JP2002539961A - 交換可能な切削チップを有するドリル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本体（１）および交換可能な切削チップ（３）を有するドリルにおいて、切削チップ（３）は、ドリル先端（１６）に向かって開かれ本体の縦軸（２）に対して横方向に本体を貫通している収容部（４）内に挿入され、切削チップ（３）は対向している当接面で収容部（４）の側壁（５）に密着する。切削チップ（３）の当接面と収容部（４）の側壁（５）との間にはそれぞれ縦軸（２）の方向へ延びる溝（８）が存在し、この溝内に締め付けくさびが嵌合および摩擦結合で挿入され、本体（１）と切削チップ(３)と共にドリル先端(１６)に向かって働く自動締め付け作用を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は請求項１の上位概念に基づく交換可能な切削チップを有するドリルに
関する。

【０００１】 金属加工業における穿孔作業には現在は主としてスパイラルドリルが用いられ
ている。適用事例によって異なるが、このスパイラルドリルは刃の材料と形状に
より、様々な種類に区分可能である。古典的な高速度鋼は磨耗抵抗性の高い超硬
合金に取って替わられることが多くなってきている。しかし大形の穿孔工具用に
はいわゆる完全超硬合金ドリルは通常あまりに高価であり、切削能力は高いが経
済的でない。代替として超硬合金から成るドリル先端が通常工具鋼から作成され
た保持具にろう付けされているスパイラルドリルが用いられる。しかしこの種の
工具の欠点は研ぎなおしが著しく制約されることにある。超硬合金から成る小さ
な刃部分が摩耗すると、直ちに工具全体をスクラップにしなければならない。

【０００２】 ヨーロッパ特許出願公開第４４１３０２Ａ２号、ドイツ特許出願公開第１９６
０５１５７Ａ１号およびアメリカ特許第５６４９７９４から公知のスパイラルド
リルでは、工具の先端が小さなねじでドリル本体に結合される。この種の工具は
“チップドリル刃”という名称でも知られているが、これは前述のスパイラルド
リルと異なりねじ用の孔があけられているので安定性が低いという欠点がある。
そのほかに、このねじ切りによって切粉の排出が妨害される。また穿孔径が小さ
い場合にはねじによってこの種のドリル工具の使用が制約される。実地ではM2以
下のねじは工場向けにはもはや取り扱われていない。また、刃の本体が保持具内
に圧着よってのみ保持される穿孔工具も知られている（たとえばドイツ特許出願
公開第４４３５８５７Ａ１号およびヨーロッパ特許出願公開第４６０２３７Ａ１
号参照）。しかしこのような解決法ではドリル孔からドリルを引き抜く際に刃の
本体が外れることが避けられない。したがって、自動製造の場合にはこの種の工
具はきわめて問題が多い。また国際特許出願公開第９８／１０８８１Ａ１号から
公知の工具では、ドリル先端がバヨネット結合方式で本体に取り付けられている
。この種のドリル工具ではドリルをドリル孔から引き抜く際に刃の本体がドリル
本体から外れることはないが、これらはかなり高度の製造技術のもとでしか製造
できない。

【０００３】 以上の点に基づき、本発明の課題は、製造が簡単で、しかもドリルの作動状態
にかかわらず、切削チップがドリル本体に確実に保持されるようなドリルを提供
することにある。

【０００４】 この課題は、請求項１の上位概念の特徴を有するドリルにおいて、切削チップ
の当接面と収容部の側壁との間にそれぞれドリルの縦軸方向に延びる溝が設けら
れ、その溝に締め付けくさびが嵌合および摩擦作用下に挿入され、本体および切
削チップと協働してドリル先端に向かって自動締め付けが生ずるようにすること
により解決される。この方式の利点はまず第一に、取り付けが簡単なことにある
。切削チップはドリル本体に固定するのに、締め付けくさびを介在してドリル先
端から収容部に挿入するだけで良い。自動締め付けで協働する各面は、自動締め
付けに必要な摩擦係数が達成されるように形成される。また、前述の協働作用に
とって重要なくさび角度は比較的小さく、たとえば１０°以下とする。さらに、
取り付けが簡単であるにもかかわらず、きわめて高い保持力が達成される利点が
ある。ドリル孔からドリルを引き抜こうとすると、送り力を上回るような大きな
力が切削チップに作用する。たとえば切削チップを本体にねじで保持するような
従来の保持方式では、ドリル孔からドリルを引き抜く際に力を加えるにつれて目
に見えてねじ結合部分に負荷がかかり、結合部分が弱くなるが、本発明によるド
リルの場合はまったく逆である。このドリルでは刃の部分に力が加わればそれだ
け締め付けくさびの締め付け作用が増大するので結合部分の強度が高まる。

