(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前端面(5)と
前記前端面(5)に隣接する周面(19)と
を備えたドリルであって、
前記前端面(5)が、前記ドリル(1)の中心軸(11)を通って延びるチゼルエッジ(9)と、前記チゼルエッジ(9)に隣接し、前記周面(19)に向かって延びる第１及び第２の二つの主切刃領域(13、15)とを備えた主切刃(7)を有しており、
前記周面(19)が、第１及び第２のランド部(25、27)をその間で画定している少なくとも二つの切屑溝(21、23)を含んでおり、さらに三つのマージン部を含んでおり、そのうちの
第１のマージン部が、前記第１の主切刃領域(13)の前記チゼルエッジ(9)から離れた端部に隣接しており、二番取り切刃マージン部(33)として用いられ、さらに二番取り切刃(39)を備えており、
第２のマージン部が、前記第２の主切刃領域(15)の前記チゼルエッジ(9)から離れた端部に隣接しており、案内マージン部(35)として用いられ、
第３のマージン部が支持マージン部(37)として用いられるドリルにおいて、
前記案内マージン部(35)が前記第１のランド部(25)に配置され、
前記支持マージン部(37)が、前記二番取り切刃(39)を備えた前記二番取り切刃マージン部(33)と一緒に前記第２のランド部(27)に配置され、
前記ドリル(1)を使用する際に、孔壁で突っ張り支持された前記第１ないし第３のマージン部を介して前記ドリル(1)内に力が導入され、前記力の合力が、前記主切刃(7)の前記チゼルエッジ(9)と平行に作用するように、前記マージン部が前記ドリル(1)の前記周面(19)に配置されていることを特徴とするドリル。
【請求項２】
前記第２のランド部(27)が、周方向に見て前記第１のランド部(25)より幅広いことを特徴とする請求項１に記載のドリル。
【請求項３】
前記支持マージン部(37)が、前記主切刃領域(13、15)の前記チゼルエッジ(9)から離れた端部の一つに対して45°〜100°の角度で配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のドリル。
【請求項４】
前記主切刃領域(13、15)の間の分割角(α)が180°ではないことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のドリル。
【請求項５】
前記分割角(α)が>180°であり、前記分割角(α)の領域内に前記支持マージン部(37)が配置されていることを特徴とする請求項４に記載のドリル。
【請求項６】
周方向に測定した幅が他方のランド部の幅より大きい前記ランド部(25)に、前記二番取り切刃(39)を備えた前記二番取り切刃マージン部(33)及び前記支持マージン部(37)が設けられていることを特徴とする請求項４又は５に記載のドリル。
【請求項７】
前記主切刃領域(13)が、該領域のマージン部を前記支持マージン部(37)と同じランド部(27)に設けており、もう一つの前記主切刃領域(15)より軸方向において、つまり前記中心軸(11)の方向及び前記ドリル(1)の送り方向(VS)に見て前にあることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載のドリル。
【請求項８】
軸方向において前にあることが、前にある前記主切刃領域の中心からの前方位置(a1、a2)がより大きいことによって実現できることを特徴とする請求項７に記載のドリル。
【請求項９】
軸方向において前にあることが、前にある前記主切刃領域の迎え角(β)がより大きいことによって実現できることを特徴とする請求項７に記載のドリル。
【請求項１０】
軸方向において前にあることが、前にある前記主切刃領域の軌道がもう一つの前記主切刃領域と異なることによって実現できることを特徴とする請求項７に記載のドリル。
【請求項１１】
前記二番取り切刃(39)が逃げ角を有することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載のドリル。
【請求項１２】
