KR100653145B1 - 소형 드릴 - Google Patents

Abstract

본 발명의 소형 드릴은, 날끝부 (11) 의 둘레면에 1개의 칩 배출홈 (12) 과 이 칩 배출홈 (12) 의 드릴 회전방향 (T) 전방측으로 연통하여, 날끝부 (11) 의 둘레면에 개구되는 홈형상부 (15) 를 형성한다. 중심두께비율 (d/D) 을 60% 이상으로 설정한다. 마진각 (θ) 을 120°이상으로 설정한다. 이 소형 드릴은 높은 강성을 갖고, 칩 배출성이 양호하며, 구멍 위치 정밀도가 높다.

Description

소형 드릴{SMALL DRILL}

본 발명은 주로 프린트 기판에 작은 직경의 딥홀의 구멍부를 뚫는 데에 사용되는 소형 드릴 등의 절삭공구에 관한 것이다.

또한 본 출원은 일본국으로의 특허출원 (일본특허출원 2000-346953) 에 의거한 것으로, 이 일본출원에 기재된 내용은 본 명세서에 일부 삽입되는 것으로 한다.

일반적으로 소형 드릴은, 천공해야 하는 구멍의 직경이 매우 작고, 드릴 본체의 선단측에 예를 들어 직경 0.05∼3.175㎜ 정도의 작은 직경의 봉(棒)형상의 날끝부가 설치되고, 후단측에 드릴 본체를 공작기계의 회전축에 파지하기 위한 비교적 큰 직경의 섕크부가 날끝부와 일체로 또는 납땜이나 끼워 조이기를 하여 접속되어 설치되어 있다. 날끝부의 재질은 통상 초경합금이 채용되고, 섕크부는 초경합금이나 스틸 등의 강재 등이 채용되고 있다.

종래의 소형 드릴에서는, 회전축선 둘레로 회전되는 소형 드릴의 날끝부의 둘레면에, 날끝부의 선단부터 기단측을 향해 회전축선 둘레로 비틀어지는 2개의 칩(chip) 배출홈이 대향되어 형성되어 있다. 이와 같은 2개의 칩 배출홈이 형성된 종래의 소형 드릴에서는, 2개의 칩 배출홈에 의해 중심두께가 얇아져 드릴의 강성이 낮아지므로, 구멍직경이 1㎜ 이하, 또한 구멍깊이와 구멍직경의 비가 5 이 상과 같은 작은 직경의 딥홀 가공의 경우, 구멍 구부러짐에 의한 구멍 위치정밀도 저하, 날끝부의 절손이 발생한다. 이들을 해결하는 방법의 하나로 스텝 이송이 있으나, 구멍뚫기속도가 매우 저하되어 생산성이 대폭 저하된다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해, USP5584617에 개시되어 있는 바와 같은 소형 드릴이 있다. 도 9는 이 소형 드릴의 측면도, 도 10은 이 소형 드릴의 날끝부의 단면도이다. 이 소형 드릴 (10) 은, 날끝부 (1) 와 섕크부를 구비하고 있고, 날끝부 (1) 는 도 9에 나타낸 바와 같이, 그 선단으로부터 기단측을 향하여 회전축선 (O) 둘레로 비틀어지는 1개의 칩 배출홈 (2) 이 형성되어 있고, 또한 칩 배출홈 (2) 의 비틀림각 ( γ) 을 날끝부 (1) 의 선단으로부터 기단을 향함에 따라 연속적으로 증대시켜, 칩의 배출처리를 향상시키는 점에 특징이 있다. 또 날끝부 (1) 의 단면도에 있어서, 도 10에 나타낸 바와 같이 날끝부 (1) 의 외주면, 즉 랜드 (3) 는 마진 (4) 과 일정한 여유 깊이 (a) 를 갖는 여유면 (5) 에 의해 구성되고, 마진 (4) 은 소형 드릴 (10) 의 회전방향 (T) 에 있어서, 칩 배출홈 (2) 의 바로 후방측에 형성되고, 또한 마진 (4) 의 후방에 연달아 여유 면 (5) 이 형성되어 있다. 이와 같은 소형 드릴 (10) 에서는, 칩 배출홈 (2) 이 1개뿐이기 때문에, 날끝부 (1) 의 중심두께를 얇게 하는 일 없이 강성을 높게 유지할 수 있어, 상기와 같은 문제는 어느 정도 해결된다.

그러나, 소형 드릴 (10) 의 강성을 높게 유지하기 위해 날끝부 (1) 의 둘레면에 형성되는 칩 배출홈 (2) 을 1개로만 했기 때문에, 칩을 빠져나가게 하기 위한 공간이 종래의 2개의 칩 배출홈이 형성된 소형 드릴보다 작아지고, 칩의 배출성능 이 나빠져 칩이 막히는 칩 배출 불량이 발생하게 된다.

또 마진 (4) 의 회전방향 (T) 후방측에 위치하는 여유 면 (5) 은, 그 여유 깊이 (a) 가 작기 때문에, 칩을 빠져나가게 하는 데에 충분한 크기를 갖는 공간이 형성되어 있지 않아, 칩을 빠져나가게 하는 역할은 하지 않는다.

