JP5164838B2 - ボアの切削加工用の工具 - Google Patents

Description

本発明は、ボアの切削加工用の工具に関する。

ここで論じる種類の工具は、切削工具とも呼ばれている。これらは、ボア表面を削り落とすために用いられるものである。この種の公知である工具の一つ(DE8230997)では、幾何形状が定義された複数の切刃を有する、複数のチップが設けられている。この工具を使用する際には、これらのチップによりボア壁部が削り落とされる。工具にこれらのチップをセットした後、それぞれのチップは、幾何形状が定義されたそれぞれの切刃に、特にそれぞれの副切刃に、いわゆる一つの円筒研削面取り部、すなわち、加工対象であるボアの半径と等しい半径で湾曲された一つの支持領域が隣接するように、引き摺られる。これらの支持面は、それぞれの切刃に直接接しており、工具の回転方向で見て、切刃の後に続く。円筒研削面取り部として形成されたこれらの支持領域は、劣悪な表面品質および工具の耐用期間の短縮をもたらす振動が回避されるように、ボアの内部で工具を案内し安定させるという機能を担っている。その他に、加工されるボアの表面が、これらの支持面によって平滑化される。

そのように形成された工具には、異なるボア径に対して、異なる円筒研削面取り部を用意しなければならないという欠点がある。固定切刃を有する工具では、必然的に用意せざるを得ない。交換式チップを有する工具については、これは、同じ交換式チップを、すなわち円筒研削面取り部の半径が同じであるチップを、ある特定の直径範囲の様々な工具に使用することが不可能であることを意味している。それによりチップの製造は、工数がかかると同時にコスト高となっている。

したがって本発明の課題は、この欠点をもたない工具を提供することにある。

この課題を解決するために、請求項1に記載される各特徴を有する工具が提案される。この工具は、幾何形状が定義された少なくとも一つの切刃を有する少なくとも一つのチップを備え、一つのカッタ機構を備えた一つのボデーを有している。このチップは、従来の工具とは異なり、工具の外周面にではなく、その端面にセットされる。チップはそこに正接して取り付けられ、好ましくはその端面にはめ込まれる。この工具は、加工されるボアの内部で案内するための、少なくとも一つの案内面を有している。この工具は、少なくとも一つのチップが、チップの切刃に隣接する一つの支持面が形成される一つの円弧研削面を備えることを特徴としている。そこではこの支持面が、加工対象であるボアの半径よりも小さいある半径で湾曲されている。この支持面は、切刃に直接接している領域が、加工対象であるボア壁部に当接するように配置される。工具の周方向で見て切刃に対して離間する支持面の終端領域が、ボアに対して離間して配置されている。すなわち、円弧研削面を備える支持面と、ボア壁部との間に、切刃に向かって間隔を広げながら開口している一つの楔形の隙間が形成されるようになっている。すなわち工具は、加工対象であるボアの内部を、少なくとも一つの案内面以外にも、この支持面によっても案内されるようになっている。

この工具の好ましい実施形態の一つは、少なくとも一つの案内面が、一つのガイドレールによって、または、やはり上記で説明した種類の一つの円弧研削面を備えており、それにより、ボアの内部で工具を案内する、すなわち一つの案内面として利用される、一つの支持面を有するもう一つのチップによって形成されることを特徴としている。

非常に好ましいのは、上記で説明した種類の一つの円弧研削面を備える一つのチップの他に、案内面を持つ二つのガイドレールを有する、または、上記で説明した種類の一つの円弧研削面を備える一つのチップと、やはり一つの円弧研削面、すなわち案内面として利用される一つの支持面を有する、もう二つのチップとを有する工具の実施形態である。このような工具を使用する場合、切刃に直接接している支持面の領域が、加工対象であるボア壁部に当接する。切刃に対して離間している支持面の終端領域には下り勾配となっている一つの自由面が隣接しているが、この終端領域が、ボア壁部に対して離間している。すなわち、（工具の回転方向とは逆向きに見て）切刃のところから次第に拡幅する一つの隙間が生じるようになっている。

ここで論じる種類の工具については、そのように形成される場合、すなわち一つの円弧研削面が導入される場合は、加工することができるボアが、特定の直径をもつボアだけに限られないことが判明している。それどころか、直径が異なる様々なボアに同じチップを使用することが可能となる。したがって、直径が異なる様々なボアに対して、それぞれの支持領域が加工対象であるボアの直径に対して正確に適合されている複数のチップを使用する必要はもはやなくなる。それどころか、支持面の領域である半径を有する同じ交換式チップを、定義されたある範囲内の直径の様々な工具に使用することが可能となる。

この工具の好ましい実施形態においては、支持面の終端領域と加工されるボアの壁部の間の距離が、約0.02mmから0.001mmまで、特に0.01mmから0.003mmまでとなることが企図されている。支持面は、支持面の自由面への移行部におけるボア壁部に対する距離が0.005mmを上回ることがないように形成されることが好ましい。

工具のさらに別の実施形態は、従属請求項から明らかになる。

次に本発明を図面に基づき詳しく説明する。

工具を構成する上での考え方の核心は、ボア表面の切削加工の際に、工具を、カッタ機構の少なくとも一つのチップと、少なくとも一つの案内面とを介してボア表面に支持させることである。その際に、少なくとも一つのチップが、このチップの幾何形状が定義された少なくとも一つの切刃に接する一つの支持面をもたらす、一つの円弧研削面を備えており、それにより、工具を、この少なくとも一つのチップのこの支持面と、少なくとも一つの案内面とを介してボアの内部で案内することが企図されている。

