(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面または上面（６）と、略平行である下面（８）と、鋭角（β）で延在して上面（６）と交差し且つ下面（８）へ延在する第１の逃げ面（７）とを含む切り屑形成ドリル用の多角形スローアウェィ切削インサート（３）であって、前記切削インサート（３）は少なくとも２つの主切れ刃（５）を有し、それぞれの主切れ刃（５）は上面（６）と逃げ面（７）との間の接合部に位置し、それぞれの主切れ刃（５）が中断されたところで鈍角を形成するように主切れ刃（５）は中間で中断され、インサート（３）が中央に締結孔を有し、第２の切れ刃（１０）が第１の逃げ面（７）に隣接する第２の逃げ面（９）と前面（６）との間に形成され、第２の切れ刃（１０）は実質的に主切れ刃（５）に対して平行で、前面または上面（６）の面の主切れ刃（５）の一部と置換され、且つ第２の逃げ面（９）は前面（６）に対して第１の逃げ面（７）とは異なる角度を成して延在し、且つ第２の逃げ面（９）は中断線（１１）を介して第３の逃げ面（１２）に変形し、且つ第２の逃げ面（９）および第３の逃げ面（１２）は前面（６）に対して異なる角度であることを特徴とするスローアウェィ切削インサート（３）。
【請求項２】
第２の逃げ面（９）および第３の逃げ面（１２）によって形成される全ての面が上面（６）から下面（８）へ延在することを特徴とする請求項１記載のスローアウェィ切削インサート（３）。
【請求項３】
第２の逃げ面（９）の上面（６）に対する角度(α)が、第１の逃げ面（７）の上面（６）に対する角度(β)よりも大きいことを特徴とする請求項１記載のスローアウェィ切削インサート（３）。
【請求項４】
第１の逃げ面（７）に対して、第２の逃げ面（９）および第３の逃げ面（１２）によって沈め部が形成されることを特徴とする請求項１記載のスローアウェィ切削インサート（３）。
【請求項５】
第１の逃げ面（７）に対して、第２の逃げ面（９）および第３の逃げ面（１２）によって突出部が形成されることを特徴とする請求項１記載のスローアウェィ切削インサート（３）。
【請求項６】
第２の逃げ面（９）および第３の逃げ面（１２）によって範囲を定められた沈め部が、主逃げ面（７）の合計幅よりかなり小さな幅（Ｗ）を有することを特徴とする請求項１記載のスローアウェィ切削インサート（３）。
【請求項７】
インサート本体が、六角形の基本形状を有し、各辺に沿って３対の協働する主切れ刃（５）を有し、各辺はその中間部に鈍角の頂点を含み、切削中のインサートを安定させることを特徴とする請求項１記載のスローアウェィ切削インサート（３）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一つまたはそれ以上の螺旋状の溝を有する柄を備える形式のドリルに関し、螺旋状の溝の各々が、前面または上面と逃げ面との間に位置する少なくとも一つの切れ刃を備える少なくとも一つのドリルビットと協動し、ドリルの柄の中心軸を横切る基準面と所定の角度を成して延在する。
【０００２】
【従来の技術】
説明を続けるまえに、図１に示すドリルは、その柄に対応する数の切り屑を輸送する溝と協動する二つのドリルビットを備えることを指摘しておく必要がある。これらの溝は厳密な螺旋ではなくて螺旋状であるが、本発明の工具の形式は当業者にはねじれドリル(twist drill) または単にドリルと呼ばれる。したがって、幾何学的な意味ではそれらの溝は螺旋状であるので、切粉を輸送するフルートまたは溝は螺旋状に記載される。
【０００３】
溝の数は二つまたは二つ以上であってもよく、ドリルビットが個々の溝と協動することも指摘しておく必要がある。
一般的に、ドリルは機械加工の際にねじれ方向に振動する傾向がある。ドリル工具が作用しているとき、柄がねじれ方向に向かって振動を伝えまたはねじれ方向から振動を受けることによって、柄が交互に長くなったり短くなったりする。この周期が、次に詳細に説明するフィードバック振動機構の形で再生効果(regenerative effect) を作りだす。
【０００４】
