(57)【要約】本発明は、金属被工作物に穴を開けるための割り出し可能ドリル（１０）に関するものである。このドリルには、中心長手軸のある細長く全体的に円筒状の本体（１２）と、一対の切削用インサート（２４）とが含まれている。本体（１２）は先端部分（１４）を有し、この先端部分の、長手軸についてほぼ対向しあう側面に第１および第２の溝くぼみ（２２）がある。それぞれの切削用インサート（２４）は、溝くぼみ（２２）の中に取り外し可能に固定されているとともに、外側周縁隅および内側隅のある少なくとも１つの刃先（３２）を含んでいる。少なくとも１つの刃先（３２）は、外側周縁隅（３２ａ）から、中心長手軸（Ｃ）に近接した内側領域へ凸状に延在する湾曲部分（３２ｂ）まで、次いで、長手軸（Ｃ）から離れる方向における内側領域から内側隅へ直線状に延在する直線状浮き上がり刃（３２ｃ）まで、直線状に延在する。
2004502553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心長手軸が備わった細長くてほぼ円筒状の本体であって、その長手軸の直径のほぼ反対側に第１および第２の溝くぼみの備わった先端部分を含む本体と、
それぞれの切削用インサートがくぼみの内部に取り外し可能に固定されている一対の切削用インサートと、
を備えていて、
それぞれの前記インサートが、外側周縁隅および内側隅を有する少なくとも１つの刃先を含み、この少なくとも１つの刃先が、外側周縁隅から、中心長手軸の近傍の内側領域へ向かって凸状に延在する湾曲部分まで、次いで、その長手軸から離れて内側隅まで直線状に延在する直線状逃がし端部まで、直線状に延在する、
金属被工作物に穴を開けるための割り出し可能ドリル。
【請求項２】
それぞれの前記くぼみが、それぞれの前記切削用インサートの刃先が負の軸方向すくい角で配置されるように、前記中心長手軸に対して傾斜した背面支持部を含む、請求項１に記載のドリル。
【請求項３】
前記負の軸方向すくい角が、約４度である請求項２に記載のドリル。
【請求項４】
前記切削用インサートが、実質的に等しい長さで３つの隅で互いに接続する３つの刃面を有する正三角形の形状にあり、それら３つの刃面が、互いに対向しかつほぼ平坦な２つの表面、すなわち、前方隙間面および後方隙間面の間に延在し、その刃先が、前方隙間面と刃面との交差線によって画定されている請求項１に記載のドリル。
【請求項５】
それぞれの前記切削用インサートが、前方隙間面と前記刃面との交差線に沿って形成された刃面を有する、交互利用可能な刃先を備えて形成されている請求項４に記載のドリル。
【請求項６】
前記切削用インサートの前方隙間面が、該面表面の周縁のすぐ内側に位置する切削屑破砕用の溝を含む、請求項４に記載のドリル。
【請求項７】
それぞれの切削用インサートは、その刃先が負のすくい角で配置されるように、位置決めされている請求項１に記載のドリル。
【請求項８】
前記切削用インサートの隅が、それぞれ間隔を置いて配置されている請求項１に記載のドリル。
【請求項９】
前記直線状逃がし端部が、前記中心長手軸の位置の前方で始まる、請求項１に記載のドリル。
【請求項１０】
前記直線状逃がし端部が、前記中心長手軸の位置で始まる、請求項１に記載のドリル。
【請求項１１】
前記直線状逃がし端部が、前記中心長手軸の後方で始まる、請求項１に記載のドリル。
【請求項１２】
前記切削用インサートが、炭化タングステンから形成されることができる、請求項１に記載のドリル。
【請求項１３】
中心長手軸が備わった細長くてほぼ円筒状の本体であって、その長手軸の直径についてほぼ対向しあう側部に第１および第２の溝くぼみを有する先端部分を含み、それぞれの前記くぼみが前記中心長手軸に対して傾斜した背面支持部を含む本体と、
それぞれの切削用インサートが前記くぼみの内部に取り外し可能に固定されている一対の切削用インサートと、
を有し、
