JP2007515302A

JP2007515302A - ドリル工具

Info

Publication number: JP2007515302A
Application number: JP2006545899A
Authority: JP
Inventors: ハウスマンアウグスト; ヴィトマンライナー
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-12-23
Filing date: 2004-10-28
Publication date: 2007-06-14
Also published as: ATE388300T1; WO2005061838A1; DE10361501A1; DE502004006450D1; EP1702134B1; EP1702134A1

Abstract

本発明は、ドリルヘッド（４）として切刃エレメント（１）と、前記ドリルヘッド（４）に接続するドリル螺状部（２）と、このドリル螺状部（２）に続く緊締シャンクとを備えたドリル工具（３）であって、この場合、前記ドリルヘッド（４）のベース領域（ＩＩ）が、ドリル螺状部（２）の凹部（２８）内に支持されていて、前記ドリルヘッド（４）のヘッド領域（Ｉ）の下面（２１，２２）が、ドリル螺状部（２）の端面側の端部（２９）に載置されており、前記ドリルヘッド（４）が、ヘッド領域（Ｉ）に少なくとも２つのガイド面（１５，１６）を有している形式のものに関する。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載したドリル工具に関する。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第２００８８２５号明細書によれば、超硬合金挿入体を備えたドリルが公知である。この超硬合金挿入体はピン状の付加部を有していて、このピン状の付加部で以てドリルシャンクに設けられている所定の穴に挿入され、ここでロウ付けされている。ドリルヘッドを形成している超硬合金挿入体は、ドリルシャンクの端面側に配置された面上に載置されている。ドリルヘッドもしくはドリルヘッドをドリルシャンクに結合するこのような構成の欠点は、高価な超硬合金からなる、ドリルヘッドの付加部が、加工しようとする材料の加工に使われずに、ドリルシャンク内に配置されているという点にある。

さらに、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４３３９２４５号明細書によれば、ツイストドリル（Spiralbohrer）が公知である。このツイストドリルは、リル螺状部にＵ字形に被せ嵌められるドリルヘッドを有している。ドリルヘッドに２つのベース部が設けられている構成によって、このようなドリルヘッドは大きな容積を有することになる。さらに、凹部を備えたドリルヘッドは、プレス焼結法によって高価な費用をかけなければ製造できない。

本発明の課題は、切刃エレメントもしくはドリルヘッドが、穿孔しようとする材料を加工するために最適に使用され、加工機能を有していない領域で材料堆積が十分に回避されるようなドリル工具を提供することである。

本発明によればこの課題は、請求項１の上位概念部に記載した形式のドリル工具から出発して、請求項１の特徴部に記載した特徴によって解決される。従属請求項には、有利な実施態様が記載されている。

本発明の根底にある認識は、切刃エレメントに使用される、例えば超硬合金またはＰＫＤのような素材にかかる費用は最小限で、最大限の穿孔作用もしくは打撃作孔作用が得られるような切刃エレメントを備えたドリル工具を提供することである。この場合、切刃エレメントは固有安定性を保持するために、さらに、中実でコンパクトで頑丈な形状を有している。

本発明では、ドリル螺状部の端面側にスリットが備え付けられていて、このスリットが、ドリル螺状部を側方にかつ端面側に開放している。この場合、長手方向中央平面の延在方向に対して直交する方向に延在するＴ字形の横断面を有する切刃エレメントのベース領域は、スリットによって収容され、かつスリットを越えて側方に突出している。この場合、切刃エレメントの複数のガイド面は、それぞれドリル長手方向軸線に対してほぼ平行に、切刃エレメントの外周面に沿って連続的に、切刃エレメントのヘッド領域およびベース領域にわたって延びている。これによって、切刃エレメントのベース領域は二重機能を得る。ベース領域は、切刃エレメントとドリル螺状部との間を結合するために役立ち、かつドリル長手方向軸線に対して直交する方向に方向付けられた面を介して、最適な打撃力伝達の他に、形状接続的な結合（形状による束縛）を介して高いトルクの伝達を可能にする。さらに、ベース領域は、呼び径の範囲の所定の直径を有することによって、従来では切刃エレメントのヘッド領域によってのみ引き受けられていた役割を引き受けることになる。なぜならば、ベース領域は複数のガイド面を有していて、これらのガイド面はヘッド領域に設けられているガイド面の延長部として構成されているからである。切刃エレメントのベース領域へのこの機能伝達によって、切刃エレメントを下側の側方の領域で、ほぼベース領域の高さだけ低く形成することができ、さらに切刃プレートの前記最低高さを得ることができる。

