JP2012161912A - ドリル - Google Patents

Abstract

【課題】形成された切屑ができうる限り孔壁に向かって押し付けられることなくチップフルート内に残り、加えて切削し易くてエネルギ効率のよいドリルを提供する。
【解決手段】逃げ面と一緒に２つの切刃を形成するように先端部の逃げ面で開く２つのチップフルート（６）を含む浅孔穿孔用のツイストドリルに関する。チップフルートは、異なる３つの部分表面（１９，２０，２１）が互いに異なる曲率を有するという点で独特な形状を付与されている。窪んだ底部表面（２１）と前表面（１９）との間に位置する境界線（２２）は、個々の切刃に含まれると共に主刃にＪ字のような形状を一体として与える２つの刃区域に分けられた主刃と交わる。チップフルートは、ドリルのコア（９）の直径（ＤＣ）を最小にまで減少すると同時にチップフルートの開放角度（α）が２つのバー（７）の開き角度（β）よりも小さくされたことによって非常に深い。
【選択図】図８

Description

本発明は、前端部及び後端部と２つのチップフルート（螺旋形状溝）とを含むタイプのドリルであって、前端部と後端部との間において中央軸線が延び、周囲外表面が中央軸線と同軸であり、これら前端部及び後端部のうちの前端部が鈍角の刃先角を有する先端部として形成され、チップフルートは、周囲外表面に作成され、一対のバー同士の間に位置し、中央コアの周りに一定のピッチ角でらせん状に延び、かつ一対の互いに平行な境界刃同士の間に位置する滑り台形状のフルート壁によって個々に範囲が定められ、第一の境界刃はドリル回転方向の前側方向を向き、第二の境界刃はドリル回転方向の後側方向を向き、
ａ）個々のチップフルートと先端部に含まれる逃げ面との間に、中央軸線から周辺部に延びると共にフルート壁の断面形状と刃先角とによって決まる形状を有する切刃が形成され、
ｂ）フルート壁は、一方では第一の境界刃の最も近くに位置すると共に切刃に含まれる主刃から軸線方向後方向に拡がる前表面と、他方では第二の境界刃の最も近くに位置する後表面とを含み、後表面は、窪んだアーチ形状の底部表面を介して前表面に移行し、先端部に形成されると共に中央切刃に隣接して配置されるシンニング（ｗｅｂ ｔｈｉｎｎｉｎｇ）から後方に拡がり、中央切刃は、膝部又はニーを介して主刃に移行し、主刃よりも短く、
ｃ）前表面と、中央軸線と第一の境界刃との間の半径方向の第一の基準線との間の半径方向角度は、前表面が基準線の回転方向後ろに位置する限りは正であり、かつ、
ｄ）個々のチップフルートは、中央軸線と第一の境界刃との間の半径方向基準線である第一の基準線と、中央軸線と第二の境界刃との間の第二の基準線との間の角度としてみなされる開放角度を有し、個々のバーの開き角度は、この開放角度による補角を形成する、
ドリルに関する。

浅孔ドリルの分類に属すると共にチップフルートの形状の結果としてツイストドリルと一般的に称される、上述に関する種類のドリルは、スチール、アルミニウム、鋳鉄等の金属のワークピースに切削加工又は切屑除去加工によって凹孔を開けるのに使用される。複合材料に様々な形状の孔を作成するのにこのドリルを使用することもできる。

切屑の形成及び排出のそれぞれは、完成した孔の寸法精度及び表面の滑らかさに関する質に対して非常に重要である。すなわち、切屑が作られた孔の壁に向かって押し付けられるようにされるならば、孔の表面の質は劣ったものとなる。深刻な場合では、切屑が互いに絡まり合い、切屑詰まりを引き起こすおそれがあり、最悪の場合には、工具の故障やワークピースの廃棄を引き起こすおそれもある。したがって、柔軟性のある切屑排出が保証されるようにドリルを構成することが全体的な目的である。別の目的は、良好な孔の質を保証するためだけでなく、孔をあける作用のためのエネルギ消費及び所要時間を減少させる、切削加工が容易なドリルを提供することである。

本発明に係るドリルと、既存のドリルと比較した本発明に係るドリルの利点とが、より詳細に説明される前に、金属加工のためのツイストドリルの一般的な構造が後述する図面の補助によって明らかにされる。

図１及び図２に示されるツイストドリルは前端部１及び後端部２を含み、これら前端部１と後端部２との間において、回転方向対称外表面３と同軸の中心軸線Ｃが延びている。前端部１は、前方向に先細になる先端部として形成されている。後端部２に隣接するドリルの後部分４は、駆動機械に取り付けられるようにされており、駆動機械からドリルにトルクを伝達するための手段であって、この場合は溝５である手段を含む。ドリルの前部分に沿っている外表面３に２つのチップフルート６が作成され、これらのチップフルートは、１対のバー７同士の間に位置し、中央コア（図８参照）の周りにらせん状に延びる。

