JP2004510591A

JP2004510591A - 溝を有する切削工具を製造する方法及び装置

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Publication number: JP2004510591A
Application number: JP2002532009A
Authority: JP
Inventors: ジョージ、スティーヴン、エム．
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2000-10-05
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2021-09-27
Also published as: EP1322448B1; EP1322448A2; BR0114656B8; WO2002028593A2; DE60139792D1; DE01977829T1; WO2002028593A3; BR0114656A; BR0114656B1; US6431962B1; JP5021882B2; TW577786B

Abstract

ねじれ角（ＨＡ）をもって形成された溝（３５）と２つのマージンを有するランド（４０）を備えた切削工具を製造するための研削砥石（１１０）と、かかる研削砥石を使用する方法が開示されている。更に、かかる研削砥石を目立てするためのクラッシュロール（４１０）が開示されている。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１つ以上のらせん状の溝とランドを有すると共に、前記ランドが１つのマージンを有する切削工具を製造するための装置及び方法に関する。特に、本発明は、１つの研削砥石と、かかる研削砥石を使用して、ランドに関連マージンを有する切削工具の溝及びランド部分の両方を形成する方法に関する。
【０００２】
更に、本発明は、かかる研削砥石を成形するために使用されるクラッシュロールに関する。
【０００３】
【従来の技術】
ツイストドリルのような切削工具は、一般に少なくとも一つの溝及びランドを有する円筒状軸で構成されており、これらの溝及びランドは、軸の先端にある先端切削エッジまでねじれ角をもって形成されている。溝は、それと関連してリップ及び隣接したノーズを有する。ランドは、それと関連して余裕部とこの余裕部に隣接するマージンを有する。側面切削エッジが、ランドのマージンとリップの交差により形成される。切削工具のランドに関連して、１つのマージン、またはある場合には、ランドの各側部に１つずつ２つのマージンがあることもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、ねじれ溝と、マージン付きのランドの両方を有する切削工具の製造には２回の別々の研削作業を必要とした。一方の作業では、溝を第１研削砥石で研削し、もう一方の作業では、ランドを第２研削砥石で研削する。
【０００５】
また、これらの２回の別々の研削作業は、切削工具を２つの別々の研削機械に取り付けることを必要とする。よって、切削工具を、溝とランドが同一のらせん経路に沿って確実に研削されるように、各研削機械に精度よく取り付ける必要がある。更に、研削機械は、溝とランドが同一のねじれ角に沿って確実に研削されるように、同一のリード角に設定される必要がある。切削工具が適切に取り付けられず、溝とランドが正確に研削されないと、工具に欠陥が生じる可能性があり、その結果、工具の廃棄を余儀なくされる。また、２回の別の作業のための準備作業には時間がかかるのみならず、エラーが生じ易い。従って、切削工具を２回の研削作業を用いて研削することもできるが、１回の研削作業が好ましい。
【０００６】
１つの研削砥石とこの研削砥石を使用した方法を採用することにより、一つのマージンを有するドリルを形成するための２回の別々の研削作業の必要性をなくすことが要求されている。
【０００７】
最後に、かかる研削砥石は、一点目立て工具またはＣＮＣ機械を使用して製造することができる。しかし、これらの方法は、それぞれ時間がかかり、また高価である。その結果、かかる研削砥石をより効果的な方式で製造可能な方法及び装置が所望されている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、長手方向軸線を有する軸を備えたヘリカル切削工具を製造するための研削砥石に関し、前記切削工具の軸が、先端部を有すると共に、長手方向軸線に垂直かつ先端部から離間した断面で見たとき、切削工具は、半径方向深さを有する溝と、この溝に隣接するランドを有し、溝とランドが、ねじれ角に沿って軸の長手方向軸線の周りに延在しする。該溝が、外部半径から内側に延在するリップと、このリップに隣接するノーズを有する。それぞれのランドが、ノーズに隣接する余裕部と、前記余裕部に隣接したマージンを有する。研削砥石が、ディスク中心線と平均半径方向寸法を有するディスクからなり、このディスクが、間に幅を画定する第１側部及び第２側部と、これらの側部の間のディスク外周エッジを有する。ディスクの外周エッジは、切削工具を研削するための研磨物質を含む。エッジのプロファイルが、
ａ）第１側部から横方向に延在し、ディスク中心線から離れる方向に溝の半径方向深さを画定する半径方向距離だけ延在するリップ形削盤セグメントと、
ｂ）リップ形削盤セグメントに隣接し、第２側部に向けて横方向に延在すると共に、ディスク中心線に向けて内側に延在するノーズ形削盤セグメントと、
ｃ）ノーズ形削盤セグメントに隣接し、第２側部に向けて横方向に延在する余裕部形削盤セグメントと、
ｄ）余裕部形削セグメントに隣接し、第２側部に向けて横方向に延在し、ディスク中心線に向けて延在するマージン逃げ形削盤セグメントと、
により画定される。
【０００９】
