JP2008542047A - 微調整付きの工具 - Google Patents

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Abstract

工具(4)で切削部材(2A1B)の半径方向位置の微調整を可能にするために、切削部材(2AおよびB)を直接取り付けるためのチップ受け座を有する工具本体(14)において、切削部材(2AおよびB)のための裏側の当接壁は弾性的に保持されるウェブ(22)として構成されている。そのために、工具本体(14)に拡張スリット(26)が刻設され、ウェブ(22)が1つの取着側(24)でのみ残りの工具本体(14)と連結されるようになっている。拡張スリット(26)には微調整のための調整ねじ(28)をねじ込み可能である。このような構成はコンパクトな構造を可能にするとともに、工具本体(14)の安定性がさほど損なわれない。したがって、この微調整機構は特に小型の工具でも適用可能である。

Description

本発明は、切削部材の半径方向の位置についての微調整機構を備えるとともに切削部材を取り付けるためのチップ受け座を有する、長軸に沿って延びる工具本体を備えた切削部材のための工具ホルダに関するものである。チップ受け座は、切削部材が張設される載置面を含むとともに切削面に向って開き、切削面に対して向かい合うように裏側の当接壁を有する。
工作物の切削加工をするための工具では、例えばドリルやフライスといった回転をする工具だけでなく、例えば旋盤工具や突切りバイトのように回転をしない工具も用いられる。
精度の高い工作物を製作するとき、特に回転をする工具の場合には、切削部材の正確な半径方向の位置決めがしばしば重要となる。このとき切削部材は、典型的には、利用ケースによってはスローアウェイチップとして構成される交換可能な切削チップである。非常に高価でもある研削したスローアウェイチップは、微調整機構の使用によって使わずにすますことができる。すぐ使えるように型取りされた、したがって低コストなスローアウェイチップを使用することができる。
フランス特許出願公開第2125227号明細書より、切削チップの半径方向の位置についての微調整機構を備えたフライス工具を読み取ることができる。その場合、工具の長軸に対して斜めに、かつ工具の幅全体にわたって延びる溝が刻設されている。これに加えて工具本体の中央に、溝底面と交差する長手スリットが配置されている。この溝には、半径方向外側から調節ねじをねじ込むことが可能である。それにより、切削チップが取り付けられている工具本体の前側部分が、半径方向外側に向って曲げられる。溝と長手スリットによって工具本体が脆弱になるため、安定性が損なわれる。そのうえ、このように工具本体の前側全体の部分区域を曲げる方策によっては、1つの切削チップしか半径方向に位置調節することができない。
フランス特許出願公開第2125227号明細書に記載されている別の実施形態には、複数の切削チップを有するフライス工具が記載されている。これらの切削チップはカセットを用いて工具本体にそれぞれ取り付けられている。さらにカセット自体は溝を有するとともに、溝底面に延びる、断面が円形をしたスリットを有する。半径方向の位置を規定するために、この場合にもねじが溝にねじ込まれる。しかしながらカセットが追加して配置されることで、所要の設計スペースが比較的広くなり、必要な部品の個数が増え、その各々の所要スペースも大きくなる。したがって特に小型工具の場合、このような態様は不向きである。
ドイツ特許出願公開第10250018A2号明細書より、同じくフライス工具における微調整機構を読み取ることができる。この場合、本体の円周のまわりに配分された複数の調節個所が配置され、これらの調節個所は拡張貫通部によって中央の本体から分離されるとともに、縁部側の2つの材料ブリッジを介して中央の本体と連結されている。調節個所がそれぞれ1つの切削チップを支持する。半径方向で見て、調節個所を貫いてそれぞれ2つの支持ねじが通され、これらの支持ねじは、長手方向に延びる偏心ローラに対して支持されている。切削チップの精密な位置決めは、偏心ローラの位置調節を通じて行われ、偏心ローラは支持ねじに対して作用し、それによって、支持ねじおよびこれと共に調節個所全体が半径方向外側に向って押圧される。この場合、選択されている設計に基づき、十分な安定性を確保するために、調節個所が頑丈に構成されていなくてはならない。したがって、このような実施態様も直径が小さい工具には不向きである。
