JP2003535705A - 制振穿孔工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ドリル本体（１１）と、ドリル本体の前端部に位置してドリルの周縁を画定する少なくとも１つの切削インサート（１２）とを含み、金属材料に穴を穿孔する穿孔工具に関し、ドリル本体は、軸線方向に延びる幾つかの削り屑溝（１４、１５）と、削り屑溝の間に位置している棒（１６、１７）とを有する。この新たな工具の特徴は、ドリル本体（１１）が、少なくとも１つの削り屑溝内の切削インサートの後方に軸線方向に一定の距離を置いて位置している減衰ユニット（１８）を備えており、この減衰ユニットは前記削り屑溝の一部分を完全にまたは部分的に埋めており、および、この減衰ユニットは、互いに異なる剛性の２つの材料部分（１８ａ、１８ｂ、２３ａ、２３ｂ）で構成されているということである。

Description

【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、１３
０ｄＢ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８９０２０
８１−２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１
３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１８
ａ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２
８、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２
３ａ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１
５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２
２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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トゥカラ，トミー スウェーデン国，エス−811 52 サンド ビッケン，クラスバッケン 34 Ｆターム(参考） 3C011 AA06 3C037 DD01

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属材料に穿孔する穿孔工具であって、ドリル本体（１１）
   と、前記ドリル本体の前端部に位置して前記ドリルの周縁を画定する少なくとも
   １つの切削インサート（１２）と、を含み、前記ドリル本体は、軸線方向に延び
   る幾つかの削り屑溝（１４、１５）と、前記削り屑溝の間に位置している棒（１
   ６、１７）とを有する穿孔工具であって、 前記ドリル本体（１１）は、前記ドリル本体の前記切削インサートの後方に軸
   線方向に一定距離で位置している第１の減衰要素（１８）と、前記第１の減衰要
   素の半径方向内側の間隙内に位置している第２の減衰要素とを備えており、前記
   減衰要素は、互いに異なる剛性で作られている２つの材料部分（１８ａ、１８ｂ
   、２３ａ、２３ｂ）で構成されていることを特徴とする穿孔工具。
2. 【請求項２】 前記第１の減衰要素（１８）は前記削り屑溝（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。
3. 【請求項３】 前記削り屑溝の横断面は凹状に湾曲しており、前記減衰要素
   （１８）は非対称の円筒形の棒から成り、前記棒の内側包絡面は前記削り屑溝の
   曲げ半径に対応する円筒形状であり、一方、前記減衰要素（１８）の前記外側包
   絡面は、前記棒（１６、１７）の前記外側包絡面によって画定されている曲げ半
   径に実質的に一致するより大きな半径を有することを特徴とする請求項１または
   ２に記載の穿孔工具。
4. 【請求項４】 前記減衰要素（１８）は、半径方向に形成されているカラー
   部分（１９、２０）に対して直接結合するように配置されており、前記カラー部
   分は前記前部ドリル部分を後部円筒形表面（２１）から隔てており、前記後部円
   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
   定されなければならない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。
5. 【請求項５】 前記減衰要素（１８）は、前記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）として形成されている、前記減衰要素の内側
   に固定されている部分的に円筒形であるインサートの形状が与えられており、前
   記カラーの中央部分は、前記棒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、これと同時に、前記減衰要素の部分（２３ｂ）を介して、前記カ
   ラー（２２）の全長に沿って前記棒（１６、１７）の包絡面全体と摩擦係合して
   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。
6. 【請求項６】 前記カラー（２２）は、互いの間に軸線方向のスロット（２
   ７）を有する少なくとも２つのカラー部品によって構成されていることを特徴と
   する請求項５に記載の穿孔工具。
7. 【請求項７】 前記減衰要素は、部分的に円筒形の、三角形の、または、別
   の横断面の形状を有する、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（１８ａ、２３ａ）を含むことと、前記減衰要素が、前
   記第１の部分（１８ａ、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、エラストマー特性の材料部分（１８ｂ、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１〜６のいず
   れか１項に記載の穿孔工具。
8. 【請求項８】 比較的柔軟な前記減衰要素（２３ｂ）は、前記減衰要素（２
   ３ｂ）が前記ドリル本体内の２つの凹状の削り屑リセス（１４、１５）を完全に
   埋めおよび、さらには、前記削り屑リセス（１４、１５）の間の前記棒（１６、
   １７）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１〜７のいずれか１項に記載の穿孔工具。
9. 【請求項９】 前記減衰要素は、前記削り屑リセス（１４、１５）を完全に
   埋めるゴム、ポリマー、または、エラストマー材料の部分を含むことと、比較的
   硬質な前記減衰材料の円筒形部分（２３ａ）は、前記第１の比較的柔軟な減衰材
   料（２３ｂ）内に完全に含まれている円筒形の横断面を有する境界の形状を有す
   ることとを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の穿孔工具。
10. 【請求項１０】 互いに離間する種々の大きさの複数の円筒形部分（２３ａ
    ）が、前記比較的柔軟な減衰材料（２３ｂ）内に埋め込まれていることを特徴と
    する請求項９に記載の穿孔工具。
11. 【請求項１１】 前記減衰要素はサンドイッチ実施形態であり、少なくとも
    １つの金属材料、セラミック材料、または、ポリマー材料が、ゴム特性、ポリマ
    ー特性、または、エラストマー特性の前記比較的柔軟な材料から作られているシ
    ート形状のセグメントの間にシートとして交互に埋め込まれていることを特徴と
    する請求項１〜７のいずれか１項に記載の穿孔工具。
12. 【請求項１２】 より硬質の前記減衰材料（２３ａ）は、Ｕ字形横断面のセ
    グメントとして、前記ドリルの前記リセス（１４、１５）の一方に嵌め込まれ、
    且つ前記リセスを部分的に埋めること、前記より弾性が大きい減衰材料（２３ｂ
    ）は、同様にＵ字形横断面のセグメントとして嵌め込まれており、上記材料（２
    ３ａ）と前記リセス（１５）の壁表面との間の中間層を形成すること、を特徴と
    する請求項１に記載の穿孔工具。
13. 【請求項１３】 減衰ユニットが、前記ドリル本体上に配置され、且つ前記
    ドリル本体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、２
    ２ｂ）によって構成されているカラーを含み、前記半裁カラー部の内径が前記ド
    リル本体（１１）の外径よりも大きくなることによりング状の間隙（３０）がカ
    ラーの間に形成されていることと、金属材料、セラミック材料、または、ポリマ
    ー材料から成る前記材料部分（２３ａ）が、前記半裁カラー部の内側に固定され
    て、且つ前記リセス（１４、１５）を完全にまたは部分的に埋めるように形成さ
    れて、比較的柔軟で弾性が大きい材料である減衰材料（２３ａ）が、前記材料（
    ２３ａ）と前記リセス（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（２３ｂ）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。