(57)【要約】      （修正有）【課題】異なる材料で形成された複数の層に対して、効果的および／またはコスト効率よく穿孔を行うためには、異なる複数の工具または異なる複数の工具用コーティングが必要になる。【解決手段】切削工具１００は、シャンク１２０を含み、切削工具１００は、第１部分１１２をさらに含み、当該第１部分は、少なくとも第１コーティング１１６を含むか、または第１コーティング１１６および第２コーティング１１８の両方を含み、第１コーティング１１６は少なくとも部分的に第１部分１１２を被覆している。切削工具１００は、シャンク１２０と第１部分１１２との間に第２部分１１４をさらに含み、第２部分１１４は第２コーティング１１８を含み、第２コーティング１１８は、少なくとも部分的に第２部分１１４を被覆する。【選択図】図２
2015136788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層体（２３０）に最終開口部を形成するための切削工具（１００）であって、前記積層体は、少なくとも２つの層およびパイロット開口部（２４０）を含み、前記パイロット開口部は、パイロット開口寸法を有するとともに、前記少なくとも２つの層のうち少なくとも１つの層を貫通しており、前記切削工具（１００）は、
シャンク（１２０）と、
第１部分（１１２）とを備え、前記第１部分は、少なくとも第１コーティング（１１６）を含むか、または前記第１コーティング（１１６）および第２コーティング（１１８）の両方を含み、前記第１コーティング（１１６）は少なくとも部分的に前記第１部分（１１２）を被覆し、
前記シャンク（１２０）と前記第１部分（１１２）との間に第２部分（１１４）をさらに備え、前記第２部分（１１４）は第２コーティング（１１８）を含み、前記第２コーティング（１１８）は、少なくとも部分的に前記第２部分（１１４）を被覆する、切削工具。
【請求項２】
前記第１部分（１１２）は、第１端面（２５０）および第１側面（２５２）を含み、前記第１側面（２５２）は、前記パイロット開口寸法よりも小さい最大第１側面径を有し、
前記第１コーティング（１１６）は、実質上完全に前記第１端面（２５０）を被覆しており、
前記第２部分（１１４）は、第２端面（２６０）および第２側面（２６２）を含み、前記第２側面（２６２）は、前記最大第１側面径よりも大きい少なくとも１つの第２側面径を有し、
前記第２コーティング（１１８）は、前記第１コーティング（１１６）とは異なる材料を含んでおり、前記第２コーティング（１１８）は、前記第２端面（２６０）の少なくとも一部を被覆している、請求項１に記載の切削工具（１００）。
【請求項３】
前記第２部分（１１４）は、前記第１部分（１１２）に隣接しており、前記第１端面（２５０）は、略円板状であり、前記第２端面（２６０）は、略円環状である、請求項２に記載の切削工具（１００）。
【請求項４】
前記第１端面（２５０）は第１端面切削エッジ（２５６）を含み、前記第２端面（２６０）は第２端面切削エッジ（２６６）を含んでいる、請求項３に記載の切削工具（１００）。
【請求項５】
前記第１コーティング（１１６）は、前記第２コーティング（１１８）よりも高い耐摩耗性を有する、請求項１〜４のいずれか１つに記載の切削工具（１００）。
【請求項６】
前記第２部分（１１４）は、前記第１コーティング（１１６）を実質的に含まない、請求項１〜５のいずれか１つに記載の切削工具（１００）。
【請求項７】
前記第１コーティング（１１６）および前記第２コーティング（１１８）は、前記第１部分（１１２）に沿って、少なくとも部分的に重なり合っている、請求項１〜６のいずれか１つに記載の切削工具（１００）。
【請求項８】
前記第２コーティング（１１８）は、前記第１コーティング（１１６）を被覆する、請求項１〜７のいずれか１つに記載の切削工具（１００）。
【請求項９】
前記第２コーティング（１１８）は、前記第１部分（１１２）を、実質上完全に被覆する、請求項１〜８のいずれか１つに記載の切削工具（１００）。
【請求項１０】
前記第１部分（１１２）および前記第２部分（１１４）のうち少なくとも１つはテーパー面を含む、請求項１〜９のいずれか１つに記載の切削工具（１００）。
【請求項１１】
少なくとも２つの層を含む積層体（２３０）を処理する方法であって、
切削工具（１００）を提供することを含み、前記切削工具は、
シャンク（１２０）と、
第１部分（１１２）とを備え、前記第１部分は、少なくとも第１コーティング（１１６）を含むか、または前記第１コーティング（１１６）および第２コーティング（１１８）の両方を含み、前記第１コーティング（１１６）は少なくとも部分的に前記第１部分（１１２）を被覆し、
前記シャンク（１２０）と前記第１部分（１１２）との間に第２部分（１１４）をさらに備え、前記シャンク（１２０）、前記第１部分（１１２）、および前記第２部分（１１４）は、縦対称軸を共有し、前記第２部分（１１４）は第２コーティング（１１８）を含み、前記第２コーティング（１１８）は、少なくとも部分的に前記第２部分（１１４）を被覆し、
前記方法は、前記切削工具（１００）を前記縦対称軸を中心として回転させ、前記切削工具（１００）を前記積層体（２３０）内に付勢することにより最終開口部を形成することをさらに含み、前記最終開口部は、最終開口径を有するとともに、前記少なくとも２つの層を貫通しており、前記第１部分（１１２）は、パイロット開口部（２４０）よりも小さく、前記パイロット開口部は、パイロット開口寸法を有するとともに、前記少なくとも２つの層のうちの少なくとも１つを貫通しており、前記最終開口径は、前記パイロット開口寸法と略同一またはそれよりも大きく、前記最終開口部は、前記パイロット開口部（２４０）と略同軸状である、方法。
【請求項１２】
前記積層体（２３０）における前記少なくとも２つの層は、第１層と第２層を含み、前記第１層は、前記第２層とは異なる材料を含んでいる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記積層体（２３０）における少なくとも２つの層は、複合材料を含む複合層（２３４）と、鉄材料を含む鉄層（２３２）とを含み、前記パイロット開口部（２４０）は、少なくとも前記鉄層（２３２）を貫通しており、前記切削工具（１００）が前記積層体（２３０）内に付勢される際に、前記第１コーティング（１１６）は、前記鉄層（２３２）の前記鉄材料に接触しない、請求項１１〜１２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１４】
前記パイロット開口部（２４０）は、前記鉄層（２３２）を貫通しており、前記複合層（２３４）は貫通していない、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記切削工具（１００）を回転させて前記積層体（２３０）内に付勢する際に、前記切削工具（１００）を作業軸を中心として軌道周回させることをさらに含む、請求項１１〜１４のいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、積層体に開口部を形成するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、航空機や航空機アセンブリ等の製品は、異なるタイプの材料で形成された複数の部品を含む場合がある。異なる材料で形成された複数の層が積層体に含まれている場合、この積層体に切削工具を用いて開口部を形成する（例えば、穿孔する）際に、穿孔処理が複雑になる可能性がある。この結果、組み立て前に穿孔を完了しようとすると、工具および処理に多大な費用がかかる可能性がある。異なる複数の層に対して、効果的および／またはコスト効率よく穿孔を行うためには、異なる複数の工具または異なる複数の工具用コーティングが必要になる場合がある。例えば、一般的に、ベアカーバイド工具（bare carbide tools）は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）の穿孔に用いられる場合には、比較的磨耗が早い。ここで、ＣＦＲＰを穿孔するために、ダイヤモンドコーティングを施した工具を用いて磨耗特性を向上させることが考えられる。しかしながら、ダイヤモンドコーティングは、鋼層における鉄と化学反応を起こしてしまう。このため、ダイヤモンドコーティングを鋼に対して使用することは不適切である。
【発明の概要】
【０００３】
したがって、複数層からなる積層体に開口部を形成するための切削工具であって、上述した課題に対処することを目的とした切削工具が有用である。
【０００４】
本開示の一例は、積層体に最終開口部を形成するための切削工具に関し、当該積層体は、少なくとも２つの層およびパイロット開口部を含み、当該パイロット開口部は、パイロット開口寸法を有するとともに、当該少なくとも２つの層のうち少なくとも１つの層を貫通している。上記切削工具は、シャンクを含む。上記切削工具は、第１部分をさらに含み、当該第１部分は、少なくとも第１コーティングを含むか、または第１コーティングおよび第２コーティングの両方を含み、当該第１コーティングは少なくとも部分的に当該第１部分を被覆する。上記切削工具は、シャンクと第１部分との間に第２部分をさらに含み、当該第２部分は第２コーティングを含み、当該第２コーティングは、少なくとも部分的に当該第２部分を被覆する。
