切削加工用工具

【課題】より高い曲げ強度を有し、より正確な回転が可能である、切削加工用工具を提供する。
【解決手段】第一の工具部（２）は、整合ピン（４）を具備し、その根底部に環状面（５）を有する。第二の工具部（３）は、整合ピン（４）を受容するための軸方向の中空部（７）及び環状面（６）を有し、かつ、前記第一の工具部（２）の環状面に対して伸張される。伸張手段（８、９、１０）は、第二の工具部（３）の周縁に配置された、三つの保持スクリュー（８、９、１０）を有する。これらのスクリューは、第二の工具部（３）のネジ山を施した中空部（１２、１３、１４）にねじ込まれ、整合ピン（４）の放射方向の中空部（２１、２２、２３）に係止する。凹部（１６、１７、１８）は、整合ピン（４）が、整合ピン（４）の保持スクリュー（８、９、１０）を締めることによって、その周縁部で多角形となるように、各中空部（２１、２２、２３）に割り当てられる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共通の回転軸を有する第一の工具部と第二の工具部を具備し、第一の工具部は整合ピン及びその根底部に環状面を有し、第二の工具部は、前記整合ピンを受容するための軸方向の中空部及び環状面を有し、かつ、前記第二の工具部は、二つの工具部を軸方向に対し相互に伸張（ｔｅｎｓｉｏｎ）させるための伸張手段によって、前記第一の工具部の環状面に対して伸張されることを特徴とする切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
特に、本発明の工具は、加工ヘッドを有する掘削工具である。加工ヘッドは、前記第一の工具部を構成し、シャフトの嵌合中空部に嵌合する整合ピンを有する。このシャフトが第二の工具部を構成する。このような工具は、従来から、様々な態様においてよく知られている。
【０００３】
ヨーロッパ特許公開公報第０５４７０４９号には、整合ピンに、放射方向かつ横方向に延びる中空部が設けられた工具が開示されている。この中空部は、自動整合ボルトとして知られるクランプボルトを挿入するためのものである。クランプボルトの一端が内部コーンを有し、保持スクリューの外部コーンがこの内部コーンに係止する。クランプボルトの他端は、外部コーンを有し、この外部コーンが第二の保持スクリューの内部コーンに係止する。これら二つの保持スクリューによって、クランプボルトは、整合ピンが結合スリーブの嵌合中空部に引き込まれるように、軸方向に伸張し、これによって二つの環状面が相互にしっかりと伸張される。結合スリーブの壁厚および材料、整合ピンと嵌合中空部の間隙、および伸張力は、伸張状態にある結合スリーブが、クランプボルトの軸方向に弾性的に膨らむように設定されている。さらに、嵌合中空部の径は横方向に短くなり、結合スリーブは整合ピンの外側に押圧される。嵌合中空部は、よって、若干、長円型の断面形状を有することになる。結合スリーブおよび第二の工具部がこのように長円形に弾性変形することは、欠点と見なされる。上述した結合部スリーブの弾性変形を防ぐため、整合ピンをバルジ（ｂｕｌｇｅ）させて、間隙部をブリッジすることが提案されている。これは、上述した結合スリーブの弾性変形を少なくとも部分的に不要なもの、あるいは不必要なものとする事を意図したものである。整合ピンをバルジさせるために、横方向の接触長を超えて、横方向中空部の内部に至るまで、凹みを持たせることが提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、より高い曲げ強度を有し、より正確な回転が可能である、上述した種類の工具を提供することにある。さらに、この工具は、使いやすく、低コストで製造可能であることが意図される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、９０度よりかなり大きく、１２０度よりかなり小さい、第一の固定スクリューおよび第二の固定スクリューの間の角度において、左右対称に特に均衡のとれた表面圧が達成可能であることを見出した。この結果、曲げモーメントは工具の回転軸に対してニュートラルとなる。表面圧を左右対称とすることにより、工具の二つの部分に、軸方向に平行な好ましい結合が得られる。
