JP2015512343A - 内部流体送出システムを備えた切削工具 - Google Patents

Abstract

切削工具は内部切削工具流体送出システムを有する。切削工具は工具本体と、連続性雄ねじを有する中実結合部材によって工具本体に結合される流体送出ヘッドとを有する。工具本体は本体結合穴を含み、ヘッドは本体結合穴と連通するヘッド結合穴を含む。本体結合穴およびヘッド結合穴の少なくとも一方が、長手方向ねじ軸と半径方向外側ねじ境界とを有する周方向において中断された雌ねじを含む。雌ねじを有する前記結合穴または各結合穴が、ねじ軸に沿って延びるねじ通路を含む。雌ねじの軸方向断面において、ねじ通路は半径方向外側ねじ境界の内側および外側の両方に延びる。

Description

発明の分野
［001］本出願の主題は、内蔵型流体送出システムを有する切削工具に関する。

発明の背景
［002］この分野の切削工具は周知であり、例えば米国特許第５，３４０，２４２号で開示されており、この特許は、締付けおよび流体の内側への送出しに中空ねじを使用する切削工具送出システムを開示している。

発明の概要
［003］本出願の主題は、内部切削工具流体送出システムを有する切削工具に関する。切削工具は工具本体を含み、流体送出ヘッドが、連続性雄ねじを有する中実結合部材によって工具本体に結合される。工具本体および流体送出ヘッドの少なくとも一方が、周方向において中断された雌ねじが設けられた結合穴を有し、雌ねじはねじ軸を有しかつ雄ねじと係合するように設計される。雌ねじが設けられた上記結合穴または各結合穴は、ねじ通路と連通し、ねじ通路はねじ軸に沿って延びかつ周方向において雌ねじを中断する。穴軸に対する半径方向において、ねじ通路は雌ねじの半径方向外側境界の内側および外側の両方に延びる。そのような送出機構のあり得る利点は、それが空間節約型であり、従ってそのようなシステムを非常に小さい切削工具内に一体化することを可能にすることである。

［004］本出願の主題によれば、内部流体送出システムを有する切削工具が提供される。切削工具は工具本体と、連続性雄ねじを有する中実結合部材によって工具本体に結合される流体送出ヘッドとを含み、
工具本体は本体結合穴を含み、
流体送出ヘッドは、本体穴と連通するヘッド結合穴を含み、
本体結合穴およびヘッド結合穴の少なくとも一方が、長手方向ねじ軸と半径方向外側ねじ境界とを有する周方向において中断された雌ねじを含み、
雌ねじは、ねじ軸に沿って延びかつ流体を搬送するようにのみ構成されたねじ通路を含み、
雌ねじの軸方向断面において、ねじ通路は半径方向外側ねじ境界の内側および外側の両方に延びる。

［005］以下のいずれの特徴も、単独でまたは組み合わせて、本出願の主題の上記態様のいずれにも適用可能であり得る。

［006］雌ねじの軸方向断面において、外側ねじ境界は、ねじ軸の周りのねじ外径によって定められる円の中にあることができる。

［007］雌ねじは円筒形状を有することができる。

［008］ねじ通路は溝であることができる。

［009］ねじ通路は雌ねじの全長に沿って延びることができる。

［010］任意選択的に、本体の穴だけが雌ねじを含む。

［011］ヘッドおよび本体は、それぞれヘッド通路および本体通路を含み、そのそれぞれがねじ通路と連通する。

［012］結合部材は、ヘッド通路の一部を密閉する結合ヘッド周囲表面を含むことができる。

［013］本体穴に隣接して、本体は、ポケットと、ポケットに着脱可能に固定される切削インサートとを含む切削部分を含む。

［014］結合部材はねじであることができ、ねじはヘッド穴を通過し、雌ねじに螺入される。

［015］工具本体はワッシャを含むことができ、ワッシャは、外側穴端部においてねじ通路の半径方向最外部分によって定められる限界直径より大きいワッシャ内径を含む。

図面の簡単な説明
［016］本出願の主題をより深く理解するため、およびどのように本出願の主題を実際に実行できるかを示すために、ここで添付図面を参照する。

切削工具の等角図である。 図１の切削工具の分解等角図である。 図１の切削工具の平面図である。 図３の線ＩＶ−ＩＶに沿った断面図であり、切削工具のねじ通路を通過している。 図３の線Ｖ−Ｖに沿った断面図であり、切削工具の雌ねじを通過している。 図１の切削工具の上面図でありヘッドおよび結合部材が取り除かれている。 図６の線ＶＩＩによって告発された切削工具の詳細図である。 図４の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿った断面図である。 図８の線ＩＸによって告発された切削工具の詳細図である。

