JP6797873B2 - 炭素繊維複合材用ドリル - Google Patents
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Description
本発明は、炭素繊維複合材用ドリルに関し、より詳しくは、穿孔後にバリ、デラミネーション（層間剥離）、炭素繊維の切れ残りや孔周囲の盛上り等、炭素繊維複合材に対する不具合が生じる虞の少ない炭素繊維複合材用ドリルに関する。
近年、マシニングセンター等の工作機械に使用されるドリルについては、無人で加工を行うことができる工作機械である全自動機が主流となってきていることから、全自動機に対応するドリルが数多く開発され販売されている。
しかし、ハンドドリルやボール盤等の孔あけ時に作業者の力が必要な装置に使用されるドリルについては、積極的な研究開発が行われることがなく、数十年に亘って同じ様な形状のドリルが用いられているのが現状である。
しかし、ハンドドリルやボール盤等の孔あけ時に作業者の力が必要な装置に使用されるドリルについては、積極的な研究開発が行われることがなく、数十年に亘って同じ様な形状のドリルが用いられているのが現状である。
ハンドドリルやボール盤等で使用されるドリルは、作業者の腕の力を利用して孔あけを行うため、切削抵抗が大きいと孔あけが困難となる。
しかし、このようなドリルについては、ドリル自体の強度や剛性を確保することが先決であると考えられており、加えてドリルを購入した作業者が自分の好みにドリルを研磨して使用していたという実状もあって、ドリルメーカーにおいて切削抵抗を低減させるための研究は殆どなされていなかった。
しかし、このようなドリルについては、ドリル自体の強度や剛性を確保することが先決であると考えられており、加えてドリルを購入した作業者が自分の好みにドリルを研磨して使用していたという実状もあって、ドリルメーカーにおいて切削抵抗を低減させるための研究は殆どなされていなかった。
本出願人は下記特許文献１において、高硬度の鋼板を使用した自動車の車体のスポット溶接部を剥離するために好適に用いられるドリルを提案している。
このドリルは、回転軸対称に２枚の切刃を有し、先端部にシンニングが施されているドリルであって、チゼル幅が０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍであり且つシンニングがドリル先端側から見た場合において両切刃の刃先を結んだ直線に対して１°〜４°傾いた角度で施されているものである。
このドリルは、回転軸対称に２枚の切刃を有し、先端部にシンニングが施されているドリルであって、チゼル幅が０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍであり且つシンニングがドリル先端側から見た場合において両切刃の刃先を結んだ直線に対して１°〜４°傾いた角度で施されているものである。
このドリルによれば、チゼル幅が狭く且つシンニングの傾斜角が角度１°〜４°で形成されていることにより、切削時のスラスト抵抗が小さく、作業者が加える力が少なくて済む。
しかしながら、このドリルは、高硬度の鋼板に対応するためにシンニングにより形成されるすくい角を９０°より大きく設定している。
そのため、中心部の切削力が弱く、ハンドドリルでの孔あけ作業時においてワークが中心から外周刃にかかるまでの間はかなりの力が必要となる。
また、チゼル幅が非常に狭いために、使用時に先端が欠けてしまう虞があり、特に粉末高速度鋼を材料とするドリルでは、脆くなるために一層先端が欠け易くなる。
しかしながら、このドリルは、高硬度の鋼板に対応するためにシンニングにより形成されるすくい角を９０°より大きく設定している。
そのため、中心部の切削力が弱く、ハンドドリルでの孔あけ作業時においてワークが中心から外周刃にかかるまでの間はかなりの力が必要となる。
また、チゼル幅が非常に狭いために、使用時に先端が欠けてしまう虞があり、特に粉末高速度鋼を材料とするドリルでは、脆くなるために一層先端が欠け易くなる。
そこで、本出願人は下記特許文献２において、切削抵抗を大幅に低減することができ、ハンドドリルやボール盤等を使用した人力による孔あけ作業を容易に行うことが可能であるドリルを提案している。
このドリルは、回転軸対称に２枚の切刃を有し、先端部にシンニングが施されているドリルであって、主切刃により形成されたすくい角θ１と、シンニング切刃により形成されたすくい角θ２とがチゼルの直下を除いて、θ１＞θ２＞０°を満たすものである。
このドリルは、回転軸対称に２枚の切刃を有し、先端部にシンニングが施されているドリルであって、主切刃により形成されたすくい角θ１と、シンニング切刃により形成されたすくい角θ２とがチゼルの直下を除いて、θ１＞θ２＞０°を満たすものである。
特許文献２に記載のドリル（１０１）は、シンニング切刃（１０３）から開始された穿孔時の切削が主切刃（１０４）に掛かる際に、すくい角の変動があり、緩やかなすくいによって安定した切削が行なわれていたものが、主切刃（１０４）の内側エッジ部（１０５）に掛かった途端にすくい角が急激に大きくなり、ドリル外周側に進むに従ってさらに増大し、外周部（１０６）では捩れ角と同じになる（図１２参照）。
この結果、ドリル貫通の際に、炭素繊維複合材等の被削材では、穿孔している被削材の孔内周部から亀裂が発生したり、被削材が変形したりすることがしばしば起こるという問題があった。
この結果、ドリル貫通の際に、炭素繊維複合材等の被削材では、穿孔している被削材の孔内周部から亀裂が発生したり、被削材が変形したりすることがしばしば起こるという問題があった。
この現象は、例えば炭素繊維複合材の様に積層された被削材の場合、図１２のような従来のドリルで炭素繊維複合材を穿孔すると、孔貫通時のバリ、デラミネーション（層間剥離現象）や炭素繊維の切れ残りが生じるという問題があった。
上記問題は、ドリルの捩れ角（＝すくい角／外周部）が３０°前後の一般的なドリルでは起こり得ることである。
この現象は、ドリルの捩れ角を緩やかにすることで解消されるものの、切屑の排出等の別の問題が発生し、ドリル自体の切れ味が低下する虞もあり、単に捩れ角を緩やかにするだけではこれらの問題を解決することはできない。
上記問題は、ドリルの捩れ角（＝すくい角／外周部）が３０°前後の一般的なドリルでは起こり得ることである。
この現象は、ドリルの捩れ角を緩やかにすることで解消されるものの、切屑の排出等の別の問題が発生し、ドリル自体の切れ味が低下する虞もあり、単に捩れ角を緩やかにするだけではこれらの問題を解決することはできない。
本発明者らは、鋭意検討の結果、ダブルマージンドリルに先端小径部と食付き部を設けることで、上記問題を解消できることを見出した。
本発明は、上記したような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、穿孔後にバリ、デラミネーション（層間剥離）、炭素繊維の切れ残りや孔周囲の盛上り等、炭素繊維複合材に対する不具合が生じる虞の少ない炭素繊維複合材用ドリルに関するものである。
本発明は、上記したような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、穿孔後にバリ、デラミネーション（層間剥離）、炭素繊維の切れ残りや孔周囲の盛上り等、炭素繊維複合材に対する不具合が生じる虞の少ない炭素繊維複合材用ドリルに関するものである。
請求項１に係る発明は、回転軸対称に形成された２つの切刃を有し、
前記２つの切刃の各々は、ドリル先端からドリル外周側に向けて形成された主切刃と、前記主切刃よりドリル先端側に形成されたシンニング切刃とを有する炭素繊維複合材用ドリルであって、前記炭素繊維複合材用ドリルは、
回転軸対称に形成された２つの逃げ面を有し、
前記逃げ面よりドリル外周にかけて背溝が形成されることで、第一マージン部および前記第一マージン部のヒール側となる第二マージン部が形成されており、
前記第一マージン部は、第一マージン部切刃と、ドリル先端側からドリル末端側に向けて形成された先端小径部とを有し、
前記先端小径部は、逃げ面を有し、
前記第二マージン部は、第二マージン部切刃と、ドリル先端側からドリル末端側に向けて傾斜が設けられた食付き部とを有し、
前記食付き部は、逃げ面と、食付き部切刃とを有することを特徴とする、炭素繊維複合材用ドリルに関する。
前記２つの切刃の各々は、ドリル先端からドリル外周側に向けて形成された主切刃と、前記主切刃よりドリル先端側に形成されたシンニング切刃とを有する炭素繊維複合材用ドリルであって、前記炭素繊維複合材用ドリルは、
回転軸対称に形成された２つの逃げ面を有し、
