JP2015536836A - 切削工具、およびらせん状被駆動面を有する交換式の切削ヘッド - Google Patents

Abstract

交換式の切削ヘッド（２２）が、前方切削部分（２６）および後方取付部分（２８）を含む。取付部分は、基面（４２）から後方に突出する雄型結合部材（４０）を含む。雄型結合部材は、円周方向に離間する３つのヘッド固定部材（４４）を含み、各ヘッド固定部材は、回転方向（Ｒ）と反対の方向に内側へらせん状になりかつ発散するヘッド周囲面（４６）を有する。工具ホルダ（２４）が、ホルダ前方面（５４）から後方に延在する雌型結合部材（５２）を含む。雌型結合部材は、円周方向に離間する３つのホルダ固定部材（５６）を含み、各ホルダ固定部材は、後方に発散するホルダ周囲面（５８）を有する。前記切削ヘッドおよび工具ホルダを含む切削工具（２０）が、ロック位置にあるとき、交換式の切削ヘッドの雄型結合部材は、セルフロック機構によって工具ホルダの雌型結合部材内に取り外し可能に保持される。

Description

発明の分野
[001]本出願の主題は、雄型結合部材を有する切削ヘッドが、セルフロック機構によって、工具ホルダの雌型結合部材に取り外し可能に保持されるタイプの切削工具に関する。

発明の背景
[002]切削工具は、工具ホルダ内に交換式の切削ヘッドをしっかりと保持するための結合機構を備え得る。

[003]交換式の切削ヘッドは雄型結合部材を含むことができ、および工具ホルダは雌型結合部材を含むことができる。

[004]一部のそのような切削工具では、雄型結合部材は雄ねじであり、および雌型結合部材は雌ねじである。そのような切削工具の例は、例えば、米国特許第６，４９４，６４８号に開示されている。

[005]他のそのような切削工具では、切削工具は、交換式の切削ヘッドおよび工具ホルダに、半径方向に延在する合わせ面を含み、工具ホルダから交換式の切削ヘッドへとトルク力を加えることができる。そのような切削工具の例は、米国特許第７，４０７，３５０号、国際公開第２０１１／０２１２７５号および米国特許出願公開第２０１２／０１５５９７８号に開示されている。

[006]さらに他のそのような切削工具の中には、交換式の切削ヘッドおよび工具ホルダに、前記半径方向に延在する合わせ面を持っていないようにした切削工具もある。そのような切削工具の例は、例えば、米国特許第６，２７６，８７９号に開示されている。

[007]本出願の主題の目的は、工具ホルダに交換式の切削ヘッドを結合する手段が改良された切削工具を提供することである。

[008]本出願の主題の別の目的は、交換式の切削ヘッドと工具ホルダとの間に結合機構を有し、ロック位置にあるときの工具ホルダに対する交換式の切削ヘッドの位置取りが改善した、切削工具を提供することである。

発明の概要
[009]本出願の主題の第１の態様によれば、ヘッド縦軸を有し、そのヘッド縦軸の周りで交換式の切削ヘッドが回転方向に回転し、ヘッド縦軸は前方向から後方向に延在している、回転切削作業用の交換式の切削ヘッドであって、
切削部分を形成する前方部分、および取付部分を形成する後方部分
を含み；
切削部分は：
ヘッド縦軸に対して半径方向に延在する複数の切削部材
を含み；および
取付部分は、基面から後方に突出する雄型結合部材を含み、基面は、ヘッド縦軸に対して横切る方向に延在し、および切削部分と取付部分との間に境界を規定し、雄型結合部材は：
円周方向に離間する３つのヘッド固定部材であって、回転方向と反対の方向に内側へらせん状になりかつヘッド縦軸に対して後方に発散するヘッド周囲面をそれぞれ含むヘッド固定部材
を含む、交換式の切削ヘッドを提供する。

[0010]本出願の主題のさらなる態様によれば、
交換式の切削ヘッド；および
前方向から後方向に延在するホルダ縦軸を有し、ホルダ前方面から後方に延在する雌型結合部材を含む工具ホルダであって、ホルダ前方面がホルダ縦軸に対して横切る方向に延在する、工具ホルダ
を含む切削工具であって、雌型結合部材が：
円周方向に離間する３つのホルダ固定部材であって、ホルダ縦軸に対して後方に発散する、窪んだホルダ周囲面をそれぞれ含むホルダ固定部材；および
ホルダ縦軸に対して横切る方向に延在し、かつ各ホルダ固定部材に交差するホルダ後面
を含み、
雄型結合部材がさらに後面を含み、後面が各ヘッド固定部材の最後尾部分に交差し；および
交換式の切削ヘッドが解放位置とロック位置との間で回転可能であり、ロック位置において：
雄型結合部材は、雌型結合部材に取り外し可能に保持され；
ヘッド周囲面の各々が対応するホルダ周囲面に当接し；
基面がホルダ前方面に当接し；および
後面がホルダ後面から離間する、切削工具が提供される。

[0011]本出願の主題のさらに別の態様によれば、前方向から後方向に延在する縦軸、および縦軸の周りの回転方向を有する工具ホルダであって、工具ホルダは：
ホルダ前方面から後方に延在する雌型結合部材であって、ホルダ前方面は、ホルダ縦軸に対して横切る方向に延在する、雌型結合部材
を含み、雌型結合部材は：
円周方向に離間する３つのホルダ固定部材であって、ホルダ縦軸に対して後方に発散する、窪んだホルダ周囲面をそれぞれ有し、
各ホルダ周囲面は、回転方向と反対の方向に内側へらせん状になり；および
各ホルダ周囲面は、対応するホルダ固定部材のアンダーカットとして形成され、かつ縦軸に沿って工具ホルダの正面図からは隠れていて見ることができない、ホルダ固定部材；および
ホルダ縦軸に対して横切る方向に延在し、かつ各ホルダ固定部材に交差するホルダ後面
を含む、工具ホルダも提供される。

