(57)【要約】  本発明は、工具ヘッド（３）と、同工具ヘッドの材料から形成される工具の刃（１５）と、工具支持部内のハウジングのクランプ部（４）を備える工具シャフト（４，７）とを備える機械加工用の工具（１）に関する。本発明によると、切削工具の適用範囲は、工具ヘッド（３）が工具シャフト（４，７）上に別の部品として取り付けられ、例えばＣＢＮやＰＣＤのような超硬素材からなる少なくとも１つの機能層を備える堅固な材料から一体的に形成されることにより拡張可能である。切削機械加工用の工具の別例と、工具ヘッドの製造方法も開示される。
2009509788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具ヘッド（３）と、同工具ヘッドは工具ヘッドの材料から構成される工具の切削刃（１５）を備えることと、工具支持部におけるハウジングのクランプ部（４）を備える工具シャフト（４，７，８）とを備え、同工具ヘッド（３）は工具シャフト（４，７，８）に独立した部品として接合することと、同工具ヘッドは例えばＣＢＮやＰＣＤのような超硬素材から構成される少なくとも１つの機能層を備える堅固な材料から一体的に構成されることとを特徴とする切削機械加工用の工具（１）。
【請求項２】
工具ヘッド（３）と、同工具ヘッドは工具ヘッド（３）の材料から構成される工具の切削刃（１５）を備えることと、工具ヘッド（３）は６ｍｍ未満の外径を有することと、工具支持部内のハウジングのクランプ部（４）を備える工具シャフト（４，７，８）ととを備え、同工具ヘッド（３）は工具シャフト（４，７，８）に独立した部品として接合することと、工具ヘッド（３）は同工具ヘッド（３）の周囲に設けられる少なくとも４つの工具の切削刃（１５）を有することとを特徴とする切削機械加工用の工具。
【請求項３】
前記工具ヘッド（３）は例えばＣＢＮやＰＣＤのような超硬素材からなる少なくとも１つの機能層を備える堅固な材料から構成されることを特徴とする請求項２に記載の工具。
【請求項４】
前記層は堅固な材料の層構造体において焼結されることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の工具。
【請求項５】
前記工具ヘッド（３）は工具シャフト（４，７，８）と嵌合される凹み（１１）を備えることと、同凹みに工具シャフトの挿入部（８）が連結可能であることとを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の工具。
【請求項６】
再機械加工ユニットが工具ヘッド（３）から一定の距離を置いて工具シャフト（７）上に工具（１）の長手方向において形成されることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の工具。
【請求項７】
工具シャフト（４，７，８）に固定可能な切削機械加工用の工具（１）、特に請求項１乃至６のいずれか一項に記載の工具（１）の工具ヘッド（３）を製造する方法であって、工具ヘッド（３）は堅固な材料の半加工品から構成されることと、工具ヘッド（３）は堅固な材料の半加工品を、一部の領域を研磨して工具ヘッド（３）の完成した外形を形成する工程により再機械加工することにより加工されることとを特徴とする工具ヘッドの製造方法。
【請求項８】
堅固な材料の半加工品の形態における工具ヘッド（３）は工具シャフト（８）に固定され、続いて加工により完成した外形を形成することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項９】
堅固な材料の半加工品は堅固な材料のプレートから加工されることを特徴とする請求項８及び９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１及び２の前提部分における工具、及び請求項７における工具ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工具ヘッド及び工具シャフトを備えた切削及び機械加工用の様々な型の工具が周知である。工具シャフトは工具支持部内のハウジング用のクランプ部を有する。高い生産性を保証するために、工具は一般的な操作パラメータと一致しなければならない。特に、切削工具は、一定の材料を好適に機械加工する必要性があり、必要なパラメータを満たすことが可能でなければならない。例えば、ドリル加工において、切削速度及び送り速度は比較的速い必要性がある。通常、工具は幅広い種類の径の寸法が入手可能でなければならず、特に、比較的高い機械的負荷及び熱的負荷に対して好適でなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、切削及び機械加工用工具を提供することであり、比較的高い生産品質を達成可能なものとなるまで適用を拡張可能である。特に、工具は、非常に高い耐久性を備える材料を機械加工する場合においても比較的高い耐摩耗性を備える。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この目的は独立項の特徴により達成される。
本発明の有効かつ好適な更なる改良が従属項に開示される。
