(57)【要約】  真空穿孔システム及びその方法が提供され、これは工具貫通式冷却剤供給部及び中心真空抽出システムの両方を利用する。システムは、中空軸に設けられた切削ヘッドと、切削ヘッドに近接して配置された１つ又はそれ以上の切粉入口から切削ヘッドの領域に真空圧力を供給する真空源とを含むことができる。密封された冷却剤閉じ込め流路が切削ヘッドの領域に冷却剤を供給する。
2016520008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ円筒形の本体部材と、
前記本体部材の前端にあり、該前端上に形成された少なくとも１つの切刃を有する切削ヘッドと、
を備える穿孔作業を行うための穿孔システムであって、
前記本体部材は、前記切削ヘッドに隣接する中空軸を形成し、前記切削ヘッドに隣接して該本体部材内に少なくとも１つの開口部を有し、
前記穿孔システムは、前記本体部材に設けられた冷却剤アダブタを備え、該冷却剤アダブタは、前記中空軸の外部にある前記本体部材の少なくとも１つの密封流路を通って冷却流体を供給して、前記冷却流体を前記少なくとも１つの切削ヘッドの領域に供給し、
前記穿孔システムは、前記中空軸に接続された真空部を備え、該真空部は、前記少なくとも１つの開口部及び前記中空軸を通して真空圧力を供給する、
ことを特徴とする穿孔システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの密封流路は、中空内側本体に嵌合された冷却剤閉じ込めスリーブと、冷却剤誘導スリーブとによって形成され、前記少なくとも１つの切刃へ流れる冷却剤のための密封経路を生成するようになっている、請求項１に記載の穿孔システム。
【請求項３】
前記冷却剤閉じ込めスリーブは、前記少なくとも１つの切刃へ流れる冷却剤のための密封経路を生成するために、中空内側本体及び前記冷却剤誘導スリーブに嵌合される、請求項２に記載の穿孔システム。
【請求項４】
前記少なくとも１つの切刃は、前記切削ヘッドに関連して取り付けられた少なくとも１つの交換可能な切削インサートによって提供される、請求項１に記載の穿孔システム。
【請求項５】
前記少なくとも１つの切削インサートは、前記穿孔システムの回転軸に沿った位置から延び、二重効力切削（double effective cutting）を行う２つの切刃を含む、請求項４に記載の穿孔システム。
【請求項６】
前記本体部材は、複数の開口部を備え、前記中空軸内への切粉の入口を提供する、請求項１に記載の穿孔システム。
【請求項７】
前記切削インサートの前記各切刃は、少なくとも１つの開口部を備える、請求項４に記載の穿孔システム。
【請求項８】
前記少なくとも１つの切削インサートは、交換可能であり、前記本体部材に関連して様々な異なる切削インサート形状の使用を可能にする、請求項４に記載の穿孔システム。
【請求項９】
前記少なくとも１つの切刃は、小さく分裂した切粉を生成する切削形状を有する、請求項１に記載の穿孔システム。
【請求項１０】
前記中空軸及び冷却剤閉じ込めスリーブに嵌合されて外部の冷却剤供給部の結合部のための場所を提供する冷却剤誘導スリーブをさらに備える、請求項１に記載の穿孔システム。
【請求項１１】
穿孔作業を行う方法であって、
工具の前端にあり該前端上に形成された少なくとも１つの切刃を有する切削ヘッドと、該切削ヘッドに隣接する少なくとも１つの開口部を有する中空軸と、前記本体部材に設けられ、前記中空軸の外部にあり前記本体部材の少なくとも１つの密封流路を通って冷却流体を供給する冷却剤アダブタと、を有する穿孔ドリルを準備する段階と、
真空源を前記中空軸に接続して、前記切削ヘッドで形成される切削物を抽出する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの密封流路は、中空内側本体に嵌合された冷却剤閉じ込めスリーブと、冷却剤誘導スリーブとによって形成され、前記少なくとも１つの切刃へ流れる冷却剤のための密封経路を生成するようになっている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの切刃は、前記切削ヘッドに取り付けられ、前記交換可能な切削インサートに関連して設けられた種々の切削形状を有する、少なくとも１つの交換可能な切削インサートによって提供される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの切削インサートは、前記穿孔システムの回転軸線に沿った位置から延びて二重効力切削を行う２つの切刃を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記本体部材は、複数の開口部を備え、前記中空軸内への切粉の入口を提供する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
