JP2010527798A - 切削工具 - Google Patents

Abstract

孔、特に貫通孔を加工するための、冷却剤／潤滑剤の供給が一体化された回転駆動可能な切削工具、特に仕上げ工具として構成された切削工具について記載する。例えばリーマとして構成された上記工具は、複数の各刃または各刃先、および各溝部が形成された刃部と、上記刃部の側でない反対側にチャック部が形成された軸とを有する。各刃先に冷却剤／潤滑剤を効果的に供給すると共に、製造方法のコスト効率を向上させるために、チャック部には、上記各溝部の数に対応した数の冷却剤／潤滑剤の各通路が形成されており、上記各通路は、軸方向の流出口を有し、上記軸に沿って上記刃部の関連する各溝部に通じている。

Description

本発明は、回転駆動可能な切削工具に関し、特に、請求項１の上位概念に係る、例えばリーマといった仕上げ工具に関する。

このような工具は、様々な要件を満たしている必要がある。第一に、このような工具には一層高度な加工精度が求められている。高度な加工精度には、刃の位置決め寸法精度が高いこと、および、刃と軸との動的応力が極めて安定していることが不可欠である。次に、このような工具には一層高い耐久性が求められている。このため、このような工具には、定期的な冷却剤／潤滑剤の供給が一体化されている。冷却剤／潤滑剤の供給が工具に一体化されていることによって、使用時には常に、十分な量の冷却剤／潤滑剤が、工具の最も負荷の高い領域に供給されることが確保される。

従来技術には、この種の、冷却剤／潤滑剤の供給が一体化された工具の構成の様々な形態が存在している。
特許文献１には、この種の、高性能リーマとして構成された工具が示されている。ここでは、耐トルク性に、かつ、軸方向に固定されて接続された刃先に、冷却剤／潤滑剤が、工具軸内の冷却剤／潤滑剤の中央供給路を介して、および、刃先との接点内または接点に隣接する径方向の供給路システムを介して供給される。上記刃先は、例えば、焼結材料等の硬質材料から製造されていることが可能である。上記径方向の供給路システムの径方向の外部オリフィス開口部は、冷却剤案内ケースで覆われている。前記冷却剤案内ケースは、工具の先端方向に向かって切削用の各溝部の排出領域まで延びているので、供給される冷却剤／潤滑剤は、可能な限り損失が少ない状態で切削用の各溝部の中に供給され得る。

上述の公知の、軸工具内に一体化された冷却剤／潤滑剤の供給は、いわゆるＭＭＳ（最小量潤滑）技術に適している。前記ＭＭＳ（最小量潤滑）技術では、冷却剤／潤滑剤は、いわゆる「湿式加工」とは対照的に極めて低濃度で、圧搾空気流内を刃まで導かれる。上記潤滑剤は、刃先のすぐ近くに十分な潤滑膜を生成するように、動作中にエアロゾルとして刃に供給される。

ただしＭＭＳ技術では、潤滑剤を、正確な用量、かつ、可能な限り均一な濃度で刃に送ることが重要である。この課題を、工具を製造するための製造技術的手間を最小に抑えながら解決するために、特許文献２には、チャック部のケースが工具の溝部排出領域まで延びた高性能リーマが記載されている。このケースは、前記チャック部と一緒にワンピース型に形成されており、前記ケースの内部にリーマの軸が収容されて、これによって軸方向の冷却剤／潤滑剤の各通路が形成されている。軸方向に延びる複数の潤滑剤の各通路が、チャック部の中央の潤滑剤の通路から供給されており、軸端部から溝部排出領域までの冷却の通路が一定の断面積を有するようになっている。

独国特許出願公開第１０３４７７５５号明細書 独国実用新案出願公開第２０２００４００８５６６号明細書

上述の公知の件では、刃に冷却剤／潤滑剤を供給することは、工具の製造時に手間をかけることによってのみ実現され得る。さらにこれらの公知の工具は、様々な構成要素を組み合わせて構成しなければならない。

従って本発明の課題は、工具の構成を簡素化した場合でも、現在求められる刃の耐久性を確保する、冒頭に記載した種類の回転駆動可能な切削工具を実現することにある。さらなる課題は、湿式加工時だけでなく乾燥加工（ＭＭＳ技術）時にも、この種の工具の負荷の高い刃に、十分な量の冷却剤／潤滑剤を、手間をかけることなく、しかしながら、工程的に信頼性を有して供給する新規の方法を実現することにある。

上述の、工具に関する課題を請求項１の特徴によって解決すると共に、方法に関する課題を請求項１７の特徴によって解決する。
本発明では、冷却剤／潤滑剤の各通路が工具のチャック部に一体化されており、前記冷却剤／潤滑剤の各通路から軸方向に流出する冷却剤／潤滑剤が、刃部に向かう軸の外側を、上記刃部の切削用の溝部毎にまで導かれる。実験によれば、この工具の構成を用いると、いわゆる湿式加工時、つまり液状の冷却剤／潤滑剤を用いた加工時だけでなく、ＭＭＳ技術によるいわゆる「乾式加工」時にも、切削用の各溝部の領域、および、工具刃の耐久性を決定する面に、十分な量の潤滑剤が安定して供給されることが分かった。上記の供給は、冷却剤／潤滑剤の作動圧が、例えば５バールよりも高い、容易に制御可能なレベルに保持されている場合でも有効である。

