特許 7057377 冷却剤の偏向を有する切削工具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-04-11

(45)【発行日】2022-04-19

(54)【発明の名称】冷却剤の偏向を有する切削工具

(51)【国際特許分類】

   B23C 5/28 20060101AFI20220412BHJP

   B23C 5/04 20060101ALI20220412BHJP

   B23B 29/03 20060101ALI20220412BHJP

   B23D 75/00 20060101ALI20220412BHJP

   B23B 47/00 20060101ALI20220412BHJP

   B23C 5/06 20060101ALI20220412BHJP

   B23B 41/12 20060101ALN20220412BHJP

【ＦＩ】

B23C5/28

B23C5/04 A

B23B29/03 Z

B23D75/00

B23B47/00 B

B23C5/06 A

B23B41/12

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2019559305

(86)(22)【出願日】2018-05-02

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-06-25

(86)【国際出願番号】 EP2018061225

(87)【国際公開番号】W WO2018202726

(87)【国際公開日】2018-11-08

【審査請求日】2020-01-20

(31)【優先権主張番号】102017109369.9

(32)【優先日】2017-05-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】512178927

【氏名又は名称】コメット ドイチェラント ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】110001896

【氏名又は名称】特許業務法人朝日奈特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ロイツェ、ペーター

(72)【発明者】

【氏名】シュワルツ、シグルド

(72)【発明者】

【氏名】トリンクナー、トーマス

(72)【発明者】

【氏名】フォーゲル、ビクター

【審査官】中里 翔平

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０３０８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２７６１３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第０２２９８４８３（ＥＰ，Ａ１）

【文献】特表２００３－５２２０３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２８１３７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／０９１７４８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１４／１８６８１２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｃ ５／２８

Ｂ２３Ｃ ５／０４

Ｂ２３Ｂ ２９／０３

Ｂ２３Ｄ ７５／００

Ｂ２３Ｂ ４７／００

Ｂ２３Ｃ ５／０６

Ｂ２３Ｂ ４１／１２

Ｂ２３Ｑ １１／００

Ｂ２３Ｑ １１／０２

Ｂ２３Ｑ １１／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

切削工具であって、
中心軸（１２）周りに回転可能であり、前側の端面（２４）および周面（１６）を備えたツールヘッド（１４）と、
周方向に分布するように前記周面（１６）に配置された、複数の切削要素（１８）および関連する溝（２０）と、
前記ツールヘッド（１４）を通って延び、前記切削要素（１８）に冷却剤を供給する、チャネルシステム（２２）と
を備え、
前記ツールヘッド（１４）の前記端面（２４）は冷却剤グルーブ（２６）を備え、前記冷却剤グルーブ（２６）のそれぞれは、前記チャネルシステム（２２）の出口（４２）から溝（２０）の口（４４）へと導かれ、前記冷却剤グルーブ（２６）の長手開口（４９）が、ツールヘッド（１４）の端面に固定されたバッフルディスク（２８）によって覆われており、
前記バッフルディスク（２８）が歯付きリングによって形成され、前記歯付きリングの径方向に突出した歯状突出セグメント（４８）が前記冷却剤グルーブ（２６）を覆っており、
前記バッフルディスク（２８）は、前記冷却剤グルーブ（２６）の長手開口（４９）に重なる、径方向に突出した前記歯状突出セグメント（４８）を有し、前記切削要素（１８）は歯の間の空間（５０）の領域に配置されている、
切削工具。

【請求項2】

前記冷却剤グルーブ（２６）は、前記出口（４２）から前記口（４４）へ向かって、前記ツールヘッド（１４）の回転方向（３４）の逆方向に延びている、請求項１に記載の切削工具。

【請求項3】

前記冷却剤グルーブ（２６）は、径方向から逸れるように、斜めにまたは湾曲してまたは接線方向に延びている、請求項１または２に記載の切削工具。

【請求項4】

前記口（４４）は、前記溝（２０）の壁に形成され、切削要素（１８）の切削エッジ（３６）に向かって方向付けられている、請求項１～３のいずれか１項に記載の切削工具。

【請求項5】

前記切削要素（１８）は、前記端面（２４）から離れて後方に導かれるチップ除去表面（６０）を画定する、請求項１～４のいずれか１項に記載の切削工具。

【請求項6】

前記チップ除去表面（６０）は、後方へ向かって前記中心軸（１２）に対して傾斜している、請求項５に記載の切削工具。

【請求項7】

前記チップ除去表面（６０）の径方向の断面が、前記中心軸（１２）に対して、Ｖ字状または凹状の断面輪郭を有する、請求項５または６に記載の切削工具。

【請求項8】

前記チップ除去表面（６０）の径方向の断面は、後方に向かって平らになっている断面輪郭を有している、請求項７に記載の切削工具。

【請求項9】

前記切削要素（１８）および／または特定の前記溝が、後方へ向かって広がるチップ除去漏斗（６２）を画定する、請求項１～８のいずれか１項に記載の切削工具。

【請求項10】

前記バッフルディスク（２８）は、一片の平坦な材料から切り出されている、請求項１～９のいずれか１項に記載の切削工具。

【請求項11】

前記チャネルシステム（２２）は、それぞれが出口（４２）まで延びる、前記ツールヘッド（１４）に形成された複数の供給孔（４０）を備えている、請求項１～１０のいずれか１項に記載の切削工具。

