JPH02292106A - ドリル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は、炭素繊維やケブラー繊維等により構成した
礒帷強化複合材料の穴明け加工に用いて好適なドリルに
関するものである。

［従来の技術とその課１１１ＬＩ ？年■、繊維強化複合材料の開発が急速に進められ、Ｆ
ＲＰ等で構成した素材を機械加工する場合が多くなって
いる。たとえば、ＣＦＲＰは、合成樹脂を炭素繊維で強
化したもので、合成樹脂内に織った炭素繊維を介在させ
ることにより合成樹脂の引張り強度を高めたものである
。ところが、ＣＦＲＰ等の機械加工は、その内部の強化
繊維の存在により極めて困難であった。特に、ドリルで
穴明け加工をする場合に、ドリルの入り側と抜け側のみ
ならず穴の内周においても強化繊維がぼりやむしれとな
って残ってしまい、穴明け加工が不可能に近い状態であ
った。このため、繊維強化複合材料の穴明け加工に適し
たドリルが強く要望されていた。

［発明の目的コ この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、強化繊
維によるぼりやむしれを発生させることなく穴明け加工
を行うことができるドリルを提供することを目的とする
。

［課題を解決するための手段］ この発明のドリルは、軸線回りに回転させられるドリル
本体の先端部に、先端側から基端側へ向かうにしたがっ
て横断面積が増加する略多角錐状の錐部を設け、この錐
部の外周稜線部に沿って加工すべき穴の中央部を切削す
る切刃を形成し、上記ドリル本体の外周に先端側から基
端側へ向かうに従って回転方向へ進むねじれ溝形成し、
このねじれ溝の回転方向を向く壁面の先端稜線部に加工
すべき穴の外周側を切削する切刃を形成したものである
。

［作用］ たとえば、細い糸を峡で切断する場合を考えてみると、
鋏の２枚の刃の間に隙間が生じていると糸はうまく切れ
ない。つまり、２枚の刃が互いに強く押し付けられ、こ
れによって、２枚の刃で糸を強《挟まないと糸はうまく
切れず、これは、ＣＦＲＰ等の強化繊維を切刃で切断す
る場合も同じである。上記構成のドリルにあっては、穴
の外周側をねじれ溝の切刃で切削するように構成し、か
つ、ねじれ方向を従来ドリルと逆にしているから、ねじ
れ溝の切刃のアキシャルレーキ角は必然的にマイナスと
なる。このような切刃で例えばＣＦＲＰの穴明け加工を
行うと、切刃のアキシャルレーキ角がマイナスであるか
ら強化繊維はすくい面によって合成樹脂側に強く押し付
けられる。これによって、強化繊維は合成樹脂とともに
合成樹脂を下刃、切刃を上刃としてあたかも鋏で切断す
るように断ち切られる。したがって、切刃による加工面
に強化繊維が残るようなことがなく、穴の縁部や内周に
おける強化繊維によるばりの発生を未然に防止すること
かできる。

［実施例コ 以下、第１図ないし第４図を参照しながら本発明の一実
施例について説明する。第１図は実施例のドリルを示す
側面図である。図において符号ｌはドリル本体である。

ドリル本体ｌは例えば超硬合金またはサーメットから構
成されたもので、基端側から見て時計方向、つまり右方
向へ回転させられるようになっている。ドリル本体ｌの
先端部には正四角錐状をなす錐部２が形成されている。

錐部２の各角部には、先端から基端側へ延在しドリル本
体ｌの外周に達するチップポケット３が正四角錐の仮想
稜線をほぼ中心として形成されている。チップポケット
３は積断面形状が略■字状をなし、先端側から基端側へ
向かうに従って断面積が漸次増加するように形成されて
いる。このチップポケット３の回転方向を向く壁面の稜
線には直線状をなす内周切刃（切刃）４が形成されてい
る。

一方、ドリル本体ｌの外周には４つのねじれ溝５が形成
されている。ねじれ溝５は先端側から基端側へ向かうに
従って回転方向へ向かう螺旋状に形成されている。つま
り、ねじれ溝５は軸線方向先端視において反時計方向へ
ねじれる左ねじれとされている。ねじれ溝５の先端部は
チップポケット３の基端部に連続させられており、ねじ
れ溝５とチップポケット３との交叉稜線には外周切刃（
切刃）６が形成されている。そして、外周切刃６と内周
切刃４とは、回転軌跡においてその端部どうしが交叉し
、内周切刃４によって穴の中央部を、外周切刃によって
穴の外周部を切削するようになっている。なお、外周切
刃６はその後方に存在する内周切刃４よりも外周側に突
出している必要があるが、そのためには内周切刃４の外
周側端部を削り落としておけば良い。

