JP2009142984A - 機械加工で発生する切削屑の除去用工具の本体基部 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却潤滑用の流体取入口の雌螺子とこれに勘合するプラグ等との雄螺子の間で流体の漏洩を防止し、取入口を所望の位置に設けられる、機械加工で発生する切削屑の除去用工具の本体基部を提供すること。
【解決手段】本発明は、一般に、内部ダクト（１０）及び雌螺子（２２）で取囲まれた取入口（１２、１３）を具備するタイプの切削工具の本体基部に関連する。取入口は、ダクトへ流体を供給するためのものである。本発明では、取入口の雌螺子（２２）は保持器（１６）内に形成される。保持器（１６）は、端部を持たない内壁（２３）と底部（２４）によって範囲を定められる台座（１７、１８）の中へ挿入される。ダクト（１０）は台座の中へと連通する。本発明は、特に、ドリル本体に適用可能である。
【選択図】図２

Description

本発明は、内部ダクト及び該ダクトに流体を供給するためのものであって雌螺子を備えた取入口を具備したタイプの、切削工具あるいは切削屑を除去するための工具の本体基部に関する。

切屑を取除くために必要なドリルの切削端は、ドリル本体に一体的に形成されて交換できないものであっても、焼結炭化物、あるいは、超硬合金のような特に硬質な材料からなる交換可能な切削端であってもよい。削った穴から切削屑を真空引きするために、従来のショートホールドリルは、通常、切削端あるいはドリルの前方先端から後端に向かって後方へ伸延する２つの外部ねじきり溝を具備している。ねじきり溝はバーとバーの間にその範囲が画定されており、切削端の内部には切削端を冷却及び潤滑する目的でドリルの前方端へ流体を供給するダクトが形成されている。ねじきり溝は、深く、ねじきり溝とねじきり溝とはドリルの中心部で相当に薄い膜によって互いに分離されて配置されているので、内部に設けられた複数の流体ダクトは、可能な限りバーのエンベローブ表面に近くに配置しなければならない。このため、内部の流体ダクトを収容するエンベローブの材料は、通常、十分に丈夫なものである。

使用中、回転しているワーク（半製品、製造中の加工品）を機械加工するために固定的に取付けられている、標準タイプのツイストドリル（すなわち、外側のねじきり溝とバーが前方部でらせん状に延びるドリル）は、内部の流体導管（ダクト）への２つの取入口を具備している。換言すれば、ドリル本体の後方端面に連通している後方取入口、及び、通常、環管（カラー）の形状をして前方部と後方部とを分ける、エンベローブ表面に連通する側面取入口を具備している。このように、ユーザは、螺子をきられたプラグなどによって使用しない取入口を塞いで、螺子をきられた（螺子付の）ホースあるいは機械装置の導管接属器を側面取入口あるいは後方取入口のいずれかに繋いで、従来の機械装置を使用することを選択できる。しかしながら、工具内部の流体を導くダクトが螺子付ボア（空洞部）を横切ったり交差したりすると、その螺子を介して流体が漏れ出すというリスクが生じる。この理由によって、従来は、２つの部分を組合せた問題のタイプのドリルを製造することが必要であった。換言すれば、バーと流体ダクトが形成されている前方部と、中空部分で前方部の２つの流体ダクトと連通している、中心部を走るダクトを介して相互に接属されている２つの取入口が形成されている後方部とが、この２つの部分を組立てた後、連携することができるものであった。前方部の製造は、円柱形の鋼鉄製ブランクに直線状の穴を開けて、２つの流体ダクトを形成することによって行われる。好適には、前方部の製造は、ダクトが所望のピッチを持つらせん形状になるように、パイプドリルして熱間加工することによってブランクを回転させるのが望ましい。この後、ねじきり溝を形成するために、ダクトとして同一のらせん形状を持つ溝が切られる。最終工程で、この２つの部品が適当な冶金学的な接合部、たとえば、溶接された接合部を介して互いに統合されたものとなる。

