JP4541665B2 - 切屑成形式加工用デバイス - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第1および第2回転可能本体を備える切屑成形式加工(chip forming machining)用デバイスであって、上記第1および第2回転可能本体は共通回転軸心に沿って配置され、上記第1本体は雄要素を備えると共に、上記第2本体は接合部を形成すべく上記雄要素が挿入される雌要素を備え、上記雄および雌要素は夫々、上記第1および第2本体間の螺着接合を形成するための螺条を備え、上記雄要素は、該雄要素の上記螺条に関して軸心方向に変位された少なくともひとつの外周領域であって上記雌要素の対応内周領域に対して圧入により係合する少なくともひとつの外周領域を備える、切屑成形式加工用デバイスに関する。
【０００３】
本発明は特に穿孔(drilling)を行うデバイス、特に、個々の切削用インサートの特殊な位置決めの結果として径方向に向けられた合力が生ずるという非平衡ドリルにより穿孔を行うデバイスに適している。本発明は特に長寸の穴すなわち穴直径の５倍より大きな長さを有する穴の穿孔に特に適しており、その場合には切削用インサートを備えた穿孔用工具が該工具に接続されたドリル・チューブに関し、径方向合力の結果として角度的に変位しないことが重要である。
【０００４】
故に本発明は、例示的目的で斯かる用途に関して開示される。本発明は特に、工具と該工具に接続されたドリル・チューブとにより切屑搬送が実施されるというエジェクタ原理ならびにSTS(シングル・チューブ・システム)原理に従い穿孔を行うべく配置されたドリルに適用され得る。
【０００５】
【従来の技術】
深穴を穿孔するためのドリルは通常、切削用インサートを備えた穿孔用工具(drill tool)と、該穿孔用工具に接続されたドリル・チューブであって上記穿孔用工具をボール盤(drilling machine)に接続すると共に加工済材料を上記穿孔用工具から排出する目的をも有するドリル・チューブとから成る。
【０００６】
通常、上記穿孔用工具およびドリル・チューブは螺着接合により相互に接続され、上記ドリル・チューブの螺条配備端部は上記穿孔用工具の同様の螺条配備部分上に螺着される。形成された螺着接合の主要目的は、上記穿孔用工具とドリル・チューブとの間における軸心方向力だけでなく径方向力も担持することである。
【０００７】
更に、上記螺条の側部におけるひとつ以上の領域は、上記穿孔用工具とドリル・チューブとの間における圧入接合を形成する。斯かる領域は上記各本体の一方の本体の外周であって螺条を備えずに円形断面を有する外周と第2の本体の対応内周であって螺条を備えない対応内周とにより形成されるが、雄要素を形成する部分を備えた方の本体は雌要素を形成する方の本体に関し、各部分が相互に螺着されたときに上記圧入接合を形成すべく過大寸法とされる。上記圧入接合の主要目的は、上記穿孔用工具とドリル・チューブとの間の径方向力を担持することであり、すなわち、使用の間にドリル・チューブに関して上記工具が傾斜するのを防止することである。
【０００８】
上記穿孔用工具とドリル・チューブとを相互に対して特に反復的に螺着することに関しては、ドリル・チューブと穿孔用工具との間に生ずる圧入力と、それにより単一もしくは複数の圧入領域においてドリル・チューブおよび穿孔用工具内に生成される力とに起因して該ドリル・チューブもしくは穿孔用工具が破壊されるリスクが在る。
【０００９】
更に一定の場合において穿孔用工具とドリル・チューブとを一体的に螺着するために必要な力は、材料の厚みに依存して、すなわち、特定材料および過大寸法部分の過大寸法、あるいは過小寸法部分の過小寸法に依存して相当となり得る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主要目的は、導入部にて言及された種類のデバイスであってその各回転可能本体は、径方向においてこれらの本体を相互に関して制御もしくは固定する目的で圧入が行われる領域において各回転可能本体の一方もしくは両方の塑性的、永続的な変形もしくは亀裂の出現が減少されもしくは完全に防止される如き形状を有する当該デバイスの接合部を相互的に形成するというデバイスを提供するに在る。但し上記接合部は動作の間に生ずる径方向力により、上記第2本体に関する上記第1本体の角度的変位に対する良好な安定性を提供する。
【００１１】
第2の目的は、導入部にて言及された種類のデバイスであってその各回転可能本体は、相互的な径方向の固定(inter-radial locking)もしくは制御のために各回転可能本体間で圧入を達成する上で必要な力が更に小さくなる如き形状を有する接合部を相互的に形成するというデバイスを提供するに在る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、導入部にて言及された種類のデバイスであって、上記雄要素の上記外周および／または上記雌要素の上記内周は上記外周および内周領域において、事前決定された２つ以上の領域であって上記雄および雌要素の円周方向で見て相互に分離された２つ以上の領域に沿ってのみ圧入が存在する如く真円逸脱性(out-of-roundness)を有することを特徴とするデバイスにより達成される。上記真円逸脱性は、円周方向において上記雌要素の内周の半径よりも交互的に大寸かつ小寸である半径を備えた外周を有する上記雄要素から成り得る。代替的に、円周方向に沿って変化し且つ上記雄要素の外側半径よりも交互的に大寸かつ小寸であるのは、上記雌要素の内側半径である。本開示において円周方向とは、回転軸心方向を横切る方向であって本体周縁部に沿う方向を意味する。
