JP2007501719A

JP2007501719A - 穴あけ工具

Info

Publication number: JP2007501719A
Application number: JP2006522978A
Authority: JP
Inventors: クレンツァー、ウルリッヒ; カウパー、ヘルベルト
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2003-08-13
Filing date: 2004-08-11
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2024-08-11
Also published as: CA2535358C; EP1654084B1; US20060198708A1; US20080170920A1; US7364390B2; ATE532593T1; DE10337203A1; WO2005018856A1; US7594784B2; MXPA06001693A; CA2535358A1; CN100503104C; EP1654084A1; KR20060061826A; CN1835817A; JP4824557B2; BRPI0413557A

Abstract

本発明の穴あけ工具は、第１ドリル刃先（２）および該ドリル刃先（２）に付設された少なくとも２つの前方切刃（４、５）と、第２ドリル刃先（３）および該ドリル刃先（３）に付設された少なくとも２つの後方切刃（６、７）とを備える。各前方切刃（４、５）から各後方切刃（６、７）迄切削溝（８、９）が連続的に延びている。該切削溝（８、９）は、前方ドリル刃先（２）に隣接する箇所（Ａ）では非対称に、中央箇所（Ｂ）では対称に、後方ドリル刃先（３）に隣接する箇所（Ｃ）では非対称に形成されている。この穴あけ工具は、唯一の刃先を備えた工具と比べて２倍の実用寿命を持っている。

Description

本発明は、請求項１の前文に記載の、両端にドリル刃先を備えた穴あけ工具に関する。ここで穴あけ工具とは、一定した直径の孔を穿つための、例えば段付きドリルやもみ下げ工具のようなドリルを意味する。

冒頭に述べた形式の穴あけ工具は、例えば独国特許出願公開第１７５２６１６号明細書で公知である。この工具は、個々の小棒部品に分割される押出し成形品から作られる。押出し成形法に基づき、穴あけ工具の切削溝は、その全長にわたり一様な形状を持つ。

特に金属加工用の穴あけ工具は、通常、交換可能な少なくとも１つの刃先インサートを備える。従って、刃先インサートが取り付けられる本体は、刃先インサートの実用寿命を超えて利用できる。しかし、交換可能な刃先インサートを備えた穴あけ工具は、大きな直径に制限される。例えば１０ｍｍ迄の小さな穴あけ直径に対しては、一般に、単一品のドリルが利用される。その実用寿命は、一般に与えられた再研削性にも係らず、交換可能な１つ又は複数の刃先インサートを備えたドリルの実用寿命よりも非常に短い。

本発明の課題は、特に１０ｍｍ迄の工具直径の場合でも、長い実用寿命を持つ穴あけ工具を提供することにある。

この課題は、本発明に基づき請求項１記載の特徴を有する穴あけ工具によって解決される。この工具は、両端に各々少なくとも１つの切刃を備えたドリル刃先を持つ。ねじれた切削溝が、片側ドリル刃先の切刃から、反対側ドリル刃先の切刃迄連続して延びている。ドリル刃先毎の切刃の数に応じた少なくとも２つの切削溝は、各々ドリル刃先の範囲でそれ自体非対称形をなしている。各切削溝の非対称形により、切削溝は、特に的確な切り屑形状を生ずる切削過程にとって良好な刃先幾何学形状に合わされる。切削溝の非対称形は遅くとも穴あけ工具の中央迄に対称形に移行し、第２ドリル刃先に向かう切削溝の継続経過で再び非対称形となり、第２ドリル刃先での切削溝の非対称形は、好適には第１ドリル刃先での切削溝形状に相当する。それと別に、第２ドリル刃先の幾何学形状を第１ドリル刃先の幾何学形状と異ならせたり、少なくとも僅かに異なった直径にしたりできる。何れの場合も、各切削溝の非対称形状はドリル刃先に隣接する箇所で与えられ、対称形の切削溝は、両端のドリル刃先間に位置する箇所に設けられる。以下単にドリルとも呼ぶ穴あけ工具の実用寿命は、それ故唯一のドリル刃先を持つ通常のドリルに対し２倍になる。

