(57)【要約】【課題】  特に小径の螺旋穴付きドリルを製造するために螺旋穴付き軸状体を押し出しプレス成形するのに際して、複雑なモールドや高いプレス圧を要することなく、高いリード長精度の螺旋穴が形成された軸状体を確実に成形する。【解決手段】  プレス原料を筒状のモールド１の内周部１Ａから押し出しプレスすることにより、内部に螺旋穴Ｂが形成された軸状体Ａを成形する螺旋穴付き軸状体の押し出しプレス成形方法であって、モールド１内には、このモールド１の内周部１Ａの中心線Ｏから偏心した位置に、螺線穴Ｂを形成する線状体１１を設けるとともに、モールド１の内周面１Ｂには中心線Ｏ方向に延びる溝１Ｃを形成し、このモールド１を中心線Ｏ回りに回転させつつプレス原料を押し出して軸状体Ａを成形する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス原料を筒状のモールドの内周部から押し出しプレスすることにより、内部に螺旋穴が形成された軸状体を成形する螺旋穴付き軸状体の押し出しプレス成形方法であって、上記モールド内には、このモールドの上記内周部の中心線から偏心した位置に、上記螺線穴を形成する線状体を設けるとともに、該モールドの内周面には上記中心線方向に延びる溝を形成し、このモールドを上記中心線回りに回転させつつ上記プレス原料を押し出して上記軸状体を成形することを特徴とする螺旋穴付き軸状体の押し出しプレス成形方法。
【請求項２】
上記溝は、上記中心線と平行、または該中心線に対する捩れ角が４０°以下の螺旋溝とされていることを特徴とする請求項１に記載の螺旋穴付き軸状体の押し出しプレス成形方法。
【請求項３】
上記モールドの内周部から押し出される上記軸状体のプレス速度に基づいて該モールドの上記中心線回りの回転速度を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の螺旋穴付き軸状体の押し出しプレス成形方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の螺旋穴付き軸状体の押し出しプレス成形方法により成形された螺旋穴付き軸状体から製造される螺旋穴付き軸状素材であって、外径が４．０〜５．０ｍｍの概略円柱状をなす素材本体内に、この素材本体の中心軸線を中心とした直径３．０ｍｍの仮想円筒面よりも内周側で該中心軸線回りに捩れる螺旋穴が形成されるとともに、上記素材本体の外周には、上記中心軸線回りに上記螺旋穴と同じ方向に４０°〜８０°の捩れ角で捩れる螺旋状のリード指標が形成されていることを特徴とする螺旋穴付き軸状素材。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の螺旋穴付き軸状体の押し出しプレス成形方法により成形された螺旋穴付き軸状体から製造される螺旋穴付き小径ドリルであって、外径が０．５〜３．０ｍｍの切刃が形成された概略円柱状の切刃部を備え、この切刃部の外周には上記切刃に連なって該切刃部の中心軸線回りに１５〜４０°の捩れ角で捩れる切屑排出溝が形成されるとともに、周方向においてこの切屑排出溝の間の上記切刃部内には該切屑排出溝と同じ方向に捩れる螺旋穴が形成されていることを特徴とする螺旋穴付き小径ドリル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に小径の螺旋穴付きドリルを製造するのに好適な螺旋穴付き軸状体の押し出しプレス成形方法、この押し出しプレス成形方法により成形された螺旋穴付き軸状体から製造される螺旋穴付き軸状素材、およびこの螺旋穴付き軸状素材を成形するなどして同じく上記押し出しプレス成形方法により成形された螺旋穴付き軸状体から製造される螺旋穴付き小径ドリルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ドリルによる穴明け加工においては、加工部位の冷却や潤滑、加工穴からの切屑の排出のため、切刃部の先端に向けてクーラント等の切削油剤を供給することが望ましく、しかも、加工部位に直接的かつ効率的に切削油剤を供給するとともに、供給された切削油剤によって加工穴の穴底側から切屑を確実に排出するには、切削油剤をドリルの外部から加工穴の開口部を通して供給するのではなく、上記切刃部自体に切削油剤の供給穴を形成することによりその内部を通して切刃部先端の切刃近傍から加工部位に供給するのがより望ましい。ところが、上記切刃部の外周にその中心軸線回りに捩れる切屑排出溝が形成されたいわゆるツイストドリル等では、特に切刃の外径が小径となるほど切刃部の剛性や強度を確保するために、上記中心軸線に直交するいずれの断面でもこの供給穴が周方向において切屑排出溝の間に位置するように、上記供給穴も切屑排出溝と等しい捩れ角で中心軸線回りに捩れる螺旋穴に形成しなければならない。
【０００３】
そこで、このように切刃部に切削油剤を供給する螺旋穴が形成されたドリルを製造するために、特許文献１〜４には、超硬合金等のドリルの原料に可塑剤等を添加したプレス原料をモールドの開口部から押し出しプレスすることにより、かかるドリルに製造される軸状体を成形するのに際して、このモールド内にピンや糸状物を設けて予め該軸状体内に上記供給穴となる穴を形成するとともに、この穴ごと軸状体を捩ることによってその内部に螺旋穴を形成する方法が記載されている。従って、こうして成形された螺旋穴付き軸状体から焼結等によってドリルの素材となる螺旋穴付き軸状素材を製造した後、ドリルの切刃部となる部分の外周に周方向において螺旋穴の間に位置するように螺旋状の切屑排出溝を形成することにより、上述のようにこの切屑排出溝と等しい捩れ角で切刃部の中心軸線回りに捩れる螺旋穴が内部に形成されたドリルを製造することができる。