本発明の別の様態では、長手方向軸線を有する軸を備えたヘリカル切削工具を製造する方法に関し、前記切削工具の軸が、先端部を有すると共に、長手方向軸線に垂直かつ先端部から離間した断面で見たとき、半径方向深さを有する溝と、この溝に隣接するランドを有する。これらの溝とランドが、ねじれ角に沿って軸の長手方向軸線の周りに延在する。溝が、外部半径から内側に延在するリップとこのリップに隣接するノーズを有する。それぞれのランドが、ノーズに隣接する余裕部と、この余裕部に隣接するマージンを有する。前記方法が、
ａ）研削砥石の１回以上の通行きで軸を研削することにより切削工具の溝及びランドの両方を形成するステップを含む。
【００１０】
本発明のさらに別の様態では、長手方向軸線と先端部を有する軸を備えた切削工具に関し、該工具は、長手方向軸線に垂直かつ先端部から離間した断面で見たとき、半径方向深さを有する溝と、この溝に隣接するランドを有する。これらの溝とランドが、ねじれ角に沿って軸の長手方向軸線の周りに延在する。溝は、外部半径から内側に延在するリップとこのリップに隣接するノーズを有し、それぞれのランドが、ノーズに隣接する余裕部と、この余裕部に隣接するマージンを有する。前記切削工具が、
ａ）１つの研削砥石の少なくとも１回の通行きで軸を研削することにより切削工具の溝及びランドの両方を形成するステップを含む方法により製造される。
【００１１】
本発明の更に別の様態は、研削砥石を目立てするためのクラッシュロールに関し、前記研削砥石は、長手方向軸線を有する軸を備えたヘリカル切削工具を製造するのに使用される。前記切削工具の軸は、先端部を有すると共に、長手方向軸線に垂直かつ先端部から離間した断面で見たとき、半径方向深さを有する溝と、この溝に隣接するランドからなる。これらの溝とランドが、ねじれ角に沿って軸の長手方向軸線の周りに延在し、該溝が、外部半径から内側に延在するリップとこのリップに隣接するノーズを有する。それぞれのランドが、ノーズに隣接する余裕部と、この余裕部に隣接するマージンを有する。クラッシュロールが、ディスク中心線と平均半径方向寸法を有するディスクからなり、このディスクが、間に幅を画定する第１側部及び第２側部とこれらの側部の間のディスク外周エッジを有し、前記側部とエッジが、切削砥石を目立てするための研磨物質を含む。エッジのプロファイルが、
ａ）第１側部から横方向に延在し、ディスク中心線に向けて溝の半径方向深さを画定する半径方向距離だけ延在するリップ型セグメントと、
ｂ）リップ型セグメントに隣接し、第２側部に向けて横方向に延在すると共に、ディスク中心線から離間して外側に延在するノーズ型セグメントと、
ｃ）ノーズ型セグメントに隣接し、第２側部に向けて横方向に延在する余裕部型セグメントと、
ｄ）余裕部型セグメントに隣接し、第２側部に向けて横方向に延在し、ディスク中心線から離間する方向に延在するマージン逃げ型セグメントと、
により決められる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
切削工具
本発明は、らせん状の溝とランドを有する切削工具を製造するための方法及び装置に関し、ランドは、このランドの各側部にマージンを有する。説明の便宜上、ツイストドリルを例に挙げおり、このドリルは余裕部の片側にマージンを有する。
しかし、本発明が、例えば、エンドミル、タップ、リーマ及びホブのようにらせん状の溝を有するその他の切削工具にも適用され得ることを理解されたい。かかる切削工具は、工作物に接触して工作物を切削可能な先端部を有していても、有していなくてもよい。背景技術として、図１は、長手方向軸線２０を有する略円筒形の軸１５を有するツイストドリル１０を示している。軸１５は、工作物（図示せず）に接触して工作物を切削可能な先端部２５を有する。軸は外周面３０を有し、この外周面３０は、溝３５と、この溝に隣接するランド４０を有する。
【００１３】
軸１５の後端部２７にはシャンク２９があり、このシャンクは略円筒形であることがよく、チャック（図示せず）内に嵌合するように非円筒形状であってもよい。シャンク２９が円筒形として例示されているが、シャンク２９がチャック内に把持されるように正方形、六角形、円錐形、または任意のその他の適合な非円筒形を有してもよいことはいうまでもない。更に、シャンク２９が円筒形である場合、シャンクの半径は、軸１５の半径より大きくても小さくてもよい。
【００１４】
溝３５とランド４０は、ねじれ角ＨＡ（図２）に沿って軸１５の長手方向軸線２０の周りに延在する。図１及び図４を参照すると、溝３５は、外部半径ＯＲから内側に延在するリップ５０と、このリップ５０に隣接するノーズ５５とからなる。
【００１５】
ランド４０は、溝３５に隣接し、ドリル１０の周りの周距離ＬＤにわたってねじれ角ＨＡに沿って長手方向軸線２０の周りに延在する。距離ＬＤは、約７０°乃至１１０°、好ましくは、約９０°の弧に対応する。ランド４０は、ノーズ５５に隣接する余裕部６５を有し、この余裕部は、外部半径ＯＲにより画定されたエンベロープ内にある。図１に示す一実施の形態において、余裕部６５の半径ＣＲは、外部半径ＯＲより小さい。しかし、余裕部６５は、その長さにわたって半径ＣＲが変化するようにテーパーを有することもできる。マージン７０が、余裕部６５に隣接している。以上の構成要素により、溝３５とランド４０が構成される。ドリル１０のシャンク２９に沿った異なる位置に配置された別の溝３５｀及びランド４０｀に関連したリップ５０｀が、マージン７０を越えた位置にある。各溝３５、３５｀は、半径方向の深さを有してよい。ドリル１０が１つの溝だけを有する場合、溝３５｀は、溝３５がドリル１０の周りを完全に１回転したものとなる。
【００１６】
図４では、２つの溝３５、３５｀と２つのランド４０、４０｀があるため、ランド４０は、隣接する溝３５｀のリップ５０｀に隣接しており、ランド４０とリップ５０｀は交差して側面切削エッジ７５を形成する。
【００１７】
図１乃至図４に示すドリルは、その長手方向に沿って延在する２つの別の溝及びランドを有する。切削工具、この場合はドリルが、１つの溝または複数の溝（例えば、２つ、２つ、４つまたはそれ以上の溝）を有し得るということを理解されたい。
【００１８】
図４を参照すると、長手方向軸線２０でのドリル１０の最も小さいウェッブ厚Ｗは、余裕部６５の余裕部周距離ＰＤより小さい。余裕部６５に沿う周距離ＰＤは、余裕部６５のエッジ８０から始まり、マージン逃げ部分８４のエッジ８３まで約６０°の弧に対応する。
