JPS6099502A - 電気加熱を使用した金属加工工具 - Google Patents
電気加熱を使用した金属加工工具Info
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- JPS6099502A JPS6099502A JP59214427A JP21442784A JPS6099502A JP S6099502 A JPS6099502 A JP S6099502A JP 59214427 A JP59214427 A JP 59214427A JP 21442784 A JP21442784 A JP 21442784A JP S6099502 A JPS6099502 A JP S6099502A
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- Y10T407/14—Cutters, for shaping with means to apply fluid to cutting tool
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
- Milling Processes (AREA)
- Turning (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、大略、ホットマシニング即ち加熱機械加工に
おける電気の利用技術に関するものである。更に詳細に
は、本発明は金属加工物の剪断帯（シェアゾーン）を加
熱する為ｌこ電流を使用する改良した金属加工工具ｌこ
関するものである。
おける電気の利用技術に関するものである。更に詳細に
は、本発明は金属加工物の剪断帯（シェアゾーン）を加
熱する為ｌこ電流を使用する改良した金属加工工具ｌこ
関するものである。
金属加工技術における技術者にとって、金属及び金属合
金は加熱されると一層容易に変形ｔＡいしは剪断する傾
向となることは周知である。この様な変形は加工物及び
切削工具の両方に発生するので、多くの金属切削操作は
室温で行なわれ金属加工工具が早期に劣化することを防
止する。しかしながら、チタンやインコネル（ｆｎｃｏ
ｎｅｌ）等の高強度物質を機械加工する場合に遭遇する
困難性の為ｌこホットマシニングプロセスは再び脚光を
浴びることとなった。
金は加熱されると一層容易に変形ｔＡいしは剪断する傾
向となることは周知である。この様な変形は加工物及び
切削工具の両方に発生するので、多くの金属切削操作は
室温で行なわれ金属加工工具が早期に劣化することを防
止する。しかしながら、チタンやインコネル（ｆｎｃｏ
ｎｅｌ）等の高強度物質を機械加工する場合に遭遇する
困難性の為ｌこホットマシニングプロセスは再び脚光を
浴びることとなった。
多数の研究者が、加熱によって発生される迅速な工具劣
化が起こることを回避しながら加熱を行なう為１こ加工
具を介して電流を流すホットマシニング技術を研究して
きた。１８８９年に発行されたＢ、Ｃ６’ｌ’ｉ Ｉｇ
ｈｍａｎの米国特許第４１６，８７３号には、切削ディ
スクによって加工されている加工物の部分を柔軟とさせ
る為に回転する切削ディスクから加工物へ電流を流す方
法が記載されている。Ｔｉ’１ｇｈｍ−ａｎの発明にお
いては、切削刃が電流源の１方の“電極へ接続されてお
り、且つ金属加工物が他方の電極へ接続されていて、切
削刃と加工物との間に電流を流させる。’ｒｉ Ｉｇｌ
ｌｍａｎの方法では、電流が通過する切削刃上の点が継
続的に変化する様にする為に切削工具として回転ディス
クを使用している。
化が起こることを回避しながら加熱を行なう為１こ加工
具を介して電流を流すホットマシニング技術を研究して
きた。１８８９年に発行されたＢ、Ｃ６’ｌ’ｉ Ｉｇ
ｈｍａｎの米国特許第４１６，８７３号には、切削ディ
スクによって加工されている加工物の部分を柔軟とさせ
る為に回転する切削ディスクから加工物へ電流を流す方
法が記載されている。Ｔｉ’１ｇｈｍ−ａｎの発明にお
いては、切削刃が電流源の１方の“電極へ接続されてお
り、且つ金属加工物が他方の電極へ接続されていて、切
削刃と加工物との間に電流を流させる。’ｒｉ Ｉｇｌ
ｌｍａｎの方法では、電流が通過する切削刃上の点が継
続的に変化する様にする為に切削工具として回転ディス
クを使用している。
この構成は工具の加熱を最小とすることに貢献する０し
かしながら、金属加工工具が他の形状、例えば旋盤イン
テート又はミリング工具等の場合、工具切削刃を介して
流れる電流は過剰な加熱を行ない従って切削刃が一層迅
速に劣化するという重大な問題が発生する。１９６２年
に、Ｗｅｎｎｂｅｒｇ 。
かしながら、金属加工工具が他の形状、例えば旋盤イン
テート又はミリング工具等の場合、工具切削刃を介して
流れる電流は過剰な加熱を行ない従って切削刃が一層迅
速に劣化するという重大な問題が発生する。１９６２年
に、Ｗｅｎｎｂｅｒｇ 。
Ｍｅｈｌ及びＫｒｏｂａｃｈｅｒが「高温度合金の高温
機械加工は生産を増加し得る（ Ｈｏｔ Ｍａｃｈｉｎ
ｉｎｇ ｏｆ ＪｉｉｇｈＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ａ
１１ｏｙｓ Ｃａｎ １ｎｃｒｅａｓｅ Ｐｒｏｄｕｃ
ｔｉｏｎｌ 」、Ｖｏｌ、７０、ＳＡＥ ）ランズアク
ション、の文献を発表している。この文献には加工物を
加熱する為の種々の手段が記載されており、加工物又は
加工物内に埋込れている抵抗ヒータのイリれかを介して
１１工流を流すことによる抵抗加熱や、ＲＦエネルギを
従来のチップブレーカから加工物より除去される切屑へ
流す高周波（ＲＦ）抵抗加熱等がある。Ｉｔ ｆｉ”加
熱工程に関しては、前掲した文献の１ｓｚｙＨこ以下の
如く記載されている。
機械加工は生産を増加し得る（ Ｈｏｔ Ｍａｃｈｉｎ
