JP7331324B2

JP7331324B2 - ドリル

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Publication number: JP7331324B2
Application number: JP2021542009A
Authority: JP
Inventors: 真有香背川; 真知子阿部; 暁彦植田; 義則谷川; 高志原田
Original assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Current assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Priority date: 2019-08-27
Filing date: 2020-05-22
Publication date: 2023-08-23
Anticipated expiration: 2040-05-22
Also published as: WO2021038987A1; JPWO2021038987A1; EP4023375A1; US20220288699A1; CN114302783B; KR20220047580A; CN114302783A; EP4023375A4

Description

本開示は、ドリルに関する。本出願は、２０１９年８月２７日に出願した日本特許出願である特願２０１９－１５４５５５号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。

ダイヤモンドは極めて高い硬度を有しているため、ドリル等の切削工具に使用されている。

特開２００２－３６０１７号公報（特許文献１）には、単結晶ダイヤモンドを先端に有するドリルであって、該単結晶ダイヤモンドの先端部は四角錐面を有するドリルが開示されている。

特開２００３－２６０６１２号公報（特許文献２）には、シャンクの先端にダイヤモンドによる加工部が設けられたダイヤモンド工具であって、切れ刃として機能する３本の稜を有する三角錐状の加工部を備えたダイヤモンド工具が開示されている。

特開２００２－３６０１７号公報特開２００３－２６０６１２号公報

本開示のドリルは、ダイヤモンドからなる刃先部と、前記刃先部に連続するダイヤモンドからなる胴体部とを備え、ドリル軸を中心として回転するドリルであって、
前記刃先部はＮが４以上の整数であるＮ本の切れ刃を含み、
前記Ｎ本の切れ刃のそれぞれは、ドリル軸上に存在する頂点を含むＮ角錐の前記頂点につながるＮ本の稜のそれぞれを含み、
前記ドリル軸を法線とし、かつ、前記刃先部と前記胴体部との境界を含む断面における前記ドリルの面積をＳ１とし、前記断面における前記ドリル軸から前記ドリルの外縁までの距離の最大値をｒとし、前記ｒを半径とする円の面積をＳ２とした場合、前記Ｓ２に対する前記Ｓ１の割合が３０％以上６０％以下である、ドリルである。

図１は、実施の形態１のドリルの斜視図である。図２は、図１のドリルを刃先部の頂点側から見た平面図である。図３は、図１のドリルのＸ－Ｘ線における断面図である。図４は、実施の形態２のドリルの斜視図である。図５は、図４ドリルを刃先部の頂点側から見た平面図である。図６は、図４のドリルのＸ－Ｘ線における断面図である。図７は、実施の形態２のドリルの他の一例の斜視図である。図８は、図７のドリルを刃先部の頂点側から見た平面図である。図９は、図７のドリルのＸ－Ｘ線における断面図である。図１０は、実施の形態３のドリルの斜視図である。図１１は、図１０のドリルを刃先部の頂点側から見た平面図である。図１２は、図１０のドリルのＸ－Ｘ線における断面図である。図１３は、実施の形態４のドリルの斜視図である。図１４は、図１３のドリルを刃先部の頂点側から見た平面図である。図１５は、図１３のドリルのＸ－Ｘ線における断面図である。図１６は、実施の形態５のドリルの斜視図である。図１７は、図１６のドリルを刃先部の頂点側から見た平面図である。図１８は、図１６のドリルのＸ－Ｘ線における断面図である。図１９は、刃先部にダイヤモンドを用いた従来のドリルの一例の斜視図である。図２０は、図１９のドリルを刃先部の頂点側から見た平面図である。図２１は、図１９のドリルのＸ－Ｘ線における断面図である。図２２は、実施例で作製されたドリルを説明するための図である。

[本開示が解決しようとする課題]
ドリルでの穴開け加工時に、ドリルと加工穴との隙間に切屑が溜まると、ドリルが折れて工具寿命が短くなる。よって、優れた切屑排出性及び長い工具寿命を有するドリルが求められている。

