(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドリル中心軸（４）に沿ってドリルの長手方向に延在し、かつ外側に延在する切れ刃を有するドリル工具（２）用ビット（１０）において、
前記切れ刃は、前記ドリル中心軸（４）の方に向けられておりかつ中心に近いと共に前記ドリル工具（２）のドリルコア（２３）のコア半径（Ｒ４）内に少なくとも部分的に配置された活動切削部分（１６ａ）と、中心から離れている半径方向外側の活動切削部分（１６ｃ）と、前記活動切削部分（１６ａ、ｃ）間の非活動切削部分（１６ｂ）とを有し、中心に近い前記活動切削部分（１６ａ）および前記非活動切削部分（１６ｂ）は、内側切削コーナー（１８）において互いに境界を接し、かつ前記ドリル中心軸からの前記切削コーナー（１８）の距離（Ｒ１）は、前記ドリルコア（２３）の前記コア半径（Ｒ４）と等しいかまたはそれよりも長く、
切り屑を除去するために、内側の部分的切り屑溝（４４ｉ）が、前記内側の活動切削部分（１６ａ）に関連し、かつ前記内側の部分的切り屑溝（４４ｉ）から分離している外側の部分的切り屑溝（４４ａ）が、前記外側の活動切削部分（１６ｃ）に関連し、
前記ドリル中心軸（４）と前記内側の部分的切り屑溝（４４ｉ）との間の半径方向距離によって形成される内側のコア半径（ＲKi）が、前記ドリル中心軸（４）と前記外側の部分的切り屑溝（４４ａ）との間の半径方向距離によって形成される外側のコア半径（ＲKa）よりも小さく、
前記外側のコア半径（ＲKa）が前記ドリルの長手方向における前記中心に近い活動切削部分（１６ａ）の位置から離れる方向に小さくなっていることを特徴とするビット（１０）。
【請求項２】
中心に近い前記活動切削部分（１６ａ）および前記非活動切削部分（１６ｂ）が、それらの間に角度≦約９０°の切削角（α）を形成していることを特徴とする請求項１に記載のビット（１０）。
【請求項３】
前記非活動切れ刃（１６ｂ）が湾曲したコースを有することを特徴とする請求項１または２に記載のビット（１０）。
【請求項４】
前記ドリルの長手方向において、中心から離れた前記活動切削部分（１６ｃ）には、前記ドリル中心軸（４）に垂直な断面で見て、切り屑形状の半径（Ｒ３）を有する円の円弧の線に沿って延びる切り屑溝壁（３０）が隣接していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のビット（１０）。
【請求項５】
前記切り屑形状の半径（Ｒ３）によって規定された前記円が、前記ドリル中心軸（４）に垂直な平面において、前記切れ刃（１６ａ、ｂ、ｃ）およびドリル周囲を規定する外側の円（２４）によって境界が定められている自由空間内にあるように、前記切り屑形状の半径（Ｒ３）の寸法が定められていることを特徴とする請求項４に記載のビット（１０）。
【請求項６】
前記非活動切削部分（１６ｂ）および中心から離れた前記活動切削部分（１６ｃ）が、よじれなく互いに合体することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のビット（１０）。
【請求項７】
前記非活動切削部分（１６ｂ）および中心から離れた前記活動切削部分（１６ｃ）が、三日月形のコースを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のビット（１０）。
【請求項８】
中心から離れた前記切削部分（１６ｃ）は、前記ドリルの長手方向に延びる二次切れ刃（１４）が隣接する外側切削コーナー（２０）において終端しており、前記ドリル中心軸（４）に垂直な断面で見ると、切り屑溝壁（３０）が、前記二次切れ刃（１４）の領域において、前記半径方向に延在する半径（３２）に対して、２０°超の第２の切り屑角（γ）を形成していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のビット（１０）。
【請求項９】
中心に近い前記活動切削部分（１６ａ）が、前記切り屑溝（１２）に対してある角度をなして向けられており、かつ２つの別の前記切削部分（１６ｂ、ｃ）が、前記切り屑溝（１２）のリムを形成していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のビット（１０）。
【請求項１０】
前記ドリル中心軸（４）からの前記内側切削コーナー（１８）の距離（Ｒ１）が、前記ドリルコア（２３）の前記コア半径に実質的に対応することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のビット（１０）。
【請求項１１】
半径方向の全活動切削長が、中心から離れたそのほぼ２／３の前記切削部分（１６ｃ）と、中心に近いそのほぼ１／３の前記切削部分（１６ａ）とに分割されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のビット（１０）。
【請求項１２】
前記内側および前記外側のコア半径（ＲKi、ＲKa）が、前記ドリルの長手方向において異なって変化していることを特徴とする請求項１に記載のビット（１０）。
【請求項１３】
前記内側のコア半径（ＲKi）が、前記ドリルの長手方向において少なくとも一定のままであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載のビット（１０）。
【請求項１４】
