特許 6013322 先端材料用のツイストドリル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6013322

(24)【登録日】2016年9月30日

(45)【発行日】2016年10月25日

(54)【発明の名称】先端材料用のツイストドリル

(51)【国際特許分類】

   B23B 51/00 20060101AFI20161011BHJP

   B23B 51/02 20060101ALI20161011BHJP

【ＦＩ】

   B23B51/00 L

   B23B51/00 S

   B23B51/02 S

【請求項の数】26

【全頁数】32

(21)【出願番号】特願2013-506724(P2013-506724)

(86)(22)【出願日】2011年3月29日

(65)【公表番号】特表2013-525129(P2013-525129A)

(43)【公表日】2013年6月20日

(86)【国際出願番号】GB2011000478

(87)【国際公開番号】WO2011135277

(87)【国際公開日】20111103

【審査請求日】2014年1月29日

(31)【優先権主張番号】1007032.4

(32)【優先日】2010年4月27日

(33)【優先権主張国】GB

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】507226695

【氏名又は名称】サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】ゴー ワン ツィン

(72)【発明者】

【氏名】ジョン ロバート リム

【審査官】 村上 哲

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−２７７１０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０２−１２２７１２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５７−０７１７１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０８４７２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５４４４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平０４−５０２８８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１１２３１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 仏国特許出願公開第２６５６５５４（ＦＲ，Ａ１）

【文献】 米国特許第６６５２２０３（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｂ ５１／００

Ｂ２３Ｂ ５１／０２

ＷＰＩ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

繊維を含む複合材料を穴明けするためのツイストドリルであって、
シャンクと、
ドリル本体と、
切れ刃と、切れ刃の後方に延びる第１の逃げ面と、第１の逃げ面の後方に延びる第２の逃げ面と、を備えるドリル先端であって、第１の逃げ面の逃げ角が５〜４０°、第２の逃げ面の逃げ角が１０〜４０°である前記ドリル先端と、
ドリル先端からドリル本体まで延びる少なくとも一つの螺旋状切り屑排出溝であって、個々の螺旋状切り屑排出溝のねじれ角が、ドリル先端側における２５〜６０°のねじれ角からドリル本体側における０〜３５°のねじれ角まで滑らかに、かつ連続的に減少する、少なくとも一つの前記螺旋状切り屑排出溝と、を備え、
ドリル先端がパイロットであり、
ドリルはパイロットとドリル本体との間で移行部を有し、該移行部がパイロットの後方に延びる第１のチャンファ部と、第１のチャンファ部の後方に延びる第２のチャンファ部と、第２のチャンファ部の後方に延びる第３のチャンファ部と、を有することを特徴とするツイストドリル。

【請求項2】

前記ねじれ角はドリル先端側からドリル本体側に至るまで少なくとも１０°小さくなることを特徴とする請求項１に記載のツイストドリル。

【請求項3】

ドリル先端側におけるねじれ角が４０〜６０°であることを特徴とする請求項１又は２に記載のツイストドリル。

【請求項4】

ドリル本体側におけるねじれ角が０〜２０°であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のツイストドリル。

【請求項5】

ドリル先端側におけるねじれ角が４８〜５２°であり、ドリル本体側におけるねじれ角が８〜１２°であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のツイストドリル。

【請求項6】

ドリル先端側におけるねじれ角が２８〜３２°であり、ドリル本体側におけるねじれ角が８〜１２°であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のツイストドリル。

【請求項7】

第１の逃げ面の逃げ角が１０〜４０°好ましくは１５〜３０°であり、第２の逃げ面の逃げ角が１５〜３０°であることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載のツイストドリル。

【請求項8】

ドリルが２つ又は３つの螺旋状切り屑排出溝を有することを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載のツイストドリル。

【請求項9】

パイロットが少なくとも２ｍｍの長さを有することを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載のツイストドリル。

【請求項10】

ドリル先端がチゼルエッジを有することを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載のツイストドリル。

【請求項11】

チゼルエッジ角が１０５〜１１５°であることを特徴とする請求項１０に記載のツイストドリル。

【請求項12】

チゼルエッジの長さが、０．０３〜０．１５ｍｍ好ましくは０．０５〜０．１５ｍｍであることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のツイストドリル。

【請求項13】

ドリル先端が第２のチゼルエッジを有することを特徴とする請求項１０〜１２の何れか一項に記載のツイストドリル。

【請求項14】

第２のチゼルエッジ角が１４５〜１５５°であることを特徴とする請求項１３に記載のツイストドリル。

【請求項15】

ドリル先端が８０〜１４０°の先端角を有することを特徴とする請求項１〜１４の何れか一項に記載のツイストドリル。

【請求項16】

ドリル先端が８５〜９５°の先端角を有することを特徴とする請求項１５に記載のツイストドリル。

【請求項17】

ドリル先端が６〜１５°の軸方向すくい角を有することを特徴とする請求項１〜１６の何れか一項に記載のツイストドリル。

【請求項18】

螺旋状切り屑排出溝が右螺旋であることを特徴とする請求項１〜１７の何れか一項に記載のツイストドリル。

【請求項19】

ツイストドリルが個々の切れ刃に関係したバックエッジリリーフを有することを特徴とする請求項１〜１８の何れか一項に記載のツイストドリル。

【請求項20】

繊維を含む複合材料を穴明けする方法であって、
請求項１〜１９の何れか一項に記載のツイストドリルを使用して複合材料を穴明けするステップを有することを特徴とする方法。

【請求項21】

複合材料が炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）又はガラス強化プラスチック（ＧＦＲＰ）であることを特徴とする請求項２０に記載の方法。

【請求項22】

複合材料が、航空機構成部材、風力タービン構成部材、ボート構成部材又は車両パネルであることを特徴とする請求項２０又は２１に記載の方法。

【請求項23】

穴明けするステップが手動穴明けであることを特徴とする請求項２０〜２２の何れか一項に記載の方法。

【請求項24】

この方法はスタック穴明け方法であることを特徴とする請求項２０〜２３の何れか一項に記載の方法。

【請求項25】

請求項２０〜２２の何れか一項に記載の複合材料を手動穴明けする方法における、請求項１〜１９の何れか一項に記載のツイストドリルの使用。

【請求項26】

請求項１〜１９の何れか一項によるツイストドリルを形成するように、ツイストドリルを再研削するステップを有する再研削方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ツイストドリル、特に、穴明け用のツイストドリル、殊に、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）又はガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）などの複合材料用のハンドドリルに関する。

【背景技術】

【0002】

ＣＦＲＰやＧＦＲＰなどの繊維を含む複合材料は、特に、高加工品質の穴に関して、課題を有している。更に、特に宇宙産業において、これらの材料は、しばしば、自動穴明けされるのではなく手動穴明けされる。これは、被削材（例えば、部品又はパネル）が自動穴明け装置のアームに接近することができないためである。

【0003】

コンピュータで制御される自動穴明けとは異なり、手動穴明けは、ユーザが速度と送りを制御することが必要である。従って、被削材（例えば、複合材料）に対するダメージは、ドリルの速度や送りを制御して自動穴明けする場合において抑制される一方、手動穴明けする場合は、被削材に対する損傷はオペレータにより被削材に適用される速度と送りに依存する。従って、手動穴明けは均一な穴を形成することを難しくする。従って、異なる使用者は被削材に対する力の程度を変化させ、穴の加工品質を変化させる。

【0004】

手動穴明けは、「押すこと」又は「貫通すること」の問題に対して影響を受けやすい。ドリルは、穴明け中に、特に一点において、ユーザに軸方向の力を生ずる。これは、ドリルが被削材の中を動くときに、ドリルと被削材の相互作用によって生じ、ユーザが穴明けを制御することを難しくし、均一な穴及び高加工品質の穴を減らすことになる。

【0005】

ＣＦＲＰ材料などに使用するために提供される市販の利用可能なドリルは、ドリルリーマ、特に、四つの切り屑排出溝を有するドリルリーマである。しかしながら、スラスト力の程度を変化させたり、穴の加工品質を良くしたりすることはできない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本明細書で説明されるドリルは、上記の問題を解決することを目的とする。特に、本明細書で説明される実施形態は、ＣＦＲＰやＧＦＲＰなどの繊維を含む複合材料を穴明けするとき、スラスト力の問題や穴の加工品質の問題を改善する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

第１の提案は、ツイストドリルが、第１のリリーフ角と第２のリリーフ角との組み合わせにおいて、始めと終わりで所定の螺旋角度を有する螺旋を備えることを提案する。これにより、ドリルは、特に繊維を含む複合材料を、特に手動穴明けするときに、最小のスラスト力を生じる。

【0008】

第２の提案は、ツイストドリルが、第１のリリーフ角と第２のリリーフ角との組み合わせにおいて、第２のチゼルエッジを備えることを提案する。これにより、ドリルは、特に、繊維を含む複合材料を手動穴明けする際に、高加工品質の穴を提供するために適用される。

【0009】

第３の提案は、可変螺旋を有するツイストドリルが繊維を含む複合材料を穴明けする際に使用されることを提案する。

【0010】

第４の提案は、ツイストドリルが、第２のチゼル角との組み合わせにおいて、始めと終わりで所定の螺旋角度を有し、線状部分と可変螺旋部分との両方を含む螺旋部分を備えることを提案する。これにより、ドリルは、特に、繊維を含む複合材料を穴明けする際に、高加工品質の穴を提供するために適用される。

【0011】

これらの提案のそれぞれは、以下で説明される。

【0012】

明細書で使用される「前方」及び「後方」という用語は、ツイストドリルの構造的特徴の理解を助けるために使用される。これらは、使用するドリルを制限することを意味するものではない。

【0013】

第１の提案に関して、繊維を含む複合材料を穴明けするときのスラスト力の問題は、ドリルの幾つかの幾何学的特徴、つまり、特定された初めと終わりの角度を有する螺旋、及び特定されたリリーフ角を有する第１及び第２のファセット（第１及び第２の逃げ面又はリリーフ）を組み合わせることによって解決される。

