JP2005535466A - 切りくずを排出させるための切削工具 - Google Patents

Abstract

本発明は、切り屑を排出させるための切削工具、特に、フライスカッターに関し、切削作用部分（１６）と固定部分（１８）とを有する切削要素（１４）のためのハウジング（１２）が形成されたサポート（１０）を備えている。固定部分（１８）は、受け入れ位置でハウジング（１２）内に位置する基部（２０）を含み、ロック位置（２６）に回転したとき、基部がハウジング（１２）の少なくとも一つの保持フランジ（２６）の下側に係合し、これによって、切削要素（１４）が切り屑を排出させるために使用されるようになる。さらに、固定ねじやこの種のねじ等の付加的な固定手段を用いることなく、前記切削要素を固定することが可能であり、ハウジングへの簡単な挿入と、回転によるロック位置への位置変更によって確実な固定が行われる。したがって、切削要素は、ロック位置から緩められるとともに、非常に小さい力で工具受け部から取り出される。

Description

本発明は、切りくずを排出させるための切削工具、特に、ホルダを備えるフライス工具に関する。この工具は、切削作用部分と締結部分とを有する切削要素のための工具受け部を含むものである。

この種の切削工具は、複数の実施形態及び公知の設計において、市場で容易に入手可能であり、加工中に摩耗を受ける好ましくは超硬合金からなる切削要素を、ホルダに交換可能に固定することに関して、様々な可能性をもっている。独国特許番号第３４４８０８６号は、外周上で半径方向に切れ刃を備えた環状の切削要素を、３つの王冠形状のリブを用いて、対応する形状の固定溝に取り付けることを開示する。３つの王冠形状のリブは、互いに径方向反対側で切削要素の底に配設されている。対応の固定溝は、ホルダの一端側において外側に円錐状に広がっており、一端側で切削要素の中心凹部に挿通される円錐状の固定ねじを用いて切削要素をホルダに固定するようになっている。このアプローチは、切れ刃による加工中において、ホルダ上の切削要素にモーメントを生じさせないように支持することを可能にするものである。加工に不利な影響を生ずる有害な振動の発生は、この方法でかなり排除される。問題となっている公知の切削工具は、一般に、内側の凹部の加工に使用されるものである。固定ねじによる固定作業は、切削要素を交換する度に、緩めたりきつく締めたりしなければならず、不利である。したがって、この交換作業は、開示の範囲において、固定作業に時間を要している。

独国特許番号第１９５２２４５２号は、フライス工具、特に、回転軸の回りを回転する軸部分と、外周側に少なくとも一つの切れ刃がある頭部とを有する円形のフライス装置について開示する。軸部分と頭部は、伝道面に沿って接触する他方の部分の割り当てられたへこみに正確に係合する一方の部分の係合手段を介して、互いに隙間無く係合することによる互いの耐ねじり力で連結されている。外周に沿う個々の係合手段は、工具の回転軸の方向に、伝道面を移行させる芯出し面を有している。伝道面は、芯出し面とともに凹みによって囲まれ、外周側における軸部分又は頭部によって輪郭形成されている。よって、公知のアプローチは、省スペースの逆回転手段と、交換可能に設計された個々の切れ刃を有する多目的のフライス工具に関するものであり、制約された直径の範囲内で加工が失敗なく行われる。頭部を軸部分に固定するために、頭部は内側にねじ山を有する３つの穴を備えている。個々の穴の中心線は、内側のねじ山を有する穴に対応する軸部分に対して僅かなオフセットを有している。その結果、頭部が、個々の切れ刃とともに締付ねじを介して固定されたとき、オフセットは等しくなり、加工中にゼロプレイが行われる程度に、部品が係合手段の個々の芯出し面を介して互いに遊び無く固定される。切削要素を有する頭部の交換作業に関するこのアプローチは、非常に時間を消費するとともに、技術的な実施に関して複雑である。

