(57)【要約】  ドリル工具（４、２８）は、特に、乾式ドリル加工のための又はステンレス鋼のような特別な材料をドリル加工するための特別なドリルとして機能する。ドリル工具（４、２８）は、切断高さの差（Δｈ）によって互いに分離される２つの主切刃（２２Ａ、２２Ｂ）を有するドリルヘッド（２）を有する。ドリル先端（１８）はまた、２つの主切刃の一方（２２Ａ）がより大きな半径方向長さを有するように中央軸線（１６）から変位して配置される。これらの手段によって、ドリル工具（４、２８）は、ドリルビットの呼び径（Ｄ１）よりも大きなボア孔（２６）をドリルする。さらに、切削高さの差（Δｈ）により、ドリル工具（４、２８）に対する半径方向の負荷が低減されるように、反対方向に働く半径方向力成分（ＦＢ）が生成される。
2010527800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向（１４）に延びるドリル工具（４、２８）であって、ドリル先端（１８）と、外向きに延びる第１及び第２の主切刃（２２Ａ、２２Ｂ）とを有するドリル工具において、
前記ドリル先端（１８）が中心軸（１６）に対し偏心して配置されることと、前記第２の主切刃（２２Ｂ）が、前記ドリル先端（１８）に向かう前記長手方向（１４）に対し、切削高さの差（Δｈ）だけより高いレベルに配置され、同時に前記第１の主切刃（２２Ａ）よりも短い半径方向の切刃長さを有することを特徴とするドリル工具（４、２８）。
【請求項２】
ドリル加工操作中、第２の半径方向力成分（ＦＢ）が、前記第２の主切刃（２２Ｂ）のより高い配置によって生成され、第１の半径方向力成分（ＦＡ）が、前記ドリル先端（１８）の偏心配置によってかつより長い第１の主切刃（２２Ａ）によって生成され、前記半径方向力成分（ＦＡ、ＦＢ）が少なくとも大部分、好ましくは完全に互いに補償されることを特徴とする、請求項１に記載のドリル工具（４、２８）。
【請求項３】
前記切削高さの差（Δｈ）が、０．０３〜０．０７ｍｍの範囲にあることを特徴とする、請求項１又は２に記載のドリル工具（４、２８）。
【請求項４】
前記ドリル先端（１８）が、前記中心軸（１６）に対し０．０２ｍｍよりも大きなオフセット（Δｓ）を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のドリル工具（４、２８）。
【請求項５】
前記２つの主切刃（２２Ａ、２２Ｂ）が、前記ドリル先端（１８）に対し同一の部分的な先端角（δ１、δ２）に配置されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のドリル工具（４）。
【請求項６】
前記２つの主切刃（２２Ａ、２２Ｂ）が、前記ドリル先端（１８）を交差するチゼル刃（２０）を介して互いに結合されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のドリル工具（４）。
【請求項７】
前記ドリル工具がステップドリル（２８）として設計され、前記主切刃（２２Ａ、２２Ｂ）が前記ドリル先端（１８）に対し引っ込んで配置されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のドリル工具。
【請求項８】
前記ドリル工具が、前記主切刃（２２Ａ、２２Ｂ）に隣接しかつ前記長手方向（１４）に溝（１０）に沿って延びる副切刃（１２）を有するツイストドリル（４）として設計されることを特徴とする、上記請求項のいずれか一項に記載のドリル工具。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載のドリル工具（４、２８）を使用してドリル孔（２６）を形成する方法。
【請求項１０】
