JP2016519003A - 交換可能ボールミル - Google Patents

Abstract

交換可能切削部材（５）とアダプタ（３）とを備える工具（１）が開示され、アダプタには前記交換可能切削部材が取り替え可能に装着されるようになっている。交換可能切削部材（５）が切削面（５Ａ）を伴う略ボール形状の本体を備え、本体内に雌ネジ（１２）が設けられる。アダプタ（３）には、雌ネジ（１２）に螺合するように構成及び配置される雄ネジ部（３３）が設けられる。冷却流体又は潤滑流体通路（１５）が交換可能切削部材（５）に設けられる。冷却流体又は潤滑流体通路（１５）はボール形状部材の切削面で終端する。【選択図】図７

Description

本明細書中に開示される主題は、金属切削機用の切削工具に関する。より具体的には、本明細書中に開示されるこの主題は、アダプタと、工作機械又は複合工作機械で支持するためのアダプタに接続可能な交換可能切削部とを備える切削工具に関する。

幾つかの機械加工プロセスは、工作機械の回転マンドレルと接続するためのホルダにより支持される交換可能なボール形状の切削工具の使用を必要とする。図１は、現在の技術に係る交換可能工具の側面図であり、図２は、工作機械のマンドレルに接続された図１の工具を、これらの間に工具ホルダが位置された状態で示す。工具１０１は、略ボール形状を成す、すなわち、略球形状を有する部分を少なくとも伴う切削面を有する、切削部１０３を備える。切削部の切削面には、チップ除去によって被加工物を機械加工するように設計される、例えばターボマシンのインペラを機械加工するように設計される、切削エッジ１０５が設けられる。切削部１０３には、図２に示される工具ホルダ１１１にネジ接続するためのネジ部１０９を有する、スピゴット１０７が一体となって形成される。工具１０１は工具ホルダ１１１にネジ接続され、また、工具ホルダ１１１は、回転マンドレル１１３、例えば工作機械又は複合工作機械の加工ヘッドのマンドレルに装着される。

現在の技術に係る工具１０１は、製造するのに高い費用がかかる。また、特にインペラベーンなどの複雑な被加工物の機械加工中に、工具１０１の作業領域内への冷却流体又は潤滑流体の供給が困難である。したがって、公知の切削工具の１つ又は複数の欠点を少なくとも部分的に軽減する、切削工具の必要性がある。

特開２００１−０８７９２９号公報

幾つかの実施形態によれば、交換可能切削部材とアダプタとを備え、アダプタには交換可能切削部材が取り替え可能に装着されるようになっている、工具が提供される。交換可能切削部材が切削面を伴う略ボール形状の本体を備え、本体内に雌ネジが設けられる。アダプタには、雌ネジに螺合するように構成及び配置される雄ネジ部を設けることができる。また、少なくとも１つの冷却流体又は潤滑流体通路を、交換可能切削部材に設けることができる。冷却流体又は潤滑流体通路は、ボール形状部材の切削面で終端する。冷却流体又は潤滑流体供給ダクトがアダプタに設けられ、冷却流体又は潤滑流体供給ダクトは、交換可能切削部材とアダプタとが互いに螺合されるときに、冷却流体又は潤滑流体通路と流体連通する。また、好適には、アダプタには第１の円錐面を設けることができ、交換可能切削部材には第２の円錐面が設けられ、これらの円錐面は、アダプタと交換可能切削部材とが互いに螺合されるときに、アダプタ及び交換可能切削部材を相互に芯出しするように構成及び配置される。

アダプタには更に第１の軸方向当接面を設けることができ、交換可能切削部材が第２の軸方向当接面を備えることができる。交換可能切削部材とアダプタとが互いに螺合されるときに、交換可能切削部材とアダプタとを互いに対して軸方向で位置決めするために、第１の軸方向当接面と第２の軸方向当接面とが互いに係合可能である。幾つかの実施形態によれば、第１の軸方向当接面及び第２の軸方向当接面が工具の回転軸と直交する。

