KR101870484B1 - 복합 재료를 드릴링하기 위한 트위스트 드릴 및 복합 재료의 드릴링 방법, 트위스트 드릴의 용도, 및 트위스트 드릴의 재연마 방법 및 트위스트 드릴의 제조 방법 - Google Patents

복합 재료를 드릴링하기 위한 트위스트 드릴 및 복합 재료의 드릴링 방법, 트위스트 드릴의 용도, 및 트위스트 드릴의 재연마 방법 및 트위스트 드릴의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복합 재료를 드릴링하기 위한 트위스트 드릴을 제공하고, 상기 트위스트 드릴은: 생크; 드릴 보디 (2); 절삭 에지 (10), 치즐 에지, 제 2 치즐 에지를 포함하는 드릴 팁으로서, 제 2 치즐 각도는 145°~ 165° 이고, 상기 드릴 팁은 또한 70°~ 100°의 포인트 각도를 갖는, 상기 드릴 팁; 및 상기 드릴 팁 (6) 으로부터 상기 드릴 보디 (4) 까지 연장하는 플루트 (8) 로서, 상기 플루트는 일정한 나선을 가지고, 상기 플루트의 나선 각도는 45°~ 55°의 범위에서 선택되는, 상기 플루트를 포함한다. 본 발명은 또한 본 발명의 드릴을 이용하여 섬유를 포함하는 복합 재료를 드릴링하는 방법을 제공한다. 적합하게는, 복합 재료는 탄소 섬유 강화 플라스틱 또는 유리 섬유 강화 플라스틱이고, 선택적으로는 상기 방법이 스택 드릴링을 포함하도록 라미네이트 재료이다. 실시형태들은 우수한 홀 품질, 우수한 공구 수명 및 우수한 홀 사이즈 확장의 조합을 달성한다.

Description

복합 재료를 드릴링하기 위한 트위스트 드릴 및 복합 재료의 드릴링 방법, 트위스트 드릴의 용도, 및 트위스트 드릴의 재연마 방법 및 트위스트 드릴의 제조 방법{TWIST DRILL AND METHOD OF DRILLING COMPOSITE MATERIALS, USE AND METHOD REGRINDING AND MANUFACTURING THEREOF}
본 발명은 트위스트 드릴, 특히 탄소 섬유 강화 플라스틱 (CFRP) 또는 유리 섬유 강화 플라스틱 (GFRP) 과 같은 복합 재료의 드릴링, 특히 자동화된 드릴링에 적합한 트위스트 드릴에 관한 것이다.
CFRP 및 GFRP 와 같은 섬유-함유 복합 재료는 특히 우수한 홀 품질의 관점에서 특정한 과제를 나타낸다. 이러한 재료들은 항공기 구조에 대해 일반적인 재료들이다. 이러한 복합 재료, 특히 트윌 섬유 (twill fibre), 단일 방향성의 섬유 레이아웃을 갖는 CFRP, 및 엑시트 (exit) 면에 글라스 클로스 (glass cloth) 를 갖는 재료는 드릴링하기에 악명 높게 어렵고, 열악한 엑시트 홀 품질은 종래의 드릴과 함께 기본이다.
이러한 단점들을 해결하기 위하여 일부 시도들이 실시되어왔다. 특히, 본 발명자들은 가변성 나선을 갖는 트위스트 드릴이 우수한 엑시트 홀 품질을 생성하기 위하여 CFRP 및 GFRP 와 같은 복합 재료를 드릴링하기 위해 사용될 수 있다는 것을 제안하였다 (PCT/GB2011/000478). 하지만, 가변성 나선을 갖는 트위스트 드릴은 제조하기에 복잡할 수 있다.
일반적인 공구 수명은 60 홀이고, 따라서 상당한 수의 트위스트 드릴이 항공기 등의 제조에서 사용된다. 트위스트 드릴이 만족스럽게 작동하는 경우, 비교적 복잡한 형상이 선호될 수 있도록 홀 품질이 중요해지지만, 그럼에도 불구하고 가능한 한 비용을 감소시키고 교체 트위스트 드릴의 준비 및 신속한 공급을 보장하기 위한 욕구가 존재한다. 따라서, 공구 수명 및/또는 단위 비용의 개선이 관심사이다.
가변성 나선과 같은 복잡한 형상을 갖는 드릴을 제조하는 것은 신규 모델링 기술뿐만 아니라 신규의 제조 방법론이 필요하다.
WO 2008/013725 (케나메탈) 은 우수한 엑시트 홀 품질 및 우수한 공구 수명을 갖는 CFRP 를 드릴링하기 위한 트위스트 드릴을 제공하는 것을 목적으로 한다. WO 2008/013725 는, 10°~ 20°의 립 릴리프 각도 (lip relief angle), -5°~ 10° 의 노치 레이크 각도, 최대 0.035 ㎜ 의 치즐 길이 및 70°~ 110°의 포인트 각도를 가지는 좁게 규정된 형상을 포함하는, 6 wt% 코발트를 갖는 텅스텐 카바이드로 만들어진 다이아몬드 코팅된 트위스트 드릴을 제안한다. 케나메탈은, 이러한 특징들이 조합하여 우수한 엑시트 홀 품질 및 우수한 공구 수명을 갖는 코팅된 트위스트 드릴을 제공하는 것을 교시한다.
가장 일반적으로, 본 발명은, 놀랍게도, CFRP 등을 포함하는 섬유 강화 복합 재료의 훌륭한 홀 사이즈 확장, 엑시트 홀 품질 및 공구 수명이 이하의 특징들, 즉 비교적 큰 나선 각도를 갖는 일정한 나선, 작은 포인트 각도 및 큰 제 2 치즐 각도를 포함하는 비교적 간단한 형상을 갖는 트위스트 드릴로 달성될 수 있다는 것을 제안한다.
일정한 큰 나선, 작은 포인트 각도 및 큰 제 2 치즐 각도의 이러한 조합을 이용하는 트위스트 드릴은 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 우수한 공구 수명을 가지고, 쉽게 제조될 수 있으며, 우수한 공차로 최소의 결함 및 홀 사이즈 확장을 갖는 엑시트 홀을 포함하는 홀을 생성한다.
제 1 양태에서, 본 발명은 복합 재료를 드릴링하기 위한 트위스트 드릴을 제공하고, 트위스트 드릴은:
생크;
드릴 보디;
절삭 에지, 치즐 에지, 및 제 2 치즐 에지를 포함하는 드릴 팁으로서, 상기 제 2 치즐 에지의 각도는 140°~ 165° 이고, 상기 드릴 팁은 또한 70°~ 100°의 포인트 각도를 갖는, 상기 드릴 팁; 및
상기 드릴 팁으로부터 상기 드릴 보디까지 연장하는 플루트로서, 상기 플루트는 일정한 나선을 가지고, 상기 플루트의 나선 각도는 45°~ 55°에서 선택되는, 상기 플루트를 포함한다.