そこで、本開示は、優れた切屑排出性及び長い工具寿命を有するドリルを提供することを目的とする。

[本開示の効果]
本開示のドリルは、優れた切屑排出性及び長い工具寿命を有する。

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。

（１）本開示のドリルは、
ダイヤモンドからなる刃先部と、前記刃先部に連続するダイヤモンドからなる胴体部とを備え、ドリル軸を中心として回転するドリルであって、
前記刃先部はＮが４以上の整数であるＮ本の切れ刃を含み、
前記Ｎ本の切れ刃のそれぞれは、前記ドリル軸上に存在する頂点を含むＮ角錐の前記頂点につながるＮ本の稜のそれぞれを含み、
前記ドリル軸を法線とし、かつ、前記刃先部と前記胴体部との境界を含む断面における前記ドリルの面積をＳ１とし、前記断面における前記ドリル軸から前記ドリルの外縁までの距離の最大値をｒとし、前記ｒを半径とする円の面積をＳ２とした場合、前記Ｓ２に対する前記Ｓ１の割合が３０％以上６０％以下である、ドリルである。

本開示のドリルは、優れた切屑排出性及び長い工具寿命を有する。

（２）前記Ｓ２に対する前記Ｓ１の割合が４５％以上５５％以下であることが好ましい。これによると、ドリルの切屑排出性が更に向上する。

（３）前記ダイヤモンドは、平均粒径が１００ｎｍ以下、かつ、純度が９９％以上の多結晶ダイヤモンドからなることが好ましい。これによると、ドリルの強度、硬度及び耐熱性が向上する。

（４）前記ダイヤモンドは、単結晶ダイヤモンドからなることが好ましい。これによると、熱伝導性が高いため刃先の摩耗進展が遅く、エッジがシャープな状態を維持しやすく、切れ味が向上する。

［本開示の実施形態の詳細］
本開示のドリルの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。本開示の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、必ずしも実際の寸法関係を表すものではない。

本開示のドリルの理解を助けるために、まず、従来の刃先部にダイヤモンドを用いたドリルについて説明するとともに、逐次本開示の機能と対比して説明する。図１９は、刃先部８１にダイヤモンドを用いた従来のドリル８１０の一例を示す斜視図である。図２０は、図１９のドリル８１０を刃先部８１の先端Ｔ側から見た平面図である。図２１は、図１９のドリル８１０のＸ－Ｘ線における断面図である。

ダイヤモンドは硬度が高いため、加工形状に制約がある。従って、図１９及び図２０に示されるように、従来のドリルでは、刃先部８１の形状は正四角錐等の加工の容易な形状が採用されていた。しかし、従来のドリルの形状によると、ドリルと加工穴との隙間に切屑が溜まり、このためドリルが折れ、工具寿命が短くなることがあった。

上記状況に鑑み、本発明者らは鋭意検討の結果、ダイヤモンドからなる刃先部においても、容易に作製することのできる形状であり、かつ、切屑排出性に優れたドリルの形状を新たに創作し、本開示を完成させた。

本開示のドリルは、ダイヤモンドからなる刃先部と、刃先部に連続するダイヤモンドからなる胴体部とを備え、ドリル軸を中心として回転するドリルであって、刃先部はＮが４以上の整数であるＮ本の切れ刃を含み、Ｎ本の切れ刃のそれぞれは、ドリル軸上に存在する頂点を含むＮ角錐の頂点につながるＮ本の稜のそれぞれを含み、ドリル軸を法線とし、かつ、刃先部と胴体部との境界を含む断面におけるドリルの面積をＳ１とし、断面におけるドリル軸からドリルの外縁までの距離の最大値をｒとし、ｒを半径とする円の面積をＳ２とした場合、Ｓ２に対するＳ１の割合が３０％以上６０％以下である。

本開示のドリルは、ダイヤモンドからなる刃先部を有し、該刃先部はＮが４以上の整数であるＮ本の切れ刃を含み、該Ｎ本の切れ刃のそれぞれは、ドリル軸上に存在する頂点を含むＮ角錐の頂点につながるＮ本の稜のそれぞれを含む。このような刃先部は、Ｎ角錐面を含む。

