JP2009544484A - 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、切削工具（３）をホルダー（１）の適切な位置に固定するために切削工具（３）に作用する応力を生成可能な締め付けネジ（３１）を有する応力装置と、ホルダー（１）内に設けられた冷却潤滑剤用供給装置（５３，５５）とを備える工具システムは、締め付けネジ（３１）によって押しつけられる切削工具（３）の固定部（３５）を直接的に支持するため、ホルダー（１）に、支持面（１９，２７）が備えられ、支持面（１９，２７）に隣接する液体空間（５１）が備えられ、この液体空間（５１）は、切削工具（３）の支持された固定部（３５）の壁部分によって境界が定められ、冷却潤滑剤用供給装置（５３，５５）と液体接続され、冷却潤滑剤は、固定部（３５）の支持壁から出て切削工具（３）に設けられた経路（４５）を介して、液体空間（５１）から主カッター（７）の領域へ転送可能であることを特徴とする。

Description

本発明は、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、切削工具をホルダーの適切な位置に固定するために切削工具に作用する応力を生成可能な締め付けネジを有する応力装置と、ホルダー内に設けられた冷却潤滑剤用供給装置とを備える工具システムに関するものである。さらに、本発明は、このような工具システムのための切削工具及びホルダーに関するものである。

このような工具システムは、特許文献１において既に知られている。このような工具システムを、高切削率の加工処理に使用する場合、例えばブローチ工具として使用する場合、特に、高精度で行われたほうがよい加工処理で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る。切削工具をホルダーによって確実に支持することに加えて、冷却潤滑剤の十分な供給も保証されている必要がある。なお、供給が重要な作用領域に対して直接、且つ、切削された材料の搬出が促されるように行われる、ということに特に注意する必要がある。
欧州特許出願公開第０７６７０２３号明細書

上述の既知の工具システムは、これらの要求を十分に満たさない。上記を鑑みて、本発明の目的は、簡単な設計で冷却潤滑剤のような加工補助剤を確実且つ有効に供給することを可能にすると共に、切削工具をホルダーの適切な位置に強固且つ確実に固定することを特徴とする工具システムを提供することである。

本発明によれば、上記目的は、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。

したがって、本発明の本質的な特徴は、切削工具の固定部を直接接触支持するために設けられているホルダーの支持面の領域に、通常の方法でホルダー内に形成された冷却潤滑剤用供給装置と液体接続された液体空間が設けられ、この液体空間から切削工具内に設けられた経路を介して主カッターの重要な領域へ冷却用潤滑剤を直接転送できる、という点である。上述の既知の解決策では、切削工具は、中間ホルダーとして機能するアダプター内に締め付けられており、このアダプターも、ホルダーによって支持可能であるが、本発明に基づいて提供されるような切削工具の直接的な支持接触では、構成的な複雑さが簡単化されると共に、ホルダーの適切な位置に切削ツールを強固に固定することについて改善がなされる。同時に、切削工具の主カッターにおける重要な領域への冷却潤滑剤の最適な供給は、ホルダーの支持面の領域に設けられた液体空間と、切削工具における隣接経路とを介して確実に行われる。

液体空間は、ホルダーの内側において支持面に形成されていてもよいし、当該切削工具の固定部の内側に形成されていてもよいし、又は、一部がホルダー内にそして一部が固定部内に形成されていてもよい。

好ましい形態では、ホルダー内において、支持面の内側に、締め付けネジのためのネジ穴が設けられ、このネジ穴の端部の幅広部分によって、液体空間が構成されている。なお、この幅広部分は、支持面に窪みを形成するものである。このような形態は、特に簡単な設計を特徴とする。

ホルダー内に設けられた冷却潤滑剤用供給装置は、ホルダー内を縦方向に延びる経路と、この経路から分岐し、軸方向へ傾斜して延びる接続経路とを有し、接続経路の放出開口部が液体空間に位置するように構成されていてもよい。

