(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
刃先に囲まれた上面、下面を形成する基部、外周側面および前記上面および下面の中心を通って上下に延びる中心軸を有して構成される植刃であって、前記外周側面は、前記中心軸に直角で前記上面の近傍において前記植刃を通る第１の断面の周囲形状が凹部のない非嵌込み形状を有し、
前記外周側面はさらに、前記中心軸に直角で前記基部の近傍において前記植刃を通る第２の断面の周囲形状が、前記中心軸を中心とする回転対称位置にあるｎ個（但し、ｎは３以上の整数値）の突端点が凹部形状を介してそれぞれ隣の前記突端点に結合された回転対称形状を有し、前記凹部形状がそれぞれ前記中心軸周りに作用するトルクに対抗する当接面を形成することを特徴とする植刃。
【請求項２】
前記外周側面における前記第１の断面の周囲形状が円形であることを特徴とする請求項１に記載の植刃。
【請求項３】
前記外周側面における前記第１の断面の周囲形状が多角形であることを特徴とする請求項１に記載の植刃。
【請求項４】
ｎ≧５であることを特徴とする請求項１に記載の植刃。
【請求項５】
ｎ≧８であることを特徴とする請求項１に記載の植刃。
【請求項６】
前記当接面のいくつかは同一平面上に位置することを特徴とする請求項１に記載の植刃。
【請求項７】
前記当接面のいくつかは直交することを特徴とする請求項１に記載の植刃。
【請求項８】
前記凹部は前記基部近傍から前記植刃の少なくとも８分の１の高さまで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の植刃。
【請求項９】
前記凹部は前記基部近傍から前記植刃の少なくとも４分の１の高さまで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の植刃。
【請求項１０】
前記外周側面に、前記刃先に隣接して下方に延びる逃げ側面が設けられており、前記逃げ側面は前記植刃の少なくとも１０分の１の高さを有するとともに、前記中心軸に直角な断面形状が前記刃先の周囲形状と相似の形状であることを特徴とする請求項１に記載の植刃。
【請求項１１】
前記外周側面に、前記逃げ側面と前記凹部とを滑らかに繋げる形状の移行側面部が設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の植刃。
【請求項１２】
前記移行側面部が前記植刃の少なくとも３分の１の高さを有することを特徴とする請求項１１に記載の植刃。
【請求項１３】
（ａ）請求項１に記載の植刃と、
（ｂ）前記植刃を受容するための少なくとも一つのポケットを持つ工具ホルダとからなり、
前記ポケットは、前記基部を支持するための基部当接面と、複数の前記当接面の内の前記中心軸を中心とする角度的に所定間隔を置いた少なくとも二つの前記当接面とそれぞれ当接する少なくとも二つの当接側面とを有し、前記当接側面と前記当接面との当接により前記植刃に作用するトルクに対抗するように構成されていることを特徴とする切削工具アセンブリ。
【請求項１４】
前記少なくとも二つの当接側面の内の二つが互いに直交することを特徴とする請求項１３に記載の切削工具アセンブリ。
【請求項１５】
少なくとも三つの前記当接側面を有し、その内の二つの前記当接側面が同一平面上に位置することを特徴とする請求項１３に記載の切削工具アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は切削工具に関する。特に、円形あるいは多角形の刃先を持つて割出し可能な植刃（インサート）と、そのための工具ホルダに関する。
【背景技術】
【０００２】
円形あるいは多角形の刃先を持つ植刃は、切削工具の工具ホルダのソケットに取り付けて用いられている。切削作業（丸削り、フライス削り等）では、通常、利用可能な刃先の一部分のみが実際に工作物を切削する。この部分の程度は切り口の深さに依存する。規則的な（例えば多角形の）植刃において、割出し可能な刃先の部分を用いる場合、植刃は、全く新しい刃先が提示されるように割り出される。
【０００３】
多角形の刃先を持つ植刃を正しく用いるには、使用中の回転に対して植刃を固定する必要がある。従来の方法では、植刃固有の多角形状から得られる当接面が用いられる。しかしながら、特にトルクの大きな用途、あるいは多数の側面を持つ多角形である場合には、この固有当接形状を利用するだけでは、切削力から生じるトルクに耐えるには不十分である。