[0012]上記は概要であり、および以下説明する特徴は、本出願の主題に対して任意の組み合わせで適用可能とし得る、例えば、以下の特徴のいずれかは、交換式の切削ヘッドまたは切削工具に適用可能とし得ることを理解されたい。

[0013]第１の角度αは、ヘッド縦軸と、各ヘッド周囲面上の任意の点への接線である線との間に形成され、第１の角度は３５°≦α≦５５°の範囲である。

[0014]第１の角度は４５°の角度とし得る。

[0015]ヘッド周囲面を通りかつヘッド縦軸に垂直な平面において取った雄型結合部材の各断面では、各ヘッド周囲面は、らせん中心を有していて、各ヘッド周囲面が、らせん部分を形成し得るらせん上に存在し得る。

[0016]各らせん部分の２つの端点は、らせん中心に対する周囲面角度βに対することができ、周囲面角度βは３０°≦β≦６０°の範囲である。

[0017]各らせん中心は、ヘッド縦軸と一致し得る。

[0018]各らせんはアルキメデスらせんとし得る。

[0019]各らせん部分のピッチ角度は３０°未満とし得る。

[0020]ヘッド周囲面は、交換式の切削ヘッドにトルク伝達を行うらせん状被駆動面の機能を果たし得る。切削部分は、交換式の切削ヘッドにトルク伝達を行う被駆動面の機能を果たし得る、回転方向に対面する面を有していないとし得る。

[0021]ヘッド周囲面は、交換式の切削ヘッドにトルク伝達を行うらせん状被駆動面の機能を果たし得る。取付部分は、交換式の切削ヘッドにトルク伝達を行う被駆動面の機能を果たし得る、回転方向に対面する面を有していないとし得る。

[0022]雄型結合部材は、弾力性スリットを有していないとし得る。

[0023]基面は、ヘッド縦軸に垂直とし得る。

[0024]ヘッド縦軸に垂直の端面では、切削部分を囲む想像上の切削部分の円は、最大切削部分直径を有する。最大切削部分直径は、２５ｍｍ以上とし得る。

[0025]ヘッド縦軸に垂直に取った基面の最大寸法を囲む想像上の基面の円は、最大基面直径を有する。ヘッド縦軸に垂直に取った雄型結合部材の最大寸法を囲む想像上の雄型結合部材の円は、最大雄型結合部材寸法を有し、および最大基面直径は、最大雄型結合部材直径の少なくとも１．５倍とし得る。

[0026]基面からヘッド縦軸に沿って前方向に測定して、切削部分は最大切削部分長を有する。基面からヘッド縦軸に沿って後方向に測定して、取付部分は最大取付部分長を有する。最大切削部分長は、最大取付部分長の少なくとも２．５倍とし得る。

[0027]基面からヘッド縦軸に沿って後方向に測定して、取付部分は最大取付部分長を有する。ヘッド縦軸に垂直に取った基面の最大寸法を囲む想像上の基面の円は、最大基面直径を有する。最大基面直径は、最大取付部分長の少なくとも３倍とし得る。

[0028]雄型結合部材は、ヘッド縦軸の周りで三回回転対称性を示す。

[0029]交換式の切削ヘッドは、単一の一体型ワンピース構造を有する。

[0030]各ヘッド周囲面は、関連の想像上の不規則な円錐の曲面の一部分上に存在し得る。円錐は、らせん形の基面を有し得る。

[0031]雄型結合部材は、さらに、後面を含み得る。後面は、各ヘッド固定部材の最後尾部分に交差し得る。

[0032]後面は、ヘッド縦軸に対して垂直とし得る。

[0033]各ヘッド固定部材は、さらに、面取り面を含むことができ、各面取り面は、そのそれぞれのヘッド周囲面と後面との間に延在でき、かつヘッド縦軸に関して後方に収束し得る。

[0034]各ヘッド固定部材はさらに、基面とヘッド周囲面との間に延在する凹面を含むことができる。

[0035]工具ホルダはさらに、ホルダ前方面から後方に延在し得るホルダシャンク面を含み得る。雌型結合部材は、円周方向に離間する３つのホルダ溝面において、ホルダシャンク面に開口し得る。ホルダ前方面は、３つの離間した部分を含む。

[0036]各ホルダ周囲面は、回転方向と反対の方向に内側へらせん状になり得る。

[0037]ヘッド縦軸は、ホルダ縦軸と同軸とし得る。

[0038]ホルダ前方面の周辺部分は隆起面を含み得る。

図面の簡単な説明
[0039]本出願をよりよく理解するため、および本出願の実際の実施方法を示すために、ここで、添付の図面を参照する。

切削工具の斜視的な正面図である。 図１に示す切削工具の斜視的な分解背面図である。 図１および図２に示す交換式の切削ヘッドの斜視的な背面図である。 図３に示す交換式の切削ヘッドの斜視的な正面図である。 図３に示す交換式の切削ヘッドの正面図である。 図３に示す交換式の切削ヘッドの側面図である。 図３の交換式の切削ヘッドの背面図である。 図６に示す雄型結合部材の側面図である。 図８に示す線ＩＸ−ＩＸに沿って取った断面図である。 図１および図２に示す工具ホルダの斜視的な正面図である。 図１０に示す工具ホルダの正面図である。 図１０および図１１に示す工具ホルダの側面図である。 図１２に示す線ＸＩＩＶ−ＸＩＩＶに沿って取った断面図である。 図１および図２に示す切削工具の側面図である。 切削工具が解放位置にあるときの、図１４に示す線ＸＶ−ＸＶに沿って取った断面図である。 切削工具がロック位置にあるときの、図１４に示す線ＸＶ−ＸＶに沿って取った断面図である。

