(57)【要約】  本開示の１つの非限定的態様は、マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドを対象とする。マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドは、第１硬質材料から形成された中心ピース（１１）と、第２硬質材料から形成された周囲ピース（１２）とを含む。中心ピース（１１）および周囲ピース（１２）はそれぞれ切れ刃を含み、嵌合してマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドのそれぞれ中心領域および周囲領域を提供するように適合される。マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドを含むねじれ刃ドリルも開示される。
2014520680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１硬質材料から形成され、切れ刃を含む中心ピースと、
第２硬質材料から形成され、切れ刃を含む周囲ピースと、
を含むマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドであって、
前記中心ピースおよび周囲ピースが嵌合して、前記マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドのそれぞれ中心領域および周囲領域を提供するように適合された、
マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド。
【請求項２】
前記第１硬質材料が、超硬合金、セラミック、およびダイヤモンド含有材料からなる群から選択され、
前記第２硬質材料が、超硬合金、セラミック、およびダイヤモンド含有材料からなる群から選択される、
請求項１に記載のマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド。
【請求項３】
前記第１硬質材料および前記第２硬質材料が、超硬合金、セラミック、およびダイヤモンド含有材料からなる群から選択された同じ材料の異なる等級である、請求項１に記載のマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド。
【請求項４】
前記第２硬質材料が前記第１硬質材料より大きな摩耗抵抗性を示す、請求項１に記載のマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド。
【請求項５】
前記中心ピースの前記切れ刃が、ねじれ刃ドリル工具チップ形状を形成し、前記周囲ピースの前記切れ刃が、部分的ドリル前部形状および側面切削形状を形成する、請求項１に記載のマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド。
【請求項６】
前記中心ピースおよび周囲ピースがそれぞれ、前記ねじれ刃ドリルヘッドから取り外され、取り替えられるように構成される、請求項１に記載のマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド。
【請求項７】
前記周囲ピースが少なくとも１つの溝を含む、請求項１に記載のマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド。
【請求項８】
前記中心ピースおよび前記周囲ピースが、永久的機械式結合および非永久的機械式結合の１つによって嵌合されるように適合される、請求項１に記載のマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド。
【請求項９】
前記中心ピースおよび前記周囲ピースが、はんだ付け、溶接、油圧式プレス嵌め、接着、および射出成形の少なくとも１つを含む永久的機械式結合によって嵌合されるように適合される、請求項８に記載のマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド。
【請求項１０】
前記中心ピースおよび前記周囲ピースが、ねじによる締付け、ナットおよびボルトによる締付け、表面接触クランプ、ウェッジクランプ、ウェッジロック、カムクランプ、およびカムロックの少なくとも１つを含む非永久的機械式結合によって嵌合されるように適合される、請求項８に記載のマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド。
【請求項１１】
前記周囲ピースがキャビティを含み、前記中心ピースが前記マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドの中心領域および周囲領域を提供するために前記キャビティ内に配置される、請求項１に記載のマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド。
【請求項１２】
前記周囲ピースの前記キャビティの周囲が、前記マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドの回転軸に対して非対称である、請求項１に記載のマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド。
【請求項１３】
前記中心ピースの周囲が、前記マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドの回転軸に対して非対称である、請求項１に記載のマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド。
【請求項１４】
前記周囲ピースが前記中心ピースと嵌合されるとき、前記中心ピースの前記切れ刃が、前記周囲ピースの前記切れ刃と整列される、請求項１に記載のマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド。
【請求項１５】
前記マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドの少なくとも１つのピースが、割出し可能な少なくとも２つの同一のドリル切削形状を含む、請求項１に記載のマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド。
【請求項１６】
ねじれ刃ドリルであって、
第１端部と第２端部を含み、周囲に螺旋溝を含む本体部分と、
前記マルチピース型ねじれ刃ドリルを機械工具に接続するように適合された、前記本体部分の前記第１端部の装着部分と、
前記本体部分の前記第２端部に装着するように適合されたマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドであって、
第１硬質材料から形成された中心ピースと、
第２硬質材料から形成された周囲ピースとを含み、
前記中心ピースおよび周囲ピースが嵌合して前記マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドのそれぞれ中心領域および周囲領域を提供するように適合された、マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドと、
を含む、ねじれ刃ドリル。
【請求項１７】
前記第１硬質材料が、超硬合金、セラミック、およびダイヤモンド含有材料からなる群から選択され、
前記第２硬質材料が、超硬合金、セラミック、およびダイヤモンド含有材料からなる群から選択される、
請求項１６に記載のねじれ刃ドリル。
【請求項１８】
前記第１硬質材料および前記第２硬質材料が、超硬合金、セラミック、およびダイヤモンド含有材料からなる群から選択された同じ材料の異なる等級である、請求項１６に記載のねじれ刃ドリル。
【請求項１９】
前記第２硬質材料が前記第１硬質材料より大きな摩耗抵抗性を示す、請求項１６に記載のねじれ刃ドリル。
【請求項２０】
前記中心ピースが切れ刃を含み、前記周囲ピースが切れ刃を含む、請求項１６に記載のねじれ刃ドリル。
【請求項２１】