【０００６】
第一の保持スクリューおよび第二の保持スクリューを締めることにより、軸方向の力に加え、放射方向の力が発生する。この放射方向の力によって、整合ピンと軸方向の中空部の間に摩擦力が生じる。本発明によれば、軸方向の中空部間の角度の配置から、対向する保持スクリューの力よりも大きい力が生じる。軸方向におけるこのように増大した力は、摩擦力を相殺する効果をもたらす。
【０００７】
４点支持手段に代わって、軸方向中空部内部の整合ピンに対する３つの支持点を有する多角形の広がりが実現できる。一方、第二の工具部の弾性変形は小さい。この弾性変形は、長円形ではないが、多角形であるために、弾性変形をより好ましい左右対称に配分させることができる。二つの工具部の結合部の剛性が強いため、上述した接点によってチップ除去能力が高まる。また、上述した三つの保持スクリューが一回で締付けられるため、操作が容易となり、従来の、複数の締付け工程を不要とすることができる。これにより、二つの工具部を結合する時間が短縮される。
【０００８】
本発明のその他の特徴は、従属請求項、下記の説明および添付図面から明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の具体的な実施形態を添付図面に関連してより詳細に述べる。
【００１０】
例えば、図５に示されるように、工具１は第一の工具部２を有する。第一の工具部２が加工ヘッドを構成する。図７に示すように、加工ヘッドは２つのカッターキャリヤを有する。工具部１は、特に、一つあるいは二つの調整可能なカッターを有する穴あけ工具である。上述した発明は、掘削工具のモジュラーシステムにも用いることができる。第一の工具部２は、整合ピン４を有し、整合ピン４は、特定の間隙をもって、第二の工具部３の軸方向の中空部７に挿入される。図５に示されるような組み立て状態にあっては、第一の工具部２の環状面５は、第二の工具部３の環状面６に圧接される。二つの工具部２および３は、共通の回転軸Ａを有し、上述の二つの環状面５および６はこの回転軸に対し横方向に広がる同一面上に存在する。
【００１１】
二つの環状面５および６を相互に伸張させるために、かつ、その結果として、二つの工具部２および３を互いにしっかりと結合させるために、伸張手段として３つの固定スクリュー８、９、および１０を設ける。これらは、図１、６、および９によれば、第二の工具部分３の周囲に配分されるように配置されている。図１、６、および９に示されるように、この配置は、軸方向に対し、左右対称である。図１に示される角Ｗ１および角Ｗ２は同一で、角Ｗ３は１２０度より小さく、９０度より大きい。好ましくは、角Ｗ１および角Ｗ２は１２５度よりも大きく、特におよそ１３０度である。角Ｗ３は、好ましくは１０５度より小さく、９５度より大きい。特に好ましくは、角Ｗ３はおよそ１００度である。
【００１２】
図１および９に示すように、保持スクリュー８、９、および１０は、いずれも、中空部１２、１３、および１４にねじ込まれる。これら中空部にはネジ山が設けられており、図１に示されるように、第二の工具部３の壁２０を放射状に通る。保持スクリュー８、９、および１０の操作には、例えば、アレン・キー（図示せず）を用いる。前端面において、これらの保持スクリュー８、９、および１０は、いずれも外部コーン１１を有している。この外部コーン１１は整合ピン４内において、放射方向の中空部２１、２２、および２３に係止されている。中空部２１、２２、および２３は、それぞれ、円錐状面１５を有するが、これは外部コーン１１に対応するものである。保持スクリュー８、９、および１０の軸は、図２に示すように、いずれの場合も、中空部２１、２２、および２３の軸に対して、回転軸Ａの方向に距離Ｄだけ変位している。保持スクリュー８、９、および１０を締めると、力Ｆ７が、これら保持スクリューのそれぞれにかかる。力Ｆ７は、放射方向の力のコンポーネントＦ５および軸方向の力のコンポーネントＦ６を有する。力のコンポーネントＦ６は、整合ピン４に、軸方向に加わる。
【００１３】
