JP2009028895A - 複合物の高速穴あけのためのセラミック製ドリルビット - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術の欠点を回避し、技術的に簡単で低コストの解決方法であって、セラミック製ドリルビットの性能を向上させ、かつ材料に層間剥離を起こさずに、また加工温度を、複合物の機械的特性がそれを超えると低下する温度である２００℃より高くは上昇させずに、エポキシ樹脂基質を有する炭素繊維複合物などの複合物に極めて高い速度で穴あけするための解決方法を提供する。
【解決手段】セラミック製ドリルビットは、特殊な幾何学的形状を有し、複合物、詳しくはエポキシ樹脂基質を有する炭素繊維複合物で製作される部品に極めて高速で穴あけすることに、極めて有利に適用することができる。本発明は、複合物に高速で穴あけする方法にも関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、セラミック製ドリルビットに関し、複合物で製作された部品、詳しくはエポキシ樹脂基質を有する炭素繊維複合物で製作された部品に対する極めて高速の穴あけに、特に使用することができる。このタイプの複合物は、その高い機械的特性とその低い密度とによって、航空分野などの分野で広く使用されている。

現在、セラミック製品が、その高い硬度とその極めて高い耐温性とによって、切削工具の製造のために開発されている。特許文献の欧州特許第０４７７０９３号明細書で記載されているものなどの知られているセラミック製切削工具は、一般的にフライス盤また旋削工具であり、極めて硬い材料に対して高速の加工作業が実施されるのを可能にする。しかし、穴あけ作業中の、ドリルビットに対する、生じ得る制約（穴あけ深さ、チップの除去、切削力の激しさおよび方向）は、フライス切削作業中のフライス盤に掛かる制約よりも厳しい。これらの制約から、セラミック製ドリルビットを使用して、金属超合金などの極めて硬い材料に極めて高い速度で穴あけ作業を実施することがより困難になる。

仏国特許第２８６１００１号明細書が、極めて硬い金属材料に極めて高速で穴あけするのに適した特殊な幾何学的形状を有するセラミック製ドリルビットを提供することによって、この問題に対する解決策を提示している。この幾何学的形状は、スチール製ドリルビットと比較して低いセラミック製ドリルビットの捻り強度によって生じる問題を克服し、４００メートル／分を超える周囲切削速度に到達し、なおドリルビットの満足のゆく耐用年数を保証することを可能にしている。

特に航空技術の現在の傾向として、複合物が益々使用されている。このタイプの材料は、これが充分な機械的特性を有していながらも、金属材料よりも低い密度を有するということから、極めて有利である。

複合物の穴あけ、特にエポキシ樹脂基質を有する炭素繊維複合物は、現在、一部片のタングステンカーバイドのドリルビット、または切削縁部にＰＣＤ（多結晶ダイアモンド）の挿入物を設けたドリルビットを使用して実施されている。これらの工具を使用することによって、例えばタングステンカーバイドの工具の場合、２０メートル／分から８０メートル／分の間の周囲切削速度に到達することが可能である。この速度範囲を超えると、タングステンカーバイドまたはＰＣＤからなる工具の可動部分の磨耗が大幅に加速される。この理由は、穴あけされるべき部品に対してこれらのドリルビットによって及ぼされる切削力、ならびにドリルビットの半径方向外側表面とあけられた穴の内部の円筒表面との間の摩擦力が、ドリルビット内でも穴あけされるべき部品内でも熱応力を、また磨耗現象を引き起こし、これらがともに、ドリルビットの劣化と部品の歪みとを加速させることになるということである。

さらに、ドリル穴の深さが増すにつれて、ドリルビットに掛かる捩れ力はより大きくなる。これは、ドリル穴の内部円筒表面に擦り付けられるドリルビットの外側表面が増大するということだけではなく、高い穴あけ速度に対して、ドリルビットは大量のチップを効果的に除去する能力がなければならないということにもよる。大量のチップは、ドリルビットに詰まりを引き起こして、ドリルビットに掛かる捩れ力とドリルビットが破損されるリスクとを増大させる可能性がある。

