JP4375841B2

JP4375841B2 - 小径ドリル

Info

Publication number: JP4375841B2
Application number: JP18017599A
Authority: JP
Inventors: 望月　　学
Original assignee: Tungaloy Corp
Current assignee: Tungaloy Corp
Priority date: 1999-06-25
Filing date: 1999-06-25
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2019-06-25
Also published as: JP2001009614A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線板の穴明け加工に使用される小径ドリルに関し、その断面形状を改良することにより、切削性能を向上させたものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の発展はめざましく、プリント配線板は量的に拡大し、質的に向上した。このプリント配線板の小径穴加工においては、ドリルの性能上重要視される主な項目として、ドリルが折れにくいこと、穴位置精度が良いこと、穴内壁面あらさが滑らかであること、樹脂の軟化が少ないことなどがあげられている。この加工は、相対的に穴のアスペクト比（穴深さ／穴径）が大きい加工となるため、特に、ドリルの折損は最も大きな問題とされている。これらの問題の本質的解決を図るためには、工具だけでなく機械、要素技術などを含めて総合的に検討しなければならない。しかしここでは、工具の断面形状と工具剛性及び切りくず排出溝との関係を明らかにし、工具の実用的な改良・発展を図ることを目的としている。
【０００３】
この種の小径ドリルとしては、例えば図５に示すようなものが知られている。この小径ドリルは、超硬合金製の丸棒状体をなし、その先端部には切れ刃１２が形成され、工具本体の外周には、所定のねじれ角を有する切りくず排出溝１３が備わっている。切りくず排出溝１３は、軸直角断面視、半径方向に真っ直ぐに延びる平面状の壁面１４により形成されている。この小径ドリルは、工具本体の剛性が高く、切りくず排出性も概ね良好であり、プリント配線板の加工に適した工具であるが、次に記す課題を有し、改良が望まれていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、以下に従来技術の問題点を記述する。
【０００５】
この種のドリルの構成材料である超硬合金は、高硬度のため耐摩耗性が高く、熱的性質に優れる工具材料であるが、強度や靱性が低いという欠点を有している。また、プリント配線板の穴明け加工は、アスペクト比が大きいため、工具本体の折損を生じやすい加工である。したがって、超硬合金を構成材料とする小径ドリルにおいては、特に、折損が問題とされている。そこで、工具剛性を高めるために、芯厚を厚くした場合には、溝容積や溝幅比が小さくなり、切りくず排出性が悪くなるという問題を生じる。このようなことから、工具本体の断面形状を芯厚と溝幅比とにより特定する従来の技術常識では、工具剛性と切りくず排出性の両特性を同時に向上させることは困難であった。
【０００６】
また、すくい面の半径方向すくい角が負角であるため、切れ味が悪く、切削抵抗が高いという問題がある。このすくい角を負角に形成したのは、切れ刃強度を向上させるためである。しかし、加工品質の面からは、切りくず排出性や切れ味といった切削性能も重要な要素となっており、逆に、切削抵抗の低い工具が望まれている。
【０００７】
そこで、本発明は、工具剛性及び切りくず排出性、また、切れ味といった切削性能を向上させることを目的として、従来の小径ドリルに実用的な改良を加えたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の如き課題に鑑みなされたもので、［請求項１］丸棒状体をなす工具本体の刃部先端には、２枚刃形式の切れ刃が回転軸対称の位置に形成され、工具本体の刃部外周には、切りくず排出溝が所定のねじれ角を有して形成されたプリント配線板の加工に使用される超硬合金製の小径ドリルにおいて、前記小径ドリルのドリル直径は０．６ｍｍ以下にあり、前記切りくず排出溝を画設する壁面は、軸直角の断面視、曲率半径ｒ１の円弧状凹部と曲率半径ｒ２の円弧状凸部とからなる波形状に形成され、当該凹部は切れ刃に隣接して配置され、その凹曲面は半径方向すくい角が０°〜４５°のすくい面を構成しており、他方、当該凸部は前記凹部に隣接して、切れ刃と反対側の半径方向に延設されており、その凸曲面は工具本体中心部分の芯厚ｔを規定するように形成され、これら凹部と凸部の曲率半径ｒ１、ｒ２の関係がｒ１＜ｒ２の関係にあり、さらに、前記凸曲面によって形成された工具本体の中心部分の肉厚が最も厚く、外周部分の肉厚より厚く形成されていることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図を参照しながら説明する。
【００１０】
図１は、本発明による小径ドリルの工具本体１を示したものである。工具本体１は、炭化タングステン基超硬合金から構成される段付きの丸棒状体をなし、シャンク部２と刃部３とにより構成されている。シャンク部２はスピンドルに把持される部分であり、そのシャンク径は標準仕様でφ３．１７５ｍｍとなっている。刃部３は、切削作用を行う切れ刃４を備える部分であり、切れ刃４は刃部３先端の回転軸対称の位置に所定の先端角、所定の芯厚ｔをなして形成されている。ドリル直径は、切れ刃４の最外径を示しており、本発明では、φ０．６ｍｍ以下が採用されている。φ０．６ｍｍ以下としたのは、アスペクト比が大きくなり、殊に、工具剛性の向上が望まれていたからである。なお、φ０．６ｍｍを越える小径ドリルに本発明の構成を適用しても問題はない。