ｉｎｇ ｏｆ ＪｉｉｇｈＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ａ
１１ｏｙｓ Ｃａｎ １ｎｃｒｅａｓｅ Ｐｒｏｄｕｃ
ｔｉｏｎｌ 」、Ｖｏｌ、７０、ＳＡＥ ）ランズアク
ション、の文献を発表している。この文献には加工物を
加熱する為の種々の手段が記載されており、加工物又は
加工物内に埋込れている抵抗ヒータのイリれかを介して
１１工流を流すことによる抵抗加熱や、ＲＦエネルギを
従来のチップブレーカから加工物より除去される切屑へ
流す高周波（ＲＦ）抵抗加熱等がある。Ｉｔ ｆｉ”加
熱工程に関しては、前掲した文献の１ｓｚｙＨこ以下の
如く記載されている。
［工具の直ぐ近傍における篩電流は誘導１こよって（切
削）インサート及び工具ボルダを加熱するので、工具ホ
ルダ及び切削工具用には非磁性物質を使用せねばならな
い。カーバイト工具は全て磁性であるから、これらのテ
ストｌこおいては酸化物工具を使用した。しかしながら
、酸化物工具は良好な絶縁体であるから、切屑がチップ
ブレーカと非接触状態となると、電流アークが工具をす
ぐさま破壊させる・・・。」この文献では、明らかに、
工具を介してのり、 Ｃ。
削）インサート及び工具ボルダを加熱するので、工具ホ
ルダ及び切削工具用には非磁性物質を使用せねばならな
い。カーバイト工具は全て磁性であるから、これらのテ
ストｌこおいては酸化物工具を使用した。しかしながら
、酸化物工具は良好な絶縁体であるから、切屑がチップ
ブレーカと非接触状態となると、電流アークが工具をす
ぐさま破壊させる・・・。」この文献では、明らかに、
工具を介してのり、 Ｃ。
電流加熱は考慮されていない。
他の研究者で電気的な工具を介しての技術を使用した実
験に付いて報告を行なっているものがある（、 Ｂａｒ
ｒｏｗの［′１流加熱を使用して高温での高強度相料の
機械加工（Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｓｔ
ｒｅｎｇｔｈＭａｔｅｒｉａｌｓ ａｔ Ｅｌｅｖａｔ
ｅｄ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ［ＪｓｉｎｇＥｌｅ
ｃｔｒｉｃａｌ Ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｒｅａｔｉｎｇ）
Ｊ、Ｃ１，ＩＬ Ｐ、報告者、ＸＩＶ、 １４５−１
５１頁、（英国で出版、１９６６ ） 、においては、
温度の工具に与える影響を研究する為ニ′屯気的な工具
を介しての抵抗加熱技術が記載されている。実験的ｌこ
、工具金属加工刃を介して加工物へ大きな交流電流（最
大５００ Ａ ）を流している。欠点として挙げられて
いるＣとは、熱は工具（金属加工刃）と切屑（チップ）
との界面で発生されるので、工具の寿命は以前に使用さ
れていた加工物加熱技術の場合よりも短いということで
ある。
験に付いて報告を行なっているものがある（、 Ｂａｒ
ｒｏｗの［′１流加熱を使用して高温での高強度相料の
機械加工（Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｓｔ
ｒｅｎｇｔｈＭａｔｅｒｉａｌｓ ａｔ Ｅｌｅｖａｔ
ｅｄ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ［ＪｓｉｎｇＥｌｅ
ｃｔｒｉｃａｌ Ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｒｅａｔｉｎｇ）
Ｊ、Ｃ１，ＩＬ Ｐ、報告者、ＸＩＶ、 １４５−１
５１頁、（英国で出版、１９６６ ） 、においては、
温度の工具に与える影響を研究する為ニ′屯気的な工具
を介しての抵抗加熱技術が記載されている。実験的ｌこ
、工具金属加工刃を介して加工物へ大きな交流電流（最
大５００ Ａ ）を流している。欠点として挙げられて
いるＣとは、熱は工具（金属加工刃）と切屑（チップ）
との界面で発生されるので、工具の寿命は以前に使用さ
れていた加工物加熱技術の場合よりも短いということで
ある。
後に発行された文献であるｆ３ ａｒｒ ｏｗの「面強
度スチールの高温機械加工における゛止流の使用（Ｕｓ
ｅｏｆ ｌｉ；１ｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｕｒｒｅｎｔ
ｆｏｒ Ｈｏｔ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｏｆＨｉｇｈ
Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ５ｔｅｅＬｓｌ Ｊ、マシナリー・
アンド・プロダクション会エンジニアリング、１９６９
年３月５日、３７０頁以下、ｔこおいては、工具を介し
ての電気加熱技術ｌこおいて最大１，０００Ａ迄のＡ、
ｌ：。
度スチールの高温機械加工における゛止流の使用（Ｕｓ
ｅｏｆ ｌｉ；１ｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｕｒｒｅｎｔ
ｆｏｒ Ｈｏｔ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｏｆＨｉｇｈ
Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ５ｔｅｅＬｓｌ Ｊ、マシナリー・
アンド・プロダクション会エンジニアリング、１９６９
年３月５日、３７０頁以下、ｔこおいては、工具を介し
ての電気加熱技術ｌこおいて最大１，０００Ａ迄のＡ、
ｌ：。
及びり、Ｃ，の両方の電流を使用することが記、ｌｉＶ
されており、ここでも電流は工具切削刃（カッティング
コツジ）を介して加工物へ流されている。
されており、ここでも電流は工具切削刃（カッティング
