KR20210015618A

KR20210015618A - 드릴 및 피천공품의 제조 방법

Info

Publication number: KR20210015618A
Application number: KR1020200049126A
Authority: KR
Inventors: 마사오 와타나베; 료헤이 오노; 타츠오 나카하타; 히로유키 스가와라
Original assignee: 가부시키가이샤 수바루
Priority date: 2019-08-02
Filing date: 2020-04-23
Publication date: 2021-02-10
Also published as: US11400524B2; JP2021024023A; EP3771512B1; EP3771512A1; CN112297122A; JP7340319B2; US20210031277A1

Abstract

(과제) 천공기의 주축의 강성이 충분히 있는 경우는 물론, 수동식의 공구 회전 장치로 천공을 실시하는 경우나 천공기의 주축의 강성이 낮은 경우라도, 복합재나 금속 등의 재료로 구성되는 피삭재를 고정밀로 천공할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
(해결 수단) 실시 형태에 관한 드릴은, 선단각이 선단측으로부터 후단측을 향하여 연속적 또는 단속적으로 감소하는 한편, 여유각이 선단측으로부터 후단측을 향하여 연속적 또는 단속적으로 감소하도록 선단측에 형성되는 제1 절삭날로서 피삭재에 하공을 천공하기 위한 제1 절삭날과, 제1의 절삭날로부터 후단측으로 이격된 위치에 형성되는 것에 의해서 하공의 리머 가공을 행하기 위한 제2 절삭날로서 최대 직경 위치에 있어서 여유각을 갖는 제2 절삭날과, 제1 절삭날과 제2 절삭날과의 사이에 형성되어 제1 절삭날로 가공된 하공에 삽입되는 것에 의해서 제2 절삭날의 흔들림을 저감시키는 흔들림 고정부를 포함한다.

Description

드릴 및 피천공품의 제조 방법{DRILL AND METHOD OF PRODUCING DRILLED PRODUCT}

본 발명은, 드릴 및 피천공품의 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 금속뿐만 아니라 유리 섬유 강화 플라스틱(GFRP : Glass　Fiber　Reinforced　Plastics)이나 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP : Carbon　Fiber　Reinforced　Plastics) 등의 복합재로 불리는 섬유 강화 플라스틱(FRP : Fiber　Reinforced　Plastics)을 대상으로 하여 고품질인 천공을 실시할 수 있도록 한 드릴로서, 절삭날의 선단각 및 여유각이 절삭날의 최대 직경 위치를 향해 연속적으로 변화하고, 또한, 절삭날의 최대 직경 위치에서 여유각을 갖는 드릴이 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1, 특허문헌 2 및 특허문헌 3 참조). 이 드릴은 종래의 복합재의 천공용의 드릴과 비교하여 비약적으로 고품질인 구멍을 가공할 수 있고, 또한 내마모성의 향상에 의해 공구 수명이 비약적으로 연장되어, R드릴(등록상표)이라는 저명한 명칭이 되어 있다.

또한, 선단각이 연속적으로 감소하는 절삭날의 반경 방향으로의 투영 형상은 포물선이나 원호 등의 곡선 형상이 되기 때문에, 제조의 용이화를 도모하는 관점에서 선단각을 단속적으로 감소시킨 다각 드릴도 제안되고 있다(예컨대, 특허문헌 4 참조).

특개 2008-36759호 공보 특개 2012-135873호 공보 특개 2010-214478호 공보 특개 2015-221467호 공보

전술한 R드릴(등록상표)을 드릴 프레스, 프라이스반 또는 머시닝 센터 등의 주축(主軸)의 강성이 높은 공작 기계에 설치하여 천공을 실시하면, 고품질인 구멍을 가공할 수 있고, 또한 드릴의 소모에 의한 교환 빈도를 비약적으로 저감할 수 있다.

그러나 핸드 툴 등의 수동식의 공구 회전 장치나 간이한 드릴 프레스 등의 주축의 강성 또는 정밀도가 낮은 천공 장치에 R드릴(등록상표)을 설치하여 천공을 실시하면, 구멍의 품질이 저하되는 경우가 있다. 구체적인 예로서, 수동식의 공구 회전 장치로 R드릴(등록상표)을 유지하여 천공 시험을 실시한 결과, 절삭날의 수가 3장 이상이 되면, 천공 중에 R드릴(등록상표)의 진동이 커지고, 구멍의 횡단면의 형상이 원형으로 되지 않고 다각형이 되어 버리는 경우가 있는 것이 확인되었다. 이러한 품질 저하는, 피삭재의 재질이 복합재인지 금속인지에 관계없이 확인되었다.

그래서 본 발명은, 천공기의 주축의 강성이 충분히 있는 경우는 물론, 수동식의 공구 회전 장치로 천공을 실시하는 경우나 천공기의 주축의 강성 내지 정밀도가 낮은 경우여도, 복합재나 금속 등의 재료로 구성되는 피삭재를 고정밀로 천공할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시형태에 관한 드릴은, 선단에 있어서 0°보다 크고 180°미만인 선단각이 선단측으로부터 후단측을 향하여 연속적 또는 단속적으로 감소하는 한편, 여유각이 상기 선단측으로부터 상기 후단 측을 향해 연속적 또는 단속적으로 감소하도록 상기 선단측에 형성되는 제1 절삭날로서 피삭재에 하공(下孔, 아래 구멍)을 천공하기 위한 제1 절삭날과, 상기 제1 절삭날로부터 상기 후단측으로 이격된 위치에 형성됨으로써 상기 하공의 리머 가공을 행하기 위한 제2 절삭날로서 최대 직경 위치에 있어서 여유각을 갖는 제2 절삭날과, 상기 제1 절삭날과 상기 제2 절삭날과의 사이에 형성되어, 상기 제1 절삭날로 가공된 상기 하공에 삽입됨으로써 상기 제2 절삭날의 흔들림을 저감시키는 흔들림 고정부를 가진다.

또, 본 발명의 실시형태와 관한 피천공품의 제조 방법은, 상술한 드릴로 피삭재를 천공하는 것에 의해서 피천공품을 제조하는 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태와 관련되는 드릴에서 부분적으로 시시(矢視) 방향을 바꾼 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 드릴의 확대 좌측면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 드릴의 선단 부분에 있어서의 확대 부분 상면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 드릴의 위치 A-A에 있어서의 확대 횡단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 절삭날부에 있어서의 형상을 설명하기 위한 공구축에 평행한 투영면으로의 절삭날부의 확대 투영도이다.
도 6은 도 1에 도시된 선단 절삭날의 선단각과 여유각의 일례를 나타내는 부분 정면도이다.
도 7은 도 1에 나타내는 홀드부의 일부의 범위에만 마진을 갖도록 한 예를 나타내는 투영도이다.
도 8은 수동식의 공구 회전 장치에 드릴을 설치하여 워크를 천공하는 방법의 일례를 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시형태와 관련되는 드릴의 부분 정면도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시형태와 관련되는 드릴에 형성되는 리머날의 확대 부분 투영도이다.
도 11은 리머날의 선단각을 감소시키지 않고 0°로만 한 예를 나타내는 확대 부분 투영도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시형태와 관련되는 드릴에 형성되는 선단 절삭날의 제1 형상예를 나타내는 투영도이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시형태와 관련되는 드릴에 형성되는 선단 절삭날의 제2 형상예를 나타내는 투영도이다.
도 14는 본 발명의 제4 실시형태와 관련되는 드릴에 형성되는 선단 절삭날의 제3 형상예를 나타내는 투영도이다.
도 15는 본 발명의 제4 실시형태와 관련되는 드릴에 형성되는 선단 절삭날의 제4 형상예를 나타내는 투영도이다.

본 발명의 실시형태와 관련되는 드릴 및 피천공품의 제조 방법에 대해 첨부 도면을 참조해 설명한다.

(제1 실시형태)

(드릴의 구조 및 기능)

도 1은 본 발명의 제1 실시형태와 관련되는 드릴의 부분적으로 시시(矢視) 방향을 바꾼 정면도, 도 2는 도 1에 도시된 드릴의 확대 좌측면도, 도 3은 도 1에 도시된 드릴의 선단 부분에 있어서의 확대 부분 상면도, 도 4는 도 1에 도시된 드릴의 위치 A-A에 있어서의 확대 횡단면도이다.

드릴(1)은, 워크(피삭재)가 FRP 및 금속 중 어느 하나여도 고품질인 천공을 실시할 수 있도록 한 천공 공구이다. 즉, 드릴(1)은, 알루미늄이나 티탄 등의 금속은 물론, CFRP나 GFRP 등의 FRP 또는 FRP와 금속의 중합재여도, 고정밀로 천공할 수 있는 형상을 가지고 있다.

