(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端の近くの側部にシャンク保持部分を有し長手方向軸線Ｘに沿って延びる細長い工具シャンク、及び置換可能な切削用インサートを保持するためのインサート保持部分と少なくも２個の組付けネジによりシャンク保持部分に解放可能に固定されるアダプター取付け部分とを有する交換可能なアダプターを備え、前記切削用インサートの切れ刃を実質的に通過する基準面を有し、該工具シャンクの長手方向軸線Ｘが該基準面内にある切削工具組立体であって、
アダプター取付け部分とシャンク保持部分の一方に凹所が形成されており、他方にはこの凹所と一致しかつその中に受け入れられる突起が形成されており、
前記アダプター取付け部分には少なくも２個のアダプター貫通穴が形成されており、更に前記シャンク保持部分には少なくも２個のネジ穴がそれぞれアダプター貫通穴と実質的に整合して形成され、これら少なくも２個のアダプター貫通穴及び少なくも２個のネジ穴は前記長手方向軸線Ｘを横切る方向に向けられ、且つ実質的に基準面に沿って凹所と突起とを通過し、貫通穴の軸線はそれぞれのネジ穴の軸線に関して食い違いにされかつネジ穴の軸線よりもインサート保持部分に近く配置され、各組付けネジはそれぞれのアダプター貫通穴とシャンク保持部分のネジ穴の中に差し込まれ、前記貫通穴の中に受け入れられるネジ頭部部分と前記ネジ穴の中にねじ込まれるネジ部分とを有する切削工具組立体において、
工具シャンクが細長い円筒形であり、そしてアダプターが実質的に円弧状であり且つ円筒状の工具シャンクの対応寸法を越えない横方向寸法を有することを特徴とする切削工具組立体。
【請求項２】
工具組立体が２個の組付けネジを備えることを特徴とする請求項１による切削工具組立体。
【請求項３】
突起及び凹所が、工具の基準面に実質的に平行な側壁を有することを特徴とする請求項１による切削工具組立体。
【請求項４】
凹所の前記側壁がその側壁間の突起の対応寸法より大きな距離で間隔を空けられることを特徴とする請求項３による切削工具組立体。
【請求項５】
組立体が加工物の比較的狭い穴の中での内側機械加工に適合し、工具シャンクの前記寸法が機械加工される穴の断面寸法より小さいことを特徴とする請求項１による切削工具組立体。
【請求項６】
アダプター端末部分の近くに配置されかつ冷却液供給手段と連通するようにされた流体入口オリフィスと、インサート保持部分の上方でアダプター取付け部分の先端に配置された流体出口オリフィスとの間を、アダプターの長さに実質的に沿って伸びているアダプターの冷却液用穴がアダプター取付け部分に形成されることを特徴とする請求項１による切削工具組立体。
【請求項７】
アダプターの流体入口オリフィスが工具シャンクの冷却液ダクト配列に連結され、冷却液供給手段と連通状態にされ、工具シャンクの冷却液ダクト配列は、工具シャンクに沿って伸びそして保持部分の前記後端と少なくも一方のネジ穴との間の区域において前記工具シャンク保持部分内に置かれた冷却液用の横方向の穴で終わっている冷却液用の軸方向の穴を傭え、冷却液用の横方向の穴はアダプターの前記液体入口オリフィスと揃えられた少なくも１個の出口部分を有することを特徴とする請求項６による切削工具組立体。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、特に旋削、突切り、溝切り、特に正面溝切り、心残し削りなどのような種々の切削作業に使用するために、工具シャンク及びこれに解放可能に組み付けられ、交換式の切削用インサートを保持する交換式アダプターよりなる切削工具組立体に関する。
発明の背景
上述の種類の典型的な切削工具組立体においては、切削用インサートを保持しているアダプターは、通常、組付け用ネジの手段により細長い工具シャンクのシャンク保持部分に取り付けられるアダプター取付け部分、及びアダプター取付け部分から外向きに突き出ている平らな又は円弧状のインサート保持部分を持ち、このインサート保持部分の突出の大きさが作業の切削の深さを定める。
