(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの主切刃(3,3')と少なくとも一つの中央切刃(15,15')とを有するドリルビットであって、前記ドリルビット(1)が一つの縦軸(13)を有しており、さらに前記少なくとも一つの主切刃(3,3')及び前記少なくとも一つの中央切刃(15,15')に、それぞれ一つのすくい面(7,7';11,11')が付属しているドリルビットにおいて、
前記少なくとも一つの中央切刃(15,15')に付属する前記すくい面(11,11')が、前記ドリルビット(1)の前記縦軸(13)に向かって見たときに、相互に鈍角を成して交差する少なくとも二つの部分面(19,19';21;21';41;41')を有することによって、前記少なくとも一つの中央切刃(15,15')が少なくとも二つの部分切刃(23,23';25,25';43,43')から成り、
前記主切刃(3,3')と前記中央切刃(15,15')の前記少なくとも二つの部分切刃(23,23';25,25';43,43')とによって決定されるすくい角の値が、主切刃若しくは部分切刃(3,3';23,23';25,25';43,43')から前記ドリルビット(1)の縦軸までの距離が増大するほど増大することを特徴とする、ドリルビット。
【請求項２】
前記ドリルビット(1)の前記縦軸(13)の方向で前記主切刃(3,3')の前記すくい面(7,7')及び前記中央切刃(15,15')の前記すくい面(11,11')の前記少なくとも二つの部分面(19,19';21;21';41;41')に隣接して、前記主切刃(3,3')及び前記中央切刃(15,15')により削り落とされた切り屑を転向させる側部境界面(27,29,37)が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のドリルビット。
【請求項３】
前記すくい面(7,7')若しくは前記部分面(19,19';21;21';41;41')のそれぞれが、それぞれに設けられた側部境界面(27,29,37)とそれぞれ異なる角度を成して交差することを特徴とする、請求項２に記載のドリルビット。
【請求項４】
前記すくい面(7,7')若しくは前記部分面(19,19';21;21';41;41')のそれぞれとそれぞれに設けられた側部境界面(27,29,37)との狭角が60°から140°の間、70°から130°の間、又は80°から120°の間の値をとることを特徴とする、請求項３に記載のドリルビット。
【請求項５】
前記挟角が100°であることを特徴とする、請求項４に記載のドリルビット。
【請求項６】
前記側部境界面(27,29,37)のそれぞれが前記ドリルビット(1)の前記縦軸(13)といずれも鋭角を成して交差しており、その鋭角の値が、前記側部境界面(27,29,37)のそれぞれに設けられた前記すくい面若しくは各部分面(7,7';19,19';21;21';41;41')から前記ドリルビット(1)の前記縦軸(13)までの半径方向距離が増大するほど減少することを特徴とする、請求項２に記載のドリルビット。
【請求項７】
前記部分切刃(23,23';25,25';43,43')のうち少なくとも前記ドリルビット(1)の前記縦軸(13)の最も近くに位置する部分切刃(23,23';25,25';43,43')によって決定されるすくい角が負値をとることを特徴とする、請求項１に記載のドリルビット。
【請求項８】
前記すくい面若しくは各部分面(7,7';19,19';21;21';41;41')と各側部境界面(27,29,37)との間の移行部が丸み付けして構成されていることを特徴とする、請求項２に記載のドリルビット。
【請求項９】
各移行部の丸み付け部分が、前記ドリルビット(1)の前記縦軸(13)からの移行部に付属する前記すくい面若しくは各部分面（7,7';19,19';21;21';41;41')の半径方向距離が増大するほど増大する半径を有することを特徴とする、請求項８に記載のドリルビット。
【請求項１０】
前記主切刃(3,3')と前記中央切刃(15,15')との間若しくは前記中央切刃(15,15')の前記少なくとも二つの部分切刃(23,23';25;25';43;43')の間の移行部が丸み付けして構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のドリルビット。
【請求項１１】
前記少なくとも一つの中央切刃(15,15')に付属する前記すくい面(11,11')が少なくとも三つの部分面(19,19';21;21';41;41')を有することによって、前記少なくとも一つの中央切刃(15,15')が少なくとも三つの部分切刃(23,23';25,25';43,43')から成ることを特徴とする、請求項１に記載のドリルビット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項1の前段部分に記載のドリルビットに関する。
【背景技術】
【０００２】
