JPH0871824A - 複合材料加工用ドリル - Google Patents
複合材料加工用ドリルInfo
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- JPH0871824A JPH0871824A JP21731394A JP21731394A JPH0871824A JP H0871824 A JPH0871824 A JP H0871824A JP 21731394 A JP21731394 A JP 21731394A JP 21731394 A JP21731394 A JP 21731394A JP H0871824 A JPH0871824 A JP H0871824A
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Landscapes
- Drilling Tools (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 難削材を含む複数種類の材料が積層されてな
る複合材料に穴加工を施すに際し、穴精度が得られ、加
工変質層の厚みを抑制し、しかも耐久寿命を長くしてカ
ーボン繊維の毛羽立ちを防止できる複合材料用ドリルを
提供する。 【構成】 外径が１．０〜２．０ｍｍ／１００ｍｍの割
合で減少するバックテーパ部４２が、ドリル径Ｄに対し
て０．５〜１．０の割合の軸方向長さＬにわたって刃部
３４の先端部に形成され、且つその刃部３４のうちバッ
クテーパ部４２に続く部分すなわち小径部４４の径が一
定に形成されているので、複合材料加工用ドリル１０の
切削抵抗が好適に低減される。したがって、加工された
穴の穴精度が高くなると同時に加工変質層の厚さが抑制
される。また、切削抵抗が軽減される結果、切れ刃が摩
耗し難くなってドリルの寿命が長くされるので、ＣＦＲ
Ｐ２２側の穴の出口においてカーボン繊維が毛羽立つと
いうことも好適に解消される。
る複合材料に穴加工を施すに際し、穴精度が得られ、加
工変質層の厚みを抑制し、しかも耐久寿命を長くしてカ
ーボン繊維の毛羽立ちを防止できる複合材料用ドリルを
提供する。 【構成】 外径が１．０〜２．０ｍｍ／１００ｍｍの割
合で減少するバックテーパ部４２が、ドリル径Ｄに対し
て０．５〜１．０の割合の軸方向長さＬにわたって刃部
３４の先端部に形成され、且つその刃部３４のうちバッ
クテーパ部４２に続く部分すなわち小径部４４の径が一
定に形成されているので、複合材料加工用ドリル１０の
切削抵抗が好適に低減される。したがって、加工された
穴の穴精度が高くなると同時に加工変質層の厚さが抑制
される。また、切削抵抗が軽減される結果、切れ刃が摩
耗し難くなってドリルの寿命が長くされるので、ＣＦＲ
Ｐ２２側の穴の出口においてカーボン繊維が毛羽立つと
いうことも好適に解消される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、難削材を含む複数種類
の材料が積層されてなる複合材料に切削によって穴加工
するための複合材料用ドリルに関するものである。
の材料が積層されてなる複合材料に切削によって穴加工
するための複合材料用ドリルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】難削材を含む複数種類の材料が積層され
てなる複合材料に貫通穴或いは止まり穴を形成する穴加
工を行う際には、回転駆動装置のチャックに把持された
ドリルが、回転駆動されつつ上記複合材料内へ向かって
前進させられる。
てなる複合材料に貫通穴或いは止まり穴を形成する穴加
工を行う際には、回転駆動装置のチャックに把持された
ドリルが、回転駆動されつつ上記複合材料内へ向かって
前進させられる。
【０００３】
【発明が解決すべき課題】ところで、上記複合材料に
は、たとえばβチタン、チタン合金などの耐食性や比強
度の高い構造材が積層されるが、その構造材は難削材で
あるため、たとえば図８に示す従来のドリル８０により
穴精度、仕上げ面粗さが充分に得られず、また加工変質
層の厚さを充分に薄く抑えることができなかった。たと
えば、航空機用のスポイラー、ラダー、エレベータなど
に用いられる複合材料では、たとえばβチタン、ＣＦＲ
Ｐ（カーボン繊維強化型樹脂）、アルミニウム合金など
が厚さ１ｍｍ程度の合成樹脂接着剤であるリキッドシム
を介して積層されているが、βチタンの切削時にはその
スプリングバック作用によって切削抵抗が極めて大きく
なることから、高接触圧下の摺動摩擦によって穴精度が
低下するとともに、摩擦熱によって発生する加工変質層
が厚くなる欠点があった。また、難削材であるβチタン
の切削や、カーボン繊維の含有率の高いＣＦＲＰの切削
によって切れ刃が摩耗し易いので、ドリルの寿命が短縮
されるとともに、ＣＦＲＰ側の穴の出口においてカーボ
ン繊維が毛羽立つという欠点もあった。
は、たとえばβチタン、チタン合金などの耐食性や比強
度の高い構造材が積層されるが、その構造材は難削材で
あるため、たとえば図８に示す従来のドリル８０により
穴精度、仕上げ面粗さが充分に得られず、また加工変質
