(57)【要約】【課題】本発明は、回転工具用のブランクを製造する方法及び装置、並びに回転工具用のブランク（２３）、ひいては、回転工具を製造する方法及び得られた回転工具（２４）に関する。【解決手段】押出し加工用のダイ（６）と、スリーブ（１０）と、一端でスリーブ（１０）を閉鎖する端部部材（１４）と、を備える。ダイ（６）を通る押出し加工は、切り屑排出溝（４）と任意の内部クーラント通路（３）を備える押出し材（２２）を連続的に成形し、押出し材（２２）はスリーブによって受け入れられる。押出し材（２２）は、スリーブの内部形状に対応する形状に形成された後、再加工されて、シャンク部が形成される。スリーブ（６）内に突出する端部部材（１４）の突出部（１５）は、ブランクに孔（５）を形成する。シャンク部が形成された後、端部部材（１４）が開放されて前に動き、ブランクを完成するために、押出し加工が連続して行われフルート部（２）を形成する。【選択図】図５Ｃ
2013111743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転工具のブランク（２３）を製造する方法において、
ブランク（２３）がシャンク部（１）とフルート部（２）とを備え、
前記方法が、
供給材料（２１）を提供する工程と、
ダイ（６）を通して供給材料（２１）を供給し、押出し材（２２）を押し出すことによってダイ（６）の内部フルート形成面（７）によって規定された切り屑排出溝（４）を形成する工程と、
押出し材（２２）をスリーブ（１０）の第１の端部（１２）に向かって押出し方向（Ｅ）で進め、スリーブ（１０）を該スリーブ（１０）の中に突出する突出部（１５）を有する端部部材（１４）によって閉じて、スリーブ（１０）を押出し材（２２）で満たし、スリーブ（１０）の内部シャンク形成面（１１）と端部部材（１４）とによって規定された形状を有するシャンク部（１）を形成する工程と、
ダイ（６）を通して供給材料（２１）を連続して供給しながら、シャンク部（１）が端部部材（１４）と共に押出し方向（Ｅ）に沿って動くように端部部材を開放し、フルート部を形成する工程と、
ブランクを形成するためにダイ（６）で押出し材（２２）を切断する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
個々の内部クーラント通路に対してダイに配置された一つのフィラメント（１６）を使用して、押出し材（２２）に一つ以上の内部クーラント通路（３）を形成する工程を、更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
押出し材が、ダイ（６）とスリーブ（１０）の横断方向の相対移動によって切断されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
端部部材（１４）を開放するとき、スリーブ（１０）の少なくとも一部分をシャンク部（１）から離れる方向に移動する工程を更に含むことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載のブランクを製造する工程と、ブランクを焼結する工程と、を含むことを特徴とする回転工具の製造方法。
【請求項６】
回転工具のブランク（２３）を製造する装置であって、
ブランク（２３）はシャンク部（１）とフルート部（２）とを備え、
前記装置は、
ダイ（６）の入口（８）と出口（９）との間で内部フルート形成面（７）を有する押出し加工用のダイ（６）と、
スリーブ（１０）の第１の端部（１２）と第２の端部（１３）との間で内部シャンク形成面（１１）を有するスリーブ（１０）と、
スリーブ（１０）を閉鎖する閉鎖位置と端部部材がスリーブ（１０）から分離する開放位置とを有する端部部材（１４）と、を備え、
ダイ（６）が、ダイ（６）の入口へ供給材料（２１）を供給するための供給手段に接続され、
スリーブ（１０）が、ダイ（６）の出口に対向する第１の端部を有するとダイ（６）に接続する共に、ダイ（６）の押出し方向（Ｅ）に整列し、
前記装置が閉鎖位置において端部部材を保持する装置において、
端部部材（１４）はスリーブ（１０）内に突出する突出部（１５）を有し、
スリーブ（１０）は端部部材（１４）によって閉鎖され、
端部部材は、閉鎖位置から開放されるとき、スリーブ（１０）から離れる押出し方向（Ｅ）に移動可能になるように配置されることを特徴とする装置。
【請求項７】
ダイ（６）に配置された一つ以上のフィラメント（１６）を更に備え、個々のフィラメントがダイ（６）によって成形された押出し材（２２）に内部クーラント通路（３）を形成するために配置されていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
個々のフィラメント（１６）は、押出し材（２２）がスリーブ（１０）を満たすとき、閉鎖位置で突出部（１５）と重なるよう配置され、
突出部（１５）は、該突出部（１５）の端部において、フィラメント（１６）を受け入れる少なくとも一つの構造（１７）を有することを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
