JPH0696205B2 - 複合材料工作物用穴明けドリル - Google Patents

複合材料工作物用穴明けドリル

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JPH0696205B2
JPH0696205B2 JP61047498A JP4749886A JPH0696205B2 JP H0696205 B2 JPH0696205 B2 JP H0696205B2 JP 61047498 A JP61047498 A JP 61047498A JP 4749886 A JP4749886 A JP 4749886A JP H0696205 B2 JPH0696205 B2 JP H0696205B2
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23B2251/14—Configuration of the cutting part, i.e. the main cutting edges
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Drilling Tools (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、繊維等を含む複合構造材料の工作物に穴明け
するのに特に有効性を発揮するドリルに関する。
〔従来技術と問題点〕
周知の複合構造材料の穴明けドリルは心出し点と、その
回りに対称に配設された切刃とを具備した木材用ドリル
と類似の形状を有している。これらのドリルの欠点は複
合構造材の成分材である繊維を、特にドリル穴が貫通孔
の場合に該複合構造材からドリルが突き出る出口、即ち
穴の端縁にて引き裂くことである。それ故に繊維は穴出
口にて外方向に力を受け、その結果穴の端はバリ状物が
大変多くなり、また周囲の繊維層をくずしてしまうこと
にある。更には、切刃チップと心出し点との間の領域に
積層材、つまりサンドイッチ材の穴あけ中に切くずが詰
まり、このことが該加工材の穴あけ続行をできなくす
る。更には、ドリルの中心部はあまり切れないので、例
えばエポキシ材料の様な母材が融解して穴壁から流出
し、これにより穴領域の強度を弱める。更には、ドリル
の中心部の切れ味の悪さのため、ドリルが加工材中へ切
り進むために大きな送り力を必要とする。
米国特許出願第4,352,610号には他の公知のドリルが開
示されている。このドリルはろう付けした挿入体（イン
サート）を有し、その挿入体が大きな切削角を有してい
るので回転させるには大きなパワーを必要とする。更に
はこのドリルを作るのは本発明によるドリルと比較して
複雑である。
本発明の目的は形の整った、しかもささくれのない穴明
けが可能なドリルを提供することである。
本発明の他の目的は、送りや回転に要する力が小さくて
済む形状のドリルを提供することである。
本発明は更に簡単に製作できるドリルを提供すること、
また、小さな直径の穴をあけることの可能なドリルを提
供することである。
上述並びにその他の発明目的を達成する本発明を、以下
添付図面を参照しながら更に詳細に説明する。
〔実施例〕
第１図から第６図には加工材料、即ち複合材料工作物用
の穴明けドリルが開示されており、該加工材料は好まし
くは少なくとも２種類の材料から構成され、繊維強化プ
ラスチックのような第１材料と該第１材料よりも高い弾
性係数を有する第２材料とから成る複合構造材である。
ドリルを該ドリル軸Ａに関して第３図に矢印Ｂで示した
回転方向に回転させながら加工材に向けて、軸方向に進
捗させることにより、穴明けが可能となる。ドリルの基
本形状は円柱形であり、好ましくは硬質金属でできてお
り、該円柱から４つの研削工程によりドリル形状が研削
される。
ドリル10は円筒形横長なシャンク部11と、２つのチップ
ガレット12A,12B（切粉の逃げ道であり、以下チップガ
レットと記載する）と、２つの切削部13A,13Bから成る
長尺刃部とを具備している。シャンク部11は図示してな
いボール盤のチャックに堅固に締結するためにある。チ
ップガレット12A,12Bはほとんど平面であり円形基本形
状における弦を形成している。該チップガレット12A,12
Bの各々の深さは軸方向の略全長に亘りドリル側面視に
おいて半径内方に測って仮想円筒面から一定であり、前
記チップガレット12A,12Bはドリルの取付け端に向けて
仮想円筒面11Aの所で終端した形状である。しかし取付
端に向けて漸次深さが減少してゆくように形成してもよ
い。各切削部13A,13Bは各々切削終端点14A,14Bと、外周
切刃（即ち第２切刃）15A,15Bと自由切刃（即ち第１切
刃）16A,16Bとを具備している。切削終端点14A,14Bは仮
想円筒面11Aと、２種の切刃の共通の切粉面を構成する
前面17A,17Bと、端面18A,18Bとの３面の交点である。該
切削終端点は最初に加工材に接触到達し、かつ該加工材
表面にリングを切り込むドリル部分である。端面18A,18
