JPH08507723A - 着脱可能ブレードを具えた工具シャフト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 切削インサート保持ブレード体（２）と工具シャフト（１）とを含み、両者が互いに適合する継合部を具えるように形成されている金属工作用、特には溝切りと分断の作業用の切削工具である。ブレード体はくさび溝（13）を有し、工具シャフトはくさび部（18）を有している。このくさび部（18）は可動くさび（20）を包含し、ブレード体のくさび溝との間に遊びのない継合が得られるようにするために可動くさびで以ってくさび部幅を変動させ得るようにした。発明思想はブレード体と工具シャフト並びに組立られた切削工具を包含する。

Description

【発明の詳細な説明】 着脱可能ブレードを具えた工具シャフト 本発明は溝切りと分断の作業を行うための金属工作工具に関する。この工具は 切削インサートを具えたブレード体とこれに着脱可能に継合された工具シャフト を含む。ブレード体と工具シャフトは互いに適合させる接合部分を含む。 溝切り作業と分断作業のための工具は多数のものが既に知られており、この既 知の工具はシャフト及びこれに適当な態様で連結された切刃付きブレード体を含 む。従って、SE−Ｂ−417066に開示の工具は切削インサートを具えたブレード体 を含み、このブレード体がねじによって工具シャフトの１側に固定されている。 このねじはブレード体を横切って真直に延在する凹所に挿入され、その後に工具 シャフトのネジ切り孔に螺結される。良好な位置決めと良好な安定性を達成する ために、ブレード体の側面の１つがくさび部品も具備しており、このくさび部品 は工具シャフトの対応するくさび溝に嵌合するように企図されている。しかし、 この構造では、強靭な材料や強靭性が中程度の材料を工作するときに安定度が所 望通りの最大にはなり得ない。このことを配慮して、くさび部品とくさび溝は高 精度に精密に作られる必要がある。しかし、それでもなお、ある程度のゆるみが 、特に長期間使用後に生じる。 EP−Ａ−300544は工具シャフトの隣り合う２個のエッジが夫々突出部分を有し 、これらのエッジが切削インサートを具えたブレード部品の構成化と安定化の目 的を有する斯ゝる工具を開示している。 また、この構造は非常に小さな寸法公差を要求し、精密研磨が必要になる。そ れにも拘わらず、ある程度の時間使用するとある程度 の遊びが容易に生じる。この遊びは下位くさびの前部に主として生起する変形が 主原因である。この場合、このくさび前部には半径方向と接線方向の両方の力が 加えられる。更に、この構造はブレード体の接合部分の弱体化をもたらす。それ は工具シャフトがブレード体をその両側に沿って握りしめ、それ故にブレード体 より幅広でなければならないからである。これらの理由から、この構造は深い溝 切りや分断のために使用することは出来ない。 また、本出願人のスウェーデン特許出願第9102262-4号は切削インサートを具 えた留め具体とこれに着脱可能に付設される工具シャフトを含む、溝切りと分断 の作業のための工具に関する。留め具体は切削インサートを具えたブレード部と これに直角な第２の突出部を含む。ブレード部と第２突出部の両者は留め具体を 工具シャフトに固定するためのねじ孔を有している。この二重の、相互に直角な ジョイントは留め具体と工具シャフトの夫々のねじ孔の穿設に高寸法精度を必要 とする。また、長期に使用すると、留め具体と工具シャフトの間にある程度の遊 びが漸次生じてくる。 従って、本発明の第１の目的は溝切作業や分断作業に用いる切削工具として、 工具シャフトとこれに着脱可能に付設したブレード体の間の遊びが最小限度に低 減されるか或いは完全に消滅する、斯ゝる切削工具を作ることにある。 本発明の第２の目的は、工具シャフトとブレード体間の継ぎ目（ジョイント） として、安定した、しかも遊びが存在しないにも拘わらず精密研磨加工で得られ るような高寸法精度は要求しない、斯ゝる継ぎ目を得ることにある。 本発明のもう１つの目的はブレード体と工具シャフトの間の安定した遊びのな い継ぎ目を有する切削工具を最低限度の製造コストで製造することにある。 