JP4551926B2 - 穴表面の切削加工のためのチップ及び工具 - Google Patents

Description

本発明は請求項１の上位概念に基づくチップ及び請求項７の上位概念に基づく穴表面の切削加工のための工具に関する。

ここで述べる種類のチップ及び工具は周知である。チップは前面と上面を有する構成になっている。穴表面の切削加工の際に前面は、チップが挿着される工具の回転方向に向けられている。上面は取付け状態で工具のボデーの反対側に向いている。前面と上面の交線は少なくとも２個の幾何学的に確定された切れ刃を形成する。切れ刃は交線が形成する側辺の両端にある。

上記の種類の工具は少なくとも２個のチップを有し、その一方は工具の端面に、他方は外周面に嵌着されている。チップは少なくとも２個の幾何学的に確定された切れ刃を有する。

周知のチップ及び工具の欠点は、１つの特定の加工工程、即ち穴表面の荒加工又は仕上げ加工にしか使用できないことである。したがって異なる加工工程のために異なるチップ又は工具を用意することが必要である。このようなチップ及び工具を使用する場合は、特に小型のチップでは荒削り刃と仕上げ削り刃が一見して直ちに見分けられないから、混同が起こりやすい。このような混同は加工される加工品又は工具に損傷をもたらす恐れがある。

本発明の課題はこの欠点のないチップ及び工具を提供することである。

この課題の解決のために、請求項１に挙げた特徴を有するチップを提案する。このチップは前面と上面の交線が形成する側辺を有し、側辺の両端にそれぞれ幾何学的に確定された切れ刃が設けられていることを特徴とする。これらの切れ刃は別様に形成され、一方の切れ刃は荒削り刃として、他方の切れ刃は仕上げ削り刃として使用することができる。

その他の実施態様は従属請求項で明らかである。

またこの課題の解決のために、請求項７に挙げた特徴を有する工具を提案する。工具は穴表面の切削加工に使用され、工具の端面に挿着された少なくとも１個の第１のチップ及び外周面に挿着された少なくとも１個の第２のチップを具備し、チップはそれぞれ少なくとも２個の幾何学的に確定された切れ刃を有する。工具は、チップの一方の切れ刃が荒削り刃として、他方の切れ刃が仕上げ削り刃として形成され、切れ刃がチップの側辺の両端に配置されていることを特徴とする。

２種類の切れ刃をチップにこのように配置することによって、例えばチップを工具の外周面に取り付けた場合、荒削り刃が加工される穴表面と接触し、同様にチップを工具の端面に取り付けた場合は、仕上げ削り刃が加工される穴表面に作用することが保証される。工具のボデーに対するチップの整列に応じて、異なる種類の切れ刃が加工品と接触する。こうして一方では同じチップを使用することが可能であり、このため在庫保持費が減少する。他方では工具への取付けに応じて所望の切れ刃が加工品と接触することが保証される。

その他の実施態様は従属請求項で明らかである。

次に図面に基づいて本発明を詳述する。

図１に示すチップ１は、観察者に面した前面３を有する。チップ１の使用時に前面３は工具の回転方向に向いている。工具はチップ１を使用して穴を切削加工するために利用される。またチップ１は上面５を有する。チップを工具に取り付けたとき、上面５は工具のボデーの反対側にある。上面５と相対してこれと平行に配置された下面７が設けられ、同様に前面３と相対して前面３と平行な背面９が設けられている。前面３と背面９はとりわけ円弧形に湾曲した区域を経てチップ１の側面１１及び１３に移行する。側面はチップ１の前面及び背面より幅が狭い。この場合チップは、前面３から見て長方形に形成されている。しかし前面３が正方形であるようにチップ１を形成することも考えられる。

前面３と上面５の交線は側辺１５をなし、同様に前面３と下面７の交線は側辺１５’をなす。

側辺１５の両端に幾何学的に確定された切れ刃が設けられ、この場合上側の側面１１に近い上側切れ刃は荒削り刃１７として設計され、一方、側辺１５の下端に設けた切れ刃は仕上げ削り刃１９として形成されている。こうして側辺１５の相対する両端に異なる切れ刃がある。