さらに、ドリル穴の場合、ドリルビットの切削縁部は、切削速度の大きな変化に耐える能力がなければならない。これは、切削速度がビットの中心でゼロであり、徐々に増大してゆき、ドリルビットの周囲で最大に達することによる。この追加の制約は、工具の早期の磨耗と破損のリスクの増大との一因となる。

複合物の加工、特に穴あけに対する他の制約は、穴あけされる材料の完全性を保ちながら、作業が実施されなければならないということである。穴あけ作業中、従来型のドリルビットは、あけられた穴の内部円筒表面に、全体的にドリルビットから、加工されるべき材料に向けられる力を及ぼす。これによって材料は層間剥離を受けるようになる。これは回避することが絶対に必要な事項である。
欧州特許第０４７７０９３号明細書 仏国特許第２８６１００１号明細書

したがって、工具が市販されているが、特に、金属超合金などの極めて硬い材料を高速で加工する能力のある、可動部分がセラミックで製作されたドリルビットが市販されているが、従来技術の知られているドリルビットでは、複合物、特にエポキシ樹脂基質を有した炭素繊維複合物を適切に高速で加工することができない。例えば、仏国特許第２８６１００１号明細書で記載されているドリルビットは、極めて硬い金属材料を高速で穴あけするのに確かに適しているが、このドリルビットは、複合物には適しておらず、この場合、加工されるべき材料の層間剥離を引き起こしてしまう。

本発明の目的は、上述の欠点を回避し、技術的に簡単で低コストの解決方法であって、セラミック製ドリルビットの性能を向上させ、かつ材料に層間剥離を起こさずに、また加工温度を、複合物の機械的特性がそれを超えると低下する温度である２００℃より高くは上昇させずに、エポキシ樹脂基質を有した炭素繊維複合物などの複合物に極めて高い速度で穴あけするための解決方法を提供することである。材料に層間剥離を起こさずに、極めて高い速度で穴あけすると、生産性が上昇されることを可能にすると同時に、加工時間を縮小することができる。これを行うために、本発明は、新規のタイプのドリルビットであって、３０Ｗ／ｃｍ^３／分から５０Ｗ／ｃｍ^３／分の間という特定された切削エネルギーに到達する能力があり、セラミックで製作された可動部品を有し、その幾何学的形状が複合材料の高速穴あけに最適化され、適しているドリルビットを提供するものである。この新規のタイプのドリルビットは、材料がこれらの速度で加工されることによって生成される機械的力に耐える能力がある。

この目的のために、本発明の１つの目的は、軸部（ｓｈａｎｋ）と、円錐台の形態であり、軸部まで延在し、ドリルビットの軸方向自由端部に基部が位置付けられた本体とを備え、上記端部が、２つの中央縁部によって共に接合された少なくとも２つの主切削縁部を有し、上記本体がドリルビットの長手方向の回転軸のまわりに交互に螺旋状に延在している２つの切刃先と２つの縦溝とを有し、切刃先と縦溝とがドリルビットの軸方向自由端部から軸部まで延在し、各切刃先がランドを有し、各縦溝がランドに近接しかつ主切削縁部に近接した主切削面を有し、上記主切削縁部がドリルビットの軸方向自由端部でフランク面と交わり部を形成し、フランク面がそれぞれ切刃先を備えた側ですくい面によって延長され、２つの凹部が中央縁部からドリルビットの周囲に延在し、２つの二次切削面を形成し、ドリルビットの本体の少なくとも１つの端部分がセラミックで製作されている、ドリルビットであって、各ランドが湾曲された面取り部によって、続いてフランク面によってドリルビットの回転軸に向けて半径方向に延長され、各湾曲された面取り部と近接する縦溝との間の交わり部が、ドリルビットの回転軸に沿って、ドリルビットの軸部から、上記縁部の半径方向内側の端部よりも、半径方向外側の端部が軸方向に離れている縁部によって形成されるようになるという点で注目に値し、湾曲された面取り部がそれぞれすくい面を備えた側で面取り部によって延長されている、ドリルビットである。

