JP4958903B2 - 工具アセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、工具ホルダー及び金属切削作業用切削工具を備える工具アセンブリに関し、該工具アセンブリは、工具のスリーブが工具ホルダーのシャフトと嵌まり合い、機械的にシャフトに取り付けられているタイプのものである。

そのような工具アセンブリにおいては、最終的にシャフトに固定される前に、工具がシャフト上を摺動できるように、工具のスリーブと工具ホルダーのシャフトとの間にクリアランスが設けられている。工具を工具ホルダーに機械的に固定する多くの方法は、左右対称に固定することが難しく、それにより、切削工具の工具ホルダーに対する不整合を引き起こし、半径方向のブレを生じさせている。周知の通り、ブレは、精度を低下させ、切削工具の磨耗を増大させ、被加工物の表面品質を低下させる。

上述のデメリットをかなり小さくしまたは該デメリットに打ち勝つ工具アセンブリを提供することが本発明の目的である。

本発明の目的は、それぞれのクレームに係る内容で達成される。

１つの形態において、本発明は、ホルダー軸を有する工具ホルダー及び切削工具を備える工具アセンブリを対象にしている。

工具ホルダーは、ホルダー本体と摺動装置を備えている。ホルダー本体は、その前端にあるシャフト及びホルダー空洞部を備え、シャフトは、ホルダー軸と同軸の周辺シャフト面（a peripheral shaft face）を有し、ホルダー空洞部は、ホルダー軸と同軸のホルダー壁を有し、ホルダー壁の少なくとも１つの区域は、第１の前方に向かって先細になっている面を備えている。摺動装置は、前端と後端を有し、摺動装置の少なくとも１つの周辺区域は、第２の前方に向かって先細になっている面を備えている。切削工具は、前後方向を画定する工具軸を有し、工具軸と同軸の工具壁を有する工具空洞部を備えている。工具アセンブリは、工具ホルダーと切削工具が互いに分離された、組み立てられていない位置と固定された位置との間で調整可能である。固定された位置においては、切削工具は、工具ホルダーの前端に取り外し可能に取り付けられており、摺動装置は、ホルダー本体に解放可能に保持されるとともに、第１の前方に向かって先細になっている面は、第２の先細になっている面に当接している。また、シャフト面の少なくとも一部は、工具壁の少なくとも一部に当接している。

摺動装置は、フランジ及びブッシュを備え得る。また、第２の前方に向かって先細になっている面は、フランジと関連し、ブッシュには、雌ねじが設けられている。

ホルダー空洞部は、開口径Ｄａを有する開口を介してシャフトの前端に向かって開放し得る。フランジは、ｄＬ＞Ｄａの関係にある最大径ｄＬを有し得る。固定された位置において、フランジは、ホルダー空洞部内に保持されるとともに、ホルダー壁の第１の前方に向かって先細になっている面は、フランジの第２の前方に向かって先細になっている面と当接している。

フランジ及びブッシュは、別の部材であってもよい。あるいは、フランジとブッシュは、一体型のワンピースの部材を形成していてもよい。

工具アセンブリは、締め付け面及び該締め付け面から離れる方向に延在するねじ切りされている部分を有する締め付けボルトをさらに備え得る。摺動装置は、装置壁を有する装置空洞部を備え得る。装置壁の少なくとも一部は、雌ねじを形成している。さらに、切削工具は、前方を向いているスリーブ面まで延在している、軸方向に方向付けられているスリーブを備えている。固定された位置において、装置壁は、ホルダー軸と同軸であり、締め付けボルトのねじ切りされている部分は、雌ねじにねじ係合している。また、締め付けボルトの締め付け面は、切削工具のスリーブ面に当接している。

工具ホルダーは、雌ねじにねじ係合する締め付けねじを備え得る。また、ホルダー空洞部は、その後端に後面を有し得る。固定された位置において、締め付けねじの後端は、ホルダー空洞部の後面に当接する。

装置空洞部は、摺動装置の前端及び後端に向かって開放し得る。

切削工具は、後方を向いている工具面及び前方を向いているスリーブ面まで延在している、軸方向に方向付けられているスリーブを有し得る。スリーブは、後方を向いている工具面から離れる方向に延在している。工具は、前方を向いているホルダー面を有し得る。また、工具ホルダーのシャフトは、ホルダー面から離れる方向に前方に向かって延在する。固定された位置において、後方を向いている工具面は、前方を向いているホルダー面に少なくとも部分的に当接する。