前記中心ピースの前記切れ刃が、ねじれ刃ドリル工具チップ形状を形成し、前記周囲ピースの前記切れ刃が、部分的ドリル前部形状および側面切削形状を形成する、請求項２０に記載のねじれ刃ドリル。
【請求項２２】
前記中心ピースおよび周囲ピースがそれぞれ、前記ねじれ刃ドリルヘッドから取り外され、取り替えられるように構成される、請求項１６に記載のねじれ刃ドリル。
【請求項２３】
前記周囲ピースが少なくとも１つの溝を含む、請求項１６に記載のねじれ刃ドリル。
【請求項２４】
前記中心ピースおよび前記周囲ピースが、永久的機械式結合および非永久的機械式結合の１つによって嵌合されるように適合される、請求項１６に記載のねじれ刃ドリル。
【請求項２５】
前記中心ピースおよび前記周囲ピースが、はんだ付け、溶接、ろう付け、油圧式プレス嵌め、接着、および射出成形の少なくとも１つを含む永久的機械式結合によって嵌合されるように適合される、請求項２４に記載のねじれ刃ドリル。
【請求項２６】
前記中心ピースおよび前記周囲ピースが、ねじによる締付け、ナットおよびボルトによる締付け、表面接触クランプ、ウェッジクランプ、ウェッジロック、カムクランプ、およびカムロックの少なくとも１つを含む非永久的機械式結合によって嵌合されるように適合される、請求項２４に記載のねじれ刃ドリル。
【請求項２７】
前記周囲ピースがキャビティを含み、前記中心ピースが前記ねじれ刃ドリルの中心領域および周囲領域を提供するために前記キャビティ内に配置される、請求項１６に記載のねじれ刃ドリル。
【請求項２８】
前記周囲ピースの前記キャビティの周囲が、前記ねじれ刃ドリルの回転軸に対して非対称である、請求項１６に記載のねじれ刃ドリル。
【請求項２９】
前記周囲ピースが前記中心ピースと嵌合されるとき、前記中心ピースの前記切れ刃が、前記周囲ピースの前記切れ刃と整列される、請求項１６に記載のねじれ刃ドリル。
【請求項３０】
前記マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドの少なくとも１つのピースが、割出し可能な少なくとも２つの同一のドリル切削形状を含む、請求項１６に記載のねじれ刃ドリル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、機械加工作業で使用される切削工具に関する。特に、本開示は、ねじれ刃ドリルヘッドおよびねじれ刃ドリルに関する。
【背景技術】
【０００２】
穴あけは、工作物内に、または工作物を通じて穴を提供するために材料が工作物から除去される切削作業である。穴あけは、回転穴あけ工具すなわち「ドリル」を工作物の中にドリルの長手軸の方向に前進させることによって実施される。一般的なドリル構成は、例えば、ねじれ刃ドリルおよびスペードドリルを含む。ねじれ刃ドリルは、ドリルの長さの少なくとも一部に沿って配置され、切れ刃を含むドリルの作業端（「ドリルチップ」）で終端する１つまたは複数の螺旋溝によって特徴づけられる。対照的に、スペードドリルは幅広の切削ブレードをドリルチップに含み、長さに沿った螺旋溝はない。ねじれ刃ドリルは螺旋溝のためにスペードドリルよりも複雑な形状設計を有し、それによりねじれ刃ドリルの製造が一般により難しくなる。
【０００３】
ねじれ刃ドリルは、非複合ねじれ刃ドリルか複合ねじれ刃ドリルのどちらかとして製造される。非複合ねじれ刃ドリルの性能を制限する問題は、切削速度（工作物に対する切れ刃の回転速度）が、ドリル中心における０から、ドリル周囲における最大切削速度まで変化することである。これら切削速度の変化のため、非複合ねじれ刃ドリルは、ドリルチップの切れ刃に沿って均一の摩耗を受けない。ドリルチップの切れ刃上の点の摩耗速度は、切れ刃の中心に対する点の位置に依存する。ドリルチップの摩耗を促進する状態は、ドリルチップの中心よりも周囲においてかなり激しいことがある。
【０００４】
この問題に対処するため、ドリルの異なる領域に異なる材料または異なる材料等級を含むことによりドリルの中心と周囲領域で異なる耐摩耗特性をもたらす複合ねじれ刃ドリルが製造されてきた。そのような構成は、穴あけ作業を最適化するように適合されてきた。複合ねじれ刃ドリルはモノリシック構造を有するが、ドリルの異なる領域に異なる機械特性を有する材料を含む。しかしながら、複合ねじれ刃ドリルの製造は比較的費用がかかる。何故なら、たとえば、製造プロセスが少なくとも２種類の異なる材料または材料等級の粉末前駆体の圧縮および焼結に関連する追加の工程を必要とするからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、非複合ねじれ刃ドリルが被る非均一な切れ刃の摩耗に対処するが、複合ねじれ刃ドリルを製造する際に使用される比較的高価な技術を使用して製造する必要のない改善されたねじれ刃ドリル設計を提供することは有利であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様は、第１の硬質材料から形成された中心ピースと、第２の硬質材料から形成された周囲ピースとを含むマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドを対象とする。中心ピースおよび周囲ピースはそれぞれ切れ刃を含み、および嵌合して、マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドの、それぞれ中心領域および周囲領域を提供するように適合される。
【０００７】
本開示の別の態様は、本体部分と、マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドとを含むねじれ刃ドリルを対象とする。本体部分は、第１端部と、第２端部と、少なくとも１つの螺旋溝を含む周囲とを含む。装着部分が本体部分の第１端部に配置され、マルチピース型ねじれ刃ドリルを切削工具に接続するように適合される。マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドは本体部分の第２端部に装着するように適合され、第１の硬質材料から形成された中心ピースと、第２の硬質材料から形成された周囲ピースとを含む。中心ピースおよび周囲ピースは、嵌合してマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドの、それぞれ中心領域および周囲領域を提供するように適合される。
【０００８】
本明細書に開示され記載される本発明は、「発明の概要」に開示される実施形態に限定されないことが理解される。
【０００９】
本明細書に開示され記載される様々な非限定的実施形態の特徴は、添付図面を参照することによってより深く理解されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示に従い構成されたマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドの非限定的一実施形態の様々な態様を概略的に示す。
【図２】図１Ａ〜１Ｃに示されるマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドの実施形態の周囲ピースおよび中心ピースの様々な態様を概略的に示す。
【図３】本開示によるマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドの周囲ピースの非限定的実施形態の様々な態様を概略的に示す。
【図４】本開示によるマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドの中心ピースの非限定的実施形態の様々な態様を概略的に示す。
【図５】本体部分、装着部分、および図３Ａ〜３Ｃに示される周囲ピースおよび図４Ａ〜４Ｃに示される中心ピースを含むマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドを含む、本開示によるねじれ刃ドリルの非限定的実施形態の様々な態様を概略的に示す。
【図６】本開示によるマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドの周囲ピースの追加の非限定的実施形態の様々な態様を概略的に示す。