본 발명자들은, 놀랍게도, 비교적 큰 각도의 일정한 나선 및 비교적 작은 포인트 각도의 조합 및 큰 각도의 제 2 치즐 에지의 제공이, 섬유, 예를 들어 에폭시 또는 비스말레이미드 (bismaleimide; BMI) 기반의 CFRP 를 포함하는 복합 재료를 드릴링할 때에, 우수한 공차로 우수한 공구 수명, 우수한 엑시트 홀 품질 및 홀 사이즈 확장을 갖는 트위스트 드릴을 제공한다는 것을 발견하였다. 실제로, 이러한 양태의 드릴은 이러한 복합 재료를 드릴링하는데 적합하고, 드릴의 실시형태들이, 엑시트 면에서 글라스 클로스를 갖는 재료 및 트윌 섬유 또는 단일 방향성 섬유 레이아웃을 갖는 CFRP 를 포함하는 광범위의 섬유-함유 복합 재료에 대해 만족스럽게 (우수한 홀 품질, 홀 사이즈 공차 및 공구 수명) 작동한다는 이점이 있다. 실시형태들에서, 드릴은 복합 트위스트 드릴이다.
그럼에도 불구하고, 드릴은 다른 재료, 예를 들어 강 및 알루미늄을 드릴링하는데 사용될 수 있다.
나선은 일정한 나선이다. 즉, 나선 각도는, 나선의 일부가 변하지 않도록 드릴 팁으로부터 그리고 드릴 보디를 통해, 즉 플루트의 시작부부터 플루트의 단부까지 일정하다.
적합하게는, 드릴은 적어도 45°, 바람직하게는 적어도 46°, 더 바람직하게는 적어도 47°, 더 바람직하게는 적어도 48°, 더 바람직하게는 적어도 49°, 그리고 가장 바람직하게는 적어도 약 50°의 일정한 나선 각도를 가진다.
적합하게는, 드릴은 55°이하, 바람직하게는 54°이하, 더 바람직하게는 53°이하, 더 바람직하게는 52°이하, 더 바람직하게는 51°이하, 그리고 가장 바람직하게는 약 50°이하의 일정한 나선 각도를 가진다.
나선 각도에 대한 이러한 값들 (상한 및 하한) 은 실시형태에서 임의의 조합으로 존재할 수 있다.
특히 바람직한 나선 각도는 45°~ 55°, 바람직하게는 약 47°~ 53°, 더 바람직하게는 약 49°~ 51°, 그리고 가장 바람직하게는 약 50°이다.
비교적 큰 일정한 나선 각도는 드릴링되는 재료와 급속하게 맞물리는 것을 돕는다. 실제로, 실시형태들은 섬유를 함유하는 복합 재료를 급속하게 그리고 깔끔하게 잘라낸다.
적합하게는, 드릴 팁은 100°~ 125°, 더 바람직하게는 105°~ 120°, 그리고 가장 바람직하게는 114°~ 118°의 치즐 에지 각도를 갖는 치즐 에지를 포함한다.
본 명세서에서 설명된 바와 같은 비교적 큰 치즐 에지 각도는 추진력의 감소를 돕는 것으로 밝혀졌다.
바람직하게는, 치즐 에지 길이는 0.03㎜ ~ 0.15㎜, 더 바람직하게는 0.05㎜ ~ 0.15㎜, 더 바람직하게는 0.06㎜ ~ 0.14㎜, 더 바람직하게는 0.07㎜ ~ 0.13㎜, 더 바람직하게는 약 0.08㎜ ~ 0.12㎜, 더 바람직하게는 약 0.09㎜ ~ 0.11㎜, 그리고 가장 바람직하게는 약 0.1㎜ 이다.
본 명세서에서 설명된 바와 같은 비교적 작은 치즐 에지 길이는 추진력의 감소를 돕는 것으로 밝혀졌다.
본 발명자들은 제 2 치즐 에지가 절삭 저항을 감소시킴으로써 절삭 작용의 개선을 제공한다는 것을 믿는다.
적합하게는, 드릴은 적어도 140°, 바람직하게는 적어도 141°, 더 바람직하게는 적어도 142°, 더 바람직하게는 적어도 143°, 더 바람직하게는 적어도 144°, 그리고 가장 바람직하게는 적어도 약 145°의 제 2 치즐 각도를 가진다.
적합하게는, 드릴은 165°이하, 바람직하게는 164°이하, 더 바람직하게는 163°이하, 더 바람직하게는 162°이하, 더 바람직하게는 161°이하, 더 바람직하게는 160°이하, 더 바람직하게는 159°이하, 더 바람직하게는 158°이하, 더 바람직하게는 157°이하, 더 바람직하게는 156°이하, 그리고 가장 바람직하게는 155°이하의 제 2 치즐 각도를 가진다.
제 2 치즐 각도에 대한 이러한 값들 (상한 및 하한) 은 실시형태에서 임의의 조합으로 존재할 수 있다.
특히 바람직한 제 2 치즐 각도는 140°~ 165°, 바람직하게는 145°~ 160°, 그리고 가장 바람직하게는 145°~ 155°이다. 특히 바람직한 값은 약 146°이다.
본 명세서에서 설명된 바와 같이 제 2 치즐 에지를 제공함으로써, 본 발명자들은 본 명세서에서 설명된 복합 재료의 홀 품질, 특히 엑시트 홀 품질이 상당히 개선될 수 있다는 것을 발견하였다. 특히, 큰 제 2 치즐 에지 각도의 제공은, 예를 들어 수지의 용융을 회피하기 위하여 예를 들어 결국 가열을 감소시키는 절삭 저항을 감소시킴으로써 드릴의 절삭 작용을 개선하는 것으로 밝혀졌다.
용어 "포인트" 및 "포인트 각도" 는, 포인트 각도가 관례적으로 포지티브인 것으로 여겨지는 바와 같이 당업자에게 잘 알려져 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시형태의 포인트 각도는 도 1 의 특징부 12 로서 도시되어 있다. 의심의 여지를 없애기 위하여, 포인트 각도는 드릴 축선을 따라 측정된 절삭 에지들 사이의 끼인 각도이다.
