JP5072961B2 - 特に金属材料用の穴あけ工具 - Google Patents

Description

本発明は特許請求の範囲の請求項１または請求項１５の前提部に記載された、特に金属材料用の穴あけ工具に関する。

このような穴あけ工具は車両構造、例えばシリンダーヘッドの穴あけを行うに際して、材料に初めて穴あけするために、または前もってあけられた穴を中ぐり仕上げするために使用される。

この種の穴あけ工具は特許文献ＥＰ０７５０９６０Ｂ１で知られており、この穴あけ工具は通常のシャンクとそれに接続する円筒状の本体を備えている。本体前端面とシャンクとの間に２つの溝形の切屑スペースが設けられる。この切屑スペースはそれぞれ２つの側壁で境界が形成され、そのうち一方の側壁は本体前端面で切刃要素を支持する。穴あけ作業中に２つの切屑スペースの切屑は穿孔から外部に排出される。

この場合、切刃要素を支持する各切屑スペースの側壁は平面に形成され、かつ切刃要素後面と同じ面で終了する。２つの切屑スペースは部分的に螺旋状を形成して本体縦軸方向に延びる。

このように部分的に螺旋状をした切屑スペースの経路と外周側に開放された切屑スペースの形状とによって切屑の穿孔からの搬出が損なわれる。切屑は遠心力によって穿孔壁に押しやられる。このことは欠点となり、特に、シリンダーヘッド壁に空所（例えばポケットまたは横穴）が存在するシリンダーヘッドの前もってあけられた穴の中ぐりの際に、切屑が空所に挟まれることになる。そのことから、空所の作業性を確実にするために、穴あけ作業のあとで手間のかかる手動によって空所から切屑を取り除かなければならない。
ＥＰ０７５０９６０Ｂ１

本発明の課題は、穴あけ作業の間に生成された切屑が確実に穿孔から排出される、特に金属材料用の穴あけ工具を提供することにある。

発明の課題は特許請求の範囲の請求項１に記載された特徴によって解決される。発明の有利な展開は従属する請求項で明白にされる。
請求項１に記載された特徴部によると、切刃要素を支持する一方の側壁は、側壁から周方向に引き延ばされて本体縦方向に延びるウエブを備える。周方向に引き延ばされたウエブによって切屑スペースの外側は少なくとも部分的に閉じられる。したがって、穴あけ作業の間に切屑スペースを経て運ばれた切屑は遠心力によって穿孔壁ではなくウエブに押し付けられ、その結果、切屑は穿孔壁に接触することなく排出される。

したがって発明によるウエブは切屑スペースの半径方向外側に境界を形成することができる。ウエブは側壁の外周側縁部に形成することが特に好ましい。これによってウエブと切屑スペースの対向する側壁との間に形成された溝は十分な幅寸法にでき、つまり、分割された切屑および／または分割されていない切屑幅よりも大きくすることができる。

発明によると、生成された切屑は遠心力の作用によって溝に押し付けられる。溝は螺旋状でなく、好ましくは直線状にされ本体の縦方向に延びる。このような直線状の溝経路によって切屑の排出が迅速化される利点が生じる。

前述した溝を形成するため、１つの実施形態ではウエブの先端は切刃要素の後面と略同じ面で終了させることができる。この方法では、ウエブで境界が形成された溝の溝底は切刃要素に対して穴あけ工具の回転方向後方に形成される。そのため切屑は遠心力の作用によって確実に溝に押し付けられる。

これに代わって別の実施形態によると、ウエブは切刃要素の後面より張り出すことができ、それによって溝深さを簡単な方法で深くすることができる。この場合、ウエブと切屑スペースの対向する側壁との間に形成される溝は切刃要素の後面と略同じ面で終了させることができる。前端面の切刃要素から生じた切屑の切屑スペース外への搬出を促進するため、ウエブと切屑スペースの対向する側壁との間に形成される溝の溝深さをシャンクの方向に深くすることができる。

すでに述べたように、ウエブで境界を形成された溝は本体前端面とシャンクとの間で直線状に延びるのが特に好ましい。この方法では、溝形で直線状に延びる切屑スペースはいかなる螺旋を形成することもなく準備され、この切屑スペースで切屑の迅速な排出搬送が可能となる。この場合、切屑スペースの側壁の半径方向への角度はゼロにすることができる。

