JP5385976B2 - ドリル及びこのドリルを用いる被削材の切削方法 - Google Patents

Description

本発明は、ドリル及びこのドリルを用いる被削材の切削方法に関する。

従来、複数の切刃を有するドリルとして、２つの切れ刃と各切れ刃に連なる２つのねじれた溝とを備える二枚刃ドリルが知られている。二枚刃ドリルの２つの溝は、同一形状で且つ一定の捩れ角で、ドリルの外周部に延びている。しかしながら、溝は、ドリルの断面積が減少する原因となるため、複数設ける場合はドリルの剛性が低下するおそれがあった。

これに対して、例えば、特開２００７−３０７６４２号公報には、ボディの先端に、２つの切れ刃と各切れ刃に連なる２つのねじれた溝とを備えるドリルにおいて、２つのねじれた溝が、ボディの先端から所定量後退した位置で合流して１つの溝となることが開示されている。

しかしながら、このような溝が合流するドリルは、各切れ刃から生成された切屑が、溝の合流箇所で詰まりやすい傾向になる。その結果、詰まった切屑に起因して合流箇所が発熱することによって、被削材が変質したり、加工穴の内壁が変形する（面粗さが悪化する）おそれがある。また、溝の合流箇所に切屑が詰まると、加工中に当該箇所に加わる応力（切削トルク）が増大して、ドリルが折損するおそれがある。他方、合流箇所では、溝どうしが相互に影響し合って溝形状が変化するため、各溝を通る切屑の流れが変化して、加工穴の内壁を荒らすおそれがある。

そのため、品質の良い穴の加工特性と十分な剛性とを兼ね備えたドリル及びこのドリルを用いる被削材の切削方法が求められていた。

本発明の実施形態に係るドリルは、円柱状の切削部の先端に位置する、第１切刃及び第２切刃と、前記第１切刃及び前記第２切刃のそれぞれに接続されるとともに、前記切削部の外周部であって前記先端から後端に渡って螺旋状に位置する、第１溝及び第２溝と、前記切削部の前記外周部であって、前記先端から前記後端に渡って前記第１溝及び前記第２溝の間のそれぞれに位置する、第１ランド及び第２ランドと、を備えている。前記第１溝及び前記第２溝は前記先端から前記後端に渡って互いに離隔している。前記切削部は、その回転軸に垂直な断面における内接円の直径が、前記先端側から前記後端側に向かうに従って大きくなる第１領域を有している。

本発明の実施形態に係る被削材の切削方法は、被削材を準備する工程と、前記ドリルを回転させる工程と、回転している前記ドリルの前記第１切刃及び前記第２切刃を、前記被削材に接触させて、前記被削材に貫通孔を形成する工程と、前記被削材と前記ドリルとを相対的に離隔させる工程と、を備える。

本発明の実施形態に係るドリルによれば、第１溝及び第２溝は先端から後端に渡って互いに離隔していると同時に、切削部は、その回転軸に垂直な断面における内接円の直径が、先端側から後端側に向かうに従って大きくなる第１領域を有していることから、品質の良い穴の加工特性と十分な剛性とを兼ね備えることが可能となる。具体的には、第１溝及び第２溝が先端から後端に渡って互いに離隔していることで、各溝を通じて排出される切屑どうしが合流する事に起因する上述のような各種課題を低減する事ができる。加えて、切削部は、ドリルの回転軸に垂直な断面における内接円の直径が、先端側から後端側に向かうに従って大きくなる第１領域を有していることから、上述のような従来の二枚刃ドリルと比較して、２つの溝を有しつつ高い剛性を確保することができる。

（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るドリルの切削部付近を示す側面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線拡大断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線拡大断面図である。 （ａ）は、図１（ａ）に示すドリルの先端付近を示す部分拡大側面図であり、（ｂ）は、その拡大正面図である。 （ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るドリルにおける第１領域の先端部を示す拡大断面図であり、（ｂ）は、その第１領域の後端部を示す拡大断面図であり、（ｃ）は、（ａ）の他の例を示す拡大断面図である。 （ａ）は、本発明の第３の実施形態に係るドリルにおける第１領域の先端部を示す拡大断面図であり、（ｂ）は、その第１領域の後端部を示す拡大断面図である。 （ａ）は、本発明の第４の実施形態に係るドリルの切削部付近を示す側面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ線拡大断面図である。 本発明の第５の実施形態に係るドリルにおける第１領域を示す拡大断面図である。 （ａ）は、本発明の第６の実施形態に係るドリルにおける第１領域の先端部を示す拡大断面図であり、（ｂ）は、その第１領域の後端部を示す拡大断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る被削材の切削方法を示す工程図である。 実施例における内壁粗さ測定の加工穴を示す概略断面説明図である。 なお、図３（ａ）及び（ｃ）、図４（ａ）、図７（ａ）は、図１（ｂ）に相当する位置（第１領域の先端部）における形状を示す図面である。また、図３（ｂ）、図４（ｂ）、図７（ｂ）は、図１（ｃ）に相当する位置（第１領域の後端部）における形状を示す図面である。図６は、図５（ｂ）に相当する位置（第１領域の中央部）における形状を示す図面である。

＜ドリル＞
（第１の実施形態）
以下、本発明に係るドリルの第１の実施形態について、図１及び図２を参照して詳細に説明する。図１（ａ）に示すように、本実施形態のドリル１は、工作機械の回転軸に把持されるシャンク部（図示せず）と、該シャンク部の一端側に設けられた切削部１０と、を備えている。シャンク部は、工作機械の回転軸の形状に応じて設計される部位である。切削部１０は、被削材と接触する部位である。

