JP2018111177A - ドリルおよびドリルヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】繊維強化プラスチックに穴明け加工を行う場合でもバリ等の発生を抑制できるドリルを提供する。
【解決手段】先端刃が、径方向外側へ向かうに従い軸線方向の基端側へ向けて延びる第１先端刃と、第１先端刃の径方向外側に配置され、径方向外側へ向かうに従い軸線方向の先端側へ向けて延びる第２先端刃と、第２先端刃の径方向外側に配置され、径方向外側へ向かうに従い軸線方向の基端側へ向けて延び、外周刃に連なる第３先端刃と、第２先端刃と第３先端刃との境界に位置する境界頂点と、を有し、境界頂点は、第１先端刃の最内周部より軸線方向の基端側に位置し、第３先端刃は、径方向の最外周部における半径方向すくい角が正角である、ドリル。
【選択図】図１

Description

本発明は、ドリルおよびドリルヘッドに関する。

航空機部品等に用いられるＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）等の複合材料は、穴あけ加工時に、加工穴の内周に繊維層の層間剥離（デラミネーション）、繊維の切り残し（アンカットファイバー）、伸展性の抜けバリ、ひげ等（以下、バリ等と省略）が生じやすい。そこでＣＦＲＰ等からなる被削材に対しては、加工穴の内周にバリ等が発生することを抑制する目的で、専用のドリルが用いられている（例えば特許文献１）。

特開２００９−５０２５３８号公報

ＣＦＲＰなどの繊維強化プラスチックからなる被削材には繊維の方向性が有る。このため、繊維の方向に対して切刃のすくい角を適当に設定しなければ、繊維が引き剥がされやすくなり、バリ等が発生しやすくなる。従来のドリルは、繊維の方向に対する刃先のすくい角を適当に設定して、バリ等の発生を抑制する点において、改善の余地があった。

本発明は、このような背景の下になされたもので、特に炭素繊維強化プラスチックのような繊維強化プラスチックに穴明け加工を行う場合でもバリ等の発生を抑制できるドリルを提供することを目的としている。

このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の一態様のドリルは、軸線回りに回転させられるドリル本体と、前記ドリル本体の外周に形成されて、前記軸線方向に沿うように先端から基端側へ向けて延びる切屑排出溝と、前記切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面と前記ドリル本体の先端面との交差稜線部に形成された先端刃と、を備え、前記先端刃は、径方向外側へ向かうに従い前記軸線方向の基端側へ向けて延びる第１先端刃と、前記第１先端刃の径方向外側に配置され、径方向外側へ向かうに従い前記軸線方向の先端側へ向けて延びる第２先端刃と、前記第２先端刃の径方向外側に配置され、径方向外側へ向かうに従い前記軸線方向の基端側へ向けて延びる第３先端刃と、前記第２先端刃と前記第３先端刃との境界に位置する境界頂点と、を有し、前記境界頂点は、前記第１先端刃の最内周部より前記軸線方向の基端側に位置する。

同様に、一態様のドリルヘッドは、工具本体の先端部に装着されるドリルヘッドであって、工具本体の先端部に装着されるドリルヘッドであって、前記工具本体とともに軸線回りに回転させられるヘッド本体と、前記ヘッド本体の外周に形成されて、前記軸線方向に沿うように先端から基端側へ向けて延びる切屑排出溝と、前記切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面と前記ヘッド本体の先端面との交差稜線部に形成された先端刃と、を備え、前記先端刃は、径方向外側へ向かうに従い前記軸線方向の基端側へ向けて延びる第１先端刃と、前記第１先端刃の径方向外側に配置され、径方向外側へ向かうに従い前記軸線方向の先端側へ向けて延びる第２先端刃と、前記第２先端刃の径方向外側に配置され、径方向外側へ向かうに従い前記軸線方向の基端側へ向けて延びる第３先端刃と、前記第２先端刃と前記第３先端刃との境界に位置する境界頂点と、を有し、前記境界頂点は、前記第１先端刃の最内周部より前記軸線方向の基端側に位置する。

一般に、ドリルによる穴あけ加工時に被削材に作用する軸線方向の切削力（スラスト荷重）は、ドリル先端における最内周部で大きくなりやすい。従来のドリルでは、被削材に対してドリル先端の中央部付近で作用する軸線方向の切削力が、加工穴の内周予定部に伝播し被削材の層間剥離を生じやすかった。
上述の構成によれば、先端刃が、ドリル先端において径方向内側に位置する第１先端刃と、径方向外側に位置する第２先端刃と、を別々に備えている。第１先端刃は、径方向外側へ向かうに従い軸線方向の基端側へ向けて傾き、第２先端刃は、第１先端刃とは逆側に傾いている。これにより、第１先端刃により被削材に生じる軸線方向の切削力は、第２先端刃によりその外側に伝播することが抑制される。上述の構成によれば、加工後の加工穴の内周に層間剥離が発生することを抑制できる。
上述の構成によれば、第２先端刃の径方向外側にチャンファー部として機能する第３先端刃が設けられている。第２先端刃は、径方向外側へ向かうに従い軸線方向の先端側へ向けて延びる。したがって、第２先端刃は、被削材を径方向内側に押し付ける様にして被削材の繊維を切断する。しかしながら、第２先端刃は、被削材を径方向内側に押し付けるために、被削材を抜け出る際に、被削材を弾性変形させて層間剥離および繊維の切れ残しを生じる場合がある。第２先端刃の外側にチャンファー部としての第３先端刃を設けることにより、先端刃が被削材を抜け出る際に、先端刃が被削材の貫通穴開口部周縁を軸線方向に押し付ける作用を小さくできる。すなわち、この開口部周縁の強化繊維を貫通方向に押し出すことなく切断することができ、貫通穴開口部周縁における層間剥離および繊維の切れ残しを抑制できる。
上述の構成によれば、第１先端刃の最内周部が境界頂点より先行して加工対象に接触する。第１先端刃の最内周部は、ドリルの回転中心となる軸線に沿って配置される。したがって、第１先端刃の最内周部が加工対象に対して先行して接触することで、ビビリを生じることなく穿孔の位置決めすることが可能となる。