さらに、本発明では、ガイド面にガイドエッジを形成し、このガイドエッジが特にヘッド領域およびベース領域にわたって連続的に延びている。この長いガイドエッジによって、僅かな摩擦の場合に、ドリル孔壁での特に良好なガイドが保証され得る。

本発明によれば、切刃エレメントに側面が備え付けられており、この側面が、ドリル工具の作用方向でＶ字形に開放していて、ドリル長手方向軸線に対して２°から４５°の角度をなしており、その角度は特に１５°である。これによって、切刃エレメントが例えばプレス焼結法で製造される場合、切刃エレメントを容易に離型することができる。さらに、このような形状付与によって、ドリル螺状部および切刃エレメントに現れる切欠効果は最小限に抑えられる。

本発明によれば、また、切刃エレメントのベース領域は、ドリル螺状部の端面側の端部に対して、もしくはドリル螺状部の端面側の端部内に設けられているスリットに対して角度λをなして傾斜して配置されている。この場合、角度λは３°≦λ≦１５°であって、特にλ≒６°である。これによって、ドリルヘッドはそのベース領域において特に良好に支持され得る。なぜならば、ドリル螺状部は、中実に形成されたショルダによって回転方向でドリルヘッドに作用するからである。例えば、以下のドリル直径には以下の角度λが設けられている。

さらに、本発明によれば、切刃エレメントの側面が、切刃エレメントもしくはスリットによって規定された長手方向中央平面に対して左右対称に方向付けられている。これによって切刃エレメントのドリル螺状部への挿入は軽減される。なぜならば、挿入する際に、切刃エレメントの方向確認を考慮する必要はなく、つまり切刃エレメントを、ドリル長手方向軸線を中心にして１８０°回転させて挿入することができるからである。

最後に、本発明によれば、側壁は凸状または凹状またはＳ字形に形成される。これによって材料を節約した、もしくは特に内実な、もしくはエッジを回避した、切刃エレメントの構造が可能になる。

また本発明では、ドリルヘッドの複数の長手方向面の少なくとも１つに、少なくとも１つの切欠が形成されている。この切欠きは、ドリル長手方向軸線に対してほぼ平行に延在している。これによって、切粉もしくはチップをより効果的に導出することができる。

本発明の詳細を、実施例に基づいて概略的に示した図面でさらに説明する。

図１ａは、中実の超硬合金ヘッドとして形成された切刃エレメントおよびドリル螺状部を概略的に示した区分を正面から見た図、
図１ｂは、図１ａに示した切刃エレメントの側面図、
図１ｃは、図１ｂに示した切刃エレメントをＩｃ−Ｉｃ線に沿って断面した断面図、
図１ｄは、図１ｂに示した切刃エレメントを矢印Ｉｄの方向で下から見た図、
図１ｅは、図１ａに示したドリル螺状部を矢印Ｉｅの方向で上から見た図、
図２は、別の切刃エレメントを下から見た図、
図３ａ、図３ｂ、図３ｃ、図３ｄおよび図３ｅは、切刃エレメントの５つの別の変化実施例を示した図である。

