JP2012518548A - 調整機構を有する切削工具 - Google Patents

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Abstract

切削インサートの位置を調整する調整手段を有する切削工具を提供する。切削工具は、その中に切削インサート(１８)が保持される少なくとも１つのインサート・ポケット(１６)が設けられている工具本体(１０)を有する。インサート・ポケット(１６)内での切削インサート(１８)の位置を調整する装置が、また、設けられている。インサート・ポケット(１６)に隣接する空洞(５８)は、切削インサート(１８)の小さな側面(２２)に摺動接触する前面(６２)を有する調整楔(２４)および調せく錆(２４)の雌ねじ区画(４８)にねじ係合する調整ねじ(２６)を収容する。調整ねじ(２６)は、調整ねじ(２６)のその軸周りの回転が調整楔(２４)の空洞(５８)に対する摺動運動およびインサート・ポケット(１６)のベース面に平行な方向への切削インサート(１８)の変位に転換される小さな側面(２２)に対する前面(６２)の摺動運動をもたらすけれども、空洞(５８)内でその位置を保持するように拘束される（３２、４４）。

Description

本発明は、切削インサートの位置を調整する調整手段を有する切削工具に関する。
いくつかの切削工具、例えば、フライス工具、立ち削り盤用バイト（slotting tools）、リーマ工具（reaming tools）およびその他の切削工具は、切削工具に形成されている１以上のインサート・ポケット（insert pockets）それぞれに解放可能に保持されている、多種多様な刃先交換式切削インサートを含んでいる。刃先交換式切削インサートは、例えば、消耗時に、刃先交換されおよび／または取り替えられ得る。
米国特許第６，６９２，１９８号明細書
しかしながら、刃先交換式切削インサートおよび／または保持用インサート・ポケットの製造中に種々の欠陥が生じる。さらに、種々の不正確さは、それぞれの位置に切削インサートを固定する作業に関連する。それにより、切削工具に固定される多種多様の切削インサートは、所定の基準面に対して様々な範囲まで突出し得る。このことは、切削工具が切削工具を、例えば、高仕上げの切削作業にとって不適切にさせる、歪んだまたは明確でない切削面を有し得るように、軸方向および／または半径方向の振れ（run out）をもたらす。
特許文献１には、ワークピースを精密に機械加工する工具が開示されている。ここでは、工具のベース本体の凹部に収容されている調整要素がベース本体にしっかりと固定されている切削チップ（a cutting tip）の近くに位置し、切削チップの刃先（a cutting edge）の位置を精密に調製する手段を提供している。調整要素は、調整要素およびベース本体にそれぞれねじ穴と連係する２つの逆回りにねじ切りされた領域を有する締め付けねじ（a set screw）により、切削チップに対して変位可能である。締め付けねじの回転は、調整要素を変位させ、このことが、水平な中心面に対して傾斜している調整面を有し、切削チップの同様に傾斜している側面の近くに位置している調整要素によって、同様に切削チップを変位させる。締め付けねじが凹部を超えてベース本体のねじ穴内にまで延在する条件は、調整要素が一体化され得る工具の最小の大きさに対し制限を導入し得る。
上述した不都合をかなり減じるかまたはこれに打ち勝つ切削工具を提供することが本発明の目的である。
本発明のいくつかの実施態様によれば、以下の通りの構成を備える切削工具が提供される。該切削工具は、概略平坦なベース面が設けられている少なくとも１つのインサート・ポケットを有する工具本体、インサート・ポケットに解放可能に保持され、概略平坦なベース面により支持されている切削インサートであって、切削インサートは周囲側面を備え、周囲側面は小さい側面を備えている切削インサート、インサート・ポケットに隣接して形成された空洞内に配置されている調整ねじ（an adjustment screw）であって、該調整ねじの回転軸の周りに回転することが可能な調整ねじ、空洞内に収容されている調整楔（an adjustment wedge）であって、調整ねじの雄ねじ区画にねじ係合するように構成されている雌ねじ区画を備えている調整楔を備え、所定の方向への調整ねじの回転は、切削インサートの小さな側面に対する調整楔の斜めの摺動運動をもたらし、該摺動運動により、調整楔は、ベース面に平行な調整軸に沿って切削インサートを変位させることが可能であり、調整ねじは、拘束され、空洞内にその位置を維持する。
