(57)【要約】      （修正有）【課題】シムプレートと三角形状の割出し可能な回転インサートのためのポケットを含む回転工具、及びベース本体並びに回転工具のシムプレートを提供する。【解決手段】ポケット６の下部空間は、底面１１と二つの収斂する側支持面１２によって画定され、側支持面相互間には、例えば、ねじ５によってシムプレートの内側部が押込まれる。回転インサート２は、限定された収斂角度を有する内側ノーズ部４４が回転インサートの下に突出している突出部５５に対して押込むことによってシムプレートがベース本体に安定的に固定されると同時に、雄雌型係合部材４２，４３を介してシムプレート３に対してロックされる。【選択図】図７
2008155367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シムプレート（３）と割出し可能な回転インサート（２）とが取付けられたポケット（６）を有するベース本体（１）を含むタイプの回転工具であって、
a) 前記ポケット（６）はベース本体（１）の前面（７）と側面（８）に開口し、高さ方向に離れた二つの空間を収容でき、下側の空間は前記シムプレート（３）を収容し、底面(１１)と共に鋭角を形成する二つの側支持面(１２，１３)とによって画定され、前記側支持面の一方は一次側支持面(１２)であり、他方は二次側支持面(１３)であり、上側の空間は前記回転インサート（２）を収容し、
b) 前記シムプレート（３）は上側部(２９)及び下側部(３０)を含み、両者の間には複数の側面、即ち共に鋭角を形成して前記ポケット（６）の前記一次及び二次側支持面(１２，１３)に対して付勢される一対の一次及び二次接触面(３１，３２)、及び前記プレートの支持コーナー部を画定する外側端面(３３)と外側限定面(３４)の形をした一対の不作動面が延在し、
c) 前記回転インサート（２）は三角形の基本形状を有し、上側部(２３)と、前記シムプレート（３）の上側部(２９)に置かれる下側部と、仮想等辺三角形(T１)内に位置決めされて、切刃(２７a)が設けられたコーナーに向かって６０°の角度で対により収斂する三つの側面(２５)とを含み、
d) 第一及び第二締付け要素(４，５)が、前記シムプレート（３）と回転インサート（２）をそれぞれ取外し可能に固定するように構成された回転工具において、
前記ポケット（６）の二次側支持面（１３）は回転インサート（２）の下に位置する上面（５６）を有する突出部（５５）上に形成され、ポケット（６）の一次及び二次側支持面（１２，１３）間、シムプレートの一次及び二次接触面（３１，３２）間の鋭角(ε、γ)が６０°より小さく、回転インサート（２）の下側部とシムプレート（３）の上側部が、相互に係合して回転インサートの回転を防止する雌及び雄型係合部材（４２，４３）を含む界面を介して相互に連結されていることを特徴とする回転工具。
【請求項２】
前記鋭角(ε、γ)が最大で５０°であることを特徴とする、請求項１に記載の回転工具。
【請求項３】
前記鋭角(ε、γ)が少なくとも２５°であることを特徴とする、請求項１に記載の回転工具。
【請求項４】
前記シムプレート（３）の横断移行面（４５）が前記接触面（３２）を外側限定面（３４）から分離していることを特徴とする、請求項１に記載の回転工具。
【請求項５】
内側端面（４６）がシムプレート（３）の二つの接触面（３１，３２）間に延在し、前記一次接触面に対して鈍角を形成していることを特徴とする、請求項１に記載の回転工具。
【請求項６】
シムプレート（３）の上側部（２９）は支持コーナー部から離れた一つの作動係合部材（４２）を含み、前記係合部材（４２）は、前記三角形（T1）よりも小さく且つこれに対して回転している、回転インサート内に設けられかつ第二の仮想等辺三角形（T2）内に位置する三つの係合部材（４３）の一つと係合し、二つの作動係合部材（４２，４３）は、回転インサートの回転を阻止しかつ前記係合部材の長手に対して垂直方向への回転インサートの移動を阻止し、前記係合部材の長手に平行な回転インサートの直線的移動を許容することを特徴とする、請求項１に記載の回転工具。
【請求項７】
雌型係合部材（４３）の深さは雄型係合部材（４２）の高さよりも小さく、回転インサート（２）の下側部（２４）とシムプレート（３）の下側部（２９）との間には間隙（５２）が形成され、前記間隙は前記コーナー部の方へ向かって楔状に傾斜していることを特徴とする、請求項１に記載の回転工具。
【請求項８】
前記シムプレート(３)の係合部材が直線的隆起（４２）であり、前記回転インサート（２）の三つの係合部材が直線的溝(４３)であることを特徴とする、請求項６に記載の回転工具。
【請求項９】
前記溝（４３）の平面状の側面（５０）が前記隆起（４２）の凸出側面（４９）に当接することを特徴とする、請求項８に記載の回転工具。
【請求項１０】
前記隆起（４２）がシムプレート（３）の一次接触面（３１）とその外側限定面（３４）との間に連続して延在し、更に前記溝（４３）が回転インサート（２）の二つの対向側面（２５）内の端部開口（５４）間に連続して延在していることを特徴とする、請求項８に記載の回転工具。
【請求項１１】
回転インサートを固定するための締付け要素がねじ（４）であり、前記ねじは、回転インサート（２）及びシムプレート（３）の貫通孔（２８，３６）へ侵入し、且つポケット（６）の底面(１１)に開口する孔（３８）の雌ねじ山に係合する雄ねじ山を具え、前記孔の中心軸（C1）及び回転インサート（２）の対応する中心軸（C3）は、前記ねじの締付け後に、前記係合部材に平行の側方向の力を回転インサートに付与するために、相互に偏心移動していることを特徴とする、請求項１に記載の回転工具。