ダイ（６）とスリーブ（１０）の少なくとも一方は、押出し方向（Ｅ）に垂直な横断方向で他方に対して相対的に移動可能であることを特徴とする請求項６〜８の何れか一項に記載の装置。
【請求項１０】
本体（１８）の一端から延びる少なくとも一つの縦溝（１９）を有する本体（１８）と、個々の縦溝（１９）に係合する少なくとも一つの移動可能なスリーブ部品（２０）と、更にを備え、
本体（１８）は、縦溝（１９）の端部がダイ（６）に対向し、押出し方向（Ｅ）と平行になるように配置され、
移動可能なスリーブ部品（２０）は、縦溝（１９）に配置され、本体（１８）から移動可能に離れ、移動可能なスリーブ部品（２０）が閉鎖位置にあるときに、縦溝（１９）の端部と移動可能なスリーブ部品（２０）とがスリーブ（１０）を形成し、移動可能なスリーブ部品（２０）が開放位置にあるときに、移動可能なスリーブ部品（２０）は本体（１８）から離れて動くことを特徴とする請求項６〜９の何れか一項に記載の装置。
【請求項１１】
移動可能なスリーブ部品（２０）は、閉鎖位置で端部部材を保持し、本体（１８）から離れるとき端部部材を開放することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
本体（１８）は、円柱状であり、回転軸（Ｒ）の周囲に並んで配置された複数の縦溝を有し、個々の縦溝はダイに対して一列に配置されていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の装置。
【請求項１３】
シャンク部（１）とフルート部（２）とを有する回転工具のブランク（２３）において、
ブランク（２３）は、該ブランク（２３）の縦方向の中心軸（Ｌ）と同軸のシャンク部（１）の中に延びる孔（５）を備えることを特徴とするブランク。
【請求項１４】
ブランク（２３）の縦方向の中心軸（Ｌ）に沿って少なくともフルート部（２）に延びる一つ以上の内部クーラント通路（３）を更に備え、内部クーラント通路が孔（５）に接続していることを特徴とするブランク。
【請求項１５】
内部クーラント通路（３）の全断面積が孔（５）の断面積よりも小さいことを特徴とする請求項１４に記載のブランク。
【請求項１６】
請求項１３〜１５の何れか一項に記載のブランクを焼結することによって作られたことを特徴とする回転工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転工具のブランクを製造する方法及び装置、並びに回転工具のブランクに関し、ひいては回転工具及び回転工具を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転工具は、切削工具の技術分野で使用される用語であり、ドリルや、エンドミルや、ねじ切りドリルなどの切り屑を生成する加工のための切削工具に関する用語である。切削インサートとは対照的に、通常の回転工具は、細長く、シャンク部と一つ以上の切れ刃を有する部分とが一体的に作られている。通常、後者の部分は、加工中に効率的に切り屑を排出するための切り屑排出溝を備えており、したがって、本明細書では、後者の部分をフルート部と言うことにする。回転工具は、一般に超硬合金又は高速度鋼で作られるが、セラミックスやサーメットで作ることもできる。
【０００３】
一般に、回転工具の製造は、粉体混合物を最終的製品形状に非常に近い形状を有するブランクにプレスし、最終的製品形状を得るために焼結し、研削することを含む粉末冶金技術によって実施される。通常の製造技術において、これは、ブランクが本質的に円柱状であり、基本的な幾何学形状、切り屑排出溝、切れ刃を形成するためにブランクを研削することが必要になることを意味する。この研削は、時間を消費すると共に費用が掛かるものであり、これを減らすことが望まれている。
【０００４】
多くの回転工具には内部クーラント通路が形成されている。これは、ワックスなどで作られたワイヤを円柱状のコア部材の周囲で捩ること、ブランクを形成するために型を満たし、プレスすること、最終的製品形状を得るために焼結し、研削することを含む静水圧プレス成形技術的によって実施される。一般に、この製造技術は、焼結前の段階において、プレス成形体の少なくとも幾つかの加工を必要とする。
【０００５】
射出成形や押出成形などの最近の製造技術は、最終的な製品形状により近い形状にブランクを作ることができる。
【０００６】
特許文献１は、最終製品形状に非常に近い形状を有する回転工具ブランクに向かって粉体混合物を押し出すことを含む、回転工具を製造する方法を開示する。この方法は、連続的にシャフト部、切り屑排出溝及び任意の内部クーラント通路を形成することができる。粉体混合物は、ダイの下流に配置されたフルート部を形成する構成部分の方に向かって、ダイを通して押し出され、押し出された粉体混合物で円柱状の外面が形成され、切り屑排出溝が円柱状の外面の第１の長手方向部分に沿って形成され、ブランクのフルート部分が規定される。フルート部の所望の長さが得られた際、フルートを形成する構成部分は、切り屑排出溝の形成を終えるために円柱状の外面から離れて配置され、押出し加工は、回転工具のシャフト部を規定する円柱状の外面を有する第２の部分が出来上がるまで続く。内部クーラント通路はダイに形成され、粉体混合物を回転することによって、内部クーラント通路が切り屑排出溝に沿うものとなる。しかしながら、フルート部の形成は内部クーラント通路を変形させることがある。クーラント通路のこのような変形は、成形された回転工具ブランクを廃棄させることがある。
