JP2009532223A

JP2009532223A - 切り屑排出セグメントのある工具ホルダ

Info

Publication number: JP2009532223A
Application number: JP2009504198A
Authority: JP
Inventors: ワグル、ジェイムズ、エム．; マクナマラ、デニス、ダブリュ．; ダドジンスキ、ロナルド、エル．; ミーナン、ラリー、アール．; モリソン、ルイス、レイ
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2006-04-04
Filing date: 2007-03-21
Publication date: 2009-09-10
Also published as: EP2295175A1; CN101448595A; CA2644419A1; US7546786B2; KR20090007382A; CN101448595B; EP2001623A2; BRPI0710608A2; EP2001623A4; US20070231088A1; EP2295175B1; WO2007126647A3; PL2295175T3; EP2001623B1; WO2007126647A2

Abstract

長手方向軸（１１０）に沿って延在する本体（１０５）と、本体の第１の端部（１１５）内に延在する凹部（１２０）とを備える、金属加工作業に使用するための工具ホルダ（１００）。凹部（１２０）に切削インサート（１３０）を収容するように構成されたインサートポケット（１２５）に近接するのは、切り屑排出セグメント（１４５）を形成するために、複数の妨害物（１４２）のある面を有する部分のある少なくとも１つの壁部（１３５）である。切り屑排出セグメント（１４５）は、工具ホルダ本体（１０５）の一体部分であってもよいし、工具ホルダ本体に取り外し可能に取り付けられた別個の片であってもよい。工具ホルダ（１００）に、そのような切り屑排出セグメント（１４５）を与える方法も開示されている。

Description

本発明は、金属加工作業に使用される工具ホルダであって、切り屑排出セグメントが搭載されるかまたは一体化されている工具ホルダに関する。

金属加工作業は主に、被加工物の形削りを目的とする。機械加工工程中に形成される金属の切り屑に対して、それが廃棄物であるにもかかわらず、多くの注意が払われている。切り屑の形成は、金属切削作業の効率性を示すだけでなく、さらに、切り屑が作業領域から適切に排出されない場合、その切り屑が、完成品の金属表面を削ったり、あるいは作業域に堆積したりすることによって金属加工作業を妨害する可能性がある。

本発明は、金属加工作業中に形成された切り屑を作業域から効果的に排出する機構を提供することを目的とする。

本発明は、金属加工作業に使用するための切削インサートを固定するための、長手方向軸に沿って延在する本体を有する工具ホルダに関する。本体は、第１の端部と、第１の端部に延在する凹部とを有し、凹部は、切削インサートを収容するように構成されたインサートポケットを有する。本体は、ポケットに近接した少なくとも１つの壁部も有し、壁部の一部分に、複数の妨害物のある面を持たせて切り屑排出セグメントを形成する。

本発明は、工具ホルダに、金属切削作業に使用するための切り屑排出セグメントを与える方法にも関する。工具ホルダは、長手方向軸に沿って延在する本体を有する。本体は、第１の端部と、第１の端部に延在する凹部とを有し、凹部の内部のインサートポケットは、切削インサートを収容するように構成されている。この方法は、切り屑排出セグメントを形成するために、凹部の少なくとも１つの壁部に、ポケットに近接した位置に複数の妨害物のある面を与える工程を含む。

図１は、従来技術の、長手方向軸３に沿って延在する本体２を備えるフライス１を示す。本体２は、凹部５が内部に延在する第１の端部４を有する。凹部５は、切削インサート７を収容するためのインサートポケット６を有する。ポケット６に近接して少なくとも１つの壁部８がある。一般的に、凹部５は、本体２が長手方向軸３の周りを回転して被加工物９に対して金属加工作業を行う間に生じる切り屑のために、間隙を提供することを目的とする。

本発明者らは、作業域からの切り屑排出が、凹部５内の１つ以上の壁部に存在し得る特徴によって影響される可能性があることを見出した。

特に、図２〜５を参照すると、工具ホルダ１００は、長手方向軸１１０に沿って延在しかつ第１の端部１１５を有する本体１０５で構成される。第１の端部１１５には凹部１２０が延在する。凹部１２０は、切削インサート１３０を収容するように構成されたインサートポケット１２５を有する。切削インサート１３０には、それを貫通して延在する孔１３１があり、取付け用ネジ１３２を受けてもよい。取付け用ネジ１３２は、ポケット１２５のポケット床面１２７を貫通して延在するネジ孔１２６と螺合係合してもよい。

