JP2013515621A - シールされたマージンを有する回転式切削工具およびこれを製造する方法 - Google Patents

Abstract

回転式切削工具（１０）は、第１の端部（１２）と、第２の端部（１４）と、その間の長手方向の軸線（１６）とを有する略円筒状の本体を含む。取付部（１８）が第１の端部（１２）の周りに配置され、外径（Ｄ）を有する頭部（２０）が第２の端部（１４）の周りに配置され、頭部（２０）よりも小さい外径（ｄ）を有する本体逃げ部（２２）がその間に配置される。頭部（２０）は工作物に係合し切削するように構成される。複数の溝（２４）が略円筒状の本体の第２の端部（１４）から頭部（２０）に沿って、かつ本体逃げ部（２２）の少なくとも一部に沿って延在する。頭部（２０）は複数のマージン逃げ面（３０）を含み、そのそれぞれが隣接する溝（２４）間に配置され、頭部（２０）の外径（Ｄ）から距離（ｔ）で内側に設けられ、略円筒状の本体の第２の端部（１４）から延在し、頭部（２０）内のマージンシール（３２）において終端する。

Description

本発明は全般的に回転式切削工具に関し、特に、少なくとも１つの螺旋溝と、ランド上に少なくとも２つのマージンを有するランドとを有する回転式切削工具に関する。さらに、本発明はそのような切削工具の製造方法に関する。

図１に示される深穴ツイストドリル５０などのダブルマージンドリルは公知である。そのようなドリルは略円筒形状のものであり、ドリル５０の第１の端部５１にまたはその近傍に配置され、ドリル５０を機械のチャック機構（図示せず）に取り付けるための取付部５２と、ドリル５０の反対側の第２の端部５３にまたはその近傍に配置され、工作物（図示せず）を係合し切削するための反対側の頭部５４と、取付部５２と頭部５４の間に配置される本体逃げ部５６とを含む。本体逃げ部は材料切削を行うことを意図しておらず、代わりに頭部５４から取付部５２の方への切削屑の移送を補助することを意図しているため、本体逃げ部５６は切削される穴の縁との起こりうる不必要な接触を減らすために頭部５４よりも小さい直径を有する。

引き続き図１を参照すると、深穴ツイストドリル５０は、それぞれがドリル５０の第２の端部５３から頭部５４および本体逃げ部５６の全体または一部に沿って延在する複数の螺旋溝５８をさらに含む。溝５８は第２の端部５３から全体的に取付部５２に向かって、形成される穴の先端から外方向への（工作物の切削作業から形成される）切削チップの排出を提供する。頭部５４の各溝５８は一対のマージンランド６０により境界を定められる。隣接する溝５８のマージンランド６０間に延在するのはマージンランド６０のそれぞれから全体的に内方向に凹むマージン逃げ面６２である。図１に示すように、そのようなマージン逃げ面６２はドリル５０の第２の端部５３から頭部５４の全体に沿って延在し、全体的に本体逃げ部５６において終了する。典型的には、本体逃げ部５６におけるドリル５０の外径（符号は付されない）は、マージン逃げ面のそれぞれが略均一に本体逃げ部の外部表面６４に移行するまたは先細って本体逃げ部の外部表面６４になるように、凹んだマージン逃げ面６２のそれぞれにおけるドリル５０の直径（符号が付されない）以下である。

そのようなダブルマージンドリルは他の回転切削よりも数多くの利点を提供する。しかしながらなお改良の余地がある。

これらの必要および他の必要が回転式切削工具および回転式切削工具を製造する方法に関する本発明の実施形態により満たされる。

本発明の一態様として回転式切削工具が提供される。回転式切削工具は、第１の端部と、反対側の第２の端部と、その間に延在する長手方向の軸線とを有する略円筒状の本体を含む。取付部が第１の端部にまたはその近傍に配置され、外径を有する頭部が第２の端部にまたはその近傍に配置され、頭部は工作物に係合しそれを切削するように構成されている。本体逃げ部は取付部と頭部の間に配置され、本体逃げ部は頭部の外径よりも小さい外径を有する。複数の溝は略円筒状の本体の第２の端部から頭部に沿って、および本体逃げ部の少なくとも一部に沿って延在し、複数の溝のそれぞれは第１のエッジおよび第２のエッジにより全体的に境界を定められる。頭部は複数のマージン逃げ面を含み、複数のマージン逃げ面のそれぞれは複数の溝の隣接する第１のエッジと第２のエッジの間に配置され、かつ頭部の外径から特定の距離で内側に設けられる。複数のマージン逃げ面のそれぞれは略円筒状の本体の第２の端部から延在し、頭部内のマージンシールにおいて終端する。

