(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化プラスチックを有する被加工物に穴を製造するためのドリル(1)であって、
少なくとも一つの正面の主切刃(7、7')と、
前記ドリル(1)の周面(17)の領域内に設けられた少なくとも一つの副切刃(19、19')と、
前記少なくとも一つの副切刃(19、19')の円周側に隣接する少なくとも一つの丸研磨マージン部(29)と、を備えたドリルにおいて、
前記丸研磨マージン部(29)が、前記副切刃(19、19')のうち軸方向においてドリル先端に隣接している第一の長手区間(31)全体に延びていて、前記副切刃(19、19')のうち前記第一の長手区間に対してドリルのシャフトの方に隣接する第二の長手区間(35)内では、前記副切刃(19、19')の円周側に副逃げ面(37)が隣接しており、
前記丸研磨マージン部(29)の半径が、前記ドリル(1)の加工直径に適合されていることを特徴とするドリル。
【請求項２】
前記第二の長手区間(35)内での前記副切刃(19、19')から前記副逃げ面(37)への移行部が、鋭角研磨部として形成され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】
少なくとも二つの主切刃(7、7')及び少なくとも二つの副切刃(19、19')が設けられており、前記主切刃(7、7')の各々に、前記副切刃(19、19')の一つが割り当てら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】
前記丸研磨マージン部(29)の前記ドリル(1)の回転方向(11)で測定された幅(B)がごくわずかであり、好ましくは技術的に製造可能な最小限であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のドリル。
【請求項５】
前記丸研磨マージン部(29)の前記ドリル(1)の回転方向(11)で測定された幅(B)が0.01mm〜0.1mmの範囲内にあり、好ましくは0.05mmであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のドリル。
【請求項６】
前記ドリル(1)が、少なくとも前記丸研磨マージン部(29)の領域内でハードコーティング、好ましくはダイヤモンドコーティングを備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のドリル。
【請求項７】
前記丸研磨マージン部の前記ドリル(1)の送り方向(38)で測定された長さ(L)が、1mm〜3mmの範囲内にあることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のドリル。
【請求項８】
前記丸研磨マージン部(29)の前記ドリル(1)の回転方向(11)で測定された幅(B)が、前記丸研磨マージン部の前記ドリル(1)の送り方向(38)で測定された長さ(L)にわたって一定又は実質的に一定であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のドリル。
【請求項９】
前記丸研磨マージン部(29)の前記ドリル(1)の回転方向(11)で測定された幅(B)が、前記第一の長手区間(31)の正面側の領域から、前記ドリルの送り方向(38)とは反対方向に向かって狭くなっていくことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のドリル。
【請求項１０】
前記副切刃(19、19')が、少なくとも一つの凹部(39)、特に切込みを備えていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のドリル。
【請求項１１】
前記副切刃(19、19')が、互いに間隔をあけて配置された複数の凹部(39)を備えていることを特徴とする請求項１０に記載のドリル。
【請求項１２】
前記凹部(39)の長手方向の長さ(I)が、0.1mm〜0.8mm、特に0.1mm〜0.5mmの範囲内にあり、好ましくは0.15mmであることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のドリル。
【請求項１３】
前記副切刃(19、19')の前記少なくとも一つの凹部(39)が、前記副切刃(19、19')の第二の長手区間(35)の領域内に配置されていることを特徴とする請求項１０から１２のいずれか一項に記載のドリル。
