JP2013252610A - ドリル工具用ビット - Google Patents

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Abstract

【課題】ドリル工具(2)から切り屑を除去するための良好なシステムを得る。
【解決手段】ドリル工具のビット(10)は、3つの切削部分に分割される切削領域を含み、中間にある切削部分(16b)は、内側切削コーナー(18)において、中心に近い活動切削部分(16a)に境界を接する非活動切削部分を形成する。ドリルビットの中心軸(4)からの内側切削コーナー(18)の距離(R1)は、ドリルビットのコア(23)のコア半径(R4)よりも幾分大きいので、非活動切削部分(16b)は、半径方向に内側切削コーナー(18)のほぼ反対側へ後退する。このようにして、動作中、除去された切り屑が2つの部分(28a、28b)に分割され、それにより、確実な切り屑除去システムが得られる。
【選択図】図1

Description

本発明は、ドリル中心軸に沿ってドリルの長手方向に延在し、かつ外側に延在する切れ刃を有するドリル工具用ビットに関する。
独国特許出願公開第44 35 857A1号明細書には、このタイプのビットが記載されている。公知のドリルの場合、ビットがドリル本体の端側溝にクランプされる。ビットの切れ刃は、ドリル中心から外側へドリル周囲まで実質的にS字形に延びる。ドリルの長手方向では、渦巻状の切り屑溝の切り屑溝壁が切れ刃に隣接している。機械加工中に切れ刃によって除去される切り屑は、切り屑溝を経由して排出される。
可能な限り問題のない連続的な穴あけ加工を確実にするために、切り屑溝を経由して切り屑を確実かつ安全に排出する必要がある。この目的のため、切り屑は好適な形状を有する必要がある。それゆえ、機械加工工程によって、実質的に螺旋状の切り屑が形成され、その一部が、切り屑溝によってもたらされる自由空間よりも多くの自由空間を占めるという問題が起こることが多い。これにより、切り屑が切り屑溝内に詰まってしまい、もはや確実な排出を保証しなくなり得る。ドリル周囲とドリル壁との間を通過し、そこで詰まってしまう切り屑があるという危険性もある。これにより、ドリル壁は損傷され、ドリル穴の形状は不正確になり、かつまた、ドリル工具への応力が非常に増大する。
切り屑を十分安全に除去することについての問題は、特に、例えば、機械加工工程中に非常に長い切り屑が形成される、高品質なステンレス鋼など、長い切り屑が生じる材料で発生する。
チップブレーカとして公知のものを使用して、過度に大きい切り屑ができることを回避することが知られている。それゆえ、DE 699 27 417T2号明細書には、チップブレーカが、切れ刃に垂直な横溝によって形成されている、ドリル工具用の平板状切削インサートが記載されている。それゆえ、この場合切れ刃は、チップブレーカの位置において遮られる。
本発明は、良好な穴あけ品質で、切り屑の安全かつ確実な除去を保証する目的に基づく。
本発明によれば、この目的は、ドリル中心軸に沿ってドリルの長手方向に延在し、かつドリル中心軸に位置決めされたドリル中心から外側に延在する切れ刃を有するドリル工具用ビットによって達成される。切れ刃には、ドリルの回転方向とは反対方向に自由面が、およびドリルの長手方向において切り屑溝が隣接する。確実かつ安全な切り屑の排出を保証するために、切れ刃は合計3つの切削部分、すなわち中心に近くドリル中心から生じる活動切削部分、中心に近い半径方向外側の活動切削部分、および2つの活動切削部分間に配置された非活動切削部分に分割される。切削部分は全て、ビットの前端面に位置決めされるので、ドリルの長手方向において互いにずれて配置されない。さらに、それらは、好ましくは互いに連続的に合体する。この場合、中心に近い活動切削部分および非活動切削部分は、互いに内側切削コーナーにおいて境界を接する。内側切削コーナーは、内側の円に位置決めされ、その半径は、ドリルコアのコア半径と等しいかまたはそれよりも大きく、好ましくは幾分大きい。それゆえ、ドリル中心軸からの切削コーナーの距離は、好ましくはコア半径よりもわずかに長い。この場合、ドリルコアは、切り屑溝間の中心に残るコア材料によって決定される。すなわちコアの直径は、切り屑溝間の最も短い接続線である。
この構成の結果、非活動切削部分が、内側切削コーナーに対して幾分後退した半径方向に配置される。半径方向では、中心に近い活動切削部分の内側切削コーナーが非活動切削部分を越えて突出するので、前記非活動切削部分はいかなる機械加工の追加作業も行わない。機械加工作業は、中心から離れた切削部分によってのみ再開される。
この特有の構成の結果、単に異なる部分に分割された連続切れ刃の場合、生成された切り屑は2つの小さな切り屑部に分割されるので、切り屑溝を介して切り屑を確実に容易に除去することができる。それゆえ、切れ刃は、軸方向のずれなく、例えば円錐形のビットの端面全体に延び、非活動切削部分は2つの活動切削部分につながる。用語「小さな切り屑部」は、この場合、切れ刃の長さによって規定された切り屑の幅が、小さくされたことを指す。それゆえ、切り屑を最初から半径方向に分割する。軸方向では、個別の切り屑部は好ましくは破断されておらず、すなわち長い切り屑の部分的切り屑が形成される。それゆえ、切れ刃の形状が切れ刃に直接2つの部分的切り屑を形成することが重要である。
この場合、ビットを、特に、ドリル本体にクランプ式におよび/または締結要素によって締結できる交換可能な締結可能ビットとして供する。代替的には、ビットを、例えばはんだ付けによって、ドリル本体にしっかりと接続する。最後に、ビットをドリル本体の一体部分とすることも可能である。切り屑を排出するために、ドリル工具の切り屑の形状は極めて重要である。