ドリルの柄が上記のように振動する場合、個々の切れ刃が、穿孔した穴の底に図３及び図４に一般的に示す波形の面を切削形成する。それが形成されたあとでは、同一の切れ刃かまたはその後の別の切れ刃のいずれかがこの波形の面を通過するとき、（工具が同一工程を切削する一つまたはそれ以上の切れ刃を含むかに依存する）第２の波形の面を形成する（図４のそれぞれ、連続あるいは破線の波形の線に例えられる）。実際には、これは、穿孔された孔底の波形面での位相位置または位相変位に依存して、切り屑の垂直厚みが変化し得ることを意味する。垂直切り屑厚みが変化するときは、切削力もまた変化し得る。これが上記振動機構の原因となる駆動力を構成する。切り屑の幅が所定の値を越えて増加する場合（ドリルのその他の特性が無償で残るとき同時にドリルの直径が増加することによって）、機械系(mechanical system) がもはや耐える能力がなく、したがって、振動振幅が成長し不安定となる。「機械系」とは、ここでは主に螺旋状の切削ドリルそのものと理解する。この機械系は主にドリルの柄の長さに影響される。さらに正確には、より長いドリルは短いものよりさらに不安定なねじれ指向性を示す。
【０００５】
再生効果が無くなるならば、振動の振幅が成長して直ちに振動レベルが非常に大きくなる。しかしながら、他の機構、例えば切れ刃自体が自由に切削できないことによって、所定時間後に振幅の成長が減少する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題を解決した改良ドリルを提供することを目的とする。即ち、第１の目的は、使用開始時に直ちに不安定な再生効果の危険を和らげること、即ち穿孔作業の際にドリルの柄における振動振幅を減少させたドリルを提供することである。
【０００７】
本発明にしたがい上記目的は、請求項１の特徴部分に規定される特徴によって達成される。本発明の好ましい実施態様が、従属請求項にさらに規定される。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
図１に示す穿孔工具は１で示される柄を備え、後端部でその柄は、従来のホルダーの工具取り付け具に適合する取り付け部分２に変化する。柄は、その前端部またはチップに二つのドリルビット３を有する。示された実施例においては、これらのドリルビットは着脱可能な形式である。さらに正確には、ドリルビットは柄のチップ領域のシートにネジで締結される。この実施例においては、ドリルビットの数に相当する数の溝４が柄のチップから後方に延在する。これらの溝は螺旋状であり、切り屑を排出する目的であり、切り屑はドリルビット３によってドリル穴の外に放出される。
【０００９】
図２に、個々のドリルビット３が拡大尺度で図示されている。この実施例においては、ドリルビットは６角の基本形状であり、３対の協動する主切れ刃５、５を備え、作業する際は１対で作用する。換言すれば、ドリルビット３は付属シートの３つの異なる位置間で再調整することができる。互いに離れたそれぞれの主切れ刃５は、一方でドリルビットの前面或いは上面６（或いは、前面が複雑で不規則な形状である場合、前面に通常平行である任意の中立面）、もう一方で前面６に鋭角を成して延在するもう一方の逃げ面７との間に備えられるかまたは配置される。実際の標準にしたがい、前面６に対する逃げ面７の角度は角度７８〜８４°以内であり、即ち、それらの余角β（図５〜７参照）は角度６〜１２°以内である。
【００１０】
ドリルビットの前面６の反対側の下面は、図５〜図７に８で示される。
図示されたドリル工具及びそれらのドリルビットはこれまでに記載したかぎりでは、同一のものが全体的に既に実質的に知られている。
【００１１】
【発明の実施の形態及び実施例】
本発明の新規の特徴は、第２の逃げ面９がドリルビット３の個々の主切れ刃５の少なくとも一部分に設けられ、前面６（または、それらと実質的に平行なドリルビットを貫通する中立面）に対してこの面が成す角度は、前面と第１の逃げ面７が成す角度より大きくなる。望ましくは、前面と第２の逃げ面との成す角度は８７〜８９°の範囲内であり、即ち、図５〜７にしたがうこの余角αは、１〜３°の範囲内である。
【００１２】
図２及び図５にしたがう実施態様、ならびに図６にしたがう別の実施態様においては、第２の逃げ面９は個々の主切れ刃５の所定の長さ部分に沿ってだけ延在する。そうすることで、逃げ面９は、第２のより短い切れ刃または刃構成１０につながり、図５及び図６にしたがう実施態様においては、短い切れ刃または刃構成１０が、第１の逃げ面７につながる主切れ刃５に対して深さ方向に変位している。さらに正確には、付随する第２の刃１０とともに逃げ面９はビット本体に向かって所定量移動して、この面９は中断線１１を経て逃げ面７と平行である面１２に変化する。即ち、角度βと角度γは同一である。特に面９の長さ「Ｘ」は、面１２の長さ「Ｙ」より短くする必要がある。面９と面１２によって範囲を定められる沈め部(countersink) は、主逃げ面７の合計幅よりかなり小さな幅にすべきであることを指摘する必要がある。換言すれば、第２の切れ刃(lip) の長さは個々の主切れ刃５の長さよりかなり短くする必要がある。