드릴(1)은, 드릴(1)의 공구축(AX) 방향에 있어서의 선단측의 보디(2)와, 드릴(1)의 공구축(AX) 방향에 있어서의 후단측의 생크(3)로 구성된다. 보디(2) 및 생크(3)는, 초경합금이나 공구강 등의 전형적인 소재를 이용하여 제작할 수 있다. 공구강으로 보디(2) 및 생크(3)를 구성하는 경우에는, 고속도 공구강(하이스: high-speed　steel)을 이용하는 것이 실용적이다.

생크(3)는, 수동식의 공구 회전 구동장치나 공작 기계 등의 홀더로 드릴(1)을 유지하기 위한 부분이다. 도 1에 도시된 예에서는, 생크(3)가, 홀더와의 착탈을 용이하게 한 특수한 형상을 구비한 생크로 되어 있지만, 스트레이트 생크나 테이퍼 생크 등의 원하는 형상을 구비한 생크로 할 수 있다. 생크(3)의 형상이 스트레이트 생크나 테이퍼 생크 등과 같이 단순한 경우에는, 보디(2) 및 생크(3)를 일체의 재료로 구성하고, 드릴(1)을 솔리드 드릴로 해도 좋다. 반대로, 생크(3)의 형상이 복잡한 경우에는, 드릴(1)을, 도 1에 예시된 바와 같이 보디(2)를 생크(3)에 삽입하여 접합한 부날(付刃) 드릴로 해도 좋다.

보디(2)의 선단에는, 워크의 천공을 행하기 위한 절삭날부(4)가 형성된다. 절삭날부(4)는, 제1 절삭날인 선단 절삭날(5), 제2 절삭날인 리머날(6) 및 홀드부(7)를 가진다. 선단 절삭날(5)은, 공구축(AX) 방향에 있어서의 절삭날부(4)의 선단측에 형성된다. 한편, 리머날(6)은, 공구축(AX) 방향에 있어서의 절삭날부(4)의 후단측에 형성된다. 또, 리머날(6)은, 선단 절삭날(5)로부터 후단측으로 이격된 위치에 형성된다. 그리고 선단 절삭날(5)과 리머날(6)과의 사이에 홀드부(7)가 형성된다.

선단 절삭날(5)은, 경사면(5A)과 여유면(5B)을 가지고, 경사면(5A)과 여유면(5B)과의 광선으로서 형성되는 능선이 선단 절삭날(5)의 선단이 된다. 마찬가지로, 리머날(6)도 경사면(6A)과 여유면(6B)을 가지고, 경사면(6A)과 여유면(6B)과의 광선으로서 형성되는 능선이 리머날(6)의 선단이 된다. 또한, 여유면은 2번 면으로도 칭해지고, 여유면과 가공면이 이루는 각도인 여유각은 2번 각으로도 칭해진다.

도 1 내지 도 4에 도시된 예에서는, 절삭날부(4)에 3장의 선단 절삭날(5) 및 리머날(6)이 설치되고 있지만, 선단 절삭날(5) 및 리머날(6)의 수는 임의이다. 즉, 도 1 내지 도 4에 예시되는 드릴(1)은, 3개의 홈(8) 사이에 형성되는 3개의 랜드(9)에 각각 선단 절삭날(5) 및 리머날(6)을 평면 릴리스 면(逃がし面, 9A)에 인접하여 형성한 3날 드릴이지만, 2날, 4날 혹은 5날의 드릴로 해도 좋다. 선단 절삭날(5) 및 리머날(6)은, 랜드(9)에 설치되기 때문에, 선단 절삭날(5)의 수는, 리머날(6)의 수와 같게 된다. 즉, 선단 절삭날(5) 및 리머날(6)의 수는 랜드(9)의 수와 동일해진다.

또한, 도 1 내지 도 4에 도시되는 드릴(1)은, 홈(8)이 뒤틀어지지 않은 직선날 드릴이지만, 홈(8)이 뒤틀어져 있는 트위스트(뒤틀림) 드릴로 해도 좋다. 홈(8)을 V홈으로서, 직선날 드릴로 하면, 드릴(1)의 강성을 크게 할 수 있다. 반대로, 홈(8)을 뒤틀림 홈으로 하면, 절삭 저항을 작게 할 수 있다.

도 5는 도 1에 도시된 절삭날부(4)에 있어서의 형상을 설명하기 위한 공구축(AX)에 평행한 투영면으로의 절삭날부(4)의 확대 투영도이며, 도 6은 도 1에 도시된 선단 절삭날(5)의 선단각(α)과 여유각(γ1)의 일례를 나타내는 부분 정면도이다.

도 5는, 공구축(AX)을 중심으로 절삭날부(4)를 회전시켰을 경우에 있어서의 절삭날부(4)의 통과 영역을 공구축(AX)에 평행한 투영면에 투영하여 얻을 수 있는 형상의 일례를 나타내고 있다. 즉, 도 5는, 공구축(AX)을 중심으로 회전시킨 절삭날부(4)를 공구축(AX)에 수직인 방향으로 투영하여 얻을 수 있는 형상의 일례를 나타내고 있다.

선단 절삭날(5)의 선단각(α)은, 선단에 있어서 0°보다 크고 180°미만으로 되어 있다. 즉, 공구축(AX) 방향 및 드릴(1)의 선단에 있어서의 선단 절삭날(5)의 선단각(α)은, 0°< α < 180°의 관계를 가진다. 환언하면, 드릴(1)은, 선단각이 180°인 플랫 드릴이나 양초형 연마 드릴이 아니다.

전형적인 드릴의 선단각은, 118°또는 120°이며, 드릴(1)의 선단에 있어서의 공구 중심 위치의 선단각(α)도 워크의 재질이나 공구 직경(D) 등의 절삭 조건에 따라 적절한 각도로 결정할 수 있다. 워크가 금속 및 FRP이면, 선단 절삭날(5)의 선단에 있어서의 공구 중심 위치의 선단각(α)을 90°< α < 150°로 설정하는 것이 절삭 저항 등의 절삭 조건을 호적화하는 관점에서 바람직하다.

또한, 선단 절삭날(5)은, 선단각(α)이 공구축(AX) 방향 및 드릴(1)의 선단측으로부터 후단측을 향하여 연속적으로 감소하는 형상을 가진다. 따라서, 선단 절삭날(5)의 선단에 있어서의 선단각(α)은, 선단각(α)의 최대치가 된다. 또, 선단 절삭날(5)의 직경은, 선단측으로부터 후단측을 향하여 연속적으로 증가한다. 한편, 선단 절삭날(5)의 여유각(γ1)도 공구축(AX) 방향 및 드릴(1)의 선단측으로부터 후단측을 향하여 연속적으로 감소하도록 형성된다. 따라서, 선단 절삭날(5)의 여유각(γ1)도 선단에 있어서 최대치가 된다.

도 6은, 선단 절삭날(5)의 위치(P1), 위치(P2) 및 위치(P3)에 있어서의 선단각(α)과 여유각(γ1)의 일례를 나타내고 있다. 도 6에 도시된 예에서는, 선단 절삭날(5)의 선단각(α)이 선단측과 후단측과의 사이에 있어서 60°, 30°및 20°가 되도록 연속적으로 서서히 감소하고 있는 한편, 선단 절삭날(5)의 여유각(γ1)은 선단측과 후단측과의 사이에 있어서 37°, 33°및 31°가 되도록 연속적으로 서서히 감소하고 있다.

선단 절삭날(5)의 선단에 있어서의 여유각(γ1)은, 선단에 있어서의 선단각(α)과의 사이에 있어서 γ1 > (180 - α) / 2의 관계가 성립하도록 결정하는 것이 절삭 조건을 호적화하는 관점에서 바람직한 조건이다. 따라서, 선단 절삭날(5)의 선단에 있어서의 선단각(α)을 120°로 하는 경우라면, 선단 절삭날(5)의 선단에 있어서의 여유각(γ1)을, 예컨대, 45°정도로 결정할 수 있다.

선단 절삭날(5)의 선단각(α)을 연속적으로 감소시키면, 결손이 발생하기 쉬운 각이 선단 절삭날(5)의 능선에 생기지 않기 때문에 결손이 생기는 리스크를 저감할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다. 그 결과, 드릴(1)의 공구 수명을 연장할 수 있다. 뿐만 아니라, 선단 절삭날(5)의 선단각(α)을 서서히 감소시키면, FRP를 천공하는 경우에 디라미네이션(층간 박리)의 발생을 저감할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다. 이것은, 드릴(1)의 선단측에 있어서의 상대적으로 큰 선단각(α)을 갖는 선단 절삭날(5)에 의한 FRP의 천공에 의해서 디라미네이션이 일시적으로 발생해도, 후방으로 계속되는 상대적으로 작은 선단각(α)을 갖는 선단 절삭날(5)에 의한 천공에서는 절삭 저항이 작아져, 디라미네이션이 제거되기 때문이다.