切削インサートのエンべロープ（外囲、包絡体：envelope）１３５は、切削インサート１３０が嵌るポケット１２５内の空間を規定する。エンべロープ（外囲）１３５は、ポケット床面１２７に近接した底面１３７と、それに対向し、エンべロープ１３５の上部外周部１４５によって規定された上面１４０とを有する。

インサートポケット１２５に近接して配置された第１の壁部１５０は、切り屑排出セグメント１６０を形成する複数の妨害物１５７のある面１５５を有する一部分１５３を含む。図２〜５に示すように、切り屑排出面１５５は、長手方向軸１１０にほぼ平行している。切り屑排出面１５５は、ポケット床面１２７と４５〜１００度の放射状の角度（ｒａｄｉａｌａｎｇｌｅ）Ａ（図４）を形成してもよい。好ましい実施形態では放射状の角度Ａは約９０度である。

インサートポケット１２５内に切削インサート１３０が搭載された図６に示す本発明の工具ホルダの一使用法では、切削インサート１３０の底部切れ刃１３３が被加工物にかみ合い、切り屑１３４などの切り屑は、切り屑排出セグメント１６０に向けられる。複数の妨害物１５７の少なくとも１つが、切り屑１３４が形成されるときにそれにかみ合って、切り屑１３４は弾性的に圧縮され、切り屑１３４が最終的に被加工物から分離されるときには、切り屑１３４は緊張を解かれて第１の壁部１５０から外れ、凹部１２０から排出されるようにする。このようにして、切り屑排出セグメント１６０によって切り屑１３４を凹部１２０から排出させる。

図５は、図３の矢印「５−５」に沿った工具ホルダ１００の側面図を示す。切削インサート１３０はポケット１２５に嵌っている。切削インサートのエンべロープ１３５は、切削インサート１３０が嵌るポケット１２５内の空間を規定し、図５の目的のために、切削インサートのエンべロープ１３５と切削インサート１３０は同一である。この区別の目的は、切削インサート１３０から独立した工具ホルダ１００を規定することである。エンべロープ１３５は、ポケット床面１２７に近接した底面１３７と、それに対向し、エンべロープ１３５の上部外周部１４５によって規定された上面１４０とを有する。切り屑排出セグメント１６０と切削インサートのエンべロープ１３５との間には、エンべロープ１３５の上面１４０に近接してチャネル（通路、溝）１６５がある。チャネル１６５はエンべロープ１３５の上面１４０から切り屑排出セグメント１６０まで距離Ｄだけ延在し、距離Ｄは０．０６〜０．２５インチ、好ましくは０．０６〜０．１４インチであり得る。さらに、切り屑排出面１５５の頂部からチャネル１６５の底部１６７までのチャネル１６５の深さＹは０．０１〜０．１２インチであってよく、深さＹは好ましくは０．０１〜０．０６インチである。さらに、エンべロープ１３５の底縁１３９の最も半径方向内側の点１３８からチャネル１６５の底部１６７までの深さ４フィートは０．０１〜０．０６インチである。エンべロープの底縁１３９は、ポケット１２５に搭載される切削インサート１３０の底縁１３３（図３）に対応する。チャネル１６５の深さが、切り屑排出セグメント１６０と接触する前の切り屑の形成を促進させる。

図３に示すように、インサートエンべロープ１３５は、チャネル１６５に近接した上面１４０を有し、チャネル１６５は、エンべロープ１３５の上面１４０に部分的に沿って長さＸ延在してもよい。チャネル１６５は、インサート上面１４０の長さの約２／３までの長さＸ延在してもよい。この設計の目的は、切り屑１３４が工具ホルダ１００の凹部１２０内で動くときに、この切り屑がより大きな間隙を有するようにすることにある。その代わりに、再び図３を参照すると、チャネル１６５は、インサート１３０の上面１４０に部分的に沿って延在する代わりに、凹部１２０へ延在する方向に向かって広くなってもよいことが容易に想像できる。チャネル１６５は、切り屑１３４に対して摩擦をもたらし、それを減速させて切り屑排出セグメント１６０とのかみ合いを促進させる傾向がある。

