JP6472156B2 - クーラント孔を有するカッティングヘッド - Google Patents

Description

本開示は、回転して切り屑を除去するミーリング、または切削加工用の工具のカッティングヘッドに関する。より具体的には、本開示は、クーラントが加工領域まで流れるための経路を提供する交換可能なカッティングヘッド、ならびにこのカッティングヘッドを組込んだ工具およびカッティングヘッドを形成する方法に関する。

以下の論述においては、一部の構造および／または方法に対する参照が指示される。ただし、以下の参照指示を、これらの構造および／または方法が先行技術を構成することの承認とみなすべきではない。出願人は、このような構造および／または方法が本発明に対する先行技術として適格ではないことを実証する権利を明示的に留保する。

関連する回転可能な切削工具は、インタフェースまたは継手により接続された２つの部品を含む。例えば特許文献１に示されているように、本体およびカッティングヘッドは、ネジ継手を介して着脱可能な形で合わせて接続されている。ネジ継手は、カッティングヘッドの連結部分の一部であってよく、本体とカッティングヘッドを連結する（すなわち着脱可能な形で接続する）ために使用されてよい。

切削工具の寿命を延ばすため、カッティングヘッドに対してクーラントを提供することは公知である。このようなクーラントは、例えば中央クーラント孔などの内部孔を介して本体からカッティングヘッドに提供されてよい。例えば、特許文献２を参照のこと。

米国特許第７，６１１，３１１号明細書 独国特許出願公開第１０２００９０３４２０２号明細書

しかしながら、関連技術のクーラントを提供する機構、例えば内部孔には、製造が複雑であるという欠点がある。

切り屑排出溝と切れ刃及びインサート座の少なくとも一つを有する切削部分と、カッティングヘッドの切削端部との関係において切削部分の軸方向後方に位置設定された連結部分と、連結部分内を軸方向に延在しカッティングヘッドの少なくとも一部分の半径方向外周において開放しているクーラントスロットと、を含むカッティングヘッドが提供されている。

さらに、本体と、本体に連結され、切れ刃およびインサート座のうちの少なくとも一方を有する切削部分と、カッティングヘッドの切削端部との関係において切削部分の軸方向後方に位置設定され、本体に連結するように構成されている連結部分と、連結部分内を軸方向に延在しカッティングヘッドの半径方向外周において開放しているクーラントスロットと、を含むカッティングヘッドと、を含むミーリング工具において、カッティングヘッドの連結部分が本体に連結された場合、クーラントスロットは軸方向に閉鎖され、キャビティを形成するミーリング工具が提供されている。

同様に、カッティングヘッドを形成する方法において、切り屑排出溝と、切れ刃およびインサート座のうちの少なくとも一方とを有する切削部分を形成するステップと、カッティングヘッドの切削端部との関係において切削部分の軸方向後方に位置設定された連結部分を形成するステップと、連結部分内を軸方向に延在しカッティングヘッドの半径方向外周において開放しているクーラントスロットを形成するステップと、を含む方法も提供されている。

好ましい実施形態の以下の詳細な説明は、添付図面と関連して読むことができ、添付図面中、同じ番号は同じ要素を表わす。

カッティングヘッドの側面図である。 基本本体の横断面に連結されてフライス加工用工具を形成するカッティングヘッドの側面図を示す。 カッティングヘッドの別の実施形態の部分側面図を示す。 カッティングヘッドの別の実施形態の側面図を示す。 軸方向に見た場合のカッティングヘッドの横断面を示す。 カッティングヘッドの一実施形態の側面図を示す。 カッティングヘッドの一実施形態の斜視図を示す。 カッティングヘッドの一実施形態の側面図を示す。

図１は、回転切削工具の交換可能なカッティングヘッド１００を示す。一つの例示的実施形態において、カッティングヘッド１００は、改良されたＣｏｒｏｍｉｌｌ（登録商標）３１６カッティングヘッドまたは類似するカッティングヘッドであってよく、切削部分１１０、中間部分１２０そして連結部分１３０を含んでいてよい。カッティングヘッド１００は、中心軸Ｃのまわりを回転方向Ｒに回転するように設計されていてよい。

