JP2004082248A - 小型ドリル - Google Patents

Abstract

【課題】加工穴の内壁面精度を向上させることが可能なアンダーカットタイプの小型ドリルを提供する。
【解決手段】刃先部１０を、第一刃先部１０Ａとこの第一刃先部１０Ａの外径Ｄ１よりも一段小さい外径Ｄ２を有して第一刃先部１０Ａの後端側に連なる第二刃先部１０Ｂとから構成する。第一刃先部１０Ａの外周面と第二刃先部１０Ｂの外周面とを接続するつなぎ面１６を、軸線Ｏ方向の後端側に向かうにしたがい軸線Ｏに近づくように傾斜させる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被削材に穴明け加工を施すために用いられるドリルに関し、とくに、プリント基板や、微少な金属部品、プラスチック等の被削材に小径深穴の孔部を加工するのに用いられる小型ドリルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、小型ドリルは、穿孔すべき穴がきわめて小径であり、軸線回りに回転されるドリル本体の先端側部分に例えば直径０．０１〜３．１７５ｍｍ程度の小径棒状の刃先部が設けられ、後端側部分にドリル本体を工作機械の回転軸に把持するための比較的大径のシャンク部が刃先部と一体にまたはろう付けや締まり嵌め等で接続されて設けられている。刃先部の材質は、通常、超硬合金が採用され、シャンク部は超硬合金やスチール等の鋼材が採用されている。
【０００３】
このような小型ドリルとしては、図３の概略側面図で示すように、軸線Ｏ回りに回転されるドリル本体の刃先部１が、第一刃先部１Ａと、この第一刃先部１Ａの外径Ｄ１よりも一段小さい外径Ｄ２を有して第一刃先部１Ａの後端側に段差を介して連なる第二刃先部１Ｂとから構成された、いわゆるアンダーカットタイプのものが知られている。これは、加工穴の内壁面に接触する刃先部１の外周面の面積を減少させることによって、加工穴の内壁面精度を向上させることが狙われているものである。
また、第一刃先部１Ａの外周面と第二刃先部１Ｂの外周面とを接続するつなぎ面２は、軸線Ｏに直交する方向に延在させられている。
【０００４】
そして、穴明け加工の際には、例えば繊維補強型樹脂板と銅箔との組み合わせ複合材であるプリント基板が複数枚積層されてなる被削材の上下面にあて板と敷き板を密着させた状態で、ドリル本体の刃先部１を軸線Ｏ回りに回転させつつ軸線Ｏ方向の先端側に送ることにより、積層された複数のプリント基板である被削材に対して一気に穴明け加工を施した後、刃先部１を軸線Ｏ方向の後端側に向かって引き抜くことで、この被削材を貫通する加工穴が形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、昨今では、穴明け効率をより高めるため、重ねて加工するプリント基板の重ね枚数の増加（加工穴の深穴化）、さらには、配線密度の高密度化などによる加工穴の小径化が進んでおり、このため、穿孔する加工穴の穴径が１ｍｍ以下、穴深さと穴径との比が５以上となるような小径深穴加工が増加してきている。これにより、使用される小型ドリルのドリル本体もその剛性を確保しづらくなり、穴明け加工の際には、必然的に、ドリル本体の曲がりが生じてしまう。
【０００６】
すると、上記のような従来のアンダーカットタイプの小型ドリルでは、刃先部１を被削材から引き抜くとき、第一刃先部１Ａの外周面と第二刃先部１Ｂの外周面とを接続している軸線Ｏに直交するつなぎ面２が、加工穴の内壁面に干渉して引っかかってしまい、このまま、刃先部１を引き抜いていくと、つなぎ面２が加工穴の内壁面を擦ってバリ等を生じさせてしまう。
また、被削材であるプリント基板は弾性変形をする材料であり、一旦形成された加工穴は収縮するので、これによっても、刃先部１におけるつなぎ面２が加工穴の内壁面へ引っかかって擦りやすくなっていた。
【０００７】
つまり、アンダーカットタイプとされた小型ドリルを用いて、加工穴の内壁面精度を向上させようとしているのにも関わらず、その効果が十分に発揮されることはなかったのである。
さらに、小径深穴加工に用いられる小型ドリルでは、そのドリル本体の剛性を確保しづらいがゆえに、つなぎ面２の加工穴への引っかかりによって、刃先部１の折損を生じさせてしまうおそれもあった。
