JP5579260B2 - 切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前文の特徴を有する切削工具に関する。

この種の切削工具は特許文献１から公知である。この公知の切削工具はフライスとして構成され、これの工具本体はそれぞれ１つの方向転換可能な切削インサート（Wendeschneideinsatz）を取り付けるための複数のインサート座を有する。その切削インサートは締付ねじの形での固定ピンにより取り付けられている。その締付ねじは切削インサートの貫通穴を貫通し、工具本体の取付穴にねじ込まれ、その取付穴はインサート座の底面部の平面に対して斜めに延びている。貫通穴の穴壁は支持面を有し、この支持面に、固定ピンもしくは締付ねじの（ねじ頭部として形成された）ピン頭部における球台形状の部分が支持されている。ねじ頭部のこの支持は、インサート座の底面部に対して相対的に傾けられた、又は斜めに配置された中心長手軸線を有する固定ピンの場合にも、切削インサートの固定を可能にする。この場合に、ねじ頭部と貫通穴の支持面との間における球面支持によって得られる（貫通穴の中心軸線に対して）３６０°の接触が、切削インサートの取付位置に対して安定化作用を持つとのことである。しかし、この３６０°支持は、いわゆる過剰決定であるので、機械的な固定に関して簡単には意のままにならない。

更に、例えば特許文献２および特許文献３から、ねじ頭部とこれに対応する切削インサートの貫通穴の支持面との間の支持接触を部分的（点状）にのみ実現することが公知である。ねじ頭部と貫通穴との間の多点接触のこの構造形態では、ねじ頭部の摩耗がより大きくなる。

欧州特許出願公開第１１９７２８１号明細書 米国特許第５１９９８２８号明細書 国際公開第２００７／０９４７２３号パンフレット

本発明の課題は、固定ピンの支持における上述の欠点を回避したこの種の切削工具を提供することにある。

この課題は、請求項１の特徴の組み合わせによって解決される。即ち、「工具本体と、これに配置されていて切削インサートを支持するための底面部を持つ少なくとも１つのインサート座とを有すると共に、その支持された切削インサートにおける中心軸線を有する貫通穴と前記底面部とを貫通して工具本体に固定可能である固定ピンを有し、その固定された固定ピンの中心長手軸線が前記底面部に対して鋭角にて配置されており、前記固定ピンが前記貫通穴の支持面に支持されるための球台部とピン頭部とを有する切削工具において、前記球台部の表面が１つの分割溝によって途切れており、前記分割溝自体は、前記中心長手軸線に対する周方向において閉じられていること」を特徴とする。
切削工具、特にフライス工具において、本発明によれば、固定ピンの支持のために設けられた部分が球台部（Kugelsegment）を有し、この球台部の表面が１つの分割溝によって途切れている。「球台部」とは、「球体を、平行する２平面で切断した際に、前記２平面間に生じる立体部分」である。前記分割溝は、溝、刻み目、窪み、刺し穴などとして球台部に加工される。これによって、一方では固定ピンのための球台部の支持の技術的な利点が基本的にはそのまま得られる。他方では分割溝が固定ピンの支持部と貫通穴内の支持面との間の３６０°接触の欠点を回避する。３６０°接触の場合には、いわゆる、構造上の過剰決定が、固定ピンの支持およびそれにともなう切削インサートの所望の固定を阻害することがある。むしろ、分割溝が、中心軸線に対する支持面の周方向に見て、固定ピンの支持部分としての球台部と貫通穴の支持面との間に接触の中断を生じさせる。換言するならば、球台部と支持面との間に、球台部の支持という基本構造が存在しているにもかかわらず、定められた複数の接触点又は複数の接触領域による多点接触が生じ、これらの接触領域が共同で支持面の一平面内において３６０°よりも小さい円弧角度を達成する。この分割溝により、インサート座の底面部に対する、又は貫通穴の中心軸線に対する固定ピン（もしくはそれの中心長手軸線）の角度とは無関係に、３６０°の円弧角度を有する接触領域が回避されることが保証されている。分割溝の上述の利点は、分割溝の特殊な幾何学的形態に関係なく得られる。

特に、分割溝により（一横断平面内で見て）少なくとも２つの接触領域が実現されている。２つの接触領域は周方向において互いに隔てられており、共同で約１８０°の円弧角度に達するとよい。２つよりも多い接触領域も実現可能である。接触領域の数は特に２の倍数である。好ましくは複数の分割溝が設けられる。接触領域の所望の数および所望の円弧角度は、分割溝の適切な数および／又は形状により達成することができる。

