JP2006507954A - 穿孔工具を製造するための管状のブランク、ブランクの製造方法および穿孔工具の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、穿孔工具を製造するための管状のブランク（２２）であって、切屑溝（１２）と冷媒管路とが形成される非切削成形可能な成形部（２６）を有し、完成した穿孔工具に、工作機械に締め付け固定させるためのシャンクと、刃を備えた穿孔工具ビット部（２０）とを装着可能な前記管状のブランクに関する。強度および成形に対する条件に適合させるため、管状のブランク（２２）は、成形部（２６）のシャンク側の端部に配置され、成形部（２６）と一体に結合される締め付け固定部（１６）を有し、その管壁厚は成形部（２６）の領域での管壁厚よりも厚い。本発明は、ブランクの製造方法および穿孔工具の製造方法にも関わる。

Description

本発明は、穿孔工具を製造するための管状のブランクであって、切屑溝と冷媒管路とが形成される非切削成形可能な成形部を有し、完成した穿孔工具に、工作機械に締め付け固定させるためのシャンクと、刃を備えた穿孔工具ビット部とを装着可能な前記管状のブランクに関するものである。

特許文献１からは、穿孔工具を製造するため、長手方向に一定の内径および外径を有する可延性材料の管片から成っている管状のブランクを使用することが知られている。このブランクは、穿孔工具本体を形成させるため、回転据込み方法で切屑溝および冷媒管路を形成させながら非切削加工で成形され、その後端に追加的に、工作機械に締め付け固定するための穿孔工具シャンクが装着される。この場合、穿孔工具シャンクを適当な締め付け固定手段（たとえばねじ）によりたとえば完成した穿孔工具本体に締め付け固定することは公知である。このためには、切屑溝の領域に接続する締め付け固定部が必要である。長手方向において内径および外径が一定のこの公知のブランクを使用して使用時に機能的な実用的な穿孔工具を製造しようとすると、ブランクの壁厚に応じては成形部の非切削加工による成形或いは締め付け固定部の強度に問題が残ることが明らかになった。

独国特許出願公開第１９８５６９８６号明細書

この点から出発して、本発明の課題は、冒頭で述べた種類の管状のブランクにおいて、穿孔工具の成形部および締め付け固定部で成形条件および強度条件が異なることを考慮したブランクを提供することである。

この課題を解決するため、請求項１に記載の構成要件の組み合わせを提案する。本発明の有利な他の構成は従属項から明らかである。

本発明による解決手段は、穿孔工具を製造するには、ブランクが成形部において比較的薄い材料厚を有しているべきとの認識を前提としている。これは作業ステップを少なくして十分な成形を行なうことができるようにするためである。他方、締め付け固定時に発生する力を吸収できるようにするには、締め付け固定部の領域で厚壁の材料が必要である。穿孔工具シャンクへの締め付け固定は、たとえば締め付け部に設けた締め付け面に対して作用する締め付けねじにより行なうか、或いは、工具シャンクを締め付け部に対し熱的に収縮させる（たとえば焼きばめする）ことにより行なう。前者のケースでは、切削加工をする場合に締め付け固定面に材料薄肉部が生じる。締め付けねじは材料薄肉ゾーンを押圧するので、締め付け固定面を生じさせる際にまだ十分材料が残っているよう配慮する必要がある。同じことは、締め付け固定面を非切削加工で、たとえば鍛造過程で形成させる場合にもいえる。後者の収縮させるケースでは、チャックを高温（たとえば４００℃）に加熱し、比較的高い熱容量を有するよう配慮する必要がある。これにより接触時に締め付け固定部が加熱され、締め付け固定する瞬間に強度が低減する。それ故壁厚は、この締め付け固定または締め付け過程の際に締め付け固定部が塑性変形しないように選定する必要がある。この相矛盾する条件を考慮するため、本発明によれば、成形部のシャンク側端部に、成形部と一体的に結合される締め付け固定部を設けることが提案される。締め付け固定部の管壁厚は成形部の領域の管壁厚よりも厚い。

本発明の有利な構成によれば、締め付け固定部の領域での管外径は成形部の領域での管外径よりも大きい。この場合、基本的には、締め付け固定部の領域での管内径と成形部の領域での管内径とが同じ大きさであるか、或いは、締め付け固定部の領域での管内径が成形部の領域での管内径よりも小さいか、或いは大きいように構成してもよい。

