JP3810740B2 - 切削工具 - Google Patents
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Description
(発明の技術分野)
本発明は、弾性クランプ機構および置換可能インサート保持部材を有する切削工具に関する。
【0002】
(発明の背景)
切削インサートをクランプする弾性クランプ機構を用いる切削工具は一般に比較的狭い厚みのものである。例えば、溝切りおよび突切りのような切削作業は、比較的狭いホルダブレードの上下ジョーのクランプ表面間に位置されたインサートポケット内に保持されている切削インサートによって行い得る。このホルダブレードは次いで一般にブレード保持ブロックにクランプされている。ホルダブレードには、一般に、インサートポケットの近傍に適切にデザインされた開口が設けられており、これにより比較的狭い橋渡し部分が形成され、ホルダブレードのジョーの一方の他方に対する制限された量の弾性変位を可能にしている。一般に、下側のジョーは剛性であり、上側のジョーが弾性変位可能である。開口は、孔、スロット、または孔に終結しているスロットの形態でもよい。かかる切削工具の例は、米国特許第3785021号および米国特許第4580930号に開示されている。弾性インサートクランプ機構を用いる回転式スロット切削工具は、米国特許第5059068号に開示されている。カッター本体はディスク形状で、切削インサートポケットがその周辺周りに配置された状態にある比較的狭い厚みである。ホルダブレードと同様に、回転式スロット切削工具のインサートポケットは2つのジョーを有し、その間に、クランプ用ジョーの曲げに起因する弾性力によりインサートがクランプされる。
【0003】
切削工具がホルダブレードまたは回転式スロット切削工具のいずれでも、インサートポケットを製作することによりクランプ用ジョーの曲げが得られ、ジョーのクランプ用表面間の距離は、クランプ用表面間に位置されたインサートの部分の高さよりも小さい。結果的に、インサートがインサートポケット内に配置されたとき、クランプ用ジョーは弾性力を生じさせている曲げ部分内に保持され、これによりインサートが正しくクランプされる。
【0004】
上述のタイプの切削工具による周知の問題は、切削工具がインサートポケット内に積極的に固定されず、それ故に、切削作業中に外れ得ることである。例えば、このことはホルダブレードをワークピースから引き外そうとするときのスロッティング作業に起こり得る、ある場合には、切削インサートがホルダブレードの外に完全に引き出され得、ワークピースに埋め込まれる。この問題は、インサートが遠心力の影響の下でインサートポケットの外に飛び出すことさえある回転式スロット切削工具を特に悩ませている。この状況は高速での作業時に特に危険である。
【0005】
本発明の目的は、上に言及された不利益が実質的に軽減または克服される、弾性クランプ機構を備える切削工具を提供することにある。
【0006】
(発明の要約)
本発明によれば、本体部分および少なくとも1つの切削部分を備え、該少なくとも1つの切削部分がインサートポケットとそこに取外し可能に保持される切削インサートを備える切削工具であって、インサートポケットがクランプ用ジョーおよびベースジョ−の間に形成され、クランプ用ジョーはインサートポケットの後方部分でベースジョ−に弾性的に接続されており、インサートポケットはその前端部にインサートポケット開口を有し、クランプ用ジョーは第1の上側部と第1の下側部とを有し、第1の下側部はベースジョ−に対向し且つ前端部の近傍に前方クランプ面が設けられており、ベースジョ−は第2の上側部と第2の下側部とを有し、第2の上側部はクランプ用ジョーに対向し且つ円弧形状を有しベースジョ−に第1の凹部を形成する第2の突き当て面に接続された前端部の近傍の概ね真っ直ぐな第1の突き当て面を備え、切削インサートは交差位置に切り刃を形成する前面および頂面と、前面および後面の間に位置された底面を備え、頂面は切り刃の近傍にすくい面を、後面の近傍に第2の突き当て面を有し、底面は前面の近傍に概ね真っ直ぐな第3の突き当て面を、後面の近傍に第4の突き当て面を有し、第4の突き当て面の少なくとも一部が第3の突き当て面に対し切削インサートから突出する円状区分の形態を有し、ベースジョーの第1および第2の突き当て面は切削インサートの第3および第4の突き当て面にそれぞれ当接し、ベースジョーの前方クランプ面が切削インサートの第2の突き当て面に当接することを特徴とする切削工具が提供される。