【０００５】
本開示の一例は、少なくとも２つの層を含む積層体を処理する方法に関する。上記方法は、切削工具を用意することを含み、当該切削工具は、シャンクと、第１部分とを備え、当該第１部分は、少なくとも第１コーティングを含むか、または第１コーティングおよび第２コーティングの両方を含み、当該第１コーティングは少なくとも部分的に当該第１部分を被覆し、当該シャンクと当該第１部分との間に第２部分をさらに備え、当該シャンク、当該第１部分、および当該第２部分は、縦対称軸を共有し、当該第２部分は第２コーティングを含み、当該第２コーティングは、少なくとも部分的に当該第２部分を被覆する。上記方法は、切削工具を縦対称軸を中心として回転させ、切削工具を積層体内に付勢することにより最終開口部を形成することをさらに含み、当該最終開口部は、最終開口径を有するとともに、少なくとも２つの層を貫通しており、上記第１部分は、パイロット開口部よりも小さく、パイロット開口部は、パイロット開口寸法を有するとともに、少なくとも２つの層のうちの少なくとも１つを貫通しており、最終開口径は、パイロット開口寸法と略同一またはそれよりも大きく、最終開口部は、パイロット開口部と略同軸状である。
【０００６】
一般的な文言を用いて開示例を説明してきたが、以下では添付の図面について記載する。これらの図面は、必ずしも縮尺にしたがっていない。また、いくつかの図面において、同じ参照符号は、同一または同様の部品を示す。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示の一態様に係る、切削工具のブロック図である。
【図２】本開示の一態様に係る、図１に示す切削工具、および、切削工具により一部に穴があけられる積層体を示す模式断面図である。
【図３】本開示の一態様に係る、図２に示す切削工具の模式斜視図である。
【図４】本開示の一態様に係る、図１に示す切削工具であって、テーパー面を有する切削工具を示す模式側面図である。
【図５−７】図１に示す切削工具であって、異なるコーティング形態を有する切削工具の例を示す模式断面図である。
【図８−１０】パイロット開口部の異なる配置を示す模式断面図である。
【図１１Ａ−１１Ｂ】積層体の一部に対する開口部の形成を示す模式断面図である。
【図１２Ａ−１２Ｂ】本開示の１以上の態様に係る、図２に示す切削工具の軌道周回を示す図である。
【図１３】本開示の一態様に係る、図１に示す切削工具を用いて、積層体の一部に開口部を形成する方法を示すブロック図である。
【図１４】航空機製造およびサービス方法を示すフロー図である。
【図１５】航空機の模式斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
上記ブロック図において、様々な要素同士および／または部品同士を接続する実線は、機械的結合、電気的結合、流体結合、光学的結合、電磁結合、ならびに、その他の結合および／またはこれらの組み合わせを示すものとする。本明細書で用いる「結合」とは、直接的または間接的に結び付いていることを意味する。例えば、部材Ａと部材Ｂとは直接的に結び付いていてもよいし、例えば、他の部材Ｃを介して、間接的に結び付いていてもよい。ブロック図に示されていない結合もあり得る。様々な要素および／または部品を接続する破線が示されている場合、これらの破線は、機能および目的の点で、実線で示されている結合と同様である。しかしながら、破線で示されている結合は、選択的なものであるか、或は、本開示の代替的な態様または任意の態様に関するものである。同様に、破線で示されている要素および／または部品は、本開示の別の態様または任意の態様を示す。環境要素が示されている場合、これらの要素は、点線で示されている。
【０００９】
以下では、開示される概念に対する理解を助けるために多くの詳細な説明を行う。開示される概念は、これら詳細事項の一部または全てが欠けていても実施可能である。他の例では、周知の装置および／または処理についての詳細を省き、本開示が不必要に曖昧になることを避けている。いくつかの概念は、具体例を用いて説明しているが、これらの具体例に限定されるものではない。
【００１０】
本明細書において、「一例」または「一態様」との表現は、その例または態様に関連して記載されている１以上の特徴、構造、または特性が、少なくとも１つの実施形態に含まれていることを意味する。本明細書の随所に見られる「一例」または「一態様」という表現は、それぞれが同じ例または同じ態様に言及している場合といない場合がある。
【００１１】
図１〜１２に示すように、また、特に図２を参照すると、本開示の一例は、積層体２３０に最終開口部１１０４（図１１Ｄ）を形成するための切削工具１００に関し、当該積層体は、少なくとも２つの層（例えば、鉄層２３２および複合層２３４）およびパイロット開口部２４０を含み、当該パイロット開口部は、パイロット開口寸法２４２を有するとともに、当該少なくとも２つの層のうち少なくとも１つの層（例えば、鉄層２３２）を貫通している。切削工具１００は、シャンク１２０を含む。切削工具１００は、第１部分１１２をさらに含み、当該第１部分は、少なくとも第１コーティング１１６を含むか、または第１コーティング１１６および第２コーティング１１８の両方を含み、第１コーティング１１６は少なくとも部分的に第１部分１１２を被覆している。切削工具１００は、シャンク１２０と第１部分１１２との間に第２部分１１４をさらに含み、第２部分１１４は第２コーティング１１８を含み、第２コーティング１１８は、少なくとも部分的に第２部分１１４を被覆する。パイロット開口寸法２４２は、直径であってもよい。本明細書で用いられる場合、特に明記しない限り、「第１」、「第２」、および「第３」等の文言は、単に標識として用いられており、これらの文言に関する要素に対し、順序や位置についての要件を表すものではない。例えば、「第１」および「第２」オブジェクトは、単に「第１」および「第２」との標識が付与されているからといって、互いに隣接する位置に配置されたり、互いに特定の順序で配置されたり、他のオブジェクトに対して特定の順序で配置されたりする必要はない。さらに、「第１」および「第２」オブジェクトを用いたからといって、必ずしも「第３」オブジェクト、「第４」オブジェクト等の使用を要求または排除するものではない。
【００１２】
引き続き図２を参照すると、例えば、第１部分１１２および第２部分１１４は、切削部分として構成されているか、切削部分を含み、当該切削部分は、積層体２３０の１以上の層から材料を除去するために用いられる。例えば、第１部分１１２および／または第２部分１１４は、材料の除去等を行うように構成された1以上の歯、ひだ（flutes）、または溝（channels）を含む。通常、第１部分１１２および第２部分１１４は、積層体２３０から材料を除去するために、切削工具１００の縦対称軸２０２を中心として回転し、積層体２３０内に付勢されるように構成されている。本明細書で用いられる「回転」との文言は、ボディ部の回転軸が、そのボディ部の重心を通ることにより、ボディ部がそれ自体を中心に回転またはスピンすることをいう。いくつかの例では、回転に加えて、切削工具１００が軌道上を移動するようにしてもよい。様々な例において、切削工具１００は、軸方向穿孔用および／または軌道周回穿孔用に構成されてもよい。代替的または追加的には、切削工具１００は、追加の作業または他の作業用に構成されているとしてもよい。一例として、切削工具１００はリーミング(reaming)に用いてもよい。シャンク１２０は、そのサイズが調整され、アクチュエータ２１０に切削工具１００を固定するための面を提供するように構成されている。このアクチュエータは、切削工具１００を回転、または、回転および軌道周回させて、切削工具１００を積層体２３０内に付勢するために用いられる。図２に示す例では、シャンク１２０は、切削工具１００を、アクチュエータ２１０のホルダ２２０に固定するために用いられている。シャンク１２０のサイズは、例えば、ホルダ２２０の開口部に受け入れられるように調整される。シャンク１２０は、様々な例において、円形状、四角形状、または多角形状の断面を有し、かつ／または段差を有してもよい。ホルダ２２０（例えば、チャック）は、切削工具１００のシャンク１２０を着脱可能に受け入れるように構成することができる。通常、アクチュエータ２１０は、切削工具１００を回転および軌道周回するように、および／または切削工具１００を積層体２３０内に付勢して積層体２３０における材料を除去するように（例えば、開口部を形成および／または拡大するように）、構成されている。様々な例において、アクチュエータ２１０は、特に、軸方向ドリルや、軌道周回ドリル等として構成される。
【００１３】