【請求項１２】
ベース本体（１）の前面（７）と側面（８）に開口し、高さ方向に離れた二つの空間を収容でき、下側の空間がシムプレート（３）を収容し、底面(１１)と共に鋭角を形成する二つの側支持面(１２，１３)とによって画定され、前記側支持面の一方は一次側支持面(１２)であり、他方は二次側支持面(１３)であり、上側の空間が対によって６０°の角度でコーナーに向かって収斂する三辺を有する三角形の割出し可能な回転インサート（２）を収容することを意図したポケット（６）を含むベース本体において、前記二次側支持面（１３）は回転インサートのための上部空間の下に設けられた上面（５６）を有する突出部（５５）の上に形成され、前記一次及び二次側支持面（１２，１３）間の鋭角(ε)は６０°より小さいことを特徴とする、ベース本体。
【請求項１３】
前記鋭角(ε)が最大で５０°であることを特徴とする、請求項１２に記載のベース本体。
【請求項１４】
前記鋭角(ε)が少なくとも２５°であることを特徴とする、請求項１２に記載のベース本体。
【請求項１５】
上側部（２９）と下側部（３０）を含み、その間に共に鋭角を形成する一対の一次及び二次接触面と、支持コーナー部を画定する外端面（３３）と外側限定面（３４）の形状の一対の不作動側面が延在する、回転工具用シムプレートにおいて、二つの前記接触面（３１，３２）間の鋭角(γ)が６０°よりも小さいことを特徴とするシムプレート。
【請求項１６】
前記鋭角(γ)が最大で５０°であることを特徴とする、請求項１５に記載のシムプレート。
【請求項１７】
前記鋭角(γ)が少なくとも２５°であることを特徴とする、請求項１５に記載のシムプレート。
【請求項１８】
横切る方向の移行面（４５）が前記二次接触面（３２）を外側限定面（３４）から分離していることを特徴とする、請求項１５に記載のシムプレート。
【請求項１９】
内側端面（４６）が二つの前記接触面（３１，３２）間に延在し、前記一次接触面（３１）に対して鈍角を形成していることを特徴とする、請求項１５に記載のシムプレート。
【請求項２０】
前記上側部（２９）が一つの細長い直線的雄又は雌型係合部材(４２)を有し、前記係合部材は前記支持コーナー部から離隔していることを特徴とする、請求項１５に記載のシムプレート。
【請求項２１】
前記係合部材（４２）が、二つの対向する側面(４９)を有する隆起であることを特徴とする、請求項２０に記載のシムプレート。
【請求項２２】
前記側面（４９）が凸出していることを特徴とする、請求項２１に記載のシムプレート。
【請求項２３】
前記隆起（４２）が５０〜９０°の範囲内の角度で前記一次接触面（３１）へ伸長していることを特徴とする、請求項２１に記載のシムプレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
第一形態において、本発明はチップ除去加工を意図した、シムプレートと割出し可能な回転インサートとが取付けられたポケットを有するベース本体を含むタイプの回転工具であって、
a) 前記ポケットはベース本体の前面と側面に開口し、高さ方向に離れた二つの空間を収容でき、下側の空間は前記シムプレートを収容し、底面と共に鋭角を形成する二つの側支持面とによって画定され、前記側支持面の一方は一次側支持面であり、他方は二次側支持面であり、上側の空間は前記回転インサートを収容し、
b) 前記シムプレートは上側部及び下側部を含み、両者の間には複数の側面、即ち共に鋭角を形成して前記ポケットの前記一次及び二次側支持面に対して付勢される一対の一次及び二次接触面、及び前記プレートの支持コーナー部分を画定る外側端面と外側限定面の形をした一対の不作動（inactive）面が延在し、
c) 前記回転インサートは三角形の基本形状を有し、上側部と、前記シムプレートの上側部に置かれる下側部と、仮想等辺三角形内に位置決めされて、切刃が設けられたコーナーに向かって対により６０°の角度で収斂する三つの側面とを含み、
d) 第一及び第二締付け要素が、前記シムプレートと回転インサートをそれぞれ取外し可能に固定するように構成された、回転工具に関する。
【０００２】
上述のタイプの回転工具は、特に金属被加工物がチップ除去加工によって形成される種々の回転作業のために使用される。この工具に具えられた三角形の回転インサートは、二つの主なカテゴリー、即ち長手方向回転、輪郭回転及び面回転用の円錐状コーナー或いはノーズ（nose）を有する回転インサートと、ねじ切り用のコーナーに設けられた歯を有する回転インサートとに分類されることができる。本発明が解決しようとする課題は、ねじ切り工具に関して観察される。しかし、本発明の基本問題と解決策は、三角形の回転インサートによるすべての回転に対して広く適用可能である。
【背景技術】
【０００３】
図１〜５に示された公知の回転工具は、いわゆるシャフトホルダの形状をしたベース本体１と、ねじ切り回転インサート２と、前記回転インサート用のシムプレート３と、前記回転インサートとシムプレートをそれぞれ固定するための二つの締付け要素４，５を含む。回転インサートとシムプレートを収容するために、全体として符号６で示されているポケットがベース本体１に形成され、後部が多角形の断面を有する太いシャフト１０に変形している前部ヘッド９の前面７及び側面８に開口している。