【請求項12】

前記供給孔（４０）は、前記ツールヘッド（１４）を軸方向に貫通する中央チャネル（３８）から枝分かれし、前記中心軸（１２）から斜め外側に離れるように延びている、請求項１１に記載の切削工具。

【請求項13】

前記切削要素（１８）は、前記ツールヘッド（１４）の特定の円周プレートシート（５８）に取り付けられた切削プレート（５４）によって形成されている、請求項１～１２のいずれか１項に記載の切削工具。

【請求項14】

周方向に均一に分布するように、前記ツールヘッド（１４）に、４～５０個の切削要素（１８）が配置されている、請求項１～１３のいずれか１項に記載の切削工具。

【請求項15】

前記冷却剤グルーブ（２６）が１～１０ｍｍの範囲の長さを有している、請求項１～１４のいずれか１項に記載の切削工具。

【請求項16】

前記冷却剤グルーブ（２６）の全体が、前記端面（２４）のエッジ領域に位置し、前記エッジ領域は、前記端面の半径の０．６～１．０倍に等しい量で径方向に延びている、請求項１～１５のいずれか１項に記載の切削工具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、中心軸周りに回転可能であり、前側の端面および周面を備えたツールヘッドと、周面に周方向に分布された、複数の切削要素および関連する溝と、ツールヘッドを通って延び、切削要素へ冷却剤を供給するチャネルシステムとを備えた、切削工具、特にフライス、ボーリング工具またはリーマーに関する。

【背景技術】

【0002】

アルミニウム製のエンジンブロックなどの複雑なコンポーネント構造を正面フライス加工する場合、発生したチップが加工物へと飛び、コンポーネントの凹部に残ることがしばしば問題となる。従来のフライスにおいて、冷却剤のジェットはツールヘッドから切削エッジに向かって直接的に案内される。加工物が機械加工される表面に穴または埋め込まれたチャネルを含む場合、チップもキャビティに流れ込む。チップの除去は難しいため、大量のクリーニング作業が伴い、プロセスの信頼性が通常低くなる。完成したコンポーネントは、残留したチップをチェックする複雑なプロセスを経る必要があり、いくつかのケースでは、製造が複雑な加工物が拒絶される可能性がある。

【発明の概要】

【0003】

このようなことから、本発明の目的は、上記欠点を回避するために、当技術分野で公知の切削工具をさらに改善し、高い製造品質を達成するために加工物からチップを除去することを補助することである。

【0004】

この問題を解決するために、請求項１に記載された特徴の組み合わせが提案される。本発明の有利な実施形態および発展形態は、従属請求項に記載されている。

【0005】

本発明の概念は、簡単な手段を使用して、加工物にチップが残らないようにするために、工具の端面において冷却剤を偏向させることである。したがって、本発明は、ツールヘッドの端面に、それぞれがチャネルシステムの出口から溝の口へと導かれる冷却剤グルーブを設けること、および、ツールヘッドの端面に固定されたバッフルディスクによって冷却剤グルーブの長手開口を覆うことを提案する。前方に開口した冷却剤グルーブは、したがって、ツールヘッドの端面において容易に形成され、一方、開口を覆うバッフルディスクによって、冷却剤ジェットは容易に自由に逃げないが、後方部分を押すことによってエッジに向かって偏向する。その結果、衝突する冷却剤または切削液は前方に移動することはできず、チップを伴って、引っ張りチャネルへと後方に向かって向きを変える。

【0006】

特に好ましい実施形態は、冷却剤グルーブが出口から口へ向かって、ツールヘッドの回転方向の逆方向に延びている。これにより、冷却剤およびチップが径方向に逃げることが防止され、代わりに切削体に向かって押される。

【0007】

この点で、本発明は、冷却剤グルーブが径方向から逸れるように、斜めにまたは湾曲してまたは接線方向に延びることによって、および、口が溝の壁に形成され、切削要素の切削エッジに向かって方向付けられていることによって、さらに改善され得る。

【0008】

切削要素は、有利には、端面から離れて後方に導かれるチップ除去表面を画定し、チップの流れを加工物から遠ざける。

【0009】

これに関連して、好適には、チップ除去表面は、後方に向かって積極的に中心軸に対して傾斜し、チップ除去表面の径方向の断面は、中心軸に対して、好ましくは後方に向かって平らになる、Ｖ字状または凹状の断面輪郭を有している。

【0010】

吸引効果またはタービン効果による、後方へのチップ除去の方向付けを支援するために、切削要素および／または特定の溝が、後方へ向かって広がるチップ除去漏斗を画定することが有利である。

【0011】

もう１つの設計の単純化が、バッフルディスクが歯付きリングによって形成され、歯付きリングの径方向に突出した歯付きセグメントが冷却剤グルーブを覆うことによって達成される。

