JP5101515B2 - 回転式切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、ねじにより中心軸線上に固定されるカッティングヘッドを有する回転式切削工具に関する。

そのような回転式切削工具において、切削作業中、カッティングヘッドに作用する力は、ねじを切削工具におけるねじ係合から外す場合があり、それにより、カッティングヘッドの中心軸線上の固定を弱める。

加えて、そのような回転式切削工具は、冷却流体用の軸線上の内部径路を備えているならば、その径路は、代表的には、そのねじを貫通するだろう。小さい直径のねじを有する小径の切削工具の場合、ねじを貫通する径路が、切削作業中、それに作用する力に耐えられないほどまでにねじを弱体化させる場合がある。

上述の短所を著しく弱め、即ち、解消する回転式切削工具を提供することを本発明の目的とする。本発明の目的は、各請求項に従う主題により達成される。

本発明に従って、回転の縦軸線を有し、シャンク、カッティングヘッド、および、止めねじを含む回転式切削工具がもたらされる。そのシャンクは、軸線方向に延在するシャンクの径路を含む。そのカッティングヘッドは、シャンクの軸線方向の前端に配され、その前端にヘッド面と、軸線方向に延在するヘッドの径路とを含み、少なくとも１つの半径方向の凹部が、ヘッド面に形成される。止めねじは、ヘッドの径路を軸線方向に貫通し、シャンクの径路に保持され、対応付けられた半径方向の凹部に配され、回転軸線に対し横方向となる少なくとも１つのロッキングウイングを含む。

また、本発明に従って、回転の縦軸線を有し、シャンク、カッティングヘッド、および、止めねじを含む回転式切削工具がもたらされる。そのシャンクは、軸線方向に延在するシャンクの径路を含む。カッティングヘッドは、シャンクの軸線方向の前端に配され、軸線方向に延在するヘッドの径路を含む。止めねじは、ヘッドの径路を軸線方向に貫通し、シャンクの径路に保持される。少なくとも１つの通路は、止めねじとカッティングヘッドとの間に形成される。

好ましくは、少なくとも１つの通路は、半径方向に延在する。

代表的には、カッティングヘッドは、ヘッド面と、少なくとも１つ半径方向の凹部とを含み、少なくとも１つの半径方向の凹部は、カッティングヘッドに形成され、ヘッド面に開口し、少なくとも１つの通路は、カッティングヘッドと少なくとも１つの半径方向の凹部との間に形成される。

代表的には、カッティングヘッドは、ヘッドの外周面に複数の切刃を含み、少なくとも１つの半径方向の凹部は、ヘッドの径路に連通し、所定の切刃に隣接するヘッドの外周面に開口する。

好ましくは、止めねじは、ねじを少なくとも一部に有し、軸線方向に延在する固定用ロッドを含む。シャンクの径路の少なくとも一部は、シャンクの雌ねじを含み、その切削工具は、固定用ロッドがブッシングにねじ込まれて係合された状態で、シャンクの雌ねじにねじ込まれて係合されるブッシングを含む。

必要に応じて、ブッシングは、後端に開口するブッシングの大きな径路と、前方に分岐し、ブッシングの外周面に開口するブッシングの少なくとも１つの小さい径路とを有する。

必要に応じて、回転式切削工具は、リーマーである。

回転方向Ｒを画定する回転縦軸線Ａを有するリーマー１０を示す図１および図２に注目される。リーマー１０は、止めねじ１２、カッティングヘッド１４、ブッシング１６、および、シャンク１８を有している。これらの部品は、リーマー１０が組み立てられる場合、回転軸線Ａの回りにすべて配される。カッティングヘッド１４は、好ましくは、炭化タングステンのような炭化物粉末で作られる加圧焼結の超硬合金体である。止めねじ１２およびシャンク１８は、機械加工された鋼または他の硬質材料で作られている。本発明は、この文書中、リーマー１０を参照して説明されるだろう。しかしながら、カッティングヘッド１４の着脱可能な取付けが必要とされる様々な回転式切削工具に適用され得ることは
その技術分野の当業者にとって明らかであろう。加えて、リーマー１０の各部品は、この文書中、組み立てられたリーマー１０における各方向および回転軸線Ａに対して説明されるだろう。明細書および請求の範囲全体にわたって明らかな方向を示す用語、例えば、「前方」、「後方」等（およびその派生語）は、例証目的だけであって、添付した請求の範囲の範囲を制限することを意図するものでないことに注目すべきである。

