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JP6916745B2 - 同じ円錐角を有する2つの離間した円錐当接面を有するねじ取付部分を備えた交換可能な切削ヘッド、工具ホルダ及び回転切削工具 - Google Patents
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JP6916745B2 - 同じ円錐角を有する2つの離間した円錐当接面を有するねじ取付部分を備えた交換可能な切削ヘッド、工具ホルダ及び回転切削工具 - Google Patents

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Description

本出願の主題は、雄型結合部材を有する交換可能な切削ヘッドを、ねじ結合機構を用いて工具ホルダの雌型結合部材に取り外し可能に保持するタイプの回転切削工具に関連する。
回転切削工具は、交換可能な切削ヘッドを工具ホルダ内に確実に保持するためのねじ結合機構備えることができる。
交換可能な切削ヘッドは雄型結合部材を備えることができ、工具ホルダは雌型結合部材を備えることができる。雄結合部材は、雄ねじ及び少なくとも1つの当接面を備えることができる。雌型結合部材は、それぞれ雄型結合部材の雄ねじ及び少なくとも1つの当接面に対応する雌ねじ及び少なくとも1つの当接面を備えることができる。
このような回転切削工具の中には、雄型結合部材が円錐形の1つの当接面を備え、雄ねじが平行(すなわち「非テーパ」)ねじであるものがある。このような回転切削工具の一例は、例えばUS6,485,220に開示されている。
他のこのような回転切削工具の中には、雄型結合部材が円錐形の1つの当接面を備え、雄ねじがテーパねじであるものがある。このような回転切削工具の一例は、例えばUS7,374,376に開示されている。
さらに他のこのような回転切削工具の中には、雄型結合部材が、一方が円錐形で他方が円筒形の2つの当接面を備え、雄ねじが平行ねじであるものがある。このような回転切削工具の一例は、例えばUS7,341,409に開示されている。
さらに他のこのような回転切削工具の中には、雄型結合部材が2つの隣接する円錐当接面を備え、雄ねじがテーパねじであるものがある。このような回転切削工具の一例は、例えばUS2015/016905に開示されており、テーパねじは2つの隣接する当接面から離れて球状の支持領域へと結合部材の後方に延びる。
本出願の主題の目的は、剛性が改善された、交換可能な切削ヘッドの工具ホルダへの結合を提供することである。
本出願の主題の別の目的は、2つの円錐当接面を備えたねじ結合機構を有する別の回転切削工具と比べて製造が容易な、2つの円錐当接面を備えたねじ結合機構を有する回転切削工具を提供することである。
本出願の主題のさらに別の目的は、横方向の切削力に対する改善された安定性を有する、交換可能な切削ヘッドの工具ホルダへの結合を提供することである。
本出願の主題の第1の態様によれば、前方向から後方向に延在するヘッド縦軸周りに回転方向に回転する、回転切削作業のための交換可能な切削ヘッドであって、
切削部分を形成する前方部分と、取付部分を形成する後方部分と、を備え、
取付部分は、ヘッド縦軸に対して横切る方向に延在し、切削部分と取付部分との間の境界を画定する後向きのヘッド基面から後方に突出する雄型結合部材を備え、
雄型結合部材は、
外向きの前方及び後方軸受部分と、これらの間に位置する雄ねじと、を備え、
前方軸受部分は、後ろ方向に内側にテーパして前方ヘッド円錐角を規定する円錐形の前方ヘッド当接面を備え、
後方軸受部分は、後ろ方向に内側にテーパして後方ヘッド円錐角を規定する円錐形の後方ヘッド当接面を備え、
前方及び後方ヘッド円錐角は、同じ値を有する、交換可能な切削ヘッドが提供される。
本出願の主題の別の態様によれば、前方向から後方向に延在するホルダ縦軸を有する工具ホルダであって、
ホルダ縦軸に対して横切る方向に延在する前向きのホルダ前面から後方に延在する雌型結合部材を備え、
雌型結合部材は、
内向きの前方及び後方支持部分と、これらの間に位置する雌ねじと、を備え、
前方支持部分は、後ろ方向に内側にテーパして前方ホルダ円錐角を規定する前方ホルダ当接面を備え、
後方支持部分は、後ろ方向に内側にテーパして後方ホルダ円錐角を規定する後方ホルダ当接面を備え、
前方及び後方ホルダ円錐角は、同じ値を有する、工具ホルダも提供される。
本出願の主題の別の態様によれば、
交換可能な切削ヘッドと、工具ホルダと、を備えた回転切削工具であって、
回転切削工具は、解放位置とロック位置との間で調整可能であり、ロック位置において、
雄型結合部材は、雌型結合部材に取り外し可能に保持され、
雄及び雌ねじは、互いに螺合し、
ヘッド基面は、ホルダ前面に当接し、
前方ヘッド当接面は、前方ホルダ当接面に当接し、後方ヘッド当接面は、後方ホルダ当接面に当接する、回転切削工具も提供される。
以上は概要であること、及び下記の特徴を本出願の主題のいずれの組み合わせにも適用できること、例えば、以下の特徴のいずれをも交換可能な切削ヘッド、工具ホルダ又は回転切削工具に適用できることが理解される。
前方ヘッド円錐角は、5°≦α≦7°の範囲内とし得る。後方ヘッド円錐角は、5°≦β≦7°の範囲内とし得る。
好ましくは、前方及び後方ヘッド円錐角は、ちょうど6°に等しくし得る。
雄ねじは、平行ねじとし得る。
前方ヘッド当接面は、ヘッド縦軸を中心とする仮想的な雄ねじ前方円錐上にある。複数の雄ねじ谷底は、軸方向を前方及び後方軸受部分で区切られた仮想的な雄ねじ谷底円筒を画定する。仮想的な雄ねじ前方円錐は、仮想的な雄ねじ谷底円筒と交差し得る。
後方ヘッド当接面は、ヘッド縦軸を中心とする仮想的な雄ねじ後方円錐上にある。複数の雄ねじ山頂は、軸方向を前方及び後方軸受部分で区切られた仮想的な雄ねじ山頂円筒を画定する。仮想的な雄ねじ後方円錐は、仮想的な雄ねじ山頂円筒と交差し得る。