ＰＣＴ／ＷＯ９８／５０１８７は、装着ロッドを挿入させる中間の芯出し孔を有する超硬切れ刃付きの切削要素を備える金属切削工具を開示する。装着ロッドは、芯出し孔に、端部に配置された頭部によって固定された状態に挿入される。ロッドを締付けると、芯出し孔を有する切削要素が円錐状の芯出し面を介して、耐ねじり性を有するホルダの自由端の対応する孔に合わさり、軸方向に確実に固定される。ここで、該当する締付けロッドは、切削要素の固定作業中に、その反対側の端部でホルダに配設された圧縮ばねによって付勢される。そして、切削要素が固定位置に達するとすぐに、傾斜した角度でホルダの開口に挿入される締付けねじが締付けられ、締付けロッドが、外周端に位置する締付けロッドの溝に強く押し当てられた締付けねじによってホルダに固定される。複数の部品から構成される結果として、このように公知のアプローチは複雑であり、実施するには高価となる。そして、取り付け作業に関しては、固定ねじを使い、締付けロッドを調整し、取り付けの際にホルダの中に配設される圧縮ばねに対してそれを押し付けるなどして、手作業で互いを結合させなければならない。この点で、切れ刃を有する切削要素の交換作業は、時間がかかり、取り付け作業に負担を強いることとなる。

前記従来技術に基づき、本発明の目的とするところは、切削要素の交換作業を迅速に、望み通りに行うことができ、高い加工精度を確保するために、金属切削中にホルダに対して生じる安定した切削力などの従来技術の利点を維持できるように、公知の工具をさらに改良することである。この目的は、請求項１の特徴を含む工具によって達成される。

請求項１の特徴部分に記載されているように、締結部分は基部を有しており、この基部は、受け入れ位置において工具受け部に挿入され、切削要素を有する金属切削工具を使用可能とするために、ロック位置に変わるとき、工具受け部の中で少なくとも一つの保持凸部の下側に延びる。切削要素の固定作業は、締付けねじや他の同種のものなどの他の締付け手段を適用することなしに、簡単に切削要素を工具受け部に挿入でき、確実にロック位置に変えることが可能である。工具受け部から切削要素を取り出す場合は、手順を逆にすることで、仮のロック位置が小さい力で再び解除される。加工中に生じるロック位置における切削力は、切削要素を介して確実にホルダの方向に導かれる。上述した切削工具は、典型的に、工作機械やボール盤等の機械によってホルダが回転駆動されるフライス工具の構成に適合する。しかし、切削工具が回転しない機械も考えられ、回転可能な機械では、加工材が工具に対して回転自在に動かされる。

本発明に係る切削工具の好ましい実施形態において、工具受け部は、端部において、ホルダの縦軸を横切って延び、基部の少なくとも一つのロック片を挿通させる受け溝を有している。受け溝は、ロック位置に延びる個々のロック片の下側の個々の保持凸部によって輪郭が形成されている。上述した方法でロック片が保持凸部の下側に延びることによって、軸方向、すなわち、ホルダの縦軸方向で、切削要素は工具受け部に確実に保持される。その結果、いわゆる背面切削、すなわち反対方向に送りをかけた場合であっても、切削要素は工具受け部に確実に保持されたままとなる。

本発明に係る切削工具の他の典型的な好ましい実施形態において、受け溝は、端部において、漸次外側に向かって広がり、切削要素のロック位置で対応する輪郭形状に形成された締結部分である芯出しコーンと接触する受け側コーンを連ねている。もし締結部分の基部がロック位置に変わるならば、基部は、受け溝に連なる受け側コーンの上で切削要素の締結部分である芯出しコーンに引張力を作用させる。そして、切削要素に対する外周側において、縦軸方向でホルダと安定した状態の接触が得られる。

