JP4960382B2

JP4960382B2 - 機械加工ツールシステム

Info

Publication number: JP4960382B2
Application number: JP2008549771A
Authority: JP
Inventors: エットレマティアス
Original assignee: ハルトメタル−ヴェルクツォイクファブリークパウルホルンゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング
Priority date: 2006-01-13
Filing date: 2006-07-12
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2026-07-12
Also published as: PL1971455T3; WO2007087835A1; EP1971455B1; DE102006001747A1; ES2330787T3; JP2009523072A; EP1971455A1; US20080298922A1; DE502006004826D1; DK1971455T3; ATE442219T1; US8317434B2

Description

本発明は、切削インサートを収容するための少なくとも１つの受け部を有し、前記切削インサートは、凸状の座面の少なくとも一部において、前記受け部の凹状の支持面に接触するようになっている機械加工ツールシステムに関するものである。

この種のツールシステムは、例えば特許文献１により公知である。このようなシステムにおいては、好ましくは切削チップである切削インサートは、座面から離れた位置において突出する切刃を有し、受け部に挿入できるように形成されている。切削インサートを受け部に挿入した後、座面が受け部の支持面に沿って移動するように回転させることにより、切削インサートは互いに作用する面の湾曲部の偏心率により固定される。
ＥＰ１５９１１７９Ａ２

機械加工作業中の動作信頼性および最大精度の観点から、切削インサートを受け部の適切な箇所に十分に固定することは最も重要である。したがって、本発明の目的は、切削インサートを適切な箇所に固定するという必要条件を、特に高い水準で満たすことができる機械加工ツールシステムを提供することである。

本発明によれば、この目的は請求項１の特徴を全て備えた機械加工ツールシステムによって達成される。

請求項１の特徴部分によれば、切削インサートの座面および受け部の支持面は、互いに異なる曲率線を描き、その少なくとも一方が円曲線から外れた曲率線である。この構成によれば、切削インサートを回転させることにより、回転角の増加に応じてクランプ力を好ましく増加させることができる。

上記の従来技術では、座面および支持面の両方にそれぞれ円形の曲線経路が設けられているのに対し、本発明では、切削インサートは、受け部の初期回転位置に容易かつ自由に挿入できるようになっており、その後の回転動作において、切削インサートが終点位置に到達した時に、クランプ力を最大にすることができるという効果がある。

特に有用な実施形態において、円曲線から外れた曲率線における少なくとも一部の経路領域が、らせんに相当する。

切削インサートが、少なくとも一部の領域が円弧に相当する曲率線を描く座面を有する切削チップである場合、らせん状の経路を有する曲率線が受け部の支持面に設けられる。この場合、らせんのピッチは、支持面において凹面の曲率が切削チップの回転方向に沿って大きくなるように設定されている。

有用な実施形態において、支持面は、受け部の一端において、直線状の経路を通る端部を有している。この端部は、切削チップに設けられて作業中に作用する切削力に対する支持部となる対向保持面に接触するようになっている。

この端部は、作業中に切削チップの切刃に生じる切削力を吸収するだけでなく、切削チップの対向支持面との相互作用により、切削チップを回転終了位置に固定する第１の停止面を形成する。同時に、支持面のらせん状経路は、直線状端部の内端部に隣接し、支持面の終点まで続いている。

この場合、支持面のらせん状経路の終点に続く位置に、受け部の停止面が設けられていてもよい。この停止面は、らせん状経路の内側に向かって突出している。また、切削チップに設けられて切削力に対する支持部となり、切削チップの回転終了位置を規定するもう一つの停止面を形成する、もう一つの対向支持面の支持部となっている。

特に有用な実施形態において、受け部は、スロット状開口が切り込まれた母体にポケット状に設けられている。このスロット状開口は、母体において独立した弾性クランプ部を形成している。この弾性クランプ部は、支持面のらせん状経路の大部分を取り囲み、停止面の正面を終端とする。らせん状経路の対応領域において切削チップが摩擦によりクランプ締めされる一方（クランプ力は弾力性すなわち切り出されたクランプ部の材質の断面形状に依存する）、切り出されたクランプ部からずれている停止面は、切削チップの対応する対向支持面を確実に固定するストッパーを形成する。