또한, 공구축(AX)에 평행한 투영면 상에 있어서의 선단 절삭날(5)의 능선의 형상이 포물선에 가까워질수록, 공구축(AX) 방향의 단위길이당 능선이 절삭하는 워크의 체적이 균일하게 된다. 이 때문에, 선단 절삭날(5) 전체에 걸쳐 절삭 저항을 균일하게 할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다. 선단 절삭날(5) 전체에 걸쳐 절삭 저항을 균일하게 할 수 있으면, FRP의 천공시에 있어서의 디라미네이션이나 버의 발생뿐만 아니라, 선단 절삭날(5)의 마모를 저감 하는 것이 가능해진다.

한편, 공구축(AX)에 평행한 투영면 상에 있어서의 선단 절삭날(5)의 능선의 형상을 타원에 접근시키면, 공구축(AX) 방향의 단위길이당 능선이 절삭하는 워크의 체적을 선단 절삭날(5)의 후방만큼 일정한 비율로 감소시킬 수 있다. 이 때문에, 회전 반경이 상이하다는 점에서 절삭 속도가 상대적으로 빠른 선단 절삭날(5)의 후방에 있어서의 마모가, 절삭 속도가 상대적으로 느린 선단 절삭날(5)의 전방에 있어서의 마모보다 먼저 진행해 버리는 사태를 피하고, 선단 절삭날(5) 전체에 걸친 마모의 진행의 정도를 균일하게 할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다. 선단 절삭날(5) 전체에 걸친 마모의 진행의 정도를 균일하게 할 수 있으면, 선단 절삭날(5)의 수명을 향상시킬 수 있다.

따라서, 중시하는 효과에 따라 투영면 상에 있어서의 선단 절삭날(5)의 능선의 형상을 포물선 또는 타원에 접근시킬 수 있다. 물론, 투영면 상에 있어서 일부가 타원에 가까운 형상이 되고, 다른 일부가 포물선에 가까운 형상이 되도록 선단 절삭날(5)의 능선의 형상을 결정할 수도 있다.

다만, 공구축(AX)에 평행한 투영면 상에 있어서의 선단 절삭날(5)의 능선의 형상을 포물선 또는 타원으로 하면, 선단 절삭날(5)의 선단에 있어서의 선단각(α)이 180°가 되어 버리기 때문에, 선단 절삭날(5)의 선단에 있어서의 선단각(α)이 워크의 천공에 바람직한 각도로 형성되도록, 선단 절삭날(5)의 능선의 형상을 결정하는 것이 필요하다.

그래서, 예컨대, 도 5 및 도 6 등에 예시된 바와 같이, 선단 절삭날(5)의 능선의 선단 부근만, 구체적인 예로서 도 5에 도시되는 위치(PT0)보다 선단측이 투영면 상에 있어서 직선이 되도록 선단 절삭날(5)의 능선의 형상을 결정할 수 있다. 그리고 선단 절삭날(5)의 선단에 있어서의 직선적인 능선에 계속되는 위치(PT0)보다 후방에 있어서의 능선의 형상이 투영면 상에 있어서 포물선 또는 타원 등의 2차 곡선이 되도록 선단 절삭날(5)의 능선의 형상을 결정할 수 있다.

또는, 투영면 상에 있어서 공구축(AX)의 투영 직선에 대해서 대칭축을 동일한 거리만큼 역방향으로 오프셋 시킨 선대칭인 2개의 포물선 또는 장축을 동일한 거리만큼 역방향으로 오프셋 시킨 2개의 타원의 교점이 선단 절삭날(5)의 선단의 투영점이 되고, 공구축(AX)의 투영 직선에 가까운 쪽의 대칭인 2개의 포물선 또는 타원의 일부가 선단 절삭날(5)의 능선의 투영선이 되도록 선단 절삭날(5)의 능선의 형상을 결정하도록 해도 좋다.

또한, 투영면 상에 있어서 윤곽이 타원이나 포물선이 되는 선단 절삭날(5)의 제작은 복잡하게 되기 때문에, 타원이나 포물선을 기준선(RL)으로 하여 원호의 연결에 의해서 타원 또는 포물선을 모의(模擬)하도록 해도 좋다. 예컨대, 도 5에 도시된 예라면, 투영면 상에 있어서 위치(PT0)와 위치(PT1)와의 사이를 동일한 반경을 갖는 단일한 원호로 연결하고, 위치(PT1)와 위치(PT2)와의 사이를 보다 큰 반경을 갖는 별도의 단일한 원호로 연결하며, 위치(PT2)와 위치(PT3)와의 사이를 더 큰 반경을 갖는 별도의 단일한 원호로 연결하도록 해도 좋다. 즉, 선단 절삭날(5)의 능선의 투영선이 직선과 원호를 연결한 매끄러운, 모서리가 없는 곡선이 되도록 선단 절삭날(5)의 능선의 형상을 결정하면, 제조 코스트를 저감하면서 능선의 투영선을 타원 또는 포물선에 접근시키는 장점을 얻을 수 있다.

이와 같이 선단 절삭날(5)의 선단각(α)을 서서히 감소시키는 것 외에, 상술한 것처럼 선단 절삭날(5)의 여유각(γ1)를 서서히 감소시키면, 선단 절삭날(5)의 내마모성을 향상시킬 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다. 이것은, 선단 절삭날(5)의 여유각(γ1)를 연속적으로 매끄럽게 감소시키면, 마모하기 쉬운 모서리가 선단 절삭날(5)의 여유면(5B)에 생기지 않기 때문이다.

선단 절삭날(5)의 경사각에 대해서는 워크의 재질에 따라서 결정할 수 있다. 선단 절삭날(5)의 경사각을 0°, 즉 선단 절삭날(5)의 경사면(5A)을 워크의 절삭면에 대해서 수직으로 하면, FRP를 천공할 때에 디라미네이션이 발생하기 어렵게 하는 효과를 얻을 수 있다. 이것은, 선단 절삭날(5)에 경사각을 형성하지 않으면 FRP가 가늘게 절삭되고, FRP에 포함되는 섬유의 벌어짐을 저감할 수 있기 때문이다. 따라서, FRP에 가공하는 구멍의 품질을 양호하게 하는 것을 중시하는 경우에는, 선단 절삭날(5)의 경사각을 영으로 할 수 있다.

반대로, 선단 절삭날(5)의 경사각을 형성하면, 금속을 천공할 때의 천공 조건을 호적화할 수 있다. 따라서, 금속에 가공하는 구멍의 품질을 양호하게 하는 것을 중시하는 경우에는, 선단 절삭날(5)에 경사각을 형성하도록 해도 좋다. 또한, 도시된 예에서는, 선단 절삭날(5)의 경사각이 0°로 되어 있다. 즉, 선단 절삭날(5)에 경사각이 형성되지 않았다.

한편, 리머날(6)도, 선단각(β) 및 여유각(γ2)이 공구축(AX) 방향 및 드릴(1)의 선단측으로부터 후단측을 향하여 0°가 될 때까지 연속적으로 감소하는 형상으로 할 수 있다. 따라서, 리머날(6)의 직경도, 선단측으로부터 후단측을 향하여 연속적으로 증가한다. 그리고 리머날(6)의 최대 직경 위치에서는 선단각(β)이 0°이 된다. 즉, 리머날(6)은, 선단각(β)이 0°이 된 최대 직경 위치에서 여유각(γ2)를 가진다.

리머날(6)의 후단측에 있어서의 최대 직경은, 선단 절삭날(5)의 최대 직경보다 크다. 따라서, 리머날(6)의 최대 직경이 드릴(1)의 공구 직경(D)이 된다. 또, 홀드부(7)의 최대 직경은, 선단 절삭날(5)의 최대 직경 이하가 되도록 형성된다. 따라서, 공구 직경(D)보다 최대 직경이 작은 선단 절삭날(5)로 워크를 가공하면, 워크에는 가공 목적으로 하는 마무리 구멍보다 직경이 작은 하공(下孔)이 가공된다. 이 때문에, 선단 절삭날(5)은, 워크에 하공을 천공하는 역할을 담당한다.

선단 절삭날(5)에 후속하는 홀드부(7)의 최대 직경은 선단 절삭날(5)의 최대 직경 이하이기 때문에, 워크를 천공하면서 드릴(1)을 공구축(AX) 방향으로 내보내면, 홀드부(7)는, 선단 절삭날(5)로 가공된 하공에 삽입되게 된다. 그러면 홀드부(7)의 최대 직경을 갖는 외면이 하공의 내면과 접촉하고, 홀드부(7)는 하공을 따라 가이드된다.