本明細書中に開示される主題の幾つかの実施形態によれば、アダプタの第１の円錐面が好ましくは凹状であり、アダプタの雄ネジ部は、凹状の第１の円錐面によって形成されるキャビティ内に部分的に配置されて、このキャビティから突出する。また、交換可能切削部材の第２の円錐面は、交換可能切削部材の突出部に形成される凸状面であってもよく、雌ネジが前記突出部内で延び、前記突出部は、交換可能切削部材とアダプタとが互いに螺合されるときに、凹状の第１の円錐面により形成されるキャビティ内に係合するように構成される。

更なる態様によれば、本明細書中に開示される主題は、前述した工具と工具ホルダとを備え、工具のアダプタが、前記工具ホルダに設けられる第２のコネクタ部材と協働する第１のコネクタ部材を備える、工具アセンブリに関する。

特徴及び実施形態は、ここでは以下に開示されるとともに、本明細書において不可欠な要素となる添付の特許請求の範囲に更に記載される。前述の簡単な説明は、以下の詳細な説明がより良く理解され得るように、また、当該技術に対するこの寄与がより良く認識され得るように、本発明の様々な実施形態の特徴を記載する。無論、以下に記載され且つ添付の特許請求の範囲に記載される、本発明の他の特徴が存在する。この点においては、本発明の幾つかの実施形態を詳しく説明する前に、本発明の様々な実施形態がそれらの用途において、以下の説明に記載され或いは図面に示される構造の細部及び構成要素の配置に限定されないことが理解される。本発明は、他の実施形態が可能であるとともに、様々な方法で実施して行なうことができる。また、本明細書中で使用される表現及び専門用語は説明目的のためのものであって、限定すると見なされるべきでないことが理解されるべきである。

したがって、当業者であれば分かるように、本開示が基づく概念は、本発明の幾つかの目的を果たすべく他の構造、方法、及び／又はシステムを設計するための基準として容易に利用されてもよい。したがって、特許請求項が、そのような等価な構造をそれらが本発明の思想及び範囲から逸脱しない限りにおいて含むと見なされることが重要である。

本発明の開示された実施形態のより完全な評価、及びこれらの実施形態の付随する利点の多くは、これらが以下の詳細な説明を添付図面と関連して考慮して参照することによって更に良く理解されるようになるため、容易に得ることができる。

現在の技術の切削工具の側面図を示す。 工作機械の電気マンドレル上での図１の切削工具の使用を示す。 １つの実施形態における本開示に係る工具のアダプタの部分断側面図を示す。 図６の線ＩＶ−ＩＶに係る部分断側面図を示す。 図６の線Ｖ−Ｖに係る部分断側面図を示す。 図４の線ＶＩ−ＶＩに係る正面図を示す。 組立状態における図３〜図６に係る工具の部分断側面図を示す。 図３〜図７の工具の９０°で方向付けられた側面図を示す。 図３〜図７の工具の９０°で方向付けられた側面図を示す。 第２の実施形態における本開示に係る工具のアダプタの部分断側面図を示す。 第２の実施形態に係る工具の切削部材を示す。 切削部材がアダプタに取り付けられた状態の図１０及び図１１の工具の部分断側面図を示す。

典型的な実施形態の以下の詳細な説明は、添付図面を参照する。異なる図面中の同じ参照数字は、同じ或いは類似する要素を特定する。加えて、図面は、必ずしも原寸に比例して描かれていない。また、以下の詳細な説明は本発明を限定しない。代わりに、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって規定される。

明細書の全体にわたる“１つの実施形態”又は“一実施形態”又は“幾つかの実施形態”への言及は、一実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、又は特性が、開示された主題の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、明細書の全体にわたる様々な場所での“１つの実施形態において”又は“一実施形態において”又は“幾つかの実施形態において”という言い回しの出現は、必ずしも同じ実施形態に言及しているとは限らない。また、特定の特徴、構造、又は特性は、１つ又は複数の実施形態において任意の適した態様で組み合わされてもよい。