二つの保持スクリュー９、および１０を締めると、上述した軸方向の力Ｆ６（図７）に加え、放射方向の力Ｆ５も生じる。これは図７に示すように、整合ピン４と中空部７の間に摩擦力Ｆ９を生じる。図７および図１０によれば、力Ｆ９およびＦ１０が、上述した角Ｗ１、Ｗ２、およびＷ３の配置によって生じる。力Ｆ９およびＦ１０を合わせると、保持スクリュー８による力よりも大きくなる。この軸方向の二つの力Ｆ９およびＦ１０によって、摩擦力Ｆ９が相殺される。角Ｗ３を、１２０度よりも小さく、かつ９０度よりも大きくなるように選択することにより、力Ｆ８、Ｆ９、およびＦ１０によって生じる表面圧が左右対称に相殺される。よって、回転軸Ａに対する曲げモーメントはニュートラルとなる。左右対称の高い表面圧は、二つの工具部２および３を、軸方向に平行に結合させるという利点をもたらす。
【００１４】
整合ピンは周縁部に３つの凹部１６、１７、および１８を有する。これらの凹部は、それぞれ、中空部２１、２２、および２３の内の一つを通る。これらの凹部がスロット形状を成しており、壁２０を放射状に通っていることは明らかである。凹部１６、１７、および１８は、好ましくは幅０．２ミリから０．４ミリを有する、開放スロットであり、好ましくは、レーザーで形成される。また、凹部１６、１７、および１８は、幅約１ミリから５ミリを有する、ミーリング加工によって形成されたスロットでもよい。これら凹部は、軸方向に延びており、凹部１８は、整合ピン４の底面２４において、開口している。他の二つのスロット１６および１７は、軸に交差する方向にも横方向にも延びていない。保持スクリュー８、９、および１０が整合ピン４を締付けると、整合ピン４は第二の工具部３の中空部７に、軸方向に引き込まれる。保持スクリュー８、９、および１０は、図２および図６に示されるように、円錐面１５の二つの面Ｌ１に圧接されている。これによって、角Ｗ４が相互におよそ９０度の場合、整合ピン４上に矢印１９で示す方向に力が加わる。凹部１６、１７、および１８は、これらの力によって、整合ピン４の周縁方向に膨らむ。これにより、整合ピン４は凹部１６、１７、および１８の領域において弾性的に変形する。保持スクリュー８、９、および１０の配置によって、変形は、多角形状となる。整合ピン４の周縁部は、多角形状に変形し、第二の工具部３の中空部７を圧迫する。第二の工具部３の壁２０も、保持スクリュー８、９および１０によって生じた応力によって、変形の度合いはかなり低いものの、弾性的に変形する。変形の度合いが低いのは、凹部１６、１７、および１８に対応する凹部が設けられていないためである。軸方向中空部７内の、整合ピン４の間隙は、このようにしてなくなり、図６に示されるような、整合ピン４の周縁上の対応する接合点の配分によって、二つの工具部２および３の間に、非常に安定した結合が実現する。図６に示すように、力Ｆ１およびＦ２は整合ピン４の膨張のために必要であり、力Ｆ３およびＦ４は、整合ピン４をその周縁部に押圧するために必要である。
【００１５】
図８から１０に示す力は、環状面５および６に、均一な表面圧をもたらす。力Ｆ５、Ｆ１１、およびＦ１２は、伸張スクリュー８、９、および１０を締めると、放射方向に生じる。伸張スクリュー８、９、および１０が円錐状を成しているために、それぞれの伸張スクリューに加えられる有効な力は、放射方向の力および軸方向の力に分解する。図８に示す、力Ｆ８、Ｆ９、およびＦ１０は、環状面５および６に規則的で均一な表面圧を生じさせるため、きわめて重要である。
【００１６】
力Ｆ１１およびＦ１２から生じる力Ｆ１３は、図１０にその概略を図示するが、それに拮抗する力Ｆ５よりも大きい。わかりやすくするため、図１０に示された力Ｆ１１およびＦ１２の間の角度は、好ましい角度１００度よりも大きくしている。摩擦力Ｆ９（図７）および、力Ｆ５、Ｆ１２、およびＦ１３の軸方向のコンポーネントは、増大した力Ｆ１３によって、それぞれ相殺される。従って、環状面５および６の表面圧は均一になる。
【００１７】
凹部１６、１７、１８もまた、中空部２１、２２、および２３を経て、環状面５の方向に外側に向かって延びる。その結果、バルジも底面２４から環状面５に向かって実質的に軸方向に延びる。したがって、これらの領域は選択的ではないが、直線の形状を成す。これによって、結合部にきわめて高い剛性および安定性、かつ有効な振動減衰が実現する。
【００１８】
