JPH11500964A - 植刃用固定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 特に、金属の切削加工機のための植刃を固定するための固定装置が提供される。この装置は、実質的に真っ直ぐで植刃の中心孔（７）を通して植刃を装着するための植刃シート（２）に形成されたネジ孔にねじ込まれる前記ネジ（８）を具備して成り、前記植刃シートは、例えばターニングバー、フライスカッタボディ、ドリル等の植刃のホルダに形成されている。少ない回数を以て回転させて前記ネジを緩めることにより、前記ネジ孔から取り外すことなく、植刃が固定ネジのヘッド（１０）を通過できるように、前記固定ネジ（８）のヘッド（１０）は、少なくとも２カ所で面取りがなされている。

Description

【発明の詳細な説明】 植刃用固定装置 技術分野 本発明は、特に、金属の切削機械のための植刃用固定装置に関する。より詳細 には、本発明は固定ネジを含む植刃用固定装置に関し、この固定ネジのヘッドが 少なくとも２カ所で面取りされており、固定ネジを植刃シートに形成されたネジ 孔から取り外すことなくほんの僅か回転させることにより植刃を固定ネジから取 り外すことができるようになっている。 背景技術 ターニングバーや他のフライスカッタ等の近時の切削工具は、好ましくはいわ ゆる割出可能な植刃を備えた形式の工具である。つまり、植刃はホルダに永久的 に固定されているわけではなく、切刃が一定程度損耗したときに取り外し、回転 させて新たな切刃を割り出すこと、若しくは、全ての切刃が損耗したときには交 換することができる。この割出や交換を可能とするために、割出可能な植刃は、 植刃に形成された孔に挿入されたネジ、植刃の上面から押圧する着脱自在なクラ ンプ、切刃の孔の内面を押圧する係止ピン等によりホルダに固定される。最も一 般的な固定装置は、然しながら、固定ネジ、つまり、割出可能な植刃の中心孔に 挿通され、ホルダの植刃シートに形成されたネジ孔に強固に螺着される固定ねじ である。この装置の欠点は、然しながら、植刃を交換する際にはネジを完全に取 り外さなければならない点である。植刃は何度も交換され、なおかつ、ネジが小 さく取り扱いにくいために落として見失い易いので、 このネジを完全に取り外すことは、非常に不便で時間を要する作業である。 植刃交換の際のネジを緩めることに伴う欠点を克服するために多くの解決策が 示唆されてきた。米国特許第３３４１９２１号、スウェーデン特許Ｃ−４４７８ ７９号公報、ヨーロッパ特許Ａ−５１７７５号公報、西ドイツ特許第Ａ−３１１ ８４７６号公報に固定ネジが開示されているが、これら開示されたネジは、全て 、植刃の中心孔をネジの丸いヘッドの全体が通過できる大きさとするとの考え方 に基づいている。植刃がクランプされたとき、ヘッドの下端部の一部のみが前記 中心孔の対応する周縁部を押圧している。これらの構成は通常は十分に機能して いるが、ある種の欠点もある。すなわち、既述したように、クランプ力がネジと 植刃の間の小さな理論的には点または線と見られる部分に集中し、大きな曲げ歪 みがネジに必然的に生じ、締結時にネジが変形する。更に、この構成は切削力が 大きな場合（送りまたは切り込み深さが大きい場合）、特に逃げ角が大きい場合 に信頼性が無くなる。 米国特許第３９１３１９７号には、比較的植刃に垂直方向に対して大きく角度 を設けた固定ネジが開示されている。ネジのヘッドは植刃の孔の直径を挟んだ２ つの面または点を押圧するようになっている。ネジをいくらか緩めることにより 植刃を取り外すことができる。然しながら、この構成は所謂正の植刃にはて適し ておらず、ただ、側面が植刃のベースと平角をなす植刃（所謂、中立植刃または 負の植刃）に適合している。 更に、米国特許第４４３００３１号には、植刃用固定ネジが開示されている。 固定ネジにおいて植刃の中心孔内の部分が外方に偏心するように撓み、かつ、孔 の断面よりも小さな断面を有しており、以て、ネジを約半回転させて緩めること により、植刃が植刃シート から取外可能となる。この構成の欠点は、作業者が容易に締め過ぎてしまい、ネ ジのヘッドの半径方向への最大湾曲部が行き過ぎてしまい、ヘッドが半径方向内 方へ戻り固定が不十分となる。 