各切刃は、少なくとも１つの開口部を備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの切刃は、正送りペックドリル作業に関連して小さく分裂した切粉を生成する切削形状を有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記中空軸及び前記冷却剤閉じ込めスリーブに嵌合されて外部の冷却剤供給部の結合部のための場所を提供する冷却剤誘導スリーブをさらに備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記穿孔システムを案内するブッシュをさらに備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
穿孔作業を行うための穿孔システムであって、
ほぼ円筒形の本体部材と、
前記本体部材の前端にあり、該前端上に形成され、前記穿孔システムの回転軸線に沿った位置から延びて二重効力切削を行う２つの切刃を有する少なくとも１つの切削インサートを有する切削ヘッドと、
を備え、
前記本体部材は、前記切削ヘッドに隣接する少なくとも１つの開口部を有する中空軸を前記切削ヘッドに隣接して前記本体部材内に形成しており、
前記穿孔システムは、前記本体部材に設けられた冷却剤アダブタを備え、該冷却剤アダブタは、前記中空軸の外部にある前記本体部材の少なくとも１つの密封流路を通って冷却流体を供給して、前記冷却流体を前記各切刃の領域に供給し、
前記穿孔システムは、前記中空軸に接続された真空部を備え、該真空部は、前記少なくとも１つの開口部及び前記中空軸を通して真空圧力を加える、
ことを特徴とする穿孔システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１３年５月２８日出願の米国仮特許出願第６１／８２８，０５６号の優先権を主張するものであり、その開示内容全体は参照により本明細書に組み込まれている。
【０００２】
本発明は、穿孔の分野に関し、詳細には、穿孔プロセスによって発生する切粉を供給された真空によって収集すると同時に工具貫通式冷却剤供給を可能にする真空穿孔システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
様々な産業及び用途において、材料の穿孔は、中実ツイストドリルデザインを用いて行うことができる。例えば、航空宇宙産業では、業界で使用される様々な金属に上手く穿孔するために、中実ツイストドリルは、精度等の所望の性能をもたらす。この様式の工具は、貫通式冷却剤機能を有し、一般に、冷却剤出口は、工具の先端での切削形状（ｃｕｔｔｉｎｇ  ｇｅｏｍｅｔｒｙ）の逃げ角から出ることができる。穿孔サイクル中に切粉（ｃｈｉｐ）が生成されると、溝のねじれ及び冷却剤圧力が、溝を通って切粉を真空排出するように作用する。切粉及び冷却剤は、孔を出て環境中に放出される。
【０００４】
一部の用途及び環境において、構成要素は、可搬式穿孔機の使用を必要とする場合があり、複数の孔を種々の位置に穿孔できるようになっている。例えば、航空宇宙産業では、構成要素が非常に大きく、構成要素上の種々の孔の位置に移動できる可搬式穿孔機が必要となる場合がある。可搬式穿孔機は小型であり、外部環境から穿孔プロセスを隔離するためのエンクロージャを備えていない。これにより、中実ツイストドリルを使用する場合、切粉及び冷却剤が環境に放出されることになる。孔から真空排出される切粉を閉じ込めることができないので、構成要素及び穿孔環境から切粉及び冷却剤を除去するために、追加のプロセス時間が必要となる。さらに、切粉及び冷却剤の流れを閉じ込めることができない場合には、ドリル操作者に健康及び安全上の危険が生じることがある。
