JP3827062B2 - ドリル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の分野】
本発明は、ドリルヘッドが装着または一体形成され、回転縦軸（longitudinal axis of rotation）を持つドリルに関する。本発明は特に、かかるドリルのドリルヘッドで、チップ排出縦溝（chip evacuation flutes）とその間に設けたランド部が形成され、ほぼ尖頭状の先端部（point-like leading end）に向かってテーパーしているドリルヘッドに関連する。
【０００２】
【発明の背景】
上記で特定した種類のドリルヘッドの尖頭状先端部については、種々の変形デザインが、Metals Handbook （第９版）、Vol.１６、２２６−２２７頁、１９８９、USAで論じられている。本発明が関連する特定のタイプの錐尖デザイン（drill point designs）は、前記ハンドブック２２７頁、図２３に示されている。
【０００３】
この特定デザインのドリルヘッドによれば、チップ排出縦溝はそれぞれ、ドリルヘッドの回転方向を向く第１の側壁、第１の側壁から外方向に分岐する第２の側壁、ドリルヘッドに隣接してこれら側壁の間に形成されたウェブが狭まる凹面（web-thinning recessed surface）を備え、これがドリルヘッド先端部に向かって伸びることで、ウェブが狭まる凹面間の距離によってドリルヘッドの先端部で規定されるウェブ厚みが最小になる。ドリルヘッドの各ランド部は、隣接縦溝のひとつの第１側壁と、もう一つの隣接縦溝の第２の壁とによって、境界が規定され、全体に放射状に伸び、軸方向に傾斜する前部フランク面（front flank face）を持ち、フランク面はドリルヘッド先端部に向かってテーパーしている。各ランド部の前部フランク面は、これにつながる縦溝の第１壁と主切削エッジで交差し、同じ縦溝のウェブが狭まる凹面とは、副切削エッジで交差し、もう一方のランド部の前部フランク面とは、ドリルヘッドの先端部に位置し、ねじれ刃ドリル（twist drill ）の回転軸を通るチゼルエッジ（chisel edge）と交差する。
【０００４】
上記形状のドリルヘッド先端部では、チゼルエッジ幅は他の錐尖デザイン（drill point designs）と比べて基本的に狭く、ドリル作業中にドリルヘッド先端部に働く軸向き推し（thrust）が小さくなって、ドリルヘッド中心での切削効率およびセンタリング能力が向上する。
【０００５】
上記のドリルヘッドに類似のものについては、EP320 881および KR 96-9591にさらに詳しく開示されている。
【０００６】
しかし、理想的な、すなわち幅がゼロの、錐尖を持つチゼルエッジを得るのは実際には不可能であり、上記ドリルヘッドもセンタリング能力だけでなくドリル中心での切削について問題がある。
【０００７】
したがって本発明の目的は上記の点で利点を持つ新規ドリルヘッドを提供することにある。
【０００８】
【発明の要旨】
本発明によれば、縦軸を持つ円筒形本体を持ち、その先端部に向けてテーパーするドリルヘッドが提供されるもので、前記ドリルヘッドはチップ排出縦溝を少なくとも２つと、これらの間に位置するランド部を少なくとも２つ備え、
縦溝はそれぞれ、ドリルヘッドの回転方向に面する第１の側壁と、第１の側壁から外方向に分岐する第２の側壁であって、前記先端部に向かって伸びウェブが狭まる凹面を介して、ドリルヘッドの先端部に隣接して第１の側壁と合流する第２の側壁を持ち、
ランド部はそれぞれ、隣接縦溝の一つの前記第１の側壁と、他の隣接縦溝の前記第２の側壁によって境界が規定され、全体に放射状に伸びかつ軸方向に傾斜する前部フランク面であって、前記先端部に向かってテーパーするフランク面を持ち、