切削部１０の先端には２つの切刃１１（第１切刃１１ａ及び第２切刃１１ｂ）が形成されている。第１切刃１１ａ及び第２切刃１１ｂは、図２（ｂ）に示すように、切削部１０の回転軸Ｏ（軸線）を基準にして１８０°の回転対称となるように形成されている。すなわち、第１切刃１１ａ及び第２切刃１１ｂは、互いに回転軸Ｏに対して２回対称である。このような配置にすることで、被削材を加工する際の直進安定性を向上させることができる。なお、チゼルエッジ１１ｃは、切削部１０の最も先端側に位置し、第１切刃１１ａ及び第２切刃１１ｂとともに被削材を切削する役割を有する。また、切刃１１で形成された切屑は、溝１２を通って後端側に排出される。チゼルエッジ１１ｃで形成された切屑は、２つの逃げ面１４（第１逃げ面１４a及び第２逃げ面１４ｂ）のうち第２逃げ面１４ｂを経由して溝１２を通って後端側に排出される。なお、逃げ面１４は、被削材との接触を避けて切削抵抗を低減する役割を有する。また、矢印ａは、ドリルの回転方向を示している。

また、図１（ａ）に示すように、切削部１０の外周部（外周面）には、各切刃１１に対応して２つの溝１２（捩れ溝）が、回転軸Ｏに沿って形成されている。２つの溝１２（第１溝１２ａ及び第２溝１２ｂ）は、切刃１１から生成される切屑を排出することを目的として形成されている。第１溝１２ａ及び第２溝１２ｂは、第１切刃１１ａ及び第２切刃１１ｂのそれぞれに接続され、且つ切削部１０の先端から後端（シャンク部側）に渡って螺旋状に位置している。

２つの溝１２の中心軸Ｏ方向の後端側には、それぞれに対応する２つのランド１３（第１ランド１３ａ及び第２ランド１３ｂ）が形成されている。ランド１３は、ドリル１の外周に相当する部分である。従って、ランド１３は、切削部１０の外周部のうち、溝１２が形成されていない外周部に形成されている。また、第１ランド１３ａは第１溝１２ａに、第２ランド１３ｂは第２溝１２ｂにそれぞれ対応するように形成されている。すなわち、第１ランド１３ａ及び第２ランド１３ｂは、切削部１０の外周部であって、先端から後端に渡って第１溝１２ａ及び第２溝１２ｂの間のそれぞれに位置している。このランド１３を切削部１０の全長に渡って確保することにより、第１溝１２ａ及び第２溝１２ｂを互いに独立して形成することができる。

なお、切削部１０とは、上述のように、被削材と接触する部位であって、その外周部に先端から後端に渡って溝１２が形成されている。本実施形態の切削部１０は、図１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、回転軸Ｏを中心とする軸芯部の半径ｒ、すなわち回転軸Ｏから溝１２までの最短距離が、先端から後端に渡って一定である。また、切削部１０は、回転軸Ｏに垂直な断面において、先端における直径をＤ１とし、先端以外の部位における直径をＤ２としたとき、Ｄ１及びＤ２が、Ｄ１＝Ｄ２の関係を有している。また、切削部１０は、回転軸Ｏに垂直な断面において、その直径が先端から後端に渡って一定である。従って、本実施形態では、切削部１０の形状は（略）円柱状である。この切削部１０の形状は、当業者が通常用いる形状であればよい。例えば後述するように、軸芯部の半径ｒが先端から後端に向かって大きくなるようなテーパー状であってもよい。また、ドリル径（外径）が先端から後端に向かうに従って大きくなるか、あるいは小さくなるように傾斜していてもよい。さらに切削部１０には、後述するアンダーカット部を設けてもよい。

ここで、第１溝１２ａ及び第２溝１２ｂは、互いに独立しているとともに、先端から後端に渡って互いに離隔している。すなわち、第１溝１２ａ及び第２溝１２ｂは、切削部１０の全長に渡って接触（合流）することがない。従って、各切刃１１によって生じ、各溝１２に沿って排出される切屑も合流し難い。それ故、切屑の詰まった部位が発熱することによって、被削材が変質したり、加工穴の内壁が変形する（面粗さが悪化する）という事を抑制する事ができる。また、切屑の詰まった部位に加わる応力が増大することによって、ドリルが折損するという事を抑制する事ができる。他方、合流に伴う溝形状の変化がないため、各溝を通る切屑の流れが変化することによって加工穴の内壁を荒らすという事も抑制する事ができる。

このような効果は、被削材として、耐熱性の低い樹脂基板、あるいはこのような樹脂基板を用いた複合基板等を用いる場合に顕著である。複合基板としては、例えばプリント基板等が挙げられる。プリント基板は、ガラス繊維にエポキシ等の樹脂を含浸させたガラス・エポキシ材料に、銅箔を積層した部材である。このような基板は、穴開け加工時に切屑排出がスムーズになされないと、銅箔の切屑が加工穴の内壁を傷つけたり、切削熱が上手く逃げずに加工穴の内部に蓄積され、樹脂が軟化して、加工穴内面の粗さが大きくなる（内壁粗さが劣化する）。本実施形態のドリルは、このような内壁粗さが大きくなり易いプリント基板に対しても好適に使用することができる。

また、切削部１０は、その回転軸Ｏに垂直な断面における内接円１５の直径Ｗが、先端側から後端側に向かうに従って大きくなる第１領域１０Ａを有している。すなわち、第１領域１０Ａでは、先端側に位置する内接円１５の直径Ｗ_Aと、後端側に位置する内接円１５の直径Ｗ_Bとが、Ｗ_A＜Ｗ_Bの関係を有している。また、先端側から後端側に向かうに従って、内接円１５の中心１５ａと回転軸Ｏとの間の距離ｄが大きくなっている。なお、先端近傍における中心１５ａは、回転軸Ｏと同じ位置にある。

