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JP3071466B2 - ツイストドリル - Google Patents

ツイストドリル

Info

Publication number
JP3071466B2
JP3071466B2 JP7506151A JP50615194A JP3071466B2 JP 3071466 B2 JP3071466 B2 JP 3071466B2 JP 7506151 A JP7506151 A JP 7506151A JP 50615194 A JP50615194 A JP 50615194A JP 3071466 B2 JP3071466 B2 JP 3071466B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
drill
tip
chip
twist
twist drill
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP7506151A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH09501109A (ja
Inventor
ユスト，ヴェルナー
ミュールフリーデル，ディーター
Original Assignee
ケンナメタル ヘルテル アクチェンゲゼルシャフト ウェルクツォイゲ ウント ハルトシュトッフェ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=6896444&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP3071466(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by ケンナメタル ヘルテル アクチェンゲゼルシャフト ウェルクツォイゲ ウント ハルトシュトッフェ filed Critical ケンナメタル ヘルテル アクチェンゲゼルシャフト ウェルクツォイゲ ウント ハルトシュトッフェ
Publication of JPH09501109A publication Critical patent/JPH09501109A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3071466B2 publication Critical patent/JP3071466B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B51/00—Tools for drilling machines
    • B23B51/02—Twist drills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2251/00—Details of tools for drilling machines
    • B23B2251/24—Overall form of drilling tools
    • B23B2251/241—Cross sections of the diameter of the drill
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2251/00—Details of tools for drilling machines
    • B23B2251/40—Flutes, i.e. chip conveying grooves
    • B23B2251/402—Flutes, i.e. chip conveying grooves with increasing depth in a direction towards the shank from the tool tip
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2251/00—Details of tools for drilling machines
    • B23B2251/40—Flutes, i.e. chip conveying grooves