本開示に係る工具の第１の実施形態が図３〜図９に示される。工具には全体として符号１が付される。幾つかの実施形態では、工具１がアダプタ３と切削部材５とから構成される。幾つかの実施形態において、切削部材５及びアダプタ３は、本明細書中の以下で更に詳しく説明されるように、ネジを用いて互いに接続される。

切削部材５は、図７においてのみ５Ｅで概略的に示される切削エッジが設けられる外面５Ａを備える。

この実施形態では、切削部材５の外側切削面５Ａが略球形状を有する。

切削部材５は、切削部材５に設けられる平坦環状面９から延びる突出部７を備える。環状面９は、切削部材５の軸Ａ−Ａに対して直交する。

幾つかの実施形態では、突出部７がネジ穴１１によって形成されるキャビティを有し、このキャビティの内面には雌ネジ１２が設けられる。

幾つかの実施形態では、切削部材５の内部に冷却流体及び／又は潤滑流体分配ダクト１３が設けられる。冷却流体及び／又は潤滑流体分配ダクト１３は、好ましくは、切削部材５の軸Ａ−Ａに対して平行であるとともに、軸Ａ−Ａと同軸であり、前記軸は工具の回転軸に対応する。幾つかの実施形態において、冷却流体及び／又は潤滑流体分配ダクト１３は、ネジ穴１１の底部から延びて、切削部材５の外側切削面５Ａに通じる冷却流体及び／又は潤滑流体通路１５で終端する。

幾つかの実施形態では、補助的な或いは付加的な冷却流体及び／又は潤滑流体通路が切削部材５の本体に設けられる。図１〜図９に示される実施形態では、４つのそのような付加的な冷却流体及び／又は潤滑流体通路１７が設けられる。冷却流体及び／又は潤滑流体通路１７は、中心流体分配ダクト１３から切削部材５の外側切削面５Ａへ向けて延びる。

幾つかの実施形態において、通路１７は、軸Ａ−Ａの周囲に一定の角度間隔で分布されるとともに、好ましくは９０°とは異なる角度αを工具の軸Ａ−Ａと共に形成するように方向付けられる。特に、通路１７の傾きは、突出部７とは反対側の外側切削面５Ａの半球部分において通路１７が切削部材５の外側切削面５Ａで終端するようになっていることが好ましい。

幾つかの実施形態では、アダプタ３が中心本体２１を備え、この中心本体２１からネジ付きスピゴット２３が延びる。ネジ付きスピゴット２３は、ホルダ、例えば図２に示されるホルダ１１１と接続するように構成される。

アダプタ３には、スピゴット２３とは反対側の中心本体２１の端部に、好ましくは平坦な前面２５が設けられる。前面２５は、環状であってもよく、また、中心本体２１の内側で延びる内側キャビティ２７を取り囲んでいてもよい。

幾つかの実施形態において、内側キャビティ２７は、円錐台形状の形態を成す内側面２９を有するとともに、底部３１で終端する。円錐台形状面２９の傾きは、突出部７の外側に設けられる外側円錐台形状面３２の傾きとほぼ同じである。

アダプタ３の内側キャビティ２７の底部３１から、雄ネジ部３３が、円錐台形状面２９と同軸に延びるとともに、平坦環状面２５を越えて突出する。

図７から更に良く理解できるように、切削部材５がアダプタ３と接続されると、アダプタ３と切削部材５との間の接続をもたらすために、アダプタ３の雄ネジ部３３は、切削部材５に形成されるキャビティ１１の内面に設けられる雌ネジ１２と螺合される。

切削部材５及びアダプタ３は、平坦環状面２５が切削部材５に設けられる平坦環状面９と当接するまで互いに螺合され、平坦環状面２５及び９は、工具１の２つの構成要素が互いに接続されるときに、アダプタ３に対する切削部材５の相互の軸位置を規定する第１及び第２の当接面をそれぞれ与える。