그 결과, 특히 구멍직경이 0.5㎜ 이하, 또한 구멍깊이와 구멍직경의 비가 10 이상이 되는 극소 직경의 딥홀가공이 되면, 칩 배출 불량이 빈번하게 발생하게 되어, 보다 작은 직경, 보다 딥홀이라는 최근의 요구에는 충분히 대응할 수 없다.

본 발명은 상기 서술한 바와 같은 과제를 감안하여, 드릴의 강성을 높게 유지하고, 양호한 칩 배출성을 얻을 수 있고, 구멍 위치 정밀도가 높은 작은 직경의 딥홀 가공용 소형 드릴을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관련되는 소형 드릴은, 천공하는 구멍의 구멍직경이 1㎜ 이하, 또한 구멍깊이와 구멍직경의 비가 5 이상인 작은 직경의 딥홀 가공에 사용되고, 날끝부의 둘레면에 이 날끝부의 선단으로부터 기단측을 향하여 회전축선 둘레로 비틀어지는 칩 배출홈이 형성된 소형 드릴에 있어서, 상기 날끝부의 둘레면에 형성되는 칩 배출홈이 1개뿐이고, 또한 상기 칩 배출홈의 드릴 회전방향 전방측에 위치하고, 상기 날끝부의 둘레면에 개구됨과 동시에 이 칩 배출홈과 연통되어 있고, 또한 피삭재의 절삭시에 발생되는 칩을 빠져나가게 하는 데에 충분한 크기를 갖는 홈형상부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성으로 하면, 소형 드릴의 날끝부에 형성되는 칩 배출홈이 1개 뿐이기 때문에, 날끝부에 2개의 칩 배출홈이 형성된 종래의 소형 드릴에 비하여 중심두께가 두꺼워져 높은 드릴 강성이 얻어진다. 또한 칩 배출홈의 드릴 회전방향 전방측에, 칩을 빠져나가게 하는 데에 충분한 크기를 갖는 홈형상부가 형성되어 있음으로써, 칩 배출홈뿐만 아니라 홈형상부에 의해서도 칩을 빠져나가게 할 수 있어 양호한 칩 배출성을 얻을 수 있다.

또한 홈형상부의 최심부의 깊이 (M) 가 날끝부의 최대 외경 (D) 에 대해 이루는 비율 (M/D) 은 10% 이상이 되는 것이 바람직하고, 이 비율 (M/D) 이 10% 보다 작아지면 칩 배출성이 악화된다.

또 상기 날끝부의 단면에 내접되는 최대 원의 직경 (d) 이 날끝부의 최대 외경 (D) 에 대해 이루는 비율 (d/D) (이하 중심두께비율이라고 함) 이 60% 이상인 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성으로 하면, 소형 드릴의 중심두께를 충분히 확보할 수 있어, 드릴 강성을 높게 유지할 수 있다. 또 중심두께비율이 60% 보다 작으면, 소형 드릴의 중심두께가 얇아져, 충분한 드릴 강성을 유지할 수 없게 된다.

또 상기 날끝부의 마진이 형성되어 있는 부분의 단면에 있어서, 마진의 양 단부와 회전축선을 각각 연결하는 선이 이루는 각도 (이하 마진각이라고 함) 가 120° 이상인 것을 특징으로 한다.

상기 마진은 절삭중에 가공구멍의 내벽과 접촉하여 트리밍의 효과를 가짐과 동시에, 절삭날 부분이 직경방향 외측으로 당겨지는 힘을 상쇄시키는 것과 날끝부를 안내하여 소형 드릴의 직진성을 향상시키는 작용이 있고, 상기와 같은 구성으로 하면 안정된 드릴의 직진성을 가질 수 있다. 또 마진각이 120°보다 작아지면 드릴의 직진성이 손상되어 충분한 구멍 위치 정밀도를 얻을 수 없게 된다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 소형 드릴을 나타낸 측면도이다.

도 2는 도 1에 나타낸 소형 드릴의 날끝부의 단면도이다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 소형 드릴이 피삭재를 절삭하고 있는 상태를 나타낸 선단면도이다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 소형 드릴의 날끝부의 단면도이다.

도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 의한 소형 드릴의 날끝부의 단면도이다.

도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 의한 소형 드릴의 날끝부의 단면도이다.

도 7은 본 발명의 제 5 실시예에 의한 소형 드릴의 날끝부의 단면도이다.

도 8은 본 발명의 실시예의 변형예를 나타낸 소형 드릴의 날끝부의 개략 측면도이다.

도 9는 종래의 소형 드릴을 나타낸 측면도이다.

도 10은 도 9에 나타낸 소형 드릴의 날끝부의 단면도이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 이용하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 소형 드릴의 측면도, 도 2는 도 1에 나타낸 소형 드릴의 날끝부의 단면도이다.