本発明は主に切削機械加工工具に関する。本発明は特に、ドリル加工、平削り、摩擦工具に関する。同工具は、工具ヘッド及び工具シャフトを備える。工具ヘッドは同工具ヘッドの材料から構成される工具切削刃を備え、工具シャフトは工具支持部内のハウジングのクランプ部を備える。本発明の重要な側面において、工具ヘッドは工具シャフトに別々の部分として接合され、例えば立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）や多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）のような超硬素材から構成される少なくとも１つの機能層を備える１つの堅固な材料から構成される。従って、ドリル加工、平削り、摩擦のために、機械的応力又は熱的応力に対して比較的高い耐性を備える工具が提供される。このために、工具ヘッドが複数の部分から構成される必要性はなく、１つの要素のみから構成可能である。特に、機能層を受承するか同機能層と一体的に構成される切削の先端部等は別々に設ける必要性はなく、工具ヘッドは切削の端部を含め機能層から構成される堅固な材料から形成される。これにより、切削の先端部を別々に設け、続いて工具ヘッドに同切削の先端部を接合させる必要がなくなる。
【０００５】
実用的に高い応力の作用を受ける工具ヘッドは、高耐久性の材料を加工する場合においても機能層により非常に高い耐摩耗性を有する。もっとも単純な場合において、厳密に立方晶窒化ホウ素や多結晶ダイヤモンドの機能層１層が設けられるか、或いは工具ヘッドはＣＢＮやＰＣＤから一体的に構成されてもよい。必要であれば、現在までに使われている工具と比較して本発明による工具はより長い距離を処理可能であり、より長寿命であってもよい。例えば、ＣＢＮやＰＣＤのような超硬素材の機能層が設けられてもよい。同機能層は例えば固体カーバイドのキャリア材料と結合可能である。機能層は一様に、陶磁器、陶性合金や固体カーバイド材料より高い耐摩耗性を有する。厚みや強度の異なる複数のＣＢＮやＰＣＤの機能層も形成可能である。原則として、機能層は、また必要であればヘッド全体はＣＢＮやＰＣＤから完全に、又は単一のＣＢＮやＰＣＤにより構成可能である。或いは、ＣＢＮやＰＣＤを主成分とする複数の成分からも構成可能である。例えば、ＣＢＮやＰＣＤの粒子は結合材やキャリア材料によって分配され、例えば、冶金の粉末焼結により形成可能である。
【０００６】
少なくとも１つの機能層がコーティングの形態において適用可能であるか、又は工具ヘッド内の連続した層として設計可能である。機能層が複数ある場合においては、これらは相互に固定して連結されるか、又は別の堅固な材料の１つの層と共に設計されてもよい。工具ヘッドの径がおおよそ６ｍｍ未満のように小さな場合においては特に、工具ヘッドは略完全に又は全く完全に１つの材料から構成されることが好適である。例えば、ＣＢＮやＰＣＤの機能層から形成されるか、固体カーバイドのキャリア（骨組み）に連結されることが好適である。
【０００７】
本発明は切削機械加工工具、特にドリル加工、平削り、摩擦工具に関する。同工具は工具ヘッドを備え、工具ヘッドは同工具ヘッドの材料から構成される工具切削刃を備える。工具ヘッドは６ｍｍまでの外径を有し、工具シャフトは工具支持部内のハウジングのクランプ部を備える。
【０００８】
本発明の更なる重要な側面において、工具ヘッドは工具シャフトと独立した部分として接合し、同工具ヘッドの周囲に設けられた少なくとも４つの切削刃を有する。従って、工具ヘッドの径が非常に小さい場合においても、ドリル加工、平削り、摩擦工具は効率よく使用可能である。従って、特に例えば６ｍｍ以下の孔の径に対して４つ以上の工具切削刃を節約して設けることが可能である。このことは、以前はヘッドの径が比較的小さいがために実施不可能であったことである。工具切削刃が比較的多数あることにより、６ｍｍ以下の孔において関係する機械加工の高品質さが得られ、材料において機械加工される部分への工具の案内がよりよくなる。工具ヘッドは同ヘッドが１つの部品であることにより好適に形成可能である。特に、工具ヘッドは工具シャフトとは別々に形成可能である。
【０００９】
工具ヘッドは１つの堅固な材料から構成され、ＣＢＮやＰＣＤの少なくとも１つの機能層を備えることが特に好ましい。工具ヘッドは機能層により耐摩耗性に関するほとんどの厳しい要件を満たすことができ、この場合において、工具ヘッドの必要とされる堅牢性は、例えば機能層と共に設けられる好適な堅固な材料により得られる。ＣＢＮやＰＣＤの機能層はこれらの特性に関する限りすでに顕著な改善をなすものである。しかしながら、原則として、複数の異なる層や異なる厚みの機能層も１つ以上のキャリア材料と連結した車両のヘッドにおいて考えられる。２層の工具ヘッドにより特に好適な設計が得られ、同ヘッドは固体カーバイドの層から構成され、片側が工具シャフトを指向する。同ヘッドにはＣＢＮの前部の層が固定して連結される。超硬素材から構成されるか、完全に超硬素材からのみ構成されるような、機能層からヘッドまでの均質な構造も考えられる。
【００１０】
堅固な材料の層構造体において、層が焼結して工具ヘッドの非常に堅固な層合成物となり、これにより高い安定性を得られることは特に有効である。特に、好適に使用可能である焼結材料は完成した構造形態となり、同時に層構造体内に恒久的に固定可能である。
【００１１】
本発明の目的の好適な構成において、工具ヘッドは工具シャフト上に接合する凹部を有するように設計される。同凹部には工具シャフトの好適な挿入部が嵌合可能である。これにより、工具ヘッドは堅固に、且つ比較的容易に工具シャフトに接合可能となる。例えば、工具ヘッド内にドリル加工された単純なポケットホールと、これに好適に合うよう設計されたピン部とを工具シャフト上に設けることができる。単純な貼り付け処理により、工具ヘッドが正確に配置されて好適な連結技術により工具シャフトに堅固に固定可能となる保持シートが設けられてもよい。ここでは例えば、半田付け、焼結、溶接、或いはのり付けの方法が考えられる。
【００１２】
