(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可塑性の質量体から成る、内部で延在する螺旋状の少なくとも１つの内部切抜き部（１２）を有する円柱形の物体（１０）を製造する方法であって、まず前記内部切抜き部が直線状に延在する前記物体を製造し、次いで所定の長さに切断した前記物体を全長にわたって支持部（１６）において支持しながら、該支持部に対して平行に配置されている摩擦面（２４）を備えた、同様に前記物体の全長にわたって係合する摩擦面装置（２３）により前記物体を転動プロセスにかける、可塑性の質量体から成る、内部で延在する螺旋状の少なくとも１つの内部切抜き部を有する円柱形の物体を製造する方法において、
前記転動プロセスを複数のステップにおいて実施し、第１のステップにおいて前記摩擦面装置の第１の回動軸線（２５）を使用して転動運動を実施し、第２のステップにおいて前記第１の回動軸線とは異なる前記摩擦面装置の第２の回動軸線（２６）を使用して転動運動を行い、前記両回動軸線は前記支持部若しくは前記摩擦面に対して垂直方向に延びていることを特徴とする、可塑性の質量体から成る、内部で延在する少なくとも１つの螺旋状の内部切抜き部を有する円柱形の物体を製造する方法。
【請求項２】
前記転動運動を前記摩擦面装置の回動軸線を中心にして行い、該回動軸線を前記転動運動中に複数回変更することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記円柱形の物体の各長手方向区分が前記転動プロセス中に同じ経路を進むことを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記複数のステップにおいて転動方向を維持することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一項記載の方法。
【請求項５】
前記第１のステップ中に、前記円柱形の物体の一方の軸線方向の端面の領域において、前記摩擦面装置の第１の回動軸線を前記円柱形の物体の中心線と交差させ、前記第２のステップ中に、前記円柱形の物体の他方の軸線方向の端面の領域において、前記摩擦面装置の第２の回動軸線を前記円柱形の物体の中心線と交差させることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一項記載の方法。
【請求項６】
前記第１のステップ中に、前記円柱形の物体の一方の軸線方向の端面から所定の間隔を置いて、前記摩擦面装置の第１の回動軸線を前記円柱形の物体の延長された中心線と交差させ、前記第２のステップ中に、前記円柱形の物体の他方の軸線方向の端面から所定の間隔を置いて、前記摩擦面装置の第２の回動軸線を前記円柱形の物体の延長された前記中心線と交差させることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一項記載の方法。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一項記載の方法を実施する装置であって、前記物体（１０）を該物体（１０）の全長にわたって支持する支持面（１６）を備え、同様に前記物体の全長にわたって前記物体に係合する、前記支持部に対して平行に配置されている摩擦面（２４）を備えた摩擦面装置（２３）を備え、前記物体に転動プロセスをもたらす運動を前記摩擦面装置に行わせる駆動ユニット（２７）を備えている、請求項１から６までのいずれか一項記載の方法を実施する装置において、
前記摩擦面装置（２３）は第１の回動軸線（２５）及び第２の回動軸線（２６）を中心に回動可能であり、前記両回動軸線は前記支持部若しくは前記摩擦面に対して垂直方向に延びていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一項記載の方法を実施する装置。
【請求項８】
前記装置は前記駆動ユニット（２７）に制御信号を供給する制御ユニット（２８）を有していることを特徴とする、請求項７記載の装置。