【特許文献１】特開昭６２−２２８３１２号公報
【特許文献２】特開昭６２−２４０７０１号公報
【特許文献３】特開平４−２７２１０８号公報
【特許文献４】特表平６−５０８３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えば切刃外径が０．５〜３．０ｍｍと極小さな小径ドリルにおいては、これを工作機械の回転軸に取り付けるためのシャンクの径がこの切刃外径と同径またはこの切刃外径よりも大きくなってしまうため、上記螺旋穴付き軸状素材にはこのシャンク径に研削代を考慮した切刃外径よりも大きな外径を与えておいて、切刃部ではこの外径から切刃外径まで素材を削り込んだ上で切屑排出溝を形成しなければならない。従って、そのような螺旋穴付き軸状素材に製造される上記螺旋穴付き軸状体においても、その外径すなわち上記モールドの開口部の内径は、螺旋穴の捩れの径すなわち押し出しプレス成形されて捩られる軸状体の捩れの中心線からの上記ピンや糸状物の偏心量に対し、上記切刃外径とシャンク径との差や研削代、あるいは軸状体から素材への焼結の際の収縮代等を考慮して、ある程度大きく設定されることとなる。
【０００５】
その一方で、切屑の分断性を良くして、ドリルの回転によりこの切屑を上記切削油剤とともに切屑排出溝に案内し、確実に切刃部の後端側すなわち加工穴の開口部側から円滑に排出するには、この切屑排出溝にある程度大きな捩れ角が与えられるのが望ましく、こうして切屑排出溝の捩れ角が大きくされる場合には、これに伴って上記螺旋穴にも、この切屑排出溝の捩れ角と等しい大きな捩れ角を与えなければならない。これは、上記小径ドリルにおいても同様である。従って、その場合には、このドリルに製造される上記軸状素材や軸状体においても、その螺旋穴の捩れ角は上記切屑排出溝の捩れ角と同等の大きな角度とされる。
【０００６】
しかしながら、特に上記小径ドリルに製造される軸状体においては、上述のようにその外径が当該軸状体における螺旋穴の捩れの径に対して大きく設定されることとなるため、こうして螺旋穴の捩れ角を大きな角度とするには、この軸状体を押し出しプレス成形する際に軸状体の外周を螺旋穴の捩れ角よりもさらに大きな角度で捩るようにしなければならない。すなわち、この軸状体の外周と内周側の螺旋穴とでは、その上記捩れの中心線からの径が異なっているにも拘わらず、この中心線回りに１周捩れる間に捩れに沿って該中心線方向に進む距離つまりリード長は互いに等しくなるため、軸状体の外周における捩れ角は螺旋穴の捩れ角よりもさらに大きな角度となるのである。
【０００７】
しかるに、上記特許文献１〜４のうち、まず特許文献３では、モールドの内周に螺旋状の溝を形成しておいて、軸状体が押し出されるのと同時にこの溝に沿って軸状体に捩りが与えられるようにしているが、このような押し出しプレス成形方法において軸状体の捩れ角を大きくするには、上記モールド内周の螺旋溝の捩れ角をこれと等しい大きな角度としなければならず、そのような強捩れの螺旋溝を有するモールドは製造すること自体が困難であるとともに、軸状体に成形されるプレス原料の押し出しにも大きなプレス圧力を要し、装置に多大な負荷を強いることになる。また、押し出される軸状体も、捩りの際の抵抗が大きいために確実に螺旋溝の捩れに追従させて所望の捩れ角が与えられるように捩ることが難しく、形成される螺旋穴の上記リード長の精度が損なわれて、ドリルに製造した際に上述のような円滑な切屑排出性を確保し得る切屑排出溝を形成することができなくなるおそれもある。
【０００８】
一方、上記特許文献１においては、軸状体はまず捩られることなく真っ直ぐ押し出されてその内部にはストレート穴が形成され、この軸状体に捩りローラーによって捩り回転を与えることで上記ストレート穴が螺旋穴に変換されるようになされており、また特許文献２では、軸状体はピンを内部に備えた回転ノズルによって回転状態で押し出されて、その内部にはストレート穴が形成され、この回転状態の軸状体の端部が受け面に接触して非回転状態となることにより軸状体が捩られて、やはりこのストレート穴が螺旋穴に変換されるようになされている。ところが、これらのようにストレート穴を捩れ穴に変換するのに軸状体を上述のような大きな捩れ角で強捩れさせると、プレス成形された軸状体に割れや潰れが生じ易く、また特許文献１では軸状体と捩りローラーとの間に、特許文献２では非回転状態となるべき軸状体の端部と受け面との間に滑りが発生してやはり螺旋穴のリード長精度が損なわれる結果となる。
【０００９】
さらに、上記特許文献４には、押出しノズルの内部に上記糸状物を支持する支持体を配置するとともにノズルの口金を滑らかな円筒形に形成し、これら支持体とノズル口金との少なくとも一方を回転可能とすることが記載されている。しかしながら、このうち支持体を回転させる場合には、モールド内の開口部近傍に位置することとなる支持体を回転駆動させるための駆動装置が複雑化することが避けられないにも関わらず、支持体の回転に追従した糸状物の捩れによって螺旋穴が形成されるため、十分なリード長精度を得ることができなくなるおそれがある。また、ノズル口金を回転させる場合には、この特許文献４にも記載されているように高い押出し圧力によってプレス原料と滑らかなノズル口金との間に表面摩擦を生じさせ、その摩擦力を介して押し出しプレスされた軸状体を口金の回転により捩るようにしているため、上述のような強捩れで軸状体を捩るにはより大きな押出しプレス圧が必要となって装置への負荷が増し、逆にプレス圧を抑えると十分な摩擦力が得られずに軸状体と口金との間に滑りが生じて、やはり正確なリード長精度を螺旋穴に与えることが不可能となる。
【００１０】