【０００４】
円形の刃先を持つ植刃は、回転対称がある。このため、理論的には連続的に、あらゆる角度位置において割出しを行い、実際に観察した摩耗に適応させることができる。しかしながら、実際は、円形の植刃も、等シフト角度で角度的に間隔が定められた別個の割出位置での使用に限定されている。この割出位置間の角度シフトを植刃の「角ピッチ」と呼ぶ。
【０００５】
丸い植刃を最適に使用するために、切削加工中に植刃が割出位置から回転することがないようにし、刃先の定めた部分に摩耗を限定することが望ましい。これによって、刃先を置き直したときに新たに向く刃先の部分が、未使用状態であることが保証される。
【０００６】
円形の植刃を回転に対して固定するための、多くのデザインが提案されている。それらのデザインは二つのタイプ、すなわち「座へのピン止め」と「側面と当接」に分類できる。
【０００７】
座へのピン止めのデザインの例としては、フルエキゲル（Flueckiger）氏の米国特許第５，２３６，２８８、そしてサタシュコ（Stashko）氏の欧州特許公報第３００，１７２号がある。
【０００８】
フルエキゲル氏の米国特許第５，２３６，２８８号は、基部内に半径方向の溝を持つ割出し可能な丸い植刃を開示している。先端が円錐状のねじが、植刃受容ポケットの座内に調整可能に取り付けられ、その先端が、植刃の基部内にある半径方向の溝の一つに係合するように突き出している。
【０００９】
サタシュコ氏の欧州特許公報第３００，１７２号も同様なデザインを開示している。この場合は、植刃受容ソケットの座から突き出すピンが、丸い植刃の基部内に形成された凹部に係合する。この凹部は、多角形状に形成され、ピンがその角の部分に係合する、あるいは外周に複数の弓形の溝を持つ円形の凹部として形成され、ピンを受け入れるようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の両デザインには、トルクに対する抵抗特性が限定されているという欠点がある。トルク抵抗面は、すべて小さく、植刃の中心軸に比較的に近く、また植刃の基部に近い、小さな深さに限定されている。さらに、ピンと凹部との接触面の方向が、作用トルクに対向するのに最適ではない。接触面のサイズ、位置及び方向が不適当であることが組み合わされて、比較的に大きな面圧力が小さな当接面上に作用することになり、損傷が生じる、あるいはロックが不十分になるという危険がある。
【００１１】
側面当接のデザインの一例が、レシグノ（Rescigno）氏の米国特許第５，３４６，３３６号にある。これには、外周縁表面に角度的に間隔を定めた五つの小平面を持つ丸い植刃が開示されている。これらの小平面は、小平面の上端部が刃先よりも下に位置するように、植刃の頂部に向かって外方へ傾斜している。二つの隣接する小平面を、工具ホルダの内面に形成した対応する接触平面に対して配置し、固定あるいは締付けねじによって、工具ホルダのソケットに植刃を固定する。
【００１２】
二つの隣接する接触平面は、各々の間に鈍角を、また、各平面は、植刃の軸に対して、位置決め面によって形成される当接角よりも僅かに大きな鋭角を形成する。このため、締付けねじによって植刃をねじ止めするとき、植刃と、受容ソケットの内面との接触は、小平面の上端部近くから始まり、これら上端部が上側位置決め壁内へ押される。
【００１３】
この装置も、特に植刃と受容ソケットとの接触面積が限られている、そして（下記に定義する）圧力角が９０度に近いため、トルク抵抗特性には制限がある。
【００１４】
したがって、比較的多数の割出位置を提供しながら、かなりのトルクに対向可能なように適当な方向に向けられた当接面がある、円形あるいは多角形の刃先を持つ植刃が必要であり、また、そのような植刃を取り付けるための工具ホルダも必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、大きなトルクに対向する当接面を提供するように形成された外周側面を持つ円形及び多角形の植刃、そして対応する工具ホルダを提供する。
【００１６】
本発明の割出し可能な植刃は、調和のとれた植刃のセットの一部、そして単一のサイズ及び形状を持つ工具ホルダに用いる工具ホルダのアダプタとして形成してもよい。本発明の植刃及び受容ソケットは、限定せずに、フライス、ブローチ、丸削りバイト等の多くの用途に効果的に用いることができる。
【００１７】