図７は、金属加工作業に使用するための、長手方向軸２１０に沿って延在する工具ホルダ本体２０５を有する工具ホルダ２００を示す。本体２０５は、凹部２２０が内部に延在する第１の端部２１５を有する。インサートポケット２２５が、切削インサート２３０を収容するように構成されている。明瞭にするために、切削インサート２３０を支持するためにシムが使用される可能性があるが、そのようなシムを図示していない。

ポケット２２５に近接した第１の壁部２５０は、複数の妨害物２５７のある面２５５を有する一部分２５３を含み、切り屑排出セグメント２６０を形成する。図２〜５に関して説明した構成のように、切り屑排出面２５５は長手方向軸２１０にほぼ平行している。さらに、図４で説明したものと同様に、インサートポケット２２５はポケット床面２２７を有し、切り屑排出面２５５はポケット床面２２７と４５〜１００度の放射状の角度Ａを形成する。ここでも、好ましい実施形態では、放射状の角度Ａは約９０度である。

これまで説明してきたものは、工具ホルダの長手方向軸に実質的に平行な切り屑排出面である。切り屑排出面を、工具ホルダの凹部内で異なる角度に向けることが可能である。

図８を参照すると、金属加工作業に使用するための工具ホルダ３００は、長手方向軸３１０に沿って延在する本体３０５を有する。本体３０５は第１の端部３１５を有する。凹部３２０は、第１の端部３１５内から延在し、切削インサート３３０を収容するように構成されたインサートポケット３２５を有する。凹部３２０は、ポケット３２５に近接する第１の壁部３５０を有し、第１の壁部３５０には、複数の妨害物３５７のある面３５５を有する一部分３５３があり、切り屑排出セグメント３６０を形成する。しかしながら、図２〜５および図７で説明した構成とは異なり、切り屑排出面３５５は、長手方向軸３１０に対して平行ではなくほぼ垂直である。インサートポケット３２５はポケット床面３２７を有する。切り屑排出面３５５は、床面３２７と４５〜１００度の長手方向の角度（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌａｎｇｌｅ）Ｂを形成する。好ましい実施形態では、長手方向の角度Ｂは約９０度である。図８に示すものと同様に切り屑排出セグメント１６０を長手方向軸１１０に垂直となるように位置決めするように、図２〜５に示すような工具ホルダ１００の本体１０５を設計してもよいことを理解されたい。

これまで、切り屑排出面１５５の位置は長手方向軸１１０に対してほぼ平行の向きであり（図２）、切り屑排出面３５５は長手方向軸３１０に対してほぼ垂直である（図６）ことを説明した。単一の工具ホルダが、これら両方向に向けられた切り屑排出セグメントを有することが可能である。

図９を参照すると、金属加工作業に使用するための工具ホルダ４００は、長手方向軸４１０に沿って延在する本体４０５を有する。本体は、第１の端部４１５と、この端部に延在する凹部４２０とを有する。凹部は、切削インサート４３０を収容するように構成されたインサートポケット４２５を有する。ポケット４２５に近接する壁部４５０は、複数の妨害物４５７を有する面４５５のある一部分４５３を有して、長手方向軸４１０に対してほぼ平行である第１の部分４６５と、長手方向軸４１０に対してほぼ垂直である第２の部分４７０とを備える切り屑排出セグメント４６０を形成する。

インサートポケット４２５は床面４２７を有し、切り屑排出セグメント４６０の部分４６５、４７０は、床面４２７と４５〜１００度の角度Ｃを形成する。好ましい実施形態では、切り屑排出セグメント４６０の部分４６５、４７０は床面４２７と約９０度の角度Ｃを形成する。図１０に示すように、切り屑排出セグメント４６０の第１の部分４６５および第２の部分４７０が互いに合体して弧４７２を形成することが可能である。