層の厚さを充分に薄く抑えることができなかった。たと
えば、航空機用のスポイラー、ラダー、エレベータなど
に用いられる複合材料では、たとえばβチタン、ＣＦＲ
Ｐ（カーボン繊維強化型樹脂）、アルミニウム合金など
が厚さ１ｍｍ程度の合成樹脂接着剤であるリキッドシム
を介して積層されているが、βチタンの切削時にはその
スプリングバック作用によって切削抵抗が極めて大きく
なることから、高接触圧下の摺動摩擦によって穴精度が
低下するとともに、摩擦熱によって発生する加工変質層
が厚くなる欠点があった。また、難削材であるβチタン
の切削や、カーボン繊維の含有率の高いＣＦＲＰの切削
によって切れ刃が摩耗し易いので、ドリルの寿命が短縮
されるとともに、ＣＦＲＰ側の穴の出口においてカーボ
ン繊維が毛羽立つという欠点もあった。
【０００４】本発明は以上の事情を背景として為された
ものであり、その目的とするところは、難削材を含む複
数種類の材料が積層されてなる複合材料に穴加工を施す
に際し、穴精度が得られ、加工変質層の厚みを抑制し、
しかも耐久寿命を長くしてカーボン繊維の毛羽立ちを防
止できる複合材料用ドリルを提供することにある。
ものであり、その目的とするところは、難削材を含む複
数種類の材料が積層されてなる複合材料に穴加工を施す
に際し、穴精度が得られ、加工変質層の厚みを抑制し、
しかも耐久寿命を長くしてカーボン繊維の毛羽立ちを防
止できる複合材料用ドリルを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】斯る目的を達成するため
の、本発明の要旨とするところは、シャンク部と、先端
切れ刃およびリーディングエッジを有する円柱状の刃部
とを備え、難削材を含む複数種類の材料が積層されてな
る複合材料に切削によって穴加工する複合材料加工用ド
リルにおいて、前記シャンク部に向かうに従って外径が
１．０〜２．０ｍｍ／１００ｍｍの割合で減少するバッ
クテーパ部を、ドリル径に対して０．５〜１．０の割合
の軸方向長さにわたって前記刃部の先端部に形成し、そ
の刃部のうちバックテーパ部に続く部分の径を一定に形
成したことにある。
の、本発明の要旨とするところは、シャンク部と、先端
切れ刃およびリーディングエッジを有する円柱状の刃部
とを備え、難削材を含む複数種類の材料が積層されてな
る複合材料に切削によって穴加工する複合材料加工用ド
リルにおいて、前記シャンク部に向かうに従って外径が
１．０〜２．０ｍｍ／１００ｍｍの割合で減少するバッ
クテーパ部を、ドリル径に対して０．５〜１．０の割合
の軸方向長さにわたって前記刃部の先端部に形成し、そ
の刃部のうちバックテーパ部に続く部分の径を一定に形
成したことにある。
【０００６】
【作用】このようにすれば、外径が１．０〜２．０ｍｍ
／１００ｍｍの割合で減少するバックテーパ部が、ドリ
ル径に対して０．５〜１．０の割合の軸方向長さにわた
って前記刃部の先端部に形成され、且つその刃部のうち
バックテーパ部に続く部分の径が一定に形成されている
ので、複合材料加工用ドリルの切削抵抗が好適に低減さ
れる。
／１００ｍｍの割合で減少するバックテーパ部が、ドリ
ル径に対して０．５〜１．０の割合の軸方向長さにわた
って前記刃部の先端部に形成され、且つその刃部のうち
バックテーパ部に続く部分の径が一定に形成されている
ので、複合材料加工用ドリルの切削抵抗が好適に低減さ
れる。
【０００７】上記バックテーパ部においてシャンク部に
向かって減少する径の割合が１．０ｍｍ／１００ｍｍ未
満となると、βチタンのような難削材のスプリングバッ
クのために加工穴の内周面とバックテーパ部および刃部
のうちのそれに続く部分とが高い接触圧で摺接するの
で、切削抵抗軽減効果が得られ難くなる。また、上記バ
ックテーパの割合が２．０ｍｍ／１００ｍｍを超える
と、刃部のうちのバックテーパ部に続く部分の強度が低
下し、工具性能が劣化する。
向かって減少する径の割合が１．０ｍｍ／１００ｍｍ未
満となると、βチタンのような難削材のスプリングバッ
クのために加工穴の内周面とバックテーパ部および刃部
のうちのそれに続く部分とが高い接触圧で摺接するの
で、切削抵抗軽減効果が得られ難くなる。また、上記バ
ックテーパの割合が２．０ｍｍ／１００ｍｍを超える
と、刃部のうちのバックテーパ部に続く部分の強度が低
下し、工具性能が劣化する。
【０００８】また、上記バックテーパ部の軸方向寸法Ｌ
がドリル径Ｄの０．５未満となると、上記バックテーパ
の割合が１．０ｍｍ／１００ｍｍ未満となったときと同
様に、βチタンのような難削材のスプリングバックのた
めに加工穴の内周面とバックテーパ部および刃部のうち
のそれに続く部分とが高い接触圧で摺接するので、切削
抵抗軽減効果が得られ難くなる。反対に、上記バックテ
ーパ部の軸方向寸法Ｌがドリル径Ｄの１．０を超える
と、上記バックテーパの割合が２．０ｍｍ／１００ｍｍ
を超えたときと同様に、刃部のうちのバックテーパ部に
続く部分の強度が低下し、工具性能が劣化する。
がドリル径Ｄの０．５未満となると、上記バックテーパ
の割合が１．０ｍｍ／１００ｍｍ未満となったときと同