적합하게는, 드릴은 적어도 70°, 바람직하게는 적어도 71°, 바람직하게는 적어도 72°, 바람직하게는 적어도 73°, 더 바람직하게는 적어도 74°, 바람직하게는 적어도 75°, 더 바람직하게는 적어도 76°, 바람직하게는 적어도 77°, 더 바람직하게는 적어도 78°, 바람직하게는 적어도 79°, 더 바람직하게는 적어도 80°, 더 바람직하게는 적어도 81°, 더 바람직하게는 적어도 82°, 더 바람직하게는 적어도 83°, 더 바람직하게는 적어도 84°, 그리고 가장 바람직하게는 적어도 약 85°의 포인트 각도를 가진다.
적합하게는, 드릴은 100°이하, 바람직하게는 99°이하, 바람직하게는 98°이하, 바람직하게는 97°이하, 바람직하게는 96°이하, 바람직하게는 95°이하, 바람직하게는 92°이하, 더 바람직하게는 90°이하, 더 바람직하게는 89°이하, 더 바람직하게는 88°이하, 더 바람직하게는 87°이하, 더 바람직하게는 86°이하, 그리고 가장 바람직하게는 약 85°이하의 포인트 각도를 가진다.
포인트 각도에 대한 이러한 값들 (상한 및 하한) 은 실시형태에서 임의의 조합으로 존재할 수 있다.
특히 바람직한 포인트 각도는 70°~ 100°, 더 바람직하게는 75°~ 95°, 더 바람직하게는 80°~ 90°, 더 바람직하게는 83°~ 88°, 더 바람직하게는 85°~ 88°, 그리고 가장 바람직하게는 약 85°이다.
본 발명자들은, 본 명세서에서 설명된 바와 같은 포인트 각도가 추진력을 감소시키고 그리고/또는 우수한 엑시트 홀 품질을 생성하는 것을 돕는다는 것을 발견하였다.
적합하게는, 드릴 팁은 절삭 에지의 뒤로 연장하는 제 1 측면 및 상기 제 1 측면의 뒤로 연장하는 제 2 측면을 포함한다.
적합하게는, 제 1 릴리프 각도는 35°미만이다.
적합하게는, 제 2 릴리프 각도는 35°미만이다.
바람직하게는, 제 1 측면의 릴리프 각도 (제 1 릴리프 각도) 는 15°~ 25°이고, 제 2 측면의 릴리프 각도 (제 2 릴리프 각도) 는 15°~ 30°이다.
제 1 릴리프 각도 및 제 2 릴리프 각도의 제공은 드릴 팁에서 열 방출을 개선하는 것으로 밝혀졌다. 이는 본 명세서에서 설명된 바와 같은 복합 재료를 드릴링할 때에 홀 품질, 특히 엑시트 홀 품질을 개선하는 것으로 밝혀졌다. 특히, 본 발명자에 의해 실시된 실험은 복합 재료의 적은 분리가 발견되는 것을 나타내었다.
바람직하게는, 제 1 릴리프 각도는 적어도 10°, 더 바람직하게는 적어도 15°이다.
바람직하게는, 제 1 릴리프 각도는 25°이하, 더 바람직하게는 20°이하이다.
제 1 릴리프 각도에 대한 이러한 값들 (상한 및 하한) 은 실시형태에서 임의의 조합으로 존재할 수 있다.
특히 바람직한 제 1 릴리프 각도는 15°~ 25°이다.
바람직하게는, 제 2 릴리프 각도는 적어도 15°, 더 바람직하게는 적어도 20°이다.
바람직하게는, 제 2 릴리프 각도는 30°이하, 더 바람직하게는 25°이하이다.
제 2 릴리프 각도에 대한 이러한 값들 (상한 및 하한) 은 실시형태에서 임의의 조합으로 존재할 수 있다.
특히 바람직한 제 2 릴리프 각도는 20°~ 25°이다.
적합하게는, 드릴 팁은 5°~ 15°, 바람직하게는 5°~ 8°, 그리고 가장 바람직하게는 5°인 축방향 레이크 각도를 갖는다.
본 발명자들은, 본 명세서에서 설명된 바와 같은 축방향 레이크 각도가 절삭 중에 생성되는 열의 양을 감소시키거나 최소화할 수 있고, 이로 인해 우수한 품질의 엑시트 홀의 형성을 돕는다는 것을 발견하였다.
드릴은 오른 나선 또는 왼 나선을 포함할 수 있다. 오른 나선이 바람직하다.
바람직하게는, 트위스트 드릴은 직선형 절삭 에지를 갖는다.
적합하게는, 트위스트 드릴은 직선형 절삭 에지를 제공하기 위하여 에지 보정을 갖는다. 따라서, 후술되는 바와 같이, 실시형태들에서 트위스트 드릴의 제조는 에지 보정의 단계를 포함한다.
바람직하게는, 드릴은 자동화된 드릴이다. 즉, 드릴은 자동화된 드릴링을 위한 것이다. 자동화된 드릴링은, 절삭 속도 및 이송이 미리 결정되는 컴퓨터 수치 제어 (CNC) 기계를 이용하여 실시된다. 섬유 재료에서의 우수한 홀 품질의 생성은 악명높은 과제이다. 이는 특히 글라스 스크림 (glass scrim) 을 갖는 재료와 같은 엑시트 면에 추가의 층을 갖는 재료뿐만 아니라 양자의 우븐 (woven) 유형의 그리고 단일 방향성 유형의 재료에 대해 전형적이다.
바람직하게는 트위스트 드릴은 1㎜ ~ 50㎜, 바람직하게는 1㎜ ~ 20㎜, 더 바람직하게는 1㎜ ~ 15㎜, 그리고 가장 바람직하게는 2㎜ ~ 15㎜ 범위의 직경을 가진다.
바람직하게는, 트위스트 드릴은 탄화물로 만들어진다. 바람직한 탄화물은 텅스텐 카바이드 (WC) 이다. 다른 바람직한 탄화물은 바인더리스 (binderless) 탄화물이다. 대안의 구성 재료는 고속도강 (HSS), HSCo 및 HSCoXP, 질화규소 및 PCD (다결정 다이아몬드), 또는 이들의 조합 (예를 들어 금속 또는 탄화물 기재에 탑재된, 예컨대 HSS 또는 탄화물 기재에 탑재된 PCD), 및 텅스텐 카바이드 및 실리콘 카바이드와 같은 임의의 다이아몬드 함침 기재를 포함한다.
탄화물 트위스트 드릴의 경우에, 바람직하게는 탄화물은 초경 합금이다. 적합하게는, 금속 매트릭스는 코발트이다. 즉, 카바이드 코발트이다. 바람직하게는 트위스트 드릴은 텅스텐-카바이드 코발트로 만들어진다. 코발트의 특히 바람직한 농도는 전체 초경 합금의 중량에 기반하여 3wt% ~ 10wt% 의 코발트이다. 실시형태들에서, 5wt% ~ 7wt%, 선택적으로는 약 6wt% 가 사용된다. 다른 실시형태들에서, 약 10wt% 가 바람직하다. 다른 실시형태들에서, 약 4.2wt% 가 사용된다.