工具軸に沿って、すなわちチャック部から工具の先端に沿って、冷却剤／潤滑剤を流す実験では、冷却剤／潤滑剤の各通路から流出した流体噴流は、工具が、仕上げ後処理加工を行う必要のある加工対象の孔の中、特に貫通孔の中に入る瞬間に、大流速の十分に大きな中心域を有することが示された。これは、冷却剤／潤滑剤の各通路から流出した流体噴流が、生じた遠心力の作用によって、径方向に制限されることなく刃先の方向にかなりの軸長を進んでしまう場合でも、流体噴流は、上記の瞬間に、大流速の中心域を有するということである。貫通孔における工具刃の嵌合長さを拡大することによって、溝部および孔壁によって規定される個々の流路のフロープロファイルを、一層安定させて形成することも可能である。これによって、特に、十分な量の冷却剤／潤滑剤が供給される必要のある領域の工具の刃に、十分な量の冷却剤／潤滑剤が供給されることを確保する。この流路内の流れは、加工品の表面からの間隔が大きくなるにつれて一層顕著となるため、工具の先端に近い、工具の比較的負荷の高い刃も、効率良く冷却または潤滑化される。これによって、工具の耐久性を高レベルで維持することが可能になる。

本発明に係る方法によって、チャック部の正面の流出口から流出する冷却剤／潤滑剤の噴流を、送り方向に切屑を除去するために効果的なように引き寄せることができるというさらなる利点がもたらされる。こうして上述の、冷却剤／潤滑剤の供給が一体化された、例えば高性能リーマといった高性能仕上げ工具を構成することが可能になる。

このような高性能リーマは、極めて速い削り速度で動作される。しかし、軸方向の流出口から流出する単一の噴流は、流動剤の圧力が約５バールの比較的小さな規模の場合でも、つまり従来の冷却剤／潤滑剤の供給ユニットの作動圧の範囲において容易に変動する流動剤の圧力でも、十分に安定していることが示された。これによって、流体噴流上に大きな遠心力が作用する場合でも、はめ込まれた刃部における切削用の各溝部によって制限される流路を、工程的に信頼性を有して上記流動剤にて充填するという上述の効果を実現する。全体的に、本発明に係る工具の構成原理によってもたらされる利点は、冷却剤／潤滑剤を外側に供給することによって、切削用の各溝部内の冷却剤／潤滑剤の絶対量を大幅に増大させることが可能になるという点である。

上記の、工具の重要な位置に冷却剤／潤滑剤を供給することは、冷却剤／潤滑剤の流れの向きを変更しなくてもよいため、冷却剤／潤滑剤の損失が少ない。従って、本発明に係る原理は、湿式加工だけでなく、いわゆる乾式加工、または最小量潤滑（ＭＭＳ技術）にも適している。本発明に係る構成によって増大された、切削用の各溝部内または切屑用空間内の軸方向の冷却剤／潤滑剤の流速は、切屑除去に効果的に用いられ得る。

本発明に従って工具に冷却剤／潤滑剤の供給を一体化させることによって、さらに、ワンピース型および小型に工具を構成することが可能になる。これは、工具が、少なくともチャック部の領域および隣接する軸の領域において、焼結可能な硬質材料、例えば硬質金属またはサーメット材料から構成される場合に特に有効である。例えばＶＨＭリーマを呼び径８ｍｍで製造する場合に、原料に関して２０％以上の材料節減を実現することが可能である。本発明に係る、工具に一体化された冷却剤／潤滑剤の供給の構成が、工具の体積を軸およびチャック部の領域において大幅に低減させてなるため、工具の製造時の期間量が低減されるというさらなる経済的な利点がもたらされる。例えば、刃部の領域の切削用の各溝部を研磨するだけで十分である。工具の残りの領域、つまり軸およびチャック部の領域では、切削加工工程を完全に省いてよい。チャック部の内部冷却剤／潤滑剤の各通路、および、場合によっては軸の外側の案内溝は、焼結成形未加工鋳造品の製造時に既に、ブロックゲージを用いてかなりの程度まで形成可能である。

方法に関しての課題を、請求項１７の特徴によって解決する。本発明に係る、刃部の重要な位置に十分な量の冷却剤／潤滑剤を供給する上述の形態は、冷却剤／潤滑剤が現状では一般的である５バールよりも高い圧力で供給される場合に、容易に実現可能であることが示された。システムの上記圧力を変化させて、工具の各用途範囲の特性に適合させることが可能である。例えば、工具軸の長さを伸張させることによって、および／または、冷却剤／潤滑剤の個々の噴流に作用する遠心力が増大しても、システムの上記圧力を上昇させて、工具の各用途範囲の特性に適合させることが可能である。本発明の有効な形態は、各従属請求項の対象である。

チャック部内の冷却剤／潤滑剤の各通路が、軸内に形成された、刃部における関連する切削用の各溝部に連通する案内凹部の中に続いているとき、冷却剤／潤滑剤の個々の噴流は、上記切削用の各溝部に到達する過程でさらに安定化され、これによって、刃部の領域における冷却剤／潤滑剤の量は増大し、上述した刃の冷却および切屑除去の効果がさらに向上され得る。

同時に、工具が例えば硬質金属またはサーメット材料といった焼結可能な材料から製造されている場合に、さらなる大幅な材料節減がもたらされる。この場合、冷却剤／潤滑剤の供給を一体化するために必要な窪みを、予め工具の未加工鋳造品に良好な寸法精度を伴って正確に成形して製造または準備することが可能であるというさらなる特別な利点がもたらされる。これによって、工具の製造時に必然的に生じる切削クズの量を、さらに低減することが可能になる。