【０００５】
さらに、様々な材料の穿孔中に切粉が発生することにより、切粉をドリルの切削特徴部から運び去ることが必要であり、また、切粉は、穿孔プロセスを妨げる及び／又はドリルを損傷させる可能性がある。例えば、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を含む複合材料等の所定の材料に関して、穿孔時に生じる大量の微細切粉を除去するために、真空を利用した穿孔システムが開発されている。発生した切粉を効果的に除去しないと、切粉の詰まりが生じてドリルの切削能力が低下し、発熱が増加し、ドリルの寿命が短くなる場合が多い。ドリルに供給された真空に起因する冷却効果及び冷却力は、ＣＦＲＰ材料に必要な放熱及び切粉の抜き取りを可能にするには十分である。これにより、供給された真空を利用するＣＦＲＰに適した信頼性の高い穿孔プロセスが得られる。
【０００６】
金属穿孔用途で機能する信頼性の高い真空穿孔システムに対するニーズが依然として存在する。種々の金属の特性は、互いにかなり異なる可能性があり、ＣＦＲＰの特性とは異なっている。例えば、チタン及びアルミニウムのような材料では、供給された真空を用いて切粉の除去を促進することが望ましいが、金属材料の場合、ＣＦＲＰ材料のための従来の真空システムは、このような材料に使用するように設計されていない。金属又は他の材料に使用することができ、穿孔プロセス中に切粉を効果的に除去する真空穿孔システムを提供することには価値がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
効果的な切粉除去が要求であることに加えて、許容誤差及び所望の仕様に肉薄するために、穿孔作業が精密であり、再現性がある機械加工を提供することが望ましい。
【０００８】
金属材料、複合材料又は他の材料に穿孔する機械加工作業では、穿孔作業中に形成された切粉を効果的に除去する穿孔システム及び方法を提供することが望ましい。冷却剤を切削面に効果的に供給しながら、穿孔作業中に形成された切粉を効果的に除去可能な穿孔システム及び方法を提供するニーズも存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、工具貫通式冷却剤供給部及び中心真空抽出システムの両方を利用する穿孔作業用の真空穿孔システムを提供する。１つの実施例では、穿孔システムは、ほぼ円筒形の本体部材と、本体部材の前端にあってその上に形成された少なくとも１つの切刃を有する切削ヘッドとを備える。本体部材は、切削ヘッドに隣接する少なくとも１つの開口部を有する中空軸を切削ヘッドに隣接して本体部材内に形成する。本体部材に設けられた冷却剤アダブタは、中空軸の外部にある本体部材の少なくとも１つの密封流路を通って冷却流体を供給して、冷却流体を少なくとも１つの切削ヘッドの領域に供給する。中空軸に接続された真空部は、少なくとも１つの開口部及び中空軸を通して真空圧力を供給する。工具貫通式冷却剤システムは、中空内側流路の周りに配置された密封冷却剤閉じ込め流路によって提供され、この閉じ込め流路は、制限されないままであり、穿孔作業中に形成された切粉を効果的に抽出するサイズである。本発明は穿孔作業に使用することができ、この作業では、穿孔中に形成された切粉は真空抽出され、熱放散及び切粉除去を促進するために冷却剤が供給されて、穿孔作業の精度を最大にしながら工具寿命を延ばす。
【００１０】
本発明は、穿孔作業を行う方法も提供し、この方法は、少なくとも１つの切刃を有する穿孔工具の前端に隣接する切削ヘッドを有する穿孔工具を準備する段階を備える。穿孔工具は、切削ヘッドに隣接して形成された少なくとも１つの開口部を有する中空軸も備える。本体部材に冷却剤アダブタが設けられ、中空軸の外部にある本体部材の少なくとも１つの密封流路を通って冷却流体を供給する。中空軸に真空源が接続され、切削ヘッドで形成された切削物を抽出する。工具貫通式冷却剤システムは、中空内側流路の周りに位置する密封冷却剤閉じ込め流路によって提供され、この閉じ込め流路は、制限されないままであり、穿孔作業中に形成された切粉を効果的に抽出するサイズである。
【００１１】
