JP2003530224A - 改良された切削インサート形態を備えたドリル - Google Patents

改良された切削インサート形態を備えたドリル

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ビマン，ヨルゲン
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    • Y10T408/9097—Spiral channel

Abstract

(57)【要約】 ドリルは、少なくとも二つの切刃（８、８'）と、チップ形成端部（２）から第２の端部（３）に向かって延在し且つ対応する切刃から切屑を成形し除去する目的を有する少なくとも二つの切屑フルート（７、７'）と、を含むチップ形成端部を含んでなる。本発明にしたがい、ドリルチップは、真っ直ぐの連続している形態を有し軸方向中心線の互いの側部に切れ刃を構成し、切刃の中央部は周辺部を越えた軸方向に延在し、一方、周辺部の各切刃のノーズ半径面は、互いの異なる半径（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）を備える一つまたは複数の円形区画を含む滑らかに湾曲する半径が備わり、隣接する半径は常に異なる大きさである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の技術分野 本発明は、金属加工物に穴をあけるために金属加工物を切削加工する少なくと
も二つの切刃を含む第１のチップ形成端部と、対向する第２の端部と、チップ端
から別の端部に向って延在して且つ対応する切刃で切屑を形成し且つ除去する目
的を有する切り刃の数に相当する数のフルートと、を備えた実質的に中実のシャ
ンクを備えるドリルに関する。
【０００２】 本発明の背景及び先行技術の説明 例えば、捩れドリルのフルートは、一方で切屑の形成すること（切屑の破壊を
含む）、もう一方でこれらの形成された切屑の除去を介した二つの重要な機能を
備える。切屑の形成は、所定の領域に切刃がドリル先端の鋭利化によって形成さ
れたものか、或いはチップに機械的または例えばろう付けによって取り付けられ
た分離切削インサートであるかにかかわらず、各切刃の後方で直ちに発生する。
フルートの前方領域において、切刃によって加工物から分断された初期の帯状物
質は、丸めまたは破断のために力が加わり、すなわち、特別な形と大きさの分断
切屑が作り出される。
【０００３】 上記の形式のドリルを設計する場合、熱的クラックがしばしば作用切削コーナ
に発生し、この熱的クラックは一般に出現するので、所望の高い切削速度を達成
するためにしばしば困難に遭遇する。
【０００４】 本発明の第１の目的は、金属を穿孔する際に高切削速度を達成することが可能
である新しい形式のドリルを提供することである。
【０００５】 本発明の第２の目的は、穿孔の際に、インサートが高切削速度で穿孔した穴の
穴壁の表面仕上げに悪影響を及ぼすことないような最適形成を有する新しい形式
のドリルを提供することである。
【０００６】 発明の好ましい実施態様の詳細な説明 図１に、第１の端部またはチップ２と、反対側の第２の端部３と、を備えた適
切な工具鋼の中実シャンクを全体的に図示する。この第２の後方端部に、実施例
に示されたシャンクは、ホルダーへの挿入に適した極太部４を有する。コアーか
ら二つのランド６、６'が突き出て、二つのフルート７、７'を限定する。図示し
た実施態様においては、このドリルでは、ランド６、６'並びにフルート７、７'
が、シャンク長さ方向の軸の周囲に螺旋状に延びるツイストドリルである。特に
、既知のドリルのフルートは、２０〜３０度の範囲内で適切な均一ピッチ角を有
する。
【０００７】 別の実施態様のように、これらのフルート７、７'は、真っ直ぐにすることが
できる。チップ２には二つの切刃８、８'が備えられ、この場合、切刃は、適切
