JP2012502806A - 平板状切削工具および上記工具と関連する工具ホルダー - Google Patents

Abstract

本発明は、機械加工される素材より優れた硬度および／または研磨性を有する少なくとも１つのアクティブ部と、クランプ（７）を含んだ工具ホルダーと相互作用するパッシブ部とを備えた硬質材製および／または研磨材製の部品を機械加工するための回転式または固定式の切削工具（１）であり、工具のアクティブ部（ＰＡ）およびパッシブ部（ＰＰ）が、上記両部を規定する一体的なプレートによって形成され、所定の一定の厚さとアクティブ部（ＰＡ）の硬度に対応する硬度とを有する未加工素材から平板状工具を得るように直接的に得られ、パッシブ部（ＰＰ）は、断面が一定の細長い形状のほぼ四角形形状であり、クランプ（７）に対応する断面を有するハウジング（３）と相互作用し、形成された一体的な平板状工具（１）は、クランプ（７）に挟み込まれることによって固定されてハウジング（３）内に直接的に搭載された切削工具（１）に関する。

Description

本発明は、機械加工される素材より優れた硬度および／または研磨性の特性を有する少なくとも１つのアクティブ部と、クランプを備えた工具ホルダーと協調するためのパッシブ部とからなり、硬いおよび／または研磨性の素材からなる部品を機械加工するための、回転式または固定式の切削工具に関する。

カーバイド製、鋼製、または別の物質で形成される円筒状の本体部からなり、その端部に、非常に研磨性の高い研磨プレートが取り付けられる空間を有して設けられた、この種の機械加工を可能にする工具を製造することは、現在公知である。

これらのプレートは、溶接の手段を用いて、溶接部を通過し工具の本体部の内部にねじ込まれたネジによって、または保持ピンなどによって取り付けられる。

プレートは、取り付けられた後、切削用途に応じて鋭利に加工される。

非常に研磨性の高い切削工具を得るためのこのような作業は、高いコストがかかる。

この種の周知の工具は、クランプまたはマンドレルの爪と爪との間に設置され、その中心において高さ全体に対するボアを規定するように意図されている。その後、上記工具は、例えば軸継手ナットまたは側面ネジの手段を用いて固定される。

このような一実施形態は、複雑でコストが高いものであり、製造精度が高くないという欠点がある。

実際に、工具の本体部上に作り出される空間は、例えば、研磨プレートが溶接される際には溶接部の厚さが制御されないので、欠陥の源になる。したがって、切削素材を、工具の軸上からずれて配置することによって、品質の低い工具ができてしまうという問題が生じる。また、小さな工具は、１つ以上のネジまたは１つ以上のフランジを配置する場所がないので、製造が困難である。さらに、小さな工具では、溶接を実施する場合、溶接の精度が不十分であるので、製造が困難である。

したがって、本発明の目的は、前記取り付けプレートを製造するための既存の素材を精度よく用いて、機械加工、表面フライス削り、ドリル加工、エッチングなどに使用するための、高精度の回転式または固定式の切削工具であって、多結晶ダイアモンド（ＰＣＤ）の集合体、多結晶立方晶窒化ホウ素（ＰＣＢＮ）、またはタングステンカーバイド（ＷＣ）によって形成される切削工具を製造することである。

この目的を達成するために、本発明は、機械加工される素材より優れた硬度および／または研磨性を有する少なくとも１つのアクティブ部と、クランプを備えた工具ホルダーと協調するためのパッシブ部とからなり、硬質材製および／または研磨材製の部品を機械加工するための回転式または固定式の切削工具であって、平板状工具を構成するために、該工具のアクティブ部およびパッシブ部は、これらのアクティブ部およびパッシブ部の形状を規定する単一のプレートによって形成されており、所定の一定の厚さとアクティブ部の硬度に対応する硬度とを有する未加工素材から平板状工具を得るように直接得られ、パッシブ部は、断面が一定な細長い形状、一般には四角形形状を有し、上記クランプに対応する断面を有するハウジングと協調するようになっており、上記のように形成された単一の平板状の工具は、上記クランプ内にクランプされることによるアタッチメントにより、上記ハウジング内に直接的に搭載されていることを特徴とする、切削工具に関する。

