(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具ホルダー、前記工具ホルダーに形成された受入れと保持用のポケット、前記ポケットの底壁と側壁、及び前記ポケット内に解放可能に保持し得る置換可能なシムを備えた切削用工具であって、円筒状凹所（７）が前記ポケット（３）の底壁（６）と側壁（５）との接続領域に形成されかつこれと同じ長さであり更に横断寸法Ｄ1を有するスロット（８）を介して前記ポケット内に開口し、そしてｄ1＞Ｄ1である直径ｄ1を有し１８０°より大きい角度で広がっている実質的に円形の円弧状の断面形状のものであり；前記置換可能なシム（１１）は金属粉体の圧縮と焼結とにより形成され、そして上面（１３）、底面（１４）及び側面（１５）を有する板状ボデー部分（１２）を備え；リブ部材（１６）は前記側面（１５）の一方と一体に形成されかつ前記ボデー部分（１２）の前記底面（１４）より先に突き出し、前記リブ部材（１６）の外面、前記外面の軸方向に向けられた周囲部分（１９、２１；３２、３３）は前記リブ部材（１６）の長さに沿って実質的に対称的に配置されかつリブ部材（１６）の長さに関して互いに横断方向で向かい合い更に直径がｄ2で少なくとも１８０°の角度に広がる直円筒状包絡線上にあり、前記リブ部材は、前記横断方向で向かい合っており、軸方向に伸びていてかつ横断方向寸法Ｄ2を有する部分（１７、１８）を更に備え、ここにＤ1≧Ｄ2＞ｄ2でありかつｄ2はｄ1より僅かに大きく、従って前記シム（１１）の底壁が前記ポケット（３）の底壁（６）に関して斜めに配置されたときに、前記リブ部材（１６）を前記凹所（７）内に挿入自由でありそして前記シム（１１）は前記リブ部材（１６）の少なくも前記周囲部分（１９、２１；３２、３３）と前記凹所（７）の壁とのきつい摩擦接触で前記凹所（７）に関して旋回変位が可能であり、このため底壁（６）とポケット（３）とが密に当たった状態にあるシム（１１）により前記ポケット（３）における前記シム（１１）の保持が確実化されることを特徴とする切削用工具。
【請求項２】
前記リブ部材（１６）と前記凹所（７）とが工具ホルダーの長手方向軸線に関して実質的に直角に向けられることを特徴とする請求項１に記載の切削用工具。
【請求項３】
前記リブ部材（１６）と前記凹所（７）とが工具ホルダーの長手方向軸線に関して実質的に平行に向けられることを特徴とする請求項１に記載の切削用工具。
【請求項４】
金属粉体の圧縮及び焼結により形成されかつ上面（１３）、底面（１４）及び側面（１５）を有する板状のボデー部分（１２）を備え、リブ部材（１６）が前記側面（１５）の一つと一体に形成されかつ前記ボデー部分（１２）の底面（１４）より先に突き出し、前記リブ部材（１６）の外面、前記外面の軸方向に向けられた周囲部分（１９、２１；３２、３３）は、リブ部材（１６）の長さに関して互いに横断方向で向かい合って前記リブ部材（１６）の長さに沿って実質的に対称的に配置されかつ少なくも１８０°の角度で広がる直径ｄ2の円形の直円柱状包絡線上に置かれ、前記リブ部材（１６）は、更に前記横断方向で向かい合っており、ｄ2＞Ｄ2である横断方向寸法Ｄ2を有する外面を持っていて軸方向に伸びている部分（１７、１８）を有すことを特徴とする交換可能なシム。
【請求項５】
前記周囲部分（１９、２１；３２、３３）が軸方向に向けられた円柱状ストリップにより構成されることを特徴とする請求項４に記載の置換可能なシム。
【請求項６】
前記向かい合いの部分の少なくも一方が実質的に線接触部分を構成することを特徴とする請求項４に記載の置換可能なシム。
【請求項７】
前記周囲部分（１９、２１）の少なくも一方が実質的に前記リブ部材の全長に沿って伸びることを特徴とする請求項４、５又は６に記載の置換可能なシム。
【請求項８】
前記周囲部分（３２、３３）の少なくも一方が実質的に前記リブ部材の長さの中央部分（３７）に沿って伸びることを特徴とする請求項４、５又は６に記載の置換可能なシム。
【請求項９】
