(57)【要約】  円錐または円錐台の形状を成す作業面３６２を有する並進バー３６０を持つ材料除去工具３１０を開示する。並進バーの長さに沿った円錐または円錐台の軸方向の位置は、切削インサート３１６が取り付けられた柔軟取付け式カートリッジ３１２と作動可能に接触する押し棒３６４の位置に合致する。異なる切削位置ａ〜ｄの切削インサート３１６の異なる組み合わせを半径方向に最も外側の位置に配置するために、並進バー３６０は第一位置と第二位置との間で作動される。開示される材料除去工具３１０を用いて材料を除去するための様々な方法と一緒に、切削位置ａ〜ｄ及び切削インサート３１６の様々な組み合わせを開示する。
2010532277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連結端にコネクタ（３２４）を含むハウジング本体（３１８）と、
前記ハウジング本体（３１８）内側の作動室内のピストンヘッドと、
２つまたはそれ以上の作動面（３６２）を含む並進バー（３６０）と、
前記コネクタ（３２４）から遠位端にある複数の支持パッド（３５０）と、
前記コネクタ（３２４）と前記複数の支持パッド（３５０）との間に材料除去工具（３１０）の長さに沿って軸方向に配列される２つまたはそれ以上の切削位置（ａ〜ｄ）と、
を含み、
前記２つまたはそれ以上の切削位置（ａ〜ｄ）が前記材料除去工具（３１０）の作動部を形成し、
各切削位置（ａ〜ｄ）が第一の柔軟取付け式カートリッジ（３１２）を含み、前記第一の柔軟取付け式カートリッジ（３１２）が切削インサート（３１６）用の少なくとも１つの着座ポケットを含み、
前記並進バー（３６０）が、前記ピストンヘッドが並進するとき第一位置と第二位置との間を軸方向に並進するために前記ピストンヘッドに作動可能に接続される第一端を含み、
前記第一位置において、前記作動部が前記作動部における前記ハウジング本体（３１８）の最大半径範囲によって画定される作動ボリュームを有し、前記第一の柔軟取付け式カートリッジ（３１２）の着座ポケットに着座する切削インサート（３１６）の最外周面が前記作動ボリュームの表面より半径方向内側にあり、
前記第二位置において、前記第一の柔軟取付け式カートリッジ（３１２）の前記ポケットに着座する前記切削インサート（３１６）の前記最外周面が前記作動ボリュームの前記表面より半径方向外側にあり、
前記２つまたはそれ以上の作動面（３６２）が円錐または円錐台を含み、
前記並進バー（３６０）の長さに沿った第一の作動面（３６２）の軸方向の位置が、第一の切削位置（ａ〜ｄ）からの前記第一の柔軟取付け式カートリッジ（３１２）と作動可能に接触する押し棒（３６４）の位置と合致し、
前記並進バー（３６０）の長さに沿った第二の作動面の軸方向の位置が、第二の切削位置（ａ〜ｄ）からの前記第一の柔軟取付け式カートリッジ（３１２）と作動可能に接触する押し棒（３６４）の位置と合致する、
ことを特徴とする材料除去工具（３１０）。
【請求項２】
各切削位置（ａ〜ｄ）が第二の柔軟取付け式カートリッジ（３１２）を含み、前記第二の柔軟取付け式カートリッジ（３１２）が第二の切削インサート（３１６）用の少なくとも１つの着座ポケットを含むことを特徴とする、請求項１に記載の材料除去工具。
【請求項３】
前記少なくとも１つの切削位置（ａ〜ｄ）が少なくとも２つの柔軟取付け式カートリッジを（３１２）含み、
前記少なくとも２つの柔軟取付け式カートリッジ（３１２）が関連する押し棒（３６４）を有し、
前記少なくとも２つの柔軟取付け式カートリッジ（３１２）が関連する押し棒（３６４）を半径方向内側へ押す力を創成し、
前記創成された力が前記材料除去工具（３１０）において前記並進バー（３６０）を中心に位置づけるように均衡することを特徴とする、請求項１に記載の材料除去工具。
【請求項４】
前記柔軟取付け式カートリッジが前記関連する押し棒（３６４）を半径方向内側へ押す力を創成し、前記創成された力が前記材料除去工具（３１０）において前記並進バー（３１０）を中心に位置づけるように均衡することを特徴とする、請求項１または２に記載の材料除去工具。
【請求項５】
前記円錐または円錐台の外面が横断面で見て複数の押し棒（３６４）と線接触し、前記押し棒（３６４）の各々が異なる柔軟取付け式カートリッジ（３１２）と関連付けられることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の材料除去工具。
【請求項６】
前記押し棒（３６４）と線接触する前記円錐または円錐台の少なくとも前記外面が研磨されることを特徴とする、請求項５に記載の材料除去工具。
【請求項７】
前記円錐または円錐台が超硬合金から形成されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の材料除去工具。
【請求項８】
第一の境界画定構造及び第二の境界画定構造（３２０）を含み、前記第二の境界画定構造（３２０）が調節可能な能動的ストッパであり、前記調節可能な能動的ストッパが前記並進バー（３６０）の第一方向への軸方向の動きを制限することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の材料除去工具。
【請求項９】
前記材料除去工具（３１０）がシャフト用のベアリング支持体を形成するための工具であることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の材料除去工具。
【請求項１０】
前記シャフトがエンジンのクランクシャフトであることを特徴とする、請求項９に記載の材料除去工具。
【請求項１１】
前記２つまたはそれ以上の作動面（３６２）が各々連続的な外周面を持つことを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の材料除去工具。
【請求項１２】
前記作動面（３６２）のうち少なくとも１つが不連続の外周面を持つことを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の材料除去工具。
【請求項１３】
前記外周面の外周範囲が横断面で見て約１２０°から３６０°未満までであることを特徴とする、請求項１２に記載の材料除去工具。
【請求項１４】
回転材料除去工具（３１０）を用いて工作物から材料を除去するための方法であって、
前記材料除去工具（３１０）がコネクタ（３２４）と複数の支持パッド（３５０）との間で前記材料除去工具（３１０）の長さに沿って軸方向に配列される２つまたはそれ以上の切削位置（ａ〜ｄ）を含み、各切削位置（ａ〜ｄ）が第一の柔軟取付け式カートリッジ（３１２）を含み、前記第一の柔軟取付け式カートリッジ（３１２）が切削インサート（３１６）用の少なくとも１つの着座ポケットを含み、
前記複数の支持パッド（３５０）の少なくとも一部を既存の穿孔の中へ挿入するために開口を介して前記工作物の内部へ少なくとも前記切削位置（ａ〜ｄ）を挿入するステップと、
前記２つまたはそれ以上の切削位置（ａ〜ｄ）の前記第一の柔軟取付け式カートリッジ（３１２）の前記着座ポケットに取り付けられた前記切削インサート（３１６）の一部を半径方向外側へ動かすように前記材料除去工具（３１０）を作動するステップと、
前記工作物の内部から材料を除去するために前記材料除去工具（３１０）を回転させるステップと、を含み、
前記並進バー（３６０）が２つまたはそれ以上の作動面（３６２）を含み、かつ
前記２つまたはそれ以上の作動面（３６２）が円錐または円錐台を含み、前記並進バー（３６０）の長さに沿った第一の作動面の軸方向の位置が第一の切削位置（ａ〜ｄ）からの前記第一の柔軟取付け式カートリッジ（３１２）と作動可能に接触する押し棒（３６４）の位置と合致し、前記並進バー（３６０）の長さに沿った第二の作動面の軸方向の位置が第二の切削位置（ａ〜ｄ）からの前記第一の柔軟取付け式カートリッジ（３１２）と作動可能に接触する押し棒（３６４）の位置に合致することを特徴とする、方法。
【請求項１５】
前記方法がシャフトのベアリング用のベアリング支持位置を形成することを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記シャフトがエンジンのクランクシャフトであることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