コツジ）を介して加工物へ流されている。
Ｂｏｒｒｏｗの実験結果の要旨は、ｉＢ流強度と、土Ｊ
Ｎの力と、切削速度とを制御すること【こよって工具の
特命を改善させることが可能であるが、こσ月・ｐＩＣ
大善される寿命は工具金属−加重り刃（ソーギンクエツ
ジ）を介して直接的に電流を流すことによって発生され
る熱によって制限されるということである（３７１頁）
。
Ｎの力と、切削速度とを制御すること【こよって工具の
特命を改善させることが可能であるが、こσ月・ｐＩＣ
大善される寿命は工具金属−加重り刃（ソーギンクエツ
ジ）を介して直接的に電流を流すことによって発生され
る熱によって制限されるということである（３７１頁）
。
ホットマシニング即ち高温機械加工を行なう場合に工具
を介して電流を流すことにより加工物の加工性を増加さ
せることが可能であることが良く知られている。この技
術を使用することによってそうでない場合に必要である
よりも小さな印加力で加工物を機械加工することが可能
となり、その際に工具の寿命が延ばされる。更に、それ
Ｅこより、加工物の振動と相対的に切削工具によって経
験される振動を著しく減少させる。この様なホットマシ
ニングによって、高強度金属を一層容易ｌこ加工するこ
とが可能となる。この技術における主要な欠点としては
、工具の寿命における改善は電流を流すこと１こよる工
具金属加工刃に発生される加熱即ち軟化擾こよって制限
されるということである。
を介して電流を流すことにより加工物の加工性を増加さ
せることが可能であることが良く知られている。この技
術を使用することによってそうでない場合に必要である
よりも小さな印加力で加工物を機械加工することが可能
となり、その際に工具の寿命が延ばされる。更に、それ
Ｅこより、加工物の振動と相対的に切削工具によって経
験される振動を著しく減少させる。この様なホットマシ
ニングによって、高強度金属を一層容易ｌこ加工するこ
とが可能となる。この技術における主要な欠点としては
、工具の寿命における改善は電流を流すこと１こよる工
具金属加工刃に発生される加熱即ち軟化擾こよって制限
されるということである。
本発明は、以上の点に鑑みなされたものであって、従来
の高温金属加工工具よりも良好な耐摩耗特性を持ったホ
ットマシニング（高温機械加工）操作用の金属加工工具
を提供することである。本発明の別の目的とするところ
は、電気的ホットマシニング適用に有用なバイメタル型
金属加工工具を提供することである。本発明の更に別の
目的とするところは、工具の金属加工刃以外の経路によ
って加工物の剪断帯（シェアゾーン）へ電流を流すバイ
メタル型高温金属加工工具を提供することである。本発
明の更に別の目的とするところは、チタンや超合金等の
超高強度材料を切削可能な金属加工工具を提供すること
である。
の高温金属加工工具よりも良好な耐摩耗特性を持ったホ
ットマシニング（高温機械加工）操作用の金属加工工具
を提供することである。本発明の別の目的とするところ
は、電気的ホットマシニング適用に有用なバイメタル型
金属加工工具を提供することである。本発明の更に別の
目的とするところは、工具の金属加工刃以外の経路によ
って加工物の剪断帯（シェアゾーン）へ電流を流すバイ
メタル型高温金属加工工具を提供することである。本発
明の更に別の目的とするところは、チタンや超合金等の
超高強度材料を切削可能な金属加工工具を提供すること
である。
本発明は新規な金属加工工具に関するものであって、加
工物の剪断帯へ工具を介しての第２の電流経路を与え、
その第２の電流経路は工具の切削刃を迂回するものであ
る。好適実施形態においては、バイメタル型金属加工工
具が、金属Ｉ、ＩＪ削刃を持った枠体と前記枠体内に位
置されそれと電気的に接触されているコアとを有してい
る。該コアは該枠体よりも導電度が高いものであり、又
該枠体の上表面の上方を突出する上部延長部を有してい
る。電流源が金属加工工具と電気的に接触している第１
電極及び機械加工されるべき加工物へ電気的に接触して
いる第２ｉＥ極へ接続されている。
工物の剪断帯へ工具を介しての第２の電流経路を与え、
その第２の電流経路は工具の切削刃を迂回するものであ
る。好適実施形態においては、バイメタル型金属加工工
具が、金属Ｉ、ＩＪ削刃を持った枠体と前記枠体内に位
置されそれと電気的に接触されているコアとを有してい
る。該コアは該枠体よりも導電度が高いものであり、又
該枠体の上表面の上方を突出する上部延長部を有してい
る。電流源が金属加工工具と電気的に接触している第１
電極及び機械加工されるべき加工物へ電気的に接触して
いる第２ｉＥ極へ接続されている。
動作に付き説明すると、初期的に電流が枠体の金属加工
刃と加工物との間に流れ、電気回路を完成させる。機械
加工が開始されると、加工物から切り出される切屑（チ
ップ）がコアの上部延長部と接触し、加工物剪断帯への
第２電流経路を形成する。この様な剪断帯への第２電流
経路を介して多量の電流の流れが金属加工刃・切屑界面
から分流される。従って、金属加工刃を介して剪断帯へ
流れる電流は減少され、金属加工刃の加熱が減少される
。
刃と加工物との間に流れ、電気回路を完成させる。機械
加工が開始されると、加工物から切り出される切屑（チ
ップ）がコアの上部延長部と接触し、加工物剪断帯への
第２電流経路を形成する。この様な剪断帯への第２電流
経路を介して多量の電流の流れが金属加工刃・切屑界面
から分流される。従って、金属加工刃を介して剪断帯へ
流れる電流は減少され、金属加工刃の加熱が減少される
。
１９８２年８月９日に出願された米国特許出験第４０５
．０１２号に記載される如く、工具の金属加工領域に近
接して冷却流体を流す為に一連の内部通路を工具内に設
けることが可能でおる。この冷却流体は工具の金属加工
領域に近接する出口ボートを介して流れる。
．０１２号に記載される如く、工具の金属加工領域に近
