JP2009544483A - 工具システム - Google Patents

Abstract

ホルダー（１）と、工具カッター（７）及び固定部（３５）を有する切削工具（３）とを備え、工具カッター（７）は、薄片化加工のために、予め決めておくことのできる突出長だけホルダー（１）から張り出している工具システムであって、ホルダー（１）には、外周側に、支持部（１５）が備えられ、この支持部（１５）は、工具カッター（７）の突出長の方向へ張り出し、切削工具（３）を少なくとも部分的に支持接触するための支持面（１９）を構成している。

Description

本発明は、特許請求項１の前提構成に基づく、ホルダーと、工具カッター及び固定部を有する切削工具とを備える工具システムに関するものである。

従来技術では、回転駆動主軸又は非回転機械支持部と組み合わせて回転又は非回転加工工具を構成する金属加工用の工具システムが知られている。例えば、特許文献１に、雌型加工用の工具が記載されている。このような工具システムは、ホルダーに並進運動を伝える加工装置と組み合わせると、ブローチ工具としても使用することができる。

一般的に、硬金属材料からなる切削工具を有していることが好ましいこのような工具システムは、高精度で行うほうがよい加工処理に使用される。相応に狭い公差の遵守を保証し、且つ、それぞれ加工される製品表面の品質を高くするには、切削工具をホルダーに確実且つ強固に固定することが重要であり、このとき、工具カッターを介して固定部に作用する切削力が切削工具のセンタリング又は位置合わせをずらせてしまうことはない、ということが保証されている必要がある。知られている工具システムは、この要求を十分に満たすものではない。ホルダーの輪郭の外側の領域において薄片化加工を可能にするためには工具カッターはホルダーを超える突出長を有している必要があるので、切削力は、システムのホルダーに対して相対的に張り出した場所に作用する。その結果、切削工具の固定部に、強固且つ確実な固定を損なう力及びモーメントが生じる。

したがって、特許文献２には、一般的な工具システムの上記欠点を回避するために、薄片化加工用の工具カッターを、予め決めておくことのできる突出長だけ工具システムのホルダーを超えて突出させておくことが既に提案されている。なお、ホルダーには、外周側に、支持部が備えられ、この支持部は、工具カッターの突出長の方向に突出し、切削工具の少なくとも一部を装着するための支持面を構成している。この知られている対策では、ホルダーは、縦軸を定義する軸部の形を有している。なお、この縦軸に関して軸部の周縁面から径方向に突出し、軸部と一体の支持体によって、上記支持部が構成されている。また、軸部は、少なくともその自由端に、切削工具の固定部を収容するための台座として、軸部の正面及び周縁に開口する窪みを構成している。この知られている対策では、切削工具としてのカッター本体は、様々な切削平面に分散して、ホルダーの同等に設計された複数の収容部に設けられている。なお、各切削工具は、薄片化加工用のホルダーにおける台座としての円弧形又は波形に延びる窪みベースに全面的に支持されている。
独国特許第３４４８０８６号明細書 独国実用新案第２９９１１８９４号明細書

このようなやり方では、収容部に工具を固定する際に静的冗長の発生を防止できず、これにより、加工精度が低下する可能性がある。さらに、使用される切削工具が多いので、そのために設けられた特別な円弧状の保持では、工具システムの特に強固な全体設計をほとんど達成できず、このことも、加工精度に悪影響を及ぼす可能性がある。

上記に鑑みて、本発明の目的は、切削工具を特に強固に、そして、大きな負荷に対して確実にホルダーに固定することを保証する、低コストで実現された工具システムを提供することである。