前記２つの部分的切り屑溝（４４ａ、ｉ）が、異なるねじれ角（δa、δi）を有し、前記外側の部分的切り屑溝（４４ａ）は、前記内側の部分的切り屑溝（４４ｉ）よりも大きなねじれ角（δa）を有していることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載のビット（１０）。
【請求項１５】
ドリル中心軸（４）に沿ってドリルの長手方向に延在し、かつ外側に延在する切れ刃を有するドリル工具（２）用ビット（１０）において、
前記切れ刃は、前記ドリル中心軸（４）の方に向けられておりかつ中心に近いと共に前記ドリル工具（２）のドリルコア（２３）のコア半径（Ｒ４）内に少なくとも部分的に配置された活動切削部分（１６ａ）と、中心から離れている半径方向外側の活動切削部分（１６ｃ）と、前記活動切削部分（１６ａ、ｃ）間の非活動切削部分（１６ｂ）とを有し、中心に近い前記活動切削部分（１６ａ）および前記非活動切削部分（１６ｂ）は、内側切削コーナー（１８）において互いに境界を接し、かつ前記ドリル中心軸からの前記切削コーナー（１８）の距離（Ｒ１）は、前記ドリルコア（２３）の前記コア半径（Ｒ４）と等しいかまたはそれよりも長く、
切り屑を除去するために、内側の部分的切り屑溝（４４ｉ）が、前記内側の活動切削部分（１６ａ）に関連し、かつ前記内側の部分的切り屑溝（４４ｉ）から分離している外側の部分的切り屑溝（４４ａ）が、前記外側の活動切削部分（１６ｃ）に関連し、
前記内側の部分的切り屑溝（４４ｉ）が、前記外側の部分的切り屑溝（４４ａ）よりも小さな切り屑形状の半径（Ｒi）を有し、
前記外側の第２の切り屑角（γa）が前記ドリルの長手方向における前記中心に近い活動切削部分（１６ａ）の位置から離れる方向に小さくなることを特徴とするビット（１０）。
【請求項１６】
外側切削コーナー（２０）を通る半径方向（３２）と前記外側の部分的切り屑溝（４６ａ）の切り屑溝壁（３０）との間に外側の第２の切り屑角（γa）が形成され、かつ前記内側切削コーナー（１８）を通る半径方向（３２）と前記内側の部分的切り屑溝（４４ｉ）の切り屑溝壁（３０）との間に内側の第２の切り屑角（γi）が形成されており、前記第２の切り屑角（γa、γi）は互いに異なり、前記内側の第２の切り屑角（γi）は、前記外側の第２の切り屑角（γa）よりも総量の点で小さいことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載のビット（１０）。
【請求項１７】
前記外側の第２の切り屑角（γa）が正の第２の切り屑角であり、前記内側の第２の切り屑角（γi）が負の第２の切り屑角であることを特徴とする請求項１６に記載のビット（１０）。
【請求項１８】
前記２つの部分的切り屑溝（４４ａ、ｉ）が、前記ドリルの長手方向に、前記切削部分（１６ａ、ｃ）から引き離されて、共通の切り屑溝（１２）に収束することを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一項に記載のビット（１０）。
【請求項１９】
前記内側の活動切削部分（１６ａ）の半径の長さが、前記半径方向の全活動切削長の２／３までであることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一項に記載のビット（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドリル中心軸に沿ってドリルの長手方向に延在し、かつ外側に延在する切れ刃を有するドリル工具用ビットに関する。
【背景技術】
【０００２】
独国特許出願公開第４４  ３５  ８５７Ａ１号明細書には、このタイプのビットが記載されている。公知のドリルの場合、ビットがドリル本体の端側溝にクランプされる。ビットの切れ刃は、ドリル中心から外側へドリル周囲まで実質的にＳ字形に延びる。ドリルの長手方向では、渦巻状の切り屑溝の切り屑溝壁が切れ刃に隣接している。機械加工中に切れ刃によって除去される切り屑は、切り屑溝を経由して排出される。
【０００３】
可能な限り問題のない連続的な穴あけ加工を確実にするために、切り屑溝を経由して切り屑を確実かつ安全に排出する必要がある。この目的のため、切り屑は好適な形状を有する必要がある。それゆえ、機械加工工程によって、実質的に螺旋状の切り屑が形成され、その一部が、切り屑溝によってもたらされる自由空間よりも多くの自由空間を占めるという問題が起こることが多い。これにより、切り屑が切り屑溝内に詰まってしまい、もはや確実な排出を保証しなくなり得る。ドリル周囲とドリル壁との間を通過し、そこで詰まってしまう切り屑があるという危険性もある。これにより、ドリル壁は損傷され、ドリル穴の形状は不正確になり、かつまた、ドリル工具への応力が非常に増大する。
【０００４】
切り屑を十分安全に除去することについての問題は、特に、例えば、機械加工工程中に非常に長い切り屑が形成される、高品質なステンレス鋼など、長い切り屑が生じる材料で発生する。
【０００５】