前記ドリル工具（４、２８）の送りが、前記第１の主切刃（２２Ａ）によって除去されたチップ量及び前記第２の主切刃（２２Ｂ）によって除去されたチップ量が少なくとも大部分同一であるように設定される、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長手方向に延びるドリル工具であって、ドリル先端（Bohrspitze）と、外向きに延びる第１及び第２の主切刃とを有するドリル工具に関する。本発明はまた、このようなドリル工具を使用してドリル加工するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
このようなドリル工具は、例えば、欧州特許第０９９１４９８Ｂ１号明細書から公知である。この特許に記載されたドリル工具は、乾式ドリル加工（Trockenbohre）用のツイストドリルである。乾式ドリル加工中、冷却不足のため、熱発生のためにドリルがカッタヘッド領域で膨張し、ドリルがドリル孔から引き抜かれるときに案内面取り部（Fuhrungsfase）に高い負荷が生じる要因となる問題が生じる。
【０００３】
これらの高い負荷を回避するために、欧州特許第０９９１４８９Ｂ１号明細書によるツイストドリルには、チゼル刃の非対称構造が設けられている。チゼル刃の非対称構造のため、ドリルは、ツイストドリルの外径と比較して拡大した孔直径を有するドリル孔を切断する。したがって、熱によって引き起こされるドリル切刃の領域の膨張にもかかわらず、なんら問題なく、ドリルを再びドリル孔から取り出すことができる。
【０００４】
特定の用途分野、すなわち、合成樹脂から形成されたプリント回路基板の孔のドリル加工について、独国特許出願公開第２６５５４５２Ａ号明細書から特別なドリルが公知である。同様に、前記特別なドリルは、ドリル孔を大きくするために切刃の領域にドリルヘッドの非対称構造を有する。このことは、切刃が異なる長さで設計されることによって、あるいは前記切刃が異なる先端角（Spitzenwinkel）で配置されることによって選択的に達成される。プリント回路基板のドリル加工中に生じる特定の問題、すなわち、ドリル孔の壁部に押圧される可能性があるドリルダストが発生する問題が、これによって考慮される。非対称構造により、ドリルの外径よりも大きなドリル孔が形成され、この結果、ドリルは、一方の長手方向側面のドリル孔の壁部から離れている。
【０００５】
しかし、これと対照的に、通常の場合、可能な限り最高の精密さの同心回転及び高精密のドリル加工が達成されるように、ドリルでは高度に対称性の構造が望まれる。この場合、おそらくは非対称性が研磨誤差としてのみ生じる可能性がある。対照的に、上述のドリルは、具体的に特別な用途における問題を回避するために非対称性を利用する。しかし、非対称構造では、ドリル工具の非対称の負荷、したがって摩耗の増加も生じ、その結果寿命が短くなる。このことは、特に、高強度材料、例えば鋼を機械加工するために意図される硬質金属ドリルのようなドリル又は特別な切削材料から製造される切削インサートを有するドリルに当てはまる。
【０００６】
非対称構造のため、ドリルは、ドリル加工操作中に片側でドリル孔の壁部に特に押圧される。案内面取り部が、通常、円周方向に「ランド」に設けられる。ドリルは、この案内面取り部と共にドリル孔の壁部を支承する。高度に対称性の構造を有する従来のドリル工具では、両刃ドリルの２つの案内面取り部は、いずれの場合も、互いに直径方向に対向してドリル孔の壁部を支承し、均一に負荷を受ける。非対称構造により、今や、２つの案内面取り部の一方は過度に負荷を受け、この結果、その摩耗が著しく高くなる。さらに、ドリル孔の壁部におけるチップ部分がケーキング（Anbackung）する場合に、案内面取り部の部分が欠けるリスクが大きくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、非対称構造及び高い摩耗耐性を有するドリル工具を規定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、本発明に従って、長手方向に延び、かつドリル先端と第１及び第２の主切刃とを有するドリル工具によって達成される。２つの主切刃は、ほぼ半径方向外向きに延びる。ドリル先端は、同時に回転軸を形成する中心軸線に対し偏心して配置される。同時に、第２の主切刃は、切削高さ差だけ第１の主切刃よりも高いレベルに配置される。さらに、第１の主切刃は、第２の主切刃よりも短い半径方向の切刃長さを有する。