    • B23B2251/406—Flutes, i.e. chip conveying grooves of special form not otherwise provided for
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T408/00—Cutting by use of rotating axially moving tool
    • Y10T408/83—Tool-support with means to move Tool relative to tool-support
    • Y10T408/85—Tool-support with means to move Tool relative to tool-support to move radially
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T408/00—Cutting by use of rotating axially moving tool
    • Y10T408/89—Tool or Tool with support
    • Y10T408/909—Having peripherally spaced cutting edges
    • Y10T408/9095—Having peripherally spaced cutting edges with axially extending relief channel
    • Y10T408/9097—Spiral channel

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Drilling Tools (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はツイストドリル、特に金属を加工するための
ツイストドリルに関する。このようなドリルは通常、シ
ャンクと切断部分とに区別される円筒形の基体を有して
いる。切断部分の周囲には複数のチップ溝が形成され、
該チップ溝はドリルの中心長手軸線もしくはドリルの心
厚を中心として螺旋状に延びておりかつドリル先端を形
成する端面に開口している。ドリル直径の３倍よりも大
きいか又はこれに等しい目標ドリル深さのために規定さ
れているドリルはロングドリルと呼ばれる。したがって
ロングドリルの場合には最小ドリル深さはドリル直径の
３倍である。
ロングドリルの場合には、ドリル直径に対するドリル
長さの比に基づき、所望されないねじり振動が発生する
という問題がある。別の問題はドリル深さが増大する場
合のチップの排出である。穴あけを行なう場合には、ド
リル先端もしくはドリルの主切刃の作用範囲において、
切り取られたチップはすくい面、すなわちチップ溝上面
とドリル穴の内壁との間に丸まり込んで、ほぼ螺旋状の
物体を成す。穴あけ過程が進行するとチップもしくはチ
ップの破片はチップ溝内をドリルシャフト端部に向かっ
て搬送される。この際にチップはすくい面とドリル穴の
内壁との両方を擦る。これに起因する摩擦はチップ排出
速度を減少し、最終的にはチップ詰まりを惹き起す。チ
ップがさらに搬送されることに基づく摩擦力はさらに増
大し、ひいては切断力が著しく上昇し、熱の発生が大き
くなる。この結果としてドリルの主切刃は超比例的に摩
耗する。極端な場合にはチップ詰まりによりドリルが折
れることになる。
自動穴あけ機はしばしば電子的な監視システムと連結
されている。このような電子監視システムは切断力の超
比例的な上昇を、きわめて大きなドリル摩耗の示唆とし
てもしくは切刃欠損として評価し、穴あけ機を停止させ
る。しかしながら実際にはドリル切刃はまだ摩耗しきっ
てはおらず、むしろ、単に機械のスイッチを切るだけで
は克服することのできないチップ詰まりが生じているに
過ぎない場合がある。すなわち、このチップ詰まりを除
くためにはドリル工具は送りなしで引続き回転させら
れ、詰まったチップがチップ溝を介してドリル穴の外へ
排出されなければならない。このあとで穴あけは正常に
続行される。
ドイツ連邦共和国特許第3927615号公開明細書によっ
て公知であるロングドリルの場合には、ねじり振動の問
題は、ドリル心厚を先端からシャンクに向かって増大さ
せることで解決されている。しかしながらこの処置では
チップの排出が妨げられる。何故ならばチップ溝の深さ