複数の溝は長手方向の軸線に対するねじれ角により画定される略螺旋軌道に追従してもよい。複数の溝は長手方向の軸線に略平行して向いてもよい。

マージンシールのそれぞれは複数のマージン逃げ面のうちの対応する１つと頭部の外径との間に延在する壁部を含んでもよい。壁部は略円筒状の本体の長手方向の軸線に略垂直に向いてもよい。壁部はマージン逃げ面のうちの対応する１つに略垂直に向いてもよい。壁部はマージン逃げ面のうちの対応する１つに対して特定の角度で向いてもよい。壁部は略円筒状の本体の長手方向の軸線に対して特定の角度で向いてもよい。

略円筒状の本体は、長さと頭部の外径の比が少なくとも７対１である長さを有してもよい。

本発明の別の態様として、回転式切削工具を製造する方法が提供される。回転式切削工具は、第１の端部および反対側の第２の端部を有する略円筒状の本体と、第１の端部にまたはその近傍に配置される取付部と、取付部と頭部の間に配置される本体逃げ部とを含む。頭部は第２の端部にまたはその近傍に配置され、工作物に係合し切削するように構成される。本体逃げ部は頭部の外径よりも小さい外径を有する。方法は略円筒状の本体に複数の溝を形成するステップを含み、複数の溝は略円筒状の本体の第２の端部から頭部に沿って、および本体逃げ部の少なくとも一部に沿って延在する。複数の溝のそれぞれは第１のエッジおよび第２のエッジにより全体的に境界を定められる。方法は複数のマージン逃げ面を形成するステップをさらに含み、マージン逃げ面のそれぞれは複数の溝の第１のエッジと第２のエッジに隣接して配置され、略円筒状の本体の第２の端部から延在し、頭部内のマージンシールにおいて終了する。

複数のマージン逃げ面と複数の溝の少なくとも一部を形成するステップは同時に行われてもよい。複数の溝は略円筒状の本体の長手方向の軸線に対するねじれ角により画定される略螺旋軌道に追従して形成されてもよい。複数の溝は略円筒状の本体の長手方向の軸線に略平行する向きに形成されてもよい。複数の溝及び複数のマージン逃げ面のうちの少なくとも１つを形成するステップは研削作業により行われてもよい。複数の溝及び複数のマージン逃げ面のうちの少なくとも１つを形成するステップは成形作業により行われてもよい。

以下の好適な実施形態の説明を添付の図面とともに読むと本発明を完全に理解することができる。

公知の回転式切削工具の等角図である。 本発明の実施形態による回転式切削工具の等角図である。 図２の回転式切削工具の側立面図である。 図２の回転式切削工具の一部の等角図である。 図２の回転式切削工具の第２の端部の端面図である。 図３にＡで示される、回転式切削工具の一部の詳細な側立面図である。 図６に示される部分の代替実施形態を示す詳細な側立面図である。

例えば、左、右、前、後、上、下およびその派生語などの本明細書中に使用される方向句は図面に示される要素の向きに関連し、特に明示されない限りは特許請求の範囲を限定するものではない。すべての図面において同一の部品には同じ参照符号が付される。

本明細書では、「数」の用語はあらゆる非ゼロの量（すなわち１つまたは１つを超えるあらゆる量）を参照するために使用されるものとする。

図２〜６は、切削工具１０が中心の長手方向の軸線１６の周りを回転すると、工作物（図示せず）に対して回転切削作業を実施する、第１の端部１２と、反対側の第２の端部１４と、中心の長手方向の軸線１６とを有する、本発明の発明を限定しない実施形態による略円筒形状の回転式切削工具１０の一例を示す。切削工具１０は深穴ドリルの形態で示されるが、本明細書中に記載される概念は、本発明の範囲と相違なく、例えばリーマ仕上げ工具などの他の回転式切削工具にも適用されてもよいものと解釈される。

図３を参照すると、切削工具１０は、第１の端部１２にまたはその近傍に配置され、切削工具１０を機械のチャック機構（図示せず）に取り付けるための取付部１８と、第２の端部１４にまたはその近傍に配置され、工作物（図示せず）を係合し切削するための頭部２０と、取付部１８と頭部２０間に配置される本体逃げ部２２とを含む。図３に示すように、頭部２０は本体逃げ部２２の外径ｄよりも大きな外径Ｄを有し、頭部２０よりも深い穴があけられる際に本体逃げ部２２沿いの抵抗を削減することを補助する。