穴あけ工具は、該工具が単一材料又は複数の異なる材料で形成されたかと無関係に、特に切刃インサートの切り離し、例えば除去のために利用されない。ドリルの材料として、唯一のドリル刃先を備えた通常のドリルで、公知の被覆付き又は被覆なしの全ての材料や組合せ材料が利用できる。ドリル刃先を特別な工具刃先で形成するなら、例えばろう付けで永続的にドリル刃先を穴あけ工具の本体に結合し、工具刃先を本体に比べて硬い材料で形成するとよい。この実施例でも、切削溝は本体を含めた穴あけ工具全体に延びる。

有利な実施態様では、穴あけ工具は片側ドリル刃先から反対側ドリル刃先迄延びる冷却通路を有する。従って、各冷却通路は各ドリル刃先の各切刃に付設され、冷却通路の入口および出口開口の機能は交換できる。

この穴あけ工具のドリル刃先の範囲は、例えば欧州特許出願公開第０２４９１０４号明細書、独国特許出願公開第１００２７５５４４号或いは同第１９９５５１７２号明細書で公知のねじれドリルに相当した形状を有している。かかるねじれドリルは、特に良好な穴あけ特性、高い送り速度および長い寿命の点で優れている。

穴あけ工具は、締付け装置と共に請求項６記載の特徴を持つ穴あけ装置を形成する。締付け装置の一部は、切削溝の形状に少なくとも部分的に適合した溝付き内周面を持ち、特に正確な締付け固定を可能にする締付けブッシュである。この際、少なくとも締付けブッシュの開口横断面を、切削溝の形状に少なくとも部分的に合わせるとよい。この結果、締付けブッシュへの削り屑の侵入を防止できる。更に全体的に、即ち締付けブッシュの長さの少なくとも大部分にわたり穴あけ工具の幾何学形状に合わせた締付けブッシュの溝付き内周面は、穴あけ工具の確実な締付け固定のために利用できる。確実な締付け固定は、溝無し工具部分としてのシャンクへの、通常の穴あけ工具の締付け固定に匹敵する。

請求項６の実施態様に代えて、コレットの伸び率がドリルの場合に存在する直径段差部又は直径段差移行部を橋渡しするのに十分大きいなら、穴あけ工具を締付け固定すべく、溝なし内周面を持つ通常のチャックも利用できる。

請求項６の締付け装置の有利な実施態様に応じ、特に締付けブッシュ内又は締付けブッシュ上にはめ込まれ、締付けブッシュと協働するシール円板を利用できる。この円板によって、冷却潤滑材に対する漏れ止めを改善できる。シール円板を、締付けブッシュの後方ドリル刃先の側に配置するとよい。これに伴い、穴あけ工具に導入された冷却潤滑材は、殆ど或いは全く、締付けブッシュ内或いはドリルと締付けブッシュの間に流出しない。ここで後方ドリル刃先とは、各切削運転中に切削に利用されていないドリル刃先を意味する。更に、当該範囲に配置したシール円板は、例えば切削運転中に生ずる振動のために害される後方ドリル刃先に対する機械的防護体ともなる。

締付けブッシュを簡単に通常のチャック、例えば液圧延性チャックにはめ込み可能とすべく、締付けブッシュが一定の外径を有するとよい。この際シャンクとも呼ばれる締付けブッシュの材料として、プラスチックやゴム等の他の柔軟な材料を用いるとよい。締付けブッシュの内側表面は、締付けブッシュが同時にシール円板の機能を満たすように形成できる。この実施態様では、ドリルをシャンクにねじ込むために利用する。シャンクは全長にわたり一定の溝付き内周面を有するか、穴あけ工具を受けるべく盲孔を備える。盲孔を設ける場合、冷却潤滑材は穴あけ工具に外側から導入する。盲孔に代えて、小さな内径部を設けてもよく、該内径部を経てドリルに冷却潤滑材を軸方向に供給する。

本発明の利点は、特に両端に刃先を備え、連続した切削溝を備えたドリルが、ドリルに適合する締付けブッシュにより、片側のみに刃先を持つ通常のドリルと同様に利用でき、通常のドリルと異なり、例えば最大穴あけ深さに関し全く利用制限がない点にある。