Bは第２図に示すようにドリル側面視で互いに角度γを
なす。該角度γは60度から90度である。チップガレット
12A,12Bは大部分において平行である。各自由切刃16A,1
6Bは第３図で見てドリル軸Ａに対する直交線Ｓに関し13
度と25度の間、好ましくは13度と20度の間の半径方向切
削角β（ラジアルすくい角）をなす。該直交線Ｓは直径
と等価であり、両切削終端点14A,14Bを通過する。
端面18A,18Bは概して平面である。概端面の半径方向内
側面部18′A,18′Ｂは軸前方に向かって収斂する形状で
あって、ドリル軸Ａに対する法線Ｎ上のうね18″で交差
する。両面部18′A,18′Ｂは60度から90度の内角をな
す。前記うね18″は前記面部18′A,18′Ｂの軸方向先端
部をなしている。該うね18″とドリル軸Ａとの交点から
該うねと前記自由切刃16A,16Bとの交点までの距離はド
リル半径の10％から75％の間である。ドリル10の直径Ｄ
は4mmと20mmとの間である。
前記端面18A,18Bの半径方向外側面部18″A,18″Ｂは軸
Ａに関し点対称に配設されている。この面18″A,18″Ｂ
は法線Ｎから広がっており、軸方向前方に傾斜している
と同時に主として周辺に向かって、或いはドリルの回転
方向Ｂに向かって広がっている。両面部18″A,18″Ｂは
自由切刃16A,16Bとこれらに関連した外側面11C,11Bとの
交点である先端で各々終端になっている。この外側面11
B,11Cは仮想円筒面11Aの一部分であり、第３図の平面視
で円弧形状である。
自由切刃16A,16Bは各々外側面部18″A,18″Ｂの半径内
方向の終端である。切刃16A,16Bはドリル軸Ａに対し半
径方向に向かった上述の法線Ｎに交差する。各切刃16A,
16Bは端面18A,18Bと前面17A,17Bとの交線上にある。前
面は三角形状をなしており、該三角形の３辺は夫々関連
した外側切刃15A,15Bと、関連した自由切刃16A,16Bと、
前面17A,17Bと他の切削部13B,13Aに係る端面18B,18Aの
内側面部18′B,18′Ａとの交差線とから成る。前面の半
径方向外側縁は切刃15A,15Bであり、該切刃15A,15Bは前
面と関連外側面との交線上にある。各端面の半径方向外
側面部18″A,18″Ｂと関連した前面17A,17Bとの内角は9
0度以下である。
第５図は第２図の矢視線Ｖによる斜め下から見たドリル
の斜視図である。前面17Bは部分面18′Ａに対し角度δ
を有して配設されている。この角度δは70度から90度の
間である。この両面の研磨は単一の操作で行なう。その
後180度回転させ、他方側の対応する両面の研磨を同様
に行なう。
第６図は第３図の矢視線VIから見たドリルの側面図であ
る。第６図において、前面17A,17Bの延長面内において
切刃15Bはドリル軸Ａとの間で正の軸方向切削角α（ア
キシヤルすくい角）をなす。この角度αは６度と15度と
の間か、好ましくは10度と15との間にある。該切刃15B
に対し径方向反対側にある切刃15Aは前記軸Ａに対し、
上記の値と同一の角度をなす。
第７図と第８図にはドリル先端がかなりくい込んだ状態
の複合材19が図示されている。ドリルの鋭い切削終端
点、自由切刃及び外周切刃は加工材から円錐コアを切り
取る。該コアの円錐角を可能な限り小さくし、これによ
り送りに必要な力を最小にするようドリルは形成されて
いる。自由切刃16A,16Bはドリル穴の壁20を成形する切
削終端点より半径方向内側の材料部分を切除するために
備えられている。
薄い多層板を切削する時に、チップガレットは切くずを
分散させることができ、その結果切削の核全体を切削部
13Aと13Bとの間の空間により受容できる。
第９図と第10図及び第11図とは本発明によるドリル10′
の変形例を図示している。これら図は各々前記第１図と
第２図及び第３図とに対応している。ドリル10′の切削
部13′A,13′Ｂは切刃15A,15Bが軸方向に一層長尺に延
びていることを除いて前述の切削部13A,13Bと同じであ
る。軸方向切削角αは同じである。ドリル10′には法線
Ｎに沿ってドリルを横断する方向に延びた溝21′が設け
られている。該溝21′はドリルの仮想円筒面11Aで終端
になっている。溝21′は切粉とコア（未切削残留核部
分）を受容するよう形成されており、その結果ドリルは
厚い多層板にも穴をあけることができる。該溝の幅Ｗは
4mmから20mmであるドリル直径Ｄの10％から40％であ
り、また該溝の深さは切削終端点14A,14Bを含む平面か
ら測って前記直径Ｄの50％と150％との間である。チッ
プガレット12A′,12B′はほとんど平面であり、前記溝
の底から後方及び外方向に向かって広がっている。両ガ
レット12A′と12B′とは20度から70度の鋭角をなす。こ
うして各チップガレットの深さはシャンク部へ向かうに
従って漸次減少してゆく。
第12図と第13図及び第14図とは本発明に従った他の変形
例ドリル10″を図示し、各々前記第１図と第２図及び第