図１ａには、中実の超硬合金ヘッドとして形成された切刃エレメント１と、詳しくは示されていないドリル工具３のドリル螺状部２を概略的に示した区分とが、いわゆる分解図で示されている。切刃エレメント１は、１つのドリルヘッド４を形成している。切刃エレメント１の側面５を正面から見ると、第１の切刃７の、すくい面１１および逃げ面１３によって形成されている主切刃９と、ガイドエッジ１７を備えたガイド面１５とを見ることができ、ガイドエッジ１７はドリル長手方向軸線１９に対して平行に延在しており、このドリル長手方向軸線１９は長手方向中央平面２０に設けられている。切刃エレメント１もしくはドリルヘッド４は、ヘッド領域Ｉとベース領域ＩＩとから成っている。これら２つの領域ＩおよびＩＩは横断面２３の領域において互いに移行し合っており、この横断面２３はドリル長手方向軸線１９と直角に交差している。切刃エレメント１は、下面２１，２２によってウェブ２６，２７のショルダ２４，２５上に載置されており、これらのウェブ２６，２７が、ドリル螺状部２の端面側の端部２９におけるスリットもしくは溝２８を形成している。この溝２８は、底部３０および側壁３１，３２によって制限されている。切刃エレメント１が溝２８内に挿入されると、切刃エレメント１の底部３３は、ロウ付けギャップを形成しながら溝２８の底部３０に載置される。さらに、切刃エレメント１のベース領域ＩＩに設けられている側面３４，３５は、溝２８の側壁３１，３２に当接する。従って、端面側５で見てＴ字形の切刃エレメント１は、溝２８内にはめ込まれており、切刃エレメント１のヘッド領域Ｉおよび端面側の端部３６，３７（図１ｂ参照）だけが、溝２８もしくはドリル螺状部２を越えて側方に突出している。ドリル螺状部２は、図示されていない緊締シャンクに移行しており、この緊締シャンクはシステム差込端部および特にＳＤＳプラス緊締シャンクとして形成されている。図１ａでは見やすくするために、ドリル螺状部２に設けられている切粉溝は省かれている。ガイド面１５は、切刃エレメント１のヘッド領域Ｉにおいて最大の高さＨ_１を有している。ベース領域ＩＩへ通じているガイド面１５は、ベース領域ＩＩにおいて高さＨ_２を有している。従って、ガイド面１５は、高さＨ_１とＨ_２との合計からなる全高Ｈ_３を有している。つまり、一般に、切刃エレメント１のヘッド領域Ｉによってのみ形成されたガイド面１５は、Ｈ_２の数値だけ高くなるので、ドリル工具３のガイドは改善され、もしくはヘッド高さＨ_４がより低い場合には、ガイド作用は改善される。ベース領域ＩＩはほぼ直方体部Ｑから成っており、この直方体状のベース領域ＩＩは、ドリル螺状部２の端面側の端部２９に配置された溝２８から側方に突出している。溝２８は、その底部３０の領域に幅Ｂ_１を有しており、この幅Ｂ_１がドリル工具３の作用方向ｗに向かって拡張されており、例えば、側壁３１，３２のショルダ２４，２５への移行部分では、幅Ｂ_２に拡がっている。

図１ｂには、切刃エレメント１の長手方向面３８の側面図が示されている。この図１ｂを見る方向は、図１ａにおいて矢印１ｂによって示されている。図１ｂでは、一点鎖線によってドリル螺状部２が示されており、このドリル螺状部２は切刃エレメント１を収容している。切刃エレメント１は、ヘッド領域Ｉおよびベース領域ＩＩにおいて呼び径ＤＮを有しており、この呼び径ＤＮは逃げ部直径ＤＷよりも大きい。従って、切刃エレメント１の端面側の端部３６，３７は、逃げ部直径ＤＷによって限定された円柱体Ｚを越えて突出しており、ベース領域ＩＩも切削しようとする材料に作用する。さらに、図１ｂには切刃エレメント１の第２の側面６と、第２の切刃８と、主切刃１０と，すくい面１２と，逃げ面１４と、ガイド面１６と、ガイドエッジ１８とが図示されている。

図１ｃには、図１ｂに示された切刃エレメント１をＩｃ−Ｉｃ線に沿って断面した断面図が示されている。この断面図では、切刃エレメント１もやはり、側面の図から既に明らかなＴ字に似た形Ｔを有しており、このＴ字に似た形Ｔは切刃エレメント１を特にベース領域ＩＩにおいて中実にかつ頑丈にする。