【図７】本開示によるマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドの中心ピースの追加の非限定的実施形態の様々な態様を概略的に示す。
【図８】本体部分、装着部分、および図６Ａ〜６Ｃに示される周囲ピースおよび図７Ａ〜７Ｃに示される中心ピースを含むマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドを含む、本開示によるねじれ刃ドリルの追加の非限定的実施形態の様々な態様を概略的に示す。
【図９】永久的機械式結合を使用してねじれ刃ドリルヘッドの中心ピースと周囲ピースとを嵌合する本開示によるマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドの別の非限定的実施形態の様々な態様を概略的に示す。
【図１０】永久的機械式結合を使用してねじれ刃ドリルヘッドの中心ピースと周囲ピースとを嵌合する本開示によるマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドのさらに別の非限定的実施形態の様々な態様を概略的に示す。
【図１１】ドリルヘッドの中心ピースが２つの同一ドリルチップ形状により割出し可能である本開示によるマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドのさらに追加の非限定的実施形態の様々な態様を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
読者は、本開示に従う以下の特定の非限定的実施形態の詳細な記載を考慮することで、先行の詳細、ならびにその他について理解するであろう。読者はまた、本明細書に記載の実施形態を実施または使用することで、追加の詳細を理解し得る。
【００１２】
本明細書に開示される非限定的な実施形態の記載は、開示される実施形態の明確な理解に適したそれらの特徴および特性のみを説明する一方、明確にするために他の特徴および特性を排除しているために簡潔にされていてもよいことを理解されたい。当業者であれば、開示される実施形態の本記載を考慮すると、他の特徴および特性が、開示される実施形態の特定の実行または用途に望ましくてもよいことを認識するであろう。しかしながら、そのような他の特徴および特性は、開示される実施形態の本記載を考慮すると当業者によって容易に確認されかつ実施されてもよく、従って開示される実施形態の完全な理解に必要でないため、そのような特徴、特性などの記載は、本明細書に提供されない。従って、本明細書の記載は、開示される実施形態の単なる例証および例示であり、請求項によって定義される本発明の範囲を限定することを意図しないことを理解されたい。
【００１３】
本開示において、別段に指示される箇所以外、全ての数値パラメータは、全ての事例において、用語「約」によって前置きかつ修正されるものとして理解するべきであり、その際、数値パラメータは、パラメータの数的な値を定義するために使用される基礎測定技術の固有可変特性を有する。最低限でも、および請求項の範囲に均等論の適用を制限する試みとしてではなく、本記載に記載した各数値パラメータは、報告される有効桁の数を考慮して、および一般的な丸め技術を適用することによって、少なくとも解釈されるべきである。
【００１４】
また、本明細書中記載されるいずれの数的範囲も、記載される範囲内に包含される全ての部分範囲を含むことが意図される。例えば、「１〜１０」の範囲は、述べられる最小値の１と、述べられる最大値の１０との間（それらを含む）の、すなわち、１以上の最小値と、１０以下の最大値とを有する全ての部分範囲を含むことが意図される。本明細書で述べられるあらゆる最大の数の限定は、その中に包含される全てのより低い数の限定を含むことが意図され、本明細書で述べられるあらゆる最小の数の限定は、その中に包含される全てのより高い数の限定を含むことが意図される。従って出願人らは、本明細書で明確に述べた範囲内に包含されるあらゆる部分範囲を明確に述べるために、請求項を含む本開示を修正する権利を保有する。全てのそのような範囲は、いずれかのそのような部分範囲を明確に言及するための修正が、例えば米国特許法第１１２条第１段および米国特許法第１３２条（ａ）の規定に従い得るように本明細書に元々開示されていることが意図される。
【００１５】
文法上の冠詞「ｏｎｅ」、「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、本明細書で使用する際、別段の指示のない限り、「少なくとも１つ」または「１つまたは複数」を含むことが意図される。従って冠詞は、冠詞の文法上の対象物の１つまたは複数（すなわち「少なくとも１つ」）を指すように本明細書で使用される。例えば、「構成要素（ａ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）」は、１つまたは複数の構成要素を意味し、従って、場合により、１つより多い構成要素が考えられ、記載される実施形態の実行において利用または使用されてもよい。さらに、使用の文脈が別段に指示しない限り、単数名詞の使用は複数形を含み、複数名詞の使用は単数形を含む。
【００１６】
参照することにより本明細書に組み込まれると記載される特許、刊行物または他の開示資料はいずれも、別段の指示のない限り、その全体が本明細書に組み込まれるが、組み込まれる資料が既存の定義、表明、および本記載に明示的に記載される他の開示資料と矛盾しない範囲で組み込まれる。従って、必要な範囲で、本明細書に記載される明確な開示は、参照することにより本明細書に組み込まれるいかなる矛盾する資料にも優先する。参照することにより本明細書に組み込まれると記載されるが、既存の定義、表明、または本明細書に記載される他の開示資料と矛盾する資料またはその一部はいずれも、その組み込まれる資料と既存の開示資料との間に矛盾が生じない範囲でのみ組み込まれる。出願人らは、参照することにより本明細書に組み込まれる任意の主題またはその一部を明確に記載するために本開示を修正する権利を保有する。
【００１７】
本開示は様々な実施形態の記載を含む。本明細書に記載する様々な実施形態は例証的、例示的、および非限定的であることは理解されよう。従って本開示は実施形態の記載によって限定されない。正確に言えば、本発明は請求項によって定義され、請求項は本開示に明示的または本質的に記載されるか、明示的または本質的に支持されるあらゆる特徴または特性を述べるために修正されてもよい。さらに出願人らは、本明細書に必ずしも明示的に記載されないが従来技術に存在してもよい特徴または特性を積極的に否定するために請求項を修正する権利を保有する。従って、そのようないずれの修正も、米国特許法第１１２条第１段および米国特許法第１３２条（ａ）の規定に従い得る。本明細書に開示し記載した様々な実施形態は、本明細書に様々に記載したような特徴および特性を含む、からなる、またはから本質的になることができる。
【００１８】
本記載および請求項で使用される一部の用語の意味は以下のとおりである。
【００１９】
本明細書で使用する際、「マルチピース型」ねじれ刃ドリルヘッドは、嵌合されてねじれ刃ドリルヘッドを形成する２つ以上のピースを含むねじれ刃ドリルヘッドを指す。例えば、本開示によるマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドの特定実施形態は、嵌合されてドリルヘッドを形成する２、３またはそれ以上の別個のピースを含んでもよいことは以下の記載から明らかになる。
【００２０】
本明細書で使用する際、「嵌合する」または「嵌合される」は、参照される個々のピースのそれぞれの少なくとも一領域が相互に関連付けられることを意味する。また、例えば、「嵌合される」第１および第２ピースは、第１および第２ピースの中間にある１つまたは複数のピースを含んでもよい。
【００２１】
本明細書で使用する際、「硬質材料」は、超硬合金材料、セラミック材料、およびハードダイヤモンド含有材料からなる群から選択される材料を指す。