３図とに対応している。切削部は第９図から第11図に図
示した切削部と同じである。該ドリル10″には横断溝2
1″が設けられている。各切削部13A″,13B″のドリル回
転方向における後端部は工作され、好ましくは研磨され
前記溝21″を形成している。該溝はチップガレット12
A″,12B″とにより形成されている。各チップガレット
は凹面である。各チップガレット12A″,12B″の曲率中
心は各々関連端面18″Ａ″,18″Ｂ″より軸後方の１点
に、即ち、第13図の仮想水平線Ｈより下方の１点Ｏにあ
る。このチップガレットの凹面の曲率半径Ｒはドリルの
直径以上であるので、該ガレットはドリル側面視におい
て関連端面18″Ａ″,18″Ｂ″の軸方向後端に接する仮
想垂直線Ｖより半径外方へ深まるように凹状にへこんで
いる。この凹状はチップガレットの大部分に対して、複
合構成加工材のドリル穴のコアとの間に隙間（第12図に
おける斜線空域Ｚ）を提供することとなる。チップガレ
ットの半径がドリル直径以上なので該両チップガレット
の凹面は鋭角うね22で出合うことになる。このドリル1
0″は厚い多層板の穴あけにも使われる。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、複合構造材料に穴明け
を施すための本発明によるドリルによれば穿設された穴
の形が整っており、また穴の入口側と出口側（貫通ドリ
ル孔の場合）の部分にバリ状のささくれがなく、かつ繊
維層がくずれることはない。その上ドリルにはほんの小
さな送り力があればよく、更にドリル製作が簡単である
という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるドリルの正面図、第２図は本ドリ
ルの側面図、第３図は本ドリルの平面図、第４図は本ド
リルの斜視図、第５図は第２図の矢視線Ｖから見た斜視
図、第６図は第３図の矢視線VIから見た本ドリルの側面
図、第７図は加工材に係合したドリルの縦断面図、第８
図は加工材に係合したドリルの斜視図、第９図から第11
図は各各本発明による変形例ドリルの正面図、側面図、
平面図、第12図から第14図は各々本発明による他の変形
例ドリルの正面図、側面図、平面図。 10……ドリル、 11……シャンク部、 11A,11B……仮想円筒面、 12A,12B……チップガレット、 13A,13B……切削部、 14A,14B……切削終端点、 15A,15B……外周切刃（第２切刃）、 16A,16B……自由切刃（第１切刃）、 17A,17B……前面（切粉面）、 18A,18B……端面、 18′A,18′Ｂ……面部、 18″A,18″Ｂ……面部、 18″……うね。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ドリル軸（Ａ）と共軸の仮想円筒面（11）
    上並びに当該円筒面によって規定された包囲空間内に規
    定された外形を有し、該仮想円筒面（11）に合致した外
    周面（11A）を有するドリル後位にあるシャンク部とド
    リル軸（Ａ）に関して回転対称に配置された１対の切削
    部〔13A,13B:13A′,13B′:13A″,13B″〕を有するドリ
    ル前位にある長尺刃部を含んでなり、各切削部はドリル
    軸（Ａ）からの半径方向距離が軸後方向に進むに従って
    減少している第１切刃とドリル軸（Ａ）から全長に亘っ
    て一定の半径方向距離にある第２切刃とを有しており、
    該第１切刃の半径方向外端がドリル頂点且つドリル回転
    方向（Ｂ）に見て先行点である、斯ゝるドリル（10;1
    0′;10″）において、 前記各切削部が該第１と第２の切刃に対し共通の切粉面
    を構成する前面（17A;17B）、仮想円筒面（11）と合致
    し且つシャンク部外周面（11A）と接合している外側面
    （11C;11B）、及びドリル軸（Ａ）に直角な仮想平面か
    ら傾斜した端面〔18A（18″Ａ″）;18B（18″Ｂ″）〕
    を有し、各切削部の該前面、該外周面及び該端面の３面
    が交差して前記頂点且つ先行点としての切削終端点（14
    A;14B）を形成し、前面（17A;17B）と端面（18A;18B）
    が交差してドリル頂点からのドリル平面視において仮想
    円筒面（11）によって規定された包囲空間内に配位した
    前記第１切刃としての自由切刃（16A;16B）を形成し、
    前面（17A;17B）と外周面（11C;11B）が鋭内角で交差し
    て切削終端点（14A;14B）から延在し且つ仮想円筒面（1
    1）上に配位している前記第２切刃としての外周切刃（1
    5A;15B）を形成し、該外周切刃（15A;15B）がドリル側
    面視においてドリル軸（Ａ）に対し鋭角度であるドリル
    回転方向（Ｂ）における正のアキシヤルすくい角（α）
    をなし、そして 各自由切刃（16A;16B）が切削終端点（14A;14B）から軸