切削力に対して水平方向に作用する水平方向の力に対して切削チップを確実に固定するために、支持面は、逆Ｖ字状に突出する座面を有する切削チップを水平方向に固定するＶ字状凹部を有していてもよい。

本発明のツールシステムは、回転ツール、特にフライスに用いることが特に好適である。母体は、ツール軸の周りを回転可能なディスクであり、その外周部全体に切削チップを収容するための複数の受け部を有していてもよい。

請求項１２によれば、本発明のもう一つの主題は、受け部に支持される座面と、切刃と、前記切刃に割り当てられる対向保持面とを有する切削チップである。この切削チップは、座面と階段状に隣接し、同時に対向保持面を形成するもう一つの対向保持面を備えていることを特徴とする。

以下、図面を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。

以下、フライスを例に挙げて本発明を説明する。図１において、符号１で示すフライスは、公知の方法によって機械的に回転可能なディスク状の母体３を有している。この母体には、その外周部全体に、切削チップである切削インサートを収容するための多数のポケット状受け部５が設けられている。図１、図３および図４に示すように、切削チップはディスク状であり、その平坦な側壁間の距離である板厚は、母体３の板厚と一致する。従来の方法では、切削チップ７は、回転させることによって適当な受け部５に固定され、反対方向に回転させることによって取り外される。図１に、切削チップ７を回転させるための補助工具として、切削チップ７に設けられた対応する多角形開口１３と係合する多角形ドライバ１１を有する多角形レンチ９を示す。

図２〜図４に、切削チップ７が受け部５に固定される様子を詳細に示す。この目的を達成するための主要な構成要素として、切削チップ７は、凸状に湾曲する座面１５を備えている。座面１５の始端および終端は、いずれの場合においても切削チップ７の切刃１７から離れた位置にある。特に図３に示すように、直線状の端部２１は、座面１５の凸状湾曲面の開始点１９に隣接しており、切削チップ７に対向保持面を形成している。この対向保持面は、図４に示す固定位置において、切刃１７を介して受け部５にかかる切削力に対抗して切削チップ７を支持するようになっている。図３および図４に示すように、座面１５とそれに隣接する端部２１は、正確には断面視において逆Ｖ字状となるように成形されている。受け部５に設けられた対応するＶ字状の凹部２３（図３）との相互作用により、切削チップ７を水平方向の力から保護することができる。座面１５における凸状経路は、開始点１９から、切刃１７から離れた位置にある終点２５（図３）まで円弧状に続いており、階段状に内側に伸びる面２７がこの終点２５に隣接している。面２７は、以下に詳細に説明するように、第１の対向保持面を形成する端部２１とともに、切刃１７にかかる切削力に対する支持部となるもう一つの対向保持面を形成している。

切削チップ７を固定するために不可欠な構成要素として、受け部５は凹面を形成する支持面２９を有している。支持面２９は、上記したようにＶ字状凹部２３を形成している。支持面２９は、母体３の外周部に隣接する端部において、直線状の端部３１を備えている。この端部３１は、直線状の経路を通り、切削チップ７の直線状端部２１に対応する長さを有し、外端部から、支持面２９の終点３５まで続く湾曲経路の開始点３３（図２）まで伸びている。本実施形態において、この湾曲経路は、受け部５の凹面をさらに凹にするらせんに相当する。例えば、座面１５の半径が７ｍｍである切削チップ７の場合、ピッチが−０．２７ｍｍのらせんが好適である。この場合、支持面２９の開始点３３から終点３５までの角度範囲２００°において、半径は０．１５ｍｍ縮小することになる。

切削チップ７を図３の初期状態から時計回りに回転させると、支持面２９のらせん状経路によって、座面１５と支持面２９との間のクランプ力が増加する。このクランプ力は、母体３の弾性クランプ部３７に作用する。この弾性クランプ部３７は、母体３に形成された湾曲スロット状の開口３９によって独立している。スロット状開口３９は、曲線部分が支持面２９のらせん状経路の大部分を取り囲むように形成されている。図２に示すように、支持面２９のＶ字状凹部２３の側壁の高さは、支持面２９の長さのほぼ中心に位置する領域４１においてＶ字状凹部２３の底部まで減少している。これにより、クランプ部３７の対応箇所４３において、材質の断面形状が小さくなる。つまり、材質が後退してクランプ部３７の弾力性が向上する。