【００１９】
図１のマージン７０は、例示の目的で大げさになっており、本発明の一実施形態において、図４において提供される詳細図によってより的確に反映される。
【００２０】
軸１５の最も小さいウェッブ厚Ｗは、余裕部６５に沿う周距離ＰＤの３０乃至７０％であることがよい。軸１５の最も小さいウェッブ厚Ｗは、外部半径ＯＲの約２５乃至７０％、好適な実施の形態では、外部半径ＯＲの約５０％であることがよい。
【００２１】
好適な実施の形態において、軸１５の最も小さいウェッブ厚Ｗは、第１マージン６０と第２マージン７０の間の余裕部周距離ＰＤの約３６％である。
【００２２】
図４に示すリップ５０は、凹んだ形状で半径ＬＲを有する。しかし、先端部２５からみて、リップ５０の突起８５は直線状であってよい。あるいは、図３に示されているように、特定の環境において、この突起８５のプロファイルは曲線であることがよく、これによりドリル１０の切削エッジ７５に正のすくい角がもたらされる。
【００２３】
再度図４を参照すると、余裕部６５は、長手方向軸線２０を中心とする余裕半径ＣＲと同心になることがよく、これにより切削エッジ７５の後でマージン７０に対し構造的支持がもたらされる。この特徴は、パラボリックドリルとは対照的であり、パラボリックドリルの場合、その余裕半径は、周距離が切削エッジ７５から離れていくにつれて一般に減少する。
【００２４】
余裕部６５とマージン７０の間の移行部において、マージン逃げ部分８４は、直線状であることがよく、余裕部６５とマージン７０の間で傾斜することがよいが、変形例では、曲線状のこともある。
【００２５】
前述したように、図１乃至図４は、２つの溝を有するツイストドリル１０を示す。本発明の方法及び装置を使用して製造されるドリルが１つまたは２つの溝を有する構造に限定されることではないことを理解されたい。複数の溝を更に形成することもできる。更なる溝を有する場合、ツイストドリルは、溝／ランド対を更に有し、それぞれの対は、ねじれ角ＨＡに沿って軸１５の長手方向軸線２０の周りに延在し、ドリル軸１５に沿って互いに隣接する複数の溝／ランド対を形成する。本発明の前記方法及び装置に沿って製造し得る１つの特定のタイプのドリルは、次の寸法を有する直径１／４インチのドリルであることがよい；
ねじれ角（ＨＡ）＝３２−３５°
外部半径（ＯＲ）＝０．１２５インチ
ヒール半径（ＨＲ）＝０．２４０インチ
余裕半径（ＣＲ）＝０．１１８インチ
マージン半径（ＭＲ）＝０．１２５インチ
リップ半径（ＬＲ）＝０．１５８インチ
ウェッブ厚（Ｗ）＝０．０４８インチ
【００２６】
切削工具を製造するための研削砥石
従来、ねじれ溝と関連ランドを有する切削工具は、通常２つの別々の研削砥石で製造され、２回の別々の研削ステップが必要であった。前述したように、こららの２つのステップは、時間がかかるのみならず、第１研削作業後に切削工具をねじれ溝と関連ランドとが互いに平行となるように適切に整合することが重要であった。かかる関係を欠如すると、切削工具は欠陥があると考えられ、廃棄されていた。
【００２７】
発明者は、切削工具にねじれ溝とマージン付き関連ランドの両方を同時に形成できる１つの研削砥石を製造した。この構造では、切削工具をより早く製造できるのみならず、切削工具の製造の精度をより改善し、また溝とランドとが互いに平行でない時に発生するスクラップを除去する。
【００２８】
図５は、前述したヘリカル切削工具１０を製造するための研削砥石１１０を示している。研削砥石１１０は、ディスク中心線１１７を有するディスク１５からなり、このディスクは、最大半径ＧＲと長手方向軸線１１８を有する。最大半径ＧＲは、また平均半径寸法を決定する。ディスク１１５は、第１側部１２０及び対向する第２側部１２５を有し、これらの間に幅ＧＷを画定される。ディスクの外周エッジ１３０は、側部１２０、１２５の間に延在する。外周エッジ１３０は、切削工具１０を研削するための研磨物質をその上に含む。かかる研磨物質は、炭化珪素を含む（ただしこれに限定されない）、金属を研削するのに使用される多数種の一般的な材料のいずれでもよい（例えば、立方晶窒化ホウ素、酸化アルミニウムまたはダイヤモンド）。通常、研削砥石は、樹脂ボンドで接合された炭化珪素のような材料で製造することができる。樹脂ボンド砥石は、衝撃及び撓みを伴う用例に適合する。従って、その構造は、衝撃及び撓みが低速及び低馬力容量の表面研削機で効果的に作用するよう、十分に脆い。または、金属ボンド（で接合された）研削砥石を使用することもできる。
【００２９】
図６は、本発明に係る典型的な研削砥石の側面図を示している。
【００３０】
研削砥石１１０のエッジ１３０の特定部分は、切削工具１０の溝３５及びランド４０の特定部分を形成すべく使用され、かかる理由にてこれらの特定部分に対する図面符号は、切削工具１０の関連部分に１００を加えたものである。
【００３１】
外周エッジ１３０は、第１側部１２０から横方向に延在し、溝３５の半径方向深さ９７を画定する半径方向距離ＧＲだけディスク中心線１１７から離間して最外側半径方向地点１５７まで更に延在する（図４）。
【００３２】
ノーズ形削盤セグメント１５５がリップ形削盤セグメント１５０に隣接しており、第２側部１２５に向けて横方向に延在し、またディスク中心線１１７に向けて内側に延在する。また、地点１５７は、リップ形削盤セグメント１５０とノーズ形削盤セグメント１５５との交差地点である。
【００３３】
余裕部形削盤セグメント１６５が、ノーズ形削盤セグメント１５５から第２側部１２５に向けて延在する。
【００３４】
最後に、マージン逃げ形削盤セグメント１７０が余裕部形削盤セグメント１６５に隣接しており、第２側部１２５に向けて横方向に延在し、またディスク中心線１１７に向けて更に延在する。
【００３５】
一実施の形態において、リップ形削盤セグメント１５０の勾配とノーズ形削盤セグメント１５５の勾配とはそれらの交差地点１５７において同一でない。
【００３６】
第１側部１２０に最も隣接するリップ形削盤セグメント１５０の部分１５２が第１側部１２０に平行である。一般に、研削砥石１１０のような研削砥石の場合、第１側部１２０と第２側部１２５が直線で互いに平行である。
