JP2021514864A - モジュラー切削ツールボディ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

双方が実質的な円筒形状を有する第１の部材（１０１）及び第２の部材（１０２）を含み、ツールボディの中心軸（Ｔ）が、第１及び第２の部材のそれぞれの中心軸（ＬＩ、Ｌ２）と一致するよう配置されている切削ツールボディ（１０９）が開示される。第１の部材は、第１の大きさのツール特性を有し、第２の部材は、第１の大きさとは異なる第２の大きさのツール特性を有する。切削ツールボディは、第１の部材と第２の部材の間に配置された遷移部材（１０３）であって、第１の端にて第１の部材に接続されかつ第２の端にて第２の部材に接続されている遷移部材（１０３）を含む。遷移部材におけるツール特性は、第１の端にて第１の大きさであり、第２の端にて第２の大きさである。遷移部材は、第１及び第２の端の間に遷移領域を含み、ここでは、ツール特性が、第１の大きさから第２の大きさに変わる。さらに、切削ボディを形成する方法が開示される。【選択図】図１Ｄ

Description

本発明は、切削ツールボディに関し、同じく、そのような切削ツールボディを製造するプロセスに関する。

焼結炭化物製の、ドリル又はエンドミルなどの切削ツールは一般的に、ツールブランク（例えば、円筒状のロッド）を加工することにより製造される。この加工は、切り屑フルート及び切削エッジの研削に関連する場合がある。異なる直径を有する様々な部分を有するステップドリルなどの、複雑なジオメトリを有する切削ツールを製造するには、ツールブランクの、広範かつ時間のかかる加工が必要となる。そのようなツールを製造することはしたがって難しく、費用がかかることが多い。複雑なジオメトリによっては、従来の技術を使用しても製造できない。ＵＳ９４９８８２４Ｂ２は、異なるサイズ及び形状を有する焼結部品が結合されて単一のツールを形成する、複雑な内部プロファイルを有するツールの製造を可能とする方法を開示する。個別に製造された部品を結合することは、製造できる、可能なツールジオメトリの数を増やすであろう。しかし、従来のツール部品を使用する際に、製造できるツールジオメトリの種類は依然として制限される。

本発明の目的は、従来技術の欠点を軽減し、フレキシブルな製造方法を使用して、複雑なジオメトリを有する、高性能で信頼性の高い切削ツールを提供することである。

したがって、第１の態様によると、本発明は、双方が実質的な円筒形状を有する第１の部材及び第２の部材を含み、ツールボディの中心軸が、第１及び第２の部材のそれぞれの中心軸と一致するよう配置されている切削ツールボディに関する。第１の部材は、第１の大きさのツール特性を有し、第２の部材は、第１の大きさとは異なる第２の大きさのツール特性を有する。切削ツールボディは、第１の部材と第２の部材の間に配置された遷移部材であって、第１の端にて第１の部材に接続されかつ第２の端にて第２の部材に接続されている遷移部材を含む。遷移部材におけるツール特性は、第１の端にて第１の大きさであり、第２の端にて第２の大きさである。遷移部材は、第１の端と第２の端の間に遷移領域を含み、ここでは、ツール特性が、第１の大きさから第２の大きさに変わる。

ツール特性の第１及び第２の大きさはそれぞれ、第１及び第２の部材の軸方向の全長にわたって一定であってよい。

切削ツールボディは切削ツールであってよく、ここでは、例えば、少なくとも１つの切り屑フルート、及び、１つ以上の切削エッジが形成されているか、又は、１つ以上の切削インサート、若しくは、交換可能な切削ヘッドが取り付け可能である。代替的に、切削ツールボディはツールブランクであってよく、ここでは、フルート又は切削エッジなどの特徴はまだ形成されていない。

切削ツールボディを切削ツールと呼ぶ場合、第１の部材、第２の部材、及び遷移部材は、好ましくは、最終形状にまだ加工されていない、つまり、フルート及びいずれの切削エッジが形成される前の状態にて結合されている。換言すると、部材のそれぞれは、ツールブランクの部品として接続されてよく、その後、ブランクは、研削されて後処理されるなど、他の方法にて処理され、切削ツールを形成する。しかし、部材のそれぞれは、互いに接続される前に、最終形状に処理されることもまた考えられる。

切削ツールボディの個別の部材のそれぞれは、同様又は異なる製造方法を使用して製造されてよい。第１及び第２の部材は、好ましくは、従来の製造方法を使用して製造される。遷移部材は、好ましくは、複雑なジオメトリを製造することにより適した、異なる製造方法を使用して製造される。しかし、すべての部材に同じ製造方法を使用することもまた可能である。

