(57)【要約】【課題】基材、コーティング、および形状を選択することで、従来技術のドリルが役に立たない用途において機能することを可能にすると共に、穿孔される孔のコストを低減する穿孔ヘッドを提供する。【解決手段】穿孔ヘッドは、第１の端部を通って出るダクトと、第１の端部に隣接して位置し、軸部のねじ山に一致しており、ダクトを軸部の内径に整列させるねじ山と、外表面からダクトまでのボアと、第２の端部に隣接して位置し、互いにほぼ平行に軸方向に延びかつ互いにずらされている２つの表面とを備えている軸状の本体、及びずらされた表面の間に取り付けられるインサートを備え、インサートが、ずらされた表面の一方に少なくとも部分的に接する第１の面及びずらされた表面の他方に少なくとも部分的に接する第２の面、第１の面、第２の面、または両方に隣接して位置する１つ以上の刃先、１つ以上の刃先に隣接して位置する切削リップを備えている。【選択図】図１
2010532278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内径とねじ山とを有している筒状の軸部のための穿孔ヘッドであって、
前記穿孔ヘッドが、
軸状の本体と、
インサートと、
からなり、
前記軸状の本体が、
第１の端部を通って出るダクトと、
前記第１の端部に隣接して位置し、前記軸部のねじ山に一致しており、前記ダクトを前記軸部の内径に整列させるねじ山と、
前記本体の外表面から前記ダクトまでのボアと、
第２の端部に隣接して位置し、互いにほぼ平行に軸方向に延びかつ互いにずらされている２つの表面とから構成され、
前記インサートは、前記ずらされた表面の間に取り付けられ、
前記インサートが、
前記ずらされた表面の一方に少なくとも部分的に接する第１の面、および前記ずらされた表面の他方に少なくとも部分的に接する第２の面と、
前記第１の面、前記第２の面、または両方に隣接して位置する１つ以上の刃先と、
１つ以上の刃先に隣接して位置する切削リップと、
から構成されたことを特徴とする穿孔ヘッド。
【請求項２】
前記本体が、前記本体の外表面の少なくとも一部分に設けた被覆をさらに備えている請求項１に記載の穿孔ヘッド。
【請求項３】
前記被覆が、前記本体の外径に位置している請求項２に記載の穿孔ヘッド。
【請求項４】
前記被覆が、炭化物材料、硬質クロム、アルミ青銅、高速度鋼、またはこれらの組み合わせで構成される群から選択される請求項２に記載の穿孔ヘッド。
【請求項５】
前記被覆が、前記本体に組み合わせられて所定の位置にろう付けされている請求項２に記載の穿孔ヘッド。
【請求項６】
前記本体が、流体を前記インサートに向かって案内することができる前記本体の外表面に沿ったチャネルをさらに備えている請求項１に記載の穿孔ヘッド。
【請求項７】
前記チャネルが、回転の軸にほぼ平行である請求項６に記載の穿孔ヘッド。
【請求項８】
前記本体が、前記ボアの周囲の逃げをさらに備えている請求項１に記載の穿孔ヘッド。
【請求項９】
前記ボアが、前記本体を貫いて延びる横穴である請求項１に記載の穿孔ヘッド。
【請求項１０】
前記ボアが、前記ダクトにほぼ垂直である請求項１に記載の穿孔ヘッド。
【請求項１１】
前記本体が、前記軸部の内径に一致する支持面をさらに備えている請求項１に記載の穿孔ヘッド。
【請求項１２】
前記インサートが、１つ以上の刃先を通って位置する１つ以上の切りくずブレーカをさらに備えている請求項１に記載の穿孔ヘッド。
【請求項１３】
前記インサートが、１つ以上の刃先に隣接して位置する１つ以上の切削ウェブをさらに備えている請求項１に記載の穿孔ヘッド。
【請求項１４】
前記ねじ山が、前記本体の外表面の雄ねじである請求項１に記載の穿孔ヘッド。
【請求項１５】
前記ねじ山が、前記ダクトに隣接した雌ねじである請求項１に記載の穿孔ヘッド。
【請求項１６】
前記ねじ山が、多条の固定ねじである請求項１に記載の穿孔ヘッド。
【請求項１７】
前記第１の面および前記第２の面に隣接した少なくとも２つの刃先をさらに備えている請求項１に記載の穿孔ヘッド。
【請求項１８】
