(57)【要約】【課題】  本発明は、外周フライス削り工具ホルダーに搭載するよう適合された複数の割出し可能な外周フライス削り切削チップを備える切削チップシステムを提供する。【解決手段】切削チップシステムの改善設計では、外周フライス削り工具ホルダーに搭載するよう適合された複数の割出し可能な外周フライス削り切削チップを備えて成り。切削チップのそれぞれはチップ幅が各切削チップに対し同一であるチップ幅を含む。切削チップのそれぞれは各切削チップに対し異なるコーナ先端部半径寸法を有するコーナ先端部と、軸方向芯合せクリアランス面であって、前記チップが取り外し可能に工具ホルダーに装着される時の複数の切削チップのそれぞれに対し等価面位置と等価クリアランス角度を定義する軸方向芯合せクリアランス面とを備える。【選択図】  図３
2014198375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削チップシステムは外周フライス削り工具ホルダーに搭載するよう適合された複数の割出し可能な外周フライス削り切削チップを備えて成り、
切削チップのそれぞれはチップ幅が各切削チップに対し同一であるチップ幅と、
各切削チップに対し異なるコーナ先端部半径寸法を有するコーナ先端部と、
軸方向芯合せクリアランス面であって、前記チップが取り外し可能に工具ホルダーに装着される時の複数の切削チップのそれぞれに対し等価面位置と等価クリアランス角度を定義する軸方向芯合せクリアランス面とを備える切削チップシステム。
【請求項２】
請求項１記載の切削チップシステムにおいて、芯合せクリアランス面が実質的に平面である切削チップシステム。
【請求項３】
請求項１記載の切削チップシステムにおいて、芯合せクリアランス面が実質的に円錐形である切削チップシステム。
【請求項４】
請求項１記載の切削チップシステムにおいて、複数の割出し可能な外周フライス削り切削チップのそれぞれが一般的に平行四辺形状である切削チップシステム。
【請求項５】
請求項１記載の切削チップシステムにおいて、複数の割出し可能な外周フライス削り切削チップのそれぞれが更に副コーナ先端部を備える切削チップシステム。
【請求項６】
請求項４記載の切削チップシステムにおいて、複数の割出し可能な外周フライス削り切削チップのそれぞれが更に頂面を備え、該頂面が、
実質的にコーナ先端部まで延在する半径方向切削刃と、
コーナ先端部から反対方向に延在する主たる軸方向切削刃と、
主たる軸方向切削刃から鈍角に延在する架橋切削刃と、
架橋切削刃から鈍角に延在する従属的軸方向切削刃とを有する頂面を備える切削チップシステム。
【請求項７】
請求項６記載の切削チップシステムにおいて、複数の割出し可能な外周フライス削り切削チップのそれぞれが更に、
半径方向切削刃から下方に傾斜した半径方向クリアランス面と、
コーナ先端部から下方に傾斜した円錐形クリアランス面と、
主たる軸方向切削刃から下方に傾斜した主たる軸方向クリアランス面と、
架橋切削刃から下方に延在する架橋クリアランス面と、
従属的軸方向切削刃から下方に延在する従属的軸方向クリアランス面と、
を備える切削チップシステム。
【請求項８】
請求項７記載の切削チップシステムにおいて、軸方向芯合せクリアランス面が円錐形クリアランス面と、主たる軸方向クリアランス面と架橋クリアランス面と従属的軸方向クリアランス面とに交差し、軸方向芯合せクリアランス面の底端部が切削チップの底面と交差する切削チップシステム。
【請求項９】
請求項６記載の切削チップシステムにおいて、前記頂面が一以上の平坦面と、角度付平坦面と、曲面とチップ溝形状を有する切削チップシステム。
【請求項１０】
切削チップシステムであって、該切削チップシステムは、
少なくとも一つのチップポケットを備える工具ホルダーと、
複数の割出し可能な外周フライス削り切削チップを備えて成り、
切削チップのそれぞれは、
チップポケットに確実に保持されるよう適合されチップ幅が各切削チップに対し同一であるチップ幅と、
複数の切削チップのそれぞれに対し異なるコーナ先端部半径寸法を有するコーナ先端部と、
軸方向芯合せクリアランス面であって、前記複数のチップのそれぞれが工具ホルダーの少なくとも一つのチップポケッに確実に保持される時の複数の切削チップのそれぞれに対し等価面位置と等価クリアランス角度を定義する軸方向芯合せクリアランス面とを備える切削チップシステム
【請求項１１】
請求項１０記載の切削チップシステムにおいて、複数の割出し可能な外周フライス削り切削チップのそれぞれの芯合せクリアランス面が実質的に平面である切削チップシステム。
【請求項１２】
請求項１０記載の切削チップシステムにおいて、複数の割出し可能な外周フライス削り切削チップのそれぞれの芯合せクリアランス面が実質的に円錐形である切削チップシステム。
【請求項１３】
請求項１０記載の切削チップシステムにおいて、複数の割出し可能な外周フライス削り切削チップのそれぞれが一般的に平行四辺形状である切削チップシステム。
【請求項１４】
請求項１０記載の切削チップシステムにおいて、複数の割出し可能な外周フライス削り切削チップのそれぞれが更に頂面を有し、該頂面が、
実質的にコーナ先端部まで延在する半径方向切削刃と、
コーナ先端部から反対方向に延在する主たる軸方向切削刃と、
主たる軸方向切削刃から鈍角に延在する架橋切削刃と、
架橋切削刃から鈍角に延在する従属的軸方向切削刃と、を備える切削チップシステム。
【請求項１５】
請求項１４記載の切削チップシステムにおいて、複数の割出し可能な外周フライス削り切削チップのそれぞれが更に、
半径方向切削刃から下方に傾斜した主たる半径方向クリアランス面と、
コーナ先端部から下方に傾斜した円錐形クリアランス面と、
主たる軸方向切削刃から下方に傾斜した主たる軸方向クリアランス面と、
架橋切削刃から下方に延在する架橋クリアランス面と、
従属的軸方向切削刃から下方に延在する従属的軸方向クリアランス面と、を備える切削チップシステム。
【請求項１６】
請求項１５記載の切削チップシステムにおいて、複数の割出し可能な外周フライス削り切削チップのそれぞれが更に、主たる半径方向クリアランス面から下方に傾斜した従属的半径方向クリアランス面を備える切削チップシステム。
【請求項１７】