그 결과, 천공 중에 있어서 홀드부(7) 및 홀드부(7)에 후속하는 리머날(6)의 흔들림을 저감할 수 있다. 즉, 홀드부(7)는, 워크의 천공 중에 있어서 선단 절삭날(5)로 가공된 하공에 삽입되는 것에 의해서 리머날(6)의 흔들림을 저감하는 흔들림 고정부로서 기능한다.

홀드부(7)에 리머날(6)의 흔들림 고정부로서의 기능을 발휘시키면서, 워크와 홀드부(7)와의 마찰에 의한 과도한 온도 상승을 회피하는 관점에서는, 홀드부(7)에 절삭날을 형성하지 않고, 홀드부(7)를 적절한 폭의 마진(7A)으로 구성하는 것이 실용적이다. 홀드부(7)를 절삭날이 없는 마진(7A)으로 구성하는 경우에는, 선단 절삭날(5)로 리머날(6)을 연결하도록 마진(7A)를 형성할 수 있다.

홀드부(7)를 구성하는 마진(7A)의 폭은, 하공의 직경에 상당하는 선단 절삭날(5)의 최대 직경에 따라 적절한 폭으로 결정할 수 있다. 구체적인 예로서, 선단 절삭날(5)의 최대 직경이 3 mm 에서 10 mm 정도이면, 마진(7A)의 폭은, 0.1 mm로부터 1.5 mm의 범위, 예컨대 0.3 mm 정도로 결정할 수 있다.

워크를 천공하면서 추가로 드릴(1)을 공구축(AX) 방향으로 내보내면, 선단 절삭날(5)로부터 후단측으로 이격된 위치에 형성된 리머날(6)에 의해, 하공의 리머 가공이 행해지게 된다. 즉, 워크에 가공된 하공의 내경을 리머날(6)의 최대 직경에 상당하는 공구 직경(D)까지 넓히는 구멍의 마무리 가공을 실시할 수 있다. 이에 따라, 워크에 공구 직경(D)에 대응하는 직경을 갖는 구멍을 가공할 수 있다.

도 5에 예시된 바와 같이, 공구축(AX)에 평행한 투영면 상에 있어서의 리머날(6)의 능선과 선단 절삭날(5)의 능선이 공통의 타원 또는 포물선 등의 2차 곡선으로 이루어지는 기준선(RL) 상이 되도록 리머날(6)의 능선을 결정하면, 리머날(6)의 능선과 선단 절삭날(5)의 능선이 연결된 드릴(1)의 반제품을 제작한 후에 절삭 가공 또는 연마 가공에 의해서 홀드부(7)를 형성하는 제법에 의해 드릴(1)을 제작하는 것이 가능해진다.

이 경우, 2차 곡선으로 이루어진 기준선(RL)을 따른 절삭날을 구비한 드릴(1)의 반제품에 홀드부(7)를 마련하는 것만으로는, 리머날(6)의 선단측에 단차가 생긴다. 즉, 드릴(1)의 공구 직경이 리머날(6)의 선단에 있어서 계단형으로 증가한다. 그러나 시험의 결과, 리머날(6)의 선단측에 단차가 존재하면, FRP의 리머 가공을 양호한 조건으로 실시하는 것은 가능하지만, 금속의 리머 가공을 양호한 조건으로 실시하는 것이 곤란해지는 것이 판명되었다.

그래서, FRP 뿐만 아니라 금속에 대해서도 양호한 품질의 구멍을 가공할 수 있도록 하는 경우에는, 도시된 바와 같이, 리머날(6)의 선단에 최대, 그리고 일정한 선단각(β)을 갖는 절삭날을 형성하고, 일정한 선단각(β)을 갖는 절삭날의 후방에 선단각(β) 및 여유각(γ2)이 연속적으로 감소하는 절삭날을 연결하는 것이 적절하다. 시험의 결과, FRP 뿐만 아니라 금속에 대해서도 양호한 품질의 구멍을 가공할 수 있도록 하는 경우에는, 리머날(6)의 선단측에 있어서의 최대의 선단각(β)을 80°이상 100°이하로 하는 것이 바람직한 것으로 확인되었다.

또한, FRP의 리머 가공에는, 80°이상 100°이하의 선단각(β)이 반드시 필요한 것은 아니기 때문에, 드릴(1)을 FRP의 천공용으로 하는 경우에는, 리머날(6)의 선단측에 일정한 선단각(β)을 갖는 절삭날을 마련하지 않고 단차를 형성해도 좋다. 그 경우에는, 리머날(6)의 선단측에 있어서의 최대의 선단각(β)은, 연속적으로 감소하는 선단각(β)의 최대치가 된다.

다만, 리머날(6)의 선단측에 일정한 선단각(β)을 갖는 절삭날을 마련할지 여부를 불문하고, 상술한 것처럼 리머날(6)의 후단측에 있어서의 선단각(β)은 0°가 된다. 포물선에는 대칭축에 평행한 접선이 존재하지 않기 때문에, 리머날(6)의 후단측에 있어서의 선단각(β)을 0°로 하기 위해서는, 리머날(6) 전체의 능선의 투영선 또는 적어도 리머날(6)의 후단측에 있어서의 일부의 능선의 투영선이, 타원의 단축(짧은 축)과 만나는 부분이 되도록, 리머날(6)의 능선의 형상을 결정하는 것이 바람직하다.

이 때문에, 공구축(AX)에 평행한 투영면 상에 있어서의 선단 절삭날(5)의 선단을 제외하는 부분의 능선과 리머날(6)의 능선이, 공통의 타원으로 이루어지는 기준선(RL)을 모의한 복수의 원호 상이 되도록 선단 절삭날(5)의 능선과 리머날(6)의 능선의 각각의 형상을 결정하면, 선단 절삭날(5)의 능선과 리머날(6)의 능선이 연결된 드릴(1)의 반제품을 제작한 후에 절삭 가공 또는 연마 가공에 의해서 홀드부(7)를 마련하는 제법을 채용하는 것에 의해서, 리머날(6)의 후단측에 있어서의 선단각(β)이 0°이 되어 있는 드릴(1)의 제작 노력 및 제조 코스트를 저감하는 것이 가능해진다.

리머날(6)의 선단각(β)이 0°이 되는 최대 직경 위치에 여유각(γ2)을 형성하면, 선단 절삭날(5)로 가공한 하공의 내면에 최대 직경 위치의 리머날(6)이 평행하게 맞도록 하기 위해, 버를 발생시키는 일 없이 리머 마무리를 행할 수 있다. 그 결과, 워크에 양호한 품질로 본 구멍(本孔)을 가공할 수 있다.

또한, 리머날(6)의 최대 직경 위치에 있어서의 여유각(γ2)은, 리머날(6)의 깨짐이나 마모 방지의 관점에서 15°미만으로 하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 예컨대, 리머날(6)의 선단측에 일정한 선단각(β)을 갖는 절삭날의 최대의 여유각을 11°에서 12°정도로 하고, 리머날(6)의 최대 직경 위치에 있어서의 최소의 여유각(γ2)을 10°정도로 할 수 있다. 한편, 리머날(6)의 경사각은, 선단 절삭날(5)과 동일하게 0°로 하거나, 적절한 각도로 마련할 수 있다.

리머날(6)의 더 후단측에는, 도 1, 도 3 및 도 4에 예시된 바와 같이, 리머날(6)에 연속하도록 마진(10)을 형성할 수 있다. 이에 따라, 리머날(6)로 마무리 가공된 후의 구멍에서 드릴(1)의 보디(2)를 가이드하고, 드릴(1)의 흔들림을 저감할 수 있다. 마진(10)의 폭은, 공구 직경(D)에 따라 적절한 폭으로 결정할 수 있다. 구체적인 예로서, 공구 직경(D)이 3 mm 에서 10 mm 정도이면, 마진(10)의 폭은, 0.1 mm로부터 1.5 mm의 범위, 예컨대 0.3 mm정도로 결정할 수 있다.

홀드부(7)에 마진(7A)을 형성하는 한편, 절삭날부(4)의 후방에도 마진(10)을 형성하면, 리머날(6)보다 후방의 마진(10)을 마무리 가공 후의 본 구멍으로 가이드 하는 한편, 홀드부(7)의 마진(7A)을 하공에서 가이드 할 수 있다. 즉, 리머날(6)을 사이에 두는 공구축(AX) 방향에 있어서의 2부분의 위치에서, 리머날(6)의 흔들림을 억제할 수 있다. 그 결과, 리머날(6)의 부분에 있어서의 드릴(1)의 심(芯) 차이를 방지해, 양호한 품질로 마무리 구멍을 가공할 수 있다.