前記逃げ面よりドリル外周にかけて背溝が形成されることで、第一マージン部および前記第一マージン部のヒール側となる第二マージン部が形成されており、
前記第一マージン部は、第一マージン部切刃と、ドリル先端側からドリル末端側に向けて形成された先端小径部とを有し、
前記先端小径部は、逃げ面を有し、
前記第二マージン部は、第二マージン部切刃と、ドリル先端側からドリル末端側に向けて傾斜が設けられた食付き部とを有し、
前記食付き部は、逃げ面と、食付き部切刃とを有することを特徴とする、炭素繊維複合材用ドリルに関する。
請求項２に係る発明は、前記背溝は、前記第二マージン部側から前記第一マージン部側に延びるように、背溝の溝深さが前記第一マージン部側の背溝よりも深くなっていることを特徴とする、請求項１に記載の炭素繊維複合材用ドリルに関する。
請求項３に係る発明は、前記先端小径部のドリル長手方向の長さは、前記食付き部のドリル長手方向の長さ以上であることを特徴とする、請求項１または２に記載の炭素繊維複合材用ドリルに関する。
請求項４に係る発明は、前記先端小径部の捩れ角と、前記先端小径部よりもドリル末端側のドリル外周部の捩れ角とが異なる角度であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の炭素繊維複合材用ドリルに関する。
請求項５に係る発明は、前記第一マージン部および／または前記第二マージン部には、１以上の外周溝が形成されていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の炭素繊維複合材用ドリルに関する。
請求項６に係る発明は、前記第一マージン部の外周溝は、前記先端小径部にのみ形成されていることを特徴とする、請求項５に記載の炭素繊維複合材用ドリルに関する。
請求項７に係る発明は、前記第二マージン部の外周溝は、前記食付き部以外の箇所にのみ形成されていることを特徴とする請求項５または６に記載の炭素繊維複合材用ドリルに関する。
請求項８に係る発明は、ドリル外周部には、バックテーパーが設けられていることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の炭素繊維複合材用ドリルに関する。
請求項９に係る発明は、前記炭素繊維複合材用ドリルにはダイヤモンドコーティングが施されていることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の炭素繊維複合材用ドリルに関する。
請求項１に係る発明によれば、ドリルが、回転軸対称に形成された２つの切刃を有し、前記２つの切刃の各々は、ドリル先端からドリル外周側に向けて形成された主切刃と、前記主切刃よりドリル先端側に形成されたシンニング切刃とを有し、回転軸対称に形成された２つの逃げ面を有し、前記逃げ面よりドリル外周にかけて背溝が形成されることで、第一マージン部および前記第一マージン部のヒール側となる第二マージン部が形成されており、前記第一マージン部は、第一マージン部切刃と、ドリル先端側からドリル末端側に向けて形成された先端小径部とを有し、前記先端小径部は、逃げ面を有し、前記第二マージン部は、第二マージン部切刃と、ドリル先端側からドリル末端側に向けて傾斜が設けられた食付き部とを有し、前記食付き部は、逃げ面と、食付き部切刃とを有するため、先端小径部は逃げ面を有し、鋭く創られているので、炭素繊維を引きずることなく切削を行う事が出来る。この切刃による切削が進むと、第二マージン部に設けた食付き部が切削を開始する。食付き部は先端小径部同様逃げ面を有し、鋭く創られているので、炭素繊維を引きずることなく切削を行う事が出来る。食付き部の切刃により徐々に径を拡大しながら第二マージン部切刃に至る。この時点で初めてドリルの外径に相当する切刃に達し、必要サイズの孔径は、先端小径部と食付き部によって形成されことになる。ここから暫くは第二マージン部切刃による切削となる。更に切削が進むと外周切刃に達してこの時点で４枚刃による切削が始まり、孔を貫通させて穿孔が終了する。ドリル径よりも先端部切刃外周部を若干細くし、所謂下孔を形成した後、食付き部による傾斜により、徐々に孔径を拡大しながらドリル径による孔を形成し、最終的にはダブルマージン４枚刃による安定した切削で穿孔が終了する。即ち、穿孔時の孔形成は主に先端小径部と食付き部で行ない、その後を追いかけるように、４枚刃の切刃が孔壁を仕上げる形で作用する。
この一連の動作により、穿孔後の孔はバリ、デラミネーション（層間剥離）、炭素繊維の切れ残りや孔周囲の盛上り等の炭素繊維複合材に対する不具合が解消される。
さらに、ステンレス等の鋼系材料の切削は元より、薄板や軟らかい材質や炭素繊維複合材に対する切削においても、切削抵抗を大幅に低減することができ、ハンドドリルや手動のボール盤等を使用して孔あけ作業を容易に行うことが可能なドリルを提供することができる。また、切削抵抗が低減されることで、孔あけ精度が向上し、孔あけ時間が短縮するため作業効率が向上する。さらにドリルの寿命を大幅に延ばすことも可能となる。
この一連の動作により、穿孔後の孔はバリ、デラミネーション（層間剥離）、炭素繊維の切れ残りや孔周囲の盛上り等の炭素繊維複合材に対する不具合が解消される。
さらに、ステンレス等の鋼系材料の切削は元より、薄板や軟らかい材質や炭素繊維複合材に対する切削においても、切削抵抗を大幅に低減することができ、ハンドドリルや手動のボール盤等を使用して孔あけ作業を容易に行うことが可能なドリルを提供することができる。また、切削抵抗が低減されることで、孔あけ精度が向上し、孔あけ時間が短縮するため作業効率が向上する。さらにドリルの寿命を大幅に延ばすことも可能となる。
請求項２に係る発明によれば、前記背溝は、前記第二マージン部側から前記第一マージン部側に延びるように、背溝の溝深さが前記第一マージン部側の背溝よりも深くなっているため、最終切刃である第二マージン部切刃のすくいを強化することができ、ドリルの抜け際に生じる、炭素繊維の強さによるアンカットを防止することができる。
請求項３に係る発明によれば、前記先端小径部のドリル長手方向の長さは、前記食付き部のドリル長手方向の長さ以上であるため、より容易に一連の動作により炭素繊維複合材を切削することができ、穿孔後の孔のバリ、デラミネーション（層間剥離）、炭素繊維の切れ残りや孔周囲の盛上り等の炭素繊維複合材に対する不具合を解消することができる。
請求項４に係る発明によれば、前記先端小径部の捩れ角と、前記先端小径部よりもドリル末端側のドリル外周部の捩れ角とが異なる角度であるため、より容易に一連の動作により炭素繊維複合材を切削することができ、穿孔後の孔のバリ、デラミネーション（層間剥離）、炭素繊維の切れ残りや孔周囲の盛上り等の炭素繊維複合材に対する不具合を解消することができる。
請求項５に係る発明によれば、前記第一マージン部および／または前記第二マージン部には、１以上の外周溝が形成されているため、切削時の発熱を抑えることができ、切削時の発熱による加工孔の変形や被削物の材質の変性を防止することができる。
請求項６に係る発明によれば、前記第一マージン部の外周溝は、前記先端小径部にのみ形成されているため、より容易に切削時の発熱を抑えることができ、切削時の発熱による加工孔の変形や被削物の材質の変性を防止することができる。
請求項７に係る発明によれば、前記第二マージン部の外周溝は、前記食付き部以外の箇所にのみ形成されているため、切刃が断続的に炭素繊維に当たることで、炭素繊維が切刃に引きずられことなく切断され、アンカットの発生を防止することができる。
請求項８に係る発明によれば、ドリル外周部には、バックテーパーが設けられているため、すくい戻り現象を防止することができる。
請求項９に係る発明によれば、前記炭素繊維複合材用ドリルにはダイヤモンドコーティングが施されているため、刃先の摩耗が抑制され、炭素繊維複合材に特化した、高送りが可能で、孔品質が向上する、長寿命のドリルとすることができる。
以下、本発明に係る炭素繊維複合材用ドリルの好適な実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
＜第一実施形態＞
