JP5450594B2 - 刃部材を備える回転駆動可能な切削作業用工具 - Google Patents

Description

本発明は、刃部材を備える回転駆動可能な切削作業用工具に関し、より詳細には、刃部材と柄部を有するホルダーとを備える穿孔工具に関する。

特許文献１により、軸部およびヘッド部を有する、縦軸の方向に伸びるホルダーを備える穿孔工具が知られている。このヘッド部には、縦軸に直交して、横軸の方向に伸びる溝が形成されている。さらに、溝の中には、刃の嵌め込み部位が嵌め込まれ、留め具が設けられている。この留め具は、刃の嵌め込み部位の中に形成された取り付け穴、および溝の脚部の少なくとも１つに形成された穴を貫通し、刃の嵌め込み部位を、少なくとも１つの溝の脚部に留めている。この少なくとも１つの溝の脚部の穴の中心軸と、刃の嵌め込み部位内の取り付け穴の中心軸とは、ずらして配置されている。留め具と刃の嵌め込み部位とは、部材の群を形成している。この群のうちの１つの部材は、１つの斜面を介して、別の部材と、一種の楔面伝動装置のように協働しており、このため、穿孔工具が取り付けられた状態において、刃の嵌め込み部位が、縦軸の方向では第１の停止面に対して、および、横軸の方向では第２の停止面に対して、押し付けられるようになっている。刃の嵌め込み部位は、縦軸の方向に伸びる延長部を有している。この延長部は、溝の底面から縦軸の方向に軸部まで形成された凹部の中に伸びている。この凹部には、第２の停止面が設けられている。

一実施形態では、この刃の嵌め込み部位は、断面において台形をなしている。

独国特許出願公開第１９８３４６３５号明細書

本発明の目的は、刃の交換を、比較的簡素な構成で行うことが可能な、冒頭部に記載した種類の工具を提供することにある。

本発明は、刃部材と柄部を有するホルダーとを備える、切削作業用の工具、特に、例えば金属加工用の穿孔工具に係るものである。ここで、刃部材には、少なくとも１つの刃と鳩尾形領域とが形成され、ホルダーには、鳩尾形領域に適合する鳩尾形凹部が形成されている。刃部材および適合する鳩尾形の構成は、刃部材が、ホルダーの縦軸に対して横方向にのみホルダーの中に挿入され得るように、互いに調整されており、上記鳩尾形凹部の対向する側部の間には鳩尾形領域が規定通りに配置され、刃部材を固定するために、これらの各側部は、ホルダー内のボルト締結具を介して、互いに移動可能であり、刃部材は、このボルト締結具による固定時に、軸方向の力を受ける。

ここで、本発明の本質は、刃部材がダイヘッドであること、および、軸方向の力は、ホルダー内の鳩尾形凹部と協動する鳩尾形領域によってのみ生成されることにある。これらの点は、例えば一般的なドリルヘッドのように構成されたダイヘッドを、残りのドリルのボディを形成するホルダーと容易に連結可能であるという利点を有している。このため、穿孔工具は、形状において制限されない。特に、一般的な穿孔工具の全ての形状を実現可能である。

特に、刃およびフルート溝を備えるドリルヘッドを、全く従来のように、例えば研削によって、製造可能である。
鳩尾形の形状によってのみ、軸方向の位置合わせが行われるので、この位置合わせでは、例えば取り付け用の開口部を重ねて調整することなどは、必要ない。

本発明の好ましい一実施形態では、鳩尾形領域は、ダイヘッドの正面側の停止面に接続されているように提供されている。このような実施形態では、ダイヘッドは、軸方向において、有利にも、鳩尾形凹部の底部に対して位置合わせされるのではなく、この正面側の停止面に対してのみ位置合わせされる。従って、ヘッドとホルダーとの間の連結位置が刃により近くなるため、この工具の安定度がより向上するという利点が生じる。また、特に作業のために、これに適合するホルダーの停止面に接近することも、容易に可能である。

これに関して、鳩尾形領域が、延長部として、正面側の停止面から突出していることが好ましい。例えば、鳩尾形の延長部の両側に、停止面が形成される。これらの停止面は、延長部が突出している１つの平面内にある。

ホルダーに関しては、上述の正面側の停止面が、側部の端部領域、特に側部の最も前面にある正面側の端部領域において対向していることが好ましい。このような構成は、効率的に製造可能であり、比較的容易に、ホルダー内の鳩尾形凹部の上に合わせることが可能である。