以下図を参照し、本発明の幾つか実施例を詳細に説明する。なお各図において同一部分には同一符号を付している。

図１ａと１ｂ、図５ａと５ｂは、各々両端にドリル刃先２、３を備えた穴あけ工具１の実施例を示す。各穴あけ工具１は単一品として形成され、第１ドリル刃先２に隣接する箇所Ａと、この箇所Ａに続く中央箇所Ｂと、第２ドリル刃先３に隣接する後方箇所Ｃとを有している。図１ａと１ｂ、図４ａと４ｂの各実施例において、中央箇所Ｂにおける直径Ｄ₂は工具直径Ｄ₁より細くされている。これによって、特に図２ａと２ｂの特に有利な実施例において、穴あけ工具１の外側箇所Ａ、Ｃによって与えられた工具直径Ｄ₁が異なる種々の工具のセットは、同じように細くなった中央箇所直径Ｄ₂を有する。これによって、そのセットの全ての工具は、同一の締付け装置に使用できる。各穴あけ工具１の切刃に符号４、５、６、７、切削溝に符号８、９を付している。図１ａと１ｂ並びに図２ａと２ｂの各実施例において、追加的に各々４つのランド（当たり部）１０を設けている。好適な例として、図５ａと５ｂの実施例だけに２つの冷却通路１１を示すが、これら通路１１は、他の全ての実施例でも設け得る。

図６と図７は、穴あけ工具１全体にわたって延びる切削溝８、９の形状を示す。図６の実施例では、穴あけ工具１を、例えばＣＶＤ（化学蒸着）法で被覆された硬質合金で単一部品として形成し、図７の実施例では、例えば被覆され又は被覆されていない硬質合金から成る両端の工具刃先１２、１３を、穴あけ工具１の中央箇所Ｂを形成する本体１４に永続的に結合、特にろう付けしている。

図８ａと８ｂは、各々図６の穴あけ工具１の異なる箇所の横断面を示す。穴あけ工具１は最大工具直径Ｄ₁の箇所で、切削溝８、９は図８ａに示すように非対称形である。この非対称形は切削過程および切り屑形成に対し最良である。この際、各切削溝８、９はそれ自体非対称であり、第１切削溝８の形状は第２切削溝９の形状と一致している。これに対し、直径Ｄ₂の小さな箇所で、各切削溝８、９の横断面は、図８ｂに示す如く、全体としてドリル１の外側箇所Ａ、Ｃに比べて広い切削溝８、９において対称となっている。この結果、切り屑搬出に対し最良の切削溝８、９は、中央箇所Ｂ全体の範囲内で一定の横断面積を持っている。各切削溝８、９におけるドリル刃先２、３の側の、それ自体非対称の箇所と中央の対称箇所の移行部は、滑らかに、即ち角張らずに形成されている。

図９ａと９ｂは、例えば図６又は図７の穴あけ工具１に適した締付けブッシュ１５を示す。このブッシュ１５は円筒体１６と蓋１７からなり、切削溝８、９の形状にほぼ合った開口断面１８を持つ。該断面１８はランド１０に適合する座１９を有し、該座１９は図９ａに破線で示す如く、溝付き内周面２０の一部として円筒体１６に続いている。

図１０ａ〜１０ｃは、エラストマーで形成されたシール円板２１を示す。このシール円板２１は、円筒外被部分２２と、該部分２２で境界づけられ切削溝８、９の横断面に合致したシール面２３とを有している。

締付けブッシュ１５とシール円板２１の機能を、図１１ａと１１ｂ並びに図１２ａと１２ｂを参照し詳細に説明する。切削に利用されるドリル刃先２と反対の側に、シール円板２１がはめ込まれた締付けブッシュ１５によって、切削工具１は延性チャック２４内に締付け固定される。穴あけ工具１は、基本的には他の構造のチャック、例えばコレットチャックで置換可能な延性チャック２４内で、軸方向の種々の位置に締付け固定できる。一般に、切削加工中に利用する切刃４、５を前方切刃とも呼び、予備として保持した非活動ドリル刃先３に配置した切刃６、７を後方切刃とも呼ぶ。延性チャック２４の内部で穴あけ工具１に流入した冷却潤滑材は、シール円板２１に基づき僅かだけ切削溝８、９を経て流れ、該潤滑材は、この図面には示さない冷却通路１０を経てドリル刃先２に導かれる。