ここで、内接円１５とは、中心軸Ｏに垂直な断面において、形成可能な最大の円のことをいう。また、内接円１５の直径Ｗは、ドリルの剛性を図る指標となるドリルの断面芯厚に相当するものである。従って、直径Ｗが大きいほど、断面芯厚が大きくなり、ドリルの剛性が高いことを示す。本実施形態では、上述の通り、Ｗ_A＜Ｗ_Bの関係を有しているので、ドリルの断面芯厚を後端に向かうに従って大きく確保することができ、それゆえドリルの剛性を高めることができる。

以上のように、本実施形態のドリル１によれば、第１溝１２ａ及び第２溝１２ｂは先端から後端に渡って互いに離隔していると同時に、切削部１０は、その回転軸Ｏに垂直な断面における内接円１５の直径Ｗが、先端側から後端側に向かうに従って大きくなる第１領域１０Ａを有していることから、品質の良い穴の加工特性と十分な剛性とを兼ね備えることが可能となる。

なお、Ｗ_A＜Ｗ_Bの関係は、種々の方法で満足させることが可能である。例えば、溝の捩れ角を変更する、あるいは溝の幅、深さ等の形状を変更すること等によって行うことが可能である。なお、これらの方法を組み合わせる事によって、Ｗ_A＜Ｗ_Bの関係を満たすようにしてもよい。

本実施形態において、第１領域１０Ａにおいて、回転軸Ｏに垂直な断面における、第１ランド１３ａの（周の）長さＬ１及び第２ランド１３ｂの（周の）長さＬ２の割合Ｒ（Ｌ１／Ｌ２）が、先端側から後端側に向かうに従って大きくなっている。このような割合Ｒ（ランド幅比）が大きくなる第１領域１０Ａを有することによって、ドリルの断面芯厚を後端に向かうに従って大きく確保することができる。

具体的に説明すると、第１ランド１３ａ及び第２ランド１３ｂは、第１領域１０Ａの先端部において、ほぼ対称に形成されている（図１（ｂ）参照）。従って、切削バランスが良好であり、且つ良好な加工面を得ることが可能である。他方、第１領域１０Ａの後端部においては、第１ランド１３ａの長さＬ１と、第２ランド１３ｂの長さＬ２とが大きく異なり、そのため割合Ｒが先端部に比べて大きくなっている（図１（ｃ）参照）。このような構成にすることによって、溝が断面視で対称となる場合に比べて、ドリルの断面芯厚を大きく確保することができ、剛性を高くすることができる。なお、第１ランド１３ａの長さＬ１及び第２ランド１３ｂの長さＬ２は、いずれも回転軸Ｏに垂直な断面における各ランドの外周長さをいう。

また、本実施形態では、第１領域１０Ａにおいて、第１ランド１３ａの長さＬ１は、先端側から後端側に向かうに従って大きくなり、第２ランド１３ｂの長さＬ２は、先端側から後端側に向かうに従って小さくなっている。言い換えれば、側面視において、第１ランド１３ａの回転軸Ｏ方向における幅が、先端部から後端部に向かって大きくなり、第２ランド１３ｂの回転軸Ｏ方向における幅が、先端部から後端部に向かって小さくなるように形成されている。

また、切削部１０は、第１領域１０Ａの後端部に位置し、割合Ｒが一定である第２領域１０Ｂをさらに有することが好ましい。このような構成の第２領域１０Ｂを設けることで、第１溝１２ａ及び第２溝１２ｂの捩れ角、並びに、内接円１５の直径Ｗを所望の値で維持する事ができ、品質の良い穴の加工特性と十分な剛性とを兼ね備えることが可能となる。なお、割合Ｒが一定とは、割合Ｒが実質的に一定であればよい。また、第１領域１０Ａと第２領域１０Ｂとは、互いに連続して形成されていることが好ましい。これにより、切屑排出をスムーズに行うことができる。第２領域１０Ｂにおいては、十分な剛性を得る点から、その先端側の端部において、割合Ｒが１．５以上であることが好ましい。なお、第１領域１０Ａに関しては、例えば、第１領域１０Ａの先端部において割合Ｒは１であることが好ましい。すなわち、第１ランド１３ａの長さＬ１と、第２ランド１３ｂの長さＬ２とが等しいことが好ましい。

切削部１０において、第１領域１０Ａと第２領域１０Ｂとの割合は、特に制限されない。例えば、第２領域１０Ｂの割合が大きいほど、切削部１０の断面芯厚が大きい部分の占める割合が高くなり、剛性が向上する。好ましくは第１領域と第２領域との割合が１：１以上であり、より好ましくは１：１〜１：４である。

また、切削部１０は、第１領域１０Ａの先端側に、割合Ｒが一定である第３領域（図示せず）を形成していてもよい。このような第３領域を設けると、切削バランスがよく、被削材の加工面が良好となる。この第３領域は、例えば、切刃の外径をＤとしたとき、切削部１０の先端から回転軸Ｏ方向に沿って２Ｄ程度の領域であることが好ましい。

また、本実施形態のドリル１では、第１溝１２ａ及び第２溝１２ｂの捩れ角に角度差を設けており、この方法によってもＷ_A＜Ｗ_Bの関係を満足させることができる。以下、捩れ角θ１及びθ２の角度差Δθについて詳細に説明する。

第１溝１２ａ及び第２溝１２ｂは、中心軸Ｏ方向の後端側に向かうに従い、中心軸Ｏとのなす角（捩れ角）θで捩れるように形成されている。また、ランド１３は、溝１２に対応した捩れ角を有して形成されている。本実施形態においては、図２（ａ）に示すように、第１溝１２ａは捩れ角θ１を有しており、他方、第２溝１２ｂは捩れ角θ２を有している。