Ｎ角錐面は、物体を平面で切り出すことにより形成することができる。従って、Ｎ角錐面を含む刃先部は、ダイヤモンドを加工して形成することが容易な形状である。

更に、本開示のドリルは、ドリル軸を法線とし、かつ、刃先部と胴体部との境界を含む断面におけるドリルの面積をＳ１とし、該断面におけるドリル軸からドリルの外縁までの距離の最大値をｒとし、ｒを半径とする円の面積をＳ２とした場合、Ｓ２に対するＳ１の割合が３０％以上６０％以下である。Ｓ１は、ドリル軸を法線とする断面における、ドリルの加工穴の形成に寄与する部分の面積に相当する。Ｓ２は、ドリル軸を法線とする断面における、ドリルの加工穴の面積に相当する。

Ｓ２に対するＳ１の割合が小さいほど、加工穴とドリルとの隙間が大きくなるため切屑排出性が向上する。例えば、図１９～図２１に示されるような刃先部が正四角錐から成る従来のドリルでは、Ｓ２（図２１において円Ｒ８の面積）に対するＳ１（図２１において、斜線で示されるドリル８１０の断面積）の割合は約６４％である。一方、本開示のドリルでは、Ｓ２に対するＳ１の割合は３０％以上６０％以下であるため、従来のドリルよりも切屑排出性が向上している。

Ｓ２に対するＳ１の割合の下限は、ドリルの強度を確保する観点から、３０％である。Ｓ２に対するＳ１の割合は、４５％以上５５％以下が好ましい。

本開示のドリルにおいて、刃先部を形成するダイヤモンドは特に限定されず、天然ダイヤモンド及び合成ダイヤモンドのいずれも用いることができる。合成ダイヤモンドとしては、多結晶ダイヤモンド及び単結晶ダイヤモンドのいずれも用いることができる。

ダイヤモンドとして、多結晶ダイヤモンドを用いることが好ましい。これによると、ドリルは十分な強度、硬度及び耐熱性を有することができる。

ダイヤモンドは、平均粒径が１００ｎｍ以下、かつ、純度が９９％以上の多結晶ダイヤモンドからなることが好ましい。これによると、ドリルの強度、硬度及び耐熱性が更に向上する。

多結晶ダイヤモンドの平均粒径の下限は、特に限定する必要はないが、製造上の観点からは１０ｎｍとすることができる。多結晶ダイヤモンドの平均粒径は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下が好ましく、１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下がより好ましい。

本明細書における多結晶ダイヤモンドの平均粒径は、走査電子顕微鏡を用いた切断法により測定される。具体的な測定方法について、下記に説明する。

まず多結晶ダイヤモンドの表面を鏡面研磨し、該研磨面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、多結晶ダイヤモンドを倍率３００００倍で観察し、ＳＥＭ画像を得る。

次に、そのＳＥＭ画像に円を描き、その円の中心から８本の直線を放射状（各直線間の交差角度がほぼ等しくなるよう）に円の外周まで引く。この場合、円の直径は、上記の直線１本あたりに載るダイヤモンド粒子の個数が１０～５０個程度になるように設定する。

引続き、上記の各直線毎にダイヤモンド粒子の結晶粒界を横切る数を数え、直線の長さをその横切る数で割ることにより平均切片長さを求める。該平均切片長さに１．１２８をかけて得られる数値を該ＳＥＭ画像における多結晶ダイヤモンドの平均粒径とする。

１つの試料に対して別々の箇所を撮影した３枚のＳＥＭ画像を使用し、各ＳＥＭ画像毎に上記の方法で多結晶ダイヤモンドの平均粒径を求める。得られた３つの多結晶ダイヤモンド平均粒径の平均値を、本明細書における多結晶ダイヤモンドの平均粒径とする。

ダイヤモンドの純度は９９％以上が好ましく、９９％以上１００％以下がより好ましく、９９．９９％以上１００％以下が更に好ましい。ダイヤモンドの純度は、ＳＩＭＳ（ＳｅｃｏｎｄａｒｙＩｏｎＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）分析や多結晶ダイヤモンドのＸ線回析パターンにより測定することができる。

多結晶ダイヤモンドの製造方法は特に限定されない。例えば、グラファイト型層状構造の炭素物質を、焼結助剤や触媒を添加せずに、超高温高圧下で焼結して得られる多結晶ダイヤモンドを用いることができる。

ダイヤモンドは、単結晶ダイヤモンドからなることが好ましい。これによると、熱伝導性が高いため刃先の摩耗進展が遅く、エッジがシャープな状態を維持しやすく、切れ味が向上する。

