JP4723280B2 - ドリルブランク又はエンドミルブランクの製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、押出成形によるドリルブランク又はエンドミルブランクの製造方法であって、外面に螺旋状の切り屑排出溝を有する第１のブランク部分の成形と、シャフト形状である他のブランク部分の成形とを含む製造方法に関する。また、本発明は、ドリルブランク又はエンドミルブランクの製造装置に関する。ドリルブランク又はエンドミルブランクは、切り屑排出加工用のドリルを得るために、さらに連続する多数の製造ステップで製造されている。

米国特許第４，７７９，４４０号は、押出成形されるドリルブランクスの製造方法を開示する。押出成形されたドリルブランクスは、ドリルの連続する切り屑スペースのきっかけとして機能する螺旋状の溝を外側に備えている。好ましくは、切り屑スペースは、研削によって作られている。ドリルブランクスは、加熱された硬い金属材料をノズルから押し出すことによって得られている。ドリルブランクスは、本質的に知られている方法で柄に対して固定可能である。

ＰＣＴ特許第００７４８７０号は、例として、ねじれドリル又はエンドミルなどの回転工具の製造方法であって、押出工程によブランクの成形を含む製造方法を開示する。押出成形の間、混合物が、この混合物の外周面を円柱形状にするダイを通過する。複数のジョーは、混合物を作るためにダイの下流側に配置されている。各ジョーは、工具に切り屑排出溝を形成させるべく、螺旋状の溝をもたらすために、押出物の外周面に係合する螺旋状の隆起部を含んでいる。押出成形の際、ジョーは、切り屑溝の形成を終了するために、混合物から離れるように動かされ、それによって、工具のシャンク部分が形成される。

本発明の主な目的は、最初に少なくとも一つの切り屑排出溝を有する部分が形成され、続いてシャフト部分が形成される、ドリルブランク又はエンドミルブランクの製造方法及び製造装置を教示することである。
本発明の他の目的は、ドリルブランク又はエンドミルブランクのシャフト部分の形成を制御するために、摩擦を使うことである。
本発明のさらに他の目的は、ドリル部分及びシャフト部分の長さを、互いに独立に変えることである。

本発明によれば、少なくとも第１の目的は、請求項１又は請求項６の特徴部分の記載によって達成される。本発明による工具のより好ましい実施形態は、従属請求項に記載されている。

以下に、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１に、本発明による装置の設計図が示されており、装置は本発明による製造方法の一ステップを実施するため、すなわち、螺旋状のドリル又はエンドミル本体に関して、未加工のブランクスを製造するために使用される。本発明による製造方法は、超硬合金、サーメット又はセラミック粉末の混合物と、連続的に焼結加工された未加工のドリルブランクを製造するために図１による装置に対して混合物を供給する供給器とを備えている。この出願において、前記混合物は、押出物と呼ばれる。本発明による製造装置は、押出機械又は押出成型機である。

図１による押出成型機は、ハウジング１と、ハウジング１に装着されるノズル３とを備えている。スリーブ５はノズル３の自由端に連結され、このスリーブ５は好ましくは円筒状のキャビティ６を画成している。スリーブ５の自由端の領域には蓋７が設けられており、この蓋７はスリーブ５の軸方向Ｃ−Ｃに対して垂直方向に移動可能であり、この軸方向Ｃ−Ｃはノズル３とハウジング１の軸方向でもある。蓋７の移動は、（完全に又は必要とする程度で）スリーブ５の自由端を閉じる。

スリーブ５の好適な長さは、押出物の密度や内面摩擦などの各パラメータに依存する。一般に、スリーブ５の長さは、好ましくは製造されるシャフト部分の長さより短い。

また、本発明による製造装置は、ハウジング１からノズル３及びスリーブ５を通して押出物を供給するための手段（図示しない）を備えている。

ノズル３の内側は、外面に切り屑排出溝を備えるドリルの断面形状を成し、ノズル３の縦方向に捻られている。したがって、ノズル３の内側は、螺旋状ドリルの幾何学形状を成している。これは、図１に示されている。明確さのため、螺旋状ドリルの幾何学形状は、図２〜８のノズル３には示されていない。

また、ノズル３は可撓性の線条部を備えており、この線条部は図２〜８で点線で示されている。線条部９は、周知技術によりノズル３の上流側に固定されている。線条部９は、線条部９の端が解放するスリーブ５の自由端に達するまでずっと縦に延びている。線条部９の目的は、ブランクに内部冷却孔を作る事である。