止めねじ１２は、固定用ヘッド２０および固定用ロッド２２を有している。さらに、図３乃至図５から分かるように、固定用ヘッド２０は、本体部２４、３つのロッキングウイング２６および基部２８を有している。本体部２４は、軸線方向に延びる円筒形状を有し、基部２８は、本体部２４から後方に延在し、後方に向けて先細の切頭円錐の外周面にある周縁のプラグ面３０を有している。ロッキングウイング２６は、回転軸線Ａの回りに対称的に配され、本体部２４から半径方向外方に延在している。各ロッキングウイング２６は、後方に向くウイングサーフェィス３２と、回転方向Ｒに向く固定用袖壁３４と、回転方向Ｒとは反対方向に向く固定解除用袖壁３６とを有している。各ロッキングウイング２６のウイングサーフェィス３２は、プラグ面３０の切頭円錐にあり、プラグ面３０と一体化する。固定用袖壁３４および固定解除用袖壁３６は、ロッキングウイング２６の対向する側面に半径方向に延在している。

固定用ロッド２２は、基部２８から後方に延在し、後端近傍で外周面に形成されるねじ部３８を有している。製造上の理由から、止めねじ１２は、幾つかの丸みのある逃げ面４０を有している。これらの逃げ面４０は、各ロッキングウイング２６が本体部２４と一体化するところに位置している。

図６および図７に注目される。カッティングヘッド１４は、大部分４２、および、小部分４４を有している。そのヘッドの大部分４２は、前端に、前方に向いているヘッド面４６と、後端に、後方に向くヘッド環状面４８と、その相互間に軸線方向に延在する外周ヘッド面５０とを有する。ヘッドの小部分４４は、ヘッドの大部分４２から後方に向く小さい面５４まで後方に延在するヘッドの外周の小さい面５２を有している。ヘッドの小さい面５２は、後方に向けて先細の角度を有する円錐台の外周面にある。

６個の溝５６および６個の逃げ面５８は、ヘッド面４６からヘッドの環状面４８までヘッドの外周面５０に沿って後方に延在する。各溝５６は、所定の隣接する一対の逃げ面５８相互間に配されており、回転方向Ｒに向き合うすくい面６０を有している。各逃げ面５８およびその隣接するすくい面６０における回転方向Ｒの交わりが、切刃６２を形成する。

頭部径路６４は、回転軸線Ａに沿ってカッティングヘッド１４を貫通している。頭部径路６４は、拡大部６６と、細長部６８と、その相互間の円錐部７０とを有している。細長部６８および拡大部６６は、双方、軸線方向に延在する円柱形状を有し、円錐部７０は、後方に先細となる軸線方向に延在する切頭円錐形状を有している。細長部６８は、小さい面５４に開口し、第１の直径Ｄ１を有する第１の内周壁７２を有している。

回転軸線Ａの回りに対称的に配され半径方向に延在する放射状の６個の凹部７４が、カッティングヘッド１４に形成される。放射状の複数の凹部７４は、カッティングヘッド１４をシャンク１８に固定し、また、切刃６２への冷却液流れのための通路をもたらすために使用される。放射状の各凹部７４は、回転方向Ｒとは逆方向に向く固定用凹部の壁７６と、回転方向Ｒに向く固定解除用凹部の壁７８とを有している。固定用凹部の壁７６、および固定解除用凹部の壁７８は、半径方向に延在し、互いに対向している。

