JP2007508954A - ばり取り工具およびそのための切削インサート - Google Patents

Abstract

４つの刃先を有する割出し可能な切削インサートを有するばり取り工具。切削インサートは主要本体部分および突出する案内部材（５４）を有する。切削インサートはインサートポケットの中にスライド自在に保持され、このインサートの主要本体部分はインサートポケットの概ね長方形の細穴部分の中に位置し、案内部材はインサートポケットの案内溝部分（７４）の中に位置しかつそれに係合する。切削インサートは、この切削インサートを繰出し位置に向かって偏倚するばねによって、引込み位置と繰出し位置との間で移動可能である。切削インサートの滑り移動は、案内部材が案内溝の内部でスライドすることによって行われる。

Description

本発明は、穴のばり取りを行うためのばね押し切削インサートを備える工具に関する。

このようなばり取り工具の開示された実施例（例えば、特許文献１参照）によれば、切削部を有する切削インサートが、このインサートの後部溝の中に嵌め込まれたばねによってばね押しされて、工具ホルダ中の半径方向外向きの封止された窓の中に保持されている。その第１の実施形態では、インサートは工具ホルダの中をスライド可能に案内され、それに応じて半径方向にスライドするか、または弧を描くように動くことによって、工具ホルダの窓から出入り可能である。インサートは、その長手軸に直交して配置された横溝が設計されている。この溝の領域では、テンションピン（ｔｅｎｓｉｏｎ ｐｉｎ）が、切削部の長手軸に直交して係合しかつ工具ホルダの中で面一になっており、さらにそれは窓スライド方向におけるインサートスライド通路のインサートスライド方向で溝のサイズによって固定されている。このインサートは、２つの刃先を含む１つの切削部のみを有する。一方の刃先は順方向で動作可能であり、他方は逆方向で動作可能である。

米国特許第５７５５５３８号明細書

本発明の１つの目的は、ばり取り作業のための４つの刃先を有する割出し可能な切削インサートを提供することである。

本発明の他の目的は、割出し可能な両側切削インサートを備えるばり取り工具を提供することである。

本発明によれば、割出し可能な切削インサートが提供されるが、それは、
頂表面、底面、およびこれらの間の周囲表面と、
２つの同一の対向する切削部とを含み、それぞれの切削部は２つの同一の刃先を含み、それぞれの刃先はすくい面と逃げ面との間に位置し、２つの切削部は切削インサートの主正中面に対して鏡映対称であり、それぞれの切削部の２つの同一の刃先は切削インサートの副正中面Ｐ２に対して鏡映対称であり、
底面は、２つの底面部分およびこれらの間の単一の案内部材を含み、この案内部材は、頂表面から離れる方向に底面部分を越えて突出する少なくとも１つの隆起部を含み、案内部材は、主正中面に直交して向く長手軸を有する。

望ましければ、切削インサートには頂表面と底面との間を通る貫通穴が設けられ、この貫通穴は、案内部材を主正中面の両側に位置する２つの案内部材部分に分割する。

本発明によれば、すくい面は、頂表面の中に位置し、逃げ面は切削インサートの周囲表面の中に位置する。

２つの底面部分は平坦かつ同一平面であることが好ましい。

さらに望ましければ、切削インサートの頂表面の中に凹部が設けられる。

切削インサートは、この切削インサートの上面図では八角形の形状であることが好ましい。

本発明によれば、ばり取り工具が提供されるが、それは、
本発明に係る少なくとも１つの切削インサートと、
この少なくとも１つの、切削インサートが内部にスライド自在に保持される、少なくとも１つのインサートポケットを有する工具本体を備え、この少なくとも１つのインサートポケットは開口によって工具本体の周囲表面に開口し、少なくとも１つのインサートポケットは、細穴および案内溝を含み、案内部材は、この案内溝に係合し、かつ切削インサートの少なくとも一部がこの細穴の中に位置しており、
切削インサートは、切削インサートを繰出し位置に向かって偏倚するバネによって、引込み位置と繰出し位置との間でスライド自在であり、繰出し位置では、所与の切削部が周囲表面を越えて開口から突出する。