図１ｄは、図１ｂに示された切刃エレメント１を矢印Ｉｄの方向で下から見た図である。切刃エレメント１の底部３３は、側面３４，３５を介して、下面２１，２２および長手方向面３８，３９に移行する。すくい面１１もしくは１２の下方では、切刃エレメント１は細く形成されている。逃げ面１３もしくは１４の下方では、切刃エレメント１は幅広くかつ中実に形成されている。破線によって、長手方向面３９の択一的な延在形状が示されている。この択一的な延在形状によって切欠４０が形成され、この切欠４０により切刃エレメント１での切粉導出が軽減される。もちろん、このような形式の切欠は長手方向面３９でも実現できる。さらに、図平面内に延在しているガイドエッジ１７と、それに続くガイド面１５とが示されている。

図１ｅには、ドリル螺状部２の端面側２９を上から見た図が示されている。ショルダ２４，２５は、側壁３１，３２を介して底部３０に移行する。図平面で少し下に設けられている、ドリル螺状部の切粉溝は示されていない。溝２８の延在形状により、溝２８内に挿入された切刃エレメント１の長手方向面３８もしくは長手方向面３９（図１ｄ参照）は、溝２８の側壁３１，３２に対して角度λをなして傾斜しているのが分かる。

図２には、別の切刃エレメント１を下から見た図が示されている。この別の切刃エレメント１では、ベース領域ＩＩを主に形成している直方体部Ｑが、ヘッド領域Ｉにひいては図２には示されていないドリル螺状部の端面側の端部に対して平行に方向付けられている。従って、ずれを規定する角度λは０°である。

図３ａから図３ｅには、図１ｃに類似した５つの切刃エレメントの縦断面図が示されており、これらの切刃エレメントは種々異なるベース領域を有している。

図３ａには、切刃エレメント１が示されており、この切刃エレメント１のベース領域ＩＩは、底部３３から凸状に湾曲している側面３４，３５もしくは下面２１，２２を有している。

図３ｂには、切刃エレメント１が示されており、この切刃エレメント１のベース領域ＩＩは、底部３３から、断面で見てＳ字形で下面２１，２２に移行する側面３４，３５を有している。

図３ｃには、切刃エレメント１が示されており、この切刃エレメント１のベース領域ＩＩにおいて、底部３３から、下面２１，２２に直角に移行する側面３４，３５が延びている。

図３ｄには、切刃エレメント１が示されており、この切刃エレメント１においてベース領域ＩＩが、底部３３から凹状に湾曲している側面３４，３５もしくは下面２１，２２を有している。

図３ｅには、切刃エレメント１が示されており、この切刃エレメント１においてベース領域ＩＩが、断面で見て、傾斜して延在している側面３４，３５もしくは下面２１，２２に移行する底部３３を有している。

本発明は、図示のまたは記載の実施例に制限されるものではない。むしろ、本発明は、本発明の改良形を請求項の保護範囲で包含するものである。本発明は、２つ以上の切刃を有するドリル工具をも視野に入れている。この場合、このような形式のドリル工具の場合、ドリル螺状部は、例えばＹ字形のまたはＸ字形の溝を有していて、切刃エレメント１のベース領域も同様に、Ｘ字形またはＹ字形に形成されており、切刃エレメント１の自由端部は、溝からドリル螺状部を越えて突出している。従って、この場合、ガイド面が３つまたはそれ以上設けられている場合、ガイド面をベース領域まで延長することができる。このような形式のドリル工具では、ヘッド領域が、溝を形成しているショルダを少なくとも部分的に覆っていて、ショルダに支持されている。

中実の超硬合金ヘッドとして形成された切刃エレメントおよびドリル螺状部を概略的に示した区分を正面から見た図である。図１ａに示した切刃エレメントの側面図である。図１ｂに示した切刃エレメントを線Ｉｃ−Ｉｃに沿って切断した断面図である。図１ｂに示した切刃エレメントを矢印Ｉｄの方向で下から見た図である。図１ａに示したドリル螺状部を矢印Ｉｅの方向で上から見た図である。別の切刃エレメントを下から見た図である。図３ａ、図３ｂ、図３ｃ、図３ｄおよび図３ｅは、切刃エレメントの別の５つの変化実施例の断面図である。