図１３は、図１２ｂに類似した図に、延性チャック２４内に固定された二重刃先形穴あけ工具１を示す。図１２ｂの締付けブッシュ１５の代わりに、プラスチックシャンク２５を利用している。図１４ａおよび１４ｂは、プラスチックシャンク２５のみを概略側面図と正面図で示す。正面図（図１４ｂ）では、プラスチックシャンク２５の横断面が原理的にシール円板２１（図１０ａ〜１０ｃ）の横断面と同じであり、ドリル１の横断面に合致した開口面積を有することが解る。プラスチックシャンク２５へのドリル１の簡単なねじ込みを可能にし、かつ特に異なる直径のドリル１に対するプラスチックシャンク２５の適合性を付与すべく、プラスチックシャンク２５に、例えばその長さの半分以上にわたって延びる軸方向スリット２６を設けている。図１４ａと１４ｂのプラスチックシャンク２５は、切削溝が３０°のねじれ角を持つ穴あけ工具１用に形成されている。前記スリット２６は、特にプラスチックシャンク２５が正確に規定されたドリル直径に対してしか利用されない場合には不要である。

図１５ａと１５ｂは、プラスチックシャンク２５の縦断面である。両図から、二重矢印で示す如く、プラスチックシャンク２５が穴あけ工具１の両側の何れからも選択的に配置可能なことが解る。その際、一方のドリル刃先２は各々ほぼぴったりとプラスチックシャンク２５の端面で終える。図示の実施例と別に、ドリルはシャンクの内部で任意に軸方向に移動できる。

図１６ａと１６ｂは、図１５ａと１５ｂに類似した図で、プラスチックシャンク２５ａ内に保持された穴あけ工具１を示す。図１６ａと１６ｂのプラスチックシャンク２５ａは図１３〜１５ｂのプラスチックシャンク２５と異なり内径が一定でなく、狭隘部２７を備える。穴あけ工具１がプラスチックシャンク２５ａ内に完全にねじ込まれた場合、刃先２は、プラスチックシャンク２５ａの狭まっていない内周壁２９から狭隘部２７に移行する環状段部２８に接する。この結果、図１３〜１５ｂの実施例と異なり、ドリル刃先２はプラスチックシャンク２５ａの端面から間隔を隔てている。狭隘部２７は穴あけ工具１に冷却潤滑材を導入する。即ち必要に応じ、冷却潤滑材路を形成する。冷却潤滑材の供給が考慮されないとき、プラスチックシャンク２５ａは縮径部２７で完全に閉鎖される。

両端にドリル刃先を備えた穴あけ工具の実施例の概略断面図。両端にドリル刃先を備えた穴あけ工具の実施例の概略断面図。両端にドリル刃先を備えた穴あけ工具の実施例の概略断面図。両端にドリル刃先を備えた穴あけ工具の実施例の概略断面図。両端にドリル刃先を備えた穴あけ工具の実施例の概略断面図。両端にドリル刃先を備えた穴あけ工具の実施例の概略断面図。両端にドリル刃先を備えた穴あけ工具の実施例の概略断面図。両端にドリル刃先を備えた穴あけ工具の実施例の概略断面図。両端にドリル刃先を備えた穴あけ工具の実施例の概略断面図。両端にドリル刃先を備えた穴あけ工具の実施例の概略断面図。両端にドリル刃先を備えた穴あけ工具の異なった実施例の概略側面図。両端にドリル刃先を備えた穴あけ工具の異なった実施例の概略側面図。図６における穴あけ工具の異なった箇所の横断面図。図６における穴あけ工具の異なった箇所の横断面図。両端にドリル刃先を備え且つ連続的な切削溝を備えた穴あけ工具に対する締付けブッシュ。両端にドリル刃先を備え且つ連続的な切削溝を備えた穴あけ工具に対する締付けブッシュ。図９ａ、９ｂにおける締付けブッシュに対するシール円板。図９ａ、９ｂにおける締付けブッシュに対するシール円板。図９ａ、９ｂにおける締付けブッシュに対するシール円板。図９ａ、９ｂの締付けブッシュと、図１０ａ〜１０ｃのシール円板の配置構造。図９ａ、９ｂの締付けブッシュと、図１０ａ〜１０ｃのシール円板の配置構造。延性チャックと、図９ａ、９ｂの締付けブッシュと、図１０ａ〜１０ｃのシール円板と、両端にドリル刃先を備えたドリルの配置構造。延性チャックと、図９ａ、９ｂの締付けブッシュと、図１０ａ〜１０ｃのシール円板と、両端にドリル刃先を備えたドリルの配置構造。ドリルが締付け固定された延性チャック。図１３の延性チャックに締付け固定されるプラスチックシャンク。図１３の延性チャックに締付け固定されるプラスチックシャンク。プラスチックシャンク内におけるドリルの異なった配置構造。プラスチックシャンク内におけるドリルの異なった配置構造。異なった形状のプラスチックシャンク内におけるドリル。異なった形状のプラスチックシャンク内におけるドリル。