本発明は、このような背景の下になされたもので、特に上述のような小径の螺旋穴付きドリルを製造するために螺旋穴付き軸状体を押し出しプレス成形するのに際して、複雑なモールドや高いプレス圧を要することなく、高いリード長精度の螺旋穴が形成された軸状体を確実に成形することが可能な螺旋穴付き軸状体の押し出しプレス成形方法を提供し、さらにこの押し出しプレス成形方法に基づいて製造される、上記小径の螺旋穴付きドリルの素材として好適な螺旋穴付き軸状素材、および切刃部外周に切屑排出溝が形成された螺旋穴付き小径ドリルを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の螺旋穴付き軸状体の押し出しプレス成形方法は、プレス原料を筒状のモールドの内周部から押し出しプレスすることにより、内部に螺旋穴が形成された軸状体を成形する螺旋穴付き軸状体の押し出しプレス成形方法であって、上記モールド内には、このモールドの上記内周部の中心線から偏心した位置に、上記螺線穴を形成する線状体を設けるとともに、該モールドの内周面には上記中心線方向に延びる溝を形成し、このモールドを上記中心線回りに回転させつつ上記プレス原料を押し出して上記軸状体を成形することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の螺旋穴付き軸状素材は、このような押し出しプレス成形方法により成形された螺旋穴付き軸状体から製造される螺旋穴付き軸状素材であって、外径が４．０ｍｍ〜５．０ｍｍの概略円柱状をなす素材本体内に、この素材本体の中心軸線を中心とした直径３．０ｍｍの仮想円筒面よりも内周側で該中心軸線回りに捩れる螺旋穴が形成されるとともに、上記素材本体の外周には、上記中心軸線回りに上記螺旋穴と同じ方向に４０°〜８０°の捩れ角で捩れる螺旋状のリード指標が形成されていることを特徴とし、さらに本発明の螺旋穴付き小径ドリルは、やはり上述のような押し出しプレス成形方法により成形された螺旋穴付き軸状体から製造される螺旋穴付き小径ドリルであって、外径が０．５ｍｍ〜３．０ｍｍの切刃が形成された概略円柱状の切刃部を備え、この切刃部の外周には上記切刃に連なって該切刃部の中心軸線回りに１５°〜４０°の捩れ角で捩れる切屑排出溝が形成されるとともに、周方向においてこの切屑排出溝の間の上記切刃部内には該切屑排出溝と同じ方向に捩れる螺旋穴が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
上記構成の押し出しプレス成形方法において、プレス原料は、モールド内周面に形成されたその中心線方向に延びる上記溝に沿ってこのモールド内を押し出され、しかもモールド自体が上記中心線回りに回転させられるので、成形された軸状体には、このモールドの回転速度とその内周面に形成された溝の上記中心線に対する捩れ角とに基づいたリード長の捩れが与えられる。従って、軸状体に与えられるべき捩れが捩れ角の大きな強捩れであっても、モールドの中心線に対する溝の捩れ角は大きくすることなく、不足する捩れ量をモールドの回転により補って付与することができるため、モールドの製造が容易になるのは勿論、押し出しに大きなプレス圧を要することがなくなって、装置への負荷を軽減することが可能となる。また、このモールド内を通って押し出される軸状体は、上記溝に係合して案内されながら保形されつつ捩られるため、モールドの内周面との間に滑りを生じたり割れや潰れが発生したりすることはなく、しかも溝の捩れ角を小さくできることとも相俟ってこの溝に確実に追従させて軸状体に捩れを与えることができるので、強捩れであってもリード長精度の高い螺旋穴を有する軸状体を成形することが可能となる。
【００１４】
従って、こうして押し出しプレス成形された軸状体から焼結等により製造される本発明の上記螺旋穴付き軸状素材にあっては、上述のように外径が４．０ｍｍ〜５．０ｍｍの概略円柱状をなす素材本体内に、この素材本体の中心軸線を中心とした直径３．０ｍｍの仮想円筒面よりも内周側で該中心軸線回りに捩れる螺旋穴が形成されていて、この螺旋穴の捩れ角が１５°から４０°程度までの比較的大きな角度とされたものであっても、素材本体の外周をその中心軸線回りに上記螺旋穴と同じ方向に該螺旋穴と等しいリード長となるように４０°から８０°程度の大きな捩れ角で捩った状態として、確実かつ高いリード長精度でこのような螺旋穴を形成することが可能となる。なお、この素材本体外周の捩れ角は、例えば上記モールドの開口部の外側に指標付与手段を固定的に設けておいて、回転しながら押し出される軸状体の外周にそのリード長に合わせて焼結後でも残る螺旋溝等の螺旋状のリード指標をこの指標付与手段によって付与することにより、知ることができる。
【００１５】
また、この軸状素材を所定の寸法、形状に成形したりして得られる、やはり上記軸状体から製造された本発明の螺旋穴付き小径ドリルでおいては、その切刃の外径が０．５ｍｍ〜３．０ｍｍと小径であって、切刃部の外周に螺旋状の切屑排出溝が形成されるとともに、切刃部内には周方向において切屑排出溝間に該切屑排出溝と同じ方向に捩れる螺旋穴が形成されていても、あるいはまた切刃部の後端側に切刃外径よりも大径のシャンク部が形成されていても、螺旋穴と干渉させることなく上記切屑排出溝の捩れ角を１５°〜４０°°と上述のように比較的大きな角度とすることができる。従って、このような螺旋穴付き小径ドリルによれば、切刃外径が上述のように小径であっても切刃部の剛性や強度を損なうことなく、また切刃部内の螺旋穴を通して切刃近傍から加工穴底の加工部位に切削油剤を供給して確実な冷却、潤滑を図りつつも、円滑かつ良好な切屑排出性を確保することができて、例えば従来はステップ加工によらざるを得なかったプリント基板等の小径穴開け加工なども１度の切込みで行うことが可能となり、加工効率の著しい向上を図ることができる。