실시형태들에서, 트위스트 드릴은 코팅된다. 트위스트 드릴은 부분적으로 또는 완전히 코팅될 수 있다. 바람직하게는, 코팅은 내마모성 코팅이고, 적합하게는 코팅되지 않은 공구보다 더 낮은 마찰 계수를 갖는다.
적합한 코팅은 금속 질화물 기반의 코팅 (예컨대, TiN, AlxTiyN, 등), 금속 산화물 기반의 코팅 (예컨대, AlxO, AlxCryO, 등), 탄소 기반의 코팅 (예컨대, DLC, 다이아몬드 코팅, 등) 및 이들의 조합을 포함한다.
실시형태들에서, 다이아몬드 코팅, 적합하게는 CVD 다이아몬드 코팅이 사용된다. 적합하게는, 다이아몬드 코팅은 5 ~ 15㎛, 더 바람직하게는 약 8㎛ 의 두께를 가진다.
적합하게는, 드릴은 선명하다 (코팅되지 않음).
적합하게는, 트위스트 드릴, 예를 들어 코팅되지 않은 트위스트 드릴은 적어도 100 홀, 바람직하게는 적어도 150 홀, 더 바람직하게는 적어도 200 홀, 더 바람직하게는 적어도 250 홀, 더 바람직하게는 적어도 300 홀, 그리고 가장 바람직하게는 적어도 360 홀의 공구 수명을 가진다.
적합하게는, 공구 수명은 약 10 ㎜ 의 두께를 갖는 CFRP 재료를 절삭하는 0.08 ㎜/rev 의 이송 속도 및 120m/분의 드릴 표면 속도로 측정된다.
바람직하게는, 홀 사이즈 확장은 H9 홀 사이즈 공차, 더 바람직하게는 H8 홀 사이즈 공차 그리고 가장 바람직하게는 H7 홀 사이즈 공차 내에 있다. H7 홀 사이즈 공차는, 드릴에 의해 생성된 홀이 드릴의 공칭 사이즈와 15㎛ 초과의 공칭 드릴 직경 사이에 있다는 것을 나타낸다. 6.35 ㎜ 의 직경을 갖는 드릴에 대해, H7 은 6.35 ㎜ ~ 6.365 ㎜ (포함) 사이에 있을 수 있다.
이론에 의해 제한되기를 바라지 않으면서, 본 발명자들은, 본 명세서에서 언급된 홀 품질의 개선이 드릴링 중에 열의 생성 및/또는 증강을 감소시킴으로써 적어도 부분적으로 달성된다고 믿는다. 초과 열은 복합 재료의 매트릭스 (통상적으로는 수지 매트릭스) 가 연하게 되거나 용융되게 하고, 이는 결국 복합 재료의 섬유가 매트릭스로부터 이동되도록 또는 심지어 분리되도록 한다. 이러한 프로세스는 복합 재료의 소모 (fraying) 및 섬유에 대한 손상을 야기할 수 있다. 라미네이트 재료의 관점에서, 이는 또한 박리를 야기할 수 있다.
예를 들어, 본 발명자들은, 상당한 양의 열이 본 명세서에서 설명된 바와 같은 제 1 릴리프 각도와 제 2 릴리프 각도의 사용으로 방출될 수 있다는 것을 발견하였다.
실제로, 더 상세하게 후술되는 바와 같이, 본 발명의 실시형태들은 단지 낮은 추진력을 필요로 했고, 따라서 재료 박리의 발생 정도를 감소시키고 전력 소비를 감소시킨다. 추가로, 특히 엑시트 면에 글라스 클로스를 갖는 재료뿐만 아니라, 단일 방향성의 섬유 레이아웃 또는 트윌 섬유 모두를 갖는 CFRP 를 절삭하는 때에, 훌륭한 엔트리 (entry) 및 엑시트 (exit) 홀 품질이 달성되었다. 2×2 트윌, 단일 방향성 유형의 재료와 같은 우븐 재료 및 엑시트 면에 글라스 클로스를 갖는 재료가 드릴링하기에 악명높게 어렵고 열악한 홀 품질은 종래의 드릴과 함께 기본이므로 이는 기술 분야에 특히 중요하게 기여한다.
제 2 양태에서, 본 발명은 섬유를 포함하는 복합 재료를 드릴링하는 방법을 제공하고, 상기 방법은 제 1 양태에 따른 트위스트 드릴을 이용하여 복합 재료를 드릴링하는 단계를 포함한다.
적합하게는, 복합 재료는 섬유질 재료, 예를 들어 탄소 섬유 또는 유리 섬유에 의해 강화되는 매트릭스, 예를 들어 플라스틱 재료 (예컨대, 폴리머), 세라믹 또는 금속 매트릭스로 만들어진다.
적합하게는, 복합 재료는 플라스틱 재료 매트릭스, 바람직하게는 폴리머 매트릭스, 적합하게는 수지 매트릭스를 포함한다. 특히 바람직한 매트릭스는 폴리에스테르, 에폭시 및 비스말레이미드 (BMI) 로부터 선택된다.
적합하게는, 통상적으로 섬유질 강화로서 기능하는 섬유는 무기 또는 유기 섬유이다. 유리 섬유 및 탄소 섬유가 특히 바람직하다.
적합하게는, 복합 재료는 탄소 섬유 강화 플라스틱 (CFRP) 또는 유리 섬유 강화 플라스틱 (GFRP) 이다. 적합하게는, 재료는 트윌 섬유 또는 단일 방향성 섬유 레이아웃을 갖는 CFRP 및 엑시트 면에 글라스 클로스를 갖는 재료이다.
복합 재료는 라미네이트 재료일 수 있고, 라미네이트 재료의 일부를 형성할 수 있다. 라미네이트 재료는 하나 이상의 금속 층, 글라스 클로스 층, 페인트 및 구리 메시 (mesh) 를 포함할 수 있다. 이러한 층들은 마감 층일 수 있다.
예를 들어, 라미네이트 재료는, 즉 하나 이상의 CFRP 층 및 하나 이상의 Al 층을 포함하는 CFRP/Al 재료일 수 있다. 이러한 재료의 드릴링은 또한 스택 드릴링으로서 공지되어 있다.