홀드부(7)에 형성되는 마진(7A)의 직경은 일정하게 해도 좋고, 마진(7A)에 백테이퍼를 형성해도 좋다. 홀드부(7)에 백테이퍼를 형성하지 않고, 직경을 일정하게 하면, 홀드부(7)의 마진(7A) 전체가 하공의 내면에 접촉하기 때문에, 홀드부(7)에 있어서의 흔들림의 저감 효과를 최대로 할 수 있다.

다만, 홀드부(7)의 마진(7A) 전체가 하공의 내면에 접촉하면, 마진(7A)과 워크와의 마찰열에 의해서 워크의 온도가 상승할 가능성이 높아진다. 이 때문에, 워크의 재질이 알루미늄 등의 융점이 낮은 재료인 경우에는, 워크가 용착(溶着)할 우려가 있다. 그래서 알루미늄 등의 융점이 낮은 재료로 이루어지는 워크의 천공을 실시하는 경우에는, 홀드부(7)의 마진(7A)에 백테이퍼를 마련하여 워크의 용착을 방지할 수 있다.

반대로, 티탄이나 FRP 등의 열전도율이 낮은 난삭재(難削材)의 천공을 실시하는 경우에는, 절삭 저항이 커지고, 또한 용착하기 어렵기 때문에 홀드부(7)의 마진(7A)에 백테이퍼를 형성하지 않던가, 작은 백테이퍼를 형성하여, 홀드부(7)에 있어서의 흔들림의 저감 효과를 향상시키도록 해도 좋다.

시험의 결과, 홀드부(7)에 백테이퍼를 형성하는 경우에는, 워크의 용착 방지와, 홀드부(7)의 흔들림 방지를 양립시키기 위해서, 0.02/100 이상 0.06/100 이하의 백테이퍼를 형성하는 것이 적절하다는 것이 판명되었다. 동일한 이유에서, 절삭날부(4)의 후방에 형성되는 마진(10)에 대해서도, 백테이퍼를 형성하지 않던가, 백테이퍼를 마련하는 경우에는, 0.02/100 이상 0.06/100 이하의 백테이퍼를 형성하는 것이 적절하다.

홀드부(7)의 최대 직경을 너무 작게 하면, 선단 절삭날(5)의 최대 직경도 작아지고, 선단 절삭날(5)과 홀드부(7)의 강성이 저하하여, 리머날(6)에 의한 마무리 가공의 절입량이 과잉이 될 우려가 있다. 이 때문에, 고품질인 구멍을 가공할 수 있도록 하기 위해서는, 선단 절삭날(5)과 홀드부(7)의 강성을 확보하면서, 리머날(6)에 의한 마무리 가공의 절입량을 적절한 양으로 하는 것이 중요하다. 시험의 결과, 홀드부(7)의 최대 직경을, 리머날(6)의 최대 직경에 상당하는 공구 직경(D)의 0.5배 이상 0.9배 이하로 하는 것이 바람직한 것이 판명되었다.

홀드부(7)의 공구축(AX) 방향에 있어서의 길이(Lh)는, 선단 절삭날(5)의 공구축(AX) 방향에 있어서의 길이(L1), 홀드부(7)의 공구축(AX) 방향에 있어서의 길이(Lh) 및 리머날(6)의 공구축(AX) 방향에 있어서의 최소 직경 위치로부터 처음으로 최대 직경이 되는 위치까지의 길이(L2)의 합계로서 나타내지는 날 길이(刃長, L)와, 리머날(6)에 적절한 길이(L2)에 기초하여 결정할 수 있다.

구체적으로는, 선단 절삭날(5)의 공구축(AX) 방향에 있어서의 길이(L1), 홀드부(7)의 공구축(AX) 방향에 있어서의 길이(Lh) 및 리머날(6)의 공구축(AX) 방향에 있어서의 최소 직경 위치로부터 처음으로 최대 직경이 되는 위치까지의 길이(L2)의 합계로서 나타내지는 날 길이(L)가, 공구 직경(D)에 상당하는 리머날(6)의 최대 직경의 1배 이상 2배 이하(1D ≤ L ≤ 2D)로 하는 것이, 선단 절삭날(5)의 선단각(α)을 적절한 각도로 결정하면서 적합한 2차 곡선에 따라 선단 절삭날(5) 및 리머날(6)의 능선의 형상을 결정하기 위한 조건이 된다. 이것은, 공구 직경(D)과 비교하여 날 길이(L)가 너무 짧으면, 기하학적으로 선단각(α)을 크게 하던가, 선단 절삭날(5) 및 리머날(6)의 투영선을 원호나 단축이 공구축(AX)에 평행한 타원 등에 접근하는 것이 필요하게 되어 버리기 때문이다.

따라서, 드릴(1) 전체의 날 길이(L)가 공구 직경(D)에 의존하여 결정되게 된다. 이 때문에, 공구 직경(D)에 의존하여 홀드부(7)의 최대 직경을 결정하면, 선단 절삭날(5)의 회전 반경이 포물선이나 타원 등의 2차 곡선으로 이루어지는 기준선(RL)을 기준으로서 결정되는 점에서, 선단 절삭날(5)의 길이(L1)가 필연적으로 정해진다. 그렇게 하면, 드릴(1) 전체의 날 길이(L)로부터 선단 절삭날(5)의 길이(L1)를 공제한 길이가, 홀드부(7)의 길이(Lh)와 리머날(6)의 길이(L2)의 합계가 된다. 이 때문에, 리머날(6)로서 적절한 길이(L2)를 공제한 길이를 홀드부(7)의 길이(Lh)로 결정할 수 있다.

구체적인 예로서, 리머날(6)의 길이(L2)를 공구 직경(D)의 0.1 배(L2 = 0.1D)로 설정하고, 선단 절삭날(5)의 길이(L1)와 홀드부(7)의 길이(Lh)의 합계를 공구 직경(D)의 1.5 배(L1 + Lh = 1.5D)로 설정할 수 있다.

다만, 홀드부(7)에 있어서의 흔들림 멈춤의 기능을 발휘시키기 위해서 필요한 마진(7A)의 길이는, 홀드부(7)의 길이(Lh)보다 짧아지는 경우도 있다. 또, 마진(7A)과 선단 절삭날(5)로 가공된 하공과의 접촉 면적이 너무 크면, 과도하게 온도가 상승할 우려도 있다.

그래서, 홀드부(7) 전체에 걸쳐 백테이퍼를 형성하지 않고 부분적으로 백테이퍼를 형성하거나, 직경이 일정한 범위를 부분적으로 형성하도록 해도 좋다. 경험적으로는, 홀드부(7)의 공구축(AX) 방향에 있어서의 길이(Lh)의 적어도 1/5 이상의 길이(≥ Lh/5)를 갖는 범위에 있어서의 직경 또는 백테이퍼를 일정하게 하면, 리머날(6)의 흔들림 멈춤 효과를 충분히 얻을 수 있다고 생각된다. 즉, 홀드부(7)의 선단 절삭날(5) 측에서의 적어도 1/5 이상의 길이를 갖는 범위에 일정한 최대 직경 또는 일정한 백테이퍼를 구비한 마진(7A)을 형성하면, 리머날(6)의 흔들림 멈춤 효과를 얻을 수 있다고 생각된다.

도 7은, 도 1에 도시된 홀드부(7)의 일부의 범위(R)에만 마진(7A)을 형성한 예를 나타내는 투영도이다.

도 7에 도시된 투영도와 같이 홀드부(7)의 길이(Lh)의 20% 이상 100% 이하의 길이를 갖는 범위(R)에 마진(7A)을 형성하는 것이 바람직한 조건이 된다. 환언하면, 홀드부(7)의 일부의 범위(R)에만 마진(7A)을 형성하고, 다른 범위에 대해서는 회전 반경을 감소시켜도 좋다. 이 때문에, 연마에 의해서 마진(7A)을 형성하는 경우이면, 일정한 범위(R)만 고정밀로 연마하여 마진(7A)을 형성하고, 다른 부분에 대해서는 거친 연마 가공으로 여유를 형성하도록 해도 좋다.

(피천공품의 제조 방법)

도 8은 수동식의 공구 회전 장치(20)에 드릴(1)을 설치하여 워크(W)를 천공하는 방법의 일례를 설명하는 도면이다.

도 8에 도시한 바와 같이 수동식의 공구 회전 장치(20)로 유지한 드릴(1)로 워크(W)를 천공하는 것에 의해서 제품 또는 반제품으로서 피천공품을 제조할 수 있다. 수동식의 공구 회전 장치(20)로 워크(W)를 천공하는 경우에는, 공구 회전 장치(20)에 부싱 팁(21)을 구비한 노우즈 피스(22)를 설치하는 한편, 워크(W)에 천공판(23)을 배치하는 것에 의해서 워크(W)에 대한 드릴(1)의 위치 결정을 행할 수 있다.