【００３７】
図６に示すように、リップ形削盤セグメント１５０は、凸形状を有することがよい。リップ形削盤セグメント１５０の半径ＬＳＲは、切削工具１０の外部半径ＯＲの３０乃至６０％であることがよい。変形例において、リップ形削盤セグメント１５０が直線状であってもよい。
【００３８】
また、図６に示すように、ノーズ形削盤セグメント１５５は、凸形状を有することがよい。ノーズ形削盤セグメント１５５の半径ＮＳＲは、切削工具１０の外部半径ＯＲの２０乃至９０％であることがよい。変形例において、ノーズ形削盤セグメント１５５が直線状であってもよい。
【００３９】
図１を再び参照すると、ツイストドリル１０のような切削工具において、マージン７０は、通常、切削工具１０のどの部分よりも大きな直径を有する。マージン７０の半径は、加工前のブランク（半製品）の外半径ＯＲであってよい軸１５の半径と通常同一である。従って、マージンに隣接する領域を成形し、マージンの最外側表面は手付かずの状態で残しておくことにより、切削工具１０にマージン７０を形成することが可能である。
【００４０】
図６を再び参照すると、移行セグメント１８０がノーズ形削盤セグメント１５５から余裕部形削盤セグメント１６５まで延在することがよく、この移行セグメント１８０は、ディスク１１５の最外側地点１５７から内側に溝３５の深さ３６よりも大きい距離だけ離間している。かかる方式で、移行形削盤セグメント１８０は、切削工具１０の最外側表面から離間し、外周面３０と接触することがない。移行セグメント１８０を、半径方向において最外側地点１５７により近く配置し、ノーズ５５と余裕部６５の交差部の領域でのバリを除去するようにしてもよい。
【００４１】
図６に示すように、マージン逃げ形削盤セグメント１７０は、直線状であることがよい。しかし、変形例において、マージン逃げ形削盤セグメント１７０は、凸形状であることがよく、その半径は、切削工具１０の外部半径ＯＲの８０乃至１６０％であることがよい。
【００４２】
余裕部形削盤セグメント１６５は、両端部地点１６７、１６９により画定される。余裕部形削盤セグメント１６５のこれらの両端部地点１６７、１６９を連結する線は、ディスク１１５の中心線１１７に平行な線１８５との間に０乃至１５°の余裕角ＣＡをなすことが好ましい。一実施の形態において、半径ＧＲが９インチの砥石の場合、通常の余裕角ＣＡは１０°である。
【００４３】
余裕形削盤セグメント１６５は、直線状であっても、曲線状でもよい。曲線状の場合、このセグメントは、凸形状であってよく、切削工具１０の外部半径ＯＲの８倍乃至５０倍の直径を有してよい。
【００４４】
図６に示すように、マージン逃げ形削盤セグメント１７０は、中心線１１７に対し角度をなしている。特に、マージン逃げ形削盤セグメント１７０は、直線状であることがよく、ディスク中心線１１７に平行な線１８５との間で３０°乃至９０°の角度ＭＡを成してよい。マージン逃げ形削盤セグメント１７０は、ドリル１０の余裕部６５に隣接した領域のマージンに逃げを提供する。
【００４５】
また、別の実施の形態において、ディスク外周エッジ１３０は、余裕部形削盤セグメント１７０の端部地点１６９を中心にセンタリングされたフィレット形削盤セグメント（図示せず）を更に有することができ、フィレット形削盤セグメントは、余裕部形削盤セグメント１６５とマージン形削盤セグメント１７０との間に延在する凸形状を有してよい。
【００４６】
本発明の一実施の形態において、研削砥石１１０は半径ＧＲが９インチで、幅ＧＷが０．３７３インチであることがよい。リップ形削盤セグメント１５０は、第１側部１２０から、また長手方向軸線１１８から離れて延在し、半径ＬＳＲが０．１１９インチの凸形状を有し、リップ形削盤セグメント１５０の開始部分は、砥石１１０の第１側部１２０に接する。リップ形削盤セグメント１５０は、第１側部１２０から横方向に距離０．１００インチだけ延在する。ノーズ形削盤セグメント１５５は、リップ形削盤セグメント１５０に隣接しており、第２側部１２５に向けて延在する。ノーズ形削盤セグメント１５５は、半径０．１６５インチの凸形状になっている。ノーズ形削盤セグメント１５５は、第１側部１２０から横方向に０．１５７インチの地点に延在する。直線状の移行セグメント１８０は、ノーズ形削盤セグメント１５５から余裕部形削盤セグメント１６５に延在する。移行セグメント１８０は、第１側部１２０から離れる方向に横方向距離０．０１９インチだけ、かつ長手方向軸線１１７に向かって半径方向距離０．０２４インチだけ延在する。余裕部形削盤セグメント１６５は、移行セグメント１８０を起点として見たとき、第１側部１２０から離間する方向に横方向距離０．１１６だけ、かつ軸線１１７から離間する方向に半径方向距離０．００３インチだけ延在する。マージン逃げ形削盤セグメント１７０は、第１側部１２０から離間する方向に横方向距離０．２５５インチだけ延在すると共に、凸形状の半径が０．１２６インチである。
【００４７】
図１は、本発明の方法及び装置で製造し得る一般的なドリルの斜視図を示している。図７は、ドリルと、前記ドリル１０の溝３５とランド４０を形成するために使用し得る研削砥石１１０とを共に示している。例示の便宜上、研削砥石１１０をドリル１０から離している。しかし、ドリル１０は、研削砥石１１０を横方向へ変位することにより研削砥石１１０がドリル１０に対し適切に位置決めされるよう、適切に位置合わせされる。実際の作業で、研削砥石１１０は、図７に示すＡの方向に進んでドリル１０の外周面に到る。しかし、そのように研削砥石１１０を進めるまで、溝３５とランド４０は切削工具１０のボディに未だ形成されておらず、図７の右側に示す軸１５の部分と類似するということを理解されたい。
【００４８】
図８は、溝３５とランド４０を完全に研削すべく位置決めされた研削砥石１１０を示している。かかる作業中に、軸１５は、矢印Ｒに示すように回転すると同時に、矢印Ｔで示す方向に並進動し、その間、研削砥石１１０が回転することで研削砥石１１０が軸１５にねじれ溝３５と関連ランド４０を形成することができる。
【００４９】