前端部又は先端部１には、その全体に構成された逃げ面（ｃｌｅａｒａｎｃｅ ｓｕｒｆａｃｅ）１０が含まれ、かつ２つのチップフルート６が逃げ面と一緒に１対の切刃１１を形成するように開いている。

ここではすでに、本発明及び既知のドリルと比較しての本発明の利点が、時として空間における複数の寸法において、アーチ形状にされた又は湾曲したドリルに沿った制限表面又は境界線を考慮した詳細な立体形状を含むことが指摘されるべきである。図７及び図８を参照すると、図７は、ドリルを前から軸線方向に（図２において下向きに）見た端面図である一方で、図８は、中心軸線Ｃに対して垂直である図２のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面による断面図である。図８のチップフルート６の断面形状は、図８で見られるように、個々の切刃１１の形状に対して非常に重要なものである。しかしながら、個々の切刃１１の形状は、他の要素、すなわちドリルの刃先角及びチップフルートのピッチ角によっても影響を受けるものでもある。

各個の切刃１１（図３〜６参照）は、比較的短い中央切刃１２及びより長い主刃１３を含み、主刃は、いわゆる膝部１４を介して中央切刃に移行し、膝部１４からドリルの周辺部まで半径方向外向きに延びるものである。先端部１には、いわゆるシンニング１５がさらに含まれ、シンニングは中央切刃１２を形成するのに必要とされる。この例では、中央切刃１２は直線的である。

概念を明確にするために、「チップフルート」という名称は、図８において全体的に示されるフルート壁１６によって境界が定められる空隙に関するものであることが指摘されるべきである。このフルート壁１６は、互いに平行かつらせん形状の２つの境界刃１７，１８同士の間に拡がり、第一の境界刃１７はバー７の回転方向前側にある一方で、第２の境界刃１８はバーの回転方向後側にある。

図８では、αはチップフルート６の開放角度を示し、βはバー７の開き角度を示す。これらの角度α，βは、半径方向の、すなわち中央軸線Ｃに対して垂直の平面と同じ平面上に位置する２つの直径参照線ＲＬ１，ＲＬ２の間で決められる。直径参照線ＲＬ１は境界刃１７同士の間を、直径参照線ＲＬ２は境界刃１８同士の間を、直径に沿って延びると共に中央軸線Ｃと互いに交差する。

図２では、φは、個々のチップフルートのピッチ角を示す。ドリルの刃先角は、図５においてεで示される。

図１５では、誰でも使用できることによって既知となっている（ＫＥＮＮＡ ＵＮＩＶＥＲＳＡＬ（登録商標）ドリルＢ９６６シリーズの名称でケナメタル社（Ｋｅｎｎａｍｅｔａｌ Ｉｎｃ．）によって販売されている。）ドリルの断面形状を示す。この場合では、フルート壁１６Ｋは、２つの部分表面、すなわち第一の前側境界刃１７に隣接する窪み部分表面１９Ｋと第二の後側境界刃１８に隣接する窪み部分表面２０Ｋとを含むことによって、波状の又はうねった断面形状を有する。今後、前述した部分表面１９Ｋ，２０Ｋはそれぞれ、前表面及び後表面と呼ばれる。窪んだ形状を有する第三の底部形成部分表面２１Ｋは、前表面１９Ｋと後表面２０Ｋとの間に存在し、接点を介して前表面１９Ｋ及び後表面２０Ｋに移行する。底部表面２１Ｋに沿った最も深いところにある点はコア９Ｋと正接し、それによりバー７の互いからの境界を定める。ドリルに十分な強度を付与するために、前記コア９に比較的大きな直径ＤＣを付与する必要がある。さらに厳密には、現在のドリルでは、ＤＣは、ドリルの直径の２５％になる。

フルート壁１６の波状の又はうねった形状により、フルート壁と（点線の円弧線ＨＷによって輪郭が描かれた）孔壁との間において境界が定められる切屑溝は、全体的に細長くかつわずかに洋ナシのような断面形状を得る。２つの境界刃１７，１８の間の距離であるとみなされる切屑溝の長さが、底部表面２１Ｋと円弧線ＨＷとの間の半径方向に最も長い距離とみなされる幅又は深さよりも相当に長いからである。したがって、切屑溝は、かなり細いものであり、実際には切刃によって取り除かれた切屑が、前表面１９Ｋによって接線方向に運ばれるよりも、孔壁ＨＷに対して押し付けられる傾向がある。