様に、βチタンのような難削材のスプリングバックのた
めに加工穴の内周面とバックテーパ部および刃部のうち
のそれに続く部分とが高い接触圧で摺接するので、切削
抵抗軽減効果が得られ難くなる。反対に、上記バックテ
ーパ部の軸方向寸法Ｌがドリル径Ｄの１．０を超える
と、上記バックテーパの割合が２．０ｍｍ／１００ｍｍ
を超えたときと同様に、刃部のうちのバックテーパ部に
続く部分の強度が低下し、工具性能が劣化する。
【０００９】
【発明の効果】したがって、本発明によれば、シャンク
部に向かうほど外径が１．０〜２．０ｍｍ／１００ｍｍ
の割合で減少するという極めて大きなバックテーパ部
が、ドリル径に対して０．５〜１．０の割合の軸方向長
さにわたって前記刃部の先端部に形成され、且つその刃
部のうちバックテーパ部に続く部分の径が一定に形成さ
れているので、難削材のスプリングバックに拘わらず、
高接触圧下の摺動摩擦が軽減されて複合材料加工用ドリ
ルの切削抵抗が好適に低減されるので、加工された穴の
穴精度が高くなると同時に、摩擦熱が抑制されて加工変
質層の厚みが抑制される。また、難削材であるβチタン
の切削や、カーボン繊維の含有率の高いＣＦＲＰの切削
においても、上記のように高接触圧下の摺動摩擦が軽減
される結果、切れ刃が摩耗し難くなってドリルの寿命が
長くされるので、ＣＦＲＰ側の穴の出口においてカーボ
ン繊維が毛羽立つということも好適に解消される。
部に向かうほど外径が１．０〜２．０ｍｍ／１００ｍｍ
の割合で減少するという極めて大きなバックテーパ部
が、ドリル径に対して０．５〜１．０の割合の軸方向長
さにわたって前記刃部の先端部に形成され、且つその刃
部のうちバックテーパ部に続く部分の径が一定に形成さ
れているので、難削材のスプリングバックに拘わらず、
高接触圧下の摺動摩擦が軽減されて複合材料加工用ドリ
ルの切削抵抗が好適に低減されるので、加工された穴の
穴精度が高くなると同時に、摩擦熱が抑制されて加工変
質層の厚みが抑制される。また、難削材であるβチタン
の切削や、カーボン繊維の含有率の高いＣＦＲＰの切削
においても、上記のように高接触圧下の摺動摩擦が軽減
される結果、切れ刃が摩耗し難くなってドリルの寿命が
長くされるので、ＣＦＲＰ側の穴の出口においてカーボ
ン繊維が毛羽立つということも好適に解消される。
【００１０】ここで、好適には、前記ねじれ溝のねじれ
角は２０〜２８°であり、先端切れ刃が全角が１００〜
１２０°の一次切れ刃とその一次切れ刃の外周側に続く
全角が４５〜９０°の二次切れ刃とから構成され、その
一次切れ刃の径がドリル径の１／３〜３／４とされ、複
数の切りくず分断用ニックがその先端切れ刃に異なる径
方向位置に形成され、周方向において前記ねじれ溝の間
に位置するランドのヒール部に回転中心を通る基準面Ｐ
2 に対する角度γが３５〜５５°、幅寸法ｗが前記ドリ
ル径Ｄの１／５〜１／３の面取りが設けられ、前記ドリ
ル径Ｄが３．１７５〜１５．８７５ｍｍであるドリルに
対して、前記の発明の特徴的構成が適用されると、前記
の効果が一層顕著に得られる。
角は２０〜２８°であり、先端切れ刃が全角が１００〜
１２０°の一次切れ刃とその一次切れ刃の外周側に続く
全角が４５〜９０°の二次切れ刃とから構成され、その
一次切れ刃の径がドリル径の１／３〜３／４とされ、複
数の切りくず分断用ニックがその先端切れ刃に異なる径
方向位置に形成され、周方向において前記ねじれ溝の間
に位置するランドのヒール部に回転中心を通る基準面Ｐ
2 に対する角度γが３５〜５５°、幅寸法ｗが前記ドリ
ル径Ｄの１／５〜１／３の面取りが設けられ、前記ドリ
ル径Ｄが３．１７５〜１５．８７５ｍｍであるドリルに
対して、前記の発明の特徴的構成が適用されると、前記
の効果が一層顕著に得られる。
【００１１】また、好適には、前記ドリルまたは少なく
ともその先端切れ刃或いはリーディングエッジの表面
は、高速度鋼、超硬合金、ダイヤモンド超高圧焼結体の
いずれかから構成される。また、上記ドリルの先端切れ
刃或いはリーディングエッジの表面には、チタン（Ｔ
ｉ）と、アルミニウム（Ａｌ）、炭素（Ｃ）、および窒
素（Ｎ）のうちの少なくとも１つとから成る硬質被膜、
たとえばＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮなどが１〜５μｍ
の厚さで設けられる。
ともその先端切れ刃或いはリーディングエッジの表面
は、高速度鋼、超硬合金、ダイヤモンド超高圧焼結体の
いずれかから構成される。また、上記ドリルの先端切れ
刃或いはリーディングエッジの表面には、チタン（Ｔ
ｉ）と、アルミニウム（Ａｌ）、炭素（Ｃ）、および窒
素（Ｎ）のうちの少なくとも１つとから成る硬質被膜、
たとえばＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮなどが１〜５μｍ
の厚さで設けられる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図１は、ドリル１０の側面図であり、図
２は、上記ドリル１０の先端部の要部斜視図であり、図
３、図４、および図５は、そのドリル１０の先端面、図
