JP5306351B2 - 焼結材料から成る、部分的にだけ研削された工具ロッド - Google Patents

Description

本発明は、焼結された材料から成る、使用可能な状態の工具ロッドのための製造方法に関する。さらに本発明は、このような種類の工具ロッドおよび該工具ロッドのための使用方法に関する。

焼結材料から成る工具ロッドは、一般的に知られている。工具ロッド（ロッド状工具）は、通常は、以下のように製造される；
−焼結すべき材料から、１つの長手方向軸線を有する成形体（素材）を製造（成形）する。
−成形体に、長手方向軸線から間隔を置き、かつこの長手方向軸線に沿って延びる少なくとも１つの切屑溝（切屑スペース）を加工成形する。
−成形体の焼結によって工具ロッドを製造する。
−工具ロッドに、研削によって、切屑溝に隣接する少なくとも１つのカッティングエッジを加工成形し、工具ロッドを研削によってさらに加工する。

このような製造方法と、この製造方法に対応する工具ロッドとは、たとえば、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１４２２６５号明細書、もしくはこれに対応する米国特許第７２２６２５４号明細書から公知である。

この公知の製造方法では、工具ロッドに、切屑溝領域において工具ロッドの長手方向軸線を中心として螺旋状に延びる通路が加工成形されると望ましい。通路は、たとえばドリルのドリル尖端部に潤滑媒体および／または冷却媒体を供給するために使用することができる。このような構成は、本発明の枠内においても可能である。しかし、この構成は必須ではない。

成形体は、焼結過程中に収縮する。この場合、収縮の正確な量を予測することは困難である。この理由から、成形体は、焼結された工具ロッドが余剰寸法を有するように寸法設計される。この余剰寸法は、研削過程により除去される。

焼結の終了後、工具ロッドは極めて硬く、困難を伴わずに加工することができない。したがって加工には手間がかかる。

ドイツ連邦共和国特許第３６３６７９８号明細書に基づき、切屑溝が全く加工されない工具ロッドが公知である。

欧州特許第０９５０１２５号明細書に基づき、焼結された工具ロッドが公知である。この工具ロッドでは、前焼結過程の後に、選択された領域から材料が削り取られる。選択された領域には、特に、工具ロッドの切屑溝が含まれている。

本発明の課題は、工具ロッドの製造のための手間が減じられているような、焼結材料から成る工具ロッドを製造するための方法と、この方法より得られる工具ロッドとを提供することである。さらに、この工具ロッドのための適当な使用方法を開示したい。

この課題は、請求項１に記載の特徴を有する製造方法、請求項７の特徴部に記載の特徴を有する工具ロッド、および請求項１４に記載の使用により解決される。製造方法の有利な実施の態様は、請求項２から６に記載してある。工具ロッドの有利な実施の形態は、請求項８から１３に記載してある。

本発明によれば、工具ロッドの切屑溝は、部分的にしか研削されず、残りの部分では研削されないままである。これによって、工具ロッドを製造するための製造手間を、工具ロッドの使用特性に不都合な影響を与えることなく減じることができる。

切屑溝が重要な部分領域にわたって研削されて、残りの部分だけで研削されないままにすることが可能である。しかし、切屑溝が、少なくとも１つのカッティングエッジに隣接している領域においてのみ研削されると有利である。

たとえば、カッティングエッジのうちの少なくとも１つのカッティングエッジが、工具ロッドの端面を延びていて、つまり端面に画成されていてよい。この場合、切屑溝は、この切屑溝が工具ロッドの端面を延びたカッティングエッジに隣接している限り、長手方向軸線の方向で見て、工具ロッドの直径の半分〜２倍である所定の長さにわたって研削されると有利である。この長さは、特に、工具ロッドの直径の０．８倍〜１．２倍である。工具ロッドは、この形態では、特にドリルとして形成されていてよい。この場合、端面のカッティングエッジは、ドリル尖端部に配置されている。