【０００４】
このポケット６は高さ方向に離れた二つの空間を収容し、下方の空間はシムプレート３を収容する目的を有し、平らな底面１１と、平面であることが望ましい二つの側支持面１２，１３(図２と３を参照)によって画定されている。これらの側支持面の中で、面１２は最も長くて一次側支持面を形成し、他方の面はこれより短くて二次側支持面１３を形成している。図２の端部境界線から見ると、これらの面１２，１３は底面１１に対して上側/内側方向に傾斜し、それぞれの側支持面と底面との間の角度は、例えば８７〜８９．５°の範囲の鋭角である。側支持面１２，１３は、底面１１に平行に延びる直線的境界線１５によって上方を画定されている。
【０００５】
回転インサート１２のための上部空間は、回転インサートが付勢される二つの上方の側支持面１６，１７によって画定され、側部支持面は下方の側支持面と同様に内側/上側方向に傾斜している（図２の端部境界線を参照）。各上方側支持面は、底面１１に平行に延在する境界線１９によって上方を画定されている。すべての側支持面１２，１３，１６，１７はポケット内部の符号２０で示された拡がった隙間空間へ向って収斂している。底面１１の外側コーナー部１１aは二つの境界線２１，２２によって画定され、これらは相互にほぼ直交して延在し、ベース本体の前面及び側面７，８に対する推移域を形成している。
【０００６】
回転インサート２は三角形の基本形状を有し、上側部２３と下側部２４を有し、両者の間には三つの側面２５が延在し、この例の場合には三つの側面は同一であり且つ仮想等辺三角形として設けられ、したがって三つのコーナーへ向って各対ごとに６０°の角度で収斂している。この場合、回転インサートの下側部２４には中央に六角形面２４aが形成され、六角形面は回転インサートのコーナーにおける三つの足のような平面２４bに対して低く削られている。各コーナーには、切刃２７を有する歯２６が形成され、図示実施形態においては鋭角を形成し、V字型に収斂した二つの部分、即ち側縁２７a、２７bを有する。
【０００７】
更に、この場合には、回転インサートは締付けねじ４のための貫通孔２８を具えている。
【０００８】
シムプレート３は上面２９と下面３０を有し、両者の間には複数の側面、即ちポケット６の一次及び二次側支持面１２，１３に対して付勢されると作動する一対の一次及び二次接触面３１,３２(図４参照)、及び外側端面３３と外側限定面３４の形状をした一対の不作動（inactive）面が延在し、外側端面３３と外側限定面３４は底面１１の自由な外側コーナー部１１aの上方に位置するコーナー部を画定している。この場合、前記端面３３は凹んだ肩面３５に変形し、これに対して締め付けねじ５の頭部が付勢可能となる。シムプレート３は、ねじ４のための貫通孔を有する。
【０００９】
更に、前記二つの接触面３１，３２は先端３７に収斂している。
【００１０】
底面１１(図３)には、ねじ４の雄ねじ山に螺合するように雌ねじ山が形成された孔３８が設けられている。ベース本体１の側面８には、底面３９を有する座が凹んで設けられ、前記底面には雌ねじ山を有する孔４０が設けられている。この底面３９はねじの頭部のためのストッパーを形成し、前記頭部がこれに到達するとそれ以上ねじが締まらないようにする。
【００１１】
この公知工具の特徴は、シムプレート３の二つの側部接触面３１が、回転インサートの側面２５と同じ収斂角度、即ち６０°で共通の先端３７へ収斂していることである。この理由によって、個々の下方の側支持面１２，１３(図３参照)は、回転インサートの各側支持面１６，１７に平行になる。換言すれば、シムプレート３は、回転インサートが上方の側支持面１６，１７間で押し上げられるのと同様に下方の側支持面１２，１３間で押し上げられる。シムプレートの固定はねじ５によって行なわれ、回転インサートの固定はねじ４によって行われる。この課題を充足するために、本例においてはねじ４が(孔３８内を下降する図示しない円錐面を介して)傾き、最終的な締め付けの際にねじが間隙空間２０の方に傾斜し、孔２８より小さいねじの円錐状頭部が孔２８(図２参照)の円錐面４１に対して付勢されて、内方へ向う力を回転インサートに付与するようになっている。問題の締付けねじ４は、これをねじって緩めなくても回転インサートを取り外すことを可能にしている。この傾斜可能性によって、ねじは雌ねじ山との係合を緩めなくても幾つかのねじ山をねじ戻した後に外側に傾斜可能となり、これによってねじの頭部は回転インサートの孔２８を自由に通過できる。
【００１２】
図１において、矢印Pはねじ切りの際の工具の送り方向を示す。動作中の切削歯２６が、作製されるねじ山の入口において被加工物に侵入する場合、この被加工物は先ず側縁２７aによって進入され、回転インサートを締付けねじ４を中心に時計方向に回すことを目的とする力が回転インサートに付与される。第二の側縁２７ｂが被加工物に進入して完全な一ねじ山分だけ回転すると、これら二つの側縁に加わる切削力は実質的に等しく大きくなる。切削歯が最終的に被加工物を離れると、側縁２７aは側縁２７ｂの前に引き離される。これは、力が側縁２７ｂを介して回転インサートに付与されて、インサートをねじ４の周りに反時計方向に回転させるように、力相互間の相互作用が反転することを意味する。
【００１３】
