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JPH0919814A - ドリル工具 - Google Patents

ドリル工具

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Publication number
JPH0919814A
JPH0919814A JP8158569A JP15856996A JPH0919814A JP H0919814 A JPH0919814 A JP H0919814A JP 8158569 A JP8158569 A JP 8158569A JP 15856996 A JP15856996 A JP 15856996A JP H0919814 A JPH0919814 A JP H0919814A
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JP
Japan
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section
drill
drill body
chip
tool according
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JP8158569A
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JP3910235B2 (ja
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Lothar Fauser
ファウザー ロタール
Siegfried Bohnet
ボーネート ズィークフリート
Sebastian Ebenhoch
エーベンホーホ ゼバスティアン
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BARTA AG
VARTA AG
Original Assignee
BARTA AG
VARTA AG
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Publication date
Application filed by BARTA AG, VARTA AG filed Critical BARTA AG
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Publication of JP3910235B2 publication Critical patent/JP3910235B2/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B51/00—Tools for drilling machines
    • B23B51/04—Drills for trepanning
    • B23B51/0486—Drills for trepanning with lubricating or cooling equipment
    • B23B51/0493—Drills for trepanning with lubricating or cooling equipment with exchangeable cutting inserts, e.g. able to be clamped
    • 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
    • Y10T408/44—Cutting by use of rotating axially moving tool with means to apply transient, fluent medium to work or product
    • Y10T408/45—Cutting by use of rotating axially moving tool with means to apply transient, fluent medium to work or product including Tool with duct
    • Y10T408/455—Conducting channel extending to end of Tool
    • 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
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    • Y10T408/00—Cutting by use of rotating axially moving tool
    • Y10T408/89—Tool or Tool with support
    • Y10T408/905—Having stepped cutting edges
    • Y10T408/906—Axially spaced
    • 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
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    • 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
