(57)【要約】  金属加工作業において、軸（１０５）の回りを回転する切削インサート（１００）を利用し、回転する工作物に対して用いて、工具性能を高めることができる。切削インサート（１００）は、切削インサートを固定するが、同時にツールホルダからインサートを効率的に取り外すことができる特徴を備えたツールホルダ（５０）内部に固定される。【選択図】図２０
2011506111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テーパ化された胴体部とその上の当接面とを有する切削インサートを受け入れるように構成されたツールホルダであって、
ａ）ツールホルダ本体と、
ｂ）その内部の後方に延びるボアで、内部を貫通して延びる中心軸を有するボアであり、このボアは内底面まで延びており、かつ、壁面を備えたフープが前記内底面から前記ボアの前方に画定される、ボアであって、
ｃ）さらに、前記ツールホルダ本体の内底面に前記インサートの底面が当接している時に、前記インサートの底面と弾性的な締まり嵌めを形成するような寸法のテーパ化された部分を有するボアと、
ｄ）前記フープ壁面の膨張を可能にするための、前記フープ壁面を貫通して延びる少なくとも１つのスロットと、
を含むツールホルダ。
【請求項２】
前記フープ壁面が截頭円錐状の内側表面を有する、請求項１に記載のツールホルダ。
【請求項３】
前記ツールホルダの内底面から延出するボスであって、前記インサートの非円形の凹窩と係合するように意図された非円形形状を有するボスをさらに含む、請求項１に記載のツールホルダ。
【請求項４】
インサート保持ボルトを受け入れるための、前記内底面内部に延びるネジ切りされた部分をさらに含む、請求項１に記載のツールホルダ。
【請求項５】
前記インサートを前記ツールホルダ内部に固定する保持ボルトをさらに含む、請求項４に記載のツールホルダ。
【請求項６】
前記フープ壁面が円形である、請求項１に記載のツールホルダ。
【請求項７】
前記フープ壁面が前記ツールホルダと一体化されている、請求項１に記載のツールホルダ。
【請求項８】
前記ツールホルダ本体が、縦軸の回りに直径が縮小された部分を含む円筒状の芯部材と、前記縮小直径部分の上に締まり嵌めで嵌合されるスリーブとを有し、かつ、前記スリーブは、前記縮小部分から前記内底面の前方に延出して前記フープ壁面を画定する、請求項１に記載のツールホルダ。
【請求項９】
前記フープ壁面の半径方向の膨張を可能にするために、前記内底面内部に周縁の凹部をさらに含む、請求項１に記載のツールホルダ。
【請求項１０】
ほぼ前記内底面の位置に中心軸を有する少なくとも１つの半径方向の通路であって、前記フープ壁面を完全に貫通して延びており、前記周縁の凹部への半径方向のアクセス路を形成する半径方向の通路をさらに含む、請求項９に記載のツールホルダ。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの半径方向の通路がスロットの最下端に配置される、請求項１０に記載のツールホルダ。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの半径方向の通路が円筒状でありかつ通路径を有する、請求項１１に記載のツールホルダ。
【請求項１３】
ロッドの中心線と、第１部分断面を有する第１部分でその直径が前記通路径よりも小さい第１部分と、前記第１部分から延出する突出部分を有する第２部分とを含む円形のロッドであって、前記第２部分の断面は前記第１部分の断面より小さく、かつ、前記第２部分は前記ロッドの中心線から偏倚している円形のロッドをさらに含む、請求項１２に記載のツールホルダ。
【請求項１４】
テーパ化された胴体部とその上の当接面とを有する切削インサートを受け入れるように構成されたツールホルダであって、
ａ）ツールホルダ本体と、
ｂ）その内部の後方に延びるボアで、内部を貫通して延びる中心軸を有するボアであり、このボアは内底面まで延びており、かつ、壁面を備えたフープが、前記インサートの当接面との当接用として、前記内底面から前記ボアの前方に画定されるボアと、
ｃ）ほぼ前記内底面の位置に半径方向の中心軸を有する少なくとも１つの半径方向の通路であり、前記フープ壁面を完全に貫通しかつさらに前記本体の中心線に向かって延びる半径方向の通路と、
を含むツールホルダ。
【請求項１５】
中心軸が内部を貫通して延びる本体を含む切削インサートであって、
ａ）頂面および底面と、
ｂ）その間の少なくとも１つの側部である、截頭円錐形状の側部と、
ｃ）前記少なくとも１つの側部と前記頂面との交差部における切削刃と、
ｄ）前記本体の底面の中に上方に延びる非円形の凹窩と、
を有する切削インサート。
【請求項１６】
前記側部が円形の断面形状を有する、請求項１５に記載の切削インサート。
【請求項１７】
取り付け用の貫通孔が前記本体全体を貫通して前記中心軸に沿って延びている、請求項１５に記載の切削インサート。
【請求項１８】
前記取り付け用のボアの一部が、前記保持ボルトを受け入れるようにテーパ化されている、請求項１７に記載の切削インサート。
【請求項１９】
前記切削刃が円形である、請求項１５に記載の切削インサート。
【請求項２０】
ａ）内部を貫通して延びる中心軸を有する切削インサートであって、
１）頂面および底面と、
２）その間の少なくとも１つの側部である、截頭円錐形状の側部と、
３）前記少なくとも１つの側部と前記頂面との交差部における切削刃と、
を有する本体を含む切削インサートと、
ｂ）ツールホルダであって、
１）前方に向く端部を備えたツールホルダ本体と、
２）その内部の後方に延びるボアで、内部を貫通して延びる中心軸を有するボアであり、このボアは内底面まで延びており、かつ、壁面を備えたフープが前記内底面から前記ボアの前方に画定され、かつ、截頭円錐形状を有するボアであって、
３）さらに、前記ツールホルダ本体の内底面に前記インサートの当接面が当接している時に、前記胴体部と弾性的な締まり嵌めを形成するような寸法のテーパ化された部分を有するボアと、
を有するツールホルダと、
ｃ）前記インサートの底面が前記ツールホルダの内底面と当接するように前記インサートが前記ツールホルダのボア内部に位置決めされる時に、前記フープ壁面の膨張を可能にするような、前記フープ壁面を貫通して延びる少なくとも１つのスロットと、
を備えたアセンブリ。
【請求項２１】
前記インサートの截頭円錐状の部分が前記ツールホルダの截頭円錐状のボアと締まり嵌めを形成する、請求項２０に記載のアセンブリ。
【請求項２２】
前記ツールホルダが、前記ツールホルダの内底面から延出するボスをさらに含み、前記ボスは非円形形状を有し、前記インサートは、前記インサート本体の底面の中に上方に延びる非円形の凹窩を有し、前記インサートが前記ツールホルダ本体内に取り付けられた状態において、前記非円形のボスが前記非円形の凹窩の内部に嵌合して、前記インサートが前記ツールホルダ内部で自由に回転できないようにする、請求項２０に記載のアセンブリ。
【請求項２３】
前記ツールホルダ本体が、インサート保持ボルトを受け入れるための、前記内底面内部に延びるネジ切りされた中心部分をさらに含む、請求項２１に記載のアセンブリ。
【請求項２４】