本発明の前記の及び他の特徴及び利点は、当業者であれば、以下の説明及び図面を考慮することで理解できるはずである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による真空穿孔システムの実施例を示す斜視図である。
【図２】図１の実施例の分解斜視図である。
【図３】穿孔システムの実施例による切削インサートの斜視図である。
【図４】穿孔システムの実施例による中空内側本体の斜視図である。
【図５】穿孔システムの実施例による冷却剤閉じ込めスリーブの斜視図である。
【図６】穿孔システムの実施例による冷却剤誘導スリーブの斜視図である。
【図７】１つの実施例による、ブッシュと併せた穿孔システムの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１及び図２には、本発明による真空穿孔システム１０の実施例が示される。穿孔作業を行うための真空ドリルシステム１０は、熱放散及び切粉除去を促進して、穿孔作業の精度を最大にしながら工具寿命を延ばすための様々な機能及び特性を含む。真空穿孔システム１０は、工具貫通式冷却剤供給部並びに中心真空抽出システムの両方を利用する。この実施例では、システムは、前端１４に隣接する切削ヘッド１２を含み、切削ヘッド１２上には、少なくとも１つの切刃１６が形成されている。中空軸１８は、切削ヘッド１２に隣接する少なくとも１つの前方穴又は開口部２０を備える。回転式冷却剤アダプタ２２は、少なくとも１つの後方開口部２４に隣接して中空軸１８上に設けられる。真空源（図示せず）は、以下に説明するように、形成された孔に真空圧力を加えるように接続される。真空圧力は、開口部２０及び中空軸１８を通して加えられる。本発明は、穿孔作業で使用することができ、穿孔中に形成された切粉は真空抽出され、さらに冷却剤が切削ヘッド１２の領域に供給される。この実施例では、切削ヘッド１２は、切刃タイプのインサートのような交換可能な切削インサート１３を含むことができるが、用途に応じて他の切削形状及び構成を使用することができる。交換可能な切削インサート１３は、スロット付き結合部のトルクス（登録商標）ねじ又は他の適切な構成を用いて、中空内側本体１８の切削端部に組み付けることができる。中空軸１８に真空を加えるための他のシステムを使用することができ、本発明の想定内である。
【００１４】
金属材料の切削に関して、一般に、切削インサート１３は、カーバイド基体で作られており、挿入性能を改善するために外面が被覆されている。使用する特定の基体及び被膜は、ドリルの用途で決まり、任意の適切な基体を使用すること、並びに随意的に任意の被膜又は他の処理を使用することもできる。基体は、穿孔中の許容できるインサート寿命に必要な耐久性と、さらに早期に機能不全とならないように靭性とを有することができる。基材に強化された摩耗性及び耐熱性を与えるために被膜を使用することができる。これらの金属は研磨性が高く切削中に大量の熱を発生する可能性があるので、適切な被膜は、航空宇宙産業用金属の穿孔の助けとなることができる。図示の実施例では交換可能である切削インサート１３は、摩耗した場合に交換することで費用対効果の高い性能が得られる。図３に示すように、この実施例では、インサート１３は、２つの効力があり、ドリルの用途によって決まる切削形状を有する。適切なインサートの切削形状は、冷却剤及び金属材料の真空穿孔を用いて効果的に真空排出されるのに適した、所望タイプの切粉が形成されるようにデザインすることができる。切削形状は、所望の切粉形成及び孔の性質をもたらす。航空宇宙産業及び他の産業では、金属材料の連続した切粉が一般的であり、切削形状は、小さく分裂した切粉を生成する助けとなるように構成することができる。航空宇宙産業及び他の産業では、例えばアルミニウムなどに類似した軽量材料等の使用する金属材料の性質、並びに部品の性質は、効果的な方法で穿孔を行うための大きな課題を提示する。例えば、大型部品に起因して、正送りペックドリルのような可搬式穿孔システムを使用することができ、例えば、Ｃｏｏｐｅｒ  Ｐｏｗｅｒ  Ｔｏｏｌｓ社からＱｕａｃｈｅｎｂｕｓｈ工具として生産されている。穿孔システム１０に与えられた切削形状は、穿孔工具の動作と併せて小さな切粉を生成するので、真空穿孔作業中に切粉を効果的に除去できる。切削形状は、正送りペックドリルの動作と併せて小さな分裂した切粉を生成する。穿孔工具と併せて所望の切粉形状を形成する能力により、切粉は、中空内側本体１８を通って穴２０から適切に確実に取り出すことができる。この実施例において、正送りに加えて打撃作用を可能にする正送りペックドリル又は別のシステムは、所望の形状の切粉を形成する助けとなることができる。切削形状は、この穿孔システムと併せて最適化された送り速度をもたらすこともできる。