溝１２の捩れ角、すなわち捩れ角θ１及びθ２の大きさは、特に制限されない。例えば、３０°以上、好ましくは３０〜６０°、より好ましくは４５〜６０°に設定される。捩れ角を３０°以上にすることによって、例えば、プリント基板に小径の穴を開ける場合、あるいは深穴加工をする場合に、切屑排出性を良好にすることができる。捩れ角を４５°以上有する場合は、さらに良好な加工面を得ることができる。例えば、一方が４５°の捩れ角を有し、他方が５０°の捩れ角を有するドリルを用いた場合、得られる加工面の内壁粗さは、３〜６μｍと良好である。他方、捩れ角の一方が４５°であり、他方が３０°の場合は、得られる加工面の内壁粗さは、３〜９μｍ程度である。特に、上述の第３領域において、捩れ角θ１及び捩れ角θ２が、いずれも３０°以上であるのが好ましい。

捩れ角θ１及びθ２は、切削部１０の全長に渡って（先端から後端に渡って）一定であってもよいし、あるいは部分的に変化してもよい。本実施形態では、第１領域１０Ａにおいて、第１溝１２ａの捩れ角θ１が４０〜４５°の範囲に設定されており、第２溝１２ｂの捩れ角θ２が４０〜６０°の範囲に設定されている。

ここで、本実施形態においては、捩れ角θ１及び捩れ角θ２は、第１領域１０Ａのうち先端部において、角度差Δθが生じるように形成されている。例えば、角度差Δθが少なくとも１０°となるように設定されることが好ましい。また、先端部の近傍において、捩れ角θ１と捩れ角θ２との角度差Δθが最大となるように形成されることが好ましい。この最大の角度差は、例えば、１°以上、好ましくは３°以上、より好ましくは１０°以上、さらに好ましくは１５°以上、最も好ましくは１５〜２０°である。本実施形態においては、先端部の近傍において、最大角度差を有しており、その角度差Δθは、約１５°である。また、本実施形態においては、第１領域１０Ａのうち先端部の近傍において、後端側に向かうに従って捩れ角θ１と捩れ角θ２との角度差Δθが大きくなる。

次いで、第１領域１０Ａのうち先端部の近傍から後端部側の部位においては、後端部に向かって第１溝１２ａの捩れ角θ１と第２溝１２ｂの捩れ角θ２の角度差Δθが小さくなるように形成されている。これにより、内接円１５の直径Ｗ及び割合Ｒが後端に向かうに従って大きくなる第１領域１０Ａが構成されている。捩れ角θ１と捩れ角θ２との角度差を小さくする方法は特に制限されない。例えば、一方の捩れ角（捩れ角θ１）を一定にしておき、他方の捩れ角（捩れ角θ２）を減少させてもよいし、あるいは両方の捩れ角（捩れ角θ１及び捩れ角θ２）をそれぞれ変化させてもよい。なお、先端部の近傍か後端部までにおいて、部分的に捩れ角の角度差が一定となる部分があってもよい。

そして、第２領域１０Ｂにおいては、第１溝１２ａの捩れ角θ１と第２溝１２ｂの捩れ角θ２とが同じになること、すなわち捩れ角θ１と捩れ角θ２との角度差が０°となることが好ましい。これにより、内接円１５の直径Ｗ及び割合Ｒが一定である第２領域１０Ｂが構成されている。このときの捩れ角θ１及び捩れ角θ２はそれぞれ３０〜６０°の範囲に設定されることが好ましい。例えば、本実施形態においては、切削部１０の全長の約１／２が、角度差Δθが０°の第２領域１０Ｂである。なお、このときの捩れ角θ１及び捩れ角θ２はいずれも４５°である。

（第２の実施形態）
溝の形状は、通常ドリルに用いられる形状であればよく特に制限されない。また第１溝及び第２溝は、同じ形状であってもよく、互いに異なる形状であってもよい。例えば、第１溝及び第２溝は、溝の幅（周の長さ）又は深さ（外周部から回転軸Ｏ方向の距離）が異なっていてもよい。以下、具体例を挙げて説明する。

本実施形態では、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１溝１２１ａ及び第２溝１２１ｂの大きさ（深さ）が互いに異なっている。また、本実施形態では、第１領域において、先端側から後端側に向かうに従って、第１溝１２１ａの捩れ角θ１と第２溝１２１ｂの捩れ角θ２との差を小さくしている。これにより、第１領域において、第１ランド１３１ａの長さＬ１及び第２ランド１３１ｂの長さＬ２の割合Ｒ（Ｌ１／Ｌ２）を先端側から後端側に向かうに従って大きくし、内接円１５１の直径Ｗを先端側から後端側に向かうに従って大きくしている。また、第１溝及び第２溝は、先端から後端に渡って互いに離隔している。従って、２つの溝の大きさが互いに異なる場合であっても、品質の良い穴の加工特性と十分な剛性とを兼ね備えることが可能となる。なお、第２領域においては、先端から後端まで図３（ｂ）に示す割合Ｒを保持している。

なお、溝は、例えば図３（ｃ）に示す第１溝１２１ａ’及び第２溝１２１ｂ’のように、互いに異なる形状であってもよい。
その他の構成は、前記した第１の実施形態のドリル１と同様であるので、説明を省略する。

（第３の実施形態）
本実施形態のドリルは、切削部の軸芯部の半径ｒが先端から後端に向かって大きくなるテーパー状である。すなわち、本実施形態の切削部は、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、先端側に位置する軸芯部の半径ｒ１と、後端側に位置する軸芯部の半径ｒ２とが、ｒ１＜ｒ２の関係を有している。言い換えれば、本実施形態のドリル１は、第１溝１２２ａ及び第２溝１２２ｂが同一形状であり、第１溝１２２ａの深さ及び第２溝１２２ｂの深さを先端側から後端側に向かうに従って小さくする事によって、内接円１５２の直径Ｗを先端側から後端側に向かうに従って大きくしている。このように、ドリルの切削部の軸芯部がテーパー状の場合であっても、断面芯厚を大きくすることができ、剛性を高めることができる。