前記保持ボルトをさらに含む、請求項２３に記載のアセンブリ。
【請求項２５】
前記フープ壁面が前記ツールホルダと一体化されている、請求項２１に記載のアセンブリ。
【請求項２６】
前記ツールホルダ本体が、縦軸の回りに直径が縮小された部分を含む円筒状の芯部材と、前記縮小直径部分の上に締まり嵌めで嵌合されたスリーブとを有し、さらに、前記スリーブは、前記縮小部分から前記内底面の前方に延出して前記フープ壁面を画定する、請求項２１に記載のアセンブリ。
【請求項２７】
前記フープ壁面の半径方向の膨張を可能にするために、前記ツールホルダの内底面内部に周縁の凹部をさらに含む、請求項２１に記載のアセンブリ。
【請求項２８】
ほぼ前記内底面の位置に半径方向の中心軸を有する少なくとも１つの半径方向の通路であって、前記フープ壁面を完全に貫通して延びており、前記周縁の凹部への半径方向のアクセス路を形成する半径方向の通路をさらに含む、請求項２１に記載のアセンブリ。
【請求項２９】
前記少なくとも１つの半径方向の通路がスロットの最下端に配置される、請求項２１に記載のアセンブリ。
【請求項３０】
前記少なくとも１つの半径方向の通路が円筒状でありかつ通路径を有する請求項２１に記載のアセンブリであり、円形のロッドをさらに含むアセンブリであって、前記円形のロッドは、ロッドの中心線と、第１部分断面を有する第１部分でその直径が前記通路径よりも小さい第１部分と、前記第１部分から延出する突出部分を有する第２部分とを含み、前記第２部分の断面は前記第１部分の断面より小さく、かつ、前記第２部分は前記ロッドの中心線から偏倚しており、それによって、前記ロッドが前記通路内に挿入された時に、前記突出部分が前記インサートの下部の位置の前記周縁の凹部に入り込み、その状態で、前記ロッドを回転すると、前記インサートが前記ボアから排除される、請求項２１に記載のアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２００７年１２月１０日に出願された米国仮特許出願第６１／０１２，６２１号の利益を主張し、かつ、２００７年３月２３日に出願された米国仮特許出願第６０／８９６，５７８号の利益を主張すると共に、２００６年１２月２８日に出願された米国特許出願第１１／６１６，９３９号の一部継続出願である。この米国特許出願第１１／６１６，９３９号は、２００３年９月２日に出願された米国特許出願第１０／６５３，７１２号の継続出願であり、２００７年１月２日に米国特許第７、１５６，００６号として発行されている。
【０００２】
本発明は、金属加工作業に関し、具体的には、金属加工作業の間、切削インサートをそのインサートの中心軸の回りで回転させる方法およびアセンブリに関する。また、本発明は、切削インサート自体、ツールホルダおよびそのようなインサートを備えたアセンブリ、並びに、そのアセンブリの操作にも関する。
【背景技術】
【０００３】
定置された切削インサートが回転する工作物に対して付勢される旋盤作業のような金属加工作業においては、工作物に作用するインサートの切削刃は、作業が完了するまで、あるいは、クレータ摩耗または塑性変形のような故障メカニズムによって切削刃が破損し始めるまで、工作物によって加熱される。このような、故障モードを回避し、かつ、切削インサートのより効率的な作業を可能にするために、これまでは、円形の切削インサートが、そのインサートの中心軸の回りを自由に回転し得るようにツールホルダに取り付けられた。次に、特定の切削インサートが、工作物に当てがわれ、例えば旋盤上の工作物の回転運動がインサートに対して接線方向に作用する力を切削インサートに付与するような方位に向けられた。工作物の動きが切削インサートに対して作用することによって、工作物が機械加工されるだけでなく、さらに、インサートの切削刃が連続的に更新されるように、円形の切削インサートが回転された。その結果、理想的な条件の場合には、切削刃のどの単一部分も工作物への露出時間が延長されることはなかった。さらに、切削刃は低い温度で操作されたので、それによって、切削力を高め、金属加工作業の効率を向上させることができた。
【０００４】
このタイプの回転インサートは、顕著な速度において驚くべき長い工具寿命を呈することができる。しかし、この同じ回転インサートは、切削条件が若干でも変化すると、あるいは、この切削インサートの回転用に用いられるカートリッジ軸受が劣化し始めると、同様に顕著に故障する場合がある。
【０００５】
米国特許第４，１７８，８１８号明細書には、円形の切削端を有する回転切削工具によって回転体を切削する方法が記載されている。切削インサートは、軸受によってハウジング内部に取り付けられるスピンドルに固定される。潤滑剤がこのスピンドルを通して風力タービンに導入され、それによって切削インサートが回転する。しかし、潤滑剤の流れが切削インサートを回転するトルクよりも、インサートを回転しようとする切削力から生じるトルクの方が遥かに高い。切削インサートの回転は、主として工作物との相互作用によって付与される。風力タービンの目的は、切削インサートおよび工作物の間の接触がなく摩擦回転しない切削中断中においても、円形の切削インサートがその回転を継続し得るようにすることにある。このため、この切削インサートの設計では、回転する工作物から接線方向の力を引き出すことによって、切削インサートを回転させている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
金属加工作業の間に切削インサートをそれ自体の軸の回りで回転させることができる方法およびアセンブリであって、回転の速度および方向が工作物そのものの回転によって決定されるのではなく、切削インサートに作用する独立の力によって決定されるような方法およびアセンブリが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態は切削インサートおよびツールホルダに関する。この切削インサートは、内部を貫通して延びる中心軸を有し、頂面と、底面と、その間の少なくとも１つの側部とを有する本体を含む。側部は截頭円錐形状を有する。切削刃は少なくとも１つの側部と頂面との交差部に存在する。ツールホルダは、前方に面する端部と、その内部に後方に延びるボアとを含むツールホルダ本体を有する。ツールホルダは、また、内部を貫通して延びる中心軸を有する。ボアは、内底面まで延びており、壁面を備えたフープ(hoop)が内底面からボア内の前方に画定される。ボアは、ツールホルダ本体の内底面にインサートの底面が当接している時に、切削インサートの底面と弾性的な締まり嵌めを形成するような寸法のテーパ化された部分を有する。ツールホルダは、フープの壁面を貫通して延びる少なくとも１つのスロットを有しており、これによって、インサートの底面がツールホルダの内底面と当接するようにインサートがツールホルダのボア内部に位置決めされる時に、フープの壁面の膨張が可能になる。
【０００８】
本発明の別の実施形態は、内部を貫通して延びる中心軸を有する本体であって、頂面と、底面と、その間の少なくとも１つの側部とを有する本体を含む切削インサートに関する。この側部は截頭円錐形状を有する。切削刃は少なくとも１つの側部と頂面との交差部に存在する。非円形の凹窩が、上方に、本体の底面の中に延びている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】回転する工作物上で作動する回転可能なインサートを備えたツールホルダの斜視図である。