１のIV−IV断面、および後端面をそれぞれ示す図であ
る。
細に説明する。図１は、ドリル１０の側面図であり、図
２は、上記ドリル１０の先端部の要部斜視図であり、図
３、図４、および図５は、そのドリル１０の先端面、図
１のIV−IV断面、および後端面をそれぞれ示す図であ
る。
【００１３】上記ドリル１０は、たとえば図６および図
７に示す複合材料１２および１４に穴１６および１８を
切削加工するために、据置型回転駆動装置或いは手持型
回転駆動装置のチャックに把持されて回転駆動されつ
つ、複合材料１２および１４内へ向かって前進させられ
る。
７に示す複合材料１２および１４に穴１６および１８を
切削加工するために、据置型回転駆動装置或いは手持型
回転駆動装置のチャックに把持されて回転駆動されつ
つ、複合材料１２および１４内へ向かって前進させられ
る。
【００１４】上記複合材料１２は、たとえば耐食性およ
び比強度の高いβチタン２０とＣＦＲＰ（カーボン繊維
強化型樹脂）２２とが合成樹脂接着剤であるリキッドシ
ム２４によって張り合わせられることにより構成された
２層型の航空機用のパネル材である。また、上記複合材
料１４は、βチタン２０、ＣＦＲＰ２２、およびβチタ
ン２０が順次積層され且つリキッドシム２４によってそ
れぞれ張り合わせられることにより構成された３層型の
航空機用のパネル材である。上記βチタン２０、ＣＦＲ
Ｐ２２は、たとえば１０ｍｍ程度の厚みを備えた板材で
あり、上記リキッドシム２４は０．５ｍｍ程度の厚みに
形成されている。
び比強度の高いβチタン２０とＣＦＲＰ（カーボン繊維
強化型樹脂）２２とが合成樹脂接着剤であるリキッドシ
ム２４によって張り合わせられることにより構成された
２層型の航空機用のパネル材である。また、上記複合材
料１４は、βチタン２０、ＣＦＲＰ２２、およびβチタ
ン２０が順次積層され且つリキッドシム２４によってそ
れぞれ張り合わせられることにより構成された３層型の
航空機用のパネル材である。上記βチタン２０、ＣＦＲ
Ｐ２２は、たとえば１０ｍｍ程度の厚みを備えた板材で
あり、上記リキッドシム２４は０．５ｍｍ程度の厚みに
形成されている。
【００１５】上記ドリル１０は、全体として円柱状を成
し、図示しないチャック装置によって把持されるための
シャンク部３０と、リーディングエッジ３２が形成され
た刃部３４とを備えている。この刃部３４には、先端部
に向かうに従って予め設定された回転方向（右まわり方
向）Ａへねじれ角θが２０〜２８°の範囲内の値好適に
は２４°程度でねじれる２本のねじれ溝３６が周方向に
おいて等間隔で形成されており、そのねじれ溝３２の回
転方向Ａに対向する内壁面と外周面すなわち正確にはラ
ンド３８との間の稜線に上記リーディングエッジ３２が
設けられている。
し、図示しないチャック装置によって把持されるための
シャンク部３０と、リーディングエッジ３２が形成され
た刃部３４とを備えている。この刃部３４には、先端部
に向かうに従って予め設定された回転方向（右まわり方
向）Ａへねじれ角θが２０〜２８°の範囲内の値好適に
は２４°程度でねじれる２本のねじれ溝３６が周方向に
おいて等間隔で形成されており、そのねじれ溝３２の回
転方向Ａに対向する内壁面と外周面すなわち正確にはラ
ンド３８との間の稜線に上記リーディングエッジ３２が
設けられている。
【００１６】上記刃部３４には、その先端からシャンク
部３０に向かうに従って外径が１．０〜２．０ｍｍ／１
００ｍｍの範囲内の割合で減少するバックテーパ部４２
と、このバックテーパ部４２に続いて設けられ、そのバ
ックテーパ部４２の最小径と同じ一定の径を備えた小径
部４４と、この小径部４４に続いて設けられ、バックテ
ーパ部４２の最大径と同じ一定の径すなわちドリル径Ｄ
を備えた定径部４６とが順次設けられている。上記バッ
クテーパ部４２の軸方向長さＬは、ドリル径Ｄの０．５
〜１．０の範囲内に設定されている。たとえば、ドリル
径Ｄが７．５ｍｍである場合は、バックテーパ部４２の
軸方向長さＬは５ｍｍ程度の値に設定される。また、こ
のときの上記小径部４４の軸方向長さ、定径部４６の軸
方向長さ、ドリル１０の全長などは、加工の都合上、前
記複合材料１２或いは１４の厚みに応じてたとえば２５
ｍｍ程度に設定される。
部３０に向かうに従って外径が１．０〜２．０ｍｍ／１
００ｍｍの範囲内の割合で減少するバックテーパ部４２
と、このバックテーパ部４２に続いて設けられ、そのバ
ックテーパ部４２の最小径と同じ一定の径を備えた小径
部４４と、この小径部４４に続いて設けられ、バックテ
ーパ部４２の最大径と同じ一定の径すなわちドリル径Ｄ
を備えた定径部４６とが順次設けられている。上記バッ
クテーパ部４２の軸方向長さＬは、ドリル径Ｄの０．５
〜１．０の範囲内に設定されている。たとえば、ドリル
径Ｄが７．５ｍｍである場合は、バックテーパ部４２の
軸方向長さＬは５ｍｍ程度の値に設定される。また、こ
のときの上記小径部４４の軸方向長さ、定径部４６の軸
方向長さ、ドリル１０の全長などは、加工の都合上、前
記複合材料１２或いは１４の厚みに応じてたとえば２５
ｍｍ程度に設定される。
