JP5599390B2 - 多刃穿孔工具 - Google Patents

Description

本発明は、多刃穿孔工具に関し、特に、高強度の材料、従って切削加工が難しい材料、例えば、鋳鋼、調質鋼、または他の切削加工が難しい鋼材料といった材料であって、鋳造材料、より詳しくは金属鋳造材料、例えば、ねずみ鋳鉄、および特にＧＧＶまたはＡＤＩ−鋳物を含む材料を加工するための穿孔工具に関する。

近年、金属鋳造材料を含む材料の開発は、一層高い剛性、および同時に一層高い強度に達することを特徴としている。金属鋳造材料の範囲には、従来から用いられている球状黒鉛（ＧＧＧ）に加えて、バーミキュラ黒鉛（ＧＧＶ）が多く用いられるようになっている。しかし、さらに剛性および強度の値が高いオーステンパードダクタイル鋳鉄（austempered ductile iron - ADI）も、益々頻繁に用いられるようになっている。

このような材料は、工具の形状および材料を切削業務にうまく適合させて、十分な耐用年数がもたらされるようにする場合にのみ、商業的に加工可能である。冒頭部分に記載した材料を切削する場合、工具は、比較的大きな磨損に曝される。これは、鋳鉄構造体を切削加工する場合にも当てはまる。鋳鉄構造体はまた、不規則に構成されている場合が多く、すなわち、鋳鉄構造体では、柔らかい炭素含有物の隣に固い相（例えば、フェライト、パーライト、またはマルテンサイト）が生じる。さらに、この不均質な構造のために生じた振動によって、工具の加工精度が失われないように留意する必要がある。

一方では、硬度および耐摩耗性が高いことに関する要件と、他方では、強度および疲労荷重容量に関する要件とを満たすために、既に、分類ＩＳＯ ５１３のクラスＫ３０〜Ｋ４０の超硬合金から構成された、切削加工が難しい材料（鋳造材料を含む）を加工するための穿孔工具が用いられている。切削効率を上げるため、すなわち、達成可能な切削速度および送りをさらに上昇させるために、ＷＣ−結晶の粒径が０．８μｍよりも小さい、微粒子または超微粒子の超硬合金さえも用いられている。

本出願人の以前の特許文献１では、冒頭部分に記載された種類の穿孔工具であって、主刃が、刃角から軸方向に、一定の半径で常に凸状に曲がって延びている穿孔工具が開示されている。こういう具合に主刃が延長されることによって、刃にかかる圧力を、幾分減少させることに成功している。同様の方法が、特許文献２、特許文献３、特許文献４、または、特許文献５に示されている。

欧州特許第１６２２７３５号明細書 米国特許第３４４３４５９号明細書 欧州特許出願公開第０５９１１２２号明細書 米国特許第４１１６５８０号明細書 米国特許第１３０９７０６号明細書

特許文献１に係る従来技術では、特に良好な耐用年数および加工精度を特徴とする、この種類の穿孔工具の製造方法の採算性を向上させるために、逃げ面を切子面状に、すなわち、四面研削技術に従って分布された逃げ面を構成することが提案されている。しかし同時に、この構成では、工具の研削動作時に用いられる運動は、ある程度制限される。凸状の主刃は、最近のＣＮＣ−機械によって、主刃のドリル軸に対して必要とされる点対称を有して、極めて正確に製造することが可能である。しかし、全ての使用者が、十分に包括的な工具機械を備えているわけではない。そのため、使用者側で、この公知の工具を再研削することは、困難である場合が多い。

従って、本発明の課題は、冒頭部分に記載された種類の多刃穿孔工具をさらに発展させて、特に、高強度の材料、例えば、鋳鋼、調質鋼、または他の切削加工が難しい鋼材料といった材料であって、金属鋳造材料、例えばねずみ鋳鉄、および特にＧＧＶまたはＡＤＩ−鋳物を含む材料の加工に適するように、且つ、極めて長い耐用年数および高い加工精度を維持したまま、すなわち、振動の勾配が少なく、容易に製造可能であり、好きなだけ頻繁に再研削可能であるようにすることにある。