それゆえ、平板状工具の断面に対応する、矩形、台形、または正方形形状であり得る断面を有するハウジングの正確さ、および、上記ハウジングのクランプ内での配置の正確さによって、上記切削部を例えば中心または横軸などに正確に配置した状態にて、上記平板状工具を、ハウジング内に容易に格納することが可能になる。

それゆえ、本発明の主な効果にしたがって、従来技術である、カーバイド製または鋼製である工具の円筒状の本体部の中間体が、前述のタイプの集合体の未加工素材を切削することによって直接得られ、したがって、平板状である、単一の非円筒状の工具によって置き換えられる。

本発明は、例えばアルミニウム、チタン、各種形態の炭素、ガラス充填プラスチック、ベークライト、金、木（媒体）などの、非常に研磨性の高い素材の機械加工分野において産業的に適用可能である。

最後に、研磨プレートが取り付けられる円筒状の工具が同様に円筒状のシャンクを有し、この円筒状工具の使用に基づく現在の技術から出発し、取り付け部を持たない平板状の、単一の工具を形成することによって、本発明に係る技術に到達するには、実際に問題があったことに言及しておかなければならない。こうすることによって、実際に先入観を乗り越えたのであり、このことが実際に進歩性があることを実証している。

本発明は、以下の記載において示唆される各特徴にも関する。このことは、単独でも可能な技術的な組み合わせのすべてにおいても考慮されるべきことである。

この記載は、非限定的な例として提供されるものであり、以下の添付図面を参照しながら、本発明がどのようにして達成可能になるのかを理解する一助となる。

工具ホルダーおよびこれに関連する平板状工具を示す分解斜視図である。 組み立て後の工具ホルダーおよび平板状工具アッセンブリーを示す斜視図である。 図２に係る工具ホルダーおよび平板状工具アッセンブリーを示す平面図である。 図２に係る工具ホルダーおよび平板状工具アッセンブリーを示す上面図である。 図４内の線ＶＶに沿った工具ホルダーおよび平板状工具アッセンブリーを示す断面図である。 図１〜図５の実施形態に係る工具ホルダークランプを拡大して示した斜視図である。 図６に係る工具ホルダークランプを示す上面図である。 図７の２本の互いに垂直な各軸に係る工具ホルダークランプを示す一側面図である。 図７の２本の互いに垂直な各軸に係る工具ホルダークランプを示す他の側面図である。 組み立て後の平板状工具の図６に係る斜視図である。 第１の実施形態に係る工具ホルダークランプを示す斜視図である。 第１の実施形態に係る工具ホルダークランプを示す上面図である。 第２の実施形態に係る工具ホルダークランプを示す斜視図である。 第２の実施形態に係る工具ホルダークランプを示す上面図である。 第３の実施形態に係る工具ホルダークランプを示す斜視図である。 第３の実施形態に係る工具ホルダークランプを示す上面図である。 第４の実施形態に係る工具ホルダークランプを示す斜視図である。 第４の実施形態に係る工具ホルダークランプを示す上面図である。 第５の実施形態に係る工具ホルダークランプを示す斜視図である。 第５の実施形態に係る工具ホルダークランプを示す上面図である。 第６の実施形態に係る工具ホルダークランプを示す斜視図である。 第６の実施形態に係る工具ホルダークランプを示す上面図である。 図１１および図１２に係る工具を示す平面図である。 図１１および図１２に係る工具を示す端面図である。 図１３〜図１４および図１５〜図１６に係る工具を示す平面図である。 図１３〜図１４および図１５〜図１６に係る工具を示す端面図である。 図１７および図１８に係る工具を示す平面図である。 図１７および図１８に係る工具を示す端面図である。 図１９および図２０に係る工具を示す平面図である。 図１９および図２０に係る工具を示す端面図である。 図２１および図２２に係る工具を示す平面図である。 図２１および図２２に係る工具を示す端面図である。

図３１および図３２は、図２１および図２２に係る工具を平面図および端面図に示している。

切削工具１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、および１Ｄは、使用の用途によって回転式または固定式のいずれであってもよく、機械加工される素材より優れた硬度および／または研磨性を有する少なくとも１つのアクティブ部と、クランプ７を備えた工具ホルダー２と協調するためのパッシブ部とからなり、硬質材製および／または研磨材製の部品を機械加工するためのものである。

