JP2006528079A - 回転切削工具用切削ヘッド - Google Patents

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Abstract

金属切削作業のための回転切削工具用切削ヘッドである。この切削ヘッドは、一体の単一部品である軸線方向に調整可能なカートリッジを有する。スリットがカートリッジを固定部と本体部とに分け、固定部は本体部に対して弾性的に連結される。切削インサートを保持するためのインサートポケットは、スリットの拡幅により形成され、切削インサートが本体部と固定部との間のインサートポケット内にしっかりと保持されるようになっている。

Description

本発明は、概ね回転切削工具、特に交換可能な切削インサートが半径方向および軸線方向に調整可能なカートリッジに保持される種類の金属加工作業用回転面溝切り工具に関する。
このような回転切削工具は、この分野において周知であり、加工対象物に所定の幅，深さおよび直径からなる少なくとも１つの円形の溝を１つ以上の切削インサートによって作り出すために用いられ、切削インサートは切削工具の回転軸線の回りを回転するようになっている。これらの用途において、幅，直径または深さが異なる溝を形成するため、少なくとも１つの切削インサートの軸線方向および半径方向の位置を変えることがしばしば必要であり、加えて溝の少なくとも１つの端縁を時たま面取りしなければならない。調整可能な切削インサートを持つこのような切削工具は、インサート支承カートリッジが固定される工具本体を概ね具えている。半径方向の調整を得るための周知の方法の１つは、鋸歯状取り付け面を持ったカートリッジと、このカートリッジが固定され、対応する鋸歯状端面を持った工具本体とを用いることである。インサートの軸線方向の位置を変更するため、カートリッジは概ね２つの部品を具えており、一方は切削インサートが他方に対して滑動可能かつ調整可能に装着される。このような従来技術のカートリッジは、２つの部品が軸線方向を向くセレーション形成面を介して滑動可能に連結され、２つの部品は固定ねじにより相互に固定されることが知られている。軸線方向の調整を行なうため、固定ねじが緩められ、次いで調整後に締め付けられなければならず、２つの部品が重力の影響下で相互に離れて動くので、その結果として切削インサートの切れ刃の位置精度の損失がある。切削インサートは、インサート支承カートリッジのインサートポケットにねじにより固定される。機械加工中、切削インサートはねじによって吸収される切削力および遠心力の影響を受ける。これは、切削インサートの剛性および安定性を特に高回転速度にて減少させ、インサートの作業切れ刃の位置に不正確さをもたらし、乏しい機械加工性能を結果として生ずる。このような力はまた、固定ねじの曲げおよび剪断すら引き起こす可能性がある。
米国特許第４１０１２３９号明細書 米国特許第３７５５８６８号明細書 米国特許第４３３２５１３号明細書 米国特許第５６３８７２８号明細書
特許文献１は、本体部材に対して半径方向に調整可能なインサートホルダ（またはブレードカッタ）に固定される切削インサートを持った中ぐり工具を開示している。ホルダの取り付け面および本体部材の端面には、ホルダの調整方向に一直線状をなす補助的なＶ字形状の溝が設けられている。切削インサートは、本体の軸線方向に調整可能ではない。さらに、各切削インサートはインサートポケットに溶接されるか、あるいはねじによってそこに固定されている。
特許文献２は、カートリッジが工具ホルダに取り付けられて縦または横の何れかに調整可能である種類の調整可能な切削工具を開示している。より詳細には、特許文献２は、金属加工対象物の内径を機械加工するのにしばしば用いられる種類の調整可能なカートリッジ中ぐり棒を記述している。切削インサートは、ピン型の手段によってカートリッジの端部に取り付けられる。縦および横の調整が２つのくさびにより行われる。
