(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
切り屑を排出する加工のためのドリルであって、
ドリルボディ（１）と交換可能な切削インサート（２）を備え、
該切削インサートは頭部（１８）及びおねじ（２１）を有するシャンクを含む締結ねじ（１６）によって前記ドリルボディの先端部（６）に形成されたポケット（７）に取り付けられ、該ポケットから切り屑排出溝（８）が前記ドリルボディに沿って後方へ延伸し、
前記切削インサートは、上面（３１a）と下面（３２）の間に延びる貫通孔（１７）を備え、該貫通孔は中心軸（Ｃ１７）に関して回転対称である基本形態を有し、前記上面（３１a）から下方へ収束する開口面（３４a）、及び肩面（３６a）を含む一連の表面によって画定され、前記ポケット（７）の底（１２）に開口する孔（１３）に含まれるめねじに前記締結ねじの前記おねじ（２１）を螺合させると前記締結ねじの頭部（１８）が前記肩面（３６a）に圧しつけられるドリルにおいて、
前記切削インサートの前記孔（１７）における前記開口面（３４a）が、前記切削インサートの上面（３１a）に隣接し、トランペット状で凸形状の断面を有していることを特徴とするドリル。
【請求項２】
前記開口面（３４a）は上方及び下方の円形境界線（３８a，３９a）の間に延伸し、該上方境界線（３８a）は前記上面（３１a）の内側境界線を形成し、前記凸形状の断面及び回転対称の形状は、前記上方及び下方境界線の間に延伸する凸形状の湾曲線（４３a）によって規定されていることを特徴とする請求項１に記載のドリル。
【請求項３】
前記上方境界線（３８a）の直径（Ｄ１）が、前記下方境界線（３９a）の直径（Ｄ２）よりも少なくとも５％大きいことを特徴とする請求項２に記載のドリル。
【請求項４】
前記下方境界線（３９a）の直径（Ｄ２）が、前記切削インサートの内接円（IＣ）の直径（Ｄ５）の大きくても６０％であることを特徴とする請求項２に記載のドリル。
【請求項５】
前記開口面（３４a）の湾曲した形状を規定する前記湾曲線（４３a）が、円形であり、前記孔（１７）の最小直径（Ｄ４）の大きくて５０％の半径（Ｒ３）を有することを特徴とする請求項２に記載のドリル。
【請求項６】
前記肩面（３６a）は、湾曲線（４５a）によって規定されている凸形状かつ回転対称な形状を有し、上方及び下方の円形境界線（４０a、４１a）の間で延伸し、該上方境界線（４０a）の直径（Ｄ３）は、前記下方境界線（４１a）の直径（Ｄ４）よりも大きく、かつ、前記頭部（１８）の直径（Ｄ６）よりも大きくても５％大きく、締結ねじのテーパ状の首部（１９）と前記頭部の円筒状包絡面（２２）との間の境界線（４７）によって決定され、前記締結ねじの前記頭部（１８）は、テーパ状の首部（１９）を含み、前記孔の前記肩面（３６a）に圧しつけられることを特徴とする請求項２に記載のドリル。
【請求項７】
前記肩面（３６a）の前記下方境界線（４１a）と前記切削インサートの前記上面（３１a）の間の軸方向距離（Ｌ４）が、前記切削インサートの厚さ（Ｔ）の大きくて５５％であり、前記頭部（１８）の上面（４８）が、前記切削インサートの上面（３１a）から所定の距離（Ｎ）に配置され、該距離が前記切削インサートの厚さ（Ｔ）の大きくて８％であることを特徴とする請求項６に記載のドリル。
【請求項８】
前記開口面（３４a）と前記肩面（３６a）の間に移行面（３５a）が形成され、該移行面が前記肩面の方へ収束していることを特徴とする請求項６に記載のドリル。
【請求項９】
上面（３１a）と下面（３２）を備え、該上面（３１a）と該下面（３２）との間に貫通孔（１７）が延伸するドリル切削インサートであって、
前記貫通孔が、中心軸（Ｃ１７）に関して回転対称である基本形状を有し、上面（３１a）から下方へ収束する開口面（３４a）、及び肩面（３６a）を含む一連の面によって画定されているドリル切削インサートにおいて、
前記開口面（３４a）が、前記上面（３１a）に隣接し、トランペット状で凸形状の断面を有していることを特徴とするドリル切削インサート。
【請求項１０】