【０００５】 有用な実施形態においては、締め付けくさびはU字形クランプの脚部として構
成される。このことは組立て技術の上で部品数が減るので有用である。そのほか
に、このクランプの脚部は非取り付け状態でその外側面の外径を収容部の内のり
よりも大きくし、ばねを初張力を掛けながら収容部内にはめ込むことができるよ
うにする。

【０００６】 前述の自動締め付けを締め付けくさびにより実現するには、基本的に以下の2
つの方法がある。第１の方法は、クランプの脚部を受け入れる溝を切削チップ内
に設けることである。締め付けくさびの外側面と、これらの面と協働する収容部
の側壁領域は縦軸に対して平行になっており、この場合、締め付けくさびの内側
面と、これらの面と協働する溝基面の一部はそれぞれドリル先端に向かって閉じ
る鋭角を形成する。相互に協働する各面の表面品質は、締め付けくさびの外側面
と収容部の側壁との間の摩擦が締め付けくさびの内側面と溝基面との間の摩擦よ
りも大きくなるように選択される。切削チップがドリル先端に向かう力を受ける
と、収容部内で切削チップの自動締め付けが生じる。上述した角度は１°ないし
8°の範囲とし、好適には２°が選択される。

【０００７】 前述の自動締め付けを達成するための第2の方法は、収容部の側壁内に溝を作
る際に締め付けくさびの内側面と、これらの面と協働する切削チップの当接面の
一部をドリルの縦軸に平行となるようにし、一方、締め付けくさびの外側面と、
これらの面と協働する溝基面の部分はそれぞれドリル先端に向かって閉じるよう
な角度を形成し、この場合、締め付けくさびの外側面と収容部の側壁との間の摩
擦が締め付けくさびの内側面と切削チップの当接面との間の摩擦よりも小さくす
ることである。この場合にもドリルの先端に向かう力が切削チップに作用すると
ドリル本体の収容部内で切削チップの自動締め付けが生じることになる。切削チ
ップの取り外しを可能にするために、切削チップとクランプの連結片の間に軸方
向の空隙が設けられている。この空隙内にたとえばねじ回しなどのレバー工具を
挿入することにより、切削チップを収容部から押し出すことができる。その際前
述の工具によりクランプはその位置に保持され、切削チップのみが動くので、ク
ランプによって生じる自動締め付けはこの場合生じなくなる。

【０００８】 切削チップないしその当接面と、これらの面と協働する収容部の側壁とは、切
削チップが放射方向に作用する嵌合力で収容部内に挿入されるように作られてい
る。

【０００９】 本発明を添付の図面に示した実施例に基づき、以下に詳細に説明する。

【００１０】 図1に示したドリルは本体１と、切削チップ3を保持する収容部４とを有してい
る。本体１の先端側領域において収容部４を形成している凹部は本体１の端面１
７の方向へ開口しており、ドリルの縦軸２に対して横方向に本体を貫通して延び
ている。図３の平面図から見てとれるように、切削チップ３は横側に当接面11を
有し、この面が収容部４の側壁と嵌合結合を生ずる。当接面１１は2つの柱面６
，７から構成されており、これらの柱面は鈍角αを成す。柱面７−７および６−
６はいずれも対角線上に配置され、平行に向き合っている。収容部４の側壁５は
、切削チップが放射方向に嵌合作用でドリル本体に保持されるように相補的に作
られている。2つの柱面６，７が互いにぶつかり合う個所には、切削チップ３内
に縦軸２の方向へ延びる溝8が設けられている。図１の断面図から見てとれるよ
うに、この溝は縦断面ではU字形である。したがって、この溝は切削チップ３の
先端とは反対側の端面３aまで延びており、また、この端面を越えて延びている
。溝にはほぼU字形のクランプ９が埋め込まれ、その２つの脚部１０はくさび形
になっている。脚部１０は連結片１２を通じて相互に結合されている。収容部４
ないしその側壁５は溝８ないしクランプ９の領域に放射状空隙１３が存在するよ
うに作られている。これに対して、クランプ９の脚部１０は、脚部の外側面１４
で側壁15に摩擦力で当接するようにされている。

