JP2001525735A - 旋削作業用ホルダー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ブレード型のホルダーは、溝削り及び突っ切り用に開発された。ブレード型のホルダーは、サブミクロンの硬質材料すなわちコロナイト(Coronite、登録商標)を含有する混合物材料から製造される。これがかなり改良された剛性が与え、且つかなり振動傾向を減少した。

Description

【発明の詳細な説明】 旋削作業用ホルダー 本発明は、請求項１に従う溝削り、面溝削り及び突っ切りのような困難な旋削 加工の適用を先ず意図したブレード型のホルダーに関する。また、すり割りカッ ター及び円形鋸ブレードは、「ブレード型」に包含される。 溝削り及び突っ切り用の切削インサートはブレード型のホルダーに締結される ので、狭い切断幅にすることができる。このブレードホルダーは、一般的には、 例えば工具鋼のような鋼で作られ、そして実際の切削インサートに対しては多く の異なる締結手段を特徴とする。上記インサートは、一般的には超硬合金の硬質 材料から作られる。ブレードホルダーにおいては、切削インサート用の締結手段 の種々の構造の例が、米国特許第４，８０１，２２４号、米国特許第４，５８８ ，３３３号、米国特許第４，１９５，９５６号、ヨーロッパ特許第２５９，８４ ７号、並びにまだ公開されていないスウェーデン特許出願第９７０１００３−７ 号、第９７０１１３４−０号及び第９７０１１３５−７号に記載される。切削イ ンサートはブレードホルダーの自由端に締結され、一方ブレードホルダー自体は ブレードを横切って延びる工具の柄を含む工具の一部を形成する。実際のブレー ド部は、例えば前述のスウェーデン特許出願第９７０１１３４−０号及び第９７ ０１１３５−７号の図面に示されるように、柄の一体化部分とすることができ、 或いはブレード部は、例えばスウェーデン特許Ｃ−５０１９１４号に示されるよ うに、ネジまたは楔締結によって柄の一部に締結することができる。 当然明らかな欠点であるブレードホルダーが振動を始めることは 、全てのブレードホルダーに対して共通で、この切削インサート用の締結手段の 構造に関係ない。この振動が、例えば、工作物に対してはさらに粗末な面仕上げ と、切削インサートに対しては損傷をもたらし、工具破損さえも招きうる。 多くのブレードホルダーに関する別の課題、特に、狭い幅及び／または長い片 持ち型に関する課題は、外側に向かう曲がりと、ブレード部品のそれぞれの振れ とにあり、それは軸方向及び接線方向の切削力に原因する。 本発明の目的は、結果として、ブレード型のホルダーの振動傾向を減少するこ とである。 本発明に備わるさらに別の目的は、ブレード部品の曲がり癖全てを可能な限り 減少することである。 これらの目標及びさらに別の目標も、請求項１の特徴部分に記載される特性を 備えるブレード型のホルダーを作ることによって十分に達成された。 本発明を説明するものであって本発明を限定するするものではない添付図面を 参照して、本発明をさらに詳細に説明する。 図１は、既知の技術にしたがう二つのポケットが備わる典型的なブレードホル ダーを示す。 図２のａ〜ｈは、本発明にしたがうブレード型の種々のホルダーの横断面を示 す。 図１は、溝削り及び突っ切り旋削加工作業のブレードホルダーを示す。これら は厚みが変化するが、一般的には１〜８ｍｍの間にある。これらは、通常被覆ま たは未被覆超硬合金の切削インサートの締結のための切削インサート位置２，２ ’を各端部に備える。この切削インサートは、上側締結部３がこの切削インサー トに作用する締結力によって堅固に保持される。さらに、このホルダーは、切削 インサートの装着を意図する特別な鍵型のピンを装入することができる貫通穴４ を端部に備えることを特徴とする。しかしながら、切削インサートを締結するた めの実際の形式は、本発明では重要なことでないことを指摘する必要がある。ブ レードホルダー１全体が図示されていない工具の柄に順次締結される。