라미네이트 재료는 건조 또는 미리 함침된 재료로부터 제조될 수 있다. 복합 재료의 섬유는 연속 또는 절단된 (chopped) 섬유일 수 있다. 이러한 재료를 제조하는 방법은 진공 백 몰딩 (bag moulding), 오토클레이브 (autoclave) 프로세싱, 수지 이송 몰딩 및 핸드 레이-업 (hand lay-up) 을 포함한다.
또한, 본 발명의 트위스트 드릴은 2 개 이상, 예를 들어 3 개, 4 개, 5 개 또는 6 개의 층을 포함하는 라미네이트와의 사용에 특히 적합하다.
이와 관련하여, 라미네이트 재료에 대한 참조가 CFRP 라미네이트 등에 대한 참조를 포함한다. 예를 들어, 이러한 재료는 미리 함침된 단계에서 섬유를 취함으로써, 그리고 (예컨대, 10 ㎜의) CFRP 라미네이트를 제조하기 위하여 최대 50 개의 가닥들 (plies) 을 이용함으로써 만들어질 수 있다. 다른 예에서, 라미네이트는 절단된 섬유로 만들어지는 반면에, 절단된 섬유가 후에 CFRP 재료를 형성하기 위하여 경화될 연수지로 통합되기 때문에 원리적으로 층이 존재하지 않고, 이는 여전히 라미네이트로서 기술 분야에 공지되어 있다.
적합하게는, 복합 재료는 항공기 부품 (예를 들어, 날개 또는 기체 (fuselage) 패널), 풍력 발전용 터빈 부품 (예를 들어, 풍력 발전용 터빈의 블레이드 또는 하우징), 보트 부품 또는 차량 패널 (예를 들어, 자동차 보디 패널) 이다. 실제로, 본 명세서에서 설명된 트위스트 드릴은 섬유를 함유하는 복합 재료를 포함하는 임의의 작업편을 드릴링하는데 적합하다. 또한, 이는 CFRP/알루미늄, 즉 CFRP/Al, CFRP/스테인리스/Al 등과 같은 스택 드릴링에서 사용될 수 있다. 추가의 실시예는, 복합 재료가 낮은 중량과 높은 강도를 제공하는데 사용되는 스포츠 장비이다.
또한, 제 1 양태와 연계된 선택적인 그리고 바람직한 특징들은 이러한 양태에 적용한다.
제 3 양태에서, 본 발명은 본 명세서에서 설명된 바와 같은 복합 재료의 자동화된 드릴링 방법으로 제 1 양태에 따른 트위스트 드릴의 용도를 제공한다.
전술한 바와 같이, 본 명세서에서 설명된 트위스트 드릴은 자동화된 드릴링에 적합하고, 실시형태들은 공구 수명, 엑시트 홀 품질 및 홀 사이즈 확장의 관점에서 사용자에게 상당한 이점을 제공한다.
또한, 제 1 양태와 연계된 선택적인 그리고 바람직한 특징들은 이러한 양태에 적용한다.
제 4 양태에서, 본 발명은 제 1 양태에 따른 트위스트 드릴을 형성하기 위하여 트위스트 드릴을 재연마하는 단계를 포함하는 재연마 방법을 제공한다.
바람직하게는 재연마 방법은 포인트를 재연마하는 단계를 포함한다. 적합하게는, 재연마 방법은 동일한 드릴에 대해 2 번 이상, 예를 들어 3 번 실시될 수 있다.
적합하게는, 상기 방법은, 하나 이상의 치즐 에지 (적합하게는 치즐 에지 길이 및/또는 치즐 에지 각도), 제 2 치즐 에지 (적합하게는, 제 2 치즐 에지 각도), 제 1 릴리프/클리어런스, 제 2 릴리프/클리어런스 및 레이크 각도가 존재하는 곳을 재연마하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 모든 치즐 에지, 제 2 치즐 에지, 제 1 릴리프/클리어런스, 제 2 릴리프/클리어런스 및 레이크 각도는 재연마를 받게 된다.
또한, 제 1 양태와 연계된 선택적인 그리고 바람직한 특징들은 이러한 양태에 적용한다.
제 5 양태에서, 본 발명은 제 4 양태의 재연마 방법의 제품인 트위스트 드릴을 제공한다.
제 6 양태에서, 본 발명은 제 1 양태에 따른 트위스트 드릴을 제조하는 방법을 제공한다.
적합하게는, 상기 방법은 블랭크를 기계 가공하는 단계를 포함한다. 선택적으로는, 상기 방법은 적합하게는 로드를 원하는 길이, 예를 들어 드릴의 길이로 절삭함으로써 로드로부터 블랭크를 형성하는 단계를 포함한다.
적합하게는, 블랭크에는 후방 테이퍼가 제공된다.
바람직하게는, 상기 방법은 일정한 나선을 갖는 플루트를 연마하는 단계를 포함한다.
적합하게는, 상기 방법은 상기 플루트 또는 각각의 플루트를 따라 보디 클리어런스을 형성함으로써 랜드를 생성하는 단계를 포함한다.
적합하게는, 상기 방법은 포인팅하는 단계, 즉 포인트를 형성하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 이러한 단계는 제 1 측면 및 제 2 측면을 형성하는 단계를 포함한다.
적합하게는, 제 1 측면은 바람직하게는 105°~ 125°의 치즐 에지 각도를 갖는 치즐 에지를 생성하기 위하여 형성된다.
적합하게는, 제 1 측면은 10°~ 25°, 바람직하게는 15°~ 25°의 릴리프 각도 (클리어런스 또는 클리어런스 각도로서 또한 공지됨) 를 갖기 위하여 형성된다.
적합하게는, 상기 방법은 제 2 치즐 에지를 형성하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 제 2 치즐 에지는 140°~ 165° 의 제 2 치즐 각도를 갖는다.
적합하게는, 제 2 측면은 15°~ 30°, 바람직하게는 20°~ 25°의 릴리프 각도 (또한 클리어런스 또는 클리어런스 각도로서 공지됨) 를 갖기 위하여 형성된다.
적합하게는, 상기 방법은 축방향 레이크 각도를 생성하기 위하여 개싱 (gashing) 단계를 포함한다. 적합하게는, 축방향 레이크 각도는 5°~ 15°, 바람직하게는 5°~ 8°이다. 적합하게는, 개싱 단계는 0.03㎜ ~ 0.15㎜, 바람직하게는 0.05㎜ ~ 0.15㎜ 의 치즐 에지 길이를 생성한다.
적합하게는, 상기 방법은 직선형 절삭 에지를 제공하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 직선형 절삭 에지는 에지 보정 단계에 의해 제공된다.
