に中心部とは異なる組成の高硬度超硬合金を配設したドリル構成とすることにより、耐摩耗性および耐折損性に優れたドリルとなることが記載されている。 また、特許文献2では、ドリルをセラミックス成分と金属成分で構成するとともにドリル中の金属成分を傾斜させて、表面が耐摩耗性に優れ、かつ内部が耐欠損性に優れる構成としたドリルが記載されている。
【0006】
【特許文献1】
特開昭59−175912号公報
【0007】
【特許文献2】
特開平12−296405号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1乃至2に記載された中心に高靭性材を配するとともにその周囲に高硬度材を配した単芯構造からなるドリルでは、特にドリル径が小径化した場合、ドリルのシャンク部分での剛性が不足して折損が発生しやすくなるという問題があった。また、上記特許文献1乃至2の単芯構造を耐折損性向上の目的で単純に多芯構造とすると、低硬度の芯材が切刃部として部分的に露出し、切刃部にチッピングや欠損が発生するという問題があった。また、エンドミル加工についても同様の問題が発生する可能性があった。
【0009】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、ドリルまたはエンドミル加工の高速化、小径化によっても高い耐摩耗性および耐折損性を兼ね備えた穴あけ工具を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題に対し、小径高速穴あけ加工に用いても優れた耐欠損性を発揮するとともに、長期にわたって使用が可能な穴あけ工具を開発すべく研究を行った結果、長尺状の靭性の高い材料からなる芯材の外周を前記芯材とは異なる高硬度組成からなる表皮材にて被覆してなる単芯繊維体を複数本集束した多芯繊維体にて穴あけ工具を構成し、かつ、前記穴あけ工具の切刃部に前記芯材が存在しない構成、つまり、切刃部を硬度の高い表皮材にて構成することによって、ドリルやエンドミルの耐摩耗性および耐折損性をともに高めることができることを知見した。また、本発明の第1の実施態様においては、前記単芯繊維体が長尺方向に複数本ねじれた状態で集束され多芯構造体をなしていることが、切刃部に芯材が露出せず確実に表皮材のみにて形成できる点で重要である。
【0012】
また、本発明の第2の実施態様においては、前記切刃部の横断面における前記表皮材の占める面積が前記切刃部の断面積全体に対して70〜90%の割合で存在することが、耐摩耗性を向上させる点で重要である。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明のドリルについてその好適例であるツイストドリルの一例についての概略側面図である図1を基に説明する。
【0017】
図1によれば、ツイストドリル(以下、単にドリルと略す。)1は、全体が略円柱状をなし、その先端にチゼル形状の切刃部2を形成した形状からなる。また、ドリル1は図2(b)に示すように芯材4の外周を表皮材5にて被覆した単芯繊維体6が複数本集束された多芯繊維体7からなる。
【0018】
本発明によれば、ドリル1の耐折損性を主として担う芯材4に高靭性材料を用い、かつその周囲に高硬度の異種材料を組み合わせた単芯繊維体6を集束した多芯繊維体7にてドリル1を構成することによってドリル1の強度を高めることができ、かつクラックの進展を抑制してドリル1が根元から破壊することを防止して耐折損性を向上させることができるとともに、切刃部2においては刃立て性がよいことにより切れ味がよく、かつ摩耗しにくい特性を付与することができて、優れた耐摩耗性と耐折損性を併せ持つ工具寿命の長いドリルとなる。また、単芯繊維体6を複数本集束させることにより、ドリル1の強度の向上やクラックを偏向してクラックの進展を抑制する作用により、ドリル1全体としての耐折損性を飛躍的に高めることができる。さらに、本発明によれば、部分的な切削抵抗の偏りが生じることもないので安定した穴位置精度を達成することができる。