本発明の目的は、既知のドリルの上述した切屑の排出問題を防ぐことにあり、かつ浅孔タイプの改良されたドリルを提供することにある。したがって、第一の本発明の目的は、形成された切屑ができうる限り孔壁に向かって押し付けられることなくチップフルート内に残るドリルを提供することにある。別の目的は、切削し易くてそれによりエネルギ効率のよいドリルを提供し、かつ孔を開けるための作動時間を減少させることにある。

本発明によれば、
前端部及び後端部と２つのチップフルートとを含むドリルであって、前端部と後端部との間において中央軸線が延び、周囲外表面が中央軸線と同軸であり、これら前端部及び後端部のうちの前端部が鈍角の刃先角を有する先端部として形成され、チップフルートは、周囲外表面に作成され、一対のバー同士の間に位置し、中央コアの周りに一定のピッチ角でらせん状に延び、かつ一対の互いに平行な境界刃同士の間に位置する滑り台形状のフルート壁によって個々に範囲が定められ、第一の境界刃はドリル回転方向の前側方向を向き、第二の境界刃はドリル回転の後側方向を向き、
ａ）個々のチップフルートと先端部に含まれる逃げ面との間に、中央軸線から周辺部に延びると共にフルート壁の断面形状と刃先角とによって決まる形状を有する切刃が形成され、
ｂ）フルート壁は、一方では第一の境界刃の最も近くに位置すると共に切刃に含まれる主刃から軸線方向後方向に拡がる前表面と、他方では第二の境界刃の最も近くに位置する後表面とを含み、後表面は、窪んだアーチ形状の底部表面を介して前表面に移行し、先端部に形成されると共に中央切刃に隣接して配置されるシンニングから後方に拡がり、中央切刃は、膝部を介して主刃に移行し、主刃よりも短く、
ｃ）前表面と、中央軸線と第一の境界刃との間の半径方向の第一の基準線との間の半径方向角度は、前表面が基準線の回転方向後ろに位置する限りは正であり、かつ、
ｄ）個々のチップフルートは、第一の基準線と、中央軸線と第二の境界刃との間の第二の基準線との間の角度としてみなされる開放角度を有し、個々のバーの開き角度は、この開放角度による補角を形成する、
ドリルにおいて、
ｅ）コアは、ドリルの直径の２２％以下になる直径を有し、
ｆ）バーの開き角度は、チップフルートの開放角度よりも大きく、かつ、
ｇ）個々のフルート壁の前表面及び後表面は、底部表面から仮想のらせん形状境界線によって範囲が定められると共に、中央軸線に対して垂直な平面で見たときに、底部表面の曲率半径よりも数倍大きい曲率半径を有することを特徴とし、
ｈ）第一の境界刃に最も近く位置決めされると共に主刃を２つの刃区域に分ける箇所で主刃と交差する第一の境界線であって、中央切刃の最も近くに位置決めされる２つの刃区域のうちの一方が最小の曲率半径を有して主刃にＪ字状の形状を与える、第一の境界線によって特徴付けられる、
ドリルが提供される。

本発明に係るツイストドリルの斜視図。 図１のドリルの側面図。 先端部に隣接したドリルの前部分の拡大鳥瞰図。 ドリルが図３に対して９０度回転している類似の鳥瞰図。 ドリルの前部分を示す部分側面図。 図５に対して９０度回転されたドリルを示す側面図。 軸線方向に見て前（図２のＶＩＩ−ＶＩＩ）からドリルを示す拡大端面図。 本発明に係るドリルの幾何学的データ特徴と一緒に示される、図２のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面による拡大断面図。 ドリルに含まれる切刃の特性を示す図７からの部分拡大図。 ドリルのさらなる斜視図。 図７のＸＩ−ＸＩ断面による断面図。 図７のＸＩＩ−ＸＩＩ断面による断面図。 図７のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ断面による断面図。 図７のＸＩＶ−ＸＩＶ断面による断面図。 図８に対応する、既知のドリルの断面形状を示す断面図。 図７に対応する、既知のドリルを前から示す端面図。 既知のドリルの先端部を示す部分斜視図。 図８及び図１５が互いに重ねられている図であって、それぞれのドリルの断面形状同士の間の相違点を示すための図。 ドリルを製造するときのことを図示する斜視図。

これより、本発明に係るドリルの構成を詳細に説明する図３〜１４が参照され、本発明に係るドリルと図１５〜１７による既知のドリルとの相違点を説明する。まず、本発明に係るドリルは、チップフルート６の構成において、既知のドリルと異なる。要するに、図８に見られるように、この場合では、個々のフルート壁１６は、境界刃１７，１８、すなわち前表面１９及び後表面２０に隣接して位置する２つの部分表面によって形成される。前表面１９及び後表面２０は、これらとは別の曲率を有する共通の窪んだアーチ形状の底部表面２１に移行する。同時に、この場合では、個々のチップフルートの開放角度αは、バー７の開き角度βよりも小さい。さらに厳密には、示されている好ましい例では、αは８４°である一方で、αの補角であるβは９６°である。