この課題は、請求項１の特徴によって解決される。
本発明によれば、主刃は、穿孔工具の異なる２つの先端角を規定するように、変形される。これによって、外側の主刃区域および内側の主刃区域は、それぞれ、簡素な研削によって、すなわち簡素な研削運動によって、製造可能である。本発明に係る構成は、研削部を、平面、すなわち逃げ面、および場合によっては、平坦な尖鋭面によってのみ、製造することが可能になる。これによって特に、工具を、心出し性能を損なわせることなく、より簡素な機械で再研削することが容易になる。この場合、屈曲部が設けられた主刃も、主刃の長さ単位当たりの荷重が、比較的小さく維持されるという利点を有している。

さらに、本発明に係る構成によって、原料が節約される。なぜなら、中央が比較的大きな先端角が、ドリル先端から刃角までの距離を大幅に縮小するためである。従って、本発明に係る穿孔工具は、特に、硬質材料−穿孔工具としての構成に適している。この穿孔工具では、穿孔工具全体が、または少なくとも、負荷の最も高い刃の領域を構成する領域が、硬質材料、例えば、超硬合金、サーメット、セラミック切削材などから構成されている。本発明に係る穿孔工具は、切屑の形成に主に関与する、穿孔工具の領域が、複数の嵌め込み刃または単一の嵌め込み刃によって形成されるように、構成されていてもよい。

様々なドリル先端の形状を用いた多くの実験では、径方向に外側の主刃区域（２４）が、９５°と１３０°との間の範囲、好ましくは１１５°と１２５°との間の範囲の先端角（ＷＳＰＡ）を規定し、径方向に内側の主刃区域（２２）が、１３０°から１５０°までの間の範囲、好ましくは約１４０°の先端角（ＷＳＰＩ）を規定する場合に、特に良好な工具の耐用年数が実現可能であることが示された。この形状によって、刃角、すくい面、および逃げ面における磨損を最小限に抑えることに成功した。例えば調質鋼（例えば４２ＣｒＭｏ４）などの高強度の材料を切削するためには、径方向に外側の主刃区域（２４）の先端角（ＷＳＰＡ）が上限値（１２５°）に近いことが、特に有効であることが分かった。このような形状では、刃角において作用する径方向の力を、良好に制御することが可能であり、このため、特に強力な材料の切削時に、工具の全工具経路に良好に作用する。鋳鋼材料を加工するためには、径方向に外側の主刃区域（２４）の先端角（ＷＳＰＡ）の値が１００°で既に、良好な結果を確保することが可能である。ここで、ＤＩＮ １４１２規格Ｄに係る先端研削と比べると、ドリル先端と刃角との間の軸方向の距離は、大幅に縮小される。これによって、原料（例えば、場合によっては用いられる硬質材料のための原料）が節減されるだけでなく、同時に、ドリル先端の重要な位置、すなわち中央部および刃角に、特に効果的に冷却／潤滑剤が供給され得ることが実現される。この供給は、特に、工具の内側に冷却／潤滑剤管が設けられている場合に、より良好となる。
また、主刃を、ドリルの中心部の外側に、可能な限り大きく延長させることが提供される。これによって、刃のピーク負荷を効率よく低減することが可能である。この構成によって、異なる大きさの角度でドリルの軸に向かって延びるこれらの主刃区域は、ドリルの中心部の外側では、ほぼ同じ大きさであり、このため、刃の負荷は平衡にされる。
両主刃区域に、それぞれ、別々の主逃げ面が割当られ、主逃げ面（４２、４４）によって、各逃げ角度を別々に規定可能である構成によれば、各主刃区域の領域において、最適に方向付けられた楔角度を、構成可能である。そのため、刃全体の上から見て原料の負荷の平衡をさらに良好にする切削動作が実現される。このため、穿孔工具の局所的な過負荷は排除されるので、工具の寿命は、全体的に向上する。
主刃区域に割当てられた各主逃げ面は、２つの面から形成されており、それらの面のうちの、主刃区域に隣接する面は、別の面よりも、小さいすくい角を規定する構成に係る主逃げ面の構成によれば、内部に設けられた冷却／潤滑剤供給部において、冷却／潤滑剤のためのさらなる逃げ空間を形成するための条件が満たされる。この逃げ空間は、冷却／潤滑剤が、ドリルの中心部内にある主刃区域を含む主刃まで到達することを、大幅に改善する。この措置は、工具が、いわゆる最小量潤滑（ＭＭＳ技術）によって動作される場合に、特に有効である。最小量潤滑では、基本的に、圧縮空気が、高圧力下で、且つ、微細な滴状の潤滑剤と混合され（すなわちエアロゾル）、内部に設けられた冷却管を通って導かれ、主逃げ面から排出され、刃に当たり、切屑と共に切屑溝を通って導かれる。
穿孔工具の、切屑の形成に関与する区域の冷却または潤滑の改善策が、主逃げ面に開口し、内部に設けられた冷却／潤滑剤管によって提供される。