【００１５】
図２から分かるように、回転式冷却剤アダプタ２２は、冷却剤誘導スリーブ２６の外径部（ＯＤ）に組み付けられ、例えばスラストワッシャ２８及びスナップリング３０を用いて保持される。回転式冷却剤アダプタ２２には外部の冷却剤供給部が配管され、冷却剤が密封構成要素を通って流れるのを可能にし、中空内側本体３４に嵌合された冷却剤閉じ込めスリーブ３２と、切削インサート１３に流れる冷却剤のために密封経路を形成する冷却剤誘導スリーブ２６とを含む。冷却剤誘導スリーブ２６は、中空内側本体３４及び冷却剤閉じ込めスリーブ３２に嵌合して、外部の冷却剤供給部が接続する場所を与える。冷却剤は、霧化潤滑剤を混ぜた空気又は他の適切な冷却流体／潤滑流体のような、任意の適切な物質とすることができる。
【００１６】
次に、図４を参照すると、中空内側本体３４が詳細に示されており、この実施例では、インサート１３を穿孔のための適切な位置に固定するためのスロット付きインサート結合部３６を含む。この結合部３６は、切削インサート１３を駆動すると共に、磨耗したインサート１３の交換を容易にする。スロット付き結合部３６は、穴４０を備えた２つの耳部３８を含み、トルクス（登録商標）ねじ等は穴４０を貫通して切削インサート１３に係合する。また、スロット付き結合部３６により、１つのドリル本体を様々な異なる切削形状で使用することが可能となり、相当な柔軟性及び有効性がもたらされる。前述したようにドリルブッシュ７０に関連して、インサート１３の直径は、ホルダーの直径と同じとすることができ、そうでなければ、直径が異なるインサートを共通のホルダーで使用することができる。スロット付き結合部３６は、Ａｌｌｉｅｄ  Ｍａｃｈｉｎｅ  ＆  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ社によって生産された他の工具に類似することができ、同社によって生産されたＧｅｎ３Ｓｙｓ（登録商標）インサート又はＴＡ（登録商標）インサートを受け入れるように作ることができる。必要に応じて、他の結合部又はインサートを使用することができる。
【００１７】
また、中空内側本体３４は切粉抽出開口部４２を含む。切粉抽出開口部４２は、中央抽出穴への切粉の入口を与える。切削インサート１３の各切刃には専用の１つの開口部４２があり、開口部４２は、形成された切粉を効果的に回収するために各切刃の近くにある。供給された真空力は、これらの抽出開口部４２を通って流れ、穿孔穴から切粉を除去するのを助ける。中空内側本体の外面には、貫通式冷却剤流路４４が設けられる。貫通式冷却剤流路４４は、ドリルの密封された構成要素の内部に、冷却剤が切削インサート１３へ軸方向に流れるための領域を提供するように機能する。貫通式冷却剤流路４４の構造は、冷却剤をインサート１３の切刃に効果的に供給し、その後、供給された真空源と併せて、形成された切粉を効果的に除去できる機能をもたらし、結果的にドリルの全体的な性能を向上させる。この冷却剤経路を利用すると、工具本体の外径の近くに配置できる冷却剤貫通システムが得られる。この位置に経路指定される冷却剤を用いると、所望サイズの中央抽出穴４６を得るための十分な面積が中空内側本体３４内に形成される。他の貫通式冷却剤構造を選択すると、中央抽出穴４６のサイズが制限される場合があり、理想的サイズの金属切粉であっても抽出することができないドリル構造になる。
【００１８】
