JP2004527391A - 交換式カッターヘッドを切削工具の自由端に有する回転工具 - Google Patents
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Abstract
本発明は、切削加工用工具の自由端に交換式カッターヘッド(3; 203)を有する回転工具に関するものであり、工具は、カッターヘッド(3; 203)が受容されることが意図されているところの座(7; 107; 207)を有するシャフト(1; 101; 201)も具備しており、シャフト(1; 101; 201)は、カッターヘッドによって生成される切くずが運び去られうることを促進する一部分を有しており、またカッターヘッド(3; 203)は、切削加工用の好ましくは金属の部材(19,219)を有しており、また座(7; 107; 207)及びカッターヘッド(3; 203)が、相互に協働する部分/面(12−16,21−26; 112−116,21−26; 212−216,221−226)を有しており、前記部分/面が、工具の縦方向及び工具の縦方向を横切る方向の両方に延びている。本発明は、カッターヘッドにも単独に関係するものである。好ましくは、本発明はドリル又はフライス加工用カッターに関するものである。
Description
【技術分野】
【0001】
発明の技術分野
本発明は、切削加工用工具の自由端に交換式カッターヘッドを有する回転工具に関するものであり、該回転工具は、カッターヘッドが受容されることが意図されているところの座を有するシャフトも具備しており、シャフトは、カッターヘッドによって生成された切くずが運び去られ得ることを促進する構成部分を有しており、またカッターヘッドは、切削加工のための好ましくは金属の部材を有しており、また座および交換式カッターヘッドは、工具の縦方向及び工具の縦方向を横切る方向の両方に延在する相互に協働する面を有している。本発明は、カッターヘッドに単独でも関係するものである。好ましくは、本発明は、ドリル又はフライス加工カッターに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来の技術
工具のシャフトに差込みカップリングタイプによって組み付けられる交換式カッターヘッドを有する切削機械加工用の回転工具は、米国特許第5957631号明細書により既に知られている。これに関連して、交換式カッターヘッド及び工具のシャフトは、トルクの伝達のための協働する面、及びカッターヘッドがシャフトに組み付けられたとき、あり継手を形作る固定壁を有している。切削機械加工用の、工具、カッター部、及び工具本体、並びにカッター部を工具本体に装着する方法は、既に米国特許第5988953号明細書から知られている。カッター部は、差込みカップリングによって工具本体に組み付けられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明の目的と特徴
本発明の主な目的は、上で規定された種類の回転工具を記載することであり、前記回転工具においては、トルクの伝達面が、同時に交換式カッターヘッドを軸方向に固定するための面として機能する。その結果、軸方向における比較的小さな伸長を有する交換式カッターヘッドが得られる。
【0004】
本発明の他の目的は、交換式カッターヘッドの固定が所謂スナップ作用により実施されることである。
【0005】
本発明のさらに他の目的は、工具の実施例において座の部分が工具の中心に向けられた力によって作動されることである。その結果、カッターヘッドの、座における改良されたクランプ固定が獲得される。
【0006】
本発明の別の目的は、特にカッターヘッドの前面に関する、カッターヘッドの十分な冷却を提供することである。
【0007】
本発明の更に別の目的は、例えばカッターヘッドが超硬合金から作られるなら、プレス加工によって比較的単純に製造されるような寸法形状をカッターヘッドが与えられることである。
【0008】
少なくとも本発明の主な目的は、独立請求項1で与えられた特徴を受け入れる回転工具によって実現される。本発明の好適な実施態様は従属請求項で規定される。
【0009】
本発明の実施例が添付図面を参照して以下に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
図1で見られるように、ねじれ刃ドリルはシャフト1、及びシャフトに組み付けられた交換式カッターヘッド3を具備している。シャフト1は、切くずを取り去るための二つの切くず溝5を備えており、前記切くずはカッターヘッド3が加工物を機械加工するときに生み出される。図1では切くず溝5の一つだけを見ることができる。ねじれ刃ドリルは、固定部(非図示)も在来の方法で具備しており、前記固定部は加工機の工具のチャック又は同様のものに取り付けられることが意図されている。
【0011】
図2及び3では、シャフト1の中に配置された座7がより詳細に示されており、座7は、固定部とは反対側の、シャフト1の端部に配置されている。シャフト1の座7は、複数の異なる面を具備しており、前記面は、交換式カッターヘッド3が座7の中に組み付けられたときに十分な支持を交換式カッターヘッド3に最適なやり方で与えるために協働する。こうして、カッター座は、底面9、及びシャフト1に関して正反対に配置されている二つの側壁10を具備し、更に側壁10の端面にポート冷却ダクト11を具備している。互いの方に向き合うように反転されている側壁10の表面は、凸部分と凹部分とから概ね構成されており、前記部分は、シャフト1の軸方向に平行な軸方向の伸張を有している。側壁10は中央第一凸部分12を有しており、前記中央第一凸部分12は、両側を第一凹部分13及び第二凹部分14によってそれぞれ囲まれている。第一凸部分12とは反対側の、第一凹部分13の一方の側に、側壁10は第二凸部分15を有している。第一凹部分13とは反対側の、第二凸部分15の一方の側に、第一支持面16が第二凸部分15に接続しており、また第一支持面16は、概ね工具の中心内方へ向かう伸長を有している。図3で最も明確に見れるように、前記第一支持面16は軸方向の傾きを有しており、この傾きの重要性は、座7と、説明されている交換式カッターヘッド3との間の相互作用に関連して以下に詳しく説明される。第一支持面16は、前記第一支持面16により規定される平面と底面9とが90度未満の角度を互いに形成するような、軸方向の傾きを有している。第一支持面16の、中心へ向かう内方への伸長については、その伸長はねじれ刃ドリルの中心を通過しないことが指摘されるべきである。このことの意義は以下により詳細に解説される。