【請求項１４】
前記主切刃(7、7')が、前記ドリル(1)の回転軸と直交する直径線に対応する直線(9)に対して平行又は実質的に平行に延びており、前記直線(9)に対し、前記ドリル(1)の主穿孔直径の10%〜20%、好ましくは約15%の間隔をあけて、前記ドリル(1)の回転方向(11)で前方にあることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載のドリル。
【請求項１５】
前記主切刃(7、7')が、100°以下、好ましくは90°以下の先端角を挟んでいることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載のドリル。
【請求項１６】
正面のシンニング加工部(21)、特にクロスシンニング加工部を特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載のドリル。
【請求項１７】
前記少なくとも一つの副切刃に、前記主切刃(7、7')により除去された切屑を排出する切屑溝が割り当てられており、前記切屑溝内に、前記少なくとも一つの副切刃のすくい角をその領域内で拡大させる追加溝が少なくとも部分的に設けられていることを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載のドリル。
【請求項１８】
前記追加溝が少なくとも、丸研磨マージン部が隣接する前記少なくとも一つの副切刃に設けられていることを特徴とする請求項１７に記載のドリル。
【請求項１９】
前記追加溝が、軸方向に見て前記丸研磨マージン部の領域内に配置されていることを特徴とする請求項１７又は１８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のプリアンブルに基づく、繊維強化プラスチックを有する被加工物に穴を製造するためのドリルに関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化プラスチック、例えばガラス繊維強化プラスチック又は炭素繊維強化プラスチックを有する被加工物を加工する際は、とりわけ、繊維が切断縁できれいに切断され、材料複合体から引き抜かれないことが重要である。きれいでない、つまり繊維が飛び出ているほつれた縁は、後加工のために多大な手間、したがって高い費用を必要とするか、それどころか加工した被加工物を使い物にならなくする可能性がある。このような材料を穿孔すると、特に穴の出口、つまりドリルが被加工物を貫通する場所で、縁のほつれ、いわゆる層間剥離が生じる。これは、例えば飛行機製造において構造部材にリベット穴を穿孔する場合に非常に厄介である。
【０００３】
DE 202 09 768 U1には、本明細書で論じる種類のドリルが開示されている。このドリルは、その正面で二つの主切刃を備えており、この主切刃は、ドリルの周面領域に設けられた副切刃へと移行する。主切刃は、互いに隣り合うすくい面と逃げ面によって形成されている。主切刃により除去された切屑は、すくい面上を通って排出される。ここでは、ドリルの中心軸の領域内に、両方の正面の主切刃と境を接するチゼルエッジが設けられている。ドリルの周面領域内では、正のすくい角を有する副切刃が設けられており、各々の主切刃に一つの副切刃が割り当てられている。このドリルは、被加工物の比較的硬い層を加工する場合でも層間剥離が阻止されるように、その先端の領域内に、比較的直径の小さい予備穿孔区間と、ドリルの送り方向とは反対方向に続く比較的直径の大きな精密加工区間とを有している。精密加工区間に設けられた副切刃の円周側には丸研磨マージン部が隣接しており、この丸研磨マージン部は、穿孔工程中に穴壁に接してドリルをセンタリング及び突っ張り支持する働きをもつ。丸研磨マージン部の幅は、主切刃からの間隔が大きくなるにつれて線形に増していく。欠点は、穴壁の表面品質及び穴の形状精度に対する要求に、穿孔結果が必ずしも対応していないことであり、したがって改善されるべきである。さらに、ドリルを製造する際の手間、したがって費用が比較的高い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
