JPS6234703A

JPS6234703A - 機械加工方法および装置

Info

Publication number: JPS6234703A
Application number: JP61182075A
Authority: JP
Inventors: ジエラルド　ケイ．ヤンコフ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-08-05
Filing date: 1986-08-04
Publication date: 1987-02-14
Also published as: EP0211652A1; AU6084486A; KR870001889A; CA1255888A; KR940005396B1; US4621547A

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は機械加工に係り、特に、丸削り７、穴ぐフ、成
形、溝切り、ねじ切り、フライス削のような金属加工操
作を行うための改善された方法および装置に関する。

（従来の技術）切削工具は、一般的には、ホルダーと、各々の末端が１
あるいはそれ以上の切削エッヂになっている表面を肩し
ｆｃｌあるいはそれ以上の切削挿入物とを含む。前記ホ
ルダーには切削挿入物を受は留めるようになったソケッ
トが形成されており、前記切削挿入物は丸削り、穴ぐり
、成形、フライス削、ねじ切り、溝切りのような金属加
工操作において、前記挿入物の切削エッヂが工作片と係
合し、金属の切り屑を切り取ることができるような所定
位置に締付けられる。前記切り屑は複数個の薄い、全体
的に長方形状の金属部分からなり、それらは工作片から
切り取られると剪断面に沿って互いに他に対して滑動す
る。切り屑を形成する薄い金属部分の剪断移動によって
、挿入物の切削エッヂが工作片と接触する時の摩擦によ
って生じる熱に加えて、かなシの量の熱が発生される。

先行技術の機械加工操作において採用される工具ホルダ
ーの切削挿入物の破損原因の中でも、切削挿入物と工作
片との間での摩擦と、クレータリングとしての辿られる
問題とがその原因となる。

クレータリングは、切り屑の形成時に生じる高熱や、切
り屑と切削挿入物との摩擦係合の結果として生じる。

切り肩上形成する金属が工作片から剪断されると、前記
切り屑は挿入物の頂面に沿って移動し、またある種の場
合には挿入物の頂面に沿って移動し、またある種の場合
には挿入物上所定位置に固定している工具ホルダーのソ
ケット部分に沿って移動する。多くの挿入物は表面上に
切り屑の切り増シ溝を有しており、これが切り屑會挿入
物の表面および工具ホルダーのソケット部分から離れて
上方へ曲げるように切り屑と向ρ）い合う。しかしなが
ら、切り屑の切り取り溝が設けられていても、切削エッ
ヂより内側における挿入物の上面の一部分は切り屑と摩
擦係合する。この摩擦係合と、切り層形成時に発生する
高熱とによって、挿入物の露出した上面にクレータ−が
形成される。これらのクレータ−が十分深くなると、全
ての挿入物は、工作片との摩擦接触によって、その切削
エッヂに沿って、またその側部に沿って割れ目が入って
破損する。最近では、チタンや、ステンレス合金、ニッ
ケル合金のような合金鋼や超硬合金の開発や広範な使用
のために、クレータリングは特別な問題となってきてい
る。

クレータリングや挿入物の摩耗？避けるための今までの
試みでは工具寿命や効率をわずかに増加させたに過ぎな
い。先行技術における１つの試みハ、挿入物を炭化タン
グステンのような高強度材料で形成することであった。

炭化物の挿入物は非常に硬いが、もろくて簡単に切削さ
れ、その結果早く破損する。

挿入物の潤滑性と強度を改善するために、硬化セラミッ
クあるいはアロイドセラミックのような材料音用い、切
削挿入物全塗装するために各種の低摩擦塗料を開発して
きた。最近では、工具寿命ｔさらに増加させるために多
才ｌの塗料を塗装した多数の挿入物が製作されている。

切削挿入物のための改善された材料や塗装によって工具
寿命はある程度増加されたが、最良の切削挿入物はしば
しば、特にチタンや類似の超合金材料ｋｂ械加工する場
合には交換しなければならない。

切削挿入物の製作において改善された材料や塗装を用い
ることの他に、切削挿入物および切り屑の温度を低下さ
せ、切削挿入物と工作片との境界を潤滑することによっ
て工具寿命を増側させる試みがなされてきた。冷却と潤
滑の１つの方法は、工具ホルダーと工作片とを多数のタ
イプの冷却材の低圧流で急冷却することであった。典型
的には、切削工具と工作片の上方数インチのところにノ
ズルを配置し、これが冷却材の低圧流を工作片と、工具
ホルダーへ向け、またつくられている切フ屑の頂部上へ
向ける。フラッド冷却として仰られているこの技術は、
切り屑の上面と、切削挿入物全取付けているソケットの
端部に近い工具ホルダーの部分とのみｔ効率的に冷却す
る。

切削挿入物と接触している切り屑の下側と、切削挿入物
と工作片との間の境界とは、工具ホルダーの上から向け
られた冷却材の低圧流によって冷却されることがない。

これは切り屑と挿入物の切削エッヂとの領域において任
じる熱、！）ｊに近代的なフライス削り工具あるいは丸
削り工具の？４ｍ操作において生じる熱が、冷却材が挿
入物の切削エッヂ近く上流れる十分以前において、冷却
材で蒸発させるρ）らである。

フラッド冷却が効果のないものであったことに加えて、
それは結果として切削挿入物の熱的破損を招くことがあ
る。これは、プψ入物の切削エッヂ全直接取囲んだ非常
に高温の傾城と、工具ホルダーのソケット内に取何けら
れた挿入物の円部部分の低温部分との同の高いＣ高度勾
配が原因で生じる。

冷却材はそれが蒸発しないうちに挿入物の切削エッヂに
到達することができないので、工具ホルダー内に保持さ
れている挿入物の頒城しか効果的に冷却することができ
ない。切削エッヂと残りの切削挿入物との間における大
きな温度差が結果として熱的破損ｔもたらす。

従来技術におけるフラット冷却法を改善するための１つ
の試みがピボットによる米国特許第２．６５３．５１７
号においてなされている。この特許は、切り屑がつくり
出される弾入物の頂面あるいは露出された表面の下にお
いて、工作片と挿入物の後部エッヂとの間の位置へ、冷
却材を約２６０フィート毎秒（７９ｍ毎秒）の速さで提
供する方法と装置とを開示している。この一般的な試み
は筐たドイツ特許第３，００４．ｉ　６６号にも開示さ
れている。そのような冷却方法に係る問題は、冷却材が
切削挿入物のクレータリングや高温が生じる領域、即ち
、挿入物の露出された頂面とつくり出される切り屑の底
面との間に尋人されないという点である。切削挿入物の
下に冷却材Ｔ：尋人しても、切〕屑と切削挿入物との間
の摩擦係合をほとんどあるいは全く減少させることがな
い。

上述したフラッド冷却方法の他のものとしては、リリー
に対する米国特許第４．３０２．１３５号に開示されて
いる。リリーの特許に示された回転切削工具は、シャン
ク部分と切削部分とを形成され本体！−有し、前記本体
の中にはシャンク部分における入口と切削部分における
出口とからなる縦方向孔が延在している。切削部分の底
面には離隔されたチャネルが形成され、それが前記出口
から半径方向外側へ向かって、切削挿入物全取付けるよ
うになったソケットにまで延在している。前記チャネル
は切削挿入物に形成された溝と整列されていて、これは
挿入物の切削エッヂにまで導かれている。冷却材は内部
通路を通って送給され、前記チャネルを通って半径方向
外側へ向かい、次に工具本体によって切削挿入物内の冷
却材流のチャネルに沿って半径方向に向きを変えられる
。

前記リリーの回転工具に関し、切削挿入物と工作片との
境界領域へ高速、高圧の冷却材流を向けるための試みが
なされている。しかしながら、リリーの特許において提
供された構造では、冷却材は切削操作によって生じる高
熱により、切削エッヂと工作片との境界あるいはその中
間領域における切り屑まで到達することができない。リ
リーの特許における内部通路から切削挿入物までの冷却
材の流れは本質的に封じ込められておらず、あるいは大
気圧に対して開始されている。冷却材が内部通路の出口
から出ると、その圧力と速度は大きく減少する。これは
リリーの特許の工具における切削部分の基礎部分の断面
積が内部孔の断面積に比べて比較的大きく、各々の切削
挿入物が工具によって既に切削された領域に対して回転
する時に、冷却材の流れが大気に対して露出されるから
である。冷却材流の圧力と速度が減少すると、リリーの
特許における冷却材の流れはそれが高熱の発生する切削
領域と工作片との境界中間領域へ到着する前に簡単に蒸
発してしまう。従って、リリーの発明は本質的にはフラ
ッド冷却装置であり、ここでは得られる冷却は本体の切
削部分における半径方向チャネルの端部に近接した切削
挿入物の領域、および（あるいは）切）屑が切削エッヂ
と工作片との境界に到着した時にそこから外側へ流れる
切り屑に限定される。