それぞれの前記インサートが、外側周縁隅および内側隅を有する少なくとも１つの刃先を含み、この少なくとも１つの刃先が、外側周縁隅から、中心長手軸の近傍の内側領域へ向かって凸状に延在する湾曲部分まで、次いで、その長手軸から離れて内側隅まで直線状に延在する直線状逃がし端部まで、直線状に延在する、
金属被工作物に穴を開けるための割り出し可能ドリル。
【請求項１４】
前記負の軸方向すくい角が、約４度である請求項１３に記載のドリル。
【請求項１５】
前記切削用インサートが、実質的に等しい長さで３つの隅で互いに接続する３つの刃面を有する正三角形の形状であり、それら３つの刃面が、互いに対向しかつほぼ平坦な２つの表面、すなわち、前方隙間面および後方隙間面の間に延在し、その刃先が、前方隙間面とある刃面との交差線によって画定されている、請求項１３に記載のドリル。
【請求項１６】
それぞれの前記切削用インサートが、前方隙間面と前記刃面との交差線に沿って形成された刃面を有する、交互利用可能な刃先を備えて形成されている、請求項１５に記載のドリル。
【請求項１７】
前記切削用インサートの前方隙間面が、同面表面の周縁のすぐ内側に位置する切削屑破砕用の溝を含む請求項１５に記載のドリル。
【請求項１８】
それぞれの前記切削用インサートは、その刃先が負のすくい角で配置されるように位置決めされている、請求項１５に記載のドリル。
【請求項１９】
前記切削用インサートの隅が、それぞれ間隔を置いて配置されている、請求項１５に記載のドリル。
【請求項２０】
前記直線状逃がし端部が、前記中心長手軸の位置の前方で始まる、請求項１５に記載のドリル。
【請求項２１】
前記直線状逃がし端部が、前記中心長手軸の位置で始まる、請求項１５に記載のドリル。
【請求項２２】
前記直線状逃がし端部が、前記中心長手軸の後方で始まる、請求項１５に記載のドリル。
【請求項２３】
前記切削用インサートが、炭化タングステンから形成されることのできる、請求項１５に記載のドリル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は一般に、割り出し可能ドリルとその切削用インサートとに関する。より具体的には、本発明は、金属被工作物に穴を形成するための改良された逃がし面を備える切削用インサートを含む割り出し可能ドリルに関する。
【０００２】
（発明の背景）
穴を開ける従来の方法は、ねじれ刃ドリル、ろう付け超硬チップの備わったねじれ刃ドリル、あるいは割り出し可能超硬インサート付きドリルを用いてきた。割り出し可能超硬インサート付きドリルを使用することは、安定した品質と全体的な費用効果のために、しばしば好ましい。通常、割り出し可能ドリルのインサートは、ドリルの軸におけるそれぞれの側に配置されるとともに、ドリルがそれぞれ２分の１回転する際にその穴の全周縁を切削するように位置決めされる。ドリルが金属被工作物を切削すると、ドリルの貫入の深さが増大するにつれてねじり切られた穴の中心には、２つのインサートの間に小さい直径の芯が残る。割り出し可能ドリルの操作に関するより詳しい考察については、引用によってこの明細書に組み入れられる米国特許第５，０９２，７１８号公報および第４，３７３，８３９号公報を参照のこと。
【０００３】
金属被工作物に穴を開けるための割り出し可能ドリルは商業的成功を享受してきたものの、割り出し可能ドリルの設計にさらに改良が望まれている。本発明の１つの目的は、割り出し可能ドリルを提供することである。本発明の別の目的は、性能を改善するための独特の形状にされた切削用インサートを有する割り出し可能ドリルを提供することである。本発明のさらに別の目的は、独特の形状にされた刃先のある三角形インサートを有するドリルを提供することである。本発明の別の目的は、改良された逃がし端部を有し独特の形状にされた三角形インサートを提供することである。
【０００４】
（発明の概要）