請求項１５記載の切削チップシステムにおいて、軸方向芯合せクリアランス面が円錐形クリアランス面と、主たる軸方向クリアランス面と架橋クリアランス面と従属的軸方向クリアランス面とに交差し、軸方向芯合せクリアランス面の底端部が切削チップの底面と交差する切削チップシステム。
【請求項１８】
請求項１４記載の切削チップシステムにおいて、前記頂面が一以上の平坦面と、角度付平坦面と、曲面又はチップ溝形状付き面を有する切削チップシステム。
【請求項１９】
切削チップシステムであって、該切削チップシステムは、
工具ホルダーの転換可能部の少なくとも一つのチップポケットを備える外周フライス削り工具ホルダーと、
異なるコーナ先端部半径を有する複数の割出し可能な外周フライス削り切削チップとを備えて成り、
複数の切削チップのそれぞれは、工作物の加工に適した位置で工具ホルダーのチップポケット内に確実に保持されうる切削チップシステム。
【請求項２０】
請求項１９記載の切削チップシステムにおいて、複数の割出し可能な外周フライス削り切削チップのそれぞれが一般的に平行四辺形状である切削チップシステム。
【請求項２１】
請求項２０記載の切削チップシステムにおいて、前記複数の割出し可能な外周フライス削り切削チップのそれぞれの形状的特徴は、切削チップのそれぞれにおいて実質的に同一であるクリアランス面を画定する芯合せクリアランス面である切削チップシステム。
【請求項２２】
請求項２０記載の切削チップシステムにおいて、各芯合せクリアランス面は実質的に平面か実質的に円錐かのいずれかである切削チップシステム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
【０００２】
開示の本発明は切削工具システム、切削差込み工具（チップ）及び工具ホルダー（バイトホルダー）に関する。開示の本発明に記載される実施の形態は、一般的には平行四辺形の刃先交換型割出し可能な切削チップに関し、切削チップを備える切削工具（バイト）システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
典型的には外周回転フライス削りに用いられる切削チップは一般的には平行四辺形状である。これらのチップは、切削チップの頂面の上方点より見ると通例は平行四辺形状であり、その２個の長辺は主切削刃あるいは“半径方向" 切削刃を形成し、その２個の短辺は副次切削刃あるいは”軸方向”切削刃を形成している。他の外周回転フライス削り用切削チップと比較すると、一般的な平行四辺形状の切削チップはそれらよりも実用的は切削構成を有しており、そのチップの長めな半径方向切削刃により切削深さが大きくなることから、より効率的な加工を提供するものとなっている。
【０００４】
通常の平行四辺形状の切削チップの現行デザインは構成上複雑であり、チップが装着される適合チップホルダーは典型的には円筒形状であって、チップホルダー外周回りに複数のチップが装着可能となっている。通常の平行四辺形状の切削チップはセットで若しくは"組み合わせ品“で入手可能であり、各組み合わせ部材は概ね同一幅と他の共通な形状特徴を有しているが、コーナの先端部位はそれぞれ異なる半径を含む。かくして、チップ組み合わせ品は数個のチップから構成されており、それぞれのチップのコーナの先端半径は漸次増加されている。平行四辺形状回転フライス削りチップの組み合わせ品内でのコーナ先端部半径は、典型的には、組み合わせ品の特定チップ幅に依存して、0.2 mmから6.4 mmまで若しくはそれ以上となっている。外周フライス削り用途に適合した平行四辺形状の切削チップは、例えば、８mmから１０mmのコーナ先端部半径を有している。
【０００５】
本発明者は、一般的な平行四辺形状切削チップを利用する既存の工具システムでの欠陥は、幾つかの異なる工具ホルダーが単一のチップ組み合わせ品の全てのチップを収容するよう求められている点であると認識した。下記に論じるように、この要件は典型的には、組み合わせ品内の各チップの幅が実質的に同一であっても、特定の組み合わせ品内の従来チップ間のコーナ先端部半径の実質的な差異は異なるチップポケット形状を必要とすることに起因している。比較的小さめのコーナ半径を有する一般的な平行四辺形状切削チップを保持するよう適合される従来の工具ホルダーは、実質的に大きいコーナ先端部半径を持つ同じ組み合わせ品のチップを確実に保持するよう使用することはできない。この非互換性により、特定の組み合わせ品のチップを２個以上使用する加工では、工具ホルダーを変更する作業が求められる、結果として加工工具のダウンタイムと結果的な生産性のロスとなる。工具ホルダー製造業者や卸業者などは、特定の組み合わせ品を収容する多種多様の工具ホルダーを生産及び・若しくは備蓄しなければならない、これは限られた資源と複雑な販売及び流通努力などを方向変換することとなる。
【０００６】
従って、外周回転フライス削り用の改良型切削工具システムの必要性があり、このシステムでは単一工具ホルダーは、際立って異なるコーナ先端部半径を有する一般的な平行四辺形状切削チップの全組み合わせ品を収容し確実に保持できるものとなる。本発明者はここにこの未だ満たされない必要性を満足する独特なシステムを開示する。ここに開示され特許請求される新規な切削工具システムと新規な切削チップは切削工具製造業者と卸売業者また切削工具のエンドユーザに対しそれ相応のプラスとなる経済効果を与えるであろうと信じられる。
【発明の概要】
【０００７】
本開示の一つの非限定的様相によれば、外周フライス削り工具ホルダーに搭載するよう適合された複数の割出し可能な外周フライス削り切削チップを備える切削チップシステムが提供される。複数の切削チップのそれぞれはチップ幅が各切削チップに対し同一であるチップ幅と、各切削チップに対し異なるコーナ先端部半径寸法を有するコーナ先端部とを備える。複数の切削チップのそれぞれはまた、軸方向芯合せクリアランス面であって、前記チップが取り外し可能に工具ホルダーに装着される時の複数の切削チップのそれぞれに対し等価面位置と等価クリアランス角度を定義する軸方向芯合せクリアランス面を備える。実施の形態では、複数の切削チップのそれぞれは一般的な平行四辺形状である。複数の切削チップのそれぞれの芯合せクリアランス面の形状の非限定的な例では、実質的に平面と実質的に円錐形の構成が含まれる。