前表面１９は、第一の境界線２２（図４及び図５参照）を介して窪んだ底部表面２１に移行する一方で、後表面２０は、第二の境界線２３（図３及び図６参照）を介して底部表面２１に移行する。

この場合では、逃げ面１０内に３つの異なる部分表面、すなわち第一の逃げ面１０ａと第二の逃げ面１０ｂと第三の逃げ面１０ｃとが含まれる。この例では平面であるこれらの部分表面が削り込まれ、又は言い換えれば、切刃１１からの逃げ角（ｃｌｅａｒａｎｃｅ ａｎｇｌｅ）を連続的に増加させるように形成される。したがって、表面１０ａの逃げ角は、表面１０ｂの逃げ角よりも小さく、表面１０ｂの逃げ角は、表面１０ｃの逃げ角よりも小さい。言い換えれば、切刃１１の後ろに位置決めされた逃げ面１０の部分は、全体として切刃１１から離れて回転方向後方境界線２４に向かって低くなる。ここで、ドリルは回転方向Ｒに回転可能であることに留意されたい。

中央切刃１２を形成するために、ドリル先端部１において、窪んだ表面の形に前述のシンニング１５を削り込むことが必要である。シンニング１５は、互いに異なるクリアランス部分表面１０ａ，１０ｂ，１０ｃに移行し、かつ境界線２５（図４参照）を介して回転方向後方のチップフルート６に移行する。シンニング１５の深さは、切刃１１から後方境界線２５に向かう方向に連続的に増加する。シンニング１５を形成するのに使用される研磨ディスクの適切な形状を選択することによって、アーチ形状のシンニング表面に隣接する楔形状の平坦な表面２６を提供することができ、この表面２６は、回転方向後方の第一の逃げ面１０ａと一緒に中央切刃１２を形成する。言い換えれば、楔形状表面２６は切屑面（ｃｈｉｐ ｓｕｒｆａｃｅ）として働き、これに抗して切屑の半径方向内側部分が取り除かれる。

各前側境界刃１７に沿って、ドリルを案内する目的を有する案内パッド２７が存在し、その結果、ドリルは窪んだ孔の中央に保持される。ある程度まで、案内パッド２７は、生成された孔壁ＨＷの表面を平らにするのにも貢献する。ドリルの直径Ｄ（図８参照）は、案内パッドの外側部分同士の間の半径方向の距離によって画定される。

フルート壁１６の２つの外側部分表面１９，２０が、境界線２２，２３を介して境界が定められる内方底部表面２１とは異なる曲率を有することは、本発明にとって重要である。図８の部分の比較的小さな半径ｒ_３を有する円弧線によって画定される内方底部表面２１は著しく窪んでいる一方で、他の部分表面１９，２０は、より湾曲の少ない別の曲率を有する。チップフルート壁の形状は、全体として、２つの互いに異なる座標方向で、すなわちドリルの長手方向の軸線方向と、中央軸線Ｃに対して垂直な任意の平面の断面方向とで決められる。軸方向形状は、一般的なネジ又はチップフルートのらせん形状によって形成される一方で、断面形状は、図８の中央軸線Ｃに対して垂直の平面に示された３つの線又は母線によって形成される。これらの間で、底部表面の著しく窪んだ形状を形成する母線は、比較的小さい半径ｒ_３を有する一方で、他の２つの母線の半径ｒ_１，ｒ_２は数倍大きい。数倍大きいという表現は、半径ｒ_１及び半径ｒ_２がそれぞれ半径ｒ_３の少なくとも３倍よりも大きいことを意味する。実施形態の例と場合と同様にｒ_１及びｒ_２が無限大に近いのであれば、これらの母線はほぼ直線であり、このことは、刃区域１３ａと逃げ面１０の後方境界線２４とが本質的に直線になることを意味する。境界線２２が主刃１３と交わる箇所（図７及び図９参照）では、主刃１３は、２つの別々の刃区域、すなわち前表面１９と接続する本質的に直線的な刃区域１３ａ（図９）と、底部表面２１に隣接する湾曲した刃区域１３ｂとに分けられる。これらの刃区域１３ａ，１３ｂを端面図で見たとき（図７）には、これらは一体的に、主刃１３に対してわずかにＪ字のような形状を与える。