したがって、ドリルビットヘッドのフランク面とすくい面とは、それぞれ、フランク面を形成する第１の湾曲された面取り部によって、またすくい面を形成する第２の面取り部によって、半径方向外側に向けて延長されている。第１面取り部と第２面取り部との内向きの湾曲は、ドリルビットによって穴あけされる複合物の層間剥離を防止する。

本発明は、上述のタイプのセラミック製ドリルビットによって複合物に穴あけする方法であって、ドリルビットが６００ｍ／分から１０００ｍ／分の間の周囲切削速度を有する方法にも関する。

有利には、ドリルビットは０．０５ｍｍ／回転から０．２０ｍｍ／回転の間で前進される。

この穴あけは事前の心合せ作業なしに、乾燥した状態で実施することができる。最終的な穴を製作するのに穴あけ作業を１回行うだけで充分である。

ドリル穴の深さは、ドリルビットの本体の直径よりも大きい場合がある。

穴あけされるべき材料は、エポキシ樹脂基質を有した炭素繊維複合物であることが好ましい。

限定しない例としてここに掲げ、添付の図面を参照した好ましい実施形態および変形例についての説明を踏まえれば、本発明がより充分に理解され、本発明の他の利点もより明確になる。

図１から図５は、例として、複合物、特にエポキシ樹脂基質を有する炭素繊維複合物に対する高速穴あけのための、セラミックで製作された一部片のドリルビットを表している。

このセラミック製ドリルビット１は（図１参照）、円筒形または円錐形の軸部２と、軸部からドリルビットの軸線４に沿って下に軸方向自由端部１３ｂへと延在する本体３とを備える。軸部は、ここに図示しているように平坦であることができ、あるいはドリルビットを機械工具（図示せず）のチャック内にクランプ締めするために使用される環状スロット（図示せず）を有することができる。軸部の軸方向自由端部６は面取り部７で終端して、機械工具のチャックの中への挿入を容易にしている。ドリルビット１の軸部２と本体３とを、面取り部５を介して共に接合する場合があるが、これは軸部の外側直径が本体の外側直径とは異なるときに必要である。

ドリルビット１の本体３は、軸線４のまわりを軸部２から下にドリルビット１の軸方向自由端部１３ｂに交互に延在する２つの切刃先８と２つの縦溝９とを含む。切刃先８と縦溝９とは軸線４のまわりに、約２５°から４０°の螺旋角度１１で、螺旋状に巻き付いている。

各切刃先８は、あけられるべき穴の内部壁に当たって滑ることを目的としたランド１２と、クリアランス面１３とを有する。ランド１２とクリアランス面１３とは螺旋形状である。本発明によって、各ランドは、ドリルビットの本体３の直径ｄの１０分の１以下の厚み１４を有する。各縦溝９は、ランド１２に近接した主切削面１６を有する。ランド１２と主切削面１６との交わり部が、先縁１７と呼ばれるランド１２の縁部を形成している。

ドリルビット１の軸方向自由端部１３ｂで、各ランド１２は、湾曲された面取り部２５によって、次いでフランク面２１によって、ドリルビット１の外側からその軸線４に向かって半径方向に延長されている。各フランク面２１と対応する縦溝９との交わり部は、主切削縁部１８を形成している。２つの主切削縁部１８は、２つの中央縁部１９によって、ドリルビットの中央部内で延長されている。フランク面２１は、すくい面３０によって切刃先８を備えた側で延長されている。

