JP2000507163A - 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

Abstract

(57)【要約】 ドリルは、各々のランドがそれらの半径外側面に突き出たランド（６）と、円周に間隔をあけて位置する複数の支持マージン（２１、２２、２３、２４）とを有する。支持マージンの少なくとも一つ（２４）は、他の各支持マージン（２１、２２、２３）に関して非対称に間隔をあけて配置される。

Description

【発明の詳細な説明】 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 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 land)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。 慣用のドリルはびびる傾向があり、穿孔された孔の壁に溝(groove)または跡(t rack)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(trailing 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、ボディーの前面に穿孔された孔の中に締まりばめでもって差し込まれ 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それら 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(negat ive 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 land)６とともに互いに直径方向に向かい合う二つの 溝(flute)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ＧＥ ２１８４０４６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(negative radial rake)を有する。 切れ刃１４に直接隣接する各端面１２は、６〜８°の中程度の正方向すくい角 で相対的に狭い部分１２ａと、１７〜２５°程度でさ らに急勾配にすくわれた広い部分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、刃部が急勾配にすくわれ直径方向に向かい合う逃げ(relief)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８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。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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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．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．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．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．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。 ６．二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．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．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。