JP5873532B2

JP5873532B2 - 穴明け工具

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Publication number: JP5873532B2
Application number: JP2014140814A
Authority: JP
Inventors: 幸太橘; 幸義星; 慎吾和田
Original assignee: UNION TOOL Co
Current assignee: UNION TOOL Co
Priority date: 2014-07-08
Filing date: 2014-07-08
Publication date: 2016-03-01
Anticipated expiration: 2034-07-08
Also published as: CN105269622A; CN105269622B; TWI577471B; KR20160006100A; KR101701023B1; TW201601862A; JP2016016481A

Description

本発明は、穴明け工具に関するものである。

近年、プリント配線板（ＰＣＢ）は、小型化、薄型化及び軽量化が進み、信頼性向上のために高耐熱化及び高剛性化が進んでいる。そのため、ガラスクロス及び絶縁部の樹脂構成が難削化し、それだけＰＣＢの穴明け加工に使用されるドリル（以下、ＰＣＢドリルという。）の摩耗が進行し易くなっており、摩耗に伴う穴位置精度の悪化が問題となっている。

そこで、例えば特許文献１に開示されるような、耐摩耗性を向上させるための硬質皮膜が被覆されたドリルが種々提案されており、上記穴位置精度の改善が図られているものの、更なる改善が要望されている。

特開２０１２−１１４８９号公報

本発明者等は、種々の検討の結果、硬質皮膜が被覆されたドリルで穴明け加工を行う際、硬質皮膜の摩滅及びドリルの剛性不足による穴位置精度の悪化、並びに、硬質皮膜が被覆されることによる耐折損性の低下が問題となっていることを突き止めた。

具体的には、加工穴数の増加に伴いドリル外周の摩耗が進み、被削材進入後に工具半径方向の抵抗を受け易くなると、図１に図示したようにドリルに進行方向ズレが生じることで穴位置精度が悪化する。硬質皮膜は上記ドリル外周の摩耗を抑制すべく被覆されているが、硬質皮膜が摩耗の進行により摩滅（消滅）し、ドリルの母材が露出するとドリル外周の摩耗は抑制できなくなる。また、ドリル自体の剛性が低いと工具半径方向の僅かな抵抗でも曲がり易くなり、硬質皮膜を被覆しても穴位置精度の悪化を抑制する効果が得にくい。なお、図１は、当て板及び捨て板で挟持されたＰＣＢにＰＣＢドリルで穴明け加工を施す際の例である。

また、ドリルに被覆された硬質皮膜は靱性が低く、穴明け加工時のドリルの曲がりによる圧縮、引張、ねじれにより亀裂が生じ易く、硬質皮膜の亀裂はドリルの破壊の起点となることから、硬質皮膜を被覆することでかえって耐折損性が低下する場合がある。

本発明は、上述の問題点を解決したもので、２刃２溝形状の穴明け工具において切り屑排出溝が連設（合流）する所定の切り屑排出溝形状とし、所定の周方向長さのマージンに所定の割合で工具先端側ほど厚くなるように硬質皮膜を設けることで、穴位置精度及び耐折損性の更なる改善が可能な実用性に秀れた穴明け工具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。

工具本体１の先端に２つの切れ刃２が設けられ、この工具本体１の外周に工具先端から基端側に向かう２つの螺旋状の切り屑排出溝３ａ・３ｂが形成され、一方の前記切り屑排出溝３ａ・３ｂが他方の前記切り屑排出溝３ａ・３ｂの途中部に連設され、前記各切り屑排出溝３ａ・３ｂは、これら各切り屑排出溝３ａ・３ｂの連設部から夫々ねじれ角を等しくして並走するように設けられた穴明け工具であって、
工具先端から軸方向に工具直径の１倍以下の範囲全域で、マージン４の周方向長さの合計が工具直径の円の円周長さの２０％以上５５％以下であり、
工具外周面に硬質皮膜５が設けられ、この硬質皮膜５の厚さは工具先端から軸方向に工具直径の１倍以下の範囲全域で０．５μｍ以上１０μｍ以下であり、
前記硬質皮膜５は工具先端側ほど厚く設けられ、前記マージン４の工具先端側位置の前記硬質皮膜５の膜厚Ｔ１と、前記マージン４の工具先端から軸方向に工具直径の２倍の位置若しくは工具直径の２倍以下の範囲における工具後端側位置の前記硬質皮膜５の膜厚Ｔ２の比Ｔ２／Ｔ１が、０．５０以上０．９８以下であり、
工具の心厚Ｗが工具直径の２０％以上６０％以下であることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項１記載の穴明け工具において、一方の前記切り屑排出溝３ａ・３ｂの溝長は他方の前記切り屑排出溝３ａ・３ｂの溝長の５０％以上９７％以下に設定されていることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項１，２いずれか１項に記載の穴明け工具において、前記穴明け工具はアンダーカット形状であり、マージン長が０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項１〜３いずれか１項に記載の穴明け工具において、前記硬質皮膜５は、金属成分として少なくともＡｌとＣｒとを含み、非金属成分として少なくともＮを含むことを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項１〜４いずれか１項に記載の穴明け工具において、この穴明け工具は、前記工具本体１及び該工具本体１より径大なシャンク本体９を有するシャンク部10を含んで構成され、少なくとも前記工具本体１は炭化タングステン及びコバルトを含有する超硬合金製であり、工具直径が０．０５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項５記載の穴明け工具において、前記シャンク本体９はステンレス鋼製であり、前記シャンク本体９の先端側には先端側ほど先細るシャンクテーパ部８が設けられ、このシャンクテーパ部８の少なくともシャンク本体９近傍部位はステンレス鋼で形成されていることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