    • 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
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    • Y10T408/9095—Having peripherally spaced cutting edges with axially extending relief channel
    • Y10T408/9097—Spiral channel

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Drilling Tools (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 切りくずの排出が支障なく行われるように
し，ドリル作業中に生ずる合成半径方向力による弾性曲
げ変形に抵抗するドリル本体の剛性を著しく大きくす
る。 【解決手段】 各切りくず排出スペース１４は軸方向に
隣接している３つの区分に分割されている。第１の区分
I においては，切りくず排出スペースはほぼ直線状の
溝又は斜めの溝であり，第２の区分 II においては，切
りくず排出スペースは，その全長にわたってドリル本体
の縦軸線を中心として９０゜よりも小さいねじり角度で
らせん状にねじられている。第３の区分 III において
は切りくず排出スペースは再びほぼ直線状の溝として形
成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，特に金属材料のた
めのドリル工具であって，ほぼ円柱状のドリル本体を有
し，このドリル本体は，一方の端部である固定端部に同
軸的な締め込みシャンクを有しており，かつ他方の端部
である切刃端部にチップを備えている形式のものに関す
る。ドリル本体の外周面には，少なくとも１つの切りく
ず排出スペースが形成されており，この切りくず排出ス
ペースはドリル本体の切刃端部の端面に開いており，こ
の端面からドリル本体の全長に沿って固定端部の領域に
まで延びている。２つあるいはそれ以上の切りくず排出
スペースが設けられている場合には，これらの切りくず
排出スペースはドリル本体の縦軸線の両側に位置せしめ
られている。
【０００２】
【従来の技術】２つの切りくず排出スペースを有してい
るこのような形式のドリル工具は例えば米国特許第 5,0
49,011 号明細書に記載されている。このドリル工具に
おいては，チップは，ドリル本体の切刃端部のところで
２つの切りくず排出スペースの領域に形成されているチ
ップ座に取り付けられる。チップは周辺に複数の切刃を
有している板状のチップとして構成されていて，中央に
貫通孔を有しており，固定ねじによってドリル本体に取
り外し可能に固定される。一方のチップはドリル本体の
半径方向で外方に位置せしめられていて，主切刃の半径
方向で外側のコーナがドリル本体の外周面から半径方向
に突出している。これに対し他方のチップは，一方のチ
ップの突出している主切刃コーナの作業軌跡円の内側に
位置せしめられている。ドリル作業中にドリル本体の切
刃端面のところのチップの切刃に作用する切削力は合成
半径方向力を生ぜしめる。この合成半径方向力はドリル
工具の回転軸線から半径方向で外方に向いており，チッ
プに対して特定の角度で半径方向に向いている。この特
定の角度は，切刃の幾何学的条件及びチップの取り付け
位置に関連して左右される角度である。この合成半径方
向力が生ぜしめられること，並びにその方向について
は，前述の米国特許明細書に記載されている。この合成
半径方向力は，ドリル本体の切刃端面で作業しているチ
ップの主切刃に対してほぼ横方向に向いており，ドリル
作業中に曲げモーメントをドリル本体に及ぼす。この曲
げモーメントの大きさは，ドリル本体の固定端部から切
刃端部へ向かう距離（てこ腕の長さ）が増大するにつれ
て増大する。したがって長いドリル工具の場合には，こ
の曲げモーメントはかなり大きくなる。
【０００３】公知のドリル工具においては，ドリル本体
の縦軸線の両側で軸方向に設けられている切りくず排出
スペースは，直線状の溝であって，ドリル本体の縦軸線
に対して平行である。これらの切りくず排出スペースは
当然のことながらドリル本体の強度を幾分か弱める。ド
リル作業中に生じる合成半径方向力はドリル本体の面積
慣性モーメントの主軸線に対して斜めに向いているの
で，ドリル本体をある程度弾性変形させる。したがっ
て，ドリル切削された孔の直径は，ドリル本体が変形せ
しめられない場合に半径方向で外側に位置しているチッ
プの外側の切刃コーナが画く作業軌跡円の理論的直径よ
りも幾分か大きくなる。公知のドリル工具においてはこ
の現象が利用されて，ドリル工具を引き抜く際に孔の壁
面に傷がつくことが回避されている。しかしながら，特
にドリル本体が極めて長い場合に，ドリル作業中に生じ
るドリル本体の弾性曲げ変形の程度が不都合に大きくな
る場合がある。また，合成半径方向力の向き及び大きさ
によっては，ドリル切削された孔の直径が理論的直径に
相当する値よりも小さくなることもあり得る。
【０００４】例えば米国特許第 3,966,349 号明細書に
は，ドリル作業中に生じた合成半径方向力をドリル切削
