JP7104721B2 - ドリル本体およびドリル - Google Patents

Description

本発明は、金属切削用のドリルのドリル本体およびドリルに関する。

ドリルは、ワークピースに穴を切削するように構成されている。本発明は、ボール盤等の手動操作機械またはＣＮＣ旋盤、ＣＮＣフライス盤、もしくはＣＮＣボール盤等の自動制御機械を用いてワークピースを切削するドリルに関する。

インデキサブルドリルは、ドリル本体と、ドリル本体の前端部のインサートシートに配置された２つ以上のインデキサブル切削インサートと、を備える。切削インサートのうちの１つが穴の中心部を切削するように構成され、別の切削インサートが穴の周辺部を切削するように構成されていてもよい。切削インサートは、インデキサブルである。すなわち、それぞれが２つ以上の切れ刃を備え、ワークピースと係合するように切れ刃ごとにインサートシート中の異なる位置で位置決め可能である。

穴の掘削時には、ドリル本体の前端部で切削インサートによりワークピースから切削された切削屑を穴から除去する必要がある。このため、１つまたは複数の切り屑フルートがドリル本体に沿って延びている場合がある。

米国特許第８，６６８，４０９号は、２つの切り屑フルートがある距離だけ沿って延びたドリル本体を含むインデキサブルドリルを開示している。２つのインデキサブル切削インサートがドリル本体の各インサートシートにおいて、互いに半径方向にオフセットして固定されている。ドリル本体の長手方向軸と垂直な方向に断面が見られる各切り屑フルートは、第１の壁部および第２の壁部を含む。第１の壁部は、逃げ縁部と第２の壁部との間の曲線に沿って延びている。第２の壁部は、前縁部と第１の壁部との間で直線状に延びている。第１の壁部および第２の壁部は、互いに隣接して配設され、長手方向軸と垂直なＪ字状の断面プロファイルを一体的に規定している。

穴の直径の４倍以上等の長さの穴の掘削では、関連するドリルに対して特定の要件が発生する。穴の奥底から切削屑を運び出す必要がある一方、ドリルの歪みは、高品質な穴を実現するため、半径方向に最小限とする必要がある。

本発明の目的は、長穴の掘削に適しつつ切削屑の効率的な除去を可能にするドリルのドリル本体を提供することである。これら関心事のうちの１つまたは複数に対してより良く対処するため、独立請求項に規定の特徴を有するドリル本体およびドリルが提供される。

本発明の一態様によれば、上記目的は、ドリルのドリル本体であり、回転軸を有し、前端部に中心インサートシートおよび周辺インサートシートが設けられた、ドリル本体によって達成される。中心インサートシートは、穴径Ｄの穴の中心部を切削する中心切削インサートを受容するように構成され、周辺インサートシートは、穴の周辺部を切削する周辺切削インサートを受容するように構成されている。このドリル本体は、ドリル本体の周辺に沿って中心インサートシートから延びた中心切り屑フルートと、ドリル本体の周辺に沿って周辺インサートシートから延びた周辺切り屑フルートと、を備える。中心切り屑フルートは、回転軸と垂直に延びた平面に中心切り屑フルート断面を有し、周辺切り屑フルートは、回転軸と垂直に延びた平面に周辺切り屑フルート断面を有し、中心切り屑フルート断面および周辺切り屑フルート断面はそれぞれ、回転軸と垂直に延びた平面におけるドリル本体の外接円内に形成されている。周辺切り屑フルート断面は、平面において回転軸を通って延びた中心線を有し、周辺切り屑フルート断面は、中心線と垂直に延びた半径方向内側面と、半径方向内側面に連なる第１の側面および反対の第２の側面と、を有しており、半径方向内側面は、Ｌ１＝０．９５×Ｄ／４～Ｌ１＝１．２×Ｄ／４の範囲内の長さＬ１を有しており、第１および第２の側面はそれぞれ、Ｄ／４～１．３×Ｄ／４の範囲内の長さＬＳ１、ＬＳ２を有しており、第１および第２の側面は、半径方向内側面から半径方向外方の方向に、互いに分岐する。

半径方向内側面がＬ１＝０．９５×Ｄ／４～Ｌ１＝１．２×Ｄ／４の範囲内の長さＬ１を有しており、第１および第２の側面はそれぞれ、Ｄ／４～１．３×Ｄ／４の範囲内の長さＬＳ１、ＬＳ２を有しており、第１および第２の側面が、半径方向内側面から半径方向外方の方向に、互いに分岐することから、周辺切削インサートからの切削屑が周辺切り屑フルートの中に容易に収まる一方、回転軸と垂直に延びた平面におけるドリル本体の断面が高い曲げ剛性および捩り剛性を与えることになる。したがって、高品質の穴をワークピースに切削することができる。その結果、前述の目的が達成される。

別の態様によれば、上記目的は、回転軸を有し、前端部に中心インサートシートおよび周辺インサートシートが設けられたドリル本体と、中心インサートシートに配置され、穴径Ｄの穴の中心部を切削する中心切削インサートと、周辺インサートシートに配置され、穴の周辺部を切削する周辺切削インサートと、を備えた金属切削用のドリルによって達成される。ドリル本体は、本明細書において論じる態様および／または実施形態のいずれか１つに記載のドリル本体である。前述の通り、周辺切り屑フルート断面の寸法によって、周辺切削インサートからの切削屑が周辺切り屑フルートの中に容易に収まる一方、ドリルのドリル本体には、高い曲げ剛性および捩り剛性が付与される。