それゆえ本発明の課題は、繊維強化プラスチックを有する被加工物において、特に穴の出口でも、層間剥離を引き起こさず、つまり繊維がほどけ出る原因とならず、それでもなお正確な穴及び表面品質の高い穴壁を作り出すことができる、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、請求項１に挙げた特徴を有するドリルが提案される。このドリルは、少なくとも一つの正面の主切刃を含み、この主切刃には、ドリルの周面領域内に副切刃が隣接している。副切刃の円周側には丸研磨マージン部が隣接している。このドリルは、丸研磨マージン部が、副切刃の前方領域内の第一の長手区間全体に延びていること、及び第一の長手区間に隣接する第二の長手区間内では、副切刃の円周側に副逃げ面が隣接していることを特色とする。つまり副切刃はその長手方向において、二つの領域すなわち長手区間に区分けされている。副切刃のうち、前方の、軸方向においてドリル先端に隣接している第一の領域すなわち長手区間内では、副切刃と、副切刃に割り当てられた逃げ面との間に丸研磨マージン部が設けられている。副切刃のうち、第一の長手区間に対してドリルのシャフトの方に隣接している第二の領域すなわち長手区間内では、副切刃と、副切刃に割り当てられた副逃げ面とが境を接している。したがって両方の長手区間では、副切刃から、割り当てられた逃げ面又は副逃げ面への移行部に違いがある。
【０００６】
副切刃の第一の長手区間は、一方では、繊維強化プラスチックを有する被加工物に穿孔する際に繊維を切断するために役立つ。他方で丸研磨マージン部の半径は、好ましくはドリルの加工直径に適合されている。したがって第一の長手区間内では丸研磨マージン部により、丸研磨マージン部と穴壁の間に当接接触面が生じる。これによりドリルは突っ張り支持され、且つ案内され、したがって精密で表面品質の高い穴を製造することができる。
【０００７】
繊維強化プラスチックを有する被加工物の組成によっては、副切刃の第一の長手区間ですべての繊維を切断しきれない可能性がある。したがって、第一の長手区間に隣接する第二の長手区間内では、副切刃の円周側に副逃げ面が隣接していることが有利である。副切刃のこの第二の長手区間内では、まだ存在する繊維を高い信頼性で切断することができ、穴の高い表面品質を達成することができる。つまり、このような繊維を有する被加工物の層の層間剥離又は縁のほつれが、特にドリルの出口領域内でも回避される。
【０００８】
特に好ましいのは、第二の長手区間内での副切刃から副逃げ面への移行部が、鋭角研磨部として形成されることである。つまり副切刃は、すぐにすなわち直接的に副逃げ面へと移行する。この鋭角研磨部により、第二の長手区間の領域内では、第一の長手区間の領域内で切断されなかった個々の繊維を高い信頼性で切断することができる。
【０００９】
ドリルは、好ましくは二つの主切刃と、主切刃に割り当てられており、それぞれ第一の長手区間内に上述の丸研磨マージン部を具備する二つの副切刃とを備えている。ただしドリルが、上で説明したように一つだけの主切刃と、主切刃に割り当てられており、隣接する上述の丸研磨マージン部を具備する一つだけの副切刃とを備えることも考えられる。もちろん、円周側が上述のように形成された副切刃を一つずつ割り当てられた主切刃を三つ以上、例えば三つ又は四つ設けることもできる。副切刃は、ドリルの回転軸に対して螺旋状にも平行にも延びることができる。両方の場合において特に好ましいのは、主切刃がドリルの回転軸に対して点対称に配置されることである。
【００１０】
第一の長手区間内の丸研磨マージン部の幅がごくわずかであり、好ましくは技術的に製造可能な最小限である、ドリルの一つの例示的実施形態が特に好ましい。丸研磨マージン部と穴壁の間の非常に小さい当接接触面が一つしか付与されていなくても、一つのこのような非常に狭い丸研磨マージン部が十分に、ドリルの切刃縁を突っ張り支持及び案内し、したがって安定させる。つまり、丸研磨マージン部の幅が小さくても、小さな穴公差での精密で表面品質の高い穴が保証される。それだけでなくドリルが少ししか磨滅しないことにより、ドリルの長い耐用期間を容易に実現できる。
【００１１】
ドリルの特に好ましい一つの例示的実施形態は、丸研磨マージン部の幅が0.01mm〜0.1mmの範囲内にあることを特色とする。このドリルでは、丸研磨マージン部の幅が0.05mmの場合に特に優れた作業結果が達成できることが分かった。
【００１２】
本発明の一変形形態によれば、ドリルは少なくとも丸研磨マージン部の領域内でハードコーティングを備えている。このハードコーティングは好ましくはダイヤモンドコーティングであることができ、このコーティングが、丸研磨マージン部を、またそれに属する切刃縁をも、磨滅及び欠けから保護する。
【００１３】
