JP2004501785A - 切屑除去自由端に交換可能なチップを有した回転可能な工具 - Google Patents

Abstract

本発明は、交換可能なチップ（３）を有した回転可能な工具に関する。この工具は、さらに、チップ（３）を受容するための切削台座（９）を有した工具本体（１）を備える。工具本体（１）は、螺旋状又は直線状の切屑溝（７）を有している。チップ（３）は切屑除去加工のための部材（１８）を有している。切削台座（９）及び交換可能なチップ（３）は、工具の長手方向及び工具の長手方向を横断する方向の両方に延びた互いに協働する支持表面（１０、１２、２０、２１）を有している。また、本発明は、別に、チップに関する。本発明による工具の特徴は、切削台座（９）及び交換可能なチップ（３）が、工具の長手方向中心軸線（２）に関して回転対称な互いに協働する案内表面（１５、２２）と、交換可能なチップ（３）を切削台座（９）に組み付けるときに交換可能なチップ（３）を工具の軸線方向に締め付けるための部材（１２、１７、２１）とを有する。ロックねじ（１７）は、工具本体（１）に受容され、交換可能なチップ（３）を工具の軸線方向に締め付けるための部材と交換可能なチップ（３）を協働させる。

Description

【０００１】
発明の技術分野
本発明は、切屑除去自由端に交換可能なチップを有した回転可能な工具であって、チップを受容するための切削台座を有した工具本体を備え、該工具本体が螺旋状又は直線状の切屑溝を有し、該チップがチップ除去加工のための部材を有し、切削台座及び交換可能なチップが工具の長手方向及び工具の長手方向を横断する方向の両方に延びた互いに協働する支持表面を有した工具に関する。本発明は、好ましくは、ドリル又はフライスに関する。
【０００２】
従来技術
ドリルの形態をとった上記で規定された種類の工具は、製造業者であるＧｕｈｒｉｎｇ社から既に公知とされており、その工具では、ドリルチップが２つのねじによって切削台座に締め付けられるようになっている。ねじの１つは止めねじで、その位置は工場内で固定される一方、第２のねじは締付ねじで、ドリルチップを切削台座に組み付けるのに関連して手作業で締められる。締付ねじは、ぐらぐらと動くドリルチップを工具の軸線方向に締め付けるために、円錐状の先端部を備えている。切削台座は平行な側面を有している。
【０００３】
発明の目的及び特徴
本発明の主たる目的は、交換可能なチップが、簡単且つ使い勝手よく、工具本体の切削台座に組み付けられるようになっている上記で規定した種類の工具を記載することにある。
【０００４】
本発明の他の目的は、工具が工具に作用する力に関して釣り合いをとれるようにすることである。
【０００５】
本発明のさらに他の目的は、切削力が中心に向かって作用し、切削インサートを締め付けるようにすることである。
【０００６】
本発明の少なくとも主たる目的は、独立請求項に規定されている特徴を有した工具及びチップによって実現される。
【０００７】
以下、添付図面を参照して、本発明によるドリル及びドリルチップの好ましい実施形態を説明する。
【０００８】
本発明の好適な実施形態の詳細な説明
図１に示されている本発明によるドリルは、ドリル本体１と、交換可能なドリルチップ３とを備えている。ドリル本体１はシャンク５を備え、ドリル本体１のうち、交換可能なドリルチップ３とシャンク５との間に位置する部分に、螺旋状の切屑溝が配設されている。シャンク５は、工作機械のホルダ内に受容されることを意図された部分である。ドリル本体１の前側表面、すなわち、ドリルチップ３が組み付けられる表面は、概略円錐状になっている。
【０００９】
図２〜図４には、ドリル本体１に配設されている切削台座９がより詳細に示されており、切削台座９はシャンク５と逆側に向けられたドリル本体１の端部に配置されている。ドリル本体１の切削台座９は、交換可能なドリルチップ３を切削台座９に組み付けたときに、この交換可能なドリルチップ３に最適な申し分のない支持を与えるように協働する複数の異なる表面を備えている。このように、切削台座９は、交換可能なドリルチップ３のために内側にある２つの第１の支持表面を備えており、これら第１の支持表面１０はドリルの長手方向を横断する方向に延在している。２つの第１の支持表面１０は、ドリル本体１の中央冷却導管１１に関して正反対（直径方向反対側）に位置している。第１の支持表面１０は、半径方向外側では、切屑溝７によって境界を定められている。
【００１０】