【図１Ａ】回転するスピンドルに取り付けられたツールホルダと、旋盤上に配置された工作物とを示す略図である。
【図２】ツールホルダと、切削インサートをこのツールホルダに固定させる部品との分解斜視図である。
【図２Ａ】図２の一部分の拡大図である。
【図３】本発明によるインサートの頂面図である。
【図４】図３に示すインサートの側面図である。
【図５】周縁の切り欠きを有すると共に、ツールホルダにネジで固定される切削インサートの斜視図を示す。
【図６】本発明の一実施形態による楕円形状のインサートの斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態による八角形のインサートの斜視図である。
【図８】切削インサートとして機能するように成形された一体型端部を有するツールホルダの斜視図である。
【図９】ツールホルダと、このツールホルダ内部に嵌合可能な截頭円錐状の基部を有する切削インサートとの分解斜視図である。
【図１０】インサートが取り付けられ、内部を貫通して延びる潤滑剤ボアを有するツールホルダの断面斜視図である。
【図１１】チップブレーカおよび截頭円錐状の基部を備えた切削インサートの断面斜視図である。
【図１２】内部を貫通して延びる潤滑剤ボアおよび截頭円錐状の基部を備えた切削インサートの断面斜視図である。
【図１３】インサートが取り付けられ、内部を部分的に貫通して延びる潤滑剤ボアを有するツールホルダの断面斜視図である。
【図１４】旋盤作業における回転インサートの方位を、回転する工作物の端面から示す略図である。
【図１５】図１４に示す配置の平面図である。
【図１６】回転する工作物と、ネジ切り作業における回転インサートの方位とを、平面から示す略図である。
【図１７】図１６に示す配置の端面図である。
【図１８】ツールホルダと、そのツールホルダに嵌合可能な截頭円錐状の基部を有する切削インサートとの断面側面図であって、インサートがボアの内底面に対して当接している。
【図１９】図１８においてＸＩＸで標識した部分の拡大図である。
【図２０】ツールホルダと、切削インサートをこのツールホルダに固定させる部品との別の実施形態の分解斜視図である。
【図２１】スロットと、フープ壁面における通路とを示す、図２０のツールホルダの斜視図である。
【図２２】図２０に示すツールホルダの部分的な分解断面図である。
【図２３】図２０に示す実施形態の組立斜視図である。
【図２４】図２０に示す実施形態の組立断面図である。
【図２５】図２４において円Ａで標識した領域の、取り外し工具を追加して示した拡大図である。
【図２６】図２４において円Ａで標識した領域の、取り外し工具が挿入された状態の拡大図である。
【図２７】図２４においてＡで示した円形部分の、取り外し工具によってインサートが取り外された状態の拡大図である。
【図２８】フープ壁面におけるスロットを示す、ツールホルダの一実施形態の斜視図である。
【図２９】フープ壁面内部の通路を示す、ツールホルダの斜視図である。
【図３０】インサート取り外し工具の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、矢印２０で示される方向に中心線１５の回りを回転する工作物１０を示しており、例えば、この工作物１０は旋盤上に取り付けられている。ツールホルダ５０には切削インサート１００が取り付けられている。切削インサート１００は中心軸１０５を有する。インサート１００はツールホルダ５０に回転しないように固定され、これによって、ツールホルダ５０の回転が切削インサート１００の回転に直接転換される。一例として、インサート１００およびツールホルダ５０は、矢印１１０で示される方向に回転することができる。
【００１１】
アセンブリは、中心軸１０５が貫通して延びる切削インサート１００をその一部として含む。この切削インサート１００は、図２〜図４に示すように、頂面１１７と、底面１１９と、その間の少なくとも１つの側部１２０とを備えた本体１１５を有する。切削刃１２５は、この少なくとも１つの側部１２０と頂面１１７との交差部に画定される。切削インサート１００はツールホルダ５０に取り付けられ、ツールホルダ５０は、インサート１００を、切削インサートの中心軸１０５の回りに、１０ＲＰＭから機械の能力まで、好ましくは６０〜２０，０００ＲＰＭ、さらに好ましくは２５０〜１０，０００ＲＰＭの範囲内の所定の回転速度において回転させるように構成される。この所定回転速度は、工作物１０の回転速度より高くても、低くても、あるいはそれに等しくてもよい。また、この切削インサート１００の回転速度は、金属加工作業の間、可変とすることもできる。さらに、切削インサート１００の速度は、工作物１０の速度の関数であってもよく、工作物１０の速度に正比例してもよい。また、切削インサート１００の回転速度は、工作物１０の回転速度とは完全に独立していてもよい。
【００１２】
図１に一時的に戻ると、ツールホルダ５０はスピンドル７５の内部に固定してもよく、続いて、このスピンドル７５は、スピンドル７５を所望の方向にかつ所望の所定回転速度において回転させ得る工作機械に取り付けられる。ツールホルダ５０は、回転工具分野の当業者には周知の任意の技術によって、スピンドル内部に固定することができる。しかし、図１に示すように、スピンドル７５は、その中に内部ボア７６を有しており、その内部ボア７６が、ツールホルダ５０を受け入れて、ツールホルダ５０をスピンドル７５の内部にロックナット８０によって固定する。このロックナット８０は、スピンドル７５の本体に螺合により固定され、ツールホルダ５０をその中に付勢する。ツールホルダをスピンドル内部に固定する機構は、コレットまたは止めネジを含む多くの異なる機構および回転工具分野の当業者には周知の機構の内のいずれかとすることができる。
【００１３】
図１Ａは、スピンドル７５内部に固定されたツールホルダ５０を示す。スピンドル７５はスピンドル駆動機７７によって駆動される。制御器７８が、駆動機７７からの閉ループフィードバックを用いて、スピンドル７５の回転速度、従ってツールホルダ５０の回転速度を監視して制御する。
【００１４】
工作物１０は、チャック１２によって、工作物１０を所定速度で回転させる旋盤１４に固定してもよい。この配置によって、工作物１０を所定速度で回転させ、また、切削インサート１００を所定速度で別個に回転させて、インサート１００の回転をその負荷速度に維持することが可能になる。さらに、このインサート１００の回転を工作物１０の回転と同期させることもできる。旋盤１４または他の工作機械における工作物１０の回転速度の監視および制御用として、閉ループのフィードバックシステムを含むのは、標準的な実践態様である。
【００１５】