切削工具の製造方法
ねじれ溝と関連ランドを形成するために２つの別の研削砥石を使用する必要があった以前の技術とは異なって、本発明の一実施の形態では、１つの研削砥石１１０を使用して溝３５とランド４０の両方を同時に形成することができる。
【００５０】
特に、本発明の他の実施の形態では、かかる方法を提供する。再び図１と図９乃至図１０を参照して、前述したような長手方向軸線２０を有する軸１５を備えた切削工具１０を製造する方法を開示する。切削工具１０は、図１に関連して前述したものと同一である。この切削工具を製造する方法は、研削砥石１１０の少なくとも１回の通行きで軸１５を研削することにより切削工具１０の溝３５及びランド４０を形成するステップを含む。
【００５１】
作業時に、半径が８インチの研削砥石を使用して外部半径が０．２５インチのドリルを研削することができる。かかる状況で、研削砥石は、１５００乃至４００ｒｐｍの速度で回転することができる。２０００ｒｐｍの速度で、ドリル１０は、４乃至６インチ／分の速度で砥石に対し軸方向に送る（投入）ことができる。ねじれ角は、通常、送り速度に基づいて異なる研削機械に対し固定されており、またドリルを砥石に向けて送る時のドリルの回転速度の関数である。しかし、異なる研削機械を調整してねじれ角を調整することもできる。研削機械の動力によっては、研削作業を研削砥石の１回の通行きで全体深さにすることで達成することができ、または、複数回の通行きにより徐々により大きい深さにすることで達成することができる。
【００５２】
因みに、研削砥石１１０の外周エッジ１３０（図６参照）の鏡像を有するクラッシュロール４１０を研削砥石１１０に対し押し付けることでクラッシュロール４１０の形状を研削砥石１１０に与えることができる。これは、研削砥石１１０が可撓性のある樹脂ボンド研削砥石であり、頻繁に矯正する必要のある（そしてそのような頻繁な矯正が好ましい）場合に特に有利である。
【００５３】
再び図５を参照すると、溝３５とランド４０は、切削工具１０の長手方向軸線２０の周りに延在し、好ましくは２２°乃至３８°の値を有し得るねじれ角ＨＡを画定する。図５に更に示すように、研削砥石１１０の半径ＧＲは、切削工具１０の外部半径ＯＲより著しく大きく、研削砥石１１０は、研削砥石１１０が切削工具１０に接する接点、またかかる接点の前後の位置で切削工具１０と接触する。その結果、研削工程をより良好に制御すべく、研削砥石１１０は、研削砥石１１０を貫いて延びる長手方向軸線１１８に対しオフセットされている。研削砥石１１０は、ねじれ角ＨＡに対し３°乃至４°のオフセット角ＯＡをもってオフセットされ得る。
【００５４】
工程による切削工具製品
以上、溝付きの切削工具を製造するための研削砥石と、かかる切削工具を製造するための方法を説明した。
【００５５】
１つの研削砥石を使用してらせん状の溝付きの切削工具を製造する一般的概念は、独自のものと考えられるため、本明細書で説明する切削工具のような製品もかかる工程の結果として独自のものと考えられる。
【００５６】
クラッシュロール装置
理想的な条件下で作動する完全な研削砥石は、自発的に鋭利になる。具体的には、研磨粒子が鈍くなると、これらの研磨粒子は研削力により破壊され砥石から除去されて、新たな鋭利な研磨粒子が露出される。精密な機械研削において、かかる理想的な研削は部分的に達成し得るものの、完全な達成はほとんど不可能である。一般に、研削砥石は、精密な研削機械スピンドルに取り付けてから目立て（ｄｒｅｓｓｉｎｇ）して調整される必要があり、その後も周期的にそうした調整を行う必要がある。かかる特徴を与えるための１つの装置がクラッシュロールであり、このクラッシュロールは、焼入れ鋼またはカーバイドロールであることがよく、またダイヤモンドを含浸してもよい。また、このロールは、回転自在であり且つ研削砥石の所望する形態を有する。クラッシュロールは、研削砥石に対し徐々に送られ、この研削砥石は低速で運転される。クラッシュロールは、粉砕作用により、砥石にクラッシュロールと逆の形状を形成する。クラッシュロールは、鋭利な粒子により快削砥石面を形成する。本発明に係る研削砥石１１０を目立てするための好適な方法は、図９及び図１０に示すようなクラッシュロール４１０の使用を含む。
【００５７】
図から分かるように、クラッシュロール４１０のプロファイルは、研削砥石１１０の外周エッジ１３０の鏡像である。
【００５８】
再び図９及び図１０と、切削工具が詳細に示された図１を参照して、研削砥石１１０を目立てするためのクラッシュロール４１０を説明する。ここで、研削砥石１１０は、前述したヘリカル切削工具１０を製造するのに使用される。
【００５９】
クラッシュロール４１０は、ディスク中心線４１７を有し平均半径寸法がＣＲＲのディスク４１５からなる。ディスク４１５は、間に幅ＣＷを画定する第１側部４２０及び第２側部４２５とこれらの側部４２０、４２５の間のディスク外周エッジ４３０を有する。外周エッジ４３０は、研削砥石１１０を目立てするための研磨物質を含み、外周エッジ４３０はプロファイルを有する。プロファイルは、リップ型セグメント４５０により形成されるが、このリップ型セグメントは、凹んだ形状を有していてよく、第１側部４２０から横方向に延在すると共に、溝３５の半径方向深さ３６（図６）と同じ半径方向距離だけディスク中心線４１７に向けて更に延在する。プロファイルは、リップ型セグメント４５０に隣接するノーズ型セグメント４５５を更に有するが、このノーズ型セグメントは、第２側部４２５に向けて横方向に延在すると共に、ディスク中心線４１７から外側へ更に延在する。余裕部型セグメント４６５がノーズ型セグメント４５５に隣接しており、第２側部４２５に向けて横方向に延在すると共に、ディスク中心線４１７に向けて更に延在する。
【００６０】
マージン逃げ型セグメント４７０が余裕部型セグメント４６５に隣接しており、第２側部４２５に向けて横方向に延在すると共に、ディスク中心線４１７から離れて更に延在する。
【００６１】
図１０に示すように、クラッシュロール４１０の外周エッジ４３０のプロファイルは、研削砥石１１０の外周エッジ１３０の鏡像である。
【００６２】
