JP2011529801A - 支持要素を備えた回転切削工具 - Google Patents

Abstract

本発明は、工作機械で使用するための回転切削工具、特にリボーリング工具に関わる。前記切削工具は、少なくとも１つの好ましくはスローアウェイチップとして構成されるカッティングインサート（１６’）と、該カッティングインサートのインサート隅角部（２５）の領域に配置され、回転使用時にその最も外側の端部（２８）において飛翔円半径（Ｒ）を定義し、予め成形された丸穴（３０）の領域で所定の切削深さ（ｔ）で工作物（３２）に侵入する能動主刃（２６）とを有している。さらに、送り方向（３４）とは逆の方向で前記主刃（２６）の前記最も外側の端部（２８）に接続し、その全長にわたって、前記主刃（２６）の前記飛翔円半径（Ｒ）よりも小さな半径上に配置される副刃（３６）が設けられ、該副刃には、回転方向（３７）とは逆の方向において副刃逃げ面（３８）が接続している。本発明の特徴は、前記副刃逃げ面（３８）が、前記副刃（３６）から間隔をもって配置される支持部（４０）を有し、該支持部の回転半径が前記能動主刃（２６）の前記飛翔円半径（Ｒ）よりも張出し量（Ｙ）だけ大きい点にある。

Description

本発明は、少なくとも１つの好ましくはスローアウェイチップとして構成されるカッティングインサートと、該カッティングインサートのインサート隅角部の領域に配置され、回転使用時にその最も外側の端部において飛翔円半径を定義し、予め成形された丸穴の領域で所定の切削深さで工作物に侵入する能動主刃と、送り方向とは逆の方向で前記主刃の前記最も外側の端部に接続し、その全長にわたって、前記主刃の前記飛翔円半径よりも小さな半径上に配置される副刃と、回転方向とは逆の方向において前記副刃に接続している副刃逃げ面と、前記送り方向とは逆の方向において前記主刃から間隔をもって配置されている少なくとも１つの支持要素とを備えた回転切削工具、特にリボーリング工具(Aufbohrwerkzeug)に関するものである。
本発明による切削工具は、リボーリング工程の際に、予め成形された丸穴の領域でリボーリングされる工作物に対し相対的に回転する。この場合、切削工具と工作物との間の相対回転のみを問題とする。よって、以下で「回転切削工具」について述べるとき、常にこの相対回転について述べることにする。

支持要素を使用するのは、穿孔部内部で工作物を孔壁で半径方向に支持するためである。この種の支持要素は支持板またはボール状の支持要素が知られている。この種の支持要素は、通常、スローアウェイチップ化に間隔をもって切削工具の本体に支持されている（特許文献１）。この文献によれば、支持要素の回転半径は能動主刃の飛翔円半径よりもわずかに小さく、その結果支持要素は、穴あけ時に、主刃が穿孔工程の際に孔から出てその案内機能を失うときにはじめて有効になる。

欧州特許第０５８６４２３Ｂ１号明細書

本発明の課題は、冒頭で述べた種類の回転切削工具において、穿孔工程中にすでに支持要素が孔内部で支持機能をもつように改善することである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載した構成を提案する。本発明の有利な構成および他の構成は従属項から明らかである。

本発明による解決手段は、支持要素が従来のように切削工具の本体に配置されるのではなく、カッティングインサートに配置され、穿孔作動時には飛翔円半径よりも大きな回転半径を有しているという思想に基づいている。これにより、穿孔工程の間にすでに工具の支持が行われ、よって孔壁の領域での工作物表面の平滑化およびこれによる微細化が得られる。これを達成するため、本発明によれば、副刃逃げ面が、回転方向とは逆の方向において副刃から間隔をもって配置されて少なくとも１つの支持要素を形成している支持部を有し、該支持部の回転半径が能動主刃の飛翔円半径よりも張出し量だけ大きいことが提案される。

本発明の有利な構成によれば、副刃逃げ面は、回転方向とは逆の方向において副刃から間隔をもって配置されている丸み部により、一次副刃逃げ面と二次副刃逃げ面とに分割され、支持部は丸み部の領域に配置されていることが提案される。有利には、支持部は送り方向に長尺に形成されている。支持部は、合目的には、送り方向において長尺の長方形の輪郭構成または長尺の三角形の輪郭構成を有している。種々の輪郭形状は、とりわけ、回転軸線に対する支持部の傾斜を異ならせることによって生じさせることができる。従って、長尺の三角形は送り方向にまたは送り方向とは逆の方向に鋭角に形成されていてよい。支持部の張出し量は２０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下であるように選定され、他方支持部と副刃との、周方向に測った間隔は、Ｒを主刃の飛翔円半径とした時、０．０１Ｒないし０．０４Ｒであるように選定される。