上述のドリルにおいて、前記第３先端刃は、径方向の最外周部における半径方向すくい角が正角である、構成であってもよい。

上述の構成によれば、第３先端刃は、径方向の最外周部における半径方向すくい角が正角（ポジティブ角）となっている。第３先端刃の最外周部は、先端刃において最も速度が速くなる。また、第３先端刃の最外周部は、先端刃が外周刃と接続する部分であり、穴あけ加工における穴の内周面を形成する部分である。したがって、第３先端刃の最外周部のすくい角を正角とすることで、穴の内周面に対して高速で鋭角の刃先を切りこませて繊維を切り取り、穴の内周面におけるバリの発生を効果的に抑制できる。

上述のドリルにおいて、前記第１先端刃は、前記ドリル本体を前記軸線方向の先端から基端側へ向けて見たドリル正面視で、前記軸線に直交する径方向に沿うように延びており、前記第１先端刃のすくい面は、前記軸線と平行となる、構成であってもよい。

上述の構成によれば、第１先端刃のすくい面が、ドリル本体の軸線に平行となるように形成されている。したがって、第１先端刃の軸方向すくい角（アキシャルレーキ角）は、ネガティブ角（０°）とされる。そして、ドリル正面視において、第１先端刃が、ドリル本体の径方向に沿うように延びている。つまり、第１先端刃は、芯上がりでも芯下がりでもない、芯高ゼロとなるように設定されている。このようなドリルにより、一方向を繊維方向とするＣＦＲＰ等の被削材を穴あけ加工すると、被削材の繊維方向に対向する方向に刃先が回転する領域においてもバリ等の発生を顕著に抑制できる。すなわち、上述の構成によれば、第１先端刃の刃先が被削材の繊維方向に対して逆目に切り込むことがなく、刃先が繊維方向に対し垂直に切り込み繊維の切り残しの発生を抑制できる。

上述のドリルにおいて、前記境界頂点の回転軌跡の直径が、前記ドリル本体の最大直径に対して５０％以上である、構成であってもよい。

上述の構成によれば、第２先端刃の径方向外側の端部を、十分に外側に配置することができる。先端刃は、径方向外側に向かうほど速度が速くなる。したがって、上述の構成によれば、第２先端刃の径方向端部の速度を高めて、第２先端刃の切削性を高めることができ、第２先端刃による被削材の層間剥離および繊維の切り残しを抑制できる。

上述のドリルにおいて、前記第３先端刃は、基端側に向かうに従い前記軸線から離れる方向に傾いており、径方向内側から径方向外側に向かうに従い、前記軸線に対する傾きが小さくなっている、構成であってもよい。

上述の構成によれば、第３先端刃は、径方向外側に向かうに従い、軸線に対して傾きを小さくする。第３先端刃から被削材に作用する切削力は、径方向外側に向かうに従い、周方向へ向けた分力が大きくなり軸線方向の分力が小さくなる。これにより、加工される穴の内周面を形成する部分において層間剥離させる荷重を小さくすることができ、被削材の層間剥離を抑制できる。

上述のドリルにおいて、前記第１先端刃の回転後方側に連なる一次先端逃げ面と、前記一次先端逃げ面の回転後方側に連なる二次先端逃げ面と、を有する、構成であってもよい。

上述の構成によれば、第１先端刃の回転後方側に、一次先端逃げ面および二次先端逃げ面がこの順に形成されている。したがって、一次先端逃げ面が摩耗した場合であっても、二次先端逃げ面の作用に、十分な逃げを確保することができる。

上述のドリルは、軸線方向において、前記第２先端刃が前記第１先端刃の３０％以上の領域と重なりあっている、構成としてもよい。

この構成によれば、第１先端刃により被削材に層間剥離を生じさせる軸線方向の切削力が、第２先端刃により外周側に伝播することをより確実に抑制できる。

本発明のドリルおよびドリルヘッドによれば、被削材に穴あけ加工した加工穴の内周の仕上げ精度を、安定して高めることができる。

第１実施形態のドリルの側面図である。 第１実施形態のドリルの正面図である。 図１の領域IIIの拡大図である。 図１のIV−IV線に沿うドリルの断面図である。 第２実施形態のドリルの側面図である。 第２実施形態のドリルの正面図である。 第３実施形態のドリルの側面図である。 第３実施形態のドリルの正面図である。

以下、図面を参照して本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴部分をわかりやすくするために、特徴とならない部分を便宜上省略して図示している場合がある。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態のドリル１０の側面図である。また、図２は、先端面側から見たドリル１０の正面図である。

〔ドリルの概略構成〕
図１および図２に示されるように、本実施形態のドリル１０は、軸線Ｏを中心とした概略円柱状をなし、超硬合金等の硬質材料により形成されたドリル本体１を有している。ドリル本体１は、その軸線Ｏ方向の基端側部分が円柱状のままのシャンク部（不図示）とされ、軸線Ｏ方向の先端側部分が切れ刃を有する刃部とされる。なお、切れ刃には、後述する先端刃２０および外周刃４が含まれる。

ドリル１０は、ドリル本体１のシャンク部が工作機械の主軸や、ボール盤および電動ドリルの三爪チャック等に着脱可能に装着された状態で使用される。ドリル１０は、ドリル本体１が軸線Ｏ回りのうちドリル回転方向Ｔに回転させられつつ、軸線Ｏ方向に沿う先端側（図１における下側）へ送り出されて、刃部により被削材に切り込んで穴あけ加工する。

ドリル１０の加工対象である被削材は、例えば、航空機部品等に用いられるＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）や、ＣＦＲＰにチタンやアルミニウム等の金属板が積層されてなる複合材料等が挙げられる。本明細書では、これらを総じてＣＦＲＰ等ということがある。

〔本明細書で用いる向き（方向）の定義〕
本明細書では、ドリル本体１の軸線Ｏに沿う方向（軸線Ｏ方向）のうち、シャンク部から刃部へ向かう方向を先端側（図１における下側）といい、刃部からシャンク部へ向かう方向を基端側（図１における上側）という。
また、軸線Ｏに直交する方向を径方向といい、径方向のうち、軸線Ｏに接近する向きを径方向内側といい、軸線Ｏから離間する向きを径方向外側という。
また、軸線Ｏ回りに周回する方向を周方向といい、周方向のうち、切削時にドリル１０が回転させられる向きをドリル回転方向Ｔといい、これとは反対の回転方向を、ドリル回転方向Ｔとは反対側（反ドリル回転方向）という。