リップ型セグメント４５０の勾配とノーズ型セグメント４５５の勾配は、それらの交差地点４５７において同一でないことがある。
【００６３】
更に、第１側部４２０に最も隣接するリップ型セグメント４５０の部分４５２は、第１側部４２０に平行であることがよい。図１０に示すように、リップ型セグメント４５０は、凹んだ形状を有することがよい。特に、リップ型セグメント４５０の半径は、切削工具１０の外部半径ＯＲの３０乃至６０％であることがよい。変形例において、リップ型セグメント４５０は、直線状であることがよい。
【００６４】
また、図１０に示すように、ノーズ型セグメント４５５は、凹んだ形状を有することがよい。かかる場合、ノーズ型セグメント４５５の半径は、切削工具１０の外部半径ＯＲの２０乃至９０％であることがよい。変形例において、ノーズ型セグメント４５５は、直線状であることがよい。
【００６５】
マージン逃げ型セグメント４７０は直線状であるが、変形例においては、図１０に示されているように、マージン逃げ型セグメント４７０が凹んだ形状であってもよい。かかる状況で、マージン逃げ型セグメント４７０の半径は、切削工具１０の外部半径ＯＲの８０％乃至１６０％であることがよい。
【００６６】
マージン逃げ型セグメント４７０の両端部地点４６９、４７２を連結する線は、ディスク中心線４１７に平行な直線４８５との間で３０°乃至９０°の角度ＭＲＡをなすことがよい。
【００６７】
余裕部型セグメント４６５を参照すると、図１０に示すように、このセグメントはもちろん直線状であってよい。変形例において、余裕部型セグメント４６５は曲線状（凸形状もしくは凹んだ形状）でもよく、半径が切削工具１０の外部半径ＯＲの８倍乃至５０倍であることがよい。また、余裕部型セグメント４６５が直線であれ曲線であれ、余裕部型セグメント４６５の両端部地点４６７、４６９を連結する線は、ディスク４１５の中心線４１７に平行な線４８５との間に０°乃至１５°の余裕角ＣＣＡを成す。
【００６８】
図１０に示すように、クラッシュロール４１０は、ノーズ型セグメント４５５と余裕部逃げ型セグメント４６５との間に移行セグメント４８０を更に有することができ、移行セグメント４８０は、切削工具の溝３５の深さ３６より大きい距離だけディスク４１５の最外側地点から半径方向に離間されている（図６）。
【００６９】
平均半径方向寸法ＣＲＲが４インチのクラッシュロールの場合、余裕角ＣＲＡは、１０°であることが好ましい。
【００７０】
研削砥石１１０がフィレット形削盤セグメントを有し得るということと同様に、クラッシュロール４１０も、直線状のマージン型セグメント４７０と余裕部型セグメント４６５の間に延在すると共に地点４６９において凹んだ形状を有するフィレット型セグメント（図示せず）を有してよい。
【００７１】
以上、らせん軸線に沿う溝とマージンを有する切削工具を製造するための１つの研削砥石と、かかる研削砥石を用いる方法を説明した。最後に、研削砥石を目立てするために使用されるクラッシュロールを開示した。
【００７２】
本発明を好適な実施形態を参考にして説明したが、前述の詳細な説明を読んで理解する人であれば、その変形例及び修正例も明白であろう。本発明は、添付された特許請求の範囲またはこれと均等物の範囲内にある限りは、かかる全ての変形例及び修正例を含むことと解釈される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により製造される１つのマージンを有する切削工具の斜視図である。
【図２】図１に示す切削工具の正面図である。
【図３】図２に示す切削工具の平面図である。
【図４】図２の矢印ＩＶ−ＩＶに沿う断面図である。
【図５】仕上げ済み切削工具に隣接するが、間隔をおいて配置された研削砥石のオフセット角に沿った構成を示すスケッチである。
【図６】切削工具を製造するのに使用される研削砥石の側面図である。
【図７】要部を強調すべく互いに離間された図５の研削砥石と切削工具のオフセット角に沿った構成を示す図である。
【図８】互いに接触している図５の研削砥石と切削工具のオフセット角に沿った構成を示す図である。
【図９】研削砥石に作用して砥石を形削りするクラッシュロールを示す図である。
【図１０】要部を強調すべく互いに離間された図９の研削砥石とクラッシュロールを示す図である。

Claims

長手方向軸線を有する軸を備えたヘリカル切削工具を製造するための研削砥石であって、
前記切削工具の軸が、先端部を有すると共に、長手方向軸線に垂直かつ前記先端部から離間した断面で見たとき、半径方向深さを有する溝と、この溝に隣接するランドを有し、前記溝と前記ランドが、ねじれ角に沿って前記軸の長手方向軸線の周りに延在し、該溝が、外部半径から内側に延在するリップと、このリップに隣接するノーズを有し、それぞれのランドが、前記ノーズに隣接する余裕部と、前記余裕部に隣接したマージンを有し、
前記研削砥石が、ディスク中心線と平均半径方向寸法を有するディスクからなり、このディスクが、間に幅を画定する第１側部及び第２側部と、これらの側部の間のディスク外周エッジを有し、該ディスクの外周エッジは、切削工具を研削するための研磨物質を含み、該エッジのプロファイルが、
ａ）前記第１側部から横方向に延在し、前記ディスク中心線から離れる方向に前記溝の半径方向深さを画定する半径方向距離だけ延在するリップ形削盤セグメントと、
ｂ）前記リップ形削盤セグメントに隣接し、前記第２側部に向けて横方向に延在すると共に、前記ディスク中心線に向けて内側に延在するノーズ形削盤セグメントと、
ｃ）前記ノーズ形削盤セグメントに隣接し、前記第２側部に向けて横方向に延在する余裕部形削盤セグメントと、
ｄ）前記余裕部形削セグメントに隣接し、前記第２側部に向けて横方向に延在し、前記ディスク中心線に向けて延在するマージン逃げ形削盤セグメントと、
により画定されることを特徴とする研削砥石。
前記リップ形削盤セグメントの勾配と前記ノーズ形削盤セグメントの勾配とがそれらの交差地点で同一でない請求項１に記載の研削砥石。
前記第１側部に最も隣接する前記リップ形削盤セグメントの部分が、第１側部に平行である請求項１に記載の研削砥石。