さらに、鳩尾形領域が上記正面側の停止面に接続されていることは、鳩尾形領域が鳩尾形凹部の中に嵌め込まれた状態において、穿孔時のトルクが、鳩尾形領域を介してのみ伝達されるように、行われていることが好ましい。本発明のさらに好ましい一実施形態では、ダイヘッドをセットした状態において、軸方向の力が、上記正面側の停止面を鳩尾形凹部の側部の各正面に対して押さえつけるように、鳩尾形領域は、鳩尾形凹部の上に調整されている。これによって、ダイヘッドとホルダーとの間に、特に剛性の接続を実現することが可能である。この際、固定する前に、軸方向における遊びが、挿入状態において、ダイヘッドの停止面と正面、特に、鳩尾形凹部の側部の最も前方の各正面との間に、形成されていることが有効である。その後、側部にボルト締結具を締める際に、ダイヘッドは、側部に対して引っ張られるため、遊びは無くなり、ダイヘッドの一部が側部の上に隣接し、これによって、ダイヘッドをホルダーに確実にしっかり固定することが、実現可能である。

本発明のさらに好ましい一実施形態では、鳩尾形領域において、ホルダー内に導かれたボルト締結具のボルトの上に凹部が合わせられており、鳩尾形領域を挿入することによって位置が固定されることに加えて、ダイヘッドを挿入方向に心出しすることも、ボルト締結具のボルトを介して行われるようになっている。こうすることによって、ダイヘッドとホルダーとの間の接続が比較的容易な形状になるため、ダイヘッドを挿入すること、および、ボルトを締めることによってのみ、ダイヘッドの位置をホルダーの回転軸に対して正確に固定させることを実現可能である。この位置の固定によって、さらに、より高い安定性が提供される。

ダイヘッドは、固体炭化物から構成されていてよく、具体的には、完全に固体炭化物から構成されていてよい。これとは異なり、柄部を有するホルダーは、鋼（例えばＨＳＳ）または工具鋼から製造されていてよい。このため、損耗耐久性を高くすると同時に、工具のコストを最適化することを実現可能である。ダイヘッドが、ＨＳＳ、またはセラミックの刃材料から構成されていることも、想定可能である。

固定時に、鳩尾形凹部の側部が、所望のように、互いの方に移動可能になるために、鳩尾形凹部の底部に、細長い切口を、軸方向に形成することをさらに提案する。この細長い切口は、ホルダーを横方向において２つの部材に分離させるものである。これによって、鳩尾形領域を固定する際の側部の運動が、弾性領域内に留まることを確実にする。

さらに、フルート溝を備えるホルダーの輪郭が、実質的に、ダイヘッドの中まで続いていることが好ましい。こうすることによって、例えば、ダイヘッドからホルダーの領域まで、および、ダイヘッドとホルダーとの連結位置までの削り屑の排出が妨げられることなく、行われる。ダイヘッドでは、フルート溝に沿って、副次的な刃が形成されていることが有効である。この副次的な刃は、工具の正確な案内を保証するものである。

本発明の特に好ましい一実施形態では、鳩尾形領域内の凹部は、チャネル状に形成されている。このようなボルト用の凹部の構成は、比較的容易に、鳩尾形領域の中に形成可能である。チャネル状の凹部は、例えば、チャネル状案内部として構成されていてよく、チャネル状の側面の壁部分が、締め付けボルトのボルト領域の上に合わせられ、ボルトをホルダーの中に回し入れる際に、挿入方向におけるダイヘッドの回転軸の上への心出しが、自動的に行われるようになっている。

さらに、本発明のさらなる一実施形態では、ホルダー内に冷却路が設けられている。この冷却路は、ホルダーの、ダイヘッドの方を向いた正面において、開口部を備えている。冷却路は、ホルダー内を直線状または螺旋状に伸びていてよい、すなわち、軸方向にまたは偏心的に伸びていてよい。ホルダー内に、例えば、平行および／または螺旋状に伸びる２つの冷却路が配置されていることも想定可能である。これらの冷却路は、ダイヘッド内に続いていてもよい。

さらに、本発明の好ましい一実施形態では、ボルトの円周面は、窪みまたはテーパ部を有している。例えば、ダイヘッドのチャネル状の凹部の中に配置されたボルトは、好ましくは、円周全体が鳩尾形領域内に形成されたテーパ部を有して構成されている。このテーパ部は、特に、冷媒を、ホルダーの冷却路から締め付けボルトを介してダイヘッドまで自由に流動させることを可能にする。テーパ部または窪みの数は、例えば、ホルダー内の冷媒路、および／または、ダイヘッドの刃に適合されている。このため、例えばダイヘッド内の１つまたは複数の冷却路を介して、例えば各刃に、冷媒を供給することが可能である。

