(57)【要約】  本発明は、中心軸（１４）に沿って延在し中心軸（１４）に平行に配向される第１の当接面（２４）を有する第１の切削インサート取付部（１６）を備える工具ホルダー（１２）と、第１の切削インサート取付部（１６）に固定され、側面の１つが第１の当接面（２４）に当接する第１の切削インサート（２０）とを備えるドリル工具（１０）に関する。ドリル工具（１０）は、第１の切削インサート（２０）の軸方向部分が、工具ホルダー（１２）の端面端（３８）を越えて突出し、第１の切削インサート（２０）が、軸方向部分において、中心軸（１４）に直交して配向され、工具ホルダー（１２）の端面端（３８）に配置される第１の仮想平面（５４）に対して傾斜した第１の主刃先（４２）を有し、第１の主刃先（４２）の半径方向外端（５８）が、第１の主刃先（４２）の半径方向内端（６０）における第１の仮想平面（５４）からの距離よりも長い距離だけ第１の仮想平面（５４）から離間し、第１の主刃先（４２）が第１の仮想平面（５４）と交差せず、第１の主刃先（４２）が、中心軸（１４）に沿っており、第１の当接面（２４）に直交して配向される第２の仮想平面（５６）と接触または交差している。【選択図】図１
2021531989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸（１４）に沿って延在し前記中心軸（１４）に平行に配向される第１の当接面（２４）を有する第１の切削インサート取付部（１６）を備える工具ホルダー（１２）と、
前記第１の切削インサート取付部（１６）に固定され、側面の１つが前記第１の当接面（２４）に当接する第１の切削インサート（２０）と
を備えるドリル工具（１０）であって、
第１の切削インサート（２０）の軸方向部分が、工具ホルダー（１２）の端面端（３８）を越えて突出し、第１の切削インサート（２０）が、軸方向部分において、前記中心軸（１４）に直交して配向され、前記工具ホルダー（１２）の前記端面端（３８）に配置される第１の仮想平面（５４）に対して傾斜した第１の主刃先（４２）を有し、前記第１の主刃先（４２）の半径方向外端（５８）が、前記第１の主刃先（４２）の半径方向内端（６０）における前記第１の仮想平面（５４）からの距離よりも長い距離だけ前記第１の仮想平面（５４）から離間し、前記第１の主刃先（４２）が前記第１の仮想平面（５４）と交差せず、
前記第１の主刃先（４２）が、前記中心軸（１４）に沿っており、前記第１の当接面（２４）に直交して配向される第２の仮想平面（５６）と接触または交差している、ドリル工具（１０）。
【請求項２】
前記第１の当接面（２４）が、前記中心軸（１４）に直交する前記工具ホルダー（１２）の半径方向（２８）に平行に配向されている、請求項１に記載のドリル工具。
【請求項３】
前記第１の主刃先（４２）が、前記第１の当接面（２４）に平行に配向されている、請求項１または２に記載のドリル工具。
【請求項４】
前記第１の主刃先（４２）が、前記第１の仮想平面（５４）に対して０．２°から３°の角度で傾斜している、請求項１から３のいずれか一項に記載のドリル工具。
【請求項５】
前記第１の主刃先（４２）の長さが、前記工具ホルダー（１２）の直径（Ｄ）の半分よりも長い、請求項１から４のいずれか一項に記載のドリル工具。
【請求項６】
前記第１の切削インサート（２０）の半径方向部分が、前記工具ホルダー（１２）の外周（４０）を越えて突出し、前記第１の切削インサート（２０）が、前記中心軸（１４）に平行であるか、または、最大２°だけ前記中心軸（１４）に対して傾斜している第１の副刃先（４６）を前記半径方向部分に含む、請求項１から５のいずれか一項に記載のドリル工具。
【請求項７】
前記第１の副刃先（４６）が、半径部および／または面取り部によって前記第１の主刃先（４２）に接続されている、請求項６に記載のドリル工具。
【請求項８】
前記第１の副刃先（４６）が、前記第１の主刃先（４２）に対して９０°未満の角度で傾斜している、請求項６または７に記載のドリル工具。
【請求項９】
前記工具ホルダー（１２）が、前記中心軸（１４）に平行に配向される第２の当接面（２６）を有する第２の切削インサート取付部（１８）を備え、前記第２の切削インサート（２２）の側面の１つが、前記第２の当接面（２６）に当接することで前記第２の切削インサート（２２）が第２の切削インサート取付部（１８）に固定されている、請求項１から８のいずれか一項に記載のドリル工具。
【請求項１０】
前記第２の当接面（２６）が、前記第１の当接面（２４）に平行にオフセットされて配置されている、請求項９に記載のドリル工具。
【請求項１１】
前記第２の切削インサート（２２）の軸方向部分が、前記工具ホルダー（１２）の端面端（３８）を越えて突出し、前記第２の切削インサート（２２）が、軸方向部分において、前記第１の仮想平面（５４）に対して傾斜した第２の主刃先（４４）を有し、前記第２の主刃先（４４）の半径方向外端（６２）が、前記第２の主刃先（４４）の半径方向内端（６４）における前記第１の仮想平面（５４）からの距離よりも長い距離だけ前記第１の仮想平面（５４）から離間し、前記第２の主刃先（４４）が前記第１の仮想平面（５４）と交差しない、請求項９または１０に記載のドリル工具。
【請求項１２】