前方軸受部分に最も近い雄ねじの外径は、前方ヘッド当接面の最小雄ねじ前方径よりも小さくし得る雄ねじ外径を規定する。
後方軸受部分に最も近い雄ねじの内径は、後方ヘッド当接面の最大雄ねじ後方径よりも大きくし得る雄ねじ内径を規定する。
後方ヘッド当接面の最大雄ねじ後方径は、前方ヘッド当接面の最小雄ねじ前方径よりも小さくし得る。
前方ヘッド当接面は、前方ヘッド円錐軸方向高さを有する。後方ヘッド当接面は、後方ヘッド円錐軸方向高さを有する。後方ヘッド円錐軸方向高さは、前方ヘッド円錐軸方向高さよりも大きくし得る。
ヘッド基面は、ヘッド縦軸に垂直とし得る。
前方ホルダ円錐角は、4.7°≦γ≦6.7°の範囲内とし得る。後方ホルダ円錐角は、4.7°≦δ≦6.7°の範囲内とし得る。
好ましくは、前方及び後方ホルダ円錐角は、5.7°に等しくし得る。
雌ねじは、平行ねじとし得る。
前方ホルダ当接面は、ホルダ縦軸を中心とする仮想的な雌ねじ前方円錐上にある。複数の雌ねじ山頂は、軸方向を前方及び後方支持部分で区切られた仮想的な雌ねじ山頂円筒を画定する。仮想的な雌ねじ前方円錐は、仮想的な雌ねじ山頂円筒と交差し得る。
後方ホルダ当接面は、ホルダ縦軸を中心とする仮想的な雌ねじ後方円錐上にある。複数の雌ねじ谷底は、軸方向を前方及び後方支持部分で区切られた仮想的な雌ねじ谷底円筒を画定する。仮想的な雌ねじ後方円錐は、仮想的な雌ねじ谷底円筒と交差し得る。
前方支持部分に最も近い雌ねじの外径は、前方ホルダ当接面の最小雌ねじ前方径よりも小さくし得る雌ねじ外径を規定する。
後方支持部分に最も近い雌ねじの内径は、後方ホルダ当接面の最大雌ねじ後方径よりも大きくし得る雌ねじ内径を規定する。
後方ホルダ当接面の最大雌ねじ後方径は、前方ホルダ当接面の最小雌ねじ前方径よりも小さくし得る。
前方ホルダ当接面は、前方ホルダ円錐軸方向高さを有する。後方ホルダ当接面は、後方ホルダ円錐軸方向高さを有する。後方ホルダ円錐軸方向高さは、前方ホルダ円錐軸方向高さよりも大きくし得る。
解放位置において、雄型結合部材は、雌型結合部材の外に位置し得る。前方ヘッド円錐角は、5°≦α≦7°の範囲内とし得る。後方ヘッド円錐角は、5°≦β≦7°の範囲内とし得る。前方ホルダ円錐角は、4.7°≦γ≦6.7°の範囲内とし得る。後方ホルダ円錐角は、4.7°≦δ≦6.7°の範囲内とし得る。
解放位置において、前方及び後方ヘッド円錐角は、前方及び後方ホルダ円錐角よりも最大で0.6°大きくし得る。
好ましくは、解放位置において、前方及び後方ヘッド円錐角は、前方及び後方ホルダ円錐角よりも0.3°大きくし得る。
ロック位置において、前方及び後方支持部分が弾性的に変形することによって、前方及び後方ヘッド円錐角と前方及び後方ホルダ円錐角は、同じ値を有する。
回転切削工具は、解放位置と、ロック位置以前の第1のプレロック位置と、の間でさらに調整可能であり、第1のプレロック位置において、雄及び雌ねじは、互いに螺合し得る。ヘッド基面は、ホルダ前面から第1の前方距離だけ離間し得る。前方ヘッド当接面は、前方ホルダ当接面に初めて接触し得る。後方ヘッド当接面は、後方ホルダ当接面から第1の後方距離だけ離間し得る。
回転切削工具は、第1のプレロック位置と、ロック位置以前の第2のプレロック位置と、の間でさらに調整可能であり、第2のプレロック位置において、雄及び雌ねじは、互いに螺合し得る。ヘッド基面は、ホルダ前面から第1の前方距離未満である第2の前方距離だけ離間し得る。前方ヘッド当接面は、前方ホルダ当接面に接触し得る。後方ヘッド当接面は、後方ホルダ当接面に初めて接触し得る。
前方ヘッド当接面は、前方ヘッド円錐軸方向高さを有する。後方ヘッド当接面は、後方ヘッド円錐軸方向高さを有する。前方ホルダ当接面は、前方ホルダ円錐軸方向高さを有する。後方ホルダ当接面は、後方ホルダ円錐軸方向高さを有する。前方ヘッド円錐軸方向高さは、前方ホルダ円錐軸方向高さよりも大きくし得る。後方ヘッド円錐軸方向高さは、後方ホルダ円錐軸方向高さよりも大きくし得る。
本出願をより良く理解し、かつ本出願を実際に実施し得る方法を示すために、以下の添付図面を参照する。
回転切削工具の斜視縦方向断面図である。 図1に示す回転切削工具の分解斜視縦方向断面図である。 図1及び図2に示す交換可能な切削ヘッドの斜視図である。 図3に示す交換可能な切削ヘッドの側面図である。 図4の詳細である。 図1及び図2に示す工具ホルダの斜視図である。 図6に示す工具ホルダの縦方向断面図である。 回転切削工具が第1のプレロック位置にあるときの、図1及び図2に示す回転切削工具の詳細な縦方向断面図である。 図8の詳細である。 回転切削工具が第2のプレロック位置にあるときの、図8に示すのと同様の図である。 回転切削工具がロック位置にあるときの、図8に示すのと同様の図である。
説明を単純かつ明瞭にするために、図面に示す要素は、必ずしも縮尺通りである必要はないことが理解される。例えば、要素のうちのいくつかの寸法は、明瞭にするために、他の要素に対して誇張され得るか、又は数個の物理的な構成要素は、1つの機能ブロック又は要素に含まれ得る。適切であると考えられる場合、図面では、対応する又は類似の要素を示すために、参照符号を繰り返し使用し得る。
以下の説明では、本出願の主題の様々な態様を説明する。説明のために、特定の構成及び詳細を十分詳細に説明して、本出願の主題を十分に理解するようにする。しかしながら、当業者には、本出願の主題は、本明細書で提示する特定の構成及び詳細を用いなくても実施できることも明らかであろう。