本発明のいくつかの実施態様によれば、工具本体、調整ねじおよび調整楔を備えている切削工具が提供される。工具本体は、ベース面が設けられている少なくとも１つのインサート・ポケット、および該インサート・ポケットに隣接する空洞を有する。該空洞は、上溝、下面、および上溝と下面との間に切り込みを含む下溝を備えている。調整ねじは、雄ねじ区画およびねじヘッドを有し、その調整ねじ回転軸の周りに回転することが可能である。調整楔は、雌ねじ区画を備えている。調整ねじのねじヘッドの一部は、下溝内に収容されるように構成されている。調整楔は、空洞内に収容されるように構成されている。最終的に、調整ねじの雄ねじ区画は、調整ねじのねじヘッドの一部が下溝内に収容され、調整楔が空洞内に収容されているとき、調整楔の雌ねじ区画にねじ係合するように構成されている。
本発明の実施態様に係る切削工具の斜視図である。 本発明の実施態様に係る切削工具の切削部分の斜視図である。 本発明の実施態様に係る図２の切削部分の分解斜視図である。 本発明の実施態様に係る図２の切削部分の上面図である。 本発明の実施態様に係る図２の切削部分の調整ねじおよび調整楔の側部斜視図である。 本発明の実施態様に係る図４に示される切削部分のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。 本発明の実施態様に係る図４に示される切削部分のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。
本発明をよりよく理解するために、また、本発明が実際にどのように実行されるかを示すために、破線が部材の部分図の切断境界線を表している添付図面を参照されたい。
例示の簡略化および明瞭さのために、図に示される要素は、必ずしも縮小化されているとはいえない。例えば、いくつかの要素の寸法は、明瞭科のために別の要素に対して誇張して表現されている。あるいは、いくつかの物理的構成要素は、１つの機能的ブロックまたは要素内に含まれている。さらに、適切と考えられる場合、参照数字は、図中において繰り返され、相当するまたは類似している要素を示す。
以下の説明において、本発明の種々の形態が説明される。説明上、本発明を完全に理解してもらうために、特定の構成および詳細が説明される。しかしながら、本発明は、本明細書で提供された特定の説明なしに実行され得ることは、当業者にとって明白である。さらに、周知の特徴は、本発明を不明瞭としないように、省略されているか簡略化されている。
それによって、例えば、上記段落によれば、本明細書のいくつかの図面はフライス工具の１以上の部分を示しているけれども、本発明は、この点に限定されるものではない。例えば、本発明の実施態様は、別の切削工具、例えば、旋盤用バイト（turning tools）、溝切り用バイト、分離用バイト（paring tools）、または解放可能に保持される１以上の切削インサートを有するその他の金属切削工具に言及し、またはそれにより実行され得る。
さらに、本明細書におけるいくつかの図面は、特定の形状を有する切削インサートを示しているけれども、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の実施態様は、種々のその他の形状、例えば、菱形、三角形、正方形、長方形、または異なる平行四辺形、その他の多角形の形状など、を有する切削インサートを調整するのに適切な調整機構に言及し得る。
実施態様に係る切削工具１２および該切削工具１２の工具本体１１に形成される切削部分１０を示す図１〜４を参照する。
いくつかの実施態様において、切削部分１０は、そこに保持され、締め付けねじ２０によりインサート・ポケット１６に解放可能に固定されている刃先交換式切削インサート１８を有するインサート・ポケット１６および調整楔２４と調整ねじ２６を収容するインサート・ポケット１６に隣接する空洞２８を含んでいる。いくつかの実施態様において、締め付けねじ２０は、インサート・ポケット１６の平坦なベース面１７に対して実質的に直角をなしているねじ軸Ｓを有し得る。切削インサート１８は、周辺側面１４を含む接線型切削インサート（a tangential type cutting insert）であり、周辺側面１４は、インサート・ポケット１６のベース面１７により支持される大きな側面２１および調整楔２４の前面６２と摺動接触し（in sliding contact with）、空洞２８に隣接する小さな側面２２を含んでいる。