放射状の各凹部７４は、頭部径路６４における拡大部６６、円錐部７０、および、細長部６８に連通しており、ヘッド面４６に開口し、所定の切刃６２に隣接するヘッドの外周面５０に開口する。６個の当接壁８０は、円錐部７０の周縁面に形成されている。各当接壁８０は、所定の隣接する一対の半径方向の凹部７４相互間に形成されている。

図１０に注目される。ブッシング１６（図２も参照）は、ブッシング主要部８２およびフィンガー部８４を有している。ブッシングの主要部８２のブッシング外周面８６は、ブッシングの外径ＤＭＢを有する軸線方向に延在する円柱形状を有する。ブッシングの雄ねじ８８は、その後端に隣接するブッシングの表面に形成されている。ねじ穴９０は、ブッシングの主要部８２における後端９２から回転軸線Ａに沿って前方に向けて延在し、ブッシング１６の前端に開口している。フィンガー部８４は、回転軸線Ａの回りに対称的に配される４本の細長いフィンガー９４を有している（３本だけが明らかに見ることができる）。各フィンガー９４は、隣接する２本のフィンガー９４から円周方向に離隔し、ブッシングの主要部８２からフィンガー面９６まで後方に向けて延在している。フィンガー面９６は、回転軸線Ａに沿って後方に向けて先細となる切頭円錐の周縁面にある。ブッシング１６は、ブッシングの３個の小さい径路１００に連通するブッシングの大きな径路９８を有している（ブッシングの小さい径路１００のうちの２個だけが、見られる）。ブッシングの大きな径路９８は、ブッシング１６の後端に開口し、回転軸線Ａに沿って前方に向けて前端１０２まで延在している。ブッシングの各小さい径路１００は、前端１０２から前方および外方に向かって分岐しており、ブッシングの表面８６に開口している。ブッシングの大きな径路９８の前端１０２は、ねじ穴９０の後端９２に対して後方に配されている。

シャンク１８は、前端に前方に向くシャンクの環状面１０４と、回転軸線Ａに沿って延在するシャンクの径路１０６とを有している。シャンクの径路１０６は、シャンクの環状面１０４に開口し、首部１０８と、メイン部１１０と、サブメイン部１１２と、根元部１１４とを有している。首部１０８における首の内周面１１６は、ヘッドの小さい面５２の後方のテーパー角よりも僅かに小さい後方へのテーパー角を有する切頭円錐の外周面に位置する。メイン部１１０は、軸線方向に延在する円柱形を有するメイン内周壁１１８を有している。メイン壁１１８は、ブッシングの外径ＤＭＢよりも大なるシャンクの外径ＤＳＭを有している。サブメイン部１１２は、メイン部１１０から後方に延在し、サブメイン内周壁１２０を有している。サブメイン壁１２０は、ブッシングの外径ＤＭＢと同様な直径を有する軸線方向に延在する円柱面を有している。シャンクの雌ねじ１２２は、サブメイン部１１２の円柱面に形成されている。止め面１２４が、その後端でサブメイン壁１２０に形成されている。止め面１２４は、後方へ先細になる切頭円錐の周縁面に位置する。シャンクの径路１０６の根元部１１４は、シャンクの径路１０６のサブメイン部１１２から後方に延在している。

