JP2011522709A - ドリル - Google Patents

Abstract

隣接する溝基部（２）の凸状に設計された領域を備え、溝基部（２）の凸状に設計された領域に隣接して凹状に設計された溝基部（１２）を備える、凸状に湾曲した主切刃（１）か、または隣接する凹状に設計された溝基部（１２）を備え、溝基部（１２）の凹状に設計された領域に隣接して溝基部（２）の凸状に設計された領域を備える、凹状に湾曲した主切刃（１１）を備える、切屑排出直溝（４）を備えるドリル。
【選択図】 図１

Description

本発明は、直溝を備えるドリルに関する。直溝を備えるドリルは、切屑の短い(kurz-
spanenden)材料の切削に(Zerspanung)特に好適である。これらドリルでは、溝は、切屑を除去する役割を果たす。

しかしながら、本質的に切屑の長い(langspanden)材料の場合、直溝の経路にわたって溝の出口と隣接する副切刃との間に長い切屑が詰まるという問題がある。しかしながら、こうした詰りは、切屑の短い材料の場合には見られない場合がある。したがって、切削技術では、長い間、ねじれ溝を有するドリルを使用するのが慣例であった。この場合、溝のらせん形状には、言わば、溝の内部の切屑を破断するために切屑の流れ方向を迂回させる機能がある。らせん溝がこのように切屑を破断するものとして機能する結果、切屑の長い材料の場合にも短い切屑がもたらされ、この短い切屑を、らせん溝により、溝と副切刃との間で詰まらせることなく除去することができる。

らせん溝を有する工具の場合の不都合は、ドリルの耐屈曲性が低下するということである。

従来技術による直溝ドリルでは、主切刃は、経路が溝と同様に真っ直ぐである。主切刃および溝の経路が同じである結果、前記主切刃および溝を、工具において、研削砥石を用いて１回の動作で研削することができる。

最後に、らせん溝を有するドリルの分野では、切削挙動、たとえば切刃の鋭利さまたは切刃の安定性に影響を与えるために、主切刃を特に非直線形状にすることが知られている。

冒頭に述べた従来技術から、本発明の目的は、屈曲に対して耐性があり、同時に、切屑破断作用があり、かつ短い切屑を用いて本質的に切屑の長い材料を切削するのに特に好適であるドリルを提供することである。

ドリルの中心長手方向軸に対して真っ直ぐな溝を使用することによりドリルの剛性が向上するという既知の事実から、本発明は、初めて、直溝を備えたこうしたドリルを非直線状切刃と組み合わせる。この場合、本発明は、湾曲した主切刃を使用することにより、すでに切屑が回転して直溝内に入る結果となり、したがって、切屑がすでに、切刃の非直線形状のために方向が変化し、この方向の変化により、最終的に切屑が溝内で破断する、という知識を利用する。したがって、切屑形成は、非直線状切刃を使用することにより、所望の方向になるように影響を受けかつ加勢される。さらに、ドリルのねじり剛性および耐屈曲性は、湾曲した切刃を有するドリル断面によって向上する。

原則として、本発明は、一方で凸状に湾曲した主切刃を有するドリルの形状と、他方で凹状に湾曲した主切刃を有するドリルの形状とを識別する。

凸状に湾曲した主切刃を有する形状の方が、より一層切刃コーナが保護される形状となる。したがって、切刃は非常に耐摩耗性が高い。また、さらなる構成では、溝の底を主切刃の湾曲した形状に適合させることも有利である。したがって、本発明の一実施形態では、溝底は、凸状に湾曲した主切刃に続いて凹状に成形される。その結果、所望の正のすくい角がもたらされる。こうした正のすくい角により、「鋭利な切刃」となる。前記切刃は、軟質材料を切削するのに特に好適である。

さらに、溝底の設計はさらに変更される。ドリルの溝は、２つの領域に分割され、すなわち、凸状に湾曲した主切刃の場合は、溝底の隣接する凸状に設計された領域が、溝底の隣接する凹状に設計された領域に至る。切屑の排出方向もまた、この溝底の形状の変化によって変更され、そのため、溝の切屑排出部分にわたる切屑の破断挙動に対し、溝底の形状によって影響を与えることができる。同時に、ドリルの副切刃も変化する。ドリルの副切刃の凸形状に、溝底の凸形状が伴う。これは、同様に、溝底の凹状設計とドリルの副切刃とに適用される。好ましい構成では、ドリルの溝を形成する２つの領域は長さが同じである。したがって、溝底の凸状に設計された領域と長さが等しいとともに凹状に設計された溝底を有する領域が、溝底の凸状に設計された領域に隣接する。