第１の平面Ｐ１は、切削インサート１８の小さな側面２２に対して横断的に、また、インサート・ポケット１６のベース面１７に対して直角をなして延在している。ここで、図１に示されるような実施態様の場合、第１の平面Ｐ１は、切削工具１２の中心軸Ｃに平行である。別の実施態様では、中心軸Ｃに対して直角をなす第１の平面Ｐ１を有する放射型切削インサート（a radial type cutting insert）を含み得る。そのような第１の平面Ｐ１は、切削工具１２の各インサート・ポケットに対して画定されることが理解される。
いくつかの実施態様に係る切削部分１０の図、要素、構成部分および断面を示す図２〜７を参照する。
いくつかの実施態様において、例えば、図４〜７に示されるように、調整楔２４は、雌ねじ区画４８を含み、調整ねじ２６の雄ねじ区画３０をその中にねじ的に（threadingly）受け入れ、インサート・ポケット１６のベース面１７に平行であり、以下に詳細に説明されるように、第１の平面Ｐ１と第１の鋭角αを形成する調整軸Ａに沿って、切削インサート１８を調整し、例えば、これを変位させる。
図７に示されるような実施態様において、調整ねじ２６は、雄ねじ区画３０と同軸で、空洞２８の下面２７により支持される、円筒形状をしたねじヘッド（a screw head）３２を含んでいる。ねじヘッド３２は、下面２７に隣接する空洞２８の前壁４０の下溝４４内に部分的に収容され、ここでは、ねじヘッド３２の後方を向いているヘッド部分４６が下溝４４と連係する。下溝４４は、ねじ切りされておらず、部分的に円筒形の形状は、ねじヘッド３２の第２の半径Ｒ２と少なくとも同じ第１の半径Ｒ１を有している。
調整ねじ２６の雄ねじ区画３０は、空洞２８の前壁４０のねじ切りされていない上溝３８内に部分的に収容され、ここでは、雄ねじ区画３０の後方を向いているねじ部分４２が上溝３８と連係する。上溝３８は、部分的に円筒形状であり、下溝４４と同軸であり、雄ねじ区画３０の第４の半径Ｒ４に相当する第３の半径Ｒ３を有する。空洞２８の下面２７から離れる調整ねじ２６の並進移動は、ねじヘッド３２第２の半径Ｒ２が上溝３８の第３の半径Ｒ３より大きいことにより、また、下溝４４がねじヘッド３２の第２の厚さＴ２に相当する第１の厚さＴ１を有することにより妨げられる。したがって、下溝４４は、空洞２８のねじ切りされていない上溝３８と下面２７との間に切り込みを備えている。
調整ねじ２６は、ねじヘッド３２に対して末端側の調整ねじ２６の上面に形成されるソケット３４を含み、調整ねじ回転軸Ｒの周りに調整ねじ２６を回転させるために、ソケット３４にキー(不図示)が挿入されることを可能とし得る。調整ねじ回転軸Ｒは、第２の平面Ｐ２と第２の鋭角βを形成し、第２の平面Ｐ２は、第１の平面Ｐ１及びインサート・ポケット１６のベース面１７と直角をなしている。
いくつかの実施態様において、図５に示されるように、調整楔２４の雌ねじ区画４８は、調整楔２４の後面５０に形成された、部分的に円筒状に形成されたねじ切り溝４９を構成し、上溝３８内に収容されていない、雄ねじ区画３０の前方を向いているねじ部分５２をねじ的に受け入れている。調整楔２４は、後面５０に形成された、部分的に円筒状に形成された下方凹部５４をさらに含み、下溝４４内に収容されていないねじヘッド３２の前方を向いている頭部分５６を収容している。
いくつかの実施態様において、例えば、図３、５及び６に示されるように、空洞２８は、調整ねじ回転軸Ｒに実質的に平行に延在し、調整楔２４の後面５０に形成された２つの摺動面６０それぞれに摺動接触する、その前壁４０に形成された２つの係合面５８を有する。したがって、第１の方向(例えば、図４に示されるように、上から見て反時計方向)への調整ねじ２６の回転は、空洞２８の下面１７に向う下方方向ＤＤへの調整楔２４の摺動運動をもたらすとともに、調整ねじ２６は、空洞２８におけるその位置を維持するように拘束されている。図７に示されるように、摺動運動は、例えば、実質的に、調整ねじ回転軸Ｒに平行な軸に沿っており、したがって、該摺動運動は、調整ねじ回転軸Ｒが第２の平面Ｐ２と第２の鋭角βをなして傾斜しているという理由から第２の平面Ｐ２に直角をなす成分を有する。いくつかの実施態様において、調整楔２４の前面６２は、切削インサート１８の小さな側面２２の概略平坦な１つの連続した当接領域６６に摺動接触する概略平坦な１つの連続した当接領域６４を有する。ここで、当接及び当接領域６４、６６が 調整ねじ回転軸Ｒに対して傾斜している結果、下方方向ＤＤへの摺動運動は、空洞２８から離れて前方方向ＤＦへの切削インサート１８の変位に転換される。いくつかの実施態様において、当接領域６４は、いくつかの間隔をおいて配置される、小さな側面２２の当接領域６６に摺動接触し得る。いくつかの実施態様において、切削インサート１８は、インサート・ポケット１６の側壁６８の形状の制約により、第１の平面Ｐ１と第１の鋭角αをなして調整軸Ａに沿って変位し得る。