【００１６】
なお、本発明の螺旋穴付き軸状体の押し出しプレス成形方法において、上記モールド内周面に形成される上記溝は、モールド内周部の上記中心線方向に向けて延びていればよいが、この中心線に対する捩れ角が大きすぎると、モールド製造が困難となるなど上述の効果が十分に奏功されないおそれがあり、また軸状体に与えられる捩れの大きさによってはモールドを回転させる必要もなくなってしまう。このため、モールドの中心線に対するこの溝の捩れ角は４０°以下とされるのが望ましい。なお、この溝は、上記中心線回りに捩れた螺旋溝とされていてもよいが、本発明ではモールド自体が回転して軸状体に捩れが付与されるため、この捩れの大きさによっては上記溝が中心線と平行なストレート溝とされていてもよい。
【００１７】
また、上記軸状体に与えられる捩れのリード長は、モールド内周部から押し出される軸状体のプレス速度（押し出し速度）と、このモールドの内周面に形成された上記溝の捩れ角および回転するモールドの上記中心線回りの回転速度によって決定される。そして、このうち溝の捩れ角は押し出しプレス成形時には一定であるので、モールドから押し出される軸状体のプレス速度に基づいて該モールドの中心線回りの回転速度を制御することにより、押し出しプレスされる軸状体の螺旋穴のリード長を安定的かつ高精度に維持することができ、従ってかかる軸状体から製造される上記軸状素材や小径ドリルにおいても、より高いリード長精度の螺旋穴を確実に形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の螺旋穴付き軸状体の押し出しプレス成形方法の一実施形態に係わる押し出しプレス成形装置を示すものである。この成形装置においてモールド１は概略円筒状をなしていて、その内周部１Ａはモールド１がなす円筒の中心線Ｏを中心とした略一定断面の円形とされており、ただしその内周面１Ｂには上記中心線Ｏ方向に延びる溝１Ｃが内周部１Ａの全長に亙って形成されている。ここで、この溝１Ｃは、本実施形態に係わる成形装置では図示のように上記中心線Ｏ回りに一定の捩れ角αで捩れる螺旋溝とされていて、しかも互いに等しい上記捩れ角αをなす複数の溝１Ｃが周方向に等間隔をあけて上記内周面１Ｂに形成されている。なお、この捩れ角αは４０°以下とされている。また、モールド１の後端側（図１において左側）外周部には、上記中心線Ｏを中心とした円板状のフランジ部１Ｄが形成されている。
【００１９】
このようなモールド１は、その上記内周部１Ａにプレス原料を供給する押し出しシリンダ２の先端部に取り付けられる。この押し出しシリンダ２は、モールド１の上記内周部１Ａの内径よりも大径の孔部３Ａが上記中心線Ｏと同軸となるように形成されたシリンダ本体３と、このシリンダ本体３の先端に取り付けられて、大径の上記孔部３Ａから上記内周部１Ａの内径まで漸次縮径する凹円錐状の縮径部４Ａを有する孔部４Ｂが形成されたノズル４と、このノズル４のさらに先端側に取り付けられるキャップ５とから構成されている。なお、シリンダ本体３の上記孔部３Ａ内には、図示されない回転駆動手段により中心線Ｏ回りに回転駆動されるスクリュー６が挿入されていて、このスクリュー６の回転によりプレス原料が孔部３Ａからノズル４の孔部４Ｂを介してモールド１の上記内周部１Ａ内に供給される。
【００２０】
ここで、上記キャップ５は、その内外周がともに先端側に向けて１段縮径する多段円筒状をなしていて、このうち先端側内周部の内径は上記フランジ部１Ｄより先端側のモールド１の外周部が嵌挿可能な大きさに、また後端側内周部の内径はフランジ部１Ｄの外周部が嵌装可能な大きさにそれぞれ設定されている。そして、このモールド１を、その内周部１Ａが上記孔部４Ｂと連通するようにノズル４の先端に密着させた上で、上述のようにキャップ５の先後端側内周部にモールド１の先端側外周部とフランジ部１Ｄの外周部とを嵌挿させつつ、先端側からこのキャップ５をモールド１に被せてノズル４に取り付けることにより、モールド１は上記中心線Ｏ方向の移動が拘束されて該中心線Ｏ回りに回転自在に押し出しシリンダ２の先端部に保持される。
【００２１】
また、こうして押し出しシリンダ２の先端部に保持されたモールド１のキャップ５から先端側に突出する外周部には、外周に歯面７Ａを有する上記中心線Ｏを中心とした円環状のギア７が嵌合させられて着脱可能に取り付けられる。一方、押し出しシリンダ２の側方には、モータ等の回転駆動手段８が、その回転軸８Ａを上記中心線Ｏと平行にして先端側に突き出すように設けられており、この回転軸８Ａにはやはり外周に歯面９Ａを有するギア９が取り付けられていて、これらのギア７，９は、上記歯面７Ａ，９Ａに噛合する歯面１０Ａが内周に形成されたベルト１０によって連結されている。従って、上記回転駆動手段８によってギア９を回転させることにより、ベルト１０を介してギア７とモールド１とが一体に中心線Ｏ回りに回転させられる。なお、モールド１の内周面１Ｂに形成された溝１Ｃが螺旋溝である本実施形態に係わる成形装置では、この回転駆動手段８によるモールド１の回転の方向は、次述するように軸状体Ａが押し出される上記中心線Ｏ方向先端側に向けて上記溝１Ｃが捩れる方向と一致させられている。
【００２２】
一方、押し出しシリンダ２における上記ノズル４の孔部４Ｂ内からモールド１の内周部１Ａにかけては、押し出しプレス成形される軸状体Ａの内部に螺旋穴Ｂを形成するための線状体１１が設けられている。この線状体１１は、例えばナイロン糸やＣｕ細線等の捩れに追従しうる柔軟な材質によって形成されたものであって、その一端が孔部４Ｂ内に渡された図示されない支持部材の上記中心線Ｏから偏心した位置に接合される一方、他端は自由端とされてモールド１の内周部１Ａの先端側開口部付近にまで延びている。また、本実施形態に係わる成形装置では、一対のこのような線状体１１が軸線Ｏに関して互いに対称に設けられている。
