JP5802893B2 - ドリル及びそれを用いた穿孔装置 - Google Patents

Description

本発明はドリル及びそれを用いた穿孔装置に関し、詳しくはドリル本体内に切屑排出路を形成したドリル、及びそれを使用した穴あけ加工用であって、被削材（ワーク）が繊維強化複合材料、特に航空機の主翼素材や車両用の車体素材であるＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）などの非金属材料、あるいはＡｌ合金等の穴あけ加工に好適な集塵機構付き穿孔装置に関する。

一般に、ＣＦＲＰ素材にドリル穿孔する場合は、加工中に切断された微細な炭素繊維が切削粉となって切り屑に大量に混在し、それが作業場に飛散した場合には作業環境を著しく悪化することになる。そのため、作業者が防塵服や防塵マスクを着用するなどの対応をしているが、人体に有害な炭素繊維の微粉であることから、より確実な切り屑の回収が要請されている。
従来、作業環境を改善する目的で、中空状の機械主軸（スピンドル）の先端に筒状ドリルを取り付け、穿孔加工中に生成される切り屑を筒状ドリルのシャンクと機械主軸の中空部（吸引孔）を通して集塵機へ吸引回収する工具が提案されていた（特許文献１）。
また、同じく筒状ドリルを使用する工具において、切り屑の発生量を低減させるために、筒状ドリルで被削材をくり抜き、そのくり抜かれた切削コアがドリル孔を通して真空吸引装置で吸引されるようにすることも提案されていた（特許文献２）。
本出願人は、それら従来技術の不具合を改善すべく、駆動源により回転する主軸を中空主軸とし、その中空主軸の先端にチャックを介して先端に刃部を有する筒状ドリルを取り付け、前記中空主軸内の通路後端に集塵機構を連結し、前記駆動源で中空主軸を介して筒状ドリルを回転させながら被削材を穿孔することにより、発生する切り屑および切削コアが前記中空主軸内の通路を通して集塵機構へ吸引回収されるようにした穿孔装置を提案してきた（特許文献３、特許文献４）。

実開平２−３５６５３号全文公報 特開平２−２３７７０７号公報 特願２００９−２５７９９６号報 特願２０１０−１０９６５７号公報

上記特許文献３および特許文献４においては、ＣＦＲＰなどの被削材に穴あけ加工することを具体的に開示したものの、当該被削材に均一内径の通し孔を穿孔する場合のみを明示したものである。
しかしながら、実際の作業現場においては、前記通し孔のみならず皿孔、面取りや座ぐり孔などの穴あけ加工が必要とされている。その場合には、上記の穴あけ用ドリルを用いて通し孔を穿孔した後に、ドリルを皿孔用や座ぐり孔用に交換して再度所要の穴あけ加工を実施する必要がある。
そのために、複数の穴あけ用ドリルを取り揃えておく必要があるばかりでなく、ドリルの交換作業に手数を要して作業能率の効率化が望めず、しかも当初の通し孔と後続の皿孔、座ぐり孔等との間で芯ズレが生じるなど加工精度上の不具合がある。

一方、筒状ドリルなどドリル本体内に切屑排出路を形成するものではなく、ドリル本体の外周面に切屑排出溝を設ける従来一般のドリルにおいては面取りや座ぐり加工を可能にした構造も提案されているが、それら面取り刃や座ぐり刃の形状や配置構造が複雑なために成形が困難なこともあり実用化に至っていないばかりか、集塵機構との組み付けが著しく困難である。

本発明は、上記従来不具合を解消すべく一本のドリルで被削材に単に通し孔等を穿孔するだけでなく、必要に応じて皿孔や面取り、座ぐり孔等をドリル交換なしで加工できるようにして、穴あけ加工の作業効率および加工精度を高めるドリルを提供することを目的とする。
また、この新規なドリルを比較的容易に成形可能にするとともに切り屑の集塵機構との組み付けを容易にして、穿孔加工中に発生する切り屑（切削コアを含む態様もあり）を確実に集塵回収することが可能な穿孔装置を提供することを目的とする。

斯る本発明のドリルは、ドリル本体内に軸心に沿って形成した内部通路を切屑排出路としたドリルにおいて、ドリル本体の基端側に段差部を介して外径を大きくした大径筒体を同軸上に設け、ドリル本体の先端部に第１切れ刃とその後方に伸びる縁線の回転方向前方側に開口して前記切屑排出路に通じる第１屑導入ポケットを設け、前記段差部には第２切れ刃とその前後に延びる縁線の回転方向前方側に開口して前記切屑排出路に通じる第２導入ポケットを設けたことを特徴とする（請求項１）。