いくつかの実施態様において、第２の方向（例えば、図４に示されるように、上面で時計方向）への調整ねじ２６の回転は、空洞２８の下面１７から離れて上方方向ＤＵへの調整楔２４の摺動運動をもたらすとともに、調整ねじ２６は、空洞２８のその位置を維持するように拘束されている。摺動運動は、第２の平面Ｐ２に直角をなす成分を有する。ここで、締め付けねじ２０が空洞２８に向って後方方向ＤＲへの力を切削インサート１８に加えている状態において、摺動運動は、後方方向ＤＲへの切削インサート１８の変位に転換される。締め付けねじ２０が後方方向ＤＲへの力を切削インサート１８に加えることを停止している状態において、摺動運動は、切削インサート１８の小さな側面２２から調整楔２４の前面６２の分離を開始する。
いくつかの実施態様において、第２の鋭角βは、適切に小さい、例えば、５°であるように選択され得る。また、調整ねじ２６の雄ねじ区画３０のピッチは、調整ねじ２６の単一の回転が前方方向ＤＦまたは後方方向ＤＲへの約０．０４ｍｍずつの切削インサート１８の変位と同等であり、したがって、操作者が調整軸Ａに沿うインサート・ポケット１６に対する切削インサート１８の位置への適切に微細な調整をすることができるように、適切に微細な、例えば、０．５ｍｍであるように選択され得る。
本発明は、１以上の具体的な実施態様を参照して説明されてきたが、該説明は、全体として例示されることを目的としており、本発明を示される実施態様に限定するものとして解釈されるべきものではない。種々の変更が当業者にとって存在し、本明細書には特に示されていないが、それにも拘らず、本発明の範囲内にあることは良く理解されるところである。

Claims (20)

  1. 概略平坦なベース面（１７）が設けられている少なくとも１つのインサート・ポケット（１６）を有する工具本体（１１）、
    インサート・ポケット(１６)に解放可能に保持され、概略平坦なベース面(１７)により支持されている切削インサート(１８)であって、切削インサート(１６)は、周辺側面(１４)を含み、周辺側面(１４)は、小さな側面(２２)を含んでいる切削インサート(１８)、
    インサート・ポケット(１６)に隣接して形成された、空洞(２８)内に配置されている調整ねじ（２６）であって、調整ねじ回転軸（Ｒ）の周りに回転することが可能である調整ねじ（２６）、
    空洞(２８)内に収容されている調整楔(２４)であって、調整ねじ(２６)の雄ねじ区画（３０）にねじ係合する雌ねじ区画(４８)を備える調整楔(２４)、
    を備え、
    所定の方向への調整ねじ(２６)の回転は、切削インサート(１８)の小さな側面(２２)に対する調整楔(２４)の斜めの摺動運動をもたらし、
    摺動運動により、調整楔(２４)は、ベース面(１７)に平行な調整軸(Ａ)に沿って切削インサート(１８)を変位させることが可能であり、
    調整ねじ(２６)は、拘束され、空洞(２８)内でその位置を維持することを特徴とする切削工具（１２）。
  2. 雌ねじ区画(４８)は、調整楔(２４)の後面(５０)に形成されているねじ溝(４９)を構成していることを特徴とする請求項１に記載の切削工具（１２）。
  3. 切削インサート(１８)は、ベース面(１７)に対して実質的に直角をなしているねじ軸(Ｓ)を有する締め付けねじ(２０)によりインサート・ポケット(１６)に解放可能に保持されていることを特徴とする請求項１に記載の切削工具（１２）。
  4. 概略平坦な当接領域(６４)を有する調整楔(２４)の前面(６２)は，概略平坦な当接領域(６６)を有する切削インサート(１８)の小さな側面(２２)と摺動接触することを特徴とする請求項１に記載の切削工具（１２）。
  5. 当接及び当接領域(６４、６６)は、調整ねじ回転軸(Ｒ)に対して傾斜していることを特徴とする請求項４に記載の切削工具（１２）。
  6. 調整ねじ(２６)は、空洞(２８)の下面(２７)により支持され、該下面(２７)に隣接する空洞(２８)の前壁(４０)の下溝(４４)内に収容されているねじヘッド(３２)を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の切削工具（１２）。