本発明は上述のように構成したから、穴位置精度及び耐折損性の更なる改善が可能な実用性に秀れた穴明け工具となる。

ドリルの被削材進入後の進行方向ズレを説明する概略説明図である。本実施例の概略説明側面図である。本実施例の工具本体の概略説明図である。図３の工具回転位相０°（図３（ａ））における工具本体の拡大概略説明斜視図である。図４のＡ−Ａ断面図である。本実施例の要部の概略説明側面図である。成膜方法を説明する概略説明図である。実験条件及び実験結果を示す表である。実験条件及び実験結果を示す表である。実験条件及び実験結果を示す表である。実験条件及び実験結果を示す表である。実験条件及び実験結果を示す表である。実験条件及び実験結果を示す表である。実験条件及び実験結果を示す表である。

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

工具先端部においてマージン４の周方向長さを十分長くして硬質皮膜５の耐久性を向上させると共に、この硬質皮膜５を所定の膜厚で工具先端側ほど厚く設けることで、工具先端側の硬質皮膜５が摩耗し難くなる。従って、工具の被削材進入後の進行方向ズレが可及的に抑制され、穴位置精度が悪化し難くなる。

更に、２つの切り屑排出溝３ａ・３ｂを途中で連設（合流）させて並走させることで、切り屑排出溝を独立して設けている場合に比し、工具本体１の剛性を向上させることができ、上述の硬質皮膜５による穴位置精度の悪化防止効果が一層良好に発揮される。また、２つの切り屑排出溝３ａ・３ｂの溝長を同一長さに設定しても前記穴位置精度の悪化防止効果が十分発揮されるが、この２つの切り屑排出溝３ａ・３ｂの溝長を異ならせることで、同一長さにした場合に比し、折損の起点となり易い工具基端側で剛性を確保することが可能となり、前記効果がより一層良好に発揮され、また耐折損性を改善することができる。

また、硬質皮膜５が被覆されていない切り屑排出溝３ａ・３ｂの内面部分が、切削時に工具に被覆された硬質皮膜に作用する圧縮、引張、ねじれ等の負荷を緩和する部分となり、硬質皮膜５に亀裂が生じることを防止できるため、工具の耐折損性が悪化し難くなる。

更に、工具の心厚を所定の大きさとすることで、この点でも工具本体１の剛性を確保することが可能となり、工具に被覆された硬質皮膜の圧縮、引張、ねじれ等の負荷に対する耐性が向上する。

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

本実施例は、工具本体１の先端に２つの切れ刃２が設けられ、この工具本体１の外周に工具先端から基端側に向かう２つの螺旋状の切り屑排出溝３ａ・３ｂが形成され、一方の前記切り屑排出溝３ａ・３ｂが他方の前記切り屑排出溝３ａ・３ｂの途中部に連設され、前記各切り屑排出溝３ａ・３ｂは該各切り屑排出溝３ａ・３ｂの連設する位置（連設部）から夫々ねじれ角を等しくして並走するように設けられた穴明け工具であって、工具先端から軸方向に工具直径Ｄの１倍（１Ｄ）以下の範囲で、マージン４の周方向長さの合計が工具直径の円の円周長さの２０％以上５５％以下であり、工具外周面に硬質皮膜５が設けられ、この硬質皮膜５の厚さは工具先端から軸方向に１Ｄ以下の範囲で０．５μｍ以上１０μｍ以下であり、前記硬質皮膜５は工具先端側ほど厚く設けられ、前記マージン４の工具先端側位置の前記硬質皮膜５の膜厚Ｔ１と、前記マージン４の工具先端から軸方向に工具直径の２倍の位置若しくは工具直径の２倍（２Ｄ）以下の範囲における工具後端側位置の前記硬質皮膜５の膜厚Ｔ２の比Ｔ２／Ｔ１が、０．５０以上０．９８以下であり、工具の心厚Ｗ（図３（ａ）参照）が工具直径の２０％以上６０％以下のものである。

具体的には、前記穴明け工具は、図２，３に図示したように、外周に螺旋状の切り屑排出溝３ａ・３ｂが設けられている工具本体１及び該工具本体１より径大なシャンク本体９を有するシャンク部10とから成るＰＣＢドリルである。また、シャンク部10は、直径が３．１７５ｍｍのシャンク本体９と、シャンク本体９の先端側に連設され先端側ほど先細るシャンクテーパ部８とで構成されている。