【0012】
交換式カッターヘッド3の平面図が図4に示されており、前記交換式カッターヘッド3は、二つの切刃19、及び互いから反転された二つの係合面20を有しており、前記係合面20は、互いに向き合うように反転された側壁10の面に相補的な形状を有している。従って、係合面20は、凸部分及び凹部分から概ね構成されており、前記部分は、カッターヘッド3が座7に組み付けられたときに、シャフト1の軸方向に平行な軸方向の伸長を有する。従って、係合面20は中央に配置された第三凹部分21を具備しており、前記第三凹部分21は、側壁10の第一凸部分12と協働することが意図されている。第三凹部分21の傍らの、カッターヘッド3の全径の円周に向かう外の方向に、係合面20は第三凸部分22を有しており、前記第三凸部分22は、側壁10の第一凹部分13に正確に対向して配置されることが意図されている。第三凸部分22の傍らの、カッターヘッド3の全径の円周へ向かう外の方向に係合面20は第四凹部分23を有しており、前記第四凹部分23は、側壁10の第二凸部分15に正確に対向することが意図されている。第四凹部分23の傍らに、カッターヘッド3の全径の円周に向かう外の方向に、係合面は第二支持面24を有しており、前記第二支持面24は、側壁10の第一支持面16と協働することが意図されている。第一支持面16にいくらか対応して、カッターヘッド3が座7の中に組み付けられたときに、第二支持面24は概ね中心内方に向かう伸長を有している。中央に配置されている第三凹部分21の傍らの、第三凸部分22から反転された側に、係合面20は第五凹部分25を有しており、前記第五凹部分25はカッターヘッド3の組み付けられた位置において第二凹部分14の中心部分に正確に対向して配置される。第五凹部分25の傍らの、第三凹部分21から反転された側に、係合面20は第四凸部分26を有しており、前記第四凸部分26は、カッターヘッド3の組み付け位置において第二凹部分14の最も外側の部分に正確に対向して配置されることが意図されている。
【0013】
図5及び6では、カッターヘッド3の座7への組み付けの中間位置が示されている。これに関連して、カッターヘッド3は座7の中に軸方向に挿入され、第五凹部分25が第一凸部分12に正確に対向して配置され、また第四凸部分は第二凹部分14に正確に対向して配置される。これに関連して、図5及び6による中間位置では、互いに正確に対向して配置されている部分の間に十分な当接は生じないが、対向部分の間に常にいくらかの隙間が存在し、前記隙間は座7に対するカッターヘッド3の回転を許容する。カッターヘッド3の回転の後に、カッターヘッド3の中央に配置された第三凹部分21は、側壁10の中央に配置された第一凸部分12に当接し、カッターヘッド3の第三凸部分22は、側壁10の第一凹部分13と正確に対向して配置され、カッターヘッド3の第四凹部分23は、側壁の第二凸部分15と正確に対向して配置され、及びカッターヘッド3の第四凸部分26は側壁10の第二凹部分14の外側部分に正確に対向して配置され、及びカッターヘッド3の第五凹部分25は、側壁10の第二凹部分14の中央部分に正確に対向して配置され、即ち、前記部分25と14の両方が凹であるため、前記部分25と14との間に空洞が形成される。
【0014】
カッターヘッド3がその最終位置まで内へ完全に回転されるとき、カッターヘッド3の第二支持面24もまた側壁10の第一支持面16に当接する。第一支持面16が軸方向の傾きを有していて、第二支持面がカッターヘッド3の組み付け位置における対応する傾きを有しているので、支持面16及び24が互いに接触するとき、前記傾きは、カッターインサートが座7から軸方向に外れる動きを妨げる。図7で見られるように、第一支持面16と第二支持面24との間の接触線は、接触線16/24とカッターヘッド3の全径の円周との交点を通過する、ねじれ刃ドリルの半径R上には位置していない。接触線16/24は、接触線16/24と半径Rとの間隔が、ねじれ刃ドリルの中心内方に向かう方向で増大するような方向を有しており、更に接触線16/24は半径Rの、工具の回転方向において先行する側に位置している(図7参照)。このことは、カッターヘッド3の第二支持面24が側壁10の第一支持面16に及ぼす力が、側壁10がねじれ刃ドリルの中心に向かう確実な力によって影響を受けるということを必然的に伴うことを意味している。このことは、側壁10がカッターヘッド3の周囲を“挟む”ことを意味し、このことは、側壁10の間でのカッターヘッド3の十分なクランプ固定を好ましいやり方で促進する。これに関連して、支持面16と24との間の十分な接触が第一になければならないことが言及されるべきである。特定の態様から、係合面20及び側壁10の凸部分と凹部分とのいくつかの間で十分な接触が確立されないことが有利である。それにより、重複決定に対するリスクが軽減される。カッターヘッド3の十分なクランプ固定が座7で実施されるように、しかしながら、カッターヘッド3の第二支持面24と側壁の第一支持面16との間で当接が生じるのと同時に、カッターヘッド3の第三凹部分21と側壁10の第一凸部分12との間で当接が生じることが基本的には少なくとも必要である。
【0015】
カッターヘッド3の座7への手による組み付けのために、関門が必要であり、前記関門はいくつかの異なった方法で形作られる。トルクが前記関門によりカッターヘッド3に与えられ、前記トルクは、カッターヘッド3の第三凹部分21と第五凹部分25との間の突出している移行部分に、側壁10の第一凸部分12を通過させる。前記凸部分が互いに通り過ぎることと関連して、側壁10の外側への微小なたわみが普通に生じるが、前記側壁10の材料は、カッターヘッド3がその最終位置に組み付けられた後に、側壁10がその初期位置に復帰するような弾性を有している。支持面16と24との間の前述の相互作用に基づく力も、側壁10がその初期位置に復帰することに貢献する。