また、本実施形態においては、上述の第１の実施形態のドリル１と同様に、第１領域において、先端側から後端側に向かうに従って、第１溝１２２ａの捩れ角θ１と第２溝１２２ｂの捩れ角θ２との差を小さくしている。これによっても、第１領域において、第１ランド１３２ａの長さＬ１及び第２ランド１３２ｂの長さＬ２の割合Ｒ（Ｌ１／Ｌ２）を先端側から後端側に向かうに従って大きくなるため、上記のテーパー形状と相まって、内接円１５２の直径Ｗを先端側から後端側に向かうに従ってより大きくすることができる。なお、第２領域においては、先端から後端まで図４（ｂ）に示す割合Ｒを保持している。
その他の構成は、前記した第１の実施形態のドリル１と同様であるので、説明を省略する。

（第４の実施形態）
本実施形態のドリルは、ランドの一部に切欠部を設けた（アンダーカットした）ものである。すなわち、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態のドリル１’における切削部１０’は、回転軸Ｏに垂直な断面において、先端における直径をＤ１とし、先端以外の部位における直径をＤ２としたとき、Ｄ１及びＤ２が、Ｄ１＞Ｄ２の関係を有している。つまり、第１領域１０Ａ’の略中央部から第２領域１０Ｂ’に渡ってアンダーカット部１６が形成されている。アンダーカット部１６を有するドリル１’は、高い切屑排出性を示すことができる。また、ドリル１’と加工穴の内壁との接触を低減する効果も期待できる。なお、本実施形態では、側面視で、第１領域１０Ａ’の略中央部において、ドリル径（外径）が階段状になるような態様でアンダーカット部１６が形成されている。これに代えて、第１領域１０Ａ’の略中央部の近傍において、ドリル径（外径）が漸次小さくなるような態様にしてもよい。

また、このようなアンダーカット部１６を有するドリル１’であっても、前記した切削部１０と同様の構成を有する切削部１０’を有することから、同様のアンダーカット部を備える従来の二枚刃ドリルに比べて良好な剛性を有する。なお、このような態様の場合、第１ランド１３ａの長さＬ１及び第２ランド１３ｂの長さＬ２は、アンダーカット部１６を含めた周の長さで測定する。すなわち、アンダーカットされて小さくなったドリル径（外径）における周の長さによって、各ランドの長さを特定すればよい。
その他の構成は、前記した第１の実施形態のドリル１と同様であるので、説明を省略する。

（第５の実施形態）
本実施形態のドリルは、ドリルの先端領域であって切刃１１を除く部位に、クリアランス部１７が形成されている。そして、図６に示すように、クリアランス部１７は、先端領域から後端側の領域にまで連続的に形成されている。クリアランス部１７が形成されていない領域は、マージン部であってドリル径（外径）はクリアランス部１７を形成する前の大きさで維持されている。なお、このような態様の場合、第１ランド１３ａの長さＬ１及び第２ランド１３ｂの長さＬ２は、クリアランス部１７を含めた周の長さで測定する。すなわち、第１ランド１３ａは、クリアランス部１７とマージン部と含むため、第１ランド１３ａの長さＬ１は、クリアランス部１７におけるランドの長さとマージン部におけるランドの長さとを合計したものである。第２ランド１３ｂの長さＬ２についても同様に測定される。

このようなクリアランス部１７が形成されたドリルは、高い切屑排出性を示すことができる。ドリルと加工穴の内壁との接触を低減する効果も期待できる。
その他の構成は、前記した第１の実施形態のドリル１と同様であるので、説明を省略する。

（第６の実施形態）
本実施形態は、第１溝１２３ａ及び第２溝１２３ｂの大きさ（深さ）が互いに異なる形態であり、第１領域の先端から後端に向かうに従って第２溝１２３ｂの形状が変化している。その結果、第１領域１０Ａの先端部では、図７（ａ）に示すように、第１溝１２３ａ及び第２溝１２３ｂは同一形状であるが、第１領域１０Ａの後端部では、図７（ｂ）に示すように、第１溝１２３ａの深さ（大きさ）よりも第２溝１２３ｂの深さ（大きさ）が小さくなっている。また、第１溝１２３ａに対する第２溝１２３ｂの位置も相対的に変化しており、これにより、第１領域において、第１ランド１３３ａの長さＬ１及び第２ランド１３３ｂの長さＬ２の割合Ｒ（Ｌ１／Ｌ２）を先端側から後端側に向かうに従って大きくなっている。このような構成によって、内接円１５３の直径Ｗを先端側から後端側に向かうに従って大きくしている。このように一方の溝の形状を変化させることによっても、割合Ｒ及び直径Ｗを変化させることが可能である。なお、第２領域においては、先端から後端まで図７（ｂ）の割合Ｒを保持している。
その他の構成は、前記した第１の実施形態のドリル１と同様であるので、説明を省略する。

上述した各実施形態に係るドリルは、切削部の後端側に形成されるシャンク部を工作機械のドリル保持部に挿入して用いられる。このような工作機械は、当業者が通常用いるものであればよく特に制限されないが、例えば、マシニングセンタ等の種々の機械が用いられる。

このような工作機械に取り付けたドリルを、まず、回転軸Ｏを中心に矢印ａ方向に回転させる。次いで、回転しているドリルを回転軸Ｏ方向先端側に向けて送り、例えば、被削材に押し当てる。これにより、被削材に所定の内径の加工穴を形成することができる。