図１のＡは、第一実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの平面図（ドリルを先端側から見た図）であり、図１のＢは、第一実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの平面図であって、各部位の径の違いを示すためにＡの一部の線を削除した説明図である。図２のＡは、第一実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの正面図であり、図２のＢは第一実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの（やや切屑排出溝よりから見た）側面図である。図３のＡは、第一実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの回転軌跡を示す説明図であり、図３のＢは第一実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルのドリル末端側の形状を示す説明図である。
図１のＡは、第一実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの平面図（ドリルを先端側から見た図）であり、図１のＢは、第一実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの平面図であって、各部位の径の違いを示すためにＡの一部の線を削除した説明図である。図２のＡは、第一実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの正面図であり、図２のＢは第一実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの（やや切屑排出溝よりから見た）側面図である。図３のＡは、第一実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの回転軌跡を示す説明図であり、図３のＢは第一実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルのドリル末端側の形状を示す説明図である。
第一実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリル（１）（以下、単にドリルと称する）は、鉛直方向に中心軸を有する直径φの略円柱体を呈している。 ドリル（１）の材質としては、例えばＪＩＳ・ＳＫＨ４０（粉末ハイス鋼）や超硬合金等が挙げられ、ドリル（１）の硬度は、ＪＩＳ・ＳＫＨ４０の場合はＨＲＣ６６〜６８であることが好ましく、超硬合金の場合はＨＲＡ９０〜９４程度であることが好ましい。
図１のＡに示す如く、ドリル（１）の上半部（ドリル先端側）は、回転軸対称に形成された２つの切刃を有し、ドリル先端側から見たとき略Ｕ字状となる２つのシンニングがドリル先端部に施されている。
尚、シンニングとは、ドリルの心厚部に切れ刃を形成する研磨のことを指す。シンニングによりチゼルの心厚だけを少し落とし、負のすくい角として切れ刃を形成することができる。
ドリル（１）の下半部（ドリル末端側）は、ハンドドリルやボール盤等に取付け取外し可能となるように形成されている。
また、航空機製造用に使用されるポジティブフィードドリル（Ｄ）（図１１参照）に装着できるようにネジ加工を施すなど、使用用途により形状を決定する。
図１１は、本発明に係る炭素繊維複合材用ドリルが装着される、航空機製造用に使用されるポジティブフィードドリル（Ｄ）の一例を示す図であって、Ａはポジティブフィードドリル（Ｄ）の側面図と装着部（Ｄ１）の拡大図であり、Ｂはポジティブフィードドリル（Ｄ）に装着するドリルのシャンク部（１２）の拡大図である。なお、図１１のＡに示す通り、ポジティブフィードドリル（Ｄ）の装着部（Ｄ１）には、雌ネジ（Ｄ２）が設けられている。
ドリル（１）の先端角は、凡そ１００°〜１４０°の範囲で設定されている。
図１のＡに示す如く、ドリル（１）の上半部（ドリル先端側）は、回転軸対称に形成された２つの切刃を有し、ドリル先端側から見たとき略Ｕ字状となる２つのシンニングがドリル先端部に施されている。
尚、シンニングとは、ドリルの心厚部に切れ刃を形成する研磨のことを指す。シンニングによりチゼルの心厚だけを少し落とし、負のすくい角として切れ刃を形成することができる。
ドリル（１）の下半部（ドリル末端側）は、ハンドドリルやボール盤等に取付け取外し可能となるように形成されている。
また、航空機製造用に使用されるポジティブフィードドリル（Ｄ）（図１１参照）に装着できるようにネジ加工を施すなど、使用用途により形状を決定する。
図１１は、本発明に係る炭素繊維複合材用ドリルが装着される、航空機製造用に使用されるポジティブフィードドリル（Ｄ）の一例を示す図であって、Ａはポジティブフィードドリル（Ｄ）の側面図と装着部（Ｄ１）の拡大図であり、Ｂはポジティブフィードドリル（Ｄ）に装着するドリルのシャンク部（１２）の拡大図である。なお、図１１のＡに示す通り、ポジティブフィードドリル（Ｄ）の装着部（Ｄ１）には、雌ネジ（Ｄ２）が設けられている。
ドリル（１）の先端角は、凡そ１００°〜１４０°の範囲で設定されている。
２つの切刃の各々は、ドリル先端側から見たとき、ドリル中央部に形成されたチゼル（２）のチゼルエッジ（２Ｅ）からドリル外周側に向けて曲線を含む形状に延びるシンニング切刃（３）と、シンニング切刃（３）の端部（３Ｅ）からドリル外周方向に延びる主切刃（４）とからなる。
なお、図示例において、主切刃（４）はドリル外周方向に直線状に延びているが、曲線状に延びていてもよいし、直線状部分と曲線状部分とを含む線状に延びていてもよい。これは本発明の全ての実施形態に共通する。
また、主切刃（４）は鉛直方向に対してすくい角θ１を有するように形成されている。
尚、図１のＡ中の符号（５）は、主切刃の逃げ面を指す。
なお、図示例において、主切刃（４）はドリル外周方向に直線状に延びているが、曲線状に延びていてもよいし、直線状部分と曲線状部分とを含む線状に延びていてもよい。これは本発明の全ての実施形態に共通する。
また、主切刃（４）は鉛直方向に対してすくい角θ１を有するように形成されている。
尚、図１のＡ中の符号（５）は、主切刃の逃げ面を指す。
チゼル（２）のチゼル幅（２Ｗ）は、ハンドドリル等の人力で被削材に押し付けるドリルの場合であっても、容易に被削材を切れるようにするとともに、ポジティブフィードドリル（Ｄ）や機械加工用のマシニングセンター等での使用も想定し、切れ味を残しつつ強度も確保できる様に設定されていることが好ましい。
具体的には、ドリル直径φの５〜１０％程度に設定されていることが好ましい。
例えば、ドリル直径φが２ｍｍ〜１３ｍｍの場合、チゼル幅（２Ｗ）はドリル直径の増減に応じて０．０５ｍｍ〜１．３ｍｍの範囲で増減させて設定する。
具体的には、ドリル直径φの５〜１０％程度に設定されていることが好ましい。
例えば、ドリル直径φが２ｍｍ〜１３ｍｍの場合、チゼル幅（２Ｗ）はドリル直径の増減に応じて０．０５ｍｍ〜１．３ｍｍの範囲で増減させて設定する。
第一実施形態に係るドリル（１）において、鉛直方向に対する主切刃（４）の捩れ角δは１０°〜４５°を満たすように設定されており、より好ましくは３０°に設定されている。
捩れ角δが１０°未満、あるいは４５°を超えるように設定すると、切屑を排出し難くなり、ドリルの切れ味が低下するため好ましくない。
捩れ角を１０°〜４５°を満たすように設定すると、切屑の排出を容易にでき且つドリルの切れ味を向上させることができる。
それゆえに、捩れ角δは３０°前後に設定することが好ましい。
捩れ角δが１０°未満、あるいは４５°を超えるように設定すると、切屑を排出し難くなり、ドリルの切れ味が低下するため好ましくない。
捩れ角を１０°〜４５°を満たすように設定すると、切屑の排出を容易にでき且つドリルの切れ味を向上させることができる。
それゆえに、捩れ角δは３０°前後に設定することが好ましい。
シンニング切刃（３）は、切屑排出溝（６）の捩れ方向に沿うように傾斜させて設けることが望ましい。
ドリル先端部に施されたシンニング面（３Ｓ）は、ドリル先端側から見たとき略Ｕ字状となっており、シンニング面（３Ｓ）が鉛直方向に対して傾斜角３γを有し、δ≦３γを満たし、さらにシンニング面（３Ｓ）の傾斜角３γは、１５°〜５０°の範囲（例えば３５°）に設定されていることが好ましい。
また、シンニング切刃（３）は鉛直方向に対してすくい角θ２を有するように形成されている。
ドリル先端部に施されたシンニング面（３Ｓ）は、ドリル先端側から見たとき略Ｕ字状となっており、シンニング面（３Ｓ）が鉛直方向に対して傾斜角３γを有し、δ≦３γを満たし、さらにシンニング面（３Ｓ）の傾斜角３γは、１５°〜５０°の範囲（例えば３５°）に設定されていることが好ましい。
また、シンニング切刃（３）は鉛直方向に対してすくい角θ２を有するように形成されている。
第一実施形態に係るドリル（１）において、シンニング切刃（３）のすくい角θ２は、０°より大きく、主切刃（４）のすくい角θ１より小さく設定することが望ましい。