【００１３】
上記第1および第2本体の一方のみが上記真円逸脱性を有するのが好適である。上記雄要素が上記雌要素に螺着挿入されたとき、圧入が見出される領域において上記２つの要素間の接触は部分的にのみであり、上記雄要素の外周半径が上記雌要素の内周半径よりも大寸である領域に配置される。円周方向においてこれらの接触領域間に配置されてこれらの接触領域を分離する領域において、上記雄要素の外周半径は上記雌要素の内周半径よりも小寸であり、または大きくとも該内周半径と等しい。これにより、上記接触領域において各要素のいずれかまたは両者において変形された材料は、これらの中間領域内へと膨張しもしくは“広がり(float)”得る。これにより、上記材料内において亀裂が生じまたは成長するほどに大きい不都合な塑性変形または少なくとも歪みの出現が回避される。
【００１４】
更に、圧入力が減少される結果として、上記第1および第2本体を相互接続するために必要な力は小さくなる。
【００１５】
達成されつつある本発明の目的に寄与する上記デバイスの好適実施例は、従属請求項２乃至８に定義される。
【００１６】
更に本発明は、上記雄要素の上記外周領域は、円周方向で見て事前決定された２つ以上の領域であってこれらの領域に対する上記本体の中央軸心からの半径はこれらの領域間に配置された領域に対する半径よりも大きい２つ以上の領域へと分割されることを特徴とする回転可能本体に関する。
【００１７】
本発明はまた、上記雌要素の上記内周領域は、事前決定された２つ以上の領域であってこれらの領域に対する上記本体の中央軸心からの半径はこれらの領域間に配置された他の領域に対する半径よりも小さい２つ以上の領域へと分割されることを特徴とする回転可能本体にも関している。
【００１８】
本発明の付加的な特徴および利点は、好適実施例に関する以下の詳細な説明および添付図面から明確に理解されよう。
【００１９】
次に、添付図面を参照しつつ例示目的で本発明の好適実施例を記述する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１および図２において第1本体1は、任意の好適材料とされ得る被加工材であって典型的には(不図示の)金属製被加工材から成る被加工材の回転加工に対する工具を形成すべく示される。工具1はその一端に、上記加工のための切削用インサート2を備える。工具1および切削用インサート2は、穿孔のために配置される。特に工具1および切削用インサート2は金属の穿孔に適しており、切削用インサート2は上記工具の回転軸心に関して非対称的に配置されることから、工具1においては穿孔と関連して相当な径方向力が生ずる。
【００２１】
図１および図２にはチューブを備える第2本体3も示されるが、該チューブは一端にては第1本体1に対し且つ他端にては、この場合にはボール盤である回転加工機に対して接続されることが企図される。
【００２２】
この場合に第1本体1は自身の長さの一部に沿い筒状であると共に、自身の外周の一部にて、この場合には雄螺条(male thread)である螺条4を備える。第2本体3は自身の内周の一部に沿い、この場合には雌螺条(female thread)である対応螺条5を備える。第1本体1は雄要素6を画成し且つ第2本体3は雌要素7を画成する。雄要素6は、上記螺条4を備えると共に、螺条4および5の相互作用により螺着接合を形成すべく雌要素7内に螺着され得る。これにより第1および第2本体1、3は、共通回転軸心を有すると共に、本発明に従い切屑成形式加工を行うデバイスもしくは少なくともその一部を協働して形成する。
【００２３】
上記外周の螺条配備部分の一側にて第1本体1の上記雄要素は外周領域8を備えるが、該外周領域は、雄要素6の螺条4が雌要素7の螺条5に係合して厳密に対向して配置されたときに第2本体3の雌要素7の対応内周領域9に対して圧入または接触により係合すべく寸法設定される。また雄要素6および雌要素7は、上記周領域8、9に等しい周領域14、15であって螺条4、5の他側に配置された周領域14、15を備えることも可能である。簡潔さのために、螺条4、5により形成される上記螺着接合の一側に載置された周領域8、9であって工具1の有効切削端(active cutting end)に接近して載置された周領域8、9のみが記述される。但し螺条4、5の他側に配置された対応周領域14、15が、更に詳細に記述される領域8、9に関する各原理の内の任意の原理に従い形成され得ることは理解される。