【０００９】
「ドリル工具」という表現は、ドリル加工のために使用される工具を一般に指し、少なくともカッタヘッド又はドリルヘッドを含む。したがって、ドリル工具は、単にドリル本体又はシャンクに締結されるドリルヘッド、及びドリルヘッドとドリル本体とシャンクとを有する完全なドリルであり得る。
【００１０】
「半径方向の切刃長さ」という表現は、この場合、ドリル先端に面する主切刃の当該端部とドリル工具の外周との間の半径方向の距離を指す。
【００１１】
「切削高さの差」という表現は、長手方向に対し位置が異なる２つの主切刃の配置を指す。したがって、ドリルシャンクからドリル先端の長手方向に観測されるように、第２の主切刃は、第１の主切刃よりもさらに前方に配置される。「より高いレベルに位置する」又は「さらに前方に配置される」という定義は、ここでは、いずれの場合も、回転軸線から、したがって中心軸線から同一の半径方向距離を有する２つの主切刃の特に２つの比較点に関係する。切削高さの差の定義は、特に１９９３年４月発行のＤＩＮ６５４０、第１部及び第２部から得られる。異なる切削高さにおける２つの主切刃の配置は、特に、主切刃の半径方向外側の端部が長手方向に互いにオフセットされることを意味する。
【００１２】
第１の主切刃の半径方向の切刃長さがより長いドリル先端の偏心配置により、ドリル呼び径と比較してより大きなドリル孔径を有するドリル孔が、ドリル加工中に形成される。第１の半径方向力成分がこの第１の非対称性の特徴によって生成される。補完的に、より短い第２の主切刃が切削高さの差によってより高く配置される。第２の半径方向力成分がこの第２の非対称性の特徴によって生成され、この第２の半径方向力成分が第１の半径方向力成分に対抗し、この結果、ドリルの非対称の負荷が低減される。この場合、より高いレベルに位置する第２の主切刃は、規定されたドリル加工／回転方向に対し「先行する切刃」である。
【００１３】
ここに述べたドリル工具の構造は、実際に通常研磨誤差と見なされる２つの非対称性の特徴を組み合わせて、いずれの場合も非対称性の特徴によって引き起こされるドリルに対する非対称の負荷が、互いに対抗し、したがって互いに補償するようにする。したがって、ドリル孔の壁部に対する第１の半径方向力成分によって生成される接触圧は、少なくとも特別に選択した組み合わせによって低減される。この結果、特に、第１の主切刃に割り当てられかつドリル孔の壁部に沿って延びる第１の案内面取り部のドリルの負荷が、著しく低減される。
【００１４】
このようなドリル工具は、硬質材料、特に鋼を機械加工するために使用され、かつ乾式ドリルとして、さらに、一定の弾性特性を有する特別な材料のドリル加工にも特に適切である。このように、例えば、高級鋼の機械加工により、ドリル加工の場合、ドリル加工の直後にドリル加工された孔が収縮して、僅かに狭くなることになる。この結果、従来のドリルを使用する場合、前記ドリルがドリル孔に挟まって動かなくなることがある。
【００１５】
ここに述べた構造により、第一に、第１の非対称性の特徴のため、拡大されたドリル孔が有利に形成され、この結果、挟まりが回避される。第二に、第２の非対称性の特徴により、特に第１の案内面取り部の負荷が低減され、したがってより長い寿命が達成される。
【００１６】
第一に切削高さの差、第二に偏心配置、同様により長い第１の主切刃が、ドリル加工操作中に半径方向力成分が大部分、好ましくは完全に互いに補償するように、適切に選択される。このように、ドリル工具に対する大部分、好ましくは完全に対称の半径方向の力作用が達成され、この結果、全体的に均一な負荷が獲得される。このことを達成するために、第１の主切刃によって除去されたチップ量及び第２の主切刃によって除去されたチップ量が少なくとも大部分同一であるように、ドリル工具の送りがドリル加工プロセス中に適切に設定される。ほぼ同一の半径方向力成分がこのようにして生成される。
【００１７】