チャック部内に形成された冷却剤／潤滑剤の各通路は、円周側にて径方向に外側に向かって開口していてよい。冷却剤／潤滑剤の各通路は、チャック部の領域においてチャックによって閉鎖される。

より大きな圧力を実現する際に、チャック部内の冷却剤／潤滑剤の各通路の断面を形状的に構成するためのより大きな隙間を得るために、チャック部内の冷却剤／潤滑剤の各通路を、裏面（底部）において閉鎖させて構成することが特に有効である。この内部の各通路は、例えば硬質金属材料またはサーメット材料といった焼結材料を用いて、製造工程的にわずかな手間で、高い形状的正確性を伴って焼結未加工鋳造品に予め形成すること、例えば押出し成形することが可能である。これによって、原料をさらに節減することが可能である。このため、内部の各通路は、前記内部の各通路に再加工を施さなくても、前述した冷却剤／潤滑剤の供給の効果を実現できる程度に十分に正確に成形される。同時に、工具の安定性は向上し、安定性が向上した工具は、振動減衰およびトルク伝達が良好になるという利点を有する。

請求項４の発展形態を用いて、刃に冷却剤／潤滑剤を特に良好に供給すると共に、切屑が、例えば高性能リーマの場合のように大量である場合でも、特に良好な切屑除去を行う。この種の工具の切削用の各溝部は、比較的複雑な形状を有していてよい。しかしながら、特に、チャック部内に設けられた冷却剤／潤滑剤の各通路が、予め、例えば押し出し工程または成形プレス工程といった一次成形において形成される場合、このような冷却の通路の断面の複雑な設計は、予め、焼結の未加工鋳造品において良好な形状的正確性を伴って実現される。こうした場合、冷却剤／潤滑剤の最大体積流量は、工具軸からの径方向の間隔が、上記切削用の各溝部内の工具の嵌合領域において、特に、強力かつ顕著な冷却剤／潤滑剤の流れが安定して形成される間隔において、提供される。これによって工具の効率はさらに向上する。

軸方向に投影して観察した際に、チャック部の内部の各冷却剤／潤滑剤の各通路の流出口の断面が、刃部の切削用の各溝部と完全に重なっている場合、または、前記切削用の各溝部と少なくとも一致している場合に、最良の結果が実現される。

しかしながら、上述した本発明に係る工具の利点は、切削用の溝部が、冷却剤／潤滑剤の噴流の方に所定の大きさだけ、径方向に所定の大きさだけ内側にずれている場合にも、全面的に実現可能である。これによって、チャック部の内部に冷却剤／潤滑剤の各通路が設けられた、異なる動作呼び径を有する工具を、工具の同一の未加工鋳造品から製造することが可能になる。ここでは、チャック部と軸の形状とは不変に保持され、刃部の領域においてのみ、異なる大きさの切削加工が、動作呼び径および／または切削用の各溝部のブロックゲージ上で行われる。刃部に形成された切削用の各溝部は、その後、平坦に、または、緩やかに移行しながら、軸内に存在する冷却剤／潤滑剤の個々の噴流用の案内凹部になっている。

実験では、刃部の切削用の各溝部が、径方向に少々内側に向かって冷却剤／潤滑剤の噴流の断面まで移動している場合、請求項６に係る軸方向の流出口の断面の形状は、上記各溝部の形状に適合する必要があることが示された。これによって、上記切削用の各溝部内の、工具の嵌合領域は、上記各溝部の横断面において特に良好な潤滑剤の供給が確保されるような速度プロファイルを示す。

軸方向の流出口の断面は、位置および／または形に関して、関連する切削用の溝部の形状に適合しており、軸方向から投影した際に、当該断面が可能な限り広範囲に重なり合っている必要がある。しかしながら、用途に応じて、チャック部は、刃部とは別の直径を有していてよい。このような場合でも、刃部の重要な位置への十分な量の冷却剤／潤滑剤の供給を確保するために、チャック部内の冷却剤／潤滑剤の各通路を、関連する刃部の切削用の溝部に、ある入射角で導入することが可能である。こうして、工具のチャック部の直径（標準径）を変えることなく、冷却剤／潤滑剤の各通路の入射角を変化させることによって、異なる大きさの刃部に冷却剤／潤滑剤を供給することが可能である。

冷却剤／潤滑剤の各通路が工具軸に対して傾斜している場合、冷却剤／潤滑剤の噴流を安定化させるために、案内凹部も、ある入射角で、有利には上記傾斜と同じ入射角で刃部の関連する溝部に導かれている必要がある。

請求項８の発展形態によって、チャック部から流出する冷却剤／潤滑剤の噴流を特に安定させることが実現され得る。工具が、硬質材料、例えば硬質金属またはサーメット材料といった焼結材料から製造される場合、チャック部内に形成された冷却剤／潤滑剤の各通路に、軸内の関連する案内凹部の中へ無段階で移行する移行部を、予め未加工鋳造品において、つまり一次成形において製造可能である。しかしながら、この無段階の移行部を、案内凹部の切削加工によって、例えば、案内凹部の研磨によって製造することも可能である。