本発明によれば、バネは圧縮バネである。

典型的には、切削インサートは保持部材によって繰出し位置に保持される。

繰出し位置では、保持部材は切削インサートの保持表面に当接することが好ましい。

望ましければ、保持表面は、切削インサートの中に形成されたインサート貫通穴の穴表面の一部である。

さらに望ましければ、保持表面は頂表面の中の凹部の一部である。

本発明の１つの応用例によれば、ばり取り工具の工具本体はドリルの軸部分を含む。

ここで、より適切な理解のために、例として添付の図面を参照して本発明を説明する。

最初に、本発明に係るばり取り工具２０を示す図１および２に注目する。このばり取り工具２０は、前後方向を画定する長手回転軸Ａを有し、概ね円筒形の工具本体２２を備え、その工具本体２２の前端２６には、割出し可能な切削インサート２８が内部にスライド自在に保持されているインサートポケット２４を有する。切削インサート２８は、図３から６でさらに詳細に示すが、頂表面３０、底面３２、および頂表面３０と底面３２との間に延在する周囲表面３４を含む。本明細書および特許請求の範囲を通じて出現する、例えば、「頂」、「底」、「上」、「下」などの方向に関する用語は、様々な表面を相互に対して区別するための便宜上の用語として使用されていることに留意すべきである。これらの用語は特定の構成要素の向きに関して有意味の場合もあるが、それらは例示目的のみのために使用されており、添付の特許請求の範囲を限定しようとするものではない。切削インサート２８は、上面図および下面図では八角形に形作られて２つの同一の対向する切削部３６を有する。それぞれの切削部３６は２つの同一の刃先３８を含み、それぞれの刃先３８がすくい面４０と逃げ面４２との間に位置する。したがって、切削インサート２８は、合計４つの刃先３８を有し、すべてが切削インサート２８の頂表面３０に設けられている。それぞれの逃げ面４２は、周囲表面３４の中に位置し、それぞれのすくい面４０は、頂表面３０の中に位置し、かつ頂表面３０の中の切り屑用の溝４４の一部を構成する。それぞれの切り屑用の溝４４は、頂表面３０の主頂表面部分４６に連なる。この主頂表面部分４６は典型的に平坦である。２つの切削部３６は、切削インサート２８の主正中面Ｐ１に対して鏡映対称であり、それぞれの切削部３６の２つの同一の刃先３８は、切削インサート２８の副正中面Ｐ２回りに鏡映対称である。

周囲表面３４は、主正中面Ｐ１回りに鏡映対称である２つの対向する端面４８（それぞれの端面４８は所与の切削部３６に属する）と、副正中面Ｐ２回りに鏡映対称である２つの対向する側表面５０（これらの側表面５０は切削部３６の間に位置する）とを含む。

切削インサート２８の底面３２は、２つの底面部分５２と、これらの間の中心に位置する案内部材５４とを含む。２つの底面部分５２は、典型的には平坦かつ同一平面であり、主頂表面部分４６に対して平行であり、さらに副正中面Ｐ２の両側に位置する。案内部材５４は、外向きに突出して隆起部を形成し、主頂表面部分４６から離れる方向に底面部分５２を越えて突出し、かつ副正中面Ｐ２に平行に延びて、副正中面Ｐ２内に位置する長手軸Ｂを有する。図６で分かるように、この長手軸Ｂは対向する端面４８と交差する。

副正中面Ｐ２は案内部材５４の長手正中面を構成し、それを長手方向で分割する。したがって、切削インサート２８は、突出する案内部材５４を有する主本体部分５６を含む。案内部材５４は副正中面Ｐ２の両側に位置して対向する平坦な当接表面５８を含み、これらの当接表面は、底面部分５２から離れるように外向きに延在し、かつこれらの当接表面５８を差し渡す長手方向に延びる凸表面６０に連なる。後段の説明のために、それぞれの側表面５０は第１の長さＬ１を有し、案内部材５４は第２の長さＬ２を有するが、それぞれの長さは案内部材５４の長手軸Ｂの方向で測定されており、第１の長さＬ１は第２の長さＬ２よりも短いことに留意される（図６参照）。