すなわち、これらのすくい角の関係は、θ１＞θ２＞０°となる。
但し、チゼル（２）の直下のみでθ２≒０°（ほぼ０°に近いθ２＜０°）となる。
また、主切刃（４）により形成された刃先角α１と、シンニング切刃（３）により形成された刃先角α２とは、α１≦α２＜９０°を満たすことが望ましい。
すなわち、これらのすくい角の関係は、θ１＞θ２＞０°となる。
但し、チゼル（２）の直下のみでθ２≒０°（ほぼ０°に近いθ２＜０°）となる。
また、主切刃（４）により形成された刃先角α１と、シンニング切刃（３）により形成された刃先角α２とは、α１≦α２＜９０°を満たすことが望ましい。
逃げ面（５）は、水平面に対して逃げ角βを有し、逃げ角βは０°＜β＜３０°を満たすように設定されていることが好ましい。より好ましくは５°＜β≦２０°を満たすように設定されている。
第一実施形態に係るドリル（１）は、回転軸対称に形成された２つの逃げ面（５）を有し、２つの逃げ面（５）の各々には、ドリル外周部（Ｏ）にかけて、ドリル先端側から見たとき、曲線を含む形状または直線状となる背溝（ＢＣ）が形成されている。
これにより、ドリル外周部（Ｏ）をダブルマージン形状（すなわち、第一マージン部（Ｍ１）と第二マージン部（Ｍ２）を備える形状）とし、第一マージン部（Ｍ１）とヒール側に配した第二マージン部（Ｍ２）にも切刃（第一マージン部切刃（Ｍ１Ｃ）と第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ））を設け、実質４枚刃形状とすることで、炭素繊維複合材の穿孔時におけるデラミネーションの発生を防止することができる。
これにより、ドリル外周部（Ｏ）をダブルマージン形状（すなわち、第一マージン部（Ｍ１）と第二マージン部（Ｍ２）を備える形状）とし、第一マージン部（Ｍ１）とヒール側に配した第二マージン部（Ｍ２）にも切刃（第一マージン部切刃（Ｍ１Ｃ）と第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ））を設け、実質４枚刃形状とすることで、炭素繊維複合材の穿孔時におけるデラミネーションの発生を防止することができる。
第一マージン部（Ｍ１）と第二マージン部（Ｍ２）は、ドリル外周に沿って１０°〜４５°の捩れ角を有する。これにより、第一マージン部切刃（Ｍ１Ｃ）と第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ）には捩れ角によるすくい角が形成され、４枚刃ドリルの形状を為す。
図２のＡに示す如く、第一マージン部（Ｍ１）は、ドリル先端側からドリル末端側に向けて形成された（すなわち、ドリル上半部からドリル下半部に延びるように形成された）先端小径部（８）と、第一マージン部切刃（Ｍ１Ｃ）とを有する。
すなわち、主切刃（４）から繋がる先端小径部（８）にはエンドミルの外周刃の様な逃げを設け、先端小径部（８）以外の第一マージン部（Ｍ１）は、一般的なドリルと同様に、外周に沿った形状となっている。
すなわち、主切刃（４）から繋がる先端小径部（８）にはエンドミルの外周刃の様な逃げを設け、先端小径部（８）以外の第一マージン部（Ｍ１）は、一般的なドリルと同様に、外周に沿った形状となっている。
第一実施形態に係るドリル（１）は、ドリル先端側からドリル末端側に向けて、第一マージン部（Ｍ１）を削り、径をドリル径（７）より細くすることにより切刃を鋭く成形している。
ドリル径（７）よりも径を細くした第一マージン部（Ｍ１）の部分を先端小径部（８）と称する。
尚、先端小径部（８）よりもドリル末端側のドリル径（７）を有する部分をドリル外周部（Ｏ）と称する。
また、第一マージン部切刃（Ｍ１Ｃ）は、先端小径部（８）に位置する部分を先端小径部切刃（８Ｃ）と、ドリル外周部（Ｏ）に位置する部分を外周切刃（ＯＣ）とに分けられる。
ドリル径（７）よりも径を細くした第一マージン部（Ｍ１）の部分を先端小径部（８）と称する。
尚、先端小径部（８）よりもドリル末端側のドリル径（７）を有する部分をドリル外周部（Ｏ）と称する。
また、第一マージン部切刃（Ｍ１Ｃ）は、先端小径部（８）に位置する部分を先端小径部切刃（８Ｃ）と、ドリル外周部（Ｏ）に位置する部分を外周切刃（ＯＣ）とに分けられる。
先端小径部（８）は、先端小径部逃げ面（８５）を有する。
先端小径部（８）は、ドリル径（７）より０．１ｍｍから０．４ｍｍ程度細くすることが望ましい。
たとえば、ドリル径（７）が３ｍｍの場合は先端小径部（８）を２．９ｍｍ、ドリル径（７）が６ｍｍの場合は先端小径部（８）を５．８ｍｍ、ドリル径（７）が１５ｍｍの場合は先端小径部（８）を１４．６ｍｍとすることが望ましい。
先端小径部（８）の径を上記範囲に設定することにより、穿孔時に、先端小径部（８）による切削から後述する食付き部（９）による切削に円滑に移行することができ、穿孔後の孔のバリ、デラミネーション（層間剥離）、炭素繊維の切れ残りや孔周囲の盛上り等の炭素繊維複合材に対する不具合をより容易に防止することができる。
先端小径部（８）は、ドリル径（７）より０．１ｍｍから０．４ｍｍ程度細くすることが望ましい。
たとえば、ドリル径（７）が３ｍｍの場合は先端小径部（８）を２．９ｍｍ、ドリル径（７）が６ｍｍの場合は先端小径部（８）を５．８ｍｍ、ドリル径（７）が１５ｍｍの場合は先端小径部（８）を１４．６ｍｍとすることが望ましい。
先端小径部（８）の径を上記範囲に設定することにより、穿孔時に、先端小径部（８）による切削から後述する食付き部（９）による切削に円滑に移行することができ、穿孔後の孔のバリ、デラミネーション（層間剥離）、炭素繊維の切れ残りや孔周囲の盛上り等の炭素繊維複合材に対する不具合をより容易に防止することができる。
第二マージン部（Ｍ２）は、ドリル先端側からドリル外周部（Ｏ）にかけて（すなわち、ドリル先端側からドリル末端側に向けて）、タップの食付き部の様に傾斜（すなわち、ドリル先端側からドリル末端側に向けて徐々に径が大きくなる形状）を設け、ドリル外周部（Ｏ）の回転軌跡がコーン状（円錐台状）（図３のＡ参照）になる様に成形されている。
以下、第二マージン部（Ｍ２）の傾斜を設けた部分を食付き部（９）と称する。
食付き部（９）には食付き部逃げ面（９５）が設けられており、これにより食付き部切刃（９Ｃ）が形成されている。
以下、第二マージン部（Ｍ２）の傾斜を設けた部分を食付き部（９）と称する。
食付き部（９）には食付き部逃げ面（９５）が設けられており、これにより食付き部切刃（９Ｃ）が形成されている。
また、第二マージン部（Ｍ２）は、第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ）を有する。
第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ）は、食付き部（９）のドリル末端側の端部からドリル末端方向に延びるように設けられている（図２のＡ参照）。
また、第二マージン部（Ｍ２）は、食付き部（９）のドリル末端側の端部からドリル末端方向に延びるように、ヒール側に面取り部（Ｍ２１）を有する。
面取り部（Ｍ２１）を有することで、第二マージン部の強度とマージン幅を調節する事が容易に行なわれる。例えば、強度が必要な場合は第二マージン部全体の幅を大きく取り、面取り部の寸法によってマージン幅の大小を調整する。これにより、適正な強度とマージン幅を備えることができる。
第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ）は、食付き部（９）のドリル末端側の端部からドリル末端方向に延びるように設けられている（図２のＡ参照）。
また、第二マージン部（Ｍ２）は、食付き部（９）のドリル末端側の端部からドリル末端方向に延びるように、ヒール側に面取り部（Ｍ２１）を有する。
面取り部（Ｍ２１）を有することで、第二マージン部の強度とマージン幅を調節する事が容易に行なわれる。例えば、強度が必要な場合は第二マージン部全体の幅を大きく取り、面取り部の寸法によってマージン幅の大小を調整する。これにより、適正な強度とマージン幅を備えることができる。
食付き部（９）の長さ（９Ｌ）は先端小径部（８）の長さ（８Ｌ）を超えないように設定することが望ましい。
具体的な長さは、炭素繊維複合材の炭素繊維の編み方や積層方向等によって設定する。
図２のＡおよび図２のＢでは、食付き部（９）の長さ（９Ｌ）をドリル径（７）の凡そ８０％としているが、食付き部（９）の傾斜角（円錐台の角度）や先端径によって長さは定まるので、穿孔材料の変化により、長さを決定する。
先端小径部（８）の長さ（８Ｌ）は食付き部（９）の長さ（９Ｌ）以上とすれば良いが、食付き部（９）の長さ（９Ｌ）に近い場合は、いきなり４枚刃による切削に移行するため、先端小径部（８）の長さ（８Ｌ）はドリル径（７）の１〜２倍程度に定めることが望ましい。