【０００８】
本開示のもう一つの非限定的様相によれば、少なくとも一つのチップポケットを備える工具ホルダーと、複数の割出し可能な外周フライス削り切削チップを備える切削チップシステムが開示される。切削チップのそれぞれはチップポケットに確実に保持されるよう適合される。切削チップのそれぞれはチップ幅が各切削チップに対し同一であるチップ幅と、複数の切削チップのそれぞれに対し異なるコーナ先端部半径寸法を有するコーナ先端部と、軸方向芯合せクリアランス面であって、前記複数のチップのそれぞれが工具ホルダーの少なくとも一つのチップポケッに確実に保持される時の複数の切削チップのそれぞれに対し等価面位置と等価クリアランス角度を定義する軸方向芯合せクリアランス面とを備える。実施の形態では、複数の切削チップのそれぞれは一般的な平行四辺形状である。複数の切削チップのそれぞれの芯合せクリアランス面の形状の非限定的な例では、実質的に平面と実質的に円錐形の構成が含まれる。
【０００９】
本開示の更なる非限定的様相によれば、工具ホルダーの転換可能部の少なくとも一つのチップポケットを備える外周フライス削り工具ホルダーと、異なるコーナ先端部半径を有する複数の割出し可能な外周フライス削り切削チップを備える切削チップシステムが開示される。複数の切削チップのそれぞれは、工作物の加工に適した位置で工具ホルダーのチップポケット内に確実に保持されうる。切削チップシステムの実施の形態では、複数の割出し可能な外周フライス削り切削チップのそれぞれは一般的な平行四辺形状である。また、切削チップシステムの実施の形態では、複数の割出し可能な外周フライス削り切削チップのそれぞれは、各切削チップ上で実質的に同一なクリアランス角度を定義する芯合せクリアランス面を含む。非限定的な例では、各芯合せクリアランス面は実質的に平面と実質的に円錐形である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
ここに開示される装置と方法の特徴と利点は添付の図面を参照してより理解されるであろう。 
【図１】図１は工作物と接触した一般的な平行四辺形状切削チップの簡略した概略図。
【図２】図２は異なるコーナ先端部半径を有する一般的な平行四辺形状外周フライス削りチップの簡略した概略図であって、各チップは工作物と接触して示される。
【図３】図３(a)は本開示に係わる一般的な平行四辺形状外周フライス削りチップの一つの非限定的実施の形態の頂面の概略図。図３(ｂ)は図３(a)のチップの半径方向のクリアランス面の概略正面図。図３(ｃ)は図３(a)のチップの軸方向のクリアランス面の概略正面図。図３(ｄ)は図３(a)のチップの概略透視図。
【図４】図４(a)-4(c)は図3(a)-3(d)に示される切削チップの芯合せクリアランス面の形状を決定するための数学的モデル証明する一般的な平行四辺形状切削チップの概略図。
【図５】図５(a)-(c)は、本開示に係わる一般的な平行四辺形状切削チップの更なる非限定的実施の形態の頂面の概略図（FIG．5（a））、半径方向側（FIG． 5（b））と軸方向側（FIG. 5(c))を示し、その頂面上にチップ溝が示される。
【図６】図６(a)と６(ｂ)は本開示の一つの非限定的実施の形態係わるチップ組見合わせ品内の３個を重ね合わせた一般的な平行四辺形状外周フライス削りチップを概略的に示し、切削チップは異なるコーナ先端部半径を有している。
【図７】図７(a)と７(ｂ)は、複数の一般的な平行四辺形状の切削チップと結合工具ホルダーを含む本開示に係わる外周フライス削り切削工具システムの一つの非限定的実施の形態を示す。
【図８】図８は図７(a)と７(ｂ)で示される切削チップと切削工具組み立て品のチップポケットの近接概略図。
【図９】図９(a)と９(ｂ)はここでの非限定的実施の形態係わる各種コーナ先端部半径を有する一般的な平行四辺形状切削チップであって７個を重ね合わせた代表的な組み合わせ品の様子を示すもので、切削チップは結合外周フライス削り工具ホルダーのチップポケット内に装着されたものが示される。
【図１０】図１０は本開示に係わる一般的な平行四辺形状切削チップの一つの非限定的実施の形態の部分を示し、切削チップは円錐形芯合せクリアランス面を含んでいる。
【図１１】図１１(a)と１１(ｂ)は本開示に係わる一般的な平行四辺形状切削チップの二つの非限定的実施の形態の頂面を示し、各チップは一組の主コーナ先端部と一組の二次的なコーナ先端部を含んでいる。
【００１１】
読者は本開示に係わる非限定的実施の形態の下記の詳細な説明を考察する際、他のものと同様上記内容を評価するであろう。読者はまた、ここに記載される切削チップ、切削工具ホルダー、切削工具システム及びその方法を実施若しくは用いる際、そのような追加的な内容を把握するであろう。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
非制限的実施の形態の説明および特許請求項において、作用例以外もしくは特段指示される以外は、数量あるいは特徴を表現するすべての数値は“概ね”といった用語を用いる全ての例で修正されるものとして理解するものとする。従って、反対のものと指示されない限りは、下記の説明および添付の特許請求項に記載される数値変数は概数（近似値）であり、開示の本発明に係わる切削チップ、切削工具（バイト）ホルダー、切削工具システム及びその方法において取得しようとする所望の特徴に依存して変化してもよい近似値である。少なくとも、また特許請求項の範囲との等価原則の適用の限定を意図するものとしてではなく、各数値変数は少なくとも伝達有効数字の数を鑑みて、また通常の丸め手法を適用することで、熟慮されるべきである。
【００１３】
いかなる特許、公報あるいは他の開示資料は、ここにおいてその全て若しくは部分的に参照として組み込まれ手いるといわれるものであって、此処においては、本開示に記載される既存の定義、説明あるいはその他の開示資料と競合するものではないといった範囲でのみ組み入れられるものとする。このようなことから、また必要範囲で、ここに記載の開示は参照として組み入れられた競合資料に取って替わるものである。ここに参照として組み入れられると言われるものであるが、既存の定義、説明あるいはその他ここで記載されるの開示資料と競合するいかなる資料あるいはその一部は、組み込み資料と既存の開示資料との間でいかなる競合も発生しない範囲で専ら組み入れられるものとする。