しかしながら、上記の方法で製造されたツイストドリルは、完成したドリルの加工精度が悪く、加工誤差が大きいことが欠点であって、このようなツイストドリルで加工すると加工精度が得られないという結果を招いていた。このようなことから、実際に、完成した製品であるドリルを破棄しなければならないことが非常に多かった。

従来と完全に異なるタイプのツイストドリルは、固定的に取り付けられたワークを機械加工するために回転し、側面取入口が無く、そして、螺子を持たないドリル本体の後方部で直接連通する流体ダクトが形成されたものである。このように、流体ダクトの２つの穴を前方部から後方部までの間を一貫してパイプドリル形成でき、その後、ダクトを所望のらせん形状にするためにブランクの一方である前方部を熱せられた状態で回転させて、外側のねじきり溝を形成するためにブランクの他方をミリングによって機械加工する、ドリル本体はブランクを使用した堅実な設計によって製造できる。このようなドリルは単一のブランクから一体物（一続きのピース）として実際に製造できるので、前述した従来の２部品ドリルに比べて、かなり良好な加工誤差とパフォーマンスを持つ、ドリルを製造することが出来る。

本発明は、既知の工具の本体基部の有する欠点を取除くこと、及び、改良された工具の本体基部を提供すること目的としている。したがって、本発明の第一の目的は、取入口の雌螺子とホース接属器あるいはプラグとの雄螺子との間で流体が漏洩する危険のない、１つあるいはそれ以上の流体ダクトを具備し、かつ、それに沿って１つあるいはそれ以上の必要な取入口を適当な位置に配置できるように製造された本体基部を提供することである。様々な異なるホース接属器にも接続できる柔軟性を持った、本体基部を提供することもまた別の目的である。別の目的は、単一の塊として製造でき、ホースあるいはプラグの接属部分からの漏洩防止機能を保証する、１つあるいはそれ以上の螺子をきられた取入口を具備して形成される、ドリル本体を提供することである。ドリルの係わる技術分野において、本発明は、特に、２つの内部流体を供給するダクト及びの寸法精度若しくはパフォーマンスの観点から適当な特性を具備する、改良されたツイストドリルの提供を目的としている。

付加的な目的として、例えば、鋼鉄に比べて螺子を形成するのが困難な合成物などの材料から製造できる、本体基部を提供することがある。

本発明によれば、請求項１の特徴記載部分によって、少なくとも第一の目的は達成される。さらに、本発明の好適な実施態様に対応する特徴は、請求項２−８に規定されている。

本発明は、流体取入口、特に、保持器（ケージ）に設けられた雌螺子に基づいており、保持器は台座に取り付けられ、保持器の外側は台座の内側を封止している。このように、例えば、パイプドリル製法で形成されたダクトからの流体が上記雌螺子とホース接属器あるいは封止フラグの雄螺子との間の螺子接合部から漏れ出さないことが保証されている。

本発明は、穴を形成するためのドリルあるいはドリル本体を製造するのが特に困難であるという課題に基づいてなされたものであるが、本発明は、概ね、機械加工において製造中の金属性加工製品から切屑を取除くために使用されるすべてのタイプの切削工具に適用可能である。

添付の図に、単一のむく材料、好適には、鋼鉄で製造された、完成した使用できるドリル本体が示されている。ドリル本体は、後方部１、前方部２、及び、環管（カラー）３を具備し、後方部１と前方部２とは環管３によって隔てられている。他のドリルと同じように、ドリル本体は、前方端５から後方端６に向かって全体に渡ってエンベロープ表面４を具備している。後方端６は、リング状の形状をなし平坦な表面を有しており、ドリルがその周りを回転する幾何学的な中心軸Ｃに対して垂直に伸延している。前方端５、すなわち、先端５には、穴を開けて切屑を取除く、装着した切削刀部あるいは切削端（図では見えていない）が装着されている。より具体的には、２つのバー８を分けるねじきり溝７に接続されている２つの切削刀部あるいは切削端がある。この場合、ツールがツイストドリルであるとき、バー８とねじきり溝７は、らせん形状をなして、先端５から後方に向かってほぼ環管３まで伸延している。エンベロープ表面４は、３つの異なる部分、すなわち、前方部２に沿った部分表面４ａ、環管３に沿った部分表面４ｂ、及び、後方部１に沿った部分表面４ｃを含んでいる。部分表面４ｃには、後方部１が装置のアタッチメントに装着されたときに、ドリル本体へトルクを伝達するあるいはドリル本体を把持するために、平坦面９が形成されている。