切屑スペースを通る切屑の搬送は、切屑スペースの２つの側壁を平面に形成し、および／または互いに略直角に配置すると一層有利となる。切屑を切屑スペースから搬出するために、本体のウエブと対向する側壁との間に形成された溝のシャンク側の側方に排出口を開口することが好ましい。

切屑の排出は冷却剤を使用することでより有効になる。この冷却剤は高圧状態で穴あけ工具前端面領域の冷却剤流出口から切屑スペース内に導かれ、切屑が穿孔から流出される。

発明によると、冷却剤は第１の冷却剤流出口および第２の冷却剤流出口を経て高圧状態で切屑スペースに導かれる。この場合、２つの冷却剤流出口は、生成された切屑が穿孔壁から離れた２つの切屑スペース壁の交差領域で束ねられるような相互関係の位置に配置することができる。

２つの冷却剤通路を切屑スペースの異なる側壁に開口すると、流出する冷却剤の流れによって、生成された切屑を束にすることができる。
穴あけ工具に冷却剤を供給するため、穴あけ工具の中心に冷却剤導管を少なくとも１つ設け、この冷却剤導管から第１の冷却剤通路と第２の冷却剤通路に分岐させることができる。または、これに代わって、中心の冷却剤導管は横穴を経て第１および第２の冷却剤通路に流体力学的に接続される。この場合、第１の冷却剤通路は主通路として大きい断面積にされ、切屑スペースのウエブに対向する側壁に開口する。第２の冷却剤通路は補助通路として小さい断面積にされ、切刃要素を支持する側壁に開口する。第２の冷却剤通路は切刃要素の下方に配置することによって切屑の排出がさらに促進され、また交差領域に切屑を束ねることがさらに促進される。

通路から流出する冷却剤の本体縦方向の流出速度は冷却剤通路を流れる容積流量と流出口直径によって異なる。回転する穴あけ工具の遠心力によって冷却剤速度成分が余分に生じる。冷却剤の大きい流出速度は冷却剤の低い静圧につながり、このことで切屑スペース内に吸引作用が発生する。大きい流出速度のために発生する大きい動圧の作用により、冷却剤は切屑スペースから切屑を効果的に排出する。

以下に、発明の３つの実施形態を図面に基づいて説明する。

図１に金属ワークに穴をあける穴あけ工具の第１の実施形態を示す。穴あけ工具は円筒状のシャンク１を備え、これに普通の方法で本体３が接続される。本体３は略溝形の２つの切屑スペース５を備え、切屑スペース５は本体縦軸７の両側で延びて本体３の前端面９に通じる。切屑スペース５はそれぞれ２つの側壁１１および１３によって境界が形成される。

切屑スペース５の２つの側壁１１，１３のうち、側壁１３の前端側の端には袋状レセスが設けられる。袋状レセスに板状の切刃要素１５が入れられ、切刃要素１５の後面は側壁１３と同じ面で終了する。図３に示すように、切刃要素１５は前側の刃先１７が本体３の前端面９よりわずかに張り出し、また切刃要素１５は本体の外周からも外側にわずかに張り出している。

図２の正面図に、向かい合う２つの切屑スペース５を備えた本体３の前端面９が示される。これによれば、２つの切刃要素１５は本体縦軸７に対し同一の半径方向間隔で配置される。２つの側壁１１，１３は丸められた交差部１６に集まり、互いに略直角に配置される。

また図２から明らかなように、横軸１７と切刃要素１５との間の角度はゼロである。すなわち、切刃要素１５は周方向に傾かずに配置され、本体半径の方向に真直ぐに配置される。

切刃要素１５を支持する各切屑スペース５の側壁１３の外周側縁にウエブ１９がそれぞれ形成される。ウエブ１９は穴あけ工具の周方向に引き延ばされ、穴あけ工具の縦方向にはシャンク１まで延びる。この場合、ウエブ１９は図３に示すように軸方向には切刃要素１５のすぐ後方に接続され、ウエブ１９と切屑スペース５の対向する側壁１１との間で断面Ｕ形の直線状に延びる溝２１の境界が形成される。