제 7 양태에서, 본 발명은 복합 재료를 드릴링하기 위한 트위스트 드릴의 제조 방법을 제공하고, 상기 방법은:
(ⅰ) 플루트의 시작부로부터 단부까지 45°~ 55°범위의 일정한 나선 각도를 갖는 나선 플루트를 제조하기 위하여 드릴 블랭크를 플루팅하는 단계;
(ⅱ) 상기 플루트의 단부에 절삭 에지를 형성하는 단계;
(ⅲ) 70°~ 100°의 포인트 각도를 형성하기 위하여 포인팅하는 단계;
(ⅳ) 140°~ 165°의 제 2 치즐 각도를 형성하는 단계
를 포함한다.
또한, 제 6 양태의 선택적인 그리고 바람직한 특징들은 제 7 양태에 적용한다.
제 8 양태에서, 본 발명은 제 6 양태의 방법의 제품인 트위스트 드릴을 제공한다.
제 9 양태에서, 본 발명은 제 7 양태의 방법의 제품인 트위스트 드릴을 제공한다.
또한, 임의의 하나의 양태의 선택적인 그리고 바람직한 특징들은 임의의 다른 양태들에 적용될 수 있다. 게다가, 임의의 하나의 양태는 하나 이상의 다른 양태들과 조합될 수 있다. 특히, 제품 (트위스트 드릴) 의 문맥에서 설명된 특징들은 또한 상응하는 방법 단계로서 방법에 그리고 그 반대로 적용할 수 있다.
본 발명의 실시형태 및 본 발명의 이점 및/또는 실행을 설명하는 실험은 첨부 도면을 참조하여 단지 실시예로서 후술된다.
도 1 은 본 발명의 실시형태인 일정한 나선 트위스트 드릴의 측면도를 도시한다.
도 2 는 본 발명의 일 양태인 도 1 의 일정한 나선 트위스트 드릴의 측면도를 도시한다.
도 3 은 도 1 의 트위스트 드릴의 정면을 향한 (end-on) 축방향 도면을 도시한다.
도 4a 및 도 4b 는 본 발명의 도 1 의 실시형태 (4a) 및 상업적으로 이용가능한 드릴 (4b) 에 대해 글라스 스크림을 갖는 10 ㎜ 의 두꺼운 에폭시 기반의 CFRP 에서의 엑시트 홀 품질 테스트의 결과를 보여준다.
도 5 는 표 1 에 나타낸 드릴 속도 및 이송에 대해 20°의 일정한 나선 드릴에 의해 생성된 홀 사이즈 확장을 보여주는 그래프이다.
도 6 은 표 1 에 나타낸 드릴 속도 및 이송에 대해 50°의 일정한 나선 드릴에 의해 생성된 홀 사이즈 확장을 보여주는 그래프이다.
도 1 은 본 발명의 트위스트 드릴 (2) 을 도시한다. 드릴은 생크 (shank; 미도시), 드릴 보디 (4) 및 드릴 팁 (6) 을 포함한다. 2 개의 나선 플루트 (8) 는 드릴 팁으로부터 드릴 보디로 연장한다. 예를 들어 45°~ 55°의 다른 일정한 나선 각도가 가능하지만, 나선 각도는 50°의 일정한 나선 각도이다.
플루트의 폭은 플루트의 길이를 따라 실질적으로 일정하다.
드릴 팁에서의 제 1 절삭 에지 및 제 2 절삭 에지 (10; 절삭 립들) 는 85°의 포인트 각도 (12) 를 갖는 포인트를 형성한다. 예를 들어 70°~ 100°의 다른 포인트 각도가 가능하다.
드릴 (2) 의 절삭 에지 (10) 는 직선형 절삭 에지 (10) 를 형성하기 위하여 에지 보정되었고, 이러한 에지 보정의 가공물은 특징부 14 로서 도 1 에서 볼 수 있다.
드릴 (2) 은 플루트 (8) 를 따라 보디 클리어런스 (16) 를 구비한다.
도 2 는 드릴 (2) 의 회전된 측면도를 도시한다. 포인트의 절삭 에지에는 제 1 릴리프 (21; 또한 제 1 측면 (facet) 또는 플랭크 면 클리어런스로서 공지됨) 및 제 2 릴리프 (22; 또한 제 2 측면 또는 플랭크 면 클리어런스로서 공지됨) 가 제공된다. 각각의 릴리프 각도 (또한 클리어런스로서 공지됨) 는 각각 10°및 20°이다.
도 3 은 드릴 (2) 의 축방향 도면을 도시한다. 치즐 에지 (31) 는 0.5㎜ 의 길이 및 115°의 치즐 각도 (34) 를 가진다. 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 다른 치즐 길이 및 치즐 각도가 가능하다.
제 2 치즐 에지 (32) 에는 146°의 큰 제 2 치즐 각도 (33) 가 제공된다.
섬유를 포함하는 복합 재료의 드릴링에서 드릴링을 특히 효과적이게 하는 드릴 (2) 의 특징은 제 2 치즐 에지이다. 추가로, 제 2 치즐 에지 각도 (33) 는 146°로 크다. 예를 들어 140°~ 165°의 다른 제 2 치즐 에지 각도가 가능하다.
전술한 바와 같이, CFRP 와 같은 복합 재료를 절삭하는 때에, 일정한 큰 (빠른) 나선의 특정 포인트 각도와 제 2 치즐 에지의 조합은 특히 드릴에 뜻밖의 우수한 성능을 부여한다. 실제로, 우수한 홀 품질 (재료의 소모가 적거나 없음), 우수한 공구 수명 및 H7 공차 내의 홀 사이즈 확장의 매우 바람직한 조합이 달성된다. 또한, 트위스트 드릴은 (예를 들어, 가변성 나선과 비교하여) 제조하기에 비교적 용이하다.
드릴 성능의 테스트
본 발명의 실시형태의 성능은 CFRP 와의 사용을 위해 시판된 상업적으로 이용가능한 자동화된 드릴과 비교되었다. 드릴 성능은 공구 수명, 엑시트 홀 품질 및 홀 사이즈 확장을 측정함으로써 수량화되었다.
테스트 (1): 엑시트 홀 품질
엑시트 홀 품질을 측정하기 위하여, 자동화된 드릴링이 테스트 작업편에서 실시되었다. 각각의 테스트에 대한 테스트 작업편은 단일 방향성 섬유 및 글라스 스크림을 갖는 10 ㎜ 두께의 에폭시 기반의 CFRP 였다. 예를 들어 항공기 산업에서 접하게 되는 이러한 구성은 특히 어려운 과제를 나타낸다.
드릴 형상
트위스트 드릴은 본 명세서에서 설명된 방법에 따라 제조되었다.
구체적으로는, 이하의 단계들이 착수되었다:
1. 로드는 원하는 길이, 즉 드릴의 길이로 절단된다.