図1に示されるボアの切削加工用の工具1の第1の実施形態は、工具1の中心軸7に対して垂直な一つの平面内に位置する一つの端面5を備える一つのボデー3を有している。

この端面5は、外側に向かって工具1の外周面9の方向に下り勾配となっている一つの環状面11を有している。この環状面に、工具1の少なくとも一つのチップ13が正接してセットされている。正接とは、チップ13の前面が工具1の環状面11と実質的に平行に延びることを意味している。

図1に示される工具1の実施形態は、いずれも同一に形成された、少なくとも三つの、ここでは例として六つの切刃を備える、精密加工工具である。したがって以下では、左上に（概ね11時の位置に）配置されているチップ13について詳しく説明する。すなわち、このチップに関して述べることはすべて、工具1の他のチップについても当てはまる。ここでは例として、二つずつ概ね対向して配置された六つのチップが設けられ、それらが、互いに等しくない間隔で、ボデー3に、すなわち環状面11にはめ込まれていると想定する。

チップ13は、一つの適切な保持具によってボデー3に固定される。ここでは、チップ13の表側17を貫通し工具1のボデー3にはまり込む、一つの締付けボルト15が設けられている。

チップ13は、多角形に、ここでは（上面視で）実質的に菱形に形成されている。チップ13の左上の角が、チップ13の切刃19を形成している。これは、工具1のボデー3の外周面9から突出しており、工具1が矢印21の向きに回転するとき、ボアの壁部を削り落とすようになっている。切り屑は、一つの切り屑室23の中に入り、この切り屑室には一つの切削油/潤滑剤通路25が開口していてよい。切削油/潤滑剤は、切刃19の冷却に利用される以外にも、切り屑室23の中に入った切り屑の排出のために利用され、最後に加工対象であるボアの内部における工具1に潤滑を与えるためにも利用される。

ボアの切削加工の際に、工具1は、既述のように中心軸7回りに回転することができる。しかし、被加工物を回転させ、工具1を固定することも考えられる。重要なのは、工具1と、加工対象であるボアの壁面との間の相対運動である。加工中、工具1は、中心軸7の方向に加工対象であるボアの内部に送り込まれる。この方向は送り方向とも呼ばれ、矢印27で示されている。

チップ13の切刃19は、二つの領域、具体的には、矢印27で示される送り方向の向きに傾斜した一つの主切刃29と、それとは逆の向きに傾斜した一つの副切刃31を有している。

チップ13はここでは、他のチップと同様に、回転式チップとして構成されている、すなわち、チップ13の対角線上で対向する角も同様に、切刃19'として形成されている。切刃19が摩耗したり損傷したりした場合は、チップ13が、表側17に対して垂直な一つの軸回りに180°回転されて、切刃19'が図1に示される切刃19の位置に配置されるようになっている。

図1に示される図面から、チップ13の表側17に、外側に向かって傾斜した、主切刃29の長さと等しい幅の一つの面取り部33が隣接していることが明らかである。

副切刃31には、一つの円弧研削面によって作られる一つの支持面35が続いており、これは、ここでは、副切刃31と平行に延びる一本の線だけで示されている。この支持面35は、湾曲して形成されており、この湾曲部の半径は、加工対象であるボアの半径よりも小さくなっている。この湾曲部は、中心軸7を横切るように延びている。

支持面35は、副切刃31に直接接している。支持面35の副切刃31とは反対側の終端領域は、チップ13の自由面37に移行している。この自由面37は、面取り部33から始まり、矢印27で示される送り方向とは逆向きの下り勾配になっている。すなわちそれにより、主切刃29に対して配置された面取り部33は、送り方向に向かって下り傾斜となっている。

工具1のボデー3の外周面9からのチップ13の切刃19の突出量は調整可能である。ここに示される工具1の場合、チップ13のこの径方向の調整可能性は、一つの調整面41と共に径方向内側に位置しているチップ13の側面43に作用する、一つの調整体39を設けることによって実現される。調整面41および側面43は、いわばウェッジ駆動機構が形成されるように、傾斜されている。一方では調整体39に、他方では工具1のボデー3にはまり込む一つの調整ボルト45により、調整体39の位置を調整することができる。この調整ボルトは、多少なりとも端面5の中へ変位されている。このウェッジ駆動機構は、たとえば、調整体39がボデー3の内部に向かってさらに変位されるとき、チップ13が径方向外側に変位されるように、形成することができる。ここで論じる種類の調整機構は、公知である(たとえばドイツ特許出願公開公報第10060283号明細書を参照)ので、ここでは、これについてそれ以上詳しく立ち入らないことにする。なお、調整機構の実現方式は、チップ13を半径方向に調整可能であるという機能にとって重要ではない。いずれにせよここに示される調整体39は、これが工具1のボデー3に設けられた対応する一つのV字形凹所にはまり込む、V字形の輪郭形状を有しており、それにより正確な角度位置の決定を可能としている点で優れている。したがって、チップ13が、半径方向に変位される際に、締付けボルト15によって回転されないことが保証される。

それにより、工具1のボデー3に対する自由面37の角度位置はそのまま維持される。詳しく言うと、自由面37はまた、支持面35から始まり（図1に示される斜視図で）左から右に向かって下り傾斜となっており、それにより、切刃19とは反対側に位置するチップの角47が、加工対象であるボアの壁部と接触し、これを損傷することが回避される。

図2には、例として図1に示される中心軸7に沿って見たときの、工具1のチップ13が示されている。したがって図2には実質的に、端面5および環状面11の上面図が示されており、この環状面11に、ここでは切り取って示されているチップ13がセットされている。図を見やすくするために、調整体39は省略してある。図1に示したものと一致する部品には、同じ符号が付してあり、これらについては、それぞれの説明を参照されたい。

