(57)【要約】切削インサート（４）を有する切削工具（１、１´）によって被加工物の切屑除去機械加工を行う。切削インサート（４）を冷却するために、一つ以上の上方冷却ノズル（９Ａ）が、被加工物（２３）と切削インサート（４）の切屑表面の間の接触領域に向けて下方に噴流状の冷却液（１０）を向けるように配置されている。下方冷却ノズル（２０）が、被加工物（２３）と切削インサート（４）の側面の間の接触領域に向けて上方に噴流状の冷却液（２１）を向けるように配置されている。上方冷却ノズル（９Ａ）のみから、下方冷却ノズル（２０）のみから、又は、同時にこれらのノズル両方から、噴流状の冷却液を放出させることができる。
2004522599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切屑除去機械加工用の切削インサート（４）の切屑面と、前記切削インサート（４）によって機械加工された被加工物（２３）から分離された切屑（２２）の間の接触領域に、高圧下の少なくとも一つの第一の噴流状の冷却液（１０）が供給されることによって上方冷却が行われる、いわゆる高圧冷却が行われる切屑除去機械加工の方法において、
前記切削インサート（４）の側面と前記被加工物（２３）の間の接触領域に、高圧又は中間圧下の少なくとも一つの第二の噴流状の冷却液（１２）が供給されることによって下方冷却が行われ、前記上方冷却と前記下方冷却が同時に実施される、いわゆる高圧冷却が行われる切屑除去機械加工の方法。
【請求項２】
上方冷却を行う前記第一の噴流状の冷却液（１０）の方向は調節可能であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記噴流状の冷却液（１０、２１）は流れが安定化されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
高圧冷却と共に切屑除去加工を行う切削工具（１；１´）であって、前記工具は、少なくとも一つの切削インサート（４）を有する前部（３）と、機械加工工具のホルダ内において取り外し可能に固定されている後部（５、５´）とを備え、前記工具（１；１´）は、ノズル部材（９）内に収納されている少なくとも一つの上方冷却用の第一ノズルと、前記ノズル部材（９）内に収納されている、前記ノズルに高圧下の冷却液を供給するための部材（１１〜１２；１１´〜１２）とを備えている、高圧冷却と共に切屑除去加工を行う切削工具（１；１´）において、
少なくとも一つの第二ノズル（２０）は、高圧又は中間圧下の冷却液を前記第二ノズル（２０）へ供給するための部材（１３〜１９；１３´〜１９）と共に、下方冷却を保証するために配置されている、高圧冷却と共に切屑除去加工を行う切削工具（１；１´）。
【請求項５】
冷却液を供給するための部材において収納されている、一つ以上の通路（１１、１３）が、前記後部を構成する雄部（５）内に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の切削工具（１）。
【請求項６】
冷却液を供給するための部材内に収納されている、一つ以上の通路（１１´、１３´）は、前記前部（３´）と前記後部（５´）の間に位置するフランジ（７´）内に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の切削工具（１´）。
【請求項７】
前記ノズル部材（９）内に収納されている前記上方冷却用のノズルは調節可能である、すなわち、前記ノズル部材（９）内に収納されている前記ノズルから高圧下で出る噴流状の冷却液（１０）の方向は調節可能であることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の切削工具（１；１´）。
【請求項８】