チップブレーカとして公知のものを使用して、過度に大きい切り屑ができることを回避することが知られている。それゆえ、ＤＥ  ６９９  ２７  ４１７Ｔ２号明細書には、チップブレーカが、切れ刃に垂直な横溝によって形成されている、ドリル工具用の平板状切削インサートが記載されている。それゆえ、この場合切れ刃は、チップブレーカの位置において遮られる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、良好な穴あけ品質で、切り屑の安全かつ確実な除去を保証する目的に基づく。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、この目的は、ドリル中心軸に沿ってドリルの長手方向に延在し、かつドリル中心軸に位置決めされたドリル中心から外側に延在する切れ刃を有するドリル工具用ビットによって達成される。切れ刃には、ドリルの回転方向とは反対方向に自由面が、およびドリルの長手方向において切り屑溝が隣接する。確実かつ安全な切り屑の排出を保証するために、切れ刃は合計３つの切削部分、すなわち中心に近くドリル中心から生じる活動切削部分、中心に近い半径方向外側の活動切削部分、および２つの活動切削部分間に配置された非活動切削部分に分割される。切削部分は全て、ビットの前端面に位置決めされるので、ドリルの長手方向において互いにずれて配置されない。さらに、それらは、好ましくは互いに連続的に合体する。この場合、中心に近い活動切削部分および非活動切削部分は、互いに内側切削コーナーにおいて境界を接する。内側切削コーナーは、内側の円に位置決めされ、その半径は、ドリルコアのコア半径と等しいかまたはそれよりも大きく、好ましくは幾分大きい。それゆえ、ドリル中心軸からの切削コーナーの距離は、好ましくはコア半径よりもわずかに長い。この場合、ドリルコアは、切り屑溝間の中心に残るコア材料によって決定される。すなわちコアの直径は、切り屑溝間の最も短い接続線である。
【０００８】
この構成の結果、非活動切削部分が、内側切削コーナーに対して幾分後退した半径方向に配置される。半径方向では、中心に近い活動切削部分の内側切削コーナーが非活動切削部分を越えて突出するので、前記非活動切削部分はいかなる機械加工の追加作業も行わない。機械加工作業は、中心から離れた切削部分によってのみ再開される。
【０００９】
この特有の構成の結果、単に異なる部分に分割された連続切れ刃の場合、生成された切り屑は２つの小さな切り屑部に分割されるので、切り屑溝を介して切り屑を確実に容易に除去することができる。それゆえ、切れ刃は、軸方向のずれなく、例えば円錐形のビットの端面全体に延び、非活動切削部分は２つの活動切削部分につながる。用語「小さな切り屑部」は、この場合、切れ刃の長さによって規定された切り屑の幅が、小さくされたことを指す。それゆえ、切り屑を最初から半径方向に分割する。軸方向では、個別の切り屑部は好ましくは破断されておらず、すなわち長い切り屑の部分的切り屑が形成される。それゆえ、切れ刃の形状が切れ刃に直接２つの部分的切り屑を形成することが重要である。
【００１０】
この場合、ビットを、特に、ドリル本体にクランプ式におよび／または締結要素によって締結できる交換可能な締結可能ビットとして供する。代替的には、ビットを、例えばはんだ付けによって、ドリル本体にしっかりと接続する。最後に、ビットをドリル本体の一体部分とすることも可能である。切り屑を排出するために、ドリル工具の切り屑の形状は極めて重要である。
【００１１】
ビットを、スクリュー表面研削として知られているものによって、またはその代わりに円錐包絡面研削によって形成する。概して、ビットは実質的に円錐形である。回転方向とは反対方向に切れ刃に隣接する主自由面は、例えば一定の自由角度を有する。その代わりに、自由面を、異なる自由角度を有する複数の部分に分割し、主自由面は例えばよじれたコース（ｃｏｕｒｓｅ）を有する。
【００１２】
好ましくは、中心に近い活動切削部分および非活動切削部分は、それらの間に角度≦約９０°の角度を形成している。これにより、非活動切削部分は確実に、半径方向にいくらか後退するか、またはせいぜい内側切削コーナーと同じ半径方向の高さに位置決めされる。角度は、好ましくは約８０°に、８５°〜６５°の範囲にある。角度は一般的に、機械加工される材料であってドリルを設計する際に切削対象物として考慮する材料に応じて選択される。例えばアルミニウムなどの軽金属など軟らかい材料の場合、比較的鋭角を選択してもよい。これら軟らかい材料の場合、最小角度は２０°である。
【００１３】
好都合な構成によれば、非活動切れ刃は湾曲したコースを有する。それゆえ、湾曲したコースは、内側切削コーナーと、中心から離れた切削部分の始点との間に一種の溝を形成する。この溝内では被加工物との係合が生じない。
【００１４】
好ましくは、中心から離れた活動切削部分には、ドリル長手方向軸に垂直な断面図から見て、切り屑形状の半径を有する円の円弧の線に沿って延びる切り屑溝の壁部分が隣接する。中心から離れた活動切削部分が、切り屑溝の端側の境界を定める縁を形成するので、中心から離れた活動切削部分は、切り屑形状の半径と相関する湾曲したコースを有する。湾曲したコースの結果、好適な切り屑形状が得られ、切り屑の半径は、切り屑形状の半径によって決定される。それゆえ、切り屑を分割することに加え、この好ましい構成は、同時に規定の切り屑形状ももたらすので、好適なサイズかつ好適な形状の比較的小さな切り屑を形成する。切り屑を複数の、具体的には２つの切り屑部に意図的に分割することおよび規定の切り屑形状によって、切り屑溝を介した切り屑のとりわけ安全な排出が保証される。
【００１５】
切り屑形状の半径の寸法は、切り屑形状の半径によって規定された円が、ドリル中心軸に垂直な平面において、切れ刃のコースおよびドリル周囲線によって規定された自由空間内にあるようにすることが好都合である。切り屑形状の半径の寸法はこの場合、好ましくは円が自由空間内に可能な限り正確に存在するようになっている。すなわち自由空間よりも幾分小さいだけであるようになっている。これにより、形削りされた切り屑を自由に、切り屑溝内にクランプすることなく排出可能とすることを保証する。