限定された工具寿命という問題に加えて、切削工具業界
に浸透した問題は、切削挿入物とホルダーの領域から切
り屑からうまく切り取ることにある。好ましくは、切シ
屑は工作片から剪断される時に短いセグメントにして切
シ取られる。もし切り屑が切取られずに連続した長いも
のになると、切り屑は切削挿入物や、工具ホルダーおよ
び〔あるいは〕工作片の周りに巻き付こうとし、このこ
とが工具破損に至〕、あるいは少なくとも衝撃を受けた
りあるいは巻き付いた切シ屑の領域をきれいにするため
に、機械加工操作を周期的に中断することになる。

切シ屑を切り取るという問題を解決するための今までの
試みは、切り情勢ル取溝を有した切削挿入物の各種設計
に限定され、この溝は切削エッヂに近接した挿入物の頂
面に形成された溝である。

前記切フ情勢り取り溝は切り屑が工作片から剪断される
時に切り屑と係合し、それらを挿入物の表面から上方へ
回転あるいは曲げ、従って切り屑は砕かれることになる
。ある種の適用例においてはある穏の切〕情勢りＭｌク
シ溝設計で良好な特性を得ることができるが、材料の違
い、機械のタイプ、切削の深さ、送シ量率、速度のよう
な機械加工操作における変数は、１つの切シ情勢り取り
溝の設計が全ての適用例において有効であるということ
を実質的に不可能にしている。このことは、産業界にお
いて生じる広範に変化する機械加工条件を吸収できるよ
うな、現在利用可能な切刃情勢り取り装置の設計の多さ
によって証明される。特定の適用例に対して適当な切削
挿入物を選択することは、もし１つでもあれば、高価で
、困難で、かつ連続的な問題となることがある。

（発明が解決しようとする問題点）本発明の目的は、切削、穴ぐフ、丸削夛、フライス削、
溝切り、ねじ切り、あるいは穴あけのような機械加工？
行うための方法および装置全提供することにあり、これ
は工作片から切り屑を比較的短い長さにして砕き、切削
挿入物と工作片との境界からかなシの量の熱を除去し、
機械加工において生じた切り屑を除去し、切削挿入物と
工作片との境界を潤滑し、切削挿入物の有効寿命音引き
延ばす。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の方法ｔ−実施するだめの装置の１つの好ましい
実施例はシートｆｆｉ形成された一端を有した工具ホル
ダーを含み、前記シートの中では末端が切削エッヂにな
った露出された頂面を有した切削挿入物が増付けられて
いる。前記工具ホルダーには挿入物の露出された頂面の
上でクランプ部材が取付けられている。前記クランプ部
材には内部の移行通路が形成されており、前記通路は拡
大入口孔と前記シート内の切削挿入物の露出面の上にの
った小さい吐出オリフィスとをｉしている。前記吐出オ
リフィスの断面は円形であっても非円形であってもよい
。もし円形の場合には、前記吐出オ　　　　′リフイス
は好ましくは切削挿入物によって得られる切削深さにほ
ぼ等しい直径をする。非円形の吐出オリフィスの断面は
好ましくは小さい方と大きい方の横方向寸法、即ち、高
さと巾とを有している。好ましくは、非円形の吐出オリ
フィスの大きい方の横方向寸法は、切削挿入物によって
得られる切削深さにほぼ等しい。

本発明による装置は、切削挿入物の頂面と切シ屑の下側
との間に高速の冷却材のジェット流を放出する機能を有
している。そこで冷却材全放出させるために、本発明に
よる装置の好ましい実施例は、工具ホルダーへ冷却材を
送給するための装置と、吐出オリフィスρ・らの放出の
ために工具ホルダー４通して冷却材を送給するための装
置とを含む。冷却材は、一端において工具ホルダーのフ
ランジ部材に連結され、かつ他端において約１，０００
ｐｈｉ　カら３．ＯＤ　Ｏｐｓｉ　（７０’ｌ−９／　
ｔ２＆”から２１０ゆ／α２）の定格を有するポンプに
連結された放出管によって工具ホルタゞ−へ送給される
。好１しくに、前記ポンプと放出管とは１．約２０フィ
ート毎秒から４０フィート毎秒（６，１ｍ毎秒から１２
．２ｍ毎秒）の範囲内の速度で工具ホルダーへ冷却材を
送給するための寸法を有する。

冷却材は、一端において放出管に連結され、また内部移
行通路の入口孔と連通したコネクター通路によって、ク
ランプ部材内へ送給される。好ましくは、移行通路の壁
部はコネクター通路から吐出オリフィスへ向かつて傾斜
してお夛、全体的に円錐台形状になっている。吐出オリ
フィスにおける移行通路の壁部とオリフィスの４方向軸
線とによって形成された角度は好ましくは約１０度であ
る。吐出オリフィスの断面が円形である場合には、移行
通路の長さは好ましくは吐出オリフィスの直径の約２０
倍である。さらに、移行通路の壁部はあらゆる各ｌの既
知方法によってよく磨かれている。移行通路の寸法と、
円錐台形状と、磨かれた壁部とによって、コネクター通
路に連結された入口孔と吐出オリフィスとの間で冷却材
は少なくとも約２５０フィート毎秒（７０ｍ毎秒）の速
度にまで加速される。好ましくは、冷却材のジェット流
は吐出オリフィスから、挿入物の切削エッヂに対して直
角プラスマイナス約１０度の角度をなして放出される。

本発明による工具ホルダー装置の他の実施例によると、
吐出オリフィスと挿入物の切削エッヂとの間の距離ある
いは間隔が調節可能なものが提供される。前記工具ホル
ダーは、底面と、後部壁と、頂壁と、側壁とを形成する
キャビティーを有する取付はブロックに連結されたシャ
ンク部分金倉む。

前記取付げブロックにはその底面においてシートが形成
されておシ、これは挿入物の頂面がキャビティーの底面
と同一平面になるように切削挿入物全取付けるようにな
っている。前記キャビティー内にはコネクター通路と内
部移行通路とが形成されたオリフィスブロックが取付け
られており、これらの通路は前述した工具ホルダーの実
施例の通路と構造的、機能的に等価である。前記オリフ
ィスブロックは、その吐出オリフィスが挿入物の上に位
置し、冷却材ジェット流全挿入物の切削エッヂに対して
直角プラスマイナス約１０度の角度上なして放出するよ
うに、キャビティー内で受留められている。冷却材はホ
ルダーのシャンク部分に形成された主冷却材通路を通っ
てオリフィスブロックの内部通路へ送られ、前記主通路
は高圧ポンプからの外部放出管に連結されている。

本実施例における工具ホルダーは、取付はブロック内の
キャげティーの底面に沿ってオリフィスブロックの位置
を調節し、吐出オリフィスと挿入物の切削エッヂとの間
の距離を変えるための装置を含む。そのよ５な調節装置
は取付はブロックの後壁からキャビティーの中へ移動す
ることのできるねじ付きスタッドを含み、これは吐出オ
リフィスの反対側でオリフィスブロックの後端あるいは
後面と係合するよ５になっており、キャビティー内でオ
リフィスブロックを横方向に移動させる。

さらに、オリフィスブロックが望みの位置へ調節された
時に、オリフィスブロック金取付はブロックの頂壁に取
付けるために、ねじあるいは類似の締具が設けられてい
る。

全ての機械加工操作には幾つかの可変量が含まれ、これ
には材料のタイプ、工作片あるいは工具ホルダーの回転
速度、送りｉ率、切削深さ、切削挿入物のタイプ、およ
びその他の要素が含まれる。

従来技術の機械加工操作においては、工作片から切り屑
を短い長さにうまく切り取りあるいは砕き、工具の寿命
を引き延ばして機械加工操作の効率を最大にするために
、これら全ての可変量を考慮に入れなければならなかっ
た。

本発明による機械加工の方法は、効果的な切り屑の制御
および挿入物の寿命を引き延ばすことの両方の達成する
ためには、送り量率と組合わせた２２）の他の可変量が
重要であるということを発見したことに基づいている。