【0016】
交換式カッターヘッドが座7に組み付けられたとき、側壁10の第一凸部分12及び交換式カッターヘッド3の対応する凹部分が互いに正確に対向しないなら、そのことは有利である。第一凸部分12は、事前加圧力を交換式カッターヘッド3に作用させるに違いなく、そのことは交換式カッターヘッド3の支持面24がシャフト1の第一支持面16に押し付けられることを保証する。
【0017】
カッターヘッド3が消耗したときそれは取り外されるが、そのことは、カッターヘッド3がその組み付けに比べて反対方向に回転されることによって行われる。この場合にも、関門が手による取り外しで使用される。そして新しい消耗していないカッターヘッド3が、前述のやり方で組み付けられる。
【0018】
図8及び9に図解されている、本発明による回転工具の代替実施例は、特に中空ドリルに関するものであり、カッターヘッド3で生じた切くずが管状シャフト101を通って排出されることがねじれ刃ドリルとは基本的に異なっている。
【0019】
本発明の好適な実施例によると、図1〜7によるねじれ刃ドリルにおいてと同じ交換式カッターヘッド3が図8及び9による中空ドリルに使用される。座107が、ねじれ刃ドリルとは異なって中空ドリルの中に形作られる。それと共に、中空ドリルの座107は底面を持たないが、交換式カッターヘッド3が座107に組み付けられたとき、円筒ピン109が交換式カッターヘッド3に対する下方の支持を構成する。
【0020】
中空ドリルのシャフト101の、正反対に配置されている二つの側壁110は、ねじれ刃ドリルの側壁10と比較して若干異なった構造を有している。図9で最もはっきり見れるように、互いに向き合うように反転されている側壁110の面は、凸部分及び凹部分から概ね成り立っており、また前記部分は、シャフト101の軸方向に平行な軸方向の伸長を有している。側壁110は中央に配置された凸部分112を有しており、前記凸部分112は両側を第一凹部分113及び第二凹部分114によってそれぞれ囲まれている。第一凸部分112から反転された、第一凹部分113の一方の側に、第一支持面116が第一凹部分113に接続しており、また第一支持面116は、工具の概ね中心内方に向かう伸長を有している。前記第一支持面116は、図1〜7による実施例の第一支持面16と同じ軸方向の傾きを有しており、従って参照は、第一支持面16の構造及び機能を説明する文章の関連する部分になされる。
【0021】
交換式カッターヘッド3は、ねじれ刃ドリルの座7における組み付けと基本的に同様に中空ドリルの座107に組み付けられ、それ故に参照は、座7におけるカッターヘッド3の組み付けに関連する前述の説明の関連部分になされる。また取り外しも、図1〜7による実施例においてと基本的に同じ方法で実行される。
【0022】
図10及び11では、本発明による回転工具のねじれ刃ドリルの形をした更に代替の実施例が示されていて、そこではシャフト201が正反対に配置された二つの側壁210を有しており、前記側壁210は工具の軸方向に平行な軸方向の伸長を有している。側壁210の中央に配置された第一凸部分は、基本的にチューブラピン212によって置き換えられており、交換式カッターヘッド203が、図10及び11による実施例において最終的に座207に組み付けられたとき、前記チューブラピン212は交換式カッターヘッド203の凹部分と協働することが意図されている。
【0023】
前述の側壁10; 110における方法と同じ方法で、図10及び11における側壁210は、第一凸部分であるチューブラピン212の両側に第一凹部分213及び第二凹部分214をそれぞれ有している。チューブラピン212は軸方向のスロットを備えているので、前述の実施例の凸部分12; 112より著しく弾性がある。このことは、交換式カッターヘッドの、座における組み付けと取り外しに意義をもっている。側壁210は、第一支持面216も有しており、前記第一支持面216は、カッターヘッド203が非意図的に座207から落ちることを防ぐために、支持面16; 116と同じ方法で軸方向の傾きを有している。
【0024】
図11では、カッターヘッド203は座207における組み付け中を示されていて、カッターヘッド203はカッターヘッド3と比較して若干異なった構造を有している。二つの係合面220は中央に配置された第三凹部分221を有していて、前記第三凹部分221は側壁210の第一凸部分212と協働することが意図されている。第三凹部分221の傍らに、カッターヘッド203の全径の円周へ外に向かう方向に、係合面220は第三凸部分222を有しており、前記第三凸部分222は、側壁210の第一凹部分213に正確に対向して配置されることが意図されている。カッターヘッド203の組み付けられた位置では、凹部分213は、冷却液をカッターヘッド203に供給するための冷却ダクトとして機能する。カッターヘッド203の円周に関連して、係合面220は第二支持面224を有しており、前記第二支持面224は側壁210の第一支持面216と協働することが意図されている。第一支持面216に関してと同じように、第二支持面224は、カッターヘッド203が座207に組み付けられたとき、概ね工具の中心内方に向かう伸長を有する。カッターヘッド203の中心部分に関連して、係合面220は第四凸部分226を有しており、前記第四凸部分226は、カッターヘッド203の組み込み位置では、第二凹部分214の最も外側部分に正確に対向することが意図されている。
【0025】
図10及び11による実施例では、交換式カッターヘッド203が座207に組み付けられたとき、チューブラピン212と、交換式カッターヘッド203の対応する凹部分とが互いに正確に対向して配置されない場合が有利である。チューブラピン212は、事前加圧力を交換式カッターヘッド203に及ぼすに違いなく、そのことは、カッターヘッド203の支持面224が、図10によるシャフト201の支持面216に押し付けられることを必然的に伴う。