そこに記載される種類のドリルビットは公知である。このドリルビットは、ドリルビットの外周面から実質的にその中心に向かって延びる少なくとも一つの主切刃を有している。ドリルビットの中心領域には、リーディングエッジ周りのくさび角が、半径方向外側の切削領域の所与のくさび角よりも格段と大きいために、切削というよりはむしろシェービング加工やスピニング加工が行われるようになっている切削領域が構成される。ドリルビットが−ドリルビットの端面を正面から見たときに−好適には点対象に相互に対して配置される二つの主切刃を有する場合は、ドリルビットの中央領域に両方の主切刃を接続する一つのチゼルエッジが構成されることになる。このチゼルエッジは、主切刃のくさび角よりも格段と大きいくさび角を有している。これにさらに、切削速度、すなわち切刃の実行送り速度(加工点の速度)が外周面から中心に向かって低下するという事情が付け加わる。それによりチゼルエッジの領域には高い加圧力が発生するが、その結果、摩擦の増大も来してしまう。チゼルエッジのシェービング作用やスピニング作用とあわせ、低い切削速度に起因する高い加圧力の結果、ドリルビットの中心領域には、ドリルビットを回転させるために一段と高い力を費消することが要求されるが、これはボーリング加工を困難にしている。
【０００３】
この理由から公知であるドリルビットでは、いわゆるシンニング加工が施されるようになっている。特に通常コア径がボーリング径の25%から35%までと比較的大きい超硬ドリルや高性能ハイスドリルの場合は、そのようなシンニング加工が施されると有利であるが、なぜならばそこではチゼルエッジ若しくは中央領域が非常に大きく構成されるからである。ドリルビットのそれぞれの主切刃にはすくい面が一つずつ付属しており、このすくい面と逃げ面との交線により主切刃は定義される。シンニング加工では、このすくい面を研削することによって、当初のすくい面の残りの部分よりも−半径方向に見て−さらにドリルビットの中心寄りに位置するさらにもう一つのすくい面が形成されるが、その際に両方のすくい面は−ドリルビットの縦軸に対して横向きに見たときに−鈍角を成して相互に交差するようになっている。すくい面のこの研削加工により、ドリルビットの今では大幅に短縮された中央領域若しくはチゼルエッジに主切刃を接続する中央切刃が構成されることになる。中央領域が短縮されたために、若しくはチゼルエッジが短縮されたために、そのようにシンニング加工が施されたドリルビットの回転抵抗は格段と低減され、それによりボーリング加工が容易になる。
【０００４】
いずれにせよ、例えばステンレス鋼などの高靱性の材料を加工する場合は、中央切刃の十分な安定性とその領域内の十分な大きさを持つ切り屑空間とを同時にもたらすのは不可能であることが証明されている。中央切刃には切削速度が低いためにより大きな力が作用することから、中央切刃は主切刃と比較して一段と高い安定性を兼ね備えていなければならない。中央切刃のこの安定性をもたらすのは、そのくさび角である。これは、切刃の逃げ面とすくい面とが相互に交差して成す角度である。くさび角が大きければ、中央切刃は外力を導入することができる材料をより多く利用できることになり、したがってその安定性は向上する。この場合はそれと同時に起こり得る振動をより良好に受け止めたり減衰したりすることができる。最も大きなくさび角により切り屑空間は縮小されるために、シンニング加工領域に生じる切り屑が切刃に残って溜まることがあるが、その結果ただでさえ高い切削力がさらに増大されることになる。切り屑空間を拡大して、それにより切り屑の排出性を向上するためには、くさび角を小さくする必要があるが、その結果中央切刃の安定性が低下して、くさび角が大きい場合のように切断力を良好に受け止めたり振動を減衰したりするのはもはや不可能となってしまう。すなわち公知のドリルビットでは、中央切刃の最適安定性と切り屑の最適排出性とが両立しないことが判明している。切刃の安定性と切り屑空間のサイズ間の相互調整が十分に図られない結果として、ドリルビットは中央切刃領域で破損すると予想されることになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上のような背景から本発明の課題は、上述の短所が発生しない、すなわち十分な安定性を示す中央切刃も、またその領域の十分な大きさを持つ切り屑空間も併せ持つドリルビットを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、請求項1の各特徴を具備したドリルビットにより解決される。このドリルビットは、少なくとも一つの主切刃と少なくとも一つの中央切刃とを有している。ドリルビットはほかにも一つの縦軸を有しており、またこの少なくとも一つの主切刃及び少なくとも一つの中央切刃にはそれぞれ一つのすくい面が付属している。ドリルビットは、この少なくとも一つの中央切刃に付属するすくい面が、−ドリルビットの縦軸に対して横向きに見たときに−鈍角を成して相互に交差する少なくとも二つの部分面を有することによって、この少なくとも一つの中央切刃が少なくとも二つの部分切刃から成ることを特色としている。つまるところこれは、ドリルビットに、第1のシンニング加工部にさらに追加して、2度目のシンニング加工が施されることを意味している。それにより中央切刃は少なくとも二つの部分切刃に分割されることになるのだが、そこでは半径方向で内側寄りに位置する部分切刃が、切り屑空間は小ぶりながらもより高い安定性を示すのに対して、半径方向で外側寄りに位置する部分切刃は、切り屑空間はそれよりも大きいながらも一段と低い安定性を示す、すなわちより小さなくさび角を有している。要するに中央切刃の中心までの半径方向距離に応じて、切削速度と切り屑の発生量とにより定義される要求項目に従って、領域ごとに中央切刃に最適チューニングを施すことが可能となるために、特に高負荷領域では中央切刃の高い安定性が保証される一方で、低負荷ではあるが切り屑が大量に発生する領域では、十分な大きさの切り屑空間が使用に供されるようにすることで、差し障りの少ない切り屑の排出を保証できるようにしている。
【０００７】