前記下方冷却用のノズル（２０）は調節可能でないことを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の切削工具（１；１´）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いわゆる高圧冷却が行われる切屑除去機械加工の方法に関する。高圧下の少なくとも一つの噴流状の冷却液が、切屑除去機械加工用の切削インサートの切削エッジと切削インサートが機械加工する被加工物の間の接触領域に向けられる。本発明は、切屑除去機械加工用の切削工具にも関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧下の一つ以上の噴流状の冷却液が切屑と切削インサートの切屑面の間の領域において噴霧される切削工具が、例えばスウェーデン国特許第５１３４８０号から以前から公知である。従来、このタイプの冷却／切屑の制御は、噴流が上から切削インサートに向けて下方へ向けられているので、「上方冷却」と呼ばれている。実際、スウェーデン国特許第５１３４８０号によれば、高圧下の噴流状の冷却液により、冷却されるだけでなくある程度切屑制御される。
【０００３】
特定のタイプの材料は、切屑が特定の幾何形状の切削インサートによって破断されえないという性質を持つ。そのため、切屑は、もつれた長い切屑の形態で切削エッジを離れ、その結果、機械加工の工程で中断しなければならないだけでなく、機械加工すべき構成要素が破壊されてしまう可能性がある。さらなる不利な点は、次の切屑処理、特に、操作者が怪我することを危険を意味する、もつれたかさばった切屑の処分である。
【０００４】
高圧下の一つ以上の噴流状の冷却液を切屑と切削インサートの切屑面の間の領域に供給することによって、安全で確実な切屑制御を得ることができる。しかしながら、このような切屑制御を得るための必要条件は、噴流の特定の特徴、すなわち、流れ、圧力（速度）及び衝撃の地点が、現在の切削基準に関して、すなわち、切削深さ、送り、切削速度、材料特性（硬さ、強さ、切削性）に関してよく適合されなければならないということである。しかしながら、ちなみに、最適な切屑制御を提供する噴流の特徴は、切屑除去機械加工の最適な温度制御／冷却を必ずしも保証しないということが指摘されるはずである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
当業者の間では、”低”圧及び”高”圧、それぞれについての捉え方に関して異なる意見がある。しかしながら、大まかに以下の間隔で分類されるべきである。
低圧は１ＭＰａ（１０ｂａｒ）未満の圧力である。
中間圧力は１ＭＰａ（１０ｂａｒ）〜１０ＭＰａ（１００ｂａｒ）の圧力である。
高圧は１０ＭＰａ（１００ｂａｒ）より大きい圧力である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の主たる目的は、満足な温度制御／冷却が得られると同時に、満足な切屑制御が得られる、導入部に記載した種類の方法及び装置を提供することである。それにより、切削インサートの寿命が長くなり、とりわけ、より予想可能となる。
【０００７】
本発明のさらに別の目的は、従来の冷却と比べて、機械加工される被加工物の面プロファイルを改良することである。
【０００８】
本発明の一態様は、被加工物の切屑除去機械加工の方法に関する。この方法は、切削インサートと、噴流状の冷却液を被加工物と切削インサートの切屑面の間の接触領域に下方に向けるように配置されている上方冷却ノズルと、噴流状の冷却液を被加工物と切削インサートの側面の間の接触領域に上方に向けるように配置されている下方冷却ノズルとを備えた切削工具を用いている。この方法は、
Ａ．被加工物と、被加工物からの切屑を切削するための切削インサートとの相対的な運動を行うステップと、
Ｂ．ステップＡの間、噴流状の冷却液を少なくとも下方冷却ノズルから第二接触領域に向けて放出するステップとを備えている。
【０００９】
この方法は、上方冷却ノズル及び下方冷却ノズルから同時に噴流状の冷却液を放出することによって実施することができる。
【００１０】
本発明の別の態様は、被加工物の切屑機械加工用の切削工具に関する。この工具は、切削インサート用の座部と、上方冷却ノズルと、下方冷却ノズルとを備えている。上方冷却ノズルは、噴流状の冷却液を座部に（そして切削インサートの切屑面に）下方へ向けるように配置されている。下方冷却ノズルは、噴流状の冷却液を座部に（そして切削インサートの側面に）上方へ向けるように配置されている。
【００１１】