された孔の壁面内に導き得るような箇所においてドリル
本体の外周面に，硬質金属製の条片状の支持部材を設け
ることが記載されている。しかしながらこのような支持
部材は高価であって，ドリル直径が比較的に小さい場合
には実施することができない。
【０００５】米国特許第 4,149,821 号明細書には，別
の提案として，ドリル工具の切刃を適当に幾何学的に設
計することによって，ドリル作業中にどのような合成半
径方向力も生じないようにすることが記載されている。
しかしながら，なかんづく経済的な理由から，多数のチ
ップを使用することは好ましくないので，１セットのド
リル工具のすべてのドリル直径の場合に合成半径方向力
の生成を回避することは，実地において極めて困難であ
る。ヨーロッパ特許庁特許出願公開第 0 613 746 号明
細書に記載されている基本的に類似しているドリル工
具，すなわちやはり合成半径方向力を補償するように切
刃の幾何学的形状が設計されているドリル工具の場合
も，同じことである。ドリル本体がドリル切削された孔
から引き出されるときに，外周面のチップがまだ回転し
ている場合には，合成半径方向力が切刃に生じて，切刃
コーナの半径方向の変位を生ぜしめ，ドリル切削された
孔の端部の直径が小さくなる。
【０００６】この変位を減少させるために，ドリル本体
の縦軸線の両側に位置せしめられている２つの切りくず
排出スペースを，ドリル本体の固定端部までの全長にわ
たって，完全にらせん状に形成することが行われてお
り，この場合ドリル本体の軸方向長さに沿った２つの切
りくず排出スペースのそれぞれのねじり角は少なくとも
１１０゜である。切りくず排出スペースをこのように完
全にらせん状にすることは，ドリル本体のほかにドリル
切削された孔を弱くし，また完全にらせん状の切りくず
排出スペースの傾斜角度を，１セットのすべての長さの
ドリル工具において変化させ，各長さのドリル工具にお
いて，合成半径方向力が，ドリル本体の固定端部におけ
る最大及び最小の面積慣性モーメントの軸線の向きに対
して所望の角度位置になるようにしなければならない。
【０００７】最初に述べた米国特許第 5,049,011 号明
細書に記載されているドリル工具は，米国特許第 4,56
3,113 号明細書に記載されている類似のドリル工具と同
じように，ドリル本体の縦軸線に対して平行な直線状の
溝として構成された切りくず排出スペースを有している
が，なかんづく切りくずの運動を助けるという目的で，
切りくず排出スペースがらせん状にねじられているドリ
ル工具もある。
【０００８】このように完全にらせん状の切りくず排出
スペースを有するドリル工具は，直線状の切りくず排出
スペースを有するドリル工具と比較して，切りくず排出
経路が長く，ドリル本体を著しく弱くすることは別にし
ても，次のような大きな欠点を有している。すなわち，
直径が所定の値である１セットのドリル工具の場合に，
合成半径方向力によって生ずるドリル本体の弾性的曲げ
変形がドリル工具の長さに応じて著しく変動する。それ
は，面積慣性モーメントを含む慣性力の主軸線の角度位
置が，切りくず排出スペースのらせん状のねじりに応じ
て，ドリル本体の軸方向に回転していき，その結果，切
りくず排出スペースの基部におけるドリル本体の面積慣
性モーメントの慣性力の主作用向きに対する合成力の向
きが，その都度の切りくず排出スペースの端部が位置す
る外周面上の点に関連しているからである。ドリル本体
の固定点における面積慣性力の主軸線に対する合成半径
方向力の角度位置は，ドリル作業中にドリル本体の切刃
端部に生じる弾性的な半径方向変位の向き及び大きさを
決定するので，基本的な構造は同じであるが，長さがわ
ずかにしか異なっていないらせん状溝付きのドリル工具
のドリル切削の結果が著しく異なることがある。このよ
うならせん状の溝を有するドリル工具の例は，ヨーロッ
パ特許庁特許出願公開第 0 589 333 号明細書及びヨー
ロッパ特許庁特許第 0 118 035 号明細書に記載されて
おり，これらのドリル工具のうち若干のものはチップの
ためのらせん状に延びる内部冷却剤ダクトを有してい
る。しかしながらこのような冷却剤ダクトは複雑であ
り，制作費が高価である。
【０００９】当業界においては，ドリル本体がチップ座
の領域に直線状の又はわずかに斜めの溝として形成され
た切りくず排出スペースを有しており，これに接続して
いる著しくねじられた切りくず排出スペース区分がドリ
ル本体の固定領域にまで延びているドリル工具も知られ
ている。ねじられた区分自体は，種々のらせん傾斜角の
小区分に分割しておくことができる。このようなドリル
工具も，上述のような欠点を有している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は，切りくずの排出が支障なく行われるように
し，ドリル作業中に生ずる合成半径方向力による弾性曲
げ変形に抵抗するドリル本体の剛性を著しく大きくする
ことである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に，本発明によれば最初に述べた形式のドリル工具にお
いて，ドリル作業中に生ずる合成半径方向力による弾性
曲げ変形に抗するドリル本体の剛性を増大させる手段と
して，ドリル本体の切りくず排出スペースが特別に構成
された。
【００１２】詳細に述べると，各切りくず排出スペース