【0026】
本発明の実現可能な変形形態
カッターヘッド3; 203に配置される切刃19; 219は、カッターヘッド3; 203と一体で形作られるか、又は、例えばろう付けによって先端3; 203に結合される分離した小部分から構成される。切刃19; 219がカッターヘッド3; 203と一体にされている場合は、カッターヘッド3; 203が超硬合金又は他の比較的硬い材料から製造されることが好ましい。カッターヘッドが、複合材料、即ち表面層が硬い材料から成る一方で中心部が軟らかい材料から成るものから製造されることも実現可能である。切刃が分離したカッターインサートに配置される場合、カッターヘッドの残りの部分は、適切な等級の鋼から製造されてよい。
【0027】
切刃の数は、本発明の範囲内で変化し得る。前述の実施例では切刃の数は二(2)であるが、本発明の範囲内で、より多くの切刃も本来考えられる。
【0028】
前述の実施例では、側壁10; 110; 210は工具の自由端まで全て伸長を有している。しかしながら本発明の範囲内で、カッターヘッドが工具の自由端を覆うような構造を有することも実現可能である。
【0029】
側壁10; 110; 210のコンプライアンスを促進するために、シャフト1; 101は、軸方向の伸長を有する一つ以上のスロットを備えていてもよい。
【0030】
前述の実施例では冷却ダクトは、側壁10; 110の端面に開口しているか、又は側壁210における凹部分213として形作られている。しかしながら、冷却ダクトの他の構造も本発明の範囲内で実現可能であり、その意味で、工具が、ある用途では冷却ダクトを欠くことも十分考えられることが言及されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】図1は、ねじれ刃ドリルの形をした本発明による回転工具の斜視図であり、そこでは交換式カッターヘッドは工具のシャフトの自由端に組み付けられている。
【図2】図2は、交換式カッターヘッドが取り外された場合の、シャフトの自由端の斜視図である。
【図3】図3は、交換式カッターヘッドが取り外された場合の、シャフトの側面図である。
【図4】図4は、本発明による交換式カッターヘッドの平面図である。
【図5】図5は、交換式カッターヘッドが組み付けられた場合のねじれ刃ドリルの平面図である。
【図6】図6は、図5によるカッターヘッドのアセンブリの同一段階におけるねじれ刃ドリルの斜視図である。
【図7】図7は、カッターヘッドが組み付けられたときのねじれ刃ドリルの平面図である。
【図8】図8は、中空ドリルの形をした本発明による回転工具の代替実施例の斜視図であり、そこでは工具のシャフトの自由端に交換式カッターヘッドが組み付けられている。
【図9】図9は、交換式カッターヘッドが取り外されたときの、シャフトの自由端の図8による実施例の斜視図である。
【図10】図10は、本発明による回転工具用のシャフトの更なる代替実施例の斜視図であり、そこでは工具はチューブラピンを有するねじれ刃ドリルの形をしている。
【図11】図11は、図10による実施例の平面図であり、そこでは交換式カッターヘッドは、それの付属の座の中に組み込まれている。
【符号の説明】
【0032】
1; 101; 201…シャフト
3; 203…カッターヘッド
5; 105; 205…切くず溝
7; 107; 207…座
9…底面
109…円筒ピン
10; 110; 210…側壁
11; 111…冷却ダクト
12; 112…第一凸部分
212…チューブラピン
13; 113; 213…第一凹部分
14; 114; 214…第二凹部分
15…第二凸部分
16; 116; 216…第一支持面
19; 219…切刃
20; 220…係合面
21; 121; 221…第三凹部分
22; 122; 222…第三凸部分
23…第四凹部分
24; 124; 224…第二支持面
25…第五凹部分
26; 226…第四凸部分
【0001】
発明の技術分野
本発明は、切削加工用工具の自由端に交換式カッターヘッドを有する回転工具に関するものであり、該回転工具は、カッターヘッドが受容されることが意図されているところの座を有するシャフトも具備しており、シャフトは、カッターヘッドによって生成された切くずが運び去られ得ることを促進する構成部分を有しており、またカッターヘッドは、切削加工のための好ましくは金属の部材を有しており、また座および交換式カッターヘッドは、工具の縦方向及び工具の縦方向を横切る方向の両方に延在する相互に協働する面を有している。本発明は、カッターヘッドに単独でも関係するものである。好ましくは、本発明は、ドリル又はフライス加工カッターに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来の技術
工具のシャフトに差込みカップリングタイプによって組み付けられる交換式カッターヘッドを有する切削機械加工用の回転工具は、米国特許第5957631号明細書により既に知られている。これに関連して、交換式カッターヘッド及び工具のシャフトは、トルクの伝達のための協働する面、及びカッターヘッドがシャフトに組み付けられたとき、あり継手を形作る固定壁を有している。切削機械加工用の、工具、カッター部、及び工具本体、並びにカッター部を工具本体に装着する方法は、既に米国特許第5988953号明細書から知られている。カッター部は、差込みカップリングによって工具本体に組み付けられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明の目的と特徴
本発明の主な目的は、上で規定された種類の回転工具を記載することであり、前記回転工具においては、トルクの伝達面が、同時に交換式カッターヘッドを軸方向に固定するための面として機能する。その結果、軸方向における比較的小さな伸長を有する交換式カッターヘッドが得られる。
【0004】
本発明の他の目的は、交換式カッターヘッドの固定が所謂スナップ作用により実施されることである。
【0005】