ハウジング１からノズル３に供給された混合物の未加工ボディ／ブランクを作るとき、以下のステップが実行される。押出成形の初めにおいて、螺旋状の第１のブランク部分Ｂ１がノズル３の中で形成され、捻れた形状がノズル３の内側の螺旋形状によって作られる。すなわち、ハウジング１からノズル３に供給された混合物は、回転し、外面に螺旋状の切り屑排出溝を有するドリル形状を形成する。同時に、線条部９は、ノズル３を満たすブランクの内側で捻れた形態が与えられる。

押出成形が続くとき、第１のブランク部分Ｂ１はノズル３から離れ、キャビティ６の中に続いて進入する。図２から明らかなように、第１のブランク部分Ｂ１は、キャビティ６の中でも螺旋状の形態を有し、結果として、線条部９はキャビティ６の中でも捻れた形態を有する。さらに押出成形が続くと、図２に示すように、スリーブ５の自由端から作られる螺旋状のブランクを得る。

本発明による製造方法のさらなるステップで、蓋７は、スリーブ５の自由端を密閉する図３に示す位置に移動する。蓋７は、図３に示すように、螺旋状ブランクの突出部分を切り取るせん断手段の形状をなす。今、ブランクの自由端は、蓋７に隣接している。押出成形が進行するとき、ブランクの外面に予め形成された切り屑排出溝は、キャビティ６の内側でいっぱいに満たされる。切り屑排出溝が満たされたとき、キャビティ６の圧力は増加し、螺旋状の線条部構造が乱される。これは、図４に示されている。乱された線条部構造を有するブランクの第２の部分は、Ｂ２と呼ばれる。この点について、蓋７は単に部分的にスリーブ６の自由端を密閉するということが、有利であるかもしれないということが言及されるべきである。すなわち、押出物の一定量は、蓋７を迂回すべく許容されている。

圧力が一定値になったとき、蓋７はスリーブ５の自由端を開放するために再び移動する。これは、一定の圧力値で開放するスリーブ５に圧力計を設けることによって自動的になすことができる。図５に示されているように、乱された線条部構造を有するブランクの第２の部分Ｂ２は、スリーブ５の外側に押出される。押出物とキャビティ６の内壁との間の摩擦のため、キャビティ６にいっぱいに満たす混合物は、螺旋状のドリルブランク部分の形状にはならない。その代わりに、円柱状のシャフト部分が、キャビティ６の中で実質的に回転しない押出成形によって連続して形成される。素材のこの第３の部分は、Ｂ３として示されている。この点について、スリーブ５に入っているときに、押出物の回転の突然の停止がないということが指摘されるべきである。実際には、押出物の回転の漸進的停止がある。

もしキャビティ６の内側と押出物との間の摩擦が低いならば、ブランクの第２の部分がキャビティ６の外側に押出されたとき、一定の程度になるまで蓋７を閉じることが必要である。このような調整によって、円柱状のシャフト部分Ｂ３の製作が容易になる。

キャビティ６の中での押出物の回転しない働きのため、線条部９′は、キャビティ６の内側で実質的に一直線の延長部を有する。全部の部分Ｂ２がスリーブ５の外側に押出されたとき、蓋７はせん断作用を生ずるように動かされる。すなわち、部分Ｂ２は、図６に示すように、押出成形連続体から分離される。第２のブランク部分Ｂ２が押出連続体から分離したとき、第３のブランク部分Ｂ３は、図６に示すように、スリーブ５の長さに一致する長さを有する。しかしながら、押出工程を続けることによって、第３のブランク部分Ｂ３の長さは、図７に示すように、スリーブ５の長さを超えるかもしれない。押出工程を続けるために、蓋７は、図６による位置から図７による位置まで移動しなければならない。押出工程が続いている間、円柱状の第３のブランク部分Ｂ３の長さは、所望の値に達するまで増加する。

第１の螺旋状ブランク部分Ｂ１の製造を続けるために、キャビティ６と押出物との間の摩擦は、減少しなければならない。この結果をもたらす好ましい方法は、図８に示されている。すなわち、スリーブ５は、２つ又はそれ以上の部分に分割されており、分割された各部分は、ブランク及び本発明による装置の縦方向Ｃ−Ｃに対する半径方向に、互いに離れることが可能になっている。それにより、摩擦が減少して、押出工程が続くとき、第１の螺旋状ブランク部分Ｂ１の再形成が生じる。第１のブランク部分Ｂ１の望ましい長さが得られたとき、部分Ｂ１は適切な方法で切り取られる。そのとき、押出工程は、新しい第１のブランク部分Ｂ１を作る。ドリルブランクを作るための第１の部分Ｂ１の切り取りと、押出工程の継続とに関しては、図３に参考が示されている。

