JP4436829B2 - 割出し可能な切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械に関し、より詳細には、取り外し可能な切削用インサートを支持するホルダに関する。最も詳細には、本発明は、改良されたクランプ機構を有するホルダに関し、このホルダにおいて、切削用インサートは、複数の精密切削位置のうちの１つに迅速に且つ容易に割出し可能である。

従来の工作機械は、一般的には、内部にホルダ切削用インサートとの結合体が存在するスピンドルを含む。このインサートは、切れなくなると、取り外されて、新しい切削用インサートと交換される。切削用インサートを割り出すことによって、同じ位置に切削用インサートを再挿入することが可能となる。

前に使用された切削用インサートの位置に近い位置をもたらす、１つのタイプの割出しでは、切削用インサートの片側に平面が形成され、この平面を付勢するように止めねじがホルダを貫通して設けられる。しかしながら、止めねじは平面の小さな領域と係合するだけであるため、この構造は切削用インサートを正確には位置決めしない。さらに、切削用インサートがホルダと適切に係合して、切削作業中における切削用インサートの安定性を確実にする、という保証もない。

別のタイプの割出しでは、ホルダを通るピンと協働する溝が、切削用インサートに形成される。切削用インサートに形成されたくぼみの表面を止めねじが押圧することによって、この溝がピンと接触する。この設計によれば、溝とピンとが連係して、切削用インサートを所望の位置に配置する。しかしながら、この設計は、切削用インサートを１つの位置にだけ配置する。

工作機械技術においては、機械加工作業を進歩させるような機械設定を行うことができることが望ましい。例えば、これには、第１切削用インサートが所望の切削を行うことが含まれ得る。この第１切削用インサートは、ホルダから引き抜かれ、第２切削用インサートが、このホルダに挿入されて別の切削を行う。次に、この第２切削用インサートは、ホルダから引き抜かれ、第１切削用インサートが、ホルダにおける前にあった位置と同じ位置に再度位置決めされて、最初の切削を繰り返す。このような機械加工作業は、「繰り返し位置決め作業(repetitive positioning)」と呼ばれる。この繰り返し位置決め作業は、必然的に、切削用インサートがホルダに対して正確に配置可能であることを必要とする。

さらに、切削用インサートがホルダに容易に挿入可能であると共にホルダから容易に取り外し可能であることによって、様々な機械加工作業を最大効率で行うことができることも望ましい。即ち、ホルダと切削用インサートとが連係して、切削用インサートの繰り返し位置決め作業を行うことはもちろん、この作業が非常に迅速に行われることが望ましい。

概して、本発明は、ホルダ内における複数の精密切削位置のうちの１つに迅速且つ容易に割出し可能な切削用インサートを有する、切削工具に関する。ホルダは、ボアとこのボアにおける止めとを有する。切削用インサートは、このボアに挿入可能なシャンク部を有する。このシャンク部は、ボアに挿入されると、止めと噛合し、これにより、複数の位置のうちの１つに切削用インサートが配置される。或いは、この止めは、シャンク部によって支持され、ホルダと噛合してもよい。

本発明のさらなる特徴及びそれから得られる利点は、図面を参照しながら為される以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

ここで、図面を参照するが、これらの図面全てを通して、同じ参照番号は同じ構成要素を示している。図１及び図２には、本発明の好適な実施形態による切削工具１０が示されている。この切削工具１０は、あらゆる適切な切削装置によって保持されるように構成されている。この切削工具１０は、装置のスピンドル（図示せず）と噛合するように構成された、ほぼ円筒形で軸方向に延在する外面１４を有する、ホルダ１２を備える。

このホルダ１２は、切削用インサート３０のシャンク部２８を受容するように構成された、長手方向に延在するボア２６を有する。切削用インサート３０は、適切な切削部材であれば、どのような形態であってもよく、例としては、中ぐり棒、ドリル、又はフライスが挙げられるが、これらに限定されない。繰り返し位置決め作業に役立つように、止め３２が、ホルダ１２に対して固定されている。この止め３２は、図３に最もよく見られるように、ホルダ１２のボア２６を半径方向に若しくは横断するように通って延在すると共に、ホルダ１２の長手方向軸３６を通って延在する中心軸３４を有する、ピンの形態であってよい。図１に明瞭に示されているように、このピンは、ボア２６を横方向に通って延在することにより、ボア２６内ではむき出しとなる。止め３２は、図面に示されているこのピンに限定されるわけではなく、適切な係止部材であれば、どのような形態であってもよく、例としては、スラグ（図示せず）から延出した或いは他の態様でボア２６に支持された突起が挙げられる。