ドリルビットの好ましい実施形態の一例は、主切刃及び中央切刃の少なくとも二つの部分切刃にそれぞれ一つのすくい角が付属しており、その値が、付属する主切刃若しくは部分切刃からドリルビットの縦軸までの半径方向の距離が増大するほど増大することを特色としている。すなわちドリルビットの半径方向外側寄りに位置する切刃は、半径方向内側寄りに位置する切刃よりも大きなすくい角を有している。
【０００８】
ほかにも好ましいのは、少なくともドリルビットの縦軸に最も近いところに位置する部分切刃に付属するすくい角が負値をとるドリルビットである。その場合はこのすくい角が、ドリルビットの中心から外周面に向かって拡大して、遅くとも主切刃の領域では正値をとるようにすると好適である。すくい角を負値とするためには、くさび角が大きいことが条件となることから、この領域では切刃に高い安定性が与えられることになる。それ以外にも半径方向外側に向かって増大するすくい角により、高速側の切削領域に向かって、すなわち外周面に向かって、切刃の易切削性が向上することになる。
【０００９】
その他の有利な構成形態については、従属請求項から明らかにされる。
【００１０】
以下では本発明を図面に基づき詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来の幾何形状を持つ公知のドリルビットの前面図である。
【図２】図１に示されるドルビットの縦断面図である。
【図３】本発明に従ったドリルビットの第1実施例の前面図である。
【図４】図３に示されるドリルビットの側面図である。
【図５】図３に示されるドリルビットの縦断面図である。
【図６】図３に示されるドリルビットを、半径方向で最も内側に位置する中央切刃の部分切刃と直交する面に沿って切り取ったときの縦断面図である。
【図７】図３に示されるドリルビットを、半径方向で最も外側に位置する中央切刃の第2の部分切刃と直交する面に沿って切り取ったときの縦断面図である。
【図８】図３に示されるドリルビットを、主切刃と直交する面に沿って切り取ったときの縦断面図である。
【図９】視線方向を半径方向で中心の最も近くに位置する中央切刃の部分切刃に付属する部分面の側部境界面の方向に選択したときの、図3に示されるドリルビットの図である。
【図１０】視線方向を半径方向で最も外側に位置する中央切刃の部分切刃に付属する部分面の側部境界面の方向に選択したときの、図3に示されるドリルビットの図である。
【図１１】視線方向を主切刃のすくい面に付属する側部境界面の方向に選択したときの、図3に示されるドリルビットの図である。
【図１２】本発明に従ったドリルビットの第2実施例の前面図である。
【図１３】図12に示されるドリルビットの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１には、シンニング加工部を備えた従来の幾何形状を有する公知のドリルビット1の前面図が示されている。ドリルビット1は、少なくとも一つの主切刃を、ここでは厳密には二つの主切刃3、3'を有している。これらの主切刃3、3'はいずれも、逃げ面5、5'とすくい面7、7'との交線により形成されている。それぞれの逃げ面5、5'は、切削方向で主切刃3、3'の後を追うが、この切削方向は、ここでは被加工物の加工工程の間のドリルビットの回転方向である。図示の実施例において、この方向は矢印8により示唆される反時計回り方向である。それぞれの逃げ面5、5'は、この切削方向とは逆向きに下り傾斜を描くことによって、被加工物の被加工表面に対して平行に配向された面と一定の角度を成して交差するが、この角度が逃げ角と呼ばれる。主切刃3、3'により被加工物から削り落とされる切り屑は、すくい面7、7'に沿って排出される。それぞれのすくい面7、7'は、被加工物の被加工表面と直交する、それぞれの主切刃3、3'に対して平行に配向された面と一定の角度を成して交差するが、この角度がすくい角と呼ばれる。すくい面がこの面に対して平行に配向される場合は、すくい角が0°となる。すくい面が切削方向とは逆向きに下り傾斜を描く場合は、すくい角が正値として表示され、すくい面7、7'が切削方向とは逆向きに上り傾斜を描く場合は、負値の角度として表示される。
【００１３】
すくい面7、7'と逃げ面5、5'は一定の角度を成して相互に交差するが、この角度がくさび角と呼ばれる。すくい角とくさび角と逃げ角の合計は、常に90°となることが判明している。切刃の安定性はこのくさび角により決まるが、なぜならばくさび角が大きい場合は、切断力を受け止めたり振動を減衰したりするために使用に供される材料が、くさび角が小さい場合よりも相応に多くなるからである。逃げ角を固定した場合、すくい角はくさび角により決まることから、特にすくい面7、7'により限定される切り屑空間9、9'のどのくらいの容積を排出される切り屑のための使用に供せるかが、このくさび角により決まることになる。
【００１４】
シンニング加工により、すくい面7、7'は二つの部分面に分割される、詳しく言えば−ドリルビット1の縦軸13に対して横向きに見たときに−鈍角を成して相互に交差する新たなすくい面11、11'が形成されるようになっている。これらのすくい面11、11'もまた逃げ面5、5'との交線を有するために、ここには中央切刃15、15'が構成されることになる。これらは、ドリルビットの中心部に延びている、好適には縦軸13を横切る一つのチゼルエッジ17により相互に接続されている。
【００１５】
