(57)【要約】【課題】小径で、なおかつＬ／Ｄの大きなドリルにおいても、刃先部におけるドリル本体の強度や剛性を十分に確保しつつ、切屑排出性を損なうことがないドリルを提供する。【解決手段】軸線Ｏ回りに回転されるドリル本体１先端側の刃先部２の外周に、主溝７とそのドリル回転方向Ｔ前方側に連なる副溝８とからなる１条のみの切屑排出溝４が刃先部２の先端から後端側に延びるように形成されて、主溝７のドリル回転方向７前方側を向く面と先端逃げ面５との交差稜線部に切刃６が形成され、切刃６がなす刃先部２の最大外径Ｄに対して、副溝８は一定の溝深さとされる一方、主溝７は、先端逃げ面５では副溝８より深い溝深さとされるとともに、刃先部２の後端側に向かうに従い溝深さが漸次浅くなって、副溝８の後端よりも先端側で切れ上がっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転されるドリル本体先端側の刃先部の外周に、主溝と、この主溝のドリル回転方向前方側に連なる副溝とからなる１条のみの切屑排出溝が、上記刃先部の先端から後端側に向けて延びるように形成されていて、この切屑排出溝のうち上記主溝のドリル回転方向前方側を向く壁面と上記刃先部の先端逃げ面との交差稜線部に切刃が形成されており、この切刃がなす上記刃先部の最大外径に対して、上記副溝は、上記先端逃げ面から上記刃先部の後端側に向けて一定の溝深さとされる一方、上記主溝は、上記先端逃げ面では上記副溝の溝深さよりも深い溝深さとされるとともに、上記刃先部の後端側に向かうに従い溝深さが漸次浅くなって、上記副溝の後端よりも先端側で切れ上がっていることを特徴とするドリル。
【請求項２】
上記切屑排出溝は、上記先端逃げ面から上記刃先部の後端側に向けて一定の溝幅で延びるようにされた上記副溝のドリル回転方向後方側の部分に、上記主溝がそのドリル回転方向前方側の部分を重ねて上記先端逃げ面から該副溝と並列に延びるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のドリル。
【請求項３】
上記軸線方向における上記主溝の長さが上記副溝の長さの４０〜９０％の範囲とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のドリル。
【請求項４】
上記刃先部の先端側において、上記副溝は、上記主溝の溝幅の中心から上記軸線回りにドリル回転方向前方側に向けて１００〜２００°の範囲内に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のドリル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被削材に穴明け加工を施すために用いられるドリルに係わり、特にプリント基板や、微少な金属部品、プラスチック等の被削材に小径深穴の穴部を穴明け加工するのに用いられる小径のドリルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このような小径のドリルとして、例えば特許文献１には、切屑排出溝が１条のみであってドリル本体の回転軸線を含まないように形成されており、先端逃げ面における軸線方向の最も先端側に突出した最先端が１点で構成されているとともに、この最先端と上記軸線との距離を、刃先部の最大外径Ｄに対して（５／１００）Ｄ以下としたドリルが提案されている。さらに、この特許文献１には、切屑排出溝のドリル回転方向前方側に連なり、刃先部の先端から後端側に向けて延びるとともに、その途中で切屑排出溝に切れ上がる副溝部を形成することも記載されており、このような副溝部を形成することで先端逃げ面を小さくして再研磨の際の手間や時間を減らすことが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−８２３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、この特許文献１に記載のドリルでは、切屑排出溝は、上述のようにドリル本体の軸線は含まないものの、そのドリル回転方向前方側を向く壁面と先端逃げ面との交差稜線部に穴明け加工を行うのに必要な長さの切刃を形成するために、ある程度の溝深さを要することになる。