【０００７】
特許文献２は、最初に切り屑排出溝を形成し、続いてシャンク部を形成する、異なるアプローチを説明する。これは、ダイを通して粉体混合物を押し出すことによって実施され、切り屑排出溝が形成される。クーラント通路は、ダイに配置されたフィラメントによって切り屑排出溝と同時に形成される。その後、押し出された粉体混合物は、ダイに接続する円筒状のスリーブに入り、最終的にはスリーブの自由端から出る。押出し加工が進むことで、粉体混合物がスリーブを満たし、予め成形された切り屑排出溝が満たされ、予め形成されたクーラント通路がスリーブ内の粉体混合物の変形のために変形する。スリーブ内の圧力が所定のレベルに達したとき、蓋が開き、変形した部分が、スリーブの壁に対する摩擦のため回転することなくスリーブから押し出される。スリーブ内における連続する回転しない進行のため、フィラメントは最終的にスリーブ内で直線になり、スリーブから出る変形した部分が切断される。押出し加工は、シャンク部の所定の長さが得られるまで続く。
【０００８】
最終的な製品形状に非常に近い形状を提供する場合、上記方法によるフルートの形成は粉体混合物の実質的な損失を生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第7101167号明細書
【特許文献２】米国特許第7296497号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の一つの目的は、回転工具の製造において材料の浪費を減らすことである。この目的は、回転工具用のブランク、及び独立請求項に規定されたそのブランクを製造する方法及び装置によって達成される。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による回転工具用のブランクは、シャンク部と、フルート部と、その縦軸と同軸でシャンク部に延びる孔と、を備える。ブランクは、更に、内部クーラント通路を備える。ブランクは、回転工具の形状に近い形状を有することが好ましい。従って、ここにおいては、ブランクに関する幾何学的構成をブランクから形成される回転工具に適用し、その逆も同様である。ブランクから回転工具を形成することは、少なくともブランクを焼結すること、及び任意の他の後処理、例えば、乾燥すること、加工すること、研削すること、研磨すること、コーティングすることなどを含む。回転工具は、切り屑を生成する加工としての金属切削に適用され、超硬合金や、高速度鋼や、サーメットやセラミックスなどの適切な材料で作られている。ブランクは、異なる材料組成を有することもでき、例えば、バインダーなどの追加の成分を含むこともでき、構造や層が焼結において変化してもよい。
【００１２】
孔は、少なくとも部分的にシャンク部に延び、好ましくはシャンク部の長さの半分よりも大きい長さで、好ましくはシャンク部の７５％よりも大きい長さで、シャンク部に沿って、ブランクの長手方向（縦方向）に延びる。
【００１３】
本発明の一実施形態において、孔はフルート部の切り屑排出溝と重なる。すなわち、孔はフルート部に部分的に延びる。
【００１４】
孔は、少なくとも以下に記載の処理を行うことにより、回転工具の製造において材料を節約する。ブランクの追加の後処理を改良することもできる。通常、シャンク部は、乾燥や焼結などの熱処理中にブランクの異なる部分に異なる性質を与えるフルート部より実質的に太い。この相違は、ブランクの曲げや、巣などの問題を生ずることがある。少なくともシャンク部に延びる孔に関して、シャンク部とフルート部の厚みは本質的に同じであり、熱処理中の回転工具の全ての部分において等しい条件を与える。また、孔は工具を軽くし、これは工具の製造、運搬及び取り扱いに関して重要となる。
【００１５】
本発明の一実施形態において、ブランクは、ブランクの縦方向の中心軸に沿って少なくともフルート部に延びる一つ以上の内部クーラント通路を備える。内部クーラント通路は孔に接続し、クーラント通路に共通の入口を提供する。この実施形態の変形例において、内部クーラント通路の全断面積は孔の断面積よりも小さい。
【００１６】
内部クーラント通路は、その配置及び設計などに関して周知である。一般に、内部クーラント通路は、螺旋の切り屑排出溝に沿い、捩れながら縦方向の中心軸に沿って延びる。しかしながら、従来技術の回転工具の中を通って延びる肉厚が薄い内部クーラント通路を有するとき、内部クーラント通路内の液体の粘性が、特に長い回転工具に関して、高くなることがある。本発明のように、フルート部において内部クーラント通路に接続するシャンク部に幅広の孔を有することによって、粘性が際だって低下する。したがって、本発明により、回転工具内を流れるクーラントの流動性が改善される。