かかる切削工具は、例えばU.S.4332513及び5112164に明らかにされる。これら特許においては、切削工具は、交換式又は弾性的な把持用アームのいずれかの手段によりインサート保持部分に保持される。両特許の切削工具は、強度限界、有り得る振動問題のため、そのインサート保持部分をアーム取付け部分に関して十分に突き出すように設計できず、深さの比較的大きい正面溝切り作業には適していない。
WO94/21408に開示された切削工具組立体、並びにPlanseeにより製造されかつTIZIT Maxilock MSSとして知られる切削工具組立体においては、アダプターは、比較的深い溝切り作業用の切削工具の使用を可能とする本質的に突き出ているインサート保持部分を持つ。しかし、アダプターを取り付けるシャンク保持部分の特殊設計及び特殊な取付け方法のため、この組立体は多数の構成部品と予定された厳格な取付け作業手順とを持つ。
上述の総ての切削工具組立体において、工具シャンクにアダプターを連結するために使用される組付けネジの数と配列との両者のため、組立体は十分な横方向の寸法を必要とし、このため、加工物の狭い穴における溝の内側機械加工の場合、即ち、アダプターのインサート保持部分だけでなくシャンク保持部分と共にアダプター全体が加工物に入ることが必要な場合に使用できる切削工具はない、従って、かかる種類の作業においては、今日まで、交換式のアダプターを備えた工具組立体ではなくて一体構造の工具しか使用できなかったと信じられる。
従って、正確かつ効率的に溝、特に小直径の加工物内の深くて狭い溝の内側機械加工を可能とする交換式アダプターを有する切削工具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、先端の近くの側部にシャンク保持部分を有する細長い工具シャンク、及び置換可能な切削用インサートを保持するためのインサート保持部分と少なくも２個の組付けネジによりシャンク保持部分に解放可能に固定されるアダプター取付け部分とを有する交換可能なアダプターを備え、前記切削用インサートの切れ刃を実質的に通過する基準面を有する切削工具組立体であって、
アダプター取付け部分とシャンク保持部分の一方に凹所が形成されており、他方にはこの凹所と一致しかつその中に受け入れられる突起が形成されており、
前記アダプター取付け部分には少なくも２個のアダプター貫通穴が形成されており、更に前記シャンク保持部分には少なくも２個のネジ穴がそれぞれアダプター貫通穴と実質的に整合して形成され、これらの穴は前記回転軸線を横切る方向に向けられ、凹所と突起とを通過し、貫通穴の軸線はそれぞれのネジ穴の軸線に関して僅かに食い違いにされかつネジ穴の軸線よりもインサート保持部分に近く配置され、各組付けネジはそれぞれのアダプター貫通穴とシャンク保持部分のネジ穴の中に差し込まれ、前記貫通穴の中に受け入れられるネジ頭部部分と前記ネジ穴の中にねじ込まれるネジ部分とを有する切削工具組立体において、
前記ネジ穴の軸線が実質的に前記基準面に位置する
ことを特徴とする切削工具組立体が提供される。
実質的に工具の基準面内に置かれる組付けネジを有するかかる設計により、内側切削作業中、組立体の総ての組付け用構成要素、特に組付けネジは、実質的に、加工物の最大空間の利用が可能な領域内に配置される。この結果、アダプターは、不当に大きな横方向寸法を持つ必要がなく、これにより切削工具の本質的な小型化が可能である。このことは、アダプターのインサート保持部分だけでなくシャンク保持部分と一緒のアダプター取付け部分もまた小さな内部寸法の加工物に入ることが望ましい深い内側の作業にとって特に重要である。
本発明の好ましい実施例においては、工具組立体は組付けネジを僅か２個しか持たず、その一方は他方のものよりもインサート保持部分の近くに置かれ、また、それぞれの貫通穴とネジ穴とはこれに応じて置かれる。