本明細書に記載されているコーティング（例えば、第１コーティング１１６および第２コーティング１１８）は、これらのコーティングが塗布される下地基材（例えば、第１部分１１２および／または第２部分１１４の外面）とは異なる１以上の材料を含んでもよい。いくつかの例では、切削工具１００の第１部分１１２および／または第２部分１１４は、１以上のコーティングが塗布される基材として用いられるカーバイド材料で構成してもよい。例えば、第１コーティング１１６および第２コーティング１１８は、切削作業用に優れた耐久性、耐摩耗性、信頼性、および／または精度を提供するように選択された材料で構成される。第１コーティング１１６および／または第２コーティング１１８は、概して厚みが均一になるように塗布される。第１コーティング１１６および／または第２コーティング１１８は、例えば、化学蒸着（ＣＶＤ）工程を用いて塗布することができる。他の例では、第１コーティング１１６および／または第２コーティング１１８は、スパッタ蒸着等の、物理蒸着（ＰＶＤ）工程を用いて塗布することができる。コーティングの特定の組成、コーティングの厚み、および、コーティングの塗布に用いられる技術は、所定の用途における特定の要件に基づいて決定される。このような要件には、切削工具１００によって処理される材料も含まれる。
【００１４】
例えば図２に示すように、切削工具１００は、ボディ部１１０を含んでいてもよく、当該ボディ部は、第１部分１１２、第２部分１１４、およびシャンク１２０を含む。シャンク１２０は、シャンク端２０６に近接して配置され、第１部分１１２は、工具１００の切削エッジ２０４に近接して配置され、また、上述したように、第２部分１１４は、シャンク１２０と第１部分１１２との間に配置される。図２に示す例では、シャンク１２０は、第２部分１１４の真隣に（当該部分と連続して）位置しており、第２部分１１４は、第１部分１１２の真隣に（当該部分と連続して）位置している。しかしながら、他の例では、上述した隣接関係はなくてもよく、追加の部分が設けられても良い。本明細書で説明したように、第１部分１１２および第２部分１１４は、切削用に構成された部分、すなわち切削部分を含む。いくつかの例では、第１部分１１２および／または第２部分１１４は、切削用に用いられない少なくとも１つの部分を含んでもよい。例えば、図２に示すように、切削工具１００におけるボディ部１１０の第２部分１１４は、シャンク端２０６に近接する非切削部分１１５を含んでもよい。非切削部分１１５等の非切削部分は、いくつかの例においては、コーティングが施されており（例えば、第１コーティング１１６および／または第２コーティング１１８）、その他の例においては、コーティングが施されていなくてもよい。
【００１５】
図５〜７等を参照すると、上述および／または後述する例および態様の要部の少なくとも一部を含み得る本開示の一態様において、第１コーティング１１６は、切削工具１００の第１部分１１２を実質上完全に被覆しており、第２コーティング１１８は、当該工具の第２部分１１４を実質上完全に被覆している。他の例では、第１コーティング１１６は第１部分１１２を完全に被覆しておらず、かつ／または第２コーティング１１８は第２部分１１４を完全に被覆していなくてもよい。例えば、図２に示すように、第２部分１１４は、第２コーティング１１８が塗布されていない非切削部分１１５を含んでいる。
【００１６】
図２および図５〜７等を参照すると、上述および／または後述する例および態様の要部の少なくとも一部を含み得る本開示の一態様において、第１コーティング１１６は、切削工具１００の第２コーティング１１８とは異なる。例えば、第１コーティング１１６は、積層体２３０における特定の材料の切削および／または層の切削には不適切な第１材料で構成し、第２コーティング１１８は、積層体２３０における特定の材料の切削および／または層の切削に適切な材料であって、第１材料とは異なる第２材料で構成してもよい。本明細書において、積層体材料の切削に適切なコーティング材料とは、積層体材料の切削を目的とする通常の使用において、商業的に受け入れられているものを指し、例えば、当業者であれば理解できるように、積層体材料の切削に用いた際に、妥当なレベルまたは実用的なレベルの磨耗性、性能、および反応性を発揮するコーティング材料を指す。本明細書において、積層体材料の切削に不適切なコーティング材料とは、当業者であれば理解できるように、積層体材料の切削に用いるには非実用的または高価過ぎる材料を指し、例えば、切削特性が不十分であったり、材料間での望まれない相互作用、例えば、汚損や汚染等が生じさせるものをいう。例えば、特定の積層体材料に対してコーティング材料を用いた際に、そのコーティング材料が、当業者が予測するよりも早く磨耗するか、または、十分な性能を提供できない（例えば、必要な材料除去速度より低い、または、表面仕上げが劣る）場合、当該コーティング材料は、特定の積層体材料に対して使用するには不適切である。他の例として、コーティング材料が、積層体材料と化学反応を起こし、コーティング材料および／または積層体材料を汚損または破損する場合、当該コーティング材料は、この積層体材料に対して使用するには不適切である。
【００１７】
一例において、工具１００の第１コーティング１１６は、積層体２３０の第１（一方の）層を切削する用途には適しているが、積層体２３０の第２（他方の）層を切削する用途には適しておらず、また、第２コーティング１１８は、積層体２３０の第２層を切削する用途に適している。この例では、積層体２３０の第２層にパイロット開口部２４０を設けてもよい。このパイロット開口部は、サイズを調整してもよく、このサイズ調整は、積層体２３０の第２層に開口部を形成するための切削工程において、第１コーティング１１６が、積層体２３０の第２層に接触せず、代わりに第２コーティング１１８が積層体２３０の第２層に接触するように行われる。
【００１８】
例えば図２に示すように、積層体２３０は、鉄層２３２、複合層２３４、および非鉄層２３６を含む。鉄層２３２は、鉄を含む材料で形成してもよいし、当該材料を含むもので形成してもよい。鉄を含む材料としては、例えば、炭素鋼等の鉄合金がある。複合層２３４は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）等の複合材料で形成してもよいし、当該複合材料を含むもので形成してもよい。非鉄層２３６は、例えば、非鉄金属または非鉄合金（チタン、アルミニウム等）、もしくは繊維グラス等の材料から形成してもよいし、当該材料を含むもので形成してもよい。上述した例を参照すると、複合層２３４は、第１層であって、第１コーティング１１６を用いた切削が適切な層の例であり、鉄層２３２は、第２層であって、第１コーティング１１６を用いた切削が不適切な層の例である。図２に示すように、パイロット開口部２４０のパイロット開口寸法２４２は、第１部分１１２が通過するための隙間を提供できるようにサイズ調整される。この調整は、アクチュエータ２１０を操作して積層体２３０における材料を除去する（例えば、開口部を形成する）際に、第１コーティング１１６が、鉄層２３２に接触しないように行われる。パイロット開口部２４０および第２部分１１４は、第２コーティング１１８が鉄層２３２に接触して、鉄層２３２から材料を除去できるように（例えば、パイロット開口部２４０を拡大するために、および／もしくは、パイロット開口部２４０に対して所望の均一性または所望の仕上げを提供するために）サイズ調整または選択が行われる。
【００１９】
したがって、様々な例においては、切削工具１００の第１部分１１２、およびパイロット開口部２４０に対してサイズ調整が行われることにより、切削工具の第１コーティング１１６が、第１コーティング１１６と共に使用するには不適切である材料に接触しない構成とし、さらに、第１コーティング１１６と共に使用するには不適切である材料の切削は、第２部分１１４（および第２コーティング１１８）を使用して行うようにする。図２に示すパイロット開口部２４０は、鉄層２３２のみを貫通しているが、他の例では、パイロット開口部２４０は、１以上の他の層（例えば、非鉄層２３６）を貫通し、かつ／または追加のパイロット開口部が他の層に設けられてもよい。異なる材料を含む第１コーティング１１６および第２コーティング１１８に関し、追加的または代替的に、第２コーティング１１８を塗布するために用いられるものとは異なる技術を用いて、第１コーティング１１６を切削工具１００に塗布することができる。例えば、ＣＶＤを用いて第１コーティング１１６を塗布し、ＰＶＤを用いて第２コーティング１１８を塗布してもよい。
【００２０】
