JP3050658U - 切削チップおよび工具ホルダ並びにこれらを用いた切削工具アセンブリ - Google Patents

切削チップおよび工具ホルダ並びにこれらを用いた切削工具アセンブリ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高トルクに対抗するための当接面を与えるた
めに成形された外側面を有する円形および多角形切削チ
ップならびに対応する工具ホルダを提供する。 【解決手段】 切削チップは刃先に接した上面、基部、
外側面および中心軸を有する。外側面の形状は切削チッ
プの高さに応じて変化する。外側面はその上端近くでは
刃先を支持するように刃先の円形もしくは多角形の構造
に適合する。切削チップの下部においては、外側面は、
刃先固有の構造によって得られるよりもかなり小さな圧
力角度、すなわち回転モーメントに対する抵抗を有する
横断支持面を与えるように成形されている。これらの横
断支持面は好ましくはチャネル、最も好ましくは山形チ
ャネルのような凹部によって形成される。後者は、ｎ個
の先端を有する星に近似した下部断面構造をもたらす。

Description

【考案の詳細な説明】
【０００１】
【考案の属する技術分野】
本考案は切削工具に関し、特に、円形もしくは多角形の刃先を備えた割り出し 可能な切削チップおよびそのための工具ホルダ並びにこれらを用いた切削工具ア センブリに関する。
【０００２】
【従来の技術】
切削工具の工具ホルダの受容ソケットに装着される円形もしくは多角形の刃先 を有する切削チップを用いることが知られている。切削作業（回転、フライス削 り等）中、一般的には使用可能な刃先の一部のみが実際に加工物を切削する。こ の部分の大きさは切削深さに依存する。通常の（例えば多角形の）チップの割り 出し可能な刃先の一部が使用された場合、チップは新たな完全な刃先が現れるよ うに割り出しされる。
【０００３】 多角形の刃先を有する切削チップの場合、使用中にチップを回転しないように 固定することによってのみ、適切な作業が達成できる。従来技術は切削チップ固 有の多角形に由来する当接面に依存するものであった。しかしながら、特に高ト ルクの用途あるいは辺の数の多い多角形の場合には、この固有の当接構造は切削 力に由来するトルクに耐えるには不適当なこともあり得る。
【０００４】 円形の刃先を有する切削チップは回転対称性を示し、理論的には任意の角度位 置で連続的に割り出しして実際に観察された摩耗を収容することができる。しか しながら、実際には、円形のチップも、等しいシフト角で間隔をおいた所定の数 の割り出し位置で使用するように制限されてきた。割り出し位置間の角度シフト はチップの「角度ピッチ」と称される。
【０００５】 円形切削チップを最適に使用するためには、切削工程中にチップをその割り出 し位置から回転しないようにし、したがって、摩耗を刃先の所定の部分に限定す ることが望ましい。これによって、再配置後に現れる刃先部分は実際に未使用と なることが保証される。
【０００６】 チップを回転しないように固定するために多くの設計が提案されている。これ らの設計は２つのタイプ、すなわち、「台座釘付け法」および「側部当接法」に 分類することができる。
【０００７】 台座釘付け法の例はフルーキガー（Ｆｌｕｅｃｋｉｇｅｒ）の米国特許第５， ２９６，２８８号およびスタシコ（Ｓｔａｓｈｋｏ）の欧州特許公報第３００， １７２号に見出すことができる。
【０００８】 米国特許第５，２９６，２８８号は放射状の溝をその基部に有する円形の割り 出し可能な切削チップを開示している。すなわち、先端が円錐状になったねじを 、その先端をチップ基部の放射状溝の１つと係合するように突出させて、チップ 受容ポケットの台座に調節可能に装着している。
【０００９】 欧州特許公報第３００，１７２号は同様の設計を開示しているが、ここでは、 チップ受容ソケットの台座から突出するピンが円形切削チップ基部内の成形され た凹部と係合する。この成形された凹部はピンが隅に係合する多角形凹部もしく はピンを受容するように成形された多数の弓状周辺溝を備えた円形凹部のいずれ かの形状にある。
【００１０】
【考案が解決しようとする課題】
上述の設計は両者とも耐トルク性に欠けている。耐トルク面は全て小さく、チ ップの中心軸に比較的近く、その厚さはチップ基部と同様な小さな値に限定され ている。さらに、ピンと凹部との配向は付加されるトルクに対抗するのに最適な ものではない。このように接触面の寸法、位置および配向が好ましくないことに より、小さな当接面に比較的大きな支持力が働くことになり、破損もしくは不完 全な固定の起こる危険性が生じる。
【００１１】 側部当接の例はレシーニョ（Ｒｅｓｃｉｇｎｏ）の米国特許第３，３４６，３ ３６号に見出すことができる。この特許は、周辺の刃先表面に角度間隔をおいた ５つの刻面を有する円形切削チップを開示している。刻面は上端が刃先よりも下 に位置するようにチップの上部に向かって外側に傾斜している。固定用もしくは クランプ用のねじが工具ホルダのソケットにチップを固定し、２つの隣接する刻 面をホルダ内面上に形成された対応する平坦な接触領域に当接させる。
【００１２】 各２つの隣接する刻面はそれらの間に鈍角を形成し、各平坦面はチップの軸と の間に鋭角を形成する。この鋭角は位置決め面によって形成される当接角よりも 若干大きくなっており、チップがクランプねじで固定された時に、チップと受容 ソケットの内面との最初の接触は刻面上端に隣接して生じ、刻面上端は位置決め 上壁に押しつけられる。