好ましくは、インサート保持部分に近い方に配置された貫通穴の軸線は、工具の側方から見て、前記基準面の僅か上方に置かれる。更に、アダプターの末端に近い方に配置された貫通穴の軸線は、前記基準面の僅か下方に置かれることが好ましい。この事例においては、基準面に垂直な方向における凹所の寸法は突起の寸法より大きい。
貫通穴の軸線が前記基準面に関して異なった側に配置されるため、前記ネジ穴内にネジをネジ結合させたときにアダプター取付け部分、従ってアダプターは僅かに回され、これにより凹所の壁面が予定位置において突起と接触する。側方から見て、これらの内のインサート保持部分に近い方の位置が基準面の上方に配置され、一方、アダプターの端末に近い方の他方の位置は好ましくは基準面の下方に配置され、このため切削作業中における力の希望の分布が確保される。
好ましくは、これらの穴の軸線は、工具に関する加工物の相対回転の前記長手方向軸線に対して実質的に直角である。しかし、これらは、前記長手方向軸線に関して同じ方向又は異なった方向に傾けることができる。
本発明の好ましい実施例においては、工具シャンクは全体として細長い円筒形のものであり、そして工具シャンクの長手方向軸線は前記基準面内にある。従って、本発明によるこの工具の組付けネジは組立体の材料の容積が最大である領域内に配置され、このためネジはアダプターの不当に大きな横方向寸法を要求しない。これにより、切削工具の更なる本質的小型化が可能であり、これが前述の種類の内側切削作業に対して特に有利である。更に、基準面に関するシャンク保持部分の対称的デザインのため、同じシャンクを右勝手アダプターと左勝手アダプターの双方に使用することができる。
好ましくは、アダプターは実質的に円弧状のものであり、かつ基準面に直角な方向において円筒状工具シャンクの対応寸法を越えない寸法を有し、このため、切削工具は、加工物の狭い穴の中での内側機械加工に適する。本発明による設計により、切削工具は、アダプターの存在にも拘わらず通常の深さよりかなり深い狭い穴に入ることができる。
好ましくは、冷却液を切れ刃の近くに向けるように、アダプター端末部分の近くに配置された流体入口オリフィスと、インサート保持部分の上方でアダプター取付け部分の先端に配置された流体出口オリフィスとの間を、アダプターの長さに実質的に沿って伸びているアダプターの冷却液用穴がアダプター取付け部分に形成される。好ましくは、流体入口オリフィスが工具シャンクの冷却液ダクト配列に連結され、冷却液供給手段と連通状態にされる。工具シャンクの冷却液ダクト配列は、好ましくは、工具シャンクに沿って伸び、そして保持部分の前記後端と少なくも一方の前記ネジ穴との間の区域において前記工具シャンク保持部分に置かれた冷却液用の横方向の穴で終わる。冷却液用の横方向の穴は、アダプターの前記流体入口オリフィスと揃えられた少なくも１個の出口部分を持つ。
冷却液用の横方向の穴は、好ましくは、工具の基準面の両側に配置された２個の出口部分を有し、この２個の出口部分は、工具シャンクが左勝手で使用されるか又は右勝手で使用されるかに応じて、どちらかが使用される。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明による金属切削工具組立体の分解等角図である。
図２は図１に示された切削工具の等角図である。
図３は図２に示された切削工具の正面図である。
図４は図２に示された切削工具の側面図である。
図５は図２に示された切削工具の平面図である。
図６は図２に示された切削工具の線VI-VIに沿った断面図である。
図７は図２に示された切削工具の取り付け機構を示している側面図である。
図８は図７に示された切削工具の取付けの最終段階より前の状態において得られた切削工具の線VIII-VIII及びVIII'-VIII'に沿った断面図である。
図９は図７に示された切削工具組立体の線IX-IXに沿った断面図である。