ドリルビット1の高い実行送り速度に基づく切削速度は、縦軸13からの半径方向距離が増大するほど上昇する。これは特に、中央切刃15、15'の領域の所与の切削速度はかなり低速であるのだが、これが縦軸13に近付くほどさらに低下することを意味している。それによりこの領域の所与の切断力は極めて大きくなっている。それと同時に切り屑は、可能な限り効率的に、中央切刃15、15'に滞留することなく排出されなければならないが、なぜならばそうでない場合は中央切刃15、15'に余分な力が作用して過負荷を来すことがあるからである。この切断力を受け止めて、起こり得る振動を減衰するために十分に足りる中央切刃15、15'の安定性は、くさび角を十分に大きくとることにより達成することができる。他方では、逃げ角が所与の値であるときには、すくい角が小さくなるために、くさび角を大きくとる結果、すくい面11、11'は切り屑空間9、9'の中へとさらに迫り出すことになる。特に負値のすくい角を実現する場合、中央切刃15、15'は確かに安定性に優れものとなるが、しかし切り屑空間はかなり小ぶりであるために、中央切刃15、15'への切り屑の滞留をすぐに来してしまうことがある。他方では切り屑を何物にも妨げられずに排出できるようにするために、十分に大きなすくい角と、逃げ角を所与の値とした場合はそれに伴い相応に小さくなるくさび角とにより、切り屑空間の容積を拡大する場合は、その結果として中央切刃15、15'の安定性は再び低下されることになる。すなわち従来のシンニングジオメトリによっては、中央切刃15、15'の安定性についても、また切り屑の支障のない排出のために必要な切り屑空間の容積についても、同時に最適化をはかるのは不可能であることが判明している。
【００１６】
図2には、図1に示されるドリルビットの縦断面図が示されている。同じ要素及び機能が同等の要素には同じ符号が付されているため、それらについてはこれまでの説明を参照されたい。既述のようにくさび角は、すくい面がこれに付属する逃げ面と成す角度として決定される。ここで興味深いのは特に、中央切刃15、15'のすくい面11、11'と、それと交差する逃げ面5、5'とが成すくさび角である。これらの逃げ面5、5'が、中央切刃17の領域内では消失していることがわかる。この場合逃げ角は、この領域においては、中央切刃15のすくい面11と中央切刃15'のすくい面11'との間の角度として与えられることになるが、そこではこれらのすくい面がいずれも、他方の中央切刃に付属するすくい面のための逃げ面を形成している。図2においてはなおも中央切刃15'のすくい面11'が消失する末端部を確認することができる。したがってここでは中央切刃17の領域のくさび角を、この領域において相互に交差するすくい面11、11'が成す角度として表示することができる。図2から明らかであるように、従来のシンニングジオメトリではこのくさび角が非常に小さくなっており、このためここでは中央切刃15、15'の十分な安定性を保証することは不可能である。しかしそれと同時に、すくい面11、11'の領域の切り屑空間9、9'もかなり小ぶりで、特に縦軸13に向かって小さくなることがわかる。すなわち従来のシンニングジオメトリによっては、中央切刃15、15'の十分な安定性も、また中央切刃15、15'の領域における、特に縦軸13に半径方向に近接して位置する領域内の切り屑空間9、9'のための、十分に大きい切り屑空間容積も保証されないのである。
【００１７】
図3には、本発明に従ったドリルビット1の第1実施例の前面図が示されている。同じ要素及び機能が同等の要素には同じ符号が付されているために、それらについてはこれまでの説明を参照されたい。ここでも主切刃3、3'には、それぞれ一つのすくい面7、7'が付属している。中央切刃15、15'には、それぞれ一つのすくい面11、11'が付属している。さてここでは、本発明に従ったドリルビット1にさらにもう一つのシンニング加工部が備えられていることがわかるが、そこでは、それぞれの中央切刃15、15'に付属するすくい面11、11'がいずれも部分面を二つずつ、具体的には−縦軸13に向かって見て−半径方向外側寄りに位置する部分面19、19'と、半径方向内側寄りに位置する部分面21、21'とを有するように、研削加工又はその他の方法により加工されている。これらの部分面19、19'及び21、21'はいずれも逃げ面5、5'との交線を有しているために、中央切刃15、15'はいずれも、部分面19、19'に付属する部分切刃23、23'と、部分面21、21'に付属する部分切刃25、25'とを一つずつ有している。部分面19は部分面21と−ドリルビット1の縦軸13に対して横向きに見たときに−鈍角を成して交差するために、部分切刃23、25も鈍角を成して相互に交差している。同様に部分面19'及び21'も鈍角を成して相互に交差するために、部分切刃23'及び25'も鈍角を成して相互に交差している。
【００１８】
ドリルビット1の図示の実施例は、一般にはシンニング加工が何ら施されていない従来型のドリルビットから製造されるが、その際にはまず半径方向内側寄りに位置する第1のシンニング加工部が作製されて部分面21、21'が設けられる。その後半径方向外側寄りに位置する第2のシンニング加工部が作製されることで、部分面19、19'が設けられる。当然ながらシンニング加工の施工順を逆転して、まず部分面19、19'を形成してから次に部分面21、21'を形成するようにしてもよい。
【００１９】
