(57)【要約】本発明は、切屑除去自由端部に交換可能な刃部（７；７′）を有する回転可能か工具に関する。工具は、刃部（７；７′）を取り付けるための工具部（３；３′）をさらに備え、工具部（３；３′）及び刃部（７；７′）は切屑溝（９）を有し、刃部（７；７′）は切屑除去加工のための手段を有し、工具部（３；３′）及び刃部（７；７′）は雄部分（１０；１０′）及び雌部分（２０；２０′）を含むアリ継部によって相互に接続されている。本発明は、さらに、独立した刃部に関する。好ましくは、本発明はドリル又はフライスに関する。本発明による工具の特徴は、アリ継部がこれに含まれる雄部分及び雌部分（１０、２０；１０′、２０′）の相互締め付けを提供するための手段を備えることである。
2004512182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切屑除去自由端部に交換可能な刃部（７；７′）を有し、刃部（７；７′）を取り付けるための工具部（３；３′）をさらに備えており、該工具部（３；３′）及び前記刃部（７；７′）が切屑溝（９）を有し、前記刃部（７；７′）が切屑除去加工のための手段を有し、前記工具部（３；３′）及び前記刃部（７；７′）が雄部分（１０；１０′）及び雌部分（２０；２０′）を含むアリ継部によって相互に接続されている回転可能な工具において、
前記アリ継部が、該アリ継部に含まれる前記雄部分（１０；１０′）及び前記雌部分（２０；２０′）の相互締め付けを提供するための手段（１５、１８、１９；１５′、２７′）を備えることを特徴とする工具。
【請求項２】
前記雄部分（１０；１０′）が前記工具部（３；３′）に取り付けられ、前記雌部分（２０；２０′）が前記刃部（７；７′）に受容されており、前記雄部分（１０；１０′）が、該雄部分（１０；１０′）の長さ全体に沿って延び且つ前記工具部（３；３′）の軸線方向に延びているスロット（１３；１３′）を備え、前記工具が前記雄部分（１０；１０′）を拡張させるための手段（１５、１８、１９；１５′、２７′）を有している、請求項１に記載の工具。
【請求項３】
前記スロット（１３）は前記雄部分（１０）の軸線方向中心平面（Ｃ−Ｃ）と鋭角（β）をなす、請求項２に記載の工具。
【請求項４】
前記雄部分（１０）を拡張させるための手段は、前記スロット（１３）に隣接して前記工具部（３）に設けられた貫通孔（１５）と、該貫通孔（１５）に受容されるネジ接続手段（１８、１９）とを含み、該ネジ接続手段が締め付けの際に前記スロット（１３）を広げるようになっている、請求項２又は請求項３に記載の工具。
【請求項５】
前記貫通孔（１５）は、その両端部の領域が錐状になっており、前記ネジ接続手段に含まれるネジ（１８）が錘状頭部を有し、前記ネジ接続手段に含まれるナット（１９）が錘状になっている、請求項４に記載の工具。
【請求項６】
前記雄部分（１０；１０′）の長手方向中心線（４）と前記雌部分（２０；２０′）の長手方向中心線（６）が前記工具の軸線方向に延びる中心平面（Ｂ−Ｂ）に対して鈍角（α）をなし、該鈍角（α）の区間は９０°＜α＜１２０°である、請求項１から請求項５の何れか一項に記載の工具。
【請求項７】
前記雌部分（２０；２０′）の一方の端部が停止面（２１）によって形成されており、前記雄部分（１０；１０′）の一方の端部が前記工具部（３；３′）の外周から偏移した位置にある、請求項１から請求項６の何れか一項に記載の工具。
【請求項８】
回転可能な工具の切屑除去自由端部に位置する交換可能な部分を構成するためのものであり、アリ継部に含まれる部分（２０；２０′）を有した刃部（７；７′）において、
雌部分（２０；２０′）が前記刃部（７；７′）に受容され、前記刃部が、超硬合金、セラミック又は他の比較的硬質の材料から作製されることを特徴とする刃部。
【請求項９】
前記雌部分（２０；２０′）の一方の端部が停止面（２１）によって形成されている、請求項８に記載の刃部。
【請求項１０】
前記雌部分（２０；２０′）の長手方向中心線（６）が前記刃部（７；７′）の軸線方向に延びる中心平面（Ｂ−Ｂ）に対して鈍角（α）をなし、該鈍角（α）の区間は９０°＜α＜１２０°である、請求項８又は請求項９に記載の刃部。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の技術分野