【請求項９】
転動プロセスの第１のステップにおいて、摩擦面装置は第１の回動軸線（２５）を中心に回動し、転動プロセスの第２のステップにおいて、前記摩擦面装置は第２の回動軸線（２６）を中心に回動するように、前記制御ユニット（２８）は前記駆動ユニット（２７）のための制御信号を形成することを特徴とする、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記第１のステップにおける前記摩擦面装置の回動と、前記第２のステップにおける前記摩擦面装置の回動とが同じ角速度（ω）で行われるように、前記制御ユニット（２８）は前記駆動ユニット（２７）のための制御信号を形成することを特徴とする、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記第１のステップにおける前記摩擦面装置の回動と、前記第２のステップにおける前記摩擦面装置の回動とが同じ角度量だけ行われるように、前記制御ユニット（２８）は前記駆動ユニット（２７）のための制御信号を形成することを特徴とする、請求項９又は１０記載の装置。
【請求項１２】
前記第１及び第２のステップにおいて転動方向が維持されるように、前記制御ユニット（２８）は前記駆動ユニット（２７）のための制御信号を形成することを特徴とする、請求項９から１１までのいずれか一項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１若しくは請求項７の上位概念部に記載の、可塑性の質量体から成る、内部に延在する螺旋状の少なくとも１つの内部切抜き部を有する円柱状の物体、特に焼結金属素材を製造する方法並びに装置に関する。
【０００２】
上記物体は、硬質金属又はセラミック製の原材料から成る特に切削工具若しくは切削工具インサートの製造時に必要となる。完成した切削工具において冷却剤又は潤滑剤を切削領域に供給するために働く少なくとも１つの内部切抜き部が螺旋状に延在していることにより、切削工具に螺旋状の切り屑排出溝（Spannut）を設けることができる。上記構成は有利な切削特性及びチッピング特性を提供するために重要であるので、これまで追求されてきた。
【０００３】
既に早い時期から、焼結金属粉末若しくはセラミックス粉末及び接合剤から成る質量体を、押出ノズル（ダイ）を通じて押し出すことで、押出成形法において上記焼結金属素材又はセラミックス素材を製造しようと試みられてきた。押出ノズルは、獲得したい素材若しくはビレットの横断面に相当する横断面と、内部に位置する少なくとも１つのピン形状の中子とを有している。この中子は可塑化された質量体の押出成形時に、素材全体を通じて延在する内部切抜き部の形成のために働く。
【０００４】
押出ノズルから進出する質量体は、通常、極めて圧力に敏感であり、つまり進出する素材は、外部からの力作用において極めて簡単に変形してしまう。このような変形はもはや可逆的ではなく、少なくとも部分的に使用不能な素材がもたらされる。そこで押出成形法においては、素材が押出ノズルからの進出時に螺旋状に延在する冷却通路を有しているようにさらに改良が試みられてきた。公知の一構成（例えば欧州特許公開特許第０４６５９４６号明細書参照）においては、このことは押出ノズルの内周面に螺旋状に延在する案内条片が取り付けられることにより達成される。案内条片は進出する可塑性の質量体に回転運動を強要する。押出ノズルの横断面には、製造したい内部切抜き部の横断面に相当する横断面を備えた柔軟な線材が取り付けられている。これらの線材はノズル開口部材の出口に至るまで延びている。線材が柔軟であることにより、線材は可塑性の質量体の回転運動若しくは回転流に追従することができ、したがって素材に少なくとも１つの内側の冷却通路を形成することができる。
【０００５】
他の公知の構成によれば、ノズル開口部材及び／又は上記柔軟な若しくは容易に曲がる線材が取り付けられているプロペラ状に形成されたハブが、押出プロセス中に回転運動する。これによりまた、内側の螺旋状の通路若しくは切抜き部を備え、外面において滑らかな素材を製造することができる。
