(57)【要約】【課題】  被覆された切削先端と冷却剤穴とを有する改良された回転切削工具及び製作方法を提供する。【解決手段】  切削工具が長手方向中心軸線を中心に回転されるときにワークピースに穴切削作業を行うための切削工具。切削工具は、ワークピースに係合するように構成された第１の端部と、工作機械に取り付けられるように構成された第２の反対側端部とを有するほぼ円筒状の本体、ほぼ円筒状の本体の第１の端部に形成された溝であって、長手方向軸線に対してほぼ横方向に配置される溝、及びろう付け工程によって溝に配置されて結合されたニブ部を含む。【選択図】図４
2012250343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削工具が長手方向中心軸線を中心に回転されるときにワークピースに穴切削作業を行うための切削工具であって、
前記ワークピースに係合するように構成された第１の端部と、工作機械に取り付けられるように構成された第２の反対側端部とを有するほぼ円筒状の本体と、
前記ほぼ円筒状の本体の前記第１の端部に形成された溝であって、前記長手方向軸線に対してほぼ横方向に配置される溝と、
ろう付け工程によって前記溝に配置されて結合されたニブ部と、
を備える切削工具。
【請求項２】
前記ほぼ円筒状の本体が、前記ほぼ円筒状の本体内に形成された複数の冷却剤通路を備え、前記複数の冷却剤通路の各冷却剤通路が、前記溝に隣接する前記ほぼ円筒状の本体の前記第１の端部に形成された第１の開口部から、前記ほぼ円筒状の本体の前記第２の端部に形成された第２の開口部まで延びる請求項１に記載の回転切削工具。
【請求項３】
前記ニブが、第１の材料から形成されたベース部と、前記第１の材料に堆積された第２の材料から形成された被覆部とを備える請求項１に記載の回転切削工具。
【請求項４】
前記第１の材料が炭化物材料を含み、前記第２の材料がＰＣＤ材料を含む請求項３に記載の回転切削工具。
【請求項５】
前記第２の材料が、前記第２の材料に形成された複数の切削エッジを備える請求項４に記載の回転切削工具。
【請求項６】
切削工具を形成する方法であって、
第１の材料から形成されたベース部と、前記第１の材料に堆積された第２の材料から形成された被覆部とを備えるニブを設けるステップと、
ほぼ円筒状のロッド部材の第１の端部に形成された溝内に前記ニブをろう付けして、切削工具アセンブリを形成するステップであって、前記ほぼ円筒状のロッド部材が、前記ほぼ円筒状のロッド部材内に形成された複数の冷却剤通路を有し、前記複数の冷却剤通路の各冷却剤通路が、前記第１の端部の反対側の前記ほぼ円筒状の本体の第２の端部に形成された第２の開口部から、前記溝に隣接する前記ほぼ円筒状の本体の前記第１の端部に形成された第１の開口部まで延びるステップと、
を含む方法。
【請求項７】
複数のフルートを前記切削工具アセンブリに形成するステップと、
前記ニブ及び前記ほぼ円筒状の本体の前記第１の端部の一部から切削先端を形成するステップと、
をさらに含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
切削先端を形成するステップが、複数の切削エッジを前記第２の材料に形成するステップを含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
複数の切削エッジを形成するステップが、複数の切削エッジを前記第２の材料に研削するステップを含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の材料がＰＣＤ材料を含む請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、回転切削工具に関し、より詳しくは、多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）等の二次材料で被覆された切削先端を有するドリル等の切削工具に関する。本発明は、さらに、このような切削工具を形成するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）ドリルは、歴史的に、直線状フルート付きのファセット先端ドリルとして形成されてきた。さらに最近、中実の炭化物ドリルと同様のヘリカルフルート及びより複雑な先端形状を有する筋付きのＰＣＤドリルが形成されている。高度に設計されたこのようなＰＣＤドリルの主要な用途の１つは、炭素繊維で強化されたポリマー（ＣＦＲＰ）チタン複合物等の複合材料を穿孔するためである。
【０００３】