[0040]図面を単純かつ明白にするために、図面に示す要素は必ずしも縮尺通りではないことが分かる。例えば、いくつかの要素の寸法は、明白にするために他の要素と比べて誇張され得るか、またはいくつかの物理的な構成要素が、１つの機能ブロックまたは要素に含まれ得る。適切であると考えられる場合、参照符号を複数の図面で繰り返し使用して、対応するまたは類似の要素を示し得る。

発明の詳細な説明
[0041]以下の記述では、本出願の主題の様々な態様が説明される。説明のため、具体的な構成および細部を、本出願の主題の十分な理解を提供するために十分に詳細に示す。しかしながら、当業者には、本明細書で提示する具体的な構成および細部がなくても本出願の主題を実施できることも明白である。

[0042]最初に図１および図２に注目すると、本出願の主題の実施形態による、フライス作業、特にエンドミル削りに使用されるタイプの切削工具２０が示されている。切削工具２０は、交換式の切削ヘッド２２を有し、この切削ヘッドは、ヘッド縦軸Ａを有し、その周りで交換式の切削ヘッド２２が回転方向Ｒに回転する。交換式の切削ヘッド２２は、一般に、超硬合金製とし得る。ヘッド縦軸Ａは、前方向Ｄ_Ｆから後方向Ｄ_Ｒに延在する。切削工具２０は工具ホルダ２４も有する。工具ホルダ２４は、一般に、鋼製とし得る。交換式の切削ヘッド２２は、結合機構によって工具ホルダ２４に取り外し可能に保持され得る。そのような結合機構は、おそらく、上記で述べたものよりも、他のタイプの回転切削作業、例えば、スロッティングすなわち溝穴形成、またはグルービングすなわち溝形成などに好都合とし得る。

[0043]説明および特許請求の範囲を通して、用語「前方」および「後方」は、それぞれ図６、図８、図１２および図１４において左右へ向かうヘッド縦軸Ａの方向における相対位置を指すことが分かる。

[0044]ここで図３〜７を参照する。交換式の切削ヘッド２２は、切削部分２６を形成する前方部分と、取付部分２８を形成する後方部分とを有する。本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、交換式の切削ヘッド２２は、単一の一体型ワンピース構造から形成できる。これは、交換式の切削ヘッド２２は取り外し可能な切削インサート（図示せず）を有しないという利点をもたらす。そのような取り外し可能な切削インサートは定期的に交換されることがあり、かつこれは、時間のかかる手順となり得る。また、例えば、交換式の切削ヘッド２２に取り外し可能な切削インサートを解放式すなわち取り外し可能に保持するために使用できるネジ（図示せず）は、交換作業中に間違った場所に置かれてしまうかおよび／またはなくされてしまう恐れがある。

[0045]図４および図５に示すように、切削部分２６は、ヘッド縦軸Ａに対して半径方向に延在する複数の切削部材３０を含む。本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、各切削部材３０は、逃げ面３２、すくい面３４、およびその交差部に切れ刃３６を含み得る。切れ刃３６は、ヘッド縦軸Ａにほぼ平行な方向に延在し得る。回転方向Ｒに対して、逃げ面３２は、円周方向において切れ刃３６の後方に配置でき、およびすくい面３４は、円周方向において切れ刃３６の前方に配置できる。回転方向Ｒに対する切れ刃３６の向きによって、金属切削作業を実施できるようにする。各切削部材３０は、切削作業中に生成される切り屑（図示せず）を排出するためのヘッド溝面３８を含み得る。

[0046]本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、切削部分２６は、交換式の切削ヘッド２２にトルク伝達を行うための被駆動面としての機能を果たす、回転方向Ｒに対面する面を有していないとし得る。

[0047]ここで図５を参照して説明すると、ヘッド縦軸Ａに垂直な端面において、切削部分２６を囲む想像上の切削部分の円Ｃ_ＣＰが、最大切削部分直径Ｄ_ＣＰを有する。この非限定的な例では、最大切削部分直径Ｄ_ＣＰは、２５ｍｍ以上とし得る。これは、特に、フライス作業に使用される交換式の切削ヘッド２２に当てはまる。別の非限定的な例では、最大切削部分直径Ｄ_ＣＰは、２５ｍｍ未満とし得る。

[0048]ここで図３および図６を参照して説明すると、取付部分２８は、基面４２から後方に突出する雄型結合部材４０を含む。基面４２は、ヘッド縦軸Ａに対して横切る方向に延在し、かつ切削部分２６と取付部分２８との間の境界を規定する。すなわち、切削部分２６は基面４２の前方に形成され、および取付部分２８は基面４２の後方に形成される。本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、雄型結合部材は剛性とし得る。基面４２は、ヘッド縦軸Ａに垂直とし得る。以下説明するように、基面４２は、切削工具２０がロック位置にあるときに、工具ホルダ２４上の対応する面に当接することを意図する。

[0049]ここで図３、図４、図７および図９を参照して説明する。雄型結合部材４０は、円周方向に離間する３つのヘッド固定部材４４を含む。各ヘッド固定部材４４は、回転方向Ｒと反対の方向に内側へらせん状になるヘッド周囲面４６を含む。別の言い方をすれば、ヘッド周囲面４６を通りかつヘッド縦軸Ａに垂直な平面において取った雄型結合部材４０の各断面では、いずれかのヘッド周囲面４６上の第１の点Ｐ１は、同じヘッド周囲面４６上の第２の点Ｐ２よりもヘッド縦軸Ａに近く、第２の点Ｐ２は、第１の点Ｐ１と比べて回転方向Ｒにおいて円周上の遠くに配置されている。各ヘッド周囲面４６は、ヘッド縦軸Ａに関して後方に発散する。別の言い方をすれば、各ヘッド周囲面４６は、全体的に前方向に対面しているため、雄型結合部材４０は、全体的に蟻継ぎ形状を有し、この形状において、ヘッド固定部材４４が雄型結合部材４０の中心部分から半径方向に延在する。