本発明のさらに他の目的は、工具の実施例において座の部分が工具の中心に向けられた力によって作動されることである。その結果、カッターヘッドの、座における改良されたクランプ固定が獲得される。
【0006】
本発明の別の目的は、特にカッターヘッドの前面に関する、カッターヘッドの十分な冷却を提供することである。
【0007】
本発明の更に別の目的は、例えばカッターヘッドが超硬合金から作られるなら、プレス加工によって比較的単純に製造されるような寸法形状をカッターヘッドが与えられることである。
【0008】
少なくとも本発明の主な目的は、独立請求項1で与えられた特徴を受け入れる回転工具によって実現される。本発明の好適な実施態様は従属請求項で規定される。
【0009】
本発明の実施例が添付図面を参照して以下に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
図1で見られるように、ねじれ刃ドリルはシャフト1、及びシャフトに組み付けられた交換式カッターヘッド3を具備している。シャフト1は、切くずを取り去るための二つの切くず溝5を備えており、前記切くずはカッターヘッド3が加工物を機械加工するときに生み出される。図1では切くず溝5の一つだけを見ることができる。ねじれ刃ドリルは、固定部(非図示)も在来の方法で具備しており、前記固定部は加工機の工具のチャック又は同様のものに取り付けられることが意図されている。
【0011】
図2及び3では、シャフト1の中に配置された座7がより詳細に示されており、座7は、固定部とは反対側の、シャフト1の端部に配置されている。シャフト1の座7は、複数の異なる面を具備しており、前記面は、交換式カッターヘッド3が座7の中に組み付けられたときに十分な支持を交換式カッターヘッド3に最適なやり方で与えるために協働する。こうして、カッター座は、底面9、及びシャフト1に関して正反対に配置されている二つの側壁10を具備し、更に側壁10の端面にポート冷却ダクト11を具備している。互いの方に向き合うように反転されている側壁10の表面は、凸部分と凹部分とから概ね構成されており、前記部分は、シャフト1の軸方向に平行な軸方向の伸張を有している。側壁10は中央第一凸部分12を有しており、前記中央第一凸部分12は、両側を第一凹部分13及び第二凹部分14によってそれぞれ囲まれている。第一凸部分12とは反対側の、第一凹部分13の一方の側に、側壁10は第二凸部分15を有している。第一凹部分13とは反対側の、第二凸部分15の一方の側に、第一支持面16が第二凸部分15に接続しており、また第一支持面16は、概ね工具の中心内方へ向かう伸長を有している。図3で最も明確に見れるように、前記第一支持面16は軸方向の傾きを有しており、この傾きの重要性は、座7と、説明されている交換式カッターヘッド3との間の相互作用に関連して以下に詳しく説明される。第一支持面16は、前記第一支持面16により規定される平面と底面9とが90度未満の角度を互いに形成するような、軸方向の傾きを有している。第一支持面16の、中心へ向かう内方への伸長については、その伸長はねじれ刃ドリルの中心を通過しないことが指摘されるべきである。このことの意義は以下により詳細に解説される。
【0012】
交換式カッターヘッド3の平面図が図4に示されており、前記交換式カッターヘッド3は、二つの切刃19、及び互いから反転された二つの係合面20を有しており、前記係合面20は、互いに向き合うように反転された側壁10の面に相補的な形状を有している。従って、係合面20は、凸部分及び凹部分から概ね構成されており、前記部分は、カッターヘッド3が座7に組み付けられたときに、シャフト1の軸方向に平行な軸方向の伸長を有する。従って、係合面20は中央に配置された第三凹部分21を具備しており、前記第三凹部分21は、側壁10の第一凸部分12と協働することが意図されている。第三凹部分21の傍らの、カッターヘッド3の全径の円周に向かう外の方向に、係合面20は第三凸部分22を有しており、前記第三凸部分22は、側壁10の第一凹部分13に正確に対向して配置されることが意図されている。第三凸部分22の傍らの、カッターヘッド3の全径の円周へ向かう外の方向に係合面20は第四凹部分23を有しており、前記第四凹部分23は、側壁10の第二凸部分15に正確に対向することが意図されている。第四凹部分23の傍らに、カッターヘッド3の全径の円周に向かう外の方向に、係合面は第二支持面24を有しており、前記第二支持面24は、側壁10の第一支持面16と協働することが意図されている。第一支持面16にいくらか対応して、カッターヘッド3が座7の中に組み付けられたときに、第二支持面24は概ね中心内方に向かう伸長を有している。中央に配置されている第三凹部分21の傍らの、第三凸部分22から反転された側に、係合面20は第五凹部分25を有しており、前記第五凹部分25はカッターヘッド3の組み付けられた位置において第二凹部分14の中心部分に正確に対向して配置される。第五凹部分25の傍らの、第三凹部分21から反転された側に、係合面20は第四凸部分26を有しており、前記第四凸部分26は、カッターヘッド3の組み付け位置において第二凹部分14の最も外側の部分に正確に対向して配置されることが意図されている。
【0013】
図5及び6では、カッターヘッド3の座7への組み付けの中間位置が示されている。これに関連して、カッターヘッド3は座7の中に軸方向に挿入され、第五凹部分25が第一凸部分12に正確に対向して配置され、また第四凸部分は第二凹部分14に正確に対向して配置される。これに関連して、図5及び6による中間位置では、互いに正確に対向して配置されている部分の間に十分な当接は生じないが、対向部分の間に常にいくらかの隙間が存在し、前記隙間は座7に対するカッターヘッド3の回転を許容する。カッターヘッド3の回転の後に、カッターヘッド3の中央に配置された第三凹部分21は、側壁10の中央に配置された第一凸部分12に当接し、カッターヘッド3の第三凸部分22は、側壁10の第一凹部分13と正確に対向して配置され、カッターヘッド3の第四凹部分23は、側壁の第二凸部分15と正確に対向して配置され、及びカッターヘッド3の第四凸部分26は側壁10の第二凹部分14の外側部分に正確に対向して配置され、及びカッターヘッド3の第五凹部分25は、側壁10の第二凹部分14の中央部分に正確に対向して配置され、即ち、前記部分25と14の両方が凹であるため、前記部分25と14との間に空洞が形成される。