従って、そのような切屑排出溝がそのままの溝深さで刃先部の後端側に向けて延びて、例えばその溝長さすなわち刃先部の有効切刃長Ｌが上記最大外径Ｄに対してなす比Ｌ／Ｄが５以上となるようにされており、このため刃先部の後端側でドリル本体の強度や剛性を十分に確保することが困難となるおそれがあった。
【０００５】
また、上記副溝部は、切屑排出溝と同様に刃先部の先端から後端側に向けてドリル回転方向後方側に捩れつつ延びていたものが、刃先部先端側のアンダーカットされた部分で捩れ角を急激に大きくすることにより、切屑排出溝のドリル回転方向後方側を向く壁面に切れ上がるようにされており、上述のように再研磨を容易にする効果はあっても、切屑排出性の向上に寄与することは少ない。むしろ、切屑排出溝の壁面に切れ上がる部分で副溝部の溝幅も急激に小さくなるため、例えば銅箔などが貼り着けられたプリント基板の穴明け加工において銅箔厚さが厚い場合などには、この銅箔の切屑による切屑詰まりの発生を避けることができないという問題もあった。
【０００６】
本発明は、このような背景の下になされたもので、小径で、なおかつ上記比Ｌ／Ｄの大きなドリルにおいても、刃先部におけるドリル本体の強度や剛性を十分に確保しつつ、切屑排出性を損なうことがない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】
【０００７】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸線回りに回転されるドリル本体先端側の刃先部の外周に、主溝と、この主溝のドリル回転方向前方側に連なる副溝とからなる１条のみの切屑排出溝が、上記刃先部の先端から後端側に向けて延びるように形成されていて、この切屑排出溝のうち上記主溝のドリル回転方向前方側を向く面と上記刃先部の先端逃げ面との交差稜線部に切刃が形成されており、この切刃がなす上記刃先部の最大外径に対して、上記副溝は、上記先端逃げ面から上記刃先部の後端側に向けて一定の溝深さとされる一方、上記主溝は、上記先端逃げ面では上記副溝の溝深さよりも深い溝深さとされるとともに、上記刃先部の後端側に向かうに従い溝深さが漸次浅くなって、上記副溝の後端よりも先端側で切れ上がっていることを特徴とする。
【０００８】
このように構成されたドリルにおいては、刃先部の外周に１条のみ形成される切屑排出溝のうち、主溝は、刃先部の先端逃げ面では副溝よりも溝深さが深くされており、そのドリル回転方向前方側を向く面と先端逃げ面との交差稜線部に、穴明け加工を行うのに必要な長さの切刃を形成することができる。その一方で、この主溝は、後端側に向かうに従い溝深さが漸次浅くなって、副溝の後端よりも先端側で外周側に切れ上がることになるため、これよりも刃先部の後端側ではドリル本体が径方向内周側に大きく切り欠かれるのを避けることができる。
【０００９】
これに対して、副溝は、主溝のドリル回転方向前方側に連なって、刃先部の先端逃げ面から後端側に向けて主溝の切れ上がり部分を越えて後端側に延びており、従ってこの副溝の後端の位置により刃先部の有効切刃長Ｌが決定される。そして、こうして主溝の切れ上がり部分を越えた刃先部の後端側では、主溝がなくなっても、この副溝によって一定の溝深さを切屑排出溝に確保して切屑排出性を維持することができるとともに、ドリル本体の心厚も一定とすることができ、しかもこの心厚は、上述のように刃先部後端側でドリル本体が径方向内周側に大きく切り欠かれることがないために、大きな心厚とすることができて、これにより刃先部に高い強度と剛性を与えることが可能となる。
【００１０】