【００１３】 この装置も耐トルク性が制限されており、その理由は特に、チップと受容ソケ ットとの接触領域の表面が制限されていること、および圧力角度（後述）が９０ ゜に近いことにある。
【００１４】 したがって、比較的多数の割り出し位置を可能にする一方、顕著なトルクに対 抗するために適切に配向した当接面を与える円形もしくは多角形の刃先を備えた 切削チップに対する要求が存在する。また、このような切削チップを装着するた めの工具ホルダに対する要求も存在する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本考案は、高トルクに対抗するための当接面を与えるために成形された外側面 を有する円形および多角形切削チップならびに対応する工具ホルダを提供するも のである。
【００１６】 本考案の割り出し可能なチップは、単一の寸法形状を有する工具ホルダととも に用いるための調和したチップおよび対応する工具ホルダのセットの一部を形成 することができる。本考案のチップおよび受容ソケットは例えば、これらに限定 されるものではないが、フライス切削カッタ、ブローチ、回転工具等を含む多く の用途において大きな価値を有する。
【００１７】 本考案の円形もしくは多角形チップは対応する受容ソケットに任意の割り出し 位置でしっかりとかつ正確にクランプでき、したがって、チップをその受容ソケ ットに接合して、両者間に伝達される比較的大きなトルクに対抗させることがで きる。チップは、比較的多数の割り出し位置を有する場合でも、チップのいかな る割り出し位置においても、受容ソケットの対応する当接面に係合した際に比較 的小さな圧力角度を有するように構造的に規定されている。
【００１８】 一実施例では本考案は、複数の異なった支持面を有し、そのうちの３つが一度 に用いられるようになっている割り出し可能なチップを提供する。
【００１９】 また、本考案は、多数の割り出し位置で割り出し可能なチップを受容するよう な形状および構造を有する受容ソケットを備え、強い作業トルク下で構造的な統 一性を維持することのできる機械工具を提供する。
【００２０】 本考案の教示によれば、刃先に接した上面、基部、外側面および中心軸を有す る切削チップであって、外側面は、中心軸に垂直にかつ上面側で得られた切削チ ップの第１の断面が規則的な形状を示し、基部面側の点で中心軸に垂直に得られ た切削チップの第２の断面がｎ個の先端を有するほぼ星形の構造（ただし、ｎは 少なくとも３）を示すように成形された切削チップが提供される。
【００２１】 本考案のもう１つの特徴によれば、外側面は第１の断面がほぼ円形を示すよう に成形される。
【００２２】 本考案のもう１つの特徴によれば、外側面は第１の断面がほぼ多角形を示すよ うに成形される。
【００２３】 本考案のもう１つの特徴によれば、ｎは少なくとも５である。 本考案のもう１つの特徴によれば、ｎは少なくとも８である。
【００２４】 本考案のもう１つの特徴によれば、ｎ個の先端を有するほぼ星形の構造は同一 線上に配された複数の当接面を含む。 本考案のもう１つの特徴によれば、ｎ個の先端を有するほぼ星形の構造は垂直 な当接面を含む。
【００２５】 本考案のもう１つの特徴によれば、ｎ個の先端を有するほぼ星形の構造は基部 側から少なくとも切削チップの約１／８の高さまで延びる。 本考案のもう１つの特徴によれば、ｎ個の先端を有するほぼ星形の構造は基部 側から少なくとも切削チップの約１／４の高さまで延びる。
【００２６】 本考案のもう１つの特徴によれば、外側面にはさらに逃げ側面部が形成され、 この逃げ側面部は刃先に隣接して刃先から少なくとも切削チップの約１／１０の 高さまで下向きに延び、ほぼ一定の相対的断面構造を有する。
【００２７】 本考案のもう１つの特徴によれば、外側面にはさらに遷移側面部が形成され、 この遷移側面部に沿ってチャネルの深さが逃げ側面部に向かって次第に減少する ようになっている。
【００２８】 本考案のもう１つの特徴によれば、遷移側面部は少なくとも切削チップの１／ ３の高さまで延びる。
【００２９】 また、本考案の教示によれば、（ａ）上述の切削チップ、および（ｂ）基部を 支持するための基部当接面が形成された、切削チップを受容するための少なくと も１つのポケットと、切削チップに付加されたトルクに対抗するように、ｎ個の 先端を有する星形構造によって与えられた角度間隔をおいた表面に当接するよう に位置決めされた少なくとも２つの当接側面とを有する工具ホルダからなる切削 工具アセンブリが提供される。
【００３０】 本考案のもう１つの特徴によれば、少なくとも２つの当接側面は２つのほぼ垂 直な表面を含む。
【００３１】 本考案のもう１つの特徴によれば、少なくとも２つの当接側面はほぼ同一平面 上に配された２つの表面を含む少なくとも３つの当接側面として組み込まれる。
【００３２】 また、本考案の教示によれば、刃先に接した上面、基部、外側面および中心軸 を有する切削チップであって、外側面は、中心軸に垂直にかつ上面側で得られた 切削チップの第１の断面が凹部のない形状の外形を有し、基部面側の点で中心軸 に垂直に得られた切削チップの第２の断面がｎ次の回転対称（ただし、ｎは少な くとも５）を示すように成形され、第２の断面は中心軸の周りのトルクに対抗す る当接面を与える凹部を含む切削チップが提供される。
【００３３】 本考案のもう１つの特徴によれば、ｎは８である。
【００３４】 本考案のもう１つの特徴によれば、凹部は突出する隆起部の間のチャネルとし て組み込まれる。 本考案のもう１つの特徴によれば、チャネルは山形の断面を有する。 本考案のもう１つの特徴によれば、チャネルの表面は、同一線上に配された複 数の当接面を与えるような角度を有する。 本考案のもう１つの特徴によれば、チャネルの表面は垂直な当接面を与えるよ うな角度を有する。