図2では、切刃19が認められる。支持面35は、辛うじて認めることができる。それに対して自由面37は、はっきり認められ、主切刃に対して配置されている面取り部33も同様である。その他に、図2には、チップ13の表側17が示されている。最後に、締付けボルト15もはっきり確認することができる。

図2は、直径が異なる様々なボアを加工するために、チップ13を使用できることを示すためのものである。これを明確にするために、図2には、円弧部分、具体的には加工対象であるボア壁面の円弧部分49a、49b、49c、および49dを示す四本の線が描かれている。

図3には、チップ13の支持面35の一部、具体的には自由面37に移行する支持面35の終端領域の原理図が示されている。はっきり認められるように、自由面37が支持面35の終端領域51よりも急な下り勾配となっているので、終端領域51と自由面37の間の移行領域には、いわば一つの屈曲部53が形成される。図3に示される図面においては、これに示されているのはあくまでも原理図であるため、支持面35が湾曲して形成されていることは認められない。ここで実質的に平行に延びているそれぞれの線は、円弧部分49a、49b、49c、および49dを示したものであるが、当然ながらこれらは、見かけ上、平行になっているに過ぎず、実際にはボア壁部の様々な半径に対応した曲線を描くようになっている。

図3には、支持面35と自由面37の間の移行領域、すなわち屈曲部53だけが示されており、図2に示される図面と同様に、チップ13の切刃19は、屈曲部53の左側に、そこからはっきり間隔を置いて配置されている。図2に示されるように、それぞれの円弧部分49a〜49dは、切刃19の領域で接触している。

図3から明らかなように、加工対象であるボアのうちで直径が最大のボアの円弧部分49aの、支持面35の終端領域51までの距離d_aは、円弧部分49dの終端領域51までの距離d_dよりも大きくなっている。同様に円弧部分49bの距離d_bは、距離d_aよりも小さくなっている。最後に、円弧部分49cの終端部51までの距離d_cもまた、距離d_bよりも小さくなっている。

すなわち、円弧部分49aから49dの終端領域51までの距離d_aからd_dは、加工対象であるボアの直径が小さいほど、小さくなる。

最後に再度明確に付言しておくが、支持面35は、一つの円弧を描くように研削加工されている、すなわち、加工対象であるボアの半径よりも小さい半径で湾曲されている。

図4には、斜め前から見た、図1に示される工具1のチップ13が示されている。同じ部品には同じ符号が付してあるので、説明の重複を避けるために、これまでの図を参照されたい。

斜め前から見た斜視図であるため、チップ13は若干歪んで示されている。これは、図1から明らかである菱形の形状を有するものと想定する。

図を見る者の側を向いているのは、チップ13の側面55であり、これは矢印21で示される工具1の回転方向を有する。ここでは、一つの主切刃29と一つの副切刃31を含む、チップ13の切刃19がはっきり認められる。そこでは主切刃29が、図1に矢印27で示される送り方向の向きに傾斜している。

側面55は、締付けボルト15を受け入れる一つの貫通穴57を備えるチップ13の表側17に移行している。

側面55は上側で、主切刃29を介して面取り部33に、また副切刃31を介して自由面37に移行している。

特に副切刃31の領域には、副切刃31に直接続き、図3に関して説明した屈曲部53を介して自由面37に移行している、一つの円弧研削面によって実現された支持面35が設けられている。

図4に示されるチップ13の実施形態に例として示されるように、主切刃29の領域にも、一つの円弧研削面によって実現される支持面35'を設けることができ、チップ13は、支持面35と一緒にこの支持面35'を介して、加工対象であるボアの壁部に支持される。

図4に示されるように、主切刃29の領域にも一つの支持面35'が設けられる場合は、図3に示される状況が、支持面35'と面取り部33の間の移行部にも当てはまるが、この場合は一つの屈曲部53'が実現される。

ある半径で湾曲されている支持面35'の代わりに、主切刃29に直接続き、上記で説明した面取り部33に移行している、一つの平坦な面取り部を設けることもできる。その場合は、主切刃29に接する面取り部と、上述の面取り部33の間にも、一つの屈曲部53'を設けることができる。というのは、これらの面取り部は、端面55から見ると、それぞれが異なる角度で延びているからである。

しかしながら、面取り部33が主切刃29に直接続くようにし、ここでは支持面35'を省略することも、十分に可能である。

図4から、図1で説明したチップ13の角47が明らかである。その他に、ここではさらに、切刃19の反対側に位置する切刃19'が認められるが、いずれにせよこれは、チップ13が回転式チップとして形成される場合にだけ設けられるものである。そうでない場合、チップ13は、切刃を一つだけ、すなわち切刃19だけを有している。

図4にはっきりと示されるように、表側17の反対側に位置する裏側59には、それ以上何も構成されていず、特にそこには、表側17の領域に設けられるような刃先は、一つも実現されていない。しかしながら、裏側59が表側17と同一に形成されるように、チップ13を形成することも可能である。その場合は、切刃19および19'が摩耗したときにチップ13を裏返して、裏側59が矢印27で示される送り方向を向き、このとき、切刃19および19'と同一に形成された切刃を、そこに設けられるようにすることができる。この場合は、チップ13が、ボアの加工のために使用できる合計四つの切刃を有することになる。

図5には、図1に示される工具1のチップ13の上面図が示されている。同じ部品には同じ符号が付してあるので、これらについては、これまでの図の説明を参照されたい。

チップ13は、ここには示されていない一つの締付けボルト15用の一つの貫通穴57が開口している表側17を有している。左上には切刃19が、その対角線上で反対側には切刃19'が示されている。角47も認められる。

