JP4610824B2 - チップ直接搭載切削工具 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、工具ホルダーと、硬質金属例えばタングステンカーバイドで形成された機械加工チップと、該チップを工具ホルダーに結合する結合固定手段とで形成されたタイプの、直接に搭載されたチップを有する切削工具に関する。
【０００２】
金属炭化物類は高温においても物理的性質を保持することのために、前記工具は高切削速度で作業することを可能にする。これらの材質は、あいにく破壊しやすく、比較的高価である。故に、工具ホルダーは、他のタイプの材質、例えば硬度を増した鋼材から形成される。前記鋼材は弾性があり、機械加工しやすく、低価格である。
【０００３】
工具ホルダーは、一般的に、チップを受容するように設計されるとともに、シートと該シートに対して垂直である少なくとも１つの支持壁とで規定されるハウジングを含む。チップは、ベースと該ベースに垂直な支持表面とを含み、シートと壁とがそれぞれ協働するように設計されている。結合固定手段は、工具ホルダーに一緒に結合するために、チップと工具ホルダーとにドリルで開けられた孔に挿入された、一つ又は二つのネジ２からなる。（前記装置は例えば ＣＨ６８６９３５において説明されている。）
これらの工具は、可能な限り短い時間でメンテナンスされなくてはならない産業用製造機械には頻繁に使用されている。それが、前記産業用製造機械が位置決め手段を更に含む理由であり、その位置決め手段によりチップが工具ホルダーに正確に位置決めされることが可能なる。これらの位置決め手段は、ネジヘッドに結合した円錐部とチップにドリルで開けられた孔とから形成され、前記円錐部と前記孔とが互いに協働する。ネジが締められると、ハウジングの壁に対するチップの支持表面に適用される力を円錐部が発生させるように、それらが配置される。このようにして、締め付け操作が、装置の組立と、調整作業を免れることができる程度に十分な正確さの位置決めとを、しっかりとしたものにする。
【０００４】
上述するように、硬質金属の使用により、超高速度で切削する作業が可能になる。経験から示されるように、チップの寿命は機械的強度によるよりも工具の締め付け条件によって制限されることが多い。上述した締め付け方法によって、切削エッジの摩損を早めることがあっても機械加工精度には影響を与えることがない工具の振動が、経時的に現れることは、わかっていた。
【０００５】
本発明の主な目的は、工具ホルダーとチップとの間のリンクの剛度をさらに増加させ、これによってチップの寿命を延長することである。この目的のために、本発明による切削工具は、工具ホルダーと、チップと、結合固定手段と、工具ホルダー上でのチップを位置決めする位置決め手段とからなる。
【０００６】
この工具において：
・工具ホルダーはチップを受けるように設計されたハウジングからなり、シートと該シートに垂直な少なくとも１の支持壁とを含み、
・該チップは、ベースと該ベースに垂直な支持面とからなり、それぞれがシートと壁と協働するように設計された、通常の角柱形状であり、
・結合固定手段は、該チップと工具ホルダーとの両方と協働してこれらを互いに結合する少なくとも１のネジを含む。
【０００７】
本発明に係る工具は、位置決め手段が、シートとベースとにおいて形成され、補完する形状を有し、ガイド面を規定する溝で形成されること、及び、結合位置においてネジが、工具ホルダーにチップを押付けている一方、ガイド面は互いに協働して、支持壁に向かって支持面を押圧する合力を発生させること、によって特徴付けられる。
【０００８】
ＷＯ９９／００２０８の文書から、溝を備えたバイトが、工具ホルダーにチップを位置決めされることが可能になるように設計されているということは、明らかである。この場合において、溝はこれらの２の部材の関連する位置決めを保証するが、全体を固着することに寄与するかは明らかではない。
【０００９】
正確で信頼性のあるガイドを行うために、該溝は断面三角形であることが、好ましい。
【００１０】
良好な結果が、以下の特徴により得ることができる。
【００１１】