がドリル先端から離れるほど減少するからである。これ
を回避するために公知のドリルにおいては、チップ溝の
幅が大きく拡大されている。これは溝幅に対するヒール
幅もしくは副逃げ面の比0.8〜0.9で表現されている。し
かしながらこのチップ溝幅の拡大ではチップ排出の改善
は不十分である。何故ならばチップ溝の深さはドリル先
端から遠くなるほど減少しているからである。したがっ
てドリル先端範囲におけるチップ溝深さに相当する直径
で、ドリル主切刃の作用範囲において形成される円形も
しくは螺旋状のチップは、ドリル先端から遠ざかるほ
ど、すくい面と穴内壁とによって制限されたチップ室に
適合しなくなる。この結果、チップはチップ排出速度を
減じながら次第に強くすくい面と穴の内壁とを擦ること
になる。
さらに公知技術によれば、一方では心厚直径がシャン
クに向かって太くされ、他方ではねじれ角がチップ排出
を改善するために同じ方向に小さくされているツイスト
ドリルも公知である。
ドイツ連邦共和国特許第1106144号公報には、チップ
溝の深さがシャンクに向かって増大するツイストドリル
が開示されている。これによってはチップ排出は搬出さ
れるチップの摩擦の減少に基づき先端から遠い範囲では
改善されるが、ドリルの研ぎ直しに伴うドリルの短縮に
よって、先端範囲、すなわちドリルのチップ形成範囲に
おけるチップ溝深さが元のチップ溝深さに較べて増大す
ることが考慮されていない。研ぎ直しされていないドリ
ルに元々存在していたチップ形成及びチップ排出特性
は、ドリルの研ぎ直しでドリルの短縮が進行するにつれ
て次第に大きく変化する。
これから出発して本発明の課題は前述のチップ詰まり
が抑制されかつ何度も研ぎ直したあとでもチップ形成及
びチップ排出特性が維持されるようにすることである。
この課題はドリルの心厚直径がドリル先端からシャンク
に向かって、少なくともドリル先端に続く切断部の部分
範囲において連続的に小さくされており、この処置に加
えて、すくい面の、チップ形成にとって重要な主チップ
フォーミング範囲がドリル先端から遠ざかるにつれて増
大するチップフォーミング半径を有するように、チップ
溝の横断面の形状もしくはチップ溝の内壁を形成するす
くい面の曲率の経過が設定されていることで解決され
た。心厚直径の減少は必然的にチップ溝深さ、すなわち
穴の内壁と、心厚部に接するすくい面範囲との間の間隔
を拡大する。チップ溝深さの拡大でチップ溝の横断面積
もしくは容積の拡大が生じるが、この横断面積もしくは
容積の拡大は顕著ではなく、実質的にはチップ溝深さが
拡大し、主チップフォーミング範囲の形が変わるにすぎ
ない。ドリル先端の作用範囲において分離されたチップ
は、ドリルの先端範囲におけるチップ溝の深さにほぼ相
応する直径を有している。チップはドリル先端に近い範
囲においてはすくい面と穴内壁との両方を擦るに対し、
チップはドリル先端から遠い穴範囲ではほぼチップ溝の
すくい面だけで、したがって小さな摩擦で案内される。
いまや実質的に穴内壁における摩擦がなくなるので、一
方ではチップを搬送するために費やされる力が減少す
る。チップが小さな抵抗で案内されることにより、チッ
プの制動は阻止もしくは軽減され、これによってチップ
排出速度は実質的にツイストドリルの切断長さ全体に亙
ってコンスタントになり、チップ詰まりは効果的に回避
される。他方では、チップをすくい面の上で小さな摩擦
で案内することは、摩擦による熱の発生を減少させる。
チップフォーミングに主として影響を及ぼすすくい面
の範囲、つまり主チップフォーミング範囲は、最小の曲
率半径を有するすくい面部分である。この、以後チップ
フォーミング半径と呼ぶ最小の曲率半径は本発明によれ
ばドリル先端から遠ざかるほど増大する。この場合に
も、これによって場合により生ぜしめられるチップ溝の
横断面の拡大は決定的ではなく、次のような効果が得ら
れる。すなわち、チップのフォーミングに際しては、チ
ップフォーミング半径が、螺旋状に巻かれたチップの湾
曲度もしくは直径を決定する。チップフォーミング半径
がツイストドリルの切断長さに亙って一定であると仮定
すると、すくい面のチップフォーミング特性は先端から
遠い個所では最適ではなくなる。すなわち、チップフォ
ーミングにはすくい面だけではなく、穴内壁の他に、特
にドリル直径とドリル心厚直径との差とチップフォーミ
ング半径との比も関係する。ドリル先端からの距離の増