さらに、貫通式冷却剤流れからの圧力は供給された真空力と連携して切粉を抽出するドリルの能力を高める。この構造は、信頼性が非常に高く、切粉を高速で穴から除去する。これにより、より大きな貫通速度で穿孔することができるが、適切な切粉の抽出速度が維持される。中央抽出穴４６は、工具本体４６を軸方向に貫通して切粉抽出のための領域を提供する。この穴４６は、切削インサート１３の近くで切粉抽出開口部４２と合流し、ためにドリルのシャンク端まで続いて切粉の出口位置を提供する。穴が穿孔されと、切粉及び冷却流体は、切粉抽出開口部４２から中央抽出穴４６に入り、中央抽出穴４６中を進んでシャンク４８の後部から外に出る。中央抽出穴４６のサイズは、切粉の適切な抽出及びドリルの適切な機能が可能となるように構成することができ、大きな貫通速度及び高い生産能力を実現するようになっている。中央抽出穴４６は、小さすぎると切粉を適切な速度で効果的に抽出できない場合があり、結果的にドリルのノーズに切粉が詰まって工具の故障につながる。真空源及び／又は冷却剤供給部の圧力は、必要に応じて変えることができ、中央抽出穴４６のサイズ又は構成は、所望の切粉の抽出特性を実現するために様々とすることができる。
【００１９】
この実施例では、工具の中空内側本体３４は、ドリルを駆動するモーターに結合する領域をもたらすシャンク４８を含む。シャンク構造は様々とすることができ、適用するモーター主軸が必要とする結合部に応じて決まる。任意の適切なシャンク構造を使用することができる。
【００２０】
次に、図５を参照すると、冷却剤閉じ込めスリーブ３２が詳細に示されている。冷却剤閉じ込めスリーブ３２は、スリーブの内径部（ＩＤ）５０を有し、スリーブの内径部（ＩＤ）５０は、中空内側本体３４上に嵌合し、貫通式冷却剤流路４４を経由して切削インサート１３に至る冷却剤の制御された流れに必要な密封領域をもたらす。スリーブの内径部５０は、中空内側本体３４の冷却剤流路４４内を延びて工具１０の先端部に至る冷却剤の流れを閉じ込める。また、冷却剤閉じ込めスリーブ３２は、スリーブの外径部（ＯＤ）５２を有する。図７に示すように、スリーブの外径部５２は、ブッシュ７０で使用するために、高精度に研磨されて耐摩耗性領域を備えることができる。耐摩耗性の領域は、外径部５２にクロム又は炭化物を付加することによって得られる。ドリルを案内するためにブッシュ７０を利用することにより、改善された穴精度、再現性、及びドリルの全般的な性能を実現することができる。また、スリーブの外径部５２には１つ又はそれ以上の空気取込流路５４が形成され、ブッシュを通って穿孔された穴に入る取込空気のための領域を与える。このような穴への空気取込みは、真空システムが適切に機能するための循環をもたらす。また、流路５４は、ブッシュの小さな接触面積をもたらし、発熱量が低減し、ブッシュを通る空気流からの冷却作用が増大する
【００２１】
図６には冷却剤誘導スリーブ２６が詳細に示されている。誘導スリーブ２６の内径部は、中空内側本体３４上に嵌合し、切削インサートに至る冷却剤の制御された流れに必要な密封領域を提供する。冷却剤誘導スリーブ３４の内径部は、中空内側本体３４の冷却剤流路内を流れて冷却剤閉じ込めスリーブ３２に至る冷却剤の流れを閉じ込める。誘導スリーブ２６の外径部は、回転式冷却剤アダプタ２２をドリル１０に組み付けるための場所（図１参照）を提供する。冷却剤誘導スリーブ２６は、１つ又はそれ以上の冷却剤ポート６０をさらに含むことができ、冷却剤の流れが中空内側本体３４の冷却剤流路４４に流入する直接的な経路をもたらす。このドリル外径部からの流れの直接的な経路をもたらすことにより、中央抽出穴４２のサイズは制限されない。他の冷却剤ポートの構造では、中央抽出穴のサイズを小さくすることが必要となり、穿孔システムの切粉除去能力に悪影響を与える。
【００２２】
作動時、本発明の工具１０は、真空穿孔技術を利用すること及び貫通式冷却剤配送システムを追加することを組み合わせることによって実現される効果的な利点をもたらし、これは切削インサート１３が生成した金属材料の切粉を効果的に抽出する。冷却剤配送システムによって、金属穿孔用途において及び連続的な切粉形成材料の使用において、工具１０を効果的に使用することが可能になる。同時に、工具１０は、製造時の費用効果があり、種々の用途に使用するための相当な柔軟性が得られ、さらに確実に機能する。中空内側本体内に切粉及び冷却剤を閉じ込めるドリル１０の能力により、穿孔後の掃除作業が不要になることも理解されたい。さらに、排出材料にさらされるドリル操作者に関連する、健康及び安全の危険は制限される。インサート結合部システム３６によって、単一のドリル本体で、交換されることになるインサートの様々な直径及び切削形状が可能になる。