【0012】

また、製造の観点から、特に、ウォータージェット切断またはレーザー切断などの板金加工によって、バッフルディスクが一片の平坦な材料から切り出されていることが有利である。

【0013】

チャネルシステムは、有利には、それぞれが出口まで延びる、ツールヘッドに形成された複数の供給孔を備えている。

【0014】

供給孔が、ツールヘッドを軸方向に貫通する中央チャネルから枝分かれし、中心軸から斜め外側に離れるように延びていることも有利である。

【0015】

本発明による手段は、切削要素が、ツールヘッドの特定の円周プレートシートに取り付けられた切削プレートによって形成された切削工具において特に有利に実施することができ、好ましくは周方向に均一に分布するように、ツールヘッドに４～５０個の切削要素が配置され得る。

【0016】

流体を案内するために、冷却剤グルーブは、１～１０ｍｍの範囲の長さを有していることも有利である。

【0017】

特に好適な方法において、切削要素の近傍に冷却剤を供給するために、冷却剤グルーブの全体が端面のエッジ領域に位置し、エッジ領域は、端面の半径の、０．６～１．０倍、好ましくは０．７～１．０倍に等しい量で径方向に延びていることが有利である。

【0018】

本発明は、図面に概略的に示される実施形態に基づいて、以下により詳細に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】冷却剤の向きを変えるための、分解されて示された端面バッフルディスクを備えた正面フライスの斜視図である。

【図2】図１による分解されたツールの軸方向断面斜視図である。

【図3】図１によるツールの切り取られた拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

図面に示されている正面フライス１０は、その中心軸１２を中心に回転可能なツールヘッド１４を備え、その周面１６には、複数の切削要素１８および関連する溝２０が形成され、その内部には、冷却剤および切削液を切削要素１８に供給するために、チャネルシステム２２が形成されている。この場合、ツールヘッド１４の端面２４に形成された冷却剤グルーブ２６と、冷却剤グルーブ２６を覆い、約半分のみが図１に示された端面バッフルディスク２８とによって、冷却剤が溝２０に向けられることが確保される。

【0021】

ツールヘッド１４はシャフト部３０に保持され、シャフト部３０の後端には、機械スピンドルに連結するための接合部３２が配置されている。加工物を正面フライス加工するとき、正面フライス１０は中心軸１２に対して垂直に移動され、矢印３４の方向に回転し、それにより、切削要素１８は、端面および周面において突出するエッジ３６によって材料を機械加工し、以下でより詳細に説明するように、チップは、後方に向けられた冷却剤によって、狙って溝２０を介して処理される。図示された実施形態では、切削要素１８のそれぞれに溝２０が割り当てられているが、例えば、溝１つ当たり互いに向かって移動する２つの切削要素を有する他の構成も考えられる。

【0022】

図２は、ツールヘッド１４のチャネルシステム２２によって供給される冷却剤を示す。冷却剤は、機械側において接合部３２から軸方向に延びる中央チャネル３８を介して供給される。複数の供給孔４０は、中央チャネルの前端において枝分かれし、各孔は、斜め外側に中心軸１２から離れて延び、ツールヘッド１４の端面２４の領域において関連する溝２０の近傍の出口４２で開放する。

【0023】

図３から最も明確に分かるように、出口４２はそれぞれ、溝２０の壁４６の領域の口４４で終端する冷却剤グルーブ２６の底に配置されている。この場合、口４４は、対向する切削要素１８のエッジ３６に向かって向いている。冷却剤グルーブ２６は、したがって、径方向から逸れて、ツールヘッド１４の回転方向３４とは逆方向となるように出口から口４４へと延び、それにより、冷却剤の流れが、中心軸１２に対して半径方向に、エッジ３６の端面においてバッフルディスク２８の下に直接生じる。

【0024】

バッフルディスク２８は、環状に閉じられた歯付きリングによって好適には形成され、その径方向に突出した歯状突出セグメント４８は、冷却剤グルーブ２６の長手開口４９と重なり、一方、切削要素１８は、歯の間の空間５０の領域に配置される（図１）。この場合、バッフルディスク２８は、特にウォータージェット切断によって金属シートブランクから形成することができ、接続手段５２によってツールヘッド１４の端面２４に取り外し可能に保持することができる。

【0025】

図３からも分かるように、切削要素１８は切削プレート５４として形成され、これらはそれぞれねじ５６によってツールヘッド１４の円周プレートシート５８に取り付けられている。この場合、これらは端面２４から離れるように後方へ導かれるチップ除去表面６０を定め、図１からわかるように、後方に向かって積極的に中心軸１２に対して傾斜している。

【0026】

加工物から離れるチップの後方除去を最適化するために、チップ除去表面６０の径方向断面は、中心軸に対して、後方に向かって平らになる、Ｖ字状または凹状の断面輪郭を有する。これは、後方に向かって広くなるチップ除去漏斗６２を形成し、高速において、一種のタービン効果を生み出し、発生した流体の流れによってツール冷却効果も改善する。

【図1】

【図2】

【図3】