[发明专利]开孔工具

说明书

技术领域

本发明涉及开孔工具。

背景技术

随着近年来的电子设备的显著进步，印刷布线板的高密度安装的要求提高。因此，例如像专利文献1所公开的那样的印刷布线板(PCB)加工用的开孔工具也逐年小径化，目前，刃部的直径不足0.4mm的小径开孔工具进入量产化。

然而，在这种开孔工具中，公知在进行不充分的圆周速度下的加工的情况下会产生工具折损等不良情况。特别是在极小直径开孔工具的情况下，需要使开孔工具以更高的转速旋转而得到足够的圆周速度，但是，当使该开孔工具以高转速旋转时，会由于离心力而产生工具挠曲并振摆回转的所谓的动态振动。

另外，对于通过对具有超硬合金制的刃部的主体部和不锈钢制等的柄部进行焊接接合(例如钎焊)而成的复合材料接合式开孔工具，由于柄部的原材料的纵弹性模量比超硬合金的纵弹性模量小，因此，与在1个超硬合金材料一体地形成有刃部(主体部)和柄部的整体式(solid type)开孔工具相比较，存在动态振动变大的倾向。

即，如图1(1)所示，一般地，在复合材料接合式开孔工具中，当在柄部使用不锈钢等钢材的情况下，由于钢材的纵弹性模量比超硬合金材料的纵弹性模量小的原因，能够确认到工具的动态振动变大的倾向。在动态振动大的情况下，开孔工具尖端的振摆回转使定位精度恶化，结果使孔位置精度下降。

图1(1)的(a)、(b)举例示出表示孔位置精度的图，在图形上描绘有实际加工的孔的位置相对于设定的开孔位置的偏移量((a)、(b)分别描绘有进行6000次开孔(hit)的量的数据)，纵轴(Y轴)与横轴(X轴)的交点(图形中心)表示偏移量为0μm。曲线越集中于图形中心则孔位置精度越好，一般地，在通常的旋转区域中的开孔加工中，在整体式开孔工具和复合材料接合式开孔工具中的任一种的情况下，都如图(a)所示曲线比较集中于图形中心。另一方面，在动态振动大的情况下，如图(b)所示曲线并不集中于中心，在孔位置精度极差的情况下形成为大致圆环(doughnut)状的图形。并且，如图1(1)(c)所示，公知动态振动越大则到工具折损为止的寿命(开孔数(加工孔数))越短。

在进行开孔加工时存在动态振动的情况下，工具的刀尖在从开孔设定位置偏移的位置切削被切削材料，开孔作业进展则刃部挠曲，当开孔加工至设定的深度而开工加工结束时，工具被从被切削材料拔出，因此，每次进行开孔和拔出时都对刃部的根部附加重复应力，由此会导致疲劳损坏。由于在动态振动大的情况下位置偏移大，因此刃部的挠曲大，因此，由于上述应力的增大，导致折损寿命变短。

因此，对于在高速旋转区域中使用的开孔工具，在现状下动态振动小的整体式开孔工具是主流。

[专利文献1]日本特开2005-88088号公报

但是，在整体式开孔工具中作为稀有金属的钨的使用量多，在环境保护方面和成本方面期望使用复合材料接合式开孔工具。

并且，在PCB加工用等的小径开孔工具中，不仅上述的由离心力引起的挠曲会对孔位置精度赋予影响，而且由加工时产生的横向(与工具轴成直角的方向)的负荷引起的挠曲也会对孔位置精度赋予影响，因此一般尽量采用提高了刚性的形状。

具体地说，由于加工自身是沿工具轴方向进行，因此横向的负荷比立铣刀等小，即便是在工具尖端施加有来自横向的载荷的情况下，也会在直径比较小的刃部的根部产生应力集中，因此，为了提高孔位置精度，一般进行增大刃部的钻心厚度等的设计。

但是，虽然在增大钻心厚度的情况下存在孔位置精度提高的倾向，但是，由于槽体积变小，因此会引起切屑堵塞或加工孔内壁粗糙度的恶化，会产生工具折损或者无法获得足够的孔质量的问题。为了确保槽体积并确保足够的刚性，存在增大工具直径自身的方法，但是，加工的孔的孔径也变大，因此无法达成作为本来的目的的高密度安装。在追求高转速加工的极小直径工具中，为了不改变工具直径且同时抑制由离心力引起的挠曲、由加工负荷引起的挠曲，在仅着眼于刃部的设计中，难以获得工具整体的刚性和动态振动之间的平衡，在以往的复合材料接合式开孔工具中，难以改善工具尖端的动态振动。

另外，图2是示出以往的PCB加工用的钻头的外形的图。图中标号1’为主体部，2’为刃部，3’为柄部，4’为台阶(step)部，5’为主体锥状部，6’为柄部锥状部，15’为柄部主体，图2(a)是设有外径恒定的台阶部4’的类型，图2(b)是未设置台阶部4’的类型(所谓的微型钻头(ル一マタイプ))。