接触点なる概念は一般的に接触領域を意味する。これらの接触領域は球台部と支持面との間において点状、線状、又は面状の接触を形成する。この分割溝をつけることにより、多点接触の形成のために支持面に特別に形成される突起等を省略することができる。従って、固定ピンの取付位置において固定ピンの或る点又は或る部分への極端に高い機械的応力も回避される。

それゆえ、本発明によれば、球台部の支持の利点と多点接触の利点とが組み合わされると同時に上述の欠点が回避される。

分割溝をつくるために固定ピンを後から製造技術的に間単に加工することができる。従って、多点接触の形成のために切削インサートの支持面に高価な形状を作ることを、低コストで回避することができる。

好ましい実施形態では球台部が固定ピンのピン頭部に配置されている。これによって球台部がピン頭部の一部を成すので、ピン頭部が実証された方法で固定力の伝達のために使用される。

好ましい実施形態において、分割溝自体は、固定ピンの中心長手軸線に対して周方向に閉じられて形成されている。これは、支持面の周方向における接触領域と非接触領域（中断領域）との間のバランスのとれた状態と、周方向における固定ピンの支持部（特に、ピン頭部）の均一な応力とが得られることを助ける。こうして固定ピンの個々の個所における極端な機械的応力ピークが回避される。

とりわけ固定ピンもしくはピン頭部の中心長手軸線に対して同軸状に配置された分割溝は、ピン頭部に分割溝を製造技術的に簡単につくることを可能にする。

好ましくは固定ピンの球台部も固定ピンの中心長手軸線に対して同軸状に配置され、これによって付加的に製造技術的に簡単で低コストの固定ピンの製造が支援される。

好ましい実施形態において、貫通穴は、支持面の領域において、インサート座の底面部の方向に先が細くなるように形成されている。貫通穴のこの形状は、取付中および取付後における固定ピン、特にそれのピン頭部の機械的に安定な支持を可能にする。

貫通穴が円形の横断面を有するならば有利である。特に、少なくとも支持面を有する貫通穴の領域もしくは部分が円形に形成されている。円形の横断面は、構造的に簡単な方法で、切削インサートがそれの多数の切刃に基づいて繰り返して使用される場合にも、固定ピンの一様に安定な支持を生じさせる。

他の有利な実施形態では、球台部の最大の横断面が貫通穴の支持面の最小の横断面よりも大きくなるように、固定ピンおよび貫通穴の寸法が設計されている。これは、支持面における球台部の安定な当接を保証する。更に、この寸法設計によって、誤った取付経過が確実に回避される。

ピン頭部が球台部自体の最大の横断面と最大でも同じ大きさの横断面を有するならば、貫通穴内において固定ピンを組立技術的に簡単に取り扱うこともできる。この場合にピン頭部の個々の部分は、例えば球台部の最大の横断面の直径と最大でも同じ大きさの直径を持つ円筒状の横断面を有する。この種のピン頭部により貫通穴の寸法をできるだけ小さくすることができ、それによって切削インサートの安定性が高められる。

貫通穴の、従って切削インサート全体の構造的に簡単な形態は、支持面が貫通穴の中心軸線に対して回転対称に形成されている場合に得られる。特に、支持面を除いて、貫通穴の穴壁の他の部分が、例えば穴壁もしくは穴表面の全体が、貫通穴の中心軸線に対して回転対称に形成されている。この好ましい実施形態は切削インサートへの固定力の一様な配分を支援する。

他の好ましい実施形態では、貫通穴の中心軸線が、切削インサートの１つの表面又は２つの対向している表面に対して直角方向に配置されている。１つの表面は、特に、切削インサートの固定面を成し、即ち、インサート座の底面部の方に向いた切削インサートの接触面を成す。その際に貫通穴の中心軸線と固定ピンの中心長手軸線とが互いに鋭角に配置されているとよい。この場合に固定ピンの中心長手軸線は、インサート座の底面部およびこれに対応する切削インサートの接触面に対して傾斜させられている、すなわち斜めに配置されているとよい。これによって、基本的に同様の工具構造において、より多数のインサート座もしくは切削インサートを工具本体に設けることができる。

実証された実施形態においては、固定ピンが、ピン頭部としてねじ頭部を有する締付ねじとして低コストで構成されている。

以下において図面に示された実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。

図１は工具本体とこれに固定された複数の切削インサートを備えた本発明による切削工具の斜視図を示す。 図２は図１による切削インサートの斜視図を示す。 図３は図１による切削インサートを固定するための固定ピンの側面図を示す。 図４は図２による切削インサートおよびこれに取り付けられた図３による固定ピンの上面図を示す。 図５は図４における切断線Ｖ−Ｖに沿った切断側面図を示す。 図６は図５における切断線ＶＩ−ＶＩに沿った図４による切削インサートおよび固定ピンの切断上面図を示す。 図７は図５における細部ＶＩＩの拡大図を示す。