【０００８】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたもので、加工穴の内壁面精度を向上させることが可能なアンダーカットタイプの小型ドリルを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸線回りに回転されるドリル本体の先端側部分である刃先部が、第一刃先部とこの第一刃先部の外径よりも一段小さい外径を有して前記第一刃先部の後端側に連なる第二刃先部とから構成され、前記刃先部の外周にその先端から後端側に向けて延びる切屑排出溝が形成されるとともに、前記切屑排出溝のドリル回転方向前方側を向く壁面と前記刃先部の先端逃げ面との交差稜線部に切刃が形成されてなり、前記第一刃先部の外径Ｄ１が１ｍｍ以下、かつ、前記刃先部の有効刃長Ｌと前記第一刃先部の外径Ｄ１との比Ｌ／Ｄ１が５以上に設定された小型ドリルにおいて、前記第一刃先部の外周面と前記第二刃先部の外周面とを接続するつなぎ面が、前記軸線方向の後端側に向かうにしたがい前記軸線に近づくように傾斜して形成されていることを特徴とするものである。
このような構成とされた本発明では、小径深穴加工に用いられるアンダーカットタイプの小型ドリルについて、その刃先部における第一刃先部と第二刃先部とを接続するつなぎ面が、従来のようにドリル本体の軸線に対して直交しているのではなく、軸線方向の後端側に向かうにしたがい軸線に近づくように傾斜している。
これにより、被削材の穴明け加工の際に、刃先部を被削材から引き抜くときであっても、上記のつなぎ面による加工穴の内壁面への引っかかりが生じにくくなるので、この引っかかりに起因して生じていたバリ等を抑制することができ、形成される加工穴の内壁面精度を向上させることが可能となる。しかも、この傾斜したつなぎ面と切屑排出溝との交差稜線部は、あたかも切刃のように、加工穴の内壁面に対して切削作用を施すこととなるので、この加工穴の内壁面を仕上げ加工して内壁面精度をより向上させることができる。
【００１０】
また、前記軸線を含む断面で見たとき、前記つなぎ面における前記第一刃先部の外周面と交差する部分での接線と前記軸線とのなす角度が、１５゜〜８０゜の範囲に設定されていることが好ましく、この角度が１５゜より小さくなると、刃先部を第一刃先部と第二刃先部とから構成したアンダーカットタイプにする効果が薄れてしまうおそれがあり、一方、この角度が８０゜より大きくなっても、つなぎ面の引っかかりを防止することができなくなってしまうおそれがある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付した図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施形態による小型ドリルの刃先部の概略側面図、図２は同小型ドリルの刃先部の要部拡大側面図である。
【００１２】
本実施形態による小型ドリルのドリル本体は、その後端側部分が工作機械の回転軸に把持されるシャンク部とされているとともに、先端側部分が刃先部１０とされている。
この刃先部１０は、図１及び図２に示すように、軸線Ｏ回りに回転される軸線Ｏを中心とした略多段円柱状をなし、その先端側部分に位置する第一刃先部１０Ａと、第一刃先部１０Ａの外径Ｄ１よりも一段小さい外径Ｄ２を有して第一刃先部１０Ａの後端側に段差を介して連なる第二刃先部１０Ｂとから構成されている。
つまり、刃先部１０は、いわゆるアンダーカットタイプとされており、この第一刃先部１０Ａの外径Ｄ１に対して、第二刃先部の外径Ｄ２は、０．８５×Ｄ１〜０．９５×Ｄ１の範囲に設定されている。なお、第一刃先部１０Ａの外径Ｄ１は、１ｍｍ以下に設定されている。
【００１３】
刃先部１０の外周には、その先端から後端側に向けて延びるようにして刃先部１０の先端逃げ面１２及び外周面に開口する１条の切屑排出溝１１が軸線Ｏを含まないように形成されており、この切屑排出溝１１は、刃先部１０の先端から後端側に向かうにしたがいドリル回転方向Ｔ後方側に向けて軸線Ｏを中心として螺旋状にねじれている。