ビットを、スクリュー表面研削として知られているものによって、またはその代わりに円錐包絡面研削によって形成する。概して、ビットは実質的に円錐形である。回転方向とは反対方向に切れ刃に隣接する主自由面は、例えば一定の自由角度を有する。その代わりに、自由面を、異なる自由角度を有する複数の部分に分割し、主自由面は例えばよじれたコース(course)を有する。
好ましくは、中心に近い活動切削部分および非活動切削部分は、それらの間に角度≦約90°の角度を形成している。これにより、非活動切削部分は確実に、半径方向にいくらか後退するか、またはせいぜい内側切削コーナーと同じ半径方向の高さに位置決めされる。角度は、好ましくは約80°に、85°〜65°の範囲にある。角度は一般的に、機械加工される材料であってドリルを設計する際に切削対象物として考慮する材料に応じて選択される。例えばアルミニウムなどの軽金属など軟らかい材料の場合、比較的鋭角を選択してもよい。これら軟らかい材料の場合、最小角度は20°である。
好都合な構成によれば、非活動切れ刃は湾曲したコースを有する。それゆえ、湾曲したコースは、内側切削コーナーと、中心から離れた切削部分の始点との間に一種の溝を形成する。この溝内では被加工物との係合が生じない。
好ましくは、中心から離れた活動切削部分には、ドリル長手方向軸に垂直な断面図から見て、切り屑形状の半径を有する円の円弧の線に沿って延びる切り屑溝の壁部分が隣接する。中心から離れた活動切削部分が、切り屑溝の端側の境界を定める縁を形成するので、中心から離れた活動切削部分は、切り屑形状の半径と相関する湾曲したコースを有する。湾曲したコースの結果、好適な切り屑形状が得られ、切り屑の半径は、切り屑形状の半径によって決定される。それゆえ、切り屑を分割することに加え、この好ましい構成は、同時に規定の切り屑形状ももたらすので、好適なサイズかつ好適な形状の比較的小さな切り屑を形成する。切り屑を複数の、具体的には2つの切り屑部に意図的に分割することおよび規定の切り屑形状によって、切り屑溝を介した切り屑のとりわけ安全な排出が保証される。
切り屑形状の半径の寸法は、切り屑形状の半径によって規定された円が、ドリル中心軸に垂直な平面において、切れ刃のコースおよびドリル周囲線によって規定された自由空間内にあるようにすることが好都合である。切り屑形状の半径の寸法はこの場合、好ましくは円が自由空間内に可能な限り正確に存在するようになっている。すなわち自由空間よりも幾分小さいだけであるようになっている。これにより、形削りされた切り屑を自由に、切り屑溝内にクランプすることなく排出可能とすることを保証する。
可能な限り均一な切り屑形状とするためおよび切れ刃形状を単純に作製するために、非活動切削部分および中心から離れた活動切削部分が互いに、好ましくは連続的に、とりわけよじれなく合体する。それゆえ2つの切削部分は、均一に合流したコースを有する。
好ましくは、2つの切削部分はこの場合概して三日月形のコースを有する。用語「三日月形のコース」はこの場合、中心から離れた活動切削部分が、ドリル周囲に対して鋭角に突き出ることを指す。この三日月形の構成は、外側切削コーナーにおいて一種の楔を形成し、それは、安全かつ確実に、切り屑をドリル壁からドリルの軸へ案内することを保証する。これにより、切り屑がドリル壁とドリル本体のドリル背面との間に確実にクランプしないようにする。
好ましい構成によれば、ドリル長手方向軸に垂直な断面から見て、半径方向と、二次切れ刃を通る切り屑溝壁の接線との間に第2の切り屑角を形成する。第2の切り屑角の値>20°であり、とりわけ15°〜30°の範囲にある。
好都合な発展形態では、中心に近い活動切削部分は切り屑溝に対して鋭角に向けられており、2つの別の切削部分が切り屑溝に沿って延びるので、切り屑溝の境界を定める縁を形成する。
好ましくは、内側切削コーナーは、ドリル中心軸から、実質的にドリルコアのコア半径に対応する距離にある。それゆえ、中心に近い活動切削部分はドリルコアを覆う。このようにして、2つの活動切削部分を特に好適に分割する。
切り屑溝を介した切り屑の安全な排出を達成するために、2つの活動切削部分の半径方向の全活動切削長を、好都合な構成に従い、中心から離れた切削部分をほぼ2/3および中心に近い切削部分をほぼ1/3に分割する。この分割によって、機械加工力のほとんどが、中心から離れた活動切削部分によってかけられる。この場合、機械加工中に除去される機械加工量の80%超が、中心から離れた活動切削部分によって除去される。
好ましい発展形態によれば、活動切削部分によって生成された切り屑を別々に除去するために、内側の部分的切り屑溝は活動切削部分に関連し、かつ外側の部分的切り屑溝は外側の活動切削部分に関連する。2つの部分的切り屑溝をこの場合、具体的には、内側切削コーナーから始まり好ましくはドリルの長手方向に螺旋状に延びる分離ウェブによって互いに分離する。
この発展形態は、機械加工工程中に生成された2つの部分的切り屑、すなわち内側の活動切削部分によって生成された内側の部分的切り屑、および外側の活動切削部分によって生成された外側の部分的切り屑が別々に除去されるため、特に有利である。これにより、2つの部分的切り屑が合体せず、例えば挟まったり、切り屑が堆積する原因となったりしないことを保証する。それゆえ、2つの部分的切り屑溝がある結果、各部分的切り屑は別々に形削りされ、他方の切り屑とは別に案内される。外側の活動切削部分の機械加工量が大きいため、特にオーステナイト系ステンレス鋼の機械加工中に、非常に長い螺旋状に延びる部分的切り屑が形成される。これと比較して、内側の活動切削部分の場合には、比較的短い部分的切り屑が形成される。2つの別個の部分的切り屑溝をなくすと、短い切り屑の内側の部分的切り屑が、長い切り屑の外側の部分的切り屑と合体するので、除去するのに問題の多い、切り屑のもつれが生じる危険性がある。概して、それゆえ、2つの別個の部分的切り屑溝は、部分的切り屑の安全かつ確実な除去をもたらす。