本発明は、切屑除去自由端部に交換可能な刃部を有し、刃部を取り付けるための工具部をさらに備えた回転可能な工具に関する。工具部は螺旋状又は直線状の切屑溝を有し、工具部と刃部とは、雄部分及び雌部分を含むアリ継部によって互いに接続されている。本発明は、さらに、独立した刃部に関する。本発明は特にドリル又はフライスに関する。
【０００２】
従来技術
アリ継部によってドリルシャンクの端部の一方に接続される交換可能な刃部を有したねじれ刃ドリルが、ＤＥ−ＰＳ３６７０１０により既に公知になっている。刃部とシャンク部との間の接続は、もっぱら、両部分の協働表面間の摩擦力に基づくものであり、したがって、ドリルの取り扱いの際に、刃部が適正な位置から移動し得るという明白な危険性がある。
【０００３】
交換可能な刃部を有したドリルが米国特許第５９０４４５５号明細書により公知となっている。この刃部は、ドリルの前端部の凹所に、刃部に当接する凹所の側面の締め付け作用によって固定される。この締め付け作用は、凹所を形成する材料の固有の弾性によって提供され得る。あるいはまた、この締め付け作用は、凹所の両面によって切削インサート上に生じる圧縮力に逆らって凹所の底面に当接する刃部の部分と凹所の底面との適切な構造によって、刃部に軸方向力を作用させることによって高められ得る。
【０００４】
発明の目的及び特徴
本発明の主たる目的は、交換可能な刃部の固定が格別に簡単でありながら高い信頼性で行われるようにした上記の種類の工具を記載することにある。
【０００５】
本発明の付加的な目的は、刃部を工具部に組み付けるときに、実際には、誤った方式で刃部を組み立てることができないようにすること、並びに、刃部が基本的には自動的に工具部に対して適正な位置取りを行うようにすることである。
【０００６】
本発明の少なくとも主たる目的は、特許請求の範囲の請求項１に規定の特徴を有した工具によって実現される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に規定されている。
【０００７】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【０００８】
図１に示されているドリル１は、工具部３と、工作機械に受容されるためのシャンク部５とを備える。ドリル１は、さらに、シャンク部から離れた側を向いた工具部３の端部に取り付けられている交換可能な刃部７を備えている。刃部７は、切屑除去加工のための手段を備えているが、図１では特に示されていない。工具部３の周囲には、螺旋状の切屑溝９が形成されている。切屑溝９はさらに交換可能な刃部７の周囲まで延びている。
【０００９】
図２に最も明確に示されているように、刃部７はアリ継部によって工具部３に接続されている。図１〜図５に示されている実施形態では、アリ継部は、工具部３と一体的な部分を構成する雄部分１０を含んでいる。雄部分１０は、その長手方向に、工具部３の直径とほとんど等しい長さを有している（図４参照）。しかしながら、雄部分１０の図４左端は、工具部３の外周から所定距離だけ偏移しており、この構造の重要性については、以下で、アリ継部の機能の説明と共に説明する。図２を参照すると、端面から見たとき、雄部分１０は概略円形状を有しており、工具部３に接続する部分１１は、断面の最大横断方向寸法よりも小さい横断方向寸法を有している。雄部分１０は、概ね、その長手方向全体に沿って一定の外のり寸法を有している。雄部分１０の周囲を取り囲む第１の支持表面１２は平坦となっている。第１の支持表面１２は、工具の長手方向に垂直ではないが、工具部３及び刃部７の軸線方向に延びる第１の中心平面Ｂ−Ｂに対して鈍角αを形成している。中心平面Ｂ−Ｂは図３及び図４の両方において紙面に対して垂直に延びている。角度αは１００°程度であることが好ましい。角度αの適した区間は、９０°＜α＜１２０°である。雄部分１０の長手方向中心軸線４は中心平面Ｂ−Ｂに対して対応する角度αを形成している。
【００１０】
