(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料に穿孔する穿孔工具であって、
ドリル軸線を規定し、前部と後部と前後方向に延びる削り屑溝（１４、１５）とを有するドリル本体（１１）であって、切れ刃が削り屑溝（１４、１５）の前端に配置されているドリル本体（１１）と、
ドリル本体（１１）の前端から後方に一定距離で位置している減衰要素であって、互いに異なる剛性を有する材料で作られている第１の部分（２３ａ）と第２の部分（２３ｂ）とを備え、第１の部分（２３ａ）がドリル本体（１１）の外周の回りを延びるカラー（２２）を有し、第２の部分（２３ｂ）がカラー（２２）とドリル本体（１１）との間に存する半径方向の隙間に配置され、カラー（２２）が第２の部分（２３ｂ）より高剛性であり、第２の部分（２３ｂ）は削り屑溝（１４、１５）の半径方向内側部分から外側に隙間をあけ、切り屑が第２の部分（２３ｂ）を通って削り屑溝（１４、１５）を流れる、減衰要素と、
を備えたことを特徴とする穿孔工具。
【請求項２】
減衰要素は削り屑溝（１４、１５）内に部分的に受け入れられている、ことを特徴とする請求項１に記載の穿孔工具。
【請求項３】
減衰要素の第１の部分（２３ａ）は直接結合されたカラー（２２）を備え、カラー（２２）はドリル部分を後部円筒形表面（２１）から隔てており、後部円筒形表面は付属の機械内での回転駆動のために付属の機械のスピンドル内に固定される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の穿孔工具。
【請求項４】
減衰要素の第１の部分（２３ａ）は、ドリルの直径よりも実質的に大きい直径を有するカラー（２２）の内側で部分的に円筒形であるインサート形状部分を有し、カラーは、削り屑溝（１４、１５）の間に位置する棒（１６、１７）の一方に一致する穴直径を有するように形成されており、かつ、減衰要素の第２の部分（２３ｂ）を介して、カラー（２２）の全長に沿って棒（１６、１７）の包絡面全体と摩擦係合する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の穿孔工具。
【請求項５】
カラー（２２）は、互いの間に軸線方向のスロット（２７）を有する少なくとも２つのカラー部品（２２ａ，２２ｂ）によって構成されている、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の穿孔工具。
【請求項６】
減衰要素の第１の部分（２３ａ）が、金属、ポリマー、セラミック材料、複合材料、または、超硬合金から成る部分を含み、第１の部分（２３ａ）の形状に完全にまたは部分的に適合化されたゴム、ポリマー、または、エラストマーからなる第２の部分（２３ｂ）によって少なくとも部分的に取り囲まれている、こととを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の穿孔工具。
【請求項７】
比較的柔軟な減衰要素の第２の部分（２３ｂ）は、ドリル本体（１１）内の２つの凹状の削り屑溝（１４、１５）を部分的に埋め、棒（１６、１７）の包絡面を完全に取り囲むような連続的な広がりを有する、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の穿孔工具。
【請求項８】
減衰ユニットが、前記ドリル本体（１１）上に配置され、且つ前記ドリル本体（１１）を部分的に軸線方向に取り囲む２つ以上の半裁カラー部（２２ａ、２２ｂ）によって構成されているカラー（２２）を含み、半裁カラー部の内径がドリル本体（１１）の外径よりも大きくなることによりリング状の間隙（３０）がカラー（２２）の間に形成され、金属材料、セラミック材料、または、ポリマー材料から成る第１の部分（２３ａ）が、削り屑溝（１４、１５）を部分的に埋めるように形成され、第１の部分（２３ａ）より柔軟で弾性が大きい材料部分である第２の部分（２３ｂ）が、第１の部分（２３ａ）と削り屑溝（１４、１５）の凹状に湾曲した表面との間に、Ｕ字形の横断面のシムとして取り付けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の穿孔工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、金属材料の加工のための穿孔工具に関し、さらに特に、穴の周縁を画定する少なくとも１つの切削インサートを有するドリル本体を含むタイプのドリルであって、ドリルの長手方向に延びる１つまたは複数のリセスが形成されているドリルに関する。このリセスは削り屑の放出のための溝として働くように外側インサートと内側インサートにそれぞれつながっている。