【００１１】 締め付けくさびの外側面１４ないしくさび９の脚部１０は図１の縦断面図に見
られるように縦軸２に平行になっている。これらの外側面と協働する側壁５の面
領域も同様である。脚部１０の内側面１５は斜めになっており、縦軸２と共にド
リル先端１６に向かって閉じる角度βを形成している。これに応じて、脚部１０
の内側面１５および外側面１４はドリル先端１６に向かって開く角度β´を形成
している。したがって、脚部１０はドリル先端に向かってくさび形に厚みを増し
ている。脚部１０は軸方向に間隔を置いてドリル本体１の端面１７の前で終わっ
ている。脚部、切削チップ３および収容部４が相互に協働する面は、脚部１０の
外側面１４と側壁５との間の摩擦が脚部１０の内側面１５と溝基面18との間の摩
擦よりも大きくなるように作られている(図１、図３)。このような形態をとるこ
とにより、切削チップが矢印１９の方向に力を受けた場合に切削チップが収容部
４内に固く締め付けられることが保証される。

【００１２】 切削チップ３の取り付けはきわめて簡単である。まず、クランプ９を溝８内に
挿入し、次に切削チップをクランプと一緒に収容部内へ押し込む。クランプ９の
幅２０(図４)は非取り付け状態で収容部４の内のり幅２１よりも大きいので、取
り付け状態では脚部１０が初張力により側壁５に密着する。このような形態をと
ることによって、切削チップが矢印方向に力を受けなくても少なくとも切削チッ
プの予備的な保持だけは保証される。

【００１３】 連結片１２はドリル先端１６に向かって隆起している部分２２を有しており、
この結果、脚部１０の弾性初張力が助成される。切削チップ３を収容部４から外
すには、たとえばドライバのような工具を、収容部の底２３に存在する、外側に
向かって放射状に延びる傾斜面もしくは凹部２５内に挿入する。この工具がクラ
ンプに当たり、その結果自動締め付け作用が働かなくなる。

【００１４】 図７に示した実施例ではクランプ９aを受け入れる溝８aはドリル本体ないし収
容部４の側壁５に設けられている。脚部１０の内側面１５ならびにこの内側面と
協働する当接面１１の領域は縦軸２に対して平行になっている。これに対して、
脚部の外側面１４は縦軸２と共にドリル先端１６に向かって閉じている角度γを
形成している。ドリル本体１に配置された溝８aの溝基面１８aは相応の傾斜を有
する。自動締め付けのため協働するこれらの面は、外側面１４と溝基面１８aと
の間の摩擦が、脚部１０の内側面１５とこの内側面と協働する切削チップ３の面
領域２６との間の摩擦よりも小さくなるように形成されている。したがって、切
削チップ３が矢印１９の方向に力を受けると、収容部４内で切削チップ３の自動
締め付け作用が働く。

【００１５】 切削チップ３を収容部４から引き出すことを可能にするために、クランプ９の
連結片１２と切削チップ３との間に空隙２８が設けられており、この空隙内にた
とえばドライバなどの工具を挿入することができる。これによって、切削チップ
３を矢印１９方向へ動かすことができる。この場合、クランプ９はそのままの位
置に保持されるので、クランプ９の自動締め付け力は消失してしまう。

【００１６】 角を丸くしたコーナー２７に接している収容部４の領域２９はえぐられている
ので、コーナー２７と収容部壁との間に空隙３０が生じる。角の丸いコーナー２
７の間に配置された連結片１２の中央部分３２は、領域２９の間に配置されドリ
ル先端１６の方向へ突出した支台部３３上に支持されている。

【００１７】 柱面６，７は、図2に示したようにたとえばほぼその中央からその基面３４に
向かう方向へ延びている長手部分３５を有しているので、切削チップの収容部4
内への挿入が容易である。

【００１８】 図８ないし図１０に示した切削チップ３aの実施例では、図３の例と同様に、
互いに対向しかつ平行する２つの柱面６aが設けられている。しかし、この実施
例では上述の柱面と共に鈍角α´を形成している第２の柱面７aは、切削チップ
３自体により形成されるのではなく、脚部１０の外側面１４aにより形成される
。柱面６a および７aと協働する収容部４の面領域はこれらの面に対して相補的
に形成されており、したがって、切削チップ３aは放射方向へ働く嵌合作用によ
り収容部４内に押し込まれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるドリルの第1の実施例の先端部分の縦断面図。

