JPH02237712A - ツイストドリル - Google Patents

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】 し産業上の利用分野］ この発明は、炭素繊維やケブラー繊維等により構成した
繊維強化複合材料の穴明け加工に用いて好適なツイスト
ドリルに関するものである。

［従来の技術とその課題コ 近年、繊維強化複合材料の開発が急速に進められ、ＦＲ
Ｐ等で構成した素材を機械加工する場合が多《なってい
る。たとえば、ＣＦＲＰは、合成樹脂を炭素繊維で強化
したもので、合成樹脂内に織った炭素繊維を介在させる
ことにより合成樹脂の引張り強度を高めたものである。

ところが、ＣＦＲＰ等の機械加工は、その内部の強化繊
維の存在により極めて困難であった。特に、ツイストド
リル（以下、ドリルと略称する）で穴明け加工をする場
合に、ドリルの入り側と抜け側において強化繊維がばり
やむしれとなって残ってしまう。しかも、合成樹脂は金
属材料と違って粘りかあり摩擦抵抗による発熱で容易に
溶けるため、合成樹脂が切刃に溶着したり切削部が軟化
したりする。このため、繊維強化複合材料の穴明け加工
はほとんど不可能な状態であった。

［発明の目的］ この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、強化繊
維によるぼりやむしれを発生させることな《穴明け加工
を行うことができるドリルを提供することを目的とする
。

［課題を解決するための手段］ この発明のドリルは、第１に、ねじれ溝を先Ｄｉｒｌｉ
側から基端側へ向かうに従って回転方向へ進む螺旋状に
形成し、ドリル本体の先端部に、１０’〜４５°の逃げ
角が付された平坦な第１逃げ面を切刃に沿って形成し、
この第１逃げ面の後ろ側に、第１逃げ面の逃げ角よりも
５°以上大きな逃げ角が付された平坦な第２逃げ面を形
成し、かつ、第１、第２逃げ面の交叉稜線と切刃との軸
線方向先端視における離間距離をｌｍｍ以下としたもの
である。また、第２に、上記第１、第２逃げ面の交叉稜
線を切刃と交叉させたものである。

［作用］ たとえば、細い糸を鋏で切断する場合を考えてみると、
鋏の２枚の刃の間に隙間が生じていると糸はうま《切れ
ない。つまり、２枚の刃が互いに強く押し付けられ、こ
れによって、２枚の刃で糸を強く挟まないと糸はうまく
切れず、これは、ＣＦＲＰ等の強化繊維を切刃で切断す
る場合も同じである。上記構成のドリルにあっては、ね
じれ溝のねじれ方向を従来ドリルと逆にしているから、
切刃のアキシャルレーキ角は必然的にマイナスとなる。

このような切刃で例えばＣＦＲＰの穴明け加工を行うと
、切刃のアキシャルレーキ角がマイナスであるから強化
繊維はすくい面によって合成樹脂側に強く押し付けられ
る。これによって、強化繊維は合成樹脂とともに合成樹
脂を下刃、切刃を上刃としてあたかも鋏で切断するよう
に断ち切られる。したがって、切刃による加工面に強化
繊維が残るようなことがなく、強化繊維によるばつの発
生を未然に防止することができる。

さらに、上記第１の特徴を有するドリルでは、逃げ面を
平坦でかつ逃げ角の大きな第１、第２逃げ面で構成し、
第１、第２逃げ面の交叉稜線と切刃との離間距離を１ｍ
ｍ以下としているから、刃先剛性を保持しつつ二番当り
を有効に防止することができ、合成樹脂の溶着などを未
然に防止することができるのは勿論のこと、切削推力の
反力として肢削材に作用する押分け力が小さく、強化繊
維を切れ味良く切断し得ることと相俟ってむしれの発生
をより有効に防止することができる。

また、第２の特徴を有するドリルでは、第１、第２逃げ
面の交叉稜線を切刃と交叉させているから、第２逃げ而
の稜線部に構成される切刃の逃げ角が大きく、上述した
押し分け力をさらに小さくすることができる。

［実施例］ 以下、第１図ないし第５図を参照しながら本発明の一実
施例について説明する。第１図は実施例のドリルを示す
側面図である。図において符号ｌはドリル本体である。

ドリル本体１は例えば超硬音金またはサーメノトから構
成されたもので、基端側から見て時計方向、つまり右方
向へ回転させられるようになっている。ドリル本体ｌの
外周には２つのねじれ溝２が形成され、ね１シれ溝２０
回転方向を向《壁面の先端稜線部には切刃３が形成され
ている。以上の点については従来のドリルと同−である
。