즉, 천공판(23)에 부싱 팁(21)을 고정하는 것에 의해서 드릴(1)의 위치 및 방향의 위치 결정을 행할 수 있다. 그리고 예컨대, FRP나 금속 등의 단일한 소재로 이루어지는 워크(W)는 물론, FRP와 금속의 중합재 등의 복수의 소재로 이루어지는 워크(W)의 천공을, 드릴(1)을 사용하여 행할 수 있다.

또한, 도 8에 도시된 예에서는, 공구 회전 장치(20)가 드릴(1)의 자동 이송 기능을 갖추고 있지만, 드릴(1)의 회전 기능만을 갖춘 단순한 공구 회전 장치(20)로 워크(W)의 천공을 행할 수도 있다. 물론, 드릴 프레스나 머시닝 센터 등의 공작 기계나 수동식이 아닌 천공기에 드릴(1)을 설치하여 피천공품을 제조할 수도 있다.

(효과)

이상의 드릴(1)은 선단각(α) 및 여유각(γ1)이 연속적으로 감소하는 선단 절삭날(5)과, 선단각(β) 및 여유각(γ2)이 연속적으로 감소하고, 또한 선단각(β)이 0°가 되는 최대 직경 위치에 있어서 여유각(γ2)를 갖는 리머날(6)과의 사이에 리머날(6)의 흔들림 멈춤을 행하기 위한 마진(7A) 등으로 구성되는 홀드부(7)를 형성한 것이다. 또, 피천공품의 제조 방법은, 상술한 드릴(1)을 사용하여 피천공품을 제조하도록 한 것이다.

이 때문에, 드릴(1) 및 피천공품의 제조 방법에 의하면, 선단 절삭날(5)에 의한 천공에 의해서 형성되는 하공을 이용하여 홀드부(7)로 가이드하면서 리머날(6)로 하공의 리머 마무리 가공을 행할 수 있다. 즉, 홀드부(7)로 리머날(6)의 진동을 억제할 수 있다. 이 때문에, 횡단면이 원형이고 고품질인 구멍을 가공할 수 있다.

특히, 절삭날의 선단각 및 여유각이 절삭날의 최대 직경 위치를 향해 연속적으로 변화하고, 또한 절삭날의 최대 직경 위치에 있어서 여유각을 갖는 종래의 R드릴(등록상표)에 있어서 날수가 3장 이상인 경우에는, 천공 장치의 주축의 강성이나 정밀도가 낮으면 구멍이 다각형이 되어 버린다고 하는 문제가 있었다. 이 종래의 문제는, R드릴(등록상표)을 유지하는 천공 장치의 주축의 강성 또는 정밀도가 낮으면, R드릴(등록상표)의 공구축의 동일한 축도(軸度)를 유지하지 못하고, R드릴(등록상표)이 흔들리기 때문이라고 생각된다. 구체적으로는, R드릴(등록상표)의 측면의 절삭날이 흔들리면서 구멍의 내면에 접촉하는 것에 의해서, 구멍이 다각형이 되어 버린다고 생각된다.

이것에 대해서, R드릴(등록상표)을 개량한 상술의 드릴(1)을 이용하면, 선단 절삭날(5)에 의한 천공에 의해서 형성되는 하공의 횡단면의 형상이 선단 절삭날(5)의 흔들림에 의해서 다각형이 되었다고 하더라도, 홀드부(7)로 흔들림이 억제된 리머날(6)로 하공의 마무리 가공을 실시하는 것에 의해서 횡단면의 형상이 원형인 본 구멍을 가공할 수 있다. 이 때문에, 선단 절삭날(5)의 수를 3장 이상으로 해도, 양호한 품질로 구멍을 가공할 수 있다.

즉, 종래의 3날 이상의 R드릴(등록상표)에서는 구멍의 횡단면의 형상이 다각형이 되어 버리는 천공 조건이라도, 상술의 드릴(1)을 이용하면, 횡단면의 형상이 원형인 구멍을 가공할 수 있다. 구체적인 예로서 도 8에 예시된 바와 같이, 수동식 공구 회전 장치(20)로 유지한 3날 이상의 드릴(1)로 워크(W)를 천공하는 경우라도, 횡단면의 형상이 원형인 구멍을 가공할 수 있다. 즉, 3날 이상의 드릴(1)을 이용한 수동 천공이 가능해진다.

또한, 선단 절삭날(5)의 수가 2장인 경우에도, 종래의 2날의 R드릴(등록상표)에 비해 공구 직경(D) 방향에 있어서의 진동을 억제할 수 있기 때문에, 구멍의 품질을 향상할 수 있다. 특히, 드릴(1)의 진동이 공구축(AX) 방향으로 규제되는 결과, 금속의 절삭분이 세세하게 토막토막 끊기기 때문에, 금속의 절삭분 막힘을 방지할 수 있다고 하는 효과도 얻을 수 있다. 즉, 드릴(1)의 공구 직경(D) 방향으로의 진동 에너지를, 홀드부(7)에 있어서 스러스트 방향으로의 진동 에너지로 변환하고, 금속의 절삭분 막힘 방지를 위해서 역할을 할 수 있다.

(제2 실시형태)

도 9는 본 발명의 제2 실시형태와 관련되는 드릴의 부분 정면도이다.

도 9에 도시된 제2 실시형태에 있어서의 드릴(1A)에서는, 리머날(6)의 후단측에 직경이 최대 직경인 상태로 일정하게 되어 있는 부분(6C)을 연신시킨 점이, 제1 실시형태에 있어서의 드릴(1)과 상이하다. 제2 실시형태에 있어서의 드릴(1A)의 다른 구성 및 작용에 대해서는 제1 실시형태에 있어서의 드릴(1)과 실질적으로 다르지 않기 때문에 부분 정면도만 도시하고, 동일한 구성 또는 대응하는 구성에 대해서는 같은 부호를 설정하여 설명을 생략한다.

제1 실시형태에서 설명한 바와 같이, 홀드부(7)의 마진(7A)에 의해서 리머날(6)의 흔들림이 억제된다. 이 때문에, 리머날(6)의 후방에서의 마진(10)을 생략하고, 대신에 일정한 최대 직경을 갖는 부분(6C)을 형성할 수 있다. 또는, 일정한 최대 직경을 갖는 부분(6C)을 형성하고, 더 후방에 마진(10)을 형성해도 좋다. 어느 쪽이든, 선단각(β)이 0°이고 여유각(γ2)를 갖는 부분(6C)을 길게 하는 것이 가능하다.

그렇게 하면, 리머날(6)이 마모하여 회전 반경이 감소해도, 최대 직경 위치가 리머날(6)의 후방으로 이동할 뿐이기 때문에, 새로운 최대 직경 위치에 있어서의 리머날(6)로 구멍의 마무리 가공을 실시하는 것이 가능해진다. 그 결과, 드릴(1A)의 공구 수명을 길게 할 수 있다. 또한, 일정한 최대 직경을 갖는 부분(6C)을 길게 하는 것에 의해서 심공(깊은 구멍) 가공도 가능해진다. 특히, 공구 직경(D)의 2.6배 이상의 두께를 갖는 워크에 심공을 가공하는 경우에 있어서, 심공의 품질을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

(제3 실시형태)

도 10은 본 발명의 제3 실시형태와 관련되는 드릴에 형성되는 리머날의 확대 부분 투영도이다.

도 10에 도시된 제3 실시형태에 있어서의 드릴(1B)에서는, 리머날(6)의 능선의 투영선을 곡선으로 하지 않고 직선으로 한 점이 제1 실시형태에 있어서의 드릴(1) 및 제2 실시형태에 있어서의 드릴(1A)과 상이하다. 제2 실시형태에 있어서의 드릴(1B)의 다른 구성 및 작용에 대해서는 제1 실시형태에 있어서의 드릴(1) 및 제2 실시형태에 있어서의 드릴(1A)과 실질적으로 다르지 않기 때문에 리머날(6)의 확대 부분 투영도만 도시하고, 동일한 구성 또는 대응하는 구성에 대해서는 같은 부호를 설정하여 설명을 생략한다.

도 10에 예시된 바와 같이, 공구축(AX)에 평행한 투영면 상에 있어서의 리머날(6)의 능선의 형상이, 복수의 선분을 연결한 형상이 되도록 리머날(6)의 능선의 형상을 결정할 수도 있다. 환언하면, 리머날(6)의 형상을, 선단각(β)이 선단측으로부터 후단측을 향하여 0°이 될 때까지 단속적으로 감소시키고, 또한 선단각(β)이 0°이 된 최대 직경 위치에 있어서 여유각(γ2)를 갖는 형상으로 하는 것이 가능하다.