大と共に、チップ溝深さ、すなわちチップフォーミング
にとって重要なすくい面部分と穴内壁との間の半径方向
の間隔もしくはドリル直径とドリル心厚直径との間の差
が増大するので、チップフォーミング半径が変らないも
のと仮定した場合に、ドリル先端からの距離が増大する
につれて、前述の寸法比は最適な値からさらに離れた値
をとることになる。数度の研ぎ直しを行なったあとでド
リルの作用範囲を形成することになる、ドリル先端から
離れるチップ溝範囲のチップフォーミング特性は次第に
低下する。
請求項２に記述されているようにチップ溝の横断面の
形状もしくはすくい面の曲率の経過（同様に横断面で見
た）がほぼコンスタントに保たれていることにより、チ
ップ形成特性及びチップフォーミング特性は、研ぎ直し
可能な範囲全体に亙って実質的にコンスタントに保たれ
る。これは特にきわめて高価なドリル、例えば完全硬質
金属ドリルの場合にはコスト的に顕著な利点をもたら
す。周知のようにツイストドリルの研ぎ直しに際しては
ツイストドリルのドリル長さもしくは切断長さはドリル
先端の範囲における材料の除去によって短縮される。チ
ップ溝の横断面の拡大だけを目差して行なわれるチップ
溝の幅の拡大は、ツイストドリルを何度も研ぎ直しする
ことを許さない。何故ならばチップ溝の幅を拡大するこ
とにより、ドリル先端から遠い相応する範囲においては
チップ形成及びチップフォーミングには不適当である、
完全に別のチップ溝横断面形状もしくはすくい面曲率が
存在することになるからである。これに対して本発明の
ドリルの場合にはチップ溝の横断面形状もしくはすくい
面の曲率経過は、有利には穴あけに利用可能な範囲、す
なわちドリル切断部分の長さに亙ってほぼコンスタント
である。したがって各研ぎ直し過程のあとでもツイスト
ドリルの先端範囲においてはチップの形成とフォーミン
グに適したすくい面形状が存在することになる。もちろ
んこれは請求項１に記述したように本発明のツイストド
リルの心厚直径が飛躍的にではなく、連続的に減少する
場合しか達成されない。しかしながらツイストドリル心
厚直径の連続的な減少は必ずしも全切断長さに亙って存
在する必要はない。すなわち、しばしば研ぎ直されかつ
元の長さよりも短くなったドリルは元々大きい穴深さに
達することはできない。チップ排出の問題は穴深さが減
少するにつれて少なくなるので、ドリルのシャンクに近
い切断部分範囲において心厚直径をさらに減少させるこ
とは行なわない方が有利である。しかも、ドリル心厚直
径を減少させることには、きわめて長いドリルの場合に
は安定性の理由から限界がある。
請求項３によれば、前述の寸法比は最大値として4.0
の値をとる。この値はチップフォーミング半径がチップ
溝深さの半分の大きさであると達成される。本発明によ
れば前述の寸法比は4.0と2.7との間で変動することがで
きる。値2.7はチップフォーミング半径がチップ溝深さ
のほぼ3/4に相応していると達成される。前記値範囲内
では満足できるチップフォーミングとチップ排出とが保
証される。有利な形式で、一度選ばれた寸法比は切断長
さもしくはばあいによっては寸法の短い研ぎ直し長さに
亙って維持され、ツイストドリルを研ぎ直した後でドリ
ル先端の作用範囲において同じ幾何学的な比率、ひいて
はチップフォーミング特性が得られるようにすることが
できる。しかしながらドリル先端からの距離が増大する
ことで前記比を縮小することも考えられる。しかしなが
らこの縮小はドリル先端に元来存在していた値の最大40
％を越えないようにしたい。
本発明によるツイストドリルの心厚直径は0.22D〜0.3
5Dの範囲に位置するように選ばれている。この場合、Ｄ
はドリルもしくは切断部分の直径である。値0.22Dはド
リル心厚直径の最小寸法である。ドリル心厚がさらに細
く構成されると、ドリルの折損を覚悟しなければならな
い。これに対し、値0.35Dはチップ溝の下限を表わして
いる。ドリル心厚をさらに太くすると、摩擦の少ないチ
ップの排出という本発明による効果を保証するために
は、チップ溝深さが小さくなりすぎる。ドリル先端から
遠ざがれにつれて心厚直径を減少させることは、それが
100mmのドリル長さに対して0.2mm〜0.8mmになるように
選択されている。本発明によるツイストドリルは完全硬
質ドリルとして構成されていると有利である。
したがってチップ溝の本発明による構成は、ツイスト