【００１１】
先端角は、小さい程喰い付き性が良い反面、小さすぎると銅箔の切りくず長さが長くなり、ドリル本体の切りくずの巻き付きを起こしてしまう。したがって、一般的な角度である１３０°を採用している。芯厚ｔについては、本発明による断面形状の改良に係わる部分であり、詳細は後述するが、一般的には、芯厚ｔが厚くなると、工具剛性は向上し、切りくず排出性は低下するものである。これは、芯厚ｔが厚くなることにより、溝容積が減少するためである。したがって、従来は、工具剛性と切りくず排出性を同時に向上させることは困難であった。
【００１２】
刃部３の外周部分には、所定のねじれ角を有する切りくず排出溝５が回転軸対称の位置に、刃部３後端側に延在して形成されている。ねじれ角は切れ味、切りくず排出性に影響を与える切削諸元であり、ねじれ角が大きいほど切削抵抗は小さくなり、ねじれ角が小さいほど切りくず排出性は良好となる。一般的には、３０°〜３５°が採用されているが、本実施形態では、切削抵抗を低減することを優先して４０°に設定している。
【００１３】
図２及び図３は、本発明の実施形態を示す。図２は刃部の軸直角断面を、図３は先端視正面図を示す。工具本体１中心部分の肉厚が最も厚く、中心から外周側へいくにしたがい肉厚は薄くなっている。工具本体１の剛性を向上させるためには、芯厚ｔは厚いほどよいが、切りくず排出性を考慮して、本実施形態では０．３０Ｄ〜０．５０Ｄに設定されている。従来は、芯厚ｔを厚くすると切りくず排出溝５が浅くなって溝容積が減少し、切りくず詰まりを発生する場合があったが、本発明では、後述するように、溝容積が確保されるためかかる弊害を回避することができる。
【００１４】
本実施形態は、軸直角断面視、切りくず排出溝５の壁面を凹部６と凸部７とからなる波形状に形成している。凹部６は、曲率半径ｒ１の円弧状からなり、切れ刃４に隣接して配置されている。その凹曲面８は、すくい面を構成し、半径方向すくい角θが０°〜４５°に設定されている。すくい角を０°以上としたのは、切削抵抗を低減し、切れ味を良くするためである。すくい角を４５°以下としたのは、すくい角が４５°を越えると切れ刃強度が低下して、切れ刃欠損を生じやすくなるからである。
【００１５】
他方、凸部７は、曲率半径ｒ２の円弧状に形成され、凹部６に隣接して、切れ刃と反対側の半径方向に延設されている。ここで、曲率半径ｒ２はｒ１より大きい値に形成されている。工具本体１中心部分では芯厚ｔを厚くし、工具本体１外周部分では切りくず排出溝５の容積を確保するためである。
【００１６】
図４は、上側の当て板９と下側の捨て板１０との間にプリント配線板１１を挟み、穴明け加工している状態を示す図である。当て板９には、主に、配線板の銅箔の保護、穴入口のバリの発生防止、切れ刃４の喰い付き性向上等を目的として、アルミ箔やベーク材等が使用される。捨て板１０には、配線板貫通時における穴あけ機テーブルからのドリル刃先保護を目的としており、ベーク材等が使用される。挟まれるプリント配線板１１の枚数が多くなるほど、生産能率を高めることができるが、アスペクト比が大きくなると、前述した不都合な問題を生ずるため、現状ではアスペクト比６〜７に制限されている。本発明品によれば、切りくず排出溝５の容積が大きく形成されており、従来品に比べ円滑に切りくずを排出することができるとともに、従来より深穴の加工を行うことができる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、工具剛性と切りくず排出性の向上を図ることができ、アスペクト比の大きい多層板の深穴加工において、工具本体の折損を生ずることなく、円滑に切りくずを排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる小径ドリルの工具本体全体を示す側面図である。
【図２】本発明の実施形態を示す小径ドリルの軸直角断面図である。
【図３】図２に示す小径ドリルの先端視正面図である。
【図４】小径ドリルによる穴明け加工の状態を説明する図である。
【図５】従来の一例を示す小径ドリルの軸直角断面図である。
【符号の説明】
１工具本体
２シャンク部
３刃部
４切れ刃
５切りくず排出溝
６凹部
７凸部
ｔ芯厚

Claims

丸棒状体をなす工具本体の刃部先端には、２枚刃形式の切れ刃が回転軸対称の位置に形成され、工具本体の刃部外周には、切りくず排出溝が所定のねじれ角を有して形成されたプリント配線板の加工に使用される超硬合金製の小径ドリルにおいて、前記小径ドリルのドリル直径は０．６ｍｍ以下にあり、前記切りくず排出溝を画設する壁面は、軸直角の断面視、曲率半径ｒ１の円弧状凹部と曲率半径ｒ２の円弧状凸部とからなる波形状に形成され、当該凹部は切れ刃に隣接して配置され、その凹曲面は半径方向すくい角が０°〜４５°のすくい面を構成しており、他方、当該凸部は前記凹部に隣接して、切れ刃と反対側の半径方向に延設されており、その凸曲面は工具本体中心部分の芯厚ｔを規定するように形成され、これら凹部と凸部の曲率半径ｒ１、ｒ２の関係がｒ１＜ｒ２の関係にあり、さらに、前記凸曲面によって形成された工具本体の中心部分の肉厚が最も厚く、外周部分の肉厚より厚く形成されていることを特徴とする小径ドリル。