シンニング加工部(17、17')を有することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一項に記載のドリル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプリアンブル（前段部）に基づく、前端面及び前端面に隣接する周面を備えたドリルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ここで論ずる種類のドリルは知られている。このドリルはその前端面領域内に主切刃を備えており、この主切刃は、ドリルの中心軸と交差するチゼルエッジと、チゼルエッジに隣接し、周面に向かって延びる主切刃領域とを含んでいる。周面領域内には三つのマージン部が設けられており、そのうちの二つは主切刃領域の径方向において外側の端部に直接的に隣接している。第３のマージン部はこの両方のマージン部の間にある。被加工物を加工する際、ドリルはマージン部を介して穴の表面で突っ張り支持され、したがって案内される。マージン部は、振動及び回転軸からのドリルの変位を阻止するためにも役立つ。非常に正確に作製された螺旋ドリルであって、このドリルによって生成される穴の直径がドリルの直径に相当する螺旋ドリルの場合、潤滑油膜をほとんど形成できないので、マージン部で高い圧縮応力が生じる。これが切削力及び温度を非常に強く高める可能性があり、それによりドリルの耐用期間が短くなり、且つ被加工物における材料変化も生じる可能性がある。加熱によってドリルが膨張するので、圧縮応力及びそれに関連する問題はさらに大きくなる。穿孔工程の際、ドリルがその中心軸又は回転軸に対して横に移動すると、案内マージン部に追加的に負荷が掛かる。マージン部がドリルをその偏心位置で保持しようとする一方、主切刃の形態によりドリルは回転軸内に押し戻される。したがって穴はしばしば丸くはならず、それがマージン部の追加的な負荷、そして摩耗を引き起こす。ドリルの再研磨性もかなり制限される。
【０００３】
これらの問題に対処するため、穴の丸さを高めることに貢献する追加的な案内マージン部を備えた螺旋ドリルが提供された。しかしながらこの案内マージン部は、回転軸からのドリルの比較的大きな移動は補整できず、しかもそれによってさらに耐用期間に不利に影響を及ぼすという欠点を有している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって本発明の課題は、これらの欠点を有さない冒頭に挙げた種類のドリルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題を解決するため、前端面及び前端面に隣接する周面を備えたドリルが提案される。前端面には、ドリルの中心軸又は回転軸と交差するチゼルエッジを備えた主切刃が設けられている。チゼルエッジの端部には、周面に向かって延びる第１及び第２の主切刃領域が隣接している。周面内には、主切刃によって切除された切屑を作業領域から取り除くために役立つ少なくとも二つの切屑溝が施されている。切屑溝の間には第１及び第２のランド部が残っている。そのうえ周面は三つのマージン部を有しており、そのうちの第１のマージン部は第１の主切刃領域のチゼルエッジに面していない端部に隣接しており、案内マージン部として用いられ、第２のマージン部は第２の主切刃領域のチゼルエッジに面していない端部に隣接しており、二番取り切刃を備えている。第３のマージン部は支持マージン部として用いられる。
【０００６】
このドリルは、案内マージン部が第１のランド部に配置されており、一方、支持マージン部は、二番取り切刃を備えた二番取り切刃マージン部と一緒に第２のランド部に存在することを特色とする。
【０００７】
ここで提案するような、ドリル周面でのマージン部の割振りは、穿孔工程中も、被加工物における穴のさらなる作製中も、最適な案内をもたらす。この場合ドリルは、被加工物を加工している間の中心軸又は回転軸からの変位もガタガタ音も確実に回避されるように突っ張り支持される。
【０００８】
ドリルの好ましい例示的一実施形態は、被加工物を加工する際にマージン部を介してドリル内に導入される力の向きを、チゼルエッジの方向又は実質的にチゼルエッジの方向に延びる合力が生じる向きに向け、こうしてドリルをチゼルエッジに平行に又は基本的に平行に、つまりチゼルエッジの長手方向にずらして穴内でセンタリングするように、マージン部を周面に配置することを特色とする。これによりガタガタ音が回避される。そのうえ主切刃が摩耗した際にドリルが二番取りされる。