カッティングヘッド１００の切削端部１１１は、切削部分１１０の中に含まれる。図１に示されている通り、この切削端部１１１は、カッティングヘッド１００の終端部であり得る。カッティングヘッド１００は、前切れ刃１１２および／または横切れ刃１１３を含んでいてよい。前切れ刃１１２および／または横切れ刃１１３は、切れ屑排出溝１１４内またはその近傍に位置してよい。一実施形態において、前切れ刃１１２は、切削端部１１１にある。さらに、前切れ刃１１２は、さらなる切削部分１１５を介して横切れ刃１１３に接続されており、この切削部分１１５は好適な形で単一にまたは多重に（すなわち１つ以上の曲率半径を伴って）湾曲しているか、または一連の平面で構成されて、前切れ刃１１２と横切れ刃１１３とを接続し得る。付加的にかつ／または代替的に、図６に示されているもののような実施形態において、カッティングヘッド１００は、インサート座１７１を含んでいてよく、インサート座１７１は切削インサート１７２を収容するように構成されている。このインサート座１７１は、切り屑排出溝１１４の中またはその近傍に位置してよい。

再び図１を参照すると、切削部分１１０は、切削部分１１０の外周を画定する包絡面１０１を含んでいてよい。包絡面１０１は回転対称であってよい。

切り屑排出溝１１４は、中心軸Ｃのまわりにらせん状に延在する表面を含んでいてよい。横切れ刃１１３も同様に、中心軸Ｃのまわりにらせん状に延在していてよく、前切れ刃１１２の各々、切削部分１１５および横切れ刃１１３の各々が、切り屑排出溝１１４の表面の終端部を画定してよい。切り屑排出溝１１４の表面は平滑であってよく、あるいは、カッティングヘッドが使用されている場合に加工領域からの切り屑の除去を補助するように設計された尾根部、谷部または他の幾何学的特徴などの構造を組込んでいてもよい。一つの例示的実施形態において、切削部分１１０は４つの切り屑排出溝１１４と、前切れ刃１１２、切削部分１１５および横切れ刃１１３を各々４つ含んでいる。別の実施形態では、切削部分１１０は、３つの切り屑排出溝１１４と、前切れ刃１１２、切削部分１１５および横切れ刃１１３を各々３つ含んでいる。さらに別の実施形態において、切削部分１１０は、２つの切り屑排出溝１１４と、前切れ刃１１２、切削部分１１５および横切れ刃１１３を各々２つ含んでいる。

カッティングヘッド１００の中間部分１２０が、切削部分１１０と連結部分１３０の間で間隔取りされていてよい。包絡面１０１が中間部分１２０から上述の切削部分１１０まで延在することから、中間部分１２０は、包絡面１０１の一部を含み得る。さらに、中間部分１２０は、１つ以上のレンチフラット１２１を含んでいてよい。レンチフラット１２１は、カッティングヘッド１００と本体２００とが連結された場合に回転切削工具の本体２００からカッティングヘッド１００を切り離すためカッティングヘッド１００に力を加えるのに使用されてよい。例示的実施形態においては、２つのレンチフラット１２１が存在し、レンチフラット１２１は、カッティングヘッド１００の軸方向に見た場合に互いに１８０度離隔されている。変形実施形態は、レンチの相関性ある表面とかみ合うように、任意の数のレンチフラット１２１を含んでいてよい。一例として、レンチフラット１２１は、カッティングヘッド１００の軸方向で見た場合互いに等角度で離隔され得る。

図２を参照すると、連結部分１３０は、本体２００と連結するように構成されている。例示的実施形態では、連結部分１３０はカッティングヘッド１００を本体２００に連結して、ミーリング工具１を形成する。