接して冷却流体を流す為に一連の内部通路を工具内に設
けることが可能でおる。この冷却流体は工具の金属加工
領域に近接する出口ボートを介して流れる。
熱は加工物材料の剪断強度を減少させ且つ小さな力 及
び／又は 評価で切削することを可能とする。しかしな
がら、熱は更に切削工具の強度をも減少させる。本発明
は、加工物の剪断帯内薔こ熱を維持させるが、工具の切
削刃では熱を減少させ、以下の如き効果を提供するもの
である。
び／又は 評価で切削することを可能とする。しかしな
がら、熱は更に切削工具の強度をも減少させる。本発明
は、加工物の剪断帯内薔こ熱を維持させるが、工具の切
削刃では熱を減少させ、以下の如き効果を提供するもの
である。
（１） 高効率の金属切削
（２）電力消費の低下
（３）工具寿命の改善
（４）良好な表面仕上
（５）寸法制御の改善
（６）硬質材料の機械加工能力
この様な効果から得られる利点としては以下の如きもの
がある。
がある。
（１） 金属切削コストの低下
（２）切削工具コストの低下
（３） 保持装置の低減化
（４）２次研摩操作の排土
（５）材料歪の低下
（６）同一作業ｌこ対する装置のイ１！：減化（７）製
造ザイクル時間の短縮 （８） メインテナンスコストの低下 以下、添付の図面を参考に本発明の具体的実施の態様に
付いて、詳細に説明する。第１図は、旋盤等において有
用な金属加工工具１０を示している。工具１０は、１９
８２年８月４日に出願した本願出願人と同一出願人の出
願に係わる米国特許第４０５．０１２号に記載しておる
バイメタル型金属加工工具に類似しており、本発明と適
合性を有するものである。工具１０は３つの基本要素、
即ちシート乃至は着座部１２と、切削インサート１４と
、チップブレーカ１６とを有している。図示し九如く、
これら３つの要素はクランプ手段２２の上部腕１８と下
部腕２０とによって一体的に保持されている。
造ザイクル時間の短縮 （８） メインテナンスコストの低下 以下、添付の図面を参考に本発明の具体的実施の態様に
付いて、詳細に説明する。第１図は、旋盤等において有
用な金属加工工具１０を示している。工具１０は、１９
８２年８月４日に出願した本願出願人と同一出願人の出
願に係わる米国特許第４０５．０１２号に記載しておる
バイメタル型金属加工工具に類似しており、本発明と適
合性を有するものである。工具１０は３つの基本要素、
即ちシート乃至は着座部１２と、切削インサート１４と
、チップブレーカ１６とを有している。図示し九如く、
これら３つの要素はクランプ手段２２の上部腕１８と下
部腕２０とによって一体的に保持されている。
第２図に示した如く、切削インサー）１４は三角形状の
実質的に平坦な構成体であって、それは′ＩＩＩＪｌ外
側構成要素ないしは枠体２４と、該枠体２４によって取
り囲まれている第２内側構成要素ないしはコア２６とを
有している。好適実施例にお−ては、外側枠体２４は、
カーバイトやタングステン等の良好な金属加工特性を持
つ良導電体から形成されている。幾何学的に外側の枠体
２４は、第１、第２及び第３の実質的に同一な金属加工
領域２８．２８’及び２８〃を有しており、その各々は
夫々の金属加工刃（エツジ） ３０．３０’及び３０“
を有している。任意のある時間において１つの金属加工
刃が使用される。第３図に示した如く、外側枠体２４は
、又、その中に内側コア２６を受納する為の中央空洞３
２を有している。内側コア２６は、銅や銀等の良好な導
電体から形成されており、例えば電着によって外側枠体
２４１こ固着され且つ電気的に接続される。外側枠体２
４に良好な金属加工特性を与える材料は、通常、銀や銅
と比べ、良好な導電体ではない。内側コ゛ア２６は延長
部３４（本例では上部延長部）を有しており、それは外
側枠体２４の実質的に平坦な上表面３６から外１１すへ
突出している。以下詳述する如く、上述した構成におい
ては電流源３５からの電流を内側コア２６を介して加工
物の剪断帯へ流れることを可能とし、Ｃの様な電流が切
削インサート１４の金属加工刃３０を通過する必要性を
無くしている。
実質的に平坦な構成体であって、それは′ＩＩＩＪｌ外
側構成要素ないしは枠体２４と、該枠体２４によって取
り囲まれている第２内側構成要素ないしはコア２６とを
有している。好適実施例にお−ては、外側枠体２４は、
カーバイトやタングステン等の良好な金属加工特性を持
つ良導電体から形成されている。幾何学的に外側の枠体
２４は、第１、第２及び第３の実質的に同一な金属加工
領域２８．２８’及び２８〃を有しており、その各々は
夫々の金属加工刃（エツジ） ３０．３０’及び３０“
を有している。任意のある時間において１つの金属加工
刃が使用される。第３図に示した如く、外側枠体２４は
、又、その中に内側コア２６を受納する為の中央空洞３
２を有している。内側コア２６は、銅や銀等の良好な導
電体から形成されており、例えば電着によって外側枠体
２４１こ固着され且つ電気的に接続される。外側枠体２
４に良好な金属加工特性を与える材料は、通常、銀や銅
と比べ、良好な導電体ではない。内側コ゛ア２６は延長
部３４（本例では上部延長部）を有しており、それは外
側枠体２４の実質的に平坦な上表面３６から外１１すへ
突出している。以下詳述する如く、上述した構成におい
ては電流源３５からの電流を内側コア２６を介して加工
物の剪断帯へ流れることを可能とし、Ｃの様な電流が切
削インサート１４の金属加工刃３０を通過する必要性を
無くしている。
本発明において、金属加工工具１０内に内部流体冷却系
を使用することが可能である。この様な内部流体冷却系
に付いては前掲した１９８２年８月４日に出願した米国
特許出願第４０５，０１２号に詳細に記載されている。
を使用することが可能である。この様な内部流体冷却系
に付いては前掲した１９８２年８月４日に出願した米国