図２及び図３に示されているように、工具部３及び雄部分１０には、スロット１３が凹状に形成されている。スロット１３は平面内に位置しており、工具部３の軸線方向に延びている。工具部３の半径方向にスロット１３が延びていることについては、図３に示されている。このように、スロット１３は、ドリル１の回転中心１４を通過し、雄部分１０の軸線方向に延びる第２の中心平面Ｃ−Ｃに対して鋭角βを形成している。この第２の中心平面Ｃ−Ｃは、第１の中心平面に対して垂直である（図３参照）。これは、スロット１３が中心平面Ｃ−Ｃから所定の距離の位置で接続部分１１の両端部を通り抜けていることを意味する（図２及び図３の両方を参照）。このことは強度の観点から利点となり、これについては図５に関してより詳細に説明する。
【００１１】
工具部３はさらに貫通孔１５を有しており、この貫通孔１５は雄部分１０及び第１の支持表面１２の傾きと平行な勾配を有している。さらに、貫通孔１５は、工具部３を平面図で見たときに、すなわち図３に従って工具部３を見たときに、スロット１３の延びる方向と平行に延びている。したがって、図３においては貫通孔１５が示されていないが、貫通孔１５の長手方向中心軸線は第２の中心平面Ｃ−Ｃに対して角度βを形成している（図３参照）。図４には、スロット１３が貫通孔１５の下に所定距離の位置まで軸線方向延長部を有していることが示されており、スロット１３の下側境界縁端は、貫通孔１５、雄部分１０及び第１の支持表面１２と同様に、第１の中心平面Ｂ−Ｂに対して対応する勾配を有している。
【００１２】
図４に最も明確に示されているように、貫通孔１５は、その両端部領域において、第１の円錘状部分１６と第２の円錘状部分１７とで形成されている。貫通孔１５には、円錘状頭部を有したネジ１８が取り付けられると共に、ネジ１８と協働する非対称の錘状ナット１９が取り付けられる。ネジ１８は第１の円錐状部分１６と協働する一方、ナット１９は第２の円錘状部分１７と協働する。ナット１９に属する第２の円錐状部分１７は、その関連で、非対称のナット１９と協働したときに、ナット１９が回転することを防止するように形成されている。
【００１３】
このように、第１及び第２の円錐状部分１７及び１８は、ネジ１８及びナット１９のための表面を構成して、それらが互いに係合したときに逆らって作用し、ネジ接続を締め付ける際に互いに近づかせるようにすることを意図したものである。これは、ネジ接続の締め付けのときに、スロット１３の幅が広げられることを意味する。このことの重要性は、アリ継部の機能の説明と共に以下でより詳細に説明される。
【００１４】
図２及び図４に最も明確に示されているように、刃部７は、アリ継部に属する雌部分２０を備えており、この雌部分２０は、基本的に、雄部分１０に対応する形状を有した、すなわち概略円形断面を有した、細長い溝から構成されている。好ましくは、雌部分２０は溝として形成されており、この溝はその長手方向全体に沿って一定の内のり寸法を有している。図４に示されているように、雌部分２０は、刃部７の横断方向寸法全体にわたって延びているのではなく、雌部分２０の図４で左側の端部が停止面２１によって形成されており、この停止面２１は雄部分１０の図４で左側の端部と協働する目的を有している。同様に、雄部分１０に関して、雌部分２０の長手方向中心軸線６は工具の長手方向と垂直になっておらず、第１の中心平面Ｂ−Ｂに対して鈍角αを形成している（図４参照）。雌部分２０の周囲を取り囲む刃部７の第２の支持表面８は、示されている実施態様では平坦であり、第１の中心平面Ｂ−Ｂに対して対応する角度αを形成している。
【００１５】
工具部３及び刃部７の両方に、冷却導管が設けられており、工具部３は、工具部３の中心に位置し且つ軸線方向に延びる第１の冷却導管２２を有している。刃部７は、刃部７の中心から離れていく２つの第２の冷却導管２３を有し、２つの冷却導管２３は刃部７の自由端部に開口を有している。
【００１６】