副切刃の第一の長手区間内に配置された丸研磨マージン部の長さが1.0mm〜3.0mmの範囲内にある、ドリルの一つの例示的実施形態が特に好ましい。ドリルを適切に突っ張り支持及び案内するには、丸研磨マージン部はこのような長さで十分である。
【００１４】
その際、丸研磨マージン部の幅が、丸研磨マージン部の長さにわたって一定又は実質的に一定であることが特に好ましい。丸研磨マージン部の幅が一定又は実質的に一定であることにより、ドリルを穴壁に均一に突っ張り支持することができる。
【００１５】
丸研磨マージン部が、第一の長手区間の正面側の領域から、ドリルの送り方向とは反対方向に向かって、すなわちドリルの装着領域の方へと後ろに向かって狭くなっていく、ドリルの一つの例示的実施形態も好ましい。これにより副切刃の第一の長手区間内では、非常に良好な突っ張り支持も、非常に良好な切断作用も達成される。
【００１６】
ドリルのさらなる好ましい一つの例示的実施形態では、副切刃が、周縁が閉じていない凹部を少なくとも一つ備えている。この凹部は、好ましくは切込みとして形成することができ、この切込みは、副切刃内に例えば研磨、レーザ加工、及び/又は腐食される。この凹部内では、一方で、凹部の前にある領域内では切断されなかった被加工物中の繊維をさながら捕獲するようなことができ、その直後に副切刃により確実に切断することができる。他方で、穴壁の表面の材料は、副切刃により切断されるだけでなく、材料の弾力性の故にある程度は押しのけられ、すなわち押しつぶされる。凹部の領域内ではこの材料を緩和させることができ、これに続く切断の際に、飛び出ている繊維を副切刃により切断することができ、これにより層間剥離のない高い表面品質が達成される。
【００１７】
本発明の一変形形態によれば、副切刃は、互いに間隔をあけて配置された複数の周縁が閉じていない凹部を備えている。これにより、被加工物中にある繊維が、ドリルの送り方向に見て第一の凹部内では捕獲されず、隣接して配置された凹部の間にある副切刃区間内で切断されない場合に、次又はさらにその次の凹部によって捕獲され、続いて切断されることが保証される。したがってドリルの作業結果をさらに最適化することができる。
【００１８】
ドリルの好ましい一つの例示的実施形態では、凹部の長手方向の長さ(深さ)が、0.1mm〜0.8mmの範囲内にある。このドリルでは、長手方向の長さが0.1mm〜0.5mm、特に0.15mmの凹部により、特に優れた作業結果を達成できることが分かった。
【００１９】
その際、副切刃の凹部の少なくとも一つが、第二の長手区間の領域内に配置されていることが特に好ましい。
【００２０】
本発明の一変形形態によれば、主切刃は、ドリルの回転軸と交差する直線に対して平行又は実質的に平行に延びており、この直線に対し、ドリルの主穿孔直径の10%〜20%、好ましくは約15%の間隔をあけて、ドリルの回転方向において前に配置されている。つまりドリルの主切刃は、ドリルの仮想直径線に対し間隔をあけて平行又は実質的に平行に配置された直線上にあることが好ましい。その際、主切刃は、ドリルの回転方向において、つまりドリルが切断方向に回る際のドリルの回る方向において、直径線より前に配置されるべきである。この直線と主切刃の間隔は、ドリルの主穿孔直径の10%〜20%、好ましくは約15%である。主穿孔直径とは、ドリルの加工直径、つまり主切刃と副切刃の移行部でのドリルの直径のことである。主切刃のこのズレにより、特に優れた作業結果を達成することができる。
【００２１】
実質的に向かい合っている二つの主切刃が100°以下、好ましくは90°以下の先端角を挟んでいる、ドリルの一つの例示的実施形態が特に好ましい。正面のドリル端部のこの形態により、通常はこのドリル先端で生じる加工すべき材料の層間剥離を回避することができる。
【００２２】
好ましい一実施形態では、ドリルは、正面のシンニング加工により製造されたチゼルエッジを備えており、このチゼルエッジが主切刃を相互に繋いでいる。チゼルエッジは、好ましくはクロスシンニング加工により縮小されている。これにより送り力、したがって穿孔トルクを小さくすることができる。
【００２３】
好ましい一実施形態では、冒頭に挙げた種類のドリルに関し、少なくとも一つの副切刃に切屑溝が割り当てられており、この切屑溝内に、少なくとも部分的に追加溝が設けられており、これにより少なくとも一つの副切刃のすくい角が、追加溝の領域内では拡大されている。つまり副切刃は、比較的小さな逃げ角又は丸研磨マージン部とはかかわりなく鋭角に研磨されており、したがって繊維強化プラスチックの繊維を確実に断ち切る。すなわち、縁のほつれ及び層間剥離が確実に回避される。この場合、ドリルを穴壁に最適に突っ張り支持することができる。