【0014】

第１の態様において、本発明は、ツイストドリルを提供する。
ツイストドリルは、
シャンクと、
ドリル本体と、
切れ刃と、切れ刃の後方に延びる第１のファセットと、第１のファセットの後方に延びる第２のファセットと、を備えるドリル先端であって、第１のファセットのリリーフ角が、５〜４０°、好ましくは１０〜４０°であり、第２のファセットのリリーフ角が１０〜４０°であるドリル先端と、
ドリル先端からドリル本体まで延びる少なくとも一つの切り屑排出溝であって、個々の切り屑排出溝の螺旋角が、ドリル先端の部分における２５〜６０°、好ましくは４０〜６０°の初めの螺旋角から、ドリル本体の部分における０〜３５°、好ましくは０〜２０°の終わりの螺旋角まで減少する、少なくとも一つの切り屑排出溝と、
を備える。

【0015】

本発明者等は、特に、繊維を含む複合材料を穴明けするとき、上記の可変螺旋と第１及び第２のファセットとの組み合わせがスラスト力を非常に小さくするということを発見した。ここで説明されるように、実施形態は、繊維を含む複合材料、例えば、エポキシ系のＣＦＲＰを穴明けするときに、穴の出口側の加工品質を高めることができる。この態様のドリルは、このような複合材料を穴明けする際に適する。本実施形態におけるドリルはツイストドリルである。

【0016】

なお、ドリルは、鋼やアルミニウムなどの他の材料の穴明けに使用することもできる。

【0017】

従って、螺旋は可変螺旋である。すなわち、螺旋角はドリル先端からドリル本体まで変化する。特に、ドリル先端の螺旋角（開始角）は、相対的に大きく、２５〜６０°、好ましくは４０〜６０°であり、ドリル本体の螺旋角（終了角）は、相対的に小さく、０〜３５°、好ましくは０〜２０°であり、螺旋角が減少する。

【0018】

特に、本発明者等は、特に、スラスト力を小さくするのに適するように、２５〜６０゜、好ましくは４０〜６０°のドリル先端の開始螺旋角と、０〜３５°、好ましくは０〜２０°のドリル本体の終了螺旋角を有する螺旋を特定した。より小さいスラスト力は、剥離損傷を抑制し、また、電力を節約する。

【0019】

更に、相対的に大きな開始角は、穴明けされる材料に対して切れ刃が素早く食い付くようにする。実際に、本実施形態のドリルは、繊維を含む複合材料を早くきれいに切削する。大きな開始角は切削抵抗力を小さくする。

【0020】

相対的に小さな終了角は、特に、手動穴明けに関して切削抵抗力を大きくし、好ましくは「貫通」効果を抑制する。

【0021】

したがって、特定された開始角及び終了角の組み合わせは、ここで説明されるような複合材料の穴明けに特に適する穴明けを提供する。

【0022】

ここで説明されるように、本発明者等は、効果の程度は変化するものの、開始角及び終了角の組み合わせの広い範囲が、上記の特定された範囲、例えば、５０〜１０°、３０〜１０°及び５０〜３０°で使用される。

【0023】

開始角の上限は、５８°であることが適切であり、好ましく５６°であり、更に好ましくは５５°、より好ましくは５４°、より好ましくは５３°、より好ましくは５２°、最も好ましくは５１°である。

【0024】

ある実施形態において、開始角の上限は、３４°であり、好ましくは３２°、最も好ましくは３１°である。

【0025】

開始角の下限は、４２°であることが適切であり、好ましく４４°であり、更に好ましくは４５°、より好ましくは４６°、より好ましくは４７°、より好ましくは４８°、最も好ましくは４９°である。

【0026】

ある実施形態において、開始角の下限は、２６°であり、好ましくは２７°、より好ましくは２８°、より好ましくは２９°、最も好ましくは３０°である。また、開始角の下限を３５〜４０°とすることもできる。

【0027】

開始角の上限及び下限のこれらの値は、組み合わせて適用することができる。

【0028】

特に、好ましい開始角は４５〜５５°であり、より好ましくは４８〜５２°、より好ましくは４９〜５１°、最も好ましくは約５０°である。

【0029】

終了角の下限は、２°であることが適切であり、好ましくは４°、より好ましくは６°、より好ましくは８°、最も好ましくは９°である。

【0030】

ドリルが自動穴明けに適用される実施形態において、一般に、終了角の下限は、相対的に大きくなり、好ましくは１５°、より好ましくは２０°、より好ましくは２２°、より好ましくは２４°、より好ましくは２６°、最も好ましくは２８°である。

【0031】

終了角の上限は、３４°であることが適切であり、好ましくは３３°、より好ましくは３２°、最も好ましくは３１°である。ある実施形態において、終了角の上限は、２０°であり、好ましくは１８°、最も好ましくは１６°である。

【0032】

ドリルが手動穴明けに適用される実施形態において、一般に、終了角の上限は、相対的に小さく、好ましくは１４°、より好ましくは１３°、より好ましくは１２°、最も好ましくは１１°である。

【0033】

終了角の上限値及び下限値は、組み合わせて使用することができる。特に好ましい組み合わせは、０〜３２°、より好ましくは６〜３２°、より好ましくは８〜３２°、最も好ましくは９〜３１°である。

【0034】

他の好ましい組み合わせは、０〜２０°、より好ましくは０〜１８°、最も好ましくは０〜１６°である。

【0035】

特に、ドリルが手動穴明けに適用される実施形態において、好ましくは終了角は６〜１２°であり、好ましくは８〜１２°、好ましくは９〜１２°、より好ましくは９〜１１°、最も好ましくは約１０°である。

【0036】

特に、ドリルが自動穴明けに適用される実施形態において、好ましくは終了角が２０〜３５°であり、より好ましくは２５〜３５°、より好ましくは２７〜３３°、より好ましくは２８〜３２°、より好ましくは２９〜３１°、最も好ましくは約３０°である。

【0037】

開始角及び終了角の範囲及び値は、組み合わせて使用することができる。

【0038】

好ましい実施形態において、螺旋は、２８〜５２°の開始角と、８〜１２°の終了角を有する。特に好ましい実施形態では、２８〜３２°又は４８〜５２°の開始角、８〜１２°の終了角を有する。

【0039】

特に好ましい実施形態において、螺旋は、４８〜５２°の開始角と、８〜１２°の終了角を有する。特に好ましい実施形態では、約５０°の開始角と約１０°の終了角を有する。

【0040】

他の好ましい実施形態において、螺旋は、４８〜５２°の開始角と、２８〜３２°の終了角を有する。特に好ましい実施形態では、約５０°の開始角と約３０°の終了角を有する。

【0041】

好ましくは、螺旋角は、開始螺旋角から終了螺旋角まで、少なくとも５°小さくなり、より好ましくは少なくとも１０°、より好ましくは１５°、より好ましくは２０°、より好ましくは２５°、より好ましくは３０°、最も好ましくは３５°小さくなる。

【0042】

特に、手動穴明けする実施形態においては、螺旋角は、少なくとも３５°小さくなることが適切であり、より好ましくは少なくとも３８°、より好ましくは約４０°小さくなる。これらの実施形態において、適切な螺旋角は、５０°以上、好ましくは４５°以上小さくならないことが適切である。

【0043】

特に、自動穴明けする実施形態において、螺旋角は、少なくとも１５°小さくなることが適切であり、より好ましくは少なくとも１８°、より好ましくは約２０°小さくなる。これらの実施形態において、適切な螺旋角は、４０°以上、好ましくは３５°以上小さくならないことが適切である。

【0044】

実施形態において、螺旋角は、開始螺旋角から終了螺旋角まで連続して減少する。したがって、螺旋は、いかなる線状部分も含まず、螺旋角は変化しないことが適切である。好ましくは、螺旋に沿う距離の関数として螺旋角の変化率は、連続的に変化する。したがって、適切な螺旋は、螺旋角の変化率が一定であるいかなる部分も含まない。好ましくは、螺旋角は、非線形関数、適切には曲線関数、例えば指数関数にしたがって減少する。特に好ましくは、螺旋角は、開始螺旋角から終了螺旋角までスプライン関数にしたがって小さくなる。適切には、スプライン関数は、非線形のスプライン関数、例えば指数関数、二次又は三次スプライン関数である。

【0045】

適切には、ドリルのリードは、螺旋角の変化に適合するように変化する。例えば、リードはスプライン関数にしたがって変化する。

【0046】

実施形態において、少なくとも一つの切り屑排出溝は、螺旋角が変化しない一つ以上の線状部分を含む。すなわち、切り屑排出溝は、螺旋角が変化しない線状部分と、螺旋角がここで説明したように小さくなる、変化する又は非線形の部分と、を含む。

【0047】

切り屑排出溝が線状部分（螺旋角が一定である）を含む実施形態において、線状部分の長さが切り屑排出溝の全長の少なくとも５％であることが適切であり、好ましくは少なくとも１０％、より好ましくは少なくとも１５％、最も好ましくは少なくとも２０％である。

【0048】

好ましくは、線状部分の長さは、切り屑排出溝の全長の５０％より大きくなく、好ましくは４０％、好ましくは３０％、最も好ましくは２０％よりも大きくない。

【0049】

線状部分は、切り屑排出溝の開始部分（すなわち、ドリル先端）であることが適切である。好ましくは、切り屑排出溝は、線状部分である開始部分と、変化する部分である終了部分とを含む。螺旋に沿う距離の関数としての螺旋角の変化率は、連続的に変化することが適切である。これは、良い穴の加工品質を得ることに役立ち、スラスト力を小さくする。特に、適切には、大きな螺旋は、穴の加工品質を良くし、スラスト力を小さくし、穴のサイズを正確にする。

【0050】

より小さな終了螺旋角は、面取り部分を弱くすることを避けるように、ドリルがより広い直径の面取り部分（面取りドリル）を含むとき、特に効果的である。

【0051】

第１及び第２のリリーフは、スラスト力を小さくすることに影響する。特に、第１のリリーフ角と第２のリリーフ角の組み合わせは、複合材料の穴明けに適するスラスト力を提供することが認識されている。

