(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少くとも１つの切刃を含む第１チップ端（１４）と、第２の対向端（１６）と、第１と第２の両端間に配位する中間部分（２０）と、切刃数に対応する数のフルート（２２）とを有する中実のシャンク（１２）を含み、フルート（２２）がチップ端（１４）からシャンク中間部分（２０）まで延在している、斯ゝる形式のドリル（１０）において、
フルート（２２）のねじれ角（α）がチップ端（１４）から中間部分（２０）へ漸次低減し、且つシャンク（１２）の縦中心軸線（１３）に対し直角な平面上にあるシャンク断面において、フルート（２２）の間を架橋するランド（２４）のウェブ部分（２６）は、チップ端（１４）と中間部分（２０）との間で一定の直径を有すること、
シャンク（１２）の縦中心軸線（１３）に直角な平面と角度（α′）をなす平面群上に配位する断面におけるフルート（２２）の断面積がチップ端（１４）から中間部分（２０）に進むに従って増大し、且つ当該角度（α′）は前記直角な平面が縦中心軸線（１３）と交差する領域のねじれ角（α）に等しいこと、且つ
シャンク（１２）の縦中心軸線（１３）に直角な平面と角度（α′）をなす平面群上に配位する断面におけるフルート（２２）の断面積が、フルート（２２）を流通する切削用液の移送のため、チップ端（１４）から中間部分（２０）の方へ漸次増大すること、
を特徴とするドリル。
【請求項２】
シャンク（１２）がチップ端（１４）と中間部分（２０）との間で一定の外径を有していることを特徴とする、請求項１に記載のドリル。
【請求項３】
チップ端（１４）の領域におけるねじれ角（α）が２０°−２５°の値であることを特徴とする、請求項１または２に記載のドリル。
【請求項４】
中間部分（２０）の領域のねじれ角（α）が１０°−１５°の間の値であることを特徴とする、請求項１−３のいづれか１項に記載のドリル。
【請求項５】
フルート（２２）の前記角度（α′）で傾斜した断面積の増大がフルート（２２）をその開側において拡幅することによるものであることを特徴とする、請求項１に記載のドリル。
【請求項６】
シャンク（１２）の縦中心軸線（１３）に対し直角な平面と角度α´をなすシャンク断面において、各フルート（２２）の断面積が中間部分（２０）の方へ進むに従って５％±２％増大することを特徴とする、請求項１に記載のドリル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は好適には金属切削用のドリルであって、少くとも１切刃を含む第１チップ端、第２の対向切刃及び切刃数に対応する数のフルートを有するシャンクを含み、当該フルートがチップ端からシャンクの対向端、即ち後端まで延在するものである、斯ゝる形式のドリルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記形式のドリルは金属切削に用いられ、具体的には金属性工作物に穴を穿設、即ちドリル加工するのに用いられる。金属切削加工中には、ドリルシャンクのチップ端、即ち先端でチップ、即ち切粉が工作物から生成される。この切粉は生成されるとドリルシャンクのチップ端からシャンク後端まで移送される。このチップ移送はフルートの中で行われる。
【０００３】
フルートによる切粉移送を改良するための方法としては、ＥＰ−Ａ０５４９５４８の欧州特許文献から既に知られている。この方法は、切粉を生成させる螺旋形フルートの部分に比較して切粉を移送する螺旋フルートの部分の断面積を急激に増大させたものである。しかし、断面積の急増大は切粉を担持する切削用液の速度を低下させ、これが切粉移送に悪影響をもたらす。フルートの断面積が増大されると、シャンクの材料がそれだけ削除されているので、ドリルの剛性がこれに応じて低減する。
【０００４】
特開平３−１４２１１６号から、ドリルのチップ（先端）から離れる方向に進むに従って増大する断面積を有するフルートを具備したドリルは既知である。しかし、このフルートは部分的に真直な個所と螺旋状の個所のある延長形である。この設計は切粉の最適な移送をもたらさない。また、前記欧州特許文献の場合と同様に剛性が低下する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記形式のドリルにおいて、最適切粉移送を実現することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