図１０は図７に示された切削工具組立体の線X-Xに沿った断面図である。
図１１は正面溝切り中の加工物内における図２に示された切削工具組立体の配置を図式的に示す基準面ＸＹにおける断面図である。そして、
図１２は本発明による切削工具の別の実施例を示す。
好ましい実施例の説明
図１、２、及び３は、本発明による切削工具組立体を示す。図１及び２に見られるように、切削工具組立体は、長手方向軸線Ｘ’を有する細長い全体として円筒形の工具シャンク１、自己保持形で割出し可能な切削用インサートであることが好ましい切削用インサート３を保持している実質的に細長いアダプター２、及び一般に４で示されかつアダプター２を工具シャンク１に組み付けるための２個の組付けネジ５と６とを含んだネジ手段を備える。
この切削工具は、内側の機械加工、特に図１１に示されるような回転軸線Ｘ”を有する加工物Ｗの比較的深くかつ狭い穴Ｈ内における深い環状の溝Ｇの機械加工に使用するようにされる。作業中、工具シャンクの長手方向軸線Ｘ’は回転軸線Ｘ”と平行であるか又は一致する。組立体は基準面ＸＹ（図１１の面）を有し、これは加工物Ｗの回転軸線Ｘ’を通過し、かつこれは工具の平面図と一般に平行である。図２に図式的に示されるように、説明の実施例においては、工具シャンク１の長手方向回転軸線Ｘ’並びに切削用インサート３の切れ刃７は基準面ＸＹ内にある。しかし、これらを異なった方法で配置することができる。例えば、切れ刃７を基準面の上方に置くことができる。
図１に見られるように、工具シャンク１はその先端９に隣接して工具シャンクの側面に形成されたシャンク保持部分８を持つ。シャンク保持部分８は軸方向に長い長方形の中央突起１０及び突起１０の両側の軸方向の衝合面１２と１３を持つ。突起は衝合面１２、１３とともに工具シャンクの先端９からシャンク保持部分８の後端１１まで伸び更に基準面に関して実質的に対称的に配置されかつこれに対して実質的に直角方向に向けられる。シャンク保持部分８は、半径方向に向けられかつ保持部分の後端１１に隣接して配置された追加の衝合面１５を持つ。図１及び３に見られるように、突起１０は突起ベース１４及び基準面ＸＹに平行な側壁１７と１８を持つ。
図１に見られるように、シャンク保持部分８には、突起１０を通過する２個の平行なネジ穴２２と２３とが形成され、これらの軸線は実質的に基準面内に配置されかつ工具シャンクの長手方向軸線Ｘ’に垂直である。
図４、５、及び６に見られるように、工具シャンク１には冷却液供給手段（図示せず）と連通する冷却液ダクト配列２５（破線で図示）が形成される。冷却液ダクト配列２５は、工具シャンクに沿って延びている冷却液用の軸方向の穴２６を備え、この穴は、シャンク保持部分８の後端１１とネジ穴２３との間の区域内でシャンク保持部分内に置かれた冷却液用の横方向の穴２７で終わる。横方向の穴２７は、横方向に置かれかつ衝合面１２及び１３で終わる２個の出口部分２９を持つ。横方向穴２７の出口部分２９は、工具シャンク１が説明の実施例におけるように左勝手のアダプターとして使用されるか、又は右勝手アダプターとして使用されるかに依存して交替して使用される。図６に示されるように、冷却液用の横方向の穴２７の端部３１はプラグ３２により栓をされる。
図１及び２に見られるように、アダプター２は円弧状であり、そしてこれには、インサート３を自己把持式に保持するインサート受入れ用のスロット４１を有するインサート保持用のブレード部分４０、及び工具シャンク１の保持部分８にネジ止めされるアダプター取付け部分４２が形成される。アダプター取付け部分４２は、インサート保持用部分４０からアダプターの末端４３まで伸びる。図１には見えないアダプター取付け部分の側面は、シャンク保持部分８と共同作用しかつシャンク保持部分８の形状と合致する形状を持つ。従って、図３に見られるように、アダプター取付け部分には、突起１０を受け入れる中央の長い長方形の凹所４４、及び凹所４４の両側に置かれた衝合面４５と４６が形成される。図１に見られる突起１０及び衝合面１２と１３と同様に、凹所４４及び衝合面４５と４６は、インサート保持用ブレード部分４０からアダプター取付け部分４２の末端４３まで伸びる。図３に戻って、凹所４４は凹所ベース４８及び側壁４９と５０を有し、これら側壁は、突起の側壁１７と１６との間の距離より僅かに大きな距離の間隔を空けられる。更に、凹所４４の深さは突起１０の高さより大きい。図４に見られるように、アダプター取付け部分４２は追加の衝合面５２を有し、これはシャンク保持部分８の追加の衝合面１５と衝合する。