【0052】

更に、第１のリリーフ角及び第２のリリーフ角は、ドリル先端で熱の放出を改善することが認識されている。これは、スラスト力を小さくすることに役立つだけでなく、穴の加工品質、特に、複合材料を穴明けする際に穴の出口側における加工品質を改善することに役立つことが認識されている。特に、発明者等により実施された試験は、複合材料基板に少ないとげが観察されることを示す。

【0053】

好ましくは、第１のリリーフ角は、少なくとも８°であり、好ましくは少なくとも１０°、好ましくは少なくとも１２°、より好ましくは１４°である。

【0054】

特に、手動穴明けに関する実施形態において、第１のリリーフ角は、少なくとも１５°であることが適切であり、好ましくは２０°、より好ましくは少なくとも２２°、より好ましくは少なくとも２３°、最も好ましくは少なくとも２４°である。

【0055】

好ましくは、第１のリリーフ角は、３５°より大きくなく、より好ましくは３０°、より好ましくは２８°、より好ましくは２７°、最も好ましくは２６°より大きくない。

【0056】

特に、自動穴明けに関する実施形態において、第１のリリーフ角は、１９°であることが適切であり、好ましくは１８°、より好ましくは１７°、より好ましくは１６°より大きくない。他の実施形態において、第１のリリーフ角は１４°より大きくなく、好ましくは１２°より大きくない。

【0057】

自動穴明けに関する実施形態において、第１のリリーフ角は、１１〜１９°であることが適切であり、より好ましくは１２〜１８°、より好ましくは１３〜１７°、より好ましくは１４〜１６°、最も好ましくは約１５°である。

【0058】

特に、手動穴明けに関する実施形態において、第１のリリーフ角は、２１〜２９°であることが適切であり、より好ましくは２２〜２８°、より好ましくは２３〜２７°、より好ましくは２４〜２６°、最も好ましくは約２５°である。

【0059】

実施形態において、第１の逃げ角は、５〜１６°であることが適切であり、より好ましくは８〜１２°、より好ましくは１０°である。

【0060】

好ましくは、第２の逃げ角は、少なくとも１２°であり、より好ましく少なくとも１４°、より好ましくは少なくとも１５°、より好ましくは少なくとも１６°、より好ましくは少なくとも１８°、最も好ましくは少なくとも１９°である。

【0061】

好ましくは、第２の逃げ角は、３５°より大きくなく、より好ましくは３０°、より好ましくは２８°、より好ましくは２６°、より好ましくは２５°、より好ましくは２４°、より好ましくは２３°、より好ましくは２２°、最も好ましくは２１°より大きくない。

【0062】

特に、自動穴明け又は手動穴明けに関する実施形態において、第２のリリーフ角は、１５〜２５°であることが適切であり、より好ましくは１６〜２４°、より好ましくは１７〜２３°、より好ましくは１８〜２２°、より好ましくは１９〜２１°、最も好ましくは約２０°である。

【0063】

第１のリリーフ角及び第２のリリーフ角の範囲及び値は、組み合わせて使用することができる。

【0064】

手動穴明けに関する他の特に好ましい実施形態において、第１のリリーフ角は２３〜２７°であり、第２のリリーフ角は１７〜２３°であり、より好ましくは２４〜２６°、及び１９〜２１°である。

【0065】

自動穴明けに関する他の特に好ましい実施形態において、第１のリリーフ角は１３〜１７°であり、第２のリリーフ角は１８〜２２°であり、より好ましくは１４〜１６°、及び１９〜２１°である。

【0066】

ドリルは２つの切り屑排出溝を有することが適切である。しかしながら、２つ以上、例えば３つ又は４つの切り屑排出溝を有することも可能である。実施形態では、好ましくは２つ又は３つの切り屑排出溝が好ましい。

【0067】

ドリルはパイロットを含むことが好ましい。したがって、実施形態において、ドリル先端は、芯出し先端として知られているパイロットを有する。パイロットは、ドリルの性能、特に、スラスト力に関するドリルの性能を改善することが認識される。パイロットは、手動穴明けする際に特に効果的であることが認識される。パイロットは、穴を正確に位置決めすることに役立つ。

【0068】

本発明者等は、少なくとも２ｍｍの長さを有するパイロットが特に効果的であることを認識した。好ましくは、パイロットは少なくとも２．５ｍｍの長さ、より好ましくは少なくとも３ｍｍの長さを有する。特に、好ましいパイロットの長さは、２〜６ｍｍ、より好ましくは２〜５ｍｍ、より好ましくは２．５〜５ｍｍ、より好ましくは２．５〜４．５ｍｍ、より好ましくは２．５〜４ｍｍ、より好ましくは２．５〜３．５ｍｍ、最も好ましくは約３ｍｍである。特に、パイロットは、均一な穴、特に手動穴明けされた穴の形成に役立つことが認識された。

【0069】

パイロットの直径は、ドリル直径の４０〜６０％であることが適切であり、好ましくは４２〜５２％、より好ましくは４４〜５０％、より好ましくは４６〜４８％、最も好ましくは約４７％である。

【0070】

一般に、ドリル直径は、ドリルの最も幅広の部分において測定され、ドリルのマージン（存在する場合）を越えて延びる直径である。ドリルがパイロットを有する場合、ドリル直径は、ドリル本体の最も幅広の部分で、一般的にはドリル本体の前端部で測定される。ドリル本体とパイロットとの間に移行部がある実施形態では、ドリル直径は、移行部近傍のドリル本体における直径である（例えば、第２のチャンファの近傍）。

【0071】

パイロットを有するドリルを提供する効果は、ドリルを再利用するために再研削することができることである。特に、パイロットを有するドリル先端は再研削されることができる。したがって、実施形態において、ドリルは再研削可能なドリルである。適切には、ドリルは、少なくとも２度、例えば２度又は３度再研削することができる。すなわち、好ましくは、ドリルは少なくとも一度、好ましくは少なくとも２度再研削される。

【0072】

パイロットが有る場合、本発明者等は、ドリルがダブルチャンファを備えることにより、性能を更に改善すること、例えば、スラスト力を改善することを認識した。

【0073】

好ましくは、ドリルは、パイロットとドリル本体との間で移行部を有し、移行部はパイロットの後方に延びる第１のチャンファと、第１のチャンファの後方に延びる第２のチャンファを有する。

【0074】

ダブルチャンファは、先端とドリル本体との間で切削移行部（cutting transition）を改善する。

【0075】

好ましくは、移行部は、少なくとも５ｍｍの長さ、より好ましくは少なくとも６ｍｍ、より好ましくは少なくとも７ｍｍ、最も好ましくは少なくとも８ｍｍの長さを有する。移行部の長さは、軸方向の長さである。

【0076】

好ましくは、移行部は、２５ｍｍより大きくない長さ、好ましくは２２ｍｍ、より好ましくは２０ｍｍ、より好ましくは１８ｍｍ、より好ましくは１６ｍｍ、より好ましくは１４ｍｍ、より好ましくは１２ｍｍ、最も好ましくは１０ｍｍより大きくない長さを有する。

【0077】

第１のチャンファは、少なくとも３ｍｍの長さを有することが適切であり、好ましくは４ｍｍの長さを有する。チャンファの長さは、軸方向の長さである。

【0078】

第１のチャンファは、２０ｍｍより小さい長さを有することが適切であり、好ましくは１５ｍｍ、より好ましくは１０ｍｍ、より好ましくは８ｍｍ、最も好ましくは５ｍｍより大きくない長さを有する。

【0079】

第１のチャンファは、４〜６ｍｍの長さを有することが適切であり、好ましくは４．５〜５．５ｍｍ、最も好ましくは約５ｍｍの長さを有する。

【0080】

第２のチャンファは、２０ｍｍより小さい長さを有することが適切であり、好ましくは１５ｍｍ、より好ましくは１０ｍｍ、より好ましくは８ｍｍ、最も好ましくは６ｍｍより大きくない長さを有する。

【0081】

第２のチャンファは、３〜５ｍｍの長さを有することが適切であり、好ましくは３．５〜４．５ｍｍ、最も好ましくは約４ｍｍの長さを有する。

【0082】

第１のチャンファの長さは、第２のチャンファの長さより長いことが適切である。好ましくは、第１のチャンファは、第２のチャンファより少なくとも１０％長く、より好ましくは少なくとも１５％、最も好ましくは２０％長い。しかしながら、他の実施形態では、第１のチャンファの長さは、第２のチャンファの長さより短くすることもできる。

【0083】

特に好ましい実施形態では、第１のチャンファは約５ｍｍの長さを有し、第２のチャンファは約４ｍｍの長さを有する。

【0084】

実施形態において、第２のチャンファ角は８０゜より大きくない。

【0085】

第２のチャンファ角は、５〜１５゜であることが適切であり、好ましくは７〜１３゜、より好ましくは８〜１２゜、より好ましくは９〜１１゜、最も好ましくは約１０゜である。チャンファ角は、チャンファ面及びドリル軸に平行な面によって形成される角度である。

【0086】

実施形態において、第１のチャンファ角は８０゜より大きくない。

【0087】

第１のチャンファ角は、１０〜２０゜であることが適切であり、好ましくは１２〜１８゜、より好ましくは１３〜１７゜、より好ましくは１４〜１６゜、最も好ましくは約１５゜である。

【0088】

第１のチャンファ角は第２のチャンファ角より大きいことが適切である。好ましくは、第１のチャンファ角は、第２のチャンファ角より少なくとも２０％大きく、より好ましくは少なくとも３０％、より好ましくは少なくとも４０％、最も好ましくは約５０％大きい。

【0089】

特に好ましい実施形態において、第１のチャンファ角は約１５゜であり、第２のチャンファ角は約１０゜である。

【0090】

ここで説明したようにダブルチャンファを備えることによって、本発明者等は、複合材料を手動穴明けするときの切削抵抗力（cutting resistance）が、早い送り速度又は「押し込み」効果を抑制し、又は最小にするように調整されることを認識した。特に、切削抵抗力は、ダブルチャンファを備えることによって増加し、先端（第１のチャンファ）及びドリル本体からの移行部によって生じた「押し込み」に抵抗する。実施形態において、切削抵抗力の増加は、パイロット／第１のチャンファからドリル本体までの好ましい移行部（transition）を提供し、スムーズな切削を行うことができる。これは、ただ一つの急傾斜のチャンファが使用される場合に生じる突然の「押し込み」とは対照的である。特に、一つのチャンファのみは急傾斜のチャンファ角を必要とし、チャンファの急な傾斜角は、被削材に対するドリルの食い付きがチャンファからドリル直径まで移動する際に、穴明け中に押し込み効果をもたらす。