ここでは、前表面１９と第一の逃げ面１０と案内パッド２７の外側とが互いに交差する半径方向外側の角において、いわゆる補強ベベル２８が削り込まれていることが指摘されるべきである。小さい三角形の形をした補強ベベルは、この角におけるすくい角を減少させる役割を果たし、刃区域１３ａの最も外側の部分が回転方向の後ろ向き方向にいくぶんそれることを伴う（図９参照）。しかしながら、ドリルの軸線方向で見ると、補強ベベル２８のすぐ後ろでは、前表面１９が、周辺部外向きに本質的に直線的な母線によって形成される（図８参照）。補強ベベル２８に沿ったすくい角（図示しない）は、刃区域１３ａの残り部分に沿ったすくい角よりも小さい。さらに厳密には、この例では、刃区域１３ａの残り部分に沿った上述のすくい角は、一定であり１７°である。

これより図１１〜図１４を参照して、どのように個々の主刃１３の軸線方向すくい角γが正であると共に周辺部からドリルの中央に向かって連続的に減少しているかを示す。この例では、γは、ＸＩ−ＸＩ断面（図７参照）では２３．３°であり、ＸＩＩ−ＸＩＩ断面では１９．１°であり、ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ断面では１４．６°である。しかしながら、中央切刃１２のすくい角はほぼ０°であり、すなわち、切屑面２６は、ほぼ９０°の角度を形成するように機械加工される。図８における前表面１９と参照線ＲＬ１との間の角度δの形で示されるこのような切刃の半径方向角度は、前表面が回転方向において基準線の後ろに位置する限り正である。δは、変わってもよいものの、５〜１７°、適切には７〜１５°の範囲内であるべきである。

十分な半径方向すくい角δを、チップフルートのネジ形状の当然の結果である、半径方向外向きに連続的に増加する軸線方向すくい角γと組み合わせることによって、切刃は、切刃の強度が、応力が最大であると共に切刃の強度が最も高くなる必要のあるドリルの中央に向かって増加するのと同時に切刃によって削られる孔の底部表面の大部分に沿った切削加工が容易になることを保証する。これに関連して、主刃１３によって削られる孔の底部表面の部分は、中央切刃１２によって削られる中央部分よりも数倍大きいということが指摘されるべきである。この例では、主刃１３によって削られる孔の底部表面の部分は、中央切刃１２によって削られる中央部分の約２５倍の大きさである。

非常に容易に切削できるようにされた切刃１１によって、ドリルの強度を危うくすることなく、コア９の直径を絶対的に最小にまで減少させることができる。示されたプロトタイプの実施形態では、ドリルの直径Ｄは１６．５ｍｍとなり、境界刃１７，１８同士の間のチップフルートの幅は１２ｍｍである。この場合では、コア９に３．０５ｍｍのように小さな直径を付与することもできる。言い換えれば、ＤＣはＤの２０％よりも少ない。具体的には、ＤＣはＤの２２％以下であってよい。他方では、ＤＣは、Ｄの１７％よりも小さくなるべきではない。最も適切には、ＤＣは、Ｄの１８〜２０％の範囲内にあることである。このように小さな直径ＤＣを有するコアによって、以前では現実的に考慮されなかった程度まで、チップフルート６の深さを最大化することができた。

完全を期すために、外表面３に沿ったドリルの直径が１５．３ｍｍになり（すなわち、案内パッド２７は０．６ｍｍの厚さを有する。）かつドリルの長さが１４３ｍｍになることに言及されるべきである。そのときのチップフルートの長さは９２ｍｍである。

ドリルの製造は通常、例えば超硬合金又はスチール製のロッド形状のワークピースによって行われる。ドリルが洗浄液溝（ｆｌｕｓｈｉｎｇ ｆｌｕｉｄ ｃｈａｎｎｅｌ）を有するならば、ワークピースに軸線方向貫通孔が穿孔され、その後に、洗浄液溝が完成したドリルのらせん形状バーをたどることになるようにワークピースを回転させる。第一の切削動作（図１９参照）では、ワークピース及び回転可能な研磨ディスクが互いに対して移動する。さらに厳密には、ワークピースは、研磨ディスクに対して傾けられ、研磨ディスクが回転するのと同時に軸線方向に前進させられる。このようにして、研磨ディスクの周辺部は、研磨ディスクの互いに対向する側面に沿って本質的に直線的な母線が、チップフルートの前表面１９及び後表面２０をそれぞれ作り出すと同時に、窪んだ底部表面を作り出す。多くの最終的な作用では、逃げ面１０の様々な部分の表面が研磨され、これらのうちの第一の逃げ面１０ａは、フルート壁１６の前表面１９及び底部表面２１と一緒に切刃の主刃１３を形成する。さらに、中央切刃１２は、シンニング１５を削り込むことによって削り出される。２つの第一の逃げ面１０ａの中央部分が互いに交差する箇所に、中央チゼルエッジ２９（図９参照）が形成される。中央チゼルエッジは、最初にワークピースに差し込むドリル先端部１の部分である。