本発明の第１の特徴によれば、上記工具のアクティブ部「ＰＡ」およびパッシブ部「ＰＰ」は、これらのアクティブ部およびパッシブ部の形状を規定する、単一のプレートによって形成され、所定の一定の厚さとアクティブ部「ＰＡ」の硬度に対応する硬度とを有する未加工素材から、平板状工具を得るように直接的に得られる。

本発明の第２の特徴によれば、該平板状工具のパッシブ部「ＰＰ」は、断面が一定の細長い形状、一般的には四角形形状を有しおり、クランプ７に対応する断面を有するハウジング３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄと協調するようになっていて、それゆえ、上記のように形成された単一の平板状の工具１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄは、クランプ７内にクランプされることによるアタッチメント（取り付け）により、上記ハウジング３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ内に直接的に搭載されている。

第１の実施形態によれば、工具の素材である未加工素材を形成する物質は、カーバイドのベース（基体）上に圧着されたダイアモンドの粉末およびコバルト製バインダーからなる、多結晶ダイアモンド（ＰＣＤ）の集合体である。

第２の実施形態によれば、工具の素材である未加工素材を形成する物質は、立方晶窒化ホウ素（ＰＣＢＮ）である。

第３の実施形態によれば、工具の素材である未加工素材を形成する物質は、単体からなるタングステンカーバイド（ＷＣ）である。

図１７および図１８ならびに図２７および図２８に図示された実施形態を除いた、すべての図面に図示された各種実施形態によれば、工具の素材である未加工素材は、所望の厚さを有するように、２つの層４、５からなる。一方の層４は研磨性を有しておらず、サポート部を形成する。また、もう一方の層５は研磨性を有し、サポート部の面上に積層されたＰＣＤまたはＰＣＢＮで形成されている。

図１７および図１８ならびに図２７および図２８の実施形態によれば、工具の素材である未加工素材は、所望の厚さを有するように、３つの層４、５、４からなる。そのうちの１つ層５は中間層であり、ＰＣＤまたはＰＣＢＮからなる。残りの２つの層４、４は外側の層であって、中間層５の両面側にそれぞれ配置されており、カーバイド製サポート部を形成する。

実際にはドリルに関するこの最後の場合によれば、切削部５は、所定の先端角にしたがって２つのカーバイド面４同士の間に配置され、このとき、クランプ内に生成されるハウジングの内部に搭載される。上記ハウジングは、その断面が矩形であり、互いに垂直な各軸ＸＸ’、ＹＹ’に対して、それぞれ対称になるように生成される。

本発明の特徴のうちの一つによれば、平板状工具は、切削することによって未加工素材から直接得られる。

図１１および図１２を参照すると、平板状工具１の第１の実施形態によれば、平板状工具１の断面は、抜き勾配「ｄ」を有する、一般的には四角形形状である。これに対応するハウジング３は同じ抜き勾配を有し、工具ホルダー２のクランプ７の一方の軸ＸＸ’について対称または非対称に形成されている。同じハウジング３が、同じクランプ７のもう一方の軸ＹＹ’の側に配置されている。

平板状工具１Ａを備えた図１３および図１４の第２の実施形態によれば、クランプ７Ａの中心軸の両側に、平板状工具１Ａが２つ配置されている。

該実施形態によれば、平板状工具１Ａは、それぞれがアクティブ部の端部において傾斜部を有し、上述のように、抜き勾配「ｄ」を備えた四角形形状を有するハウジング内に格納され、軸ＸＸ’の個々の側ならびに軸ＹＹ’の上方および下方に形成されている。円筒状の案内部９、円筒状のドリル、円筒状のフライス削り工具、またはネジタップを挿入できるように、中央の穴８がクランプ７Ａ内にさらに設けられている。また、潤滑材用の穴１０が機械加工中に潤滑材を供給するために設けられている。