본 발명의 제 1 실시예에 의한 소형 드릴 (20) 은 날끝부 (11) 와 섕크부로 구성되고, 날끝부 (11) 는 도 1에 나타낸 바와 같이 예를 들어 직경 0.05∼1㎜의 작은 직경이고 대략 원주형으로 되어 있고, 그 선단부터 기단까지 동일한 외경 (D) 을 갖는 스트레이트 타입으로 되어 있다. 즉, 날끝부 (11) 의 외경 (D) 은 최대 외경 (D) 으로 되어 있다.

또, 날끝부 (11) 에는 그 선단으로부터 기단측을 향하여 회전축선 (O) 을 중심으로 외주면에 개구되는 1개의 칩 배출홈 (12) 이 나선형으로 비틀어져 형성되어 있다.

또한, 동일하게 날끝부 (11) 의 선단으로부터 기단측을 향하여 소형 드릴 (20) 의 회전축선 (O) 을 중심으로 날끝부 (11) 의 외주면에 개구되는 1개의 홈형상부 (15) 가 나선형으로 비틀어져 형성되어 있다. 여기에서 홈형상부 (15) 는 도 2에 나타낸 바와 같이 회전축선 (O) 측을 향하여 오목한 오목곡면을 이루는 벽면 (16) 에 의해 오목형상으로 형성되어 있는 것이고, 또 칩 배출홈 (12) 의 회전방향 (T) 에서의 바로 전방측에 위치하여, 그 벽면 (16) 의 회전방향 (T) 후방측이 칩 배출홈 (12) 과 연통된 상태로 되어 있다. 또한 홈형상부 (15) 의 최심부의 깊이 (M ; 즉, 회전축선 (O) 과 직교하여 교차되는 직선상의 날끝부 (11) 의 외주면부터 홈형상부 (15) 의 벽면 (16) 까지의 길이의 최대값) 가 날끝부 (11) 의 최대 외경 (D) 에 대해 이루는 비율 (M/D) 은 10% 이상으로 되어 있는 것이 바람직하고, 비율 (M/D) 이 10% 보다 작아지면 칩 배출성이 악화된다.

칩 배출홈 (12) 의 소형 드릴 (20) 의 회전방향 (T) 을 향하는 벽면의 선단측 영역을 커팅면 (13) 으로 하고, 이 커팅면 (13) 과 날끝부 (11) 의 선단 여유면 (14) 의 교차능선부에는 절삭날 (17) 이 형성되어 있다. 또 여기에서 날끝부 (11) 의 최대 외경 (D ; 제 1 실시예에서는 날끝부 (11) 의 단면에서 보아, 회전축선 (O) 을 중심으로 하여, 후술하는 마진 (18) 을 원호로 하는 원의 직경) 이 1㎜ 이하, 또한 날끝부 (11) 의 유효 날길이 (L) 와 최대 외경 (D) 과의 비 (L/D) 는 5 이상이 되도록 날끝부 (11) 가 형성되어 있다.

날끝부 (11) 에 있어서, 칩 배출홈 (12) 및 홈형상부 (15) 를 제외하는 외주면, 즉 랜드 (19) 는 마진 (18) 으로 되어 있고, 칩 배출홈 (12) 및 홈형상부 (15) 와 동일하게 날끝부 (11) 의 선단으로부터 기단측을 향하여 소형 드릴 (20) 의 회전방향 (T) 의 후방측으로 비틀어져 나선형으로 형성되어 있다. 여기에서 본 제 1 실시예에 있어서는 마진 (18) 은 날끝부 (11) 의 선단부터 기단까지 형성되어 있다.

여기에서 도 2에 나타낸 바와 같이 날끝부 (11) 의 단면에서 보아, 마진 (18) 의 회전방향 (T) 의 가장 전방측에 위치하는 단부 (제 1 실시예에서는 칩 배출홈 (12) 과 마진 (18) 과의 교차능선에 형성되어 있는 단부) 를 18a, 마진 (18) 의 회전방향 (T) 의 가장 후방측에 위치하는 단부 (홈형상부 (15) 와 마진 (18) 과의 교차능선부에 형성되어 있는 단부) 를 18b로 하면, 이들 양 단부 (18a, 18b) 와 축선 (O) 를 각각 연결하는 선 AOB 가 이루는 각도 (θ; 마진각( θ)) 는 120°이상으로 설정되어 있다 (예를 들어 제 1 실시예에서는 마진각( θ)=200°).

또 도 2에 나타낸 바와 같이 날끝부 (11) 의 단면에 내접하는 최대의 원 (소위 중심두께) 의 직경 (d) 이, 날끝부 (11) 의 최대 외경 (D) 에 대해 이루는 비율 (d/D ; 중심두께비율 (d/D)) 이 60% 이상으로 되어 있다. 여기에서 제 1 실시예에서는 도 2에 나타낸 바와 같이 마진 (18) 과 칩 배출홈 (12) 에 내접하는 원이 최대의 외경 (d) 을 갖고, 그 중심두께비율 (d/D) 은 예컨대 65%로 되어 있다. 또한 본 제 1 실시예에 있어서 중심두께비율 (d/D) 은 날끝부 (11) 의 선단부터 기단까지 일정하게 되어 있다.