長さの４乗（たとえば、ｍ^４）を単位とする面積慣性モーメントとしても知られる断面二次モーメントによって曲げ剛性が決まるため、回転軸から可能な限り遠くに延びたドリル本体の断面の中実部によって、剛性のドリル本体がもたらされる。上記規定の半径方向内側面の長さＬ１ならびに第１および第２の側面の長さＬＳ１、ＬＳ２によって、ドリル本体の断面の大部分が与えられ、回転軸から大きな半径方向距離にわたって延びる。

ドリル本体は、掘削長Ｌ、すなわち関連するドリルで可能な最大深さの穴の掘削に用いられるドリル本体の長さ（切削インサートによる軸方向深さ未満）、すなわちドリル本体を越える切削インサートの軸方向延伸未満の最大穴深さを有する。

実施形態によれば、半径方向内側面は、中心線に関して対称に延びていてもよい。このように、周辺切り屑フルート断面は、第１および第２の側面の長さが与える範囲内で、周辺切り屑フルートの中心線に関して略対称であってもよい。これにより、ドリル本体の断面は、周辺切り屑フルートに関して略対称となり得る。これにより、曲げ特性を予測可能な安定したドリル本体が得られる。

実施形態によれば、第１および第２の側面は、中心線に関して互いに対称に分岐していてもよい。このように、周辺切り屑フルート断面は、周辺切り屑フルートの中心線に関して対称であってもよい。これにより、ドリル本体の断面も、周辺切り屑フルートに関して対称となり得る。これにより、曲げ特性を容易に予測可能な安定したドリル本体が得られる。

実施形態によれば、半径方向内側面と反対の第１および第２の側面の端部は、Ｌ２＝１．８５×Ｄ／４～Ｌ２＝２．５×Ｄ／４の範囲内で互いに距離Ｌ２で配置されていてもよい。このように、周辺切削インサートからの切削屑が周辺切り屑フルートの中に容易に収まって、ドリル本体の前端部から、掘削している穴の外に案内されるようになっていてもよい。

実施形態によれば、このドリル本体は、少なくとも１つの冷媒チャネルを備えていてもよい。このように、ドリルによる掘削時に、切削インサートの近傍に冷媒が供給されるようになっていてもよい。これにより、ワークピースおよび切削インサートの冷却に加えて、冷媒は、周辺切り屑フルートおよび／または中心切り屑フルート中の切削屑をドリル本体の前端部から、掘削している穴の外に運び出すことに役立ち得る。

ドリル本体の前端部において、少なくとも１つの冷媒チャネルに開口が設けられているのが好ましい。

実施形態によれば、このドリル本体は、２つの冷媒チャネルを備えていてもよい。このように、ドリルによる掘削時に、周辺および中心切削インサートそれぞれの近傍に冷媒が供給されるようになっていてもよい。冷媒は、周辺切り屑フルートおよび中心切り屑フルート中の切削屑をドリル本体の前端部から、掘削している穴の外に運び出すことに役立ち得る。

実施形態によれば、冷媒チャネルはそれぞれ、回転軸と垂直に延びた平面において、Ｄｆ＝０．４×Ｄ^３／５～Ｄｆ＝０．７×Ｄ^３／５の範囲内の直径Ｄｆを有していてもよい。このように、通常の冷媒圧力（たとえば、４Ｂａｒ）において、切削屑をドリル本体の前端部から穴の外に運び出すためのドリル本体の前端部への冷媒の適切な流れが実現されるようになっていてもよい。

実施形態によれば、２つの冷媒チャネルはそれぞれ、周辺切り屑フルート断面の中心線から、ｄｃ＝０．２０×Ｄ～ｄｃ＝０．３５×Ｄの範囲内の距離ｄｃに配置されていてもよい。このように、冷媒チャネルは、ドリル本体の製造時にも穴が開くことなく、切削屑が周辺切り屑フルートを摩耗させ得るドリルの使用時にも穴が開くことのないように、周辺切り屑フルートからある距離に配置されていてもよい。

実施形態によれば、周辺切り屑フルートは、ドリル本体の前端から掘削長Ｌの後端まで、０．２５×Ｄ～１×Ｄの範囲内の距離から周辺切り屑フルート断面に対応する断面形状を有していてもよい。このように、周辺切り屑フルートは、少なくとも掘削長Ｌ≧２×Ｄのドリルについて、ドリル本体の実質的長さに沿って上記規定の周辺切り屑フルート断面に対応する断面形状を有する。

実施形態によれば、中心切り屑フルート断面は、中心切り屑フルート断面の中心線に沿って、Ｄｐ＝０．７５×Ｄ／２～Ｄｐ＝０．９０×Ｄ／２の範囲内の最大深さＤｐと、中心切り屑フルート断面の中心線と垂直に、Ｗ＝０．７５×Ｄ／２～Ｗ＝０．９０×Ｄ／２の範囲内の最大幅Ｗと、を有し、最大幅Ｗが、中心切り屑フルート断面の中心線に関して対称に延びていてもよい。このように、中心切削インサートからの切削屑が中心切り屑フルートの中に容易に収まる一方、回転軸と垂直に延びた平面におけるドリル本体の断面が高い曲げ剛性および捩り剛性を与え得る。