この公知の工具構造の欠点は、回転インサートの回転に逆らう唯一の作動構造が、締付けねじの他には、ポケット内の二つの上部収斂側方支持面のみである事実の結果として、不安定且つ信頼性に欠ける点にある。したがって、回転インサートの下側部とシムプレートの上側部は平らで滑らかであり、回転インサートをロックする能力に欠ける。小さい収斂角度が良好な押込み効果を挙げ、その逆もまた真である法則を考慮すれば、回転インサートの側面の６０°の収斂角度は相対的に大き過ぎる。回転インサートが被加工物に進入する際に安定性の問題が起きないとしても、切削力が長い一次側支持面によって実質的に伝送されるように、切削力が回転インサートを回転さるので、この問題は回転インサートが被加工物を離れて主として短い二次側方支持面によって運ばれる力に曝される場合に著しくなる。後者の場合、締付けねじの締付時と回転インサートの取外しの時に、回転インサートの短い接触面が共働する二次側方支持面に沿って摺動する危険性が大きくなる。
【００１４】
所望所定位置から回転インサートのオンオフが解除される場合、回転ねじ山の寸法精度が損なわれる。更に、極端な場合には故障に通じる。
【００１５】
これに関連して、ねじ切り工具においてシムプレートの使用は、例えば異なるピッチと直径を有するねじ山が回転する場合に、被加工物に対する切削歯の傾斜角度を変える必要性によって準備する価値がある。したがって、異なる歯の角度を有する多数の回転インサートをストックとして保持する代わりに、実際には上側部と下側部の間で角度が異なることによってベース本体に対する歯の傾斜角度の変更が可能な異なるシムプレートと組合わせた汎用タイプの回転インサートが使用される(実際には傾斜角度の変化は約数度である)。
【００１６】
特許文献において、三角形の回転工具を有するねじ切り工具が、例えば、EP０１１９１７５及びEP０１７８２７３に開示されている。しかし、これらの場合、工具はシムプレートを欠いている。
【００１７】
米国特許ＵＳ５８１０５１８に開示されているように、特にシムプレートを介してベース本体に装着された三角形状の回転インサートを使用するねじ回転のための回転工具が存在する。しかし、この場合、シムプレートはベース本体と回転インサートに対して鋸歯状表面を介してロックされ、この鋸歯状表面はそれぞれ複数の隆起と溝を有し、更に回転インサートの側面支持体を欠いている。これらの理由によって、この工具の製造は複雑であり、同時に回転インサートに欠点を形成し、並びにシムプレートが工具の加工精度を低下させる。
【００１８】
【特許文献１】ＥＰ０１１９１７５
【特許文献２】ＥＰ０１７８２７３
【特許文献３】ＵＳ５８１０５８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は前述の公知の回転工具の欠点を解消し、シムプレートを使用して切削歯の傾斜角度を決めるタイプの改善された回転工具を提供することを目的とする。即ち、本発明の第一の目的は、変化する応力の下でも回転インサートが所望且つ所定位置に安定して固定される工具を提供することにある。補助的な目的は、簡単且つ少数の手段を用いて改善された安定性を提供し、連続した簡単なコストの安い回転インサート及びそのシムプレートの製造を保証することにある。特に、ベース本体にポケットを形成する際に、精度の要求を抑える必要がある。更に別の目的は、回転インサートの側面を短くすることによって、回転インサートのコーナーに複雑な形状を有する空間要求歯を形成する設計者の自由度を大きくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明によれば、少なくとも前記主目的は、請求項１の特徴部に記載された特長によって達成される。本発明の回転工具の好適実施形態は、請求項２〜１１に記載されている。
【００２１】
即ち、本発明は、シムプレートと割出し可能な回転インサートとが取付けられたポケットを有するベース本体を含むタイプの回転工具に関し、
a) 前記ポケットがベース本体の前面と側面に開口し、高さ方向に離れた二つの空間を収容でき、下側の空間は前記シムプレートを収容し、底面と共に鋭角を形成する二つの側支持面とによって画定され、前記側支持面の一方は一次側支持面であり、他方は二次側支持面であり、上側の空間は前記回転インサートを収容し、
b) 前記シムプレートが上側部及び下側部を含み、両者の間には複数の側面、即ち共に鋭角を形成して前記ポケットの前記一次及び二次側支持面に対して付勢される一対の一次及び二次接触面、及び前記プレートの支持コーナー部を画定する外側端面と外側限定面の形をした一対の不作動面が延在し、
c) 前記回転インサートが三角形の基本形状を有し、上側部と、前記シムプレートの上側部に置かれる下側部と、仮想等辺三角形内に位置決めされて、切刃が設けられたコーナーに向かって６０°の角度で対により収斂する三つの側面とを含み、
d) 第一及び第二締付け要素が、前記シムプレートと回転インサートをそれぞれ取外し可能に固定するように構成された回転工具において、
本発明による回転工具は、前記ポケットの二次側支持面が回転インサートの下に位置する上面を有する突出部上に形成され、前記ポケットの一次及び二次側支持面間、シムプレートの一次及び二次接触面間の鋭角が６０°より小さく、かつ前記回転インサートの下側部と前記シムプレートの上側部が、相互に係合して前記回転インサートの回転を防止する雌型及び雄型係合部材を含む界面を介して相互に連結されていることを特徴とする。
【００２２】