・該断面三角形が、頂点が直角である二等辺三角形であること。
【００１２】
・該溝が、壁と支持表面とに対して直線かつ平行であること。
【００１３】
工具ホルダーとチップとが、通常の円筒形状の孔(hole)を備え、その孔にネジが挿入され、締め付けられる。工具ホルダーに開穿された該孔は、クランプ軸で規定され、チップに開穿された孔はガイド軸で規定される。これらの軸は、ベース及びシートに対して垂直である。
【００１４】
好ましくは、該チップは、少なくとも二つの切削刃と溝とを組み込むべきであり、該切削刃は、ガイド軸に対して軸対称に形成されるべきである。
【００１５】
この場合において、及び、支持表面に対する適正な面圧を確保するために、該チップは、クランプ軸と該壁との間の距離の二倍よりも大きな巾を有する。この差は、典型的には０．０５ｍｍと０．１５ｍｍとの間の範囲内にある。
【００１６】
チップの結合固定状態は、チップと工具ホルダーとに形成された孔に挿入され、クランプ軸が両者の間にくるように互いに平行となった軸を中心にして回転させる２個のネジにより達成されると、改善される。
【００１７】
そのような工具は、ねじ切り加工機械に装着するチゼル（chisel）として、好適に使用される。
【００１８】
本発明の特徴及び他の有利性は、添付図を参照するとともに以下の説明から明らかであろう。図１は、破断面図であり、本発明に係る工具を製造する方法を示す。図２は、図１における工具の横断面図である。
【００１９】
図における切削工具は、工具ホルダー１０と、機械加工チップ１２と、皿頭１４ａを備えるとともに工具ホルダー１０にチップ１２を結合させるためのネジ１４とを有する。
【００２０】
工具ホルダー１０は、長方形の本体１６からなり、前記本体１６の一方の面１６ａは、その角部の一つに形成されるとともにハウジング１８として機能する凹所を含む。２の雌ネジを切った孔２０と２２とは、ネジ１４を受け入れるように設計され、本体１６を一方から他方へと貫通し、ハウジング１８に開口する。それら孔が、面１６に垂直で、図２に示すｅという値によって表される距離だけ面１６から離れた軸２０ａ及び２０ｂを、規定する。本発明を理解するためにさらに簡単にいうと、図では、軸２０ａと２２ａｇとの中間に、クランプ軸と呼ばれる軸Ａ−Ａが有る。
【００２１】
ハウジング１８には、面１６ａに平行な面を有する底部があり、それがシート２４を定義づけている。さらに、前記ハウジングは、面１６ａに対し垂直である壁２６及び２８を含み、壁２６と２８とを分け隔てている首部（凹所）３０を含む。
【００２２】
シート２４は、シート２４の全幅を覆う溝３１により、壁２６に対してまっすぐに互いに平行にうねを立てるように、形成される。該壁２６は、平行六面体の端から、孔２２を越えて、孔２０と本体１６の端との間の距離とおおよそ等しい距離に亘って、溝３１の方向に伸びている。溝３１は、軸２０ａ及び２２ａを通過する平面に関して対称的に配列されている。前記溝は、二等辺三角形を形成しており、前記溝の頂点における角度はおよそ直角になるように、エッジは切られている。
【００２３】
壁２８は、溝３１とのなす角度がおよそ４５°となるように、溝３１に向かうように、形成される。この壁と首部３０とによる機能が、さらに明らかにされるであろう。
【００２４】
この工具ホルダー本体１６は、例えば、硫黄、マンガン、鉛を含む鋼鉄のような工具鋼で、好適に形成される。
【００２５】
機械加工チップ１２は、通常の角柱の形状を呈している。前記チップは、より特徴的には、コア３２と、２個のウィング３４及び３６とを含む。コア３２は、長方形で上面部３８と、ベース４０と、２個の側面部４２及び４４と、２個の正面部４６と４８をそれぞれ備えている。ウィング３４及び３６は、正面部４６及び４８それぞれから延在形成され、正面部４６及び４８がウィング３４及び３６より突出形成されている。
【００２６】
コア３２には、２個の孔５０及び５２が開けられていて、前記孔の軸５０ａ及び５２ａは上面部３８とベース４０とに垂直である。前記孔は、図２における文字ｂ及びテーパー部ｃにより規定された柱状部分を含み、円錐形の径が最大になる部分は上面部３８で開いている。本発明を理解するために、さらに簡単にすると、図には軸５０ａと軸５２ａとの間の中間部分にガイド軸と呼ばれるＢ−Ｂ軸を示すことができる。