さらに、切削台座９は、交換可能なドリルチップ３のために内側にある第２の支持表面１２を備えており、これら第２の支持表面はドリルの回転軸線２に対して約５°の角度をなしている。ドリルの回転軸線２は、ドリル及び交換可能なドリルチップ３にとっての長手方向中心軸線２をも構成している。図４にもっとも明確に示されているように、第２の支持表面１２は、切削台座９の開口端部の方向に回転軸線２へ向かって内方に傾いている。第２の支持表面１２の機能は以下でより詳細に説明される。第２の支持表面１２の各々の半径方向内側には、逃げ面１３が位置しており、交換可能なドリルチップ３を切削台座９に組み付けたときに逃げ面１３がこの交換可能なドリルチップ３に当接するしないようにすることを意図したものであり、したがって、切削台座９は中央冷却導管１１に関して直径方向反対側に位置する２つの逃げ面１３を有している。逃げ面１３は、それぞれの第２の支持表面１２に対してドリルの中心から離れる方向に少し平行移動した状態になっている。
【００１１】
さらに、切削台座９は半径方向に延びる２つの湾曲表面１４を備えており、湾曲表面１４は一方に位置する表面１２及び１３と他方に位置する表面１０とを橋渡ししている。湾曲表面１４は、交換可能なドリルチップ３を切削台座９に組み付けたときにこの交換可能なドリルチップ３に当接することを意図されたものではない。
【００１２】
また、切削台座９は、内側にある２つの第１の円筒案内表面１５を備えており、２つの第１の円筒案内表面１５は中央冷却導管１１に関して直径方向反対側に位置している。内側の第１の円筒案内表面１５は逃げ面１３同士を接合させている。
【００１３】
ドリル本体１はドリル本体１の中心へ向かって延びる孔１６を有しており、この孔はドリル本体１の外側から延びて内側の第１の円筒案内表面１５の１つと交差している。半径方向に延びる孔１６は、交換可能なドリルチップ３と共に図５に簡略的に示されているロックねじ１７を受容するためのものである。孔１６は雌ねじ部を設けられるべきである一方、ロックねじ１７は雄ねじ部を有している。
【００１４】
切削台座９に嵌入する概略長尺形状を有した交換可能なドリルチップ３が図５及び図６に示されている。２つの切刃１８の形態の切屑除去部材が、切削台座９に組み付けられた状態で、交換可能なドリルチップ３の自由端部に配設されており、切刃１８の各々全ては、交換可能なドリルチップ３の対向する短い側面から交換可能なドリルチップ３の切削先端１９まで延びている。
【００１５】
交換可能なドリルチップ３は外側にある連続的な第３の支持表面２０を有しており（図６参照）、この第３の支持表面２０は切削台座９の第１の内側支持表面１０と協働するように交換可能なドリルチップ３において切刃１８から離れる方向に向いた側に位置している。
【００１６】
交換可能なドリルチップ３は、さらに、外側にある２つの第４の支持表面２１を有しており、これら第４の支持表面２１は、交換可能なドリルチップ３が組み付けられた状態において、切削台座９の内側にある第２の支持表面１２に当接するためのものである。外側の第４の支持表面２１は、その関係で、交換可能なドリルチップ３が組み付けられた状態において、ドリルの長手中心軸線２に対して内側の第２の支持表面１２と対応する傾きを有している。図示されている実施形態では、この傾きは約５°である。
【００１７】
交換可能なドリルチップ３は、内側にある第１の円筒案内表面１５との協働のために、外側にある２つの第２の円筒案内表面２２を有しており、該第２の円筒案内表面２２は、交換可能なドリルチップ３が切削台座９に組み付けられた状態において、内側にある第１の円筒案内表面１５と協働する。
【００１８】
交換可能なドリルチップ３は、さらに、交換可能なドリルチップ３を切削台座９に締め付けるときに交換可能なドリルチップ３と当接するロックねじ１７の端部のための停止面２３を有している。交換可能なドリルチップ３を切削台座９に組み付けるときに交換可能なドリルチップ３に回転を与えるために、ロックねじ１７の力線はドリルの長手方向中心軸線２から逸れている（以下を参照）。ロックねじ１７の力線は、孔１６が工具本体１の周面と交差する位置における孔１６の中心と中心軸線２とを通って延びる半径を有した約３０°の角度を形成するのが適切である。交換可能なドリルチップ３の外側にある第２の円筒案内表面２２に関連して、外側にある第２の冷却導管２４及び第３の冷却導管２５が配設されており、ロックねじ１７と同じ側に位置する第２の冷却導管２４は、第３の冷却導管２５と比較して、ロックねじ１７に隣接する位置において奥行きが増している。
【００１９】
交換可能なドリルチップ３は、さらに、切刃１８及びドリル先端部１９と関連して、切屑放出表面２６、２７を有している。
【００２０】