本発明の円形あるいは多角形の植刃は、どの割出位置にでも、しっかりと、そして正確に受容ソケットを用いて固定することができ、受容ソケットに結合された植刃は、植刃と受容ソケットとの間で伝達される比較的に大きなトルクに抵抗することが可能である。植刃は、比較的多数の割出位置があっても、植刃のどの割出位置ででも、受容ソケットの対応する当接面に係合するときに比較的に小さな圧力角を持つように構造的に区画形成される。
【００１８】
一つの実施例において、本発明は、一度に三つ座面が用いられる複数の別個の座面を持つ割出し可能な植刃を提供する。
【００１９】
また、本発明は、大きな作用トルクの下で構造的な完全性を維持し、多数の割出位置において割出し可能な植刃を受けるように構成された受容ソケットを工作機械に提供する。
【００２０】
本発明によれば、刃先に囲まれた上面、下面を形成する基部、外周側面および前記上面および下面の中心を通って上下に延びる中心軸を有して構成される植刃が提供される。前記外周側面は、前記中心軸に直角で前記上面の近傍において前記植刃を通る第１の断面の周囲形状が凹部のない非嵌込み形状を有し、前記外周側面はさらに、前記中心軸に直角で前記基部の近傍において前記植刃を通る第２の断面の周囲形状が、前記中心軸を中心とする回転対称位置にあるｎ個（但し、ｎは３以上の整数値）の突端点が凹部形状を介してそれぞれ隣の前記突端点に結合された回転対称形状を有し、前記凹部形状がそれぞれ前記中心軸周りに作用するトルクに対抗する当接面を形成する。
【００２１】
本発明の特徴によれば、前記外周側面における前記第１の断面の周囲形状が円形となるように形成される。
【００２２】
また、本発明の特徴によれば、前記外周側面における前記第１の断面の周囲形状が多角形となるように形成される。
本発明の特徴によれば、ｎ≧５である。
本発明の特徴によれば、ｎ≧８であっても良い。
【００２３】
さらに、本発明の特徴によれば、前記当接面のいくつかは同一平面上に位置する。
さらに、本発明の特徴によれば、前記当接面のいくつかは直交する。
【００２４】
さらに、本発明の特徴によれば、前記凹部は前記基部近傍から前記植刃の少なくとも８分の１の高さまで形成されている。
【００２５】
さらに、本発明の特徴によれば、前記凹部は前記基部近傍から前記植刃の少なくとも４分の１の高さまで形成されている。
【００２６】
さらに、本発明の特徴によれば、前記外周側面に、前記刃先に隣接して下方に延びる逃げ側面が設けられており、前記逃げ側面は前記植刃の少なくとも１０分の１の高さを有するとともに、前記中心軸に直角な断面形状が前記刃先の周囲形状と相似の形状である。
さらに、本発明の特徴によれば、前記外周側面に、前記逃げ側面と前記凹部とを滑らかに繋げる形状の移行側面部が設けられている。
【００２７】
さらに、本発明の特徴によれば、前記移行側面部が前記植刃の少なくとも３分の１の高さを有する。
【００２８】
また、本発明によれば、（ａ）上記の植刃と、（ｂ）前記植刃を受容するための少なくとも一つのポケットを持つ工具ホルダとからなる切削工具アセンブリが提供される。この切削工具アセンブリにおいて、前記ポケットは、前記基部を支持するための基部当接面と、複数の前記当接面の内の前記中心軸を中心とする角度的に所定間隔を置いた少なくとも二つの前記当接面とそれぞれ当接する少なくとも二つの当接側面とを有し、前記当接側面と前記当接面との当接により前記植刃に作用するトルクに対抗するように構成されている。
【００２９】
さらに、本発明の特徴によれば、前記少なくとも二つの当接側面の内の二つが互いに直交する。
さらに、本発明の特徴によれば、少なくとも三つの前記当接側面を有し、その内の二つの前記当接側面が同一平面上に位置する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明は、高トルクに対向する当接面を形成した外周側面を持つ円形及び多角形の植刃と、対応する工具ホルダとを提供する。
【００３１】
本発明による植刃と、それに対応する工具ホルダの原理及び作用は、図面及びその説明文から明確に理解することができる。
【００３２】
さて、図面を参照する。図１Ａから１Ｅに、本発明によって構成した植刃の第一実施例を示す。この植刃は、全体して１０と符号が付けられている。
【００３３】
