JP3375963B2 - 着脱可能ブレードを具えた工具シャフト - Google Patents

着脱可能ブレードを具えた工具シャフト

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JP3375963B2
JP3375963B2 JP52091894A JP52091894A JP3375963B2 JP 3375963 B2 JP3375963 B2 JP 3375963B2 JP 52091894 A JP52091894 A JP 52091894A JP 52091894 A JP52091894 A JP 52091894A JP 3375963 B2 JP3375963 B2 JP 3375963B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溝切りと分断の作業を行うための金属工作工
具に関する。この工具は切削インサートを具えたブレー
ド体とこれに着脱可能に継合された工具シャフトを含
む。ブレード体と工具シャフトは互いに適合される接合
部分を含む。
溝切り作業と分断作業のための工具は多数のものが既
に知られており、この既知の工具はシャフト及びこれに
適当な態様で連結された切刃付きブレード体を含む。従
って、SE−Ｂ−417066に開示の工具は切削インサートを
具えたブレード体を含み、このブレード体がねじによっ
て工具シャフトの１側に固定されている。このねじはブ
レード体を横切って真直に延在する凹所に挿入され、そ
の後に工具シャフトのネジ切り孔に螺結される。良好な
位置決めと良好な安定性を達成するために、ブレード体
の側面の１つがくさび部品も具備しており、このくさび
部品は工具シャフトの対応するくさび溝に嵌合するよう
に企図されている。しかし、この構造では、強靱な材料
や強靱性が中程度の材料を工作するときに安定度が所望
通りの最大にはなり得ない。このことを配慮して、くさ
び部品とくさび溝は高精度に精密に作られる必要があ
る。しかし、それでもなお、ある程度のゆるみが、特に
長期間使用後に生じる。
EP−Ａ−300544は工具シャフトの隣り合う２個のエッ
ジが夫々突出部分を有し、これらのエッジが切削インサ
ートを具えたブレード部品の構成化と安定化の目的を有
する斯ゝる工具を開示している。
また、この構造は非常に小さな寸法公差を要求し、精
密研磨が必要になる。それにも拘らわず、ある程度の時
間使用するとある程度の遊びが容易に生じる。この遊び
は下位くさびの前部に主として生起する変形が主原因で
ある。この場合、このくさび前部には半径方向と接線方
向の両方の力が加えられる。更に、この構造はブレード
体の接合部分の弱体化をもたらす。それは工具シャフト
がブレード体をその両側に沿って握りしめ、それ故にブ
レード体より幅広でなければならないからである。これ
らの理由から、この構造は深い溝切りや分断のために使
用することは出来ない。
また、本出願人のスウェーデン特許出願第9102262−
４号は切削インサートを具えた留め具体とこれに着脱可
能に付設される工具シャフトを含む、溝切りと分断の作
業のための工具に関する。留め具体は切削インサートを
具えたブレード部とこれに直角な第２の突出部を含む。
ブレード部と第２突出部の両者は留め具体を工具シャフ
トに固定するためのねじ孔を有している。この二重の、
相互に直角なジョイントは留め具体と工具シャフトの夫
々のねじ孔の穿設に高寸法精度を必要とする。また、長
期に使用すると、留め具体と工具シャフトの間にある程
度の遊びが漸次生じてくる。
従って、本発明の第１の目的は溝切作業や分断作業に
用いる切削工具として、工具シャフトとこれに着脱可能
に付設したブレード体の間の遊びが最小限度に低減され
るか或いは完全に消滅する、斯ゝる切削工具を作ること
にある。
本発明の第２の目的は、工具シャフトとブレード体間
の継ぎ目（ジョイント）として、安定した、しかも遊び
が存在しないにも拘わらず精密研磨加工で得られるよう
な高寸法精度は要求しない、斯ゝる継ぎ目を得ることに
ある。
本発明のもう１つの目的はブレード体と工具シャフト
の間の安定した遊びのない継ぎ目を有する切削工具を最
低限度の製造コストで製造することにある。
更に本発明の別の目的はブレード体と工具シャフトの
間の継ぎ目における当接面の相対的寸法が夫々の面にか
ゝる力の大きさに関係している斯ゝる継ぎ目を具えた切
削工具を提供することにある。
本発明の別の目的はブレード体と工具シャフトの間の
継ぎ目が最適工作条件を維持しながら長いオーバハング
を許容する斯ゝる継ぎ目を具えた切削工具を提供するこ
とにある。
これらの目的並びにその他の目的は請求項１の特徴部
分に規定されている構成を包含する切削工具を作ること
によって達成された。
非限定的説明のために、本発明の特定の好適例が以下
に説明されている図面に関連付けて更に説明される。
図１はねじとくさびを具えた本発明に係る工具シャフ
トを斜視図で示している。
図２は本発明に係るブレード体を斜視図で示してい
る。
図３は図１と図２に係わる工具シャフトとブレード体
が一体に取付けられた状態を斜視図で示している。