更に本発明の別の目的はブレード体と工具シャフトの間の継ぎ目における当接 面の相対的寸法が夫々の面にかゝる力の大きさに関係している斯ゝる継ぎ目を具 えた切削工具を提供することにある。 本発明の別の目的はブレード体と工具シャフトの間の継ぎ目が最適工作条件を 維持しながら長いオーバハングを許容する斯ゝる継ぎ目を具えた切削工具を提供 することにある。 これらの目的並びにその他の目的は請求項１の特徴部分に規定されている構成 を包含する切削工具を作ることによって達成された。 非限定的説明のために、本発明の特定の好適例が以下に説明されている図面に 関連付けて更に説明される。 図１はねじとくさびを具えた本発明に係る工具シャフトを斜視図で示している 。 図２は本発明に係るブレード体を斜視図で示している。 図３は図１と図２に係わる工具シャフトとブレード体が一体に取付けられた状 態を斜視図で示している。 図４は工具シャフトの長手軸に平行な継合部を有する、図１に示すものと実質 的に同じ工具シャフトを示している。 図５は工具シャフトの長手軸に直角な継合部を有する工具シャフトを示してい る。 図６は図４の工具シャフトを前面から示している。 図７は図４における線VII−VIIに沿った切断面を示している。 図８と図９はブレード体に切削インサートを固定するための別に採り得る構成 を示している。 図において、工具シャフトは全体的に１で指定され、ブレード体は２で指定さ れている。ブレード体の前端は溝切りと分断の作業のための切削インサート４を 担持している。図２，３の実施例によれば、インサート４は前端３の頂、前位の コーナにある凹所５の中に 、必要な締結力が材料の固有の弾性によって与えられることにより固定されてい る。勿論図８，９から分るように、その他の固定構造も可能である。従って、図 ８によれば、必要な締結力はねじクランプ構成体によって実現されている。この 構成体は上位クランプアーム６を含み、このアームはブレード体のスリット７に よって形成されている。クランプアーム６はクランプねじ８を締付けることによ り、機能させられる。このクランプねじ８はスリットを越えて下方へ延在し、ス リットの下のブレード体に螺結される。切削インサートに作用する必要な締結力 は図９に係わるヒンジ様のクランプ構成体によっても発生させ得る。この構成体 は本出願人の欧州特許出願EP−Ａ−491669に更に説明されていることから、こゝ ではこれを参照する。この構造によれば、切削インサート用の凹所とスリット10 の間の部分９は上位部分12のためのヒンジとして機能する。締付けねじ11は上位 部分12に螺結されると、スリット10の下側を押圧する。ねじ11を下方へ進むよう に廻すことにより、部分12はインサート４に対しかぶさるように回動する。ヒン ジ９から締付けねじ11までの距離が切削インサートに対する当接面までの距離よ り大きいので、締付けねじにより生じる締結力（クランプ力）は挺子の原理に従 って増大する。 切削位置から見てのブレード体の後部は継合部として構成されている。充分な 安定性を保証し、そしてくさび溝13を形成するために、ブレード体のこの継合部 は前位部分３より大きな肉厚になるように寸法設定されている。くさび溝13の下 側の面は凹所14を有している。それにより、上位当接面30より狭い下位当接面29 がくさび溝に形成される。更に、切削インサートが工作物に作用しているときに 半径方向力を受けるための当接面を構成する棚15が形成されている。更に、ブレ ード体の継合部は３個の固定ねじを挿入する３個の滑 らかな孔16ａ，16ｂ，16ｃを有している。３個の孔の各々の１部分は、固定ねじ のヘッドを埋め込むことが出来るように他部に較べ大きな直径を有するように形 成される。更に、二重ねじ或いは差動ねじ28を作動させるために、キーの挿入可 能な孔17が配設される。 図４によれば、工具シャフト前部の２つの垂直側の１方が継合部として形成さ れている。この継合部はブレード体のくさび溝13に嵌合するように企図されたく さび部分18を含む。良好なくさび寸法を保証するために、くさび部分の高さと上 位幅との関係は２：１前後に設定すべきである。