リーマー１０の組み立ては、フィンガー部の切頭８４を有するブッシング１６を、シャンクの径路１０６内に配置し、ブッシングのねじ８８をシャンクのねじ１２２に最初のねじ係合させることにより、行われる。それから、ブッシング１６は、ブッシングのフィンガー面９６がシャンクの径路１０６の止め面１２４に当接し、半径方向内方に僅かに摺動するまでさらにシャンクのねじ１２２にねじ込まれる。ブッシング１６のフィンガー９４は、僅かに曲げられ、シャンクの径路１０６の止め面１２４に対して押圧し、その相互間に形成される摩擦力を生じさせる。この摩擦力は、リーマー１０のカッティングヘッド１４を交換する場合（後述されるだろう）のように、シャンクのねじ１２２からブッシング１６のねじを取り外すように作用する力に抗して作用する。普通、上述のブッシング１６の組み立て工程は、一度実行されることが必要なだけである。この位置において、ブッシングの大きな径路９８は、シャンクの径路１０６の根元１１４に連通し、ブッシングの小さい径路１００は、シャンクの径路１０６の主要部１１０に連通する。

シャンク１８へのカッティングヘッド１４の取り付けは、ヘッドの小部分４４がシャンクの径路１０６の首部１０８内に突出した状態でシャンク１８の前端部にカッティングヘッド１４を配置することにより行われる。この位置において、そのねじ部３８がブッシング１６のねじ穴９０に接触しねじ係合するまでねじ部３８が頭部径路６４を介しシャンクの径路１０６内に至った状態で、止めねじ１２が挿入される。それから、カッティングヘッド１４の残りの３つの放射状の凹部が空いている一方で（図８参照）、３個の放射状の凹部７４が止めねじ１２の３つのロッキングウイング２６により塞がれるまでカッティングヘッド１４は、手により前方に持ち上げられる。それから、カッティングヘッド１４は、固定用ヘッド２０と一緒に保持され、カッティングヘッド１４がシャンク１８に隣接するまで手により回転方向Ｒとは逆方向に回転される。ロッキングウイング２６は、複数の凹部が塞がれた放射状の凹部７４から取り外しできない。

カッティングヘッド１４における空いた３つの放射状の凹部７４に合う複数の突起を有するキー（不図示）は、カッティングヘッド１４をシャンク１８に対し固定するように使用される。そのキーを使用すると、カッティングヘッド１４は、回転軸線Ａの回りに回転方向Ｒとは逆方向に回転される。塞がれる３つの放射状の凹部７４における固定用凹部の壁７６が、止めねじ１２の固定用袖壁３４に係合し、それにより、回転方向Ｒとは逆方向に回転させるように止めねじ１２を付勢する。固定用ヘッド２０のプラグ面３０が、カッティングヘッド１４をシャンク１８に向けて軸線方向後方に付勢するカッティングヘッド１４の当接壁８０（図９参照）に当接するまで止めねじ１２は、ブッシング１６にさらにねじ込まれる。

それから、カッティングヘッド１４のヘッドの小部分４４は、ヘッドの小さい面５２および首の面１１６が当接し、シャンクの環状面１０４およびヘッドの環状面４８が当接するまでシャンクの径路１０６の首部１０８を取り囲むシャンク１８の一部が、弾性的に歪む。この位置において、カッティングヘッド１４は、カッティングヘッド１４のヘッド面４６を超えて前方の突出する止めねじ１２の一部が切削作業を妨げることがないようにヘッドの径路６４内に完全に配置される。いまや組み立てられたリーマー１０において、６つの通路１２６（図９および図１０参照）が、止めねじ１２のプラグ面３０と６つの放射状の凹部７４との間に形成される。各通路１２６は、ヘッドの径路６４の細長部６８に連通し、対応付けられる放射状の凹部７４内で終るまで半径方向外方に延在する。３つの放射状の凹部７４に対応付けられた３つの通路１２６（例えば、図１０における左側通路１２６）は、ロッキングウイング２６により塞がれ、プラグ面３０およびウイングサーフェス３２の傍らに、半径方向外方に延在する。残りの３つの通路１２６（例えば、図１０における右側通路１２６）は、プラグ面３０の傍らにより短い距離だけ半径方向外方に延在する。