【0007】
好ましくは、切削インサートの後面とインサートポケットの後方部分との間に第1の孔が形成されている。
【0008】
さらに好ましくは、ベースジョ−には貫通する第2の孔が形成されている。
【0009】
本発明によれば、インサートポケット内に切削インサートを挿入しクランプする方法であって、
インサートポケットがクランプ用ジョーおよびベースジョ−の間に形成され、クランプ用ジョーはインサートポケットの後方部分でベースジョ−に弾性的に接続されており、インサートポケットはその前端部にインサートポケット開口を有し、クランプ用ジョーは第1の上側部と第1の下側部とを有し、第1の下側部はベースジョ−に対向し且つ前端部の近傍に前方クランプ面が設けられており、ベースジョ−は第2の上側部と第2の下側部とを有し、第2の上側部はクランプ用ジョーに対向し且つ円弧形状を有しベースジョ−に第1の凹部を形成する第2の突き当て面に接続された前端部の近傍の概ね真っ直ぐな第1の突き当て面を備え、第2の突き当て面は所与の中心を備える円上に位置され、
切削インサートは交差位置に切り刃を形成する前面および頂面と、前面および後面の間に位置された底面を備え、頂面は切り刃の近傍にすくい面を、後面の近傍に第2の突き当て面を有し、底面は前面の近傍に概ね真っ直ぐな第3の突き当て面を、後面の近傍に第4の突き当て面を有し、第4の突き当て面の少なくとも一部が第3の突き当て面に対し切削インサートから突出する円状区分の形態を有し、
該方法は、
(i)切削インサートをインサートポケットの一側から部分的に挿入し、切削インサートの底面の第4の突き当て面を突き当て領域でベースジョ−の第2の上側部の第2の突き当て面に置くことにより、切削インサートの頂面がインサートポケットの外に位置された状態で、第4の突き当て面と第2の突き当て面との間に部分的な当接が得られるようにし、
(ii)切削インサートの頂面がインサートポケット内に位置され、且つ切削インサートの頂面の第2の突き当て面が、クランプ用ジョーの第1の下側部の前方クランプ面がすくい面の後部に対向して位置された状態で、クランプ用ジョーの第1の下側部に対向して位置されるまで、切削インサートを突き当て領域回りに回転させ、
(iii)切削インサートが切削インサートの底面の第3の突き当て面がベースジョ−の第2の上側部の第1の突き当て面に当接し、切削インサートの底面の第4の突き当て面の中央部分がベースジョ−の第2の上側部の第2の突き当て面に当接し、且つクランプ用ジョーの第1の下側部の前方クランプ面が切削インサートの頂面の第2の突き当て面に当接する状態で切削インサートが正しくクランプされるまで、ベースジョーの第2の突き当て面が位置されている円弧の中心回りに、切削インサートをインサートポケット内で回転させる、
ステップを含むことを特徴とする方法もまた提供される。
【0010】
(好ましい実施形態の詳細な説明)
まず、図1に注目する。切削工具10は、工具本体部分12と、切削インサート18を保持するインサートポケット16を有する切削部分14とを備えている。切削工具は一般に金属加工用に用いられ、切削インサート18は、必須ではなく好ましくは、例えばタングステン・カーバイドのような超硬合金から作られている。かかる切削インサートは典型的には、プレスまたは焼結プロセスにより作られている。望むなら、切削インサートはまた研磨されてもよい。以下の説明および特許請求の範囲において、方向的用語は、図1に示されるような、切削部分14および切削インサート18の向きを参照して定義されている。この図において左に向う部材の部分は部材の前方(または前)部分と称される一方、この図において右に向う部材の部分は部材の後(または端部)部分と称される。同様に、この図において頂部および底部に向う部材の部分は、それぞれ、部材の上側および下側部分と称される。
【0011】