すくい面３０自体も、湾曲された面取り部２５の延長部内に位置する面取り部３１を有する。

ドリルビットの切削方向および送り方向を、それぞれＤｉｒＣおよびＤｉｒＡによって示している。

Ａを、主切削縁部１８のうちの１つの、ドリルビットの軸線から最も離れた端部とする。本発明によるドリルビットの幾何学的な説明を可能な限り明確にするために、以下の平面を定義する：
Ｐｒ：ドリルビット１の基準面であって、Ａを通過する平面に対応し、切削方向ＤＣに直交し、ドリルビット１の軸線４を含む、
Ｐｆ：ドリルビット１の従来の作業面であって、Ａを通過する平面に対応し、基準面Ｐｒに対応し、送り方向ＤＡに平行であり、ドリルビット１の軸線に平行である、
Ｐｐ：ドリルビット１の後部への平面であって、Ａを通過する平面に対応し、基準面Ｐｒと従来の作業面Ｐｆとに直交している、
Ｐｓ：ドリルビット１の縁平面であって、主切削縁部１８に点Ａで正接する平面に対応し、基準面Ｐｒに対して垂直である、
Ｐｎ：主切削縁部１８に対して垂直な平面であって、Ａを通過する主切削縁部１８に垂直な平面に対応する、
Ｐｏ：ドリルビット１に対する直交面であって、Ａを通過する平面に対応し、基準面Ｐｒと縁平面Ｐｓとに対して垂直である。

本発明のドリルビットの幾何学的形状は、ドリルビットの直交面Ｐｏが主切削縁部１８で垂直平面Ｐｎと一致する形状である。

図２の図面に対応する基準面Ｐｒでは、各縁面Ｐｓは作業面Ｐｆと、主切削縁部１８の方向の角度と呼ばれる、約５５°から６５°の間の角度αｒを形成している。さらに、各縁平面Ｐｓは後部への対応する平面Ｐｐと、ドリルビット１の方向の相補的角度と呼ばれる約２７°から３７°の間の角度Ψｒを形成している。２つの中央縁部１９は、それらの間で約１４２°から１６２°の間の角度αｃを形成している。平面Ｐｒでは、湾曲された面取り部２５と対応する縦溝９との交わり部によって形成された縁部が、この縁部の半径方向外側端部に対応する点Ｂがドリルビットの軸部３から点Ａよりも離れるように、角度２５ｂ分平面Ｐｐに傾斜している。角度２５ｂは約３°から９°の間である。最後に、各主切削縁部１８上の点Ａ同士の間の半径方向に沿った間隔１８ａは、本体３の直径ｄマイナス２ｍｍから直径ｄプラス２ｍｍの間である。

図３に示している図面に対応している、ドリルビット１の後部への平面Ｐｐでは、各主切削縁部１８は基準面Ｐｒと角度γｐを形成している。角度γｐはドリルビット１の後部に対する切削の角度と呼ばれ、約１３°から２３°の間である。この平面では、フランク面２１は、約１ｍｍから４ｍｍの間の幅２１ｂを有する。各中央縁部１９は、基準面Ｐｒと約３２°から４２°の間の角度γｃを形成している。各湾曲された面取り部２５と対応するすくい面３０上に製作された面取り部３１との交わり部は、真っ直ぐなセグメントを形成している。これらの面の端部をＣおよびＤで示しているが、Ｃはドリルビットの軸線４から最も離れた端部である。湾曲された面取り部２５の直線セグメントＡＢでは、Ｂは湾曲された面取り部の第４頂点に対応するが、このセグメントは基準面Ｐｒと約２°から４°の間の角度γｉを形成している。真っ直ぐなセグメントＡＤは基準面Ｐｒと約６９°から７９°の間の角度γｊを形成している。さらに、それぞれのすくい面３０と対応する面取り部３１との交わり部は、基準面Ｐｒと約５０°から６０°の間の角度γｋを形成する。最後に、平面Ｐｐでは、ドリルビットの軸線４を通過し、ならびに縦溝９と対応するクリアランス面１３との交わり部を通過する直線が、平面Ｐｒと約６０°から９０°の間の角度γｇを形成している。

図４の図面に対応しているドリルビット１の作業面Ｐｆでは、各主切削面１６が基準面Ｐｒと、ドリルビット１の切削の外側角と呼ばれる角度γｆを形成している。正または負の切削角度が、主切削面１６の切削方向ＤｉｒＣに対する配向によって決定される。切削面が切削縁部から切削方向ＤｉｒＣに向けて傾斜されているときは、切削角度は負であると言われ、逆に切削面１６が切削縁部から切削方向ＤｉｒＣの反対方向に傾斜されているときは、切削角度γｆは正であると言われる。本発明によって、ドリルビット１の切削の角度γｆは正である。平面Ｐｆでは、各湾曲された面取り部２５は、ドリルビット１の後部への平面Ｐｐと、約６°から１０°の間の角度γｅを形成している。