図４は工具シャフトの長手軸に平行な継合部を有す
る、図１に示すものと実質的に同じ工具シャフトを示し
ている。
図５は工具シャフトの長手軸に直角な継合部を有する
工具シャフトを示している。
図６は図４の工具シャフトを前面から示している。
図７は図４における線VII−VIIに沿った切断面を示し
ている。
図８と図９はブレード体に切削インサートを固定する
ための別に採り得る構成を示している。
図において、工具シャフトは全体的に１で指定され、
ブレード体は２で指定されている。ブレード体の前端は
溝切りと分断の作業のための切削インサート４を担持し
ている。図2,3の実施例によれば、インサート４は前端
３の頂、前位のコーナにある凹所５の中に、必要な締結
力が材料の固有の弾性によって与えられることにより固
定されている。勿論図8,9から分るように、その他の固
定構造も可能である。従って、図８によれば、必要な締
結力はねじクランプ構成体によって実現されている。こ
の構成体は上位クランプアーム６を含み、このアームは
ブレード体のスリット７によって形成されている。クラ
ンプアーム６はクランプねじ８を締付けることにより、
機能させられる。このクランプねじ８はスリットを越え
て下方へ延在し、スリットの下のブレード体に螺結され
る。切削インサートに作用する必要な締結力は図９に係
わるヒンジ様のクランプ構成体によっても発生させ得
る。この構成体は本出願人の欧州特許出願EP−Ａ−4916
69に更に説明されていることから、こゝではこれを参照
する。この構造によれば、切削インサート用の凹所とス
リット10の間の部分９は上位部分12のためのヒンジとし
て機能する。締付けねじ11は上部部分12に螺結される
と、スリット10の下側を押圧する。ねじ11を下方へ進む
ように廻すことにより、部分12はインサート４に対しか
ぶさるように回動する。ヒンジ９から締付けねじ11まで
の距離が切削インサートに対する当接面までの距離より
大きいので、締付けねじにより生じる締結力（クランプ
力）は挺子の原理に従って増大する。
切削位置から見てのブレード体の後部は継合部として
構成されている。充分な安定性を保証し、そしてくさび
溝13を形成するために、ブレード体のこの継合部は前位
部分３より大きな肉厚になるように寸法設定されてい
る。くさび溝13の下側の面は凹所14を有している。それ
により、上位当接面30より狭い下位当接面29がくさび溝
に形成される。更に、切削インサートが工作物に作用し
ているときに半径方向力を受けるための当接面を構成す
る棚15が形成されている。更に、ブレード体の継合部は
３個の固定ねじを挿入する３個の滑らかな孔16a,16b,16
cを有している。３個の孔の各々の１部分は、固定ねじ
のヘッドを埋め込むことが出来るように他部に較べ大き
な直径を有するように形成される。更に、二重ねじ或い
は差動ねじ28を作動させるために、キーの挿入可能な孔
17が配設される。
図４によれば、工具シャフト前部の２つの垂直側の１
方が継合部として形成されている。この継合部はブレー
ド体のくさび溝13に嵌合するように企図されたくさび部
分18を含む。良好なくさび寸法を保証するために、くさ
び部分の高さと上位幅との関係は2:1前後に設定すべき
である。くさび部分の下側から始まる凹所19はこれに対
しゆとりのあるルーズくさび20収容するために配設され
る。凹所19はねじ孔21を有し、くさび20は二重ねじ28に
よりくさび20を固定するためのねじ穴22を有している。
二重ねじ28はねじ孔21,22と同じくねじ方向が反対にな
る２つのねじ切り部分を有している。従って、例えばね
じ切り部分23とくさび孔22が左手ねじ山を有している
と、ねじ切り部分24と孔21は右手ねじ山を有している。
くさびの丸い包絡面は凹所19の丸い面に実質的に対応さ
せるべきである。二重ねじの回動によりその長手軸に沿
ってくさびが移動するときに、くさび面と凹所の面との
間でさえ切られずに継続する当接が維持されるようにす
るため、くさびと凹所の両者の当接面が二重ねじの軸に
実質的に平行で、互いに途切れずに摺動可能に接触すべ
きである。ある程度は、ねじに遊びを設けることも出来
る。
図１によれば、くさび20と凹所19は丸い当接面を有し
ている。これには２種の利点がある。１方では、ブレー
ド体からくさびの面Ｂに作用する圧力は湾曲当接面に沿
って均等に分布され、他方ではくさび溝13の上、下位当
接面が完全に平行でないならば、二重ねじ28の軸に関し
てくさび20を僅かに廻すことにより小さな修正を実行す
ることが出来る。しかし、所望すれば、くさび20と凹所
19は別の基本外形のものにも形成され得る。従って、図
４によれば、正方基本形のくさびと凹所が選定されてい
る。
上述のように、ルーズくさび20は二重ねじの回動によ
りねじの長手方向に沿って移動するように設けることが
出来る。例えば、二重ねじを回動して孔21に距離δだけ
進めることにより、くさび20は同じ方向に距離２δだけ
移動する。ねじの角度が水平面に対しαであるなら、く
さびの下面Ｂは垂直に２δ・sinαの距離だけ変動す
る。実際には、この垂直変動は約1/2mmになり得る。こ