本発明の特定な特徴を明確にする目的で、植刃あるいは工具ホルダの当接面の「圧力角」に言及する。明細書本文及び特許請求項において用いる「圧力角」は、植刃の最も外側に位置するトルク伝達座面への接線、あるいは受容ソケットの対応する当接面の接線と、その同じ面を通る植刃の軸からの半径方向の線分との間における、植刃の座面に平行に測定される角度であると定義する。これらの座面あるいは当接面における植刃とソケットとの間の圧力から生じる力によって、植刃の半径とその力とのベクトル積に等しいトルクが発生する。したがって、このトルクは圧力角の余弦に直接的に比例する。
【００３４】
通常、植刃１０は、刃先１４によって境界が定まる上面１２、基部１６及び外周側面１８からなる。外周側面１８の形状は植刃１０の高さに沿って変化する。外周側面１８の最上部に近い部分では、刃先１４に対する支持部を提供するために、刃先の円形あるいは多角形の形状に順応している。植刃１０の低い部分では、外周側面１８は、刃先の本来の形状が提供するであろう圧力角よりもかなり小さな圧力角を持つ横方向の座面を提供するように形成されている。これらの横方向の座面は、溝等の凹部として形成されることが好ましく、山形の溝として形成するのがもっとも好ましい。この後者の可能性によって、下側の断面形状を、ｎ個の突端を持つ星形に例えることが可能である。
【００３５】
明細書及び請求項で用いる用語「ｎ個の突端を持つ星形」とは、各点が、内向きの山形、すなわち「Ｖ形状」によってその隣の点に結合される、最も外側にｎ個の点を持つ回転対称な形状に言及する。図２Ｂに五つの突端を持つ星形の例を示す。下記により詳細に説明するが、突端そして／あるいは山形の基部が平らに形成されることもあるので、本発明の好適実施例の下側外周側面は、「約」あるいは「ほぼ」ｎ個の突端を持つ星形と表現される。
【００３６】
本発明は、回転対称な刃先を持つ植刃に対して広範囲に適用できる。用語「回転対称」は、少なくとも二つの非等価な部分的な回転の下で不変である形状に言及するために、この説明文及び請求項に用いられる。この定義による用語は、直線の辺からなる、あるいは直線や曲線部分のより複雑な組合せから構成されるかどうかにかかわらず、三つ以上の辺を持つ規則的な多角形を含む。また、用語は、円形をも含み、反復パターンを基本的な形状の上に重ねた前述の形状の変種をも含む。このようなパターンの例としては、鋸歯状、扇形、あるいは波形の刃先がある。
【００３７】
回転対称及びｎ個の突端を持つ星形のどちらも、鏡映下での対称を暗示するものではない。特定の切削用途において、主に一方向にのみトルクが生じる場合、本発明の構成は、主要なトルク成分に対向させるために、より小さな圧力角の当接面を持つように非対称に形成されてもよい。しかしながら、本発明は、これら両方の場合に対して、中心軸の周りのトルクに対向するための、対称な実施例を介して説明される。
【００３８】
明細書及び請求項においては、植刃の中心軸に言及するが、この軸は刃先が回転対称を示す軸である。また、植刃の「頂部」及び「底部」にも言及するが、その場合、植刃は、刃先を上方に、そして基部を下向きにして、軸が垂直な状態で取り付けられているものとする。
【００３９】
三角形の、そして正方形の植刃に関して、本発明のデザインは、特に大きなトルクが発生する用途に対して最適な座面を提供する。
【００４０】
多数の辺を持つ刃先の場合、あるいは少数の辺でも凸形状に湾曲する刃先の場合は、切削力から生じる大きなトルクに対向するための適当な面を、刃先の固有な形状から得ることはできない。この場合、本発明の植刃は、従来の技術によって提供されるものよりもかなり小さな圧力角の当接面を提供するので、特に重要である。
【００４１】
本文及び請求項においては、嵌込み及び非嵌込み形状に言及するが、用語「凹部」は、凹形状あるいは凹面、または中空な形状あるいは面の一部を示す。より正確には、凹部は、形状あるいは面の隣接部分を結ぶ仮想直線内に位置する形状あるいは面の一部であると識別でき、逆に、どの部分にも、このような定義の凹部を持たない形状を「非嵌込み」形状と呼ぶ。したがって、ｎ個の突端を持つ星形の山形は、ここに定義する「凹部」を形成するが、規則的な多角形は、非嵌込み形状として分類される。
【００４２】
さて、植刃１０の特徴をより詳細に説明する。この実施例では、上面すなわち「すくい面」１２は、刃先１４によって外周が定まり内向きに傾斜する外周環状部２０、そして植刃１０の軸に直角で平らな内周環状部２２を含む。
【００４３】
さらに、上面１２は、陥凹あるいは隆起パターン等のチップ制御機能を含んでもよい。そのような可能性の一つを図１Ｅに示す。
