JP6175446B2 - 工具ホルダーおよび切削インサートをその内部にクランプする方法 - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、概して金属切削プロセスに使用するための、特に、溝入、旋削、および突切作業用の工具ホルダーに関する。

発明の背景
溝入、旋削、および突切作業に用いる工具ホルダーの分野では、上側ポケットクランプ面と下側ポケット支持面とを有する工具ホルダーのインサート受けポケットにクランプされる切削インサートの多くの実施例がある。これら工具ホルダーのうちのいくつかは、クランプ力が能動的に印加されて切削インサートを上側ポケットクランプ面と下側ポケット支持面との間でクランプするように構成されている。

米国特許第５，３６０，２９８号は、クランプねじの形でクランプ部材を有する、かかる工具ホルダーを開示している。クランプねじは、上側ポケットクランプ面と関連する工具ホルダー上部の貫通孔を貫通し、インサート受けポケットから後方に延在するクランプスロットを二分し、下側ポケット支持面と関連する工具ホルダー下部のねじ孔と係合する。クランプねじは、切削インサートをインサート受けポケットにクランプするために締め付けられる。

米国特許第６，８１４，５２６号もまた、ドローバーの形のクランプ部材と、ロックねじの形のロック部材とを有する、かかる工具ホルダーを開示している。ドローバーは、ヘッドとシャフトとを含み、シャフトは、ヘッドから遠位の螺刻端部を有している。シャフトは、インサート受けポケットから後方に延在するクランプスロットを二分し、上側ポケットクランプ面と関連する工具ホルダー上部に螺合される。ヘッドは、下側ポケット支持面と関連する工具ホルダー下部に位置し、ロックねじは、ヘッドと作動的に係合して切削インサートをインサート受けポケットにクランプする。

米国特許第６，１３９，２２７号もまた、伝達ピンの形のクランプ部材と、偏心カムの形のロック部材とを有する、かかるホルダーを開示している。伝達ピンは、下側ポケット支持面と関連する工具ホルダー下部の第１の孔に摺動自在に保持されている。第１の孔は、インサート受けポケットの後方に位置するクランプスロットと交差し、インサート受けポケットの上方には、上側ポケットクランプ面と関連する工具ホルダー上部が位置している。偏心カムは、工具ホルダー下部の第１の孔を横断する第２の孔に位置し、伝達ピンと作動的に係合して切削インサートをインサート受けポケットにクランプする。

本発明の目的は、改良された工具ホルダーを提供することにある。

また、本発明の目的は、少なくともひとつの外側面からアクセス可能なロックねじを有する工具ホルダーを提供することである。

更に、本発明の目的は、クランプ力を最適に伝達し、切削インサートを効果的、能動的にクランプする工具ホルダーを提供することである。

また更に、本発明の目的は、有利には高度な切削インサートクランプ繰り返し性を備える工具ホルダーを提供することである。

発明の概要
本発明によれば、工具ホルダーであって、
ホルダーシャンクから前方向に離れる方向に延在するホルダーヘッドを有する本体であって、ホルダーヘッドはその前端においてインサート受けポケットを有し、ポケット支持面は実質的に上方向に面する、本体と、
ホルダーヘッド内に螺合されずに保持され、全体的にポケット支持面の後方に位置するクランプ部材と、
クランプ部材の単一の当接面と作動的に係合するロック部材と、を含み、
当接面は、略上方に面し、
工具ホルダーは、クランプ力をポケット支持面に向け、切削インサートを前記ポケット支持面に対してクランプするよう構成されている、工具ホルダーが提供される。

また、本発明によれば、工具ホルダーに切削インサートをクランプする方法であって、工具ホルダーは、
ホルダーシャンクから前方向に離れる方向に延在するホルダーヘッドを有する本体であって、ホルダーヘッドはその前端においてインサート受けポケットを有し、ポケット支持面は実質的に上方向に面する、本体と、
ホルダーヘッド内に螺合されずに保持されるクランプ部材と、
クランプ部材の単一の当接面と作動的に係合するロック部材と、を含み、
当接面は、略上方に面し、
切削インサートは、対向する第１および第２のインサート面を有し、第１のインサート面は作業切刃と関連し、
前記方法は、
第２のインサート面の一部をポケット支持面と接触させて、切削インサートをホルダーヘッドの前端近傍に位置決めするステップと、
切削インサートをインサート受けポケット内へ後方向に摺動させるステップと、
クランプ力が第２のインサート面とポケット支持面との間に印加されるまで、ロック部材を作動させるステップと、
を含む、方法が提供される。