前記周囲部分の少なくも一方が前記リブ部材の長さの末端部分に沿って伸びることを特徴とする請求項４、５又は６に記載の置換可能なシム。
【請求項１０】
前記軸方向で伸びている部分が前記リブ部材の実質的に平らな部分の間に形成され、更に前記軸方向に伸びている部分の間にそれぞれ挟まれて軸方向に伸びている１個又は複数個の実質的に平らな部分が設けられることを特徴とする請求項４、５又は６に記載の置換可能なシム。
【請求項１１】
前記リブ部材（１６）が少なくも１対の相互に直角で軸方向に伸びている部分を備えることを特徴とする請求項４、５又は６に記載の置換可能なシム。
【請求項１２】
前記平らな部分が実質的に平行であり、前記平らな部分の一方は前記ボデー部分の上壁と実質的に同一平面であることを特徴とする請求項１０に記載の置換可能なシム。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は１個又は複数個のインサート受入れ用ポケットが形成され、各ポケットに置換可能なシムが設けられる金属切削用工具に関する。
発明の背景
かかる切削用工具では、切削用インサートは、例えばインサートに形成された中央の穴を通って工具ホルダーに形成された適切なねじ穴内に伸びるクランプ用ネジにより、或いは何か他の適切なクランプシステムにより、工具ホルダーに形成されたそれぞれのポケット内に解放可能に保持される。インサートと工具ホルダーの底面との間のシムの介在は、比較的高価な工具ホルダーのボデーを使用中の変形又は損傷から保護するように作用する。要求されるように切削用インサートの特定の位置、特に工具ホルダーに関する切れ刃の位置を変えるように種々の高さのシムを使用することができる。一般に、かかるシムをネジ取付け式のインサートとともに使用した場合は、シムはインサート固定用と同じねじの手段により定位置に保持され、このネジはインサートの穴に揃えてシムに形成された穴を通過する。工具ホルダーへのこのシムの固定方法は不便であり、特にインサートの交換中はシムはホルダーに固定されず、作業者がシムを置き換えることを忘れたときに紛失し又は忘れられることが容易に認められるであろう。かかる場合に雌ネジと雄ネジとを有する特殊なスリーブを設けることによりインサートの取外し後にシムを定位置に保持することが提案された（ＥＰ  ２４７０１１号参照）。しかし、かかる配置は複雑でありかつ費用がかさむ。
この問題を克服するために、またインサートが中央ネジ以外の手段で保持された場合でもシムを工具ホルダーに効果的に確保するために、工具ホルダー内に差し込まれシムを定位置に保持する中央配置の筒状の割りピンの手段により、インサートの解放可能な保持とは全く独立して工具ホルダーに関してシムを保持することが提案された（ＥＰ  １６１５０５号）。しかし、実際上は、この保持用のピンはしばしば破損し、それ自体が切削用工具の使用に望ましくない結果となる可能性のあることが見いだされた。更に、このようにシムを保持することにより、交換のためシムを外すときに困難に遭遇し、この交換を時間にかかるものとすることがしばしばある。
出願人の米国特許５１２９７６７号において、一体に形成された割り筒状の連結部分を有する座りシムであって、ばね圧縮が可能でありかつ座のポケット内に形成された対応する筒状凹所内に差し込まれる前記シムを提供することが提案された。連結部分は、差し込まれると広がって凹所の壁面を圧し、ポケットにおけるシムの効果的かつ独立的な保持を確保する。
しかし、この従来の米国特許で提案された座りシムは、一般に従来技術においては全部ではないが殆どのものが鋳鋼で作られ、このため、これらを使用に適したものとするためには、熱処理後の穿孔、研磨のような激しい金属切削作用を施さねばならない。従って、このシムは容易には量産できない。
以上説明された欠点の多くを実質的に克服した新規かつ改良された金属切削用工具及びこれとともに使用するインサート用のシムを提供することが本発明の目的である。
発明の概要