〔ドリル本体の外周〕
ドリル本体１の外周には、軸線Ｏ方向に沿うように先端から基端側へ向けて延びる切屑排出溝２と、切屑排出溝２のドリル回転方向Ｔを向く壁面２ａとドリル本体１の外周面との交差稜線部に形成された外周刃４と、が設けられている。

ドリル本体１の外周のうち、切屑排出溝２以外の外周面には、マージン部１１と、二番取り面１５と、が形成されている。
マージン部１１は、外周刃４のドリル回転方向Ｔとは反対側に連なる。マージン部１１は、外周刃４に沿って延びるとともに、この外周刃４と同径とされてドリル本体１の刃部における最外径部分をなす。
二番取り面１５は、マージン部１１のドリル回転方向Ｔとは反対側に連なる。二番取り面１５は、外周刃４およびマージン部１１よりも小径とされている。

〔切屑排出溝〕
本実施形態では、ドリル本体１の外周において切屑排出溝２が、周方向に互いに間隔をあけて複数形成されている。切屑排出溝２は、ドリル本体１の先端面６にそれぞれ開口している。また、切屑排出溝２は、軸線Ｏ方向の先端から基端側へ向かうに従い漸次ドリル回転方向Ｔとは反対側へ向けてねじれて、螺旋状に延びている。

切屑排出溝２においてドリル回転方向Ｔを向く壁面２ａのうち、後述する先端刃２０を介して先端面６に連なる先端部には、ギャッシュすくい面２ｃが形成されている。ギャッシュすくい面２ｃは、軸線Ｏに平行となるように形成されている。本実施形態では、ギャッシュすくい面２ｃが、三角形状をなしている。切屑排出溝２のうち、ギャッシュすくい面２ｃよりも軸線Ｏ方向の基端側に位置する部分（つまりギャッシュすくい面２ｃ以外の部位）は、ギャッシュすくい面２ｃから軸線Ｏ方向の基端側へ向かうに従い漸次ドリル回転方向Ｔとは反対側へ向けてねじれて延びている。

図１および図２に示されるように、複数（本実施形態では２条）の切屑排出溝２は、軸線Ｏに関して回転対称位置となるように配置されている。また、複数の切屑排出溝２は、ドリル本体１の外周において、周方向に等間隔をあけて（等ピッチで）配置されている。具体的に、本実施形態のドリル１０は、ドリル本体１に２条の切屑排出溝２が軸線Ｏに関して１８０°回転対称に配置された、ツイストドリルとなっている。

切屑排出溝２は、特に図示していないが、ドリル本体１の軸線Ｏ方向に沿う例えば中央部付近において、径方向外側へ向けて外周面に切れ上がっている。ドリル本体１において、軸線Ｏ方向に沿う切屑排出溝２が形成された範囲が刃部とされ、この範囲よりも基端側がシャンク部とされている。

切屑排出溝２は、溝の内周が凹曲面状をなしている。切屑排出溝２は、径方向内側およびドリル回転方向Ｔへ向けて凹状に窪むように形成されている。また切屑排出溝２は、その周方向に沿う中央部付近において、溝深さが最も深くなる（溝の内周が軸線Ｏに最も接近する）ように形成されている。

〔外周刃、マージン部〕
マージン部１１は、切屑排出溝２のドリル回転方向Ｔを向く壁面２ａに連なる。マージン部１１は、後述する先端刃２０の最外径（先端刃２０の径方向の外端が軸線Ｏ回りに回転して形成される回転軌跡の円の直径φＤ）と略等しい外径の仮想円筒面上に位置するように形成されている。ドリル本体１において、切屑排出溝２のドリル回転方向Ｔを向く壁面２ａとマージン部１１との交差稜線部が、外周刃４とされている。

本実施形態では、外周刃４およびマージン部１１は、螺旋状の切屑排出溝２に沿って軸線Ｏ方向の先端から基端側へ向かうに従い漸次ドリル回転方向Ｔとは反対側へ向けてねじれて、螺旋状に延びている。つまり、切屑排出溝２、外周刃４およびマージン部１１は、互いにねじれ角（リード、軸方向傾斜角）が等しくされている。外周刃４のねじれ角は、例えば、４０°以下である。

〔二番取り面〕
ドリル本体１の外周面のうち、マージン部１１とマージン部１１のドリル回転方向Ｔとは反対側に隣り合う切屑排出溝２との間に位置する部分が、二番取り面１５とされている。特に図示していないが、外周刃４の軸線Ｏ回りの回転軌跡に対して、二番取り面１５は、径方向内側に後退して配置されている。

二番取り面１５は、ドリル本体１の外周面におけるマージン部１１に対し、ドリル回転方向Ｔとは反対側に連なっている。二番取り面１５は、マージン部１１の外径よりも小さい外径とされている。二番取り面１５が外周刃４の回転軌跡から径方向内側へ向けて後退する後退量（二番取り深さ）は、二番取り面１５における周方向の全域にわたって、一定とされていてもよい。また、二番取り面１５は、そのドリル回転方向Ｔの端部からドリル回転方向Ｔとは反対側へ向かうに従い漸次外周刃４の回転軌跡から径方向内側へ向けた後退量が大きくされていてもよい。

〔ヒール部〕
また、ドリル本体１の外周のうち、二番取り面１５と、切屑排出溝２のドリル回転方向Ｔとは反対側を向く壁面２ｂとの交差稜線部が、ヒール部１３とされている。ヒール部１３は、ドリル回転方向Ｔとは反対側に向けて尖っている。ヒール部１３は、切屑排出溝２に沿って延びる稜線状をなしている。

〔ドリル本体の先端〕
ドリル本体１の先端部には、ドリル１０の先端側（ドリル送り方向）を向く先端面６と、切屑排出溝２のドリル回転方向Ｔを向く壁面２ａと先端面６との交差稜線部に形成された先端刃２０と、先端面６と先端面６のドリル回転方向Ｔとは反対側に隣り合う切屑排出溝２との間に位置するシンニング面９と、が備えられる。