例えば図２を参照すると、上述および／または後述する例および態様の要部の少なくとも一部を含み得る本開示の一態様において、切削工具１００の第１コーティング１１６は、ダイヤモンド材料を含んでいる。ダイヤモンド材料は、例えば、ＣＶＤ技術を用いて塗布されるダイヤモンドコーティングとすることができ、切削工具１００の第１部分１１２に塗布される。例えば、ダイヤモンドコーティングを塗布する基材として、金属または合金を用いてもよい。金属または合金の種類によっては、ダイヤモンドコーティングを塗布する前に、前処理を行う必要が生じる場合がある。ダイヤモンドコーティングは、ＣＦＲＰ、繊維ガラス、チタン、およびアルミニウム等の材料を切削するために用いられてもよいが、鋼や他の鉄材料の切削には適さない可能性がある。さらに、ダイヤモンドコーティングは、表面の汚染および基材の欠陥に対する許容性が比較的低い。このため、基材に対するコーティングの接着力が不十分な場合、その原因は、基材の汚染および欠陥や、不適切な基材の使用による可能性がある。様々な例においては、ダイヤモンドコーティングの厚みは比較的薄く、例えば、約０．０００２インチ（約０．００５ｍｍ）としてもよい。より厚みがあるコーティングを他の例で用いてもよい。様々な例においては、コーティングの粒径は、約０．００００８インチ（約２マイクロメートル）としてもよい。より大きな粒径を他の例で用いてもよい。
【００２１】
通常、ダイヤモンドコーティングは、コーティングされていない切削面（例えば、カーバイド表面）や他のコーティング（例えば、窒化アルミクロム（ＡｌＣｒＮ）コーティング）に比べて、優れた硬度および優れた耐摩耗性を有する。しかしながら、ダイヤモンドコーティングは、他のコーティングに比べると高価となり得る。さらに、ダイヤモンドコーティングは、特定の材料、例えば鉄材料を切削するには不適合または不適切である場合がある。ダイヤモンドコーティングが施された切削面を使用して鉄材料を切削すると、ダイヤモンドコーティングが施された切削面の汚損・汚染や、切削された鉄材料の汚損・汚染が生じることがある。例えば、鉄材料の切削により生じる摩擦および熱によって化学反応が生じ、この結果、ダイヤモンドコーティング内の炭素が、鉄材料内に拡散して、コーティングの汚染・汚損や、コーティングの加速・早期磨耗や欠陥が生じることがある。
【００２２】
上述および／または後述する例および態様の要部の少なくとも一部を含み得る本開示の一態様において、切削工具１００の第２コーティング１１８は、ＡｌＣｒＮ材料を含んでいる。ＡｌＣｒＮコーティングは、例えば、ＰＶＤ工程を用いて塗布することができる。ＡｌＣｒＮコーティングは、塗布されていない面（例えば、カーバイド）に比べて、優れた硬度および耐摩耗性を有し得るが、ダイヤモンドコーティングに比べると、その硬度および耐摩耗性は低い。ＡｌＣｒＮコーティングは、鉄材料およびその他（例えば、複合）の材料の両方の切削に適する。このため、切削工具１００を用いて鉄層および非鉄層の両方に開口部を形成する場合には、第１部分１１２および第２部分１１４にＡｌＣｒＮコーティングを塗布してもよい。例えば、ＰＶＤによるＡｌＣｒＮコーティングは、鋼またはその他の鉄材料の切削に適しており、さらにＣＦＲＰ、繊維ガラス、チタン、およびアルミニウムの切削にも適している。したがって、いくつかの例では、ある材料を切削するために、第１コーティング１１６は不適切であるが、第２コーティング１１８であれば適切な場合がある。通常、ＡｌＣｒＮコーティングは、ＣＦＲＰの切削に適しているといえる。しかしながら、ＣＦＲＰに使用する場合には、ＡｌＣｒＮの磨耗特性と比較すると、ダイヤモンドコーティングの磨耗特性の方がより好ましいことは、当業者であれば分かるであろう。様々な例においては、ダイヤモンドコーティングおよび／またはＡｌＣｒＮコーティングに対して、１以上の異なるコーティングを代替的または追加的に用いてもよい。
【００２３】
したがって、切削工具１００の第１コーティング１１６がダイヤモンド材料を含んでおり、積層体２３０が鉄材料を含む少なくとも１つの層を含んでいる場合、切削工具１００および積層体２３０は次のように構成されなければならない。すなわち、切削工具１００を用いて積層体２３０を処理する際に、鉄材料の切削に適している第２コーティング１１８のみが鉄材料に接触し、第１コーティング１１６は鉄材料に接触しないように構成されなければならない。例えば、図２等に示すように、第１コーティング１１６は、切削工具１００の第１部分１１２に限定して塗布され、パイロット開口部２４０は、鉄層２３２に形成され、さらに、第１部分１１２およびパイロット開口部２４０のサイズ調整は、切削工具１００が積層体２３０内に付勢された際に、第１部分１１２および第１コーティング１１６が、鉄材料に接触しないように行われる。したがって、例えば、第１コーティング１１６（例えば、ダイヤモンドコーティング）は、第１コーティング１１６の好適な磨耗特性の利点を活かして、積層体２３０における１以上の材料（例えば、ＣＦＲＰ）を切削する場合に用いられ、第２コーティング１１８（例えば、ＡｌＣｒＮコーティング）は、第１コーティング１１６を用いた切削には適さない材料（鋼）や、その他の材料の切削に用いられるようにしてもよい。
【００２４】
例えば図５に示すように、上述および／または後述する例および態様の要部の少なくとも一部を含み得る本開示の一態様において、工具１００の第２部分１１４は、第１コーティング１１６を実質的に含まない。例えば、第１コーティング１１６を切削工具１００に塗布する場合に、第２部分１１４をマスクしてもよい。図５等にも示すように、上述および／または後述する例および態様の要部の少なくとも一部を含み得る本開示の一態様において、工具１００の第１部分１１２は第２コーティング１１８を実質的に含まず、工具１００の第２部分１１４は、第１コーティング１１６を実質的に含まない。
【００２５】
上述した様々な例において、第１コーティング１１６および／または第２コーティング１１８を、第１部分１１２または第２部分１１４のいずれか１つに実質的に限定して塗布してもよい。しかしながら、いくつかの例では、１以上のコーティングを複数の部分に塗布することもできる。
【００２６】
図６に示すように、上述および／または後述する例および態様の要部の少なくとも一部を含み得る本開示の一態様において、切削工具１００の第１コーティング１１６および第２コーティング１１８は、当該工具の第１部分１１２に沿って、少なくとも部分的に重なりあっている。図６および７に示すように、上述および／または後述する例および態様の要部の少なくとも一部を含み得る本開示の一態様において、第２コーティング１１８は、第１コーティング１１６を被覆している。図７等を参照すると、上述および／または後述する例および態様の要部の少なくとも一部を含み得る本開示の一態様において、第２コーティング１１８は、第１部分１１２を実質上完全に被覆している。いくつかの例において、第１コーティング１１６はダイヤモンド材料を含み、第２コーティング１１８はＡｌＣｒＮ材料を含む。
【００２７】
ＡｌＣｒＮコーティングは、ダイヤモンドコーティング上に塗布される場合にはダイヤモンド材料に十分に付着するが、ダイヤモンド材料は、ＡｌＣｒＮコーティング上に塗布される場合にはＡｌＣｒＮコーティングに十分に付着しない可能性があることは、当業者であれば理解するであろう。ＡｌＣｒＮ材料は、鉄材料と複合材料との両方の切削に適しており、ＡｌＣｒＮコーティングは、ダイヤモンドコーティング上に実用的または適切に塗布可能であるため、第２コーティング１１８は、第１コーティング１１６（ダイヤモンド）が既に塗布されている第１部分１１２を実質上完全に被覆してもよい。ＡｌＣｒＮコーティングが磨耗すると、ダイヤモンドコーティングが露出して、複合材料または非鉄（例えば、チタン）材料の処理に用いられることになる。しかしながら、ダイヤモンドコーティングは、ＡｌＣｒＮコーティング上に実用的または適切に塗布されず、また、ダイヤモンドコーティングは、鉄材料の処理には不適切であるため、いくつかの実施形態においては、ダイヤモンドコーティングは、第２コーティング１１８上に塗布してはならない。したがって、第１コーティング１１６および第２コーティング１１８が重なり合ういくつかの実施形態では、これらのコーティングは、付着特性に基づいて、特定の順序でのみ切削工具１００に塗布される（例えば、第２コーティング１１８の前に第１コーティング１１６を塗布する）。
【００２８】
例えば図２を参照すると、上述および／または後述する例および態様の要部の少なくとも一部を含み得る本開示の一態様において、第１コーティング１１６は、第２コーティング１１８よりも高い耐摩耗性を有する。例えば、上述したように、第１コーティング１１６は、第２コーティング１１８よりも高い耐摩耗性を有するダイヤモンド材料を含んでおり、当該第２コーティングは、ＡｌＣｒＮ材料を含んでいる。なお、耐摩耗性は、必ずしも材料の硬度により決定されない場合がある。例えば、２つの材料は、互いに硬度が類似していても、耐磨耗性は異なる場合がある。当業者であれば、異なるタイプの耐摩耗性が存在することは理解するであろう。耐摩耗性の１つのタイプとしては、低応力摩擦またはスクラッチ摩擦がある。スクラッチ摩擦に対する材料の耐性の測定方法としては、乾燥砂ラバーホイール試験（Dry Sand Rubber Wheel Test）、またはＡＳＴＭ  Ｇ６５がある。乾燥砂ラバーホイール試験は、管理された一連の実験室条件下において、重量損失の点から材料を特徴付けるものである。実際の現場状況との相関関係は、他の磨耗パラメータの影響を受ける場合があり、そのようなパラメータとして、例えば、衝撃量、腐食量、または摩滅量等がある。しかしながら、材料の現場性能についての洞察は、材料の化学的性質および材料の微細構造に対する乾燥砂ラバーホイール試験の結果を考察することにより得ることができる。上述および／または後述する例および態様の要部の少なくとも一部を含み得る本開示の一態様において、切削工具１００の少なくとも一部（例えば、シャンク１２０および／または非切削部分１１５）は、第１コーティング１１６および第２コーティング１１８よりも低い耐磨耗性を有する。