インサート貫通穴６２は、頂表面３０と底面３２との間を貫通して、案内部材５４を２つの案内部材部分５４’に分割する。すなわち、この穴は、隆起部を主正中面Ｐ１の両側に位置する２つの隆起部に分割する。インサート貫通穴６２は、切削インサート２８の保持表面６５を形成する穴表面６４を有する。図７および８に示す別法による実施形態では、貫通穴６２の代わりに、凹部６６が切削インサート２８の頂表面３０の中に設けられる。この凹部６６は、切削インサート２８の頂表面３０から凹部６６の底面７０まで内向きに延びる凹部側表面６８を含む。この実施形態では、凹部側表面６８が保持表面６５を形成する。図８で分かるように、この実施形態では、案内部材５４は単一の連続隆起部を含む。

ここで図９および１０に注目する。インサートポケット２４はＴ字形細穴の全体形状を有し、それは概ね長方形の細穴７２（「Ｔ」の「腕」）と案内溝７４（「Ｔ」の「足」）を含む。概ね長方形の細穴７２は第１の幅Ｗ１を有し、案内溝７４は第２の幅Ｗ２を有するが、これらの２つの幅は、ばり取り工具２０の長手回転軸Ａの方向で測定されおり、第１の幅Ｗ１は第２の幅Ｗ２よりも大きい。インサートポケット２４は、第１の開口７８によって工具本体２２の周囲表面７６に開口する。インサートポケット２４は、工具本体２２の周囲表面７６から、ばり取り工具２０の回転軸Ａに対して概ね半径方向へ内側に延びる。図１０の断面図では、工具本体２２の周囲表面７６は概ね円形であり、所与の半径Ｒを有し、回転軸Ａは円の原点Ｏに位置する。概ね長方形の細穴７２は、側壁８４によって接合された対向する上壁および下壁８０、８２を含む。下壁８２は、上壁８０に平行な２つの下壁部分８６を含む。案内溝７４は、これらの２つの下壁部分８６の間に位置し、かつ対向する平坦な溝支持表面８８を含むが、この支持表面は、上壁８０から離れる方向へ下壁部分８６からそれぞれに延びて、案内溝７４の長手軸Ｃを画定しかつ２つの溝支持表面８８の間を差し渡す長手方向に延在する凹表面９０に連なる。図９を参照すると、概ね長方形の細穴７２は第１の幅Ｗ１を有し、案内溝７４は第２の幅Ｗ２を有するが、それぞれの幅は、ばり取り工具２０の回転軸Ａの方向で測定されており、第１の幅Ｗ１は第２の幅Ｗ２よりも大きい。

２つの穴はインサートポケット２４と連通する。主穴９２は、工具本体２２の周囲表面７６の中の第２の開口９４からインサートポケット２４まで達する。主穴９２の第２の開口９４は、インサートポケット２４の第１の開口７８の実質的に正反対にある。主穴９２は、ばり取り工具２０の回転軸Ａに直交する長手軸Ｄを有する。ばり取り工具２０の回転軸Ａは、インサートポケット２４と連通する主穴９２を貫通する。ねじ山付き副穴９６が、工具本体２２の周囲表面７６の中の第３の開口９８からインサートポケット２４まで達する。副穴９６は、主穴９２の長手軸Ｄと鋭角を成す長手軸Ｅを有する。

ここで図１１および１２に注目する。切削インサート２８がインサートポケット２４の中にスライド自在に保持されており、案内部材５４は案内溝７４に係合し、かつ切削インサート２８の主要本体部分５６は概ね長方形の細穴７２の中に位置する。第２の開口９４に近接する主穴９２の後端に、主穴９２は第１のねじ１０２が螺入されるねじ山付き部分１００を有する。つる巻き圧縮ばねのようなばね１０４が、所定の圧力で切削インサート２８を半径方向外向きに第１の開口７８に押し通すように、第１のねじ１０２と切削インサート２８との間の主穴９２の中に位置する。ばね１０４は、切削インサート２８の内側端面４８’に当接する。内側端面４８’は、インサートポケット２４から離れる方向に外向きに面する外側端面４８”に対向して、インサートポケット２４の中へ内向きに面する端面４８である。ばね１０４によって加えられた圧力は、第１のねじ１０２の位置調整によって調整可能であり、このねじは、ばね１０４が主穴９２を退いて第２の開口９４から抜け出るのを防止するための栓の役割も果たす。