また、結合部は、摩耗した切削インサートの迅速な交換を可能にする。これにより、例えば中実ツイストドリルにおける１つの直径及び特定の切削形状に研磨又は再研磨する必要性が回避される。中実ツイストドリルが摩耗した場合、別の使用前に再研磨に回す必要がある。ドリル１０によれば、必要な全ての直径及び切削形状をまかなうために求められる、中実ツイストドリルの大量の在庫をかかえる必要性がなくなる。さらに、工具１０は、真空システムとともに使用可能な貫通式冷却剤構造を提供する。この構造は、真空穿孔技術を多様な用途で上手く使用することを可能にする。例えば、ＣＦＲＰ材料の代わりに従来では真空技術を用いて実現できなかった金属が、今度は工具１０を用いて上手く穿孔することができる。航空宇宙産業のような種々の材料を用いる産業において、金属の効率的な穿孔は、穿孔システム１０の貫通式冷却剤技術を用いて実現することができる。この構成は、金属切粉及び冷却剤を密封切粉抽出システム内に閉じ込めたままにしない、従来のドリル構造に勝る効果的な利点をもたらす。真空は、例えば、真空ホースにつながるホース継手（図示せず）を通して供給することができる。ホース継手により、工具を真空ホースに対して回転することが可能になると同時に、これらの間の実質的に気密な結合が維持される。従って、真空は、工具１０の内部を通ってドリルの切削機能に近接した領域に供給することができ、結果的に切粉をドリルの切削特徴部から遠ざける。真空源は、本技術分野で公知の従来式真空源とすることができる。穿孔システム１０において、中央抽出穴及び冷却剤流路は、穿孔システム１０上の大きさである。ドリルは、推奨される冷却剤及び真空力／流れを含むが、これらの条件での動作のみに限定されると考えるべきではない。
【００２３】
工具性能は、実現可能な最大寸法の中央抽出穴４６をドリルシステム１０に設けることによって高めることができる。より大きな直径の穴４６は、より大きな速度で切粉を排出し、切粉をより詰まりにくくする。中心穴と他の特徴部との間に干渉が許容されないので、穴のサイズは、ドリルの他の機能によって制限される。ドリル直径に依存するが、通常、中心穴のサイズを制限する特徴部は、貫通式冷却剤流路又はシャンク直径の何れかである。システム１０は、可搬式穿孔機械上で比較的小さな送り速度で動作できるので、過度の切削力に起因するドリルの故障は重大な関心事ではない可能性がある。さらに、冷却剤流路のサイズを最大にすることは、穿孔システム１０の性能にとって利益になる場合がある。大きな冷却剤流路は、より多量の冷却剤を流し、少なくとも１つの切削インサート１３を良好に冷却／潤滑して、真空が切粉を抽出するのを助けるので穿孔作業に利益をもたらす。図示した実施例では、冷却剤流路のサイズを制限する場合があるドリル特徴部は、スロット付き結合部の切削インサートのねじ山、及び切削インサート駆動耳部のサイズとすることができる。他の結合部は、このように制限されない。
【００２４】
１つの実施例では、推奨される真空ＣＦＭ及び静圧は以下の通りである。
−１７５〜２２５ＣＦＭ
−５５”〜６５”静圧
推奨される冷却剤圧力（例えば、通常の工場空気源）は、
−８０〜１００ＰＳＩ
であるが、特定の用途のための他の適切な構成は、本発明の範囲内にある。作動時、工具１０が真空源及び冷却剤源に選択的に接続された場合、工具１０は、工具貫通式冷却剤供給及び中心真空取出システムの両方を備える。穿孔システム１０により、真空圧力がインサート１３の切削位置に加わることが可能となり、切削物、汚染物質、及び冷却流体を切削領域から引き出す。真空は、このような物質を抽出して工具１０のシャンクから外に出す。このようにして、穿孔工具を準備することによって真空穿孔方法が提供され、穿孔工具は、形成された少なくとも１つの切刃を有するシステムの前端に隣接する切削ヘッドと、切削ヘッドに隣接する複数の開口部を有する中空軸とを有する。中空軸は、冷却流体の供給源に接続された密封貫通式冷却剤流路を含み、真空源は中空管体に接続される。所望の真空抽出を促進するために、開口部並びに中空管体３４の内部チャンバの直径は、期待される最大の切粉を閉じ込める大きさとされ、閉塞を防止するようになっている。開口部の縁部は、溝付け、平坦化、又は丸み付けを行って、空気及び切粉の流れを改善することができる。