引き続き図３を参照すると、切削工具１０は、それぞれが第１のエッジ２３および第２のエッジ２５により全体的に境界を定められ、かつ切削工具１０の第２の端部１４から頭部２０および本体逃げ部２２の全体または一部に沿って延在する複数の溝２４をさらに含む。示される例において、溝２４は長手方向の軸線１６に対するねじれ角φにより画定される略螺旋軌道に追従する。当該技術分野において一般に公知であるように、溝２４は、第２の端部１４から全体的に取付部１８に向かって、形成される穴の先端から外方向への（工作物の切削作業から形成される）切削チップの排出のために設けられる。図に示される例では、そのような切削チップの排出は、複数のクーラント流路２６（図２、４および５）を通じて第２の端部１４に供給される加圧されたクーラントの流れ（図示せず）により補助される。一般に公知であるように、切削チップの排出の補助に加えて、そのようなクーラントは切削工具の過熱を防止することにより、および潤滑を提供することにより切削作業を補助する。

図に示される切削工具１０の例は２つの溝２４を含むが、本発明は、また、単一の溝のみを有する切削工具ならびに２つを超える溝を有する切削工具に容易に適用可能であると認識される。さらに、溝２４の例は略螺旋形状のものであるが、他の溝外形（例えば、限定されるものではないが、略真直な溝が中心軸線１６に平行して向けられる）が、また、本発明の範囲と相違なく用いられてもよいと認識される。

図４および５により詳細に示されるように、切削工具１０の頭部２０は当該技術分野において公知のダブルマージンドリルに幾分類似するが、さらに以下に記載されるように少数の顕著な違いがある。したがって、頭部２０の各溝２４は各側において第１のエッジ２３と第２のエッジ２５のそれぞれに隣接するマージンランド２８により境界を定められる。隣接する溝２４のマージンランド２８間に延在するのはマージン逃げ面３０であり、当該技術分野において公知であるように、それはマージンランド２８のそれぞれから中心軸線１６に向かって距離ｔ（図５を参照）全体的に内方向に凹んでいる。全体的に切削工具１０の切削端から本体逃げ部まで延在する公知のマージン逃げ面とは異なり、本発明のマージン逃げ面３０のそれぞれは頭部２０に沿って第２の端部１４から全体的に後方に延在するが、図６に示すように、その後本体逃げ部２２から頭部２０の方にほぼ距離Ｌ離間する頭部２０内のマージンシール３２において終端する。したがって、公知のダブルマージンドリル設計とは異なり、マージン逃げ面３０のそれぞれは逃げ部２２まで延びない。本発明の好適な実施形態では、距離Ｌはほぼ頭部２０の直径の約２分の１（Ｌ＝１／２×Ｄ）から頭部２０の直径の約２倍（Ｌ＝２Ｄ）の範囲である。しかしながら本発明の範囲内においてそのような範囲外の他の距離Ｌが用いられてもよいことが認識される。

図６に示すように、マージンシール３２は中心軸線１６に略垂直に向いてもよい。そのようなマージンシール３２は切削工具１０を形成する機械加工作業中に、マージン２８およびマージン逃げ面３０（通常溝２４の形成後に実施される）、本体逃げ部２２に到達する前に距離Ｌを全体的に形成する研削工程または複数の工程を停止することにより一般に製造されてもよく、そのような作業は第２の端部１４において開始される。あるいは、そのようなマージンシール３２は距離Ｌの研削工程を本体逃げ部２２から開始し第２の端部１４に向かって継続することにより製造されてもよい。いずれの状況においても、研削砥石の回転軸線（図示せず）は切削工具１０の中心軸線１６に略平行して向き、したがって、中心軸線１６に略横断方向に向くマージンシール３２が生成される。そのような略横断方向のマージンシールは図６のマージンシール３２の例に示すように隣接するマージン逃げ面３０に対してほぼ角度をなす表面３４を有して形成されてもよい。または代わりに、以下にさらに記載される図７のマージンシール３２’の例に示すように隣接するマージン逃げ面３０に略垂直に向く表面３４’を有してもよい。いずれの場合においても、マージンシール３２の表面の角度はマージン逃げ面３０を形成するために使用される研削砥石のエッジの切削プロファイルを変えることにより変化させてもよい。