【0014】
カッターヘッド3がその最終位置まで内へ完全に回転されるとき、カッターヘッド3の第二支持面24もまた側壁10の第一支持面16に当接する。第一支持面16が軸方向の傾きを有していて、第二支持面がカッターヘッド3の組み付け位置における対応する傾きを有しているので、支持面16及び24が互いに接触するとき、前記傾きは、カッターインサートが座7から軸方向に外れる動きを妨げる。図7で見られるように、第一支持面16と第二支持面24との間の接触線は、接触線16/24とカッターヘッド3の全径の円周との交点を通過する、ねじれ刃ドリルの半径R上には位置していない。接触線16/24は、接触線16/24と半径Rとの間隔が、ねじれ刃ドリルの中心内方に向かう方向で増大するような方向を有しており、更に接触線16/24は半径Rの、工具の回転方向において先行する側に位置している(図7参照)。このことは、カッターヘッド3の第二支持面24が側壁10の第一支持面16に及ぼす力が、側壁10がねじれ刃ドリルの中心に向かう確実な力によって影響を受けるということを必然的に伴うことを意味している。このことは、側壁10がカッターヘッド3の周囲を“挟む”ことを意味し、このことは、側壁10の間でのカッターヘッド3の十分なクランプ固定を好ましいやり方で促進する。これに関連して、支持面16と24との間の十分な接触が第一になければならないことが言及されるべきである。特定の態様から、係合面20及び側壁10の凸部分と凹部分とのいくつかの間で十分な接触が確立されないことが有利である。それにより、重複決定に対するリスクが軽減される。カッターヘッド3の十分なクランプ固定が座7で実施されるように、しかしながら、カッターヘッド3の第二支持面24と側壁の第一支持面16との間で当接が生じるのと同時に、カッターヘッド3の第三凹部分21と側壁10の第一凸部分12との間で当接が生じることが基本的には少なくとも必要である。
【0015】
カッターヘッド3の座7への手による組み付けのために、関門が必要であり、前記関門はいくつかの異なった方法で形作られる。トルクが前記関門によりカッターヘッド3に与えられ、前記トルクは、カッターヘッド3の第三凹部分21と第五凹部分25との間の突出している移行部分に、側壁10の第一凸部分12を通過させる。前記凸部分が互いに通り過ぎることと関連して、側壁10の外側への微小なたわみが普通に生じるが、前記側壁10の材料は、カッターヘッド3がその最終位置に組み付けられた後に、側壁10がその初期位置に復帰するような弾性を有している。支持面16と24との間の前述の相互作用に基づく力も、側壁10がその初期位置に復帰することに貢献する。
【0016】
交換式カッターヘッドが座7に組み付けられたとき、側壁10の第一凸部分12及び交換式カッターヘッド3の対応する凹部分が互いに正確に対向しないなら、そのことは有利である。第一凸部分12は、事前加圧力を交換式カッターヘッド3に作用させるに違いなく、そのことは交換式カッターヘッド3の支持面24がシャフト1の第一支持面16に押し付けられることを保証する。
【0017】
カッターヘッド3が消耗したときそれは取り外されるが、そのことは、カッターヘッド3がその組み付けに比べて反対方向に回転されることによって行われる。この場合にも、関門が手による取り外しで使用される。そして新しい消耗していないカッターヘッド3が、前述のやり方で組み付けられる。
【0018】
図8及び9に図解されている、本発明による回転工具の代替実施例は、特に中空ドリルに関するものであり、カッターヘッド3で生じた切くずが管状シャフト101を通って排出されることがねじれ刃ドリルとは基本的に異なっている。
【0019】
本発明の好適な実施例によると、図1〜7によるねじれ刃ドリルにおいてと同じ交換式カッターヘッド3が図8及び9による中空ドリルに使用される。座107が、ねじれ刃ドリルとは異なって中空ドリルの中に形作られる。それと共に、中空ドリルの座107は底面を持たないが、交換式カッターヘッド3が座107に組み付けられたとき、円筒ピン109が交換式カッターヘッド3に対する下方の支持を構成する。
【0020】
中空ドリルのシャフト101の、正反対に配置されている二つの側壁110は、ねじれ刃ドリルの側壁10と比較して若干異なった構造を有している。図9で最もはっきり見れるように、互いに向き合うように反転されている側壁110の面は、凸部分及び凹部分から概ね成り立っており、また前記部分は、シャフト101の軸方向に平行な軸方向の伸長を有している。側壁110は中央に配置された凸部分112を有しており、前記凸部分112は両側を第一凹部分113及び第二凹部分114によってそれぞれ囲まれている。第一凸部分112から反転された、第一凹部分113の一方の側に、第一支持面116が第一凹部分113に接続しており、また第一支持面116は、工具の概ね中心内方に向かう伸長を有している。前記第一支持面116は、図1〜7による実施例の第一支持面16と同じ軸方向の傾きを有しており、従って参照は、第一支持面16の構造及び機能を説明する文章の関連する部分になされる。
【0021】
交換式カッターヘッド3は、ねじれ刃ドリルの座7における組み付けと基本的に同様に中空ドリルの座107に組み付けられ、それ故に参照は、座7におけるカッターヘッド3の組み付けに関連する前述の説明の関連部分になされる。また取り外しも、図1〜7による実施例においてと基本的に同じ方法で実行される。
【0022】
図10及び11では、本発明による回転工具のねじれ刃ドリルの形をした更に代替の実施例が示されていて、そこではシャフト201が正反対に配置された二つの側壁210を有しており、前記側壁210は工具の軸方向に平行な軸方向の伸長を有している。側壁210の中央に配置された第一凸部分は、基本的にチューブラピン212によって置き換えられており、交換式カッターヘッド203が、図10及び11による実施例において最終的に座207に組み付けられたとき、前記チューブラピン212は交換式カッターヘッド203の凹部分と協働することが意図されている。