【００２５】
本発明の穿孔システムにおいて、本発明は、図示した例示的なドリルシステムに限定されないことを理解されたい。本明細書に記載された構成及びその詳細は、様々なシステム及び用途に容易に適用することができる。従って、前述した実施形態は、本発明の用途を表すことができる可能性のある特定の実施形態のうちの幾つかを例示することを理解されたい。当業者であれば、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく多くの様々の他の配置をなすことができる。
【符号の説明】
【００２６】
１０  真空穿孔システム
１２  切削ヘッド
１３  切削インサート
１４  前端
１６  切刃
１８  中空軸
２０  開口部
２２  冷却剤アダプタ
３４  中空内側本体
３６  スロット付き結合部
【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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【手続補正書】
【提出日】平成27年11月27日(2015.11.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ円筒形の本体部材と、
前記本体部材の前端にあり、これに関連して形成された少なくとも１つの切刃を有する切削ヘッドと、
を備える穿孔システムであって、
前記本体部材は、前記切削ヘッドに隣接する中空軸を形成し、前記切削ヘッドに隣接して該本体部材内に少なくとも１つの開口部を有し、
前記穿孔システムは、前記本体部材に設けられた冷却剤アダブタを備え、該冷却剤アダブタは、前記中空軸の外部にある前記本体部材の少なくとも１つの密封流路を通って冷却流体を供給して、前記冷却流体を前記少なくとも１つの切削ヘッドの領域に供給し、
前記穿孔システムは、前記中空軸に接続された真空部を備え、該真空部は、前記少なくとも１つの開口部及び前記中空軸を通して真空圧力を供給する、
ことを特徴とする穿孔システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの密封流路は、中空内側本体に嵌合された冷却剤閉じ込めスリーブで形成され、前記少なくとも１つの切刃へ流れる冷却剤のための少なくとも１つの密封経路を生成するようになっている、請求項１に記載の穿孔システム。
【請求項３】
冷却剤誘導スリーブの外形部（ＯＤ）に組み付けられた回転式冷却剤アダプタをさらに備え、該冷却剤誘導スリーブを通って、外部冷却剤供給部が前記回転冷却剤アダプタに配管され、冷却剤を供給して、前記中空内側本体部及び前記冷却剤誘導スリーブに嵌合した前記密閉冷却閉じ込めスリーブに通過するようになっている、請求項２に記載の穿孔システム。
【請求項４】
前記少なくとも１つの切刃は、前記切削ヘッドに関連して取り付けられた少なくとも１つの交換可能な切削インサートによって提供される、前記インサートは、前記穿孔システムの回転軸に沿った位置から延びる２つの２つの切刃を有する、請求項１に記載の穿孔システム。
【請求項５】
前記切削インサート上の前記切刃の各々は、少なくとも１つの開口部を備える、請求項４に記載の穿孔システム。
【請求項６】
前記中空軸及び冷却剤閉じ込めスリーブに嵌合されて外部の冷却剤供給部の結合部のための場所を提供する冷却剤誘導スリーブをさらに備える、請求項１に記載の穿孔システム。
【請求項７】
前記冷却剤閉じ込めスリープ上にブッシュ用の耐摩耗性領域をさらに備える、請求項２に記載の穿孔システム。
【請求項８】
前記冷却剤閉じ込めスリープ上に形成され、ブッシュを通り穿孔された穴への空気取込のための領域を提供する１つ又はそれ以上の空気取込流路をさらに備える、請求項２に記載の穿孔システム。
【請求項９】
１つ又はそれ以上の冷却剤ポートをさらに備え、冷却剤の流れが前記中空軸の外にある前記中空内側本体の冷却剤流路に流入する直接的な経路をもたらす、請求項１に記載の穿孔システム。
【請求項１０】
前記本体部材を案内するためのブッシュをさらに備える、請求項１に記載の穿孔システム。
【国際調査報告】
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