図3に示される実施例においては、それぞれの主切刃3、3'がシンニング加工部を二つずつ有しており、このため中央切刃15、15'が二つの部分切刃23、23'及び25、25'に分割されることがわかる。別の実施例において、シンニング加工部を三つ以上備えることも可能であるが、それにより中央切刃15、15'は、結局は三つ以上の部分切刃23、23'及び25、25'に分割されることになる。さらに別の実施例において、ドリルビット1には主切刃3が一つだけ備えられるようにしてもよい。この場合にもシンニング加工を二回又はそれ以上施すことによって、一つの中央切刃15が二つ以上の部分切刃23、25から成るように、ドリルビットの幾何形状を構成することができる。ドリルビット1のさらにもう一つの実施例として、好ましくは三つ以上の主切刃3、3'を備えてもかまわないが、その場合はここでもまた、これらの主切刃の内の一つ、複数、又は全てに、二つ又はそれ以上のシンニング加工部が備えられるようにするとよい。当然ながら二つの主切刃3、3'が備えられるさらに別の実施例において、一方の主切刃3だけにシンニング加工を二重又は多重に施すようにしてもよい。
【００２０】
図4には、図3に示されるドリルビット1の側面図が示されている。同じ要素及び機能が同等の要素には同じ符号が付されているため、それらについてはこれまでの説明を参照されたい。すくい面7並びにすくい面11の部分面19及び21にはいずれも、これらの面の側面を限定している側部境界面が付属しているが、その内ここでは部分面19に付属する側部境界面27と部分面21に付属する側部境界面29とを確認することができる。すくい面7に付属する側部境界面は、ドリルビット1の外周面31の陰に隠れているために、この図には示されていない。切削速度は半径方向に縦軸13の方に近付くほど低下するために、主切刃3及び部分切刃23、25により削り落とされる切り屑は、すくい面7並びに部分面19、21に沿って側部境界面27、29及びすくい面7に付属する側部境界面に向かって流れて、これらの側部境界面により転向されて形状を付与されるようになっている。特に切り屑は巻き付けられるようにするとよいが、切り屑空間9内の切り屑を排出するためには、この巻き屑が形状としては最適である。
【００２１】
すくい面7並びに部分面19、21はいずれも、それらに付属する側部境界面27、29並びにすくい面7の図示されない側部境界面と、好適にはそれぞれ異なる角度を成して交差している。すなわちすくい面7は、それに付属する図示されない側部境界面と、好適には部分面19がそれに付属する側部境界面27と成す角度とは別の角度を成して交差している。部分面21は、それに付属する側部境界面29と、これもまたさらに別の角度を成して交差していると好適である。
【００２２】
別の実施例において、すくい面7並びに部分面19、21が、それぞれに付属する側部境界面27、29と成す角度が全て等しくなるようにしてもよい。
【００２３】
すくい面7並びに部分面19、21と、それぞれに付属する側部境界面27、29との挟角は、好適には60°から140°の間、特に好ましくは70°から130°の間、特に非常に好ましくは80°から120°の間である。別の実施例において、この挟角は100°前後に分布している、すなわち特に約100°であるとよい。しかしさらにもう一つの別の実施例において、とりわけそれよりも大きな挟角、好適には最大で160°、特に好ましくは最大で170°の挟角が実現されるようにしてもよい。
【００２４】
言うまでもなく図4との関係で述べたことは全て、少なくとも二つのシンニング加工部を有するドリルビット1の他の全ての主切刃3、3'についてもそのまま当てはまる。あくまでも便宜上、削除されている符号については図4の説明では言及していない。ほかにもさらに、シンニング加工部が三つ以上備えられる場合は、−図4には示されていない側部境界面も計算に含めると−側部境界面27、29もまた四つ以上備えられること、またその際にはこれらの側部境界面27、29のいずれにも、すくい面19、21が一つずつ付属することが明らかである。
【００２５】
図5には、図3に示されるドリルビット1の縦断面図が示されている。同じ要素及び機能が同等の要素には同じ符号が付されているために、それらについてはこれまでの説明を参照されたい。
【００２６】
図5において明らかであるように、−半径方向で見て−縦軸13付近に位置するシンニング加工部は、これと縦軸13との挟角が−半径方向で見て−外側寄りに配置されるシンニング加工部と縦軸13との挟角よりも大きくなるように、ドリルビット1に作り込まれている。これは特にそれぞれの部分面19、21と縦軸13との挟角から確認することができる。チゼルエッジ17の領域のくさび角は、ここでは、チゼルエッジ17の領域に位置するそれぞれの部分面21、21'の末端部が相互に交差する角度であると定義される。これは、図2に示される実施例との関係で説明した、チゼルエッジ17の領域のくさび角の決定方法と完全に符合する。ところで図5に示される実施例では、この領域に、図2に示される従来型のドリルビット1の場合よりも格段と大きなくさび角が与えられていることがわかる。したがって特に部分切刃25、25'は、一段と高い安定性を示し、切断力をより良好に受け止めて、振動を減衰することができるようになっている、又はそもそも振動を発生させることすらないと好適である。それと同時に、部分切刃23に付属するすくい角が、図5に示される実施例においては、図2からの従来型ドリルビット1では中央切刃15に付属していたすくい角よりも大きいことがわかる。このより大きなすくい角のために、部分面19は切り屑空間9の中へはさほど迫り出さないために、そこには切り屑の差し障りの少ない排出を可能にするより多くの空間が残されることになる。それにより部分切刃23への切り屑の滞留が確実に回避されるために、中央切刃15に過負荷を来すこともない。
