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技術 スローアウェイチップ及び突き加工用カッタ

出願人 三菱マテリアル株式会社
発明者 下村博新井辰夫広瀬武史野中博樹
出願日 1998年6月1日 (22年7ヶ月経過) 出願番号 1998-151751
公開日 1999年12月21日 (21年0ヶ月経過) 公開番号 1999-347803
状態 未査定
技術分野 バイト、中ぐり工具、ホルダ及びタレット
主要キーワード 回転切削加工 平面視台形状 加工壁面 リード角α 頭付きボルト 多角形板状 凸曲線 平面視略三角形状
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1999年12月21日)のものです。
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図面 (15)

課題

切刃切削抵抗を抑えて欠損を防止し、加工面精度を向上させる。

解決手段

突き加工に用いるスローアウェイチップ10は、着座面をなす下面11と対向する上面12との間に側面13を有する。上面12と側面13aとの交差稜線に主切刃20を設ける。上面12のコーナー部15aを形成する二つの側面13aと13bの交差稜線に直線の仕上げ刃17を設ける。主切刃20は仕上げ刃17となす角度が鈍角γとなるように下面11と平行な線に対して角度α傾斜させる。カッタ本体25の先端外周部にチップ10を装着して、主切刃20を底刃としてリード角αとし、仕上げ刃17を外周刃として回転軸線Oと平行にする。

概要

背景

従来、突き加工カッタとして例えば図13に示すものがある。この突き加工用カッタ1は、回転軸線Oを中心に回転するカッタ本体2の頭部2aの先端外周部に切刃チップ3が装着され、この切刃チップ3はカッタ本体2の先端側に位置する底刃3aとコーナー部を挟んで外周側に位置する外周刃3bとが備えられている。そして回転するカッタ本体2を回転軸線O方向に移動させつつ、カッタ本体2の先端側に位置する底刃3aと外周側に位置する外周刃3bとによって、被削材4の角部を切削加工して面取り等を行う。このような突き加工用カッタ1を用いて、例えば図14に示すように予め加工された下穴に対してシリンダボア加工を行う場合、加工すべきシリンダボア5の内径寸法にほぼ等しい切刃外径を備えたカッタ本体2を用いることとすると、種々のシリンダボア5の内径寸法に応じた切刃外径を備えたカッタ本体2が必要となり、切刃外径の相違する突き加工用カッタ1を多数用意しなければならない。そのため、通常、突き加工用カッタ1の切刃外径より大きい内径寸法を備えたシリンダボア5等の穴加工を行う場合、図14に示すようにカッタ本体2を自転させつつ公転させて切削加工するコンタリング加工が行われる。

概要

主切刃の切削抵抗を抑えて欠損を防止し、加工面精度を向上させる。

突き加工に用いるスローアウェイチップ10は、着座面をなす下面11と対向する上面12との間に側面13を有する。上面12と側面13aとの交差稜線に主切刃20を設ける。上面12のコーナー部15aを形成する二つの側面13aと13bの交差稜線に直線の仕上げ刃17を設ける。主切刃20は仕上げ刃17となす角度が鈍角γとなるように下面11と平行な線に対して角度α傾斜させる。カッタ本体25の先端外周部にチップ10を装着して、主切刃20を底刃としてリード角αとし、仕上げ刃17を外周刃として回転軸線Oと平行にする。

目的

本発明は、このような実情に鑑みて、高速切削に耐えられ、切削抵抗を低減して切刃の欠損を抑制することのできるスローアウェイチップ及び突き加工用カッタを提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

多角形板状をなし、着座面と該着座面に対向する上面とが設けられ、着座面と上面との間に端面が形成されてなり、前記上面と一の端面との交差稜線に主切刃が設けられ、前記上面のコーナー部を形成する二つの端面の交差稜線に仕上げ刃が設けられてなるスローアウェイチップにおいて、前記主切刃は、前記仕上げ刃となす角度が鈍角となるように着座面と平行な線に対して傾斜して形成され、前記仕上げ刃は、直線状または外側に突出する凸曲線状に形成されていることを特徴とするスローアウェイチップ。