図１及び図２に見られるように、切削用インサート３０のシャンク部２８は、ボア２６に挿入可能であると共に、一方の先端に、切削用インサート３０の長手方向軸４０と交差する複数の位置決め溝３８を有する。図示されているこの切削用インサート３０は、図６〜図８に明瞭に示されているように、直角に交差する２つの溝３８を有するのが好ましい。各溝３８の少なくとも一部をＶ型にすることにより、切削用インサート３０の後面にくぼみを形成するのが好ましく、このくぼみは、切削用インサート３０の長手方向軸４０からの角度γがそれぞれ約４５°である面を対向させることにより形成される。図１及び図２に示されているように、溝３８は、止め３２を受容するように設計されていて、この溝３８の最も深い部分は、ボア２６の長手方向軸３６と交差する。このように、切削用インサート３０は、ボア２６に挿入されると、溝３８を介して止め３２と噛合し、これにより、複数の位置のうちの１つにおいて「積極的止め(positive stop)」が形成される。例えば、図示されている実施形態では、切削用インサート３０のシャンク部２８は、４つの異なる位置、即ち、０°、９０°、１８０°、及び２７０°の位置で、ボア２６に挿入することができる。シャンク部２８を溝３８と噛合させるのに不十分な割合である、シャンク部２８の止め３２に対する回転量はいずれも、装置の操作員には明らかであろう。従って、切削用インサート３０は、複数の異なる位置のうちの１つにおいてボア２６に適切に挿入することができるため、「割出し可能」である、ということは明瞭である。このために、溝３８は、切削用インサート３０の半径方向位置決め器としての機能を果たす。当然のことながら、図示されているこの溝３８以外の位置決め器が、本発明を実施するのに適していることもある。例えば、シャンク部２８は、ボア２６における１つ以上の突起と噛合して切削用インサート３０を複数の位置のうちの１つに配置する、１つ以上のくぼみを有していてもよい。逆に、シャンク部２８は、ボア２６における１つ以上のくぼみと噛合して切削用インサート３０を複数の位置のうちの１つに配置する１つ以上の突起を有していてもよい。

切削用インサート３０を適所に保持するために、ねじ込み部材４２が、ボア２６の長手方向軸３６に対し角度を成して、ねじ穴４４に配置されている。このねじ込み部材４２は、シャンク部２８の外面にある環状リリーフ４８に受容されるように構成された、ボールノーズ端部４６を有するのが好ましい。また、このねじ込み部材４２は、摩耗に耐えるように、硬化物からできているのが好ましい。図５に示されているように、ねじ穴４４の角度αは、止め３２の中心軸３４に対して、約１２〜２０°の範囲であるのが好ましく、約１５°であるのが最も好ましい。図２に示されているように、ねじ込み部材４２は、リリーフ４８の方向に内側にねじ込まれるので、圧力は、切削用インサート３０のシャンク部２８に対して及ぼされ、これにより、シャンク部２８は、止め３２にしっかりと係合され、適所に固定される。従って、シャンク部２８の溝３８のうちの１つが止め３２に対して適切に位置決めされると、ねじ込み部材４２が内側にねじ込まれてリリーフ４８と係合し、これにより、切削用インサート３０はホルダ１２に対して固定される。このように、溝３８と止め３２との連係によって、半径方向位置決め器がもたらされる。

ホルダ１２は、その外面１４に１つ以上の平坦部５０を有するのが好ましい。好ましくは、３つの平坦部５０が周方向に９０°離間されている。これらの平坦部５０が設けられることによって、ホルダ１２は、平面を必要とする特定の装置において使用することが可能となる。一方、ほぼ円筒形の外面１４によって、ホルダ１２は、平面を必要としない装置において使用することが可能である。このように、ホルダ１２は、異なる装置において使用することができる。

また、ホルダ１２は、貫通ボア５２も有するのが好ましい。この貫通ボア５２は、切削用インサート３０の外面に沿って軸方向に延在する、キー溝若しくはスロット５４と流体連通している。これらの貫通ボア５２及びスロット５４によって、冷却剤は、スピンドル（図示せず）から切削工具１０を通って被削物（図示せず）へと内側を通過することができ、これにより、切削工具１０の寿命が維持される。ホルダ１２は、さらに、テーパ加工された若しくは面取りされた前方先端部５６を備えていてもよく、この前方先端部５６によって、冷却剤は、スピンドル及び切削工具１０の外側を通って被削物へと妨げられることなく流れることができる。また、これにより、被削物からチップを妨げられることなく排除することもできる。本発明の好適な実施形態では、先端部５６は、図４に示されているように、約３０〜６０°の範囲である角度βで、最も好ましくは約４５°である角度βで、テーパ加工されている。

本発明によれば、シャンク部２８は、あらゆる形態の切削部材を支持することができ、この切削部材が有する切削面をあらゆるサイズとすることができる。この切削部材は、止め３２及び溝３８があることにより、ホルダ１２に対して繰り返し位置決めすることができる。本発明の好適な実施形態では、切削用インサート３０はカーバイドスチールでできている。このように、シャンク部２８の先端及びそこにある溝３８は、摩耗に耐えるため、耐用寿命がより長い。