【0019】
また、本発明のドリルによれば、図2(b)に示すように、切刃部2が表皮材5にて形成され、芯材4が存在しないことが大きな特徴である。すなわち、図4(a)、(b)に示すように、切刃部2に芯材4が存在すると、靭性は高いものの硬度が低いため耐摩耗性に劣り、切削の際に切刃部2中の芯材4からなる部分が高硬度の表皮材5よりも早期に摩耗し、その部分から異常摩耗が発生してしまいドリル1の工具寿命が極端に短くなってしまう。そこで、本発明のように切刃部2を表皮材5にて構成にすることで、上記のような異常摩耗の発生を防ぐことができ、かつ、複合構造体の優れた耐折損性をも有する工具寿命の優れたドリルを作製することができる。
【0020】
なお、図1,2のドリル1において、本発明のドリルにおける切刃部2とは、ドリル1先端からドリル径が広角する部分(図2のA領域における交差稜部分)を指す。
【0021】
また、本発明の第1の実施態様においては、切刃部2の軸方向に垂直な横断面、図1のドリル1の先端付近の断面(a−a面)における表皮材5の面積Ssが、多芯繊維体7断面の面積全体Stに対して(Ss/Stで)70〜90%、好ましくは75〜90%であることが、耐折損性を損ねることなく異常摩耗の防止効果を持つことができる点で重要である。
【0022】
ここで、本発明の第1の実施態様においては、単芯繊維体6が長尺方向に複数本ねじれた状態で集束され多芯繊維体7をなしていることが、切刃部2に芯材4が露出せず確実に高硬度な表皮材5のみにて形成できる点で重要である。
【0023】
なお、図2(a)のドリル1のa−a断面で見たときに、芯材4は円柱形あるいは多角柱であることが応力集中を防止する点で望ましいが、芯材4が星形や花びら形、波形等の突起を有する断面形状であってもよい。
【0024】
また、ドリル1を構成する多芯繊維体7は、図1(b)に示すように、長尺方向に複数本ねじれた状態で集束されていることが望ましい。また、この場合には、ドリル1の中心部は単芯繊維体6がほとんど位置を変えることなく単独でねじられており、外周部は近接する単芯繊維体6とともに大幅に位置を変えるようにねじられた構造となる。
【0025】
なお、単芯繊維体6のねじり方向とドリル1のフルートのねじれ方向とを同じとすると、芯材4が切刃部2に対して垂直に近い角度で配列されるために、切刃部2における芯材4の露出面積が最も少なくなり耐摩耗性に優れる表皮材5の占める割合が多くなるので、ドリル1の耐摩耗性が向上する。
【0026】
逆に、単芯繊維体6のねじり方向とドリル1の切刃部2のねじれ方向とが逆方向になるように配置すると、隣接する単芯繊維体6間に残留した応力が切削時のトルク抵抗に対して効果的に働き、ねじれによる折損に対する性能が向上する。ドリル1の穴あけ性能のバランスを考慮すると、単芯繊維体6のねじり方向とドリル1の切刃部2のねじれ方向とが逆方向になって直交するような配置とすることが望ましい。
【0027】
他方、たとえば一般的なドリル径0.3〜1.0mm、溝長(切刃部+フルート部)5〜15mmのプリント基板加工用小径ドリルにおいて多芯繊維体7は、ドリル1の横断面で見たときに単一繊維体平均直径10〜100μm、特に20〜50μmからなることがドリル全体における強度と硬度を保持させる点で望ましい。
【0028】
本発明におけるドリル1は、芯材4と表皮材5の材質の選択により熱膨張係数の差から芯材4と表皮材5間に残留応力を生じさせることが可能であり、その制御によってドリル1の耐折損性を向上させることができる。
【0029】
芯材4−表皮材5の材質としては、ハイス鋼などの金属、超硬合金、サーメット、セラミック、ダイヤモンド、cBN等が挙げられ、中でも、ドリル1の耐摩耗性および耐折損性、穴位置精度、焼成等の製造の容易性、コスト等を勘案すると、芯材4および表皮材5共にWCを主成分とする硬質相と、CoやNi等の鉄族金属を主成分とする結合相を有するWC基超硬合金とすることが望ましい。また、WC基超硬合金を表皮材5に用いることにより加工時に発生した熱を効率的に逃がす効果もある。さらに、表皮材5を構成するWC基超硬合金としては、硬度が高く、耐摩耗性の優れているWC粒子の平均粒径が1μm未満と微細な超微粒超硬合金を用いることがより耐摩耗性の優れたドリルを作製できるため望ましい。