【００１７】
シャンク部とフルート部とを備える回転工具用のブランクを製造する本発明の装置は、ダイの入口と出口との間の内部フルート形成面を有する押出しダイと、スリーブの第１の端部と第２の端部との間で内部シャンク形成面を有するスリーブと、スリーブの第２の端部を閉じるための閉鎖位置及び端部部材がスリーブから離れる開放位置を有する端部部材と、を備える。端部部材は、スリーブが端部部材によって閉じられたときにスリーブ内に突出するように配置された突出部を備える。
【００１８】
ダイは、ダイの入口に材料を供給するための供給手段に連結されるようになっている。スリーブは、ダイの出口に対向する第１の端部でスリーブに接続し、ダイから押し出された材料を受け入れるためにダイの押出し方向に整列している。端部部材は、押出し方向で移動可能に配置され、閉鎖位置から開放されるときスリーブから離れる。ダイ、スリーブ及び端部部材は、供給手段と一緒に組み立てられるように配置されている。動作中において、端部部材は、スリーブを形成すると共に第２の端部内でスリーブを閉じる閉鎖位置にある。
【００１９】
装置の動作は、ダイを通る供給材料をスリーブ内へ押し出すことを備え、ダイはフルート部を形成するように配置され、スリーブはシャンク部を形成するように配置される。製造は、連続押出し加工工程にて実施されることが好ましい。原理上、ダイによる押出し加工は外周面に切り屑排出溝を有する押出し材を作り、押出し材は、押出し方向に進み、任意に内部クーラント通路を有する。しかしながら、最初に押し出された材料は、スリーブ内においてシャンク部の形状に加工され、シャンク部の加工を終えたとき、押出し材は、ダイの中での押出し処理によって規定される同じ形状に保たれて、フルート部が形成される。最後に、フルート部の所定の長さが得られたとき、押出し材はブランクを作るために切断される。
【００２０】
この工程において、供給材料はダイを通して押し出され、押し出された材料は、スリーブによって形成されたキャビティに受け入れられて、キャビティを満たし、押出し材からシャンク部を形成する。従って、シャンク部の外周部及び内側の孔は、連続的な押出し加工によって同時に形成される。押出し材が、スリーブを満たし、やがて端部部材に対する圧力が強まる。従って、装置は、シャンク部が形成されるまで閉鎖位置にある端部部材を保持する。閉鎖位置で端部部材を保持する保持手段は、追加部品の他にスリーブの部分を含むことも可能である。キャビティが満たされるとき、端部部材はスリーブから外され、ダイを通る連続押出し加工中に、形成されたシャンク部が押出し方向に自由に動くことができ、フルート部を形成しながら端部部材と共にスリーブから離れる。
【００２１】
本発明の一実施形態において、装置は、ダイに配置された一つ以上のフィラメントを更に備えることができる。個々のフィラメントは、押出し材に一つの内部クーラント通路を形成するために配置されている。この技術は知られており、フィラメントの異なる取り付け方法は知られている。
【００２２】
本発明の一実施形態において、個々のフィラメントは押出し加工中に突出部と重なるように配置されている。すなわち、フィラメントは、ダイから上流の取り付け位置と突出部の先端との間の距離を超える長さを有し、スリーブが少なくとも部分的に押出し材で満たされ、フィラメントが捻れながら押出し材中に延びるとき、フィラメントは突出部と重なったままである。更に、突出部は、端部における個々のフィラメントに関して、フィラメントを受け入れると共に、押出し加工中に所定の位置でそれを保持する少なくとも一つの構造を備えることもできる。この構造は凹構造であることが好ましく、例えば、突出部は、面取りされることも可能であり、又は端部においてスリット又は凹みを備えることもできる。この構造は、押出し加工中にフィラメントを案内し、複数のフィラメントを互いから分離する。
【００２３】
本発明の一実施形態において、装置は、ダイで押出し材を切断する手段を更に備える。押出し材を切断する手段は、切削ブレードを備え、ダイとスリーブとの間に挿入されるように配置される。
【００２４】
本発明の一実施形態において、押出し材を切断する手段は、押出し方向に垂直な横断方向で他方に対して相対的に移動可能であるダイ及びスリーブを備える。相対動作は、押出し材を切断するというよりも剪断する。実際に、ダイは固定されることが好ましく、スリーブ又は少なくともその一部分はダイに対して相対的に移動可能であるが、本発明はこの態様に制限されない。この相対的動作は、押出し材の切断を容易にするということだけでなく、新しいブランクを作るために押出し材で満たされる所定位置に新しいスリーブを配置するのに使用されることもできる。
【００２５】
本発明の一実施形態において、装置は並んで配置された複数のスリーブを備える。一つ以上のダイは、スリーブに押し出すための所定位置でスリーブの出口に配置される。一つのスリーブが満たされるとき、ブランクが開放され、新しいスリーブがダイからの押出し材を受け入れる位置に動かされる。
【００２６】