部材のそれぞれは、好ましくは、恒久的に、つまり、取り外し不可に、互いに接続される。いくつかのジオメトリについては、異なる部材のそれぞれは、互いに接続された際に、軸方向にだけでなく、回転方向にも正しく整列されることが重要である。遷移部材の端のそれぞれ、及び、それらに接続された第１及び第２の部材の端のそれぞれは、一般的に平らである。したがって、互いに接続された端面のそれぞれは、正確に同じジオメトリを有してよい。しかし、端のそれぞれはまた、平らでなくともよく、互いに補完するジオメトリを有してよい。例えば、遷移部材の端面は、部分的に凸状であるか、又は、いくらかの突出を有してよく、遷移部材に接続される、第１又は第２の部材の端面は、その突出を補完する、部分的に凹状であるか、又は、リセスを有してよく、それらの表面のそれぞれが、回転位置の数が制限された状態で、互いに一致できるようになっていてよい。これは、複数の（及び、したがって、非中央に配置された）クーラントチャネル、又は、回転方向への正しい整列が必要な他の特徴を有するツールボディの組み立てを促進してよい。そのような実施形態では、互いに接続された端面のそれぞれは、正確に同じジオメトリを有しない場合がある（しかし、補完的なジオメトリを有する場合がある）。それでもなお、変換の対象となるツール特性は、互いに接続された端の双方にて同じである。

「実質的な円筒形状」という表現は、少なくとも部分的に、本質的に円筒状であるものとして解釈され、例えば、切削ツールボディ内に形成されたいずれの切削エッジが、ツールボディが回された際に、円筒状の外殻を生成するようになっている。したがって、この表現は、他の円筒状の外面に形成された切り屑フルート又は他のリセスを有する部材を含み、その部材のそれぞれは、一端が、例えば、ドリル先端を画定するために、テーパ状になっている。

遷移部材は、部材のそれぞれが接続された際に、第１及び第２の部材のそれぞれの中心軸とも一致する中心軸を有してよい。第１及び第２の部材と同様に、遷移部材は、実質的な円筒状であってよい。遷移部材はまた、その軸方向の延長線の全体又は一部に沿う、実質的な円錐形状、つまり、テーパ状とされてもよい。

切削ツールボディの個別に製造された部材のそれぞれを使用することの利点は、非常に多彩なツールを製造できることである。異なる「標準」ピースとみなすことができる、相対的に少数の異なる第１及び第２の部材、及び、より複雑なジオメトリを有する異なる遷移部材のセットにより、非常に多くの異なるツールを製造できる。したがって、改善された柔軟性が達成される。なぜなら、相対的に少数の異なるコンポーネントのストックは、多くの異なる切削ツールを製造することに十分だからである。切削ツールを製造するための、この「モジュラー」アプローチは、複雑なジオメトリを有するツールを製造することに特に適している。遷移部材は、第１及び第２の部材の異なるジオメトリの間のスムーズな遷移を提供してよい。遷移部材の使用は、ツールの製造性を改善し、改善された性能を有する切削ツールをもたらす。

ツール特性は、
ツールボディの直径と、
フルートのらせん角度と、
内部クーラントチャネルの断面積と、
内部クーラントチャネルの数と、
内部クーラントチャネルのらせん角度と、
ツールボディの中心軸とクーラントチャネルの中心の間の半径方向の距離と、の内の１つ、又は、２つ以上の組み合わせにより画定されてよい。

したがって、ツール特性は、少なくとも部分的に、切削ツールボディ内に形成された１つ以上のクーラントチャネルの設計に関連してよい。ツール特性はまた、少なくとも部分的に、切削ツールボディの外径、又は、ツールボディ内のフルートのらせん角度により画定されてもよい。ツール特性はしばしば、ツールボディの直径、及び、１つ以上のクーラントチャネルの設計に関する態様の組み合わせなど、複数の態様の組み合わせとして画定される。例えば、ツール特性は、ツールボディの直径とさらに組み合わせて、又は、組み合わせることなく、クーラントチャネル（単一又は複数）の設計に関する、２つ以上の態様の組み合わせとして画定されてよい。一般的に、フルートのらせん角度は、いずれの内部クーラントチャネルのらせん角度に対応し、したがって、それらのパラメータは一般的に、遷移部材内において同期して変わる。クーラントチャネルの断面積は、クーラントチャネルの延長線と直角をなす（つまり、らせん状のクーラントチャネルに対するそれではなく、真っ直ぐなクーラントチャネルに対するツール中心軸と直角をなす）平面において取得された断面での、クーラントチャネルの面積として解釈される。クーラントチャネルは、円形断面を有してよいが、他の形状もまた可能である。遷移部材は、第１の部材におけるクーラントチャネルの第１の形状を、第２の部材におけるクーラントチャネルの第２の形状に変えてよい。