【００２３】
さらに、モールド１先端側の押し出しシリンダ２側方には、モールド１の内周部１Ａの先端側開口部からプレスされて押し出される軸状体Ａのプレス速度（押し出し速度）を測定する測定手段１２が備えられている。この測定手段１２は、例えばレーザードップラーセンサ等の非接触式のものであって、速度計１３、演算手段１４、およびドライバ１５等を介して上記モータ等の回転駆動手段８に接続されており、測定手段１２により測定された軸状体Ａの上記プレス速度に基づき、この回転駆動手段８によるモールド１の中心線Ｏ回りの回転速度が制御されるようになされている。
【００２４】
さらにまた、モールド１の開口部先端よりも外側には、回転されながら押し出される軸状体Ａの外周にそのリード長に合わせて焼結後でも残る螺旋状のリード指標Ｃを付与する指標付与手段１６が固定的に設けられている。この指標付与手段１６は、例えば軸状体Ａの外周に浅い溝を上記リード指標Ｃとして形成するケガキ針であって、固定されたケガキ針の先端が軸状体Ａの外周に浅く食い込んだ状態で軸状体Ａが回転しながら押し出されることにより、図１に示すように軸状体Ａの外周にその捩れのリード長と等しいリード長の螺旋溝が上記リード指標Ｃとして付与される。従って、このリード指標Ｃは、モールド１内周面の上記溝１Ｃがなす捩れ角αよりは大きな捩れ角βをなすように形成されることとなる。
【００２５】
このような成形装置を用いた本実施形態の螺旋穴Ｂ付き軸状体Ａの押し出しプレス成形方法では、例えば超硬合金等の硬質工具材料の原料粉末に適当な可塑剤を添加して混合したプレス原料を、上記スクリュー６によって上述のように孔部３Ａから孔部４Ｂを介してモールド１の内周部１Ａに供給し、プレス圧を加えながらこの内周部１Ａの先端側開口部から押し出して軸状体Ａを成形する。従って、押し出された軸状体Ａは上記中心線Ｏを中心とした概略円柱状に成形される。また、このとき、モールド１の内周部１Ａ内において上記線状体１１が延びる部分には、プレス原料が充填されずに軸状体Ａが押し出されてゆくため、その痕が軸状体Ａの押し出し方向すなわち上記中心線Ｏ方向に延びる穴として該軸状体Ａに残される。
【００２６】
そして、このモールド１による押し出しプレス成形時に軸状体Ａには、モールド１の内周面１Ｂに形成された溝１Ｃに案内されるようにして、本実施形態では該溝１Ｃがなす螺旋に沿って中心線Ｏ回りに捩れが与えられるとともに、上記回転駆動手段８によりモールド１自体がその中心線Ｏ回りに回転させることによってもこの回転方向に捩れが与えられる。なお、こうして押し出し成形された軸状体Ａの外周には、上記溝１Ｃに入り込んだプレス原料による突条が、モールド１の内周面１Ｂに形成された溝１Ｃと同数、この溝１Ｃの捩れ角αと等しい角度で螺旋状に捩れるように形成されることとなるが、図示は省略する。
【００２７】
また、こうして軸状体Ａがモールド１内で中心線Ｏ回りに捩られることにより、押し出しシリンダ２側の孔部４Ｂからモールド１の内周部１Ａに延びた柔軟な上記線状体１１も、軸状体Ａの捩れに追従することにより螺旋状に捩れた状態で安定し、これにより軸状体Ａ内に形成される上記穴は、上記リード指標Ｃと同様に該軸状体Ａに与えられた捩れのリード長と等しいリード長すなわち上記リード指標Ｃと等しいリード長で該リード指標Ｃと同じ方向に捩れる螺旋穴Ｂとなる。なお、一対の線状体１１が中心線Ｏに関して対称に設けられた本実施形態に係わる成形装置においては、これらの線状体１１はモールド１の内周部１Ａにおいて二重螺旋状をなし、従って軸状体Ａに形成される螺旋穴Ｂ同士も互いに等しい捩れ角やリード長で中心線Ｏに関して対称とされた二重の螺旋穴Ｂとなる。
【００２８】
図２は、このように成形された軸状体Ａを焼結することによって該軸状体Ａから製造される本発明の螺旋穴付き軸状素材の一実施形態を示すものである。すなわち、この実施形態の軸状素材は、上記押し出しプレス成形方法によってモールド１から押し出された軸状体Ａを所定の長さに切断して焼結したものであって、その素材本体２１は、プレス原料が超硬合金の場合には切断された軸状体Ａに対して径方向に約２４％程度、長さ方向に約２２％程度、焼結により収縮した概略円柱状をなしている。そして、この素材本体２１の内部には、軸状体Ａに形成された螺旋穴Ｂにより、該素材本体２１がなす円柱の中心軸線Ｘ回りに捩れる螺旋穴２２が形成されるとともに、素材本体２１の外周には、軸状体Ａ外周に残された上記リード指標Ｃにより、上記螺旋穴２２と同じ方向に等しいリード長で捩れる螺旋溝２３が、本実施形態の螺旋穴付き軸状素材におけるリード指標として形成されることとなる。
【００２９】
また、図３および図４は、この実施形態の軸状素材をさらに成形することにより、やはり上記軸状体Ａから製造される本発明の螺旋穴付き小径ドリルの一実施形態を示すものである。すなわち、この小径ドリルは、そのドリル本体３１の後端側に、上記軸状素材２１の外周を螺旋溝２３ごと一段研削することにより、該軸状素材２１と共通する上記中心軸線Ｘを中心とする概略円柱状のシャンク３２が形成されるとともに、このシャンク３２の先端側（図３において左側）には、さらに研削を施すことにより先端側に向けて漸次縮径するテーパ部３３を介して、シャンク３２よりも小径とされた概略円柱状の切刃部３４が上記中心軸線Ｘに沿って延びるように一体に形成された、いわゆるルーマードリルとされている。
【００３０】