一時的に図２に戻ると、複数の妨害物１５７が工具ホルダ本体１０５の壁部１３５に直接与えられることを理解できる。他方で、図７を参照すると、切り屑排出セグメント２６０は、工具ホルダ２１０の本体２０５から分離された別個の片であるので、単に別個の部品を変えることによって切り屑排出セグメント２６０を交換することが可能である。本出願で見出される切り屑排出セグメント２６０の場合はいずれも、切り屑排出セグメント２６０は、工具ホルダの本体と一体であってもよいし、その代わりに、工具ホルダの本体に固定される別個の部品であってもよいことを理解されたい。図７の説明から分かるように、工具ホルダ２００は、矩形の本体２０５を有するので、この工具ホルダ２００を一般的に方形シャンクの工具ホルダと称する。他方で、図２を参照すると、工具ホルダ１００は回転型の工具ホルダであり、この図ではフライスである。

これまで、工具ホルダ本体の凹部内での切り屑排出セグメントの位置決めを説明した。以下、切り屑排出セグメント自体の構成に注意を向ける。

図１１は、図２〜５に示す切り屑排出セグメント１６０の面１５５の一部分の拡大図を示す。図１１、１２および１３を参照すると、ポケットの床面１２７を線で示し、切り屑排出セグメント１６０は、ポケット床面１２７と０〜１８０度の角度Ｄを形成する複数の離間した溝１５８で構成される。特に、図１１は、９０度の角度Ｄを示し、図１２は１８０度の角度Ｄを示し、図１３は約４５度の角度Ｄを示す。図１１Ａは、離間した溝１５８の外形を示す図１１の側面図を示す。溝１６２の外形は、図１２〜１７の異なる切り屑排出の外形で見られる溝と同様であってもよい。しかしながら、そのような溝の目的は、切り屑が形成されるときにそれを引っ掛けて、切り屑を弾性的に圧縮させ、次に、破損時に、弾性的に広がって凹部から放出させることであることに留意されたい。

図１４は、刻み付きパターンの面１１５５を有する切り屑排出セグメント１１６０の一部分の拡大図を示す。

図１５は、鋸歯パターンを規定する複数の溝のある面２１５５を有する切り屑排出セグメント２１６０の一部分の拡大図を示す。

図１６は、波形パターンに配置された複数の溝で構成された面３１５５を有する切り屑排出セグメント３１６０の一部分の拡大図を示す。

図１７は、研磨剤、たとえば、サンドペーパーなどで作られた面４１５５を有する切り屑排出セグメント４１６０の一部分の拡大図を示す。

図１８は、複数の突起５１６２で構成され、それにより凸凹のある表面を規定する面５１５５を有する切り屑排出セグメント５１６０の一部分の拡大図を示す。

図１９は、複数の窪み６１６３を有する面６１５５で構成された切り屑排出セグメント６１６０の一部分の拡大図である。

図１１〜１９で特定された面はそれぞれ、金属加工作業中に効率的に切り屑を排出するのに適切ないずれかの方法で工具ホルダの壁部に向けられ得る。

最後に、本出願は、工具ホルダ１００に、金属切削作業に使用する切り屑排出セグメント１６０を与える方法に関する。工具ホルダ１００は、長手方向軸１１０に沿って延在する本体１０５を有する。本体は、第１の端部１１５と、インサートポケット１２５を内部に含んで第１の端部１１５に延在する凹部１２０とを有する。インサートポケット１２５は、切削インサート１３０を収容するように構成されている。方法は、切り屑排出セグメント１６０を形成するために、凹部１２０内の少なくとも１つの壁部１５０に、ポケット１２５に近接して複数の妨害物１５７のある面１５５を与える工程を含む。

本発明の特定の実施形態を詳細に説明したが、当業者は、本開示の教示全体に照らして、それらの詳細な事項に対する様々な修正形態および代替形態を発展させることができることを理解されたい。本願明細書で説明した現在好ましい実施形態は、例示を意図するだけであり、本発明の範囲の限定は意図していない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲全体からならびにその等価物のいずれかおよび全てから与えられる。