그렇게 하면, 제1 및 제2 실시형태와 같이 리머날(6)의 선단각(β)을 연속적으로 감소시키는 경우에 비해, 리머날(6)의 형상을 단순화할 수 있기 때문에, 드릴(1B)의 제작 노력 및 제작비를 저감할 수 있다.

도 11은 리머날(6)의 선단각(β)을 감소시키지 않고 0°로만 한 예를 나타내는 확대 부분 투영도이다.

FRP가 주된 천공 대상인 경우에는, 리머날(6)의 선단각(β)을 단속적으로 감소시키지 않고, 0°로 한정해도 좋다. 즉, 선단각(β)이 0°가 되는 리머날(6)의 최대 직경 위치에 여유각(γ2)을 형성하면, 그 외의 형상은 생략 또는 변경해도 좋다. 이에 따라, 리머날(6)의 형상을 한층 단순화하고, 드릴(1B)의 제작 노력 및 제작비를 저감할 수 있다.

또한, 제3 실시형태에 있어서 리머날(6)의 후방에 마진(10)을 형성해도 좋고, 제2 실시형태와 같이 직경이 최대 직경인 상태로 일정하게 되어 있는 부분(6C)을 형성해도 좋다. 또한, 리머날(6)의 여유각(γ2)에 대해서도 선단각(β)의 변화에 맞추어 단속적으로 감소시키거나, 일정하게 하는 것에 의해서 리머날(6)의 형상을 단순화할 수 있다.

(제4 실시형태)

도 12는 본 발명의 제4 실시형태와 관련되는 드릴에 형성되는 선단 절삭날의 제1 형상 예를 나타내는 투영도, 도 13은 본 발명의 제4 실시형태와 관련되는 드릴에 형성되는 선단 절삭날의 제2 형상 예를 나타내는 투영도, 도 14는 본 발명의 제4 실시형태와 관련되는 드릴에 형성되는 선단 절삭날의 제3 형상 예를 나타내는 투영도, 도 15는 본 발명의 제4 실시형태와 관련되는 드릴에 형성되는 선단 절삭날의 제4 형상예를 나타내는 투영도이다.

도 12 내지 도 15에 나타난 제4 실시형태에서의 드릴(1C)에서는, 선단 절삭날(5) 및 리머날(6)의 능선의 투영선을 곡선으로 하지 않고 연결한 선분으로 한 점이 다른 실시형태에서의 드릴(1, 1A, 1B)과 상이하다. 제4 실시형태에 있어서의 드릴(1C)의 다른 구성 및 작용에 대해서는 다른 실시형태에 있어서의 드릴(1, 1A, 1B)과 실질적으로 다르지 않기 때문에 절삭날부(4)의 투영도만 도시하고, 동일한 구성 또는 대응하는 구성에 대해서는 같은 부호를 설정하고 설명을 생략한다.

제3 실시형태에서는 리머날(6)의 능선의 투영도를 선분으로 하는 예에 대하여 설명했지만, 선단 절삭날(5)의 능선의 투영도에 대해서도 연결한 선분으로 할 수 있다. 즉, 선단 절삭날(5) 및 리머날(6)의 각 능선의 투영선이, 포물선이나 타원 등의 2차 곡선을 모의한 꺾은선이 되도록, 선단 절삭날(5) 및 리머날(6)의 각 능선의 형상을 결정할 수 있다. 이 경우, 드릴(1C)은, 복수의 선단각(α)을 갖는 선단 절삭날(5)과 0°만을 또는 복수의 선단각(β)을 갖는 리머날(6)을 구비한 다각 드릴로 분류할 수도 있다.

구체적인 예로서, 도 12에 예시된 바와, 공구축(AX)에 평행한 투영면 상에 있어서, 공구축(AX)의 투영선을 중심으로 선대칭인 단일한 포물선을 기준선(RL)로 하고, 각 양단의 위치가 단일의 포물선 형상이 되어 있는 6개 이상의 복수의 선분을 연결한, 공구축(AX)의 투영선을 중심으로 선대칭인 꺾은선이 선단 절삭날(5)의 능선의 투영선이 되도록 선단 절삭날(5)의 형상을 결정할 수 있다. 이 경우, 선단 절삭날(5)은, 적어도 3 이상의 선단각(α1, α2, α3)을 갖는 3단 이상의 다단 절삭날이 된다. 또한, 기준선(RL)를 포물선으로부터 타원으로 치환해도 좋다.

또는, 도 13에 예시된 바와 같이, 공구축(AX)에 평행한 투영면 상에 있어서, 공구축(AX)의 투영선을 중심으로 선대칭인 단일한 포물선을 기준선(RL)로 하고, 각각 단일한 포물선에 접하는 8개 이상의 복수의 선분을 연결한, 공구축(AX)의 투영선을 중심으로 선대칭인 꺾은선이 선단 절삭날(5)의 능선의 투영선이 되도록 선단 절삭날(5)의 형상을 결정할 수 있다. 이 경우, 선단 절삭날(5)은, 적어도 4 이상의 선단각(α1, α2, α3, α4)을 갖는 4단 이상의 다단 절삭날이 된다. 역시 기준선(RL)을 포물선으로부터 타원으로 치환해도 좋다.

다른 예로서, 도 14에 예시된 바와 같이, 공구축(AX)에 평행한 투영면 상에 있어서, 공구축(AX)의 투영선을 중심으로 선대칭인 2개의 타원을 기준선(RL)로 하고, 각 양단의 위치가 공구축(AX)의 투영선에 가까운 쪽의 2개의 타원 형상으로 되어 있는 6개 이상의 복수의 선분을 연결한, 공구축(AX)의 투영선을 중심으로 선대칭인 꺾은선이 선단 절삭날(5)의 능선의 투영선이 되도록 선단 절삭날(5)의 형상을 결정할 수 있다. 이 경우, 선단 절삭날(5)은, 적어도 3 이상의 선단각(α1, α2, α3)을 갖는 3단 이상의 다단 절삭날이 되고, 도 14에 도시된 예에서는, 4의 선단각(α1, α2, α3, α4)이 형성되고 있다. 역시 기준선(RL)을 2개의 타원으로부터 2개의 포물선으로 치환해도 좋다.

또 다른 예로서, 도 15에 예시된 바와 같이, 공구축(AX)에 평행한 투영면 상에 있어서, 선단 절삭날(5)의 능선의 투영선이 되는 꺾은선을 구성하는 복수의 선분의 일부를 포물선이나 타원 등의 기준선(RL)에 접하는 선분으로 하고, 다른 일부를 양단이 기준선(RL) 상에 있는 선분으로 해도 좋다. 도 15에 나타내는 예에서는, 선단 절삭날(5)의 최대의 선단각(α1)을 형성하는 능선의 투영선이 공구축(AX)의 투영선을 중심으로 선대칭인 단일한 포물선 또는 타원으로 이루어지는 기준선(RL)에 접하는 2개의 선대칭인 선분으로 되어 있고, 그 외의 선단각(α2, α3, α4)을 형성하는 능선의 투영선이, 각 양단이 기준선(RL) 상에 있는 선대칭인 선분이 되어 있다.

또한, 공구축(AX)에 평행한 투영면 상에 있어서 선단 절삭날(5)의 능선의 투영선을 구성하는 선분의 일부를 원호 등의 곡선에 치환하여도 좋다. 예컨대, 선분과 선분과의 사이를 원호로 연결하면, 선단 절삭날(5)의 형상을 모서리가 없는 매끄러운 형상으로 할 수 있다. 그 경우, 선단 절삭날(5)이 부족해서 생기는 리스크를 저감하고, 공구 수명을 길게 할 수 있다. 또는, 도 5 및 도 6을 참조하여 제1 실시형태로 설명한 바와 같이, 선단에 있어서의 최대의 선단각(α)을 형성하는 선단 절삭날(5)의 능선의 투영선만이 선분이 되고, 다른 능선의 부분의 투영선이 상이한 반경을 갖는 원호를 매끄럽게 연결한 곡선이 되도록, 선단 절삭날(5)의 능선의 형상을 결정해도 좋다.

선단 절삭날(5)의 선단각(α)을 단속적으로 감소시키는 경우에는, 여유각(γ1)에 대해서도 선단각(α)의 감소에 맞추어 단속적으로 감소시키는 것이 선단 절삭날(5)의 형상의 단순화로 이어진다. 따라서, 선단 절삭날(5)의 선단각(α) 및 여유각(γ1)의 양쪽을 선단측으로부터 후단측을 향하여 연속적 또는 단속적으로 감소시킬 수 있다. 그리고 공구축(AX)을 중심으로 선단 절삭날(5)을 회전시켰을 경우에 있어서의 선단 절삭날(5)의 통과 영역을 공구축(AX)에 평행한 투영면에 투영하여 얻을 수 있는 형상을, 공구축(AX)을 투영면에 투영하여 얻을 수 있는 직선을 중심으로 선대칭이며, 또한 복수의 원호 등의 곡선 또는 선분을 연결한 형상으로 하는 것에 의해, 선단 절삭날(5)의 형상을 단순화할 수 있다.