更に、本発明によれば、工具ホルダーアセンブリであって、
ホルダーシャンクから前方向に離れる方向に延在するホルダーヘッドを有する本体であって、ホルダーヘッドは、上面と、その内部に形成されるロック孔を有する少なくともひとつの外側面と、その前端においてインサート受けポケットとを有し、インサート受けポケットは、ポケット支持面と、対向するポケットクランプ面とを含む、本体と、
ホルダーヘッドに受けられ、全体的にポケット支持面の後方に位置するよう構成されるクランプ部材であって、当接面を有するクランプ部材と、
クランプ部材が、ホルダーヘッドの上面に受けられ、ロック部材によってホルダーヘッド内に螺合されずに保持される場合、ホルダーヘッドの外側面に形成されるロック孔内に受けられ、クランプ部材の当接面と係合し、それによって、ポケット支持面の方向にポケットクランプ面を付勢する当接力を印加するよう構成されるロック部材と、
を含む工具ホルダーアセンブリが提供される。

本発明による切削工具は、従って、前記工具ホルダーと、ポケット支持面とポケットクランプ面との間でインサート受けポケットにクランプされて保持される切削インサートとを含み、
クランプ部材は、ホルダーヘッド内に螺合されずに保持され、
ロック部材は、ロック孔を占有し、クランプ部材の当接面と係合し、それによって前記当接力を印加する。

図面の簡単な説明
より良好な理解のため、本発明をここで、例示のみにより、一点鎖線が部材の部分的な図に対し断面境界を示す添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明のいくつかの実施形態による切削工具の斜視図である。 図２は、図１に示す切削工具の側面図である。 図３は、本発明のいくつかの実施形態による工具ホルダーの側面図である。 図４は、クランプ部材のない、図３に示す工具ホルダーの平面図である。 図５は、図４に示す工具ホルダーの、線Ｖ−Ｖに沿って取った部分断面図である。 図６は、図５に示す工具ホルダーの詳細図である。 図７は、本発明のいくつかの実施形態によるクランプ部材の側面図である。 図８は、本発明のいくつかの実施形態によるロック部材の側面図である。

発明の詳細な説明
最初に、本発明のいくつかの実施形態による切削工具２０を示す図１および２に注目する。切削工具２０は、工具ホルダー２２と、工具ホルダー２２に着脱自在に固定される切削インサート２４とを含む。

図３および４に示すように、硬化鋼から製造されてもよい工具ホルダー２２は、前方向Ｆにホルダーシャンク３０から離れる方向に延在するホルダーヘッド２８を備える本体２６を有し、ホルダーヘッド２８はその前端３４にインサート受けポケット３２を有し、ポケット支持面３６が実質的に上方向Ｕに面している。

本発明のいくつかの実施形態において、ホルダーヘッド２８は、ホルダーシャンク３０に堅固に固定されてもよい。

図５に示すように、ポケット支持面３６は、インサート受けポケット３２の前方位置から見た場合に、略Ｖ字形であってもよい。

図１および２に示すように、超硬合金を成形プレスし、焼結することによって製造されてもよい切削インサート２４は、対向する第１および第２のインサート面３８、４０を有し、作業切刃４２が第１のインサート面３８と関連し、第２のインサート面４０はポケット支持面３６とクランプ接触している。

工具ホルダー２２は、クランプ力ｆをポケット支持面３６に向け、切削インサート２４をポケット支持面３６に対してクランプするように構成されている。

本発明のいくつかの実施形態において、インサート受けポケット３２は、実質的に下方向Ｄに面し、第１のインサート面３８とクランプ接触するポケットクランプ面４４を含んでいてもよい。

本発明の説明および特許請求の範囲全体にわたって、下方向Ｄは、上方向Ｕの略反対であり、前方向Ｆは、上方向Ｕおよび下方向Ｄの両方と略垂直であることは言うまでもない。

図３に示すように、クランプスロット４６は、インサート受けポケット３２から離れる方向に後方向Ｒに延在していてもよく、ポケット支持面３６およびポケットクランプ面４４は、クランプスロット４６を長手方向に二分するスロット平面Ｐ１によって分かれる。

本発明の説明および特許請求の範囲全体にわたって、後方向Ｒは、前方向Ｆの略反対であることは言うまでもない。

本発明のいくつかの実施形態において、ポケットクランプ面４４は、クランプスロット４６の後端７４近傍の弾性回転軸Ａ１を有する伸長クランプあご４８上に形成されていてもよく、切削インサート２４は、ポケットクランプ面４４とポケット支持面３６との間で能動的にクランプされる。