제 1 실시예에서의 소형 드릴 (20) 에서는, 다음과 같이 프린트 기판 등의 피삭재 (21) 의 구멍 뚫기 가공이 실행된다. 도 3에는 제 1 실시예에 의한 소형 드릴 (20) 의 날끝부 (11) 의 선단도면이 도시되어 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이 소형 드릴 (20) 이 회전방향 (T) 으로 회전함으로써, 절삭날 (17) 이 피삭재 (21) 를 절삭한다. 이 때에 발생되는 칩은 칩 배출홈 (12) 을 따라 날끝부 (11) 의 기단방향으로 유도되어, 가공구멍의 외부로 배출된다. 이 때, 칩을 빠져나가게 하는 데에 충분한 크기를 갖는 홈형상부 (15) 가 형성되어 있는 점에서, 절삭시에 발생된 칩이 칩 배출홈 (12) 뿐만 아니라 홈형상부 (15) 에 의해서도 날끝부 (11) 의 기단방향으로 유도되어 가공구멍의 외부로 배출된다. 그리고 날끝부 (11) 의 외주면에 형성된 마진 (18) 이 가공구멍 내벽의 트리밍 등의 표면마무리를 실행하면서 가공구멍의 내벽을 안내함으로써, 소형 드릴 (20) 은 날끝부 (11) 선단측의 회전축선 (O) 방향으로 절삭하면서 진행한다.

상기 서술한 바와 같이 제 1 실시예에 의한 소형 드릴 (20) 에서는, 날끝부 (11) 에 칩 배출홈 (12) 이 1개만 형성되어 있고, 중심두께비율 (d/D) 이 60% 이상으로 되어 있는 점에서, 날끝부 (11) 의 중심두께를 얇게 하는 일 없이 높은 드릴 강성을 가지므로, 구멍 구부러짐에 의한 구멍 위치 정밀도 저하, 드릴 그 자체의 절손을 방지할 수 있다.

또한 날끝부 (11) 에 홈형상부 (15) 가 형성되어 있는 점에서, 칩 배출홈 (12) 뿐만 아니라 홈형상부 (15) 에 의해서도 칩을 날끝부 (11) 의 기단측으로 빠져나가게 할 수 있어 칩이 막히는 것을 방지하여, 종래의 1개의 칩 배출홈이 형성된 소형 드릴보다도 양호한 칩 배출성을 얻을 수 있다.

또 마진 (18) 은 절삭중에 가공구멍의 내벽과 접촉하여 트리밍의 효과를 가짐과 동시에, 날끝부 (11) 를 안내하여 소형 드릴의 직진성을 향상시키는 작용이 있고, 마진각 (θ) 을 120°이상으로 설정함으로써, 충분한 드릴의 직진성을 가져 양호한 구멍 위치 정밀도를 얻을 수 있다.

여기에서 마진각 (θ)이 120°보다 작아지면 마진 (18) 에 의한 안내성이 손상되어, 회전축선 (O) 을 중심으로 한 드릴의 회전 밸런스가 무너져 드릴의 직진성이 손상되어, 충분한 구멍 위치 정밀도를 얻을 수 없게 된다. 또 마진각 (θ) 은 크면 클수록 바람직하다.

또 절삭중에는 도 3에 나타낸 바와 같이 절삭날 (17) 부분은 피삭재 (21) 의 절삭에 의해 회전축선 (O) 으로부터 직경방향 외측으로 당겨지는 것 같은 힘 (P) 을 받고, 마진 (18) 은 가공구멍의 내벽으로부터 회전축선 (O) 을 향하는 방향으로 누르는 응력 (Q) 을 받는다. 제 1 실시예와 같이 마진각 ( θ)이 120°이상 (예를 들어 200°) 으로 되어 있는 마진 (18) 이 형성되어 있으면, 마진 (18) 이 받는 응력 (Q) 이 커져 절삭날 (17) 부분이 당겨지는 힘 (P) 과 상쇄되도록 작용하여 드릴의 구부러짐을 방지하므로, 보다 안정된 드릴의 직진성을 얻어 구멍 위치 정밀도가 안정된다.

다음으로 도 4 및 도 5에 본 발명의 제 2, 제 3 실시예에 의한 소형 드릴의 날끝부의 단면도를 나타낸다.

여기에서 제 2, 제 3 실시예에 의한 소형 드릴 (30, 40) 은 상기 서술한 제1 실시예에 의한 소형 드릴 (20) 과 거의 동등한 구성을 이루고 있고, 마진각 (θ)과 중심두께비율 (d/D) 이 상이한 것으로, 상기 서술한 제 1 실시예와 동일하거나 유사한 부분에는 동일한 부호를 사용하여 설명을 생략한다.