本発明によれば、この目的は、特許請求項１の特徴を全体として有する工具システムによって達成される。

特許請求項１の特徴部分によれば、切削工具は、少なくとも固定部の大部分に亘って、工具カッターとは反対側の鋭角領域から出てＶ形に分岐する側壁によって全体的に楔形の外郭を有し、ホルダーの台座は、切削工具の固定部の側壁と組み合わさるように、窪みベースから径方向へ外へ、少なくとも部分的に同じくＶ形に分岐する台座壁を備え、また、切削工具の鋭角領域は、窪みベースの底部に対して予め決めておくことのできる空きを有しているので、切削工具は、ホルダーの周縁領域の内側のみならず、ホルダーの周縁領域の外側における領域、すなわち、突出する工具カッターに隣接する場所においても作業負荷に対して支持される。したがって、切削力及び生成されるモーメントは、作用場所に直接的に隣接する部分において、突出する支持部を介してホルダーへ導入される。このことは、切削工具の固定部に作用する負荷モーメントの低減に寄与する。

台座の窪みベースを通る相応の隙間を開けた状態で切削工具の台座をＶ形に設計することで、静的冗長が回避され、起こり得る誤差状態に関係なく、切削工具は、ホルダーのＶ形に分岐する台座壁間において、自動的に、且つ、正確な位置に整合する。切削工具の隣接端部とは反対側の窪みベースは、鋭角領域の形態で空きにより切削されているので、静的冗長はこの点で回避され、機能的な公差補償が、ホルダーと切削工具とからなるシステムに関して作成される。要するに、本発明の方法により、非常に強固で機能的に信頼のおける構成が低コストで達成される。こうして、加工時に生じ、ホルダー軸部へ導かれる振動は大幅に回避され、又は、少なくとも確実に制御される。

本発明の工具システムの好ましい一形態では、ホルダーの径方向に外へ向かって分岐する台座壁は、その縦軸の方向において窪みベースに繋がっていてもよく、この窪みベースは、それに比べて広がる、好ましくは円弧形に延びる内壁を有していてもよく、この内壁は、窪みベースの底部の一部であってもよい。ホルダーにおいて開口する窪みベースの形態の上記切欠部により、Ｖ形という接続方法に関して、側壁と台座壁との間に一種のプライヤーつまみが実現されており、これにより保持力及び支持力を大きくできる。この場合、窪みベースのための円弧の直径は、Ｖ形の台座壁が窪みベースに繋がる開放入口部断面よりも大きく選択されていてもよい。Ｖ形の開先角度は、約３０から４５度であることが好ましい。

他の特に有利な形態では、軸部は、少なくともその自由端に回転体を構成し、その正面及びその周縁において開口する窪みは、切削工具の固定部を収容するための台座を構成していている。

この場合、支持体は、軸部の前方正面に対向する支持体の支持面が台座の後方端面の延長部を構成し、この延長部が回転体の周縁を超えて径方向に突出しているように、軸方向において台座に隣接するように配置されていてもよい。したがって、支持体は、台座の後方端面と共に、切削工具のための一体的な支持面を構成し、この切削工具は、その固定部の平坦な支持接触面によって、台座の平坦な後方端面、及び、この後方端面に続く支持体の支持面に噛み合い支持接触して装着され得る。したがって、言い換えれば、窪みの底から始まって支持体の径方向の外側にある端部までの平坦な支持接触が生じる。

工具システムが、切削力の縦軸に沿って作用する力の成分が生じる加工を対象とするものである場合、例えば、工具システムがブローチ工具のためのものである場合、固定部の支持接触面、台座の後方端面、及び、後方端面に続く支持体の支持面は、ラジアル平面に設けられていることが好ましい。

特に有利な形態では、切削工具は、好ましくは硬金属材料で構成される塊の形態を有し、そのカッター部は、固定部の延長部を構成している。なお、カッター部を形成するこの延長部は、ホルダー及び支持体を超える工具カッターの突出長を構成するように形成されている。また、延長部は、支持接触面の一部としての端面により、支持体の支持面と組み合わさる。工具カッターは、少なくとも１つの刃先を有し、この刃先は、ホルダーの正面に対向するカッター部の前面に、又は、この前面の付近に設けられている。