本発明の目的の好適な構成は、再機械加工ユニットが工具ヘッドから一定の距離を置いて工具シャフト上に工具の長手方向に形成されることを特徴とする。例えば、工具ヘッドはドリルヘッドとして設計可能であり、孔の径と合うリーマヘッドが工具シャフト上の同孔を再機械加工するためにクランプ部の方向から僅かにずれた位置に設けられてもよい。従って、孔は一突きで形成可能であり、孔の内壁の再機械加工は、孔の深みの部分にわたって摩擦することにより実施可能である。
【００１３】
本発明の更なる重要な態様において、切削機械加工用の工具の工具ヘッド、特に上述した工具の工具ヘッドの製造方法が開示される。工具ヘッドは工具シャフトに固定可能である。ここで主要な態様は、工具ヘッドは堅固な材料の半加工品から形成されることと、工具ヘッドは堅固な材料の半加工品を、一部の領域を研磨して工具ヘッドの完成した外形を形成して再機械加工することにより加工されることにある。これにより、工具ヘッドは非常に容易に形成可能である。特に、工具ヘッドは例えば１つの材料や複数の材料から一体的に形成され、例えば層の構造体における機材から加工されてもよい。
【００１４】
以前には、通常工具ヘッドを形成することは比較的高価であった。例えば、受承溝が工具ヘッドの基部内に、切削刃と合う好適な位置に加工されるが、これは案内される切削刃の寸法に正確に合わせられなければならない。好適には、続いて予め機械加工した切削チップ等が使用され、溝内に堅固に固定される。切削刃は高い寸法安定性を備えるようにも形成されなければならない。仮に切削チップ等が基部上にネジにより取り付けられる場合には、孔が切削チップ及び工具ヘッドの基部内にも設けられなければならず、切削チップのネジ止めは同切削チップが挿入された後に実施可能である。仮に切削チップと基部との間がネジや接着剤によって連結されない場合に、これらは半田付け、溶接、接着等により実施可能である。通常この処理は高い技術的を要し、高価である。本発明による堅固な材料の半加工品を提供することにより、工具ヘッドの基本的な形状や工具ヘッドの最終的形状に非常に近い型枠が使用され、製造は非常に単純化される。
【００１５】
方法は工具ヘッドが堅固な材料の半加工品の型において工具シャフトに固定されることと、続いて完成した外形を形成するために加工されることに特徴を有するものである。従って、工具シャフトに固定される半加工品は非常に正確に再機械加工される。このことは工具の完成品に関する研磨された表面及び端部には好適である。工具ヘッドを堅固に固定するために、工具ヘッドは工具シャフト上の最終的な位置とされ、特に工具の長手方向の軸に対して正確に対称に、又は回転対称に研磨可能である。
【００１６】
工具ヘッド上の切削刃及び／又はレーキの機械加工の仕上げは、堅固な材料の半加工品を研磨するだけで充分効果的である。
工具ヘッドの領域、表面や端部は、寸法が非常に正確なものでなければならない。従って、高精度にかつ実用的な方法で得ることができる。
【００１７】
最後に、堅固な材料の半加工品は堅固な材料のプレートから加工して得ることが好適である。堅固な材料のプレートはＣＢＮやＰＣＤの機能層から構成されてもよく、また、ＣＢＮやＰＣＤから一体的に構成されてもよい。更に加工して堅固な材料の半加工品となるための最初の形状は、比較的経済的且つ好適に提供可能である。プレート型材料から堅固な材料の半加工品とする加工は、例えば腐食やレーザー切削が特に好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明による切断及び機械加工用ツールの実施例は、例えば、リーマ１として示される。図４及び５に示すように、リーマ１は例えば固体カーバイドの１つの支持体２と同支持体２の前面部上に設けられるリーマヘッド３を備える。リーマヘッド３は支持体２に嵌合されて固定される。図示の実施例において、リーマヘッド３も１つであり、例えば立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）のような堅固な材料から一体的に構成される。支持体２は例えば工具鋼、固体カーバイドやその他の材料から構成され、必要であれば複数の様々な材料から構成される。支持体２及びリーマヘッド３の両者において、異なる材料による構成が可能であり、例えば重層構造の形態であっても、コーティングした部材であってもよい。
【００１９】
工具支持体におけるクランプのために、支持体２は外径がｄ１である円筒状のクランプ部４を有する。クランプ部４は同クランプ部４の後端部上に面取り部５を有する。原則として、ツール支持体におけるクランプ部はその他の設計も考えられる。例えば、ドリルチャック、コレットチャック、或いはコレットにおいてクランプを可能にするものが考えられる。
【００２０】
クランプ部４の前端部にて支持体２は円錐部６において円筒状をなす延長部７まで先細となる。延長部７はｄ１より小さい外径ｄ２を有する。例えば、図示の実施例において、ｄ１はおおよそ６ｍｍであり、ｄ２はおおよそ２．２ｍｍである。円錐部６の側面のなす傾斜はリーマ１及び支持体２の長尺状をなす軸Ｓに対して角度α１を形成する。また、図示の実施例において、クランプ部４の外部に対する角度はおおよそ４５°である。
【００２１】
円形の断面を有するタップ部８は延長部７の前端部にて同延長部７に対して同心円状に設けられる。タップ部８は更にクランプ部４に対して同心円状に設けられる。タップ部８はその他の断面形状を有してもよい。同形状は後述するようにリ―マヘッド３上の窪んだ対向する面に対して好適に嵌合するものである。タップ部８はショルダー部９上にて延長部７に対して径方向内側に後退している。タップ部８は延長部７の径ｄ２より僅かに小さい外径ｄ３を有し、ここでは例えばおおよそ１．４ｍｍである。タップ部８はその前端部に、長尺状をなす軸Ｓに略直交するよう設けられた平坦な端面１０を有する。