【００３５】 本考案のもう１つの特徴によれば、チャネルは基部側から少なくとも切削チッ プの約１／８の高さまで延びる。 本考案のもう１つの特徴によれば、チャネルは基部側から少なくとも切削チッ プの約１／４の高さまで延びる。
【００３６】 本考案のもう１つの特徴によれば、外側面にはさらに逃げ側面部が形成され、 この逃げ側面部は刃先に隣接して刃先から少なくとも切削チップの約１／１０の 高さまで下向きに延び、全ての点において中心軸に垂直なほぼ一定の相対的断面 構造を有する。
【００３７】 本考案のもう１つの特徴によれば、外側面にはさらに遷移側面部が形成され、 この遷移側面部に沿ってチャネルの深さが逃げ側面部に向かって次第に減少する ようになっている。
【００３８】 本考案のもう１つの特徴によれば、遷移側面部は少なくとも切削チップの１／ ３の高さまで延びる。
【００３９】 本考案のもう１つの特徴によれば、刃先は円形である。
【００４０】 また、本考案の教示によれば、（ａ）上述の切削チップ、および（ｂ）基部を 支持するための基部当接面が形成された、切削チップを受容するための少なくと も１つのポケットと、切削チップに付加されたトルクに対抗するように、凹部に よって与えられた角度間隔をおいた表面に当接するように位置決めされた少なく とも２つの当接側面とを有する工具ホルダからなる切削工具アセンブリが提供さ れる。
【００４１】 本考案のもう１つの特徴によれば、少なくとも２つの当接側面は２つのほぼ垂 直な表面を含む。
【００４２】 本考案のもう１つの特徴によれば、少なくとも２つの当接側面はほぼ同一平面 上に配された２つの表面を含む少なくとも３つの当接側面として組み込まれる。
【００４３】 また、本考案の教示によれば、円形もしくは多角形の刃先および角度間隔をお いたほぼ山形の複数の外側面切欠き部を有する切削チップを受容するための工具 ホルダであって、切削チップを支持するための少なくとも１つのポケットと、切 削チップに付加されたトルクに対抗するように、ほぼ山形の外側面切欠き部の２ つの表面に当接するように位置決めされた少なくとも２つの当接側面と、切削チ ップを一時的に当接側面に固定するための手段とからなる工具ホルダが提供され る。
【００４４】
【考案の実施の形態】
本考案は、高トルクに対抗するための当接面を与えるために成形された外側面 を有する円形および多角形切削チップならびに対応する工具ホルダを提供するも のである。
【００４５】 本考案による切削チップおよび対応する工具ホルダの原理および作用は図面お よび付随する記載を参照することによって、より良く理解されるであろう。
【００４６】 図１Ａ〜１Ｅは、本考案の教示による構成および作用を備えた切削チップ１０ の第１の実施例を示す。
【００４７】 本考案のいくつかの特徴を明らかにする目的で、チップもしくは工具ホルダの 当接面の「圧力角度」を参照する。本明細書および請求の範囲で用いられる「圧 力角度」は、チップ着座面に平行に測定された、チップのトルク伝達最外支持面 の接線もしくは受容ソケットの対応する当接面の接線と同一面を通るチップ軸か ら放射状に延びる線とのなす角度として定義される。これらの支持面／当接面に おいてチップとソケットとの間の圧力によって生じる力はチップの半径と力との ベクトル積に等しいトルクを生成する。したがって、このトルクは圧力角度のコ サインに正比例する。
【００４８】 一般的に、切削チップ１０は刃先１４に接した上面１２、基部１６、および外 側面１８を有する。外側面１８の形状は切削チップ１０の高さに応じて変化する 。外側面１８はその上端近くでは刃先１４を支持するように刃先の円形もしくは 多角形の構造に適合する。切削チップ１０の下部においては、外側面１８は、刃 先固有の構造によって得られるよりもかなり小さな圧力角度を有する横断支持面 を与えるように成形されている。これらの横断支持面は好ましくはチャネル、最 も好ましくは山形チャネルのような凹部によって形成される。後者は、ｎ個の先 端を有する星に近似した下部断面構造をもたらす。
【００４９】 本明細書および請求の範囲で用いられる「ｎ個の先端を有する星」とはｎ個の 最外点を有する回転対称形状であって、各最外点がその最も近接する最外点と内 向きの山形部すなわち「Ｖ型」部によって接合された形状を意味する。図２Ｂに ５つの先端を有する星の１例を示す。本考案の好ましい実施例の外側面下部は、 以下に詳述するように先端および／もしくは山形の基部を平坦化してもよいため 、ｎ個の先端を有する「ほぼ」星形の構造を有するものとして記載される。
【００５０】 本考案は回転対称な広範囲の切削チップに適用可能である。本記載および請求 の範囲で用いられる「回転対称」とは少なくとも２つの不同な部分的回転下で不 変な形状を意味する。このように定義された語は３つ以上の辺を有する正多角形 を含み、辺は直線のみからなるものでも、より複雑な直線もしくは曲線の線分の 組み合わせからなるものであってもよい。また、この語は円形も含む。さらに、 連続的なパターンが基本形状に重なった、上述の形状の変形も含まれる。このよ うなパターンの例には鋸歯およびスカラップ状もしくは波状の刃先が含まれる。
【００５１】 回転対称もｎ個の先端を有する星形構造も反射による対称を意味するものでは ない。特定の切削用途が主として１方向にトルクを発生する場合、本考案の構造 は主トルク成分に対抗するための小さな圧力角度を有する当接面を備えて非対称 的に構成してもよい。しかしながら、本考案は、中心軸の周りの双方向のトルク に対抗する対称的な実施例で例示する。