図２〜図４に示すように、母体３は、支持面２９の終点３５およびこれに対応するクランプ部３７の端部の正面において、らせんの内側に向かって突出している停止面４５を形成している。図４に示すように切削チップ７が固定された状態において、この停止面４５は、切削チップ７の座面１５の終点２５にある面２７を支持する。したがって、切削チップ７は、支持面１５の端部２１によって形成される第１の対向保持面とともに、第２の対向保持面すなわち座面１５の終点２５に階段状に隣接する面２７である第２の対向保持面を有している。切削チップ７の面２７は、母体３の面４５と連結して、例えば回転によって生じる遠心力に対する支持部となる。

以上、本発明を、切削工具を例にとって説明したが、本発明を非回転工具にも同様に適用できることは言うまでもない。凹面においてらせん状経路を形成し、円弧状の凸面を用いたが、円形経路を受け部に形成し、らせん状経路を切削チップに設けてもよい。また、ピッチが異なってさえいれば、らせん状経路を切削チップと受け部の両方に設けてもよいことは言うまでもない。

本発明のツールシステムの一実施形態であるフライスの斜視図であり、母体に収容される複数の切削インサートのうち、１つの切削チップを示す図である。切削チップを挿入していない状態における図１の母体の切削チップ受け部の一部分を示す、図１よりも大縮尺の部分切断斜視図である。受け部において固定される前の切削チップを示す図２相当図である。固定位置にある状態の切削チップを示す図３相当図である。

符号の説明

１フライス
３母体
５受け部
７切削チップ
９多角形トレンチ
１１多角形ドライバ
１３多角形開口
１５切削チップの座面
１７切刃
１９開始点
２１支持面（座面）の端部
２３Ｖ字状凹部
２５切削チップの座面の終点
２７切削チップの面
２９指示面
３１端部
３３指示面の開始点
３５支持面の終点
３７クランプ部
３９湾曲スロット状の開口
４１領域
４３クランプ部の対応箇所
４５母体の面（停止面）