発明の開示 本発明の主たる目的は、植刃、好ましくは金属切削加工機械のための割出可能 な植刃用の植刃交換に際して取り外す必要がなく、かつ、植刃に対して一様分布 のクランプ力を与える固定ネジを提供することである。 本発明の他の目的は、植刃交換に際して取り外す必要がなく、かつ、強くしっ かりとクランプして工具寿命を長くする植刃用固定ネジを提供することである。 これらの目的および他の目的は請求項１の特徴部分に記載された特徴を備えた 固定ネジのヘッドにより解決される。 図面の簡単な説明 限定する趣旨ではなく図解するために、添付図面を参照して本発明を更に説明 する。添付図面において、 図１は、本発明による固定ネジによりホルダに固定された割出可能な植刃を示 している。 図２は、固定ネジを数回回転させて緩めたときに、割出可能な植刃をどのよう にして傾けることができるかを示している。 図３は、固定ネジをホルダに残しながら植刃がどのようにして取り外されたか を示している。 図４は、本発明による固定ネジの側面図である。 図５は、本発明による植刃の断面図である。 図６は、本発明によるネジのヘッドからどのように植刃を取り外 すかを示している。 図７は、図６の部分拡大図である。 図８は、本発明による固定ネジの頂面図である。 図９は、本発明による固定ネジの特徴的寸法を示す図である。 発明を実施する最良の態様 図１において、植刃ホルダは参照番号１にて指示されており、本実施形態にお いて該ホルダはターニングバーとなっている。本発明は、然しながら、一般的に 切削加工機の全ての形式に適用可能であり、従って、例えばフライス盤やボール 盤にも適用可能である。図３に示す植刃シート２は、また、回転フライスカッタ ボディやドリル先端に形成することもできる。 ホルダの作用上の先端に設けられた植刃シート２は一方において平坦な底面３ と、他方において当接面４とを含んでいる。この植刃シートが装着される植刃５ の形状に適合していることは言うまでもない。植刃が正である（つまり、その側 面または逃げ面が植刃の底面に対して鈍角を形成する）ならば、図３に示すよう に当接面４は対応する傾斜を以て形成することができる。当接面は、上方部分４ ′（図６参照）のみを植刃に対して傾斜させ、下方部分４″が自由表面を形成す るようにしてもよい。 植刃の形状それ自体は本発明の重要な特徴ではない。従って、植刃は、例えば 、正方形、円、矩形、三角形、六角形など多種類の多角形形状を呈するようにす ることができる。更に、植刃は中立または正の植刃とすることができる。本発明 に固有の植刃の本質的特徴は、植刃が底面３に形成されたネジ孔に螺合する固定 ネジ８を通すための孔７を有してる点である。 固定ネジ８の構成は図４、７、８に詳細に図示されている。固定 ネジは、実質的に通常の態様で円筒部９とヘッド１０とを含み、円筒部には部分 的にネジ部が形成されている。然しながら、ヘッド１０のラジアル面の２つの円 弧部分が切除され、実質的に対設された２つの面部分が形成されている点が、通 常の固定ネジに対する特徴部分となっている。これらの面部分は、例えば、２つ の本質的に平行なアキシャル面内に形成することができる。面武運１１の間の部 分、つまり、ヘッドの包囲面は破断線１２に鋭く接続していても、或いは、半径 Ｒを以て円滑に接続していてもよい。ネジのヘッドと円筒部との間は、リング状 の隅部を介して鋭く連結してもよいし、或いは、実質的に円錐台形状の補強部１ ３（図４）により連結してもよい。更に、ヘッドの頂面には、適当な回転工具に 適合した形状の断面を有した中心凹部１４が設けられている。通常、この中心凹 部は正六角形または図７に示す所謂トルクス形状をしている。 植刃に形成された孔の形状は、図５、６に示すように、所望の態様で固定ネジ と共働できるように特定の態様に適合していなければならない。この２つの図は 植刃の孔の形状について可能な２つの異なる実施形態を示している。孔の形状に 付いての本質的な特徴は、孔に直径の最も細い狭隘部つまりウェスト部１５が設 けられており、該ウェスト部から上の部分および下の部分が大きな直径にて形成 されている点である。