(57)【要約】【課題】  ＢＴＡ深穴穿孔のための深穴穿孔工具用のドリルヘッド、および深穴穿孔工具を提供する。【解決手段】  ＢＴＡ／ＳＴＳまたはエジェクタ深穴穿孔工具用のドリルヘッド（１００）であって、このドリルヘッド（１００）が、回転軸線（１１３）を中心に回転可能であり、かつ穿孔側（１６０）とチップ収集開口部（１０６）を穿孔側（１６０）に有する空洞ダクト（１０７）とを有するドリルヘッド本体（１０１）と、前記穿孔側（１６０）に配置されかつ主切刃斜面（１１４）と二次切刃斜面（１１５）とを有する切刃（１０９）であって、二次切刃が切刃の半径方向外側に配置され、主切刃斜面（１１４）および二次切刃斜面（１１５）が、切刃コーナ（１２０）を形成し、チップ収集開口部（１０６）に隣接して配置されるレーキ（１０８）にわたる切刃（１０９）と、ガイドパッド（１１０、１１１）であって、第１のガイドパッド（１１１）がドリルヘッド本体（１０１）のレーキ（１０８）の反対側の周辺の半分に配置されるガイドパッド（１１０、１１１）とを有し、第２のガイドパッド（１１０）が切刃コーナ（１２０）の反対側に直径方向に配置されるドリルヘッド（１００）。第１のガイドパッド（１１１）が、ドリルヘッド（１００）の円周方向に測定されるガイドパッド角（１１２）の大きさだけ切刃コーナ（１２０）に対してオフセットされるように配置される。本発明によれば、ガイドパッド角（１１２）は７０°よりも小さくなる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＢＴＡ／ＳＴＳまたはエジェクタ深穴穿孔のための深穴穿孔工具用のドリルヘッド（１００、３００、４００）であって、前記ドリルヘッド（１００、３００、４００）が、
回転軸線（１１３、３１３）を中心に回転可能であり、かつ穿孔側（１６０）を有し、および少なくとも１つのチップ収集開口部（１０６）を前記穿孔側（１６０）に有する、チップおよび冷却潤滑剤を戻すための空洞ダクト（１０７）を内側に有するドリルヘッド本体（１０１）と、
前記穿孔側（１６０）に配置され、かつ主切刃斜面（１１４）を有する主切刃と、二次切刃斜面（１１５）を有する二次切刃とを有する切刃（１０９、３０９）であって、前記二次切刃が前記切刃の半径方向外側に配置され、前記主切刃斜面（１１４）および前記二次切刃斜面（１１５）が、切刃コーナ（１２０）を形成し、前記チップ収集開口部（１０６）に隣接して配置されるレーキ（１０８）にわたる切刃（１０９、３０９）と、
ガイドパッド（１１０、１１１、３１０、３１１、４１０、４１１）であって、第１のガイドパッド（１１１、３１１、４１１）が、前記ドリルヘッド（１００、３００、４００）の円周方向に測定されるガイドパッド角（１１２、４１２）の大きさだけ前記切刃コーナ（１２０）に対してオフセットされて、前記ドリルヘッド本体（１０１）の前記レーキ（１０８）の反対側の周辺の半分に配置され、第２のガイドパッド（１１０、３１０、４１０）が、前記切刃コーナ（１２０）の反対側に直径方向に配置されるガイドパッド（１１０、１１１、３１０、３１１、４１０、４１１）と、
を有するドリルヘッド（１００、３００、４００）において、
前記ガイドパッド角（１１２、４１２）が７０°よりも小さくなることを特徴とするドリルヘッド（１００、３００、４００）。
【請求項２】
前記ガイドパッド角（１１２、４１２）が３０°〜７０°、好ましくは４０°〜６０°になることを特徴とする請求項１に記載のドリルヘッド（１００、３００、４００）。
【請求項３】
切削力（１２３）が穿孔工程中に前記主切刃斜面（１１４）の前記レーキ（１０８）に直角に作用する場合に、半径方向の前記二次切刃に作用する受動力（１２４）がほぼゼロになるように、規定された穿孔パラメータのために、前記ガイドパッド角（１１２、４１２）が選択されることを特徴とする請求項１または２に記載のドリルヘッド（１００、３００、４００）。
【請求項４】
前記二次切刃（１１５）が円形の研削面取りを有しないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のドリルヘッド（１００、３００、４００）。
【請求項５】
前記切刃（１０９、３０９）が固く嵌合して配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のドリルヘッド（１００、３００、４００）。
【請求項６】
前記ガイドパッド（１１０、１１１、３１０、３１１、４１０、４１１）の少なくとも１つには、前記ガイドパッド（１１０、１１１、３１０、３１１、４１０、４１１）の外側軸受ゾーン（１７０ａ、１７０ｂ、３７０ａ、３７０ｂ）と前記回転軸線（１１３、３１３）との間の半径方向の間隔を調整するための調整装置（１１８、３１８）が割り当てられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のドリルヘッド（１００、３００、４００）。
【請求項７】
前記調整装置が前記第２のガイドパッド（１１０、３１０、４１０）に割り当てられ、好ましくは、前記第２のガイドパッド（１１０、３１０、４１０）のみに調整装置が割り当てられることを特徴とする請求項６に記載のドリルヘッド（１００、３００、４００）。
【請求項８】
前記調整装置（１１８、３１８）が少なくとも１つの配置板（１１９）を有することを特徴とする請求項６または７に記載のドリルヘッド（１００、３００、４００）。
【請求項９】
前記調整装置（１１８、３１８）が、前記半径方向の間隔を連続的に調整するために設計され、好ましくは前記調整装置（１１８、３１８）が少なくとも１つの調整楔を有することを特徴とする請求項６または７に記載のドリルヘッド（１００、３００、４００）。
【請求項１０】
