JP4561076B2 - 切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、先に加工した穴の内径を追加工して削り取る加工に適した切削工具に関する。

例えば、多層プリント配線基板の製造にあっては、スルーホールの内壁面にスルーホールを施し、その後工程でスルーホールメッキ層の余剰部分（スタブ）を削り取る技術が採用されている。
この技術は、以下の特許文献に開示されている。

図５は、一般的な切削工具の概要を示す説明図である。
全体を符号１００で示す切削工具は、工具を加工装置の回転スピンドルに挿入するためのシャンク部１１０と、ドリル本体部１５０を有する。
ドリル本体部１５０は、外径寸法Ｄとドリル刃部の長さ寸法Ｌを有し、外径寸法Ｄは例えば、０．３ｍｍ程度と細い寸法であって、長さ寸法Ｌは例えば、８ｍｍ程度と、径の２０倍以上あるものである。切削工具１００はタングステンカーバイト等の表面硬度の高い材料で作られるが、刃部寸法Ｌと外形寸法Ｄの比が大きいため、曲りに対する弾性も有する。

図６は、図５の符号Ａで示す従来の切削工具の先端部の拡大図である。
ドリル本体部１５０は、へリックス角Ｈを有するねじれ形状に形成されており、切粉を逃がすためのリード溝１５２が設けられる。
ドリル本体部１５０の先端部１６０を挟んで１対の切刃１７０が設けられる。

図７は、切刃１７０と工作物２００の関係を示す説明図である。
切刃１７０は、いわゆるすくい角α_１を有し、ドリルの回転により矢印Ｒ_１方向に進行する。この進行により、切刃１７０に当接する工作物の加工面が削られて、切粉２１０が発生する。
切刃１７０の回転後方側には、第１の逃げ部１８０と第２の逃げ部１９０が設けられる。

この切刃の逃げ部１８０，１９０は、いずれも工作物２００の切削後の表面２２０に対して、離れる方向に角度Ｅ_１，Ｅ_２を有する傾斜面として形成される。
この切刃１７０のすくい角α_１と逃げ部１８０，１９０の存在により、切刃１７０は、工作物２００の内部に進行する方向の切削進行力Ｆを受ける。

図８及び図９は、切削工具を用いて、例えばスルーホールにメッキ層を施した後のスルーホールメッキ層穴を工作物として加工する例を示している。
基板２００には、スルーホール２４０が加工され、このスルーホール２４０にスルーホールメッキ層２３０が設けられる。
このメッキ層２３０を有するスルーホールメッキ孔２５０に対して切削工具のドリル加工部１５０を挿入して、余分のメッキ層（スタブ）を切削する状態を示している。

ドリル本体部１５０の中心線Ｃ_１とスルーホールメッキ孔２５０の中心線Ｃ_２が一致している場合には、両方の切刃１７０ａ，１７０ｂにかかる切削進行力Ｆ_１は等しくなり、ドリル本体部１５０をスルーホールメッキ孔２５０に引き込む方向の推力Ｆ_２も等しくなる。したがって、ドリル本体部１５０はスルーホールメッキ孔２５０の中心線に沿って進行し、スタブ２３０を良好な状態に削り取る。

図９は、スルーホールメッキ孔２５０に曲がりが生じている場合等において、ドリル本体部１５０の中心線Ｃ_１がスルーホールメッキ孔２５０、中心線Ｃ_２から偏位した状態を示す。
一方の切刃１７０ａが切削する加工部の長さは、他方の切刃１７０ｂが切削する加工部の長さ寸法より大きくなる。

そこで切刃１７０ａ側の切削進行力Ｆ_３は、他方の切刃１７０ｂ側の切削進行力Ｆ_４に比べて大きくなる。この力の差により、ドリル本体部１５０は、その中心線Ｃ_１がスルーホールメッキ孔２５０の中心線Ｃ_２からより離れる方向の力Ｅを受ける。この影響で偏位はより大きくなってしまう。
国際公開公報ＷＯ ０１／５６３３８ Ａ１ 特開平８−１５３９７３号公報 特開２００３−１５８３８１号公報

スルーホールを形成したドリル等の切削工具を用いてスルーホール内壁に形成した余剰部分のスルーホールメッキ層のみを削り取る場合、例えば、厚みが３ｍｍである多層プリント配線基板に、径０．３ｍｍの錐を用いて０．３ｍｍ径のスルーホールを形成し、スルーホールの内壁に５０μｍのメッキを施すと、スルーホールの内径は０．２ｍｍとなる。このように基板厚み／スルーホール径の比が３ｍｍ／０．３ｍｍ＝１０以上になると、スルーホールが曲がって形成され易くなる。このスルーホールに前記錐を用いて座ぐり加工を施すと、錐の先端に設けた切刃がスルーホールメッキ層を掘り進みスルーホールの中心線から偏心して座ぐりがなされることがあり、スルーホールを余分に削ったりスルーホール内壁にスルーホールメッキ層が残るという問題を生じることが認識された。
本発明は、上述した加工に適した切削工具を提供するものである。