凹状の円錐台形状面２９は、切削部材５に対するアダプタ３のネジ接続中に芯出し及び支持作用をもたらすべく、凸状の円錐台形状面３２と協働する。

内側キャビティ２７及び突出部７の延出部の深さ、並びに、雄ネジ部３３の長さ及びキャビティ１１の深さは、組み立てられた状態（図７）で、２つの円錐台形状面２９及び３２のみに沿って且つ雄ネジ部３３上に及びキャビティ１１内に設けられる相互に噛み合うネジ山で、切削部材５及びアダプタ３が互いに接触するように選択される。

幾つかの実施形態において、アダプタ３には冷却流体及び／又は潤滑流体供給ダクト３５が設けられる。幾つかの実施形態において、冷却流体及び／又は潤滑流体供給ダクト３５はアダプタ３と同軸である。すなわち、ダクト３５の軸は、アダプタ３の軸Ａ−Ａと一致し、またそれに対応して、切削部材５及び組み立てられた工具１の軸Ａ−Ａと一致する（図７、８、９参照）。

冷却流体及び／又は潤滑流体供給ダクト３５は、アダプタ３の一方の端部からその反対側の端部まで延びる。より具体的には、冷却流体及び／又は潤滑流体供給ダクト３５は、スピゴット２３の末端面から雄ネジ部３３の前面まで延びる。

切削部材５及びアダプタ３が互いにネジ接続される（図７）と、冷却流体又は潤滑流体を供給するための分配システムが形成され、この分配システムは、スピゴット２３から切削部材５の外側切削面５Ａまで延びる。したがって、冷却流体及び／又は潤滑流体は、ホルダ１１１（同様に貫通路を備えることができる）を通じて分配され、アダプタ３及び切削部材５を横切り、最終的に、それが必要とされる場所、すなわち、外側切削面５Ａと工具１を用いて機械加工されている被加工物との間の接触領域に正確に供給され得る。したがって、冷却流体及び／又は潤滑流体の供給は、外部ノズルを通じた冷却流体及び／又は潤滑流体の供給が困難又は重要である全ての状況において、例えばインペラベーンの内側で更に容易となる。

本開示に係る工具の第２の実施形態が図１０〜図１２に示される。図３〜図９に示されるものと同様の、同一の、或いは同等の部分、構成要素、或いは要素を示すために同じ参照数字が使用される。

図１０〜図１２の実施形態においても同様に、アダプタ３には、ネジ付きスピゴット２３と、アダプタ３の軸方向長さ全体を通じて延びる冷却流体及び／又は潤滑流体供給ダクト３５とが設けられる。

スピゴット２３とは反対の中心本体２１の側で、アダプタ３には、外側円錐台形状面４３を形成する中間部４１が設けられる。円錐台形状面４３の大きい方の底部は、好ましくはこれと同軸であるとともにスピゴット２３及びアダプタ３の本体２１と同軸である、平坦環状面４５によって取り囲まれる。円錐台形状部４１の小さい方の底部からは、３３の符号が付された雄ネジ部がアダプタ３から突出する。

切削部材５は、切削部材５と同軸に延びる内側キャビティ５１を備える。内側キャビティ５１は、円錐台形状内側面５３を有する第１の部分又はセクションを有する。円錐台形状内側面５３は、支持面及び案内面の対を形成するために、凸状の円錐台形状面４３と略同一形状を有する。

内側キャビティ５１は、ネジ穴５５を形成するために切削部材５の本体内で更に延び、そこには雌ネジ５７が設けられる。冷却流体及び／又は潤滑流体通路１５が、穴５５の底部から切削部材５の表面へ向けて延びる。

図１２は、切削部材５がアダプタ３に螺合された状態の第２の実施形態の工具１を示す。２つの円錐台形状面４３及び５３は、互いに協働して、工具１の２つの構成要素３及び５間で案内及び芯出し作用をもたらす。雄ネジ部３３がネジ穴５５に捩じ込まれ、雄ネジが雌ネジ５７と螺合する。平坦環状面４５は、切削部材５に設けられる平坦環状面５９と協働してキャビティ５１を取り囲む接部を形成する。