シャフト面及び工具壁は、それぞれ、円柱の周面の上にある。さらに、第１及び第２の先細になっている面は、それぞれ、周面に位置する。円錐台の周面の上にある。

切削工具は、前方を向いているスリーブ面まで延在している、軸方向に方向付けられているスリーブを有し得る。ホルダー空洞部は、ホルダー本体の前端に向かって開放し得る。また、工具空洞部は、前方を向いているスリーブ面及び後方を向いている工具面に向かって開放し得る。

シャフト面の少なくとも一部は、工具壁の少なくとも一部に対称的に当接し得る。

別の形態において、本発明は、上述した種類の工具アセンブリの組立方法を対象としている。そのような方法は、その本体部分と摺動装置を有するそのような工具ホルダーを用意し、前後方向を画定する工具軸を有し、工具軸と同軸の工具壁を有する工具空洞部を備えているそのような切削工具を用意し、工具ホルダーのシャフトを工具の工具空洞部内に挿入し、第１の先細になっている面が第２の先細になっている面を抱き込み、シャフト面の少なくとも一部が工具壁に当接するまでシャフト面を外側に向かって変形させるように、摺動装置を前方に向かって動かすことを備えている。

該方法は、また、摺動装置の装置壁に形成されている雌ねじに係合するねじ切りされている部分を有する締め付けボルトを回し、それにより、摺動装置を前方に向かって強制的に動かすことを必然的に伴う。

本発明をよりよく理解するために、及び本発明が実際にどのように実行され得るかを示すために、添付された図面を参照する。

最初に、工具ホルダー１６から取り外された位置にある工具１２及び締め付けボルト１４を有する工具アセンブリ１０を示す図１及び２に注目する。工具ホルダー１６は、ホルダー本体１８、回転防止ねじ２０、締め付けねじ２２、及びブッシュ２６とフランジ２８からなる摺動装置２４を有している。ホルダー本体１８は、回転防止ねじ２０、締め付けねじ２２及び摺動装置２４を収容し、工具１２を取り外し可能に装着する工具ホルダー１６を形成する。

明細書及びクレーム全体にわたって表示される、方向に関する用語、例えば、“前方への”、“後”、“前”、“裏”など、（及びその派生語）は、用語が工具アセンブリ１０について表示されるとき、部品のいろいろな構成要素の位置を識別するのに便利な用語として使用されることに留意されたい。方向に関する用語は、説明するためだけのものであり、添付されるクレームの範囲を制限することを意図するものではない。

回転面すなわちエンドミル削り（end milling）動作のために使用され得る工具１２は、前後方向を画定する工具軸Ａを有する。工具１２は、その周囲に切削インサート３０が設けられている工具本体２９、本体２９に連結されている概略円筒状のベース３１、工具の前端に隣接して形成されている中空スリーブ３２及び工具の後端に隣接して形成されている工具空洞部３４を有する。工具本体２９は、工具１２の後端に位置している、後方を向いている工具面３６及び前方を向いている本体面３８を有している。概略円筒状の内壁面を有するスリーブ３２は、工具１２の前端にある本体面３８から離れて、本体面３８と工具面３６との中間に形成されている、前方を向いているスリーブ面４０まで軸方向に延在している。工具空洞部３４は、スリーブ面４０及び工具面３６に向かって開放し、工具軸Ａと同軸の円筒状に形作られ、工具径Ｄｔを有する工具壁４２を有している。したがって、工具空洞部３４は、スリーブ３２に連通している。工具のベース３１は、工具軸Ａの周りに１８０゜の対称性を持って分配されている２つの同一のキー溝４４を有している。

さて、さらに、図３に注目しよう。ホルダー本体１８、回転防止ねじ２０、締め付けねじ２２及び摺動装置２４は、工具ホルダー１６内における及び工具ホルダー１６のホルダー軸に対するそれぞれの位置について、それぞれ、この直後に記載されるだろう。ホルダー軸Ｂは、前後方向を画定している。ホルダー本体１８は、前方を向いているホルダー面４６、２つの同一の駆動キー４８、シャフト５０、ホルダー空洞部５２及び横断方向に向けられているねじ切りされている孔６４を有している。駆動キー４８は、ホルダー軸Ｂの周りに１８０゜の対称性を持って分配され、工具アセンブリ１０においては、工具１２へトルクを伝えるために、工具１２のキー溝４４内に位置している。