請求項2

前記上面に主切刃の逃げ面が設けられ、該逃げ面は逃げ角の異なる第一逃げ面第二逃げ面を備えていることを特徴とする請求項1記載のスローアウェイチップ。

請求項3

回転可能なカッタ本体の先端外周部に、コーナー部を挟んで先端側に主切刃が設けられ、外周側に仕上げ刃が設けられてなる突き加工用カッタにおいて、前記主切刃は、回転軸線に直交する線に対して前記コーナー部に近づくに従って基端側に傾斜して形成され、前記仕上げ刃は直線状または外側に突出する凸曲線状に形成されていることを特徴とする突き加工用カッタ。

技術分野

0001

本発明は、例えばシリンダボア加工等の穴加工に用いられ得る突き加工カッタ及びこの突き加工用カッタに用いられ得るスローアウェイチップに関する。

背景技術

0002

従来、突き加工用カッタとして例えば図13に示すものがある。この突き加工用カッタ1は、回転軸線Oを中心に回転するカッタ本体2の頭部2aの先端外周部に切刃チップ3が装着され、この切刃チップ3はカッタ本体2の先端側に位置する底刃3aとコーナー部を挟んで外周側に位置する外周刃3bとが備えられている。そして回転するカッタ本体2を回転軸線O方向に移動させつつ、カッタ本体2の先端側に位置する底刃3aと外周側に位置する外周刃3bとによって、被削材4の角部を切削加工して面取り等を行う。このような突き加工用カッタ1を用いて、例えば図14に示すように予め加工された下穴に対してシリンダボア加工を行う場合、加工すべきシリンダボア5の内径寸法にほぼ等しい切刃外径を備えたカッタ本体2を用いることとすると、種々のシリンダボア5の内径寸法に応じた切刃外径を備えたカッタ本体2が必要となり、切刃外径の相違する突き加工用カッタ1を多数用意しなければならない。そのため、通常、突き加工用カッタ1の切刃外径より大きい内径寸法を備えたシリンダボア5等の穴加工を行う場合、図14に示すようにカッタ本体2を自転させつつ公転させて切削加工するコンタリング加工が行われる。

発明が解決しようとする課題

0003

ところで、このような突き加工用カッタ1では、切刃チップ3の底刃3aがカッタ本体2の回転軸線方向O(突き加工方向)に直交する方向に延びているために、突き加工時切削抵抗が大きく底刃3aが欠けやすいという欠点がある。特にシリンダボア5等の穴加工を高速切削で行うために、カッタ本体2の自転及び公転速度を増大させると一層切削抵抗が増大して、底刃3aが一層欠けやすくなるという問題がある。

0004

本発明は、このような実情に鑑みて、高速切削に耐えられ、切削抵抗を低減して切刃の欠損を抑制することのできるスローアウェイチップ及び突き加工用カッタを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0005

本発明によるスローアウェイチップは、多角形板状をなし、着座面と該着座面に対向する上面とが設けられ、着座面と上面との間に端面が形成されてなり、上面と一の端面との交差稜線に主切刃が設けられ、上面のコーナー部を形成する二つの端面の交差稜線に仕上げ刃が設けられてなるスローアウェイチップにおいて、主切刃は、仕上げ刃となす角度が鈍角となるように着座面と平行な線に対して傾斜して形成され、仕上げ刃は、直線状または外側に突出する凸曲線状に形成されていることを特徴とする。このスローアウェイチップが突き加工用カッタの先端外周部に装着され、主切刃が底刃とされ仕上げ刃が外周刃とされれば、シリンダボア等の切削加工に用いられて、主切刃による切削の際にその傾斜によってリード角が設けられているために切屑が薄くなって切削抵抗が低減し、仕上げ刃によって良好な仕上げ切削ができる。