ここで、このような切屑排出溝を形成するのに、上記先端逃げ面から上記刃先部の後端側に向けて一定の溝幅で延びるように上記副溝を形成し、この副溝のドリル回転方向後方側の部分に上記主溝のドリル回転方向前方側の部分が重なるようにして、該主溝を上記先端逃げ面から副溝と並列に延びるように形成することにより、刃先部の先端逃げ面側では主溝の溝幅と副溝の溝幅の和から重なり合った部分を除いた幅の大きな溝幅を切屑排出溝に確保することができる一方、主溝が切れ上がる部分でも、主溝の溝幅は小さくなるのに対して重なり合った部分の副溝の溝幅は大きくなって上記一定の溝幅となるので、一層確実に切屑排出性の確保を図ることが可能となる。勿論、実際の切屑排出溝を形成する際には、主溝を形成してから、そのドリル回転方向側に重なるように副溝を並列に形成してもよい。
【００１１】
なお、上記軸線方向における上記主溝の長さは上記副溝の長さの４０〜９０％の範囲とされるのが望ましく、これよりも主溝が長いと刃先部の後端側でドリル本体の強度や剛性を確保することが困難となるおそれがある一方、これよりも短いと主溝の溝深さが後端側に向かうに従い急激に浅くなって切屑排出性を損なうおそれが生じる。また、主溝が切れ上がるまでの上記刃先部の先端側において、上記副溝は、主溝の溝幅の中心から上記軸線回りにドリル回転方向前方側に向けて１００〜２００°の範囲にまで形成されているのが望ましく、これよりも副溝の形成される範囲が大きいと切屑排出溝全体の溝幅が大きくなりすぎて、この刃先部の先端側でドリル本体の強度や剛性が損なわれるおそれがあり、逆に副溝の形成される範囲がこれよりも小さいと切屑排出溝の断面積も小さくなって切屑排出性を維持することができなくなるおそれが生じる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、良好な切屑排出性を維持しつつも、刃先部の後端側におけるドリル本体の強度や剛性を向上させることができ、例えば銅箔厚さの厚いプリント基板に小径で深い穴を穴明け加工するような場合でも、切屑詰まりを防いで折損等の発生を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態を示すドリル本体の刃先部の側面図である。
【図２】図１に示す刃先部の模式的に示した側断面図である。
【図３】図１におけるＸＸ拡大断面図である。
【図４】図１におけるＹＹ拡大断面図である。
【図５】図１におけるＺＺ拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１ないし図５は、本発明のドリルの一実施形態を示すものである。本実施形態において、ドリル本体１は、超硬合金等の硬質材料により軸線Ｏを中心とした概略多段円柱状をなし、図示されない後端側（図１および図２において右側）部分がシャンク部とされるとともに、このシャンク部の先端側（図１および図２において左側）には、シャンク部よりも小径の外形略長尺円柱状をなす刃先部２がテーパ部３を介して同軸かつ一体に形成されている。
【００１５】
このようなドリルは、上記シャンク部が工作機械の主軸に取り付けられて軸線Ｏ回りにドリル回転方向Ｔに回転されつつ該軸線Ｏ方向先端側に送り出されることにより、上記刃先部２によってプリント基板や、微少な金属部品、プラスチック等の被削材に小径で深い穴を穴明け加工する。このように小径深穴を形成することから、本実施形態のドリルは、例えば次述する刃先部２の最大外径Ｄが０．０５〜０．５ｍｍ程度、刃先部２の有効切刃長（後述する溝長さＬ）が１．４〜７．０ｍｍ程度とされて、Ｌ／Ｄが５以上の範囲とされた極細の刃先部２を有するものとされる。
【００１６】
この刃先部２の外周には、切屑排出溝４が１条のみ形成されている。この切屑排出溝４は、刃先部２の先端すなわちドリル本体１先端の先端逃げ面５に開口し、後端側に向けて軸線Ｏ回りにドリル回転方向Ｔの後方側に捩れつつ延びて、上記テーパ部３の僅かに先端側にまで達するように形成されており、この切屑排出溝４のドリル回転方向Ｔ前方側を向く面と上記先端逃げ面５との交差稜線部に、切刃６が形成されている。従って、本実施形態のドリルは、この切刃６も１つのみ形成された一枚刃のドリルとされ、この切刃６の外周端が軸線Ｏ回りになす円の直径が刃先部２の最大外径Ｄとされる。