本発明のドリルは、切刃の外径が０．６ｍｍ未満、好ましくは０．３ｍｍ未満の小径ドリル、深穴加工用ドリルとして好適に用いられるものであり、特に熱的損傷を受けやすい被削材等の穴開け加工に適している。本発明のドリルは、例えば、軸線の長さ（切刃から溝部が終了するまでの長さ）をＬとし、径（切刃の外径）をＤとするとき、Ｌ／Ｄが５以上であるような深穴加工に好適に用いられる。

＜被削材の切削方法＞
次に、本発明に係る被削材の切削方法の一実施形態について、前記した第１の実施形態に係るドリル１を用いる場合を例に挙げ、図８を参照して詳細に説明する。本実施形態にかかる被削材の切削方法は、以下の（i）〜（iv）の工程を備える。
（i）図８（ａ）に示すように、まず、被削材１００を準備し、この被削材１００の上方にドリル１を配置する工程。
（ii）次いで、ドリル１を、回転軸Ｏを中心に矢印ａ方向に回転させ、矢印ｂ方向に動かし、被削材１００にドリル１を近づける工程。
（iii）図８（ｂ）に示すように、ドリル１をさらに矢印ｂ方向に動かし、回転しているドリル１の第１切刃１１ａ及び第２切刃１１ｂを、被削材１００表面の所望の位置に接触させ、被削材１００に貫通孔１０１を形成する工程。
（iv）図８（ｃ）に示すように、ドリル１を矢印ｃ方向に動かし、被削材１００からドリル１を離隔させる工程。

ここで、前記した理由から、ドリル１は十分な剛性を有しているので、折損し難い。従って、長期に渡り安定して被削材１００を切削することができる。また、被削材１００が耐熱性の低いものであっても、前記した理由から品質の良い加工穴を得ることができる。

耐熱性の低い被削材１００としては、前記したプリント基板等が挙げられる。従って、（i）の被削材１００を準備する工程は、表面に銅などからなる導体がパターン形成された複数の基板を、それぞれの間に樹脂材料を含有する中間層を介するようにして積層する工程と、中間層を加熱して樹脂材料を軟化させる工程と、を備えるのが好ましい。ここで、中間層は、被削材である基板を補強し且つ基板間の絶縁を保つ観点から、ガラスクロスに樹脂材料を含浸して得られたものを用いる事が好ましい。そして、例えば２００℃以上の温度条件で加圧することによって、中間層の樹脂材料を軟化させて、表面凹凸を有する基板どうしを隙間なく積層して被削材１００を形成する事ができる。

また、被削材１００にガラスを含む場合には、切屑の詰まり等に起因する発熱によって、切屑の一部である粉状ガラスが粘性を持ったり溶けたりして、切屑の排出性をさらに低下させる傾向にある。しかし、本実施形態のドリル１では、被削材１００にガラスを含む場合においても、良好な切屑排出性を奏する事ができる。

また、良好な仕上げ面を得る上で、（iii）の貫通孔１０１を形成する工程では、ドリル１の切削部１０のうち後端側の一部領域は被削材１００を貫通しないのが好ましい。すなわち、この一部領域を切屑排出のためのマージン領域として機能させる事で、良好な切屑排出性を奏する事ができる。

なお、（ii）の工程は、例えば、被削材１００を、ドリル１を取り付けた工作機械のテーブル上に固定し、ドリル１を回転した状態で近づけることにより行われる。また、（ii）の工程では、被削材１００とドリル１とは相対的に近づけばよく、例えば被削材１００をドリル１に近づけてもよい。これと同様に、（iv）の工程では、被削材１００とドリル１とは相対的に離隔すればよく、例えば被削材１００をドリル１から離隔させてもよい。

以上に示したような被削材の切削を複数回行う場合、例えば、１つの被削材１００に対して複数の貫通孔１０１を形成する場合には、ドリル１を回転させた状態を保持して、被削材１００の異なる箇所にドリル１の第１切刃１１ａ及び第２切刃１１ｂを接触させる工程を繰り返せばよい。
なお、第１の実施形態に係るドリル１に代えて、前記した第２〜第６の実施形態にかかるドリルを用いても、同様の効果を奏することができる。

以上、本発明に係るいくつかの実施形態について例示したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り任意のものとすることができることは言うまでもない。

例えば、第１溝１２ａの捩れ角θ１及び第２溝１２ｂの捩れ角θ２は、上述の第１の実施形態のような関係を有する場合に代えて、次のような関係を有するように設定してもよい。すなわち、切削部１０の先端部側から順に、第３領域において捩れ角θ１及び捩れ角θ２が共に４０°〜５０°の範囲内で同一であり、第１領域１０Ａにおいて捩れ角θ１が２０°〜３０°の範囲内で且つ捩れ角θ２が４０°〜５０°の範囲内であり、第２領域１０Ｂにおいて捩れ角θ１及び捩れ角θ２が共に４０°〜５０°の範囲内である、という変形例である。ここで各領域において捩れ角θ１及び捩れ角θ２は変化せず一定である。また、第１溝１２ａの捩れ角θ１は第３領域から第１領域１０Ａに移行すると同時に変化し、第１領域１０Ａから第２領域１０Ｂに移行すると同時に変化している。このような変形例においても、上述の第１の実施形態と同等の作用効果を奏する事ができる。

なお、上述の変形例において、第１溝１２ａの捩れ角θ１を、第３領域から第１領域１０Ａに移行する際、及び第１領域１０Ａから第２領域１０Ｂに移行する際に、漸次変化するように設定してもよい。

以下、実施例を挙げて本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。以下の実施例及び比較例で使用したドリルＡ１〜Ｃ１及びＡ２〜Ｃ２、プリント基板Ａ及びＢ、当て板Ａ及びＢは、次の通りである。