これらの以前には知られなかった重要な可変量は、工具
ホルダーの吐出オリフィスと挿入物の切削エッヂとの間
の間隔あるいは距離、および吐出オリフィスから冷却材
ジェット流が放出される場合の冷却材の速度である。

切り屑をうまく切ｌ■、挿入物の寿命を最適化するため
には、そのような可変量を特定の領域内に維持しなけれ
ばならないことがわかっている。

本発明の方法の好ましい実施例においては、前述した工
具ホルダーのいずれかの実施例によってこの方法を実行
する場合、工具ホルダーに形成され九吐出オリフィスの
、工具ホルダー内に締付けられた挿入物の切削エッヂか
らの距離は、好ましくは約０．０４０インチから０．４
４０インチ（１，０２簾から１１．２１１Ｂ）の範囲内
に設定される。挿入物の切削エッヂに関して吐出オリフ
ィスを前記範囲内に位置させると、冷却材は吐出オリフ
ィスから挿入物の露出された頂面を越えて、工作片から
形成された切り屑の下方へ、少なくとも２５０フィート
毎秒（７０ｍ毎秒）、好ましくは約２５０フィート毎秒
から１，０００フィート毎秒（７０ｍ毎秒から３０５ｍ
毎秒）の範囲の速度で放出される。

次に工具ホルダーが工作片の縦方向軸線に沿って軸線方
向に前進され、その送り量率は工作片あるいは工具ホル
ダーが１回転する毎に約０．０４インチから０．０２５
インチ（１，０２ｓａｓから１１．２ｍ）の範囲内にあ
る。前記範囲内および（あるいは）上に与えられた最少
値になっている。吐出オリフィスの距離と、過少量率と
、冷却材速度との組合わせは、広範囲な材料に関して切
フ屑の切シ取シと、工具寿命の最適化とに対する臨界値
であることが証明されている。上述したような工具ホル
ダーで、前記臨界操作パラメータの範囲内で行われる機
械加工操作によって、機械加工される材料のタイプある
いは機械加工操作を行う場合の切削速度、切削深さには
無関係に、切夛屑は短い長さに効果的に切シ取られ、挿
入物の寿命が最適化される。

上に与えられた範囲内での送り量率と、オリフィス距離
と、冷却材速度との特定の組合わせは材料によって異な
るが、これらの範囲内にあるそのような可変量の幾つか
の組合わせが結果として切夛屑を効果的に制御し、本質
的に全ての材料に対して工具の寿命を引き延ばすことに
なる。例えば、与えられた材料に対して本発明の方法′
ｆｒ：実行するために、生産上の要請に従って、前記臨
界領域内で送り量率が選択される。生産の管理者は与え
られた日において切削しなければならない材料の量を知
っており、従って送り量率を設定することができるであ
ろう。次にオリフィス距離が上述した臨界領域内の値、
例えば、中間領域の０．２００インチ（５，０８ｉａ）
のオリフィス距離に選択される。

次に操作者は切削を開始し、ポンプの圧力を調節するこ
とによって冷却材ジェット流の速度′ｔ−変え、少なく
とも２５０フィート毎秒〔７０ｍ毎秒〕の速度で開始し
、切り屑がうまく切ル取られるまで変える。この場合、
切り屑の望ましい切り取りは、材料のタイプとは無関係
に、操作者の部分における最少のトライアル−アンげ・
エラーによって達成することができる。

従来技術による装置と方法に比較して、本発明の方法お
よび装置によって得られる改善された切り屑の制御と引
き延ばされた工具寿命とに対して、幾つかの要素が寄与
するものと考えられる。理論的には、冷却材ジェット流
は、形成された切り屑の真下の位置において冷却材の高
速ジェット流全放出させることにより、また挿入物の切
削エッヂから０．［ｌ　４　［１インチから［１，４４
０インチ（１，０２鮎から１１．２都）の間の距離をお
いて、切削挿入物を工作片との境界における摩擦によっ
て、また形成されている切シ屑内の剪断運動によってつ
くり出される熱バリヤー全英き通すことができる。

切り屑の下側に存在する表面積が大きく、また切り屑と
冷却材との間に大きな温度差があるので、切り屑と冷却
材との間に急速な熱の移送が生じる。

切り屑の温度は急速に低下し、その半可塑的な格子構造
は崩壊した分子形状となって実質的に固体化されるもの
と考えられる。この結果、非常にもろい切フ屑が形成さ
れ、通常の格子構造を有している切シ屑よりもより簡単
に工作片から切り取られる。

１つの理論によると、挿入物と工作片との項八および切
り屑から熱全伝導する過程において、一部分の冷却材は
蒸発される。冷却材のジェット流は挿入物の切削エッヂ
に近い露出された頂面上へ放出されるので、吐出オリフ
ィスから連続的に放出される新しい冷却材によって加え
られる圧力に加えて、切り屑の下における蒸発された冷
却材によってかなシの蒸気圧力が発生する。切夛屑の下
で蒸発された冷却材と放出ラインの圧力との組合わせ圧
力が発生し、工作片から切り屑會砕き、切り屑を切削領
域から除去する。他の理論によると、切り屑は高速の冷
却材ジェット流の力によって簡単に切り取られる。

また、理論的には、少なくとも冷却材ジェット流の内の
幾らかは蒸発されずに、挿入物の上面に沿って切り屑の
下側を薄膜状になって高速で流れる。この冷却材の薄膜
は２２）の機能を果すと考えられる。第一に、少なくと
も冷却材膜の幾らかは切削エッヂと工作片との境界に到
達し、切削エッヂと工作片との両方の顕微鏡的な格子間
原子面の不規則部分の間を流れる。これによって、少な
くとも幾らかの潤滑性が与えられ、そこで発生される熱
の幾らかが除去される。第２に、切削挿入物の上面にお
ける薄い冷却材膜は、形成されている切り屑に対して動
水力学的な流体の力を伝え、切り屑金上方へ押し上げ挿
入物と分離させる。これによって挿入物の摩耗が減らさ
れ、切り屑と挿入物との係合によって形成されるクレー
タリングが減らされ、その寿命が引き延ばされる。

本発明の方法と装置は、従来技術によるフラッド冷却技
術と対照的な、真の冷却材によって支援された機械加工
操作を達成する。工具ホルダー内に形成された吐出オリ
フィスからは少なくとも２５０フィート毎秒（７０ｍ毎
秒）の速度の高速の冷却材ジェット流が放出され、前記
吐出オリフィスは工具ホルダー内に締付けられた挿入物
の切削エッヂから、臨界価域内の距離をおいて位置して
いる。挿入物と切り屑との間へ、また切削エッヂと工作
片との境界のすぐ近くへ高速の冷却材ジェット流を導入
することによって、冷却材ジェット流は切削領域の中で
生じる蒸気バリヤあるいは熱バリヤを突き通すことがで
き、極めて高い熱の生じる切削エッヂと工作片との境界
および切り屑の中で効果的な冷却が行われる。フラッド
冷却システムではこの蒸気バリヤを突き通すことは不可
能であり、従って効果的な切り屑の制御？行い、工具寿
命を引き延ばすために必要な切り屑の冷却を行うことが
できない。

（実施例）本発明による好ましい実施例の構造、操作、利点は、添
付図面を参照しながら行った以下の説明からさらに明ら
かになるであろう。

図面を参照すると、本発明の方法によって工作片１２を
機械加工するための工具ホルダー１０の１つの好ましい
実施例が示されている。工作片１２はチャック（図示せ
ず）の中に取付けられており、前記チャックは第１図に
示された方向に工　　□作片１２を回転させるようにな
っている。工具ホルダー１０は回転操作を行うための回
転ホルダーであるが、本発明による機械加工の方法は他
の機械加工、例えばフライス加工、穴あけ加工、切削加
工、溝切り加工、ねじ加工、ドリル加工、のような加工
にも適用することができることがわかるはずであり、こ
こでは工具ホルダー１０は説明の目的のために図示され
ている。

工具ホルダー１０は切削挿入物１８を受は留めるように
なったシート１６を形成した支持パー１４を有し、前記
挿入物は末端が切削エッヂ１９になった上面１７を有し
ている。切削挿入物１８はクランプ２０によってシート
１６Ｑ中で固定されており、このクランプは支持バー１
４のエッヂに市って挿入物１８の切削エッヂ１９とは離
れた点にまで延在している。前記クランプ２ｏは支持バ
ー１４に対し、ねじ２２によって固定位置において取外
し可能的に固定され、前記ねじは支持バー１４の頂面に
形成された穴（図示せず）の中へねじ込まれている。