切削部分14は、概ね平坦で平行な側面14a、14b(図6aを見よ)を備えるほぼ平坦な形状を有している。インサートポケット16は、クランプ用ジョー20と剛性のベースジョ−22との間に形成され、クランプ用ジョー20はインサートポケット16の後方部分24において、ベースジョ−22に一体的に且つ弾性的に連結されている。インサートポケット16は、インサートポケット16の前端部28にインサートポケット開口26を有している。クランプ用ジョー20は第1の上側部30および第1の下側部32を有し、第1の下側部32はベースジョ−22に対向し、且つ、インサートポケット16の前端部28の近傍の前方クランプ面34を有している。ベースジョ−22は、第2の上側部36および第2の下側部38の間に位置されている前部35を有している。第2の上側部36は、クランプ用ジョー20に対向し、且つ、インサートポケット16の前端部28の近傍で、中心Pの円上に配置された円弧の形状を有する第2の突き当て面42に連結された概ね真っ直ぐな第1の突き当て面40を備えている。第2の突き当て面42は、ベースジョ−22に第1の凹部を形成している。第2の突き当て面42は、第1の突き当て面40に対し凹まされている。第2の突き当て面42の後方は凹面44であり、凹面44の後方はインサートポケット16の後部分24に隣接する第1の孔46である。ベースジョ−22には、貫通する第2の孔47が形成されている。
【0012】
切削インサート18は、切り刃52で交差する前面48および頂面50、および前面48と後面56の間に位置された底面54を備えている。頂面50は、切り刃52から概ね後方に切削インサート18の後面56に隣接する第2の突き当て面60まで延在するすくい面58を有している。すくい面58は、第2の突き当て面60の近くの後部分59を有している。底面54は、切削インサート18の前面48に隣接する概ね真っ直ぐな第3の突き当て面62および後面56に隣接する第4の突き当て面64を備えている。第4の突き当て面64は、その形状において一般に湾曲され、第3の突き当て面62に対し切削インサート18から突出している。第4の突き当て面64の中央部分66は、中心Qの円上に配置された円弧状区分の形状を有している。図2に、切削インサート18の第2の実施形態が示されている。第2の実施形態によれば、中央部分66は、この中央部分66に関してほぼ中央に位置された平坦区分68を有し、この平坦区分68のいずれの側に2つの弧状突き当て区分70が形成されている。従って、一般に、第4の突き当て面64の少なくとも一部は第3の突き当て面に対し切削インサートから突出する円弧区分の形状を有している。
【0013】
さて、切削インサート18をインサートポケット16の取付ける際に含まれるステップを図解した図3、4Aおよび4Bに注目する。切削インサート18の弾性的クランプを保証するために、クランプ用ジョー20の第1下側部32の前方クランプ面34とベースジョ−22の第2上側部36の第2突き当て面42との間の距離は、インサートポケット16内に切削インサートが挿入されていないなら、切削インサートの頂面50の第2突き当て面60と第4突き当て面64の中央部分66との間の距離よりも小さくなければならないということが理解されよう。この条件が満たされ、且つ、切削インサート18がインサートポケット16に強制的に挿入されたとき、クランプ用ジョー20およびベースジョ−22は互いから離れて押され、クランプ用ジョー20が切削インサート18に及ぼす弾性クランプ力となる。
【0014】
突出している第4突き当て面64が存在しているので、切削インサート18はインサートポケット開口26を通して後方に滑らすことによっては、インサートポケット16内に挿入され得ない。直接の結果として、切削インサートはポケット開口26に向けて前方に滑らすことによっては、インサートポケット16から取外し得ないことが理解されよう。従って、切削インサート18はインサートポケット16から容易には取外し得ない。切削インサート18をインサートポケット16内に挿入するには、3ステッププロセスが必要である。第1のステップでは、切削インサート18が、図3に示されるように、インサートポケット16の側部からインサートポケット16内に部分的に挿入される。すなわち、切削インサート18の頂面50がインサートポケット16の外に位置され、且つ、切削インサート18の底面54の第4突き当て面64がベースジョ−22の第2上側部36の第2突き当て面42上に置かれた状態で、切削インサートを切削部分14の平坦な側面14a、14bにある角度に保持することにより行われる。結果、第4突き当て面64と第2突き当て面42との間に突き当て領域Rに沿う部分的な突き当たりが得られる。