各ランド部の前記前部フランク面は、主切削エッジにおいて、前記縦溝の一つの第１側壁と交差し、副切削エッジにおいて前記縦溝の一つのウェブ幅が狭まる凹面と交差し、ドリルヘッド先端部に位置し前記縦軸を通るチゼルエッジにおいて、他のランド部の前部フランク面と交差し、
前記チゼルエッジは凹面で、チゼルエッジの軸方向最外端部（axially outermost extremities）であって前記軸から間隔をおいた外端部を介して、２つのランド部の副切削エッジと合流する
ことを特徴とする。
【０００９】
本発明のチゼルエッジ形状では、チゼルエッジの軸方向最外端部は「案内」錐尖（“piloting”point）として機能し、ドリルヘッドのセンタリング能力を強化する。さらに、チゼルエッジの最内端点（innermost point）と前記最外端部との間に伸びるチゼルエッジ部分が、チゼルエッジの切削区間として効果的に作用する。
【００１０】
好ましくは、チゼルエッジの最内端点と最外端部との軸方向の距離は、副切削エッジの軸方向突起より実質的に小さい。
【００１１】
好ましくは、チゼルエッジには、ランド部の前部フランク面に形成されてチゼルエッジから遠ざかる方向に伸びる凹部を設け、凹部がそれぞれ一つのチゼルエッジ切削区間にチップレーキ面を、もう一方のチゼルエッジ切削区間に逃げ面（relief surface）をもたらすようにする。さらに好ましくは、各凹面のうちそれぞれ対応するチゼルエッジ切削区間のチップレーキ面を構成している部分は、ウェブの幅が狭くなる凹面と合流する。これにより、ドリルヘッドの前端面、特に、チゼルエッジ切削区間からのチップ排出が改善され効果的に行われる。好ましくは、凹部は縁（ridge）で隣接のウェブ幅の狭くなる凹面と合流する。好ましくは、各凹部はチゼルエッジから離れた位置にある表面で終わる。
【００１２】
好ましくは、各ランド部の前部フランク面は、前記隣接縦溝の一つの第１側壁に隣接し、主および副切削刃に沿って伸びて、チゼルエッジで終わる主フランク面と、前記もう一つの隣接縦溝の第２側壁に隣接してする副フランク面を備え、前記凹部は主フランク面に形成される。
【００１３】
【好ましい実施例の詳細な説明】
本発明を理解し、実際にどのように実施されるのかを見るため、非制限的な例としての好ましい実施例を添付図面と共に説明する。
【００１４】
図１乃至４に本発明によるドリルヘッドを示す。ドリルヘッドは縦軸Ｏを持ち、適切な方法でドリルに同軸上に取りつけるデザインになっているが、取付方法は本発明の主題事項を構成せず、したがって、本書では説明しない。ドリルヘッドをドリルに装着すると、縦軸Ｏがドリルの回転軸となる。
【００１５】
図１，２に示すように、ドリルヘッドは円筒形の本体１と先端部２を持ち、一対のチップ排出縦溝４と一対のランド部６を備える。
【００１６】
各縦溝４はドリルヘッドの回転方向に面する第１の側壁１０と、第１側壁１０から外方向に分岐し、縦溝４のウェブ幅の狭まる凹面１４を介して、第１側壁と合流する第２の側壁を備えるが、縦溝４のウェブ幅の狭まる凹面１４が先端部に向かって伸びることで、ウェブ幅が狭まる凹面１４間の距離によって規定されるるウェブ幅が先端部２において最小になる。したがって、図２に示すように、ドリルヘッドの先端部２におけるウェブ幅ｄは、ここから離れた位置でのウェブ幅Ｄよりはるかに狭い。
【００１７】
図１、２に示すように、各ランド部６は隣接縦溝４の一つの第１の側壁と、他の隣接縦溝４の第２の側壁によって、境界が規定されている。ランド部６は前部フランク面１５を持ち、図３に示すように、前部フランク面１５は全体として放射状に伸びてＯ軸に対して傾斜しており、ドリルヘッドの先端部２に向かってテーパーしている。チップ排出縦溝４とランド部６が上述の形状寸法を持つことで、ドリルヘッドは全体として先端部２に向かってテーパーする形を持つ。