【００２２】
本明細書で使用する際、「超硬合金」は、連続バインダ相に分散される金属炭化物、金属窒化物、および金属ケイ化物粒子の１種または複数種を含む硬質金属粒子を含む複合材料を指し、連続バインダ相が硬質粒子を複合体へと凝固させる。硬質粒子は、例えばおよび限定せずに、チタニウム、バナジウム、クロミウム、ジルコニウム、ハフニウム、モリブデン、ニオビウム、タンタル、およびタングステンから選択される１種または複数種の遷移金属の炭化物、窒化物および／またはケイ化物の細粒子を含んでもよい。硬質金属粒子を相互に凝固させるすなわち「接着する」バインダ相は、例えばおよび限定せずに、コバルト、コバルト合金、ニッケル、ニッケル合金、鉄および鉄合金から選択される少なくとも１種の材料であってもよい。さらに、例えばおよび限定せずにクロミウム、モリブデン、ルテニウム、ホウ素、タングステン、タンタル、チタニウム、およびニオビウムなどの合金元素が、所望の特性を向上させるためにバインダ相に含まれてもよい。様々な超硬合金材料が、分散相の組成、連続相の組成、分散相の細粒子サイズ、各相の体積画分、および複合材料を作製するために使用する方法、の少なくとも１つを変えることによって製造されてもよい。タングステン炭化物分散硬質相とコバルトまたはコバルト合金バインダ相とに基づく超硬合金は、利用可能な現在最も商業的に重要な超硬合金材料である。
【００２３】
本明細書に開示される特定の非限定的実施形態は、マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドを対象とする。そのような非限定的一実施形態が、図１Ａ〜１Ｃにマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド１０として示される。開示するマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド１０は、中心ピース１１と周囲ピース１２とを含む。マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド１０は図１Ａに前端面図で、図１Ｂに側面図で、および図１Ｃにおいて図１Ａの線Ｂ−Ｂでドリルヘッド１０の回転軸に沿って取った断面図で示される。図１Ａ〜１Ｃで示されるように、中心ピース１１は中心ピース１１を周囲ピース１２の中央領域に配置されたキャビティ（例えば図２Ａの２２）内に位置付けることによって周囲ピース１２と関連付けられる、すなわち「嵌合する」。マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド１０は従って中心ピース１１と周囲ピース１２を嵌合することによって提供される。
【００２４】
周囲ピース１２は中心ピース１１が取り外された状態で図２Ａにおいて前端面図で示される。周囲ピース１２は、図２Ｂにおいて前端面図で別個に示される中心ピース１１を受け入れるためのキャビティ２２を含む。図２Ａに示される周囲ピース１２のキャビティ２２の周囲は、３つの円弧（２２ａ、２２ｃ、２２ｃ）と３つの辺（２２ｂ、２２ｂ、２２ｄ）によって形成される。図１Ａ〜１Ｃに示されるように、キャビティ２２と中心ピース１１は、中心ピース１１がキャビティ２２内に位置付けられるとき中心ピース１１と周囲ピース１２とが緊密に接することを可能にするように成形される。非対称の周囲を有する周囲ピース１２の中のキャビティ２２が、図２Ａに示される。キャビティ２２の非対称特性は、ドリルヘッド１０の回転軸Ａ１からキャビティ２２の周囲までの距離を比較することによって確認される。例えば、図２ＡのＤＩＳ１ａ（「距離１ａ」）とＤＩＳ１ｂは不等であり、これは周囲ピース１２のキャビティ２２の周囲がマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド１０の回転軸Ａ１（比較される距離を測定するために使用される線２６によって同一に扱われる）に対して非対称であることを示す。周囲ピース１２はさらに、概ね方向的に整列されかつキャビティ２２によって分離される切れ刃２７ａおよび２７ｂと、同じく概ね方向的に整列されかつキャビティ２２によって分離される切れ刃２８ａおよび２８ｂとを含む。図１Ａを参照すると、周囲ピース１２は場合により、例えば螺旋溝１３ａおよび１３ｂ、切削油剤用穴１４ａおよび１４ｂ、および周囲ピース１２をねじれ刃ドリルの本体部分に装着するように適合された周囲ピース１２の一表面の周りに形成された頂部１７などの１つまたは複数の特徴を含む。頂部１７は、マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド１０がねじれ刃ドリルを形成するために他の要素と組み立てられるとき、ねじれ刃ドリルの他の要素との間のより確実な装着のために提供されてもよい。
【００２５】
本開示によるマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドの周囲ピース４１の追加の非限定的実施形態が、図３Ａにおいて斜視図で、図３Ｂにおいて前端面図で、および図３Ｃにおいて断面図で示され、断面は図２Ｂの線Ｄ−Ｄにおいて周囲ピース４１の回転軸を通して取られている。周囲ピース４１は、中心ピース（図３Ａ〜３Ｃに示されない）用キャビティ４２と、溝４８と、切削油剤用穴４９と、頂部５０とを含む。特定の非限定的実施形態では、図３Ｃに示されるように、周囲ピース４１を通して位置付けられるキャビティ４２は、ドリルヘッドの回転軸４７に沿って存在する段付領域４６を含んでもよく、また、領域４３および４４を含む交差キャビティが、概ね直角でキャビティ４２と交差する横軸４５に沿って設けられてもよい。図３Ｃに示されるように、交差キャビティ領域４３は、交差キャビティ領域４４の直径より大きい直径を有してもよく、領域４４は段付き設計であってもよい。図３Ｃでさらに示されるように、領域４３、４４によって形成される交差キャビティを通して配置される要素は、キャビティ４２を通って横方向に延在する。周囲ピース４１はさらに、キャビティ４２で分離された、方向的に整列されたエッジ５０’ａおよび５０’ｂと、キャビティ４２で同じく分離された、方向的に整列された切れ刃５０’ｃおよび５０’ｄとを含む。
【００２６】
図２Ｂを参照すると、中心ピース１１の周囲３２は、３つの円弧（３２ａ、３２ｃ、３２ｃ）と３つの辺（３２ｂ、３２ｂ、３２ｄ）とから形成される。中心ピース１１の周囲３２はマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド１０の回転軸Ａ２に対して非対称である。中心ピース１１の周囲の非対称特性は、回転軸Ａ２から中心ピース１１の周囲までの距離を比較することによって確認される。例えば、図２ＢＡのＤＩＳ２ａ（「距離２ａ」）とＤＩＳ２ｂは不等であり、これは中心ピース１１の周囲が回転軸Ａ２（比較される距離を測定するために使用される線３６によって同一に扱われる）に対して非対称であることを示す。図２Ａと２Ｂとを考慮することによって示されるように、中心ピース１１が周囲ピース１２のキャビティ２２に配置されるとき、キャビティ２２内の中心ピース１１は、図２Ｂに示される軸３４が図２Ａに示される軸２４と整列するように向けられる。中心ピース１１の周囲の非対称設計は、中心ピース１１を周囲ピース１２のキャビティ２２の中で適切に方向づけることがより簡単になるので有利であり得る。また非対称設計は、マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド１０が回転して工作物の中に進んでいくとき、中心ピース１１と周囲ピース１２との間に存在するドリルヘッド１０の前面の前面のいかなる間隙も工作物の同じ領域上を移動せず、従って、穴あけされない材料のリップまたはフランジが穴あけされた穴の底部に残らないので有利であり得る。
【００２７】
