JPS63306812A - 複合材穿孔用ドリル - Google Patents

複合材穿孔用ドリル

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JPS63306812A
JPS63306812A JP14123187A JP14123187A JPS63306812A JP S63306812 A JPS63306812 A JP S63306812A JP 14123187 A JP14123187 A JP 14123187A JP 14123187 A JP14123187 A JP 14123187A JP S63306812 A JPS63306812 A JP S63306812A
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drill
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Fumitaka Aihara
相原 章隆
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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] 本発明は複合材穿孔用ドリルに係り、特に重ね合わされ
た繊維樹脂硬化材と金属材料との複合材に対して穿孔す
るのに適した複合材穿孔用ドリルに関する。
[従来の技術] 繊維を積層し樹脂を含浸して硬化させた繊維樹脂硬化複
合材は、工業材料、特に航空機の材料として広く使用さ
れている。航空機製作の組立加工においては、複合材部
品とアルミ等の金属部品とを組合わせるために、両部品
に同径の孔を貫通穿孔しリベット止めする作業が多く行
われている。
ところが、第11図に示すように複合材部品1とアルミ
部品2を重ね合せた状態で複合材1の側から金属用のド
リル3で穿孔すると、複合材は、層間の接着力が弱いた
めドリル入口側(穿孔開始側)でドリルのねじれ角α及
びすくい角により複合材の繊維が持上げられてしまい、
パリやクラックや層間剥離すなわちデラミネーションが
発生する。
逆に、第12図に示すようにアルミ部品2の側から穿孔
した場合には、ドリルスラスト力がドリル出口側で繊維
を剥離させて、デラミネーション等を発生させる。この
ようなデラミネーション等は、複合材の寿命を大幅に短
縮させる。これを防止するために、従来は、複合材の露
出表面にバックアツプ材を緊締した後に穿孔することが
行われている。しかしながら、このバックアツプ材緊締
作業は、手間が掛かると共に、加工品が箱状のものの場
合には、バックアップ部材を内側に装着することが不可
能な場合がある。
デラミネーション等の発生を防止した複合材用のドリル
が種々開発されている。例えば実公昭59−33546
号および特開昭58−149114号公報には、アラミ
ド繊維系の複合材に特に適した複合材用ドリルが開示さ
れている。
しかし、これらはカーボン系の複合材や金属に対しては
刃先の摩耗及び損傷が著しく使用できない。
そこで、カーボン系の複合材にも優れた性能を発揮する
ドリルとして、米国特許第4,093,395号に開示
のダガードリルが開発された。このダガードリルは、第
13図乃至第15図に示したように、ドリル本体4の両
面にすくい平面5が形成されている。この一対のすくい
平面5は、先端6の方に収れんするテーバが付けられて
おり、その先端が研削され前逃げ面5Aを形成し、これ
により先端角Aが約35″の切刃7が形成されている。
この切刃7は、すくい角Bが負の約5″、逃げ角Cが約
55″に定められている。このように先端切刃7は、す
くい角Bが負であり、逃げ角Cが大きいため、デラミネ
ーション等の発生を防止できかつ切刃の長寿命化を図る
ことができる。更に、一対のテーパ平面5により切屑の
排出が容易となる。
[発明が解決しようとする問題点] ところが、このダガードリルも、金属に使用すると摩耗
や破損が著しく、重ね合せた状態の複合材部品と金属部
品との穿孔には使用することはできなかった。
そこで、本発明の目的はバックアツプ材を用いることな
く重ね合せ状態の複合材と金属とをデラミネーション等
の発生なしに穿孔することのできる耐久性に優れた複合
材穿孔用ドリルを提供することにある。
[問題点を解決するための手段] この目的を達成するために、本発明は、ドリル先端部を
、金属用ドリルの先端形状を有する一次切刃と、この一