また、先端小径部（８）の逃げ角（β８）および食付き部（９）の逃げ角（β９）は、０°より大きく１０°以下の設定（すなわち、０°＜β８≦１０°および０°＜β９≦１０°）とすることが望ましい。先端小径部（８）の逃げ角（β８）は、６．５°〜７°、食付き部（９）の逃げ角（β９）は、８°に設定することがより望ましい。
先端小径部（８）の逃げ角（β８）および食付き部（９）の逃げ角（β９）を、０°より大きく１０°以下の設定にすることで、切屑の排出を容易にでき且つドリルの切れ味を向上させることができる。
具体的な長さは、炭素繊維複合材の炭素繊維の編み方や積層方向等によって設定する。
図２のＡおよび図２のＢでは、食付き部（９）の長さ（９Ｌ）をドリル径（７）の凡そ８０％としているが、食付き部（９）の傾斜角（円錐台の角度）や先端径によって長さは定まるので、穿孔材料の変化により、長さを決定する。
先端小径部（８）の長さ（８Ｌ）は食付き部（９）の長さ（９Ｌ）以上とすれば良いが、食付き部（９）の長さ（９Ｌ）に近い場合は、いきなり４枚刃による切削に移行するため、先端小径部（８）の長さ（８Ｌ）はドリル径（７）の１〜２倍程度に定めることが望ましい。
また、先端小径部（８）の逃げ角（β８）および食付き部（９）の逃げ角（β９）は、０°より大きく１０°以下の設定（すなわち、０°＜β８≦１０°および０°＜β９≦１０°）とすることが望ましい。先端小径部（８）の逃げ角（β８）は、６．５°〜７°、食付き部（９）の逃げ角（β９）は、８°に設定することがより望ましい。
先端小径部（８）の逃げ角（β８）および食付き部（９）の逃げ角（β９）を、０°より大きく１０°以下の設定にすることで、切屑の排出を容易にでき且つドリルの切れ味を向上させることができる。
図１のＢは、第一実施形態に係るドリル（１）の各部位の径の違いを示す説明図である。
図１のＢに示す如く、食付き部（９）の先端径（９７）の径が最も小さく、次にドリルの先端小径部（８）の径（８７）が小さく、ドリル径（７）の径が最も大きくなっている。
これにより、第一実施形態に係るドリル（１）を用いて炭素繊維複合材を切削した際、穿孔は、チゼル（２）からシンニング切刃（３）、主切刃（４）を経て、先端小径部（８）に達すると、先端小径部（８）外周の切削が開始される。その後切削は先端小径部（８）から徐々に食付き部（９）に達し、食付き部（９）ではコーン状の孔が成形され、ドリル径（７）に到達すると、暫くは第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ）によって凡その所定サイズ径の孔が成形され、第一マージン部切刃（Ｍ１Ｃ）に到達した直後より、ダブルマージンで、すくい角を持った計４枚の切刃（すなわち、２枚の第一マージン部切刃（Ｍ１Ｃ）と２枚の第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ））によるドリル外周部（Ｏ）によって、所定サイズの径（ドリル径（７））の孔の穿孔が完了する。
炭素繊維複合材の穿孔に於いては、０．２５インチの穿孔に対し、０．２５１インチ径のドリルを使用するなど、穿孔直後の孔の収縮が起きるため、ダブルマージン４枚刃による穿孔が孔の形成にとって有効に作用する。
図１のＢに示す如く、食付き部（９）の先端径（９７）の径が最も小さく、次にドリルの先端小径部（８）の径（８７）が小さく、ドリル径（７）の径が最も大きくなっている。
これにより、第一実施形態に係るドリル（１）を用いて炭素繊維複合材を切削した際、穿孔は、チゼル（２）からシンニング切刃（３）、主切刃（４）を経て、先端小径部（８）に達すると、先端小径部（８）外周の切削が開始される。その後切削は先端小径部（８）から徐々に食付き部（９）に達し、食付き部（９）ではコーン状の孔が成形され、ドリル径（７）に到達すると、暫くは第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ）によって凡その所定サイズ径の孔が成形され、第一マージン部切刃（Ｍ１Ｃ）に到達した直後より、ダブルマージンで、すくい角を持った計４枚の切刃（すなわち、２枚の第一マージン部切刃（Ｍ１Ｃ）と２枚の第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ））によるドリル外周部（Ｏ）によって、所定サイズの径（ドリル径（７））の孔の穿孔が完了する。
炭素繊維複合材の穿孔に於いては、０．２５インチの穿孔に対し、０．２５１インチ径のドリルを使用するなど、穿孔直後の孔の収縮が起きるため、ダブルマージン４枚刃による穿孔が孔の形成にとって有効に作用する。
第一実施形態に係るドリル（１）は上述の構造を具備することにより、図３のＡに示す回転軌跡（１０）を有する。
すなわち、先端小径部（８）は、ドリル径（７）部分の回転軌跡よりも小さい回転軌跡を有し、先端小径部（８）よりもドリル末端側の食付き部（９）が設けられている部分では、食付き部（９）の傾斜に由来してコーン状の回転軌跡を有し、食付き部（９）よりもドリル末端側はドリル径（７）の回転軌跡（すなわち、２枚の第一マージン部切刃（Ｍ１Ｃ）と２枚の第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ）の計４枚の外周切刃で切削する部分）を有する。
すなわち、先端小径部（８）は、ドリル径（７）部分の回転軌跡よりも小さい回転軌跡を有し、先端小径部（８）よりもドリル末端側の食付き部（９）が設けられている部分では、食付き部（９）の傾斜に由来してコーン状の回転軌跡を有し、食付き部（９）よりもドリル末端側はドリル径（７）の回転軌跡（すなわち、２枚の第一マージン部切刃（Ｍ１Ｃ）と２枚の第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ）の計４枚の外周切刃で切削する部分）を有する。
図３のＢは、図３のＡよりもドリル末端側のドリル形状を示す正面図である。
図３のＡよりもドリル末端側ではドリル径（７）の回転軌跡で穿孔が進む。
捩れ角は、ドリルの先端側とドリルの末端側を同一の角度としても良いが、各々の角度を異なる角度に設定し、各部位の役割に適した角度に設定しても良い。
より具体的には、ドリルの先端側では比較的角度が緩く、ドリルの末端側では角度が大きい方がデラミネーション等の発生が少ないので好ましく、先端小径部（８）とドリル外周部（Ｏ）の境界を起点に各々異なる捩れ角としても良い。
例えば、小径側を１０°〜３０°、外周側を２５°〜４５°としても良い。
図３のＡよりもドリル末端側ではドリル径（７）の回転軌跡で穿孔が進む。
捩れ角は、ドリルの先端側とドリルの末端側を同一の角度としても良いが、各々の角度を異なる角度に設定し、各部位の役割に適した角度に設定しても良い。
より具体的には、ドリルの先端側では比較的角度が緩く、ドリルの末端側では角度が大きい方がデラミネーション等の発生が少ないので好ましく、先端小径部（８）とドリル外周部（Ｏ）の境界を起点に各々異なる捩れ角としても良い。
例えば、小径側を１０°〜３０°、外周側を２５°〜４５°としても良い。
第一実施形態に係るドリル（１）の炭素繊維複合材に対する穿孔は、チゼル（２）からシンニング切刃（３）、主切刃（４）を経て、先端小径部（８）に達すると、先端小径部（８）外周の切削が開始される。その後切削は先端小径部（８）から徐々に食付き部（９）に達し、食付き部（９）ではコーン状の孔が成形され、ドリル径（７）に到達すると、暫くは第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ）によって凡その所定サイズ径の孔が成形され、第一マージン部切刃（Ｍ１Ｃ）に到達した直後より、ダブルマージンで、すくい角を持った計４枚の切刃（すなわち、２枚の第一マージン部切刃（Ｍ１Ｃ）と２枚の第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ））によるドリル外周部（Ｏ）によって、所定サイズ（ドリル径（７））の穿孔が完了する。
すなわち、ドリル径（７）よりもドリル先端部の切刃外周部を若干細くし、所謂下孔を形成した後、食付き部（９）による傾斜により、徐々に孔径を拡大しながらドリル径（７）による孔を形成し、最終的にはダブルマージン４枚刃による安定した切削で穿孔が終了する。
この一連の動作により、穿孔後の孔はバリ、デラミネーション（層間剥離）、炭素繊維の切れ残りや孔周囲の盛上り等の炭素繊維複合材に対する不具合が解消される。
