JP2002521223A - 浅穴用ドリルビット - Google Patents

浅穴用ドリルビット

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JP2002521223A JP2000562168A JP2000562168A JP2002521223A JP 2002521223 A JP2002521223 A JP 2002521223A JP 2000562168 A JP2000562168 A JP 2000562168A JP 2000562168 A JP2000562168 A JP 2000562168A JP 2002521223 A JP2002521223 A JP 2002521223A
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JP2000562168A
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ラーソン、フレッド、アール
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ディーゼル・テクノロジー・カンパニー
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Abstract

(57)【要約】 浅穴用ドリルビットおよび浅穴をあける方法であって、ドリルビットが、事実上V字形の溝と支持パッドとを備えた一体の胴部を有している。一体の胴部は、シャンク部分と加工部分とを有している。溝は、加工部分に沿って軸線方向に延在し、切刃と受刃とを胴体の周部に形成している。支持パッドは、胴体の周部の一部に沿って設けられている。支持パッドは、また切刃に作用する法線切削力と接線切削力とに基づき切刃に関して位置づけられている。作業中、合成切削力が支持パッド方向に作用することで、浅穴用ドリルビットが定心される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (発明の分野) 本発明は、浅穴用リーマを含む浅穴用ドリルビットに関するものである。 (背景技術) 従来の浅穴あけの場合、精密な公差を有する穴を形成するさいには、少なくと
も2つの作業が要求される。まず、通常のドリルビットを用いて、最終穴の目標
穴径より僅かに小さい直径を有する穴をあける。次いで、一山または多山リーマ
を用いてドリル加工された穴にリーマ通しを行い、僅かに直径を増大させ、最終
穴を目標寸法に仕上げる。 各穴ごとに多くの作業を行うことに関連する出費に加えて、従来の浅穴あけ技
術には別の問題がある。特に、穴あけされる工作物に、ドリル加工される穴と交
差する盲穴が既に形成されていることが時折あることである。既存の盲穴と交差
する穴をあけることは、これまでの浅穴あけ技術では難しい。
【0002】 従来の技術では、リーマ通しの間にリーマ上の1つの刃先が工作物を切削する
ので、刃先に加わる法線切削力と接線切削力とにより、ビットが僅かに曲げられ
る。工具の刃先が、ドリル加工されている穴と盲穴との交差箇所に達すると、ド
リルビットは、刃先に加わる切削力の突然の減少に反応し、刃先が僅かに盲穴内
へ進入する。刃先が盲穴区域から脱して回転しようとするさい、刃先は、ドリル
加工される穴が盲穴に交わる箇所で工作物を疵つけ、しばらくすると、ドリル加
工されている穴が仕様から逸脱することになる。
【0003】 したがって、浅穴の穴あけでは、精密な公差に合致する直孔を一様に穴あけす
ることは難しい。深穴の穴あけ技術の場合にも、深穴用ドリルビットの定心に関
係する同様の問題がある。例えば、ガンドリルは、ドリル加工中、自己定心する
ように設計されたビットを有している。しかし、深穴の穴あけ技術については、
いくつかの問題があるため、その技術を浅穴の穴あけに簡単には適用できない。
例えば、ガンドリルは、長い鋼製シャンクに硬ろう付けにより結合されたビット
を有している。長い鋼製のシャンクは極めて曲がりやすい。そのようなものとし
てガンドリルは、深穴の穴あけには好適としても、深穴のリーマ通しにはあまり
適してはいない。なぜなら、穴あけ中に長い鋼製シャンクがたわむ傾向があるか
らである。リーマ通しすべき粗加工された穴が直孔でない場合、ガンドリルは、
粗加工された穴の経路に単純にしたがうことになろう。このため、ガンドリルは
自己定心せず、精密な公差に合致するきれいな穴を形成できない。 前述の理由から、従来技術の諸問題および限界が克服された浅穴用ドリルビッ
トおよび浅穴あけ方法が必要とされる。
【0004】 (発明の開示) したがって、本発明の目的は、形成される穴が盲穴と交差する場合に、きれい