【００２９】
上述したように、様々な例において、切削工具１００を用いて積層体２３０を処理する際に、第１コーティング１１６および第１部分１１２が、パイロット開口部２４０を含む積層体２３０の１以上の層（例えば、鉄層２３２）と接触しないように、切削工具１００が構成される。再度図２を参照すると、上述および／または後述する例および態様の要部の少なくとも一部を含み得る本開示の一態様において、第１部分１１２は、第１端面２５０および第１側面２５２を含んでいる。第１側面２５２は、パイロット開口寸法２４２よりも小さい最大第１側面径２５４を有する。第１コーティング１１６は、実質上完全に第１端面２５０を被覆している。第２部分１１４は、第２端面２６０および第２側面２６２を含んでいる。第２側面２６２は、最大第１側面径２５４よりも大きい少なくとも１つの第２側面径２６４を有する。第２コーティング１１８は、第１コーティング１１６とは異なる材料を含んでおり、第２コーティング１１８は、第２端面２６０の少なくとも一部を被覆している。
【００３０】
最大第１側面径２５４および第２側面径２６４は、切削工具１００のボディ部１１０の下地材料、すなわち下地基材と、塗布されるコーティングの厚みを含んだ状態にて測定または決定される。いくつかの例では、第１部分１１２（第１側面２５２）の直径は、第１部分１１２の長さに沿って略一定であってもよい。これにより、第１部分１１２の直径は、その長さに沿ったいずれの位置であっても最大第１側面径２５４となる。同様に、第２部分１１４（第２側面２６２）の直径は、第２部分１１４の長さに沿って略一定であってもよい。これにより、第２部分１１４の直径は、その長さに沿ったいずれの位置であっても第２側面径２６４となる。なお、「直径」という文言が用いられているが、第１部分１１２および第２部分１１４の断面は、真円状または連続した円形状である必要はない。例えば、第１側面２５２および第２側面２６２に沿って、ひだ（flutes）、歯、または他の特異部が存在していてもよい。
【００３１】
切削工具１００の第２側面径２６４は、パイロット開口寸法２４２と略同一またはそれよりも大きいサイズであり、これにより、第２側面径２６４を用いて、パイロット開口部２４０を含む積層体２３０の１以上の層（例えば、鉄層２３２）から材料を除去することができる。いくつかの例においては、第２側面径２６４は、パイロット開口部２４０よりも小さくてもよい。この場合にも、切削工具１００を軌道周回させることにより、鉄層２３２から材料を除去することができる。最大第１側面径２５４は、パイロット開口部２４０よりも小さく、このため、第１コーティング１１６を鉄層２３２に接触させることなく第１部分１１２を積層体２３０内に付勢することができる。さらに、縦対称軸２０２を横断する方向における第１部分１１２の移動（例えば、切削工具１００の軌道周回による移動）は、パイロット開口部２４０よりも小さい範囲に限定してもよい。これは、第１コーティング１１６と鉄層２３２との間の接触を避けるためである。
【００３２】
図２および３に示すように、上述および／または後述する例および態様の要部の少なくとも一部を含み得る本開示の一態様において、第２部分１１４は、第１部分１１２に隣接しており、第１端面２５０は、略円板状であり、第２端面２６０は、略円環状である。例えば図３を参照すると、上述および／または後述する例および態様の要部の少なくとも一部を含み得る本開示の一態様において、第１端面２５０は第１端面切削エッジ２５６を含み、第２端面２６０は第２端面切削エッジ２６６を含んでいる。上述および／または後述する例および態様の要部の少なくとも一部を含み得る本開示の一態様において、第１側面２５２は、第１側面切削エッジ２５８を含み、第２側面２６２は、第２側面切削エッジ２６８を含む。本明細書で用いられている、面の切削エッジとは、必ずしも面の全体を占有している必要はなく、また、２つの異なる面の境界に位置する必要もない。切削エッジは、面の一部であってもよい。さらに、いくつかの例においては、特定の面は、複数の切削エッジを含むこともある。様々な例において、切削エッジは、面上に形成されており、具体的には、２つの面の接続部および／または２つの面の接続部の近傍に形成されているとしてもよい。
【００３３】
図２および３に示すように、切削工具１００の第１部分１１２および／または第２部分１１４は、概して円筒状である。しかしながら、様々な例において、これ以外の形状であってもよい。例えば図４に示すように、上述および／または後述する例および態様の要部の少なくとも一部を含み得る本開示の一態様において、第１部分１１２および第２部分１１４のうち少なくとも１つはテーパー面を含む。例えば、第１部分１１２は第１テーパー面４０２を含み、第２部分１１４は第２テーパー面４０４を含んでもよい。いくつかの例においては、第１部分１１２および第２部分１１４のうち少なくとも１つは、その長さ略全体に沿ってテーパー状である側面を有してもよく、あるいは、テーパー状部分および非テーパー状部分を有する側面を有してもよい。いくつかの例では、第１部分１１２および／または第２部分１１４は、概して円錐状または円錐台形状にテーパーが付けられている。テーパー側面は、それ自体に沿って、ひだ（flutes）、歯、または他の特異部を有していてもよい。円錐状以外の形状、例えば、第１部分１１２および／または第２部分１１４に沿って異なる直径を有する形状を用いてもよい。したがって、いくつかの例では、第１部分１１２および／または第２部分１１４は、異なる直径を有する段差部を含んでもよい。
【００３４】
全体としては図１〜１２、および、特に図１３を参照すると、本開示の一例は、少なくとも２つの層（例えば、鉄層２３２および複合層２３４）を含む積層体２３０を処理する方法１３００に関する。方法１３００は、切削工具１００を用意することを含む（工程１３０８）。図１および２に示すように、切削工具１００は、シャンク１２０と、第１部分１１２とを備え、第１部分は、少なくとも第１コーティング１１６を含むか、または第１コーティング１１６および第２コーティング１１８の両方を含み、第１コーティング１１６は少なくとも部分的に第１部分１１２を被覆し、シャンク１２０と第１部分１１２との間に第２部分１１４をさらに備え、シャンク１２０、第１部分１１２、および第２部分１１４は、縦対称軸２０２を共有し、第２部分１１４は第２コーティング１１８を含み、第２コーティング１１８は、少なくとも部分的に第２部分１１４を被覆している。図１３および図１〜２を参照すると、上記方法は、切削工具１００を縦対称軸２０２を中心として回転させ、切削工具１００を積層体２３０内に付勢することにより最終開口部１１０４（例えば、図１１Ｄを参照）を形成することをさらに含み、当該最終開口部は、最終開口径１１０６を有するとともに、少なくとも２つの層を貫通しており、第１部分１１２は、パイロット開口部２４０よりも小さく、当該パイロット開口部は、パイロット開口寸法２４２を有するとともに、少なくとも２つの層のうちの少なくとも１つを貫通しており、最終開口径１１０６（例えば、図１１Ｄを参照）は、パイロット開口寸法２４２と略同一またはそれよりも大きく、最終開口部１１０４は、パイロット開口部２４０と同軸状である（工程１３１２）。
【００３５】
１以上の開口部（例えば、パイロット開口部２４０および／または最終開口部１１０４）は、略円形状であってもよい。他の例においては、他の形状（例えば、楕円形状、スロット形状等）を有する開口部を用いてもよい。パイロット開口部２４０は、１つの層のみを貫通していてもよいし、複数の層を貫通していてもよい。さらに、いくつかの例では、複数のパイロット開口部（例えば、第１層における第１パイロット開口部および第２層における第２パイロット開口部）を設けてもよい。例えば、第２パイロット開口部は、第１パイロット開口部が位置する層に隣接していない層に設けられ、かつ／または、第２パイロット開口部は、第１パイロット開口部とは異なったサイズを有してもよい。第１および第２パイロット開口部は並置されてもよい。
【００３６】
本明細書に記載する方法の工程を説明する開示および図面は、必ずしも一連の工程を決定するものではない。むしろ、１つの例示的な順序が示されてはいるが、この一連の工程は当然ながら適宜変形可能である。さらに、本開示のいくつかの態様においては、本明細書に記載されている全ての工程を行う必要はない。