すべての異なる部材のそれぞれのツール直径は、好ましくは、３から３５ｍｍの範囲内にある。部材のそれぞれ内のいずれのクーラントチャネルの断面積は、好ましくは、０．０１から２８ｍｍ^２の範囲内にある（つまり、円形断面を有するチャネルに対して、約０．１から６ｍｍの間の直径に対応する）。いずれのフルート、及び／又は、いずれの内部クーラントチャネルのらせん角度は、好ましくは、０°から６０°の範囲内にあり、ここで０°は、ツール中心軸に平行な方向に伸長する真っ直ぐなフルート、及び／又は、クーラントチャネルに対応する。

切削ツールボディの遷移部材は、付加製造により作られてよい。付加製造は、複雑なジオメトリを有する遷移部材を製造する、より大きな可能性を提供し、クーラントチャネル構成などの内部構造が異なる遷移部材を製造することに特に適している。例えば、選択的レーザ焼結又は電子ビーム溶解など、各種の付加製造方法が使用され得る。部材のそれぞれが、最終形状に処理される前に接続される場合、遷移部材は、好ましくは、第１及び第２の部材と共に続いて研削されるツールブランク部品として製造される。しかし、部材のそれぞれが、最終形状に処理された後に接続される場合、遷移部材は、必要とされるフルート及び他の特徴を伴って直接製造でき、これは、後加工の必要性を最小化する。第１及び第２の部材は、同様に、付加製造により作ることができるが、一般的には、従来の製造方法により製造される。

遷移部材の遷移領域の軸方向の長さは、遷移部材の軸方向の長さに対応してよい。したがって、遷移領域は、遷移部材の全体を覆い、遷移が、第１の部材及び遷移部材の間の境界面にてすぐに始まり、遷移部材及び第２の部材の間の境界面にて終わるようにできる。代替的に、遷移領域の軸方向の長さは、遷移部材の軸方向の長さより短く、遷移領域が、遷移部材の一部のみを覆うようになっている。そのような実施形態では、遷移部材は、ゼロでない軸方向の延長線を含む領域を、第１の端に有し、ここでは、ツール特性が第１の大きさを有し、及び／又は、ゼロでない軸方向の延長線を含む領域を、第２の端に有し、ここでは、ツール特性が第２の大きさを有することとなる。

ツール特性の、第１の大きさから第２の大きさへの変換は、ツール特性の少なくとも一部に対して連続しており、均一であってよい。連続しており、均一である遷移は、ツール特性が、ジオメトリにおけるいずれの突発的な変化なく、第１の大きさから第２の大きさにスムーズに変えられることを意味する。これにより、例えば、クーラントフローに関する悪影響を回避することができる。変換の対象となる、ツール特性のすべての態様は、連続して均一に変わってよい。代替的に、ツール特性の態様のサブセットのみが、連続して均一に変わってよく、他の態様は、不均一に変わってよい。

遷移部材は、互いに接続された、２つ以上の異なる遷移部材の部品を含んでよい。したがって、非常に多彩な遷移部材を、少数の、あらかじめ定められた遷移部材の部品のセットを使用して取得することができる。１つ以上のらせん状のクーラントチャネルを有する遷移部材について、チャネルのそれぞれは、単一の、中央に配置された、真っ直ぐなクーラントチャネル構成に、遷移部材の異なる部品の間の接合点において、一時的に変えられてよい。これは、異なる遷移部材の部品を、いくつかのツール特性を特定の方法において変える各種の遷移部材に組み合わせることを促進する。そのような単一のクーラント構成の別の利点はまた、らせん状のクーラントチャネルを有する第１及び第２の部材の間の、少量の角度オフセットを可能にすることであってもよく、これは、ツールボディを組み立てることを促進する。

遷移部材は、遷移部材の周面において開いている少なくとも１つのクーラントチャネルを含んでよい。したがって、遷移部材は、クーラントをツールボディの外側に運ぶさらなる効果を提供できる。換言すると、ツール特性の、第１の大きさから第２の大きさへのいずれの変換に加えて、１つ以上の追加的クーラントチャネルが、遷移部材内に、メインフローから枝分かれして形成され、クーラントを、ツールボディの外側に供給してよい。このようにして、クーラントの分配が、そのような遷移部材により、第１又は第２の部材を改修する必要なく、取得できる。これは、好適となり得る。なぜなら、第１及び第２の部材は、好ましくは、モジュラー切削ツールボディの標準化されたピースであるためである。