以下において、本発明の二つの好適な実施例について添付図面を参照して記載する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に示す切屑除去機械加工用の切削工具１は、交換可能で割り出し可能なインサート４用の切削座部を有する前部３を備えている。切削工具１の後部５は、雄部として形成されている。この雄部は、機械加工工具のホルダ（図示せず）内に受容されることが意図されている。後部５は任意の適切な形状としうる。例えば、図１において後部５は切頭円錐形状を有する。フランジ部７が前部３と後部５の間において配置されている。このフランジには、ホルダに対する係止面を形成しており、自動的に工具を交換するための部材が形成されうる。
【００１３】
図１に見られるように、切削工具１には、板状のノズルキャリア９が設けられており、ノズルキャリア９は、前部３に面して、フランジ７の側面に設けられている。ノズルキャリア９において、一つ以上の第一又は上側のノズル９Ａ（一つのみを示す）が取り付けられており、それにより、この第一ノズルは、第一噴流の液体１０を、交換可能な割り出し可能なインサート４に向けて上方から斜めに高圧で噴霧する。
【００１４】
第一ノズル９Ａは、好ましくは調節可能なタイプである。すなわち、ノズルから出る噴流の方向を調節できる。噴流の方向を調節する一つの方法が、図３に示され、かつ米国特許出願第０９／６５４９８９号において記載されており、この米国特許出願の開示を参照することによって本明細書に組み込まれている。すなわち、ノズル９Ａは、その長手軸線回りで回転可能となるように形成されており、噴流の出口９Ａ´はこの長手軸線と平行でない。そのため、噴流の方向はノズル９Ａの回転に応じて変化する。あるいは又はさらに、ノズル出口は長手軸線から偏倚しうる。
【００１５】
好ましくは、ノズルキャリア９には、従来の流れスタビライザー１５がさらに設けられている。通常、第一ノズルの各々について一つである。この流れスタビライザー１５は、図３及び４に示されておりかつ前述の米国特許出願第０９／６５４９８９号にも記載されており、かつ液体の流れを多数の部分流れに分割する機能をする。したがって、スタビライザーは、ノズル内部を別個の複数の通路１５´´（例えば、図４では四つの通路）に分割する一連の放射状ウィング１５´を有するほぼ筒状の挿入部材を備えうる。このように流れを分割することによって、液体が乱れるようになる傾向が打ち消される。
【００１６】
このタイプの高圧冷却は、冷却噴流がインサートに向けて下方に向けられるので「上方冷却」と呼ばれている。第一通路１１は、ノズルキャリア９へ液体を供給するために配置されている。この第一通路１１は、後部５の外面とノズルキャリア９の第一キャビティ１２の間で延びている。したがって、第一通路１１はフランジ７を貫通している。第一通路１１の端部の一方が、フランジ７の正面において、特に正確には、キャビティ１２内で背後で、第一ノズル９Ａから一定距離において延びている。冷却液が第一通路１１へ供給される方法と、冷却液が通路１１の第一前端部から（キャビティ１２を介して）第一ノズルへ移送される方法と、冷却液が第一ノズルを通して割り出し可能なインサート４に向けて噴霧される方法については、複数の第一ノズルを設けうる方法についても示している前述の米国特許出願第０９／６５４９８９号を参照されたい。
【００１７】
本発明の切削工具は、第二通路１３をさらに備えている。第二通路１３は、後部５の外面から前部３の底部における第二キャビティ１４へ延びている。図１の実施例において、前部３の底部に設けられているハウジング１６内に収納されている、前述のスタビライザー１５の一つが配置されている。第三通路１７、第四通路１８及び第五通路１９もハウジング１６内に配置されている。第三通路１７は第二キャビティ１４から第四通路１８の一端部へ延びており、第四通路１８の他端部は流れスタビライザー１５と接合している。第五通路１９は流れスタビライザー１５の下流に位置し、第五通路１９は流れスタビライザー１５の出口から第二ノズル２０へ延びており、それによって、冷却液は、この第二ノズル２０によって、割り出し可能なインサート４に向けて上方へ噴霧される。
【００１８】
図１に示す実施例において、第二ノズル２０が、前部３における溝部６に設けられている。なお、第二ノズル２０は、溝部６内で部分的に皿穴に埋められている。通常、第二ノズル２０は固定されている。すなわち、高圧下で第二ノズル２０を離れる第二液体噴流の方向は調節できない。第二ノズル２０を離れる第二噴流状の液体が、略図的に図１に示されておりかつ参照番号２１で示されている。
【００１９】