［017］適切と考えられる場合、対応する要素または類似の要素を示すために、参照番号は図面を通して繰り返される場合がある。

発明の詳細な記載
［018］以下の記載において、本出願の主題の様々な態様が記載される。説明のため、特定の構成および詳細が、本開示の主題の完全な理解を実現するのに十分な詳しさで記載される。しかしながら、本出願の主題は本明細書に提示された特定の構成および詳細なしに実行できることがまた当業者には明らかであろう。

［019］図１および２を参照する。切削工具１０は、工具本体１２と、ねじ切りされた結合部材１６によってそれに取り付けられる流体送出ヘッド１４とを含む。切削工具１０は、内部流体送出システム１３を含む空間節約型の切削工具１０であることができる。流体送出システム１３を使用して、冷却流体を３００バールもの高さの圧力で送り出すことができる。

［020］切削工具１０は、本体前端２０に位置付け可能な切削部分１８を含む。切削部分１８は、ポケット２２と、そこに着脱可能に固定される切削インサート２４とを含むことができる。切削インサート２４は、ねじによってポケット２２に固定することができ、このねじは結合部材１６と異なってもよい。

［021］結合部材１６は結合ヘッド２６と、それから延びる結合体２８とを含むことができる。結合ヘッド２６は、円錐形状を有することができる結合ヘッド周囲表面３０を有する。結合体２８は連続性雄ねじ３２を含む。雄ねじ３２は概ね円筒状の形状と、雄ねじ内径Ｍ１および外径Ｍ２とを有することができる。結合部材１６は、細い部分３４を含むことができ、細い部分３４は軸方向に結合ヘッド２６と結合体２８の間に位置付けられる。連続性雄ねじ３２を除いて、結合部材１６は中実である、または中実構造を有する。用語「中実」は、結合部材１６に空洞、開口および溝が無いという意味で使用される。特に雄ねじ３２は長手方向の溝および穴が無い。従って結合部材１６は、流体を内側で搬送するように構成されないし、搬送できない。本例によれば、結合部材１６はねじである。

［022］工具本体１２は長尺状とすることもでき、長手本体軸Ａを有することができる。工具本体１２は、本体前端２０から後方に延びる本体周囲表面３６を含むことができる。本体周囲表面３６は、概ね矩形の軸方向断面と、本体上面および底面３８、４０とを有することができる。本例によれば、工具本体１２は、本体止まり結合穴４２と本体通路４４とを含むことができる。本体結合穴４２は内側および外側本体穴端部４６、４８を有する。本体結合穴４２は、外側本体穴端部４８で本体周囲表面３６に開口することができ、および内側本体穴端部４６で本体通路４４と連通可能である。本体通路４４は、本体軸Ａに沿って、内側本体穴端部４６から後方へ延びることができる。工具本体１２は、本体結合穴４２に隣接して本体周囲表面３６に開口可能な位置決め止まり穴５０を含むことができる。

［023］図面中、本体結合穴４２および切削部分１８は、一体ワンピース構造を有する工具本体１２に一緒に一体的に形成され、本体結合穴４２は切削部分１８に隣接して位置付けられている。他の実施形態では、工具本体は、本体結合穴４２および切削部分１８が別個の部品に形成されることも可能であり、別個の部品はその後、同じく本体結合穴４２が切削部分１８に隣接して位置付けられるように一緒に接合される。

［024］本体結合穴４２は長手方向本体穴軸Ｂを有する。本例によれば、本体結合穴４２は、結合部材１６の雄ねじ３２とねじ係合するように構成された雌ねじ５２を含む。雌ねじ５２はねじ軸Ｃと、雌ねじ内径Ｄ１および外径Ｄ２（図７に示される）を有する。ねじ軸Ｃおよび本体穴軸Ｂは同軸であることができる。ねじ軸Ｃに沿った雌ねじ５２の各断面において、雌ねじ内径Ｄ１および外径Ｄ２は、雌ねじ５２の半径方向内側および外側ねじ境界５４、５６を定めることができる。ねじ軸Ｃに沿って進むとき、雌ねじ内径Ｄ１および外径Ｄ２は一定であることができる。換言すると、雌ねじ５２、従って内側および外側ねじ境界５４、５６は、概ね円形の円筒形状を有することができる。

