JP2001524033A - 切削工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 金属切削用の工具は、第１の部分と、前記第１の部分に着脱自在に装着可能な一つまたは複数の切削手段（８）と、締結装置（２）の座部（６）に適用可能な軸方向反対側の雄形部分（９）とを含んでなり、締結装置を通って前記切削手段の冷却剤が流路を介して少なくとも一つのノズル（２８）に供給可能で、ノズルを通って冷却剤を上記切削手段に向かう方向に噴射することが可能となる。冷却剤流路が実質的に半径方向に向く穴（１５）と連結し、この穴（１５）は雄形部分（９）の包囲面（２３）に現れ、この穴の半径方向の配置によりこの穴（１５）は、通常より高い高圧の冷却剤が工具に対し特別に軸方向の力を負荷すること無く供給することを可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】 切削工具 発明の技術分野 本発明は金属切削用工具に関し、この工具は、第１の部分と、第１の部分に着 脱自在に装着可能である一つまたは複数の切削手段と、軸方向反対側の雄形の第 ２の部分とを含む主要部を備え、上記第２の部分は締結装置の座部に適用可能で あり、この締結装置を通って上記切削手段のための冷却剤が流路を介して少なく とも一つのノズルに供給され、このノズルを通って冷却剤を上記切削手段に向か う方向に噴射することが可能となる。 先行技術 上記に定義する形式の工具は、ほとんどが、例えば旋削加工／フライス加工用 の多目的旋盤であるマシニングセンタで使用される。マシニングセンタの機能に 依存性して、これらの工具は広い種々の切削手段、すなわちインサート、フライ スカッター、ドリル、突っ切りバイトなどを装着可能である。ほとんどの工具に 関しては、工具主要部の軸方向に対向する二つの部分が、工具本体の一体形部分 を構成し且つ半径方向に突出するフランジリングを介して互いに離間し、そして 一つまたは複数の切削手段を支持する上記第１の部分は使用分野に依存して広く 変化した形状を備える。第２の雄形部分をその機械の締結装置内の合わせ座部に 締結することを意図し、上記第２の部分は、雄形部分の自由端に存在する内側空 隙部を備える筒状であり、そして通常液体の冷却剤が上記空隙部を通って工具に 供給することが可能である。上記筒状の雄形部分は通常は円錐また はテーパー形状であるので締結装置の座部に確実に楔止めされ、上記座部は対応 する形であり、締結は締結装置と協動する機構によってなされ、上記機構は一方 で雄形部分を内側で掴みもう一方で上記雄形部分を確実な楔止め位置の座部まで 引き寄せる。この円錐状の雄形部分（すなわち、雄形部分は環状の横断面である ）を備える工具が存在するが、実際にはＣＡＰＴＯ形式の雄形部分は、好ましく は上記部分が多角形の本質的に三角形の横断面であり、これは工具を締結装置（ この装置は対応する多角形である座部を備える）に対する回転角度に関しては自 動的に正しい位置にすることが保証される。 既知の工具の切削手段の冷却は、雄形部分の空隙部に供給される冷却液体また は別の薬剤でなされ、上記液体または薬剤はその後同様の流路を介してノズルま で供給され、そして切削手段に向かう方向に噴出する。冷却液体は締結装置の中 央に配置された供給装置から軸方向へと雄形部分の空隙部に供給される。空隙部 に供給される冷却液体の圧力はこの液体が工具に軸力を負荷するために限定され 、この軸力は締結装置からの工具の取り外すを邪魔する。実際には、許容される 液体圧力は多くて５０〜７０バール内である。工具が過剰な圧力に対して取り外 す必要のある場合、機械加工された工作物が損傷または破壊され、高価な工作物 に対しては特に被害が大きい。 最近の技術工業においては、例えば、エンジンブロックの素材のように、工作 物材料自体が機械加工することが非常に困難である。このために、確実な供給で 冷却液体圧力を増加させ、一方で切削手段を効果的に冷却しもう一方で工作物か ら切り屑を適切に取り除く。しかしながら、冷却液体が工具に余りにも大きな軸 力を負荷するので、既知の方法においては液体圧力を増加することは不可能であ った。 発明の目的及び特徴 本発明は、既知の工具に対して上記の不足を解決し改良された工具を作りたす ことを目的とする。