当然のことながら、切削用インサート３０は、中ぐり棒、ドリル、又はフライスのような、あらゆる形態をしていてもよく、ボア２６に交換可能に受容され得るため、前に設定された切削用インサート３０の半径方向位置は、連続切削作業において繰り返し用いられる。繰り返し位置決め作業では、切削用インサート３０の回転軸を連続切削作業において繰り返し用いることによって、連続的に切削される穴の正確なサイズが、前に切削された穴のサイズと、確実に同じになるようにしなければならない。本発明は、切削用インサート３０が所定の回転軸を有する場合、この切削用インサート３０によって切削される穴の、前に設定された軸を繰り返し用いることによって、穴のサイズが同じになる、高速交換切削工具を提供する。このとき、維持されなければならない唯一の許容差は、切削用インサート３０のシャンク部２８の後面にある溝３８の許容差である。これは、機械加工及びレイアウト作業が最小限であることを意味し、これにより、本明細書中に開示したような交換可能装置を提供するコストが必然的に削減される。唯一の限界寸法は、シャンク部２８の後端及びそこにある溝３８であるので、複雑な機構も必要でなければ、広範囲にわたる機械加工も必要でない。このように、製造するのが比較的シンプルな高速交換切削工具１０が提供される。

本明細書中で言及した文献、特許、及び特許出願は、この言及により、本明細書中に組み込まれる。

本発明を、そのある特定の実施形態に関して具体的に説明してきたが、当然のことながら、これは例示であって限定するものではなく、添付の特許請求の範囲は、従来技術が許容する最大範囲で解釈されるべきである。

本発明の好適な実施形態による切削工具の一部を切り取った側面図である。 図１に示された工具の一部を切り取った上面図である。 図１及び図２に示された工具のホルダの拡大正面図である。 図３に示されたホルダの縮小上面図である。 図４に示されたホルダの側面図である。 図１及び図２に示された工具の切削用インサートの拡大正面図である。 図６に示された切削用インサートの縮小上面図である。 図７に示された切削用インサートの側面図である。

符号の説明

１０ 切削工具
１２ ホルダ
２６ ボア
２８ シャンク部
３０ 切削用インサート
３２ 止め
３８ 溝
４２ ねじ込み部材
４６ ボールノーズ端部
４８ リリーフ

Claims (14)

1. 長手方向に延在するボアを有すると共に止めを支持するホルダを備え、
   長手方向軸とシャンク部とを有する切削用インサートを備え、前記シャンク部が、前記ボアに挿入可能であると共に、前記切削用インサートの前記長手方向軸と交差する複数の位置決め溝を一方の先端に有し、前記切削用インサートが、前記ボアに挿入されると、前記溝のうちの１つを介して前記止めと係合し、これにより、複数の位置のうちの１つにおいて積極的止めが形成される、
   結合体。
2. 前記止めが、前記ボアにおいて支持された突起である、請求項１に記載の結合体。
3. 前記止めが、前記ボアを横断するように通って延在すると共に、前記ボアに挿入されると前記ホルダの長手方向軸を通って延在する中心軸を有するピンである、請求項１に記載の結合体。
4. 前記複数の溝が、直角に交差する２つの溝を含む、請求項１に記載の結合体。
5. 前記溝がＶ型にされることによって、前記切削用インサートの後面にＶ型のくぼみが形成される、請求項１に記載の結合体。
6. 前記ボアの長手方向軸に対し角度を成して、前記ホルダのねじ穴に配置され、ねじ込み部材をさらに備え、
   前記ホルダの前記シャンク部の外面にある、環状リリーフをさらに備え、前記ねじ込み部材が、該リリーフの方へねじ込まれるように構成されていることによって、圧力が、前記切削用インサートの前記シャンク部に対して及ぼされ、これにより、前記シャンク部が、前記止めにしっかりと係合されて適所に固定される、
   請求項１に記載の結合体。
7. 前記ねじ込み部材が丸先端部を有する、請求項６に記載の結合体。
8. 前記ねじ穴が、前記止めの中心軸に対して、約１２〜２０°の範囲の角度を成す、請求項６に記載の結合体。
9. 前記ねじ穴が、前記止めの中心軸に対して、約１５°の角度を成す、請求項６に記載の結合体。
10. 前記ホルダが、１つ以上の平面を備えた外面を有する、請求項１に記載の結合体。
11. 前記ホルダが、周方向に９０°離間された３つの平面を周囲に備えた、ほぼ円筒形で軸方向に延在する外面を有する、請求項１に記載の結合体。
12. 前記ホルダが、面取りされた前方先端部を有する、請求項１に記載の結合体。
13. 前記ホルダが、約３０〜６０°の範囲の角度でテーパ加工された前方先端部を有する、請求項１に記載の結合体。
14. 前記ホルダが、約４５°の角度でテーパ加工された前方先端部を有する、請求項１に記載の結合体。

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