【0030】
また、本発明によれば、切刃部2の耐摩耗性をさらに高めるために、単芯繊維体6を複数本集束した多芯繊維体7の外周の少なくとも一部に、周期律表4a,5a,6a族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、Al2O3、ZrO2、BN、DLC等の硬質被覆膜を少なくとも1層形成することもできる。
【0031】
(製造方法)
次に、本発明のドリルを製造する方法について、図3の模式図をもとに説明する。
【0032】
まず、芯材4用の原料として、例えば平均粒径0.01〜10μmの芯材を形成する粉末に、パラフィンワックス、ポリスチレン、ポリエチレン、エチレン‐エチルアクリレート、エチレン‐ビニルアセテート、ポリブチルメタクリレート、ポリエチレングリコールおよびジブチルフタレート等の有機バインダ、可塑剤および溶剤を添加して混錬して芯材用混合物8a、またはこの芯材用混合物8aをプレス成形または鋳込み成形等の成形法により円柱形状に成形した芯材用成形体8bを作製する。ここで、後述する共押出成形によって均質な多芯成形体12を得るためには、前記有機バインダの添加量は芯材を形成する粉末に対して50〜200体積部、特に70〜150体積部とすることが望ましい。
【0033】
一方、上述した表皮材5をなす原料粉末を前述したバインダとともに混錬してプレス成形、押出成形または鋳込み成形等の成形方法により中空部を有する円筒形状の表皮材用成形体9を作製し、この表皮材用成形体9の中空部に芯材用混合物8aを充填するか、もしくは芯材用成形体8bを挿入することで成形体10を作製する(図3(a)参照)。なお、表皮材用成形体9の外径Rsに対する芯材用混合物8aの直径Rcの比(Rc/Rs)は0.2〜0.8、特に0.2〜0.6であることがドリル1の切刃部2を確実に表皮材5にて構成する点で望ましい。
【0034】
なお、成形体10を作製する際、表皮材用成形体9は半割り形状の成形体2つ等の複数の成形体を芯材用成形体8bの外周に配置する方法であっても良いが、本発明によれば、成形や後述する共押出成形用に成形体をセットする際に容易な点、および芯材用成形体8bの直径が表皮材用成形体9の肉厚にて対して小さくなることから、芯材用成形体8bが折れたり曲がったりしやすく、上述した中空状の表皮材用成形体を作製する方法を用いて、この表皮材用成形体の中空部に芯材用混合物8aを充填する方法を採用することが望ましい。また、芯材および表皮材の構成比、成形体の強度に合わせて作成法を選ぶことが可能である。
【0035】
そして、上記成形体10を押出成形して芯材用混合物8aまたは芯材用成形体8bと表皮材用成形体9を共押出成形することにより芯材用混合物8aの周囲に表皮材用成形体9が被覆され、細い径に伸延された単芯成形体11を作製する(図3(b)参照)。
【0036】
次に、上記共押出しした長尺状の単芯成形体11を複数本集束して再度共押出成形することにより、単芯成形体11が複数本集束された多芯成形体12を作製する(図3(c)参照)。
【0037】
さらに、本発明によれば、上記伸延された長尺状の多芯成形体12を所望によりさらに繰り返して再度共押出成形して、多芯成形体12をさらに細く束ねた多芯成形体を製作することも可能である。
【0038】
ここで、切刃部2に芯材4が存在しないようにするために、多芯繊維体7の軸方向に垂直な横断面における表皮材5の占める面積Ssと芯材4の占める面積Scとの比(Ss/Sc)が1〜10となるように成形体を調整することが望ましく、切刃部2に芯材4が露出せず確実に高硬度な表皮材5のみの構成を容易に作製することができ、異常摩耗を防ぐことができる。