前記第１の主刃先（４２）が、前記第１の仮想平面（５４）に対して第１の角度（α）で傾斜し、前記第２の主刃先（４４）が、前記第１の仮想平面（５４）に対して、前記第１の角度（α）とは異なる第２の角度（δ）で傾斜している、請求項９から１１のいずれか一項に記載のドリル工具。
【請求項１３】
側面視において、前記第１の主刃先および前記第２の主刃先（４２、４４）が、１８０°よりも小さいが１７４°よりも大きい角度（ε）を囲む、請求項１２に記載のドリル工具。
【請求項１４】
前記中心軸（１４）に直交する半径方向（２８）において測定される前記第２の切削インサート（２２）の寸法が、前記半径方向（２８）において測定される前記第１の切削インサート（２８）の寸法よりも小さい、請求項９から１３のいずれか一項に記載のドリル工具。
【請求項１５】
前記第２の主刃先（４４）が、前記第２の仮想平面（５６）と接触も交差もしない、請求項９から１４のいずれか一項に記載のドリル工具。
【請求項１６】
前記第２の切削インサート（２２）が、前記工具ホルダー（１２）の外周（４０）を越えて突出する一方、前記第１の切削インサート（２０）は突出しない、請求項９から１５のいずれか一項に記載のドリル工具。
【請求項１７】
前記ドリル工具（１０）が、回転対称でも鏡面対称でもない、請求項１から１６のいずれか一項に記載のドリル工具。
【請求項１８】
前記第１の切削インサート（２０）が、ＣＶＤ厚膜ダイヤモンドでできている、請求項１から１７のいずれか一項に記載のドリル工具。
【請求項１９】
前記第１の切削インサート（２０）が、固着されるように前記第１の切削インサート取付部に接続されている、請求項１から１８のいずれか一項に記載のドリル工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中心軸に沿って延在し中心軸に平行に配向される第１の当接面を有する第１の切削インサート取付部を備える工具ホルダーを有するドリル工具に関する。ドリル工具は、第１の切削インサート取付部に固定され、その側面の１つで第１の当接面に当接する第１の切削インサートをさらに備えている。
【背景技術】
【０００２】
本発明によるドリル工具は、焼結超硬合金またはセラミックの機械加工に特に適している。しかし、本発明によるドリル工具の使用は、このような材料で作られたワークピースの機械加工に限定されないが、これは好ましい用途である。
【０００３】
焼結超硬合金は、非常に高い硬度を有している。焼結超硬合金は、切削材料としての使用に加えて、パンチ、ハンマー、または摩耗部品として成形技術でよく使用される。焼結超硬合金で作られたこのような部品の機械加工は、伝統的に主に研削と侵食によって行われる。刃先がダイヤモンド層でコーティングされた超硬合金で作られたフライス工具も知られている。しかし、焼結超硬合金の機械加工に適したドリルは、出願人には知られていない。
【０００４】
焼結超硬合金で作られたワークピースの貫通穴または止まり穴の製造は、この材料の非常に高い硬度のために、実際には非常に複雑であることがしばしば判明する。特にこのような穴にネジ山が切削されるべき場合は、非常に精密で、同時に非常に高い硬度の非常に安定した刃先を備えた工具を使用することが絶対に必要である。これは、以前から知られている侵食プロセスでは事実上不可能である。これまでのところ、これはダイヤモンドコーティングされた超硬合金フライス工具でのみ可能であった。しかし、このようなダイヤモンドコーティングされた超硬合金フライス工具の耐用年数は非常に短いため、このようなフライス工具の使用は、コストがかかることが判明している。
【０００５】
従来のドリルによる焼結超硬合金の穴あけは、特に以下の理由により、これまで不可能であった：以前から知られているドリル工具の強度と安定性の欠如に加えて、焼結超硬合金の機械加工中の極端な熱の発生が主な障害である。さらに、従来のドリル工具を使用すると、ドリルが回転するドリルの中心または先端から切削プロセスが開始し、内側から外側に進むため、ここではドリルの切削速度は通常ゼロであるから、ドリルの中心で過度の圧力が強まる。したがって、穴あけによる焼結超硬合金の機械加工には、特別に適合された刃先形状のドリル工具が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の目的は、上記の問題を克服し、焼結超硬合金およびセラミックの機械加工に特に適したドリル工具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
最初に記載したタイプのドリル工具を発端として、この目的は、本発明に従って解決される。すなわち、本発明は、第１の切削インサートの軸方向部分が、工具ホルダーの端面端を越えて突出し、第１の切削インサートが、軸方向部分において、中心軸に直交して配向され、工具ホルダーの端面端に配置される第１の仮想平面に対して傾斜した第１の主刃先を有し、第１の主刃先の半径方向外端が、第１の主刃先の半径方向内端における第１の仮想平面からの距離よりも長い距離だけ第１の仮想平面から離間し、第１の主刃先が第１の仮想平面と交差せず、第１の主刃先が、中心軸に沿っており、第１の当接面に直交して配向される第２の仮想平面とさらに接触または交差している。
【０００８】
本発明によるドリル工具は、非常に高い硬度を有する材料を機械加工するために特別に適合された刃先形状を特徴とする。この刃先形状の特徴は、主刃先の外側から内側への傾斜である。主刃先の半径方向外端は、主刃先の半径方向内端よりも工具ホルダーの端面端をさらに越えて軸方向（すなわち、中心軸に平行）に突出している。