これらの冷却路は、締め付けボルトの側を通過するように、配置されていてもよく、この場合、締め付けボルトをテーパ状にする必要はない。
本発明のさらなる一実施形態では、ダイヘッドにおいて、窪みまたはテーパ部の領域内に、凹部が設けられている。この凹部は、例えば、ボルト上のテーパ部または窪みから、逃げ面の方向に、ダイヘッドの刃の後方を伸び、そこで、開口部に合流している。冷媒は、ホルダー内の冷媒路から、ボルト上のテーパ部または窪みを介して、ダイヘッドの凹部の中に、刃面の逃げ面上の開口部まで、流れる。

さらに、本発明のさらなる一実施形態では、ホルダーは、締め付けボルトを、締め付けボルトの自由端においてナットで締めるように設計されている。このナットは、例えばホルダー内に、埋め込まれて配置されている。ナットを用いる場合、ホルダーにおいて、締め付けボルトを取り付けるための雌ねじの構成を省いてもよい。

さらに、ナットに、斜面が設けられていることが好ましい。この斜面は、対応するホルダーの斜面に割当てられる。締め付けボルトをナットの中にネジ止めする際は、これらの斜面が互いに噛み合うため、ダイヘッドは、さらに、心出しされることが可能である。

さらに好ましい一実施形態では、ダイヘッドは、鳩尾形凹部に適合する平面状の側面を有して構成されている。このダイヘッドは、鳩尾形部分を備える刃の嵌め込み部位として設けられている。この鳩尾形部分には、鳩尾形凹部の横の、ホルダーの側面側の正面に置かれるさらなる停止面が省かれている。

また、さらなる一実施形態では、工具は、直線状に伸びるフルート溝を備えるホルダーを有して構成されている。本工具は、例えば、深い孔を生成するために用いることが可能である。ホルダーは、好ましくは、中空体であり、締め付け軸に対向する端部に配置された、少なくとも１つの刃を備えるダイヘッドに、連結されている。

また、本発明のさらに好ましい一実施形態では、ダイヘッドをホルダーに設置するために、連結部品が設けられている。この連結部品は、ダイヘッドまたは刃の嵌め込み部位を収容するための鳩尾形案内部を有している。連結部品の自由端には、例えば、中空体として形成されたホルダーの中に取り付けられ得る段部が設けられている。この連結部品は、ＨＳＳ（高速度鋼）材料から構成されていることが有効である。

これに関して、連結部品は、冷媒を供給するために、少なくとも１つの冷却路を有していることが好ましい。これによって、冷媒を、ホルダーを介してダイヘッドまたは刃の嵌め込み部位の刃まで、集中的に導くことが可能である。

本発明に係る穿孔工具のダイヘッドを含む前部を示す、側面図である。 穿孔工具のダイヘッドのみを、鳩尾形の延長部の挿入方向に対して縦方向に示す側面図である。 穿孔工具のダイヘッドのみを、鳩尾形の延長部の挿入方向に対して横方向に示す側面図である。 ダイヘッド、取り付け用ボルト、および、透明にて示されるボディを備える穿孔工具の前部の立体図である。 図１の、本発明に係るダイヘッドを示す図であり、このダイヘッドには、ナットを備える締め付けボルトと、冷媒案内路とが設けられている。 連結部品の立体図である。 図１に係る、刃の嵌め込み部位として構成された刃のボディを示す、上面図である。 図１に係る、刃の嵌め込み部位として構成された刃のボディを示す、側面図である。 直線状のフルート溝を備えるホルダーの立体図である。

図４には、穿孔工具１の前方部分が示されている。穿孔工具１は、ドリルヘッド２およびボディ３を備えている。ドリルヘッド２は、ボディ３に、締め付けボルト４によって、取り付けられている。

ダイヘッド２の細部については、特に、図２および３に示されている。
図１には、締め付けボルト４が省かれた穿孔工具１が示されている。
ドリルヘッド２は、ドリル先端５を備えており、ドリル先端５からは、２つの主要刃６が伸びている。主要刃６には、主要刃６の切削方向に反して、それぞれ１つの逃げ面７が、接続されている。逃げ面７は、２つの部分面７ａおよび部分面７ｂから構成されており、部分面７ｂは、部分面７ａよりも大きな逃げ角を有している。さらに、フルート溝８が設けられている。これらのフルート溝８は、それぞれ、穿孔工具１の円周外面において、
副次的な刃９によって区切られている。