【0091】

ある実施形態において、ツイストドリルは、三つのチャンファ、すなわち、第１、第２、第３のチャンファを有する。これは、より小さい直径及びより大きい直径のドリル、特に、４ｍｍより小さいか、少なくとも１１．５ｍｍの直径を有するツイストドリルに関して、特別な効果を有することが認識されている。

【0092】

ドリル先端はチゼルエッジを有することが適切である。好ましくは、チゼル角は、１００〜１２５゜、より好ましくは１０５〜１２０゜である。

【0093】

特に、ドリルが手動穴明けに適用される実施形態において、チゼル角は、１０５〜１１５゜であり、より好ましくは１０７〜１１３゜、より好ましくは１０９〜１１１゜、最も好ましくは約１１０゜である。

【0094】

特に、ドリルが自動穴明けに適用される実施形態において、チゼル角は、１１０〜１２０゜であり、より好ましくは１１２〜１１９゜、より好ましくは１１４〜１１８゜、より好ましくは１１５〜１１７゜、最も好ましくは約１１６゜である。

【0095】

ここで説明されたように、相対的に大きなチゼル角は、スラスト力を小さくすることに役立つことが認識されている。

【0096】

好ましくは、チゼルエッジの長さは、０．０３〜０．１５ｍｍ、より好ましくは０．０５〜０．１５ｍｍ、より好ましくは０．０６〜０．１４ｍｍ、より好ましくは０．０７〜０．１３ｍｍ、より好ましくは約０．０８〜０．１２ｍｍ、より好ましくは約０．０９〜０．１１ｍｍ、最も好ましくは約０．１ｍｍである。

【0097】

ここで説明されたように、相対的に小さいチゼルエッジの長さは、スラスト力を小さくすることに役立つことが認識されている。

【0098】

ドリルが２つの切り屑排出溝を有する場合、上記のチゼルエッジの長さは、特に好ましい。

【0099】

ドリルが３つの切り屑排出溝を有する実施形態において、チゼルエッジの長さは、０．０３〜０．０７ｍｍであり、より好ましくは０．０３〜０．０６ｍｍ、最も好ましくは０．０３〜０．０５ｍｍである。

【0100】

ドリル先端は第２のチゼルエッジを有することが好ましい。本発明者等は、第２のチゼルエッジが、切削抵抗力を小さくすることによって、切削作用を驚くほどに改善することを認識した。これは、特に、手動穴明けにおいて効果がある。

【0101】

第２のチゼル角は、上記のチゼル角より大きいことが適切であり、好ましくは少なくとも２０％、より好ましくは少なくとも３０％、より好ましくは少なくとも３５％、最も好ましくは少なくとも４０％より大きい。

【0102】

好ましくは、第２のチゼル角は、少なくとも１２０゜、より好ましくは少なくとも１２５゜、最も好ましくは少なくとも１３０゜である。

【0103】

特に、ドリルが手動穴明けに適用される実施形態において、第２のチゼル角は、少なくとも１４２゜であり、より好ましくは少なくとも１４４゜、より好ましくは少なくとも１４５゜、より好ましくは少なくとも１４６゜、より好ましくは少なくとも１４７゜、より好ましくは少なくとも１４８゜、最も好ましくは約１４９゜である。

【0104】

特に、ドリルが自動穴明けに適用される実施形態において、第２のチゼル角は、少なくとも１３２゜であり、より好ましくは少なくとも１３５゜、より好ましくは少なくとも１３６゜、より好ましくは少なくとも１３７゜、より好ましくは少なくとも１３８゜、最も好ましくは約１３９゜である。

【0105】

好ましくは、第２のチゼル角は、１７０゜より大きくなく、最も好ましくは１６０゜より大きくない。

【0106】

特に、ドリルが手動穴明けに適用される実施形態において、第２のチゼル角は、１５８゜より大きくなく、より好ましくは１５６゜、より好ましくは１５５゜、より好ましくは１５４゜、より好ましくは１５３゜、より好ましくは少なくとも１５２゜、最も好ましくは１５１゜より大きくない。

【0107】

特に、ドリルが自動穴明けに適用される実施形態において、第２のチゼル角は、１４８゜より大きくなく、より好ましくは１４６゜、より好ましくは１４５゜、より好ましくは１４４゜、より好ましくは１４３゜、より好ましくは１４２゜、最も好ましくは約１４１゜である。

【0108】

第２のチゼル角のこれらの値（上限値及び下限値）は、実施形態において組み合わせ用いることができる。

【0109】

第２のチゼル角は、１２０〜１７０゜であることが適切であり、好ましくは１３０〜１６０゜、最も好ましくは１３５〜１５５゜である。

【0110】

特に、ドリルが手動穴明けに適用される実施形態において、好ましくは、第２のチゼル角は、１４０〜１６５゜であり、より好ましくは１４０〜１６０゜、より好ましくは１４５〜１５５゜、より好ましくは１４７〜１５３゜、より好ましくは１４８〜１５２゜、より好ましくは１４９〜１５１゜、最も好ましくは約１５０゜である。

【0111】

特に、ドリルが自動穴明けに適用される実施形態において、好ましくは、第２のチゼル角は、１３０〜１５５゜、より好ましくは１３０〜１５０゜、より好ましくは１３５〜１４５゜、より好ましくは１３７〜１４３゜、より好ましくは１３８〜１４２゜、より好ましくは１３９〜１４１゜、最も好ましくは約１４０゜である。

【0112】

ここで説明したように第２のチゼル角を提供することによって、本発明者等は、複合材料に形成された穴の品質、特に穴出口の品質が非常に改善されることを認識した。特に、大きな第２のチゼル角は、例えば切削抵抗力を小さくすることによって、ドリルの切削作用を改善することを認識した。

【0113】

ドリル先端は、２つ以上の切れ刃（例えば、２，３，４，５又は６個の切れ刃）を含むことが適切である。切れ刃は、２つであること、すなわち、第１の切れ刃と第２の切れ刃であることが好ましい。例えば、図１に示される第１の切れ刃と第２の切れ刃は先端を形成する。

【0114】

「先端」及び「先端角」という用語は、当業者によって知られ、先端角は、慣例によって、ポジティブとして見なされている。例えば、本発明の実施形態の先端角は図１で符号１２で示されている。先端角は、ドリル軸に平行であり、２つの切れ刃に平行な平面上で、第１の切れ刃と第２の切れ刃との間の角度である。

【0115】

ドリルは、少なくとも８０゜の先端角を有することが適切であり、好ましくは８２゜、より好ましくは少なくとも８４゜、より好ましくは少なくとも８５゜、より好ましくは少なくとも８６゜、より好ましくは少なくとも８７゜、より好ましくは少なくとも８８゜、最も好ましくは少なくとも８９゜である先端角を有する。

【0116】

ドリルは、１４０゜より大きくない先端角を有することが適切であり、好ましくは１３０゜、好ましくは１２０゜、好ましくは１１５゜、好ましくは１１０゜、好ましくは１０５゜、好ましくは１００゜、好ましくは９８゜、好ましくは９６゜、好ましくは９５゜、好ましくは９４゜、好ましくは９３゜、好ましくは９２゜、最も好ましくは９１゜より大きくない先端角を有する。

【0117】

先端角のこれらの値（上限値及び下限値）は、種々の実施形態において組み合わせて使用することができる。

【0118】

特に好ましい先端角は、８０〜１４０゜であり、より好ましくは８０〜１３０゜、より好ましくは８０〜１２０゜、より好ましくは８０〜１１０゜、より好ましくは８５〜１１０゜、より好ましくは８５〜１０５゜、より好ましくは８５〜１００゜、より好ましくは８５〜９５゜、より好ましくは８６〜９４゜、より好ましくは８７〜９３゜、より好ましくは８８〜９２゜、より好ましくは８９〜９１゜、最も好ましくは約９０゜である。

【0119】

ドリルが自動穴明けに適用される実施形態において、先端角は、８０〜９０゜であり、より好ましくは８２〜８８゜であり、より好ましくは８３〜８７゜であり、より好ましくは８４〜８６゜であり、最も好ましくは約８５゜である。

【0120】

本発明者等は、ここで説明された先端角はスラスト力を小さくすること、及び／又は穴出口の品質を良くすることを認識した。

【0121】

ドリル先端は、シンニングの部分で少なくとも３゜の軸方向すくい角を有することが適切であり、好ましくは少なくとも４゜、より好ましくは少なくとも５゜、より好ましくは少なくとも６゜、より好ましくは少なくとも７゜、より好ましくは少なくとも８゜、最も好ましくは少なくとも９゜の軸方向すくい角を有する。

【0122】

すくい角は、２０゜より大きくないことが適切であり、好ましくは１５゜、より好ましくは１４゜、より好ましくは１３゜、より好ましくは１２゜、最も好ましくは１１゜より大きくない。

【0123】

特に、ドリルが自動穴明けに適用される実施形態において、軸方向すくい角は、１０゜より大きくなく、より好ましくは８゜より大きくなく、最も好ましくは６゜より大きくない。

【0124】

特に好ましい軸方向すくい角は３〜１５゜、より好ましくは４〜１５゜、より好ましくは５〜１５゜、より好ましくは６〜１５゜、より好ましくは７〜１３゜、より好ましくは８〜１２゜、より好ましくは９〜１１゜、最も好ましくは約１０゜である。