前記ドリルヘッド（４００）が、前記ガイドパッド角（４１２）を調整するための、好ましくは連続的な調整のための調整装置（４３０）を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のドリルヘッド（４００）。
【請求項１１】
前記切刃（１０９）が、一部品の主切刃斜面（１１４ａ、１１４ｂ）を各々有する複数の部分的切刃（１０９ａ、１０９ｂ）に、好ましくは２つまたは３つの部分的切刃に分割され、前記一部品の主切刃斜面（１１４ａ、１１４ｂ）が共通の主切刃斜面（１１４）を形成し、前記複数の部分的切刃（１０９ａ、１０９ｂ）の前記一部品の主切刃斜面（１１４ａ、１１４ｂ）の能動領域が半径方向に重なり、前記複数の部分的切刃（１０９ａ、１０９ｂ）の主切刃斜面の全長がドリルヘッド公称直径（１２８）の半分よりも大きくなるように、前記一部品の主切刃斜面（１１４ａ、１１４ｂ）が配置されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のドリルヘッド（１００）。
【請求項１２】
ＢＴＡ深穴穿孔用の、特にエジェクタ深穴穿孔用の深穴穿孔工具において、前記深穴穿孔工具が、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のドリルヘッド（１００、３００、４００）を有することを特徴とする深穴穿孔工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＢＴＡ／ＳＴＳまたはエジェクタ深穴穿孔のための深穴穿孔工具用のドリルヘッド、および深穴穿孔工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
深穴穿孔は、１ｍｍ〜１５００ｍｍの直径を有するボアホールを直径の３倍以上の深さまで形成するために特に使用される特殊な穿孔方法であり、その上、２００よりも大きい深さ／直径比を有する非常に深いボアホールでさえも形成することができる。深穴穿孔工具は、通常、深穴穿孔工具の場合にドリルチューブとも呼ばれかつ延長片として作用するドリルシャンクから、およびドリルシャンクの前端に取り付けられかつ１つ以上の切刃が配置されるドリルヘッドからなる。
【０００３】
深穴穿孔の特徴は、圧力下における冷却潤滑剤の連続的な供給、およびチップ除去行程なしの連続的なチップの排出である。このことは、深穴穿孔方法により、深いボアホールでさえも一回の通過で形成することができ、チップを除去するために、ドリルをボアホールから一時的に引き抜く必要がないことを意味する。３つの深穴穿孔方法、正確に言うと、本出願にはこれ以上関連しないシングルリップ深穴穿孔、ＳＴＳ（「シングルチューブシステム」）とも呼ばれるＢＴＡ深穴穿孔、およびデュアルチューブシステムによる深穴穿孔としても公知であるエジェクタ深穴穿孔には本質的な違いがある。これらの方法は、使用される深穴穿孔工具において、冷却潤滑剤の流れにおいておよびチップの流れにおいて互いに違いがある。
【０００４】
ＢＴＡまたはＳＴＳ深穴穿孔において、冷却潤滑剤の供給は、特殊な冷却潤滑剤供給装置を介して外側から行われる。この場合、冷却潤滑剤は、圧力下で穿孔工具の外側とボアホールの内壁との間の環状空間内に搬送される。冷却潤滑剤およびチップの戻しは、深穴穿孔工具の内側に設けられた空洞ダクトを通して行われる。
【０００５】
エジェクタ深穴穿孔はＢＴＡ深穴穿孔の変形例である。エジェクタ深穴穿孔では、同心に配置された２つのチューブ、すなわち外側チューブと内側チューブとを有するドリルチューブが使用される。外側チューブと内側チューブとの間の環状空間内への冷却潤滑剤の供給は、冷却潤滑剤供給装置によって行われる。冷却潤滑剤は、ドリルチューブに沿って環状空間に流入し、最初に、ドリルヘッドの前部のボアホール内に横方向外側に出現し、外側からドリルヘッドの周囲を洗浄する。次に、冷却潤滑剤はチップと共に、具体的には、空洞ダクトを形成する内側チューブに戻るように流れる。
【０００６】
ＢＴＡ深穴穿孔のために、特殊な深穴穿孔工具が必要とされ、これらの深穴穿孔工具は、例えばツイストドリル等の従来の穿孔工具から、さらにはシングルリップ深穴穿孔工具からセットされた深穴穿孔工具とは著しく異なる。
【０００７】
ＢＴＡ深穴穿孔工具は、ドリルヘッド本体を有するドリルヘッドを有し、このドリルヘッド本体は、回転軸線を中心に回転可能であり、前記ドリルヘッド本体の一端に、穿孔側を有する穿孔領域を有する。チップおよび冷却潤滑剤を戻すための空洞ダクトは内側に設けられ、ドリルチューブの対応するダクトに通じる。回転軸線に対して非対称に配置された１つ以上の切刃はドリルヘッド本体の穿孔側に設けられる。
【０００８】
切刃は、この場合、加工されるべきワークピース内に最初に貫通しかつ機械的な分離作用を発生させる穿孔工具の部品である。締結するためにドリルヘッド本体に通常締め付けられるかまたはねじ止めされる交換可能な切刃、およびドリルヘッド本体にしっかりと接続された切刃の両方が知られている。特にドリルヘッド直径が小さい場合、切刃インサートは半田付けによって締結される。切刃は、楔状の設計を有し、導入された力から高い圧力を発生させるための切削楔を形成し、通常は主切刃と二次切刃とを有する。この場合、主切刃は、最大割合の切削作業が実行される切刃の当該部分である。主切刃と二次切刃とが当たる領域は、実際には半径が設けられる切刃コーナと呼ばれる。主切刃および二次切刃またはそれらの斜面はレーキにわたり、そのレーキは、工具とワークピースとの間の相対運動の結果として生じたチップが滑り落ちる面である。レーキおよび逃げ面が互いに隣接する切刃の当該斜面は切刃斜面と呼ばれる。
【０００９】