【0039】
また、多芯成形体12をねじれ構造にするには図3(c)に用いる押出成形機の口金13にねじり溝を設けることによるねじり押出しにより得ることが可能であるが、ストレートに押し出された多芯成形体12に可塑性をもたせた状態で物理的に一端を固定して他端を回転させることによってねじれ構造を形成したり、両端を固定して互いに逆向きに回転させることによってねじれ構造を形成したりすることも可能である(図3(d)参照)。
【0040】
次に、上記多芯成形体12を300〜700℃で10〜200時間昇温または保持する脱バインダ処理した後、さらに所定の条件にて焼成を行う。焼成については通常の無加圧焼成であってもよいが、ホットプレスやHIP焼成、超高圧焼成を用いてもよい。
【0041】
そして、上記工程にて得られた焼結体に対し、所望により外周研磨を施した後、繊維体の配置を勘案しつつ、上記多芯成形体12の先端に切刃を、および周面にフルートを研削によって形成して表皮材からなる切刃部を形成することにより本発明のドリル1を作製することができる(図3(e)参照)。
【0042】
なお、図1乃至3については、ドリルについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、エンドミルであってもよい。本発明によれば、エンドミル15の場合には、ドリルのフルート部とランド部との交差稜線に相当する部分が横切刃をなし切削に関与することから、多芯繊維体は必然的に横切刃のねじれ方向と同じ方向にねじれた構成となる。(図1(c)参照)
【0043】
【実施例】
(実施例)
原料粉末として、WC粉末(平均粒径0.3μm)、Co粉末(平均粒径0.6μm)、VC粉末(平均粒径1.0μm)、Cr3C2粉末(平均粒径1.2μm)を用意し、これら原料粉末を表1に示す配合組成に配合し、湿式ボールミルで72時間混合した。さらに、所定量の有機バインダとして、ポリビニルアルコール、セルロース、ポリエチレングリコールを用い、潤滑剤、分散剤を上記混合粉末に対して100体積部添加して混練機で混練して表1に示す2種の混練物を作製した。
【0044】
【表1】
【0045】
次に、図3に示した方法により外径22mmの中空の表皮材用成形体と直径11mmの芯材用成形体をそれぞれ成形した後、表皮材用成形体に芯材用成形体を挿入し、共押出成形して単芯成形体を作製し、さらにこの単芯成形体を250本束ねて再度共押出成形し、多芯成形体(サンプル1)を得た。
【0046】
また、サンプル1の成形に際して、押し出された多芯成形体の一端を固定して回転させることによって、長尺方向に対してねじれた多芯成形体(サンプル2)も作製した。
【0047】
上記多芯成形体を500℃で50時間脱バインダ処理を行った後、真空中、1400℃で1時間焼成し、引き続いてAr雰囲気中、温度:1340℃、圧力:100MPa、保持時間:1時間の条件でHIP処理を施し、外周加工を施して直径が3.5mm、全長40mmの円柱形状の多芯繊維体を作製した。
【0048】
さらに、上記複合構造体の外周に芯材の位置を確認しながら先端に切刃部を、側面にフルート(刃溝)を加工によって形成して溝長(切刃部+フルート部)9.0mm(そのうち切刃部:0.1166mm)で外径φ0.5mmのドリルを作製した。なお、切刃部の横断面(フルート部との境界面:図1のa−a面)において、顕微鏡観察したところ、表皮材の占める面積は断面全体に対して75%であった。
【0049】
得られたドリルを用いて、厚さ0.2mmのガラス基板と厚さ0.2mmのエポキシ樹脂基板とを交互に4層ずつ積層した擬似プリント基板に対し、下記の条件で孔あけ加工を行い、ドリルが折損するまでに加工できた加工数および基板上面の穴位置に対する基板下面の穴位置のずれを穴位置精度として竹内製作所製ピクセルを用いて測定した。結果は表2に示した。
【0050】
加工条件
主軸回転数:12krpm
送り:2.0m/min.