    後方へ延在し且つドリル平面視において両切削終端点
    （14A,14B）を結ぶ仮想直線（Ｓ）に対して鋭角度であ
    るドリル回転方向（Ｂ）における正のラジアルすくい角
    （β）をなすようにしたことを特徴とする複合材料工作
    物穴明けドリル。
  2. 【請求項２】各切削部の自由切刃（16A;16B）がドリル
    軸（Ａ）に対し関連した切削終端点（14A;14B）から傾
    斜して、当該切刃の軸後方端がドリル軸（Ａ）から半径
    方向に離間していることを特徴とする特許請求の範囲第
    １項に記載のドリル。
  3. 【請求項３】該鋭角（β）が13゜と15゜の間の値であ
    り、且つ該鋭角（α）が６゜と15゜の間の値であること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項或いは第２項に記載
    のドリル。
  4. 【請求項４】端面（18A,18B）は平坦であって、当該両
    端面の半径方向内側面部（18′A,18′Ｂ）が夫々軸前方
    へ収斂してドリル軸（Ａ）に対する法線（Ｎ）において
    会合し、且つ当該両端面の半径方向外側面部（18″A,1
    8″Ｂ）がドリル軸（Ａ）に関して対称的に法線（Ｎ）
    から夫々切削終端点（14A,14B）へ向けて先細りして、
    夫々外側面（11C,11B）において半径外方の終端になっ
    ており、そして 各該外側面部（18″A,18″Ｂ）とこれに関連した前面
    （17A;17B）とが90゜以下の内角で交差して自由切刃（1
    6A;16B）を形成していることを特徴とする特許請求の範
    囲第２項或いは第３項に記載のドリル。
  5. 【請求項５】自由切刃（16A,16B）は真直なものであっ
    て、その仮想延長線が法線（Ｎ）にドリル軸（Ａ）より
    半径方向外側の点で交差しており、そして 該長尺刃部はドリル軸（Ａ）に関して回転対称に形成さ
    れていて、関連した端面（18A,18B）から夫々軸後方に
    延在し且つ外周面（11A）において半径外方並びに軸後
    方の終端になっている概して平坦な形状の１対チップガ
    レット（12B,12A）を有していることを特徴とする、特
    許請求の範囲第４項に記載のドリル。
  6. 【請求項６】各切削部（13A;13B）の前面（17A;17B）が
    それに関連した外周切刃（15A;15B）、それに関連した
    自由切刃（16A;16B）及び当該前面（17A;17B）と他方の
    切削部（13B;13A）に係る端面（18B;18A）の内側面部
    （18′B;18′Ａ）との交差線により夫々規定された３辺
    を有していることを特徴とする特許請求の範囲第５項に
    記載のドリル。
  7. 【請求項７】１対端面（18A,18B）が内角（γ）をな
    し、当該角度（γ）が60゜と90゜の間の値であることを
    特徴とする、特許請求の範囲第３項に記載のドリル。
  8. 【請求項８】溝（21′）が該長尺刃部の頂上部分に、ド
    リル軸（Ａ）に対する法線（Ｎ）に沿ってドリル横断方
    向に延在し且つドリル平面視において仮想円筒面（11）
    で両終端になるように形成され、１対切削部（13A′,13
    B′）が当該溝（21′）によって互いに分離されている
    ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項−第３項のい
    づれか１項に記載のドリル。
  9. 【請求項９】該長尺刃部が溝（21′）から軸後方へ延在
    し且つ外周面（11A）において半径外方並びに軸後方の
    終端になっているように形成されたドリル軸（Ａ）に関
    して回転対称の概して平坦な形状のチップガレット（12
    A′,12B′）を有していることを特徴とする、特許請求
    の範囲第８項に記載のドリル。
  10. 【請求項１０】該長尺刃部に切削部（13A″,13B″）の
    各端面（18″Ａ″;18″Ｂ″）から軸後方へ延在した、
    ドリル直径以上の曲率半径を有する凹面のチップガレッ
    ト（12A″;12B″）が形成されていて、各チップガレッ
    トの曲率中心が当該端面（18″Ａ″;18″Ｂ″）より軸
    後方の１点（Ｏ）に配位して、当該チップガレットの主
    要部と工作物のドリル穴の中央に工作過程で形成される
    コアとの間に隙間が形成されるようにしたことを特徴と
    する、特許請求の範囲第１項−第３項のいづれか１項に
    記載のドリル。
JP61047498A 1985-03-07 1986-03-06 複合材料工作物用穴明けドリル Expired - Lifetime JPH0696205B2 (ja)

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