特許出願第４０５，０１２号に詳細に記載されている。
本実施例においては、金属加工工具を冷却する為に内部
流体通路を介して流される流体と、加工物の剪断帯を加
熱する為の電流とを同時的に使用することによって良好
な金属加工環境を与えている。切削インサート１４を単
独で使用することも可能であるが、着座部 及び／又は
チップブレーカと共に使用する方が一般的である。
流体通路を介して流される流体と、加工物の剪断帯を加
熱する為の電流とを同時的に使用することによって良好
な金属加工環境を与えている。切削インサート１４を単
独で使用することも可能であるが、着座部 及び／又は
チップブレーカと共に使用する方が一般的である。
前述した内部的に冷却した金属加工工具ｌＯと共に使用
する着座部１２を第４図に示しである。
する着座部１２を第４図に示しである。
着座部１２は導電性又は非導電性材料から実質的に三角
形状をした平坦な構成体とすることが可能である。着座
部１２は、その下表面（図面では見えない）内の流体流
入ボートからその上表面４２内の流体流出ボート４０へ
延在する１次流体通路３８を有している。１次流体流路
３８は、又、２次流体通路４４とも連通しており、該通
路４４は冷却流体を着座部１２の側面４８内に位置され
ている流体出口ボート４６へ供給する。
形状をした平坦な構成体とすることが可能である。着座
部１２は、その下表面（図面では見えない）内の流体流
入ボートからその上表面４２内の流体流出ボート４０へ
延在する１次流体通路３８を有している。１次流体流路
３８は、又、２次流体通路４４とも連通しており、該通
路４４は冷却流体を着座部１２の側面４８内に位置され
ている流体出口ボート４６へ供給する。
第２図で斜視図として示した切削インサー）１４の水平
断面を、第５図に示してあり、又垂直断面を第６図に示
しである。インサート１４はその下表面内に位置されて
いる流体流入ボートから内側構成要素２６の上表面３４
内に位置されている流体流出ボート５２へ延在する１次
流体通路５０を有している。この流体流入ボートは着座
部１２内の流体流出ボート４０からの冷却流体を受ける
様に大略配設されて９る。１次流体通路５０は２次流体
通路５６と連通しており、第５図に示した如く、該通路
５６は切削インサート１４の垂直側面６０内に位置され
ている流体出口ボート５８へ冷却流体を供給する。同様
に、２次流体通路５６′及び５６’によって切削インサ
ート１４の他の側面上の流体出口ボート５８′及び５８
”へ流体が選択的に供給される。しかしながら、使用中
の切削領域ｌこ応じて決定されて任意の時間ｌこおいて
は唯１つの２次通路と流体流出ボートの組み合せが使用
される。流出ボート５８．５８’、 ５ｇ”は切削刃２
８．２８’２８“及び金属加工領域３０．３０’、 ３
０’に夫々近接している。注意すべきことであるが、工
具の切削刃を変えたい場合には、切削インサー）１４を
手動で回転させれば良い。
断面を、第５図に示してあり、又垂直断面を第６図に示
しである。インサート１４はその下表面内に位置されて
いる流体流入ボートから内側構成要素２６の上表面３４
内に位置されている流体流出ボート５２へ延在する１次
流体通路５０を有している。この流体流入ボートは着座
部１２内の流体流出ボート４０からの冷却流体を受ける
様に大略配設されて９る。１次流体通路５０は２次流体
通路５６と連通しており、第５図に示した如く、該通路
５６は切削インサート１４の垂直側面６０内に位置され
ている流体出口ボート５８へ冷却流体を供給する。同様
に、２次流体通路５６′及び５６’によって切削インサ
ート１４の他の側面上の流体出口ボート５８′及び５８
”へ流体が選択的に供給される。しかしながら、使用中
の切削領域ｌこ応じて決定されて任意の時間ｌこおいて
は唯１つの２次通路と流体流出ボートの組み合せが使用
される。流出ボート５８．５８’、 ５ｇ”は切削刃２
８．２８’２８“及び金属加工領域３０．３０’、 ３
０’に夫々近接している。注意すべきことであるが、工
具の切削刃を変えたい場合には、切削インサー）１４を
手動で回転させれば良い。
第７図に示した如く、チップブレーカ１６は実質的ｔこ
三角形状の平坦な構成体であって、好適には導電性材料
から構成され、インサー）１４内の流体流出ボート５２
からの流体を受ける為に中央に凹設された室６２を有し
ている。室６２は部分的にチップブレーカ１６内を延在
する凹所であって、任意の形状とすることが可能である
。２次流体通路６４．６６が室６２と連通しており、夫
々流体流出ボー）６８．７０へ流体を給送する。
三角形状の平坦な構成体であって、好適には導電性材料
から構成され、インサー）１４内の流体流出ボート５２
からの流体を受ける為に中央に凹設された室６２を有し
ている。室６２は部分的にチップブレーカ１６内を延在
する凹所であって、任意の形状とすることが可能である
。２次流体通路６４．６６が室６２と連通しており、夫
々流体流出ボー）６８．７０へ流体を給送する。
第８図は別のタイプの切削インサートを示している０こ
の場合、枠体とコアとは一体的に形成されており、切削
インサート部材１５として示しである。切削インサート
部材１５の上表面上にコーティングないし被膜８４が設
けられており、各角部において部分的に除去され切削刃
３０，３０’。
の場合、枠体とコアとは一体的に形成されており、切削
インサート部材１５として示しである。切削インサート
部材１５の上表面上にコーティングないし被膜８４が設
けられており、各角部において部分的に除去され切削刃
３０，３０’。
３０“を露出している。被膜８４は、例えば銅等の良好
な導電体から形成されており、加工物７２からの切屑８
２と良好に電気的接触を行なう様な高さに形成されてい
る。
な導電体から形成されており、加工物７２からの切屑８
２と良好に電気的接触を行なう様な高さに形成されてい
る。