本発明の他の構成によれば、周方向に互いに等間隔で配置される少なくとも２つのカッティングインサートが設けられている。さらに、スローアウェイチップとして構成されたカッティングインサートが、支持部を備えた少なくとも２つの主刃を有していれば、有利である。スローアウェイチップはクランプ要素または締め付け要素により切削工具の本体に固定される。この場合、クランプ要素が締め付けねじとして構成されているのが合目的である。

本発明による処置は、本体に、半径方向に横たわるように、または半径方向に直立するように、または接線方向に直立するように配置されているスローアウェイチップで実現することができる。

次に、本発明を図面に図示した実施形態に関し詳細に説明する。
半径方向に横たわるように取り付けられた４つのスローアウェイチップを備えるリボーリング工具の斜視図である。 穿孔工程時の図１ａのリボーリング工具の側面図である。 図１ａの本体に半径方向に横たわるように、または接線方向に直立するように取り付けるための２刃のスローアウェイチップを示す図である。 図１ａの穿孔工具の１つのスローアウェイチップを、孔壁と輪郭が三角形の支持部とともに示した斜視図である。 接線方向に直立するように取り付けられた４つのスローアウェイチップを備えるリボーリング工具の斜視図である。 穿孔工程時の図２ａのリボーリング工具の側面図である。 半径方向に直立するように取り付けられた４つのスローアウェイチップを備えるリボーリング工具の斜視図である。 リボーリング工程時の図３ａの穿孔工具の側面図である。 図３ａおよび図３ｂの穿孔工具のスローアウェイチップの斜視図である。 図３ａのスローアウェイチップを、孔壁と輪郭が長尺の長方形の支持部とともに示した斜視図である。 輪郭が三角形の支持部の図３ｄに対応する図である。 半径方向に直立するように取り付けられる、輪郭が三角形の３つのスローアウェイチップを備えたリボーリング工具の斜視図である。 リボーリング工程時の図４ａの穿孔工具の側面図である。 図４ａおよび図４ｂの輪郭が三角形の３つのスローアウェイチップの斜視図である。 リボーリング固定時の幾何学的関係を説明するための、副刃および副刃逃げ面の領域における切削面形状の図である。

図面に図示した切削工具は、いずれも、予め成形された丸穴の領域で工作物をリボーリングするための穿孔工具として形成されている。切削工具は、実質的に、シャンク１０と、該シャンクの端面側に配置されている本体１２と、シャンク１０の後端に配置され、切削工具を工作機械の工具主軸と着脱可能に連結するための連結要素１４とから成っている。本体１２には、周方向に互いに間隔を有し、それぞれスローアウェイチップとして形成されている複数個のカッティングインサート１６’，１６”，１６’’’，１６^ｉｖが配置されている。これらのカッティングインサートはその能動主刃の領域で本体１２から軸線方向および半径方向へ突出している。能動主刃に接続するように本体１２に形成されている切屑溝１８は、穿孔工程の際に生じる切屑を受容して、送り方向３４とは逆方向に排出させる用を成す。

図示した実施形態の場合、カッティングインサートはそれぞれ締め付けねじ２２により本体１２に固定されている。なお、図１ないし図４の個々の実施形態はカッティングインサート１６’，１６”，１６’’’，１６^ｉｖの形状の点、本体１２への配置態様および装着態様の点で異なっているが、その機能に関しては異なっていない。

図１ａないし図１ｄの実施形態では、輪郭が長方形の４つのカッティングインサート１６’が設けられている。これらのカッティングインサート１６’はインサート着座部２０に半径方向に横たわるようにして本体１２に挿着され、互いに軸線平行に配向される締め付けねじ２２を用いて本体１２に固定されている。さらに、各インサート着座部２０には、カッティングインサーチ１６’をそのまインサート着座部２０において半径方向に微調整するための位置調整機構２４が設けられている。

図２ａと図２ｂの実施形態では、輪郭が長方形のカッティングインサート１６”が接線方向に直立するようにそのインサート着座部に挿着され、半径方向に配向された締め付けねじ２２を用いて本体１２に固定されている。