前記穴明け工具において、少なくとも前記工具本体１は、炭化タングステンとコバルトを含有し後述する硬質皮膜５と良好に密着する超硬合金部材で形成され、シャンク本体９はステンレス鋼部材で形成されており、この両者が接合されて構成されている。即ち、所謂コンポジットタイプのドリルでありそれだけコストを下げることができる。なお、本実施例では、シャンクテーパ部８のシャンク本体９近傍部位をステンレス鋼製とし残余を超硬合金製としている。即ち、工具本体１全体を超硬合金製とし、この工具本体１及びシャンクテーパ部８の超硬合金製部分を一体の超硬合金部材とし、ステンレス鋼部材と接合している。また、前記穴明け工具は、図示しないが、シャンクテーパ部８の先端に連設され工具本体１より径大な中間円柱部及び該中間円柱部の先端に連設され工具本体１の基端が連設される先端側ほど先細る第２テーパ部を有する形状としてもよく、その場合、超硬合金部材とステンレス鋼部材の接合位置は本実施例と同様シャンクテーパ部８に配置されていてもよいし、中間円柱部や第２テーパ部に配置されていてもよい。

なお、前記超硬合金部材のコバルト含有量は重量％で３％以上１５％以下であることが好ましい。また、シャンクテーパ部のテーパ角度は本実施例においては３０°に形成されている。

また、本発明は、工具摩耗により穴位置精度が悪化し易い工具本体１の直径Ｄが０．０５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の小径ドリルで特に顕著な効果が発揮される。この直径Ｄはマージン４に設けられた硬質皮膜５を含めた最大直径であり（図６参照）、より好ましくは０．０５ｍｍ以上０．６ｍｍ以下である。本実施例においては０．３ｍｍに設定されている。

また、工具本体１の形状は、工具本体１の先端側から基端側にかけて径が一定となる所謂ストレート形状（図６（Ａ）参照）としても良いし、基端側で一段径小となるような所謂アンダーカット形状（図６（Ｂ）参照）としても良い。

本実施例は、工具本体１をアンダーカット形状とし、基端側に比し径大とした先端側部分の軸方向長さｌ_２（マージン長）が０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下に設定されている。即ち、硬質皮膜５の耐久性を改善するためにはマージン４の面積を大きくすることが有効であるが、加工穴内壁との接触面積が大きくなり過ぎると内壁粗さが悪化したり、切削抵抗が大きくなって折損が生じ易くなる可能性がある。

この点、本実施例では工具本体１をアンダーカット形状とすることで、（マージン４の周方向長さを長くしつつ）マージン４と加工穴内壁面との接触面積を小さくし、内壁粗さの悪化を防いだり切削抵抗を小さくすることが可能となる。マージン長が０．２ｍｍ未満であると工具の摩耗が進行し易く、穴位置精度が悪化し易い。また、１．０ｍｍより長いと切削抵抗が大きくなり折損が発生し易くなる。なお、より好ましいマージン長は０．３ｍｍ以上０．９ｍｍ以下である。本発明において、マージン４とは穴内壁面と接触し得る工具本体１の工具外周面を指し、図６（Ａ）に図示したようなストレート形状の場合、工具本体１の工具外周面はマージン４と同義であるが、図６（Ｂ）に図示したようなアンダーカット形状の場合、一段径小となる基端側の円筒面（工具外周面）はマージン４とは異なる。また、工具本体１に二番取り面を設ける構成とした場合、二番取り面はマージン４とは異なる。

また、本実施例は、２つの切れ刃２と２つの切り屑排出溝３ａ・３ｂとを工具先端位置において夫々点対称に設けた、図３，４に図示したような所謂２刃２溝形状のドリルである。図中、符号６は第一逃げ面、７は第二逃げ面である。

本実施例においては、根元部において剛性を確保する（溝容積を小さくする）ために、第一の切り屑排出溝３ａが第二の切り屑排出溝３ｂの途中部に連設される構成としている。この連設部から工具基端側では各切り屑排出溝３ａ・３ｂのねじれ角が同一角度に設定され、各切り屑排出溝３ａ・３ｂが工具基端側所定位置まで並走するように構成されている（図３参照。なお、図３（ａ）〜（ｄ）は図２の先端部分（先端面、側面）を夫々９０°異なる回転位相で見たものである。）。

具体的には、第一の切り屑排出溝３ａの溝長は、第二の切り屑排出溝３ｂの溝長ｌの５０％以上９７％以下に設定されている。２つの切り屑排出溝の溝長を同じとしてもよいが、異なる長さとして工具基端側所定位置まで並走させることで、折損の起点となりやすい工具本体１の基端部（根元部）で剛性を確保することができ、耐折損性をより改善することができる。なお、２つの切り屑排出溝の溝長を逆転させて、第二の切り屑排出溝３ｂの溝長を第一の切り屑排出溝３ａの溝長より短く設定する構成としても良い。一方の切り屑排出溝の溝長が他方の切り屑排出溝の溝長の５０％未満の場合、基板外に切り屑を排出するために重要となる溝中間部から基端にかけての溝容積が小さくなるため切り屑詰まりにより折損の可能性が高まり、９７％より長い場合、溝長の差が小さく、根元部における剛性が確保し難くなる。なお、一方の切り屑排出溝の溝長を他方の切り屑排出溝の溝長の７０％以上に設定した場合、より安定した切り屑排出が行われるためか、より長寿命で安定した穴加工を実現できることが、本発明者等により確認された。よって、一方の切り屑排出溝の溝長を他方の切り屑排出溝の溝長の７０％以上９７％以下に設定するのがより好ましい。