チタンの穿孔は、穿孔中に発生される熱を制御するために、ドリル内の優れた冷却剤の流れを必要とする。筋付きのＰＣＤドリルは、通常、ＰＣＤの先端部及びロッドとして製作され、これらはその後に共にろう付けされ、先端に形成される貫通冷却剤穴を含むことが好ましい。典型的に、このような冷却剤穴は、先端部がロッドにろう付けされた後に行われるＥＤＭ工程（放電加工）によってＰＣＤの先端部に形成される。このようなＥＤＭ工程は、典型的に、必要なセットアップ時間及び加工時間の故に非常に高価である。さらに、公知の筋付きのＰＣＤドリルは、通常、ＥＤＭによって先端部に形成された冷却剤穴にあるものを送るドリルのコアを貫通する中央冷却剤穴を利用する。このような中央冷却剤穴の存在は、一般に、ドリルの強度、したがって耐久性を低下させ、チタン材料を穿孔するために使用されるドリルに関して重要な問題である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、ＣＦＲＰチタン及び他の同様の材料を穿孔するために使用される切削工具には改良の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
従来技術のこのような欠点は、改良された回転切削工具と、このような切削工具を製造する方法とに向けられる本発明の実施形態によって対処される。
【０００６】
本発明の一態様として、切削工具が長手方向中心軸線を中心に回転されるときにワークピースに穴切削作業を行うための切削工具が提供される。切削工具は、ワークピースに係合するように構成された第１の端部と、工作機械に取り付けられるように構成された第２の反対側端部とを有するほぼ円筒状の本体、ほぼ円筒状の本体の第１の端部に形成された溝であって、長手方向軸線に対してほぼ横方向に配置された溝、及びろう付け工程によって溝に配置されて結合されたニブ（ｎｉｂ）部を備える。
【０００７】
ほぼ円筒状の本体は、そこにされた複数の冷却剤通路を備えることが可能であり、複数の冷却剤通路の各冷却剤通路は、溝に隣接するほぼ円筒状の本体の第１の端部に形成された第１の開口部から、ほぼ円筒状の本体の第２の端部に形成された第２の開口部まで延びる。
【０００８】
ニブは、第１の材料から形成されたベース部と、第１の材料に堆積された第２の材料から形成された被覆部とを備え得る。
【０００９】
第１の材料は炭化物材料を含むことが可能であり、第２の材料はＰＣＤ材料を含むことが可能である。
【００１０】
第２の材料は、そこに形成された複数の切削エッジを備え得る。
【００１１】
本発明の他の態様として、切削工具を形成する方法が提供される。本方法は、第１の材料から形成されたベース部と、第１の材料に堆積された第２の材料から形成された被覆部とを備えるニブを設けるステップを含む。切削工具アセンブリを形成するために、ニブが、ほぼ円筒状のロッド部材の第１の端部に形成された溝内にろう付けされる。ほぼ円筒状のロッド部材は、そこに形成された複数の冷却剤通路を含み、複数の冷却剤通路の各冷却剤通路は、第１の端部の反対側のほぼ円筒状の本体の第２の端部に形成された第２の開口部から、溝に隣接するほぼ円筒状の本体の第１の端部に形成された第１の開口部まで延びる。
【００１２】
本方法は、さらに、複数のフルートを切削工具アセンブリに形成するステップと、ニブ及びほぼ円筒状の本体の第１の端部の一部から切削先端を形成するステップとを含み得る。切削先端を形成するステップは、複数の切削エッジを第２の材料に形成するステップを含むことが可能である。複数の切削エッジを形成するステップは、複数の切削エッジを第２の材料に研削するステップを含み得る。第２の材料はＰＣＤ材料を含むことが可能である。
【００１３】
本発明の完全な理解は、添付図面を参照して読んだときに好ましい実施形態の以下の説明から得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一例の実施形態による切削工具の側面立面図である。
【図２】図１の切削工具の部分の等角図である。
【図３】図１の切削工具の部分の詳細な立面図である。
【図４】図１の切削工具の分解側面立面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
例えば、左側、右側、前部、後部、頂部、底部及びそれらの派生語等の、本明細書で使用される、方向を示す用語は、図面に示した要素の向きに関連し、本明細書に明確に示されない限り特許請求の範囲を限定しない。全ての図面において、同一の部分には同一の参照番号が付される。
【００１６】
本明細書で使用されるとき、「数」という用語は、ゼロでない量（すなわち、１つ又は１つよりも大きな任意の量）を指すために使用する。
【００１７】
本明細書で使用されるとき、「周囲」という用語は、特定の識別点のほぼ近傍又はそこの（すなわち近接した）位置を指すために使用する。
【００１８】
図１〜図４は、切削工具１０が長手方向中心軸線１２を中心に回転されるときにワークピース（図示せず）に切削作業を行うための本発明の非限定的な実施形態による一例の切削工具１０の様々な図を示している。本明細書に記載される例示的な実施形態ではドリルとして示されているが、本明細書に記載される概念は、例えば、限定なしにミル、リーマ、又はろう付け先端を使用する他の回転切削工具等の他の切削工具に適用可能であることを認識されたい。