再び図１を参照すると、連結部分１３０は１つ以上のネジ山１３１を介して本体２００と連結するように構成されていてよい。しかしながら、他の連結構成も可能であり、本実施形態の範囲内に入る。例えば、連結部分１３０は溝ネジ、例えば図４に示されているネジ山の無い表面１３２により中断されたネジ山１３１を含んでいてよく、あるいは、差込みタイプのバイオネットカップリング(bayonet-type coupling)を含んでいてもよい。

ネジ山１３１および／または連結部分１３０は任意の好適な形状を有していてよいが、円錐形状または円筒形状が典型的である。切削部分１１０および中間部分１２０もこの同じ形状または異なる形状を有していてよく、切削部分１１０は連結部分１３０より大きい最大直径を有していてよい。

カッティングヘッド１００は、後方端部１０２を含む。後方端部１０２は、連結部分１３０の一部とみなされてよく、あるいは連結部分１３０とは別個とみなされてもよい。後方端部１０２は、切削端部１１１との関係においてカッティングヘッド１００の遠位端部であり、カッティングヘッド１００が本体２００に連結された場合、本体２００内に挿入されてよい。

クーラントスロット１５０が、連結部分１３０内の後方端部１０２からまたはその近傍から軸方向に延在し、カッティングヘッド１００の半径方向外周において開放している。換言すると、例示的実施形態において、クーラントスロット１５０は、少なくとも連結部分１３０の一部分または切削部分１１０、中間部分１２０および連結部分１３０のうちの１つ以上の組合せに沿ったカッティングヘッド１００の表面特徴である。一実施形態において、スロット１５０は、連結部分１３０から溝１１４と交差するまでその全長に沿った表面特徴すなわち外部表面に開放した特徴である。別の実施形態では、スロット１５０は、連結部分１３０の長さそして任意には中間部分の一部分に沿った表面特徴、すなわち外部表面に開放した特徴であるが、溝１１４と交差するまで、中間部分１２０および／または切削部分１３０の一部において少なくとも内部孔となる。スロット用として、表面特徴および内部孔の他の組合せも同様に可能である。

クーラントスロット１５０が内部に位置設定されているカッティングヘッド１００の部分は、超硬合金で作られていてよい。代替的には、カッティングヘッド１００の全体を超硬合金で製造してもよい。クーラントスロット１５０が内部に位置設定されているカッティングヘッド１００の部分が超硬合金で作られている実施形態においては、カッティングヘッド１００の残りの部分を鋼で製造してよい。別の実施形態では、カッティングヘッド１００全体を鋼で製造してもよい。

クーラントスロット１５０は、中心軸Ｃとの関係において一直線であってよい。このような実施形態の一例が図１に示されている。代替的には、クーラントスロット１５０は、中心軸Ｃとの関係においてらせん状であってよい。例えば図７のクーラントスロット１５０を参照のこと。いずれの場合でも、クーラントスロット１５０は、カッティングヘッド１００の中心軸Ｃとの関係において一定の深さを有していてよい。代替的には、クーラントスロット１５０は、カッティングヘッド１００の外周との関係において、または包絡面１０１の中心軸Ｃからの半径位置との関係において一定の深さを有していてよい。

クーラントスロット１５０が中心軸Ｃとの関係においてらせん状である実施形態において、クーラントスロット１５０は、切り屑排出溝１１４と交差しかつ／または切り屑排出溝１１４内に延在するような形で切削部分１１０の中にらせん状に延在してよい。例えば図８のクーラントスロット１５０を参照のこと。図７で例として示されているようにクーラントスロット１５０が中心軸Ｃとの関係においてらせん状である別の実施形態では、クーラントスロット１５０は、それが包絡面１０１内にのみ延在し切り屑排出溝１１４と交差しないような形で切削部分１１０の中にらせん状に延在していてよい。