前記リップ形削盤セグメントが凸形状を有する請求項１に記載の研削砥石。
前記リップ形削盤セグメントの半径が外部半径の３０乃至６０％である請求項４に記載の研削砥石。
前記リップ形削盤セグメントが直線状である請求項１に記載の研削砥石。
前記ノーズ形削盤セグメントが凸形状を有する請求項１に記載の研削砥石。
前記ノーズ形削盤セグメントの半径が外部半径の２０乃至９０％である請求項７に記載の研削砥石。
前記ノーズ形削盤セグメントが直線状である請求項１に記載の研削砥石。
前記第１マージン逃げ形削盤セグメントと前記第２マージン逃げ形削盤セグメントの少なくとも一方が凸形状を有する請求項１に記載の研削砥石。
前記マージン逃げ形削盤セグメントの半径が前記外部半径の８０乃至１６０％である請求項１０に記載の研削砥石。
前記マージン形削盤セグメントが直線状である請求項１に記載の研削砥石。
前記マージン逃げ形削盤セグメントが直線状であり、前記ディスク中心線に平行な線との間に３０°乃至９０°の角度をなす請求項１に記載の研削砥石。
前記余裕部形削盤セグメントが曲線状である請求項１に記載の研削砥石。
前記余裕部形削盤セグメントの半径が前記外部半径の８倍乃至５０倍である請求項１４に記載の研削砥石。
前記余裕部形削盤セグメントが直線状である請求項１に記載の研削砥石。
前記余裕部形削盤セグメントの両端部地点を連結する線が、前記ディスク中心線に平行な線との間で０°乃至１５°の余裕角を形成する請求項１に記載の研削砥石。
前記ノーズ形削盤セグメントと前記余裕部形削盤セグメントとの間に移行セグメントを更に有し、この移行セグメントが、切削工具の該溝の深さより大きい距離だけディスクの最外側地点から内側に離されている請求項１に記載の研削砥石。
前記マージン逃げ形削盤セグメントが、前記余裕部形削盤セグメントに隣接する領域に位置する凸形状のフィレット形削盤セグメントを更に有する請求項１に記載の研削砥石。
長手方向軸線を有する軸を備えたヘリカル切削工具を製造するための研削砥石であって、
前記切削工具の軸が、先端部を有すると共に、長手方向軸線に垂直かつ前記先端部から離間した断面で見たとき、半径方向深さを有する溝と、この溝に隣接するランドを有し、前記溝と前記ランドが、ねじれ角に沿って前記軸の長手方向軸線の周りに延在し、該溝が、外部半径から内側に延在するリップと、このリップに隣接するノーズを有し、それぞれのランドが、前記ノーズに隣接する余裕部と、前記余裕部に隣接したマージンを有し、
前記研削砥石が、ディスク中心線と平均半径方向寸法を有するディスクからなり、このディスクが、間に幅を画定する第１側部及び第２側部と、これらの側部の間のディスク外周エッジを有し、該ディスクの外周エッジは、切削工具を研削するための研磨物質を含み、該エッジのプロファイルが、
ａ）前記第１側部から横方向に延在し、前記ディスク中心線から離れる方向に前記溝の半径方向深さを画定する半径方向距離だけ延在するリップ形削盤セグメントと、
ｂ）前記リップ形削盤セグメントに隣接し、前記第２側部に向けて横方向に延在すると共に、前記ディスク中心線に向けて内側に延在するノーズ形削盤セグメントと、
ｃ）前記ノーズ形削盤セグメントから前記第２側部に向けて延在する余裕部形削盤セグメントであって、該余裕部形削盤セグメントの両端部地点を連結する線が前記ディスク中心線に平行な線との間に０°乃至１５°の余裕角をなす余裕部形削盤セグメントと、
ｄ）前記余裕部形削盤セグメントに隣接し、前記第２側部に向けて側方向に延在すると共に、前記ディスク中心線に向けて延在するマージン逃げ形削盤セグメントと、により画定され、
ｅ）前記リップ形削盤セグメントの勾配と前記ノーズ形削盤セグメントの勾配とがそれらの交差地点で同一でない研削砥石。
長手方向軸線を有する軸を備えたヘリカル切削工具を製造する方法であって、
前記切削工具の軸が、先端部を有すると共に、長手方向軸線に垂直かつ前記先端部から離間した断面で見たとき、半径方向深さを有する溝と、この溝に隣接するランドを有し、前記溝と前記ランドが、ねじれ角に沿って前記軸の長手方向軸線の周りに延在し、前記溝が、外部半径から内側に延在するリップと該リップに隣接するノーズを有し、それぞれのランドが、前記ノーズに隣接する余裕部と、前記余裕部に隣接するマージンを有し、前記方法が、
ａ）研削砥石の１回以上の通行きで軸を研削することにより、切削工具の溝及びランドの両方を形成するステップを含むことを特徴とする方法。
前記研削砥石により溝とランドの両方を形成するステップが、所望の研削砥石エッジ形状の鏡像を有するクラッシュロールに対して前記研削砥石を押し付けて、前記クラッシュロールの形状を研削砥石に与えるステップを更に含む請求項２１に記載の製造方法。
前記切削工具のねじれ角が、２２°乃至３８°であり、前記研削砥石が、該ねじれ角に対し３°乃至４°の角度をもってオフセットされている請求項２１に記載の製造方法。
長手方向軸線を有する軸を備えた切削工具を製造する方法であって、
前記切削工具の軸が、先端部を有すると共に、長手方向軸線に垂直かつ前記先端部から離間した断面で見たとき、半径方向深さを有する溝と、この溝に隣接するランドを有し、前記溝と前記ランドが、ねじれ角に沿って前記軸の長手方向軸線の周りに延在し、前記溝が、外部半径から内側に延在するリップと該リップに隣接するノーズを有し、それぞれのランドが、前記ノーズに隣接する余裕部と、前記余裕部に隣接するマージンを有し、前記方法が、
ａ）１つの研削砥石の１回以上の通行きで軸を研削することにより切削工具の溝及びランドの両方を形成するステップと、
ｂ）同一研削砥石の同一の１回以上の通行きで、前記マージンと前記余裕部との間にマージン逃げセグメントを形成するステップと、
を含む製造方法。
長手方向軸線と先端部を有する軸を備えた切削工具であって、
前記工具は、長手方向軸線に垂直かつ前記先端部から離間した断面で見たとき、半径方向深さを有する溝と、この溝に隣接するランドを有し、前記溝と前記ランドが、ねじれ角に沿って軸の長手方向軸線の周りに延在し、前記溝は、外部半径から内側に延在するリップとこのリップに隣接するノーズを有し、それぞれのランドが、前記ノーズに隣接する余裕部と、前記余裕部に隣接するマージンを有し、前記切削工具が、