は軸方向に隣接している３つの区分に分割され，ドリル
本体の切刃端部の端面に隣接してチップ座を有している
第１の区分においては，切りくず排出スペースはほぼ直
線状の溝又は斜めの溝であり，第１の区分に隣接する第
２の区分においては，切りくず排出スペースは，その全
長にわたってドリル本体の縦軸線を中心として９０゜よ
りも小さいねじり角度で部分的にらせん状にねじられて
いて，この部分的にらせん状である第２の区分における
ねじり角度は，隣接の第３の区分に接続する終端部にお
ける面積慣性モーメントの主軸線が少なくともほぼ合成
半径方向力の方向に向くように，定められており，隣接
の第３の区分においては切りくず排出スペースは再びほ
ぼ直線状の溝として形成されているようにした。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の有利な実施の形態は，請
求項２から請求項１８までに記載したとおりである。
【００１４】
【実施例】以下においては，図面に示した実施例に基づ
いて本発明の構成を具体的に説明する。
【００１５】図示のドリル工具は，鋼その他の金属材料
並びにプラスチックなどから成る工作物に孔を形成する
ために使用されるものである。このドリル工具はほぼ円
柱状の鋼製ドリル本体１を有しており，このドリル本体
は一方の端部である固定端部に同軸的な円柱状締め込み
シャンク２を有しており，この締め込みシャンクは一方
の側において同軸的な大径の環状フランジ３に接続して
おり，環状フランジは切頭円すい面５を介してドリル本
体１に結合されている。締め込みシャンク２は通常の締
め込み用の平面部６を有している。
【００１６】円柱状のドリル本体１には，切刃端部４の
領域において，硬質金属から成る２つのチップ７・８が
取り付けられている。図示の実施例においては，チップ
はほぼ方形の，周辺に複数の切刃を有しているチップで
あって，その貫通孔を通る固定ねじ９によって，ドリル
本体１に取り外し可能に固定されている。各チップ７・
８はいわゆる正のチップとして切頭四角すい体の形状に
構成されており，２つのほぼ溝状の切りくず排出スペー
ス１４・１５の側壁１２・１３（図５）に形成されてい
るポケット状の凹所としてのチップ座１０・１１に取り
付けられている。切りくず排出スペースは，ドリル本体
の縦軸線１６（図３）の両側に形成されていて，それぞ
れドリル本体１の切刃端面１７に開いており，そこから
環状フランジ３の領域の基部１８まで延びている。
【００１７】各チップはその広い方の面の周辺に，１対
ずつ平行になっている４つの切刃を有しており，これら
の切刃は磨滅するとチップを９０゜ずつ回して取り付け
ることによって順次に使用され，作業位置にある主切刃
は符号７ａ及び８ａで示されていて，ドリル本体１の切
刃端面１７において半径方向に突出している。特に図３
及び図５に示すように，チップ７・８はドリル本体１の
縦軸線１６からの半径方向の位置が互いに異なってい
て，半径方向で外方に位置しているチップ７の主切刃７
ａの半径方向で外方のコーナ７ｂはドリル本体１の外周
面から半径方向に突出しており，半径方向で内方に位置
している他方のチップ８の主切刃８ａはドリル本体の縦
軸線１６と交差しているか，あるいはその直ぐ近くを延
びていて，チップ７の主切刃の半径方向で外方のコーナ
７ｂの作業軌跡円の内部に位置している。両方のチップ
７・８は，米国特許第 5,049,011 号明細書に記載され
ているような軸方向角度及び半径方向角度で取り付けら
れている。
【００１８】ドリル工具が加工作業を行っている場合，
主切刃７ａ・８ａは切削力に対する反作用力を受ける。
切刃の幾何学的形状に応じて，これらの反作用力はドリ
ル本体の縦軸線１６から，２つのチップ７・８の，ほぼ
共通の直径線上に位置する主切刃７ａ・８ａに対してほ
ぼ横方向の半径方向で外方に向いた合成半径方向力Ｆを
生ぜしめる。この合成半径方向力の，図５〜図７の座標
系Ｘ―Ｙにおける正確な角度位置は，切刃の幾何学的形
状とチップ７・８の取り付け位置とによって決まる。こ
のデカルト座標系Ｘ―Ｙはドリル本体の縦軸線１６をＺ
座標軸とするものであって，Ｙ座標軸は主切刃７ａ・８
ａをほぼ含む直径線上に位置している。切削ドリル作業
中にドリル本体１の切刃端部４に作用する合成半径方向
力Ｆはドリル本体１に曲げモーメントを作用させる。こ
の曲げモーメントは，ドリル本体の切刃端面１７から固
定端部に向かって増大し，切りくず排出スペース１４・
１５の基部１８において最大値になる。この曲げモーメ
ントはドリル本体１をある程度横方向に曲げ変形させ，
これによって，半径方向で外方のチップ７の主切刃の半
径方向で外方のコーナ７ｂが図５の矢印ｆの方向にずれ
動く。ドリル工具の長さが短い場合には，この効果を利
用して，ドリル工具をドリル切削された孔から引き抜く
際に孔の壁面に傷がつくことを防止することができる。
しかしながら，特にドリル工具が長い場合には，ドリル
切削された孔の精度に不都合な影響が出ることがある。
ドリル作業中のドリル本体の弾性曲げ変形を実地におい
て無視することのできる最小限にまで減少させるため
に，以下の手段がドリル本体に設けられている。
【００１９】両方の溝状の切りくず排出スペース１４・
１５は図２及び図４に示すようにそれぞれ３つの区分 I
・II 及び III に分割されていて，各区分において切り