第３図は本発明の好適実施例に基づく工具介在電気的高
温金属加工工具を示している。注意すべきことであるが
、第３図における加工物７２の位置は切削インサート１
４と相対曲に正確な位置としては示されておらず、切屑
８２と相対的な延長部３４及びチップブレーカ１６の機
能が明瞭である様ｔこ示されている。加工物７２の正し
い位置は、図面の面に対して、切削工具の左Ｊ（１」で
あるがその曲刃である。電流源３５は第１′電極及び第
２′市極を介して高Ａ、 Ｃ，ないしはり、Ｃ，？ｉｊ
流（約１ポルトチ１，０ＯＯＡのオーダ）を供給するこ
とが可能であり、工具１０（好適実施例１こおいてはク
ランプ手段２２を介して）及び金属加工物７２−夫々接
続されている。従って、切削インサー）１４の金属加工
刃３０が加工物７２と物理的−こ接触していると、８１
Ｎ極７６から切削インサート１４を介して加工物７２の
剪断帯８ｏへ更に第２電極７８へ至る電流ループが存在
する。注意すべきであるが、電極７６及び７８の極性、
従ってこのループにおける電流の方向は本装置の動作に
殆んど影響を与えることはない。
温金属加工工具を示している。注意すべきことであるが
、第３図における加工物７２の位置は切削インサート１
４と相対曲に正確な位置としては示されておらず、切屑
８２と相対的な延長部３４及びチップブレーカ１６の機
能が明瞭である様ｔこ示されている。加工物７２の正し
い位置は、図面の面に対して、切削工具の左Ｊ（１」で
あるがその曲刃である。電流源３５は第１′電極及び第
２′市極を介して高Ａ、 Ｃ，ないしはり、Ｃ，？ｉｊ
流（約１ポルトチ１，０ＯＯＡのオーダ）を供給するこ
とが可能であり、工具１０（好適実施例１こおいてはク
ランプ手段２２を介して）及び金属加工物７２−夫々接
続されている。従って、切削インサー）１４の金属加工
刃３０が加工物７２と物理的−こ接触していると、８１
Ｎ極７６から切削インサート１４を介して加工物７２の
剪断帯８ｏへ更に第２電極７８へ至る電流ループが存在
する。注意すべきであるが、電極７６及び７８の極性、
従ってこのループにおける電流の方向は本装置の動作に
殆んど影響を与えることはない。
金属加工動作の開始時においては、金属加工刃３０と剪
断帯８０の間に電流の流れが確立される。
断帯８０の間に電流の流れが確立される。
金属加工が進行すると、切屑８２が形成され、第３図１
こ示した如く、内側構成要素２６の上部延長部ないしは
突出部３４と接触する様になる。その結果、切屑８２を
介して内側コア２６から剪断帯８０への第２電流経路が
確立される。従って、剪断帯８０を介して電流源３５か
ら流れる成る与えられた電流の員に対して、この様な電
流の１部は切屑８２を介して流れ、その際に金属加工刃
３゜を介して流れる電流の量を減少させる。金属加工刃
３０を介して流れる電流の量が減少されるので、そこで
発生される熱の量は減少され、従って金属加工刃３０の
劣化速度が減少される。一方、所望により、電流を一層
大きくして、剪断帯８０の加熱を向上させることも可能
でおる。電流は主に低抵抗コア２６を介して切屑８２へ
流されるが、切屑８２と接触しているチップブレーカ１
６を介しても流される。
こ示した如く、内側構成要素２６の上部延長部ないしは
突出部３４と接触する様になる。その結果、切屑８２を
介して内側コア２６から剪断帯８０への第２電流経路が
確立される。従って、剪断帯８０を介して電流源３５か
ら流れる成る与えられた電流の員に対して、この様な電
流の１部は切屑８２を介して流れ、その際に金属加工刃
３゜を介して流れる電流の量を減少させる。金属加工刃
３０を介して流れる電流の量が減少されるので、そこで
発生される熱の量は減少され、従って金属加工刃３０の
劣化速度が減少される。一方、所望により、電流を一層
大きくして、剪断帯８０の加熱を向上させることも可能
でおる。電流は主に低抵抗コア２６を介して切屑８２へ
流されるが、切屑８２と接触しているチップブレーカ１
６を介しても流される。
金属加工動作中において、第３図に示した如く、最高の
熱は大略２８で示した金属加工刃３０と加工物７２との
界面近傍の金属加工領域で発生される。この熱を散逸さ
せる為に、本発明においては前述した流体通路及び流体
流出ボートを設は冷却流体を金属加工領域２８の近傍に
流させる乙とも可能である。特に、上述した如き１次及
び２次流体通路を介して冷却剤源（年回７バ）／ｌ）も
加圧冷却剤を流すことかり能である。？Ｉｉ：体流出水
流出ホード４６．６８，７０から流出されるか１、体は
金属加工領域２８に近接して流される。切削インサー）
１４内の２次流体通路５６は金属加工動作中最高の工具
温度となる領域である金属加工領域２８の近傍で切削イ
ンサート１４の上表面３６下１１１１１を通っている。
熱は大略２８で示した金属加工刃３０と加工物７２との
界面近傍の金属加工領域で発生される。この熱を散逸さ
せる為に、本発明においては前述した流体通路及び流体
流出ボートを設は冷却流体を金属加工領域２８の近傍に
流させる乙とも可能である。特に、上述した如き１次及
び２次流体通路を介して冷却剤源（年回７バ）／ｌ）も
加圧冷却剤を流すことかり能である。？Ｉｉ：体流出水
流出ホード４６．６８，７０から流出されるか１、体は
金属加工領域２８に近接して流される。切削インサー）
１４内の２次流体通路５６は金属加工動作中最高の工具
温度となる領域である金属加工領域２８の近傍で切削イ
ンサート１４の上表面３６下１１１１１を通っている。
２次流体通路５６を介して流れる流体は熱変換媒体とし
て機能し、金属加工領域２８からの熱を持ち去る。
て機能し、金属加工領域２８からの熱を持ち去る。
着座部１２や、チップブレーカ１６又は冷却流体系を設
けること無しに、本発明の他の実施形態においては工具
を切削部材ないしはインサートのみで構成することも可
能である。その場合の切削部材１４は、その上表面上に