リーマー１０からカッティングヘッド１４を外すためにカッティングヘッド１４は、そのキーを使用して回転方向Ｒの方向に回転軸線Ａの回りで回転される。塞がれた放射状の凹部７４の固定解除用凹部の壁７８は、止めねじ１２の固定解除用袖壁３６に対して支え、止めねじ１２を付勢し回転方向Ｒに回転させる。止めねじ１２は、ブッシング１６のねじ穴９０から引き出され、一方、ブッシング１６は、フィンガー部８４のフィンガー面９６とシャンクの径路１０６の止め面１２４との間にある摩擦力により所定位置に維持される。

切削作業中、組み立てられたリーマー１０の中の冷却流体の流れは、次のようである。冷却流体は、シャンクの径路１０６の根元部１１４からブッシング１６のブッシングの大きな径路９８に入る。冷却流体は、それからブッシング１６の３つのブッシングの小さい径路１００を介して前方および外方に流れ、ブッシング１６の表面８６とシャンクの径路１０６のメイン壁１１８との間に形成される空間内に流入する。冷却流体は、そこからシャンクの径路１０６の首部１０８の中を前方に流れ、止めねじ１２のプラグ面３０に対し向かうまでヘッドの径路６４の細長部６８内に流入し、半径方向外方に導かれ通路１２６に沿って半径方向の凹部７４内に導かれる。６つの通路１２６を通じて半径方向外方に流れる冷却流体の６つの流れは、カッティングヘッド１４の６個の溝５６およびそれに対応付けられた切刃６２に到達する。

なお、プラグ面３０（上述のような）により半径方向外方に導かれるのに加えて、冷却流体も、リーマー仕上げ作業中、リーマー１０に作用する遠心力により半径方向外方に付勢されることに注目されよう。

本発明は、潜在的に多くの利点をもたらす。回転方向とは逆方向にカッティングヘッドに作用する力が、ロッキングウイングに対応付けられた半径方向の凹部を介して各ロッキングウイングに伝達可能とされ、それにより、止めねじを留め、カッティングヘッドをシャンクに対して軸線上に固定する。そのブッシングが、止めねじを通さず周縁に沿って冷却流体の流れを導きながらシャンクの径路内の止めねじの取り外し可能な固着を可能とする。それにより、完全な一体構造および止めねじの強度を維持する。その完全な一体、ゆえに強固な構造により、止めねじは、内部冷却が要求される制限された部屋を備える小さな直径の切削工具において使用され得る。冷却流体は、そのカッティングヘッドをシャンクに固定するロッキングウイングの完全な強固な一体構造を維持するためにロッキングウイングの代わりに、通路を通じて切刃に向けて流れる。

本発明は、ある程度特定して説明されたが、様々な変更および修正が、以下に請求されるような発明の範囲を逸脱することなくなされ得ることは了解されるべきである。

本発明に従うリーマーの斜視図である。 リーマーの分解斜視図である。 止めねじの部分的な側面図である。 止めねじの上面図である。 止めねじの下部の斜視図である。 カッティングヘッドの上部の斜視図である。 図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿ったカッティングヘッドの断面図である。 リーマーの上面図である。 図８におけるＩＸ−ＩＸ線に沿ったリーマーの部分断面図である。 図８におけるＸ−Ｘ線に沿ったリーマーの断面図である。

Claims (16)