チップ１の上面５を工具のボデー側に向け、下面７が観察者に面するように、チップ１を逆向きに工具に固定することもできる。こうしてチップ１をスローアウェイチップとして形成し、前面３の中心に垂直な仮想の軸の周りに回転することが可能である。

側辺１５’は側辺１５に対して点対称に形成されている。即ち上側に仕上げ削り刃１９’が、下側に荒削り刃１７’が設けられる。切れ刃はこうして対をなして対角線状に相対して同様に、かつ前面３の側辺に従って交互に仕上げ削り刃及び荒削り刃として設計されている。

背面９は前面と同一に形成することが好ましい。こうして上側又は下側の側面１１、１３もしくは上面５又は下面７の中心に垂直な仮想の軸の周りに、チップ１を１８０°回転することが可能である。チップ１をこの軸の周りに回転すれば、背面９がここに示す前面３と同様に現れ、同じく仕上げ削り刃と荒削り刃を備えている。

最後に、図１はさらにチップ１が上面５及び背面９を垂直に貫通する穴２１を有することを示す。穴２１はここに図示しない止めねじ２３を収容するためのものである。止めねじ２３でチップ１を工具のボデーに固定することができる。

チップ１は工具の端面及び／又は外周面に対しておおむね接線方向に、そのボデーに固定されている。荒削り刃１７、１７’又は仕上げ削り刃１９、１９’によりチップに伝達される力は、穴２１の中の止めねじ２３の中心軸に対しておおむね垂直である。このようなチップはタンゼンシャルチップと呼ばれる。

図２は側面１１及び１３に垂直な仮想の軸の周りに９０°回転した図１のチップ１の斜視図を示す。同じ部材に同じ参照番号を付したから、その点については繰り返しを避けるために図１の説明を参照されたい。

図２の図示では、雄ねじを備えた止めねじ２３がチップ１を貫通して、ここに図示しない工具ボデーに係合することが分かる。

下側の側面１３に調整キー２５が接し、止めねじ２７により工具ボデーに固定される。止めねじ２７は逆向きに形成されたとりわけ２つのねじ山区域を有する。第１のねじ山区域は調整キー２５と、第２のねじ山区域は工具ボデーと協動する。

ここで述べる種類の調整キー２５は基本的に周知である。調整キー２５はこの場合、例えば調整ねじ２７により調整キー２５を中心軸の方向に変位させることにより、チップ１の位置を止めねじ２３の中心軸に対して垂直に変化して、工具の端面に挿着されたチップ１の半径方向張り出しを調整するために利用される。

図２の図示で明らかなように、荒削り刃１７はすくい角０°の外周のランド２９を有する。即ちランドは上面５との間に９０°の角を挟む。ランドに主すくい面３１が続き、主すくい面３１はチップブレーカエッジ３３に移行する。荒削り刃１７によって削り取られた切粉はこうしてランド２９から主すくい面３１を経てチップブレーカエッジ３３へと脱出し、そこで破断される。

仕上げ削り刃１９は２つのすくい面を有し、第１のすくい面３５はそれに続く第２のすくい面３７より鋭な角で仕上げ削り刃１９から降下する。２つのすくい面はチップブレーカエッジ３９に移行する。仕上げ削り刃１９によって削り取られ、２つのすくい面３５及び３７を経て脱出する切粉はここで破断される。

図２に基づいて説明した荒削り刃１７及び仕上げ削り刃１９の構成は図１でも明らかである。上記の参照符号を図１にも記載した。

特にランド２９が非常に狭く形成されていることが図１でも明らかである。小さな相互間隔で通る２本の線でこのことを示唆した。

要するに、図１及び２の説明については次のことが確認される。即ちチップ１はとりわけ同じ境界面、即ち同じ前面及び背面３、９、同じ上面及び下面５及び７並びに同じ側面１１及び１３を有する。前面及び背面３、９に設けられた荒削り及び仕上げ削り刃１７、１７’及び１９、１９’は対をなして相対して前面及び背面３、９の側辺１５及び１５’に配置されている。こうしてチップ１はスローアウェイチップとして使用することができる。上面又は下面５、７の中心に垂直な軸、もしくは前面又は背面３、９の中心に垂直な軸、もしくは側面１１又は１３の中心に垂直な軸の周りにチップ１を１８０°回転することができる。

