JP4819287B2 - ドリルビット - Google Patents

Description

【０００１】
発明の技術分野
本発明は、金属を切削加工するためのドリルに関する。
【０００２】
発明の背景
金属を穿孔するときは、ドリルビットは大きな歪を受ける。ほとんどのドリルは非常に摩耗して、穴形成の精度に直ちに影響を及ぼす。この課題を解決する試みの一つ方法は、硬質材料を用いてドリルビットを製造することであった。この種のドリルは、ほとんどは強いが同時に脆くて、且つドリルで切削加工した強靭材料から生じた切屑でたびたびドリルを被覆されることになる。切屑で被膜されることは、穴直径の要求精度と達成精度との差異が、ほとんどが著しく逸脱することを意味する。
【０００３】
さらにそれ以上の重要な要求は、ドリルの耐久性と、このドリルを使用するとき特に工業的に使用するとき、その結果としての品位と、に置かれている。欧州特許第０，７６１，３５２号には、材料消耗の所定減少量を計画し、且つ迅速な金属加工を伴うドリルを開示する。この明細書は、圧延鍛造鋼のドリルに関係し、このドリルは、工業的または職業的な用途に対して実質的に使用することができないが、市場の一部の要求に合わせるために開発された。欧州特許第０，７６１，３５２号は、ドリル切刃の所定形状が、中心先端からドリルの外側刃に向かう方向において、ドリルの切刃が上方に向かう傾斜を与えられるので、優れた穿孔穴を作り出す。
【０００４】
また、ドイツ特許第３１２３０４８号は、ドリルビットを備えたドリルを開示し、このドリルはドリル中心軸線に向かって傾斜する。このドリルビットの形状によって、切りくずは穴の外周面に向かう代わりに中心に向かいそれらの道筋が明確となり、穴の直径に関しては優れた精度が達成される。さらに、別の特許明細書のドイツ特許第９１１，７９９号は、実際の穿孔加工の際に、優れた方法で切屑を除去するため上記の原則を適用したドリルを開示し、切屑がドリルに被覆される危険を減少させる。後者の二つのドリルに関する明細書は、木材、プラスチック、コンクリート及びプラスターのような材料を目的とすることを示す。
【０００５】
金属、特に種々の金属の工業的な機械加工に対しては、ドリルは全く相違する材料性質が必要とされ、一方ではこのドリルは厳しい品質標準を完全に満足する必要があり且つ要求され、もう一方ではこのドリルは他の形式のドリルより深刻な摩耗と大きな力を被る。金属に穿孔をする場合、ドリルスピンドル及びその支持部は、大きな半径方向の力により大きな歪を与え、たびたび機会にドリルスピンドルを補修すること、または交換することさえも必要とする。
【０００６】
ドリルとスピンドルの双方の耐用期間を短する過剰な半径方向の力を同時に生じることをなく、機械加工された材料の高品位を達成する課題には、金属を穿孔する場合に解決することが残っている。
【０００７】
発明の概要
本発明の目的は、すなわち、改良した解決策を講じたドリルを提供することであり、金属に穿孔をする場合に、先行技術に関連するところの切屑とこの切屑の穴の形成に対するマイナスの影響と、同時に過剰な半径方向の力を生じることがないドリルに関する。本発明にしたがい、この目的は、請求項１に明確にされた特徴を与える前段に述べた形式のドリルによって達成される。このドリルの好ましい実施態様は、従属項から明らかになる。
【０００８】
すなわち、本発明は金属の機械加工用のドリルビットに関し、このドリルビットは外周面に向かって伸びて切刃に変わる中心刃先と、中心線（Ａ）とを有し、且つこのドリルビットはドリル軸線の垂直方向と、中心線（Ａ）に向かって傾斜する切刃と、の間に１〜２０度の切削角（α）を有し、中心刃先が、９０±２度の先端鋭利角（η）を形成し、且つベースがドリルビットの直径全体の２３〜４５％、または好ましくは３０〜４０％、そして最も好ましくは約３分の１である。
【０００９】
ドリルビットのベースの延長部と、ドリルビットの直径と、並びにドリルの中心に向かう切刃の傾きと、の上記相互関係は、切屑でドリルの被覆を回避すると同時に、半径方向の力が減少することを意味する。９０度の先端鋭利角でもって、中心刃先と切屑面とを含む鋭くした先端鋭利部が得られる。先端鋭利角は、ドリル軸線の垂直方向の線と先端鋭利部との間の角度として規定され、中心刃先の側部を含みそしてそこに（η）で記される。このドリルビットは二重切削加工を好ましくするので、切屑を除去するための十分な領域が存在する。
【００１０】
本発明の好ましい実施態様においては、ドリルビットは９０±１０度の刃先角（β）を有する。この刃先角は、此処では各々が中心刃先側部の仮想延長部を構成する二線の間の角度として規定され、この刃先角は（β）で示される。この刃先角に対する角度範囲においては、このドリルは金属機械加工に対して最適性能を有する。このドリルビットは、黄銅、銅、及びアルミニウムのような軽金属を好ましく切削加工することを意図する。
【００１１】
本発明の好ましい意実施態様に従って、ドリルビットは、ドリル軸線の垂直方向と、中心線（Ａ）に向かって傾斜させた切刃との間に１０±３℃の切削角（α）を有し、そしてこの角度をドリルビットの外周全体に保持する。ここではこの切削角を（α）とする。
【００１２】
切刃、上記の規定形状、及び刃先角の拡張ついての形状は、中心刃先が最初に材料にぶつかることが大切である。すなわち、スピンドルの振動及び動きは、切刃がこの材料を加工し始める以前に安定する。したがって、中心刃先と刃端部との距離は、特に、このドリルビットが薄い金属板に使用されることであるならば、あまり長くする必要はない。次に、中心刃先は、下方へと押し付けられ、そして金属板にくい込み、さらに金属板を開口することができる。切刃の角度は、切刃の使用寿命を短くするので、あまり鋭くしなくても良い。