補助線61は、支持面35の領域で円弧研削面が描く曲線を示しており、この支持面35に自由面37が続いている。

同様に、円弧研削面の半径R、すなわち支持面35の湾曲部の半径も矢印で示されている。

図5に示される側面55は、工具1の直径線上には位置していない。この側面は、（図5の図面に示されるように）この直径線に対して右側に向かって旋回されており、この直径線は補助線63で示されている。その際に、仮想旋回軸は、図5の図の軸線に対して垂直であり、切刃19を通って延びている。

図6には、図1に示されるチップ13を斜め下から見た斜視図が示されている。同じ部品には同じ符号が付してあるので、これらについては、これまでの説明を参照されたい。

ここでは、切刃13の本体の菱形の形状がはっきり認められる。チップ13の切刃19、貫通穴57、角47、切刃19'、側面55、ならびに表側17も明らかである。図6には、角度α、具体的には、主切刃29に直接続く面取り部が傾斜している角度が示されている。

その他に、図6には、この面取り部の幅bが示されている。さらに、少なくとも副切刃31の領域に設けられている支持面35も、この幅bの領域全体にわたって延びている。

図6は、図1において調整体39と向き合っているチップ13の下面も、斜視図で示しているので、ここでは、主切刃29'の領域の面取り部33'、ならびに副切刃31'の領域の自由面37'が明らかである。その他に、切刃19'の領域の支持面35'および屈曲部53'が認められる。

図1に示される工具1は、既述のように、特にボアの仕上げ削りに適したボア精密加工工具である。その場合、半径方向の切込み深さは一般に最大で0.5mmまでである。

しかしながら、上記で言及した方式にしたがって形成された粗削り用の切刃を備える、すなわち、それよりも深い6mmから8mmまでの切込み深さの加工を可能とする、工具を実現することも可能である。その際に、工具が、ある特定の直径範囲にわたって、ボアの加工の際に、支持面により、従来の工具と比べてはるかに静かに、すなわち振動なしで回転することも判明している。

図7には、粗削り加工に使用され、少なくとも三つのチップを有する、工具1の第2の実施形態の正面斜視図が示されている。ここに示される実施形態においては、二つずつ概ね対向して配置されている六つのチップが設けられている。ここでも、他のチップもすべて同一に形成されているので、一つのチップについてだけ説明する。

既に説明したものと同じ部品には、簡略化のために同じ符号が付してある。

工具1は、一つの端面5を有する一つのボデー3を有している。その他に、中心軸7、ならびに外周面9が明らかである。端面5は、中心軸7に対して垂直な一つの平面内に位置している。ここでは、端面5に対して下り傾斜となっている、実質的に環状面11に相当する複数の領域、具体的には領域11a、11b、および11cが認められる。ここではこれらの領域に、六つのチップがはめ込まれている。これらのチップはほぼ正接して、具体的にはそれぞれの表側を、それぞれに対応している領域に対して実質的に平行にして、配置されている。

以下の説明は、左上に配置されているチップに関するものである。これは多角形に、ここでは例として実質的に三角形に形成されているが、いずれにせよ三つの側辺は、それぞれ中央部に外向きの屈曲部を一つずつ有している。チップ13は、チップ13を貫通しボデー3にはまり込む一つの締付けボルト15を用いて、ボデー3に取り付けられている。これについては、図1に示される実施形態の場合と同様に、それ以外の様々な取付け方式も十分に可能であり、かつ公知である。

チップ13は、ここでは左上に一つの切刃19を有し、それ以外にも、右上に一つの切刃19'を、また下側にも、中心軸7の方を向いた一つの切刃19''を有している。

したがって切刃19が摩耗したり損傷したりした場合に、チップ13を締付けボルト15の軸回りに120°回転することにより切刃19'が、あるいは、さらに回転することにより切刃19''が、切刃19の代わりになることができる。

その上、チップ13を裏返して、チップ13の表側17がボデー13に載置され、チップ13の裏側59が前方を、すなわち、実際には矢印27で示される工具1の送り方向27を向くようにすることもできる。

したがって、図7から明らかである、粗削り工具として設計された工具1のチップ13は、ここでは合計六つの切刃を有している。

図7に示される工具1のそれぞれのチップは、二つの向きに傾いている。すなわち一方では、中心軸7から始まり外側に向かって外周面9の向きに傾斜して配置されている。その上、これらは、中心軸7から見て、時計回りの方向に傾いており、このため図7に示される図面においては、切刃19が、切刃19'よりも高い位置に配置され、ボアの加工の際にはその壁面との係合状態に入るようになっている。

図7に示される工具1の実施形態においても、（矢印21で示される回転方向で見て）一つの切り屑室23がカッティングチップ13の手前にある。この場合も一つの切削油/潤滑剤通路が開口してよいが、いずれにせよここには簡略化のために図示されていない。

図8には、図2に示される工具1のチップ13を中心軸7の方向に見たときの正面斜視図が示されている。左上に切刃19を、右側に切刃19'を、さらに下側に切刃19''を確認することができる。切刃19には、その右側に、円弧研削面の領域、すなわち支持面35が続いている。これは、屈曲部53を介して、切刃19の自由面37に移行している。

切刃19'および19''のところでは、支持面35'ないしは35''をよりはっきりと確認することができる。すべての切刃に対し、切り屑室が一つずつ、具体的には、切刃19には切り屑室65が、切刃19'には切り屑室65'が、切刃19''には切り屑室65''が配置されている。粗削り工具の場合、これらの切刃は、実際にはそれぞれ付属の切り屑室の全幅にわたって延びている。