【００１６】
可能な限り均一な切り屑形状とするためおよび切れ刃形状を単純に作製するために、非活動切削部分および中心から離れた活動切削部分が互いに、好ましくは連続的に、とりわけよじれなく合体する。それゆえ２つの切削部分は、均一に合流したコースを有する。
【００１７】
好ましくは、２つの切削部分はこの場合概して三日月形のコースを有する。用語「三日月形のコース」はこの場合、中心から離れた活動切削部分が、ドリル周囲に対して鋭角に突き出ることを指す。この三日月形の構成は、外側切削コーナーにおいて一種の楔を形成し、それは、安全かつ確実に、切り屑をドリル壁からドリルの軸へ案内することを保証する。これにより、切り屑がドリル壁とドリル本体のドリル背面との間に確実にクランプしないようにする。
【００１８】
好ましい構成によれば、ドリル長手方向軸に垂直な断面から見て、半径方向と、二次切れ刃を通る切り屑溝壁の接線との間に第２の切り屑角を形成する。第２の切り屑角の値＞２０°であり、とりわけ１５°〜３０°の範囲にある。
【００１９】
好都合な発展形態では、中心に近い活動切削部分は切り屑溝に対して鋭角に向けられており、２つの別の切削部分が切り屑溝に沿って延びるので、切り屑溝の境界を定める縁を形成する。
【００２０】
好ましくは、内側切削コーナーは、ドリル中心軸から、実質的にドリルコアのコア半径に対応する距離にある。それゆえ、中心に近い活動切削部分はドリルコアを覆う。このようにして、２つの活動切削部分を特に好適に分割する。
【００２１】
切り屑溝を介した切り屑の安全な排出を達成するために、２つの活動切削部分の半径方向の全活動切削長を、好都合な構成に従い、中心から離れた切削部分をほぼ２／３および中心に近い切削部分をほぼ１／３に分割する。この分割によって、機械加工力のほとんどが、中心から離れた活動切削部分によってかけられる。この場合、機械加工中に除去される機械加工量の８０％超が、中心から離れた活動切削部分によって除去される。
【００２２】
好ましい発展形態によれば、活動切削部分によって生成された切り屑を別々に除去するために、内側の部分的切り屑溝は活動切削部分に関連し、かつ外側の部分的切り屑溝は外側の活動切削部分に関連する。２つの部分的切り屑溝をこの場合、具体的には、内側切削コーナーから始まり好ましくはドリルの長手方向に螺旋状に延びる分離ウェブによって互いに分離する。
【００２３】
この発展形態は、機械加工工程中に生成された２つの部分的切り屑、すなわち内側の活動切削部分によって生成された内側の部分的切り屑、および外側の活動切削部分によって生成された外側の部分的切り屑が別々に除去されるため、特に有利である。これにより、２つの部分的切り屑が合体せず、例えば挟まったり、切り屑が堆積する原因となったりしないことを保証する。それゆえ、２つの部分的切り屑溝がある結果、各部分的切り屑は別々に形削りされ、他方の切り屑とは別に案内される。外側の活動切削部分の機械加工量が大きいため、特にオーステナイト系ステンレス鋼の機械加工中に、非常に長い螺旋状に延びる部分的切り屑が形成される。これと比較して、内側の活動切削部分の場合には、比較的短い部分的切り屑が形成される。２つの別個の部分的切り屑溝をなくすと、短い切り屑の内側の部分的切り屑が、長い切り屑の外側の部分的切り屑と合体するので、除去するのに問題の多い、切り屑のもつれが生じる危険性がある。概して、それゆえ、２つの別個の部分的切り屑溝は、部分的切り屑の安全かつ確実な除去をもたらす。
【００２４】
好ましくは、ドリル中心軸と内側の部分的切り屑溝との間の半径方向距離によって形成された内側のコア半径は、この場合、ドリル中心軸と外側の部分的切り屑溝との間の半径方向距離によって形成された外側のコア半径よりも小さい。それゆえ、内側の部分的な溝の溝底は、ドリル中心軸に対してより近接して向けられている。
【００２５】
それゆえ、切り屑の確実な除去に関しては、部分的切り屑溝は一般的にそれらの実施形態において異なる。切り屑の除去をさらに改善するためには、コア半径は好ましくはドリルの長手方向において異なって変化する。ドリルの長手方向において部分的切り屑溝が異なって変化することにより、切り屑の運搬方向は、長手方向において定められたように、２つの部分的切り屑が互いに合体せず、互いに隣同士に形成され、その後互いに隣接して排出されるように影響を受ける。
【００２６】
この場合、外側のコア半径がドリルの長手方向に小さくなることが好都合である。外側のコア半径に小さくなる結果、切り屑溝の深さが増すので、外側の部分的切り屑のための自由空間が、切削領域からの距離が大きくなるにつれて大きくなる。好ましくは、さらに、内側のコア半径は少なくとも一定のままであるかまたはドリルの長手方向に大きくなるようにする。概して、これらの処置の結果、２つの部分的切り屑はドリルの長手方向に別々に案内されるので、部分的切り屑が互いに詰まる危険性を排除する。
【００２７】
２つの部分的切り屑が確実に並んで延びるようにするために、２つの部分的切り屑溝が異なるねじれ角を有するようにするのが好都合であり、ここで、特に外側の部分的切り屑溝は、内側の部分的切り屑溝よりも大きなねじれ角を有する。用語「ねじれ角」はこの場合、一般的にドリルの長手方向に基づいた個々の部分的切り屑溝の向きを指す。
【００２８】
