JP2012520778A - 切削液を扇状のパターンで供給するためのクーラント供給装置を有する切削工具 - Google Patents

Abstract

切削工具（１０）は、前方端部（１４）および後方端部（１６）を有する胴部（１２）を含む。前方端部はインサートを収容するポケット（２０ａ、２０ｂ）を含む。胴部はクーラント供給装置（７０）をさらに含み、クーラント供給装置（７０）は、後方端部から前方端部まで延在する主幹クーラント流入口（７４）を有する主幹クーラント流路（７２）と、主幹クーラント流路と流体連通し、インサート収容ポケット部に出る主クーラント流出口（７８）を有する主クーラント流路（７６）と、主クーラント流路と流体連通し、インサート収容ポケット部に出る副クーラント流出口（８２）を有する副クーラント流路（８０）と、を備える。略非円形の形状を有する流出口（８４）を形成するために、主クーラント流出口は副クーラント流出口と交差する。その結果、流出口（８４）から出る流体は、扇状のパターンになり、切削エッジ（５４、５６、５８、６０）上に均等に分配される。

Description

本発明は一般にクーラント供給装置を備えた切削工具に関し、特に、主供給穴と副供給穴を有し、その結果できる三角形状により切削液が切削機本体から扇状のパターンで出る、クーラント供給装置を備えた切削工具に関する。

切削工具は通常、切削工具のチップ溝(chip gash)に位置する単一の穴またはノズルのいずれかを通してクーラントを供給する。この両者の供給方法とも、切削液は切削インサート上の特定の先端部に向けられる。たとえ、切削機本体から流れ出すときに、切削液の流れが少し広がるとしても、インサートの切削エッジの全体には切削液が接触しない可能性がある。切削中にそうなると、切削インサートが熱的損傷を受ける場合があり、その結果インサートの寿命低下、もしくは切削インサートの突発故障につながる。したがって、一般的な機械加工手段を使用し、また切削機本体へ構成要素を追加することなく、切削インサートの切削エッジ全体に切削液を供給することが望まれている。

簡潔に言うと、本発明の他の態様によれば、前方端部および後方端部を有する本体を含む切削工具が提供される。前方端部はインサート収容ポケット部(insert-receiving pocket)を含んでいる。本体は、クーラント供給装置をさらに含んでおり、このクーラント供給装置は、主幹クーラント流入口を有する、後方端部から前方端部へ向かって延びる主幹クーラント流路と、主幹クーラント流路に流体連通し、インサート収容ポケット部に出る主クーラント流出口を有する主クーラント流路と、主クーラント流路に流体連通し、インサート収容ポケット部に出る副クーラント流出口を有する副クーラント流路と、を備える。

本発明の上記および他の特徴、態様と利点は、添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読めばよりよく理解されよう。以下の図中、全体にわたって、同じ記号は同じ部分を示す。

本発明の実施形態によるクーラント供給装置を備えたボールエンドミル(ball nose end mill)のような切削工具の斜視図である。 図１のボールエンドミルの本体の上面図である。 図１のボールエンドミルの部分切り取り分解斜視図である。 本発明の実施形態によるクーラント供給装置の部分断面斜視図である。 図１の切削工具で使用する切削インサートの斜視図である。

ここで図１〜４を参照すると、本発明の１つの実施形態による切削工具が１０で概略的に示されている。例示目的のためだけに、切削工具１０はボールエンドミルを含む。しかしながら、本発明は切削工具のタイプによって限定されない。ボールエンドミル１０は略円筒形の胴部１２を含み、胴部１２は、略半球形の前方端部１４と、機械主軸（図示せず）への安定的な取り付けに適合し、胴部１２を通る長手方向軸１８のまわりを胴部１２が回転できるようにした後方端部１６とを有する。