くさび部分の下側から始まる凹 所19はこれに対しゆとりのあるルーズくさび20を収容するために配設される。凹 所19はねじ孔21を有し、くさび20は二重ねじ28によりくさび20を固定するための ねじ穴22を有している。二重ねじ28はねじ孔21，22と同じくねじ方向が反対にな る２つのねじ切り部分を有している。従って、例えばねじ切り部分23とくさび孔 22が左手ねじ山を有していると、ねじ切り部分24と孔21は右手ねじ山を有してい る。くさびの丸い包絡面は凹所19の丸い面に実質的に対応させるべきである。二 重ねじの回動によりその長手軸に沿ってくさびが移動するときに、くさび面と凹 所の面との間でさえ切られずに継続する当接が維持されるようにするため、くさ びと凹所の両者の当接面が二重ねじの軸に実質的に平行で、互いに途切れずに摺 動可能に接触すべきである。ある程度は、ねじに遊びを設けることも出来る。 図１によれば、くさび20と凹所19は丸い当接面を有している。これには２種の 利点がある。１方では、ブレード体からくさびの面Ｂに作用する圧力は湾曲当接 面に沿って均等に分布され、他方ではくさび溝13の上、下位当接面が完全に平行 でないならば、二重ねじ28の軸に関してくさび20を僅かに廻すことにより小さな 修正を実行することが出来る。しかし、所望すれば、くさび20と凹所19は別の基 本外形のものにも形成され得る。従って、図４によれば、正方基本形のくさびと 凹所が選定されている。 上述のように、ルーズくさび20は二重ねじの回動によりねじの長手方向に沿っ て移動するように設けることが出来る。例えば、二重ねじを回動して孔21に距離 δだけ進めることにより、くさび20は同じ方向に距離２δだけ移動する。ねじの 角度が水平面に対しαであるなら、くさびの下面Ｂは垂直に２δ・sinαの距離 だけ変動する。実際には、この垂直変動は約１／２mmになり得る。これはくさび 溝13とくさび部分18の間で生じる可能性のある接線方向の緩みを排除するのに充 分である。この調節可能な工具シャフトにおけるくさびの高さhxには、切削工具 の製造と切削工作に使用したときの両方の場合に幾つかの利点がある。即ち、く さび部分18とくさび溝13はいづれも大きな許容公差の下で所定幅、即ち図６のｈ 、になるように作られ得る。これはコスト高となる研磨の回避をもたらす。更に 、この切削工具においては、ブレード体並びに工具シャフトで起り得る硬化変態 による悪影響が低下する。くさび部分の上位面Ａに対する完全な当接のお蔭で、 この面は大きな負荷に耐え得ることになり、このことから短いコンパクトな継合 部或いは継合領域を設けることが可能となる。更に、ルーズくさびのブレード体 における遊びより、むしろルーズくさびの工具シャフトにおける遊びの方を償う ことが経済的見地から一層好ましい。それは工具が破壊された場合にシャフトを 取り替える必要がないことによる。この工具破壊はブレード体を損傷させるに過 ぎないからである。 溝切作用や分断作業時にジョイントに作用する半径方向、軸方向及び接線方向 の力が夫々違っていることは当業者のよく知るところである。この知識にも拘わ らず、先行技術によれば、これらの異なる力成分を吸収する異なるジョイント当 接面はこれらによる異なる 歪に順応させられるようになってはいない。これとは対照的に、本発明はこれを 配慮し、驚く程に単純なやり方で、工具シャフトとブレード体のいづれの場合も 関係する当接面のサイズをこの面に作用する力に順応させた。 図４と図５では、種々の力受け面がＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ及びＥで指定されている。 面Ｄ，Ｅに対する当接圧力は締付けねじを孔25ａ，25ｂ，25ｃに締付けるときの 締付け強度に大半は依存している。好ましくは、これらのねじは面Ｃに対し半径 方向のある程度の予歪を与えるためにある程度片寄るように配置される。 面Ａは接線方向力と、力と平衡の式に従って与えられるモーメントとを受ける 。 正常な分断作業においては、面Ａ，Ｂに作用する力の差は次式に従って横断力 の接線方向成分に近似しているといえる。 