隆起部を有すべきであり、それが切屑８２を切断すべく
機能する切屑接触部材を形成する。
けること無しに、本発明の他の実施形態においては工具
を切削部材ないしはインサートのみで構成することも可
能である。その場合の切削部材１４は、その上表面上に
隆起部を有すべきであり、それが切屑８２を切断すべく
機能する切屑接触部材を形成する。
切屑が上方向に巻回することなしに加工物から横方向−
こ且つ平坦１こ摺延するタイプの切削工具の場合には、
低導電性コアをその表面が枠体の表面と同一面となる１
９Ｈこ形成することが可能である。
こ且つ平坦１こ摺延するタイプの切削工具の場合には、
低導電性コアをその表面が枠体の表面と同一面となる１
９Ｈこ形成することが可能である。
何故ならば、この様な切屑はこの様なコア表面と接触す
ることが可能だからである。
ることが可能だからである。
他の実施形態１こおいては、切削インサート１４、着座
部１２及びチップブレーカ１６を三角形以外の形状とす
ることが可能であり、例えばダイヤモンド形状とするこ
とが可能である。
部１２及びチップブレーカ１６を三角形以外の形状とす
ることが可能であり、例えばダイヤモンド形状とするこ
とが可能である。
更に別の実施形態においては、切削部材１４の上表面上
ｌこ突出部ないしは延長部を設けることなしに上表面を
平坦とすることも可能である。この実施形態においては
、幾かの電流が切削部材１４の上表面から切削８２へ流
れるが、主にチップブレーカ１６を介して切屑８２へ電
流が流れる。この場合においても、切削部材１４が、枠
体２４の材料（例えば、カーバイドスチール）よりも一
層導電度の高い材料（例えば、銅）で構成されたコア２
６を有することが望ましい。コア２６は切削刃３０から
熱を持ち去ると共１こ切削部材１４の抵抗を著しく低下
させており、従って同量の電流に対して、切削刃３０の
加熱は低下されることとなる。
ｌこ突出部ないしは延長部を設けることなしに上表面を
平坦とすることも可能である。この実施形態においては
、幾かの電流が切削部材１４の上表面から切削８２へ流
れるが、主にチップブレーカ１６を介して切屑８２へ電
流が流れる。この場合においても、切削部材１４が、枠
体２４の材料（例えば、カーバイドスチール）よりも一
層導電度の高い材料（例えば、銅）で構成されたコア２
６を有することが望ましい。コア２６は切削刃３０から
熱を持ち去ると共１こ切削部材１４の抵抗を著しく低下
させており、従って同量の電流に対して、切削刃３０の
加熱は低下されることとなる。
従って、本発明の新規な金属加工工具においては、チタ
ンやインコネル等の高強度材料を一層容易に機械加工す
ることを可能とする為に流体冷却と電気的高温金属加工
との組み合せを使用することが可能なものでらる。この
様な金属加工効率に通常付帯していた大きな工具摩耗を
金属加工効率を損うことなしに著しく減少させることカ
５ ＋’ｉＪ能である。
ンやインコネル等の高強度材料を一層容易に機械加工す
ることを可能とする為に流体冷却と電気的高温金属加工
との組み合せを使用することが可能なものでらる。この
様な金属加工効率に通常付帯していた大きな工具摩耗を
金属加工効率を損うことなしに著しく減少させることカ
５ ＋’ｉＪ能である。
以上、本発明の具体的実施の態様に付いて詳細に説明し
たが、本発明はこれら具体例にのみ限定されるべきもの
ではなく、本発明の技術的範囲を逸脱することなしに種
々の変形が可能でおることは勿論である。
たが、本発明はこれら具体例にのみ限定されるべきもの
ではなく、本発明の技術的範囲を逸脱することなしに種
々の変形が可能でおることは勿論である。
第１図は本発明に基づく金属加工工具の斜視図、第２図
は隆起させた内側構成要素と内部流体冷却通路とを有す
る切削インサートの斜視図、第３図は第１図の金属加工
工具を一部切欠いて示すと共にそれの電気ローを示した
説明図、第４図は切削インサート用の着座部の斜視図、
第５図は第２図の切削インサートの水平断面図、第６図
は第５図中６−６線に沿った断面図、第７図は金属加工
工具チップブレーカの斜視図、第８図は別のタイプの切
削インサートの斜視図、でおる。 （符号の説明） ｌＯ：金属加工工具 １２：着座部（シート） １４：切削インサート １６：チップブレーカ 特許出願人 ロックウェル インターナショナルコーポ
レーション 同 小 橋 正 明 。 （ｌ・□゛・ ＋：、、’、、、、１ し １石、乙 迫り、Ｂ。
は隆起させた内側構成要素と内部流体冷却通路とを有す
る切削インサートの斜視図、第３図は第１図の金属加工
工具を一部切欠いて示すと共にそれの電気ローを示した
説明図、第４図は切削インサート用の着座部の斜視図、
第５図は第２図の切削インサートの水平断面図、第６図
は第５図中６−６線に沿った断面図、第７図は金属加工
工具チップブレーカの斜視図、第８図は別のタイプの切
削インサートの斜視図、でおる。 （符号の説明） ｌＯ：金属加工工具 １２：着座部（シート） １４：切削インサート １６：チップブレーカ 特許出願人 ロックウェル インターナショナルコーポ
レーション 同 小 橋 正 明 。 （ｌ・□゛・ ＋：、、’、、、、１ し １石、乙 迫り、Ｂ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 加工物をその剪断帯で機械加工する為のバイメタ
ル型金属加工工具蚤こおいて、少なくとも１個の上表面
を有すると共に金属加工エツジを持った少なくとも１個
の金属加工領域を有する第１高強度導電性構成要素が設
けられており、前記第１構成要素と１体的であって且つ
前記第１構成要素の前記上表面の上方を延在する上部延
長部を有する第２構成硬素が設けられており、前記第２
構成侠素は前記第１構成波素よりも良好な導電性物質か
ら形成されており、前記第２構成要素は前記第１（”１