カッティングエッジのうちの少なくとも１つのカッティングエッジが、択一的または付加的に、工具ロッドの長手方向軸線に沿って延びている。この場合、切屑溝は、この切屑溝が工具ロッドの長手方向軸線に沿って延びたカッティングエッジに隣接している限り、このカッティングエッジに直接に隣接した領域においてのみ研削されると有利である。

長手方向軸線に沿って延びるカッティングエッジは、２つの境界面によって画定されている。２つの境界面のうち一方の第１の境界面は、さらに切屑溝を画定していて、他方の第２の境界面は、切屑溝を画定していない。通常の場合、この第２の境界面は研削される。多くの形態では、第２の境界面を、少なくとも部分的に研削しないことも可能である。

焼結材料として、通常は、金属、特に硬質金属が使用される。択一的には、金属とセラミックとの混合物も可能である。このような材料は、「サーメット」という概念で知られている。

既に述べたように、切屑溝が部分的にだけ研削されていて、残りの部分では研削されていない工具ロッドは、完全に使用可能な状態にある。この工具ロッドの典型的な使用は、この工具ロッドを用いてワークの切削加工を行うことである。

別の利点および特徴を、図面につき以下の実施例の説明から明らかにする。この場合、原理的な説明図として以下の図面を示す。

本発明による工具ロッドを製造するための製造方法の概略図である。 切削加工過程の概略図である。 ドリルとして形成された工具ロッドの全体図である。 ドリルとして形成された工具ロッドの、切屑溝領域における横断面図である。 ドリルとして形成された工具ロッドのドリル尖端部の形状を示す図である。 図３に示した工具ロッドの切屑溝領域の拡大図である。 図６に示した工具ロッドの部分図である。 フライスヘッドとして形成された工具ロッドの形態を示す図である。 フライスヘッドとして形成された工具ロッドの別の形態を示す図である。 フライスヘッドとして形成された工具ロッドの別の形態を示す図である。

本発明による工具ロッドを製造するために、図１によれば、まずステップＳ１において、製造すべき工具ロッド（Werkzeugstab）のおよその長さおよび直径を有するロッド状の成形体（Formling）が製作される。この場合、成形体は、たとえば押出成形によって、ペースト状の物質から製作される。ペースト状の物質は、まだ焼結しなければならない材料から成っていて、この材料はバインダと混合されている。焼結すべき材料は、たとえば金属粉末、特に硬質金属粉末であってよい。択一的には、焼結すべき材料は、金属粉末とセラミック粉末との混合物であってよい。

成形体の製造後に、この成形体は、ステップＳ２において乾燥させられる。ここで、バインダは蒸発するか、または気化する。乾燥させられた成形体は、脆いが、まだ比較的に容易に加工することができる。ステップＳ３で、成形体から材料が除去されるので、成形体は、シャンクと切屑溝領域とを有する。シャンクは、このシャンクが長手方向に対して横向きに見て、凸状の（通常は円形）の横断面を有していることを特徴としている。切屑溝領域は、この切屑溝領域が少なくとも１つの切屑溝を有していることを特徴としている。切屑溝の存在に基づいて、切屑溝領域は、長手方向に対して横向きに見て、一部は凸状で、一部は凹状である横断面を有している。

ステップＳ４では、ステップＳ３において製造された成形体が焼結されて、これにより工具ロッドが製造される。成形体は、焼結中に収縮する。焼結時に成形体が収縮する量は変化する。

収縮過程における収縮の変化に基づいて、成形体は、この成形体が焼結後に余剰寸法を有しているように寸法設計されなければならない。したがって、焼結後に、工具ロッドの後加工が必要となる。この後加工は、ステップ５およびステップ６において行われる。ステップ５およびステップ６の順序は任意である。

図１によれば、工具ロッドには、ステップ５において、カッティングエッジが加工成形される。加工成形されたカッティングエッジの個数は、必要に応じて選択可能である。切屑溝毎に少なくとも１つのカッティングエッジが加工成形される。各カッティングエッジは、１つの切屑溝に隣接している。工具ロッドへのカッティングエッジの加工成形は研削により行われる。