示されている実施形態では、チップフルート６のピッチは、ドリルの全体の長さに沿って一定である。しかしながら、本発明の範囲内において、それ自体が知られているように、チップフルートのピッチが、切屑排出をさらに容易にするという目的で形成され、さらに厳密には、ドリルの後端部に向かって増加するように形成される。

さらに、この例では第一の逃げ面１０ａが平面であることが示され、それにより、逃げ角が中央から周辺部に対して切刃の全長に沿って一定であることを意味することが指摘されるべきである。しかしながら、切刃の様々な部分において変化する逃げ角を、さらに厳密には周辺部から中央に向かう方向に増加する逃げ角を提供するために、第一の逃げ面にわずかにアーチ形状又は反った形状を付与することもできる。このように、良好なクリアランスが中央切刃１２からも得られる。

前もって指摘されているように、図９に示された刃区域１３ｂの円弧形状は、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面におけるチップフルート底部表面２１の円弧形状と、刃先角εとによって決まる。さらに厳密には、刃区域１３ｂの形状が、底部表面２１の湾曲した形状に近づけば近づくほど、刃先角εが大きくなり、その逆も同様である。この例では、刃先角εは１５２°になる。しかしながら、刃先角εはこの値から加減することができる。しかしながら、εは、少なくとも１２０°（最も鋭い）であるべきであり、１７５°（最も鈍い）以下であるべきである。適切なεの範囲は１３０〜１７０°である。

前もって指摘したように、この例では、チップフルートの開放角度α（図８参照）は８４°となり、バー７の開き角度βは９６°となる。実際には、これらの角度は、αが８８°を越えないならば変わってもよい。他方では、αは少なくとも８０°となるべきである。適切には、αは８２〜８６°の範囲内である。ドリルの総合の強度に関する機器的要因は、バーの開き角度βにある。バーの開き角度が大きいので、より厳密には、チップフルートの開放角度よりも大きいので、比較的大量の材料がバーの周辺部に集中することになる。このように、最小のコア直径ＤＣであるにもかかわらず、良好な強度がドリルに付与される。

浅孔穿孔のための、本発明に係るドリルに類似するツイストドリルが、欧州特許２０７６３４４（Ｂ１）号明細書によって既知である。この場合では、個々のチップフルートの開放角度は本質的に、バーの開き角度よりも小さい。しかしながら、この構成は、切屑をドリルの内側にできるだけ包囲し保持するためではなく、切屑を互いに平行な２つの部分切屑に分けるように切刃を形成できるようにするようにするためのものである。そうすることで、ドリルコアの直径は、ドリルの直径の２５％よりもなお大きいものとなり、この実施形態の例では、ドリルの直径の約３３％になる。このことは、孔の壁に対して半径方向に押し付けられる切屑流れの傾向が、上述のケナメタル（ＫＥＮＮＡＭＥＴＡＬ）のドリルよりもなお大きくなるであろうことを意味する。

これより図１８を参照する。図１８では、本発明によるドリル（実線）とケナメタルによる既知のドリル（点線）との断面形状がそれぞれ、互いに重ね合わせられて示されている（図７及び図１５参照）。これらのドリルの第一の相違点は、それぞれのドリルのチップフルートの前表面１９及び底部表面２１に隣接する三日月状領域Ｆ１によって示される。この領域では、本発明に係るドリルのチップフルートが、既知のドリルのチップフルートよりもドリル本体内に相当に深く入り込んでいる。このことは、既知のドリルよりも小さい直径ＤＣを有する本発明のドリルのコア９によるものである。別の相違点は、境界刃１７，１８同士の間に位置する、本発明に係るチップフルートの正接方向延長部が、どのようにして既知のドリルにおける対応する距離よりも非常に短くなるかを示す楔状領域Ｆ２によって示される。概して、本発明によるチッププルートは、既知のチップフルートよりも、半径方向に深くかつ接線方向に平坦であるということができる。加えて、既知のドリルの主刃１３Ｋ（図１６参照）、すなわち膝部１４Ｋから周辺部に延びる切刃１１Ｋ全体のうちの外側部分は、わずかにＣ字形状をしており、より厳密には、（相当浅いものの）最も深くに位置した底部表面２１Ｋと同じ窪んだ湾曲形状を有するチップフルートの前表面１９Ｋの結果として、わずかにＣ字形状をしている。したがって、これらの表面１９Ｋ，２１Ｋは、互いに境界なく移行する。これに対して、本発明に係るドリルの主刃１３（図９参照）は、互いに異なる曲率を有する前表面１９及び底部表面２１の結果としてＪ字形状をしており、境界線２２によって互いからの境界が定められる。さらに厳密には、外側刃区域１３ａは、（ｒ_１が無限大に近い値を選択されたならば）本質的に直線的になる一方で、内側刃区域１３ｂは、半径ｒ_３でもって著しく窪んだ底部表面２１の結果としてアーチ形状となる。主刃１３ＫのわずかなＣ字の形状の結果として、除去され、回旋の後に、切屑自体によって細かく砕かれた切屑は、本発明に係るドリルの主刃１３により取り除かれた切屑よりもさらなる程度まで半径方向外向きに方向に向けられることになる。本発明に係るドリルの主刃１３により取り除かれた切屑は、主刃のＪ字形状により、経路内をチップフルート内部方向にさらに方向付けられて移動することになる。切屑が全体的に放出されて、切屑溝、すなわちフルート壁と孔壁ＨＷとの間に含まれる間隙を介して排出され始めるときにも、移動のこの傾向は維持されることになる。全体的に窪んだ前表面１９Ｋが孔壁に対して切屑をかなり強く押す一方で、境界線２２と周辺部との間で延びる（直線的な）前表面１９は、切屑溝内においてより内向きに切屑流れを方向付けることになる。言い換えると、前表面１９の場合の切屑は、孔壁に対して押し付けられないことになる。