次切刃に連続して形成され、上記先端角よりも小さい先
端角を有するフラット状の二次切刃とから構成したこと
を特徴とするものである。
[作 用] このような構成のドリルにより重ね合せ状態の複合材と
金属に穿孔加工を施すと、ドリル先端部のうちの一次切
刃がまず比較的小径の一次孔を穿ち、次いで二次切刃が
上記最先端により穿孔された一次孔の外周部を穿孔して
二次孔を形成する。
このドリル先端部の一次切刃は金属用ドリル先端部の形
状であるので、摩耗や損傷の問題はないが、複合材の一
次孔周囲にデラミネーションを発生させる。しかしなが
ら、この−次孔周囲のデラミネーションは、上記二次切
刃による一次孔外周部の穿孔の際に除去される。また、
上記二次切刃はフラット状の切刃であるので、金属の穿
孔により摩耗や損傷を受は易いが、二次切刃の切削量を
一次切刃の切削量に比べて充分小さくなるように定める
ことによって上記摩耗や損傷を実質的に問題がなくなる
程度に充分小さくすることができる〔実施例〕 以下本発明による複合材穿孔用ドリルの一実施例を第1
図乃至第10図を参照して説明する。
第1図において、複合材穿孔用ドリル10は、先端部1
1からシャンク部12付近までの外周面に切屑排出用の
ねじれ溝13が刻設されており、この先端部11は、一
次切刃11Aとこれに連続して形成された二次切刃11
Bとから構成されている。この一次切刃11Aは、形状
が金属用ドリルの先端部の形状と同−又はほぼ同一であ
り、二次切刃11Bの形状はダガードリルとして知られ
ているフラット状の切刃と同−又はほぼ同一である。
このような構成のドリルにより重ね合せ状態の複合材と
金属を穿孔加工すると、ドリル先端部11のうちの一次
切刃11Aがまず比較的小径の一次孔を穿ち、次いで二
次切刃lIBが一次切刃11Aにより穿孔された一次孔
の外周部を穿孔して二次孔を形成する。この一次切刃1
1Aは、金属用ドリル先端部の形状であるので、摩耗や
損傷の問題はないが、複合材の一次孔外周部にデラミネ
ーションを発生させる。しかしながら、この−次孔外周
部のデラミネーションは、二次切刃11Bが一次孔周囲
部を穿孔する際に除去され、かつこの二次切刃11Bは
、フラット状の切刃でありデラミネーションを生じない
ので、結局−次孔にはデラミネーションの発生はない。
また、二次切刃11Bは、金属の穿孔の際に摩耗や損傷
を受は易いが、二次切刃11Bの切削量を一次切刃11
Aの切削量に比べて充分少なくなるように定めることに
よって上記摩耗や損傷を実質的に間通がない程度に充分
小さくすることができる。
なお、ねじれ溝13のねじれ角αは、約20゜〜30″
が好ましく、一次切刃11Aの先端角βは、穿孔すべき
金属の種類により定められ一般的には約90″程度が好
ましく、二次切刃11Bの先端角γは、約20°〜30
″が好ましい。また、第2図(a)及び(b)に示した
ように、一次切刃11Aの最大径dと二次切刃11Bの
最大径りとの比d/D (この比をアングル位置比と称
する。)は、約1/2〜2/3が好ましい。
また、第3図及び第4に示したように、逃げ角δは約2
0°〜25°が好ましい。これらの諸値の具体的−例を
以下に示す。α−20″、β−90@、γ−30″、δ
−2011である。
第5図は横軸に、ドリルのねじれ角αと先端角βをとり
、縦軸にデラミネーション幅/孔径で示されるデラミネ
ーシ運ンファクタを示している。
このグラフから明らかなように、ねじれ角α−20”〜
30″、先端角β−906のときがデラミネーション発
生の確立が最も低い。
第6図は二次切刃11Bのアングル角γとデラミネーシ
ョン発生率との関係を調べたものであり、約20°〜3
0@の範囲が好適であることを示している。また、第7
図はアングル位置比d/Dとデラミネーション発生率と
の関係を示したものであり、約1/2〜2/3の範囲が
好適である。
さらに、第8図は逃げ角δとデラミネーション発生率と
の関係を示したものであって、20°〜25°の範囲が
好適である。
第9図は、ドリル径が第1図のものよりもっと大きいも
の(約10〜20+n)に適した本発明の第2実施例を
示したもので、ドリル先端部11は、第1図と全(同様
に金属用ドリル先端形状の一次切刃11Aとダガードリ
ル先端部形状の二次切刃11Bとから構成されている。
この二次切刃11Bの後方には、はぼ軸線とほぼ平行な
切刃部分14を経て二次切刃11Bと同形状の三次切刃
15が段差状に形成されている。この三次切刃15は、
第10図(a)及び(b)に示すように角度γ、δを夫