ステップＳ６では、工具ロッドが、研削によりさらに加工される。特に、工具ロッドの余剰寸法が除去される。しかし、切屑溝は、部分的にしか研削されない。残りの部分では、切屑溝は研削されないままである。この方法は、通常は切屑溝全体が研削される公知先行技術と異なるものである。

ステップ６の終了後、このように製造された工具ロッドは、使用可能な状態である。特に、このように製造された工具ロッドを用いて、図２に示したように、ワークの切削加工が行われ得る。工具ロッドは、図２では、符号「１」を付されていて、ワークは符号「２」を付されている。ワーク２は、たとえば木製の材料または金属から成っている。

本発明による工具ロッド１の形態を、ドリルとして形成された工具ロッド１を示す図３から図７につき、もう一度説明する。図３は、工具ロッド１の全体図を示している。図４は、切屑溝領域５における工具ロッド１の横断面を示している。図５は、工具ロッド１のドリル尖端部の形状を示している。図６は、図３に示した工具ロッドの切屑溝領域を拡大して示している。図７は、図６の部分図を示している。

図３から図７によれば、工具ロッド１は、長手方向軸線３を有している。この長手方向軸線３から間隔を置いて、少なくとも１つの切屑溝４が延びている。図３から図７によれば、２つの切屑溝４が設けられており、これらの切屑溝４は、長手方向軸線３に関して、直径方向で互いに反対の側に位置している。しかし、切屑溝４の前記個数も、切屑溝４の長手方向軸線３に関する前記配置も必須ではない。重要なのは、少なくとも１つの切屑溝４が設けられているということである。さらに、通常、複数の切屑溝４は互いに同じように形成されている。しかし、このことも必要不可欠ではない。

図３から図７による、ドリルとしての工具ロッド１の構成に基づき、切屑溝４は、長手方向軸線３を中心として螺旋状に延びている。しかし、このことも必須ではない。切屑溝４は、択一的には、緩やかなねじれしか有していないか、または長手方向軸線３に対して完全に平行に延びていてもよい。重要なのは、切屑溝４が、長手方向軸線３から間隔を置いていて、かつ長手方向軸線３に沿って延びていることである。

切屑溝４が、工具ロッド１の全長にわたって延びていないことは明らかである。長手方向軸線３の方向で見て、切屑溝４が延びている領域は、切屑溝領域５を形成し、工具ロッド１の残りの領域はシャンク６を形成している。

図３から図７に示したドリルとしての工具ロッド１の構成に基づいて、工具ロッド１は、ドリル尖端部７を有している。ドリル尖端部７は、通常は、円錐状に形成されている。

工具ロッド１には、ドリル尖端部７において、主カッティングエッジ８（主切れ刃８）が加工成形されている。主カッティングエッジ８は、切屑溝４の端面に隣接している。主カッティングエッジ８を工具ロッド１に加工成形することは、この場合、公知先行技術と同様の形式で行われる。公知先行技術と異なるのは、切屑溝４が、ドリル尖端部７において、主カッティングエッジ８の加工成形のために必要とされている分しか研削されていないことである。ドリル尖端部７において切屑溝４の、主カッティングエッジ８に隣接していない部分は研削されていない。

図３ならびに図６および図７から特に明らかに判るように、切屑溝４は、長手方向軸線３に対して平行に見て、ドリル尖端部７の領域で、部分９を研削されている。この部分９の長さは、工具ロッド１の直径の半分〜２倍であると有利である。特に、部分９の長さは、工具ロッド１の直径の０．８倍〜１．２倍であってよい。

