(57)【要約】  回転切削工具（２０）は、交換可能な切削ヘッド（２２）及び工具ホルダ（２４）を含む。交換可能な切削ヘッド（２２）は、前方切削部（２６）及び後方取付部（２８）を含む。取付部（２８）は、平行雄ねじ（４２）を含む雄型結合部材（３８）を含む。工具ホルダ（２４）は、円錐雌ねじ（７２）を含む雌型結合部材（６８）を含む。回転切削工具（２０）がロック位置にあるとき、雄ねじ（４２）は、雌ねじ（７２）とねじ式に係合する。【選択図】図１
2019512401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向軸（Ｌ）を有しかつ前方向（ＤＦ）から後方向（ＤＲ）に延在する回転切削工具（２０）であって、
ホルダ長手方向軸（Ｃ）を有する工具ホルダ（２４）であって、ホルダ前方面（７０）から後方に延在する雌ねじ（７２）を有する雌型結合部材（６８）を含み、前記ホルダ前方面（７０）が、前記ホルダ長手方向軸（Ｃ）に対して横方向に延在する、工具ホルダ（２４）と、
ヘッド長手方向軸（Ａ）を有する交換可能な切削ヘッド（２２）であって、
切削部（２６）を形成する前方部分と、
取付部（２８）を形成する後方部分であって、前記取付部（２８）が、雄ねじ（４２）を有しかつヘッド基面（４０）から後方に突出する雄型結合部材（３８）を含み、前記ヘッド基面（４０）が、前記ヘッド長手方向軸（Ａ）に対して横方向に延在し、かつ前記切削部（２６）と前記取付部（２８）との間に境界を規定する、後方部分と、を含む交換可能な切削ヘッド（２２）と、を備え、
前記雄型結合部材（３８）の前記雄ねじ（４２）が平行ねじであり、
前記雌型結合部材（６８）の前記雌ねじ（７２）が円錐ねじであり、
前記回転切削工具（２０）が、
前記雄型結合部材（３８）が前記雌型結合部材（６８）の外側に位置し、前記雌ねじ（４２）及び前記雄ねじ（７２）が互いにねじ式に係合していない、解除位置と、
前記雄型結合部材（３８）が前記雌型結合部材（６８）内に取外し可能に保持され、前記雌ねじ（４２）及び前記雄ねじ（７２）が互いにねじ式に係合している、ロック位置と、の間で調整可能である、回転切削工具（２０）。
【請求項２】
前記雌ねじ（７２）が、雌ねじ軸（Ｄ）を中心にらせん状に延在し、かつ前方内側フランク面（７６）及び後方内側フランク面（７８）と、それらの間に延在する内側上面（８０）と、を含む、雌ねじ山（７４）を含み、
前記前方内側フランク面（７６）及び前記後方内側フランク面（７８）が、概して、反対の軸方向（ＤＦ、ＤＲ）に面し、内側底面（８４）を含むらせん状雌ねじ溝（８２）の境界を定め、
前記解除位置において、
前記雌ねじ山（７４）及び前記雌ねじ溝（８２）のうちの少なくとも一方が、円錐角（γ）を有するそれぞれの円錐体（Ｋ）の周囲に延在し、
前記円錐角（γ）が、０．０２°≦γ≦１．６°の範囲である、請求項１に記載の回転切削工具（２０）。
【請求項３】
前記円錐角（γ）が厳密に０．８°に等しい、請求項２に記載の回転切削工具（２０）。
【請求項４】
前記雌ねじ溝（８２）のみがそれぞれの円錐体（Ｋ）の周囲に延在する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転切削工具（２０）。
【請求項５】
前記雌ねじ山（７４）が円柱体（Ｙ）の周囲に延在する、請求項４に記載の回転切削工具（２０）。
【請求項６】
前記雌ねじ軸（Ｄ）を含む軸方向平面における断面において、
前記内側上面（８０）が、前記雌ねじ軸（Ｄ）に対して平行でありかつ互いに同一線上にある複数の雌ねじ山頂部（８８）を形成し、
前記内側底面（８４）が、前記雌ねじ軸（Ｄ）に対して平行でありかつ前記後方向（ＤＲ）において前記雌ねじ軸（Ｄ）からの距離が低減するパターンに従う、複数の雌ねじ谷底（９０）を形成する、請求項２〜５のいずれか１項に記載の回転切削工具（２０）。
【請求項７】
前記前方内側フランク面（７６）及び前記後方内側フランク面（７８）が、前記雌山（７４）が前記後方向（ＤＲ）において前記雌ねじ軸（Ｄ）を中心にらせん状に延在するに従い低減する距離だけ前記雌ねじ軸（Ｄ）からずれている、請求項２〜６のいずれか１項に記載の回転切削工具（２０）。
【請求項８】
前記雄ねじ（４２）が、雄ねじ軸（Ｂ）を中心にらせん状に延在し、かつ前方外側フランク面（４６）及び後方外側フランク面（４８）と、それらの間に延在する外側上面（５０）と、を含む、雄ねじ山（７４）を含み、
前記前方外側フランク面（４６）及び前記後方外側フランク面（４８）が、概して、反対の軸方向（ＤＦ、ＤＲ）に面し、外側底面（５４）を含むらせん状雄ねじ溝（５２）の境界を定め、
前記前方外側フランク面（４６）及び前記前方内側フランク面（７６）が前記前方向（ＤＦ）に面し、
前記後方外側フランク面（４８）及び前記後方内側フランク面（７８）が前記後方向（ＤＲ）に面し、