Claims

切削インサート（７）を収容するための少なくとも１つの受け部（５）を有し、前記切削インサート（７）は、凸状に湾曲する座面（１５）の少なくとも一部において、前記受け部（５）の凹状に湾曲する支持面（２９）に接触するようになっている機械加工ツールシステムであって、
前記切削インサート（７）は、回転させることによって前記受け部（５）に固定され、
互いに対向する前記座面（１５）の凸面および前記支持面（２９）の凹面は、互いに異なる曲率線を描き、その少なくとも一方が円曲線から外れた曲率線であり、
前記座面（１５）の曲率線の経路が、主として凸面をさらに凸にするピッチを有するらせんに相当する構成、及び、前記支持面（２９）の曲率線の経路が、主として凹面をさらに凹にするピッチを有するらせんに相当する構成のうちの少なくとも一方の構成を有し、
前記凹面の曲率は、前記切削インサート（７）の回転動作において、前記切削インサート（７）の回転角の増加に応じてクランプ力が増加し、前記切削インサート（７）が終点位置に到達したときに前記クランプ力が最大になるように、前記切削インサート（７）の回転方向に沿って大きくなっていることを特徴とする機械加工ツールシステム。
請求項１の機械加工ツールシステムにおいて、
前記支持面（２９）の曲率線の経路が、主として凹面をさらに凹にするピッチを有するらせんに相当する構成を有し、当該曲率線の前記らせん状経路は、少なくとも一部の領域が円弧に相当する曲率線を描く座面（１５）を有する切削チップ（７）である切削インサートを固定することを目的として、前記受け部（５）の支持面（２９）に設けられていることを特徴とする機械加工ツールシステム。
請求項２の機械加工ツールシステムにおいて、
前記支持面（２９）は、前記受け部（５）の一端において、直線状の経路を通る端部（３１）を有し、前記端部（３１）は、前記切削チップ（７）に設けられて作業中に作用する切削力に対する支持部となる対向保持面（counterholding surface）（２１）に接触するようになっていることを特徴とする機械加工ツールシステム。
請求項３の機械加工ツールシステムにおいて、
前記支持面（２９）のらせん状経路は、直線状の端部（３１）の内端部（３３）から、前記支持面（２９）の終点（３５）まで続いていることを特徴とする機械加工ツールシステム。
請求項４の機械加工ツールシステムにおいて、
前記支持面（２９）のらせん状経路の終点（３５）に続く位置に、前記受け部（５）の停止面（４５）が設けられており、前記停止面（４５）は、らせん状経路の内側に向かって突出し、前記切削チップ（７）に設けられて切削力に対する支持部となるもう一つの対向保持面（２７）を支持することを特徴とする機械加工ツールシステム。
請求項５の機械加工ツールシステムにおいて、
前記受け部（５）は、スロット状開口（３９）が切り込まれた母体（３）にポケット状に設けられ、前記スロット状開口（３９）は、前記母体（３）において独立した弾性クランプ部（３７）を形成し、前記弾性クランプ部（３７）は、前記支持面（２９）のらせん状経路の大部分を取り囲み、前記停止面（４５）の正面を終端とすることを特徴とする機械加工ツールシステム。
請求項２〜６のいずれか１つの機械加工ツールシステムにおいて、
前記支持面（２９）は、逆Ｖ字状に突出する座面（１５）を有する切削チップ（７）を、水平方向に固定するＶ字状凹部（２３）を有していることを特徴とする機械加工ツールシステム。
請求項７の機械加工ツールシステムにおいて、
前記支持面（２９）のらせん状経路において、前記Ｖ字状凹部（２３）の側壁の高さは、もとの高さから実質的に前記凹部（２３）の底部（４１）まで減少し、そこから再びもとの高さまで増加していることを特徴とする機械加工ツールシステム。
請求項８の機械加工ツールシステムにおいて、
前記凹部（２３）の側壁の高さが減少している領域は、いずれの場合においても、前記支持面（２９）の両端部から離れた位置にあることを特徴とする機械加工ツールシステム。
請求項６の機械加工ツールシステムにおいて、
前記母体（３）は、ツール軸の周りを回転可能なディスクであり、その外周部全体に切削チップ（７）を収容するための複数の受け部（５）を有していることを特徴とする機械加工ツールシステム。
切削インサート（７）を収容するための少なくとも１つの受け部（５）を有し、前記切削インサート（７）は、凸状に湾曲する座面（１５）の少なくとも一部において、前記受け部（５）の凹状に湾曲する支持面（２９）に接触するようになっている機械加工ツールシステム用の切削インサートであって、
前記切削インサート（７）は、回転させることによって前記受け部（５）に固定され、
互いに対向する前記座面（１５）の凸面および前記支持面（２９）の凹面は、互いに異なる曲率線を描き、その少なくとも一方が円曲線から外れた曲率線であり、
前記座面（１５）の曲率線の経路は、主として凸面をさらに凸にするピッチを有するらせんに相当し、
前記凸面の曲率は、前記切削インサート（７）の回転動作において、前記切削インサート（７）の回転角の増加に応じてクランプ力が増加し、前記切削インサート（７）が終点位置に到達したときに前記クランプ力が最大になるように、前記切削インサート（７）の回転方向に沿って大きくなっていることを特徴とする機械加工ツールシステム用の切削インサート。
切削インサート（７）を収容するための少なくとも１つの受け部（５）を有し、前記切削インサート（７）は、凸状に湾曲する座面（１５）の少なくとも一部において、前記受け部（５）の凹状に湾曲する支持面（２９）に接触するようになっている機械加工ツールシステム用のツールシステム母体であって、
前記切削インサート（７）は、回転させることによって前記受け部（５）に固定され、
互いに対向する前記座面（１５）の凸面および前記支持面（２９）の凹面は、互いに異なる曲率線を描き、その少なくとも一方が円曲線から外れた曲率線であり、
前記支持面（２９）の曲率線の経路は、主として凹面をさらに凹にするピッチを有するらせんに相当し、
前記凹面の曲率は、前記切削インサート（７）の回転動作において、前記切削インサート（７）の回転角の増加に応じてクランプ力が増加し、前記切削インサート（７）が終点位置に到達したときに前記クランプ力が最大になるように、前記切削インサート（７）の回転方向に沿って大きくなっていることを特徴とする機械加工ツールシステム用のツールシステム母体。