本発明の他の有利な構成によれば、締め付け固定部の外面上に、有利には平らな締め付け固定面が配置されている。この場合、管内径は締め付け固定部の長手方向において一定であるか、或いは可変であり、締め付け固定面の外側よりも締め付け固定面の領域での管内径のほうが小さい。締め付け固定面は管軸線に対し平行に延びていてよい。締め付け固定面が管軸線に対し傾斜するように延びていてもよい。後者のケースでは、穿孔工具がその締め付け固定位置から引き出されるのが阻止されるので、好ましい。

もっとも簡潔な構成は、ブランクの内側の輪郭も外側の輪郭も締め付け固定部の長さ方向において且つ成形部の長手方向において円形であり、一定の径を有しているような構成である。しかし、基本的には、内側の輪郭が少なくとも締め付け固定部の長手方向において長円形または楕円形であってもよい。この場合、締め付け固定部をより小さな管内径の領域に配置するのが合目的である。このようにして締め付け固定部の領域で壁厚が厚くなり、よって締め付け固定部の強度を増大させることができる。

本発明の他の有利な構成によれば、管外径を一定にした状態で管内径は成形部の長手方向の少なくとも一部にわたって自由端のほうへテーパ状に発散している。この処置により、成形時に形成される冷却管路を穿孔工具ビット部のほうへ拡大させることができる。成形部の長手方向における冷却管路の他の変形実施形態は、ブランクの内側輪郭が成形部の長手方向の少なくとも一部において長円形または楕円形に形成されていることによって達成できる。

本発明の他の有利な構成によれば、締め付け固定部と成形部との間に、テーパ状に延びている移行部が設けられる。締め付け固定部と成形部との移行部は内面側で外面側と同じ方向にテーパ状に形成されているのが有利である。締め付け固定部と成形部との間に段状の移行部を配置してもよい。この場合移行部は、チップを受容するための少なくとも１つのチップ取付け部を該移行部に形成可能であるように形成され、採寸されている。冷媒管路内での流動特性を改善するため、移行部の流動管路が締め付け部に比べて拡大されていれば特に有利である。

穿孔工具の製造の際に非切削成形するための管状のブランクを製造するには、締め付け固定部に比べて薄壁の成形部を形成させながら、少なくとも部分的に心棒を介して外側から成形される、有利には回転据込み成形される、内径および外径が一定の管片から出発するか、或いは、内面および／または外面を切削加工される、有利には穿孔または回転切削される、内径および外径が一定の管片から出発するのが合目的である。締め付け固定面は切削加工または非切削加工で締め付け固定部の外面に形成させることができる。

次に、本発明の実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。
図１ａおよび図１ｂには穿孔工具が図示されている。穿孔工具は、螺旋状の切屑溝１２を備えた一体型の穿孔工具本体１０と、一体成形された締め付け固定部１６と、穿孔工具本体１０に蝋付け部位１８を介して物質拘束接合で（溶融接合で）装着されている穿孔工具ビット部２０とを有している。穿孔工具本体１０は管状のブランク２２から製造され、ブランク２２は貫通している中央管路２４を有し、ブランク２２の壁厚は長手方向に変化している（図２ａないし図２ｄを参照）。図１の穿孔工具を製造する場合、切屑溝１２は回転据込み方法で成形部２６に成形させる。同時に中央管路２４を成形部２６の領域において冷媒管路２７に変形させる。冷媒管路２７は切屑溝１２の間にある螺旋状のリブ２８に沿って穿孔工具ビット部２０の領域にある出口３０まで延びている。冷媒管路２７は成形部２６の領域での成形過程で三角形の横断面を得る。この三角形の横断面の外側の境界辺４０は、リブ２８の部分筒状の外面４２に対し部分的に同心の、外側へ凸の湾曲部を有し、また前記三角形の横断面の、内側へ接続している内側の境界辺４４，４６は、穿孔工具中心軸線４８のほうへ指向している三角形エッジ部５０において互いに鋭角でぶつかっている（前記特許文献１を参照）。成形部２６と締め付け固定部１６との移行部３２では、回転据込み方法で形成された冷却管路２７が段差なしで且つ突起なしで締め付け固定部の領域にある中央管路２４へ移行している。

図１ａの穿孔工具はさらに締め付け固定面１７を有している。締め付け固定面１７はブランクの締め付け固定部１６の領域に切削加工または非切削加工で形成される。締め付け固定面１７は図１ａの場合のように軸線平行に延びていてよいが、図３ａ、図３ｂ、図４に図示した実施形態の場合のように斜めに指向していてもよい。図３ａと図３ｂに図示した実施形態の場合には、中央管路２４の内側輪郭は少なくとも締め付け固定部１６の長さにわたって楕円形に形成されて、締め付け固定面１７の側でより大きな壁厚が形成されるように構成されている。楕円形の中央管路２４は成形部２６へ続いていてもよい。この場合には、成形過程で冷却管路２７は楕円形に且つ螺旋状に成形される。