回転工具の好適形態によれば、前記鋭角は最大で５０°である。
【００２３】
回転工具の好適形態によれば、前記鋭角は少なくとも２５°である。
【００２４】
回転工具の好適形態によれば、前記シムプレートの横断移行面は前記接触面を外側限定面から分離している。
【００２５】
回転工具の好適形態によれば、内側端面が前記シムプレートの二つの接触面間に延在し、前記一次接触面に対して鈍角を形成している。
【００２６】
回転工具の好適形態によれば、前記シムプレートの上側部は支持コーナー部から離れた一つの作動係合部材を含み、前記係合部材は、前記三角形よりも小さく且つこれに対して回転している、回転インサート内に設けられかつ第二の仮想等辺三角形内に位置する三つの係合部材の一つと係合し、二つの前記作動係合部材は、回転インサートの回転を阻止しかつ前記係合部材の長手に対して垂直方向への回転インサートの移動を阻止し、前記係合部材の長手に平行な回転インサートの直線的移動を許容する。
【００２７】
回転工具の好適形態によれば、前記雌型係合部材の深さは前記雄型係合部材の高さよりも小さく、前記回転インサートの下側部と前記シムプレートの下側部との間に間隙が形成され、前記間隙は前記コーナー部の方へ向かって楔状に傾斜している。
【００２８】
回転工具の好適形態によれば、前記シムプレートの係合部材は直線的隆起であり、前記回転インサートの三つの係合部材が直線的溝である。
【００２９】
回転工具の好適形態によれば、前記溝の平面状の側面は前記隆起の凸出側面に当接する。
【００３０】
回転工具の好適形態によれば、前記隆起がシムプレートの一次接触面とその外側限定面との間に連続して延在し、更に前記溝が回転インサートの二つの対向側面内の端部開口間に連続して延在している。
【００３１】
回転工具の好適形態によれば、回転インサートを固定するための締付け要素はねじであり、前記ねじは、前記回転インサート及び前記シムプレートの貫通孔へ侵入し、且つ前記ポケットの底面に開口する孔の雌ねじ山に係合する雄ねじ山を具え、前記孔の中心軸及び回転インサートの対応する中心軸は、前記ねじ締付けに前記係合部材に平行の側方向の力を前記回転インサートに付与するために、相互に偏心移動している。
【００３２】
第二形態として、本発明は回転工具用のベース本体に関する。このベース本体の特長は独立請求項１２に示されている。このベース本体の好ましい実施形態は従属請求項１３と１４に記載されている。
【００３３】
即ち、本発明は、ベース本体の前面と側面に開口し、高さ方向に離れた二つの空間を収容でき、下側の空間がシムプレートを収容し、底面と共に鋭角を形成する二つの側支持面とによって画定され、前記側支持面の一方は一次側支持面であり、他方は二次側支持面であり、上側の空間が対によって６０°の角度でコーナーに向かって収斂する三辺を有する三角形の割出し可能な回転インサートを収容することを意図したポケットを含むベース本体に関し、本発明によるベース本体は、前記二次側支持面が回転インサートのための上部空間の下に設けられた上面を有する突出部の上に形成され、前記一次及び二次側支持面間の鋭角が６０°より小さいことを特徴とする。
【００３４】
ベース本体の好適形態によれば、前記鋭角は最大で５０°である。
【００３５】
ベース本体の好適形態によれば、前記鋭角が少なくとも２５°である。
【００３６】
第三の形態において、本発明は回転工具用のシムプレートに関する。このシムプレートを特徴付ける特長は、独立請求項１５に規定されている。本発明のシムプレートの好適実施形態は、更に従属請求項１６〜２３に記載されている。
【００３７】
即ち、本発明は、上側部と下側部を含み、その間に共に鋭角を形成する一対の一次及び二次接触面と、支持コーナー部を画定する外端面と外側限定面の形状の一対の不作動側面が延在する、回転工具用シムプレートにおいて、二つの前記接触面間の鋭角が６０°よりも小さいことを特徴とするシムプレートを提供する。
【００３８】
シムプレートの好適形態によれば、前記鋭角は最大で５０°である。
【００３９】
シムプレートの好適形態によれば、前記鋭角が少なくとも２５°である。
【００４０】
シムプレートの好適形態によれば、横切る方向の移行面が前記二次接触面を外側限定面から分離している。
【００４１】
シムプレートの好適形態によれば、内側端面が二つの前記接触面間に延在し、前記一次接触面に対して鈍角を形成している。
【００４２】
シムプレートの好適形態によれば、前記上側部が一つの細長い直線的雄又は雌型係合部材を有し、前記係合部材は前記支持コーナー部から離隔している。
【００４３】
シムプレートの好適形態によれば、前記係合部材が、二つの対向する側面を有する隆起である。
【００４４】
シムプレートの好適形態によれば、前記側面が凸出している。
【００４５】
シムプレートの好適形態によれば、前記隆起が５０〜９０°の範囲内の角度で前記一次接触面へ伸長している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
図１〜５による公知の工具に対応する部分を有する図６〜１４による新規な工具の部分には、図１〜５と同じ符号が付され、詳細な説明は省略されている。
【００４７】