〔先端面〕
図２に示すように、先端面（先端逃げ面）６は、第１逃げ面６１と第２逃げ面６２と第３逃げ面６３とを有する。第１逃げ面６１は、先端刃２０の第１先端刃２１からドリル回転方向Ｔとは反対側に向かうに従い軸線Ｏ方向の基端側へ向けて傾斜する。第２逃げ面は、先端刃２０の第２先端刃２２からドリル回転方向Ｔとは反対側に向かうに従い軸線Ｏ方向の基端側へ向けて傾斜する。第３逃げ面６３は、先端刃２０の第３先端刃２３からドリル回転方向Ｔとは反対側に向かうに従い軸線Ｏ方向の基端側へ向けて傾斜する。第１逃げ面６１、第２逃げ面６２および第３逃げ面６３は、ドリル回転方向Ｔとは反対側に向かうに従い漸次軸線Ｏ方向の基端側へ向けてそれぞれ傾斜している。これにより、第１先端刃２１、第２先端刃２２、第３先端刃２３に、それぞれ逃げ角が付与されている。

図２に示されるドリル正面視において、第１逃げ面６１は、１辺を第１先端刃２１とする三角形状をなす。図２に仮想線（二点鎖線）で境界が図示されているように、第１逃げ面６１は、一次先端逃げ面６１ａと、二次先端逃げ面６１ｂとを有していてもよい。この場合、一次先端逃げ面６１は、第１先端刃２１の回転後方側に連なる。また、二次先端逃げ面６１ｂは、一次先端逃げ面６１ａの回転後方側に連なる。第１逃げ面６１が、一次先端逃げ面６１ａおよび二次先端逃げ面６１ｂを有することで、一次先端逃げ面が摩耗した場合であっても、二次先端逃げ面６１ｂによって十分な逃げを確保できる。

先端面６には、クーラント孔が開口していてもよい。クーラント孔の開口形状は、円形状をなしているが、これに限定されるものではなく、例えばそれ以外の多角形状や楕円形状等であってもよい。クーラント孔内には、工作機械の主軸等から供給されるクーラントが流通し、このクーラントは、ドリル本体１の先端部および被削材の加工部位に流出させられる。

〔シンニング面〕
シンニング面９は、切屑排出溝２の先端部に位置している。シンニング面９は、切屑排出溝２のドリル回転方向Ｔとは反対側を向く壁面２ｂから溝底にかけての領域と、先端面６との間に位置する部分に形成されている。言い換えると、シンニング面９は、先端面６と、先端面６のドリル回転方向Ｔとは反対側に隣り合う切屑排出溝２と、の間に位置する。

シンニング面９は、先端面６からドリル回転方向Ｔとは反対側に向かうに従い軸線Ｏ方向の基端側へ向けて傾斜している。シンニング面９におけるドリル回転方向Ｔに沿う単位長さあたりの軸線Ｏ方向へ向けた変位量（つまり傾き）は、先端面６における変位量よりも大きくなっている。

〔先端刃〕
図１および図２に示されるように、先端刃２０は、切屑排出溝２のドリル回転方向Ｔを向く壁面２ａとドリル本体１の先端面６との交差稜線部に形成されている。なお、壁面２ａの先端部の一部には、ギャッシュすくい面２ｃが形成されている。したがって、先端刃２０の一部は、ギャッシュすくい面２ｃと先端面６との交差稜線に位置する。また、先端刃２０は、ギャッシュすくい面２ｃおよび壁面２ａをすくい面とし、先端面６を逃げ面としている。先端刃２０は、ドリル本体１における軸線Ｏ上から径方向の外端（最外周）にわたって延びている。

先端刃２０は、第１先端刃２１、第２先端刃２２および第３先端刃２３を有する。第１先端刃２１、第２先端刃２２および第３先端刃２３は、それぞれ径方向内側から径方向外側に向かって延びる。第１先端刃２１、第２先端刃２２および第３先端刃２３は、径方向内側から径方向外側に向かって、この順で並んでいる。

図１に示すように、第１先端刃２１は、内側部２１ａと、内側部２１ａより径方向外側に位置する外側部２１ｂとを有している。内側部２１ａおよび外側部２１ｂは、径方向外側へ向かうに従い軸線Ｏ方向の基端側へ向けて傾いた方向に延びる。外側部２１ｂの傾きは、内側部２１ａの傾きより大きい。したがって、内側部２１ａと外側部２１ｂの境界部は、凸部となる。第１先端刃２１の最内周部２１ｃは、内側部２１ａの径方向の最内側に位置する。

第１先端刃２１の内側部２１ａは、ギャッシュすくい面２ｃと先端面６との交差稜線に位置する。ギャッシュすくい面２ｃは、内側部２１ａのすくい面として機能する。上述したように、ギャッシュすくい面２ｃは、軸線Ｏに平行となるように形成されている。

図２に示すように、第１先端刃２１の内側部２１ａは、ドリル本体１を軸線Ｏ方向の先端から基端側へ向けて見たドリル正面視で、径方向に沿うように延びている。なお、本明細書において、「径方向に沿うように延びている」とは、ドリル正面視において、ドリル本体１の径方向と刃長方向と、の間に形成される角度が、ゼロに近い小さな値（略０°）とされていることを指す。具体的には角度が、例えば５°以下（０〜５°）であることを意味する。つまり、本実施形態の第１先端刃２１の内側部２１ａは、芯上がりでも芯下がりでもない、芯高ゼロとなるように設定されている。

ここで、上記「芯高」について説明する。芯高（芯高寸法）とは周知のように、ドリル正面視において、先端刃の刃長方向に平行で軸線を通る仮想直線ＶＬに対して、先端刃が離間させられる距離である。先端刃の刃長方向に平行で軸線Ｏを通る仮想直線ＶＬに対して、先端刃が離間させられる距離Ｌが、芯高である。そして、仮想直線に対して先端刃がドリル回転方向Ｔに位置する場合は「芯上がり」、ドリル回転方向Ｔとは反対側に位置する場合は「芯下がり」である。
本実施形態のドリル１０は、第１先端刃２１の内側部２１ａの芯高がゼロである。具体的には、このドリル正面視において、第１先端刃２１の内側部２１ａが直線状をなしており、刃長全域にわたって、芯高がゼロに設定されている。
なお、本明細書において、「芯高がゼロである」とは、芯高が完全にゼロである場合のみならず、内側部２１ａの芯高がゼロに近い小さな値（略０）とされていることを指す。具体的には、芯高がドリル本体１の最大直径に対して３％以下である場合を含む。