複数のベアリング支持位置が同時に形成されることを特徴とする、請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記２つまたはそれ以上の切削位置（ａ〜ｄ）の前記第一の柔軟取付け式カートリッジ（３１２）の前記着座ポケットに取り付けられた前記切削インサート（３１６）の前記一部を半径方向内側へ動かすように前記材料除去工具（３１０）を作動するステップと、
前記工作物の内部から前記材料除去工具（３１０）を抜き出すステップと、を含み、
前記半径方向内側の位置の直径が前記工作物の前記内部へ通じる前記開口の直径より小さいことを特徴とする、請求項１４から１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記方法が前記材料除去工具（３１０）の１回の挿入・抜き出しサイクルで仕上げ面を形成することを特徴とする、請求項１４から１８のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、少なくとも１つの切削要素を有するタイプの切削工具に関する。切削工具に対して相対的な切削要素の位置は調節可能である。特に、本開示は、切削工具に対する少なくとも１つの切削要素の位置を変化させるために作動される並進バーを持つ材料除去工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下の背景技術の説明において特定の構造もしくは方法に言及する。ただし、以下の言及はこれらの構造もしくは方法が先行技術を構成することを認めるものと解釈されるべきではない。出願者は、これらの構造もしくは方法が先行技術としての資格を持たないことを立証する権利を明白に保有する。
【０００３】
位置調整可能な切削要素を備える既知の回転式工具は、機械的アクチュエータ、液圧及び空圧アクチュエータを含めて、切削要素の位置を変化させるために様々な手段を使用する。一般に、回転式工具に対して内側の並進バーなどの作動装置はぴったりと嵌められ、高摩擦の表面を有するので、作動のために機械的に創成または流体により創成される大きな力を必要とした。位置調節可能な切削要素を持つ既知の回転式工具の例は、欧州特許出願第１１２３７６６号、日本実用新案登録出願第６２−２０１２３１号及び米国特許第４，９４１，７８２号、６，３９４，７１０号及び６，８４６，１３６号である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
材料除去工具の１つの典型的実施形態は、連結端にコネクタを含むハウジング本体、ハウジング本体内側の作動室内のピストンヘッド、作動面を含む並進バー、及び材料除去工具の作動部にある第一の柔軟取付け式カートリッジ（flexibly mounted cartridge）を備える。第一の柔軟取付け式カートリッジは切削インサート用の少なくとも１つの着座ポケットを含み、並進バーはピストンヘッドが並進するとき第一位置と第二位置の間を軸方向に並進するようにピストンヘッドに作動可能に接続される第一端を含む。第一位置のとき、作動部は第一の作動ボリュームを有し、第一の柔軟取付け式カートリッジの着座ポケットに着座する切削インサートの最外周面（radially outermost surface）は第一の作動ボリュームより半径方向内側にあり、第二位置のとき、第一の柔軟取付け式カートリッジのポケットに着座する切削インサートの最外周面は第一の作動ボリュームより半径方向外側にある。作動面は円錐または円錐台を含み、並進バーの長さに沿った円錐または円錐台の軸方向の位置は第一の柔軟取付け式カートリッジと作動可能に接触する押し棒の位置に合致する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
穴を形成するために回転材料除去工具を用いて工作物から材料を除去するための１つの典型的方法は、第一の固定取付け式切削インサート（fixedly mounted cutting insert）と工作物を接触させたまま回転材料除去工具を第一方向に並進させるステップ（第一の固定取付け式切削インサートの最外周面の直径は第一の作動ボリュームを画定する）、材料除去工具の第一の柔軟取付け式カートリッジの着座ポケットに取り付けられた第二の切削インサートの一部を第一の作動ボリュームの半径方向外側へ動かすように材料除去工具を作動するステップ、及び第二の切削インサートと工作物を接触させたまま回転材料除去工具を第二方向に並進させるステップを含む。材料除去工具の作動は並進バーを第一位置から第二位置へ並進させる。並進バーは作動面を含み、作動面は円錐または円錐台を含む。並進バーの長さに沿った円錐または円錐台の軸方向の位置は第一の柔軟取付け式カートリッジと作動可能に接触する押し棒の位置に合致する。
【０００６】
穴を形成するために回転材料除去工具を用いて工作物から材料を除去するための１つの典型的方法は、材料除去工具の第一の柔軟取付け式カートリッジの第一の柔軟取付け式切削インサートの一部を材料除去工具の作動ボリュームの半径方向外側へ動かすように材料除去工具を作動するステップ、第一の柔軟取付け式切削インサートと工作物を接触させたままかつ材料除去工具の第一の固定取付け式切削インサートと工作物を接触させたまま回転材料除去工具を第一方向に並進させるステップ、第一の柔軟取付け式切削インサートを第一の作動ボリュームから半径方向内側へ動かすように材料除去工具を作動するステップ、及び回転材料除去工具を第二方向に並進させるステップを含む。第一の固定取付け式切削インサートは第一の柔軟取付け式切削インサートから第一方向に軸方向前方に配置され、第一の固定取付け式切削インサートの最外周面における直径は第一の作動ボリュームを画定する。材料除去工具を作動すると、並進バーは第一位置から第二位置へ軸方向に並進する。並進バーは作動面を含み、作動面は円錐または円錐台を含む。並進バーの長さに沿った円錐または円錐台の位置は第一の柔軟取付け式カートリッジと作動可能に接触する押し棒の位置に合致する。
【０００７】
穴を形成するために回転材料除去工具を用いて工作物から材料を除去するための典型的方法は、材料除去工具の第一の固定取付け式切削インサートと工作物を接触させたまま回転材料除去工具を第一方向に並進させるステップ、回転材料除去工具を第二方向に並進させるステップ、柔軟取付け式カートリッジの第一の柔軟取付け式切削インサートの一部を第一の作動ボリュームの半径方向外側へ動かすように材料除去工具を作動するステップ、第一の柔軟取付け式切削インサートと工作物を接触させたまま回転材料除去工具を第一方向に並進させるステップ、第一の柔軟取付け式切削インサートを第一の作動ボリュームの半径方向内側へ動かすように材料除去工具を作動するステップ、及び回転材料除去工具を第二方向に並進させるステップを含む。第一の固定取付け式切削インサートの最外周面における直径が第一の作動ボリュームを画定する。材料除去工具を作動すると、並進バーが第一位置から第二位置へ軸方向に並進する。並進バーは作動面を含み、作動面は円錐または円錐台を含む。並進バーの長さに沿った円錐または円錐台の軸方向の位置は第一の柔軟取付け式カートリッジと作動可能に接触する押し棒の位置に合致する。
【０００８】
穴を形成するために回転材料除去工具を用いて工作物から材料を除去するための１つの典型的方法は、第一の柔軟取付け式カートリッジの第一の柔軟取付け式切削インサートの一部を第二の柔軟取付け式カートリッジの第一の柔軟取付け式切削インサートの半径方向外側へ動かすように材料除去工具を作動するステップ、第一の固定取付け式切削インサートと工作物を接触させたまま回転材料除去工具を第一方向に並進させるステップ、第二の柔軟取付け式カートリッジの第二の柔軟取付け式切削インサートの一部を第一の柔軟取付け式カートリッジの第一の柔軟取付け式切削インサートの半径方向外側へ動かすように材料除去工具を作動するステップ、及び回転材料除去工具を第二方向に並進させるステップを含む。材料除去工具を作動すると、並進バーは第一位置から第二位置へ軸方向に並進する。並進バーは作動面を含み、作動面は円錐または円錐台を含む。並進バーの長さに沿った円錐または円錐台の軸方向の位置は第一の柔軟取付け式カートリッジと作動可能に接触する押し棒の位置に合致する。