【００２４】
追加溝が少なくとも、丸研磨マージン部が隣接する少なくとも一つの副切刃に設けられているドリルが特に好ましい。というのも、このような副切刃は、逃げ角が非常に小さいのであまり鋭くなく、したがってここでは、穴の内部に飛び出ている繊維は折り曲げられるだけであるか、又は材料から引き抜かれる危険性がある。ここに追加溝を設ければ、当該の副切刃はその丸研磨マージン部で穴壁に突っ張り支持すると同時に、すくい角が拡大されていることで鋭角に切断されているので、繊維を確実に断ち切る。
【００２５】
追加溝が、軸方向に見て丸研磨マージン部の領域内に配置されているドリルも好ましい。これは特に、丸研磨マージン部がドリルの全長にわたっては延びていない場合に好ましい。丸研磨マージン部が割り当てられた副切刃は、まさにこの丸研磨マージン部の領域内であまり鋭くない。ここでは、好ましくは追加溝により、副切刃を鋭角に研磨することができる。
【００２６】
以下に、本発明を図面に基づいてより詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ドリルの第一の例示的実施形態の先端の概略上面図である。
【図２】ドリルの一変形形態の一部の透視側面図である。
【図３】図２に基づくドリルの先端の領域内を副切刃の上から見た部分拡大図である。
【図４】ドリルの第二の例示的実施形態の一部の透視側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１では、ドリル1の第一の例示的実施形態を概略上面図において示している。視線方向は、上からドリル1の先端3に向かっている。
【００２９】
ドリル1は基体5を有しており、この基体に、第一の主切刃7と、先端3を通って延びるドリル1の回転軸に対して点対称に配置された第二の主切刃7'とが設けられている。両方の主切刃7、7'は、回転軸を通って延びており、直径線に対応している仮想直線9に平行に配置されている。直線9と主切刃7、7'の間隔Aは、それぞれドリル1の主穿孔直径の約15%である。主穿孔直径とは、主切刃7、7'の、回転軸から径方向に一番遠く離れた地点の間で測定されたドリル1の直径である。主切刃は、矢印11で示唆されているドリル1の回転方向において直線9より前にある。回転方向とは、ドリル1が、被加工物を加工する際に、切刃が被加工物から材料を除去し得るように回る方向である。
【００３０】
この例示的実施形態では、好ましくは、両方の主切刃7、7'は、実質的に回転軸を通って延びるチゼルエッジ13により相互に繋がれており、このチゼルエッジは、先端3と交差するセンターチゼルエッジ13'を介して両方の主切刃7、7'を繋いでいる。
【００３１】
主切刃7、7'には、切屑溝S、S'のすくい面15、15'が一つずつ割り当てられており、主切刃7、7'によって除去された切屑は、このすくい面上を通って排出される。
【００３２】
図２では、ドリル1の一部が透視側面図において示されている。同じ及び同機能の部分には同じ符号がつけられているので、その部分に関しては図１に関する記述を参照されたい。
【００３３】
ここで示したドリル1は、スパイラルドリルすなわち螺旋ドリルとして形成されており、同様に主切刃7、7'が設けられた基体5を有しており、これらの主切刃はチゼルエッジ13により相互に繋がれている。主切刃は、一般的に先端角と呼ばれる角度を挟んでおり、この角度は100°以下、好ましくは90°以下である。したがってドリル1のうち主切刃7、7'を備えた端部は比較的尖っている。
【００３４】
主切刃7、7'に割り当てられたすくい面15、15'のうち、ここでは第二の主切刃7'に割り当てられたすくい面15'だけが見えている。図１で矢印11により示した回転方向にドリル1が回ると、第二の主切刃7'が図２の図平面から外に出てくる一方で、第一の主切刃7は図平面の中へと移動する。
【００３５】
主切刃7、7'は、ドリル1の周面17の領域内に配置された副切刃19、19'へと移行する。副切刃は、真っ直ぐに溝を付けられたドリルではドリルの回転軸に対して実質的に平行に位置合わせされている。ただしここで示した例示的実施形態では、副切刃は仮想の渦巻き線に沿って延びている。
【００３６】
シンニング加工により、つまり特別な研磨技術により製造されるチゼルエッジ13の領域内でドリル1の切断特性を改善するには、チゼルエッジ13ができるだけ短いことが望ましい。これは、特に、いわゆるクロスシンニング加工部21により達成される。これによりチゼルエッジ13は縮小すなわち短縮されるので、必要な送り力、したがって穿孔トルクが小さくなる。