【０００２】
金属材料の穴加工において、加工振動によって引き起こされる高い騒音レベルと機械騒音とに関して問題が生じる。従来から使用されているドリルは、適切な騒音減衰および振動減衰が可能であるように形成されている組込み／付加的な制動装置を備えてはいない。本質的なことは、耳にとって不快である音域内の振動騒音の大部分を取り除くことができることである。可能ならば、機械騒音と、通常は一般的に７４−７６ｄＢの音量である不可避的な削り屑のがたつきだけしか残らないようにすべきである。しかし、機械騒音を減衰させない場合には、１３０ｄＢにまで達するレベルが測定されることが希ではない。適切な機械騒音は、耳により穏やかに感じる。
【０００３】
スウェーデン特許第８９０２０８１−２号によって、例えば、部分制振材料で穿孔工具を形成することが公知であり、この部分制振材料は、長手方向に形成されたドリル切り屑溝のリセスに適用されている。しかし、上記特許第８９０２０８１−２号に適用される硬質金属縁部は、騒音の適切な静粛化をもたらすことが判っていない。
【０００４】
上記状況から、本発明の目的は、実質的に良好な騒音および振動の減衰効果をもたらすと共にタップ立てと後続の穿孔とに有用であるドリル用の装置を作ることによって、上述の問題に対する解決策を提供することである。本発明にしたがって、このドリルは、各々の切削インサートにつながる削り屑放出用のリセスを備えており、このリセスには、互いに異なる剛性を有する少なくとも２つの組み込まれた減衰要素は、これらが上記削り屑溝の軸線方向部分を完全にまたは部分的に埋めるように、切削インサートの後方に一定の軸線方向距離を置いて取り付けられる。こうすることによって、ドリルに特に騒音／振動減衰がもたらされ、さらには、改善された剛性がもたらされる。この結果として、この新たな工具は、被加工物の適正な金属加工を原因とする騒音レベルの大幅な削減を可能にする。これと同時に、こうした工具は、切削力の変動のために生じる振動による影響をより一層受けにくくなる。
【０００５】
以下では、本発明を、図面に例示してある本発明の２つの実施形態に関してより詳細に説明する。
【０００６】
図１に図示する本発明にしたがう減衰要素１８ａ、１８ｂを有するドリル１０の実施形態は、ドリル本体１１と、このドリルの周囲に位置している外側切削インサート１２と、このドリルの中心により近い位置にある内側切削インサート１３とを含む。切削インサートは、硬質超硬合金で作られていることが好ましい。これら２つの切削プレートは、ドリル軸線Ａから互いに異なる半径方向距離においてその作用区域が互いに重なり合うように配置されている。これと同時に、前記切削プレートは、その工具の円周方向に約１８０°ずらされている。切削プレート１２、１３は、既知の仕方で、例えばねじ継手によって、ドリル本体１１内の対応する切削ポケット内に固定されている。ドリル本体１１は実質的に円筒形の基本形状を有し、鋼で作られている。
【０００７】
切削インサートの後方に位置しているドリル本体１１の一部分では、ドリル本体は、軸線方向に延びておりかつ半径方向外方に開いているリセス１４、１５を備えており、これらのリセスの横断面は凹状に湾曲しており、且つ切削プレート１２、１３のそれぞれに対して別々に結合している。前記リセス１４、１５は削り屑溝として機能することが意図されており、円筒形の包絡面を有する棒１６、１７がこれらの間に位置している。図１に図示する実施形態では、上記削り屑溝１４、１５は螺旋状である。代わりに、削り屑溝１４、１５は、直線の形状またはその組合せを有してもよい。減衰要素が、切削プレート１２、１３の後方に軸線方向に距離をおいて、削り屑溝の一方または各々に中に配置されている。減衰要素１８は、実質的に互いに異なる剛性を有する少なくとも２つの部品１８ａ、１８ｂによって構成されている。