【０００６】
上記工具素材の製造時に、少なくとも１つの螺旋状の内部切抜き部のねじれ角は素材の全長にわたって一定に保持され、かつ狭い許容限界範囲内に保たれることが重要である。このことは、通常、焼結プロセス後の工具素材に切り屑排出溝が研削されるので必要である。この研削は大部分において自動化された機械によって行われるので、螺旋状の内部切抜き部が正確に製造されない場合には、意図せず高い割合で欠陥品がもたらされることになる。とりわけ原材料の高い耐負荷性、特にねじり剛性を利用することが望まれるので、フル硬質金属切削部分（Vollhartmetall-Schneidteilen）を備えた工具を使用することを考慮する必要がある。このことを保証するために、内部切抜き部は切り屑排出溝の近くに達してはならない。しかしこのことは、螺旋状の内部切抜き部が正確に製造されない場合には効果的に排除することはできない。
【０００７】
したがって、螺旋状の内側の切抜き部を備えた素材を製造するための端緒としては、押出成形ダイ及び／又は押出成形プロセスにおける押出スクリュ若しくは（設けられる場合には）回転形成体のための焼結装置を慎重に監視し、かつ、流体質量に適合させることが必要になることである。結果的にこのことは、押出成形工具における比較的に長い装備・調節時間が必要となり、従来の方法は第一に経済的な観点から大量生産を行う場合に使用される結果となる。少量生産若しくは比較的大きな公称直径を備えた切削工具の製造にとっては、極めて高い機械調節コストがかかる。これにより上記製造方法における経済性が問題視される。
【０００８】
欧州登録特許第１２３００４６号において既に、螺旋状の内側の切抜き部を備えた焼結金属素材を製造する方法並びに装置が公知である。この公知の方法によれば、まず内部に直線形に延びている少なくとも１つの内部切抜き部を備えたほぼ円柱形の物体が、例えば押出成形によって製造される。上記物体は所望の長さに切断され、次いで支持部上で物体の全長にわたって支持されつつ摩擦面装置を介して転動運動させられる。転動運動の速度は物体の長さにわたって線状に連続的に変化する。これにより物体は均等にねじられる。このねじりは物体の長手方向軸線と交差する回動軸線を使用して行われる。
【０００９】
欧州登録特許第１２３００４６号において公知の方法によって、焼結金属素材を製造することができる。この方法において螺旋状の少なくとも１つの内部切抜き部のねじれ角は素材の全長にわたって一定に保持され、狭い許容限界範囲内に保持される。これにより通常、少なくとも１つの内部切抜き部は、さらに加工する必要がある切り屑排出溝の近くに到達しないということを保証することができる。
【００１０】
実際に、螺旋状の少なくとも１つの内部切抜き部のねじれ角を狭い許容限界範囲内で素材の全長にわたって一定に保つことに対する要求は一層高まっている。
【００１１】
したがって、本発明の目的は、上記比較的高い要求を満たす可塑性の質量体から成る円柱形の物体を製造する方法並びに装置を提供することである。
【００１２】
上記目的は、請求項１に記載の特徴を備えた方法により達成される。有利な改良形が従属請求項２〜６に記載されている。請求項７は可塑性の質量体から成る円柱形の物体を製造する装置を対象としている。従属請求項８〜１２は、請求項７に記載の装置の有利な構成及び改良形に関する。
【００１３】
本発明の利点は特に、特許請求の範囲に記載されている方法によって可塑性の質量体から成る、全長にわたって極めて一定で、非常に狭い許容限界範囲内に保持されているねじれ角を備えた少なくとも１つの螺旋形の内部切抜き部を有する円柱形の物体を製造することができる点にある。この利点は、円柱形の物体の個々の長手方向区分が転動プロセス中に夫々同じ経路を進むことに基づく。これに対して、欧州登録特許第１２３００４６号において公知の方法においては、円柱形の物体の個々の長手方向区分は異なる長さの経路を進む。特に、回動軸線の近くに位置する長手方向区分が転動プロセスにおいて進む経路は比較的小さく、回動軸線から離され配置されている長手方向区分は、転動プロセスにおいて比較的大きな経路を進む。