好ましくは、内側の部分的切り屑溝は、外側の部分的な溝よりも小さな切り屑形状の半径を有する。切り屑形状の半径は、形削りそれゆえ従来の螺旋状の切り屑の直径にとって決定的なものである。それゆえ、この処置は、内側の部分的切り屑が、外側の部分的切り屑と比べて、一般的にはるかに小さい直径を有し、それゆえ２つの部分的切り屑が、異なる直径を有することを保証する。
【００２９】
２つの部分的切り屑溝はまた、いずれの場合も切り屑溝壁とドリル中心軸による半径方向との間に形成された第２の切り屑角に関しても異なることが好都合である。内側の部分的切り屑溝の場合、対応する半径方向は外側切削コーナーを通り、切り屑溝壁と共に外側の第２の切り屑角を形成する。外側の部分的切り屑溝の場合、半径方向は外側切削コーナーを通り、切り屑溝壁と共に外側の第２の切り屑角を形成する。この場合２つの第２の切り屑角は異なり、内側の第２の切り屑角は、外側の第２の切り屑角よりも総量（ａｍｏｕｎｔ）の点で小さいことが好都合である。概して、外側の第２の切り屑角は、三日月形構成のために、２０°〜３０°の範囲の比較的大きな値を有する。他方で、内側の第２の切り屑角は、総量の点ではるかに小さく、例えば大きさは半分に過ぎない。外側の第２の切り屑角を鋭角の、「正の」第２の切り屑角として形成し、内側の第２の切り屑角を鈍角の、「負の」第２の切り屑角として形成することが好都合である。
【００３０】
さらに、外側の第２の切り屑角を変化するように、とりわけ総量の点でドリルの長手方向に小さくなるようにする。
【００３１】
好ましい構成では、２つの部分的切り屑溝は、共通の切り屑溝に収束する。この場合収束は、切り屑が既に十分に形削りされかつ互いに隣同士に延びる場合、切削部分から引き離すことによって生じる。すなわち、形削りされた部分的切り屑が互いに隣同士に分離されると直ぐに、それらは共通の切り屑溝に容易に排出される。その結果、設計処置は、ビットの領域にのみ制限され、ドリルの全長にわたって２つの部分的切り屑溝を形成する必要がなくなる。ビットがドリル本体に挿入されるモジュール式のドリル工具の場合、２つの部分的切り屑溝は好ましくはビットにのみ形成される。ここで、ビットの２つの部分的切り屑溝はドリル本体の共通の切り屑溝に開口する。
【００３２】
内側の部分的切り屑の意図的な除去のため、部分的切り屑溝のない変形実施形態と比べて、２つの部分的切り屑溝を備えるこの変形実施形態の場合、内側の活動切削部分の機械加工量の増大がもたらされる。それゆえ、２つの部分的切り屑溝を備える変形実施形態の場合、内側の活動切削部分の半径の活動長さは、好ましくは半径方向の全活動切削長の約５０％以上である。この場合、内側の活動切削部分の半径の長さは好ましくは半径方向の全活動切削長の２／３までである。この場合、内側の活動切削部分の半径の長さは、内側切削コーナーが位置決めされる内側の円の半径によって規定される。半径方向の全活動切削長は、ドリル半径によって規定される。それゆえ、２つの部分的切り屑溝を備える変形実施形態の場合、これら２つの半径の比は、約１／２〜２／３である。
【００３３】
本発明の例示的な実施形態を、以下、図面を参照して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１の変形実施形態によるビットの単純化した概略的な平面図である。
【図２】ドリルの単純化した概略的な側面図である。
【図３Ａ】第２の変形実施形態によるビットの単純化した概略的な側面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示す断面図による、図３Ａによるビットを通る複数の断面図の重ね合わせの単純化した概略的な平面図である。
【図４】図３Ａによるビットの単純化した概略的な平面図である。
【図５】ほぼ断面図Ａ−Ａの領域の図３Ａによるビットを通る別の単純化した概略的な断面図である。
【図６】図３Ａによるビットを有するツイストドリルの特定の詳細の単純化した概略的な側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図において、同等の部品には、同一の参照符号を付す。
【００３６】
図２から分かるように、そこに示すツイストドリル２はドリル中心軸４に沿って長手方向に延在する。ツイストドリル２はその後端にシャンク部分６を有し、シャンク部分によって好適な加工装置にクランプされる。シャンク部分６には、前端にビット１０を有するドリル本体８が隣接している。図示のツイストドリル２は、ビット１０まで及ぶ２つの螺旋状に延びる切り屑溝１２を含む。従来、ツイストドリル２全体を、前端またはビット１０の先端付近から生じるクーラント穴が通っている。切り屑溝１２に沿って、ドリルの長手方向に、二次切れ刃１４が個々に延びており、それゆえこれも螺旋状になるように供されている。
【００３７】
例示的な実施形態では、ビット１０を、ドリル本体８にクランプ式に締結される交換可能な別個の部品として供する。それゆえ、図２に示すツイストドリル２は、モジュール式のドリル工具である。例えばはんだ付けによってドリル本体８にしっかりと接続されるビット１０を、原理上設けることもできる。さらに、設けられたツイストドリル２を、ビットがドリル本体８の一体部分とする完全超硬合金ドリルとして知られているものとすることが可能である。
【００３８】