また、本実施例においては、図２〜４に図示したように、工具先端面及び切り屑排出溝３ａ・３ｂの内面には硬質皮膜５を設けず工具外周面にのみ硬質皮膜５を設けた構成としている。

ここで、工具外周面とは、工具先端面及び切り屑排出溝３ａ・３ｂの内面を除く工具の外周面を指す。また、工具本体１に二番取り面を設ける構成とした場合、二番取り面は工具外周面とは異なる。即ち、図６（Ａ）に図示したようなストレート形状の場合、工具外周面はマージン４を指し、図６（Ｂ）に図示したようなアンダーカット形状の場合、工具外周面はマージン４及び一段径小となる基端側の円筒面を指し、該工具外周面に硬質皮膜５が設けられている。即ち、本実施例においては、工具本体１の工具外周面に硬質皮膜５を設けた構成としているが、シャンクテーパ部８及びシャンク本体９の外周面など工具本体１より基端側の工具の外周面にも硬質皮膜５を設けた構成としても良い。なお、少なくとも工具本体１の工具外周面に硬質皮膜５を設ける構成とすれば硬質皮膜による耐摩耗性向上効果が得られる。

従って、硬質皮膜５が被覆されていない切り屑排出溝３ａ・３ｂの内面部分が、切削時に工具に被覆された硬質皮膜に作用する圧縮、引張、ねじれ等の負荷を緩和する部分となり、硬質皮膜５に亀裂が生じることを防止できる。また、工具先端の逃げ面とすくい面との交差稜線部に存在する切れ刃２が硬質皮膜５に覆われず、刃物角を鋭利にすることができ、それだけ被削材への食いつき性が向上するため、被削材への食いつき時の穴位置精度が良好となり、工具の被削材進入後の進行方向ズレを未然に防ぐことができる。

本実施例では硬質皮膜５として、金属成分として少なくともＡｌとＣｒとを含み、非金属成分として少なくともＮを含むものを採用している。このような硬質皮膜５は、工具母材の摩耗を抑制するが、加工とともに皮膜自体が摩耗するため、適度な厚さが必要であり、通常使用される加工ヒット数の範囲内で消失させないため、０．５μｍ以上あることが望ましい。一方、厚すぎると剥離し易くなるため、１０μｍ以下であることが望ましい。そのため、本実施例においては硬質皮膜５は、工具先端から軸方向に１Ｄ以下の範囲における膜厚が０．５μｍ以上１０μｍ以下となるように設定されている。

本実施例では、工具先端から軸方向に１Ｄ以下の範囲でマージン４の周方向長さの合計（図５におけるＰ１＋Ｐ２）が工具直径の円の円周長さ（πＤ、πは円周率）の２０％以上５５％以下となるように設定している（以下、このπＤに対するマージンの周方向長さの合計の比率をマージン円周比という。）。

ここで、マージン円周比が大きくなると、マージン４の皮膜耐久性が良くなり、それだけ工具先端部のコーナー付近の外周摩耗が進行し難くなって穴位置精度が悪化し難くなるが、マージン円周比がπＤの５５％より大きい場合には、切削抵抗が大きくなり折損しやすくなり、πＤの２０％より小さい場合には、マージン４の皮膜耐久性が悪くなり、工具先端部のコーナー付近の外周摩耗が進行しやすくなって穴位置精度が悪化しやすくなる。

また、ドリルは先端部ほど切削抵抗を強く受けるため、工具先端部のコーナー付近で皮膜の耐久性が悪くなったり、摩耗が進行しやすくなったりする。よって、工具先端側のマージン４ほど厚めに硬質皮膜５を成膜したほうが（工具本体１の根元側から先端側にかけて膜厚が漸増するように設けたほうが）、穴位置精度の悪化を抑制しやすい。

そのため、本実施例は、図６に図示したように、マージン４の工具先端側位置（工具先端部のコーナー位置）Ｌ１の硬質皮膜５の膜厚Ｔ１と、マージン４の工具先端から軸方向に２Ｄの位置若しくは２Ｄ以下の範囲の工具後端側位置Ｌ２の硬質皮膜５の膜厚Ｔ２の比Ｔ２／Ｔ１が、０．５０以上０．９８以下となるように設定されている。なお、図６（Ａ）はＬ２がマージン４の工具先端から軸方向に２Ｄの位置の例、図６（Ｂ）はＬ２がマージン４の工具先端から軸方向に２Ｄ以下の範囲の工具後端側位置の例である。即ち、図６（Ｂ）のようにマージン４の工具軸方向後端（径大部後端）が工具先端から軸方向に２Ｄ以下の範囲に位置するアンダーカット形状の場合、前記マージン４の工具軸方向後端（径大部後端）の位置をＬ２とし、また、マージン４の工具軸方向後端（径大部後端）が工具先端から軸方向に２Ｄの範囲を超えて位置するアンダーカット形状（図示しない）の場合、工具先端から軸方向に２Ｄの位置をＬ２とする。つまり、この場合、図６（Ａ）に図示したようなストレート形状のドリルと同様にＬ２を設定する。