ドリルをきわめて広い範囲で研ぎ直しすることも可能に
する。しばしば研ぎ直されて深穴をあけるためには短く
なり過ぎたツイストドリルは、ひきつづき穴深さの短い
穴あけに使用することができる。チップ溝深さを連続的
に拡大しかつチップが溝横断面をほぼ切断長さの全長に
亙って維持することにより、本発明によるツイストドリ
ルは研ぎ直しされて製造長さに比して著しく短くなった
状態でもまだ使用することができる。
さらに、本発明による構成は、ツイストドリルの切断
力の低減をもたらす。切断力の低減は切断材料の負荷の
減少をもたらす。前述のファクタは耐久時間の著しい改
善をもたらす。実験によれば耐久時間は本発明によるド
リルでは従来の２倍もしくは３倍になることが証明され
ている。記述した耐久時間の増大に関連した経済性と生
産性の上昇は明白である。
以下、本発明のツイストドリルの実施例について記述
し、添付の線図を用いて本発明によるドリルの利点を明
らかにする。
第１図は本発明のツイストドリルの側面図。
第２図は第１図のドリルを、概略的に示した、破断し
たドリル心厚と共に示した概略的側面図。
第３図は第１図のIII−III線に沿った断面図。
第４図は第１図のIV−IV線に沿った横断面図。
第５図は第１図のＶ−Ｖ線に沿った横断面図。
第６図は第１図のVI−VI線に沿った横断面図。
第７図は第図から第５図までの横断面を正確に重ねた
拡大図。
第８図は第４図の横断面図にチップを書入れた図。
第９図は第５図の横断面図にチップを書入れた図。
第１図に示されたツイストドリル（以後単にドリルと
呼ぶ）は、シャンク２と切断部分３とに区別されるほぼ
円筒形の基体１を有している。切断部分２の周面には直
径方向で向き合ってチップ溝4,4′が形成されている。
チップ溝は螺旋状にドリルの中心長手軸線５を中心とし
て延びており、ドリル先端６を形成するドリル端面に開
口している。切断部分３自体は２つの区分に分けること
ができる。すなわち、一方の区分はドリル先端６から補
助線７まで延びる有効な区分である。この場合、この区
分は切断部分３の切断長さ８に相当する。切断長さ８を
規定する区分とシャンク２との間には中間区分が配置さ
れている。この中間区分においてはチップ溝4,4′が浅
くなりかつ切断部分３の周面に移行しておりかつこの中
間区分は切断部分３の端部11を形成している。ドリルの
中心長手軸線５は、使用中に矢印12の方向にドリルが回
転する回転中心軸線でもある。
第１図のドリルは通常のツイストドリルの場合のよう
に２つの主切刃13,13′と２つの主逃げ面14,14′とそれ
ぞれ１つの案内ランド16,16′を有する２つの副逃げ面1
5,15′とを有している。主切刃13,13′は仮定した作業
平面17との間に側方逃げ角αを成している。チップ溝4,
4′のねじれ角は有利には切断長さ８全体に亙ってコン
スタントである。
第２図においては、切断部分３は断面したドリル心厚
18と共に示されている。ドリル心厚18の側部を延びる補
助線21は横方向22で測った切断部分３の寸法を表わして
いる。この補助線21は切断部分３の直径23に相応する直
径を有する仮想の包絡円筒の長手方向断面線である。第
２図からはっきり判るように、ドリル心厚18はドリル先
端６からシャンク２に向かって連続的に先き細になって
いる。したがってドリル心厚直径24は切断部分３の先端
に近い範囲では切断部分３のシャンクに近い範囲よりも
大きい。ドリル心厚の先き細りはドリル心厚直径24が10
0mmの長さに亙って0.2〜0.8mm減少するように選択され
ている。切断部分３の端部11はドリル直径23の1.5倍で
ある長さを有している。
第３図から第５図までの横断面図においては、断面さ
れた切断部分を取囲む円は切断部分の円筒周面の包絡線
26である。第３図から第５図までからはっきり判るよう
にドリル心厚直径34は、ドリルの先端範囲における横断
面（第１図のＶ−Ｖ線）を示す第５図から、切断部分３
のシャンクに近い範囲の横断面（第１図の線III−III）
を示す第３図に向かって減少する。この減少はチップ溝
深さ27の増大をもたらす。チップ溝深さ27は図面を見や
すくするために両方のチップ溝4,4′の一方のチップ溝
４だけに示してある。第３図から第５図までと第６図と
からはすくい面9,9′の曲率経過が判る。すくい面は案
内ランド16,16′の、副切刃28,28′を形成する前方の縁