2. 블랭크는 뒤로 테이퍼링된다.
CNC 기계를 이용하여, 이하의 단계들이 실시되었다:
3. 일정한 나선을 갖는 두 개의 플루트 (8) 를 형성하기 위해 플루팅한다.
4. 플루팅 랜드가 제조되고 보디 클리어런스 (16) 가 플루트를 따라 생성된다.
5. 제 1 측면 (21), 제 2 측면 (22) 및 85°의 포인트 각도 (12) 를 갖는 포인트를 형성하기 위하여 포인팅한다. 제 1 측면은 10°의 제 1 클리어런스를 갖기 위하여 생성된다. 제 2 측면은 20°의 제 2 클리어런스 및 146°의 제 2 치즐 각도를 갖기 위하여 생성된다.
6. 개싱 (Gashing) 은 5°의 레이크 각도를 생성하기 위하여 실시된다.
완성된 드릴은 이하의 형상을 가졌다:
나선 각도 = 50°
포인트 각도 = 85°
축방향 레이크 각도 = 5°
제 2 치즐 각도 = 146°
제 1 클리어런스 = 10°
제 2 클리어런스 = 20°.
이러한 드릴은 테스트의 목적을 위해 드릴 #1 로 불린다.
또한, 상업적으로 이용가능한 자동화된 드릴이 테스트되었다: 드릴 #2.
도 4a 로 부터 볼 수 있는 바와 같이, 드릴 #1 의 엑시트 홀 품질은 드릴 #2 (도 4b 참조) 에 의해 생성된 엑시트 홀 품질보다 훨씬 더 훌륭하다.
테스트 (2): 공구 수명
높은 강도 및 섬유 강화로 인해, CFRP 는 극히 연마용이다. (전술한 바와 같은) 코팅되지 않은 드릴 #1 의 공구 수명은 코팅되지 않은 드릴 #2 의 공구 수명보다 상당히 더 길어졌다는 것을 발견하였다 (드릴 #2 에 대해 140 홀을 드릴링하는 것과 비교하여, 드릴 #1 은 360 홀을 드릴링함).
테스트 (3): 홀 사이즈의 확장
이러한 상대적인 테스트에서 사용된 트위스트 드릴은 드릴의 나선 각도를 제외하고 동일하다. 드릴 #A 는 50°의 일정한 나선 각도를 갖고, 드릴 #B 는 20°의 일정한 나선 각도를 가진다.
20°의 일정한 나선 (느림) 및 50°의 일정한 나선 (빠름) 을 갖는
Figure 112014004658710-pct00001
6.35㎜ 직경의 드릴의 성능 (드릴 직경은 도 5 및 도 6 에서 라인 51 및 라인 61 에 의해 각각 나타내어짐) 이 테스트되었다.
확장 엑시트 홀 품질을 측정하기 위하여, 자동화된 드릴링은 세 개의 속도 및 이송을 사용하여 테스트 작업편에서 실시되었다. 각각의 테스트에 대한 테스트 작업편은 단일 방향성 섬유를 갖는 8 ㎜ 두께의 MTM 46 수지 기반의 CFRP 였다. 예를 들어, 항공기 산업에서 접하게 되는 이러한 구성은 특히 어려운 과제를 나타낸다.
표 1 은 나선 각도에 의해 각각의 테스트에 대해 사용된 드릴을 식별하고 각각의 테스트에 대해 사용된 속도 및 이송을 상술한다.
표 1: 홀 사이즈 확장 테스트 조건
Figure 112014004658710-pct00002
도 5 및 도 6 은 20°의 나선 및 50°의 나선 드릴 각각에 대하여 상이한 속도 및 이송에서 얻어진 홀 사이즈의 확장을 보여준다. 도 6 은, 전체 테스트 조건에 걸쳐, 50°의 일정한 나선 드릴은, H7 에 상응하는, 라인 62 에 의해 식별된 공차 내의 크기를 갖는 홀을 형성한 것을 보여준다. 도 5 는, 동일한 조건에서, 20°의 나선 드릴이, 테스트된 속도 및 이송의 범위에 걸쳐, H7 및 H8 각각에 상응하는, 라인 52 또는 라인 53 에 의해 특정된 공차 내의 크기를 갖는 홀을 형성하지 못한 것을 보여준다. 이러한 결과는, 청구범위에서 특정되는 바와 같은 큰 나선 각도가 공차 내의 홀 사이즈를 보여주고 이는 더 작은 나선 각도를 갖는 드릴에 대한 경우가 아니라는 것을 보여준다. 이러한 실험은 큰 나선 각도의 이점을 보여준다.

Claims (15)

  1. 복합 재료 (2) 를 드릴링하기 위한 트위스트 드릴로서,
    생크 (shank);
    드릴 보디 (4);
    절삭 에지 (10), 치즐 에지 (chisel edge : 31), 70°~ 100°의 포인트 각도 (12) 를 포함하는 드릴 팁; 및
    상기 드릴 팁 (6) 으로부터 상기 드릴 보디 (4) 까지 연장하는 플루트 (flute; 8) 를 포함하고,
    상기 드릴 팁은 제 2 치즐 에지 (32) 를 포함하고,
    상기 제 2 치즐 에지의 각도는 145°~ 165° 이고,
    상기 플루트는 일정한 나선을 가지고, 상기 플루트의 나선 각도는 45°~ 55°의 범위에서 선택되는, 복합 재료를 드릴링하기 위한 트위스트 드릴.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 드릴 팁은 상기 절삭 에지의 후방으로 연장하는 제 1 측면 (facet : 21) 및 상기 제 1 측면의 후방으로 연장하는 제 2 측면 (22) 을 포함하고, 상기 제 1 측면의 릴리프 각도는 15°~ 25°이고, 상기 제 2 측면의 릴리프 각도는 15°~ 30°인, 복합 재료를 드릴링하기 위한 트위스트 드릴.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 드릴 팁은 5°~ 8°의 축방향 레이크 (rake) 각도를 갖는, 복합 재료를 드릴링하기 위한 트위스트 드릴.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 드릴 팁은 85°~ 88°의 포인트 각도를 갖는, 복합 재료를 드릴링하기 위한 트위스트 드릴.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 치즐 각도는 145°~ 155°인, 복합 재료를 드릴링하기 위한 트위스트 드릴.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 플루트는 오른 (right hand) 나선을 가지는, 복합 재료를 드릴링하기 위한 트위스트 드릴.