くず排出スペースは互いに異なって形成されている。
【００２０】切りくず排出スペースの第１の区分 I は
ドリル本体１の切刃端面１７から始まり，チップ７・８
を軸方向でわずかに越えたところまで延びている。この
区分I においては，頂点がドリル本体の縦軸線１６に向
いた方形の溝として形成されている切りくず排出スペー
ス１４・１５は，ほぼ直線状に延びており，その側壁１
２・１２ａ及び１３・１３ａはドリル本体の縦軸線１６
に対してほぼ平行になっている。切りくず排出スペース
１４・１５が第１の区分 I においてわずかに斜めに延
びていて，ドリル本体の縦軸線１６に対してわずかな軸
方向角度を形成しているようにすることも可能である。
チップ座１０・１１を形成されている側壁１２・１３は
平らであり，ほぼドリル本体１の直径面に配置されてい
る。チップ座１０・１１を形成しているポケット状の凹
所は，チップ７・８の頂面が側壁１２・１３と同一の平
面を形成するか，あるいはこれらの側壁を越えてわずか
に突出するように，形成されている。他の２つの側壁１
２ａ・１３ａも，半径方向で内方のチップ８に近い側壁
１３ａにおいて示されているように，平らな面にするこ
とができる。しかしながら，側壁１２ａにおいて示され
ているように，凹面に湾曲させることもできる。
【００２１】第１の区分 I に軸方向で直接に隣接して
いる第２の区分 II においては，両方の切りくず排出ス
ペース１４・１５は部分的にねじられている。半径方向
で外方のチップ７を有している切りくず排出スペース１
４の展開図である図４から分かるように，ドリル本体の
縦軸線１６を含む直径面に対するねじりの傾斜角度２０
は，１５゜であり（ドリル本体の直径は２４mm），この
傾斜角度は，区分 IIの軸方向長さにわたって，切りく
ず排出スペース１４・１５の図１で見て時計回り方向の
ほぼ３０゜のねじり角度に相当するものである。普通の
孔直径に対する傾斜角度２０は一般にほぼ５゜から３０
゜の範囲であり，区分 II の軸方向長さにわたる切りく
ず排出スペース１４・１５のねじり角度は普通はほぼ１
０゜から６０゜の範囲である。しかしながら，部分的に
ねじられた区分 II の長さにわたっての切りくず排出ス
ペースのこのねじり角度は，どのような場合でもドリル
本体１の外周面に沿って９０゜よりも小さい。このこと
は，図５のドリル本体１２の端面図と，区分 II の終わ
りにおける図７の横断面図とを比較すれば明らかであ
り，図７においてねじり角度は符号２１で示されてい
る。
【００２２】部分的にねじられた区分 II の軸方向長さ
にわたるねじり角度の正確な大きさは，切りくず排出ス
ペース１４・１５の形状とドリル本体１の形状によって
左右される。このねじり角度は次のように選択される。
すなわち，部分的にねじられた区分 II の端部におい
て，ドリル本体１を曲げるように作用する面積慣性モー
メントの主軸線０―０（図７）が，ドリル本体の縦軸線
１６を中心として，ドリル作業中に生ずる図５の合成半
径方向力Ｆの角度位置に少なくともほぼ相当する角度位
置に回転せしめられているように，選択される。ドリル
本体１は，部分的にねじられた区分 II に接続している
区分 III においては，慣性力の主軸線０―０つまり最
大の面積慣性モーメントの方向での曲げ変形に対して最
大の剛性を有しているので，このように面積慣性モーメ
ントの慣性力の主軸線が合成半径方向力Ｆの方向に合わ
されることによって，ドリル作業中に生ずる半径方向で
外方のチップの主切刃の半径方向で外方のコーナ７ｂの
半径方向のずれ動きは最小限になり，いずれにせよ極め
てわずかであって，ドリル作業の達成可能な精度に不都
合な影響を及ぼすことはない。
【００２３】部分的にねじられた区分 II の端部におけ
る切りくず排出スペース１４・１５に対する慣性主軸線
０―０の正確な角度位置は計算するか又は実験によって
確かめることができる。切刃の幾何学的形状及びチップ
７・８の取り付け位置によって変化する合成半径方向力
Ｆの向きについても同じことである。
【００２４】部分的にねじられた区分 II において，両
方の切りくず排出スペース１４・１５は，直線状の溝を
付けられた第１の区分 I の平らな側壁１２・１３に隣
接して，それぞれらせん状に湾曲せしめられた条片状区
域１２′・１３′を有しており，これらの条片状区域は
ドリル本体１の外周面のところから始まっていて，長さ
方向に対して横方向に平らである。条片状区域１２′及
び１３′の内縁に半径方向に続いたところで，両方の切
りくず排出スペース１４・１５は区分 II において，例
えば図６に示すように，ほぼだ円形に湾曲せしめられて
おり，この場合図６の鎖線２３はだ円の形状を補完する
ものである。
【００２５】部分的にねじられた区分 II に軸方向で隣
接する区分 III （図２・図４）において，両方の切り
くず排出スペース１４・１５は直線状の溝を付けられて
いて，ドリル本体の縦軸線１６に対して平行になってい
る。第２の区分 II においてらせん状にねじられた平ら
な条片状区域１２′及び１３′は，第３の区分 IIIにお
いては連続して条片状区域１２″及び１３″として直線
状に延びている。また区分 III においては，切りくず
排出スペース１４・１５は，図７に示すように，やはり
だ円形の横断面形状を有している。
【００２６】切りくず排出スペース１４・１５は区分 I