【０００９】
したがって、本発明によるドリル工具では、ワークピースの最初の切削は、内側から外側にではなく、外側から内側に行われる。本発明によるドリル工具は、ドリル先端が中心になく、ドリルヘッドが凸状の刃先形状を有していない。さもなければほとんどの場合には、ドリルヘッドが凹状の刃先形状を有している。これにより、ドリルヘッドの中心への圧力が大幅に軽減される。したがって、ドリルの中心での切削速度を大幅に打ち消すことができる（典型的にはゼロにすることができる）。
【００１０】
主刃先のこの特徴の経過のより良い説明のために、本明細書では２つの仮想平面が参照され、これらの仮想平面は、主刃先の形状および位置を説明するためにのみ役立つ。第１の仮想平面は、中心軸に直交して配向され、工具ホルダーの端面端を通るか、または工具ホルダーの端面端と接触している。これは、一種の垂直面またはｙｚ平面を表す。この第１の仮想平面に対して、本明細書では第１の主刃先と呼ばれる切削インサートの主刃先は、第１の主刃先の半径方向外端が第１の主刃先の半径方向内端における第１の仮想平面からの距離よりも長い距離だけ第１の仮想平面から離間するように傾斜している。しかし、第１の主刃先は、この第１の仮想平面の片側全面にある一方で、工具ホルダーは、この第１の仮想平面の反対側全面にある。
【００１１】
第１の主刃先の形状および位置を説明する第２の仮想平面は、工具ホルダーの中心軸に沿っており、第１の当接面に直交している。したがって、工具ホルダーの中心軸は、この第２の仮想平面にある。第１の主刃先は、この第２の仮想平面と接触または交差している。したがって、第１の主刃先は、ドリルヘッドの中心まで、または中心を越えて切削されるため、凹状の刃先形状にかかわらず、機械加工もドリルヘッドの中心で実行され、材料がドリル穴の中心に残らない。
【００１２】
第１の主刃先の刃先形状により、ドリル工具がワークピースに配置されると、ドリルヘッドの半径方向外端で機械加工が開始する。これにより、安定性が向上し、穴の軸方向の精度と真円度が高くなる。
【００１３】
第１の切削インサートは、好ましくは、ＣＶＤ厚膜ダイヤモンドで作られている。上記の第１の主刃先の形状と位置によって、摩擦に対するＣＶＤ厚膜ダイヤモンドの優れた特性が利用されると同時に破損に対する特性が保護されるように、ＣＶＤ厚膜ダイヤモンドの高い耐摩耗性を使用することが可能になった。したがって、幾何学的に定義された刃先を備えた非常に硬い材料を効率的かつ低応力で機械加工することが可能である。
【００１４】
本発明の改良によれば、第１の当接面は、中心軸に直交する工具ホルダーの半径方向に平行に配向されている。したがって、第１の当接面は、中心軸と半径方向の両方に平行である。すなわち、第１の当接面は、第１および第２の仮想平面に直交している。したがって、この改良によれば、工具ホルダーと第１の切削インサートとの間の動力伝達は、半径方向および中心軸に直交する円周方向である。
【００１５】
別の改良によれば、第１の主刃先は、第１の当接面に平行に配向されている。半径方向または第１の仮想平面に対して、第１の主刃先は、好ましくは、０．２°から３°の角度で傾斜している。
【００１６】
上記のように、第１の主刃先は、半径方向外側から半径方向内側に傾斜しており、凹状の刃先形状をもたらす。したがって、ワークピースを機械加工する場合は、最初は半径方向外側にある切削圧力が、第１の主刃先に沿って外側から内側にゆっくりと第１の切削インサートに伝達されるため、第１の主刃先の全体に負荷が加わることが遅れる。これにより、切削圧力が安定し、第１の主刃先でのチャンクが回避される。
【００１７】
別の改良によれば、第１の主刃先の長さは、工具ホルダーの直径の半分よりも大きい。
【００１８】
この改良では、第１の主刃先は、好ましくは、ドリル工具の中心を越えて最も外側から内側に切削する。この場合、ドリル工具は、１つのみの切削インサートと１つの主刃先とを備えた単一の切削工具、すなわち第１の主刃先を備えた第１の切削インサートとして構成され得る。
【００１９】
後者の改良では、第１の切削インサートの半径方向部分は、好ましくは、工具ホルダーの外周を越えて突出し、第１の切削インサートは、中心軸に平行であるか、または最大２°だけ中心軸に対して傾斜した第１の副刃先を半径方向部分に含む。
【００２０】
この第１の副刃先は、中心軸からの距離が第１の主刃先の半径方向外端の中心軸からの距離よりも長い距離だけ離間している。第１の副刃先は、ドリル工具が円周上のワークピースに支持される一種のサポートとして役立つ。したがって、それは主にガイドとして役立つ。しかし、同時に、この箇所で材料も除去される。第１の副刃先がドリル工具の中心軸に対してわずかに傾斜している場合、これにより、より良いフリーホイーリングが保証されるが、第１の副刃先は、その際、ほとんどの部分が、機械加工されるべきワークピースと接触しないため、この箇所で、第１の切削インサートとワークピースとの摩擦はほとんど生じない。
【００２１】
別の改良によれば、第１の副刃先は、半径部および／または面取り部によって第１の主刃先に接続されている。
【００２２】
