JP3426248B2 - 非対称に間隔をあけて配置される支持マージンを有するドリル - Google Patents

非対称に間隔をあけて配置される支持マージンを有するドリル

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JP3426248B2 JP53414097A JP53414097A JP3426248B2 JP 3426248 B2 JP3426248 B2 JP 3426248B2 JP 53414097 A JP53414097 A JP 53414097A JP 53414097 A JP53414097 A JP 53414097A JP 3426248 B2 JP3426248 B2 JP 3426248B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はドリル（ツイストドリル）に関するが、必ず
しもこれに限定しするものでなく、さらに具体的には切
削加工が困難である材料特に硬質材料に高精度の孔を加
工するためのドリルに関する。
慣用のドリルは、ねじれ溝の間にランド（fluted lan
d）を画定し且つドリルの刃部（cutting point）からそ
のもう一方の端部の柄までに延在している一対のねじれ
溝を備える円柱状ドリルボディーからなり、ドリルの柄
は、例えば、ハンドドリルまたはボール盤のチャックに
確実に止められる。ドリルの刃部は、中央チゼル刃を備
え一般的に円錐形であり、中央チゼル刃は、直径方向に
向かい合う一対の切れ刃を有し、且つランドのリーディ
ング面とランドの端面を形成するドリル先端部のすくい
角とによって画定される。各ランドの外周面はリーディ
ングエッヂに径方向突出部を有し、突出部は、ランド、
円柱状ランド、摩耗マージンまたは支持マージンと種々
の呼び方がされる。これら二つの支持マージンは、これ
らのランドの長さ方向に沿って延在し、且つドリルが孔
を形成するときにドリルを半径方向に案内する。
慣用のドリルはひびる傾向があり、穿孔された孔の壁
に溝（groove）または跡（track）を残す可能性があ
る。慣用のドリルによって形成される孔の真円度及び直
線度は種々の使用に不適切であることが多い。これらの
欠陥は非常に硬い材料を穿孔するときに特に顕著とな
り、孔の寸法精度が必要である場合は、その後のリーマ
ー加工作業か必要となる。
ただ単に二つの支持マージンの適用は、特定用途にお
ける孔のドリルガイドに適合しない。例えば、米国特許
第4,913,603号に三つの支持マージンがあるドリルが提
供され、二つのランドのそれぞれのリーディングエッジ
に一の支持マージンを備え、且つその径方向の外表面に
一方のランドより幅広のもう一方のランドのヒール（tr
ailing edge）にさらに支持マージンを備え、３点で案
内をする。そしてその上に、先行技術のドリルは、独特
の間隔でそれぞれの切れ刃を備える必要がある。したが
って、ランドは横方向断面でみて非対称であり一般的に
は好ましくなく、且ついずれの場合においてもこの配置
は種々の適用に十分な安定を与えられない。
英国特許第1432546号には対称形の対の溝とランドと
があるドリルを開示し、二つのランドの各リーディング
エッジとヒールとの双方とに支持マージンが備えられ
る。ヒール支持マージンがドリルの直径全体にまで孔を
拡張する切削作用を必要とするので、各リーディングエ
ッジ支持マージンがドリル先端部のもっとも近い領域で
逃げを生じる。しかしながら、この構造は、非常に硬い
材料を穿孔するにおいて直面する不安定性問題を解決で
きない。
穿孔精度が困難となる具体的な適用は、採鉱用途の削
岩機（rock drill）ビットの調整にある。削岩機は、一
般的に球形構造で、非常に硬い鋼で作られていて、ボデ
ィーの前面に埋め込まれた多数の耐摩耗性硬質金属刃を
備える。刃またはスタッドが、ボディオの前面に穿孔さ
れた孔の中に締まりばめでもっと差し込まれる。孔の中
で刃またはスタッドがぐらつかない嵌め込みするため十
分な精度と満足できる良好な表面仕上げを与えるため
に、目下、この孔は穿孔しその後リーマー加工をするこ
とが必要である。しかしながら、リーマーを使用して
も、満足に真っ直ぐに穿孔されていない孔を修正するこ
とができないという課題がある。
したがって、具体的には、加工することが困難である
材料とりわけて硬い材料を穿孔するときに許容誤差を少
なくするために、真円度、表面仕上げ及び直線度が改良
された孔を穿孔できるドリルが必要である。
本発明にしたがい、ドリルボディーに沿ってドリルの