【００１４】
通常、平行四辺形状の切削チップは一般的には加工工作物の方形肩部を製作する外周回転フライス削りに用いられる。かくして、通常の平行四辺形状の切削チップのコーナ先端部は、加工処理中工作物と接触を保ちつつ半径方向と軸方向の切削刃を維持する為には正４分の１円形に伸張すべきであり、また方形肩部を形成すべきである。図１は外周フライス削りに用いられる従来デザインの通常の簡易型平行四辺形状の切削チップ９であって、工作物12と接触している状態の概略頂面図を示している。切削チップ９は中央孔１０、コーナ先端部11、対向半径方向切削刃15、主軸方向切削刃16と副軸方向切削刃17とを有する。図示の切削チップ9は工作物１２の垂直壁１３と水平壁１４を加工しており、かくして工作物の方形肩部を形成する。図１では簡略のため工具ホルダーは図示しない。図１に示すとおり、下方コーナ先端部11は垂直壁13上のA点で、また水平壁１４上のB点で工作物12と接触している。これにより、図１に示すように、半径方向切削刃15で形成される垂直壁13と主軸方向切削刃16で形成される水平壁１４間の肩部の角度が概ね９０度になることが確保されている。
【００１５】
上記主軸方向切削刃16はコーナ先端部11と副軸方向切削刃17との間に位置しており、加工工作物の良好な面仕上げと９０度の肩部の形成の確実性を向上するには、加工中の工作物の水平面と平行に設定すべきである。しかしながら、図１に示すように、一般的な平行四辺形状切削チップのデザインにおいて、半径方向と主軸方向双方の切削刃に接触する正４分の１円形コーナ先端部を含む従来手法では、下記に示すように、図２を参照してよく理解されるような重要な形状的な制約を課すこととなる。
【００１６】
図２に示す２個の簡易従来型平行四辺形状の切削チップ20と21は同一のチップ幅（CW）を有し、かつ外周フライス削り用途に適合したもので、相互に重ねあって工作物25に接触している。図示の切削チップ20の周辺長全体は実線で描写されている。図示の切削チップ２１の周辺長は図示の点線を包含し、かつ切削チップ20と共通の周辺断面を特定する介在実線を包含する。切削チップ20のコーナ先端部22は標準的な半径を有し、他方切削チップ２１のコーナ先端部２３はチップ幅（CW）と等しい最大可能先端半径(NMAX)を有する状態である。実際には、一般的な平行四辺形状切削チップ２１でのチップ幅（CW）と等しい先端半径を含むことは、結果的に軸方向位置決め角度APがゼロとなり副軸方向切削刃（切削チップ20での刃２４）がなくなることから実用的ではないであろう。このようなデザインは結合工具ホルダーの切削チップ21の安定保持を極めて困難にあるいは不可能としてしまうであろう。また、その半径より大きなコーナ先端部半径を有する一般的な平行四辺形状切削チップを提供することで、上述のとおり、半径方向と軸方向双方の主軸方向切削刃と接触する正４分の１円形コーナ先端部を備えなければならない要求チップ形状を満足させることはできない。
【００１７】
かくして、図２に示す通り、外周回転フライス削り用の一般的な平行四辺形状切削チップに課せられる形状的制約の一つとして、最大コーナ先端部半径NMAXはチップ幅（CW）よりも小さくなければならないことがあげられる。切削工具業界では、外周回転フライス削り用の平行四辺形状切削チップのチップ幅（CW）に対する最大コーナ先端部半径NMAXの一般的な許容比率は、典型的には０．４から０．６５の範囲である。
【００１８】
一般的な平行四辺形状切削チップの形状デザインのバラツキと結合工具ホルダーとの複雑な位置決め関係により、上述のように、業界では平行四辺形状の切削チップの組み合わせ品に適合するように多様な工具ホルダーが現在使われている。また、上述のように平行四辺形状の切削チップの組み合わせ品での切削チップは一般的にコーナ先端部半径は異なっている。単一工具ホルダーが比較的大きめなコーナ先端部半径を有する切削チップと、また同様に比較的小さめなコーナ先端部半径を有する切削チップを収容きるような外周回転フライス削り工具システムは、現在のところ入手できない。一般的な平行四辺形状外周回転フライス削りチップの組み合わせ品を収容する多様な工具ホルダーを使用する最近の要件により、切削工具製造業者の生産コストの上昇を招くと共に、原材料の無駄もまねいている。加えて、切削工具のエンドユーザは、一般的な平行四辺形状切削チップの特定組み合わせ品において、際立って異なるコーナ先端部半径を有する切削チップを交換する際に、工具ホルダーを変更する必要性から生産性の減少をこうむっている。
【００１９】
本発明者に公知の一般的な平行四辺形状切削チップに関する技術論文および特許公報では、際立って異なるコーナ先端部半径を有する一般的な平行四辺形状切削チップの総体組み合わせ品が単一工具ホルダーに収容され得るような工具システムも方法も提供されていない。一般的な平行四辺形状切削チップに関連する特許公報の例としては、U.S.特許No.5,071,292; U.S.特許No.5,052,863; U.S. U.S.特許No.5,388,932; U.S.特許No.6,142,716; ヨーロッパ特許No. 0 239 045; U.S.特許公報No. 2006/0013661、及びU.S.特許公報No. 2007/0031201が挙げられる。
【００２０】
U.S.特許No. 5,071 ,292には、連続湾曲半径方向切削面と半径方向クリアランス面を有する一般的な平行四辺形状切削チップが記載されており、ここで半径方向レーク角と半径方向クリアランス角とは結合カッター若しくは工具ホルダーについての主切削刃に沿って概ね一致している。
【００２１】
U.S.特許5,052,863には、工具ホルダーの主切削刃に沿って比較的大きい正の半径方向クリアランス角を有する一般的な平行四辺形状切削チップを確実に位置決めする方法が記載されている。この方法は、小さめのクリアランス角を有するチップを収容するようデザインされた工具ホルダーに適合するようなものであって、この方法では、大きめな半径方向クリアランス角を有する一般的な平行四辺形状切削チップを用いる時、大きめな非保持突き出し部に関連する強度問題を克服するようになっている。