内側キャビティ５１及びネジ穴５５の深さ、並びにアダプタ３の円錐台形状部４１及び雄ネジ部３３の軸方向長さは、組み立てられた状態（図１２）で２つの構成要素３及び５が面４５及び５９でのみ互いに当接するように選択される。

冷却流体及び／又は潤滑流体は、ホルダ１１１からダクト３５を通じて通路１５へと供給される。

幾つかの実施形態では、付加的な冷却流体及び／又は潤滑流体通路６１を設けることができる。幾つかの実施形態では、そのような付加的な通路６１をアダプタ３に、例えばアダプタ３の本体２１に設けることができる。これらの付加的な通路６１の傾きは、冷却目的及び潤滑目的のために、並びに機械加工領域からのチップ除去目的のために、冷却流体及び／又は潤滑流体の噴流が、切削部材５へ向けて及び切削部材５の周囲で方向付けられるようになっている。

以上、本明細書中に記載される主題の開示される実施形態を、幾つかの典型的な実施形態に関連して特に詳しく図示し十分に説明してきたが、当業者であれば分かるように、本明細書中に記載される新規な教示内容、原理、及び概念、並びに、添付の特許請求の範囲に列挙される主題の利点から実質的に逸脱することなく、多くの修正、変更、及び省略が可能である。そのため、開示された技術革新の適切な範囲は、そのような修正、変更、及び省略の全てを包含するように、添付の特許請求の範囲の最も広い解釈によってのみ決定されるべきである。また、任意のプロセス又は方法ステップの順序又は並びが、別の実施形態にしたがって変えられ或いは並べ直されてもよい。

１ 工具
３ アダプタ
５ 切削部材
５Ａ 外側切削面
５Ｅ 切削エッジ
７ 突出部
９ 平坦環状面
１１ ネジ穴
１２ 雌ネジ
１３ 冷却流体及び／又は潤滑流体分配ダクト
１５ 冷却流体及び／又は潤滑流体通路
１７ 冷却流体及び／又は潤滑流体通路
２１ 中心本体
２３ ネジ付きスピゴット
２５ 平坦環状面
２７ 内側キャビティ
２９ 円錐台形状面
３１ 底部
３２ 円錐台形状面
３３ 雄ネジ部
３５ 冷却流体及び／又は潤滑流体供給ダクト
４１ 円錐台形状部
４３ 円錐台形状面
４５ 平坦環状面
５１ 内側キャビティ
５３ 円錐台形状面
５５ ネジ穴
５７ 雌ネジ
５９ 平坦環状面
６１ 付加的な冷却流体及び／又は潤滑流体通路
Ａ−Ａ 軸

Claims (11)