簡潔には、本発明によると、金属被工作物に穴を開けるための割り出し可能ドリルが提供される。このドリルは、中心長手軸のある細長く全体的に円筒状の本体と、一対の切削用インサートとを含む。本体は、その長手軸の直径のほぼ反対側に第１および第２の溝くぼみのある先端部分を含む。それぞれの切削用インサートは、くぼみの内部に取り外し可能に固定されていて、外側周縁隅および内側隅のある少なくとも１つの刃先を含んでいる。この少なくとも１つの刃先は、外側周縁隅から、中心長手軸の近傍の内側領域へ向かって凸状に延在する湾曲部分まで、次いで、その長手軸から離れて内側隅まで直線状に延在する直線状逃がし端部まで、直線状に延在する。
【０００５】
本発明のさらに別の特徴、他の目的および利点は、いくつかの図面に参照が行なわれた次の詳細な説明から、明らかになるであろう。
【０００６】
（発明の詳細な説明）
同じ参照記号が同じ要素を表す図には、金属被工作物に円筒状の穴を形成するための割り出し可能ドリル１０が示されている。この金属被工作物は、鉄、鋼、ニッケル合金、アルミニウム合金の他、他の材料から作られてよい。割り出し可能ドリル１０は、細長く全体的に円筒状の本体１２を備え、この本体には、先端部分１４と反対側のシャンク端部分１６とがある。割り出し可能ドリル１０は、高炭素鋼、工具鋼などから作られうる。割り出し可能ドリル１０は、ドリルをその中心軸について効果的に回転させるために、本発明の属する技術分野でよく知られたように、回転動力の供給されたチャックの中に嵌められるような寸法に作られる。割り出し可能ドリル１０を回転について静止されるように保持し、金属被工作物をこのドリル１０の軸について回転することで、ドリル１０を回転する場合と同様に機能させることができることが知られている。
【０００７】
割り出し可能ドリル１０の本体１２には、ほぼ直径方向に配設された２つの縦溝１８（ｆｌｕｔｅ）が形成されている。金属切削屑を金属被工作物に切られている穴から排出するよう、これらの縦溝１８は、本体１２の実質的に全長にわたり螺旋状に、先端部分１４からシャンク端１６へ向かって延在している。それぞれの縦溝１８は、発明の属する技術分野においてよく知られたように、半径方向にほぼＶ字形の断面を画定するために、一対の側壁２０によって形成することができる。
【０００８】
本体１２の先端部分１４に形成されて縦溝１８に連通しているのは、直径方向に間隔を置いて配設され、切削用インサート２４を据えるための溝くぼみ（ｒｅｃｅｓｓｅｄ ｐｏｃｋｅｔ）２２である。切削用インサート２４のためのくぼみ２２には、切削用インサートが据えられる平坦な背面支持部２６と、傾斜された２つの側壁２８と、がそれぞれ含まれていて、側壁２８によってくぼみ２２がほぼＶ字形となっている。それぞれの切削用インサート２４がそれぞれのくぼみ２２に配置されると、そのインサートの刃面３０はくぼみの側壁２８に対して据えられる。
【０００９】
それぞれのくぼみ２２の背面支持部２６は、それぞれの切削用インサート２４の刃先３２が負の軸方向すくい角で配置されるように、すなわち、同インサートの前面がその刃先の前方に位置するように、中心長手軸Ｃに対して傾斜していてもよい。その結果、それぞれの切削用インサート２４の刃面３０は、隙間面３４を画定しかつ穴開け時に穴の底に対する摩擦を回避するような方向へ傾いている。好適な実施形態では、この負の軸方向すくい角は約４度である。
【００１０】
図面に示されたように、切削用インサート２４は、実質的に等しい長さで３つの隅３８で互いに接続する３つの刃面３０を有する、正三角形の形状にあるのが好ましい。３つの刃面３０は、対向しかつほぼ平坦な２つの面、すなわち、前方隙間面３４と後方隙間面４０との間に広がっている。刃先３２は、前方隙間面３４と刃面３０との交差線によって画定されている。切削用インサート２４の前方隙間面３４の表面には、同表面の周縁のすぐ内側に位置する切削屑破砕用の溝が含まれていてもよい。
【００１１】
切削用インサート２４は、刃先３２が負の半径方向すくい角で配置されるように位置決めするのが好ましい。言い換えると、刃先３２は、この刃先に平行である半径方向中心線Ｂの前方に位置決めされ、従って、この刃先の後方にある切削用インサートの隅は、穴の外周壁に擦り合わないように、その外周壁から離れている。好適な実施形態では、刃先３２は、前記半径方向線Ｂの約０．１４０インチ（約３．５×１０−３ ｍ）前方に位置決めされている。