半径部および／または面取り部は、刃先角、ひいてはワークピースの最初の切削が始まる点を形成する。したがって、半径部および/または面取り部は切削に寄与する。したがって、それは、一種の角刃先である。
【００２３】
別の改良によれば、第１の副刃先は、第１の主刃先に対して９０°未満の角度で傾斜している。
【００２４】
９０°未満の角度は、上記のように、第１の主刃先が半径方向に対してある角度で内側に傾斜していると同時に、第１の副刃先が中心軸に対して傾斜しているという事実から既に生じている。
【００２５】
別の改良によれば、工具ホルダーは、中心軸に平行に配向される第２の当接面を有する第２の切削インサート取付部を備え、第２の切削インサートは、第２の切削インサートがその側面の１つで第２の当接面に当接する第２の切削インサート取付部に固定される。
【００２６】
したがって、本発明による工具は、２つの切削工具または多数の切削工具としても構成され得る。第２の切削インサートが当接する第２の当接面は、好ましくは、第１の当接面に平行にオフセットされて配置されている。２つの当接面のオフセットは、好ましくは、第１の切削インサートの第１の主刃先と第２の切削インサートの第２の主刃先との間に最大６００分の１のギャップが存在するように実現される。この刃先ギャップは、０に設定することもできる。しかし、２つの切削インサートの２つの主刃先は、互いに重ならない。
【００２７】
切削インサートの数に応じて、異なる切削インサートの主刃先は、好ましくは、穴の異なる半径方向セグメントを機械加工する。２つの切削インサートを使用する場合、好ましくは、第１の切削インサートの第１の主刃先は、最も外側から穴の中心を越えて穴を機械加工する一方で、第２の切削インサートの第２の主刃先は、穴の半径方向外側領域のみを機械加工する。したがって、穴の半径方向内側領域または半径方向中央領域では、第１の切削インサートのみが切削する一方で、半径方向外側領域では、穴は、第１の切削インサートと第２の切削インサートの両方によって機械加工される。
【００２８】
改良によれば、第２の切削インサートの軸方向部分は、工具ホルダーの端面端を越えて突出し、第２の切削インサートは、第２の主刃先の半径方向外端における第１の仮想平面からの距離が第２の主刃先の半径方向内端における第１の仮想平面からの距離よりも長い距離だけ離間し、第２の主刃先が第１の仮想平面と交差しないように、第１の仮想平面に対して傾斜した第２の主刃先を軸方向部分に備えている。したがって、第２の切削インサートの第２の主刃先は、第１の切削インサートの第１の主刃先と同様、外側から内側に傾斜している。
【００２９】
別の改良によれば、第１の主刃先は、第１の仮想平面に対して第１の角度で傾斜している一方で、第２の主刃先は、第１の仮想平面に対して第１の角度とは異なる第２の角度で傾斜している。
【００３０】
好ましくは、両方の主刃先は、外側から内側に傾斜しているため、凹状の刃先形状が生じる。切削インサートの２つの当接面に直交する側面図では、第１の主刃先と第２の主刃先は、好ましくは、１８０°よりも小さいが１７４°よりも大きい角度を囲む。１７４°という最小角度は、第１の仮想平面に対する３°の両方の主刃先の傾斜から生じる。
【００３１】
好ましくは、半径方向に測定された、すなわち中心軸に直交する第２の切削インサートの寸法は、半径方向に測定された第１の切削インサートの寸法よりも小さい。
【００３２】
第１の主刃先は、好ましくは、穴を最も外側から内側に中心を越えて機械加工する一方で、第２の主刃先は、好ましくは、穴の半径方向外端のみを機械加工する。したがって、第２の主刃先は、工具ホルダーの中心まで延在していない、または中心を越えて延在していない。すなわち、第２の主刃先は、第２の仮想平面と交差または接触していない。
【００３３】
しかし、改良によれば、第２の主刃先は、工具ホルダーの外周を越えて突出することも可能であるが、第１の切削インサートは突出していない。このような構成では、穴の半径方向外端は、第２の切削インサートによってのみ機械加工され、穴の半径方向内端は、第１の切削インサートによってのみ機械加工される。
【００３４】
第２の切削インサートのみが工具ホルダーの外周を越えて突出するか、両方の切削インサートが工具ホルダーの外周を越えて突出するかにかかわらず、第２の切削インサートは、工具ホルダーの外周を越えて延在する半径方向部分を有し、第２の切削インサートは、中心軸に平行であるか、または中心軸に対して最大２°傾斜している第２の副刃先を半径方向部分に備えている。
【００３５】
第１の切削インサートと同様に、第２の副刃先は、半径部および／または面取り部によって第２の主刃先に接続されている。
【００３６】
好ましくは、本発明によるドリル工具は、回転対称でも鏡面対称でもないように設計されている。
【００３７】
改良によれば、切削インサートは、各々しっかりと結合するように工具ホルダーに接続されている。これにより、切削インサートと工具ホルダーの安定した接続が保証される。
【００３８】
好ましくは、切削インサートは、工具ホルダーにハンダ付けされる。原理上は、溶接接続も可能であるが、この場合、切削インサートは、好ましくはＣＶＤ厚膜ダイヤモンドで作られ、工具ホルダーは、好ましくは超硬合金で作られるため、ハンダ接続が有利である。
【００３９】
言うまでもなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上記の特徴および以下に説明される特徴は、各場合に示される組合せだけでなく、他の組合せも単独で使用することができる。