【００３７】
例えば図１１Ａを参照すると、上述および／または後述する例および態様の要部の少なくとも一部を含み得る本開示の一態様において、方法１３００を実行する際に、積層体２３０における少なくとも２つの層（例えば、鉄層２３２および複合層２３４）は、第１層（例えば、鉄層２３２）と第２層（例えば、複合層２３４）を含み、第１層（例えば、鉄層２３２）は、第２層（例えば、複合層２３４）とは異なる材料を含んでいる。本明細書で説明したように、複数の層のうちの１つは、工具１００の第１コーティング１１６と第２コーティング１１８とのうちいずれか1つを用いた切削には適さない材料を含んでもよい。例えば、第１コーティング１１６は、鉄層２３２の切削には適さないダイヤモンド材料を含むとしてもよい。
【００３８】
例えば図２を参照すると、上述および／または後述する例および態様の要部の少なくとも一部を含み得る本開示の一態様において、積層体２３０における少なくとも２つの層は、複合材料を含む複合層２３４と、鉄材料を含む鉄層２３２とを含み、パイロット開口部２４０は、少なくとも鉄層２３２を貫通しており、切削工具１００が積層体２３０内に付勢される際に、第１コーティング１１６は、鉄層２３２の鉄材料に接触しない。したがって、例えば、工具１００の第１コーティング１１６（例えば、ダイヤモンドコーティング）が、鉄層２３２の切削に適さない場合、第１コーティング１１６が鉄層２３２の鉄材料の切削に用いられることを防止したり、当該鉄材料と接触したりすることを防止することができる。本開示の一態様（例えば、図８〜１０を参照）において、パイロット開口部２４０は、鉄層２３２を貫通しているが、複合層２３４は貫通していない。上述および／または後述する例および態様の要部の少なくとも一部を含み得る本開示の一態様において、最終開口部１１０４は、複合層２３４に形成され、この形成は、最終開口部１１０４が鉄層２３２に形成される前に行われる。例えば、図８〜１０に示すように、切削工具１００を、積層体２３０の底部から、積層体２３０内に付勢する場合、最終開口部１１０４（図１１Ｄを参照）は、鉄層２３２よりも前に複合層２３４に形成される。上述および／または後述する例および態様の要部の少なくとも一部を含み得る本開示の一態様において、最終開口部１１０４は、鉄層２３２に形成され、この形成は、最終開口部１１０４が複合層２３４に形成される前に行われる。例えば、図８〜１０から分かるように、切削工具１００を、積層体２３０の頂部から、積層体２３０内に付勢する場合、最終開口部１１０４は、複合層２３４よりも前に鉄層２３２に形成される。
【００３９】
図２および８〜１０等を参照すると、上述および／または後述する例および態様の要部の少なくとも一部を含み得る本開示の一態様において、少なくとも２つの層は、複合材料を含む複合層２３４と、鉄材料を含む鉄層２３２と、少なくとも１つの追加層（例えば、非鉄層２３６）とを含み、パイロット開口部２４０は少なくとも鉄層２３２を貫通しているが、複合層２３４は貫通していない。図８〜１０において、積層体２３０の例が示されており、パイロット開口部２４０は、鉄層２３２を貫通しているが、複合層２３４は貫通していない。パイロット開口部２４０は、鉄層２３２のみを貫通していてもよいし、１以上の他の層を貫通していてもよい。例えば、図８および図１０に示すように、パイロット開口部２４０は、鉄層２３２および非鉄層２３６を貫通しているが、複合層２３４は貫通していない。図９に示すように、パイロット開口部２４０は、鉄層２３２のみを貫通している。いくつかの例において、パイロット開口部２４０は、図８および１０に示すように、露出していてもよい（例えば、積層体２３０の外層を通っていてもよい）。他の例において、パイロット開口部２４０は、図９に示すように、隠されていてもよい（例えば、１以上の内層のみを貫通していてもよい）。なお、パイロット開口部２４０が隠されている例では、切削工具１００が積層体２３０内に付勢される際に、積層体２３０は所定の位置に保持されていてもよく、かつ／または、パイロット開口部２４０と切削工具１００との位置合わせを補助するために、外層は、パイロット開口部２４０の位置に対応する印もしくはガイドを含んでもよい。
【００４０】
パイロット開口部２４０は、鉄層２３２を貫通しているが、複合層２３４には貫通していない状態で、第１コーティング１１６（例えば、ダイヤモンドコーティング）を有利に用いて、複合材料を除去してもよい。この複合材料は、第１コーティング１１６よりも、第２コーティング１１８を速く磨耗させると考えられる。複合材料の除去を行う際、第１コーティング１１６が、鉄層２３２の切削に用いられないようにするか、または、当該鉄層と接触しないようにする。本明細書に記載したように、切削工具１００の様々な部分に異なるコーティングを設けることにより、切削工具１００の性能および／または耐用年数を向上させるとともに、材料とコーティングとの相互作用によって、汚損、汚染、その他の支障が生じることを避けることができる。したがって、あるタイプのコーティング（例えば、ダイヤモンドコーティング）を用いて切削工具１００の特定の部分を被覆し、異なるタイプのコーティング（例えば、ＡｌＣｒＮ等の耐摩耗性ＰＶＤコーティング）を用いて当該切削工具の他の部分を被覆することにより、ハイブリッド被覆切削工具を提供することができる。この切削工具を用いて複合積層体（例えば、複合層や鉄層等の、異なる材料からなる複数の層を含む積層体）に開口部を形成することができ、切削工具１００は、切削工具１００の各部位において、様々な目標耐摩耗性を有することになる。切削工具１００を用いることにより、例えば、組み立てコストの削減および／または生産性の向上および／または品質の向上が可能である。なお、図８〜１０に示す様々な積層体は、例示的な目的で一例として示されているのであって、何ら限定を意味するものではない。様々な例において、積層体の各層は、その数、タイプ、または配置が異なっていてもよい。
【００４１】
各例において、パイロット開口部２４０の配置は積層体２３０内で変更してもよく、さらに、積層体２３０を形成するための１以上の層のアセンブリに対してパイロット開口部２４０を形成するタイミングも変更してよい。上述および／または後述する例および態様の要部の少なくとも一部を含み得る本開示の一態様において、方法１３００は、２つの層（例えば、鉄層２３２および複合層２３４）を組み立てて積層体２３０を形成する（工程１３０２）前に、パイロット開口部を形成する（工程１３０４）ことをさらに含む。例えば、いくつかの例において、鉄層２３２は、パイロット開口部２４０が既に鉄層２３２に形成された状態で提供されてもよく、このパイロット開口部は、鉄層２３２および複合層２３４（いくつかの例においては、これらの層に加えてさらに追加層）を接合して積層体２３０を形成する前に形成されたものであるとしてもよい。代替的には、上述および／または後述する例および態様の要部の少なくとも一部を含み得る本開示の一態様において、方法１３００は、２つの層（例えば、鉄層２３２および複合層２３４）を組み立てて積層体２３０を形成した（工程１３０２）後に、パイロット開口部を形成する（工程１３０５）ことをさらに含む。例えば、鉄層２３２（パイロット開口部２４０は、この鉄層にまだ形成されていない状態）および複合層２３４（いくつかの例においては、これらの層に加えてさらに追加層）を接合して積層体２３０を形成してもよく、これらの層を組み合わせた後で（例えば、所定の深さまで積層体を穿孔することにより）パイロット開口部２４０を形成してもよい。いくつかの例において、積層体２３０の形成前または後に、追加層（例えば、非鉄層２３６）にもパイロット開口部２４０を形成してもよい（工程１３０６）。
【００４２】
図１１Ａ〜１１Ｄは、積層体２３０において、最終開口部１１０４を形成する一例を示す。図１１Ａに示すように、鉄層２３２と、複合層２３４と、非鉄層２３６とを含む積層体２３０を用意する（工程１３０２）。この鉄層は、積層体２３０の一方側に位置し、複合層は積層体２３０の他方側に位置し、非鉄層は、鉄層２３２と複合層２３４との間に介在している。他の例においては、異なる層または追加の層を用いてもよいし、かつ／または、層の特定の順序もしくは配向を変化させてもよい。図１１Ａに示すように、この例では、パイロット開口部２４０を形成する前に積層体２３０を組み立てている。様々な他の例、例えばパイロット開口部２４０が１以上の内層（図９を参照）にのみ提供される例においては、層を組み立てて積層体２３０を形成する前に、パイロット開口部を形成してもよい。
【００４３】
図１１Ｂに示すように、一例において、パイロット開口部２４０を、鉄層２３２に形成し（工程１３０４）、さらに、非鉄層２３６（工程１３０６）にも形成する。パイロット開口部２４０の形成時に、その深さは、鉄層２３２および非鉄層２３６を貫通しているが、複合層２３４には貫通しない深さであるように設定してもよい。他の例では、パイロット開口部２４０は、鉄層２３２を貫通するが、非鉄層２３６は貫通しないように形成してもよい。パイロット開口部２４０が形成された後、切削工具１００を積層体２３０内に付勢して最終開口部１１０４を形成する。