から発して湾曲してほぼ半径方向内方へ中心長手軸線５
に向かって延び、切断部分３の中心でドリル心厚に接す
る。そこからすくい面はほぼ同じ湾曲度で再び半径方向
外方へ延び、湾曲反転点31において湾曲方向を変える。
すくい面9,9′の、湾曲反転点31から半径方向外方に延
びる範囲は、工作物から分離されたチップの形には実質
的に影響を及ぼさない。この範囲は通常はヒールエッジ
除去部と呼ばれかつ製作技術的に必要とされる。
すくい面9,9′の曲率経過は横断面で見て楕円32（第
６図）の部分孤と見なすことができる。この場合、楕円
32の縦軸33はドリルの中心長手軸線５に対してほぼ半径
方向に向けられている。しかしながら、すくい面4,4′
の曲率経過を円弧に近づけることもできる。
さらに第３図から第５図には、ドリル心厚18に境界を
接し、チップフォーミングにとってかつ特にチップの曲
率半径にとって重要である主チップフォーミング範囲34
がチップフォーミング半径35と呼ぶ曲率半径を有し、こ
の曲率半径が第５図から第３図に向かって増大している
ことが示している。したがってチップフォーミングにと
って重要であるすくい面9,9′の半径はこのチップフォ
ーミング半径35である。チップフォーミング半径35はド
リル先端６からの距離が増大するにつれて増大する。換
言すれば主チップフォーミング範囲34の湾曲は平らにな
る。
第７図においては第３図から第５図までの横断面が正
確に重ねられかつ拡大されて示されている。個々の曲線
は第１図の断面線に相応して符号III,IV及びＶで示して
ある。この図からもドリル心厚直径24の減少が明らかで
ある。さらにこの図からはチップ溝深さ27の増加とこれ
に伴うチップ室36の横断面の拡大の他に、チップ室36が
付加的に拡大されていることが判る。この拡大は、案内
ランド16,16′に続くすくい面範囲がドリル先端６から
の距離が増すにつれてさらに内方へ膨らむことによって
生じる。これによって得られる横断面増加37は、横断面
線IIIとＶとによって制限された、ほぼ鎌形の、案内ラ
ンド16,16′からほぼドリル心厚18まで延びる面セグメ
ントに相応する。しかしながらこの横断面増加37はあと
で記述するように本発明のツイストドリルにとっては順
位的に下位の意義しか持たない。さらに第７図からは、
ヒールエッジ除去部の経過、すなわち湾曲反転点31から
半径方向外方へ延びるすくい面範囲の経過が、ドリル先
端６からの距離が増大すると共にどのように変化してい
るかが判る。この変化は主として製作技術的に与えら
れ、ドリルのチップ排出特性にもチップフォーミング特
性にも大きな影響はもたない。もちろん、前記変化によ
って冷却液の供給は改善される。ドリル先端６からの距
離が増大するにつれて変化するヒールエッジ除去部の経
過に基づき溝4,4′は拡大する。この拡大は、チップ溝
4,4′のねじれ方向42に対して横方向で測ったチップ溝
幅41が示されている第１図からも明らかである。チップ
溝幅４はシャンク２に向かって増大するので、第１図で
見て隣接するチップ溝4,4′のチップ溝幅41は異なる。
シャンク側に近いチップ溝範囲はより大きなチップ溝幅
41を有している。
次に本発明によるドリルの作用形式を第８図と第９図
とを用いて説明する。第８図においてはドリル先端６の
作用範囲、すなわち第１図の断面線Ｖ−Ｖに相応する範
囲におけるチップ形成が概略的に示されている。ドリル
が矢印12の方向に回転すると、第８図においてほぼ中心
線43の方に延びる主切刃13,13′によりチップ44が分離
される。このチップ44は矢印12の方向でドリルの回転が
進行するとすくい面9,9′に沿って移動し、すくい面9,
9′の湾曲に基づき矢印45の方向に変向されかつ螺旋状
に変形される。チップ44の外側の湾曲にとって重要なす
くい面9,9′の範囲は、ドリル心厚18に境界を接する主
フォーミング範囲34である。この範囲は全すくい面9,
9′の最小の曲率半径、すなわちチップフォーミング半
径35を有し、チップ44をもっとも強く変向する。チップ
44は内周において、第８図と第９図とに圧縮線46で示さ
れているように圧縮される。チップは穴あけ深さが大き
くなるにつれて作用部位、すなわちドリルの先端範囲か
らドリルのシャンク２に向かって移動させられる。チッ
プ溝9,9′もしくはチップ室36の、ドリル先端から遠い
前記範囲においては心厚直径24、ひいてはチップ溝深さ