少くとも１つの切刃を含む第１チップ端（１４）と、第２の対向端（１６）と、第１と第２の両端間に配位する中間部分（２０）と、切刃数に対応する数のフルート（２２）とを有する実質的に中実のシャンク（１２）を含み、フルート（２２）がチップ端（１４）からシャンク中間部分（２０）まで延在している、斯ゝる形式の、好ましくは金属切削用の、ドリル（１０）において、
フルート（２２）を流通する切削用液の使用量がチップ端（１４）から中間部分（２０）の方へ漸次増大するようにし、フルート（２２）のねじれ角（α）がチップ端（１４）から中間部分（２０）へ漸次低減するようにし、且つシャンク（１２）の中心縦軸線に対し直角な平面上にあるシャンク断面において、フルート（２２）の間を架橋するランド（２４）はフルート（２２）間のシャンク周方向幅が一定になっていることを特徴とする構成のドリルが本発明により提供される。
【０００７】
【実施例】
図１に示すドリル１０は縦中心軸線１３を有するシャンク１２を含む。シャンク１２は第１チップ端１４と第２対向端１６を有している。本願の実施例が概して中実のシャンクを有するドリルに関するものであるとしても、本発明の請求の範囲はパイプ形式のシャンクを有するドリルを包含するものである。こゝにいう「概して中実のシャンク」は中実のシャンクに切削用／冷却用液のための孔を具備せしめた斯ゝるシャンクを有するドリルをも包含するものである。
【０００８】
シャンク１２は第１チップ端１４に２個の切刃を具備している。両切刃はシャンク１２に半田付けしたものや、シャンクと一体成形されたものや、シャンクに確保された割出可能（インデキシャブル）インサート（植刃）を有するものであり得る。
【０００９】
シャンク１２は第２端１６にホルダに挿入するに適切な肉厚部分１８を有している。シャンク１２は第１チップ端１４から中間部分２０まで、概して一定の外径を有している。
【００１０】
本例では、フルート２２は２本のフルート２２がチップ端１４から中間部分２０まで螺旋状に延在している。両フルート２２をドリルブランクに工作すると、チップ端１４から中間部分２０まで螺旋状に延在する２個のランド２４が形成される。シャンク１２の周方向にランド２４は両フルート２２を架橋している。
【００１１】
図１には、更にねじれ角αがチップ端１４から中間部分２０まで漸次減小する状態を示している。このねじれ角αの代表値はチップ端１４の領域において２０°〜２５°であり、中間部分の領域においては１０°〜１５°である。
【００１２】
図２のＡ，Ｂ，Ｃにはシャンク１２の縦中心軸線１３に対して直角な平面上の断面が示されている。従って、この断面の外形は円形である。図２のＡ，Ｂ，Ｃから明らかなように、シャンク１２のウェブ（ｗｅｂ）部分２６があり、このウェブ部２６がチップ端１４と中間部分２０の間で実質的に一定の直径を有している。チップ端１４から中間部分２０に向けて２個の分岐冷却液孔２８が延在している。両孔２８はシャンク全体に延在している中心冷却液孔３０に合流している。この中心孔３０は肉厚部分１８の端壁に侵入している。
【００１３】
図２のＡ，Ｂ，Ｃから更に分ることは、ランド２４が図に示す断面、即ち中心軸線１３に直角な平面上にある断面において実質的に一定の環状幅（外周上の）を有していることである。図２のＢでは、図２のＡに示すフルート２２の壁が破線で描かれている。図２のＣでは図２のＡのフルート２２の壁が破線で描かれ、図２のＢのフルート２２の壁が点線で描かれている。図２のＡ，Ｂ，Ｃのこれらの表示線から、フルート２２の断面積、即ちフルート２２の壁とランド２４を架橋している破線３２（所謂開側）とによって規定される面積がチップ端１４から中間部分２０に向う方向に進むに従って工作上の理由により僅かに増加していることが理解され得る。これは、シャンク剛性が原則としてチップ端と中間部分２０の間で同程度に維持されていることを意味している。従って、更に精密な工作法によれば、フルート２２の図２のＡ，Ｂ，Ｃにおける断面積を一定に維持することが可能であると指摘し得る。
【００１４】
図３のＡ，Ｂ，Ｃには、中心軸１３に対し直角な平面と角度α′をなす平面上の断面が示されている。従って、これらの断面の外形は楕円形状であることが分る。角度α′はこれらの平面が中心軸線１３と交差する点でのフルート２２のねじれ角αに夫々等しいものである。既に指摘したように、ねじれ角αはシャンク１２の長手（縦）方向に進むに従って変化している。
【００１５】