リーディング端まで延在する各ランドの間に複数のねじ
れ溝があり、各ランドには複数の支持マージンがランド
の径方向外表面から突出して円周方向に沿って間隔をあ
けて配置されており、且つ少なくとも一つの支持マージ
ンが各支持マージンに対して非対称に間隔をあけて配置
されたドリルを提供する。
ドリルは、直径方向に向かい合い且つ対称に配置され
る二つのランドの間に二つのねじれ溝を都合よく形成さ
れ、各ランドは間隔をあけて配置された対の支持マージ
ンを有する。
好ましくは、各ねじれ溝は、英国特許第2184046号に
開示されているようにドリルが切削端に二つの凸状に湾
曲した切れ刃を備えるような形状である。
既に言及したように硬い材料を穿孔するために、好ま
しくはドリルチップの材料は、炭化タングステンような
硬い金属を含有する。具体例として、このドリルは炭化
タングステンチップと鋼の柄を備えることが望ましい。
本発明にしたがうドリルは、例えば、窒化物または炭
化物の被膜またはこれらの組み合わせ物とすることがで
きる耐摩耗性被膜を好ましく有する。この被膜は、例え
ば、ドリルボディーに被膜の接着を促進させるために機
能する内側層と、耐摩耗性特徴を備える外側層と、の多
層であってよい。
本発明にしたがうドリルの中央ウェブは、１〜４゜の
逆軸方向すくい角（negative axial rake）である第２
の切れ刃を形成するために、好ましく薄くされる。
所定の適用、具体的には削岩機ビットのボディーに孔
を穿孔するために、各ランドの切れ刃の径方向外側端に
丸みを付けることが有利となる。それによって、ドリル
によって切削された孔の端面は、孔の周囲壁と径方向接
点が与えられ、その領域での応力集中が避けられる。
従来のドリルのように、本発明のドリルは、切削作用
を潤滑するためランド長さに沿って延在する内側孔また
は坑道（galleries）を備えることができる。
本発明の実施態様を添付した図面を参照し実施例とし
て次に説明する。
図１は、本発明のドリルの切れ刃面の端部立面図を示
し、 図２は、ドリル端面の中央領域を拡大した同様の図で
あり、 図３は、図１のドリルのリーディングエッジの図２の
III方向からの側部立面図であり、且つ 図４は、ドリルチップの少し拡大した図２のIV方向か
らの同様の側部立面図である。
図面で参照されるドリル１は、30゜のねじれ角で境界
を形成する直径方向に向かい合うランド（fluted lan
d）６とともに互いに直径方向に向かい合う二つの溝（f
lute）４を設けたボディー２を有する。ドリルのリーデ
ィング端の刃部８は140゜の先端角を有する。ランドの
リーディング面（leading face）10と端面（end face）
12とが主切れ刃14を形成し、切れ刃はより詳細に説明さ
れるGE2184046に開示するように凸状に湾曲する。ラン
ド６の外側縁で主切れ刃14が逆半径方向すくい角（nega
tive radial rake）を有する。
切れ刃14に直接隣接する各端面12は、６〜８゜の中程
度の正方向の逃げ角で相対的に狭い部分12aと、17〜25
゜程度でさらに急勾配に逃げる広い部分12bと、を有す
る。二つのランド間のドリルの中央ウェブに、端面12の
部分12aと共に第２の切れ刃18を形成するために、刃部
が急勾配に逃げ且つ直径方向に向かい合う逃げ（relie
f）16を有する。これらの第２の切れ刃は、１〜４゜の
逆軸方向すくい角γを有する。逃げ16は中央ウェブを薄
くし、刃部中央に非常に小さなチゼル刃20だけを残す。
図２に示すように、主切れ刃14の平均方位に平行な直
径基準線に対して、チゼル刃20が102〜110゜の範囲で好
ましい角度αで存在し、且つ第２の切れ刃18は135〜140
゜の範囲で好ましい角度βで存在する。
これらの半径外側端26で、主切れ刃14が、孔明けされ
る孔の底と周囲壁との間の接点を丸み付けするために丸
み付けされる。
ランド６の外側周囲面は、ドリルの呼び径に対して半
径方向に突出した対の支持マージン21、22、23、24を有
する。第１の支持マージン21、22が各々のランドのリー
ディングエッジに直接隣接して配置され、且つ主切れ刃
14がこれらの支持マージンの前を横切って連続する。一
つのランド上で、第２の支持マージン23がそのヒールに
直接隣接して存在する。もう一方のランド上で、第２の
支持マージン24がリーディングエッジとヒールの双方か
ら間隔をあけて配置される。支持マージンの非対称配列
が、作用中のドリルの安定性に実質的に寄与することが
判明した。
各々の切れ刃は面取りされて、小さな逆のすくい角で
狭いリーディング面28を形成する。また、二つのランド