例示的な一実施形態において、クーラントスロット１５０の数は切り屑排出溝１１４の数に等しいが、空間および幾何形状が許容する場合、切り屑排出溝１１４は０から２以上までの変動する数のスロットを有していてよい。さらに、個々の切り屑排出溝１１４が同じ数のスロットを有する必要はない。

図５に示されているように、クーラントスロット１５０は底面１５１および２つの側面１５２および１５３により画定されてよい。２つの側面１５２および１５３は底面１５１からカッティングヘッド１００の半径方向外周まで延在するかもしれず、一方底面１５１は半径方向外周の残りの部分より中心軸Ｃに近いところにあり得る。こうしてクーラントスロット１５０は、外部から見えるようなカッティングヘッド１００の表面特徴であってよい。連結部分１３０内では、例示的クーラントスロットは、カッティングヘッド１００が基本本体２００に連結されていない場合外から見える。

クーラントスロット１５０の幅Ｗは、２つの側面１５２および１５３の間の距離により定義されてよく、変動しても一定のままであってもよい。カッティングヘッド１００の直径がおよそ２５ｍｍである実施形態において、クーラントスロット１５０の幅Ｗは例えばおよそ２ｍｍであってよい。一部の実施形態では、クーラントスロット１５０の幅Ｗは、カッティングヘッド１００の直径に応じて変動してよい。例えば、直径１０ｍｍのカッティングヘッド１００内のクーラントスロット１５０は、直径２５ｍｍのカッティングヘッド１００内のクーラントスロット１５０よりも小さい幅Ｗを有していてよい。

底面１５１は、中心軸Ｃとの関係において一定の深さＤを有するような形で中心軸Ｃに対して平行に走行していてよく、あるいは、それは中心軸Ｃとの関係において鋭角を成してよい。角度付き深さの一例は、クーラントスロット１５０を通るクーラント流体流に影響を及ぼすために所望される通りに中心軸Ｃとの関係において角度の付いた底面１５１を有する。例えば、中心軸Ｃとの関係において角度の付いた底面１５１を含むクーラントスロット１５０を示す図２を参照のこと。

例示的な一実施形態において、底面１５１はカッティングヘッド１００の外周そして詳細には連結部分１１０のネジ山１３１の最も外側の部分との関係において、およそ２．５ｍｍであり得る深さＤを有する。同じまたは別の実施形態において、底面１５１は、包絡面１０１との関係においておよそ４．７５ｍｍであり得る深さを有する。側面１５２および１５３は、クーラントスロット１５０を通るクーラント流体流に影響を及ぼすために所望される通りに底面１５１との関係において直角、鈍角または鋭角を成していてよい。さらに、底面１５１と側面１５２および１５３は互いに連続していてよく、こうして底面１５１と側面１５２および１５３の間に明確な輪郭線は全く存在しない。

クーラントスロット１５０はさらに、中間部分１２０を通って切削部分１１０まで延在してよい。例えば、クーラントスロット１５０は、切削部分１１０内へ、切削端部１１１から一定の距離のところまで延在してよい。

クーラントスロット１５０は、先端溝１１４と交差するように切削部分１１０内に延在してよい。切り屑排出溝１１４内で、クーラントスロット１５０は、直線でその終結まで軸方向に延在してよく、あるいは切り屑排出溝１１４とらせん状に延在していてよい。カッティングヘッドが切削インサート１７２用のインサート座１７１を含んでいる一実施形態において、クーラントスロット１５０は、クーラントが切削インサート１７２の切削表面に提供され得るように、インサート座１７１までまたはインサート座１７１近傍まで延在してよい。

上述のように、連結部分１３０は本体２００と連結するように構成されている。連結部分１３０が本体２００と連結された場合、クーラントスロット１５０は外部環境から半径方向に閉鎖されてよく、図２内でクーラントスロット１５０により示されているように、代りに１つのキャビティを形成してよい。例えば、本体２００の内径表面と組合わさってクーラントスロット１５０は閉鎖導管を形成してよく、この導管内を本体２００内の供給孔２０２からクーラントスロット１５０の終点までクーラントが流れることができる。クーラントスロット１５０の終端は、例えば、切り屑排出溝１１４内の開口部かまたは外部表面に開放したクーラントスロット１５０の一部分であってよい。