27は大きくなっている。第８図に示されているように、
先端範囲において主チップフォーミング範囲34に与えら
れている曲率により、チップ44には相応する湾曲が与え
られ、チップ44はこの湾曲にほぼ相当するチップ直径47
を有するようになる。ドリル先端６から遠ざかるにつれ
てチップ溝深さ27とチップ直径47との差は目に見えて大
きくなる。この結果、チップもしくはチップ破片は、先
端から遠い範囲では、第８図と第９図の包絡線26に相当
する穴内壁にもはや接触しなくなるかもしくはこの穴内
壁を擦らなくなる（第９図）。むしろこの場合には案内
面としてはチップ44の外周と接触するすくい面範囲だけ
が用いられる。したがってドリル先端から遠いチップ溝
範囲においては、チップ44の案内は実質的にチップ44の
外周と接触するすくい面範囲（第９図参照）でしか行な
われない。この結果、チップ排出に対する抵抗はチップ
発生個所から遠ざかるほど小さくなる。したがって公知
の付随現象、すなわち、切断力とドリル及び工作物の温
度の上昇を伴うチップの圧縮は効果的に回避される。
本発明のドリルは何度も研ぎ直しすることができる。
何故ならば本発明のドリルは実質的にその全切断長さ８
にわたって、元の先端範囲に相応するチップ溝4,4′も
しくはチップ室36の横断面形状を有しているからであ
る。例えばドリルが第１図のIV−IV線に相当する残留長
さまで研ぎ直された場合には、第９図に示された横断面
形状にほぼ相応するドリルの横断面形状が達成される。
もちろん、形成されたチップ44は第８図に示したように
穴壁（零線26）に接触することにはなるであろう。すな
わち、フォーミング特性にとって重要な主チップフォー
ミング範囲34のチップフォーミング半径35はシャンク２
に向かって増大しているので、発生するチップ44は相応
に大きな外側湾曲、ひいては相応に大きなチップ直径47
を有することになる。このチップ直径47は第９図におけ
るチップ溝深さ27に相当する。
ドリル直径23（Ｄ）とドリル心厚直径24（DK）との差
は、チップ溝深さ27の２倍に相当する。したがってチッ
プ溝深さはＤ−DK/2で得られる。チップ44が所定のチッ
プ溝深さ27を有するチップ室36に適合するようにチップ
フォーング半径35はチップ溝深さのほぼ半分、すなわち
Ｄ−DK/4でなければならない。これよりも小さいチップ
フォーミング半径35（RF）は不都合である。何故ならば
この場合には穴内壁とすくい面9,9′との協働はもはや
保証されないからである。しかしRFはより大きな値を有
することができる。上限としてはＤ−DK/2.7であるチッ
プフォーミング半径RFmaxが設定されている。
線図１と２はツイストドリルの切断力と回転モーメン
トとの関係を、穴深さに関連して表わしている。線図１
は公知技術によるドリル（工具１）における関係を示し
ている。この線図１から判るように切断力及び判断力と
相関関係にある回転モーメントはほぼ40mmの穴深さから
はゆっくりと増大し、ほぼ45mmの穴深さから飛躍的に上
昇する。
本発明によるドリル（工具２）を用いた同様の実験は
線図２に示されている。この線図からはっきり判るよう
に、一方では判断力も回転モーメントも明らかに線図１
の比較値の下にあり、このパラメータの上昇は穴深さが
大きい場合にも発生しない。この場合には実質的に全切
断長さもしくは穴深さに亙って一定の切断力と一定の回
転モーメントが発生する。
実験条件と使用した種々の材料は以下の表に記載した
通りである。
工作物：乗用車の車輪保持体 材 料 45M5UA21)硬度:269HB2) 穴直径 11mm 穴深さ:55mm 機械：スピンドルを通して加工中心に冷却媒体を供給 冷却媒体圧 18バール 切断データ： 回転数： 2315 1/min 切断速度： 80 m/min 送り速度： 695 mm/min 回転あたりの送り:0.3mm 工具1:4つの案内ランドを有し、一般的なチップ溝幾
何学的形状を有し、したがってドリル先端からチップ溝
切上がりまで一定の心厚直径とチップ溝プロフィールを
有する完全硬質金属製の冷却通路ドリル 切断材料：使用範囲P40のPVD3)コーティングされた硬
質金属 ドリル先端の研削:EP0249104A1号明細書に相応 心厚直径:3.22mm チップフォーミング半径 2.7mm 比（Ｄ−DK）/RS:2.9 工具2:4案内ランドを有し、本発明によるチップ溝幾