チップ受け座で切削部材を挟み込むために、工具本体に刻設されたスリットにクランプねじを配置することは、例えば米国特許出願公開第2003/0099519A1号明細書から読み取ることができる。しかしその場合、半径方向の微調整は意図されてはおらず、切削チップのクランプが意図されているにすぎない。
本発明の課題は、全体として非常にコンパクトな構造が、十分に高い安定性と同時に実現され、それによって微調整機構が特に外径の小さい工具にも適している、切削部材の半径方向の位置についての微調整機構を備えた工具ホルダを提供することにある。
この課題は本発明によると、切削部材の半径方向の位置についての微調整機構を備えるとともに切削部材を取り付けるためのチップ受け座を有する、長軸に沿って延びる工具本体を備えた切削部材のため、特に切削チップのための工具ホルダによって解決される。チップ受け座は切断部材が張設される載置面を含むとともに切削面に向って開き、切削面に対して向かい合うように裏側の当接壁を有する。微調整機構を構成するために、当接壁は、拡張スリットの刻設によって、一方の取付側でのみ残りの工具本体と連結された、弾性的に保持されるウェブとして構成されている。拡張スリットには、円錐頭をもつねじを微調整のためにねじ込み可能である。
平坦で薄い調節プレートとしての、弾性的に撓曲可能または変形可能なウェブとして当接壁を構成することで、多くのスペースを節約する構造が実現される。コンパクトな構成が得られるように、切削部材は工具本体に直接取り付けられる。さらに、拡張スリットはチップ受け座にすぐ接して刻設され、薄いウェブによってチップ受け座から間隔をおいているにすぎないので、工具本体はごくわずかしか脆弱にならず、その結果、全体的な安定性がわずかしか損なわれない。したがって、全体として構造と高い安定性で、半径方向の位置決めがコンパクトに実現される。できる限りわずかな脆弱化しか生じないようにするために、拡張スリットは約0.5から1mmの範囲内の幅しか有していないのが好ましい。
さらに、チップ受け座の近傍への拡張スリットの配置、および比較的薄壁のウェブによって、調整ねじを操作するときに、比較的小さい力のコストで半径方向の位置調節をすることが可能である。ねじによって位置調節されるべき工具本体の領域は、比較的わずかな質量しか有していない、取付側に弾性的に保持されたウェブにすぎない。したがって、調整ねじを相応に小さく寸法決めすることができ、このことは全体としてコンパクトな構造に寄与する。
ウェブを構成するために、拡張スリットは、長手方向脚部と、これに対してほぼ直角に延びる横方向脚部とを有するのが好ましい。すなわち断面で見ると、拡張スリットは少なくともほぼL字型に構成されている。したがって、長手方向脚部と横方向脚部により、ウェブは少なくとも2つの側で残りの工具本体から分離されている。横方向脚部は、ウェブの壁厚にほぼ相当し、裏側の長手方向脚部からチップ受け部への連絡を成立させる長さを有する。
目的に適った1つの実施形態では、長手方向脚部は当接壁と平行に延びている。この場合、拡張スリットは1つまたは2つの横方向脚部を有する。横方向脚部が2つある場合、これらは向かい合うように長手方向脚部にほぼ直角に配置され、それにより、ウェブは3つの側で残りの工具本体から分離され、取付側でのみ工具本体と連結されていることになる。
これに代わる有利な発展例では、拡張スリットは載置面の角穴から始まって当接壁に対して斜めに延び、それにより、断面で見ると楔形のウェブが形成されることになる。
工具本体をできる限りわずかしか脆弱化させないために、拡張スリットは、ほぼチップ受け座のチップ受け座幅にわたってのみ延びている。拡張スリットは、当接壁を形成するウェブを分離するために設けられているにすぎず、工具本体のそれ以外の部分はどこも弾性的に曲げられなくてよいので、希望する半径方向の微調整のためには、チップ受け座幅にわたる比較的短いスリットがあれば十分である。
ウェブは約1.5mmから2.5mmの範囲内の壁厚を有するにすぎないのが好都合である。このようなわずかな壁厚によって、弾性的な復帰力に抗してのウェブの位置調節をわずかな力のコストで可能であり、したがって、非常に精密な調整が可能である。それと同時に、工具本体の中央領域はほとんど脆弱化されない。