さらに、この切刃部３４の外周には、切刃部３４先端の先端逃げ面３５に開口して後端側に向かうに従い当該小径ドリルによる穴開け加工時のドリル本体３１の回転方向Ｔ後方側に捩れる切屑排出溝３６が形成されており、この切屑排出溝３６の回転方向Ｔ側を向く壁面と上記先端逃げ面３５との交差稜線部に切刃３７が形成されていて、切屑排出溝３６はこの切刃３７の後端側に連なるようにされる。そして、このドリル本体３１の内部には、軸状素材に形成された上記螺旋穴２２がそのまま残されることにより、上記シャンク３２の後端から中心軸線Ｘ回りに捩れつつ先端側に向かう螺旋穴３８が形成されて、この螺旋穴３８は、切刃部３４では周方向において切屑排出溝３６の間の部分を該切屑排出溝３６と同じ方向に捩れるように延びて、上記先端逃げ面３５において切刃３７の近傍に開口させられている。
【００３１】
ここで、小径とされる本実施形態のドリルにおいて、上記切刃３７の外径Ｄは０．５ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲とされ、この外径Ｄが切刃部３４における最大外径となることから、上記螺旋穴３８は少なくともこの外径Ｄよりも内側の範囲、すなわち中心軸線Ｘを中心とした最大直径が上記外径Ｄの最大値である３．０ｍｍと等しい仮想円筒面Ｐよりも内周側の範囲内で該中心軸線Ｘ回りに螺旋状に延びるように形成される。なお、切刃部３４の外周には、上記最大外径となる切刃３７の位置から後端側に向かうに従いその外径が漸次小さくなるバックテーパが与えられていてもよく、また切刃３７の位置よりも後端側で外径が一段小さくなるアンダーカットが形成されていてもよい。一方、シャンク３２の外径は、このシャンク３２を把持する工作機械の主軸が把持可能な最小把持径によって決定され、一般に３．０ｍｍとされる。従って、切刃３７の外径Ｄが上記範囲において最大の３．０ｍｍの場合は、切刃部３４もシャンク３２と略同径のまま先端側に延びて切刃３７に連なることとなる。
【００３２】
そして、さらに、切刃部３４において螺旋穴３８が周方向に切屑排出溝３６の間の部分を延びるように同方向に捩られているため、これら螺旋穴３８と切屑排出溝３６とは中心軸線Ｘに対して互いに略等しい捩れ角をなすこととなり、この切屑排出溝３６の捩れ角γは１５°〜４０°とされている。ただし、この切屑排出溝３６の捩れ角γは切刃部３４の外周における捩れ角であるのに対し、螺旋穴３８は切刃部３４の内部に形成されていることから、これら切屑排出溝３６と螺旋穴３８との捩れは、リード長は等しくても、捩れ角は厳密には切屑排出溝３６の捩れ角γが螺旋穴３８の捩れ角よりも僅かに大きくなる。
【００３３】
従って、研削によりこのような小径ドリルに成形される上記実施形態の螺旋穴付き軸状素材においても、その素材本体２１内に延びる螺旋穴２２は、該素材本体２１の中心軸線Ｘからの直径が上記外径Ｄの最大値と等しい仮想円筒面Ｐよりも内周側の範囲、すなわち最大直径３．０ｍｍの仮想円筒面Ｐの内側で螺旋状に捩れるように形成される。その一方で、この素材本体２１の外径Ｅは上記シャンク３２の外径および研削代を考慮して４．０ｍｍ〜５．０ｍｍとされ、さらに螺旋穴２２と等しいリード長で素材本体２１の外周に形成される上記螺線溝２３は、その中心軸線Ｘに対する捩れ角δが４０°〜８０°の範囲とされる。なお、本実施形態では、上述のように軸状体Ａに形成される螺旋穴Ｂが上記中心線Ｏに関して対称な二重螺旋であるため、この軸状体Ａから製造される軸状素材における螺旋穴２２および小径ドリルにおける螺旋穴３８も中心軸線Ｘに関して対称な二重螺旋となる。従って、この小径ドリルは、その切刃部３４においてそれぞれ一対の切刃３７および螺旋状の切屑排出溝３６が中心軸線Ｘに関して対称に形成された、いわゆる２枚刃のツイストドリルとなる。
【００３４】
しかるに、まずこのように構成された螺旋穴付き小径ドリルにおいては、切刃部３４先端の切刃３７の外径Ｄが０．５ｍｍ〜３．０ｍｍと小径であるのに対し、切刃部３２の後端側にはこれよりも大径または同径のシャンク３２が一体に形成されていて、このシャンク３２から切刃部３４にかけてドリル本体３１内に螺旋穴３８を形成して切削油剤を直接的に切刃３７による加工部位に供給しようとした場合でも、この螺旋穴３８を周方向において間にして切刃部３４の外周に螺旋状に形成される切屑排出溝３６の捩れ角γが１５°から４０°までと、この種の小径ドリルとしては比較的大きな角度とされているので、切刃３７によって生成された切屑の分断性を良くして、円滑かつ確実に切刃部３４の後端側に導いて加工穴から排出することができる。従って、例えばこのような小径ドリルによるプリント基板の穴明け加工などにおいて、従来はドリル本体を進退させつつ段階的に送り込んでゆくステップ加工を行わなければならなかったところを、１度の送りで穴明けを行うことが可能となり、加工効率を大幅に向上させることができる。
【００３５】
また、切屑排出溝３６の捩れ角γが上述のような大きな角度とされているので、この切屑排出溝３６の回転方向Ｔ側を向く壁面と切刃部３４の先端逃げ面３５との交差稜線部に形成される切刃３７のすくい角も大きく設定することが可能となり、これにより切刃３７の切れ味を向上させて抵抗の低減を図ることもできる。勿論、螺旋穴３８が切刃部３４のなかでも肉厚の大きい周方向における切屑排出溝３６の間の部分に形成されているので、該切刃部３４の剛性や強度を損なうことなく十分な大きさの螺旋穴３８を形成することができ、そしてこの螺旋穴３８を通して切削油剤を切刃３７近傍の先端逃げ面３５から加工部位に直接的に供給することができるため、この加工部位や切刃３７の確実な冷却、潤滑を図るとともに、一層円滑かつ良好な切屑排出性を得ることができる。
【００３６】