【００１３】
本発明の思想にもとづき、ドリルビットの切刃は、ドリルビットの外周面に少なくとも０．７ｍｍの先端鋭利部を備えた切屑面を有する。この歯は一点とする代わりに真っ直ぐにするので、穿孔精度は長期間維持され、それによってドリルの使用寿命が延びる。もちろん、先端鋭利部の延長部はドリルの寸法によって変化させる。先端鋭利部は、前述した先端鋭利角によっても決められる。
【００１４】
本発明の好ましい実施態様においては、ドリルビットは、ドリル軸線の垂直方向に対して１０±３度の一次逃げ角を備えた切刃を有する。この一次逃げ角は、ここでは（φ）と記す。一次逃げ角が上記の上限より大きい場合は、作業中の熱の発生量が非常に大きくなる。示された下限値より小さいい角度では、正確な作業に関しては、不適切であり、この一次逃げ角は１０〜１２度が適切である。
【００１５】
ドリルビットの別の好ましい実施態様にしたがえば、切刃は、ドリル軸線の垂直方向に対して２５±５度の二次逃げ角を有する。ここではこの二次逃げ角を（θ）で示す。上記の２個の逃げ角によって、このドリルは切刃からねじれ案内刃に向かって下方にさらに連続的な遷移を達成する。この設計は、切屑及びその他の残留生成物を除去するための空間を備える。すばやい効果的な切屑の除去を可能にすることによって、局部的不完全性と大きな摩擦熱との危険を減少できる。
【００１６】
上述の双方の逃げ角は、ドリルの回転方向に対して反対方向のねじれを減少する。この逃げは、例えば、面に切込みを入れること、または円錐の外周面にへり取りすること、によって備えることができる。
【００１７】
このドリルビットの好ましい実施態様において、ドリルビットは硬質金属で作られる。別の好ましい実施態様においてはこのドリルビットはダイヤモンドの部分を含む。また、充分良好な材料特性を備える別の材料を、上記設計のドリルビットを製造するために用いることができる。上記特徴を一つ以上有するドリルビットは好ましくはねじれドリルに含まれる。このねじれ角は好ましくは０〜３０度であるが、本発明においては特定の角度に限定しない。本発明の特許請求の範囲では、上記の形式のドリルまたはドリルビットに関しては、もちろん上記特徴は、自由に組合せることも、または別の実施態様のように示すことができる。
【００１８】
現在、内部冷却手段を有する多くの形式のドリルが存在する。上記ドリルは、例外なく、困難もなく内部冷却手段を備えることができる。例えば、この解決策は、冷却剤がドリルの内部に配置されたダクトを通る。この解決策は、このようなダイヤモンドが製造されるならば、上記ドリルに使用できる。
【００１９】
次に、本発明を実施例の代わりとして添付した図面を参照して説明する。
【００２０】
実施態様の説明
図１は、本発明の好ましい実施態様にしたがうドリルビットである。ドリルビット１は、黄銅、銅及びアルミニウムのような軽金属の機械加工を主に意図する。このドリルビットは硬質金属または同種の材料部片で作られたドリルに有利に備えられる。このドリルはその目的の形状にするために適切に研磨される。
【００２１】
図面に、中心刃先２が、実質的に９０度の先端鋭利角（η）有する側部に示される。先端鋭利角（η）は、ドリル軸の垂直方向の線Ｂと、中心刃先２と切屑面６とを含む先端鋭利部７と、の間の角度ととして定義される。
【００２２】
さらにその上、一次逃げ角（φ）と二次逃げ角（θ）この図から明らかである。二次逃げ角は、好ましくは１０〜１２度の角度で、ドリルの回転方向に対して反対方向に、下方に傾斜した状態で延びる。ここでは、一次逃げ角に直接続く二次逃げ角は、大きな逃げ角を有し、好ましくは約２５度である。これらの角度は好ましい実施態様の例としてだけ示し、本発明を限定することを考慮するものではない。上記逃げ角を達成するために、ドリルビットの円錐の外周面をへり取りをすることも、または、ドリルビットは面に切込みを入れることもできる。
【００２３】
これらの角度の双方は、中心軸線に対する垂直線Ｂから、ドリルの進行方向に対して反対方向に、規定される。この規定は図１から明らかになる。
【００２４】
図２は、ドリルビット１をドリル軸線（Ａ）の周りに９０度回転した側面で示す。中心刃先２は、ここでは本質的に９０度の刃先角（β）を備えた刃先テーパ側部を有する。すなわち、９０度の先端鋭利角を有する切刃３が図に示され、この延長部は中心線に向かって傾斜する。切刃の角度を規定し且つ切削角（α）を決めるこの角度は、好ましい実施態様においては実質的に１０度である。切屑面６は、切刃３に沿う本質的に平面である。この本質的に平面の切屑面は、ドリル外周面全体に約１ｍｍのドリル進行方向に延長部を有するが、もちろんこの延在部はドリルの寸法に依存する。
【００２５】
この実施態様においては、ドリルビットはねじれドリルの一部を構成する。案内刃８のねじれ角は好ましい実施態様においては、ドリル軸線の延長部方向に対して２５〜３０度の角度を形成する。
【００２６】
図３はこのドリルビットの前面を示し、ドリルビットの直径全体が明らかであり、中心刃先２のベースとドリルビットの直径全体との間の相互関係が明らかになる。好ましい実施態様においては、ドリルビットの直径全体に対する中心刃先のベースの延長部比率は約１／３である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、ドリルビットの側面図である。
【図２】 図２は、前記ドリルビットを９０度回転させた側面図である。
【図３】 図３は、前記ドリルビットの前面図である。

