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JP5832550B2 - シャンク取り付け調整リングを有する切削工具 - Google Patents

シャンク取り付け調整リングを有する切削工具 Download PDF

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Description

本発明は、径方向の振れ修正機能を持つ切削工具に関する。
このような切削工具は、例えば、特に金属を機械加工するためのリーマーやドリルおよびエンドミルを含む。一般に、これらの工具は、工作機械の回転可能な駆動軸に固定するため、工具ホルダーに保持される。回転切削工具による加工対象物の正確な加工は、主軸の回転軸線に対する工具軸線の正確な位置合わせを必要とする。切削工具の径方向の振れは、例えば回転軸線に対する工具軸線の軸線変位のためか、あるいは主軸の回転軸線に対する主軸または工具軸線の角度誤差のためである可能性がある。径方向の振れは切削工具が偏心回転することをもたらし、機械加工されるべき加工対象物において、これに対応した精度の低下につながる。
英国特許第２３５６８２８号明細書 米国特許第４７７６７３４号明細書 米国特許第７１６５９２３号明細書 米国特許第７０３７０５３号明細書
径方向の振れを修正する問題を取り上げた従来技術は、例えば特許文献１，特許文献２，特許文献３，特許文献４を含む。従来技術の振れ修正付き切削工具は、多くの欠点を被っている。ほんの少しだけ言及すると、一部のものは構造的に複雑である。一部のものは、振れ修正機能を持たない既存の切削工具に適用できない専用の振れ修正器具を必要とする。一部のものは、限定した組の個別の径方向に関して振れ修正を単に可能にするだけである。従来技術の一部の切削工具においては、ねじ部材が偏向力を加えるために用いられる。このねじ部材は、これが締め付けられた場合に曲げ力を切削工具に直接加える円錐台状の支承面を有する。結果として、この支承面は、これが回転すると同時に支承力を切削工具に加えるので、摩擦のために摩耗しよう。
前述した欠点を著しく低減または克服する径方向の振れ修正付きの切削工具を提供することが本発明の目的である。
振れ修正機能を持たない既存の切削工具に対して実施することができる径方向の振れを調整する器具を提供することもまた本発明の目的である。
本発明によると、
円周溝を有するシャンクと、
このシャンクの前記溝に取り外し可能に固定される調整リングと
を具えた切削工具が提供され、前記調整リングは、
この調整リングの内側に突出して前記溝に係合するねじ部材が螺着される貫通ねじ穴と、
前記溝に係合し、前記貫通ねじ穴と正反対に配されて前記調整リングの内側に突出する調整部材と
を具え、前記ねじ部材は前記貫通ねじ穴内を回転可能であって、純粋に径方向を向く力を前記溝に及ぼし、それにより径方向内側への前記調整部材の変位を引き起こし、それにより前記調整部材が逆の径方向を向く力を前記溝に及ぼし、それにより曲げモーメントを前記シャンクに引き起こす。
ある実施形態によると、前記溝は、径方向外側を向く円柱状の内壁と、この内壁から径方向外側に発散した２つの側壁とを有する。
ある実施形態によると、前記調整部材は、内側を向く内側面と、この内側面から離れて延在すると共に相互に離れて分かれる２つの端面とを有する。
ある実施形態によると、前記溝が径方向外側を向く円柱状の内壁を有し、前記ねじ部材がこの内壁に係合して前記溝の他の面には係合しない。
ある実施形態によると、前記溝が２つの径方向外側に発散した側壁を有し、前記調整部
材が前記溝の側壁に係合して前記溝の他の面には係合しない。
ある実施形態によると、前記調整部材は、内側を向く内側面と、この内側面から離れて延在すると共に相互に離れて分かれる２つの端面とを有し、前記溝は、径方向外側を向く円柱状の内壁と、この内壁から外側に発散した２つの側壁とを有し、前記調整部材は、前記端面を介して前記側壁に係合する。
切削工具シャンク調整リングもまた、開示される。この切削工具シャンク調整リングは内周面と外周面とを有し、前記内周面が中央貫通穴を画成する。２つの支持面が前記内周面から内側に突出し、これら２つの支持面は相互に正反対に配されて相互に対向する。単一の貫通ねじ穴が前記外周面を前記中央貫通穴につないでいる。内側に突出する調整部材が貫通ねじ穴の正反対に配される。この調整部材は、前記単一の貫通ねじ穴に対向する内側を向く内側面と、この内側面から離れて延在すると共に相互に離れて分かれる２つの端面とを具えている。