【0015】
第2のステップでは、切削インサート18が突き当て領域Rの回りでインサートポケット16内に、切削インサートと切削部分14の平坦な側面14a、14bとの間の角度がゼロに減ぜられるまで回される。その結果、切削インサート18の頂面50がインサートポケット16内に位置され、切削インサート18の頂面50の第2突き当て面60がクランプ用ジョー20の第1下側部32に対向して位置され、且つ、クランプ用ジョー20の第1下側部32のクランプ面34がすくい面58の後部分59に対向して位置される。切削インサート18は、今や、図4Aに示されるように、完全に切削インサートポケット16内で非クランプ位置に、第2突き当て面42が上に配置されている円の中心Pが、上に切削インサート18の底面54の第4突き当て面64が配置されている円の中心Qに一致した状態で、位置されている。第3および最終のステップでは、切削インサート18がインサートポケット16内で第2突き当て面42が上に配置されている円の中心Pの回りに、切削インサート18の底面54の第3突き当て面62がベースジョ−22の第2上側部の第1突き当て面に当接し、切削インサート18の底面54の第4突き当て面64の中央部分66がベースジョ−22の第2上側部36の第2突き当て面42に当接し、且つ、クランプ用ジョー20の第1下側部32のクランプ面34が切削インサート18の頂面50の第2突き当て面60に当接する状態の最終のクランプ位置でインサートポケット16内に弾性的にクランプされるまで回される。
【0016】
インサートポケット16から切削インサート18を取外すためには、上述の3つのステップが逆に実行される。すなわち、インサートが最終のクランプ位置にある図4Bに示される状況から始まり、切削インサートがインサートポケット16内で、第2突き当て面42が上に配置されている円の中心Pの回りに、切削インサート18の頂面50の第2突き当て面60がクランプ用ジョー20の第1下側部32に対向して位置され、且つ、クランプ用ジョー20の第1下側部32のクランプ面34がすくい面58の後部分59に対向して位置される図4Aに示される非クランプ位置に到達するまで回される。最後に、切削インサート18の底面54の第4突き当て面64とベースジョ−22の第2上側部36の第2突き当て面42との間の突き当て領域Rに沿う部分的当接を維持しつつ、切削インサート18が突き当て領域Rの回りに、切削インサート18と切削工具10の切削部分14の平坦な側面14a、14bとの間に鋭角が形成されるまで回され、結果として、切削インサート18の頂面50がインサートポケット16の外に位置される。最後に、切削インサート18がインサートポケット16から取外される。
【0017】
さて、切削インサート18の挿入および取外しの際に用いるキー72を示している図5を注目する。キー72は2面の二重突起部74とハンドル76を備えている。二重突起部74には、その第1面78に第1の距離だけ離間された第1突起78’と第2突起78”との2つの平行な突起が、且つ、その第2面80には第2の距離だけ離間された第3突起80’と第4突起80”とのさらに2つの平行な突起が設けられている。第1の距離は第2の距離よりも小さい。第1および第2の突起78’、78”は切削インサートのクランププロセスのステップ3に用いられ、一方、第3および第4突起80’、80”は切削インサートの取外しプロセスのステップ1に用いられる。
【0018】