【００２７】
ウィング３４は、上面部３８に対して垂直で、離れた面５４と５６とを有する。さらに正確には、面５４は面４４と５６とに隣接し、面４４とおよそ８０°の角度を形成し、それがゆえに、面５６は面４２と隣接してこれらの面が交差する角度が１３５°をとる。
【００２８】
面４４と５４とは、その交差する場所において、切削刃として機能するエッジ５８を規定し、それが工具の機能を実現する。
【００２９】
同様に、ウィング３６は、面５４及び５６それぞれに等価な離れた面６０と６２とを有し、面６０は面４２に隣接し、切削刃６４はエッジ５８に相当する。
【００３０】
このようにして、チップ１２はＢ−Ｂ軸を中心にした対称構造を有する。前記チップの幅Ｌは２個の側面部４２と４４との間の距離に等しい。
【００３１】
チップ１２がハウジング１８内部に位置するとき、図１に示されるように、ウィング３６は工具ホルダー１０から突き出していて、その結果として切削エッジ６４はワークピースに挿入されることが可能であり、かようにして、その機械加工機能を実行することができる。ウィング３４は、ハウジング１８の中に収納されて、工具ホルダー１０と接触することなく切削エッジ５８が首部３０に挿入される。この切削エッジ５８は、このようにして保護されている。
【００３２】
切削エッジ６４が摩耗したら、ネジ１４を取り外して、チップをＢ−Ｂ軸周囲に１８０°回すだけで、結果としてウィング３４をウィング３６の場所にとって代え、切削エッジ５８を機能させることができる。
【００３３】
ベース４０には、側面部４２及び４４に平行に配置された溝６６の縞があり、前記縞は、シート２４上の溝３１と同じ間隔であり、溝３１を補完する部分にあたる。前記縞はおよそ１〜２ｍｍの範囲の間隔であり、軸５０ａと５２ａとを通過する面について対称に形成されている。幅Ｌがわずかに距離ｅの２倍より大きい、例えば０．０５ｍｍ大きい、という事実により側面部４２は工具ホルダー１０の壁２６に対してささえることになる。前記事実により、溝６６は溝３１に対して一方のフランクのみでささえるようにして、ガイド面６８を共に形成する。幅Ｌと、距離ｅの２倍よりわずかに大きい距離との差は通常、典型的に０．０５〜０．１５ｍｍである。
【００３４】
図２に示されるように、ネジ１４を締めることにより、チップ１２に及ぼす圧力が力ＦをＡ−Ａ軸に沿って生じることが特徴である。前記圧力がガイド面６８に対し互いに適用され、かようにして力Ｆに直角な合力Ｆを生じる。孔５０と５２との円錐部分５０ｃ及び５２ｃ上のネジ１４のさら頭１４ａの効果が前記合力Ｆに加えられ得る。ガイド軸Ｂ−Ｂが工具ホルダーのクランプＡ−Ａ軸上に配列するような位置になるように、合力Ｆがチップ１２を持ってくる。この動きは、チップ１２の半幅であるＬ／２が距離ｅより大きいという事実により制限される。よって力Ｆは壁２６に対してチップの側面部４２を押付けることになる。
【００３５】
側面部４２または４４上の壁２６に対する締め付け効果は、壁２８に対する面５６または６２の締め付けにより補足されるということに注意を払うべきである。この付加的締め付け力はチップ１２と工具ホルダー１０とを以下のような方法によって寸法を決めることによって形成される。前記手段とは、軸５０ａと５２ａから径方向に進む点上で、ネジ１４のさら頭１４ａとの接触点を通過し、２個の壁２６と２８の面あるいは首部３０内での広がり部分に痕がつくまで、ネジ１４のさら頭１４ａが円錐部５０ｃと５２ｃ上でささえる方法である。
【００３６】
説明したように設置例では、溝は互いに平行で直線状である。他の配置も可能である。溝は例えば、工具ホルダーについてＡ−Ａ軸、チップについてＢ−Ｂ軸に同中心の円から構成することもできる。合力Ｆが壁２６に垂直でなくとも、壁２８に対して用いられる圧力が生じるような手段で溝を配置することができる。専門家は、適応する刃と工具の種類に依存する最適な組み合わせを選択するであろう。
【００３７】
示されていない他の応用例では、ネジが工具ホルダー１０の孔に挿入されて、チップ１２の一部分をなす、あるいは別部材のナットに締め付けられることがある。