前記開口面（３４a）は上方及び下方の円形境界線（３８a，３９a）の間に延伸し、該上方境界線（３８a）は前記上面（３１a）の内側境界線を形成し、前記凸形状の断面及び回転対称の形状は、前記上方及び下方境界線の間に延伸する凸形状の湾曲線（４３a）によって規定されていることを特徴とする請求項９に記載のドリル切削インサート。
【請求項１１】
前記上方境界線（３８a）の直径（Ｄ１）が、前記下方境界線（３９a）の直径（Ｄ２）よりも少なくとも５％大きいことを特徴とする請求項１０に記載のドリル切削インサート。
【請求項１２】
前記下方境界線（３９a）の直径（Ｄ２）が、前記切削インサートの内接円（IＣ）の直径（Ｄ５）の大きくても６０％であることを特徴とする請求項１０に記載のドリル切削インサート。
【請求項１３】
前記開口面（３４a）の湾曲した形状を規定する前記湾曲線（４３a）が、円形であり、前記孔（１７）の最小直径（Ｄ４）の大きくて５０％の半径（Ｒ３）を有することを特徴とする請求項１０に記載のドリル切削インサート。
【請求項１４】
前記肩面（３６a）は、湾曲線（４５a）によって規定されている凸形状かつ回転対称な形状を有し、上方及び下方の円形境界線（４０a、４１a）の間で延伸し、該上方境界線（４０a）の直径（Ｄ３）は、前記下方境界線（４１a）の直径（Ｄ４）よりも大きく、かつ、前記頭部（１８）の直径（Ｄ６）よりも大きくても５％大きく、締結ねじのテーパ状の首部（１９）と前記頭部の円筒状包絡面（２２）との間の境界線（４７）によって決定されることを特徴とする請求項９に記載のドリル切削インサート。
【請求項１５】
前記開口面（３４a）と前記肩面（３６a）の間に移行面（３５a）が形成され、該移行面が前記肩面の方へ収束していることを特徴とする請求項１０に記載のドリル切削インサート。
【請求項１６】
円錐状面（５０）が、前記開口面（３４a）と前記移行面（３５a）との間に形成され、前記開口面から前記移行面の方へ収束することを特徴とする請求項１５に記載のドリル切削インサート。
【請求項１７】
前記ドリル切削インサートが中心インサート（２）であり、４つの同一な切れ刃を備えることによって割り出し可能になっており、各切れ刃は二つの部分切れ刃（２６，２７）から成り、該二つの部分切れ刃（２６，２７）が中心から異なる半径方向距離に位置することを特徴とする請求項９に記載のドリル切削インサート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ある様態で、本発明は、切り屑を排出する機械加工に適用され、ドリルボディ並びに交換可能な切削インサートを含むタイプのドリルに関する。切削インサートはドリルボディの前方先端に形成されたポケットに取り付けられている。ポケットから切り屑排出溝がドリルボディに沿って後方に延伸している。切削インサートは頭部及びおねじを有するシャンク（柄）を含む締結ねじによってポケットに固定されている。切削インサートは、上面と下面の間に延伸する貫通孔を有し、この孔は中心軸に関して回転対称な基本形態を有し、上側から下方に収束する開口面と肩面を含む一連の表面によって画定されている。ポケットの底に開口する孔に含まれるめねじにおねじが螺合すると、締結ねじの頭部が肩面に圧しつけられる。
別の様態で、本発明はまた、ドリル切削インサートに関する。
【背景技術】
【０００２】
特に金属の被削材の加工のためのドリルに関連した問題が本発明の基礎を形成している。特に、ＷＯ ０３／０９９９４９４及びＷＯ ０３／０９９４９５で開示され、登録商標名ＣｏｒｏＤｒｉｌｌ ８８０で市販されているドリルに関して、問題が起こっている。
【０００３】
本発明の基礎になっている問題を説明するために、最初に図１〜５だけを参照する。
図１に示されたドリルは、基本ボディ又はドリルボディ１，並びに切削インサート２，３を含み、このうち前者は中心インサートであり、後者は外周インサートである。ドリルボディ１は、シャンクの形をした前部４、並びにドリルをセットして回転できるマシンに取り付けるための後部５を含む。切削インサート２，３はドリルボディの前端又は先端６に配置される。ドリルボディ１自体は、必ずしもそうである必要はないが一体物であり、例えば鋼で製造される。一方、切削インサート２，３はもっと硬い、耐摩耗性の高い材料、例えば超硬合金、セラミック、などから作られる。