クランプ２０の切削挿入物１８とは反対Ｊ１１の端部に
は孔２４が形成されており、これは冷却材放出管２８の
一端に結合された取付具２６を受は留めている。前記冷
却放出管２８の他端は、第１図に概略的に示された高圧
ポンプ３０に請合されている。ポンプ３０の圧力は１．
０００ｐｓｉ　（７０ｋｌ／ＣｎＬ”）から５，０００
　ｐｓｉ　（３５０ｋ＆／ｃｍ−）　、好ましくは約１
．０００　ｐｓｉ　（７０Ｍ／ｃＩｎ２）がら３．００
０　ｐｓｉ　（２１０ｋｃｌ／／ａｒｔ２）が適してい
る。

クランプ２０の冷却材放出管２８とは反対側の先端２１
には吐出オリフィス３２が形成されている。

図面には１つの吐出オリフィス３２しか示されていない
が、クランプ２０には切削の程度に応じて２あるいはそ
れ以上の吐出オリフィス３２を形成してもよい。前記吐
出オリフィス３２の断面は円形や長方形を含む各種形状
になっていてもよい。

好ましくは、前記吐出オリフィス３２はクランプ２０の
先端２１に位置していて、工作片１２を加工する際の切
削部の深さくＤ）のほぼ中央部に位置される（第１図参
照）。

冷却材は冷却材放出管２８からクラン７’２０を通って
、内部通路を通って吐出オリフィス３２ｉで運ばれるが
、前記内部通路は冷却材放出管２８に対して取付具２６
によって一端に結合されたコネクター通路３４と移行通
路３６とからなっており、前記移行通路は主通路３４に
おける人口孔３５を有し、その末端は吐出オリフィス３
２になっている。好ましくは、移行通路３６の内壁３７
は、最初にダイアモンドペーストで磨かれ、次に既知の
蒸着法を用いてシリカガラスのような物質を塗布される
。移行通路３６の内壁３１の鍛終仕上げとしては、好ま
しくは、表面の不規則部が約１０ミクロン以下であるこ
とを示さなければならない。

ポンプ３０と、冷却材放出管２８と、通路３４゜３６と
は協動して高速の冷却材ジェット流を吐出オリフィス３
２から吐出させ、好ましくはその効率は約９０％である
。即ち、与えられた流量、圧力に関して、冷却材は理論
速度の約９０％以内の実際速度で吐出オリフィス３２か
ら吐出される。

好ましくは、冷却材放出管２８の寸法はポンプ３０の流
量容量に応じた寸法となっており、ポンプ３０からクラ
ンプ２０内の孔２４へ約２０から４０　ｆｐｓ　（−ｙ
イード毎秒）　（６，１ｍ毎秒から１２２ｍ毎秒）の速
度で冷却材流をつくり出す。流量は好ましくは約２から
１０ガロン毎分（７，６から３７．９１毎秒）である。

この流速、流量においては冷却材は最少の乱流状態で、
抵抗による損失を無視できるようにして冷却材放出管２
８を流れることがわかっている。本発明の１つの好まし
い実施例においては、クランプ２０に形成されたコネク
ター通路３４の直径は冷却材放出管２８の直径にほぼ等
しく、前記直径は約％インチから％インチＣ６，４ｔｍ
から１２−７ｍ）の範囲内にある。これによって工具ホ
ルダー１０のコネクター通路３４内で移行通路３６の入
口孔３５までの流速は、確実に約２０から４０　ｆｐｓ
　（６−１ｍ毎秒から１２．２ｍ毎秒）に維持されるで
あろう。冷却材放出管２８あるいはコネクター通路３４
の断面は必ずしも円形にする必要はないが、工具ホルダ
ー１０の機械加工を簡単にするために、また標準的な管
あるいはホースが利用可能であることのゆえに、円形断
面が好ましい。

冷却材は移行通路３６の中でその入口孔３５における２
０から４０　ｆｐｓ　（６，１ｍ毎秒から１２．２ｍ毎
秒）の流速から加速されて、冷却材ジェット流３８か形
成されて、それはポンプ３０が設定されている圧力に応
じて、吐出オリフィス３２から約２５０　ｆｐａから１
．０００ｆｐ８（７６ｍ毎秒から３０５ｍ毎秒）の範囲
の流速で吐出される。クランプ２０内の吐出オリフィス
３２は、冷却材ジェット流３８を挿入物１８の切削エッ
ヂ１９に対して垂直プラスマイナス約１０度の角度で向
かわせるように形成されている。

好ましくは、移行通路３６は円錐台形状になっており、
内壁３７は入口孔３５から吐出オリフィス３２へ向かっ
て均一に傾斜している。吐出オリフィス３２における移
行通路３゛６の内壁３７によって形成される鋭角は、好
ましくは、その縦方向軸線に対して約１０度以下になっ
ており、従って、移行通路３６の長さ方向に沿ってゆる
やかに傾斜している。これは、冷却材が吐出オリフィス
３２へ向かって加速される時の乱流と損失を防ぐための
助けとなっている。冷却材の光分な加速を確実なものに
するためには、移行通路３６の長さは、好ましくは、吐
出オリフィス３２の直径の約２０倍になっている。もし
吐出オリフィス３２の断面が円形になっていなければ、
最初にその面積が計算され、次に移行通路３６の長さは
それと同一の面積を有する円の直径の約２０倍にして形
成される。

本発明の方法を実施するための他の実施例における工具
ホルダー４０が第３図から第５図に示されている。前記
工具ホルダー４０は、取付ゾロツク４４に結合されたシ
ャンク部分４２を有した支持バー４１を含む。前記取付
ゾロツク４４はキャげティー４６を有し、このキャビテ
ィーは底面４８と、後壁５０と、頂壁５２とを形成して
おり、前記頂壁は前記底面４８から上方へ離れてかつそ
れに平行して位置し、また後壁５０および側壁５４に対
して直角になっている。取付ゾロツク４４には底面４８
の中にシート５６が形成されており、切削挿入物５８と
スペーサ６０を受けとめるようになっていて、これらは
止めねじ６２によって前記シート５６の中に取付けられ
、挿入物５８の上面６４は前記底面４８と同一の平面と
なっており、またその切削エッヂ６６は取付ゾロツク４
４から外側へ延在している。

シャンク部分４２の縦方向軸線に涜って１次冷却材通路
６８が形成され、これは取付ゾロツク４４の中へ延在し
ている。前記１次冷却材通路６８から上方へ垂直通路７
０がキャビティー４６の底面４８にまで延在している。

第４図に示したように、前記垂直通路ＴＯはキャビティ
ー４６の底面４８において全体的に楕円形状になった開
ロア２を形成し、これは０−リングシールＴ４を受は留
める。

キャビティー４６の中にはその底面４Ｂ上で調節可能な
りランデあるいはオリフィスのゾロツクＴ６が滑動可能
的に受は留められている。前記オリフィスブロックＴ６
には内部コネクター通路７Ｂが形成されており、これは
オリフィスゾロツク７６を第３図に示したように位置さ
せると、垂直通路ＴＯの開ロア２の上に重なっている。

オリフィスゾロツクＴ６内にはまた内部移行通路８０が
形成されており、これはコネクター通路７８において形
成された入口孔８２とその反対端における吐出オリフィ
ス８４とを有し、前記吐出オリフィスは挿入物５８の露
出された頂面６４の上に位置し、それらの間で冷却材を
放出させる。挿入物５８の露出面６４上にのったフラン
ジあるいはオリフィスブロック１６の底面は、また挿入
物５８をそのシート５６の中で締付ける助けを果す役割
を有している。

従って、挿入物５８の上にのった吐出オリフィス８４ま
での冷却材の放出路は、本実施例の工具ホルダー４０の
シャンク部分４２と、取付ブロック４４と、オリフィス
ゾロツク７６に沿って設けられている。外部放出管（図
示せず）を通ってきた４ぐンゾ３０からの冷却材の流れ
は、１次冷却材通路６８＃ｃおいて工具ホルダー４０の
中へ入る。

冷却材はそこから垂直通路７０へ向かい、コネクター通
路７８へ向かって上方へ向かい、さらに移行通路８０の
中へ入り、吐出オリフィス８４からジェット流（図示せ
ず）として吐出され、このジェット流は挿入物５８の切
削エッヂ６６に対して直角プラスマイナス約１０度の角
度に向けられる。