好ましくは、ドリル中心軸と内側の部分的切り屑溝との間の半径方向距離によって形成された内側のコア半径は、この場合、ドリル中心軸と外側の部分的切り屑溝との間の半径方向距離によって形成された外側のコア半径よりも小さい。それゆえ、内側の部分的な溝の溝底は、ドリル中心軸に対してより近接して向けられている。
それゆえ、切り屑の確実な除去に関しては、部分的切り屑溝は一般的にそれらの実施形態において異なる。切り屑の除去をさらに改善するためには、コア半径は好ましくはドリルの長手方向において異なって変化する。ドリルの長手方向において部分的切り屑溝が異なって変化することにより、切り屑の運搬方向は、長手方向において定められたように、2つの部分的切り屑が互いに合体せず、互いに隣同士に形成され、その後互いに隣接して排出されるように影響を受ける。
この場合、外側のコア半径がドリルの長手方向に小さくなることが好都合である。外側のコア半径に小さくなる結果、切り屑溝の深さが増すので、外側の部分的切り屑のための自由空間が、切削領域からの距離が大きくなるにつれて大きくなる。好ましくは、さらに、内側のコア半径は少なくとも一定のままであるかまたはドリルの長手方向に大きくなるようにする。概して、これらの処置の結果、2つの部分的切り屑はドリルの長手方向に別々に案内されるので、部分的切り屑が互いに詰まる危険性を排除する。
2つの部分的切り屑が確実に並んで延びるようにするために、2つの部分的切り屑溝が異なるねじれ角を有するようにするのが好都合であり、ここで、特に外側の部分的切り屑溝は、内側の部分的切り屑溝よりも大きなねじれ角を有する。用語「ねじれ角」はこの場合、一般的にドリルの長手方向に基づいた個々の部分的切り屑溝の向きを指す。
好ましくは、内側の部分的切り屑溝は、外側の部分的な溝よりも小さな切り屑形状の半径を有する。切り屑形状の半径は、形削りそれゆえ従来の螺旋状の切り屑の直径にとって決定的なものである。それゆえ、この処置は、内側の部分的切り屑が、外側の部分的切り屑と比べて、一般的にはるかに小さい直径を有し、それゆえ2つの部分的切り屑が、異なる直径を有することを保証する。
2つの部分的切り屑溝はまた、いずれの場合も切り屑溝壁とドリル中心軸による半径方向との間に形成された第2の切り屑角に関しても異なることが好都合である。内側の部分的切り屑溝の場合、対応する半径方向は外側切削コーナーを通り、切り屑溝壁と共に外側の第2の切り屑角を形成する。外側の部分的切り屑溝の場合、半径方向は外側切削コーナーを通り、切り屑溝壁と共に外側の第2の切り屑角を形成する。この場合2つの第2の切り屑角は異なり、内側の第2の切り屑角は、外側の第2の切り屑角よりも総量(amount)の点で小さいことが好都合である。概して、外側の第2の切り屑角は、三日月形構成のために、20°〜30°の範囲の比較的大きな値を有する。他方で、内側の第2の切り屑角は、総量の点ではるかに小さく、例えば大きさは半分に過ぎない。外側の第2の切り屑角を鋭角の、「正の」第2の切り屑角として形成し、内側の第2の切り屑角を鈍角の、「負の」第2の切り屑角として形成することが好都合である。
さらに、外側の第2の切り屑角を変化するように、とりわけ総量の点でドリルの長手方向に小さくなるようにする。
好ましい構成では、2つの部分的切り屑溝は、共通の切り屑溝に収束する。この場合収束は、切り屑が既に十分に形削りされかつ互いに隣同士に延びる場合、切削部分から引き離すことによって生じる。すなわち、形削りされた部分的切り屑が互いに隣同士に分離されると直ぐに、それらは共通の切り屑溝に容易に排出される。その結果、設計処置は、ビットの領域にのみ制限され、ドリルの全長にわたって2つの部分的切り屑溝を形成する必要がなくなる。ビットがドリル本体に挿入されるモジュール式のドリル工具の場合、2つの部分的切り屑溝は好ましくはビットにのみ形成される。ここで、ビットの2つの部分的切り屑溝はドリル本体の共通の切り屑溝に開口する。
内側の部分的切り屑の意図的な除去のため、部分的切り屑溝のない変形実施形態と比べて、2つの部分的切り屑溝を備えるこの変形実施形態の場合、内側の活動切削部分の機械加工量の増大がもたらされる。それゆえ、2つの部分的切り屑溝を備える変形実施形態の場合、内側の活動切削部分の半径の活動長さは、好ましくは半径方向の全活動切削長の約50%以上である。この場合、内側の活動切削部分の半径の長さは好ましくは半径方向の全活動切削長の2/3までである。この場合、内側の活動切削部分の半径の長さは、内側切削コーナーが位置決めされる内側の円の半径によって規定される。半径方向の全活動切削長は、ドリル半径によって規定される。それゆえ、2つの部分的切り屑溝を備える変形実施形態の場合、これら2つの半径の比は、約1/2〜2/3である。
本発明の例示的な実施形態を、以下、図面を参照して詳細に説明する。
第1の変形実施形態によるビットの単純化した概略的な平面図である。 ドリルの単純化した概略的な側面図である。 第2の変形実施形態によるビットの単純化した概略的な側面図である。 図3Aに示す断面図による、図3Aによるビットを通る複数の断面図の重ね合わせの単純化した概略的な平面図である。 図3Aによるビットの単純化した概略的な平面図である。 ほぼ断面図A−Aの領域の図3Aによるビットを通る別の単純化した概略的な断面図である。 図3Aによるビットを有するツイストドリルの特定の詳細の単純化した概略的な側面図である。
図において、同等の部品には、同一の参照符号を付す。