【００４０】
本発明の実施形態は、図面に示され、以下の説明でより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態によるドリル工具の斜視図を示す図である。
【図２】図１のドリル工具のドリルヘッドの詳細を側面図で示す図である。
【図３】図１のドリル工具のドリルヘッドの正面からの上面図を示す図である。
【図４】図１のドリル工具のドリルヘッドを、それに取り付けられた切削インサートのない側面図で示す図である。
【図５】図１のドリル工具のドリルヘッドを、それに取り付けられた切削インサートのない斜視図で示す図である。
【図６】第２の実施形態による本発明によるドリル工具のドリルヘッドを側面図で示す図である。
【図７】図６のドリルヘッドを正面からの上面図で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１は、本発明によるドリル工具の第１の実施形態の斜視図を示している。ドリル工具は、その中にその全体が参照番号１０で示されている。
【００４３】
ドリル工具１０は、好ましくは、回転対称でも鏡面対称でもないように設計されている。
【００４４】
ドリル工具１０は、中心軸１４に沿って延在する工具ホルダー１２を備えている。その端面端の領域では、本明細書に示される実施形態の工具ホルダー１２は、より良い区別のために、第１の切削インサート取付部１６および第２の切削インサート取付部１８と呼ばれる２つの切削インサート取付部１６、１８を備えている。２つの切削インサート取付部１６、１８は、第１の切削インサート２０および第２の切削インサート２２と呼ばれる２つの切削インサート２０、２２を受け入れるために使用される。
【００４５】
２つの切削インサート２０、２２は、示される実施形態では異なるサイズである。そのサイズの違いに加えて、本実施形態の２つの切削インサート２０、２２は、正確には同じ形状も有していない。
【００４６】
示される実施形態のドリル工具１０は、２つの切削インサート２０、２２を備えているが、ここでは、２つの切削インサートのうちの一方、すなわち切削インサート２０のみでドリル工具１０の機能に十分であろうことに留意されたい。ドリル工具１０には、本発明の範囲を逸脱することなく、３つ以上の切削インサートを備えることもできる。
【００４７】
切削インサート２０、２２が配置されている切削インサート取付部１６、１８は、切削インサート２０、２２が示されていない図４および図５に詳細に示されている。両方の切削インサート取付部１６、１８は、各々、２つの切削インサート２０、２２が配置される当接面２４および２６を備えている（図３も参照）。第１の当接面２４および第２の当接面２６と呼ばれるこれらの２つの当接面２４、２６は、好ましくは、工具ホルダー１２の中心軸１４に平行に延在している。同様に好ましくは、２つの当接面２４、２６は、互いに平行に延在し、工具ホルダー１２の半径方向２８に平行に延在している。中心軸１４に直交する半径方向２８は、図３に矢印で簡単に示されている。
【００４８】
２つの切削インサート２０、２２の各々は、工具ホルダー１２上の別の支持面がさらに接する側面を有している。図４および図５では、第１の切削インサート２０が接する前記支持面は、参照番号３０で示されている。第２の切削インサート２２が支持される第２の切削インサート取付部１８の対応する支持面は、図４および図５では隠れており、明示的には示されていない。しかし、支持面３０と同様に、それは、工具ホルダー１２の中心軸１４に対して鋭角（９０°未満の角度）となるように延在している。
【００４９】
２つの切削インサート２０、２２は、工具ホルダー１２に、より正確には切削インサート取付部１６、１８に、好ましくは、固着されるように接続されている。２つの切削インサート２０、２２は、特に好ましくは、切削インサート取付部１６、１８にハンダ付けされている。切削インサート２０、２２は、好ましくは、ＣＶＤ厚膜ダイヤモンドで作られている。工具ホルダー１２は、好ましくは、超硬合金で作られている。
【００５０】
切削インサート２０、２２は、それらが取り付けられている工具ホルダー１２の前部分とともに、ドリルヘッド３２を形成する。これは、図２および図３に、側面図（図２）および正面からの上面図（図３）として詳細に示されている。本明細書に示される実施形態では、工具ホルダー１２に設けられる２つの冷却剤経路の２つの出口３４は、このドリルヘッド３２上に配置されている。これらの冷却剤経路は、例えば、切削プロセス中に、インサート２０、２２を冷却するために、ドリルヘッド３２の領域内に冷却された空気を運ぶために使用することができる。もちろん、空気の代わりに、他の任意の冷却剤も、冷却剤経路を通って冷却剤出口３４に運ぶことができる。
【００５１】
ワークピースから除去されたチップは、ドリルヘッド３２から工具ホルダー１２に沿って後方に延在するチップ溝３６を介して運ばれる。本明細書に示される実施形態では、ドリル工具１０は、２つのこのようなチップ溝３６を備え、チップ溝３６の一方は、第１の切削インサート２０に割り当てられ、２つのチップ溝３６のうちの他方は、第２の切削インサート２２に割り当てられている。
【００５２】