本実施例の移行通路８０はその形状、機能ともに、第１
図および第２図の実施例で記述した移行通路３６のそれ
らとほぼ同一である。従って、冷却材は移行通路８０の
中で約２０から４０　ｆｐｓ　（６，１ｍ毎秒から１２
．２ｍ毎秒）の速度から加速されて、吐出オリフィスＴ
６のところでは約２５０から１，０００ｆｐｓ（７６ｍ
毎秒から３０５ｍ毎秒）になる。

以下さらに詳細に述べるが、本発明の重要な点は吐出オ
リフィス８４と挿入物５Ｂの切削エッヂ６６との間の隙
間あるいは距離である。それらの間の距離を変えるため
に、第６図から第５図に示された工具ホルダー４０は、
キャビティー４６の底面４８に沿ってオリフィスブロッ
クＴ６の横方向位置を変化させるための装置となる。

第４図および第５図に最もよく示されているように、オ
リフィスゾロツクＴ６の上部外側エッヂ８６には約４１
度の傾斜がつけられており、これは組立てねじ９００頭
部８８の傾斜度と一致している。オリフィスゾロツク１
６は、前記組立てねじ９０を取付ブロック４４の頂壁５
２に形成された凹状孔９２の中へねじ込むことによって
、キャビティー４６の底面４８上の所定位置において締
付けられる。挿入物５８の切削エッヂ６６に対する吐出
オリフィス８４の位置を変えるために、後壁５０の中を
ねじ付きスタッド９４が貫通しており、オリフィスブロ
ックＴ６の後面９６と係合している。前記ねじ付きスタ
ッド９４は後壁５０の中で内外へ向かって調節可能とな
っており、オリフィスブロックγ６をキャビティー・４
６の中で横方向に移動させ、それによって吐出オリフィ
ス８４と挿入物５８の切削エッヂ６６との間の距離１１
４を所定範囲内で変化させる。キャビティー４６の底面
４８における垂直通路ＴＯの一ロ７２は細長くなってお
り、従ってオリフィスブロック７６のコネクター通路７
８の中へ、その横方向移動軛囲の中で、冷却材を供給す
ることができ、一方０−リング７４はそれらの間で流体
漏れのないシールを維持している。

次に第６図から第６Ｃ図を参照すると、本発明の方法に
よる工具ホルダー１０によって行なわれる機械加工がど
のように進行するかの１つの理論が説明されている。こ
こでは工具ホルダー１０が論じられ、ｇ６図から第６Ｃ
図で説明されているが、工具ホルダー４０も機械加工を
行なう上で同じように機能することが理解できるはずで
あろう。

ポンプ３０が運転されていて、冷却材のジェット流３８
が吐出オリフィス３２が放出されている状態で、挿入物
１８の切削エッヂ１９は最初に工作片１２と接触し、所
定の深さＤだけ内側へ移動する。次に工具ホルダー１０
は、工作片１２の縦方向軸線に溢って軸線方向に１工作
片１２が１回転する毎に所定の進み率多るいは軸線方向
距離だけ前進させられる。工作片１２０表面上の金属が
切削エラ−１９によって剪断され、切り屑１００が挿入
物１８の上面１７に溢って移動し始める（第６ａ図参照
）。切り屑１００は工作片１２０表面上の金属を剪断面
１０２に沿って剪断することによって形成され、そのよ
うな剪断面１０２に沿って互いに他に対して滑動する個
々の薄い部分１０４が形成される。この時点において、
切り屑１００は挿入物１８の上面と接触し、吐出オリフ
ィス３２から放出された冷却材のジェット流３８は切り
屑１００の前方と、その頂面と、工作片１２とを打つ。

このことによって、切り屑１００の頂面の方がその底面
１０１よりも速く収縮するので、切り屑１００はそれが
傾斜面２３に到着する前に、挿入物１８から離れる方向
に巻き縮れが始まる。

機械加工操作は第６ｂ図に示したように進行する。切り
屑１００は切削挿入物１８の上面１７に沿って前進し続
け、クランプ２０の先端エッヂ２１に到達する。第２図
に最もよく示したように、クランプ２０の先端エッヂ２
１は傾斜がついており、挿入物１８の表面１１上に直接
締付けられている。切り屑１００が先端エッヂ２１に到
達すると、それはクランプ２０の傾斜面２３に沿って上
方へ曲り、吐出オリフィス３２の上に重なる。吐出オリ
フィス３２からのジェット流３８の一部分は切り屑１０
０によってクランプ２０上へ後方へ偏向され、従って切
り屑１００は傾斜面２３とは決して接触せず、それに清
った冷却材の簿膜の上を移動するものと考えられる。

本発明の重要な点は、切り屑１００が工作片１２から２
インチ（５，０８ｃＩｒＬ）あるいはそれ以下という比
較的短い長さだけ剪断あるいは切りすされるという点で
あり、従って、工具ホルダー１０の周りを束状に包み込
んで機械加工操作を停止させてしまうような長い切り屑
（図示せず）を形成するのを防いでいる。本発明による
切り屑を取り崩すことができることを説明する１つの理
論は、第６ｂ図、第６ｃ図に示されるように切り屑１０
０がクランプ２０の傾斜面２３と係合していて、吐出オ
リフィス３２の周囲においてほぼシールされ。

た囲み部分あるいはキャビティー１０６が形成されると
いう点にある。前記キャビティー１０６は、工作片１２
と、クランプ２０の傾斜面２３と、切り屑１００の下側
１０１と、挿入物１１Ｂの上面１７とによって形成され
る。第６図から第６ｃ図に示されているように、工作片
１２は吐出オリフィス３２０反対側、切り屑１００の後
において壁部を形成し、キャビティー１０６の頂部壁お
よび底部壁はそれぞれ切り屑１００の下側１０１および
挿入物１８の頂面１７によって形成され、クランプ２０
の傾斜面２３は工作片１２における切削部の反対側にお
いてキャビティー１０６の壁部を形成している。工作片
１２から外側へ延在した切り屑１００のエッヂは、切り
屑１００がクランプ２０と接触すると、キャビティー１
０６における開放領域１０８を形成するが、そのような
領域は最少寸法になっている（第１図参照）。

第６ａ図に示したような切削操作の最初の段階において
は、冷却材ジェット流３Ｂの圧力は、吐出オリフィス３
２から出た途端にかなり減少する。

これは冷却部材ジェット流３Ｂが囲みの中に封じ込めら
れておらず、大気圧に露出されているからである。この
段階において、冷却材ジェット流３Ｂは主として切り屑
１００の頂部に：沿って流れる。しかしながら、切り屑
１００が第６ｂ図、第６ｃ図に示したようにクランプ２
０の先端２１にまで前進すると、切り屑は吐出オリフィ
ス３２の上に重なり、前記オリフィスをキャビティー１
０６の中でシールあるいは閉じ込める。キャビティー１
０６の外側へ面した側部あるいは開放領域１０Ｂによっ
て、冷却材の速度と圧力は幾分損失するが、吐出オリフ
ィス３２から吐出された冷却材ジェット流３８はほぼシ
ールあるいは閉じられたキャビティー１０６の中で閉じ
込められている。実際、キャビティー１０６はクランプ
２０内における閉じられた移行通路３６の延長部を形成
し、切削領域１１０での切り屑１００より下の位置にお
ける冷却材ジェット流３８に生じた速度と圧力が維持さ
れる。

切り屑１００はキャげティー１０６の中で生じた圧力に
よって工作片１２から削られ、取除かれる。冷却材ジェ
ット流３８は切削領域１１０において発生する熱によっ
て蒸発させられる。前記キャビティー１０６はほぼシー
ルされた囲いを提供するので、キャビティー１０６の中
の蒸発された冷却材ジェット流３８によって高圧力が生
じ、これが切り屑１００に直接加えられる。さらに、シ
ールされた前記キャビティー１０６内の吐出オリフィス
３２から連続的に出てくる新しい冷却材によって圧力が
加えられる。この組合わされた圧力および冷却材ジェッ
ト流３８の蒸気圧力とは、工作片１２から切り屑１００
の端部１１３を切り取ったり削ったりするのく、また切
削領域１１０から全ての切り屑１００を除去するのに十
分以上な圧力である。