２つのレンチフラット１２１と、２つのクーラントスロット１５０が存在する一実施形態において、２つのクーラントスロット１５０は２つのレンチフラット１２１から円周方向で９０度のところに位置してよい。２つのレンチフラット１２１と４つのクーラントスロット１５０が存在する一実施形態においては、４つのクーラントスロット１５０の各々は、２つのレンチフラット１２１のうちの近い方から円周方向で４５度のところに位置設定されてよい。

一実施形態において、クーラントスロット１５０は、連結部分１３０を通って中間部分１２０まで延在してよく、連結部分１３０と中間部分１２０の交差部またはその近傍において、クーラントスロットは、図３に示されている通り、内部孔１６０の中へと推移してよい。内部孔１６０は、連結部分１３０内のクーラントスロット１５０から切り屑排出溝１１４まで軸方向に延在してよく、そこで、この孔は開口部１６１を介して切り屑排出溝１１４上で外部に開放する。切削インサート１７２用のインサート座１７１を含む実施形態においては、内部孔１６０は、クーラントを切削インサート１７２に提供するためにインサート座１７１またはその近傍において開放するように延在していてよい。この実施形態の一例が図６に示されている。

カッティングヘッド１００のクーラントスロット１５０は、研削プロセスまたは放電加工（「ＥＤＭ」）によって形成されてよい。一実施形態において、カッティングヘッド１００は最初にプレス加工を含めた粉末冶金法によって形成され得る。このような実施形態では、クーラントスロット１５０は、プレス加工段階において超硬ブランク内部に形成され得る。したがって、超硬ヘッドを研削して切削部分１１０および連結部分１３０を含み入れる前にすでに形成されたクーラントスロット１５０と共に超硬ブランクを作り上げてよい。このようなプロセスは、クーラントスロット１５０を形成するために追加の研削の必要がない場合があり、経済的な利点を提供し得る。

図６に示されているようなインサートを有する鋼製カッティングヘッド１００の場合などの別の実施形態において、クーラントスロット１５０は、カッティングヘッド１００が機械加工される時に切削工具と共に形成されてよい。

粉末冶金法には、内部孔１６０を形成するプロセスが含まれる場合がある。図３に示されているかもしれないものなどの超硬カッティングヘッドの場合、内部孔１６０は、超硬ブランクのプレス加工段階において形成されてよい。図６で見られるかもしれないものなどの鋼製カッティングヘッド１００の場合、内部孔１６０は、ヘッドが機械加工される時にドリルで開けられてよい。

本発明について、その好ましい実施形態に関連して記述してきたが、当業者であれば、添付のクレームに定義されている本発明の精神および範囲から逸脱することなく、具体的には記述されていない付加、削除および置換を行なうことができるということを認識するものである。

１００ カッティングヘッド
１１０ 切削部分
１１４ 切り屑排出溝
１２０ 中間部分
１３０ 連結部分
１５０ クーラントスロット
１６０ 内部孔
１６１ 開口部
１７１ インサート座
１７２ 切削インサート
２００ 本体

Claims (15)