上記ドリル本体は、特許文献１〜４に開示されたような筒状ドリル、つまりドリル本体内に形成される切屑排出路が基端側から先端に渉り貫通した構造であって、その先端縁に第１切れ刃（穿孔刃、ドリル刃）を形成したドリルのみならず、先端面が所定の先端角をもち形成されて切屑排出路の先端を封鎖し、その先端面に第１切れ刃を形成するドリルを包含するものである。
それら第１切れ刃により被削材を穿孔して穴あけ加工を施し（通し孔またはメクラ孔のいずれも可）、加工時に発生する切り屑（切削コアも含む）が第１屑導入ポケットを通して切屑排出路へ入り込む。また、穿孔工程の終端においては、第２切れ刃により穴あけ加工が続行し、その加工時に発生する切り屑が第２屑導入ポケットを通して切屑排出路へ入り込む。

上記段差部の一形態は、基端側に向かい順次に外径を大きくする傾斜面であり、その場合、第２切れ刃が前記傾斜面に形成された皿孔加工用または面取り加工用の切れ刃となる（請求項２）。
また、段差部の他の形態は、ドリル本体の軸心に対して直交する直角面であり、その場合には、第２切れ刃が前記直角面に形成された座ぐり加工用の切れ刃となる（請求項３）。

次に本発明の穿孔装置は、駆動源により回転する主軸を中空主軸とし、その中空主軸の先端にチャックを介して前記請求項１〜３のいずれか１項記載のドリルを取り付け、前記中空主軸内の通路後端に集塵機構を連結し、前記駆動源で中空主軸を介して前記ドリルを回転させながら被削材を穿孔し、前記ドリルの第１切れ刃の穿孔時に発生する切り屑が第１屑導入ポケットを通して切屑排出路へ吸入され、前記ドリルの第２切れ刃の穿孔時に発生する切り屑が第２屑導入ポケットを通して切屑排出路へ吸入され、それら切屑排出路へ吸入された切り屑が前記中空主軸内の通路を通して集塵機構へ吸引回収されるようにしたことを特徴とする（請求項４）。

上記穿孔装置の具体的構成としては、中空主軸が単筒構造からなり、その単筒主軸の先端にチャックを介して前記ドリルが取り付けられ、単筒主軸の後端に集塵機構を連結する（請求項５）。
一方、上記駆動源は、単筒主軸を回転させる回転モータであれば特に種類や構造に制約されるものではないが、装置の小型化を考慮すれば、装置のハウジング内に配設される中空モータを採用することが好ましく、その場合には、中空モータのロータに前記単筒主軸を回転可能に組み込むようにする（請求項６）。
また、好ましい実施形態として駆動源は前記中空モータと送りモータの組み合せがよく、それにより被削材の厚さや材質等に対応した自動送りが可能である。その中空モータと送りモータとの組み合せにおいては、両モータを同軸上に配設してコンパクトな構造とし、或いは製作性を考慮して、送りモータが前記中空モータに近接する下位に配設された構造とし、いずれの構造においても、その送りモータの駆動により送り機能により中空モータを進退動させて中空主軸およびドリルをピッチ送りするようにする（請求項７）。

本発明によれば、ドリル交換なしで被削材に穿孔と共に皿孔、面取りや座ぐり孔等を形成するので穴あけ加工の作業効率および加工精度を高めることができる。また、ドリル本体内に切屑排出路を有するドリル構造を利用するので、切れ刃および屑導入ポケットを比較的容易かつ多様的に成形することができるとともに、集塵機構との組み付けを容易にした穿孔装置が得られる。

（ａ）は第１実施例ドリルの一部切欠した側面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）は（ｃ）における（ｄ）−（ｄ）線に沿う断面図。 （ａ）は第２実施例ドリルの一部切欠した側面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）は（ｃ）における（ｄ）−（ｄ）線に沿う断面図。 （ａ）は第３実施例ドリルの一部切欠した側面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）は（ｃ）における（ｄ）−（ｄ）線に沿う断面図。 被削材に皿孔（面取り）加工を施す断面図。 被削材に座ぐり孔加工を施す断面図。 （ａ）は第４実施例ドリルの一部切欠した側面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）は（ｃ）における（ｄ）−（ｄ）線に沿う断面図。 （ａ）は第５実施例ドリルの一部切欠した側面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）は（ｃ）における（ｄ）−（ｄ）線に沿う断面図。 図７（第５実施例）のドリルにより穴あけ加工を施す工程を示す断面図。 本発明の穿孔装置を一部切欠して概要を示した側面図。 被削材を穿孔加工する途中の状態を示す装置先端部の拡大側面図。