切削インサート18を図4Aに示された位置からクランプ用ジョー20とベースジョ−22との間にクランプするために、キー72は、第1突起78’が第1の孔46に位置され、第2突起78”がベースジョ−22の前部35で上側部36の近傍に休止し、ハンドル76が概ね 切削工具10から離れて延びる状態で位置される。キー72が今や回わされ、第2上側部36から離れて動くにつれ、第2突起78”はベースジョ−22の前部35上を滑り、そして、第1の突起78’がインサートポケット16の後方部分24から、切削インサート18の後面に当接し力を加えつつ、離れて動くことにより、切削インサート18が図4Aに示される位置から図4Bに示される位置まで回転される。
【0019】
切削インサート18を図4Bに示されるクランプ位置から図4Aに示される非クランプ位置にまでクランプ解除させるには、第3突起80’が第2の孔47に位置され、第4突起80”が切削インサート18の前面48に休止し、ハンドル76が切削工具10から概ね離れて延びる状態にキー72が位置される。そこで、キー72が第3突起80’の回りに回わされると、第4突起80”が切削インサート18の前面48に力を及ぼし、この結果として、切削インサートが図4Bに示される位置から図4Aに示される位置にまで回わされる。
【0020】
さて、切削工具10の切削部分14に関して切削インサート18の横方向移動を防止するメカニズムを示している図6Aおよび6Bを注目する。図6Aに示される本発明の好ましい実施の形態によれば、クランプ用ジョー20の第1下側部32のクランプ面34とベースジョ−22の第2上側部36(40,42,44)とが凸状V形断面を有し、そして、切削インサート18の頂面50の第2突き当て面60と底面54(62,64,66)とが対応する凹状V形断面を有している。図6Bに示される本発明の他の好ましい実施の形態によれば、クランプ用ジョー20の第1下側部32のクランプ面34とベースジョ−22の第2上側部36とが凹状V形断面を有し、そして、切削インサート18の頂面50の第2突き当て面60と底面54とが対応する凸状V形断面を有している。
【0021】
図7は、工具の周辺周りに配列された複数の切削部分14を備える回転式スロット切削工具82を示している。上述したように、切削インサート18は切削部分14のクランプ用ジョー20およびベースジョー22の間に弾性的にクランプされる。図8は、切削インサート18がクランプ用ジョー20およびベースジョー22の間に弾性的にクランプされた状態の、溝切りおよび突切りのような切削作業用のホルダブレード84を示している。
【0022】
本発明がある程度の特異性をもって説明されたが、種々の変更および修正が、以下に請求されるように、本発明の趣旨または範囲を逸脱することなくなされ得ることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による切削工具の分解部分側面図であり、切削部分と切削インサートの第1の実施形態を備えている。
【図2】 切削インサートの第2の実施形態図の側面図である。
【図3】 本発明による切削工具の分解部分斜視図であり、インサートポケット内に部分的に取付けられた切削インサートを示す。
【図4A】 本発明による切削工具の部分側面図であり、インサートポケット内の非クランプ位置に取付けられた切削インサートを示す。
【図4B】 本発明による切削工具の側面図であり、インサートポケット内のクランプ位置に取付けられた切削インサートを示す。
【図5】 本発明による切削インサートを挿入および取外すためのキーを示す。
【図6A】 図4Bの線VIAに沿う切削工具の部分断面図であり、凹状V形断面の表面を有するインサートの横方向移動を防止するメカニズムを示している。
【図6B】 図6Aと同様であるが、凸状V形断面の表面を有するインサートである。
【図7】 本発明による切削部分を有する回転式切削工具の側面図である。
【図8】 本発明による切削部分を有するホルダブレードの側面図である。
Claims (6)
- 本体部分および少なくとも1つの切削部分を備え、該少なくとも1つの切削部分がインサートポケットとそこに取外し可能に保持される切削インサートを備える切削工具であって、