【図２】 切削チップの側面図。

【図３】 図２の矢印ＩＩＩ方向に見た平面図。

【図４】 図３の線ＩＶ−ＩＶに相応する縦断面図。

【図５】 クランプを有する切削チップの斜視図．

【図６】 切削チップを取り外した状態のドリル本体の先端部分の斜視図。

【図７】 本発明によるドリルの第２の実施例の先端部分の縦断面図。

【図８】 この実施例の切削チップの側面図。

【図９】 図８の矢印ＩＸ方向に見た平面図。

【図１０】 図９の線Ｘ−Ｘに相応する縦断面図。

【符号の説明】

１ 本体 ２ 縦軸 ３ 切削チップ ３a 端面 ４ 収容部 ５ 側壁 ６ 柱面 ７ 柱面 ８ 溝 ９ クランプ 10 脚部 11 当接面 12 連結片 13 放射状間隔 14 外側面 15 内側面 16 ドリル先端 17 端面 18 溝基面 19 矢印 20 幅 21 内のり 22 部分 23 台 25 凹部 26 面領域 27 コーナー 28 空隙 29 領域 30 空隙 32 中央部分 33 支台部 34 基面 35 長手部分 α 角度 β 角度 γ 角度

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本体（１）および交換可能な切削チップ（３）を有し、切削チ
   ップ（３）が、ドリル先端(１６)に向かって開放しかつドリル本体の縦軸に対し
   て横方向に本体を貫通する収容部（４）内に挿入されており、その際切削チップ
   （３）が対向する２つの当接面で収容部（４）の側壁（５）に当接しているドリ
   ルにおいて、切削チップ（３）の当接面と収容部（４）の側壁（５）との間にそ
   れぞれ縦軸（２）の方向へ延びる溝（８）が設けられ、この溝に締め付けくさび
   が嵌合および摩擦作用下に挿入され、ドリル本体（１）および切削チップ（３）
   と協働してドリル先端（１６）に向かって自動締め付けが生ずるようにしたこと
   を特徴とするドリル。
2. 【請求項２】 締め付けくさびが、U字形のクランプ（９）の脚部（１０）で
   あることを特徴とする請求項１記載のドリル。
3. 【請求項３】 溝（８）が切削チップに配置され、また締め付けくさびの外側
   面（１４）とこれらの面と協働する収容部（４）の側壁領域が縦軸（２）に対し
   て平行であり、また締め付けくさびの内側面（１５）とこれらの面と協働する溝
   基面（１８）の一部がそれぞれドリル先端に向かって閉じる鋭角(β)を形成し、
   その際外側面（１４）と側壁（５）との間の摩擦が内側面（１５）と溝基面（１
   ８）との間の摩擦よりも大きいことを特徴とする請求項１または２記載のドリル
   。
4. 【請求項４】 角度(β)が１°〜８°であることを特徴とする請求項３記載の
   ドリル。
5. 【請求項５】 クランプ（９）の脚部（１０）間の連結片（１２）がその中央
   部分でドリル先端に向かって隆起していることを特徴とする請求項３または4記
   載のドリル。
6. 【請求項６】 溝（８ａ）が切削チップ（３）の側壁（５）に設けられ、締め
   付けくさびの内側面（１５）とこれらの面と協働する切削チップ（３）の当接面
   領域がドリル縦軸（２）に対して平行であり、また、締め付けくさびの外側面（
   １４）とこれらの面と協働する溝基面（１８a）がそれぞれドリル先端（１６）
   に向かって閉じる角度(γ)を形成し、その際外側面（１４）と溝基面（１８a）
   との間の摩擦が内側面（１５）と切削チップ（３）の当接面との間の摩擦よりも
   小さいことを特徴とする請求項１または２記載のドリル。
7. 【請求項７】 切削チップ（３）とクランプ（９）の連結片(１２)との間に軸
   方向の空隙(２８)が設けられることを特徴とする請求項６記載のドリル。
8. 【請求項８】 クランプ（９）が弾性初張力のもとに収容部(４)内に挿入され
   、締め付けくさびの外側面（１４）が収容部（４）の側壁（５）を押圧すること
   を特徴とする請求項２ないし７の１つに記載のドリル。
9. 【請求項９】 切削チップ（３）が放射方向に働く嵌合力で収容部（４）内に
   挿入されていることを特徴とする請求項１ないし８の１つに記載のドリル。