JP3976289B2 - プリント配線板加工用の小径ドリル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プリント配線板加工用の小径ドリルに関し、特に高速回転に好適するドリル直径０．３ｍｍ以下の小径ドリルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線板は主にガラス繊維，樹脂，銅の積層体からなり、これに小径の穴開けを施して電気配線回路を形成させるものである。現在、穴開け方法として最も広く実用されている方法は、超硬合金を代表とする超硬質工具材料からなる小径ドリルによる穴開けである。近年、配線回路の小型化，稠密化が進むなかで、プリント配線板加工用の小径ドリルも小径のものに移行してきているが、ドリル直径が０．３ｍｍ以下のドリルであっても、その形状は、ドリル直径０．３ｍｍ以上のものと基本的に変わりない。
【０００３】
従来のプリント配線板加工用の小径ドリルは、特段の決まりがあるわけではないが、シャンク直径は１／８インチ（３．１７５ｍｍ）に統一されて共通化されている。また、切刃部の形状に関しては、従来より各種の提案がなされているが（たとえば実開平２−１２２７１２号公報，特開平２−２３２１１１号公報など）、市販されている小径ドリルはドリル直径の大きさに関わらず一般的に、切刃部の心厚はドリル直径の４０〜５０％，切屑排出溝のねじれ角は３５゜以下，溝幅比は１．４から１．８が採用されている。
【０００４】
ところで、小径ドリルを使用するときの切削条件は、装着される主軸スピンドルの制限を受ける。通常得られるスピンドルの最高回転数はおよそ１２万５千回転／分であり、たとえば直径が０．３ｍｍの小径ドリルで、周速は１１８ｍ／ｍｉｎとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、直径が０．３ｍｍの小径ドリルの場合、プリント配線板の穴明けに好適する周速は１２０〜２００ｍ／ｍｉｎとされ、前記周速は下限一杯のものである。ドリル直径がさらに小さなものでは、好適する周速範囲はドリル直径により若干異なってはくるが、周速はドリル直径に比例して小さくなるので、周速不足問題が目立つようになる。
【０００６】
ところが最近、プリント配線板の穴加工装置の開発が進められ、スピンドルの最高回転数が２０万回転／分程度まで実用化されようとしている。これは、直径０．３ｍｍのドリルでいえば、１８９ｍ／ｍｉｎの周速である。加工装置の点で高速回転が可能となるわけで、これに装着される小径ドリルも高速回転に適合する形状が改めて問われている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記のような課題に鑑みなされたもので、丸棒状をなす工具本体の一端には、ねじれを伴った２本の切屑排出溝が軸心に沿って対称的に延伸し、その先端には先端角を形成する切刃が配設されて切刃部を構成してなるドリル直径が０．３ｍｍ以下のプリント配線板加工用の小径ドリルにおいて、前記工具本体のシャンクは直径１．５〜２．５ｍｍにあり、前記切刃部の心厚はドリル直径の２０〜４０％にあり、前記切屑排出溝のねじれ角が３５゜〜４５゜にあることを特徴とする。
【０００８】
従来よりシャンクの直径と関連させてドリルの切刃部形状を求めた例を本発明者は知らない。しかしながら、高速回転になると従来の小径ドリルは、シャンク直径の大きさから遠心力が大きくなってドリル保持具の把持力を低下させるうえ、直径が大きいことによるドリル本体の質量作用が加わって、僅かな振れ精度であっても振動が増幅することとなる。振動は、殊に直径０．３ｍｍ以下の極く直径の小さなドリルにおいて、折損に直結する。遠心力に起因する弊害を免れることのできる形状として、本発明は、各種試用結果をもとに、ドリル重量が従来の４０％となるシャンク直径２ｍｍを理想としたものであるが、遠心力の影響を受けない許容範囲として、シャンク直径の上限２．５ｍｍを採用したものである。
【０００９】
一方、シャンク直径の下限とした１．５ｍｍを下回る小径ドリルは、当然遠心力の影響は無視できるが、やはりドリル保持具の把持力が低下することになる。把持部でのトルクでいえばシャンク直径が大きいほど大きいわけだが、従来でも汎用のドリルの多くはドリル直径と同じストレート形であって、これで使用に耐えている。むしろ小径ドリルの場合はトルクの問題ではなくて、直径が極めて小さいことからくる保持具の構造的な問題として把持力低下が生じるのである。