概ね底面ジョーと固定用ジョーとの間で工具ホルダにしっかりと保持される溝切りインサートを用いた加工対象物に円形の溝を作り出す工具が特許文献３および特許文献４に開示されている。しかしながら、これらの工具は、底面ジョーの支持ブレードの形状により規定される所定の直径の円形溝を機械加工することができるだけの非回転工具である。
そのため、前述の欠点を著しく減少または克服する回転切削工具および切削インサートカートリッジを提供することが本発明の目的である。
本発明によると、回転軸線を有する金属切削作業用回転切削工具の工具シャンクに対し滑動可能に取り付けるための切削ヘッドが提供され、この切削ヘッドは軸線方向に調整可能なカートリッジが滑動可能に固定される空隙を有するハウジングを具え、この空隙は底面とこの底面から真っすぐ軸線方向に延在する３つの側壁とを有し、２つの前記側壁が平行であって隣接する側壁が相互に直角をなし、
前記カートリッジは、平行に対向する上面および底面ならびにこれらの間に延在する外周面と、この外周面の２つの対向する側面の間に延在し、前記上面から前記底面に向けて延在し、前記カートリッジを前記固定部および前記本体部に分けるスリットとを有する一体の単一部品を具え、前記固定部が前記本体部に対して弾性的に連結され、
切削インサートを保持するためのインサートポケットが前記上面に向けて開口する領域にて前記スリットの拡幅により形成され、この切削インサートが前記本体部と前記固定部との間の前記インサートポケットにしっかりと保持される。
望ましい場合、インサートポケットが２つの側面の一方に隣接している。
本発明によると、固定部材が固定部を本体部に向けて付勢し、これによりインサートポケットの切削インサートをしっかりと保持するための固定力を作り出す。
一般に、固定部材が固定部の固定用貫通穴を通過して本体部の固定用ねじ穴に螺合する固定ねじである。
好ましくは、固定部の固定用貫通穴および固定用ねじ穴がインサートポケットを横切らない。
一般に、切削インサートは、カートリッジの上面から概ね軸線方向に突出している。
本発明によると、カートリッジは、ハウジングの調整用貫通穴を貫通して本体部の軸線方向を向く調整用ねじ穴と螺合する調整ねじにより、軸線方向に調整可能である。
さらに本発明によると、カートリッジは、ハウジングの保持用貫通穴を貫通して本体部の保持用ねじ穴と螺合する保持用ねじにより、ハウジングに対して所定の軸線方向位置に保持され、保持用ねじ穴が調整用ねじ穴に対して交差している。
好ましくは、カートリッジが付勢部材によって３つのうちの２つの側壁と当接状態で保持される。
さらに好ましくは、付勢部材がカートリッジに当接するボールを持ったばね付勢付きボールプランジャであり、この付勢部材がハウジングの付勢用貫通ねじ穴に螺合する。
本発明によると、ハウジングは、工具シャンクの鋸歯状端面と噛み合い係合する鋸歯状取り付け面を有する。
好ましくは、ハウジングは、貫通する固定ねじにより工具シャンクの鋸歯状端面に固定される。
本発明のより良い理解のため、また同じことを実際にどのようにして行うことができるかを示すため、参照が添付図面に対してなされよう。
回転軸線Ａを有すると共に２つの切削ヘッドに１２を具えた回転金属切削工具１０を示す図１に対して最初に注意が引きつけられ、各切削ヘッド１２は固定ねじ１６によって工具シャンク１４に固定される。シャンク１４は、回転軸Ａと直交する端面１８を有する。この端面１８は、これを横切って延在する平行なセレーションがその全面を横切って刻設され、それぞれセレーションと平行に延在する２つのスロット２０（図１には一方のみが部分的に見られる）を有する。各スロット２０には、固定ねじ１６がねじ込まれて切削ヘッド１２を工具シャンク１４に固定する固定ナット（図示せず）がある。
切削ヘッド１２は、空隙２４およびこの空隙２４に滑動可能に固定される軸線方向に調整可能なカートリッジ２６を有するハウジング２２と、鋸歯状取り付け面２８およびハウジング２２を通って軸線方向に延在する固定用貫通穴３０とを具えている。ハウジング２２の鋸歯状取り付け面２８は、工具シャンク１４の鋸歯状端面１８と噛み合い、セレーションの噛み合いが滑動可能に調整し得る切削ヘッド１２の位置決めを容易にすると同時に、セレーションが延在する方向に対して切削ヘッド１２が交差する動きを阻止するようになっている。