本明細書において、最大深さという用語は、回転軸と垂直に延びた平面におけるドリル本体の外接円から測定した中心切り屑フルート断面の最も深い部分を意味する。切り屑フルートの表面上の点における深さは、その点と外接円との間の最短距離である。最大幅という用語は、中心切り屑フルート断面の最も広い部分を意味する。

本発明の他の特徴および利点については、添付の特許請求の範囲および以下の詳細な説明を検討した場合に明らかとなるであろう。

本発明の種々態様および／または実施形態については、その特定の特徴および利点を含めて、以下の詳細な説明および添付の図面に示す例示的な実施形態から容易に理解されるであろう。

実施形態に係るドリルを示した図である。 実施形態に係るドリルを示した図である。 実施形態に係るドリルを示した図である。 実施形態に係るドリルを示した図である。 実施形態に係るドリルを示した図である。 図１ａ～図１ｅのドリルを示した図である。 図１ａ～図１ｅのドリルを示した図である。 図２ａの線ＩＩｃ－ＩＩｃに沿ったドリルの断面図である。 図２ａの線ＩＩｄ－ＩＩｄに沿ったドリルの断面図である。 周辺および中心切り屑フルートの断面を示した図である。 周辺および中心切り屑フルートの断面を示した図である。 周辺および中心切り屑フルートの断面を示した図である。 周辺および中心切り屑フルートの断面を示した図である。

以下、本発明の態様および／または実施形態をより詳しく説明する。全体を通して、同じ番号は、同じ要素を表す。簡素化および／または明瞭化のため、周知の機能または構成については、必ずしも詳しく説明しない。

図１ａ～図１ｅは、実施形態に係るドリル２の図を示している。ドリル２は、金属切削すなわち金属ワークピースに穴を掘削するように構成されている。ドリル２は、ドリル本体４、中心切削インサート６、および周辺切削インサート８を備える。中心切削インサート６および周辺切削インサート８は、インデキサブルである。すなわち、２つ以上の切れ刃を備えており、切れ刃の有効切削位置が切削インサートのインデックス位置に対応する。ドリル本体４は、回転軸１０を有し、前端部１８に中心インサートシート１２および周辺インサートシート１４が設けられている。前端部１８は、ドリル本体４の前端１６に隣接するドリル本体４の部分を構成する。中心切削インサート６は、穴の中心部を切削するように構成され、周辺切削インサート８は、穴の周辺部を切削するように構成されている。中心切削インサート６は、中心インサートシート１２に配置され、周辺切削インサート８は、周辺インサートシート１４に配置されている。したがって、中心インサートシート１２は、中心切削インサート６を受容するように構成され、周辺インサートシート１４は、周辺切削インサート８を受容するように構成されている。

ドリル２は、図１ｃに示す方向Ｒの回転によって切削するように構成されている。ドリル２は、直径Ｄの穴を掘削するように構成されている。すなわち、中心および周辺切削インサート６、８が一体的に、直径Ｄの穴を切削する切れ刃を提供する。純粋に一例として、直径Ｄは、Ｄ＝１５～６５ｍｍの範囲内であってもよい。

実施形態によれば、中心切削インサート６は、約Ｄ／４の半径方向切削長で穴の軸方向に切削するように構成されていてもよく、周辺切削インサート８は、約Ｄ／４の半径方向切削長で穴の軸半径方向に切削するように構成されていてもよい。このように、切削インサート６、８に作用する切削力が２つの切削インサート６、８間で均衡を保っていてもよい。

実施形態によれば、ドリル本体４は、１×Ｄ～８×Ｄの範囲内の掘削長Ｌを有していてもよい。ドリル本体４の掘削長は、ドリルで掘削する最大穴深さ（切削インサート６、８による軸方向深さ未満）に対応する。本明細書において論じる中心切り屑フルートおよび周辺切り屑フルートの断面積は、掘削長Ｌが上記範囲の上側部分にあるドリル本体４を有するドリルにおいて特に有利である。これにより、いくつかの実施形態によれば、ドリル本体４は、Ｌ＝３×Ｄ～Ｌ＝８×Ｄの範囲内またはＬ＝４×Ｄ～Ｌ＝８×Ｄの範囲内の掘削長Ｌを有していてもよい。

図示の実施形態の掘削長Ｌは、約Ｌ＝４×Ｄである。ドリル本体４は、機械のチャック等、ドリル２を機械に固定するシャンク１９を備える。

ドリル本体４は、ドリル本体４の周辺に沿って中心インサートシート１２から延びた中心切り屑フルート２０を備える。ドリル本体４は、ドリル本体４の周辺に沿って周辺インサートシート１４から延びた周辺切り屑フルート２２を備える。

これらの実施形態において、中心切り屑フルート２０および周辺切り屑フルート２２は、ドリル本体４に一部沿って前端１６からドリル本体４の掘削長の後端２４に向かって延びた螺旋状部を含む。ドリル本体４の掘削長の後端２４において、中心切り屑フルート２０および周辺切り屑フルート２２はそれぞれ、回転軸１０と平行に、ドリル本体４に沿って真っ直ぐに延びている。