結果的に、回動軸線の近くに位置する長手方向区分の螺旋状の内部切抜き部のねじれ角は、回動軸線から離されて位置する、円柱形の物体の長手方向区分におけるねじれ角よりも小さい。公知の方法におけるねじれ精度が種々異なるということは、本発明に係る方法を使用した場合には発生しない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】内側に切抜き部を備えた可塑性の質量体から成る焼結金属素材を製造する、先行技術に基づく装置の構成を示す平面図である。
【図２】図１のＩＩの方向から見た図である。
【図３】押出加工された素材のねじり加工後の装置を図１と同じ方向から見た図である。
【図４】本発明に係る方法における転動運動中の回動軸線の変化を明示した図である。
【図５】本発明に係る方法を実施する装置を示す図である。
【００１５】
以下に、本発明のさらに有利な特性を図面に基づく例示的な説明から明らかにする。
【００１６】
図１〜３に符号１０を用いて、規定の長さＬ*に切断された、つまり短くされた焼結金属素材を示す。焼結金属素材は、例えば捏ね混ぜられた接合剤若しくは接着剤を備えた硬質金属粉末から成る。この焼結金属素材は、例えば押出成形において製造されていて、とりわけ直線でかつ一貫した内部切抜き部（図において一点鎖線で示す）１２を有するように製造されている。内部切抜き部１２は円柱形の素材１０の中心軸線１４に対して平行に延在している。
【００１７】
焼結金属素材の製造は、有利には適切な中子を備えた押出ノズルを用いた押出成形において行われる。素材１０は比較的柔らかい粘稠性を有しているので、不可逆的な変形を避けるために、例えば搬送といった取扱いには極めて慎重にならなければならない。したがって、素材は、有利には押出ノズルからの進出直後にエアクッション上において案内され、図１，３における図平面と一致する図示の支持台１６へ導かれる。素材は押出成形質量体の粘稠性に基づき、素材の外側においては粘着質であるので、支持面１６との良好な粘着がもたらされる。
【００１８】
図１若しくは図２に示す直線状の内部切抜き部が螺旋状の切抜き部に成形されるように素材１０を変形するために、以下の装置が適している。
【００１９】
平坦な支持面１６に対して平行に鉛直方向間隔ＡＶを置いて、底面側の摩擦面２０を備えた円形セグメントディスク１８が配置されている。円形セグメントディスク１８は、支持部１６の表面若しくは摩擦面に対して垂直を成す回動軸線２２を中心に回動可能である。面１６と２０との間の鉛直方向間隔ＡＶは、有利には調節可能である。このことは図２において双方向矢印Ｖにより示してある。この鉛直方向間隔ＡＶは素材１０の直径Ｄに相当する。
【００２０】
図１に示すように、素材１０の長手方向軸線１４が円形セグメントディスク１８の回動軸線２２と交差するように、素材１０を支持部１６に載置する。次いで、円形セグメントディスクを、素材１０と支持部１６との底面側の接触線に対して直径方向において反対側の線に沿って接するように制御して下げる。このような配向が図１，２に示されている。
【００２１】
円形セグメントディスク１８は所定の角速度ωで旋回する。円形セグメントディスク１８の表面２０と素材１０との摩擦接触により素材は連行される。素材は支持部１６の面において、素材１０の軸線に沿って段階的にかつ連続的に変化する速度で転動する。素材１０の内側の端部における転動速度をＶＷＩで示し、素材１０の外側の端部における転動速度をＶＷＡで示す。したがってセグメントディスク１８が所定の旋回角φだけ進むと、ロッド状の素材１０に沿って転動距離の段階的な分布がもたらされる。結果として、円柱形の素材１０は転動運動中にねじられ、とりわけ旋回角φに対して直接的に比例するねじりのねじれ角（Steigungswinkel）、ひいては螺旋状の内部切抜き部１２のねじれ角がもたらされるようにねじられる。
【００２２】
