JP2602032Y2 - ダブルアングルドリル - Google Patents

ダブルアングルドリル

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JP2602032Y2
JP2602032Y2 JP1993017161U JP1716193U JP2602032Y2 JP 2602032 Y2 JP2602032 Y2 JP 2602032Y2 JP 1993017161 U JP1993017161 U JP 1993017161U JP 1716193 U JP1716193 U JP 1716193U JP 2602032 Y2 JP2602032 Y2 JP 2602032Y2
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川 祐 治 市
本 久 成 吉
端 精 己 竹
堀 昭 一 小
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Nachi Fujikoshi Corp
Subaru Corp
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Nachi Fujikoshi Corp
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案はダブルアングルドリルに
係り、特に繊維強化樹脂の複合材とアルミ合金板との同
時穿孔に適したダブルアングルドリルに関する。
【0002】
【従来の技術】積層された炭素繊維等に樹脂を含浸・硬
化させたCFRP(炭素繊維強化プラスチック)等の複
合材は、軽量でありながら高い強度と剛性とを備えてお
り、航空機等の構造部材として広く用いられている。
【0003】航空機の組立工程において、複合材部品
は、アルミ合金製の骨格部品等とリベット接合されるこ
とが多い。リベット接合を行うためには複合材部品と骨
格部品とに同径の孔を穿孔する必要があるが、この作業
は両部品を重ね合せた状態で一度に行うことが望まし
い。このような用途に適したドリルとして、例えば特開
昭63-306812 号公報には、金属穿孔用の一次切刃とフラ
ットな二次切刃とを備えた、複合材穿孔用のダブルアン
グルドリルが記載されている。同公報のダブルアングル
ドリルは、図6,図7(図6中のA部拡大図)に示した
ように、先端部1からシャンク部2にかけて形成された
ねじれ溝3のねじれ角αを20°〜30°の範囲に設定
すると共に、一次切刃4の先端角βを90°,二次切刃
5の先端角γを20°〜30°としたものである。この
ダブルアングルドリルによれば、先ず一次切刃4により
比較的小径の一次孔が穿たれ、次いで二次切刃5が一次
孔の外周を切削して目標径の二次孔が穿孔される。穿孔
時において、複合材の一次孔の周囲に過渡的なデラミネ
ーション(層間剥離)が発生するが、このデラミネーシ
ョンは二次切刃5による切削の際に除去される。
【0004】一方、近年においては、ドリル等の切削工
具の耐摩耗性を向上させるため、例えば特開平2-48106
号公報や実開平1-101766号公報等に記載されたように、
切刃部分にダイヤモンドを被覆する技術が一般に実施さ
れている。
【0005】
【考案が解決しようとする課題】ところで、上述したダ
ブルアングルドリルでは、短期の穿孔作業における複合
材のデラミネーションは効果的に防止されるが、その寿
命が短いという欠点を持っていた。
【0006】すなわち、実際の穿孔作業では切刃の逃げ
面の摩耗が激しく、20〜30個の孔を穿孔すると切刃
が欠損し、複合材側の孔の周囲にデラミネーションが発
生する。また、アルミ合金側の板厚が大きい場合、ねじ
れ角αが大きいため、刃先すくい面6に発生した金属の
切屑がねじれ溝3にスムーズに移動しない。その結果、
切屑が刃先すくい面6に詰まって外周方向に突出し、複
合材側の孔の内面を過剰切削することがあった。そこ
で、このような事態を防止するため、ねじれ角αを10
°程度にした場合、切屑の排出性は良くなった。また、
切刃部分にダイヤモンドを被覆する前述した方法を試み
たが、被覆の膜厚によっては刃先の鋭利さが著しく低下
したり、被覆の剥離が生じる等、切削能力を逆に低下さ
せる虞があった。
【0007】そこで、本考案は、上記従来技術が有する
問題点を解消し、耐摩耗性を大幅に向上させると共に切
屑の排出性を高め、長期に亘る高精度の穿孔を可能とし
た、複合材とアルミ合金板との同時穿孔に最適なダブル