ウェスト部１５の上方に連続する部分１６は実質的に円錐 台形状をしており、ネジの円錐台部１３と当接する。好ましくは、部分１６は僅 かに丸みを帯びた凸状に形成されており（図５参照）、ネジに対する特別のベア リングを構成している。然しなら、上記部分はまたは図６（図９）に示すように 直線状に形成してもよい。本質的に円筒形状の孔部１７がネジのヘッド１０に対 する皿もみとなっており、ネジのヘッドが切屑の流れを邪魔しないようになって いる。図５によれば、ウェスト部１５の下側に実質的 に円錐台形状の大径部１８が設けられている。大径部は本質的に円筒形状の部分 １９に連続している。植刃の下面には、浅い凹部２０を設けることができる。こ の凹部の主たる目的は、植刃の下面と植刃シートの底面３との間をしっかりと安 定させて当接させることである。 主としてプレス技術上の理由から、ウェスト部の下側の孔の部分は図６、７、 ９のように形成してもよい。すなわち、前記孔部は実質的に円錐台形状の下方に 広がった拡開部１９′を具備している。この拡開部は上方へは、丸みを帯びた遷 移部１８′を介してウェスト部１５に連続している。 図２、６に示すように、ネジの面部分１１が設けられているために、ネジを少 し回転させて緩めると、植刃はネジのヘッド１０を通過することができる。図４ に種々の寸法が示されている。つまり、不可欠な傾斜角αｔ、当接面４、４′へ 向けての間隙Ｘ、底面３に対する間隙Ｙである。これらは、 Ｌscr ： 底面３に対数ヘッドの突き出し高さ Ｈscr ： 円筒形の側面の高さ Ｓ ： 植刃の高さ ｔ1 ： ウェスト部の上方の植刃の高さ ｔ2 ： 下面からウェスト部１５の上側の境界線までの植 刃の孔の高さ αt ： 植刃の逃げ角 ｉＣ ： 植刃のｉＣ寸法（すなわち、最大内接円の直径） β ： 植刃の孔の上方の頂角（面１６の頂角） αsc ： ネジのヘッドの頂角 ｄ1 ： 植刃の孔の最小直径（ウェスト部１５の直径） ｄ2 ： 植刃の孔の上方開口部の直径 Ｂ ： ネジのヘッドの円筒形の週面のある１点と、 ネジのヘッドのテーパの延長線と、前記１点を通 過する直径方向の直線との交点の間の距離 Ｃ ： 上記交点と、前記ヘッドのテーパと前記１点を頂 点として角度αｔを以てネジの中心軸線を通過す るように引いた直線との交点である前記テーパ上 の点との間の距離 Ｄsc ： ネジのヘッドの直径 Ｔs ： 当接面４（または４′＋４″）の高さ Ｗi ： 面部分１１（図７）の間の垂直距離 である。 距離Ｂ、Ｃおよび傾斜角αｔは以下のようにして演算される。 Ｂ＝Ｈscr・ｔｇ（αsc／２）＋Ｄsc Ｃ＝Ｂ／２±（（Ｂ／２）²−（Ｂ²−ｄ1²））^-1/2 αt＝ｓｉｎ^-1（Ｃｓｉｎ（９０−αsc／２）／ｄ1） 可能な最小傾斜角αtを求める。上記から明らかなようにαtは、Ｈscr、角度 αscはもとより、Ｄsc、ｄ1に依存している。例えば、Ｄscとｄ1の差が小さく、 かつ／または、Ｈscrが小さく、かつ／または、αscが大きいと、αscは好まし く影響を受ける。 仮に、例えばＤsc＝８．５ｍｍ、ｄ1＝８ｍｍ、αｓｃ＝６０° そしてＨscr＝０．５４４ｍｍとすると、 Ｂ＝８．８１４ｍｍ Ｃ＝２．０１ｍｍ αt＝１２．５７° となる。 間隙Ｘ、Ｙの各々は以下の式から演算される。 Ｘ＝（（Ｌscr−Ｔss）・ｔｇ（αn＋αt）＋（ＩＣ／２＋Ｄsc ／２）−（Ｓ−Ｔss）・ｔｇαn））・ｃｏｓ（αn＋αt）−（ＩＣ／２＋ｄ1／ ２−ｔ1 ｔｇαn）ｃｏｓαn Ｙ＝Ｌscr−（ＩＣ／２＋ｄ1／２−ｔ1 ｔｇαn）ｓｉｎαt−ｔ2／ｃｏｓαn・ ｃｏｓ（αn＋αt） こうして、植刃と植刃シートとの間の間隙が、特に、ネジを上方に移動させる 回転数と（Ｌscrは回転数の関数である）、寸法Ｔss、逃げ角αnに影響される。 植刃の所与の外形について、影響を与えることのできる差はＬscrとＴssの間の 差である。好ましくは、Ｌscr／Ｔssの関係を可及的に大きくする。従って、Ｌs crを大きくするか或いはＴssを小さくすることが望ましい。 Ｌscr r＝７．９２ｍｍ、Ｔss＝５．７５ｍｍ、αn＝７°、αt＝１２．５７ °、ＩＣ＝２０ｍｍ、Ｄsc＝８．５ｍｍ、Ｓ＝６．３５ｍｍ、ｄ1＝８ｍｍ、ｔ1 ＝１．