II において直線状の溝であり，ドリル本体１の直径は
一定不変であるので，ドリル本体１の面積慣性モーメン
トは区分 III の軸方向長さにわたって不変である。ド
リル工具の所望の長さに応じて，ドリル本体１の直線状
の区分 III の長さが適当に決定され，区分 I あるいは
区分 II に何らかの変向を加える必要はない。ドリル切
削される孔の深さに無関係に，ドリル本体の曲げ剛性及
びねじり剛性に関して常に一定の条件が生ぜしめられ，
単にドリル本体１の区分 III の長さを調節するだけで
よい。
【００２７】ドリル切削作業中，チップ７・８の主切刃
７ａ・８ａにおいて生ぜしめられる切りくずは，チップ
７及び８とは逆の側の側壁１２′ａ及び１３′ａによっ
て区分 II 内に受け入れられ，孔の壁面に向かって半径
方向で外方に押し出されることはない。切りくずは区分
II 内で相応してねじられて，直線状の区分 III 内に
導かれ，次いで環状フランジ３に形成されている湾曲し
た排出凹所２４によって，半径方向で外方に導かれる。
直線状の区分 I 内で形成された切りくずは，部分的に
ねじられた区分 II 内で，切りくず排出スペース１４・
１５のらせん形状に基づいて，その運動をある程度助長
せしめられる。なぜならねじりの向きが，ドリル工具の
作業回転方向とは逆向きになっているからである。この
効果は，切りくず排出スペース１４・１５が区分 II 及
び III 内でほぼ４゜からほぼ２０゜までの正の半径方
向角度を有している場合には，更に強められる。平らな
条片状区域１２′・１２″及び１３′・１３″が半径線
に対して形成するこの正の半径方向角度は，図６及び図
７において符号２５及び２６によって示されている。図
示の実施例では，切りくず排出スペース１４及び１５の
正の半径方向角度２５・２６は互いに異なっていて，半
径方向で内方のチップ８の方の正の半径方向角度は半径
方向で外方のチップ７の方の正の半径方向角度よりも小
さい。しかし両方の半径方向角度は同じ大きさであって
もよいし，大小を逆にすることもできる。
【００２８】単に区分 II だけにおいて部分的にねじら
れている切りくず排出スペース１４・１５を有している
ドリル本体１は，チップ７及び８のための冷却剤ダクト
の形成を簡単にする。特に図６・図７から分かるよう
に，ドリル本体の全長にわたるＩ字形又はダンベル形の
横断面は，特に２つの軸方向で平行な冷却剤ダクト２７
を収容することを可能にする。これらの冷却剤ダクトは
ドリル本体の縦軸線１６から半径方向で離れており，切
刃端面１７において開いている。冷却剤ダクトは湾曲さ
せたり，その他の複雑な形状にする必要はない。溝状の
接続ダクト２８（図１）は切刃端面１７に形成されてお
り，チップ７・８の近くで切りくず排出スペース１４・
１５内に通じている。冷却剤ダクト２７は他方の端部に
おいて，図２に示すように，止まり穴として形成された
半径方向の分配ダクト２８を介して環状フランジ３内に
通じている。分配ダクトは一方の端部をねじプラグ３０
によって閉じられている。分配ダクトには，ドリル本体
の縦軸線１６と同軸的な供給ダクト３１が締め込みシャ
ンク２を通して開口している。締め込みシャンク２内に
形成されている内ねじ山３２は図示していない冷却剤導
管を接続するのに役立つ。
【００２９】特に，ドリル本体１が比較的に大きな直径
を有しているドリル工具においては，チップ７・８への
冷却剤の供給は，図３に示したような形式で行うことも
できる。図３の実施例においては，ドリル本体の縦軸線
と同軸的な供給ダクト３１は，区分 II の領域内の分岐
点３３のところまで延長されている。分岐点３３から，
真っ直ぐな孔として形成されていて互いに鋭角を形成し
ている２つのダクト３４がドリル本体１の切刃端面１７
に通じており，そこで冷却剤を接続ダクト２８に排出す
る。この実施例においては，２つの切りくず排出スペー
ス１４・１５の間でドリル本体１に残されている心部が
充分に大きくて，ドリル本体１を過度に弱くすることな
しに中央の供給ダクト３１を収容することができなけれ
ばならない。
【００３０】以上述べた実施例において，各切りくず排
出スペース１４・１５は１つの条片状区域１２・１２′
・１２″及び１３・１３′・１３″を有しており，この
条片状区域はドリル本体１の外周面のところで始まり，
かつ平らであって，単に部分的にねじられた区域 II に
おいて付加的にらせん状にねじられている。しかし，こ
の条片状区域を凹面又は凸面とすることもできる。
【００３１】なお，それぞれチップ座を有している３つ
以上の切りくず排出スペースを備えたドリル工具もある
が，本発明はこのようなドリル工具にも適用することが
できる。単に１つの切りくず排出スペースを有している
ドリル工具においても，本発明を同様に適用することが
できる。
【００３２】本発明は，図示の実施例に限定されるもの
ではなく，更に種々の態様で実施することができる。
【００３３】
【発明の効果】以上のような構成によって，本発明によ
れば次のような効果が奏せられる。
【００３４】第３の直線状の溝区分におけるドリル本体
の面積慣性力の主軸線が，ドリル作業中に生ずる合成半
径方向力の方向に向けられていることによって，ドリル
本体が申し分のない剛性を有することになる。ドリル工
具の固定端部に隣接する第３の区分が直線状の溝である
ので，同じ型の種々異なる長さのドリル工具に対して，