シャフト５０は、ホルダー軸Ｂと同軸の円筒状周辺シャフト面５４を有し、ホルダー面４６から離れる方向に延在している。シャフト面５４は、シャフト径Ｄｃを有する。ホルダー空洞部５２は、開口径Ｄａを有する開口５６を介してシャフト５０の前端に向かって開放している。ホルダー空洞部５２は、軸方向に延在しているホルダー壁５８及びその後端に前方を向いている後面６０を有している。ホルダー壁５８の前方区域には、開口５６に向かって前方に向かって先細になっている第１の先細になっている面６２がある。第１の先細になっている面６２は、想像上の円錐台の周面を形成している。ねじ切りされている孔６４は、ホルダー軸Ｂに直交する縦方向の孔軸Ｃを有し、シャフト５０に隣接するホルダー本体１８の周面に向かって開放し、ホルダー空洞部５２に連通している。

摺動装置２４は、その後端からその前端まで、ホルダー軸Ｂに沿って延在している。摺動装置２４は、装置空洞部６６を有している。装置空洞部６６（図３参照）は、ホルダー軸Ｂと同軸である装置壁６８を有し、フランジ２８及びブッシュ２６を貫通して延在し、摺動装置２４の前端及び後端に向かって開放している。フランジ２８は、２つの先細になっている区域７０及び２つの平坦な区域７２（図２において、１つの平坦な区域のみを見ることができる。）からなる周面を有する。先細になっている区域７０は、同一であり、ホルダー軸Ｂの周りに１８０゜の対称性を持って分配されている。平坦な区域７２各々は、先細になっている区域７０の間の周辺であって、フランジ２８の周面の反対側に配置されている。平坦な区域７２は、互いに平行であり、第１の距離ｄｌだけ間隔を介して配置されている。先細になっている区域７０は、最大径ｄＬから摺動装置２４の前端まで前方に向かって先細になっており、想像上の円錐台の周面を形成する第２の先細になっている面７４である。

ブッシュ２６は、ブッシュ径Ｄｂを有する円筒状の周面及びそれを通過する装置壁６８の一部に形成されている雌ねじ７６を有している。ブッシュ２６の周面に形成されている保持凹部７８は、摺動装置２４の後端に向かって開放している。ブッシュ径Ｄｂは、ブッシュ２６が開口５６を介してホルダー空洞部５２内に収容され得るように、開口径Ｄａより小さい。しかしながら、先細になっている区域７０の最大径ｄＬは、開口径Ｄａより大きい。ホルダー空洞部５２内にフランジ２８を収容するために、フランジ２８の第１の距離ｄｌは、その先細になっている区域７０がホルダー軸Ｂに概ね交差し、その平坦な区域７２がホルダー軸Ｂに概ね平行であるように、フランジがその側面に配向されたとき、フランジ２８が開口５６を介してホルダー空洞部５２内に収容され得るように、開口径Ｄａより小さい。

フランジ２８及びブッシュ２６からなる摺動装置２４は、単一のワンピース状の一体型部材として形成され得る。したがって、フランジ２８の先細になっている区域７０は、その周辺円周全体に沿って延在していてもよい（図４）。そのような場合、シャフト５０は、接合面で分離可能に接合される２つの分離可能な部分から作られなければならない。その結果、シャフトの前方部分は、シャフトの後方部分と分離されることができ、摺動装置２４がホルダー空洞部５２内に配置されることを可能にする。

摺動装置２４は、ホルダー空洞部５２内に摺動可能に保持される。ホルダー軸Ｂの周りの所定方向のブッシュ２６の回転は、ホルダー本体１８のねじ切りされている孔６４にねじ係合し、ブッシュ２６の保持凹部７８内に突出している回転防止ねじ２０により工具ホルダー１６内で妨げられる。締め付けねじ２２は、円筒形状を有し、ブッシュ２６の雌ねじ７６にねじ係合している。