本発明の説明および特許請求の範囲全体にわたって、用語「能動的にクランプされる」は、伸長クランプあご４８の「弾力性』を克服し、切削インサート２４のクランプが生じ得る前に伸長クランプあご４８を弾性回転軸Ａ１を中心として変位させる必要があるクランプ力ｆの印加を意味することは言うまでもない。

また、本発明のいくつかの実施形態において、切削インサート２４は、刃形状であり、溝入、旋削、および突切作業に適していてもよい。

クランプ部材５０は、ホルダーヘッド２８に、その上面２９を介して螺合されずに保持され、全体的にポケット支持面３６の後方に位置している。

ロック部材５２は、クランプ部材５０の単一の当接面５４と作動的に係合し、当接面５４は、略上方に面しており、用語「略上方」は、上方向Ｕと４５°未満の角度を有する方向を意味している。

切削インサート２４を工具ホルダー２２にクランプする方法は、
第２のインサート面４０の一部をポケット支持面３６と接触させて、切削インサート２４をホルダーヘッド２８の前端３４近傍に位置決めするステップと、
切削インサート２４をインサート受けポケット３２内へ後方向Ｒに摺動させるステップと、
クランプ力ｆが第２のインサート面４０とポケット支持面３６との間に印加されるまでロック部材５２を作動させるステップと、を含む。

本発明の説明および特許請求の範囲全体にわたって、用語「作動」は、所定の方向において、または、所定の経路に沿ってロック部材５２の移動を開始する行為を説明することは言うまでもない。

図５および７に示すように、クランプ部材５０は、ピンシャフト５８およびピンヘッド６０を有するクランプピン５６の形であってもよく、ピンシャフト５８は、ホルダーヘッド２８の貫通孔６２内に摺動自在に保持されている。従って、ホルダーヘッドの貫通孔６２は、ホルダーヘッドの上面２９に開口し、前方向Ｆを横断する第１の方向に延在しており、貫通孔６２は、クランプ部材５０を受けるよう構成されている。

本発明のいくつかの実施形態において、貫通孔６２は、上方向Ｕに延在する貫通孔軸Ａ２を有していてもよい。

また、本発明のいくつかの実施形態において、ピンシャフト５８は、シャフト径ｒを有し、シャフト軸Ａ３に沿ってピンヘッド６０から離れる方向に延在する円筒形であってもよい。

図５に示すように、シャフト軸Ａ３は、貫通孔軸Ａ２と同軸であってもよく、ピンヘッド６０は、伸長クランプあご４８内に位置していてもよい。

本発明のいくつかの実施形態において、ピンヘッド６０は、伸長クランプあご４８のあご凹部６４において座ぐりされ、前記あご凹部６４内部に単一の固定回転位置を有していてもよい。

また、図５に示すように、ピンヘッド６０は、ピンシャフト５８直近で下方向Ｄに面するヘッド下面６６を有していてもよく、当接面５４は、シャフト凹部６８の一部を形成してもよく、当接面５４およびヘッド下面６６は、クランプスロット４６によって離間されている。

ホルダーヘッド２８内で摺動自在に保持されるクランプピン５６により、結果として、ロック部材５２が当接面５４と作動的に係合する場合、ピンヘッド６０が伸長クランプあご４８に対する固定並進位置を有することとなり、これにより、高い水準のクランプ繰り返し性を提供すると有益である。

図３および４に示すように、ヘッド下面６６は、全体的に貫通孔軸Ａ２の前方に位置する単一クランプ区域７０において伸長クランプあご４８と係合してもよい。

貫通孔軸Ａ２を中心としてあご凹部６４の一部のみに位置する単一クランプ区域７０は、高い水準のクランプ繰り返し性に対し、寄与すると有益である。

全体的に貫通孔軸Ａ２の前方に位置する単一クランプ区域７０は、伸長クランプあご４８を介するクランプ力ｆの最適な伝達を提供する。

図５および６に示すように、当接面５４は、シャフト凹部６８の内側凹部端７２へ内側に延在していてもよく、内側凹部端７２は、シャフト軸Ａ３を含むシャフト平面Ｐ２から垂直凹部距離ｄ１に位置している。