代替実施形態において、螺旋状部は、図示の実施形態より短くてもよいし、図示の実施形態より長くてもよい。いくつかの実施形態によれば、切り屑フルートは、直線部を一切含まないものの、掘削長全体に沿って螺旋状である。

図２ａおよび図２ｂは、図１ａ～図１ｅのドリル本体４の２つの図を示している。図２ａおよび図２ｂにおいては、中心切り屑フルート２０および周辺切り屑フルート２２を明瞭に示している。さらに、図２ｃおよび図２ｄは、図２ａの線ＩＩｃ－ＩＩｃおよびＩＩｄ－ＩＩｄに沿ったドリル本体４の２つの断面図である。

ドリル本体４は、回転軸１０と垂直に断面形状を有する。ドリル本体４の断面形状は、掘削長に沿った断面の位置に応じて変化する。当然のことながら、ドリル本体４の断面形状は、中心切り屑フルート２０および周辺切り屑フルート２２の断面形状によって決まる。前端部１８およびインサートシートを少し過ぎた部分において、ドリル本体４の断面形状は、前端部１８から離れた部分の断面形状と明らかに異なる。これは、切り屑フルート２０、２２が切削インサートにおいて広い開口を有するためである。前端部１８を過ぎると、切り屑フルート２０、２２は、切削屑をドリル本体４に沿って、掘削している穴から外に運び出すように構成されている。

本発明によれば、周辺切り屑フルート２２は、曲げ剛性および捩り剛性が高いドリル本体の断面形状を与えつつ、切削屑を周辺切削インサートから滑らかに案内するように構成されている。

また、本発明の別の態様によれば、中心切り屑フルート２０は、曲げ剛性および捩り剛性が高いドリル本体４の断面形状を与えつつ、切削屑を中心切削インサートから滑らかに案内するように構成されている。

周辺切り屑フルート２２は、回転軸１０と垂直に延びた平面において、周辺切り屑フルート断面を有する。図２ｃおよび図２ｄにおいては、周辺切り屑フルート断面を交差線ハッチングで示している。図２ｃおよび図２ｄにおいて破線により示すように、周辺切り屑フルート断面は、回転軸１０と垂直に延びた平面におけるドリル本体４の外接円内に形成されている。前述の通り、図２ｃおよび図２ｄに示す断面は、このように回転軸１０と垂直に延びた平面の例である。おおよそ、図２ｄに示す断面から後端２４に向かって後方に、周辺切り屑フルート断面は、図２ｃおよび図２ｄに示したものと同じである。

中心切り屑フルート２０は、回転軸１０と垂直に延びた平面において、中心切り屑フルート断面を有する。図２ｃおよび図２ｄにおいては、中心切り屑フルート断面を単線ハッチングで示している。図２ｃおよび図２ｄにおいて破線により示すように、中心切り屑フルート断面は、回転軸と垂直に延びた平面におけるドリル本体４の外接円内に形成されている。図２ｃおよび図２ｄに示す断面は、このように回転軸１０と垂直に延びた平面の例である。おおよそ、図２ｄに示す断面から後端２４に向かって後方に、中心切り屑フルート断面は、図２ｃおよび図２ｄに示したものと同じである。

図３ａは、図２ｃおよび図２ｄの周辺切り屑フルート２２および周辺切り屑フルート断面の拡大を示している。周辺切り屑フルート断面は、回転軸１０と垂直に延びた平面において回転軸１０を通って延びた中心線２６’を有する。周辺切り屑フルート断面は、中心線２６’と垂直に延びた半径方向内側面３２と、半径方向内側面３２に連なる第１の側面３４および反対の第２の側面３４’と、を有する。半径方向内側面３２が実質的に真っ直ぐであってもよく、また、第１および第２の側面３４、３４’が実質的に真っ直ぐであってもよい。半径方向内側面３２と第１および第２の側面３４、３４’との間の遷移は、ドリル本体４中の応力の集中を回避するため、曲線的であってもよい。

半径方向内側面３２は、Ｌ１＝０．９５×Ｄ／４～Ｌ１＝１．２×Ｄ／４の範囲内の長さＬ１を有しており、第１および第２の側面３４、３４’がそれぞれ、ＬＳ１（ＬＳ２）＝Ｄ／４～ＬＳ１（ＬＳ２）＝１．３×Ｄ／４の範囲内の長さＬＳ１、ＬＳ２を有する。第１および第２の側面３４、３４’は、半径方向内側面３２から半径方向外方の方向に、互いに分岐する。

周辺切り屑フルート断面が上記規定の範囲内の寸法を有することから、ドリル本体４の断面は、たとえば前述の米国特許第８，６６８，４０９号に記載のＪ字状断面の切り屑フルートを有するドリル等、従来技術の多くのドリル本体の断面と比較して、回転軸１０から離れた半径方向距離に材料を含む。これにより、本ドリル本体４の回転軸１０と垂直に延びた平面における断面は、高い曲げ剛性および捩り剛性を与える。

周辺切削インサートからの切削屑は、その上面視において、概算的尺度として測長Ｄ／４、長底辺１．９×Ｄ／４、および短底辺０．９×Ｄ／４を有する略二等辺の台形状を有していてもよい。切削屑の長底辺は、周辺切り屑フルートの上面視において外方を向く。これにより、切削屑は、上述の寸法を有する周辺切り屑フルートの中に容易に収まって、掘削している穴の外に案内される。