な穴を形成するための浅穴用ドリルビットを得ることである。 本発明の別の目的は、自己定心式の浅穴用ドリルビットを得ることである。 ここに得られる浅穴用ドリルビットは、前記目的の少なくとも1つを実現する
ものである。この浅穴用ドリルビットは、シャンク部分と加工部分とを有する一
体の胴体を含んでいる。胴体は、中心軸線を備え、かつ周部を有している。加工
部分に沿って、事実上V字形の溝が軸線方向に延在している。この溝は、胴体の
周部に切刃と受刃とを形成している。浅穴用ドリルビットは、更に胴体周部の一
部分に沿って設けられた支持パッドを含んでいる。この支持パッドは、切刃に加
わる法線切削力と接線切削力ととに基づき切刃に関して位置づけられている。こ
の支持パッドに合成切削力が向けられるのとで、作業中、支持パッドにより浅穴
用ドリルビットが定心される。
【0005】 更に、本発明を実施するための浅穴用ドリルビットが得られる。この浅穴用ド
リルビットは、シャンク部分および加工部分を有する一体の胴体と、加工部分に
沿って軸線方向に延在する事実上V字形の溝と、胴体の周部に沿った支持パッド
とを含んでいる。支持パッドは、溝の事実上反対側の胴体周部の一部分にわたっ
て延在し、それによって切刃に加わる合成切削力が支持パッドに向けられること
で、作業中、浅穴用ドリルビットが定心される。 更に、本発明を実現するための、工作物に浅穴をあける方法が得られる。この
方法は、工作物内にパイロット穴を形成する段階と、パイロット穴に浅穴用ドリ
ルビットを位置決めする段階とを含んでいる。浅穴用ドリルビットは、シャンク
部分および加工部分を有する一体の胴体と、事実上V字形の溝と、合成切削力を
受けるように切刃に対し配置された支持パッドとを有している。この方法は、更
に工作物に浅穴を形成する段階を含み、そのさい、合成切削力が支持パッドに向
けられることで、作業中、支持パッドにより浅穴用ドリルビットが定心せしめら
れる。
【0006】 本発明の実施例に関する利点は数多く存在する。例えば、本発明の実施例によ
り、形成される穴が既存の盲穴と交差する場合にも、比較的少ない作業できれい
な穴を形成することができる。すなわち、まず、本発明の浅穴用ドリルビットの
初期定心が可能になる十分な深さの短いパイロット穴を形成する。次いで、穴は
、1回の作業で精密に穴あけされ、穴あけ後に一山リーマを使用する必要がない
。本発明の実施例によって、安価な製作費で、極めて精度の高い、きれいな穴が
形成できる。 本発明の前記目的およびその他の目的、特徴、利点は、添付図面と関連させて
以下で行う、本発明を実施する最良の態様の詳細な説明により、容易に明らかに
なろう。
【0007】 (発明を実施するための最良の態様) 図1〜図4を見ると、本発明の浅穴用ドリルビットが、全体を符号10で示さ
れている。ドリルビット10は、シャンク部分14と、加工部分16と、中心軸
線18とを備えた一体の胴体12を有している。一体のシャンク部分14と加工
部分16とは、剛性の硬質ドリルビットが、ガンドリルの長い鋼製シャンクに関
係する曲げの問題を生じないように形成されている点で、それぞれ利点を有して
いる。ドリルビットの胴体12は周部20を有している。事実上V字形の溝22
が、加工部分16に沿って軸線方向に延在している。溝22は、胴体周部20に
切刃24と非切削受刃26とを形成している。胴体周部20の一部に沿って支持
パッド30が設けられている。支持パッド30は、作業中、切刃24に作用する
合成切削力に基づき切刃24に関して位置づけられている。支持パッド30は、
合成切削力が支持パッド30に向かうように配置されていることで、作業中にド
リルビット10を定心させる。溝22は縦溝であるのが好ましいが、ねじれ溝も
使用できる。したがって、ねじれ溝を使用する場合には、ねじれ支持パッドを同
じように用いて、ドリルビットの複数断面が事実上等しくなるようにする。その
場合には、パッドは、常時、切刃全長にわたって合成切削力を受ける位置に配置
される。
【0008】 更に、一体の胴体12は、好ましくは炭化物、より詳しく言えばコバルト約1
0%を含有する炭化物で形成されている。もちろん、他の材料も、十分に剛性の
ドリルビットを形成するのに適していよう。硬質材料製のドリルビット10に加
えて、胴体12は、好ましくは耐摩耗性被覆を有している。適当な耐摩耗性被覆
の一例は、好ましくはカルボ窒化チタン(TiCN)である。 図4から最もよく分かるように、一好適実施例では、周部20の一部に沿って
切刃24のところに短いパッド34が設けられている。短いパッド34は、周部
20の周方向に約10度以下の角度だけ延びている。更に、支持パッド30は、
周部20の周方向に約90度以上延在するのが好ましい。もちろん、前述の材料