ビット１０の具体的な切れ刃形状が図１による平面図から分かる。これによれば、例示的な実施形態は、ドリル中心軸４に位置決めされたドリル中心から始まって、３つの切削部分１６ａ、ｂ、ｃをそれぞれ有する２つのそれぞれ外側に延在する切削領域を提供する。全切削部分は、例示的な実施形態では円錐の包絡面の形態である端面に沿ってずれることなく延びる。３つの切削部分１６ａ〜ｃをそれぞれ有する、２つより多い、例えば３つの切削領域を原理上設けることもできる。ビット１０を、ドリル中心軸４に対して回転対称となるように供する。図示の変形実施形態の場合には、ビット１０は１８０°にわたって回転対称である。中心に近い第１の切削部分１６ａは、活動切削部分を形成し、ドリル中心軸４から例えば概して半径方向に内側切削コーナー１８まで延在する。例示的な実施形態では、中心に近い２つの活動切削部分１６ａは部分的な切れ刃を形成し、その部分的な切れ刃は、実質的にＳ字形に延び、かつドリル中心軸４の領域に直線的に延びる横切れ刃を備える。内側切削コーナー１８には非活動切削部分１６ｂが隣接し、非活動切削部分１６ｂは、始点１９において連続的に継ぎ目なく、中心から離れた活動切削部分１６ｃと合体する。中心から離れた活動切削部分１６ｃは、外側切削コーナー２０まで延在する。
【００３９】
使用中、ツイストドリル２は、ドリル中心軸４の周りを回転方向２１に回転する。この場合、内側切削コーナー１８は、図１に破線で示す内側の円２２を規定して内側の円の半径Ｒ１を有し、外側切削コーナー２０は、図１に一点鎖線で示す外側の円２４を規定して外側の円の半径Ｒ２を有する。この場合、外側の円の半径Ｒ２は、ドリルの公称半径に対応し、ドリル周囲を規定する。外側切削コーナー２０には、長手方向に二次切れ刃１４が隣接する。二次切れ刃１４の領域には、ツイストドリル２をドリル壁に支持する食い付き部２６が、外側切削コーナー２０に設けられる。
【００４０】
ここで、内側切削コーナー１８を、半径方向に見て非活動切削部分１６ｂよりも幾分外側に位置決めすることが特に重要である。非活動切削部分１６ｂは同時に切り屑溝１２の中心に最も近い点を有するので、切削コーナー１８それゆえ内側の円２２の半径Ｒ１の間隔は、破線で示すドリルコア２３のコア半径Ｒ４よりも幾分大きい。この場合ドリルコア２３は、切り屑溝２間の中心に残るコア材料によって決定される。従って、コア半径Ｒ４は、２つの切り屑溝１２間の距離の、最も短い半分と定義される。この構成の結果、中間にある非活動切削部分１６ｂを、内側切削コーナー１８に対して半径方向に幾分後退させて設定し、中間にある非活動切削部分１６ｂが機械加工作業に関わらないようにする。機械加工作業に再び関わる第１の点は、中心から離れた切削部分１６ｃの始点１９である。例えば９０°の領域にありかつ好ましくは幾分９０°より小さい切削角αが、中心に近い活動切削部分１６ａと中間にある非活動切削部分１６ｂとの間に形成される。この場合切削角αを、内側切削コーナー１８を通る２つの切削部分１６ａ、ｂの接線間の角度、具体的には、ドリル中心軸に対して直交する平面上への２つの接線の突起間の角度と定義する。
【００４１】
それゆえ、ドリルの各半体には、互いに空間的に離れかつ機械加工作業を行う２つの切削部分１６ａ、ｃが形成される。これによりまた、２つの別個の切り屑部２８ａ、ｂを生じる。それゆえ、３つの切削部分１６ａ〜ｃを備える切れ刃の特有の形状および中間にある非活動切削部分１６ｂが切り屑分割器のように作用する一方で、切れ刃のコースは連続的なままである。
【００４２】
図１による第１の例示的な実施形態では、半径方向に作用する全切削長は２つの切削部分１６ａ、ｃに、具体的には、ほぼその２／３が中心から離れた活動切削部分１６ｃに、ほぼその１／３が中心に近い活動切削部分１６ａに分割される。用語「半径方向に作用する切削長」とは、この場合、半径方向における個々の切削部分１６ａ、ｃの半径の長さを指す。それゆえ、中心に近い切削部分１６ａの半径方向に働く切削長は、内側の円の半径Ｒ１に対応し、中心から離れた切削部分１６ｃの半径方向に働く切削長は、外側の円の半径Ｒ２と内側の円の半径Ｒ１との差に対応する。内側の円の半径Ｒ１は、一般的に外側の円の半径Ｒ２の約２０％〜４０％の範囲にある。この場合内側の円の半径Ｒ１は、コア半径Ｒ４よりも幾分大きい。特に、コア半径が外側の円の半径の３０％超であるドリル２の場合は、内側の円の半径Ｒ１は実質的にドリルコア２３のコア半径Ｒ４に対応する。
【００４３】
切り屑を安全に除去することを求めるため、切り屑を２つの切り屑部２８ａ、ｂに分割することに加えて、規定の切り屑形状も特に重要である。これを達成するために、まず、２つの切削部分１６ｂ、ｃを互いに均一に曲線に沿って継ぎ目なく合体させる。この場合、２つの切削部分１６ｂ、ｃの湾曲は、切り屑溝１２の境界を定めかつこれらの切削部分１６ｂ、ｃに隣接する切り屑溝壁３０が、切り屑形状の半径Ｒ３を有する円弧の線に沿って延びるようになっている。切り屑形状の半径Ｒ３は、ドリル中心軸に対して直交する平面内にあり、この平面にありかつ中心点Ｍを有する想像上の切り屑の円２７を形成する。切り屑形状の半径Ｒ３は、機械加工工程中に形成される切り屑部２８ｂの切り屑半径を決定する。切り屑形状の半径Ｒ３の寸法は、形成される切り屑部２８ｂが、コースが図１に一点鎖線で示す外側の円２４に対応するドリル壁に対する、切り屑溝１２によって形成される自由空間よりも小さいかまたはせいぜいそれと同じ大きさであるようになっている。それゆえ、切り屑形状の半径Ｒ３は、内側切削コーナー１８から始まり切り屑の円２７の中心点Ｍを通って外側の円２４で終わる範囲ｓの半分よりもわずかに小さいかまたはそれと同じである。
【００４４】