単結晶ダイヤモンドとしては、天然ダイヤモンド及び合成単結晶ダイヤモンドが挙げられる。合成単結晶ダイヤモンドの製造方法は特に限定されない。例えば、高圧合成法や気相合成法を用いて作製された合成単結晶ダイヤモンドを用いることができる。

本開示のドリルについて、下記の実施の形態１～実施の形態７において更に具体的に説明する。

［実施の形態１］
図１は実施の形態１のドリルの斜視図である。図２は、図１のドリルを刃先部の頂点Ｔ側から見た平面図である。図３は、図１のドリルのＸ－Ｘ線における断面図である。

実施の形態１のドリル１０は、ダイヤモンドからなる刃先部１と、刃先部１と接続され、ダイヤモンドからなる胴体部２とを備え、ドリル軸Ｏを中心として回転する。本明細書中、刃先部とは、ドリルのうち、切れ刃を有する部分を示す。刃先部と胴体部との境界は、ドリル軸を法線とし、かつ、切れ刃のうち最も長い切れ刃の胴体部側の端部Ａを通る断面上に位置する。

刃先部１及び胴体部２は、本体部３を形成している。ドリル１０は、更に、本体部３と接続され、ドリル１０を保持具（図示せず。）と接続するための接続部４を備えることができる。

刃先部１は、４本の切れ刃５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを含む。切れ刃５ａ及び５ｂは長さが同一であり、切れ刃５ｃ及び５ｄは長さが同一である。切れ刃５ａ，５ｂは、切れ刃５ｃ，５ｄよりも長い。

４本の切れ刃５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのそれぞれは、ドリル軸Ｏ上に存在する頂点Ｔを含む正四角錐の４本の稜のそれぞれを含む。図１及び図２において、該正四角錐は、刃先部１の頂点Ｔを頂点とし、点線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４で囲まれる正方形を底面とする正四角錐として示される。

ドリル１０は、ドリル軸Ｏを法線とし、かつ、刃先部１と胴体部２との境界を含む断面（図１のＸ－Ｘ線における断面）におけるドリル１０の面積をＳ１とし、該断面におけるドリル軸Ｏからドリル１０の外縁までの距離の最大値をｒ１とし、ｒ１を半径とする円Ｒ１の面積をＳ２とした場合、Ｓ２に対するＳ１の割合が３０％以上６０％以下である。

図３（実施の形態１）と図２１（従来のドリル）とを比較すると、実施の形態１のドリルは、従来のドリルに比べて、Ｓ２（円Ｒ１の面積）に対するＳ１（ドリル１０の断面積）の割合が小さくなっていることがわかる。従って、加工穴のサイズが同一の場合、実施の形態１のドリルは、従来のドリルよりもドリルと加工穴との隙間が大きく、切屑排出性が向上している。該ドリルは切屑が隙間に溜まることによるドリルの欠損が生じず、長寿命を有することができる。

胴体部２は、ドリル軸Ｏを法線とし、かつ、刃先部と胴体部との境界を含む断面（図１のＸ－Ｘ線における断面）におけるドリル１０の形状（六角形）を底面とする六角柱形状とすることができる。

上記では、ドリルは、刃先部が４本の切れ刃を含み、４本の切れ刃のそれぞれは、ドリル軸上に存在する頂点を含む正四角錐の頂点につながる４本の稜のそれぞれを含む場合として説明したが、ドリルの形状はこれに限定されない。例えば、ドリルは、刃先部に含まれる切れ刃の数Ｎが４以上の整数であり、Ｎ本の切れ刃のそれぞれは、ドリル軸上に存在する頂点を含む正Ｎ角錐の頂点につながるＮ本の稜のそれぞれを含む形態とすることができる。中でも、Ｎは４以上の偶数であることが、加工穴の形状の観点から好ましい。Ｎの上限は特に限定されないが、例えば、１０とすることができる。すなわち、Ｎは、４以上１０以下の整数とすることができ、４以上１０以下の偶数であることが好ましい。