【００３８】
ネジ１４の頭はさら頭ではないかもしれないので、そのときはチップ１２の溝６６によって生じる締め付け効果のみが、工具ホルダー１０の溝３１に生じる。
【００３９】
工具が突っ切り、写し取り、つかみ作業について設計されているということによって、チップ１２のウィング３４と３６の形状を少なからぬ変更することができる。
【００４０】
同じ原理を、少なくとも１種の硬金属機械加工チップを備えるフライス刃物に変化を与えることなく応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、破断面図であり、本発明に係る工具を製造する方法を示す。
【図２】 図２は、図１における工具の横断面図である。
【符号の説明】
１０・・・工具ホルダー、１２・・・加工チップ、１４・・・結合固定手段又はネジ、１８・・・ハウジング、２０ａ，２２ａ・・・軸、２４・・・シート、２６，２８・・・支持壁、３１，６６・・・位置決め手段又は溝、４０・・・ベース、４２，４４・・・支持面、５０，５２；２０，２２・・・孔、５８，６４・・・切削刃、６８・・・ガイド、

Claims (9)

1. 工具ホルダー（１０）と、加工チップ（２２）と、結合固定手段（１４）と、工具ホルダー上に搭載するチップの位置決めをする位置決め手段（３１、６６）とからなり、
   ・前記工具ホルダーが、上記チップ（１２）を受容するように設計されたハウジング（１８）からなり、シート（２４）と該シートに垂直な少なくとも一つの支持壁（２６、２８）とを有し、
   ・前記チップ（１２）は一般的な角柱形状であり、ベース（４０）と該ベースに垂直な支持面（４２、４４）とを備え、該シート（２４）と該壁（２６、２８）とのそれぞれと協働するように設計されて、
   ・結合固定手段は、チップ（１２）と工具ホルダー（１０）との両方と協働してこれらを一緒に結合する、少なくとも１のネジ（１４）を含む切削工具において、
   位置決め手段が、補完的形状を有する該シートと該ベースとでガイド面（６８）を形成するように創成された溝（３１、６６）をもって形成されてなり、また、前記ネジ（１４）が、締め付け位置において、チップ（１２）を切削工具ホルダー（１０）に押し付け、上記ガイド面（６８）が、支持面（４２、４４）を支持壁（２６）に押付ける合力（Ｆ）を生じるように互いに協働するように構成され、
   前記溝（３１、６６）が、壁と支持面に対して直線かつ平行であることを特徴とする切削工具。
2. 前記溝（３１、６６）が、断面三角形であることを特徴とする前記請求項１に記載の切削工具。
3. 前記断面三角形が、頂点部分が直角である二等辺三角形であることを特徴とする前記請求項２に記載の切削工具。
4. 工具ホルダー（１０）とチップ（１２）が、通常の柱形状の孔を含み、前記ネジ（１４）が前記孔に挿入されて締め付けられ、該孔が、クランプ軸（Ａ−Ａ）とガイド軸（Ｂ−Ｂ）とのそれぞれがベース（４０）とシート（２４）とに垂直であるように、決定されることを特徴とする前記請求項１〜３のいずれか一項に記載の切削工具。
5. 前記チップが少なくとも２個の切削刃（５８、６４）を有し、前記溝（６６）及び切削刃が、ガイド軸（Ｂ−Ｂ）に関して軸対称に配置されてなることを特徴とする前記請求項４に記載の切削工具。
6. 前記チップがクランプ軸（Ａ−Ａ）と壁（２６）との間の距離（ｅ）の２倍より大きい幅（Ｌ）を有することを特徴とする前記請求項５に記載の工具。
7. 前記差が０．０５〜０．１５ｍｍの範囲内にあることを特徴とする前記請求項６に記載の工具。
8. 前記チップと工具ホルダーとの孔（５０、５２；２０、２２）に挿入され、クランプ軸（Ａ−Ａ）が中間に位置するように互いに平行な軸（２０ａ、２２ａ）を中心にして回転する二つのネジ（１４）を含むことを特徴とする前記請求項４〜７のいずれか一項に記載の切削工具。
9. 前記工具が、ねじ切り加工機械に装着可能なチゼルを形成してなることを特徴とする前記請求項１〜７のいずれか一項に記載の工具。

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