図2から分かるように、そこに示すツイストドリル2はドリル中心軸4に沿って長手方向に延在する。ツイストドリル2はその後端にシャンク部分6を有し、シャンク部分によって好適な加工装置にクランプされる。シャンク部分6には、前端にビット10を有するドリル本体8が隣接している。図示のツイストドリル2は、ビット10まで及ぶ2つの螺旋状に延びる切り屑溝12を含む。従来、ツイストドリル2全体を、前端またはビット10の先端付近から生じるクーラント穴が通っている。切り屑溝12に沿って、ドリルの長手方向に、二次切れ刃14が個々に延びており、それゆえこれも螺旋状になるように供されている。
例示的な実施形態では、ビット10を、ドリル本体8にクランプ式に締結される交換可能な別個の部品として供する。それゆえ、図2に示すツイストドリル2は、モジュール式のドリル工具である。例えばはんだ付けによってドリル本体8にしっかりと接続されるビット10を、原理上設けることもできる。さらに、設けられたツイストドリル2を、ビットがドリル本体8の一体部分とする完全超硬合金ドリルとして知られているものとすることが可能である。
ビット10の具体的な切れ刃形状が図1による平面図から分かる。これによれば、例示的な実施形態は、ドリル中心軸4に位置決めされたドリル中心から始まって、3つの切削部分16a、b、cをそれぞれ有する2つのそれぞれ外側に延在する切削領域を提供する。全切削部分は、例示的な実施形態では円錐の包絡面の形態である端面に沿ってずれることなく延びる。3つの切削部分16a〜cをそれぞれ有する、2つより多い、例えば3つの切削領域を原理上設けることもできる。ビット10を、ドリル中心軸4に対して回転対称となるように供する。図示の変形実施形態の場合には、ビット10は180°にわたって回転対称である。中心に近い第1の切削部分16aは、活動切削部分を形成し、ドリル中心軸4から例えば概して半径方向に内側切削コーナー18まで延在する。例示的な実施形態では、中心に近い2つの活動切削部分16aは部分的な切れ刃を形成し、その部分的な切れ刃は、実質的にS字形に延び、かつドリル中心軸4の領域に直線的に延びる横切れ刃を備える。内側切削コーナー18には非活動切削部分16bが隣接し、非活動切削部分16bは、始点19において連続的に継ぎ目なく、中心から離れた活動切削部分16cと合体する。中心から離れた活動切削部分16cは、外側切削コーナー20まで延在する。
使用中、ツイストドリル2は、ドリル中心軸4の周りを回転方向21に回転する。この場合、内側切削コーナー18は、図1に破線で示す内側の円22を規定して内側の円の半径R1を有し、外側切削コーナー20は、図1に一点鎖線で示す外側の円24を規定して外側の円の半径R2を有する。この場合、外側の円の半径R2は、ドリルの公称半径に対応し、ドリル周囲を規定する。外側切削コーナー20には、長手方向に二次切れ刃14が隣接する。二次切れ刃14の領域には、ツイストドリル2をドリル壁に支持する食い付き部26が、外側切削コーナー20に設けられる。
ここで、内側切削コーナー18を、半径方向に見て非活動切削部分16bよりも幾分外側に位置決めすることが特に重要である。非活動切削部分16bは同時に切り屑溝12の中心に最も近い点を有するので、切削コーナー18それゆえ内側の円22の半径R1の間隔は、破線で示すドリルコア23のコア半径R4よりも幾分大きい。この場合ドリルコア23は、切り屑溝2間の中心に残るコア材料によって決定される。従って、コア半径R4は、2つの切り屑溝12間の距離の、最も短い半分と定義される。この構成の結果、中間にある非活動切削部分16bを、内側切削コーナー18に対して半径方向に幾分後退させて設定し、中間にある非活動切削部分16bが機械加工作業に関わらないようにする。機械加工作業に再び関わる第1の点は、中心から離れた切削部分16cの始点19である。例えば90°の領域にありかつ好ましくは幾分90°より小さい切削角αが、中心に近い活動切削部分16aと中間にある非活動切削部分16bとの間に形成される。この場合切削角αを、内側切削コーナー18を通る2つの切削部分16a、bの接線間の角度、具体的には、ドリル中心軸に対して直交する平面上への2つの接線の突起間の角度と定義する。
それゆえ、ドリルの各半体には、互いに空間的に離れかつ機械加工作業を行う2つの切削部分16a、cが形成される。これによりまた、2つの別個の切り屑部28a、bを生じる。それゆえ、3つの切削部分16a〜cを備える切れ刃の特有の形状および中間にある非活動切削部分16bが切り屑分割器のように作用する一方で、切れ刃のコースは連続的なままである。
図1による第1の例示的な実施形態では、半径方向に作用する全切削長は2つの切削部分16a、cに、具体的には、ほぼその2/3が中心から離れた活動切削部分16cに、ほぼその1/3が中心に近い活動切削部分16aに分割される。用語「半径方向に作用する切削長」とは、この場合、半径方向における個々の切削部分16a、cの半径の長さを指す。それゆえ、中心に近い切削部分16aの半径方向に働く切削長は、内側の円の半径R1に対応し、中心から離れた切削部分16cの半径方向に働く切削長は、外側の円の半径R2と内側の円の半径R1との差に対応する。内側の円の半径R1は、一般的に外側の円の半径R2の約20%〜40%の範囲にある。この場合内側の円の半径R1は、コア半径R4よりも幾分大きい。特に、コア半径が外側の円の半径の30%超であるドリル2の場合は、内側の円の半径R1は実質的にドリルコア23のコア半径R4に対応する。