[0050]説明および特許請求の範囲を通して、用語「内側」および「外側」は、図５、図７、図９、図１１、図１３、図１５および図１６において、ヘッド縦軸Ａおよび／またはホルダ縦軸Ｃとの関連で半径方向におけるそれぞれ内側および外側の相対位置を指すことが分かる。

[0051]雄型結合部材４０の構成のおかげで、改良型の結合機構が提供され、以下説明するように、交換式の切削ヘッド２２および工具ホルダ２４をしっかり拘束して結合するために、切削工具２０がロック位置にあるときに、各ヘッド周囲面４６は工具ホルダ２４上の対応する面に当接するように設計されている。正しく２つの雄型固定部材４４を有する雄型結合部材４０は、交換式の切削ヘッド２２が拘束下にある結合を提供することを指摘する。

[0052]図８に示すように、本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、第１の角度αは、ヘッド縦軸Ａと、各ヘッド周囲面４６上の任意の点への接線である線Ｔとの間に形成される。第１の角度αは３５°以上であり、および５５°以下である。特に、第１の角度αは一定にでき、かつ４５°の値を有する。

[0053]本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、各ヘッド周囲面４６は、関連の想像上の不規則な円錐の曲面の一部分上に存在し得、この円錐は、らせん形の基面（図示せず）を有する。

[0054]ここで図９を参照して説明すると、本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、ヘッド周囲面４６を通りかつヘッド縦軸Ａに垂直な平面において取った雄型結合部材４０の各断面において、各ヘッド周囲面４６は、らせん中心Ｓ_Ｃを有するらせんＳ上に存在できる。各ヘッド周囲面４６はらせん部分ＳＰを形成できる。各らせん部分ＳＰの２つの端点は、第１および第２の端点ＰＥ１ ＰＥ２を形成でき、第１の端点ＰＥ１は、回転方向Ｒに関して第２の端点ＰＥ２よりも円周方向の後方にある。２つの端点ＰＥ１、ＰＥ２は、同じらせん部分ＳＰ上での互いに最も遠い点である。各らせん部分ＳＰはヘッド周囲面４６上に存在するため、前記断面のそれぞれにおいて、第１および第２の端点ＰＥ１ ＰＥ２は各ヘッド周囲面４６の先端に形成されると等しいということができる。２つの端点ＰＥ１、ＰＥ２は、らせん中心Ｓ_Ｃに関して周囲面角度βに対し得る。周囲面角度βは３０°以上、および６０°以下とし得る。各らせんＳは、アルキメデスらせんとし得る。各らせん部分ＳＰのピッチ角度δは３０°未満とし得る。各らせん中心Ｓ_Ｃはヘッド縦軸Ａに一致し得る。ピッチ角度δは、工具ホルダ２４に交換式の切削ヘッド２２をセルフロックするために加えられる必要のある力の大きさを決定する。説明および特許請求の範囲を通して、用語「ピッチ角度」は、らせん中心Ｓ_Ｃを中心として円とらせんが形成する角度を指すことが分かる。

[0055]本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、雄型結合部材４０は、さらに、後面４８を含み得る。後面４８は、各ヘッド固定部材４４の最後尾部分と交差し得る。後面４８はヘッド縦軸Ａに対して垂直とし得る。図８に最もよく示すように、各ヘッド固定部材４４は、さらに、面取り面５０を含み得る。各面取り面５０は、そのそれぞれのヘッド周囲面４６と後面４８との間に延在でき、およびヘッド縦軸Ａに関して後方に収束し得る。面取り面５０は、円錐台形状を有し得る。面取り面５０は、対応する雌型結合部材内の正しい位置に雄型結合部材４０を案内するためのものである。図６に示すように、各ヘッド固定部材４４は、さらに、基面４２と各ヘッド周囲面４６との間に延在する凹面６６を含み得る。

[0056]ここで図７を参照して説明すると、本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、ヘッド縦軸Ａに垂直に取った、基面４２の最大寸法を囲む想像上の基面の円Ｃ_ＢＳが、最大基面直径Ｄ_ＢＳを有し得る。ヘッド縦軸Ａに垂直に取った、雄型結合部材４０の最大寸法を囲む想像上の雄型結合部材の円Ｃ_ＭＣＭは、最大雄型結合部材直径Ｄ_ＭＣＭを有し得る。最大基面直径Ｄ_ＢＳは、最大雄型結合部材直径Ｄ_ＭＣＭの少なくとも１．５倍とし得る。

[0057]ここで図６を参照して説明すると、本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、ヘッド縦軸Ａの方向に測定して、切削部分２６は最大切削部分長Ｌ_ＣＰを有し、および取付部分２８は最大取付部分長Ｌ_ＭＰを有する。最大切削部分長Ｌ_ＣＰは、前方向Ｄ_Ｆにおいて基面４２から切削ヘッドの最前点までと測定される。最大取付部分長Ｌ_ＭＰは、後方向Ｄ_Ｒにおいて基面４２から後面４８までと測定される。最大切削部分長Ｌ_ＣＰは、最大取付部分長Ｌ_ＭＰよりも少なくとも２．５倍とし得る。これは、交換式の切削ヘッド２２がフライス作業用のものであるときに特に当てはまる。別の非限定的な例では、最大切削部分長Ｌ_ＣＰは、最大取付部分長Ｌ_ＭＰの２．５倍未満とし得る。これは、交換式の切削ヘッドがスロッティングまたはグルービング作業用のものであるときに特に当てはまる。最大基面直径Ｄ_ＢＳは、最大取付部分長Ｌ_ＭＰの少なくとも３倍とし得る。