この場合、延長部の前面において、支持面に対して平行な平面に延びる少なくとも１つの主カッターが備えられていてもよい。その場合、システムは、ホルダーが並進運動する場合、ブローチ工具を構成する。

この場合、効果的な薄片形成のために、延長部の後方端面とは反対側の前面は、主カッターに続く僅かな湾曲を有するすくい面を有してもよい。なお、この湾曲は、製品の特徴及び切削条件などに応じて所望の薄片フローが生じるように選択されている。

最適な装着状態を保証するために、台座壁と組み合わさる切削工具の固定部の側壁が、平面から外れたサブ領域を有し、例えば、半球状の設計が側壁と台座壁との間の接触領域になされていてもよい。

本発明を、図を参照して以下で詳しく説明する。

本発明を、一実施形態を参照して以下で説明する。この実施形態では、工具システムがブローチ工具を構成し、ホルダー１は、その正面側に固定された切削工具３と共に、ホルダー縦軸５の方向に動かされ、切削工具３の主カッター７によって図示していない製品に対するブローチ加工を行い、主カッター７は、縦軸５に対して垂直に延びている。ブローチ工具として使用する場合、作業時に、大部分が縦軸５に沿って方向付けられた切削力又は加工力が生じる。若しくは、工具システムを、主カッター７の付近に設けられた刃先９及び／又は１１（図３参照）において切削工程を行える回転加工又は穿孔加工に使用する場合、力の成分は、同様に、縦軸５に沿って生じる。

図１及び図２は、本発明において行われる、ホルダー１に対する切削工具３の支持を明らかにしている。なお、ホルダー１は、回転体を構成する軸部の形態を有し、ホルダー１の正面１３の付近には、ホルダー１と一体に設計された支持体１５が、径方向に突出するように設計されている。支持体１５は、その上面又は外面に向かって僅かに面取りされた塊の形態を有し、この塊は、その面取部１７以外は、ほぼ方形の断面を有している。支持体１５は、その正面１３に対向する側に、ラジアル平面に設けられた平坦な支持面１９を構成している。この支持面１９は、ホルダー１の前方正面１３から軸方向に間隔を開けて設けられている。なお、この間隔は、ホルダー１に設けられた台座２１の軸方向の広がりに対応し、この台座２１に、切削工具３を収容し、固定することができる。

図１及び図２から分かるように、台座２１は、ホルダー１の正面１３と周縁とにおいて開口する窪みによって構成されている。この窪みは、縦軸５の付近に設けられた窪みベース２３から始まり、台座壁２５を有している。これら台座壁２５は、底２３から始まり、互いに分岐して、ホルダー１の外周へ向かって延びている。したがって、切削工具３用の台座２１の収容部空間は、Ｖ形の断面を有している。

台座２１の後方端面２７は、支持面１９が台座２１の後方端面２７の直接的な延長部を構成するように、支持体１５の支持面１９と共通の平面にある。したがって、台座２１に固定される切削工具３のために、一体化された平坦な接触面が提供される。なお、この接触面は、支持体１５の支持面１９によって、ホルダー１の外周を超えて径方向へと続いている。

切削工具３は、前方のカッター７とは反対側のその裏側に、平坦な支持接触面を有している。この支持接触面は、切削工具３が台座２１に収容されている場合、後ろ側の端面２７と端面２７を径方向に延長する支持面１９とに噛み合って嵌る。図１及び図２から分かるように、端面２７と支持面１９との間の遷移領域には、切削工具３の貫通孔３３に嵌り込む平頭ネジの形態の締付ネジ３１のために、ネジ穴２９が備えられ、この締付ネジ３１により、切削工具３を台座２１にしっかりと締め付けることができる。なお、切削工具３の固定部３５は、側壁４１によって、台座壁２５に側方から支持接触される。また、切削工具３のカッター７に隣接するカッター部３７は、支持体の支持面１９に支持される。