穿孔中、円形の切削運動、すなわち工具とワークピースとの間の円形の相対運動によって加工が行われ、回転軸線方向における送り運動が生じる。ＢＴＡ深穴穿孔工具の切刃は、いずれの場合にも、チップ収集開口部に隣接する切刃のレーキと共に配置される。チップは、この開口部に収集され、冷却潤滑剤と共にこの開口部から空洞ダクトの内側に搬送され、この空洞ダクトを通して戻されるかまたは排出される。
【００１０】
深穴穿孔工具はボアホール内への自己誘導のために設計される。この目的のため、深穴穿孔工具は、ドリルヘッド本体の外側において回転軸線に対して平行に穿孔領域に配置されるガイドパッドまたは支持片を有し、いずれの場合にも、外側軸受ゾーンを有する。接触ゾーンとも呼ばれるガイドパッドの外側軸受ゾーンは、ボアホールの内壁に当接するために設けられ、送り方向の最前部にある二次切刃または二次切刃の少なくとも一部と共に、ドリルヘッドがボアホール内に案内されることを保証する。
【００１１】
公知のドリルヘッドは、特殊な研削部を有する二次切刃およびガイドパッドを有し、前記特殊な研削部によって、二次切刃またはガイドパッドとボアホールの内壁との間の摩擦力を最小限にすべきである。二次切刃は、二次切刃斜面に隣接する領域に、ボアホール半径よりも小さい半径で研削される円形の研削面取りとして公知のものを有する。円形の研削面取りおよび／またはガイドパッドは研削リリーフも有するので、円形の研削面取りおよび／またはガイドパッドは、その前部領域にのみドリルヘッドを案内し、穿孔側から、送り方向に対して反対側に内側に円錐状に形成される。２つのガイドパッドが存在する場合、３点軸受接触部がこれらのガイドパッドからおよび円形の研削面取りから得られる。
【００１２】
従来技術から公知のＢＴＡ深穴穿孔ヘッドは２つ以上のガイドパッドあるいは別の支持片および／または補助片を有する。この場合、ガイドパッドの１つは、切刃に接線方向に作用する力を吸収するために設計される。このガイドパッドは、通常、第１のガイドパッドと呼ばれる。そのガイドパッドは、通常、円周方向の切刃コーナから測定される約８５°〜９０°のガイドパッド角の大きさだけ切刃コーナに対してオフセットされて、レーキの反対側のドリルヘッド本体の周辺の半分に配置される。他のガイドパッドは、切刃に半径方向に作用する力を吸収するために切刃コーナから直径方向に配置される。上記の他のガイドパッドは第２のガイドパッドと呼ばれる。
【００１３】
上記のＢＴＡ深穴穿孔方法によって、最も多様で可能なボアホール形状を、最も異なる可能な材料に形成することができる。しかし、公知のＢＴＡ深穴穿孔工具、またはこれらのＢＴＡ深穴穿孔工具のドリルヘッドは、他の材料と比較して、十分な工具寿命を有しておらず、および／またはいくつかの材料の加工中に十分なボアホール品質を供給しないことが明らかになっている。特に、２つのガイドパッドによって３点軸受接触部を形成する二次切刃の円形の研削面取りは、これらの材料のＢＴＡ深穴穿孔中に著しく負荷を受け、したがって、切刃を早い段階に交換しなければならず、このことがコストに悪影響を及ぼす。短い工具寿命は、頻繁な工具の交換、したがって、工具投資および生産性損失の増大を意味する。さらに、いくつかの材料の加工の際に、公知のＢＴＡ深穴穿孔工具が、深穴穿孔作業中に振動する傾向があり、このこともボアホール品質に悪影響を及ぼす可能性があることが示された。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、最も多様で可能な材料の加工中に長い工具寿命を有することを可能にしかつ穿孔作業中の振動の程度を小さくする傾向がある一般的なＢＴＡ／ＳＴＳまたはエジェクタ深穴穿孔ヘッドを提供することである。さらに、本発明の目的は、対応するＢＴＡ深穴穿孔工具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この目的および他の目的を達成するために、本発明は、請求項１の特徴を有する、ＢＴＡ／ＳＴＳまたはエジェクタ深穴穿孔のための深穴穿孔工具用のドリルヘッドと、請求項１２の特徴を有する深穴穿孔工具とを提供する。有利な発展形態は従属請求項に記載される。すべての請求項の文面は参照により説明の内容になる。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明によるドリルヘッドは、ガイドパッド角の大きさだけ第１のガイドパッドが円周方向の切刃コーナに対してオフセットされるように配置される当該ガイドパッド角が、７０°よりも小さくなることによって特徴付けられる。本発明によるドリルヘッドを有しかつドリルチューブを有する深穴穿孔工具は、本発明による上記のドリルヘッドによって特徴付けられる。
【００１７】
ガイドパッド角は、この場合、ドリルヘッドの円周方向に測定され、かつ切刃コーナおよび回転軸線を通して半径方向に延びる第１の直線と、回転軸線を通して半径方向に同様に延びる第２の直線とによって形成される角度であり、第２の直線は、ボアホールの内壁に対する第１のガイドパッドの外側軸受ゾーンの理論的な軸受点にその接点を有する接線に直交して延びる。
【００１８】
加工作業中、異なる力およびモーメントは切刃に、したがってドリルヘッドに作用する。一方、最大の大きさの力は、切刃の加工力、およびガイドパッドおよび円形の研削面取りに特に生じる摩擦力である。加工力は、切刃または切削楔に作用する力である。その力は、（切削方向の）切削力と（送り方向の）送り力とからなり、これらの力は互いに直角に作用する。この場合、切削力は、特に、加工されるべき材料におよび切刃の形状に依存する。受動力は切削力と送り力との合力に対して直角に作用する。受動力は、本質的に、送り方向への切刃のリード角によって決定される。受動力はチップの発生に寄与せず、その代わりに工具を材料から押し出す。
【００１９】