半径方向内側面３２は、周辺切り屑フルート断面の中心線２６’に関して対称に延びている。これらの実施形態において、第１および第２の側面３４、３４’は、中心線２６’に関して互いに対称に分岐する。したがって、第１および第２の側面３４、３４’は、これらの実施形態において同じ長さを有し、周辺切り屑フルート断面は、周辺切り屑フルート２２の中心線２６’に関して対称であり、ドリル本体４の断面は、周辺切り屑フルート２２に関して対称である。このため、ドリル本体４の断面は、周辺切り屑フルート２２の両側で回転軸１０から同じ半径方向距離だけ延びている。また、この理由により、本ドリル本体４の断面は、回転軸１０と垂直に延びた平面において、高い曲げ剛性および捩り剛性を与える。当然のことながら、周辺切削インサートからの切削屑は、周辺切り屑フルート２２に沿って、掘削している穴の外に容易に案内される。

図３ｂは、周辺切り屑フルート２２の実施形態を示しており、第１の側面３４が半径方向内側面３２と垂直に延びている。したがって、図１ａ～図２ｂに示すドリル本体４の代替実施形態において、周辺切り屑フルート２２は、側面の一方が中心線２６’と平行に延びた周辺切り屑フルート断面を有していてもよい。一方、第１および第２の側面３４、３４’は、半径方向内側面３２から半径方向外方の方向に、互いに分岐する。この場合も、中心線２６’は、回転軸１０と垂直に延びた平面において、回転軸１０を通って延びている。

また、これらの実施形態において、半径方向内側面３２は、Ｌ１＝０．９５×Ｄ／４～Ｌ１＝１．２×Ｄ／４の範囲内の長さＬ１を有しており、第１および第２の側面３４、３４’がそれぞれ、ＬＳ１（ＬＳ２）＝Ｄ／４～ＬＳ１（ＬＳ２）＝１．３×Ｄ／４の範囲内の長さＬＳ１、ＬＳ２を有する。この場合も、半径方向内側面３２は、周辺切り屑フルート断面の中心線２６’に関して対称に延びている。

第１および第２の側面３４、３４’の上記規定の長さ範囲において、周辺切り屑フルート断面は、周辺切削インサートからの切削屑が周辺切り屑フルート２２を通って、掘削している穴の外に案内される余地を依然として与える。一方、回転軸１０と垂直な平面におけるドリル本体４の断面は、ドリル本体４の断面の大部分にわたって、回転軸１０から半径方向に遠くまで延びていることから、高い曲げ剛性および捩り剛性を与える。

図３ａおよび図３ｂに示す周辺切り屑フルート断面の両実施形態において、半径方向内側面３２と反対の第１および第２の側面３４、３４’の端部は、Ｌ２＝１．８５×Ｄ／４～Ｌ２＝２．５×Ｄ／４の範囲内で互いに距離Ｌ２で配置されている。これにより、第１および第２の側面３４、３４’は、互いに十分に分岐しており、周辺切削インサートからの切削屑が周辺切り屑フルート２２を通って容易に案内される。一方、ドリル本体４の断面は、高い曲げ剛性および捩り剛性を与える。

長さＬ１、ＬＳ１、ＬＳ２、Ｌ２は、それぞれの距離の間の交差点間で測定される。

図１ａ、図１ｂ、図２ａ、および図２ｂに戻って、周辺切り屑フルート２２は、図２ｃ、図２ｄ、図３ａ、または図３ｂに関して論じた周辺切り屑フルート断面に対応する断面形状を有し、ドリル本体４の一部の長さに沿って（たとえば、図２ａにおいて矢印ＩＩｄ－ＩＩｄで示す断面から掘削長Ｌの後端２４まで）延びている。

いくつかの実施形態によれば、周辺切り屑フルート２２は、少なくとも掘削長Ｌの半分に沿って、周辺切り屑フルート断面に対応する断面形状を有していてもよい。この周辺切り屑フルート断面は、図２ｃ、図２ｄ、図３ａ、または図３ｂに関して論じた周辺切り屑フルート断面である。

周辺切り屑フルート２２は、ドリル本体４の前端１６から掘削長Ｌの後端２４まで、０．２５×Ｄ～１×Ｄの範囲内の距離から周辺切り屑フルート断面に対応する断面形状を有していてもよい。

図３ｃは、図２ｃおよび図２ｄの中心切り屑フルート２０および中心切り屑フルート断面の拡大を示している。中心切り屑フルート断面は、回転軸１０と垂直に延びた平面において回転軸１０を通って延びた中心線２６を有する。中心切り屑フルート断面は、中心線２６に沿った深さおよび中心線２６と垂直な幅を有する。

中心切り屑フルート断面は、Ｄｐ＝０．７５×Ｄ／２～Ｄｐ＝０．９０×Ｄ／２の範囲内の最大深さＤｐと、Ｗ＝０．７５×Ｄ／２～Ｗ＝０．９０×Ｄ／２の範囲内の最大幅Ｗと、を有する。最大幅Ｗは、中心線２６に関して対称に延びている。すなわち、最大幅Ｗは、中心線２６から等距離で延びている。いくつかの実施形態によれば、中心切り屑フルート断面は、Ｄｐ＝０．８×Ｄ／２～Ｄｐ＝０．８６×Ｄ／２の範囲内の最大深さＤｐと、Ｗ＝０．８×Ｄ／２～Ｗ＝０．８６×Ｄ／２の範囲内の最大幅Ｗと、を有する。