ドリルビットの本体３は、円錐台の形態の外側の全体形状を有する。円錐台の基部は、ドリルビットの軸方向自由端部１３ｂに位置付けられており、本体３の円錐角度２６は最大約３°であることができる。

２つの凹部２７の構造によって形成された二次切削面２８（図５）は、中央縁部１９からドリルビット１の周囲に向かって延在している。凹部２７は、２つの真っ直ぐなセグメント、即ち主切削縁部１８と対応する中央縁部１９との交わり部から始まる第１の真っ直ぐなセグメント２７ａによって、ならびに凹部２７と近接のすくい面３０との交わり部を形成する第２の真っ直ぐなセグメントによって境界を接されている。セグメント２７ａと２７ｂは曲線部２７ｃによって共に接合されている。基準面Ｐｒでは、セグメント２７ｂは、ドリルビットの軸線４に対して約１°から１５°の間の角度２７ｄを形成している。この同じ平面で、セグメント２７ａと２７ｂはこれらの間で約２５°から３５°の間の角度２７ｅを形成している。

各ランド１２の主切削縁部１８と先縁１７とは、少なくとも２ミクロン、場合によっては最大５ミクロンの半径で丸みを付けられている。この半径は約２ミクロン前後となることが好ましい。

本発明によるドリルビットを製造するために、上述の幾何学的特性の全てを知っていることは必須ではない。当業者、例えば切削工具の製造者は、特定の特徴的な角度から始めて、詳しくは角度同士を共にリンクさせる標準方程式を使用して、他の特徴を見出す方法を知る。

本発明によるドリルビットの幾何学的形状は、切削に直接関連付けられる力を縮小しながらもなお、層間剥離を防止することを可能にする。この幾何学的形状はまた、ドリルビットのランド１２と穴あけされるべき穴の内部壁との間の摩擦によって生じる力を軽減することも可能にする。したがって、本発明によるドリルビットは、複合物に対する極めて高速の穴あけを可能にするが、これは、これらの穴あけ条件下で生じる大きな力に耐えながらもなお、穴あけされる材料が層間剥離するのを防止することによる。このドリルビットによって、工具を早期に磨耗させずに、工具の直径よりも大きい深さに穴あけを行うことも考えられる。湾曲された面取り部２５の存在によって、複合物の層間剥離が防止される。これは、面取り部２５の半径方向内側端部の前に、それらの半径方向外側端部が複合物を加工することから、湾曲された面取り部を介して加工されるべき材料に加えられ得る力が、全体的にドリルビットの軸線４に向けられることによる。したがって、材料はドリルビットによって囲い込まれ、外側に向けて押しやられず、したがって、複合物の様々な構成層が、それらを互いに分離させる傾向にある力を受けることがない。したがって材料の層間剥離が回避される。螺旋角度１１に対して画定されている範囲は、ドリルビットの捻じれ強度を低下させずに、ドリルビット１の周囲で、高速加工中に生じる大量のチップを除去するのに充分な幅の縦溝９を収容することを可能にする。さらに、この範囲内にある螺旋角度を有した縦溝９の存在は、本発明によるドリルビットが、ドリルビットの直径よりも大きい深さを有するドリル穴を作成するのを可能にする。最後に、この構成は、中央縁部１９同士の間の角度αｃの存在に関連して、ドリルビット１が自動的に心合せされるのを可能にして、事前のポインティング作業を行う必要なく、ドリル穴が作成されるようにする。

図１から図５に示しているように、ドリルビットは一部片のドリルビットであることができ、即ち軸部２と本体３とは同じセラミックから、１つの部片として製作される。ドリルビットを異なった材料から製作された２つの部分から、即ち一方材料を軸部分に、他方材料を可動部分に使用して構成することもできる。ドリルビットの本体も２つの異なった材料で構成することがきる。この場合ドリルビットの軸方向自由端部付近の部分はセラミックから製作され、残りの部分は軸部と同じ材料であることができる。