有効な構成は、従属請求項の対象である。

径方向に内側の主刃区域が、ドリル先端から軸方向にみて、ドリルの中心に向かって屈曲して延びている場合に、ドリルの中心における切屑の形成が有利に作用し、これによって、切削が極めて難しい、鋳造材料を含む金属材料の切削抵抗自体を、良好に制御すること、および、工具の振動の勾配を低減することが可能になる。

請求項３の発展形態によれば、主刃、逃げ面、およびすくい面における磨損を、さらに大幅に低減することを確保することが可能である。
請求項４に従って、クロス研削の技術に係る尖鋭部を設ける場合、研削部の形状のさらなる簡素化がもたらされる。換言すると、穿孔工具の全研削部は、平面によって規定される、そのため、同じくそのプロファイルから簡素化された研削工具の直線運動だけが必要とされる。これによって、このより簡素化された工具機械の構成によって、研削精度自体も改善可能であるという条件が満たされる。このようにして、刃を正確に対称に構成すると共に、頂部を、ドリルの中心の近傍の最小値に制限することが可能である。そのため、心出し性能が極めて高い穿孔工具を実現することが可能である。

また、穿孔工具の研削時の運動が簡素化されるので、切削が極めて困難な硬質材料を、商業的に、穿孔工具に用いることも可能になる。この場合、硬質材料の加工時に、すなわち研削部の製造時に、理論上の研削部の形状との容認できない差異が生じてしまうという恐れもない。

主刃の構成は、広範囲において変形可能であり、切削加工される材料の個々の構造に適合させることが可能である。しかしながら、特に強力且つ高剛性の鋳造材料の加工には、少なくとも径方向に外側の主刃区域を、工具を軸方向に見て凸状に構成することが有効であることが示された。

特に強力な構造を有する材料、例えば調質鋼といった種類の材料の加工には、請求項６の発展形態が、特に有効である。実験では、この構成では、切屑を有利に形成することによって、刃の磨損を、さらに大幅に低減することに成功したことが示された。

請求項７に係る開口研削によれば、内部に設けられた冷却／潤滑剤管から排出された冷却／潤滑剤−流体を、切削時の磨損が激しい箇所に、必要に応じて、且つ、集中的に導くことが可能である。

請求項８に係る穿孔工具が、刃角（１３４）の領域において、面取りした面を有して構成されており、その径方向の伸長域（ＥＲ）が、（０．０５と０．０７との間）×Ｄであり、その、円周方向の伸長域ＥＵが、（０．０２５と０．０３５との間）×Ｄにある場合（ここで、Ｄは、穿孔工具（１０）の公称直径を示すものである）、切屑の形成に悪影響を与えずに、刃角磨損をさらに低減することが可能である。面取りした面の具体的な形状は、材料に応じて選択される。

穿孔工具の刃部品の構成に、大きな可能性が提供される。この工具は、縦みぞ切削工具として構成可能である。この工具は、切削抵抗が特に高く、刃の安定度が特に良好であるため、螺旋形の工具としても、構成可能である。

本発明に係る工具の材料としては、流通している全ての工具鋼、特に、例えば、ＨＳＳ、ＨＳＳ−Ｅ、ＨＳＳ−ＰＭ、ＨＳＳ−Ｅ−ＰＭ、ＨＳ６−５−２、ＨＳ６−５−３、ＨＳ６−５−２−５、ＨＳ１０−４−３−１０、ＨＳ２−９−２、またはＨＳ２−９−１−８といった高速度工具鋼が考慮の対象となる。しかし、穿孔工具全体に、または、切屑の形成に主に関与する穿孔工具の区域に、硬質材料を用いることも有効である。基本的には、例えば、本出願人が前述の特許文献１において記載したような、流通している全ての硬質材料、および特に高剛性の硬質材料を用いてもよい。当該文献の内容をここに、明確に、本願の開示内容に引用する。工具全体が、硬質材料から、例えば、超硬合金（ＶＨＭ）から構成されている場合、特に高い安定度が得られ、振動の抑制、および従って、加工精度の向上が導かれる。