1. 回転の縦軸線を有する回転式切削工具において、
   軸線方向に延在するシャンクの径路を有するシャンクと、
   前記シャンクの前端に取り付けられるカッティングヘッドであって、軸線方向に延在するヘッドの径路と、前記カッティングヘッドの前端に形成されるヘッド面と、該ヘッド面に形成される少なくとも１つの半径方向の凹部と、前記シャンクの径路内に保持され、前記カッティングヘッドを該シャンクに対し固定する止めねじであって、前記回転の縦軸線に対して横方向に延在し、対応付けられた半径方向の凹部内に配される少なくとも１つのロッキングウイングを含む止めねじと、を含むカッティングヘッドと、
   を含む回転式切削工具。
2. 冷却液の送出に適した少なくとも１つ通路が、前記止めねじと前記カッティングヘッドとの間に形成される請求項１記載の回転式切削工具。
3. 前記少なくとも１つの通路は、半径方向に延在する請求項２記載の回転式切削工具。
4. 前記少なくとも１つの通路は、前記少なくとも１つの半径方向の凹部に形成される請求項２記載の回転式切削工具。
5. 前記カッティングヘッドは、該ヘッドの外周面に複数の切刃を含み、
   前記少なくとも１つの半径方向の凹部は、前記ヘッドの径路に連通し、所定の切刃に隣接して該ヘッドの外周面に開口する請求項１記載の回転式切削工具。
6. 前記止めねじは、前記シャンクの径路内に位置付けられるねじ付ブッシングにより該シャンクの径路内に保持される請求項１記載の回転式切削工具。
7. 前記止めねじは、ねじ部を有し軸線方向に延在する固定用ロッドを含み、前記シャンクの径路の少なくとも一部が該シャンクの雌ねじを含み、前記ねじ付きブッシングが該シャンクの雌ねじにねじ込まれて係合され、前記固定用ロッドは、該ねじ付きブッシングにねじ込まれて係合される請求項６記載の回転式切削工具。
8. 前記ねじ付きブッシングは、後端に開口するブッシングの大きな径路と、前方に分岐し、ブッシングの外周面に開口するブッシングの少なくとも１つの小さい径路とを有する請求項７記載の回転式切削工具。
9. 前記回転式切削工具は、リーマーである請求項１記載の回転式切削工具。
10. 回転の縦軸線を有する回転式切削工具において、
    軸線方向に延在するシャンクの径路を有するシャンクと、
    前記シャンクの前端に取り付けられるカッティングヘッドであって、軸線方向に延在するヘッドの径路と、前記ヘッドの径路を軸線方向に貫通し、前記シャンクの径路に保持される止めねじと、を含むカッティングヘッドとを含み、
    冷却液の送出に適した少なくとも１つの通路が、前記止めねじにおける少なくとも１つのロッキングウイングと前記カッティングヘッドとの間に形成され、
    前記カッティングヘッドは、ヘッド面と、少なくとも１つの半径方向の凹部とを含み、該少なくとも１つの半径方向の凹部は、前記カッティングヘッド内に形成され、該ヘッド面に開口し、前記少なくとも１つの通路は、前記止めねじにおける少なくとも１つのロッキングウイングと該少なくとも１つの半径方向の凹部との間に形成される回転式切削工具。
11. 前記少なくとも１つの通路は、半径方向に延在する請求項１０記載の回転式切削工具。
12. 前記カッティングヘッドは、該ヘッドの外周面に複数の切刃を含み、
    前記少なくとも１つの半径方向の凹部は、前記ヘッドの径路に連通し、所定の切刃に隣接して該ヘッドの外周面に開口する請求項１１記載の回転式切削工具。
13. 前記止めねじは、前記シャンクの径路内に位置付けられるねじ付ブッシングにより該シャンクの径路内に保持される請求項１０記載の回転式切削工具。
14. 前記止めねじは、ねじ部を有し軸線方向に延在する固定用ロッドを含み、前記シャンクの径路の少なくとも一部が該シャンクの雌ねじを含み、前記ねじ付きブッシングが該シャンクの雌ねじにねじ込まれて係合され、前記固定用ロッドは、該ねじ付きブッシングにねじ込まれて係合される請求項１３記載の回転式切削工具。
15. 前記ねじ付きブッシングは、後端に開口するブッシングの大きな径路と、前方に分岐し、ブッシングの外周面に開口するブッシングの少なくとも１つの小さい径路とを有する請求項１４記載の回転式切削工具。
16. 前記回転式切削工具は、リーマーである請求項１０記載の回転式切削工具。

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