円周溝を与えたシャンクを有する切削工具は、前記円周溝に取り付けた前述の切削工具シャンク調整リングを有することができる。
本発明の実施形態による調整可能なリングを有する切削工具の立体投影図である。 図１に示した切削工具の一部の分解図である。 図１に示した切削工具の一部の縦断面図である。 調整リングを取り外した図１に示す切削工具の一部の縦断面図である。 図１に示した調整リングの縦断面図である。 図３におけるVI−VI線に沿って取得した切削工具の横断面図である。
以下の説明において、本発明の種々の形態が記述されよう。説明のため、具体的な形状および詳細が本発明の完全な理解をもたらすために述べられる。しかしながら、本発明をここで与えた具体的な詳細なしで実施することができることもまた、当業者には明らかであろう。さらに、本発明を不明確にしないために周知の特長を省略または簡略化する可能性がある。
最初に、切削工具１０の前後端１２，１４を通過する長手方向軸線Ａを有する切削工具１０を示した図１に対して参照がなされる。この切削工具は、外周面１８と前端に切削ヘッド２０とを有するシャンク１６を具えている。切削ヘッド２０の具体的な形状が本発明にとって必須ではないことは理解されており、それで切削ヘッドをドリルやリーマーまたは他の工具として形成することができる。シャンクの後端の部分は工具ホルダーに固定するためにある。径方向の振れを調整するための調整リング２２は、ねじ部材２４によってシャンク１６に取り外し可能に固定される。
さて、注意が図２から図６に引きつけられる。シャンク１６は、円周溝２６をこのシャンク１６の溝２６に取り外し可能に固定される調整リング２２と共に有する。円周溝２６は、内壁２８と２つの側壁３０とを有する。内壁２８は、形状が円柱状であって径方向外側を向いている。側壁３０は、シャンク１６の内壁２８から外周面１８まで外側に発散している。これら２つの側壁３０は、シャンクの縦断面においてそれらの間に図４に示すような鋭角αを形成する。
調整リング２２は、形状が環状であって逆方向を向く対向端面３６の間に延在する内周および外周面３２，３４を有する。内周面３２は、切削工具１０のシャンク１６が配される中央貫通穴３８を画成する。貫通ねじ穴４０は、内周および外周面３２，３４の間に延在する。ねじ部材２４が貫通ねじ穴４０にねじ込んで取り付けられ、調整リング２２の内側に突出する。このねじ部材２４は、切削工具１０の径方向の振れの調整中に溝２６の内壁２８に係合するようになっている支承面４２を有する。ねじ部材２４が貫通ねじ穴４０にねじ込まれて取り付けられ、溝２６に係合すると、ねじ部材２４は支承面４２を介して溝２６の内壁２８に係合する。このねじ部材２４は、溝２６の側壁３０や溝２６の他のあらゆる面に係合しない。この実施形態の図に見られるように、調整リング２２には単一のこのような貫通穴４０のみが与えられ、単一のねじ部材２４だけが調整リング２２に取り付けられてシャンク１６に係合する。
調整部材４４は、内周面３２から調整リング２２の内側の貫通ねじ穴４０に向けた方向に突出し、この貫通ねじ穴４０の正反対に配される。この調整部材４４は、貫通ねじ穴４０の方に内側を向く内側面４６と、この内側面４６から離れて延在すると共に相互に離れて分かれる２つの端面４８とを有する。内側面４６は、ねじ部材２４の支承面４２に対向する。２つの端面４８は、例えば図５で見ることができるように、シャンクの縦断面においてこれらの間に鋭角を形成する。調整リング２２がシャンク１６の溝２６に取り外し可能に固定されて調整部材４４が溝２６に係合した場合、調整部材４４は、端面４８を介して溝２６の側壁３０に係合する。調整部材４４は、溝２６の内側面４６や溝２６の他のいかなる面にも係合しない。
調整部材４４および貫通ねじ穴４０は、調整リング２２を２等分に分ける。調整リング２２には、相互に向き合うと共に相互に正反対に配される２つの支持面５０が設けられる。これら支持面５０は、内周面３２から内側に突出する。一方の支持面５０は調整リング２２の片側に配されると共に他方の支持面５０は調整リング２２の他方の片側に配される。支持面５０のそれぞれは、溝の最大長さ寸法Ｌ２よりも大きな最小長さ寸法Ｌ１を有する。