当然ながら、本発明に係る穿孔工具では、特に負荷に曝される領域に、好適なコーティングを設けることも可能である。このコーティングは、軟らかい層だけでなく、硬い層も含まれ得る。これに関して、例えば、本出願人が「Ａ−層」、「超−Ａ−層」、「Ｃ−層」、「Ｆ−層層」、「Ｐ−層」、「Ｓ−層」、または「Ｍ−層」という名前で市販しているようなコーティングを用いることが可能である。

有効なさらなる構成は、他の従属請求項の対象である。

複数の部材から構成される穿孔工具の一実施形態を示す側面図。 図１の工具を拡大して示す正面図。 図２をさらに大きく拡大して示す図。 図３の細部ＩＶを示す図。 穿孔工具を、図２の矢印「Ｖ」に沿って注視した方向において示す図。 穿孔工具を、図２の矢印「Ｖｌ」に沿って注視した方向において示す図。 穿孔工具を、図２の矢印「ＶＩＩ」に沿って注視した方向において示す図。 工具を、図２および図５〜７の縮尺で示す斜視図である。この図は、工具を、一方の尖鋭面と、主刃−中央区域を含む平面とに平行に延びる軸に沿って注視した方向において示している。 図３に対応する、工具のさらなる実施形態を示す図。 図５に対応する、図９に係る工具を示す図。 図９の細部「ＸＩ」を示す図。 図９に対応する、工具のさらなる実施形態を示す図。

図１〜図８には、参照番号１０を付した穿孔工具が、正確に言うと両刃穿孔工具が示されている。この工具は、特に、高強度の材料、例えば鋳鋼、調質鋼、または他の切削加工が難しい鋼材料であって、金属鋳造材料、例えばねずみ鋳鉄、および特に、例えばモータ製造にＧＧＶまたはＡＤＩという名前で用いられているような、ＧＧＶまたはＡＤＩ−鋳物を含む材料の加工に適している。図１〜図８に係る工具は、特に鋳造材料の加工に関して、最適化されている。

以下に、穿孔工具を、両刃の工具として説明する。しかしここで、当然ながら、２つよりも多い刃を構成可能であることが予め強調される。さらに、工具を、全体が単一の原料、好ましくは高速度工具鋼または硬質材料から製造される工具として説明する。しかし、ここでも、穿孔工具は、当然ながら、複数の構成要素を組み合わせたものであってもよいことが強調される。この場合、例えば、シャフトは、工具鋼（例えば高速度工具鋼）から構成されてよく、切削時に特に高い負荷に曝される区域だけが、硬質材料−嵌め込み部材によって形成されている。

硬質材料−原料として、流通しているあらゆる硬質材料を使用することが可能である。これらの硬質材料は、今まで、通常、高性能−切削工具に用いられてきており、すなわち、特に超硬合金、サーメット−材料、またはセラミックベースの材料である。

図１の図面には詳細には示されていないが、工具１０は、冷却管１２を内部に備えており、冷却管１２の開口部１４は、正面図において、認識可能である。
本穿孔工具は、シャフト１６および刃部品１８を有している。刃部品１８内には、螺旋形の２つの切屑溝２０が構成されている。この図は、例えば、公称直径が約８ｍｍの穿孔工具を示すものである。この場合、刃部品１８の長さＬ１８は、約５０ｍｍである。シャフト１６の長さＬ１６は、例えば３５ｍｍである。

本発明に係る穿孔工具は、主刃が、異なる先端角ＷＳＰＩおよびＷＳＰＡを規定する少なくとも２つの主刃区域２２および２４を備えるように研削されたドリル先端の特別な構成を特徴とする。詳細にいうと（図１および図５を参照）、径方向に内側の主刃区域２２が、好ましくは１３０°と１５０°との間の範囲、特に好ましくは約１４０°である先端角ＷＳＰＩを規定している。これに対して、径方向に外側の主刃区域２４は、角度ＷＳＰＩよりも大幅に小さく、好ましくは９５°と１１５°との間の範囲、特に好ましくは約１００°〜１１０°である先端角ＷＳＰＡを規定している。以下に、研削部の詳細について、図２〜８を参照しながら、より詳細に説明する。