基板:エポキシ系0.8mm厚みの3枚重ね
(比較例1)
図3に示した方法により外径20mmの芯成形体の周囲に厚さ1mmの半割り形状の表皮材用成形体をかぶせ、共押出成形し単芯成形体を作製した(比較例1)。これを実施例と同様に脱バインダ処理および焼成を行い、同様にドリルを作製した。実施例の押出成形において、長さ方向に均一な形状の単芯繊維体を作製し、実施例と同様に脱バインダ処理および焼成を行い、同様に加工して単芯構造のドリルを作製した。なお、ドリルのチゼル形状は実施例と同じとしたところ、ドリル断面は図4(b)のような構成となっていた。実施例と同様に孔あけ加工を行ったところ、表2に示すように加工数5000個を加工した時点でドリルのチャック部から折損が発生した。
【0051】
(比較例2)
つぎに、表皮用材料を外径20mmの円柱状に成型し、その周囲に厚さ1mmの半割り形状に成型した芯材成形体を被覆させ、図3(b)以降の共押出成形し単芯成形体を作製し、さらにこの単芯成形体を250本束ねて再度共押出成形し、多芯成形体(比較例2)を得た。これを実施例と同様に脱バインダ処理および焼成を行い、同様にドリルを作製した。ドリル断面は図4(a)のような構成となっていた。実施例と同様に穴あけ加工を行ったところ、表2に示すように8000個を加工が可能であったが、穴位置精度の測定結果からもばらつきが大きかった。これは、芯材材料部において局所的に摩耗が進行したことが原因であると考えられる。
【0052】
(比較例3)
実施例の芯材の組成に有機バインダを加えた後、金型成形を行って均一な組成からなる成形体を作製する以外は実施例と全く同様にドリルを作製した。なお、ドリルの外観形状は実施例と同じとした。実施例と同様に穴あけ加工を行ったところ、表2に示すように加工数2000個を加工した時点でドリルのチャック部から折損が発生した。
【0053】
【表2】
【0054】
表2の結果から明らかなように、芯材と表皮材とからなる単芯繊維体を複数本集束した多芯繊維体からなり、切刃部を表皮材にて形成したドリルでは、実使用上十分な加工数10000個まで折損することなく良好な加工ができ、かつ穴位置精度も優れていた。また、長尺方向にねじれた構造をもつサンプル2については12000個以上の加工が可能であった。
【0055】
【発明の効果】
以上詳述したとおり、本発明のドリルおよびエンドミルによれば、長尺状の硬度の高い材料からなる芯材の外周を前記芯材とは異なる組成で靭性の高い材料からなる表皮材にて被覆してなる単芯繊維体を複数本集束した多芯繊維体にて構成し、かつ、切刃部に前記芯材が存在しない構成、つまり、切刃部を芯材以外の表皮材にて構成するとともに、前記切刃部の横断面における前記表皮材の占める面積が前記切刃部の断面積全体に対して70〜90%の割合で存在する構成か、または前記単芯繊維体が長尺方向に複数本ねじれた状態で集束されて多芯構造体をなしている構成とすることによって、耐摩耗性および耐折損性をともに高めることができる。また、部分的な切削抵抗の偏りが生じることもないので安定した穴位置精度を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のドリルおよびエンドミルの概略側面図であり、(a)多芯繊維体をねじらない構成のドリル、(b)多芯繊維体をフルートに沿ってねじった構成のドリル、(c)多芯繊維体をフルートに沿ってねじった構成のエンドミル、をそれぞれ示している。
【図2】(a)図1(a)のドリルの先端部拡大図、(b)図2(a)のa−a断面図(一部透視図)である。
【図3】(a)から(e)は、本発明の穴あけ工具の製造方法を説明するための工程図である。
【図4】(a)と(b)は複合構造体を用いた従来のドリルの断面図(一部透視図)である。
【符号の説明】
1 ツイストドリル(ドリル)
2 切刃部
3 複合構造体
4 芯材
5 表皮材
6 単芯繊維体
7 多芯繊維体
8a 芯材用混合物
8b 芯材用成形体
9 表皮材用成形体
10 成形体
11 単芯成形体
12 多芯成形体
13 口金
15 エンドミル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a drill for drilling a work material such as steel or a printed circuit board, an end mill for side machining, and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as one method for forming a via hole, which is one of circuit patterns of a printed circuit board, a method of drilling a predetermined position on a substrate using a drill has been used. In recent years, as circuit boards are highly integrated, drilling has been required to increase the number of processing, increase the speed, and reduce the processing diameter.