[0058]本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、ヘッド周囲面４６は、交換式の切削ヘッド２２にトルク伝達を行うらせん状被駆動面として機能し得る。取付部分２８は、交換式の切削ヘッド２２にトルク伝達をもたらすための被駆動面としての機能を果たす、回転方向Ｒに対面する面を有していないとし得る。

[0059]本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、雄型結合部材４０は、弾力性スリットを有していないとし得る。ここで図７を参照して説明すると、雄型結合部材４０は、ヘッド縦軸Ａの周りで三回回転対称性を示し得る。この非限定的な例では、切削部材３０の数も３つとし得る。また、この非限定的な例では、交換式の切削ヘッド２２は、ヘッド縦軸Ａの周りで三回回転対称性を示し得る。

[0060]本出願の主題の別の態様は、交換式の切削ヘッド２２および工具ホルダ２４を有する切削工具２０を含む。交換式の切削ヘッド２２の雄型結合部材４０は、後面４８を含む。後面４８は、各ヘッド固定部材４４の最後尾部分に交差する。ここで図１０〜１２を参照して説明すると、工具ホルダ２４はホルダ縦軸Ｃを有する。前方向Ｄ_Ｆから後方向Ｄ_Ｒに延在する工具ホルダ２４は、ホルダ前方面５４から後方に延在する雌型結合部材５２を含む。ホルダ前方面５４は、ホルダ縦軸Ｃに対して横切る方向に延在する。雌型結合部材５２は、円周方向に離間する３つのホルダ固定部材５６を含む。各ホルダ固定部材５６は、ホルダ縦軸Ｃに対して後方に発散する、窪んだホルダ周囲面５８を含む。別の言い方をすれば、各窪んだホルダ周囲面５８は、全体的に後方向Ｄ_Ｒに対面する。図１１および図１２に示すように、各ホルダ周囲面５８は、対応するホルダ固定部材５６のアンダーカットとして形成されるため、縦軸Ｃに沿って工具ホルダ２４の正面図からは隠れていて見ることができない。雌型結合部材５２は、ホルダ後面６０を含み、このホルダ後面は、ホルダ縦軸Ｃに対して横切る方向に延在し、かつ各ホルダ固定部材５６と交差する。

[0061]ここで図１３を参照して説明すると、本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、ホルダ周囲面５８を通りかつホルダ縦軸Ｃに垂直な平面において取った雌型結合部材５２の各断面では、同じホルダ周囲面５８上の２つの雌型端点が第１および第２の雌型端点ＦＰＥ１ ＦＰＥ２を形成し、第１の雌型端点ＦＰＥ１は、回転方向Ｒに対して、第２の雌型端点ＦＰＥ２よりも円周方向の後方にある。ホルダ周囲面５８を通りかつホルダ縦軸Ｃに垂直な平面において取った雌型結合部材５２の各断面において、２つの雌型端点ＦＰＥ１、ＦＰＥ２は、同じホルダ周囲面５８上の互いに最も離れた点である。

[0062]ここで図１５および図１６を参照すると、交換式の切削ヘッド２０は、解放位置とロック位置との間で回転可能である。ロック位置では、雄型結合部材４０は、雌型結合部材５２に取り外し可能に保持される。図１４および図１６に最もよく示すように、ヘッド周囲面４６の各々は、対応するホルダ周囲面５８に当接する。基面４２はホルダ前方面５４に当接する。後面４８はホルダ後面６０から離間している。

[0063]本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、さらに、ロック位置では、ヘッド周囲面４６およびホルダ周囲面５８を通る平面に取ったヘッド縦軸Ａに垂直な切削工具４０の各断面において、ヘッド周囲面４６上の各第１の端点ＰＥ１は、その関連のホルダ周囲面５８上の雌型の第１の端点ＦＰＥ１から離間し得る。ヘッド周囲面４６上の各第２の端点ＰＥ２は、その関連のホルダ周囲面５８上の第２の雌型端点ＦＰＥ２に隣接し得る。説明を通して、用語「関連」は、ヘッド周囲面４６およびホルダ周囲面５８に対して、切削工具２０がロック位置にあるときに互いに当接するヘッド周囲面４６およびホルダ周囲面５８を指すことが分かる。

[0064]本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、工具ホルダ２４は、さらに、ホルダ前方面５４から後方に延在するホルダシャンク面６２を含み得る。この非限定的な例では、雌型結合部材５２は、円周方向に離間する３つのホルダ溝面６４において、ホルダシャンク面６２に開口し得る。この場合、ホルダ前方面５４は、３つの離間した部分から形成され得る。別の非限定的な例では、雌型結合部材５２は、ホルダシャンク面６２に開口できない。別の言い方をすれば、雌型結合部材５２は閉鎖している。この場合、ホルダ前方面５４は、単一の連続的な部分から形成され得る。

[0065]図１３に最もよく示すように、本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、各ホルダ周囲面５８は、回転方向Ｒと反対の方向において内側へらせん状とし得る。ヘッド縦軸Ａはホルダ縦軸Ｃと同軸とし得る。ホルダ前方面５４の周辺部分は、隆起面６８を含み得る。別の言い方をすれば、隆起面６８は、ホルダ前方面５４から前方向Ｄ_Ｆへ突出している。隆起面６８は、基面４２とホルダ前方面５４との当接が、確実に、例えばホルダ縦軸Ｃに近い領域ではなく、ホルダ前方面５４の周辺部分で生じるようにして、固体支持面を提供するためのものである。