有利には、とりわけ全ねじりプロセス中、つまり旋回角φ（図３参照）を全て旋回する間、円形セグメントディスク１８は可能な限り小さな支持力でロッド状の素材１０と接触した状態に保持される。円形セグメントディスク１８のための昇降装置（図示せず）に作用する圧力センサが用いられることが有利であってよい。
【００２３】
上記説明及び図１〜３において、素材１０の個々の長手方向区分が転動プロセス中に種々異なる長さの転動距離若しくは移動距離を進むということが看取可能である。したがって、回動軸線２２の近くに配置されている素材１０の長手方向区分は転動プロセス中に、回動軸線２２から比較的大きな間隔を有している素材１０の長手方向区分よりも比較的短い転動距離を進む。このことは結果として、回動軸線２２の近くに配置されている素材１０の長手方向区分における螺旋状の切抜き部１２のねじれ角（図３参照）が夫々、回動軸線からさらに離間されて配置されている素材の長手方向区分における螺旋状の切抜き部のねじれ角よりも、所望の値に関して正確でない値を有することになる。
【００２４】
上記欠点は、本発明に係る方法の使用により回避される。本発明においては、図１〜３に基づき記載した先行技術とは異なり、転動プロセス中に回動軸線を変化させる。
【００２５】
回動軸線の変更は、特に転動プロセス中の素材の全ての長手方向区分が夫々同じ転動距離を進むように行われる。有利には、転動プロセスは２つの連続するステップにおいて行われる。この２つのステップの第１のステップにおいて、転動運動は第１の回動軸線を中心に行われ、第２のステップにおいて、転動運動は第２の回動軸線を中心に行われる。
【００２６】
本発明に係る方法は、欧州登録特許第１２３００４６号において公知の方法と同様に、内部で延在する螺旋状の少なくとも１つの内部切抜き部を有する可塑性の質量体から成る円柱形の物体、特に焼結金属素材を製造するために働く。
【００２７】
本発明に係る方法において、物体は、欧州登録特許第１２３００４６号において公知の方法と同様に、まず内部切抜き部が直線状に延在するように、例えば押出成形されて製造される。押出成形された物体は、所望の長さに切断される。次いで、物体はその全長にわたって支持部において支持されて、摩擦面装置によって転動プロセスにかけられ、物体のねじり加工が行われる。
【００２８】
欧州登録特許第１２３００４６号において公知の方法とは異なり、転動運動を行う場合に使用する回動軸線は転動プロセス中に変化する。
【００２９】
有利には、転動プロセスは２つの連続するステップにおいて行われる。第１のステップにおいて転動運動は第１の回動軸線を中心に行われ、第２のステップにおいて転動運動は第２の回動軸線を中心に行われる。第２の回動軸線は第１の回動軸線とは異なる。全体として転動プロセスは、円柱形の物体の各長手方向区分が、転動プロセス中に同じ経路を進むように行われる。転動方向は連続するステップにおいて維持される。
【００３０】
本発明に係る方法の第１の実施の形態によれば、回動軸線の位置決めは、第１の方法ステップ中に円柱形の物体の軸線方向の一方の端部面の領域において、回動軸線が円柱形の物体の中心線と交差し、第２のステップ中に円柱形の物体の軸線方向の他方の端部面の領域において、回動軸線が円柱形の物体の中心線と交差するように行われる。
【００３１】
本発明に係る方法の有利な第２の実施の形態によれば、回動軸線の位置決めは、第１のステップ中に円柱形の物体の軸線方向の一方の端面から所定の距離を置いて、回動軸線が円柱形の物体の延長された中心線と交差し、第２のステップ中に円柱形の物体の軸線方向の他方の端面から同じ所定の距離を置いて、回動軸線が円柱形の物体の延長された中心軸線と交差するように行われる。
【００３２】
本発明の他の実施の形態は、転動運動の中心となる回動軸線を、転動運動中に何度も又は連続して変化させることが重要である。
【００３３】
図４において転動プロセス中の回動軸線の変化を図示する。
【００３４】
転動プロセスの初めには、円柱形の物体１０は、符号１０が付された位置にある。
【００３５】