図１から図３に示される第１の実施形態では、２つの切削インサート２０、２２は、工具ホルダー１２の端面端３８を軸方向（すなわち中心軸１４に沿って）に越えて外側に突出するとともに、それに対して横方向に、ドリルヘッド３２の外周４０を半径方向２８に越えて外側に突出している。
【００５３】
２つの切削インサート２０、２２の各々は、主刃先４２、４４および副刃先４６、４８を備えている。主刃先４２、４４は、工具ホルダー１２の端面端３８を越えて突出する切削インサート２０、２２の軸方向部分に配置されている。副刃先４６、４８は、ドリルヘッド３２の外周４０を越えて突出する半径方向部分に配置されている。
【００５４】
第１の切削インサート２０の主刃先４２は、本明細書では第１の主刃先４２と呼ばれる。第２の切削インサート２２の主刃先４４は、本明細書では第２の主刃先４４と呼ばれる。それに応じて、第１の切削インサート２０の副刃先４６は第１の副刃先と呼ばれ、第２の切削インサート２２の副刃先４８は第２の副刃先４８と呼ばれる。
【００５５】
第１の主刃先４２は、面取り部および／または半径部として構成され得る角刃先５０によって第１の副刃先４６に接続されている。第２の主刃先４４は、面取り部および／または半径部としても構成され得る第２の角刃先５２によって第２の副刃先４８に接続されている。これらの２つの角刃先５０、５２は、好ましくは、各切削インサート２０、２２において工具ホルダー１２の中心軸１４からの距離が最大となる部分を形成している。
【００５６】
角刃先５０、５２が半径部として構成されている場合、それらは、好ましくは０．１ｍｍから１ｍｍの範囲の半径を有している。角刃先５０、５２が面取り部として構成されている場合、それらは、好ましくは隣接する主刃先４２、４４に対して５°から２０°の角度で傾斜し、０．２ｍｍから１ｍｍの範囲の長さを有している。
【００５７】
主および副刃先４２、４４、４６、４８の位置および形状を説明するために、２つの仮想平面が参照され、これらはより良い説明にのみ役立つ。２つの仮想平面は、図２および図４に一点鎖線として示され、参照番号５４、５６で示されている。２つの仮想平面５４、５６は、互いに直交して配向される２つの平面である。本明細書では第１の仮想平面５４と呼ばれる仮想平面５４は、工具ホルダー１２の中心軸１４に直交して配向され、工具ホルダー１２の端面端３８を通る。本明細書では第２の仮想平面５６と呼ばれる仮想平面５６は、それに直交して配向されている。工具ホルダー１２の中心軸１４は、この第２の仮想平面５６に配置されている。両方の仮想平面５４、５６は、好ましくは、切削インサート取付部１６、１８の２つの当接面２４、２６に直交して延在している。すなわち、第１の仮想平面５４は、工具ホルダー１２の端面端３８を通る半径方向平面を形成している。他方、第２の仮想平面５６は、半径方向２８および中心軸１４に沿っている。
【００５８】
第１の切削インサート２０の第１の主刃先４２は、第１の角刃先５０に隣接する第１の主刃先４２の半径方向外端５８における第１の仮想平面５４からの距離が、第１の主刃先４２の半径方向内端６０における第１の仮想平面５４からの距離よりも長い距離を有するように、第１の仮想平面５４に対して傾斜している。しかし、第１の主刃先４２の両端５８、６０は、第１の仮想平面５４の同じ側、すなわち、第１の仮想平面５４の工具ホルダー１２に対向する側とは反対側に配置されている。したがって、第１の主刃先４２は、第１の仮想平面５４と交差していない。
【００５９】
上述の配置によれば、第１の仮想平面５４に対して、または半径方向２８に対して主刃先４２が傾斜する結果となる。この傾斜は、図２に角度αで示されている。角度αは、好ましくは０．２°から３°である。第１の主刃先４２は、第２の仮想平面５６と接触しているか、または交差している。すなわち、第１の主刃先４２は、ドリル工具１０の中心まで延在するか（第２の仮想平面５６と接触している場合）、またはドリル工具１０の中心を越えて延在している（第２の仮想平面５６と交差している場合）。
【００６０】
第１の切削インサート２０の第１の副刃先４６は、好ましくは、工具ホルダー１２の中心軸１４に平行に延在しているか、または工具ホルダー１２の中心軸１４に対して最大２°の角度で傾斜している。この角度は、図２では角度βとして示されている。
【００６１】
半径方向２８に対する第１の主刃先の傾斜（角度α）、および中心軸１４に対する第１の副刃先４６の任意の傾斜（角度β）は、第１の主刃先４２と第１の副刃先４６との間の角度γ（好ましくは９０°よりも小さい）をもたらす。この角度γは、特に好ましくは８５°から８９．８°の範囲である。
【００６２】
第２の切削インサート２２の第２の主刃先４４も、第１の仮想平面５４に対して傾斜している。対応する傾斜角は、図２では角度δとして示されている。また、第２の主刃先４４の傾斜は、第２の主刃先４４の半径方向外端６２が、第２の主刃先４４の半径方向内端６４における第１の仮想平面５４からの距離よりも大きな距離だけ第１の仮想平面５４から離間するようになっている。第２の主刃先４４も、第１の仮想平面５４とは交差していない。
【００６３】
これにより、主刃先４２および４４の間の角度εが、１８０°未満となるが、好ましくは１７４°よりも大きい。好ましくは、角度εは、１７４°よりも大きいが、１７９．６°未満である。主刃先４２、４４の組み合わせにより、ドリルヘッド３２の軸方向端面端が凹状の刃先形状となる。