な方法で、例えばろう付け方によってチップに固定された特別の切削インサート
９、９'上に形成される。しかしながら、これらの切刃８、８'は、シャンクそれ
自体またはシャンクと分断できる一部に、適切に形成された表面を研削すること
によって充分同じように形成することができる。シャンク１は一つまたは複数の
軸方向のダクト（図３参照）を備えることができ、このダクトは、切刃８、８'
近傍の二つの開口部１０、１０'に導かれることをまた注目すべきである。既知
のものにおいては、冷却剤がこれらのダクトを通ってドリルチップに供給するこ
とができる。本明細書及び特許請求の範囲に使用される用語「中実シャンク」は
、パイプを成形したシャンクを備えるようなドリルと本願にしたがうドリルと区
別する目的を有するが、別のやり方で中実本体に冷却剤のひとつまたは複数のダ
クトを備えるようなドリルは除外する。
【０００８】 本発明にしたがい、インサート刃面の端部は、インサートの残部から延在する
コーナ部に好ましく備えられた湾曲したノーズ部１１の形である。このようなコ
ーナ部１１のそれぞれのノーズ半径面は、同一半径の一つの円区域から構成され
るか、または複数の円区域から構成され、この複数の円区域は、図４に示すよう
に、幾つかの異なる半径Ｒ１、Ｒ２及びＲ３を備えた刃部を構成する交差線とイ
ンサートの先端面で交差する。幾つかの半径が備わる場合、隣接区域は上記刃部
に沿って種々の半径部とともに常に出現する。半径Ｒ２は、刃ｄに沿う表面仕上
げを改良する「ワイパー効果」を与えるＲ１より実質的に常に大きい。これは、
加工物前方への軸穿孔の際並びに反対方向へのドリル軸方向変位の際の双方に適
用する。半径Ｒ３は、Ｒ１及びＲ２の双方より幾分大きい。
【０００９】 穿孔チップの真っ直ぐな刃８、８'は、ドリル中心１２において鈍角に互いに
会合し、そこにおいてＳ字状の輪郭と切刃に沿うポジ型すくい面とを備えるよう
に形成される。これらの切刃８、８'の曲率は、ドリル中心線からさらに離れる
よりドリル中心線ＣＬの直近で大きくなる。すくい面は、ゼロすくい角で中心線
の直近に備わる。中心の上記ゼロ度すくい角と組み合わせたこのＳ字状の輪郭は
、短いコンマ程度の切屑の形成に寄与するので、切屑は容易に取り出される。切
刃８、８'の形態と上記すくい面の形態とは、参照して此処に取り入れたスウェ
ーデン特許第ＳＥ−Ａ−７８１２３９３号にさらに詳細に記載される。
【００１０】 図５は、ドリル本体１３と、分離ドリルチップ１４とを含む本発明にしたがう
別のドリルを示す。上記ドリル本体１３の前面１５は、平らであり、ドリルの中
心線ＣＬに対して垂直に配向する。中央に備わる洗浄チャネル１６は、取り付け
端部から前面１５の内側軸方向に配置される位置まで延在する。チャネル１６は
、二つの直径方向に対向しているチャネル１７Ａ、１７Ｂに通じ、上記前面１５
の周辺で終結する。短いチャネル１７Ａ、１７Ｂの各々は、中心線ＣＬから１５
〜２０度の値を有する作用角で備えられる。ドリルチップ１４は、部分的に円錐
上面を備えた円筒状の基本形である。また、ドリルチップ１４は、切屑フルート
を含み、このフルートはチップフルート７、７'の延長部として備えられる。そ
の下側に、ドリル本体１３の弾性タップ１９を収容する中央リセス１８が備えら
れる（図６参照）。ドリルチップ１４は、ネジ２０Ａ及び２０Ｂの収容のために
配置される二つの穴１９Ａ及び１９Ｂが備わり、これらのネジはドリルチップ内
に収容され、そしてドリル本体に対応して備わる穴２１Ａ及び２１Ｂ内にネジ締
結可能に嵌合するために配置される。
【００１１】 本発明の別の実施態様において、ドリルは真っ直ぐな中実ドリル本体として提
供され、ドリルの前部には二つの対称的な切刃が備わり、この切刃はドリルの中
心で会合し、ドリル中心の周辺部には本発明にしたがうノーズ半径面が備えられ
る。ドリル本体は、芯と周辺環状部とを備える超硬合金からなり、この芯は比較