本発明の実施形態を説明すると、図１〜図８により本発明ドリルの各種形態とその穿孔工程を説明し、図９及び図１０により本発明の穿孔装置を説明する。

図１は第一実施例のドリル１００を示し、ドリル本体１０１を基本形態とする。
ドリル本体１０１は、先端が所定の先端角を有する先端面（先端ヘッド）で封鎖され、内部全長に渉り切屑排出路１０２が形成された先端封鎖形の細筒状である。このドリル本体１０１は、先端から所定間隔をおいた基端側（後方側）に段差部Ｇを介して外径を大きくした大径筒体１０１ａを一体としたもので、大径筒体１０１ａの後部がシャンク１０３として用いられる。
ドリル本体１０１の段差部Ｇは、基端側に向かい順次に外径を大きくする傾斜面とした形態である。

ドリル本体１０１は、その先端面に第１切れ刃１１０を形成し、傾斜面からなる段差部Ｇには第２切れ刃１２０を形成する。
第１切れ刃１１０は、先端面の先端角により形成される一対の切れ刃、詳しくはチゼルエッジの各端から外周端に向けて一対の切れ刃１１０，１１０を形成した場合を例示し、第２切れ刃１２０も前記傾斜状の段差部Ｇにおけるドリル回転中心の両側に一対の切れ刃１２０，１２０を形成した場合を例示している。
第１切れ刃１１０及び第２切れ刃１２０は、いずれもドリル本体１０１に切削刃工具を所定角度で押し当て切り込むことによって作製され、その切削刃工具の切込み形状によって第１切れ刃１１０の近傍に第１屑導入ポケット１１２が形成され、第２切れ刃１２０の近傍には第２屑導入ポケット１２２が形成される。

第１屑導入ポケット１１２は、第１切れ刃１１０と、それがドリル本体１０１の外周に延びる縁線１１１を基準縁として回転方向前方へ開口させた切欠孔部分であり、この第１屑導入ポケット１１２を介して第１切れ刃１１０が前記切屑排出路１０２に対向している。
また、第２屑導入ポケット１２２は、第２切れ刃１２０と、それがドリル本体１０１の外周に延びる縁線１２１ａ，１２１ｂを基準縁として回転方向前方へ開口させた切欠孔部分であり、この第２屑導入ポケット１２２を介して第２切れ刃１２０が前記切屑排出路１０２に対向している。
それにより、上記ドリル１００による穿孔工程において、第１切れ刃１１０が被削材Ｗを穿孔する工程で発生する切り屑は、第１屑導入ポケット１１２を通してドリル本体１０１内の切屑排出路１０２へ排出され、その後に第２切れ刃１２０が被削材Ｗを穿孔する工程で発生する切り屑は、第２屑導入ポケット１２２を通してドリル本体１０１内の切屑排出路１０２へ排出される。

図２は第二実施例のドリル２００を示し、そのドリル本体２０１が、大径筒体１０１ａ、切屑排出路１０２、シャンク１０３を有すること、第１切れ刃１１０及び第１屑導入ポケット１１２を有することは第一実施例と同様である。説明の重複を避けるために、同一部材については同一符号を図中に付すことにより説明を省略する。
このドリル２００が第一実施例と相違する点は、段差部の形状とそれに関連した第２切れ刃２２０の形状である。
すなわち、ドリル本体２０１の段差部Ｇ’は、傾斜面に代えて図２（ｃ）に示すとおり、ドリル本体２０１の軸線Ｏに直交する直角面、つまり大径筒体１０１ａの先端面を垂直面とし、その垂直面に第２切れ刃２２０を形成するとともに、第２切れ刃２２０の前後がドリル本体２０１の外周に延びる縁線２２１ａ，２２１ｂを基準縁として回転方向前方へ切欠孔部分を開口させて第２屑導入ポケット２２２を形成したものである。

このドリル２００を用いた穿孔工程においても、第１切れ刃１１０が被削材Ｗを穿孔する工程で発生する切り屑は、第１屑導入ポケット１１２を通してドリル本体２０１内の切屑排出路１０２へ排出され、その後に第２切れ刃２２０が被削材Ｗを穿孔する工程で発生する切り屑は、第２屑導入ポケット２２２を通してドリル本体２０１内の切屑排出路１０２へ排出される。