図３は斜め前方からの工具１０の斜視図を示す。即ち図３は工具１０の端面４１及び外周面４３を示す。ここに図１及び２のそれぞれ少なくとも１個のチップ１が接線方向に挿着されている。工具１０の左側区域は切り欠いてある。工具１０を直接に又はアダプタを介して工作機械又は他の工具と結合することができる。この点についてはここで詳しく触れない。

ここに示す実施例では２個のチップ１ｓ及び１’ｓが端面４１に挿着されている。これらのチップは上記のチップと同じ構造を有する。同じ部材には同じ参照符号を付した。その点については、図１及び２の説明を参照されたい。

チップ１ｓ及び１’ｓは端面４１にほぼ接線方向に挿着されているから、観察者側の面は端面４１とおおむね平行である。この場合調整キー２５が設けられ、外周面４３からのチップ１ｓ及び１’ｓの張出しを調整キー２５で調整することができる。

図３の図示では、チップ１が図２で明らかな位置で端面に取り付けられている。即ち下面７が図３の観察者に面している。

チップ１ｓでは前面３及び外側の仕上げ削り刃１９’が明らかである。加工される穴に工具１０を入れると、仕上げ削り刃１９’が穴の表面に接触する。

矢印４５で示唆した工具１０の回転方向に見て、前面３の前方にチップポケット４７が設けられ、チップ１ｓによって削り取られた切粉はチップポケット４７を経て脱出することができる。同様なチップポケットがチップ１’ｓにも設けられている。

図２に基づき説明したように、チップ１ｓは背面９を有するが、ここでは隠れている。側辺１５が仕上げ削り刃１７と荒削り刃１９を有することが分かる。前面の仕上げ削り刃１９’は荒削り刃１７’と共に側辺１５に配置されていることが明らかである。

側面１１は工具１０の中心軸４９の反対側にある。

チップ１ｓは正確な正接位置から僅かに旋回している。外側の側面１１は調整キー２５に接する反対側の側面１３よりやや高い。こうして前面３に割り当てられた仕上げ削り刃１９’は、同じ側辺１５の区域に設けられた荒削り刃１７’より高い。換言すれば、仕上げ削り刃１９’は荒削り刃１７’より大きく工具１０の端面４１から突出している。したがってチップ１ｓは前面３の中心に立つ垂直軸の周りに旋回させてある。

またチップ１ｓは側面１３及び側面１１に垂直な軸の周りに旋回している。その場合前面３の仕上げ削り刃１９’は、背面９に割り当てられた荒削り刃１７よりやや高く配置され、したがって端面４１からより大きく突出するようになっている。

２つの旋回を重ね合わせることによって、仕上げ削り刃は端面４１に対してチップ１ｓの最高点をなす。前面及び背面３、９、上面及び下面５、７、側面１１及び１３は同一に形成されているから、チップ１ｓを工具１０の端面４１に任意に挿着することができる。したがって図３に示すように下面７又は上面５のいずれが前向きであるか、側面１１又は側面１３のいずれが外向きであるかは問題でない。チップ１ｓは上記の２つの軸の周りに傾いており、前面の仕上げ削り刃が常に最高点をなすから、工具１０の端面４１に挿着された上記の種類のチップは常に仕上げ加工に利用される。

正確な接線方向配列に対して僅かに偏るチップの特殊な端面配置は、工具１０に挿着されるすべてのチップ、即ちこの場合２つのチップ１ｓ及び１’ｓに当てはまる。

こうして端面４１に挿着されるチップの数に関係なく、またその配置に関係なく、常に仕上げ削り刃が加工品の加工のために利用されることが明らかである。したがってチップは荒削り刃も仕上げ削り刃も備えているが、端面に取り付けたときは、常に所望の仕上げ削り刃が有効切れ刃として利用される。

また図３は、チップ１ｓ及び１’ｓを貫通して、チップを工具１０のボデーに固定する止めねじ２３を示す。

チップ１ｓ及び１’ｓを保持するねじ２３の中心と、工具１０の中心軸４９とを結ぶ仮想の線は例えば１２０°の角を挟む。チップ１ｓ及び１’ｓは、端面４１に垂直で中心軸４９と交わる直径線５１に対して対称である。