前記ロック位置では、前記後方内側フランク面（７８）が前記前方外側フランク面（４６）と当接する、請求項２〜７のいずれか１項に記載の回転切削工具（２０）。
【請求項９】
前記ロック位置において、
前記前方内側フランク面（７６）が、前記後方外側フランク面（４８）から間隔を空けて配置され、
前記内側上面（８０）が、前記外側底面（５４）から間隔を空けて配置され、
前記内側底面（８４）が、前記外側上面（５０）から間隔を空けて配置される、請求項８８に記載の回転切削工具（２０）。
【請求項１０】
前記雄ねじ軸（Ｂ）を含む軸方向平面における断面図において、
前記外側上面（５０）が、前記雄ねじ軸（Ｂ）に対して平行でありかつ互いに同一線上にある複数の雄ねじ山頂部（５６）を形成し、
前記外側底面（５４）が、前記雄ねじ軸（Ｂ）に対して平行でありかつ互いに同一線上にある複数の雄ねじ谷底（５８）を形成する、請求項８又は９に記載の回転切削工具（２０）。
【請求項１１】
前記ヘッド長手方向軸（Ａ）を含む軸方向平面における断面図において、前記雄ねじ（４２）が、台形である雄ねじ形状（６０）を規定する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の回転切削工具（２０）。
【請求項１２】
前記ホルダ長手方向軸（Ｃ）を含む軸方向平面における断面図において、前記雌ねじ（７２）が、台形である雌ねじ形状（８６）を規定する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の回転切削工具（２０）。
【請求項１３】
前記雄ねじ（４２）が、雄ねじ軸（Ｂ）を中心にらせん状に延在し、かつ前方外側フランク面（４６）及び後方外側フランク面（４８）とそれらの間に延在する外側上面（５０）とを含む、雄ねじ山（４４）を含み、
前記前方外側フランク面（４６）及び前記後方外側フランク面（４８）が、概して、反対の軸方向（ＤＦ、ＤＲ）に面し、外側底面（５４）を含むらせん状雄ねじ溝（５２）の境界を定め、
前記前方外側フランク面（４６）及び前記前方内側フランク面（７６）が前記前方向（ＤＦ）に面し、
前記後方外側フランク面（４８）及び前記後方内側フランク面（７８）が前記後方向（ＤＲ）に面し、
前記ロック位置では、
前記後方内側フランク面（７８）が前記前方外側フランク面（４６）と当接し、
前記前方内側フランク面（７６）が、前記後方外側フランク面（４８）から間隔を空けて配置され、
前記内側上面（８０）が、前記外側底面（５４）から間隔を空けて配置され、
前記内側底面（８４）が、前記外側上面（５０）から間隔を空けて配置され、
前記雄ねじ（４２）と前記雌ねじ（７２）との間の摩擦係合が、前記雄ねじ（４２）の最前方の巻きから前記雄ねじ（４２）の最後方の巻きに向かう方向において増大する、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の回転切削工具（２０）。
【請求項１４】
前方向（ＤＦ）から後方向（ＤＲ）に延在するホルダ長手方向軸（Ｃ）を有し、ホルダ前方面（７０）から後方に延在する雌ねじ（７２）を有する雌型結合部材（６８）を含み、前記ホルダ前方面（７０）が、前記ホルダ長手方向軸（Ｃ）に対して横方向に延在する、工具ホルダ（２４）であって、
前記雌型結合部材（６８）の前記雌ねじ（７２）が円錐ねじであり、
前記雌ねじ（７２）が、雌ねじ軸（Ｄ）を中心にらせん状に延在し、かつ前方内側フランク面（７６）及び後方内側フランク面（７８）と、それらの間に延在する内側上面（８０）と、を含む、雌ねじ山（７４）を含み、
前記前方内側フランク面（７６）及び前記後方内側フランク面（７８）が、概して反対の軸方向（ＤＦ、ＤＲ）に面し、内側底面（８４）を含むらせん状雌ねじ溝（８２）の境界を定め、
前記雌ねじ山（７４）及び前記雌ねじ溝（８２）のうちの少なくとも一方が、円錐角（γ）を有するそれぞれの円錐体（Ｋ）の周囲に延在し、
前記円錐角（γ）が０．０２°≦γ≦１．６°の範囲である、工具ホルダ（２４）。
【請求項１５】
前記円錐角（γ）が厳密に０．８°に等しい、請求項１４に記載の工具ホルダ（２４）。
【請求項１６】
前記雌ねじ溝（８２）のみがそれぞれの円錐体（Ｋ）の周囲に延在する、請求項１４又は１５に記載の工具ホルダ（２４）。
【請求項１７】
前記雌ねじ山（７２）が円柱体（Ｙ）の周囲に延在する、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の工具ホルダ（２４）。
【請求項１８】
前記雌ねじ軸（Ｄ）を含む軸方向平面における断面において、
前記内側上面（８０）が、前記雌ねじ軸（Ｄ）に対して平行でありかつ互いに同一線上にある複数の雌ねじ山頂部（８８）を形成し、
前記内側底面（８４）が、前記雌ねじ軸（Ｄ）に対して平行でありかつ前記後方向（ＤＲ）において前記雌ねじ軸（Ｄ）からの距離が低減するパターンに従う、複数の雌ねじ谷底（９０）を形成する、請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の工具ホルダ（２４）。