特に、芯出しコーンを少なくとも一つの切れ刃、好ましくは３枚刃を有する切削プレートに隣接させたり、芯出しコーンと切れ刃との間に、受け側コーンの外周端に対し、切削要素のロック位置で、ホルダの縦軸方向に引っ張られる結合部を設けたりする。しかし、外周端は接触せず、むしろ芯出しコーンが円錐状の両接触面で接触する。これは、ホルダの端部に位置する切削要素の正確な調整を可能にする。

本発明に係る切削工具の典型的な好ましい実施形態において、基部には、互いに正反対の位置に、締結部分の自由端に配置された２つのロック片がある。ロック片は、固定軸を介して外側に向かって漸次広がる芯出しコーンに結合されている。締結作業中、芯出しコーンは、基部上の該当するロック片によってホルダの接触コーンに引っ張られる。好ましくは、芯出しコーンは、個々のロック片の芯出しコーンに隣接する側面に形成された締結部分の自由端の方向に斜めに降下する傾斜面によっても支持されている。この傾斜面は、ホルダの受け側コーンの中への芯だしコーンの上述した引き込みを援助するものである。

本発明に係る切削工具の他の好ましい実施形態において、個々のロック片が宛われる工具受け部の内側に、リードを有する部分的なねじ山がある。リードは、保持凸部で始まり、工具受け部の一端側において閉じている内壁の方向に向けられている。該当するねじ部分によって、ホルダ上の切削要素の締結作業は、ねじり動作を伴いながら行われ、個々のロック片上に増加した締付けモーメントを生じさせる。

本発明に係る切削工具の他の好ましい実施形態において、仮に、二つのロック片の一方が他方よりも半径方向に短く形成されていても、スロット状の受け溝は、それに対応して一つの長い側面と他の一つの短い側面とを有し、ロック作業時に、一つの受け入れ位置で、工具が受け溝の中に確実に動かされる。これは、切削要素が単に１枚の切れ刃を備えている場合に特に重要である。質量バランスに関して、該当する切削要素は、ホルダに対して定められた締結位置を前提としなければならない。

上述された締付け作業では、さらに、ホルダの縦軸方向に測定された切削要素の固定軸の軸長が、ホルダの対向する保持凸部の長さより少なくとも長いということを裏づけている。

本発明に係る切削工具は、以下に、図面の中で説明されている一実施形態を用いて詳細に述べられている。

図面は簡略化されており、尺度は示されていない。

図示される切削工具は、金属を切削するために使用され、特に、金属被削材又は同種の被削材の内側に配置される加工切れ刃形状をもつフライス工具として示されるものである。切削工具は、金属切削用機械、例えば工作機械又は同種の機械に固定するための楕円形のホルダを備えている。特に、図２に示すように、ホルダの一方の自由端には、切削要素１４を保持するための工具受け部１２を有している。切削要素１４は、切削作用部分１６と締結部分１８とを有している（図３参照）。締結部分１８は、保持位置において切削要素１２の中へ挿入される基部２０を有している（図５参照）。もし基部２０がロック位置２４に変わるならば、すなわち時計方向に回転すると、金属の切削に使用できるように、基部２０は工具受け部１２の２つの対向する保持凸部２６の下側に延びていく。

特に、図２及び図５に示すように、工具受け部１２は、ホルダ１２の縦軸２８を横断して延びる端側において、横溝状の受け溝３０を有している。この受け溝３０は、基部２０の少なくとも一つのロック片３２を通すことが可能である。示されている実施形態においては、切削要素１４の基部２０の正反対の位置に２つのロック片３２が備わっている。受け溝３０は、端側において、切削要素１４のロック位置２４に延びる割り当てられたロック片３２の下側の個々の保持凸部２６によって輪郭が形成されている。さらに、図２及び図６に示すように、受け溝３０は、端側において、外側に広がり、切削要素１４のロック位置において対応する形状に形成された締結部分１８の芯出しコーン３６に摺接する受け側コーン３４を介して開口に連なっている。