図４に図示した実施形態では、中央管路２４は成形部２６の長さにわたって一定の管外径でテーパ状に拡大されている。この処置により、成形過程で形成される冷却管路２７は穿孔工具尖端部のほうへ拡大される。

締め付け固定部１６は締め付け固定時に工具シャンクに作用する締め付け力を吸収しなければならず、しかもその際に塑性変形してはならない。他方ブランクは、切屑溝１２を形成させるため、成形部２６の領域を塑性変形させねばならない。強度および変形能に関するこの相容れない条件を満たすため、管状のブランク２２の壁厚は成形部２６よりも締め付け固定部１６のほうが厚い。これは、中央管路２４の内径を一定にした状態で締め付け固定部１６の領域の外径を拡大させるか（図２ａ）、或いは、外径を一定にした状態で締め付け固定部１６の領域において中央管路２４の内径を縮小させる（図２ｂ）ことにより実現することができる。図２ｃと図２ｄの各実施形態では、締め付け固定部１６の領域および成形部２６の領域において外壁も中央管路２４も異なる径を有している。図２ｂないし図２ｄの各実施形態では補助的な移行部３２が設けられている。この移行部３２は外壁でも中央管路２４でもテーパ状に延びていてよい（図２ｄ）。図２ｂおよび図２ｃの各実施形態では、図１ａに図示したように、成形時に移行部３２に横断面が拡大した流入室３４が生じる。

図２ａないし図２ｄに記載の管状のブランク２２を製造するため、内径および外径が一定の管片から出発することができる。この種の管片は締め付け固定部１６に比べて成形部２６が薄壁を成し、内壁および／または外面を切削加工され、有利には穿孔または回転切削され、或いは心棒を介して部分的に外部から成形され、有利には回転据込み加工される。

ブランクは相転移点が４８０℃ないし６５０℃の浸炭鋼から成っているのが合目的である。このためクロム含有量が２％以下の浸炭鋼、有利には１６ＭｎＣｒ５鋼を使用するのが有利である。浸炭鋼は成形後に表面および場合によっては内面を浸炭処理または窒化処理により硬化させる。これによって得られる工具シャンクの壁における硬度は高い耐荷重性を生じさせる。

以上を総括すると以下のようになる。本発明は、穿孔工具を製造するための管状のブランク２２であって、切屑溝１２と冷媒管路とが形成される非切削成形可能な成形部２６を有し、完成した穿孔工具に、工作機械に締め付け固定させるためのシャンクと、刃を備えた穿孔工具ビット部２０とを装着可能な前記管状のブランクに関する。強度および成形に対する条件に適合させるため、管状のブランク２２は、成形部２６のシャンク側の端部に配置され、成形部２６と一体に結合される締め付け固定部１６を有し、その管壁厚は成形部２６の領域での管壁厚よりも厚い。

螺旋状の切屑溝と厚肉の締め付け固定シャンクとを備え、穿孔工具ビット部を装着させた完成した穿孔工具の側面図である。 図１ａの切断線Ｂ−Ｂによる拡大断面図である。 穿孔工具を製造するための管状のブランクの４つの実施形態を示す図である。 締め付け固定面と長円形の内側通路とを備えた管状のブランクを示す図である。 図３ａのブランクの縦断面図である。 締め付け固定部に締め付け固定面が形成され、成形部にテーパ状の内側通路を備えたブランクの縦断面図である。

Claims (26)