【０００９】
典型的な材料除去工具は、連結端にコネクタを含むハウジング本体と、ハウジング本体内側の作動室内のピストンヘッドと、２つまたはそれ以上の作動面を含む並進バーと、コネクタから遠位端にある複数の支持パッドと、コネクタと複数の支持パッドとの間で材料除去工具の長さに沿って軸方向に配列される２つまたはそれ以上の切削位置と、を含む。２つまたはそれ以上の切削位置は材料除去工具の作動部を形成し、各切削位置は第一の柔軟取付け式カートリッジを含み、第一の柔軟取付け式カートリッジは切削インサート用の少なくとも１つの着座ポケットを含む。並進バーはピストンヘッドが並進するとき第一位置と第二位置との間を軸方向に並進するようにピストンヘッドに作動可能に接続される第一端を含む。第一位置において、作動部は作動部におけるハウジング本体の最大半径範囲によって画定される作動ボリュームを有し、第一の柔軟取付け式カートリッジの着座ポケットに着座する切削インサートの最外周面は作動ボリュームの表面より半径方向内側にある。第二位置において、第一の柔軟取付け式カートリッジのポケット内に着座する切削インサートの最外周面は作動ボリュームの表面より半径方向外側にある。２つまたはそれ以上の作動面は円錐または円錐台を含む。並進バーの長さに沿った第一の作動面の軸方向の位置は第一の切削位置からの第一の柔軟取付け式カートリッジと作動可能に接触する押し棒の位置に合致し、並進バーの長さに沿った第二の作動面の軸方向の位置は第二の切削位置からの第一の柔軟取付け式カートリッジと作動可能に接触する押し棒の位置に合致する。
【００１０】
コネクタと複数の支持パッドとの間に材料除去工具の長さに沿って軸方向に配列される２つまたはそれ以上の切削位置（各切削位置は第一の柔軟取付け式カートリッジを含み、第一の柔軟取付け式カートリッジは切削インサート用の少なくなくとも１つの着座ポケットを含む）を含む回転材料除去工具を用いて工作物から材料を除去するための典型的方法は、少なくとも切削位置を開口から工作物内部へ挿入して複数の支持パッドの少なくとも一部を既存の穿孔の中へ挿入するステップ、２つまたはそれ以上の切削位置の第一の柔軟取付け式カートリッジの着座ポケットに取り付けられた切削インサートの一部を半径方向外側へ動かすように材料除去工具を作動するステップ、及び工作物内部から材料を除去するために材料除去工具を回転させるステップを含む。並進バーは２つまたはそれ以上の作動面を含み、２つまたはそれ以上の作動面は円錐または円錐台を含む。並進バーの長さに沿った第一の作動面の軸方向の位置は第一の切削位置からの第一の柔軟取付け式カートリッジと作動可能に接触する押し棒の位置に合致し、並進バーの長さに沿った第二の作動面の軸方向の位置は第二の切削位置からの第一の柔軟取付け式カートリッジと作動可能に接触する押し棒の位置に合致する。
【００１１】
以上の一般的説明及び以下の詳細な説明は両方とも典型的かつ説明的なものであり、特許請求対象である発明をさらに説明することを意図している。
【００１２】
以下の詳細な説明は添付図面と関連付けて読むことができる。図において同様の参照符号は同様の要素を指す。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】材料除去工具の典型的実施形態の略図である。
【図２】材料除去工具の典型的実施形態の略図である。
【図３Ａ】作動面の典型的実施形態をさらに詳細に示す略図である。
【図３Ｂ】柔軟取付け式カートリッジの典型的実施形態をさらに詳細に示す略図である。
【図４Ａ】図３Ｂの線Ａ−Ａに沿って見た横断面図である。
【図４Ｂ】押しピンの第一端を側面図で示す。
【図５Ａ】第一位置にある並進バーを略図的に示す。
【図５Ｂ】第一位置にある並進バーを略図的に示す。
【図６】第二位置にある並進バーを略図的に示す。
【図７】図５Ａ、５Ｂ及び６に示される材料除去工具の断面図の場所を参考のために示す。
【図８】５つの柔軟取付け式カートリッジ及び５つの直接取り付けインサートを持つ材料除去工具の別の典型的実施形態の第一端を示す。
【図９】調節組立品の典型的実施形態である。
【図１０】調節組立品の典型的実施形態である。
【図１１】図９及び１０に示される調節組立品の典型的実施形態の操作を略図的に示す。
【図１２】図９及び１０に示される調節組立品の典型的実施形態の操作を略図的に示す。
【図１３】材料除去工具の別の典型的実施形態である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は材料除去工具１０の典型的実施形態の略図である。図１は材料除去工具１０の外部を側面図で示す。材料除去工具１０は複数の柔軟取付け式切削インサート１６及び複数の固定取付け式インサート１４を持つ複数の柔軟取付け式カートリッジ１２を含む。固定取付け式切削インサート１４は材料除去工具のハウジング本体１８に形成されるポケット１５の着座面に直接固定される。または、固定取付け式カートリッジのポケットに固定取付け式インサート１４を着座させることができる。柔軟取付け式カートリッジ１２及び（ある場合には）固定取付け式カートリッジは各々、切削インサートを受け入れるための着座面を持つ少なくとも１つのポケットを含む。適切な切削インサートは、例えばフライス削り、旋削、中ぐりなど任意のタイプのものが可能である。適切な切削インサートの１つの典型的な実施形態は、２００６年４月２４日に提出された「サイドロックインサート及びこれを持つ材料除去工具」と題する米国特許出願第１１／４０９，０８９号（参照によりその内容全体を本明細書に組み込む）において開示されるサイドロックインサートである。
【００１５】
図１に示す材料除去工具の別の形体は、第一端２２の調節組立品２０及び第二端２６のコネクタ２４など境界画定構造である。工作機械に取り付けられるとき、第一端２２は工作機械に対して遠位であり、第二端２６は工作機械に取り付けるための連結端である。別の形体は材料除去具１０の組立及び操作のための様々な開口、コネクタ及びマニピュレータを含む。
【００１６】
材料除去工具１０の第二端２６のコネクタ２４は操作のためにＨＡＡＳ  ＶＦ６フライス盤など工作機械に取り付けられる。コネクタ２４は所望の工作機械に取り付けられるようにする任意の適切な形状を取ることができる。典型的実施形態において、コネクタ２４はテーパー状の表面例えば後方にすなわち近位端２６に向かってテーパー状の面３０を有する。コネクタ２４と一緒に任意に変移部（transition piece）３２を含むことができる。変移部３２の一例は、作業機械または貯蔵システムに連結するための少なくとも１つの形体を含む。例えば、変移部は円周溝３４を含むことができる。円周溝３４または同様の構造は、複数の材料除去工具を貯蔵するために機械加工作業に使用されるロータリー式貯蔵システムに材料除去工具１０を連結するための取り付け点を与えることができる。別の例において、変移部３２はキー溝３６を含むことができる。キー溝３６または同様の構造は、使用のために材料除去工具が取り付けられるときの方向付けまたは工作機械上の対応する形体との連結を可能にする。
【００１７】
図２は、材料除去工具１０の典型的実施形態の略図である。図２は材料除去工具１０の外部を側面図で示し、内部形体が見えるようにハウジング本体１８は隠れている。材料除去工具１０はハウジング本体１８内部の作動室１０２の中にピストンヘッド１００を含む。並進バー１０４は、ピストンヘッド１００が並進するとき第一位置と第二位置との間を第一軸１０６に沿って軸方向に並進する（Ｔ）ために、ピストンヘッド１００に作動可能に接続される第一端を含む。例えば図２に示すガイドピン１０１など任意の適切な手段によって並進バーをピストンヘッドに接続することができる。ピストンヘッド１００は作動流体によって並進する。作動流体は通路１０８を介してピストンヘッド１００上方に供給される。作動流体は液体または気体が可能である。
【００１８】