芯出しコーン３６は、少なくとも一つの切れ刃３８を有する切削作用部分１６、好ましくは通常の３枚刃を有する切削プレート４０に隣接している。ここで、芯出しコーン３６と各切れ刃３８との間には、従来の締付け工具、例えば六角スパナ又は同種の工具で保持される把部４４を備えることも可能である、少なくとも部分的に円柱形状の結合部４２がある。したがって、把部４４を形成する先端は、結合部４２の他の円柱部分に対して平らになっている。しかし、好ましくは、該当する締付け及び後述する交換作業で、切削要素を手でホルダに交換可能に挿入し、３枚刃を有する切削プレートを位置決め保持することを予定している。

ホルダ１０の縦軸２８に延びる結合部４２は、切削要素の１４の締結作業中に、受け側コーン３４の外周縁４６に対する切削要素１４のロック位置２４の方向に引っ張られる。ホルダ１０の外周縁４６から外側までの部分は、ホルダ１０の円柱状軸部分の方へ変化を受けるまで、同じように円錐状に広がっている。接触は受け側コーン３４と芯出しコーン３６とによってもっぱら生じるため、ホルダの縦軸２８の方向には、たとえ短くても、ホルダ１０の外周縁４６に対する結合部４２の一定の距離がある。

さらに、図３及び図４に示されるように、二つの正反対のロック片３２は、連結部１８の自由端に配置され、規定された軸長で外側に広がる芯出しコーン３６に固定軸４８を介して連結されている。個々のロック片の外側の側面はフラットであるのに対し、個々のロック片３２の芯出しコーン３６に隣接する側面には、締結部分１８の自由端の方向に、一定の角度で斜めに傾斜する傾斜面５０が備わっている。さらに、図４に示すように、個々のコーン３４，３６に固着モーメントを適用するため保持凸部２６の下側に実質的に延びるように、個々の傾斜面５０を固定軸４８上において芯出しコーン３６に対し異なる距離で始めてもよい。好ましくは、工具受け部１２の内側５２に、個々のロック片３２に関連して、リードが保持凸部２６で始まる少なくとも一つのねじ山５４が設けられている。そのリードは、工具受け部１２の一端側が部分的に閉じている内壁５６に向けられている（図６参照）。

固定作業に関して、二つのロック片３２を有する切削要素１４は、二つのロック片３２が受け溝３０の二つの側面５８を通って延びるように、工具受け部１２の中に挿入される（図５参照）。切削要素１４の芯出しコーン３６は、ホルダ１０の受け側コーン３４に対し３枚刃を有する切削プレートの方へ付勢され、そして接触したときに、切削要素１４は、ホルダ１０に対する決まった旋回経路によって時計方向に回転させられる。

結果として、二つのロック片３２は、それぞれに割り当てられた個々のねじ山５４に係合し、受け溝３０の外側へ横切って位置する保持凸部２６の下側のロック位置に延びることによって固定される。加工中の切削力とモーメントの安全性に関して、切削要素１４は、芯出しコーン３６と傾斜面５０を有する二つのロック片３２を介してホルダ１０に隣接する。交換作業は、上述した固定作業が、逆の順序で実行されなければならない。そして、ホルダ１０の工具受け部１２から切削要素１４を取り外した後、新しい切削要素１４に交換される。

詳細には説明されていない本発明の切削工具の実施形態において、一方が適宜長い側面５８を有し、他方が短い側面５８を有するスロット状の受け溝３０を備えるとともに、二つのロック片３２の一つを、他方より半径方向に短い長さにすることも可能である。この方法で、単に一つの位置で、固定作業と緩める作業を実施することが可能となる。これは、例えば、固定具が単に一つの切れ刃を備えている場合に重要となる（図示されていない）。

切削要素とホルダとを有する切削工具先端の斜視図である。 切削要素が取り外されたホルダを先端側からみた図である。 切削要素の後側を示す斜視図である。 図３に示す切削要素の基部を示す斜視図である。 図２に示すホルダ先端を１０倍に拡大した端面図である。 図５に示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。