図8に示されるように、チップ13の表側17には一つの貫通穴57が設けられており、図7から明らかなように、それぞれのチップ13を工具1のボデー3に取り付けるために、締付けボルト15は、この貫通穴を通り抜けてはまり込むことができるようになっている。

図9には、図7および8に関して既に説明したチップ13の下面斜視図が示されている。同じ部品には同じ符号が付してあるので、これらについては、これまでの説明を参照することができる。

チップ13は、その表側17に、図8に基づき説明したような三つの切刃19、19'、および19''を有している。切刃19の切り屑室65は、一つの保護面取り部67を介して、チップ13の表側17に移行している。同様に切刃19'の切り屑室65'、および切刃19''に対して配置されている切り屑室65''にも、一つの保護面取り部が設けられている。

ここでもはっきりと確認できるように、表側17には一つの貫通穴57が開口しており、図7に示される締付けボルト15が、それを通り抜けてはまり込むようになっている。

切刃19には、一つの円弧研削面によって実現される一つの支持面35が配置されている。切刃19'の支持面、ならびに切刃19''の支持面は、確認できない。

この場合も、これらの支持面が湾曲して形成されることが企図されているが、その際に湾曲部の半径は、加工対象であるボアの半径よりも小さくなっている。

表側17は、ここではある半径で、それぞれの切刃の自由面に移行している。図9では、矢印21で示される回転方向で見て支持面35の後に続く自由面37が明らかである。

その他の点については、第1の実施形態に関して支持面および自由面について述べたことが当てはまる。

図10には、工具1の第3の実施形態が示されている。これまでの実施形態について説明したのと同じ部品には同じ符号が付してあるので、これらについては、重複を避けるために、これまでの図に関する説明を参照されたい。

図10に示される工具1は、三つの面を介して加工対象であるボアの内部に支持される点で優れている。これは、工具1の中心軸7に対して垂直な一つの平面内に位置する一つの端面5を備える一つのボデー3を有している。

この端面5は、外側に向かって工具1の外周面9の方向に下り勾配となっている一つの環状面11を有している。工具1の端面5には、一つのチップ13が取り付けられている。ここでは、他の実施形態において企図されるように、チップ13が端面5の環状面11にはめ込まれていることが好ましい。チップ13は、工具1に正接して取り付けられる、すなわち、チップ13の前面は、工具1の環状面11に対して実質的に平行に配置されている。

チップ13は、適切な保持具によって、工具1のボデー3に固定される。ここでは、チップ13の表側17を貫通して工具1のボデー3にはまり込む一つの締付けボルト15が設けられている。

チップ13はここでも多角形に、（上面視で）実質的に菱形に形成されている。チップ13の左上の角は、工具1のボデー3の外周面9から突出し、工具1が矢印21の向きに回転するとき、ボアの壁部を削り落とす、チップの切刃19を形成している。切り屑は、一つの切り屑室23の中に入るが、これには一つの切削油/潤滑剤通路25が開口していてよい。切削油/潤滑剤は、切刃19の冷却に利用され、それ以外にも、切り屑室23の中に入った切り屑の排出に、最後に加工対象であるボアの内部における工具1の潤滑に利用される。

図10に示される工具1は、ボア壁部を加工するために、通常は回転されるようになっている。これについても、図1の工具1に関して述べたことが同様に当てはまる。

カッティングエッジ13の切刃19は、ここでも二つの領域を、具体的には、矢印27で示される送り方向の向きに傾斜した少なくとも一つの主切刃29と、それとは逆の向きに傾斜した一つの副切刃31を有している。チップ13は、ここでは他の実施形態と同様に、回転式チップとして構成されている、すなわち、チップ13の対角線上で対向する角も同様に、切刃19'として形成されている。したがって切刃19が摩耗したり損傷したりした場合は、チップ13が、表側17に対して垂直な一つの軸回りに180°回転されて、切刃19'が図10に示される切刃19の位置に配置されるようになっている。

その他の点については、図10から明らかなように、チップ13に対しても、図1から6に関してチップ13について説明したことがすべて当てはまる。

図10から明らかである工具1の実施形態は、チップ13自体に関しては、図1から6に示される工具1ないしはチップ13の実施形態と変わらない。

図10から、ここに示される工具1の実施形態が、チップ13を一つだけ有していること、および、それに加えて、少なくとも一つのガイドレールFが設けられていることが明らかである。ここに示される実施形態においては、三つのガイドレールF1、F2、およびF3が設けられている。第1のガイドレールF1は、矢印21で示される工具1の回転方向で見て、好ましくは40°遅れてチップ13の切刃19の後を追うようになっている。第2のガイドレールF2は、チップ13の切刃19の反対側に配置されており、その際に切刃19と中心軸7とを通る一本の仮想線が、ガイドレールF2の中央を横切るようになっている。第3のガイドレールF3は、矢印21で示される回転方向で見て、90°遅れて第2ガイドレールF2の後を追うように配置されている。

これまでの図に関する説明から明らかなように、チップ13は、一つの円弧研削面によって作られ、湾曲して形成されている一つの支持面35を有しており、その際にこの湾曲部の半径は、加工対象であるボアの半径よりも小さくなっている。したがって工具1は、一方ではこの支持面35で、他方では少なくとも一つのガイドレールで支持されるようになっている。図10に示される実施形態では、工具1が、図10には示されていないチップ13の支持面35で支持され、それ以外に、ガイドレールF1、F2、およびF3でも支持されるようになっている。