ここで、Ｔ２／Ｔ１が、０．５０未満の場合には、位置Ｌ１において皮膜が工具径方向に突き出る形状となって切削負荷が集中し、皮膜強度以上の応力が発生するため、この付近でかえって皮膜が欠損しやすくなり、穴位置精度の悪化を招く。Ｔ２／Ｔ１が、０．９８より大きい場合には、工具本体１の根元側から先端側にかけて膜厚がほぼ一定に、若しくは、根元側から先端側にかけて膜厚が漸減するようになるため、工具先端部のコーナー付近に十分な膜厚が無く、先端部の皮膜の耐久性悪化や摩耗が進行し易くなり、穴位置精度が悪化しやすくなる。

このＴ２／Ｔ１は、例えば、図７に図示したように、皮膜を成膜する成膜炉内でドリルを保持するジグを、ドリルの直径Ｄに対して水平方向に十分大きいものとし、ジグに対するドリルの挿入深さを変化させることで、適宜設定することができる。具体的には、ドリルの挿入深さを深くするとＴ２／Ｔ１を小さくでき（Ｌ１におけるＴ１の膜厚を厚くでき）、浅くするとＴ２／Ｔ１を大きくできる（Ｌ１におけるＴ１の膜厚を薄くできる）。

また、本実施例は、ドリル自体の剛性を確保し、ドリルに被覆された硬質皮膜の圧縮、引張、ねじれの負荷に対する耐性を高めるため、工具の心厚Ｗを工具直径Ｄの２０％以上６０％以下に設定している（以下、この工具直径Ｄに対する工具の心厚Ｗの比率を心厚直径比という。）。この工具の心厚Ｗは図３（ａ）に示したように工具先端面における心厚であり、心厚直径比が２０％未満の場合、剛性不足による穴位置精度の悪化や折損が生じ易くなる。また、心厚直径比が６０％より大きいと溝容積が小さくなり、内壁粗さの悪化や切り屑詰まりによる折損が生じ易くなる。

本実施例は上述のように構成したから、工具先端部においてマージン４の周方向長さを十分長くして硬質皮膜５の耐久性を向上させると共に、この硬質皮膜５を所定の膜厚で工具先端側ほど厚く設けることで、工具先端側の硬質皮膜５が摩耗し難くなる。従って、工具の被削材進入後の進行方向ズレが可及的に抑制され、穴位置精度が悪化し難くなる。

更に、２つの切り屑排出溝３ａ・３ｂを途中で連設（合流）させて工具基端側で並走させることで、工具本体１の剛性を向上させることができ、上述の硬質皮膜５による穴位置精度の悪化防止効果が一層良好に発揮される。また、２つの切り屑排出溝３ａ・３ｂの溝長を異ならせることで、同一長さにした場合に比し、折損の起点となり易い工具基端側で剛性を確保することが可能となる。

また、硬質皮膜５が被覆されていない切り屑排出溝３ａ・３ｂの内面部分が、切削時に工具に被覆された硬質皮膜に作用する圧縮、引張、ねじれ等の負荷を緩和する部分となり、硬質皮膜５に亀裂が生じることを防止できる。

更に、工具の心厚Ｗを所定の大きさとすることで、この点でも工具本体１の剛性を確保することが可能となり、工具に被覆された硬質皮膜の圧縮、引張、ねじれ等の負荷に対する耐性が向上する。

よって、本実施例は、穴位置精度及び耐折損性の更なる改善が可能な実用性に秀れたものとなる。

本実施例の効果を裏付ける実験例について説明する。

図８〜１４は、ドリル形状や硬質皮膜の構成を変化させて穴位置精度等を評価した実験条件及び実験結果を示す表である。

具体的には、図８は切り屑排出溝を合流させず工具基端側まで夫々独立して設けた２刃２溝通常形状ドリルと切り屑排出溝を合流させ工具基端側で並走させた２刃２溝溝連設並走形状ドリルの硬質皮膜の被覆部位違いの比較評価結果の図である。図９はマージン円周比違いの比較評価結果の図である。図１０は膜厚違いの比較評価結果の図である。図１１はＴ２／Ｔ１違いの比較評価結果の図である。図１２は心厚直径比違いの比較評価結果の図である。図１３はマージン長違いの比較評価結果の図である。図１４は工具直径違いの比較評価結果の図である。

図８〜１２に関する実験（試験No.1〜5）について詳述する。

図８の実験で使用したドリルは、工具直径Ｄを０．３ｍｍとした２刃２溝通常形状ドリル及び２刃２溝溝連設並走形状ドリルであり、硬質皮膜の被覆部位を変化させている。

図９の実験で使用したドリルは、工具直径Ｄを０．３ｍｍとした２刃２溝溝連設並走形状ドリルであり、マージン円周比を変化させている。心厚直径比は３８％以上４２％以下とした。

図１０の実験で使用したドリルは、工具直径Ｄを０．３ｍｍとした２刃２溝溝連設並走形状ドリルであり、膜厚を変化させている。なお、Ｔ２／Ｔ１は０．７０以上０．８８以下とした。

図１１の実験で使用したドリルは、工具直径Ｄを０．３ｍｍとした２刃２溝溝連設並走形状ドリルであり、Ｔ２／Ｔ１を変化させている。なお、膜厚は８．７μｍ以上９．６μｍ以下とした。

図１２の実験で使用したドリルは、工具直径Ｄを０．３ｍｍとした２刃２溝溝連設並走形状ドリルであり、心厚直径比を変化させている。マージン円周比は３７％以上４４％以下とした。