交換可能なドリルチップ３を切削台座９に組み付けるとき、交換可能なドリルチップ３は、図７及び図８に示されているように、すなわち、交換可能なドリルチップ３の外側にある第３の支持表面２０が切削台座９の内側にある第１の支持表面１０と当接するように、切削台座９に締め付けられる。これに関連して、切削台座の内側にある第１の円筒案内表面１５と交換可能なドリルチップ３の外側にある第２の円筒案内表面２２との間にはある程度の公差がなくてはならない。図７に最も明確に示されているように、交換可能なドリルチップ３は、組み付けの初期段階の際には、最終位置に向いておらず、切削台座９の内側にある第２の支持表面１２と交換可能なドリルチップ３の外側にある第４の支持表面２１との間には遊びがある。図８において交換可能なドリルチップ３が時計回りに回転されると、外側にある第４の支持表面２１が、それぞれ、内側にある第２の支持表面１２と当接する。回転は、手動で又は交換可能なドリルチップ３の停止面２３に作用を及ぼすロックねじ１７によって、行われ得る。手動による回転が使用される場合には、内側にある第２の支持表面１２と外側にある各第４の支持表面２１との間に申し分のない当接が確立されたことを保証するために、ロックねじ１７を用いて増し締め作業を行わなくてはならない。内側にある第２の支持表面１２はドリル本体１の中心から半径方向に可能な限り離れて位置していることが好都合である。これにより、内側にある第２の支持表面１２が交換可能なドリルチップ３の外側にある第４の支持表面２１に与える支持力に対して、より優れたトルクが得られる。
【００２１】
図８において交換可能なドリルチップ３を時計回りに回転させるときにも、内側にある第１の円筒案内表面１５は外側にある各第２の円筒案内表面２２と協働して案内する。すなわち、交換可能なドリルチップ３は、本発明によるドリルの長手方向軸線２に関して回転する。
【００２２】
本発明によるドリルを用いてドリル加工するとき、切削力は、交換可能なドリルチップ３を内側にある第２の支持表面１２に押し付けるように、交換可能なドリルチップ３に作用を及ぼす。ドリル加工が始まると、切削力は、一方では第２の支持表面１２と第４の支持表面２１との間の協働によって、また他方では第１の円筒案内表面１５と第２の円筒案内表面２２との間の協働によって、切削台座９における交換可能なドリルチップ３の締め付け及び位置合わせ（中心合わせ）を行わせる。この段階では、ロックねじ１７は、原則的に、切削台座９における交換可能なドリルチップ３の締め付けに対する重要性はない。
【００２３】
これに関して、交換可能なドリルチップ３が切削台座９に組み付けられる段階においては、原則的に、交換可能なドリルチップ３と逃げ面１３又は半径方向の湾曲表面１４との間に接触はない。
【００２４】
本発明による交換可能なドリルチップ３は超硬合金から形成されることが好ましく、これは最初のステップで焼結される。高い精度を有する幾何学的研削用取付具内で、交換可能なドリルチップ３の幾何形状の研削加工が行われる。好ましくは、外側にある第４の支持表面２１及び外側にある第２の円筒案内表面２２に対して焼結が行われる一方、切刃１８、切削先端１９、及び外側の第３の支持表面については研削加工のみが行われる。
【００２５】
交換可能なドリルチップ３が消耗したときには、ロックねじ１７が緩められ、新しい交換可能なドリルチップ３が切削台座９に組み付けられる。
【００２６】
チップが、超硬合金、セラミックス又は他の相対的に硬い材料から作成されることは、本発明による工具に対する一般論である。工具本体は、相対的に柔らかい材料、好ましくは鋼鉄から作成される。
【００２７】
本発明による工具は、好ましくは、金属の切屑除去加工のためのものであるが、工具が機能する他の材料用の工具を使用することも十分に可能である。
【００２８】
発明の実現可能な改変
上述した実施形態では、案内表面１５及び２２が円筒状であると共に支持表面１２及び２１はドリルの長手方向中心軸線２に対して所定の角度で傾いている。しかしながら、本発明の範囲内において、案内表面１５及び２２がドリルの長手方向軸線に対して僅かに円錘状になっていると共に支持表面１２及び２１がドリルの長手方向中心軸線２と平行に延びていることも可能である。このとき、円錘状の案内表面１５及び２２の間の協働により、交換可能なドリルチップ３を軸線方向に締め付ける。この場合、円錐角は１０°程度であることが適切である。案内表面１５及び２２がドリルの長手方向中心軸線２に対して回転対称であるべきことは案内表面１５及び２２に対する一般論である。
【００２９】
上述した実施形態では、支持表面１２及び２１はドリルの長手方向中心軸線２に対して約５°の傾きを有している。しかしながら、この傾き／角度の大きさは、本発明の範囲内で変動し得る。例示の目的であり制限の目的ではないが、当該角度は０°以上１０°以下、好ましくは２°から８°の間とすべきであると言うことができる。当該角度は鋭くなくてはならない。同じことは、切削台座及び交換可能なドリルチップの協働する案内表面がそれぞれ円錐状に形成されている場合にも当てはまる。その場合には、円錐角は５°以上１５°以下とすべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、本発明によるドリルの斜視図を示している。