切削の形状が、半径方向の荷重が最小限であるような前記少なくとも２つの刃先の間の挟み角をもたらしている請求項１７に記載の穿孔ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ガンドリル、単筒穿孔システム、および複筒穿孔システムなど、特定の深穴穿孔システムが、当技術分野において知られている。これらの深穴穿孔システムを、直径に対する深さの比が大きい穴を穿孔するために使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
単筒システム、即ち、ＳＴＳ穿孔システム（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｔｕｂｅ  ｄｒｉｌｌｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）は、直径に対する深さの比が大きい穴を、ガンドリルに比べて優れた進入速度、穴寸法の精度、および直線性にて穿孔するために使用することができる。同時に、このようなシステムは、有効な刃先が１つだけであるため、切削時にそれ自身に支えられる傾向にあるなど、種々の欠点を有している。これは、大きな応力を引き起こす。さらに、このようなシステムは、摩耗パッドを利用することができるが、その構成ゆえに、かなりの力で切削の最中に形成される穴の側面に押し付けられる傾向にあり、摩耗パッドが穴の硬化および材料の脆化を引き起こしがちである。これは、穴の加工硬化と称することができるが、望ましくない。ＳＴＳ穿孔システムは、穿孔ヘッド、ボーリング軸部または筒、および圧力ヘッドを備えることができる。穿孔ヘッドを、筒へとねじ込むことができ、筒の内側が、穿孔ヘッドを貫いている１つ以上の穴に連絡している。動作時、圧力ヘッドが、切削液を筒の外側と穴の壁面との間に押し込むことができる。切削液を、穿孔プロセスによって生じる切りくずと一緒に、穿孔ヘッドを通り、筒の中央を通って排出することができる。
【０００３】
ＳＴＳは、切削液を１平方インチ当たり１０００ポンド（約６８９．４キロパスカル）またはそれ以上にもなる圧力で供給するための切削液送出システムを必要とする。圧力ヘッドが、切削液を筒と穴の壁面との間に導入する。空洞内の圧力を保つために、圧力ヘッドが、水を漏らさぬシールをもたらすために、穿孔された部位に密着することができる。１つのシールの実施の形態においては、穿孔された部位が、圧力ヘッドを密着させるために、穿孔された穴の周囲に平坦な領域を有することができる。
【０００４】
複筒システム、即ち、ＤＴＳ穿孔システム（Ｄｏｕｂｌｅ  Ｔｕｂｅ  ｄｒｉｌｌｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）は、イジェクタシステムとしても知られるが、単筒システムと同様の原理にもとづいている。どちらのシステムも、円筒形の本体設計を利用することができ、内側を通って切削液および切りくずを排出することができる。ＤＴＳシステムは、使用される切削液を、より低い圧力および少ない量にすることができる。
【０００５】
ＤＴＳ穿孔システムは、穿孔ヘッド、外側筒、内側筒、および回転または非回転の機械接続を備えることができる。穿孔ヘッドを、外側筒へとねじ込むことができ、内側筒が、穿孔ヘッドを貫く１つ以上の穴に連絡する。内側筒および外側筒の両者は、工作機械コネクタによって保持される。切削液が、工作機械コネクタを通り、外側筒と内側筒との間を案内される。切削液の一部が、内側筒の壁に作られたベンチュリスロットを通って、内側筒へと内側に向けられる。残りの切削液は、工具の冷却および潤滑のために刃先へと進む。ベンチュリスロットによって方向を変えた切削液が、内側筒に低圧の領域を生じさせ、刃先から切削液および切りくずを穿孔ヘッドを通って内側筒へと吸い込む。この真空のような現象によって、切削液の圧力および量を、最大で５０％以上も削減することができる。特定のＤＴＳシステムの実施の形態は、直径が約０．７５インチ（約１９ミリメートル）以上の穴について使用可能である。
【０００６】