【００１０】
従来のようにドリルの周速が適正値に達し得ないときは、大きなトルクがドリルに負荷されるので、折損対策を優先して設計する必要がある。しかしながら、上記のようにして高速切削が安定して得られるようになった下では切削抵抗が小さくなるので、折損対策よりもむしろ切れ味や切屑排出といったドリル本来の性能を追求することができるようになる。すなわち、心厚をドリル直径の２０〜４０％と従来のものより小さくして切屑排出溝の容積を増加させ、切屑排出性の向上を図っている。ただし、心厚２０％未満は心厚が小さすぎて、折損の恐れが出てくる。また、切屑排出溝のねじれ角を３５゜〜４５゜と従来のものより大きくしてすくい角を大きくすることにより、切れ味および切屑排出性を向上を図っている。ただし、ねじれ角が４５゜を超える大きさになると切刃が鋭利になりすぎて切刃強度が低下する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次にこの発明の一実施形態について図を参照しながら説明する。図１ないし図３に示された本発明プリント配線板加工用の小径ドリルは外観丸棒状を呈し、シャンク１と切刃部２とによって構成されている。切刃部２の先端には切刃３が配設されて先端角を形成し、この切刃３より後端には、ねじれを伴いながら軸心に沿って対称的に延伸する２本の切屑排出溝４が配設されている。
【００１２】
シャンク１は、高速回転時における遠心力の増大に起因する弊害が軽減されるとともに、ドリル保持具の把持力が十分に確保される範囲として、シャンク直径Ｄ＝１．５〜２．５ｍｍが採用される。
【００１３】
少なくとも切刃部２は超硬合金，被覆超硬合金などの超硬質工具材料により形成される。これらの材料は、耐摩耗性は高いが靱性に乏しく、折れやすい材料である。殊にドリル直径ｄが０．３ｍｍ以下の極細な小径ドリルは折損しやすい。しかしながら、高速切削に適合することで切削抵抗は減少するので、心厚ｔを大きくして必要以上に強度をもたせる必要はなくなる。よって心厚ｔは、ドリル直径ｄの２０〜４０％に設定される。切屑排出溝４の容積が大きくなるから、切屑排出性が改善され、切屑詰まりが原因となる折損も防止される。これに付随して溝幅比（ｗ１／ｗ２）の最大値も従来以上に大きく取ることができるようになる。すなわち、溝幅比は１．４〜２．０に設定されて、一層の切屑排出性改善に寄与する。
【００１４】
高速切削によって切削抵抗が減少することから、切屑排出溝４のねじれ角θについては、従来より大きい３５゜〜４５゜に設定される。これにより切刃３が鋭利となるために切れ味が向上し、その結果、切削抵抗の減少へと帰還される。しかしながら、ガラス繊維，樹脂，銅の積層体であるプリント配線板の穴明けに対して、４５゜を超えるほどの大きなねじれ角θは、刃先強度が保てなくなるので採用されない。
【００１５】
【発明の効果】
本発明プリント配線板加工用の小径ドリルは、高速回転時の遠心力による振動増幅や把持力低下の弊害を免れるのに適切なシャンク直径と、ドリル直径が０．３ｍｍ以下の高速回転に好適する切刃部形状を有しているので、現在実用されつつある高速スピンドルに最適し、切れ味と切屑排出性に優れる小径ドリルが提供できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態を示す正面図である。
【図２】 図１の切刃部先端拡大図である。
【図３】 図２の側面図である。
【符号の説明】
１ シャンク
２ 切刃部
３ 切刃
４ 切屑排出溝
Ｄ シャンク直径
ｄ ドリル直径
ｔ 心厚
θ ねじれ角

Claims (1)

1. 丸棒状をなす工具本体の一端には、ねじれを伴った２本の切屑排出溝が軸心に沿って対称的に延伸し、その先端には先端角を形成する切刃が配設されて切刃部を構成してなるドリル直径が０．３ｍｍ以下のプリント配線板加工用の小径ドリルにおいて、
   前記工具本体のシャンクは直径１．５〜２．５ｍｍにあり、前記切刃部の心厚はドリル直径の２０〜４０％にあり、前記切屑排出溝のねじれ角が３５゜〜４５゜にあることを特徴とするプリント配線板加工用の小径ドリル。

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