  7. 空洞(２８)の前壁(４０)は、調整楔(２４)の後面(５０)の２つの摺動面(６０)それぞれと摺動接触する２つの係合面(５８)を有することを特徴とする請求項６に記載の切削工具（１２）。
  8. ２つの係合面(５８)は、調整ねじ回転軸(Ｒ)に平行であることを特徴とする請求項７に記載の切削工具（１２）。
  9. 下溝(４４)は、ねじヘッド(３２)の第２の厚さ(Ｔ２)に相当する第１の厚さ(Ｔ１)を有することを特徴とする請求項６に記載の切削工具（１２）。
  10. 雄ねじ区画(３０)は、雄ねじ区画(３０)の第４の半径（Ｒ４）に相当する第３の半径(Ｒ３）を有する空洞(２８)の前壁(４０)の上溝(３８)内に部分的に収容されていることを特徴とする請求項６に記載の切削工具（１２）。
  11. 雄ねじ区画(３０)の後方を向いているねじ部分(４２)および前方を向いているねじ部分(５２)は、それぞれ、空洞(２８)の上溝(３８)および調整楔(２４)の雌ねじ区画(４８)と連係していることを特徴とする請求項１０に記載の切削工具（１２）。
  12. ねじヘッド(３２)は、第３の半径（Ｒ３）よりも大きい第２の半径（Ｒ２）を有する円筒形状を有していることを特徴とする請求項１０に記載の切削工具（１２）。
  13. 調整ねじ（２６)は、ねじヘッド（３２）に対して末端側の上面（３６）に形成されるソケット（３４）を含んでいることを特徴とする請求項６に記載の切削工具（１２）。
  14. 調整軸（Ａ）は、第１の平面（Ｐ１）と第１の鋭角(α)を形成し、第１の平面（Ｐ１）は、切削インサート(１８)の小さな側面(２２)に対して横断的に、且つベース面(１７)に対して直角をなして延在していることを特徴とする請求項１に記載の切削工具（１２）。
  15. 調整ねじ回転軸（Ｒ）は、第１の平面（Ｐ１）およびベース面(１７)に対して直角をなしている第２の平面（Ｐ２）と第２の鋭角(β)を形成していることを特徴とする請求項１４に記載の切削工具（１２）。
  16. 第１の平面（Ｐ１）は、切削工具(１２)の中心軸（Ｃ）に平行であることを特徴とする請求項１４に記載の切削工具（１２）。
  17. 調整ねじ(２６)の上から見て反時計方向への回転は、切削インサート(１８)の空洞(２８)から離れて前方方向ＤＦへの変位をもたらすことを特徴とする請求項１に記載の切削工具（１２）。
  18. ベース面(１７)が設けられている少なくとも１つのインサート・ポケット、および
    インサート・ポケット(１６)に隣接し、上溝(３８)、下面(２７)および上溝(３８)と下面(２７)との間に切り込みを含んでいる下溝(４４)を備えている空洞(２８)、
    を有する工具本体（１１）、
    雄ねじ区画(３０)およびねじヘッド(３２)を有する調整ねじ(２６)であって、調整ねじ回転軸（Ｒ）の周りに回転することができる調整ねじ(２６)、
    雌ねじ区画(４８)を備えている調整楔(２４)、
    を備え、
    調整ねじのねじヘッド(３２)の一部は、下溝(４４)内に収容されるように構成され、
    調整楔(２４)は、空洞(２８)内に収容されるように構成され、および
    調整ねじの雄ねじ区画(３０)は、前記調整ねじのねじヘッド(３２)の一部が下溝(４４)内に収容され、調整楔(２４)が空洞(２８)内に収容されているとき、調整楔の雌ねじ区画(４８)にねじ係合するように構成されることを特徴とする切削工具(１２)。
  19. 締め付けねじ(２０)によりインサート・ポケット(１６)に解放可能に保持されている切削インサート(１８)をさらに備え、
    前記調整ねじのねじヘッド(３２)の一部は、下溝(４４)内に収容され、
    調整楔(２４)は、空洞(２８)内に収容され、且つ、切削インサート(１８)の小さな側面(２２)に当接し、
    調整ねじの雄ねじ区画(３０)は、調整楔の雌ねじ区画(４８)にねじ係合し、そして
    調整ねじ(２６)の所定の方向への回転は、切削インサート(１８)の小さな側面(２２)に対する調整楔(２４)の傾斜した摺動運動をもたらし、それにより、切削インサート(１８)は、調整軸（Ａ）に沿ってベース面(１７)に平行に変位することを特徴とする請求項１８に記載の切削工具(１２)。
  20. 調整ねじの雄ねじ区画(３０)は、空洞の上溝(３８)と調整楔(２４)との間に収容されることを特徴とする請求項１９に記載の切削工具(１２)。
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