【0125】

特に、ドリルが自動穴明けに適用される実施形態において、軸方向すくい角は、３〜１１゜、より好ましくは４〜８゜、より好ましくは４〜６゜、最も好ましくは約５゜である。

【0126】

本発明者等は、ここで説明されたような軸方向すくい角が、切削中に生じた熱を少なくし、又は最小にし、穴出口の品質を良くする。

【0127】

実施形態において、ツイストドリルはバックエッジリリーフを備える。すなわち、フルートランドのバックエッジは逃げ面を形成するために除去される。バックエッジリリーフの一例は、図６において符号２２０で示される。これは、ツイストドリルの冷却に役立つことが認識される。特に、切削中における過熱を防止し、複合材料の溶解を防止する。

【0128】

バックエッジリリーフは、少なくとも７．８ｍｍ（例えば、７．８〜１５ｍｍ）の直径を有するツイストドリルに備わることが好ましい。

【0129】

ツイストドリルは、フルートランドに、通常は切れ刃にバックエッジリリーフが備わることが適切である。したがって、２又は３つの切れ刃がある場合は、２又は３つのバックエッジリリーフがある。

【0130】

移行部（例えば、１つ、２つ又は３つのチャンファを備える）がある場合、バックエッジリリーフは移行部（チャンファ）を越えて延びることが好ましい。例えば、バックエッジリリーフ角は、２〜１２ｍｍ延び、好ましくは６〜１０ｍｍ、より好ましくは８〜９ｍｍ延びる。

【0131】

特に、ドリルが自動穴明けに適用される実施形態において、ドリル本体は、シャンクに隣接する幅広の直径部分を有する。したがって、ドリル本体は、第１の部分と、シャンクに隣接する第２の部分を有し、第２の部分の直径は、第１の部分の直径よりも大きい。

【0132】

ドリル本体は、第１の部分と第２の部分との間でチャンファを備えることが適切であり、第１の部分と第２の部分との間でスムースな移行部を提供する。技術分野において、このようなチャンファを備える幅広の直径部分はチャンファと言われ、このような構成を有するドリルはチャンファドリルと言われる。

【0133】

切り屑排出溝は、第２の幅広の直径部分に延びることが適切である。第２の幅広の直径部分に延びる切り屑排出溝は、ここで説明したように可変螺旋である。

【0134】

ドリルは、右勝手の螺旋（右螺旋）又は左勝手の螺旋（左螺旋）であるが、右勝手の螺旋が好ましい。

【0135】

ドリルはハンドドリルであることが好ましい。

【0136】

ツイストドリルは、好ましくは１〜５０ｍｍの直径、好ましくは１〜２０ｍｍ、より好ましい１〜１５ｍｍ、最も好ましくは２〜１５ｍｍを有する。

【0137】

６．５ｍｍまたはそれ以上（例えば、６．５〜１５ｍｍ）の直径を有するツイストドリルに関し、開始螺旋角は、４０゜より小さいことが適切であり、好ましくは２８〜３２゜であり、終了螺旋角は、０〜２０゜であり、好ましくは８〜１２゜である。螺旋角は、少なくとも１０゜小さくなることが適切であり、好ましくは少なくとも１５゜小さくなる。ツイストドリルは、３つの切り屑排出溝を有することが適切であり、好ましくは少なくとも３つの切り屑排出溝を有する。

【0138】

６．５ｍｍより小さい（例えば、２ｍｍより大きく６．５ｍｍより小さい）直径を有するツイストドリルに関し、開始螺旋角は、少なくとも４０゜であり、好ましくは４８〜５２゜であり、終了螺旋角は、０〜３５゜であり、好ましくは８〜１２゜である。螺旋角は、少なくとも２０゜小さくなることが適切であり、好ましくは少なくとも３０゜、最も好ましくは少なくとも３５゜小さくなる。ツイストドリルは、２つの切り屑排出溝を有することが適切である。

【0139】

ツイストドリルは炭化物で作られることが好ましい。好ましい炭化物は、超硬合金（ＷＣ）である。他の好ましい炭化物はバインダーを有しない炭化物である。他の構成材料は、高速度鋼（ＨＳＳ）、ＨＳＣｏ、ＨＳＣｏＸＰ、窒化珪素セラミックス、ＰＣＤ（多結晶ダイヤモンド）、又はそれらの組み合わせ（例えば、ＨＳＳや炭化物などの、金属又は炭化物基板上に焼結されたＰＣＤ）、ダイヤモンド含浸の超硬合金及び窒化珪素セラミックスなどの基板を含む。

【0140】

炭化物のツイストドリルの場合、炭化物は超硬合金であることが好ましい。金属母材（metal matrix）はコバルトであることが適切である。すなわち、炭化物コバルト。ツイストドリルはＷＣ−Ｃｏで作られることが好ましい。特に好ましいコバルトの含有量は、超硬合金全体の重さの３〜１０重量％であり、より好ましく５〜７重量％、最も好ましくは６重量％である。他の実施形態では、１０重量％が好ましい。

【0141】

ツイストドリルはコーティングされていることが好ましい。ツイストドリルは、部分的に、又は全体がコーティングされることができる。コーティングは、耐摩耗性コーティングであることが好ましく、ノンコート工具よりも低摩擦係数を有することが適切である。

【0142】

適切なコーティングは、金属窒化物系コーティング（例えば、ＴｉＮ、ＡｌｘＴｉｙＮなど）、金属酸化物系コーティング（例えば、ＡｌｘＯ、ＡｌｘＣｒｙＯなど）、炭素系コーティング（例えば、ＤＬＣ、ダイヤモンドコーティングなど）やそれらの組み合わせを含む。

【0143】

ダイヤモンドコーティングが好ましい。

【0144】

他の実施形態において、ドリルはノンコーティングである。

【0145】

理論によって拘束されることを望むことなく、本発明者等は、穴明け部分における熱の生成及び／又は熱の集中を小さくすることによって、ここで説明された穴の加工品質を、少なくとも部分的に改善できることを認識した。過剰な熱は、複合材料の母材を柔らかくし、又は溶かし、複合材料中の繊維を母材から動かし、又は分離する。これは、繊維を損傷させ、複合材料をすり減らす。ラミネート材に関して、これは層間剥離を生じさせる。

【0146】

例えば、本発明者等は、大量の熱が、ここで説明したように、第１及び第２のリリーフ角の適用によって開放されることを認識した。

【0147】

以下で詳細に説明するように、本発明の実施形態は、低スラスト力のみを受け、それによって、材料の層間剥離が減少し、消費電力が減少する。更には、特に、綾織繊維配置又は単一方向繊維配置であり、出口面にガラスクロスを有するＣＦＲＰを切削する際に、良好な入口及び出口の穴品質が得られる。

【0148】

単一方向繊維配置型の材料及び出口面にガラスクロスを有する材料は周知のように穴明けが難しく、通常のドリルを使用した場合は悪い穴品質が普通であるため、これは、技術分野において特に重要である。

【0149】

第２の提案に関して、穴品質の問題、特に出口穴の品質は、幾何学的形状の組み合わせ、つまり、大きな第２のチゼルエッジ角を有する第２のチゼルと、所定のリリーフ角を有する第１及び第２のファセットとの組み合わせによって解決される。

【0150】

第２の態様において、本発明はツイストドリルを提供する。
このツイストドリルは、
シャンクと、ドリル本体と、ドリル先端と、ドリル先端からドリル本体まで延びる少なくとも一つの切り屑排出溝と、を備えるツイストドリルであって、
ドリル先端が、
切れ刃と、
切れ刃の後方に延びる第１のファセットであって、リリーフ角が、５〜４０゜であり、好ましくは１０〜４０゜である第１のファセットと、
第１のファセットの後方に延びる第２のファセットであって、リリーフ角が１０〜４０゜である第２のファセットと、
チゼルエッジと、
第２のチゼルエッジ角が１２０〜１７０゜である第２のチゼルエッジと、
を備える。

【0151】

第２のチゼルエッジと、上記のような第１及び第２のリリーフの組み合わせは、ここで説明したような複合材料を穴明けするときに、特に良好な性能を提供する。この態様のドリルは、繊維を含む複合材料、例えばＣＦＲＰやＣＦＲＰの穴明けに適する。

【0152】

しかしながら、ドリルは、他の材料、例えば、鋼やアルミニウムを穴明けするために使用されることができる。

【0153】

このドリルの特別の効果は、良好な穴品質、特に穴出口の良好な品質が得られるということである。本発明は、第２のチゼルエッジと第１及び第２のリリーフとの組み合わせが切削温度を低くするのに役立つことを認識した。特に、切削温度を和らげることによって、複合材料（一般的には樹脂）の母材の一体性は保持される。これは、一般的なドリルを使用して加工したときに観察される繊維の損傷や穴の加工品質が低下すること回避する。

【0154】

第１の態様に関する任意の好ましい特徴は、第２の態様に対して適用される。

【0155】

特に、切り屑排出溝の螺旋角は、ドリル先端側において、２５〜６０゜の開始螺旋角、好ましくは４０〜６０゜から、ドリル本体側において、０〜３５゜の終了螺旋角、好ましくは０〜２０゜に減少することが適切である。

【0156】

ドリルは、ここで説明されたように、パイロットを有することが好ましい。

【0157】

特に、ドリルは、ここで説明されたように、第１のチャンファ及び第２のチャンファを有すること、任意的に第３のチャンファを有することが好ましい。

【0158】

特に、ドリルは、ここで説明されたように、先端角を有することが好ましい。

【0159】

特に、ドリルは、ここで説明されたように、軸方向のすくい角を有することが好ましい。

【0160】

第３の態様において、本発明はツイストドリルを提供する。
このツイストドリルは、
シャンクと、
ドリル本体と、
ドリル先端を有するパイロットであって、ドリル先端が、切れ刃と、切れ刃の後方に延びる第１のファセットであって、リリーフ角が、５〜４０゜であり、好ましくは１０〜４０゜である第１のファセットと、第１のファセットの後方に延びる第２のファセットであって、リリーフ角が１０〜４０゜である第２のファセットと、を有するパイロットと、
チゼルエッジと、
第２のチゼルエッジであって、第２のチゼルエッジ角が１２０〜１７０゜である第２のチゼルエッジと、
ドリル先端からドリル本体まで延びる少なくとも一つの切り屑排出溝であって、切り屑排出溝の螺旋角が、ドリル先端側において、２５〜６０゜の開始螺旋角、好ましくは４０〜６０゜から、ドリル本体側において、０〜３５゜の終了螺旋角、好ましくは０〜２０゜に減少する切り屑排出溝と、
を備える。