上記位置を起点として、第１のステップにおいて物体のねじり加工が、図平面に対して垂直方向に延びている回動軸線Ｄ１を使用して行われる。第１のステップ中に物体は、図４において回動軸線Ｄ１の近くにおいて"α"で示した角度だけ運動する。回動軸線Ｄ１は円柱形の物体の軸線方向の一方の端部領域から所定の間隔を置いて、円柱形の物体の軸線方向の中心線Ｍと交差する。このねじり加工において、物体の長さにわたっての速度は線状にかつ連続的に変化する。第１のステップの最後には、物体は角度αだけずらされた位置にある。この位置にある物体に符号１０′を付す。
【００３６】
続いて第２のステップにおいて、物体のねじり加工が回動軸線Ｄ２を使用して行われる。回動軸線Ｄ２は同様に図平面に対して垂直方向に延びている。回動軸線Ｄ２は円柱形の物体の軸線方向の他方の端部面から所定の間隔を置いて、円柱形の物体１０′の中心線Ｍ′と交差する。第２のステップにおいて、物体は図４において回動軸線Ｄ２の近くに同様に"α"で示した角度だけ運動する。このねじり加工においても物体の長さにわたって速度は線状にかつ連続的に変化する。第２のステップの最後には、物体は角度αだけずらされた位置にある。この位置にある物体に符号１０″を付す。
【００３７】
ねじりプロセス全体は一貫して、円柱形の物体の種々異なる長手方向区分が、全ねじりプロセスの間、夫々同じ移動距離若しくはねじり距離を進むように調節されている。このことは円柱形の物体の長手方向区分Ａ１，Ａ２に基づいて図４に示されている。
【００３８】
円柱形の物体の長手方向区分Ａ１は、第１のステップにおいて図４にｓ１で示した移動距離だけ運動する。第１のステップが終了すると、この長手方向区分は物体１０′に位置し、そこではＡ１′が付されて示されている。
【００３９】
第２のステップにおいて、長手方向区分Ａ１′は、図４においてｓ１′で示した移動距離だけ運動する。第２のステップが終了すると、この長手方向区分は物体１０″に位置し、そこではＡ１″が付されて示されている。全移動距離は、
Ｗ１＝ｓ１＋ｓ１′
である。
【００４０】
円柱形の物体の長手方向区分Ａ２は、第１のステップにおいて図４においてｓ２で示した移動距離だけ運動する。第１のステップが終了すると、この長手方向区分は物体１０′に位置し、そこではＡ２′が付されて示されている。第２のステップにおいて長手方向区分Ａ２′は、図４においてｓ２′で示した移動距離だけ運動する。第２のステップが終了すると、この長手方向区分は物体１０″に位置し、そこではＡ２″が付されて示されている。全移動距離は、
Ｗ２＝ｓ２＋ｓ２′
である。
【００４１】
このとき、
Ｗ１＝Ｗ２
である。
【００４２】
したがって、全ねじりプロセスの間に、円柱形の物体の全ての長手方向区分が同じ全移動距離を進む。このことは有利には、物体の内部に延在する少なくとも１つの螺旋状の内部切抜き部のねじれ角が、円柱形の物体の全長にわたって、公知の方法と比べて高い正確性の傾斜角を有しているという結果をもたらす。これにより、後続の切り屑排出溝の研削時に発生する欠陥品は減じられるか、若しくはねじり加工における正確な作業に対する要求は減じられる。
【００４３】
図５に本発明に係る方法を実施する装置を示す。この装置は平坦な支持面１６を有している。この支持面１６に対して鉛直方向の間隔ＡＶを置いて、転動ディスク２３が配置されている。転動ディスク２３は支持面側の摩擦面２４を有している。転動ディスク２３は支持面１６の表面に対して垂直を成す回動軸線２５を中心にして回動可能である。この回動は所定の角速度ωで行われる。支持面１６と転動ディスク２３との間の鉛直方向の間隔ＡＶは、双方向矢印Ｖで示すように調節可能である。第１のステップにおいて転動運動は回動軸線２５を使用して行われる。続く第２のステップにおいて転動運動は、支持面１６の表面に対して同様に垂直を成す第２の回動軸線２６を使用して行われる。この回動も角速度ωで行われる。第２のステップにおける転動方向は、第１のステップにおける転動方向と一致する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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