刃部７を工具部３と相互に接続するとき、刃部７は図４で左側から工具部３に押し込まれる。すなわち、雄部分１０の図４で左側の端部が雌部分２０の停止面２１に当接するまで、雌部分／溝２０が雄部分１０に押し込まれる。雄部分１０、雌部分２０、第１の支持表面２０及び第２の支持表面８の傾きのため、刃部７の停止面２１は、本発明による工具による加工の際に刃部７に付与される負荷の結果として、雄部分１０の図４左側の端部に押し付けられることになる。この構造は、刃部７が工具部３上で適正な位置取りを行うことに大いに寄与する。刃部７が工具部３上で上述した位置をとったときに、アリ継部が作動させられる。吊り継部を作動させる際には、回転を防止されているナット１９に対してネジ１８を回転させる。これは、ネジ１８及びナット１９が互いに近づき、スロット１３の幅が広げられ、工具部３に対する刃部７の挟み付けが起こることを確実にさせることを意味する。この挟み付けがどのようにして起こるかをより近くで示すために、図５が参照される。図５において参照番号２４で示されている領域では、スロット１３が広げられたときに、雄部分１０と雌部分２０との間で接触が起こる。これらの領域２４に生じた力は、斜め下方に伝えられ、互いから発散する。これは、刃部７の第２の支持表面８が工具部３の第１の支持表面１２に押し付けられることを意味し、このことは、使用の際に本発明による工具がときとして大きな応力に晒されることから、刃部７が工具部３上で適正な位置を保持するために有利となる。さらに、接続部分１１がアリ継部において最も小さい横断方向寸法を有することから、工具の使用の際、すなわち、工具の回転の際に、接続部分１１は応力に晒されることになり、危険な部分を占める。最も可能性のあるやり方で接続部分１１に作用する力に適応するために、スロットが上記で指摘したように雄部１０の中心部分の一方側で雄部１０の両端部を通り抜けるように、スロット１３が延設されている。それにより、接続部分の分割されていない相対的に大きな第１の部分２５が接続部分１１の２つの端部に形成され、この第１の部分２５は、これが回転により生じた力を吸収するような向きに向けられる。第１の部分２５と並んで、第１の部分２５よりも相当に小さい第２の部分２６が形成されている。
【００１７】
これに関し、上述の実施形態では、雄部分１０は領域２４においてのみ雌部分２０と当接していることを指摘しておかねばならない。これは、雄部分１０及び雌部分２０は領域２４においてのみ互いに対応する形状を有している必要があり、他の点では、雄部分１０の断面が雌部分２０の断面内に位置する限り、雄部分１０及び雌部分２０の形状が様々に変化し得ることを意味している。
【００１８】
図６には、工具部３′と刃部７′との間のアリ継部の代替実施形態が略図で示されている。雄部分１０′は、概略円形の断面を有しており、雄部分１０′の最も大きな横断方向寸法よりも小さな横断方向寸法を有している接続部分１１′を備えている。雄部分１０′はその長手方向に沿って延びている貫通孔１５′を有しており、貫通孔１５′は円形断面を有し、雄部分１０′の中央部に位置している。貫通孔１５′には、完全な円ではないピン２７′が受容される。ピン２７′は貫通孔１５′内で回転可能であるが、雄部分１０′の軸線方向には固定されている。ピン２７′は、ピン２７′を回転させるためのキー凹部２８′を備えている。スロット１３′は、中央に位置しており、工具部３′内に所定距離だけ延びている。雌部分２０′は基本的に雌部分２０と同様の構造を有している。図６では見えていなくても、雄部分１０′及び雌部分２０′は、工具の長手方向に対して、雄部分１０及び雌部分２０と同じ勾配を有し得る。雌部分２０′は、さらに、一方の端部に、雌部分２０が停止面２１を有しているのと対応して、停止面を備えることができる。
【００１９】
図６によるアリ継部は、雌部分２０′を雄部分１０′に押し込むことによって行われる雄部分１０′に対する雌部分２０′の取り付け時に、ピン２７′の最も小さい横断方向寸法部分が図６の水平方向に延びるようにピン２７′の向きが定められるように機能する。雌部分２０′が雄部分１０′に押し込まれると、ピン２７′の最も大きな横断寸法部分が図６に示されている水平位置をとるように、ピン２７′が回転させられる。その際に、スロット１３′の幅が広げられ、図１〜図５による実施形態と基本的に同じようにして、雄部分１０′に対する雌部分２０′の挟み付けが起こる。
【００２０】