【0161】

第１の態様の任意の好ましい特徴は、第３の態様に適用される。

【0162】

第４の態様において、本発明は、繊維を含む複合材料を穴明けする方法を提供し、この方法は、第１〜３の態様のいずれかのツイストドリルをして複合材料を穴明けするステップを含む。

【0163】

複合材料は、例えば、炭素繊維又はガラスなどの繊維材料で強化された、例えば、プラスチック材料（例えば、樹脂）、セラミックス、金属の母材で作られることが適切である。

【0164】

複合材料は、プラスチック材料母材であることが適切であり、好ましくは高分子母材、適切には樹脂母材である。特に、好ましい母材は、ポリエステル、エポキシ、ビスマレイミド（ＢＭＩ）から選択される。特に、エポキシ樹脂母材が好ましい。

【0165】

複合材料は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）又はガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）である。

【0166】

複合材料は、積層材料とすることができ、又は積層材料の部分を形成することができる。積層材料は、一つ以上の金属層、ガラスクロス層、塗料、銅線の網を備えることができる。これらの層は、最後の層とすることができる。

【0167】

例えば、積層材料は、すなわち、ＣＦＲＰの一つ以上の層とアルミニウムの一つ以上の層とを備えるＣＦＲＰ／アルミニウム材料とすることができる。このような材料の穴明けは、スタック（stack）穴明けとして知られている。

【0168】

積層材料は、乾燥材料又は予含浸材料から作られる。複合材料の繊維は、連続的繊維又は細かな繊維とすることができる。このような材料の製造方法は、真空バッグ成形、オートクレイブ処理、樹脂供給成形、手積みを含む。

【0169】

本発明のツイストドリルは、特に、２以上の層、例えば３，４，５又は６層を備える積層板に使用することが適切である。

【0170】

これに関して、積層材料はＣＦＲＰなどを含む。例えば、このような材料は、ＣＦＲＰ積層板（例えば１０ｍｍ）を作るために、予含浸ステージで繊維を入れ、５０までこのような層を使用することによって作られる。他の例において、積層材は細かい繊維で作られ、一方、細かい繊維は、ＣＦＲＰを成形するために処理する柔らかい樹脂に含浸されるため層はなく、これは積層板として従来から知られている。

【0171】

複合材料は、航空機構成部材（例えば、羽又は機体パネル）、風力タービン構成部材（例えば、タービンブレード又はハウジング）、ボート構成部材又は車両パネル（例えば、車体パネル）の材料であることが適切である。ここで説明されたツイストドリルは、繊維を含む複合材料であるいろいろな被削材を穴明けするのに適用される。ＣＦＲＰ／アルミウムや、ＣＦＲＰ／ステンレス鋼／アルミニウムなどをスタック（stack）穴明けするのに使用される。更に、スポーツ部品に適用され、複合材料は軽量で高強度にするために使用される。

【0172】

穴明けステップは手動穴明けであることが適切である。すなわち、穴明けは、自動穴明け、例えば、コンピュータ制御の下でロボットアームを使用して実施される自動穴明けでないことが好ましい。手動穴明け又はマニュアル穴明けは、ドリルの手動による整列と、ユーザによる適切な力の適用を必要とする。手動穴明けは、一般に、持ち運びできる（すなわち、過般の）穴明け工具、例えば、エアガン、パワーツール、又はクァッケンブッシュ（Quackenbush）ドリルシステムなどの半自動穴明けキットを使用して実施される。

【0173】

第１の態様の任意の好ましい特徴は、この態様に適用する。

【0174】

第５の態様において、本発明は、ここで説明されたような複合材料を手動で穴明けする方法において、第１〜３の態様のいずれかによるツイストドリルの使用を提供する。

【0175】

上述したように、ここで説明されたツイストドリルは、手動穴明けに適用され、より小さいスラスト力及び抑制された「押し込み」によって、ユーザに格別な効果を提供する。

【0176】

第６の態様において、本発明は、第１〜３の態様のいずれかによってツイストドリルを形成するために、ツイストドリルを再研削するステップを含む再研削方法を提供する。

【0177】

再研削方法は、先端を再研削することを含むことが好ましい。ドリルが先端を有する好ましい実施形態において、再研削方法は、パイロットを再研削することを含むことが好ましい。ここで説明されたパイロットを有するツイストドリルの特別な効果は、最初の先端が摩耗により鋭さが無くなったときに再研削され、新しい先端が再生されるということである。再研削は、２回以上、例えば、同じドリルで３度、実施されることができる。

【0178】

この方法は、一つ以上のチゼルエッジ（適切なチゼルエッジ長さ及び／又はチゼルエッジ角）、第２のチゼルエッジ（適切な第２のチゼルエッジ角）、第１のリリーフ／逃げ面、第２のリリーフ／逃げ面及びすくい角を有することが適切である。

【0179】

チゼルエッジ、第２のチゼルエッジ、第１のリリーフ／逃げ面、第２のリリーフ／逃げ面及びすくい角の全ては、再研削されることが好ましい。

【0180】

第１の態様の任意の好ましい特徴はこの態様に適用する。

【0181】

第７の態様において、本発明は、第６の態様の再研削方法によって作られた製品であるツイストドリルを提供する。

【0182】

第８の態様において、本発明は、第１〜３の態様のいずれかによるツイストドリルを作る方法を提供する。

【0183】

この方法はブランクを加工するステップを含むことが適切である。この方法は、任意的に、ロッドからブランクを形成することを含み、ロッドを切削することによって所望の長さ、例えばドリルの長さにすることが好ましい。

【0184】

ブランクはバックテーパを有することが適切である。

【0185】

この方法は、螺旋角が変化する少なくとも１つの切り屑排出溝、通常は２つの切り屑排出溝を研削するステップを有することが好ましい。

【0186】

この方法は、切り屑排出溝に沿って本体逃げ面を形成することによって、ランドを形成するステップを含むことが適切である。

【0187】

ブランクはパイロット部を備えることが適切である（例えば、直径はドリル先端で小さくなる）。チャンファは、パイロット部（幅狭の直径部分）とドリル本体（全直径部分）になるブランクとの間に形成することが好ましい。

【0188】

実施形態において、本体逃げ面はパイロットに形成される。

【0189】

この方法は、第２のチャンファを形成するステップ含むことが適切である。本体逃げ面は、第１チャンファと第２のチャンファの両方に形成されることが好ましい。

【0190】

この方法は、尖らせるステップ、すなわち、先端を形成するステップを含むことが適切である。このステップは、第１のファセット及び第２のファセットを含むことが好ましい。

【0191】

第１のファセットは、好ましくは１０５〜１２５°のチゼルエッジ角を有するチゼルエッジをなすように形成されることが適切である。第１のファセットは、５〜４０°、好ましくは１０〜４０°のリリーフ角（逃げ面又は逃げ角として知られている）を有するように形成される。

【0192】

第２のファセットは、１０〜４０°のリリーフ角（逃げ面又は逃げ角として知られている）を有するように形成されている。

【0193】

この方法は、軸方向のすくい角を形成する溝形成のステップを含むことが適切である。軸方向のすくい角は５〜１５°が適切である。溝形成のステップは、０．０３〜０．１５ｍｍ、好ましくは０．０５〜０．１５ｍｍのチゼルエッジ長さを作ることが適切である。

【0194】

他の態様の任意の好ましい特徴は、この態様に適用する。特に、これらの特徴は、ツイストドリルに関し、この方法に適用する。

【0195】

第９の態様において、本発明は、第８の方法による生産物であるツイストドリルを提供する。

【0196】

第１０の態様において、本発明は繊維を含む複合材料を穴明けする方法を提供する。
この方法は、ツイストドリルで複合材料を穴明けするステップを含み、
ツイストドリルは、
シャンクと、
ドリル本体と、
ドリル先端と、
ドリル先端からドリル本体まで延びる少なくとも一つの切り屑排出溝であって、切り屑排出溝の螺旋角は、ドリル先端での開始螺旋角からドリル本体での終了螺旋角まで減少する切り屑排出溝と、を備える。

【0197】

複合材料は、ＣＦＲＰ又はＧＦＲＰであることが適切である。複合材料は、ここで説明されたように、航空機、ボート、自動車又は風力タービン構成部材の材料であることが適切である。

【0198】

開始螺旋角及び終了螺旋角は、第１の態様で説明されたものであることが適切である。

【0199】

他の態様の任意の好ましい特徴は、この態様に適用する。

【0200】

第４の提案に関して、本発明者等は、特に、ここで説明したように、複合材料を穴明けするとき、特に、自動穴明けする際、良好な穴品質を提供することに役立つ特徴の組み合わせを認識した。

【0201】

特に、本発明者等は、螺旋角が変化しない線状部分と、螺旋角が変化する部分との両方を有する切り屑排出溝が、特に、ＣＦＲＰなどの複合材料に関して、穴品質を改善し、特に、出口側の穴品質を改善することを認識した。

【0202】

第１１の態様において、本発明はツイストドリルを提供する。
このツイストドリルは、
シャンクと、
ドリル本体と、
ドリル先端であって、チゼルエッジと、第２のチゼルエッジであって、第２のチゼルエッジ角が１２０〜１７０°である第２のチゼルエッジとを有するドリル先端と、
ドリル先端からドリル本体まで延びる少なくとも一つの切り屑排出溝であって、螺旋角が実質的に一定である線状部分と、螺旋角が開始螺旋角から終了螺旋角まで変化する可変部分と含む、切り屑排出溝と、
を備える。