제 2 실시예에 의한 소형 드릴 (30) 은, 도 4에 나타낸 바와 같이 그 마진각 ( θ)이 예를 들어 170°로 설정되어 있고, 또한 중심두께비율 (d/D) 이 예를 들어 65%로 설정되어 있다. 여기에서 제 2 실시예에 있어서는, 마진 (18) 과 칩 배출홈 (12) 및 홈형상부 (15) 에 내접하는 원이 최대 외경 (d) 을 갖도록 되어 있다.

제 2 실시예에서는 제 1 실시예보다도 마진각 ( θ)이 작게 설정되어 있으므로, 홈형상부 (15) 공간의 크기가 제 1 실시예보다 크게 되어 있다. 또 중심두께비율 (d/D)은 제 1 실시예와 동일하게 설정되어 있으나, 날끝부 (11)의 단면적은 홈형상부 (15) 가 크게 되어 있는 정도만큼 감소되어 있다.

이들로 미루어보아, 제 1 실시예와 비교하여 가공구멍의 내벽에 접촉하는 마진 (18) 의 면적이 작아지고, 또한 날끝부 (11) 의 단면적이 작게 되어 있으므로, 드릴의 직진성과 드릴의 강성은 다소 손상되지만, 홈형상부 (15)가 크게 형성됨으 로써 양호한 칩 배출성이 얻어진다.

또 제 3 실시예에 의한 소형 드릴 (40) 은, 도 5에 나타내는 바와 같이 그 마진각 ( θ)이 예를 들어 120°로 설정되어 있고, 또한 중심두께비율 (d/D)이 예를 들어 60%로 설정되어 있다. 여기에서 제 3 실시예에 있어서는, 마진 (18) 과 칩 배출홈 (12) 및 홈형상부 (15) 에 내접하는 원이 최대 외경 (d) 을 갖도록 되어 있다.

제 3 실시예에서는, 제 1 실시예 및 제2 실시예보다도 마진각 ( θ)이 작게 설정되어 있으므로, 홈형상부 (15) 공간의 크기가 제 1 실시예 및 제 2 실시예보다 크게 되어 있다. 또 중심두께비율 (d/D)은 제 1 실시예 및 제 2 실시예보다 작게 설정되어 있다.

이로 미루어보아 제 1 실시예 및 제 2 실시예와 비교하여 가공구멍의 내벽에 접촉하는 마진 (18) 의 면적이 작아지고, 또한 날끝부 (11) 의 단면적이 작게 되어 있으므로, 드릴의 직진성과 드릴의 강성은 다소 손상되지만, 홈형상부 (15)가 더욱 크게 되어 있음으로써 보다 더 양호한 칩 배출성이 얻어진다.

상술한 바와 같이 마진각 (θ)은 커지면 커질수록, 가공구멍의 내벽에 접촉하는 마진 (18) 의 면적이 증대되어 보다 안정된 드릴의 직진성이 얻어지지만, 그만큼 홈형상부 (15) 의 공간이 작아져 칩 배출성이 떨어진다. 또 중심두께비율 (d/D)은 커지면 커질수록 드릴의 강성을 높일 수 있으나, 그만큼 칩 배출홈 (12) 이나 홈형상부 (15)의 공간이 작아져 칩 배출성이 떨어진다.

이와 같은 관계를 고려하여, 본 발명의 범위내에서 마진각 ( θ), 중심두께 비율 (d/D), 홈형상부 (15) 및 칩 배출홈 (12) 의 크기를, 피삭재나 구멍뚫기가공의 환경 등에 따라 적절히 설정함으로써, 원하는 특성을 갖는 소형 드릴을 얻을 수 있다.

또한 본 실시예에 있어서, 랜드 (19) 에는 피삭재의 가공구멍의 벽면과의 마찰을 줄이기 위해 일정한 여유 깊이로 간극이 형성되도록 여유 면이 형성되어 있으면 되고, 이와 같은 경우를 본 발명의 제 4, 제 5 실시예에 의해 설명한다.

제 4, 제 5 실시예에 의한 소형 드릴 (50, 60) 은, 제 1 실시예에 의한 소형 드릴 (20) 과 거의 동등한 구성으로 되어 있고, 동등한 부분에는 동일한 부호를 사용하여 그 설명을 생략한다. 도 6에 제4 실시예에 의한 소형 드릴의 날끝부의 단면도, 도 7에 제 5 실시예에 의한 소형 드릴의 날끝부의 단면도를 나타낸다.

제 4 실시예에 의한 소형 드릴 (50) 은, 도 6에 나타낸 바와 같이, 그 날끝부 (11) 의 칩 배출홈 (12) 을 제외한 외주면, 즉 랜드 (19) 는 마진 (18) 및 여유면 (19a) 에 의해 구성되고, 칩 배출홈 (12) 과 마찬가지로 날끝부 (11)의 선단으로부터 기단측을 향하여 소형 드릴 (50) 의 회전방향 (T) 의 후방향측으로 비틀어져 나선형으로 형성되어 있다. 마진 (18) 은 회전방향 (T) 에서 칩 배출홈 (12) 의 바로 후방에 형성되고, 또한 마진 (18) 의 후방에 연달아 여유면 (19a) 이 형성되어 있다. 또 여유면 (19a)의 여유 깊이 (b) 는 일정하게 되어 있다.