【００１８】
図１、２に示すように、前部フランク面１５はそれぞれ、これにつながる第１の壁１０に隣接する主フランク面１６、これにつながる第２の壁１２に隣接する副フランク面１８、ならびにこれらの間にあるブ連絡段差部１９を備える。
【００１９】
主フランク面１６はほぼ凹面の主切削エッジ２０において、これにつながる縦溝４の第１の壁１０と、ほぼ凸面の副切削エッジ２２において、同じ縦溝のウェブ幅が狭くなっている凹面１４と、そしてドリルヘッドの先端部に位置し、その軸方向最外端領域を構成するチゼルエッジ２４において、もう一つの縦溝の主フランク面１６と、それぞれ交差する。
【００２０】
主および副切削エッジを適切な切削状態（cutting conditions）におくために、主フランク面１６が回転軸に対して垂直な平面に対して傾斜することで、切削エッジに必要な逃げ角（clearance angles ）が与えられる。また、各縦溝４のうち、第１の壁１０の一部分２６とウェブ幅が狭まっている凹面１４の一部分２８で、それぞれ主切削エッジ２０と副切削エッジ２２に隣接して位置し、そのチップ面を構成する部分は、回転軸Ｏに対して傾斜することで、これら切削エッジに必要なレーキ角を与えている。
【００２１】
図３および５に示すように、チゼルエッジ２４は凹面であり、軸Ｏから間隔をおいた２つの軸方向最外端部Ａ、Ｂと、軸Ｏ上にある最内端点Ｃを持つ。図３に示すように、チゼルエッジ２４の最内端点Ｃと、その最外端部Ａ、Ｂ間の軸方向の距離ｈは、各副切削エッジ２２の軸方向突起Ｈよりかなり短い。チゼルエッジ２４の幅は最外端部Ａ、Ｂ間の距離によって規定される。
【００２２】
上記の形状を持つチゼルエッジ２４にあっては、軸方向最外端部Ａ、Ｂは、ドリル作業中、案内（piloting function）としての役割を果たすことができ、その結果、ドリルヘッドの先端部を不必要に弱めることなく、ドリルヘッドのセンタリング能力を促進する。加えて、チゼルエッジ２４の彎曲区間（curved sections）ＡＣおよびＢＣも切削能力を持つ。
【００２３】
図１，２に示すように、チゼルエッジ２４には、これに隣接して主フランク面１６に形成されチゼルエッジ２４から放射状に伸びる凹部３０，３２が設けられている。凹部３０はチゼルエッジ切削区間ＡＣにチップレーキ面を、チゼルエッジ切削区間ＢＣに逃げ面（ｒｅｌｉｅｆ ｓｕｒｆａｃｅ）をもたらす。同様に、凹部３２はチゼルは切削区間ＡＣに逃げ面を、チゼルエッジ ＢＣにチップレーキ面を、もたらす。
【００２４】
各凹部３０，３２のうち、各チゼルエッジ切削区間ＡＣ、ＢＣのチップレーキ面を構成する部分は、隣接するウェブ幅が狭まっている凹面１４と縁３４で合流する。加えて、図４を参照すると、各凹部３０，３２はチゼルエッジ２４から離れた位置にある表面３６で終わる。凹部３０，３２があるため、チゼルエッジ切削区間ＡＣ、ＢＣからのチップ排出が可能になる。
【００２５】
ドリルヘッド、特にその先端部は、上で記述し図面に示したものとは別のデザインでもよい。したがって、たとえば、ドリルヘッドをドリルに装着する方式ではなく、ドリルと一体に形成することもできる。ドリルヘッドの縦溝は２つ以上でもよく、そのためランド部も２つ以上あってよい。主切削エッジは凹面ではなく、まっすぐまたは凸面でもよい。ランド部の前部フランク面は連続していてよく、かならずしも主フランク面と副フランク面に分ける必要はない。チゼルエッジに隣接して主フランク面に形成される凹部は非対称形でもよい。ドリルヘッドは、本発明の主概念から見て適切であれば、その他いかなる特長を持つものでもよい。
【００２６】