第２実施形態では、主切刃は凹状に湾曲している。特定の荷重がかかる切刃コーナの領域では、この凹状に湾曲した主切刃は特に切削力が強く(aggressiv)、その結果、切削能力が特に高くなる。しかしながら、対照的に、切刃コーナは非常に露出し、したがって摩耗しやすい。

この実施形態でもまた、凹状に設計された溝底を有する溝が、凹状に湾曲した主切刃に当てられる。凹状と凸状とに交互に形成された副切刃を提供するために、かつ可変の溝領域を提供するために、主切刃に隣接する溝底の凹状に設計された領域が、凸状に設計された溝底を有する領域によって補完され、その領域はさらに、前記凹状に設計された領域に隣接する。この構成でもまた、２つの溝領域の長さが同じであるように設計することが有利である。したがって、溝底の凹状に設計された領域は、凸状に設計された溝底を有する領域と同じ長さである。

さらに、凹状に設計された主切刃の場合、言わば、切屑を溝内に引き込む傾向があり、それにより、切屑は、主切刃の有効な先端部から離れるように非常に急速に搬送される。

本発明による直溝には、５°以下の正の勾配があり得る。直溝を、−５°以下の負の勾配があるように構成することも同様に可能である。したがって、正の勾配または負の勾配がある溝には、その経路にわたって幾分かの傾きがある。

ドリル先端部またはドリル端面の領域には、細くなる先端と十字状の先端または四面からなる先端とを設けることができる。ドリルの切刃コーナには、コーナの丸み、すなわち切刃コーナを支持する丸みのある部分またはコーナ面取り部があり得る。鋭利な丸みのないコーナ形状は、たとえばアルミニウム材料の切削に好適である。しかしながら、丸みのあるコーナ形状は、たとえば鋳物材料を切削するのに好適である。本発明で、主切刃および副切刃は、丸みのない形状であることも丸みのある形状であることも可能であり、または、面取り部を形成することにより切刃の安定性を向上させることも可能である。

最後に、溝に、溝底の設計に関して異なるように構成された２つ以上の領域を設けることも可能である。さらに、直溝底を有する領域が凸状または凹状の溝底形状である前記領域に隣接するために、まず凸状または凹状の溝底形状である領域を凸状または凹状の切刃に続くように設け、凸状にまたは凹状に構成された溝底を有する領域を直溝底を有する前記領域に隣接させることができる。

本発明により、初めて、切屑の長いかつ／または高強度な材料を切削するために直溝ドリルを使用することが可能になる。

凸状に湾曲した主切刃を有するドリルのドリル先端部の斜視図、 図１に示すドリル部分のさらなる斜視図、 図１および図２に示すドリルの側面図、 図３の矢印ＩＶから見た正面図、 図３の断面Ｖ−Ｖ、 関連する研削砥石の可能な形状および位置とともに示す図４によるドリル先端部の平面図、 凸状に湾曲した切刃と、凸状に設計された溝底を有する溝の隣接領域と、凹状設計を有する溝底の隣接領域とを有するドリルの側面図、 図７の断面ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ、 図７の断面ＩＸ−ＩＸ、 凹状に湾曲した主切刃を有するドリルのドリル先端部の斜視図、 図１０に示すドリルの部分のさらなる斜視図、 図１０および図１１に示すドリルの側面図、 図１２の矢印ＸＩＩＩによる正面図、 図１２の断面ＸＩＶ−ＸＩＶを示す。 関連する研削砥石の可能な形状および位置とともに示す図１３によるドリル先端部の平面図、 凹状に湾曲した切刃と、凹状に設計された溝底を有する溝の隣接領域と、凸状設計を有する溝底の隣接領域とを有するドリルの側面図、 図１６の断面ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ、 図１６の断面ＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ。

図１は、ドリルの場合に標準的であるように、対で形成された、凸状主切刃１と、凸状主切刃１に隣接する凸状溝底２とを示す。凸状に設計された溝底２は、ドリルの長手方向３に延在する直溝４の一体部分である。溝４は、その外周面が副切刃５によって画定されている。さらに、それぞれ、主逃げ面６が凸状主切刃１に隣接し、副逃げ面７が副切刃５に隣接している。凸状主切刃１の凸状形状を、図４の正面図で特に明確に示す。図４の図から、凸状主切刃１の凸状形状により切屑が幾分か偏向することになり、それにより、切屑が、言わば、幾分かねじれて溝４に引き込まれることも分かる。