部材は、いずれのツール特性を、第１の部材における第１の大きさから、第２の部材における第２の大きさに変えることなく、クーラントを、ツールボディの外側に提供するために、ツールボディ内に単体で使用されることもまた考えられる。

好ましくは、遷移部材と、第１及び第２の部材と、の双方は、焼結炭化物製である。代替的に、スチールなどの異なる材料を、１つ以上の部材に使用することができる。切削ツールボディが、追加的な部品を含む場合、そのような部品もまた、異なる材料製とすることもできる。例えば、スチール部品を、ねじ接続を使用して、（遷移部材に接続されていない端にて）第１の部材に接続することができる。

焼結炭化物は、すべての部材に対して同じ組成であってよい。しかし、遷移部材はまた、第１及び／又は第２の部材の焼結炭化物とは異なる組成を有する焼結炭化物製であってもよい。したがって、部材のそれぞれは、２つ以上の異なる組成であり、グレード、及び／又は、粒子サイズなどに関して異なることができる。

切削ツールボディは、第３の部材及び第２の遷移部材を含んでよく、ここでは、第２の遷移部材は、第２及び第３の部材の間に位置し、第１の端にて、第２の部材に接続されており、第２の端にて、第３の部材に接続されている。第３の部材を接続するために第２の遷移部材を使用することは、ステップや、クーラントチャネルジオメトリの異なる位置での変化を有するドリルなど、さらにより複雑なツールジオメトリの製造を促進する。例えば、そのようなツールでは、第１の遷移は、ツールボディの外部ジオメトリにおける変化に関連でき、第２の遷移は、クーラントチャネルのピッチ、及び／又は、直径における変化に関連できる。さらに、複数の遷移部材の使用はまた、例えば、第１の遷移が、フルート及びクーラントチャネルのらせん角度を変えるためのものとでき、第２の遷移が、クーラントチャネルの数又はクーラントチャネルの直径を変えるためのものとできる、一定の直径を有するツールボディに対して好適にもできる。

遷移の対象となるツール特性は、遷移部材のそれぞれに対して同じであることもまた可能である。この場合、第１の遷移部材により、第１の部材から第２の部材への、変えられたツール特性の第２の大きさは、第２の遷移部材により、第２の部材から第３の部材への、変えられたツール特性の第１の大きさと等しくなるであろう。

本発明は、使用される部材のいずれの数に限定されない。一例として、２つを超えるステップを有するステップドリルを作るために、追加的遷移部材が必要とされる。例えば、４つのステップを有するステップドリルを作るには、少なくとも５つの一般部材及び４つの遷移部材が必要となるであろう。

切削ツールボディは、
ドリル、
エンドミル、
リーマ、
スレッドタップ、
スレッドミル、
カウンタシンクカッタ、
又は、そのような切削ツールを製造することに対応するツールブランク、の内の１つなどの、いずれの種類の回転可能な切削ツールとすることができる。切削ツールボディは、複雑な内部又は外部ジオメトリを有してよく、例えば、複雑なクーラントチャネルジオメトリを有するドリル若しくはエンドミル、又は、異なるツールボディの直径を有するツールの異なる部品を有する、内部クーラントチャネルを有する、若しくは有しないステップドリルとすることができる。

別の態様によると、本発明は、
第１の部材、第２の部材、及び遷移部材を製造するステップと、
遷移部材の第１の端を第１の部材に接続し、遷移部材の第２の端を第２の部材に接続して、切削ツールボディを作成するステップと、を含む、切削ツールボディを製造する方法に関する。

後続のステップとして、少なくとも１つのフルート、及び／又は、１つ以上の切削エッジが、切削ツールボディ内に、例えば研削により、形成されてよい。モジュール（つまり、第１の部材、第２の部材、及び遷移部材）が、互いに接続された際に、ツールブランク部品の形態である、そのような方法は、特に便利であり、複雑なジオメトリを有する切削ツールの効率的な製造を促進する。

代替案として、しかし、これらのモジュールは、接続される前に、それらそれぞれの最終形状に加工できる。つまり、第１の部材、第２の部材、及び遷移部材を製造することのステップは、例えば、研削により、少なくとも１つのフルート、及び／又は、１つ以上の切削エッジを、少なくとも１つの部材内に形成することに関連してよい。