同様に、これらの図から分かるように、塊形に形成された切削工具３の固定部３５は、全体的に楔形であり、この楔形は、台座２１のＶ形の収容部断面に適合している。なお、楔形は、下部鋭角領域３９が丸まっている。鋭角領域３９から分岐して延びる固定部３５の側壁４１は、平坦な形とは異なる表面領域、又は、ある程度湾曲した設計を、台座壁２５に対する最適な支持接触のために有している。図１及び図２が示すように、台座壁２５の端部は、ホルダー１と台座２１に収容される切削工具の鋭角領域３９との間の空間が底２３に生じるように、台座２１を構成する窪みの底２３において、部分孔の形状の切欠部４３によって互いに分離されている。

図３に示すように、切削工具３は、冷却潤滑剤用の経路４５を備え、この経路４５は、主カッター７の付近に繋がっている。切削工具３が台座２１に収容されている場合、溝４５の入口は、通常はホルダー１に存在する供給配管の放出開口部４７に設けられている（図示せず）。

図４及び図５は、切削工具３の主カッター７の異なる２つの形態を示す。図４の形態では、中央に設けられた主カッター７があり、この主カッター７に、カッター部３７の側方に後退した縁領域が繋がっている。一方、図５の形態では、主カッターは、２つの側方カッター７に細分されており、これら側方カッター７の間に、カッター部３７の後退した中央部がある。同様に図４及び図５から分かるように、各カッター７には、作業時に最適な薄片形成を促進するため、平坦な表面領域ではなく、かすかにスコップ形をした湾曲５１を有するすくい面４９が繋がっている。

図１は、本発明の工具システムの一実施形態を互いに引き出して斜めから見た斜視図である。 図２は、搭載される切削工具の無い実施形態のホルダーの前方端部のみの、図１を拡大して斜めから見た斜視図である。 図３は、本発明の工具システムで使用するための切削工具のみの、さらに拡大して示す斜めから見た斜視図である。 は、本発明の工具システムのための様々に形成された切削工具を、図２とほぼ同じ縮尺で示す斜めから見た斜視図である。 は、本発明の工具システムのための様々に形成された切削工具を、図２とほぼ同じ縮尺で示す斜めから見た斜視図である。

Claims (12)