【００４４】
図１Ｃに最も良く示すが、内周環状部２２は、内端において、標準の皿小ねじ型締付けねじ（図示せず）を通すための中央基準孔、すなわち「部分的に円筒状の」孔２６の円筒延長部２４に交差する。工具ホルダ内に植刃１０を締め付けるために用いる特定なクランプ技術は、本質的に本発明の一部をなすものではない。本発明の範囲から逸脱することなく、他の様々なクランプ技術を用いてもよい。
【００４５】
さて、本発明の好適実施例の特徴である外周側面１８について説明する。外周側面１８は、中心軸に対して直角で、そして上面１２に近い、植刃を通る第一の断面が、非嵌込み形状を区画しないように形成されている。これに対して、基部１６に近い、中心軸に直角な植刃を通る第二の断面は、ｎ倍の回転対称を示し、中心軸の周りのトルクに対向するための当接面を提供する凹部を含む。
【００４６】
このため、外周側面１８は、植刃１０の高さに沿って、少なくとも二つ、通常三つの部分に分割してもよい。刃先１４に隣接する第一の部分は、逃げ側面２８を示し、非嵌込み断面形状を持つ。外周側面１８の下部は、中心軸の周りのトルクに対向する当接面を持つ凹部を提供するリブ付き側面３０を形成する。これら逃げ側面２８及びリブ付き側面３０は、下記に説明するが、二つの形状間に緩やかな移行を提供する移行側面部３２によって結ばれていることが好ましい。
【００４７】
逃げ側面２８は、典型的に、使用刃先の形状に対応する。したがって、植刃１０においては、逃げ側面２８は、円形の刃先に対応する円形断面を持つ円錐切頭体の形状になっている。したがって、中心軸に直角な、逃げ側面２８の断面形状は、寸法が高さに応じて幾分変化するが、高さ全体においてほぼ一定な形になる。逃げ側面２８は、刃先１４から下方へ、少なくとも植刃１０の高さの約１０分の１だけ延びることが好ましい。
【００４８】
逃げ側面２８は、通常、植刃１０の中心軸に対して鋭角ψに傾斜する。角ψは、一般的に、植刃の「主直角逃げ角」を示し、約２０度以下が好ましく、通常約７度である。負の植刃に対しては、逃げ側面２８が円筒状になるように、角ψは約０度であってもよい。
【００４９】
さて、リブ付き側面３０の特徴をより詳細に説明する。これは、隆起したリッジ３４間に溝３２が形成された角錐切頭体のリブ付き面として具現されることが好ましい。また、溝３２は山形の断面を持つことが好ましい。
【００５０】
リブ付き側面３０は、基部１６から、図１Ｂにおける平面Ｉ−Ｉで示す植刃の軸に直角な平面まで延びている。リブ付き側面３０は、植刃の高さの少なくとも約８分の１だけ延びることが好ましい。通常は少なくとも約４分の１である。しかし、移行側面３２のデザインに応じ、リブ付き側面３０は、外周側面１８の高さの大部分を占めてもよい。
【００５１】
リブ付き側面３０は、各々峰３６があるｎ個のリッジ３４を持つものと見なすことができ、各峰は、一対の平らな反対方向に傾斜する当接側面３８に滑らかに融合している。隣接するリッジは、隣り合う当接面３８が滑らかに交差する根元領域４０で接合する。リッジ数は、植刃の利用可能な割出し位置の数に等しい。円形の刃先に対して、ｎは少なくとも５であることが好ましい。通常は８以上である。
【００５２】
図２Ａ及び図２Ｂを手短かに説明する。これらの図は、ここにｎ＝５で示すリブ付き側面３０の断面が、二等分半径の両側に対称な脚を持つ凹状の山形である「創成切片」（図２Ａ）を、ｎ−１回の回転コピーによって、ｎ個の突端を持つ星形（図２Ｂ）に定義できることを示すものである。創成切片は、３６０度／ｎに等しい中心ピッチ角βに対応する。
【００５３】
下記にさらに論じるが、植刃１０の好適実施例の特徴は、二つの離れた当接面３８に共平面性がある（すなわち、二つの離れた当接面３８が同一平面上に位置する関係にある）ということである。単純な例としては、これは、創成切片の対称な脚が、二等分半径に対する角γが（９０度−β／２）に等しくなるように形成されることによって達成される。対応する圧力角αは（９０度−β）に等しい。したがって、この八つのコーナのある実施例では、α＝４５度、β＝４５度、そしてγ＝６７．５度である。より多くの角が用いられる場合、共平面（すなわち、同一平面上に位置する二つの離れた平面）は、二つ以上のリッジを挟んで離れて存在する。
【００５４】