圧力を受けると、ピストンヘッド１００上方の作動流体は付勢要素１１０の付勢力を上回る。付勢要素の例としては、スプリング、ダッシュポット、ピストン及び蛇腹など機械的システム、弾性材料、及び圧縮可能流体及び圧縮可能ガスなど非機械的システムがある。任意の希望の技法によって付勢することができる。例えば、図２に示すスプリングなど機械的付勢要素を使用することができる。典型的実施形態において、材料除去工具１０の近位端２６に向かってピストンヘッドを付勢するための力を加えるために付勢要素は予圧される。ただし反対の配列も可能である。図２は内部冷却通路１０３も示す。冷却通路はスピンドル１０５を介して供給を受け、通気される。
【００１９】
並進バー１０４は第二端に作動面１１２を含む。典型的実施形態において、作動面１１２は円錐または円錐台の形状を有する外面を有する。作動面１１２は、超硬合金など硬く磨耗に強い材料から作られる。典型的実施形態において、円錐または円錐台は並進バー表面にロウ付けされる。ただし、任意の適切な取り付け手段を使用できる。作業面を所望の平滑度まで研磨することができる。作業面に適する平滑度は約（すなわち、±１０％）４ＲＭＳである。
【００２０】
図２は柔軟取付け式切削インサート１６及び固定取付け式インサート１４も示す。図示される典型的実施形態において、柔軟取付け式切削インサート１６は柔軟取付け式カートリッジ１２のポケットの着座面に取り付けられ、固定取付け式インサート１４はハウジング本体１８のポケットの着座面に直接取り付けられる。固定取付け式切削インサート１４の全部または一部を、ハウジング本体１８に形成される着座面に直接固定することができる。柔軟取付け式カートリッジ１２はスロット１１４内に着座し、その上に１つまたはそれ以上の切削インサートが取り付けられる。柔軟取付けか固定取付けかに関係なく切削インサートの切削面は材料除去工具１０の第一軸１０６に対して半径方向に突出する。ただし、各タイプの切削インサートがハウジング本体１８の下方にまたはこれを超えて突出する程度は、さらに本明細書において論じるように様々であり得る。
【００２１】
図３Ａ及び３Ｂは作動面１１２及び柔軟取付け式カートリッジ１２の典型的実施形態をさらに詳細に示す略図である。
【００２２】
作動面１１２を見てみると、連続的な周囲面８０を持つすなわち連続的であり中断部を持たない作動面１１２の横断面が少なくとも１つある典型的実施形態が示される。図３Ａ（ｉ）はこのような連続的な周囲面８０の断面を示す。別の典型的実施形態においては、外周面８２は不連続である。外周面が不連続である場合、作動面１１２は分離構造９０を含むが、分離構造９０は全体的に円錐または円錐台の形状を有する外周またはそのような外周の投影部９２に配置される。一部の形態において、分離構造９０の数は個別に作動される柔軟取付け式カートリッジの数と同じである。図３Ａ（ｉｉ）は不連続の周囲面８２を断面図で示す。別の典型的実施形態において、作動面１１２は第一軸１０６に沿ったいくつかの軸方向位置における連続的な外周面８０の断面と第一軸１０６に沿った他の軸方向位置における不連続の外周面８２の断面との組み合わせである。連続的外周面である場合、横断面で見るとき円錐または円錐台の外面は３６０°の外周領域（peripheral extent）すなわち占有された外周の合計を有する。不連続外周面である場合、横断面で見るとき円錐または円錐台の外面は、約１２０°から３６０°未満まで、または約２７０°から３６０°未満まで、または約１２０°から約３００°まで、または約１２０°から約１８０°まで、または約１５０°から約１８０°まで、または約１５０°から約３００°までの外周領域すなわち占有された外周の合計を有する。外周領域または不連続面の例として、図３Ａ（ｉｉｉ）は外周領域を示し明確にする。この場合、外周領域は外周部Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの角度合計である。すなわちＡ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＝外周領域である。
【００２３】
図３Ｂに示す典型例など柔軟取付け式カートリッジ１２を見てみると、柔軟取付け式カートリッジ１２は、ファスナー、丸頭ネジ、ボルトまたはスクリューなど任意の適切な取付け機構１１６によって第一端においてハウジング本体（図示せず）に固定される。図２及び３は取付け機構１１６を丸頭ネジとして示している。さらに、カートリッジは、位置決めスクリュー１１８など、スロット１１４内でのカートリッジの軸方向位置を変えるために調節できる軸方向位置決め装置を任意に含むことができる。
【００２４】
柔軟取付け式カートリッジ１２の第二端において、柔軟取付け式カートリッジ１２は押しピン１２０と接触するまたは作用上押しピン１２０と接触する。または押しピン１２０はカートリッジ１２に取り付けられる。ピンと言う言葉を使用するが、押しピンは、湾曲形状及び正多角形または不規則多角形など任意の形状を取ることができる。図４Ａに横断面図（図３ＢのＡ−Ａ断面）で示すように、押しピン１２０は第二軸１２２に沿って作動面１１２に対して半径方向に並進（ｔ）可能である。押しピン１２０の第一端１２６の面１２４は作動面１１２に線接触する。押しピン１２０の第二端１３０の面１２８はカートリッジ１１２に直接接触するか、または例えば接続ピン１３２を介してカートリッジ１２に作用上接触する。並進バー１０４の軸方向の長さに沿った作動面１１２の軸方向の位置は、柔軟取付け式カートリッジ１２と作動可能に接触する押しピン１２０の位置に合致する。
【００２５】
図４Ｂは押しピン１２０の第一端１２６の側面図を示す。押しピン１２０の第一端１２６の面１２４はテーパー状の表面を有し、押しピン１２０のテーパー状の表面と作動面１１２の補完的表面との間の接触がより明確に示される。例えば、押しピン１２０の第一端１２６の面１２４は、作動面１１２の円錐または円錐台形状と相関する傾斜面を有する。並進バー１０４が並進する（Ｔ）とき、面１２４は作動面１１２の軸方向に伸びる長さとの間の線接触（横断面で見て）を維持するので、押しピン１２０が並進する（ｔ）。押しピン１２０の第二端１３０は、直接または図４Ａに示される接続ピン１３２など中間構造を介してカートリッジ１２に作用上接触する。
【００２６】
既述のように、並進バー１０４は、ピストンヘッド１００が並進するとき第一位置と第二位置との間を第一軸１０６に沿って軸方向に並進する（Ｔ）ように作動可能にピストンヘッド１００に接続される第一端を含む。図５Ａ及び５Ｂ及び図６は、材料除去工具の典型的実施形態において第一位置（図５Ａ及び５Ｂ）及び第二位置（図６）にある並進バーを略図的に示す。図７は、参考として、図５Ａ、５Ｂ及び６に示される材料除去工具の典型的実施形態の断面の場所を示す。図５Ａは断面Ａ−Ａであり、図５Ｂ及び６は断面Ｂ−Ｂである。
【００２７】
図５Ａ及び５Ｂに示される第一位置において、柔軟取付け式カートリッジの位置及び固定取付け式切削インサートの位置（固定カートリッジを介して取り付けられるか直接取り付けられるかに関係なく）が示される。図５Ａの典型的実施形態においては、ハウジング本体１８に直接取り付けられた固定取付け式切削インサート１４が示される。固定取付け式切削インサート１４は直径Ｄ1で表される最大半径範囲（outermost radial extent）を持つ。切削インサートの最大半径範囲は、一般に切削インサートの切削面またはカッティングエッジである。図５Ｂの典型的実施形態において、柔軟取付け式カートリッジ１２に取り付けられた柔軟取付け式切削インサート１６が示される。
【００２８】
並進バー１０４が第一位置にあるとき、柔軟取付け式カートリッジ１２に取り付けられたインサート１６は半径方向に後退した位置にある（並進バーが第二位置にあるときの位置に比べて）。半径方向に後退した位置にあるとき、柔軟取付け式カートリッジ１２に取り付けられたインサート１６は直径ＤF1で表される最大半径範囲を持つ。直径Ｄ1はハウジング本体１８自体の直径より大きく、直径Ｄ1はＤF1より大きい。従って、材料除去作業のために回転するとき、直径ＤF1の柔軟取付け式切削インサートが工作物に接触することなく、直径Ｄ1の固定取付け式インサート１４が材料を除去することができる。直径ＤF1は、ハウジング本体１８の直径より大きい値、ハウジング本体１８の直径に等しい値またはハウジング本体１８の直径より小さい値または任意のこれらの組み合わせを含めて直径Ｄ1より小さい任意の値をとることができる。すなわち、異なる柔軟取付け式カートリッジに取り付けられたインサートは任意に異なる直径ＤF1を持つことができる。