ハウジング２２の空隙２４は、底面３２と、この底面から真っすぐ軸線方向に延在する３つの側壁とを有する。３つの側壁のうちの第１の側壁３４および第２の側壁３６は相互に平行であり、後壁３８は第１および第２の側壁３４，３６の間に延在している。後壁３８の少なくとも中央部分は側壁に対して直交している。
カートリッジは、概ね平行に対向する上面および底面４０，４２と、これらの間に延在する外周面４４とを有する一体の単一部品を具えている。外周面４４は、対向する前面および後面４６，４８と、相互に平行であって前面および後面４６，４８の間に延在する第１および第２の側面５０，５２とを有する。後面４８ならびに第１および第２の側面５０，５２は、上面および底面４０，４２に対して概ね直角をなす。第１および第２の側面５０，５２の間に延在するスリット５４は、上面４０から円形の溝５６で終わる底面４２に向けて延在し、カートリッジ２６を本体部５８および固定部６０に分け、固定部６０が本体部５８に対して弾性的に連結されている。切削インサート６４を保持するためのインサートポケット６２は、第１の側面５０に隣接すると共に上面４０に向けて開口する領域でのスリット５４の拡幅により形成される。インサートポケット６２は、２つの固定面６３ａ，６３ｂを有し、一方の６３ａが本体部５８の一部であり、他方の６３ｂが固定部６０の一部である。
切削インサート６４は、超硬合金の如き、極めて硬質な耐摩耗性材料の単一部品から加圧成形により、あるいは結合剤中にカーバイドを射出成形して焼結することにより、一般に作られる。この切削インサートは、２つの切れ刃、すなわち切削インサート６４の先端に配された作業切れ刃６６および非作業切れ刃６８を有する。中央に配された固定部７０は、２つの対向する当接面、すなわち上部当接面７２および下部当接面７４を有する。図示の切削インサート６４において、上部当接面７２が当接部分に制限されるのに対し、下部当接面７４は切削インサート６４の全長に亙って延在する。金属切削作業中、金属はカートリッジ２６の上面４０から突出する作業切れ刃６６によって除去されるのに対し、非作業切れ刃９８はインサートポケット６２内に位置している。インサートポケットの固定面６３ａ，６３ｂの形状は、切削インサートの当接面７２，７４の形状に合致し、切削インサート６４の固定部７０をカートリッジ２６の固定部６０と本体部５８との間にしっかりと保持するようにこれらに当接する。
カートリッジ２６の固定部６０は、固定部６０の固定用貫通穴７８を貫通してカートリッジ２６の本体部４８の固定用ねじ穴８０に螺合する固定ねじ７６により、本体部５８に向けて付勢され、これによってカートリッジの固定部６０に固定力を加え、切削インサートポケット６２の切削インサート６４をしっかりと保持する。固定部６０にある固定用貫通穴７８およびカートリッジ２６の本体部４８にある固定用ねじ穴８０は、インサートポケット６２と交わらず、切削インサート６４に対して干渉しない。この配置に関し、切削インサート６４はインサートポケット６２に対してしっかりと強固に保持され、切削インサート６４に作用する切削力および遠心力は、カートリッジ２６の固定および本体部６０，５８によって吸収される。
切削インサート６４の作業切れ刃６６の正確な軸線方向配置を容易にするため、ハウジング２２にある概ね軸線方向を向く調整貫通穴８４を貫通してカートリッジ２６の本体部５８にある概ね軸線方向を向く調整ねじ穴８６に螺合する調整ねじ８２により、カートリッジ２６の軸線方向位置が調整される。調整ねじ８２が右ねじのため、この調整ねじの時計回りの回転（すなわち調整ねじの「締め付け」）は、カートリッジ２６がハウジング２２に対して軸線方向内側に（すなわちハウジング２２の空隙２４の底面３２に向けて）動くことをもたらすのに対し、調整ねじ８２の反時計回りの回転は、カートリッジ２６がハウジング２２に対して軸線方向外側に（すなわちハウジング２２の空隙２４の底面３２から離れて）動くことをもたらそう。調整ねじ８２の頭部がハウジング２２にある調整用貫通穴８４内に確実に保持されるようにするため、保持用ばね８８が調整用貫通穴８４にある円形のはめ込みスロット８９に位置している。