但し、Ｆ_Aは面Ａに働く力、Ｆ_Bは面Ｂに働く力、そしてＦ_Tは接線方向の切削力 である。 面Ｃは主として半径方向力を受ける。その上、半径方向ストッパ面Ｃは面Ａ， Ｂに作用する力をその低い配置と、その結果の切刃高さから面Ｃまでの長いレバ ーアームとによって低減させる。 面Ａ，Ｂ，Ｃ或いはこれらの面の幅ａ，ｂ，ｃの間のサイズ関係はこれらの面 に作用している負荷に実質的に比例し、概数でいえば６：３：１の関係にある。 しかし、実際にはこれらの面は工具破壊に抵抗するために、面積比Ａ：Ｂ：Ｃ或 いは幅比ａ：ｂ：ｃが６：３：２の関係になるように形成される。このような夫 々の面積サイズの最適化は短いが強力な継合に寄与し、そして変形の危険を減じ る、具体的には過剰負荷による力受け面のエッジとコーナ部分の変形の危険を減 じる。 くさび部分の上位当接面Ａはその前方においては丸められたノーズ局部26によ って終端になっており、その後方においては丸められた上方へ延在する面部27に よって終端になっている。面部27、ノーズ局部26の下のくさび前局部及びくさび 凹所19の曲率半径は、継合面構造体を製作するために要する工具の点数を最小限 度に抑えるためには、同一であるべきである。更に、ノーズ局部26の丸い形状は 上位くさび面Ａの前部分が変形の危険を伴うことなく高圧負荷を与えることが出 来るという利益をもたらす。変形の危険が生じるケースは前方に鋭い形状のエッ ジがある場合である。 ある種の先行構造体（例えば上述のEP−Ａ−300544参照）とは対照的に、ブレ ード体の継合部の高さは工具シャフトの継合部によって制約されない。この相違 は工具シャフトに対しブレード体の継合部が相対的に広い構造体を可能にし、ブ レード体と工具シャフトがくさび部18とくさび溝13の間の遊びのない接触状態で 、オプションとしては更に最適に設計された当接面Ａ，Ｂ，Ｃを有することによ り長い深さの溝切りや分断を許容する。従って、実質的に振動のない状態で可能 な深さは殆んどの工作物材料において、工具シャフトの継合部の長さ×２のオー ダであり得る。更に、本発明に係る切削工具は軸方向の溝切りに使用することが 出来るし、またブレード体と工具シャフトとの間のコンパクトなジョイントのお 蔭でインナーグルービング加工にも使用され得る。 継合部がコンパクト形態であることから、図５に示すように、この継合部をシ ャフトの長手軸方向に対し直角な工具シャフト端面にも形成することが出来る。 従って、図３にあるように工具シャフトの長手軸に沿って固定されたものと同じ ブレード体をこの方向に対し直角な方向に固定することも可能である。明らかに 、これは幾つかの用途において一層大きな融通度を与えるものである。原理的に は、工具シャフトの軸に対し、30゜，45゜，60゜，75゜等の如何なる角度も、工 具シャフトのジョイント構造面のために選定することが出来る。 本発明はブレード体と工具シャフトの間のジョイント（継ぎ目）が短いにも拘 わらず、大きな作業深さを可能にするとはいえ、短い切削深さの工作のためにも 勿論使用出来る。短いブレード体と狭い切削インサートを使用するならば、ブレ ード体の完全に満足出来る固定の実現には単一の固定ねじだけで充分である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年４月１２日 【補正内容】 請求の範囲 １．切削インサートを具えたブレード体（２）及びブレード体に着脱可能に連 結される工具シャフト（１）を含んで構成され、ブレード体と工具シャフトが互 いに適合する継合部を具備している金属工作用、特に溝切りと分断の作業用、の 切削工具において、 ブレード体の継合部がくさび溝（13）を含み、工具シャフトの継合部が当該く さび溝（13）に嵌合するくさび部分（18）を含み、くさび部分（18）が可動くさ び（20）を含み、くさび部分（18）はその幅を、くさび溝（13）との遊びのない 継合を得るために、該可動くさびで以って変動され得るようにし、該可動くさび は工具シャフト（１）がブレード体（２）に連結されたときにくさび部分（18） の接触面に当接されるようになっており、該くさび部分（18）は該くさび溝（13 ）に当接する上位当接面（Ａ）を含み、そして該可動くさび（20）は該くさび溝 （13）に当接する下位当接面（Ｂ）を含むことを特徴とする切削工具。 ２．工具シャフトの継合部面が工具シャフト軸に対し平行か、或いは直角であ ることを特徴とする、請求項１に記載の切削工具。 ３．くさび部分（18）が可動くさび（20）を収容する凹所（19）を含み、該可 動くさびが当該凹所（19）に二重ねじ（28）によって保持されるようにしたこと を特徴とする請求項１或いは２に記載の切削工具。 ４．工具シャフトが半径方向力を受けるためのくさび部分（18）の下に配位す る当接面（Ｃ）を含む、請求項１，２或いは３に記載の切削工具。 ５．当接面（Ａ，Ｂ，Ｃ）の相対的サイズ或いはこれらの相対的幅（ａ，ｂ， ｃ）が夫々の面に作用する力に実質的に比例している ことを特徴とする、先行請求項のいづれか１項に記載の切削工具。 ６．くさび部分（18）の上、前位コーナが丸められていることを特徴とする、 先行請求項のいづれか１項に記載の切削工具。 ７．ブレード体は相対的に薄い切削インサート保持部と相対的に厚い継合部を 含み、継合部がブレード体の軸延長線に実質的に直角であるラジアルストッパ面 （15）を含むことを特徴とする、先行請求項のいづれか１項に記載の切削工具。 ８．くさび溝（13）の上位当接面（30）はくさび溝（13）の下位当接面（29） より幅が広いことを特徴とする、先行請求項のいづれか１項に記載の切削工具。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．切削インサートを具えたブレード体（２）及びブレード体に着脱可能に連 結される工具シャフト（１）を含んで成り、ブレード体と工具シャフトが相互に 適合する継合部を具備している、金属工作用、特に溝切りと分断の作業用、の切 削工具において、 ブレード体の継合部がくさび溝（13）を含み、工具シャフトの継合部が当該く さび溝（13）に嵌合するくさび部分（18）を含み、くさび部分が可動くさび（20 ）を含んで構成され、くさび溝（13）との間に遊びが無いようにするためにくさ び部分（18）はその幅をこの可動くさびで以って変動され得るようにしたことを 特徴とする切削工具。 ２．工具シャフトの継合部が工具シャフト軸に平行か、直角のいづれかである ことを特徴とする、請求項１に記載の切削工具。 ３．くさび部分（18）が可動くさび（20）を収容する凹所（19）を含み、この 可動くさびが凹所（19）に二重ねじ（28）によって保持されるようにしたことを 特徴とする、請求項１或いは２に記載の切削工具。 ４．工具シャフトが半径方向力を受けるためにくさび部（18）の下に配位した 当接面（Ｃ）を含むことを特徴とする、請求項１，２或いは３に記載の切削工具 。 ５．くさび部分（18）が上位当接面（Ａ）を含み、可動くさび（20）が下位当 接面（Ｂ）を有することを特徴とする先行請求項のいづれか１項に記載の切削工 具。 ６．当接面（Ａ，Ｂ，Ｃ）の相対サイズ、或いはこれらの相対幅（ａ，ｂ，ｃ ）、が当接面の夫々作用する力に実質的に比例していることを特徴とする、請求 項５に記載の切削工具。 ７．くさび部分（18）の上、前位コーナが丸められていることを特徴とする、 先行請求項のいづれか１項に記載の切削工具。 ８．ブレード体が工具シャフトに固定されて、請求項１−７のいづれか１項に 記載の切削工具を構成することが出来ることを特徴とする、ブレード体。 ９．切削インサートを保持する相対的に肉薄の部分と相対的に肉厚の継合部を 含む請求項８に記載のブレード体において、継合部がくさび溝（13）及びブレー ド体の軸線に対し実質的に直角な半径方向ストッパ面（15）を含むことを特徴と するブレード体。 10．くさび溝（13）の上位当接面（30）はくさび溝（13）の下位当接面（29） より幅が広いことを特徴とする、請求項９に記載のブレード体。 11．当接面（15，29，30）のサイズ、或いはこれらの幅が夫々に作用する力に 実質的に比例することを特徴とする、請求項10に記載のブレード体。 12．ブレード体に継合され、請求項１−７のいづれか１項に記載の切削工具を 構成することを特徴とする工具シャフト。