切り屑を安全に除去することを求めるため、切り屑を2つの切り屑部28a、bに分割することに加えて、規定の切り屑形状も特に重要である。これを達成するために、まず、2つの切削部分16b、cを互いに均一に曲線に沿って継ぎ目なく合体させる。この場合、2つの切削部分16b、cの湾曲は、切り屑溝12の境界を定めかつこれらの切削部分16b、cに隣接する切り屑溝壁30が、切り屑形状の半径R3を有する円弧の線に沿って延びるようになっている。切り屑形状の半径R3は、ドリル中心軸に対して直交する平面内にあり、この平面にありかつ中心点Mを有する想像上の切り屑の円27を形成する。切り屑形状の半径R3は、機械加工工程中に形成される切り屑部28bの切り屑半径を決定する。切り屑形状の半径R3の寸法は、形成される切り屑部28bが、コースが図1に一点鎖線で示す外側の円24に対応するドリル壁に対する、切り屑溝12によって形成される自由空間よりも小さいかまたはせいぜいそれと同じ大きさであるようになっている。それゆえ、切り屑形状の半径R3は、内側切削コーナー18から始まり切り屑の円27の中心点Mを通って外側の円24で終わる範囲sの半分よりもわずかに小さいかまたはそれと同じである。
湾曲して延びる切り屑溝壁30の部分を備える切削部分16b、cの特有の形状のため、全体として切削部分16b、cの三日月形の構成が得られる。概して、この三日月形のコースによって、外側切削コーナー20を通る半径方向32と、切り屑溝壁30または切削部分16cとの間に溝が形成される。中心から離れた切削部分16cは、楔形に外側の円24に向かって鋭く延びる。好ましくは20°よりも大きい第2の切り屑角γが、ドリル中心軸4に垂直な平面で見ると、半径方向32と切り屑溝壁30の接線との間の外側切削コーナー20に形成される。この三日月形構成の結果、得られる切り屑部28bを安全にドリル壁から離れるように導くので、食い付き部26とドリル壁との間が詰まる危険性を確実に排除する。
ビット10を好ましくは研削加工によって形成する。それ自体が公知であるスクリュー表面研削、またはその代わりに、これもそれ自体が公知である円錐研削が、この場合好ましくは行われる。その実施形態では、ビット10は概して円錐形である。それゆえ、個々の切削部分16a〜cは、共通の直交面にはないが、長手方向軸の方向に構成部品を有する。切削部分16a、cにはそれぞれ、回転方向21とは反対方向に、主自由面領域34a、bが隣接する。前記主自由面領域はそれぞれ、切削部分16a、cに対して、ドリル中心軸4に直交する平面と、それぞれの主自由面領域34a、bの、それぞれの切削部分16a、cに垂直に延びる接線との間の角度と定義される自由角度を形成する。研削経路および選択された構成に応じて、主自由面領域34a、bは同じまたは異なる自由角度を有する。異なる自由角度の場合、個々の主自由面領域34a、bは、好ましくは連続的に、かつ特に継ぎ目もなく互いに合体する。
中心に近くかつドリル中心軸4に対して互いに対向している2つの切削部分16aは、ドリル中心を越えて、横切れ刃として知られている実質的にS字形の切削領域を形成する。好ましい構成では、切削部分16aを、主自由面領域34aに向かって険しく下降する尾根型の隆起に位置決めする。それゆえ、この場合、10°〜30°の範囲の比較的大きな自由角度が形成される一方で、主自由面領域34bの自由角度は遙かに小さく、6°〜12°の範囲にある。
概して、選択された切れ刃形状は、例えば長い切り屑が生じる、高級品のステンレス鋼など困難な材料の場合でも、切り屑の安全かつ確実な除去をもたらす。これは、切り屑を2つの切り屑部28a、bに故意に破断することによって、ならびに、特に切り屑部28bの切り屑形状を規定することによって達成される。
図3〜6を参照して以下説明する変形実施形態は、図1および2を参照して説明する変形実施形態とは、実質的に、異なる切削部分16a〜cを備える切れ刃の構成が実質的に不変の場合に切り屑の除去を向上する点で異なる。それゆえ、個々の切削部分16a〜cの形成に関して図1および2において述べたことは、図3〜6による変形実施形態に等しく当てはまる。
図3Aによるビット10は、図6に示すようにドリル本体8に締結するための交換可能なビット10として提供される。この場合、ビット10は、クランプ式に締結されるのが好都合である。ビットは、円錐様端面の包絡面を有し、そこに、個々の切削部分16a〜cが、図1を参照して説明したように延びている。ビット10の、正面側と対向する端部には、センタリングピン42が末端に配置された締結ピン40が設けられている。
図3Bは、図3Aの断面図による断面A−A、B−B、C−Cによる、複数の断面図の重ね合わせたものを示す。図4は、図3Aによるビット10の平面図を示し、かつ切削コースを明白に示す。最後に、図5は別の断面図であり、それを参照して別の特徴を説明する。
図4から分かるように、この変形実施形態においても、内側切削コーナー18まで延在する内側の活動切削部分16aは、ドリル中心軸4から始まって延びている。前記内側切削コーナーには、ドリルの外周の外側切削コーナー20において終端する外側の活動切削部分16cと連続的かつ継ぎ目なく合体する中間にある非活動切削部分16bが隣接する。
図3B、4および5から非常に明白に分かるように、回転方向21において前側の外側切削コーナー20と主自由面領域34bとの間の自由空間には、2つの部分的切り屑溝、すなわち外側の部分的切り屑溝44aおよび内側の部分的な切り溝44iが形成される。2つの部分的切り屑溝44a、iは、内側切削コーナー18から始まりかつ具体的には螺旋状に長手方向に延在する分離ウェブ46によって互いに分離される。分離ウェブ46は、好ましくは丸みを帯びているか、または食い付き部を備える。
外側の部分的切り屑溝44aは、外側の活動切削部分16cに関連し、切削部分16cに直接隣接して始まる。内側の部分的な切り溝44iは、内側切削部分16aに関連する。内側切削部分16aを形成するために必要な切れ刃の削減のため、内側の部分的な切り溝44iは、軸方向に、前進する主自由面領域34bの端部領域の、中心に近い内側切削部分16aから幾分離れたところから始まる。