図９に、上述した押出工程によって得られたドリルブランクが示されている。ドリルブランクは、螺旋状の切り屑排出溝と、好ましくは円柱形状のシャフト部分Ｂ３を有する部分Ｂ１を備えている。内部冷却孔１０は、ドリルブランクの全長に沿って伸びている。内部冷却孔１０は、シャフト部分Ｂ３で実質的に一直線になっている。

ドリルの製造工程の次のステップは、ドリルブランクを焼結することである。それから、ドリルの先端は、所望の形状・寸法に加工される。

上記実施形態において、ドリルブランクは内部冷却孔を備えている。しかしながら、本発明の技術的範囲内において、内部冷却孔のないドリルを作ることも可能である。

上記実施形態において、第２のブランク部分Ｂ２は、図６に示すように、第３のブランク部分Ｂ３から切り取られる。このステップは、第２のブランク部分Ｂ２が乱れた線条部構造を保持する条件下で実施される。しかしながら、もし内部冷却孔がブランクに作られないならば、第２のブランク部分Ｂ２を切り取る必要はない。この点については、押出物がブランク部分Ｂ２を形成すべく外側の切り屑排出溝にいっぱいに満たされたとき、特定の有利な条件下で、線条部の乱れない場合があるということが言及されるべきである。これは、硬い線条部が内部冷却孔の製造に使われた場合であるかもしれない。これらの概説された２つの状態において、第２のブランク部分Ｂ２は、本発明にしたがって製造されたドリルのシャフトを構成する。

上記実施形態において、シャフト部分Ｂ３の内部冷却孔１０は、実質的に一直線である。しかしながら、本発明の技術的範囲内において、シャフト部分Ｂ３の内部冷却孔をねじることもできる。これは、スリーブ５の内壁と押出物との間の摩擦が相対的に小さい場合に生じる。

上記実施形態において、ブランク部分Ｂ１の直径は、ブランク部分Ｂ３の直径に等しい。しかしながら、本発明の技術的範囲内で、スリーブ５は、ノズル３により作られる直径より大きい直径を有することもできる。例えば、ポリウレタンのように広げることができる材料でスリーブを製造することも可能である。スリーブ５の外側で真空を適用することによって、スリーブ５の内径は、増加することもある。

上記実施形態において、蓋７は、閉じる作用と切り取る作用を果たす。しかしながら、本発明の技術的範囲内において、一つは閉じる動作をし、他の一つは切り取る動作をする２つの別の手段として、提供することも可能である。

上記実施形態において、螺旋状のドリルに関するブランクが製造されている。しかしながら、本発明は、ドリルの軸方向に伸びる一直線の切り屑排出溝と一直線の内部冷却孔とを有する深孔用ドリルを製造するために使われることもできる。この場合、硬い線条部が本質的にふさわしいものとなる。

上記実施形態において、キャビティ６は、好ましくは円柱形状であると説明されている。本発明の技術的範囲内で、キャビティを、非円柱形状とすることもできる。例示的、非制限的に、螺旋形のキャビティを説明することもできる。

本発明による装置の側面図である。 本発明による方法の第１ステップが図示されている図１による装置の側面図である。 本発明による方法の第２ステップが図示されている図１による装置の側面図である。 本発明による方法の第３ステップが図示されている図１による装置の側面図である。 本発明による方法の第４ステップが図示されている図１による装置の側面図である。 本発明による方法の第５ステップが図示されている図１による装置の側面図である。 本発明による方法の第６ステップが図示されている図１による装置の側面図である。 本発明による方法の第７ステップが図示されている図１による装置の側面図である。 本発明による製造方法及び製造装置によって製造されたドリルブランクの側面図である。

符号の説明

１ ハウジング
３ ノズル
５ スリーブ
６ キャビティ
７ 蓋
９，９′ 線条部
１０ 孔
Ｂ１ 第１のブランク部分
Ｂ２ 第２のブランク部分
Ｂ３ 第３のブランク部分

Claims (9)