最初に図1及び図2に注目すると、本出願の主題の実施形態による、フライス作業、特にエンドミル削りに使用されるタイプの回転切削工具20が示されている。回転切削工具20は、交換可能な切削ヘッド22を備え、この切削ヘッドは、ヘッド縦軸Aを有し、その周りで交換可能な切削ヘッド22が回転方向Rに回転する。ヘッド縦軸Aは、前方向Dから後方向Dに延在する。交換可能な切削ヘッド22は、一般に、超硬合金製とし得る。回転切削工具20は、工具ホルダ24も備える。工具ホルダ24は、一般に、鋼製とし得る。示されている実施形態では、切削ヘッド22にはヘッド縦軸Aに沿って延在する中央冷媒流路がないが、他の実施形態ではそのような冷媒流路が存在する場合がある。交換可能な切削ヘッド22は、ねじ結合機構によって工具ホルダ24に取り外し可能に保持され得る。そのようなねじ結合機構は、上記で述べたものよりも、他のタイプの回転切削作業、例えば、リーマ仕上げ又は穿孔などに好都合な場合もある。
明細書及び特許請求の範囲を通して、用語「前方」及び「後方」を使用することにより、それぞれ図4〜図8、及び図10〜図11において左右へ向かうヘッド縦軸Aの方向における相対位置を指すことを理解されたい。
ここで図3〜図5を参照する。交換可能な切削ヘッド22は、切削部分26を形成する前方部分と、取付部分28を形成する後方部分と、を有する。本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、交換可能な切削ヘッド22は、単一の一体型ワンピース構造から形成され得る。これは、交換可能な切削ヘッド22は取り外し可能な切削インサート(図示せず)を有しないという利点をもたらす。そのような取り外し可能な切削インサートは定期的に交換されることがあり、これは時間のかかる手順となり得る。また、例えば、交換可能な切削ヘッド22に取り外し可能な切削インサートを解放可能に保持するために使用できるねじ(図示せず)は、交換作業中に間違った場所に置かれてしまう、及び/又は紛失する可能性がある。
図3及び図4を参照すると、切削部分26は、少なくとも1つの周囲切れ刃30を備える。図面に示すこの非限定的な例では、少なくとも1つの周囲切れ刃30は、ヘッド縦軸Aを軸にらせん状に延在することができる。さらに、示されている非限定的な例では、ちょうど4つの周囲切れ刃が存在し得る。各周囲切れ刃30は、周囲逃げ面32と周囲すくい面34との交差部に形成される。どちらも回転方向Rに対して、周囲逃げ面32は回転方向において周囲切れ刃30の後方に位置し、周囲すくい面34は回転方向において周囲切れ刃30の前方に位置する。周囲切れ刃30の向きによって、金属切削作業を実施できるようにする。本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、切削部分26は、切削作業中に生成される切り屑(図示せず)を排出するための少なくとも1つの溝36を備え得る。1つの溝36は各周囲切れ刃30に結合されている。交換可能な切削ヘッド22は、切削部分26の端面37に1つ以上の前切れ刃30bを備え得る。図面に示すこの非限定的な例では、交換可能な切削ヘッド22はちょうど4つの前切れ刃30bを備え得る。
ここで図4及び図5を参照すると、取付部分28は、後向きのヘッド基面40から後方に突出する雄型結合部材38を備える。ヘッド基面40は、ヘッド縦軸Aに対して横切る方向に延在し、切削部分26と取付部分28との間の境界を画定する。すなわち、切削部分26はヘッド基面40の前方に形成され、取付部分28はヘッド基面40の後方に形成される。本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、雄型結合部材38は剛性とし得る。ヘッド基面40は、ヘッド縦軸Aに垂直とし得る。以下に説明するように、ヘッド基面40は、回転切削工具20がロック位置にあるときに、工具ホルダ24上の対応する面に当接することが意図されている。
雄型結合部材38は、雄ねじ42を備える。図5を参照すると、雄ねじ42は、雄ねじ軸Bを軸にらせん状に延在し、複数の雄ねじ山頂46及び複数の雄ねじ谷底48を形成する雄ねじ山44を備える。雄ねじ軸Bは、ヘッド縦軸Aと一致する。したがって、雄ねじ部分42と交換可能な切削ヘッド22は同軸である。複数の雄ねじ山頂46及び複数の雄ねじ谷底48は、それぞれ雄ねじ42の外径及び内径を規定する。雄ねじは、雄ねじ軸B方向に測定した雄ねじ長さLEを有する。本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、雄ねじ42は、約3つの巻回部を有し得る。
本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、雄ねじ42は、平行ねじであってよい。明細書及び特許請求の範囲を通して、用語「平行ねじ」は、ねじ山が円筒の周りに延在し、これによってねじ山頂がねじ縦軸から等距離にあるねじに関係することを理解されたい。同様に、明細書及び特許請求の範囲を通して、用語「テーパねじ」は、ねじ山が円錐の周りに延在し、これによってねじ縦軸からのねじ山頂の距離が後方に向かって減少するねじに関係することを理解されたい。雄ねじ42が平行ねじであることによって、交換可能な切削ヘッド22は、例えば雄ねじ42がテーパ状である場合よりも製造が容易である。
図4及び図5に示すように、雄型結合部材38は、それぞれヘッド縦軸Aから離れて外側を向く2つの軸受部分、すなわち前方軸受部分50と後方軸受部分52とを備える。すなわち、前方軸受部分50及び後方軸受部分52は、概ね半径方向外側を向いている。前方及び後方軸受部分50、52は、雄ねじ42の左右に位置する。言い方を変えれば、雄ねじ42は、前方及び後方軸受部分50、52の間に位置する。
雄ねじ42が平行ねじである場合、雄ねじ42の複数の雄ねじ山頂46により仮想的な雄ねじ山頂円筒62を画定し、軸方向を前方及び後方軸受部分50、52で区切る。さらに、雄ねじ42の複数の雄ねじ谷底48により仮想的な雄ねじ谷底円筒66を画定し、軸方向を前方及び後方軸受部分50、52で区切る。