切りくず排出スペースの基部を中心とするドリル本体の
弾性曲げ変形に関して，同じような予定し得る条件を生
ぜしめることができる。部分的にねじられている第２の
区分は，その長さが短いので，切りくず排出スペースを
真っ直ぐな溝として構成された切りくず排出スペースよ
りもわずかに長くするにすぎず，ドリル本体を最低限弱
化するだけであって，ドリル本体のねじり剛性に不都合
な影響を及ぼすことはない。同時に，部分的にねじられ
ている切りくず排出スペースは，第１の区分においてチ
ップの切刃によって生ぜしめられた切りくずの運動を助
け，チップは第３の区分の真っ直ぐな溝内に支障なく導
かれる。チップ座に直接に隣接しているこの区分は，ド
リル切削された孔によって取り囲まれている切りくずダ
クト内での切りくずの形成及び運動の向きにとって，重
要である。軸方向で後方の第３の区分内への切りくずの
排出は，溝の形状が真っ直ぐであるので，支障なく行わ
れる。切りくずは単に押し出すだけでよい。第２の区分
においては，切りくずは孔の壁面から離れるように変向
せしめられ，例えば切りくずが孔の壁面に押し付けられ
ることが防止される。この効果を強めるために，切りく
ず排出スペースを，特に正の半径方向角度で，形成する
こともできる。
【００３５】最後に，部分的にねじられた第２の区分の
ねじれが比較的にわずかであることによって，チップの
ための冷却剤ダクトの形成が極めて簡単になる。特に，
切りくず排出スペースの少なくとも一部分にわたって，
あるいは全長にわたって，真っ直ぐな冷却剤ダクトをド
リル本体の内部に簡単に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるドリル工具の斜視図である。
【図２】図１のドリル工具の側面図である。
【図３】冷却剤ダクトを変化させた図１のドリル工具の
側面図である。
【図４】図１のドリル工具の切りくず排出スペースの部
分的展開図である。
【図５】図１のドリル工具の切刃側の端面図である。
【図６】図４の VI―VI 線に沿ったドリル本体の横断面
図である。
【図７】図４の VII―VII 線に沿ったドリル本体の横断
面図である。
【符号の説明】
１ ドリル本体， ２ 締め込みシャンク， ３ 環状
フランジ， ４ 切刃端部， ５ 切頭円すい面， ６
平面部， ７ チップ， ７ａ 主切刃， ７ｂ 主
切刃のコーナ， ８ チップ， ８ａ 主切刃， ９
固定ねじ， １０及び１１ チップ座， １２及び１２
ａ 側壁， １２′条片状区域， １２′ａ 側壁，
１２″ 条片状区域， １３及び１３ａ 側壁， １
３′条片状区域， １３′ａ 側壁， １３″ 条片状
区域， １４及び１５ 切りくず排出スペース， １６
縦軸線， １７ 切刃端面， １８ 基部， １９
直径平面， ２０ 傾斜角度， ２１ ねじり角度，
２３ 鎖線， ２４ 排出凹所， ２５及び２６ 正の
半径方向角度， ２７ 冷却剤ダクト， ２８ 接続ダ
クト， ２９ 分配ダクト， ３０ ねじプラグ， ３
１ 供給ダクト， ３２内ねじ山， ３３ 分岐点，
３４ ダクト， ０―０ 面積慣性モーメントの主軸
線， I・II 及び III 切りくず排出スペースの区分，
ｆ 矢印， Ｆ合成半径方向力， Ｘ・Ｙ及びＺ 座
標軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゼバスティアン エーベンホーホ アメリカ合衆国 ウィスコンシン サセッ クス ローレル コート ダブリュ234 エヌ6601

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 特に金属材料のためのドリル工具であっ
    て，ほぼ円柱状のドリル本体（１）が，その一方の端部
    である固定端部に同軸的な締め込みシャンク（２）を有
    していて，かつその他方の端部である切刃端部（４）に
    チップ（７・８）を備えており，ドリル本体（１）の外
    周面には少なくとも１つの溝状の切りくず排出スペース
    （１４；１５）が形成されていて，この切りくず排出ス
    ペースは，ドリル本体（１）の切刃端部（４）の端面
    （１７）に開いていて，この端面からドリル本体の全長
    に沿って固定端部の領域にまで延びており，ドリル本体
    （１）の切刃端部（４）において切りくず排出スペース
    （１４；１５）の領域内に，チップ（７；８）を取り付
    けるためのチップ座（１０；１１）が形成されており，
    チップ座（１０；１１）に固定されるチップ（７）は，
    ドリル本体の端面のところで作用する少なくとも１つの
    切刃（７ａ）を有していて，切刃（７ａ）の外側コーナ
    （７ｂ）がドリル本体（１）の外周面を越えて半径方向
    に突出しており，ドリル作業の際にドリル本体（１）の
    端面において少なくとも切刃（７ａ）に作用する切削力
    が合成半径方向力（Ｆ）を生ぜしめ，この合成半径方向
    力はチップに対して特定の角度位置で半径方向に向いて
    おり，更に，合成半径方向力（Ｆ）による弾性的な曲げ
    に抗するドリル本体（１）の剛性を増大させる手段が設
    けられており，この手段においては，ドリル本体（１）
    の切りくず排出スペース（１４；１５）が軸方向に隣接
    している３つの区分（I・II・III）に分割されており，