従来技術のＢＴＡ深穴穿孔工具では、切刃が非対称構成であるため、および切刃の主切刃斜面が、通常、あるリード角によって、一方では半径方向に延び、他方では送り方向に延びるため、第１のガイドパッドを中心とするモーメントが、回転軸線に対して平行な軸線を中心とする切削力によって発生されることが詳細な調査により示された。このモーメントは、穿孔工具のまたは第１のガイドパッドを中心とするドリルヘッドの前部の傾斜または回動をもたらし、認識可能な大きさの半径方向内側に作用する受動力は、二次切刃または円形の研削面取りの支持力として発生するが、その理由は、ドリルヘッドが、二次切刃または円形の研削面取りによってボアホールの内壁に圧接するからである。二次切刃または円形の研削面取りの受動力が高くなると、それだけ、二次切刃または円形の研削面取りとボアホールの内壁との間の摩擦力が高くなり、したがって、二次切刃または円形の研削面取りに対する摩耗が大きくなる。
【００２０】
ガイドパッド角が７０°よりも小さい角度に低減される場合、切削力が第１のガイドパッドを中心とするモーメントを発生させる効果的なレバーアームが小さくなる。それに応じて、傾斜モーメントの低減は、支持力の低減、したがって、二次切刃斜面の領域における摩擦の減少をもたらし、このことが切刃の工具寿命に特に有利な影響を与える。
【００２１】
さらに、二次切刃の領域の受動力は著しく低減されるため、穿孔作業中に振動する傾向を低減することができ、したがって、これらの場合には、著しく向上したボアホール品質が得られることが明らかになる。
【００２２】
第２のガイドパッドは切刃コーナに直径方向に配置される。「直径方向の」という用語は、本出願では、切刃斜面に対する対応する円周角が約１８０°になることを意味する。１８０°の構成からの±１０°〜±１５°の範囲の小さな偏差も、この場合、同様に「直径方向の」と呼ばれる。
【００２３】
本発明の好ましい改良形態では、ガイドパッド角の大きさだけ第１のガイドパッドが円周方向の切刃コーナに対してオフセットされて配置される当該ガイドパッド角は３０°〜７０°になる。好ましくは、この角度は４０°〜６０°、特に４５°〜５５°になる。第１のガイドパッドがこの角度範囲に配置される場合、大部分の材料について、効果的なレバーアームが既に著しく小さくなり、ボアホール品質の向上を達成することができるので、大部分の材料に対して特に有利であると証明された。
【００２４】
本発明の好ましい改良形態では、切削力が穿孔工程中に主切刃斜面のレーキに直角に作用する場合、二次切刃に半径方向に作用する受動力が、規定された穿孔パラメータに関してほぼ０になるように、ガイドパッド角が、規定された穿孔パラメータのために選択される。二次切刃は依然として半径方向の負荷をほとんど受けず、したがって、既に低減された受動力と比較して工具寿命がさらに長くなる。穿孔作業中に振動する傾向は、同様に、相応して選択されるガイドパッド角によって最小限に低減することができ、ボアホール品質がなおさらに著しく向上する。
【００２５】
二次切刃に半径方向に作用する受動力がほぼまたは完全にゼロなるように、ガイドパッド角が、規定された必要な穿孔パラメータに従って選択される場合、このことは、二次切刃の摩擦力もほぼ０になることを意味する。特に、円形の研削面取りはこの場合も振動を減衰するものとして有用であり得る。
【００２６】
適切であれば、円形の研削面取りは完全に不要であり得る。本発明の発展形態では、ドリルヘッドの二次切刃は円形の研削面取りを有しない。このことは非常に有利であるが、その理由は、円形の研削面取りの特殊な輪郭の特殊な摩滅または研削が、回避することができる製造期間の高くコスト集約的な費用を伴うからである。振動減衰のために、１つ以上の別のガイドパッドを設けてもよく、この場合、好ましくは１つの別のガイドパッドが切刃コーナとほぼ同じ半径方向の位置に円周方向に、但し、送り方向の切刃コーナの後方に配置される。
【００２７】
半径方向外側または内側に調整可能な切刃が設けられるドリルヘッドは従来技術から知られている。これにより、ドリルヘッドのフライト円直径またはフライト円の中心点位置を必要に応じて修正することができる。フライト円は、この場合、結果として得られた切削輪郭を規定するかまたはこれに対応する円である。フライト円の中心点と回転軸線とが一致する場合、フライト円もドリルヘッド公称直径に対応する。しかし、調整可能な切刃の欠点は、切刃の嵌合部が、通常、調整不可能な設計の切刃の場合よりも安定しないことである。さらに、調整可能な切刃の嵌合部に関する製造期間の費用は、半径方向に調整不可能な固定された切刃の嵌合部よりも著しく高く、したがって、よりコスト集約的である。
【００２８】
対照的に、いくつかの実施形態では、これによってガイドパッドの少なくとも１つのために、特に第２のガイドパッドのために、その外側軸受ゾーンと回転軸線との間の半径方向の間隔を調整できることが意図される。切刃に作用するよりも小さい力が第２のガイドパッドに作用するので、第２のガイドパッドの外側軸受ゾーンと回転軸線との間の半径方向の間隔を変更することによって、切刃コーナと回転軸線との間の半径方向の間隔を修正しないことによって、フライト円直径を変更するかまたはフライト円の中心点位置を修正することが特に有利である。第２のガイドパッドと回転軸線との間の間隔が修正される場合、２つのガイドパッドと切刃コーナとによって規定されたフライト円が変化する。
【００２９】
ガイドパッドの半径方向の調整による調整可能性がある場合、切刃を固く嵌合して収容することができる。本発明の好ましい実施形態では、切刃は固く嵌合して配置されるので、切刃コーナからの半径方向の間隔は半径方向に調整不可能である。
【００３０】
好ましくは、切刃は固く嵌合して配置され、第２のガイドパッドの外側軸受ゾーンと回転軸線との間の半径方向の間隔を第２のガイドパッドのためにのみ調整することができる。結果として、切刃と第１のガイドパッドとが固く嵌合した状態になり、それにもかかわらずフライト円直径を調整することができる。この特徴の組み合わせはまた、他のドリルヘッドにおいて、特に７０°よりも大きいガイドパッド角を有するドリルヘッドにおいて、請求される本発明の他の特徴に関係なく、有利であり得る。