れはくさび溝13とくさび部分18の間で生じる可能性のあ
る接線方向の緩みを排除するのに充分である。この調節
可能な工具シャフトにおけるくさびの高さhxには、切削
工具の製造と切削工作に使用したときの両方の場合に幾
つかの利点がある。即ち、くさび部分18とくさび溝13は
いづれも大きな許容公差の下で所定幅、即ち図６のｈ、
になるように作られ得る。これはコスト高となる研磨の
回避をもたらす。更に、この切削工具においては、ブレ
ード体並びに工具シャフトで起り得る硬化変態による悪
影響が低下する。くさび部分の上位面Ａに対する完全な
当接のお蔭で、この面は大きな負荷に耐え得ることにな
り、このことから短いコンパクトな継合部或いは継合領
域を設けることが可能となる。更に、ルーズくさびのブ
レード体における遊びより、むしろルーズくさびの工具
シャフトにおける遊びの方を償うことが経済的見地から
一層好ましい。それは工具が破壊された場合にシャフト
を取り替える必要がないことによる。この工具破壊はブ
レード体を損傷させるに過ぎないからである。
溝切作用や分断作業時にジョイントに作用する半径方
向、軸方向及び接線方向の力が夫々違っていることは当
業者のよく知るところである。この知識にも拘わらず、
先行技術によれば、これらの異なる力成分を吸収する異
なるジョイント当接面はこれらによる異なる歪に順応さ
せられるようになってはいない。これとは対照的に、本
発明はこれを配慮し、驚く程に単純なやり方で、工具シ
ャフトとブレード体のいづれの場合も関係する当接面の
サイズをこの面に作用する力に順応させた。
図４と図５では、種々の力受け面がA,B,C,D及びＥで
指定されている。面D,Eに対する当接圧力は締付けねじ
を孔25a,25b,25cに締付けるときの締付け強度に大半は
依存している。好ましくは、これらのねじは面Ｃに対し
半径方向のある程度の予歪を与えるためにある程度片寄
るように配置される。
面Ａは接線方向力と、力と平衡の式に従って与えられ
るモーメントとを受ける。
正常な分断作業においては、面A,Bに作用する力の差
は次式に従って横断力の接線方向成分に近似していると
いえる。
FAFT＋FB 但し、FAは面Ａに働く力、FBは面Ｂに働く力、そしてFT
は接線方向の切削力である。
面Ｃは主として半径方向力を受ける。その上、半径方
向ストッパ面Ｃは面A,Bに作用する力をその低い配置
と、その結果の切刃高さから面Ｃまでの長いレバーアー
ムとによって低減させる。
面A,B,C或いはこれらの面の幅a,b,cの間のサイズ関係
はこれらの面に作用している負荷に実質的に比例し、概
数でいえば6:3:1の関係にある。しかし、実際にはこれ
らの面は工具破壊に抵抗するために、面積比A:B:C或い
は幅比a:b:cが6:3:2の関係になるように形成される。こ
のような夫々の面積サイズの最適化は短いが強力な継合
に寄与し、そして変形の危険を減じる、具体的には過剰
負荷による力受け面のエッジとコーナ部分の変形の危険
を減じる。
くさび部分の上位当接面Ａはその前方においては丸め
られたノーズ局部26によって終端になっており、その後
方においては丸められた上方へ延在する面部27によって
終端になっている。面部27、ノーズ局部26の下のくさび
前局部及びくさび凹所19の曲率半径は、継合面構造体を
製作するために要する工具の点数を最小限度に抑えるた
めには、同一であるべきである。更に、ノーズ局部26の
丸い形状は上位くさび面Ａの前部分が変形の危険を伴う
ことなく高圧負荷を与えることが出来るという利益をも
たらす。変形の危険が生じるケースは前方に鋭い形状の
エッジがある場合である。
ある種の先行構造体（例えば上述のEP−Ａ−300544参
照）とは対照的に、ブレード体の継合部の高さは工具シ
ャフトの継合部によって制約されない。この相違は工具
シャフトに対しブレード体の継合部が相対的に広い構造
体を可能にし、ブレード体と工具シャフトがくさび部18
とくさび溝13の間の遊びのない接触状態で、オプション
としては更に最適に設計された当接面A,B,Cを有するこ
とにより長い深さの溝切りや分断を許容する。従って、
実質的に振動のない状態で可能な深さは殆んどの工作物
材料において、工具シャフトの継合部の長さ×２のオー
ダであり得る。更に、本発明に係る切削工具は軸方向の
溝切りに使用することが出来るし、またブレード体と工
具シャフトとの間のコンパクトなジョイントのお蔭でイ
ンナーグルービング加工にも使用され得る。
継合部がコンパクト形態であることから、図５に示す
ように、この継合部をシャフトの長手軸方向に対し直角
な工具シャフト端面にも形成することが出来る。従っ
て、図３にあるように工具シャフトの長手軸に沿って固
定されたものと同じブレード体をこの方向に対し直角な
方向に固定することも可能である。明らかに、これは幾
つかの用途において一層大きな融通度を与えるものであ
る。原理的には、工具シャフトの軸に対し、30゜,45゜,
60゜,75゜等の如何なる角度も、工具シャフトのジョイ
ント構造面のために選定することが出来る。
本発明はブレード体と工具シャフトの間のジョイント