アングルドリルを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本考案のダブルアングルドリルは、先端部からシャ
ンク部付近まで切屑排出用のねじれ溝が形成されると共
に、先端部が金属用ドリルの先端形状を有する一次切刃
とこの一次切刃に連続し一次切刃より小さい先端角を有
するフラット状の二次切刃とから構成され、アルミ合金
板に炭素繊維強化樹脂複合材を接合した重ね板を穿孔す
るダブルアングルドリルにおいて、前記一次切刃の先端
角を約118°とし、前記二次切刃の先端角を約30°
とし、前記一次切刃の最大径と前記二次切刃の最大径と
の比を1/3乃至1/2とし、前記ねじれ溝のねじれ角
を5°〜15°の範囲に設定し、ドリル先端から前記二
次切刃を越える部位までをダイヤモンドで被覆し、か
つ、ドリル先端のダイヤモンド被覆の膜厚を最大とする
とともに、前記一次切刃のダイヤモンド皮膜の膜厚を前
記二次切刃のダイヤモンド皮膜の膜厚より厚くし、さら
に、一次切刃部のダイヤモンド被覆の膜厚を10〜25
μmとし、二次切刃部以降のダイヤモンド被覆の膜厚を
10〜20μmとした、ことを特徴とするものである。
【0009】
【作用】本考案のダブルアングルドリルによれば、ワー
クに最初に当接する一次切刃が金属用ドリルと同様の1
18°の先端角を有し、かつそのドリル先端のダイヤモ
ンド被覆が厚いため衝撃に強く、鋭利なドリル先端の破
損やダイヤモンド被覆の剥離が生じない。
【0010】また、ねじれ溝のねじれ角が小さいため、
刃先すくい面からねじれ溝へ切屑がスムーズに移動し、
切屑の詰まりに起因する一次孔周囲のデラミネーション
が少なくなる。ねじれ角を小さくすると切削抵抗が増大
するが、これによる切刃の摩耗と損傷とはダイヤモンド
被覆により防止される。
【0011】複合材側の一次孔周囲に発生するデラミネ
ーションは二次切刃により除去されるが、二次切刃がフ
ラット状であり、かつ最適な膜厚のダイヤモンド被覆が
施されているため、長期に亘って切刃の鋭利さが失われ
ず、デラミネーションのない穿孔が可能となると共に、
ダイヤモンド被覆の剥離もなく、耐久性が著しく向上す
る。
【0012】
【実施例】以下、本考案によるダブルアングルドリルの
一実施例について添付の図面を参照して説明する。
【0013】図1〜図3に示したように、本実施例のダ
ブルアングルドリルは先端部1からシャンク部2にかけ
て、外周面に2条のねじれ溝3が形成されており、その
ねじれ角αは5°〜15°の範囲で選ばれるが、本実施
例ではねじれ角10°のものを用いた。先端部1は、先
端側の一次切刃4と、一次切刃4に連続して形成された
二次切刃5とから構成されている。一次切刃4は、一般
的な金属用ドリルと同様に、その先端角βが、118°
を用いた。また、二次切刃5は、公知のダガードリルと
同様にフラット状切刃に形成されており、その先端角γ
は30°を用いた。更に、図3(図1中のC矢視図)に
示したように、一次切刃4の最大径dと二次切刃5の最
大径Dとの比は、1/2〜2/3の範囲で選ばれるが、
本実施例では2/3を用いた。図中、8,9は、それぞ
れ一次切刃4と二次切刃5の逃げ面である。
【0014】先端部1には、図2〜図5に示したよう
に、ドリル先端7から二次切刃5を越える部位まで、メ
タン1%と水素99%からなる混合ガスを原料としたマ
イクロ波プラズマCVD法により、ダイヤモンド被覆1
0が施されている。ダイヤモンド被覆10の膜厚は、ド
リル先端7において約25mmであり、一次切刃4にお
いて10〜25μm、二次切刃5以降において10〜2
0μmとなるように形成されている。尚、上述したCV
D法によれば、ダイヤモンド被覆を膜厚が0.1〜10
0μmの範囲で任意に形成することが可能である。
【0015】発明者等は、このダブルアングルドリルを
用い、複合材部品(CFRP)とアルミ合金板との組合
せ材に同時穿孔を行った。この際の穿孔条件は、回転数
が3000r.p.m,送り量が0.04mm/re
v,複合材の板厚が6mm,アルミ合金板の板厚が3m
m,ドリル径が4.8mmである。その結果、切屑のね
じれ溝3からの排出が良好に行われると共に、150個
の孔を穿孔しても、刃先の破損やダイヤモンド被覆の剥
離は皆無であり、従来品に比べて7倍以上の寿命を得る
ことができた。
【0016】尚、実施例のダブルアングルドリルの作製
にあたり、種々の実験を行った。すると、ダイヤモンド
被覆については、一次切刃4の膜厚、特にドリル先端7