直径線５１が工具１の外周面４３と上側で交わる区域にチップ１ｕが挿着されている。この場合もチップの前面３が荒削り刃１７’を有することが明らかである。工具１０を使用するときに、荒削り刃１７’は穴の壁面から切粉を削りとる。図３の図示では、図２で背面７と呼んだチップ１ｕの面が工具１０の中心軸４９の反対側にあり、即ち外側に向くことが前提になっている。図１及び２に基づいて説明した側面１３はこの場合、観察者に面している。前面３の反対側の背面９はここでは見えない。背面９は前面３のように荒削り刃及び仕上げ削り刃を有する。その内の仕上げ削り刃１７’及び仕上げ削り刃１９が認められる。

チップ１ｕは外周面４３におおむね接線方向に挿着されているが、実際は外周面に対してある角で傾いていることがはっきり分かる。即ち荒削り刃１７’は外周面４３から突出するが、同じく側辺１５’に割り当てられた反対側の仕上げ削り刃１９’は外周面４３に対して中心軸４９の方向へ内側にずらせて配置されるようになっている。

チップ１ｕはさらに側面１３の中心に垂直な軸の回りにねじって外周面４３に配置されている。即ち前面３の荒削り刃１７’は背面９に設けられた仕上げ削り刃１９よりも外周面４３からやや大きく突出するようになっている。

最後に、チップ１ｕは正確な正接位置から２つの方向に、即ち前面の中心に垂直な軸の周り、及び側面１３の中心に垂直な軸の周りに傾いている。こうしてチップ１ｕの有効切れ刃、即ち荒削り刃１７’が工具１の外周面４３から最も大きく張り出し、前面３に設けた仕上げ削り刃１９’も、背面９に設けた仕上げ削り刃１９も、この有効切れ刃に対して後退することが保証される。

ここで説明した工具１の外周面４３へのチップ１ｕの配置は、前面又は背面のいずれが中心軸４９の反対側にあるか、側面１１又は１３のいずれが図３の観察者に面しているかにかかわりなく、外周面４３にほぼ接線方向に配置されたすべてのチップで同じである。

回転方向に見て、チップ１ｕの前面３の前方にやはりチップポケット４７が設けられている。

図３に示した実施例では等しい相互間隔で３個のチップ１ｕ、１’ｕ及び１”ｕが設けられ、その配向はチップ１ｕで説明したのと同じである。

外周方向に見て、チップ１”ｕと１ｓの間、１ｓと１ｕ、１ｕと１’ｓの間、及び１’ｓと１’ｕの間にそれぞれガイドパッドが設けられている。チップ１’ｕと１”ｕの間には、直径線５１に対して対称な２個のガイドパッド５３が設けられている。

図３に基づき説明したガイドパッドにより、大きな片持ち長さを有する工具１０を実現することができる。

ガイドパッドは外周面４３に凹設された溝５５に常法により挿着され、中心軸４９の方向に見て、この方向で測ったチップ１ｕ、１’ｕ及び１”ｕの広がりより大きい範囲にわたって伸張する。ガイドパッドは加工される穴の中で工具１０を確実に案内するために利用される。

図３で明らかなように、工具１０は端面４１及び外周面４３に挿着された少なくとも１個のチップ１ｓ、１ｕを有する。これらのチップは少なくとも２個の幾何学的に確定された切れ刃を具備する。各チップの切れ刃は荒削り刃１７及び仕上げ削り刃１９として形成されている。この場合はそれぞれ対角線状に相対して荒削り刃１７、１７’及び仕上げ削り刃１９、１９’を有するスローアウェイチップが設けられている。このことは図１及び２に基づいて詳しく説明した。