[0003]
However, when high-speed machining is performed with a conventional drill, the number of rotations of the drill increases and wear of the outer peripheral blade becomes noticeable. Also, the central portion does not increase in speed compared to the outer peripheral portion, and the thrust load causes crushing to the central portion of the drill. There was a problem of causing breakage. Further, it is known that the breakage resistance is further lowered when the drill diameter is reduced.
[0004]
Also, in end mill processing, there is a tendency for high-cutting and high-efficiency cutting for the purpose of improving cutting efficiency, but because the tip cutting edge surface does not have sufficient strength and toughness, If it is used for cutting with high impact, chipping is likely to occur at the leading edge, causing a short life.
[0005]
Therefore, in
[0006]
[Patent Document 1]
JP 59-175912 A
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 12-296405
[Problems to be solved by the invention]
However, in a drill having a single core structure in which a high toughness material is arranged at the center described in
[0009]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a drilling tool having high wear resistance and breakage resistance even when drilling or end milling is speeded up and reduced in diameter. .
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In response to the above problems, the present inventors have conducted research to develop a drilling tool that can be used over a long period of time while exhibiting excellent fracture resistance even when used in small-diameter high-speed drilling. A drilling tool is composed of a multi-core fiber body in which a plurality of single-core fiber bodies are formed by coating the outer periphery of a core material made of a highly tough material with a skin material having a high hardness composition different from that of the core material. And, the structure in which the core material does not exist in the cutting edge part of the drilling tool, that is, the cutting edge part is made of a skin material having high hardness, so that both wear resistance and breakage resistance of the drill and end mill are achieved. It was found that it can be increased . Further, in the first embodiment of the present invention, the core material is exposed at the cutting edge part, wherein the single-core fiber body is converged in a state where a plurality of single-core fiber bodies are twisted in the longitudinal direction to form a multi-core structure. It is important in that it can be reliably formed only with the skin material.
[0012]
Moreover, in the 2nd embodiment of this invention, the area which the said skin material accounts in the cross section of the said cutting-blade part exists in the ratio of 70 to 90% with respect to the whole cross-sectional area of the said cutting-blade part. It is important in terms of improving wear resistance.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The drill of the present invention will be described with reference to FIG. 1 which is a schematic side view of an example of a twist drill which is a preferred example.
[0017]
According to FIG. 1, a twist drill (hereinafter simply referred to as a drill) 1 has a substantially cylindrical shape, and has a shape in which a chisel-shaped
[0018]
According to the present invention, a multi-core fiber body 7 in which a high-toughness material is used for the
[0019]
Moreover, according to the drill of this invention, as shown in FIG.2 (b), the
[0020]
In the
[0021]
Further, in the first embodiment of the present invention, the area S s of the
[0022]
Here, in the first embodiment of the present invention, the multi-core fiber body 7 is formed in a state where a plurality of single-core fiber bodies 6 are twisted in the longitudinal direction to form the multi-core fiber body 7. This is important in that the
[0023]
In addition, when it sees in the aa cross section of the
[0024]
Moreover, as shown in FIG.1 (b), it is desirable for the multi-core fiber body 7 which comprises the
[0025]
If the twisting direction of the single-core fiber body 6 and the twisting direction of the flute of the
[0026]
On the other hand, when the twisted direction of the single-core fiber body 6 and the twist direction of the
[0027]
On the other hand, for example, in a small-diameter drill for processing a printed circuit board having a general drill diameter of 0.3 to 1.0 mm and a groove length (cutting edge portion + flute portion) of 5 to 15 mm, the multi-core fiber body 7 is a cross section of the
[0028]
The
[0029]
Examples of the material of the core material 4 -
[0030]
Further, according to the present invention, in order to further improve the wear resistance of the
[0031]
(Production method)
Next, a method for manufacturing the drill of the present invention will be described based on the schematic view of FIG.