【請求項１９】
前記ホルダ長手方向軸（Ｃ）を含む軸方向平面における断面図において、前記雌ねじ（７２）が、台形である雌ねじ形状（８６）を規定する、請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の工具ホルダ（２４）。
【請求項２０】
前記前方内側フランク面（７６）及び前記後方内側フランク面（７８）が、前記雌山（７４）が前記後方向（ＤＲ）において前記雌ねじ軸（Ｄ）を中心にらせん状に延在するに従い低減する距離だけ前記雌ねじ軸（Ｄ）からずれている、請求項１４〜１９のいずれか１項に記載の工具ホルダ（２４）。
【請求項２１】
長手方向軸（Ｌ）を有しかつ前方向（ＤＦ）から後方向（ＤＲ）に延在する回転切削工具（２０）であって、
請求項１４〜２０のいずれか１項に記載の工具ホルダ（２４）と、
ヘッド長手方向軸（Ａ）を有する交換可能な切削ヘッド（２２）であって、
切削部（２６）を形成する前方部分と、
取付部（２８）を形成する後方部分であって、前記取付部（２８）が、雄ねじ（４２）を有しかつヘッド基面（４０）から後方に突出する雄型結合部材（３８）を含み、前記ヘッド基面（４０）が、前記ヘッド長手方向軸（Ａ）に対して横方向に延在し、かつ前記切削部（２６）と前記取付部（２８）との間に境界を規定する、後方部分と、を含む交換可能な切削ヘッド（２２）と、を備え、
前記雄型結合部材（３８）の前記雄ねじ（４２）が平行ねじであり、
前記回転切削工具（２０）が、
前記雄型結合部材（３８）が前記雌型結合部材（６８）の外側に位置し、前記雌ねじ及び前記雄ねじが互いにねじ式に係合していない、解除位置と、
前記雄型結合部材（３８）が前記雌型結合部材（６８）内に取外し可能に保持され、前記雌ねじ及び前記雄ねじが互いにねじ式に係合している、ロック位置と、の間で調整可能である、回転切削工具（２０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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が、ねじ式結合機構によって工具ホルダの雌型結合部材内に取外し可能に保持されるタイプの、回転切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転切削工具に、工具ホルダ内に交換可能な切削ヘッドを固定して保持するためのねじ式結合機構、すなわち「工具継手」を設けることができる。
【０００３】
交換可能な切削ヘッドは、雄型結合部材を含むことができ、工具ホルダは雌型結合部材を含むことができる。雄型結合部材は雄ねじを含むことができる。雌型結合部材は、雄結合部材の雄ねじに対応する雌ねじを含むことができる。
【０００４】
いくつかのこうした回転切削工具では、雌ねじ及び雄ねじはともに平行ねじである。こうした回転切削工具の一例は例えば米国特許第６，４８５，２２０号に開示されている。
【０００５】
他のこうした回転切削工具では、雌ねじ及び雄ねじはともにテーパねじである。こうした回転切削工具の例は例えば米国特許第７，６１１，３１１号及び同第７，７１３，００４号に開示されている。
【発明の概要】
【０００６】
本出願の主題の第１態様によれば、長手方向軸を有しかつ前方向から後方向に延在する回転切削工具であって、
ホルダ長手方向軸を有する工具ホルダであって、ホルダ前方面から後方に延在する雌ねじを有する雌型結合部材を含み、ホルダ前方面が、ホルダ長手方向軸に対して横方向に延在する、工具ホルダと、
ヘッド長手方向軸を有する交換可能な切削ヘッドであって、
切削部を形成する前方部分と、
取付部を形成する後方部分であって、取付部が、雄ねじを有しかつヘッド基面から後方に突出する雄型結合部材を含み、ヘッド基面が、ヘッド長手方向軸に対して横方向に延在し、かつ切削部と取付部との間に境界を規定する、後方部分と、を含む交換可能な切削ヘッドと、を備え、
雄型結合部材の雄ねじが平行ねじであり、
雌型結合部材の雌ねじが円錐ねじであり、
回転切削工具が、
雄型結合部材が雌型結合部材の外側に位置し、雌ねじ及び雄ねじが互いにねじ式に係合していない、解除位置と、
雄型結合部材が雌型結合部材内に取外し可能に保持され、雌ねじ及び雄ねじが互いにねじ式に係合している、ロック位置と、の間で調整可能である、回転切削工具が提供される。
【０００７】
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長手方向軸を有し、ホルダ前方面から後方に延在する雌ねじを有する雌型結合部材を含み、ホルダ前方面が、ホルダ長手方向軸に対して横方向に延在する、工具ホルダであって、
雌型結合部材の雌ねじが円錐ねじであり、