本体の可動部分を構成する材料は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）繊維で強化されたアルミナを主成分とする、あるいはジルコニアまたは窒化ケイ素（ＳｉＡｌＯＮと呼ばれている）を主成分とするセラミック、あるいは強化型であるなしに関わらず「ハイブリッド」セラミックであることが好ましい。ハイブリッドセラミックはジルコニウムと窒化ケイ素とで構成されている。

２つの部分から製作されたドリルビットの場合、これらの２つの部分を例えばろう付けによって共に連結することができる。この場合、本体はセラミックで製作され、軸部はセラミックの強靭度よりも大きな強靭度を有する材料で製作されて、ドリルビット１に加えられる力に対してより充分に耐えるようにする。ドリルビットの材料は、例えばタングステンカーバイドであることができる。

本発明を例証するために、炭素繊維強化エポキシ樹脂で製作された部品に対して用いる、例示的な実施形態を作成した。これは、切削本体がＡｌ_２Ｏ_３で製作されたセラミック製ドリルビットを備え、その幾何学的特性は、製作公差を除いて以下の通りである：
主切削縁部１８の方向の角度αｒは６０°であった、
ドリルビット１の方向の相補的角度Ψｒは３０°であった、
２つの中央縁部１９同士の間の角度αｃは１５２°であった、
点Ａと点Ｂを繋げているセグメントと平面Ｐｐとによって形成される角度２５ｂは６°であった、
各主切削縁部１８の点Ａ同士の間の半径方向に沿った距離１８ａは１２．７ｍｍであった、
後部γｐに対する切削の角度は１７．９°であった、
フランク面２１の幅２１ｂは２．１ｍｍであった、
中央縁部１９と基準面Ｐｒとの間の角度γｃは３７．１°であった、
真っ直ぐなセグメントＡＤと基準面Ｐｒとの間の角度γｊは７４°であった、
すくい面３０および面取り部３１の交わり部と基準面Ｐｒとの間に形成された角度γｋは５５°であった、
ドリルビットの軸線４を通過し、縦溝９と対応するクリアランス面１３との交わり部を通過する直線と、面Ｐｐを通過する直線との間に形成された角度γｇは８０°であった、
各湾曲された面取り部２５と平面Ｐｐとの間の角度γｅは８°であった、
各面取り部３１と平面Ｐｐとの間の角度γｉは２．１°であった、
凹部２７のセグメント２７ｂとドリルビットの軸線４との間の角度２７ｄは５°であった、
セグメント２７ａと２７ｂとの間の角度２７ｅは３０°であった、
円錐角度２６は１°であった、
主切削縁部１８と各ランド１２の先縁１７とは半径２μｍで丸み付けされていた。

このようにして得られたドリルビットは、この新規の幾何学的形状が検査済みのものであり、この幾何学的形状がもたらす利点が立証済みのものとなることを可能にした。

本発明によるセラミック製ドリルビット１は、エポキシ樹脂基質を有する炭素繊維複合物などの複合物を穴あけするのに特に適している。可動部分がタングステンカーバイドで製作されたドリルビットを使用する場合と比べて、本発明によるドリルビットを使用するためには、特に機械工具に対して特段の適合を行う必要がない。機械工具は、高速加工に適している工具の充分に高い回転速度を許容すればよい。切削速度および送り速度に関するドリルビットの動作範囲を、ＣＴＭ（切削工具材料）タイプのアプローチを使用して決定することができる。複合物の場合、本発明によるドリルビットは、ドリルビットを早期に磨耗させることも、穴あけされる材料を層間剥離させることもなく、０．０５ｍｍから０．２０ｍｍ／回転の間の前進に対して、ドリルビットの直径に応じて、６００ｍ／分から１０００ｍ／分の間の周囲の切削速度を達成することを可能にする。これらの速度に対して、本発明によるドリルビットは、ドリルビットに加わる応力が機械的応力（捩れ力および圧縮力）または熱的応力であるに関わらず、ドリルビットに加わる応力が大幅に軽減されることを可能にする。熱的応力は、このエネルギーをドリルの穴から迅速に持ち去るチップを介して熱放散をもたらすことによって軽減される。推奨される切削および送り速度の範囲外のドリルビットを使用することも可能であるが、これは工具の劣化を加速させ、したがって工具の耐用年数を縮小させる。本発明によるドリルビットは、複合物を穴あけする場合、穴あけ時間を１０分の１に縮小することを可能にする。ドリルビットの幾何学的形状の耐用年数に対する影響は大きい。これは、取替えが必要になる前の、同じ工具によってあけられる穴の数が、５倍に増大することによる。