本発明に係る、工具の刃に冷却剤／潤滑剤を十分に供給する原理に重要なことは、切削用の各溝部が、軸方向に向けられた冷却剤／潤滑剤の個々の噴流で加圧されることである。しかしながら、この原理では、工具に切削用の各溝部が直線状に形成されている必要はない。切削用の各溝部は、螺旋状に延びていてもよい。切削用の各溝部が直線状、すなわち軸方向に延びていると、冷却剤／潤滑剤で充填される切削用の各溝部の充填比は、刃部の嵌合領域においてさらに大きくなることが可能である。これによって、刃部の切削用の各溝部を研削するための研削砥石を、同時に、工具の軸部に案内凹部を製造するために利用できるため、製造方法が簡素化されるというさらなる利点が生じる。さらに、直線状に溝部が形成された工具では、押し出し法で工具をワンピース型に製造することが可能になる。これは特に、硬質材料、有利には硬質金属またはサーメットといった焼結材料が材料として用いられる場合に有効である。

少なくとも工具の軸およびチャック部が、例えば硬質金属またはサーメット材料といった焼結可能な材料から製造されている場合、チャック部内の冷却剤／潤滑剤の各通路、および場合によっては軸内の案内凹部は、工具の未加工鋳造品において、焼結工程の後の後処理が全く必要でないか、または、前記後処理を最小限に抑えることが可能な程度まで予備成形される。工具の製造をコスト効率良く行うことに加えて、さらに、必要とされる原料の必要量を最小限に抑えることが可能である。

回転駆動可能な切削工具は、様々な用途範囲を有することが可能である。例えば、上記工具は、仕上げ工具として、穿孔器、特にリーマとして、フライス削り工具として、またはねじ切り工具として構成されていてよい。特に、円周上に切削ランドが不均一に分布された状態で構成された、例えばリーマといった工具の場合、本発明に係る工具は、製造工程的に大きな手間をかけなくても、冷却剤／潤滑剤が刃の全ての切削用の各溝部に同じ品質で供給されることが確保されるという特別な利点を有している。対象となる工具が一般的な形状をしている場合、工具にはめ込まれた刃に十分に供給するには、５〜７０バール間の範囲の流動剤の圧力で十分である。これには、異なる成分の流動剤、例えば液状の冷却剤／流動剤を用いてもよいが、乾式加工またはＭＭＳ技術で用いられるようなエアロゾルを用いてもよい。

請求項２０の発展形態によって、チャック部から流出する冷却剤／潤滑剤の個々の噴流をさらに安定化させて、チャック部と刃部との間の軸方向に長い間隔を橋渡しし、前記冷却剤／潤滑剤の個々の噴流が、関連する切削用の各溝部にできる限り大きな重複面で達するようにすることが可能である。

本発明の有効なさらなる形態は、残りの各従属請求項の対象である。

図１は、第１の実施形態に従ってリーマとして構成された、本発明に係る回転駆動可能な切削工具を示す概略的な側面図である。 図２は、図１の「II」からの図である。 図３は、図１の「III」からの図である。 図４は、図１の「IV−IV」の切断面を示す拡大図である。 図５は、図１の「Ｖ−Ｖ」の切断面を示す拡大図である。 図６は、図２の部分「VI」を示す拡大図である。 図７は、図１の側面図に対応した、本発明に係る、リーマとして構成された回転駆動可能な切削工具の一変形実施例を示す側面図である。図７に係る工具は、図１の工具と同じ未加工鋳造品から製造されている。 図８は、図７の「VIII」からの側面図を少々拡大して示す図である。 図９は、図８に対応する、図７の「IX」からの側面図である。 図１０は、図７の「Ｘ−Ｘ」の切断面を示す拡大図である。 図１１は、図７の「XI−XI」の切断面を示す図である。 図１２は、図８の部分「XII」を示す拡大図である 図１３は、リーマとして構成された、本発明に係る工具の第３の実施形態を概略的に示す図である。 図１４は、図１３の「XIV」からの側面図を大きく拡大した図である。 図１５は、図１３および図１４に係る工具を示す斜視図である。 図１６は、第４の実施形態に係る、本発明の工具を示す長手方向の断面図である。 図１７は、第５の実施形態に係る、本発明の工具を示す長手方向の断面図である。

以下に、概略的な図面を参照しながら、本発明の複数の実施形態についてさらに詳細に説明する。
図１〜６には、リーマ、特に高性能リーマとして構成された、穿孔後処理用の回転駆動可能な切削工具の第１の実施形態が示されている。参照番号２０によって示される仕上げ用の回転駆動可能な切削工具は、ワンピース型に構成されており、例えば硬質金属またはサーメット材料といった焼結材料、すなわち、極めて硬質のキャリアとしてチタン炭化物およびチタン窒化物（ＴｉＣ、ＴｉＮ）を有し、バインダ相として主にニッケルを用いている焼結材料から構成されている。

上記工具は３つの各部分を有している。３つの各部分とはつまり、チャック部２２、刃部２４、および、前記チャック部２２と前記刃部２４との間にある軸２６である。軸２６の直径は、前記チャック部２２および前記刃部２４よりも小さい。刃部２４には直線状に溝部が形成されている。刃部２４は、複数の各刃先２８を有しており、これら複数の各刃先２８の間には、それぞれ、切削用の溝部３０が形成されている。前記切削用の溝部は、基本的に、刃先に導かれている第１の傾斜部３２、および刃先と角度を為して延びている第２の傾斜部３４からなる２つの各傾斜部、並びに、これらの２つの各傾斜部の間にある、角が取られた溝底部３６を有している（図６参照）。各刃先２８は、図１〜６に係る実施形態では、円周上に規則的に分布されている。しかしながら、この分布は不均一であってもよい。分布が不均一であると、高速動作する高性能リーマでは、動作がより静かで、振動傾向がより少ないという利点がもたらされる。