ＳＴＳおよびＤＴＳ穿孔システムの穿孔ヘッドは、ねじ山および切りくず排出用の導入穴が設けられた工具本体と、１つ以上の刃先と、１つ以上の摩耗パッドとを備えることができる。従来技術の刃先は、硬化鋼の刃先または複数のインサートを備えている。従来技術の穿孔ヘッドは、交換または研ぎ直しが困難な刃先を含んでおり、刃先が摩耗した後で廃棄される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＳＴＳおよびＤＴＳ穿孔システムにおいて、従来技術のこれらの欠点および他の欠点を克服する必要が、依然として存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
内径とねじ山とを有している筒状の軸部のための本発明の実施例による穿孔ヘッドが開示され、第１の端部を通って出るダクトを有している軸状の本体を備えている。第１の端部に隣接して位置し、軸部のねじ山に一致しているねじ山が、ダクトを軸部の内径に整列させる。ボアが、本体の外表面からダクトまで設けられ、軸方向に延びる２つのほぼ平行かつ互いにずらされた表面が、第２の端部に隣接している。インサートが、ずらされた表面の間に取り付けられる。インサートは、ずらされた表面の一方に少なくとも部分的に接する第１の面およびずらされた表面の他方に少なくとも部分的に接する第２の面、第１の面、第２の面、または両方に隣接して位置する１つ以上の刃先、ならびに１つ以上の刃先に隣接して位置する切削リップを備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本明細書に開示の穿孔ヘッドの分解斜視図である。
【図２】図１の穿孔ヘッドの側面図である。
【図３】図１の穿孔ヘッドの斜視図である。
【図４】炭化物被覆を備えている図１の穿孔ヘッドの斜視図である。
【図５】炭化物の摩耗パッドを備えている図１の穿孔ヘッドの斜視図である。
【図６】本明細書の開示の穿孔ヘッドの別の実施の形態の斜視図である。
【図７】本明細書の開示の穿孔ヘッドのさらに別の実施の形態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
ここで図１〜７を参照し、本発明による穿孔システムの実施例を説明する。図１〜５に、穿孔ヘッド１０を有する穿孔システムの実施例が示されており、穿孔ヘッド１０は、イジェクタホルダ本体１２および少なくとも１つの切削用インサート１４を備えることができる。切削用インサート１４は、例えば、これに限られるわけではないが、鍬状インサートであってよい。任意の適切な切削用インサート１４を、イジェクタホルダ本体１２において使用することができる。動作時、イジェクタホルダ本体１２および切削用インサート１４は、穿孔される穴の中心線を通る回転軸を中心にして回転する。
【００１１】
図１に示されるように、切削用インサート１４は、第１の面１５、第２の面１６、第１の側面１７、および第２の側面１８を有しているほぼ平坦な多角形形状を有する鍬状インサートであってよい。切削用インサートは、第１および第２の面１５、１６を貫く１つ以上の取り付け穴１９を備えることができる。切削用インサートは、自動調心端２０、刃先２２、切削リップ２４、ウェブ刃先２３、切削ウェブ２６、および随意による１つ以上の切りくずブレーカ２８をさらに備えることができる。
【００１２】
切削用インサート１４は、刃先２２を備えることができる。刃先２２を、インサートが回転するときの前縁に配置することができる。切削用インサート１４は、自動調心端２０を通過する回転の軸に関して、ほぼ対称な形状であってよい。この実施の形態においては、インサートが、インサートの両側に刃先２２を有することができる。刃先２２を、おおまかには、第１の面１５に隣接して自動調心端２０の周囲のウェブ刃先２３から第１の側面１７に向かって延ばすことができ、第２の面１６に隣接して自動調心端２０から第２の側面１８に向かって延ばすことができ、あるいはこの両方であってよい。任意の数の刃先を、所望の穴の直径を形成するために設けることができる。
【００１３】
少なくとも１つの切削リップ２４を、１つ以上の刃先２２に隣接して配置することができる。切削リップ２４は、イジェクタホルダ本体１２を通って排出されるようにカールした金属の切りくずを生成できる形状を備えることができる。切りくずのサイズおよび形状を、切削リップ２４の位置、サイズ、および構成を変えることによって制御することができる。