第１先端刃２１の内側部２１ａのすくい面（ギャッシュすくい面２ｃ）は、ドリル本体１の軸線Ｏに平行となるように形成されている。したがって、第１先端刃２１の内側部２１ａの軸方向すくい角（アキシャルレーキ角）は、内側部２１ａの刃長全域にわたって、ネガティブ角（０°）とされている。
第１先端刃２１の内側部２１ａの軸方向すくい角がネガティブ角（０°）とされ、かつ、内側部２１ａが径方向に沿うように延びている（芯高ゼロとされている）。したがって、内側部２１ａの半径方向すくい角（ラジアルレーキ角）は、ネガティブ角（０°）とされている。

第２先端刃２２は、第１先端刃２１の径方向外側に配置されている。第２先端刃２２は、径方向外側へ向かうに従い軸線Ｏ方向の先端側へ向けて傾いた方向に延びる。第２先端刃２２は、第１先端刃２１と反対側に傾いて延びている。このため、第１先端刃２１と第２先端刃２２の境界部は、凹部となる。第２先端刃２２は、第１先端刃の軸線Ｏ方向に沿う３０％以上の領域に、軸線Ｏ方向において重なっていることが好ましい。

第１先端刃２１の最外周部２３ａおよび第２先端刃２２は、切屑排出溝２のドリル回転方向Ｔを向く壁面２ａとの交差稜線に位置する。したがって壁面２ａは、第１先端刃２１の最外周部２３ａおよび第２先端刃２２のすくい面として機能する。

第３先端刃２３は、第２先端刃２２の径方向外側に配置されている。第３先端刃２３は、径方向外側へ向かうに従い軸線Ｏ方向の基端側へ向けて傾いて延びている。第２先端刃２２と第３先端刃２３の境界部は、凸部となる。第３先端刃２３は、第２先端刃２２のチャンファー部として機能する。第２先端刃２２と第３先端刃２３との境界には、境界頂点２４が位置する。境界頂点２４は、第１先端刃２1の最内周部２１ｃより軸線Ｏ方向の基端側に位置する。

ドリル本体１を回転させることで、境界頂点２４は、直径ｄ２４の回転軌跡を描く。ドリル本体１の回転軌跡の直径ｄ２４は、ドリル本体１の最大直径Ｄに対して５０％以上であることが好ましい。
ドリル本体１の最大直径Ｄは、ドリル１０により穿孔される穴の直径と一致する。本実施形態において、ドリル本体１の最大直径Ｄは、外周刃４の直径と一致する。なお、ドリル本体１にバックテーパが与えられている場合、ドリル本体１の最大直径は、外周刃４の軸線Ｏ方向の先端部であって、外周刃４と第３先端刃２３の境界部（すなわち、第３先端刃２３の最外周部２３ａ）の回転軌跡の直径となる。

図２に示すように、第２先端刃２２および第３先端刃２３は、境界頂点２４の近傍において、他の部分と異なるすくい角（軸方向すくい角および半径方向すくい角）の頂点近傍すくい面２４ａを有する。頂点近傍すくい面２４ａは、第１先端刃２１の内側部２１ａのすくい面（ギャッシュすくい面２ｃ）と同一面に形成されている。したがって、頂点近傍すくい面２４ａは、ドリル本体１の軸線Ｏに平行となるように形成されている。また、頂点近傍すくい面２４ａは、ドリル本体１を軸線Ｏ方向の先端から基端側へ向けて見たドリル正面視で、径方向に沿うように延びている。したがって、頂点近傍すくい面２４ａの軸方向すくい角（アキシャルレーキ角）および半径方向すくい角（ラジアルレーキ角）は、ネガティブ角（０°）とされている。

図３は、図１の領域IIIの拡大図である。図３に示すように、第３先端刃２３は、径方向の最外周部２３ａにおいて、外周刃４に連なる。第３先端刃２３は、第１直線部２３ｅと、第１直線部２３ｅより径方向外側に位置する第２直線部２３ｆとを有する。第１直線部２３ｅおよび第２直線部２３ｆは、それぞれ直線的に延びる。また、第１直線部２３ｅおよび第２直線部２３ｆは、それぞれ基端側に向かうに従い軸線Ｏから離れる方向に傾いている。軸線Ｏに対する第１直線部２３ｅの傾きは、軸線Ｏに対する第２直線部２３ｆの傾きより大きい。すなわち、第３先端刃２３は、径方向内側から径方向外側に向かうに従い、軸線Ｏに対する傾きが小さくなっている。

図４は、第３先端刃２３の最外周部２３ａを通過する図１のIV−IV線に沿うドリル１０の断面図である。図４に示すように、第３先端刃は、径方向の最外周部２３ａにおける半径方向すくい角（ラジアルレーキ角）θ２３ａが正角である。

〔本実施形態による作用効果〕
一般的に、ドリルによる穴あけ加工時に被削材に作用する軸線Ｏ方向の切削力（スラスト荷重）は、ドリル先端における径方向内側の部分（軸線を含む径方向の中央部付近）で大きくなりやすい。このため、従来のドリルでは、被削材に対してドリル先端の中央部付近から作用する軸線Ｏ方向の切削力が、加工穴の内周予定部に伝播し層間剥離を生じやすかった。
本実施形態によれば、径方向外側へ向かうに従い軸線Ｏ方向の基端側へ向けて延びる第１先端刃２１の外側に、径方向外側へ向かうに従い軸線Ｏ方向の先端側へ向けて延びる第２先端刃２２が設けられている。これにより、第１先端刃２１により被削材に生じて層間剥離の原因となる軸線Ｏ方向の切削力は、第２先端刃２２によりその外側に伝播することを抑制される。したがって、加工後の加工穴の内周に層間剥離が発生することを抑制できる。

本実施形態では、第２先端刃２２は、第１先端刃の軸線Ｏ方向に沿う３０％以上の領域に、軸線Ｏ方向において重なっている。これにより、第１先端刃２１により被削材に層間剥離を生じさせる軸線Ｏ方向の切削力が、第２先端刃２２により外周側に伝播することをより確実に抑制できる。