この種の高圧冷却は、冷却液が切削インサートの下から上方へ向けられているので「下方冷却」と呼ばれている。冷却液の第二通路１３への供給は、冷却液の第一通路１１への供給と主に同様に実施される。
【００２０】
図１に記載の切削工具１は主に以下の方法で作用する。切削工具１がホルダ（図示せず）内に取り付けられる時、切削インサートと被加工物の間の相対的な回転運動を形成することにより、切屑除去機械加工を割り出し可能なインサート４によって実施することができる。図１に略図的に示すように、切屑２２は被加工物２３と分離される。その際、熱が発生する。すなわち、前述の切削工具１の第一ノズル９Ａ及び第二ノズル２０によって冷却液を供給する必要がある。
【００２１】
前述から明らかなように、本発明の切削工具１は、冷却液を切削インサートの上及び下から各方向に切削地点に向けることができる。その際、冷却液は第一通路１１及び第二通路１３へ供給され、冷却媒体は、第一通路１１から第一キャビティ１２へ供給され、高圧によって第一ノズル９Ａを通して外へ供給され、冷却及び切屑を制御する。高圧下の冷却液は、さらに、第二通路１３、第二キャビティ１４、第三通路１７、第四通路１８、流れスタビライザー１５及び第五通路１９を通して供給される。次いで、高圧下の液体は、第二ノズル２０を通して噴霧され、液体が下から切削地点と接触することにより、切削地点の冷却と共に、被加工物２３から解放された切屑２２についての一定の切屑制御が保証される。
【００２２】
本発明の別実施例の切削工具１´において、この切削工具はいわゆるフランジ吸入孔を有する、すなわち、第一通路１１´及び第二通路１３´は、雄部５´を通らずに切削工具１´のフランジ７´を貫通している。これは、切削工具１´の雄部５´は、高圧下の液体用の通路と交差しないということを意味している。板状のノズルキャリア９の形状に関しては、ノズルキャリア９は、図１の実施例と主に同じく作られるが、冷却液は、フランジ７´を通して第一キャビティ１２と接続している第一通路１１´を通過している。
【００２３】
これらの通路と、キャビティと、流れスタビライザーと、下方冷却用ノズルは、図１の実施例と主に同じく作られている。しかしながら、冷却液は、フランジ７´を通して第二キャビティ１４に接続された第二通路１３´を通過する。なお、図２の切削工具１´の雄部５´がホルダの雌部に取り付けられる時、フランジ７´がホルダの係止面に当接するということが指摘されるべきである。このホルダの係止面は、フランジ７´の第一通路１１´及び第二通路１３´の数に対応する複数の通路が交差する。雄部５´が雌部に受容されている時、フランジ７´がホルダの係止面に当接する。高圧下の液体がフランジ７´に移送される時、このフランジ７´は、フランジ７´をホルダの係止面と分離するための軸線方向の力に晒され、それにより、この場合、ノズルを離れる液体の有効圧力が降下する。フランジ７´に作用する軸線方向の力は、フランジとフランジの間を通過する液圧に比例する。図２に示す実施例では、通常、この圧力には制限がある。
【００２４】
本発明によれば、上方冷却噴流のみ又は下方冷却噴流のみで切削することができる。しかしながら、多くのタイプの切削操作において、上方冷却噴流と下方冷却噴流を同時に使用することが、最適な冷却／温度制御と組み合わせた最適な切屑制御を得るために必要である。
【００２５】
本発明の実施可能な修正
本発明において使用される冷却液は従来の冷却液である。しかしながら、本発明の範囲内において、冷却液として水を使用することが可能であり、その場合には、防食剤が足される。
【００２６】
前述の実施例において、一つのみの第二ノズル２０が下方冷却を保証するように配置されている。しかしながら、本発明の範囲内において、複数の第二ノズルを提供することも可能である。その場合、接続通路及び他の補助的な装備品の数は、第二ノズルの数に調節されなければならない。当然、第一ノズルの数も本発明の範囲内で変化させることができる。
【００２７】
前述の実施例に記載の雄部５、５´は、切頭円錐形状であり、かつ商標名ＣＯＲＯＭＡＮＴ  ＣＡＰＴＯ（登録商標）で販売されている工具カップリングの雄部で好ましくは構成されている。しかしながら、本発明の範囲内において、別の形状の切削工具用ホルダも考えられる。例示的であって制限しない目的で、ＫＭ（登録商標）カップリングの名を上げることができる。
【００２８】