【００１４】
少なくとも１つの切削ウェブ２６を、自動調心端２０に隣接して配置することができ、切削ウェブ２６は、１つ以上のウェブ刃先２３を備えることができる。切削ウェブ２６は、切削用インサート１４の先端に位置する材料をせん断して、御しやすい切りくずを形成することを、可能にすることができる。いくつかの従来技術の穿孔システムは、ドリルの先端の中央の角速度が小さいがゆえに、穿孔される穴の中心において材料を機械的に切削（切りくずの形成）することがなく、代わりに材料を押し出す。切削ウェブ２６は、切削ウェブ２６のせん断の能力ゆえに、ドリルの先端における切りくずの形成を可能にし、押し出しを少なくすることができる。さらに、切削ウェブ２６は、ドリルの切削用インサート１４が穴を中心に合わせて出発させ、穴の直線性を保つことを可能にする。
【００１５】
１つ以上の切りくずブレーカ２８を、随意により、切りくずの幅を抑えるために切削用インサート１４に設けることができる。切りくずの幅を抑えることで、切りくずをイジェクタホルダ本体１２の中央を通って排出することが、さらに可能になる。例えば鋳鉄または炭素繊維の切削における使用など、いくつかの用途においては、切りくずブレーカは不要かもしれない。
【００１６】
イジェクタホルダ本体１２は、第１の端部、すなわち軸部端３６と、第２の端部、すなわちインサート端３４とを有するおおむね筒状の形状を備えることができる。イジェクタホルダ本体１２の少なくとも一部を貫く排出チャネル、すなわちダクト３８が、切りくずおよび切削液をイジェクタホルダ本体１２を通って軸部、すなわちチューブへと渡すために、軸部端３６から出ることができる。軸部端３６を、ボーリング軸部、すなわちチューブ（図示されていない）へと取り付けられるように構成することができる。チューブは、穿孔ヘッドを取り付けるための内径およびねじ山を有することができる。イジェクタホルダ本体１２は、軸部のねじ山に一致し、ダクト３８を軸部（すなわち、チューブ）の内径に整列させるねじ山４０を、第１の端部（すなわち、軸部端３６）に隣接して備えることができる。ダクト３８は、ダクトおよびチューブが整列させられるとき、必ずしもチューブの内径と同じ直径である必要はない。
【００１７】
ねじ山４０は、多条の固定ねじであってよい。あるいは、ねじ山４０は、一条ねじであってよい。
チューブ支持面４２を、チューブおよびイジェクタホルダ本体１２の交点に隣接して、イジェクタホルダ本体１２に設けることができる。チューブ支持面４２は、チューブの内径にはまり込むことができ、チューブの内表面に隣接して納まることができる。チューブ支持面４２を、イジェクタホルダ本体１２をチューブに整列させるために使用することができる。チューブ支持面を、チューブの内表面にぴったりと一致するように精密に研磨することができる。ぴったりとした公差でのはまり合いにより、イジェクタ穿孔システムにつきものの軸の振れの最大差（ｔｏｔａｌ  ｉｎｄｉｃａｔｏｒ  ｒｕｎ−ｏｕｔ）を小さくし、穴の直線性を高めることができる。
【００１８】
ねじ山４０、またはチューブ支持面４２、あるいはこれらの組み合わせを、チューブとイジェクタホルダ本体１２との間の結合部を実質的に密封するように設計することができる。例えば、これらに限られるわけではないが、１つ以上のＯリング、ガスケット、シールテープ、コーキング材料、接着剤、または他のシール材料など、他の密封装置または方法を利用することができる。
【００１９】
ボーリング軸部、すなわちチューブに、イジェクタホルダ本体１２のねじ山４０に一致する内面のねじ山を設けることができる。このチューブの雌ねじは、動作時に穿孔システムが回転させられるときにねじ山４０をチューブへとさらにきつく引き込む固定ねじであってよい。
【００２０】
あるいは、イジェクタホルダ本体１２を、例えば、これらに限られるわけではないが１つ以上のキー溝、締め具、フランジ、ねじ、または他の固定具など、他の取り付け具によってボーリング軸部、すなわちチューブへと取り付けることができる。
【００２１】