大部分の適用例においては、切り屑１００は第６ｂ図と
第６ｃ図とく示された位置の間を移動する時に切り取ら
れる。結果として、比較的短い切り屑１ｂＯがつくり出
され、圧力にょって強制的に切削領域１１０から引き離
される。本発明のこのｑ？微は、切り屑が典型的にＦｉ
短い長さく切夛取られずに長い部分を形成して、工具ホ
ルダーの周りを包み込んで詰まりの原因となるような従
来の機械加工装置よりも優れた重要な利点である。

本発明による切り屑の切り取りを説明する他の理論とし
ては、吐出オリフィス３２を約２５０ｆｐａから１，０
００ｆＰａ（７６ｍ毎秒から６０５風毎秒）の速度で吐
出される冷却材ジェット流３８が切り屑１００に相当な
力を与えて、工作片１２から切り屑を短い長さにして簡
単に切り取ってしまうということができる。切り屑１０
０の下側１０１においても少なくとも幾らかの圧力は発
生されるが、そのような圧力はこの理論による切り屑１
００の切り取りＫおゆる重要な要素とはならない。それ
よりも、冷却材ジェット流３８の衝撃力が切り屑の切り
取りを誘発するものと考えられる。

上述した２２）の理論における本発明の方法による切〕
屑の切り取！［関する重要な要素としては、冷却材ジェ
ット流３８によって切り屑から熱を急速に除去すること
によって切り屑１００がもろくなることが含まれている
。冷却材ジェット流３８の速さが高速であるので、少な
くとも幾らかの冷却材は金属の個々の薄い部分１０４間
に形成された剪断面１０２に沿って、切り屑１００の中
へ短い距離だけ実際に浸透し、そこの温度を相当短い時
間周期で低下させるものと考えられる。切り屑１００が
このようＫして急速冷却されると、格子構造は、半可塑
的状態にされ、冷却されたときには、分裂された分子形
状になって固体化する。この半可塑状態から切り屑１０
０を極めて急速に冷却させると、切り屑の構造はもろく
なり、延性および曲げ強度がかなり減少し、工作片１２
からの切り取りが容易になる。

本発明の方法および装置による切り屑の切り取り能力を
説明するための理論とは無′関係に、切り屑の制御と改
善された工具寿命とは、機械加工操作における３つの重
要な変数に依存することがわかっている。これらの変数
は送り量率とオリフィス間隔と、冷却材速度とである。

前記送り量率は、工作片１２が１回転する毎に工作片１
２の縦方向軸線に沿って進む工具ホルダー１０あるいは
４０の軸線方向距離によって表わされる。もし、例えば
、本発明の方法によって７ライスホルダーを用いれば、
前記送り量率は固定された工作片に対する回転フライス
ホルダーの軸方向の移動量で表わされるであろう。ここ
ではオリフィス距離は、ホルダー１０内に締付けられた
挿入物１６の切削エッヂ１９からホルダー１０の吐出オ
リフィス３２までの距離１１２．６るいは挿入物５８の
切削エラｆ６６からホルダー４０の吐出オリフィス８４
までの距離１１４として定義される。また、ここでは冷
却材速度は吐出オリフィス３２．８４からそれぞれ吐出
される。ホルダー１０内の冷却材のジェット流３８の速
度、あるいはホルダー４０からのジェット流（図示せず
）の速度として定義される。

第７図を参照にすると、送り量率と、オリフィス距離と
、冷却材速度との相互関係をグラフで説明したものであ
る。送り量率はグラフの横軸にインチ毎回転（ｃＷＬ毎
回転）の単位で示され、オリフィス距離はグラフの縦軸
にインチ（ｃｍ　）の単位で示されている。グラフにお
ける各々の斜線は２５０ｆｐｓカラ１０００　ｆｐｓ　
（７０ｍ毎秒から６ｏ５１１Ｌ毎秒）までの各種冷却材
速度を示している。第７回のカーブは、工具ホルダー１
０のような工具ボルダ−を用いて、１０４５鋼、１９５
１１１Ｂを機械加工した場合の、本発明の方法の実験的
お工び理論的な解析から得られた。

第７回のグラフは、オリスイス距離と、送り量率と、冷
却材速度との組み合わせを説明しており、これらは、工
作片１２を形成している材料のタイプや、工作片１２あ
るいは工具ホルダーの回転速度や、工具ホルダーによっ
て得られる切削の深さとは無関係に、工作片１２からの
切り屑１ｏｏの切り取りに関係するであろう。グラフで
示したように、オリフィス距離の臨界領域は約０．０４
０インチ力ら０．４４０インチ（１，ｏ２１Ｉ！ｌｌｌ
１カら１１．２ｍ）であり、送り量率の臨界領域は約０
．００４インチ毎回転から０．０２５インチ毎回転（０
，１ｔｔａ毎回転から０．６４ＩｕＩ毎回転）であり、
また冷却材速度は少なくとも２５０　ｆｐａ　（７０ｍ
毎秒）でなければならず、好ましくは２５０　ｆｐｓか
ら１，０００ｒｐａ（７０ｍ毎秒から３０５ｍ毎秒）の
範囲になければならない。

前記グラフは次のように説明できる。切り屑は、与えら
れた冷却材速度の線が縦軸および横軸と交差するグラフ
上の点より下におけるオリスイス距離と送りｔ率との組
み合せを利用することによって、工作片１２から短い長
さになって切り取られる。例、ｔ　ハ、冷却材速度力４
００ｆｐｓ（１２２７ＦＬ毎秒）であることを示すグラ
フの線は、グラフの縦軸とは０．３２０インチ（８，１
ｍ）のオリフィス距離のところで交差し、またグラフの
横軸とは０．０１８インチ毎回転（２，０１ｉＩ毎回転
）の送り量率のところで交差する。もし冷却材速度が４
００ｆｐθ（１２２ｍ毎秒）に設定されていると、切り
屑は、０．０４０インチから０．３２０インチ（１，０
２薫から１１．２１１＋ｇ）の範囲内にあるオリフィス
距離と、０．００４インチ毎回転から０．０１８インチ
毎回転（０，Ｉ　Ｂ毎回転から２．０３１ｍ毎回転）の
範囲内にある送り量率との組合わせを用いれば、１０４
５鋼から切り取られるであろう。言いかえると、４００
ｆｐ８（１２２ｍ毎秒）の冷却材速度において切り屑を
切り取るオリフィス距離と送り量率との組合わせを表わ
していることになる。

実験的には、第７図に示した冷却材速度とオリフィス距
離と、送り量率との範囲が、切り屑を短い長さにして切
り取り、工具の寿命を改善するためのそれらのパラメー
タの臨界領域の中に入っていることが確定されている。

第７図に示した特定のグラフをつくり出したテストは、
硬度１９５ＨＢの１０４５ｔｌｌを用いて行った。他の
材料に関してつくられるカーブは第７図のカーブと共通
直線状にはならないだろうが、そのようなカーブはグラ
フの原点と、１．０００ｆｐａ（３０５ｍ毎秒）の冷却
材速度によって示された最も外側のカーブとの間に入る
でおろう。例えば、テストによると、チタンのような硬
化材料の機械加工の場合には、与えられた冷却材速度に
対するオリフィス距離と送り量率との設定を、１０４５
鋼に関する第７図の設定よりも低くする必要があること
がわかっている。しかしながら、本発明の方法によって
チタンを機械加工する場合でも、与えられた冷却材速度
に関して、第７図に示したオリフィス距離と送り量率の
範囲内における設定で、切り屑は切り取ることができる
。

従って本発明の方法を実施するために、機械工具の一部
の操作者には、オリフィス距離と送り量率と（あるいは
）、冷却材速度に関して少なくとも幾らかの調節が必要
になるであろう。典型的な機械加工操作においては、こ
れらの調節は次の様にして行うことがわかっている。最
初に、操作者はその日の工作計画に沿って機械工具の送
シ量率を設定することになるであろう。即ち操作者はあ
らゆる与えられた日においてもその日に機械加工しなけ
ればならない材料がどの程度の多さであるかを前もって
知っており、その必要な機械加工量を終えるために必要
な送り量率を計算することができるであろう。本発明の
実施における臨界領域となっている０、００４インチ毎
回転から０．０２５インチ毎回転（０，１１毎回転から
０．６４＋ｍ毎回転）の送り量率範囲が、近代的な機械
工具を操作する上での典型的な送り量率である。