図５に示される向きの代わりとして、マージンシールは図６のマージンシール３２’により示されるように中心軸線１６に対して特定の角度θで向いてもよい。そのような角度θは、研削砥石（単数又は複数）の回転軸線（図示せず）をそのような角度θに垂直にまたは前述のねじれ角φに略平行した向きにすることにより（マージンシールの角度のある面または垂直な面のいずれかを前述のように研削砥石のプロファイルに依存して生成するために使用されうる）、または研削砥石（単数又は複数）の回転軸線を角度θで向けることにより（角度のあるマージンシール表面を生成しうる）得られてもよい。

加圧されたクーラントの流れがクーラント流路２６のそれぞれを通って切削工具１０の第２の端部１４に供給される穴切削作業時、マージンシール３２の存在によって、加圧されたクーラントがマージン２８と、マージン逃げ面３０と、あけられた穴の深さがマージンシール３２に達した（すなわち距離Ｌを除いた頭部２０のほぼ全体が切削された穴内にある）切削された穴の壁とにより画定されるポケット（符号は付されない）内に戻る。切削工具１０にわずかなバックテーパが設けられる本発明の実施形態では、マージンシール３２またはその近傍における頭部２０の直径は好ましくは切削工具１０の第２の端部１４近辺の頭部２０の直径（切削工具１０のほぼ最大の直径）に等しく、加圧されたクーラントの前述のポケット内における蓄積を保証する。

加圧されたクーラントの支援により、公知の設計に見られるものを上回る複数の利点が切削作業に提供される。例えば、加圧されたクーラントはドリル１０に安定性の向上を付与する流体力学的軸受として機能する傾向にある。さらに、マージンランド２８のそれぞれに強制的に送られるクーラントによりマージンランド２８それぞれの冷却の向上が提供される。そのような冷却の向上は切削工具１０の摩耗寿命の延長を促進する。したがって、本発明は他の用途に適用可能であるが、穴の深さと穴直径の比が例えば一般に約７：１から３０：１を超える範囲となりうる深穴切削作業における使用が特に望ましい。そのような利点は、マージン逃げ面沿いに存在するあらゆるクーラントがマージン逃げ面沿いに自由に通過し、穴の深さにかかわらず切削された穴から出ることができる公知の設計では提供されない。

本発明の特定の実施形態が詳細に記載されたが、当業者であれば、本明細書による教示の全体に照らしてその細部について多種の改変および代替を加えうることを認識するであろう。したがって、本明細書に開示される特定の構成は、説明することのみを目的とし、本発明の範囲について限定を加えるものではなく、本発明の範囲は、添付の請求の範囲の全範囲およびそのあらゆる、すべての均等物に対して与えられる。

Claims (18)