一般的に、工具の回転インサートは超硬合金或いはその他の硬質耐摩耗性材料で作られ、一方、ベース本体はスチール等で作られる。シムプレートも超硬合金で作られることが望ましいが、スチールも材料としては可能である。回転インサートとシムプレートが超硬合金で作られた場合、これらは研削されてもよく、或いは研削されずに直接にプレスされてもよい。回転インサートを研削し、シムプレートを研削せずに残してもよく、その逆でもよい。
【００４８】
本発明は二つの主な手段の組合せに基づき、その一つは界面を介して回転インサートをシムプレートに連結することからなり、この界面は雌型及び雄型係合部材を含み、これらは相互に係合して回転インサートがシムプレートに対して回動することを阻止する。他方の手段は、シムプレートをポケットに固定することであり、これによってシムプレートは、所望位置から移動しないように界面を介してシムプレートに伝達される切削力に抵抗する。
【００４９】
図６〜１４に示された本発明による工具の好適実施形態においては、回転インサート２とシムプレートとの間の界面は、シムプレート内の一つの作動係合部材と、回転インサート内の交互に使用可能な三つの係合部材を含む。更に詳しくは、この場合、界面の雄型部材はシムプレートの上側部２９から突出した直線的隆起４２であり、回転インサートの雌型部材は回転インサートの下側の直線的溝４３である。
【００５０】
図７において、ねじ孔３８の中心軸はC1で示され、シムプレートの孔３６、回転インサートの孔３８、及び締付けねじ４の対応する中心軸は、それぞれ、C2、C3、C4で示されている。
【００５１】
回転インサート２の下側部２４を拡大して示した図１１を参照する。配置に関して、回転インサートの側面２５は、辺が二等分線Bによって横断されるコーナーに向かって６０°の角度で収斂している仮想三角形T1内に位置する。溝４３も仮想等辺三角形T2内に位置している。この三角形T2は三角形T1よりも小さく、これらの三角形の共通中心C3の周囲を後者に対して回転している。更に詳しくは、これらの三角形は、三角形T2のそれぞれの脚が三角形T1のそれぞれの脚と６０°の鋭角αで交差(この場合に溝４３は二等分線Bに垂直に延びている)するように、回転している。しかし、回転角αは６０°より大きくても小さくてもよく、５０〜９０°の範囲にある。問題の角度αは、作動（active）切削歯２６と直径方向反対側にある作動側面２５と交差する溝４３に関連する。更に、個々の切削歯２６は二等分線Bに対して傾斜している。具体的は、側縁２７ａ、２７bの間の二等分線BAは二等分線Bに対して角度βを形成している。この角度βは鋭角であり、０〜４５°の範囲内で変化する。この例では、βは３０°である。
【００５２】
図１１では、LSは三角形T1のそれぞれの脚に沿った側面２５の長さを示し、LTは個々の切削歯２６によって占められている空間の長さを示している。この例では、LSとLTは略同じ大きさであり、それぞれ三角形の脚の全長L1の約１/３を占める。好ましくは、LSは最大でL1の５０％である。
【００５３】
図９において、隆起４２はシムプレートの一次接触面３１まで、回転インサートの側面２５に対する溝４３の角度と同じ角度αで延在する。換言すれば、この例の隆起４２は、６０°で接触面３１まで延在する。
【００５４】
図９を更に参照すると、一次接触面３１と二次接触面３２との間の角度γは６０°より小さい。こうして、シムプレート３の内側端にノーズ４４が形成され、公知のシムプレートの６０°コーナーよりもかなり効果的に押込み可能になる。二次接触面３２は、シムプレート３の外側限定面３４に対して直角或いは鈍角で延在する移行面４５を介して外側限定面３４から離れている。端面４６の存在によって、ノーズ４４は公知のシムプレートの光ったコーナー形状と異なり、円錐台形である。実際、鋭角γは少なくとも２５°、最大で５０°に相当する。この例では、γ＝３０°である。
【００５５】
図９の平面図に接触面３１の上下の境界線４７,４８が同時に見えることから理解されるように、接触面３１はシムプレートの上側部と下側部に対して傾斜している。更に具体的には、面３１は上側部から下方/外方に傾斜し、上側部と適当な鈍角を形成している。実際、この鈍角は９０．５〜９２°の範囲内にある。
【００５６】
一次接触面３１と対照的に、この場合には、二次接触面３２はシムプレートの平面に垂直に延在している。
【００５７】
図１３において、図示好適形態における隆起４２の二つの対向する側面４９は僅かに凸出した形状を有する。同時に、共働する溝４３の対向する内側面５０は平面である。隆起４２に直接に隣接して、二つの浅い樋５１が設けられ、隆起に隣接した間隙を形成している。この隆起は溝の底には接触しない。
【００５８】
本発明の好適形態によれば、（回転インサートの下側に対する接触側面５０の状況を均等にしている）溝４３の深さは、間隙５２(図１２参照)が隆起/溝に隣接して形成されるように、(シムプレートの上側部に対する側面４９の状況を均等にしている) 隆起４２の高さに対して大幅に小さくされている。この間隙５２は、回転インサートの作動コーナー部がシムプレートの自由な外側コーナー部に当接する符号５３で示されている接触領域へ向って楔型に傾斜している。実際、隆起近傍の間隙５２の最大高さは０．０５〜０．２５mmの範囲内にあり、例えば約０．１mmである。
【００５９】