雌ねじが、雌ねじ軸を中心にらせん状に延在し、かつ前方内側フランク面及び後方内側フランク面と、それらの間に延在する内側上面と、を備える、雌ねじ山を含み、
前方内側フランク面及び後方内側フランク面が、概して反対の軸方向に面し、内側底面を含むらせん状雌ねじ溝の境界を定め、
雌ねじ山及び雌ねじ溝のうちの少なくとも一方が、円錐角を有するそれぞれの円錐体の周囲に延在し、
円錐角が０．０２°≦γ≦１．６°の範囲である、工具ホルダが提供される。
【０００８】
本出願の主題のさらに別の態様によれば、長手方向軸を有しかつ前方向から後方向に延在する回転切削工具であって、
ヘッド長手方向軸を有する交換可能な切削ヘッドであって、
切削部を形成する前方部分と、
取付部を形成する後方部分であって、取付部が、雄ねじを有しかつヘッド基面から後方に突出する雄型結合部材を含み、ヘッド基面が、ヘッド長手方向軸に対して横方向に延在し、かつ切削部と取付部との間に境界を規定する、後方部分と、を含む交換可能な切削ヘッドを備え、
雄型結合部材の雄ねじが平行ねじであり、
回転切削工具が、
雄型結合部材が雌型結合部材の外側に位置し、雌ねじ及び雄ねじが互いにねじ式に係合していない、解除位置と、
雄型結合部材が雌型結合部材内に取外し可能に保持され、雌ねじ及び雄ねじが互いにねじ式に係合している、ロック位置と、の間で調整可能である、回転切削工具が提供される。
【０００９】
上述したことは概要であること、及び、以下に記載する特徴は、本出願の主題に対して任意の組合せで適用可能であり得ること、例えば、以下の特徴のうちの任意のものが回転切削工具及び／又は工具ホルダに適用可能であり得ることが理解される。
【００１０】
雌ねじは、雌ねじ軸を中心にらせん状に延在し、かつ前方内側フランク面及び後方内側フランク面と、それらの間に延在する内側上面と、を含む、雌ねじ山を含み、前方内側フランク面及び後方内側フランク面は、概して、反対の軸方向に面し、内側底面を含むらせん状雌ねじ溝の境界を定め、
解除位置において、
雌ねじ山及び雌ねじ溝のうちの少なくとも一方は、円錐角を有するそれぞれの円錐体の周囲に延在し、
円錐角は、０．０２°≦γ≦１．６°の範囲であり得る。
【００１１】
円錐角は、厳密に０．８°に等しくすることができる。
【００１２】
雌ねじ溝のみがそれぞれの円錐体の周囲に延在することができる。
【００１３】
雌ねじ軸を含む軸方向平面における断面図において、内側上面は、雌ねじ軸に対して平行でありかつ互いに同一線上にあり得る複数の雌ねじ山頂部を形成し、内側底面は、雌ねじ軸に対して平行でありかつ後方向において雌ねじ軸からの距離が低減するパターンに従う、複数の雌ねじ谷底を形成する。
【００１４】
前方内側フランク面及び後方内側フランク面は、雌ねじ山が後方向において雌ねじ軸を中心にらせん状に延在するに従い低減することができる距離だけ雌ねじ軸からずれている。
【００１５】
雄ねじは、雄ねじ軸を中心にらせん状に延在し、かつ前方外側フランク面及び後方外側フランク面とそれらの間に延在する外側上面とを含む、雄ねじ山を含み、前方外側フランク面及び後方外側フランク面は、概して、反対の軸方向に面し、外側底面を含むらせん状雄ねじ溝の境界を定め、
前方外側フランク面及び前方内側フランク面は前方向に面し、後方外側フランク面及び後方内側フランク面は後方向に面し、ロック位置では、
後方内側フランク面は前方外側フランク面と当接することができる。
【００１６】
ロック位置において、前方内側フランク面は、後方外側フランク面から間隔を空けて配置され得る。内側上面は、外側底面から間隔を空けて配置され得る。内側底面は、外側上面から間隔を空けて配置され得る。
【００１７】
雄ねじ軸を含む軸方向平面における断面図において、外側上面は、雄ねじ軸に対して平行でありかつ互いに同一線上にあり得る複数の雄ねじ山頂部を形成し、外側底面は、雄ねじ軸に対して平行でありかつ互いに同一線上にある複数の雄ねじ谷底を形成する。
【００１８】
ヘッド長手方向軸を含む軸方向平面における断面図において、雄ねじは、台形であり得る雄ねじ形状を規定する。
【００１９】
ホルダ長手方向軸を含む軸方向平面における断面図において、雌ねじは、台形であり得る雌ねじ形状を規定する。
【００２０】
雄ねじは、雄ねじ軸を中心にらせん状に延在し、かつ前方外側フランク面及び後方外側フランク面とそれらの間に延在する外側上面とを含む、雄ねじ山を含み、
前方外側フランク面及び後方外側フランク面は、概して、反対の軸方向に面し、外側底面を含むらせん状雄ねじ溝の境界を定め、
前方外側フランク面及び前方内側フランク面は前方向に面し、
後方外側フランク面及び後方内側フランク面は後方向に面し、
ロック位置では、
後方内側フランク面は前方外側フランク面と当接することができ、
前方内側フランク面は、後方外側フランク面から間隔を空けて配置することができ、
内側上面は、外側底面から間隔を空けて配置することができ、