これに関連して、特に図１６が参照される。図１６では、より厳密には、本発明に係るドリルに対応する距離よりも相当に長い、膝部１４Ｋとドリル中央との間の半径方向の距離の結果として、主刃１３Ｋが中央切刃１２Ｋに対して比較的短いことが理解される。既知のドリルの場合では、膝部１４Ｋと中央軸線Ｃとの間の半径方向距離は、それゆえにＤ／２の約４０％となる一方で、本発明のドリルの場合では、対応する半径方向距離は、Ｄ／２のたった２３％となる。このことは、既知のドリルの比較的切れ味の鈍い中央切刃１２Ｋが孔の底部表面の比較的大きな部分を削ることになることを意味する。前もって指摘したように、本発明に係るドリルの中央表面は、孔の底部表面全体の約１／２５のみである一方で、既知のドリルの対応する数値は、約４／２５になる。言い換えれば、既知のドリルは、本発明に係るドリルよりもかなり多くのエネルギを必要とする。

図１７では、逃げ面１０Ｋが単一のステップで研磨されることが理解される一方で、本発明に係るドリルの対応する逃げ面１０は、切子面（ｆａｃｅｔ）のような部分表面１０ａ，１０ｂ，１０ｃを形成するいくつかのステップで研磨される。このような切子面研磨によって、ドリル先端部の強度が相当に増加する。

本発明に係るドリルでは、中央切刃１２が切刃１１の全体の長さの約２０％になる長さを有し、主刃１３が全体の長さの８０％になる長さを有することを意味する。主刃に含まれる２つの刃区域１３ａ，１３ｂの円弧長さを変えることができる。小さなドリルに関しては、それぞれの刃区域の円弧の長さは、ほぼ同じ長さ（５０／５０）になってもよい。しかしながら、例えば１０ｍｍよりも大きなドリル径を有する大きなドリルでは、直線的刃区域１３ａは、例えば６０／４０又は７０／３０の割合で、湾曲した刃区域１３ｂよりも長くなってもよい。

示されたプロトタイプの実施形態では、フルート底部表面２１の半径ｒ_３は、６ｍｍになる。しかしながら、この半径は加減することができる。しかしながら、ｒ_３は大きくても１０ｍｍかつ少なくとも４ｍｍになるべきである。さらに、少なくともｒ_１は、外側刃区域１３ａに直線的な形状を付与するために、無限大に近づくべきである。しかしながら、本発明の範囲内において、前表面１９に例えば４０ｍｍ又はそれよりも大きな半径ｒ_１を付与することによって、外側刃区域１３ａにわずかに湾曲した又は反った形状を与えることができる。図９を特に参照すると、中央切刃１２と主刃の外側刃区域１３ａとが互いに本質的に平行に延びる（起こり得る平行位置からのずれは３度以下であるべきである。）ことが指摘されるべきである。

図面では、本発明は、例えば単一部品で形成される、好ましくは超硬合金又はスチール製のドリルである、堅固なドリルの形で例示された。しかしながら、いわゆる「ルーズトップ」の実施形態、すなわち切刃が基体の前座部に取り付けることのできる交換可能な前部分又はルーズトップに形成される実施形態によって、ドリルを製造することによってドリル先端部の説明された形状を実現することもできる。

Claims (9)