【００１７】
そして、この切屑排出溝４は、図３および図４に示すようにドリル回転方向Ｔの後方側に位置する主溝７と、この主溝７のドリル回転方向Ｔ前方側に連なるように形成された副溝８とから構成されている。このうち、副溝８は、上記刃先部２の最大外径Ｄに対して、すなわち軸線Ｏを中心とした最大外径Ｄの直径の仮想円筒面に対して、その溝深さ（上記仮想円筒面からの溝深さ）が、例えば最大外径Ｄの１０〜４０％の範囲のうちで一定となるようにされて、先端逃げ面５から上述のようにテーパ部３の僅かに先端側に至るように延び、その後端で刃先部２の外周面（二番取り面）に切れ上がるように形成されている。
【００１８】
これに対して、主溝７は、先端逃げ面５に開口した部分では、上記最大外径Ｄに対する溝深さ（上記仮想円筒面からの溝深さ）が副溝８よりも深くされる一方、後端側に向かうに従い溝深さが漸次浅くなって、テーパ部３の僅かに先端側の副溝８の上記後端よりも刃先部２の先端側で外周側に切れ上がるように形成されている。従って、上記切刃６は、ドリル回転方向Ｔ後方側に位置するこの主溝７の底面７Ａのうちドリル回転方向Ｔ前方側を向く面と上記先端逃げ面５との交差稜線部に形成されることになる。
【００１９】
ここで、本実施形態ではこの主溝７は、図３および図４に示すように軸線Ｏに直交する断面においてその底面７Ａ全体が凹円弧状をなすように形成されて、同断面においてこの凹円弧の中心とドリル本体１の軸線Ｏとを結ぶ直線Ｃに対して対称とされており、この直線Ｃが主溝７の溝幅の中心となる。そして、この主溝７は、この底面の断面がなす凹円弧の半径がその中心の軸線Ｏとの間隔は同じとしたまま、先端逃げ面５から刃先部２の後端側に向かうに従い一定の割合で小さくなるように形成されることにより、上記溝深さが漸次小さくなるようにされており、これに伴いその溝幅も後端側に向かうに従い上記直線Ｃを中心としたまま漸次小さくなる。
【００２０】
一方、副溝８は、本実施形態では主溝７とは逆に、その底面８Ａが軸線Ｏに直交する断面において図３ないし図５に示すように軸線Ｏを中心とした凸円弧状をなしており、上記溝深さが一定であるため、この副溝８の底面８Ａは刃先部２の全長に亙って、上記最大外径Ｄからこの副溝８の溝深さの２倍の長さを引いた直径を有する円筒面上に位置することになる。なお、この副溝８の溝幅は、主溝７が切れ上がる位置までは、この主溝７の溝幅が漸次小さくなるのとは逆に後端側に向かうに従い漸次大きくなり、主溝７が切れ上がった位置から後端側では一定の溝幅となるようにされている。
【００２１】
このような主溝７と副溝８とからなる切屑排出溝４は、例えば刃先部２の外周に上述のような一定の溝深さと一定の溝幅の副溝８を軸線Ｏに対して一定の捩れ角で形成し、次いでこの副溝８のドリル回転方向Ｔ後方側に溝深さが漸次浅くなる主溝７を、そのドリル回転方向Ｔ前方側の部分が副溝８のドリル回転方向Ｔ後方側の部分と重なるようにして、先端逃げ面５から副溝８と並列に延びるように、すなわち主溝７が後端側に向かうに従いその溝幅の中心となる上記直線Ｃが副溝８の捩れ角と等しい捩れ角の軌跡をなして軸線Ｏに対して捩れるように形成することにより、得ることができる。勿論、主溝７を形成した後に副溝８を形成するようにしてもよく、可能であれば主溝７と副溝８とを同時に形成してこのような形状を有する切屑排出溝４を得るようにしてもよい。
【００２２】