図３は第三実施例のドリル３００を示し、そのドリル本体３０１が、大径筒体１０１ａ、切屑排出路１０２、シャンク１０３を有すること、傾斜面からなる段差部Ｇに第２切れ刃１２０及び第２屑導入ポケット１２２を有することは第一実施例のドリル１００と同様である。説明の重複を避けるために、同一部材については同一符号を図中に付すことにより説明を省略する。
このドリル３００が第一実施例と相違する点は、ドリル本体３０１の先端面が開口している形状、すなわち、切屑排出路１０２が全長に渉り貫通した内部通路であってドリル本体が特許文献１〜４と同様に筒状ドリル構造であること、それに伴い、第１切れ刃３１０がドリル本体３０１の先端縁に形成されるとともに、縁線３１１の回転方向前方に形成される第１屑導入ポケット３１２が先端開口した切欠形状であることである。
このドリル３００を用いた穿孔工程において、第１切れ刃３１０が被削材Ｗを穿孔する工程で発生する切り屑は、ドリル本体３０１の先端口および第１屑導入ポケット３１２を通してドリル本体３０１内の切屑排出路１０２へ排出され、その後に第２切れ刃１２０が被削材Ｗを穿孔する工程で発生する切り屑は、第２屑導入ポケット１２２を通してドリル本体３０１内の切屑排出路１０２へ排出されることは、第１実施例の場合と同様である。

なお、図示および説明を省略するが、ドリル３００においても図２の第二実施例のように、傾斜面からなる前記段差部Ｇに代えて垂直面からなる段差部Ｇ’とすること、及びそこに第２切れ刃２２０、第２屑導入ポケット２２２を形成することも任意である。

図４及び図５は、前記ドリル１００〜３００を用いてＣＦＲＰ素材などの被削材Ｗを穿孔する加工例を示すが、図４は被削材Ｗに通し孔Ｈと共に皿孔（又は面取り）Ｈｘを形成する皿孔加工例を示し、図５は通し孔Ｈと共に座ぐり孔Ｈｚを形成する座ぐり孔加工例を示す。
図４においては、前記ドリル１００又は３００を用いて被削材Ｗに向け矢印Ｙａ方向へ穿孔し、被削材Ｗには前述した第１切れ刃１１０（３１０）により通し孔Ｈを穿孔するが、その通し孔Ｈが貫通する穿孔工程の終端域において第２切れ刃１２０により被削材Ｗの上層部が切削されて図示のとおり皿孔Ｈｘが形成される。この穿孔工程中に、第１切れ刃１１０（３１０）、第２切れ刃１２０により切削される切り屑は、ドリル本体内の切屑排出路１０２を通してドリル基端から矢印Ｙｂ方向へ排出される。
この皿孔加工を施した被削材Ｗはリベットによる板部材の接合用として有用である。
なお、ドリル１００又は３００の段差（傾斜面）Ｇの長さを短くし、あるいは段差Ｇの穿孔長さを短くすることにより、通し孔Ｈの入口端に皿孔までには至らない滑らかな面取り加工を施すことができる。

同様に、図５においては、前記ドリル２００を用いて被削材Ｗに向け矢印Ｙａ方向へ穿孔し、被削材Ｗには前述した第１切れ刃１１０により通し孔Ｈを穿孔するとともにその通し孔Ｈが貫通する穿孔工程の終端域において第２切れ刃２２０により被削材Ｗの上層部が切削されて図示のとおり座ぐり孔Ｈｚが形成される。この座ぐり孔加工を施した被削材Ｗはリベット又はボルトによる板部材の接合用として有用である。
なお、前記ドリル２００に代えて、前述した変形型（ドリル３００の段差部Ｇを垂直面からなる段差部Ｇ’とする）を使用しても同様の座ぐり孔加工が可能である。

図６は第四実施例のドリル１００Ａを示す。このドリル１００Ａは、前述した図１（第一実施例）のドリル１００と基本形態を同じくし、相違点はドリル本体１０１に副切れ刃１３０を形成したことであるので、説明の便宜上、ドリル１００と同一の構成は図中に同一符号を付すことによって説明を省略する。
副切れ刃１３０は、ドリル本体１０１の先端近傍から段差部Ｇの近傍に至る外周面に、長溝１３０ａを周方向へ所定の間隔をおいて形成することにより長溝端縁に切れ刃を設けたものである。この副切れ刃１３０つまり長溝１３０ａは、図示のように先端が回転方向前方へ先行する傾斜状に形成するとともに、副切れ刃１３０の掬い角を回転方向に向けて漸減するよう長溝１３０ａの断面形状を変化させることが好ましい。それによって、副切れ刃１３０の切削性を向上させることができる。