【００２９】
図６は並進バー１０４が第二位置にあるときの柔軟取付け式カートリッジ１２の位置を示す。並進バー１０４が第二位置にあるとき、柔軟取付け式カートリッジ１２に取り付けられたインサート１６は半径方向伸張位置にある（並進バーが第一位置にあるときの位置に比べて）。半径方向伸張位置のとき、柔軟取付け式カートリッジ１２に取り付けられたインサート１６はＤF2によって表される最大半径範囲を持つ。直径ＤF2は直径Ｄ1より大きいので、材料除去作業のために回転するとき、直径Ｄ1のインサートが工作物に接触することなく、直径ＤF2のインサート１６が材料を除去することができる。直径ＤF2は直径Ｄ1より大きい任意の値をとることができる。任意に、異なる柔軟取付け式カートリッジ上のインサートは異なる直径ＤF2を持つことができる。
【００３０】
図５Ａ、５Ｂ及び６は、第一位置及び第二位置に関連付けられる並進バー１０４の相対的位置も示す。第一位置のとき、並進バー１０４は、図３に示される戻りストッパ１４２など第一の境界画定構造と接触し、調節組立品２０など第二の境界画定構造から間隔を置く。第二位置において、並進バー１０４は第一の境界画定構造から間隔を置き、調節組立品２０の接触面１４４など第二の境界画定構造と接触する。調節組立品２０を調節することによって調節組立品２０の接触面１４４を動かすことができる。例えば、刻み付きノブ１４６を回転させると、第一軸１０６に沿って接触面１４４が並進し、並進バー１０４の並進行程の距離（Ｔ）を変化させる。典型的実施形態においては戻りストッパ１４２及び調節組立品２０が並進バー１０４の並進行程範囲（Ｔ）を制限するが、任意の第一及び第二の境界画定構造を使用することができる。さらに、第一及び第二の境界画定構造の両方を調節可能にするか、両方を固定するか、一方を調節可能にし、一方を固定することができる。本明細書においては戻りストッパとして説明しているが、第一の境界画定構造を任意の適切な構造とすることができる。同様に、本明細書においては調節組立品として説明しているが、第二の境界画定構造を任意の適切な構造とすることができる。さらに、戻りストッパ及び（または）調節組立品及び（または）その他の適切な機構なしに、作動室の内壁（この中でピストンが動く）が並進バー１０４の軸方向の動きを制限するための第一及び（または）第二の境界画定構造の一方または両方として作用することができる。
【００３１】
第一位置と第二位置の間で並進バー１０４を並進させると、半径方向にもっとも伸張する切削インサートのセットが変わる。第一位置においては、柔軟取付け式カートリッジのポケットに着座する切削インサートの最外周面は、固定取付け式カートリッジのポケットに着座するまたは固定的に取り付けられた切削インサートの最外周面より半径方向内側にある。従って、固定取付け式カートリッジのポケットに着座するまたは直接取り付けられた切削インサートのみが作業時に工作物に接触して、材料を除去する。第二位置においては、柔軟取付け式カートリッジのポケットに着座する切削インサートの最外周面は、固定取付け式カートリッジのポケットに着座するまたは直接取り付けられた切削インサートの最外周面より半径方向に外側にある。従って、柔軟取付け式カートリッジのポケットに着座する切削インサートのみが作業時に工作物に接触して、材料を除去する。このように、並進バーの作動状態に応じて材料除去工具は異なるタイプのインサートを使用できる。一例においては、固定取付け式カートリッジのポケットに着座するまたは直接取り付けられた切削インサートは半仕上げ用インサートであり、柔軟取付け式カートリッジのポケットに着座する切削インサートは仕上げ用インサートである。
【００３２】
図５Ａ、５Ｂ、６及び７に関連して説明される実施形態は、本明細書において開示される原理を実現する材料除去工具の一例に過ぎないことを理解しなければならない。（ａ）切削インサートを持つ柔軟取付け式カートリッジ、（ｂ）切削インサートを持つ固定取付け式カートリッジ、及び（ｃ）固定切削インサートの他の組み合わせを使用することができる。さらに、切削インサートを持つ柔軟取付け式カートリッジ、切削インサートを持つ固定取付け式カートリッジ及び固定切削インサートは、全て同じ型式である必要はなく、また（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれかの切削インサートの全てが同時に材料を除去するために作用する必要はない。別の典型的実施形態は柔軟取付け式カートリッジにのみ切削インサートを有する。または１組の柔軟取付け式カートリッジに１組の切削インサートのみを有する。
【００３３】
いくつかの典型的実施形態において、作動部と取付け部を有するものとして材料除去工具を一般的に説明することができる。図１の典型的実施形態を再び参照すると、作動部Ｉは境界線（transition line）４０で取付け部IIから分離される。境界線４０は変移部３２と一致するか、または図示するように、材料除去具１０の別の場所にあっても良い。作業時、作動部Ｉは、工作物付近に置かれる。または例えば中ぐり時工作物の体積の中へ挿入され、取付け部IIは一般に作用上工作物の体積内に配置されることはない。従って、材料除去作業のためには作動部Ｉの位置及び形体のみが利用可能である。図１の典型的実施形態において、作動部Ｉは全体的に規則的形状を有し、取付け部IIの直径とは異なる直径を有する。円筒形など規則的形状を有する作動部Ｉの場合、作動部Ｉのどの点の直径もその軸方向の長さに沿って実質的に一定であり、作動部Ｉの直径に基づいて回転材料除去工具によって占有される体積として材料除去工具１０の作動ボリュームを定義することができる。不規則形状の作動部の場合、作動部の最大直径に基づいて回転材料除去工具によって占有される体積として作動ボリュームを定義することができる。材料除去工具の作動部が切削インサートを有し、作動部に沿った最外周面である場合、切削インサートの最外表面の直径を用いて作動ボリュームを画定する。
【００３４】
作動ボリュームの上記の論証を考慮すると、材料除去工具に使用できる（ａ）切削インサートを持つ柔軟取付け式カートリッジ、（ｂ）切削インサートを持つ固定取付け式カートリッジ及び（ｃ）固定切削インサートの組み合わせごとに作動ボリュームを画定する必要がある。
【００３５】
例えば、材料除去工具が材料除去工具の作動部に第一の柔軟取付け式カートリッジを含み、第一の柔軟取付け式カートリッジが切削インサート用の少なくとも１つの着座ポケット及び固定取付け式切削インサート用の少なくとも１つの固定取付け場所を含む場合、並進バーが第一位置にあるとき、第一の作動ボリュームは固定取付け式切削インサートの最外周面に基づいて画定される。並進バーが第二位置にあるとき、柔軟取付け式切削インサートの最外周面に基づいて第二の作動ボリュームを画定することができる。この例において、並進バーが第一位置にあるとき、第一の柔軟取付け式カートリッジは、後退し、並進バーが第二位置にあるとき伸張（または撓曲）する。少なくとも１つの固定取付け場所を固定取付け式カートリッジ上の着座面とするか、または直接的にハウジング本体上の着座面とすることができ、また、複数の固定取付け場所を使用する場合固定取付け式カートリッジ上の着座面とハウジング本体上の着座面の両方を使用することができる。
【００３６】
材料除去工具が材料除去工具の作動部に第一の柔軟取付け式カートリッジ及び材料除去工具の作動部に第二の柔軟取付け式カートリッジを含み、第一の柔軟取付け式カートリッジが切削インサート用の少なくとも１つの着座ポケットを含み、第二の柔軟取付け式カートリッジが第二の切削インサート用の少なくとも１つの着座ポケットを含む別の例においては、第一の作動ボリュームは、並進バーが第一位置にあるとき第二の柔軟取付け式カートリッジに着座する第二の切削インサートの最外周面に基づいて画定される。並進バーが第二位置にあるとき第一の柔軟取付け式切削インサートの最外周面に基づいて第二の作動ボリュームを画定することができる。この例において、並進バーが第一位置にあるとき第一の柔軟取付け式カートリッジは後退して、並進バーが第二位置にあるとき伸張（または撓曲）し、第二の柔軟取付け式カートリッジは、並進バーが第二位置にあるとき後退し、並進バーが第一位置にあるとき伸張（または撓曲）する。