  7. 섬유를 포함하는 복합 재료의 드릴링 방법으로서,
    상기 방법은 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 트위스트 드릴을 이용하여 상기 복합 재료를 드릴링하는 단계를 포함하는, 복합 재료의 드릴링 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 복합 재료는 탄소 섬유 강화 플라스틱 (CFRP) 또는 유리 섬유 강화 플라스틱 (GFRP) 인, 복합 재료의 드릴링 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 드릴링하는 단계는 자동화된 드릴링을 포함하는, 복합 재료의 드릴링 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 방법은 스택 (stack) 드릴링 방법인, 복합 재료의 드릴링 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 스택은 CFRP 및 GFRP 를 포함하는, 복합 재료의 드릴링 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 스택은 CFRP 및 Al 을 포함하는, 복합 재료의 드릴링 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트위스트 드릴은 상기 트위스트 드릴을 이용하여 상기 복합 재료를 드릴링하는 단계를 포함하는 섬유를 포함하는 복합 재료의 자동화된 드릴링 방법에서 사용되는, 복합 재료를 드릴링하기 위한 트위스트 드릴.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5838858B2 (ja) * 2012-02-28 2016-01-06 三菱マテリアル株式会社 耐摩耗性に優れたダイヤモンド被覆超硬合金製ドリル
RU2687623C2 (ru) * 2014-06-03 2019-05-15 Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб Способ изготовления режущего инструмента и режущий инструмент
CN104028812A (zh) * 2014-06-16 2014-09-10 同济大学 碳纤维复合材料专用钻头
JP6445858B2 (ja) * 2014-12-12 2018-12-26 住友電工焼結合金株式会社 焼結部品の製造方法、及びドリル
JP6235737B2 (ja) * 2015-08-27 2017-11-22 株式会社ビック・ツール ３枚刃ドリル
CN105345098B (zh) * 2015-12-09 2018-08-28 湖南科技大学 一种适用于碳纤维复合材料的孔加工钻头及孔加工方法
CN105921794A (zh) * 2016-06-21 2016-09-07 哈尔滨理工大学 一种用于cfrp钻削加工的焊接式刀片
KR102102188B1 (ko) * 2017-12-12 2020-04-22 한국생산기술연구원 유로를 구비한 절삭 공구 및 이를 포함하는 가공 장치
CN109986647A (zh) * 2018-01-03 2019-07-09 宁波江丰电子材料股份有限公司 碳纤维增强塑料的加工方法及钻孔刀具
CN109397549B (zh) * 2018-09-26 2020-08-28 广东工业大学 金刚石涂层氮化硅陶瓷整体刀具及其制备方法与刀具在石墨中的应用
DE102019211827B4 (de) * 2019-08-07 2023-10-19 Kennametal Inc. Bohrer und Verfahren zur Herstellung eines Bohrers
WO2022115909A1 (en) * 2020-12-04 2022-06-09 Loggo Ip Pty Ltd Twist drill for shallow angle drilling
CN112643414A (zh) * 2020-12-09 2021-04-13 航天科工哈尔滨风华有限公司 硬质合金钻头加工制造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008000836A (ja) 2006-06-21 2008-01-10 Sumitomo Electric Hardmetal Corp ドリル
JP2009544481A (ja) * 2006-07-24 2009-12-17 ケンナメタル インコーポレイテッド 繊維強化複合材料を切削するドリル

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2328629A (en) * 1940-07-29 1943-09-07 United Shoe Machinery Corp Drill
SU63889A1 (ru) * 1940-11-21 1943-11-30 А.И. Исаев Сверло дл пластмассы и т.п. материала
US4065224A (en) * 1974-05-17 1977-12-27 Osborn-Mushet Tools Limited Twist drills
JPS5695526A (en) * 1979-12-27 1981-08-03 G N Tool Kk Boring reamer
SU1144800A1 (ru) * 1982-09-27 1985-03-15 Предприятие П/Я Р-6930 Сверло
US4556347A (en) * 1984-05-11 1985-12-03 Lockheed Corporation Split-point twist drill
US4789276A (en) * 1987-09-04 1988-12-06 Diversified Electronics, Inc. Twist drill for tough plastics
US5011342A (en) * 1988-03-14 1991-04-30 501 Greenfield Industries, Inc. Twist drill
US4898503A (en) 1988-07-05 1990-02-06 Lockheed Corporation Twist drill
JPH02152708A (ja) * 1988-12-02 1990-06-12 Hitachi Koki Co Ltd 複合材料加工用ツイストドリル
JPH02298408A (ja) * 1988-12-22 1990-12-10 Masao Kubota ドリル
JPH02198707A (ja) * 1989-01-24 1990-08-07 Masao Kubota ドリル
JPH02237712A (ja) * 1989-03-09 1990-09-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ツイストドリル
JPH05138448A (ja) * 1991-11-21 1993-06-01 Daido Steel Co Ltd 油穴付きドリルの製造方法
JP2984446B2 (ja) * 1992-01-07 1999-11-29 三菱重工業株式会社 ドリル
US5641028A (en) 1995-08-10 1997-06-24 Black & Decker Inc. Drill bit with debris conveying flute
GB9606370D0 (en) * 1996-03-26 1996-06-05 Dormer Tools Sheffield Ltd Improvements in or relating to twist drills
US5716170A (en) * 1996-05-15 1998-02-10 Kennametal Inc. Diamond coated cutting member and method of making the same
DE19841978C2 (de) * 1998-09-14 2000-11-23 Heller Dinklage Gmbh Geb Bohrer
DE10027544A1 (de) * 2000-06-02 2001-12-13 Kennametal Inc Bohrerspitze für einen Spiralbohrer und Verfahren zum Herstellen einer Spannut im Bereich einer Bohrerspitze für einen Spiralbohrer
US6601659B2 (en) 2001-05-17 2003-08-05 Hilti Aktiengesellschaft Twist drill
US6739809B2 (en) * 2001-09-19 2004-05-25 Kennametal Inc. Cutting point for a drill
US6652203B1 (en) * 2002-08-30 2003-11-25 Credo Technology Corporation Precision drill bits
GB2428611B (en) * 2005-08-02 2007-10-03 Dormer Tools Twist drill
US8408850B2 (en) * 2009-06-16 2013-04-02 Kennametal Inc. Twist drill with negative axial rake transition between the lip and the secondary cutting edge
GB201007032D0 (en) * 2010-04-27 2010-06-09 Dormer Tools Ltd Twist drill for advanced materials

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008000836A (ja) 2006-06-21 2008-01-10 Sumitomo Electric Hardmetal Corp ドリル
JP2009544481A (ja) * 2006-07-24 2009-12-17 ケンナメタル インコーポレイテッド 繊維強化複合材料を切削するドリル

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US9597735B2 (en) 2017-03-21

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