ｑ成委素ｌこよって前記加工物から離隔されており、前
記工具及びＱ１■記加工物を電流源へ接続する手段が設
けられており、電流が前記領域へ特に前記第２構成要素
及び前記金属加工エツジによって切削されるｊｉｌ記加
工物の切屑を介して流されることを特徴と−する工具。 ２、特許請求の範囲第１項シこおいて、前記第１構成要
素が前記第２構成要素の周囲の枠体を形成していること
を特徴とする工具。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記第１描成要素
がその中１こ前記第２４１り成要素を収納する空洞を有
することを特徴とする工具。 ４、特許請求の範囲第１項をこおいて、前記工具が流体
源から前記工具内の少なくとも１個の流体出口ボートへ
冷却流体を給送する為に前記金属加工領域の近傍に位置
されている内部流路手段を具備した流体冷却系を有する
ことを特徴とする工具。 ５、特許請求の範囲第４項において、前記流体出口ボー
トからの流体が前記金属加工領域の近傍を流れることを
特徴とする工具。 ６、 特［！／ｆ請求の範囲第１Ｊ貞１こおいて、ｒ１
丁Ｉ配２１５１及び第２構成委素が上表面を持った単一
ユニットとして形成されており、０１１記上部延長部が
４１）記単−ユニットの前記上表面上に導＋Ｗ、性被膜
をイｆすることを特徴とする工具。 ７、切屑が剪断帯から切削される様ｌこ〃【１工物を機
械加工する為に金属クランプ手段内に保持される金属加
工工具１こおいて、切削刃を持った金属加工領域を具備
する少なくとも１個の上表面を有する高強度導電性枠体
が設けられており、前記枠体と一体的であり且つ前記枠
体内に位置されており前記枠体の前記上表面の上方に突
出する上部延長部を有するコアが設けられており、前記
コアは前記枠体によって加工物から離隔されており、前
記コアは４眠性物質から形成されており、前記工具を電
流源の１方の端子へ接続すると共ｌこ前記加工物を前記
電流源の他方の端子へ接続する接続手段が設けられてお
り、前記工具が前記加工物から切屑を切削する際に前記
切屑が前記コア延長部と接触し電流が前記枠体及び切削
刃を介して前記加工物の剪断帯へ流れると共に前記コア
及び切屑を介して前記剪断帯へも流れることを特徴とす
る工具。 ８、特許請求の範囲第７項において、前記コアを形成し
ている物質は前記枠体を形成している物質よりも良好な
導電体であることを特徴とする工具。 ９、＃許請求の範囲第７項において、前記枠体が三角形
状であることを特徴とする工具。 １０、特許請求の範囲第７項において、前記枠体が三角
形状であり且つ各辺に沿って１つずつ３個の切削刃を有
することを特徴とする工具。 １１、特許請求の範囲第７項において、前記枠体及びコ
アには出口ボートを持った内部流路手段が形成されてお
り、前記流路及びボートが前記切削刃の近傍に位置され
ていることを特徴とする工具。 １２、特許請求の範囲第１０．Ｌ１４において、前記枠
体及びコアには３個の通路を持った内部流路手段が形成
されており、該通路の各々は前記３個の切削刃の異なっ
た１つに近接して位置した出口ボートを有することを特
徴とする工具。 １３、特許請求の範囲第７項において、前記枠体とコア
とを支持する着座部材及び前記コア延長部上に支持され
ているチップブレーカ部材が設けられていることを特徴
とする工具。 １４、特許請求の範囲第１３項Ｅこおいて、前記着座部
材及びチップブレーカ部材には内部流路手段が形成され
ており、該内部流路手段は前記枠体及びコアの内部流路
手段と連通していることを特徴とする工具。 １５、特許請求の範囲第７項において、前記コア及び枠
体は上表面を持った単一ユニットとして形成されており
、前記上部延長部は前記単一ユニットの上表面上ｔこ導
電性被膜を有することを特徴とする工具。 １６、加工物の表面から切屑を切削する金属切削装置用
の切削工具において、加工物から切屑を剪断する為憂こ
１表面上に切削刃を持った切削手段が設けられており、
前記切削手段及び加工物は両方共導電性物質から形成さ
れており、切削工程中に前記切削手段ｔこよって形成さ
れる切屑を破砕する為１こ前記切削手段の前記表面の上
方に切屑接触表面を持つ様に位置された切屑接触手段が
設けられており、前記切削手段及び切屑接触手段を電流
源へ接続する接続手段が設けられており、前記加工物を
前記電流源へ接続する接続手段が設けられており、前記
装置が動作中であって切屑が前記加工物から剪断される
場合に、前記切屑が前記切屑接触手段と接触し、電流が
前記切削手段の切削刃を介してのみならず前記切削刃を
バイパスする前記切屑を通る経路によって前記加工物へ
流れることを特徴とする工具。 １７、特許請求の範囲第１６項において、前記切屑が前
記切削刃を超えた領域で前記切削手段と接触しているこ
とを特徴とする工具。 １８、特許請求の範囲第１６項において、前記切屑接触
手段が前記切削手段の切削刃表面からの突出部を有する
ことを特徴とする工具。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US542282 | 1983-10-14 | ||
| US06/542,282 US4535216A (en) | 1983-10-14 | 1983-10-14 | Metal-working tool using electrical heating |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6099502A true JPS6099502A (ja) | 1985-06-03 |
| JPH0472641B2 JPH0472641B2 (ja) | 1992-11-18 |
Family
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