1. 穿孔工具を製造するための管状のブランクであって、切屑溝（１２）と冷媒管路とが形成される非切削成形可能な成形部（２６）を有し、完成した穿孔工具に、工作機械に締め付け固定させるためのシャンクと、刃を備えた穿孔工具ビット部（２０）とを装着可能な前記管状のブランクにおいて、
   成形部（２６）のシャンク側の端部に配置され、成形部（２６）と一体に結合される締め付け固定部（１６）が設けられ、該締め付け固定部（１６）の管壁厚が成形部（２６）の領域での管壁厚よりも厚いことを特徴とする管状のブランク。
2. 締め付け固定部（１６）の領域での管外径が成形部（２６）の領域での管外径よりも大きいことを特徴とする、請求項１に記載の管状のブランク。
3. 締め付け固定部（１６）の領域での管内径と成形部（２６）の領域での管内径とが同じ大きさであることを特徴とする、請求項１または２に記載の管状のブランク。
4. 締め付け固定部（１６）の領域での管内径が成形部（２６）の領域での管内径よりも小さいか、或いは大きいことを特徴とする、請求項１または２に記載の管状のブランク。
5. 締め付け固定部（１６）の外面上に、有利には平らな締め付け固定面（１７）が配置されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の管状のブランク。
6. 管内径が締め付け固定部（１６）の長手方向において一定であることを特徴とする、請求項５に記載の管状のブランク。
7. 管内径が締め付け固定部（１６）の長手方向で変化しており、締め付け固定面（１７）の外側よりも締め付け固定面（１７）の領域での管内径のほうが小さいことを特徴とする、請求項５に記載の管状のブランク。
8. 締め付け固定面（１７）が管軸線に対し平行に延びていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一つに記載の管状のブランク。
9. 締め付け固定面（１７）が管軸線に対し傾斜するように配向されていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一つに記載の管状のブランク。
10. 少なくとも締め付け固定部（１６）の長手方向において長円形または楕円形の輪郭を有している中央管路（２４）が設けられていることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一つに記載の管状のブランク。
11. 締め付け固定面（１７）がより小さな管内径の領域に配置されていることを特徴とする、請求項１０に記載の管状のブランク。
12. 成形部（２６）の長手方向の少なくとも一部にわたって管外径を一定にした状態で自由端のほうへテーパ状に発散している中央管路が設けられていることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか一つに記載の管状のブランク。
13. 締め付け固定部（１６）と成形部（２６）との移行部（３２）が外面側でテーパ状に延びていることを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか一つに記載の管状のブランク。
14. 締め付け固定部（１６）と成形部（２６）との移行部（３２）が内面側で外面側と同じ方向にテーパ状に延びていることを特徴とする、請求項１３に記載の管状のブランク。
15. 締め付け固定部（１６）と成形部（２６）との間に段状の移行部（３２）が配置されていることを特徴とする、請求項１から１４までのいずれか一つに記載の管状のブランク。
16. チップを受容するための少なくとも１つのチップ取付け部を移行部（３２）に形成可能であるように該移行部（３２）が形成され、採寸されていることを特徴とする、請求項１３から１５までのいずれか一つに記載の管状のブランク。
17. 相転移点が４８０℃ないし６５０℃の浸炭鋼から成っていることを特徴とする、請求項１から１６までのいずれか一つに記載の管状のブランク。
18. クロム含有量が２％以下の浸炭鋼、有利には１６ＭｎＣｒ５鋼から成っていることを特徴とする、請求項１から１７までのいずれか一つに記載の管状のブランク。
19. 成形過程後に少なくとも外面を硬化させ、有利には浸炭処理または窒化処理することを特徴とする、請求項１７または１８に記載の管状のブランク。
20. 穿孔工具の製造の際に非切削成形するための管状のブランク（２２）を製造する方法において、
    締め付け固定部（１６）に比べて薄壁の成形部（２６）を形成させながら、内径および外径が一定の管片の内面および／または外面を切削すること、有利には穿孔または回転切削することを特徴とする方法。
21. 穿孔工具の製造の際に非切削成形するための管状のブランク（２２）を製造する方法において、
    締め付け固定部（１６）に比べて薄壁の成形部（２６）を形成させながら、内径および外径が一定の管片を少なくも部分的に心棒を介して外側から成形し、有利には回転据込み成形することを特徴とする方法。
22. 締め付け固定部（１６）の外面に締め付け固定面（１７）を切削加工で、または非切削加工で形成させることを特徴とする、請求項２０または２１に記載の方法。
23. 請求項１から１９までのいずれか一つに記載の管状のブランクを穿孔工具の製造に使用する使用方法において、切屑溝（１２）および冷媒管路（２７）を形成させながら成形部（２６）を非切削成形で成形させる使用方法。
24. 成形部（２６）を回転据込み方法で成形させることを特徴とする、請求項２３に記載の使用方法。
25. 締め付け固定部（１６）から成形部（２６）へ延びる冷媒管路（２７）を段差なしで且つ突起なしで形成させることを特徴とする、請求項２３または２４に記載の使用方法。
26. 工作機械に締め付け固定するための締め付け固定シャンクを締め付け固定部（１６）の領域に締め付け固定または焼きばめすることを特徴とする、請求項２３から２５までのいずれか一つに記載の使用方法。

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