【００１７】図２に詳しく示すように、ドリル１０の先
端面には、全角（テーパ角）θT1が１００〜１２０°の
範囲内の値好適には１１０°の一次切れ刃５０と、その
一次切れ刃５０の外周側に続いて全角（テーパ角）θT2
が４５〜９０°の範囲内の値好適には９０°の二次切れ
刃５２とが形成されている。一次切れ刃５０の最大径ｄ
はドリル径Ｄの１／３〜３／４の範囲内の値に設定され
ている。たとえばドリル径Ｄが７．５ｍｍであるとする
と、一次切れ刃５０の最大径ｄは５ｍｍ程度に設定され
る。上記一次切れ刃５０および二次切れ刃５２は、ドリ
ル１０の先端切れ刃すなわち主切れ刃として機能し、複
合部材１２或いは１４の切削を専ら行う。前記リーディ
ングエッジ３２は副切れ刃であって専ら案内として機能
し、前記ねじれ溝３６は切りくず排出溝として機能す
る。
端面には、全角（テーパ角）θT1が１００〜１２０°の
範囲内の値好適には１１０°の一次切れ刃５０と、その
一次切れ刃５０の外周側に続いて全角（テーパ角）θT2
が４５〜９０°の範囲内の値好適には９０°の二次切れ
刃５２とが形成されている。一次切れ刃５０の最大径ｄ
はドリル径Ｄの１／３〜３／４の範囲内の値に設定され
ている。たとえばドリル径Ｄが７．５ｍｍであるとする
と、一次切れ刃５０の最大径ｄは５ｍｍ程度に設定され
る。上記一次切れ刃５０および二次切れ刃５２は、ドリ
ル１０の先端切れ刃すなわち主切れ刃として機能し、複
合部材１２或いは１４の切削を専ら行う。前記リーディ
ングエッジ３２は副切れ刃であって専ら案内として機能
し、前記ねじれ溝３６は切りくず排出溝として機能す
る。
【００１８】図３にも詳しく示すように、上記ドリル１
０の先端面には、切削を分断するための複数（本実施例
では４個）のニック５４が設けられている。これら複数
のニック５４は、中心線に対して点対称となる２個所に
位置する一対の一次切れ刃５０および二次切れ刃５２に
おいて、径位置が異なるように、それぞれ交互に設けら
れている。なお、５６は一次切れ刃５０の逃げ面であ
り、５８は二次切れ刃５２の逃げ面であり、６０は軸方
向に貫通して形成されたクーラント供給穴である。この
クーラント供給穴６０は、図５のシャンク部３０側の端
面にも開口している。
０の先端面には、切削を分断するための複数（本実施例
では４個）のニック５４が設けられている。これら複数
のニック５４は、中心線に対して点対称となる２個所に
位置する一対の一次切れ刃５０および二次切れ刃５２に
おいて、径位置が異なるように、それぞれ交互に設けら
れている。なお、５６は一次切れ刃５０の逃げ面であ
り、５８は二次切れ刃５２の逃げ面であり、６０は軸方
向に貫通して形成されたクーラント供給穴である。この
クーラント供給穴６０は、図５のシャンク部３０側の端
面にも開口している。
【００１９】図４に示す図１のIV−IV断面から明らかな
ように、ランド３８のヒール部には、そのヒール部の角
が面取り加工によって除去されて面取り面６２が形成さ
れている。この面取り面６２は、軸断面における幅寸法
ｗがドリル径Ｄに対する比が１／５〜１／３の範囲内の
値を備えている。また、その面取り面６２は、回転中心
を通る基準面Ｐ2 に対する角度γが３５〜５５°の範囲
内となるように形成されている。この基準面Ｐ2 は、図
４に示すように、回転中心を通り且つねじれ溝３６の内
壁面に平行な基準面Ｐ1 に垂直な面である。
ように、ランド３８のヒール部には、そのヒール部の角
が面取り加工によって除去されて面取り面６２が形成さ
れている。この面取り面６２は、軸断面における幅寸法
ｗがドリル径Ｄに対する比が１／５〜１／３の範囲内の
値を備えている。また、その面取り面６２は、回転中心
を通る基準面Ｐ2 に対する角度γが３５〜５５°の範囲
内となるように形成されている。この基準面Ｐ2 は、図
４に示すように、回転中心を通り且つねじれ溝３６の内
壁面に平行な基準面Ｐ1 に垂直な面である。
【００２０】ここで、上記ドリル１０は、通常は高速度
鋼により構成され、好適には、そのドリル１０の表面或
いは少なくともその一次切れ刃５０、二次切れ刃５２、
或いはリーディングエッジ３２の表面に、チタン（Ｔ
ｉ）と、アルミニウム（Ａｌ）、炭素（Ｃ）、および窒
素（Ｎ）のうちの少なくとも１つとから成る硬質被膜、
たとえばＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮなどが１〜５μｍ
の厚さで設けられる。また、上記ドリル１０、またはそ
の表面であって少なくともその一次切れ刃５０、二次切
れ刃５２、或いはリーディングエッジ３２の表面は、超
硬合金やダイヤモンド超高圧焼結体により構成される。
鋼により構成され、好適には、そのドリル１０の表面或
いは少なくともその一次切れ刃５０、二次切れ刃５２、
或いはリーディングエッジ３２の表面に、チタン（Ｔ
ｉ）と、アルミニウム（Ａｌ）、炭素（Ｃ）、および窒
素（Ｎ）のうちの少なくとも１つとから成る硬質被膜、
たとえばＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮなどが１〜５μｍ