本発明により、工具ホルダー；前記工具ホルダーに形成された受入れ用及び保持用のポケット；前記ポケットの底壁と側壁；前記ポケットの底壁と側壁との接続領域に形成されかつこれと同じ長さであり更に横断寸法Ｄ1を有するスロットを介して前記ポケット内に開口し、そしてｄ1＞Ｄ1である直径ｄ1を有し１８０°より大きい角度で広がっている実質的に円形の円弧状の断面形状の円筒状凹所；及び金属粉体の圧縮と焼結とにより形成され、そして上壁、底壁及び側壁を有する板状ボデー部分を備えている置換可能なシム；前記側壁の一方と一体に形成されかつ前記ボデー部分の前記底壁より先に突き出しているリブ部材、前記リブ部材の外面、直径がｄ2で少なくも１８０°の角度に広がる直円筒状包絡線上に置かれていて前記リブの長さに沿って実質的に対称的に配置され前記外面の横断方向で向かい合っている部分、前記横断方向で向き合っている部分の間に置かれかつ横断方向寸法Ｄ2を有し軸方向に伸びている部分を更に備えた前記リブを備え、ここにＤ1≧Ｄ2＞ｄ2でありかつｄ2はｄ1より僅かに大きく、従って前記シムの底壁が前記ポケットの底壁に関して斜めに配置されたときに、前記リブは前記凹所内に挿入自由でありかつ前記シムは前記リブの少なくも向かい合った周囲部分と前記凹所の壁とのきつい摩擦接触で前記凹所まわりで旋回変位が可能であり、このため底壁とポケットとが密に当たった状態にあるシムによる前記ポケット内の前記シムの保持が確実化される切削用工具が提供される。
好ましくは、前記向かい合いの部分は、リブの全長或いはリブの中央部分又は端末部分に沿って伸びる軸方向に向けられた円筒状ストリップにより構成される。軸方向に伸びている部分はリブの軸方向に伸びている実質的に平らな面の間に形成することができ、その対は相互に直角とすることができる。これらの平らな面は、その一つがボデー部分の上壁と実質的に同一面にある状態で実質的に平行である。
本発明によるシムの形状のため、これは圧縮及び焼結を行う粉体金属技術により形成でき、得られた製品は従来の鋳鋼製のシムよりも極めて硬い。更に、製品は、僅かに表面の研磨と周囲のホーニングを要するだけで比較的低価格で量産できる。更に、一体に形成された位置決め用及び保持用のリブは、インサート保持用のポケット内に対応して形成された円筒状凹所内に容易かつ自由に挿入できる。凹所に関するリブの単純な旋回運動により、凹所内のリブの摩擦把持、及びポケットの底壁とシムの密な当たり状態におけるシムの受入れ用ポケット内の効果的な保持が得られる。
【図面の簡単な説明】
本発明をより良く理解するために、及び実際にこれをいかに実行するかを示すために、付属図面が参照されるであろう。図面において
図１は、切削用インサートが置換可能なシム上に置かれたときの本発明による切削用工具のフライス形成部一部分の拡大図であり、
図２は、図１に示された切削用工具の詳細の拡大した分解図であり、
図３ａは、本発明による置換可能なシムの上方からの斜視図であり、
図３ｂは、本発明による置換可能なシムの下方からの斜視図であり、
図３ｃは、図３ａ及び３ｂに示されたインサート用の座りシムの側面図であり、
図４は、凹所の相対寸法を示している工具ホルダーのインサート受入れ用ポケットの図式的な側面図であり、
図５は、工具ホルダーの受入れ用ポケットの斜視図であり、
図６は、保持用リブが図１に示されたフライスの座に設けられた対応凹所内に差し込まれて示された図３ａ、３ｂ及び３ｃに示された置換可能なシムを有する工具の部分の斜視図であり、
図７は、保持用リブと凹所との共同作用部分の相対寸法を示している図６に示された工具の部分の側面図であり、
図８は、工具ホルダーの座に位置決めされ保持された置換可能なシムの斜視図であり、
図９ａ及び９ｂは、それぞれ、本発明による置換可能なシムの変更された形式の上方及び下方からの斜視図であり、そして
図１０は、本発明による置換可能なシムの変更された形式の図式的な側面図である。
好ましい実施例の詳細な説明