Claims (10)

1. 切削作用部分（１６）と締結部分（１８）とを有する切削要素（１４）のための工具受け部（１２）を有するホルダ（１０）を備える、切り屑を排出させるための切削工具、特にフライス工具において、
   前記締結部分（１８）は、受け入れ位置で前記工具受け部（１２）に挿入可能な基部（２０）であって、ロック位置（２６）に変わったときに、前記工具受け部の少なくとも一つの保持凸部（２６）の下側に延びて前記切削要素（１４）を金属の切削に使用できるようにする基部（２０）を有することを特徴とする、切削工具。
2. 前記工具受け部（１２）は、その端側に、前記ホルダ（１０）の縦軸（２８）を横切って延びる受け溝（３０）であって、前記基部（２０）の少なくとも一つのロック片（３２）を通すことができる受け溝（３０）を有し、
   前記受け溝（３０）は、その端側で、前記ロック位置（２４）にある個々のロック片（３２）を下側に延長させることができる個々の保持凸部（２６）によって輪郭形成されている、請求項１記載の切削工具。
3. 前記受け溝（３０）は、その端側で、外側に向かって幅広になる受け側コーン（３４）であって、前記切削要素（１４）が前記ロック位置（２４）にあるときに、前記締結部分（１８）に設けた対応形状の芯出しコーン（３６）と接触可能な受け側コーン（３４）の形態を有する、請求項２記載の切削工具。
4. 前記芯出しコーン（３６）は、好ましくは３枚刃の切削プレート（４０）である少なくとも一つの切れ刃（３８）を備える前記切削作用部分（１６）に隣接し、
   前記芯出しコーン（３６）と前記切れ刃（３８）との間には、前記切削要素（１４）が前記ロック位置（２４）にあるときに、前記受け側コーン（３４）の外周縁（４６）に対して前記ホルダ（１０）の前記縦軸（２８）の方向に引っ張られる結合部（４２）が設けられる、請求項３記載の切削工具。
5. 前記基部（２０）には、互いに径方向反対側にある二つのロック片（３２）が設けられ、前記ロック片は、前記締結部分（１８）の自由端に配設されて、固定軸外側に向かって広がる前記芯出しコーン（３６）に、固定軸（４８）によって結合される、請求項２〜４のいずれか１項に記載の切削工具。
6. 前記個々のロック片（３２）は、前記芯出しコーン（３６）に隣接する側面に、前記締結部分（１８）の自由端の方向に斜めに延びる傾斜面（５０）を備える、請求項２〜５のいずれか１項に記載の切削工具。
7. 前記工具受け部（１２）の内側に、個々のロック片（３２）に関連して、リードが前記保持凸部（２６）で始まるねじ山（５４）の少なくとも一部分が設けられ、該リードは、前記工具受け部（１２）の内壁（５６）の方向を向いており、該内壁がその一端側で少なくとも部分的に閉じている、請求項２〜６のいずれか１項に記載の切削工具。
8. 前記二つのロック片（３２）の一方は、他方よりも半径方向に短い長さに形成され、スロット状の前記受け溝（３０）は、それに対応して一つの長い側面と一つの短い側面とを有する、請求項５〜７のいずれか１項に記載の切削工具。
9. 切削要素（１４）は、前記工具受け部（１２）に挿入された後に、個々の切れ刃（３８）の加工方向とは反対方向でそのロック位置（２４）へと動かされ、回転方向とは反対方向で受け入れ位置へと動かされる、請求項１〜８のいずれか１項に記載の切削工具。
10. 前記固定軸（４８）の軸方向長さは、特に傾斜面（５０）に関連して、前記ホルダ（１０）の前記縦軸（２８）の方向に測定した前記径方向反対側の保持凸部（２６）の長さより少なくとも長い、請求項５〜９のいずれか１項に記載の切削工具。

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