インサートポケットがクランプ用ジョーおよびベースジョ−の間に形成され、クランプ用ジョーはインサートポケットの後方部分でベースジョ−に弾性的に接続されており、インサートポケットはその前端部にインサートポケット開口を有し、クランプ用ジョーは第1の上側部と第1の下側部とを有し、第1の下側部はベースジョ−に対向し且つ前端部の近傍に前方クランプ面が設けられており、ベースジョ−は第2の上側部と第2の下側部とを有し、第2の上側部はクランプ用ジョーに対向し且つ円弧形状を有しベースジョ−に第1の凹部を形成する第2の突き当て面に接続された前端部の近傍の概ね真っ直ぐな第1の突き当て面を備え、
切削インサートは交差位置に切り刃を形成する前面および頂面と、前面および後面の間に位置された底面を備え、頂面は切り刃の近傍にすくい面を、後面の近傍に第2の突き当て面を有し、底面は前面の近傍に概ね真っ直ぐな第3の突き当て面を、後面の近傍に第4の突き当て面を有し、第4の突き当て面の少なくとも一部が第3の突き当て面に対し切削インサートから突出する円状区分の形態を有し、
ベースジョーの第1および第2の突き当て面は切削インサートの第3および第4の突き当て面にそれぞれ当接し、ベースジョーの前方クランプ面が切削インサートの第2の突き当て面に当接することを特徴とする切削工具。 - 切削インサートの後面とインサートポケットの後方部分との間に第1の孔が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の切削工具。
- ベースジョ−には貫通する第2の孔が形成されていることを特徴とする請求項2に記載の切削工具。
- 切削工具は回転式切削工具であることを特徴とする請求項3に記載の切削工具。
- 切削工具はホルダブレードであることを特徴とする請求項3に記載の切削工具。
- インサートポケット内に切削インサートを挿入しクランプする方法であって、
インサートポケットがクランプ用ジョーおよびベースジョ−の間に形成され、クランプ用ジョーはインサートポケットの後方部分でベースジョ−に弾性的に接続されており、インサートポケットはその前端部にインサートポケット開口を有し、クランプ用ジョーは第1の上側部と第1の下側部とを有し、第1の下側部はベースジョ−に対向し且つ前端部の近傍に前方クランプ面が設けられており、ベースジョ−は第2の上側部と第2の下側部とを有し、第2の上側部はクランプ用ジョーに対向し且つ円弧形状を有しベースジョ−に第1の凹部を形成する第2の突き当て面に接続された前端部の近傍の概ね真っ直ぐな第1の突き当て面を備え、第2の突き当て面は所与の中心を備える円上に位置され、
切削インサートは交差位置に切り刃を形成する前面および頂面と、前面および後面の間に位置された底面を備え、頂面は切り刃の近傍にすくい面を、後面の近傍に第2の突き当て面を有し、底面は前面の近傍に概ね真っ直ぐな第3の突き当て面を、後面の近傍に第4の突き当て面を有し、第4の突き当て面の少なくとも一部が第3の突き当て面に対し切削インサートから突出する円状区分の形態を有し、
該方法は、
(i)切削インサートをインサートポケットの一側から部分的に挿入し、切削インサートの底面の第4の突き当て面を突き当て領域でベースジョ−の第2の上側部の第2の突き当て面に置くことにより、切削インサートの頂面がインサートポケットの外に位置された状態で、第4の突き当て面と第2の突き当て面との間に部分的な当接が得られるようにし、
(ii)切削インサートの頂面がインサートポケット内に位置され、且つ切削インサートの頂面の第2の突き当て面が、クランプ用ジョーの第1の下側部の前方クランプ面がすくい面の後部に対向して位置された状態で、クランプ用ジョーの第1の下側部に対向して位置されるまで、切削インサートを突き当て領域回りに回転させ、
(iii)切削インサートが切削インサートの底面の第3の突き当て面がベースジョ−の第2の上側部の第1の突き当て面に当接し、切削インサートの底面の第4の突き当て面の中央部分がベースジョ−の第2の上側部の第2の突き当て面に当接し、且つクランプ用ジョーの第1の下側部の前方クランプ面が切削インサートの頂面の第2の突き当て面に当接する状態で切削インサートが正しくクランプされるまで、ベースジョーの第2の突き当て面が位置されている円弧の中心回りに、切削インサートをインサートポケット内で回転させる、
ステップを含むことを特徴とする方法。
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