【００１３】
図６の実施態様において、面９と面１２は、逃げ面７に対していくぶん突出する突出部に設けられる。他の点に関しては、図５の実施態様に関して言及するように同一の寸法及び角度にすることができる。
図７に、より急な第２の逃げ面９が切れ刃５の全長に沿って延在する第３の実施態様を示す。即ち、この実施態様において、第２の逃げ面９が中断線を経て逃げ面７に直接変化する。換言すれば、そうすることによって、それぞれ図５及び図６に示す形式の沈め部及び突出部が避けられる。
【００１４】
このドリルの個々のドリルビットが、ドリルの幾何学的中心線「Ｃ」（回転軸）によって表される基準面に対して斜めの位置に配置できるかを図８に示す。本発明にしたがう本質的なことは、第２の逃げ面９が第１の逃げ面７とは上記基準面に対して別の角度で延在することである。
【００１５】
【発明の効果】
単一面の逃げ面が、例えば７８〜８４°の角度で個々の切れ刃に延在するだけでなく、さらに第２の逃げ面がドリルビットの前面に対して急な角度で延在する上記方法でドリルビットを形成することによって、この逃げ面が工作物材料を塑性化(plasticizing)させない限り、ドリル自体が拘束されない切削加工により与えられるドリルの振幅よりも高い振幅ではドリルが振動できないことが判明した。材料のこのような塑性化は、この塑性化が工作物を消滅させるという特性によって、振動を減衰する。さらに、工具に対して本来の振動数即ち本来備わる工具振動数以下に、この振動振幅が制限されるか、またはこの振動数が減少する。工具がそれらの本来の振動数で振動できなく、しかしより低い振動数で振動するとき、これらの振動数においての振動はより早期に減衰することによって、工具が振動する振幅は当然より小さくなる。上記再生効果が無くなるために、所定の振動数で振幅が成長し、この振動数で系の伝達関数は複素数平面で表され、負の実数部分を含まねばならない。より低い振動数では、実数部分が正となる。
【００１６】
ドリル工具がより高い振動数で振動することができないならば、再生効果が、不安定となることがなく即ちなくなる（Veck M Teipel K "Dynamisches Verhalten spanander Werkzeugmaschinen", Springer-Verlag 1977, ISBN 3-540-08468-1 を参照）。
本発明の本質的な利点は、相当する機能を備えた従来のドリルより長さ及び／または直径が大きなドリルの使用を可能することである。即ち、製造業者は、再生効果を不安定にすることなくドリルの柄を延ばすことも、またはより長い切れ刃またはさらに有効な切れ刃を備えたドリルビット（即ち、より大きな直径）を製造すること、のいずれをも選択することができる。当然、ドリルの柄の延長は、ドリル直径の増加と組み合わせとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の本質にしたがって作られた二つのドリルビットを有するドリルの斜視図である。
【図２】本発明にしたがって作られた単一のドリルビットの斜視図である。
【図３】穿孔した穴の波状の底を模式的に表した拡大平面図である。
【図４】非常に拡大した尺度で穿孔した穴底の波形を示す部分断面図である。
【図５】図２にしたがうドリルビットを貫通する切れ刃の拡大部分断面図である。
【図６】同様の断面図であり、本発明の別の実施態様を示す。
【図７】同様の断面図であり、本発明の別の実施態様を示す。
【図８】ドリルの幾何学的な中心線に対して示したドリルビット全体の模式的な断面図である。
【符号の説明】
１…柄
２…取り付け部分
３…ドリルビット
４…螺旋状の溝
５…切れ刃、主切れ刃
６…上面
７…逃げ面、第１の逃げ面
８…下面
９…第２の逃げ面
１０…短い切れ刃、または刃構成
１１…中断線
１２…第１の逃げ面と平行な面
α…前面と第２の逃げ面とが成す角度の余角
β…前面と第１の逃げ面とが成す余角
γ…βと同一の角度
Ｔ…ＸとＹとの合計
Ｘ…第２の逃げ面の長さ
Ｙ…面１２の長さ
【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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