および寸法は、適当な材料および寸法の例であり、浅穴用ドリルビットが、本発
明により前述のものとは異なる材料および/または寸法で形成されてもよいこと
は理解されよう。
【0009】 胴体の加工部分16はチップを形成し、該チップは、全体を符号40で示され
、第1表面42と第2表面44とを有している。第1表面42は、切刃24に隣
接して設けられている。第2表面44は、受刃26と第1表面42との間に設け
られている。パイロット穴内でのドリルビット10の定心を容易にするために、
第1表面42が胴体の中心軸線18に対し事実上直角となり、かつまた第2表面
44が第1表面42に対し面取りされるのが好ましい。図示のように、第1表面
42と第2表面44とは共通の刃46を共有している。 パイロット穴内でのドリルビット10の自己定心能力は重要であるから、チッ
プ40はいくつかの特徴を有することが好ましい。例えば、前述のように配向さ
れた第1表面42と第2表面44とは、チップ40の好ましい特徴をなしている
。更に、チップ40の周部は、好ましくは、第1表面42の外縁48に沿って、
かつまた第2表面44の外縁50に沿って面取りされている。更に、チップ40
は、好ましくは、受刃26に隣接する第2表面44の縁部52が面取りされてい
る。
【0010】 図5には、ドリルビット10と支持パッド30とが、これらに作用する切削力
と共に示されている。ドリルビット10が作業中に切刃24に作用する法線切削
力が符号60で示されている。ドリルビット10の作業中に切刃24に作用する
接線切削力は符号62で示されている。法線切削力60と接線切削力62との合
力は、合成切削力64として示されている。法線切削力60は、あけられた穴の
内壁の押し込みにより、常時、ドリルビット10に作用する。接線切削力62は
、切刃24の切削動作に抗して穴の内面から加わる力である。合力64は、本発
明による支持パッド30に向けられる。
【0011】 図6には、作業状態の本発明のドリルビット66が示してある。まず第1段階
が、符号70の切刃と、符号72の支持パッドとにより実線で示されている。第
2段階は、符号74の切刃と、符号76の支持パッドとにより長い破線で示され
ている。第3段階は、符号78の切刃と、符号80の支持パッドとにより短い破
線で示されている。切刃が穴の内壁に沿って進むにつれて、盲穴68に近づく。
支持パッド72,76,78は、ドリルビット66が過度に曲がるのを防止する
。これにより、ドリルビット66は直線的で曲がらないため、切刃が盲穴68を
横切るさい、ドリル加工中の穴84と盲穴68との交差箇所82を正確に測定す
ることなしに、切刃は円滑に盲穴68の区域を通過できる。
【0012】 図7〜図9には、本発明のドリルビットの別の実施例が全体を符号90で示さ
れている。ドリルビット90は、シャンク部分94と加工部分96とを備えた一
体の胴体92を有している。ドリルビット90は、ドリルビット10(図1〜図
4)と類似しているが、溝はねじれ溝98として構成されている。更に、ドリル
ビット90は、作業中に冷却剤を通すための、胴体92を軸方向に貫通して延在
する通路100を有している。 本発明の好適実施例では、切刃に作用する合成切削力が支持パッドに向けられ
るように、支持パッドが溝と事実上反対の側のドリルビット胴体周部の一部分に
わたって延在している。しかし、支持パッドの位置づけと、支持パッドが延在す
る周方向距離とは、ドリルビットの所定用途の場合の予想法線・接線切削力に基
づいて変更することができる。
【0013】 図10には、本発明により工作物に浅穴をあける方法が、全体を符号110で
ブロック図によって示してある。ブロック112では、工作物にパイロット穴が
形成される。ブロック114では、浅穴用ドリルビットをパイロット穴に位置づ
ける。浅穴用ドリルビットは、シャンク部分および加工部分と有する一体の胴体
と、作業中に合成切削力を受けて、浅穴用ドリルビットを定心させるように構成
された支持パッドとを有している。 ブロック116とブロック118では、支持パッドをパイロット穴内壁に接触
させてから、浅穴がドリル加工される。支持パッドは、ドリル加工中(リーマ通
し中)、浅穴用ドリルビットを定心させる。パイロット穴は、単に浅いスタート
穴であるため、目標穴を形成するには、浅穴用ドリルビットにより多量の材料が
除去されることを理解せねばならない。更に、パイロット穴は、浅穴ドリルビッ
トがリーマとして機能するように、従来式の十分な深さのパイロット穴でもよい
ことを理解すべきである。
【0014】 更に「浅穴用ドリルビット」および「仕上げ穴リーマ」の用語は、本発明の実
施例を説明するために、互いに取り替えて使用され、かつこれらの用語のいずれ