前述の二つの実施例において、複数の流れスタビライザーが、上方冷却ノズル９Ａ及び下方冷却ノズル２０それぞれに隣接して配置されている。しかしながら、本発明の範囲内において、本発明の切削工具に流れスタビライザーが完全にない、又は、上方冷却ノズルのみ又は下方冷却ノズルのみに流れスタビライザーが設けられることが可能である。
【００２９】
前述の実施例において、上方冷却ノズル９Ａは、噴流の方向を変化させるように調節することができる、その一方で、下方冷却ノズル２０の噴流は固定されている（調節することができない）。というのは、下方冷却は被加工物から解放された切屑に機械的に作用することが意図されていないので、通常、下方冷却ノズル２０が噴流流れを正確に向けことが要求されていないからである。しかしながら、本発明の範囲内において、全てのノズルが固定される又は全てのノズルが調節可能であるということが可能である。
【００３０】
実施可能なさらなる別実施例では、下方冷却ノズル２０が固定されているが、このノズル２０を担持しているハウジング１６が軸線方向にいくらか調節可能である。
【００３１】
通常、冷却液は、共通の圧力源から高圧下で供給される。すなわち、噴流状の液体の圧力は、噴流が上方冷却か下方冷却かに関係なく、主に同じである。しかしながら、上方冷却を行う噴流状の液体の圧力は、下方冷却を行う噴流状の液体の圧力と同じである必要はない。圧力を異ならせる場合、圧力調整器によって行うことができる。上方冷却を実施する噴流状の液体は、高圧の範囲内、すなわち、１０ＭＰａ（１００ｂａｒ）より高い圧力を有する。これは、被加工物から解放された切屑に機械的に作用する場合に原理的に必要である。下方冷却を行う噴流状の液体に関しては、これらは、中間圧力範囲内、すなわち、１ＭＰａ（１０ｂａｒ）より高く１０ＭＰａ（１００ｂａｒ）より低い圧力、又は、高圧の範囲内、すなわち、１０ＭＰａ（１００ｂａｒ）より高い圧力を有する。しかしながら、下方冷却を行う噴流状の液体は高圧範囲内であり、切削インサート４の解放側と被加工物２３の間の領域内で蒸気バリアが形成される危険が減らされることが有利である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第一実施例の切屑除去機械加工用装置の略側面図を示し、冷却液が円錐形状ホルダ部を介して供給されている。
【図２】本発明の第二実施例の別の切屑除去機械加工用装置の略側面図を示し、冷却液がフランジ吸入孔によって供給されている。
【図３】上方冷却ノズルを通した断面図である。
【図４】図３に記載のノズルの後面図、すなわち、図３において右から左へ見た図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…切削工具
１´…切削工具
３…前部
３´…前部
４…割り出し可能なインサート
５…後部
５´…後部
７…フランジ
７´…フランジ
９…ノズルキャリア
９Ａ…第一ノズル
９Ａ´…出口
１０…第一噴流の液体
１１…第一通路
１１´…第一通路
１２…第一キャビティ
１３…第二通路
１３´…第二通路
１４…第二キャビティ
１５…流れスタビライザー
１５´…放射状ウィング
１５´´…通路
１６…ハウジング
１７…第三通路
１８…第四通路
１９…第五通路
２０…第二ノズル
２１…第二噴流の液体
２２…切屑
２３…被加工物
【国際公開パンフレット】
2004522599.tif 000003
2004522599.tif 000004
2004522599.tif 000005
2004522599.tif 000006
2004522599.tif 000007
2004522599.tif 000008
2004522599.tif 000009
2004522599.tif 000010
2004522599.tif 000011
2004522599.tif 000012
2004522599.tif 000013
2004522599.tif 000014
2004522599.tif 000015
2004522599.tif 000016
2004522599.tif 000017
2004522599.tif 000018
【国際調査報告】
2004522599.tif 000019
2004522599.tif 000020
2004522599.tif 000021