ａ）研削砥石の１回以上の通行きで軸を研削することにより切削工具の溝及びランドの両方を形成するステップを含む方法により製造される切削工具。
前記方法が、
ｂ）同一研削砥石の同一の１回以上の通行きで、前記マージンと前記余裕部との間にマージン逃げセグメントを形成するステップを更に含む請求項２５に記載の切削工具。
研削砥石を目立てするためのクラッシュロールであって、
前記研削砥石は、長手方向軸線を有する軸を備えたヘリカル切削工具を製造するために使用され、前記切削工具の軸は、先端部を有すると共に、長手方向軸線に垂直かつ前記先端部から離間した断面で見たとき、半径方向深さを有する溝と、この溝に隣接するランドからなり、前記溝と前記ランドが、ねじれ角に沿って軸の長手方向軸線の周りに延在し、該溝が、外部半径から内側に延在するリップとこのリップに隣接するノーズを有し、それぞれのランドが、前記ノーズに隣接する余裕部と、前記余裕部に隣接するマージンを有し、
前記クラッシュロールが、ディスク中心線と平均半径方向寸法を有するディスクからなり、このディスクが、間に幅を画定する第１側部及び第２側部とこれらの側部の間のディスク外周エッジを有し、前記側部と前記エッジが、切削砥石を目立てするための研磨物質を含み、前記エッジのプロファイルが、
ａ）前記第１側部から横方向に延在し、前記ディスク中心線に向けて溝の半径方向深さを画定する半径方向距離だけ延在するリップ型セグメントと、
ｂ）前記リップ型セグメントに隣接し、前記第２側部に向けて横方向に延在すると共に、前記ディスク中心線から離間して外側に延在するノーズ型セグメントと、
ｃ）前記ノーズ型セグメントに隣接し、前記第２側部に向けて横方向に延在する余裕部型セグメントと、
ｄ）前記余裕部型セグメントに隣接し、前記第２側部に向けて横方向に延在し、前記ディスク中心線から離間する方向に延在するマージン逃げ型セグメントと、
により画定されることを特徴とするクラッシュロール。
前記リップ型セグメントの勾配と前記ノーズ型セグメントの勾配とがそれらの交差地点で同一でない請求項２７に記載のクラッシュロール。
前記第１側部に最も隣接する前記リップ型セグメントの部分が前記第１側部に平行である請求項２７に記載のクラッシュロール。
前記リップ型セグメントが凹んだ形状を有する請求項２７に記載のクラッシュロール。
前記リップ型セグメントの半径が前記外部半径の３０乃至６０％である請求項３０に記載のクラッシュロール。
前記リップ型セグメントが直線状である請求項２７に記載のクラッシュロール。
前記ノーズ型セグメントが凹んだ形状を有する請求項２７に記載のクラッシュロール。
前記ノーズ型セグメントの半径が外部半径の２０乃至９０％である請求項２７に記載のクラッシュロール。
前記ノーズ型セグメントが直線である請求項２７に記載のクラッシュロール。
前記マージン逃げ型セグメントが凹んだ形状を有する請求項２７に記載のクラッシュロール。
前記マージン逃げ型セグメントの半径が前記外部半径の８０乃至１６０％である請求項３６に記載のクラッシュロール。
前記マージン逃げ型セグメントが直線状である請求項２７に記載のクラッシュロール。
前記マージン逃げ型セグメントが直線状であり、前記ディスク中心線に平行な線との間に３０°乃至９０°の角度をなす請求項２７に記載のクラッシュロール。
前記余裕部型セグメントが凹んだ形状を有する請求項２７に記載のクラッシュロール。
前記余裕部型セグメントの半径が前記外部半径の８倍乃至５０倍である請求項４０に記載のクラッシュロール。
前記余裕部型セグメントが直線状である請求項２７に記載のクラッシュロール。
前記余裕部型セグメントの両端部地点を連結する線が、前記ディスク中心線に平行な線との間に０°乃至１５°の余裕角を形成する請求項２７に記載のクラッシュロール。
前記ノーズ型セグメントと前記余裕部型セグメントとの間に移行セグメントを更に有し、この移行セグメントが、前記切削工具の前記溝の深さよりも大きい距離だけディスクの最外側地点から内側に離間されている請求項２７に記載のクラッシュロール。
前記マージン逃げ型セグメントが、前記余裕部型セグメントに隣接する領域に位置された凹んだ形状のフィレット型セグメントを更に有する請求項２７に記載のクラッシュロール。
研削砥石を目立てするためのクラッシュロールであって、
前記研削砥石は、長手方向軸線を有する軸を備えたヘリカル切削工具を製造するのに使用され、前記切削工具の軸は、先端部を有すると共に、長手方向軸線に垂直かつ前記先端部から離間した断面で見たとき、半径方向深さを有する溝と、この溝に隣接するランドからなり、前記溝と前記ランドが、ねじれ角に沿って軸の長手方向軸線の周りに延在し、該溝が、外部半径から内側に延在するリップとこのリップに隣接するノーズを有し、それぞれのランドが、前記ノーズに隣接する余裕部と、前記余裕部に隣接するマージンを有し、
前記クラッシュロールが、ディスク中心線と平均半径方向寸法を有するディスクからなり、このディスクが、間に幅を画定する第１側部及び第２側部とこれらの側部の間のディスク外周エッジを有し、前記側部と前記エッジが、前記切削砥石を目立てするための研磨物質を含み、該エッジのプロファイルが、
ａ）前記第１側部から横方向に延在し、前記ディスク中心線に向けて前記溝の半径方向深さを画定する半径方向距離だけ延在するリップ型セグメントと、
ｂ）前記リップ型セグメントに隣接し、前記第２側部に向けて横方向に延在すると共に、前記ディスク中心線から離間して外側に延在するノーズ型セグメントと、
ｃ）前記ノーズ型セグメントに隣接すると共に、前記第２側部に向けて横方向に延在する余裕部型セグメントであって、該余裕部型セグメントの両端部地点を連結する線がディスク中心線に平行な線との間に０°乃至１５°の余裕角をなす余裕部型セグメントと、
ｄ）前記余裕部型セグメントに隣接し、前記第２側部に向けて横方向に延在し、前記ディスク中心線から離間する方向に延在するマージン逃げ型セグメントと、
により画定され、
ｅ）前記リップ型セグメントの勾配と前記ノーズ型セグメントの勾配とがそれらの交差地点で同一でないクラッシュロール。