図面、特に図３の図面から、主刃区域２２および２４は、ほぼ同一の径方向の伸長域を有していることが分かる。換言すると、主刃２２・２４の屈曲位置２６は、穿孔工具１０の軸２８から、距離ＲＫを有している。この距離は、基本的に、穿孔工具の公称直径Ｄ（図１参照）の３分の１に相当する。この距離ＲＫが、０．２５×Ｄおよび０．４×Ｄの範囲、好ましくは（０．３０と０．３５との間）×Ｄにあるように選択されることが好ましい。ここでＤは、穿孔工具の公称直径を示す。

さらに、これらの図から明らかであるように、穿孔工具のドリルの中心部には、ＤＩＮ １４１２規格Ｃによるクロス研削の技術に係る尖鋭部３０が設けられている。このため、径方向に内側の主刃区域２２は、２つの領域である２２Ａおよび２２Ｂに分割されている。ここで、領域２２Ｂは、領域２２Ａに対して屈曲して、中央まで、すなわち穿孔工具１０の軸２８まで延びている。図３の図面に示される、刃領域２２Ｂと、ドリル軸２８を通って延びると共に副刃の後方のエッジに導かれる平面ＥＲＮとの間の角度は、２０°と２５°との間である。

尖鋭部３０によって、（図４にもっとも良好に示されるように）、頂部３２は、例えば１００分の数ｍｍの最小長さに低減される。従って、穿孔工具は、刃角３４から、ドリルの中心２８の近傍まで、切削運動を実行する。これによって、穿孔工具の送り力を減少させることが可能である。

図４から明らかなように、主刃区域２２の区域２２Ｂと区域２２Ａとの間の遷移領域は、丸くなっており、すなわち、０．１５と０．３０との間の範囲、好ましくは（０．２０と０．２６との間）×Ｄの範囲の半径Ｒ上にある。換言すると、半径Ｒが比較的大きいため、領域２２Ａと領域２２Ｂとの間の遷移場所における過負荷を回避するには、有効であることが証明された。

尖鋭部３０は、研削プロセスのために、好ましくは直線状に一方向に動く研削ディスクによって製造されていることが好ましい。この方向は、図８の図の面では垂直に位置している。これに応じて、この図からは、研削ディスクの断面プロファイルも明らかであり、すなわち、研削プロセスを実行する研削ディスクの複数の表面が、約１０５°の角度ＷＳＳを形成していることがわかる。当然ながら、この面の間の研削ディスクは、鋭いエッジを有していない。むしろ、このエッジは、丸くなっており、半径ＲＳＳＥは、例えば０．２ｍｍであってよい。

従って、尖鋭部３０を形成する研削ディスクによって、第１に尖鋭面３６、および第２に、尖鋭面３６に屈曲して隣接している刃胸面３８が、ドリルの中心部内に形成される。刃胸面３８は、もっとも良好には図６から認識可能であるように、穿孔工具の径方向の平面４０に対して、平行、または−２°までの角度ＷＡＮで設置されており、すなわち、刃胸面３８は、負のすくい角を構成している。

図７からは、尖鋭面３６が、ドリル軸２８に対して、比較的急勾配で設置されていることが分かる。取付角ＷＡは、３３°と３８°との間の範囲にあることが好ましい。
さらに、本発明に係る穿孔工具の研削部は、両方の主刃区域２２および２４に、別々の主逃げ面４２・４４が割当てられるように適合されている。主逃げ面４２・４４は平面によって形成されていることが好ましいが、これらの主逃げ面４２・４４は、曲面、例えば円錐表面から形成されていてもよい。図５からは、逃げ角度ＷＦ２２が、径方向に外側の主刃区域２４の逃げ角度ＷＦ２４とほぼ同じ大きさの角度に維持されていることが明らかである。例えば、この逃げ角度は約８°である。