ここからは、工具１２がどのように工具ホルダー１６に装着されるかを示す図５−７に注目する。最初に、工具１２は、ホルダー本体１８のシャフト５０が工具空洞部３４内に配置され、各駆動キー４８がそれぞれ対応するキー溝４４内に配置され（不図示）、工具面３６がホルダー面４６に向き合う（図５）ように、工具ホルダー１６上に置かれる。工具径Ｄｔは、シャフト５０が工具空洞部３４内に容易に摺動することが可能なクリアランスを形成すべく、シャフト径Ｄｃよりわずかに大きい。このクリアランスは、工具アセンブリ１０の工具軸Ａとホルダー軸Ｂとの間の不整合を増大させ、それにより、工具１２の切削手段の摩擦を増大させ、機械加工されているワークピースの表面品質を低下させ得る。次に、ブッシュ２６の雌ねじ７６内にさらにねじ込まれる締め付けねじ２２は、その後端２３をホルダー空洞部５２の後面６０に当接させ、続いて、工具アセンブリ１０を固定位置に至らせる前方位置に向かって摺動装置を前方へ強制的に動かす（図６）。結果として、第２の先細になっている面７４であるフランジ２８の先細になっている区域７０は、第１の先細になっている面６２であるホルダー空洞部５２の前方部分に当接し、これを押し、それにより、シャフト５０を弾性的に変形させ、半径方向外側に向かって対称的に膨張させる。

この対照的な半径方向への膨張は、少なくとも先細になっている面６２、７４の近くのシャフト面５４と工具壁４２との間のクリアランスが取り除かれ、シャフト面５４の少なくとも一部が工具壁４２の少なくとも一部に対称的に当接するまで、継続するだろう。シャフト５０の対照的な半径方向への膨張は、工具１２を工具ホルダー１６の中心に位置決めするのに役立ち、それにより、工具軸Ａとホルダー軸Ｂとの間の整合を高めることが留意されるべきである。締め付けボルト１４は、後方を向いている締め付け面８２を有する（図１及び２に最も良く示されている）十字形のボルト・ヘッド（a cross shaped bolt head）４５及び締め付け面８２から離れて延在する円筒状のねじ切りされている部分８４を有する。ねじ切りされている部分８４は、最終的に、締め付け面８２とスリーブ面４０とが当接するまで、ブッシュ２６の雌ねじ７６内にねじ込まれる。ねじ切りされている部分８４をさらに雌ねじ７６内にねじ込むことにより、工具１２は、後方を向いている工具面３６と前方を向いているホルダー面４６が当接するまで、後方に向かって強制的に動かされ、続いて、摺動装置２４がさらに前方に向かって前方位置へ強制的に動かされ、それにより、シャフト５０を弾性的に変形させ、工具アセンブリ１０の固定位置が達成される（図７）まで、さらに半径方向に膨張させる。

図２に示されるフランジ２８が（２つの平坦区域７２とともに）使用される場合、固定位置において、シャフト５０は、楕円形状となり、その結果、工具軸Ａの周りに１８０゜の対称性を持つことになるのに対して、図４に示されるフランジ２８が使用される場合、固定位置において、シャフト５０は、円形状と成り、結果として、工具軸Ａの周りに完全な対称になることが理解されるだろう。

締め付けボルト１４に加えて、締め付けねじ２２を使用することを必要としない場合がある。このような場合、締め付けボルト１４は、シャフト面５４が工具壁４２に対称的に当接するまで、摺動装置２４を前方に向けて強制的に動かし、シャフト５０を半径方向に膨張させ、且つ、工具面３６とホルダー面４６が当接するまで、工具１２を後方に向けて強制的に動かすことになる。

本発明がある程度詳細に述べられてきたけれども、以下にクレームされている本発明の範囲から逸脱することなく、いろいろな変更や改善がなされ得ることが理解されるべきである。

工具ホルダーから取り外されている工具及び締め付けボルトを示す工具アセンブリの斜視図である。 図１に示される工具アセンブリの組み立て分解斜視図である。 図１に示される面ＩＩＩ−ＩＩＩで取得された工具ホルダーの部分断面図である。 摺動装置のワンピースの実施態様の斜視図である。 工具ホルダー上に置かれた工具及び取り外された締め付けボルトを含む、図３に示される部分断面図である。 図５と同じであるが、前方位置にある摺動部材のツーピースの実施態様を含む部分断面図である。 図６と同様であるが、ツーピースの摺動装置の雌ねじにねじ係合する締め付けボルトを含む部分断面図である。

Claims (11)