載置面は、切削部材に挿通された切削部材の取付ねじをねじ込むために設けられたねじ穴を備えているのが好ましい。したがって切削部材は組付け状態のとき、取付ねじによって直接保持される。それ以外のクランプ部材、例えばクランプジョーなどは設けられない。
第2の実施態様によると、ウェブの取付側はチップ受け座の側方の当接壁に沿って延びているのが好ましい。側方の当接壁は、スローアウェイチップ当接面を形成している。したがってウェブの取付側は、載置面に対して垂直に延びている。拡張スリットの横方向脚部は、載置面のレベルでチップ受け座の自由空間にまで延び、そのようにして、チップ受け座の底面(載置面)からウェブを分離している。
精度が高くきわめて細かく調量された調整を可能にするために、拡張スリットは、チップ受け座の当接壁のうちの1つによって定義されるチップ受け座レベルに達する拡張スリット深さまで延びているのが、目的に適っている。この当接壁は、例えばすでに述べた側方の当接壁であり、あるいは載置面である。当接壁が側方の当接壁である場合、拡張スリットは、チップ受け座幅をわずかに超えて延びている。当接壁が載置面である場合、拡張スリットは載置面の下側で終わっている。このような方策により、全体として、弾性的な復帰力に対する影響が及ぼされる。このとき拡張スリットは、約1mmから2.5mmだけチップ受け座レベルを超えて延びているのが目的に適っている。
弾性的な復帰力のさらに定義された調整を行うために、目的に適った発展例によると、拡張スリットと平行に向き、チップ受け座のほうを向いているウェブの側に刻設された、さらに別の拡張スリットが設けられる。この方策によって、ウェブの曲げエッジが例えば載置面のレベルよりも下に移される。それにより、載置面のレベルにある延長された「曲げアーム」に基づき、いっそう長い調節距離が実現される。このとき別の拡張スリットは、拡張スリット深さを超えて延びているのが目的に適っている。さらに、できる限り長い調節距離を実現するために、別の拡張スリットは拡張スリットに対して傾いて延び、それにより、これら両方のスリットの間に鋭角が形成されるようになっていることが意図されるのが目的に適っている。この鋭角は約5から15°の範囲内にあるのが好ましい。
本発明の実施形態について、以下に図面を参照しながら説明する。図面はそれぞれ部分図を示している。
各図面では、同じ作用をする部品には同じ符号が付されている。
切削チップ2AおよびBを半径方向に位置決めするための微調整機構について、一例として、図1Aおよび1Bに示す座ぐり工具4を参照して説明する。原則として、この微調整機構はあらゆるタイプの工具に応用することができ、特に、例えばフライス、リーマ、座ぐり工具、中ぐり工具など、交換可能な切削チップ2を備える回転工具に応用することができる。
図1Aおよび1Bから見てとれるように、座ぐり工具4は、座ぐり工具4の前側の端面6に直接配置された、ほぼ180°だけ回転オフセットされた2つの前側の切削チップ2Aを有する。軸方向すなわち長手方向8で後方にオフセットされた状態で、さらに別の2つの切削チップ2Bが配置され、これらの切削チップは、切削チップ2Aと共通のチップポケット9に配置されるとともに、互いに同じくほぼ180°だけ回転オフセットされて配置されている。切削チップ2Aおよび2Bは、切削面11すなわち円周面のほうを向いた切削コーナー10をそれぞれ有する。切削コーナー10によって、工作物を加工するときに切削チップ2Aおよび2Bが工作物と係合する。切削チップ2Aおよび2Bの切削コーナー10はそれぞれ異なる半径方向の位置に配置され、すなわち、後側の大きいほうの切削チップ2Bによって、大きいほうの円周が定義される。半径方向とは、ここでは一般に、長軸8に対して垂直な方向のことを指している。切削チップ2Aおよび2Bはクランプねじ12によって工具本体14に直接取り付けられている。工具本体のことを以下においては略して本体14と呼ぶ。本体14はその後方領域に、作動時に工作機械に保持され、スピンドルによって中央の回転軸を中心として回転運動させられるシャンク16を有する。