のヒールコーナが30で示すように面取りされる。
ドリルは、窒化チタンのような耐摩耗性被膜を有して
もよい。
記載するようなドリルの好ましい寸法は次に示す。す
なわち、 25゜〜40゜のねじれ角、例えば、約30゜、 125゜〜150゜の先端角、好ましくは、約140゜、 ドリルの呼び径の60％〜80％の併合ランド幅（ドリル
のねじれに直角に円周面で測定）、 ドリルの呼び径の10％〜20％の併合支持マージン幅。
記載された特徴を備えるドリルの実施例では、穿孔中
に改良された安定性、実質的にびびり（chattering）の
減少と、改良された孔同心性と、を得られることが分か
った。
慣用のむく炭化物ドリルまたは炭化物チップ付けドリ
ルの性能は、11mm直径孔において20μｍ程度の真円度許
容誤差を維持することができるならば、一般的に良好と
評価される。説明した実施例にしたがうドリルを使用
し、11mmの直径孔において真円度許容誤差が５μｍまた
はそれ以下に減少することができることが分かった。さ
らに、２〜３倍までのドリル寿命と、慣用の工具段取り
の２倍の貫通速度と、を達成できることが分かった。ま
た、孔は、良好な整合性、非常に小さな楕円性及び平行
側部を備えた寸法に正確に穿孔することができることが
分かった。
このような孔は、２次的なリーマ加工作業によって完
成された慣用のドリルによって穿孔された孔に比較し
て、孔寸法と直線度との精度、及び表面仕上げを備えた
穿孔ができる。また、より小さな制御されたチップ形成
とともに、慣用の工具段取りを超えて増加した送り速度
を達成することができる。
本発明のドリルは、改良された孔精度及び良好な孔表
面仕上げを必要とする適用に、広く変化に富んで使用す
ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−124690（ＪＰ，Ａ) 米国特許2795979（ＵＳ，Ａ) 米国特許3237488（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23B 51/00

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ドリルボディーに沿ってドリルのリーディ
    ング端まで延在する各ランドの間に複数のねじれ溝があ
    り、前記各ランドには複数の支持マージンがランドの径
    方向外表面から突出して円周方向に沿って間隔をあけて
    配置されており、且つ少なくとも一つの前記支持マージ
    ンが各支持マージンに対して非対称に間隔をあけて配置
    されたドリル。
  2. 【請求項２】前記各ランドが、前記ドリルの円周方向に
    沿って等角度に間隔をあけて配置された請求項１記載の
    ドリル。
  3. 【請求項３】前記溝が互いに対応する横断面形状である
    請求項２記載のドリル。
  4. 【請求項４】前記各ランドにはそのリーディングエッジ
    に直接隣接する第１の支持マージンがあり、前記第１の
    支持マージンがドリルの円周方向に互に等間隔をあけて
    配置された請求項１〜３のいずれか１項に記載のドリ
    ル。
  5. 【請求項５】非対称に間隔をあけ配置された前記支持マ
    ージンの少なくとも一つが、前記ランドのリーディング
    エッジ及びヒールの双方から離れて設けられた請求項１
    〜４のいずれか１項に記載のドリル。
  6. 【請求項６】二つのランドと二つの支持マージンとが設
    けられ、且つ一方のランド上にそのランドのヒールに直
    接隣接して設けられた一方の第２の支持マージンと、他
    方のランドのリーディングエッジ及びヒールの双方から
    間隔をあけて配置された他方の第２の支持マージンと、
    が備えられる請求項４または請求項５に記載のドリル。
  7. 【請求項７】前記他方のランド上の前記他方の第２の支
    持マージンが、ランドのリーディングエッジとヒールと
    の実質的に中間に設けられた請求項５または請求項６記
    載のドリル。
  8. 【請求項８】前記支持マージンのそれぞれが、ドリル呼
    び径の10％〜20％の併合円周長さを有する請求項１〜７
    のいずれか１項記載のドリル。
JP53414097A 1996-03-26 1997-03-25 非対称に間隔をあけて配置される支持マージンを有するドリル Expired - Lifetime JP3426248B2 (ja)

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