（継ぎ目）が短いにも拘わらず、大きな作業深さを可能
にするとはいえ、短い切削深さの工作のためにも勿論使
用出来る。短いブレード体と狭い切削インサートを使用
するならば、ブレード体の完全に満足出来る固定の実現
には単一の固定ねじだけで充分である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23B 27/04 B23B 29/04

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】切削インサートを具えたブレード体（２）
    及びブレード体に着脱可能に連結される工具シャフト
    （１）を含んで構成され、ブレード体と工具シャフトが
    互いに適合する継合部を具備している金属工作用、特に
    溝切りと突っ切りとの作業用、の切削工具において、 ブレード体の継合部がくさび溝（13）を含み、且つ工具
    シャフトの継合部が当該くさび溝（13）に嵌合するくさ
    び部分（18）を含み、 くさび部分（18）が可動くさび（20）を含み、くさび部
    分（18）の幅がくさび溝（13）との遊びのない継合を得
    るために、該可動くさび以って変動され得るようにし、 該可動くさびは工具シャフト（１）がブレード体（２）
    に連結されたときにくさび部分（18）の接触面に当接さ
    れるようになっており、且つ 該くさび部分（18）は該くさび溝（13）に当接する上位
    当接面（Ａ）を含み、そして該可動くさび（20）は該く
    さび溝（13）に当接する下位当接面（Ｂ）を含む、 ことを特徴とする切削工具。
  2. 【請求項２】工具シャフトの継合部面が工具シャフト軸
    に対し平行か、或いは直角であることを特徴とする、請
    求項１に記載の切削工具。
  3. 【請求項３】くさび部分（18）が可動くさび（20）を収
    容する凹所（19）を含み、該可動くさびが当該凹所（1
    9）に二重ねじ（28）によって保持されるようにしたこ
    とを特徴とする請求項１或いは２に記載の切削工具。
  4. 【請求項４】工具シャフトが半径方向力を受けるための
    くさび部分（18）の下に配位する当接面（Ｃ）を含む、
    請求項１〜３のいずれか１項に記載の切削工具。
  5. 【請求項５】当接面（A,B,C）のサイズ或いは該当接面
    の幅（a,b,c）が夫々の面に作用する力に実質的に比例
    していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１
    項に記載の切削工具。
  6. 【請求項６】くさび部分（18）の上、前位コーナが丸め
    られていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか
    １項に記載の切削工具。
  7. 【請求項７】ブレード体は薄い切削インサート保持部と
    厚い継合部とを含み、該継合部がブレード体の軸延長線
    に直角である軸垂直方向のストッパ面（15）を含むこと
    を特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の切
    削工具。
  8. 【請求項８】くさび溝（13）の上位当接面（30）はくさ
    び溝（13）の下位当接面（29）より幅が広いことを特徴
    とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の切削工具。
JP52091894A 1993-03-18 1994-03-09 着脱可能ブレードを具えた工具シャフト Expired - Lifetime JP3375963B2 (ja)

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SE9300890-2 1993-03-18
SE9300890A SE501914C2 (sv) 1993-03-18 1993-03-18 Verktygsskaft med löstagbart blad
PCT/SE1994/000197 WO1994021408A1 (en) 1993-03-18 1994-03-09 Cutting tool including a tool holder with a detachable blade for inserts

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EP (1) EP0689487B1 (ja)
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KR (1) KR100299472B1 (ja)
CN (1) CN1046225C (ja)
AT (1) ATE159441T1 (ja)
DE (1) DE69406433T2 (ja)
PL (1) PL174998B1 (ja)
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