チップは、端面４１に取り付ければ仕上げ削り刃１９が被加工穴と接触し、外周面４３に取り付ければ荒削り刃１９が穴表面を加工するように形成されている。その場合チップの上面５又は下面７のいずれが工具１０のボデーに面しているかはまったく問題でない。チップを止めねじ２３の中心軸の周りに１８０°ねじって取り付けることも可能である。常に取付け位置に応じて所望の切れ刃が、即ち外周面４３に取り付ければ荒削り刃１９、１９’が、端面４１に取り付ければ仕上げ削り刃１７、１７’が働く。したがってチップの１つが誤って工具１０に挿着されることはあり得ない。但し−当業者にとって自明のことであるが−それぞれ前面３又は背面７が回転方向に向いていることが前提である。

すべてのチップが同じものであるから、在庫保持が大変簡単であり、チップの誤った取付けはあり得ないので、工具の修理作業や初期装備を簡単に行うことができる。

但しここで説明したチップは、穴表面の加工の際に矢印４５で示唆した回転方向に移動させられる工具でしか使用できない。回転方向が逆の場合は、チップを左右反対に形成しなければならない。即ちこの場合仕上げ削り刃が設けられたコーナに荒削り刃を設け、かつその逆にしなければならない。

上記の工具１０は、チップを問題なく装着することができ、チップの取付け位置に応じて荒削り刃又は仕上げ削り刃が加工される穴壁面と接触することにより、工具が荒加工にも仕上げ加工にも用いられるが、同じチップを使用できるのが特徴である。その場合荒削り刃は軸方向、即ち中心軸４９の方向に見て仕上げ削り刃に先行するようになっている。これに対して仕上げ削り刃は半径方向に見て、外周面４３から荒削り刃より大きく突出している。

仕上げ削り刃及び荒削り刃の数は様々な条件に適応させることができる。例えば対を成して相対する２組のチップを設け、２つの相対するチップが端面４１にあり、これに対して９０°ずらせて２つのチップを外周面４３に配置することが可能である。また端面４１に３個のチップ、外周面４３には２個のチップだけを取り付けることも考えられる。逆に外周面に３個、端面に２個のチップを設けることができる。例えば荒加工のために４個のチップを外周面４３に、仕上げ加工のためにただ１個のチップを端面４１に挿着することも可能である。但しこの場合は比較的小さな送り速度しか実現できない。

さらに以上の説明から、上又は下から見て、即ち穴２１の中心軸の方向に見て、チップを長方形又は正方形に形成できることが明らかである。最後に、３個の又は４個以上のコーナを有するチップを実現することもできる。端面４１に事実上接線方向に取り付ければ仕上げ削り刃が働き、外周面４３に接線方向に取り付ければ荒削り刃が被加工工具と接触することを保証するために決定的なのは、荒削り刃と仕上げ削り刃の上記の配分である。その場合、食付きがなめらかで、切粉が厚くなることを可能にするために、図３に基づいて説明したように、外周面４３に挿着されるチップを傾斜させることができる。

以上の説明から明らかなように、上記の種類の工具１０では荒削り刃が働くチップをその端面４１に取り付け、仕上げ削り刃が被加工工具に接触するチップを外周面４３に取り付けることもできる。こうして図３に基づき説明した工具１０の構造を変えないで、チップを適当に設計することによって、仕上げ削り刃を端面４１で、荒削り刃を外周面４３で作動させることが基本的に可能である。またこの変更実施形態では、仕上げ削り刃が被加工加工品と接触するチップを調整装置により調整することが好ましい。その場合決定的なのはチップの設計のほかに、切れ刃の配置である。即ち仕上げ削り刃は軸方向に見て荒削り刃に対して追行し、半径方向に見れば先行する。同様に荒削り刃は軸方向に見て仕上げ削り刃に対して先行し、半径方向に見れば追行する。

最後に、前述のように仕上げ削り刃及び荒削り刃の輪郭を別様に選択することができるだけでない。荒削り刃及び仕上げ削り刃の区域に異なる材料を使用することもできる。例えば荒削り刃の区域に超硬合金を設け、仕上げ削り刃の区域に例えばＰＫＤ被覆又は差込み工具を設けることができる。

重要なのは、工具１０は荒加工にも仕上げ加工にも利用されるが、工具に関連して同じチップを使用することができるという基本思想である。チップの取付け位置及び設計に応じて、常にその荒削り刃又は仕上げ削り刃だけが加工される穴壁面と接触する。