【００３１】
半径方向の調整能力は、ガイドパッドの少なくとも１つに、その外側軸受ゾーンと回転軸線との間の半径方向の間隔を調整するための調整装置が割り当てられることによって達成することができる。
【００３２】
本発明の発展形態では、調整装置は第２のガイドパッドに、好ましくは第２のガイドパッドのみに割り当てられる。
【００３３】
好ましい改良形態では、調整装置は少なくとも１つの配置板を有する。配置板の使用は、配置板が容易に交換可能であり、間隔の規定された変更を特に容易に調整することができるという利点を提供する。適切であれば従来技術に従って、ねじ止めされたガイドパッドを使用することが有利であり、これらのガイドパッドの下には配置板が配置され、これらの配置板の長さと幅は関連のガイドパッドに対応し、同様の方法でガイドパッドと共にシムに締結される。しかし、ガイドパッドおよび配置板はまた他の方法でドリルヘッド本体に締結されてもよい。
【００３４】
代替改良形態では、半径方向の間隔の連続的な調整が可能である。この目的のため、好ましい調整装置は少なくとも１つの調整楔を有する。しかし、調整装置はまた、ねじ止め装置または両方の組み合わせであってもよい。調整楔のおよび／またはねじ止め装置の使用は、半径方向の間隔を連続的に調整することができるという利点を有し、これに対して、配置板が使用される場合、配置板の厚さに従ってのみ間隔を次第に調整することができる。互いに相応して配置される１つ以上の調整楔を調整装置のために設けてもよい。ガイドパッド溝のまたは楔状のガイドパッド自体の対応する改良形態では、１つのみの楔でさえも設けることが可能である。ガイドパッドおよび溝が、反対側に配置される２つの楔を形成することも考えられる。しかし、例えばねじによって追加の固定装置を設けるべきであり、その結果、ガイドパッドを前記固定装置の溝に固定することができる。
【００３５】
本発明の発展形態では、ドリルヘッドは、ガイドパッド角を調整するための、好ましくは連続的な調整のための調整装置を有する。この場合、公称のガイドパッド角に関して、ガイドパッド角を少なくとも±１０°の角度範囲にわたって調整することができると有利である。３０°〜７０°のガイドパッド角を連続的に調整することができると特に有利である。このようにして、例えばいずれの場合にも、二次切刃に半径方向に作用する受動力がほぼまたは完全にゼロになるかまたは他の規定値をとるように、異なる穿孔パラメータのためにガイドパッド角を適合させることができる。調整可能なガイドパッド角によって、異なる穿孔パラメータを有する異なる材料に関するドリルヘッドの使用の融通性が著しく向上する。このことは、最も多様で可能な材料が加工される業務で在庫として保持されるべきドリルヘッドの変形例の数を低減することができ、したがって投資コストを著しく減少させることを意味する。ガイドパッド角の調整範囲のために、溝に配置されるガイドパッドよりも広い溝がドリルヘッドに設けられることが考えられ、調整装置によって選択されたガイドパッド角のために、前記溝にガイドパッドを円周方向に固定することができる。調整装置は、この場合、少なくとも１つの配置板、少なくとも１つの調整楔および／または他の調整手段を有する。
【００３６】
本発明の発展形態では、ドリルヘッドは、一部品の主切刃斜面を各々有する複数の部分的切刃に分割される多部品の切刃を有する。好ましくは、切刃は、この場合、２つまたは３つの部分的切刃に分割され、部分的切刃は、共通の主切刃を形成し、前記部分的切刃の部品の主切刃の能動領域が半径方向に重なるように配置され、前記部分的切刃の主切刃斜面の全長はドリルヘッドの切刃直径よりも大きい。主切刃斜面の全長がドリルヘッドの切刃直径の半分よりも小さい場合、完全な穿孔を行うことができないが、その理由は、材料をボアホール直径全体にわたって除去することができないからである。分割された切刃による深穴穿孔のための深穴穿孔工具または深穴ドリルヘッドは、より大きなボアホール直径の場合に特に有利である。異なる切削材料から製造された切刃インサート、または異なる切削材料でコーティングされた切刃インサートでさえも使用することが可能である。それぞれの部分的切刃に対する負荷に基づいて、切削材料を選択することが可能である。
【００３７】
このおよび別の特徴は、請求項からだけでなく、説明および図面からも理解することが可能であり、個々の特徴は、いずれの場合にも、本発明の実施形態においておよび他の分野において、サブコンビネーションの形で別個にまたは複数のものとして実現することができ、有利かつ独立して特許を受けることができる形態を表すことができる。
【００３８】
本発明の例示的な実施形態を図面に概略的に示し、以下により詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】２つに分割された切刃を有するドリルヘッドの実施形態の斜視図を示している。
【図２】一部品の切刃を有する従来技術のドリルヘッドの穿孔側の図を示している。
【図３】図１のドリルヘッドの穿孔側の図を示している。
【図４】一部品の切刃を有する代替形態のドリルヘッドの穿孔側の図を示している。
【図５】調整可能なガイドパッド角を有する他の実施形態のドリルヘッドの穿孔側の図を示している。
【図６】切刃の外側領域の細部の概略図と共に図１のドリルヘッドの他の斜視図を示している。
【実施例】
【００４０】