本発明によるスピンドル７５を支持し得る既存の工作機械には、３つのグループがある。これらの工作機械の各グループは、一般的に閉ループのフィードバック制御器を含むので、スピンドルの回転速度を厳密に監視して制御することができる。第１のグループは４軸以上の多軸のマシンニングセンタであり、ツールホルダはスピンドルに固定され、スピンドルによって回転する。工作物はＢまたはＣ回転軸によって回転し、ツールホルダはＺ軸方向の回転軸の中心に配置される。ツールホルダは、工作物の直径を回転させるためにＹ軸方向に送られるか、あるいは、工作物に対向するようにＸ軸方向に送られる。
【００１６】
工作機械の第２のグループには旋盤／フライス盤複合機械が含まれる。通常このように呼称される機械においては、ツールホルダはスピンドルによって回転するが、工作物は主軸台におけるスピンドルによって回転する。次に、ツールホルダはＸ軸方向の工作物の中心線上に配置され、対向操作がＹ軸方向に行われる。工作物の直径は、ツールホルダをＺ軸方向に送ることによって回転する。
【００１７】
可能な工作機械の第３のグループとしては、スピンドルと後方嵌合されてインサートを回転させる従来型の２軸旋盤が含まれる。このスピンドルは、主軸台の中心線およびＸ軸にほぼ垂直に取り付けられる。対向操作はＸ軸方向の動作によって行われる一方、工作物の直径の回転はＺ軸方向の動作によって行われる。
【００１８】
この後方嵌合されたスピンドルは、さまざまな手段によって駆動することができる。電気サーボ駆動は、ＣＮＣ制御システムに容易に組み込みできかつスピンドルの回転速度のプログラミングが容易であるという利点を有する。一方、液圧駆動は、コストが低いという利点を有すると共に、工作機械ハウジング内の悪環境（潤滑剤、切り屑、熱等）においてきわめて頑丈な構造を提供する。
【００１９】
図２〜図４に目を向けると、インサート１００が、回転しないようにツールホルダ５０に固定される。具体的には、切削インサート１００の底面１１９は、それから延出する１つ以上の突起１３０を有し、その突起１３０はツールホルダ５０の面５７における１つ以上の凹部５５と嵌合可能である。インサート１００をツールホルダ５０の面５７に対して付勢することによって、インサートの突起１３０がツールホルダの凹部５５と係合して、インサート１００およびツールホルダ５０の間に確実連結が形成され、これによって、切削インサート１００がツールホルダ５０に固定されて回転することになる。
【００２０】
切削インサート１００は、さらに、その頂面１１７に１つ以上の突起１３５を含む。この突起１３５は、底面１１９における突起１３０と同じものでもよく、これによってインサート１００は反転可能になり、どちらの位置においても、ツールホルダ５０によって確実に駆動することができる。
【００２１】
図５に目を向けると、切削インサート２００を、インサート２００の底面２１９とツールホルダ５０の面５７との間の純粋な摩擦力によって、ツールホルダ５０の面５７に固定してもよい。切削インサート２００は、中心軸２０５に沿ってインサート２００を貫通して延びるボア（図示なし）よりも大きいヘッド２３２を有する取り付けネジ２３０を用いて、ツールホルダ５０に対して摩擦力を生じるように付勢してもよい。この取り付けネジ２３０はツールホルダ５０に螺合により固定される。この方式では、切削インサート２００をツールホルダ５０に付勢することによって、インサート２００およびツールホルダ５０の間に摩擦連結が形成され、ツールホルダ５０の回転が切削インサート２００に伝達される。
【００２２】
本発明による切削インサートは、金属加工作業において一般的に利用される任意の材料から製作することができる。その材料としては、鋼材、超硬合金、サーメット、セラミック、ＰＣＢＮ（多結晶窒化ホウ素）、ＰＣＤ（多結晶ダイヤモンド）およびダイヤモンドが含まれる。これらの各材料に対しては、性能改善のためのコーティング処理を施してもよいし施さなくてもよい。切削インサートに用いる材料および／またはコーティングの選択は、工作物の材料および切削条件に応じて定められる。
【００２３】
背景技術において説明したように、これまでは、自由に回転するインサートがツールホルダに取り付けられ、工作物の回転がインサートに接線方向の力を付与していた。このため、工作物が回転すると、インサートが、定置されたツールホルダに対して回転し、それによって、機械加工の作業中、切削インサートが順次更新された。
【００２４】
本発明によれば、ツールホルダ５０は、その上に固定された切削インサート１００と共に、工作物１０の回転とは全く独立に回転する。回転する工作物に対して配置された自由に回転する切削インサートの回転方向は、切削インサートの方位と、工作物の回転の速度および方向とによって完全に決定されるが、本発明による構造はこれらの変数には依存していない。逆に、本発明による構造は、切削インサート１００を、中心軸１０５の回りを時計回りの方向または反時計回りの方向に、かつ所望の任意の所定速度で回転させることが可能である。図１においては、切削インサート１００の回転方向は、反時計回りの方向の回転として矢印１１０によって示されている。切削インサート１００の回転が矢印１１０の回転と反対向きになるように、ツールホルダ５０の回転方向を変更することが完全に可能である。また、ツールホルダ５０を、回転しないように保持することもできる。
【００２５】
切削インサート１００の回転方向を決定することによって、切削作業中、切削インサート全体にわたる温度分布の管理が可能になる。例えば、インサート１００が矢印１１０で示す反時計回りの方向に回転している場合は、切削刃１２５は、工作物を離れると肩部の領域１４５に再進入するまで冷却され得る。この肩部領域への再進入時が、切削インサート１００にその最大の力および最高温度が生じる時である。一方、切削インサート１００が時計回りの方向（矢印１１０で示す方向とは反対）に回転する場合は、切削刃１２５は、肩部の領域１４５に至る前に、最初に、縮小された直径部分１４３に沿って工作物に接触し始め、切削作業の最も厳しい部分である肩部の領域１４５に進入する時まで少なくとも部分的に加熱される。従って、これから分かるように、切削作業の動力学は、切削インサート１００の工作物１０に対する回転方向に応じて変化する。
【００２６】
インサート１０の所定の回転速度を連続させることによって、インサート全体にわたる熱分布が均等化され、その結果、熱がインサート全体にわたって均等に分散され、インサート本体内部の応力をもたらす熱勾配が最小化される。
【００２７】
これまでの説明は、円形形状を有する切削インサート１００および切削インサート２００に関するものであった。このようなインサートは、ツールホルダ５０が工作物１０の中心軸１５に平行に動かされる限り、断面が円形の機械加工部分を生成する。しかし、非円形断面の切削インサートを用いることも完全に可能である。
【００２８】