この場合、切削高さの差は、０．０３〜０．０７ｍｍの範囲にあることが適切である。したがって、切削高さの差は、ＤＩＮ６５４０、第１部による切削高さの差について許容される公差値（Toleranzwert）よりも大きいことが好ましい。切削高さの差は、特に１９９３年４月発行のＤＩＮ６５４０、第２部に記載されているような方法に従って測定される。「切削高さの差」という用語の代わりに、「軸方向の振れ（Planlauf）」という用語も部分的に使用される。「軸方向の振れ」とは、互いに反対側に通常配置される２つの主切刃が１８０°の回転中にドリル長手方向に互いにオフセットされる大きさを示す。
【００１８】
適切な発展形態によれば、中心軸とドリル先端との間のオフセットは０．０２ｍｍよりも大きく、特に０．０２ｍｍ〜約０．０６ｍｍの範囲にある。このように、オフセットも、例えば、ＤＩＮ６５４０、第１部から得られ、かつＤＩＮ６５４０、第２部に従って測定されるように、軸方向の振れについて通常許容可能な公差値よりも大きな範囲にある。
【００１９】
適切な発展形態によれば、２つの主切刃は、ドリル先端に対し同一の部分的な先端角に配置される。切削高さの差及びそれらの異なる長さは別として、２つの主切刃はしたがって同一の設計である。例えば従来のツイストドリルでは、２つの主切刃によって形成される先端角は、通常約１３５°である。したがって、鈍角の先端角が通常提供される。代わりに、２つの主切刃はまた、互いに１８０°の角度で配置されることができ、すなわち、例えば、ステップドリル（Stufenbohrer）に当てはまるように互いに平行に延びる。
【００２０】
２つの主切刃は、主切刃とチゼル刃とから形成された切刃がドリル中心の上方に連続的に延びるように、ドリル先端を交差するチゼル刃を介して互いに直接結合されることが適切である。
【００２１】
代わりに、ドリル工具は、主切刃がドリル先端に対し引っ込んで配置されたステップドリルとして設計される。ステップドリルでは、第１の切刃対は、前部ドリル先端に通常配置される。次に、第２の切刃対は、ステップを形成しつつドリル長手方向に引っ込んで配置され、前記第２の切刃対は、本例では、互いに対し切削高さの差を有する２つの主切刃を形成する。
【００２２】
ドリル工具は、副切刃がそれぞれの切刃コーナにおいて主切刃に隣接しかつ長手方向に溝に沿って延びるツイストドリルとして設計されることが好ましい。
【００２３】
上記目的は、さらに、本発明に従って、このようなドリル工具を使用してドリル孔を形成する方法によって達成される。この場合、第１及び第２の主切刃によって除去されたチップ量が少なくとも大部分同一であるように、送りの設定を意図することが適切である。したがって、送りは、特に切削高さの差よりも大きい。
【００２４】
約１８０°だけ回転オフセットされる２つの主切刃を有するドリル工具を提供することが好ましい。代わりに、２つよりも多くの主切刃、例えば３つの主切刃を有するドリル工具も使用することができる。次に、個々の切刃によって生成される半径方向力成分の補償に関する同一の観察が、２つよりも多くの主切刃を有するこのようなドリル工具に当てはまる。
【００２５】
本発明の例示的な実施形態について、以下図面を参照してより詳細に説明するが、いずれの場合も、概略的にかつ著しく単純化して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ドリルヘッドの断面図である。
【図２】ツイストドリルの側面図である。
【図３】ステップドリルの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、図２に示したような例えばツイストドリル４のドリルヘッド２を著しく単純化して示している。ツイストドリル４は、シャンク６を有し、これによりドリル４が機械装着部（Maschinenhalterung）の適所に緊締される。シャンク６にドリル本体８が隣接し、本体の前端にドリルヘッド２が形成される。例示的な実施形態では、前記ドリルヘッド２は、ドリル本体８に一体に結合される。代わりに、ドリルヘッド２は、別個の構造ユニットとして取り外し不能に又は取り外し可能にドリル本体８にも結合することができる。