部材は、焼結フュージングを使用して接続されてよい。焼結フュージングを使用することにより、あらかじめ焼結された部材を、しっかりと、そして容易に、互いに接続することができる。焼結フュージングは、ＵＳ９４９８８２４Ｂ２にてさらに述べられており、これは参照によりここに組み込まれる。焼結フュージングに対する代替案として、部材のそれぞれは、ろう付け、溶接、又は、いずれの他の適した方法にて結合できる。

図１Ａから１Ｃはそれぞれ、第１の部材、第２の部材、及び遷移部材を示す。 図１Ｄは、図１Ａから１Ｃの部材から作られた切削ツールボディを示す。 図２Ａは、複数の遷移部材を有するツールブランクの形態である切削ツールボディを示す。 図２Ｂは、図２Ａのツールブランクから製造された、切削ツールの形態である切削ツールボディを示す。 図２Ｃは、図２Ｂの切削ツールの中心軸に沿う断面図である。 図３Ａから３Ｂは、遷移部材の例を示す。 図４Ａは、ツールブランクの形態である切削ツールボディを示す。 図４Ｂは、図４Ａのツールブランクから製造された、切削ツールの形態である切削ツールボディを示す。 図５は、切削ツールを製造する方法を示すフローチャートである。

図１Ａは、中心軸Ｌ_１を有する円筒状の第１の部材１０１を示す。第１の部材は、２つのらせん状の内部クーラントチャネル１０４及び１０５を有し、それぞれは、その中心からツールボディの中心軸までの半径方向の距離ｄ_１、らせん角度α_１、及び断面積Ａ_１を有する。図１Ｂは、中心軸Ｌ_２を有する円筒状の第２の部材を示す。第２の部材１０２は、２つのらせん状の内部クーラントチャネル１０４’及び１０５’を有し、それぞれは、その中心からツールボディの中心軸までの半径方向の距離ｄ_２、らせん角度α_２、及び断面積Ａ_２を有する。図１Ｃは、第１の端１０６に、そのそれぞれが、その中心からツールボディの中心軸までの半径方向の距離ｄ_１、らせん角度α_１、及び断面積Ａ_１を有する２つのらせん状の内部クーラントチャネルと、第２の端１０７に、そのそれぞれが、その中心からツールボディの中心軸までの半径方向の距離ｄ_２、らせん角度α_２、及び断面積Ａ_２を有する２つのらせん状の内部クーラントチャネルと、を有する遷移部材を示す。したがって、距離ｄ_１、らせん角度α_１、及び面積Ａ_１はそれぞれ、遷移部材の第１の端１０６から第２の端１０７への移動の際に、距離ｄ_２、らせん角度α_２、及び面積Ａ_２に連続して均一に変わる。つまり、遷移部材内のクーラントチャネルのそれぞれのジオメトリは、第１の端１０６にて、第１の部材１０１内のクーラントチャネル１０４及び１０５のジオメトリに対応し、第２の端１０７にて、第２の部材１０２内のクーラントチャネル１０４’及び１０５’のジオメトリに対応する。

遷移部材１０３は、遷移領域１０８を含む。遷移領域１０８の軸方向の長さは、遷移部材１０３の軸方向の長さに対応する。換言すると、遷移領域１０８は、遷移部材の全長にわたって伸長する。

図１Ｄは、互いに接続された、図１Ａから１Ｃに示す部材を含む、ツールブランクの形態である切削ツールボディ１０９を示す。遷移部材１０３の第１の端１０６は、第１の部材１０１に接続されており、遷移部材１０３の第２の端１０７は、第２のツールブランク部材１０２に接続されており、切削ツールボディ１０９のツールボディの中心軸Ｔが、第１及び第２の部材１０１及び１０２の中心軸Ｌ_１及びＬ_２と（及び、その結果として、遷移部材１０３の中心軸とも）一致するようになっている。例示を目的として、図面では、部材の間境界面を明確に示している。しかし、実際のツールについては、これらの境界面は見えない場合がある。

遷移部材によって変えられるツール特性は、ツールボディの中心軸及び各クーラントチャネルの中心の間の距離、らせん角度、及びクーラントチャネルの断面積の組み合わせである。このツール特性は、距離ｄ_１、角度α_１、及び面積Ａ_１により画定される、第１の部材における第１の大きさと、距離ｄ_２、角度α_２、及び面積Ａ_２により画定される、第２の部材における第２の大きさと、を有する。

図１Ａから１Ｃに示すツールブランク部材のそれぞれは、好ましくは、焼結炭化物製であり、接続される前に焼結される。部材のそれぞれは、例えば、焼結フュージング又はろう付けにより接続されてよい。