々的20°〜30″、約20°〜25″とすることが好
ましい。このような構成により、先端部11の一次切刃
11Aと二次切刃11Bとが先ずパイロット孔を穿孔し
、三次切刃15がこのパイロット孔の外周を穿孔する。
このように、三次切刃15は、パイロット孔の外周を穿
孔するだけであるので、穿孔負荷が小さく金属を切削し
ても摩耗や損傷は非常に少ない。また、三次切刃15は
、先端部11とパイロット孔との係合により案内される
ので振動が抑えられ高精度の穿孔を行うことができる。
[発明の効果] 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ドリ
ル先端部を、金属用ドリルの先端部形状を有する一次切
刃とこの最先端に連続したフラット状の二次切刃とから
構成したため、バックアツプ材を用いることな(重ね合
せ状態の複合材と金属とをデノミネーション等の発生な
しに高精度に穿孔することができ、更に、耐久性の向上
を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による異材料穿孔用ドリルの一実施例を
示した正面図、第2図(a)及び(b)はドリル先端部
を拡大して示した側面図と正面図、第3図はドリル先端
部を拡大して示した正面図、第4図は第2図(b)のI
V−IV線矢視の断面図、第5図はドリルのねじれ角お
よび先端角とデラミネーションファクタとの関係を示し
た線図、第6図はアングル角γとデラミネーション発生
率との関係を示した線図、第7図はアングル位置比d/
Dとデラミネーション発生率との関係を示した線図、第
8図は切刃の逃げ角δとデラミネーション発生率との関
係を示した線図、第9図は本発明の他の実施例による穿
孔用ドリルを示した正面図、第10図(a)は第2切刃
部を拡大して示した正面図、第10図(b)は第10図
(a)のD−D線矢視の断面図、第11図及び第12図
は夫々金属用ドリルで複合材を穿孔したときの状態を示
した説明図、第13図は従来のダガードリルを示した斜
視図、第14及び第15図は夫々第13図のE−E線矢
視及びF−F線矢視の側面図及び平面図である。 10・・・複合材穿孔用ドリル、11・・・先端部、1
1A・・・一次切刃、11B・・・二次切刃、12・・
・シャンク部、13・・・ねじれ溝。 出願人代理人  佐  藤  −維 手1 図 第2図 第3図     第4図 第8図 第11図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ドリル先端部からシャンク部付近まで切屑排出用の
    ねじれ溝が設けられている複合材穿孔用ドリルにおいて
    、上記ドリル先端部は、所定の先端角を有する金属用ド
    リルの先端形状を有する一次切刃と、この一次切刃に連
    続して形成され、上記先端角よりも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ていることを特
    徴とする複合材穿孔用ドリル。 2、上記二次切刃に連続して軸線とほぼ平行な切刃部分
    を経て傾斜した三次切刃が段差状に形成されており、こ
    の三次切刃は上記二次切刃とほぼ同じ先端角を有してい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の複合材
    穿孔用ドリル。 3、上記一次切刃の先端角は約90°であり、上記二次
    切刃の先端角は約20°〜30°であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の複合材穿孔用ドリル。 4、上記一次切刃の最大径dと上記二次切刃の最大径D
    との比d/Dが約1/2〜2/3の範囲内に設定されて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の複合
    材穿孔用ドリル。 5、上記二次切刃の逃げ角は約20°〜 25°の範囲内に設定されていることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の複合材穿孔用ドリル。
JP62141231A 1987-06-05 1987-06-05 複合材穿孔用ドリル Expired - Lifetime JPH0747243B2 (ja)

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