中心切り屑フルート断面が上記規定の範囲内の深さおよび幅を有することから、ドリル本体４の断面は、回転軸１０から離れた半径方向距離に材料を含む。これにより、本ドリル本体４の回転軸１０と垂直に延びた平面における断面は、高い曲げ剛性および捩り剛性を与える。さらに、最大幅が中心線２６に関して対称に延びていることから、ドリル本体４の断面は、中心切り屑フルート２０の両側で回転軸１０から実質的に同じ半径方向距離だけ延びている。また、この理由により、本ドリル本体４の断面は、回転軸１０と垂直に延びた平面において、高い曲げ剛性および捩り剛性を与える。

中心切削インサートからの螺旋状切削屑の直径は、掘削している穴の半径（すなわち、Ｄ／２）の０．７～０．８倍の範囲内であってもよい。これにより、切削屑は、上述の寸法を有する中心切り屑フルートの中に容易に収まって、掘削している穴の外に案内される。

中心切り屑フルート２０は、ドリル本体４の主要部に沿って、この断面を有していてもよい。たとえば、本明細書において論じる実施形態によれば、周辺切り屑フルート２２が周辺切り屑フルート断面を有するのと同じ掘削長の例示的距離にわたって有していてもよい。これにより、ドリル本体４ひいてはドリルの曲げ剛性および捩り剛性が高くなる。

これらの実施形態において、中心切り屑フルート断面は、中心線２６と垂直に延び、実質的に真っ直ぐな部分を構成する半径方向内側面２８と、少なくとも中心線２６の一部に沿って互いに、実質的に平行に延びた側面３０、３０’とを有する。半径方向内側面２８と側面３０、３０’との間の遷移は、小さな角度または大きな角度で曲線的であってもよい。遷移における応力の集中を避けるため、尖った隅部は回避されるようになっていてもよい。十分に曲線的な遷移は、中心切り屑フルート断面がＵ字状であることを意味する（図３ｄを参照しつつ以下参照）。

互いに実質的に平行に延びた側面３０、３０’は、側面３０、３０’がそれぞれ、中心線２６に対して０～５°の範囲内の角度で延びていることを意味する。

中心切り屑フルート断面は、中心線２６に関して対称である。これにより、回転軸１０と垂直な平面におけるドリル本体４の断面についても、中心切り屑フルート２０に隣接して、中心線２６に関して対称であり、ドリル本体４の断面は、中心切り屑フルート２０の両側で回転軸１０から同じ半径方向距離だけ延びている。したがって、前述の通り、ドリル本体４の断面は、回転軸１０と垂直に延びた平面において、高い曲げ剛性および捩り剛性を与える。

図３ｄは、中心切り屑フルート２０の実施形態を示しており、中心切り屑フルート断面が実質的にＵ字状である。したがって、図１ａ～図２ｂに示すドリル本体４の代替実施形態において、中心切り屑フルート２０は、Ｕ字状の中心切り屑フルート断面を有していてもよい。この場合も、中心切り屑フルート断面は、回転軸１０と垂直に延びた平面において回転軸１０を通って延びた中心線２６を有する。中心切り屑フルート断面は、中心線２６に沿った深さおよび中心線２６と垂直な幅を有する。

また、これらの実施形態において、中心切り屑フルート断面は、Ｄｐ＝０．７５×Ｄ／２～Ｄｐ＝０．９０×Ｄ／２の範囲内の最大深さＤｐと、Ｗ＝０．７５×Ｄ／２～Ｗ＝０．９０×Ｄ／２の範囲内の最大幅Ｗと、を有する。最大幅Ｗは、中心線２６に関して対称に延びている。

この場合も、中心切り屑フルート断面は、中心線２６に関して対称である。これにより、回転軸１０と垂直な平面におけるドリル本体４の断面についても、中心切り屑フルート２０に隣接して、中心線２６に関して対称であり、ドリル本体４の断面は、中心切り屑フルート２０の両側で回転軸１０から同じ半径方向距離だけ延びている。したがって、前述の通り、ドリル本体４の断面は、回転軸１０と垂直に延びた平面において、高い曲げ剛性および捩り剛性を与える。

Ｕ字状断面の側面３０、３０’は、中心線２６に対して０～５°の範囲内の角度で延びていてもよい。

図２ａおよび図２ｃに戻って、中心切り屑フルート断面は、周辺切り屑フルート断面と反対に配置され、周辺切り屑フルート断面の中心線が中心切り屑フルート断面の中心線と同一線上であってもよい。ドリル本体４の部分に沿って、中心切り屑フルート断面および周辺切り屑フルート断面は、同じ中心線２６、２６’を有していてもよい。すなわち、中心切り屑フルート断面および周辺切り屑フルート断面それぞれの中心線２６、２６’が同一線上であってもよい。これらの実施形態において、中心切り屑フルート断面は、ドリル本体４の部分に沿って周辺切り屑フルート断面と反対に配置されており、中心切り屑フルート２０および周辺切り屑フルート２２は、回転軸１０と平行に、ドリル本体４に沿って真っ直ぐに延びている。