図２および図３から詳細に認識できるように、各主逃げ面４２・４４には、別のさらなる副−逃げ面４６、４８がそれぞれ隣接している。逃げ角度ＷＦ４６およびＷＦ４８は、ここでも、ほぼ同じ大きさであるが、但し、約２０°である。

最終的に、本発明に係る穿孔工具は、冷却／潤滑剤の供給に関するもう１つの特性を示している。穿孔工具のウェブに設置された冷却管の、参照番号１４によって示される開口部は、各尖鋭面３６まで（特に図８を参照）開口して研削されている。このため、円形の研削ディスクの外周によって、副刃を把持している径方向の平面ＥＲに対して例えば２１°の角度ＷＥで、ドリル先端の中に研削されており、その結果、もっとも良好には図２、図３、図６、および図８から認識可能であるように、開口部１４から尖鋭面３６まで少々拡大した管断面が形成される。管断面の幅ＢＫＡは、好ましくは、内部に設けられた冷却管１４の直径よりもわずかに大きく、深さＴＫＡは、内部に設けられた冷却管の直径のほぼ半分に相当する。

本発明に係る穿孔工具はまた、簡素な運動学的動作に限定された構成を有する工具機械によって、製造可能である。研削部の全ての機能面は、平面として構成可能である。
この穿孔工具による、高剛性および高強度の金属鋳造材料を切削する実験では、刃が、極めて均一に負荷を受けるため、長い耐用年数を有することが示された。刃の屈曲部は、さらに、切屑の形成に関して、生成される切屑が短いという好影響を与えた。これによって（ＭＭＳ−潤滑技術の利用により）、熱が工具から効率よく排出される。

以下に、図９〜図１２までを参照して、特に高強度の材料、例えば鋳鋼、調質鋼、または他の切削加工が難しい鋼材料の切削加工のため、および、金属鋳造材料、例えば、ＧＧＶまたはＡＤＩ−鋳物を含む、ねずみ鋳鉄などの切削のための、本発明に係る穿孔工具の変形例について説明する。

これらの実施形態では、既に説明した実施形態の部材に対応する部材および細部には、類似の参照番号が付されているが、この場合、最初に「１」または「２」が記載されている。

図９〜図１１に示される穿孔工具１１０は、構成および刃の形状に関して、基本的に、穿孔工具１０に対応する。異なる点は、主刃の形状、刃角の構成、および先端角である。
ここでも、穿孔工具１１０は、主刃が、異なる先端角ＷＳＰＩおよびＷＳＰＡを規定する少なくとも２つの主刃区域１２２および１２４を有するように、研削されている。詳細にいうと（図１０を参照）、径方向に内側の主刃区域１２２が、１３０°と１５０°との間の範囲、特に好ましくは約１４０°である先端角ＷＳＰＩを規定している。これに対して、径方向に外側の主刃区域１２４は、ここでも、角度ＷＳＰＩよりも小さく、好ましくは９５°と１３０°との間の範囲、好ましくは約１２５°である先端角ＷＳＰＡを定めている。研削部に関する詳細（逃げ面、頂部、尖鋭）については、繰り返しを避けるために、図２〜図８の説明を参照されたい。本実施形態でも、主刃は、尖鋭部１３６によって、修正される。

もっとも良好には図１１から明らかなように、第１の実施形態とは異なり、主刃は、少なくとも径方向に外側の主刃区域１２４の領域において、わずかに凹状の形状をしており、好ましくは、主刃の全長にわたって、径方向の正のすくい角が形成されないようになっている。

さらに、刃角１３４は、円周方向に寸法ＥＵだけ、後退している。これは、面取りした面１５２を、径方向に外側の主刃区域１２４に設置することによって実現される。面取りした面１５２は、（０．０５と０．０７との間）×Ｄの範囲である径方向の伸長域（ＥＲ）と、（０．０２５と０．０３５との間）×Ｄの範囲である円周方向の伸長域ＥＵとを有している。ここでＤは、穿孔工具（１０）の公称直径を示している。