さらに、植刃１０の好適実施例の特徴は、二つの離れた当接面３８が、軸に直角な、植刃１０を通る断面に対して直角に交差するということである。面自体は、リブ付き側面３０にテーパがあるために、直角からずれることもあるが、説明の便宜上、そのような面を「直角な当接面」として言及する。この要求は、単純な幾何学上の条件によって定義されるもので、一例としては、上記の八つのコーナのある実施例の角によって提供される。さらに、少なくともいくつかの相互に直角な当接面は、ｎが４の倍数である場合に発生する
【００５５】
好適実施例において、リブ付き側面３０は、理想的には角錐切頭体である。これは、他の意味もあるが、すべての当接側面３８が、図１Ｂに示すように、植刃１０の軸に対して同じ角度ηを形成することを意味する。直接的な結果として、各リッジ３６の側面３８の対が交差する想像直線は、上記に定義したような理想的な星形多角形の横断面の、配列されたコーナを通過し、基部に対する直角線と角φを形成する。角φは、α及びηの関数であって、φ＝Ｔａｎ-1［ｓｉｎ（α）ｔａｎ（η）］で与えられる。角φは、最上部の逃げ側面部２８に関する逃げ角ψよりも大きい。圧力角αが９０度よりも小さいならば、φ＞ηである。当然、理想的な星形多角形の横断面のすべては、互いに相似である、すなわち、尺度を変化させるだけでよい。
【００５６】
図１Ｄは、図１Ｂの平面Ｉ−Ｉ断面、すなわちリブ付き側面３０と移行側面３２との接合部におけるリブ付き側面３０を示す。リブ付き側面３０の星形多角形状は、理想的な形状から、リッジ３６及び股４０が切り落とされ、そして／あるいは丸くされて修正されている。実際、本体最下部のすべての水平平面上におけるすべての星形多角形状は、通常、同一形状になるように修正される。すなわちリッジ３６及び股４０は、図１Ｂに示すようにリッジ及び根元領域を一定の幅に形成するために、同じ幅で面取りされる。その結果、好適実施例における修正星形断面は、厳密に言えば、ユークリッド幾何学的なセンスでは同一とは言えない。リッジ３６及び根元領域４０は、全長に渡って一定の幅を持つため、当接側面３８間の交差想像線を考慮した場合、基部に対する直角線に対して同一角φを形成する。
【００５７】
移行側面３２に移るときに根元領域４０がテーパ面４２に変化して、星形多角形状の、股領域４０に最も近い部分が次第に消失する。他方、リッジ３６に近い当接面３８の形状は、リッジ３６自体が逃げ側面２８に統合される移行側面部３２と逃げ側面２８との接合部まで維持される。
【００５８】
移行側面部３２自体は、図１Ｃに最も良く示されているが、リブ付き側面３０のリブ部分の延長がテーパ面４２と重ね合わされた、あるいは結合されたものである。その結果、移行側面部３２は、外周側面１８内の溝の深さが逃げ側面２８に向かって次第に減少する緩やかな移行を提供する。移行側面部３２は、少なくとも植刃の高さの約３分の１だけ延びることが好ましい。
【００５９】
粉末冶金の技術的な理由のため、そして構造的な理由のため、刃先が、テーパ面４２が囲む内側部分によって直接的に強化される場合は、テーパ面４２と、植刃の軸に直角な平面との間の角は、約６０度以下であってはならない。しかしながら、この角度は、下記に説明するが、切削力から生じるトルクに対向するために用いられる当接側面３８を持つリブ付き側面３０の利用可能な高さ「ｈ」を制限することなく、６０度をかなり超えて増加させることはできない。テーパ面４２の形状の詳細は、かなり異なってもよい。例えば、円錐切頭体（すなわち、丸い面）あるいは角錐切頭体（すなわち、平らな面）であることが好ましい。
【００６０】
さて、本発明によって構成され操作可能な、概して５０と符号を付けた工作機械切削工具すなわち工具ホルダを示す図３から図６を参照する。この工具ホルダは、植刃受容ソケットすなわちポケット５２内に取り付けた複数の植刃１０を用いる。
【００６１】
各ポケット５２には、植刃の基部を支持する基部当接面５４、そして植刃１０の、角度的な間隔がある当接面３８に当接するように位置した少なくとも二つ、なるべくなら三つの当接側面５６、５８及び６０が形成されている。これら当接側面の組合せは、相当なトルクに構造的に抵抗することが可能な側面支持抑制システムを提供する。ポケット５２の側壁の他の部分は、表面が植刃に干渉しない限り、如何なる都合の良い形状及び構造であってもよい。
【００６２】
受容ソケットは、工具ホルダと一体であっても、あるいは適当な方法で工具ホルダに連結したアダプタであってもよい。後者の場合は、適当な範囲のアダプタを介して、単一の工具ホルダによって、対応する範囲の割出し可能な植刃を受けるようにしてもよい。