図１に示された切削工具１はフライス削りのための工具であり、工具本体２を含んでいる。工具本体２の頭部は、それぞれ１つの交換可能な切削インサート４を取り付けるための複数のインサート座３を有する。インサート座３は、底面部５と、切削インサート４の位置決めのための側方当接面６とを有する。切削インサート４は、相応の８つの切刃７を備えた８角形の横断面を有するので（図２）、切削インサート４はその都度１つの作動切刃によって繰り返し使用される。切削インサート４は、第１の表面８（一般的には切削面領域）から、これに対向する、取付位置では底面部５の方を向いた接触面９まで、中央貫通穴１０によって貫通されている。接触面９は切削インサート４の取付位置では底面部５に支えられている。

各切削インサート４は、締付ねじ１１の形での固定ピンによりインサート座３に固定されている。締付ねじ１１は、中央の中心軸線を有する貫通穴１０と、工具本体２における底面部９およびこの底面部５に続く取付穴１３とを貫通する。締付ねじ１１は工具本体２の取付穴１３にねじ込まれる。このために締付ねじ１１のねじ軸部１５の雄ねじ１４が取付穴１３の雌ねじ１６に対応する。ねじ締めされた締付ねじ１１の中心長手軸線１７は底面部５に対して鋭角Ｗ１に配置されている。

ねじ軸部１５にはねじ頭部１８の形でのピン頭部が続いている（図３）。ねじ頭部１８は球台の形をした部分１９を有する。取付位置では、ねじ頭部１８がその球台部１９のところで貫通穴１０の支持面２０に当接している。球台部１９の表面は１つの分割溝２１によって途切れている。この分割溝２１自体は、周方向２２において閉じられて形成されている。この場合に分割溝２１は中心長手軸線１７に対して同軸状に配置されている。球台部１９も中心長手軸線１７に対して同軸状に配置されている。分割溝２１も、球台部１９も、回転軸線としての中心長手軸線１７に関して回転対称に形成されている。

貫通穴１０の穴壁はその中心軸線１２に沿って複数の部分を有する。１つの部分は支持面２０によって形成されており、この支持面２０は、図５による断面において底面部５の方に向いた切削インサート４の第２の表面９の方向に見て、円錐状に先細になっている。貫通穴１０の種々の部分は、図２および図４において認識できるように、それぞれ円形状の横断面を有する。貫通穴１０の穴壁における支持面２０および残りの全ての部分は同軸状に形成されて、しかも円形の横断面に基づいて回転軸としての中心軸線１２に関して回転対称に形成されている。

切削インサート４の支持面２０と第１の表面８との間に、軸方向２２ｂに、即ち中心軸線１２に沿って、貫通穴１０の穴壁の複数の部分２３が配置されている。これらの部分２３の横断面は第１の表面８から出発して支持面２０の方向に先が細くなっている（図５）。
切削インサート４の支持面２０と接触面９との間には穴壁の複数の部分２４が存在する。
これらの部分２４の横断面は軸方向２２ｂにおいて一定であるか、又は第２の表面９の方向に円錐状に拡げられている。穴壁の個々の領域もしくは部分の横断面形状に基づいて、貫通穴は締付ねじ１１もしくはそれのねじ頭部１８を受け入れるためのいわゆるトランペット穴を有する。部分２４は、締付ねじ１１のために半径方向２５において十分な半径方向遊びを提供する。この締付ねじ１１は、その中心長手軸線１７が貫通穴１０の中心軸線１２に対して斜めにもしくはその中心軸線に対して鋭角Ｗ２になるように取り付けられる。
この場合に角度Ｗ２に関してＷ２＝９０°−Ｗ１が成り立つ。中心軸線１２は第１の表面およびこれに対向する接触面９に対してほぼ直角に配置されている。

図５に基づいて、球台部１９の最大の横断面２６が貫通穴１０の支持面２０の最小の横断面２７よりも大きいことが認識できる。ねじ頭部１８のうちこの最大の横断面２６にすぐ続いている頭部分２８は、最大の横断面２６の直径にほぼ相当する直径でもって円筒状に形成されている（図３）。この円筒状の頭部分２８とねじ頭部１８の自由な上端面２９との間に配置されたねじ頭部１８の部分は円錐状に先細になるように形成されている。自由な上端面２９は軸方向においてねじ軸部１５とは反対側のねじ頭部１８の外側面である。