さて、図面の図１及び図２を参照すれば、これらの図面は、周囲に分布された複数の凹所２を有し、各凹所に図面の図３に明らかに示されたインサート保持用ポケット３が形成された実質的に標準のフライス１の形式の切削用工具への本発明の適用を示す。各ポケット３は、側壁４と５との対及び底壁６により定められる。側壁５と底壁６との連結部に細長い円筒状の凹所７が形成され、細長いスロット８を介してポケット３に開口する。このスロットは、側壁５と底壁６との直線状の連結部と同じ方向である。底壁６の中央部をネジ穴９が伸びる。
金属粉末を圧縮し焼結して形成されたインサート用の座りシム１１は、上の平面１３、下の底面１４及び周囲の側面１５を有する実質的に長方形の板状のボデー部分１２により構成される。底面１４の寸法は、ポケット３の底壁６の寸法と実質的に対応する。ボデー部分１２には貫通穴１２ａが形成される。ボデー部分１２の側面１５にはこれと一体にリブ保持部材１６が形成され、これはこれと一体の側面と同じ長さである。
さて、本発明によるインサート用の座りシム１１及びポケット３内のこれの挿入と保持とを、より詳細に説明するために図面の図３ないし図８が参照されるであろう。
図面に見られるように、リブ部材１６は、図３ｃ及び７に見られるように、直径ｄ2でかつ１８０°より大きい角度で伸びている実質的に円形の円弧状断面形状の外面を持つ。リブ部材１６は上方の平面１７を有し、これは、図示のように、座りシム１１のボデー部分１２の上方の平面１３と同一面であることが好ましい。リブ部材１６は、ボデー部分１２の底面１４より突き出して、上面１７及びボデー部分１２の上下の面１３と１４に実質的に平行で軸方向に伸びている最下方の実質的な平らな面１８を持っている。平らにされた面１７及び１８は、距離Ｄ2だけ離される。
図３ａ、３ｂ及び３ｃに見られるように、平らにされた面１８の両側は円柱状のストリップ部分１９及び２０であり、一方、上面１７は円柱状ストリップ部分２１に移行する。ストリップ部分１９、２０及び２１は軸線２３を有する直径ｄ2の直円柱状の包絡線上にある。円柱状ストリップ部分２１及び２０は平らな部分２２により分けられる。上記ストリップ部分１９及び２１が、周囲部分を構成する。
平らな部分２２は円柱状包絡線の中に入るようにされ、かつ面１７及び１８に対して実質的に直角であり、更に軸線２３に関して対称的に置かれる。
図面の図３ｂ及び４に見られるように、シムのボデー部分１２の底壁１４は、その最外側のコーナーに１対の受け面２５が形成される。
さて、側壁５と底壁６との連結部に形成される細長い円筒状の凹所７のより詳細な説明のために図４及び５が参照されるであろう。この円筒状凹所は１８０°より大きい角度に伸びていて直径がｄ1の、実質的に円形の円弧状の断面形状のものである。工具ホルダーに形成された円筒状凹所７は、これと同じ長さの細長いスロット８を介してポケット内に開口する。スロット８は横断寸法Ｄ1を持つ。ただしｄ1≧Ｄ1である。
図７に見られるように、リブ１６の平面部分１７と１８との間の間隔Ｄ2は、スロット８の横断寸法Ｄ1より大きくてはいけない。円筒状ストリップ部分１９、２０および２１のある直円筒状の包絡線の直径ｄ2は凹所の直径ｄ1よりごくわずかに大きい。
さて、図面の図６及び７に示されるように、シム１１がポケット３の底壁６に関して鋭角αの方向にされると、リブ部材１６は、その最小の横方向間隔Ｄ2がスロットの横方向寸法Ｄ1より大きくないため、凹所７内に容易に差し込むことができる。
図面の図６及び７に示された位置において、シム１１がポケット３の底壁６に向かって反時計方向で凹所７に関して旋回されると、ストリップ部分１９、２０及び２１は円筒状凹所７の内面ときつい摩擦接触で滑り、このため、受け面２５とポケット３の底壁６とが密に当たる最終位置にシム１１のボデー部分１２の底面１４が達したとき、リブ部材１６は凹所７内にしっかりと保持され、従ってシム１１は全体として図８に示されたようにポケット３内の定位置に保持される。
この位置にあるときに、切削用インサート２６がシム１１上に置かれ、更にポケット内にねじ止めするためにインサートとシムとを通過する固定用ネジ２７の手段により工具ホルダーにしっかりと確保される。
作動時には、凹所内のリブの当たりの部分が主切削力の作用する領域に向けられ、同時にポケット内のシムのしっかりした座りが妥当な許容差レベル内で確保される。
