JP5687705B2 - ツイストドリル - Google Patents

Description

本発明は、成形された切削エッジを有するツイストドリルに関する。

ドリルの自己センタリングは、知られている原理、すなわち切削エッジの接線とドリルの回転軸との間に形成されるチゼルエッジの近くで接線角度を最小化することを利用することによって達成されてもよい。最適な錐先（drill point）形状を実現するために、多くの異なる取り組みが行われてきた。切削エッジ一般および特にチゼルエッジの近くのデザインは、たいてい、錐先の強靭性（toughness）と加工対象物を効率的に貫通する能力との妥協点である。一般により鋭い錐先デザインを有するドリルは、一般に、加工対象物をより容易に貫通するが、しかし多くの場合、より壊れやすい錐先を犠牲にする可能性がある。錐先のより堅固なより幅広いデザインは、錐先をより頑丈にするが、しかし、錐先が加工対象物に穴を開けドリルをセンタリングすることをより困難にする可能性がある。錐先および切削エッジの形状に依存する重要な態様は、ボール盤（drilling machine）を動作させるために必要とされる力、より具体的には、機械加工を行っている間のドリルにかかる軸方向応力に打ち克つために必要とされる軸出力である。

従って、本発明の目的は、上述の不利点を大いに低減させまたは克服する新規な切削エッジ形状および錐先形状を提供することである。

本発明に従って、前後方向を規定する回転軸Ａを有するツイストドリルが提供され、ツイストドリルは、切削部分およびドリルボディーを含む。切削部分は、チゼルエッジ、セグメントレリーフ面、面取りレリーフ面、およびドリルボディーに対して長手方向に延びる少なくとも２つの丸溝（flute）を含む。各丸溝は、すくい面（rake surface）とチゼルエッジから延びる深溝（gash）とを含む。切削部分は、少なくとも２つの切削セグメントをさらに含み、各切削セグメントは、第１の切削エッジ、第２の切削エッジ、および面取り切削エッジを含む主要切削エッジを含む。深溝とセグメントレリーフ面とは第１の切削エッジで交わる。すくい面とセグメントレリーフ面とは第２の切削エッジで交わり、およびすくい面と面取りレリーフ面とは面取り切削エッジで交わる。第１および第２の切削エッジは曲線状であり、および面取りエッジは直線状である。

本発明の実施形態に従って、回転軸Ａに沿ってチゼルエッジから離れる方向に進むとき、回転軸Ａ上に突出する主要切削エッジの各点は、その前の点よりも、チゼルエッジから遠くに位置する。

本発明の実施形態に従って、主要切削エッジに沿って回転軸Ａから離れる方向に進むとき、主要切削エッジ上の各点は、その前の点よりも、回転軸Ａから遠くに位置する。

本発明の実施形態に従って、セグメントレリーフ面は、レリーフ半径ＲＲによって規定される凹形状を有する。

本発明の実施形態に従って、ドリルボディーは直径Ｄを有し、およびレリーフ半径ＲＲの直径Ｄに対する比は５０％から１５０％の範囲である。

本発明の実施形態に従って、深溝は、第１および第２の深溝面を有する。第１の深溝面は、第１の切削エッジでセグメントレリーフ面と交わる。

本発明の実施形態に従って、第１および第２の深溝面は、それらの間に角βを形成する。角βは、６０°から１０５°の範囲であり、および好ましくは約約８２°である。

本発明の実施形態に従って、第１および第２の深溝面は、線Ｌで交わる。線Ｌは、回転軸Ａと、２０°から５０°の範囲の、および好ましくは約３２°である角γを形成する。

本発明の実施形態に従って、チゼルエッジに対して、主要切削エッジ上の任意の与えられた点は、その主要切削エッジ上の先行する全ての点の、後方にあると共に半径方向外側にある。

本発明のより良い理解のために、および本発明を実際に実施する方法を示すために、ここで添付図面を参照する。

本発明の実施形態に従うツイストドリルの部分的な等角図である。 図１に示されるツイストドリルの側面図である。 図１に示されるツイストドリルの端面図である。 図３の線ＩＶ−ＩＶ に沿って取った断面図である。 本発明の実施形態に従うツイストドリルの部分的な底面等角図である。

説明を簡単および明確にするために、図面に示される要素は必ずしも正確にまたは原寸に比例して描かれてはいないことは理解されよう。例えば、いくつかの要素の寸法は、明確化のために他の要素と比べて誇張されていてもよく、または、数個の物理的構成要素が１つの機能ブロックまたは要素に含まれていてもよい。さらに、適当であると考えられる場合は、対応するまたは類似の要素を示すために、参照符号は図面間で繰り返される。

以下の記載において、本発明の種々の態様が説明される。説明の目的で、具体的な構成および詳細が本発明の十分な理解を提供するために示される。しかしながら、当業者には、本発明が本明細書に提示される具体的な詳細なしに実施されてもよいことは理解されよう。さらに、よく知られたフィーチャーは、本発明を不明瞭にしないために、省略され、または単純化されている可能性がある。