このことは、前方周領域8、9の設計態様に関して述べられる全てが、可能的に生じ得る対応後方周領域14、15にも適用され得ることを意味する。また第1および第2本体1、3は、上記切削用インサート2に接近して配置された領域8、9のみ、または、上記切削用インサートから離間された領域14、15のみ、または、これらの領域の両方を有し得ることも理解すべきである。螺条4、5の前方の領域8、9および螺条4、5の背後の領域14、15は、本発明の有効範囲内において同じ様にまたは異なる様に形成され得る。円周方向の連続領域16および17であってこれらの連続領域の距離に沿い第1本体1と第2本体3との間には間隙が存在するという連続領域16および17は、回転軸心方向で見た場合に螺着接合4、5および前方圧入領域8、9ならびに螺着接合4、5および可能な後方圧入領域14、15を夫々分離する。示された実施例における第2本体3はこの場合には実質的にリング状である停止面18を備え、該停止面に対しては本体1、3間の軸心方向力を吸収すべく第1本体1がそれ自体を支承する。
【００２４】
領域8および9の各々は、回転軸心の方向において、すなわち円周方向を横切る方向において所定長さを有する。上記外周領域および内周領域8、9の対において雄要素6の外周(図３および図４参照)または雌要素7の内周(図５および図６参照)は２つの、好適には３つ以上の領域10乃至13に沿ってのみ圧入が存在する如き真円逸脱性(out-of-roundness)を有するが、該領域10乃至13は事前決定されると共に上記雄および雌要素の円周方向で見て相互から離間される。図示例においては、本発明に係る原理に従い４個の圧入領域10乃至13が形成される。
【００２５】
図３および図４は、雄要素6にのみ真円逸脱性が存在するという実施例を示している。上記真円逸脱性は通常は、当該領域に沿って圧入の存在が企図された領域を円周方向において分離する領域を、すなわち当該領域に沿って雄要素6の外側寸法が上記雌要素の内側寸法に関して過大寸法とされる領域を円周方向において分離する領域を、たとえば旋削、フライス削りまたは研削などの様に機械的加工することでもたらされる。当然ながら、対応雌要素7が雄要素上に押圧されるときに該雌要素は幾分か変形されるという事実により、該雌要素7にも一定の真円逸脱性が生ずる。更に、上記雄要素が過大寸法とされた領域からは、一般的に雄要素6の外側寸法が雌要素7の内側寸法と概略的に同一でありもしくは幾分か小寸となる機械的加工領域のうちの近傍部分に向けて、材料が押し出される。
【００２６】
図５および図６は第２実施例を示しており、たとえば当該所定部分を研削することで他の部分より大きな内側半径が与えられるのは、雌要素の内周の所定部分である。
【００２７】
上記雄要素の外側寸法の過大寸法領域(図３および図４)または雌要素7の内側寸法の過小寸法領域(図５および図６)は、円周方向で見たときに本質的に圧入が存在する領域10乃至13が対称的に分布される如く、上記円周方向において対称的に分布される。上記雄要素の複数の過大寸法領域の場合、これらは上記円周方向においてほぼ等しい長さである。このことは、雌要素7の過小寸法内径の場合における過小寸法領域に対してもあてはまる。
【００２８】
好適実施例において雄要素6および雌要素7は、上記真円逸脱性を達成すべく当該要素の円周に沿い事前決定された各分離領域において機械加工されたチューブから形成される。該チューブの壁厚の局部的減少によっても、真円逸脱性は達成されると見做され得る。圧入されるべき上記本体の寸法に関して過大寸法領域から過小寸法領域への遷移部は好適には連続的とされ、すなわち穏やかとされまたは面取り形状とされるのであり、段部形状とされるのではない。
【００２９】
雄要素6の外周および雌要素7の内周の真円逸脱性もしくは半径変化が存在するという周領域8、9においては、雄要素6または雌要素7が円周方向において連続的チューブ壁を備えるのが好適である。但し、圧入の存在が企図された領域10乃至13を分離する領域において、上記真円逸脱性が上記チューブ壁領域に配置された一個以上の穴から成り得ることすなわち壁部の局部的欠如から成り得ることは除外されるべきでない。
【００３０】
上記領域8、9における雄要素6の外周および上記雌要素の内周の両者が真円(round)から逸脱することも完全に可能であるが、製造に関する技術的理由により、上記要素6、7の一方のみが事前決定された真円逸脱性を備えるのが好適である。
【００３１】
更に、それに沿って実質的に圧入が存在する領域10乃至13は円周方向で見て相互に完全には分離されないことも想起され得るが、これらの領域は、円周方向で見て少なくとも一本のラインに沿い、好適には円周方向で見て好適には平行な２本のラインの間の領域に沿い相互から完全に分離されるのが好適である。
【００３２】
本発明はまた、雄要素と雌要素との間における圧入接触による狭幅細長部であって圧入が存在する主要領域10乃至13の接続を許容する狭幅細長部を生成する可能性、または、雄要素および雌要素の周面上に過大寸法もしくは過小寸法の所定個数の突出部(island)を生成して斯かる突出部の領域にて圧入を達成する可能性も包含する。