本実施形態によれば、第２先端刃２２の径方向外側にチャンファー部として機能する第３先端刃２３が設けられている。第２先端刃２２は、径方向外側へ向かうに従い軸線Ｏ方向の基端側へ向けて延びため、第２先端刃２２は、被削材を径方向内側に押し付ける様にして被削材の繊維を切断する。この際に、第２先端刃２２は、被削材を弾性変形させて、被削材に層間剥離および繊維の切れ残しを生じる場合がある。第２先端刃２２の外側にチャンファー部としての第３先端刃を設けることにより、先端刃２０が被削材を抜け出る際に、先端刃２０が被削材の貫通穴開口部周縁を軸線Ｏ方向に押し付ける作用を小さくできる。すなわち、この開口部周縁の強化繊維を貫通方向に押し出すことなく切断することができ、貫通穴開口部周縁における層間剥離および繊維の切れ残しを抑制できる。

本実施形態によれば、第２先端刃２２と第３先端刃２３との間に位置する境界頂点２４が、第１先端刃２１の最内周部２１ｃより軸線Ｏ方向の基端側に位置する。このため、第１先端刃２１の先端が境界頂点２４より先行して加工対象に対して接触する。第１先端刃２１の最内周部２１ｃは、ドリルの回転中心となる軸線Ｏに沿って配置される。したがって、第１先端刃２１の先端部が加工対象に対して先行して接触することで、ビビリを生じることなく穿孔の位置決めすることが可能となる。

本実施形態によれば、図４に示すように、第３先端刃２３は、径方向の最外周部２３ａにおける半径方向すくい角θ２３ａが正角（ポジティブ角）となっている。第３先端刃２３の最外周部２３ａは、先端刃２０において最も速度が速くなる。また、第３先端刃２３の最外周部２３ａは、先端刃２０が外周刃４と接続する部分であり、穴あけ加工における穴の内周面を形成する部分である。したがって、第３先端刃２３の最外周部２３ａの半径方向すくい角θ２３ａを正角とすることで、穴の内周面に対して高速で鋭角の刃先を切りこませて繊維を切り取り、バリ等の発生を抑制できる。

本実施形態によれば、第１先端刃２１の内側部２１ａのすくい面となる切屑排出溝のギャッシュすくい面が、ドリル本体の軸線に平行となるように形成されている。したがって、第１先端刃２１の内側部２１ａの軸方向すくい角は、ネガティブ角（０°）とされる。そして、ドリル正面視において、第１先端刃２１が、ドリル本体１の径方向に沿うように延びている。つまり、第１先端刃２１は、芯上がりでも芯下がりでもない、芯高ゼロとなるように設定されている。このようなドリル１０により、一方向を繊維方向とするＣＦＲＰ等の被削材を穴あけ加工すると、被削材の繊維方向に対向する方向に刃先が回転する領域においてもバリ等の発生を顕著に抑制できる。すんわち、本実施形態によれば、第１先端刃２１の刃先が被削材の繊維方向に対して逆目に切り込むことがなく、刃先が繊維方向に対し垂直に切り込み繊維の切り残しの発生を抑制できる。

本実施形態の先端刃２０は、境界頂点２４の近傍における頂点近傍すくい面２４ａが、ギャッシュすくい面２ｃと同一平面内に形成されている。頂点近傍すくい面２４ａは、ドリル本体１の軸線Ｏに平行となるように形成されている。したがって、頂点近傍すくい面２４ａの軸方向すくい角（アキシャルレーキ角）および半径方向すくい角（ラジアルレーキ角）は、ネガティブ角（０°）とされており、ギャッシュすくい面２ｃと同様の効果を奏する。すなわち、本実施形態によれば、境界頂点２４の近傍において刃先が被削材の繊維方向に対して逆目に切り込むことがなく、刃先が繊維方向に対し垂直に切り込み繊維の切り残しの発生を抑制できる。

本実施形態では、図１に示すように、境界頂点２４の回転軌跡の直径ｄ２４が、ドリル本体１の最大直径Ｄに対して５０％以上であるため、第２先端刃２２の径方向外側の端部を、十分に外側に配置することができる。先端刃は、径方向外側に向かうほど速度が速くなる。したがって、本実施形態によれば、第２先端刃２２の径方向端部の速度を高めて、第２先端刃２２の切削性を高めることができ、第２先端刃２２による被削材の層間剥離および繊維の切り残しを抑制できる。

本実施形態では、第３先端刃２３は、径方向外側に向かうに従い、軸線Ｏに対する傾きを小さくする。先端刃から被削材に作用する切削力の軸線Ｏ方向の分力は、先端刃の傾きを軸線Ｏに近づけるに従い小さくなる。本実施形態によれば、第３先端刃２３から被削材に作用する切削力は、径方向外側に向かうに従い、周方向へ向けた分力が大きくなり軸線Ｏ方向の分力が小さくなる。これにより、加工される穴の内周面を形成する部分において層間剥離させる荷重を小さくすることができ、被削材の層間剥離を抑制できる。
なお、本実施形態の第３先端刃２３は、第１直線部２３ｅと、第１直線部２３ｅより径方向外側に位置し、第１直線部２３ｅより軸線Ｏに対する傾きが小さい第２直線部２３ｆとを有する。しかしながら、第３先端刃２３は、径方向外側に向かうに従い徐々に軸線Ｏに対する傾きを小さくする曲線状に形成されていてもよい。

本実施形態のドリル１０は、ドリル本体１の外周に、一対（２条）の切屑排出溝２が周方向に間隔をあけて配置されるとともに、先端刃２０が一対（２つ）形成された２枚刃のドリル（ツイストドリル）であるが、これに限定されるものではない。すなわち、ドリル本体１の外周に、３条以上の切屑排出溝２が周方向に間隔をあけて配置されるとともに、先端刃２０が３つ以上形成された３枚刃以上のドリル１０〜３０にも適用可能である。

本実施形態のドリル１０は、ドリル本体１が、超硬合金等の硬質材料により形成されているとしたが、ドリル本体１の材質はこれに限定されるものではない。また、ドリル本体１の刃部に対して、ダイヤモンド被膜等のコーティング膜が被覆されていてもよい。