図３のＡ，Ｂ，Ｃから分るように、フルート２２の断面積、即ちフルート２２の壁と両ランド２４を架橋する破線３２によって規定された面積はチップ端１４から中間部分２０に進むに従って増大する、即ち、図３のＡにおけるフルート２２の断面積が最小であり、図３のＢにおけるフルート２２の断面積が図３のＡのものより大きいが、図３のＣのものより小さく、そして図３のＣにおけるフルート２２の断面積は図３のＡ，Ｂにおけるいづれの断面積よりも大きい。チップ端１４における各フルート２２の全断面積は中間部分２０の方向に進むに従って５％±２％増加する。図３のＢには図３のＡにおけるフルート２２が破線によって示されている。図３のＣには、図３のＡにおけるフルート２２を破線により、図３のＢにおけるフルート２２を点線によって示している。従って、チップ端１４から中間部分２０に進むに従って、中心線１３に直角の平面と角度α′をなすフルート２２の断面積が漸次増大していることが分る。角度α′は２種の平面が互いに交差し且つ中心軸線と交差する面域のねじれ角αに相当する。このような設計により、切削用液と切粉がチップ端１４から中間部分２０へ移動するときに液と切粉のジャム（Ｊａｍｍｉｎｇ）  問題は生じない。それと共に、シャフト１２の剛性が原則的にチップ先端１４と中間部分２０の間で同じである。
【００１６】
図３のＡ，Ｂ，Ｃから、フルート２２の断面積の増大がフルート２２の開側（オープンサイド）３２の幅を拡げることにより達成されることが分る。しかし、本発明の範囲では、ウェブ部分２６の直径を低減させることによりフルート２２の断面積を更に増大させることも出来る。この場合、ドリルの適性な剛性を維持するために、中心冷却液用孔３０の面積を低減させる必要がある。従って、フルート２２の深さは１方でシャンク１２の剛性の要件があることと他方で空間の大きなフルート２２の要望があることの両者間の妥協によって決まる。
【００１７】
本発明に係るドリル１０は以下のように機能する。即ち、チップ端１４の切刃は工作物の切粉出し（除去）工作で穴（孔）を加工する。この切り出された切粉は次にフルート１２に押し込められ、そこでカール形状になる。切削用液がドリル工作中に中心孔３０と分岐孔２８を通じて供給される。チップ端１４に送られた液は次にチップ端１４から螺旋形フルート２２を通じて中間部分に放出される。この放出液は切粉を担持するので、この切粉がシャンク１２の中間部分２０へ向けて移送されることになる。切削用液が穿孔から排出されるときに、工作物上で穿孔の周りにおいてからみ合される
【００１８】
図３のＡ，Ｂ，Ｃに示されるように、フルート２２の断面積がチップ端１４から中間部分２０の方へ進むに従って増大しているので、切削用液のシャンク１２に沿った軸方向の速度は、チップ端１４から中間部分２０の方へ進むに従って、ねじれ角αが一定値のときには低減する。従って、この場合には切削用液と切粉はチップ端１４から中間部分２０へ放出される間にジャム作用を奏す。
【００１９】
上記速度低減を償うために、本発明ではねじれ角αを（図１参照）チップ端１４から中間部分２０に進むに従って低減させている。これはシャンク軸線方向の速度が、切削用液の旅程距離が短くなることから維持されることを意味している。従って、フルートのポンピング効果（ｐｕｍｐｉｎｇ  ｅｆｆｅｃｔ）  がフルート容積の増大に従って低減するので、ねじれ角の連続的低減がこのポンピング効果とバランスが採れて、ドリルがその強度を維持する。このポンピング効果はフルート長の低減によってバランスされる。フルート２２はチップ端１４から中間部分２０までの全長に亘って螺旋形状であることは、この螺旋形状が切粉を担持している切削用液の排出で所望のポンピング効果をもたらすので好ましい。しかし、本発明の範囲ではねじれ角αをフルート２２が中間部分２０に達する前にゼロにすることも可能である。
【００２０】
【発明の効果】
ドリルの剛性を損うことなく、切粉出し性能が向上し、従って切削性能が向上する、斯ゝるドリルが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシャンクを有するドリルの側面図である。
【図２】Ａは図１の線ＩＩＡ−ＩＩＡにおけるシャンクの断面図；Ｂは図１の線ＩＩＢ−ＩＩＢにおけるシャンクの断面図；及びＣは図１の線ＩＩＣ−ＩＩＣにおけるシャンクの断面図である。
【図３】Ａは図１の線  ＩＩＩＡ−  ＩＩＩＡにおけるシャンクの断面図；Ｂは図１における線  ＩＩＩＢ−  ＩＩＩＢにおけるシャンクの断面図；及びＣは図１の線  ＩＩＩＣ−  ＩＩＩＣにおけるシャンクの断面図である。
【符号の説明】
１２…ドリルシャンク
１３…中心軸線
１４…第１チップ端
１６…第２対向端
１８…肉厚部分
２０…中間部分
２２…フルート
２４…ランド
２６…ウェブ部分
２８…分岐冷却液用孔
３０…中心冷却液用孔
３２…破線
α…ねじれ角
α′…ねじれ角に対応する角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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