図１〜６に示した工具の特徴は、工具に一体化された冷却剤／潤滑剤の供給の構成にある。これについて以下に詳細に説明する。
チャック部２２には、軸方向に切削用の各溝部３０と一列に並んだ、内部の冷却剤の各通路３８が形成されている。前記冷却剤の各通路３８は、工具軸４０に平行に延びており、チャック部２２における刃部６０側には、それぞれ、軸方向の流出口またはオリフィス開口部４２が形成されている。内部の冷却剤／潤滑剤の各通路３８の断面、およびオリフィス開口部４２の断面は、上記切削用の各溝部の断面とほぼ同一である。従って、詳細には、冷却剤／潤滑剤の噴流用の軸方向の各流出口４２の断面は、関連する切削用の各溝部３０の断面に適合する断面を有している。

図１〜６に係る構成では、軸方向の流出口４２の断面は、関連する溝部３０の形状に、溝底部３６および両溝傾斜３２、３４の領域において対応している。オリフィス開口部４２の径方向の長さだけが、チャック部２２の壁厚の寸法Ｔだけ、溝部３０の深さよりも短い。

流出口またはオリフィス開口部４２と溝部３０との間には、溝部３０の軸方向の延長線部を形成する案内凹部４４が延びている。図５において、前記案内凹部４４は、案内凹部４４の長手方向に直交する方向の横断面において溝部３０とほぼ同一である。つまり案内凹部は、断面図で見ると、実質的に、各傾斜部３２、３４、およびこれらの各傾斜部間にある溝底部３６を備える溝の形を有している。

図１では、チャック部２２の右側（工具が工具取付け部に締結されている場合）では、冷却剤／潤滑剤が、好適な流入口を介して、例えば５〜７０バールの圧力で供給される。ここでは、潤滑剤を送る液状または気体状の流動剤であってよく、例えばエアロゾル、すなわち潤滑剤液滴と混合された圧搾空気であってよい。工具の回転方向は、図５において矢印ＲＤで示されている。

従って、チャック部２２において通常の流入口を介して供給される冷却剤／流動剤は、高速度で、チャック部２２内に形成された冷却剤／潤滑剤の各通路３８を通って流れ、オリフィス開口部４２において軸方向に流出する。径方向の内部領域では、冷却剤／潤滑剤の個々の噴流は、案内凹部４４の底部および２つの各傾斜部によって導かれ、径方向の外部領域では、冷却剤／潤滑剤の個々の噴流は、覆われていない状態である。

工具のピッチに応じて円周上に分布された冷却剤／潤滑剤の個々の噴流は、案内凹部４４を流れて通過した後に、溝部３０に流入する。工具が、加工される孔、有利には貫通孔の中に入るとすぐに、溝部は、この孔壁によって、全円周に亘って広範囲に閉鎖されるので、いわば閉鎖された流路が、供給された冷却剤／流動剤用に新たに形成される。実験で示されたように、関連する内部冷却剤／潤滑剤の各通路３８から流れて来て、流路にある流動剤は、既に、５バールよりも高く、有利には１０バールよりも高い流動剤システム圧力で高い質量流量を有しており、溝部内には、刃先に十分な量の潤滑剤が工程的に信頼性を有して確実に供給されるようなフロープロファイルが形成される。これによって、工具の耐久性が高いレベルに保持されることを実現する。

実験からは、溝部内の冷却剤／潤滑剤の流量は、チャック部内に形成された冷却剤／潤滑剤の各通路のプロファイル形状に極めて大きく依存していることが分かった。
本発明に従って、冷却剤／潤滑剤を外側に供給することと、本発明に従って、チャック部２２の内部冷却剤／潤滑剤の各通路の断面を拡大させることによって、刃に供給される冷却剤／潤滑剤の量を、内部に中央供給路を有する工具と比べて大幅に増大させることが可能である。この利点を、刃の耐久性を向上させるだけでなく、同時に改善された切屑除去を行うために利用することが可能である。

本発明に係る工具では、冷却剤／潤滑剤の供給はさらに、冷却剤／潤滑剤の損失が少ない状態で行われる。これは、何回も通路切換えなくてもよいからである。比較的広面積の複数の冷却剤／潤滑剤の各通路がチャック部内に、および、案内凹部が工具の軸内に形成されているため、工具には、従来より小さな重量しか生じず、あるいは、工具が焼結の未加工鋳造品から製造されている場合には、従来より少ない原料しか必要とされない。

チャック部の内部冷却剤／潤滑剤の各通路、軸内の案内凹部、および刃部の溝部は、予め一次成形において、ブロックゲージを用いてかなりの程度まで、焼結の未加工鋳造品内に製造可能である。その後には、チャック部の内部の冷却路を加工する必要はない。軸の案内凹部の研磨も完全に省くか、または最小限に抑えることが可能である。刃部の領域においてのみ、切削加工工程、つまりブロックゲージ上での研磨が必要である。この研磨工程によって、工具の製造時に必然的に生じるクズの量が大幅に低下される。

図７〜１２を参照して、上記工具のさらなる一実施形態について説明する。図１〜６に係る実施形態の工具の構成部材にそれぞれに対応する構成部材には、類似の参照番号が付されているが、これらの参照番号の前には「１」が付記されている。

図６〜１２に係る工具は、図１〜６の工具と同じ未加工鋳造品から製造されていてよい。しかし、図６〜１２に係る工具は、より小さい動作呼び径の場合のものである
従って、図７〜２１に係る実施形態は、刃部１２４の動作呼び径が図１〜６の工具の場合と比べて小さいことによって、図１〜６に係る実施形態から区別される。これによって、軸１２６の外径も短くなるが、チャック部１２２は、図１〜６のチャック部２２と同一に形成される。