本発明の一実施形態において、装置は、本体の端部から延びる一つ以上の縦溝を有する本体と、個々の縦溝のための一つ以上の移動可能なスリーブ部品とを備える。本体は、動作中において、ダイに対向し、押出し方向に平行な縦溝の端部に配置され、移動可能なスリーブ部品は縦溝に配置され、縦溝の端部と移動可能なスリーブ部品とは、移動可能なスリーブ部品が閉鎖位置にあるときに、一緒になってスリーブを形成する。移動可能なスリーブ部品は、例えば、それらを曲げることによって、開放位置まで本体から離れて動かされる。複数の縦溝は、スライド部材に沿って並んで配置され、又は円柱状本体の回転軸の周囲に配置され、押出し材の切断を容易にし、一つの溝から他の溝への切り替えを効率的に行えるようにする。
【００２７】
一実施形態において、スリーブは、スリーブ充填時において所定位置に端部部材を保持するための保持手段として機能する。これは、構造を簡易化し、小型化する効果がある。これは、例えば、端部部材を保持する上記実施形態の移動可能なスリーブ部品によって実現される。これは、端部部材とシャンク部の開放を同時に行うことを可能にする。この開放は、例えば、スリーブ内で圧力を制御することによって行われる。
【００２８】
本発明の一実施形態による回転工具のブランクの製造方法は、
ａ）粉体混合物を有する供給材料を提供する工程と、
ｂ）ダイを通して供給材料を供給し、ダイの内側のフルート形成面によって規定された切り屑排出溝を押出し材を押し出すことによって成形する工程と、
ｃ）押出し材をその押出し方向でスリーブの第１の端部へ押し出す工程であって、第２の端部において閉じるスリーブは、シャンク部に孔を形成するためにスリーブ内に突出する突出部を備え、スリーブの内側のシャンク形成面と端部部材とによって形成された形状を有するシャンク部を形成する工程と、
ｄ）フルート部を形成する工程であって、ダイを通して供給材料を連続的に供給する間に、端部部材と共に押出し方向に沿ってシャンク部が動くように端部部材を開放する工程と、
ｅ）ブランクを作るためにダイで押出し材を切断する工程と、を備える。
【００２９】
上述した材料で作られた工具を製造するために、粉体混合物は、切り屑を生成する加工である金属切削加工用の回転工具を形成するために使用される通常の粉体材料を含む。最終製品を形成するための原材料に加えて、粉体混合物はプレス及び押出し加工を可能とする通常使用される他の材料を含むことも可能である。
【００３０】
工程（ｃ）〜（ｅ）は連続して実施されることが好ましい。供給材料の供給は、連続して実施することが好ましく、このシーケンスはブランクスを形成するために繰り返される。ブランクは、シャンク部に取り付けられた端部部材と共に装置から出される。従って、次のブランクの形成は、新しい端部部材と共に行われるのが好ましい。
【００３１】
この方法は、本発明の一実施形態にしたがって、押出し材に一つ以上の内部クーラント通路を形成することを含む。従来技術に示すように、内部クーラント通路、その配置及びサイズは、形成される回転工具の設計に依存する。例えば、装置は、形成される切り屑排出溝に沿って捻れた内部クーラント通路を提供するために配置される。内部クーラント通路は、従来技術で使用される方法を使用して形成される。内部クーラント通路は、個々の内部クーラント通路を形成するために、ダイに配置された一つのフィラメントを使用して押出し材に形成することが好ましい。
【００３２】
本発明の一実施形態において、押出し材は、押出し方向に垂直な横断方向でダイとスリーブとの相対移動によって切断される。
【００３３】
本発明の一実施形態において、この方法は、スリーブの少なくとも一部分をシャンク部から離れる方向に動かすことを含む。この実施形態では、形成されるシャンク部がこの工程で開放され、フルート部を形成する押出し材を前に押し出すことによって、シャンク部が容易に押し出される効果がある。
【００３４】
形成されたブランクは、一つ以上の前処理工程を受けることができ、本発明に従ってブランクを製造する方法はその前処理工程と共に回転工具を製造する方法を提供する。前処理工程は、少なくとも焼結工程を備える。更に、焼結工程の前にブランクの乾燥工程を備えてもよい。ブランクは焼結前又は焼結後に加工されることもできる。
【００３５】
本発明の一実施形態において、回転工具を製造する方法は、正確に孔を仕上げるために少なくともボーリング加工を含む仕上げ工程を備えることもできる。
【００３６】
本発明の方法及び装置により、フルート形成は、内部クーラント通路の形成と同時に実施され、フルート部内の内部クーラント通路の変形のリスクはなく、生産性は改善される。更に、本発明の方法及び装置は、クーラント通路のクーラント入口の改良された設計を可能にする。通常、２つ又はそれ以上のクーラント通路は、シャンク部に入り、切り屑排出溝に沿って回転工具の内部を通って延びる。クーラント通路は、通常、相対的に狭いため、クーラントの粘性が高くなる。長いクーラント通路はより高い粘性を有する。更に、従来技術によるフルート部又はシャンク部における内部クーラント通路の変形は、クーラントの流動性に有害である。本発明の製造方法及び装置により、シャンク部のクーラント通路は、変形せず、フルート部とは異なっており、特に、内部クーラント通路の断面積がシャンク部より増加する。