【００３７】
典型的実施形態において、並進バー１０４の作動を受けてカートリッジ１２の所望の撓曲を得るように柔軟取付け式カートリッジ１２を取り付けることができる。例えば、いくつかの実施形態において、カートリッジは図３に示す撓曲スロット１４０を含むことができる。撓曲スロット１４０はスロット１１４の表面に面するカートリッジ１２の面にある。撓曲スロット１４０がカートリッジ１２及びインサートと押しピン１２０の第二端との接点または作用上の接点から丸頭ネジなど取付け機構１１６を分離する場合、カートリッジはインサートを持つ端でより簡単に半径方向に撓曲する。
【００３８】
撓曲スロット、取付け機構及び押しピンの第二端の接点または作用上の接点に対するインサートの位置は、インサートの調節可能性を左右するように工具設計者が調整できる付加的変数を与える。例えば、インサートが軸方向で見て丸頭ネジの軸方向位置と押しピンの軸方向位置との間に配置される場合、インサートは押しピンの並進距離より小さい半径方向の距離を並進する。このような並進を決定し考慮することができる。一例において、丸頭ネジの軸方向位置からのインサートの軸方向位置の距離は、丸頭ネジの軸方向位置から押しピンの軸方向位置までの分離距離の７５％である。
【００３９】
既述のように、カートリッジの撓曲から生じるカートリッジの復元力（return force）は押しピンを介して作動面へ逆の力（reverse force）を与える。この逆の力は並進バーを中心に位置づけ、並進バーを案内し、（または）並進バーを導くための半径方向の付勢力を与える。半径方向の付勢力は約（±１０％）１μｍの作動の反復性に寄与する。言い換えると、材料除去工具の反復的作動は柔軟取付け式カートリッジをある距離だけ半径方向外側へ動かし、その距離は所望の行程距離から約（±１０％）１μｍの範囲内でその後の作動において反復される。
【００４０】
図３及び４Ａは４つの柔軟取付け式カートリッジを持つ材料除去工具を示す。ただし、例えば２つ以上、３つ以上、５つ以上、６つ以上７つ以上など任意の数の柔軟取付け式カートリッジを使用することができる。また、図３及び４Ａは半径方向に等しい間隔で並進バーの周りに放射状に配列される柔軟取付け式カートリッジを持つ材料除去工具を示す。間隔は例えば柔軟取付け式カートリッジの数に基づいて決まる。例えば、４つのカートリッジの場合、各カートリッジは９０°（すなわち３６０°／４）ずつ間隔を置く。ただし、並進バーに半径方向の付勢力を与える逆の力が半径方向に均衡する限り、半径方向の間隔が等しい必要はない。４つのカートリッジの別の例として、柔軟取付け式カートリッジを３０°、１５０°、２１０°及び３３０°の半径位置に配置することができる。図８は、５つの柔軟取付け式カートリッジ及び５つの直接取付けインサートを持つ材料除去工具の別の典型的実施形態の第一端２２を示す。
【００４１】
再び図２を見ると、並進バー１０４の動きを制限するいくつかの形体が示される。例えば、戻りストッパ１４２など第一の境界画定構造が示される。また、例えば調節組立品２０など第二の境界画定構造も示される。別の例において、並進バー１０４の軸方向のスロットの回転キー１５０が示される。回転キー１５０は第一軸１０６に沿った並進バー１０４の並進運動（Ｔ）を許容するが、第一軸１０６を軸とする並進バー１０４の回転運動を制限または阻止する。回転キー１５０は任意である。
【００４２】
図９及び１０は調節組立品２０の典型的実施形態を示す。調節組立品２０は刻み目付きノブ１４６またはその他の適切な操作点を含み、その操作によって接触面１４４を動かす。接触面は、第二の境界画定構造の能動的停止作用を生じる。ネジ接続体１５２が刻み目付きノブ１４６と接触面１４４との間にある。接触面をネジ接続体の中に組み込むかまたはネジ接続体の表面とすることができることに留意しなければならない。
【００４３】
ネジ接続体１５２は、補償体１６０を介してねじ込まれる。補償体１６０は可撓性かつ（または）柔軟な要素であり、不慮の動きを含めてネジ接続体の動きに抵抗する。補償体１６０用に適する材料の一例はナイロンである。補償体１６０はネジ接続体１５２を受け入れるためにねじ切りされた中央開口１６２を有する。組立時、補償体は空間を作るようにベース１５４から引き離される。引き離しの際、補償体１６０はネジ接続体１５２の周りで回転できることに留意しなければならない。様々な回転角度従ってベース１５４からの様々なサイズの間隔を可能にするために、補償体１６０の外周に面して複数の穿孔１６４を含む。これらの穿孔１６４はボルト１５６など調節組立品２０用の取付け装置を収めることができる。調節組立品２０がハウジング本体１８に取り付けられるとき、外周における補償体１６０とベース１５４との間の空間は閉鎖されるが、ねじ切りされた中央開口１６２領域における空間は残されている。その結果補償体１６０は変形して、回転に抵抗する力をネジ接続体に生じる。変形の量、従って回転に対する抵抗力の量は、ベース１５４からの補償体１６０の引き離し時に与えられる空間の量に正比例して増減する。
【００４４】
補償体１６０の変形によって与えられる回転に対する抵抗力は、並進バー１０４が調節組立品２０の接触面１４４に接触することによって加えられる力と同じ方向である。従って、並進バー１０４を作動するとき存在するバックラッシュはゼロまたはほとんどゼロであり、柔軟取付け式カートリッジ１２の作動は非常に反復可能性が高く、調節組立品２０による調節は非常に精度が高い。これらの属性のいずれもが、半径方向に伸張位置にあるときの柔軟取付け式カートリッジ１２に取り付けられたインサートの位置決めの向上及び正確さに寄与する。開示される特徴を用いる材料除去工具は５０００回を越える回数で作動されて、１μｍ以内の半径方向位置の反復可能性を示した。
【００４５】
図１１及び１２は図９及び１０に示される調節組立品２０の典型的実施形態の操作を略図的に示す。マニピュレータカップリング２０２は把握要素２０４を含む。マニピュレータカプリング２０２は材料除去工具１０の到達可能位置内に据え付けられる。工作機械は、調節組立品２０の操作点を把握要素２０４内に置くように材料除去工具１０を動かすことができる。把握要素はその後閉じる。工作機械が材料除去工具１０を正確な角度に回転させ、その結果調節組立品２０の接触面１４４を並進させる間、把握要素２０４は操作点を静止させておく。並進は境界画定構造例えば接触面１４４の初期位置決めであってもその後の再位置決めであってもよい。同様のシステムまたは他の適切なシステムによって他の調節可能な境界画定構造を操作することができる。
【００４６】
本明細書において開示される材料除去工具を用いて工作物から材料を除去するために様々な方法を使用できる。例えば、挿入時または工作物と材料除去工具の最初の接触の際、第一の柔軟取付け式切削インサートとして取り付けられた切削インサート、固定取付け式切削インサートとして取り付けられた切削インサートまたは第二の固定取付け式切削インサートとして取り付けられた切削インサートは、工作物から材料を除去するように作用できる。材料をさらに除去することなく材料除去工具を取り外すか、または引き抜き時または第二の接触時に工作物から材料を除去するための位置に第一の柔軟取付け式切削インサート、固定切削インサートとして取り付けられた切削インサートまたは第二の固定切削インサートとして取り付けられた切削インサートから選択される異なる切削インサートを配置するために材料除去工具を作動することができる。それ以上材料を除去することなく材料除去工具が取り外される場合、その後の挿入または第二の接触時に工作物から材料を除去するための位置に第一の柔軟取付け式切削インサート、固定取付け式切削インサートとして取り付けられた切削インサートまたは第二の固定取付け式切削インサートとして取り付けられた切削インサートから選択される異なる切削インサートを配置するために、材料除去工具を工作物から離すよう作動することができる。これらの様々な方法は、（ａ）固定取付け式切削インサートまたは（ｂ）他の柔軟取付け式切削インサートと、柔軟取付け式切削インサートとの任意の組み合わせを使用することができる。本明細書においては非限定的例を示す。