軸１２６の外径Ｄが小さいため、軸部１２６の案内凹部１４４は、図１〜６に係る実施形態の場合と比べても、より平坦である。図１０からは、チャック部１２２内の内部の冷却剤／潤滑剤の各通路から、無段階に、関連する案内凹部１４４の中に移行していることが認識される。

ただし、刃部１２４の領域の溝部１３０は、冷却剤／潤滑剤の各通路１３８または案内凹部１４４よりも、径方向にさらに内部に存在している。これについては、図１２に最も良好に示されている。溝部１３０と案内凹部１４４との間には、移行区域１４６があり、前記移行区域１４６において、案内凹部１４４は、徐々に径方向に内部に向かって溝部１３０まで延びている。従って、案内凹部１４４の底面から溝部１３０の溝底部１３６までの緩やかな移行が形成されている。

刃先１２８に冷却剤／潤滑剤を供給することは、図１〜６を参照しながら説明した工具の場合と同様に行われる。
オリフィス開口部１４４から流出した冷却剤／潤滑剤は、案内凹部１４４を通って軸方向に流れて、刃部１２４まで導かれる。移行面の領域では、冷却剤／潤滑剤の噴流は、径方向に内部に向かって少々広がって、溝部１３０の中に流入している。図１２に最も良好に示されているように、軸方向の流出口または冷却の各通路１３８は、関連する各溝部１３０の断面に適合する断面を有している。すなわち、これらは形状的に類似している。換言すると、冷却剤／潤滑剤の各通路１３８の断面の形状は、両傾斜、および径方向の内部境界の領域において、溝部１３０の輪郭に対応しており、すなわち、溝底部１３６、および刃先１２８に導かれる傾斜部１３２の領域において対応している。

このようにして、軸方向の流出口１４２の断面を、位置および／または形に関して、関連する溝部１３０の形状に適合させ、軸方向に投射した場合に、対象となる断面間に可能な限り大きな重複面が生成されるようにする。上記重複面に関しては、図１２において、斜線を付した面１４８によって示されている。

図７〜１２に係る工具は、呼び径６．２ｍｍの高性能リーマとして、図１〜６の動作呼び径が８ｍｍである工具と同一の焼結未加工鋳造品から製造したものである。図７〜１２に係る工具の場合、溝部の領域内の冷却剤／潤滑剤の量は、図１〜６に係る実施形態の冷却剤／潤滑剤の量の６０％に当たるレベルに維持されていた。潤滑剤を導く流動剤の圧力は、１０バールと７０バールとの間の範囲であった。

この流動剤の圧力では、冷却剤／流動剤の個々の噴流に作用する遠心力は、十分な量の冷却剤／潤滑剤の刃への供給を妨げるものではないことが示され得た。刃自体に冷却剤／流動剤を供給する場合でも、この誤差はより少ないものであった。図７〜１２の工具も、容易かつ最小限の原料消費で製造される。製造時に生じる、すなわち溝部を研磨する際の材料クズ量は、最小値に限定される。

次に、図１３〜１５を参照して、高性能ＶＨＭリーマとして構成された仕上げ工具の第３の実施形態を説明する。ここでも、上述の実施形態の構成部材に対応する構成部材には類似の参照番号が付されているが、これらの参照番号の前には「２」が付記されている。

図１３〜１５に係るリーマは、軸方向に長さが延長されたチャック部２２２によって、上述の工具から区別される。前記チャック部２２２内に形成された、新たな外部の冷却剤／潤滑剤の各通路２３８は、径方向に開口したスリットによって形成されており。前記スリットは、無段階に、軸２２６の案内凹部２４４内につながっている。２３０が付された、切削用の各溝部は、角が取られた移行面２４６を介して、各案内凹部２４４の中に延びている。工具が工具取付け部に収容されているとき、冷却剤／潤滑剤の各通路は、チャックによって径方向の外側において閉鎖される。

冷却剤／潤滑剤の各通路２３８、案内凹部２４４、および各溝部２３０の間の、位置および形状の関係は、詳細には、図１４に係る構成から示される。スリット２３８の傾斜部２５０が、刃先２２８に導かれる溝部の傾斜部２３２とほぼ一致していることが認識される。

図１３〜１５に係る実施形態は、例えば、呼び径４ｍｍのサーメットリーマである。従って、図１３〜１５に係る工具の未加工鋳造品からでも、５．５ｍｍまでの呼び径を有するリーマを同じく良好に形成することが可能である。しかし、実験では、チャック部よりも小さい４ｍｍの呼び径でも、十分な量の冷却剤／潤滑剤が、軸方向に向けられた冷却剤／潤滑剤の個々の噴流によって、工具の嵌合領域内の刃先２２８まで送られ、これによって、所望の耐久性の向上が確保され得ることが示された。図１３〜１５の工具では、焼結材料の原料が、さらに節減される。なぜなら、チャック部の内部の冷却剤／潤滑剤の各通路の面積がさらに大きいからである。溝部２３０と案内凹部２４４との間の移行区域２４６は、半径が十分に大きな研削砥石を溝部２３０の研磨に用いることによって、容易に製造可能である。