座ぐり工具4によって、例えば封止をする着座部を製作するために既存の穴が精密に加工され、このとき、前側の切削チップ2Aは円筒状の表面を所定の寸法まで拡張し、軸方向で後方にオフセットされた後続の切削チップ2Bは、穴の直径を上側の部分領域で正確な寸法だけ再度拡張し、それによって段差が形成されて、例えばシール部材がこれに正確な嵌め合いで挿入される。
切削チップ2Aおよび2Bは、チップ受け座で保持される。チップ受け座は、載置面18(例えば図2A、3A、4Bおよび5B参照)と、少なくとも1つの側方の当接壁20AおよびBと、弾性的に保持されたウェブ22で形成される裏側の当接壁とによって構成されている。ウェブ22と向かい合うように、チップ受け座は切削側11に向って開き、すなわち、そこには当接壁や仕切壁を有していない。切削チップ2Bでは、チップ受け座は側方の2つの当接壁20AおよびBを有し、それに対して切削チップ2Aのチップ受け座では、チップ受け座は端面6に向っても実質的に開いている。
ウェブ22はプレート状の部材であり、1つの取付側でのみ、連結ウェブ24(図2A、3A、4Aおよび5参照)を介して残りの本体14と連結されている。ウェブ22は、拡張スリット26によって分離された本体14の部分領域である。
切削チップ2Aおよび2Bの半径方向の位置を調節するために、調整ねじ28が設けられている。この調整ねじは、ねじ山を備えるねじ穴30Aにねじ込まれる。拡張スリット26はねじ穴30Aと交差し、それにより、調整ねじ28がねじ込まれると拡張スリット26が開き、ウェブ22が半径方向外側に向って押圧されるようになっている。
ねじ穴30Aは、拡張スリット26が特にシュトレンペル(Strempel)浸食法によって形成される前に、工具本体14に穿設される。図1Aから見て取れるように、調整ねじ28は、切削チップ2Bでは半径方向で拡張スリット26にねじ込まれ、それに対して調整ねじ28は切削チップ2Aでは、端面6からほぼ長手方向8にねじ込まれる。このようにして、上方から、またはこれに対して90°で端面6から、2通りの調整バリエーションが可能である。
特に図2B、3Bおよび4Aならびに5Aから明らかなように、チップ受け座はウェブ22に向って角穴31を有する。角穴31は、通常、チップ受け座を形成するときに穴あけによって穿設される。このとき、材料が若干多く載置面18から剥離され、それにより、図面に見ることができるような加工跡が生じることになる。
次に、第1の実施形態(以下、態様Aと呼ぶ)について図2Aおよび2Bを参照しながら説明する。図2Bの断面図から見て取れるように、拡張スリット26は、長手方向脚部32Aと横方向脚部32Bとによって構成されている。長手方向脚部32Aは、ウェブ22によって形成される、切削チップ2Aの当接壁と平行に延びている(図2Aでは破線で図示)。横方向脚部32Bは、90°の円弧によって直角に長手方向脚部32Aの後に続き、チップ受け座の前側の自由空間へと延びている。長手方向脚部32Aは、本体14の前方の端面6から始まり、ほぼチップ受け座幅b1に相当している。拡張スリット26自体は約0.5から1mmの範囲内のスリット幅b2を有する。拡張スリット26によって形成されるウェブ22は、約1.5mmから2.5mmの範囲内にある壁厚dを有する。拡張スリット26は拡張スリット深さtを有する。図2Aおよび2Bの実施形態では、この深さtは、長軸8に対して垂直なほぼ半径方向の侵入深さに相当している。このとき深さtは、図2Aおよび2Bの実施形態では載置面18によって定義されるチップ受け座レベルを超えて拡張スリット26が延びるように設定されている。
拡張スリット26に加えて、載置面18とウェブ22の間のコーナーエッジで本体14に刻設された、さらに別の拡張スリット34が配置されている。別の拡張スリット34は、一方ではほぼ半径方向に延びるとともに、他方では、載置面18とウェブ22の間のエッジに沿って延びている。半径方向で見て、別の拡張スリット34は、本実施形態では約12°である傾斜角αで方向づけられている。載置面18自体には、クランプねじ12を収容する役目をするさらに別のねじ穴30Bが穿設されている。
図2Bから見て取れるように、ねじ穴30Aは端面6を起点として、長軸8に対して傾いた向きで本体14の中に入るように延びている。拡張スリット26は、端面6のところでねじ穴30Aと偏心的に交差する。ねじ穴30Aは頭部領域に、円錐のようにテーパ状に終わる当接面を、これと相補的に構成された調整ねじ28のねじ頭36のために有する(これに関しては図6参照)。