【００２７】
すなわち図5に示されるドリルビット1の実施例により、切削速度が最小となる領域における安定性の格段の向上と、半径方向外側寄りに位置する高速側の切削領域における切り屑空間の有利な拡大とが両立することになるために、中心領域内の中央切刃の高い安定性も、また外側寄りに位置する領域内の切り屑の効率的な排出性も同時に保証されることになる。
【００２８】
図6には、図3に示されるドリルビット1を、部分切刃25と直交する面に沿って切り取ったときの縦断面図が示されている。同じ要素及び機能が同等の要素には同じ符号が付されているために、それらについてはこれまでの説明を参照されたい。図6には逃げ面5及びすくい面11の部分面21が示されるが、両者の交線により部分切刃25が形成されている。この図において部分面21は、すくい面11の部分面19に付属する側部境界面27の末端部へと移行している。部分切刃25の領域に、逃げ面5と部分面21とが相互に交わって成す、かなり大きなくさび角が与えられていることが明らかである。それにより部分切刃25は一段と高い安定性を有するために、ここでもまたより高い切断力を確実に受け止めて振動を減衰する、好適には回避することができる。
【００２９】
部分切刃25には、部分面21と、部分切刃25の加工対象である被加工物表面と直交する、部分切刃25に対して平行に配向された面とに挟まれたすくい角が付属している。この面は、ここには一点鎖線により面Eとして表示されている。ここでも切削方向は矢印8により示されている。
【００３０】
部分面21が、矢印8により示唆される切削方向とは逆向きに上り傾斜となっていることがわかる。したがって部分切刃25若しくは部分面21には、負値をとるすくい角が付属することになる。これとは別の図示されない実施例において、部分切刃25には正値をとるすくい角を付属させることもできるが、しかし少なくともドリルビット1の縦軸13の最も近くに位置する部分切刃に付属するすくい角は、負値をとる実施例が好ましい。それにより切削速度が最小となる領域、すなわちドリルビット1の中心領域における中央切刃15、15'の十分な安定性を確保している。
【００３１】
図7には、図3に示されるドリルビット1を、部分切刃23と直交する面に沿って切り取ったときの縦断面図が示されている。逃げ面5とすくい面11の部分面19は、部分切刃23を形成する交線を有している。図示の断面図において、部分面19は最終的にはそれに付属する側部境界面27へと移行している。ここにも、部分切刃23による加工対象である被加工物表面と直交する、部分切刃23に対して平行に配向された面Eが一点鎖線で示されている。ここでは部分面19が、矢印8により示唆される切削方向とは逆向きに下り傾斜となっていること、すなわち正値をとるすくい角を成して面Eと交差していることがわかる。それと同時に、逃げ面5と部分面19とに挟まれたくさび角が、部分切刃25の領域内のくさび角よりも小さいことがわかる。したがって部分切刃23の安定性は部分切刃25に対して劣ることになるが、しかしこれは、ドリルビット1の縦軸13若しくは中心からの半径方向距離が、部分切刃23の方が大きいために、そこでは既により高速の切削速度が支配的となっていることから、短所ではない。ここでは部分切刃23に付属する正値をとるすくい角により切り屑空間9が拡大されるために、部分切刃23により削り落とされる切り屑の差し障りの少ない排出が可能となる。
【００３２】
さらに別の図示されない実施例において、部分切刃23に負値をとるすくい角を付属させることもできる。これについては、部分切刃25及び23の配置構成に応じて、特に予想される切断力に応じて、ドリルビット1に課された具体的な要求項目に対応するように調整がはかられるとよい。しかしながら部分切刃23に付属するすくい角の方が、部分切刃25に付属するすくい角よりも大きいと好適である。
【００３３】
図8には、図3に示されるドリルビット1を、主切刃3と直交する面に沿って切り取ったときの縦断面図が示されている。同じ要素及び機能が同等の要素には同じ符号が付されているために、それらについてはこれまでの説明を参照されたい。ここにも再び、主切刃3による加工対象である被加工物表面と直交する、主切刃3に対して平行に配向された面Eが一点鎖線で示されている。主切刃3に付属するすくい面7とこの面Eとに挟まれたすくい角は、正値をとる、すなわちすくい面7は、矢印8により示される切削方向とは逆向きに下り傾斜となっている。この主切刃3に付属するすくい角の方が、部分切刃23に付属するすくい角よりも大きいと好適である。すなわちすくい面7は、高速側の切削領域において切り屑空間9から大きく遠ざかることになるために、ここでは切り屑の差し障りの少ない排出を可能にする多くの空間を利用できるようになる。
【００３４】
以上を総括して、次のことが明らかである。主切刃3及び中央切刃15の少なくとも二つの部分切刃23、25にはそれぞれ一つのすくい角が付属しているが、すくい角が付属する切刃、すなわち主切刃若しくは部分切刃からドリルビット1の縦軸13までの半径方向距離が増大するほど、すくい角の値が増大すると好適である。特に、少なくともドリルビット1の縦軸13の最も近くに位置する部分切刃に付属するすくい角は、負値をとることが好ましい。これは、そこでは特に切削速度が一段と低い領域、すなわちドリルビット1の中央領域においては、切刃の十分な安定性が保証されていることによる。この場合は半径方向外側に向かって拡大するすくい角により、高速側の切削領域内では段階的に大きくなる切り屑空間9が保証されることになるために、切り屑の何物にも妨げられない排出が可能となる。それと同時に切刃に付属するすくい角が大きいほど、切刃の易切削性が向上するために、縦軸13から半径方向外側に向かって、切削速度の上昇に伴い易切削性が向上する切刃を利用できることになる。