【００５２】 本明細書および請求の範囲ではチップの中心軸を参照する。この軸はその周り で刃先が回転対称を示す軸である。また、チップの「頂部」および「底部」を参 照する。このような参照が生じる場合は常に、チップはその刃先が上向きになり 、その軸が垂直になるように、その基部を下向きにして装着されているものと仮 定する。
【００５３】 三角形および四角形のチップの場合、本考案の設計は、特に大きなトルクが生 じる用途に最適化された支持面を与えるものである。
【００５４】 より多くの辺を備えた刃先の場合もしくは辺の数は少ないが凸状に曲がった刃 先を用いる場合、刃先の固有な構造は切削力に由来する顕著なトルクに対抗する のに適した表面を与えるものではない。これらの場合、本考案の切削チップは特 に価値のあるものであり、従来技術で与えられるものよりもはるかに小さな圧力 角度の当接面を与える。
【００５５】 本記載および請求の範囲では凹部のある形状および凹部のない形状を参照する 。本記載および請求の範囲で用いられる「凹部」という語は凹状もしくは他のく ぼみを形成する形状もしくは表面の一部を意味する。より正確には、凹部は形状 もしくは表面の隣接部分を結ぶ仮想的な直線の内側に位置する形状もしくは表面 の任意の部分として定義することができる。逆に、このように定義された凹部を どの点においても有していない形状は「凹部のない」形状として定義される。し たがって、ｎ個の先端を有する星の山形部はここで定義される「凹部」を構成し 、正多角形は凹部のない形状に分類される。
【００５６】 切削チップ１０の特徴を詳細に観察すると、上面すなわち「レーキ部」１２は 、本実施例においては、内向きに傾斜してその外周部で刃先１４に接する環状周 辺部２０と、切削チップ１０の軸に垂直な平坦な環状部２２とを有している。
【００５７】 上面１２はさらに凹みもしくは隆起部のパターンのようなチップ制御形状を有 してもよい。このような形状の１例を図１Ｅに示す。
【００５８】 図１Ｃにおいて最も良く認められるように、内側の環状部２２はその内端で中 央の標準的ないわゆる「部分的に円筒状の」孔２６と交わる。この孔２６は標準 的な皿クランプねじ（図示せず）を通すために使用される。切削チップ１０を工 具ホルダ内にクランプするために使用される特定のクランプ技術自体は本考案の 一部を構成するものではなく、また、本考案の範囲を逸脱することなく他の任意 のクランプ技術を用いて変更を行うことができる。
【００５９】 本考案の好ましい実施例においては、中心軸に垂直にかつ上面１２側で得られ た切削チップの第１の断面が凹部のない形状の外形を有し、基部１６側の点で中 心軸に垂直に得られた切削チップの第２の断面がｎ次の回転対称を示すとともに 中心軸の周りのトルクに対抗する当接面を与えるための凹部形状を含むように、 外側面１８が成形されていることが特徴的である。
【００６０】 この目的で、外側面１８は切削チップ１０の高さに沿って少なくとも２つ、一 般的には３つの部分に分けることができる。刃先１４に隣接する第１の部分は逃 げ側面２８と称され、凹部のない断面外形を有する。外側面１８の下部はリブを 備えた側面３０を構成し、これは中心軸の周りのトルクに対抗するための当接面 を有する凹部を与える。逃げ側面２８およびリブ付き側面３０は好ましくは遷移 側面部３２によって連結される。遷移側面部３２は、後述のように、これら２つ の形状間に漸次的な遷移を与えるものである。
【００６１】 逃げ側面２８は一般に使用される刃先の構造に対応する。したがって、切削チ ップ１０においては、逃げ側面２８は図示された円形の刃先に対応した円形の断 面を有する円錐台形状を有している。よって、逃げ側面２８は、中心軸に垂直な 断面が、高さによっていくらか寸法は異なるものの、全高にわたってほぼ一定の 構造を有するものとして記載することができる。
【００６２】 逃げ側面２８は一般に切削チップ１０の中心軸に対して鋭角Ψで傾斜している 。角度Ψは通常、チップの「主な逃げ角度」と称され、好ましくは２０゜未満、 典型的には約７゜である。凹型のチップについては、逃げ側面２８が円筒形とな るようにΨを約０゜とすることができる。
【００６３】 リブ付き側面３０を詳細に観察すると、これは好ましくは、突出する隆起部３ ４の間にチャネル３２が形成された円錐台型のリブ付き表面として組み込まれる 。チャネル３２は好ましくは山形の断面を有する。
【００６４】 リブ付きの側面３０は基部１６からチップ軸に垂直な、図１Ｂにおいて面Ｉ− Ｉとして示された面まで延びている。リブ付き側面３０は切削チップの高さの好 ましくは少なくとも１／８、典型的には少なくとも１／４まで延びている。遷移 側面３２の設計によっては、リブ付き側面は外側面１８の高さの大部分に沿って 延びてもよい。
【００６５】 リブ付き側面３０は、各々１対の対向する傾斜を有する平面状の当接側面３８ と平滑に融合する頂部３６を備えたｎ個の隆起部３４を有するものとみなすこと ができる。隣接する隆起部の接合部では互いに隣接する当接面３８が平滑な基底 部４０で交わる。隆起部の数はチップの使用可能な割り出し位置の数に等しい。 円形の刃先については、ｎは好ましくは５以上、典型的には８以上である。
【００６６】 図２Ａおよび２Ｂについて簡単に述べると、これらが示すのは、ここでｎ＝５ として示されたリブ付き側面３０の断面が、二等分線半径の両側に対称な脚部を 有する凹状山形「導線分」（図２Ａ）をｎ−１回、回転複製することによって定 義されるｎ個の先端を有する星（図２Ｂ）と考えられることである。導線分は３ ６０゜／ｎに等しい中心ピッチ角βに対している。