【００３７】
上記実施形態の方法及び装置は、製造工程における材料損失を抑えることができるという効果がある。
【００３８】
また、押出し工程が連続的に実施可能であるという効果がある。一つのブランクが仕上げられるとき、新しいスリーブはダイの出口からの押出し材を受け入れるために配置され、この方法が繰り返し行われる。
【００３９】
また、本発明の製造方法及び装置は、フルート部とシャンク部の長さを容易に調節することができるという効果がある。フルート部の長さは、シャンク部を形成した後にフルート部を押し出す際に決定される。シャンク部の形状又は寸法は、スリーブを交換することによって容易に調整される。
【００４０】
本発明の他の目的、効果及び新しい特徴は、添付の図面及び特許請求の範囲を考慮して、ｓ以下の詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１Ａ】フルート部において２つの内部クーラント通路に接続する中央孔をドリルシャンクに備える、本発明の一実施形態によるドリルの平面図である。
【図１Ｂ】図１に示すドリルのＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。
【図１Ｃ】図１に示すドリルのＢ−Ｂ線に沿って切断した断面図である。
【図１Ｄ】図１に示すドリルの斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による回転工具ブランクを製造する装置の断面図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態によって、図１に示す回転工具ブランクを製造する装置の断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示す装置の分解斜視図である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態によって、図１に示す回転工具ブランクを製造する装置の断面図である。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態によって、図１に示す回転工具ブランクを製造する装置の斜視図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態によって、図１に示す回転工具ブランクの製造工程を示す断面図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態によって、図１に示す回転工具ブランクの製造工程を示す断面図である。
【図５Ｃ】本発明の一実施形態によって、図１に示す回転工具ブランクの製造工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１Ａ〜１Ｄは、シャンク部１と、このシャンク部１に一体化されたフルート部２とを備えるドリル２４を示す。フルート部２は、外周面に形成された切り屑排出溝を有するドリル２４の部分である。この特別なドリル２４は、本発明による回転工具の一例に過ぎない。本発明は、エンドミルや、金属切削によって切り屑を生成する加工用の他の回転工具などに関する。従って、ドリル２４は、以下において、回転工具２４と言い換えることもできる。一つ以上の内部クーラント通路３はドリル２４内に設けられる。図１ＢのＡ−Ａ線に沿って切断した断面図に最も良く示されるように、ドリルは、切り屑排出溝に沿って捻れる２つの内部クーラント通路３を備える。しかしながら、内部クーラント通路３の位置や、寸法や、数は、ドリルの設計に依存する。図１Ａ及び図１ＣのＢ−Ｂ線に沿って切断した断面図を参照すると、ドリルは、ドリル２４の縦方向の中心軸Ｌと同軸のシャンク部１に延びる孔５を有する。孔５は、少なくとも部分的にシャンク部１に延びる。シャンク部１全体に延びてもよいし、部分的にフルート部２に延びてもよい。内部クーラント通路３は孔５に接続している。孔５は、内部クーラント通路３に共通の入口を提供する。内部クーラント通路３の全断面積は、内部クーラント通路３に接続する孔５の断面積よりも小さい。
【００４３】
本発明による製造方法は、最終的な回転工具形状に非常に近い形状を有するブランクを製造可能とするため、回転工具の設計の上記説明は、ブランクに適用可能である。
【００４４】
以下において、回転工具のブランクを製造する方法及び装置の実施形態は、内部クーラント通路３を備える回転工具に関して説明されている。しかしながら、内部クーラント通路３を有しないブランクを製造することも可能である。
【００４５】
図２は回転工具用のブランクを製造する装置を示し、ブランクは本発明に従ってシャンク部１とフルート部２を備える。
装置は、
ダイ６の入口８と出口９との間で、押出し加工のための内部フルート形成面７を有するダイ６と、
スリーブ１０の第１の端部１２と第２の端部１３との間で、内部シャンク形成面１１を有するスリーブ１０と、