【０００９】
ドリルの好ましい例示的一実施形態は、両方の主切刃領域の角度分割が等しくなく、したがって両方の主切刃領域がドリルの前端面内で、想定される直径線上に共に存在するのではなく、相互に180°ではない角度をあけて配置されていることを特色とする。この形態も同様に、穿孔の際、及び被加工物の加工中にドリルを案内し、所望の回転軸からの逸脱及びガタガタ音を回避させる。
【００１０】
ドリルのさらなる例示的一実施形態は、周方向に測定したランド部の幅が異なっており、且つ支持マージン部が、また二番取り切刃を備えたマージン部も、より幅広のランド部に設けられていることを特色とする。
【００１１】
さらなる好ましい例示的一実施形態は、主切刃領域が、ドリルの軸方向に見て相互にずれていることを特色とする。その際、そのマージン部が支持マージン部と同じランド部に設けられている主切刃領域が、もう一つの主切刃領域より軸方向において前にある。
【００１２】
さらなる形態はその他の従属請求項から明らかである。
【００１３】
以下に本発明を図面に基づきさらに詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ドリルの正面図である。
【図２】図１に基づき、二番取り切刃の効果を説明するための補助線を備えた図である。
【図３】図１に基づくドリルの前部側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１はドリル1の正面図である。説明を簡略にするために、ドリル1で加工された被加工物における穴の壁は円3で示されている。
【００１６】
ドリル1は、図１で平面図に示した前端面5を有している。この前端面は、複数の領域、つまりドリル1の中心軸11を通って延びるチゼルエッジ9と、チゼルエッジ9に隣接する二つの主切刃領域13及び15とを備えた主切刃7を含んでいる。
【００１７】
ここでは前端面5内に、チゼルエッジ9を短くするのに役立つシンニング加工部17、17'が設けられている。このような形態は原理的に知られているので、ここでは詳しく取り上げない。
【００１８】
ドリル1のうち、基本的に図１の図平面に垂直に延び前端面5に隣接する周面19内には、被加工物を加工する際に生じる切屑の排出に役立つ二つの切屑溝21、23が設けられている。これらの切屑溝の間にランド部25及び27がある。
【００１９】
図１には水平破線H及び鉛直破線Vが描き込まれており、これらの線の交点に、図１の図平面上で垂直に立っている中心軸11がある。この中心軸は、被加工物を加工する際のドリル1の回転軸である。第１の主切刃領域13はチゼルエッジ9から出ている。第１の区間13aは、シンニング加工部17に条件づけられて最初は右上に、ここでは例示的に約30°の角度で延びている。主切刃領域13の隣接する区間13bは、その後さらにドリル1の周面19に向かって、ここでは水平線Hに基本的に平行に延びている。区間13bは水平線Hに対し間隔a1をあけて配置されている。
【００２０】
チゼルエッジ9のもう一つの側には主切刃領域15がついており、その第１の区間15aはシンニング加工部17'に条件づけられてここでは例えば水平線Hに対して25°より少し大きい角度で延びており、主切刃領域15の第２の区間15bは周線19にまで達している。この区間15bは、図１では少し左上に延びている。中心軸11を通る直径線Dを引き、この直径線を、主切刃領域15のうち左斜め上に延びる区間15bにほぼ平行に置くと、ここでは直径線Dと区間15bの間に間隔a2が生じる。ここに示した例示的実施形態では、a1はa2より小さい。
【００２１】
ドリル1の前端面5は、ドリル1の周面19と交差する主切刃領域15の区間15bから図平面内へと傾斜していく。これに対応して、前端面5はドリル1の周面19と交差する第１の主切刃領域13の区間13bから図１の図平面内へと傾斜していく。このようにして、主切刃領域13の主逃げ面29及び主切刃領域15の主逃げ面31が作り出される。
【００２２】
ドリル1の正面図から、ドリル1が、ここでは図示されていない被加工物の穴に侵入する場合に、円3で示唆した穴壁で三つのマージン部を介して突っ張り支持されることが分かる。その際、第１の二番取り切刃マージン部33は第１の主切刃領域13のチゼルエッジ9に面していない端部に隣接しており、第２の主切刃領域15のチゼルエッジ9に面していない端部には、好ましくは丸い研磨マージン部として形成された案内マージン部35が隣接している。最後にドリル1は支持マージン部37と呼ばれる第３のマージン部を介して穴壁で突っ張り支持される。