［025］図４、７および９に注目する。本例によれば、雌ねじ５２を有する本体結合穴４２は４つのねじ通路５８を含み、そのそれぞれが長手方向通路軸Ｅを有する。長手方向通路軸Ｅは概ねねじ軸Ｃと平行であることができるが、これは確定要件ではない。同じくねじ通路５８の数は４に限定されない。ねじ通路５８は、雌ねじ５２を中断する工具本体１２の長手溝として形成可能である。従って雌ねじ５２を含む本体結合穴４２は、ねじ通路５８と連通する。ねじ通路５８は、ねじ軸Ｃに沿って延びかつ雌ねじ５２が周方向に巻かれるとき雌ねじ５２を中断する。これにより、周方向に中断された雌ねじ５２を有する本体結合穴４２がもたらされる。

［026］各ねじ通路５８は、外側本体穴端部４８で本体周囲表面３６に開口し、かつねじ軸Ｃに沿ってそれから内側に延びることができる。各ねじ通路５８は、本体結合穴４２の全長に沿って延びることができる。各ねじ通路５８は、雌ねじ５２の全長に沿って延びることができる。内側本体穴端部４６において、各ねじ通路５８は本体流体通路４４と連通することができる。

［027］ねじ軸Ｃに対して垂直な半径方向において、各ねじ通路５８は部分的に雌ねじ５２の中に、および雌ねじ５２の外側で部分的に工具本体１２の中に形成される。換言すると、ねじ軸Ｃに沿った雌ねじ５２のいかなる軸方向断面図においても、各ねじ通路５８は外側ねじ境界５６の内側および外側の両方に形成される。いかなる軸方向断面図においても、ねじ通路５８のいずれかの最外地点が、ねじ軸Ｃに対して垂直な限界直径Ｄ３を定める。限界直径Ｄ３は雌ねじ外径Ｄ２より大きい。本例によれば、ねじ軸Ｃに沿った雌ねじ５２の各断面図において、各ねじ通路５８を、雌ねじ内径Ｄ１によって定められた円と、限界直径Ｄ３によって定められた円との間に形成することができる。各通路軸Ｅに沿った軸方向の図において、各ねじ通路５８は凹状に湾曲した断面を有することができる。

［028］本例によれば、外側本体穴端部４８において、切削工具１０はワッシャ６０を含むことができる。ワッシャ６０はワッシャ内径Ｄ４および外径Ｄ５を有する。ワッシャ内径Ｄ４は、限界直径Ｄ３に等しいか、それより大きいことができる。組み立てられた位置において、流体送出ヘッド１４が工具本体１２に取り付けられているとき、ワッシャ６０はシールとして機能することができ、流体が工具本体１２と流体送出ヘッド１４の間から漏れることを防止する。本体結合穴４２の周りで不均一に円周上に分散されたねじ通路５８の場合、または奇数のねじ通路５８の場合、直径方向反対側のねじ通路５８がないので、限界直径Ｄ３は限界半径Ｒ３を参照してより適切に確立され得る。

［029］本開示によれば、流体送出ヘッド１４は、反対側にあるヘッド上面および底面６２、６４と、それらの間に延びるヘッド周囲表面６６とを含む。流体送出ヘッド１４は、ヘッド底面６４から延びる位置決めピン６８を含むことができる。流体送出ヘッド１４は貫通ヘッド結合穴７０を含むことができ、貫通ヘッド結合穴７０はヘッド穴軸Ｆを有しかつヘッド上面および底面６２、６４に開口可能である。流体送出ヘッド１４は流体搬送ヘッド通路７２を含む。ヘッド通路７２は、放出開口７８でヘッド周囲表面６６に開口できる第１通路部分７４を、ヘッド前端８０に含むことができる。ヘッド通路７２は第２通路部分７６を含むことができ、第２通路部分７６はヘッド底面６４に開口し、かつヘッド結合穴７０の一体部分として形成可能である。換言すると、この非限定的な例では、ヘッド通路７２は、ヘッド結合穴７０中に、ヘッド穴軸Ｆに沿って形成された長手溝を含むことができ、これは内側に開口可能である。

［030］本出願によれば、結合ヘッド周囲表面３０はヘッド通路７２の一部を形成する。換言すると、結合ヘッド周囲表面３０の一部によって、ヘッド通路７２の第１および第２通路部分７４、７６間の交差部分は密閉される、または完成する。結合ヘッド２６は二重の機能を有する。すなわち、ヘッド通路７２の交差部分を密閉し、およびまた流体送出ヘッド１４を工具本体１２に結合する。機能の統合は、流体送出ヘッド１４、および結果として切削工具１０を、できるだけ小型にするのに役立つことを目的としている。