【０００４】
各切削インサートはポケット７に取り付けられるが、図１では中心インサートのためのポケットだけが見られる。各ポケットの後方へ、切り屑排出溝８が延びており、この場合それはらせん形で、凹状に湾曲した画定面９によって画定されている。二つの切り屑排出溝８が二つのバーの間に位置し、その包絡面１０は円筒面である。切り屑排出溝は、他の形であってもよい、例えばストレートであってもよい。ドリルボディの内部には溝１１が通っており、これは切削インサートの近くで開口し、切削インサートと切り屑を冷却するため、並びに切削インサートから切り屑が排出することを助けるために、ドリル先端に液体を運ぶことを目的とする。
【０００５】
次に、中心ポケット７を拡大したスケールで示す図２を参照する。ポケットは、底面１２を含み、この場合それは平面であり、孔１３がそこに開口し、その孔にめねじ（見えない）が形成されている。底面１２からある距離のところに、二つの側方支持面１４，１５が形成され、前者は切削インサートに作用する実質的に軸方向の力を伝える目的を有し、他方、側方支持面１５は実質的に半径方向の力を伝える目的を有する。実際には、前記の力は、切削力と付勢力の合力であり、付勢力は取り付けたときに切削インサートに加えられるものである。
【０００６】
ポケット７への切削インサート２の固定は、中心貫通孔１７を通って挿入される締結ねじ１６によって行われる。締結ねじ１６は頭部１８を含み、この場合頭部はテーパ状首部１９を有し、それがおねじ２１（簡単のためにニュートラルな面として示されている）を有する円柱状のシャンク２０に移行する。この場合、頭部の包絡面２２は円筒形であり、円環面２３に移行し、それが面取りされて内側キーグリップ２４を囲む。締結ねじのすべての外側部分表面は回転対称形状であり、ねじの中心Ｃ１６と同心である。
【０００７】
これに関連して、孔１７の中心軸はＣ１７と呼ばれ、孔１３の中心軸はＣ１３と呼ばれるということを指摘したい。
【０００８】
問題の切削インサートは４つの同一な切れ刃２５（図３参照）を含み、それによって切削インサートを４つの位置で割り出すことが可能である。各切れ刃２５は二つの部分切れ刃２６，２７から成り、それらは傾斜した中間エッジ２８を介して互いに移行する。一般に部分切れ刃２６は、部分切れ刃２７に比べて切削インサートの中心Ｃ１７から外側へ遠くに位置している。図２で見られるように、二つの離れた、適当な平面状の逃げ面２９，３０が二つの部分切れ刃２６，２７に結合している。図２に示された切削インサートがポケット７に固定されると、逃げ面２９が半径軸方向支持面１５に圧し付けられると同時に、逃げ面３０は軸方向支持表面１４に圧し付けられる。
【０００９】
次に図３と４を同時に参照する。貫通孔１７は、例えば表面３１によって代表されるようにこの場合平面である上面３１と、同様に平面である下面３２との間に延伸している。下面３２は研磨されていることもある。孔のすぐ近くに位置する表面３１と外周切れ刃２５の間に表面３３が延伸し、それが放出される切り屑を成形又は破壊してガイドする目的を有するインサート表面を形成する。
【００１０】
切削インサートの孔１７は多数の部分面３４，３５，３６及び３７によって画定され、これらは各々回転対称な形を有し中心軸Ｃ１７と同心である。軸方向で、いろいろな部分面は中心軸Ｃ１７に対して直角方向に向いている円形の境界線３８，３９，４０，４１及び４２によって画定される。以下では開口面と呼ばれる面３４は、回転対称な形を規定するカーブ又は母線が直線４３であり、それが中心軸Ｃ１７と鋭角αを成すことによって円錐面の形を有する。この例では、αは４゜である。この場合肩面の役目をする面３６への移行表面を形成する面３５は、凹状湾曲線４４によって規定されるために凹形態を有する。他方、肩面３６は凸状湾曲線４５によって規定されるために凸形態になる。この例で、肩面３６の下に位置する面３７は、中心軸Ｃ１７と平行な直線４６によって規定されるので円筒面になる。開口面３４の上方境界線３８は、上面３１の内側境界線になっており、Ｄ１で表される直径を有する。下方境界線３９はＤ１よりも小さな直径Ｄ２を有する。移行面３５の下方境界線４０の直径Ｄ３はさらに小さく、この下方境界線が肩面３６の上方境界線になっている。切削インサートの下面に開口する円筒面３７の直径Ｄ４は最も小さい。