この第四実施例のドリル１００Ａによれば、特に限定するものではないが、ＣＦＲＰ素材を対象とした被削材Ｗに生じやすい弊害、つまり第１切れ刃１１０で穿孔したドリル孔が切削時に収縮するためドリル外周面の摩擦抵抗が増大する弊害、それを副切れ刃１３０の作用により穴あけ加工中における摩擦熱を低減することで解消し、孔内面に変質層が発生することを防止することができる。
なお、図６においては、図１（第一実施例）のドリルに副切れ刃１３０を追加した場合を例示したが、それに限定されるものではなく図２（第二実施例）、図３（第三実施例）のドリルに適用することも可能である。

図７は第五実施例のドリル１００Ｂを示す。このドリル１００Ｂもまた、前述した図１（第一実施例）のドリル１００と基本形態を同じくし、相違点はドリル本体１０１に副切れ刃１４０を形成したことであるので、説明の便宜上、ドリル１００と同一の構成は図中に同一符号を付すことによって説明を省略する。
副切れ刃１４０は、一対の第１切れ刃１１０の直後であって両切れ刃１１０の円周方向の間に配置され、小口の屑導入ポケット１４２と共に形成した穿孔刃であり、図７の（ｂ）（ｄ）に示すように、副切れ刃１４０の外径Ｄｂを第１切れ刃１１０の外径Ｄａより大きく、換言すれば第１切れ刃１１０の外径Ｄａを副切れ刃１４０の外径Ｄｂより小さくしたことが特徴である。

この第五実施例のドリル１００Ｂによれば、ＣＦＲＰ素材を対象とした被削材Ｗに生じやすいバリの発生を防止することができる。すなわち、図８（１）に示すように、ドリル１００Ｂを用いて被削材Ｗに穴あけ加工を施す場合、ドリル１００Ｂが通し孔Ｈを貫通させる段階において、同図（２）に示すように第１切れ刃１０１の穿孔によりバリＱが発生することもあるが、そのバリＱは同図（３）に示すように後続の副切れ刃１４０の穿孔作用によって切断除去される。その後の同図（４）は、通し孔Ｈを貫通させた後に皿孔Ｈｘを形成する状態を示している。
なお、図７においては、図１（第一実施例）のドリルに副切れ刃１４０を追加した場合を例示したが、それに限定されるものではなく図２（第二実施例）のドリルに適用することも可能である。

なお、上記各実施例において、各ドリルの第１切れ刃１１０，３１０、第２切れ刃１２０，２２０は、いずれも回転中心の両側に配設された一対つまり二枚刃とし、それにより穿孔時におけるドリル回転の安定性を確保するとともに刃部作製を容易にしたものであるが、必ずしもそれに限定されるものではなく、従来ドリルにみられる一枚刃、三枚刃、四枚刃等とすることも含むものである。また、第２切れ刃１２０，２２０を、図示のように第１切れ刃１１０，３１０と同一円周上に配置した場合を例示したが、例えば９０°など所定角度ずらした位置に形成することも任意である。

そして、上記ドリル本体１０１，２０１，３０１は超硬合金や高速度鋼など超硬質性材料でもって作製され、切れ刃部分、すなわち上記第１切れ刃１１０，３１０、第２切れ刃１２０，２２０、副切れ刃１４０は、超高圧焼結体やダイヤモンド刃先、あるいはセラミックス材や炭化ケイ素などの基材により成形された刃部表面にダイヤモンドコーティングを施して切れ刃とし、それがロウ付け等により所定位置に付設される。

次に、上述した本発明のドリルを用いる穿孔装置の実施形態を手持式ドリル装置Ａの場合について図９及び図１０図面により説明する。
図９は当該装置Ａの要部を一部切欠して概要を示した側面図であり、ハウジング１内に駆動源としての中空モータ１０及び送りモータ２０を装備した構造を例示する。
ハウジング１は、略矩形状の筐体であって、その内底面に前後方向（図における左右方向をいう）へ延びるレール２を左右（図における奥行方向をいう）に間隔をおいて敷設し、そのレール２上に中空モータ１０の摺動ブロック３を摺動可能に搭載する。また、ハウジング１内には、図示省略するが、レール２の上方に複数本の案内部材を設け、その案内部材に中空モータ１０の上部を摺動可能に支持している。それにより、中空モータ１０は、ハウジング１内の略中央域に前後動可能に配設されている。
送りモータ２０は、ハウジング１の後部底面に設置し、前記中空モータ１０を前後進退動させるように該モータ１０と係合している。