【００２３】
図１は、第１のランド部25に案内マージン部35が設けられており、第２のランド部27には二番取り切刃マージン部31及び支持マージン部37が設けられていることを明らかに示している。支持マージン部37は、第１及び第２の主切刃領域13、15のチゼルエッジ9に面していない端部の一つと45°〜100°の角度をなしている。支持マージン部37に最も近いマージン部、つまりここでは二番取り切刃マージン部33は、径方向の逃げ角を備えている。
【００２４】
第２のランド部27に設けられた二番取り切刃マージン部33には、二番取り切刃39が設けられている。
【００２５】
ドリル1によって被加工物を加工する際、ドリルは、矢印41で示すように、図１に基づく表現では反時計回りに回転する。原理的には、被加工物を回転変位させ、ドリルを固定すること、又は相対的回転をもたらすために両方の部分を逆方向に回転させることも可能である。主切刃7が被加工物から切屑を切除すると、切屑は、図１の図平面内に垂直に落ちていく切屑溝21及び23内に流れ込む。その際、主切刃領域13によって切除された切屑は、回転方向に見て前にある切屑用スペース21内に達し、主切刃領域15によって切除された切屑は、主切刃領域15に属する切屑用スペース23内に達する。
【００２６】
穴を加工する際、ドリル1内に力が導入され、詳しくは主切刃7及び三つのマージン部を介して導入される。これによりドリル1は案内マージン部35及び支持マージン部37で確実に接触し、生じる穴内で良好に案内される。
【００２７】
主切刃7が摩耗すると、被加工物において生じる穴の直径が小さくなり、つまり図１に描写した円3の直径も小さくなる。これにより、生じる穴内でドリル1がつかえる可能性がある。
【００２８】
図１に示した例示的実施形態では、主切刃7が摩耗した際に、二番取り切刃39によりドリル1が二番取りされ、つまり被加工物内でつかえないことが保証される。
【００２９】
図１はさらに、ドリル1がガタガタするとき、ドリルが三つのマージン部、つまり二番取り切刃マージン部33、案内マージン部35、及び支持マージン部37によって穴壁内で突っ張り支持されることも示している。これらの力が、主切刃7を介してドリル1内に導入される力とあいまって、二重矢印43で示した方向の合力を生じさせる。これによりドリルは、案内マージン部35及び支持マージン部37の方へ、図１では左下に向かって確実に接触し、したがってガタガタ音が抑制される。
【００３０】
図２はドリル1の正面図である。補助線によって二番取り切刃の効果をさらに詳しく説明している。同じ部分には同じ符号が付けられており、したがってその点では図１に対する記述を参照されたい。より分かり易くするため、図２に対する説明には不要ないくつかの符号は省略されている。
【００３１】
図２では水平破線H及び鉛直破線Vが認められ、これらの線は、円3で示した穴の中心点で交差しており、この線の交点にはドリルの中心軸11がある。ドリル1を使用する際、及び被加工物を加工する際には、前端面5に設けられた主切刃7が、ここでは図示されていない被加工物から切屑を切除する。その際、主切刃7並びに三つのマージン部、つまり二番取り切刃マージン部33、案内マージン部35、及び支持マージン部37を介してドリル1に力が作用し、その際、ドリル1が矢印41の方向に回転する場合には二重矢印43の方に向かう合力が生じ、この合力は、チゼルエッジ9の延長線上に延びる想定線上にある。要するにドリル1は、したがってドリルのチゼルエッジ9も、左下に押され、つまりドリルのチゼルエッジ9に基本的に平行に又は厳密に平行に移動し、これによりドリルは案内マージン部35及び支持マージン部37で確実に接触し、且つ穴内で案内される。この合力43は、ガタガタ音の確実な回避、少なくとも大幅な減少をもたらす。
【００３２】
主切刃7が摩耗すると、ドリル1によって生成される穴の直径が小さくなり、したがって穴壁はもはや円3上ではなく、破線で示した円3'上にある。円3'の中心点は、水平実線H'及び鉛直実線V'の交点と重なっている。二重矢印43の方向に作用する力により、ドリルはその後も左下へと押しやられる。