の厚さで設けられる。また、上記ドリル１０、またはそ
の表面であって少なくともその一次切れ刃５０、二次切
れ刃５２、或いはリーディングエッジ３２の表面は、超
硬合金やダイヤモンド超高圧焼結体により構成される。
【００２１】本発明者らの実験によれば、ねじれ溝３６
のねじれ角θが２４°、全角θT1およびθT2が１１０°
および９０°、一次切れ刃５０の最大径ｄがＤ×２／
３、ランド３８のヒール部に形成された面取り面６２の
角度γが４０〜５０°、面取り面６２の幅ｗがドリル直
径Ｄ比で１／５〜１／４、バックテーパ部４２の長さＬ
がＤ×２／３、バックテーパ部４２のバックテーパの割
合が１．０〜１．５ｍｍ／１００ｍｍ、ドリル径Ｄが
７．５ｍｍ、小径部４４の径が７．３ｍｍであって、超
硬合金から構成され且つ表面に５μｍの前記硬質被膜が
施された上記ドリル１０を用い、周速が約４０ｍ／ｍｉ
ｎ（１６００ｍｉｎ-1）且つ送り量が０．０１ｍｍ／ｒ
ｅｖという条件に従って、前記複合材料１２に穴１６を
切削した場合には、１２個の穴を充分な穴精度で形成で
きた。因に、図８に示す従来のドリル８０、すなわち一
様の径を備えるためにバックテーパ部が刃部に設けられ
ていない従来のドリル８０によれば複合材料１２に１乃
至２個の穴しか充分な穴精度で形成できなかった。この
従来のドリル８０では、切削抵抗が高いので加工穴の直
径の拡大が大きく、切削熱によってリキッドシム２４の
剥離が半径で１０ｍｍ以上にも及んでいたのである。
のねじれ角θが２４°、全角θT1およびθT2が１１０°
および９０°、一次切れ刃５０の最大径ｄがＤ×２／
３、ランド３８のヒール部に形成された面取り面６２の
角度γが４０〜５０°、面取り面６２の幅ｗがドリル直
径Ｄ比で１／５〜１／４、バックテーパ部４２の長さＬ
がＤ×２／３、バックテーパ部４２のバックテーパの割
合が１．０〜１．５ｍｍ／１００ｍｍ、ドリル径Ｄが
７．５ｍｍ、小径部４４の径が７．３ｍｍであって、超
硬合金から構成され且つ表面に５μｍの前記硬質被膜が
施された上記ドリル１０を用い、周速が約４０ｍ／ｍｉ
ｎ（１６００ｍｉｎ-1）且つ送り量が０．０１ｍｍ／ｒ
ｅｖという条件に従って、前記複合材料１２に穴１６を
切削した場合には、１２個の穴を充分な穴精度で形成で
きた。因に、図８に示す従来のドリル８０、すなわち一
様の径を備えるためにバックテーパ部が刃部に設けられ
ていない従来のドリル８０によれば複合材料１２に１乃
至２個の穴しか充分な穴精度で形成できなかった。この
従来のドリル８０では、切削抵抗が高いので加工穴の直
径の拡大が大きく、切削熱によってリキッドシム２４の
剥離が半径で１０ｍｍ以上にも及んでいたのである。
【００２２】また、ねじれ溝３６のねじれ角θが２４．
５°、全角θT1およびθT2が１００°および６０°、一
次切れ刃５０の最大径ｄがＤ×２／３、ランド３８のヒ
ール部に形成された面取り面６２の角度γが４０〜５０
°、面取り面６２の幅ｗがドリル径Ｄに対する比で１／
４〜１／３、バックテーパ部４２の長さＬがＤ×１、バ
ックテーパ部４２のバックテーパの割合が１．５〜２．
５ｍｍ／１００ｍｍ、ドリル径Ｄが９．１ｍｍ、小径部
４４の径が８．９ｍｍであって、超硬合金から構成され
且つ表面に５μｍの前記硬質被膜が施された上記ドリル
１０を用い、周速が約２０ｍ／ｍｉｎ（６５０ｍｉ
ｎ-1）且つ送り量が０．０５ｍｍ／ｒｅｖという条件に
従って、前記複合材料１４に穴１８を切削した場合に
は、８個の穴を充分な穴精度で形成できた。因に、図８
に示す従来のドリル８０によれば複合材料１４に１個の
穴しか充分な穴精度で形成できなかった。
５°、全角θT1およびθT2が１００°および６０°、一
次切れ刃５０の最大径ｄがＤ×２／３、ランド３８のヒ
ール部に形成された面取り面６２の角度γが４０〜５０
°、面取り面６２の幅ｗがドリル径Ｄに対する比で１／
４〜１／３、バックテーパ部４２の長さＬがＤ×１、バ
ックテーパ部４２のバックテーパの割合が１．５〜２．
５ｍｍ／１００ｍｍ、ドリル径Ｄが９．１ｍｍ、小径部
４４の径が８．９ｍｍであって、超硬合金から構成され
且つ表面に５μｍの前記硬質被膜が施された上記ドリル
１０を用い、周速が約２０ｍ／ｍｉｎ（６５０ｍｉ
ｎ-1）且つ送り量が０．０５ｍｍ／ｒｅｖという条件に
従って、前記複合材料１４に穴１８を切削した場合に
は、８個の穴を充分な穴精度で形成できた。因に、図８
に示す従来のドリル８０によれば複合材料１４に１個の
穴しか充分な穴精度で形成できなかった。
【００２３】上述のように、本実施例のドリル１０によ
れば、外径が１．０〜２．０ｍｍ／１００ｍｍの割合で
減少するバックテーパ部４２が、ドリル径Ｄに対して
０．５〜１．０の割合の軸方向長さＬにわたって刃部３
４の先端部に形成され、且つその刃部３４のうちバック
テーパ部４２に続く部分すなわち小径部４４の径が一定
に形成されているので、複合材料加工用ドリル１０の切
削抵抗が好適に低減される。したがって、本実施例によ
れば、難削材であるβチタン２０のスプリングバックに
拘わらず、高接触圧下の摺動摩擦が軽減されて複合材料
加工用ドリル１０の切削抵抗が好適に低減されるので、