【００６４】
第２の切削インサート２２の第２の主刃先４４は、第１の切削インサート２０の第１の主刃先４２とは異なり、ドリル工具１０の中心まで延在していない。したがって、第２の主刃先４４は、第２の仮想平面５６と接触または交差していない。
【００６５】
図１から図３に示される実施形態では、第２の切削インサート２２の第２の副刃先４８は、工具ホルダー１２の中心軸１４に平行に延在している。しかし、第１の副刃先４６と同様に、それは、中心軸１４に対して最大２°だけ傾斜することができる。角度α、βおよびδによる主および副刃先４２、４４、４６、４８の上述した傾斜にかかわらず、主および副刃先４２、４４、４６、４８は、好ましくは、切削インサート取付部の１６、１８の２つの当接面２４、２６に平行に延在している。主および副刃先４２、４４、４６、４８は、好ましくは、すべて真っ直ぐな刃先として構成されている。
【００６６】
ドリル工具１０でワークピースを機械加工する場合、角刃先５０、５２は、主刃先４２、４４の上述した傾斜のために、最初にワークピースと接触している。したがって、ドリルヘッド３２は、ワークピース上でこれらの２つの角刃先５０、５２でそれ自体を支持している。半径方向２８に対する主刃先４２、４４の上述した傾斜のために、第１の切断は、外側から内側に進む。これにより、切削圧力が刃先形状の外側から内側にゆっくりと伝達され、全負荷が遅れるため、切削インサート２０、２２の耐摩耗性が大幅に向上する。これにより、切削圧力が安定するため、主刃先４２、４４でのブレイクアウトを回避することができる。切削インサート２０、２２を、ＣＶＤ厚膜ダイヤモンド切削インサートとして設計すると、高強度刃先を備えたドリル工具が得られ、焼結炭化物やセラミックなどの非常に硬い材料の機械加工が可能になる。ドリル工具１０の中心への圧力は、主刃先４２、４４の上述した傾斜によって大幅に軽減される。開発された刃先形状により、ドリルの中心での切削速度を大幅に打ち消し、典型的には０にすることが可能である。角５０、５２の支持により、安定性が向上し、これにより、穴の軸方向の精度と真円度とが最高になる。副刃先４６、４８の傾斜は、穴の外側面の摩擦を最小化する。
【００６７】
ドリル工具１０の高精度特性を保証することができるように、さらに好ましくは、刃先形状または刃先４２、４４、４６、４８は、レーザー加工によって製造される。
【００６８】
図３に示される正面からの上面図は、さらに以下のことを示す。２つの切削インサート２０、２２は、好ましくは、異なるサイズを有している。第１の切削インサート２０は、特にその半径方向延出部分に関して、第２の切削インサート２２よりも大きい。好ましくは、第１の切削インサート２０は、工具ホルダー１２の直径の半分よりも大きい半径方向２８の延長部分を有している。図１および図３では直径Ｄとして示されているこの直径は、ドリルヘッド３２の直径を指している。後部において、工具ホルダー１２は、クランプ部６６を備え、その直径は、好ましくは、直径Ｄよりも大きい。上記のように、第１の切削インサート２０の第１の主刃先４２は、最も外側から中心に、またはそれを越えて切削するため、第１の主刃先４４も、ドリルヘッド３２の直径Ｄの半分よりも大きい長さを有している。
【００６９】
図３に示される正面からの上面図では、２つの主刃先４２、４４の間にある距離ｄ1も描かれている。この距離ｄ1は６００分の１を超えてはならない。しかし、距離ｄ1は、０でもあり得る。
【００７０】
図６および図７は、ドリルヘッド３２の領域において、第２の切削インサート２２のみが、工具ホルダー１２の外周４０を越えて半径方向外向きに突出する、ドリル工具１０の第２の実施形態を示している。これに対し、第１の切削インサート２０の第１の副刃先４６は、ドリルヘッド３２の領域において、工具ホルダー１２の外周４０を越えて半径方向外向きに突出することなく、工具ホルダー１２の内側に配置されている。しかし、主および副刃先４２、４４、４６、４８の特徴的な傾斜は、第１の実施形態と異ならない。したがって、第１の実施形態との主な違いは、図６および図７に示されるドリル工具１０では、穴の外側輪郭が、第２の切削インサート２２のみで機械加工され、穴の中心が、第１の切削インサート２０のみで機械加工されることである。この外側領域と内側領域との間で、穴は、第１の実施形態のように、両方の切削インサート２０、２２で機械加工される。
【００７１】
３つ以上の切削インサートを提供することも考えられ、各切削インサートの主刃先は、穴の外側から内側に穴の半径方向のセグメントを機械加工する。しかし、第１の切削インサート２０が、図１から図３の第１の実施形態に示されるように構成されている場合、第１の実施形態では、切削インサート２０は、最も外側から中心までの輪郭全体を機械加工するため、１つの切削インサート２０のみを使用することで十分である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年1月26日(2021.1.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸（１４）に沿って延在し前記中心軸（１４）に平行に配向される第１の当接面（２４）を有する第１の切削インサート取付部（１６）および前記中心軸（１４）に平行に配向される第２の当接面（２６）を有する第２の切削インサート取付部（１８）を備える工具ホルダー（１２）と、