[0032]
First, as a raw material for the
[0033]
On the other hand, the raw material powder forming the
[0034]
When the molded
[0035]
Then, the molded
[0036]
Next, a plurality of the co-extruded long single-core molded
[0037]
Further, according to the present invention, the elongated long multi-core molded
[0038]
Here, in order to prevent the
[0039]
Moreover, in order to make the multi-core molded
[0040]
Next, the multi-core molded
[0041]
Then, after subjecting the sintered body obtained in the above step to peripheral polishing as desired, the cutting edge is provided at the tip of the multi-core molded
[0042]
1 to 3, the drill has been described. However, the present invention is not limited to this, and an end mill may be used. According to the present invention, in the case of the
[0043]
【Example】
(Example)
As raw material powders, WC powder (average particle size 0.3 μm), Co powder (average particle size 0.6 μm), VC powder (average particle size 1.0 μm), Cr 3 C 2 powder (average particle size 1.2 μm) These raw material powders were blended in the blending composition shown in Table 1 and mixed for 72 hours by a wet ball mill. Furthermore, as a predetermined amount of organic binder, polyvinyl alcohol, cellulose, and polyethylene glycol were used, and 100 parts by volume of a lubricant and a dispersant were added to the above mixed powder, and kneaded with a kneader. A kneaded material was prepared.
[0044]
[Table 1]
[0045]
Next, after forming a hollow skin material molded body having an outer diameter of 22 mm and a core material molded body having a diameter of 11 mm by the method shown in FIG. 3, the core material molded body is inserted into the skin material molded body. Then, a single-core molded body was produced by co-extrusion molding, and 250 single-core molded bodies were bundled and co-extrusion molded again to obtain a multi-core molded body (Sample 1).
[0046]
Further, when the
[0047]
The multi-core molded body was subjected to a binder removal treatment at 500 ° C. for 50 hours, and then fired in vacuum at 1400 ° C. for 1 hour. Subsequently, in an Ar atmosphere, temperature: 1340 ° C., pressure: 100 MPa, holding time: 1 hour A cylindrical multi-core fiber body having a diameter of 3.5 mm and a total length of 40 mm was manufactured by performing HIP treatment under the conditions described above, and performing peripheral processing.
[0048]
Further, while confirming the position of the core material on the outer periphery of the composite structure, a cutting edge part is formed at the tip and a flute (blade groove) is formed on the side surface by machining to form a groove length (cutting edge part + flute part) 9.0 mm. A drill with an outer diameter of φ0.5 mm was manufactured (of which the cutting edge was 0.1166 mm). In addition, when the cross section of the cutting edge portion (boundary surface with the flute portion: aa plane in FIG. 1) was observed with a microscope, the area occupied by the skin material was 75% of the entire cross section.
[0049]
Using the obtained drill, drilling was performed under the following conditions on a pseudo printed circuit board in which four layers of 0.2 mm thick glass substrates and 0.2 mm thick epoxy resin substrates were alternately laminated. Then, the number of processing that could be processed before the drill broke and the deviation of the hole position on the lower surface of the substrate from the hole position on the upper surface of the substrate were measured using a pixel made by Takeuchi Seisakusho as the hole position accuracy. The results are shown in Table 2.