図６に目を向けると、切削インサート３００は、頂面３１７と、底面３１９と、頂面３１７と交差して切削刃３２５を画定する少なくとも１つの側部３２０とを備えた本体３１５を有する。この頂面３１７は非円形であり、楕円形であってもよい。インサート１００（図１）がツールホルダ５０に回転しないように固定されるのと全く同様に、切削インサート３００も、ツールホルダ５０に回転しないように固定してもよい（図１）。ツールホルダ５０の先端部の形状は、楕円形状のインサート３００を受け入れるように僅かに変更しなければならないが、それは可能である。しかし、切削刃３２５に加えられる切削負荷に応じて、切削インサート３００を、その全底面３１９に沿って支持する必要がある場合、あるいはない場合がある。いずれにせよ、作業において、楕円形切削インサート３００の回転を、機械加工される工作物そのものの断面が非円形となるように工作物１０の回転と同期させてもよい。一例として、工作物１０の１回転ごとに、切削インサート３００がその中心軸３０５の回りを完全に１回転するように回転させると、得られる工作物１０の機械加工部分は楕円断面のものになるであろう。一方、楕円形切削インサート３００の回転速度を工作物１０の回転速度の何倍かにすると、機械加工された工作物１０の断面には、工作物１０の円形断面の回りに複数の波形ができるであろう。このような構造は、急なネジ山の角度を有するボールネジの製造に用いることができる。
【００２９】
図７は、同様に非円形の切削インサート４００を示す。しかし、この設計においては、切削インサート４００は、一般的に八角形の頂面４１７を備えた本体４１５を有する。頂面４１７および側部４２０が交差して、ファセット４３０を有する切削刃４２５を画定する。切削インサート４００のその中心軸４０５の回りの回転速度は、例えば装飾仕上げを有する工作物が生成されるように、工作物１０の回転速度に対して制御してもよい。このような形状は切り屑の制御にも有用である場合がある。
【００３０】
特定の金属加工作業の条件に応じて、工作物１０から切除された材料から一層小さい切り屑を形成する特徴を備えた切削インサートを設計することが望ましい場合がある。具体的には、図５に再度目を向けると、切削インサート２００は、工作物を断続切削するように、インサート２００の周縁の切削刃２２５を断続させる少なくとも１つの切り欠き２４０を有してもよい。そうすることによって、切り欠き２４０は、形成し始めるあらゆる切り屑を切断するか、あるいは切断を促進するように作用する。切削刃２２５の周縁部に複数の切り欠き２４０を設けることも全く可能である。しかし、当然のことながら、このような切り欠き２４０の導入によって切り屑制御にもたらされる利点は、荒削り作業の場合にのみ当てはまり、工作物１０を比較的滑らかな表面に仕上げる必要がある場合は、連続切削刃２２５を優先させて、このような切り欠き２４０を取りやめてもよい。
【００３１】
また、工作物１０から切除される材料からなる切り屑のサイズを、別の切り屑制御手段を導入して制御することも可能である。図２〜図４に再度目を向けると、インサート１００の頂面１１７上の突起１３５も、切削インサート１００の切削深さが、切削作業中に形成される切り屑をこの突起１３５の１つ以上に打ち当てるに十分な深さである限り、チップブレーカとして機能することができる。また、突起１３５の半径方向の長さは、それが切削刃１２５に近接するように延長することもできる。突起１３５は、ツールホルダの面５７に隣接して配置される場合には、切削インサート１００をツールホルダ５０に回転しないように固定するように位置決めされるが、このインサートの切削深さが浅い時には、金属加工作業の間切り屑が形成されるように、突起１３５を半径方向の外側に延長することが望ましい場合もある。切り屑は、このように半径方向に延出する突起１３５の１つ以上に打ち当てられ、それによって、突起１３５は、ツールホルダの面５７に隣接した場合確実な回転ロック機構として作用するだけでなく、ツールホルダの面５７と反対側に面する場合には、チップブレーカとして機能することができる。
【００３２】
一般的に、切削インサートは、回転工具分野の当業者には周知の様々な機構を用いて、ツールホルダ５０に回転しないように固定してもよい。このような一実施形態が図２Ａに示されている。コレット８５を、ツールホルダ５０内に延びるボア８７の内部に組み込み、インサート１００を、このコレット８５を介してツールホルダ５０に固定してもよい。詳細には、また図２Ａに示される実施形態に関しては、切削インサート本体１１５は、中心軸１０５に沿って内部を貫通して延びるボア１３７を有する。ボア１３７は内壁１４０（図３）を有し、その内径はＤ１である（図２Ａ）。コレット８５は、中心軸１０５と同一線上に並べられ、ツールホルダ５０のボア８７の内部に回転しないように固定され、かつ、このボア８７から突き出ている。このコレット８５は、内部のネジ切りされたボア８９と、その最大外形Ｄ２（図２Ａ）がインサートのボアの最大内径Ｄ１よりも小さい外壁８６とを有してもよい。このコレットの内部のネジ切りボア８９の内部に、ボルト９０を螺合により固定することが可能である。従って、コレット８５がツールホルダ５０のボア８７の内部に取り付けられた状態で、切削インサート１００はコレット８５の上に配置され、ボルト９０が、切削インサートのボア１３７を貫通して配置される。続いて、ボルトがコレット８５のネジ切りされたボア８９と螺合により係合し、それによって、切削インサート１００がコレットの外壁８６の上に取り付けられた状態で、インサートのボア１３７がコレットの外壁８６の上に嵌合する。次に、このボルト９０を締め付けると、それによって、コレット８５が拡大され、コレットの外壁８６が切削インサートのボアの内壁１４０に対して固定される。その結果、切削インサート１００は、ツールホルダ５０に回転しないように固定される。
【００３３】
図２および図２Ａに示すコレット８５は、円形形状を画定する一定の外径Ｄ２を有する。当然のことながら、コレットの形状は円形に限定されず、多様な非円形の任意のコレット形状を利用してもよい。但しこの場合、切削インサート１００の内壁１４０を、別の非円形形状のコレットを受け入れるように変更する必要があることは理解しておかねばならない。しかし、このような収納方式の詳細は回転工具分野の当業者にとっては周知のことである。一例として、楕円形状の切削インサートに適合するように、コレットが楕円形状の外面を有してもよい。
【００３４】
図２Ａにおいては、コレット８５はツールホルダ５０に取り外し可能に固定されているが、コレット８５を、恒久的にツールホルダ５０の内部に取り付けるか、あるいは、ツールホルダ５０の一体部品とすることも可能である。
【００３５】
図８に示すように、ツールホルダおよび切削インサート５００は１つの一体部品である。ツールホルダ／切削インサート５００は前述したツールホルダ５０と同じ特徴をすべて備えている。しかし、切削インサートをツールホルダ５０の端部から分離できるが、その端部に回転しないように固定する方式ではなく、ツールホルダ５００は、頂面５１７と、それと交差して切削刃５２５を形成する側部５２０とを備えた切削刃部分５０２を有する。この、状況の下で、ツールホルダ５００の切削刃部分５０２を繰り返し研磨することができ、それによって、予期せざる損傷がなければ非常に長い工具寿命を有する一体型ツールホルダ／切削インサート５００が提供される。
【００３６】
これまでに述べた取り外し可能な切削インサートはほぼディスク形状のものであったが、インサートの頂面と少なくとも１つの側部とが本明細書で述べた特徴を有する限り、異なる形状のインサートを使用することも可能である。
【００３７】