さらに図３〜図７から判るように、工具ロッド１には、副カッティングエッジ１０（周刃１０）が加工成形されている。この副カッティングエッジ１０は、同じく切屑溝４に隣接している。副カッティングエッジ１０の加工成形も、公知先行技術と同様に、既に焼結された工具ロッド１に行われる。公知先行技術と異なるのは、副カッティングエッジ１０の場合も同様に、切屑溝領域４が部分的に研削されていないことである。特に、図３〜図７によれば、切屑溝４の研削は、副カッティングエッジ１０のすぐ近くでのみ行われる。切屑溝４は残りの領域は研削されないままである。したがって、ドリル尖端部７の近傍（つまり、部分９）以外では、切屑溝４は、副カッティングエッジ１０の領域でしか研削されない。

特に図４から明らかに判るように、副カッティングエッジ１０は、それぞれ２つの境界面１１，１２により画定されている。この場合、第１の境界面１１は、同時に切屑溝４を画定している。第２の境界面１２は、切屑溝４を画定していない。第２の境界面１２は、択一的に、研削されているか、または少なくとも部分的に研削されていなくてよい。特に、焼結前の成形体において、第２の境界面１２の領域で材料切除を行うことも可能である。これによって、工具ロッド１は、焼結後に、第２の境界面１２の領域で、長手方向軸線３から副カッティングエッジ１０が有する基準直径よりも、小さな直径を有している。この場合、第２の境界面１２は、副カッティングエッジ１０の領域（およびドリル尖端部７の領域）においてのみ研削されなければならない。第２の境界面１２の領域の直径は、たとえば基準直径の０．９倍〜０．９５倍であってよい。

本発明は、ドリルとして形成された工具ロッド１に限定されていない。択一的には、工具ロッド１は、たとえば、フライスヘッドとして形成され得る。このことは、以下に図８〜図１０につき、簡単に説明する。

図８によれば、フライスヘッド１は、同じくシャンク６と切屑溝領域５とを有している。工具ロッド１には、切屑溝領域５において切屑溝４が加工成形されている。主カッティングエッジ８は、相変わらず切屑溝４に隣接しているが、切屑溝４と同様に、長手方向軸線３を中心としてたとえば螺旋状に延びている。切屑溝４は、ドリルとして形成された工具ロッド１の形態と同様に、部分的にだけ研削されていて、残りの部分では研削されていない。

フライスヘッド１が、図８に示してあるようにほぼ円柱状の輪郭を有している場合、フライスヘッドの端面１３は、通常は、同じく研削されていなければならない。択一的には、図９および図１０に示すように、フライスヘッド１の端面１３が内方に向かって湾曲していることも考えられる。この場合、端面１３を、同じく、主カッティングエッジ８の領域においてのみ研削して、残りの部分では研削しないままにすることも可能である。

上記の説明は、本発明の実施形態の説明のためにものである。これに対して本発明の保護範囲の記載は、特許請求の範囲によって規定されるものである。

１ 工具ロッド
２ ワーク
３ 長手方向軸線
４ 切屑溝
５ 切屑溝領域
６ シャンク
７ ドリル尖端部
８ 主カッティングエッジ
９ 部分
１０ 副カッティングエッジ
１１，１２ 境界面
１３ 端面
Ｓ１〜Ｓ６ ステップ

Claims (12)