【0203】

変化する部分の螺旋角は、ここで説明したように連続的に変化することが適切である。螺旋角は、開始螺旋角から終了螺旋角まで減少することが適切である。

【0204】

線状部分の螺旋角は、ここで説明されたように、２５〜６０°であることが適切であり、好ましくは４０〜６０°である。

【0205】

開始螺旋角は、第１の態様のツイストドリルの開始螺旋角に関してここで説明されたように、２５〜６０°であることが適切であり、好ましくは４０〜６０°である。

【0206】

終了螺旋角は、第１の態様のツイストドリルの開始螺旋角に関してここで説明されたように、０〜３５°であることが適切であり、好ましくは２５〜３５°である。

【0207】

変化する部分は、第１の態様の可変螺旋に関して説明されたものであることが適切である。

【0208】

線状部分は、第１の態様の線状部分に関して説明されたものであることが適切である。

【0209】

第２のチゼル角は、第１の態様に関して説明されたものであることが適切である。

【0210】

ツイストドリルは、幅広の直径部分を含むことが好ましく、第１の態様に関して説明されたような、チャンファを備える幅広の直径部分を含むことが適切である。

【0211】

第１２の態様において、本発明は、ツイストドリルを提供する。
このツイストドリルは、
シャンクと、
ドリル本体と、
ドリル先端であって、切れ刃と、切れ刃の後方に延びる第１のファセットと、第１のファセットの後方に延びる第２のファセットと、を備え、第１のファセットのリリーフ角が、５〜４０゜であり、好ましくは１０〜４０゜であり、第２のファセットのリリーフ角が１０〜４０゜であるドリル先端と、
チゼルエッジ、及び第２のチゼルエッジであって、第２のチゼルエッジの角度が１２０〜１７０゜である第２のチゼルエッジと、
ドリル先端からドリル本体まで延びる少なくとも一つの切り屑排出溝であって、螺旋角が実質的に一定である線状部分と、螺旋角が開始螺旋角から終了螺旋角まで変化する可変部分と含む、切り屑排出溝と、
を備える。

【0212】

他の態様、特に、第１の態様の任意の好ましい特徴は、この態様に適用することが適切である。

【0213】

第１３の態様において、本発明は、繊維を含む複合材料を穴明けする方法を提供し、この方法は、第１１又は第１２の態様によるツイストドリルを使用して複合材料を穴明けするステップを含む。

【0214】

他の態様、特に、第４の態様の任意の好ましい特徴は、この態様に適用することが適切である。

【0215】

第１３の態様において、本発明は、ここで説明されたような複合材料を自動で穴明けする方法において、第１１又は第１２の態様によるツイストドリルの使用を提供する。

【0216】

他の態様、特に、第５の態様の任意の好ましい特徴は、この態様に適用することが適切である。

【0217】

第１４の態様において、本発明は、第１１又は第１２の態様によるツイストドリルを形成するように、ツイストドリルを再研削するステップを有する再研削方法を提供する。

【0218】

他の態様、特に、第６の態様の任意の好ましい特徴は、この態様に適用することが適切である。

【0219】

第１５の態様において、本発明は、第１４の態様の再研削方法の生産物であるツイストドリルを提供する。

【0220】

他の態様、特に、第７の態様の任意の好ましい特徴は、この態様に適用することが適切である。

【0221】

第１６の態様において、本発明は、第１１又は１２の態様によるツイストドリルを作る方法を提供する。

【0222】

他の態様、特に、第８の態様の任意の好ましい特徴は、この態様に適用することが適切である。

【0223】

第１７の態様において、本発明は、第１６の態様の方法による生産物であるツイストドリルを提供する。

【0224】

他の態様、特に、第９の態様の任意の好ましい特徴は、この態様に適用することが適切である。

【0225】

第１８の態様において、本発明は、繊維を含む複合材料を穴明けする方法を提供し、この方法は、ツイストドリルで複合材料を穴明けするステップを含む。
このツイストドリルは、
シャンクと、
ドリル本体と、
ドリル先端と、
ドリル先端からドリル本体まで延びる少なくとも一つの切り屑排出溝であって、螺旋角が実質的に一定である線状部分と、螺旋角が開始螺旋角から終了螺旋角まで変化する可変部分と含む、切り屑排出溝と、
を備える。

【0226】

他の態様、特に、第１０の態様の任意の好ましい特徴は、この態様に適用することが適切である。

【0227】

何れか一つの態様の任意の好ましい特徴は、他の態様の何れか一つに適用する。更に、何れか一つの態様は、一つ以上の他の態様と組み合わせることができる。特に、生産物（ツイストドリル）に関して開示された特徴は、対応する方法のステップに適用することができ、逆もまた同様である。

【0228】

本発明の実施形態及び本発明の効果及び／又は改良を説明する実施例は、添付の図面のみによる例によって、以下で説明される。

【図面の簡単な説明】

【0229】

【図1】本発明の第１の実施形態の可変螺旋ドリルの側面図である。

【図2】図１のツイストドリルを軸方向の端部からみた図である。

【図3】図１のツイストドリルドリル先端の拡大図である。

【図4A】本発明の実施形態のドリルを使用した複合材料の出口側の穴品質の試験結果を示す図である。

【図4B】市販の使用可能なドリルを使用した複合材料の出口側の穴品質の試験結果を示す図である。

【図5】本発明の第２の実施形態に関する一定の螺旋部分を有する可変螺旋ツイストドリルの側面図である。

【図6】本発明の他の実施形態に関する可変螺旋ツイストドリルの側面図である。

【図7A】図５の実施形態に関して、ＣＦＲＰでの出口側の穴品質の結果を示す図である。

【図7B】図６の実施形態に関して、ＣＦＲＰでの出口側の穴品質の結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0230】

図１は本発明のツイストドリル２を示す。ドリルは、シャンク（図示しない）と、ドリル本体４と、ドリル先端６とを備える。２つの螺旋状切り屑排出溝８は、ドリル先端からドリル本体まで延びる。螺旋角は、螺旋の始まりで相対的に大きく、５０゜であり、螺旋の終わりで相対的に小さく、１０゜である。他の角度もまた可能であり、例えば、２５〜６０゜、開始角に関しては４０〜６０゜、終了角に関しては０〜３５゜が適切である。

【0231】

螺旋はスプライン関数を使用して形成される。スプライン関数は、ドリル先端における螺旋開始からの軸方向距離の関数としての螺旋角の変化が、滑らかに連続する。これは、螺旋角の変化がステップ状であり、螺旋角の間に移行部又は段部がある通常の可変螺旋ドリルとは対照的である。対照的に、滑らかで連続する螺旋角を有するこの実施形態は、このようなステップ（段）を有していない。これには、材料が除去され、切り屑排出溝に沿ってより効率的に排出されるという格別な効果がある。

【0232】

切り屑排出溝の幅は、切り屑排出溝の長さに沿って実質的に一定である。

【0233】

ドリル２は延長したパイロット１０を備える。パイロット先端における第１及び第２の切れ刃は、９０゜の先端角１２を有する先端を形成する。８０〜１４０゜の他の先端角も可能である。

【0234】

ドリル２は、相対的に幅狭のパイロット１０と幅広のドリル本体４との間で移行部を備える。ダブルチャンファは、チャンファとドリル本体との間の移行点において、穴明け中に生じる押し込みに抵抗するために、スラスト力を小さくし、切削抵抗力を増すことに役立つ。特に、ドリル２は、１５゜の角度と５ｍｍの長さを有する第１のチャンファ１４と、１０゜の角度と４ｍｍの長さを有する第２のチャンファ１６とを備える。ここで説明されたように、他のチャンファ角及び長さも可能である。実際に、追加のチャンファ（即ち、第３，第４等のチャンファ）も可能である。

【0235】

パイロットの直径はドリル径の４７％である。ここで説明されたように、ドリル直径は、ドリルの最も幅の広い部分、この場合は第２のチャンファに最も隣接するドリル本体４の前側部分で測定される。

【0236】

延長したパイロットは、第１のチャンファ１４の前側部分に最も近接する点から先端に最も近接する点（すなわち、先端を含まない）まで測定された長さが３ｍｍである。例えば、２〜６ｍｍまでの他のパイロット長さも可能である。

【0237】

延長したパイロットは、再研削されることができ、同じドリルの何回も使用することができる。実際に３度以上使用可能であり、エンドユーザが新しいドリルを購入したときと比較して、費用と材料を節約する。

【0238】

図２は、ドリル２を軸方向から見た図である。チゼルエッジ２０は、０．１ｍｍの長さと、１１０゜のチゼルエッジ角２２とを有する。ここで説明されたように、他のチゼル長さ及びチゼル角も可能である。

【0239】

繊維を含む複合材料を穴明けする際に特に有効であるドリル２の特徴は、第２のチゼルエッジである。更に、第２のチゼルエッジ角２４は、大きくて１５０゜である。例えば、１２０〜１７０゜の他の第２のチゼルエッジ角も可能である。

【0240】

図３は、ドリル先端６及び特にパイロット１０の拡大図を示す。先端の第１及び第２の切れ刃は、第１のリリーフ３０（第１のファセット又は逃げ面として知られている）と第２のリリーフ３２（第２のファセット又は逃げ面として知られている）を備える。それぞれのリリーフ角（逃げ角として知られている）は１０〜２０゜である。同様の幾何学形状を有する他の実施形態において、リリーフ角はそれぞれ２５゜及び２０゜である。他の第１及び第２の逃げ角も可能であり、例えば、それぞれ５〜４０゜（好ましくは１０〜４０゜）及び１０〜４０゜である。

【0241】

ドリル２は８゜の軸方向すくい角を有する。同様の幾何学的形状を有する他の実施形態において、軸方向すくい角は１０゜である。しかしながら、例えば、３〜１５゜の他のすくい角も可能である。

【0242】

上述したように、可変螺旋、第１及び第２のリリーフ及び第２のチゼルエッジは、ＣＦＲＰ等の複合材料を切削するとき、予想できない良好な性能をドリルにもたらす。実際に、小さなスラスト力と優れた出口側の穴品質がもたらされる。更に、ほとんど「押し込み」を生じない手動穴明け用に適したドリルを提供する。

【0243】

（ドリルの性能試験）
本発明の実施形態の性能は、ＣＦＲＰに使用するために販売されている市販のハンドドリルと比較される。ドリル性能は、スラスト力及び穴品質を測定することによって定量化される。