【００６３】
図５及び図６の概略断面図にソケット５２の他の特徴を示す。ソケット５２には、二つの概して直角な側壁６２及び６４があり、当接側面５６及び５８が壁６２に一体に形成され、当接面６０が壁６４に一体に形成されている。当接面５６、５８及び６０は、植刃受容ソケット５２の基部５４まで延びていないことが好ましい。最下部の辺縁において、当接面は、植刃から離れるように傾いて窪んだ底部内で繋がる。例として、図５の平面ＶＩ−ＶＩによる部分断面図である図６に、側壁６２の共平面当接面５８の一番奥の部分、そして同じ壁にある窪んだ底部６８を示す。
【００６４】
共平面関係（すなわち、同一平面上に位置する関係）となる二つの当接面の一番奥の方、すなわち側壁６２の当接面５８は除いてもよい。その理由は、残った当接面５６及び６０が、完全に有効な側面支持抑制システムを区画形成するためである。
【００６５】
また、図６に示すように、当接面は、植刃の側面３８の傾斜に調和するように傾いた平面上にある。すなわち、受容ソケットのプラットホームの基部に対する直角線に対して、植刃の側面３８による角ηにほぼ等しい角を形成する。新しい受容ソケットは、植刃を受容ソケットに初めて取り付けたときに当接面の上部領域から接触が始まるように、角を傾斜させて当接面に許容性を持たせて製造される。初めての締め付け中に起こる、この表面の塑性変形によって、接触は上部領域から始まり、次第に当接面の全領域に至る。このようにして、当接面の「フット・プリント」として、リブ付き側面３０の最上部に向かう並置側面３８上における当接面の深さに対応する深さ「ｂ」の帯の形態で座面３８ａが確立され、座面は移行表面部３２内へ約ｂ／２だけ延びる。
【００６６】
さて、工具ホルダ５０の他の特徴について説明する。図４に、基部５４がほぼ平面で中央ねじ孔７２を持つソケット５２を示す。側壁６２には、先に言及した共平面当接面５６及び５８、窪んだ底部６６及び６８、そして逃げ面７４が設けられている。また、側壁６４には、直角な当接面６０、窪んだ底部７０及び逃げ面７６が設けられている。ねじ孔７２は、締付けねじで受容ソケットに植刃を固定したときに植刃の貫通孔２６から僅かに編心するように形成されている。これは、植刃の座面が受容ソケットの対応する当接面に対して付勢されることを保証するためである。
【００６７】
図１Ａに示すように、植刃１０は、八つの割出し可能な位置を持つ。このことは、上面１２の環状部２２上に、識別のための、対応するローマ数字が付されていること、そして八つの回転対称的なリッジが使用されていることから明らかである。しかしながら、本発明は、植刃の座面及びソケットの当接面上への圧力応力を甚だしく増加させることなく、より多数の割出位置を設けることを可能にする。この接触圧応力がリッジ数に対してどのように増加するかを次に考察する。
【００６８】
次に図５を参照する。植刃１０の座面３８ａと、これに並置した工具ホルダ５０の受容ポケット５２の最も外側の当接面５６との間の面圧力Ｆｂは、適用したトルクＭから生じた切削力から発生する。したがって、
Ｆｂ＝Ｍ／（Ｒｃｏｓ（α））                          （１）
ここで、Ｒは接触座面３８ａの外周における平均半径であり、αは圧力角である。
【００６９】
したがって、座面に対する圧力は、
Ｐ＝Ｆｂ／Ａ                                          （２）
ここで、Ａは座面の面積であり、
Ａ＝ｂ  ａｘ                                          （３）
この場合、ｂ及びａｘは、各々圧力が加わる座面の深さ及び長さである。
正弦定理から、
ｘ＝Ｒｓｉｎ（β／２）／ｓｉｎ（π−α−β／２）      （４）
【００７０】
この場合、βは、二つの隣接するリッジの峰を通過する半径によって形成される角である。すなわち、図２Ａ及び図５の創成切片に対応する中心ピッチ角βは、３６０度／ｎに等しい。
【００７１】
先に説明したように、α＝９０度−β                      （５）
したがって、
Ｐ＝（Ｍ／Ｒ2ｂａ）／（ｔａｎ（β／２）／ｓｉｎβ）
（６）
【００７２】