しかし、ねじれ溝２は、先端側から基端側へ向かうに従
って回転方向へ進む螺旋状に形成されている。つまり、
ねじれ溝２は軸線方向先端視において反時計方向へねじ
れる左ねじれとされている。

このため、切刃３のアキシャルレーキ角はマイナスとな
っている。ここで、ねじれ溝２のねじれ角は、１５°〜
７５°に設定され、好ましくは２０〜６０°　より好ま
しくは３０°〜５０°に設定される。この数値限定の下
限値は、パリやむしれの発生をより有効に防止し得る範
囲であり、上限値は切屑の流出をより円滑に行い、切屑
詰まりを防止し得る範囲である。

また、ドリル本体１の先端部には、第１逃げ而４か切刃
３に沿一〕で形成されている。第１逃げ面４は．）１′
７，坦而とされ、その逃げ角は１０’〜４５°に設定さ
れている。また、第１逃げ面４の後ろ側には、第２逃げ
面５か形成されている。第２逃げ而５も平坦而とされて
いるが、その逃げ角は第１逃げ而の逃げ角よりも５°以
上大きく設定されている。また、第１、第２逃げ而４．
５の交叉稜線６と切刃３との軸線方向先端視における離
間距離σはｌ　ｍ　ｍ以下に設定されている。

さらに、ドリル本体ｌの先端部には、第２逃げ而５の後
ろ側の部分が削り取られてそこにシンニング部７が形成
されている。そして、ドリル本体ｌの芯厚部には、シン
ニングによって軸線部から外周方向へ直線状に延在し、
切刃３よりも芯上がりに位置するシンニング刃８が形成
されている。

ンンニング刃８と、軸１ｉ１ｏと切刃３の外周端部とを
結んだ線分とのなす軸線方向先端視における角度γは０
０〜３０’に設定されている。また、シノニング刃８に
沿うずくい而８ａと直交する方向する方向から見て（第
４図）、すくい而８ａと／ンニング部７の先端研ぎ出し
而７ａとの谷線９か輔線０となす角度λは２０°〜４５
°に設定されている。さらに、シンニング刃８に沿うす
くい而８ａと／ンニング部７の先端研ぎ出し而７ａとが
なす角度δは９５°〜１１５°に設定されている。

また、ねじれ溝２の回転方向を向く壁面は、軸線Ｏと直
交する断面における形状が回転方向後方へ凹む凹曲線状
となるように凹曲面に形成されている。このため、ねじ
れ溝２を左ねしれとしたことと相俟って、軸線方向先端
視における切刃３か回転方向後方へ深く入り込んだ形状
となり、これによって、切刃３のランアルレーヰ角は大
きくプラス方向となっている。つまり、切刃３のアキシ
ャルレーキ角がマイナス側に大きくなればなる程ラジア
ルレーキ角がプラス側へ大きくなり、これによって切削
抵抗が極端に増加しないようになっている。ここで、軸
線Ｏを中心として直径がドリル直径の６０％である円と
切刃３との交点と切刃３の外周端部とを結んだ線分と、
軸線Ｏから切刃３の外周端部へ延ばした線分とのなす角
度φは５°〜６０°に設定され、好ましくは１０°〜５
０°より好ましくは１５°〜４００に設定される。

また、ねじれ溝２の形状を凹曲面と【７たことにより、
側面視における切刃３（第１図）も基端側へ凹んだ形状
となっている。このような切刃３では、穴の輪郭線から
内周側へと切削加工が進むから、切削推力に起因する穴
縁部のむしれを防１トすることかでき、繊維強化複合材
料の穴明け加工をより−層容易に行うことができる。な
お、上記のような切刀３の形状を得るためには切刃３の
先端角θを１５０°以上に設定することが望ましいが、
切刃３の外周端部における欠損やチ，ピングを防止する
ために、先端角０は１７５°以下にする必要かある。

また、切刃３の外周端部Ｐとドリル本体ｌの先端中央Ｑ
との軸線方向における離間距ＩＴはドリル直径の１５％
とされている。実施例のドリルでは、先端中央Ｑが外周
端部Ｐよりも先端側に位置しているため、Ｔがドリル直
径の１５％を上回ると切刃３の先端中央Ｑ側の機械的強
度が低下し、逆に、外周端部Ｐが先端側に位置する場合
には外周端部Ｐ側の機械的強度が低下するからである。