ツイストドリル４では、螺旋状に延びる溝１０（Spannute）がドリル本体８に作製され、各々の溝１０は、副切刃１２によってそのエッジ面（Randseite）の一方で画定される。２つの溝１０の間の円周領域はランドとして示される。案内面取り部は、通常、それぞれの副切刃１２から離れたランドの当該端部に形成される。ツイストドリル４は、１つのまとまりとして（insgesamt）長手方向１４に延び、同時に回転軸である中心軸１６を有し、ドリル４は、機械装着部に緊締されて動作するときに、中心軸を中心に回転する。
【００２８】
ドリル４は、長手方向１６に見てその前端にドリル先端１８を有する。図２に示したようなツイストドリルでは、ドリル先端１８は、ドリルコア(Bohrkern)上に延びるチゼル刃２０の部分である。第１の主切刃２２Ａ及び第２の主切刃２２Ｂは、チゼル刃２０の両側に続く。
【００２９】
ドリル先端１８の領域のドリルヘッド２の特別な構造は、図１を参照して理解することができる。図１から理解できるように、ドリル先端１８は、オフセットΔｓだけ中心軸１６から離れて配置される。同時に、第１の主切刃２２Ａは、切削高さの差Δｈだけ第２の主切刃２２Ｂよりも深く配置される。本例では、「切削高さの差」という表現は、２つの主切刃２２Ａ、２２Ｂの半径方向に位置する切刃コーナ２４Ａ、２４Ｂの間の長手方向１４に対する差を指す。
【００３０】
ドリル先端１８を通過する想像上の先端軸線（Spitzenachse）２５に対し、２つの主切刃２２Ａ、２２Ｂの各々は、１３５°の従来の先端角が獲得されるように、例示的な実施形態では、６６．５°の同一の部分的な先端角δ１とδ２に配置される。
【００３１】
オフセットΔｓ及びより長い第１の主切刃２２Ａにより、まず、図１の一点鎖線によって示されるドリル孔２６がドリル呼び径Ｄ１と比較して拡大した孔直径Ｄ２を有することが確実にされる。同時に、第１の半径方向力成分ＦＡがこの非対称性によって生成される。第２の主切刃２２Ｂは、それがより高いレベルに位置するという事実のため、切削操作中、機械加工されるべき被加工物に第１の主切刃２２Ａよりも深く係合し、この結果、第１の半径方向力成分ＦＡに対抗する第２の半径方向力成分ＦＢが生成される。２つの力成分ＦＡ、ＦＢは、今や、少なくとも大部分、好ましくは完全に互いに補償するように、すなわち、好ましくは、ドリルヘッド２の領域にドリル４に対し半径方向の力作用が生じないように選択される。したがって、全体的に、切削高さの差Δｈ及びオフセットΔｓは、力成分ＦＡ、ＦＢが互いに補償するように、ドリル加工操作中に特定の送りに関し互いに整合される。「送り」という表現は、一般に、３６０°の回転中の長手方向１４のドリル４の強制された行程長さ（Wegstrecke）を指す。
【００３２】
図１に関し行った観察は、例えばインデックス付け可能なインサートのような交換可能な切削本体を有するドリルヘッド２にも適用できる。同様に、この観察は、例えば図３に著しく単純化して示したように、ステップドリル２８にも適用できる。ステップドリル２８では、ドリル先端１８は、主切刃２２Ａ、２２Ｂから離れて配置される。例示的な実施形態では、主切刃は中心軸１６に対し直角に延びる。別の主切刃３０がドリル先端１８の領域に配置される。同様に、ステップドリル２８でも、２つの主切刃２２Ａ、２２Ｂは、切削高さの差Δｈを有する。同時に、ドリル先端１８は、オフセットΔｓだけ中心軸１６からオフセットして配置される。
【００３３】
ここに述べたドリル工具は、通常研磨誤差と見なされるドリルヘッド２の２つの非対称性の特徴が、少なくとも半径方向力成分ＦＡ、ＦＢが互いに大部分補償するように、互いに故意に組み合わせられ、この結果、非対称の設計によって通常引き起こされる非対称の摩耗が少なくとも低減されるという事実を特徴とする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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