インサート端３４を、切削用インサート１４を取り付けるように構成することができる。インサート端３４を、第２の端部に隣接した軸方向に延びる２つのほぼ平行な面３０、３２を備えて構成することができる。面３０、３２は、互いにずらされている。面３０、３２を、インサート１４の厚さに等しい距離だけずらすことができる。さらに、面３０、３２を、インサート１４を本体１２へと固定するためのすき間をもたらすために、長手方向にもずらすことができる。切削用インサート１４を、ずらされた一方の面３０に第１の面１５を少なくとも部分的に接触させ、ずらされた他方の面３２に第２の面１６を少なくとも部分的に接触させて、切削用インサート１４の取り付け穴１９を貫く１つ以上のねじ４３によって、インサート端３４へと取り付けることができる。
【００２２】
イジェクタホルダ本体１２が、支持領域４４を備えることができる。支持領域４４は、イジェクタホルダ本体１２の１つ以上の外表面を含むことができる。支持領域４４は、動作時に支持領域４４を保護するためのクロムの層を有することができる。支持領域４４の外径は、ドリルの直径よりもわずかに小さくてよい。クロムの層は、低い回転速度および温度において支持領域４４を保護することができる。
【００２３】
図４および５に示されるように、支持領域４４は、本体の外表面の少なくとも一部分に被覆４６を備えることができる。被覆４６は、本体の外径に位置する表面上の炭化物材料の薄い層を含むことができる。被覆４６の外径は、ドリルの直径よりもわずかに小さくてよい。被覆４６は、より高い回転速度および温度において支持領域４４を保護することができる。図５の実施例では、代案の実施の形態として、複数の炭化物摩耗パッド４６’が設けられている。摩耗パッド４６’を、所定の位置にろう付けすることができ、あるいは他のやり方で適切に固定することができる。被覆４６または摩耗パッド４６’の厚さを、用途に適するように増やすことができる。被覆４６または摩耗パッド４６’を、炭化チタニウム、炭化タングステンなどの炭化物材料、アルミ青銅、高速度鋼、硬質クロム、または他の適切な摩耗材料で形成することができる。
【００２４】
図３の実施例に示されるとおり、インサートに向かって流体を案内することができるチャネル４８を、イジェクタホルダ本体１２の外表面に沿って配置することができる。図３に示されるとおり、チャネル４８によって、切削液をイジェクタホルダ本体１２の外周に沿って切削用インサート１４へと流すことができる。チャネル４８は、イジェクタホルダ本体１２を貫く軸にほぼ平行であってよい。チャネル４８は、穿孔ヘッドの回転軸にほぼ平行であってよい。あるいは、チャネル４８を、斜めの向き、螺旋状の向き、弓形の向き、または切削液をインサートに向かって案内することができる他の任意の向きに向けてもよい。穿孔システムを通過する切削液は、切削領域においてせん断される材料を冷却して、管理可能な切りくずの形成を促進するための冷却剤として機能することができる。また、切削液は、切削領域からの切りくずを洗い流し、穿孔された穴から切りくずを排出する。ホルダ本体１２に沿って軸方向に配置された冷却剤チャネルは、冷却剤を冷却剤チューブから前方へと、ホルダ本体１２の外周に沿って流し、インサート１４の切削領域へと案内することを可能にする。冷却液が、切削領域においてせん断されている材料を冷やすとともに、形成される切りくずを切削領域から後述される排出用の横穴およびチャネルへと移動させ、冷却剤チューブを通って工作機械の外部へと移動させる方向の冷却剤の流れをもたらす。
【００２５】
イジェクタホルダ本体１２は、１つ以上の凹部５２から排出チャネル（すなわち、ダクト３８）へと通過する１つ以上の横穴、またはボア５０をさらに備えている。凹部５２は、切削用インサート１４からボア５０までの切りくずおよび切削液の通路を提供している。逃げ領域５４を、切りくずおよび切削液をボアへと案内し、凹部５２における切りくずの集積を減らすために、ボア５０に隣接して設けることができる。
【００２６】