内側底面は、外側上面から間隔を空けて配置することができ、
雄ねじと雌ねじとの間の摩擦係合が、雄ねじの最前方の巻きから雄ねじの最後方の巻きに向かう方向において増大することができる。
【００２１】
本出願がよりよく理解されるために、かつ本出願を実際にいかに実施することができるかを示すために、ここで、添付図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】回転切削工具の斜視縦断面図である。
【図２】図１に示す回転切削工具の組立分解斜視縦断面図である。
【図３】図１及び図２に示す交換可能な切削ヘッドの側面図である。
【図４】図３の詳細である。
【図５】図１及び図２に示す工具ホルダの斜視図である。
【図６】図５に示す雌型結合部材の縦断面図である。
【図７】回転切削工具がロック位置にあるときの、図１に示す回転切削工具の縦断面図の詳細である。
【図８】平行雌ねじの雌ねじ形状と平行雄ねじの雄ねじ形状とが上に重ね合わされている、円錐雌ねじの雌ねじ形状の概略図である。
【図９】回転切削工具が組み立てられ作動しているときの、平行雌ねじ及び円錐雌ねじとそれぞれねじ式に係合している平行雄ねじに対する接触力分布を示す４つの図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
例示を簡単かつ明確にするために、図に示す要素は必ずしも正確な縮尺で描かれていないことが理解されよう。例えば、明確にするために、要素のうちのいくつかの寸法は、他の要素に対して誇張されている場合があり、又は、１つの機能ブロックもしくは要素にいくつかの物理的な構成要素が含められている場合がある。適切であると考えられる場合、対応する要素又は類似する要素を示すために、図の間で参照数字が繰り返される場合がある。
【００２４】
以下の説明では、本出願の主題のさまざまな態様について記載する。例示の目的で、具体的な構成及び詳細を、本出願の主題が完全に理解されるように十分詳細に示す。しかしながら、当業者であれば、本明細書に提示する具体的な構成及び詳細なしに本出願の主題を実施することができることも明らかとなろう。
【００２５】
最初に、本出願の主題の実施形態による、フライス作業、具体的には高速正面フライス加工に使用されるタイプの回転切削工具２０を示す、図１及び図２に留意されたい。回転切削工具２０は、工具長手方向軸Ｌを有し、それを中心に工具は回転方向Ｒに回転する。
【００２６】
回転切削工具２０は、交換可能な切削ヘッド２２を含み、交換可能な切削ヘッド２２はヘッド長手方向軸Ａを有し、それを中心に、交換可能な切削ヘッド２２は回転方向Ｒに回転する。ヘッド長手方向軸Ａは、前方向ＤＦから後方向ＤＲに延在している。交換可能な切削ヘッド２２は、典型的には、超硬合金から作製することができる。
【００２７】
回転切削工具２０はまた、ホルダ長手方向軸Ｃを有する工具ホルダ２４も含む。工具ホルダ２４は、典型的には、鋼から作製することができる。ねじ式結合機構を用いて、交換可能な切削ヘッド２２を工具ホルダ２４内に取外し可能に保持することができる。こうしたねじ式結合機構は、例えば、リーマ仕上げ又はドリル加工等、上述したもの以外のタイプの回転切削作業に対して有利である可能性がある。
【００２８】
明細書及び特許請求の範囲を通して「前方」及び「後方」という用語の使用は、図１に示すように、組み立てられた回転切削工具２０の工具ホルダ２４に対する交換可能な切削ヘッド２２の相対的な位置を指すことが理解されるべきである。「前方」及び「後方」という用語はまた、図３及び図４においてそれぞれ左及び右に向かうヘッド長手方向軸Ａの方向においても、また、図５及び図６においてそれぞれ左及び右に向かうホルダ長手方向軸Ｃの方向においても適用することができる。
【００２９】
ここで、図３及び図４を参照されたい。交換可能な切削ヘッド２２は、切削部２６を形成する前方部分と、取付部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、単体の統合された一体型の構造から形成することができる。これは、交換可能な切削ヘッド２２が脱着式の切削インサート（図示せず）を有していないという点で有利である。
【００３０】
図３を参照すると、切削部２６は、少なくとも１つの外周切刃３０を含む。図面に示すこの非限定的な例では、厳密には２つの外周切刃があり得る。各外周切刃３０は、外周逃げ面３２と外周すくい面３４との交差部に形成されている。ともに回転方向Ｒに関して、外周逃げ面３２は、外周切刃３０の回転方向後方に配置され、外周すくい面３４は、外周切刃３０の回転方向前方に配置される。外周切刃３０の向きにより、金属切削作業を行うことができる。
【００３１】