1. ホルダー（１）と、工具カッター（７）及び固定部（３５）を有する切削工具（３）とを備え、
   前記工具カッター（７）は、薄片化加工のために、予め決めておくことのできる突出長だけ前記ホルダー（１）を超えて突出し、
   前記ホルダー（１）には、外周側に、支持部（１５）が備えられ、前記支持部（１５）は、前記工具カッター（７）の前記突出長の方向に張り出し、前記切削工具（３）を少なくとも部分的に支持接触するための支持面（１９）を構成し、
   前記ホルダーは、縦軸（５）を定義する軸部（１）の形態を有し、
   前記支持部（１５）は、前記縦軸（５）に関して、前記軸部（１）の周縁面から径方向へ突出し、前記軸部（１）と一体型の支持体により構成され、
   前記軸部（１）は、少なくともその自由端に、前記切削工具（３）の固定部（３５）を収容するための台座（２１）として、前記軸部（１）の正面（１３）及び周縁において開口する窪みを構成している工具システムであって、
   前記切削工具（３）は、少なくとも前記固定部（３５）の大部分に亘って、側壁（４１）によって全体的に楔形の外郭を有し、前記側壁（４１）は、前記工具カッター（７）とは反対側の鋭角領域（３９）から始まってＶ形に分岐し、
   前記ホルダー（１）の前記台座（２１）は、前記切削工具（３）の前記固定部（３５）の前記側壁（４１）と組み合わさるように、窪みベース（２３）から径方向へ外へ向けて少なくとも部分的に同じくＶ形に分岐する台座壁（２５）を有し、
   前記切削工具（３）の前記鋭角領域（３９）は、前記窪みベース（２３）の底部に対して、予め決めておくことのできる空きを有していることを特徴とする工具システム。
2. 請求項１に記載の工具システムにおいて、
   前記ホルダー（１）の径方向に外へ向かって分岐する前記台座壁（２５）は、その縦軸（５）の方向において、前記窪みベース（２３）へと繋がり、これに対し、前記窪みの底（２３）は、広がっている、好ましくは円弧状に延びる内壁を有し、前記内壁は、前記窪みベース（２３）の前記底部の一部であることを特徴とする工具システム。
3. 請求項２に記載の工具システムにおいて、
   前記窪みベース（２３）のための円弧の直径は、Ｖ形の前記台座壁（２５）が前記窪みベース（２３）に繋がる開放入口部断面よりも大きく選択されていることを特徴とする工具システム。
4. 請求項２又は３に記載の工具システムにおいて、
   前記窪みベース（２３）は、前記ホルダー（１）の前記縦軸（５）に隣接して配置され、又は、
   前記縦軸（５）は、前記窪みベース（２３）の前記底部を通り、又は、前記窪みベース（２３）の前記開放開口部の内部に延びていることを特徴とする工具システム。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の工具システムにおいて、
   前記支持体（１５）は、前記軸部（１）の前記前方正面（１３）に対向する前記支持体（１５）の支持面（１９）が、前記台座（２１）の後方端面（２７）の延長部を構成し、前記延長部が、回転体の周縁を超えて径方向へ張り出しているように、軸方向において前記台座（２１）に隣接していることを特徴とする工具システム。
6. 請求項５に記載の工具システムにおいて、
   前記切削工具（３）の前記固定部（３５）は、前記台座（２１）の平坦な前記後方端面（２７）と前記後方端面（２７）に続く前記支持体（１５）の前記支持面（１９）とに嵌り合って支持接触するため、平坦な支持接触面を備えていることを特徴とする工具システム。
7. 請求項６に記載の工具システムにおいて、
   前記固定部（３５）の支持接触面、前記台座（２１）の後方端面（２７）、及び、前記後方端面（２７）に続く前記支持体（１５）の前記支持面（１９）は、切削力の前記縦軸（５）に沿って作用する力の成分を吸収するため、ラジアル平面に設けられていることを特徴とする工具システム。
8. 請求項５から７のいずれか１つに記載の工具システムにおいて、
   前記切削工具（３）は、好ましくは硬金属材料により構成される塊の形態を有し、前記切削工具（３）のカッター部（３７）は、前記固定部（３５）の延長部を構成し、
   前記延長部は、前記ホルダー（１）及び前記支持体（１５）を超える前記工具カッター（７）の前記突出長を構成するように形成され、
   前記延長部は、前記支持接触面の一部としての端面によって、前記支持体（１５）の前記支持面（１９）に組み合わさり、
   前記工具カッター（７）は、少なくとも１つの刃先を有し、前記刃先は、前記正面（１３）に対向する前記カッター部（３７）の前面に、又は、前記前面の付近に設けられていることを特徴とする工具システム。
9. 請求項８に記載の工具システムにおいて、
   少なくとも１つの主カッター（７）を備え、前記主カッター（７）は、前記延長部の前記前面において、前記支持面（１９）に対して平行な平面に延びていることを特徴とする工具システム。
10. 請求項９に記載の工具システムにおいて、
    前記延長部の前記前面は、前記主カッター（７）に続く、僅かな湾曲（５１）を有するすくい面（４９）を有していることを特徴とする工具システム。
11. 請求項１から１０のいずれか１つに記載の工具システムにおいて、
    前記台座壁（２５）に組み合わさる前記切削工具（３）の前記固定部（３５）の側壁（４１）は、前記平面から外れたサブ領域を有していることを特徴とする工具システム。
12. 請求項１１に記載の工具システムにおいて、
    前記軸部（１）の前記（２１）を構成する前記窪みの底（２３）は、前記固定部（３５）の前記楔形の鋭角部からの間隔を構成する切欠部（４３）を有し、及び／又は、前記固定部（３５）の鋭角領域（３９）は、この間隔を生じる短縮部を有していることを特徴とする工具システム。

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