本発明の方法による機械加工における次の段階はオリフ
ィス距離を０．０４０インチから０．４４０インチ（１
，０２ｍから１１．２ｍ）の範囲内に設定することであ
る。第１図および第２図に示した本発明の装置の実施例
においては、クランプ２０は工具ホルダー１０の支持バ
ー１４上部の固定位置に取り付けられている。クランプ
２０の吐出オリフィス３２と挿入物１６の切削エッヂ１
９との間の距離１１２は、第７図に示したオリフィス距
離のほぼ中間領域に固定される。工具ホルダー１０にお
いて示されたタイプの固定されたクランプ２０に関して
いうと、オリフィス距離１１２は、他の工具ホルダー１
０を用いるのではなくて、クランプ２０を支持バー１４
上の異なった位置に固定することによって、変更するこ
とができる。第６図から第５図に示した工具ホルダー４
０の実施例においては、オリフィス距ａ１１４は、０．
０４０インチは０．４４０インチの間で変化し、これは
第７図に示したオリフィス距離の範囲と一致する。

従って、第６図から第５図の工具ホルダー４０は、本発
明の方法に関する操作のために工具ホルダーを設定する
のに操作者に対してより多くの適応性を与えるものであ
る。大部分の場合、第７図のグラフの縦軸における中間
領域のオリフィス距離、例えば、２５０インチ（６，４
ｍ　）が適当であるといえる。

この時点においては、操作者は機械工具の送り量率をそ
の日の製造計画に従って設定している。

彼はまた工具ホルダー１０あるいは工具ホルダー４０の
オリスイス距離を第７図のグラフのほぼ中間領域あるい
は約２５０インチ（６，４ｍ　）に設定している。次に
ボンデ３０が起動されて、工具ホルダー１０あるいは４
０を冷却材が流れ始める。

次に操作者は切削操作に入り、ポンプ３０の圧力を簡単
に調節して、このオリフィス距離と送りｔ率との設定組
合わせにおいて切り屑を切り取ることのできる２　５０
　ｆｐ８から１，０００ｆｐｓ（７０ｍ毎秒から３０５
ｍ毎秒）の範囲に入った速度を得る。例えば、切削しよ
うとしている鋼材を硬度１９５ＨＢの１０４５鋼とし、
送り量率をｏ、ｏｉ。

インチ毎回転（２，５脂毎回転）、オリフィス距離を０
．１２５インチ（３，２ｍ）とした場合、ポンプ圧力は
切り屑を切り取るために冷却材速度が少なくとも３５０
ｆｐｓ（１０７ｍ毎秒）になるように調節しなければな
らない（第７図参照）。もし速度が約３５０　ｆｐｓ　
（１０７ｍ毎秒）より少なければ、そのようなオリフィ
ス距離と送り量率の設定では切り屑は切り取れないであ
ろう。

従って、本発明および装置に関して、切り屑の制御を改
善し、工具寿命を改善する場合に、送り量率と、オリフ
ィス距離と、冷却材速度とが重要な変数あるいはパラメ
ータとなる。０．０４０インチから０．４４０インチ（
１，０２ｍから１１．２！Ｅｌｌ）の範囲のオリフィス
距離と、０．００４インチ毎回転から０．０２５インチ
毎回転（０，１ｍ毎回転から０．６４ｍ毎回転）の範囲
の送り量率と、２５０ｆｐｓから１．０００ｆｐｓ（７
０ｍ毎秒から６０５ｍ毎秒）の範囲の冷却材速度との組
合わせが、工作片１２からの短い長さの切り屑を切り取
る結果になる。

本発明について好適実施例を参照しながら説明してきた
が、当業界においては、本発明の範囲から逸脱すること
なしに各種の変更を行うことができ、またその要素の代
わりに等腫物で置き換えることができることがわかるで
あろう。さらに本発明の教えに対して、本発明の本質的
な範囲を逸脱することなしに、特別な状況あるいは材料
を適応させるために、多くの修正を行うことができる。