여기에서 마진각 ( θ)은 예를 들어 150°로 설정되어 있고, 또한 중심두께비율 (d/D)은 예를 들어 65%로 설정되어 있다.

상술한 바와 같이 피삭재의 가공구멍의 벽면과의 마찰을 피하기 위해 일정한 여유 깊이 (b) 의 간극이 생기도록 여유면 (19a) 이 형성되어 있으므로, 피삭재의 천공시에 가공구멍의 내벽에 접촉하는 마진 (18) 의 면적이 감소하게 된다. 그러나 여유 깊이 (b) 가 작기 때문에, 날끝부 (11) 의 단면적의 감소량도 작아 드릴 강성을 높게 유지할 수 있다.

이와 같은 구성의 소형 드릴 (50) 은, 상술한 제 1 내지 제 3 실시예와 동등한 효과를 나타내나, 절삭저항이 특히 큰 피삭재를 천공하는 경우와 같이 가공구멍의 내벽에 접촉하는 마진 (18) 의 면적을 크게 하는 것이 유효하지 않은 경우에 적합하다.

또 제 4 실시예에 있어서는, 여유면 (19a)이 회전방향 (T) 에서 랜드 (19) 의 후방측 부분 (마진 (18) 의 후방측)에 형성된 것이나, 이 여유면 (19a) 이 랜드 (19) 의 중앙부분에 형성되어 있고, 마진 (18) 이 예를 들어 2개로 분리되어 있어도 되는데, 이런 경우의 소형 드릴을 제 5 실시예로서 그 날끝부의 단면도를 도 7에 나타낸다.

제 5 실시예에 의한 소형 드릴 (60) 은, 도 7에 나타내는 바와 같이 날끝부 (11)의 칩 배출홈 (12) 및 홈형상부 (15) 를 제외한 외주면, 즉 랜드 (19) 는 제 1 마진 (23), 제 2 마진 (24) 및 여유면 (19a)에 의해 구성되고, 칩 배출홈 (12) 과 동등하게 날끝부 (11) 의 선단으로부터 기단측을 향하여 소형 드릴 (60) 의 회전방향 (T) 의 후방측으로 비틀어져 나선형으로 형성되어 있다. 제 1 마진 (23) 은 회전방향 (T) 에서 칩 배출홈 (12) 의 바로 후방에 형성되고, 또한 제 1 마진 (23) 의 후방에 연달아 여유면 (19a)이 형성되고, 여유면 (19a)의 후방에 연달아 제 2 마진 (24) 이 형성되어 있다.

제 5 실시예에 의한 소형 드릴 (60) 은 제 1 실시예 내지 제 4 실시예와 동등한 효과를 나타내지만, 다시 이 소형 드릴 (60) 을 사용하여 피삭재를 천공할 때에는, 제 1 마진 (23) 및 제 2 마진 (24) 이 가공구멍의 내벽과 접촉하여, 각각 회전축선 (O) 을 향하는 방향으로 눌리는 힘을 받는다. 이에 의해 절삭날 (17) 의 바로 후방에 위치하고 있는 마진 (제 1 마진 (23)) 이 눌리는 응력이, 절삭날 (17) 부분이 당겨지는 힘과 상쇄되도록 작용하고, 또한 제 1 마진 (23) 및 제 2 마진 (24)이 내벽으로부터 받는 힘끼리도 서로 상쇄되도록 작용하므로, 이들로 미루어 보아 드릴의 구부러짐을 방지하여, 보다 안정된 소형 드릴의 직진성을 얻어 구멍 위치 정밀도가 안정된다.

또한 제 5 실시예에 있어서는, 마진 (18) 의 수가 2개로 분리되어 형성된 소형 드릴 (60) 에 대해 서술하였으나, 이것에 한정되지 않고 3개 이상으로 분리된 마진을 갖고 있어도 된다.

또한 본 실시예에 있어서는, 날끝부 (11)는 그 선단부터 기단까지 일정한 외경 (D ; 최대 외경(D)) 을 갖는 소형 드릴에 대해 설명하였으나, 본 발명은 도 8에서의 날끝부의 개략도에서 나타낸 바와 같이 날끝부 (11)가 그 선단부분에 위치하는 제 1 날끝부 (11a)와, 제 1 날끝부 (11a) 의 후단측에 위치하고, 제 1 날끝부 (11a) 의 외경 (D) 보다 작은 외경 (D') 을 갖는 제 2 날끝부 (11b) 로 구성되는 언더 커트 타입의 소형 드릴에 사용되어도 된다. 이 경우 제 1 날끝부 (11a)의 외경 (D) 이 최대 외경 (D) 으로 되고, 마진 (18) 은 제 1 날끝부 (11a) 의 외주면 에 형성되게 된다.