【００４７】
穴を形成するために回転材料除去工具を用いて工作物から材料を除去するための典型的方法は、第一の固定取付け式切削インサートと工作物を接触させたまま回転材料除去工具を第一方向に並進させるステップを含む。この場合、第一の固定取付け式切削インサートの最外周面の直径は第一の作動ボリュームを画定する。材料除去工具は、材料除去工具の第一の柔軟取付け式カートリッジの着座ポケットに取り付けられた第二の切削インサートの一部を第一の作動ボリュームの半径方向外側へ動かすように作動される。典型的実施形態において、材料除去工具の作動は並進バーを第一位置から第二位置へ並進させる。次に、第二の切削インサートと工作物を接触させたまま回転材料除去工具を第二方向に並進させる。典型的実施形態において、第一方向は材料除去工具を穴の中へ挿入する方向であり、第二方向は材料除去工具を穴から引き抜く方向である。
【００４８】
穴を形成するために回転材料除去工具を用いて工作物から材料を除去するための別の典型的方法は、材料除去工具の第一の柔軟取付け式カートリッジの第一の柔軟取付け式切削インサートの一部を材料除去工具の作動ボリュームの半径方向外側へ動かすように材料除去工具を作動するステップを含む。第一の柔軟取付け式切削インサートと工作物を接触させたままかつ材料除去工具の第一の固定取付け式切削インサートと工作物を接触させたまま第一方向に回転材料除去工具を並進させる。第一の固定取付け式切削インサートは第一の柔軟取付け式切削インサートから第一方向に軸方向前方に配置され、第一の固定取付け式切削インサートの最外周面における直径は第一の作動ボリュームを画定する。その結果、一般に軸方向前方にある第一の固定取付け式切削インサートがまず第一の深さまで材料を除去し、その後第一の柔軟取付け式カートリッジの第一の柔軟取付け式切削インサートが第二の深さまで材料を除去する。第二の深さは第一の深さより大きい。このように、軸方向に前方にある第一の固定取付け式切削物を粗加工インサートとし、第一の柔軟取付け式カートリッジの第一の柔軟取付け式切削インサートを仕上げインサートとすることができる。
【００４９】
第一方向の並進後、第一の柔軟取付け式切削インサートを第一の作動ボリュームから半径方向内側へ動かすように材料除去工具を作動する。次に、回転材料除去工具を第二方向に並進させると、第一の固定取付け式切削インサートも第一の柔軟取付け式切削インサートも工作物に接触しない。工作物は仕上げ面を有し、一切抜出の痕を持つことはない。
【００５０】
穴を形成するために回転材料除去工具を用いて工作物から材料を除去するための別の典型的方法は、材料除去工具の第一の固定取付け式切削インサートと工作物を接触させたまま回転材料除去工具を第一方向に並進させるステップを含む。第一の固定取付け式切削インサートの最外周面の直径が第一の作動ボリュームを画定する。次に回転材料除去工具を第二方向に並進させる。一般に、材料除去工具は第二方向への並進によって工作物の領域から外れる。次に、柔軟取付け式カートリッジの第一の柔軟取付け式切削インサートの一部を第一の作動ボリュームの半径方向外側へ動かすように材料除去工具を作動する。次に、第一の柔軟取付け式切削インサートと工作物を接触させたまま回転材料除去工具を第一方向に並進させ、その後、第一の柔軟取付け式切削インサートを第一の作動ボリュームの半径方向内側へ動かすように材料除去工具を作動し、回転材料除去工具を第二方向に並進させる。一般に、材料除去工具は第二方向への並進によって工作物の領域から外れる。
【００５１】
穴を形成するために回転材料除去工具を用いて工作物から材料を除去するための別の方法は、第一の柔軟取付け式カートリッジの第一の柔軟取付け式切削インサートの一部を第二の柔軟取付け式カートリッジの第一の柔軟取付け式切削インサートの半径方向外側へ動かすように材料除去工具を作動するステップを含む。次に、第一の固定取付け式切削インサートと工作物を接触させたまま回転材料除去工具を第一方向へ並進させる。その後、第二の柔軟取付け式カートリッジの第二の柔軟取付け式切削インサートの一部を第一の柔軟取付け式カートリッジの第一の柔軟取付け式切削インサートの半径方向外側へ動かすように材料除去工具を作動し、回転材料除去工具を第二方向に並進させる。
【００５２】
いくつかの典型的方法において、工作物の仕上げ面は材料除去工具の１回の挿入または１回の接触サイクルで形成される。別の典型的実施形態においては、工作物の仕上げ面は材料除去工具の１回の挿入・抜き出しサイクルでまたは１回の接触・取り外しサイクルで形成される。さらに別の典型的実施形態においては、工作物の仕上げ面は材料除去工具の複数回の挿入・抜き出しサイクルまたは複数回の接触・取り外しサイクルで形成される。いくつかの実施形態において、仕上げ面はギザギザまたはスクラッチがないことを含めて一切抜き出しの痕がない。
【００５３】
図１３は材料除去工具の典型的実施形態を示す。図１３は材料除去工具の外部を側面図で示す。材料除去工具３１０は複数の柔軟取付け式カートリッジ３１２を含み、これに切削インサート３１６（柔軟取付け式切削インサートとも呼ばれる）が取り付けられる。任意に、材料除去工具３１０は１つまたはそれ以上の固定取付け式切削インサートを含むことができる。材料除去工具３１０のハウジング本体３１８に形成されるポケットの着座面に固定取付け式切削インサートを直接固定的に取り付けるか、または固定取付け式カートリッジに形成されるポケットの着座面にこれを固定的に取り付けることができる。適切な切削インサートはフライス削り、旋削、中ぐりなど任意のタイプのものが可能である。適切な切削インサートの１つの典型的実施形態は、２００６年４月２４日に提出された「サイドロックインサート及びこれを持つ材料除去工具」と題する米国特許出願第１１／４０９，０８９号（その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる）において開示されるサイドロックインサートである。
【００５４】
図１３に示す材料除去工具３１０のその他の形体は、第一端３２２の調節組立品３２０及び第二端３２６のコネクタ３２４など境界画定構造を含む。工作機械に取り付けられると、第一端３２２は工作機械に対して遠位端にあり、第二端３２６は工作機械に取り付けるための連結端である。他の形体は材料除去工具３１０の組立及び操作のための様々な開口、コネクタ及びマニピュレータを含む。
【００５５】
材料除去工具３１０の第二端３２６のコネクタ３２４は作業のためにＨＡＡＳ  ＶＦ６フライス盤など工作機械に取り付けられる。コネクタ３２４は所望の工作機械への取り付けを可能にする任意の適切な形状を取ることができる。典型的実施形態において、コネクタ３２４は、例えば後方にすなわち近位端３２６に向かってテーパー状のテーパー面３３０を有する。コネクタ３２４と一緒に任意に変移部３３２を含むことができる。変移部３３２の一例は、作業機械または貯蔵システムに連結するための少なくとも１つの形体を含む。例えば、変移部３３２は円周溝３３４を含むことができる。円周溝３３４または同様の構造は、複数の材料除去工具を貯蔵するために機械仕上げ作業に使用されるロータリー式貯蔵システムに材料除去工具３１０を連結するための取付け点となることができる。別の例において、変移部３３２はキー溝３３６を含むことができる。キー溝３３６または同様の構造は、材料除去工具を使用のために取り付けるときの方向付けまたは工作機械の対応する形体との連結を可能にする。
【００５６】