略半球形の前方端部１４は２つの凹部によって相互区分されてもよく、それぞれの凹部はインサート収容ポケット部２０ａ、２０ｂおよびチップポケット部２２ａ、２２ｂを備える。図示した実施形態では、インサート収容ポケット部２０ａ、２０ｂおよびチップポケット部２２ａ、２２ｂは構造において実質上同様である。したがって、インサート収容ポケット部２０ａおよびチップポケット部２２ａだけを、本明細書では説明する。インサート収容ポケット部２０ａは底支持面２４、軸方向側支持面２６および半径方向側支持面２８を含む。コーナーリリーフ溝(corner relief)３０を、底支持面２４と、軸方向支持面２６および半径方向支持面２８との間に形成する。自由表面３２を、軸方向支持面２６と半径方向支持面２８との間に設ける。

本発明はインサート収容ポケット部２０ａの数によって限定されておらず、またインサート収容ポケット部２０ａは任意の望ましい数で実施できることを理解されたい。たとえば、本発明は１つだけのインサート収容ポケット部２０ａを有するボールエンドミル、または３つ以上のインサート収容ポケット部２０ａを有するボールエンドミルで実施することができる。

ねじ３６を収容するために、ねじ穴３４を底支持面２４の中央領域に設ける。このねじ３６は、インサート収容ポケット部２０ａ、２０ｂに、４０で概略的に示す切削インサートを締め付けするための手段となる。ねじ穴３４は貫通穴または袋穴であってもよい。図３において、ねじ穴３４は貫通穴として示す。本発明はポケット部２０ａへの切削インサート４０を締め付けするための手段によって制限されておらず、また、ポケット部２０ａに切削インサート４０を取り付けるための、当業者に周知のいかなる手段を使用しても本発明は実施できることを理解されたい。

図５に示すように、切削インサート４０は第１の実質上平面の表面４２と、その正反対の位置に第２の実質上平面の表面４４とを含む。第１の表面４２の面は、第２の表面４４によって形成された面と略平行である。切削インサート４０は曲線形をもつ第１の側面４６および曲線形をもつ第２の側面４８を含み、また曲線形をもつ第１の側面４６と第２の側面４８との間にコーナーラジアス(corner radius)５０、５２を含む。第１と第２の側面４６、４８の形状は略楕円である。第１と第２の側面４６、４８は、第１と第２の面４２、４４に対して約９０°の角度で形成される。

切削エッジの第１の対５４、５６は、第１の面４２と第１と第２の側面４６、４８との間の交差部で形成される。また、切削エッジの第２の対５８、６０は、第２の面４４と第１と第２の側面４６、４８との間の交差部で形成される。皿もみ穴(countersunk bore)６２は第１の面４２から第２の面４４まで延在し、切削インサート４０をインサート収容ポケット部２０ａに取り付けることを可能にし、機械加工作業中に４つの切削エッジ５４、５６、５８および６０をすべて使用できるようにする。

切削インサート４０は３つの中心軸すなわちＸ、ＹとＺ軸のすべてに関して鏡面対称である。具体的には、Ｘ軸およびＹ軸は、第１と第２の面４２、４４と略平行であり、一方、Ｚ軸は、第１と第２の面４２、４４に略垂直である。この対称性のために、第１の面４２を上面とし、第２の面４４を下面として底支持面２４と係合させ、また、第１と第２の側面４６、４８がインサート収容ポケット部２０ａと係合するように、切削インサート４０をインサート収容ポケット部２０ａに取り付けることができる。切削インサート４０をこのように取り付ける場合、切削インサート４０をＺ軸のまわりに１８０°回転させることにより、切削エッジ５４、５６を機械加工作業において使用することができる。さらに、第２の面４４を上面とし、第１の面４２を下面として底支持面２４と係合させ、また、第１と第２の側面４６、４８がインサート収容ポケット部２０ａの接触部位２７、２９に係合するように、切削インサート４０をインサート収容ポケット部２０ａに取り付けることができる。切削インサート４０をこのように取り付ける場合、切削インサート４０をＺ軸のまわりに１８０°回転させることにより、切削エッジ５８、６０を機械加工作業において使用することができる。したがって、ボールエンドミルのために従来の切削インサートでは切削エッジが２つ以下しか提供されないことと比較して、本発明の切削インサート４０では、機械加工作業において使用できる切削エッジが４つ提供される。