【００３７】
ドリル1の正面側の端部領域内には、主逃げ面23及び25並びにシンニング面27が設けられているが、これらに関してはここでは詳しく論じない。
【００３８】
副切刃19、19'の円周側には、それぞれ一つの丸研磨マージン部29が隣接しており、図２に基づく表示では、この丸研磨マージン部のうち副切刃19に割り当てられた丸研磨マージン部29だけが見えている。丸研磨マージン部29及び副切刃19、19'はそれぞれ一般的に同一に形成されているので、以下では丸研磨マージン部29及び副切刃19だけを詳しく説明する。
【００３９】
この例示的実施形態では、丸研磨マージン部29は、副切刃19の前端部からドリル1の図示されていないシャフトの方へと、第一の長手区間31全体に延びている。幅Bを有するこの丸研磨マージン部29の円周側には、逃げ面33が隣接している。
【００４０】
第一の長手区間31に対してドリル1のシャフトの方に隣接している副切刃19の第二の長手区間35内では、副切刃19は直接的に副逃げ面37に移行している。その際、ここでは副切刃19は、第二の長手区間35の領域内に鋭角研磨部を具備している。
【００４１】
丸研磨マージン部29は、作製すべき穴の半径、つまりドリル1の加工直径の半分に相当する半径を有している。ドリル1の、逃げ面33を製造する研磨が、丸研磨マージン部29の所望の幅Bを決定する。逃げ面33及び副逃げ面37の軌道は、被加工物内でのドリル1の穿孔工程中に、逃げ面及び副逃げ面が穴壁に接触しないように選択されている。
【００４２】
好ましくは、少なくとも切屑溝S'のすくい面15'内に追加溝Zが設けられている。つまり好ましくは、切屑溝S'のうち、副切刃7'に割り当てられたすくい面15'を形成している壁領域内に追加溝が付けられている。これにより追加溝Zの領域内では副切刃7'のすくい角が拡大されており、つまり副切刃はこの領域内では鋭角に研磨されており、穴の内部に飛び出ている繊維を確実に断ち切ることができる。ここでは図示されていない副切刃7の切屑溝Sの領域内に少なくとも一つの追加溝Zを設けることも可能である。特に好ましいのは、切屑溝S、S'の各々において、少なくとも部分的に追加溝Zが設けられていることである。これにより両方の副切刃7、7'は、それらに割り当てられた丸研磨マージン部29の領域内で突っ張り支持機能を果たし得ると同時に、追加溝Zの領域内では鋭角に研磨されていることにより、飛び出ている繊維を確実に断ち切ることができる。
【００４３】
ドリル1に二つ以上の副切刃が設けられている場合、追加溝Zは、少なくとも、周方向に見て丸研磨マージン部が隣接している少なくとも一つの副切刃に正確に設けられていることが好ましい。まさにこの場所で、追加溝により副切刃を鋭角に研磨することが特に有利なのである。というのも、そうでなければ副切刃はこの領域内ではあまり鋭くなく形成されるからである。これに対し、場合によっては丸研磨マージン部を具備していないもう一つの副切刃には、必ずしも追加溝を設けなくてもよい。ただし、もう一つの副切刃でも追加溝を設けることは十分に可能である。
【００４４】
特に好ましいのは、追加溝が、軸方向に見て丸研磨マージン部の領域内に配置されていることである。つまり丸研磨マージン部は、副切刃の軸方向の長さ全体にわたっては延びておらず、副切刃は、特に好ましくは、そうでなければ丸研磨マージン部のせいであまり鋭くなく方向づけられる領域内で、鋭角に研磨されるのである。
【００４５】
追加溝Zにより、この領域内では副切刃7、7'のすくい角が拡大される。このことを以下に詳しく説明する。
【００４６】
一般的に、穴壁は、ドリル1のうち、ドリルの中心軸に向かう方向、つまり径方向に見て穴壁に向かい合っており、周方向に見て副切刃に隣接する周面と共に逃げ角を挟んでいる。この場合、周面の当該の領域は逃げ面として形成されている。丸研磨マージン部の領域内では、逃げ角がほぼゼロになるか、又はそれどころかゼロである。いずれにせよ逃げ角は、高くとも極めて小さい正の値しか有さない。この場合、ドリル1は丸研磨マージン部29で穴壁に突っ張り支持される。
【００４７】
ところで、切屑溝Sのすくい面15内に追加溝Zを付けると、これに属する副切刃7に大きな正のすくい角が生じる。つまり追加溝Zにより、これに属する副切刃の領域内に丸研磨マージン部が設けられているとしても、副切刃は鋭角に研磨されるのである。
【００４８】