【００２２】
例えば予め形成された半加工品や既に完全に完成したリーマヘッド３が、タップ部８上の支持体２上に設けられ、支持体２に堅固に固定される。半加工品は後にリーマヘッド３を形成するよう機械加工される。これは様々な方法により実施される。例えば、半田付け、焼結、接着、溶接等である。
【００２３】
図１及び２に示すリーマ１はリーマヘッド３と半加工品とが接合された後に形成される。図３ａ及び３ｂは少なくとも大部分が予め形成されるリーマヘッド３の要素の部分を詳細に示す。リーマヘッド３を確実に且つ堅固に支持体２のタップ部８に固定可能なものとするために、連結される部分のそれぞれは相互に好適に合わさる形状を有する。図示の例において、リーマヘッド３はその後端部に円筒状のポケットホール１１として設けられる凹みを有し、これは好適な接合方法により確実に支持体２に固定可能である。リーマヘッド３は前面の堅固なＣＢＮの層１５と後面の堅固なカーバイドのベース部１６から構成される２つの層を有する。層１５はおおよそ１ｍｍの厚みを備え、層１６はおおよそ２ｍｍの厚みを備える。
【００２４】
図示の実施例において、リーマヘッド３の長手方向におけるポケットホール１１の深みｌ４はおおよそ１．５ｍｍであり、タップ部８のおおよそ１．３ｍｍである軸方向の長さｌ３に比較して僅かに大きい。同様に、ポケットホール１１の内径ｄ４はおおよそ１．５ｍｍであり、タップ部８のおおよそ１．４ｍｍである径ｄ３より僅かに大きい。
【００２５】
特にリーマヘッド３がタップ部８上に完全に載置された場合に、同リーマヘッド３の後端部における環状の接触面１２は対向する面１３に対して平坦であるか、少なくともほとんど段差のないものである。面１３も環状である。形成される段差領域は例えばリーマヘッド３をタップ部８に半田付けしたり接着する好適な半田や接着剤を充填してもよい。更に、包囲する環状の段差８及びポケットホール１１の内壁も、タップ部８やポケットホールの好適な寸法により、半田付けや接着の結合部として設けられる。また、段差もタップ部８の端面１０とポケットホール１１のベース領域４の間に設けられる。
【００２６】
リーマ１の、或いは支持体２の長尺状をなす軸Ｓの方向において、クランプ部４の長さｌ１は、長尺状をなす軸Ｓの方向におけるショルダー部９と支持体２又はクランプ部４の後端部との間の長さｌ２の半分以上の長さであってもよい。図示の実施例において、長さｌ１は、おおよそ３６ｍｍであり、長さｌ２はおおよそ４７ｍｍである。しかしながら、原則として、その他の長さの比、特に異なる長さの比ｌ１対ｌ２が可能である。異なる径の比ｄ１対ｄ２対ｄ３、特にｄ１対ｄ２の比率も可能である。
【００２７】
リーマヘッド３は４つの切削刃を備えるように設計され、例えばリーマヘッド３の周囲上に均等に設けられる４つの切削刃１５を備える。しかしながら、切削刃はリーマヘッド上にこれより多く形成しても少なく形成してもよい。リーマヘッド３は完成したリーマヘッド３の予備品として支持体２に固定されてもよい。例えば、焼結材料のグリーン成形体として、或いは堅固な材料から腐食された半加工品として固定され、その後、加工して完成させてもよい。特に、切削刃やレーキは例えば研磨のような機械加工を正確に仕上げるように設計可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明によるリーマの側面図。
【図２】図１に示すリーマを矢印の方向Ｐ１から見た正面図。
【図３ａ】図１に示すリーマのリーマヘッドの底面図。
【図３ｂ】図３ａに示すリーマヘッドの、図１に示すＡ−Ａ線における断面図。
【図４】図１に示すリーマの支持体の側面図。
【図５】図４の支持体を矢印の方向Ｐ２から見た正面図。
【符号の説明】
【００２９】
１…リーマ、２…支持体、３…リーマヘッド、４…クランプ部、５…面取り部、６…円錐部、７…延長部、８…ショルダー部、９…端面、１０…ポケットホール、１１…接触面、１２…対向する面、１３…ベース面、１４…切削刃、１５…堅固な層、１６…ベース部
【図１】
2009509788.tif 000003
【図２】
2009509788.tif 000004
【図３ａ】
2009509788.tif 000005
【図３ｂ】
2009509788.tif 000006
【図４】
2009509788.tif 000007
【図５】
2009509788.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成20年4月9日(2008.4.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３ｂ】
2009509788.tif 000009
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６ａ
【補正方法】追加
【補正の内容】
【図６ａ】
2009509788.tif 000010
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６ｂ
【補正方法】追加
【補正の内容】
【図６ｂ】
2009509788.tif 000011