図１は、２つの部分的切刃１０９ａと１０９ｂに分割された切刃１０９を有するドリルヘッド１００の例示的な実施例の斜視図を示している。図示したドリルヘッド１００は、回転軸線１１３を中心に回転可能でありかつ穿孔領域１０２とシャンク領域１０３とを有する本質的に円筒状のドリルヘッド本体１０１を有する。シャンク領域１０３は、ドリルチューブ（本図には図示せず）に接続されるように設計される。図示した例示的な実施形態について、ドリルヘッド１００をドリルチューブに結合するために、特殊な接続ねじ山１０４が設けられる。この接続ねじ山１０４は、ＢＴＡドリルヘッド用の通常の１条または４条の接続ねじ山であってもよい。約７ｍｍ〜１２ｍｍの範囲の非常に小さな穿孔直径の場合には、ドリルヘッドでさえもドリルチューブに直接組み込むことが可能である。大きな深穴穿孔工具にはドリルヘッドをフランジ結合することも可能である。
【００４１】
外側切刃１０９ａおよび内側切刃１０９ｂをそれぞれ形成する２つの部分的切刃１０９ａと１０９ｂを有する切刃１０９は、ドリルヘッド本体１０１の穿孔側１６０に配置される。本発明によるドリルヘッドはまた、図４および図５に示したように、複数の切刃または一部品の切刃を有してもよい。また、切刃を２つ以上の部分的切刃に、例えば３つの部分的切刃に分割してもよい。しかし、図１〜図６に示したように、深穴穿孔工具は、回転軸線１１３に対して切刃１０９のまたは部分的切刃１０９ａと１０９ｂの非対称構成を有することを特徴とする。この場合、穿孔作業中に、ドリルヘッド１００にまたは深穴穿孔工具全体に非対称に作用する以下により詳細に説明する力が発生する。
【００４２】
穿孔作業中、材料は、主切刃１１４またはその主切刃斜面１１４ａと１１４ｂのおよび二次切刃またはその二次切刃斜面１１５の切削楔によって加工されるべきワークピースから分離される。外側切刃１０９ａの主切刃斜面１１４ａおよび二次切刃斜面１１５は、ドリルヘッド本体１０１を越えて半径方向外側に突出する切刃コーナ１２０を形成する。さらに、外側切刃１０９ａの主切刃斜面１１４ａおよび二次切刃斜面１１５はレーキ１０８ａにわたる。それに応じて、内側切刃１０９ｂのレーキ１０８ｂが形成される。その上、チップが内側切刃１０９ｂの切削楔によって発生される。図示した例示的な実施形態では、外側切刃１０９ａの主切刃斜面１１４ａは、図３から非常に明確に理解できるように、回転軸線を通して延びるドリルヘッドの長手方向中央平面に本質的に半径方向に延びる。しかし、主切刃斜面１１４ａは、半径方向平面において回転軸線に対して直角に延びず、その代わりに、あるリード角で外側から送り方向内側に軸方向に斜めに延びる。
【００４３】
さらに、図１に示した実施形態は、外側切刃１０９ａのレーキ１０８ａに隣接して配置されたチップ収集開口部１０６ａと、レーキ１０８ｂに隣接するチップ収集開口部１０６ｂとを有する。チップおよび冷却潤滑剤を戻すための空洞ダクト１０７が、穿孔側１６０からシャンク領域１０３を通してドリルヘッド１００の内側にまたはドリルヘッド本体１０１の内側に延びることが明確に理解できる。それぞれの部分的切刃によって発生されたチップは、それぞれのレーキ１０８ａを介してまたはレーキ１０８ｂを介して、それぞれ関連する収集チップ開口部１０６ａまたは１０６ｂ内に滑り落ち、そこから、ドリルヘッド１００の周囲を洗浄する冷却潤滑剤と共に空洞ダクト１０７内に導かれることにより、切削楔によって排出される。
【００４４】
ドリルヘッド１００の出口において、このチップ／冷却潤滑剤混合物１２１が、出口開口部まで、接続されたドリルチューブ（本図には図示せず）内にさらに導かれる。チップのおよび冷却潤滑剤の詰まりのない戻りが保証されることが重要である。
【００４５】
本図に示したドリルヘッド１００は、基本的に、ＢＴＡ深穴穿孔およびエジェクタ深穴穿孔の両方に適切である。ドリルヘッドを、対応して設計されたドリルチューブに接続できること、それに応じて、冷却潤滑剤の供給が保証されることだけを保証すればよい。
【００４６】
ガイドパッド１１０と１１１は、いずれの場合にも、図６で明確に見ることができる外側の軸受ゾーンまたは接触ゾーン１７０ａと１７０ｂを有する。これらの軸受ゾーン１７０ａと１７０ｂは、いずれの場合にも、ボアホールの内壁に当接するために設けられ、この目的のために設計される。この場合、ガイドパッド１１０と１１１が、特に、ガイドパッド１１０および１１１とボアホールの内壁との間の摩擦力を最小限にするように研削されると特に有利である。
【００４７】
ボアホール内への案内のために、外側軸受ゾーン１７０ａと１７０ｂを有するガイドパッド１１０と１１１に加えて、切刃コーナ１２０を有する第１の軸受領域を形成する外側切刃１０９ａが設けられる。この場合、図示した例示的な実施形態において、ガイドパッドの一方は、切刃コーナ１２０の反対側に正確に直径方向に、すなわち切刃コーナ１２０に対して１８０°の角度で配置される。このガイドパッドは、第２のガイドパッド１１０と呼ばれ、切刃１０９に本質的に半径方向に作用する力を支持する（図３参照）。他方のガイドパッド１１１は、第１のガイドパッドと呼ばれ、一方では、接線方向に作用する力を支持し、他方では、半径方向の力を支持し、したがって二次切刃を解放する（同様に図３参照）。この場合、第１のガイドパッド１１１は、特に、外側切刃１０９ａに接線方向に作用する切削力１１３を支持するために、ドリルヘッド本体１０１のまたはドリルヘッド１００の外側切刃１０９ａのレーキ１０８ａの反対側の周辺の半分に配置される。
【００４８】
本図では、ガイドパッド角１１２がどのように規定されるかが明確に理解できる。そのガイドパッド角１１２は、切刃コーナ１２０と回転軸線１１３とを通して半径方向に延びる第１の直線によって、および回転軸線１１３を通して同様に半径方向に延びる第２の直線によって形成される。この場合、第２の直線は、ボアホールの内壁に対する第１のガイドパッド１１１の外側軸受ゾーン１７０の理論的な軸受点にその接点を有する接線に直交して延びる。直線は、この場合、回転軸線１１３に対して直角な平面に位置し、切刃コーナ１２０もこの平面に位置する。ガイドパッド角１１２の頂点は２つの直線の交点から得られ、回転軸線１１３に位置する。