この図に示されている事例では、減衰要素１８ａは、削り屑溝に適合させられた形状が与えられており、その結果として、減衰要素１８ａの頂部表面が、隣接するドリル本体１１の外側表面と面一でありかつこの外側表面の形状と同一の形状であるように配置されることになる。減衰要素１８は削り屑溝の形状に完全にまたは部分的に一致する形状を有するが、その外側包絡面は自由な形状であってよい。減衰要素１８ａは、例えば、半径方向に貫通するねじ継手によってドリル軸に固定されていてもよい。減衰要素１８は、所望の減衰効果を与えるために、切削プレートの後方に一定の距離を置いた軸線方向位置に位置しているべきであり、その結果として、乱されることのない削り屑放出が、予め決められた穴深さにおいて実現される。ドリル本体１１は、その軸方向に後方の部分においては、一般的な形で、後部部分２０の形に変形する円錐形部分１９の形状の後部断面肥厚部分を有するように形成されている。場合によっては、減衰要素１８は、これらの減衰要素が前記円錐形部分１９の少なくとも一部分を通っても延びるような軸線方向の長さを有することが可能であり、これは、既存の実施形態によって、より大きな穴深さを可能にするためである。部分２０の軸線方向後方に位置している円筒形部分２１は、機械スピンドルまたはホルダ部品内に固定されるようになっている。要素１８ａの形状がリセス１５の形状に完全に結合することは不要である。実質的なことは、棒１６、１７の包絡面への移行部分まで、削り屑溝の側面と減衰要素の半径方向に向いた側面と間に適切な面接触が確保されるということである。
【０００８】
図２と図３には、別の実施形態が示されており、この実施形態では、減衰要素は、ドリル本体１１の外径よりも実質的に大きい外径を有する円筒形カラー２２の形状であり、且つ２つの減衰要素２３ａ、２３ｂは、このカラーの長さに沿って、リセス１４、１５を完全にまたは部分的に満たすような形状が与えられている。部品２３ｂは、カラー２２の内側において、このカラーのほぼ全長に沿って棒１６、１７の包絡面に対して全面的にまたは部分的に面接触させられている。中央部分２３ａ、２２ａはそれぞれに例えば鋼で製造されていてもよく、この中央部分は、はんだ付け、接着、溶接、または、別の方法でカラーの内壁に固定されている。
【０００９】
代わりに、部分１８ａ、２３ａは、セラミック材料、ポリマー、複合材料、または、超硬合金から製造されることが可能である。減衰材料１８ｂ、２３ｂを取り囲む部分１８ａ、２３ａは、エラストマー、ポリマー、天然ゴム、または、にかわ（ｇｌｕｅ）／コーキングコンパウンドの材料であることが可能である。さらには、これらの材料の組合せが適している。
【００１０】
カラー２２は、図２および図３に示されている実施形態で、ねじ継手によってドリル本体１０の周囲に一体状に保持されている２つのカラー半分部分２２ａ、２２ｂから構成されている。代わりに、カラーは３つ以上のカラー要素から成ることが可能である。図２から分かるように、これらの半裁カラー部の各々は円形のリセス２４を備えており、このリセス２４内では、底の平面部分２５がフランジ部分を形成し、このフランジ部分を貫通する穴２６が、この穴の中を通って延びさらにはその反対側の半裁カラー部２２ｂに相補的に形成されているフランジ部分を通っても延びるボルトまたはねじ（図示されていない）を受け入れるように形成されている。この実施形態は、スロット２７が２つの半裁カラー部２２ａ、２２ｂの間に残るような実施形態である。図３に示されている実施形態では、減衰要素２３ｂは、２つの凹んだ形の削り屑リセス１４、１５を完全に埋めると共に棒１６、１７の包絡面を完全に取り囲むような連続した広がりを有する。穿孔チップまで冷却流体を運ぶためのドリル本体１０内の長手方向のチャネルが２８、２９で示されている。
【００１１】
図４〜６には、減衰要素の別の実施形態が示されている。図４では、実施形態は、典型的には金属またはセラミック特性である減衰材料２３ａが、典型的にはゴム特性を有するかまたは別のエラストマー材料から成る減衰材料２３ｂによって完全に包囲され取り囲まれている実施形態である。この材料は、それぞれの削り屑リセス１４、１５を完全に埋め尽くすことが意図されている。
【００１２】
図５による実施形態では、変化する円筒形の横断面を有する複数の減衰本体２３ａがゴムまたはエラストマーの材料２３ｂの中に埋め込まれている。さらに、この場合には、これに応じて構成された減衰ユニットがそれぞれの削り屑リセス１４、１５を完全に埋めなければならないということが意図されている。