ドリル本体の内部には２つの流体ダクト１０が形成されており、流体ダクト１０の後方部は図２に見られ、その前方部はドリル本体の前方部２のバー８を通り越して伸延している。より正確には、ダクト１０は取出口１１まで伸延しており、図１にそのひとつが見られている。この場合、２つの取入口１２、１３を介してダクト１０まで流体は供給され得、取入口１２の開口部はドリル本体の後方部にあり、また、取入口１３の開口部はエンベロープ表面、より正確には、部分表面４ｂにあって環管３に設けられている。これらの取入口に、使用していない取入口を塞いでユーザが後方あるいは側面のいずれかから流体を供給するかを選択できるように、封止プラグ１４あるいはホース接属器（図示しない）を接続することができる。封止プラグあるいはホース接属器は、取入口１２、１３を取り囲んでその境界を決定するように形成されている、雌螺子にねじ込むことができる雄螺子を具備している。良好な封止特性を保証するために、従来よく知られた方法によって、両タイプの螺子（雄螺子、雌螺子）はわずかに円錐形状をなすように形成されている。

本発明によれば、取入口１２、１３の各々の雌螺子は保持器内に形成されおり、保持器は台座に挿入される。２つの台座は、それぞれ、参照番号１７、１８で表しているが、寸法が異なる場合でも保持器は原理的に同じ方法で製造されているので、同じ参照番号１６で表している。図示された好適な実施態様では、保持器とこれに付随する台座は、回転対称性を有する基本的な形状を持っている。より正確には、各々の保持器１６（図５参照）は、リング状の形状をなしており、その範囲が、一方では、ここでは円筒形をなして外径ＯＤ_１を持っている、外側の平坦な表面１９と、他方では、保持器の中心軸（参照番号を付していない）に対して垂直な、２つのリング形状をなす端面２０、２１とで決定されている。雌螺子が設けられている保持器の内側の表面は、上述したようにわずかに円錐形状をなしており、保持器の内側のリング形状をなす端面２０は、外側の端面２１よりわずかに幅広になっている。台座１７と台座１８は、一方が端部を持たない回転対称性を有する内壁２３によって、他方が底部２４によってその範囲が決定されている。どちらも、各々の保持器の円柱形の外側を封止するために、内壁２３は円筒形をなしており、保持器の外径ＯＤ_１に対応する直径ＩＤ_１を持っている。このように、流体が保持器の外側と台座の内側との間を通って流れ出ないように封止することを常に保証できるような、様々な方法で、保持器はこれに付随する台座に固定できる。たとえば、保持器を台座に接着してもよいし、たとえば、焼き嵌めのような、その他の接合を使用することもできる。

保持器１６は、実際に回転させて強度を持った螺子が形成できる、鋼鉄あるいは他のこれと等価の特性を有する材料から製造される。

図２、図５に見られるように、ドリル本体の後方台座１７に装着される保持器１６は、適当な台座より短い。このように、保持器の内側端２０と台座の底面２４（この底面は、平坦で円形である）との間に空隙２５あるいはギャップ２５が形成される。このギャップの中で、ダクト１０の断面は完全に解放されている。２つの流体ダクト１０は、台座１８の中でもまた解放されている。この場合、台座の円筒状の内壁２３の中で、より正確には、相対的に短い保持器１６の内側の端面２０と相対的に長い台座底面２４との間に形成されているギャップの中で、２つの流体ダクト１０は、台座１８の中で解放されている。台座１８の中のギャップから、ダクトが連続性を保ってドリル本体の前方部２のバー８に達している。