従来技術の、被加工物を機械加工する回転型の工具ホルダの斜視図を示した図である。本発明の一実施形態による工具ホルダの斜視図を示した図である。図２に示す工具ホルダの側面図を示した図である。図２に示す工具ホルダの底面図を示した図である。図３の矢印Ｖ−Ｖで示すフライスの部分の拡大図を示した図である。囲まれた部分で示すフライスの底部の一部分であるが、さらに、切り屑排出セグメントが機能し得る一機構を示した図である。本発明の第２の実施形態による工具ホルダの斜視図を示した図である。本発明の第３の実施形態による工具ホルダの斜視図を示した図である。本発明の第４の実施形態による工具ホルダの斜視図を示した図である。図７の工具ホルダであるが、壁部の形状が弧である工具ホルダの斜視図の一部分を示した図である。切り屑排出セグメントの機能を果たす異なる複数の妨害物を示した図である。妨害物の外形を示す、図１１の側面図を示した図である。切り屑排出セグメントの機能を果たす異なる複数の妨害物を示した図である。切り屑排出セグメントの機能を果たす異なる複数の妨害物を示した図である。切り屑排出セグメントの機能を果たす異なる複数の妨害物を示した図である。切り屑排出セグメントの機能を果たす異なる複数の妨害物を示した図である。切り屑排出セグメントの機能を果たす異なる複数の妨害物を示した図である。切り屑排出セグメントの機能を果たす異なる複数の妨害物を示した図である。切り屑排出セグメントの機能を果たす異なる複数の妨害物を示した図である。切り屑排出セグメントの機能を果たす異なる複数の妨害物を示した図である。