1. 交換可能切削部材（５）とアダプタ（３）とを備え、前記アダプタ（３）には前記交換可能切削部材（５）が取り替え可能に装着されるようになっており、
   前記交換可能切削部材（５）が切削面（５Ａ）を伴う略ボール形状の本体を備え、前記本体内に雌ネジ（１２，５７）が設けられ、
   前記アダプタ（３）には、前記雌ネジ（１２，５７）に螺合するように構成及び配置される雄ネジ部（３３）が設けられ、
   少なくとも１つの冷却流体又は潤滑流体通路（１５，１７）が前記交換可能切削部材（５）に設けられ、前記冷却流体又は潤滑流体通路（１５，１７）が前記ボール形状部材の切削面（５Ａ）で終端し、
   冷却流体又は潤滑流体供給ダクト（３５）が前記アダプタ（３）に設けられ、前記冷却流体又は潤滑流体供給ダクト（３５）は、前記交換可能切削部材（５）と前記アダプタ（３）とが互いに螺合されるときに、前記冷却流体又は潤滑流体通路（１５，１７）と流体連通し、
   前記アダプタ（３）には第１の円錐面（２９，４３）が設けられ、前記交換可能切削部材（５）には第２の円錐面（３２，５３）が設けられ、これらの円錐面（２９，４３；３２，５３）は、前記アダプタ（３）と前記交換可能切削部材（５）とが互いに螺合されるときに、前記アダプタ（３）及び前記交換可能切削部材（５）を相互に芯出しするように構成及び配置される、工具（１）。
2. 前記アダプタ（３）には第１の軸方向当接面（２５）が設けられ、前記交換可能切削部材（５）が第２の軸方向当接面（９）を備え、前記交換可能切削部材（５）と前記アダプタ（３）とが互いに螺合されるときに、前記交換可能切削部材（５）と前記アダプタ（３）とを互いに対して軸方向で位置決めするために、前記第１の軸方向当接面（２５）と前記第２の軸方向当接面（９）とが互いに係合可能である、請求項１記載の工具（１）。
3. 前記第１の軸方向当接面（２５）及び前記第２の軸方向当接面（９）が前記工具（１）の回転軸（Ａ−Ａ）と直交する、請求項２記載の工具（１）。
4. 前記アダプタ（３）の前記第１の円錐面（２９）が凹状であり、前記アダプタ（３）の前記雄ネジ部（３３）は、凹状の前記第１の円錐面（２９）によって形成されるキャビティ（２７）内に部分的に配置され、前記キャビティ（２７）から突出し、前記交換可能切削部材（５）の第２の円錐面（３２）は、前記交換可能切削部材（５）の突出部（７）に形成される凸状面であり、前記雌ネジ（１２）が前記突出部（７）内で延び、前記突出部（７）は、前記交換可能切削部材（５）と前記アダプタ（３）とが互いに螺合されるときに、凹状の前記第１の円錐面（２９）により形成される前記キャビティ（２７）内に係合するように構成される、請求項１又は２又は３記載の工具（１）。
5. 前記第２の軸方向当接面（９）は、前記交換可能切削部材（５）の前記第２の円錐面（３２）の大きい方の底部の周囲で延び、前記第１の軸方向当接面（２５）は、前記キャビティ（２７）の入口に配置され、前記雄ネジ部（３３）を取り囲む、少なくとも請求項２及び４記載の工具（１）。
6. 前記少なくとも１つの冷却流体又は潤滑流体通路（１５，１７）が、前記交換可能切削部材（５）の前記雌ネジ（１２）と同軸である、請求項１乃至５のいずれか１項記載の工具（１）。
7. 前記少なくとも１つの冷却流体又は潤滑流体通路（１５，１７）が前記工具（１）の回転軸（Ａ−Ａ）と同軸である、請求項１乃至６のいずれか１項記載の工具。
8. 中心流体分配ダクト（１３）から前記ボール形状部材の切削面（５Ａ）へ向けて延びる複数の付加的な冷却流体又は潤滑流体通路（１７）が、前記交換可能切削部材に設けられるとともに、前記切削工具（１）の回転軸（Ａ−Ａ）の周囲に配置される、請求項７項記載の工具。
9. 前記第１の円錐面（４３）が前記アダプタ（３）の末端部に形成される凸状円錐面であり、前記第２の円錐面（５３）が凹状円錐面であり、前記雄ネジ部（３３）が前記アダプタ（３）の前記末端部から突出し、前記雌ネジ（５７）は、前記交換可能切削部材（５）内に形成される前記凹状円錐面（５３）の底部から延びる、請求項１乃至３及び請求項６乃至８のいずれか１項記載の工具。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項記載の工具（１）と工具ホルダ（１１１）とを備え、前記工具（１）の前記アダプタ（３）は、前記工具ホルダ（１１１）に設けられる第２のコネクタ部材と協働する第１のコネクタ部材を備える、工具アセンブリ。
11. 前記第１のコネクタ部材及び前記第２のコネクタ部材がネジを備える、請求項１０記載の工具アセンブリ。