図３に見られるように、ドリル本体の後方部１の２つのダクト１０は、双方ともに保持器１６の直径、あるいは、ドリル本体の後方部１の直径を含むひとつの平面Ｐ内にあって、径方向外側で２つのダクト内径の間を測って距離Ｌだけ離れている。図５にみられるように、保持器１６は、距離Ｌよりわずかに大きく、雌螺子２２の最小直径ＩＤ_２より大きい、外径ＯＤ_１を有している。保持器１６と台座の底面２４との間のギャップ２５があるので、流体がダクトの中に自由に流れ込むことができる。

図５に示されているように、リング形状をなす肩部の表面２６は、台座の円柱状の内壁２３の内側に形成されている。より正確には、ストッパーとして機能するため、保持器の内側の端の位置を決定する（図６参照）。

本発明にしたがって、保持器あるいは上述したタイプの取付具に取入口１２、１３の雌螺子を形成することによって、螺子が切られた空洞（ボア）は、ドリル本体の流体供給ダクトを横切ったり交差したりする必要が全くない。これにより、実際、多くの効果が得られる。効果の１つは、単一の塊の材料からパイプドリルでダクトが製造できることである。より正確には、ドリルは以下の方法で製造することができる。

たとえば、鋼鉄からなる、円柱形のブランクにおいて、好適には、パイプドリルによって、ブランクの前方から後方に渡って貫通する、２つの互いに平行な穴があけられる。最終的に、より多くの材料を含むバー８の部分で終端させるために、この２つの穴はブランクのエンベロープ表面にかなり近い位置に設けられる。次の工程では、ブランクは熱せられ、固定装置に固定されているその後方部で把持され、その後、ドリルで開けられた穴が所望の螺旋形状をなすように前方部が回転させられる。次の後続工程では、ブランクが冷めたとき、ミリング又はグラインディングによって、保持器に付随する台座１７、１８の形成し、同時に、ミリング又はグラインディングによって、ブランクの前方部にねじきり溝７を形成する。硬化後、別の場所で製造された保持器が取り付けられて、すぐに使用できるドリルを形成する。

このドリルの本体基部への一般的な装着例において、本発明は、たとえば、ホース接続部あるいはプラグなどの螺子がきられた接続部から流体が漏洩するリスクを持たずに、本体基部に設けられた内部ダクトへの螺子が切られた取入口を選択した適当な場所に配置できるという利点（効果）を持つ。加えて、本発明は、本体基部の材料を選択するという観点から実質的な利点を提供することができる。すなわち、強度を持った螺子を形成することが困難あるいは不可能である材料から本体基部を製造することができる。換言すると、たとえば、複合材料、混成材料、あるいは、合成物などの、鋼鉄以外の材料から本体基部を製造する一方で、鋼鉄あるいは螺子を切るために必要となる鋼鉄と等価な特性を備えた材料から、雌螺子を備えた保持器を製造することができる。これをドリル本体へ適用することによって、本発明はさらなる利点を有することになる。ドリル本体のダクトの数によらず、連続した１つのブランクからパイプドリル製法によって、必要とされる流体ダクトを形成することができる。完成したドリル本体は、２つの機械加工された部品を組立てて製造されたドリルに比べて、優れた寸法精度及び製造誤差を持つ。