本実施形態のドリル１０は、ソリッドタイプの一体成形されたドリルである。しかしながら、同様の構成は、刃先交換式ドリルの工具本体の先端部に着脱可能に装着されるドリルヘッドや、工具本体の先端部にろう付け等により固定状態で装着されるドリルヘッドに対しても適用可能である。
すなわち、特に図示していないが、本参考例は、工具本体とともに軸線Ｏ回りに回転させられるヘッド本体（前述の参考例で説明したドリル本体１に相当）と、ヘッド本体の外周に形成されて、軸線Ｏ方向に沿うように先端から基端側へ向けて延びる切屑排出溝２と、切屑排出溝２のドリル回転方向Ｔを向く壁面２ａとヘッド本体の先端面６との交差稜線部に形成された先端刃２０と、を備えたドリルヘッドに対しても、採用することができる。

＜第２実施形態＞
図５は、第２実施形態のドリル１１０の側面図である。また、図６は、先端面側から見たドリル１１０の正面図である。
本実施形態のドリル１１０は、前述の実施形態で説明したドリル１０と比較して、先端刃１２０の構成が主に異なる。なお、前述の第１実施形態と同じ構成要素については詳細な説明を省略する。

本実施形態のドリル１１０は、軸線Ｏを中心とした概略円柱状をなすドリル本体１０１を有している。ドリル本体１０１の外周には、切屑排出溝１０２と、切屑排出溝１０２に沿って形成された外周刃１０４と、が設けられている。また、ドリル本体１０１の先端面１０６には、先端刃１２０が設けられている。

先端刃１２０は、切屑排出溝１０２のドリル回転方向Ｔを向く壁面１０２ａとドリル本体１０１の先端面１０６との交差稜線部に形成されている。なお、壁面１０２ａの先端部の一部には、ギャッシュすくい面１０２ｃが形成されている。第１実施形態と同様に、ギャッシュすくい面１０２ｃは、軸線Ｏに平行となるように形成されている。

ドリル１１０の先端刃１２０は、第１先端刃１２１、第２先端刃１２２および第３先端刃１２３を有する。第１先端刃１２１、第２先端刃１２２および第３先端刃１２３は、それぞれ径方向内側から径方向外側に向かって延びる。第１先端刃１２１、第２先端刃１２２および第３先端刃１２３は、径方向内側から径方向外側に向かって、この順で並んでいる。

第１先端刃１２１は、径方向外側へ向かうに従い軸線Ｏ方向の基端側へ向けて傾いた方向に延びる。本実施形態の第１先端刃１２１は、第１実施形態と比較して、軸線Ｏに対する角度が小さい。第１先端刃１２１は、軸線Ｏに沿ってドリル１１０を被削材に近づけた際に、最初に被削材に接触する部分である。第１先端刃１２１の軸線Ｏに対する角度を小さくすることで、ドリル１１０が被削材に喰い付く際のドリルの安定性を高めることができる。したがって、本実施形態のドリル１１０は、ハンドドリルとしての使用に適している。
第２先端刃１２２は、第１先端刃１２１の径方向外側に配置されている。第２先端刃１２２は、径方向外側へ向かうに従い軸線Ｏ方向の先端側へ向けて傾いた方向に延びる。第２先端刃１２２は、第１先端刃１２１と反対側に傾いて延びている。
第３先端刃１２３は、第１直線部１２３ｅと、第１直線部１２３ｅより径方向と側に位置する第２直線部１２３ｆとを有する。第１直線部１２３ｅおよび第２直線部１２３ｆは、径方向外側へ向かうに従い軸線Ｏ方向の基端側へ向けて傾いた方向に直線的に延びる。第２直線部１２３ｆの傾きは、第１直線部１２３ｅの傾きより大きい。また、第３先端刃１２３は、径方向内側から径方向外側に向かうに従い、軸線Ｏに対する傾きが小さくなっている。

第１先端刃１２１、第２先端刃１２２および第３先端刃１２３の第１直線部１２３ｅは、ドリル本体１０１を軸線Ｏ方向の先端から基端側へ向けて見たドリル正面視で、径方向に沿うように延びている。したがって、本実施形態の第１先端刃１２１、第２先端刃１２２および第３先端刃１２３の第１直線部１２３ｅは、芯上がりでも芯下がりでもない、芯高ゼロとなるように設定されている。

第１先端刃１２１、第２先端刃１２２および第３先端刃１２３の第１直線部１２３ｅは、ギャッシュすくい面１０２ｃと先端面１０６との交差稜線に位置する。ギャッシュすくい面１０２ｃは、第１先端刃１２１、第２先端刃１２２および第３先端刃１２３の第１直線部１２３ｅのすくい面として機能する。

第１先端刃１２１、第２先端刃１２２および第３先端刃１２３の第１直線部１２３ｅのすくい面（ギャッシュすくい面１０２ｃ）は、ドリル本体１０１の軸線Ｏに平行となるように形成されている。したがって、第１先端刃１２１、第２先端刃１２２および第３先端刃１２３の第１直線部１２３ｅの軸方向すくい角（アキシャルレーキ角）は、刃長全域にわたって、ネガティブ角（０°）とされている。
第１先端刃１２１、第２先端刃１２２および第３先端刃１２３の第１直線部１２３ｅの軸方向すくい角がネガティブ角（０°）とされ、かつ芯高ゼロとされている。したがって、第１先端刃１２１、第２先端刃１２２および第３先端刃１２３の第１直線部１２３ｅの半径方向すくい角は、ネガティブ角（０°）とされている。

本実施形態によれば、一方向を繊維方向とするＣＦＲＰ等の被削材を穴あけ加工すると、被削材の繊維方向に対向する方向に刃先が回転する領域においてもバリ等の発生を顕著に抑制できる。すんわち、本実施形態によれば、第１先端刃１２１、第２先端刃１２２および第３先端刃１２３の第１直線部１２３ｅの刃先が被削材の繊維方向に対して逆目に切り込むことがなく、刃先が繊維方向に対し垂直に切り込み繊維の切り残しの発生を抑制できる。

＜第３実施形態＞
図７は、第３実施形態のドリル２１０の側面図である。また、図８は、先端面側から見たドリル２１０の正面図である。
本実施形態のドリル２１０は、前述の実施形態で説明したドリル１０と比較して、先端刃２２０のすくい角の構成が主に異なる。なお、前述の第１実施形態と同じ構成要素については詳細な説明を省略する。