【0023】
前述の側壁10; 110における方法と同じ方法で、図10及び11における側壁210は、第一凸部分であるチューブラピン212の両側に第一凹部分213及び第二凹部分214をそれぞれ有している。チューブラピン212は軸方向のスロットを備えているので、前述の実施例の凸部分12; 112より著しく弾性がある。このことは、交換式カッターヘッドの、座における組み付けと取り外しに意義をもっている。側壁210は、第一支持面216も有しており、前記第一支持面216は、カッターヘッド203が非意図的に座207から落ちることを防ぐために、支持面16; 116と同じ方法で軸方向の傾きを有している。
【0024】
図11では、カッターヘッド203は座207における組み付け中を示されていて、カッターヘッド203はカッターヘッド3と比較して若干異なった構造を有している。二つの係合面220は中央に配置された第三凹部分221を有していて、前記第三凹部分221は側壁210の第一凸部分212と協働することが意図されている。第三凹部分221の傍らに、カッターヘッド203の全径の円周へ外に向かう方向に、係合面220は第三凸部分222を有しており、前記第三凸部分222は、側壁210の第一凹部分213に正確に対向して配置されることが意図されている。カッターヘッド203の組み付けられた位置では、凹部分213は、冷却液をカッターヘッド203に供給するための冷却ダクトとして機能する。カッターヘッド203の円周に関連して、係合面220は第二支持面224を有しており、前記第二支持面224は側壁210の第一支持面216と協働することが意図されている。第一支持面216に関してと同じように、第二支持面224は、カッターヘッド203が座207に組み付けられたとき、概ね工具の中心内方に向かう伸長を有する。カッターヘッド203の中心部分に関連して、係合面220は第四凸部分226を有しており、前記第四凸部分226は、カッターヘッド203の組み込み位置では、第二凹部分214の最も外側部分に正確に対向することが意図されている。
【0025】
図10及び11による実施例では、交換式カッターヘッド203が座207に組み付けられたとき、チューブラピン212と、交換式カッターヘッド203の対応する凹部分とが互いに正確に対向して配置されない場合が有利である。チューブラピン212は、事前加圧力を交換式カッターヘッド203に及ぼすに違いなく、そのことは、カッターヘッド203の支持面224が、図10によるシャフト201の支持面216に押し付けられることを必然的に伴う。
【0026】
本発明の実現可能な変形形態
カッターヘッド3; 203に配置される切刃19; 219は、カッターヘッド3; 203と一体で形作られるか、又は、例えばろう付けによって先端3; 203に結合される分離した小部分から構成される。切刃19; 219がカッターヘッド3; 203と一体にされている場合は、カッターヘッド3; 203が超硬合金又は他の比較的硬い材料から製造されることが好ましい。カッターヘッドが、複合材料、即ち表面層が硬い材料から成る一方で中心部が軟らかい材料から成るものから製造されることも実現可能である。切刃が分離したカッターインサートに配置される場合、カッターヘッドの残りの部分は、適切な等級の鋼から製造されてよい。
【0027】
切刃の数は、本発明の範囲内で変化し得る。前述の実施例では切刃の数は二(2)であるが、本発明の範囲内で、より多くの切刃も本来考えられる。
【0028】
前述の実施例では、側壁10; 110; 210は工具の自由端まで全て伸長を有している。しかしながら本発明の範囲内で、カッターヘッドが工具の自由端を覆うような構造を有することも実現可能である。
【0029】
側壁10; 110; 210のコンプライアンスを促進するために、シャフト1; 101は、軸方向の伸長を有する一つ以上のスロットを備えていてもよい。
【0030】
前述の実施例では冷却ダクトは、側壁10; 110の端面に開口しているか、又は側壁210における凹部分213として形作られている。しかしながら、冷却ダクトの他の構造も本発明の範囲内で実現可能であり、その意味で、工具が、ある用途では冷却ダクトを欠くことも十分考えられることが言及されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】図1は、ねじれ刃ドリルの形をした本発明による回転工具の斜視図であり、そこでは交換式カッターヘッドは工具のシャフトの自由端に組み付けられている。
【図2】図2は、交換式カッターヘッドが取り外された場合の、シャフトの自由端の斜視図である。
【図3】図3は、交換式カッターヘッドが取り外された場合の、シャフトの側面図である。
【図4】図4は、本発明による交換式カッターヘッドの平面図である。
【図5】図5は、交換式カッターヘッドが組み付けられた場合のねじれ刃ドリルの平面図である。
【図6】図6は、図5によるカッターヘッドのアセンブリの同一段階におけるねじれ刃ドリルの斜視図である。
【図7】図7は、カッターヘッドが組み付けられたときのねじれ刃ドリルの平面図である。
【図8】図8は、中空ドリルの形をした本発明による回転工具の代替実施例の斜視図であり、そこでは工具のシャフトの自由端に交換式カッターヘッドが組み付けられている。
【図9】図9は、交換式カッターヘッドが取り外されたときの、シャフトの自由端の図8による実施例の斜視図である。
【図10】図10は、本発明による回転工具用のシャフトの更なる代替実施例の斜視図であり、そこでは工具はチューブラピンを有するねじれ刃ドリルの形をしている。
【図11】図11は、図10による実施例の平面図であり、そこでは交換式カッターヘッドは、それの付属の座の中に組み込まれている。
【符号の説明】
【0032】
1; 101; 201…シャフト
3; 203…カッターヘッド
5; 105; 205…切くず溝
7; 107; 207…座
9…底面
109…円筒ピン