【００３５】
ここで図6から8との関係で述べたことは、当然ながら少なくとも二重にシンニング加工が施されたドリルビット1のそれぞれの主切刃3、3'についても当てはまる。図を見易くするためだけに、選択した図面では、図から削除した符号を放棄した。シンニング加工部が三つ以上備えられる場合も同様に、前言が相応に当てはまるために、特にこの場合にもドリルビットの中央領域に負値をとるすくい角を備え、ドリルビット1の縦軸13からの半径方向距離が増大するほど、すくい角の値を増大させると好適である。
【００３６】
図9には、図3に示されるドリルビット1の図が示されるが、そこでは観察者の視線の向きが、部分面21に付属する側部境界面29に向かって延びている。すなわちここでは側部境界面29が図の平面と直交することになる。同じ要素及び機能が同等の要素には同じ符号が付されているために、それらについてはこれまでの説明を参照されたい。側部境界面29とドリルビット1の縦軸13との挟角は、鋭角であると好適である。図示の実施例では、部分面21と境界面29間の移行部33が、丸み付けして構成されていることがわかる。
【００３７】
図10は、図3に示されるドリルビット1の図を示すものであるが、そこでは観察者の視線の向きが、部分面19に付属する側部境界面27の方向に合わされている。同じ要素及び機能が同等の要素には同じ符号が付されているために、それらについてはこれまでの説明を参照されたい。側部境界面27とドリビット1の縦軸13との挟角は、同様に鋭角であると好適であるが、ここではその値が、側部境界面29と縦軸13との挟角よりも小さくなっている。これは、特に次との関係で確認することができる。側部境界面29の方を眺めた図である図9においては、側部境界面を一つも見ることができない。ドリルビット1を旋回して視線の向きを側部境界面27と平行な向きに合わせると、側部境界面29が見えるようになる。したがって側部境界面29と縦軸13との挟角は、側部境界面27と縦軸13との挟角よりも大きくなっている。
【００３８】
図示の実施例においては、部分面19と側部境界面27とが、丸み付けした移行部35の領域内で相互に移行し合うようになっている。部分面21とそれに付属する側部境界面29とは、丸み付けした移行部33の領域内で相互に移行し合うが、ここでは好適にも移行部35の半径が丸み付けした移行部33の半径よりも大きいことがわかる。
【００３９】
図11には、図3に示されるドリルビット1の図が示されるが、そこでは観察者の視線の向きが、すくい面7に付属する側部境界面37の向きに選択されている。同じ要素及び機能が同等の要素には同じ符号が付されているために、それらについてはこれまでの説明を参照されたい。ここでも側部境界面37と、図を見易くするためにここには示されていない縦軸13との挟角が鋭角であると好適である。この角度は、側部境界面27及び29と縦軸13との挟角よりも小さいと好適である。これは、図9及び10においては側部境界面37が見えないことにより確認することができる。最もドリルビット1を、図10に示される側部境界面29が見える配向姿勢から図11に示される配向姿勢に旋回させると、側部境界面27が見えるようになる。すなわち図11においては側部境界面27及び29を見ることができるのだが、このため、これらの側部境界面と縦軸13との挟角は、側部境界面37と縦軸13との挟角よりも大きくなっている。
【００４０】
したがって、側部境界面に付属するすくい面若しくは部分面7、19、21からドリルビット1の縦軸13までの半径方向距離が増大するほど、それぞれの側部境界面27、29、37とドリルビット1の縦軸13との好適には鋭角である挟角が減少すると好適である。その結果、中央領域からの切り屑の排出性が、従来型のドリルビットと比較して格段と向上されることになる。
【００４１】
図11からさらに明らかであるように、図示の実施例においては、すくい面7と側部境界面37間の移行部39もまた、丸み付けして構成されると好適である。そこではこの移行部39の領域内の丸み付けした部分の半径が、丸み付けした部分33及び35の領域の半径よりも大きいと好適である。
【００４２】
移行部33、35、39に付属するすくい面若しくは部分面7、19、21のドリルビット1の縦軸13からの半径方向距離が増大するほど、それぞれの移行部33、35、39の丸み付けした部分の半径が増大すると非常に好ましい。それにより切刃3、23、25により削り落とされる切り屑を、ボーリング加工における切り屑の最も有利な形状である円錐らせん形に巻き付けることができる。したがって、本発明によるドリルビットの幾何形状は、切り屑の排出を改善するのみならず、切り屑を非常に有利な形状にもする。
【００４３】
すくい面若しくは部分面7、19、21間の移行部はいずれも、好ましくは丸み付けして構成されたものであるとよい。非常に好ましい実施例においては、主切刃3と中央切刃15間、若しくは主切刃3と部分切刃23間、若しくは部分切刃23と部分切刃25間の移行部も、丸み付けして構成されている。
【００４４】
当然ながらここで図9から11との関係で述べたことは、主切刃3、3'の領域にシンニング加工が少なくとも二回に施されている、ドリルビット1のその他の全ての主切刃3、3'についてもそのまま当てはまる。すなわちそこでは、図を見易くするという理由だけから削除されている符号について言及するのを見合わせている。