1. その前端にシャフトを、及びホルダー空洞部を備えているホルダー本体であって、シャフトは、ホルダー軸と同軸の周辺シャフト面を有し、ホルダー空洞部は、ホルダー軸と同軸のホルダー壁を有し、該ホルダー壁の少なくとも一区域は、第１の前方に向かって先細になっている面を備えているホルダー本体、
   前端と後端を有する摺動装置であって、摺動装置の少なくとも一周辺区域は、第２の前方に向かって先細になっている面を備えている摺動装置、
   を備える、ホルダー軸を有する工具ホルダーと、
   前後方向を画定する工具軸を有する切削工具であって、工具軸と同軸の工具壁を有する工具空洞部を備えている切削工具と、
   締め付け面及び該締め付け面から離れて延在するねじ切りされている部分を有する締め付けボルトと、
   を備え、
   工具ホルダーと切削工具とが互いに分離している、組み立てられていない位置と、
   切削工具が工具ホルダーの前端に取り外し可能に取り付けられ、摺動装置がホルダー本体に解放可能に保持されるとともに、第１の前方に向かって先細になっている面が第２の前方に向かって先細になっている面に当接し、かつ、シャフト面の少なくとも一部が工具壁の少なくとも一部に当接している、固定位置と、
   の間で調整可能である工具アセンブリであって、
   摺動装置は、装置壁を有する装置空洞部を備え、装置壁の少なくとも一部は、雌ねじを形成し、
   切削工具は、前方を向いているスリーブ面まで延在している、軸方向に方向付けられているスリーブを備え、
   固定位置において、
   装置壁は、ホルダー軸と同軸であり、
   締め付けボルトのねじ切りされている部分は、雌ねじとねじ係合し、
   締め付けボルトの締め付け面は、切削工具のスリーブ面に当接していることを特徴とする工具アセンブリ。
2. 摺動装置は、フランジとブッシュとを備え、
   第２の前方に向かって先細になっている面は、フランジと関連し、
   ブッシュには、雌ねじが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の工具アセンブリ。
3. ホルダー空洞部は、開口径Ｄａを有する開口を介してシャフトの前端に向かって開放し、
   フランジは、ｄＬ＞Ｄａの関係を有する最大径ｄＬを有し、
   固定位置において、
   フランジは、ホルダー空洞部内に保持されるとともに、ホルダー壁の第１の前方に向かって先細になっている面は、フランジの第２の前方に向かって先細になっている面と当接していることを特徴とする請求項２に記載の工具アセンブリ。
4. フランジとブッシュは、別の部材であることを特徴とする請求項２に記載の工具アセンブリ。
5. フランジとブッシュは、一体型のワンピースの部材を形成していることを特徴とする請求項２に記載の工具アセンブリ。
6. 工具ホルダーは、雌ねじにねじ係合する締め付けネジを備え、
   ホルダー空洞部は、その後端にある後面を有し、
   固定位置において、
   締め付けねじの後端は、ホルダー空洞部の後面に当接していることを特徴とする請求項１に記載の工具アセンブリ。
7. 装置空洞部は、摺動装置の前端及び後端に向かって開放していることを特徴とする請求項１に記載の工具アセンブリ。
8. 切削工具は、後方を向いている工具面及び前方を向いているスリーブ面まで延在している、軸方向に方向付けられているスリーブを有し、該スリーブは、後方を向いている工具面から離れる方向に延在しており、
   工具ホルダーは、前方を向いているホルダー面を有し、工具ホルダーのシャフトは、前方に向かって、且つホルダー面から離れて延在し、
   固定位置において、
   後方を向いている工具面は、前方を向いているホルダー面に少なくとも部分的に当接していることを特徴とする請求項１に記載の工具アセンブリ。
9. シャフト面と工具壁それぞれは、円筒形の周面であり、
   第１の先細になっている面と第２の先細になっている面それぞれは、円錐台形の周面であることを特徴とする請求項１に記載の工具アセンブリ。
10. 切削工具は、前方を向いているスリーブ面まで延在している、軸方向に方向付けられているスリーブを有し、
    ホルダー空洞部は、ホルダー本体の前端に向かって開放し、
    工具空洞部は、前方を向いているスリーブ面及び後方を向いている工具面に向かって開放していることを特徴とする請求項１に記載の工具アセンブリ。
11. シャフト面の前記少なくとも一部は、工具壁の前記少なくとも一部に前記ホルダー軸の周りに１８０°の対称性をもって当接していることを特徴とする請求項１に記載の工具アセンブリ。

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