直径７．７ｍｍのこの工具によって、内側の先端角は１４０°のまま変化させずに、径方向に外側の主刃区域の先端角ＷＳＰＡを変化させることによって、様々な穿孔実験を以下のパラメータで行った。
材料：超硬合金ＶＨＭ
切削速度：１２０ｍ／分
回転速度：４９６０回転／分
送り速度：９９２ｍｍ／分
孔の深さ：３８ｍｍ
冷却：内部冷却ＭＭＳ
冷却潤滑剤：乳剤８％
圧力／容積：４８．５バール（４８．５×１０^５パスカル）／１３．４ｌ／分
４２ＣｒＭｏ４から成る、硬度１０００Ｎ／ｍｍ^２のプレートを穿孔し、工具の全工具経路Ｌｆを監視した。この実験を完了する基準として、工具の破損、または、３６０μｍの主刃区域の限界−磨損を規定した。

結果として、最も良好な９０と１１０との間の全工具経路Ｌｆ（単位ｍ）は、外側の先端角ＷＳＰＡが１１５°と１２５°との間の範囲である場合に生じることが示された。ここで、角度領域が１２５°である場合に、磨損が最も良好に平衡化されることが示された。しかし、９５°または１３０°といった限界範囲内の先端角の値でさえ、５０よりも高い全工具経路−値Ｌｆを実現可能であった。

この実験は、ＶＨＭ−工具を用いて行ったが、実験結果は、ＨＳＳまたはＨＳＳ−Ｅなどの高速度鋼を材料として用いても、本発明に係る工具形状は、耐用年数の著しい向上を導くと正当に結論付けることが可能である。

硬質材料を用いる場合、さらなる特別な利点がもたらされる。中央の先端角が約１４０°であり、刃角に隣接する領域内の先端角が９５°よりも大きい範囲である、穿孔工具の二重−先端角は、研削部を硬質材料−未加工鋳造材から製造する際に、極めて良好な原料歩留まりを可能にする。このため、工具は、たとえ非常に高価な硬質材料、例えば微粒子−超硬合金またはサーメット−材料を用いる場合であっても、商業的に製造可能である。

最後に図１２を参照しながら、工具のさらなる一変形例について説明する。この工具は、研削部に関しては、上述の実施形態に対応している。特徴は、工具２１０の、切削に関与する全ての区域が、嵌め込み刃プレート２６０に構成されている点である。嵌め込み刃プレート２６０は、嵌め込み刃支持部内の直径の窪みの中に収容、例えば、取り外し可能に固定されている。この構成は、嵌め込み刃プレートだけを、高剛性の原料、例えば、高速度鋼または硬質材料から構成することを可能にし、これによって、工具を、商業的にも、より大きな直径を加工するために用いることが実現される。本実施形態では、内部に設けられた冷却管２１４は、開口部が、嵌め込み刃プレートによって覆われないように、幾分ずらして配置されている。上述の実施形態に対するさらなる変形例では、内部に設けられた冷却管２１４の開口部は、開口するように研削されていない。

もちろん、示された実施形態を、本発明の原理から逸脱することなく、変形してもよい。例えば、異なる先端角を、２つよりも多く研削してもよい。この場合、角度は、内側から外側に向かって徐々に小さくなっている。

主刃を２つよりも多く設けてもよい。先を尖らせる技術は、ＤＩＮ １４１２規格Ｃに係るクロス研削に限定されない。修正された、または修正されていない主刃を有する他の尖鋭部を用いてもよい。尖鋭面が、わずかに曲がった面によって形成されていてもよい。

本工具はまた、複数の部材から構成されていてもよい。この場合、シャフトおよび大部分の刃部品は、工具鋼、例えばＨＳＳまたはＨＳＳ−Ｅから製造されており、硬質材料から構成される嵌め込み刃を、工具に装備することが可能である。

従って本発明は、特に、切削加工が難しい、例えば高強度の材料、例えば、鋳鋼、調質鋼、または、他の切削加工が難しい鋼材料といった材料であって、金属鋳造材料、例えばねずみ鋳鉄、および特にＧＧＶまたはＡＤＩ−鋳物を含む材料の加工に適した、多刃穿孔工具を実現するものである。ここで、研削部は、主刃が、異なる大きさの先端角を規定する少なくとも２つの主刃区域を備えるように構成されている。径方向に外側の先端角は、径方向に内側の先端角よりも小さい。このため、良好な切削動作が実現され、工具の寿命が長くなる。

Claims (14)