前方軸受部分50は、後ろ方向Dに内側にテーパして前方ヘッド円錐角αを規定する前方ヘッド当接面54を備える。すなわち、前方ヘッド当接面54は、概ね半径方向外側を向いた円錐形状を有し、前方ヘッド円錐角αは、内角である。本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、前方ヘッド当接面54は、円錐台形とし得る。前方ヘッド円錐角αは、5°≦α≦7°の範囲内とし得る。好ましくは、前方ヘッド円錐角αは、ちょうど6°に等しくし得る。言い方を変えれば、前方ヘッド当接面54は、ヘッド縦軸Aに対して3°の角度を規定し得る。以下で説明するように、前方ヘッド当接面54は、回転切削工具20がロック位置にあるときに、工具ホルダ24上の対応する面に当接することが意図されていることに留意されたい。
明細書及び特許請求の範囲の全体にわたり、用語「半径方向内側/内側に」及び「半径方向外側/外側に」を使用することで、図4〜図8、及び図10〜図11において、ヘッド縦軸A及び/又はホルダ縦軸Cとの関連においてそれぞれの軸に近づく及びそれぞれ軸から遠ざかる垂直方向における相対位置に言及することを理解されたい。さらに、明細書全体にわたり用語「円錐角」を使用することで、縦断面における円錐のテーパ面により形成される角に言及することを理解されたい。用語「縦断面」は、縦軸を含む平面で切断した断面を指すことに留意されたい。
前方ヘッド当接面54は、ヘッド縦軸Aを中心とする仮想的な雄ねじ前方円錐60上にある。すなわち、仮想的な雄ねじ前方円錐60は、雄型結合部材38と同軸である。仮想的な雄ねじ前方円錐60は、直円錐である。本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、仮想的な雄ねじ前方円錐60は、仮想的な雄ねじ山頂円筒62と交差し得る。
本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、前方軸受部分50の前方部分は、ヘッド基面40に隣接して配置され得る。前方軸受部分50とヘッド基面40の交差部は、凹面をなし得る。前方軸受部分50の後方部分は、雄ねじ42に隣接して配置され得る。
後方軸受部分52は、後ろ方向Dに内側にテーパして後方ヘッド円錐角βを規定する後方ヘッド当接面56を備える。すなわち、後方ヘッド当接面56は、概ね半径方向外側を向いた円錐形状を有し、後方ヘッド円錐角βは内角である。図面に示すこの非限定的な例では、後方ヘッド当接面56は、円錐台形とし得る。本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、後方ヘッド円錐角βは、5°≦β≦7°の範囲内とし得る。好ましくは、後方ヘッド円錐角βは、6°に等しくし得る。言い方を変えれば、後方ヘッド当接面56は、ヘッド縦軸Aに対して3°の角度を形成し得る。以下で説明するように、後方ヘッド当接面56は、回転切削工具20がロック位置にあるときに、工具ホルダ24上の対応する面に当接することが意図されていることに留意されたい。
後方ヘッド当接面56は、ヘッド縦軸Aを中心とする仮想的な雄ねじ後方円錐64上にある。すなわち、仮想的な雄ねじ後方円錐64は、雄型結合部材38と同軸である。仮想的な雄ねじ後方円錐64は、直円錐である。本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、仮想的な雄ねじ後方円錐64は、仮想的な雄ねじ谷底円筒66と交差し得る。
本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、後方軸受部分52の前方部分は、雄ねじ42に隣接して配置され得る。後方軸受部分52の後方部分は、雄型結合部材38のヘッド後面58に隣接して配置され得る。後方軸受部分52とヘッド後面58の交差部は、斜角とし得る。ヘッド後面58は、ヘッド縦軸Aに垂直とし得る。
前方及び後方ヘッド円錐角α、βは、同じ値を有する。したがって、有利には、前方及び後方ヘッド当接面54、56を研磨するときに、(交換可能な切削ヘッド22の製造に用いられる)砥石車の回転角度を再設定する必要がない。円錐角α、βに用いられる「同じ値」という表現は、±0.5°以内を意味することを理解されたい。
前方ヘッド当接面54は、ヘッド縦軸A方向に測定した前方ヘッド円錐軸方向高さH1を有する。後方ヘッド当接面56は、ヘッド縦軸A方向に測定した後方ヘッド円錐軸方向高さH2を有する。本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、H1は一般に1.3mmの値を有し、H2は一般に2.5mmの値を有し得る。後方ヘッド円錐軸方向高さH2は、前方ヘッド円錐軸方向高さH1よりも大きくし得る。雄ねじ長さLEは、前方ヘッド円錐軸方向高さH1よりも大きくし得る。雄ねじ長さLEは、後方ヘッド円錐軸方向高さH2よりも大きくし得る。
図5にさらに示すように、前方軸受部分50に最も近い雄ねじ42の外径は雄ねじ外径DE1を規定する。本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、雄ねじ外径DE1は、前方ヘッド当接面54の最小雄ねじ前方径FDより小さくし得る。
後方軸受部分52に最も近い雄ねじ42の内径は雄ねじ内径DE2を規定する。本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、雄ねじ内径DE2は、後方ヘッド当接面56の最大雄ねじ後方径RDよりも大きくし得る。後方ヘッド当接面56の最大雄ねじ後方径RDは、前方ヘッド当接面54の最小雄ねじ前方径FDよりも小さくし得る。