上記中空モータ１０及び送りモータ２０は、特にその種類に制約はないが中空モータ１０にはサーボモータを使用し、送りモータ２０にはネジ軸一体型のパルスモータを使用する場合を例示している。
中空モータ１０は、モータケース１１内の中空軸部分に機械主軸（スピンドル）を一体的に備えるが、該主軸として軸心に沿って貫通する通路１２ｏのみを形成した単筒主軸１２とし、該主軸１２の外周面をロータ１３に一体的に結合して回転可能に組み込まれる。送りモータ２０は、その回転駆動軸２１に連結された送りネジ２２を前記中空モータ１０の底面下に延設し、中空モータ１０の底部に設けた図示省略の送りナットに前記送りネジ２２を螺合させ、この送りモータ２０の回転により中空モータ１０を前後方向へ進退動させるものである。

単筒主軸１２は、先端にコレットチャック１６を設け該チャック１６により上述したドリルのいずれかを着脱交換できるように取り付け、集塵機構５０に接続する集塵ホース５１を接続する。
上記ドリルとしては何れを採用することも任意であるが、説明の便宜上、図３（第三実施例）のドリル３００を使用する場合を例示する。

上記中空モータ１０の先端には、前記単筒主軸１２の先端に設けたコレットチャック１６の前方を覆う第１フード１７を設け、また、ハウジング１の先端には、第１フード１７の前方を覆う第２フード４を取り付け、第１フード１７は第２フード４に摺動可能に嵌め合うように取り付ける。すなわち、第１フード１７及び第２フード４によりコレットチャック１６に取り付けたドリル３００の外周を覆って保護している。
なお、第１フード１７及び第２フード４は、モータケース１１、ハウジング１と一体に形成することもよいが、好ましくは別部材として着脱可能に取り付ける。

一方、上記単筒主軸１２の後端には、連結具３５を取り付け、その連結具３５に集塵ホース５１を介して集塵機構５０を接続する。
なお、この連結具３５は、アーム３６を中空モータ１０のケース１１より突設した回り止め１９に掛止させ、それによって回転が阻止されるようにしている。
集塵機構５０は、吸引機能を備えた集塵機５０ａとそれから延出された集塵ホース５１等で構成され、その集塵ホース５１を前記単筒主軸１２に接続して吸引させることにより、該主軸１２の通路１２ｏを介しドリル３００の切屑排出路１０２先端に強力な吸引力を生起させ、その吸引作用により第１切れ刃３１０の穿孔時に発生する切り屑等を集塵機５０ａに回収するものである。この集塵機構５０は、好ましくは集塵機５０ａにサイクロン５２を内蔵させた構成とし、それにより回収する切り屑等をさらに効率よく吸塵するようにする。

なお、図９に示す符号５３は、電源や制御部を組込んだコントローラであり、このコントローラ５３により動作制御される前記中空モータ１０及び送りモータ２０が配線コード５４、５５により結線されている。
また、ドリル装置Ａは手持式の場合を例示していることから、図９に示すように、ハウジング１の上面には持ち運びする際の手提げ用ハンドル５を付設し、底面には、穿孔加工時に支え手となる把手杆６及び中空モータ１０、送りモータ２０の起動・停止を制御する操作杆７を設けておき、その操作杆７によりコントローラ５３を操作するようにする。すなわち、ドリル装置Ａは手持式であるが、穿孔本体部である中空モータ１０等に集塵機構５０及びコントローラ５３など付属機器を接続してシステム化された装置を例示している。

上述したドリル装置Ａを用いた穿孔作業の加工状況を説明すれば、被削材ＷとしてＣＦＲＰに穴あけする場合を示し、被削材Ｗの表面には該面に沿って固定される治具６０が取り付けられ、その治具６０にドリル装置Ａがセットされる（図１０参照）。
治具６０は、必ずしも限定される構造ではないが、空洞部６１を有する支持筒構造を例示し、その先端面に前記ドリル３００と軸心を一致させて該ドリル３００を差込み可能な挿入口６２を開口している。また、治具６０の先端外周には前記ハウジング１の前部に突設した第２フード４の先端部を嵌め合い、かつ若干の回動により係止させるロック縁６５を設けている。

而して、作業者が把手杆６及び操作杆７を持って、第２フード４を治具６０の先端部に嵌め合いロック縁６５に係止することによりドリル装置Ａを治具６０にセットし、次いで操作杆７に付属する起動スイッチ７ａをＯＮさせることにより穿孔加工が開始する。
先ず、送りモータ２０の起動により、中空モータ１０と共にドリル３００が前進して治具６０の挿入口６２から空洞部６１内に進入する。
次いで適時のタイミングで、中空モータ１０が起動し単筒主軸１２を介してドリル３００が設定された回転数をもって回転し、さらに上記ドリル３００が前進し第１切れ刃３１０が被削材Ｗに接触して穿孔加工つまり穴あけ加工が開始する。