もが、または他の類似の用語が、ドリル加工に使用される浅穴用ドリルビットと
、リーマ通しに使用される浅穴用ドリルビットをも含むことを理解すべきである
。更に、本発明の浅穴用ドリルビットの、適当な長さ対直径比は最大で約6対1
である。もちろん、6対1以下の長さ対直径比は、本発明の浅穴用ドリルビット
を必要とする用途に最適とはいえ、約6対1を越える長さ対直径比も可能である
。更に、本発明の浅穴用ドリルビットの適当な長さ対直径比が、ガンドリルの適
当な長さ対直径比とは著しく異なることを理解すべきである。ガンドリルの場合
、長さ対直径比は、50対1に近い値である。したがって、ガンドリルは、浅穴
用ドリルビットとは著しく異なっており、通常、ドリル加工は含むが、リーマ通
しは含まない異なる用途に使用される。
【0015】 試験中、本発明の実施例は、リーマ通しに使用した場合に、優れた成績をおさ
めている。本発明の実施例は、真円度、真直度、テーパ度がすべて2マイクロメ
ートル以内となるように、穴のリーマ通しが可能と信じられる。更に、本発明の
実施例では、寸法が約2マイクロメートル以内で反復される精度で穴のリーマ通
しが可能であることが判明した。工具ごとに寸法は約5マイクロメートル以内で
反復される。もちろん、精密な公差の用途の場合には、精密スピンドルおよび精
密ツールホールダを使用すべきことを理解せねばならない。もちろん、このパラ
グラフで説明した本発明の実施例の能力は典型例であり、試験によって認められ
ている。本発明の浅穴用ドリルビットは、特定の用途に要求されるように、また
工具設計技術分野の当業者には容易に理解されるであろうように、前述の仕様よ
り精密な、またはゆるやかな仕様を実現するように構成することもできる。
【0016】 本発明の実施例により達成できる別の利点は、センタレリーフなしに、また穴
の幾何形状に対し妥協することなしに、平底が形成できることを理解せねばなら
ない。すなわち、本発明の浅穴用ドリルビットの好適な一構成では、削孔時に平
底を形成するため、切刃がドリルのチップまでずっと延在している。 ある用途の場合、発明者は、本発明の実施例により、ホーニングを素材150
マイクロメートルを残すところから始めることができ、リーマ通し後は、ホーニ
ングには素材約75マイクロメートルを残すだけである。したがって、本発明の
実施例を使用することにより、仕上げホーニング工程は、より容易に、かつより
安価に実施することができる。別の用途では、発明者は、出費の大きいホーニン
グ作業を省略することができた。本発明の浅穴用ドリルビットがその部品の公差
に合致し得たからである。もちろん、このパラグラフに述べた2つの用途は、実
例にすぎず、浅穴用ドリルビットの性能は、工具設計技術の当業者には明らかで
あろうさまざまの要因に基づいて変更することができる。 以上、本発明を実施する最良の態様を説明したが、本発明が関係する技術分野
の当業者は、特許請求の範囲により定義される本発明に対し、種々の別の構成お
よび態様が認められよう。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明により製造された浅穴用ドリルビットの絵画図。
【図2】 図1に示した浅穴用ドリルビットの側面図。
【図3】 a,bおよびcは図2に示した浅穴用ドリルビットのチップを示す図。
【図4】 図2の浅穴用ドリルビットのチップの拡大図。
【図5】 本発明の浅穴用ドリルビットに関係する切削力を示す略示図。
【図6】 盲穴と交差する穴をドリル加工するための、本発明の浅穴用ドリルビットの作
業を示す略示図。
【図7】 本発明の浅穴用ドリルビットの別の実施例の側面図。
【図8】 a,bおよびcは図7に示した穴穴用ドリルビットのチップを示す図。
【図9】 図7に示した浅穴用ドリルビットのチップの拡大図。
【図10】 本発明による浅穴あけの方法を示すブロック図。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成12年2月2日(2000.2.2)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 浅穴用ドリルビットにおいて、 シャンク部分と加工部分とを有する一体の胴体が含まれ、該胴体が中心軸線を
    備えかつ周部を有しており、また 加工部分に沿って軸線方向に延在する事実上V字形の溝が含まれ、該溝が胴体
    周部に切刃と受刃とを形成しており、更に 胴体周部の一部分に沿って設けられた支持パッドが含まれ、該支持パッドが、
    切刃に作用する法線切削力と接線切削力とに基づき切刃に関して位置づけられ、