実施の形態１において、刃先部の全体は、正Ｎ角錐形状の底面の複数の頂点のうち、２つ以上の頂点のそれぞれが、底面に垂直な平面で切り落とされた形状とすることができる。

頂点を切り落とす際は、ドリル軸を法線とし、かつ、刃先部と胴体部との境界を含む断面におけるドリルの形状が線対称及び／又は点対称の形状となり、Ｓ２に対するＳ１の割合が３０％以上６０％以下となるように頂点を底面に垂直な平面で切り落とすことが好ましい。これにより、得られたドリルはドリルと加工穴との隙間が十分に大きく、切屑排出性が向上している。該ドリルは切屑が隙間に溜まることによるドリルの欠損が生じず、長寿命を有することができる。

［実施の形態２］
図４は実施の形態２のドリルの斜視図である。図５は、図４のドリルを刃先部の頂点Ｔ側からから見た平面図である。図６は、図４のドリルのＸ－Ｘ線における断面図である。

実施の形態２のドリル２１０は、刃先部２１及び胴体部２２の形状以外は、実施の形態１のドリルと同様の構成とすることができる。従って、実施の形態２では、刃先部２１及び胴体部２２の形状について説明する。

刃先部２１は、８本の切れ刃２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｇ，２５ｈを含む。８本の切れ刃のうち、２本の切れ刃２５ａ，２５ｂは長さが同一であり、他の６本の切れ刃２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｇ，２５ｈよりも長い。

８本の切れ刃２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｇ，２５ｈのそれぞれは、ドリル軸Ｏ上に存在する頂点Ｔを含む八角錐の８本の稜のそれぞれを含む。図４及び図５において、該八角錐は、刃先部２１の頂点Ｔを頂点とし、実線Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，Ｌ２４，Ｌ２５，Ｌ２６，Ｌ２７，Ｌ２８で囲まれる八角形を底面とする八角錐として示される。

本実施形態では、刃先部の切れ刃２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｇ，２５ｈのそれぞれと、各切れ刃に対応する八角錐の８本の稜のそれぞれとは、長さが一致している。すなわち、刃先部２１は、八角錐形状である。該八角錐の底面は、線対称かつ点対称の八角形である。図６に示されるように、底面の八角形は、ドリル軸Ｏを通過する４本の対角線Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３，Ｄ２４のうち、１本の対角線Ｄ２１が最も長く、他の３本の対角線Ｄ２２，Ｄ２３，Ｄ２４は対角線Ｄ２１よりも短い。

ドリル２１０は、ドリル軸Ｏを法線とし、かつ、刃先部２１と胴体部２２との境界を含む断面（図４のＸ－Ｘ線における断面）におけるドリル２１０の面積をＳ１とし、該断面におけるドリル軸Ｏからドリル２１０の外縁までの距離の最大値をｒ２とし、ｒ２を半径とする円Ｒ２の面積をＳ２とした場合、Ｓ２に対するＳ１の割合が３０％以上６０％以下である。

図６（実施の形態２）と図２１（従来のドリル）とを比較すると、実施の形態２のドリルは、従来のドリルに比べて、Ｓ２に対するＳ１の割合が小さくなっていることがわかる。従って、加工穴のサイズが同一の場合、実施の形態２のドリルは、従来のドリルよりもドリルと加工穴との隙間が大きく、切屑排出性が向上している。該ドリルは切屑が隙間に溜まることによるドリルの欠損が生じず、長寿命を有することができる。

胴体部２２は、ドリル軸Ｏを法線とし、かつ、刃先部と胴体部との境界を含む断面（図４のＸ－Ｘ線における断面）におけるドリル２１０の形状（八角形）を底面とする八角柱形状とすることができる。

上記では、ドリルは、刃先部が８本の切れ刃を含み、８本の切れ刃のそれぞれは、ドリル軸上に存在する頂点を含む八角錐の頂点につながる８本の稜のそれぞれを含む場合として説明したが、ドリルの形状はこれに限定されない。例えば、ドリルは、刃先部に含まれる切れ刃の数Ｎが４以上の整数であり、Ｎ本の切れ刃のそれぞれは、ドリル軸上に存在する頂点を含むＮ角錐の頂点につながるＮ本の稜のそれぞれを含む形態とすることができる。中でも、Ｎは４以上の偶数であることが、加工穴の形状の観点から好ましい。Ｎが４以上の偶数の場合は、底面のＮ角形は、線対称かつ点対称形状であり、ドリル軸Ｏを通過する（Ｎ／２）本の対角線は、異なる長さの対角線を含むことが好ましい。参考までに、Ｎが４の場合のドリル３１０を、図７～図９に示す。Ｎの上限は特に限定されないが、例えば、１０とすることができる。すなわち、Ｎは、４以上１０以下の整数とすることができ、４以上１０以下の偶数であることが好ましい。