なお、切刃３７の外径Ｄが上記範囲より小さいと、切刃部３４の絶対的な剛性や強度を確保することができなくなってドリル本体３１の折損等を生じるおそれがある一方、逆に外径Ｄが上記範囲より大きいと、上述のようなプリント基板等の穴明け加工には適さない。また、切屑排出溝３６の捩れ角γが上記範囲よりも小さいと、切屑分断性が悪いために切屑排出溝３６を通る切屑の円滑な排出が阻害されたり切屑詰まりを生じたりするおそれがある一方、逆に捩れ角γが上記範囲より大きくても、切屑排出溝３６の全長が長くなってしまうためにやはり切屑排出性が損なわれてしまうおそれがある。
【００３７】
一方、上記構成の螺旋穴付き軸状素材においては、４．０ｍｍ〜５．０ｍｍの外径Ｅの概略円柱状をなす素材本体２１内の中心軸線Ｘを中心とした最大直径３．０ｍｍの仮想円筒面Ｐよりも内周側、すなわち上記小径ドリルの切刃部３４内となる部分に、上記切屑排出溝３６の捩れ角γと略等しい捩れ角で捩れる螺旋穴３８となる螺旋穴２２が形成されていて、素材本体２１の外周にはこの螺旋穴２２と等しいリード長となるように中心軸線Ｘに対する捩れ角δが４０°〜８０°とされた螺旋溝２３が形成されており、従ってかかる軸状素材に研削等を施すことにより、上述のような螺旋穴付き小径ドリルを確実に成形することが可能となる。すなわち、螺旋溝２３の捩れ角δが上記範囲外であると螺旋穴２２の捩れ角も変化するため、小径ドリルにおいて螺旋穴３８を間にする切屑排出溝３６の捩れ角γを上述の範囲とすることができなくなるおそれがある。また、素材本体２１の外径Ｅが上記範囲より大きいと、研削によって小径ドリルに成形する際の研削代などが大きくなりすぎて原料から製品への歩留まりが悪化する一方、外径Ｅが小さすぎると、上述のような一般的な工作機械の主軸に把持可能なシャンク３２の外径を確保することができなくなるおそれがある。
【００３８】
そして、このような螺旋穴付き軸状素材や螺旋穴付き小径ドリルに製造される螺旋穴付き軸状体Ａを成形する上記構成の押し出しプレス成形方法においては、この軸状体Ａを成形するモールド１の内周面１Ｂに、該モールド１の内周部１Ａの中心線Ｏ方向に延びる溝１Ｃが形成されていて、軸状体Ａはこの溝１Ｃに沿って案内されるように押し出されるとともに、モールド１自体も回転駆動手段８によって上記中心線Ｏ回りに回転させられるので、軸状素材や小径ドリルの螺旋穴２２，３８となる螺旋穴Ｂを形成するために軸状体Ａに与えられる捩れが、上記溝１Ｃの中心線Ｏに対する捩れにモールド１の回転による捩れが加わったものとなる。すなわち、溝１Ｃの捩れだけでは軸状体Ａに与えられる捩れに不足があっても、この不足量をモールド１の回転による捩れによって補うことができ、言い換えれば溝１Ｃの捩れ角αを小さくしてもモールド１の回転速度を調整することによって所望の捩れを軸状体Ａに付与することが可能となる。
【００３９】
従って、上記構成の押し出しプレス成形方法によれば、上述のような螺旋穴付き軸状素材や螺旋穴付き小径ドリルを製造したりするために軸状体Ａに強捩れを与える場合でも、モールド１の内周面１Ｂに形成される溝１Ｃは、例えば本実施形態の成形方法における捩れ角αが４０°以下であるように比較的小さく抑えることができる。すなわち、溝１Ｃ自体の捩れが緩やかになるとともにその溝長さも短くできるのでモールド１の製作が容易となり、またこうして溝１Ｃの捩れが緩やかとなることで、この溝１Ｃに沿って軸状体Ａを捩るためにプレス原料をモールド１の内周部１Ａに供給して押し出すために要するプレス圧を低減することができ、このプレス圧によるモールド１や押し出しシリンダ２への負荷や、かかるプレス圧を生じさせるのにスクリュー６を回転駆動させるための負荷など、成形装置への負荷を軽減することが可能となる。
【００４０】
しかも、モールド１の内周部１Ａにおいて軸状体Ａは、モールド１自体が回転しているにも拘わらずプレス原料が上記溝１Ｃ内に入り込んでプレス成形されることにより、周方向にはこの溝１Ｃと係合するようにして中心線Ｏ回りに捩られつつ、中心線Ｏ方向にはこの溝１Ｃに案内されるようにして押し出されることとなる。従って、軸状体Ａに与えられる捩れが強捩れであっても、軸状体Ａは溝１Ｃによって保形されながら押し出されるため割れや潰れを生じたり、また回転するモールド１の内周面１Ｂとの間に滑りを生じたりすることがなく、所定の形状、寸法の軸状体Ａを確実に成形することができるとともに、その内部に高いリード長精度の螺旋穴Ｂを形成することが可能となる。このため、上記押し出しプレス成形方法によれば、成形された軸状体Ａから上述のような螺旋穴付き軸状素材や螺旋穴付き小径ドリルを製造する場合でも、その素材本体２１やドリル本体３１内に所定のリード長の螺旋穴２２，３８を正確に形成することができ、特に小径ドリルにおいて切刃部３４外周の切屑排出溝３６を上述のような大きな捩れ角γに確実に形成可能とすることができる。
【００４１】
ここで、次表１は、上述した実施形態に基づいて、螺旋穴付き小径ドリルの切刃３７の外径Ｄを種々に変化させたときに、切屑排出溝３６の捩れ角（ただし、切刃部３４の外周における捩れ角）γが３０°前後となるようにした場合の、螺旋穴付き軸状体Ａの捩れのリード長および外周のリード指標Ｃの捩れ角βと、螺旋穴付き軸状素材の素材本体２１の外周のリード指標としての螺旋溝２３の捩れ角δと、螺旋穴付き小径ドリルの切刃３７の外径Ｄ、切屑排出溝３６のリード長、および捩れ角γとの関係の例を示すものである。ただし、いずれの例においても、軸状体Ａの外径は５．９ｍｍ、軸状素材における素材本体２１の外径Ｅは４．５ｍｍ、小径ドリルにおけるドリル本体３１のシャンク３２の外径は３．０ｍｍで共通である。また、モールド１の溝１Ｃの捩れ角αも４０°で共通とし、すなわち共通のモールド１を用いて、その回転速度を調整することによりリード長および捩れ角βの異なる軸状体Ａを押し出しプレス成形した。
【００４２】
【表１】