本発明の基本的な目的は、冷却液体または冷却薬剤を通常よ り高い圧力でノズル自体に供給できる工具を作ることである。所定の態様におい ては、本発明は、高圧冷却液体と、低圧冷却液体とが、必要であるならば、切削 手段に向かって噴出できる工具を作ることを目的とする。また、高圧力冷却液体 を液漏れ問題を起こすこと無く受け入れることができる工具を作ることを目的と する。 本発明にしたがい、本発明の少なくとも第１の目的は、請求項１の特徴部分で 規定した特徴によって実現される。本発明の好ましい実施態様は従属請求項にさ らに規定される。 図面の簡単な説明 図１は工具及び工具締結用の締結装置の立体分解図を示し、 図２は工具の部品、特にノズル板を図示する模式図を示し、 図３は上記ノズル板を示す端面図を示し、 図４は工具を貫通する長さ方向の部分断面図を示し、 図５は、図４の断面に対して所定の角度をなす斜視図であるが、 同一の長さ方向の部分断面図を示し、 図６は、工具の雄形部分と締結装置の周辺部とを貫通する横断面を示し、 図７は、シールリングを貫通する横断面を示し、 図８は、雄形部分の包囲面に割り込む凹部を図示する部分拡大図を示し、 図９は、シールリングを凹部に適用した対応図を示す。 本発明の好ましい実施例の詳細な説明 図１において、参照符号１は本発明にしたがう工具を示し、参照符号２は工具 １を収納して固定する締結装置を示す。この締結装置２は、参照符号３で示す支 持部材に順次装着することができ、上記支持部材３はマシニングセンタに組み込 まれる。示した実施例においては、締結装置は、環状素子４と、座部６を備える ヘッド５とを有する。この実施例において、工具と締結装置との連結は型式ＣＡ ＰＴＯ（上記座部は断面が多角形の形状を備え軸方向に形状がテーパーを成す） の連結をによって達成される。 工具１は第１の部分を備え、開示した実施例においては第１の部分は切削イン サートの形状の切削手段８を装着可能である。第２の部分９は、工具の反対側に 位置し、上記第２の部分９を座部６に装入することを可能にするために雄形状で ある。さらに明確に示すなら、雄形部分９並びに座部６は断面が多角形でありそ の自由端に向かってテーパーを成す。この結合においては、雄形部分９の包囲面 並びに座部６の内側面が曲面形状であることを指摘する必要がある。単体形に製 造された工具本体の一体型部分に連続する環状フランジ部１０を介して、雄形部 分は第１のインサート保持部７から分離されている。 図２〜図９にも示され、図４と図５では、この場合の雄形部分９は筒状である ことを示す。これは、既知の方法では、空隙部１１が雄形部分内に形成されるこ とを意味する。この空隙部は雄形部分の自由端で一方に開口され、もう一方の端 部において工具主要部内の適切な位置で終結する。示した実施例においては、こ の空隙部はフランジ部１０の範囲内で終結する。図５と図６には、第１の部分７ を示していない（上記第１の部分は切断面７’を越えて連続する）。特に、部分 ７は半円形部分区域を占めるだけで、一方別の半円形区域はノズルを収容するた めの表面１２である（図２及び図３を参照）。図５は、雄形部分９の包囲面に存 在する実質的に半径方向の一方の穴１５と面１２の他方のオリフィスの開口１６ との間に、如何に第１の流路が延在するかを示す。第２の流路が空隙部１１の内 部のオリフィスの開口１７と面１２のオリフィスの開口１８との間に延在する。 この流路は図６に示され参照符号１９が記される。 本発明の実質は、流路１４が雄形部分９の包囲面に存在し、さらに具体的には 本質的に半径方向の穴１５を介して存在する。これは、高圧の冷却液体が工具の 実質的に半径方向にいずれの力も負荷せずに締結装置２から半径方向に工具まで 供給可能であることを意味する。この連結においては、このヘッド５の締結装置 ２は対応する半径方向の穴１５’及び軸方向の流路１４’を備え（図６参照）、 それらを通って冷却液体を供給し、上記ヘッド５は本質的に環状の横断面を備え ることを指摘する必要がある。 本発明の実現には、締結装置と工具とのそれぞれの高圧液体流路間での信頼で きるシール対策が、解決するための困難な問題である。 この工具の雄形部分９の半径方向の穴１５に対して、凹部２０が設けられ、上 記凹部はシールリング２１を受容するために適合する。