符号の説明

１穴あけ工具、２、３ドリル刃先、４〜７切刃、８、９切削溝、１１冷却通路、１２、１３工具刃先、１４本体、１５、２５締付けブッシュ、２０溝付き内周面、２６スリット

Claims

第１ドリル刃先（２）および該第１ドリル刃先（２）に付設された少なくとも２つの前方切刃（４、５）と、第２ドリル刃先（３）および該第２ドリル刃先（３）に付設された少なくとも２つの後方切刃（６、７）と、各々の前方切刃（４、５）から各々の後方切刃（６、７）迄延びている切削溝（８、９）とを備えた穴あけ工具において、
切削溝（８、９）がねじられ、切削溝（８、９）が、前方ドリル刃先（２）に隣接する箇所（Ａ）ではそれ自体非対称に、中央箇所（Ｂ）ではそれ自体対称に、後方ドリル刃先（３）に隣接する箇所（Ｃ）ではそれ自体非対称に形成されたことを特徴とする穴あけ工具。
切削溝（８、９）がドリル刃先（２、３）に隣接する箇所（Ａ、Ｃ）において同形に形成されたことを特徴とする請求項１記載の穴あけ工具。
各ドリル刃先（２、３）が、各々本体（４）に結合された工具刃先（１２、１３）により形成されたことを特徴とする請求項１又は２記載の穴あけ工具。
両ドリル刃先（２、３）の各切刃（４、５、６、７）に、冷却通路（１１）が付設されたことを特徴とする請求項１から３の１つに記載の穴あけ工具。
中央箇所（Ｂ）での直径（Ｄ₂）が、工具直径（Ｄ₁）に比べ細くされたことを特徴とする請求項１から４の１つに記載の穴あけ工具。
切削溝（８、９）の形状に少なくとも部分的に合致した溝付き内周面（２０）を持つ締付けブッシュ（１５、２５、２５ａ）を備えた締付け装置と、請求項１から５の１つに記載の穴あけ工具とからなることを特徴とする穴あけ装置。
締付けブッシュ（１５、２５、２５ａ）の開口横断面（１８）が、切削溝（８、９）の形状に少なくとも部分的に合わされたことを特徴とする請求項６記載の穴あけ装置。
締付けブッシュ（１５）と協働するシール円板（２１）を有することを特徴とする請求項６又は７記載の穴あけ装置。
締付けブッシュ（２５、２５ａ）が、一定した外径の固定シャンクとして形成されてたことを特徴とする請求項６から８の１つに記載の穴あけ装置。
締付けブッシュ（１５、２５、２５ａ）が軸方向スリット（２６）を有することを特徴とする請求項６から９の１つに記載の穴あけ装置。
締付けブッシュ（１５、２５、２５ａ）が、異なる内径を持つ箇所を有することを特徴とする請求項６から１０の１つに記載の穴あけ装置。
締付けブッシュ（１５、２５、２５ａ）が、穴あけ工具を受けるための盲孔を有することを特徴とする請求項６から１１の１つに記載の穴あけ装置。