図３ａないし図３ｅの実施形態では、４つのカッティングインサート１６’’’が半径方向に直立するようにそのインサート着座部２０に挿着され、接線方向に配向された締め付けねじ２２を用いて本体１２に固定されている。

図４ａに示した実施形態では、輪郭が三角形の４つのカッティングインサーチ１６^ｉｖが設けられ、これらのカッティングインサートは半径方向に直立するように付属のインサート着座部２０に挿着され、接線方向に配向された締め付けねじ２２を用いて本体１２に固定されている。

図１ないし図４のすべての実施形態に共通していることは、カッティングインサート１６’，１６’’，１６’’’，１６^ｉｖの取り付け状態でインサート隅角部２５の領域にある能動主刃２６の配置である。能動主刃２６は、穿孔工程の際に、最も外側の端部２８において飛翔円半径Ｒを定義し、予め成形された丸穴３０の領域で所定の切削深さｔで加工対象である工作物３２の中へ侵入する。カッティングインサートには、さらに、送り方向（矢印３４）とは逆の方向において能動主刃２６の最も外側の端部２８に接続し、その全長にわたって主刃２６の飛翔円半径Ｒよりも小さな半径上に配置される副刃３６が設けられている。副刃３６には、切削工具の回転方向３７とは逆の方向に副刃逃げ面３８が接続している。副刃逃げ面３６は、回転方向３７とは逆の方向に副刃３６から間隔をもって配置されている支持部４０を有し、該支持部の回転半径は、能動主刃の飛翔円半径よりも張出し量Ｙだけ大きい（図５）。副刃逃げ面３８は、副刃３６から間隔Ｘで配置されて曲率半径ｒを有している丸み部４０’によって、一次副刃逃げ面３８’と二次副刃逃げ面３８”とに分割されている。この場合、支持部４０は丸み部４０’の領域に配置されている。丸み部の曲率半径ｒは合目的には０．０１ｍｍないし３ｍｍの範囲に選定される。

上述した、副刃３６および副刃逃げ面３８の領域における切削面形状の幾何学的関係が図５に示されている。図５には、半径Ｒの飛翔円の軌跡４２’も図示されている。この軌跡４２’は、切削対象である工作物３２の半径Ｒの穿孔部４２に相当している。図５に認められるように、支持部４０は張出し量Ｙで飛翔円４２’から突出し、よって穿孔部４２のリボーリングの際に、前もって主刃によって生じた穿孔壁４４が支持され、滑らかになる。

図１ｂ，図２ｂ、図３ｂ、図４ｂは、リボーリングの際に、いかにして工具が予め成形された丸穴３０の領域で所定の切削深さｔでもってカッティングインサート１６’，１６”，１６’’’，１６^ｉｖの能動主刃によって工作物３２に侵入し、その際に丸穴３０が切削深さの量だけ半径Ｒへ拡大されるかを示したものである。

さらに図１ｄ、図３ｄ、図３ｅには、切削工具のカッティングインサート１６’，１６’’’がいかにして支持部４０によって孔内面で支持され、この領域で孔壁４４を弾性変形させ、滑らかにさせるかが示されている。飛翔円半径Ｒから突出している支持部４０は、回転軸線に対するカッティングインサート１６’，１６’’’の設置の仕方に応じて、送り方向に長尺の長方形の輪郭構成（図３ｄ）或いは三角形の輪郭構成（図１ｄおよび図３ｅ）をもつ。図１ｄの場合には、長尺の三角形が送り方向３４に鋭角になっており、図３ｅの場合には送り方向３４とは逆の方向に鋭角になっている。支持部の張出し量Ｙは、摩擦が小さくなるように、且つ条溝が形成されずに孔壁４４の平滑化が可能であるように選定されている。これは、張出し量Ｙが５μｍよりも小さければ達成される。

支持部４０と副刃３６との、周方向に測った間隔Ｘは、ほぼ０．０１Ｒないし０．０４Ｒであり、ここでＲは主刃２６の飛翔円の半径である。図１ないし図３の実施形態では、カッティングインサート１６’，１６’’，１６’’’，１６^ＩＶは、それぞれ２つの主刃２６と付属の支持部４０とを備えたスローアウェイチップとして構成され、他方図４の実施形態では、３つの主刃２６と付属の支持部４０とを備えた三角形のスローアウェイチップが設けられている。底部４６と非能動逃げ面とは、付属のインサート着座部２０でスローアウェイチップを支持するために用いられ、或いは、図示していないインサートカセット内では本体１２内での固定および安定化のために用いられる。