一実施例においては、排出用の横穴５０が、ホルダ本体１２の中心軸にほぼ垂直に、両方の凹部５２を通過している。代案として、ボア５０は、イジェクタホルダ本体１２の軸に対して斜めに、イジェクタホルダ本体１２を通過することができる。ボア５０によって、切りくずおよび切削液を切削領域から洗い流し、ダクト３８に進入させることができる。
【００２７】
ダクト３８は、軸部端３６とボア５０との間をイジェクタホルダ本体１２を貫いて延びることができる。切削領域から排出される切りくずを、凹部５２に沿い、穴５０を通過して、ダクト３８へと洗い流すことができる。穿孔される穴からの切りくずおよび切削液が、ダクト３８を通ってボーリング軸部（または、チューブ）へと洗い流される。ここから、切削液および切りくずは、チューブを通って工作機械の外へと流れる。
【００２８】
動作時、刃先２２が予想される寿命に近づいたとき、切削用インサート１４を、ねじ４３を取り除き、インサートを取り外すことによって、イジェクタホルダ本体１２から取り外すことができる。新たな切削用インサート１４を取り付け、穿孔プロセスを続けることができる。
【００２９】
穿孔ヘッド１０を、単筒システムまたは複筒システムにおいて使用することができる。本明細書に開示の穿孔ヘッド１０は、既存の穿孔システムに対して利点を有している。第１に、基材、コーティング、および形状の選択肢が、この工具１０が、従来技術のドリルが役に立たない用途において機能することを可能にできる。切削用インサート１４の基材の材料を、さまざまな種類の用途に対応するように変更することができる。また、さまざまなコーティングを、インサート１４に組み合わせて使用することが可能であろう。例えば、ダイアモンド薄膜コーティングを、側面摩耗の成長を最小限にするために、インサート１４の切削面および逃げ面に使用することができる。そのような種類の薄膜の例として、この業界において周知である炭素蒸着（ＣＶＤ）多結晶ダイアモンド薄膜が挙げられる。ダイアモンド薄膜コーティングは、例えば非金属の研削材料を切削する場合に、きわめて有用である。チッ化チタニウムアルミニウムなど、他のコーティング材料も使用可能である。インサート１４を、公知の適切な方法によって、工具１０の特定の用途にもとづく所望のコーティングでコートすることができる。また、インサート１４を使用することで、さまざまな用途に合わせた切削形状を形成することができ、切削形状をさまざまに変更することで、種々の用途または材料に合わせて切削性能を向上させることが可能である。例えば、種々の切削形状として、これらに限られるわけではないが、正のすくい角を有する切削リップの形状、正のすくい角を有する切削ウェブ、自動調心端を有するインサート１４、および／または刃先に関連した所望の切りくずブレーカの構成の提供を挙げることができる。正の切削リップの形状は、所定のリップ位置、サイズ、および構成からもたらされる切りくずの小さなサイズとともに、工具を通って容易に排出されるきつくカールした切りくずを生み出す。リップの構成について、例えば切りくず形成の進歩を促進するために、多数の改良を行うことが可能である。正の切削ウェブ形状を使用することで、インサート１４の先端の材料をせん断して、より管理された切りくずの形成を可能にでき、穿孔される穴の中心における材料の押し出しの作用（ドリルの先端の中心において、速度差が小さいことに起因する）を最小限にすることができる。このように、ウェブの形状を、ウェブ刃先のせん断能力およびより自由になる切削ドリルの中央部ゆえに、ドリルの先端のこの位置における切りくずの形成をはるかに機械的なものにでき、結果として押し出しが少なくなるように、構成することができる。これは、穿孔される穴が、中心から出発して、優れた直線性を全体にわたって維持するという利点も提供する。自動調心端の形状を、調心能力を改善するインサート１４の先端の逃げの造作の組み合わせによってもたらすことができる。調心能力を改善することで、穿孔の安定性および穴全体の直線性を改善することができる。切りくずブレーカを追加することで、発生する切りくずの幅を抑えて、後述のようにホルダ本体の中央を通って排出することができる整形可能な切りくずの生成を助けることができる。
【００３０】