フルート溝８は、螺旋状に伸びて、ボディ３に続いている。
ドリルヘッド２では、鳩尾形部分１０が、各端面１１、１２によって形成されている。各端面１１、１２は、ドリル先端５に向かって互いに近づくように伸びている。

鳩尾形部分１０に合わせて、ボディ３内には、凹部１３が設けられている。
ドリルヘッド２は、各停止面１４、１５を備えている。各停止面１４、１５は、穿孔工具１の縦軸に直交する１つの平面内にあり、上記平面内にて適合した、凹部１３の各側部１８、１９の各停止面１６、１７の上に合わせられている。これに応じて、各停止面１６、１７も、穿孔工具１の縦軸に直交して伸びる１つの平面内にある。各停止面１６、１７は、凹部１３の各側部１８、１９の最も前面にある端部領域を形成している。

従って、ドリルヘッド２は、側面から、鳩尾形部分１０の各端面１１、１２に沿って、凹部１３の中に挿入されることが可能である。このようにして、鳩尾形部分１０は、既に、各端面１１、１２に対し横方向において、穿孔工具１の軸に心出しされる。

挿入方向において、締め付けボルト４の中心部分を、鳩尾形部分１０内のチャネル状の凹部２３の微細加工された各側壁２０、２１の上にあわせることによって、締め付けボルト４をねじ止めすることによる心出しが行われる。

締め付けボルト４は、凹部２３において、自由に回転可能であるが、凹部１３の側部１９内にある適合するねじ穴にねじ込み可能なねじ山を有している。
ドリルヘッド２は、ねじ止め時に、鳩尾形部分１０の挿入方向において、自動的に心出しされる。締め付けボルト４を完全に締めると、鳩尾形部分１０と凹部１３の各側壁とが相互に作用する際の楔効果によって、ドリルヘッド２が、ボディ３の軸方向に引っ張られ、その結果、停止面１４および停止面１６、または停止面１５および停止面１７は、互いに押され合う。

締め付けボルト４で固定する時に、側部１８および側部１９が弾性変形を生じるように、凹部１３の底部２４には、ボディ３を横方向に伸びさせる細長い切口部２５が形成されている。これによって、側部の有効間口が拡大して、より大きな弾性が得られる。

図５には、図１に対応する、鳩尾形領域１０を有するダイヘッド２が示されている。この鳩尾形領域１０は、割当てられたホルダー３の鳩尾形案内部の中に導入される。
鳩尾形領域１０では、チャネル状の凹部２３内に、締め付けボルト４ａが配置されている。

このボルト締結具は、締め付けボルト４ａを含む。締め付けボルト４ａは、その自由端において、ナット２８で留められている。締め付けボルト４ａをナット２８で留めることによって、ホルダー３の両側部１８、１９（図１を参照）は、相互に引っ張られる。ダイヘッド２の鳩尾形領域１０は、鳩尾形凹部１３において、ホルダー３の方向に押さえつけられると共に固定される。

ナット２８は、その円周面において締め付けボルト４ａのねじ山の側に、斜面２９を有している。斜面２９は、ホルダー３内の１つの斜面に割当てられる。ナット２８を締め付けボルト４ａ上に締めることによって、ダイヘッド２を、さらに心出しすることが可能である。

締め付けボルト４ａは、その円周面の上に、窪み部またはテーパ部２６を有している。
この窪み部またはテーパ部２６は、ホルダー３が、冷媒を供給するための冷媒路を追加的に有して構成されている場合に、冷媒が流れるように意図されたものである。

ダイヘッド２では、窪み部またはテーパ部２６の領域において、凹部２７が設けられている。凹部２７は、締め付けボルト４ａの窪み部またはテーパ部２６から、逃げ面７に達する開口部３３までの接続を形成している。ダイヘッド内の凹部２７は、鳩尾形領域１０によって、各端面１１、１２の領域における一種の凹状のチャネル３４を形成している。

図６には、連結部品３１が示されている。連結部品３１は、その形状において、図１に示されたホルダー３の、ダイヘッド２を収容するための正面側の接続領域と同様に形成されている。この連結部品３１は、ホルダー３が例えば中空体として構成されている場合に、ダイヘッド２とホルダー３との間のアダプターを形成するものである。連結部品３１が、例えば、ホルダー３の方に向けられた円周面の上に、径方向の段部を有していることも想定可能である。径方向の段部は、連結部品３１をホルダー３の中に挿入するために設けられたものである。このような工具は、例えば、深い孔を生成することに適している。