つまり、追加溝Zを設けることで副切刃を鋭角に研磨すれば、これに属する副切刃7には、何の問題もなく周方向に見て丸研磨マージン部29を隣接させることができ、したがってドリル1を穴壁に最適に突っ張り支持することができる。
【００４９】
ドリル1に追加溝Zが設けられる場合に関し、追加溝は、丸研磨マージン部29と長手方向に見て同じ領域にわたって延びている必要はない。特に、追加溝Zを、副切刃7、7'すなわち丸研磨マージン部29、29'のうちの一つ又は複数の特定の領域内にしか設けないことが可能である。特に、長いドリルの場合は、追加溝Zをドリル1の正面から見て第一の領域内にしか設けないことが可能である。その際、追加溝の領域内の鋭角に研磨された副切刃により、すべての飛び出ている繊維が断ち切られることが保証されているのが好ましい。この場合は、副切刃7、7'のうちの軸方向に見て後続の領域を鋭角に研磨する必要がなくなる。
【００５０】
追加溝は、切屑溝に対し、好ましくは実質的に平行又は正確に平行に延びている。
【００５１】
図３は、図２に基づくドリル1の先端3の領域内を副切刃19の上から見た部分拡大図を示している。同じ及び同機能の部分には同じ符号がつけられている。この部分に関しては、図１及び図２に関する記述を参照されたい。
【００５２】
第一の長手区間31の幅Bは、好ましくは0.01mm〜0.1mmの範囲内にあり、特に約0.05mmである。その際、第一の長手区間31の長さLは、ドリル1の全長に比べて非常に短く、好ましくは1mm〜3mmの範囲内にある。第二の長手区間35は、副切刃19のうち、送り方向に見て丸研磨マージン部29の後ろにある残りの領域全体にわたって延びていることが好ましい。
【００５３】
ここで示した例示的実施形態では、丸研磨マージン部29の幅Bは、その長さLにわたって一定である。その代わりに、丸研磨マージン部29の幅Bが、第一の長手区間31のうち主切刃7と境を接する正面側の領域から、矢印で示した送り方向38とは反対方向に向かって狭くなっていくことが好ましい。
【００５４】
図４は、ドリル1のさらなる一つの例示的実施形態の透視側面図を示している。この図は、基本的には図２に基づく表示に対応している。同じ及び同機能の部分には同じ符号がつけられているので、図１〜図３に関する記述を参照されたい。
【００５５】
図４に示したドリル1の特に好ましい例示的実施形態では、副切刃19、19'がそれぞれ複数の、ここでは全部で三つの、互いに間隔をあけて配置された周縁が閉じていない凹部39を備えている。これらの凹部は、ここでは副切刃19、19'の第二の長手区間35内に配置されていることが好ましい。前述の凹部39の代わりに、又はそれに加えて、第一の長手区間31の領域内に一つ又は複数の凹部を配置することも考えられる。
【００５６】
凹部39は切込みとして形成されており、この例示的実施形態では、この切込みは純粋に例として長方形の輪郭を有している。切込みは、研磨、レーザ加工、及び/又は腐食によって製造される。凹部39に別の輪郭を付与することは何の問題もなく可能である。凹部は、例えばV字形に形成してもよく、又はその他の形状を有してもよい。周方向に測定された長手方向の長さIが0.1mm〜0.8mm、特に0.1mm〜0.5mmの範囲内にあり、好ましくは0.15mmである凹部が特に有利であることが分かった。加工すべき被加工物から突き出ている繊維は、凹部39により捕獲することができ、その後、凹部39に軸方向に続いており、場合によっては二つの凹部39の間にある副切刃19、19'の部分領域によって切断することができる。そのうえ、副切刃19、19'の先行領域によって押しつぶされた材料を再び緩和させることができ、これによりたるんだ繊維が、その後、副切刃19、19'によって切断される。
【００５７】
まとめとして、さらに把握しておくべきことは、繊維強化プラスチックを有する被加工物を穿孔する場合、図に基づいて説明したドリル1を使えば、特に穴を貫通する際の層間剥離及び加工縁のほつれを回避できるということである。これは、完全に繊維強化プラスチックから成る被加工物の場合も可能であり、繊維強化プラスチックから成る少なくとも一つの層と金属層、例えばアルミニウムとを含む被加工物の場合も可能である。このようなサンドイッチ構造を有する被加工物を加工する際は、まさに、ドリル1が被加工物から出る側に繊維強化プラスチックが存在している場合に、ここで説明した利点が生じる。さらに、表面品質の良い非常に正確な穴を形成できることが有利である。これは特に、非常に狭く、軸方向の長さが短い、好ましくは約1.0mm〜3.0mmにすぎない丸研磨マージン部29によって達成される。丸研磨マージン部が非常に狭く形成されていることにより、このドリル1は被加工物の繊維を非常に高い信頼性で断ち切る。その際、穴壁に沿って滑りながら、それにより副切刃19、19'を安定化させる丸研磨マージン部29は、少ししか磨滅しない。ドリル1が、丸研磨マージン部29の特殊な形態に加え、100°以下の先端角、特に90°以下の先端角を有する場合に、特によい結果がもたらされた。主切刃7、7'が相互に挟んでいるこの小さな先端角により、ドリル1に軸方向に作用する合力成分が可能な限り小さくなることが保証される。