本明細書に開示の穿孔ヘッド１０による第２の利点は、穴１つ当たりのコストの削減である。これは、いくつかの異なるやり方で実現できる。従来技術におけるろう付けによる穿孔ヘッドは、１部品の設計である。工具の摩耗または損傷時に、穿孔ヘッド全体を交換しなければならない。これは、とくには穴の直径が大きくなるにつれ、コスト高である。本明細書に開示の穿孔ヘッド１０によれば、作業者は、摩耗または破損した切削用インサート１４を交換することができる。このように、穿孔ヘッド１０が、摩耗した刃先を迅速かつ効率的に交換する能力を提供する。イジェクタホルダ本体１２のコストを、多数回の切削用インサート１４の交換にわたって償却することができ、全体としての工具のコストが削減される。
【００３１】
さらに、穴１つ当たりのコストを、進入速度の向上にもとづいて計算することができる。本明細書に開示の穿孔ヘッド１０は、２つの有効な刃先を含むことができる。この設計は、刃先が１つだけである従来技術に対して、大きな性能上の利点を提供することができる。本明細書に開示の穿孔ヘッド１０は、２つの有効な刃先によって、刃先が１つだけである同等の設計の送り速度を、２倍にすることができる。この進入速度の向上は、切削の時間を短縮し、作業時間を解放する。本発明の実施例による構成は、種々の利点を提供し、従来のシステムにつきものの問題を克服する。例えば、この構成によれば、大きな力が形成された穴の側面に加えられることがないため、穴に隣接する材料の加工硬化が生じない。このシステムにおいては、２つの有効な刃先が存在するため、従来のＳＴＳシステムのように自分自身に支えられて切削することがなく、摩耗パッドが過剰な力で穴に押し付けられることがない。切削の形状が、システムによって加えられる半径方向の荷重が最小限であり、被加工材料の脆化が生じないよう、熱の発生も最小限になるような挟み角をもたらす。
【００３２】
本発明の別の実施例が、図６に示されており、イジェクタホルダ本体１１２が、第１の端部、すなわち軸部端１３６と、先の実施例と同様にインサート２１４を有している第２の端部、すなわちインサート端とを有しているやはりおおむね筒状の形状を備えることができる。ホルダ本体１１２は、ここでもやはり、切りくずおよび切削液をイジェクタホルダ本体１１２を通って軸部、またはチューブへと通すために、イジェクタホルダ本体１１２の少なくとも一部分を貫いて軸部端から出ることができる排出チャネル、すなわちダクトを有することができる。軸部端１３６を、ボーリング軸部またはチューブ（図示されていない）へと取り付けられるように構成することができる。チューブが、穿孔ヘッドを取り付けるための内径および雌ねじ１４０を有することができる。イジェクタホルダ本体１１２は、軸部のねじ山に一致し、ダクト１３８を軸部（すなわち、チューブ）の内径に整列させるねじ山１４０を、第１の端部（すなわち、軸部端１３６）に隣接して備えることができる。ダクト３８は、ダクトおよびチューブが整列させられるとき、必ずしもチューブの内径と同じ直径である必要はない。ねじ山１４０は、多条の固定ねじであってよい。あるいは、ねじ山１４０は、一条ねじであってよい。
【００３３】
さらなる実施例が、図７に示されており、イジェクタホルダ本体２１２が、やはり第１の端部、すなわち軸部端と、第２の端部、すなわちインサート端とを有しているおおむね筒状の形状を備えている。ここでもやはり、排出チャネル、すなわちダクトが、切りくずおよび切削液をイジェクタホルダ本体２１２を通って軸部、またはチューブへと通すために、イジェクタホルダ本体２１２の少なくとも一部分を貫いて設けられ、軸部端から出ている。軸部端を、ボーリング軸部、または冷却剤チューブ（図示されていない）へと取り付けられるように構成することができる。チューブが、穿孔ヘッドを取り付けるための内径およびねじ山を有することができる。イジェクタホルダ本体２１２が、先の実施例と同様に、軸部のねじ山に一致し、ダクトを軸部（すなわち、チューブ）の内径に整列させるねじ山２４０を、第１の端部（すなわち、軸部端）に隣接して備えることができる。ねじ山２４０は、多条の固定ねじであってよく、あるいは一条ねじであってよい。チューブ支持面２４２を、チューブ（すなわち、軸部）およびイジェクタホルダ本体２１２の交点に隣接して、イジェクタホルダ本体２１２に設けることができる。