隆起と溝が、回転インサートとシムプレートとの間の界面における唯一の共働係合部材であることによって、間隙５２が存在するので、回転インサートとシムプレートに形状欠点があったとしても、回転インサートに予見不能なストレスを生じないことが保証される。即ち、回転インサートは、大部分の露出された部分、即ち作動コーナー部に沿って常に信頼性のある支持を得られる。同時に、溝と隆起の共働作業によって、回転インサートがシムプレートに対して回転しないことが保証される。異なる回転インサート相互間、特に直接的に圧接される回転インサート相互間に寸法変化がある場合には、隆起/溝の回転をロックする能力を損なうことなく溝の側面５０が隆起の雄型側面４９に沿って摺動する結果として、寸法変化は吸収される。
【００６０】
例えば、図７に示されているように、各溝４３は回転インサートの対向する二つの側面２５の間に連続して延在し、この溝は開口部５４で終わる。同様に、隆起４２はシムプレートの二つの対向する側面、即ち一次接触面３１と外側限定面３４との間に連続して延在する。
【００６１】
回転インサートを固定する目的を有するねじ４は、従来のようにスチールで作られ、したがって一定の固有の弾性を有する。ねじを最後まで締めると、弾性により側方向力が回転インサートに付与され、この力は側支持面１６に対して回転インサートを押し付ける。この目的のために、ねじ孔の中心軸C1と回転インサートの中心軸C3は、中心軸C1と支持面１６との間の距離が回転インサーとの中心軸C3と作動側面２５との間の距離より幾分小さくなるまで相互に偏心移動する。実際には、この距離の差は約十分の数mmである。この中心軸の相対的偏心移動の効果は、ねじの締付けの最終段階においてねじが弾性変形し、ねじの頭部が回転インサートを側支持面１６の方へ押し付けることにある。締付け力の方向は、中心軸C1、C3に共通の仮想平面(図示しない)が回転インサートの作動溝４３に平行に位置決めされることによって決定される。換言すれば、この力は隆起４２に沿って案内される直線溝と平行に誘導される。
【００６２】
本発明によれば、シムプレート用の二次側支持面１３は突出部５５に形成され、その他の点では上面５６、外側端面５７及び面取りされた面５８よって画定される。側支持面１２と１３の間の角度εは、(適宜な差は許容可能であるが)シムプレートの接触面３１，３２間の角度γと同じでなければならない。シムプレートの上方の空間に回転インサートが装着されると、突出部５５は回転インサートの下に位置決めされ、ノーズ４４の楔角度γが回転インサーとの６０°のコーナーよりもかなり小さいにも拘わらず、シムプレート３の二次接触面３２への支持を提供することが可能である。
【００６３】
これに関して、突出部の上側部５６から突出したベース本体の楔形部５９は、現在は間隙空間２０に位置している回転インサートの切削歯を、前方に割出されないように、保護する目的を有する。換言すれば、回転インサートは楔形部５９の内側に接触しない。
【００６４】
(発明の機能と利点)
ベース本体１が完全な回転インサートを形成するように装備される場合、シムプレート３が最初に取付けられる。これは締付けねじ５によって行われ、ねじの頭部はシムプレートの肩面３５に対して付勢される。このねじが締め付けられると、シムプレートの一次接触面３１がベース本体の一次側支持面１２に沿って、二次接触面３２が突出部５５の二次側支持面１３に接触するまで移動する。締付けの最終段階において、シムプレートのノーズ部４４は、側支持面１２と１３との間の楔形に傾斜した空間に安定的に食い込む。固定作業において、接触面３１が前述したように下方/外方に傾斜し、上方/内方に傾斜した側支持面１２と共働することの結果として、下方の力がシムプレートにも付与される。これに関連して、面１２，３１の傾斜角度は相互に対応していなくてもよい。即ち、面３１は面１２よりも幾分か傾斜が険しくてよく、これによって少なくとも初期には、両面間の接触が面相互の上部に沿ってのみ行われる（この接触はベース本体の材料が変形した後に順次に下方に伝播する）。
【００６５】
シムプレートの移行面４５は(少なくとも初期には)突出部５５の端面５７と接していない。換言すれば、シムプレートの内端位置は、締付けねじ５がプレートのノーズ部４４を側支持面１２，１３間の楔形空間へ押込む最大の力によって決定される。
【００６６】
その装着状態において、シムプレートは、ポケットからシムプレートを取り外すことなく、数回の回転インサートの交換を行えるように、半永久的に留まる。シムプレートの選択は、回転インサートの歯の所望の傾斜角度によって決定される。
【００６７】
次の工程において、回転インサートがシムプレートの頂部に装着される。これは、隆起４２に沿って位置決めされた所望の溝と共に回転インサートが降ろされ、次にねじ４が孔３８の雌型ねじ山に締め付けられることによって、簡単に行われる。ねじ４の締め付けの最終段階において、下方の締付け力だけでなく、側方の締付け力が回転インサートに付与され、選択された側面２５をベース本体の上方の側支持面１６に対して押し付ける。側面２５が回転インサートの下側部２５に対して９０°の角度を形成すると同時に、この面１６は下方/外方に僅かに傾斜することによって、これらの面相互間の接触は(少なくとも初期には)これらの面の上部のみにおいて確立される。
【００６８】