的強靭な超硬合金等級からなり、且つ環状部は耐磨耗性の超硬合金等級からなる
。この芯部は８〜２０好ましくは１０〜１５ｗｔ％ＣｏからなるＷＣ−Ｃｏ等級
からなるのに、外側の環状部分は周期律表の４〜６族の好ましくはＴｉ、Ｔａま
たはＮｂの炭化物と炭窒化物の少なくとも１種を８〜２０ｗｔ％含む。芯部と環
状部とのＣｏ含有量の差異は２〜４ｗｔ％とすべきである。芯部と環状部との間
のＣｏ含有量の変化としては、２００〜５００μｍの測定幅の遷移領域となるよ
うにすべきである。
【００１２】 このような複合ドリル本体の製造における問題と、それに関連する熱クラック
との問題とを回避する目的で、中空環は、此処において取り扱われるスウィーデ
ン特許第９６０４７７９−０号に記載される方法にしたがう２行程の加圧工程を
含む粉末冶金法によって製造すべきである。
【００１３】 穿孔された穴の中の良好な面仕上げを得るために、半径方向の切刃の異なる半
径は、選択されたノーズ半径部１１の形態が幾つかの円形区域を含む場合、次の
範囲を選択する必要がある。すなわち、 Ｒ１：０.１〜２.０ｍｍ、好ましくは０.２〜１.６ｍｍ Ｒ２：１.６〜１０.０ｍｍ Ｒ３：０.１〜１.０ｍｍ 一つの半径サイズを選択した場合、０.１〜１.０ｍｍの範囲にすべきである。
本発明にしたがう基本耕造でかつノーズ半径表面を備えたドリルを使用する場合
、低合金鋼の穿孔の際に、２倍の切削速度が可能であることが判明した。一つの
例においては、１００ｍ／分の切削速度が用いられるのだが、一方本発明にした
がうノーズ半径形態を備えたインサートに交換した後、２５０ｍ／分の切削速度
を達成することが可能であった。同時に、優秀性を示すドリルの耐用年数を維持
することが可能であることが判明し、優秀性は本発明にしたがうノーズ半径形態
を有するドリルインサートで達成することができる。
【００１４】 図７及び８のドリルシャフトは、インサートポケットに隣接して配置される二
つの洗浄チャネル７、７'を有し、インサートポケットは、螺旋形状または真っ
直ぐにすることができ、一方中心線ＣＬの側面に配置される。また、ドリルシャ
フト１は、洗浄液体をドリルの切刃まで送るためのチャネル（図示せず）を含む
。
【００１５】 インサートポケットは、二つのインサート９、９'の収容部が作られ、インサ
ートは中央穴９"を有して且つドリルシャフトにネジ締結可能に嵌合する中央ネ
ジによって締結することを意図する。インサートの一つが中央インサート９'で
あり、一方別のインサートが外側インサート９にあり、この別のインサートは穴
の大きさがこのインサートで定義されるように中心軸ＣＬに対して角度αで傾斜
する。外側と内側とのインサートの間には、腰部Ｍがあり、この腰部は必要な強
度を達成するために十分な幅を備える。ドリルの寸法は直径Ｄによって定義され
る。各インサートポケットは、接線支持面２２ａ、軸方向支持面２２ｂ、および
半径方向支持面２２ｃを含む。
【００１６】 各インサートは、多角形基本形状、この場合には二つの対面する平面２３を有
する矩形基本形を備え、これらの平面は４つの互いに垂直に配向した刃面によっ
て接続される。インサートの底面は、インサートがポジ型の逃げ角を出現するよ
うに、上面２３より小さくする。側面と状面との間の交差線が、主切刃２４、２
５を与え、それぞれの主切刃は真っ直ぐ連続し、且つその端部で滑らかに丸みを
帯びたノーズ部２６、２７に達する。
【００１７】 図８から分かるように、外側インサート９は、中心軸ＣＬに対して外側に傾斜
させる。中央インサート９'は、外側インサート９の前方に僅かに軸方向に配置
することができるので、所望の直径を維持するように半径方向力の優れた案内と
なる。外側インサートは中心軸ＣＬと平行である線Ｌに対して角度αで傾斜させ
る。角度αの大きさは０．５〜５度にする必要がある。
【００１８】 本発明にしたがって刃面の端部は、コーナ部分に備わる湾曲したノーズ部２６