従って、図１３〜１５に係る工具の実施形態でも、基本的に、内部冷却剤／潤滑剤の各通路の軸方向の流出口の断面は、関連する各溝部２３０の形状に、少なくとも、溝底部２３６、および刃先２２８に導かれる溝部の傾斜部２３２の領域において対応している。これによって、軸方向から投射した場合に、溝部の断面の一部だけが冷却剤／潤滑剤の噴流の断面によって覆われる場合にも、刃先に到達する潤滑剤の量を十分な量に保持することが可能である。

図１６を参照して、上記工具の第４の実施形態を説明する。図１〜６に係る実施形態の構成部材に対応する工具の構成部材には、類似の参照番号が付されているが、これらの参照番号の前には「３」が付記されている。

第４の実施形態は、第１の実施形態にほぼ対応しているが、チャック部３２２内の冷却剤／潤滑剤の各通路３３８が工具軸３４０に平行に延びておらず、入射角αで工具軸３４０に導かれている点が異なっている。入射角αは、冷却剤／潤滑剤の各通路３３８の想定される延長線が、これらの間の軸部３２６を介して、溝部３３０とほぼ一列に並ぶように選択される。オリフィス開口部３４２と溝部３３０との間には、冷却剤／潤滑剤の各通路３３８の軸方向の延長線上において、対応する軸部の案内凹部が延びている。前記案内凹部も、角度αで工具軸に対して傾斜している。

図１６に示した第４の実施形態では、刃部３２４の溝部３３０は、冷却剤／潤滑剤の各通路３３８の流出口３４２よりも大きなピッチ円で配置されている。しかしながら、逆の場合も想定可能である。冷却剤／潤滑剤の各通路３３８を工具軸４４０に対して傾斜させることによって、チャック部３２２の直径を刃部３２４に無関係に設計することが可能になり、場合によっては生じ得る、工具軸３４０からのオリフィス開口部１４２の径方向の間隔と、工具軸３４０からの溝部３３０の径方向の間隔との差異を補うことが可能である。

図１７は、上記工具の第５の実施形態を示す図である。第５の実施形態は、基本的に、第３の実施形態と第４の実施形態との組み合わせた実施形態を示すものである。ここでは、図１３〜１６の実施形態の工具の構成部材にそれぞれ対応する構成部材には、類似の参照番号が付されているが、これらの参照番号の前には「４」が付記されている。

図１７に示した本発明に係る工具は、チャック部４２２に、径方向に開口した冷却剤／潤滑剤の各通路４３８を有している。前記冷却剤／潤滑剤の各通路４３８は、工具軸４４０に対して入射角αにて形成されており、同様に傾斜した、対応する軸部４２６の案内凹部４４４を介して、刃部４２４の溝部４３０とほぼ一列に並んでいる。

当然ながら、本発明の原理から逸脱することなく、記載した実施形態を変形することも可能である。
従って、例えば、刃先を、必ずしも、残りの工具と共にワンピース型に構成しなくてもよい。刃先は、公知の方法で、軸に、耐トルク性に、かつ軸方向に固定されて設置、例えば、はんだ付けされていてよい。上述の利点は、全体的に、本変形例でも有効である。

上記工具自体を必ずしも１つの焼結材料から製造する必要はない。
上記工具の様々な機能部分に、公知のコーティングをさらに設けてもよい。最後に、工具の刃部に嵌め込み刃を装備してもよい。

上述の全ての工具は、リーマとして構成されている。しかし、本発明に係る工具は、従来の穿孔器、フライス削り工具、またはねじ切り工具としても構成可能である点をここに強調する。

直線状に溝部が形成された工具では、特に工具が焼結材料の未加工鋳造品から構成されている場合に、さらなる利点がもたらされる。前記焼結材料の未加工鋳造品は、例えば、押し出し成形によって形成されていてもよいし、または成形プレス方法で予め、内部の冷却剤／潤滑剤の各通路および／または案内凹部および／または準備された溝部が加工された状態で形成されていてもよい。

しかしながら、刃部は、螺旋状の溝部を有して構成されていてもよい。この場合、刃部が別個の部材として軸に設置される場合が有効である。
第４の実施形態および第５の実施形態で用いられた冷却剤／潤滑剤の各通路は、中央の冷却剤／潤滑剤の各通路から直接分岐していてもよい。これによって、冷却剤の供給路と、工具軸から離間され円周方向に分布された冷却剤／潤滑剤の各通路との間の、径方向に延びる対応する接続路が不要になる。

従って、本発明は、冷却剤／潤滑剤の供給が一体化された、回転駆動可能な切削工具を実現する。前記切削工具は、有利には、例えば高性能リーマといった仕上げ工具として構成されており、孔、有利には貫通孔を加工するためのものである。切削工具は、複数の刃または刃先、および複数の各溝部が形成された刃部、並びに軸を有しており、前記軸の、前記刃部の方を向いていない反対側に、チャック部が形成されている。刃先に冷却剤／流動剤を効果的に供給すると共に、製造方法のコスト効率を向上させるために、チャック部には、各溝の数に対応した数の冷却剤／潤滑剤の各通路が形成されており、前記冷却剤／潤滑剤の各通路は、軸方向の流出口を有すると共に、軸に沿って、刃部の関連する溝部につながっている。

Claims (20)