本出願の主題の別の態様は、工具ホルダ24に関する。ここで図6及び図7を参照すると、工具ホルダ24は、前方向Dから後方向Dに延在するホルダ縦軸Cを有する。工具ホルダ24は、前向きのホルダ前面70から後方に延在する雌型結合部材68を備える。ホルダ前面70は、ホルダ縦軸Cに対して横切る方向に延在する。本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、ホルダ前面70は、ホルダ縦軸Cに垂直とし得る。
雌型結合部材68は、雌ねじ72を備える。雌型結合部材68の縦断面図(すなわち図7)に示すように、雌ねじ72は、雌ねじ軸Dを軸にらせん状に延在し、複数の雌ねじ山頂76及び複数の雌ねじ谷底78を形成する雌ねじ山74を備える。雌ねじ軸Dは、ホルダ縦軸Cと一致する。したがって、雌ねじ部分72は、工具ホルダ24と同軸である。複数の雌ねじ山頂76及び複数の雌ねじ谷底78は、それぞれ雌ねじ72の内径及び外径を規定する。雌ねじは、雌ねじ軸D方向に測定した雌ねじ長さLIを有する。本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、雌ねじ72は、約3つの巻回部を有し得る。
本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、雌ねじ72は、平行ねじとし得る。雌ねじ72が平行ねじであることによって、工具ホルダ24は、例えば雌ねじ72がテーパ状である場合よりも製造が容易である。
図7に示すように、雌型結合部材68は、それぞれホルダ縦軸C方向に内側を向く2つの支持部分、すなわち前方支持部分80と後方支持部分82とを備える。すなわち、前方支持部分80及び後方支持部分82は、概ね半径方向内側を向いている。前方及び後方支持部分80、82は、雌ねじ72の左右に位置する。言い方を変えれば、雌ねじ72は、前方及び後方支持部分80、82の間に位置する。
雌ねじ72が平行ねじである場合、雌ねじ72の複数の雌ねじ山頂76により仮想的な雌ねじ山頂円筒92を画定し、軸方向を前方及び後方支持部分80、82で区切る。さらに、雌ねじ72の複数の雌ねじ谷底78により仮想的な雌ねじ谷底円筒96を画定し、軸方向を前方及び後方支持部分80、82で区切る。
前方支持部分80は、後ろ方向Dに内側にテーパして前方ホルダ円錐角γを規定する前方ホルダ当接面84を備える。すなわち、前方ホルダ当接面84は、概ね半径方向内側を向いた円錐形状を有し、前方ホルダ円錐角γは、外角である。本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、前方ホルダ当接面84は、円錐台形とし得る。前方ホルダ円錐角γは、4.7°≦γ≦6.7°の範囲内とし得る。好ましくは、前方ホルダ円錐角γは、5.7°に等しくし得る。言い方を変えれば、前方ホルダ当接面84は、ホルダ縦軸Cに対して2.85°の角度を規定し得る。
前方ホルダ当接面84は、ホルダ縦軸(C)を中心とする仮想的な雌ねじ前方円錐90上にある。すなわち、仮想的な雌ねじ前方円錐90は、雌型結合部材68と同軸である。仮想的な雌ねじ前方円錐90は、直円錐である。本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、仮想的な雌ねじ前方円錐90は、仮想的な雌ねじ谷底円筒96と交差し得る。
本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、前方支持部分80は、前方環状溝86を備え得る。そして、前方ホルダ当接面84は、前方環状溝86により雌ねじ72から離間し得る。前方支持部分80の前方部分は、ホルダ前面70に隣接して配置され得る。前方支持部分80とホルダ前面70の交差部は、斜角とし得る。
後方支持部分82は、後ろ方向Dに内側にテーパして後方ホルダ円錐角δを規定する後方ホルダ当接面88を備える。すなわち、後方ホルダ当接面88は、概ね半径方向内側を向いた円錐形状を有し、後方ホルダ円錐角δは、外角である。本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、後方ホルダ当接面88は、円錐台形とし得る。後方ホルダ円錐角δは、4.7°≦δ≦6.7°の範囲内とし得る。好ましくは、後方ホルダ円錐角δは、5.7°に等しい。言い方を変えれば、後方ホルダ当接面88は、ホルダ縦軸Cに対して2.85°の角度を規定し得る。
後方ホルダ当接面88は、ホルダ縦軸Cを中心とする仮想的な雌ねじ後方円錐94上にある。すなわち、仮想的な雌ねじ後方円錐94は、雌型結合部材68と同軸である。仮想的な雌ねじ後方円錐94は、直円錐である。本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、仮想的な雌ねじ後方円錐94は、仮想的な雌ねじ山頂円筒92と交差し得る。
本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、後方支持部分82の前方部分は雌ねじ72に隣接して配置され得る。後方支持部分82は、後方環状溝89を備え得る。そして、後方ホルダ当接面88は、後方環状溝89により雌型結合部材68の後端98から離間し得る。
前方及び後方ホルダ円錐角γ、δは、同じ値を有する。したがって、有利には、工具ホルダ24の製造中に、例えば旋削作業によって前方及び後方ホルダ当接面54、56を形成するときに、旋削工具を再設定する必要がない。円錐角γ、δに用いられる「同じ値」という表現は、±0.5°以内を意味することを理解されたい。
前方ホルダ当接面84は、ホルダ縦軸C方向に測定した前方ホルダ円錐軸方向高さH3を有する。後方ホルダ当接面88は、ホルダ縦軸C方向に測定した後方ホルダ円錐軸方向高さH4を有する。本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、H3は一般に0.8mmの値を有し、H4は一般に1.4mmの値を有し得る。後方ホルダ円錐軸方向高さH4は、前方ホルダ円錐軸方向高さH3よりも大きくし得る。雌ねじ長さLIは、前方ホルダ円錐軸方向高さH3よりも大きくし得る。雌ねじ長さLIは、後方ホルダ円錐軸方向高さH4よりも大きくし得る。