2006082111.tif 000003
【００４３】
この表１に示されるように、軸状体Ａには、その外周のリード指標Ｃがモールド１の溝１Ｃの捩れ角αよりも大きな捩れ角βとなるように、小径ドリルの切刃３７の外径Ｄが小径となるほど短いリード長で強い捩れが与えられる。従って、特にこのような軸状体Ａを焼結した軸状素材から成形された螺旋穴付き小径ドリルにおいては、上述した通り、大径（３．０ｍｍ）のシャンク３２の先端側にこれより小径または同径となる外径Ｄの切刃３７を有する切刃部３４が一体に形成されたものであっても、その内部に形成される螺旋穴３８の捩れ角を大きくすることができて、これに伴い切刃部３４外周の切屑排出溝３６にも３０°前後と比較的大きな捩れ角γを確保することができ、優れた切屑排出性によって効率的な穴明け加工が可能となるのである。
【００４４】
また、本実施形態の螺旋穴付き軸状体Ａの押し出しプレス成形方法において、上記モールド１は、その外周に取り付けられたギア７がベルト１０によって回転駆動手段８のギア９に連結されることによってその内周部１Ａの中心線Ｏ回りに回転可能とされており、この回転駆動手段８は、モールド１の内周部１Ａ先端から押し出しプレスされる軸状体Ａのプレス速度を測定手段１２によって測定して、その測定結果に基づき制御されるようになされている。すなわち、軸状体Ａのプレス速度が速くなったときには回転駆動手段８によるモールド１の回転速度も速くして不足する捩り回転量を補うことができ、逆にプレス速度が遅くなったときには回転速度も遅くして軸状体Ａが捩られすぎてしまうのを防ぐことが可能となる。
【００４５】
従って、例えばスクリュー６の回転速度の変化やプレス原料の性状の変動等により、モールド１に供給されるプレス原料の供給速度に変動が生じて上記プレス速度も変動したとしても、これに速やかに対応して回転駆動手段８によるモールド１の回転速度を調整することができ、常に所望のリード長の螺旋穴Ｂを有する軸状体Ａを確実に成形することが可能となり、このような軸状材Ａから製造される軸状素材や小径ドリルにおいても、より高いリード長精度の螺旋穴２２，３８を確実に形成することが可能となる。しかも、本実施形態においては上記測定手段１２がレーザードップラーセンサ等の非接触式のものであるので、接触式の測定手段を用いた場合のようにプレス速度の測定の際に軸状体Ａを変形させたりするおそれもない。
【００４６】
なお、本実施形態においては、モールド１の内周面１Ｂに形成される溝１Ｃが、このモールド１の内周部１Ａの中心線Ｏ回りに捩れ角αで捩れる螺旋状とされているとともに、モールド１の回転方向は、軸状体Ａが押し出されるモールド１先端側に向かってこの螺旋状の溝１Ｃが捩れる方向とされているが、本発明の押し出しプレス成形方法では上述したようにモールド１の溝１Ｃによる軸状体Ａの捩れの不足分をモールド１の回転によって補うことができるので、上記捩れ角αが０°すなわち溝１Ｃがモールド１の中心線Ｏに平行に延びるように形成されていて、溝１Ｃ自体では軸状体Ａに捩れが与えられない場合であっても、モールド１の回転のみによって軸状体Ａに必要な捩れを付与することも可能であり、この場合にはモールド１の製作を一層容易にすることができる。さらに、場合によっては、軸状体Ａが押し出されるモールド１先端側に向けて溝１Ｃが捩れる方向とは反対向きに、この溝１Ｃによって軸状体Ａに与えられる捩れよりも大きな捩れが付与されるようにモールド１を回転させるようにすることも可能ではあるが、このような場合にはモールド１をより高速で回転させなければならなくなるので、本実施形態のように螺旋状に形成された溝１Ｃの捩れる方向とモールド１の回転方向とを一致させるのが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の螺旋穴付き軸状体の押し出しプレス成形方法の一実施形態に係わる螺旋穴付き軸状体Ａの押し出しプレス成形装置を示す断面図である。
【図２】本発明の螺旋穴付き軸状素材の一実施形態を示す一部破断側面図である。
【図３】本発明の螺旋穴付き小径ドリルの一実施形態を示す側面図である。
【図４】図３に示す実施形態の螺旋穴付き小径ドリルの正面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  モールド
１Ａ  モールド１の内周部
１Ｂ  モールド１の内周面
１Ｃ  溝
２  押し出しシリンダ
６  スクリュー
７，９  ギア
８  回転駆動手段
１０  ベルト
１１  線状体
１２  測定手段
１４  演算手段
２１  素材本体
２２  螺旋穴
２３  螺旋溝（螺旋穴付き軸状素材におけるリード指標）
３１  ドリル本体
３２  シャンク
３４  切刃部
３６  切屑排出溝
３７  切刃
３８  螺旋穴
Ａ  螺旋穴付き軸状体
Ｂ  螺旋穴
Ｃ  螺旋穴付き軸状体におけるリード指標
Ｄ  螺旋穴付き小径ドリルの切刃３７の外径
Ｅ  螺旋穴付き軸状素材の素材本体２１の外径
Ｏ  モールド１の内周部１Ａおよび螺旋穴付き軸状体Ａの中心線
Ｘ  螺旋穴付き軸状素材の素材本体２１および螺旋穴付き小径ドリルのドリル本体３１の中心軸線
α  モールド１における溝１Ｃの中心線Ｏに対する捩れ角
β  螺旋穴付き軸状体Ａにおけるリード指標Ｃの中心線Ｏに対する捩れ角
γ  螺旋穴付き小径ドリルにおける切屑排出溝３６の中心軸線Ｘに対する捩れ角
δ  螺旋穴付き軸状素材における螺旋溝（リード指標）２３の中心軸線Ｘに対する捩れ角
【図１】
2006082111.tif 000004
【図２】
2006082111.tif 000005
【図３】
2006082111.tif 000006
【図４】
2006082111.tif 000007