本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、切削部２６は、切削作業中に生成される切屑（図示せず）を排出する少なくとも１つの溝３６を含むことができる。各外周切刃３０に、１つの溝３６が関連付けられている。交換可能な切削ヘッド２２は、切削部２６の端面３７に１つ又は複数の底刃３０ｂを含むことができる。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、厳密には２つの底刃３０ｂを含むことができる。２つの底刃３０ｂの各々が、関連する側刃３０ａを有することができる。
【００３２】
ここで図３及び図４を参照すると、取付部２８は、ヘッド基面４０から後方に突出する雄型結合部材３８を含む。ヘッド基面４０は、ヘッド長手方向軸Ａに対して横方向に延在し、切削部２６と取付部２８との間に境界を規定する。すなわち、切削部２６は、ヘッド基面４０の前方に形成され、取付部２８は、ヘッド基面４０の後方に形成されている。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は剛性であり得る。ヘッド基面４０は、ヘッド長手方向軸Ａに対して垂直であり得る。後述するように、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、工具ホルダ２４の対応する面に当接するように意図されている。
【００３３】
雄型結合部材３８は雄ねじ４２を含む。図４を参照すると、雄ねじ４２は、雄ねじ軸Ｂを中心にらせん状に延在する雄ねじ山４４を含む。雄ねじ軸Ｂは、ヘッド長手方向軸Ａと一致する。従って、雄ねじ部４２と交換可能な切削ヘッド２２とは、同軸である。雄ねじ山４４は、前方外側フランク面４６及び後方外側フランク面４８とそれらの間に延在する外側上面５０とを含む。前方外側フランク面４６及び後方外側フランク面４８は、反対の軸方向ＤＦ、ＤＲに面し、前方外側フランク面４６は前方向ＤＦに面し、後方外側フランク面４８は後方向ＤＲに面している。前方外側フランク面４６及び後方外側フランク面４８は、雄ねじ溝５２の境界を定める。雄ねじ溝５２は、雄ねじ軸Ｂを中心にらせん状に延在し、外側底面５４を含む。
【００３４】
軸方向平面（すなわち、雄ねじ軸Ｂを含む平面）における断面図では、外側上面５０は複数の雄ねじ山頂部５６を形成し、外側底面５４は複数の雄ねじ谷底５８を形成する。本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、複数の雄ねじ山頂部５６は、雄ねじ軸Ｂと平行であり、互いに同一線上にあり得る。複数の雄ねじ谷底５８は、雄ねじ軸Ｂと平行であり、互いに同一線上にあり得る。
【００３５】
雄ねじ軸Ｂを含む軸方向平面における断面図では、前方外側フランク面４６及び後方外側フランク面４８を、雄ねじ軸Ｂに対して垂直な半径方向平面に対して外側フランク角αだけ傾斜させることができる。好ましくは、外側フランク角αは約１７°であり得る。雄ねじ４２は、台形であり得る雄ねじ形状６０を規定する。外側上面５０及び外側底面５４は、前方外側フランク面４６及び後方外側フランク面４８にそれぞれ滑らかに遷移して、半径を規定することができる。別法として、雄ねじ形状６０は三角形であり得る。
【００３６】
外側上面５０及び外側底面５４は、縁部を形成することができる。それぞれ、複数の雄ねじ山頂部５６は雄ねじ４２の外径を規定し、複数の雄ねじ谷底５８は雄ねじ４２の谷の径を規定する。外径から谷の径を引いて２で割った値は、雄ねじ４２の雄ねじ高さＨＥに等しい。雄ねじ高さＨＥは一定であり得る。本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、雄ねじ４２はおよそ３つの巻きを有することができる。
【００３７】
雄ねじ４２は平行ねじである。本明細書及び特許請求の範囲を通して「平行ねじ」という用語は、ねじ山が円柱体の周囲に延在し、従って、ねじ山頂部がねじ軸から等距離であるねじに関することが理解されるべきである。同様に、本明細書及び特許請求の範囲を通して「テーパねじ」という用語は、ねじ山が円錐体の周囲に延在し、表面が後方向においてねじ軸に向かって半径方向内側にテーパ状であり、従って、ねじ山頂部が後方向においてねじ軸からの距離が低減する、ねじに関することが理解されるべきである。
【００３８】
図３及び図４に示すように、雄型結合部材３８は、前方支持部６２を含む。前方支持部５０は、雄ねじ４２の前方側に位置している。前方支持部６２は、後方向ＤＲにおいてヘッド長手方向軸Ａに向かって半径方向内側にテーパ状である前方ヘッド当接面６４を含む。すなわち、前方ヘッド当接面６４は、半径方向外側に面する円錐形状を有する。後述するように、前方ヘッド当接面６４は、回転切削工具２０がロック位置にあるとき、工具ホルダ２４の対応する面と当接するように意図されていることに留意されたい。
【００３９】