符号の説明

１切刃エレメント、２ドリル螺状部、３ドリル工具、４ドリルヘッド、５，６１の側面、７，８１の第１のもしくは第２の切刃、９，１０主切刃エッジ、１１，１２すくい面、１３，１４逃げ面、１５，１６ガイド面、１７，１８ガイドエッジ、１９ドリル長手方向軸線、２０長手方向中央平面、２１，２２Ｉの下面、２３ＩとＩＩとの間の横断面、２４，２５２６もしくは２７のショルダ、２６，２７２に設けられているウェブ、２８スリットまたは溝，２９２の端面側の端部、３０２８の底部、３１，３２２８の側壁、３３１の底部、３４，３５ＩＩの側面、３６，３７ＩＩの端面側の端部、３８，３９１の長手方向面、４０３９に設けられている切欠、Ｂ_１，Ｂ_２２８の幅、ＤＮ１の呼び径、ＤＷ逃げ部直径、Ｈ１領域Ｉの１５もしくは１６の高さ、Ｈ２領域ＩＩの１５もしくは１６の高さ、Ｈ３領域ＩおよびＩＩの１５もしくは１６の高さ、Ｈ４ヘッド高さ、Ｑ直方体部、ＴＴ字に類似した形、Ｚ円筒体、ｗ作用方向、 α ３１もしくは３２および１９間の角度、 λ ３８もしくは３９および３１もしくは３２間の角度

Claims

ドリルヘッド（４）としての切刃エレメント（１）と、該ドリルヘッド（４）に接続するドリル螺状部（２）と、このドリル螺状部（２）に続く緊締シャンクとを備えたドリル工具（３）であって、前記ドリルヘッド（４）のベース領域（ＩＩ）が、ドリル螺状部（２）の凹部（２８）内に支持されていて、この場合、前記ドリルヘッド（４）のヘッド領域（Ｉ）の下面（２１，２２）が、ドリル螺状部（２）の端面側の端部（２９）に載置されており、前記ドリルヘッド（４）が、ヘッド領域（Ｉ）に少なくとも２つのガイド面（１５，１６）を有している形式のものにおいて、
ドリル螺状部（２）の凹部（２８）がスリット（２８）として形成されていて、該スリット（２８）がドリル螺状部（２）の側方に開放しており、切刃エレメント（１）が、長手方向中央平面（２０）の延在方向に対して直交する方向に延在するＴ字形の断面を有していて、切刃エレメント（１）のベース領域（ＩＩ）が、ドリル螺状部（２）から側方に突出しており、切刃エレメント（１）のガイド面（１５，１６）が、それぞれドリル長手方向軸線（１９）に対してほぼ平行に、切刃エレメント（１）のヘッド領域（Ｉ）およびベース領域（ＩＩ）にわたって連続的に延びていることを特徴とするドリル工具。
ガイド面（１５，１６）が、ガイドエッジ（１７，１８）を有していて、該ガイドエッジ（１７，１８）が、特に、ガイド面（１５，１６）の高さ全体（Ｈ_３）にわたって連続的に延びている、請求項１記載のドリル工具。
スリット（２８）の幅（Ｂ_１；Ｂ_２）が、ドリル工具（３）の作用方向（ｗ）で拡張されていて、側壁（３１，３２）が、ドリル長手方向軸線（１９）に対して２°から４５°までの角度（α）をなしていて、その角度が特にα＝１５°である、請求項１から２までのいずれか１項記載のドリル工具。
ベース領域（ＩＩ）が、ドリル螺状部（２）の端面側の端部（２９）に対して所定の角度（λ）をなして傾斜していて、この場合、角度λは３°≦λ≦１５°であって、特にλ≒６°である、請求項１から３までのいずれか１項記載のドリル工具。
側面（３４，３５）が、長手方向中央平面（２０）に対して左右対称に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のドリル工具。
側面（３４，３５）が、凸状または凹状またはＳ字形に形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のドリル工具。
ドリルヘッド（４）の長手方向面（３８，３９）の少なくともいずれか１つが、ドリル長手方向軸線に対してほぼ平行に延在する、少なくとも１つの切欠（４０）を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載のドリル工具。