図１〜４に戻り参照すると、本発明の１つの態様では、切削工具１０は切削インサート４０に扇状のパターンで切削液を供給する、７０で概略的に（仮想線で）示すクーラント供給装置を含む。従来のクーラント供給装置と異なり、クーラント供給装置７０は、ある幾何学的配列を有し、それにより機械加工作業中に切削インサート４０の適切な切削エッジ５４、５６、５８、６０の上に切削液が実質上均等に分配されるように、切削液が切削インサート４０にもっとも近い前方端部１４から出るようにする。

クーラント供給装置７０は、内部主幹クーラント流路７２を含み、この内部主幹クーラント流路７２は、主幹クーラント流入口７４を有し、切削工具１０の後方端部１６から前方端部１４へ向かって延在する。主幹クーラント流入口７４によって、加圧された切削液（図示せず）の供給分を切削工具１０の胴部１２へ導入することができる。クーラント供給装置７０は、さらに主幹クーラント流路７２と流体連通する内部主クーラント流路７６を含んでいる。主クーラント流路７６は、主幹クーラント流路７２から、インサート収容ポケット部２０ａに出る主クーラント流出口７８まで延在する。クーラント供給装置７０は、主クーラント流路７６と流体連通する内部副クーラント流路８０をさらに含む。副クーラント流路８０は、主クーラント流路７６から、インサート収容ポケット部２０ａに出る副クーラント流出口８２まで延在する。主クーラント流出口７８および副クーラント流出口８２が、インサート収容ポケット部２０ａに出ることを示したが、付加的な主および副クーラント流路７６、８０を介し、流出口７８、８２が、インサート収容ポケット部２０ｂに出る流出口８４を形成すること、またこれは、切削工具１０が有してもよい他の任意のインサート収容ポケット部においても同様であることが理解されよう。

主幹クーラント流路７２、主クーラント流路７６および副クーラント流路８０の形状は、切削工具の形状、切削インサートの形状などのようないくつかの設計基準に応じて変わる場合がある。図示した実施形態において、主幹クーラント流路７２、主クーラント流路７６および副クーラント流路８０の断面形状は略円形である。しかしながら、本発明は、クーラント流路７２、７６、８０の断面形状によって制限されておらず、本発明は長方形、三角形、ひし形などの多角形で実施することができる。

図示した実施形態において、主幹クーラント流路７２は主クーラント流路７６および副クーラント流路８０より大きな直径を有する。主クーラント流路７６と副クーラント流路８０はほぼ同じ直径を有する。しかしながら、本発明は流路７２、７６、８０のそれぞれの直径によって制限されておらず、また本発明は、流路７２、７６、８０の各々に対して任意の望ましい直径で実施することができることを理解されたい。たとえば、本発明は３つの流路７２、７６、８０がすべてほぼ同じ直径を有する状況で実施することができる。

さらに、本発明は、少なくとも１つの主幹クーラント流路、少なくとも１つの主クーラント流路、および少なくとも１つの副クーラント流路がある限り、流路の数によって制限されないことも理解されたい。さらに、主および副クーラント流路のそれぞれの流出口は、軸方向支持面２６と半径方向支持面２８および自由面３２の１つ以上の場所またはその近傍においてお互いに交差する。たとえば、単一の主幹クーラント流路７２、単一の主クーラント流路７６、および複数の副クーラント流路８０を有し、それぞれの流路の直径が同じでも、またはいくつかが異なっていても本発明は実施できる。この例において、副クーラント流路からの流出口の各々は隣接した副クーラント流路からの流出口と交差する。また、副クーラント流路の１つからの流出口は主クーラント流路と交差する。クーラント流路の、数および幾何学的配列に関する多くの変形は、本発明の範囲内にあることを理解されたい。

図１、３および４に示すように、主クーラント流出口７８および副クーラント流出口８２は、略非円形の形状の流出口８４を形成するために、支持側面２６、２８の１つまたは両方において、また、インサート収容ポケット部２０ａの自由表面３２において交差する。主クーラント流出口７８と副クーラント流出口８２の間の交差の結果、流出口８４は上部カスプ（ｃｕｓｐ）と下部カスプ８６、８８を含み、これらカスプは主クーラント流路７６と副クーラント流路８０との間に切削液を分配する助けになる。流出口８４の非円形の形状により、切削液は扇状のパターンで流出口８４から流出し、それによって、機械加工作業中の切削インサート４０の全切削エッジ５４、５６、５８、６０に切削液が分配される。その結果、従来のクーラント供給装置を備えた切削工具と比較して、切削インサート４０への熱的損傷は最小限となる。