本開示によるマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドの中心ピース５１の追加の非限定的実施形態が、図４Ａにおいて斜視図で、図４Ｂにおいて前端面図で、および図４Ｃにおいて断面図で示され、断面図では、中心ピース５１は、図４Ｂの線Ｅ−Ｅで、その長手軸に沿って切断されている。特定の非限定的実施形態では、中心ピース５１の周囲は、中心ピース５１がマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドを形成するために中に配置される周囲ピース４１のキャビティ４２の周囲と同様であるか、ぴったり追従している。特定の非限定的実施形態では、中心ピース５１の周囲は、小さい間隙が中心ピース５１の周囲と、中心ピース５１が配置される周囲ピース４１のキャビティ４２の周囲との間に設けられるようなものであってもよい。図４Ｃに最もよく示されるように、中心ピース５１は、中心ピース５１を横方向に通過する長手軸５５を含む交差キャビティ５３を含んでもよい。交差キャビティ５３の位置は、図４Ａに示されている。中心ピース５１はさらに、方向的に整列された切れ刃５６ａおよび５６ｂと、方向的に整列された切れ刃５７ａおよび５７ｂとを含む。
【００２８】
本開示によるマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドの特定の実施形態の中心ピースおよび周囲ピースは、分離して取り外され、新しいピースと交換されてもよい。従って例えば、中心ピースまたは周囲ピースがそのような実施形態で摩耗または損傷した場合、ねじれ刃ドリルヘッドから個々に取り外して交換してもよい。
【００２９】
上記実施形態の記載に記したように、中心ピースおよび／または周囲ピースは、ねじれ穴あけ作業に適切な切れ刃を含んでもよい。例えば、中心ピースに設けられる切れ刃は、便利なねじれ刃ドリル工具チップ形状を形成してもよく、周囲ピースに設けられる切れ刃は、部分的ねじれ刃ドリル前面形状とねじれ刃ドリル側面切削形状とを形成してもよい。
【００３０】
特定の非限定的実施形態では、中心ピース１１の周囲３２は、周囲ピース１２のキャビティ２２と同じ形状を有する。図１Ａおよび１Ｂに示されるように、この構成により中心ピース１１の切れ刃（３７ａ、３７ｂ）を周囲ピース１２の切れ刃（２７ａ、２７ｂ）と整列することが可能になる。これによりまた、中心ピース１１の切れ刃（３８ａ、３８ｂ）を周囲ピース１２の切れ刃（２８ａ、２８ｂ）と整列することが可能になる。整列された切れ刃は、便利なねじれ刃ドリルチップ形状を提供し得る。中心ピースおよび／または周囲ピースの周囲の非対称設計は、そのような特徴は特定の利点を提供し得るが、本発明の要件ではないことは理解されよう。
【００３１】
マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド１０の特定の非限定的実施形態では、中心ピース１１は第１硬質材料から形成されるかそれを含み、周囲ピース１２は、ある点で第１硬質材料と異なる第２硬質材料から形成されるかそれを含む。例えば、第１硬質材料は、第２硬質材料と異なる材料か異なる等級の材料であってもよく、従って、１つまたは複数の機械的特性の相違を有し得る。第１と第２硬質材料間で異なり得る特性の非限定的な例は、硬度、靱性、摩耗抵抗性、破断抵抗性、および伸び率の１つまたは複数であり得る。特定の非限定的実施形態では、第１硬質材料は、超硬合金、セラミック、およびハードダイヤモンド含有材料からなる群から選択される材料であっても、またはそれを含んでもよく、第２硬質材料は、超硬合金、セラミック、およびハードダイヤモンド含有材料からなる群から選択される材料であっても、またはそれを含んでもよい。特定の非限定的実施形態では、第１硬質材料および第２硬質材料は、超硬合金、セラミック、およびハードダイヤモンド含有材料からなる群から選択される同じ材料の異なる等級であってもよい。
【００３２】
特定の実施形態では、中心ピースに含まれる第１硬質材料は比較的高い靱性を示してもよく、それによりドリルチップの中心領域に向上したショック抵抗性が提供されチッピングが防止され、また、周囲ピースに含まれる第２硬質材料は、より高い摩耗抵抗性を示してもよく、それによって、より高い速度が原因のドリルチップの切れ刃の外側領域が被るより厳しい摩擦力に対処する。回転速度がドリルチップの回転軸においてゼロであり、回転軸からの距離に従って上昇する事実を考慮すると、周囲ピースは中心ピースの硬質材料より高い摩耗抵抗性を有する硬質材料から構成されるか、それを含んでもよい。一例として、周囲ピースは、硬度９１．９ＨＲＡを有しかつ（超硬合金材料の全重量に基づき）１０重量パーセントのコバルトをバインダ相に含むＦＲ１０等級の超硬合金材料から形成されてもよく、および中心ピースは、硬度９０．８ＨＲＡを有しかつ（超硬合金材料の全重量に基づき）１５重量パーセントのコバルトをバインダ相に含むＦＲ１５等級の超硬合金材料から形成されてもよい。別の例として、周囲ピースは、硬度９２．８を有しかつ（超硬合金材料の全重量に基づき）６重量パーセントのコバルトをバインダ相に含むＧＨ１等級の超硬合金材料から形成されてもよく、および中心ピースは、ＦＲ１０等級の超硬合金材料から形成されてもよい。さらなる例では、中心ピースは、ＧＨ１等級の超硬合金材料から形成されてもよく、周囲ピースは、９２．８ＨＲＡを超える硬度を有するＰＣＤなどのダイヤモンドに基づく硬質材料から形成されてもよい。本開示によるマルチピース型ねじれ刃ドリルの特定の実施形態は、異なる硬質材料から形成されるかそれらを含む中心および周囲ピースを含むが、他の可能性のある実施形態では、中心ピースおよび周囲ピースは、同じ材料から形成される。
【００３３】
マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドの中心ピースおよび周囲ピースは、嵌合して中心領域および周囲領域を提供するように適合されてもよい。特定の非限定的実施形態では、中心ピースおよび周囲ピースの嵌合は、永久的機械式結合または非永久的機械式結合の一方によって行われてもよい。
【００３４】
本明細書で使用する際、「永久的機械式結合」は、中心ピースおよび周囲ピースが最初別々に形成されたピースであるが、一度機械的に結合すると分離できないことを意味する。永久的機械式結合は、例えば、中心ピース１１を周囲ピース１２のキャビティ２２の中に強制的に配置し保持する油圧式プレス嵌めを含む。油圧式プレス嵌めに加えて可能性のある永久的機械式結合の例は、例えば、はんだ付け、溶接、ろう付け、および接着剤により接着を含む。永久的機械式結合の場合、中心ピースおよび周囲ピースは一度も分離することができないことを考えると、中心ピースおよび周囲ピースの両方を含むマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドだけが、ねじれ刃ドリルから全体として取り外され取り替えられ得る。しかしながら、上に示したように、周囲ピースおよび中心ピースは、異なる材料または材料等級から形成されても、またはそれらを含んでもよい。永久的機械式結合では、周囲ピース１２のキャビティ２２の非対称形状は、ピースを嵌合するときに周囲ピース１２の切れ刃（２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂ）が中心ピース１１の切れ刃（３７ａ、３７ｂ、３８ａ、３８ｂ）と適切に整列される限り、重要な特徴として存在する必要はない。
【００３５】
本明細書で使用する際、「非永久的機械式結合」は、中心ピースおよび周囲ピースが、機械式に結合したあとで分離でき、それによりピースの一方を、ねじれ刃ドリルヘッド全体または他方のピースを取り替えることなく取り替えることが可能になることを意味する。非永久的機械式結合の例は、締付け、クランプ、およびロックの１つまたは複数を用いて中心ピース１１を周囲ピース１２の比較的大きい方のキャビティ２２の中に保持することを伴う。非永久的機械式結合では、上に記載したように周囲ピース１２のキャビティ２２および中心ピース１１に非対称形状を提供することは、周囲ピース１２のキャビティ２２内における中心ピース１１の回転、および不適切な位置付けと方向付けの防止に役立ち得る。非永久的機械式結合のさらに具体的な非限定的な例は、中心ピースを周囲ピース内にねじで締め付けること、中心ピースを周囲ピース内にナットおよびボルトで締め付けること、中心ピースを周囲ピース内に表面接触クランプすること、中心ピースを周囲ピース内にウェッジクランプすること、中心ピースを周囲ピース内にウェッジロックすること、中心ピースを周囲ピース内にカムクランプすること、および中心ピースを周囲ピース内にカムロックすることを含む。そのような技術では、締付装置を取り外すか外すことによって中心ピースを周囲ピースとの嵌合関係から切り離すことが可能になり得ることは理解されよう。非永久的機械式結合の場合、中心および周囲ピースは、それぞれ別個に取り外され取り替えられてもよく、それにより、壊れたまたは摩耗したピースだけを取り外して取替えることができるという利点がもたらされる。