９１、ｔ2＝４．４４ｍｍの場合、Ｘに対する値０．４２ｍｍおよびＹに 対する値０．７１ｍｍを得る。 中立植刃を用いる場合には、当接面４が底面３に対して完全に垂直であり（す なわちαn＝０）、かつ、他の値は変更されず、Ｘの値が０．３９ｍｍ、Ｙの値 が０．５４ｍｍとなる。 例示した計算では、ネジは２．５回転緩められる。 角度βは好ましく角度αsc以下としなければならない。 更に、Ｗihはｄ1よりも小さくしなければならない。Ｗihを小さくしすぎてネ ジが弱くなったり、大き過ぎて不必要に植刃の取外が難しくならないようにする 。Ｗihはネジの直径と同じ寸法とすることができるが、その場合、孔１４はそれ に対応した寸法としなければならない。Ｗih／ｄ1の関係は、適宜に０．６０か ら０．９５、好ましくは、０．８０から０．９５とすることができる。 Ｄscに関しては、ＷihがＤscの６５から９０％、好ましくは、７ ０から８０％となるように構成することが適当である。 更に、ｄ1／Ｄscの関係は、植刃の取外が不必要に難しくならないように、あ まり大きくしてはならないが、これが小さ過ぎて、ネジと植刃の孔との間の圧力 を受ける重なり部分が不十分とならないようにする。この値が０．８から０．９ ７、好ましくは、０．８５から０．９５とすることが適当である。 また、最も細くなっているウェスト部１５の植刃の孔における高さ位置は、植 刃の孔の下方円筒部１９の直径が不必要に大きくならないように適合しなければ ならない。ｔs／Ｓの適当な関係は．０．５５から０．８５、好ましくは、０． ６０から０．８０である。下方円筒部１９の直径は、ｄ2よりも好ましく大きく なければならない。 最適な植刃強度と最適なクランプ力を発揮し、かつ、植刃の固定ネジからの着 脱性との関係でバランスできるように、ウェブ部１５の直径ｄ１とｄ２とを適合 させなければならない。ｄ1／ｄ2の適当な関係は、０．７５から０．９５、好ま しくは、０．８０から０．９０である。 ネジのヘッドの円錐台部１３の頂角αscは、５０から１８０°、好ましくは５ ０から９０°としなければならない。この角度は、既述したように、あらゆる実 施形態において孔部１６の頂角βよりも大きくしなければならない。 孔部１９、１９′の下端開口直径は植刃の強度を不必要に低減しないように大 き過ぎてはならないが、他方で小さ過ぎてはなない。と言うのは、植刃を緩め該 植刃が角度αｔを以て傾いたときに十分な隙間ができるようにしなければならな いからである。 こうして、本発明により、通常の回転対象形状の固定ネジと同等のネジにより 、しかし、植刃を取り外す際、緩めるために最大でも ４回転させる必要のない、通常２から３回転で緩めることのできるネジにより固 定できるとの実質的な利点が得られる。更に、このネジと植刃は、変更を加える ことなく、既存の植刃シートに適合している。着脱に際してクランプ力の方向を 変えることなく、迅速で単純な着脱が可能となる。特に、また、ネジを取り外し ても、植刃は植刃シートに残る。 本発明の植刃は、それ自体周知の焼結カーバイドやその他のセラミック等の硬 質材料により形成されている。一般的に被覆された或いはされていない焼結カー バイドから直接形成される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年３月２６日 【補正内容】 請求の範囲 １．特に金属の切削加工機のための植刃を固定するための固定ネジにおいて、 前記ネジ（８）は、実質的に真っ直ぐで植刃の中心孔（７）を通して植刃を装 着するための植刃シート（２）に形成されたネジ孔にねじ込まれ、前記植刃シー トは、例えばターニングバー、フライスカッタボディ、ドリル等の植刃のホルダ に形成されており、 少ない回数を以て前記ネジを緩めることにより、前記ネジ孔から取り外すこと なく、植刃が固定ネジのヘッド（１０）を通過できるように、ネジのヘッド（１ ０）は、少なくとも２カ所で面取りがなされ、前記ネジのヘッドが２つの対設さ れた面部分（１１）が形成されていることを特徴とする植刃用固定ネジ。 ２．前記面部分（１１）が実質的に平坦であることを特徴とする請求項１に記載 の固定ネジ。 ３．