加工された穴の穴精度が高くなると同時に、摩擦熱が少
なくなって加工変質層の厚みが抑制される。また、難削
材であるβチタンの切削や、カーボン繊維の含有率の高
いＣＦＲＰ２２の切削においても、上記のように高接触
圧下の摺動摩擦が軽減される結果、切れ刃が摩耗し難く
なってドリルの寿命が長くされるので、ＣＦＲＰ２２側
の穴の出口においてカーボン繊維が毛羽立つということ
も好適に解消される。
れば、外径が１．０〜２．０ｍｍ／１００ｍｍの割合で
減少するバックテーパ部４２が、ドリル径Ｄに対して
０．５〜１．０の割合の軸方向長さＬにわたって刃部３
４の先端部に形成され、且つその刃部３４のうちバック
テーパ部４２に続く部分すなわち小径部４４の径が一定
に形成されているので、複合材料加工用ドリル１０の切
削抵抗が好適に低減される。したがって、本実施例によ
れば、難削材であるβチタン２０のスプリングバックに
拘わらず、高接触圧下の摺動摩擦が軽減されて複合材料
加工用ドリル１０の切削抵抗が好適に低減されるので、
加工された穴の穴精度が高くなると同時に、摩擦熱が少
なくなって加工変質層の厚みが抑制される。また、難削
材であるβチタンの切削や、カーボン繊維の含有率の高
いＣＦＲＰ２２の切削においても、上記のように高接触
圧下の摺動摩擦が軽減される結果、切れ刃が摩耗し難く
なってドリルの寿命が長くされるので、ＣＦＲＰ２２側
の穴の出口においてカーボン繊維が毛羽立つということ
も好適に解消される。
【００２４】ここで、上記バックテーパ部４２において
シャンク部３０に向かって減少する径の割合が１．０ｍ
ｍ／１００ｍｍ未満となると、βチタン２０のような難
削材のスプリングバックのために加工穴の内周面とバッ
クテーパ部４２および刃部のうちのそれに続く部分とが
高い接触圧で摺接するので、切削抵抗軽減効果が得られ
難くなる。また、上記バックテーパの割合が２．０ｍｍ
／１００ｍｍを超えると、刃部３４のうちのバックテー
パ部４２に続く小径部４４の強度が低下し、工具性能が
劣化する。
シャンク部３０に向かって減少する径の割合が１．０ｍ
ｍ／１００ｍｍ未満となると、βチタン２０のような難
削材のスプリングバックのために加工穴の内周面とバッ
クテーパ部４２および刃部のうちのそれに続く部分とが
高い接触圧で摺接するので、切削抵抗軽減効果が得られ
難くなる。また、上記バックテーパの割合が２．０ｍｍ
／１００ｍｍを超えると、刃部３４のうちのバックテー
パ部４２に続く小径部４４の強度が低下し、工具性能が
劣化する。
【００２５】また、上記バックテーパ部４２の軸方向寸
法Ｌがドリル径Ｄの０．５未満となると、上記バックテ
ーパの割合が１．０ｍｍ／１００ｍｍ 未満となったと
きと同様に、βチタンのような難削材のスプリングバッ
クのために加工穴の内周面とバックテーパ部４２および
刃部のうちのそれに続く部分とが高い接触圧で摺接する
ので、切削抵抗軽減効果が得られ難くなる。反対に、上
記バックテーパ部４２の軸方向寸法Ｌがドリル径Ｄの
１．０を超えると、上記バックテーパの割合が２．０ｍ
ｍ／１００ｍｍを超えたときと同様に、刃部３４のうち
のバックテーパ部４２に続く部分の強度が低下し、工具
性能が劣化する。
法Ｌがドリル径Ｄの０．５未満となると、上記バックテ
ーパの割合が１．０ｍｍ／１００ｍｍ 未満となったと
きと同様に、βチタンのような難削材のスプリングバッ
クのために加工穴の内周面とバックテーパ部４２および
刃部のうちのそれに続く部分とが高い接触圧で摺接する
ので、切削抵抗軽減効果が得られ難くなる。反対に、上
記バックテーパ部４２の軸方向寸法Ｌがドリル径Ｄの
１．０を超えると、上記バックテーパの割合が２．０ｍ
ｍ／１００ｍｍを超えたときと同様に、刃部３４のうち
のバックテーパ部４２に続く部分の強度が低下し、工具
性能が劣化する。
【００２６】また、本実施例のドリル１０の先端には、
一次切れ刃５０および二次切れ刃５２が設けられ、且つ
切りくず破断用のニック５４が設けられていることか
ら、一次切れ刃５０および二次切れ刃５２から発生した
切りくずが分断されるので、難削材であるβチタン２０
を能率よく切削でき、耐久寿命が一層延長される利点が
ある。
一次切れ刃５０および二次切れ刃５２が設けられ、且つ
切りくず破断用のニック５４が設けられていることか
ら、一次切れ刃５０および二次切れ刃５２から発生した
切りくずが分断されるので、難削材であるβチタン２０
を能率よく切削でき、耐久寿命が一層延長される利点が
ある。
【００２７】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
説明したが、本発明はその他の態様においても適用され
る。
説明したが、本発明はその他の態様においても適用され
る。
【００２８】たとえば、前述の実施例の面取り面６２
は、平坦面であったが、Ｒ状すなわち凸状の曲面であっ
てもよい。
は、平坦面であったが、Ｒ状すなわち凸状の曲面であっ
てもよい。
【００２９】また、前述の複合材料１２および１４は、
インコネルなどの耐熱合金板材がβチタン２０に替えて
用いられてもよいし、ケプラーなどの繊維により強化さ