外周切刃６のアキシャルレーキ角はねじれ溝５が左ねじ
れであるためマイナスとなっている。ここで、ねじれ溝
５のねじれ角は１５’　〜７５°に設定され、好ましく
は２０゛〜６０゜、より好ましくは３０゜〜５０゛に設
定される。この数値限定の下限値は、パリやむしれの発
生をより有効に防止し得る範囲であり、上限値は切屑の
流出をより円滑に行い、切屑詰まりを防止し得る範囲で
ある。

また、ねじれ溝５の回転方向を向《壁面は、軸線と直交
する断面における形状が回転方向後方へ凹む凹曲線状と
なるように凹曲面に形成されている。このため、ねじれ
溝５を左ねじれとしたことと相俟って、軸線方向先端視
における外周切刃６が回転方向後方へ深く入り込んだ形
状となり、これによって、外周切刃６のラジアルレーキ
角は大きくプラス方向となっている。つまり、外周切刃
６のアキシャルレーキ角がマイナス側に大きくなればな
る程ラジアルレーキ角がプラス側へ大きくなり、これに
よって、切削抵抗が極端に増加しないようになっている
。

また、ドリル本体１の外周１ａ全体は円柱状の泄らかな
曲面とされ、従来ドリルのようなマージンは形成されて
おらず、その代わりにドリル本体ｌの外周１ａに軸線方
向１００ｍｍにつき０．４ｍｍ〜２ｍｍという大きなバ
ックテーバが設けられている。

次に、上記構成のドリルにより、例えばＣＦＲＰの穴明
け加工を行う場合の作用について説明する。

まず、錐部２の先端が被削材に食い込み、内周切刃４に
よって円錐状に切削する。さらにドリルを押し込むと、
外周切刃６が被削材に食い込み穴の外周側を切削する。

第３図は外周切刃６と直交する被削材Ａの断面を示すも
ので、被削材Ａの内部には無敗の強化ｉｋｔａＦが平面
視において縦横に織り込まれている。第３図から判るよ
うに、外周切刃６のアキシャルレーキ角がマイナスであ
るから、穴明け加工に際して外周切刃６に臨む強化繊維
Ｆはすくい面６ａによって彼削材Ａ側に強く押し付けら
れる。つまり、強化繊維Ｆは合成樹脂Ｍとともに合成樹
脂Ｍを下刃、外周切刃６を上刃としてあたかも鋏で切断
するように断ち切られる。

このため、外周切刃６による加工面Ｂに強化繊維Ｆが残
るようなことがない。しかも、ドリル本体ｌの外周１ａ
を円柱状の滑らかな曲面とし、バックテーパを上述のよ
うに太き《設定しているから、強化繊維Ｆがドリル本体
ｌの外周１ａで引っ掛けられるようなことがなく、また
、ドリル本体ｌと穴との摩擦抵抗も少ない。したがって
、強化繊維Ｆを切れ味良く切断し得ることと相俟って、
穴の縁部及び内周でのパリやむしれの発生を有効に防止
することができる。

さらに、ドリル本体ｌと穴との摩擦抵抗が少ないので、
穴の内壁面が溶けたり切粉が溶着することが少なく、穴
内周の肌荒れを防止することができ、穴の寸法精度や面
粗度を向上させることができる。したがって、繊維強化
複合材料の穴明け加工を金属材料の穴明け加工と同様に
スムーズに行うことができる。

なお、上記ドリルでは、ドリル本体ｌの外周ｌａ全体に
よってドリルがガイドされるので、バックテーパを大き
く設定したことで何ら不都合を生じない。また、上記実
施例では、内周切刃４を直線状に形成しているが、錐部
２の表面を曲面とすることによって凹曲線または凸曲線
に形成しても良い。

さらに、上記実施例では錐部２の角部にチップポケット
３を形成しているが、第４図に示すように、正四角錐を
構成する錐部２の稜線に内周切刃４を形成し、ねじれ溝
５の先端部を内周切刃４の基端部と交叉させ、ねじれ溝
５の先端稜線部に外周切刃６を形成しても良い。

次に、第５図および第６図を参照しながら本発明の他の
実施例について説明する。

この図に示すドリルは、前記実施例のドリルと？ぼ同様
の構成を有しているため、同一構成要素には同符号を付
してあるが、ねじれ溝５に沿うドリル本体１の外周１ａ
にマージン７が形成されている点、バックテーパが軸線
方向１００ｍｍにつき０．０４ｍｍ〜０．４ｍｍに設定
されている点が異なっている。しかも、マージン幅Ｗは
、ドリル直径Ｄの４％以下に設定されている。なお、マ
ージン幅Ｗが極端に狭くなるとマージン７が穴の内周に
食い込んだり、強化繊維が引っ掛かり易くなるので、ド
リル直径Ｄの２％以上とすることが望ましい。