図７および図８には、それぞれ、平面状の刃の嵌め込み部位３２として構成されたダイヘッド２が示されている。刃の嵌め込み部位３２は、鳩尾形凹部１３に適合する各側面３０ａ、３０ｂを備えている。このダイヘッド２では、例えば、ダイヘッド２の各正面１６、１７上の停止面といった、側面から突出した停止面が省かれている。例えば鳩尾形凹部の底部において、停止面５０における接触が行われる。

図９には、ホルダー３が示されている。このホルダー３は、中空部分を有して構成されていると共に、円周面の上に、直線状に伸びるフルート溝８を備えている。ダイヘッド２または刃の嵌め込み部位３２を配置することは、図６の本発明に係る連結部品３１によって可能である。

１…穿孔工具、２…ダイヘッド、３…ホルダー、４…ボルト締結具、４ａ…ボルト、５…ドリルの先端、６…主要刃、７…逃げ面、７ａ…部分面、７ｂ…部分面、８…フルート溝、９…副次的な刃、１０…鳩尾形領域、１１…端面、１２…端面、１３…鳩尾形凹部、１４…停止面（正面側）、１５…停止面（正面側）、１６…正面、１７…正面、１８…側部、１９…側部、２０…側壁、２１…側壁、２３…凹部、２４…底部、２５…細長い切口部、２６…窪み部、２７…凹部、２８…ナット、２９…斜面、３０ａ…側面、３０ｂ…側面、３１…連結部品、３２…刃の嵌め込み部位、３３…開口部、５０…停止面。

Claims (7)

1. 刃部材（２）と、柄部を有するホルダー（３）とを備える切削作業用の回転駆動可能な工具であって、
   刃部材（２）には、少なくとも１つの刃（６）と、１つの鳩尾形領域（１０）とが形成され、同１つの鳩尾形領域（１０）は、ドリル先端（５）に向かって互いに近づくように伸びている２つの端面（１１，１２）を有し、ホルダー（３）には、鳩尾形領域（１０）に適合する鳩尾形凹部（１３）が形成されており、
   刃部材（２）および鳩尾形凹部（１３）は、刃部材（２）が、鳩尾形領域（１０）の各端面（１１，１２）に沿って、ホルダー（３）の縦軸に対して横方向にのみ、ホルダー（３）の中に挿入され得るように形成され、
   鳩尾形凹部（１３）の対向する側部（１８、１９）の間には、鳩尾形領域（１０）が配置され、
   刃部材（２）を固定するために、前記各側部（１８、１９）は、ホルダー（３）内のボルト締結具（４）を介して、互いに移動可能であり、
   刃部材（２）は、ボルト締結具（４）による固定時に、軸方向の力を受ける、前記工具において、
   前記刃部材は、ダイヘッド（２）であり、前記軸方向の力は、ホルダー（３）内の鳩尾形凹部（１３）と協動する鳩尾形領域（１０）によってのみ生成され、
   鳩尾形領域（１０）において、一端面（１１）から他端面（１２）に延びる凹部（２３）が形成され、ホルダー（３）内に配置されたボルト締結具のボルト（４）が前記凹部（２３）に合わせられており、鳩尾形領域（１０）を鳩尾形凹部（１３）の中に挿入することによって位置を固定することに加えて、ダイヘッド（２）を挿入方向に前記工具の回転軸の上に心出しすることが、ボルト締結具（４）のボルト（４ａ）を介して行われることを特徴とする、工具。
2. 鳩尾形領域（１０）は、ダイヘッド（２）の正面側の停止面に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の工具。
3. 鳩尾形領域（１０）は、延長部として、正面側の各停止面（１４、１５）から突出していることを特徴とする、請求項１または２に記載の工具。
4. ダイヘッド（２）をセットした状態において、鳩尾形領域（１０）と鳩尾形凹部（１３）とは、前記軸方向の力が、鳩尾形領域（１０）と鳩尾形凹部（１３）との間に作用する楔効果により、正面側の各停止面（１４、１５）を鳩尾形凹部（１３）の前記各側部（１８、１９）の各正面（１６、１７）に対して押さえつけるように構成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の工具。
5. 鳩尾形領域（１０）内の締め付けボルト（４ａ）用の凹部（２３）は、チャネル状であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の工具。
6. ホルダー（３）内に、少なくとも１つの冷却路が設けられており、前記少なくとも１つの冷却路は、ホルダー（３）の、ダイヘッド（２）の方を向いた正面において、開口部を備えていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の工具。
7. ダイヘッド（２）は、鳩尾形凹部（１３）に適合する平面状の各側面（３０ａ、３０ｂ）を有して構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の工具。

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