図1から9に関して説明した、加工されるボアの内部に、一つの円弧研削面によって作られるチップ13の支持面35だけを介して支持される工具に比べて、図10に示される工具1の実施形態においては、工具1の端面5に正接してはめ込まれ、工具1を支持できる一つの支持面を形成する一つの円弧研削面を有するチップ13が一つだけ設けられている。ここでは、それに加えて三つのガイドレールF1、F2、およびF3が設けられている。

図11には、図10に示される工具1が、チップおよびガイドレールを省略して示されている。はっきり認められるように、ボデー3には複数の凹所が設けられており、これらに、それぞれのチップおよびガイドレールがセットされる。同じ部品には同じ符号が付してあるので、これらについては図10に関する説明を参照されたい。

チップ13を受け入れるために、ここには図示されていない締付けボルト用の一つのねじ穴73を備える一つの底面71と、一つの側方の支持面75と、中心軸7と向き合わせになった一つの当接面77とを含む、一つの凹所69が設けられている。当接面77は一つの凹所79を有しており、一つの調整ボルトがこれに通されてチップ13に作用することができ、それにより工具1のボデー3に対するチップ13の相対位置を調整できるようになっている。場合によりこの調整ボルトは、一つの調整ウェッジと協働するようになっている。

図11にはさらに、少なくとも一つのガイドレール用の、すなわちここではガイドレールF1、F2およびF3用の、中心軸7に対して実質的に平行に延びる複数の凹所31/1、31/2および31/3が認められる。

これらの凹所の数は、基本的にガイドレールの数に合わせられる。

図12には、工具1が側面図で、具体的には（図10に示される斜視図を考慮して）右側から見た側面図で示されている。同じ部品には同じ符号が付してあるので、重複を避けるためにこれまでの説明を参照されたい。

図12では、カッティングチップ13およびガイドレールF1を認めることができる。その他に、図11に関する説明で言及した調整ボルト83を認めることができるが、これは、チップ13の径方向の調整に利用される。チップ13と反対の側には、図10において既に言及したガイドレールF2が位置している。

図12に示される図面から明らかなように、矢印21で示される回転方向で見て、一つの潤滑溝85がガイドレールF1に、また一つの潤滑溝87がガイドレールF2の前方にあり、これらに切削油/潤滑剤が供給されて、これらのガイドレールの領域における最適の冷却および潤滑を保証している。図10から明らかなように、そこでは同様の潤滑溝がガイドレールF3に対しても設けられている。

図13には、図10から12に示される工具1が正面図で示されているが、そこでは同じ部品に同じ符号が付してあるので、特に図10に関する説明を参照されたい。ここでは特に、チップ13が菱形に形成され、回転式チップとして構成されていることがはっきり認められる。外側に位置する切刃19の対角線上で反対側には、一つの第2の切刃19'が位置しているが、これについては上記で既に詳しく説明した。

ここでは、矢印21で示される回転方向で見て、第1ガイドレールF1が約40°遅れてチップ13の後に続き、第2ガイドレールF2が切刃19の反対側に配置されていること、および、ガイドレールF3が切刃19より90°前にあり、ないしはガイドレールF2より90°後にあることが明らかである。

図13からやはり明らかなように、工具1は、チップ13の一つの支持面と、少なくとも一つのガイドレール、ここでは三つのガイドレールF1、F2およびF3で、加工されるボアの壁面に支持されるようになっている。

これらの支持面の作用について、ここでは次のようにまとめられるが、これは、図1に示される工具、すなわち精密加工工具にも、また図7に示される工具、すなわち粗削り工具にも当てはまり、さらには図10に示される工具にも同様に当てはまることを、明確に付言しておく。

工具1は、ボアの切削加工の際には、その壁面に、具体的には少なくとも三つのチップ13に設けられているそれぞれの支持面35の領域で支持される。図1および7に示されているどちらのタイプの工具でも、二つずつ対向して配置されている六つのチップを設けることが好ましい。しかしながらこれは、必ずしもそうしなければならないものではない。それよりも少数の、ただし図1および7に示される工具の場合は、最低三つのチップを設けてもよい。図10による工具の場合は、チップが一つだけ設けられ、それに加えて、少なくとも一つのガイドレールが設けられている。

図1および7に示される実施形態においては、工具1が、六つのチップの切刃19のそれぞれに対して配置されている支持面35で支持されるようになっている。

これらのチップ13の支持面35は、すべての工具において、加工対象であるボアの半径よりも小さいある半径Rですべて湾曲されている。そこでは、切刃19に直接接している支持面の領域が、加工対象であるボアの壁部に当接するようになっている。切刃19に対してある距離にある支持面35の終端領域51は、支持面の曲率半径がボア壁面のそれよりも小さいため、加工されるボアの壁部に対して離間している。

好ましい寸法は、次のとおりである。直径60mmから120mmまでのボアを加工するには、支持面35の円弧研削面の半径Rは30mmに定められる。支持面35の周方向で測った幅は、0.8mmに定められることが好ましい。加工対象であるボアが121mmから180mmまでの直径を有する場合は、円弧研削面が備えられる支持面35の半径Rが60mmに定められる。支持面の周方向で測った幅は、1.2mmである。

181mmから250mmまでの範囲のボアを加工する場合は、円弧研削面の半径Rとして90mm、また支持面35の幅として1.6mmが選ばれる。

また支持面35の曲率半径について、次の基準を選択することも可能である。支持面35の曲率半径は、終端領域51、特に支持面35が自由面37に移行する屈曲部53の領域において、終端領域と加工される壁部との間に、0.02mmから0.001mmまで、特に0.01mmから0.003mmまでの範囲にある距離dが生じるように、加工対象であるボアの半径に合わせて調整される。特に好ましいのは、d≦0.005mmの距離である。