湾曲して延びる切り屑溝壁３０の部分を備える切削部分１６ｂ、ｃの特有の形状のため、全体として切削部分１６ｂ、ｃの三日月形の構成が得られる。概して、この三日月形のコースによって、外側切削コーナー２０を通る半径方向３２と、切り屑溝壁３０または切削部分１６ｃとの間に溝が形成される。中心から離れた切削部分１６ｃは、楔形に外側の円２４に向かって鋭く延びる。好ましくは２０°よりも大きい第２の切り屑角γが、ドリル中心軸４に垂直な平面で見ると、半径方向３２と切り屑溝壁３０の接線との間の外側切削コーナー２０に形成される。この三日月形構成の結果、得られる切り屑部２８ｂを安全にドリル壁から離れるように導くので、食い付き部２６とドリル壁との間が詰まる危険性を確実に排除する。
【００４５】
ビット１０を好ましくは研削加工によって形成する。それ自体が公知であるスクリュー表面研削、またはその代わりに、これもそれ自体が公知である円錐研削が、この場合好ましくは行われる。その実施形態では、ビット１０は概して円錐形である。それゆえ、個々の切削部分１６ａ〜ｃは、共通の直交面にはないが、長手方向軸の方向に構成部品を有する。切削部分１６ａ、ｃにはそれぞれ、回転方向２１とは反対方向に、主自由面領域３４ａ、ｂが隣接する。前記主自由面領域はそれぞれ、切削部分１６ａ、ｃに対して、ドリル中心軸４に直交する平面と、それぞれの主自由面領域３４ａ、ｂの、それぞれの切削部分１６ａ、ｃに垂直に延びる接線との間の角度と定義される自由角度を形成する。研削経路および選択された構成に応じて、主自由面領域３４ａ、ｂは同じまたは異なる自由角度を有する。異なる自由角度の場合、個々の主自由面領域３４ａ、ｂは、好ましくは連続的に、かつ特に継ぎ目もなく互いに合体する。
【００４６】
中心に近くかつドリル中心軸４に対して互いに対向している２つの切削部分１６ａは、ドリル中心を越えて、横切れ刃として知られている実質的にＳ字形の切削領域を形成する。好ましい構成では、切削部分１６ａを、主自由面領域３４ａに向かって険しく下降する尾根型の隆起に位置決めする。それゆえ、この場合、１０°〜３０°の範囲の比較的大きな自由角度が形成される一方で、主自由面領域３４ｂの自由角度は遙かに小さく、６°〜１２°の範囲にある。
【００４７】
概して、選択された切れ刃形状は、例えば長い切り屑が生じる、高級品のステンレス鋼など困難な材料の場合でも、切り屑の安全かつ確実な除去をもたらす。これは、切り屑を２つの切り屑部２８ａ、ｂに故意に破断することによって、ならびに、特に切り屑部２８ｂの切り屑形状を規定することによって達成される。
【００４８】
図３〜６を参照して以下説明する変形実施形態は、図１および２を参照して説明する変形実施形態とは、実質的に、異なる切削部分１６ａ〜ｃを備える切れ刃の構成が実質的に不変の場合に切り屑の除去を向上する点で異なる。それゆえ、個々の切削部分１６ａ〜ｃの形成に関して図１および２において述べたことは、図３〜６による変形実施形態に等しく当てはまる。
【００４９】
図３Ａによるビット１０は、図６に示すようにドリル本体８に締結するための交換可能なビット１０として提供される。この場合、ビット１０は、クランプ式に締結されるのが好都合である。ビットは、円錐様端面の包絡面を有し、そこに、個々の切削部分１６ａ〜ｃが、図１を参照して説明したように延びている。ビット１０の、正面側と対向する端部には、センタリングピン４２が末端に配置された締結ピン４０が設けられている。
【００５０】
図３Ｂは、図３Ａの断面図による断面Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃによる、複数の断面図の重ね合わせたものを示す。図４は、図３Ａによるビット１０の平面図を示し、かつ切削コースを明白に示す。最後に、図５は別の断面図であり、それを参照して別の特徴を説明する。
【００５１】
図４から分かるように、この変形実施形態においても、内側切削コーナー１８まで延在する内側の活動切削部分１６ａは、ドリル中心軸４から始まって延びている。前記内側切削コーナーには、ドリルの外周の外側切削コーナー２０において終端する外側の活動切削部分１６ｃと連続的かつ継ぎ目なく合体する中間にある非活動切削部分１６ｂが隣接する。
【００５２】
図３Ｂ、４および５から非常に明白に分かるように、回転方向２１において前側の外側切削コーナー２０と主自由面領域３４ｂとの間の自由空間には、２つの部分的切り屑溝、すなわち外側の部分的切り屑溝４４ａおよび内側の部分的な切り溝４４ｉが形成される。２つの部分的切り屑溝４４ａ、ｉは、内側切削コーナー１８から始まりかつ具体的には螺旋状に長手方向に延在する分離ウェブ４６によって互いに分離される。分離ウェブ４６は、好ましくは丸みを帯びているか、または食い付き部を備える。
【００５３】
外側の部分的切り屑溝４４ａは、外側の活動切削部分１６ｃに関連し、切削部分１６ｃに直接隣接して始まる。内側の部分的な切り溝４４ｉは、内側切削部分１６ａに関連する。内側切削部分１６ａを形成するために必要な切れ刃の削減のため、内側の部分的な切り溝４４ｉは、軸方向に、前進する主自由面領域３４ｂの端部領域の、中心に近い内側切削部分１６ａから幾分離れたところから始まる。
【００５４】
２つの別個の研削加工がもたらされて、２つの部分的切り屑溝４４ａ、４４ｉを形成し、２つの部分的切り屑溝４４ａ、４４ｉのうちの一方が各研削加工において形成される。それとは対照的に、図１の変形実施形態の場合は、そこに示す切り屑溝１２の形成を、１回の研削加工のみによって三日月形構成の前に行い、ゆえにその後、通常、別の研削加工によって切削部分１６ｂ、１６ｃを形成する。