図１０で分かるように、主穴９２およびインサートポケット２４は、インサートポケット２４に隣接する主穴９２の前端の一部を閉ざし、ばね保持表面１０６を形成するように完全には心合されていない。したがって、切削インサート２８がインサートポケット２４から取り外されるときであっても、バネ１０４は、ばね保持表面１０６と第１のねじ１０２と間の定位置に保持される。切削インサート２８は、図１に示したように、切削インサート２８がばね１０４によってインサートポケット２４から完全に押し出されるのを防止する保持部材１０８によって、切削部３６の一方が第１の開口７８から突出する繰出し位置に保持されている。図示の実施形態では、保持部材１０８は、副穴９６の中に螺入された第２のねじである。

切削インサート２８を繰出し位置に保持するために、第２のねじ１０８は、それが切削インサート２８の保持表面６５に係合するように、その前端が副穴９６の前端１１４を越えて突出し、かつ一部がインサート貫通穴６２の内部に（または図７および８に示した切削インサート２８の凹部６６の内部に）配置される第１の位置に設定される。切削インサート２８は、この切削インサート２８の外側端面４８”に対して半径方向内向きに向けられた力を加えることによって、インサートポケット２４の中へ半径方向内向きに引込み位置まで押し込まれ得る。切削インサート２８をインサートポケット２４から取り出すために、すなわち、その割出しまたは交換を行うために、第２のねじ１０８は、その前端１１２がインサート貫通穴６２（または凹部６６）から引き抜かれるまでそれをねじ戻すことによって、切削インサート２８がインサートポケット２４から自由に滑脱可能になる第２の位置に設定される。切削インサート２８が引込み位置と繰出し位置との間をスライドするばり取り作業時には、第２のネジ１０８は第１の位置に維持される。

本発明によれば、引込み位置と繰出し位置との間における切削インサート２８の滑り移動は、主として案内部材５４を案内溝７４の中でスライドさせることによって行われる。このような配置はいくつかの利点を有する。それは、切削インサート２８の自由な滑り移動を損なうことなくコンパクトな切削インサート設計を可能にする。言い換えれば、概ね長方形の細穴７２の第１の幅Ｗ１に対して、切削インサート２８の側表面５０の第１の長さＬ１を相対的に小さくすることができる。

切削インサート２８が、突出する案内部材５４のない主要本体部分５６を含むだけであれば、切削インサート２８の滑り移動は、切削インサート２８の側表面５０が概ね長方形の細穴７２の側壁８４に滑り当接することによって行われることになる。本発明によれば、切削インサート２８の側表面５０の第１の長さＬ１は、概ね長方形の細穴７２の第１の幅Ｗ１よりも小さい。非限定的な実施例によれば、第１の幅Ｗ１は、第１の長さＬ１の５から６倍の大きさである。このような状況であるので、切削インサート２８は、概ね長方形の細穴７２の中に容易に食い込み（ｗｅｄｇｅｄ）得る。食込みを回避するためには、第１の長さＬ１が第１の幅Ｗ１よりも大きくならざるを得ない。４つの刃先３８という要件および切削インサート２８の主正中面Ｐ１に対して鏡映対称である（すなわち、切削インサート２８は、それぞれの端部に切削部３６を有する「両端」切削インサートであり、それぞれの切削部３６が２つの刃先３８を有する）という制約のために、切削インサート２８は、図５および６に示した八角形の形状を有するように制約されており、第１の長さＬ１を第１の幅Ｗ１よりも大きく設計しようとすると、いずれも非実用的な大きさの切削インサートを作り出すことになる。

切削インサート２８の滑り移動を案内溝７４の内部における案内部材５４のスライドに移し変えることによって、食込みの可能性を決定する寸法は、案内部材５４の第２の長さＬ２および案内溝７４の第２の幅Ｗ２になる。非限定的な実施例によれば、第２の長さＬ２は第２の幅Ｗ２の約３倍の大きさである。第２の幅Ｗ２よりも大きくなるように第２の長さＬ２を選択すると、案内溝７４の中で案内部材５４が食い込むのを防止し、したがってインサートポケット２４の中で切削インサート２８が食い込むのを防止する。