第２の端部１３においてスリーブ１０を閉鎖をする端部部材１４と、
を備える。
【００４６】
図３Ｂにおいて、ダイ６のフルート形成面７は、切り屑排出溝を有するドリルの断面を含む、切り屑形成面７は押出し方向Ｅに沿って捻れている。従って、切り屑形成面７は、ブランクのフルート部２の少なくとも一部分とは逆の（反対の）形状を有している。
【００４７】
ダイ６は、供給材料をダイ６の入口に供給するための供給手段に接続されるようになっている。例えば、供給手段は押出しガンとしてもよい。ダイ６は、締結手段によって押出しガンと接続する分離部分としてもよいし、又は押出しガンと一体化される分離部分としてもよい。この接続方法や供給手段の詳細は周知であるため、ここでは示されてない。
【００４８】
スリーブ１０は、第１の端部１２と第２の端部１３とにおいて開口を有する構造である。スリーブ１０は、ダイ６からの押出し材２２を受け入れるために、ダイ６の出口９に対向する第１の端部１２でダイ６に接続するようになっている。スリーブ１０の中心軸は、ダイ６の中心軸と整列する。スリーブ１０の寸法は、シャンク部１の寸法によって決定される。一般に、スリーブ１０の直径とスリーブ１０の長さは、シャンク部１の直径と長さにそれぞれ大凡等しい。
【００４９】
端部部材１４は、シャンク部１内に孔５を形成するための突出部１５を備え、突出部１５は、端部部材１４が閉鎖位置にあるときにスリーブ１０内に突出する。端部部材１４は、押出し方向に移動可能に配置され、スリーブから開放されるとき、スリーブ１０から開放位置まで離れる。動作中において、端部部材１４の動きは、孔５を閉じる押出し材のためこの方向に制限され、以下で説明されるように、ダイからの押出し材の力が前方に端部部材１４を押す。しかしながら、端部部材１４は、分離部品であってもよく、スリーブ１０又は装置の他の部品には固定的に接続されなくてもよい。従って、端部部材１４は置換可能である。
【００５０】
図３Ａ及び３Ｂを参照すると、図２の装置は、ダイ６に配置された一つ以上のフィラメント１６を更に備え、個々のフィラメントは、押出し材中に捻れた内部クーラント通路３を形成するために配置されている。フィラメント１６の一端は、ダイ６の入口８から上流に取り付けられ、他端は拘束されていない。フィラメント１６の取り付けの詳細は、この分野で周知であるために、示されていない。フィラメント１６はダイ６の中に延び、少なくとも部分的にダイ６に沿う。
【００５１】
本発明の一実施形態によると、フィラメント１６は、押出し加工中に突出部１５と重なるように配置され、スリーブ１０内に延びる。突出部１５は、端部において、フィラメント１６を支持し、押出し加工中に所定位置でフィラメント１６を保持する少なくとも一つの構造１７を備える。図３Ｂに最も良く示されるように、この構造は、突出部が端部において面取りされた凹部構造としてもよい。突出部１５は、閉鎖位置にあるときに、ダイ６の中に延びる長さを有する。従って、突出部がダイ６のフルート形成面７と重なるため、ブランクに形成された孔はフルート部２まで延びる。
【００５２】
スリーブ１０及びダイ６の少なくとも一方は、押出し方向Ｅに対して横断する方向Ｔで、他方に対して移動可能であることが好ましい。以下で説明されるように、相対的な移動は、ダイ６の出口において押出し材を切断するために使用される。
【００５３】
図４Ａ及び４Ｂは、本発明の一実施形態に従ってスリーブを備える装置を開示する。装置は、本体１８の端部から延びる少なくとも一つの縦軸を有する本体１８を備える。縦溝１９は、スリーブ１０の一部分を形成する。本体１８は、縦溝１９は、スリーブ１０の一部分を形成する。本体１８は、ダイ６に対向し、押出し方向Ｅに平行である縦溝１９の端部を有して配置される。図４Ｂに示されるように、本体１８は、回転軸Ｒの周りに並設され、一つ一つがダイと一致するように配置された複数の縦溝１９を有する円柱状に形成することができるが、これに限定されるものではない。例えば、縦溝１９は、平面に並んで配置されてもよい。横断方向Ｔでダイ６に対する本体１８の移動によって、隣接する縦溝１９はダイ６の正面に配置されることができる。図４Ｂにおけるスリーブは、装置のスリーブ１０を形成する縦溝１９と共に、縦溝１９に配置された２つの移動可能なスリーブ部品２０を更に備える。動作中において、スリーブ部品２０は、スリーブ１０の充填中はスリーブ１０を閉じて、押出し材を受け入れ、シャンク部１を形成する。スリーブ１０が充填された後は、スリーブ部品２０は、シャンク部１から離れ、スリーブ１０を開放する。端部部材１４を保持する保持手段はスリーブ１０自身であり、移動可能なスリーブ部品２０はスリーブ１０の閉じ位置において端部部材１４を保持するが、これに限定されるものではない。移動可能なスリーブ部品２０が離れるとき、端部部材が開放される。
【００５４】
本発明による切り屑生成加工用の回転工具のブランクの製造方法は、押出し加工工程を含む。図５Ａ〜５Ｃは、回転工具用ブランク２３の製造方法の一実施形態を示す。この実施形態では、図４Ａ及び４Ｂの装置を使用することが記載されているが、本発明の他の実施形態の装置を使用してもよい。
【００５５】