図５の図から、副切刃５に隣接する溝４の領域もまた、凸状溝底２として各々設計されていることが分かる。

最後に、図６は、成形工具として設計された研削砥石８を示す。この研削砥石８は、凸状主切刃１に対して斜めに作用し、その側面領域に、凸状主切刃１の凸形状に対して相補的であるように設計された凹状加工面９を有している。

図９は、凸状主切刃１を備えた本発明によるドリルを示す。凸状溝底２を有する溝４の領域（図９において断面で示す）は、凸状主切刃１に隣接している。凸状主切刃１から見ると、中心長手方向３において、凹状溝底１２を有するさらなる領域が、凸状溝底２を有する領域に隣接している。凹状溝底を有する領域の断面を、図７の断面ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩとしてかつ図８に示す。図８の図から、溝４の凹状溝底１２を有する領域における副切刃５が正のすくい角を有することが分かる。

図１０によれば、ドリルは、２つの凹状主切刃１１から形成された主切刃対を有している。ドリルの外周において、凹状主切刃１１は、各々、切刃面取り部１３によって画定されている。この切刃面取り部は、一方で鋭く尖っている、したがって、切削力の強い切刃コーナ１４と、他方で同様に切削力の強い副切刃５とを安定化する役割を果たす。

溝の凹状溝底１２、すなわち溝４の凹状に設計された領域は、ドリルの長手方向３において各凹状主切刃１１に隣接する。

まず、凹状主切刃１１の凹状経路および凹状溝底１２の凹状経路もまた、図１２、図１３および図１４の図に再び示す。特に、図１２における断面ＩＸ−ＩＸおよびその断面を示す図１４は、凹状溝底１２と、正のすくい角を有する、結果としての切削力の強い副切刃５とを示す。図１５の図に、凹状主切刃１１を加工するためにドリル先端部に斜めに作用する研削砥石８を再び示す。この研削砥石８は、その外周に、凹状主切刃１１の凹面に対して相補的であるように設計された凸状加工面１９を有している。凸状加工面１９は、研削砥石８の丸みの付けられたコーナ領域によって形成される。

最後に、図１６、図１７および図１８は、まずは凹状主切刃１１と、溝４内の隣接する凹状溝底１２と、凹状主切刃１１から中心長手方向３に見ると凸状溝底２を有する隣接領域とを有する結合された工具を示す。これに関して、図１７の図から、断面ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩにかつ図１７に示す凸状溝底２を有する領域は負のすくい角を有することが分かる。

要約すると、凸状主切刃１からなる主切刃対と凸状溝底２を有する溝４の領域とを使用することにより（前記領域は、工具の中心長手方向３において前記主切刃対と隣接する）、工具の切刃コーナの耐久性が向上するという利点が得られる。このように耐久性が向上することにより、より強靭な材料を切削することができる。これはまた、切屑の形成および除去にも役立つ。

凹状主切刃１１からなる主切刃対と凹状溝底１２を有する溝４の領域とを有する工具を使用することにより（前記領域は、工具の中心長手方向３において前記主切刃対と隣接する）、溝４の体積が増大し、したがって切屑を除去するためのより大きい空間がもたらされる。切刃コーナ１４は、この場合、副切刃５のように、著しく切削力が向上する。このように、より脆性な材料、または高強度であるが容易に破砕する材料を、より容易に加工することができる。

Claims (5)

1. 直溝（４）を具備し、隣接する凸状に設計された溝底（２）と、前記溝底（２）の凸状に設計された領域に隣接する、溝底（１２）の凹状に設計された領域とを有する凸状に湾曲した主切刃（１）か、または、隣接する凹状に設計された溝底（１２）と、前記溝底（１２）の凹状に設計された領域に隣接する、溝底（２）の凸状に設計された領域とを有する凹状に湾曲した主切刃（１１）を具備するドリル。
2. 前記溝底（２）の前記凸状に設計された領域と前記溝底（１２）の前記凹状に設計された領域とが、各々長さが同じであることを特徴とする請求項１に記載のドリル。
3. 凸状に湾曲した主切刃と前記溝底（２）の隣接する凸状に設計された領域とを有するドリルでは、直溝底を有する領域が前記凸状に設計された溝底（２）に隣接し、前記直溝底にはさらに、前記溝底（１２）の凹状に設計された領域が隣接すること、または、凹状に湾曲した主切刃と前記溝底（１２）の隣接する凹状に設計された領域とを有するドリルでは、前記溝底（１２）の凹状に設計された領域に直溝底を有する領域が続き、それに、凹状に設計された溝底（２）を有する領域が隣接することを特徴とする請求項１または２に記載のドリル。
4. 前記溝に＋５°以下の正の勾配があることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のドリル。
5. 前記溝に−５°以下の負の勾配があることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のドリル。

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