    それにより合成切削力が支持パッドに向けられることで、支持パッドが作業中に
    浅穴用ドリルビットを定心させる、浅穴用ドリルビット。
  2. 【請求項2】 前記溝が直刃である、請求項1に記載された浅穴用ドリルビ
    ット。
  3. 【請求項3】 前記胴体が炭化物により形成されている、請求項1に記載さ
    れた浅穴用ドリルビット。
  4. 【請求項4】 前記胴体がコバルト約10%を含有する炭化物で形成されて
    いる、請求項3に記載された浅穴用ドリルビット。
  5. 【請求項5】 前記胴体が耐摩耗性被覆を有している、請求項1に記載され
    た浅穴用ドリルビット。
  6. 【請求項6】 更に、切刃のところに胴体周部の一部分に沿って設けられた
    短いパッドを含む、請求項1に記載された浅穴用ドリルビット。
  7. 【請求項7】 前記短いパッドが胴体周部の周方向に約10度以下にわたり
    延在する、請求項6に記載された浅穴用ドリルビット。
  8. 【請求項8】 前記支持パッドが胴体周部の周方向に約90度以上にわたり
    延在する、請求項1に記載された浅穴用ドリルビット。
  9. 【請求項9】 前記胴体の加工部分が、第1表面と第2表面とを有するチッ
    プを形成しており、第1表面が切刃に隣接して設けられ、第2表面が受刃と第1
    表面との間の設けられ、しかも第1表面が胴体中心軸線に対し事実上直角であり
    、かつまた第2表面が、第1表面に対し面取りされ、第1表面と共通の刃を共有
    している、請求項1に記載された浅穴用ドリルビット。
  10. 【請求項10】 前記チップの周部が、第1表面の外縁に沿って、かつまた
    第2表面の外縁に沿って面取りされている、請求項9に記載された浅穴用ドリル
    ビット。
  11. 【請求項11】 前記チップが、受刃に隣接する第2表面縁部のところを面
    取りされている、請求項10に記載された浅穴用ドリルビット。
  12. 【請求項12】 浅穴用ドリルビットにおいて、 シャンク部分と加工部分とを有する一体の胴体が含まれ、該胴体が中心軸線を
    備え、かつ周部を有しており、また 加工部分に沿って軸線方向に延在する事実上V字形の溝が含まれ、該溝が胴体
    の周部に切刃と受刃を形成しており、更に 胴体周部に沿った支持パッドが含まれ、該支持パッドが、溝の事実上反対側の
    胴体周部の一部にわたって延在し、それによって切刃に作用する合成切削力が支
    持パッドに向けられることで、作業中に浅穴用ドリルビットを定心させる、浅穴
    用ドリルビット。
  13. 【請求項13】 前記溝が直刃である、請求項12に記載された浅穴用ドリ
    ルビット。
  14. 【請求項14】 前記胴体が炭化物製である、請求項12に記載された浅穴
    用ドリルビット。
  15. 【請求項15】 前記胴体がコバルト約10%を含有する炭化物で形成され
    ている、請求項14に記載された浅穴用ドリルビット。
  16. 【請求項16】 前記胴部がTiCN被覆を有している、請求項12に記載
    された浅穴用ドリルビット。
  17. 【請求項17】 更に、切刃のところに、胴体周部の一部に沿って設けられ
    た短いパッドを含む、請求項12に記載された浅穴用ドリルビット。
  18. 【請求項18】 更に、作業中に冷却剤を通すための、胴体を軸方向に貫通
    して延在する通路を含む、請求項12に記載された浅穴用ドリルビット。
  19. 【請求項19】 前記切刃と受刃とが約90度の内角を形成している、請求
    項12に記載された浅穴用ドリルビット。
  20. 【請求項20】 工作物に浅穴をあけるための方法において、 工作物にパイロット穴を形成する段階と、 パイロット穴に浅穴用ドリルビットを位置決めする段階とが含まれ、該浅穴用
    ドリルビットがシャンク部分と加工部分とを有する一体の胴体を有し、該胴体が
    中心軸線を備え、かつ加工部分に沿って軸線方向に延在する事実上V字形の溝を
    備えた周部を有し、該溝が胴体の周部に切刃と受刃とを形成しており、しかも、
    胴体周部の一部分に沿って支持パッドが設けられ、該支持パッドが、切刃に作用
    する法線切削力と接線切削力とに基づき切刃に関して位置づけられ、それにより
    合成切削力が支持パッドに向けられることで、支持パッドが作業中に浅穴用ドリ
    ルビットを定心させ、更に 工作物に浅穴を形成する段階を含み、しかも前記支持パッドが、穴あけ中に浅
    穴用ドリルビットを定心させる、工作物に浅穴をあけるための方法。
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