本発明の切削工具は、工作物に前工程で加工された穴の内壁を切削するドリル状の切削工具であって、先端の円錐切刃の裏側に工作物の加工面に当接する円錐面を備えるものである。
さらに、円錐切刃の先端角度は例えば４５°程度と鋭角である。また、円錐の最先端部には、スルーホール内の異物等を切除するために、平タガネ状の掻き刃を備えることもできる。

上述した手段を備えることにより、前工程で加工された穴の軸線に沿って、内壁を切削することができる。

図１、図２は、本発明の切削工具のドリル本体部３００の先端部の形状を示すものである。
本発明の切削工具も図示しないシャンク部とドリル本体部３００を有することは、前述した切削工具と同様である。
ドリル本体部３００の先端には、円錐切刃３１０が形成され、工作物２００の表面を削って切粉２１０を発生させることは、通常のドリルと同様である。

本発明の切削工具にあっては、円錐切刃３１０の回転後方側には逃げ部が形成されず、切削後の工作物の加工面に当接する円錐面３２０が設けられる。
この切刃裏側の円錐面３２０は、工作物２００の加工面２２０側から反力Ｐ_１を受ける。
円錐切刃３１０が矢印Ｒ_１方向に進行して切粉２１０を発生させる反作用として、円錐切刃３１０は、工作物２００を内部に進行しようとする切削進行力Ｆを受ける。この切削進行力Ｆの垂直方向成分力Ｆ_２の存在により，通常のドリルにあっては、ドリル本体部が工作物内部に引き込まれる方向の推力を受ける。

しかしながら、本発明の切削工具にあっては、切刃裏面の円錐面３２０が受ける反力Ｐの方が、この垂直方向成分力Ｆ_２に比べて大きくなる。したがって、この切削工具にあっては、ドリル本体部３００に対して、切刃に対して工作物２００の表面に押し付ける方向の押圧力Ｔを加えないと切削は進行しない。

図３は、ドリル本体部３００の中心線Ｃ_１が工作物であるスルーホールメッキ孔２５０の中心線Ｃ_２に対して偏位した状態を示す。
ドリル本体部３００に与える押圧力Ｔと、切削進行力により発生する切刃裏面の平坦な円錐面が受ける反力を比較すると、工作物に接する切刃の長さ寸法が大きくなる切刃３１０ａの方の反力Ｐａは反対側の切刃３１０ｂが受ける反力Ｐｂに比べて大きくなる。
この反力Ｐａの水平方向成分力Ｂａは、反力Ｐｂの水平方向成分力Ｂｂに比べて大きくなる。この力の差によりドリル本体部３００は、その中心線Ｃ_１の位置をスルーホールメッキ孔２５０の中心線Ｃ_２に押し戻す方向の力を受けて、正常な切削を継続することができる。

図４は、本発明の他の実施例に係る切削工具の製造方法を示す説明図である。
まず、切削工具の素材である金属棒３００を準備し（ａ）、先端に円錐切刃４１０を形成する（ｂ）。円錐切刃４１０の角度θ_１は、例えば４５度とする。
次に、切削を逃がすためのリード溝４３０を形成し、切刃４４０を加工して、切削工具４５０を完成させる（ｄ）。
また、図３のメッキ孔２５０内に異物等が存在する場合に備えて、円錐切刃３１０の先端部を軸線に対して、直角に切り欠いて平タガネ状の掻き刃４２０を形成することもできる（ｃ）。この平タガネ状の掻き刃４２０は外形寸法Ｄの１／３程度の小さな寸法とする。

この作用を助長するために、円錐切刃の円錐角度θ_１は、例えば４５度等の鋭角にすることが望ましい。

以上のように本発明の切削工具は、多層プリント基板のスルーホールのスタブの切削等に利用することができる。

本発明の切削工具の説明図。 切刃部と工作物の関係を示す説明図。 本発明の切削工具の作用を示す説明図。 本発明の他の実施例を示す説明図。 一般的な切削工具の説明図。 従来の切削工具の先端の拡大図。 切刃部と工作物の関係を示す説明図。 従来の工具の作用を示す説明図。 従来の工具の作用を示す説明図。

符号の説明

１００ ドリル
２００ 基板
２１０ 切粉
２３０ スルーホールメッキ層
２４０ スルーホール
２５０ スルーホールメッキ孔
３００ ドリル本体部
３１０ 円錐切刃
３２０ 円錐面

Claims (3)

1. 工作物に前工程で加工された穴の内壁を切削するドリル状の切削工具であって、この切削工具の中心線の両側先端に対称に切刃が設けられ、この切刃の回転方向の後方は切り込みの逃げ部が設けられずに先端角を頂角とする円錐面の一部を形成し、前記円錐面は切削後の工作物の加工面に当接する、多層プリント配線板のスルーホールメッキ孔のスタブ除去用切削工具。
2. 円錐切刃の先端角度が９０°以下の鋭角である請求項１記載の切削工具。
3. 円錐切刃の先端部に平タガネ状の掻き刃を備える請求項１又は２記載の切削工具。
   

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