本明細書及び特許請求の範囲を通して「半径方向内側／内側に」及び「半径方向外側／外側に」という用語の使用は、図３及び図４並びに図６において、ヘッド長手方向軸Ａ及び／又はホルダ長手方向軸Ｃに関して垂直方向における、それぞれの軸に向かう相対位置及び離れる相対位置を指すことが理解されるべきである。
【００４０】
ここで図５及び図６を参照すると、工具ホルダ２４は、前方向ＤＦから後方向ＤＲに延在するホルダ長手方向軸Ｃを有する。工具ホルダ２４は、ホルダ前方面７０から後方に延在する雌型結合部材６８を含む。ホルダ前方面７０は、ホルダ長手方向軸Ｃに対して横方向に延在する。本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、ホルダ前方面７０は、ホルダ長手方向軸Ｃに対して垂直であり得る。
【００４１】
雌型結合部材６８は、雌ねじ７２を含む。雌ねじ軸Ｄを含む雌型結合部材６８の縦断面図（すなわち、図６）に示すように、雌ねじ７２は、雌ねじ軸Ｄを中心にらせん状に延在する雌ねじ山７４を含む。雌ねじ軸Ｄは、ホルダ長手方向軸Ｃと一致する。従って、雌ねじ部７２は、工具ホルダ２４と同軸である。雌ねじ山７４は、前方内側フランク面７６及び後方内側フランク面７８とそれらの間に延在する内側上面８０とを含む。前方内側フランク面７６及び後方内側フランク面７８は、反対の軸方向ＤＦ、ＤＲに面し、前方内側フランク面７６は前方向ＤＦに面し、後方内側フランク面７８は後方向ＤＲに面している。前方内側フランク面７６及び後方内側フランク面７８は、雌ねじ溝８２の境界を定める。
【００４２】
雌ねじ溝８２は、雌ねじ軸Ｄを中心にらせん状に延在し、内側底面８４を含む。軸方向平面（すなわち、雌ねじ軸Ｄを含む平面）における断面図では、内側上面８０は複数の雌ねじ山頂部８８を形成し、内側底面８４は複数の雌ねじ谷底９０を形成する。本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、複数の雌ねじ山頂部８８は、雌ねじ軸Ｄに対して平行であり、互いに同一線上にあり得る。複数の雌ねじ谷底９０は、雌ねじ軸Ｄに対して平行であり、後方向ＤＲにおいて雌ねじ軸Ｄからの距離が低減するパターンに従い得る。
【００４３】
雌ねじ軸（Ｄ）を含む軸方向平面における断面図では、前方内側フランク面７６及び後方内側フランク面７８を、雌ねじ軸Ｄに対して垂直な半径方向平面に対して内側フランク角βだけ傾斜させることができる。好ましくは、内側フランク角βは約１７°であり得る。雌ねじ７２は、台形であり得る雌ねじ形状８６を規定する。ここで図８を参照すると、台形の側面は長さが等しくない可能性がある。内側上面８０及び内側底面８４は、それぞれ前方内側フランク面７６及び後方内側フランク面７８に滑らかに遷移して、半径を規定することができる。別法として、雌ねじ形状８６は三角形であり得る。
【００４４】
内側上面８０及び内側底面８４は縁部を形成することができる。それぞれ、複数の雌ねじ山頂部８８は雌ねじ７２の谷の径を規定し、複数の雌ねじ谷底９０は雌ねじ７２の外径を規定する。外径から谷の径を引いて２で割った値は、雌ねじ７２の雌ねじ高さＨＩに等しい。雌ねじ高さＨＩは、一定である場合もあれば、雌ねじ山７４及び雌ねじ溝８２のいずれがそれぞれの円錐体Ｋの周囲に延在するかに応じて、後方向ＤＲに増大するか又は低減する場合もある。図面に示すこの非限定的な例では、雌ねじ高さＨＩは後方向に低減する。本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、雌ねじ７２はおよそ３つの巻きを有することができる。雌ねじ７２は円錐ねじである。本明細書及び特許請求の範囲を通して「円錐ねじ」という用語は、ねじ山及びねじ溝のうちの少なくとも一方がそれぞれの円錐体の周囲に延在し、表面が後方向においてねじ軸に向かって半径方向内側にテーパ状であり、従って、ねじ山頂部及びねじ谷底のうちの少なくとも一方が、後方向においてねじ軸からの距離が低減する、ねじに関することが理解されるべきである。こうした円錐ねじは、内側旋削インサートにより円筒状鋼棒の中空前方端部をねじ切ることによって形成することができる。鋼棒は、軸方向に回転しかつ移動して雌ねじを形成する際、「静止した」切削インサートから離れるように半径方向にも移動し、それにより、ねじは円錐形状を有する。円錐体及びねじは同軸である。図８に示すこの非限定的な例では、円錐体は、内側底面８４が後方内側フランク面７８内に遷移する箇所によって規定される。
【００４５】
本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、雌ねじ山７４及び雌ねじ溝８２のうちの少なくとも一方は、円錐角γを有するそれぞれの円錐体Ｋの周囲に延在することができる。円錐角γは、０．０２°≦γ≦１．６°の範囲であり得る。有利には、円錐角γは厳密に０．８°に等しい場合がある。雌ねじ溝８２のみが、それぞれの円錐体Ｋの周囲に延在することができる。さらに、雌ねじ山７４は、円柱体Ｙの周囲に延在することができる。本明細書を通して「円錐角」という用語の使用は、縦断面における、円錐体のテーパ面によって形成された角度を指すことがさらに理解されるべきである。「縦断面」という用語は、長手方向軸を含む平面における断面を指すことに留意されたい。こうした縦断面により、軸方向平面は長手方向軸を含むことになる。