さらに、ねじれ溝２の溝幅比（溝幅；ランド幅）は、１
．５〜３：１とされ、従来ドリルのもの（０９：１程度
）よりも大きく設定され、ドリル本体１の芯厚はドリル
直径の８％〜２０％とされ、従来ドリルのもの（２５％
）よりも小さ《設定されている。これは、ねじれ溝２を
左ねじれとしたことにより切屑が流出しにくくなること
から、切屑の流出面積を大きくして排出性を向上させる
ためである。

またさらに、ドリル本体ｌの外周全域は円柱状の滑らか
な曲面とされ、従来ドリルのようなマージンは形成され
ず、しかも、ドリル本体１の外周には軸線方向１００ｍ
ｍにつきＱ．４ｍｍ〜２ｍｍという大きなバックテーパ
が設けられている。

これによって、彼削材内の強化繊維がドリル本体■の外
周で引っ掛けられるようなことかなく、また、穴との摩
擦抵抗を少なくすることができる。

次に、上記構成のドリルにより、例えばＣＦＲＰの穴明
け加工を行う場合の作用について第６図を参照しながら
説明する。第６図は切刃３と直交する披削材Ａの断面を
示すもので、彼削材Ａの内．部には無数の強化繊維Ｆが
平面視において縦横に織り込まれている。第６図から判
るように、切刃３のアキシャルレー牛角がマイナスであ
るから、穴明け加工に際して切刃３に臨む強化繊維Ｆは
すくい而３ａによって彼削材Ａ側に強く押し付けられる
。つまり、強化繊維Ｆは合成樹脂Ｍとともに合成樹脂Ｍ
を下刃、切刃３を上刃としてあたかも鋏で切断するよう
に断ち切られる。このため、切刃３による加工面Ｂに強
化繊維Ｆが残るようなことがない。

しかも、上記ドリルでは、逃げ面を逃げ角の大きな第１
、第２逃げ面４，５で構成し、第１、第２逃げ面４．５
の交叉稜線６と切刃３との離間距離Ｑを１ｍｍ以下とし
ているから、刃先剛性を保持しつつ二番当りを有効に防
止することができ、合成樹脂の溶着などを未然に防止す
ることができるのは勿論のこと、切削推力の反力として
披削材Ａに作用する押分け力が小さく、強化繊維Ｆを切
れ味良《切断し得ることと相俟ってむしれの発生をより
有効に防止することができる。なお、第１１第２逃げ面
４，５を平坦面としているから、再研磨を容易に行うこ
とができ、切刃３に微細な研削欠けが生じないことは勿
論である。

さらに、上記ドリルでは、ドリル本体ｌの先端部に上述
したようなシンニングを施しているから、シンニング刃
８で生成された切屑がねじれ溝２に延出する際の抵抗が
少なく、切屑排出性を向上させることができるのは勿論
のこと、芯厚を８％〜２０％としたことと相俟って、切
削抵抗が少ないために切削部の発熱が防止され、合成樹
脂の溶着等をさらに有効に防止することができる。した
がって、繊維強化複合材料の穴明け加工を金属材料の穴
明け加工と同様にスムーズに行うことができる。

次に、第７図および第８図は本発明の第２の特徴の実施
例を示すものである。

これらの図に示すドリルは、前記ツイストドリルの第１
、第２逃げ面４．５の交叉稜線６を切刃３と交叉させた
ものである。このため、第２逃げ面５の稜線部に構成さ
れる切刃３ａの逃げ角が太き《、披削材に作用する押し
分け力をさらに小さくすることができる。また、第８図
に示すように、側面視における切刃３ａが基端側へ深く
凹む凹曲線状となるため、切刃３ａがより鋭角的に被削
材に食い込む。これによって、切削推力に起因する披削
材の押し分け作用を少なくしてむしれの発生をより有効
に防止することができる。ただし、軸線Ｏから切刃３ａ
，３の外周側境界までの距離ｒは、切刃３の外周端部の
機械的強度を維持するためにドリル半径Ｒの７０％以内
であることが望ましい。