1. 第１の端部（１２）と、反対側の第２の端部（１４）と、その間に延在する長手方向の軸線（１６）とを有する略円筒状の本体と、
   前記第１の端部（１２）にまたは前記第１の端部（１２）の近傍に配置される取付部（１８）と、
   前記第２の端部（１４）にまたは前記第２の端部（１４）の近傍に配置される外径（Ｄ）を有する頭部（２０）であって、前記頭部（２０）は工作物に係合し切削するように構成される頭部（２０）と、
   前記取付部（１８）と前記頭部（２０）の間に配置される本体逃げ部（２２）であって、前記本体逃げ部（２２）は前記頭部（２０）の前記外径（Ｄ）よりも小さい外径（ｄ）を有する、本体逃げ部（２２）と、
   前記略円筒状の本体の前記第２の端部（１４）から前記頭部（２０）に沿って、および前記本体逃げ部（２２）の少なくとも一部に沿って延在する複数の溝（２４）であって、前記複数の溝（２４）のそれぞれは第１のエッジ（２３）および第２のエッジ（２５）により全体的に境界を定められる、複数の溝（２４）と、を含み、
   前記頭部（２０）は複数のマージン逃げ面（３０）を含み、前記複数のマージン逃げ面（３０）のそれぞれは前記複数の溝（２４）の隣接する第１のエッジ（２３）と第２のエッジ（２５）の間に配置され、かつ前記頭部（２０）の前記外径（Ｄ）から距離（ｔ）で内側に設けられ、前記複数のマージン逃げ面（３０）のそれぞれは前記略円筒状の本体の前記第２の端部（１４）から延在し、前記頭部（２０）内のマージンシール（３２）において終端する、回転式切削工具（１０）。
2. 前記複数の溝（２４）は前記長手方向の軸線（１６）に対するねじれ角（φ）により画定される略螺旋軌道に追従する、請求項１に記載の回転式切削工具（１０）。
3. 前記複数の溝（２４）は前記長手方向の軸線（１６）に略平行して向く、請求項１に記載の回転式切削工具（１０）。
4. 前記マージンシール（３２）のそれぞれは前記複数のマージン逃げ面（３０）のうちの対応する１つと前記頭部（２０）の前記外径（Ｄ）との間に延在する壁部（３４）を含む、請求項１に記載の回転式切削工具（１０）。
5. 前記壁部（３４）は前記略円筒状の本体の前記長手方向の軸線（１６）に略垂直に向く、請求項４に記載の回転式切削工具（１０）。
6. 前記壁部（３４）は前記複数のマージン逃げ面（３０）のうちの前記対応する１つに略垂直に向く、請求項５に記載の回転式切削工具（１０）。
7. 前記壁部（３４）は前記複数のマージン逃げ面（３０）のうちの前記対応する１つに対して特定の角度で向く、請求項５に記載の回転式切削工具（１０）。
8. 前記壁部（３４）は前記略円筒状の本体の前記長手方向の軸線（１６）に対して角度（θ）で向く、請求項５に記載の回転式切削工具（１０）。
9. 前記壁部（３４）は前記複数のマージン逃げ面（３０）のうちの前記対応する１つに略垂直に向く、請求項８に記載の回転式切削工具（１０）。
10. 前記壁部（３４）は前記複数のマージン逃げ面（３０）のうちの前記対応する１つに対して特定の角度で向く、請求項８に記載の回転式切削工具（１０）。
11. 前記略円筒状の本体は長さを有し、前記略円筒状の本体の前記長さと前記頭部の前記外径の比は少なくとも７対１である、請求項１に記載の回転式切削工具（１０）。
12. 前記頭部（２０）の前記外径（Ｄ）は最大値と最小値の間で変化し、各マージンシール（３２）またはその近辺の前記頭部（２０）の前記外径（Ｄ）は前記最大値またはおよそ前記最大値である、請求項１に記載の回転式切削工具（１０）。
13. 第１の端部（１２）と、反対側の第２の端部（１４）とを有する略円筒状の本体と、前記第１の端部（１２）にまたは前記第１の端部（１２）の近傍に配置される取付部（１８）と、前記第２の端部（１４）にまたは前記第２の端部（１４）の近傍に配置される頭部（２０）であって、前記頭部（２０）は工作物に係合し切削するように構成される、頭部（２０）と、前記取付部（１８）と前記頭部（２０）間に配置される本体逃げ部（２２）であって、前記本体逃げ部（２２）は前記頭部（２０）の前記外径（Ｄ）よりも小さい外径（ｄ）を有する、本体逃げ部（２２）と、を有する回転式切削工具（１０）を製造する方法であって、
    前記略円筒状の本体に複数の溝（２４）を形成するステップであって、前記複数の溝（２４）は前記略円筒状の本体の前記第２の端部（１４）から前記頭部（２０）に沿って、かつ前記本体逃げ部（２２）の少なくとも一部に沿って延在し、前記複数の溝（２４）のそれぞれは第１のエッジ（２３）および第２のエッジ（２５）により全体的に境界を定められる、複数の溝（２４）を形成するステップと、
    複数のマージン逃げ面（３０）を形成するステップであって、前記複数のマージン逃げ面（３０）のそれぞれは前記複数の溝（２４）の第１のエッジ（２３）および第２のエッジ（２５）に隣接して配置され、前記略円筒状の本体の前記第２の端部（１４）から延在し、前記頭部（２０）内のマージンシール（３２）において終了する、複数のマージン逃げ面（３０）を形成するステップと、を含む、回転式切削工具（１０）を製造する方法。
14. 前記複数のマージン逃げ面（３０）および前記複数の溝（２４）の少なくとも一部を同時に形成するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記略円筒状の本体の前記長手方向の軸線（１６）に対するねじれ角（φ）により画定される略螺旋軌道に追従する前記複数の溝（２４）を形成するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
16. 前記複数の溝（２４）を前記略円筒状の本体の前記長手方向の軸線（１６）に略平行する向きに形成するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
17. 前記複数の溝（２４）および前記複数のマージン逃げ面（３０）の少なくとも１つを研削作業により形成するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
18. 前記複数の溝（２４）および前記複数のマージン逃げ面（３０）の少なくとも１つを成形作業により形成するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
    

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