、２７の形状にして、このような各コーナ部分は、上側インサート面と交差する
複数の円形区域によって限定され、図９の拡大断面に示すように、種々の異なる
半径Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３を備えた刃部を与える。隣接する区域には上記刃部に
沿って異なる半径部分が常に出現する。半径Ｒ２は、Ｒ１より常に実質的に大き
くして、二次刃２８に沿って表面仕上げ改良する「ワイパー効果」に寄与させる
。
【００１９】 これは、加工物に向かって前方への軸方向穿孔、並びに逆方向の軸方向に変位
する際の機械加工の双方に適用する。半径Ｒ３は、Ｒ１及びＲ２の双方より幾分
小さい。
【００２０】 １次湾曲刃２６は、主切刃２４と隣接する部分で２次切刃２８の半径Ｒ２と比
較して幾分小さい半径Ｒ１を備える。さらに、半径Ｒ１と比較して幾分小さな半
径Ｒ４を備えた湾曲刃も配置する必要があり、半径Ｒ４は湾曲ノーズ刃２６と２
次切刃２８との間に備えられる。
【００２１】 図１０は、本発明のインサート９の実施態様を示し、このインサートは二重ポ
ジ型形態である。これは、このインサートが等しい大きさの上面と底面２３ａ、
２３ｂを備え、しかしながら、この面の双方が、刃面２９ａ、２９ｂと、鋭角β
で交差することを意味する。
【００２２】 すなわち、刃面２９ａ、２９ｂは、内側と外側に向う刃を構成し、これは、明
確な腰部３１が備わるように鈍角γで会合する。これは、割出し可能インサート
として使用するためのインサートを可能にし、一方、単一面のインサートと比較
して２倍使用することが可能である。インサートの中心穴３０は、上面２３ａか
ら内側に減少する断面を備え、同様にこの穴は底面２３ｂからインサートの中心
に向って内側に減少する断面を備える。
【００２３】 半径Ｒ１とＲ２に関しては、選択される寸法はドリルの直径に依存する。ドリ
ル直径１３〜１８ｍｍに対しては、Ｒ１は０、２〜０.４ｍｍ、Ｒ２は１．６〜
４.０ｍｍする必要がある。ドリル直径１８〜５８ｍｍに対しては、Ｒ１は０．
４〜１.４ｍｍ、Ｒ２は２．５〜１０ｍｍする必要がある。Ｒ４は０．１〜１．
０ｍｍとする必要がある。２次刃２８の長さは、０．１〜０．５ｍｍの範囲にす
べきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明にしたがうドリルの斜視図である。
【図２】 図２は、図１に示すドリルの長さ方向の模式図である。
【図３】 図３は、図２のようなドリルチップの拡大斜視図である。
【図４】 図４は、図３のようなドリルインサートのノーズ部の分解側面図である。
【図５】 図５は、本発明の別の実施態様の分解図である。
【図６】 図６は、図５の実施態様の断面図である。
【図７】 図７は、別の実施態様を示す斜視図である。
【図８】 図８は、図７にしたがうドリルを幾分拡大した側面図である。
【図９】 図９は、別の実施態様にしたがうドリルインサートのノーズ部の拡大側面図で
ある。
【図１０】 図１０は、本発明の別の実施態様にしたがうドリルインサートの断面図である
。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＢＲ，ＣＮ，ＪＰ，ＫＲ，ＰＬ，ＲＵ，ＵＳ (72)発明者 スヨランデル，オケ スウェーデン国，エス−811 38 サンド ビッケン，バルホブスベーゲン 122 Ｆターム(参考） 3C037 BB00

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 加工物に穿孔して穴を形成する少なくとも二つの切刃（８、
    ８'）を備えた第１のチップ端部（２）、 対向する第２の端部、及び 対応する切刃で切屑を形成し且つ除去する目的を有し、前記チップ端部（２）
    から前記対向する第２の端部（３）に向かう方向に延在する切刃の数に対応する