以下において態様Bと呼ぶ図3Aおよび3Bの実施形態は、態様Aと比較したとき、基本的に、別の拡張スリット34が省略されていることと、拡張スリット26の斜めの向きとによって異なっている。拡張スリット26は、この実施形態では、ウェブ22によって形成されるチップ受け座の裏側の当接壁に対して斜めに延びるように構成され、これとの間で鋭角βをなしている。拡張スリット26は、ここでも同じく端面6で始まり、チップ受け座の面取りされた角穴31で終わっている。したがってこの実施形態では、この傾いた構成に基づいて横方向脚部32Bが省略されている。この実施形態は、製造が格別に簡単であることを特徴としている。直線状の拡張スリット26を1つ穿設するだけでよいからである。
図4Aおよび4Bの実施形態(以下、態様Cと呼ぶ)、および図5Aおよび5Bの実施形態(以下、態様Dと呼ぶ)では、ねじ穴30Aは円周面を起点として半径方向に延びている。同様に、拡張スリット26は拡張スリット深さtまで半径方向に延びている。
両方の態様CおよびDの間の主要な相違点は、図4Aおよび4Bに示す態様Cでは連結ウェブ24が側方で載置面18に対してほぼ垂直に向いて延びているという点にある。それに応じて図5Aおよび5Bに示す態様Dでは、態様AおよびBの場合と同じく、連結ウェブ24はチップ受け座の底面で載置面18に沿って延びるように構成されている。
態様CおよびDにおけるチップ受け座は、第2の側方の当接壁20Bを端面6に向って有するので、これらの実施形態では、本体14とウェブ22との間にさらに別の分離個所が設けられている。すなわち、拡張スリット26は長手方向脚部32Aに加えて、第1の横方向脚部32Bと第2の横方向脚部32Cとを有する。図4Aおよび4Bに示す態様Cでは、第1の横方向脚部32Bは第2の側方の当接壁20Bの延長部として構成されている。第2の横方向脚部32Cは載置面18の高さに配置され、ウェブ22をチップ受け座の底面付近で残りの本体14から分離している。
図5Aおよび5Bに示す実施態様Dでは、拡張スリット26は、図5Aに示す平面図で見るとほぼU字のように構成され、その両方の横方向脚部32Bおよび32Cはそれぞれチップ受け座の角穴31に向って開いている。この実施態様でも同じく、載置面18とウェブ22の間のコーナーエッジから拡張スリット26に対して斜めに本体14へ入るように延びる、別の拡張スリット34が設けられている。その端部は、図2AおよびBに示す実施形態の場合と同じように、より深く本体14に配置され、すなわち、拡張スリット26よりも深く本体14に入るように延びている。
図6に側面図として再度示している調整ねじ28によって、拡張スリット26の定義された拡張が行われ、それに伴って、切削チップ2Aおよび2Bの半径方向位置の定義された正確かつ非常に細かい調整が行われる。調整ねじ28は円錐形に構成されたねじ頭36を有する。円錐形の円周は、ねじ長軸に対して円錐角γだけ傾いている。拡張スリット26の拡張挙動は、本実施形態では約15°であるこの傾斜角を調整することによって設定される。ねじ穴30Aのねじ頭収容部はこれに対して相補的に、同じオーダーのくさび角で構成されている。
軸方向で互いにオフセットされて配置された切削チップを備える座ぐり工具を示す側面図である。 図1Aの座ぐり工具の端面を示す。 微調整機構の第1の実施態様であり、図2Aは、図1Bの端面図の部分平面図を示す。 図2Aの2B−2B線に沿った長軸に対してほぼ平行な断面図である。 微調整機構の第2の実施態様であり、図3Aは、図2Aと同じく、図1Bの端面図の部分平面図を示す。 図3Aの3B−3B線に沿った長軸に対してほぼ平行な断面図である。 微調整機構の第3の実施形態であり、図4Aは、図1Aと同様の仕方で図示された、端面側から軸方向へ後方にオフセットされた切削チップを示す側面図である。 図4Aの4B−4B線に沿った長軸に対してほぼ横向きの断面図を示す。 微調整機構の第4の実施形態であり、図5Aは図4Aと同じく、図1Aに示されている後方にオフセットされた切削チップを示す側面図である。 図5Aの5B−5B線に沿った長軸に対してほぼ垂直の断面図である。 円錐形のねじ頭をもつ調整ねじを示す側面図である。