なお、図８〜１２に関する実験において、全ての２刃２溝溝連設並走ドリルの一方の切り屑排出溝の溝長は他方の切り屑排出溝の溝長の９１％に設定されている。また図中、被覆部位欄の表示は夫々、全体：工具本体１の全面に硬質皮膜を被覆、工具外周面：工具本体１においては工具外周面にのみ硬質皮膜を被覆、-：ノンコート（硬質皮膜を全く設けない）を示す。また、膜厚は夫々のドリルのＬ１の位置において測定した。また被覆されているドリルは、各実験において同一条件にてコーティングを行った。

以上のドリルにより、基材としての「ＦＲ−４ハロゲンフリー材厚さ１．６ｍｍ６層銅箔」を２枚重ね、当て板としてアルミ板（厚さ０．１５ｍｍ）、捨て板としてベーク板（厚さ１．５ｍｍ）を用い、各仕様について１０本ずつ所定の条件で穴明け加工を行い穴位置精度評価及び折損評価実験を行った。なお、穴位置精度評価実験では、ドリル（スピンドル）の回転数：１２０，０００ｍｉｎ^−１、送り速度：１．８ｍ／ｍｉｎ、スピンドルの上昇速度：２５．４ｍ／ｍｉｎ、ヒット数：１０，０００とし、折損評価実験では、ドリル（スピンドル）の回転数：１００，０００ｍｉｎ^−１、送り速度：３．０ｍ／ｍｉｎ、スピンドルの上昇速度：２５．４ｍ／ｍｉｎ、ヒット数４，０００とした。

図８〜図１２における評価方法について説明する。穴位置精度については、１０本の１０，０００ヒット加工における最下基板裏側の穴位置ずれ量のＡｖｇ．＋３ｓ値を記載した（×：効果小さい（４５μｍ以上）、△：効果中程度（４０μｍ以上４５μｍ未満）、○：効果大きい（４０μｍ未満））。折損本数については、４，０００ヒット以内で１０本中の折損本数を記載した（×：効果小さい（４本以上）、△：効果中程度（２本以上４本未満）、○：効果大きい（２本未満））。

評価結果より、以下の点を確認した。

２刃２溝通常形状のドリルは剛性が低く、穴位置精度が２刃２溝溝連設並走形状より劣る。また、２刃２溝溝連設並走形状でもノンコートの場合は硬質皮膜を被覆してある場合に比べ穴位置精度は劣り、硬質皮膜被覆部位が工具本体の全面に及ぶと耐折損性が悪化する（図８）。

また、２刃２溝溝連設並走形状で工具外周面にのみ硬質皮膜が被覆されていても、マージン円周比が小さくなると穴位置精度が悪化し、大きくなると耐折損性が悪化する。マージン円周比が４０％、５０％の場合に穴位置精度と耐折損性で特に良好な結果が得られた（図９）。

また、膜厚が３．９μｍ、９．６μｍでは穴位置精度の改善効果が高まる結果が得られた。（図１０）。

また、Ｔ２／Ｔ１が０．７８、０．９０の場合に、穴位置精度が良好な結果となった（図１１）。

また、心厚直径比が小さいと穴位置精度が悪化し、大きいと耐折損性が悪化する。心厚直径比が３８％、４８％で穴位置精度と耐折損性がどちらも特に良好な結果となった（図１２）。

以上から、本実施例に係る構成は良好な穴位置精度及び耐折損性を得られる構成であることが確認できた。

図１３に関する実験（試験No.6）について詳述する。

図１３の実験で使用したドリルは、工具直径Ｄを０．３ｍｍ、溝長ｌ（２つの切り屑排出溝のうち長い方の溝長）を５．５ｍｍとした２刃２溝溝連設並走形状ドリルであり、マージン長ｌ_２を変化させている。なお、実験例８のみストレート形状とし、他はアンダーカット形状としている。硬質皮膜は工具外周面にのみ設け、膜厚は４．３μｍ以上５．０μｍ以下とした。

以上のドリルにより、基材としての「ＦＲ−４ハロゲンフリー材厚さ１．６ｍｍ６層銅箔」を２枚重ね、当て板としてアルミ板（厚さ０．１５ｍｍ）、捨て板としてベーク板（厚さ１．５ｍｍ）を用い、各仕様について１０本ずつ穴位置精度評価及び折損評価実験を行い、各仕様について１本ずつ穴内壁粗さ評価実験を行った。なお、穴位置精度評価実験及び穴内壁粗さ評価実験では、ドリル（スピンドル）の回転数：１２０，０００ｍｉｎ^−１、送り速度：１．８ｍ／ｍｉｎ、スピンドルの上昇速度：２５．４ｍ／ｍｉｎ、ヒット数：１０，０００とし、折損評価実験では、ドリル（スピンドル）の回転数：１００，０００ｍｉｎ^−１、送り速度：３．０ｍ／ｍｉｎ、スピンドルの上昇速度：２５．４ｍ／ｍｉｎ、ヒット数４，０００とした。