【００２２】
U.S.特許No.5,388,932には、一般的な平行四辺形状切削チップの隆起コーナ先端部位で角付け面取り部を備えることが記載され、この角付け面取り部で主切削刃に沿った正の半径方向レーク角を維持しつつ主コーナ先端部での切削刃強度を増加させている。
【００２３】
U.S.特許No. 6,142,716ではまた、正の半径方向レーク角を有する角付け面取り部が記載されている。面取り部は、工具ホルダーの切削チップのより確固たる位置決めを可能とし、切削チップの製作に対しより少ない原材使用を可能とする主切削辺での凹み部を備える。
【００２４】
ヨーロッパ特許No. 0 239 045では、一定な正の半径方向レーク角と主切削刃に沿った一定軸方向クリアランアス角を有する一般的な平行四辺形状切削チップが提供されている。
【００２５】
U.S.特許公報No.2006/0013661では、比較的長めの刃を有する一般的な平行四辺形状切削チップが開示されており、半径方向クリアランス面上の縁面はコーナ先端部から延在し平坦座面内に混在している。切削チップにより高速フライス削り動作中は平滑切削が実現される。
【００２６】
U.S.特許公報No. 2007/0031201には、一般的な平行四辺形状切削チップが記載されており、その上部側面は一定傾斜角を有する湾曲面として形成され、その下部側面は固定傾斜角を有する平坦面として形成されている。この配置構成は、切削チップの主切削断面の有利な断面形状を維持しつつも、切削チップのダイ成型と工具ホルダーのチップポケット双方に対して改善製作工程の利用が可能と報告されている。
【００２７】
上記特許及び公報のいずれも、単一工具ホルダー上に収容されうる際だって変化するコーナ先端部半径を有する一般的な平行四辺形状切削チップの組み合わせ品の概念を開示もしくは提案をしているものではない。代わりに、上述のように、多種多様な工具ホルダーが従来からコーナ先端部半径の範囲を有する切削チップの組み合わせ品を収容する上で必要とされている。あるいは、切削工具製造者はエンドユーザに対し、より小さいコーナ先端部半径を有する切削チップ用にデザインされた工具ホルダーを修正あるいは再整形するようアドバイスをしており、これにより、ホルダーは比較的大きいコーナ先端部半径を有するチップを確実に収容するであろう。
【００２８】
本開示に係わる実施の形態では、独自の切削チップデザインが記載されており、このデザインにより実質的に異なるコーナ先端部半径を有する切削チップの組み合わせ品を収容する為に単一工具ホルダーを使用することができる。此処で記載される独自のデザインと概念は、外周回転フライス削り用に通常用いられるチップのように、一般的な平行四辺形状切削チップの組み合わせ品に適用する際、特に有利となる。
【００２９】
此処で使用されるように、切削チップの組み合わせ品は複数の切削チップと解釈されるもので、各チップは組み合わせ品の他の切削チップとは異なるコーナ先端部半径を有するが、組み合わせ品内の各チップは同種の加工作業に適用されるものであり、実質的に同一の幅を有する。組み合わせ品部材は共通の厚み及び/あるいは他の形状的な特徴を含んでも良いし、同一の若しくは類似のチップブレイキング特長を含んでも良い。例えば、図２から明らかなように、外周フライス削りチップのコーナ先端部半径が減少されると（切削チップ21から切削チップ20に変更する時のように）、切削作用はより高めとなる、すなわち、大量の原材が工作物から取り除かれ、切削作用のその他全ての変数は一定に保たれていることになる。
【００３０】
此処で使用されるように、一般的な“平行四辺形状”の切削チップは、同一長対向切削刃のセット、同一長対向軸方向切削刃のセットと対向丸めコーナ先端部のセットを含む切削チップと解釈されるもので、各コーナ先端部は中庸であるが、必ずしも半径方向切削刃と軸方向切削刃とに交差するものではない。半径方向切削刃の長さは軸方向切削刃の長さよりも大きいため、頂面から見ると切削チップに対して概して長めな形状を与えることとなる。一般的な平行四辺形状切削チップは、例えば、円形状切削チップと概略方形状切削チップと対比されても良い。
【００３１】
図３に、外周フライス削りに適用され、かつ本開示に係わるデザインを有する一般的な平行四辺形状切削チップの一の非限定的実施の形態を概略示す。図３(a)は頂面図、図３(b)は側面図もしくは半径方向の図、図３(c)は正面図もしくは軸方向の図、図３(d)は実施の形態の俯瞰図。切削チップ３０は中央孔31について１８０°対称であり、コーナ先端部32, 半径方向切削刃 33, 主軸方向切削刃 34, 副軸方向切削刃 35, 及び主軸方向切削刃34と副軸方向切削刃35とを接続する架橋切削刃36を含む。非限定的実施の形態に包含されるように、切削チップ30は概ね平面な頂面３７と、概ね平面な底面３８を含む。主半径方向クリアランス面４１は半径方向切削刃33から下方に傾斜している。副半径方向クリアランス面４２は主半径方向クリアランス面４１から下方に傾斜しており、かつ底面３８と交差する。主軸方向クリアランス面４３は主軸方向切削刃34から下方に傾斜している。副軸方向クリアランス面４４は副軸方向切削刃35から下方に傾斜している。架橋クリアランス面４５は、架橋切削刃３６から下方に傾斜している。また、円錐形クリアランス面４６はコーナ先端部32から下方に傾斜している。上述のように、また図３(a)から図３(d)において提案したように、これらの特徴は中央孔31の軸と一致する切削チップ 3の対称軸について繰り返されるものである。
【００３２】