［実施の形態３］
図１０は実施の形態３のドリルの斜視図である。図１１は、図１０のドリルを刃先部の頂点Ｔ側からから見た平面図である。図１２は、図１０のドリルのＸ－Ｘ線における断面図である。

実施の形態３のドリル４１０は、刃先部４１及び胴体部４２の形状以外は、実施の形態１のドリルと同様の構成とすることができる。従って、実施の形態３では、刃先部４１及び胴体部４２の形状について説明する。

刃先部４１は、４本の切れ刃４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄを含む。４本の切れ刃は全て長さが同一である。

４本の切れ刃４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄのそれぞれは、ドリル軸Ｏ上に存在する頂点Ｔを含む四角錐の４本の稜のそれぞれを含む。図１０及び図１１において、該四角錐は、刃先部４１の頂点Ｔを頂点とし、実線Ｌ４１，Ｌ４２，Ｌ４３，Ｌ４４で囲まれる矩形を底面とする四角錐として示される。

本実施形態では、刃先部の切れ刃４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄのそれぞれと、各切れ刃に対応する四角錐の４本の稜のそれぞれとは、長さが一致している。すなわち、刃先部４１は、四角錐形状である。該四角錐の底面は、矩形である。

ドリル４１０は、ドリル軸Ｏを法線とし、かつ、刃先部と胴体部との境界を含む断面（図１０のＸ－Ｘ線における断面）におけるドリル４１０の面積をＳ１とし、該断面におけるドリル軸Ｏからドリル４１０の外縁までの距離の最大値をｒ４とし、ｒ４を半径とする円Ｒ４の面積をＳ２とした場合、Ｓ２に対するＳ１の割合が３０％以上６０％以下である。

図１２と（実施の形態３）と図２１（従来のドリル）とを比較すると、実施の形態３のドリルは、従来のドリルに比べて、Ｓ２に対するＳ１の割合が小さくなっていることがわかる。従って、加工穴のサイズが同一の場合、実施の形態３のドリルは、従来のドリルよりもドリルと加工穴との隙間が大きく、切屑排出性が向上している。該ドリルは切屑が隙間に溜まることによるドリルの欠損が生じず、長寿命を有することができる。

胴体部４２は、ドリル軸Ｏを法線とし、かつ、刃先部と胴体部との境界を含む断面（図１０のＸ－Ｘ線における断面）におけるドリル４１０の形状（矩形）を底面とする四角柱形状とすることができる。

［実施の形態４］
図１３は実施の形態４のドリルの斜視図である。図１４は、図１３のドリルを刃先部の頂点Ｔ側からから見た平面図である。図１５は、図１３のドリルのＸ－Ｘ線における断面図である。

実施の形態４のドリル５１０は、刃先部５１及び胴体部５２の形状以外は、実施の形態１のドリルと同様の構成とすることができる。従って、実施の形態４では、刃先部及び胴体部の形状について説明する。

刃先部５１は、４本の切れ刃５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄを含む。切れ刃５５ａ及び５５ｂは長さが同一であり、切れ刃５５ｃ及び５５ｄは長さが同一である。切れ刃５５ａ，５５ｂは、切れ刃５５ｃ，５５ｄよりも長い。

４本の切れ刃５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄのそれぞれは、ドリル軸Ｏ上に存在する頂点Ｔを含む正四角錐の４本の稜のそれぞれを含む。図１３及び図１４において、該正四角錐は、刃先部５１の頂点Ｔを頂点とし、点線Ｌ５１，Ｌ５２，Ｌ５３，Ｌ５４で囲まれる菱形を底面とする四角錐として示される。