図２から明らかなように、ウエブ１９は、溝２１の溝底が切刃要素１５の後面と同じ面で終了するように、それぞれの切刃要素１５から周方向に張り出している。この場合、溝底は切刃要素１５を支持する側壁１３によって形成される。

図２から明らかなように、切屑の排出を促進するため、溝２１の溝深さは前端側の端ではａ１であるが、シャンク１の方向に増加して溝深さはａ２となる。これに応して、側壁１３は傾斜した状態で本体縦軸７の方向にシャンク１まで延びる。図１に示すように、溝２１の側方で境界を形成するウエブ１９はシャンク１の領域で中断されて、溝２１の側方で排出口２２があけられる。それによって、生成された切屑はそれぞれの切屑スペース５から排出されることが可能となる。

穴あけ工具に冷却剤を供給するために、図１に示すように、それぞれの切屑スペース５に割り当てられた２つの冷却剤導管２３が穴あけ工具の中心に設けられる。中心の冷却剤導管２３はそれぞれ図２に示すように横穴２５に流体力学的に接続され、横穴２５によって冷却剤は別々の２つの冷却剤通路２７および２８に分配される。２つの冷却剤通路２７，２８は本体前端面９にそれぞれ組み込まれた穴である。冷却剤通路２７はそこから本体３の前端面９に開口し、前端面９で連絡通路２９として導かれ、第１の冷却剤流出口３１で切屑スペース５に開口する。第２の冷却剤通路２８は切刃要素１５の下方からそれぞれ本体縦軸７の方向に延び、第２の冷却剤流出口３３から、斜めに延びる側壁１３に開口する。

図１から図３に、ねじ栓３５によってそれぞれ前端側で閉鎖された中心導管２３および第２の冷却剤通路２８を示す。
穴あけ作業において、生成された切屑は回転する穴あけ工具の溝２１に遠心力によって押し付けられるが、そこから穿孔壁に接触しないようウエブ１９によって保持される。溝深さがａ１からａ２まで増加するために、溝排出口２２の方向への切屑の搬送が促進される。さらに冷却剤によって切屑の排出が促進される。冷却剤は図２に示す第１の冷却剤流出口３１および図３に示す第２の冷却剤流出口３３を経てそれぞれ高圧状態で切屑スペース５に導かれる。このため、さらに切屑は２つの側壁１１，１３の交差部１６領域に束ねられる。

図４および５に第２の実施形態の穴あけ工具を示す。図１から図３までに示した第１の実施形態と異なる点は第２の実施形態では溝２１が側壁１３内の凹みとして組み込まれる点である。したがって溝２１は切刃要素１５に対し周方向で工具の回転方向後方に形成される。したがって外周縁に形成されるウエブ１９の先端はそれぞれ切刃要素１５の後面と略同じ面で終了する。その場合、溝２１は軸方向に配置され、切刃要素１５の直接後方では溝深さがａ１とされる。この溝２１はシャンク１の領域では溝深さがａ２に増加する。

第１の実施形態と同じやり方で、中心の冷却剤導管２３および第１、第２の冷却剤通路２７、２８によって切屑スペース５に冷却剤が供給される。
図６および図７に示す第３の実施形態においては、一方では溝２１は凹みとして側壁１３に組み込まれ、したがって図４および図５に示す第２の実施形態の場合と同じように、溝底は切刃要素１５に対し周方向後方に形成される。溝２１の境界を形成するウエブ１９は第１の実施形態の場合と同じように切刃要素１５を越えて周方向に引き延ばされる。

その結果、第１および第２の実施形態のものと比較すると溝深さが深くなる。それによって、生成された切屑はさらに確実に溝２１内で穿孔壁に接触することなく穿孔から排出することができる。

第１の実施形態による穴あけ工具の側面図を示す。 穴あけ工具の端面の正面図を示す。 図１の詳細Ｘを拡大して示す。 第２の実施形態による、図２に対応する図を示す。 図３に対応する図を示す。 第３の実施形態による、図２に対応する図を示す。 第３の実施形態による穴あけ工具端面を示す。

Claims (18)