すなわち、ドリル径（７）よりもドリル先端部の切刃外周部を若干細くし、所謂下孔を形成した後、食付き部（９）による傾斜により、徐々に孔径を拡大しながらドリル径（７）による孔を形成し、最終的にはダブルマージン４枚刃による安定した切削で穿孔が終了する。
この一連の動作により、穿孔後の孔はバリ、デラミネーション（層間剥離）、炭素繊維の切れ残りや孔周囲の盛上り等の炭素繊維複合材に対する不具合が解消される。
尚、第一実施形態に係るドリル（１）は、刃先の摩耗を抑制するため、ダイヤモンドコーティングを施して使用しても良い。
ドリル（１）は、ダイヤモンドコーティングを行う事で、炭素繊維複合材に特化した、高送りが可能で、孔品質が向上する、長寿命のドリルとなる。
ドリル（１）は、ダイヤモンドコーティングを行う事で、炭素繊維複合材に特化した、高送りが可能で、孔品質が向上する、長寿命のドリルとなる。
＜第二実施形態＞
図４は、第二実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの平面図（ドリルを先端側から見た図）である。図５のＡは、第二実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの正面図であり、図５のＢは、第二実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの側面図である。図６は、第二実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの外周溝の説明図である。
図４は、第二実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの平面図（ドリルを先端側から見た図）である。図５のＡは、第二実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの正面図であり、図５のＢは、第二実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの側面図である。図６は、第二実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの外周溝の説明図である。
第二実施形態に係るドリル（２１）では、特に炭素繊維複合材に対する穿孔時の発熱の抑制を目的として、ドリル先端部寄りの外周部に溝（外周溝（１１））が設けられている。
外周溝（１１）は、先端小径部（８）を含む第一マージン部（Ｍ１）と食付き部（９）を含む第二マージン部（Ｍ２）の両方あるいは片方に設けられている。
第一マージン部（Ｍ１）と第二マージン部（Ｍ２）の両方あるいは片方に外周溝（１１）を設けることにより、炭素繊維複合材の穿孔時の発熱を抑えることが可能となり、穿孔時の発熱による加工孔の変形や炭素繊維複合材の材質の変化などの問題を解消することができる。
外周溝（１１）は、先端小径部（８）を含む第一マージン部（Ｍ１）と食付き部（９）を含む第二マージン部（Ｍ２）の両方あるいは片方に設けられている。
第一マージン部（Ｍ１）と第二マージン部（Ｍ２）の両方あるいは片方に外周溝（１１）を設けることにより、炭素繊維複合材の穿孔時の発熱を抑えることが可能となり、穿孔時の発熱による加工孔の変形や炭素繊維複合材の材質の変化などの問題を解消することができる。
外周溝（１１）の各溝の位置は特に限定されず、第一マージン部（Ｍ１）に設けられた溝と第二マージン部（Ｍ２）に設けられた溝がドリル長手方向において同じ位置（高さ）に配置されても良く、交互になるように配置されても良く、各溝が異なるピッチで配置されても良く、穿孔対象材料の違いや炭素繊維の積層構造などによって適宜決定することができる。
尚、第二実施形態に係るドリル（２１）は、外周溝（１１）が設けられている以外の特徴は第一実施形態に係るドリル（１）と同様の特徴を備えている。
尚、第二実施形態に係るドリル（２１）は、外周溝（１１）が設けられている以外の特徴は第一実施形態に係るドリル（１）と同様の特徴を備えている。
先端小径部（８）を含む第一マージン部（Ｍ１）と食付き部（９）を含む第二マージン部（Ｍ２）に設けた外周溝（１１）について、第二実施形態に係るドリル（２１）では外周溝（１１）がドリル径（７）の１／２乃至ドリル径（７）相当の範囲内に納まる様に設定し、想定する穿孔対象の板厚はドリル径（７）の約１．５倍としている。
外周溝（１１）の数は、ドリル径（７）の範囲内で溝数４を基準とし、穿孔深さにより数の多寡を決めれば良く、例えば、ドリル径（７）を下回る場合は溝数２〜４、ドリル径（７）の１．５倍を超える場合は溝数４〜６と云うように定めればよい。
外周溝（１１）の数は、ドリル径（７）の範囲内で溝数４を基準とし、穿孔深さにより数の多寡を決めれば良く、例えば、ドリル径（７）を下回る場合は溝数２〜４、ドリル径（７）の１．５倍を超える場合は溝数４〜６と云うように定めればよい。
上記の通り、第二実施形態に係るドリル（２１）には、穿孔時の発熱を抑制するための外周溝（１１）が設けられているため、第二実施形態に係るドリル（２１）を用いて炭素繊維複合材を穿孔した後においても、ドリル（２１）は高温にならず手で直接触れることができる程度しか発熱しない。
特に先端小径部（８）を含む第一マージン部（Ｍ１）と食付き部（９）を含む第二マージン部（Ｍ２）の両方に外周溝（１１）を設けた場合に効力を発揮し、効果が顕著に現れる。結果として長寿命とデラミネーションの発生を抑えることが可能となる。
外周溝（１１）を設けた部分によって凡その切削が為された後に外周溝（１１）が設けられていない第一マージン部切刃（Ｍ１Ｃ）と第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ）の計４枚の切刃が追随して孔を仕上げる形となり、外周溝（１１）による発熱抑制効果と外周溝を設けない第一マージン部切刃（Ｍ１Ｃ）と第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ）の鋭利な切刃による仕上げ効果により、長寿命の実現とデラミネーションの発生を抑えることとなる。
特に先端小径部（８）を含む第一マージン部（Ｍ１）と食付き部（９）を含む第二マージン部（Ｍ２）の両方に外周溝（１１）を設けた場合に効力を発揮し、効果が顕著に現れる。結果として長寿命とデラミネーションの発生を抑えることが可能となる。
外周溝（１１）を設けた部分によって凡その切削が為された後に外周溝（１１）が設けられていない第一マージン部切刃（Ｍ１Ｃ）と第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ）の計４枚の切刃が追随して孔を仕上げる形となり、外周溝（１１）による発熱抑制効果と外周溝を設けない第一マージン部切刃（Ｍ１Ｃ）と第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ）の鋭利な切刃による仕上げ効果により、長寿命の実現とデラミネーションの発生を抑えることとなる。
外周溝（１１）の各溝の形状は被削物に接触する側（１１Ａ）を水平とし、逆側（１１Ｂ）を傾斜形状とすることが望ましい（図６参照）。
傾斜の好適な例として、ドリルの長手方向を垂直とした場合に水平より３０°〜４０°程度とする。
但しこの傾斜は外周溝（１１）により第一マージン部切刃（Ｍ１Ｃ）と第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ）の強度が不足するため、折損防止を目的として設定したものであり、水平としても良い。
溝底部のコーナー（１１Ｃ）に適切な円弧（Ｒ）を設けることで、ドリルの折損を防止することができる。
外周溝（１１）の深さは凡そドリル径（７）の５％〜１０％とし、ドリル径（７）に応じて調整する（例えば比較的大きいサイズのドリル径の場合は小さめに、ドリル径が小径の場合は大きめに設定などに調整する）。また、外周溝（１１）の深さは背溝（ＢＣ）に干渉しない深さに設定し、ドリル径（７）や穿孔深さなどに応じて、外周溝（１１）と背溝（ＢＣ）各々の深さを設定すれば良い。
なお、外周溝（１１）の範囲を前述のようにドリル径（７）相当の長さ乃至ドリル径の１／２としたものの、穿孔する深さが深い場合にはドリル径（７）相当の長さ以上とすることで発熱を抑えることができる。
傾斜の好適な例として、ドリルの長手方向を垂直とした場合に水平より３０°〜４０°程度とする。
但しこの傾斜は外周溝（１１）により第一マージン部切刃（Ｍ１Ｃ）と第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ）の強度が不足するため、折損防止を目的として設定したものであり、水平としても良い。