ドリル５１０は、ドリル軸Ｏを法線とし、かつ、刃先部と胴体部との境界を含む断面（図１３のＸ－Ｘ線における断面）におけるドリル５１０の面積をＳ１とし、該断面におけるドリル軸Ｏからドリル５１０の外縁までの距離の最大値をｒ５とし、ｒ５を半径とする円Ｒ５の面積をＳ２とした場合、Ｓ２に対するＳ１の割合が３０％以上６０％以下である。

図１５（実施の形態４）と図２１（従来のドリル）とを比較すると、実施の形態４のドリルは、従来のドリルに比べて、Ｓ２に対するＳ１の割合が小さくなっていることがわかる。従って、加工穴のサイズが同一の場合、実施の形態４のドリルは、従来のドリルよりもドリルと加工穴との隙間が大きく、切屑排出性が向上している。該ドリルは切屑が隙間に溜まることによるドリルの欠損が生じず、長寿命を有することができる。

胴体部５２は、ドリル軸Ｏを法線とし、かつ、刃先部と胴体部との境界を含む断面（図１３のＸ－Ｘ線における断面）におけるドリル５１０の形状（２つの弧で囲まれる平面形状）を底面とする柱形状とすることができる。

［実施の形態５］
図１６は実施の形態５のドリルの斜視図である。図１７は、図１６のドリルを刃先部の頂点Ｔ側からから見た平面図である。図１８は、図１６のドリルのＸ－Ｘ線における断面図である。

実施の形態５のドリル６１０は、刃先部６１及び胴体部６２の形状以外は、実施の形態１のドリルと同様の構成とすることができる。従って、実施の形態５では、刃先部６１及び胴体部６２の形状について説明する。

刃先部６１は、４本の切れ刃６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄを含む。４本の切れ刃は全て長さが同一である。

４本の切れ刃６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄのそれぞれは、ドリル軸Ｏ上に存在する頂点Ｔを含む四角錐の４本の稜のそれぞれを含む。図１６及び図１７において、該四角錐は、刃先部６１の頂点Ｔを頂点とし、実線Ｌ６１，Ｌ６３，点線Ｌ６２，Ｌ６４で囲まれる矩形を底面とする四角錐として示される。

ドリル６１０は、ドリル軸Ｏを法線とし、かつ、刃先部と胴体部との境界を含む断面（図１６のＸ－Ｘ線における断面）におけるドリル６１０の面積をＳ１とし、該断面におけるドリル軸Ｏからドリル６１０の外縁までの距離の最大値をｒ６とし、ｒ６を半径とする円Ｒ６の面積をＳ２とした場合、Ｓ２に対するＳ１の割合が３０％以上６０％以下である。

図１８（実施の形態５）と図２１（従来のドリル）とを比較すると、実施の形態５のドリルは、従来のドリルに比べて、Ｓ２に対するＳ１の割合が小さくなっていることがわかる。従って、加工穴のサイズが同一の場合、実施の形態５のドリルは、従来のドリルよりもドリルと加工穴との隙間が大きく、切屑排出性が向上している。該ドリルは切屑が隙間に溜まることによるドリルの欠損が生じず、長寿命を有することができる。

胴体部６２は、ドリル軸Ｏを法線とし、かつ、刃先部と胴体部との境界を含む断面（図１６のＸ－Ｘ線における断面）におけるドリル６１０の形状（一組の平行線と、一組の弧で囲まれる形状）を底面とする柱形状とすることができる。該柱形状は、円柱の側面が、底面に垂直な方向に、一組の平行な面で、切り落とされた形状である。

本実施の形態を実施例によりさらに具体的に説明する。ただし、これらの実施例により本実施の形態が限定されるものではない。

［試料１～試料８］
試料１～試料８のドリルとして、実施の形態１と同様の構成を有し、刃先部及び胴体部が多結晶ダイヤモンドからなるドリル（工具サイズ：φ０．５ｍｍ、胴体部長さ０．５ｍｍ）を作製した。

図２２は、ドリル軸Ｏを法線とし、かつ、刃先部と胴体部との境界を含む断面における試料１～試料８のドリルの断面の形状を示す図である。試料１～試料８のそれぞれのドリルにおける、図２２に示されるＸ及びＹの長さを表１の「Ｘ（μｍ）」及び「Ｙ（μｍ）」欄に示す。更に、Ｘ及びＹの長さに基づき、ｒ１を半径とする円Ｒ１の面積Ｓ２に対する、ドリルの断面の面積Ｓ１の割合を算出した。得られた値を表１の「Ｓ１／Ｓ２（％）」欄に示す。