【００１２】
切削用インサート２４の刃先３２はまた、約８度の進み角で傾いていてもよい。進み角がこのように傾いている結果として、その刃先が穴の外周壁へ向かって外側へ進むにつれて、刃先３２は、本体１２のシャンク端部分１６へ向かって傾斜する。これによって、穴の周縁部分が切削されるいくぶん前に穴の中央部分が切削され、また、金属被工作物の中へのドリル１０の初期食い込みが促進される。
【００１３】
図２によれば、それぞれのくぼみ２２の中に正しく据えられた切削用インサート２４が示されている。切削用インサート２４の隅は、これらのインサートどうしの干渉を防止するために、互いに間隔を置いて配置されていて、また、切削用インサートの前方隙間面３４は、刃先３２を見せるために回転の角度内に位置決めされている。刃先３２は、半径方向長さの大部分に沿って、３２ａで表されたような外側周縁隅から内側隅まで延在する。刃先は、内側隅に達すると、それぞれのインサートにおける前方隙間面の平面の外側で凸状にかつ中心軸Ｃに向かって湾曲し（３２ｂ）、次いで中心軸３２ｃから離れるように直線的に変化する。図７から図９に示されたように、刃先の湾曲部分３２ｂは外側周縁隅３２ａから始まり内側領域で終わっている。この内側領域は、半径方向中心線Ｂの上にあるいは近くに位置し、中心軸Ｃを通って延在するとともに、刃先の直線部分に平行なものである。図７から図９に示されたように、刃先の直線部分３２ｃは、切削の際に隙間を生じさせるために直線状逃がし端部（ｒｅｌｉｅｆ ｅｄｇｅ）として機能する。この直線状逃がし端部３２ｃは、中心軸の位置の前方から始まってもよく（図８）、中心軸の位置から始まってもよく（図９）、あるいは、中心軸の位置の後方から始まってもよい（図７）。好適な実施形態では、隙間を大きくするために、直線状逃がし端部３２ｃは、中心軸Ｃの位置の前方から始まっている。この直線状逃がし端部と半径方向線Ｂとが作る角は、約１０°から６０°まで変化することができる。
【００１４】
先に説明した配置に関しては、割り出し可能ドリル１０の回転によって、それぞれのインサート２４の刃先３２が穴のほぼ全半径にわたって切削するようになる。それぞれの刃先３２によって、ドリル１０が２分の１回転する間に穴の周縁の２分の１程度が削り取られるので、２つの刃先が協働して、２分の１回転ごとに穴の全周縁が切削される。これによって、ドリル１０の迅速な軸方向送りが可能になる。前記内側領域の先では切削は行なわれない。
【００１５】
それぞれの切削用インサート２４によって穴が形成され、この穴は、その切削用インサートの前方隙間面３４の表面どうしの間でかつ同表面に対して垂直に延在することになる。切削用インサート２４をくぼみ２２の中に固定するために、従来技術で公知の型の、雄ねじあるいはロックピンのような締結具４２が、それぞれの穴を通って延在し、かつ、本体１２の雌ねじ付き穴の中にねじ止めされている。締結具４２を締め付けると、締結具４２によって切削用インサート２４がくぼみ２２に締め付けられる。
【００１６】
それぞれの切削用インサート２４は、前方隙間面３４の近傍に沿って形成された、刃面３０のある交互利用可能な刃先４４が備わっているように形成されているのが好ましい。配置以外については、刃先４４は、刃先３２と同一であり、また、刃先３２の直線部分および湾曲部分に類似した直線部分３２ａ、３２ｃおよび湾曲部分３２ｂを含んでいる。従って、それぞれの切削用インサート２４の刃先３２あるいは４４が装着された後に、切削用インサート２４は、新しい刃先３２あるいは４４を見せるために、くぼみ２２から取り外してインデックスする（ｉｎｄｅｘ）ことができる。切削用インサート２４を逆にすることとインデックスすることとの両方によって、刃先３２および４４は、作動的な切削位置に置くことができる。
【００１７】