【図２】
図２は、ドリル本体の切削台座及び該切削台座に受容するための交換可能なドリルチップを斜め上方から見た斜視図を示している。
【図３】
図３は、図２によるドリル本体の切削台座を斜め上方から見た斜視図を示しており、図３の切削台座は図２のものよりも端面図により近いとみなされる。
【図４】
図４は、ドリル本体の切削台座の側面図を示している。
【図５】
図５は、本発明による交換可能なドリルチップを斜め上方から見た斜視図を示している。
【図６】
図６は、図５による交換可能なドリルチップを下方から見た図を示している。
【図７】
図７は、交換可能なドリルチップが切削台座に組み付けられているドリル本体を側方から見た斜視図を示している。
【図８】
図８は、図７に示されている交換可能なドリルチップの組立段階の平面図を示している。
【図９】
図９は、交換可能なドリルチップがドリル本体の切削台座に組み付けられている本発明によるドリルの側面図を示している。
【図１０】
図１０は、図９によるドリルを斜め上方から見た斜視図を示している。
【符号の説明】
１…ドリル本体
２…中心軸線／回転軸線
３…ドリルチップ
４…−
５…シャンク
６…−
７…切屑溝
８…−
９…切削台座
１０…第１の支持表面
１１…中央冷却導管
１２…第２の支持表面
１３…逃げ面
１４…湾曲表面
１５…第１の円筒案内表面
１６…孔
１７…ロックねじ
１８…切刃
１９…切削先端
２０…第３の支持表面
２１…第４の支持表面
２２…第２の円筒表面
２３…停止面
２４…第２の冷却導管
２５…第３の冷却導管
２６…切屑放出表面
２７…切屑放出表面

Claims (10)

1. 切屑除去自由端に交換可能なチップ（３）を有した回転可能な工具であって、チップ（３）を受容するための切削台座（９）を有した工具本体（１）をさらに備え、前記工具本体（１）が螺旋状又は直線状の切屑溝（７）を有し、前記チップ（３）が切屑除去加工のための部材（１８）を有し、前記切削台座（９）及び前記交換可能なチップ（３）が、前記工具の長手方向及び該工具の長手方向を横断する方向の両方に延びた複数の互いに協働する支持表面（１０、１２、２０、２１）を有し、前記切削台座（９）及び前記交換可能なチップ（３）が、前記工具の長手方向軸線（２）に関して回転対称な互いに協働する案内表面（１５、２２）、並びに、前記交換可能なチップ（３）を前記切削台座（９）に組み付けるときに前記交換可能なチップ（３）を前記工具の軸線方向に締め付けるための部材（１２、１７、２１）を有し、ロックねじ（１７）は、前記工具本体（１）に受容され、前記交換可能なチップ（３）を前記工具の軸線方向に締め付けるための部材と前記交換可能なチップ（３）を協働させることを特徴とした回転可能な工具。
2. 前記切削台座（９）に前記交換可能なチップ（３）を軸線方向に締め付けるための部材は、それぞれ、前記切削台座（９）及び前記交換可能なチップ（３）の協働する支持表面（１２、２１）からなり、前記支持表面（１２、２１）は前記工具の長手方向中心軸線（２）と鋭角を形成する、請求項１に記載の工具。
3. 前記鋭角は約５°である、請求項２に記載の工具。
4. 前記互いに協働する案内表面（１５、２２）は円筒状である、請求項１から請求項３の何れか一項に記載の工具。
5. 前記切削台座（９）に前記交換可能なチップ（３）を軸線方向に締め付けるための部材は、それぞれ、前記切削台座（９）及び前記交換可能なチップ（３）の協働する案内表面（１５、２２）からなり、前記案内表面（１５、２２）は前記工具の長手方向中心軸線（２）に関して円錘状になっている、請求項１に記載の工具。
6. 前記円錘角は約１０°である、請求項４に記載の工具。
7. 回転可能な工具の切屑除去自由端に位置する工具本体（１）の切削台座（９）に交換可能に組み付けられるためのチップ（３）であって、切屑除去加工のための部材（１８、１９）と、前記切削台座（９）の支持表面（１０、１２）と協働することを意図された支持表面（２０、２１）とを有するチップ（３）において、前記チップ（３）が、該チップ（３）の長手方向中心軸線（２）に関して回転対称である案内表面（２２）を有していることを特徴とするチップ（３）。
8. 前記案内表面（２２）が円筒状である、請求項７に記載のチップ（３）。
9. 前記案内表面が円錘状である、請求項７に記載のチップ（３）。
10. 円錘角が約１０°である、請求項９に記載のチップ（３）。