図7に示すように、前方支持部分80に最も近い雌ねじ72の外径は、雌ねじ外径DI1を規定する。本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、雌ねじ外径DI1は、前方ホルダ当接面84の最小雌ねじ前方径FDよりも小さくし得る。
後方支持部分82に最も近い雌ねじ72の内径は、雌ねじ内径DI2を規定する。本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、雌ねじ内径DI2は、後方ホルダ当接面88の最大雌ねじ後方径RDよりも大きくし得る。後方ホルダ当接面88の最大雌ねじ後方径RDは、前方ホルダ当接面84の最小雌ねじ前方径FDよりも小さくし得る。
本出願の主題の別の態様は、上記で定義したような交換可能な切削ヘッド22及び工具ホルダ24を備えた回転切削工具20に関する。回転切削工具20は、解放位置とロック位置との間で調整可能である。図2に示すように、回転切削工具20の解放位置では、回転切削工具20は組み立てられておらず、雄型結合部材38は、雌型結合部材68の外に位置している。本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、解放位置では、前方及び後方ヘッド円錐角α、βは、前方及び後方ホルダ円錐角γ、δよりも最大で0.6°大きくし得る。好ましくは、前方及び後方ヘッド円錐角α、βは、前方及び後方ホルダ円錐角γ、δよりも0.3°大きくし得る。
回転切削工具20の組み立ては、以下のステップを実施することによって達成される。雄型結合部材38は、雌型結合部材68に挿入される。雄ねじ42は、雄及び雌ねじ42、72が互いに螺合するように、前方ヘッド当接面54が前方ホルダ当接面84と初めて接触するまで、雌ねじ72内で回転方向Rと反対の方向に回転し、回転切削工具20の第1のプレロック位置に達する(図8参照)。一旦雄及び雌ねじ部分42、72が螺合すると、雄ねじ42が回転方向Rと反対の方向にさらに回転することによって、交換可能な切削ヘッド22が工具ホルダ24に近づくことは明らかである。回転切削工具の縦方向断面図に見られるように、回転切削工具20の第1のプレロック位置(すなわち図8)では、ヘッド基面40は、ホルダ前面70から第1の前方距離F1だけ離間している。図9に示すように、後方ヘッド当接面56は、後方ホルダ当接面88から第1の後方距離R1だけ離間している。本出願の一実施形態によれば、前方ヘッド当接面54の前方ヘッド円錐角αが前方ホルダ当接面84の前方ホルダ円錐角βよりも大きい場合、前方ヘッド当接面54と前方ホルダ当接面84との初めての接触は、前方ホルダ当接面84の前方部分で行われ、これによって、回転切削工具20のロック位置に達したときの前方軸受及び支持部分50、80における雄型及び雌型結合部材38、68間の結合の剛性が確実に増す。
交換可能な切削ヘッド22は、後方ヘッド当接面56が後方ホルダ当接面88と初めて接触するまで回転方向Rと反対の方向にさらに回転し、回転切削工具20の第2のプレロック位置に達する(第2のプレロック位置にある回転切削工具20の縦方向断面図を示す図10参照)。回転切削工具20の第2のプレロック位置では、ヘッド基面40は、ホルダ前面70から第1の前方距離F1未満である第2の前方距離F2だけ離間している。前方ヘッド当接面54が前方ホルダ当接面84と接触したままであることは明らかである。本出願の一実施形態によれば、後方ヘッド当接面56の後方ヘッド円錐角βが後方ホルダ当接面88の後方ホルダ円錐角δよりも大きい場合、後方ヘッド当接面56と後方ホルダ当接面88との初めての接触は、後方ホルダ当接面88の前方部分で行われ、これによって、ロック位置に達したときの後方軸受及び支持部分52、82における雄型及び雌型結合部材38、68間の結合の剛性が確実に増す。交換可能な切削ヘッド22が工具ホルダ24よりも硬質な材料で作られており、さらに当接面が円錐であることから、前方ヘッド当接面54は、回転切削工具20の第1のプレロック位置から第2のプレロック位置への工具ホルダ24に対する交換可能な切削ヘッド22の回転中、前方ホルダ当接面84を半径方向外側方向に付勢し、その結果、前方支持部分80は変形する。
交換可能な切削ヘッド22は、ヘッド基面40がホルダ前面70に当接するまで回転方向Rと反対の方向にさらに回転し、回転切削工具20のロック位置に達する(ロック位置にある回転切削工具20の縦方向断面図を示す図11参照)。回転切削工具20のロック位置では、雄型結合部材38は雌型結合部材68に取り外し可能に保持されている。ヘッド縦軸Aは、ホルダ縦軸Cと一致する。雄及び雌ねじ42、72は、互いに螺合する。前方ヘッド当接面54は、前方ホルダ当接面84に当接する。後方ヘッド当接面56は、後方ホルダ当接面88に当接する。ヘッド基面40は、ホルダ前面70に当接する。ここでも、交換可能な切削ヘッド22が工具ホルダ24よりも硬質な材料で作られており、さらに当接面が円錐であることから、前方ヘッド当接面54は、回転切削工具20の第2のプレロック位置からロック位置への工具ホルダ24に対する交換可能な切削ヘッド22の回転中、前方ホルダ当接面84を半径方向外側方向にさらに付勢し、前方支持部分80のさらなる変形が生じる。
さらに、後方ヘッド当接面56は、後方ホルダ当接面88を半径方向外側方向に付勢し、その結果、後方支持部分82は変形する。後方支持部分82における変形は、前方支持部分80における変形よりも小さい。後方ヘッド及びホルダ当接面56、88が円錐形状を有することによって、第2のプレロック位置からロック位置への切削工具20の調整は滑らかかつ緩やかである。
螺合部が2つの円錐当接領域の間に位置することによって、回転切削工具20は、横方向の切削力に対する改善された安定性を有する。