前記面部分（１１）の各々がねじの中心軸線に対して両側のアキシャル平面 に配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の固定ネジ。 ４．前記２つのアキシャル平面が実質的に平行な平面であることを特徴とする請 求項３に記載の固定ネジ。 ５．前記２つの本質的に平行な平面から成る面部分（１１）の間の距離がネジの ヘッドの直径の６５から９０％の長さとなっていることを特徴とする請求項４に 記載の固定ネジ。 ６．特に金属の切削加工機のための植刃を固定するための固定装置であって、 実質的に真っ直ぐで植刃の中心孔（７）を通して植刃を装着するための植刃シ ート（２）に形成されたネジ孔にねじ込まれる前記ネ ジ（８）を具備して成り、前記植刃シートは、例えばターニングバー、フライス カッタボディ、ドリル等の植刃のホルダに形成されている固定装置において、 少ない回数を以て回転させて前記ネジを緩めることにより、前記ネジ孔から取 り外すことなく、植刃が固定ネジのヘッド（１０）を通過できるように、前記固 定ネジ（８）のヘッド（１０）は、少なくとも２カ所で面取りがなされているこ とを特徴とする植刃のための固定装置。 ７．前記ネジの面取りにより、２つの直径を挟んで対設された本質的に平行な平 面である面部分（１１）が形成されることを特徴とする請求項６に記載の固定装 置。 ８．前記植刃の中心孔（７）が最も細くなっているウェスト部（７）を有してお り、前記植刃シートに前記植刃を固定するとき、前記ネジのヘッドの下面が前記 ウェスト部の上面を押圧することを特徴とする請求項６または７に記載の固定装 置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．特に金属の切削加工機のための植刃を固定するための固定ネジにおいて、 前記ネジ（８）は、実質的に真っ直ぐで植刃の中心孔（７）を通して植刃を装 着するための植刃シート（２）に形成されたネジ孔にねじ込まれ、前記植刃シー トは、例えばターニングバー、フライスカッタボディ、ドリル等の植刃のホルダ に形成されており、 少ない回数を以て前記ネジを緩めることにより、前記ネジ孔から取り外すこと なく、植刃が固定ネジのヘッド（１０）を通過できるように、ネジのヘッド（１ ０）は、少なくとも２カ所で面取りがなされていることを特徴とする植刃用固定 ネジ。 ２．前記ネジのヘッドが２つの対設された面部分（１１）を具備することを特徴 とする請求項１に記載の固定ネジ。 ３．前記面部分（１１）が実質的に平坦であることを特徴とする請求項２に記載 の固定ネジ。 ４．前記面部分（１１）の各々がねじの中心軸線に対して両側のアキシャル平面 に配設されていることを特徴とする請求項２または３に記載の固定ネジ。 ５．前記２つのアキシャル平面が実質的に平行な平面であることを特徴とする請 求項４に記載の固定ネジ。 ６．前記２つの本質的に平行な平面から成る面部分（１１）の間の距離がネジの ヘッドの直径の６５から９０％の長さとなっていることを特徴とする請求項５に 記載の固定ネジ。 ７．特に金属の切削加工機のための植刃を固定するための固定装置であって、 実質的に真っ直ぐで植刃の中心孔（７）を通して植刃を装着する ための植刃シート（２）に形成されたネジ孔にねじ込まれる前記ネジ（８）を具 備して成り、前記植刃シートは、例えばターニングバー、フライスカッタボディ 、ドリル等の植刃のホルダに形成されている固定装置において、 少ない回数を以て回転させて前記ネジを緩めることにより、前記ネジ孔から取 り外すことなく、植刃が固定ネジのヘッド（１０）を通過できるように、前記固 定ネジ（８）のヘッド（１０）は、少なくとも２カ所で面取りがなされているこ とを特徴とする植刃のための固定装置。 ８．前記ネジの面取りにより、２つの直径を挟んで対設された本質的に平行な平 面である面部分（１１）が形成されることを特徴とする請求項７に記載の固定装 置。 ９．前記植刃の中心孔（７）が最も細くなっているウェスト部（７）を有してお り、前記植刃シートに前記植刃を固定するとき、前記ネジのヘッドの下面が前記 ウェスト部の上面を押圧することを特徴とする請求項７または８に記載の固定装 置。