なお、本実施形態では、主溝７の溝幅の中心となる上記直線Ｃは、図３および図４に示すように軸線Ｏに直交する各断面において、この主溝７のドリル回転方向Ｔ前方側の部分と重なり合う副溝８のドリル回転方向Ｔ後方側の壁面８Ｂと一致するようにして、この副溝８の捩れ角と等しい捩れ角で後端側に向けて捩れる軌跡をなしている。従って、本実施形態における主溝７は、刃先部２の後端側に向けて溝深さが浅くなっていって、副溝８と重なり合った上記直線Ｃよりもドリル回転方向Ｔ前方側の部分がまずこの副溝８の底面８Ａに切れ上がり、次いでこれよりも後端側で、上記直線Ｃのドリル回転方向Ｔ後方側の部分が刃先部２の外周面に切れ上がることになる。
【００２３】
また、同じく軸線Ｏに直交する各断面において、副溝８は、主溝７の溝幅の中心となる上記直線Ｃから軸線Ｏ回りにドリル回転方向Ｔ前方側に向けて、該軸線Ｏに対する中心角αが１００〜２００°の範囲内となるように形成されていて、本実施形態ではこの中心角αは１８０°とされている。ここで、上述のように上記直線Ｃが副溝８のドリル回転方向Ｔ後方側の壁面８Ｂと一致していることから、本実施形態における副溝８は図５に示すようにこの中心角αと等しく軸線Ｏ回りに１８０°の範囲に形成されることになる。
【００２４】
さらに、図２に示すように軸線Ｏ方向において、刃先部２の最先端から副溝８が二番取り面に切れ上がるその後端までの副溝８の溝長さＬ、すなわち刃先部２の有効切刃長に対して、同じく刃先部２の最先端から主溝７が二番取り面に切れ上がるその後端までの主溝７の溝長さＭは、４０〜９０％の範囲とされている。なお、この図２に示すように、本実施形態のドリルは刃先部２の先端部の外径に対して後端部の外径が段差部２Ａを介して僅かに一段小さくなるようにされたアンダーカットタイプのドリルとされており、主溝７は上記段差部２Ａよりも後端側で副溝８の底面８Ａに切れ上がり、さらにこれよりも後端側で二番取り面に切れ上がるようにされている。
【００２５】
このように構成されたドリルにおいては、まず刃先部２に形成される切屑排出溝４が１条のみであるので、この切屑排出溝４によりドリル本体１が切り欠かれる部分が少なく、心厚を大きくすることができて、刃先部２に高い強度と剛性を確保することができる。そして、さらに上記構成のドリルでは、この切屑排出溝４が主溝７と副溝８とから構成されていて、このうち副溝８は刃先部２の最大外径Ｄに対して一定の溝深さとされる一方、主溝７は先端逃げ面５で副溝８より深いものの、後端側に向けて漸次浅くなって副溝８の後端よりも先端側で切れ上がっているので、これよりも後端側ではドリル本体１が径方向内周側に切り欠かれる部分を一層小さくすることができて、心厚をより大きく確保し、強度と剛性の向上を図ることができる。
【００２６】
その一方で、主溝７は先端逃げ面５において最も大きな溝深さとなるため、その底面７Ａのうちドリル回転方向Ｔ前方側を向く面と先端逃げ面５との交差稜線部に、穴明け加工に必要な長さの切刃６を確実に形成することができる。そして、この切刃６によって生成された切屑は、こうして大きな溝深さとされた主溝７から徐々に溝深さが浅くなる後端側に送り出されるが、この主溝のドリル回転方向Ｔ前方側には副溝８が連なって連通させられており、これにより切屑排出溝４の断面積は十分に確保することができるので、良好な切屑排出性を維持することができる。
【００２７】
従って、上記構成のドリルによれば、このように良好な切屑排出性を維持しつつも、刃先部２の後端側におけるドリル本体１の強度や剛性を向上させることができるので、例えば上述のようなプリント基板への穴明け加工のうちでも厚さの厚い銅箔が貼られたプリント基板に小径深穴の穴部を形成するような場合に、刃先部２の上記比Ｌ／Ｄが大きくても、この銅箔の切屑による切屑詰まりが生じて抵抗が増大したり刃先部２に折損が生じたりするのを防いで、安定的かつ効率的な穴明け加工を行うことが可能となる。
【００２８】
特に、本実施形態のドリルでは、この切屑排出溝４が、先端逃げ面５から刃先部２の後端側に向けて一定幅の副溝８を形成した後に、この副溝８のドリル回転方向Ｔ後方側の部分に主溝７のドリル回転方向Ｔ後方側の部分が重なるようにして、主溝７を副溝８と並列に形成したような形状とされているので、こうして主溝７と副溝８とが重なり合うことにより、主溝７の溝深さが浅くなって切れ上がる部分では逆に副溝８の溝幅は大きくなる。このため、こうして主溝７が切れ上がる部分でも、切屑排出性が著しく損なわれて切屑詰まりが生じたりするのを防ぐことができ、一層円滑で安定した穴明け加工を促すことが可能となる。