有利には、(解放位置において)前方及び後方ヘッド円錐角α、βが、前方及び後方ホルダ円錐角γ、δよりも最大で0.6°大きい設計とすることによって、変形が生じた後の(すなわち、回転切削工具20のロック位置における)前方ヘッド当接面54と前方ホルダ当接面84との円錐当接、及び後方ヘッド当接面56と後方ホルダ当接面88との円錐当接を確実なものとする。本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、ロック位置において、前方及び後方支持部分80、82での変形によって、前方及び後方ヘッド円錐角α、βと前方及び後方ホルダ円錐角γ、δは同じ値を有し得る。前方ヘッド円錐軸方向高さH1は、前方ホルダ円錐軸方向高さH3よりも大きくし得る。したがって、前方ホルダ当接面84の軸方向の全範囲に沿って締まりばめが達成される。同様に、後方ヘッド円錐軸方向高さH2は、後方ホルダ円錐軸方向高さH4よりも大きくし得る。したがって、後方ホルダ当接面88の軸方向の全範囲に沿って締まりばめが達成される。
回転切削工具20のロック位置では、交換可能な切削ヘッド22と工具ホルダ24とのタイトフィットが達成される。上記で述べた結合機構は、交換可能な切削ヘッド22と工具ホルダ24との迅速なセルフロック結合をもたらす。
本出願の主題の特徴は、雄及び雌ねじ42、72が許容限界外で製造されても、2つの円錐当接領域が工具ホルダ24に保持されるときの交換可能な切削ヘッド22の正確な位置決めをもたらし、さらに軸振れの発生を防止することであることに留意されたい。

Claims (22)

  1. 前方向(D)から後方向(D)に延在するヘッド縦軸(A)周りに回転方向(R)に回転する、回転切削作業のための交換可能な切削ヘッド(22)であって、
    切削部分(26)を形成する前方部分と、取付部分(28)を形成する後方部分と、を備え、
    前記取付部分(28)は、前記ヘッド縦軸(A)に対して横切る方向に延在し、前記切削部分(26)と前記取付部分(28)との間の境界を画定する後向きのヘッド基面(40)から後方に突出する雄型結合部材(38)を備え、
    前記雄型結合部材(38)は、
    外向きの前方及び後方軸受部分(50、52)と、これらの間に位置する雄ねじ(42)と、を備え、
    前記前方軸受部分(50)は、後ろ方向(D)に内側にテーパして前方ヘッド円錐角(α)を規定する研磨された円錐形の前方ヘッド当接面(54)を備え、
    前記後方軸受部分(52)は、後ろ方向(D)に内側にテーパして後方ヘッド円錐角(β)を規定する研磨された円錐形の後方ヘッド当接面(56)を備え、
    前記研磨された円錐形の前方及び後方ヘッド当接面(54、56)によって規定される前記前方及び後方ヘッド円錐角(α、β)の差は、±0.5°以内とされており、
    前記雄ねじ(42)は、平行ねじであり、
    前記前方ヘッド当接面(54)は、前方ヘッド円錐軸方向高さ(H1)を有し、
    前記後方ヘッド当接面(56)は、後方ヘッド円錐軸方向高さ(H2)を有し、
    前記後方ヘッド円錐軸方向高さ(H2)は、前記前方ヘッド円錐軸方向高さ(H1)よりも大きい、交換可能な切削ヘッド(22)。
  2. 前記前方ヘッド円錐角(α)は、5°≦α≦7°の範囲内にあり、
    前記後方ヘッド円錐角(β)は、5°≦β≦7°の範囲内にある、請求項1に記載の交換可能な切削ヘッド(22)。
  3. 前記前方及び後方ヘッド円錐角(α、β)は、ちょうど6°に等しい、請求項1又は2に記載の交換可能な切削ヘッド(22)。
  4. 前記前方ヘッド当接面(54)は、前記ヘッド縦軸(A)を中心とする仮想的な雄ねじ前方円錐(60)上にあり、
    前記複数の雄ねじ山頂(46)は、軸方向を前記前方及び後方軸受部分(50、52)で区切られた仮想的な雄ねじ山頂円筒(62)を画定し、
    前記仮想的な雄ねじ前方円錐(60)は、前記仮想的な雄ねじ山頂円筒(62)と交差する、請求項に記載の交換可能な切削ヘッド(22)。
  5. 前記後方ヘッド当接面(56)は、前記ヘッド縦軸(A)を中心とする仮想的な雄ねじ後方円錐(64)上にあり、
    前記複数の雄ねじ谷底(48)は、軸方向を前記前方及び後方軸受部分(50、52)で区切られた仮想的な雄ねじ谷底円筒(66)を画定し、
    前記仮想的な雄ねじ後方円錐(64)は、前記仮想的な雄ねじ谷底円筒(66)と交差する、請求項に記載の交換可能な切削ヘッド(22)。
  6. 前記前方軸受部分(50)に最も近い前記雄ねじ(42)の外径は、前記前方ヘッド当接面(54)の最小雄ねじ前方径(FD)よりも小さい雄ねじ外径(DE1)を規定する、請求項1乃至のいずれか一項に記載の交換可能な切削ヘッド(22)。
  7. 前記後方軸受部分(52)に最も近い前記雄ねじ(42)の内径は、前記後方ヘッド当接面(56)の最大雄ねじ後方径(RD)よりも大きい雄ねじ内径(DE2)を規定する、請求項1乃至のいずれか一項に記載の交換可能な切削ヘッド(22)。
  8. 前記後方ヘッド当接面(56)の最大雄ねじ後方径(RD)は、前記前方ヘッド当接面(54)の最小雄ねじ前方径(FD)よりも小さい、請求項1乃至のいずれか一項に記載の交換可能な切削ヘッド(22)。
  9. 前方向(D)から後方向(D)に延在するホルダ縦軸(C)を有する工具ホルダ(24)であって、
    前記ホルダ縦軸(C)に対して横切る方向に延在する前向きのホルダ前面(70)から後方に延在する雌型結合部材(68)を備え、
    前記雌型結合部材(68)は、
    内向きの前方及び後方支持部分(80、82)と、これらの間に位置する雌ねじ(72)と、を備え、
    前記前方支持部分(80)は、後ろ方向(D)に内側にテーパして前方ホルダ円錐角(γ)を規定する旋削された前方ホルダ当接面(84)を備え、