本発明のいくつかの実施形態において、ｄ１はｒ／２未満であり、好ましくはｄ１はｒ／５未満である。

また、本発明のいくつかの実施形態において、ピンシャフト５８は、シャフト平面Ｐ２を中心として鏡面対称を呈していてもよい。

図５および６に示すように、シャフト凹部６８は、凹部軸Ａ４に沿って延在する円錐形であってもよく、凹部軸Ａ４はシャフト軸Ａ３と交差している。

当接面５４は従って、円錐形のシャフト凹部６８の凹部を形成している。

本発明のいくつかの実施形態において、凹部軸Ａ４は、シャフト軸Ａ３と垂直であってもよく、当接面５４は、凹部軸Ａ４と鋭角な当接外角αを形成している。

また、本発明のいくつかの実施形態において、当接角αは、４５°未満で、２０°を超えてもよい。

ｒ／２未満であり、好ましくはｒ／５未満であるシャフト凹部６８の凹部距離ｄ１は、ロック部材５２のための有利には長い経路長を提供して当接面５４と作動的に係合し、これにより、ロック部材５２の動きを伸長クランプあご４８の偏向に変換し、切削インサート２４の効果的で能動的なクランプを達成するために最も適した当接角αの選択を可能にする。

ロック部材５２は、中央軸Ａ５を有していてもよく、それによって、その中央軸Ａ５を中心とする一方向のロック部材５２の回転が、クランプ部材５０を下方向Ｄに移動させ、クランプ力ｆが第２のインサート面４０とポケット支持面３６との間に印加されるまで、ポケットクランプ面４４とポケット支持面３６との間のクランプ距離ｄ２を減少し、その中央軸Ａ５を中心とする反対方向のロック部材５２の回転が、クランプ距離ｄ２を増加させる。

図８に示すように、ロック部材５２は、螺刻部７８および非螺刻部８０を有するロックねじ７６の形であってもよい。

図５および６に示すように、ロックねじ７６の螺刻部７８は、ホルダーヘッド２８内のねじ孔８２（「ロック孔」）と係合してもよく、ねじ孔８２は、ホルダーヘッド２８の少なくともひとつの外側面８４、８６に向かって延在し、それに対して開口しており、上方向Ｕを横断するねじ孔軸Ａ６を有している。

ピンシャフト５８がシャフト平面Ｐ２を中心とする鏡面対称を呈している本発明の実施形態に対して、ねじ孔８２は、貫通孔６２によって「分断される」が、第１および第２の外側面８４、８６に向かって延在し、それらに対して開口していてもよく、従って、ロックねじ７６が、２つの鏡面対称当接面５４のうちのいずれかと作動的に係合でき、操作者が、第１および第２の外側面８４、８６のいずれかからロックねじ７６にアクセスすることを可能にしている。

また、図５および６に示すように、ロックねじ７６の非螺刻部８０は、略円錐台形を有する当接面８８を含んでいてもよく、当接面８８の一部は、クランプ部材５０の当接面５４と接触している。

略円錐台形を有する当接面８８と円錐形シャフト凹部６８の凹部を形成する当接面５４は、結果として、シャフト凹部６８の接触仮想線Ｌ１に向かって「集中」する、当接面８８と当接面５４との間で動作可能な係合を生じ、高い水準のクランプ繰り返し性に対し寄与すると有益である。

従って、クランプ部材５０が、ホルダーヘッドの上面２９に受けられ、前記ロック部材５２によってホルダーヘッド２８内に螺合されずに保持される場合、ロック部材５２は、ホルダーヘッドの外側面８４、８６に形成されるロック孔８２内に受けられ、クランプ部材の当接面５４と係合し、それによって、ポケット支持面４２の方向にポケットクランプ面４４を付勢する当接力Ｇを印加するよう構成される。そのため、ロック孔８２は、前方向Ｆを横断する第２の方向に延在し、貫通孔６２と交差する。

接触仮想線Ｌ１は、シャフト平面Ｐ２と垂直な接触平面Ｐ３に含まれていてもよい。本発明のいくつかの実施形態において、当接面８８は、ロックねじ７６の側面図において外方凸状であってもよく、その結果、接触仮想線Ｌ１に沿った同時接触の最適な短い長さとなる。

Claims (11)