1. 焼結された材料から成る工具ロッド（１）のための製造方法であって、次に述べる順序で実施される次のステップを含んでおり、つまり
   −焼結すべき材料から、長手方向軸線（３）を有する成形体を製造し、
   −前記成形体に、前記長手方向軸線（３）から間隔を置いて、かつ該長手方向軸線（３）に沿って延びる少なくとも１つの切屑溝（４）を加工成形し、
   −前記成形体の焼結によって工具ロッド（１）を製造し、
   −該工具ロッド（１）に、研削によって、前記切屑溝（４）に隣接する少なくとも１つのカッティングエッジ（８，１０）を加工成形し、かつ前記工具ロッド（１）を研削によってさらに加工して、前記切屑溝（４）を、カッティングエッジ（８，１０）のうちの少なくとも１つに隣接している領域（９）においてのみ研削して、残りの部分では研削しないままにする、
   ことを特徴とする、焼結された材料から成る工具ロッド（１）のための製造方法。
2. カッティングエッジ（８，１０）のうちの少なくとも１つのカッティングエッジ（８）が、工具ロッド（１）の端面に沿って延びており、切屑溝（４）を、該切屑溝（４）が該カッティングエッジ（８）に隣接しているところでは、長手方向軸線（３）の方向で見て、工具ロッド（１）の直径の半分〜２倍の長さにわたって研削する、請求項１記載の方法。
3. 工具ロッド（１）をドリルとして形成し、前記端面のカッティングエッジ（８）をドリル尖端部（７）に配置する、請求項２記載の方法。
4. カッティングエッジ（８，１０）のうちの少なくとも１つのカッティングエッジが、工具ロッド（１）の長手方向軸線（３）に沿って延びており、切屑溝（４）を、該切屑溝（４）がカッティングエッジ（８）に隣接しているところでは、カッティングエッジ（８，１０）に直接に隣接した領域においてのみ研削する、請求項１〜３までのいずれか１項記載の方法。
5. 工具ロッド（１）の長手方向軸線（３）に沿って延びるカッティングエッジ（８，１０）が、２つの境界面（１１，１２）により画定されており、一方の境界面（１１）が同時に切屑溝（４）を画定し、他方の境界面（１２）が切屑溝（４）を画定しておらず、該他方の境界面（１２）を少なくとも部分的に研削しない、請求項４記載の方法。
6. 焼結された材料から成る、使用可能な状態の工具ロッド（１）であって、
   −該工具ロッド（１）が、長手方向軸線（３）を有しており、該工具ロッド（１）に、前記長手方向軸線（３）から間隔を置き、かつ該長手方向軸線（３）に沿って延びる少なくとも１つの切屑溝（４）が加工成形されており、
   −前記工具ロッド（１）が、前記切屑溝（４）に隣接し、かつ既に焼結された前記工具ロッド（１）の研削によって該工具ロッド（１）に加工形成された少なくとも１つのカッティングエッジ（８，１０）を有している形式のものにおいて、
   前記切屑溝（４）が、カッティングエッジ（８，１０）のうちの少なくとも１つに隣接している領域（９）においてのみ研削されていて、かつ残りの部分では研削されていないことを特徴とする、焼結された材料から成る、使用可能な状態の工具ロッド。
7. カッティングエッジ（８，１０）のうちの少なくとも１つのカッティングエッジ（８）が、工具ロッド（１）の端面に沿って延びていて、切屑溝（４）が該カッティングエッジ（８）に隣接しているところでは、該切屑溝（４）が、長手方向軸線（３）の方向で見て、工具ロッドの直径の半分〜２倍の長さにわたって研削されている、請求項６記載の工具ロッド。
8. 工具ロッドが、ドリルとして形成されており、端面のカッティングエッジ（８）が、ドリル尖端部（７）に配置されている、請求項７記載の工具ロッド。
9. カッティングエッジ（８，１０）のうちの少なくとも１つのカッティングエッジ（８）が、工具ロッド（１）の長手方向軸線（３）に沿って延びており、切屑溝（４）が該カッティングエッジ（８）に隣接しているところでは、該切屑溝（４）が、該カッティングエッジ（８，１０）に直接に隣接した領域においてのみ研削されている、請求項６から８までのいずれか１項記載の工具ロッド。
10. 工具ロッドの長手方向軸線（３）に沿って延びるカッティングエッジ（８，１０）が、２つの境界面（１１，１２）により画定されており、一方の境界面（１１）が、同時に切屑溝（４）を画定し、他方の境界面（１２）が前記切屑溝（４）を画定しておらず、該他方の境界面（１２）が、少なくとも部分的に研削されていない、請求項９記載の工具ロッド。
11. 前記材料が、金属または金属・セラミック混合物である、請求項６から１０までのいずれか１項記載の工具ロッド。
12. 請求項６から１１までのいずれか１項に記載の工具ロッド（１）の、ワーク（２）の切削加工のための使用。

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