特に有利な一形態では、工具カッターが、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を超えて突出している。この形態では、ホルダーの外周側に支持部が備えられていてもよく、この支持部は、工具カッターの突出長の方向へ張り出し、切削工具を少なくとも部分的に支持接触するため、支持面の延長部を構成している。これにより、切削工具は、ホルダーの周縁領域の内側においてのみならず、ホルダーの周縁領域の外側に設けられた領域、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。

ホルダーは、縦軸を定義する軸部の形態を有し、支持部は、この縦軸に関して軸部の周縁面から径方向に突出する支持体によって構成され、この支持体は、軸部と一体型であることが好ましい。軸部と一体型の本体による支持によって、切削工具とホルダーとは特に強固に接続される。

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、軸部の正面及び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部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いてもよい。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。

有利な実施形態では、切削工具の塊は、少なくとも固定部の大部分に亘って、側壁によって全体的に楔形の外郭を有し、側壁は、延長部とは反対側の鋭角領域から出てＶ形に分岐している。

このような設計では、台座は、切削工具の固定部の側壁に組み合わさるように、窪みベースから径方向へ外へ向かって分岐する台座壁を有していてもよい。

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。

本発明の主題は、切削工具及び切削工具用のホルダーでもあり、これらの主題は、請求項１８及び１９の特徴をそれぞれ有している。

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、総合支持面１９，２７として提供される。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。図４は、切削工具３の経路４５への冷却潤滑剤の供給についてのより具体的な詳細、並びに、ネジ穴２９及び締め付けネジ３１により構成される応力装置の詳細を示す。図に示すように、ネジ穴２９は、台座２１の端面２７に隣接する端部に、幅広部分５０を備えている。したがって、切削工具３が台座２１に収容されている場合は、締め付けネジ３１を取り囲む環状空間５１が構成される。この環状空間は、固定部３５の支持接触壁によって閉じられている。また、この環状空間には、ホルダー１内に通常の方法で形成された供給装置の放出開口部４７が繋がっている。本実施形態では、この供給装置は、ホルダー１内に斜めに延びる接続経路５３を、環状空間５１の放出開口部４７とホルダー１における縦経路５５との間に備えている。したがって、経路４５を有し、経路４５の経路入口５７が、後側において環状空間５１の穿孔３３の付近に設けられ、そこから主カッター７の付近の経路４５の経路出口まで傾斜して延びている切削工具３を締め付ける際に、連続的な液体接続が生じ、この液体接続によって冷却潤滑剤は、主カッター７の重要な領域へ直接到達する。この液体接続を介して、冷却潤滑剤は、主カッター７の重要な領域へ直接到達する。

図４から分かるように、ホルダー１における台座２１の台座壁２５と切削工具３の側壁４１との位置関係は、切削工具３の側壁４１が台座２１の側壁２５を支持接触している場合、切削工具３の穿孔３３がネジ穴２９の軸に対して僅かに偏心しているように選択されている。したがって、締め付けネジ３１を締め付けると、締め付けネジ３１は、ネジ頭５７の錐面５９によって、切削工具３の貫通穿孔３３の終端に支持接触されるようになる。その結果、図４から分かるように、締め付けネジ３１を締め付けると、台座２１の端面２７に対する応力のみならず、台座２１の底部２３に対して切削工具３にプレストレスを施す力の成分も生成される。これにより、切削工具３は、特に確実且つ強固に台座１に位置固定される。

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をさらに拡大して示す斜めから見た斜視図である。 図４は、工具システムの前方部分のみを図２とほぼ同じ縮尺で示す縦断面である。

Claims (19)