溝底部のコーナー（１１Ｃ）に適切な円弧（Ｒ）を設けることで、ドリルの折損を防止することができる。
外周溝（１１）の深さは凡そドリル径（７）の５％〜１０％とし、ドリル径（７）に応じて調整する（例えば比較的大きいサイズのドリル径の場合は小さめに、ドリル径が小径の場合は大きめに設定などに調整する）。また、外周溝（１１）の深さは背溝（ＢＣ）に干渉しない深さに設定し、ドリル径（７）や穿孔深さなどに応じて、外周溝（１１）と背溝（ＢＣ）各々の深さを設定すれば良い。
なお、外周溝（１１）の範囲を前述のようにドリル径（７）相当の長さ乃至ドリル径の１／２としたものの、穿孔する深さが深い場合にはドリル径（７）相当の長さ以上とすることで発熱を抑えることができる。
＜第三実施形態＞
図７は、第三実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの平面図（ドリルを先端側から見た図）である。図８は、第三実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの正面図である。
図７は、第三実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの平面図（ドリルを先端側から見た図）である。図８は、第三実施形態に係る炭素繊維複合材用ドリルの正面図である。
第三実施形態に係るドリル（３１）では、第二マージン部（Ｍ２）側から第一マージン部（Ｍ１）側に延びるように、背溝（ＢＣ）の溝深さ（ｄ）が第一マージン部（Ｍ１）側の背溝（ＢＣ）よりも深くなっている（図７参照）。以下、溝深さ（ｄ）が深くなっている背溝部分を第２背溝（ＢＣ２）と称する。
第２背溝（ＢＣ２）が設けられることにより、最終切刃である第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ）のすくいを強化（すなわち、すくいを広く取る）することができ、ドリルの抜け際に生じる、炭素繊維の強さによるアンカット（繊維を完全に切断できず、引き千切れた状態で貫通孔抜けの際、円周に繊維が残る現象）を防止することができる。
第２背溝（ＢＣ２）が設けられることにより、最終切刃である第二マージン部切刃（Ｍ２Ｃ）のすくいを強化（すなわち、すくいを広く取る）することができ、ドリルの抜け際に生じる、炭素繊維の強さによるアンカット（繊維を完全に切断できず、引き千切れた状態で貫通孔抜けの際、円周に繊維が残る現象）を防止することができる。
また、上記効果をより容易に奏するために、第２背溝（ＢＣ２）は、背溝（ＢＣ）の全長（すなわち、第一マージン部（Ｍ１）から第二マージン部（Ｍ２）までの距離）の半分以上の長さで設けることが望ましい。
また、アンカットの防止効果を奏するために、先端小径部（８）の径を第一〜第二実施形態に係るドリルよりも少し細く設定することが望ましい（例えば、図５のＡに示したドリルの場合は、外径６．３５ｍｍに対して、６．１５ｍｍとしていたものを、第三実施形態に係るドリル（３１）では５．９５ｍｍと云う様に細く設定する）。
また、アンカットの防止効果を奏するために、先端小径部（８）の径を第一〜第二実施形態に係るドリルよりも少し細く設定することが望ましい（例えば、図５のＡに示したドリルの場合は、外径６．３５ｍｍに対して、６．１５ｍｍとしていたものを、第三実施形態に係るドリル（３１）では５．９５ｍｍと云う様に細く設定する）。
さらに、第三実施形態に係るドリル（３１）では、第二マージン部（Ｍ２）の外周溝（１１）は、食付き部（９）以外の箇所にのみ形成（すなわち、食付き部（９）のドリル末端側の端部からドリル末端側にかけて集中的に形成）されている（図８参照）。
また、第二マージン部（Ｍ２）の外周溝（１１）を食付き部（９）以外の箇所にのみ形成する場合、溝間のピッチを小さくして外周溝（１１）を集中して形成することが望ましい。
このように、第二マージン部（Ｍ２）の外周溝（１１）を、食付き部（９）を通過した以降の第二マージン部（Ｍ２）に集中させることにより、アンカットの発生を防止することができる。
これは、切刃が断続的に炭素繊維に当たることで、炭素繊維が切刃に引きずられことなく切断されると云う効果によるものであり、炭素繊維自体が強力な強度を有する場合や繊炭素維の径が細い場合等に、炭素繊維切断時に切刃が繊維を引きずってしまうことを防止することができる。
また、第二マージン部（Ｍ２）の外周溝（１１）を食付き部（９）以外の箇所にのみ形成する場合、溝間のピッチを小さくして外周溝（１１）を集中して形成することが望ましい。
このように、第二マージン部（Ｍ２）の外周溝（１１）を、食付き部（９）を通過した以降の第二マージン部（Ｍ２）に集中させることにより、アンカットの発生を防止することができる。
これは、切刃が断続的に炭素繊維に当たることで、炭素繊維が切刃に引きずられことなく切断されると云う効果によるものであり、炭素繊維自体が強力な強度を有する場合や繊炭素維の径が細い場合等に、炭素繊維切断時に切刃が繊維を引きずってしまうことを防止することができる。
加えて、第三実施形態に係るドリル（３１）では、アンカットを防止するために第２背溝（ＢＣ２）を設けているため、すくいを強化することにより、すくい戻り現象が発生する可能性がある。
それゆえに、ドリル外径に大きめのバックテーパーを設けてすくい戻り現象を解消することが望ましい。
通常のドリルではドリル先端からドリル末端にかけて０．０４／１００（ｍｍ）程度のバックテーパーを設けているが、これを通常の１０倍に相当する０．４／１００（ｍｍ）（つまり、バックテーパー開始点からドリル末端方向に１００ｍｍ毎にドリル径が０．４ｍｍずつ小さくなる）とし、バックテーパーを外径部の起点より設けることですくい戻り現象を解消することができる。
それゆえに、ドリル外径に大きめのバックテーパーを設けてすくい戻り現象を解消することが望ましい。
通常のドリルではドリル先端からドリル末端にかけて０．０４／１００（ｍｍ）程度のバックテーパーを設けているが、これを通常の１０倍に相当する０．４／１００（ｍｍ）（つまり、バックテーパー開始点からドリル末端方向に１００ｍｍ毎にドリル径が０．４ｍｍずつ小さくなる）とし、バックテーパーを外径部の起点より設けることですくい戻り現象を解消することができる。
尚、第三実施形態に係るドリル（３１）は、第２背溝（ＢＣ２）、第二マージン部（Ｍ２）の外周溝（１１）の配置およびバックテーパー以外の特徴は第二実施形態に係るドリル（２１）と同様の特徴を備えている。
また、アンカットを防止する効果は、第２背溝（ＢＣ２）および第二マージン部（Ｍ２）の外周溝（１１）のいずれかの構成を備えることで奏することができる。
すくい戻り現象を解決するために、ドリル外径に大きめのバックテーパーを設けることは、第一実施形態及び第二実施形態にも効果があり、第三実施形態を含めた何れにも効果が確認されている。
また、アンカットを防止する効果は、第２背溝（ＢＣ２）および第二マージン部（Ｍ２）の外周溝（１１）のいずれかの構成を備えることで奏することができる。
すくい戻り現象を解決するために、ドリル外径に大きめのバックテーパーを設けることは、第一実施形態及び第二実施形態にも効果があり、第三実施形態を含めた何れにも効果が確認されている。
以下、本発明に係る炭素繊維複合材用ドリルの試験結果を示すことにより、本発明の効果をより明確なものとする。但し、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
＜試験１：航空機グレードの炭素繊維複合材に対する穿孔試験＞
以下の実施例１を用いて航空機グレードの炭素繊維複合材（厚さ１０．５ｍｍ、炭素繊維の太さ３μｍ）の穿孔試験を実施した。
実施例１：
先端角：１２０°
主切刃逃げ角：１０°
捩れ角：３０°
小径部外径：６．１５ｍｍ
小径部長さ：１０ｍｍ
小径部逃げ角：６.５°
食付き部傾斜角度：５°
食付き逃げ角８°
食付き部長さ：５ｍｍ
外周溝数：４（先端小径部と食付き部を含む第二マージン部に夫々４つ）
外周溝ピッチ：１．５ｍｍ
ドリル径：６．３５ｍｍ
材質：超硬合金
ダイヤモンドコーティング有
以下の実施例１を用いて航空機グレードの炭素繊維複合材（厚さ１０．５ｍｍ、炭素繊維の太さ３μｍ）の穿孔試験を実施した。
実施例１：
先端角：１２０°
主切刃逃げ角：１０°
捩れ角：３０°
小径部外径：６．１５ｍｍ
小径部長さ：１０ｍｍ
小径部逃げ角：６.５°
食付き部傾斜角度：５°
食付き逃げ角８°
食付き部長さ：５ｍｍ
外周溝数：４（先端小径部と食付き部を含む第二マージン部に夫々４つ）
外周溝ピッチ：１．５ｍｍ
ドリル径：６．３５ｍｍ
材質：超硬合金
ダイヤモンドコーティング有
実施例１のドリルを用いて炭素繊維複合材を切削した。