図３(a)から図３(d)を参照するに、切削チップ30は軸方向芯合せクリアランス面５０を備え、該クリアランス面５０は主軸方向クリアランス面４３、副軸方向クリアランス面４４、架橋クリアランス面４５と円錐形クリアランス面４６とに交差する。軸方向芯合せクリアランス面５０はまた、軸方向芯合せクリアランス面５０の底部端５１で底面３８と交差する。先に提案したように、軸方向芯合せクリアランス面５０は対称切削チップ30の両端に備えられることで、チップが割出し可能なとなっている。同じ構成の軸方向芯合せクリアランス面５０は、切削チップ 30を含むチップ組み合わせ品の全ての切削チップに備えられる。このようなことから、チップ毎に際立って異なってもよい可変コーナ先端部半径を有するチップ組み合わせ品内の各切削チップは、結合工具ホルダーにチップポケット内に確実に保持される。より詳細には、チップ組み合わせ品の一般的な平行四辺形状切削チップのそれぞれは、実質的に同一クリアランス角度と面位置を有する軸方向芯合せクリアランス面を含むもので、チップ組み合わせ品内の特定チップのコーナ先端部半径に係わらず、結合工具ホルダーのチップポケットで実質的に同一の位置決め関係を有している。
【００３３】
切削チップ30の軸方向芯合せクリアランス面５０を設計する可能方法を一つ例証すると、数学的記載は下記のようになる。
【００３４】
周知の通り、３次元（３D）空間での３つの非共線点で平面が画定される。これを式（１）で数学的に記載する。
【式１】
【００３５】
2014198375.tif 000003
【００３６】
ここで、（x1, y1, z1）, （x2, y2, z2）と（x3, y3, z3）とは平面が通るXYZ座標系での３つの非共線点を表す。今、図４を参照するに、図４(a)は（前記図３で示すような）切削チップ30の頂面図を示す。図４(b)は（図４(a)の矢印S方向での底端部６０に沿って見た）側面図を示す。図４(c)は図４(b)での円形域の詳細図を示す。XYZ座標系の原点"O"は中央孔62の軸６１と頂面６３との交点が設定される。図４(a)と図４(b)を参照するに、底端部６０（すなわち、底面６６と芯合せクリアランス面６４との交差線）に沿う芯合せクリアランス面６４の第一の点P1（x1, y1, z1）第二の点P２（x2, y2, z2）は数式（２）と（３）で定義されるものであって、これら数式（２）と（３）は下記の３つの公知の変数、すなわち、２つの底端部６０間の距離“D”, 底端部６０とY軸間のXY面上の角度”H”と切削チップ30の厚み“T”に関連する式である。
P1（x1, y1, z1）= (-(D / 2) x cos(H), -(D / 2) x sin(H), -T) (2)
P2 (x2, y2, z2）= (0, -(D / 2)/sin(H), -T) (3)
【００３７】
第三の点のP3（x3, y3, z3）は芯合せクリアランス面６４の平面を画定する上で公知のはずである。第三の点のP3（x3, y3, z3）を定義するにはゲージロール６５が導入される。ゲージロール６５は図４（ｂ）と４（ｃ）に示される。ゲージロール６５は芯合せクリアランス面６４と底面６６に沿って延在する平面の双方に接しており、芯合せクリアランス面６４に直接接触することから芯合せクリアランス面６４とゲージロール６５間で接触線６７を形成する。接触線６７に沿う全ての点は芯合せクリアランス面６４上の点である。図４（ｃ）を参照するに、点P3（x3, y3, z3）のｚ成分は数式（４）に従い、二つの公知の変数、すなわち、芯合せクリアランス面６４のクリアランス角度“V”とゲージロール６５の半径”ｒ“から決定でき得る。
P3 (Z3) = r + r x sin(V)−T (4)
【００３８】
図４（ｂ）と４（ｃ）に基づくに、実際に底端部６０と平行な接触線６７の位置は数式（５）で下記のように定義できる。
DCL = D/2 + D3 = D/2 + tan(V) x (r + r x sin(V)) (5)
【００３９】
接触線６７のいずれの点も芯合せクリアランス面６４上の点であることから、点P3（x3, y3, z3）のｘとｙ成分は、図４（a）に示す実施の形態でのXY面上のY軸に交差する点を選択することで下記の数式（６）において定義できる。
P3 (X3,y3) = (0, -DCL/sin(H)) = (0, -[D / 2 + tan( V) x (r + r x sin( V))] / sin(H)) (6)
【００４０】
かくして、点P3（x3, y3, z3）はいま数式（７）で下記のように完全に定義される。
P3 (x3,y3,z3) = (0, -[D/ 2 + tan(V) x (r + r x sin( V))] / sin(H), r + r x sin(V) - T) (7)
【００４１】
ひとたび、三つの点P1（x1, y1, z1）、P2 (x2, y2, z2）及びP3 (x3,y3,z3)が求められると、マトリックスフォーマットの数式（１）は数式（８）のような一般的な形式に変換される。
ax + by + cz + d = 0 (8)
ここで、a, b, c, とdは定数である。芯合せクリアランス面は単独で数式（８）で画定されることから、可変コーナ先端部半径を有する一般的な平行四辺形状切削チップの組み合わせ品の全ての可能部材に対する定量基準として用いても良いものであって、このように、チップの組み合わせ品の芯合せクリアランス面の適切な形状が決定でき、組み合わせ品内の各チップは単一の結合工具ホルダー上に確実に保持され手も良い。
【００４２】
図５(a)-(c)に、外周フライス削り用に適合され、かつ頂面７３上にチップ溝形状７２を有する、本開示に係わる一般的な平行四辺形状切削チップ71の更なる非限定的実施の形態を概略的に示す。図３(a)-(d)に示されるチップ３０に類似して、切削チップ71は中央孔７４について１８０°対称であり、切削チップ71はコーナ先端部７５, 半径方向切削刃７６, 主軸方向切削刃７７, 副軸方向切削刃７８, 及び主軸方向切削刃７７と副軸方向切削刃７８とを接続する架橋切削刃７９を含む。切削チップ71は更に、半径方向切削刃76下の主半径方向クリアランス面８０と、底面８２で終端する副半径方向クリアランス面８１と、主軸方向切削刃77下の主軸方向クリアランス面８３と、副軸方向切削刃78下の副軸方向クリアランス面８４と、架橋切削刃７９下の架橋クリアランス面８５とコーナ先端部75下の円錐形クリアランス面８６とを含む。切削チップ71は主軸方向クリアランス面８３と、副軸方向クリアランス面８４と、架橋クリアランス面８５と円錐形クリアランス面８６とに交差する軸方向芯合せクリアランス面８７と、底端部８８での底面８２とを含む。軸方向芯合せクリアランス面８７は、上述のように、切削チップ30に関連して位置決めされた点P1,P2, P3を含む平面内に存するよう画定されて良い。切削チップ71を含む切削チップ組み合わせ品内の各切削チップは、単一の結合工具ホルダーのチップポケットにチップが確実の保持される時の等価面位置と等価クリアランス角度を定義する軸方向芯合せクリアランス面を含む。このように、組み合わせ品内の各チップは、例えば、従来デザインの単一の工具ホルダーに確実に装着されて良い。