ここで、刃先部１０における切屑排出溝１１が形成された部分の軸線Ｏ方向での長さ、すなわち、切削に使用できる刃先部１０の有効刃長Ｌは、第一刃先部１０Ａの外径Ｄ１に対する比Ｌ／Ｄ１が５以上となるように設定されている。
【００１４】
また、切屑排出溝１１におけるドリル回転方向Ｔ前方側を向く壁面の先端側領域がすくい面１１Ａとされ、このすくい面１１Ａの先端縁、すなわち、すくい面１１Ａと刃先部１０の先端逃げ面１２との交差稜線部には、軸線Ｏ付近から径方向外方側へ向かって軸線Ｏ方向の後端側に後退しつつ延びて、刃先部１０の外周面と交差する略直線状をなす切刃１３が形成されている。
【００１５】
刃先部１０において、切屑排出溝１１を除く外周面は、切屑排出溝１１におけるドリル回転方向Ｔ前方側を向く壁面と交差する軸線Ｏを中心とした断面略円弧状をなすマージン部１４と、このマージン部１４のドリル回転方向Ｔ後方側に連なって、切屑排出溝１１のドリル回転方向Ｔ後方側を向く壁面の外周側稜線部と交差するとともにマージン部１４がなす円弧よりも一段小さい外径を有する軸線Ｏを中心とした断面略円弧状をなす二番取り面１５とから構成されている。
これらマージン部１４と二番取り面１５とは、切屑排出溝１１と同様に、刃先部１０の先端から後端側に向かうにしたがいドリル回転方向Ｔ後方側に向けて軸線Ｏを中心として螺旋状にねじれるように形成されており、刃先部１０の有効刃長Ｌ全域に亘って形成されている。
【００１６】
ここで、刃先部１０は、外径Ｄ１の第一刃先部１０Ａと、この第一刃先部１０Ａの外径Ｄ１よりも小さい外径Ｄ２の第二刃先部１０Ｂとから構成されているので、第一刃先部１０Ａに形成されたマージン部１４を円弧とする仮想の円の外径が、第一刃先部１０Ａの外径Ｄ１となり、かつ、第二刃先部１０Ｂに形成されたマージン部１４を円弧とする仮想の円の外径が、第二刃先部１０Ｂの外径Ｄ２となっている。
【００１７】
そして、第一刃先部１０Ａの外周面（第一刃先部１０Ａのマージン部１４）と、第二刃先部１０Ｂの外周面（第二刃先部１０Ｂのマージン部１４）とを接続しているつなぎ面１６が、軸線Ｏ方向の後端側に向かうにしたがい軸線Ｏに近づくように傾斜したテーパ面状に形成されている。
軸線Ｏを含む断面で見たときに、このつなぎ面１６における第一刃先部１０Ａの外周面（第一刃先部１０Ａのマージン部１４）と交差する部分での接線Ｐと軸線Ｏとがなす狭角θは、１５゜〜８０゜の範囲に設定されている。（図１及び図２は、軸線Ｏを含む断面で見たときの図ではないが、上記の狭角θを示すのに支障はない。また、軸線Ｏと平行な直線を２点鎖線で示してある。）
【００１８】
とくに、本実施形態において、軸線Ｏを含む断面で見たとき、つなぎ面１６は、軸線Ｏ方向の後端側に向かうにしたがい軸線Ｏに近づくように傾斜した略直線状に形成されているため、上記の狭角θは、断面略直線状をなすつなぎ面１６と軸線Ｏとがなす狭角と一致している。
【００１９】
以上のような小型ドリルでは、そのドリル本体が軸線Ｏ回りに回転されつつ、軸線Ｏ方向の先端側に向かって送りが与えられることにより、刃先部１０に形成された１枚の切刃１３で被削材を切削して穴明け加工を施した後、刃先部１０を軸線Ｏ方向の後端側に向かって引き抜くことで、被削材に小径深穴の加工穴が形成される。
【００２０】
このような構成とされた本実施形態の小型ドリルでは、穿孔する加工穴の穴径が１ｍｍ以下、穴深さと穴径との比が５以上となるような小径深穴加工に用いられるため、すなわち、第一刃先部１０Ａの外径Ｄ１（刃先部１０の最大外径）が１ｍｍ以下、刃先部１０の有効刃長Ｌと第一刃先部１０Ａの外径Ｄ１との比Ｌ／Ｄ１が５以上に設定されているため、そのドリル本体の剛性を確保しづらくなっており、被削材の穴明け加工の際にドリル本体の曲がりが生じやすくなっている。
【００２１】
しかしながら、第一刃先部１０Ａの外周面と第二刃先部１０Ｂの外周面とを接続するつなぎ面１６が、軸線Ｏ方向の後端側に向かうにしたがい軸線Ｏに近づくように傾斜したテーパ面として形成されていることから、被削材から刃先部１０を引き抜くときであっても、このつなぎ面１６が加工穴の内壁面へ引っかかるのを防止して、この引っかかりに起因して生じていたバリや刃先部１０の折損を抑制することが可能となるので、安定した穴明け加工を継続できるとともに加工穴の内壁面精度を向上させることができる。