1. 前端部（１）及び後端部（２）と２つのチップフルート（６）とを含むドリルであって、前端部と後端部との間において中央軸線（Ｃ）が延び、周囲外表面（３）が中央軸線と同軸であり、これら前端部及び後端部のうちの前端部（１）が鈍角の刃先角を有する先端部として形成され、チップフルートは、周囲外表面（３）に作成され、一対のバー（７）同士の間に位置し、中央コア（９）の周りに一定のピッチ角（φ）でらせん状に延び、かつ一対の互いに平行な境界刃（１７，１８）同士の間に位置する滑り台形状のフルート壁（１６）によって個々に範囲が定められ、第一の境界刃（１７）はドリル回転方向（Ｒ）の前側方向を向き、第二の境界刃（１８）はドリル回転の後側方向を向き、
   ａ）個々のチップフルート（６）と先端部（１）に含まれる逃げ面（１０）との間に、中央軸線（Ｃ）から周辺部に延びると共にフルート壁（１６）の断面形状と刃先角（ε）とによって決まる形状を有する切刃（１１）が形成され、
   ｂ）フルート壁（１６）は、一方では第一の境界刃（１７）の最も近くに位置すると共に切刃に含まれる主刃（１３）から軸線方向後方向に拡がる前表面（１９）と、他方では第二の境界刃（１８）の最も近くに位置する後表面（２０）とを含み、後表面は、窪んだアーチ形状の底部表面（２１）を介して前表面に移行し、先端部（１）に形成されると共に中央切刃（１２）に隣接して配置されるシンニング（１５）から後方に拡がり、中央切刃は、膝部（１４）を介して主刃に移行し、主刃よりも短く、
   ｃ）前表面（１９）と、中央軸線（Ｃ）と第一の境界刃（１７）との間の半径方向の第一の基準線（ＲＬ１）との間の半径方向角度（δ）は、前表面が基準線の回転方向後ろに位置する限りは正であり、かつ、
   ｄ）個々のチップフルート（６）は、第一の基準線（ＲＬ１）と、中央軸線（Ｃ）と第二の境界刃（１８）との間の第二の基準線（ＲＬ２）との間の角度としてみなされる開放角度（α）を有し、個々のバー（７）の開き角度（β）は、この開放角度による補角を形成する、
   ドリルにおいて、
   ｅ）コア（９）は、ドリルの直径（Ｄ）の２２％以下になる直径（ＤＣ）を有し、
   ｆ）バーの開き角度（β）は、チップフルート（６）の開放角度（α）よりも大きく、かつ、
   ｇ）個々のフルート壁（１６）の前表面（１９）及び後表面（２０）は、底部表面（２１）から仮想のらせん形状境界線（２２，２３）によって範囲が定められると共に、中央軸線に対して垂直な平面で見たときに、底部表面（２１）の曲率半径（ｒ_３）よりも数倍大きい曲率半径（ｒ_１、ｒ_２）を有することを特徴とし、
   ｈ）第一の境界刃（１７）に最も近く位置決めされると共に主刃（１３）を２つの刃区域（１３ａ，１３ｂ）に分ける箇所で主刃と交差する第一の境界線（２２）であって、中央切刃（１２）の最も近くに位置決めされる２つの刃区域のうちの一方（１３ｂ）が最小の曲率半径を有して主刃（１３）にＪ字状の形状を与える、第一の境界線（２２）によって特徴付けられる、
   ドリル。
2. チップフルート（６）の開放角度（α）が８８°以下となる、
   請求項１に記載のドリル。
3. 第一境界刃（１７）と第一の境界線（２２）との間の前表面（１９）の幅が、第二の境界線（２３）と第二の境界刃（１８）との間の後表面（２０）の対応する幅よりも狭いことを特徴とする、
   請求項１又は２に記載のドリル。
4. 主刃（１３）の第一の刃区域（１３ａ）が、前表面（１９）の曲率半径（ｒ_１）が無限大に近づくことによって、ほぼ直線であることを特徴とする、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のドリル。
5. 後表面（２０）の曲率半径（ｒ_２）が無限大に近づき、逃げ面（１０）と後表面（２０）との間の回転方向後方境界線（２４）が直線となることを特徴とする、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載のドリル。
6. 底部表面（２１）の曲率半径（ｒ_３）が１０ｍｍよりも小さい、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載のドリル。
7. 主刃のアーチ形状をした内側刃区域（１３ｂ）が、膝部（１４）と、主刃に沿いに位置する第一の境界線（２２）との交点との間の長さを有し、
   この内側刃区域（１３ｂ）の長さが、外側刃区域（１３ａ）の長さよりも長くない、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載のドリル。
8. 第一の参照線（ＲＬ１）と主刃（１３）の半径方向外側刃区域（１３ａ）との間の正の半径方向角度（δ）が少なくとも５°になる、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載のドリル。
9. 中央切刃（１２）と主刃の外側刃区域（１３ａ）とが互いにほぼ平行に延びる、
   請求項１〜８のいずれか１項に記載のドリル。

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