1. 切削加工が難しい、鋳造材料を含む材料を加工するための多刃穿孔工具であって、研削部の構成は、主刃（２２、２４）が、異なる大きさの先端角（ＷＳＰＩ、ＷＳＰＡ）を規定する少なくとも２つの主刃区域（２２、２４）を有し、前記先端角のうちの、径方向に外側の先端角（ＷＳＰＡ）は、径方向に内側の先端角（ＷＳＰＩ）よりも小さい、穿孔工具において、前記径方向に外側の主刃区域（２４）は、９５°と１３０°との間の範囲の先端角（ＷＳＰＡ）を規定し、前記径方向に内側の主刃区域（２２）は、１３０°と１５０°との間の範囲の先端角（ＷＳＰＩ）を規定し、前記両主刃区域（２２、２４）の間に配置された、前記主刃（２２、２４）の屈曲位置（２６）は、ドリル軸（２８）から、（０．２５と０．４との間）×Ｄの範囲にある距離（ＲＫ）を有しており、ここでＤは、前記穿孔工具（１０）の公称直径を示し、
   前記両主刃区域（２２、２４）に、それぞれ、別々の主逃げ面（４２、４４）が割当られ、前記主逃げ面（４２、４４）によって、各逃げ角度（ＷＦ２２、ＷＦ２４）を別々に規定可能であり、
   前記主刃区域（２２、２４）に割当てられた前記各主逃げ面は、２つの面（４２・４６、および、４４・４８）から形成されており、前記面のうちの、前記主刃区域（２２、２４）に隣接する面（４２、４４）は、別の面（４６、４８）よりも、小さいすくい角（ＷＦ２２、ＷＦ２４）を規定しており、
   前記穿孔工具は、主逃げ面（４６、４８）に開口し、内部に設けられた冷却／潤滑剤管を備えることを特徴とする、穿孔工具。
2. 前記径方向に内側の主刃区域（２２）は、ドリル先端から軸方向に見て、ドリルの中心（２８）に向かって、屈曲して延びていることを特徴とする、請求項１に記載の穿孔工具。
3. 前記径方向に内側の主刃区域（２２）の屈曲部は、丸くなっており、円の半径は、（０．２と０．２６との間）×Ｄの範囲であり、Ｄは、前記穿孔工具（１０）の公称直径を示すことを特徴とする、請求項２に記載の穿孔工具。
4. 前記ドリル先端に向かって角度をなした、前記径方向に内側の主刃区域（２２）の部分（２２Ｂ）は、クロス研削技術に係る尖鋭部（３０）によって形成されていることを特徴とする、請求項２または３に記載の穿孔工具。
5. 少なくとも前記径方向に外側の主刃区域（２４）は、軸方向に見て、凸状に延びていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の穿孔工具。
6. 少なくとも前記径方向に外側の主刃区域（２４）は、軸方向に見て、凹状に延びていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の穿孔工具。
7. 前記内部に設けられた冷却／潤滑剤管の各開口部（１４）は、切屑溝（２０）まで、開口して研削されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の穿孔工具。
8. 前記径方向に外側の主刃区域は、刃角（１３４）の領域において、面取りした面を備え、前記面取りした面の径方向の伸長域（ＥＲ）は、（０．０５と０．０７との間）×Ｄの範囲にあり、前記面取りした面の円周方向の伸長域ＥＵは、（０．０２５と０．０３５との間）×Ｄにあり、ここで、Ｄは、前記穿孔工具（１０）の公称直径を示すことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の穿孔工具。
9. 螺旋形の切屑溝（２０）を特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の穿孔工具。
10. 前記穿孔工具は、少なくとも部分的に、高速度鋼から構成されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の穿孔工具。
11. 前記穿孔工具は、少なくとも刃の領域において、硬質材料工具として構成されていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の穿孔工具。
12. 前記穿孔工具の少なくとも刃の近傍の領域を構成する硬質材料は、微粒子−超硬合金であることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の穿孔工具。
13. 前記穿孔工具の刃は、嵌め込み刃から形成されており、前記嵌め込み刃は、高剛性材料、または、硬質材料から構成されていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の穿孔工具。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に係る穿孔工具の、高強度の材料、または、金属鋳造材料を含む他の切削加工が難しい鋼材料を加工するための使用。

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