図１に示されるように、アダプター取付け部分４２には、凹所４４を通過する２個の貫通穴５３及び５４が形成される。貫通穴５３及び５４の軸線はネジ穴２２及び２３の軸線と平行である。
説明の実施例においては、貫通穴５３と５４及びネジ穴２２と２３は、図７の線VIII-VIII及びVIII'-VIII'に沿った工具の同様な断面を示す図８に見られるものと実質的に同様な形状のものである。見られるように、各貫通穴５３、５４は好ましくは対称形の皿穴部分５５及び把持区域５６を有し、この把持区域は皿穴部分のその他の場所よりも穴の縁に近い。貫通穴５３及び５４の把持区域５６は、これら穴の軸線の位置に応じて基準面ＸＹに関して異なった側に置かれる。
図４、５、及び６に見られるように、アダプター取付け部分４２にはアダプターの軸方向の冷却液穴５７が形成され、この穴は、アダプター端末部分４３に近接して配置されかつ冷却液用の横方向穴２７の出口部分２９と揃えられた流体入口オリフィス５８（図６）と、冷却液を切れ刃７の付近に向けるようにインサート保持部分４０に近接しかつそのの上方に配置された流体出口オリフィス５９（これは図２にも示される）との間を伸びる。
さて、図１に戻ると、各組付け用ネジ５、６は、アダプター取付け部分４２の貫通穴５３、５４にそれぞれ自由に受け入れられるようにされた把持用の頭部６０、及びシャンク保持部分８のネジ穴２２、２３内にねじ込まれるネジ部分６１を持つ。把持用の頭部６０には、貫通穴５３、５４の皿穴部分５５の傾斜角に相当する傾斜角を有する円錐状の把持用部分６３が形成される。
図７及び１０を参照し、アダプター２と工具シャンク１との連結方法が説明されるであろう。アダプター取付け部分４２がシャンク保持部分８に取り付けられると、突起１０は間隙６５を残して凹所４４内に受け入れられる（図８）。図８に見られるように、貫通穴５３及び５４はネジ穴２２及び２３と実質的に揃えられるが、この配列は、貫通穴５３及び５４の軸線が工具シャンクの長手方向軸線に沿った方向及び基準面に垂直な方向の双方においてそれぞれネジ穴２２及び２３の軸線に関して僅かに食い違いにされる。即ち、各貫通穴５３、５４の軸線は、それぞれのネジ穴の軸線よりもインサート保持部分４０に近く、インサート保持部分４０に近い方に配置された穴５３の軸線は基準面の僅か上方に置かれ、そしてアダプター取付け部分４２の末端４３に近い方に配置された穴５４の軸線は基準面の僅か下方に置かれる。
図９及び１０を参照し説明すれば、組付けねじ５及び６をネジ穴２２及び２３内にネジ連結する場合は、手順の如何に拘わらず、衝合面４５及び４６がシャンク保持部分の衝合面１２及び１３に当たって押し合う。同時に、図８に見られるように、各ネジ５、６のネジ頭部６０の把持部分６３は、その把持区域５６において、それぞれ貫通穴の皿の部分５５に当たりこれと押し合う。揃えられた穴及びその把持区域５６のこの特別な相互配置のため、予定位置７０ａ、７０ｂにおける各ネジ５、６の把持部分６３と貫通穴の皿の部分５５との組合いが生ずる（図７）。一方、予定位置７０ａ及び７０ｂは、穴のアダプターの末端４３側の区域に置かれ、これにより確実に、アダプター取付け部分はシャンク保持部分の衝合面１５に向かう方向に押され、他方、インサート保持部分に近い方の接触７０ａの位置が基準面の下方に置かれると同時にアダプターの端末４３に近い方の接触７０ｂの位置が基準面の上方に置かれる。組付けネジ５、６と貫通穴５３、５４との間の接触位置のかかる配置により、アダプターは横方向衝合面１２及び１３上で僅かに回され、これにより基準面に関して異なった側にある予定位置８０ａ、８０ｂにおける突起の壁面１７、１８と凹所の壁面４９、５０との組合いが達成される。こうして、切れ刃７に近い接触域８０ａは基準面の上方に置かれ（図１０）、そして端末４３に近い接触域８０ｂは基準面の下方に置かれる（図１１）。その結果、把持力が平衡され、アダプターの工具シャンクに対する安定かつ強固な組付けの達成が保証される。