（ドリルＡ１）
切刃の外径：０．１２ｍｍ
切削部の長さ：２．２ｍｍ
第１溝及び第２溝：先端から後端に渡って互いに離隔している。
切削部：下記（１）〜（７）の構成を有している。
（１）回転軸Ｏに垂直な断面における内接円の直径Ｗが、先端側から後端側に向かうに従って大きくなる第１領域を有している。
（２）第１領域において、割合Ｒが、先端側から後端側に向かうに従って大きくなっている。
（３）割合Ｒが一定である第２領域を有している。
（４）第１領域と第２領域とが、互いに連続している。
（５）第１領域と第２領域との割合は、１：４である。
（６）第１領域において、先端側から後端側に向かうに従って第１溝の捩れ角θ１と第２溝の捩れ角θ２との差が小さくなっている。
（７）第２領域において、捩れ角θ１と捩れ角θ２とが同一である。
その他：上記した以外のドリルＡ１の構造は、図１及び図２に示す第１の実施形態に係るドリル１と同様である。

（ドリルＢ１）
先端から後端に渡って割合Ｒが一定である以外は、ドリルＡ１と同じ構造を有するドリルである。
（ドリルＣ１）
第１溝及び第２溝が合流する以外は、ドリルＡ１と同じ構造を有するドリルである。

（ドリルＡ２）
切刃の外径：０．０９５ｍｍ
切削部の長さ：１．４ｍｍ
その他：上記した以外のドリルＡ２の構造は、ドリルＡ１と同様である。
（ドリルＢ２）
先端から後端に渡って割合Ｒが一定である以外は、ドリルＡ２と同じ構造を有するドリルである。
（ドリルＣ２）
第１溝及び第２溝が合流する以外は、ドリルＡ２と同じ構造を有するドリルである。

（プリント基板Ａ）
ガラス繊維にエポキシ等の樹脂を含浸させたガラス・エポキシ材料に、銅箔を積層した厚さ０．４ｍｍの基板（日立化成工業（株）製の「６７９ＦＧＲ」）を用いた。
（プリント基板Ｂ）
ガラス繊維にエポキシ等の樹脂を含浸させたガラス・エポキシ材料に、銅箔を積層した厚さ０．１ｍｍの基板（日立化成工業（株）製の「６７９ＦＧＢ」）を用いた。

（当て板Ａ）
三菱ガス化学（株）製の潤滑性樹脂皮膜シート「ＬＥ８００」を用いた。
（当て板Ｂ）
三菱ガス化学（株）製の潤滑性樹脂皮膜シート「ＬＥ９００」を用いた。

［実施例１、比較例１及び２］
ドリルＡ１〜Ｃ１を表１に示す組み合わせで取り付けた工作機械のテーブル上に、プリント基板Ａを３枚重ねて載置し、当て板Ａを用いて各ドリルで切削を行った。切削条件は、以下の通りである。

（切削条件）
回転数：３０万回転／分
送り速度：２．４ｍ／分

切削は、合計で３，０００ヒット（切削回数）行い、５００ヒット、１，０００ヒット、１，５００ヒット、２，０００ヒット、２，５００ヒット、及び３，０００ヒットごとの加工穴の穴位置精度を以下のようにして測定した。また、３，０００ヒット後の加工穴の内壁粗さを以下のようにして測定した。これらの結果を表１に併せて示す。

（穴位置精度測定）
穴位置精度測定装置（日立ビアメカニクス（株）製の「ＨＡ−１ＡＭ」）を用いて、得られた加工穴の位置ズレを測定した。具体的には、まず、３枚重ねた基板Ａの最も下側に位置する基板Ａの加工穴を、ＣＣＤカメラで撮像し、所望の穴の位置とのズレを測定した。そして所定ヒット数ごとのズレの平均値及び標準偏差σを算出し、平均値＋３σの値を穴位置精度値として算出した。この数値が小さいほど、穴位置精度の点で優れている。

（内壁粗さ測定）
クロスセクション法を用いて行った。すなわち、図９に示すように、最も下側に位置する基板Ａに形成された加工穴５０は、内壁粗さ５１及び加工穴径５２を有している。まず、この加工穴５０にスルーホールメッキ５３を施した上で、樹脂埋めを行った。この樹脂埋めには、アクリル系樹脂（より具体的には、ストルアス社製のシトフィックス冷間埋込樹脂）を用いた。次いで、加工穴５０の断面が観察できるように、加工穴径５２まで研磨して、観察試料を作製した。この観察試料の穴開け加工面の粗さ（内壁粗さ）を顕微鏡で測定した（倍率：２００倍）。そして、この内壁粗さを、基板３枚のそれぞれについて５回（５穴）づつ測定し、その平均値を算出した。この数値が小さいほど、内壁粗さの点で優れている。

表１から明らかなように、内接円の直径Ｗ及び割合Ｒが先端側から後端側に向かうに従って大きくなり、且つ各溝が合流しないドリルＡ１を用いた実施例１は、穴位置精度値、及び内壁粗さがいずれも小さいことから、耐熱性の低い被削材に対して品質の良い加工穴が得られているのがわかる。これに対し、割合Ｒが一定である従来の二枚刃ドリルＢ１を用いた比較例１は、穴位置精度が劣る結果を示した。また、各溝が合流するドリルＣ１を用いた比較例２は、内壁粗さが劣る結果を示した。

［実施例２、比較例３及び４］
ドリルＡ２〜Ｃ２を表２に示す組み合わせで取り付けた工作機械のテーブル上に、プリント基板Ｂを所定の枚数重ねて載置し、当て板Ｂを用いて各ドリルで切削を行った。なお、プリント基板Ｂの重ね枚数は、３枚、５枚、及び６枚とした。また、切削条件は、以下の通りである。