［031］本出願によれば、組み立てられた位置で、流体送出ヘッド１４は工具本体１２に結合され、その結果、ヘッド結合穴７０は本体結合穴４２と連通可能であり、ねじ通路５８はヘッド通路７２と連通可能である。ヘッド底面６４は、ヘッド上面３８などで本体周囲表面３６に当接することができる。結合部材１６はヘッド結合穴７０に位置付けられ、かつ本体結合穴４２中で雌ねじ５２にねじ係合される。位置決めピン６８は位置決め穴５０に位置付けられる。

［032］図４および９に注目する。切削工具１０が組み立てられた状態にあり、かつ稼働している、すなわち工作物を機械加工しているとき、流体（例えばクーラント）は本体通路４４を介して本体結合穴４２に圧送される。その後流体は複数の流路に分かれ、流路のそれぞれは雄ねじ外径Ｍ２と限界直径Ｄ３との間でねじ通路５８の１つを通過する。従って各複数流路中の流体は、結合部材１６を通過するのではなく結合部材の雄ねじ３２の横を移動する。その後流体は、ワッシャ６０を通って、ヘッド結合穴７０の第２通路部分７６に流れる。この例では、複数の流路は４つのねじ通路５８を出て、ワッシャ内径Ｄ４と結合部材１６の細い部分３４との間で再び１つになる。ヘッド結合穴７０中、流体はその後、結合部材１６と平行に第２通路部分７６を通過する。次に流体は、少なくとも部分的に結合ヘッド周囲表面３０によって第１通路部分７４に向けられ、放出開口７８に開口する第１通路部分７４をさらに通過する。従って流体は隣接する切削部分１８に向けられ、そこで切削作業中、流体流れが、形成されている切屑に達し、切屑を切り離すことを補助する。

［033］工具の最大高さは、本体底面４０と、流体送出ヘッド１４または結合ヘッド２６の最上部分との間で測定可能である。いくつかの切削機械では、高さ制限がある。最小サイズが有利である一例は、切削工具が機械タレットで互いに積み重ねられるときである。そのような場合、切削工具の最大高さはしばしば、従来式流体送出システムを有する切削工具が簡単にタレットに嵌ることができないように決定される。

［034］本流体送出システムのあり得る利点は、システムが本体およびヘッド結合穴４２、７０に一体化され、従って他の内部流体送出システムに比べて、切削工具１０内に非常にわずかな空間しか取らないことである。換言すると、雌ねじ５２に一体化されるねじ通路５８は、切削工具１０の全体サイズを低減する一助となる。これは、流体が結合機構と同じ箇所で、または結合機構に一体化された箇所で、概ね送り出されるという事実により達成される。従って切削工具１０の全体軸方向断面面積は、例えば外部流体送出システムと比べたとき、または流体通路が雌ねじ５２と分離した内部流体送出システムと比べたとき、最小化される。結果、内部流体送出システムを備えたより小型の切削工具を製造することができる。例えば、雌ねじ５２および流体通路が互いに離間されている場合、流体送出ヘッド１４を工具本体１２に結合するために、より強力な、従ってより大きいねじが必要とされる。例えば、高圧時によく密閉された通路を達成するために、結合力はそれぞれ、より大きい必要があることが言及されるべきである。

［035］既に言及したように、ねじは流体送出ヘッド１４を工具本体１２に結合し、同時にヘッド通路７２の一部を密閉することによって、流体送出システムの一部として機能する。従って、切削工具のサイズ制限以内で、最も頑丈な可能な構造が選択されることが重要である。

［036］ねじ通路５８の位置（すなわち部分的にのみ雌ねじ５２内に位置付けられた）のあり得る利点は、結合部材１６が中実のまま、または他の方法で不変のままであることができる、ということである。例えば、流体を送り出すために使用されるねじは中空であってもよく、またコア通路、およびコア通路と接続する半径方向の穴を有してもよい。これらの場合、半径方向の穴は、半径方向の穴雄ねじを締める際に受入雌型相手方部品の各通路と整列させるために、ねじの高価な、具体的には設計された配向を必要とし得る。他の場合では、ねじの雄ねじ３２は外溝を含み得る。いずれの場合も、外溝および／または軸方向もしくは半径方向の穴を有するねじは、同種の不変ねじと比べてかなり脆弱である。結果、（より脆弱なねじによって適用されるより弱い結合／密閉力のせいで）より低い圧力で流体を送り出す、またはより大きいねじを選択する、従ってサイズを妥協するなど、妥協をする必要がある。

［037］ねじ通路５８の位置の別のあり得る利点は、形成し易いことである。ねじ通路５８を形成するために専ら必要なのは、簡単な溝を雌ねじ５２内に機械加工することである。