円弧研削面によって得られるこの支持面35の形状により、特定のある直径範囲にある様々なボアを加工することが可能となる。換言すれば、加工対象であるボアの壁部と支持面35の終端領域51間の距離dが、上記の範囲内にあることが保証される限り、同じ切刃を様々なボア径に対して使用することができる。

すなわちここでは、加工対象であるボアと曲率半径が等しい円筒研削面取り部を一切有していない工具1が実現されるにもかかわらず、すなわち、従来の工具でもたらされる支持効果が、正にそれと同じ形ではもたらされないにもかかわらず、工具1が、加工対象であるボアの内部で、円弧研削面によって作られる支持面35の曲率半径が加工対象であるボアのそれよりも小さいにもかかわらず、最適に案内されることが判明している。

これらの工具1では、チップ13が回転式チップとして形成され、交換可能であることが企図されている。これらは、端面側で工具1に配置され、端面5に対して概ね正接して位置する状態で、工具のボデー3に取り付けられている。その際に各チップは、正確に正接する向きに対して、二つの軸回りに空間内で旋回することができ、したがって各チップは、工具1の中心軸7から見て、外側に向かって下り勾配となっており、同時に、使用中の切刃19が最も高い位置に、特にチップ13の特に矢印21で示される回転方向で見てその後に続く領域よりも高い位置に位置するように回転される。この空間内での旋回により、刃先19の必要な自由角が実現される。その上、図6に関して説明した支持面35の幅bは、加工対象であるボアの直径が大きいほど大きくなることが判明している。

それ以外にも、既存の工具に、ここで論じられる種類のチップを後付けすることも、十分に可能であることが判明している。それにより、加工対象であるボア壁部と支持面35の終端領域51間の距離dに関して規定された範囲が守られる限り、すなわち好ましくはd≦0.005mmの距離が与えられる限り、これらのチップが、一つの特定の直径に対してだけでなく、ある範囲内の直径に対して使用可能であるという利点がもたらされる。

ここで述べた、円弧研削面によって実現される支持面35の様々な利点は、一つまたは複数の切刃を持つチップ13に関して得られるものである。すなわち、回転式チップとして形成されている、複数のチップ13を使用することが可能である。一つのチップのそれぞれの切刃は、図1から6に関して説明したように、表側17の領域に設けることができる。しかし、図7に示される工具1の第2の実施形態のチップ13に関して例として説明したように、複数の切刃をチップ13の表側17の領域にも、また裏側59の領域にも設けることも可能である。

その他にも、以上の説明から明らかなように、特に同じチップで複数の切刃を実現するために、チップ13を多角形に形成することができる。

最後に、以上の説明から明らかなように、チップ13は、調整可能に、工具1のボデー3にセットすることができる。切刃19が摩耗した場合は、工具1の所望の直径を、したがって加工されるボアの所望の直径を実現するために、チップ13を一つの適切な調整機構により、径方向外側に変位させることができる。また、高精度を達成するために、工具1のボデー3に組み付ける際に、チップの位置が径方向に調整可能であると有利である。

要するに、ここで説明した工具の様々な利点が、図1から9に関して説明したような複数の切刃を持つ工具の場合にも、また図10から13に関して説明したような、一つだけの切刃と少なくとも一つのガイドレールを有する工具の場合にも、もたらされることが判明している。すべての場合に、複数のチップのそれぞれの支持面だけを介して、または一つのチップの一つの支持面と少なくとも一つのガイドレールとを介して、加工対象であるボアの内部における工具の最適な支持がもたらされる。

組み付けられるチップ13の位置が工具1の端面5に正接していることにより、幾つかの利点がもたらされる。チップ13の副切刃のテーパ、すなわち矢印27で示される送り方向とは逆向きの副切刃の傾斜にとって決定的である、チップと工具1のボデー3との当接面が大面積であり、工具ボデー3中で正確に定義される。しかしながら、ここに説明される工具のすべての実施形態に関して当てはまることであるが、チップ用の調整機構、すなわち調整ボルトおよび場合によっては設けられる一つの調整ウェッジの作用方向、あるいはチップのそれぞれの機能面が、位置調整に関して、テーパを決定するボデーとの当接面と完全に無関係であると特に有利である。

チップ13用の凹所69については、図11に関して説明した。そこでは、チップ13が全面で底面71と当接すること、および、この当接によって、チップ13の副切刃のテーパが、したがって傾斜が決まることが重要である。チップの径方向の調整は、調整ボルト83と、場合によっては設けられ、当接面77の凹所79を通してチップ13に作用する一つの調整ウェッジとを介して行われる。すなわちチップ13は、工具1の半径の位置調整の際に、テーパが変化しないように、底面71に対して平行に変位されるようになっている。

正に精密加工工具、すなわち図1ならびに図10に示される工具については、1μm/mmのテーパが達成されると有利である。

ここで説明した種類の工具においては、比較的厚いチップを使用することができ、したがって副切刃の切削長さの最適値を、また複数の二重切削面をも得ることができる、すなわち、矢印27で示される送り方向の向きに見て、主切刃29が、加工対象であるボア壁部を削り落とす、異なる角度で下り勾配となっている複数の領域を備えることができる。