【００２９】
また、本実施形態では、上記軸線Ｏ方向における主溝７の溝長さＭが、副溝８の溝長さＬすなわち切屑排出溝４の溝長さの４０〜９０％の範囲とされており、これによっても確実に切屑排出性を確保しつつ刃先部２の強度や剛性の向上を図ることができる。すなわち、この主溝７の溝長さＭの割合がこの範囲を上回るほど大きいと、主溝７がより後端側まで延びることになってドリル本体１が切り欠かれ、刃先部２の強度や剛性を確実に確保することができなくなるおそれがあり、逆に上記範囲を下回りほど小さいと、主溝７の溝深さが後端側に向けて急激に浅くなることになって、副溝８が形成されていても切屑排出性が損なわれるおそれが生じる。
【００３０】
さらに、本実施形態では、主溝７が存在する刃先部２の先端側において、軸線Ｏに直交する断面におけるこの主溝７の溝幅の中心となる上記直線Ｃから、副溝８が、ドリル回転方向Ｔ前方側に向けて軸線Ｏを中心とした中心角αが１００〜２００°の範囲にまで形成されており、これによっても切屑排出性と刃先部２の強度や剛性の向上とをより確実に両立させることができる。すなわち、この中心角αが上記範囲を上回るほど大きく副溝８が形成されていると、主溝７とともに刃先部２の先端側の部分でドリル本体１が大きく切り欠かれることになって、被削材を切削するのに必要な強度や剛性を確保することができなくなるおそれがあり、逆に上記範囲よりも副溝８が形成される範囲が小さいと、良好な切屑排出性を得ることができなくなるおそれが生じる。
【００３１】
さらにまた、本実施形態では、この副溝８の底面８Ａが、軸線Ｏに直交する断面において該軸線Ｏを中心とした凸円弧をなすように、ドリル本体の周方向に湾曲する凸曲面状とされているので、特に主溝７が切れ上がった刃先部２の後端側で心厚をより大きく確保することができ、これによっても強度や剛性の向上に寄与することができる。また、これに対して主溝７は、その底面７Ａが軸線Ｏに直交する断面において逆に軸線Ｏ側に凹む凹円弧をなすような凹曲面状とされており、例えば副溝８の底面８Ａのように凸曲面状のものと比べて、断面積が同じならばより大きな溝深さを確保することができるので、切屑排出性を向上させることが可能となる。
【００３２】
なお、本実施形態では、刃先部２の外径が後端側に向けて段差部２Ａを介して一段小さくなるアンダーカットタイプのドリルに本発明を適用した場合について説明したが、この刃先部２の外径が後端側に向けて漸次小さくなるバックテーパタイプのドリルに本発明を適用することも可能であり、また刃先部２の外径が一定のストレートタイプのドリルにも適用可能である。これらいずれのタイプでも、副溝８はこの刃先部２の切刃６における最大外径Ｄに対して一定の溝深さとされていればよい。
【符号の説明】
【００３３】
１  ドリル本体
２  刃先部
４  切屑排出溝
５  先端逃げ面
６  切刃
７  主溝
８  副溝
Ｏ  ドリル本体１の軸線
Ｔ  ドリル回転方向
Ｄ  刃先部２の最大外径（切刃６の直径）
Ｌ  軸線Ｏ方向における副溝８の溝長さ（切屑排出溝４の溝長さ、刃先部２の有効切刃長）
Ｍ  軸線Ｏ方向における主溝７の溝長さ
Ｃ  軸線Ｏに直交する断面における主溝７の溝幅の中心となる直線
α  直線Ｃからドリル回転方向Ｔ前方側に向けて副溝８が形成される範囲の軸線Ｏを中心とした中心角
【図１】
2011125941.tif 000003
【図２】
2011125941.tif 000004
【図３】
2011125941.tif 000005
【図４】
2011125941.tif 000006
【図５】
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