図１５および図１６に図示された第２の実施形態は、主に、補強プレート１１が平板状工具１Ａの近傍に設けられている点で異なる。

また、工具ホルダー１Ｂを実施する図１７および図１８を参照してすでに上述の第３の実施形態によれば、実際には、平板状ドリルが、クランプ７Ｂの軸ＸＸ’および軸ＹＹ’を完全に中心として配置されたハウジング３Ｂを有している。

平板状工具１Ｃを実施する図１９および図２０に図示された第４の別の実施形態によれば、平板状工具１Ｃは平板状の端部を有し、クランプ７Ｃのハウジング３Ｃ内に、軸ＸＸ’について非対称に、軸ＹＹ’の一方の側に設置される。

クランプ７Ｄのハウジング３Ｄ内に平板状工具１Ｄを実施する図２１および図２２に図示された第５の実施形態によれば、このハウジングは、軸ＸＸ’を中心として、軸ＹＹ’の一方の側に配置されている。

上記平板状工具とは異なる任意のその他の実施形態は、断面および位置において対応するハウジングとともに、当然ながら、本発明の一部をなす。

平板状工具の切削部「ｃ」は、ドリルに関連において、当然、ドリルの中心および端部に位置しているはずである。ただし、切削部「ｃ」は、フライス削り工具の場合、または必要であればクランプに配置される任意の、その他のハウジングの場合、軸に配置されてもよい。このようにクランプ内に保持された平板状工具は、特に図２１〜図２２および図３１〜図３２に図示された工具１Ｄの場合、機械加工、ロールフライス削り、表面加工、ドリル加工、ネジタップ加工、およびエッチングに使用される。

上述のすべての実施形態に図示された平板状工具の長軸がクランプ７の前表面に対して直交していれば、この軸は傾斜していてもよく、したがって、同面に対してもはや垂直にはならないことにも留意すべきである。

また、平板状工具の個数が２つに限定されて図示された上記各実施例によっても、使用の仕方によっては、平板状工具の個数が３以上であってもよいことは明らかである。

切削工具１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄを実施するための上述の工具ホルダー２は、図１〜図５に示すように、円筒状の中空の本体部１２からなり、上記本体部１２は、
−工具１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄを、その深度を調節可能にして、軸方向の位置決めするための長手方向の停止部１３と、
−クランプするための、円錐状の各クランプ爪を有するクランプ７と、
−上記各クランプ爪に対して作用を及ぼし、その結果、上記工具１に対して作用を及ぼして、上記工具１を内部に位置決めするためのクランピングリング１４と、
−上記クランプ７の各クランプ爪の間に位置し、上記工具１に対応する断面を有するハウジング３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄとを含む。

それゆえ、平板状工具１は、１つ以上のネジにより、上記ネジを回転させることによって、クランプ７の突起部を調節して、調節可能になる。上記突起部は、搭載される平板状工具のパッシブ部「ＰＰ」の形状と同様の平板形状を有する停止部の設置を可能にする
それゆえ、平板状工具はスライドしてハウジング内へ入ってもよい。これにより、平板状工具を、クランプ７の外側に出る高さを、特別な停止部を利用して所望の高さに調節することが可能になる。

クランプ７は、各平板状工具１（ハウジング３、クランプのスロット、停止部／押圧部材１３、後部サポート部）に合わせて構成されるであろう。クランプ７は、平板状工具の突出部の後ろ側に補強部をさらに備えていてもよい。この補強部は、使用中に平板状工具を保持および支持するであろう。

調節の停止部１３に関連して記載すると、停止部１３の押圧部は、クランプ７内部に移動するので、平板状工具の空間より小さな動作クリアランスを有することが、上記停止部１３の平板形状のために必要になる。

パッシブ領域を可能な限り小さくし、工具のコストを削減するためには、停止部の押圧部がクランプに貫入することが必要である。停止部の押圧部は、取り換え可能なものであってよく、つまり、長さおよび幅を増減可能である。押圧部は、例えばピンによって保持されてもよい。微調節は、クランプ７を保持する円筒状の本体部上に設けられたネジを用いて実行される。

本体部１２およびクランプ７を一体化して形成し、調節ネジを工具ホルダーの後ろ側に配置することも、場合によっては可能である。

最後に、クランプ７を貫通して形成される潤滑材用の各穴１０に関連して記載すると、上記各穴１０は、潤滑にもっとも効果的な方向に対応するように方向付けられている。

Claims (12)