通常切削 インサートは、切削による金属の加工に際しては、一回に１個のインサートポケ ット２、２’だけが使用される。その代わり、ブレードホルダー１は短くするこ とができ、二つのインサートポケットの一つだけに装着する。さらに、ブレード ホルダーは、スウェーデン特許願書第９７０１１３４−０号及び第９７０１１３ ５−７号に明らかにされた図面のように、工具の柄の部分に一体化して形成する ことができる。 上述のように、ブレード型の全ての工具ホルダーは、特に、ホルダーの自由片 持ちが比較的長くて且つブレードホルダーが比較的薄い場合に、特定の振動傾向 を被る。所定の大きさの横振れ及び下向きの振れのそれぞれが、ブレードの厚み 及び切削力の大きさの関数として他のものにも一般的に発生する。本発明は、驚 くべき方法で、このような振動傾向をかなり減少することに成功し、Ｆｅ、Ｃｏ 及び／またはＮｉを基本とする金属マトリックス中に、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、 Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ及び／またはＷの炭化物、窒化物及び／または炭窒化物 の形で３０〜７０体積％のサブミクロンの硬質材料を、硬質材料中の全面または 好ましく部分に含むブレードホルダーを製造することによって、曲げの程度をそ れぞれかなり減少する。硬質材料は、高速度鋼型のマトリックス中に主にＴｉＮ の３０〜７０体積％の硬質構成材から好ましくなり、そこで濃縮された硬質材料 は＜１μｍ好ましくは，０．５μｍの粒径を有する。この材料は、それ自体が例 えばスウェーデン特許Ｃ−３９２４８２ 号で既知である。さらに混合材料は、例えばスウェーデン特許Ｃ−４４０７５３ 号で既知であり、それではサブミクロンの材料は被覆されている。このような材 料は、登録商標コロナイト(Coronite)名で市販入手できる。このような材料は、 上記特許Ｃ−４４０７５３号にしたがい、工具鋼のようなより強靭な材料に冶金 的に結合することができる。これらの特許書類には記載されていないが、しかし ながら、この材料でブレード型のホルダーを製造することが可能であり、且つこ の材料が振動効果のない目的を与えることは記載されていない。 図２のａ〜ｈの実施態様は、本発明にしたがい考慮できる種々のブレードホル ダーの横断面を図示する。参照符号５ａ〜５ｈは例えば工具鋼のマトリックスを 示し、且つ参照符号６ａ〜６ｈはサブミクロン硬質材料の種々の芯を示す。これ らの輪郭は、二つのリボン材料を互いに、その後の圧延加工処理とともに、また はその後の圧延加工処理をすることなく、強制押出することによって作りだされ る。リボン材料のこの強制押出は、金属材料の加工技術分野の当業者には良く知 られた方法であり、この方法は機械加工することが比較的困難である合金を成形 することさえ可能にする。試行中に、高温の合金リボンを強制押出することが可 能であることが分かり、この合金リボンは、極端に硬質材料が豊富であり、実に ８０ｗｔ％ＷＣもの多く硬質材料含有量を有する炭化タングステン合金である。 さらに、既知の技術にしたがい、混合材料で機械部品を製造するために、互いに 相違する性質を備える二つ以上の材料を押出加工することが可能である。特にリ ボンを強制押出するこのような方法によって、図２のａ〜ｈにしたがう横断面を 作ることが可能である。種々の形状は、鋼ビレットに空隙をフライス加工または 穿孔加工すること、その後空隙をサブミクロンの硬質材料の粉末で充填すること によって達成される。リボンの強制押出の際に、硬質構成材は、焼結されそして 周囲の鋼と冶金的に結合される。押出加工の後に圧延作業がしない場合、図２の ａ及び図２のｂにしたがい、穿孔された穴は環状形のままで残る。しかしながら 、リボンが強制押出後に何回も圧延加工を施されるならば、穴それに関する硬質 構成材はだんだん長円形になり、それを図２のｆに示す。図１２のｈにしたがい 、半製品を湾曲した断面に強制押出し、この断面は面溝削りに使用する。