【００１３】
図６による実施形態では、減衰ユニットがサンドイッチ実施形態を受け入れており、この場合に、シートの形態である典型的には金属またはセラミックの減衰材料２３ａが、典型的にはゴムまたはエラストマー特性を有する減衰材料２３ｂのシートの間に埋め込まれている。
【００１４】
図７に示されている別の実施形態にしたがって、典型的には金属またはセラミックである減衰材料２３ａが、横断面がくさび形である実施形態を与えられており、この減衰材料２３ａは、その両側において、典型的なゴムまたはエラストマー特性を有する材料２３ｂによって取り囲まれている。この場合には、２つの減衰材料がその全体においてそれぞれの削り屑溝１４、１５を埋めることは不要である。
【００１５】
図８によれば、より硬質の材料２３ａが、Ｕ字形のセグメントとしてリセス１５の中に嵌め込まれており、このＵ字形セグメントはリセス１５を部分的に埋めるだけであり、同様に挿入されているＵ字形セグメントの形状であるより弾性が大きい減衰材料２３ｂが、材料２３ａとリセス１５の底面との間に嵌め込まれている。
【００１６】
図９に示されている別の実施形態にしたがって、典型的には金属またはセラミックの減衰材料２３ａは、組み立てられた減衰ユニットの形状が三角形になっているように、ゴムまたはエラストマー特性を有する材料２３ｂによって完全に包囲されている。このような実施形態では、適切な騒音静粛化の実現のために２つの減衰材料がそれぞれの削り屑溝を完全に埋めることは不要である。
【００１７】
さらに別の実施形態にしたがって、減衰要素は、カラー２２と、より弾性が大きい減衰材料１８ｂ、２３ｂとから成る。この実施形態を図１０により詳細に示してある。図１０から分かるように、減衰材料１８ｂ、２３ｂが２つの棒１６、１７の包絡面だけに沿って延ばされていることで十分である。この場合には、さらに、スロット２７が、以前に図３で示した位置とは異なる別の位置を有してもよい。この場合に、カラー２２の適切な材料として、要素１８ａ、２３ａに関して上述したものと同じタイプの材料が選択されてもよい。
【００１８】
図１１に示す別の実施形態にしたがって、カラー２２は、互いの間に軸線方向スロット２７を有する２つの半裁カラー部２２ａ、２２ｂによって構成されているが、この場合には、カラーの内径がドリル本体１１の外径よりも大きく、そのためにリング形の間隙３０がカラーとドリル本体との間に形成されているので、カラーとドリル本体１１との間には直接的な面接触がない。この実施形態では、金属材料、セラミック材料、または、ポリマー材料から成る材料部分２３ａは、カラーの内側表面に固定されており、リセス１４、１５を完全に埋めるように形成されている。代わりに、この実施形態は、前記部分２３ａがリセス１４、１５を部分的に埋めるだけであるような実施形態であることが可能である。この図示されている実施形態では、要素２３ａの内側包絡面は、リセス１４の形状に適合化された凸形の形状にされており、一方、その外側包絡面は、カラー半分部分２２の内径に適合しているはるかにより大きな曲げ半径を有する凸形の形状にされている。これと同時に、より柔軟でより弾性が大きい減衰材料２３ｂが、横断面がＵ字形であるシムとして形成されており、このシムは要素２３ａとリセスの底部１４との間に嵌め込まれている。図１１に示されているように、これに対応するより硬質でより柔軟な減衰材料のインサートが、ドリル本体内の直径方向に反対側のリセス１５の中に取り付けられている。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、この工具の一実施形態の斜視図を示す。
【図２】  図２は、別の実施形態の斜視図を示す。
【図３】  図３は、図２にしたがうドリルの線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿ったカラー部の横断面を示す。
【図４〜１１】  図４〜図１１は、本発明の範囲内のドリルの別の実施形態の横断面を示す。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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