この凹部は、火花放電に よって加工され、そして雄形部分９の２３で示される包囲面と同一の形状を備え た底２２で示される。この場合、シールリング２１は一定の厚みであり、四角形 または矩形の横断面である。換言するならば、その際限ない伸びにしたがい任意 の配置においてリングは四角形または矩形の横断面である。実際に、シールリン グはゴムのような弾性材料から製造される。特に、ゴ ム材料は普通の硬さ以上を備えることが好ましい。通常のＯ−リングのゴム硬さ は５０〜６０のショアーに達するが、本発明にしたがうリングにおいて９０のシ ョアー硬さを有するゴムを使用することが適切である。図７に示す応力がない状 態において、このシールリングは凹部２０の深さよりいくぶん大きな厚みである 。これは、シールリングの外側表面部が、工具が締結装置から取り除かれると同 じ長さの、所定の一定距離まで、雄形部分の曲面の包囲面２３を越えて突き出て もよいことを意味する。雄形部分が締結装置の座部に装入された場合、即ち弾性 材料のリングが圧縮される。この連結において、リングが凹部２０に押し込まれ そしてリングの外側面が取り囲む包囲面２３のおおむね湾曲した形状に適合した とき、図７にしたがう初期の平面状のシールリングは、曲がったりまた湾曲した 形状を受容することが指摘できる。 工具の雄形部分が締結装置の座部に装入された場合、弾性材料のリング２１が 加圧され、それによって、リングが矩形横断面であるため上記リングは環状領域 でしっかりと締めつけられ、この環状領域は、底２２と、環状面２４と、締結装 置５内の半径方向の穴１５’を取り囲む湾曲した内側面との間で規定される。高 圧の冷却液体が半径方向の穴１５’から雄形部分の半径方向の穴１５まで通過し たとき、シールリング２１は、この穴の共通中心軸を横断する方向にリングがさ らに圧縮されるために、絶えず逆らう剪断応力を受けるだけである。これは、取 り囲まれる環状座部の面に対向するシールリングの面圧力が冷却液体の圧力の増 加によって増加することを意味し、すなわち、これは二つの半径方向の穴の間の 遷移の正確で有効なシーリングを保証する。 図２及び図３を参照し、ネジ２６を締結するための複数の穴は別にして、板１ ３は冷却液体用の複数の穴を備え、すなわち一つの穴 ２７は低圧力冷却液体用であり、三つの穴２８は高圧力冷却液体用である。板１ ３の下側で、凹部（図示せず）が三つの穴２８の領域に備えられ、上記凹部は、 こう圧力液体を流路１４から穴２８の全てに分配するために、三つの穴２８のす べてに対して共通である。低圧力冷却液体用の穴２７は流路２９に接続される。 実際には、全ての穴２７、２８は図示していない別々のノズル素子によって完成 され、それぞれのノズル素子は液体が正確に細い噴射（線分２９で示す）を形成 し、ノズル素子の調整に応じて切削手段の所望の位置に向けることができる。 本発明の作用及び効果 この記載工具は次の方法で作業する。工具の切削手段は、一つまたは複数でも 良く、高圧の液体によって冷却する場合、上記液体が締結装置のヘッド内の流路 １４’を経由して工具に供給される。半径方向の穴１５’、１５及び、協動して 効果的に機能するシールリング２１を通ったのち、液体は流路１４を経由して板 １３の下側の凹部まで運ばれ、上記凹部は高圧穴２８に対して共通となる。その 後、液体はそれぞれの穴２８とそれらのノズルまで分配される。液体がノズルを 通過したとき、所定の切削手段の所望の位置に向かって細い噴射を噴出する。高 圧液体による切削手段の冷却の際、冷却は同時に低圧液体によってなされ、この 低圧液体は空隙部への装入後に流路１９を通って穴２７及び接着ノズルまで通過 する。高圧冷却液体及び低圧冷却液体の双方を同時に噴出させることを可能にす ることによって、低圧液体システムは、もし何かの理由で高圧液体が不意に中断 したとき、切削手段を冷却するために連続する予備システムを形成すると言う利 便が達成される。。この方法においては、もし高圧液体供給が制御不能状態で中 止された場合に、切削手段 が過加熱しなことを保証する。また、高圧液体システム並びに低圧液体システム の双方の存在は、もし工作物を加工することが容易で且つ穏やかな冷却を必要と する場合、少ないエネルギー消費すなわち安価な低圧力液体冷却を使用すること ができるという利便を提供する。