すなわち、図１０に示すように、被削材Ｗを第１切れ刃３１０の回転によりそのコア部分を残しながら外周を切削しながら進行する。その穿孔加工に伴い第１切れ刃３１０の周辺に切り屑が発生するが、その切り屑は、集塵機構５０による切屑排出路１０２内の負圧状態による強い吸引力によって、第１切れ刃３１０の周辺、つまり先端口および第１屑導入ポケット３１２を通して切屑排出路１０２内へ確実に吸入され、該切屑排出路１０２から単筒主軸１２の通路１２ｏ、集塵ホース５１を介して集塵機５０ａへ回収される。
そして、通し孔Ｈが貫通するまでの間は前記切り屑の集塵回収が同様に続行し、通し孔Ｈが貫通する穿孔終端域では、被削材Ｗからコア部分がくり抜かれて切屑排出路１０２より小径の円筒状（短柱状）チップである切削コアＰが形成されるが、その切削コアＰもまた切屑排出路１０２内の負圧状態による強い吸引力によって切り屑と共に切屑排出路１０２から通路１２ｏ、集塵ホース５１を介して集塵機５０ａへ回収される。
また、穿孔工程の終端域において、第２切れ刃１２０が被削材Ｗを穿孔して皿孔Ｈｘを形成するが、その段階で発生する切り屑もまた、第２屑導入ポケット１２２を通してドリル本体３０１内の切屑排出路１０２へ吸入され、単筒主軸１２の通路１２ｏ、集塵ホース５１を介して集塵機５０ａへ回収される。

したがって、ドリル３００を用いた穿孔加工中において、発生する切り屑および切削コアを確実に回収することができるので、作業環境を改善することができる。また、中空主軸が単筒構造であることから、単筒主軸１２の外径を小さくすることができるので中空モータ１０を小型化できる。

なお、上記中空モータ１０及び送りモータ２０の起動タイミングなどの動作設定は、コントローラ５３により設定されるもので、前記加工状況の説明と必ずしも一致する必要はなく適宜に変更することも任意である。特に、中空モータ１０の回転数や送りモータ２０の送り速度および送り量などは被削材Ｗの材質や厚さを考慮して設定される。
また、操作杆７には一つの起動スイッチ７ａのみを設けた場合を図示しているが、中空モータ１０と送りモータ２０の起動スイッチを個別に設け、作業者の判断で穿孔作業の進行状況に合わせ両モータ１０，２０を適時に起動させるようにすることもよい。

なお、上記ドリル装置Ａは、ドリルとして図３（第三実施例）のドリル３００を使用した場合を説明したが、それによれば、前述のとおり、切り屑の大部分を切削チップＰとして集塵・回収することができるので集塵機能が向上させることができる。しかしながら、本発明においては、それに限らずドリル１００、ドリル２００又はドリル１００Ａ、ドリル１００Ｂを使用しても同様に穿孔および皿孔加工や座ぐり加工を施すことができ、その場合でも、それら加工時に発生する切り屑はドリル本体の切屑排出路１０２を通し単筒主軸１２の通路１２ｏ、集塵ホース５１を介して集塵機５０ａへ回収することができる。
また、上記ドリル装置Ａは、中空主軸として単筒主軸１２を使用した場合を例示したが、それに限らず内通路と外通路からなる２重筒構造とすることもよく、それによって、その２重筒主軸の外通路に圧縮空気を送り込む給気機構を連結するとともに内通路の後端に集塵機構を連結し、前記外通路を介して送気される圧縮空気をドリルの切れ刃まわりから内通路へ吸気しながら被削材を穿孔することにより、発生する切り屑および切削コアが内通路を通して集塵機構へ吸引回収することも可能である。

上記実施の形態においては、被削材としてＣＦＲＰの場合を説明したが、それに限られるものではなくＦＲＰその他の繊維強化複合材料を対象とすることもよく、あるいは強度の高い切れ刃を備えたドリルを使用する場合にはＡｌ合金その他の金属材料を対象とすることもよい。また、被削材によっては切削コアがくり抜かれずに切り屑だけが発生する穿孔加工に適用することも任意である。

また、上記実施の形態では、駆動源として回転モータ（中空モータ）１０および送りモータ２０の二つを搭載した場合を示したが、必ずしもその必要はなく、送りモータ２０を省略することも任意であり、しかも、手持式ドリル装置の場合を例示したがそれに制約されるものではなく、当該ドリル装置をロボットに組込み自動化したシステムとすることもよい。