以上を要約すると以下のようになる。本発明は、工作機械で使用するための回転切削工具、特にリボーリング工具に関わる。前記切削工具は、少なくとも１つの好ましくはスローアウェイチップとして構成されるカッティングインサート１６’と、該カッティングインサートのインサート隅角部２５の領域に配置され、回転使用時にその最も外側の端部２８において飛翔円半径Ｒを定義し、予め成形された丸穴３０の領域で所定の切削深さｔで工作物３２に侵入する能動主刃２６とを有している。さらに、送り方向３４とは逆の方向で前記主刃２６の前記最も外側の端部２８に接続し、その全長にわたって、前記主刃２６の前記飛翔円半径Ｒよりも小さな半径上に配置される副刃３６が設けられ、該副刃には、回転方向３７とは逆の方向において副刃逃げ面３８が接続している。本発明の特徴は、前記副刃逃げ面３８が、前記副刃３６から間隔をもって配置される支持部４０を有し、該支持部の回転半径が前記能動主刃２６の前記飛翔円半径Ｒよりも張出し量Ｙだけ大きい点にある。

Claims (12)

1. 少なくとも１つの好ましくはスローアウェイチップとして構成されるカッティングインサート（１６’，１６’’，１６’’’，１６^ＩＶ）と、該カッティングインサートのインサート隅角部（２５）の領域に配置され、回転使用時にその最も外側の端部（２８）において飛翔円半径（Ｒ）を定義し、予め成形された丸穴（３０）の領域で所定の切削深さ（ｔ）で工作物（３２）に侵入する能動主刃（２６）と、送り方向（３４）とは逆の方向で前記主刃（２６）の前記最も外側の端部（２８）に接続し、その全長にわたって、前記主刃（２６）の前記飛翔円半径（Ｒ）よりも小さな半径上に配置される副刃（３６）と、回転方向（３７）とは逆の方向において前記副刃（３６）に接続している副刃逃げ面（３８）と、前記送り方向（３４）とは逆の方向において前記主刃（２６）から間隔をもって配置されている少なくとも１つの支持要素とを備えた回転切削工具、特にリボーリング工具において、
   前記副刃逃げ面（３８）が、前記回転方向（３７）とは逆の方向において前記副刃（３６）から間隔をもって配置されて少なくとも１つの支持要素を形成している支持部（４０）を有し、該支持部の回転半径が前記能動主刃（２６）の前記飛翔円半径（Ｒ）よりも張出し量（Ｙ）だけ大きいことを特徴とする切削工具。
2. 前記副刃逃げ面（３８）が、前記回転方向（３７）とは逆の方向において前記副刃（３６）から間隔をもって配置されている丸み部（４０”）により、一次副刃逃げ面（３８’）と二次副刃逃げ面（３８”）とに分割され、前記支持部（４０）が前記丸み部（４０’）の領域に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の切削工具。
3. 前記支持部（４０）が送り方向（３４）に長尺に形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の切削工具。
4. 前記支持部（４０）が送り方向（３４）において長尺の長方形の輪郭構成または長尺の三角形の輪郭構成を有していることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の切削工具。
5. 前記長尺の三角形が送り方向（３４）にまたは送り方向（３４）とは逆の方向に鋭角に形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の切削工具。
6. 前記支持部（４０）の前記張出し量（Ｙ）が２０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下であることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の切削工具。
7. 前記支持部（４０）と前記副刃との、周方向に測った間隔（Ｘ）が、Ｒを前記主刃（２６）の前記飛翔円半径とした時、０．０１Ｒないし０．０４Ｒであることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一つに記載の切削工具。
8. 周方向に互いに等間隔で配置される少なくとも２つの前記カッティングインサート（１６’，１６’’，１６’’’，１６^ＩＶ）が設けられていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一つに記載の切削工具。
9. スローアウェイチップとして構成された前記カッティングインサートが、前記支持部（４０）を備えた少なくとも２つの前記主刃（２６）を有していることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一つに記載の切削工具。
10. 前記スローアウェイチップがクランプ要素または締め付け要素（２２）により前記切削工具の本体（１２）に固定されていることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一つに記載の切削工具。
11. 前記クランプ要素が締め付けねじ（２２）として構成されていることを特徴とする、請求項１０に記載の切削工具。
12. 前記スローアウェイチップ（１６’，１６’’，１６’’’，１６^ＩＶ）が前記本体（１２）に、半径方向に横たわるように、または半径方向に直立するように、または接線方向に直立するように配置されていることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか一つに記載の切削工具。

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