【００４６】
図５及び図６に示すように、雌型結合部材６８は、前方支持部９２を含む。前方支持部８０は、雌ねじ７２の前方側に位置する。前方支持部９２は、後方向ＤＲにおいてホルダ長手方向軸Ｃに向かって半径方向内側にテーパ状である前方ホルダ当接面９４を含む。すなわち、前方ホルダ当接面９４は、半径方向内側に面する円錐形状を有する。
【００４７】
回転切削工具２０のアセンブリは、例えば、全体として参照により本明細書に援用される米国特許第６，４８５，２２０Ｂ２号から既知である。回転切削工具２０は、解除位置とロック（又は組立）位置との間で調整可能であることに留意されたい。
【００４８】
解除位置では、雄型結合部材３８は雌型結合部材６８の外側に位置する。
【００４９】
ロック位置では、雄型結合部材３８は、雌型結合部材６８内で取外し可能に保持される。また、雄ねじ４２及び雌ねじ７２は、ねじ式に互いに係合する。ここで図７を参照すると、前方ヘッド当接面６４は、前方ホルダ当接面９４に当接する。本出願の主題のいくつかの実施形態によれば、後方に面するヘッド基面４０は、前方に面するホルダ前方面７０と当接することができる。後方内側フランク面７８は、前方外側フランク面４６と当接することができる。前方内側フランク面７６は、後方外側フランク面４８から間隔を空けて配置することができる。内側上面８０は、外側底面５４から間隔を空けて配置することができる。内側底面８４は、外側上面５０から間隔を空けて配置することができる。
【００５０】
ここで、円錐雌ねじ７２の雌ねじ形状８６の概略図を示す図８に留意されたい。破線を用いて、互いにねじ式に係合する、平行雌ねじの想像上の雌ねじ形状９６と平行雄ねじの想像上の雄ねじ形状９８とが、その上に重ね合わされている。雌ねじ形状８６を形成する雌ねじ７２の円錐角γは、雌ねじ形状８６、９６を互いに関して明確に示すために誇張されており、従って、距離は真の値を表さないことに留意されたい。
【００５１】
雌ねじ形状８６の各巻きは、雌ねじ７２が円錐形であることにより、雌ねじ７２が後方向ＤＲにおいてねじ軸を中心にらせん状に延在するに従って低減する距離だけ、ねじ軸Ｄからずれている。従って、雌ねじ形状８６の各ねじ山部分は、想像上の雌ねじ形状９６の対応するねじ山部分を越えて延在し（又は言い換えれば、そうしたねじ山部分「の上に張り出す」部分を有し）、それにより、各後方内側フランク面７８は、それぞれの想像上の後方内側フランク面１００からフランク距離Ｅだけ距離が空けられる。さらに、フランク距離Ｅは、後方向ＤＲにおいて大きさが増大する。すなわち、フランク距離Ｅは、連続したねじの巻きに対して後方向ＤＲにおいて大きさが増大する。同様に、雌ねじ形状８６の各ねじ山部分は、想像上の雄ねじ形状９８の対応するねじ山部分を部分的に覆う（すなわち、それにオーバーラップする）ように延在し、それにより、各後方内側フランク面７８は、それぞれの想像上の前方外側フランク面１０２から同じフランク距離Ｅだけ間隔が空けられる。従って、明確に、組み立てられた（すなわち、ねじ式に係合した）とき、雄ねじ４２と雌ねじ７２との間の摩擦係合は、雄ねじ４２の最前方の巻きから最後方の巻きに向かう方向において増大する。
【００５２】
ここで、図９を参照されたい。図９は、回転切削工具が組み立てられて作動しているとき、平行雌ねじ及び円錐雌ねじそれぞれとねじ式に係合する平行雄ねじに対してかけられる接触力分布を示す４つのグラフを示す。矢印の長さは、接触力の大きさを表す。回転切削工具２０が組み立てられて作動しているとき、円錐雌ねじとねじ式に結合された平行雄ねじに対する接触力の分布（右側の２つの図）は、平行雌ねじとねじ式に係合した平行雌ねじ（左側の２つの図）と比較して、後方向ＤＲにさらに位置していることが分かる。特に、円錐雌ねじを有する回転切削工具２０が組み立てられたとき、平行雄ねじの前方領域Ａ１にはほとんど接触力がないことが分かる。さらに、前記回転切削工具２０が作動しているとき、平行雄ねじの後方領域Ａ２に接触力がある。上述したねじ式係合により、回転切削工具２０は、横方向切削力に対する安定性が向上した。
【００５３】
本出願の主題についてある程度詳細に記載したが、以下請求項に記載するような本発明の趣旨又は範囲から逸脱することなく、さまざまな改変及び変更を行うことができることが理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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