ハウジング２２に対してカートリッジ２６の必要とされる軸線方向位置が達成された場合、これはハウジング２２にある保持用貫通穴９２を貫通してカートリッジ２６の本体部５８にある保持用ねじ穴９４に螺合する保持用ねじ９０によって、必要とされる軸線方向位置に保持される。カートリッジ２６の本体部５８にある保持用ねじ穴９４は、調整用ねじ穴８６に対して直角をなし、カートリッジ２６の後面４８と第１の側面５０との間に位置してこれらにつながるカートリッジ２６の保持用隅部９６を貫通またはこれに隣接している。ハウジング２２にある保持用貫通穴９２は、保持用ねじの軸線方向の動きを容易にするため、概ね軸線方向に細長い溝形状を有する。従って、保持用貫通穴９２の軸線方向の長さは、カートリッジ２６およびその結果としてここに固定される切削インサート６４の軸線方向の調整量を規定する。保持用貫通穴９２は、ハウジング２２を貫通し、ハウジング２２の内側保持用隅部９８と、このハウジングの外側保持用隅部１００との間に延在し、内側保持用隅部９８は、空隙２４の後壁３８と第１の側壁３４との間に位置してこれらにつながる。
軸線方向調整中にカートリッジ２６の押し込みを回避すると共にハウジング２２に対するカートリッジ２６の円滑な滑動運動を確実にするため、カートリッジ２６の保持用隅部９６は、ばね付勢付きボールプランジャ１０２によりハウジング２２の内側保持用隅部９８に向けて絶えず付勢されている。従って、カートリッジ２６はハウジング２２の３つのうちの２つの側壁に対して当接状態に保持され、当接面は、空隙２４の第１の側壁３４に対して当接するカートリッジ２６の第１の側面５０および空隙２４の後壁３８に対して当接するカートリッジ２６の後面４８である。
ばね付勢付きボールプランジャ１０２は、ハウジング２２にある付勢用貫通ねじ穴１０４に螺合し、この付勢用貫通ねじ穴１０４は、ハウジング２２の内側隅部９８の方を概ね向いている。ばね付勢付きボールプランジャ１０２の前端にあるボール１０６は、カートリッジ２６の支承面１０８に当接する。支承面１０８は、カートリッジ２６の第２の側面５２に位置するほぼＶ形の溝１１０の２つの側面の一方である。この支承面１０８は、概ね平坦であり、カートリッジ２６が空隙２４に装着された場合、付勢用貫通穴１０４に対してほぼ直角をなす。
本発明のそこそこの特徴が記述されているけれども、以下に請求されたような本発明の範囲から逸脱することなく、種々の改造および変更が可能であることを理解すべきである。例えば、図に示された切削インサートの当接面がＶ字形溝の形態を有し、インサートポケットの固定面がＶ字形突起の形態を有する。しかしながら、切削インサートおよびインサートポケットの当接面の形態は、図示された形状に限定されず、任意の都合の良い形状の面を用いることができることを理解されよう。さらに、切削インサートの概略形状は図示されたものに限定されない。さらに他の実施形態が別な形状のカートリッジを使ったり、あるいはレバー，クランプまたはくさびの如きカートリッジの固定部をカートリッジの本体部に向けて付勢するために固定力を発揮する他の手段を用いたりすることが可能である。
本発明による切削工具の立体投影図である。 本発明のハウジングの第１の前部立体投影分解図である。 本発明のハウジングの第２の前部立体投影分解図である。 本発明のハウジングの後部立体投影分解図である。 本発明のハウジングの底部立体投影分解図である。 本発明のカートリッジの平面図である。 本発明のカートリッジの側面図である。

Claims (12)