1. 多数の刃（２８；１２８；２２８；３２８；４２８）または刃先、および切削用の各溝部（３０；１３０；２３０；３３０；４３０）が形成された刃部（２４；１２４；２２４；３２４；４２４）と、上記刃部（２４；１２４；２２４；３２４；４２４）の側でない方にチャック部（２２；１２２；２２２；３２２；４２２）が形成された軸（２６；１２６；２２６；３２６；４２６）とを有する、冷却剤／潤滑剤の供給が一体化された、孔、特に貫通孔を加工するための回転駆動可能な切削工具、特に、例えばリーマといった仕上げ工具において、
   上記チャック部（２２；１２２；２２２；３２２；４２２）には、上記各溝部（３０；１３０；２３０；３３０；４３０）の数に対応する数の冷却剤／潤滑剤の各通路（３８；１３８；２３８；３３８；４３８）が形成されており、
   上記冷却剤／潤滑剤の各通路は、軸方向の流出口（４２；１４２；２４２；３４２；４４２）を有し、上記軸に沿って、上記刃部（２４；１２４；２２４；３２４；４２４）の関連する上記各溝部（３０；１３０；２３０；３３０；４３０）に通じていることを特徴とする切削工具。
2. 上記冷却剤／潤滑剤の各通路（３８；１３８；２３８；３３８；４３８）は、上記軸（２６；１２６；２２６；３２６；４２６）に形成された案内凹部（４４；１４４；２４４；３４４；４４４）内につながっており、
   上記案内凹部は、上記刃部（２４；１２４；２２４；３２４；４２４）の関連する上記各溝部（３０；１３０；２３０；３３０；４３０）に通じていることを特徴とする、請求項１に記載の切削工具。
3. 上記チャック部（２２；１２２；３２２）内の冷却剤／潤滑剤の各通路（３８；１３８；３３８）は、円周側において、閉鎖されることを特徴とする、請求項１または２に記載の切削工具。
4. 上記チャック部（２２２；４２２）内の冷却剤／潤滑剤の各通路（２３８；４３８）は、径方向に開口していることを特徴とする、請求項１または２に記載の切削工具。
5. 上記チャック部（２２；１２２；２２２；３２２；４２２）内の冷却剤／潤滑剤の各通路（３８；１３８；２３８；３３８；４３８）の各軸方向の流出口（４２；１４２；２４２；３４２；４４２）は、関連する上記溝部（３０；１３０；２３０；３３０；４３０）の断面に適合する断面を有していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の切削工具。
6. 上記軸方向の流出口（４２；１４２；２４２；３４２；４４２）の断面は、関連する上記溝部（３０；１３０；２３０）の形状に、少なくとも溝底部（３６；１３６；２３６；３３６；４３６）、および上記刃先（２８；１２８；２２８；３２８；４２８）に導かれる傾斜部（３２；１３２；２３２；３３２；４３２）の領域においてほぼ対応していることを特徴とする、請求項５に記載の切削工具。
7. 上記軸方向の流出口（４２；１４２；２４２）の断面は、位置および／または形に関して、関連する上記溝部（３０；１３０；２３０）の形状に適合しており、軸方向に投射した場合に、対象となる断面間にできる限り大きな重複面（１４８）が生成されるようになっていることを特徴とする、請求項５または６に記載の切削工具。
8. 上記チャック部（３２２；４２２）内の冷却剤／潤滑剤の各通路（３３８；４３８）は、上記刃部（３２４；４２４）の、関連する上記溝部（３３０；４３０）に対して入射角（α）で導かれるように、上記チャック部（３２２；４２２）から上記冷却剤／潤滑剤が流出するようになっていることを特徴とする、請求項５または６に記載の切削工具。
9. 上記案内凹部（４４；１４４；２４４；３４４；４４４）は、上記刃部（２４；１２４；２２４；３２４；４２４）の関連する上記溝部（３０；１３０；２３０；３３０；４３０）に対して入射角（α）で導かれるようになっていることを特徴とする、請求項８に記載の切削工具。
10. 上記チャック部（２２；１２２；２２２；３２２；４２２）内の冷却剤／潤滑剤の各通路（３８；１３８；２３８；３３８；４３８）は、径方向の内部領域において、関連する上記案内凹部（４４；１４４；２４４；３４４；４４４）の中へ無段階に移行するようになっていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の切削工具。
11. 上記各溝部（３０；１３０；２３０；３３０；４３０）は、直線状に延びていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の切削工具。
12. 例えば、硬質金属またはサーメット材料といった硬質材料から製造されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の切削工具。
13. 上記案内凹部（４４；１４４；２４４；３４４；４４４）、および上記チャック部（２２；１２２；２２２；３２２；４２２）内の冷却剤／潤滑剤の各通路（３８；１３８；２３８；３３８；４３８）は、少なくとも部分的に、工具の未加工鋳造品において予備成形されていることを特徴とする、請求項１２に記載の切削工具。
14. 穿孔器、特にリーマとしての構成を特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の切削工具。
15. フライス削り工具としての構成を特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の切削工具。
16. ねじ切り工具としての構成を特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の切削工具。
17. 請求項１〜１５のいずれか１項に記載の工具の刃に、加圧された冷却材および潤滑剤を供給する方法において、上記冷却材および潤滑剤を、上記チャック部（２２；１２２；２２２；３２２；４２２）を介して、５バールと８０バールとの間の圧力、有利には１０バールと７０バールとの間の圧力で供給することを特徴とする方法。
18. 上記冷却材および潤滑剤は、液状の流動剤から形成されていることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
19. 上記冷却材および潤滑剤は、潤滑剤と混合された気体状の流体から形成されていることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
20. 上記チャック部（２２；１２２；２２２；３２２；４２２）内の冷却剤および潤滑剤の流れは、流れ軸の周りを渦巻く運動によって加圧されることを特徴とする、請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の方法。

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