2つの別個の研削加工がもたらされて、2つの部分的切り屑溝44a、44iを形成し、2つの部分的切り屑溝44a、44iのうちの一方が各研削加工において形成される。それとは対照的に、図1の変形実施形態の場合は、そこに示す切り屑溝12の形成を、1回の研削加工のみによって三日月形構成の前に行い、ゆえにその後、通常、別の研削加工によって切削部分16b、16cを形成する。
特に図5において明白に分かるように、2つの部分的な溝44a、iの溝底は弓状に、具体的には実質的に円弧の線に沿って延びている。個々の部分的切り屑溝44a、iの湾曲の最も小さい半径を有する領域は、いずれも切り屑形状の半径、すなわち内側の切り屑形状の半径Riおよび外側の切り屑形状の半径Raを規定する。この場合内側の切り屑形状の半径Riは、外側の切り屑形状の半径Raよりも小さい。この場合切り屑形状の半径は、同時に、図5に円で示すチップポケット48を規定する。ここで、部分的切り屑溝44a、iを、それらによって形成されたチップポケット48が交わらないが、せいぜい図5にあるように互いに接触するように配置し形成する。
機械加工工程中、外側切削部分16cは、外側の部分的切り屑溝44aに飛び出す外側の部分的切り屑を形成し、そこで外側の部分的切り屑は、切り屑形状の半径Raに従って
長い切り屑である螺旋状の外側の部分的切り屑を形成するように形削りされる。従って、内側の部分的な切り溝44iに内側の部分的切り屑も形成される。2つの部分的切り屑溝44a、iのおよびそれらによって規定されたチップポケット48の空間的分離によって、2つの部分的切り屑が互いに隣同士に形成され、互いに合体しないことを確実にする。これにより、2つの部分的切り屑を確実に安全に除去することが保証される。
異なる切り屑形状の半径Ri、Raに加えて、図5から分かるようにコア半径として知られているものも異なる。この場合、コア半径は、ドリル中心軸4から個々の部分的切り屑溝44a、iまでの距離によって決定される。それゆえ、外側の部分的切り屑溝44aによって外側のコア半径RKaが規定され、内側の部分的切り屑溝によって内側のコア半径RKiが規定される。この場合内側のコア半径RKiは、外側のコア半径RKaよりも小さい。
図4から分かるように、2つの部分的切り屑溝44a、44iはまた、それらの個々の第2の切り屑角、すなわち外側の第2の切り屑角γaおよび内側の第2の切り屑角γiに関しても異なる。この場合、外側の第2の切り屑角γaは、図1を参照して説明したように
第2の切り屑角γに対応する。内側の第2の切り屑角γiは、内側切削コーナー18を通
る半径方向32と、内側切削コーナー18における内側の部分的な切り溝44iの溝壁30との間の角度によって形成される。鋭角の「正の」第2の切り屑角として供される外側の第2の切り屑角γaとは対照的に、内側の第2の切り屑角γiは、鈍角の「負の」第2の切り屑角として供される。総量に関しては、内側の第2の切り屑角γiは外側の第2の切
り屑角γaよりも小さく、総量に関しては、例えば外側の第2の切り屑角γaの半分の大きさにすぎない。
各断面図において2つの部分的切り屑溝44a、iの構成が異なることに加え、切り屑を確実に除去するために、部分的切り屑溝44a、iが長手方向において異なって変化するようにされる。これは特に図3Bから、および図4からも明白である。
図3Bの断面図A−A、B−B、C−Cによる外側切り屑溝44aの切り屑溝壁30の異なるコースから分かるように、外側のコア半径RKaは長手方向において連続的に小さくなる。同時に、内側のコア半径RKiは一定のままであるか、または幾分大きくなりもする。この処置の結果、内側の部分的な切り溝44iの切り屑溝壁30はドリル中心軸4に平行して延びる一方で、外側の部分的切り屑溝44aの切り屑溝壁30はドリル中心軸に向かって引き寄せられるので、切り屑用の自由空間が拡大する。
同時に、図4から分かるように、外側の第2の切り屑角γaもまた、切削部分16a〜
cからの距離が増大するにつれて小さくなる。この場合、図の左側半分は、外側の第2の切り屑角γaを断面図A−Aの高さで示し、図の右半分は第2の切り屑角γaを断面図B−Bの高さで示す。断面図に印をつけるために、図において個々の断面図に対して外側の第2の切り屑角γaのための参照符号の後にそれぞれ括弧付きのAまたはBを示す。
最後に、図6から別の際だった特徴が分かる。図6では、矢印は、外側の部分的切り屑に対する外側運搬方向Taおよび内側の部分的切り屑に対する内側運搬方向Tiを示す。この場合運搬方向Taiは、それぞれ関連したねじれ角δi、δa(ねじれの内角δi、ねじ
れの外角δa)によって規定される。図6から分かるように、この場合、ねじれ内角δiはねじれ外角δaよりも遙かに小さいので、内側運搬方向Tiは、外側運搬方向Taよりも遙
かに急傾斜でかつドリル中心軸4に対してより平行に延びる。
分離リム46によって互いに分離されている2つの部分的切り屑溝44a、44iは、ドリル本体8の共通の切り屑溝12に開口しているので、ドリル本体8において共通の切り屑溝12内でさらにそらされている。
概して、2つの分離した部分的切り屑溝44a、iの配置、特にその異なる構成およびドリルの長手方向におけるその異なるコースによって、外側の部分的切り屑および内側の部分的切り屑が確実に個別に除去されることが保証される。

Claims (16)

  1. ドリル中心軸及び外側に延在する少なくとも1つの切れ刃を有するドリルビットであって、
    前記少なくとも1つの切れ刃は、
    前記ドリル中心軸に隣接しかつ実質的に前記ドリル中心軸から延在するように配置された第1の切削部分と、
    前記第1の切削部分より前記ドリル中心軸から離れるように配置された第2の切削部分と、
    前記第1の切削部分及び前記第2の切削部分の間に配置されかつ隣接する非切削部分と、
    を有し、
    前記第1の切削部分及び前記第2の切削部分は、ドリルプロセスにおいて加工対象物に接触かつ切削するように構成かつ配置され、