【００１９】
切削工具１０は第１の端部１４と第２の反対側端部１６とを含む。切削工具１０は、さらに、切削工具１０を工作機械のチャック機構（図示せず）に取り付けるための第２の端部１６に又はその周囲に配置された取付部１８と、ワークピース（図示せず）に係合して切削するため第１の端部１４にほぼ配置された切削先端２０と、取付部１８と切削先端２０との間に配置されたほぼ円筒状の形状の本体部２２とを含む。好ましくは、本体部２２は炭化物材料又は他の適切な硬化材料から形成される。
【００２０】
切削工具１０は、さらに、複数のフルート２６（図示した実施例では２つ）、並びにほぼ円筒状の本体２２に画定された複数の冷却剤通路２８を含む。図示した実施形態に示されているように、複数のフルート２６及び冷却剤通路２８は、長手方向中心軸線１２を中心に螺旋状の向きにされることが好ましい。しかし、複数のフルート２６及び冷却剤通路２８は、本発明の範囲から逸脱することなく様々な又は真っ直ぐな向きも有し得ることを認識されたい。選択された向きに関係なく、各冷却剤通路２８が、対応するフルート２６と並んでほぼ平行に延びることを容易に認識されたい。図１及び図４に示されているように、各冷却剤通路２８は、切削工具１０の第１の端部１４、したがって切削先端２０に形成された第１の開口部３０から、ほぼ円筒状の本体に沿って、切削工具１０の第２の端部１６に形成された第２の開口部３２まで延びる。
【００２１】
図４を参照すると、円筒状の本体２２は、複数の冷却剤通路２８の各々の第１の開口部３０に隣接する第１の端部１４に形成されかつ長手方向中心軸線１２に対してほぼ横方向の向きにされた溝４０を含む。溝４０は、その中にニブ４２を受容するように十分に寸法決め及び構成され、ニブ４２は、好ましくは、当分野で通常知られているようなろう付け工程によって円筒状の本体２２に堅固に結合される。図３の詳細図に示されているように、ニブ４２は、第１の材料から形成されたベース部４４と、第１の材料に堆積された第２の材料から形成された被覆部４６とを含む。複数の切削エッジ４８（図示した実施例では２つ）は第２の材料に形成される。好ましくは、ベース部４４は、ろう付け工程又は他の適切な工程によって円筒状本体に結合することができる炭化物材料又は他の適切な材料から形成される。被覆部４６は、ＰＣＤから形成されることが好ましいが、他の適切な材料から形成されてもよい。
【００２２】
上記の説明から、当業者は、本発明による切削工具１０が形成され得る複数の方法があることを容易に認識するであろう。一例として、本発明による切削工具１０は、冷却剤通路２８、及び／又は冷却剤通路２８及びその中に形成されたフルート２６を有するほぼ円筒状の本体２２等のロッドを起点として形成され得る。溝４０は、このようなロッドに予備成形されるか、そこで研削されるか、又はＥＤＭによって作られ得る。次に、所望の硬化材料４６で予め被覆されたニブ４２は、次に適切な工程（例えば限定なしに、ろう付け）によって溝内に及びそこに結合される。最後に、仕上げられる所望の切削先端２０は、次に全ての切削エッジ４８が硬化材料４６によって形成されるように研削、ＥＤＭ、レーザ、又は他の適切な工程によって作られ、一方、冷却剤通路は硬化材料４６から切削先端の後部の円筒状の本体２２の材料を通って形成される。
【００２３】
本明細書に記載した非限定的で例示的な実施形態から、本発明が、ＥＤＭ工程を必要とすることなくドリルによって設けられた冷却剤穴と共に硬化ＰＣＤ（又は同様の材料）の切削エッジを有する切削先端を有するドリルを提供することを認識されたい。
【００２４】
本発明が公知のＰＣＤドリルに対して複数の他の利点を提供することも認識されたい。このような利点は、例えば、中央冷却剤穴（したがって、より強力なもの）を必要とせずに、ＰＣＤドリルを製造する際に既存の冷却剤穴のロッドを使用する能力を含むが、それに限定されない。
【００２５】
本発明の特定の実施形態について詳細に説明してきたが、当業者は、本明細書に示される詳細に対する様々な修正及び代替形態を本開示の全体の教示に鑑み発展させることができることを認識するであろう。したがって、開示した特定の構成は例示的であるにすぎず、添付の特許請求の範囲及びそれらの任意の及び全ての等価物の完全な範囲が付与されるべき本発明の範囲に関して限定的でないことが意図される。
【符号の説明】
【００２６】
１０  切削工具
１２  長手方向中心軸線
１４  第１の端部
１６  第２の端部
１８  取付部
２０  切削先端
２２  円筒状の本体
２６  フルート
２８  冷却剤通路
３０  第１の開口部
３２  第２の開口部
４０  溝
４２  ニブ
４４  ベース部
４６  被覆部
４８  切削エッジ
【図１】
2012250343.tif 000003
【図２】
2012250343.tif 000004
【図３】
2012250343.tif 000005
【図４】
2012250343.tif 000006