【００６７】 以下に詳述するように、切削チップ１０の好ましい実施例の特徴によれば、間 隔をおいた２つの当接面３８は同一平面上にある。これは簡単な例では、導線分 の対称な脚部が二等分線半径に対して（９０゜−β／２゜）に等しい角度γを形 成するようにすることによって達成される。対応する圧力角度αは（９０゜−β ゜）に等しい。したがって、図示された８つの隅を有する実施例の場合、α＝４ ５゜、β＝４５゜、γ＝６７．５゜である。隅の数が多い場合、同一平面上の表 面の間に２つ以上の隆起部を介在させてもよい。
【００６８】 切削チップ１０の好ましい実施例のもう１つの特徴によれば、間隔をおいた２ つの当接面３８は切削チップ１０のその軸に垂直な断面に垂直な交差部を有する 。面自体はリブ付き側面３０のテーパにより、垂直でないこともある。しかしな がら、参照の便宜上、このような面も「垂直当接面」と称する。また、この要件 は単純な幾何学的条件で定義することもでき、例えば、上述の８つの隅を有する 実施例の角度で与えられる。さらに、ｎが４の倍数である任意の場合、少なくと もいくつかの互いに垂直な当接面が必ず存在することになる。
【００６９】 好ましい実施例では、リブ付き側面３０は理想的には角錐台であり、したがっ て、特に、図１Ｂに示すように、全ての当接面３８が切削チップ１０に対して同 一の角度ηをなす。この直接の結果として、各隆起部３６に連結する１対の側面 ３８が交わる仮想的な直線は、上記のように定義されたような理想的な星形多角 形輪郭部の整列した隅を通過して、対応する角度φを基部への法線との間に形成 する。角度φはαおよびηの双方の関数であり、φ＝ａｒｃ ｔａｎ［ｓｉｎ（ α）ｔａｎ（η）］で与えられる。角度φは逃げ側面最上部２０Ｃに関する逃げ 角度Ψよりも大きい。圧力角度αを９０゜未満とすると、φ＞ηとなる。当然な がら、全ての理想的な星形多角形輪郭部は互いに類似しており、すなわち、単な る縮尺の変化によって互いから得ることができる。
【００７０】 図１Ｄはリブ付き側面３０の図１Ｂの面Ｉ−Ｉ上、すなわち、リブ付き側面３ ０と遷移側面３２との接合部における断面を示す。ここで認められるように、隆 起部３６および基底部４０が截断され、および／もしくは丸くなっている点にお いて、リブ付き側面３０の星形多角形輪郭部は理想的な形状とは異なっている。 実際には、本体最下部の全ての水平面上における全ての星形多角形の輪郭は一般 に同一に変形され、すなわち、図１Ｂに示すように、一定の幅の隆起部および基 底部を生成するように同じ幅の面取りされた面を有するように截断された隆起部 ３６および基底部４０を有する。この結果、好ましい実施例では、変形された星 形の輪郭は厳密な意味ではユークリッド幾何学上において類似していない。隆起 部３６および基底部４０はそれぞれの長さに沿って均一な幅を有しているため、 これらは、当接面３８の間の仮想的交線と同様に、角度φを基部への法線との間 に形成する。
【００７１】 遷移側面３２の開始とともに基底部４０はテーパ面４２に変形し、基底部４０ に最も近い星形多角形輪郭部は次第に失われる。一方、隆起部３６に近い当接面 ３８の構造は遷移側面部３２と逃げ側面２８との間の接合部まで維持され、ここ で隆起部３６自体が逃げ側面２８に融合する。
【００７２】 図１Ｃで最も良く認められるように、遷移側面部３２自体はリブ付き側面３０ のリブ部の延長部分をテーパ面４２に重畳もしくは連結した結果得られるもので ある。この結果、遷移側面部３２は、外側面１８のチャネルの深さが逃げ側面２ ８に向かって漸減するような漸次的な遷移を与える。好ましくは、遷移側面部３ ２は切削チップの高さの少なくとも約１／３まで延びる。
【００７３】 粉末冶金技術上ならびに構造上の理由により、テーパ面４２に接する内側部に よって刃先が直接支持される場合、テーパ面４２とチップ軸に垂直な平面とのな す角度は約６０゜以上とするべきである。しかしながら、この角度が６０゜を大 幅に超えると、後述のように、切削力に由来するトルクに対抗するために使用さ れる当接面３８を備えたリブ付き側面３０が得ることのできる高さ「ｈ」は顕著 に制限されてしまう。テーパ面４２の具体的な形状は様々なものとすることがで きる。好ましい例には円錐台形（すなわち円形）もしくは角錐台（すなわち平坦 面を有する）部分が含まれる。
【００７４】 図３〜６には、チップ受容ソケットもしくはポケット５２に装着された所定の 数の切削チップ１０を用いる、本考案の教示による構成および作用を備えた機械 工具カッタもしくは工具ホルダ５０が示される。
【００７５】 各ポケット５２には、基部を支持するための基部当接面５４と、切削チップ１ ０によって与えられる角度間隔をおいた当接面３８に当接するために配された少 なくとも２つ、好ましくは３つの当接側面５６，５８，６０とが形成されている 。これらの当接側面の組み合わせにより、かなりのトルクに構造的に対抗するこ とのできる側面支持／制限系が提供される。ポケット５２の側壁の他方の部分は 、表面がチップに干渉しない限り、いかなる都合の良い形状および構造を有する ことも可能である。
【００７６】 受容ソケットは工具ホルダの一体部分でも、工具ホルダにいずれかの適当な方 法で接続されたアダプタ部分であってもよい。後者の場合、単一の工具ホルダが 、適当な範囲のアダプタを介して、対応する範囲の割り出し可能なチップを受容 するようにしてもよい。
【００７７】 図５および６の略断面図にソケット５２の他の特徴を示す。ソケット５２はほ ぼ垂直な２つの側壁６２および６４を有しており、当接側面５６および５８が側 壁６２と一体的に形成され、当接面６０が側壁６４と一体的に形成されている。 好ましくは、当接面５６，５８，６０はチップ受容ソケット５２の基部５４に到 達しない。最下部の境界において当接面は、チップから遠ざかるように傾斜した 凹状底部に集合する。一例として、図５の面ＶＩ−ＶＩ上における部分断面であ る図６に、側壁６２の同一平面上の当接面５８の最内部および同側壁の対応する 凹状底部６８を示す。