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１及び２の前提部分における工具、及び請求項７における工具ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工具ヘッド及び工具シャフトを備えた切削及び機械加工用の様々な型の工具が周知である。工具シャフトは工具支持部内のハウジング用のクランプ部を有する。高い生産性を保証するために、工具は一般的な操作パラメータと一致しなければならない。特に、切削工具は、一定の材料を好適に機械加工する必要性があり、必要なパラメータを満たすことが可能でなければならない。例えば、ドリル加工において、切削速度及び送り速度は比較的高い必要性がある。通常、工具は幅広い種類の径の寸法が入手可能でなければならず、特に、比較的高い機械的負荷及び熱的負荷に対して好適でなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、切削及び機械加工用工具を提供することであり、比較的高い生産品質を達成可能なものとなるまで適用を拡張可能である。特に、工具は、非常に高い耐久性を備える材料を機械加工する場合においても比較的高い耐摩耗性を備える。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この目的は独立項の特徴により達成される。
本発明の有効かつ好適な更なる改良が従属項に開示される。
本発明は主に切削機械加工工具に関する。本発明は特に、ドリル加工、平削り、摩擦工具に関する。同工具は、工具ヘッド及び工具シャフトを備える。工具ヘッドは同工具ヘッドの材料から構成される工具切削刃を備え、工具シャフトは工具支持部内のハウジングのクランプ部を備える。本発明の重要な側面において、工具ヘッドは工具シャフトに別々の部分として接合され、例えば立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）や多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）のような超硬素材から構成される少なくとも１つの機能層を備える１つの堅固な材料から構成される。従って、ドリル加工、平削り、摩擦のために、機械的応力又は熱的応力に対して比較的高い耐性を備える工具が提供される。このために、工具ヘッドが複数の部分から構成される必要性はなく、１つの要素のみから構成可能である。特に、機能層を受承するか同機能層と一体的に構成される切削刃等は別々に設ける必要性はなく、工具ヘッドは切削刃を含め機能層から構成される堅固な材料から形成される。これにより、切削刃を別々に設け、続いて工具ヘッドに同切削刃を接合させる必要がなくなる。
【０００５】
特に高い応力の作用を受ける工具ヘッドは、高耐久性の材料を加工する場合においても機能層により非常に高い耐摩耗性を有する。もっとも単純な場合において、厳密に立方晶窒化ホウ素や多結晶ダイヤモンドの機能層１層が設けられるか、或いは工具ヘッドはＣＢＮやＰＣＤから一体的に構成されてもよい。必要であれば、現在までに使われている工具と比較して本発明による工具はより長い距離を処理可能であり、より長寿命であってもよい。例えば、ＣＢＮやＰＣＤのような超硬素材の機能層が設けられてもよい。同機能層は例えば固体カーバイドのキャリア材料と結合可能である。機能層は一様に、陶磁器、陶性合金や固体カーバイド材料より高い耐摩耗性を有する。厚みや強度の異なる複数のＣＢＮやＰＣＤの機能層も形成可能である。原則として、機能層は、また必要であればヘッド全体はＣＢＮやＰＣＤから完全に、又は単一のＣＢＮやＰＣＤにより構成可能である。或いは、ＣＢＮやＰＣＤを主成分とする複数の成分からも構成可能である。例えば、ＣＢＮやＰＣＤの粒子は結合材やキャリア材料によって分配され、例えば、冶金の粉末焼結により形成可能である。
【０００６】
少なくとも１つの機能層がコーティングの形態において適用可能であるか、又は工具ヘッド内の連続した層として設計可能である。機能層が複数ある場合においては、これらは相互に固定して連結されるか、又は別の堅固な材料の１つの層と共に設計されてもよい。工具ヘッドの径がおおよそ６ｍｍ未満のように小さな場合においては特に、工具ヘッドは略完全に又は全く完全に１つの材料から構成されることが好適である。例えば、ＣＢＮやＰＣＤの機能層から形成されるか、固体カーバイドのキャリア（骨組み）に連結されることが好適である。
【０００７】
本発明は切削機械加工工具、特にドリル加工、平削り、摩擦工具に関する。同工具は工具ヘッドを備え、工具ヘッドは同工具ヘッドの材料から構成される工具切削刃を備える。工具ヘッドは６ｍｍまでの外径を有し、工具シャフトは工具支持部内のハウジングのクランプ部を備える。
【０００８】
本発明の更なる重要な側面において、工具ヘッドは工具シャフトと独立した部分として接合し、同工具ヘッドの周囲に設けられた少なくとも４つの切削刃を有する。従って、工具ヘッドの径が非常に小さい場合においても、ドリル加工、平削り、摩擦工具は効率よく使用可能である。従って、特に例えば６ｍｍ以下の孔の径に対して４つ以上の工具切削刃を節約して設けることが可能である。このことは、以前はヘッドの径が比較的小さいがために実施不可能であったことである。工具切削刃が比較的多数あることにより、６ｍｍ以下の孔において関係する機械加工の高品質さが得られ、材料において機械加工される部分への工具の案内がよりよくなる。工具ヘッドは同ヘッドが１つの部品であることにより好適に形成可能である。特に、工具ヘッドは工具シャフトとは別々に形成可能である。
【０００９】