1. 軸方向に伸び、外面に切り屑排出溝を有する第１のブランク部分（Ｂ１）の成形と、シャフト状の他のブランク部分（Ｂ３）の成形と、を含む押出成形によるドリルブランク又はエンドミルブランクの製造方法であって、
   １）自由端及び外面に切り屑排出溝を有する第１のブランク部分（Ｂ１）を押出すステップと、
   ２）キャビティ（６）の中へ、前記第１のブランク部分（Ｂ１）の前記自由端と隣接部分を進入させるために、前記押出成形を続けることを許容し、前記第１のブランク部分（Ｂ１）の自由端のエリアの中で前記キャビティを密閉するステップと；
   ３）前記キャビティ（６）に押出物をさらに供給すべく前記押出成形を続けることを許容し、押出物の前記供給が、前記第１のブランク部分（Ｂ１）と一体化する第２のブランク部分（Ｂ２）を作るために前記第１のブランク部分（Ｂ１）の前記切り屑排出溝をいっぱいに満たすステップと；
   ４）前記押出成形を続け、前記第２のブランク部分（Ｂ２）が前記キャビティ（６）の外側に押出されることを許容するために前記密閉を終わらせることを許容するステップと；
   ５）前記第１のブランク部分（Ｂ１）の所望の長さを作るために、前記押出工程を続けるステップと；
   ６）前記第２のブランク部分（Ｂ２）から離れて向き合う端部で前記第１のブランク部分（Ｂ１）を切り取るステップと；を特徴とするドリルブランク又はエンドミルブランクの製造方法。
2. １）前記第２のブランク部分（Ｂ２）が前記キャビティ（６）の外側に押出されると同時に、前記キャビティ（６）の中で第３のブランク部分（Ｂ３）を形成し、前記第３のブランク部分（Ｂ３）を、前記第１のブランク部分（Ｂ１）と前記第２のブランク部分（Ｂ２）との間で一体化するステップと；
   ２）前記第２のブランク部分（Ｂ２）が前記キャビティ（６）の外側にあるとき、前記第２のブランク部分（Ｂ２）を前記第３のブランク部分（Ｂ３）から分離するステップと；
   ３）前記第３のブランク部分（Ｂ３）を所望の長さにするために前記押出成形を続けることを許容するステップと；を特徴とする請求項１記載のドリルブランク又はエンドミルブランクの製造方法。
3. 前記キャビティ（６）の前記密閉が、単に部分的であることを特徴とする請求項１記載のドリルブランク又はエンドミルブランクの製造方法。
4. 内部冷却孔が、前記ドリルブランク又は前記エンドミルブランクに作られることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のドリルブランク又はエンドミルブランクの製造方法。
5. 前記第３のブランク部分（Ｂ３）を作るとき、前記第３のブランク部分（Ｂ３）と前記キャビティ（６）との間で摩擦が生じることを特徴とする請求項２に記載のドリルブランク又はエンドミルブランクの製造方法。
6. ハウジング（１）と、
   該ハウジング（１）に連結されたノズル（３）と、
   前記ノズル（３）に進入させるべく前記ハウジング（１）の中に押出物を供給するための手段と、を備え、
   前記ノズル（３）は、軸方向に伸び、外面に切り屑排出溝を有するドリルの幾何学的形状である内部空間を有する押出成形によるドリルブランク又はエンドミルの製造装置であって、
   前記ノズル（３）には、キャビティ（６）を画成するスリーブ（５）が取り付けられ、
   前記ノズル（３）から離れて向き合っている前記スリーブ（５）の端部には、密閉及びせん断手段が設けられ、
   前記密閉及び前記せん断手段は、前記ノズル（３）から離れて向き合っている前記スリーブの端部を少なくとも部分的に密閉することができることを特徴とするドリルブランク又はエンドミルの製造装置。
7. 前記キャビテイ（６）が、円形断面であることを特徴とする請求項６に記載のドリルブランク又はエンドミルの製造装置。
8. 前記ノズル（３）の内側及び前記スリーブ（５）の内側に線条部（９）が設けられ、前記線条部（９）が前記ノズル（３）の上流側に固定されていることを特徴とする請求項６又は７に記載のドリルブランク又はエンドミルの製造装置。
9. 前記密閉手段及び前記せん断手段は、軸方向（Ｃ−Ｃ）に対して直交する垂直方向に移動可能である蓋（７）であり、該蓋（７）は切れ刃を備えていることを特徴とする請求項６〜８の何れか１項に記載のドリルブランク又はエンドミルの製造装置。

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