１００：ドリル １０１：ドリル本体
１０１ａ：大径筒体 １０２：切屑排出路
１０３：シャンク Ｇ：段差部
１１０：第１切れ刃 １１１：縁線
１１２：第１屑導入ポケット １２０：第２切れ刃
１２１ａ，１２１ｂ：縁線 １２２：第２屑導入ポケット
２００：ドリル ２０１：ドリル本体
Ｇ’：段差部 Ｏ：軸線
２２０：第２切れ刃 ２２１ａ，２２１ｂ：縁線
２２２：第２屑導入ポケット ３００：ドリル
３０１：ドリル本体 ３１０：第１切れ刃
３１１：縁線 ３１２：第１屑導入ポケット
１２０：第２切れ刃 １２１ａ，１２１ｂ：縁線
１２２：第２屑導入ポケット Ｗ：被削材
Ｈ：通し孔 Ｈｘ：皿孔
Ｈｚ：座ぐり孔 Ｙａ，Ｙｂ：矢印
１００Ａ：ドリル １３０：副切れ刃
１３０ａ：長溝 １００Ｂ：ドリル
１４０：副切れ刃 １４２：屑導入ポケット
Ｑ：バリ Ａ：ドリル装置
１０：中空モータ １１：モータケース
１２：単筒主軸 １２ｏ：単筒主軸内の通路
１６：コレットチャック ２０：送りモータ
４０：給気機構 ４１：給気ホース
５０：集塵機構 ５１：集塵ホース
Ｐ：切削コア

Claims (9)

1. ドリル本体内に軸心に沿って形成した内部通路を切屑排出路としたドリルにおいて、ドリル本体の基端側に段差部を介して外径を大きくした大径筒体を同軸上に設け、ドリル本体の先端部に第１切れ刃とその後方に伸びる縁線の回転方向前方側に開口して前記切屑排出路に通じる第１屑導入ポケットを設け、前記段差部には第２切れ刃とその前後に延びる縁線の回転方向前方側に開口して前記切屑排出路に通じる第２屑導入ポケットを設けたことを特徴とするドリル。
2. 上記段差部が基端側に向かい順次に外径を大きくする傾斜面であり、第２切れ刃がその傾斜面に形成された皿孔加工用または面取り加工用であることを特徴とする請求項１記載のドリル。
3. 上記段差部がドリル本体の軸心に対して直交する直角面であり、第２切れ刃がその直角面に形成された座ぐり加工用であることを特徴とする請求項１記載のドリル。
4. 上記ドリル本体は、副切れ刃を備え、
   上記副切れ刃は、上記ドリル本体の先端近傍から上記段差部に至る外周面に長溝を周方向へ所定の間隔をおいて形成し、上記長溝の縁端に切れ刃を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載されたドリル。
5. 上記ドリル本体は、副切れ刃を備え、
   上記副切れ刃は、一対の上記第１切れ刃の直後であって両第１切れ刃の円周方向の間に配置され、屑導入ポケットと共に形成した穿孔刃であり、当該副切れ刃の外径を上記第１切れ刃の外径より大きくしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載されたドリル。
6. 駆動源により回転する主軸を中空主軸とし、その中空主軸の先端にチャックを介して前記請求項１〜５のいずれか１項記載のドリルを取り付け、上記中空主軸内の通路後端に集塵機構を連結し、上記駆動源で中空主軸を介して上記ドリルを回転させながら被削材を穿孔し、上記ドリルの第１切れ刃の穿孔時に発生する切り屑が第１屑導入ポケットを通して切屑排出路へ吸入され、上記ドリルの第２切れ刃の穿孔時に発生する切り屑が第２屑導入ポケットを通して切屑排出路へ吸入され、それら切屑排出路へ吸入された切り屑が前記中空主軸内の通路を通して集塵機構へ吸引回収されるようにした穿孔装置。
7. 上記中空主軸が単筒構造からなり、その単筒主軸の先端にチャックを介して前記ドリルが取り付けられ、単筒主軸の後端に集塵機構が連結されていることを特徴とする請求項６記載の穿孔装置。
8. 上記駆動源がハウジング内に配設された中空モータであって、そのロータ内に前記中空主軸が回転可能に連結されることを特徴とする請求項６又は７記載の穿孔装置。
9. 上記駆動源がハウジング内に配設された中空モータと送りモータとの組み合せであり、その中空モータのロータ内に前記中空主軸が回転可能に連結され、送りモータにより前記中空主軸を進退動させて前記ドリルをピッチ送りするようにしたことを特徴とする請求項６又は８記載の穿孔装置。

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