ドリル本体４のウェブ厚は、中心切り屑フルート２０が周辺切り屑フルート２２と反対に配置された断面において、０．２０×Ｄ～０．３０×Ｄの範囲内であってもよい。ウェブは、中心切り屑フルート２０と周辺切り屑フルート２２との間の材料である。

図２ｃにおいては、２つの角度βを示しており、ドリル本体４の半径方向距離がドリル本体４の直径に対して可能な最大の半径方向距離だけ延びたドリル本体４の断面の部分を示している。これらの角度βは、従来技術のドリルのドリル本体よりもかなり広い。したがって、ドリル本体４の断面は、回転軸１０と垂直に延びた平面において、高い曲げ剛性および捩り剛性を与える。いくつかの実施形態によれば、角度βはそれぞれ、１１０～１２０°の範囲内である。いくつかの実施形態によれば、角度βはいずれも、同じサイズである。

中心切り屑フルート断面の側面３０、３０’（図３ａおよび図３ｂ参照）は、各交差点４０、４０’において、回転軸１０と垂直に延びた平面におけるドリル本体４の外接円と交差する。周辺切り屑フルート断面の第１および第２の側面３４、３４’（図３ｃ参照）は、各接合点４２、４２’において、回転軸１０と垂直に延びた平面におけるドリル本体４の外接円と交差する。角度βはそれぞれ、交差点４０、４０’と円周方向に隣接する接合点４２、４２’との間に延びた角度βとして規定されていてもよい。

ドリル本体４は、少なくとも１つの冷媒チャネル３６、３６’を備える。少なくとも１つの冷媒チャネル３６、３６’は、ドリル本体４のシャンク１９からドリル本体４の前端部１８における１つまたは複数の開口まで通じる。

これらの実施形態において、ドリル本体４は、２つの冷媒チャネル３６、３６’を備える。冷媒チャネルはそれぞれ、回転軸１０と垂直に延びた平面において、Ｄｆ＝０．４×Ｄ^３／５～Ｄｆ＝０．７×Ｄ^３／５の範囲内の直径Ｄｆを有する。このため、冷媒チャネル３６、３６’を通る冷媒の流れは、通常の冷媒圧力（たとえば、４Ｂａｒ）において、切削屑をドリル本体４の前端部から、掘削している穴の外に運び出すのに十分と考えられる。

中心切り屑フルート断面および周辺切り屑フルート断面の上述の寸法によれば、冷媒チャネル３６、３６’は、ドリル本体４の製造時にも穴が開くことなく、切削屑が中心および／または周辺切り屑フルート２０、２２を摩耗させ得るドリル２の使用時にも穴が開くことのないように、中心切り屑フルート２０および周辺切り屑フルート２２からある距離のドリル本体４内に配置可能である。

２つの冷媒チャネル３６、３６’はそれぞれ、周辺切り屑フルート断面の中心線２６’から、ｄｃ＝０．２０×Ｄ～ｄｃ＝０．３５×Ｄの範囲内の距離ｄｃに配置されていてもよい（図２ｄ参照）。このように、冷媒チャネル３６、３６’は、ドリル本体の製造時およびドリルの使用時に損傷を受けることのないように、周辺切り屑フルートから安全な距離に配置されていてもよい。距離ｄｃは、周辺切り屑フルート断面の中心線２６’と垂直に測定される。

以上、簡潔に述べた通り、冷媒チャネルは、ドリル本体の製造時に真っ直ぐな穴として掘削される。そして、ドリル本体が回転軸周りに捩られる。その後、中心および周辺切り屑フルートがそれぞれの螺旋状部を含めて、ドリル本体にフライス加工される。

上記は例示的な種々実施形態の説明であって、本発明は、添付の特許請求の範囲のみにより規定されることが了解されるものとする。当業者であれば、添付の特許請求の範囲に規定する本発明の範囲から逸脱することなく、これらの例示的な実施形態を改良可能であり、例示的な実施形態のさまざまな特徴の組み合わせによって、本明細書の記載以外の実施形態を創出可能であることが認識されよう。

Claims (17)