[0066]本出願の主題の別の態様は、上記で定義されるような工具ホルダ２４を含む。各ホルダ周囲面５８は、回転方向Ｒと反対の方向において内側へらせん状になる。

[0067]切削工具２０の組み立ては、以下のステップを実施することによって成し遂げられる。雄型結合部材４０が雌型結合部材５２に挿入されて、各ヘッド固定部材４４が、各隣接する対のホルダ固定部材５６の軸方向前方におよび円周上でそれらの間に配置されるようにする（図１５に最もよく示す）。その後、基面４２が最初にホルダ前方面５４と接触するまで、交換式の切削ヘッド２２を後方に変位させる。ヘッド固定部材４４およびホルダ固定部材５６はそのように設計されているため、各隣接する対のホルダ固定部材５６の間には適切な間隔があり、ヘッド固定部材４４を配置できるようにすることに留意する必要がある。この位置では、切削工具２０は解放位置にある。

[0068]図１５に示すように、解放位置では、ヘッド周囲面４６およびホルダ周囲面５８を通る平面において取ったヘッド縦軸Ａに垂直な切削工具４０の各断面において、ヘッド縦軸Ａまでの各ヘッド周囲面４６上の第１の端点ＰＥ１の距離は、ヘッド縦軸Ａまでの関連のホルダ周囲面５８上の対応する第２の雌型端点ＦＰＥ２の距離を下回ることを指摘する。ヘッド周囲面４６がらせん形状であることによって、ヘッド縦軸Ａまでの各ヘッド周囲面４６上の第２の端点ＰＥ２の距離は、ヘッド縦軸Ａまでの関連のホルダ周囲面５８の対応する第１の雌型端点ＦＰＥ１の距離を上回る。

[0069]交換式の切削ヘッド２２は、各ヘッド周囲面４６が最初に、対応するそれぞれのホルダ周囲面５８と接触するまで、回転方向Ｒと反対の方向に回転される。交換式の切削ヘッド２２を回転方向Ｒと反対の方向にさらに回転させることによって、ホルダ周囲面５８を押し、それにより、対応するホルダ固定部材５６が、ホルダ縦軸Ｃに対して半径方向に外側の方向に強制的に弾性的に変位されるようにする。これは、ヘッド周囲面４６の半径が増大することに起因する。それゆえ、ホルダ前方面５４は、基面４２にしっかりと当接するまで、軸方向に前方に変位される。後面４８は、ホルダ後面６０から離間している。このロック位置では、交換式の切削ヘッド２２と工具ホルダ２４との間のタイトフィットすなわち締り嵌めが成し遂げられる。上記で説明した結合機構は、交換式の切削ヘッド２２と工具ホルダ２４との間のセルフロックを提供する。

[0070]上述したようなピッチ角度δの値は、切削工具２０のロック位置を成し遂げるために必要な回転力の量を決定することに留意する必要がある。別の言い方をすれば、ピッチ角度が０°に近づくほど、工具ホルダ２４において交換式の切削ヘッド２２を回転させるために必要とされる力が少なくなる。しかしながら、セルフロックを成し遂げるためには、交換式の切削ヘッド２４のより大きな回転変位（例えば回転および／または部分的な回転）が必要とされる。あるいは、ピッチ角度が０°から離れて大きくなるにつれて、工具ホルダ２４において交換式の切削ヘッド２２を回転させるために、より大きな力が必要とされる。さらに、ヘッド周囲面４６がらせん状の面であることによって、ロック位置を成し遂げるために必要とされる回転力の大きさは、次第におよびなだらかに増大する。

[0071]本出願の主題の特徴は、雄型および雌型結合部材４０、５２が、特に、最大切削部分直径Ｄ_ＣＰが２５ｍｍ以上とし得る大型の交換式の切削ヘッド２２のための改良型の結合機構を提供することであることにも留意する必要がある。

[0072]本出願の主題による交換式の切削ヘッド２２および工具ホルダ２４の設計、特に、ヘッド周囲面４６およびホルダ周囲面５８の形状および向きは、交換式の切削ヘッド２２および工具ホルダ２４が一緒に結合されているときに、これらの面間の摩擦が、それらの相互の当接を保つのに十分であることを保証する。これにより、正確に確立された相互の軸方向および半径方向の位置における交換式の切削ヘッド２２および工具ホルダ２４のタイトフィットを可能にする。それゆえ、交換式の切削ヘッド２２は、工具ホルダ２４に、セルフロック式に正確に位置決めされかつしっかりと保持される。ヘッド周囲面４６は、交換式の切削ヘッド２２にトルク伝達を行うらせん状被駆動面であることが上記から理解される。

[0073]本出願の主題の別の特徴は、雄型結合部材４０の設計によってヘッド周囲面４６を研磨できることである。

[0074]本出願の主題のさらに別の特徴は、回転方向Ｒに対面しかつ交換式の切削ヘッド２２にトルク伝達を行う被駆動面の機能を果たす取付部分２８、または切削部分２６上の面に対して条件がないことである。

[0075]本出願の主題のさらに別の特徴は、交換式の切削ヘッド２２にトルク伝達をもたらすための駆動面（driving surface）の機能を果たす、回転方向Ｒに対面する工具ホルダ２４上の面に対して条件がないことである。

[0076]本出願の主題のさらに別の特徴は、取付部分２８のサイズが、同程度のサイズの切削部分を有する他の切削工具の取付部分のサイズと比較して小さいことである。それゆえ、本出願の主題による交換式の切削ヘッド２２の製造に必要な材料が少なくなる。

[0077]本出願の主題をある程度詳細に説明したが、以下で特許請求するような本発明の趣旨または範囲から逸脱せずに、様々な代替例および修正例をなし得ることを理解する必要がある。

Claims (29)