【００１１】
開口面３４の軸方向の幅（＝境界線３８，３９の間の軸方向距離）はＬ１で表される。同様に面３５，３６の軸方向の幅は、それぞれＬ２及びＬ３で表される。さらに、面３５の凹形状を決定する湾曲線４４の曲率半径はＲ１で表され、肩面３６の凸形状を決定する湾曲線４５の曲率半径はＲ２で表される。
【００１２】
図３には、切削インサートの内接円IＣが示されており、その直径はＤ５で表される。実際に、いわゆるIＣ寸法が切削インサートの寸法を個別に確立又は区別するために用いられる。図１〜５に示された実施形態で、ドリル１は大きなセットに含まれる最小のドリルであり、このドリルは１４．０〜１６．５ｍｍの範囲の直径を有する孔をあけることができる。このインターバルで、中心インサート２はIＣ寸法が４．９ｍｍである。改めて図４を参照すると、問題の切削インサートの形は以下の絶対寸法によって決定されることに注意したい：
a）厚さＴ（＝表面３１，３２の間の距離）は２．５０ｍｍになる。
b）孔１７の最大直径（＝開口面３４の上方境界線３８）は３．０８ｍｍになる。
c）開口面３４の最小直径Ｄ２（＝境界線３９）は３．０３ｍｍになる。
d）移行面３５の最小直径Ｄ３（＝境界線４０）は２．７８ｍｍになる。
e）円筒面３７の直径Ｄ４（＝境界線４１，４２）は２．２０ｍｍになる。
f）開口面３４の軸方向の幅Ｌ１は０．４２ｍｍになる。
g）移行面３５の幅Ｌ２は０．２９ｍｍになる。
h）凸状肩面３６の長さＬ３は０．７８ｍｍになる。したがって、境界線３８と４１
の間の軸方向距離Ｌ４は１．４９ｍｍになる。
i）移行面３５の曲率半径Ｒ１は０．５ｍｍになる。
j）肩面３６の曲率半径Ｒ２は１．２ｍｍになる。
【００１３】
図４で、ＲＰは面３１，３２と平行で、その中間に位置する基準平面を表す。図に見られるように、肩面３６の下方境界線４１は（これに関連して）基準平面ＲＰのかなり下に、正確にはその下０．２４ｍｍに位置している。
【００１４】
実際には、切り屑排出又は切削加工のための工具の構成は、相反する欲望の間のデリケートな妥協によっている。これは本発明のドリル及び切削インサートにもあてはまる。すなわち、一方で、切削インサートを固定するのに高性能ねじを用いることが望ましいが、他方、大きなねじは、切削インサートの材料厚さを大きく減少させ、切削インサートが取り付け及び孔あけのときに加わる応力に耐えられないほど弱くなる孔を必要とする。さらに、切削インサートの材料をできるだけ多く確保したいという要望に対して、切削インサートの上面３１に対して凹んでいるインサート表面３３のある程度の幅も必要である。材料強度のためには、上面を切れ刃まで延ばすことが望ましいとしても、インサート表面３３は、切り屑を成形しガイドするという目的を満たすために図に示されているタイプの最小限の幅をもたなければならない。
【００１５】
図５では、締結ねじ１６は切削インサート２の中央の孔１７に取り付けて示されているが、孔１３には締め付けられていない。締結ねじの頭部は２．５５ｍｍに達する外径Ｄ６（包絡面２２に沿って）を有する。したがって、頭部の包絡面２２と開口面３４の下方境界線３９の間に形成される環状ギャップＳは幅が０．２４ｍｍになる。寸法Ｋは、締結ねじのテーパ状首部が上面３１の下で肩面３６と接触するようになる位置を表す。少なくとも締結ねじがつぶれていない限り、この接触は円周での線接触の形になる。今の場合、Ｋは０．９１ｍｍになる。さらに、接触線は、包絡面２２が首部１９に移行する比較的鋭いエッジ４７の下に非常に近い位置にあることに注意したい。図５には、さらに、おねじ２１の直径Ｄ７が円筒面３７の直径Ｄ４よりも多少小さいことも示されている。したがって、この具体的な実施形態では、Ｄ７は２．０ｍｍになり、これは締結ねじのおねじ部分が孔の最小断面を通過できることを意味し、遊びが全体で０．２ｍｍ（それぞれの側で０．１ｍｍ）あることを意味する。