本発明による工具の一般原則は、刃部７；７′を超硬合金、セラミックス又は他の比較的硬質材料から製造することである。これは、刃部７；７′の一部が鋼で製造されている場合と同じほどは切屑が刃部７；７′上で材料を摩損させることがないという利点を有している。工具部３；３′は、比較的柔らかい材料、好ましくは鋼から製造される。
【００２１】
本発明による工具は、好ましくは、金属における切屑除去加工を目的としたものであるが、工具が機能を果たし得る他の材料に対して工具を使用することも十分に可能である。
【００２２】
発明の実現可能な改変
上述の２つの実施形態では、雄部分１０；１０′が工具部３；３′上に位置し、雌部２０；２０′が刃部７；７′に形成されている。雄部１０；１０′に対する雌部分２０；２０′の締め付けは、雄部分１０；１０′を拡張させることによって行われる。しかしながら、本発明の範囲内で、雄部分が刃部上に位置し、雌部分が工具部に形成されることも想到可能である。そうするときには、スロットが雌部分に隣接して配置される。雌部分での雄部分の締め付けは、雄部分の周りに雌部分を押し付けることによって行われ、この締め付けは例えばスロットと隣接する工具部での貫通ネジ接続手段によって引き起こされる。
【００２３】
図１〜図５による実施形態では、拡張手段はネジ接続手段１８、１９から構成されている一方、図６による実施形態では、拡張手段は完全には丸でない断面を有したピン２７′から構成されている。しかしながら、本発明の範囲内で、完全には丸でない断面を有したピン２７′が図１〜図５による実施形態において拡張手段を構成し、ネジ接続手段１８、１９が図６による実施形態において拡張手段を構成することも想到可能である。本発明の範囲内で他の拡張手段を使用することも可能である。
【００２４】
上記では、刃部７；７′を硬質材料で製造するべきであり、刃部７；７′は当該材料で中実であることが好ましいことを述べた。しかしながら、本発明の範囲内で、刃部を複合材料から製造すること、すなわち、表面層が硬質材料から構成される一方、コアは相対的に柔らかい材料から構成されることも実現可能である。
【００２５】
図１には、工具部３及び刃部７が螺旋状切屑溝９を備えていることが示されている。しかしながら、本発明の範囲内で、切屑溝が直線状であり、工具の軸線方向に延びていることも想到可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明によるドリルの第１の実施形態の斜視図を示している。
【図２】
本発明のドリルにおいて先端の最も近くに位置する部分の拡大組立分解図を示しており、刃部がドリルの残余の部分から分離されている。
【図３】
本発明によるドリルに含まれている工具部の平面図を示している。
【図４】
図３のＡ−Ａに沿った工具部の断面並びに刃部の対応する断面を示している。
【図５】
アリ継部の雄部分及び雌部分の協働表面を詳細に示している。
【図６】
アリ継部の代替実施形態を略図で示している。
【国際公開パンフレット】
2004512182.tif 000003
2004512182.tif 000004
2004512182.tif 000005
2004512182.tif 000006
2004512182.tif 000007
2004512182.tif 000008
2004512182.tif 000009
2004512182.tif 000010
2004512182.tif 000011
2004512182.tif 000012
2004512182.tif 000013
2004512182.tif 000014
2004512182.tif 000015
2004512182.tif 000016
2004512182.tif 000017
2004512182.tif 000018
2004512182.tif 000019
2004512182.tif 000020
【国際調査報告】
2004512182.tif 000021
2004512182.tif 000022
2004512182.tif 000023
2004512182.tif 000024
2004512182.tif 000025