【００３３】
主切刃7が摩耗すると穴壁を表す円3'の直径が小さくなるので、摩耗した主切刃7の領域以外では直径が同じままのドリル1は、生じた穴内でつかえて動かなくなる。しかし図２に基づき、この場合に二番取り切刃39が穴壁から切屑45を切除し、それによって穴の直径を拡大し、これによりドリル1は二番取りされ、穴内でのつかえが阻止されることが分かる。ドリルのチゼルエッジ9に対してほぼ又は厳密に平行にドリル1が移動するということは、実際にはドリルがチゼルエッジ9の長手方向にずれることを意味する。これにより、チゼルエッジ9及び主切刃領域13、15での切削厚さの変化は1%未満である。つまり切刃に対して著しい過負荷は生じない。二番取り切刃39に配された主切刃領域13がこのように移動すると、より大きな切削厚さによって負荷が掛かるので、支持マージン部37でのドリル1の確実な接触が保証され、振動又はガタガタ音が回避される。
【００３４】
図２には、主切刃領域13と15の間の分割角αが記入されている。これらの領域は相互に直接的には向かい合っておらず、したがってここでは分割角が180°ではなく180°より大であることが容易に認められる。この好ましい形態では、結果として生じる定義された径方向の切削力が生じ、この切削力はドリル1に大き過ぎる穴を作製させる。しかしその際チゼルエッジ9は中心に配置されたままであり、したがってチゼルエッジはドリル1を穴内でセンタリングし、穿孔工程の間安定させる。
【００３５】
図２は、支持マージン部37がちょうどこの180°より大きい分割角αの領域内にあることも示している。
【００３６】
最後に図３は、ドリル1の前端部の部分側面図であり、そこでは同じ部分には同じ符号が付けられており、したがって図１に関する説明を参照されたい。ただしより分かり易くするため、図３に関する説明には不要ないくつかの符号は省略した。
【００３７】
ここではドリル1が、想定される螺旋状の線に沿って延びる切屑溝を備えていることが分かり、この切屑溝のうちここでは切屑溝23が見えている。ドリルが、ドリルの中心軸11に平行な向きの切屑溝を備えることも考えられる。
【００３８】
中心軸11と交差するチゼルエッジ9及び主切刃7が配置されている前端面5の一部が見えており、主切刃のうちここでは中心軸11より上に第２の主切刃領域15が認められる。チゼルエッジ9及びシンニング加工部17と隣り合う第２の主切刃領域の第１の区間15aは、周面19まで延びる第２の区間15bに移行する。
【００３９】
図３では切屑溝23の下に、隣り合う支持マージン部37がある。下部では二番取り切刃39が、それに付随する二番取り切刃マージン部33と共に見えている。二番取り切刃マージン部は、細長い、理想的には線状の丸い研磨マージン部によって実現される。線47により、二番取り切刃31が逃げ角を有し得ることが示唆されており、したがってここでは二番取り切刃逃げ面が形成される。
【００４０】
図３には迎え角βが記入されており、この迎え角は第２の主切刃領域15と補助線47の間の角度であり、この補助線はドリル1の中心線11に平行に延びている。図３では見えない主切刃領域13の開き角も対応する角度である。
【００４１】
加工すべき穴内でドリル1を安定させるために、両方の主切刃領域の一つが、もう一つの主切刃領域より軸方向において、つまり中心軸11の方向及び送り方向VSに見て前にあるようになされる。二番取り切刃39に配された主切刃領域13が、案内マージン部35に配された主切刃領域15より軸方向において前にあるようにすることが好ましい。これを実現するための手段は複数ある。
【００４２】