또 본 실시예에 있어서는, 날끝부 (11)의 외경 (D) 이 그 선단부터 기단까지 일정하게 된 스트레이트 타입의 소형 드릴에 대해 설명하였으나, 이것에 한정되지 않고, 날끝부 (11) 의 외경이 선단부터 기단측을 향함에 따라 서서히 작아지는 백 테이퍼를 갖는 소형 드릴이어도 된다. 이 경우 날끝부 (11)의 선단측 부분의 외경이 최대 외경 (D) 이 된다.

또 본 실시예에 있어서는 홈형상부 (15) 가 회전축선측으로 팽창되는 볼록홈형상으로 형성되어 있으나, 이것에 한정되지 않고 예를 들어 직각상의 홈 등이어도 된다.

또 본 실시예에 있어서는, 중심두께비율 (d/D)이 날끝부 (11)의 선단부터 기단까지 일정하게 되어 있으나, 이것에 한정되지 않고 중심두께비율 (d/D)을 날끝부 (11)의 선단부터 기단측을 향함에 따라 서서히 증대시켜도 된다.

또 본 실시예에 있어서는, 회전축선 (O) 둘레로 비틀어지는 칩 배출홈 (12) 및 홈형상부 (15) 의 비틀림각을 날끝부 (11)의 선단부터 기단까지 일정하게 하였으나, 그 비틀림각을 선단부터 기단측을 향함에 따라 연속적으로 변화시켜도 된다.

실험예

본 발명의 일례에 의한 소형 드릴을 실험예 1∼5로 하고, 상술한 본 발명의 범위보다도 중심두께비율 (d/D)이 작은 소형 드릴을 비교예 1, 마진각 ( θ)이 작은 소형 드릴을 비교예 2, 또한 종래예로서 날끝부 (11) 에 2개의 칩 배출홈 (12)이 형성되어 있는 소형 드릴을 종래예 1, 날끝부 (11)에 1개의 칩 배출홈 (12) 이 형성되어 있으나 홈형상부 (15)는 형성되어 있지 않은 소형 드릴을 종래예 2∼4 로 하여 피삭재의 구멍뚫기시험을 실행하였다. 또한 실험예 1∼5, 비교예 1, 2 및 종래예 1 은, 그 칩 배출홈 (12) 의 비틀림각이 40°로 되어 있고, 종래예 2∼4 는, 그 칩 배출홈 (12) 의 비틀림각이 날끝부 (11)의 선단에서 30°로 되고, 기단측을 향함에 따라 비틀림각이 연속적으로 커져 기단측에서 60°로 되어 있다. 시험조건과 결과를 표 1에 나타낸다.

	중심두께비율(d/D)(%)	마진각( θ)(°)	수명
비교예1	55	130	4300
비교예2	65	90	4100
실험예1	60	120	6200
실험예2	60	150	6500
실험예3	65	150	6700
실험예4	65	180	6800
실험예5	70	240	7100
종래예1	-	-	1400
종래예2	60	60	3800
종래예3	70	120	2800
종래예4	80	180	1800

본 실험예, 비교예 및 종래예에서는 날끝부 (11)의 외경이 이 날끝부 (11)의 선단부터 기단까지 일정한 0.1㎜인 스트레이트 타입으로, 유효 블레이드 길이 (L) 가 1.2㎜인 소형 드릴을 사용하여, 피삭재 (두께 0.2㎜의 BT 레진의 양면 판을 4장 겹친 것) 에 댐판 (두께 0.2㎜의 LE400) 과 깔판 (두께 1.6㎜의 베이크라이트 수지판) 을 부착하여 구멍뚫기시험을 실행하였다. 드릴의 회전수는 160000min^-1 (rpm), 이송속도는 0.015㎜/rev. 로 하여 스텝 이송은 하지 않고 피삭재의 구멍뚫기가공을 하여, 100구멍씩의 평균구멍 위치 정밀도를 ±50㎛보다 작은 값으로 유지하면서 천공된 구멍 수를 측정하였다. 여기에서 표 1에서의 수명이란 평균구멍 위치 정밀도가 ±50㎛를 초과하기 직전까지 천공된 구멍 수를 나타낸다.

표 1에 나타낸 바와 같이 중심두께비율 (d/D)이 60% 이상으로 설정되고, 또한 마진각 ( θ)이 120°이상으로 설정되어 있는 실험예 1∼5 에서는 천공된 구멍 수가 어느 것이나 6200 이상까지 안정된 구멍 위치 정밀도를 유지할 수 있고, 특히 중심두께비율 (d/D)이 65% 이상으로 설정되고, 또한 마진각 ( θ)이 150°이상의 범위로 설정되어 있는 실험예 3∼5 는 천공된 구멍 수가 모두 6700 이상까지 안정된 구멍 위치 정밀도를 유지할 수 있어 현저한 효과가 보였다.