【００１６】
上記の想定で、締結ねじの上面、細い、円環平面４８で表されるような上面は、面３１の下０．２７ｍｍ（寸法Ｈ）に位置している。言い換えると、レベル差Ｈは、この場合切削インサートの厚さＴ（２．５０ｍｍ）の１０％を超える。
【００１７】
中心インサート２，並びに外周インサート３を固定するのに同一タイプの締結ねじが用いられることを指摘しておかなければならない。実は、実際には、適切な切削インサート２，３が切れ刃及び逃げ面に関して異なる場合でも、締結ねじの二つの異なるタイプを区別することは実際には非常に困難なことだからである。
【００１８】
さらに、ドリル穴あけ用の工具は、他の工具、例えば旋削やフライス削りなどの工具と一つの点でかなり異なる、すなわち、切り屑の拘束と放出された切り屑の排出に関してかなり異なるということを指摘しておかなければならない。例えば、外側旋削やフライス削りでは、それぞれ、放出された切り屑はかなり自由に切削インサートから離れてゆくことができるが、ドリル切削の場合は、切り屑を強制的に拘束して切削インサートから後方に延びている切り屑排出溝の中に排出しなければならない。これは切削インサートに切り屑を最適な仕方で成形又は拘束し、かつ、ガイドする能力に関してきつい要求を課する。中心インサートからの切り屑の排出は、作用切れ刃に沿って無限に多くの点がドリルの中心軸に対して異なる周速度で動いているために特にデリケートになる。すなわち、ドリルの中心の近くでは切れ刃のスピードはほぼゼロであるが、中心から最も外側に位置する切れ刃の端の方へ行くに従ってスピードは順次増加する。切り屑は小さく、実質的に三角形の扇状の形を有し、かつ大量に発生する。切り屑はまた、長く、らせん形のものもある。しかし、ドリルボディの切り屑排出溝は比較的狭いので、切り屑は絶えず切削インサートの上面を通って前部の作用切れ刃から後方へ送られる。これは、締結ねじの頭部が切削インサートの上面の下で凹んでいる一つの理由である。もし、頭部が突き出ると、すぐに頭部が摩耗するからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
一般に、ＷＯ ０３／０９９９４９４及びＷＯ ０３／０９９４９５から知られるドリルは、金属の被削材の孔あけの分野における大きな技術的及び経済的効果を含んでいる。すなわち、他の同等なドリルに比べてドリルの送り速度を５０から１００％高めることが可能であると分かった。さらに、このドリルは、特に中心インサートのユニークな設計、作用切れ刃が二つの部分切れ刃を含み、その一方が他方に対して軸方向前方にあることで特徴づけられる設計の結果として、優れた挿入性能を有する。
【００２０】
問題のドリルの市場への導入に先立って、詳しい強度計算が行われ、ドリルの全セットのすべての切削インサートが実際のドリル孔あけで誘発される応力に余裕をもって耐えられることをはっきりと示した。したがって、最小ドリルにおける中心インサートでクラック形成が起こったときには驚きは大きかった。具体的に言うと、クラックは図３の網目のフィールドＥで現れた。図で見られるように、このフィールドは軸方向支持面１４から内向きに切削インサートの中心の方に延びている。この区域におけるクラックの出現は切削インサートのこの部分が軸方向支持面１４で良くサポートされていることを考えると最初は説明困難であった。
【００２１】
切削インサートに作用する諸力の相互作用を説明するために、切り屑が分離する前方切れ刃２５に沿う寸法をＧで表す。切削インサートには、軸方向切削力並びに半径方向切削力が作用し、その合力は切削インサートを矢印Ｆ１の方向に押す。この合力は平面Ｐと角度βをなす。実際には、角度βは約５゜になる。これは、合力が軸方向支持面１４のわきに位置する切削インサートの後方部分の方に向けられる（軸方向支持面１４から半径方向支持面１５まで延びる切削インサートの部分全体はその逃げ面への支持が欠けていることに注意しよう）。したがって、もっともらしい理論は、切削インサートが全体として実際の切削力に対してサイズが小さすぎるというものであった。しかし、これはそうでないと判明した。