本発明の他の特徴によると、穴あけは潤滑油を使用せずに乾燥した状態で実施され、ドリルビットを心合せするための事前のポインティング作業を必要としないブランク作業を構成する。

必要とされる表面仕上げと、穴の周囲付近で必要とされる冶金学的特性とに応じて、最終的な穴を製作するのに、事前のポインティング作業のない、後続の仕上げ作業のない穴あけ作業を１回行うだけで充分である。

本発明によるドリルビットによって達成することのできる高い切削速度および送り速度のために、高速加工を目的とした、充分な剛性を有する特定の機械だけが、穴あけの品質と工具の耐用年数との観点で完全に満足のゆく結果をもたらすことが可能である。

本発明によるドリルビットの概略的側面図である。 図１に示しているドリルビットの本体の詳細図である。 図１のドリルビットの下から見た図である。 図２の方向Ｅで見た、本発明によるドリルビットの本体の側面図である。 本発明によるドリルビットの実施形態の詳細を示している、図２と類似の図である。

符号の説明

１ ドリルビット
２ 軸部
３ 本体
４ 軸線
５、７、２５、３１ 面取り部
６、１３ｂ 軸方向自由端部
８ 切刃先
９ 縦溝
１１ 螺旋角度
１２ ランド
１３ クリアランス面
１４ 厚み
１６ 主切削面
１７ 先縁
１８ 主切削縁部
１８ａ 主切削縁部上の点Ａ同士の間の半径方向に沿った間隔
１９ 中央縁部
２１ フランク面
２１ｂ フランク面の幅
２５ｂ 平面Ｐｐ対する傾斜角度
２６ 本体の円錐角度
２７ 凹部
２７ａ、２７ｂ 真っ直ぐなセグメント
２７ｃ 曲線部
２７ｄ セグメント２７ｂの軸線４に対する角度
２７ｅ セグメント２７ａと２７ｂの間の角度
２８ 二次切削面
３０ すくい面
ＤｉｒＣ ドリルビットの切削方向
ＤｉｒＡ ドリルビットの送り方向

Claims (18)