ツイストドリルなどの切削ツール（図示せず）は、図１Ｄのツールブランクから製造されてよく、そのような製造は、例えば、ツールブランクにおける、フルートの研削及び切削エッジの形成に関連してよい。そのような切削ツールボディは、図１Ｄのツールブランク１０９の部材１０１、１０２、及び１０３にそれぞれ対応する、第１の部材、第２の部材、及び遷移部材を有するであろう。そのような切削ツールのフルートは、好ましくは、内部クーラントチャネルのらせん角度に対応するらせん角度を有するであろう。

距離ｄ_１、角度α_１、及び面積Ａ_１の、距離ｄ_２、角度α_２、及び面積Ａ_２への、切削ツールにおける変換は、均一であり、連続する。したがって、変換はスムーズであり、突発的な変化がないため、そのような変化により引き起こされる、クーラントフローにおけるいずれの悪影響も最小化される。

図２Ａから２Ｃは、図２Ａのツールブランク２０１の形態であり、図２Ｂ及び２Ｃのステップドリル２０２の形態である、切削ツールボディの別の例を示す。

図２Ａでは、内部クーラントチャネル２１２、２１２ａ、及び２１２ｂが点線で示されている。ツールブランク２０１の異なる部材２０３’、２０４’、２０５’、及び２０６’、及び、遷移部材２０７’、２０８’、及び２０９’の間の境界面が実線で示されている。しかし、実際のツールについては、これらの境界面は必ずしも見えるわけではない。

図２Ｂは、図２Ａに示すツールブランクから作られた切削ツール２０２の側面図である。切削ツール２０２は、マルチステップドリルである。ステップドリル２０２は、２つの真っ直ぐなフルート２１３（このうちの１つを図に示す）と、６つの切削エッジ２１４（前部に２つ、各「ステップ」に２つ）と、を有する。

図２Ｃに最良に見えるように、ステップドリル２０２は、第１、第２の、第３、及び第４の部材２０３、２０４、２０５、及び２０６と、第１、第２、及び第３の遷移部材２０７、２０８、及び２０９と、を、各ツール特性を変えるために有する。この例では、変えられたツール特性は、図２Ａのツールブランクの対応する部材２０３’、２０４’、２０５’、及び２０６’と、遷移部材２０７’、２０８’、及び２０９’と、に対するものと同じである。この例ではドリルのシャンクである第１の部材２０３は、ツールボディの直径Ｄ_１と、断面積Ａ_１を有し、その中心からツールボディの中心軸Ｔまでの半径方向の距離ｄ_１にて位置する（ｄ_１＝０、なぜなら、クーラントチャネルは中央に配置されているからである）１つのクーラントチャネル２１０により特徴付けられている。第２の部材２０４は、ツールボディの直径Ｄ_２と、断面積Ａ_２をそれぞれが有し、その中心からツールボディの中心軸Ｔまでの半径方向の距離ｄ_２にて位置する２つのクーラントチャネル（２１０ａ及び２１０ｂ）により特徴付けられている。第３の部材２０５は、ツールボディの直径Ｄ_３と、断面積Ａ_３をそれぞれが有し、その中心からツールボディの中心軸Ｔまでの半径方向の距離ｄ_３にて位置する２つのクーラントチャネルにより特徴付けられている。第４の部材２０６は、ツールボディの直径Ｄ_４と、断面積Ａ_４をそれぞれが有し、その中心からツールボディの中心軸Ｔまでの半径方向の距離ｄ_４にて位置する２つのクーラントチャネルにより特徴付けられている。

第１の遷移部材２０７は、チャネルの数、チャネルの断面積、及びクーラントチャネルの中心及びツールボディの中心軸の間の半径方向の距離の組み合わせにより画定されるツール特性の変換、つまり、距離ｄ_１、面積Ａ_１、及びクーラントチャネルの第１の数（１つ）により画定される第１の大きさから、距離ｄ_２、面積Ａ_２、及びクーラントチャネルの第２の数（２つ）により画定される第２の大きさへの変換、を提供する。しかし、ツールボディの直径は即座に変わり、これは、第１の遷移部材２０７により変えられるツール特性の一部ではない。遷移領域の軸方向の長さは、遷移部材２０７の軸方向の長さに対応する。換言すると、遷移領域は、遷移部材の全長にわたって伸長する。距離ｄ_１及び面積Ａ_１の、距離ｄ_２及び面積Ａ_２への変換は均一であり、連続する。