    前記非切削部分は、ドリルプロセスにおいて加工対象物に接触せずかつ切削しないするように構成かつ配置され、
    前記第1の切削部分及び前記非切削部分は、第1の切削コーナーで接触するように配置され、
    前記非切削部分は、前記第1の切削コーナーより前記ドリル中心軸に半径方向に近くなるように配置され、
    前記第1の切削部分及び前記非切削部分は、前記第1の切削コーナーで90°以下の切削角を形成し、
    前記切れ刃は、前記ドリル中心軸に垂直な平面で、湾曲された断面の輪郭を有し、
    前記ドリルビットは、前記第2の切削部分から前記ドリル中心軸に実質的沿って延在するように配置された少なくとも1つの切り屑溝を備え、
    前記少なくとも1つの切り屑溝は、前記ドリル中心軸に垂直な平面で、湾曲された断面の輪郭を有し、半径を有する円の円形のアーク線に沿って存在し、
    前記半径の長さは、前記半径により定義される円が、前記ドリル中心軸に垂直な平面で自由空間内に位置し、
    前記自由空間は、前記第1及び前記第2の切削部分及び前記非切削部分により定義され、
    前記自由空間は、前記ドリルビットの周囲により定義される外側の円により囲まれ、
    前記非切削部分及び前記第2の切削部分は、互いに障害物なしに、結合する
    ことを特徴とするドリルビット。
  2. 前記非切削部分及び前記第2の切削部分は、前記ドリル中心軸に垂直な平面で、三日月形のコースの断面の輪郭を有し、
    前記第2の切削部分は、第2の切削コーナーで終端し、
    前記ドリルビットは、前記第2の切削コーナーから前記少なくとも1つの切り屑溝に沿って延在するように配置された第2の切れ刃を備え、
    20°以上の第2の切り屑角が、前記第2の切れ刃で前記少なくとも1つの切り屑溝に接する第1の線と、前記第2の切削コーナーを過ぎて前記ドリル中心軸から延在する半径である第2の線との間に形成されるように、前記少なくとも1つの切り屑溝は、曲がる部分を有する
    ことを特徴とする請求項1に記載のドリルビット。
  3. 前記第1の切削部分は、前記少なくとも1つの切り屑溝に角度を有するように向けられ、
    前記第2の切削部分及び前記非切削部分は、前記少なくとも1つの切り屑溝の縁を形成し、
    前記ドリル中心軸から前記第1の切削コーナーの半径方向の距離は、前記ドリル中心軸から前記非切削部分における前記ドリル中心軸に最も近い部分の半径方向の距離に実質的に対応する
    ことを特徴とする請求項2に記載のドリルビット。
  4. 前記少なくとも1つの切れ刃の半径方向の全切削長は、そのほぼ2/3の前記第2の切削部分と、そのほぼ1/3の前記第1の切削部分とに分割され、
    前記少なくとも1つの切り屑溝は、少なくとも1つの第1の切り屑溝部分を備え、
    前記ドリルビットは、前記第1の切削部分に関連しかつ前記少なくとも1つの切り屑溝から離間した少なくとも1つの第2の切り屑溝部分を備えた
    ことを特徴とする請求項3に記載のドリルビット。
  5. 内側コア半径は、前記ドリル中心軸から前記少なくとも1つの第2の切り屑溝部分の最も近い部分の半径方向の距離により形成され、
    外側コア半径は、前記ドリル中心軸から前記少なくとも1つの第1の切り屑溝部分の最も近い部分の半径方向の距離により形成され、
    前記内側コア半径は、前記外側コア半径より小さく、
    前記内側コア半径及び前記外側コア半径は、前記ドリル中心軸に沿って長さにおいて異なって変化する
    ことを特徴とする請求項4に記載のドリルビット。
  6. 前記外側コア半径は、ドリルの長手方向に小さくなり、
    前記内側コア半径は、少なくとも前記ドリルの長手方向に一定のままであり、
    前記少なくとも1つの第1の切り屑溝部分及び前記少なくとも1つの第2の切り屑溝部分は、異なるねじれ角を有し、
    前記少なくとも1つの第1の切り屑溝部分は、前記少なくとも1つの第2の切り屑溝部分のねじれ角より大きいねじれ角を有する
    ことを特徴とする請求項5に記載のドリルビット。
  7. 前記少なくとも1つの第2の切り屑溝部分は、前記少なくとも1つの第1の切り屑溝部分より小さい切り屑形状の半径を有し、
    外側の第2の切り屑角が、前記第2の切削コーナーを通って走る放射状の直線と前記少なくとも1つの第1の切り屑溝部分との間に形成され、
    内側の第2の切り屑角が、前記第1の切削コーナーを通って走る放射状の直線と前記少なくとも1つの第1の切り屑溝部分との間に形成され、
    前記内側の第2の切り屑角は、前記外側の第2の切り屑角より総量の点で小さく、
    前記外側の第2の切り屑角は、正の第2の切り屑角であり、
    前記内側の第2の切り屑角は、負の第2の切り屑角である
    ことを特徴とする請求項6に記載のドリルビット。
  8. 前記外側の第2の切り屑角は、前記ドリルの長手方向に小さくなり、
    前記少なくとも1つの第1の切り屑溝部分及び前記少なくとも1つの第2の切り屑溝部分は、前記ドリルの長手方向に、共通の切り屑溝部分に収束し、
    前記第1の切削部分の前記半径方向の長さの最大は、前記半径方向の全切削長の1/3である
    ことを特徴とする請求項7に記載のドリルビット。
  9. ドリル中心軸及び外側に延在する少なくとも1つの切れ刃を有するドリルビットであって、
    前記少なくとも1つの切れ刃は、
    前記ドリル中心軸に隣接しかつ実質的に前記ドリル中心軸から延在するように配置された第1の切削部分と、
    前記第1の切削部分より前記ドリル中心軸から離れるように配置された第2の切削部分と、
    前記第1の切削部分及び前記第2の切削部分の間に配置されかつ隣接する非切削部分と、