本明細書で言及された文献、登録特許、および特許出願は、参照により本明細書に援用するものとする。

特定の具体的な実施形態に関連して、本発明を具体的に説明したが、当然のことながら、これは例示のためであって、限定するためではなく、添付の特許請求の範囲の範囲は、先行技術が許す限り広範囲に解釈すべきである。

Claims (15)

1. 胴部（１２）を含む切削工具（１０）であって、前記胴部（１２）が前方端部（１４）、および後方端部（１６）を有し、前記前方端部がインサート収容ポケット部（２０ａ、２０ｂ）を含み、前記胴部はクーラント供給装置（７０）をさらに含み、前記クーラント供給装置（７０）が、前記後方端部から前記前方端部まで延在する主幹クーラント流入口（７４）を有する主幹クーラント流路（７２）と、前記主幹クーラント流路と流体連通し、前記インサート収容ポケット部に出る主クーラント流出口（７８）を有する主クーラント流路（７６）と、前記主クーラント流路と流体連通し、前記インサート収容ポケット部に出る副クーラント流出口（８２）を有する副クーラント流路（８０）と、を備える、切削工具（１０）。
2. 前記主幹クーラント流路が第１の直径を有し、前記主クーラント流路が第２の直径を有し、前記副クーラント流路が第３の直径を有する、請求項１に記載の切削工具。
3. 前記第１の直径が前記第２の直径および前記第３の直径より大きい、請求項２に記載の切削工具。
4. 前記第２の直径が前記第３の直径より大きい、請求項２に記載の切削工具。
5. 前記主幹クーラント流路が前記胴部の長手方向軸（１８）に関して第１の角度で形成され、前記主クーラント流路が前記胴部の前記長手方向軸に関して第２の角度で形成され、前記副クーラント流路が前記胴部の前記長手方向軸に関して第３の角度で形成される、請求項１に記載の切削工具。
6. 前記第１の角度がゼロにほぼ等しい、請求項５に記載の切削工具。
7. 前記第２の角度がゼロでなく、かつ前記第３の角度がゼロでない、請求項５に記載の切削工具。
8. 前記第２の角度は前記第３の角度とほぼ等しい、請求項５に記載の切削工具。
9. 略非円形の形状を有する流出口（８４）を形成するために、前記主クーラント流出口が前記副クーラント流出口と交差する、請求項１に記載の切削工具。
10. 前記切削工具がボールエンドミルを備える、請求項１に記載の切削工具。
11. 前記インサート収容ポケット部内に取り付けられた切削インサート（４０）をさらに備える切削工具であって、前記切削インサートは、第１の略平面の面（４２）と、第２の略平面の面（４４）と、曲線形をもつ第１の側面（４６）と、曲線形をもつ第２の側面（４８）と、前記第１の略平面の面と前記曲線形をもつ第１の側面および前記曲線形をもつ第２の側面との間の交差部分で形成された切削エッジの第１の対（５４、５６）と、前記第２の略平面の面と前記曲線形をもつ第１の側面および前記曲線形をもつ第２の側面との間の交差部分で形成された切削エッジの第２の対（５８、６０）と、を含む、請求項１に記載の切削工具。
12. 前記第１の略平面の面は前記第２の略平面の面と略平行である、請求項１１に記載の切削工具。
13. 前記切削インサートが３つの中心軸すなわちＸ、ＹおよびＺ軸のすべてに関して鏡面対称である、請求項１１に記載の切削インサート。
14. 前記曲線形をもつ第１の側面と前記曲線形をもつ第２の側面との間でコーナーラジアス（５０、５２）をさらに備える、請求項１１に記載の切削インサート。
15. 前記インサート収容ポケットが底支持面（２４）、軸方向支持面（２６）、半径方向支持面（２８）、および前記軸方向支持面と前記半径方向支持面との間の自由面（３２）とを含む、請求項１１に記載の切削工具。

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