典型的実施形態において、図１３の機械工具３１０は、クランクシャフトまたはカムシャフトなどシャフトのベアリング用のベアリング支持位置を製造するために構成される。一般に、この目的の機械工具は、長手方向に配列される切削インサート用に１つの半径方向の切削インサート位置を使用する。例えば、切削インサートは長手方向の長さに沿って配置されるが半径方向の位置は同じである。例えば、各切削インサートは断面で見て０°にある。機械加工の際、工具の長手方向の長さの中央が反る可能性がある。さらに、使用によって切削インサートは磨耗する。工具の反り及びインサートの磨耗が結合すると、機械加工される部品の様々な場所でサイズの変動が生じ、この変動が大きいと、所望の品質を維持するために工具の交換頻度が高くなる。工具の交換頻度が高くなると効率を低下させてコストを生じる。図１３の機械工具３１０は、（ａ）ベアリング支持体の各々を同時に機械加工できるように各ベアリング支持体用の切削インサート位置を提供すること、（ｂ）工作物に対して機械工具を一定に位置決めしてこれを支持するために遠位支持体を持つこと、及び（または）（ｃ）機械工具の並進バーに対して与えられる半径方向に均衡した半径方向付勢力を使用する（それにより工具の反りを最小限に抑える）こと、によりこの問題に対処し、かつこの問題を最小限に抑える。
【００５７】
機械工具３１０は機械工具の長さに沿って軸方向に配列される複数の切削位置を含む。図１３は４つの切削位置（ａ、ｂ、ｃ及びｄで示される）を示すが、任意の適切な数の切削位置を使用することができ、この数は、一般に工作物の設計、機械加工される形状及び機械工具のサイズによって決まる。切削位置ａ、ｂ、ｃ、ｄの各々は、切削インサート３１６（柔軟取付け式切削インサートとも呼ばれる）が取り付けられた柔軟取付け式カートリッジ３１２の１つまたはそれ以上を含む。図１３は、各切削位置においてカートリッジ３１６の長手方向の長さと一致して伸びるものとして各切削位置ａ、ｂ、ｃ、ｄを示すが、取付け機構３１７の位置などカートリッジに沿って他の開始位置及び終了位置を使用することができる。柔軟取付け式切削インサートは、作動面による並進バーの作動によって個別にまたは集団で半径方向外側へ撓曲する。作動面の配列、並進バーの作動及び柔軟取付け式切削インサートの半径方向外側への撓曲については、本明細書において、図１〜１２に図示されこれを参照して説明される実施形態に関連して説明する。別の場所で説明するように、別の実施形態において、切削位置の１つまたはそれ以上における柔軟取付け式切削インサートの１つまたはそれ以上を固定取付け式切削インサートと取り替えることができる。
【００５８】
個々の切削位置の境界を適切な任意の位置にすることができること、また１つの切削位置のいくつかの形体は別の位置の形体と重なることができることに留意しなければならない。例えば、図１３に示すように、１つの切削位置のカートリッジの一部は別の切削位置のカートリッジの一部と重なる。例えばａとｂ、ｂとｃ及びｃとａの間の境界を参照せよ。このような半径方向に互い違いの配列関係例えば横断面で見て切削位置ｂのインサートに対して９０°に配置される切削位置ａのインサートは、機械工具の長手方向の長さ当たりの切削インサートの密度を高くすることができる。３０°、４５°、１２０°など半径方向の他の互い違いの配列位置を使用するか、または互い違いでない配列位置を使用するか、または互い違いの配列と互い違いでない配列の組み合わせを使用することができる。
【００５９】
さらに図１３を見ると、並進バー３６０は本明細書の他の部分で説明するように作動面３６２を持つことができる。作動面は、例えば押し棒３６４を介して切削インサート３１６が取り付けられた柔軟取付け式カートリッジ３１２と相互に作用する。作動面３６２の様々な表面に対応するように異なるカートリッジ３１２用の押し棒３６４は異なる長さを持つことができることに留意しなければならない。または、第一方向への動きがある切削位置から１つまたはそれ以上の第一の切削インサートを半径方向外側へ作動させながら、同じ切削位置の１つまたはそれ以上の第二の切削インサートから撓曲力を取り除くように、並進バーは対向する傾斜作動面を持つことができる。第一の切削インサートを同じタイプまたは異なるタイプのインサート（例えば半仕上げ用インサートと仕上げ用インサート）にすることができ、また第一の切削インサートは作動されるとき第二の切削インサートと同じまたはこれとは異なる半径方向の伸張位置を持つことができる。切削位置を横断する切削インサート（例えば、第一の切削位置からの１つまたはそれ以上の第一の切削インサートと第二の切削位置からの１つまたはそれ以上の第二の切削インサート）の間でこの対立する作動操作もまた設立することができる。
【００６０】
図１３に示すように、機械工具３１０は第一端３２２に一連の支持パッド３５０を含む。支持パッド３５０は第一端３２２の円周の様々な放射状の位置で軸方向に配列される。支持パッド３５０は超硬合金など硬く磨耗に強い材料で形成される。支持パッド３５０は支持体に挿入される。支持体を、（１）工作物に少なくとも部分的にまたは工作物に完全に形成される既存の穿孔、（２）機械工具用のブッシュとして作用する事前に機械加工されたベアリング支持位置、または（３）工作物を越えて外部支持体の中に突き出す突起、とすることができる。支持体における機械工具３１０の寸法公差は約±１〜２μｍである。作業時に、支持体の中の支持パッド３５０は機械工具３１０の第一端３２２に支持力を与える。これは作業時にその長さ全体で撓曲する機械工具の傾きを打ち消すのに役立つ。支持体が、事前に機械加工されたベアリング支持位置（これは機械工具用のブッシュとして作用する）である場合、例えばもっと撓曲の少ないまたはまったく撓曲のないもっと短い機械工具を使用することによって、事前の機械加工を高い精度で行うことができる。
【００６１】
典型的作業モードにおいて、柔軟取付け式切削インサートは半径方向で最も内側の位置にあり、穿孔を介して工作物内部に機械工具３１０を挿入することができる。穿孔を例えば機械工具のハウジングの直径とすることができる。なぜなら柔軟取付け式切削インサートはこの直径より半径方向内側にあるからである。または、機械工具を挿入できるように多少でも分離できその後再び着座させることができる工作物の２つの部分の境界面に穿孔を形成することができる。２つの部分を分離する場合、切削インサートを後退させておくとまたは１つの半径位置に切削インサートを持つと、必要とされる分離距離を最小限小さくするのに役立つ。
【００６２】
穿孔への挿入時に、機械工具の第一端の支持パッド３５０が支持体に挿入される。一度、工作物の内部に入ると、ベアリング支持位置を機械加工するために柔軟取付け式切削インサートを半径方向外側へ作動することができる。完了すると、柔軟取付け式切削インサートが半径方向内側の位置に戻ることができるようにし、機械工具は取り外される。この実施形態において、典型的な二部分工作物（two-portion workpiece）の両方の部分の表面を、組立状態で同時に機械加工でき、機械工具の長さに沿った反りが小さくなり切削インサート間の磨耗の差が小さくなるので、加工された形体間の差が小さくなる。これによって最終製品の精度及び寸法公差が向上する。
【００６３】
既述のように、カートリッジの撓曲から生じる柔軟取付け式カートリッジの復元力は押しピンを介して作動面に逆の力を与える。この逆の力は並進バーを中心に位置づけ、並進バーを案内し、並進バーを導くために半径方向の付勢力を与える。半径方向の付勢力は約（±１０％）１μｍの作動の反復性に寄与する。言い換えると、材料除去工具の反復的作動は柔軟取付け式カートリッジを半径方向外側へある距離だけ動かし、この距離はその後の作動において所望の行程距離から約（±１０％）１μｍ以内で反復される。
【００６４】
本発明の望ましい実施形態に関連して説明したが、特許請求の範囲において定義される本発明の思想及び範囲から逸脱することなく特に記述されない追加、削除、修正及び置き換えを行えることが当業者には分かるだろう。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ（ｉ）】
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【図３Ａ（ｉｉ）】
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【図３Ａ（ｉｉｉ）】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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