初期位置において、切削工具１０の径方向の振れを調整する前に、調整リング２２は、シャンク１６の溝２６に大ざっぱに固定され、ねじ部材２４の支承面４２が溝２６の内壁２８に滑動可能に係合すると共に調整部材４４の端面４８が溝２６の側壁に滑動可能に係合する。支持面５０は、初期位置においてシャンク１６の外周面１８に係合しないことが好ましい。この初期位置において、調整リング２２は、初期位置から、径方向の振れ調整が必要とされる方向に対応した最終的な位置まで、軸線Ａを中心に連続的に回転することができる。調整リング２２の回転中、ねじ部材２４の支承面は溝２６の内壁２８を滑り、調整部材４４の端面４８は溝２６の側壁を滑動する。
調整リング２２が最終位置に達すると、ねじ部材２４がねじ込まれる。ねじ部材２４がねじ込まれると、これは貫通ねじ穴４０に対して径方向内側へ移動し、溝２６に対して純粋に径方向を向く力ＦＲを加え、これによって貫通ねじ穴４０を取り囲む調整リング２２の領域がシャンク１６から径方向外側に離れて移動するようにさせる。ねじ部材２４の支承面４２のみが溝２６に係合してこれが溝２６の内壁２８にのみ係合するので、ねじ部材２４は、溝２６に対して純粋に径方向を向く力ＦＲを加える。貫通ねじ穴４０を取り囲む調整リング２２の領域の径方向外側の移動は、調整部材４４がさらに径方向内側に溝２６へと移動することをもたらす。さらに、支持面５０は、これらがシャンク１６の外周面１８に係合するまで径方向内側に移動しよう。支持面５０のそれぞれは、溝２６の何れかの側の溝２６に隣接する領域でシャンク１６の外周面１８に係合しよう。従って、ねじ部材２４をねじ込むことにより、支持面５０は、これらがシャンク１６の外周面１８に係合しない第１の位置から、これらがシャンク１６の外周面１８に係合する第２の位置まで移動可能である。
調整部材４４が径方向内側に溝２６へと移動すると、これは調整部材４４の端面４８と溝２６の側壁３０との係合を介して逆の径方向を向く力Ｆを溝２６に加える。逆の径方向を向く力Ｆは、側壁３０が隣接する調整部材４４から離れてさらに押され、これによって調整部材４４に隣接する側壁３０の間の鋭角αを増大させるので、シャンク１６に曲げモーメントを引き起こさせる。シャンク１６に対する曲げモーメントの結果として、シャンク１６の前端１２はこれがあった元の位置から離れて径方向に移動し、これによって必要とされる径方向の振れを調整する。
調整リング２２が切削工具１０の軸線Ａを中心として３６０°全域を連続的に回転できるので、径方向の振れを任意の必要とされる径方向に修正することができる。
本発明の調整リングは、最初に円周溝なしで製造した切削工具に対し、形状および寸法がこの調整リングに対応した適当な円周溝をそれらのシャンクに単に形成することによって適用させることができる。
本発明の調整リングは、操作が非常に簡単である。調整リング２２が必要とされる位置に回転することができるように、ねじ部材２４を充分に緩めることが単に必要とされるだけであり、次いで径方向の振れを修正するためにねじ部材をねじ込むことができる。
切削工具１０の径方向の振れの修正中には、調整リング２２のねじ部材２４がシャンク１６の溝２６に対して径方向を向く力ＦＲを単に加えるだけである。多くの従来技術の径方向の振れ修正機構と異なり、本発明のねじ部材２４は、シャンク１６に対して曲げモーメントを直接もたらさない。多くの従来技術の径方向の振れ修正機構においては、円錐頭部を有するボルト、すなわちねじ部材が用いられ、これはシャンクのそれぞれの溝に逆の径方向を向く力を加えて溝を「広げ」、これによってシャンクに曲げモーメントをもたらす円錐頭部である。それ故、多くの従来技術の径方向の振れ修正機構においては、逆の径方向を向く力を加えるボルト、すなわちねじ部材のその部分が、ねじ部材の回転中にそれを行う。これは、摩擦によって円錐頭部の摩耗をもたらすという点で不利である。
本発明をある程度詳細に記述したけれども、以下に請求した本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更および修正を行うことができることを理解すべきである。

Claims (13)

  1. 円周溝(２６)を有するシャンク(１６)と、
    このシャンク(１６)の前記溝(２６)に取り外し可能に固定される調整リング(２２)と