本発明を、上述した実施形態及び図示されたものにのみ限定されるものではない。本発明を上述したものに類似する、ドリル以外に適用した場合を含み、流体ダクト（流体導管）の数が上記２つ以外のもの、例えば、１つを含む、本体基部に適用できる。本発明は、例えば、直線的な形状など、正確に螺旋形状以外の形状を有する、ねじきり溝とバーを具備したドリルにもまた適用できる。２つの異なる種類の材料を使用してドリル本体あるいは本体基部を製造すること、換言すると、単一のブランクから形成せず、２つの部分からなる本体を冶金学的に接合した後、これに後続する工程において、上述した方法で、貫通するダクト穴、ねじきり溝、及び、保持器用の台座を形成することによってドリル本体あるいは本体基部を製造することにさえ可能である。一般に、本発明は、例えば、ミリング切削工具、回転工具、万能工具、及び、その他、ドリル以外の如何なる切削工具に適用することもできる。

本発明の、ドリル本体における実施形態に従った、保持器（ケージ）と台座のペアを２つ持った本体基部を表す展開斜視図である。 ドリル本体後部の長手方向に沿った断面の１部を表した拡大側面図である。 図２のIII −III に沿った拡大断面図である。 図２のIV−IVに沿った拡大断面図である。 ドリルの後端部を詳細に表わした拡大断面図である。 ドリル本体から離れた状態の保持器（ケージ）が示された、図４に対応する断面図である。

Claims (8)

1. 切屑を取除く工具の本体基部であって、
   内部ダクト（１０）と、
   前記内部ダクトに流体を供給する、雌螺子（２２）を設けられた取入口（１２、１３）と、を具備するものにおいて、
   前記取入口（１２、１３）の前記雌螺子（２２）は、台座（１７、１８）の中へ挿入される保持器（１６）の内側に形成され、
   前記台座（１７、１８）は、端部を持たない内壁（２３）と底部（２４）とで範囲が画定され、かつ、前記ダクト（１０）に連通している、
   ことを特徴とする本体基部。
2. 前記保持器（１６）と当該本体基部とが異なる材料で製造されている、ことを特徴とする請求項１に記載の本体基部。
3. 前記保持器（１６）は、鋼鉄で製造されている、ことを特徴とする請求項２に記載の本体基部。
4. 中心軸（Ｃ）が伸延する方向に、エンベロープ表面（４）、前端（５）、及び、後端（６）を具備し、かつ、前記ダクト（１０）が前記前端（５）から前記後端（６）に向かって内部に伸延する、ドリルの形態を持った本体基部であって、
   前記保持器（１６）は、前記後端（６）で開口して、かつ、前記ダクト（１０）を延長するように伸延する、台座（１７）の内側に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の本体基部。
5. 中心軸（Ｃ）が伸延する方向に、エンベロープ表面（４）、前端（５）、及び、後端（６）を具備し、かつ、前記ダクト（１０）が前記前端（５）から前記後端（６）に向かって内部に伸延する、ドリルの形態を持った本体基部であって、
   前記保持器（１６）は、台座（１８）の内側に配置されており、前記台座（１８）は、前記エンベロープ表面（４）に開口して、かつ、前記ダクト（１０）に対してある角度をなして伸延する、ことを特徴とする請求項１に記載の本体基部。
6. 当該本体基部は２つのダクト（１０）を具備し、該２つのダクト（１０）は、前記中心軸（Ｃ）から離れて設けられ、少なくとも当該本体基部の後部（１）で直径を含む面（Ｐ）内に設けられている、ことを特徴とする請求項４に記載の本体基部。
7. 前記保持器（１６）は、前記２つのダクト（１０）の各々の内径の間の最長距離（Ｌ）よりも小さい内径（ＩＤ_２）を持ち、かつ、前記台座（１７）よりも短く、前記保持器の前記内側端（２０）と前記台座の前記底面（２４）との間にギャップ（２５）が画定されて、前記ギャップ（２５）に前記ダクト（１０）がその断面積全領域で連通する、ことを特徴とする請求項６に記載の本体基部。
8. 前記保持器（１６）の前記内側端（２０）は、前記台座（１７、１８）の前記底部（２４）から軸方向に離れて配置されて、リング形状をなす肩部の表面（２６）に押付けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の本体基部。

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