【００２２】
クラックの出現についての別の説明は、問題の締結ねじ１６が弾性的に付勢されているということに求められた。このようなばね弾性付勢は、従来、切削インサート孔１７の中心Ｃ１７が孔１３の中心Ｃ１３に対して偏心して位置するような仕方で配置されることでもたらされた。したがって、ねじ孔１３で締結ねじが締め付けられると、締め付け力が矢印Ｆ２の方向に加えられ、それが切削インサートを二つの支持面１４，１５に圧しつける。しかし、注意深い検討によって、弾性付勢力Ｆ２（これは切削力の合力とほぼ等しい大きさになる）は−切削力の合力Ｆ１と別々に見ても、組み合わせて見てもどちらでも−クラックを生じさせないということが示された。したがって、クラック形成はこれまで説明できなかった。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
一態様において、本発明は、切り屑を排出する加工のためのドリルであって、ドリルボディと交換可能な切削インサートを備え、該切削インサートは頭部及びおねじを有するシャンクを含む締結ねじによって前記ドリルボディの先端部に形成されたポケットに取り付けられ、該ポケットから切り屑排出溝が前記ドリルボディに沿って後方へ延伸し、前記切削インサートは、上面と下面の間に延びる貫通孔を備え、該貫通孔は中心軸に関して回転対称である基本形態を有し、前記上面から下方へ収束する開口面、及び肩面を含む一連の表面によって画定され、前記ポケットの底に開口する孔に含まれるめねじに前記締結ねじの前記おねじを螺合させると前記締結ねじの頭部が前記肩面に圧しつけられるドリルにおいて、前記切削インサートの前記孔における前記開口面が、前記切削インサートの上面に隣接し、トランペット状で凸形状の断面を有していることを特徴とする。
【００２４】
他の態様において、本発明は、上面と下面とを備え、該上面と該下面との間に貫通孔が延伸するドリル切削インサートであって、前記貫通孔が、中心軸に関して回転対称である基本形状を有し、上面から下方へ収束する開口面、及び肩面を含む一連の面によって画定されているドリル切削インサートにおいて、前記開口面が、前記上面に隣接し、トランペット状で凸形状の断面を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
孔の開口面が、トランペット状で断面が凸形状に形成されることによって、切削インサートも上面に沿って、部分的にはねじ頭部の上面に沿ってスライドする切り屑は、切り屑排出エッジから後方へ切削インサートの後端へ、切り屑排出溝の中を通って、かなり無抵抗で通過することができる。これを、従来の切削インサートの険しい鋭いエッジの開口面と比較しなければならない。明らかに従来の切削インサートは急激な障害を形成しており、切り屑はそれにぶつかって小さな成分パーツを剥離させ、それがくさびのように孔の内側とねじ頭部の包絡面の間に入り込んでいた。新しい切削インサートにおいて、ねじ頭部の上面が切削インサートの上面の下でかなり近くに位置しているという状況が（切削インサートの上面から突出することなしに）、切り屑が新しい切削インサートにおける孔の開口面をスムースに通過できることに顕著に寄与している。切削インサートの孔の新しいデザインの結果、ギャップＳの幅も３０％のオーダーで（０．２４ｍｍから０．１８ｍｍに）減少している。このことも、ギャップにおける破壊発生の危険を最小にすることに寄与している。さらに、切削インサートにおけるクラック形成に関する問題を、締結ねじやドリルボディを変更する必要なしに、解決できることを強調しなくてはならない。
【００２６】
本発明は、テーパ状の首部を有する締結ねじ（いわゆる円錐ねじ）が適用される中心インサートに関してしめされているが、同じことは他のタイプのドリル切削インサート、例えば外周インサート、にも、またタイプの締結ねじ、例えばフラットな頭部の締結ねじ、を有するドリルにもあてはまる。後者の場合、切削インサート孔における肩面は平面状の環状面として作られ、同じように平面状の環状面であるねじ頭部の下側がそれに圧しつけられる。