の膜厚を二次切刃5の膜厚より厚くしたほうが、一次切
刃4の欠損が少なかった。そして、一次切刃4の膜厚を
25μm以上にした場合、欠損は生じないが、切削能力
が低下することが確認された。また、一次切刃4の膜厚
を10μm以下にした場合、刃先に欠損が生じた。ま
た、二次切刃5以降の膜厚は、20μm以上にすると複
合材側にデラミネーションが発生し、10μm以下にす
ると被膜の剥離が起こるようになった。
【0017】一方、ねじれ部3のねじれ角αについて
は、5°以下にすると切削抵抗が増し、切刃4,5が破
損することが判明した。また、15°以上にすると刃先
すくい面6に切屑が詰まり、複合材側のデラミネーショ
ンが生じた。
【0018】更に、一次切刃4の最大径dと二次切刃5
の最大径Dとの比d/Dについては、1/2以下にする
と二次切刃5による切削量が多くなり、二次切刃5の摩
耗や損傷が大きくなった。また、2/3以上にすると二
次切刃5による切削量が少なすぎ、一次孔の周囲の過渡
的なデラミネーションを二次切刃5により切除すること
ができなくなった。
【0019】
【考案の効果】以上の説明から明らかなように、本考案
のダブルアングルドリルによれば、先端部の形状および
ねじれ溝のねじれ角と適切な膜厚のダイヤモンド被覆と
の協働作用により、切刃の欠損や複合材のデラミネーシ
ョン、切屑の詰まり等が確実に防止され、ドリルの耐久
性が大幅に向上すると共に、品質的に安定した孔を連続
して穿孔することが可能となり、作業時間を大幅に減少
させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案によるダブルアングルドリルの一実施例
を示した側面図。
【図2】図1中のB部拡大図。
【図3】図1中のC矢視図。
【図4】図2中のF矢視図。
【図5】図4中のE−E拡大断面図。
【図6】従来のダブルアングルドリルを示した側面図。
【図7】図6中のA部拡大図。
【符号の説明】
1 先端部 2 シャンク部 3 ねじれ溝 4 一次切刃 5 二次切刃 6 刃先すくい面 7 ドリル先端 8 一次切刃の逃げ面 9 二次切刃の逃げ面 10 ダイヤモンド被覆 α ねじれ角 β 一次切刃の先端角 γ 二次切刃の先端角 d 一次切刃の最大径 D 二次切刃の最大径
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 竹 端 精 己 富山県富山市石金20番地 株式会社不二 越内 (72)考案者 小 堀 昭 一 東京都港区芝公園2丁目4番1号 株式 会社不二越内 (56)参考文献 特開 昭63−306812(JP,A) 特開 平5−69214(JP,A) 特開 平3−170216(JP,A) 特開 平4−210315(JP,A) 実開 平4−5367(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B23B 51/00

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】先端部からシャンク部付近まで切屑排出用
    のねじれ溝が形成されると共に、先端部が金属用ドリル
    の先端形状を有する一次切刃とこの一次切刃に連続し一
    次切刃より小さい先端角を有するフラット状の二次切刃
    とから構成され、アルミ合金板に炭素繊維強化樹脂複合
    材を接合した重ね板を穿孔するダブルアングルドリルに
    おいて、 前記一次切刃の先端角を約118°とし、 前記二次切刃の先端角を約30°とし、前記一次切刃の最大径と前記二次切刃の最大径との比を
    1/3乃至1/2とし、 前記ねじれ溝のねじれ角を5°〜15°の範囲に設定
    し、 ドリル先端から前記二次切刃を越える部位までをダイヤ
    モンドで被覆し、 かつ、ドリル先端のダイヤモンド被覆の膜厚を最大とす
    とともに、前記一次切刃のダイヤモンド皮膜の膜厚を
    前記二次切刃のダイヤモンド皮膜の膜厚より厚くし、 さらに、一次切刃部のダイヤモンド被覆の膜厚を10〜
    25μmとし、 二次切刃部以降のダイヤモンド被覆の膜厚を10〜20
    μmとした、ことを特徴とするダブルアングルドリル。
JP1993017161U 1993-04-06 1993-04-06 ダブルアングルドリル Expired - Fee Related JP2602032Y2 (ja)

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