図面一般および特に図１を参照して、本発明の実施形態に従う回転軸Ａおよび直径Ｄを有するツイストドリル１２の前端における切削部分１０の部分等角図を示す。ツイストドリル１２は、円筒状ドリルボディー１４を有し、および周囲面１６を有する。切削部分１０は、１部品ドリルの一部分または交換可能な切削ヘッドの一部分であってもよく、および固体カーバイドで構成されていてもよい。いくつかの実施形態に従って、切削部分１０は、３つの同一の切削セグメント１８および３つの同一の丸溝２０を有する。切削セグメント１８および丸溝２０は、回転軸Ａの周囲で円周方向に等間隔である。回転軸Ａは、したがって、切削部分１０が前方の端にある状態で、ドリルボディー１４の前後方向を規定する。各丸溝２０は、螺旋形状または直線形状を有していてもよく、およびドリルボディー１４に沿って長手方向に延びる。他の実施形態に従って、切削セグメント１８および丸溝２０の数は、３とは異なっていてもよく、例えば、２または４、あるいは何か他の数であってもよい。

各切削セグメント１８は、回転軸Ａから面取りレリーフ面２４まで半径方向外向きに延びたセグメントレリーフ面２２を有する。面取りレリーフ面２４は、周囲面１６まで外向きに延びる。セグメントレリーフ面２２と面取りレリーフ面２４とが、主要レリーフ面２６を形成する。ツイストドリル１２の前端に、３つのチゼルサブエッジ３０によって規定されるチゼルエッジ２８が位置する。各チゼルサブエッジ３０は、２つの隣接するセグメントレリーフ面２２の交差部分によって形成される。丸溝２０は、主要レリーフ面２６と、リップとしても知られる主要切削エッジ３２で交わる。各丸溝２０は、丸溝２０の前端に形成されたすくい面３４および深溝３６を有する。

主要切削エッジ３２は、３部品切削エッジ、すなわち第１の切削エッジ３８、第２の切削エッジ４０、および面取り切削エッジ４２、から形成される。第１の切削エッジ３８は、深溝３６とセグメントレリーフ面２２との接合部（interface）に形成される。第２の切削エッジ４０は、すくい面３４とセグメントレリーフ面２２との接合部に形成される。面取り切削エッジ４２は、すくい面３４と面取りレリーフ面２４との接合部に形成される。すくい面３４は、周囲面１６から突出するサポートワイパー４４を有していてもよい周囲面１６まで延びる。

第１および第２切削エッジ３８、４０は、共に曲線状である。図３において、第１の切削エッジ３８は直線状であるように見えるかもしれないが、それは、示される実施形態においてそれが非常に大きい曲率半径を有するので、直線状に見えるだけである。また、図２に見られるように、第１および第２切削エッジ３８、４０の両方は、側面から見て凹曲線状である。いくつかの実施形態に従って、第１および第２切削エッジ３８、４０は、非同一である。第１および第２切削エッジ３８、４０の曲線状の性質は、センタリングおよびマシンパワー低減要求の観点で、予期せぬ格別な掘削効果（drilling results）を与える。

セグメントレリーフ面２２は、凹形状を有する。いくつかの実施形態に従って、凹形状は、レリーフ半径ＲＲによって規定される球の一部である（図４参照）。レリーフ半径ＲＲの直径Ｄに対する比は、５０％から１５０％の範囲である。深溝３６は、第１および第２深溝面４６、４８を有する。いくつかの実施形態に従って、第１の深溝面４６は、平面である。第１の深溝面４６は、セグメントレリーフ面２２と、第１の切削エッジ３８で交わる。第１および第２深溝面４６、４８は、それらの間に角βを形成する（図５参照）。第１および第２深溝面４６、４８は、回転軸Ａと角γを形成する線Ｌで交わる。いくつかの実施形態に従って、角βは、６０°から１０５°の範囲であってもよく、および好ましくは８２°±５°である。それとは無関係に、角γは、２０°から５０°の範囲であってもよく、および好ましくは３２°±３°である。

回転軸Ａに沿ってチゼルエッジ２８から離れる方向に進むとき、回転軸Ａ上に突出する主要切削エッジ３２の各点は、その前の点よりも、チゼルエッジ２８から遠くに位置する。したがって、チゼルエッジ２８に対して、主要切削エッジ３２上の任意の与えられた点は、その主要切削エッジ３２上の先行する全ての点の後方にある。さらに、主要切削エッジ３２に沿ってチゼルエッジ２８から離れる方向に進むとき、主要切削エッジ３２上の各点は、その前の点よりも、回転軸Ａから遠くに位置する。したがって、チゼルエッジ２８に対して、主要切削エッジ３２上の任意の与えられた点は、その主要切削エッジ３２上の先行する全ての点の半径方向外側にある。