Claims (11)

1. 外周面に向かって伸びて切刃（３）に変わる中心刃先（２）と、中心線（Ａ）とを有する機械加工用のドリルビット（１）であって、
   前記ドリルビット（１）が、ドリル軸線の垂直方向と、中心線（Ａ）からドリルの外側に向かって先方に傾斜する切刃（３）と、の間に１〜２０度の切削角（α）を有し、
   中心刃先（２）が、９０±２度の先端鋭利角（η）と、ドリルビット（１）の直径全体の３０〜４０％であるベースと、を形成し、且つ
   前記中心刃先が９０±１０度の刃先角（β）を有し、
   前記先端鋭利角（η）がドリル軸線に対する垂直方向の線と先端鋭利部（７）との間の角度として規定され、該先端鋭利部（７）が中心刃先（２）と切屑面（６）とを含み、該切屑面（６）が切刃（３）に沿う平面である、
   ことを特徴とする機械加工用のドリルビット。
2. ドリル軸線の垂直方向（Ｂ）と、中心線（Ａ）からドリルの外側に向かって先方に傾斜する切刃（３）との間に１０±３度の切削角（α）を有し、前記切刃（３）は中心線（Ａ）に向かって傾斜し且つ前記切削角を前記ドリルビット（１）の外周面全面にまで維持することを特徴とする請求項１記載のドリルビット。
3. 前記切刃（３）は先端鋭利部（７）を備える、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のドリルビット。
4. １０±３度の一次逃げ角を有する切刃（３）を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載のドリルビット。
5. ２５±５度の二次逃げ角（θ）を有する切刃（３）を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載のドリルビット。
6. 硬質金属で作られることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載のドリルビット。
7. ダイヤモンド部分を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１に記載のドリルビット。
8. ねじれドリルに含まれることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１に記載のドリルビット。
9. 内部冷却手段を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１に記載のドリルビット。
10. 中心線（Ａ）の延長部方向に対して０〜３０度である案内刃（８）用のねじれ角を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１に記載のドリルビット。
11. 請求項１〜１０のいずれか１に記載のドリルビットを含むドリル。

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