本実施形態のドリル２１０は、切屑排出溝２０２と、切屑排出溝２０２に沿って形成された外周刃２０４と、が設けられているドリル本体２０１を有している。ドリル本体２０１の先端面２０６には、先端刃２２０が設けられている。先端刃２２０は、切屑排出溝２０２のドリル回転方向Ｔを向く壁面２０２ａとドリル本体２０１の先端面２０６との交差稜線部に形成されている。なお、壁面２０２ａの先端部の一部には、ギャッシュすくい面２０２ｃが形成されている。ギャッシュすくい面２０２ｃは、軸線Ｏに平行となるように形成されている。

ドリル２１０の先端刃２２０は、第１先端刃２２１、第２先端刃２２２および第３先端刃２２３を有する。第１先端刃２２１、第２先端刃２２２および第３先端刃２２３は、それぞれ径方向内側から径方向外側に向かって延びる。第１先端刃２２１、第２先端刃２２２および第３先端刃２２３は、径方向内側から径方向外側に向かって、この順で並んでいる。

図８に示すように、第１先端刃２２１、第２先端刃２２２および第３先端刃２２３は、ドリル本体２０１を軸線Ｏ方向の先端から基端側へ向けて見たドリル正面視で、径方向に沿うように延びている。したがって、本実施形態の第１先端刃２２１、第２先端刃２２２および第３先端刃２２３は、芯上がりでも芯下がりでもない、芯高ゼロとなるように設定されている。

本実施形態において、第３先端刃２２３の径方向の最外周部２２３ａにおける半径方向すくい角は（ラジアルレーキ角）は、ネガティブ角（０°）である。これにより、被削材あの刃先に刃先が鈍角に切り込まれるため繊維同士の間に負荷が加わり難く繊維間の剥離を抑制できる。

その他、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、前述の実施形態、変形例およびなお書き等で説明した各構成（構成要素）を組み合わせてもよく、また、構成の付加、省略、置換、その他の変更が可能である。また本発明は、前述した実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。

１，１０１，２０１…ドリル本体
２，１０２，２０２…切屑排出溝
２ａ，２ｂ，１０２ａ，２０２ａ…壁面
２ｃ，１０２ｃ，２０２ｃ…ギャッシュすくい面（第１先端切れ刃のすくい面）
４，１０４，２０４…外周刃
６，１０６，２０６…先端面
１０，１１０，２１０…ドリル
２０，１２０，２２０…先端刃
２１，１２１，２２１…第１先端刃
２１ａ…内側部
２１ｂ…外側部
２１ｃ…最内周部
２２，１２２…第２先端刃
２３，１２３…第３先端刃
２３ａ，２２３ａ…最外周部
２４…境界頂点
６１…第１逃げ面
６１ａ…一次先端逃げ面
６１ｂ…二次先端逃げ面
６２…第２逃げ面
６３…第３逃げ面
Ｄ…最大直径
ｄ２４…直径
Ｏ…軸線
Ｔ…ドリル回転方向
θ２３ａ…半径方向すくい角

Claims (8)

1. 軸線回りに回転させられるドリル本体と、
   前記ドリル本体の外周に形成されて、前記軸線方向に沿うように先端から基端側へ向けて延びる切屑排出溝と、
   前記切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面と前記ドリル本体の先端面との交差稜線部に形成された先端刃と、
   を備え、
   前記先端刃は、
   径方向外側へ向かうに従い前記軸線方向の基端側へ向けて延びる第１先端刃と、
   前記第１先端刃の径方向外側に配置され、径方向外側へ向かうに従い前記軸線方向の先端側へ向けて延びる第２先端刃と、
   前記第２先端刃の径方向外側に配置され、径方向外側へ向かうに従い前記軸線方向の基端側へ向けて延びる第３先端刃と、
   前記第２先端刃と前記第３先端刃との境界に位置する境界頂点と、を有し、
   前記境界頂点は、前記第１先端刃の最内周部より前記軸線方向の基端側に位置する、
   ドリル。
2. 前記第３先端刃は、径方向の最外周部における半径方向すくい角が正角である、
   請求項１に記載のドリル。
3. 前記第１先端刃は、前記ドリル本体を前記軸線方向の先端から基端側へ向けて見たドリル正面視で、前記軸線に直交する径方向に沿うように延びており、
   前記第１先端刃のすくい面は、前記軸線と平行となる、
   請求項１又は２に記載のドリル。
4. 前記境界頂点の回転軌跡の直径が、前記ドリル本体の最大直径に対して５０％以上である、
   請求項１〜３の何れか一項に記載のドリル。
5. 前記第３先端刃は、基端側に向かうに従い前記軸線から離れる方向に傾いており、径方向内側から径方向外側に向かうに従い、前記軸線に対する傾きが小さくなっている、
   請求項１〜４の何れか一項に記載のドリル。
6. 前記第１先端刃の回転後方側に連なる一次先端逃げ面と、
   前記一次先端逃げ面の回転後方側に連なる二次先端逃げ面と、を有する、
   請求項１〜５の何れか一項に記載のドリル。
7. 軸線方向において、前記第２先端刃が前記第１先端刃の３０％以上の領域と重なりあっている、
   請求項１〜６の何れか一項に記載のドリル。
8. 工具本体の先端部に装着されるドリルヘッドであって、
   前記工具本体とともに軸線回りに回転させられるヘッド本体と、
   前記ヘッド本体の外周に形成されて、前記軸線方向に沿うように先端から基端側へ向けて延びる切屑排出溝と、
   前記切屑排出溝のドリル回転方向を向く壁面と前記ヘッド本体の先端面との交差稜線部に形成された先端刃と、
   を備え、
   前記先端刃は、
   径方向外側へ向かうに従い前記軸線方向の基端側へ向けて延びる第１先端刃と、
   前記第１先端刃の径方向外側に配置され、径方向外側へ向かうに従い前記軸線方向の先端側へ向けて延びる第２先端刃と、
   前記第２先端刃の径方向外側に配置され、径方向外側へ向かうに従い前記軸線方向の基端側へ向けて延びる第３先端刃と、
   前記第２先端刃と前記第３先端刃との境界に位置する境界頂点と、を有し、
   前記境界頂点は、前記第１先端刃の最内周部より前記軸線方向の基端側に位置する、
   ドリルヘッド。

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