Claims

金属加工作業に使用するための工具ホルダであって、
ａ）長手方向軸に沿って延在し、第１の端部を有する本体と、
ｂ）前記第１の端部に延在する凹部であって、
１）切削インサートを収容するように構成されたインサートポケット、および
２）前記ポケットに近接し、一部分に、複数の妨害物のある面を持たせて切り屑排出セグメントを形成している少なくとも１つの壁部
を有する凹部と、
を含む工具ホルダ。
前記切り屑排出セグメントを備える前記壁部の前記一部分が前記本体の一体部分である、請求項１に記載の工具ホルダ。
前記切り屑排出セグメントを備える前記壁部の前記一部分が、前記本体に取り外し可能に取り付けられた別個の部品である、請求項１に記載の工具ホルダ。
切り屑排出面の面が、前記長手方向軸に対してほぼ平行である、請求項１に記載の工具ホルダ。
前記インサートポケットが床面を有し、前記切り屑排出面がほぼ平面的であり、かつ前記ポケット床面と４５〜１００度の放射状の角度Ａを形成する、請求項４に記載の工具ホルダ。
前記切り屑排出面が、前記床面と約９０度の放射状の角度Ａを形成する、請求項５に記載の工具ホルダ。
前記切り屑排出面が前記長手方向軸に対してほぼ垂直である、請求項１に記載の工具ホルダ。
前記インサートポケットが床面を有し、前記切り屑排出面がほぼ平面的であり、かつ前記床面と４５〜１００度の長手方向の角度Ｂを形成する、請求項７に記載の工具ホルダ。
前記切り屑排出面が前記床面と約９０度の長手方向の角度Ｂを形成する、請求項８に記載の工具ホルダ。
前記切り屑排出セグメントが、前記長手方向軸に対してほぼ平行の面である第１の部分と、前記長手方向軸に対してほぼ垂直の面である第２の部分とを有する、請求項１に記載の工具ホルダ。
前記インサートポケットが床面を有し、前記切り屑排出面の前記部分が前記床面と４５〜１００度の角度Ｃを形成する、請求項１０に記載の工具ホルダ。
前記切り屑排出面の前記部分が前記床面と約９０度の角度Ｃを形成する、請求項１１に記載の工具ホルダ。
第１の部分および前記第２の部分が互いに合体して弧を形成する、請求項１０に記載の工具ホルダ。
前記インサートポケットが床面を有し、前記工具ホルダがさらに、
ａ）切削インサートが前記インサートポケットに嵌る空間を規定する切削インサートのエンべロープであって、前記ポケット床面に近接する底面と、それに対向する、前記エンべロープの外周部によって規定される上面とを有する切削インサートのエンべロープ、および
ｂ）前記切り屑排出セグメントと前記切削インサートのエンべロープとの間のチャネルであって、前記エンべロープの前記上面から離隔しているチャネル
を含む、請求項１に記載の工具ホルダ。
前記チャネルが、前記エンべロープの前記上面から０．０６〜０．２５インチの距離Ｄだけ離隔している、請求項１４に記載の工具ホルダ。
前記チャネルが、前記エンべロープの前記上面から０．０６〜０．１４インチの距離Ｄだけ離隔している、請求項１５に記載の工具ホルダ。
前記チャネルの深さＹが０．０１〜０．０６インチである、請求項１４に記載の工具ホルダ。
前記チャネルの深さＹが０．０１〜０．０３インチである、請求項１７に記載の工具ホルダ。
前記エンべロープの底縁の最も半径方向内側の点から前記チャネルの底部までの前記チャネルの深さが０．０１〜０．０６インチである、請求項１４に記載の工具ホルダ。
前記エンべロープが前記チャネルに近接した側面を有し、前記チャネルが前記エンべロープの前記側面に部分的に沿って延在している、請求項１４に記載の工具ホルダ。
前記エンべロープが前記チャネルに近接した側面を有し、前記チャネルが、前記インサートポケットへ延在する方向に向かって広くなっている、請求項２０に記載の工具ホルダ。
前記工具ホルダが方形シャンクの工具ホルダである、請求項１に記載の工具ホルダ。
前記工具ホルダが回転型の工具ホルダである、請求項１に記載の工具ホルダ。
前記回転型の工具ホルダがフライスである、請求項２３に記載の工具ホルダ。
前記ポケットが床面を有し、前記切り屑排出セグメントが、前記ポケット床面と０〜１８０度の角度Ｄを形成する複数の離間した溝で構成される、請求項１に記載の工具ホルダ。
前記角度が約９０度である、請求項２５に記載の工具ホルダ。
前記角度が約１８０度である、請求項２５に記載の工具ホルダ。
前記角度が約４５度である、請求項２５に記載の工具ホルダ。
前記切り屑排出セグメントが、刻み付き面で構成されている、請求項１に記載の工具ホルダ。
前記切り屑排出セグメントが、鋸歯パターンを有する複数の溝で構成されている、請求項１に記載の工具ホルダ。
前記切り屑排出セグメントが、波形パターンを有する複数の溝で構成されている、請求項１に記載の工具ホルダ。
前記切り屑排出セグメントが、研磨面で構成されている、請求項１に記載の工具ホルダ。
前記切り屑排出セグメントが、複数の突起のある面で構成されている、請求項１に記載の工具ホルダ。
前記切り屑排出セグメントが、複数のキャビティのある面で構成されている、請求項１に記載の工具ホルダ。
金属加工作業に使用するための工具ホルダ装置であって、
ａ）１）長手方向軸に沿って延在し、第１の端部を有する本体、
２）前記第１の端部に延在する凹部であって、
ｉ）切削インサートを収容するように構成されたインサートポケット、および
ｉｉ）前記ポケットに近接した壁部であって、前記長手方向軸にほぼ平行な方向に複数の溝があって切り屑排出セグメントを形成する面を有する壁部
を有する凹部
を有する工具ホルダと、
ｂ）利用可能な切れ刃が前記本体の前記第１の端部を越えて延在する、前記工具ホルダの前記ポケットに搭載された切削インサートであって、
ｃ）前記切り屑排出セグメントが前記インサートの前記利用可能な切れ刃に近接している、切削インサートと、
ｄ）前記切り屑排出セグメントと前記切削インサートのエンべロープとの間のチャネルであって、前記インサートの前記利用可能な切れ刃から離隔しているチャネルと
を含む、工具ホルダ装置。
工具ホルダに、金属切削作業に使用する切り屑排出セグメントを与える方法であって、前記工具ホルダは、長手方向軸に沿って延在する本体を有し、前記本体は、第１の端部と、第１の端部に延在する凹部であって、切削インサートを収容するように構成されたインサートポケットのある凹部とを有する方法において、切り屑排出セグメントを形成するために、前記凹部内の少なくとも１つの壁部に、前記ポケットに近接して複数の妨害物のある面を与え、かつ前記切り屑排出セグメントと前記切削インサートポケットとの間にチャネルを与える工程を含む、方法。