工具の第1の実施形態の正面斜視図である。 図1に示される工具の一つのチップの正面斜視図である。 図2に示されるチップの支持面の一部の原理図である。 図1に示される工具の一つのチップを斜め前から見た図である。 図1に示される工具の一つのチップの上面図である。 図1に示される工具の一つのチップを斜め下から見た斜視図である。 工具の第2の実施形態の正面斜視図である。 図2に示される工具の一つのチップの正面斜視図である。 図2に示される工具の一つのチップの下面斜視図である。 工具の第3の実施形態の正面斜視図である。 チップを取り除いた図10に示される工具の斜視図である。 図10に示される工具の側面図である。 図10および12に示される工具の端面図である。

Claims (21)

1. ボア表面の切削加工用の工具であって、
   一つのボデー(3)と、
   幾何形状が定義された少なくとも一つの切刃(19;19')を有する少なくとも一つのチップ(13)を備える一つのカッタ機構であって、前記少なくとも一つのチップ(13)が、前記工具(1)の端面(5)に正接して取り付けられているカッタ機構と、
   加工されるボアの内部で前記工具(1)を案内するための、少なくとも一つの案内面と、を有し、
   前記少なくとも一つのチップ(13)が、前記切刃に隣接する、前記加工対象であるボアの半径よりも小さいある半径で湾曲された一つの支持面(35)が形成された一つの円弧研削面を備えており、前記切刃に直接隣接している前記支持面の領域が、前記ボアの加工対象である壁部に当接するとともに、前記工具(1)の周方向で見て前記切刃に対して離間した前記支持面の終端領域が、前記ボアの前記壁部に対して離間しており、
   前記支持面(35)は曲線状の屈曲部(53)を介して自由面(37)に移行する終端領域(51)を有し、該自由面(37)は該終端領域(51)よりも急な下り勾配となっており、
   前記支持面の終端領域(51)と前記ボアの前記壁部の間の距離(da;db;dc;dd)が、0.02mmから0.001mmまでの範囲にあることを特徴とする工具。
2. 一つのガイドレール(F1,F2,F3)によって、または、前記加工対象であるボアの半径よりも小さいある半径で湾曲された、案内面として利用される一つの支持面が形成された一つの円弧研削面を備えるもう一つのチップ(13)によって、前記少なくとも一つの案内面が形成されており、前記切刃に直接隣接している前記支持面の領域が、前記ボアの加工対象である壁部に当接するとともに、前記工具(1)の周方向で見て前記切刃に対して離間した前記支持面の終端領域が、前記ボアの前記壁部に対して離間していることを特徴とする、請求項1に記載の工具。
3. 前記工具が、一つのチップ(13)と二つのガイドレール(F1,F2)を有し、または、一つのチップと少なくとももう二つのチップを有し、すべてのチップが一つの円弧研削面を備えることを特徴とする、請求項1または2に記載の工具。
4. 前記チップ(13)が、仕上げ削り用チップまたは粗削り用チップとして形成されることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の工具。
5. 前記チップ(13)が上面視で多角形であることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の工具。
6. 前記チップ(13)が菱形に形成されることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の工具。
7. 前記チップ(13)が実質的に三角形に形成されることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の工具。
8. 前記チップ(13)の各側辺が描く線が、折れ曲がっていることを特徴とする、請求項7に記載の工具。
9. 前記チップ(13)が、回転式および/またはリバーシブルであることを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の工具。
10. 前記チップ(13)が、前記工具(1)の端面(5)の領域に配置されることを特徴とする、請求項1から9のいずれか一項に記載の工具。
11. 前記チップ(13)が、前記端面(5)の領域で前記工具(1)の前記ボデー(3)に実質的に正接して取り付けられることを特徴とする、請求項1から10のいずれか一項に記載の工具。
12. 前記チップ(13)が、前記工具(1)の中心軸(7)に垂直な一つの仮想平面に対して、少なくとも一つの軸回りに傾斜していることを特徴とする、請求項1から11のいずれか一項に記載の工具。
13. 前記チップ(13)が、一つの主切刃(29)と一つの副切刃(31)を有することを特徴とする、請求項1から12のいずれか一項に記載の工具。
14. 直径60mmから120mmまでのボアの加工に使用される工具では、前記支持面(35)の領域の前記円弧研削面の半径が30mm、かつ前記支持面の幅が0.8mmであることを特徴とする、請求項1から13のいずれか一項に記載の工具。
15. 直径121mmから180mmまでのボアの加工に使用される工具では、前記支持面(35)の領域の前記円弧研削面の半径が60mm、かつ前記支持面の幅が1.2mmであることを特徴とする、請求項1から13のいずれか一項に記載の工具。
16. 直径181mmから250mmまでのボアの加工に使用される工具では、前記支持面(35)の領域の前記円弧研削面の半径が90mm、かつ前記支持面の幅が1.6mmであることを特徴とする、請求項1から13のいずれか一項に記載の工具。
17. 前記少なくとも一つのチップ(13)が、前記工具(1)の端面(5)にはめ込まれていることを特徴とする、請求項1に記載の工具。
18. 前記支持面の終端領域(51)と前記ボアの前記壁部の間の距離(da;db;dc;dd)が、0.01mmから0.003mmまでの範囲にあることを特徴とする、請求項1に記載の工具。
19. 前記支持面の終端領域(51)と前記ボアの前記壁部の間の距離(da;db;dc;dd)が、0.005mm以下であることを特徴とする、請求項1に記載の工具。
20. 前記チップ(13)が、前記工具(1)の中心軸(7)に垂直な一つの仮想平面に対して、二つの軸回りに傾斜していることを特徴とする、請求項12に記載の工具。
21. 前記支持面(35)が前記副切刃(31)に対して配置されていることを特徴とする、請求項13に記載の工具。

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