【００２７】
また、孔の開口面が、図示したソフトに丸めたなめらかな表面形態とは別の仕方で断面が凸な形状を与えることができるということも指摘しておかなければならない。すなわち、問題の面は、個々には円錐面であるが、いっしょになって上述の上方及び下方境界線の間で凸な開口面を形成する多数の小さな面によって形成することができる。
【００２８】
トランペット形状の開口面がなめらかな湾曲面面であるか、多数の小さな面で構成されるかに関わりなく、面に沿った任意の円形線の直径が常に下方境界線から上方境界線の方向に増加するということは共通している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
解決へのヒントは、切り屑の痕跡又はマークが開口面３４に見つかったことから得られた。この発見から、ねじ頭部の上を通過するときに多数の切り屑が開口面を打撃するという結論が引き出された。ドリル孔あけの間の事態の推移を眼で見ることはできないが、きわめて熱い切り屑が開口面を打撃すること自体が切削インサートの後部に機械的な力を加えると仮定することに十分な根拠に基づく理由がある。さらに、切り屑の断片が分離し、ねじ頭部の包絡面２２と孔１７の上方部分との間のくさび形のテーパがついたギャップＳに押し込まれるということは起こりえることである（図４と５を参照）。切り屑断片が大きな力でこのギャップに圧しこまれると、くさび作用が生じて、切削インサートのクラック発生につながる可能性がある。
【００３０】
上記の洞察に基づいて、問題は図６〜８に示されている仕方で解決された、すなわち、切削インサートの孔１７における開口面３４を、切削インサートの上面３１に隣接するトランペット状で断面が凸な形状に面を作ることによって解決された。外側では、図６に示された本発明による切削インサートは公知の切削インサートと同じデザインを有し、すべての外側表面、すなわち、逃げ面２９，３０，及びインサート表面３３（及び下面３２も）同一の形状を有する。また、外側境界線４９が公知の切削インサートの対応する境界線と同一である限り、上方の平面３１も公知の切削インサートの対応する表面と同じ一般的形状を有している。しかし、図６に示されている面３１の面積は従来の場合よりも少し小さく、内側の円形境界線は公知の切削インサートに比べて多少大きい。外側の形状が似ているため、本発明による新しい切削インサートは既存のドリルに何も変更を加えずに適用することができる。
【００３１】
新しい切削インサートの、公知の切削インサートにおける対応する特徴と異なる特徴を区別するために、図６〜８の類似の参照符号には添字“a”が付されている。
【００３２】
次に、孔１７の新しいデザインが詳しく示されている図７と８を参照する。
開口面３４aのトランペット状の凸な回転対称形状は、この場合、湾曲線４３aによって規定され、これは表面の上方及び下方の円形境界線３８a、３９aの間に延伸する。本発明によれば、上方境界線３８aの直径は、下方境界線３９aの直径よりも少なくとも５％大きくなければならない。図示した実施形態では、直径Ｄ１は３．１７ｍｍとなり、直径Ｄ２は２．８４ｍｍとなり、これはＤ１がＤ２よりも約１１．６％大きいということを意味する。この好ましい実施形態では、弧線４３aは円形であり、半径Ｒ３は０．５ｍｍになる。同時に下方境界線３９aは上面３１aから０．３４ｍｍという距離Ｌ１だけ下にある。言い換えると、半径Ｒ３は距離Ｌ１よりも少し大きいが、とりわけ孔の最小直径Ｄ４よりもかなり小さい。この例では、Ｒ３はＤ４の約２３％(０．５／２．２）になるが、Ｄ４の５０％を超えてはならない。また、円形の湾曲線４３aの中心Ｍは下方境界線３９aのレベルの近くに位置していることに注意しなければならない。中心線Ｃ１７からの中心Ｍの半径方向距離（参照符号なし）は１．９２ｍｍとなる。
【００３３】
さらに、下方境界線３９aの直径Ｄ２は内接円IＣの直径Ｄ５の大きくても６０％でなければならない、例えば直径Ｄ２は２．８４ｍｍであり、これはＤ５の約５８％である。
【００３４】