【符号の説明】
１ ドリルヘッドの円筒形本体
２ ドリルヘッドの先端部
４ チップ排出縦溝
６ ランド部
１０ 縦溝の第１の側壁
１２ 縦溝の第２の側壁
１４ ウェブ幅が狭まる凹面
１５ ランド部の前部フランク面
１６ 主フランク面
１８ 副フランク表面
１９ 主、副フランク面をつなぐ段差部
２０ 主切削エッジ
２２ 副切削エッジ
２４ チゼルエッジ
２６ 主切削エッジのチップ面
２８ 副切削エッジのチップ面
３０，３２ 凹部
３４ 縁
３６ 凹面３０，３２終点表面
Ａ，Ｂ チゼルエッジの最外端部
Ｃ チゼルエッジの最内端点
Ｏ 回転軸
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるドリルヘッドの斜視図。
【図２】 図１に示すドリルヘッドの前部図。
【図３】 チゼルエッジに垂直な方向から見た、図１に示すドリルヘッドの側面図。
【図４】 図２の線IV-IVに沿った、ドリルヘッドの断面図。
【図５】 図２の線V-Vに沿った、ドリルヘッドの断面図。

Claims (6)

1. 縦軸を有する円筒形の本体を備えており、その先端部に向かってテーパーするドリルヘッドであって、
   少なくとも２つのチップ排出縦溝と、該チップ排出縦溝の間の少なくとも２つのランド部とを具備し、
   該チップ排出縦溝の各々が、ドリルヘッドの回転方向に面する第１の側壁と、該第１の側壁から外方向に分岐し、且つ該先端部に向かって幅か狭まる凹面を介して該先端部に隣接して該第１側壁と合流する第２の側壁とを有し、
   該ランド部の各々が、１つのチップ排出縦溝の該第１の側壁と他のチップ排出縦溝の該第２の側壁とによって境界が規定されおり、全体に放射状に伸び且つ軸方向に傾斜していて該先端部に向かってテーパーする前部フランク面を有し、
   該ランド部の各々の該前部フランク面が、主切削エッジにおいて上記１つのチップ排出縦溝の該第１の側壁と交差し、副切削エッジにおいて上記他のチップ排出縦溝の該幅が狭まる凹面と交差し、該先端部に位置し前記縦軸を通る凹面であるチゼルエッジにおいて他のランド部の該前部フランク面と交差し、
   該凹面であるチゼルエッジが、前記縦軸から間隔をおいた最外端部を介して該ランド部の該副切削エッジと合流し、
   該凹面であるチゼルエッジの最内端点が、該凹面であるチゼルエッジを２つのチゼルエッジ切削区間に分割し、
   該凹面であるチゼルエッジには、該前部フランク面に形成されこれらから遠ざかる方向に伸びる凹部が形成されていて、
   該凹部の各々が、該チゼル切削区間の一方にチップレーキ面を、該チゼルエッジ切削区間の他方に逃げ面を形成している
   ことを特徴とするドリルヘッド。
2. 該最内端点と該最外端部との軸方向距離が、該副切削エッジの軸方向突起より実質的に短い請求項１に記載のドリルヘヅド。
3. 該凹部のそれぞれが、該チップレーキ面を構成するその一部分において、隣接する該幅が狭まる凹面と合流する請求項１に記載のドリルヘッド。
4. 該凹部が、縁において隣接する該幅が狭まる凹面と合流する請求項３に記載のドリルヘヅド。
5. 該凹部の各々が、該凹面であるチゼルエッジから放射状に遠ざかる位置にある表面で終わる請求項１に記載のドリルヘッド。
6. 該ランド部の各々の該前部フランク面が、上記１つのチップ排出縦溝の該第１の側壁に隣接して位置し、該主切削エッジ及び該副切削エッジに沿って伸び且つ該凹面であるチゼルエッジで終わる主フランク面と、上記他のチップ排出縦溝の該第２の側壁に隣接して位置する副フランク面とを備えており、該凹部が、該主フランク面に形成されている請求項１に記載のドリルヘッド。

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