切削用インサート２４は、従来技術で公知の、炭化タングステンあるいは他の適切な切削用材料から形成することができる。切削用インサート２４は三角形に示されているが、切削用インサートは、同インサートに加わる激しい切削力に耐えるとともに同くぼみの内部に嵌まる、充分に強い大多数の任意の適切な形状および寸法のものであってもよい。例えば、切削用インサートは、多角形、正方形、ひし形などであってもよい。
【００１８】
本発明は、発明の単なる例示であることを意図する次の実施例を考慮に入れることで、いっそう明らかになるであろう。
【００１９】
（実施例）
ロジャーズ・ツール・ワークス（Ｒｏｇｅｒｓ Ｔｏｏｌ Ｗｏｒｋｓ， Ｉｎｃ．）社から市販されている、型式９９６０３５ＭＯＤ．Ａ、コード５９９６０３５３８４７ＴＥＳ、グレード３８４７のＨ−１００スペシャルインサートが、オクマ（Ｏｋｕｍａ）ＬＢ２５ＣＮＣ旋盤に取り付けられて、４１４０合金鋼＠３０Ｒｃを切削加工する試験に供された。この工具は、スピンドルに対して一線配置され、試験を行なう前に点検された。半径方向および軸方向の振れは０．００１インチ（約２．５×１０−５ ｍ）以内であった。
【００２０】
第１試験
Ｒｏｇｅｒｓ Ｔｏｏｌ Ｗｏｒｋｓ， Ｉｎｃ．から市販されている２７７−３１００Ｐｏｗｒｄｒｉｌｌ動力ドリル（ＰｏｗｒｄｒｉｌｌはＲｏｇｅｒｓ Ｔｏｏｌ Ｗｏｒｋｓ， Ｉｎｃ．の登録商標）には、３：１の直径／長さの比がある。この工具により、インサートにわたって０．９９６インチ直径で次のものが測定された。
速度−４００フィート／分，１５２８回転／分
送り速度−０．００６インチ／回転（ブレード当り０．００３インチの削り込み，９．１７インチ／分）
２０個の穴が２．５インチの深さに開けられた。インサートは、目視で点検された結果、切削屑隙間がないため、中心半径の背面側で欠け落ちていることが発見された。その箇所までは、穴はすべて、直径が０．９９６インチであり、良好な仕上がり、良好な切削屑調整および良好な切削屑排出が備わっている。切削加工スピンドルの馬力および推力の消費は許容限界内にあった。
【００２１】
第２試験
Ｒｏｇｅｒｓ Ｔｏｏｌ Ｗｏｒｋｓ， Ｉｎｃ．から市販されている２７７−７１００Ｐｏｗｒｄｒｉｌｌ動力ドリル（ＰｏｗｒｄｒｉｌｌはＲｏｇｅｒｓ Ｔｏｏｌ Ｗｏｒｋｓ， Ｉｎｃ．の登録商標）には、７：１の直径／長さの比がある。この工具により、インサートにわたって０．９９７インチで次のものが測定された。
速度−４００フィート／分，１５２８回転／分
送り速度−０．２００インチ深さに対して０．００２インチ／回転（３．０６インチ／分）、その後、０．００６インチ／回転（９．１７インチ／分）に増大した
このドリルによって、前記のものと同じ材料から作られた、長さ６インチの鋼片に７個の穴が開けられた。これらの穴は良好な仕上がりで同じ寸法であった。切削屑調整および切削屑排出は良好であった。７個の穴が開けられた後に、インサートは、再び中心で欠け落ちていた。インサートの刃先半径の背面側に充分な隙間がないように見えた。
【００２２】
両方の試験において、スラストメーターは、切削の開始時にわずかに小さい値を示したが、この工具が切込みの中にいっそう深く入るにつれて、推力の消費増加量が小さくなった。
【００２３】
前記の試験１および試験２が、前記と同じ等級の、図７に示されたようなインサートのデザインを使って、繰り返された。
【００２４】
第１試験
使用された切削機はオクマ（Ｏｋｕｍａ）ＬＢ２５ＣＮＣ旋盤であった。この工具とスピンドルとの一線配置は試験を行なう前に点検された。半径方向および軸方向の振れは０．００１インチ以内であった。切削加工された材料は、３０Ｒｃで４１４０合金鋼であった。
【００２５】
この第１試験では、ロジャーズ・ツール・ワークス・インコーポレーテッド社から市販されていて３：１の直径／長さの比がある２７７−３１００Ｐｏｗｒｄｒｉｌｌ動力ドリル（ＰｏｗｒｄｒｉｌｌはＲｏｇｅｒｓ Ｔｏｏｌ Ｗｏｒｋｓ， Ｉｎｃ．の登録商標）が使われた。この工具により、インサートにわたって０．９９６インチで次のものが測定された。
【００２６】