    ドリル本体（１）の切刃端部（４）の端面（１７）に隣
    接してチップ座（１０；１１）を有している第１の区分
    （I）においては，切りくず排出スペース（１４；１
    ５）はほぼ直線状の溝又は斜めの溝であり，第１の区分
    （I）に隣接する第２の区分（II）においては，切りく
    ず排出スペース（１４；１５）は，その全長にわたって
    ドリル本体の縦軸線（１６）を中心として９０゜よりも
    小さいねじり角度（２１）で部分的にらせん状にねじら
    れていて，この部分的にらせん状である第２の区分（I
    I）におけるねじり角度は，隣接の第３の区分（III）に
    接続する終端部における面積慣性モーメントの主軸線
    （０―０）が少なくともほぼ合成半径方向力（Ｆ）の方
    向に向くように，定められており，隣接の第３の区分
    （III）においては切りくず排出スペース（１４；１
    ５）は再びほぼ直線状の溝として形成されているドリル
    工具。
  2. 【請求項２】 部分的にらせん状である第２の区分（I
    I）における傾斜角度（２０）がほぼ５゜とほぼ３０゜
    との間の値，殊にほぼ１５゜である，請求項１記載のド
    リル工具。
  3. 【請求項３】 部分的にらせん状である第２の区分（I
    I）における軸方向全長に沿ったねじれ角（２１）がほ
    ぼ１０゜とほぼ６０゜との間の値，殊にほぼ３０゜であ
    る，請求項１記載のドリル工具。
  4. 【請求項４】 第１の区分（I）において，切りくず排
    出スペース（１４；１５）の，少なくともチップ座（１
    ０；１１）を有している方の側壁（１２；１３）がほぼ
    平らである，請求項１記載のドリル工具。
  5. 【請求項５】 第１の区分（I）において，切りくず排
    出スペース（１５）が２つのほぼ平らな側壁（１３・１
    ３ａ）によって仕切られている，請求項４記載のドリル
    工具。
  6. 【請求項６】 少なくとも，部分的にらせん状である第
    ２の区分（II）において，半径方向で外方に位置してい
    る方のチップ（７）の側で切りくず排出スペース（１
    ４）を仕切っている側壁（１２）がらせん状にねじられ
    ている条片状区域（１２′）を有しており，この条片状
    区域（１２′）は，ドリル本体（１）の外周面のところ
    から始まっている，請求項４記載のドリル工具。
  7. 【請求項７】 切りくず排出スペース（１４；１５）
    の，少なくともドリル本体縦軸線に向いた側の横断面が
    ほぼ円形に，あるいはだ円形に，湾曲せしめられてい
    る，請求項１記載のドリル工具。
  8. 【請求項８】 第２の区分（II）において，切りくず排
    出スペース（１４；１５）を仕切っている側壁が，０゜
    とは異なる半径方向角度（２５・２６）を有している，
    請求項１記載のドリル工具。
  9. 【請求項９】 半径方向角度が正である，請求項８記載
    のドリル工具。
  10. 【請求項１０】 半径方向角度がほぼ４゜とほぼ２０゜
    との間の値，殊にほぼ６゜〜８゜である，請求項９記載
    のドリル工具。
  11. 【請求項１１】 第３の区分（III）において，切りく
    ず排出スペース（１４；１５）を仕切っている側壁が，
    少なくとも一方の側において，０゜とは異なる半径方向
    角度を有している，請求項１記載のドリル工具。
  12. 【請求項１２】 半径方向角度が正である，請求項11記
    載のドリル工具。
  13. 【請求項１３】 半径方向角度がほぼ４゜とほぼ２０゜
    との間の値，殊にほぼ６゜〜８゜である，請求項１１記
    載のドリル工具。
  14. 【請求項１４】 切りくず排出スペースの第１の区分
    （I）の一方の側壁（１２・１３）にチップ座（１０・
    １１）のためのポケット状の凹所が形成されており，こ
    の一方の側壁は，チップ（７・８）の頂面と同じ平面に
    位置しているか，あるいはチップの頂面からわずかに引
    き込められている，請求項１記載のドリル工具。
  15. 【請求項１５】 ほぼ直線状の冷却剤ダクト（２７・３
    １）がドリル本体（１）内に形成されていて，少なくと
    も１つのチップ（７・８）のところに達しており，かつ
    少なくとも切りくず排出スペース（１４・１５）の長さ
    の一部分にわたって延びている，請求項１記載のドリル
    工具。
  16. 【請求項１６】 冷却剤ダクト（２７・３４）がドリル
    本体（１）の切刃端面（１７）に開いている，請求項１
    ５記載のドリル工具。
  17. 【請求項１７】 第１の区分（I）において，少なくと
    も１つの接続ダクト（２８）が形成されており，この接
    続ダクトは冷却剤ダクト（27）から切りくず排出スペー
    ス（１４；１５）内に通じている，請求項１６記載のド
    リル工具。
  18. 【請求項１８】 接続ダクト（２８）がドリル本体
    （１）の切刃端面（１７）の溝として形成されている，
    請求項１７記載のドリル工具。
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