    を具えた切削工具(１０)であって、前記調整リング(２２)は、
    この調整リング(２２)の内側に突出して前記溝(２６)に係合するねじ部材(２４)が螺着される貫通ねじ穴(４０)と、
    前記溝(２６)に係合し、前記貫通ねじ穴(４０)と正反対に配されて前記調整リング(２２)の内側に突出する調整部材(４４)と
    を具え、前記ねじ部材(２４)は前記貫通ねじ穴(４０)内を回転可能であって、純粋に径方向を向く力を前記溝(２６)に及ぼし、それにより径方向内側への前記調整部材(４４)の変位を引き起こし、それにより前記調整部材(４４)が逆の径方向を向く力を前記溝(２６)に及ぼし、それにより曲げモーメントを前記シャンク(１６)に引き起こすことを特徴とする切削工具。
  2. 前記溝(２６)は、径方向外側を向く円柱状の内壁(２８)と、この内壁(２８)から径方向外側に発散した２つの側壁(３０)とを有することを特徴とする請求項１に記載の切削工具(１０)。
  3. 前記調整部材(４４)は、内側を向く内側面(４６)と、この内側面(４６)から延在すると共に相互に分かれる２つの端面(４８)とを有することを特徴とする請求項１に記載の切削工具(１０)。
  4. 前記調整部材(４４)は、内側を向く内側面(４６)と、この内側面(４６)から延在すると共に相互に発散した２つの端面(４８)とを有することを特徴とする請求項２に記載の切削工具(１０)。
  5. 前記溝(２６)が径方向外側を向く円柱状の内壁(２８)を有し、前記ねじ部材(２４)がこの内壁(２８)に係合して前記溝(２６)の他の面には係合しないことを特徴とする請求項１に記載の切削工具(１０)。
  6. 前記溝(２６)が２つの径方向外側に発散した側壁(３０)を有し、前記調整部材(４４)が前記溝(２６)の側壁(３０)に係合して前記溝(２６)の他の面には係合しないことを特徴とする請求項１に記載の切削工具(１０)。
  7. 前記調整部材(４４)は、内側を向く内側面(４６)と、この内側面(４６)から延在すると共に相互に分かれる２つの端面(４８)とを有し、
    前記溝(２６)は、径方向外側を向く円柱状の内壁(２８)と、この内壁(２８)から外側に発散した２つの側壁(３０)とを有し、
    前記調整部材(４４)は、前記端面(４８)を介して前記側壁(３０)に係合する
    ことを特徴とする請求項１に記載の切削工具(１０)。
  8. 前記ねじ部材(２４)が前記溝(２６)の内壁(２８)に係合する支承面(４２)を有することを特徴とする請求項７に記載の切削工具(１０)。
  9. 前記調整リング(２２)は、相互に正反対に配されて相互を対向すると共に内周面(３２)から内側に突出する２つの支持面(５０)を具えたことを特徴とする請求項１から請求項７の何れかに記載の切削工具(１０)。
  10. 前記ねじ部材(２４)をねじ込むことによって、前記支持面(５０)は、これらが前記シャンク(１６)の外周面(１８)に係合しない第１の位置から、これらが前記シャンク(１６)の外周面(１８)に係合する第２の位置まで移動可能であり、それぞれの支持面(５０)は、前記溝(２６)に隣接しかつ前記溝(２６)の何れかの側の領域にて前記シャンク(１６)の外周面(１８)に係合することを特徴とする請求項９に記載の切削工具(１０)。
  11. 前記調整リング(２２)は、相互を対向し、相互に正反対に配され、内周面(３２)から内側に突出する２つの支持面(５０)を具えたことを特徴とする請求項１から請求項１０の何れかに記載の切削工具(１０)。
  12. ねじ部材(２４)をねじ込むことによって、前記支持面(５０)は、これらがシャンク(１６)の外周面(１８)に係合しない第１の位置から、これらがシャンク(１６)の外周面(１８)に係合する第２の位置まで移動可能であり、それぞれの支持面(５０)は、前記溝(２６)に隣接しかつ前記溝(２６)の何れかの側の領域にて前記シャンク(１６)の外周面(１８)に係合することを特徴とする請求項１１に記載の切削工具(１０)。
  13. 単一のねじ部材(２４)のみが前記調整リング(２２)に取り付けられて前記シャンク(１６)に係合することを特徴とする請求項１から請求項１２の何れかに記載の切削工具(１０)。
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