1. 切り屑排出溝と、切れ刃およびインサート座のうちの少なくとも一方とを含む切削部分と、
   カッティングヘッドの切削端部との関係において切削部分の軸方向後方に位置設定され、螺入式に連結するように構成された連結部分であって、前記切削部分が連結部分よりも大きい最大直径を有する、連結部分と、
   前記連結部分内及び前記切削部分内で軸方向に延在し、カッティングヘッドの少なくとも一部分の半径方向外周において開放しているクーラントスロットであって、前記連結部分から前記切り屑排出溝と交差するまでその全長に沿った表面に表れる特徴である、クーラントスロットと、
   を備える、カッティングヘッド。
2. クーラントスロットが、カッティングヘッドの後方端部から、またはこの後方端部の近傍から軸方向に延在しており、後方端部は切削端部に対し軸方向遠位にある、請求項１に記載のカッティングヘッド。
3. クーラントスロットが切削部分内へ切削端部から一定の距離のところまで軸方向に延在している、請求項１に記載のカッティングヘッド。
4. インサート座を含み、クーラントスロットが切削部分を貫通して延在して、インサート座と交差している、請求項３に記載のカッティングヘッド。
5. クーラントスロットが、切削部分を貫通して軸方向に延在して切り屑排出溝と交差し、前記切り屑排出溝の内部に開口部を形成する、請求項２に記載のカッティングヘッド。
6. カッティングヘッドが複数の切り屑排出溝と複数のクーラントスロットとを含み、切り屑排出溝の数がクーラントスロットの数に等しい、請求項１に記載のカッティングヘッド。
7. 切れ刃を含み、クーラントスロットが切れ刃から一定の距離のところで終結している、請求項１に記載のカッティングヘッド。
8. 連結部分内のクーラントスロットが半径方向で閉鎖され、連結部分が回転工具の本体に連結された時点でキャビティを形成するように構成されている、請求項１に記載のカッティングヘッド。
9. 軸方向で切削部分と連結部分との間に位置し、回転工具の本体に連結せず切り屑排出溝を有しない中間部分をさらに含み、クーラントスロットが、連結部分から切削部分内の切り屑排出溝まで中間部分内を軸方向に延在している、請求項１に記載のカッティングヘッド。
10. クーラントスロットが底面および２つの側面により画定され、２つの側面が各々カッティングヘッドの半径方向外周から底面まで内向きに延在し、底面は連結部分の半径方向外周の残りの部分に比べ半径方向にカッティングヘッドの中心軸により近いところにある、請求項１に記載のカッティングヘッド。
11. 本体と、
    本体に連結されたカッティングヘッドであって、
    切り屑排出溝と、切れ刃およびインサート座のうちの少なくとも一方を含む切削部分と、
    カッティングヘッドの切削端部との関係において切削部分の軸方向後方に位置設定され、螺入式に本体に連結するように構成されている連結部分と、
    前記連結部分内及び前記切削部分内で軸方向に延在し、カッティングヘッドの半径方向外周において開放しているクーラントスロットであって、前記連結部分から前記切り屑排出溝と交差するまでその全長に沿った表面に表れる特徴である、クーラントスロットと、を含むカッティングヘッドと、
    を備えるミーリング工具において、
    カッティングヘッドの連結部分が本体に連結された場合、クーラントスロットは半径方向で閉鎖されて、キャビティを形成する、ミーリング工具。
12. 本体がクーラント孔を含み、クーラント孔がカッティングヘッドのクーラントスロットにクーラントを提供するように構成されている、請求項１１に記載のミーリング工具。
13. 切り屑排出溝と、切れ刃およびインサート座のうちの少なくとも一方とを含む切削部分を形成するステップと、
    カッティングヘッドの切削端部との関係において切削部分の軸方向後方に位置し、螺入式に連結するように構成された連結部分を形成するステップと、
    前記連結部分内及び前記切削部分内で軸方向に延在し、カッティングヘッドの半径方向外周において開放しているクーラントスロットであって、前記連結部分から前記切り屑排出溝と交差するまでその全長に沿った表面に表れる特徴である、クーラントスロットを形成するステップと、
    を含む、カッティングヘッドの製造方法。
14. 切削部分と連結部分が粉末冶金法によって形成される、請求項１３に記載のカッティングヘッドの製造方法。
15. クーラントスロットが、研削または放電加工（「ＥＤＭ」）を含むプロセスによって形成される、請求項１４に記載のカッティングヘッドの製造方法。