1. 工具ホルダー（２２）であって、
   ホルダーシャンク（３０）から前方向（Ｆ）に離れる方向に延在するホルダーヘッド（２８）を有する本体（２６）であって、前記ホルダーヘッド（２８）はその前端（３４）においてインサート受けポケット（３２）を有し、ポケット支持面（３６）は実質的に上方向（Ｕ）に面し、クランプスロット（４６）は、前記インサート受けポケット（３２）から後方向（Ｒ）に離れる方向に延在する、本体（２６）と、
   前記ホルダーヘッド（２８）内に螺合されずに保持され、全体的に前記ポケット支持面（３６）の後方に位置するクランプ部材（５０）と、
   前記クランプ部材（５０）の単一の当接面（５４）と作動的に係合するロック部材（５２）と、を含み、
   前記当接面（５４）は、略上方に面し、
   前記工具ホルダー（２２）は、クランプ力（ｆ）を前記ポケット支持面（３６）に向け、切削インサート（２４）を前記ポケット支持面（３６）に対してクランプするように構成され、
   前記クランプ部材（５０）は、ピンシャフト（５８）およびピンヘッド（６０）を有するクランプピン（５６）の形であり、
   前記ピンシャフト（５８）は、シャフト軸（Ａ３）に沿って延在し、前記ホルダーヘッド（２８）の貫通孔（６２）内に摺動自在に保持され、前記貫通孔（６２）が貫通孔軸（Ａ２）を有し、
   前記当接面（５４）および前記ピンヘッド（６０）は前記クランプスロット（４６）によって離間されている、工具ホルダー（２２）。
2. 前記インサート受けポケット（３２）は、実質的に下方向（Ｄ）に面するポケットクランプ面（４４）が形成された伸長クランプあご（４８）を含み、
   前記ピンヘッド（６０）は、前記伸長クランプあご（４８）のあご凹部（６４）において座ぐりされ、前記あご凹部（６４）内部に単一の固定回転位置を有する、請求項１に記載の工具ホルダー（２２）。
3. 前記ピンヘッド（６０）は、前記ピンシャフト（５８）直近で前記下方向（Ｄ）に面するヘッド下面（６６）を有し、
   前記ヘッド下面（６６）は、全体的に前記貫通孔軸（Ａ２）の前方に位置する単一クランプ区域（７０）において前記伸長クランプあご（４８）と係合する、請求項２に記載の工具ホルダー（２２）。
4. 前記切削インサート（２４）は、対向する第１のインサート面（３８）および第２のインサート面（４０）と、前記第１のインサート面（３８）と関連する作業切刃（４２）と、を有し、
   前記ポケットクランプ面（４４）は前記第１のインサート面（３８）とクランプ接触する、請求項２または３に記載の工具ホルダー（２２）。
5. 前記ロック部材（５２）はロック孔（８２）を有し、
   前記ロック孔（８２）は、前記ホルダーヘッド（２８）の対向する第１の外側面（８４）および第２の外側面（８６）に対して開口する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の工具ホルダー（２２）。
6. 前記貫通孔軸（Ａ２）は前記上方向（Ｕ）に延在し、
   前記シャフト軸（Ａ３）は前記貫通孔軸（Ａ２）と同軸である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の工具ホルダー（２２）。
7. 前記当接面（５４）は、前記ピンシャフト（５８）内でシャフト凹部（６８）の一部を形成し、
   前記シャフト凹部（６８）は、前記シャフト軸（Ａ３）を含むシャフト平面（Ｐ２）の片側に全体的に位置し、
   前記ピンシャフト５８は、前記シャフト平面Ｐ２を中心として鏡面対称を呈する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の工具ホルダー（２２）。
8. 前記シャフト凹部（６８）は、凹部軸（Ａ４）に沿って延在する円錐形であり、
   前記凹部軸（Ａ４）は前記シャフト軸（Ａ３）と交差する、請求項７に記載の工具ホルダー（２２）。
9. 前記凹部軸（Ａ４）は、前記シャフト軸（Ａ３）と垂直であり、
   前記当接面（５４）は、前記凹部軸（Ａ４）と鋭角な当接外角（α）を形成し、
   前記当接角（α）は、４５°未満で、２０°を超える、請求項８に記載の工具ホルダー（２２）。
10. 前記ロック部材（５２）は中央軸（Ａ５）を有し、
    前記ポケットクランプ面（４４）と前記ポケット支持面（３６）との間のクランプ距離ｄ２は、その中央軸（Ａ５）を中心とする一方向の前記ロック部材（５２）の回転により減少し、その中央軸（Ａ５）を中心とする反対方向の前記ロック部材（５２）の回転により増加する、請求項２〜９のいずれか一項に記載の工具ホルダー（２２）。
11. 前記ロック部材（５２）は、螺刻部（７８）および非螺刻部（８０）を有するロックねじ（７６）の形であり、
    前記非螺刻部（８０）は、略円錐台形を有する当接面（８８）を含み、
    前記当接面（８８）の一部は、前記クランプ部材（５０）の前記当接面（５４）と接触する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の工具ホルダー（２２）。

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