【0244】

（ドリルの幾何学形状）
ツイストドリルは、ここで説明された方法にしたがって製造される。特に、以下のステップを有する。
１．ロッドはドリルの長さに切断される。
２．第１のチャンファ及びパイロットがブランクに形成される。
３．ブランクにバックテーパが設けられる。
ＣＮＣ工作機械を使用して、以下のステップが実施される。
４．可変螺旋を有する２つの切り屑排出溝を形成するために溝加工する。可変螺旋は、指数スプライン関数を使用して形成される。このようにして、螺旋は、滑らかになり、通常の螺旋を特徴付ける区切り点（break point）を生じない。
５．フルート（切り屑排出溝）ランドが作られ、本体逃げ面が切り屑排出溝に沿って形成される。
６．本体逃げ面がパイロットに作られる。
７．第２のチャンファが形成され、本体逃げ面が第１及び第２のチャンファの両方に作られる。
８．第１及び第２のファセットを作るために先端を尖らせる。第１のファセットは、１１０゜のチゼルエッジ角及び１０゜の第１の逃げを有するように作られる。第２のファセットは、２０゜の第２の逃げを有するように作られる。
９．溝形成が、８゜のすくい角と０．１ｍｍのチゼル長さを作るために実施される。

【0245】

切り屑排出溝は、開始角から終了角までドリルに沿って滑らかに連続する移行部を提供するために、スプライン関数を使用して形成される。

【0246】

完成したドリルは以下の幾何学形状を有する。
螺旋長さ＝３８ｍｍ
開始螺旋角＝５０゜
終了螺旋角＝１０゜
パイロット長＝３ｍｍ
パイロット径＝ドリル径の４７．２４％
パイロット角＝９０゜
軸方向すくい角＝８゜
チゼルエッジ角＝１１０゜
チゼル長＝０．１ｍｍ
第２のチゼル角＝１５０゜
第１の逃げ角＝１０゜
第２の逃げ角＝２０゜
第１のチャンファ角＝１５゜
第１のチャンファ長さ＝５ｍｍ
第２のチャンファ角＝１０゜
第２のチャンファ長さ＝４ｍｍ

【0247】

このドリルは試験用のドリル＃１である。

【0248】

上述したように、他の実施形態は、１０゜の軸方向すくい角及び２５゜の第１の逃げ角を除いて同様の幾何学的形状を有することに留意されたい。

【0249】

市販のハンドドリル、超硬のハンドドリル＃２も試験された。

【0250】

（試験方法）
スラスト力及び穴品質を測定するために、２つの試験が行われた。
（１）スラスト力を測定するための自動穴明け
（２）穴品質試験のための手動穴明け

【0251】

ドリル＃１は手動穴明けに適用されているが、スラスト力の測定は、４軸のＣＮＣ工作機械を使用して行なわれた。

【0252】

しかしながら、穴品質の測定に関しては、手動穴明けが実施される。

【0253】

それぞれの試験における被削材は、厚さ１０ｍｍのエポキシ系のＣＦＲＰである。

【0254】

穴品質の試験に関して、被削材の出口面はガラスクロスを有している。例えば宇宙産業において適用されているこの構成は、特に困難なチャレンジを表している。

【0255】

試験に用いられた材料、工具及び機械は、表１（スラスト力測定のための自動穴明け）及び表２（出口側の穴品質の測定のための手動穴明け）に要約されている。

【0256】

【表1】

【0257】

【表2】

【0258】

（試験（１） スラスト力測定）
ＣＮＣ工作機械を使用し、それぞれのドリルで材料１に１０個の穴を明けた。スラスト力は、キスラー動力計を使用して、測定され記録された。

【0259】

（試験（２） 穴品質の判定）
パワーハンドドリルを使用し、それぞれのドリルで材料２に多数の穴を明けた。出口面における穴の状態は、光学顕微鏡を使用して観察され、記録された。

【0260】

（結果）
算出されたスラスト力の平均値及び記録された出口穴のイメージは、表３に要約される。図４Ａ及び４Ｂはツイストドリルの記録されたイメージを示す。図４Ａはドリル＃１のものであり、図４Ｂはドリル＃２のものである。

【0261】

ドリル＃１は、スラスト力が小さいだけでなく、出口側の穴品質が非常に優れた結果を得た。対照的に、ドリル＃２は出口側の穴品質が悪い結果を得た。

【0262】

【表3】

【0263】

ドリル＃１の更なる効果は、再研削できることである。これは、再研削費用は新品のドリルの費用より非常に安くなるため、エンドユーザによって魅力的な事である。

【0264】

図５は別の実施形態を示す。この実施形態において、ドリル１００は、螺旋角が一定の線状部分１０２と、螺旋角が小さくなる可変部分１０４とを有する螺旋状の切り屑排出溝を備える。この実施形態において、線状部分は切り屑排出溝の長さの約３５〜４５％である。

【0265】

線状部分における螺旋角は５０゜であるが、例えば、２５〜６０゜、適切には４０〜６０゜の他の「開始」角も可能である。

【0266】

可変部分における螺旋角は５０゜（可変螺旋部分の開始角）から３０゜（可変螺旋部分の終了角）に小さくなる。例えば、０〜３５゜の他の終了角も可能である。

【0267】

先端１０６は、１４０゜の第２のチゼル角を含むが、例えば、１２０〜１７０゜の他の角度も可能である。ドリル先端は、それぞれ１５゜の第１の逃げ角と２０゜の第２の逃げ角を含む。

【0268】

先端角は８５゜であり、チゼル長さは０．１ｍｍである。ドリル先端は５゜の軸方向すくい角である。

【0269】

ＣＦＲＰ材料の試験において、このドリルは、非常に良い穴品質を提供することが発見された。優れた出口側の穴品質の例は図７Ａに示されている。特に、スタック（stack）加工（例えば、４０ｍｍ厚みのスタック）における優れた結果が得られる。ドリル１００は、特に、自動穿穴に適合する。

【0270】

別の実施形態は図６に示されている。

【0271】

図６は、本発明のツイストドリル２００を示す。ドリルは、シャンクと、ドリル本体２０４と、ドリル先端２０６を備える。３つの螺旋切り屑排出溝２０８（２つのみが見える）は、ドリル先端からドリル本体まで延びている。螺旋角は、螺旋の始まりで相対的に大きく、３０゜であり、螺旋の終わりで相対的に小さく、１０゜である。他の角度も可能であり、例えば、開始角が２５〜６０゜であり、終了角が０〜３５゜である。

【0272】

図１に示す例と同様に、螺旋はスプライン関数を使用して形成される。スプライン関数は、ドリルの先端における螺旋の開始からの軸方向の距離の関数としての螺旋角の変化が、滑らかで連続的であり、段部を有しない。これは、試験によって、切り屑排出溝に沿ってより効率的に材料が取り除かれ、排出されることが認識された。

【0273】

切り屑排出溝の幅は、切り屑排出溝の長さに沿って実質的に一定である。

【0274】

ドリル２００は、延長したパイロット２１０を備える。パイロット先端における第１、第２及び第３の切れ刃（cutting lip）は、９０゜の先端角を有する先端を形成する。他の先端角、例えば８０〜１４０゜も可能である。

【0275】

ドリル２００は、相対的に幅狭のパイロット２１０と幅広のドリル本体２０４との間で移行部分２１２を備える。３つのチャンファは、スラスト力を小さくすること、チャンファとドリル本体との間の移行部で切削中に生じる押し込み効果に抵抗するための切削抵抗力を増すことに役立つ。

【0276】

延長したパイロットは、第１のチャンファの最も近い部分に隣接する点から先端（すなわち、点を含まない）に隣接する点まで測定された長さが３ｍｍである。他のパイロット長さ、例えば２〜６ｍｍも可能である。

【0277】

図１に示された例と同様に、延長したパイロットは再研削されることができ、それによって、同じドリルを何度も使用することを許容する。実際に、３度以上の使用が可能であり、エンドユーザが新品のドリルを購入するときと比較して、費用と材料を節約するものとなる。

【0278】

ドリル２００は１３ｍｍの直径を有する。回転速度と送りは、自動穴明けにおいて、直径変化に対応して調整するのが普通である。大きな直径についての回転速度は、相対的に小さい直径のものと同じ表面速度を得るために、小さくする。より高い、又はより低い送りは、速度変化に対応して調整される。しかしながら、手動穴明け動作において、回転速度は変更できるが、送りはそれぞれのオペレータに依存する。より強く押すか又は押さないかをオペレータに指示することは難しい。相対的に大きな直径の手動穴明けについてのこの問題を解決するために、ドリル２００は、図１の例と比較されるように、切れ刃を追加する（従って、切り屑排出溝を追加する）。例では、切れ刃を追加することは、工具が被削材に食い付き易くし、送りによる少しの衝撃で切削することを示す。

【0279】

ドリル２００は、バックエッジリリーフ２２０を備える。これは、過熱の問題を防止すること、したがって、被削材が柔らかくなる問題を防止することが、試験において認識された。熱発生の問題は、相対的に直径の大きなドリル（特に、７．８ｍｍを越える直径）で特に起こりやすいことが認識されており、バックエッジリリーフは、大きな直径のドリルに特に効果的である。ドリル２００は、３つのランドにおいて、バックエッジリリーフを有する。すなわち、ドリル２００は、個々の切れ刃に関してバックエッジリリーフを有する。

【0280】

繊維を含む複合材料の穴明けに特に有効であるドリル２００の他の特徴は、第２のチゼルエッジ（図示しない）である。更に、第２のチゼルエッジ角は大きく、約１５０度である。他の第２のチゼルエッジ角、例えば、１２０〜１７０゜も可能である。

【0281】

図１のドリルで実施された同様の試験は、ドリル２００が、織物繊維や単一方向に配置された繊維を有するＣＦＲＰを含む炭素繊維複合材料の穴明けにおいて、穴の入口側及び出口側で非常に良好な穴品質を得ることを示した。出口面においてガラスクロスを有するＣＦＲＰで、非常に良好に穴明けが行われた。

【0282】

図７Ｂからわかるように、出口側の穴品質は非常に優れている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】