【００７８】 理解されるように、側壁６２の同一平面上の２つの当接面の最内部、すなわち 当接面５８は省略することができる。なぜなら、残りの当接面５６および６０が 充分に、有効な側面支持／制限系を画定するからである。
【００７９】 また、図６に例示されるように、当接面はチップ側面３８の傾斜に適合するよ うに傾斜した平面上に位置する。すなわち、これらは受容ソケットの台座の基部 への法線に対してチップ側面３８がなす角度ηとほぼ等しい角度をなす。新たな 受容ソケットが製造される際には、その当接面傾斜角度の公差を、チップをその 対応する受容ソケットに最初に装着する時に当接面の上部で接触が始まるような ものとする。多くは最初のクランプ工程中に生じる、この表面の塑性変形により 、接触は上部から広がって次第に当接面全域に及ぶ。こうして、当接面の「接触 面」に対応する支持面３８ａが、当接面の深さに対応する深さ「ｂ」の帯形状で 、並列した対応する側面３８上において、リブ付き側面３０の頂部に向かって形 成され、遷移側面部３２内に約ｂ／２だけ延びる。
【００８０】 工具ホルダ５０の他の数多くの特徴についてみると、図４に示すソケット５２ の基部５４は、雌ねじを備えた中心孔７２とほぼ同一平面上にある。側壁６２は 、上述の同一平面上にある当接面５６および５８と、凹状底部６６および６８と 、逃げ面７４とを含んでいる。側壁６４は、垂直当接面６０と、凹状底部７０と 、逃げ面７６とを含んでいる。クランプねじでしっかりとクランプされた受容ソ ケット５２にチップが着座した時に、雌ねじを有する孔７２はチップの貫通孔２ ６からごくわずかにずれる。これは、チップの支持面を受容ソケットの対応する 当接面に対して付勢するためである。
【００８１】 図１Ａに示された切削チップ１０は、上面１２の環状部２２上で対応するロー マ数字によって示され、８つの回転対称な隆起部の使用によって明示されるよう に、８つの割り出し位置を有している。しかしながら、本考案は、チップの支持 面およびソケットの当接面上における圧力応力を過度に増大することなく、かな り多くの割り出し位置をもたらすことのできるものである。以下、この接触圧力 応力がどのようにして隆起部の数とともに増大するかについて考察する。
【００８２】 図５を参照すると、切削チップ１０のチップ支持面３８ａと工具ホルダ５０の 受容ソケット５２の並列した最外当接面５６との間で伝達される支持力Ｆ＿ｂは 付加されるトルクＭを生成する切削力に由来する。したがって、式（１）が成立 する。この結果支持面上に圧力は式（２）となる。
【００８３】
【数１】 Ｆｂ＝Ｍ（Ｒｃｏｓ（α）） ・・・（１） （ただし、Ｒは接触支持面３８ａの最外周の平均半径であり、αは圧力角度であ る）
【００８４】 Ｐ＝Ｆｂ／Ａ ・・・（２） （ただし、Ａは支持面の面積である） ここで、 Ａ＝ｂ ａｘ ・・・（３） （ただし、ｂは有効支持面の深さ、ａｘは有効支持面の長さである）
【００８５】 正弦法則から、式（４）が成立する。
【００８６】
【数２】 ｘ＝Ｒｓｉｎ（β／２）／ｓｉｎ（π−α−β／２） ・・・（４） （ただし、βは２つの隣接する隆起部の頂部を通る半径によって形成される角度 、すなわち導線分（図２Ａおよび５参照）に対応するようにβ＝３６０゜／ｎで ある）
【００８７】 上述のように、α＝（９０°−β） ・・・（５）である。したがって、式（ ６）が成立する。
【００８８】
【数３】 Ｐ＝（Ｍ／Ｒ２ｂａ）／（ｔａｎ（β／２）／ｓｉｎβ ・・・（６）
【００８９】 通常の設計法によれば、接触圧力応力は、最も弱い材料の許容応力限度（例え ば、ポケット側の工具鋼の耐久限度）内に維持される。式（６）から認められる ように、２つの因子の関数であり、第１の因子であるＭ／Ｒ＾２ｂａは、比Ｍ／ ｂａが半径に依存しないと仮定すれば、Ｒ＾２に反比例しており、（「無次元の 圧力応力」とも称される）第２の因子であるｐ＝（Ｍ／Ｒ＾２ｂａ）＝１／（ｔ ａｎ（β／２）／ｓｉｎβ）はβのみの関数である。上述のようにβは３６０゜ ／ｎ（ただし、ｎは隆起部の数）に等しいため、無次元の圧力応力はｎの関数で ある。ｐ（ｎ）を図８に示すようにプロットすると、これはほぼ幾何級数的に増 大する関数であることが認められる。ここでは、その最小値は６個の隆起部を備 えたチップに対応するものとして示されており、２０個の隆起部を備えた構成で はその値は約１０倍に増加する。ここに示すように、８個の隆起部を備えた好ま しい構成における圧力応力は最小値を５０％上回るに過ぎない。
【００９０】 一方、半径の二乗に反比例する応力は半径Ｒが大きくなるにつれて減少する。 したがって、半径を３倍にすると、応力は３＾２＝９の逆数すなわち１／９に減 少する。よって、６個の隆起部を備えた半径Ｒのチップが受ける応力が許容でき るものであれば、２０個の隆起部を備えた半径３Ｒのチップも同一の応力を生成 するであろう。したがって、例えば、６つの隅を有する小型のチップが付加応力 限度内にある場合、チップを大きくすることによって応力は１／９に減少する。 よって、チップを３倍に拡大すれば、応力を増大することなく隆起部の数を６か ら２０に増加させることができ、このような拡大は一般に任意の用途で可能であ る。これらの考察から、チップ隆起部の数の上限は好ましくは２０であることが 示される。