【００４５】
別の図示されていない実施例において、特にシンニング加工が少なくとも二回施されている全ての主切刃3、3'の領域において、側部境界面27、29、37の角度として上記以外の角度を選択することも可能である。当然ながら移行部33、35、39の領域の丸み付けした部分並びにその半径についても、これと同じことが言える。さらに別の実施例において、すくい面若しくは部分面7、19、21が、丸み付けして付属の側部境界面27、29、37に移行するのではなく、むしろ移行部33、35、39の領域に幾つかの不連続箇所や角が設けられるようにしてもよい。
【００４６】
図12には、本発明に従ったドリルビット1の第2実施例が示されている。同じ要素及び機能が同等の要素には同じ符号が付されているために、それらについてはこれまでの説明を参照されたい。図示されるドリルビット1は、三つのシンニング加工部を有している。したがってここでは中央切刃15、15'に付属するすくい面11、11'が三つの部分面を有することになる。すくい面11は部分面19、21及び41から成り、すくい面11'は部分面19'、21'及び41'から成っている。これらの部分面19、19'、21、21'及び41、41'はみな、ここでも再び逃げ面5、5'との交線を有するために、中央切刃15、15'は三つの部分切刃23、23'、25、25'及び43、43'から成ることになる。
【００４７】
図13には、図12に示されるドリルビット1の側面図が示されている。ここには中央切刃15のすくい面11を合同で形成する部分面19、21並びに41が示されている。この中央切刃15が三つの部分切刃23、25及び43から成ることを、同時に確認することができる。それ以外にも主切刃3が、それに付属するすくい面7とともに示されている。
【００４８】
言うまでもなく図12及び13に示されるドリルビットには、図3に示されるドリルビットとの関係で解説した全ての特徴が備わっているとよい。特に主切刃並びに部分切刃3、23、25、43に付属するすくい角は、図6から8との関係で解説したような挙動を示すと好適である。すなわちこのケースでは、少なくとも部分切刃43に、負値をとるすくい角が付属していると好適である。このすくい角は、そこから部分切刃25及び部分切刃23を経て主切刃3へと、半径方向外側に向かって拡大している。特にすくい面25にはなおも負値をとるすくい角が付属できるようにすると好適であるが、しかしその絶対値は、部分面43に付属する負値をとるすくい角の絶対値よりも小さいことが好ましい。当然ながら別の実施例において、部分切刃25に既に正値をとるすくい角が付属するようにしてもよい。
【００４９】
すくい面7及び部分面19、21、41には、図9から11との関係で解説した特徴が備えられると非常に好ましい側部境界面も付属すると好適である。
【００５０】
既述のように、シンニング加工部が四つ以上備えられる実施例も可能である。これらの実施例においても、図3から11との関係で説明した特徴が、好適にもその主意に則して実現されている。
【００５１】
さらに、ここで説明した様々な特徴が、任意数の主切刃3、3'を有するドリルビット1との関係で実現されているとよいことが判明している。例えば単独の主切刃3を有するドリルビット1では、少なくとも二つのシンニング加工部が備えられるとよい一方で、実施例によっては、主切刃3、3'が三つ以上備えられることもあるのだが、その場合はこれらの主切刃の内、少なくとも一つ、又は幾つか、又は全てに、少なくとも二つのシンニング加工部が備えられているとよい。ほかにも異なる主切刃の領域に、異なる数のシンニング加工部を備えるようにしてもよい。
【００５２】
本発明に従ったドリルビットの幾何形状は、超硬ドリル又は高性能ハイスドリルとのからみでは極めて有利であることが実証されている。それにもかかわらず当業者にとっては自明であるように、それ以外のドリルにも本発明に従った幾何形状を持たせることができる。ここに言うドリルとは、特に本体と本体に配置される少なくとも一つの超硬切刃とを有するドリルであるとよい。超硬切刃は、好適には本体に蝋接、接着又はボルト締結されたものであるとよい。
【００５３】
ほかにもさらに、二つ又はそれ以上のシンニング加工部が、ドリルビットの中心から見て半径方向に外周面31に向かって、好適にはいずれもドリルビット1の縦軸13に対して小さな角度を成すように、ドリルビット1に作り込まれることが明らかである。
【００５４】
外側の部分切刃は、それぞれの内側寄りに位置する部分切刃よりも大きいすくい角を有することが好ましい。それにより、側部境界面の有利な幾何形状と、すくい面若しくは部分面と側部境界面間の好適には丸み付けした移行部とが相まって、中心領域における切刃の十分な安定性とあわせ、高速側の切削領域における効率的な切り屑の排出が達成されることになる。特に切り屑は、有利な形状に形成される、具体的には円錐らせん形に巻き付けられるようになっており、それにより切り屑の最適排出を可能としている。
【００５５】
以上を総括して、本発明に従ったドリルビットの幾何形状により、中心からの距離が増大し、それに伴い切削速度が上昇するほど、易切削性が向上する切削加工が、中心領域における高い安定性と同時に、もたらされることになる。それ以外にも、非常に有利な切り屑の形状と、切り屑の最適排出が保証される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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