速度−４００フィート／分，１５２８回転／分
送り速度−０．００６インチ／回転（ブレード当り０．００３インチの削り込み，９．１７インチ／分）
３０個の穴が２．５インチの深さに開けられた。インサートは故障しなかった。穴の寸法、仕上がり、切削屑の形成および切削屑の排出は許容水準にあった。切削加工スピンドルの馬力および推力の消費は許容できるものであった。先に観察されたように、中心におけるインサートの欠け落ちはなかった。
【００２７】
第２試験
Ｒｏｇｅｒｓ Ｔｏｏｌ Ｗｏｒｋｓ， Ｉｎｃ．から市販されている２７７−７１００Ｐｏｗｒｄｒｉｌｌ動力ドリル（ＰｏｗｒｄｒｉｌｌはＲｏｇｅｒｓ Ｔｏｏｌ Ｗｏｒｋｓ， Ｉｎｃ．の登録商標）には、７：１の直径／長さの比がある。この工具により、インサートにわたって０．９９７インチで次のものが測定された。
【００２８】
速度−４００フィート／分，１５２８回転／分
送り速度−０．２００インチ深さに対して０．００２インチ／回転（３．０６インチ／分）、その後、０．００６インチ／回転（９．１７インチ／分）に増大した。
【００２９】
このドリルによって、前記のものと同じ材料から作られた、長さ６インチの鋼片に７個の穴が開けられた。これらの穴は良好な仕上がりで同じ寸法であった。切削屑調整および切削屑排出は良好であった。先に観察されたように、インサートの欠け落ちはなかったが、インサートは、刃先の中心で磨耗しているのが示された。これはおそらく、刃先の構成によるものであろう。
【００３０】
両方の試験において、スラストメーターは、切削の開始時にわずかに小さい値を示したが、この工具が切込みの中にいっそう深く入るにつれて、推力の消費の増大が小さくなった。インサートの性能は、先の設計のものに優って、はっきりと改善されていた。切除半径の後方における直線状の逃がし部分においては、本発明に係る新しい設計からインサートの間における隙間が増大しても、故障の兆候はなかった。
【００３１】
この明細書中に説明された特許および文書は引用によってここに組み入れられる。
【００３２】
本発明の、現在の好適な実施形態が説明されてきたが、本発明は特許請求の範囲の範囲内で他の実施形態をとってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、２つの切削用インサートを含む割り出し可能ドリルの斜視図である。
【図２】
図２は、図１に示されたドリルの先端部分の拡大平面図である。
【図３】
図３は、切削用インサートの斜視図である。
【図４】
図４は、図３の切削用インサートの平面図である。
【図５】
図５は、図３の切削用インサートの側面図である。
【図６】
図６は、図３の切削用インサートの底面図である。
【図７】
図７は、図１の割り出し可能ドリルに配置された、本発明に係る切削用インサートの代わりの実施形態の拡大部分平面図である。
【図８】
図８は、図１の割り出し可能ドリルに配置された、本発明に係る切削用インサートの代わりの実施形態の拡大部分平面図である。
【図９】
図９は、図１の割り出し可能ドリルに配置された、本発明に係る切削用インサートの代わりの実施形態の拡大部分平面図である。
【国際公開パンフレット】
2004502553.tif 000003
2004502553.tif 000004
2004502553.tif 000005
2004502553.tif 000006
2004502553.tif 000007
2004502553.tif 000008
2004502553.tif 000009
2004502553.tif 000010
2004502553.tif 000011
2004502553.tif 000012
2004502553.tif 000013
2004502553.tif 000014
2004502553.tif 000015
2004502553.tif 000016
2004502553.tif 000017
【国際調査報告】
2004502553.tif 000018