1. ヘッド縦軸（Ａ）を有する、回転切削作業用の交換式の切削ヘッド（２２）であって、そのヘッド縦軸の周りで前記交換式の切削ヘッド（２２）が回転方向（Ｒ）に回転し、前記ヘッド縦軸（Ａ）は前方向（Ｄ_Ｆ）から後方向（Ｄ_Ｒ）に延在し、前記交換式の切削ヘッドは、
   切削部分（２６）を形成する前方部分、および取付部分（２８）を形成する後方部分
   を含み、
   前記切削部分（２６）が：
   前記ヘッド縦軸（Ａ）に対して半径方向に延在する複数の切削部材（３０）
   を含み；および
   前記取付部分（２８）が、基面（４２）から後方に突出する雄型結合部材（４０）を含み、前記基面（４２）が、前記ヘッド縦軸（Ａ）に対して横切る方向に延在し、かつ前記切削部分（２６）と前記取付部分（２８）との間の境界を規定し、前記雄型結合部材（４０）が：
   円周方向に離間する３つのヘッド固定部材（４４）であって、前記回転方向（Ｒ）と反対の方向に内側へらせん状になりかつ前記ヘッド縦軸（Ａ）に対して後方に発散しているヘッド周囲面（４６）をそれぞれ含む、ヘッド固定部材（４４）
   を含む、交換式の切削ヘッド。
2. 第１の角度αが、前記ヘッド縦軸（Ａ）と、各ヘッド周囲面（４６）上の任意の点の接線である線（Ｔ）との間に形成され、前記第１の角度αが３５°≦α≦５５°の範囲である、請求項１に記載の交換式の切削ヘッド（２２）。
3. 前記第１の角度（α）が４５°の角度である、請求項２に記載の交換式の切削ヘッド（２２）。
4. 前記ヘッド周囲面（４６）を通りかつ前記ヘッド縦軸（Ａ）に垂直な平面において取った前記雄型結合部材（４０）の各断面において、各ヘッド周囲面（４６）が、らせん中心（Ｓ_Ｃ）を有するらせん（Ｓ）上に存在し、各ヘッド周囲面（４６）がらせん部分（ＳＰ）を形成する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の交換式の切削ヘッド（２２）。
5. 各らせん部分（ＳＰ）の２つの端点（ＰＥ１、ＰＥ２）が、前記らせん中心（Ｓ_Ｃ）に関して周囲面角度βに対し；前記周囲面角度βが３０°≦β≦６０°の範囲である、請求項４に記載の交換式の切削ヘッド（２２）。
6. 各らせん中心（Ｓ_Ｃ）が前記ヘッド縦軸（Ａ）と一致する、請求項４または５に記載の交換式の切削ヘッド（２２）。
7. 各らせん（Ｓ）がアルキメデスらせんである、請求項４〜６のいずれか一項に記載の交換式の切削ヘッド（２２）。
8. 各らせん部分（ＳＰ）のピッチ角度（δ）が３０°未満である、請求項７に記載の交換式の切削ヘッド（２２）。
9. 前記ヘッド周囲面（４６）が、前記交換式の切削ヘッド（２２）にトルク伝達を行うらせん状被駆動面の機能を果たし；および
   前記切削部分（２６）が、前記交換式の切削ヘッド（２２）にトルク伝達を行う被駆動面の機能を果たす、前記回転方向（Ｒ）に対面する面を有していない、請求項１〜８のいずれか一項に記載の交換式の切削ヘッド（２２）。
10. 前記ヘッド周囲面（４６）が、前記交換式の切削ヘッド（２２）にトルク伝達を行うらせん状被駆動面の機能を果たし；および
    前記取付部分（２８）が、前記交換式の切削ヘッド（２２）にトルク伝達を行う被駆動面の機能を果たす、前記回転方向（Ｒ）に対面する面を有していない、請求項１〜９のいずれか一項に記載の交換式の切削ヘッド（２２）。
11. 前記雄型結合部材（４０）が弾力性スリットを持っていない、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の交換式の切削ヘッド（２２）。
12. 前記基面（４２）が前記ヘッド縦軸（Ａ）に垂直である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の交換式の切削ヘッド（２２）。
13. 前記ヘッド縦軸（Ａ）に垂直な端面において、前記切削部分（２６）を囲む想像上の切削部分の円（Ｃ_ＣＰ）が最大切削部分直径（Ｄ_ＣＰ）を有し；および
    前記最大切削部分直径（Ｄ_ＣＰ）が２５ｍｍ以上である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の交換式の切削ヘッド（２２）。
14. 前記ヘッド縦軸（Ａ）に垂直に取った前記基面（４２）の最大寸法を囲む想像上の基面の円（Ｃ_ＢＳ）が、最大基面直径（Ｄ_ＢＳ）を有し；
    前記ヘッド縦軸（Ａ）に垂直に取った前記雄型結合部材（４０）の最大寸法を囲む想像上の雄型結合部材の円（Ｃ_ＭＣＭ）が、最大雄型結合部材直径（Ｄ_ＭＣＭ）を有し；および
    前記最大基面直径（Ｄ_ＢＳ）が、前記最大雄型結合部材直径（Ｄ_ＭＣＭ）の少なくとも１．５倍である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の交換式の切削ヘッド（２２）。
15. 前記基面（４２）から前記ヘッド縦軸（Ａ）に沿って前記前方向（Ｄ_Ｆ）に測定して、前記切削部分（２６）が最大切削部分長（Ｌ_ＣＰ）を有し、
    前記基面（４２）から前記ヘッド縦軸（Ａ）に沿って前記後方向（Ｄ_Ｒ）に測定して、前記取付部分（２８）が最大取付部分長（Ｌ_ＭＰ）を有し；および
    前記最大切削部分長（Ｌ_ＣＰ）が、前記最大取付部分長（Ｌ_ＭＰ）の少なくとも２．５倍である、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の交換式の切削ヘッド（２２）。
16. 前記基面（４２）から前記ヘッド縦軸（Ａ）に沿って前記後方向（Ｄ_Ｆ）に測定して、前記取付部分（２８）が最大取付部分長（Ｌ_ＭＰ）を有し；