第６図はマージン７と直交する断面を示すもので、マー
ジン７と二番取りされたランド８との境界は円弧状の凹
曲面とされ、凹曲面の曲率半径Ｒｒ′■は０．３ｍｍ〜
１．５ｍｍに設定されている。な１お、マージン７とラ
ンド８との境界は、第６図中破線で示すように、逃げ角
αが１０１〜３０°の傾斜面にしても良い。

このドリルにおいては、従来ドリルと同様のマージン７
を有し、バックテーパを従来ドリルとほぼ同じである０
．０４〜０．４ｍｍに設定しているものの、マージン幅
Ｗをドリル直径Ｄの４％以下と挟く設定しているから、
穴とドリル本体ｌとの間に生じる摩擦抵抗を少なくする
ことができる。

したがって、このドリルにおいても、パリやむしれの発
生を未然に防止することができるのは勿論のこと、切粉
の溶着等を未然に防止することができる。

なお、上記実施例は本発明をソリッドドリルに適用した
ものであるが、その他、ドリル本体の先端部のみを超硬
合金等で構成したろう付けドリルに適用しても同様の効
果を得ることができる。また、上記実施例は、ドリル本
体ｌを基端側から見て時計方向へ回転させるものである
から、ねじれ溝５を左ねじれとしているが、ドリル本体
１を反時計方向へ回転させる場合には右ねじれとなるこ
とは勿論である。

［発明の効果］ 以上説明した上うにこの発明のドリルでは、軸線回りに
回転させられるドリル本体の先端部に、先端側から基端
側へ向かうにしたがって横断面積が増加する略多角錐状
の錐部を設け、このｓｌｌｔ部の外周稜線部に沿って加
工すべき穴の中央部を切削する切刃を形成し、上記ドリ
ル本体の外周に先端側から基端側へ向かうに従って回転
方向へ進むねじれ溝形成し、このねじれ溝の回転方向を
向《壁面の先端稜線部に加工すべき穴の外周側を切削す
る切刃を形成したものであるから、穴の外周側を切削す
る切刃のアキシャルレーキ角がマイナスとなり、強化繊
維をあたかも鋏で切断するように断ち切ることができる
。したがって、切刃による加工面に強化繊維が残るよう
なことがなく、繊維強化複合材料の穴明け加工を金属材
料の穴明け加工と同様にスムーズに行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示す図であっ
て、第１図はドリルを示す側面図、第２図は第１図の■
方向矢視図、第３図はＦＦｔＰの穴明け加工を行ってい
る状態を示す切刃と直交する断面図、第４図は第２図に
示すドリルの変更例を示す図、第５図および第６図は本
発明の他の実施例を示し、第５図はドリルを示す側面図
、第６図は第５図のＶｌ−Ｖｌ線断面図である。 １・・・・・・ドリル本体、２・・・・・・ｖＬ部、４
・・・・・・内周切刃（切刃）、５・・・・・・ねじれ
溝、６・・・・・・外周切刃（切刃）。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸線回りに回転させられるドリル本体の先端部に
   、先端側から基端側へ向かうにしたがって横断面積が増
   加する略多角錐状の錐部を設け、この錐部の外周稜線部
   に沿って加工すべき穴の中央部を切削する切刃を形成し
   、上記ドリル本体の外周に先端側から基端側へ向かうに
   従って回転方向へ進むねじれ溝形成し、このねじれ溝の
   回転方向を向く壁面の先端稜線部に加工すべき穴の外周
   側を切削する切刃を形成したことを特徴とするドリル。
2. （２）前記ドリル本体の外周を円柱状の滑らかな曲面に
   形成し、ドリル本体の外周に軸線方向１００ｍｍにつき
   ０．４ｍｍ〜２ｍｍのバックテーパを設けたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載のドリル。
3. （３）前記ねじれ溝に沿うドリル本体の外周にマージン
   を形成し、ドリル本体の外周に軸線方向１００ｍｍにつ
   き０．０４ｍｍ〜０．４ｍｍのバックテーパを設けると
   ともに、マージン幅をドリル直径の４％以下に設定した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のドリル
   。
4. （４）前記ねじれ溝の回転方向を向く壁面を、軸線と直
   交する断面における形状が回転方向後方へ凹む凹曲線状
   となるように凹曲面に形成したことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載のドリル
   。
5. （５）前記ねじれ溝のねじれ角を１５°〜７５°とした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４項の
   いずれかに記載のドリル。