    を有し、
    前記第1の切削部分及び前記第2の切削部分は、ドリルプロセスにおいて加工対象物に接触かつ切削するように構成かつ配置され、
    前記非切削部分は、ドリルプロセスにおいて加工対象物に接触せずかつ切削しないするように構成かつ配置され、
    前記第1の切削部分及び前記非切削部分は、第1の切削コーナーで接触するように配置され、
    前記非切削部分は、前記第1の切削コーナーより前記ドリル中心軸に半径方向に近くなるように配置され、
    前記第1の切削部分及び前記非切削部分は、前記第1の切削コーナーで90°以下の切削角を形成し、
    前記非切削部分は、前記非切削部分上のどの点についても、前記点の1つの側に接する延在する接線は、前記点の他の側に接する他の延在する接線の上に位置するように構成された、前記ドリル中心軸に垂直な平面での断面の輪郭を有し、
    前記ドリルビットは、前記第2の切削部分から前記ドリル中心軸に実質的沿って延在するように配置された少なくとも1つの切り屑溝を備え、
    前記少なくとも1つの切り屑溝は、前記ドリル中心軸に垂直な平面で、湾曲された断面の輪郭を有し、半径を有する円の円形のアーク線に沿って存在し、
    前記半径の長さは、前記半径により定義される円が、前記ドリル中心軸に垂直な平面で自由空間内に位置し、
    前記自由空間は、前記第1及び前記第2の切削部分及び前記非切削部分により定義され、
    前記自由空間は、前記ドリルビットの周囲により定義される外側の円により囲まれ、
    前記非切削部分及び前記第2の切削部分は、互いに障害物なしに、結合する
    ことを特徴とするドリルビット。
  10. 前記非切削部分及び前記第2の切削部分は、前記ドリル中心軸に垂直な平面で、三日月形のコースの断面の輪郭を有し、
    前記第2の切削部分は、第2の切削コーナーで終端し、
    前記ドリルビットは、前記第2の切削コーナーから前記少なくとも1つの切り屑溝に沿って延在するように配置された第2の切れ刃を備え、
    20°以上の第2の切り屑角が、前記第2の切れ刃で前記少なくとも1つの切り屑溝に接する第1の線と、前記第2の切削コーナーを過ぎて前記ドリル中心軸から延在する半径である第2の線との間に形成されるように、前記少なくとも1つの切り屑溝は、曲がる部分を有する
    ことを特徴とする請求項9に記載のドリルビット。
  11. 前記第1の切削部分は、前記少なくとも1つの切り屑溝に角度を有するように向けられ、
    前記第2の切削部分及び前記非切削部分は、前記少なくとも1つの切り屑溝の縁を形成し、
    前記ドリル中心軸から前記第1の切削コーナーの半径方向の距離は、前記ドリル中心軸から前記非切削部分における前記ドリル中心軸に最も近い部分の半径方向の距離に実質的に対応する
    ことを特徴とする請求項10に記載のドリルビット。
  12. 前記少なくとも1つの切れ刃の半径方向の全切削長は、そのほぼ2/3の前記第2の切削部分と、そのほぼ1/3の前記第1の切削部分とに分割され、
    前記少なくとも1つの切り屑溝は、少なくとも1つの第1の切り屑溝部分を備え、
    前記ドリルビットは、前記第1の切削部分に関連しかつ前記少なくとも1つの切り屑溝から離間した少なくとも1つの第2の切り屑溝部分を備えた
    ことを特徴とする請求項11に記載のドリルビット。
  13. 内側コア半径は、前記ドリル中心軸から前記少なくとも1つの第2の切り屑溝部分の最も近い部分の半径方向の距離により形成され、
    外側コア半径は、前記ドリル中心軸から前記少なくとも1つの第1の切り屑溝部分の最も近い部分の半径方向の距離により形成され、
    前記内側コア半径は、前記外側コア半径より小さく、
    前記内側コア半径及び前記外側コア半径は、前記ドリル中心軸に沿って長さにおいて異なって変化する
    ことを特徴とする請求項12に記載のドリルビット。
  14. 前記外側コア半径は、ドリルの長手方向に小さくなり、
    前記内側コア半径は、少なくとも前記ドリルの長手方向に一定のままであり、
    前記少なくとも1つの第1の切り屑溝部分及び前記少なくとも1つの第2の切り屑溝部分は、異なるねじれ角を有し、
    前記少なくとも1つの第1の切り屑溝部分は、前記少なくとも1つの第2の切り屑溝部分のねじれ角より大きいねじれ角を有する
    ことを特徴とする請求項13に記載のドリルビット。
  15. 前記少なくとも1つの第2の切り屑溝部分は、前記少なくとも1つの第1の切り屑溝部分より小さい切り屑形状の半径を有し、
    外側の第2の切り屑角が、前記第2の切削コーナーを通って走る放射状の直線と前記少なくとも1つの第1の切り屑溝部分との間に形成され、
    内側の第2の切り屑角が、前記第1の切削コーナーを通って走る放射状の直線と前記少なくとも1つの第1の切り屑溝部分との間に形成され、
    前記内側の第2の切り屑角は、前記外側の第2の切り屑角より総量の点で小さく、
    前記外側の第2の切り屑角は、正の第2の切り屑角であり、
    前記内側の第2の切り屑角は、負の第2の切り屑角である
    ことを特徴とする請求項14に記載のドリルビット。
  16. 前記外側の第2の切り屑角は、前記ドリルの長手方向に小さくなり、
    前記少なくとも1つの第1の切り屑溝部分及び前記少なくとも1つの第2の切り屑溝部分は、前記ドリルの長手方向に、共通の切り屑溝部分に収束し、
    前記第1の切削部分の前記半径方向の長さの最大は、前記半径方向の全切削長の1/3である
    ことを特徴とする請求項15に記載のドリルビット。
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