ＣＶＤ厚膜ダイヤモンドでできており、前記第１の切削インサート取付部（１６）に固着されるように接続され、側面の１つが前記第１の当接面（２４）に当接する第１の切削インサート（２０）と、
ＣＶＤ厚膜ダイヤモンドでできており、前記第２の切削インサート取付部（１８）に固着されるように接続され、側面の１つが前記第２の当接面（２６）に当接する第２の切削インサート（２２）と
を備えるドリル工具（１０）であって、
第１の切削インサート（２０）の軸方向部分が、工具ホルダー（１２）の端面端（３８）を越えて突出し、第１の切削インサート（２０）が、軸方向部分において、前記中心軸（１４）に直交して配向され、前記工具ホルダー（１２）の前記端面端（３８）に配置される第１の仮想平面（５４）に対して傾斜した第１の主刃先（４２）を有し、前記第１の主刃先（４２）の半径方向外端（５８）が、前記第１の主刃先（４２）の半径方向内端（６０）における前記第１の仮想平面（５４）からの距離よりも長い距離だけ前記第１の仮想平面（５４）から離間し、前記第１の主刃先（４２）が前記第１の仮想平面（５４）と交差せず、
前記第１の主刃先（４２）が、前記中心軸（１４）に沿っており、前記第１の当接面（２４）に直交して配向される第２の仮想平面（５６）と接触または交差している、ドリル工具（１０）。
【請求項２】
前記第１の当接面（２４）が、前記中心軸（１４）に直交する前記工具ホルダー（１２）の半径方向（２８）に平行に配向されている、請求項１に記載のドリル工具。
【請求項３】
前記第１の主刃先（４２）が、前記第１の当接面（２４）に平行に配向されている、請求項１または２に記載のドリル工具。
【請求項４】
前記第１の主刃先（４２）が、前記第１の仮想平面（５４）に対して０．２°から３°の角度で傾斜している、請求項１から３のいずれか一項に記載のドリル工具。
【請求項５】
前記第１の主刃先（４２）の長さが、前記工具ホルダー（１２）の直径（Ｄ）の半分よりも長い、請求項１から４のいずれか一項に記載のドリル工具。
【請求項６】
前記第１の切削インサート（２０）の半径方向部分が、前記工具ホルダー（１２）の外周（４０）を越えて突出し、前記第１の切削インサート（２０）が、前記中心軸（１４）に平行であるか、または、最大２°だけ前記中心軸（１４）に対して傾斜している第１の副刃先（４６）を前記半径方向部分に含む、請求項１から５のいずれか一項に記載のドリル工具。
【請求項７】
前記第１の副刃先（４６）が、半径部および／または面取り部によって前記第１の主刃先（４２）に接続されている、請求項６に記載のドリル工具。
【請求項８】
前記第１の副刃先（４６）が、前記第１の主刃先（４２）に対して９０°未満の角度で傾斜している、請求項６または７に記載のドリル工具。
【請求項９】
前記第２の当接面（２６）が、前記第１の当接面（２４）に平行にオフセットされて配置されている、請求項１に記載のドリル工具。
【請求項１０】
前記第２の切削インサート（２２）の軸方向部分が、前記工具ホルダー（１２）の端面端（３８）を越えて突出し、前記第２の切削インサート（２２）が、軸方向部分において、前記第１の仮想平面（５４）に対して傾斜した第２の主刃先（４４）を有し、前記第２の主刃先（４４）の半径方向外端（６２）が、前記第２の主刃先（４４）の半径方向内端（６４）における前記第１の仮想平面（５４）からの距離よりも長い距離だけ前記第１の仮想平面（５４）から離間し、前記第２の主刃先（４４）が前記第１の仮想平面（５４）と交差しない、請求項１または９に記載のドリル工具。
【請求項１１】
前記第１の主刃先（４２）が、前記第１の仮想平面（５４）に対して第１の角度（α）で傾斜し、前記第２の主刃先（４４）が、前記第１の仮想平面（５４）に対して、前記第１の角度（α）とは異なる第２の角度（δ）で傾斜している、請求項１０に記載のドリル工具。
【請求項１２】
側面視において、前記第１の主刃先および前記第２の主刃先（４２、４４）が、１８０°よりも小さいが１７４°よりも大きい角度（ε）を囲む、請求項１１に記載のドリル工具。
【請求項１３】
前記中心軸（１４）に直交する半径方向（２８）において測定される前記第２の切削インサート（２２）の寸法が、前記半径方向（２８）において測定される前記第１の切削インサート（２０）の寸法よりも小さい、請求項１から１２のいずれか一項に記載のドリル工具。
【請求項１４】
前記第２の主刃先（４４）が、前記第２の仮想平面（５６）と接触も交差もしない、請求項１０から１２のいずれか一項に記載のドリル工具。
【請求項１５】
前記第２の切削インサート（２２）が、前記工具ホルダー（１２）の外周（４０）を越えて突出する一方、前記第１の切削インサート（２０）は突出しない、請求項１から１４のいずれか一項に記載のドリル工具。
【請求項１６】
前記ドリル工具（１０）が、回転対称でも鏡面対称でもない、請求項１から１５のいずれか一項に記載のドリル工具。
【国際調査報告】
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2021531989.tif 000012
2021531989.tif 000013
2021531989.tif 000014
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