特に、図９は、頂面６１７と、底面６１９と、頂面６１７と交差して切削刃６２５を画定する側部６２０とを有する柱状の切削インサート６００を示す。このインサート６００は截頭円錐形状の支柱６３０を有し、この支柱６３０がツールホルダ９００内部の嵌合ボア６５０に嵌合して、支柱６３０および嵌合ボア６５０の間に摩擦嵌めが形成される。この方式において、切削インサート６００がツールホルダ９００内部に回転しないように保持される。この構造は、機械加工の作業中にインサート６００上に生じる力が切削刃６２５に作用して、ツールホルダの中心軸９５２に沿う成分を含む圧縮力をもたらす場合に、特に適している。
【００３８】
截頭円錐形状の支柱６３０は、ツールホルダ９００の截頭円錐状の嵌合ボア６５０と嵌合し得る截頭円錐状の部分６３２を画定する。その結果、インサート６００の截頭円錐状の部分６３２は、ツールホルダ９００の截頭円錐状のボア６５０と締まり嵌めを形成する。図９に示すように、インサート６００の截頭円錐状の部分６３２は柱部材６３０であり、この柱部材６３０は、ツールホルダ６５０の面６７５に当接するように調整された位置決め肩部６３４を含む。インサート６００の截頭円錐状の部分６３２の底面６１９を、ツールホルダ９００のボア６５０内の内底面（図示なし）に当接するように調整することも、可能でありまた容易に想定することができる。この状況下では、位置決め肩部６３４は係合されない。
【００３９】
背景技術において、回転しないインサートの工具故障のモードを、温度および力がインサートの切削刃の１つの特定箇所に集中する結果生じるクレータ摩耗および塑性変形として特定した。本発明による設計は、先行技術の金属切削条件のこれらの故障モードを最小化する一方で、切削インサートからツールホルダへのきわめて効率的な熱伝達を可能にするので、ツールホルダが過大な温度によって損傷を受ける場合がある。従って、ツールホルダに冷却機構を導入することが望ましい場合もある。
【００４０】
図１０に目を向けると、変形されたツールホルダ７５０が、その長さに沿って延びるボア７５５を有しており、このボア７５５を通して潤滑剤（冷却剤）を供給することができる。付属する切削インサート７００はボア７５５の内部に固定され、それ自体、ツールホルダ７５０内部のボア７５５と共軸とすることができるボア７０５を有する。切削作業中にボア７５５を通して導入される潤滑剤は、切削インサート７００のボア７０５の中を移動し、切削領域の近傍において流出する。この方式によって、潤滑剤を、切削領域の冷却と共に、さらにツールホルダ７５０および切削インサート７００の冷却に利用することができる。
【００４１】
切削インサート７００の詳細を図１１に示す。インサート７００は、頂面７１７と、それと交差して切削刃７２５を画定する側部７２０とを有する。切削インサート７００の長さに沿って延びるボア７０５は、ツールホルダ７５０のボア７５５（図１０）と流体連結されている。チップブレーカ７４０が、インサートの頂面７１７の幅を横断して延びており、図３および図４における突起１３０、１３５と同様に、金属加工作業中の切り屑の形成を促進するために用いられる。
【００４２】
図１０は、一定の直径を有するボア７０５を示している。実際の切削領域上に潤滑流体をさらに良好に拡散させるために、図１２に示すように、類似の切削インサート８００は、ボアが頂面８１７に近付くにつれて内壁８１２が外向きにテーパ化された流出部分８１０を含むボア８０５を有してもよい。通常円錐形状のこの内壁８１２は、より広い散布領域にわたって切削流体を効果的に拡散させるように作用し、それによって切削領域を一層効果的に冷却する。この方式においては、切削作業によって発生してツールホルダに伝達される熱を効果的に除去することができると同時に、潤滑流体が切削領域を冷却するように機能する。
【００４３】
ツールホルダを貫通して延びる潤滑剤用のボアを設けることに加えて、耐熱性を有するツールホルダ材料を選択することも可能である。一例として、ツールホルダ材料を、インコネルとしてもよく、あるいは、十分な構造剛性を呈すると共に耐熱性を有する他のいくつかの材料のいずれかとしてもよい。
【００４４】
乾式の切削作業が要求され、潤滑剤を工作物に導入できない場合は、図１３に示すように、ツールホルダ８５０の長さに沿ってその一部だけに延びるボア８５５を有するツールホルダ８５０を提供することが可能である。ボア８５５内に導入される潤滑剤は、加熱されると、他の潤滑流体で循環させねばならない。このような循環は、切削インサート８００を高い位置に維持し、ボア８５５を通して潤滑剤流体を散布することによって行うことができる。この潤滑剤流体は、続いて、重力によってツールホルダ８５０の反対側の端部に戻る。別の方式では、例えば、切削インサート８００がアセンブリの最も低い部分である場合、潤滑流体は蒸発してボア８５５の反対側の端部に移動し、そこで冷却されて凝縮し得る。
【００４５】
図１３には示されていないが、ボア８５５をツールホルダ８５０の全長にわたって延長し、さらに、切削インサート８００の一部を貫通するボアを導入することも全く可能である。これによって、ボア８５５内に導入される潤滑剤流体は、いずれもインサートのボア内にも導入され、ツールホルダ８５０および切削インサート８００の両者を冷却する。ツールホルダ８５０の一部を貫通して延びるボア８５５を備えた構造と全く同様に、切削インサートの一部を貫通して延びると共にツールホルダのボアと連通するボア８５５を備えたこの構造は、ツールホルダを動かすことによって、その中の潤滑流体の攪拌を可能にし、それによって、熱を、ツールホルダ８５０およびインサート８００全体にわたってより均等に分布させ、熱の消散を高めることができる。図１３のインサート８００と同様のインサートを用いて、図１０のツールホルダ７５０を貫通して延びるボアを「プラグする」ことも可能である。
【００４６】
図１４に目を向けると、切削インサート１００は、頂面１１７と、この頂面１１７と交差して切削刃１２５を画定する側部１２０とを有しており、切削インサート１００を、工作物１０に対して、切削刃１２５における頂面１１７と、工作物１０の軸１５から延びる半径方向の線Ｒとの交差部に形成されるすくい角ＲＡが、−１０°〜＋３０°、好ましくは−５°〜＋１５°になるような方位に向けてもよい。多くの場合、切削刃から内側に延びるランドがあり、このランドの角度によって、切削インサートのすくい角ＲＡが、正、ゼロまたは負になる。この状況下では、すくい角ＲＡは、ランドの角度（すくい面角度）と、切削インサートの角度方位とを組み合わせたものになる。図１４に示すように、工作物１０は軸１５の回りを矢印２０の方向に回転している。
【００４７】
図１５に目を向けると、切削インサート１００を、送りの方向Ｆに対しても、切削刃１２５における頂面１１７と工作物１０の軸１５との交差が、９０°より小さく、好ましくは０°〜３０°の軸方向角度ＡＡを形成するような方位に向けてもよい。以下の表に見られる実施例は、本発明によるアセンブリを用いた結果を示す。
【００４８】
１／２インチのＩＣを備えた円形インサートを、本発明の図９の構造と同様の方式でツールホルダに固定し、森精機（Ｍｏｒｉ  Ｓｅｉｋｉ）のＭＴ２５３工作機械に取り付けた。この試験は乾燥状態で行った。切削インサートは、コーティング超硬合金のＫＣ８０５０であった。ＫＣ８０５０銘柄は、ケナメタル（Ｋｅｎｎａｍｅｔａｌ）社が製造する独占銘柄である。工作物は、当初直径が約６インチの１０４０炭素鋼の丸棒材であった。