【００３６】
図５Ａ〜５Ｃは、本開示によるねじれ刃ドリル工具アセンブリ、またはより簡単には「ねじれ刃ドリル」、の１つの非限定的実施形態を示す概略図である。図５Ａはねじれ刃ドリル６０の概略的な前端面図である。図５Ｂは、マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド６３ａおよびねじれ刃ドリル工具ホルダの形態の本体部分６３ｂを含むねじれ刃ドリル６０の概略的な側面図である。図５Ｃは図５Ａの矢印Ｃ−Ｃの方向におけるドリル６０の回転軸を通して取られ、かつ図５Ｂのスケールで示されたねじれ刃ドリル６０の断面図である。本体部分６３ｂは、第１端部６６ａと、第２端部６６ｂと、少なくとも１つの螺旋溝６５を含む周囲とを含む。螺旋溝６５は、ドリルヘッド６３ａが本体部分６３ｂに装着されると周囲ピース４１の少なくとも１つの螺旋溝６４ａと整列する。装着部分６７は本体部分６３ｂの第１端部６６ａに位置付けられ、ねじれ刃ドリル６０を機械工具に接続するように適合される。マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド６３ａは本体部分６３ｂの第２端部６６ｂに装着される。マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド６３ａは、中心ピース５１と周囲ピース４１とを含み、それらは中心ピース５１が周囲ピース４１のキャビティ４２に位置付けられる状態で相互に嵌合され、ドリルヘッド６３ａは本体部分６３ｂに取り付けられる。中心ピース５１および周囲ピース４１は、それぞれ、マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド６３ａの中心領域および周囲領域を提供するように適合される。図５Ｂに示されるように、点Ｂは、ねじれ刃ドリル６０のドリル軸６８上にあるマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド６３ａの中心ピース５１の工具チップを示す。
【００３７】
図５Ｃに示されるように、中心ピース５１は非永久的構成によって周囲ピースと機械式に結合されてもよく、この非永久的構成では、ねじ付きボルト７１が周囲ピース４１の交差キャビティ領域４４を通して、中心ピース５１の交差キャビティ５３を通して配置され、周囲ピース４１の交差キャビティ領域４３の中に延在する。内側レンチナット７２が交差キャビティ領域４３に配置され、ボルト７１にねじ式に取り付けられ、それにより、ボルト７１をキャビティ４４、５３、４３内に保持し、中心ピース５１を周囲ピース４１のキャビティ４２内に固定する。ピース４１、５１はナット７２をボルト７１から外し、ボルト７１を整列されたキャビティ４４、５３、４３から取り外すことによって互いに分離されてもよい。特定の非限定的実施形態では、中心ピース５１および周囲ピース４１は、本明細書に先に記載した非永久的技術を含む他の非永久的技術を用いてマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド６３ａを形成するために相互に嵌合されてもよい。
【００３８】
図５Ａ〜５Ｃに示される非限定的実施形態では、マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド６３ａは、周囲ピース４１のキャビティ４２の段付領域４６に配置されるねじ７３によって、装着部分６３ｂに着脱可能に固定される。ねじ７３は、装着部分６３ｂの第２端部６６ｂに設けられるねじ付き穴７５の中にねじ式に固定される。図５Ｃに示されるように、ねじ７３および中心ピース５１の長手軸は整列され、ねじれ刃ドリル６０の回転軸に従う。従って、ねじれ刃ドリル６０の部品の組立てにおいて、最初にねじ付きねじ７３を用いて周囲ピース４１を装着部分６３ｂにねじ式に装着し、次にボルト７１とナット７２を用いて中心ピース５１を周囲ピース４１のキャビティ４２内に配置して固定し得ることは理解されよう。マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド６３ａは、ボルト７１を取り外し、ねじ７３へのアクセスを得、その後ねじ７３を取り外すことによって、装着部分６３ｂから切り離されてもよい。摩耗および／または損傷に対処するため、中心ピース５１または周囲ピース４１は個別に取り外して取り替えることができ、この際、残ったピースを同じように交換する必要はない。
【００３９】
特定の非限定的実施形態では、本開示において先に記載したものなど他の非永久的構成を用いて、マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド６３Ａを装着部分６３ｂに固定してもよく、中心ピース５１を周囲ピースに固定してもよい。マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド６３ａの中心ピース５１および周囲ピース４１は嵌合してもよく、また、相互に接続せず、個々のボルト、ナットおよびねじによってねじれ刃ドリル工具ホルダ６３ｂに別々に固定してもよいことは理解されよう。
【００４０】
図６〜８は、中心ピース９１、周囲ピース８１および本体部分１０１ｂを含む本開示によるマルチピース型ねじれ刃ドリル１００の代替の非限定的実施形態の態様を示す。図６Ａ〜６Ｃは、本開示によるねじれ刃ドリル１００の周囲ピース８１の態様を示す概略図である。周囲ピース８１は図６Ａにおいて前端面図で示され、中心ピース９１が中に配置され得るキャビティ８２と、螺旋溝８３ａおよび８３ｂと、切削油剤用穴８４ａおよび８４ｂとを含む。周囲ピースの実施形態１２および４１のように、キャビティ８２は非対称の周囲を有し、それにより、中心ピース９１をキャビティ８２の中に適切に方向づけることが容易になり得、かつ中心ピース９１のキャビティ８２内での回転が防止される。図６Ａに示されるように、周囲ピース８１は切れ刃８８ａ、８８ｂ、８９ａ、８９ｂを含む。図６Ｂは、周囲ピース８１を側面で概略的に示し、点線でキャビティ８２および切削油剤用穴８４ａ、８４ｂの位置を示す。周囲ピース８１は、ねじれ刃ドリル１００の装着部分１０１ｂにおける周囲ピース８１の適切な方向づけを促し、また装着部分１０１ｂに対する周囲ピース８１の回転を防止する頂部８５を含む。図６Ｃは図６Ａの線Ｈ−Ｈにおいて周囲ピース８１の回転軸に沿って取った周囲ピース８１の断面図である。図６Ｃはキャビティ８２が周囲ピース８１の回転軸８７に沿って配置され、かつ段付領域８６を含むことを示す。
【００４１】
図７Ａ〜７Ｃはねじれ刃ドリル１００の中心ピース９１の態様を示す概略図である。中心ピース９１は、図７Ａにおいて前端面図で示され、かつ中心ピース９１が周囲ピース８１のキャビティ８２内に配置され適切に方向づけられると周囲ピース８１の対応する切れ刃と整列する切れ刃９７ａ、９７ｂ、９８ａ、９８ｂを含む。図７Ｂは中心ピース９１を側面で概略的に示し、および切れ刃９７ａ、９７ｂ、９８ａ、９８ｂを含む工具チップ９９の形状を示す。図７Ｃは図７Ａの矢印Ｇ−Ｇの方向におけるピースの長手軸に沿って取られた中心ピース９１の断面図である。中心ピース９１は比較的大きい直径の頭部９３と比較的小さい直径の尾部９４とを含み、さらに尾部９４の端部近くに配置されたノッチ９５および９６を含む。頭部９３の非対称周囲は、周囲ピース８１のキャビティ８２の非対称周囲と一致し、尾部９４の直径はキャビティ８２の段付領域８６の直径と厳密に一致する。