1. 機械加工される素材より優れた硬度および／または研磨性を有する少なくとも１つのアクティブ部と、クランプ（７）を備えた工具ホルダー（２）と協調するためのパッシブ部とからなり、炭素やチタンなどの硬質材製および／または研磨材製の部品を機械加工するための回転式または固定式の切削工具（１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）であって、
   該工具のアクティブ部（ＰＡ）およびパッシブ部（ＰＰ）は、上記アクティブ部（ＰＡ）およびパッシブ部（ＰＰ）の形状を規定する、単一のプレートによって形成されるものであり、所定の一定の厚さとアクティブ部（ＰＡ）の硬度に対応する硬度とを有する未加工素材から、平板状工具を得るように、直接的に得られ、
   パッシブ部（ＰＰ）は、断面が一定（四角形形状）の細長い形状を有し、クランプ（７）に対応する断面を有するハウジング（３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ）と協調するようになっており、上記のように形成された単一の平板状の工具（１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）は、クランプ（７）内にクランプされることによるアタッチメントとして、上記ハウジング（３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ）内に直接的に搭載されていることを特徴とする、切削工具。
2. 長軸が、クランプ（７）の前表面に対して直交していることを特徴とする、請求項１に記載の工具。
3. 長軸が、クランプ（７）の前表面に対して傾斜していることを特徴とする、請求項１に記載の工具。
4. ２つの工具を備え、上記工具がクランプ（７Ａ）の中心軸の両側にそれぞれ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工具。
5. ２つの工具を備え、上記工具が上記アクティブ部の端部において傾斜部を有し、抜き勾配（ｄ）を備えた四角形形状を有するハウジング内に格納され、軸（ＸＸ’）の両側ならびに軸（ＹＹ’）の上方および下方に形成され、このハウジング内では、円筒状の案内部（９）、円筒状のドリル、円筒状のフライス削り工具、またはネジタップを挿入できるように、中央の穴（８）がクランプ（７Ａ）内にさらに設けられていることを特徴とする、請求項４に記載の工具。
6. 潤滑材用の穴（１０）が、機械加工中に潤滑材を供給するために設けられていることを特徴とする、請求項４または５に記載の工具。
7. 補強プレート（１１）が、工具（１Ａ）の近傍に設けられていることを特徴とする、請求項４ないし６の何れか一項に記載の工具。
8. 平板状の端部を有し、
   クランプ（７Ｃ）のハウジング（３Ｃ）内では、軸（ＸＸ’）について非対称に軸（ＹＹ’）の一方の側に設置されることを特徴とする、請求項１ないし３の何れか一項に記載の工具。
9. クランプ（７Ｄ）のハウジング（３Ｄ）内に搭載され、
   上記クランプ内では、上記ハウジングが軸（ＸＸ’）を中心とし、軸（ＹＹ’）の一方の側に配置されていることを特徴とする、請求項１ないし３の何れか一項に記載の工具。
10. 請求項１ないし９の何れか一項に記載の切削工具（１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）を実装するための工具ホルダー（２）であって、円筒状の中空の本体部（１２）からなり、上記本体部（１２）は、
    工具１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄを、その深度を調節可能にして、軸方向の位置決めするための長手方向の停止部（１３）と、
    クランプするための、円錐状の各クランプ爪を有するクランプ（７）と、
    上記各クランプ爪に対して作用を及ぼし、その結果、上記工具（１）に対して作用を及ぼして、上記工具（１）を内部に位置決めするためのクランピングリング（１４）と、
    上記クランプ（７）の各クランプ爪の間に位置し、上記工具（１）に対応する断面を有するハウジング（３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ）とを含むことを特徴とする、工具ホルダー。
11. 上記本体部（１２）および上記クランプ（７）が、単体として形成されていることを特徴とする、請求項１０に記載の工具ホルダー。
12. 多結晶ダイアモンド（ＰＣＤ）の集合体、立方晶窒化ホウ素（ＰＣＢＮ）、またはタングステンカーバイド（ＷＣ）の未加工素材からの切削によって形成可能な、平板状工具。

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