【００４９】
この例示的な実施形態では、第１のガイドパッド１１１は、約４５°のガイドパッド角１１２の大きさだけ切刃コーナ１２０に対してオフセットされるように配置される。しかし、ガイドパッド角１１２はまた、３０°または７０°であり得るか、あるいはこれらの角度の間にあるが、７０°を超えるべきではない。そのガイドパッド角１１２は、本質的に、切刃形状およびその構成に、および必要な穿孔パラメータを決定するのに重要である加工されるべき材料に依存する。
【００５０】
回転軸線１１３からの第２のガイドパッド１１０の外側軸受ゾーン１７０ａの半径方向の間隔を変更するために、ドリルヘッド１００は調整装置１１８を有する。調整装置１１８は配置板１１９を有するが、外側軸受ゾーン１７０ａの半径方向の間隔を変更するために、複数の配置板１１９または異なる厚さの配置板もガイドパッド１１０に互いに上下に配置してもよい。配置板の代わりに、調整楔を使用することも考えられる。この場合、有利には、２つの調整楔が互いに反対側に配置される（これについては図５の構成要素４３１ｂ参照）。次に、２つの楔を共にまたは互いに別々に押圧することによって、半径方向の間隔を連続的に調整することができる。しかし、調整装置１１８はまた、第１のガイドパッド１１１のためにまたは両方のガイドパッド１１０と１１１のためにおよび／または他の支持片および／または補助片のために設けられてもよい。調整装置１１８は第２のガイドパッド１１０のためにのみ設けられることが好ましい。
【００５１】
図２は、よりよく理解するために、一部品の切刃２０９を有する従来技術のＢＴＡ深穴ドリルヘッド２００の穿孔側からの図を示している。この図面により、二次切刃に生じる負荷に関する、および二次切刃の結果として生じる摩耗、したがって工具の寿命の短縮に関する、従来技術から公知のＢＴＡ深穴ドリルヘッドの問題を明確に理解することが可能になる。本図は、レーキ２０８に対して直角でありかつ主切刃斜面２１４に作用する切削力２２３と、さらに、切刃２０９または切刃コーナ２２０に関するガイドパッド２１０と２１１の構成とを示している。第１のガイドパッド２１１は、約８８°のガイドパッド角２１２の大きさだけ切刃コーナ２２０に対してオフセットされて、レーキ２０８の反対側にあるドリルヘッド２００の周辺の半分に配置される。第２のガイドパッド２１０は切刃コーナ２２０の反対側に正確に直径方向に配置される。チップの排出はチップ収集開口部２０６を介しておよびそこから空洞ダクト２０７内に向かって行われる。分割されていない１つのみの切刃２０９が設けられるので、１つのみのチップ収集開口部２０６も必要となる。さらに、本図は、ボアホール公称半径２２８よりも大きい主切刃斜面の全長２２７を示しており、この主切刃斜面の全長２２７は、ボアホール直径全体にわたって材料を除去しかつコアを残さないようにするのに必要である。この図面において、効果的なレバーアーム２２６を明確に見ることができ、このレバーアーム２２６によって、切削力２２３が第１のガイドパッド２１１の軸受ゾーン２７０を中心とする傾斜モーメント２７１を発生させる。これにより、二次切刃または切刃コーナ２２０に支持力または受動力２２４が生じる。
【００５２】
図３は、図１のドリルヘッド１００の穿孔側１６０の図を示している。第１のガイドパッド１１１が、切刃コーナ１２０に対して７０°未満、例えば約４５°のガイドパッド角１１２で配置されることにより、選択された穿孔パラメータに応じて、結果として生じる対応する切削力１２３のためのレバーアームを、従来技術（図２参照）と比較して著しく小さくすることができることがこの図面から明確に理解できる。このことは、穿孔作業中に作用する力に基づいて、対応するガイドパッド角１１２を選択することにより、二次切刃（本図には明確に図示せず）に半径方向に作用する受動力１２４をほぼ０に調整できることを意味する。したがって、支持力は本質的に２つのガイドパッド１１０と１１１に分布される。この場合、第１のガイドパッド１１１は、例えば切削力１２３等の接線方向に作用する力、および本図に力１８０で示したような、二次切刃に対して半径方向に作用する力の両方を吸収する。選択されたガイドパッド角１１２が依然としてより小さい場合には、穿孔工程中に作用する力に応じて、反時計回りの傾斜モーメントでさえも発生させることが可能である。
【００５３】
内側切刃１０９ｂが、直径線１９１に対して角度１４０だけ回転されるように配向された内側主切刃斜面１１４ｂを有することがこの図面から理解できる。しかし、内側主切刃斜面１１４ｂはまた直径線１９１に沿って配向されてもよい。内側主切刃斜面１１４ｂを直径線１９１に対して斜めに配向させることは、ガイドパッドの負荷に影響を与えるのに有益であり得る。外側主切刃斜面１１４ａおよび内側主切刃斜面１１４ｂは、それらの斜面の個々の長さ１２７ａと１２７ｂの和から、同様にボアホール公称半径１２８よりも大きいべきである主切刃斜面の全長を共に形成する。さらに、共通の空洞ダクト１０７内に通じる両方の２つのチップ収集開口部１０６ａと１０６ｂは、いずれの場合にも、図３から明確に理解できる。本図に示した実施形態も、回転軸線１１３からのガイドパッド１１０の外側軸受ゾーン１７０の半径方向の間隔を変更するための調整装置１１８を有する。
【００５４】
図４は、ドリルヘッド３００の代わりの例示的な実施形態の穿孔側の図を示している。図１に示した例示的な実施例とは対照的に、このドリルヘッド３００は一部品の切刃３０９を有する。図示した実施形態も、回転軸線３１３からの第２のガイドパッド３１０の外側軸受ゾーン３７０ａの半径方向の間隔を変更するための調整装置３１８を有する。
【００５５】