    数のフルート（７、７'） を有する実質的に中実のシャフト（１）からなるドリルであって、 ａ）ドリルチップは、軸方向中心線ＣＬの互いの側部に切刃を構成し、中心線
    の中央部が周辺部の前方に軸方向に延在すること ｂ）周辺部で各切刃のノーズ半径部が、滑らかに湾曲した半径として形成され
    、且つ周辺部で前記湾曲した半径が、互いに相違する大きさの半径（Ｒ１、Ｒ２
    、Ｒ３）を有する円形区域によって限定され、隣接する半径が異なる大きさであ
    ること、 の組合せを特徴とする中実シャフトからなるドリル。
  2. 【請求項２】 それ自体既知のシャフトが、主部（１３）と、前記切刃が備
    わる着脱可能に接続される前部とからなることを特徴とする請求項１記載のドリ
    ル。
  3. 【請求項３】 前記切刃（８、８’）が、ろう付けによって中実ドリルシャ
    フトに備えられた超硬合金の特別なインサート本体（９、９'）に備えられるこ
    とを特徴とする請求項１記載のドリル。
  4. 【請求項４】 真っ直ぐな中実ドリルの形状であり、前記ドリルの前部が鈍
    角で会合する二つの対称的に配置された切刃を含み、周辺部で前記切刃の端部が
    一つまたは複数の円形区域を備えたノーズ半径面部の形状であることを特徴とす
    る請求項１記載のドリル。
  5. 【請求項５】 前記ドリルチップが、連続した輪郭を有する真っ直ぐな切刃
    を備えた二つの多角形形状のインサートを備え、周辺部で前記ノーズ半径が、前
    記インサートの残部から半径方向に延在する部分（１１、１１'）とし備わるこ
    とを特徴とする請求項１記載のドリル。
  6. 【請求項６】 切削コーナまで延在する二つの刃面の間の滑らかな遷移部を
    与える中央半径（Ｒ１）が、表面の仕上げを改良するワイパー半径（Ｒ２）とし
    て隣接して配置する部分より実質的に小さくなるように、前記半径（Ｒ１、Ｒ２ 、Ｒ３）が形成されることを特徴とする請求項１記載のドリル。
  7. 【請求項７】 前記中実ドリルが、５〜２０ｗｔ％のＣｏを含有する強靭な
    超硬合金等級の芯を含み、且つ外側環状部分が、Ｔｉ、Ｔａ及びＮｂの炭化物及
    び炭窒化物のいずれか一つの１種または複数種を８〜２０ｗｔ％含有する耐磨耗
    性の超硬合金からなる湾曲したノーズ半径部（１１、１１'）を含むことを特徴
    とする請求項１〜６のいずれか１に記載のドリル。
  8. 【請求項８】 加工物に穿孔して穴を形成する少なくとも二つの切刃（８、
    ８'）を備えた第１のチップ端部（２）、 対向する第２の端部、及び 対応する切刃で切屑を形成し且つ除去する目的を有し、前記チップ端部（２）
    から前記対向する第２の端部（３）に向かう方向に延在する切刃の数に対応する
    数のフルート（７、７'） を有する実質的に中実のシャフト（１）からなるドリルであって、 ａ）ドリルチップが中心線ＣＬの互いの側部に対称的に配置される真っ直ぐな
    切刃からなり、中心線の中央部が周辺部の前方軸方向に延在し、周辺部がドリル
    中心において鈍角で会合すること、及び ｂ）周辺部で各切刃のノーズ半径部が、部分（１１）に滑らかに湾曲した半径
    として形成され、且つ前記部分が、インサートが一つまたは複数の円形区域によ
    って限定される前記インサートの残部から半径方向に延在すること、 の組合せを特徴とする中実シャフトからなるドリル。
  9. 【請求項９】 真っ直ぐな中実ドリルの形状であって、ドリルの前方部が二
    つの対称的に配置された切刃を含み、前記切刃が鈍角で会合することによって、
    周辺部で前記切刃の端部が一つまたは複数の円形区画を有するノーズ半径面部の
    形状であることを特徴とする請求項８に記載のドリル。
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