所望の 最終形状にブレードホルダーを直接強制押出することが可能であるが（圧延加工 の有る場合とない場合を含む）、寸法と所望の面仕上げを達成するために一般的 には仕上げ処理が必要である。工具鋼が一つ以上のサブミクロンの芯を取り囲む 場合、この表面は、従来のフライス加工のような金属切削加工法によって加工さ れる利点を備える。しかしながら、サブミクロンの硬質材料が外側表面全体にま たは部分的に存在する場合は、これらの部品は研削加工することができる。この 後者の要求は、例えば図２のｃ、ｄ及びｅに従う実施態様に適用する。 実施された試験によって、本発明にしたがうブレードホルダーは、かなり高い ヤング率とかなり振動が減少されることを示した。結果として、図１にしたがう 二つのブレードホルダーを、本発明にしたがう全体に工具鋼であるものと、工具 鋼にサブミクロンの硬質材料の芯を備えるものと比較した。双方の場合の自由片 持ちは３２ｍｍであり、双方のブレード横断面は３０×４．３５ｍｍであった。 ２７００Ｎの接線切削力Ｆｃが、下向きの振れを与えるために切れ刃に負荷され た。さらに別の試験において、１２５０Ｎの軸方向の力が切れ刃に負荷され、外 方向の曲げ力Ｆｆを生じさせた。次の試験結果が得られた。 下向きの振れ 横向きの振れ （Ｆｃ＝２７００Ｎ） （Ｆｆ＝１２５０Ｎ） 標準ブレード ０．０３ｍｍ ０．４５ｍｍ 資料に従うブレード ０．０２５ｍｍ ０．２５ｍｍ すなわち、本発明にしたがう複合ブレードに対してはかなり改良された結果が 得られた。すなわち、かなり剛性のあるブレードホルダーが開発された。さらに 、剪断振動数、自然振動数の双方と、総振動数とが、従来のブレードを本発明に したがい設計したブレードと比較した場合、かなり増加した。

【手続補正書】特許法第１８４条の４第４項 【提出日】平成１０年１０月１３日（１９９８．１０．１３） 【補正内容】 請求の範囲 １．特に溝削り、面溝削り及び突っ切りのような金属切削加工作業用のブレー ド部（１）を含むブレード型の工具ホルダーであって、 前記ブレード部が、さらに剛性のある前記ブレード部となり且つ工具鋼のよう な鋼マトリックスで取り囲まれたサブミクロンの硬質材料の一つまたはそれ以上 の芯を含んでなることを特徴とするブレード型の工具ホルダー。 ２．前記硬質材料が、Ｆｅ、Ｃｏ及び／またはＮｉを基本とする金属マトリッ クス中に、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ及び／またはＷの炭 化物、窒化物及び／または炭窒化物の形の３０〜７０体積％のサブミクロンの硬 質構成材からなる請求項１記載のホルダー。 ３．前記硬質材料が、高速度鋼型のマトリックス中に、３０〜７０体積％の主 にＴｉＮの硬質構成材からなり、濃縮した硬質構成材が＜１μｍの粒径を有する ことを特徴とする請求項２記載のホルダー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．特に溝削り、面溝削り及び突っ切りのような金属切削加工作業用のブレー ド部（１）を含むブレード型の工具ホルダーであって、 前記ブレード部が、さらに剛性のある前記ブレード部となるサブミクロンの硬 質材料含んでなることを特徴とするブレード型の工具ホルダー。 ２．前記硬質材料が、Ｆｅ、Ｃｏ及び／またはＮｉを基本とする金属マトリッ クス中に、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ及び／またはＷの炭 化物、窒化物及び／または炭窒化物の形の３０〜７０体積％のサブミクロンの硬 質構成材からなる請求項１記載のホルダー。 ３．前記硬質材料が、高速度鋼型のマトリックス中に、３０〜７０体積％の主 にＴｉＮの硬質構成材からなり、濃縮した硬質構成材が＜１μｍの粒径を有する ことを特徴とする請求項２記載のホルダー。 ４．前記硬質材料が、周囲を取り囲む鋼マトリックスで囲まれたことを特徴と する請求項１〜３のいずれか１項に記載のホルダー。