なお、上記実施例は本発明をソリッドドリルに適用した
ものであるが、その他、切刃のみを超硬合金等で構成し
たろう付けドリルやスローアウエイ式ドリルに適用して
も同様の効果を奏することができる。また、１一記実施
例は、ドリル本体ｌを基端側から見て時計方向へ回転さ
せるものであるから、ねじれ溝２を左ねじれと］７てい
るが、ドリル本体１を反時計方向へ回転させる場合には
右ねじれとなることは勿論である。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明のドリルでは、第１に、，
ねじれ溝を先端側から基端側へ向かうに従って回転方向
へ進む螺旋状に形成し、ドリル本体の先端部に、１０°
〜４５°の逃げ角が付された平坦な第１逃げ面を切刃に
沿って形成し、この第１逃げ面の後ろ側に、第１逃げ面
の逃げ角よりも５０以上大きな逃げ角が付された平坦な
第２逃げ面を形成し、かつ、第１、第２逃げ面の交叉稜
線と切刃との軸線方向先端視における離間距離をｌ　ｍ
ｍ以下どしたものであり、また、第２に、上記第１、第
２逃げ面の交叉稜線を切刃と交叉させたものであるから
、切刃のアキシャルレーキ角がマイナスとなり、強化繊
維をあたかも鋏で切断するように断ち切ることができる
。このため、切刃による加下面に強化繊維か残るような
ことがなく、しかも、ドリル本体と穴との摩擦抵抗か少
ないから、強化繊維を切れ味良く切断し得ることと相俟
って、穴の縁部及び内周でのパリやむしれの発生を有効
に防止することができる。しかも、刃先剛性を保持しつ
つ逃げ面の二番当りを有効に防止することができるので
、合成樹脂の溶青なとを未然に防市ずることができるの
は勿論のこと、切削推力の反力として被削材に作用する
押分け力か小さく、強化繊維を切れ味良く切断し得るこ
とと相俟ってむしれの発生をよりイ了効に防止すること
かできる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の第１の特徴の実施例を示
す図であって、第１図はドリルを示す側面図、第２図は
第１図の１１方向矢視図、第３図は第２図の■方向矢視
図、第４図は第３図の■方向矢視図、第５図は第４図の
■方向矢視図、第６図はＦＲＰの穴明け加工を行ってい
る状態を示す切刃と直交する断面図、第７図および第８
図は本発明の第２の特徴の実施例を示し、第７図はドリ
ルの軸線方向先端視図、第８図はその第４図にお（Ｊる
■方向矢視図である。 ・・・・１・リル本体、２・・・・・・ねじれ溝、・・
・切刃、４・・・・・第１逃げ面、・・・・・第２逃げ
而、６・・・・・・交叉稜線、ａ・・・・先端研ぎ出し
而、８・・・・・・ンンニング刃、１・・・・・ずくい
而、９・・・・・谷線、０・・・・軸線。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸線回りに回転させられるドリル本体の外周にね
   じれ溝が形成され、このねじれ溝の回転方向を向く壁面
   の先端稜線部に切刃が形成されたツイストドリルにおい
   て、上記ねじれ溝を、先端側から基端側へ向かうに従っ
   て回転方向へ進む螺旋状に形成し、ドリル本体の先端部
   に、１０°〜４５°の逃げ角が付された平坦な第１逃げ
   面を切刃に沿って形成し、この第１逃げ面の後ろ側に、
   第１逃げ面の逃げ角よりも５°以上大きな逃げ角が付さ
   れた平坦な第２逃げ面を形成し、かつ、第１、第２逃げ
   面の交叉稜線と切刃との軸線方向先端視における離間距
   離を１ｍｍ以下としたことを特徴とするツイストドリル
   。
2. （２）前記ツイストドリルの第１、第２逃げ面の交叉稜
   線を切刃と交叉させたことを特徴とするツイストドリル
   。
3. （３）前記ドリル本体の芯厚部に、シンニングによって
   軸線部から外周方向へ直線状に延在し、前記切刃よりも
   芯上がりに位置するシンニング刃を形成し、このシンニ
   ング刃と、軸線と切刃の外周端部とを結んだ線分とのな
   す軸線方向先端視における角度を０°〜３０°とし、シ
   ンニング刃に沿うすくい面と直交する方向から見て、該
   すくい面とシンニングによる先端研ぎ出し面との谷線が
   軸線となす角度を２０°〜４５°とし、シンニング刃に
   沿うすくい面とシンニングによる先端研ぎ出し面とがな
   す角度を９５°〜１１５°としたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項または第２項に記載のツイストドリル
   。
4. （４）前記ねじれ溝の回転方向を向く壁面を、軸線と直
   交する断面における形状が回転方向後方へ凹む凹曲線状
   となるように凹曲面に形成したことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載のツイス
   トドリル。
5. （５）前記切刃の外周端部とドリル本体の先端中央との
   軸線方向における離間距離をドリル直径の１５％以内と
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４
   項のいずれかに記載のツイストドリル。