1. 金属材料用の穴あけ工具であって、シャンク（１）と略円筒状の本体（３）とを備え、本体（３）の前端面（９）とシャンク（１）との間に２つの側壁（１１，１３）で境界が形成された溝形の切屑スペース（５）が少なくとも１つ設けられ、２つのうち一方の側壁（１３）の本体前端面（９）で切刃要素（１５）が支持された穴あけ工具において、
   前記切刃要素（１５）が支持された前記一方の側壁（１３）は、側壁（１３）から周方向に引き延ばされて本体縦方向に延びるウエブ（１９）を備え、
   前記ウエブ（１９）は前記切屑スペース（５）の対向する他方の側壁（１１）と共に、本体縦方向に延びる溝（２１）を形成し、
   前記ウエブ（１９）と前記切屑スペース（５）の対向する前記他方の側壁（１１）との間に形成された前記溝（２１）の溝深さ（ａ１，ａ２）は前記シャンク（１）の方向に増加する
   ことを特徴とする穴あけ工具。
2. 前記ウエブ（１９）は前記切屑スペース（５）の半径方向外側に境界を形成することを特徴とする請求項１に記載の穴あけ工具。
3. 前記ウエブ（１９）は前記一方の側壁（１３）の外周側縁部を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の穴あけ工具。
4. 前記切刃要素（１５）を支持する前記一方の側壁（１３）の前記溝（２１）および／または前記ウエブ（１９）は前記切刃要素（１５）の軸方向後方に配置されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の穴あけ工具。
5. 前記ウエブ（１９）の先端が前記切刃要素（１５）の後面と略同じ面で終了することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の穴あけ工具。
6. 前記ウエブ（１９）の先端が前記切刃要素（１５）の後面から張り出すことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の穴あけ工具。
7. 前記ウエブ（１９）と前記切屑スペース（５）の対向する前記他方の側壁（１１）との間に形成された前記溝（２１）は溝底が前記切刃要素（１５）の後面と略同じ面で終了することを特徴とする請求項６に記載の穴あけ工具。
8. 溝底は前記切刃要素（１５）に対して穴あけ工具の回転方向後方に形成されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の穴あけ工具。
9. 前記切屑スペース（５）の前記２つの側壁（１１，１３）の半径方向への角度はゼロであることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の穴あけ工具。
10. 前記切屑スペース（５）の前記２つの側壁（１１，１３）は平面に、および／または互いに略直角に形成されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の穴あけ工具。
11. 前記ウエブ（１９）と前記切屑スペース（５）の対向する前記他方の側壁（１１）との間に形成された前記溝（２１）は前記本体（３）の前端面（９）と前記シャンク（１）との間で軸方向に直線状に延びることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の穴あけ工具。
12. 前記切屑スペース（５）から切屑の搬出を可能にするため、ウエブ（１９）をシャンク側で中断して排出口（２２）とすることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の穴あけ工具。
13. 第１の冷却剤流出口（３１）で穴あけ工具の前記切屑スペース（５）に開口する第１の冷却剤通路（２７）を少なくとも１つ備えた、請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の穴あけ工具において、
    第２の冷却剤流出口（３３）で前記切屑スペース（５）に開口する第２の冷却剤通路（２８）が前記切屑スペース（５）に少なくとも１つ割り当てられることを特徴とする穴あけ工具。
14. 前記第１および第２の冷却剤通路（２７、２８）は穴あけ工具の中心に設けた冷却剤導管（２３）から分岐することを特徴とする請求項１３に記載の穴あけ工具。
15. 前記第１の冷却剤通路（２７）および前記第２の冷却剤通路（２８）は前記切屑スペース（５）の異なる側壁（１１，１３）に開口することを特徴とする請求項１３または１４に記載の穴あけ工具。
16. 前記第１の冷却剤通路（２７）は前記ウエブ（１９）に対向する前記他方の側壁（１１）に主通路として開口することを特徴とする請求項１３ないし１５のいずれか１項に記載の穴あけ工具。
17. 前記第２の冷却剤通路（２８）は前記切刃要素（１５）を支持する前記一方の側壁（１３）に補助通路として開口することを特徴とする請求項１６に記載の穴あけ工具。
18. 前記第２の冷却剤通路（２８）は前記切刃要素（１５）の下方に設けられることを特徴とする請求項１７に記載の穴あけ工具。

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