【００４３】
本開示は本発明の範囲の限られた数の実施の形態のみを必要上記載しているが、本説明を考慮すればその他可能な実施の形態は通常の技術を有す当業者にとってはたやすく明らかになるであろうと理解されよう。例えば、本説明ではチップ溝形状を含む平坦頂面あるいは頂面を含む切削チップの実施の形態を記載しているが、例えば、角度付き平坦面あるいは曲面などのその他の頂面形状を用いても良い。
【００４４】
図６（a）と６（ｂ）には、本開示に係わり設計された外周フライス削り切削チップ組み合わせ品内の３個の一般的な重ね合わせ平行四辺形状切削チップ９０、９１、９２が概略的に示されている。切削チップ９０、９１、９２のそれぞれは、異なるコーナ先端部半径を有している。図６（a）は頂面図で、重ね合わされた切削チップ９０、９１、９２が示され、切削チップ９０は最小のコーナ先端部半径を有し、切削チップ９１は切削チップ９０より大きめなコーナ先端部半径を有し、切削チップ９２は最大のコーナ先端部半径を有している。図６（a）と６（ｂ）を簡略するに、チップの個々の特徴を示す全ての線は、底面９３と切削チップ９０、９１、９２の芯合せクリアランス面を表示する線以外は削除されている。図６（a）に示すとおり、短破線と端部９７とで画定される面９４は切削チップ９０の芯合せクリアランス面である。極細線と端部９７とで画定される面９５は切削チップ９１の芯合せクリアランス面を表している。長鎖線と端部９７とで画定される面９６は切削チップ９２の芯合せクリアランス面を表している。これら３つの芯合せクリアランス面９４、９５、９６は全て同一平面に存在しており、図６(a)の短点線で示される底端部９７での底面９３と交差している。更に、これら３つの芯合せクリアランス面９４、９５、９６は、図６(a)の矢印Kで示されるように,底端部９７に平行な投影から生成される図６(ｂ)に示される同一のクリアランス角度Vを有している。かくして、切削チップ90,91,92それぞれは同一のクリアランス角度を有しかつ上記数式（１）〜（８）に従って画定される同一平面内に存在する芯合せクリアランス面を持つ。
【００４５】
切削チップ90,91,92のそれぞれの芯合せクリアランス面の共通芯合せ形状の特徴を仮定すれば、単一結合工具ホルダーを切削チップ３個全てを個々に収容するよう用いても良い。各チップを従来の締め付け手段で、工具ホルダーのチップポケット内に固着してもよい。このように、結合工具ホルダーは、チップは際立って異なるコーナ先端部半径を有しているといった事実にかかわらず、外周フライス削り操作に適した位置で、切削チップ90,91,92のいずれかを確実に保持するよう用いてよい。図６（a）と６（ｂ）は組み合わせ品内の３個の一般的な平行四辺形状切削チップを示すだけであるが、組み合わせ品に収まり、且つ面９４，９５，９６のクリアランス角度を持ち、面９４，９５，９６が延在する平面内に延在する芯合せクリアランス面を含む実用上無限数のチップを設計しても良いことは明白となろう。このようなチップ全てを結合工具ホルダーのチップポケット内に固着しても良い。
【００４６】
図７には、本開示に係わる外周フライス削り工具組み立て品の一の非限定的実施の形態が示されており、該工具組み立て品は図５(a)-(c)に示されるものと類似するデザインをそれぞれ有する４個の平行四辺形状の切削チップ101a, 101b, 101c、101dと、切削チップを受容する工具ホルダー102とを有している。切削チップ101a, 101b, 101c、101dは同一のコーナ先端部半径を持ち、工具ホルダー102の４個の同一チップポケット内にネジ１０３で固着される。
【００４７】
図８は、図7(a)と7(b)に示される切削チップと外周フライス削り工具組み立て品に含まれるチップポケットの近接図である。切削チップ101aはネジ１０３により、中央軸１１４について対称である工具ホルダー102のチップポケット１０４内に固着されている。切削チップ101aは、芯合せクリアランス面１１６の底端部１１５がチップポケット１０４の前端部１１７に対し平行若しくは実質的に平行となるよう位置決めされる。可変コーナ先端部半径を含む切削チップの組み合わせ品は、切削チップ101aに関連する共通芯合せ形状を持つ芯合せクリアランス面を含むよう備えられて良い。単一結合工具ホルダーは、図８に示すように、組み合わせ品内の特定切削チップのコーナ先端部半径に係わらず、組み合わせ品部材のそれぞれを受容しかつ確実に保持するよう、前端部１１７を含むチップポケット１０４を備えるよう設計されて良い。芯合せクリアランス面１１６の芯合せクリアランス角度を持つ芯合せクリアランス面であり、工具ホルダー102のチップポケット内で固着される時に芯合せクリアランス面が配置される同一平面に配置される芯合せクリアランス面を含むことで、一般的な平行四辺形状切削チップの全組み合わせ品は工具ホルダー102で収容されて良い。
【００４８】
図9(a)と9(b)は、本開示の実施の形態に係わる７個の一般的な平行四辺形状切削チップの代表組み合わせ品と、結合外周フライス削り工具ホルダーの概略近接図を示しており、工具ホルダーのチップポケット内での共通位置決めをより良好に図示するよう互いに重ね合わさって描かれる。図9(b)は切削システム部位の直立図、図9(a)は切削チップポケットとチップポケット内に搭載されたと切削チップとを描写した部分側面図である。図9(a)と図9(b)のそれぞれには、組み合わせ品内の７個の切削チップ１２１〜１２７が工具ホルダー129のチップポケット１２８内に確保された位置で互いに重ね合わさっている。切削チップ１２１〜１２７は、それぞれ0.8 mm, 2.0 mm, 2.5 mm, 3.0 mm, 4.0 mm, 5.0 mm, 6.0 mmに等しいコーナ先端部半径を有している。切削チップ１２１〜１２７の各半径方向端部は実質的に等しいクリアランス角度を持つ芯合せクリアランス面を含み、該クリアランス面は結合工具ホルダー129に固着される時の同一平面内に延在しても良い。従って、７個の切削チップ１２１〜１２７のそれぞれは、図9(a)と図9(b)に示されるように、単一工具ホルダー129上に収容でき得る。ここで論じたように、このような独特なデザイン切削工具製造者及びエンドユーザに実質的な利点、すなわち、在庫減少、生産性の上昇、簡略化された生産、金銭出費の減少など、を提供するものである。