[0050]
Machining conditions Spindle speed: 12krpm
Feeding: 2.0 m / min.
Substrate: 3 layers of epoxy-based 0.8mm thickness (Comparative Example 1)
A single core molded body was manufactured by covering the core molded body having an outer diameter of 20 mm with a half-shaped skin material molded body by the method shown in FIG. 3 and co-extrusion molding (Comparative Example 1). This was subjected to binder removal processing and firing in the same manner as in Example, and a drill was produced in the same manner. In the extrusion molding of the example, a single-core fiber body having a uniform shape in the length direction was prepared, subjected to binder removal treatment and firing in the same manner as in the example, and processed in the same manner to produce a single-core drill. In addition, when the chisel shape of the drill was the same as that of the example, the drill cross-section was configured as shown in FIG. When drilling was performed in the same manner as in the example, as shown in Table 2, breakage occurred from the chuck portion of the drill when the number of processing was 5,000.
[0051]
(Comparative Example 2)
Next, the skin material is molded into a cylindrical shape having an outer diameter of 20 mm, and the core material molded into a halved shape with a thickness of 1 mm is coated around the outer periphery, and coextrusion molding as shown in FIG. A core molded body was produced, and 250 single-core molded bodies were bundled and coextruded again to obtain a multi-core molded body (Comparative Example 2). This was subjected to binder removal processing and firing in the same manner as in Example, and a drill was produced in the same manner. The drill cross section was configured as shown in FIG. When drilling was performed in the same manner as in the example, 8000 pieces could be processed as shown in Table 2, but the variation was also great from the measurement results of hole position accuracy. This is considered to be caused by the local progress of wear in the core material part.
[0052]
(Comparative Example 3)
After adding an organic binder to the composition of the core material of the example, a drill was produced in exactly the same manner as in the example except that a molded body having a uniform composition was produced by molding. The external shape of the drill was the same as in the example. When drilling was performed in the same manner as in the example, as shown in Table 2, breakage occurred from the chuck portion of the drill when the number of machining was 2,000.
[0053]
[Table 2]
[0054]
As is apparent from the results in Table 2, in a practical use, a drill composed of a multi-core fiber body obtained by converging a plurality of single-core fiber bodies composed of a core material and a skin material, and having a cutting edge portion formed of the skin material. Good processing was possible without breaking up to a sufficient number of processing 10,000, and the hole position accuracy was excellent. Further, for
[0055]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the drill and end mill of the present invention, the outer periphery of the core material made of a long, high-hardness material is covered with a skin material made of a material having a different composition from the core material and having a high toughness. The multi-core fiber body is formed by concentrating a plurality of single-core fiber bodies, and the core material does not exist in the cutting edge part, that is, the cutting edge part is constituted by a skin material other than the core material. In addition, the area occupied by the skin material in the cross section of the cutting edge portion is present in a ratio of 70 to 90% with respect to the entire cross-sectional area of the cutting edge portion, or the single-core fiber body is long. By adopting a configuration in which a multi-core structure is formed in a state where a plurality of wires are twisted in the direction, both wear resistance and breakage resistance can be improved. In addition, since the partial cutting resistance is not biased, stable hole position accuracy can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic side view of a drill and an end mill of the present invention, (a) a drill having a configuration in which a multicore fiber body is not twisted, (b) a drill having a configuration in which a multicore fiber body is twisted along a flute, (C) An end mill having a configuration in which a multicore fiber body is twisted along a flute is shown.
2A is an enlarged view of the tip of the drill shown in FIG. 1A, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line aa in FIG.
FIGS. 3A to 3E are process diagrams for explaining a method for manufacturing a drilling tool according to the present invention. FIGS.
FIGS. 4A and 4B are cross-sectional views (partially perspective view) of a conventional drill using a composite structure. FIGS.
[Explanation of symbols]
1 Twist drill (drill)
2 Cutting edge portion 3
Claims (3)
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