    前記ヘッド縦軸（Ａ）に垂直に取った、前記基面（４２）の最大寸法を囲む想像上の基面の円（Ｃ_ＢＳ）が、最大基面直径（Ｄ_ＢＳ）を有し；および
    前記最大基面直径（Ｄ_ＢＳ）が、前記最大取付部分長（Ｌ_ＭＰ）の少なくとも３倍である、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の交換式の切削ヘッド（２２）。
17. 前記雄型結合部材（４０）が前記ヘッド縦軸（Ａ）の周りで三回回転対称性を示す、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の交換式の切削ヘッド（２２）。
18. 単一の一体型ワンピース構造を含む、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の交換式の切削ヘッド（２２）。
19. 各ヘッド周囲面（４６）が、関連の想像上の不規則な円錐の曲面の一部分上に存在し、前記円錐が、らせん形の基面を有する、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の交換式の切削ヘッド（２２）。
20. 前記雄型結合部材（４０）がさらに後面（４８）を含み、前記後面（４８）が、各ヘッド固定部材（４４）の最後尾部分と交差する、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の交換式の切削ヘッド（２２）。
21. 前記後面（４８）が前記ヘッド縦軸（Ａ）に対して垂直である、請求項２０に記載の交換式の切削ヘッド（２２）。
22. 各ヘッド固定部材（４４）がさらに面取り面（５０）を含み、この面取り面は、前記後面（４８）と各ヘッド周囲面（４６）との間に延在し、かつ前記ヘッド縦軸（Ａ）に関して後方に収束する、請求項２０または２１に記載の交換式の切削ヘッド（２２）。
23. 各ヘッド固定部材（４４）がさらに凹面（６６）を含み、この凹面は、前記基面（４２）と各ヘッド周囲面（４６）との間に延在する、請求項２０〜２２のいずれか一項に記載の交換式の切削ヘッド（２２）。
24. 請求項１〜２３のいずれか一項に記載の交換式の切削ヘッド（２２）；および
    前記前方向（Ｄ_Ｆ）から後方向（Ｄ_Ｒ）に延在するホルダ縦軸（Ｃ）を有し、ホルダ前方面（５４）から後方に延在する雌型結合部材（５２）を含む工具ホルダ（２４）であって、前記ホルダ前方面（５４）は、前記ホルダ縦軸（Ｃ）に対して横切る方向に延在する、工具ホルダ
    を含む切削工具（２０）であって、
    前記雌型結合部材（５２）は：
    円周方向に離間する３つのホルダ固定部材（５６）であって、前記ホルダ縦軸（Ｃ）に対して後方に発散する、窪んだホルダ周囲面（５８）をそれぞれ含むホルダ固定部材（５６）；および
    前記ホルダ縦軸（Ｃ）に対して横切る方向に延在しかつ各ホルダ固定部材（５６）と交差するホルダ後面（６０）
    を含み、
    前記雄型結合部材（４０）はさらに後面（４８）を含み、前記後面（４８）は、各ヘッド固定部材（４４）の前記最後尾部分に交差し；および
    前記交換式の切削ヘッド（２２）は、解放位置とロック位置との間で回転可能であり、前記ロック位置において：
    前記雄型結合部材（４０）は、前記雌型結合部材（５２）に取り外し可能に保持され；
    前記ヘッド周囲面（４６）の各々は、対応するホルダ周囲面（５８）に当接し；
    前記基面（４２）は前記ホルダ前方面（５４）に当接し；および
    前記後面（４８）は前記ホルダ後面（６０）から離間している、切削工具。
25. 前記工具ホルダ（２４）がさらに、前記ホルダ前方面（５４）から後方に延在するホルダシャンク面（６２）を含み；
    前記雌型結合部材（５２）が、円周方向に離間する３つのホルダ溝面（６４）において前記ホルダシャンク面（６２）に開口し；および
    前記ホルダ前方面（５４）が、３つの離間した部分を含む、請求項２４に記載の切削工具（２０）。
26. 各ホルダ周囲面（５８）が、前記回転方向（Ｒ）と反対の方向に内側へらせん状になる、請求項２４または２５に記載の切削工具（２０）。
27. 前記ヘッド縦軸（Ａ）が前記ホルダ縦軸（Ｃ）と同軸である、請求項２４〜２６のいずれか一項に記載の切削工具（２０）。
28. 前記ホルダ前方面（５４）の周辺部分が隆起面（６８）である、請求項２４〜２７のいずれか一項に記載の切削工具（２０）。
29. 前方向（Ｄ_Ｆ）から後方向（Ｄ_Ｒ）に延在する縦軸（Ｃ）、および前記縦軸（Ｃ）の周りの回転方向（Ｒ）を有する工具ホルダ（２４）において、前記工具ホルダが：
    ホルダ前方面（５４）から後方に延在する雌型結合部材（５２）であって、前記ホルダ前方面（５４）は、前記ホルダ縦軸（Ｃ）に対して横切る方向に延在する、雌型結合部材
    を含み、前記雌型結合部材（５２）は：
    円周方向に離間する３つのホルダ固定部材（５６）であって、各ホルダ固定部材（５６）は、前記ホルダ縦軸（Ｃ）に対して後方に発散する、窪んだホルダ周囲面（５８）を含んでいて、
    各ホルダ周囲面（５８）は、前記回転方向（Ｒ）と反対の方向に内側へらせん状になり；および
    各ホルダ周囲面（５８）は、対応するホルダ固定部材（５６）のアンダーカットとして形成され、かつ前記縦軸（Ｃ）に沿って前記工具ホルダ（２４）の正面図からは隠れていて見ることができない、ホルダ固定部材；および
    前記ホルダ縦軸（Ｃ）に対して横切る方向に延在し、かつ各ホルダ固定部材（５６）に交差するホルダ後面（６０）
    を含む、工具ホルダ。

Images