【００４２】
図８Ａ〜８Ｃはマルチピース型ねじれ刃ドリル１００の態様を示す概略図であり、ここでは中心ピース９１は周囲ピース８１と嵌合して、装着部分１０１ｂに装着されるマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド１０１ａを形成する。図８Ａはマルチピース型ねじれ刃ドリル１００の斜視図であり、周囲ピース８１の螺旋溝８３ａが装着部分１０１ｂの螺旋溝１０３と整列することを示す。図８Ａはまた、中心ピース９１が周囲ピース８１のキャビティ８２内に適切に方向付けられるときの周囲ピース８１および中心ピース９１の面上の切れ刃の整列を示す。図８Ｂはマルチピース型ねじれ刃ドリル１００の概略的な前端面図であり、中心ピース９１および周囲ピース８１の面上の切れ刃の整列を示し、また、周囲ピース８１および装着部分１０１ｂの螺旋溝部分の整列を示す。中心ピース９１および周囲ピース８１は嵌合して、それぞれ、マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド１０１ａの中心領域および周囲領域を提供するように適合される。
【００４３】
図８Ｃは、図８Ｂの線Ｎ−Ｎにおける工具チップＣを通してねじれ刃ドリル１００の回転軸１０９に沿って取られたマルチピース型ねじれ刃ドリル１００の断面図である。図８Ｃに示されるように、本体部分１０１ｂは第１端部１０２ａと第２端部１０２ｂを含む。ねじれ刃ドリル１００を機械工具に装着するように適合された（比較的小さい直径を有する）装着部分１１１が、第１端部１０２ａに配置される。ねじれ刃ドリル１００の非永久的機械式結合技術が、中心ピース９１を周囲ピース８１のキャビティ８２内に固定するために、およびねじれ刃ドリルヘッド１０１ａを本体部分１０１ｂの第２端部１０２ｂに装着するために、止めねじ構成を使用する。ねじれ刃ドリル１００を組み立てるために、周囲ピース８１は適切な向きで本体部分１０１ｂの第２端部１０２ｂに配置される。これにより周囲ピース８１のキャビティ８２は、本体部分１０１ｂの第２端部１０２ｂの長手キャビティ１０４と整列する。中心ピース９１がキャビティ８２に配置される。中心ピース９１の頭部９３が表面１１０に当接し、頭部９３をキャビティ８２内の適所に保持する。中心ピース９１の尾部９４がキャビティ８２の段付領域８６を通り、本体部分１０１ｂの長手キャビティ１０４の中に延在する。傾斜したねじ付き穴１０６、１０８が本体部分１０１ｂに設けられ、長手キャビティ１０４と交差する。ねじ付きの止めねじ１０５、１０７が、それぞれ、ねじ付き穴１０６、１０８内にねじ式に配置される。ねじ付き止めねじ１０５、１０７をねじ付き穴１０６、１０８の中にねじ式に前進させることにより、止めねじ１０５、１０７の先端が、対応するノッチ９６、９５の中に前進する。キャビティ１０４の長手軸に対して傾斜した穴１０６、１０８の構成を考慮すると、止めねじ１０５、１０７の前進により、中心ピース９１のノッチ９５、９６に、マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド１０１ａをねじれ刃ドリル本体部分１０１ｂに固定する力が適用され、また中心ピース９１が周囲ピース８１内に固定される。止めねじ１０５、１０７の後退により、中心ピース９１の尾部９４は解放され、分解が、および所望なら個々の要素のいずれかの交換が可能になる。
【００４４】
本明細書に記載するねじれ刃ドリルヘッドおよびねじれ刃ドリルのマルチピース構成によって提供される特定の重要な利点が上で考察される。マルチピース構成の重要な利点は、ねじれ刃ドリルヘッドの様々な領域が、別個に取り外し可能なピースとして形成され得ることである。従って、より激しく摩耗および／または損壊を促す力を受けるねじれ刃ドリルヘッドの各領域は、工作物に新しい切れ刃を呈するために選択的に交換または割出しされてもよい。切れ刃の外側領域（ドリルの回転軸から離れる領域）の切削速度はドリルの回転軸に近い方の切削速度より速いことを考慮すると、一般的にねじれ刃ドリルヘッドの外側領域は、ねじれ刃ドリルヘッドが均一の材料から作製されている場合、より激しい摩擦に曝される。例えば、従来のねじれ刃ドリルヘッドの切れ刃の外側領域が許容できない程度まで一度摩耗するか損壊すると、ドリルヘッド全体（取外し可能な場合）またはドリル全体（ドリルヘッドが固定されている場合）を交換しなければならない。本開示による独特のマルチピース構成を有するねじれ刃ドリルヘッドの実施形態では、切れ刃は複数（すなわち２つ以上）のピースによって形成される。従って、使用中に許容できない摩耗および／または損壊を被った切れ刃を有するピースだけを、割り出すか交換すればよい。
【００４５】
同じく本明細書で考察されるように、本開示によるねじれ刃ドリルヘッドのマルチピース設計により、個々のピースに異なる材料または材料等級を使用することが可能になる。このようにして、摩擦力により抵抗性のある材料および／または他の有利な機械的特性を有する材料を、より強い摩擦力に曝される特定のピースに使用することができる一方、より強い靱性を有する材料を、より強い衝撃力に曝される特定のピースに使用することができる。上の「発明の背景」で記したように、異なる冶金接合されたドリルの領域が、異なる複合材料から構成されるワンピース型ドリルの特定実施形態が知られている。このようにして、より速い切削速度で回転する外側領域のより速い速度で摩耗する傾向は、それら外側領域により強い摩耗抵抗性を有する複合材料を提供することによって対処することができる。しかしながら、上でさらに記したように、複合ドリルの製造は、追加の処理工程と費用とを必要とする。本マルチピース構成は、ワンピース型のモノリシック部品としてねじれ刃ドリルヘッドを製造する必要なく、向上した摩耗抵抗性を有するねじれ刃ドリルヘッドを、必要とされる領域に提供するように適合することができる。本開示によるねじれ刃ドリルヘッドを構成する２つ以上の別個の中心ピースおよび周囲ピースのそれぞれは、ねじれ刃ドリルヘッドの特定の領域に所望される機械的特性（例えば、摩耗抵抗性、靱性、および強度）を有する、例えば、単一超硬合金、工具鋼、または他の適切な材料などの単一材料から作製してもよい。
【００４６】
図９Ａ〜９Ｄは本開示によるマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド１３０の非限定的実施形態を概略的に示し、ここでは中心ピース１２１と周囲ピース１３１とを嵌合してマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド１３０を形成するために永久的機械式結合が使用されている。図９Ａは中心ピース１２１を示し、それはドリルチップ形状１２３を有する頭部１２２と、中心ピース１２１の長手回転軸１２６の周りを回るねじ１２５を含む尾部１２４とを含む。頭部１２２は、その中心軸が回転軸１２６と整列される直径ΦＣＯＲＥによって定義される円筒表面を有する。図９Ｂは、その中心軸が周囲ピース１３１の回転軸１３５と整列される直径ΦＣＡＶＩＴＹによって定義される円筒状キャビティ１３２を含む周囲ピース１３１を示す。周囲ピース１３１はまた、切削油剤用穴１３４ａ、１３４ｂ、溝１３３ａ、１３３ｂ（図９Ｃ参照）、平坦端面１３６、段付キャビティ部分１３７、および穴あけ工程の間に生じる横力から守るように機能するカラー１２７を含む。中心ピース１２１の頭部１２２の直径ΦＣＯＲＥは、周囲ピース１３１のキャビティ１３２の直径ΦＣＡＶＩＴＹよりわずかに大きい。従って、永久的機械式結合法、例えば油圧式プレス嵌めを使用して、中心ピース１２１の頭部１２２を周囲ピース１３１のキャビティ１３２に押し込み、ピース１２１、１３１を分離不能に嵌合し、マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド１３０を形成してもよい。組み立てられたねじれ刃ドリルヘッド１３０が図９Ｃおよび９Ｄに示され、図９Ｄは、図９Ｃの矢印Ｒ−Ｒの方向におけるねじれ刃ドリルヘッド１３０の回転軸１４０を通して取られた断面図である。図９Ｃに示されるように、油圧式プレス嵌めプロセスは、中心ピース１２１の前方切れ刃１２８ａ、１２８ｂおよび１２９ａ、１２９ｂがそれぞれ周囲ピース１３１の前方切れ刃１３８ａ、１３８ｂおよび１３９ａ、１３９ｂと整列するように行わなければならない。図９Ｄに示されるように、尾部１２４のねじ領域は、段付キャビティ部分１３７の端部から突出する。従って、突出するねじ付き尾部１２４が本体部分（不図示）のねじ付き穴にねじ込まれて、回転軸１４０を有するねじれ刃ドリルヘッド１３０を含むねじれ刃ドリルを形成してもよい。