図１３における評価方法について説明する。穴位置精度については、１０本の１０，０００ヒット加工における最下基板裏側の穴位置ずれ量のＡｖｇ．＋３ｓ値を記載した（×：効果小さい（４５μｍ以上）、△：効果中程度（４０μｍ以上４５μｍ未満）、○：効果大きい（４０μｍ未満））。穴内壁粗さについては、１０，０００ヒット付近の５穴の穴内壁の粗さを測定した（×：効果小さい（３０μｍ以上）、△：効果中程度（２０μｍ以上３０μｍ未満）、○：効果大きい（２０μｍ未満））。折損本数については、４，０００ヒット以内で１０本中の折損本数を記載した（×：効果小さい（４本以上）、△：効果中程度（２本以上４本未満）、○：効果大きい（２本未満））。

評価結果より、アンダーカット形状を採用することで穴内壁粗さ、耐折損性が改善することが確認できた。また、マージン長ｌ_２が短いと摩耗が進行し易く、穴位置精度が悪化し易くなり、長いと切削抵抗が大きくなり折損が発生し易くなることが確認できた。

以上から、本実施例で採用したアンダーカット形状及び０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下のマージン長は、良好な穴位置精度、穴内壁粗さ及び耐折損性を得られる構成であることが確認できた。

図１４に関する実験（試験No.7）について詳述する。

図１４の実験で使用したドリルは、工具直径を変化させた２刃２溝溝連設並走形状のコートドリル（硬質皮膜を被覆したドリル）及びノンコートドリルである。なお、工具直径の変化に伴い、溝長（２つの切り屑排出溝のうち長い方の溝長）、マージン長、膜厚も変化させている。コートドリルでは硬質皮膜を工具外周面にのみ設けている。

以上のドリルにより、各工具直径に応じて下記の条件で穴位置精度評価実験及び折損評価実験を行った。

・工具直径Ｄ：０．０５ｍｍ
基材としての「ハロゲンフリー材厚さ０．１ｍｍ２層銅箔」を２枚重ね、当て板として樹脂付きアルミ板（厚さ０．１ｍｍ）、捨て板としてベーク板（厚さ１．５ｍｍ）を用いた。穴位置精度評価実験では、ドリル（スピンドル）の回転数：３００，０００ｍｉｎ^−１、送り速度：１．５ｍ／ｍｉｎ、スピンドルの上昇速度：５０．０ｍ／ｍｉｎ、ヒット数：４，０００とし、折損評価実験では、ドリル（スピンドル）の回転数：２５０，０００ｍｉｎ^−１、送り速度：２．５ｍ／ｍｉｎ、スピンドルの上昇速度：５０．０ｍ／ｍｉｎ、ヒット数２，０００とした。

・工具直径Ｄ：０．１５ｍｍ
基材としての「ハロゲンフリー材厚さ０．４ｍｍ２層銅箔」を３枚重ね、当て板として樹脂付きアルミ板（厚さ０．１ｍｍ）、捨て板としてベーク板（厚さ１．５ｍｍ）を用いた。穴位置精度評価実験では、ドリル（スピンドル）の回転数：２００，０００ｍｉｎ^−１、送り速度：２．０ｍ／ｍｉｎ、スピンドルの上昇速度：２５．４ｍ／ｍｉｎ、ヒット数：４，０００とし、折損評価実験では、ドリル（スピンドル）の回転数：１８０，０００ｍｉｎ^−１、送り速度：２．６ｍ／ｍｉｎ、スピンドルの上昇速度：２５．４ｍ／ｍｉｎ、ヒット数２，０００とした。

・工具直径Ｄ：０．３ｍｍ
基材としての「ＦＲ−４ハロゲンフリー材厚さ１．６ｍｍ６層銅箔」を２枚重ね、当て板としてアルミ板（厚さ０．１５ｍｍ）、捨て板としてベーク板（厚さ１．５ｍｍ）を用いた。穴位置精度評価実験では、ドリル（スピンドル）の回転数：１２０，０００ｍｉｎ^−１、送り速度：１．８ｍ／ｍｉｎ、スピンドルの上昇速度：２５．４ｍ／ｍｉｎ、ヒット数：６，０００とし、折損評価実験では、ドリル（スピンドル）の回転数：１００，０００ｍｉｎ^−１、送り速度：３．０ｍ／ｍｉｎ、スピンドルの上昇速度：２５．４ｍ／ｍｉｎ、ヒット数４，０００とした。

・工具直径Ｄ：０．６ｍｍ
基材としての「ＦＲ−４材厚さ１．６ｍｍ６層銅箔」を３枚重ね、当て板としてアルミ板（厚さ０．２ｍｍ）、捨て板としてベーク板（厚さ１．５ｍｍ）を用いた。穴位置精度評価実験では、ドリル（スピンドル）の回転数：７５，０００ｍｉｎ^−１、送り速度：２．０５ｍ／ｍｉｎ、スピンドルの上昇速度：２５．４ｍ／ｍｉｎ、ヒット数：４，０００とし、折損評価実験では、ドリル（スピンドル）の回転数：４０，０００ｍｉｎ^−１、送り速度：３．０ｍ／ｍｉｎ、スピンドルの上昇速度：２５．４ｍ／ｍｉｎ、ヒット数２，０００とした。