【００４９】
【表１】
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【００５０】
これまで述べてきたのは、スピンドル内に回転しないように固定されたツールホルダであって、この場合は、スピンドルの回転がツールホルダの回転に転換され、そのツールホルダの回転が切削インサートの回転に転換される。しかし、この構造においては、スピンドルを回転させることが必要である。ところが、定置されたスピンドルと、定置されたスピンドル内部でツールホルダを回転させることができる補助的な駆動機構、例えば、スピンドル上に取り付けられたモータのような駆動機構とを用いることが完全に可能である。
【００５１】
図９は、截頭円錐形状の支柱６３０を備えたインサート６００の実施形態を示しており、この支柱６３０は截頭円錐状の嵌合ボア６５０内に嵌合可能である。図１８および図１９は、切削インサート１０００を含むアセンブリを備えたさらに別の実施形態を示す。この切削インサート１０００は、内部を貫通して延びる中心軸１０５を有すると共に、頂面１０１７と、底面１０１９と、その間の少なくとも１つの側部１０２０とを備えた本体１０１５を含む。切削刃１０２５は、少なくとも１つの側部１０２０と頂面１０１７との交差部に位置する。
【００５２】
このアセンブリはツールホルダ１１００を含み、そのツールホルダ１１００には、切削インサート１０００が、そのツールホルダ１１００の内部に螺合により係合する取り付けネジ１１０５によって取り付けられる。ツールホルダ１１００は、インサート１０００を中心軸１０５の回りを所定の回転速度で回転させるように調整される。さらに、インサート１０００は、ツールホルダ１１００の截頭円錐状のボア１１５０に嵌合可能な截頭円錐状の部分１０３２を有する。インサート１０００の截頭円錐状の部分１０３２は、ツールホルダ１１００の截頭円錐状のボア１１５０と締まり嵌めを形成する。インサート１０００の截頭円錐状の部分１０３２は、図１９に示すように、インサート１０００の側部１０２０であり、インサート１０００の底面１０１９は、ツールホルダ１１００のボア１１５０内部の内底面１１５５に当接するように調整される。
【００５３】
図１９に示すように、内底面１１５５は周縁の凹部１１５７を有しており、それによって、ボア１１５０の壁面１１５２の半径方向の膨張を可能にしている。
【００５４】
図１９に再度目を向けると、インサート１０００の截頭円錐状の部分１０３２は、中心軸１０５（明瞭にするため移動してある）との間に角度ａを形成し、この角度ａは、ツールホルダのボア１１５０の壁面１１５２が形成する角度ｂより大きい。インサートの部分１０３２の角度ａとボアの壁面１１５２の角度ｂとの間の差異は０．２°〜３．０°でよいが、好ましくは１．０°である。一実施形態においては、インサート部分１０３２の角度ａは７°であり、一方、ボア壁面の角度ｂは６°である。
【００５５】
図１９に再度目を向けると、ツールホルダの面１１５７に隣接するツールホルダ１１００の外壁面１１１０は、旋盤作業用の逃げ面を構成するように後退している。図１９に示すように、この後退部１１６０は、ツールホルダ１１００回りの周囲の斜角部分である。
【００５６】
本発明の装置を用いることによって、工作物の重なり合う幅にわたって材料を切除する先に述べた旋盤作業とは異なって、ネジを生成するように工作物を機械加工することも可能である。図１６および図１７は、ネジを形成するように工作物を機械加工する構成を示す。このようにネジを形成するには、インサートの送り速度と工作物の回転との間の厳密な同期が必要である。ツールホルダ５０に固定されるインサート１００は、切削インサート１００の中心軸１０５が、工作物１０の中心線１５と角度Ｚをなすような方位に向けられる。さらに、切削インサート１００の中心軸１０５に垂直な線は、工作物の中心線１５から延びる半径方向の線Ｒと逃げ角Ｙを形成する。
【００５７】
一例において、工作物１０は４１４０合金鋼製である。逃げ角Ｙは７°であり、角度Ｚも７°である。１／２インチＩＣの円形インサートであるインサート１００は、スピンドルの回転軸Ｂに垂直の方位に向けられる。工作物１０の回転速度は１００ＲＰＭであり、一方、インサート１００の回転速度はその２倍、すなわち２００ＲＰＭである。インサート１００の送り速度は、ネジの所望のピッチに等しく、３インチ／回転である。切削深さは０．０１０インチである。この状況下において、金属の切除速度は６ｉｎ3／分である。
【００５８】
これまで述べてきたのは、截頭円錐状の壁面を備えたボアを有するツールホルダであって、この截頭円錐状の壁面が、通常それに合致する截頭円錐状の側部を有するインサートを受け入れる。ツールホルダの壁面は本質的に連続しており、断続していなかった。本出願人は、ツールホルダのテーパ化されたボアに柔軟性を付加することが有利であり得ること、および、インサートをツールホルダから取り外すために確実排除機構を設けることが有利であり得ることを発見した。
【００５９】
図２０および図２１は、切削インサート１６００およびツールホルダ２０００の分解図を示す。切削インサート１６００は、内部を貫通して延びる中心軸１６１０を有する本体１６０５を含む。中心軸１６１０はツールホルダ２０００の中にも延びている。切削インサート１６００は、頂面１６１７と、底面１６１９と、その間の側部１６２０とを有する。図２０および図２１に示すように、側部１６２０は截頭円錐形状を有してもよい。切削刃１６２５は、側部１６２０と頂面１６１７との交差部に形成される。図２０および図２１に示すように、切削刃１６２５は円形である。
【００６０】
図２１に示すように、インサート本体１６０５の底面１６１９から上方に、かつその中に、非円形の凹窩１６３０が延びている。また、取り付け用の貫通孔１６３５が、中心軸１６１０に沿って、本体１６０５全体を貫通して延びている。さらに、図２２に示すように、取り付け用ボア１６３５の一部は、保持用のボルト１６４０を受け入れるように、図示のテーパ化された部分１６３７としてテーパ化されている。
【００６１】
図２０〜図２２に示すツールホルダに目を向けると、ツールホルダ２０００は、切削インサート１６００を受け入れるように構成される。特に、ツールホルダ２０００は本体２００５を含み、本体２００５は、内部に延びるテーパ化されたボア２０１０を有する。インサート本体１６０５のテーパ化された側部１６２０が、ツールホルダ本体２００５のテーパ化されたボア２０１０に嵌合する。
【００６２】
図２０は、円筒状の芯部材２０１５を含むツールホルダ本体２００５を示す。この円筒状の芯部材２０１５は、縦軸１６１０の回りに直径が縮小された部分２０２０を含む。スリーブ２０２５が、縮小直径部分２０２０上に締まり嵌めで嵌合する。スリーブ２０２５は、縮小部分２０２０から前方に延出している。
【００６３】
図２１に目を向けると、ボア２０１０は後方に延びており、内部を貫通して延びる中心軸１６１０を有する。ボア２０１０は内底面２０３０まで延びている。フープ（環状部）壁面２０３５が、ボア２０１０内において、内底面２０３０から前方に画定される。
【００６４】