工具ヘッドは１つの堅固な材料から構成され、ＣＢＮやＰＣＤの少なくとも１つの機能層を備えることが特に好ましい。工具ヘッドは機能層により耐摩耗性に関するほとんどの厳しい要件を満たすことができ、この場合において、工具ヘッドの必要とされる堅牢性は、例えば機能層と共に設けられる好適な堅固な材料により得られる。ＣＢＮやＰＣＤの機能層はこれらの特性に関する限りすでに顕著な改善をなすものである。しかしながら、原則として、複数の異なる層や異なる厚みの機能層も１つ以上のキャリア材料と連結した工具ヘッドにおいて考えられる。２層の工具ヘッドにより特に好適な設計が得られ、同ヘッドは固体カーバイドの層から構成され、片側が工具シャフトを指向する。同ヘッドにはＣＢＮの前部の層が固定して連結される。超硬素材から構成されるか、完全に超硬素材からのみ構成されるような、機能層からヘッドまでの均質な構造も考えられる。
【００１０】
堅固な材料の層構造体において、層が焼結して工具ヘッドの非常に堅固な層合成物となり、これにより高い安定性を得られることは特に有効である。特に、好適に使用可能である焼結材料は完成した構造形態となり、同時に層構造体内に恒久的に固定可能である。
【００１１】
本発明の目的の好適な構成において、工具ヘッドは工具シャフト上に接合する凹部を有するように設計される。同凹部には工具シャフトの好適な挿入部が嵌合可能である。これにより、工具ヘッドは堅固に、且つ比較的容易に工具シャフトに接合可能となる。例えば、工具ヘッド内にドリル加工された単純なポケットホールと、これに好適に合うよう設計されたピン部とを工具シャフト上に設けることができる。単純な貼り付け処理により、工具ヘッドが正確に配置されて好適な連結技術により工具シャフトに堅固に固定可能となる保持シートが設けられてもよい。ここでは例えば、半田付け、焼結、溶接、或いはのり付けの方法が考えられる。
【００１２】
本発明の目的の好適な構成は、再機械加工ユニットが工具ヘッドから一定の距離を置いて工具シャフト上に工具の長手方向に形成されることを特徴とする。例えば、工具ヘッドはドリルヘッドとして設計可能であり、孔の径と合うリーマヘッドが工具シャフト上の同孔を再機械加工するためにクランプ部の方向から僅かにずれた位置に設けられてもよい。従って、孔は一突きで形成可能であり、孔の内壁の再機械加工は、孔の深みの部分にわたって摩擦することにより実施可能である。
【００１３】
本発明の更なる重要な態様において、切削機械加工用の工具の工具ヘッド、特に上述した工具の工具ヘッドの製造方法が開示される。工具ヘッドは工具シャフトに固定可能である。ここで主要な態様は、工具ヘッドは堅固な材料の半加工品から形成されることと、工具ヘッドは堅固な材料の半加工品を、一部の領域を研磨して工具ヘッドの完成した外形を形成して再機械加工することにより加工されることにある。これにより、工具ヘッドは非常に容易に形成可能である。特に、工具ヘッドは例えば１つの材料や複数の材料から一体的に形成され、例えば層の構造体における機材から加工されてもよい。
【００１４】
以前には、通常工具ヘッドを形成することは比較的高価であった。例えば、受承溝が工具ヘッドの基部内に、切削刃と合う好適な位置に加工されるが、これは案内される切削刃の寸法に正確に合わせられなければならない。好適には、続いて予め機械加工した切削チップ等が使用され、溝内に堅固に固定される。切削刃は高い寸法安定性を備えるようにも形成されなければならない。仮に切削チップ等が基部上にネジにより取り付けられる場合には、孔が切削チップ及び工具ヘッドの基部内にも設けられなければならず、切削チップのネジ止めは同切削チップが挿入された後に実施可能である。仮に切削チップと基部との間がネジや接着剤によって連結されない場合に、これらは半田付け、溶接、接着等により実施可能である。通常この処理は高い技術を要し、高価である。本発明による堅固な材料の半加工品を提供することにより、工具ヘッドの基本的な形状や工具ヘッドの最終的形状に非常に近い型枠が使用され、製造は非常に単純化される。
【００１５】
方法は工具ヘッドが堅固な材料の半加工品の型において工具シャフトに固定されることと、続いて完成した外形を形成するために加工されることに特徴を有するものである。従って、工具シャフトに固定される半加工品は非常に正確に再機械加工される。このことは工具の完成品に関する研磨された表面及び端部には好適である。工具ヘッドを堅固に固定するために、工具ヘッドは工具シャフト上の最終的な位置とされ、特に工具の長手方向の軸に対して正確に対称に、又は回転対称に研磨可能である。
【００１６】
工具ヘッド上の切削刃及び／又はレーキの機械加工の仕上げは、堅固な材料の半加工品を研磨するだけで充分効果的である。
工具ヘッドの領域、表面や端部は、寸法が非常に正確なものでなければならない。従って、高精度にかつ実用的な方法で得ることができる。
【００１７】
最後に、堅固な材料の半加工品は堅固な材料のプレートから加工して得ることが好適である。堅固な材料のプレートはＣＢＮやＰＣＤの機能層から構成されてもよく、また、ＣＢＮやＰＣＤから一体的に構成されてもよい。更に加工して堅固な材料の半加工品となるための最初の形状は、比較的経済的且つ好適に提供可能である。プレート型材料から堅固な材料の半加工品とする加工は、例えば腐食やレーザー切削が特に好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明による切断及び機械加工用ツールの実施例は、例えば、リーマ１として示される。図４及び５に示すように、リーマ１は例えば固体カーバイドの１つの支持体２と同支持体２の前面部上に設けられるリーマヘッド３を備える。リーマヘッド３は支持体２に嵌合されて固定される。図示の実施例において、リーマヘッド３も１つであり、例えば立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）のような堅固な材料から一体的に構成される。支持体２は例えば工具鋼、固体カーバイドやその他の材料から構成され、必要であれば複数の様々な材料から構成される。支持体２及びリーマヘッド３の両者において、異なる材料による構成が可能であり、例えば重層構造の形態であっても、コーティングした部材であってもよい。