・工具直径Ｄ：１．０ｍｍ
基材としての「ＦＲ−４材厚さ１．５ｍｍ４層銅箔」を２枚重ね、当て板としてアルミ板（厚さ０．１５ｍｍ）、捨て板としてベーク板（厚さ１．５ｍｍ）を用いた。穴位置精度評価実験では、ドリル（スピンドル）の回転数：４８，０００ｍｉｎ^−１、送り速度：０．９６ｍ／ｍｉｎ、スピンドルの上昇速度：２５．４ｍ／ｍｉｎ、ヒット数：３，０００とし、折損評価実験では、ドリル（スピンドル）の回転数：３０，０００ｍｉｎ^−１、送り速度：１．４ｍ／ｍｉｎ、スピンドルの上昇速度：２５．４ｍ／ｍｉｎ、ヒット数２，０００とした。

・工具直径Ｄ：１．２ｍｍ
基材としての「ＦＲ−４材厚さ１．６ｍｍ２層銅箔」を３枚重ね、当て板としてアルミ板（厚さ０．１５ｍｍ）、捨て板としてベーク板（厚さ１．５ｍｍ）を用いた。穴位置精度評価実験では、ドリル（スピンドル）の回転数：４８，０００ｍｉｎ^−１、送り速度：０．９６ｍ／ｍｉｎ、スピンドルの上昇速度：２５．４ｍ／ｍｉｎ、ヒット数：３，０００とし、折損評価実験では、ドリル（スピンドル）の回転数：３０，０００ｍｉｎ^−１、送り速度：１．５ｍ／ｍｉｎ、スピンドルの上昇速度：２５．４ｍ／ｍｉｎ、ヒット数２，０００とした。

図１４における評価方法について説明する。穴位置精度については、１０本の設定ヒット数におけるノンコートドリルとコートドリルの穴位置ずれ量Ａｖｇ．＋３ｓ値の差（ノンコート差）を記載した（×：効果小さい（ノンコート差が２μｍ未満）、△：効果中程度（ノンコート差が２μｍ以上４μｍ未満）、○：効果大きい（ノンコート差が４μｍ以上））。折損本数については、設定ヒット数以内でコートドリル１０本中の折損本数を記載した（×：効果小さい（４本以上）、△：効果中程度（２本以上４本未満）、○：効果大きい（２本未満））。

評価結果より、工具直径Ｄが０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍでノンコートドリルに対しコートドリルの効果（硬質皮膜を被覆することによる穴位置精度及び耐折損性向上効果）が発揮されることが確認できた。

以上から、工具直径Ｄが０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍのドリルで特に本発明の効果が発揮されることが確認できた。

１工具本体
２切れ刃
３ａ・３ｂ切り屑排出溝
４マージン
５硬質皮膜
８シャンクテーパ部
９シャンク本体
10 シャンク部
Ｔ１・Ｔ２膜厚
Ｗ心厚

Claims

工具本体の先端に２つの切れ刃が設けられ、この工具本体の外周に工具先端から基端側に向かう２つの螺旋状の切り屑排出溝が形成され、一方の前記切り屑排出溝が他方の前記切り屑排出溝の途中部に連設され、前記各切り屑排出溝は、これら各切り屑排出溝の連設部から夫々ねじれ角を等しくして並走するように設けられた穴明け工具であって、
工具先端から軸方向に工具直径の１倍以下の範囲全域で、マージンの周方向長さの合計が工具直径の円の円周長さの２０％以上５５％以下であり、
工具外周面に硬質皮膜が設けられ、この硬質皮膜の厚さは工具先端から軸方向に工具直径の１倍以下の範囲全域で０．５μｍ以上１０μｍ以下であり、
前記硬質皮膜は工具先端側ほど厚く設けられ、前記マージンの工具先端側位置の前記硬質皮膜の膜厚Ｔ１と、前記マージンの工具先端から軸方向に工具直径の２倍の位置若しくは工具直径の２倍以下の範囲における工具後端側位置の前記硬質皮膜の膜厚Ｔ２の比Ｔ２／Ｔ１が、０．５０以上０．９８以下であり、
工具の心厚が工具直径の２０％以上６０％以下であることを特徴とする穴明け工具。
請求項１記載の穴明け工具において、一方の前記切り屑排出溝の溝長は他方の前記切り屑排出溝の溝長の５０％以上９７％以下に設定されていることを特徴とする穴明け工具。
請求項１，２いずれか１項に記載の穴明け工具において、前記穴明け工具はアンダーカット形状であり、マージン長が０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることを特徴とする穴明け工具。
請求項１〜３いずれか１項に記載の穴明け工具において、前記硬質皮膜は、金属成分として少なくともＡｌとＣｒとを含み、非金属成分として少なくともＮを含むことを特徴とする穴明け工具。
請求項１〜４いずれか１項に記載の穴明け工具において、この穴明け工具は、前記工具本体及び該工具本体より径大なシャンク本体を有するシャンク部を含んで構成され、少なくとも前記工具本体は炭化タングステン及びコバルトを含有する超硬合金製であり、工具直径が０．０５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることを特徴とする穴明け工具。
請求項５記載の穴明け工具において、前記シャンク本体はステンレス鋼製であり、前記シャンク本体の先端側には先端側ほど先細るシャンクテーパ部が設けられ、このシャンクテーパ部の少なくともシャンク本体近傍部位はステンレス鋼で形成されていることを特徴とする穴明け工具。