しかしながら、本発明の基本的な利点は、非常 に高圧のすなわち５００〜１０００バールの範囲の冷却液体が機械加工が困難で ある工作物に用いられ、一方で問題の切削手段を有効に冷却し、もう一方で工作 物の機械加工され部分に薄膜状に付着する切粉を取り除くことができる。 本発明の可能な改良 本発明は単に記載された及び図面に示された実施態様だけに限定されるもので ない。すなわち、本発明は、高圧液体によってのみ冷却が望ましいところの工具 に足しても適用可能である。このようなばあい、工具の雄形部分は低圧液体用の 空隙部を持たない同形のボディーとすることができる。一定の厚みのシールリン グと、湾曲した底の凹部とが好ましいとはいえ、実際には平らな底の凹部と、雄 形部分の包囲面と結合する外側面を備えたシールリングとを作る場合に、リング の二つの対角線位置が、９０°置き換えられたリングの二つの対角線位置よりも 高い高さであることが好ましい。本発明は、添付する請求の範囲内で幾つかの方 法に改良することが可能である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１の部分（７）と、前記第１の部分（７）に着脱自在に装着可能な一つ または複数の切削手段（８）と、軸方向反対側の雄形の第２の部分（９）とを含 んでなる金属切削用工具であって、 前記第２の部分（９）が締結装置（２）の座部（６）に適用可能で、 前記締結装置を通って前記切削手段用の冷却剤が流路を介して少なくとも一つ のノズルまで供給され、 前記ノズルを通って前記冷却剤が前記切削手段に向かう方向に噴出することが 可能であり、 前記冷却剤の流路は、一方が主要部内に配置される第１の区域（１４、１５） と、他方が前記締結装置内の第２の区域（１４’、１５’）とを含んでなり、 前記第２の区域（１４’、１５’）は、前記第１の区域（１４、１５）と連絡 し且つ前記座部（６）の内面に現れる半径方向の穴（１５’）を含み、 前記穴（１５’）の半径方向の配置は、冷却剤が前記工具に実質的に軸方向の いずれの力を負荷されること無く前記第１の流路区域（１４、１５）まで供給可 能にすることを保証する 金属切削用工具において、 前記締結装置（２）の半径方向の前記穴（１５’）は、前記第１の流路区域（ １４、１５）に含まれ且つ前記雄形部分（９）の包囲面（２３）に現れる同様の 軸方向の穴（１５）と協動するために配置され、さらに具体的に包囲面（２３） は、前記第２の流路区域の半径方向の穴（１５’）の周囲位置に相当する周囲位 置であり、 前記雄形部分（９）の半径方向の穴（１５）の開口端領域に、シ ールリング（２１）用の凹部（２０）が設けられ、 前記シールリング（２１）が、弾性材料から作られ且つその際限ない伸びにし たがい任意の配置において実質的に四角形の横断面を有し、 応力の無い状態の前記シールリング（２１）は、リングの外側表面部分が前記 雄形部分（９）の湾曲した包囲面（２３）を越えて一定距離まで突出するような 厚みであり、 前記座部（６）並びに前記雄形部分（９）が軸方向にテーパーを成す形状であ り、 前記工具の長さ方向の軸に対するそれらの方向変換によって且つ、前記座部と 前記雄形部分との間の境界領域における前記シールリングとのそれらの協動によ って、前記半径方向の穴（１５、１５’）が、通常より高圧である前記冷却剤の ノズルまで供給可能にすることを特徴とする金属切削用工具。 ２．前記雄形部分（９）が、筒状でありかつ前記雄形部分（９）の自由端に現 れる空隙部（１１）を備え、且つ低圧冷却剤を前記空隙部（１１）に供給するこ とができる工具であって、 高圧冷却剤用の前記流路（１４’、１５’、１４、１５）から離れて、第２の 流路（１９）が設けられ、 前記第２の流路（１９）が少なくとも第２のノズルを備えた前記空隙部（１１ ）に接続され、 それによって、高圧冷却剤と低圧冷却剤とが、必要ならば前記切削手段に向か って同時に噴射できる ことを特徴とする請求項１記載の工具。 ３．前記凹部（２０）が、前記雄形部分（９）の前記包囲面（２３）と同様の 湾曲した形状を備える底（２２）であるため、一定の厚みを備えたシールリング （２１）を受容し、すなわちその全伸び にしたがって前記シールリング（２１）が前記包囲面を越えて一定距離その突出 を維持することを保証する、 ことを特徴とする請求項１または２記載の工具。