図５は、ドリルヘッド４００の別の実施形態の穿孔側の図を示している。この実施形態では、第１のガイドパッド４１１のガイドパッド角４１２を好ましくは連続的に、少なくとも規定角度範囲にわたって調整することができる。このことは調整装置４３０によって達成される。この調整装置４３０は調整手段として配置板４３１ａおよび／または調整楔４３１ｂを有してもよい。調整楔４３１ｂは、ガイドパッド角４１２を連続的に調整するのに特に適切である。また、図示した調整手段を組み合わせ得るかまたは１つのみの楔を設けてもよい。円周方向に配置されかつ作用する摺動レールに第１のガイドパッド４１１を配置することも考えられ、前記摺動レールには第１のガイドパッド４１１が案内され、そのガイドパッドをねじ等によって、規定されたガイドパッド角４１２で固定することができる。この場合、第１のガイドパッド４１１が、作用力を確実に支持することができ、変位または回転等されないように、穿孔作業中に固定および位置決めされることが重要である。なおさらに可能ならば、第１のガイドパッド４１１を約±１０°の大きさだけ円周方向に調整することができると特に有利であり、その結果、３５°〜５５°のガイドパッド角４１２、特に３０°〜７０°のガイドパッド角４１２でさえも、４５°の公称ガイドパッド角４１２を有する同じドリルヘッド４００によって連続的に調整することができる。
【００５６】
連続的な角度調整が可能である楔の、本図に概略的に示した作用の種類と同様に、楔はまた、この原理に従っても、ガイドパッド４１０の外側軸受ゾーンの半径方向の間隔を変更するための調整手段として使用することが可能である。
【００５７】
図６は、切刃コーナ１２０の詳細図と共に、図１のドリルヘッド１００の他の方向からの斜視図を示している。本図は、ドリルヘッド本体１０１の外側の回転軸線１１３に対して平行なガイドパッド１１０と１１１の構成を示している。詳細図では、外側切刃１０９ａの主切刃斜面１１４ａおよび二次切刃斜面１１５によって形成される切刃コーナ１２０を明確に見ることができる。二次切刃斜面１１５には領域１５０が隣接し、この領域１５０は、従来技術から公知のＢＴＡドリルヘッドの場合、ガイドパッド１１０、１１１の外側軸受ゾーン１７０と３７０と同様に、研削半径を有する円形の研削面取りの形状に通常研削される。
【００５８】
しかし、図示したドリルヘッド１００において、この領域１５０には円形の研削面取りが設けられていない。ドリルヘッドの適切な形態では、円形の研削面取りはまた、本図に示した例示的な実施形態とは異なる他の実施形態のために省略されてもよい。
【００５９】
図示した実施例は２つのみのガイドパッドを有するが、別のガイドパッドまたは他の支持片および／または補助片が設けられてもよい。好ましくは、振動減衰のために、別のガイドパッドは、切刃コーナとほぼ同じ半径方向位置で円周方向に平行に軸方向に、但し、送り方向では切刃の後方に配置される。
【符号の説明】
【００６０】
１００  ドリルヘッド
１０１  本質的に円筒状のドリルヘッド本体
１０２  穿孔領域
１０３  シャンク領域
１０４  接続ねじ山
１０６ａ  チップ収集開口部
１０６ｂ  チップ収集開口部
１０７  空洞ダクト
１０８ａ  レーキ
１０８ｂ  内側切刃１０９ｂのレーキ
１０９  切刃
１０９ａ  部分的切刃
１０９ａ  外側切刃
１０９ｂ  部分的切刃
１０９ｂ  内側切刃
１１０  ガイドパッド
１１１  ガイドパッド
１１２  ガイドパッド角
１１３  回転軸線
１１３  切削力
１１４  主切刃
１１４ａ  外側主切刃斜面
１１４ｂ  内側主切刃斜面
１１５  二次切刃斜面
１１８  調整装置
１１９  配置板
１２０  切刃コーナ
１２１  チップ／冷却潤滑剤混合物
１２３  切削力
１２４  受動力
１２７ａ  外側主切刃斜面１１４ａの長さ
１２７ｂ  内側主切刃斜面１１４ｂの長さ
１２８  ボアホール公称半径
１４０  角度
１５０  領域
１６０  ドリルヘッド本体１０１の穿孔側
１７０  外側軸受ゾーン
１７０ａ  外側の軸受ゾーンまたは接触ゾーン
１７０ｂ  外側の軸受ゾーンまたは接触ゾーン
１８０  二次切刃に対して半径方向に作用する力
１９１  直径線
２００  ＢＴＡ深穴ドリルヘッド
２０６  チップ収集開口部
２０７  空洞ダクト
２０８  レーキ
２０９  一部品の切刃
２１０  ガイドパッド
２１１  ガイドパッド
２１２  ガイドパッド角
２１４  主切刃斜面
２２０  切刃コーナ
２２３  切削力
２２４  支持力または受動力
２２６  レバーアーム
２２７  主切刃斜面の全長
２２８  ボアホール公称半径
２７０  第１のガイドパッド２１１の軸受ゾーン
２７１  傾斜モーメント
３００  ドリルヘッド
３０９  一部品の切刃
３１０  第２のガイドパッド
３１３  回転軸線
３１８  調整装置
３７０  外側軸受ゾーン
３７０ａ  外側軸受ゾーン
４００  ドリルヘッド
４１１  第１のガイドパッド
４１２  第１のガイドパッド４１１のガイドパッド角
４３０  調整装置
４３１ａ  配置板
４３１ｂ  構成要素
４３１ｂ  調整楔
【図１】
2013525125.tif 000003
【図２】
2013525125.tif 000004
【図３】
2013525125.tif 000005
【図４】
2013525125.tif 000006
【図５】
2013525125.tif 000007
【図６】
2013525125.tif 000008
【国際調査報告】
2013525125.tif 000009
2013525125.tif 000010
2013525125.tif 000011
2013525125.tif 000012
2013525125.tif 000013
2013525125.tif 000014