締付ねじ１１の取り付け中に、球台部１９の表面は支持面２０に当接する（図７）。分割溝２１のおかげで、周方向２２に沿って見て３６０°の円弧角度の接触領域が達せられる平面は存在しない。むしろ２つの接触領域３０が形成されることによって（図６）、分割溝２１により球台部１９と支持面２０との間に２点接触が生じる。これらの接触領域３０は、この実施例では線状又は面状の接触を形成する。両接触領域３０が周方向２２において互いに２つの中断領域３１により分離されている。これらの中断領域３１においては分割溝２１が球台部１９と支持面２０との間の接触中断部として効果的に作用している。これによって２つのより長い接触領域３０が実現され、同時に締付ねじ１１の球台部１９の明確に特定された支持が実現される。このようにして、ねじ頭部１８のための球面支持の利点がねじ頭部１８と支持面２０との間の多点接触の利点と組み合わされ、同時にそれぞれの欠点が回避されている。

１ 切削工具
２ 工具本体
３ インサート座
４ 切削インサート
５ 底面部
６ 当接面
７ 切刃
８ 第１の表面
９ 第２の表面（接触面）
１０ 貫通穴
１１ 締付ねじ
１２ 中心軸線
１３ 取付穴
１４ 雄ねじ
１５ ねじ軸部
１６ 雌ねじ
１７ 中心長手軸線
１８ ねじ頭部
１９ 球台部
２０ 支持面
２１ 分割溝
２２ 周方向
２３ 穴壁の部分
２４ 穴壁の部分
２５ 半径方向
２６ 最大の横断面
２７ 最小の横断面
２８ ねじ頭部の部分
２９ 上端面
３０ 接触領域
３１ 中断領域

Claims (13)

1. 工具本体（２）と、これに配置されていて切削インサート（４）を支持するための底面部（５）を持つ少なくとも１つのインサート座（３）とを有すると共に、
   その支持された切削インサート（４）における中心軸線（１２）を有する貫通穴（１０）と前記底面部（５）とを貫通して工具本体（２）に固定可能である固定ピン（１１）を有し、
   その固定された固定ピン（１１）の中心長手軸線（１７）が前記底面部（５）に対して鋭角（Ｗ１）にて配置されており、
   前記固定ピン（１１）が前記貫通穴（１０）の支持面（２０）に支持されるための球台部（１９）とピン頭部（１８）とを有する切削工具（１）において、
   前記球台部（１９）の表面が１つの分割溝（２１）によって途切れており、前記分割溝（２１）自体は、前記中心長手軸線（１７）に対する周方向において閉じられていることを特徴とする切削工具。
2. 前記球台部（１９）が前記ピン頭部（１８）に配置されていることを特徴とする請求項１記載の切削工具。
3. 前記分割溝（２１）が前記中心長手軸線（１７）に対して同軸状に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の切削工具。
4. 前記球台部（９）が前記中心長手軸線（１７）に対して同軸状に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の切削工具。
5. 前記支持面（２０）を有する前記貫通穴（１０）の領域がインサート座（３）の底面部（５）の方向に先細になっていることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の切削工具。
6. 前記貫通穴（１０）が、円形の横断面を有することを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の切削工具。
7. 前記球台部（１９）の最大の横断面（２６）が前記貫通穴（１０）の支持面（２０）の最小の横断面（２７）よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の切削工具。
8. 前記ピン頭部（１８）の個々の部分（２８）が、前記球台部（１９）の最大の横断面（２６）と最大でも同じ大きさである横断面を有することを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の切削工具。
9. 前記貫通穴（１０）の支持面（２０）が、該貫通穴の中心軸線（１２）に対して回転対称に形成されていることを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の切削工具。
10. 前記貫通穴（１０）の穴壁全体（２０，２３，２４）が、該貫通穴の中心軸線（１２）に対して回転対称に形成されていることを特徴とする請求項９記載の切削工具。
11. 前記貫通穴（１０）の中心軸線（１２）が、切削インサート（４）の表面（８，９）に対して直角方向に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載の切削工具。
12. 前記貫通穴（１０）の中心軸線（１２）と前記固定ピン（１１）の中心長手軸線（１７）とが互いに鋭角（Ｗ２）にて配置されていることを特徴とする請求項１乃至１１の１つに記載の切削工具。
13. 前記固定ピンが、ピン頭部としてねじ頭部（１８）を有する締付ねじ（１１）として構成されていることを特徴とする請求項１乃至１２の１つに記載の切削工具。

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