大鳥機構製、ＮＣフライスにて６，０００ＲＰＭ、送り４５６ｍｍ／ｍｉｎ条件を使用して炭素繊維複合材を穿孔した。
貫通孔数３０００まで実施した。
大鳥機構製、ＮＣフライスにて６，０００ＲＰＭ、送り４５６ｍｍ／ｍｉｎ条件を使用して炭素繊維複合材を穿孔した。
貫通孔数３０００まで実施した。
図９のＡおよびＢに示す如く、実施例１のドリルを用いて炭素繊維複合材を穿孔した結果、ドリルにより穿孔された孔（Ｈ）において、バリ、デラミネーション（層間剥離）、炭素繊維の切れ残りや孔周囲の盛上り等、炭素繊維複合材に対する不具合は一切生じていなかった（目視により確認）。
それゆえに、本発明に係るドリルは、航空機グレードの炭素繊維複合材に対して、バリ、デラミネーション（層間剥離）、炭素繊維の切れ残りや孔周囲の盛上り等、炭素繊維複合材に対する不具合を一切生じさせずに安定した切削および穿孔が可能であることがわかった。
それゆえに、本発明に係るドリルは、航空機グレードの炭素繊維複合材に対して、バリ、デラミネーション（層間剥離）、炭素繊維の切れ残りや孔周囲の盛上り等、炭素繊維複合材に対する不具合を一切生じさせずに安定した切削および穿孔が可能であることがわかった。
＜試験２：航空機に使用される炭素繊維複合材に対する穿孔試験＞
上記実施例１および以下の実施例２のドリルを用いて航空機に使用される炭素繊維複合材（厚さ６．０ｍｍ、炭素繊維の太さ２μｍ）の穿孔試験を実施した。
実施例２：
先端角：１２０°
主切刃逃げ角：１０°
捩れ角：３０°
小径部外径：５．９５ｍｍ
小径部長さ：１０ｍｍ
小径部逃げ角：６.５°
食付き部傾斜角度：５°
食付き逃げ角８°
食付き部長さ：５ｍｍ
外周溝数：４（先端小径部と第二マージン部に夫々４つ）
外周溝ピッチ：１．５ｍｍ（先端小径部）
外周溝ピッチ：１．０ｍｍ（第二マージン部）
ドリル径：６．３５ｍｍ
材質：超硬合金
ダイヤモンドコーティング有
上記実施例１および以下の実施例２のドリルを用いて航空機に使用される炭素繊維複合材（厚さ６．０ｍｍ、炭素繊維の太さ２μｍ）の穿孔試験を実施した。
実施例２：
先端角：１２０°
主切刃逃げ角：１０°
捩れ角：３０°
小径部外径：５．９５ｍｍ
小径部長さ：１０ｍｍ
小径部逃げ角：６.５°
食付き部傾斜角度：５°
食付き逃げ角８°
食付き部長さ：５ｍｍ
外周溝数：４（先端小径部と第二マージン部に夫々４つ）
外周溝ピッチ：１．５ｍｍ（先端小径部）
外周溝ピッチ：１．０ｍｍ（第二マージン部）
ドリル径：６．３５ｍｍ
材質：超硬合金
ダイヤモンドコーティング有
実施例１および実施例２のドリルを用いて炭素繊維複合材を切削した。
大鳥機構製、ＮＣフライスにて６，０００ＲＰＭ、送り４５６ｍｍ／ｍｉｎ条件を使用して炭素繊維複合材を穿孔した。
大鳥機構製、ＮＣフライスにて６，０００ＲＰＭ、送り４５６ｍｍ／ｍｉｎ条件を使用して炭素繊維複合材を穿孔した。
図１０は実施例１および実施例２のドリルを用いて炭素繊維複合材を穿孔した結果を示す図である。図１０の４つの孔の内、図中の上２つの孔（Ｈ１）が実施例１のドリルの切削により形成された孔であり、図中の下２つの孔（Ｈ２）が実施例２のドリルの切削により形成された孔である。
図１０に示す如く、実施例１および実施例２のドリルを用いて炭素繊維複合材を穿孔した結果、バリ、デラミネーション（層間剥離）、炭素繊維の切れ残りや孔周囲の盛上り等、炭素繊維複合材に対する不具合は一切生じていなかった（目視により確認）。
とりわけ、実施例２のドリルは、実施例１のドリルと比較して、形成された孔がよりきれいな状態であった。
それゆえに、本発明に係るドリルは、航空機に使用される炭素繊維複合材に対して、バリ、デラミネーション（層間剥離）、炭素繊維の切れ残りや孔周囲の盛上り等、炭素繊維複合材に対する不具合を一切生じさせずに安定した切削および穿孔が可能であることがわかった。
図１０に示す如く、実施例１および実施例２のドリルを用いて炭素繊維複合材を穿孔した結果、バリ、デラミネーション（層間剥離）、炭素繊維の切れ残りや孔周囲の盛上り等、炭素繊維複合材に対する不具合は一切生じていなかった（目視により確認）。
とりわけ、実施例２のドリルは、実施例１のドリルと比較して、形成された孔がよりきれいな状態であった。
それゆえに、本発明に係るドリルは、航空機に使用される炭素繊維複合材に対して、バリ、デラミネーション（層間剥離）、炭素繊維の切れ残りや孔周囲の盛上り等、炭素繊維複合材に対する不具合を一切生じさせずに安定した切削および穿孔が可能であることがわかった。
本発明に係る炭素繊維複合材用ドリルは、ハンドドリルやボール盤等を使用して孔あけ作業に用いられるドリルとして好適に使用される他、航空機製造で使用されるポジティブフィードドリルや機械加工用マシニングセンター等幅広い用途で使用され、殊に航空機等に使用される炭素繊維複合材の穿孔に対して好適に使用される。
１ ドリル（第一実施形態）
２１ ドリル（第二実施形態）
３１ ドリル（第三実施形態）
２ チゼル
３ シンニング切刃
４ 主切刃
５ 逃げ面
６ 切屑排出溝
７ ドリル径
８ 先端小径部
９ 食付き部
１０ 回転軌跡
１１ 外周溝
ＢＣ 背溝
Ｍ１ 第一マージン部
Ｍ１Ｃ 第一マージン部切刃
Ｍ２ 第二マージン部
Ｍ２１ 面取り部
Ｍ２Ｃ 第二マージン部切刃
Ｏ ドリル外周部
２１ ドリル（第二実施形態）
３１ ドリル（第三実施形態）
２ チゼル
３ シンニング切刃
４ 主切刃
５ 逃げ面
６ 切屑排出溝
７ ドリル径
８ 先端小径部
９ 食付き部
１０ 回転軌跡
１１ 外周溝
ＢＣ 背溝
Ｍ１ 第一マージン部
Ｍ１Ｃ 第一マージン部切刃
Ｍ２ 第二マージン部
Ｍ２１ 面取り部
Ｍ２Ｃ 第二マージン部切刃
Ｏ ドリル外周部
Claims (8)
- 回転軸対称に形成された２つの切刃を有し、
前記２つの切刃の各々は、ドリル先端からドリル外周側に向けて形成された主切刃と、前記主切刃よりドリル先端側に形成されたシンニング切刃とを有する炭素繊維複合材用ドリルであって、前記炭素繊維複合材用ドリルは、
回転軸対称に形成された２つの逃げ面を有し、
前記逃げ面よりドリル外周にかけて背溝が形成されることで、第一マージン部および前記第一マージン部のヒール側となる第二マージン部が形成されており、
前記第一マージン部は、第一マージン部切刃と、ドリル先端側からドリル末端側に向けて形成された先端小径部とを有し、
前記先端小径部は、逃げ面を有し、
前記第二マージン部は、第二マージン部切刃と、ドリル先端側からドリル末端側に向けて傾斜が設けられた食付き部とを有し、
前記食付き部は、逃げ面と、食付き部切刃とを有し、
前記背溝は、前記第二マージン部側から前記第一マージン部側に延びるように、前記第二マージン部側の背溝の溝深さが前記第一マージン部側（Ｍ１）の背溝（ＢＣ）よりも深くなっており、
当該第二マージン部（Ｍ２）側の背溝（ＢＣ）の深さは、前記炭素繊維複合材用ドリルの回転軸に沿ってドリル先端側から見た際において当該ドリルの回転軸からドリル外周（Ｏ）までの距離と、前記ドリルの回転軸から第２背溝（ＢＣ２）までの距離との差である、
ことを特徴とする、炭素繊維複合材用ドリル。 - 前記先端小径部のドリル長手方向の長さは、前記食付き部のドリル長手方向の長さ以上であることを特徴とする、請求項１に記載の炭素繊維複合材用ドリル。
- 前記先端小径部の捩れ角と、前記先端小径部よりもドリル末端側のドリル外周部の捩れ角とが異なる角度であることを特徴とする、請求項１または２に記載の炭素繊維複合材用ドリル。
- 前記第一マージン部および／または前記第二マージン部には、１以上の外周溝が形成されていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の炭素繊維複合材用ドリル。
- 前記第一マージン部の外周溝は、前記先端小径部にのみ形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の炭素繊維複合材用ドリル。
- 前記第二マージン部の外周溝は、前記食付き部以外の箇所にのみ形成されていることを特徴とする請求項４または５に記載の炭素繊維複合材用ドリル。
- ドリル外周部には、バックテーパーが設けられていることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の炭素繊維複合材用ドリル。
- 前記炭素繊維複合材用ドリルにはダイヤモンドコーティングが施されていることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の炭素繊維複合材用ドリル。
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