【００４７】
図１０Ａ〜１０Ｄは、マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド１５０の追加の非限定的実施形態を示し、ここでは、永久的機械式結合を使用して中心ピース１４１と周囲ピース１５１を互いに結合し、マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド１５０を形成する。図１０Ａは中心ピース１４１を示し、それはドリルチップ形状１４３を有する頭部１４２と、その周囲に長手回転軸１４６に沿って離間された２つのノッチ１４５ａ、１４５ｂを含む尾部１４４とを含む。中心ピース１４１の頭部１４２は、図７Ａに示される中心ピース９１の頭部９３の非対称周囲と類似する非対称周囲を有する。図１０Ｂに示されるように、周囲ピース１５１は、キャビティ１５２と回転軸１５５とを含む。キャビティ１５２の周囲は非対称であり、図６Ａに示される周囲ピース８１のキャビティ８２と類似し、それにより、中心ピース１４１と周囲ピース１５１の永久的機械式結合プロセスの間、中心ピース１４１をキャビティ１５２内に適切に方向付けることが容易になる。さらに、周囲ピース１５１は、切削油剤用穴１５４ａ、１５４ｂ、溝１５３ａ、１５３ｂ（図１０Ｃ参照）、段付穴１５７、および場合により設けてもよい頂部を備えた端面１５６を含む。
【００４８】
ドリルヘッド１５０の中心ピース１４１の頭部１４２の周囲は、周囲ピース１５１のキャビティ１５２の周囲よりわずかに大きい。従って、永久的機械式結合法、例えば油圧式プレス嵌めなど、を使用して、中心ピース１４１の頭部１４２を周囲ピース１５１のキャビティ１５２に押し込み、それによりピースを分離不能に嵌合し、マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド１５０を形成してもよい。組み立てられたねじれ刃ドリルヘッドが図１０Ｃおよび１０Ｄに示され、図１０Ｄは、図１０Ｃの矢印Ｕ−Ｕの方向におけるねじれ刃ドリルヘッド１５０の回転軸１６０を通して取られた断面図である。図１０Ｃに示されるように、油圧式プレス嵌め作業のあと、中心ピース１４１の前方切れ刃１４８ａ、１４８ｂおよび１４９ａ、１４９ｂがそれぞれ周囲ピース１５１の前方切れ刃１５８ａ、１５８ｂおよび１５９ａ、１５９ｂと整列する。組み立てられたねじれ刃ドリルヘッド１５０は、２つの止めねじによって、図８Ａおよび８Ｃに示される本体部分１０１ｂに類似する設計を有する本体部分に締結されてもよい。図８Ｃに示されるように、２つのねじ付き止めねじを、本体部分の傾斜したねじ付き穴の中に前進させて、ノッチ１４５ａ、１４５ｂに衝突させ、ねじれ刃ドリルヘッド１５０を本体部分に固定してもよい。
【００４９】
図１１Ａ〜１１Ｄは、本開示によるマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド１９０の非限定的実施形態を示し、ここでは、マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド１９０の少なくとも１つのピースが、割出し可能な少なくとも２つの同一ドリル切削形状を含む。図１１Ａに示されるように、ねじれ刃ドリルヘッド１９０の中心ピース１７０は、回転軸１７５に沿った２つの同一ドリルチップ形状１７１および１７２の間で割出し可能である。ドリルチップ形状１７２は、交差穴１７４の軸１７３に関して、ドリルチップ形状１７１の鏡像である。軸１７３は中心ピース１７０の回転軸１７５に対して垂直である。図１１Ｂは、キャビティ１８１、回転軸１８６に沿った段付穴１８２、切削油剤用穴１８３ａ、１９３ｂ、後端面の頂部１８７、段付交差穴１８４、交差穴１８５、キャビティ１８１の端部の傾斜面１８９および螺旋溝１８８ａ、１８８ｂ（図１１Ｃ参照）を含む周囲ピース１８０を示す。段付交差穴１８４および交差穴１８５は、キャビティ１８１と交差する。図１１Ｃは周囲ピース１８０のキャビティ１８１内に配置された中心ピース１７０を示す。図１１Ｄは、図１１Ｃの矢印Ｆ−Ｆの方向におけるねじれ刃ドリルヘッド１００の回転軸１９５を通して取られた断面図である。図１１Ｄにおいて、中心ピース１７０のドリルチップ形状１７１が、周囲ピース１８０とともに完全なドリル切削形状１９７を形成するように提示される一方、第２ドリルチップ形状１７２が周囲ピース１８０のキャビティ１８１内で傾斜面１８９に載っている。中心ピース１７０はねじ付きボルト１９１および内側レンチナット１９２によって周囲ピース１８０に固定される。マルチピース型ねじれ刃ドリルヘッド１９０は、本体部分の端部のねじ付き穴に固定されるねじ１９４によって本体部分（不図示）に固定することができる。図１１Ａ〜１１Ｄの検討から、最初に周囲ピースが段付穴１８２に配置されるねじ１９４によって本体部分に固定され、次に中心ピース１７０がねじ付きボルト１９１によってキャビティ１８１に固定されることは理解されよう。損壊または摩耗した切れ刃が原因でドリルチップ形状１７１を取り替える必要があるとき、交差穴１８４、１８５の中心軸１９３に関して第１ドリルチップ形状１７１と割出し可能な第２ドリルチップ形状１７２を提供して、新たな完全ドリル切削形状１９７を形成することができる。
【００５０】
本開示によるマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドおよびドリルの実施形態は、従来のワンピース型一体ねじれ刃ドリルまたは割出し可能なねじれ刃ドリルインサートが持ち得る幅広い形状的特徴を備えて設計されてもよい。本開示によるマルチピース型ドリルヘッドの実施形態は、例えば、従来のサイズのものであってもよく、様々な穴あけ用途における従来の使用向けに適合されてもよい。
【００５１】
本記載は本発明の明確な理解に適した本発明の態様を説明していることは理解されよう。当業者には明らかであろう、従って本発明のより深い理解を促さないであろう特定の態様は、本記載を簡素化するために提示していない。例えば、本開示によるマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドおよびドリルを構成する中心ピースおよび周囲ピース、ならびに他の構成要素は、当業者に知られる従来の製造技術を用いて従来の材料から作製されてもよいことは理解されよう。従って、考えられる製造技術は、本開示を考慮すると当業者に容易に分かるであろうし、それらは本明細書に記載されない。
【００５２】
また、本記載によるマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドの限定された数の実施形態だけが必然的に本明細書に記載されるが、当業者であれば先行の記載を考慮するとすぐに、本発明の多数の修正形態および変更形態を採用できることを認識するであろう。本発明のそのような全ての修正形態および変形形態は、先行の記載および後続の請求項によって網羅されることが意図される。本開示によるマルチピース型ねじれ刃ドリルヘッドおよびねじれ刃ドリルの考えられる設計の先行の例は、単に例として提示され、本開示の範囲内の全ての設計の包括ではない。当業者であれば、本開示を読むとすぐに、本開示の範囲内の実施形態である追加の設計を容易に特定し得る。従って、本発明は本明細書に開示した特定の実施形態に限定されず、請求項によって定義される本発明の原理および範囲内にある修正形態を網羅することが意図されることが理解される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【国際調査報告】
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