【００２２】
さらに、このテーパ面として形成されたつなぎ面１６と切屑排出溝１１との交差稜線部が、あたかも切刃のように、加工穴の内壁面を積極的に切削するような作用を奏することが可能となるので、この加工穴の内壁面を仕上げ加工して内壁面精度をより向上させることができる。
【００２３】
また、軸線Ｏを含む断面で見たとき、つなぎ面１６における第一刃先部１０Ａの外周面と交差する部分での接線Ｐと軸線Ｏとのなす狭角θ（つなぎ面１６と軸線Ｏとのなす狭角θ）が、１５゜〜８０゜の範囲に設定されていることにより、高品質の加工穴を継続して形成することが可能となっている。
ここで、この狭角θが１５゜より小さくなると、刃先部１０を第一刃先部１０Ａと第二刃先部１０Ｂとからなるアンダーカットタイプにする効果が薄れてしまうおそれが生じ、一方、狭角θが８０゜より大きくなっても、つなぎ面１６の引っかかりを防止することができなくなってしまうおそれが生じてしまう。
なお、上述したような効果をより確実なものとするためには、狭角θは、４０゜〜５０゜の範囲に設定されていることが好ましい。
【００２４】
本実施形態においては、つなぎ面１６をテーパ面として、軸線Ｏに直交する断面で見たときに略直線状をなすようにしているが、これに限定されることなく、軸線Ｏ方向の後端側に向かうにしたがい軸線Ｏに近づくように傾斜しているのであれば、このつなぎ面１６を断面略凹直線状の凹曲面や断面略凸曲線状の凸曲面としても構わない。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、小径深穴加工に用いられるアンダーカットタイプの小型ドリルについて、その刃先部における第一刃先部と第二刃先部とを接続するつなぎ面を、軸線方向の後端側に向かうにしたがい軸線に近づくように傾斜させていることから、刃先部を被削材から引き抜くときであっても、つなぎ面による加工穴の内壁面への引っかかりを生じさせず、この引っかかりに起因して生じていたバリ等を抑制することができるので、形成される加工穴の内壁面精度を向上させることが可能となる。
さらに、つなぎ面と切屑排出溝との交差稜線部が、あたかも切刃のようにして、加工穴の内壁面に対する切削作用を奏することができるので、加工穴の内壁面を仕上げ加工してその内壁面精度をより向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による小型ドリルの刃先部の概略側面図である。
【図２】図１に示す小型ドリルの刃先部の要部拡大側面図である。
【図３】従来の小型ドリルの刃先部の概略側面図である。
【符号の説明】
１０　刃先部
１０Ａ　第一刃先部
１０Ｂ　第二刃先部
１１　切屑排出溝
１２　先端逃げ面
１３　切刃
１４　マージン部
１５　二番取り面
１６　つなぎ面
Ｏ　軸線
Ｐ　接線
Ｔ　ドリル回転方向

Claims (2)

1. 軸線回りに回転されるドリル本体の先端側部分である刃先部が、第一刃先部とこの第一刃先部の外径よりも一段小さい外径を有して前記第一刃先部の後端側に連なる第二刃先部とから構成され、前記刃先部の外周にその先端から後端側に向けて延びる切屑排出溝が形成されるとともに、前記切屑排出溝のドリル回転方向前方側を向く壁面と前記刃先部の先端逃げ面との交差稜線部に切刃が形成されてなり、前記第一刃先部の外径Ｄ１が１ｍｍ以下、かつ、前記刃先部の有効刃長Ｌと前記第一刃先部の外径Ｄ１との比Ｌ／Ｄ１が５以上に設定された小型ドリルにおいて、
   前記第一刃先部の外周面と前記第二刃先部の外周面とを接続するつなぎ面が、前記軸線方向の後端側に向かうにしたがい前記軸線に近づくように傾斜して形成されていることを特徴とする小型ドリル。
2. 請求項１に記載の小型ドリルにおいて、
   前記軸線を含む断面で見たとき、
   前記つなぎ面における前記第一刃先部の外周面と交差する部分での接線と前記軸線とのなす角度が、１５゜〜８０゜の範囲に設定されていることを特徴とする小型ドリル。

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