さらに、工具１はその優れた互換性を特徴とする。特に、第一の工具部２は、保持スクリュー８、９、１０のうちのいずれか一つを有する、第二の工具部３にも結合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による工具の断面図である。
【図２】整合ピン中空部内の保持スクリューの位置を示す概略図である。
【図３】整合ピンの立体図である。
【図４】整合ピンのさらなる立体図である。
【図５】本発明による工具を扇形に切った立体図である。
【図６】整合ピンの周縁部にかかる表面圧を説明するための、図１の工具の断面図である。
【図７】本発明による工具に加えられる力を説明するための、本発明による工具の部分断面図である。
【図８】第一の工具部を示す概略立体図である。
【図９】第二の工具部の放射方向の断面を示す概略図である。
【図１０】力の作用を示すパラレログラムである。
【符号の説明】
【００２０】
１工具
２第一の工具部
３第二の工具部
４整合ピン
５環状面
６環状面
７軸方向中空部
８保持スクリュー
９保持スクリュー
１０保持スクリュー
１１外部コーン
１２中空部
１３中空部
１４中空部
１５表面
１６凹部
１７凹部
１８凹部
１９矢印
２０壁
２１中空部
２２中空部
２３中空部
２４底面
２５カッターキャリヤ
Ａ回転軸
Ｄ距離
Ｌ１線
Ｗ１角
Ｗ２角
Ｗ３角
Ｗ４角

【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の回転軸（Ａ）を有する第一の工具部（２）と第二の工具部（３）を有し、前記第一の工具部（２）は整合ピン（４）およびその根底部に環状面（５）を有し、前記第二の工具部（３）は、前記整合ピンを受容するための軸方向の中空部（７）及び環状面（６）を有し、かつ、前記第二の工具部（３）は、二つの工具部（２、３）を軸方向に対し相互に伸張させるための伸張手段（８、９、１０）によって前記第一の工具部（２）の環状面に対して伸張され、前記伸張手段（８、９、１０）は、前記第二の工具部（３）の周縁に配置された３つの保持スクリュー（８、９、１０）を有し、前記３つの保持スクリュー（８、９、１０）は、前記第二の工具部（３）のネジ山を施した中空部（１２、１３、１４）に放射方向にそれぞれねじ込まれ、かつ、前記整合ピン（４）の放射方向の中空部（２１、２２、２３）にそれぞれ係止し、第一の保持スクリュー（１０）および第二の保持スクリュー（９）の間の角（Ｗ３）は、１２０度より小さく、かつ９０度より大きく、および前記第一の保持スクリュー（１０）および第三の保持スクリュー（８）との間の角（Ｗ１）が前記第三の保持スクリュー（８）および第二の保持スクリュー（９）との間の角（Ｗ２）と同一である工具。
【請求項２】
第一の保持スクリュー（１０）および第二の保持スクリュー（９）の間の角（Ｗ３）が、９５度から１０５度の範囲にある請求項１に記載の工具。
【請求項３】
第一の保持スクリュー（１０）および第二の保持スクリュー（９）の間の角（Ｗ３）が、１００度台である請求項１に記載の工具。
【請求項４】
前記整合ピンの凹部（１６、１７、１８）が、それぞれ対応する放射方向の中空部（２１、２２、２３）に割り当てられ、これによって、前記保持スクリュー（８、９、１０）を締めることにより、前記整合ピン（４）が周囲においてバルジする請求項１〜３のいずれかに記載の工具。
【請求項５】
前記整合ピン（４）の凹部（１６、１７、１８）が、前記整合ピン（４）の前記中空部（２１、２２、２３）に軸方向に延びている請求項４に記載の工具。
【請求項６】
前記整合ピン（４）の少なくとも一つの凹部が、前記整合ピン（４）の底面（２４）で開口している請求項４または５に記載の工具。
【請求項７】
前記整合ピン（４）の少なくとも二つ、好ましくは三つ全ての凹部（１６、１７、１８）が、前記整合ピン（４）の底面（２４）で開口している請求項４または５に記載の工具。
【請求項８】
前記凹部（１６、１７、１８）が幅０．２ミリから０．４ミリ、好ましくはおよそ３ミリの、比較的狭いスロットである請求項７に記載の工具。
【請求項９】
前記凹部（１６、１７、１８）が、レーザー加工により製造されたものである請求項８に記載の工具。
【請求項１０】
前記凹部（１６、１７、１８）が幅１ミリから５ミリのスロットである請求項４〜７のいずれかに記載の工具。

【図１】