【００１９】
工具支持体におけるクランプのために、支持体２は外径がｄ１である円筒状のクランプ部４を有する。クランプ部４は同クランプ部４の後端部上に面取り部５を有する。原則として、ツール支持体におけるクランプ部はその他の設計も考えられる。例えば、ドリルチャック、コレットチャック、或いはコレットにおいてクランプを可能にするものが考えられる。
【００２０】
クランプ部４の前端部にて支持体２は円錐部６において円筒状をなす延長部７まで先細となる。延長部７はｄ１より小さい外径ｄ２を有する。例えば、図示の実施例において、ｄ１はおおよそ６ｍｍであり、ｄ２はおおよそ２．２ｍｍである。円錐部６の側面のなす傾斜はリーマ１及び支持体２の長尺状をなす軸Ｓに対して角度α１を形成する。また、図示の実施例において、クランプ部４の外部に対する角度はおおよそ４５°である。
【００２１】
円形の断面を有するタップ部８は延長部７の前端部にて同延長部７に対して同心円状に設けられる。タップ部８は更にクランプ部４に対して同心円状に設けられる。タップ部８はその他の断面形状を有してもよい。同形状は後述するようにリ―マヘッド３上の窪んだ対向する面に対して好適に嵌合するものである。タップ部８はショルダー部９上にて延長部７に対して径方向内側に後退している。タップ部８は延長部７の径ｄ２より僅かに小さい外径ｄ３を有し、ここでは例えばおおよそ１．４ｍｍである。タップ部８はその前端部に、長尺状をなす軸Ｓに略直交するよう設けられた平坦な端面１０を有する。
【００２２】
例えば予め形成された半加工品や既に完全に完成したリーマヘッド３が、タップ部８上の支持体２上に設けられ、支持体２に堅固に固定される。半加工品は後にリーマヘッド３を形成するよう機械加工される。これは様々な方法により実施される。例えば、半田付け、焼結、接着、溶接等である。
【００２３】
図１及び２に示すリーマ１はリーマヘッド３と半加工品とが接合された後に形成される。図３ａ及び３ｂは少なくとも大部分が予め形成されるリーマヘッド３の要素の部分を詳細に示す。リーマヘッド３を確実に且つ堅固に支持体２のタップ部８に固定可能なものとするために、連結される部分のそれぞれは相互に好適に合わさる形状を有する。図示の例において、リーマヘッド３はその後端部に円筒状のポケットホール１１として設けられる凹みを有し、これは好適な接合方法により確実に支持体２に固定可能である。リーマヘッド３は前面の堅固なＣＢＮの層１６と後面の堅固なカーバイドのベース部１７から構成される２つの層を有する。層１６はおおよそ１ｍｍの厚みを備え、層１７はおおよそ２ｍｍの厚みを備える。
【００２４】
図示の実施例において、リーマヘッド３の長手方向におけるポケットホール１１の深みｌ４はおおよそ１．５ｍｍであり、タップ部８のおおよそ１．３ｍｍである軸方向の長さｌ３に比較して僅かに大きい。同様に、ポケットホール１１の内径ｄ４はおおよそ１．５ｍｍであり、タップ部８のおおよそ１．４ｍｍである径ｄ３より僅かに大きい。
【００２５】
特にリーマヘッド３がタップ部８上に完全に載置された場合に、同リーマヘッド３の後端部における環状の接触面１２は対向する面１３に対して平坦であるか、少なくともほとんど段差のないものである。面１３も環状である。形成される段差領域は例えばリーマヘッド３をタップ部８に半田付けしたり接着する好適な半田や接着剤を充填してもよい。更に、包囲する環状の段差８及びポケットホール１１の内壁も、タップ部８やポケットホールの好適な寸法により、半田付けや接着の結合部として設けられる。また、段差もタップ部８の端面１０とポケットホール１１のベース領域１４の間に設けられる。
【００２６】
リーマ１の、或いは支持体２の長尺状をなす軸Ｓの方向において、クランプ部４の長さｌ１は、長尺状をなす軸Ｓの方向におけるショルダー部９と支持体２又はクランプ部４の後端部との間の長さｌ２の半分以上の長さであってもよい。図示の実施例において、長さｌ１は、おおよそ３６ｍｍであり、長さｌ２はおおよそ４７ｍｍである。しかしながら、原則として、その他の長さの比、特に異なる長さの比ｌ１対ｌ２が可能である。異なる径の比ｄ１対ｄ２対ｄ３、特にｄ１対ｄ２の比率も可能である。
【００２７】
リーマヘッド３は４つの切削刃を備えるように設計され、例えばリーマヘッド３の周囲上に均等に設けられる４つの切削刃１５を備える。しかしながら、切削刃はリーマヘッド上にこれより多く形成しても少なく形成してもよい。リーマヘッド３は完成したリーマヘッド３の予備品として支持体２に固定されてもよい。例えば、焼結材料のグリーン成形体として、或いは堅固な材料から腐食された半加工品として固定され、その後、加工して完成させてもよい。特に、切削刃やレーキは例えば研磨のような機械加工を正確に仕上げるように設計可能である。
【００２８】
ヘッド３上の切削刃１５は様々な形状を有するように形成可能であるといえる。図６ａ及び６ｂに示すように例えば、切削刃１５はヘッド３の使用目的に応じてヘッド３の表面に沿って形成可能である。図６ａ及び６ｂに示すヘッド３は例えばドリルヘッドとして使用可能である。図６ａ及び６ｂに示すヘッド３は２つの切削刃１５を有し、それぞれヘッド３の外径から延びて他方の切削刃１５と角度をなす。２つ以上の切削刃１５があってもよいものといえる。
【００２９】