【００４４】
例えば図２、３、１１Ｃおよび１３を参照すると、切削工具１００を回転させて積層体内に付勢すると、材料が除去される。例えば、切削工具１００は、積層体の頂部から積層体２３０内に付勢される。切削工具１００の第１部分１１２は、パイロット開口部２４０を通れるようにサイズ調整されている。このサイズ調整は、パイロット開口部２４０が貫通する鉄層２３２および非鉄層２３６に対して、第１部分が接触しないように行われる。第１部分１１２が複合層２３４に到達すると、第１端面切削エッジ２５６が、複合層２３４に接触して複合層２３４から材料を除去することにより、第１層開口部１１０２を形成する（工程１３１０）。この例では、第１層開口部１１０２は、パイロット開口部２４０よりも小さく、これによって、第１コーティング１１６が、積層体２３０におけるパイロット開口部２４０の貫通している（１つまたは複数の）層に接触しないようにしている。したがって、第１コーティング１１６は、複合材料を除去するために用いられるダイヤモンド材料を含むことができ、このダイヤモンド材料が、鉄層２３２と接触して、当該鉄層と化学反応を起こすことも避けることができる。
【００４５】
例えば、図２、３、１１Ｄおよび１３を参照すると、切削工具１００を回転させて積層体２３０内に付勢すると、切削工具の第２部分１１４が、積層体の様々な層に接触することにより、材料の除去および最終開口部１１０４の形成を行う（工程１３１２）。図１１Ｄに示す例では、最終開口部１１０４は、パイロット開口寸法２４２よりも大きい最終開口径１１０６を有している。他の例では、最終開口径１１０６およびパイロット開口寸法２４２は略同一サイズであってもよい。図面を見やすくするため、図１１Ｃおよび１１Ｄにおいては、切削工具１００の第１部分１１２および第２部分１１４によって形成されたそれぞれの開口部は、異なる時に形成されたものとして示されている。しかしながら、第２部分１１４および第１部分１１２は、様々な例において、並行または同時に各層から材料を除去してもよい（例えば、第２部分１１４は、鉄層２３２に最終開口部を形成し、その一方で第１部分１１２は、複合層２３４に第１開口部を形成する）。例えば、第１部分１１２の長さ、ならびに、積層体２３０の各層の厚みおよび配置は、各層の厚みに応じて選択してもよい。これにより、切削工具１００が、積層体２３０内に付勢される際に、第１層開口部１１０２および最終開口部１１０４が略同時または異なる時に形成される。図１１Ａ〜Ｄに示される例は、例示的な目的で提供されているのであって、何ら限定を意味するものではない。様々な例において、積層体の各層は、その数、タイプ、または配置が異なっていてもよい。
【００４６】
例えば、図１２Ａおよび１３を参照すると、上述および／または後述する例および態様の要部の少なくとも一部を含み得る本開示の一態様において、方法１３００は、切削工具１００を縦対称軸２０２を中心として回転させ、積層体２３０内に付勢する際に、切削工具１００を、作業軸１２０４を中心として軌道周回させることを含む（工程１３１４）。本明細書で用いられている作業軸１２０４は、パイロット開口部２４０および／または最終開口部１１０４の対称軸である（図１１Ｄ）。軌道周回は、最終開口部１１０４および／または第１層開口部１１０２の形成と共に行てもよい。軌道周回の際に、切削工具１００は、縦対称軸２０２を中心として回転されるとともに、作業軸１２０４を中心として回転されてもよい。縦対称軸２０２と作業軸１２０４との間は、オフセット距離１２０２だけ離れている。したがって、切削工具１００の特定部分を用いることにより、切削工具１００の特定部分の直径よりも大きい開口部を形成することができる。図１２Ｂに示すように、切削工具１００を軌道周回させないで穿孔することにより形成された非軌道開口部１２０６は、切削工具１００を軌道周回させて穿孔することにより形成された軌道開口部１２０８よりも小さい。概して、オフセット距離１２０２が長いほど、非軌道開口部１２０６と軌道開口部１２０８との間のサイズ差が大きい。一例として、最終開口部１１０４の最終開口径１１０６は、最終開口部１１０４の形成に用いられる切削工具１００の第２側面径２６４よりも大きくしてもよい。他の例として、第１層開口部１１０２の形成は、その直径が、第１層開口部１１０２の形成に用いられる切削工具１００の最大第１側面径２５４よりも大きくなるように形成してもよい。軌道周回穿孔を用いると、単一サイズの切削工具であっても、複数のサイズおよび／または形状の開口部を形成することができる。切削工具１００の軌道周回運動を制御して、非円形軌道周回させることにより、非円形開口部を形成することもできる。パイロット開口部２４０のサイズ、オフセット距離１２０２、および最大第１側面径２５４を設定する際、切削工具１００の第１コーティング１１６が、積層体２３０の１以上の層、例えば、鉄層２３２に接触しないよう設定する。
【００４７】
上述および／または後述する例および態様の要部の少なくとも一部を含み得る本開示の一態様において（例えば、図１１Ｄを参照）、最終開口部１１０４は、積層体２３０の各層を貫通するように形成される。しかしながら、他の例においては、最終開口部１１０４は、積層体の全ての層を貫通するようには形成されていない場合がある（例えば、最終開口部１１０４は、カウンタボアまたは固定深度ボアとして形成されてもよい）。
【００４８】
本開示に係る要部の説明的かつ非包括的な例を付記１〜ｘに示す。これらの例は、請求項に記載されているものと記載されていないものとがある。
【００４９】
付記Ａ１．  積層体２３０に最終開口部を形成するための切削工具１００であって、当該積層体は、少なくとも２つの層およびパイロット開口部２４０を含み、当該パイロット開口部は、パイロット開口寸法を有するとともに、少なくとも２つの層のうち少なくとも１つの層を貫通しており、切削工具１００は、
シャンク１２０と、
第１部分１１２とを備え、第１部分は、少なくとも第１コーティング１１６を含むか、または第１コーティング１１６および第２コーティング１１８の両方を含み、第１コーティング１１６は少なくとも部分的に第１部分１１２を被覆し、
シャンク１２０と第１部分１１２との間に第２部分１１４をさらに備え、第２部分１１４は第２コーティング１１８を含み、第２コーティング１１８は、少なくとも部分的に第２部分１１４を被覆する、切削工具。
【００５０】
付記Ａ２．  第１部分１１２は、第１端面２５０および第１側面２５２を含み、第１側面２５２は、パイロット開口寸法よりも小さい最大第１側面径を有し、
第１コーティング１１６は、実質上完全に第１端面２５０を被覆しており、
第２部分１１４は、第２端面２６０および第２側面２６２を含み、第２側面２６２は、最大第１側面径よりも大きい少なくとも１つの第２側面径を有し、
第２コーティング１１８は、第１コーティング１１６とは異なる材料を含んでおり、第２コーティング１１８は、第２端面２６０の少なくとも一部を被覆している、付記Ａ１に記載の切削工具１００。
【００５１】
付記Ａ３．  第２部分１１４は、第１部分１１２に隣接しており、第１端面２５０は、略円板状であり、第２端面２６０は、略円環状である、付記Ａ２に記載の切削工具１００。
【００５２】
付記Ａ４．  第１端面２５０は第１端面切削エッジ２５６を含み、第２端面２６０は第２端面切削エッジ２６６を含んでいる、付記Ａ３に記載の切削工具１００。
【００５３】
付記Ａ５．  第１コーティング１１６は、第２コーティング１１８よりも高い耐摩耗性を有する、付記Ａ１〜Ａ４のいずれか１つに記載の切削工具１００。
【００５４】
付記Ａ６．  第１コーティング１１６は、ダイヤモンド材料を含む、付記Ａ１〜Ａ５のいずれか１つに記載の切削工具１００。
【００５５】
付記Ａ７．  第２コーティング１１８は、ＡｌＣｒＮ材料を含む、付記Ａ６に記載の切削工具１００。
【００５６】
付記Ａ８．  第２部分１１４は、第１コーティング１１６を実質的に含まない、付記Ａ１〜Ａ７のいずれか１つに記載の切削工具１００。
【００５７】
付記Ａ９．  第１コーティング１１６および第２コーティング１１８は、第１部分１１２に沿って、少なくとも部分的に重なり合っている、付記Ａ１〜Ａ８のいずれか１つに記載の切削工具１００。
【００５８】
付記Ａ１０.  第２コーティング１１８は、第１コーティング１１６を被覆する、付記Ａ１〜Ａ９のいずれか１つに記載の切削工具１００。
【００５９】
付記Ａ１１．  第２コーティング１１８は、第１部分１１２を、実質上完全に被覆する、付記Ａ１〜Ａ１０のいずれか１つに記載の切削工具１００。
【００６０】
付記Ａ１２．  第１部分１１２および第２部分１１４のうち少なくとも１つはテーパー面を含む、付記Ａ１〜Ａ１１のいずれか１つに記載の切削工具１００。
【００６１】
付記Ａ１３．  第１部分１１２は、実質的に第２コーティング１１８を含まず、第２部分１１４は、実質的に第１コーティング１１６を含まない、付記Ａ１〜Ａ７に記載の切削工具１００。