本発明の回転工具の基本的な利点は、回転インサートが安定で信頼性のある方法で、或る場合には時計方向に、或る場合には反時計方向に締付けねじの周囲に回転することを目的とする交互に生じる力に対抗するように固定されることにある。回転インサートに所望の回転ロックを与える、回転インサートとシムプレートとの間の界面において雄型、雌型部材が共働する結果として、回転インサートのための唯一の作動側支持面は公知の工具における対応する側支持面に比べて著しく短い長さになる。このようにして、本発明の工具における一次側支持面は、回転インサートのためのストッパーとしてのみ役立つ。このことは、回転インサートの共働する側部接触面が適当な長さ（LS）で作られることを意味する。このように、相対的に大きい空間(長さLT)が、回転インサートの歯の形成のために利用可能となる。ノーズ部の楔角度が限定されることによって、シムプレートが信頼性の高い方法で固定保持されるので、シムプレートに担持された回転インサートはベース本体に対して移動することはない。界面における隆起と溝、及び側支持面の小さな楔形（wedge angle）角度と組み合されたシムプレートのノーズ部等が技術的に非常に簡単な方法で作られているので、寸法的に正確なねじ山を形成するのに必要な品質を有する回転工具が得られる。
【００６９】
(発明の変形)
本発明は、上述の図６〜１４に示された実施形態に限定されるものではない。本発明は、割出し可能な三角形状の回転インサートと組み合せたシムプレートを用いるタイプの任意の回転工具に適用可能である。換言すれば、三つのコーナーにおいてこの回転インサートは、ねじ回転用の歯の代わりに従来型の丸いノーズ部によって形成されてもよい。更に、回転インサートとシムプレートとの界面を、回転インサートがベース本体の任意の側支持面に対して静止しないようにすることが可能である。しかし、これは、雄雌部材の組み合わせを複雑なものにするので、実際は前述の簡単な界面が好ましい。更に、回転インサート用の側支持面はベース本体の代わりにシムプレートで形成されてよい。上述の界面における隆起と溝は、両方ともシムプレートと回転インサートの対向する側面相互間に切れ目なく延在する必要はない。即ち、例えば隆起は順次に列状の並んだ限定された長さの複数のノブに置き換えられてよい。しかし、製造技術の理由から、例示された切れ目の無い隆起が好ましい。個々の溝に関しては、溝を回転インサートの側面に開口させずに終わらせることによって、その長さを短くすることが可能である。更に、溝の側面を凸出させ、隆起の側面を平面にしてもよい。更に、回転インサート及びシムプレートの固定は、ねじ以外の締め付け要素、例えば、クランプ、楔等で行ってもよい。回転インサートが下側及び上側の三つの係合部材で形成されることによって、反転可能にしてもよい。回転インサートに雌型部材(溝形状の)を設け、シムプレートに雄型部材を設けることが好ましいが、その反対も可能である。換言すれば、回転インサートは三つの交互に使用可能な隆起を有し、シムプレートは一つの作動溝を有してよい。しかし、これらの場合、シムプレートは、回転インサートの二つの非作動隆起を受けるために、二つの広い溝を持つことが必要となる。
【００７０】
上述の工具は、(被加工物或いは工具のいずれが軸方向に送られるかと無関係に)必要な相互運動を行うために被加工物が工具に対して回転するだけでなく、その逆、即ち工具を静止している被加工物に対して回転させることによって加工のために使用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】完全に組立てられた状態の公に市販されているねじ切り用回転工具の部分的斜視図。
【図２】回転インサートとシムプレートをベース本体から分離した状態の回転工具の分解斜視図であり、回転インサートとシムプレートを上方及び下方から見た図。
【図３】ベース本体に形成されたポケットを上から見た平面図であって、シムプレートと回転インサートを示している。
【図４】上から見たシムプレートの平面図。
【図５】上から見た回転プレートの平面図。
【図６】本発明の工具を示す、図１に対応する斜視図。
【図７】ベース本体から分離した工具の回転インサート、シムプレート及び締付けねじを示す、図２に対応する分解斜視図。
【図８】ベース本体のポケットを示す、拡大平面図。
【図９】シムプレートの上から見た平面図。
【図１０】ポケットに取付けられたシムプレートを示す斜視図。
【図１１】回転インサートの下から見た拡大平面図。
【図１２】回転インサートの下側部とシムプレートの上側部との間の界面を示す拡大詳細断面図。
【図１３】相互から分離した回転インサートとシムプレートの図１２と同様の断面図。
【符号の説明】
【００７２】
１    ベース本体
２    回転インサート
３    シムプレート
４，５    締付け要素（ねじ）
６    ポケット
１１    底面
１２，１３    側支持面
４２，４３    係合部材
４４    ノーズ部
５５    突出部
【図１】
2008155367.tif 000003
【図２】
2008155367.tif 000004
【図３】
2008155367.tif 000005
【図４】
2008155367.tif 000006
【図５】
2008155367.tif 000007
【図６】
2008155367.tif 000008
【図７】
2008155367.tif 000009
【図８】
2008155367.tif 000010
【図９】
2008155367.tif 000011
【図１０】
2008155367.tif 000012
【図１１】
2008155367.tif 000013
【図１２】
2008155367.tif 000014
【図１３】
2008155367.tif 000015