또 중심두께비율 (d/D)이 55%로 본 발명의 범위보다 작은 비교예 1 은 중심두께가 작기 때문에 강성이 저하되어 드릴의 직진성을 얻을 수 없어 구멍 구부러짐이 발생되므로 천공된 구멍 수가 4300까지만 구멍 위치 정밀도가 안정되었다. 또 마진각 (θ)이 90°로 본 발명의 범위보다 작은 비교예 2 는, 가공구멍의 내벽에 접촉하는 마진의 면적이 작기 때문에 드릴의 직진성이 얻어지지 않아, 구멍 구부러짐이 발생되어 천공된 구멍 수가 4100까지만 구멍 위치 정밀도가 안정되었다.

또한 날끝부 (11) 에 2개의 칩 배출홈 (12) 이 형성되어 있는 종래예 1 에서는 중심두께가 특히 작아 드릴 강성이 낮기 때문에, 천공된 구멍 수가 1400까지만 구멍 위치 정밀도가 안정되었다. 또 날끝부 (11) 에 1개의 칩 배출홈 (12) 이 형성되지만 홈형상부 (15) 가 형성되어 있지 않은 종래예 2에서는 칩 배출성이 나쁘고, 칩 막힘이 발생하여 천공된 구멍 수가 3800까지만 구멍 위치 정밀도가 안정되었다. 또 마찬가지로 날끝부 (11) 에 1개의 칩 배출홈 (12) 이 형성되지만 홈형상부 (15) 가 형성되어 있지 않은 종래예 3, 4 에서는, 칩 배출성이 나쁘고, 칩 막힘이 발생하여 천공된 구멍 수가 각각 2800, 1800의 시점에서 날끝부 (11)가 절손되었다.

이상과 같이 중심두께비율 (d/D)이 60% 이상으로 설정되고, 또한 마진각 (θ)이 120°이상의 범위로 설정되어 있는 실험예 1∼5는, 본 발명의 범위보다도 중심두께비율 (d/D)이 작은 비교예 1, 마진각 ( θ)이 작은 비교예 2, 또 날끝부 (11)에 2개의 칩 배출홈 (12)이 형성된 종래예 1, 및 날끝부 (11)에 1개의 칩 배출홈 (12) 이 형성되어 있으나 홈형상부 (15)가 형성되어 있지 않은 종래예 2∼4와 비교하여, 구멍 위치 정밀도가 안정된 상태로 많은 구멍을 천공할 수 있었다.

본 발명은 주로 프린트 기판에 작은 직경의 딥홀의 구멍부를 뚫는 데에 사용되는 소형 드릴 등의 절삭공구에 관한 것이다.

본 발명의 소형 드릴에 의하면, 날끝부에 형성되는 칩 배출홈이 1개뿐이기 때문에, 중심두께를 얇게 하지 않아 높은 드릴 강성이 얻어지고, 구멍 위치 정밀도가 안정된다. 또한 칩 배출홈의 드릴 회전방향 전방측에 칩을 빠져나가게 하는 정도의 크기를 갖는 홈형상부가 형성되어 있는 점에서, 절삭시에 발생된 칩을 이 홈형상부에서도 빠져나가게 할 수 있으므로 칩 배출성을 양호하게 유지하고, 칩 배출 불량을 방지하여 드릴의 날끝부의 절손 등을 방지할 수 있다.

또 중심두께비율이 60% 이상인 것을 특징으로 하므로, 소형 드릴의 중심두께를 충분히 확보할 수 있어 드릴 강성을 높게 유지할 수 있다.

또 마진각이 120°이상인 것을 특징으로 하는 점에서, 절삭날 부분이 직경방 향 외측으로 당겨지는 힘을 상쇄시키는 것과, 날끝부를 안내하여 소형 드릴의 직진성을 향상시켜 충분한 드릴의 직진성과 양호한 구멍 위치 정밀도가 얻어진다.

Claims (3)

1. 천공하는 구멍의 구멍직경이 1㎜ 이하, 또한 구멍깊이와 구멍직경의 비가 5 이상인 작은 직경의 딥홀 가공에 사용되고, 날끝부의 둘레면에 이 날끝부의 선단으로부터 기단측을 향하여 회전축선 둘레로 비틀어지는 칩 배출홈이 형성된 소형 드릴에 있어서,

   상기 날끝부의 둘레면에 형성되는 칩 배출홈이 1개뿐이고,

   또한 상기 칩 배출홈의 드릴 회전방향 전방측에 위치하고, 상기 날끝부의 둘레면에 개구됨과 동시에 이 칩 배출홈과 연통되어 있고, 또한 피삭재의 절삭시에 발생되는 칩을 빠져나가게 하는 데에 충분한 크기를 갖는 홈형상부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 소형 드릴.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 날끝부의 단면에 내접되는 최대 원의 직경 (d) 이 상기 날끝부의 최대 외경 (D) 에 대해 이루는 비율 (d/D) 이 60% 이상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 소형 드릴.
3. 제 1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 날끝부의 마진이 형성되어 있는 부분의 단면에 있어서, 마진의 양 단부와 회전축선을 각각 연결하는 선이 이루는 각도가 120°이상으로 되는 것을 특징으로 하는 소형 드릴.

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