【００５８】
ここで示した、副切刃19、19'が第一の長手区間31内では丸研磨マージン部29を具備しており、第二の長手区間35内では鋭角研磨部を具備しているドリル1の例示的実施形態は、特に、被加工物の繊維が第一の長手区間31の領域内の副切刃19、19'により完全には切断されなかった場合に、非常に優れた作業結果をもたらす。この場合には、副切刃19、19'の第二の長手区間35が、特に、これらの繊維を確実に切断するために役立つ。繊維が例えば非常に細いせいで、繊維を非常に切断しにくい被加工物においてドリル1を使用する場合は、それらの繊維を捕獲する一つ又は複数の凹部39が追加的に設けられていることが有利であり、これにより繊維は、副切刃19、19'の後続の領域によって切断される。こうして、従来のドリルを用いた加工ではすべての繊維を切断しきれない材料も加工することができる。
【００５９】
繊維を容易に切断することができる繊維強化プラスチックを有する被加工物での穿孔の場合、第二の長手区間35内での副切刃19、19'から副逃げ面37への移行部を、鋭角研磨部としてではなく、第二の丸研磨マージン部として設計することも好ましい。その場合、この第二の丸研磨マージン部の直径も、好ましくはドリル1の加工直径に対応しており、第二の丸研磨マージン部の幅は、好ましくは第一の長手区間31の丸研磨マージン部29より何倍も広い。したがってこれにより、第二の長手区間35の領域内の方がドリル1の突っ張り支持及び案内をより良好に達成することができる。副切刃19、19'の第二の長手区間35の領域内に第二の丸研磨マージン部が設けられている場合、加工すべき被加工物の繊維は、実質的に第一の長手区間31の領域内で切断される。すなわち、第一の長手区間31の丸研磨マージン部29の幅Bが好ましくは非常に小さいので、副切刃19、19'は、第一の長手区間31の領域内で既に非常に良好な切断作用を達成するのである。したがって、特に、第一の長手区間31の領域内で既にすべての繊維が高い信頼性で切断される被加工物の場合には、副切刃19、19'の第二の長手区間35の領域内に第二の丸研磨マージン部を設けることが好ましい。
【００６０】
この場合も、副切刃19、19'の領域内に、閉じていない凹部39が設けられていることが特に好ましい。特に、凹部が副切刃19、19'の第二の長手区間35の領域内に配置されていれば、第一の長手区間31内で切断されなかった繊維が、凹部39によって捕獲され、第二の長手区間35の領域内で高い信頼性で切断される。
【００６１】
それだけでなく、第二の長手区間35のうち、第一の長手区間31に隣接する少なくとも一つの部分区間内に鋭角研磨部を設け、且つ第二の長手区間35の少なくとも一つの別の部分区間内に、好ましくは第一の長手区間の丸研磨マージン部29より何倍も広い丸研磨マージン部を設けることも考えられる。副切刃19、19'の第二の長手区間35内で、鋭角研磨部と広い丸研磨マージン部を組み合わせることにより、非常に優れた切断作用も、突っ張り支持も、達成することができる。
【００６２】
総括すると、副切刃19、19'の第一の長手区間31内には常に、非常に狭く、長さLが好ましくは1.0mm〜3.0mmの丸研磨マージン部29が設けられ、その際、第二の長手区間35内では、副切刃19、19'から副逃げ面37への移行部が、第一の長手区間31内での副切刃19、19'の逃げ面33への移行部とは異なっているのが特に好ましいことが明らかである。
【００６３】
つまり、第一の長手区間31内の短くて狭い丸研磨マージン部29、並びに第一の長手区間31内の上述の移行部と第二の長手区間35内での上述の移行部が互いに異なっていることが重要である。なぜなら、このような場合にのみ、第二の長手区間31が、製造された穴の品質に明らかに寄与するからである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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