れたプラスチック板材がＣＦＲＰ２２に替えて用いられ
てもよい。また、上記複合材料１２および１４は、アル
ミニウムリチウム合金シートとアミラド繊維層とが交互
に積層されたものなどであってもよい。
インコネルなどの耐熱合金板材がβチタン２０に替えて
用いられてもよいし、ケプラーなどの繊維により強化さ
れたプラスチック板材がＣＦＲＰ２２に替えて用いられ
てもよい。また、上記複合材料１２および１４は、アル
ミニウムリチウム合金シートとアミラド繊維層とが交互
に積層されたものなどであってもよい。
【００３０】なお、上述したのはあくまでも本発明の一
実施例であり、本発明はその主旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変更が加えられ得るものである。
実施例であり、本発明はその主旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変更が加えられ得るものである。
【図１】本発明の一実施例のドリルを示す側面図であ
る。
る。
【図２】図１の実施例の先端を拡大して示す図である。
【図３】図１の実施例のドリルの先端面を示す図であ
る。
る。
【図４】図１のIV−IV断面図である。
【図５】図１の実施例のドリルの後端面を示す図であ
る。
る。
【図６】図１の実施例のドリルが穴加工を行うための複
合材料の構成を示す断面図である。
合材料の構成を示す断面図である。
【図７】図１の実施例のドリルが穴加工を行うための複
合材料の他の例の構成を示す断面図である。
合材料の他の例の構成を示す断面図である。
【図８】従来のドリルの構成を説明する図である。
１０：ドリル １２，１４：複合材料 １６，１８：穴 ３０：シャンク部 ３２：リーディングエッジ ３４：刃部 ３６：ねじれ溝 ４２：バックテーパ部 ４４：小径部 ５０：一次切れ刃 ５２：二次切れ刃
Claims (2)
- 【請求項１】 シャンク部と、先端切れ刃およびリーデ
ィングエッジを有する円柱状の刃部とを備え、難削材を
含む複数種類の材料が積層されてなる複合材料に切削に
よって穴加工する複合材料加工用ドリルにおいて、 前記シャンク部に向かうに従って外径が１．０〜２．０
ｍｍ／１００ｍｍの割合で減少するバックテーパ部を、
ドリル径に対して０．５〜１．０の割合の軸方向長さに
わたって前記刃部の先端部に形成し、該刃部のうち該バ
ックテーパ部に続く部分の径を一定に形成したことを特
徴とする複合材料加工用ドリル。 - 【請求項２】 ねじれ溝のねじれ角は２０〜２８°であ
り、先端切れ刃が全角が１００〜１２０°の一次切れ刃
と該一次切れ刃の外周側に続く全角が４５〜９０°の二
次切れ刃とから構成され、該一次切れ刃の径がドリル径
の１／３〜３／４とされ、複数の切りくず分断用ニック
が該先端切れ刃に異なる径方向位置に形成され、周方向
において前記ねじれ溝の間に位置するランドのヒール部
に回転中心を通る基準面に対する角度が３５〜５５°、
幅寸法のドリル径に対する比が１／５〜１／３の面取り
が設けられ、前記ドリル径が３．１７５〜１５．８７５
ｍｍである請求項１の複合材料加工用ドリル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21731394A JP3534839B2 (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | 複合材料加工用ドリル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21731394A JP3534839B2 (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | 複合材料加工用ドリル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0871824A true JPH0871824A (ja) | 1996-03-19 |
| JP3534839B2 JP3534839B2 (ja) | 2004-06-07 |
Family
ID=16702209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21731394A Expired - Lifetime JP3534839B2 (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | 複合材料加工用ドリル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3534839B2 (ja) |
Cited By (17)
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-
1994
- 1994-09-12 JP JP21731394A patent/JP3534839B2/ja not_active Expired - Lifetime
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