구체적인 예로서, 투영면 상에 있어서 선단 절삭날(5)의 능선의 투영선을 구성하는 복수의 곡선 또는 선분 상에서의 적어도 7점의 위치가, 공구축(AX)을 투영면에 투영하여 얻을 수 있는 직선을 중심으로 선대칭인 단일한 포물선, 2개의 포물선, 단일한 타원 및 2개의 타원 중 어느 하나로 이루어진 2차 곡선 상이 되도록, 선단 절삭날(5)의 형상을 결정할 수 있다. 이에 따라, 제1 실시형태에 있어서 설명한 것처럼, 선단 절삭날(5)에의 절삭 저항이나 선단 절삭날(5)의 마모의 진행 정도를 선단 절삭날(5)의 길이(Lh) 방향으로, 가능한 한 균일하게 하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 리머날(6)에 대해서도 선단각(β)을 연속적 또는 단속적으로 감소시키는 경우에는, 투영면 상에 있어서 복수의 선분 또는 원호 등의 곡선을 연결한 형상으로 할 수 있다. 즉, 리머날(6)을 공구축(AX)을 중심으로 회전시켰을 경우의 리머날(6)의 통과 영역을 공구축(AX)에 평행한 투영면에 투영하여 얻을 수 있는 형상이, 투영면에 공구축(AX)을 투영하여 얻을 수 있는 직선을 중심으로 선대칭이고, 복수의 원호 등의 곡선 또는 선분을 연결한 형상이 되도록 리머날(6)의 형상을 결정할 수 있다. 리머날(6)의 형상에 대해서도, 투영면 상에 있어서 선단 절삭날(5)의 형상을 정하기 위한 2차 곡선과 동일한 2차 곡선을 기준선으로서 투영선의 형상을 결정하면, 선단 절삭날(5)과 리머날(6)의 능선이 연결된 반제품에 홀드부(7)를 형성하는 제조 방법을 채용할 수 있다고 하는 장점을 얻을 수 있다.

이상 같은 제4 실시형태에 의하면, 선단 절삭날(5) 및 리머날(6)의 각 능선의 형상을 한층 단순화하여, 제조 노력 및 제조 코스트를 한층 저감 할 수 있다.

(다른 실시형태)

이상, 특정의 실시형태에 대해 기재했지만, 기재된 실시형태는 일례에 지나지 않고, 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 여기에 기재된 신규 방법 및 장치는, 여러 가지 다른 양식으로 구현할 수 있다. 또, 여기에 기재된 방법 및 장치의 양식에 있어서, 발명의 요지로부터 일탈하지 않는 범위에서, 여러 가지의 생략, 치환 및 변경을 실시할 수 있다. 첨부된 청구의 범위 및 그 균등물은, 발명의 범위 및 요지에 포함되어 있는 것으로서, 그러한 여러 가지의 양식 및 변형 예를 포함하고 있다.

1, 1A, 1B, 1C 드릴
2 보디
3 생크
4 절삭날부
5 선단 절삭날(제1 절삭날)
5A 경사면
5B 여유면
6 리머날(제2 절삭날)
6A 경사면
6B 여유면
6C 부분
7 홀드부(흔들림 고정부)
7A 마진
8 홈
9 랜드
9A 릴리스 면
10 마진
20 공구 회전 장치
21 부싱 팁
22 노우즈 피스
23 천공판
AX 공구축
D 공구 직경
L 드릴의 날 길이
L1 선단 절삭날의 길이
L2 리머날의 길이
Lh 홀드부의 길이
R 마진의 범위
RL 기준선
W 워크
α, α1, α2, α3, α4 선단 절삭날의 선단각
β 리머날의 선단각
γ1 선단 절삭날의 여유각
γ2 리머날의 여유각

Claims

선단에 있어서 0°보다 크고 180°미만인 선단각이 선단측으로부터 후단측을 향하여 연속적 또는 단속적으로 감소하는 한편, 여유각이 상기 선단측으로부터 상기 후단측을 향하여 연속적 또는 단속적으로 감소하도록 상기 선단측에 형성되는 제1 절삭날로서 피삭재에 하공을 천공하기 위한 제1 절삭날과,
상기 제1 절삭날로부터 상기 후단측으로 이격된 위치에 형성되는 것에 의해서 상기 하공의 리머 가공을 행하기 위한 제2 절삭날로서, 최대 직경 위치에 있어서 여유각을 갖는 제2 절삭날과,
상기 제1 절삭날과 상기 제2 절삭날과의 사이에 형성되고, 상기 제1 절삭날로 가공된 상기 하공에 삽입되는 것에 의해서 상기 제2 절삭날의 흔들림을 저감시키는 흔들림 고정부
를 포함하는 드릴.
제1항에 있어서, 상기 제2 절삭날은, 선단각이 상기 선단측으로부터 상기 후단측을 향하여 0°가 될 때까지 연속적 또는 단속적으로 감소하고, 선단각이 0°가 된 상기 최대 직경 위치에 있어서 여유각을 구비하는 것인, 드릴.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 흔들림 고정부의 최대 직경은, 상기 제2 절삭날의 최대 직경의 0.5배 이상 0.9배 이하인 것인, 드릴.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 절삭날의 공구축 방향에 있어서의 길이, 상기 흔들림 고정부의 공구축 방향에 있어서의 길이 및 상기 제2 절삭날의 공구축 방향에 있어서의 최소 직경 위치로부터 처음으로 최대 직경이 되는 위치까지의 길이의 합계가, 상기 제2 절삭날의 최대 직경의 1배 이상 2배 이하인 것인, 드릴.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 흔들림 고정부의 공구축 방향에 있어서의 길이가 적어도 1/5 이상의 길이를 갖는 범위에 있어서의 직경 또는 백테이퍼를 일정하게 한 것인, 드릴.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 흔들림 고정부에는 백테이퍼를 형성하지 않는 것인, 드릴.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 흔들림 고정부에 0.02/100 이상 0.06/100 이하의 백테이퍼를 형성한 것인, 드릴.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 절삭날의 상기 후단측에 상기 제2 절삭날에 연속하는 마진을 형성한 것인, 드릴.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 절삭날의 상기 후단측에 직경이 최대 직경인 상태로 일정하게 되어 있는 부분을 형성한 것인, 드릴.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 절삭날의 상기 선단측에 있어서의 최대의 선단각이 80°이상 100°이하인 것인, 드릴.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 절삭날의 수를 3장 이상으로 한 것인, 드릴.
제1항 또는 제2항에 있어서, 공구축을 중심으로 상기 제1 절삭날을 회전시켰을 경우에 있어서의 상기 제1 절삭날의 통과 영역을 상기 공구 축에 평행한 투영면에 투영하여 얻을 수 있는 형상이, 상기 공구축을 상기 투영면에 투영하여 얻을 수 있는 직선을 중심으로 선대칭이며, 또한 복수의 곡선 또는 선분을 연결한 형상으로 되어 있는 것인, 드릴.
제12항에 있어서, 연결되는 상기 복수의 곡선 또는 선분 상에 있어서의 적어도 7점의 위치가, 상기 공구축을 투영하여 얻을 수 있는 상기 직선을 중심으로 선대칭인 단일한 포물선, 2개의 포물선, 단일한 타원 및 2개의 타원 중 어느 하나로 이루어지는 2차 곡선 상에 있는 것인, 드릴.
제13항에 있어서, 상기 공구축을 중심으로 상기 제2 절삭날을 회전시켰을 경우에 있어서의 상기 제2 절삭날의 통과 영역을 상기 투영면에 투영하여 얻을 수 있는 형상도, 상기 투영면에 상기 공구축을 투영하여 얻을 수 있는 상기 직선을 중심으로 선대칭이며, 또한 복수의 곡선 또는 선분을 연결한 형상이 되는 것인, 드릴.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 흔들림 고정부에는 절삭날이 없는 것인, 드릴.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 절삭날의 최대 직경 위치에 있어서의 여유각을 15°미만으로 한 것인, 드릴.
제1항 또는 제2항에 기재된 드릴로 피삭재를 천공하는 것에 의해서 피천공품을 제조하는 피천공품의 제조 방법.
제17항에 있어서, 수동식의 공구 회전 장치에 상기 드릴을 설치하여 상기 피삭재를 천공하는 것인, 피천공품의 제조 방법.