明白なことであるが、切削インサート２８の主要本体部分５６とインサートポケット２４の概ね長方形の細穴７２部分との間の滑り接触から、案内溝７４の内部における案内部材５４の滑り接触に、切削インサート２８のスライドを移し変えることによって、食込み制約条件が切削インサート２８の主要本体部分５６の幾何学形状から切り離され、したがってコンパクトな「両端」切削インサートの設計が可能になる。さらには、切削インサート２８の滑り移動を案内溝７４の内部における案内部材５４のスライドに移し変えることによって、インサートポケット２４の側壁８４および切削インサート２８の側表面５０はいずれも切削インサート２８がスライドする際に不可欠な役割を果たすことがないので、それらは高精度に製造される必要がない。

切削インサート２８の滑り移動は、案内部材５４が案内溝７４の内部でスライドすることによって行われるので、インサートポケットの側壁８４と切削インサートの側表面５０との間に隙間が設計されており、これらの表面の間の接触が確実に起こらないようになっている。これらの表面の間の接触は、いずれもインサートが長方形の細穴７２の中で食い込むことにつながり得る。インサートポケット２４の下壁部分８６と切削インサート２８の底面部分５２との間に、またインサートポケット２４の上壁８０と切削インサート２８の主頂表面部分４６との間にも隙間が設計される。案内溝７４の凹表面９０と案内部材５４の凸表面６０との間にも隙間が設計されている。滑り移動時に接触するように設計されているのは、案内溝７４の溝支持表面８８と案内部材５４の当接表面５８との間だけである。しかし、穴のばり取り時に刃先３８に作用する切削力のために、または、ばり取り工具２０の前端２６が回転して穴を通過するときに切削インサート２８に作用する力のために、インサートポケット２４の下壁部分８６と切削インサート２８の底面部分５２との間で、またインサートポケット２４の上壁８０と切削インサート２８の主頂表面４６との間でも、ある一定量の制御不能な接触が存在することになる。しかし、このような形態の制御不能な接触は、上で説明した制御不能な接触に関わる部材の有利な相対寸法のために、切削インサート２８の食込みを引き起こす恐れがない。

本発明のばり取り工具２０の「ばり取り機構」、すなわち、以上に本明細書で説明した切削インサート２８、ばね１０４、ならびに第１および第２のねじ１０２、１０８は、工具本体２２の狭い領域内に集中していることが図２、１１、および１２から理解される。以上に本明細書で説明したばり取り工具２０とほとんど同じ様態で、工具本体の中にインサートポケット２４ならびに副穴および主穴９６、９２を形成することによって、「ばり取り機構」を任意の必要な工具本体の中に配置することは、単なる設計上の問題であることが当業者には明白であろう。図１３は、本発明の「ばり取り機構」が組み込まれたドリル１１６を示すが、切削インサート２８が延長部分の中に見えている。

本発明をある程度詳細に説明してきたが、添付の本発明の特許請求の範囲から逸脱することなく、様々な変更および変形がなされ得ることが理解されるべきである。

本発明に係るばり取り工具を示す側面図である。 図１に示したばり取り工具を示す分解斜視図である。 本発明に係る切削インサートの１つの実施形態を示す上部斜視図である。 図３に示した切削インサートを示す下部斜視図である。 図３に示した切削インサートを示す上面図である。 図３に示した切削インサートを示す下面図である。 本発明に係る切削インサートの別法による実施形態を示す上部斜視図である。 図７に示した切削インサートを示す下部斜視図である。 ９０度回転された、図１に示したばり取り工具を示す部分側面図であり、切削インサートが取り外されている。 線Ｘ−Ｘに沿って取った、図９に示したばり取り工具を示す断面図である。 図９に示したばり取り工具を示す図であり、切削インサートがインサートポケットの中に保持されている。 線ＸＩＩ−ＸＩＩに沿って取った、図１１に示したばり取り工具を示す断面図である。 本発明に係るばり取り工具と組み合わせたドリルを示す図である。

Claims (12)