    前記後方支持部分(82)は、後ろ方向(D)に内側にテーパして後方ホルダ円錐角(δ)を規定する旋削された後方ホルダ当接面(88)を備え、
    前記旋削された前方及び後方ホルダ当接面(84、88)によって規定された前記前方及び後方ホルダ円錐角(γ、δ)の差は、±0.5°以内とされており、
    前記雌ねじ(72)は、平行ねじであり、
    前記前方ホルダ当接面(84)は、前方ホルダ円錐軸方向高さ(H3)を有し、
    前記後方ホルダ当接面(88)は、後方ホルダ円錐軸方向高さ(H4)を有し、
    前記後方ホルダ円錐軸方向高さ(H4)は、前記前方ホルダ円錐軸方向高さ(H3)よりも大きい、工具ホルダ(24)。
  10. 前記前方ホルダ円錐角(γ)は4.7°≦γ≦6.7°の範囲内にあり、
    前記後方ホルダ円錐角(δ)は4.7°≦δ≦6.7°の範囲内にある、請求項に記載の工具ホルダ(24)。
  11. 前記前方及び後方ホルダ円錐角(γ、δ)は、5.7°に等しい、請求項10に記載の工具ホルダ(24)。
  12. 前記前方ホルダ当接面(84)は、前記ホルダ縦軸(C)を中心とする仮想的な雌ねじ前方円錐(90)上にあり、
    前記複数の雌ねじ谷底(78)は、軸方向を前記前方及び後方支持部分(80、82)で区切られた仮想的な雌ねじ谷底円筒(96)を画定し、
    前記仮想的な雌ねじ前方円錐(90)は、前記仮想的な雌ねじ谷底円筒(96)と交差する、請求項に記載の工具ホルダ(24)。
  13. 前記後方ホルダ当接面(88)は、前記ホルダ縦軸(C)を中心とする仮想的な雌ねじ後方円錐(94)上にあり、
    前記複数の雌ねじ山頂(76)は、軸方向を前記前方及び後方支持部分(80、82)で区切られた仮想的な雌ねじ山頂円筒(92)を画定し、
    前記仮想的な雌ねじ後方円錐(94)は、前記仮想的な雌ねじ山頂円筒(92)と交差する、請求項に記載の工具ホルダ(24)。
  14. 前記前方支持部分(80)に最も近い前記雌ねじ(72)の外径は、前記前方ホルダ当接面(84)の最小雌ねじ前方径(FD)よりも小さい雌ねじ外径(DI1)を規定する、請求項9乃至13のいずれか一項に記載の工具ホルダ(24)。
  15. 前記後方支持部分(82)に最も近い前記雌ねじ(72)の内径は、前記後方ホルダ当接面(88)の最大雌ねじ後方径(RD)よりも大きい雌ねじ内径(DI2)を規定する、請求項9乃至14のいずれか一項に記載の工具ホルダ(24)。
  16. 前記後方ホルダ当接面(88)の最大雌ねじ後方径(RD)は、前記前方ホルダ当接面(84)の最小雌ねじ前方径(FD)よりも小さい、請求項9乃至15のいずれか一項に記載の工具ホルダ(24)。
  17. 請求項1乃至のいずれか一項に記載の交換可能な切削ヘッド(22)と、
    請求項9乃至16のいずれか一項に記載の工具ホルダ(24)と、
    を備えた回転切削工具(20)であって、
    前記回転切削工具(20)は、解放位置とロック位置との間で調整可能であり、
    前記ロック位置において、
    前記雄型結合部材(38)は、前記雌型結合部材(68)に取り外し可能に保持され、
    前記雄及び雌ねじ(42、72)は、互いに螺合し、
    前記ヘッド基面(40)は、前記ホルダ前面(70)に当接し、
    前記前方ヘッド当接面(54)は、前記前方ホルダ当接面(84)に当接し、
    前記後方ヘッド当接面(56)は、前記後方ホルダ当接面(88)に当接する、回転切削工具(20)。
  18. 前記解放位置において、
    前記雄型結合部材(38)は、前記雌型結合部材(68)の外に位置し、
    前記前方ヘッド円錐角(α)は、5°≦α≦7°の範囲内にあり、
    前記後方ヘッド円錐角(β)は、5°≦β≦7°の範囲内にあり、
    前記前方ホルダ円錐角(γ)は、4.7°≦γ≦6.7°の範囲内にあり、
    前記後方ホルダ円錐角(δ)は、4.7°≦δ≦6.7°の範囲内にある、請求項17に記載の回転切削工具(20)。
  19. 前記解放位置において、
    前記前方及び後方ヘッド円錐角(α、β)は、前記前方及び後方ホルダ円錐角(γ、δ)よりも最大で0.6°大きい、請求項18に記載の回転切削工具(20)。
  20. 前記前方及び後方ヘッド円錐角(α、β)は、前記前方及び後方ホルダ円錐角(γ、δ)よりも0.3°大きい、請求項19に記載の回転切削工具(20)。
  21. 前記ロック位置において、
    前記前方及び後方支持部分(80、82)が弾性的に変形することによって、前記前方及び後方ヘッド円錐角(α、β)と前記前方及び後方ホルダ円錐角(γ、δ)は同じ値を有する、請求項17乃至20のいずれか一項に記載の回転切削工具(20)。
  22. 前記回転切削工具(20)は、前記第1のプレロック位置と、前記ロック位置以前の第2のプレロック位置と、の間でさらに調整可能であり、
    前記第2のプレロック位置において、
    前記雄及び雌ねじ(42、72)は、互いに螺合し、
    前記ヘッド基面(40)は、前記ホルダ前面(70)から前記第1の前方距離(F1)未満である第2の前方距離(F2)だけ離間し、
    前記前方ヘッド当接面(54)は、前記前方ホルダ当接面(84)に接触しており、
    前記後方ヘッド当接面(56)は、前記後方ホルダ当接面(88)に初めて接触する、請求項17に記載の回転切削工具(20)。
JP2017566703A 2015-08-11 2016-07-21 同じ円錐角を有する2つの離間した円錐当接面を有するねじ取付部分を備えた交換可能な切削ヘッド、工具ホルダ及び回転切削工具 Expired - Fee Related JP6916745B2 (ja)

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