Claims (14)

  1. 切削部材(2AおよびB)の半径方向の位置についての微調整機構を備えるとともに前記切削部材(2AおよびB)を取り付けるためのチップ受け座を有する、長軸(8)に沿って延びる工具本体(14)を備えた切削部材(2AおよびB)のための工具ホルダであって、前記チップ受け座は前記切断部材(2AおよびB)が張設される載置面(18)を含むとともに切削面(11)に向って開き、前記切削面(11)に対して向かい合うように裏側の当接壁を有する、そのような工具ホルダにおいて、
    前記当接壁は、拡張スリット(26)の刻設によって、一方の取付側(24)でのみ残りの工具本体(14)と連結された弾性的に保持されるウェブ(22)として構成され、前記拡張スリット(26)には前記切削部材(2AおよびB)の半径方向位置を微調整するための調整ねじ(28)をねじ込み可能であることを特徴とする工具ホルダ。
  2. 前記拡張スリット(26)は長手方向脚部(32A)および横方向脚部(32BおよびC)を有することを特徴とする、請求項1に記載の工具ホルダ。
  3. 前記長手方向脚部(32A)は前記当接壁と平行に延びていることを特徴とする、請求項2に記載の工具ホルダ。
  4. 前記拡張スリット(26)は前記載置面(18)にある角穴(31)から始まって前記当接壁に対して斜めに延び、それによって断面で見て円錐状のウェブ(22)が形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の工具ホルダ。
  5. 前記チップ受け座はチップ受け座幅(b1)を有し、前記拡張スリット(26)はほぼ前記チップ受け座幅(b1)にわたってのみ延びていることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載の工具ホルダ。
  6. 前記ウェブ(22)は約1.5mmから2.5mmの範囲内の壁厚(d)を有することを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載の工具ホルダ。
  7. 前記載置面は、前記切削部材(2AおよびB)に挿通される、前記切削部材(2AおよびB)のためのクランプねじ(12)をねじ込むために設けられたねじ穴(308)を備えていることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載の工具ホルダ。
  8. 前記ウェブ(22)の取付側(24)は前記載置面(18)に沿って延びていることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載の工具ホルダ。
  9. 前記ウェブ(22)の前記取付側(24)は前記チップ受け座の側方の当接壁(20A)に沿って延びていることを特徴とする、請求項1から8までのいずれか1項に記載の工具ホルダ。
  10. 前記拡張スリット(26)は、前記チップ受け座の当接壁(20AおよびBおよび18)のうちの1つによって定義されるチップ受け座レベル(n)を超えて延びる拡張スリット深さ(t)まで延びていることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載の工具ホルダ。
  11. 前記拡張スリット(26)は最大で約1mmから2.5mmだけ前記チップ受け座レベル(n)を超えて延びていることを特徴とする、請求項10に記載の工具ホルダ。
  12. 前記拡張スリット(26)と平行に向き、前記チップ受け座のほうを向いている前記ウェブ(22)の側に刻設された別の拡張スリット(34)が設けられていることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載の工具ホルダ。
  13. 前記別の拡張スリット(34)は前記拡張スリット深さ(t)を超えて延びていることを特徴とする、請求項12および請求項10または11に記載の工具ホルダ。
  14. 前記別の拡張スリット(34)は前記拡張スリットに対して斜めに延び、それによってこれらの間に鋭角の傾斜角(α)が形成されていることを特徴とする、請求項12または13に記載の工具ホルダ。
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