このようにして、本発明は、極めて簡単でかつ使用者に親切な組付け機構を提供する。更に、この組付け機構により、比較的少数の工具組立体構成要素と工具組立体の小型化、比較的大きな製作許容差による簡単な取扱いと比較的容易な製造、信頼性と強固な固定とを確実なものとする工具におけるアダプターの正確かつ再現性のある位置決めが可能である。
上述の金属切削工具組立体における工具シャンクは円筒状のものであるので、組付け手順に含まれる組立体のすべての構成要素、即ち、組付けネジ、突起及び凹所は、これらを工具の基準面の近傍に配置することが特に有利である。これは、直径が小さい工具を、例えば、加工物の深くて狭い穴の中で溝、特に深くて狭い溝の機械加工に使用する場合に特に有利である。
図１１は、切削作業中の上述の切削工具を示す。矢印は工具の可能な相対運動の方向を示す。陰影部分は、切れ刃の近くの切削域に工具シャンク及びアダプターを通して冷却液をいかに供給するかを図式的に示す。使用される切削工具、特に比較的大きさの小さなインサート把持手段を有する自己把持式のインサートの上述の構成により、切削域への冷却液の効果的な供給が提供され、従って切削用インサートの冷却及び切削域からのチップの排出が提供され、これは、小直径の深い穴及び／又は溝の機械加工に特に有利である。
切削工具組立体は上述されかつ図示されたものとは異なった性質を有し設計できることに注意すべきである。即ち、図面に示された切削工具は左勝手の工具であるが、同じ工具シャンクを右勝手の工具に使用することができる。図１２に示されるように、工具シャンクを円筒状ではなくて長方形断面とすることができる。アダプター及び、特にそのインサート保持用のブレード部分は、これを円弧状でなくて平らにすることができる。
突起をアダプター取付け部分に、凹所を工具のシャンク保持部分に形成することができる。アダプター取付け部分とシャンク保持部分との当たり及び衝合面を、アダプター取付け部分及び工具シャンク保持部分の横方向の面ではなくて凹所及び突起のベース面により構成することができる。凹所及び突起の壁面を平面でなくかつ基準面と平行でなく更に互いに平行でなくすることができる。突起と凹所とを僅かの許容差できつく適合させることがでる。この場合、使用には、ただ１個の組付けネジ、従ってただ１組の揃えられた穴しか必要でなく、アダプター及びシャンク保持部分の貫通穴は両者とも実質的に基準面に配置される。
揃えられた穴及び組付けネジは傾けること、特に工具シャンクの長手方向軸線に関し、及び前記基準面に関して異なった方向に傾けることができる。ネジは異なった直径のものとすることができる。組付け手順中に貫通穴の把持部分を予定位置にするために使われる特徴、即ち、貫通穴の皿もみ部分の把持区域、及び揃えられた穴の軸線間のずれた相互関係は、これを組み合わせてではなく二者択一で使うことができ、更にその他の適切な形式で設計することができる。例えば、上の目的に対して、偏心の固定用カム装置を使用できる。貫通穴の軸線を基準面の両側でなく同じ側に置くことができる。
アダプターの冷却液の穴は、アダプターの全長にわたって長手方向に伸び、かつインサート保持部分に流体出口オリフィスを持つことができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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