何学的形状を有する完全硬質金属製の冷却通路ドリル 切断材料：使用範囲P40のPVD3)−コーティングされた
硬質金属 ドリル先端切削:EP0249104A1号明細書に相応 ドリル先端における心厚直径:3.2mm チップ室切り上がりにおける直径:3.0mm ドリル先端のチップフォーミング半径:2.0mm チップ室切上がりのチップフォーミング半径:2.5mm ドリル先端における 比（Ｄ−DK）/RS:3.9 チップ室切上がりにおける 比（Ｄ−DK）/Rs:3.2 １）フランスAVNOR−材料基準 ２）ビンネル硬さ ３）プラズマ−バポールデボジション
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミュールフリーデル，ディーター ドイツ連邦共和国 Ｄ―91320 エーバ ーマンシュタット アルトヴァイアーシ ュトラーセ 23 (56)参考文献 特開 平５−277819（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−84807（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23B 51/00 B23B 51/02

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ツイストドリル、特に金属用のツイストド
    リルであって、 −シャンク（２）と切断部分（３）とに分けられる、ほ
    ぼ円筒形の基体（１）を有し、基体（１）の中心長手軸
    線（５）がツイストドリルの回転軸線を成しており、 −切断部分（３）の円筒周面に形成され、シャンク
    （２）からドリル先端（６）まで一貫して螺旋状に延
    び、それぞれ１つのチップ室（36）を形成する複数のチ
    ップ溝（4,4′）を有しており、−ツイストドリルの心
    厚直径がドリル先端（６）からシャンク（２）に向かっ
    て、少なくとも、ドリル先端に続く部分範囲において連
    続的に減少している 形式のものにおいて、 すくい面（9,9′）の、チップフォーミングにとって重
    要な主チップフォーミング範囲（34）が、ドリル先端
    （６）から離れるにつれて増大するチップフォーミング
    半径（35）を有するように、チップ溝（4,4′）の横断
    面形状もしくはチップ溝の内壁を形成するすくい面（9,
    9′）の曲率経過が設定されていることを特徴とする、
    ツイストドリル。
  2. 【請求項２】切断部分（３）の、穴あけに有効でかつド
    リルの切断長さ（８）を規定する範囲の、ドリル先端
    （６）からシャンク（２）に向かって延びる少なくとも
    部分範囲において、チップ溝（4,4′）の横断面形状も
    しくはチップ溝（4,4′）の内壁を形成するすくい面
    （9,9′）の曲率経過がほぼコンスタントである、請求
    項１記載のツイストドリル。
  3. 【請求項３】Ｄがドリル直径（23）、DKがドリル心厚直
    径（24）、RSがチップフォーミング半径（35）である場
    合に、比（Ｄ−DK）:RSが2.7と4.0との間の値を有して
    いる、請求項１又は２記載のツイストドリル。
  4. 【請求項４】比（Ｄ−DK）:RSが前記切断長さ（８）の
    少なくとも１部分に亙ってコンスタントである、請求項
    ３記載のツイストドリル。
  5. 【請求項５】比（Ｄ−DK）:RSの値が前記切断長さに亙
    って、ドリル先端（６）の範囲における前記比の値に較
    べて最大40％小さく選ばれている、請求項３記載のツイ
    ストドリル。
  6. 【請求項６】ドリル心厚直径（24）が0.22Dから0.35Dの
    範囲にある、請求項１から５までのいずれか１項記載の
    ツイストドリル。
  7. 【請求項７】ドリル心厚直径（24）の先細りが100mmド
    リル長さに関し、0.2mmから0.8mmである、請求項１から
    ６までのいずれか１項記載のツイストドリル。
  8. 【請求項８】ツイストドリルが完全硬質金属ドリルであ
    る、請求項１から７までのいずれか１項記載のツイスト
    ドリル。
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