本発明は１つまたは複数の具体的な実施形態を参照して説明されているが、記載は、全体として説明を目的とするものであり、発明を示される実施形態に限定するように解釈されることを目的とするものではない。本明細書中に具体的に示さないがそれにもかかわらず本発明の範囲である種々の変更を当業者が思い付くであろうことは理解されよう。

Claims (12)

1. 前後方向を規定する回転軸Ａを有するツイストドリル（１２）であって、前記ツイストドリルは切削部分（１０）およびドリルボディー（１４）を含み、前記切削部分（１０）は：
   チゼルエッジ（２８）；
   前記ドリルボディー（１４）まで長手方向に延びる少なくとも２つの丸溝（２０）であって、それぞれ、すくい面（３４）とチゼルエッジ（２８）から延びる深溝（３６）とを含む、丸溝（２０）；および
   少なくとも２つの切削セグメント（１８）であって、それぞれ： 前記チゼルエッジ（２８）から延びる第１の切削エッジ（３８）、第１の切削エッジ（３８）に接続される第２の切削エッジ（４０)、および第２の切削エッジ（４０)に接続される面取り切削エッジ（４２)を含む主要切削エッジ（３２）；セグメントレリーフ面（２２）；および面取りレリーフ面（２４）；を含む、切削セグメント（１８）、
   を含み、
   ここで：
   前記深溝（３６）および前記セグメントレリーフ面（２２）は前記第１の切削エッジ（３８）で交わり、前記すくい面（３４）および前記セグメントレリーフ面（２２）は前記第２の切削エッジ（４０)で交わり、および前記すくい面（３４）および前記面取りレリーフ面（２４）は前記面取り切削エッジ（４２)で交わり；
   およびここで、前記第１および第２の切削エッジ（３８、４０）は曲線状であり、および前記面取りエッジ（４２)は直線状であり；およびここで、前記第１および第２の切削エッジ（３８、４０）の両方は、ツイストドリル（１２）を横方向から見た際に前記前後方向のうち後方向に向かって凹となる曲線状である
   ことを特徴とするツイストドリル（１２）。
2. 回転軸Ａに沿ってチゼルエッジ（２８）から離れる方向に進むとき、回転軸Ａ上に突出した主要切削エッジ（３２）の各点は、その前の点よりも、チゼルエッジ（２８）から遠くに位置することを特徴とする請求項１に記載のツイストドリル（１２）。
3. 主要切削エッジ（３２）に沿ってチゼルエッジ（２８）から離れる方向に進むとき、主要切削エッジ（３２）上の各点 は、その前の点よりも、回転軸Ａから遠くに位置することを特徴とする請求項１に記載のツイストドリル（１２）。
4. 前記セグメントレリーフ面（２２）は、レリーフ半径ＲＲによって規定される凹形状を有することを特徴とする請求項１に記載のツイストドリル（１２）。
5. 前記ドリルボディー（１４）は直径Ｄを有し、ここで、０．５＜ＲＲ／Ｄ＜１．５であることを特徴とする請求項４に記載のツイストドリル（１２） 。
6. 前記深溝（３６）は第１および第２深溝面（４６、４８）を有し、前記第１の深溝面（４６）は、セグメントレリーフ面（２２）と、第１の切削エッジ（３８）で交わることを特徴とする請求項１に記載のツイストドリル（１２）。
7. 第１および第２深溝面（４６、４８）は、それらの間に角βを形成し、前記角βは、６０°から１０５°の範囲であることを特徴とする請求項６に記載のツイストドリル（１２）。
8. 角βは約８２°であることを特徴とする請求項７に記載のツイストドリル（１２）。
9. 第１および第２深溝面（４６、４８）は線Ｌで交わり、前記線Ｌは、回転軸Ａと、２０°から５０°の範囲の角γを形成することを特徴とする請求項６に記載のツイストドリル（１２）。
10. 前記角γ は約３２°であることを特徴とする請求項９に記載のツイストドリル（１２）。
11. 回転軸Ａに沿ってチゼルエッジ（２８）から離れる方向に進むとき、回転軸Ａ上に突出した主要切削エッジ（３２）の各点は、その前の点よりもチゼルエッジ（２８）から遠くに位置し；および
    主要切削エッジ（３２）に沿ってチゼルエッジ（２８）から離れる方向に進むとき、主要切削エッジ（３２）上の各点 は、その前の点よりも、回転軸Ａから遠くに位置することを特徴とする請求項１に記載のツイストドリル（１２）。
12. チゼルエッジ（２８）に対して、主要切削エッジ（３２）上の任意の与えられた点は、その主要切削エッジ（３２）上の先行する全ての点の、後方にあると共に半径方向外側にあることを特徴とする請求項１に記載のツイストドリル（１２）。

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