通常は、最も弱い材料の許容応力限度（例えば、ポケット側の工具鋼の耐久限度）内に接触圧応力を保持するように設計する。方程式（６）から明らかであるが、圧力は二つの要因の関数である。もし比率Ｍ／ｂａが半径から独立したものと仮定した場合、第一の要因、Ｍ／Ｒ2ｂａはＲ2に反比例する。第二の要因（これを「無次元の圧力応力」と呼んでもよいが、ｐ＝Ｐ／（Ｍ／Ｒ2ｂａ）＝１／（ｔａｎ（β／２）／ｓｉｎβ））は、単にβの関数である。先に述べたようにβは３６０度／ｎに等しいため、無次元の圧力応力はｎの関数である。なお、ｎはリッジ数である。プロッティングによる図８に示すグラフから、ｐ（ｎ）がほぼ指数関数的に上昇する関数であることが分かる。六つのリッジを持つ植刃に対応させてここに示した最小値が、２０のリッジを持つ構成では約１０倍に増加している。図示のように、好適実施例である八つのリッジを持つ構成では、圧力応力が最小値から５０％だけ増加している。
【００７３】
他方、半径Ｒが大きければ大きいほど、半径の平方に反比例する応力は小さくなる。したがって、半径を３倍に増加させれば、３2＝９、すなわち応力が９分の１に低下する。したがって、もし半径Ｒの、六つのリッジを持つ植刃の応力が許容可能であれば、半径３Ｒの、２０のリッジを持つ植刃も、同じ応力を生じるため、許容範囲内にあると言える。また、例えば、六つのコーナを持つ小さな植刃が適用応力限度内にある場合、植刃をより大きく形成することによって、応力を９分の１に低下させることも可能である。したがって、３倍に植刃を拡大することによって、応力を増加させずにリッジ数を６から２０へ増やすことができる。用途に応じて、このような大きさの調整が概して可能であり、これらの考察は、２０が植刃のリッジ数の上限であることを示す。
【００７４】
さて、図７を参照する。これは、全体として８０と符号が付されており、本発明によって構成され操作可能な植刃の第二実施例を示す。概略的に、植刃８０は、八つの割出し可能な刃先８４からなる多角形の刃先８２を持つことを除いて、植刃１０と同じである。これらの刃先は、上記のリブ付き側面３０に同様な、八つのリッジを持つ側面８６に調和している。
【００７５】
明らかに、この場合は、逃げ側面８８が、刃先８２に調和する多角形の形状を持ち、そして移行面部のテーパ面９０が、角錐切頭体であることが好ましい。
【００７６】
本発明を、二つの実施例を用いて説明し、いくらかの変更についても言及したが、それらの実施例及び変更は単に模範的なものであり、本発明は、その精神から外れる、あるいは請求項の範囲を超えることなく、多くの他の機械的な改良及び適応が可能であることは明らかである。例えば、植刃の割出位置数及び側面リッジ数、そして植刃と受容ソケットとの寸法上の比率は、かなり変化してもよく、また、本発明に重要でない面の形状もかなり異なってもよい。
【００７７】
上記の説明は、単に例として意図したものであり、多くの他の実施例が本発明の範囲内において可能であることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１Ａ】本発明によって構成した、丸い刃先を持つ植刃の第一の実施例の斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示す植刃の側面図である。
【図１Ｃ】図１Ａに示す植刃の側面断面図である。
【図１Ｄ】図１ＢのＩ−Ｉ矢視による部分断面図である。
【図１Ｅ】図１Ａに示す植刃の上面図である。
【図２Ａ】本発明による幾何学的な創成切片を概略的に表し、本文の説明において言及する特定な角の定義を示すものである。
【図２Ｂ】本発明によって構成した植刃を通る断面の形状を概略的に表すものである。この形状は、図２Ａに示す創成切片を回転させてコピーすることによって作成される。
【図３】本発明によって構成した工作機械の切削工具の部分分解斜視図である。工具ホルダのポケット内には、図１Ａに示す四つの植刃が取り付けられている。
【図４】図３に示す工具ホルダのポケットの一つを拡大した斜視図である。
【図５】図４に示すポケット内における、図１Ａに示す植刃の当接状態を示す水平断面図である。
【図６】図１Ａに示す植刃と、図４に示すポケットの一つの当接面との接触形状を示す部分的な垂直断面図である。
【図７】本発明によって構成した、多角形の刃先を持つ植刃の第二の実施例の底面図である。
【図８】座面に対する圧力の変化を、本発明による植刃のリッジ数の関数として表すものである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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