［038］本出願によれば、ねじ通路５８は、切削工具１０内でできるだけ空間を取らないように、ねじ軸Ｃの周りに分配することができる。ねじ通路はねじ軸Ｃの周りに均一に分配５８することができる。

［039］上記の記載は、必要に応じて、特許請求される主題の実施可能性ための例示的実施形態および詳細を含み、例示されない実施形態および詳細を、本開示の特許請求の範囲から排除しない。

Claims (12)

1. 流体送出システム（１３）を有する切削工具（１０）であって、工具本体（１２）と、連続性雄ねじ（３２）を有する中実結合部材（１６）によって前記工具本体（１２）に結合される流体送出ヘッド（１４）とを含み、
   前記工具本体（１２）が本体結合穴（４２）を含み、
   前記流体送出ヘッド（１４）が、前記本体穴（４２）と連通するヘッド結合穴（７０）を含み、
   前記本体結合穴（４２）および前記ヘッド結合穴（７０）の少なくとも一方が、長手方向ねじ軸（Ｃ）と半径方向外側ねじ境界（５６）とを有する周方向において中断された雌ねじ（５２）を含み、
   雌ねじ（５２）を含む前記結合穴または各結合穴が、前記ねじ軸（Ｃ）に沿って延びかつ前記雌ねじ（５２）を周方向において中断するねじ通路（５８）と連通し、
   前記雌ねじ（５２）の軸方向断面において、前記ねじ通路（５８）が前記半径方向外側ねじ境界（５６）の内側および外側の両方に延びる、切削工具（１０）。
2. 前記雌ねじ（５２）の軸方向断面において、前記外側ねじ境界（５６）が、前記ねじ軸（Ｃ）の周りのねじ外径（Ｄ２）によって定められる円の中にある、請求項１に記載の切削工具（１０）。
3. 前記雌ねじ（５２）が円形円筒形状を有する、請求項１または２に記載の切削工具（１０）。
4. 前記ねじ通路（５８）が溝である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の切削工具（１０）。
5. 前記ねじ通路（５８）が前記雌ねじ（５２）の全長に沿って延びる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の切削工具（１０）。
6. 前記本体結合穴（４２）だけが前記雌ねじ（５２）を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の切削工具（１０）。
7. 前記流体送出ヘッド（１４）および前記工具本体（１２）がそれぞれヘッド流体通路（７２）および本体流体通路（４４）を含み、そのそれぞれが前記ねじ通路（５８）と連通する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の切削工具（１０）。
8. 前記結合部材（１６）が、前記ヘッド通路（７２）の一部を密閉する結合ヘッド周囲表面（３０）を含む、請求項７に記載の切削工具（１０）。
9. 前記本体結合穴（４２）に隣接して、前記工具本体（１２）が、ポケット（２２）と、前記ポケット（２２）に着脱可能に固定される切削インサート（２４）とを含む切削部分（１８）を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の切削工具（１０）。
10. 前記結合部材（１６）がねじであり、前記ねじが前記ヘッド結合穴（７０）を通過し、前記雌ねじ（５２）に螺入される、請求項９に記載の切削工具（１０）。
11. 前記本体結合穴（４２）の外側穴端部（４８）において前記工具本体（１２）と、前記流体送出ヘッド（１４）との間に置かれたワッシャ（６０）をさらに含み、
    前記ワッシャが、前記外側穴端部（４８）において前記ねじ通路（５８）の半径方向最外部分によって定められる限界直径（Ｄ３）より大きいワッシャ内径（Ｄ４）を含む、
    請求項１〜１０のいずれか一項に記載の切削工具（１０）。
12. 切削部分（１８）と穴軸（Ｂ）を有する本体結合穴（４２）とを含む工具本体（１２）と、
    結合部材（１６）によって前記工具本体（１２）に結合された流体送出ヘッド（１４）であって、ヘッド結合穴（７０）が前記本体結合穴（４２）と連通する流体送出ヘッド（１４）と、
    前記工具本体（１２）内に形成され、かつ前記本体結合穴（４２）と流体連通する本体通路（４４）と
    を含む切削工具（１０）内のクーラント流体を供給する方法であって、
    クーラントを前記本体流体通路（４４）を介して前記本体結合穴（４２）へ圧送するステップと、
    前記クーラントを複数の流路に分割するステップであって、前記流路のそれぞれが前記結合部材（１６）の横を通って移動し、前記流路はいずれも前記結合部材（１６）の中を通って移動しないステップと、
    前記複数の流路を前記流体送出ヘッド（１４）内で再結合するステップと、
    前記複数の流路を再結合した後、前記クーラントを前記切削部分（１８）の方向に向けるステップと
    を含む、方法。

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