（切削条件）
回転数：３０万回転／分
送り速度：１．５ｍ／分

切削は、合計で１０，０００ヒット行った。そして、ドリルの耐折損性を以下のようにして評価した。その結果を表２に示す。

（耐折損性）
１０，０００ヒットでドリルが折損したか否かを評価した。評価基準は以下のように設定した。
○：１０，０００ヒットでドリルが折損しなかった。
×：１０，０００ヒット未満でドリルが折損した。折損した際のヒット数を表２に示す。

表２から明らかなように、内接円の直径Ｗ及び割合Ｒが先端側から後端側に向かうに従って大きくなり、且つ各溝が合流しないドリルＡ２を用いた実施例２は、プリント基板Ｂの重ね枚数に関わらず、耐折損性に優れていることから、十分な剛性を有しているのがわかる。これに対し、割合Ｒが一定である従来の二枚刃ドリルＢ２を用いた比較例３、及び各溝が合流するドリルＣ２を用いた比較例４は、いずれもプリント基板Ｂの重ね枚数が５枚、及び６枚における耐折損性において、劣る結果を示した。
以上のような２種類の実施例によって、本発明の実施形態に係るドリルは、品質の良い穴の加工特性と十分な剛性とを兼ね備える事が分かった。

Claims (16)

1. 円柱状の切削部の先端に位置しており、互いに、前記切削部の回転軸を基準にして１８０°の回転対称性を有する、第１切刃及び第２切刃と、
   前記第１切刃及び前記第２切刃のそれぞれに接続されるとともに、前記切削部の外周部であって前記先端から後端に渡って螺旋状に位置する、第１溝及び第２溝と、
   前記切削部の前記外周部であって、前記先端から前記後端に渡って前記第１溝及び前記第２溝の間のそれぞれに位置する、第１ランド及び第２ランドと、を備え、
   前記第１溝及び前記第２溝は前記先端から前記後端に渡って互いに離隔しており、
   前記切削部は、前記回転軸に垂直な断面において、その直径が前記先端から前記後端に渡って一定であって、前記先端における直径をＤ１とし、前記先端以外の部位における直径をＤ２としたとき、前記Ｄ１及び前記Ｄ２が、Ｄ１＝Ｄ２の関係を有し、かつ前記回転軸に垂直な断面における内接円の直径が、前記先端側から前記後端側に向かうに従って大きくなる第１領域を有し、
   前記先端側から前記後端側に向かうに従って、前記内接円の中心と前記回転軸との間の距離が大きくなり、
   前記第１領域のうち前記先端の近傍において、前記先端側から前記後端側に向かうに従って前記第１溝の捩れ角θ１と前記第２溝の捩れ角θ２との角度差Δθが大きくなり、前記第１領域のうち前記先端の近傍から前記後端側の部位において、前記後端側に向かうに従って前記角度差Δθが小さくなる、ドリル。
2. 前記切削部は、前記回転軸に垂直な断面における軸芯部の半径が、前記先端側から前記後端側に向かうに従って大きくなる、請求項１に記載のドリル。
3. 前記第１領域の前記先端側において前記第１溝と前記第２溝とが同一形状であって、前記第１領域の前記後端側において前記第１溝の深さよりも前記第２溝の深さが小さい、請求項１又は２に記載のドリル。
4. 前記第１領域において、前記回転軸に垂直な断面における、前記第１ランドの長さＬ１及び前記第２ランドの長さＬ２の割合Ｒ（Ｌ１／Ｌ２）が、前記先端側から前記後端側に向かうに従って大きくなる、請求項１に記載のドリル。
5. 前記切削部は、前記割合Ｒが一定である第２領域をさらに有する、請求項４に記載のドリル。
6. 前記第２領域のうち前記先端側の端部において、前記割合Ｒが１．５以上である、請求項５に記載のドリル。
7. 前記第１領域と前記第２領域とが互いに連続している、請求項５又は６に記載のドリル。
8. 前記第１領域において、
   前記第１ランドの長さＬ１は、前記先端側から前記後端側に向かうに従って大きくなり、
   前記第２ランドの長さＬ２は、前記先端側から前記後端側に向かうに従って小さくなる、請求項４〜７のいずれかに記載のドリル。
9. 前記第１領域において、前記捩れ角θ１と前記捩れ角θ２とは、それらの最大角度差が１°以上である、請求項１に記載のドリル。
10. 前記切削部は、前記第１領域よりも前記後端側に位置し且つ前記第１領域と連続する第２領域をさらに有し、
    前記第２領域において、前記捩れ角θ１と前記捩れ角θ２とが同一である、請求項１又は９に記載のドリル。
11. 前記第２領域において、前記捩れ角θ１及び前記捩れ角θ２はいずれも３０〜６０°である、請求項１０に記載のドリル。
12. 被削材を準備する工程と、
    請求項１〜１１のいずれかに記載の前記ドリルを回転させる工程と、
    回転している前記ドリルの前記第１切刃及び前記第２切刃を、前記被削材に接触させて、前記被削材に貫通孔を形成する工程と、
    前記被削材と前記ドリルとを相対的に離隔させる工程と、
    を備える、被削材の切削方法。
13. 前記被削材を準備する工程は、
    表面に導体が形成された複数の基板を、それぞれの間に樹脂材料を含有する中間層を介するようにして積層する工程と、
    前記中間層を加熱して前記樹脂材料を軟化させる工程と、を備える、
    請求項１２に記載の被削材の切削方法。
14. 前記貫通孔を形成する工程において、
    前記ドリルの前記切削部のうち前記後端側の一部領域は前記被削材を貫通しない、請求項１２又は１３に記載の被削材の切削方法。
15. 前記被削材はプリント基板を含む、請求項１２〜１４のいずれかに記載の被削材の切削方法。
16. 前記被削材はガラスを含む、請求項１２〜１５のいずれかに記載の被削材の切削方法。

Images