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、
   前記切削工具（３）を前記ホルダー（１）の適切な位置に固定するために前記切削工具（３）に作用する応力を生成可能な締め付けネジ（３１）を有する応力装置と、
   前記ホルダー（１）内に設けられた冷却潤滑剤用供給装置（５３，５５）とを備える工具システムであって、
   前記締め付けネジ（３１）によって押しつけられる前記切削工具（３）の前記固定部（３５）を直接的に支持接触するため、前記ホルダー（１）に、支持面（１９，２７）が備えられ、
   前記支持面に隣接する液体空間（５１）が備えられており、前記液体空間（５１）は、前記切削工具（３）の前記支持接触された固定部（３５）の壁部分によって境界が定められ、前記冷却潤滑剤用供給装置（５３，５５）と液体接続され、冷却潤滑剤は、前記固定部（３５）の上記支持接触された壁から始まり前記切削工具（３）に設けられた経路（４５）を介して、前記液体空間（５１）から前記主カッター（７）の領域へ転送可能であ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、
   前記液体空間は、前記支持面（１９，２７）に隣接する前記ホルダー（１）の領域の内側、及び／又は、前記切削工具（３）の前記固定部（３５）の前記隣接領域の内側に設けられていることを特徴とする工具システム。
3. 請求項１又は２に記載の工具システムにおいて、
   前記ホルダー（１）内において、前記支持面（１９，２７）の内側に、前記締め付けネジ（３１）のためのネジ穴（２９）が設けられ、前記ネジ穴（２９）の端部の幅広部分（５０）によって、前記液体空間（５１）が構成され、前記幅広部分（５０）は、前記支持面（１９，２７）に窪みを形成していることを特徴とする工具システム。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の工具システムにおいて、
   前記ホルダー（１）内に設けられた前記冷却潤滑剤用供給装置は、前記ホルダー（１）内を縦方向に延びる経路（５５）と、前記経路（５５）から分岐し、軸方向（５）へ傾斜して延びる接続経路（５３）とを有し、前記接続経路（５３）の放出開口部（４７）は、前記液体空間（５１）に設けられ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へ張り出し、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、前記支持面（１９，２７）の延長部を構成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、前記支持部は、前記縦軸（５）に関して前記軸部（１）の周縁面から径方向に突出する支持体（１５）によって構成され、前記支持体（１５）は、前記軸部（１）と一体型であ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、
   前記軸部（１）は、少なくともその自由端に回転体を構成し、
   前記軸部（１）の正面（１３）及び周縁において開口する窪みは、前記切削工具（３）の前記固定部（３５）を収容するための台座（２１）を構成していることを特徴とする工具システム。
8. 請求項７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に突出しているように、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。
9. 請求項８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。
10. 請求項９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。
11. 請求項８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。
12. 請求項１１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。
13. 請求項１２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。
14. 請求項１１から１３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）の前記塊は、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、
    前記側壁は、前記延長部とは反対側の鋭角領域（３９）から出てＶ形に分岐していることを特徴とする工具システム。
15. 請求項１４に記載の工具システムにおいて、
    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かって分岐する台座壁（２５）を有していることを特徴とする工具システム。
16. 請求項１５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。
17. 請求項１６に記載の工具システムにおいて、
    前記軸部（１）の前記台座（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。
18. 請求項１から１７のいずれか１つに記載の工具システムのための切削工具であって、
    工具ホルダー（１）の支持面（１９，２７）に支持接触するための面を有する固定部（３５）と、
    前記固定部（３５）から間隔を開けた工具カッター（７）と、
    前記ホルダー（１）の前記支持面（１９，２７）に割り当てられる前記固定部（３５）の壁から始まり、前記工具カッター（７）の付近におけるその開口領域まで延びる内部液体経路（４５）とを備える切削工具。
19. 請求項１から１７のいずれか１つに記載の工具システムの切削工具のためのホルダーであって、
    応力装置（３１，２９）を用いて押しつけられる切削工具（３）を支持接触するための支持面（１９，２７）と、
    前記支持面（１９，２７）に形成された液体空間（５１）とを備え、前記液体空間（５１）は、前記ホルダー（１）内に設けられた冷却潤滑剤用供給装置（５３，５５）と液体接続されているホルダー。

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