  1. 回転軸線(Ａ)を有する金属切削回転工具(１０)の工具シャンク(１４)に対し滑動可能に取り付けるための切削ヘッド(１２)であって、この切削ヘッド(１２)は軸線方向に調整可能なカートリッジ(２６)が滑動可能に固定される空隙(２４)を有するハウジング(２２)を具え、この空隙(２４)は底面(３２)とこの底面から真っすぐ軸線方向に延在する３つの側壁(３４，３６，３８)とを有し、２つの側壁(３４，３６)が平行であって隣接する側壁が相互に直角をなし、
    前記カートリッジ(２６)は、平行に対向する上面および底面(４０，４２)ならびにこれらの間に延在する外周面(４４)と、この外周面(４４)の２つの対向する側面(５０，５２)の間に延在し、前記上面(４０)から前記底面(４２)に向けて延在し、前記カートリッジ(２６)を前記固定部(６０)および前記本体部(５８)に分けるスリット(５４)とを有する一体の単一部品を具え、前記固定部(６０)が前記本体部(５８)に対して弾性的に連結され、
    切削インサート(６４)を保持するためのインサートポケット(６２)が前記上面(４０)に向けて開口する領域にて前記スリット(５４)の拡幅により形成され、この切削インサート(６４)が前記本体部(５８)と前記固定部(６０)との間の前記インサートポケット(６２)にしっかりと保持されていることを特徴とする切削ヘッド。
  2. 前記インサートポケット(６２)が前記２つの側面(５０，５２)の一方に隣接していることを特徴とする請求項１に記載の切削ヘッド(１２)。
  3. 固定部材が前記固定部(６０)を前記本体部(５８)に向けて付勢し、これによりインサートポケット(６２)の切削インサート(６４)をしっかりと保持するための固定力を作り出すことを特徴とする請求項２に記載の切削ヘッド(１２)。
  4. 前記固定部材が前記固定部(６０)の固定用貫通穴(７８)を通過して前記本体部(５８)の固定用ねじ穴(８０)に螺合する固定ねじ(７６)であることを特徴とする請求項３に記載の切削ヘッド(１２)。
  5. 前記固定部(６０)の前記固定用貫通穴(７８)および固定用ねじ穴(８０)は、前記インサートポケット(６２)を横切らないことを特徴とする請求項４に記載の切削ヘッド(１２)。
  6. 前記切削インサート(６４)は、前記カートリッジ(２６)の上面(４０)から概ね軸線方向に突出していることを特徴とする請求項５に記載の切削ヘッド(１２)。
  7. 前記カートリッジ(２６)は、前記ハウジングの調整用貫通穴(８４)を貫通して本体部(５８)の軸線方向を向く調整用ねじ穴(８６)と螺合する調整ねじ(８２)により、軸線方向に調整可能であることを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の切削ヘッド(１２)。
  8. 前記カートリッジ(２６)は、前記ハウジング(２２)の保持用貫通穴(９２)を貫通して前記本体部(５８)の保持用ねじ穴(９４)と螺合する保持用ねじ(９０)により、前記ハウジング(２２)に対して所定の軸線方向位置に保持され、前記保持用ねじ穴(９４)が前記調整用ねじ穴(８６)に対して交差していることを特徴とする請求項７に記載の切削ヘッド(１２)。
  9. 前記カートリッジ(２６)は、付勢部材によって３つのうちの２つの前記側壁(３４，３８)と当接状態で保持されることを特徴とする請求項８に記載の切削ヘッド(１２)。
  10. 前記付勢部材は、前記カートリッジ(２６)に当接するボール(１０６)を持ったばね付勢付きボールプランジャ(１０２)であり、この付勢部材が前記ハウジング(２２)の付勢用貫通ねじ穴(１０４)に螺合することを特徴とする請求項８に記載の切削ヘッド(１２)。
  11. 前記ハウジング(２２)は、前記工具シャンク(１４)の鋸歯状端面(１８)と噛み合い係合する鋸歯状取り付け面(２８)を有することを特徴とする請求項１に記載の切削ヘッド(１２)。
  12. 前記ハウジング(２２)は、貫通する固定ねじ(１６)により前記工具シャンク(１４)の前記鋸歯状端面(１８)に固定されることを特徴とする請求項１１に記載の切削ヘッド(１２)。
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