チューブ支持面２４２は、チューブの内径にはまり込むことができ、チューブの内表面に隣接して納まることができる。チューブ支持面２４２を、イジェクタホルダ本体２１２を冷却剤チューブに整列させるために使用することができる。チューブ支持面を、チューブの内表面にぴったりと一致するように精密に研磨することができる。ぴったりとした公差でのはまり合いにより、イジェクタ穿孔システムにつきものの軸の振れの最大差を小さくし、穴の直線性を改善することができる。ボーリング軸部、すなわちチューブに、イジェクタホルダ本体２１２のねじ山２４０に一致する内面のねじ山を設けることができる。このチューブの雌ねじは、動作時に穿孔システムが回転させられるときにねじ山２４０をチューブへとさらにきつく引き込み、ホルダ本体１２を冷却剤チューブにしっかりと取り付ける多条の固定ねじであってよい。
【００３４】
イジェクタホルダ本体２１２は、支持領域２４４を備えることができる。支持領域２４４は、イジェクタホルダ本体２１２の１つ以上の外表面を含むことができる。支持領域２４４は、動作時に支持領域２４４を保護するためのクロムまたは他の摩耗材料の層を有することができる。クロムまたは他の摩耗材料は、ドリルを案内するときのホルダの外径の保護を助けるように機能する。支持領域２４４の外径は、ドリルの直径よりもわずかに小さくてよい。クロムの層は、より低い回転速度および温度において支持領域２４４を保護することができる。より高速の動作においては、炭化物被覆材料を、支持面２４４に組み合わせて使用することができる。さらに、炭化物の摩耗片２４６を、イジェクタホルダ本体２１２を保護するために使用することができる。炭化物の摩耗片２４６を、支持領域２４４に組み合わせて設けることができる。摩耗片２４６は、本体の外表面の少なくとも一部分に設けられ、本体の外径に位置する表面上の炭化物材料の細い帯を含むことができる。帯２４６の外径は、ドリルの直径よりもわずかに小さくてよい。摩耗片２４６は、より高い回転速度および温度において支持領域２４４を保護することができる。摩耗片２４６を、所定の位置にろう付けすることができ、あるいは他のやり方でホルダ本体２１２へと適切に固定することができる。あるいは、摩耗片２４６を、ホルダ本体２１２にボルトで固定でき、あるいは他の適切な方法でホルダ本体２１２へと適切に接続することができる。摩耗片２４６を、炭化物のビーズを使用して生成することができるが、他の適切な手法も考えられる。摩耗片２４６の厚さを、用途に合わせて適切に増加／減少させることができる。摩耗片２４６を、炭化チタニウム、炭化タングステンなどの炭化物材料、アルミ青銅、高速度鋼、硬質クロム、または他の適切な摩耗材料で形成することができる。インサート２１４に向かって流体を案内することができるチャネル２４８を、イジェクタホルダ本体２１２の外表面に沿って配置することができる。チャネル２４８によって、切削液をイジェクタホルダ本体２１２の外周に沿って切削用インサート２１４に向かって流すことができる。
【００３５】
本発明を、以上の図面および説明において詳細に図示および説明したが、それらは例示として考えられるべきものであって、本発明を限定する性格のものではない。本発明の実例となる実施の形態が図示および説明されているにすぎず、以下の特許請求の範囲に記載される本発明の技術的思想に包含されるすべての変更および変形について、保護が望まれていることを理解されたい。本発明のさらなる特徴が、本明細書を検討することによって、当業者にとって明らかになるであろう。本発明の技術的思想および技術的範囲から離れることなく、変更が可能である。
【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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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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