【００５５】
特に図５において明白に分かるように、２つの部分的な溝４４ａ、ｉの溝底は弓状に、具体的には実質的に円弧の線に沿って延びている。個々の部分的切り屑溝４４ａ、ｉの湾曲の最も小さい半径を有する領域は、いずれも切り屑形状の半径、すなわち内側の切り屑形状の半径Ｒiおよび外側の切り屑形状の半径Ｒaを規定する。この場合内側の切り屑形状の半径Ｒiは、外側の切り屑形状の半径Ｒaよりも小さい。この場合切り屑形状の半径は、同時に、図５に円で示すチップポケット４８を規定する。ここで、部分的切り屑溝４４ａ、ｉを、それらによって形成されたチップポケット４８が交わらないが、せいぜい図５にあるように互いに接触するように配置し形成する。
【００５６】
機械加工工程中、外側切削部分１６ｃは、外側の部分的切り屑溝４４ａに飛び出す外側の部分的切り屑を形成し、そこで外側の部分的切り屑は、切り屑形状の半径Ｒaに従って長い切り屑である螺旋状の外側の部分的切り屑を形成するように形削りされる。従って、内側の部分的な切り溝４４ｉに内側の部分的切り屑も形成される。２つの部分的切り屑溝４４ａ、ｉのおよびそれらによって規定されたチップポケット４８の空間的分離によって、２つの部分的切り屑が互いに隣同士に形成され、互いに合体しないことを確実にする。これにより、２つの部分的切り屑を確実に安全に除去することが保証される。
【００５７】
異なる切り屑形状の半径Ｒi、Ｒaに加えて、図５から分かるようにコア半径として知られているものも異なる。この場合、コア半径は、ドリル中心軸４から個々の部分的切り屑溝４４ａ、ｉまでの距離によって決定される。それゆえ、外側の部分的切り屑溝４４ａによって外側のコア半径ＲKaが規定され、内側の部分的切り屑溝によって内側のコア半径ＲKiが規定される。この場合内側のコア半径ＲKiは、外側のコア半径ＲKaよりも小さい。
【００５８】
図４から分かるように、２つの部分的切り屑溝４４ａ、４４ｉはまた、それらの個々の第２の切り屑角、すなわち外側の第２の切り屑角γaおよび内側の第２の切り屑角γiに関しても異なる。この場合、外側の第２の切り屑角γaは、図１を参照して説明したように第２の切り屑角γに対応する。内側の第２の切り屑角γiは、内側切削コーナー１８を通る半径方向３２と、内側切削コーナー１８における内側の部分的な切り溝４４ｉの溝壁３０との間の角度によって形成される。鋭角の「正の」第２の切り屑角として供される外側の第２の切り屑角γaとは対照的に、内側の第２の切り屑角γiは、鈍角の「負の」第２の切り屑角として供される。総量に関しては、内側の第２の切り屑角γiは外側の第２の切り屑角γaよりも小さく、総量に関しては、例えば外側の第２の切り屑角γaの半分の大きさにすぎない。
【００５９】
各断面図において２つの部分的切り屑溝４４ａ、ｉの構成が異なることに加え、切り屑を確実に除去するために、部分的切り屑溝４４ａ、ｉが長手方向において異なって変化するようにされる。これは特に図３Ｂから、および図４からも明白である。
【００６０】
図３Ｂの断面図Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃによる外側切り屑溝４４ａの切り屑溝壁３０の異なるコースから分かるように、外側のコア半径ＲKaは長手方向において連続的に小さくなる。同時に、内側のコア半径ＲKiは一定のままであるか、または幾分大きくなりもする。この処置の結果、内側の部分的な切り溝４４ｉの切り屑溝壁３０はドリル中心軸４に平行して延びる一方で、外側の部分的切り屑溝４４ａの切り屑溝壁３０はドリル中心軸に向かって引き寄せられるので、切り屑用の自由空間が拡大する。
【００６１】
同時に、図４から分かるように、外側の第２の切り屑角γaもまた、切削部分１６ａ〜ｃからの距離が増大するにつれて小さくなる。この場合、図の左側半分は、外側の第２の切り屑角γaを断面図Ａ−Ａの高さで示し、図の右半分は第２の切り屑角γaを断面図Ｂ−Ｂの高さで示す。断面図に印をつけるために、図において個々の断面図に対して外側の第２の切り屑角γaのための参照符号の後にそれぞれ括弧付きのＡまたはＢを示す。
【００６２】
最後に、図６から別の際だった特徴が分かる。図６では、矢印は、外側の部分的切り屑に対する外側運搬方向Ｔaおよび内側の部分的切り屑に対する内側運搬方向Ｔiを示す。この場合運搬方向Ｔa、iは、それぞれ関連したねじれ角δi、δa（ねじれの内角δi、ねじれの外角δa）によって規定される。図６から分かるように、この場合、ねじれ内角δiはねじれ外角δaよりも遙かに小さいので、内側運搬方向Ｔiは、外側運搬方向Ｔaよりも遙かに急傾斜でかつドリル中心軸４に対してより平行に延びる。
【００６３】
分離リム４６によって互いに分離されている２つの部分的切り屑溝４４ａ、４４ｉは、ドリル本体８の共通の切り屑溝１２に開口しているので、ドリル本体８において共通の切り屑溝１２内でさらにそらされている。
【００６４】
概して、２つの分離した部分的切り屑溝４４ａ、ｉの配置、特にその異なる構成およびドリルの長手方向におけるその異なるコースによって、外側の部分的切り屑および内側の部分的切り屑が確実に個別に除去されることが保証される。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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