供給材料２１はダイ６を通して供給される。例えば、供給材料２１は、超硬工具用のブランクを製造するために超硬合金を有する粉体混合物を含む。材料に関して、他の材料で作られた回転工具用の粉体混合物成分は異なっていても、周知である。
【００５６】
ブランクの製造を始めるために、供給材料２１はダイ６の入口８に供給され、供給手段によって供給材料２１はダイ６を通る。供給材料を供給する手段は、供給材料を成形し、回転し、加熱する一つ以上の周知である手段を備えてもよい。ダイ６を通る供給材料の押出し加工は、ダイ６の出口９でダイ６の内部フルート形成面７によって規定された切り屑排出溝４を有する押出し材２２を形成する。更に、装置において、任意の内部クーラント通路３がダイ６に配置されたフィラメント１６によって形成される。供給材料の回転によりフィラメント１６は捩れ、従って、内部クーラント通路３がダイ６を離れる押出し材２２の中で捩られる。
【００５７】
押出し材２２は、スリーブ１０の第２の端部１３でスリーブを閉じる端部部材１４の突出部１５に当たるように、押出し方向で、スリーブ１０の第１の端部１２の中へ進められる。押出し加工が続けられるため、スリーブ１０が満たされる。上記の押出し加工工程で形成された内部クーラント通路３は、突出部１５とぴったり合う。図５Ａに示すように、これは、押出し加工中に突出部１５と重なる長さを有するフィラメント１６によってもたらされる。突出部１５と重なるフィラメント１６は、突出部１５の端部にあるスリットによって所定位置で保持される。スリーブ１０の第２の端部１３により近い押出し材は変形し、内部クーラント通路が変形し、スリーブ１０内の圧力が高くなるとき、内部クーラント通路が部分的に閉じる。端部部材は、スリーブ１０が実質的に満たされるまで、閉鎖位置に保持される。これは、例えば、スリーブ１０内の圧力を計測することによって制御される。スリーブ１０は、スリーブ１０内の変形と圧力を制御することを役立つ開口（不図示）を有することも可能である。
【００５８】
スリーブが満たされたとき、端部部材１４は開放され、ダイ６を通して供給材料２１の供給を続けながら、端部部材１４と共に押出し方向Ｅに沿って動くために、スリーブ１０によって形成されたシャンク部１を自由にする。これによって、内部クーラント通路を有するフルート部２を形成する。
【００５９】
最後に、フルート部２の長さが所定の長さになったとき、押出し材がブランクを作るためにダイ６で切断される。切断した後、ブランクはブランクの取り扱うために使用される端部部材に取り付く。切断は、押出し方向Ｅに垂直である横断方向Ｔでダイ６とスリーブ１０との間の相対移動によって、又は、スリーブ１０、すなわち、図４Ｂの装置を使用して、本体１８が回転軸Ｒの周りを回転することによって、行われる。図４Ｂに示すように、並んで配置されたスリーブ１０を有するとき、ダイ６の出口８は、好ましくは押出し加工工程を停止することなく、スリーブ１０と整列する。隣接するスリーブ１０は、新しい端部部材によって閉鎖され、上記工程が繰り返される。
【００６０】
回転工具を作るため、端部部材はブランクから外され、ブランクは少なくとも焼結工程を含む後処理を受ける。後処理は焼結工程の前の乾燥工程及び加工工程を含むことができる。
【００６１】
上記の実施形態は、円柱状のシャンク部を有することが示されているが、本発明はこれに制限されない。例えば、シャンク部は、工具ホルダに嵌合することに適する四角形断面又は他の幾何学的形状を有してもよい。
【００６２】
本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明は開示された実施形態に制限されるものではなく、特許請求の範囲内で種々の変更及び等価の構成を保護することが意図されたものである。
【符号の説明】
【００６３】
１    シャンク部
２    フルート部
３    内部クーラント通路
４    切り屑排出溝
５    孔
６    ダイ
７    フルート形成面
８    入口
９    出口
１０    スリーブ
１１    内部シャンク形成面
１２    第１の端部
１３    第２の端部
１４    端部部材
１５    突出部
１６    フィラメント
１７    構造
１８    本体
２０    スリーブ部品
１９    縦溝
２１    供給材料
２２    押出し材
２３    ブランク
２４    ドリル
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2013111743.tif 000004
【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
2013111743.tif 000010
【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
2013111743.tif 000012
【図５Ｂ】
2013111743.tif 000013
【図５Ｃ】
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