【００９１】 図７に、本考案の教示による構成および作用を有する切削チップ８０の第２の 実施例を示す。一般に、切削チップ８０は８つの割り出し可能な刃先８４を備え た多角形の刃先８２を有する点を除いて切削チップ１０と同様である。割り出し 可能な刃先８４は上述のリブ付き側面３０に類似した８つの隆起部を有する側面 ８６に調和している。
【００９２】 明らかに、この場合、逃げ側面８８は刃先８２に適合した多角形形状を有して おり、遷移面部のテーパ面９０は好ましくは角錐台形である。
【００９３】 本考案の２つの実施例を例示し、そのいくつかの変更例に言及したが、これら 実施例および変更例は例示的なものに過ぎず、本考案はその精神を逸脱すること なく、また請求の範囲を超えることなく、他に多くの機械的変更および応用を行 うことのできるものと理解されたい。例えば、割り出し位置の数およびチップ側 面の隆起部の数、ならびにチップおよび受容ソケットの寸法比率はかなり変更で き、また、本考案に重要でない表面の形状もかなり変更できる。
【００９４】 以上の記載は例示的なものに過ぎず、本考案の精神および範囲内で他の様々な 実施態様が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】本考案の教示による構成および作用を備え
た、円形の刃先を有する切削チップの好ましい第１の実
施例を示す斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａの切削チップの側面図である。
【図１Ｃ】図１Ａの切削チップの側断面図である。
【図１Ｄ】図１ＢのＩ−Ｉ線に沿った部分上断面図であ
る。
【図１Ｅ】図１Ａの切削チップの上面図である。
【図２Ａ】本考案の教示による、記載中に引用されるい
くつかの角度の定義を示す幾何学的導線分の概略図であ
る。
【図２Ｂ】図２Ａの導線分の回転複製によって生成され
る構造である、本考案の教示による構成および作用を備
えた切削チップの断面の構造を示す概略図である。
【図３】工具ホルダのポケットに装着された図１Ａの切
削チップを４つ含む、本考案の教示による構成および作
用を備えた機械工具カッタの部分分解斜視図である。
【図４】図３の工具ホルダのポケットの１つを示す拡大
斜視図である。
【図５】図４のポケット内の図１Ａの切削チップの当接
構造を示す水平断面図である。
【図６】 図１Ａの切削チップと図４のポケットの当接
面の１つとの好ましい接触構造を示す部分垂直断面図で
ある。
【図７】本考案の教示による構成および作用を備えた、
多角形の刃先を有する切削チップの好ましい第２の実施
例を示す底面図である。
【図８】本考案の教示によるチップの隆起部の数の関数
として支持面上の圧力変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ 切削チップ １２ 上面 １４ 刃先 １６ 基部 １８ 外側面 ３８ 当接面 ５０ 工具ホルダ ５２ ポケット ５４ 基部 ５６，５８，６０ 当接側面
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年３月１０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１６
【補正方法】変更
【補正内容】

Claims (31)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項１】 刃先に接した上面、基部、外側面および
    中心軸を有する切削チップであって、前記外側面は、前
    記中心軸に垂直にかつ前記上面側で得られた切削チップ
    の第１の断面が規則的な形状を示し、前記基部面側の点
    で前記中心軸に垂直に得られた切削チップの第２の断面
    がｎ個の先端を有するほぼ星形の構造（ただし、ｎは少
    なくとも３）を示すように成形された切削チップ。
  2. 【請求項２】 前記外側面は前記第１の断面がほぼ円形
    を示すように成形されていることを特徴とする請求項１
    記載の切削チップ。
  3. 【請求項３】 前記外側面は前記第１の断面がほぼ多角
    形を示すように成形されていることを特徴とする請求項
    １記載の切削チップ。
  4. 【請求項４】 ｎが少なくとも５であることを特徴とす
    る請求項１記載の切削チップ。
  5. 【請求項５】 ｎが少なくとも８であることを特徴とす
    る請求項１記載の切削チップ。
  6. 【請求項６】 前記ｎ個の先端を有するほぼ星形の構造
    が同一線上に配された複数の当接面を含むことを特徴と
    する請求項１記載の切削チップ。
  7. 【請求項７】 前記ｎ個の先端を有するほぼ星形の構造
    が垂直な当接面を含むことを特徴とする請求項１記載の
    切削チップ。
  8. 【請求項８】 前記ｎ個の先端を有するほぼ星形の構造
    が前記基部側から少なくとも切削チップの約１／８の高
    さまで延びていることを特徴とする請求項１記載の切削
    チップ。
  9. 【請求項９】 前記ｎ個の先端を有するほぼ星形の構造
    が前記基部側から少なくとも切削チップの約１／４の高
    さまで延びていることを特徴とする請求項１記載の切削
    チップ。
  10. 【請求項１０】 前記外側面にはさらに逃げ側面部が形
    成され、前記逃げ側面部は前記刃先に隣接して前記刃先
    から少なくとも切削チップの約１／１０の高さまで下向
    きに延び、前記逃げ側面部はほぼ一定の相対的断面構造
    を有することを特徴とする請求項１記載の切削チップ。
  11. 【請求項１１】 前記外側面にはさらに遷移側面部が形