1. 軸部と、円錐台の形態であり、軸部まで延在し、ドリルビットの軸方向自由端部に基部が位置付けられた本体とを備え、前記端部が、２つの中央縁部によって共に接合された少なくとも２つの主切削縁部を有し、前記本体がドリルビットの長手方向の回転軸のまわりに交互に螺旋状に延在している２つの切刃先と２つの縦溝とを有し、切刃先と縦溝とがドリルビットの軸方向自由端部から軸部まで延在し、各切刃先がランドを有し、各縦溝がランドに近接しかつ主切削縁部に近接した主切削面を有し、前記主切削縁部がドリルビットの軸方向自由端部でフランク面と交わり部を形成し、フランク面がそれぞれ切刃先を備えた側ですくい面によって延長され、２つの凹部が中央縁部からドリルビットの周囲に延在し、２つの二次切削面を形成し、ドリルビットの本体の少なくとも１つの端部分がセラミックで製作されている、ドリルビットであって、各ランドが湾曲された面取り部によって、続いてフランク面によってドリルビットの回転軸に向けて半径方向に延長され、各湾曲された面取り部と近接する縦溝との間の交わり部が、ドリルビットの回転軸に沿って、ドリルビットの軸部から、前記縁部の半径方向内側の端部よりも、半径方向外側の端部が軸方向に離れている縁部によって形成されるようになっており、湾曲された面取り部がそれぞれすくい面を備えた側で面取り部によって延長されている、ドリルビット。
2. 切刃先と縦溝とが、ドリルビットの回転軸のまわりに、ドリルビットの回転軸と２５°から４０°の間の螺旋角度で、螺旋状に巻き付いている、請求項１に記載のドリルビット。
3. 本体の円錐角度が１°から３°の間である、請求項１または２に記載のドリルビット。
4. 各ランドが本体の基部の直径の１０分の１以下の厚みを有する、請求項１から３のいずれか一項に記載のドリルビット。
5. 各主切削面が、近接する主切削縁部からドリルビットの切削方向に向けて傾斜されている、請求項１から４のいずれか一項に記載のドリルビット。
6. ２つの主切削縁部の半径方向外側の端部同士を半径方向に沿って隔てている間隔が、本体の基部の直径プラスまたはマイナス２ｍｍと等しい、請求項１から５のいずれか一項に記載のドリルビット。
7. ２つの中央縁部がそれらの間に１４２°から１６２°の間の角度を形成している、請求項１から６のいずれか一項に記載のドリルビット。
8. 湾曲された面取り部と近接する縦溝との間の交わり部を形成している縁部が、ドリルビットの回転軸に対して垂直な平面に対して、３°から９°の間の角度分傾斜されている、請求項１から７のいずれか一項に記載のドリルビット。
9. 各主切削縁部の半径方向外側の端部がＡと呼ばれており、
   ドリルビットの切削方向に直交し、ドリルビットの回転軸を含む、点Ａを通過する基準面がＰｒと呼ばれており、
   点Ａを通過し、平面Ｐｒに直交し、ドリルビットの送り方向と平行であり、かつドリルビットの回転軸と平行である平面がＰｆと呼ばれており、
   点Ａを通過し、平面ＰｒおよびＰｆに直交している平面がＰｐと呼ばれており、
   主切削端部に点Ａで正接し、基準面Ｐｒに対して垂直である平面が、平面Ｐｆと５５°から６５°の間の角度を形成している、請求項１から８のいずれか一項に記載のドリルビット。
10. 各切刃先について、平面Ｐｐで、ドリルビットの軸線を通過する直線、ならびに縦溝と対応するクリアランス面との間の交わり部が、平面Ｐｒと６０°から９０°の間の角度を形成している、請求項９に記載のドリルビット。
11. 各切刃先について、平面Ｐｒで、各凹部が、主切削縁部と近接する中央縁部との間の交わり部から始まる第１の真っ直ぐなセグメントによって、かつ凹部と近接するすくい面との交わり部を形成する第２の真っ直ぐなセグメントによって、境界を接され、第１の真っ直ぐなセグメントと第２の真っ直ぐなセグメントとが曲線部分によって共に接合されており、第２の真っ直ぐなセグメントがドリルビットの回転軸に対して１°から１５°の間の角度分傾斜されており、第１の真っ直ぐなセグメントと第２の真っ直ぐなセグメントとがそれらの間に２５°から３５°の間の角度を形成している、請求項９または１０に記載のドリルビット。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載のセラミック製ドリルビットによって複合物に穴あけする方法であって、ドリルビットが６００ｍ／分から１０００ｍ／分の間の周囲切削速度を有する方法。
13. ドリルビットが０．０５ｍｍ／回転から０．２０ｍｍ／回転の間で前進される、請求項１２に記載の方法。
14. 穴あけが乾燥した状態で実施される、請求項１２または１３に記載の方法。
15. 穴あけが事前の心合せ作業なしで実施される、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 最終的な穴を製作するのに穴あけ作業を１回行うだけで充分である、請求項１２から１５のいずれか一項に記載の方法。
17. ドリル穴の深さがドリルビットの本体の直径よりも大きい、請求項１２から１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 穴あけされる材料が、エポキシ樹脂基質を有する炭素繊維複合物である、請求項１２から１７のいずれか一項に記載の方法。

Images