第２の遷移部材２０８は、ツールボディの直径、クーラントチャネルの断面積、及びクーラントチャネルの中心及びツールボディの中心軸の間の半径方向の距離の組み合わせにより画定されるツール特性の変換、つまり、直径Ｄ_２、距離ｄ_２、及び面積Ａ_２により画定される第１の大きさから、直径Ｄ_３、距離ｄ_３、及び面積Ａ_３により画定される第２の大きさへの変換、を提供する。距離ｄ_２及び面積Ａ_２はそれぞれ、距離ｄ_３及び面積Ａ_３に、遷移領域の第１のセクション内にて変わり、直径Ｄ_２は、直径Ｄ_３に、遷移領域の第２のセクション内にて変わり、第１のセクションに部分的に重なる。したがって、第２の遷移部材２０８では、ツール特性のすべての態様が、遷移領域の全長にわたって連続して変えられるわけではない。

第３の遷移部材２０９は、ツールボディの直径、クーラントチャネルの断面積、及びクーラントチャネルの中心及びツールボディの中心軸の間の半径方向の距離の組み合わせにより画定されるツール特性の変換、つまり、直径Ｄ_３、距離ｄ_３、及び面積Ａ_３により画定される第１の大きさから、直径Ｄ_４、距離ｄ_４、及び面積Ａ_４により画定される第２の大きさへの変換、を提供する。第３の遷移部材は、２つの個別の遷移部材の部分２１１及び２１２を含む。第１の部分２１１は、距離ｄ_３及び面積Ａ_３を、距離ｄ_４及び面積Ａ_４にそれぞれ変える。第２の部分２１２は、直径Ｄ_３を直径Ｄ_４に変える。遷移部材のこれらの部分は、好ましくは、加工中に、他のすべての部材が接続される間に、互いに接続される。したがって、遷移部材は、切削ツールボディの他のすべての部材を接続する前に組み立てる必要はない。

図３Ａは、単一の、中央に配置されたクーラントチャネルを、２つが、第１の断面直径及び中心軸からの距離を有し、２つが、第２の、異なる断面直径及び中心軸からの距離を有する、４つの個別のクーラントチャネルに変えるための遷移部材３０１の一例を示す。遷移領域３０２の軸方向の長さは、遷移部材３０１の軸方向の長さより短い。したがって、遷移部材３０１の端のそれぞれに領域３０３があり、ここでは、クーラントチャネル（単一又は複数）のジオメトリは変わらない。

図３Ｂは、２つのクーラントチャネルを、単一の中央クーラントチャネルに変え、また、切削ツールボディの直径を変える（小さくする）ための遷移部材３０４の一例を示す。

図３Ａ及び３Ｂに示すそれらのような遷移部材は、単一の遷移部材を形成するように組み合わされてよい。そのような配置では、遷移部材３０１及び３０４はそれぞれ、遷移部材の一部とみなされるであろう。部品３０１と３０４の間の接合点において、単一のクーラントチャネルへの「一時的な」変換の利点は、そのような構成が、異なる出力及び入力ジオメトリを有する異なる部品の組み合わせを容易にできることである。したがって、部品は非常に高い程度にて組み合わせ可能となるため、多くの異なる変換が、相対的に少数の、異なる遷移部材の部分のセットを使用して取得可能となる。

図４Ａは、遷移部材４０２’を有する、ツールブランクの形態である切削ツールボディ４０１の別の実施形態を示す。この遷移部材は、単一の真っ直ぐなクーラントチャネルを、２つのらせん状のクーラントチャネルに変え、また、ツールボディの直径を変える。さらに、遷移部材は、内部クーラントチャネルから枝分かれする２つの追加的クーラントチャネル４０３を含み、クーラントを、切削ツールボディの外側に提供する。

図４Ｂは、図４Ａのツールブランクから作られた切削ツール４０４（ステップドリル）を示す。追加的クーラントチャネル４０３は、遷移部材４０２（これは、図４Ａのツールブランクの遷移部材４０２’に対応する）の外側において開いている。クーラントチャネル４０３（その１つを図４Ｂに見ることができる）は、直径が遷移する領域において、つまり、ドリルのステップの切削エッジ付近にて開いている。したがって、クーラントは、それが必要とされる領域に効率的に分配される。ツールボディの直径をもまた変える、又は、変えることのない、同様の構成もまた、クーラントを周辺の切削エッジに運ぶことが有益な、エンドミルなどの、他の種類のツールに対しても好適となり得る。

図５は、本発明に係る切削ツールボディを製造する方法を示すフローチャートである。

ステップ５０１にて、第１の部材、第２の部材、及び遷移部材を含む、切削ツールボディの部材がそれぞれ製造される。好ましくは、第１の部材及び第２の部材は、例えば、焼結炭化物ロッドを、特定の直径に加工（旋削）し、クーラント孔を穴あけし、これに焼結が続く従来の製造方法を使用して作られる。遷移部材は、好ましくは、複雑なジオメトリを作成することにより適した、付加製造などの、代替的な製造方法を使用して製造される。