10; 110; 210…側壁
11; 111…冷却ダクト
12; 112…第一凸部分
212…チューブラピン
13; 113; 213…第一凹部分
14; 114; 214…第二凹部分
15…第二凸部分
16; 116; 216…第一支持面
19; 219…切刃
20; 220…係合面
21; 121; 221…第三凹部分
22; 122; 222…第三凸部分
23…第四凹部分
24; 124; 224…第二支持面
25…第五凹部分
26; 226…第四凸部分
Claims (9)
- 交換式カッターヘッド(3; 203)を切削加工用工具の自由端に有する回転工具であって、
該回転工具が、座(7; 107; 207)を有するシャフト(1; 101; 201)も具備しており、前記座(7; 107; 207)にカッターヘッド(3; 203)が受容されることが意図されていて、シャフト(1; 101; 201)が、カッターヘッドにより生成された切くずが運び去られ得ることを促進する構成部分を有していて、カッターヘッド(3; 203)が、切削加工のための好ましくは金属の部材(19; 219)を有していて、座(7; 107; 207)及び交換式カッターヘッド(3; 203)が、相互に協働する部分/面(12-16,21-26; 112-116,21-26; 212-216,221-226)を有していて、前記部分/面が、基本的に回転工具の縦方向及び回転工具の縦方向を横断する方向の両方に延在している回転工具において、
座(7; 107; 207)の少なくとも一つの第一支持面(16; 116; 216)、及びカッターヘッド(3; 203)の少なくとも一つの第二支持面(24; 224)が、回転工具の軸方向におけるカッターヘッド(3; 203)の固定、及びシャフト(1; 101; 201)とカッターヘッド(3; 203)との間のトルクの伝達の両方を提供すること、並びに支持面(16,24; 116,24; 216,224)に関する接触線(16/24)が、カッターヘッド(3; 203)の組み付け位置において、接触線(16/24)とカッターヘッド(3; 203)の全径の円周との交点を通過するカッターヘッド(3; 203)の半径(R)と、ある角度を形成すること、並びに接触線(16/24)が、半径(R)の、回転工具の回転方向(W)において先行する側に位置していることを特徴とする、回転工具。 - 相互に協働する部分/面が、凸部分(12,15,22,26; 112,22,26; 212,222,226)及び凹部分(13,14,21,23,25; 113,114,21,23,25; 213,214,221)の両方を有していて、前記凸部分及び凹部分が回転工具の主に軸方向に延在していることを特徴とする、請求項1に記載の回転工具。
- 相互に協働する部分/面が、座(7; 107; 207)に関係している第一支持面(16; 116; 216)、及び交換式カッターヘッド(3; 203)の第二支持面(24; 224)を具備していて、前記第一及び第二支持面が、概ね回転工具の中心内方に向かって延在していることを特徴とする、請求項1又は2に記載の回転工具。
- 座(7; 107; 207)の協働面が、シャフト(1; 101; 201)の、二つの正反対に配置された側壁(10; 110; 210)の対向する面に配置されていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の回転工具。
- 支持面(16,24; 216; 224)が軸方向の傾きを有していて、前記傾きが、前記支持面(16,24; 116,24; 216,224)と座(7; 107; 207)の底面(9,209)とが互いに形成する角度によって画定されて、該角度が90度未満であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の回転工具。
- 座(207)の凸部分がチューブラピン(212)からなることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の回転工具。
- 切削機械加工用の回転工具において使用されることが意図されている交換式カッターヘッド(3; 203)であって、切削機械加工用の好ましくは金属の部材(19; 219)、及び回転工具の座(7; 107; 207)と協働することが意図されている係合面(20; 220)を有する交換式カッターヘッド(3; 203)において、
該カッターヘッド(3; 203)の少なくとも一つの第二支持面(24; 224)が、カッターヘッド(3; 203)の、回転工具の軸方向での固定、及びシャフト(1; 101; 201)とカッターヘッド(3; 203)との間のトルクの伝達を提供することと、前記第二支持面(24; 224)が、カッターヘッド(3; 203)の組み付け位置において、第二支持面(24; 224)とカッターヘッド(3; 203)の全径に関する円周との交点を通る、カッターヘッド(3; 203)の半径(R)と、ある角度を形成することとを特徴とする交換式カッターヘッド(3; 203)。 - カッターヘッド(3; 203)が座(7; 107; 207)に組み付けられたときに回転工具の軸方向に伸長を有する、凸部分(22,26; 222,226)及び凹部分(21,23,25; 221)の両方を係合面(20; 220)が有することを特徴とする、請求項7に記載の交換式カッターヘッド(3; 203)。
- 係合面(20; 220)が第二支持面(24; 224)を有していて、カッターヘッド(3; 203)が回転工具の座(7; 107; 207)に組み付けられたとき、前記第二支持面(24; 224)が、回転工具の軸方向における傾きを有すること、及び前記傾きが、前記支持面(24; 224)と座(7; 207)の底面(9,209)とが互いに形成する角度によって画定されること、及び該角度が90度未満であることを特徴とする、請求項7又は8に記載の交換式カッターヘッド。
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