1. 少なくとも１つの切削インサート（２８）および工具本体（２２）を備えるばり取り工具（２０）であって、前記切削インサート（２８）は、
   頂表面（３０）、底面（３２）、およびこれらの間の周囲表面（３４）と、
   ２つの同一の対向する切削部（３６）とを含み、それぞれの切削部（３６）は２つの同一の刃先（３８）を含み、それぞれの刃先（３８）は、すくい面（４０）と逃げ面（４２）との間に位置し、前記２つの切削部（３６）は前記切削インサート（２８）の主正中面（Ｐ１）に対して鏡映対称であり、それぞれの切削部（３６）の前記２つの同一の刃先（３８）は前記切削インサート（２８）の副正中面（Ｐ２）に対して鏡映対称であり、
   前記底面（３２）は２つの底面部分（５２）およびこれらの間の単一の案内部材（５４）を含み、前記案内部材（５４）は、前記頂表面（３０）から離れる方向に前記底面部分（５２）を越えて突出する少なくとも１つの隆起部を含み、前記案内部材（５４）は前記主正中面（Ｐ１）に直交して向く長手軸Ｂを有し、
   前記工具本体（２２）は、前記少なくとも１つの切削インサート（２８）が内部にスライド自在に保持される少なくとも１つのインサートポケット（２４）を有し、前記少なくとも１つのインサートポケット（２４）は開口によって前記工具本体（２２）の周囲表面（７６）に開口し、前記少なくとも１つのインサートポケット（２４）は細穴（７２）および案内溝（７４）を含み、前記案内部材（５４）は前記案内溝（７４）に係合しかつ前記切削インサート（２８）の少なくとも一部が前記細穴（７２）の中に位置しており、
   前記切削インサート（２８）は、前記切削インサート（２８）を繰出し位置に向かって偏倚するばね（１０４）によって、引込み位置と前記繰出し位置との間でスライド自在であり、前記繰出し位置では、所与の切削部（３６）が前記工具本体（２２）の前記周囲表面（７６）を越えて前記開口から突出することを特徴とするばり取り工具。
2. 前記ばね（１０４）は圧縮ばねであることを特徴とする請求項１に記載のばり取り工具（２０）。
3. 前記切削インサート（２８）は、保持部材（１０８）によって前記繰出し位置に保持されることを特徴とする請求項１に記載のばり取り工具（２０）。
4. 前記繰出し位置では、前記保持部材（１０８）は、前記切削インサート（２８）の保持表面（６５）に当接することを特徴とする請求項３に記載のばり取り工具（２０）。
5. 前記切削インサート（２８）は前記頂表面（３０）と底面（３２）との間を通る貫通穴（６２）をさらに含み、前記貫通穴（６２）は、前記案内部材（５４）を前記主正中面（Ｐ１）の両側に位置する２つの案内部材部分（５４’）に分割することを特徴とする請求項４に記載のばり取り工具（２０）。
6. 前記インサート貫通穴（６２）は、前記切削インサート（２８）の前記保持表面（６５）を形成する穴表面（６４）を有することを特徴とする請求項５に記載のばり取り工具（２０）。
7. 前記切削インサート（２８）は、前記頂表面（３０）の中に凹部（６６）をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載のばり取り工具（２０）。
8. 前記保持表面（６５）は、前記頂表面（３０）の中の前記凹部（６６）の一部であることを特徴とする請求項７に記載のばり取り工具（２０）。
9. 前記切削インサート（２８）は、前記切削インサート（２８）の上面図では八角形の形状であることを特徴とする請求項１に記載のばり取り工具（２０）。
10. 前記ばり取り工具（２０）の前記工具本体（２２）は、ドリル（１１６）の軸部分を含むことを特徴とする請求項１に記載のばり取り工具（２０）。
11. 前記すくい面（４０）は前記頂表面（３０）の中に位置し、前記逃げ面（４２）は前記切削インサート（２８）の前記周囲表面（３４）の中に位置することを特徴とする請求項１に記載の切削インサート（２８）。
12. 前記２つの底面部分（５２）は平坦かつ同一平面であることを特徴とする請求項１に記載の切削インサート（２８）。
    

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