［試料９］
試料９のドリルとして、図１９と同様の構成を有し、刃先部及び胴体部が多結晶ダイヤモンドからなるドリル（工具サイズ：φ０．５ｍｍ、胴体部長さ０．５ｍｍ）を作製した。図１９のドリルの断面形状は、図２１に示される通りであり、対角線の長さ（図２１においてｒ８×２で示される長さ）は５００μｍである。

［評価］
試料１～試料９のドリルを用いて、以下の切削条件で穴開け加工を行った。加工時の切屑排出性及び加工穴数を評価した。

＜切削条件＞
被削材材質：シリコン、厚み６．５ｍｍ
穴深さ：６ｍｍ
主軸回転数：ｎ=３００００/ｍｉｎ
送り速度：Ｖｆ=１００ｍｍ/ｍｉｎ
Ｓｔｅｐ＝０．０４ｍｍ
Ｗｅｔ加工

＜評価項目＞
（切屑排出性）
Ａ：溝に切屑が詰まらずに排出された。
Ｂ：溝に切屑の詰まりが発生した。
結果を表１の「切屑排出性」欄に示す。

（加工可能穴数）
加工穴数１０個ごとに、切れ刃の欠けの発生の有無を観察した。切れ刃に欠けが発生するまでの加工穴数を計測した。結果を表１の「加工可能穴数（個）」欄に示す。

［考察］
試料３～試料８のドリルは、４本の切れ刃を含み、Ｓ２に対するＳ１の割合（Ｓ１／Ｓ２）が３０％以上６０％以下で実施例に該当する。試料３～試料８のドリルは、切屑排出性が良好であり、加工穴数も１０００個以上であり長寿命であった。

試料１及び試料２のドリルは、Ｓ２に対するＳ１の割合（Ｓ１／Ｓ２）が３０％未満であり、比較例に該当する。試料１のドリルは、加工開始と同時に切れ刃が欠損し、穴開け加工を行うことができなかった。試料２のドリルは、切屑排出性は良好であったが、加工穴数が１００個であり、実施例に比べると短寿命であった。

試料９のドリルは、Ｓ２に対するＳ１の割合（Ｓ１／Ｓ２）が６０％を超え、比較例に該当する。試料９のドリルは、切屑排出性が悪く、加工穴数も１０個であり短寿命であった。

以上のように本開示の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせたり、様々に変形することも当初から予定している。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１刃先部、２，２２，３２，４２，５２，６２，７２，８２胴体部、３，２３，３３，４３，５３，６３，７３，８３本体部、４接続部、１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０，７１０，８１０ドリル、Ｔ頂点、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｇ，２５ｈ，３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ，５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄ，６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄ切れ刃

Claims

ダイヤモンドからなる刃先部と、前記刃先部に連続する前記ダイヤモンドからなる胴体部とを備え、ドリル軸を中心として回転するドリルであって、
前記刃先部はＮが４以上の整数であるＮ本の切れ刃を含み、
前記Ｎ本の切れ刃のそれぞれは、前記ドリル軸上に存在する頂点を含むＮ角錐の前記頂点につながるＮ本の稜のそれぞれを含み、
前記ドリル軸を法線とし、かつ、前記刃先部と前記胴体部との境界を含む断面における前記ドリルの面積をＳ１とし、前記断面における前記ドリル軸から前記ドリルの外縁までの距離の最大値をｒとし、前記ｒを半径とする円の面積をＳ２とした場合、前記Ｓ２に対する前記Ｓ１の割合が３０％以上６０％以下であり、
前記胴体部は、前記断面における前記ドリルの形状を底面とする柱形状である、ドリル。
前記Ｓ２に対する前記Ｓ１の割合が４５％以上５５％以下である、請求項１に記載のドリル。
前記ダイヤモンドは、平均粒径が１００ｎｍ以下、かつ、純度が９９％以上の多結晶ダイヤモンドからなる、請求項１又は請求項２に記載のドリル。
前記ダイヤモンドは、単結晶ダイヤモンドからなる、請求項１又は請求項２に記載のドリル。