インサート２６を外すことはポケット３におけるシム１１の保持には影響せず、そしてシム１１をポケット３から外したいときは、シム１１は、リブ１６の平面部分１７及び１８がスロット８の縁と揃ってリブ部材１６を凹所７から引き出せるまで、シム１１をポケット３の底６から離すように時計方向に回転させる。
以上説明された実施例においては、リブ部材１６はその全長にわたって横方向寸法が均一なものであり円筒状に曲げられたストリップ部分１９、２０及び２１がリブ部材１６の全長に沿って延びるものであったが、図面の図９ａ及び９ｂに示された実施例においては、リブ部材３０には、実質的に平らな部分３５及び３６により互いに分離された円筒状のストリップ部分３２、３３及び３４が形成される。ストリップ部分３２、３３及び３４の各は直径ｄ2の円柱状包絡線上にある中央部分３７上に置かれ、一方、これらストリップ部分３２、３３及び３４の各の端末部分３８は、より小さい直径を有する円柱状包絡線上にある。リブ部材３０の導入、クランプ及び保持は、先行図面に示された実施例に関して上述された方法と同様な方法で生じ、ストリップ部分３２、３３及び３４の中央部分３７が円筒状凹所７の隣接面に関して摩擦滑りをすることが理解される。上記ストリップ部分３２及び３３が、周囲部分を構成する。
或いは、リブ部材は、その端末部分に、円筒状凹所内で摩擦滑りをするような直径の円筒状に湾曲したストリップ部分を設けることができる。これら端末部分は小さい直径の中央部分により分けられる。
いずれの場合も、円筒状凹所内に摩擦適合するストリップ部分の長さの制限が円筒状凹所の面との接触面積を確実に減らし、円筒状凹所内へのリブ部材の挿入及び旋回運動に対する摩擦抵抗を減らす。
図面の図１０に図式的に示された代置可能な実施例においては、図３ａ、３ｂ及び３ｃに示された円柱状の湾曲ストリップ部分２０は、円筒状凹所の隣接面とは接触しない低い部分により置き換えられた。この接触を、向かい合いに置かれたストリップ部分１９及び２０に限定することにより、リブ部材に対する許容差の要求が減らされ、製造の単純化を導く。
更なる変更例においては、円筒状の湾曲ストリップ部分の一つと凹所の面との接触を、向かい合いに配置された湾曲ストリップ部分と同じ円筒状包絡線上に置かれた有効線接触で置き換えることができる。
上述の実施例では、リブ部材１６、３１は、工具に関して半径方向に向けられたシム部材の側面と一体に形成されたが、工具ホルダーにおけるシム部材の保持は、リム部材が軸方向に向けられた側面と組み合わせられ、かつ工具ホルダーのポケットに形成された凹所も軸方向に向けられた場合も等しくよく行われることが認められるであろう。
本発明による金属切削用工具の特徴的な１例では、工具は以下の寸法を持つように設計された。即ち、
Ｄ1＝４．７２mm
ｄ1＝５．００mm
Ｄ2＝４．５０mm
ｄ2＝５．０２mm
更に、図面の図９ａ及び９ｂに示された実施例においては、凹所の隣接面と接触する中央のストリップ部分３２、３３及び３４の長さはストリップの全長の０．２５倍より小さくすべきではない。
平らな部分により分離された制限された周囲長さの円筒状の湾曲ストリップ部分を有する保持用リブの設計は、通常の粉末金属の圧縮と焼結技術によるシムの製造を容易にすることが容易に認められるであろう。好ましい実施例においては、超硬合金が使用され、また実際上、スクラップの超硬金属粉を使用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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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９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０】
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