ボア２０１０はテーパ化されており、ツールホルダ本体２００５の内底面２０３０にインサート１６００の底面１６１９が当接すると、ボア２０１０は、インサート１６００の側部１６２０との間に弾性的な締まり嵌めを形成する。
【００６５】
弾性的な締まり嵌めを形成するが、同時にインサート１６００を効率的に取り外しできるようにするために、スロット２０４０がフープ壁面２０３５を通って延びており、これによって、フープ壁面２０３５の膨張が可能になる。截頭円錐形状の内面を有するのは、ボア２０１０のフープ壁面２０３５である。
【００６６】
ツールホルダ本体２００５は、さらに、ツールホルダ本体２００５の内底面２０３０から延出するボス２０４５を含む。このボス２０４５は、インサート本体１６３５の非円形の凹窩１６３０と係合するように意図された非円形形状を有する。図２１に示す形状は一般的な長円形であるが、インサート本体１６０５の非円形の凹窩１６３０に嵌合してテーパ化されたボア２０１０内部におけるインサート本体１６０５の回転を妨げる任意の非円形形状を用いることができる。
【００６７】
図２２に目を向けると、ツールホルダ本体２００５は、さらに、内底面２０３０内部に延びるネジ切りされた部分２０５０を含む。このネジ切りされた部分２０５０は、相手側のネジを有するインサート保持ボルト１６４０を受け入れる。保持ボルト１６４０は、インサート本体１６０５をツールホルダ本体２００５に固定する。
【００６８】
図２３および図２４は、ツールホルダ本体２００５と、保持ボルト１６４０によってその中に固定されたインサート本体１６０５とを示す。これらの図から、フープ壁面２０３５が内底面２０３０の前方に延びていることが分かる。
【００６９】
フープ壁面２０３５のさらなる半径方向の膨張を可能にするために、内底面２０３５内に、周縁の凹部２０５５が延びている。周縁の凹部２０５５が明瞭に例示されている図２１を参照されたい。これは、より薄いフープ壁面２０３５をもたらすだけでなく、以下に述べるように、ツールホルダ２０００からインサート１６００を取り出す取り外し工具用のアクセス路を提供する。
【００７０】
図２０〜図２２に示すツールホルダ本体２００５は、ツールホルダ本体２００５の縮小部分２０２０の回りにスリーブ２０２５を含んでいるが、当然のことながら、スリーブ２０２５を省略して、ツールホルダ本体２００５の断面形状を、スリーブ２０２５の領域を包含するように延長し、単一品として統合されたツールホルダ本体２００５を構成することも可能である。この方式は、フープ壁面２０３５の剛性を高めたい場合に有効である。
【００７１】
また、当然のことながら、スリーブ２０２５をツールホルダ本体２００５上に固定するために、スリーブ２０２０５と縮小部分２０２０との間には弾性的な締まり嵌めが構成される。
【００７２】
図２１に一時的に目を向けると、スロット２０４０は、１つ以上の半径方向の通路２０６０を含んでもよい。この通路２０６０は、フープ壁面２０３５を完全に貫通して延びており、周縁の凹部２０５５への半径方向のアクセス路を形成する。通路２０２６の形状は応力集中係数を低減するために円形として、スロット２０４０の基部に配置することができるが、この通路２０６０は、付加的に、インサート取り外し工具用の入口を提供する。
【００７３】
具体的には、図２５〜図２７に目を向けると、半径方向の通路２０６０は、ほぼツールホルダの内底面２０３０の位置にある半径方向の軸２０６５を有する。通路２０６０は、フープ壁面２０３５を完全に貫通して延びており、上記のように、周縁の凹部２０５５への半径方向のアクセス路を形成する。また、通路２０６０は、図示のように、スロット２０４０の最下端部に配置される。通路２０６０は、通路径Ｄ１を有する円筒状である。また図２５〜図２７には、インサート取り外し工具２０８０として機能する円形のロッド２０８０が例示されている。図２４には、このロッド２０８０は例示されていない。取り外し工具のさらなる詳細は図３０に示される。ロッド２０８０は、ロッドの中心線２０８５と、第１部分断面２０９０を含む第１部分２０８７と、通路径Ｄ１よりも小さい直径Ｄ２とを含む。ロッド２０８０は、さらに、第２部分２０９５を含み、この第２部分２０９５は、第１部分２０８７から延出する突出部分２０９７を有する。この場合、第２部分２０９５の断面２０９９は、第１部分２０８７の断面より小さく、かつ、第２部分２０９５はロッド２０８０の中心線２０８５から偏倚している。
【００７４】
図２５、図２６および図２７は、取り外し工具２０８０を用いてインサート本体１６０５をツールホルダ本体２００５から取り外すステップを示す。具体的には、インサート本体１６０５がツールホルダ本体２００５内部に固定された状態において、取り外し工具２０８０の第２部分２０９５を通路２０６０および周縁の凹部２０５５の内部に挿入して、取り外し工具の第２部分２０９５がインサート本体１６０５の底面１６１９に隣接し、かつ、取り外し工具２０８０の第１部分２０８７が通路２０６０内部に支持される状態とする。この配置が図２６に例示されている。取り外し工具２０８０が所定位置にセットされると、次に、その取り外し工具２０８０をロッドの中心線２０８５の回りで回転させるとよい。その結果、中心線２０８５から偏倚している第２部分２０９５が、インサート本体１６０５の底面１６１９に対して動き、それによって、インサート本体１６０５をツールホルダ本体２００５のテーパ化されたボア２０１０から押し出す。この状況が図２７に例示されている。
【００７５】
図２１に目を向けると、これまで述べてきたのは、フープ壁面２０３５を備えたボア２０１０を有するツールホルダ本体２００５である。このフープ壁面２０３５はスロット２０４０を有し、そのスロットの底部に通路２０６０が設けられている。
【００７６】
インサート本体１６０５をツールホルダ本体２００５から強制的に取り出す必要がない場合には、通路２０６０を取り止めて、図２８に示すように単なるスロット２０４０を設けてもよい。この状況の場合には、フープ壁面に設けられる柔軟性はなお存在するが、インサート取り外し工具用のアクセス路はなくなる。
【００７７】
さらに、図２１のスロット２０４０を導入する目的であったフープ壁面２０３５の柔軟性の向上が必要でない場合には、図２９に示すように、図２５〜図２７に関して説明した通路２０６０のみを含むことが可能である。
【００７８】
本発明の特定の実施形態を詳細に説明してきたが、本開示の全体的な教示を参照すれば、これらの詳細に対して種々の変更または代案を実現し得ることが当業者には認められるであろう。本明細書に提示した目下のところ好ましい実施形態は、例示としてのみ意図されたものであり、本発明の範囲を限定するものではない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲の全範囲およびその任意のかつすべての等価物によって与えられる。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図２Ａ】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【国際調査報告】
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