従って本発明は本発明を実施するために考えられた最良
のモードとして開示された特別な実施例に限定されるも
のではなく、本発明は添付した特許請求の範囲の中に入
る全ての実施例を含むであろうと考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、円筒状の原料片を切削する過程の中で、本発
明による回転ホルダーの１つの実施例を示した、説明の
ために極端に誇張された、部分等角図、第２図は第１図
に示した回転ホルダーの部分等角図、第６図は第１図お
よび第２図に訃ける回転ホルダーの他の実施例の組立て
等角図、第４図は第６図に示した実施例の分解等角図、
第５図は第６図の線（５−５）に全体的に沿って見た断
面図、第６図は切削領域における第１図の拡大側面図、
第６ａ図は切り屑を形成するための切屑開始における、
第１図の拡大側面図、第６ｂ図は切り消が工具ホルダー
の先端エッヂと接触し始めるところの、第６ａ図と同様
な側面図、第６Ｃ図は切り屑が工具ホルダーの上面に沿
ってさらに移動し始めるところの、第６ａ図と同様な側
面図、第７図は本発明による方法および装置の臨界操作
パラメータのグラフである。ＦｇＪにおいて１０・・・工具ホルダー、１２・・・工作片、１４・・
・支持バー、１６・・・シート、１８・・・挿入物、１
９・・・切削エッヂ、２０・・・クランプ、２８・・・
流体放出管、３０・・・冷却材放出装置、３２・・・吐
出オリフィス、３４・・・コネクター通路、３５・・・
入口孔、４２・・・シャンク部分、４４・・・取付はブ
ロック、４６・・・キャビティー、４８・・・底面、５
０・・・後壁、５２・・・頂壁、５４・・・側壁、７６
・・・オリフィスデルツク、９４・・・ねじ付きスタッ
ド、１１２・・・オリフィス距離である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）末端が切削エッヂになつた頂面を有する挿入物を
用いて工作片を機械加工する方法で、前記挿入物は前記
挿入物の頂面上を前記切削エッヂの方へ冷却材を向かわ
せるようになつた少なくとも１つの吐出オリフィスを有
したホルダーの中に取付けられている、その機械加工方
法において、前記挿入物の切削エッヂと吐出オリフィス
との間の距離が約０．０４０インチから０．４４０イン
チ（１．０２ｍｍから１１．２ｍｍ）の範囲内に入るよ
うに、前記ホルダー内に取付けられた挿入物に対して前
記吐出オリフィスを位置づけることと、前記切削挿入物の頂面上に重なる切り屑を形成するため
に、前記切削エッヂを工作片に係合させることと、前記挿入物の頂面と切り屑との間で、前記吐出オリフィ
スから少なくとも２５０フィート毎秒（７０ｍ毎秒）の
速さで冷却材のジェット流を放出することと、工作片に対して前記挿入物を、ホルダーあるいは工作片
が１回転する毎に約０．００４インチから０．０２５イ
ンチ（０．１ｍｍから０．６４ｍｍ）の範囲内の送り量
率で移動させることとを含むことを特徴とする機械加工
方法。
（２）特許請求の範囲第１項記載の方法において、吐出
オリフィスから冷却材のジェット流を放出する前記工程
は、約２５０フィート毎秒から１，０００フィート毎秒
（７０ｍ毎秒から３０５ｍ毎秒）の範囲の速度で冷却材
を放出することを含む機械加工方法。
（３）挿入物の頂面における切削エッヂと工作片との係
合によつてつくられる切り屑を切り取る方法で、前記挿
入物は前記挿入物の頂面上を前記切削エッヂの方へ冷却
材を向かわせるようになつた少なくとも１つの吐出オリ
フィスを有したホルダーの中に取付けられている、その
機械加工方法において、前記挿入物の切削エッヂと吐出オリフィスとの間の距離
が約０．０４０インチから０．４４０インチ（１．０２
ｍｍから１１．２ｍｍ）の範囲内に入るように、前記ホ
ルダー内に取付けられた挿入物に対して前記吐出オリフ
ィスを位置づけることと、前記挿入物の頂面と切り屑との間で、前記吐出オリフィ
スから少なくとも約２５０フィート毎秒（７０毎秒）の
速さで冷却材のジェット流を放出することと、工作片に対して前記挿入物と、ホルダーあるいは工作片
が１回転する毎に約０．００４インチから０．０２５イ
ンチ（０．１ｍｍから０．６４ｍｍ）の範囲内の送り量
率で移動させることとを含むことを特徴とする切り屑切
り取り方法。
（４）特許請求の範囲第３項記載の方法において、前記
挿入物の切削エッヂと工作片との係合によつて形成され
た切り屑は、約２インチ（５．０８ｃｍ）あるいはそれ
以下の短い長さに形成される機械加工方法。
（５）末端が切削エッヂになつた頂面を有する挿入物を
用いて工作片を機械加工する方法で、前記挿入物は前記
挿入物の頂面上を前記切削エッヂの方へ冷却材を向かわ
せるようになつた少なくとも１つの吐出オリフィスを有
したホルダーの中に取付けられている、その機械加工方
法において、前記挿入物の切削エッヂと吐出オリフィス
との間の距離が約０．０４０インチから０．４４０イン
チ（１．０２ｍｍから１１．２ｍｍ）の範囲内に入るよ
うに、前記ホルダー内に取付けられた挿入物に対して前
記吐出オリフィスを位置づけることと、前記切削挿入物の頂面上に重なる切り屑を形成するため
に、前記切削エッヂを工作片に係合させることと、前記挿入物の頂面と切り屑との間で、前記挿入物の切削
エッヂに対してほぼ直角に、前記吐出オリフィスから少
なくとも２５０フィート毎秒（７０ｍ毎秒）の速さで冷
却材のジェット流を放出することと、工作片に対して前記挿入物を、ホルダーあるいは工作片
が１回転する毎に約０．００４インチから０．０２５イ
ンチ（０．１ｍｍから０．６４ｍｍ）の範囲内の送り量
率で移動させることとを含むことを特徴とする機械加工
方法。
（６）特許請求の範囲第５項記載の方法において、冷却
材のジェット流を放出する前記工程は、冷却材のジェッ
ト流を挿入物の切削エッヂに対して９０度プラスマイナ
ス約１０度の角度で向けることを含む機械加工方法。
（７）末端が切削エッヂになつた頂面を有した挿入物で
工作片を機械加工するための装置において、シート面を
形成された支持バーであつて、前記シート面は、前記頂
面が露出されて、前記切削エッヂが前記支持バーから突
出するように、前記挿入物を取付けるようになつている
、その支持バーと、前記挿入物の上で前記支持バー上に取付けられたクラン
プであつて、前記クランプには内部通路が形成されてお
り、前記内部通路の断面積は大きな入口孔から挿入物の
頂面上にのつた吐出オリフィスへ向かつて減少している
、そのクランプと、前記入口孔へ高圧低速の状態で冷却
材を送給する冷却材放出装置であつて、前記冷却材は前
記内部通路の中で加速され、前記吐出孔から挿入物の頂
面上へ高速で吐出される、その冷却材放出装置とを含む
ことを特徴とする機械加工装置。
（８）特許請求の範囲第７項記載の装置において、前記
挿入物の切削エッヂは所定の切削深さで工作片を機械加
工するようになつており、前記吐出オリフィスは切削深
さにほぼ等しい直径を有している機械加工装置。
（９）特許請求の範囲第７項記載の装置において、前記
挿入物の切削エッヂは所定の切削深さで工作片を機械加
工するようになつており、前記クランプは前記吐出オリ
フィスを切削深さのほぼ中央に位置させるように形成さ
れている機械加工装置。
（１０）特許請求の範囲第７項記載の装置において、前
記内部通路には前記拡大入口孔から前記吐出オリフィス
まで均一的に傾斜した壁部が形成されている機械加工装
置。
（１１）特許請求の範囲第７項記載の装置において、前
記内部通路は円錐台形状になつている機械加工装置。
（１２）特許請求の範囲第７項記載の装置において、前
記内部通路には高度に磨かれた壁部が形成されている機
械加工装置。
（１３）特許請求の範囲第７項記載の装置において、前
記内部通路は縦方向軸線を有し、またそれには前記入口
孔から前記吐出オリフィスへ向かつて均一的に傾斜した
壁部が形成されており、前記吐出オリフィスにおいて前
記壁部と前記縦方向軸線とによつて形成される角度は約
１０度である機械加工装置。
（１４）特許請求の範囲第７項記載の装置において、前
記吐出オリフィスの断面は円形状であり、前記吐出オリ
フィスと前記入口孔との間における前記内部通路の長さ
は、前記吐出オリフィスの直径の約２０倍である機械加
工装置。
（１５）特許請求の範囲第７項記載の装置において、前
記吐出オリフィスの断面は非円形状であり、前記吐出オ
リフィスと前記入口孔との間における前記内部通路の長
さは、非円形状断面の前記吐出オリフィスと同一の断面
積を有する円形断面のオリフィスの直径の約２０倍であ
る機械加工装置。
（１６）特許請求の範囲第７項記載の装置において、前
記クランプは、前記内部通路の前記入口孔と連結した一
端を有するコネクター通路を含み、前記冷却材放出装置
は前記ポンプと、前記ポンプと前記コネクター通路の他
端との間を連結している流体放出管とからなつている機
械加工装置。
（１７）特許請求の範囲第７項記載の装置において、前
記クランプはオリフィスブロックであり、これは前記内
部通路の入口孔と連結した一端を有したコネクター通路
を有し、前記冷却材放出装置は、前記支持バーの中に形
成されていて、前記コネクター通路の他端と連結した主
通路と、一端において前記主通路に連結された放出管と、冷却材
を前記放出管を通して前記主通路内へ、また前記コネク
ター通路を通して前記内部通路の前記入口孔へ送給する
ために、前記放出管の他端に連結されたポンプとを含む
機械加工装置。
（１８）末端が切削エッヂになつた頂面を有する切削挿
入物を用いて工作片を機械加工する装置において、シート面を形成された支持バーであつて前記シート面は
、前記頂面が露出されて、前記切削エッヂが前記支持バ
ーから突出するように前記挿入物を取付けるようになつ
ている、その支持バーと、前記切削挿入物の上で前記支
持バー上に取付けられたオリフィスブロックであつて、
前記オリフィスブロックには内部通路が形成されており
、前記内部通路の断面積は大きな入口孔から挿入物の頂
面上にのつた吐出オリフィスへ向かつて減少し、かつ前
記内部通路は前記切削エッヂから隔置されている、その
オリフィスブロックと、前記吐出オリフィスと前記挿入物の切削エッヂとの間の
間隔を変化させるために、前記挿入物上での前記オリフ
ィスブロックの位置を調節するために、前記支持バーに
取付けられた調節装置と、前記入口孔へ高圧低速の状態
で冷却材を送給する冷却材放出装置であつて、前記冷却
材は前記内部通路の中で加速され、前記吐出孔から切削
挿入物の頂面上へ高速で吐出される、その冷却材放出装
置とを含むことを特徴とする機械加工装置。
（１９）特許請求の範囲第１８項記載の装置において、
前記支持バーにはシャンク部分と取付けブロックとが形
成され、前記取付けブロックは底面と、後壁と、頂壁と
、側壁とを形成するキャビティーを含み、前記キャビテ
ィーは前記底面上で前記オリフィスブロックを受留める
ようになつている機械加工装置。
（２０）特許請求の範囲第１９項記載の装置において、
前記調節装置は前記取付けブロックの前記後壁に形成さ
れた孔の中で移動可能なねじ付きスタッドを含み、前記
ねじ付きスタッドは前記キャビティーの中へ延在して、
前記オリフィスブロックと係合し、前記切削挿入物の頂
面に沿つて前記吐出オリフィスを位置づける機械加工装
置。
（２１）特許請求の範囲第１９項記載の装置において、
さらに前記オリフィスブロックを前記取付けブロックの
前記頂壁に対して締付けるための装置を含む機械加工装
置。
（２２）末端が切削エッヂになつた頂面を有した挿入物
で工作片を機械加工するための装置において、シート面
を形成された支持バーであつて、前記シート面は、前記
頂面が露出されて、前記切削エッヂが前記支持バーから
突出するように、前記挿入物を取付けるようになつてい
る、その支持バーと、前記挿入物の上で前記支持バー上に取付けられたクラン
プであつて、前記クランプには内部通路が形成されてお
り、前記内部通路の断面積は大きな入口孔から挿入物の
頂面上にのつた吐出オリフィスへ向かつて減少している
、そのクランプと、前記入口孔へ高圧低速の状態で冷却
材を送給する冷却材放出装置であつて、前記冷却材は前
記内部通路の中で加速され、前記吐出孔から挿入物の頂
面上へ少なくとも２５０フィート毎秒（７０ｍ毎秒）の
速度で吐出される、その冷却材放出装置とを含み、前記吐出オリフィスは前記挿入物の切削エッヂから約０
．０４０インチから０．４４０インチ（１．０２ｍｍか
ら１１．２ｍｍ）の範囲内で隔置されていることを特徴
とする機械加工装置。