    成され、前記遷移側面部に沿ってチャネルの深さが前記
    逃げ側面部に向かって次第に減少するようになっている
    ことを特徴とする請求項１０記載の切削チップ。
  12. 【請求項１２】 前記遷移側面部が少なくとも切削チッ
    プの１／３の高さまで延びていることを特徴とする請求
    項１１記載の切削チップ。
  13. 【請求項１３】（ａ）請求項１の切削チップ、および
    （ｂ）前記基部を支持するための基部当接面が形成され
    た、切削チップを受容するための少なくとも１つのポケ
    ットと、切削チップに付加されたトルクに対抗するよう
    に、前記ｎ個の先端を有する星形構造によって与えられ
    た角度間隔をおいた表面に当接するように位置決めされ
    た少なくとも２つの当接側面とを有する工具ホルダから
    なる切削工具アセンブリ。
  14. 【請求項１４】 前記少なくとも２つの当接側面は２つ
    のほぼ垂直な表面を含むことを特徴とする請求項１３記
    載の切削工具アセンブリ。
  15. 【請求項１５】 前記少なくとも２つの当接側面がほぼ
    同一平面上に配された２つの表面を含む少なくとも３つ
    の当接側面として組み込まれていることを特徴とする請
    求項１３記載の切削工具アセンブリ。
  16. 【請求項１６】 刃先に接した上面、基部、外側面およ
    び中心軸を有する切削チップであって、前記外側面は、
    前記中心軸に垂直にかつ上面側で得られた切削チップの
    第１の断面が凹部のない形状の外形を有し、前記基部面
    側の点で中心軸に垂直に得られた切削チップの第２の断
    面がｎ次の回転対称（ただし、ｎは少なくとも５）を示
    すように成形され、前記第２の断面は前記中心軸の周り
    のトルクに対抗する当接面を与える凹部を含む切削チッ
    プ。
  17. 【請求項１７】 ｎが８であることを特徴とする請求項
    １６記載の切削チップ。
  18. 【請求項１８】 前記凹部が突出する隆起部の間のチャ
    ネルとして組み込まれることを特徴とする請求項１６記
    載の切削チップ。
  19. 【請求項１９】 前記チャネルが山形の断面を有するこ
    とを特徴とする請求項１８記載の切削チップ。
  20. 【請求項２０】 前記チャネルの表面が、同一線上に配
    された複数の当接面を与えるような角度を有することを
    特徴とする請求項１９記載の切削チップ。
  21. 【請求項２１】 前記チャネルの表面が、垂直な当接面
    を与えるような角度を有することを特徴とする請求項１
    ９記載の切削チップ。
  22. 【請求項２２】 前記チャネルが基部側から少なくとも
    切削チップの約１／８の高さまで延びていることを特徴
    とする請求項１８記載の切削チップ。
  23. 【請求項２３】 前記チャネルが基部側から少なくとも
    切削チップの約１／４の高さまで延びていることを特徴
    とする請求項１８記載の切削チップ。
  24. 【請求項２４】 前記外側面にはさらに逃げ側面部が形
    成され、前記逃げ側面部は刃先に隣接して刃先から少な
    くとも切削チップの約１／１０の高さまで下向きに延
    び、前記逃げ側面部は全ての点で前記中心軸に垂直なほ
    ぼ一定の相対的断面構造を有することを特徴とする請求
    項１８記載の切削チップ。
  25. 【請求項２５】 前記外側面にはさらに遷移側面部が形
    成され、前記遷移側面部に沿ってチャネルの深さが前記
    逃げ側面部に向かって次第に減少するようになっている
    ことを特徴とする請求項２４記載の切削チップ。
  26. 【請求項２６】 前記遷移側面部が少なくとも切削チッ
    プの１／３の高さまで延びていることを特徴とする請求
    項２５記載の切削チップ。
  27. 【請求項２７】 前記刃先が円形であることを特徴とす
    る請求項２５記載の切削チップ。
  28. 【請求項２８】（ａ）請求項１６の切削チップ、および
    （ｂ）前記基部を支持するための基部当接面が形成され
    た、切削チップを受容するための少なくとも１つのポケ
    ットと、切削チップに付加されたトルクに対抗するよう
    に、前記凹部によって与えられた角度間隔をおいた表面
    に当接するように位置決めされた少なくとも２つの当接
    側面とを有する工具ホルダからなる切削工具アセンブ
    リ。
  29. 【請求項２９】 前記少なくとも２つの当接側面が２つ
    のほぼ垂直な表面を含むことを特徴とする請求項２８記
    載の切削工具アセンブリ。
  30. 【請求項３０】 前記少なくとも２つの当接側面が、ほ
    ぼ同一平面上に配された２つの表面を含む少なくとも３
    つの当接側面として組み込まれていることを特徴とする
    請求項２８記載の切削工具アセンブリ。
  31. 【請求項３１】 円形もしくは多角形の刃先および角度
    間隔をおいたほぼ山形の複数の外側面切欠き部を有する
    切削チップを受容するための工具ホルダであって、切削
    チップを支持するための少なくとも１つのポケットと、
    切削チップに付加されたトルクに対抗するように、ほぼ
    山形の外側面切欠き部の２つの表面に当接するように位
    置決めされた少なくとも２つの当接側面と、切削チップ
    を一時的に前記当接側面に固定するための手段とからな
    る工具ホルダ。
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