また、肩面３６aの凸な回転対称な形状は円形の湾曲線４５aによって規定され、これは肩面の上方及び下方の円形境界線４０a、４１aの間に延伸し、上方境界線４０aは直径Ｄ３を有し、それは下方境界線の直径Ｄ４より大きく、ねじ頭部の直径よりも大きくて５％大きく、こちらは首部１９とその回転対称な包絡面２２の間の境界線４７によって決定される（図８参照）。この場合、円形の湾曲線４５aの半径Ｒ２は１．０ｍｍになり、同時に境界線４０aと４１aの間の軸方向距離Ｌ３は０．８５ｍｍになる。このことは、肩面３６の軸方向距離Ｌ３は、公知の切削インサートの肩面３６の対応する長さより小さいことを意味し、上面３１aと肩面の下方境界線４１aの間の全距離Ｌ４の減少、正確には１．３１ｍｍへの減少を可能にすることに寄与する。その結果、締結ねじの頭部は切削インサートにおける位置が高くなる、すなわち、上面３１aと締結ねじの首部と肩面の間の線接触との間の距離Ｋが０．９１ｍｍから０．８２ｍｍに減少し、かつねじ頭部の上面４８と切削インサートの上面３１の間の距離Ｎが０．２７ｍｍから０．１４ｍｍに減少する、すなわち、約半分になることによってそうなる。言い換えると、締結ねじの頭部と切削インサートの上面の間の距離Ｎは切削インサートの厚さＴの５．６％になる。この値は変わるが、８％を超えてはならない。また、距離Ｌ４も切削インサートの厚さＴの５６％を超えてはならない。
【００３５】
本発明による切削インサートは、また、下方にテーパがつき、円形の湾曲線４４aによって規定される凹状に湾曲する形状の移行面３５aを有する。この場合、円形の湾曲線４４aの半径Ｒ１は０．３ｍｍになる。
【００３６】
開口面３４aの最大直径が、平面状の上面３１aに過大に進入するほど大きくならないようにするため、わずかに円錐状の面５０が開口面と移行表面３５aの間に形成される。面５０の円錐度を決定する角度αは、この場合も４゜になる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】問題となっている従来のドリルの一例を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示すドリルを前方先端から見た拡大分解図であり、ここには交換可能な切削インサート、もっと正確には中心インサートが締結ねじによって固定されるポケットが含まれている。
【図３】図１及び２の従来から知られている切削インサートを上から見た別の拡大平面図である。
【図４】図３の切削インサートを通る断面図である。
【図５】該切削インサートの貫通孔に配置された締結ねじを示す図４に対応する断面である。
【図６】本発明による新しい切削インサートを示す斜視図である。
【図７】図６の切削インサートを通る断面図であり、新しい切削インサートを特徴づけるいくつかの幾何的データを示している。
【図８】該切削インサートの貫通孔に取り付けられた締結ねじを示す断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１    ドリルボディ
２，３    切削インサート
４    前部
５    後部
６    先端部
７    ポケット
８    切り屑排出溝
９    湾曲画定面
１０    包絡面
１３    孔
１６    締結ねじ
１７    中央孔
１８    頭部
１９    テーパ状首部
２１    おねじ
２２    包絡面
２３    環状面
２５    切れ刃
２６，２７    部分切れ刃
２８    中間切れ刃
２９，３０    逃げ面
３１    上面
３２    下面
３４〜３７    部分面
３８〜４２    円形境界線
４４，４５    湾曲線
【図１】
0005179759.tif 000002
【図２】
0005179759.tif 000003
【図３】
0005179759.tif 000004
【図４】
0005179759.tif 000005
【図５】
0005179759.tif 000006
【図６】
0005179759.tif 000007
【図７】
0005179759.tif 000008
【図８】
0005179759.tif 000009