【００３３】
当業者であれば、上記記述および添付図面に基づき本発明の枠組みから逸脱せずに且つ添付の各請求項にて定義された保護範囲から逸脱せずに発明の複数の変形例が明らかなことを理解すべきである。
【００３４】
たとえば圧入による領域10乃至13の個数は、本発明の枠組みから逸脱することなく、個々の場合に対し、ならびに、斯かる領域の幾何形状に対して適合され得る。
【００３５】
外周および内周領域8、9を、上記本体の第1および第2長手方向に夫々、楔形状に形成し、すなわち、回転軸心方向において次第に大寸化して形成することは十分に可能である。また、キャンバ付き領域(cambered areas)などの他の形状も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施例に従い相互から離間された第1回転可能本体および第2回転可能本体の部分的断面図である。
【図２】図２は、上記第2本体内に上記第1本体が挿入された図１に対応する図である。
【図３】図３は、真円逸脱性を有する上記第1回転可能本体の実施例の誇張縮尺による断面図である。
【図４】図４は、圧入領域において第2本体内に挿入された図３に係る上記本体の断面図である。
【図５】図５は、内周が真円逸脱性を有するという本発明に係る第2本体の実施例の誇張縮尺による断面図である。
【図６】図６は、圧入領域において第1本体を囲繞したときにおける図５に係る上記第2本体の断面図である。
【符号の説明】
１…工具
２…切削用インサート
３…ドリル・チューブ
４…螺条
５…螺条
６…雄要素
７…雌要素
８…周領域
９…周領域
１０、１１、１２、１３…圧入領域
１４…周領域
１５…周領域
１６…間隙領域
１７…間隙領域
１８…停止面

Claims (8)

  1. 第1回転可能本体(1)および第2回転可能本体(3)を備える切屑成形式加工用デバイスであって、
    −上記第1および第2回転可能本体(1、3)は共通回転軸心に沿って配置され、
    −上記第1本体(1)は雄要素(6)を備えると共に、上記第2本体は接合部を形成すべく上記雄要素(6)が挿入される雌要素(7)を備え、
    −上記雄および雌要素(6、7)は夫々、上記第1および第2本体(1、3)間の螺着接合を形成するための螺条(4、5)を備え、
    −上記雄要素(6)は、該雄要素の上記螺条に対して軸心方向に変位させて配置された少なくともひとつの外周領域(8)であって上記雌要素(7)の対応内周領域(9)に対して圧入により係合する少なくともひとつの外周領域(8)を備える、切屑成形式加工用デバイスにおいて、
    上記雄要素(6)の外周および／または上記雌要素(7)の内周は上記外周および内周領域(8、9)において、事前決定された２つ以上の領域(10乃至13)であって上記雄および雌要素の円周方向で見て相互に分離された２つ以上の領域(10乃至13)に沿って圧入が存在する如く真円逸脱性を有することを特徴とする、切屑成形式加工用デバイス。
  2. 圧入が存在する前記領域(10乃至13)は前記円周方向で見て概ね対称的に分布されることを特徴とする、請求項１記載のデバイス。
  3. 圧入が存在する前記領域(10乃至13)は前記円周方向で見てほぼ等しい長さであることを特徴とする、請求項１または２に記載のデバイス。
  4. 前記雄要素(6)および／または前記雌要素(7)は筒状であり、且つ、
    これらの少なくとも一方の前記真円逸脱性は、問題となるチューブの壁厚がその円周方向で見て事前決定された領域にて減少されるという事実により形成されることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のデバイス。
  5. 前記第1本体(1)および第2本体(3)の一方は切削用インサートを備えた穿孔用工具を備えることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のデバイス。
  6. 前記第1本体(1)および第2本体(3)の一方は、他方を前記第1および第2本体を回転するための機械に対して接続する長寸チューブを備えることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のデバイス。
  7. 相互から分離された２つ以上の領域(10乃至13)に沿って圧入が存在する前記雄要素(6)および雌要素(7)の周領域は、前記螺着接合(4、5)の一方の側であって前記工具(1)の切削用インサート(2)の近傍である方の側に配置されることを特徴とする、請求項５記載のデバイス。
  8. 相互から分離された２つ以上の領域(10乃至13)に沿って圧入が存在する前記雄要素(6)および雌要素(7)の周領域(8、9)は前記螺着接合(4、5)の両側に配置されることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のデバイス。
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