1. ドリル（２）のドリル本体（４）であり、回転軸（１０）を有し、ドリル本体（４）の前端部（１８）に中心インサートシート（１２）および周辺インサートシート（１４）が設けられた、ドリル本体（４）であって、
   前記中心インサートシート（１２）が、穴径Ｄの穴の中心部を切削する中心切削インサート（６）を受容するように構成され、前記周辺インサートシート（１４）が、前記穴の周辺部を切削する周辺切削インサート（８）を受容するように構成され、
   ドリル本体（４）が、ドリル本体（４）の周辺に沿って前記中心インサートシート（１２）から延びた中心切り屑フルート（２０）と、ドリル本体（４）の周辺に沿って前記周辺インサートシート（１４）から延びた周辺切り屑フルート（２２）と、を備えており、
   前記中心切り屑フルート（２０）が、前記回転軸（１０）と垂直に延びた平面に中心切り屑フルート断面を有し、前記周辺切り屑フルート（２２）が、前記回転軸（１０）と垂直に延びた前記平面に周辺切り屑フルート断面を有し、前記中心切り屑フルート断面および前記周辺切り屑フルート断面がそれぞれ、前記回転軸（１０）と垂直に延びた前記平面におけるドリル本体（４）の外接円内に形成されているドリル本体（４）において、
   前記周辺切り屑フルート断面が、前記平面において前記回転軸（１０）を通って延びた中心線（２６’）を有し、前記周辺切り屑フルート断面が、前記中心線（２６’）と垂直に延びた半径方向内側面（３２）と、前記半径方向内側面（３２）に連なる第１の側面（３４）および反対の第２の側面（３４’）と、を有しており、
   前記半径方向内側面（３２）が、Ｌ１＝０．９５×Ｄ／４～Ｌ１＝１．２×Ｄ／４の範囲内の長さＬ１を有しており、
   前記第１および第２の側面（３４、３４’）がそれぞれ、Ｄ／４～１．３×Ｄ／４の範囲内の長さＬＳ１、ＬＳ２を有しており、
   前記第１および第２の側面（３４、３４’）が、前記半径方向内側面（３２）から半径方向外方の方向に、互いに分岐したことを特徴とする、ドリル本体（４）。
2. 前記半径方向内側面（３２）が、前記中心線（２６’）に関して対称に延びた、請求項１に記載のドリル本体（４）。
3. 前記第１の側面（３４）が、前記半径方向内側面（３２）と垂直に延びた、請求項１または２に記載のドリル本体（４）。
4. 前記第１および第２の側面（３４、３４’）が、前記中心線（２６’）に関して互いに対称に分岐した、請求項１または２に記載のドリル本体（４）。
5. 前記半径方向内側面（３２）と反対の前記第１および第２の側面（３４、３４’）の端部が、Ｌ２＝１．８５×Ｄ／４～Ｌ２＝２．５×Ｄ／４の範囲内で互いに距離Ｌ２で配置された、請求項１から４のいずれか一項に記載のドリル本体（４）。
6. 少なくとも１つの冷媒チャネル（３６、３６’）を備えた、請求項１から５のいずれか一項に記載のドリル本体（４）。
7. ２つの冷媒チャネル（３６、３６’）を備えた、請求項１から６のいずれか一項に記載のドリル本体（４）。
8. 前記冷媒チャネル（３６、３６’）がそれぞれ、前記回転軸（１０）と垂直に延びた前記平面において、Ｄｆ＝０．４×Ｄ^３／５～０．７×Ｄ^３／５の範囲内の直径Ｄｆを有する、請求項７に記載のドリル本体（４）。
9. 前記２つの冷媒チャネル（３６、３６’）がそれぞれ、前記周辺切り屑フルート断面の前記中心線（２６’）から、ｄｃ＝０．２０×Ｄ～ｄｃ＝０．３５×Ｄの範囲内の距離ｄｃに配置された、請求項７または８に記載のドリル本体（４）。
10. 前記周辺切り屑フルート（２２）が、前記ドリル本体（４）の部分的長さに沿った前記周辺切り屑フルート断面に対応する断面形状を有する、請求項１から９のいずれか一項に記載のドリル本体（４）。
11. １×Ｄ～８×Ｄの範囲内の掘削長Ｌを有する、請求項１から１０のいずれか一項に記載のドリル本体（４）。
12. 前記周辺切り屑フルート（２２）が、前記掘削長Ｌの少なくとも半分に沿った前記周辺切り屑フルート断面に対応する断面形状を有する、請求項１１に記載のドリル本体（４）。
13. 前記周辺切り屑フルート（２２）が、前記掘削長Ｌの前端（１６）から０．２５×Ｄ～１×Ｄの範囲内の距離から、前記掘削長Ｌの後端（２４）まで、前記周辺切り屑フルート断面に対応する断面形状を有する、請求項１１または１２に記載のドリル本体（４）。
14. 前記中心切り屑フルート断面が、前記中心切り屑フルート断面の中心線（２６）に沿って、Ｄｐ＝０．７５×Ｄ／２～Ｄｐ＝０．９０×Ｄ／２の範囲内の最大深さＤｐと、前記中心切り屑フルート断面の前記中心線（２６）と垂直に、Ｗ＝０．７５×Ｄ／２～Ｗ＝０．９０×Ｄ／２の範囲内の最大幅Ｗと、を有し、前記最大幅Ｗが、前記中心切り屑フルート断面の前記中心線（２６）に関して対称に延びた、請求項１から１３のいずれか一項に記載のドリル本体（４）。
15. 前記中心切り屑フルート断面が、前記周辺切り屑フルート断面と反対に配置され、前記周辺切り屑フルート断面の前記中心線（２６’）が、前記中心切り屑フルート断面の中心線（２６）と同一線上である、請求項１４に記載のドリル本体（４）。
16. 回転軸（１０）を有し、ドリル本体（４）の前端部（１８）に中心インサートシート（１２）および周辺インサートシート（１４）が設けられた前記ドリル本体（４）と、前記中心インサートシート（１２）に配置され、穴径Ｄの穴の中心部を切削する中心切削インサート（６）と、前記周辺インサートシート（１４）に配置され、前記穴の周辺部を切削する周辺切削インサート（８）と、を備えた金属切削用のドリル（２）であって、
    前記ドリル本体（４）が、請求項１から１５のいずれか一項に記載のドリル本体（４）である、ドリル（２）。
17. 前記中心切削インサート（６）が、Ｄ／４の半径方向切削長で前記穴の軸方向に切削するように構成され、前記周辺切削インサート（８）が、Ｄ／４の半径方向切削長で前記穴の軸半径方向に切削するように構成された、請求項１６に記載のドリル（２）。

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