【００６２】
付記Ｂ１４．  少なくとも２つの層を含む積層体２３０を処理する方法であって、当該方法は、
切削工具１００を用意することを含み、切削工具は、
シャンク１２０と、
第１部分１１２とを備え、第１部分は、少なくとも第１コーティング１１６を含むか、または第１コーティング１１６および第２コーティング１１８の両方を含み、第１コーティング１１６は少なくとも部分的に第１部分１１２を被覆し、
シャンク１２０と第１部分１１２との間に第２部分１１４をさらに備え、シャンク１２０、第１部分１１２、および第２部分１１４は、縦対称軸を共有し、第２部分１１４は第２コーティング１１８を含み、第２コーティング１１８は、少なくとも部分的に第２部分１１４を被覆し、
上記方法は、切削工具１００を縦対称軸を中心として回転させ、切削工具１００を積層体２３０内に付勢することにより最終開口部を形成することをさらに含み、最終開口部は、最終開口径を有するとともに、少なくとも２つの層を貫通しており、第１部分１１２は、パイロット開口部２４０よりも小さく、パイロット開口部は、パイロット開口寸法を有するとともに、少なくとも２つの層のうちの少なくとも１つを貫通しており、最終開口径は、パイロット開口寸法と略同一またはそれよりも大きく、最終開口部は、パイロット開口部２４０と略同軸状である、方法。
【００６３】
付記Ｂ１５．  積層体２３０における少なくとも２つの層は、第１層と第２層を含み、第１層は、第２層とは異なる材料を含んでいる、付記Ｂ１４に記載の方法。
【００６４】
付記Ｂ１６．  積層体２３０における少なくとも２つの層は、複合材料を含む複合層２３４と、鉄材料を含む鉄層２３２とを含み、パイロット開口部２４０は、少なくとも鉄層２３２を貫通しており、切削工具１００が積層体２３０内に付勢される際に、第１コーティング１１６は、鉄層２３２の鉄材料に接触しない、付記Ｂ１４〜Ｂ１５のいずれか１つに記載の方法。
【００６５】
付記Ｂ１７．  パイロット開口部２４０は、鉄層２３２を貫通しているが、複合層２３４は貫通していない、付記Ｂ１６に記載の方法。
【００６６】
付記Ｂ１８．  上記少なくとも２つの層を組み合わせて積層体２３０を形成する前に、パイロット開口部２４０を形成することをさらに含む、付記Ｂ１４〜Ｂ１７のいずれか１つに記載の方法。
【００６７】
付記Ｂ１９．  上記少なくとも２つの層を組み合わせて積層体２３０を形成を形成した後に、パイロット開口部２４０を形成することをさらに含む、付記Ｂ１４〜Ｂ１７のいずれか１つに記載の方法。
【００６８】
付記Ｂ２０．  切削工具１００を回転させて積層体２３０内に付勢する際に、切削工具１００を作業軸を中心として軌道周回させることをさらに含む、付記Ｂ１４〜Ｂ１９のいずれか１つに記載の方法。
【００６９】
本開示における各例は、図１４に示す航空機製造およびサービス方法１４００、ならびに図１５に示す航空機１４０２に関連して適用することもできる。生産開始前の工程として、例示的方法１４００は、航空機１４０２の仕様決定および設計１４０４と、材料調達１４０６とを含む。生産中の工程として、部品および小組立品の製造１４０８と、システムインテグレーション１４１０とが行われる。その後、航空機１４０２は、例えば、認証および納品１４１２の工程を経て、就航１４１４に入る。顧客によるサービス中は、航空機１４０２は、定例のメンテナンスおよびサービス１４１６のスケジュールに組み込まれる（これは、改良、再構成、改修なども含む場合がある）。
【００７０】
例示的方法１４００の各処理は、システムインテグレーター、第三者、および／またはオペレータ（例えば、顧客）によって実行または実施することができる。この説明のために言及すると、システムインテグレーターは、航空機メーカーおよび主要システム下請業者をいくつ含んでいてもよいが、これに限定されない。第三者は、売主、下請業者、供給業者をいくつ含んでいてもよいが、これに限定されない。オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス組織等であってもよい。
【００７１】
図１５に示すように、例示的方法１４００によって製造される航空機１４０２は、複数の高水準システムおよび内装１４２２を具備した機体１４２０を含んでもよい。高水準システムの例としては、１以上の推進系１４２４、電気系１４２６、油圧系１４２８、および環境系１４３０が挙げられる。また、その他のシステムをいくつ含んでいてもよい。また、航空宇宙産業に用いた場合を例として説明したが、本開示の原理は、例えば自動車産業および造船産業等の他の産業に適用してもよい。
【００７２】
本明細書において図示または記載された装置および方法は、製造およびサービス方法１４００の１つまたはそれ以上のどの段階において用いられてもよい。例えば、部品および小組立品の製造工程１４０８に対応する部品または小組立品は、航空機１４０２のサービス中に製造される部品または小部品と同様に組み立てまたは製造することができる。また、１以上の装置の態様、方法の態様、またはそれらの組み合わせを、例えば、実質的に航空機１４０２の組み立て速度を速めたりコストを削減したりすることによって、製造工程１４０８および１４１０で用いてもよい。同様に、限定するものではないが、１以上の装置の実施態様、１以上方法の実施態様、または、それらの組み合わせを、航空機１４０２のサービス中に、例えばメンテナンスおよびサービス１４１６に用いてもよい。
【００７３】
本明細書に開示されている装置および方法についての各例および態様は、様々な部品、特徴、および機能を含んでいる。当然ながら、本明細書に開示されている装置および方法についての様々な例および態様は、本明細書に開示されている装置および方法についての他の例および態様における部品、特徴、および機能を、どのような組み合わせで含んでいてもよく、このような可能性の全ては本開示の精神および範囲に含まれるものとする。
【００７４】
以上の記載および関連図面において開示による利点を述べたが、本開示に関連する当業者であれば、開示されている要部について多くの変形が予測可能であろう。したがって、本開示は、提供されている特定の例および態様に限定されるべきではなく、これらの変形も、添付する請求の範囲に含まれることは言うまでもない。さらに、上述した開示および関連図面は、特定の要素および／または機能の例示的組み合わせについて記載しているが、添付する請求の範囲から逸脱することなく、異なる要素および／または機能の組み合わせを用いることが可能であることを理解されたい。
【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】
2015136788.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2015136788.tif 000012
【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
2015136788.tif 000014
【図１１Ｃ】
2015136788.tif 000015
【図１１Ｄ】
2015136788.tif 000016
【図１２Ａ】
2015136788.tif 000017
【図１２Ｂ】
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【図１３】
2015136788.tif 000019
【図１４】
2015136788.tif 000020
【図１５】
2015136788.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成27年2月4日(2015.2.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
【図１】本開示の一態様に係る、切削工具のブロック図である。
【図２】本開示の一態様に係る、図１に示す切削工具、および、切削工具により一部に穴があけられる積層体を示す模式断面図である。
【図３】本開示の一態様に係る、図２に示す切削工具の模式斜視図である。
【図４】本開示の一態様に係る、図１に示す切削工具であって、テーパー面を有する切削工具を示す模式側面図である。
【図５−７】図１に示す切削工具であって、異なるコーティング形態を有する切削工具の例を示す模式断面図である。
【図８−１０】パイロット開口部の異なる配置を示す模式断面図である。
【図１１Ａ−１１Ｄ】積層体の一部に対する開口部の形成を示す模式断面図である。
【図１２Ａ−１２Ｂ】本開示の１以上の態様に係る、図２に示す切削工具の軌道周回を示す図である。
【図１３】本開示の一態様に係る、図１に示す切削工具を用いて、積層体の一部に開口部を形成する方法を示すブロック図である。
【図１４】航空機製造およびサービス方法を示すフロー図である。
【図１５】航空機の模式斜視図である。
【外国語明細書】
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