図１に基づき第１の変形実施形態を説明する。第１の主切刃領域13に隣接する主逃げ面29は、主切刃領域13から図１の図平面内へと傾斜している。第２の主切刃領域15も図平面内へと傾斜しており、したがってここでは主逃げ面31が形成されている。第１の主切刃領域13の区間13bは、水平線Hに対し間隔a1をあけて平行に延びている。主切刃領域15の区間15bに平行に、中心線11と交差する直径線Dが記入されており、この直径線は、区間15bに対し間隔a2をあけて延びている。間隔a1及びa2は、主切刃領域13の区間13b及び主切刃領域15の区間15bの中心からの張出しを示している。ここではa1 > a2であり、これは図１から容易には認められないが、要するに区間13bの中心からの張出し間隔a1は、区間15bの中心からの張出し間隔a2より大きい。このことから、第１の主切刃領域13が、第２の主切刃領域15より軸方向において前にあることが明らかになる。つまり区間13bは図１及び図２の観察者に向かって、第２の主切刃領域15の区間15bよりもさらに張り出している。すなわち中心からの張出しの大きさが異なることにより、両方の主切刃領域の相互の軸方向のずれを実現することができ、中心からの張出し、つまり間隔a1をより大きくすることにより、第１の主切刃領域13を軸方向において前にあることを実現することができる。
【００４３】
両方の主切刃領域の軸方向の位置が異なることを実現するさらなる手段は、両方の主切刃領域に異なる迎え角βを割り当てることにある。
【００４４】
第２の主切刃領域15の迎え角βは図３から分かり、この迎え角は、説明したようにドリル1の中心軸11に平行に延びる補助線47に対するものである。図３に基づく表現では、第２の主区間領域15の迎え角βは純粋に例として20°より少し大きい。第１の主切刃領域13に対して同じ迎え角を選択すると、両方の主切刃領域13及び15は、中心軸11の方向又は矢印VSで示した送り方向に見て同じ軸方向の高さにある。第１の主切刃領域13又はその区間13bに対し、第２の主切刃領域15に対するよりも大きな迎え角βを選択すると、第１の主切刃領域13は、図３で見えている第２の主切刃領域15より軸方向において前にくる。角度差は1°未満であることが好ましい。
【００４５】
さらに、両方の主切刃領域13及び15の軸方向のずれは、両方の主切刃領域が相互に異なる軌道を有するようにすることによって実現することができる。
【００４６】
図３に示したドリル1の例示的実施形態は、まっすぐに形成された主切刃領域13及び15を示している。しかし主切刃領域はしばしば凹状又は球状に形成される。一つの主切刃領域を凹状に、もう一つの主切刃領域を球状に形成することも考えられる。
【００４７】
凹状に形成された二つの主切刃領域を設ける場合、凹みのより少ない主切刃領域が軸方向において前にある。主切刃領域の一つが凹状に、もう一つの主切刃領域がまっすぐに形成される場合、まっすぐに形成された主切刃領域が軸方向において前にある。主切刃領域の一つがまっすぐに、もう一つの主切刃領域が球状に形成される場合、球状の主切刃区間が軸方向において前にある。最後に両方の主切刃領域が球状に形成される場合、より球状の主切刃領域が軸方向において前にある。
【００４８】
図１〜図３に対する説明から、被加工物を加工する際の穿孔工程中にドリル1をセンタリングすること、さらに主切刃7が摩耗した際のドリル1のつかえを阻止すること、最後に被加工物を加工する際の振動及びガタガタ音を確実に回避することが、簡単なやり方で可能なことが明らかになる。その際、ドリル1の手間のかかる製造は必要ない。ランド部25及び27へのドリル1の三つのマージン部の割振りが所望の効果をもたらすことが判明している。その際、第２の主切刃領域17の案内マージン部35は、切屑溝21及び23によって画定されるランド部25に設けられ、一方、他の両方のマージン部、つまり二番取り切刃マージン部33及び支持マージン部37は、もう一つのランド部27に配置されており、これは特に図１及び図２に基づく正面図からはっきり認められる。
【００４９】
ドリル1のここで選択された形態により、ドリルを100 m/min〜例えば250 m/min、好ましくは200 m/minの高い切削速度で使用することが可能になる。このような切削速度の場合、非常に多くの熱が被加工物内に導入される。この加熱によってドリル1の膨張が引き起こされることは上で説明した。つまりそれゆえ上述の二番取り切刃の作用が大切である。そのうえドリル1が支持マージン部37で確実に接触しているので、この場合でさえ、被加工物が過度に加熱され、場合によっては損傷を受けることがないことが保証されている。その際、ここで選択された構造形式はさらに振動及びガタガタ音を高い確実性で回避し、少なくとも大幅に減少させることを保証する。
【図１】
0005555691.tif 000002
【図２】
0005555691.tif 000003
【図３】
0005555691.tif 000004