【００４９】
更に、本開示に係わる一般的な平行四辺形状切削チップの非限定的実施の形態では、円錐形芯合せクリアランス面を有しても良い。図１０には外周フライス削り用の一般的な平行四辺形状切削チップ１３１の非限定的実施の形態の箇所を概略的に示しており、不明瞭な特徴箇所は極細線で図示してある。チップ１３１は円錐形芯合せクリアランス面１３２（点線で範囲を画定する）を含む円錐形芯合せクリアランス面１３２はその底端１３３で半径を有する。図１０にはまた結合外周フライス削り工具ホルダー 134が示され、チップポケット１３６（極細線で示す）の前端部１３５は曲形状を有しており、切削チップ131の円錐形芯合せクリアランス面１３２の丸め底端部１３３と実質的に同心円の関係にある。
【００５０】
図11 (a)、11 (b)は、本開示に係わる外周フライス削り用に適合した切削チップの更なる２つの非限定的実施の形態を概略的に示す。一般的な平行四辺形状切削チップ１４１、１５１のそれぞれは図11 (a)、11 (b)に図示されており、（上述の考案の実施の形態でのコーナ先端部と機能的に等価である）一組の主コーナ先端部と一組の二次的なコーナ先端部を含む。FIG. 11 (a)を参照するに、切削チップ141は中央孔142の軸と180°対称関係にあり、一組の主コーナ先端部143a、143bと、一組の二次的なコーナ先端部144a、144bと、一組の半径方向切削刃145a、145bと、一組の主軸方向切削刃146a、146bと、一組の二次的軸方向切削刃147a、147bと、一組の架橋切削刃148a、148bとを含み、それぞれは主軸方向切削刃(146aあるいは146b)と二次的な軸方向切削刃(148aあるいは148b)とを接続している。図11(b)を参照するに、切削チップ151は中央孔152の軸と180°対称関係にあり、一組の主コーナ先端部153a、153bと、一組の二次的なコーナ先端部154a、154bと, 一組の半径方向切削刃155a, 155bと、一組の軸方向切削刃 156a、156bと、架橋切削刃 157a、157bとを含み、それぞれは軸方向切削刃(156aあるいは156b)と二次的なコーナ先端部 (154aあるいは154b)とを接続している。
【００５１】
一般的な平行四辺形状切削チップは、典型的には外周回転フライス削りに用いられ、これは、例えば、方形切削チップと長きにわたり関連する主切削刃で達成される比較的大きめな切り込み深さに起因している。平行四辺形状切削チップの複雑な形状と異なる（同一のチップ幅で）コーナ先端部半径を有する切削チップの組み合わせ品の必要性から、多種多様な工具ホルダーは現在全ての組み合わせ品を収容するよう求められている。これは、例えば、コーナ先端部半径が増加するに従い、小さめなコーナ先端部半径を持つチップを収容するよう設計された工具ホルダー上の大きめなコーナ先端部半径を有するチップを収容することは困難となるためである。本開示に係わる工具システムにより、大きく異なるコーナ先端部半径を有する切削チップの組み合わせ品を収容するように単一工具ホルダーの使用が可能となる。工具ホルダーの設計は、例えば、意図する加工操作に適した方向で切削チップを確実に保持する事ができる従来の設計であっても良い。
【００５２】
従って、本開示に係わる非限定的実施の形態は、外周フライス削り用途に適合しかつ異なるコーナ先端部半径を有する多種多様な平行四辺形状の切削チップに関し、更に関連の切削工具システムに関する。ここに記載する平行四辺形状の切削チップは従来のサイズであっても良く、多様な外周フライス削り用途での従来の使用に適合したものであっても良い。本記載が発明の明快な理解に関連する発明の様相を例証することは理解されよう。当業者に明白であり、それ故発明のより良い理解を容易にはしないであろう様相は、本記載を簡略化するために提示されたものではない。限られた数の実施形態のみがここに必要上記載されるが、当業者は、前記記載を考察すれば、発明の多くの修正と変更とが利用されても良いことは認識するであろう。これら全ての発明の修正と変更は前記記載と下記の特許請求項により包含されることを意図するものである。
【図１】
2014198375.tif 000004
【図２】
2014198375.tif 000005
【図３】
2014198375.tif 000006
【図４】
2014198375.tif 000007
【図５】
2014198375.tif 000008
【図６】
2014198375.tif 000009
【図７】
2014198375.tif 000010
【図８】
2014198375.tif 000011
【図９】
2014198375.tif 000012
【図１０】
2014198375.tif 000013
【図１１】
2014198375.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成26年8月25日(2014.8.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削チップシステムは外周フライス削り工具ホルダーに搭載するよう適合された複数の割出し可能な外周フライス削り切削チップを備えて成り、
切削チップのそれぞれはチップ幅が各切削チップに対し同一であるチップ幅と、
各切削チップに対し異なるコーナ先端部半径寸法を有するコーナ先端部と、
軸方向芯合せクリアランス面であって、前記チップが取り外し可能に工具ホルダーに装着される時の複数の切削チップのそれぞれに対し等価面位置と等価クリアランス角度を定義する軸方向芯合せクリアランス面とを備える切削チップシステム。
【外国語明細書】
2014198375000001.pdf