ステップ５０２にて、遷移部材の第１の端が、第１の部材に接続され、遷移部材の第２の端が、第２の部材に接続される。遷移部材が、２つ以上の部分を含む場合、これらもまた接続される。部材及び部材の部分のすべての接続は、焼結フュージング、ろう付け、又は、いずれの他の、部分の結合に適した方法を使用して行われてよい。

任意のステップ５０３にて、ツールボディが加工され、切削ツールの最終形状を形成する。そのような加工は、例えば、研削により、切り屑フルート及び切削エッジを形成することに関連してよい。

Claims (15)

1. 双方が実質的な円筒形状を有する第１の部材（１０１）及び第２の部材（１０２）を含み、ツールボディの中心軸（Ｔ）が、前記第１の部材及び前記第２の部材のそれぞれの中心軸（Ｌ１、Ｌ２）と一致するよう配置されている切削ツールボディ（１０１）であって、
   前記第１の部材（１０１）は、第１の大きさのツール特性を有し、
   前記第２の部材（１０２）は、前記第１の大きさとは異なる第２の大きさの前記ツール特性を有し、
   前記切削ツールボディ（１０１）は、前記第１の部材と前記第２の部材（１０２、１０３）の間に配置された遷移部材（１０３）であって、第１の端（１０６）にて前記第１の部材（１０１）に接続されかつ第２の端（１０７）にて前記第２の部材（１０２）に接続されている遷移部材（１０３）を含み、
   前記遷移部材（１０３）における前記ツール特性は、前記第１の端（１０６）にて前記第１の大きさであり、前記第２の端（１０７）にて前記第２の大きさであり、
   前記遷移部材（１０３）は、前記第１の端と前記第２の端（１０６、１０７）の間に遷移領域（１０８）を含み、ここでは、前記ツール特性が、前記第１の大きさから前記第２の大きさに変わることを特徴とする、切削ツールボディ（１０１）。
2. 少なくとも１つのフルート、及び／又は、１つ以上の切削エッジをさらに含む、請求項１に記載の切削ツールボディ。
3. 前記ツール特性は、
   ツールボディの直径と、
   フルートのらせん角度と、
   内部クーラントチャネルの断面積と、
   内部クーラントチャネルの数と、
   内部クーラントチャネルのらせん角度と、
   前記ツールボディの中心軸とクーラントチャネルの中心の間の半径方向の距離と、の内の１つ、又は、２つ以上の組み合わせにより画定される、請求項１又は２に記載の切削ツールボディ。
4. 前記ツールボディの直径は、３から３５ｍｍの範囲内にある、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の切削ツールボディ。
5. いずれの前記内部クーラントチャネルの断面積も、０．０１から２８ｍｍ^２の範囲内にある、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の切削ツールボディ。
6. いずれのフルート、及び／又は、いずれの内部クーラントチャネルの前記らせん角度も、０°から６０°の範囲内にある、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の切削ツールボディ。
7. 前記遷移部材は、付加製造により作られている、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の切削ツールボディ。
8. 前記ツール特性の、前記第１の大きさから前記第２の大きさへの変換は、前記ツール特性の少なくとも一部に対して連続しており、均一である、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の切削ツールボディ。
9. 前記第１の部材、前記第２の部材、及び前記遷移部材は、焼結炭化物製である、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の切削ツールボディ。
10. 前記ツールは、
    ドリル、
    エンドミル、
    リーマ、
    スレッドタップ、
    スレッドミル、
    カウンタシンクカッタ、の内の１つである、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の切削ツールボディ。
11. 第１の部材、第２の部材、及び遷移部材を製造するステップと、
    前記遷移部材の第１の端を前記第１の部材に接続し、前記遷移部材の第２の端を前記第２の部材に接続して、切削ツールボディを作成するステップと、を含む、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の切削ツールボディを製造する方法。
12. 少なくとも１つのフルート、及び／又は、１つ以上の切削エッジを、前記切削ツールボディ内に形成するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記製造するステップは、焼結炭化物の前記部材を製造するステップを含む、請求項１１又は請求項１２に記載の方法。
14. 前記遷移部材を製造するステップは、付加製造方法を含む、請求項１１から請求項１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記部材を接続するステップは、焼結フュージングを含む、請求項１１から請求項１４のいずれか一項に記載の方法。

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