前面と上面が見えるチップの斜視図を示す。 止めねじ及び調整キーと共にチップの別の斜視図を示す。 チップを端面及び外周面に挿着した工具の斜視前面図を示す。

Claims (16)

1. 少なくとも２つの幾何学的に確定された切れ刃を有し、工具（１０）の端面（４１）に嵌着された少なくとも１個のチップ及び工具（１０）の外周面（４３）に嵌着された少なくとも１個のチップ（１ｓ、１’ｓ；１ｕ、１’ｕ、１’’ｕ）を備え、チップの一方の切れ刃が荒削り刃（１７、１７’ ）、チップの他方の切れ刃が仕上げ削り刃（１９、１９’ ）として形成され、これらの切れ刃がチップの側辺（１５、１５’ ）の両端に配列されている穴表面の切削加工のための工具において、
   工具（１０）の端面（４１）に概ね接線方向に嵌着された少なくとも１個のチップが仕上げ加工又は荒加工のために、工具（１０）の外周面（４３）に概ね接線方向に嵌着された少なくとも１個のチップが荒加工又は仕上げ加工のために使用されることを特徴とする工具。
2. 少なくとも１個のチップが加工品の切削加工時に回転方向に向く前面（３）及び取付け状態で工具（１０）のボデーの反対側にある上面（５）を有し、取付け状態で有効な切れ刃が、前面（３）と上面（５）の交線をなすチップの側辺（１５、１５’）に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の工具。
3. 少なくとも１個のチップがスローアウェイチップとして設計され、前面（３）で対角線状に相対する各々２つの切れ刃が同じものであり、相隣接する側辺列に沿って切れ刃が交替することを特徴とする請求項１又は２に記載の工具。
4. 少なくとも１個のチップが、前面（３）の反対側にあってこれと平行な背面（９）を有し、背面（９）が前面（３）と同一に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の工具。
5. １つの工具（１０）の複数個のチップが同一であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の工具。
6. 工具（１０）の端面（４１）の少なくとも１つの切れ刃と協動する半径方向位置の調整装置が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の工具。
7. 荒加工用のチップが仕上げ加工用のチップに対して、工具の回転軸に沿った送り方向及び回転方向において、先行することを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の工具。
8. 工具（１０）の外周面（４３）に嵌着されたチップが、工具（１０）の回転軸方向に対して、傾いており、荒加工用の荒削り刃（１７’）が工具（１０）の外周面（４３）から突出し、同じ側辺（１５’）に設けられた仕上げ加工用の仕上げ削り刃（１９）が外周面（４３）から後退していることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の工具。
9. 工具（１０）の外周面（４３）に嵌着されたチップが、工具（１０）の回転軸方向に対して、傾いており、前面（３）の荒加工用荒削り刃（１７’）が、荒削り刃（１７’）のようにチップ（１）の側面（１３）の区域に配置され、荒削り刃（１７）に追行する背面（９）の仕上げ加工用仕上げ削り刃（１９）より大きく外周面（４３）から突出していることを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の工具。
10. 対をなして相対する２個のチップ、即ち端面（４１）に２個、外周面（４３）に２個のチップが設けられていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の工具。
11. 外周面（４３）に３個の、とりわけ互いに等間隔で配置された、チップが設けられ、端面（４１）には２個のチップの間に、とりわけ中央に、各々１個のチップが設けられていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１つに記載の工具。
12. 端面（４１）に３個のチップ、外周面（４３）に２個のチップが設けられていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１つに記載の工具。
13. 端面（４１）に１個、外周面（４３）に４個のチップが設けられていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１つに記載の工具。
14. 端面（４１）に挿着された少なくとも１個のチップ１ｓが側面（１１、１３）の中心を通る軸の周りに傾斜し、及び／又は前面（３）及び背面（９）の中心に垂直な軸の周りに傾斜していることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１つに記載の工具。
15. 外周面（４３）に挿着された少なくとも１個のガイドパッドを特徴とする請求項１から１４のいずれか１つに記載の工具。
16. 端面又は外周面に挿着された２個のチップの間にそれぞれ１個のガイドパッドが設けられていることを特徴とする請求項１から１５のいずれか１つに記載の工具。

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