切削刃１５のいずれの配置においても図６ａ及び６ｂに示すヘッド３は、例えばＣＢＮやＰＣＤの前面の超硬層１６、及び固体カーバイドのような堅固な金属の後面のベース部１７を含む。図６ａ及び６ｂに示すヘッド３は同ヘッド３の後端部にポケットホール１１及び環状の接触面１２を有し、これによりタップ部８の端面及びポケットホール１１のベース領域１４の間に空隙が設けられる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明によるリーマの側面図。
【図２】図１に示すリーマを矢印の方向Ｐ１から見た正面図。
【図３ａ】図１に示すリーマのリーマヘッドの底面図。
【図３ｂ】図３ａに示すリーマヘッドの、図１に示すＡ−Ａ線における断面図。
【図４】図１に示すリーマの支持体の側面図。
【図５】図４の支持体を矢印の方向Ｐ２から見た正面図。
【図６ａ】本発明の一実施例におけるドリルヘッドの上面図。
【図６ｂ】図６ａに示すドリルヘッドの側面断面図。
【符号の説明】
【００３１】
１…リーマ、２…支持体、３…リーマヘッド、４…クランプ部、５…面取り部、６…円錐部、７…延長部、８…タップ部、９…ショルダー部、１０…端面、１１…ポケットホール、１２…接触面、１３…対向する面、１４…ベース面、１５…切削刃、１６…堅固な層、１７…ベース部
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具ヘッド（３）と、同工具ヘッドは工具ヘッドの材料から構成される工具の切削刃（１５）を備えることと、工具支持部におけるハウジングのクランプ部（４）を備える工具シャフト（４，７，８）とを備え、同工具ヘッド（３）は工具シャフト（４，７，８）に独立した部品として接合することと、同工具ヘッドは例えばＣＢＮやＰＣＤのような超硬素材から構成される少なくとも１つの機能層を備える堅固な材料から一体的に構成されることとを特徴とする切削機械加工用の工具（１）。
【請求項２】
工具ヘッド（３）と、同工具ヘッドは工具ヘッド（３）の材料から構成される工具の切削刃（１５）を備えることと、工具ヘッド（３）は６ｍｍ未満の外径を有することと、工具支持部内のハウジングのクランプ部（４）を備える工具シャフト（４，７，８）ととを備え、同工具ヘッド（３）は工具シャフト（４，７，８）に独立した部品として接合することと、工具ヘッド（３）は同工具ヘッド（３）の周囲に設けられる少なくとも４つの工具の切削刃（１５）を有することとを特徴とする切削機械加工用の工具。
【請求項３】
前記工具ヘッド（３）は例えばＣＢＮやＰＣＤのような超硬素材からなる少なくとも１つの機能層を備える堅固な材料から構成されることを特徴とする請求項２に記載の工具。
【請求項４】
前記層は堅固な材料の層構造体において焼結されることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の工具。
【請求項５】
前記工具ヘッド（３）は工具シャフト（４，７，８）と嵌合される凹み（１１）を備えることと、同凹みに工具シャフトの挿入部（８）が連結可能であることとを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の工具。
【請求項６】
再機械加工ユニットが工具ヘッド（３）から一定の距離を置いて工具シャフト（７）上に工具（１）の長手方向において形成されることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の工具。
【請求項７】
工具シャフト（４，７，８）に固定可能な切削機械加工用の工具（１）、特に請求項１乃至６のいずれか一項に記載の工具（１）の工具ヘッド（３）を製造する方法であって、工具ヘッド（３）は堅固な材料の半加工品から構成されることと、工具ヘッド（３）は堅固な材料の半加工品を、一部の領域を研磨して工具ヘッド（３）の完成した外形を形成する工程により再機械加工することにより加工されることとを特徴とする工具ヘッドの製造方法。
【請求項８】
堅固な材料の半加工品の形態における工具ヘッド（３）は工具シャフト（８）に固定され、続いて加工により完成した外形を形成することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
堅固な材料の半加工品は堅固な材料のプレートから加工されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
複数の工具切削刃（１５）を有する工具ヘッド（３）と、各工具切削刃は該工具ヘッドの外径から延びて別の切削刃と角度をなし工具ヘッドの材料から構成されることと、
工具支持部におけるハウジングのクランプ部（４）を備える工具シャフト（４，７，８）とを備え、
同工具ヘッド（３）は工具シャフト（４，７，８）に独立した部品として接合することと、同工具ヘッドはＣＢＮ及びＰＣＤのうち少なくともいずれか一方から構成される少なくとも１つの機能層を備える堅固な材料から一体的に構成されることとを特徴とする切削機械加工用の工具（１）。
【請求項１１】
前記層は堅固な材料の層構造体において焼結されることを特徴とする請求項１０に記載の工具。
【請求項１２】
前記工具ヘッド（３）は工具シャフト（４，７，８）と嵌合される凹み（１１）を備えることと、同凹みに工具シャフトの挿入部（８）が連結可能であることとを特徴とする請求項１０に記載の工具。
【請求項１３】
再機械加工ユニットが工具ヘッド（３）から一定の距離を置いて工具シャフト（７）上に工具（１）の長手方向において形成されることを特徴とする請求項１０に記載の工具。
【国際調査報告】
2009509788.tif 000012
2009509788.tif 000013
2009509788.tif 000014
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