0006

また、上面に主切刃の逃げ面が設けられ、該逃げ面は逃げ角の異なる第一逃げ面第二逃げ面を備えていてもよい。主切刃が底刃として切削に供されると、第一及び第二逃げ面によって加工面を擦過することがない。尚、主切刃の傾斜角αは0°より大きく、好ましくは50°以下としてもよい。傾斜角αを制限することで、主切刃による切削加工時に切削抵抗で生じる背分力によるカッタ本体の(加工面から離れる方向に生じる)たわみ、更にはこのたわみに起因する仕上げ加工時の加工壁面の傾斜による不具合などが防止される。また、仕上げ刃は着座面に略直交して形成されていてもよく、良好な仕上げ加工が得られる。

0007

また、本発明による突き加工用カッタは、回転可能なカッタ本体の先端外周部に、コーナー部を挟んで先端側に主切刃が設けられ、外周側に仕上げ刃が設けられてなる突き加工用カッタにおいて、主切刃は、回転軸線に直交する線に対してコーナー部に近づくに従って基端側に傾斜して形成され、仕上げ刃は直線状または外側に突出する凸曲線状に形成されていることを特徴とする。突き加工用カッタの主切刃が底刃とされ仕上げ刃が外周刃とされるから、コンタリング加工によりシリンダボア等の切削加工に用いられ、主切刃はその傾斜によってリード角が設けられているから、切削時に切屑が薄くなって切削抵抗が低減し、同時に仕上げ刃によって良好な仕上げ切削ができる。尚、本発明によるスローアウェイチップを突き加工用スローアウェイチップとして、本発明による突き加工用カッタに装着してもよい。その際、スローアウェイチップは縦刃として装着でき、着座面が回転軸線に直交する方向に延びることになる。

発明を実施するための最良の形態

0008

以下、本発明の実施の形態によるスローアウェイチップを図1乃至図4により説明する。図1は実施の形態による突き加工用のスローアウェイチップの平面図、図2図1に示すスローアウェイチップのA方向側面図、図3図1に示すスローアウェイチップのB方向側面図、図4図1に示すスローアウェイチップのC−C線中央縦断面図である。図1乃至図3に示す突き加工用のスローアウェイチップ10(以下、突き加工用チップという)は、例えばCBN焼結体またはダイヤモンド焼結体等からなり、略平行四辺形板状とされている。このスローアウェイチップ10は、着座面をなす下面11と、下面11に対向する上面12と、上下面12,11間の4つの側面13a,13b,13c,13d(端面)とで概略形成され、上下面12、11の中央を貫通してねじ挿通孔14が穿孔されている(図4参照)。図1に示す平面図で、上面12の一対の鋭角のコーナー部15a、15bの一方のコーナー部15aにおいて、コーナー部15aを形成する二つの側面13a,13bの交差稜線が仕上げ刃(外周刃)17とされ、仕上げ刃17は下面11に直交する直線状の切刃とされている。そのため、この仕上げ刃17で交差する一方の側面13aがすくい面とされ、他方の側面13bが逃げ面とされている。

0009

また、上面12において、側面13bとの交差稜線18に沿って上面12の一部が斜めにカットされて平面視台形状の第一傾斜面19とされ、この第一傾斜面19と仕上げ刃17のすくい面をなす側面13aとの交差稜線は主切刃20とされている。第一傾斜面19は、図1に示す平面視で、主切刃20から対向する側面13cに向けて漸次幅が狭くなるように形成されている。図2に示すように、主切刃20は下面11に平行な線に対する傾斜角がαとされ、仕上げ刃17と鈍角γ(=90°+α)をなしてコーナー部15aで交差している。ここで、傾斜角αは後述する突き加工用カッタに装着されて主切刃20のリード角とされることになり、その大きさは、少なくとも0°より大きく50°程度までとするが、10°〜20°の範囲に設定することが好ましい。また、図1に示す上面12において、第一傾斜面19に隣接して、上面12の一部が更に斜めにカットされて第二傾斜面21が形成されている。第二傾斜面21は主切刃20に当接する位置を頂点として対向する側面13cに向けて漸次幅広となるように平面視略三角形状に形成されていて、下面11に平行な線に対する傾斜角がαとされている。

0010

第一傾斜面19及び第二傾斜面20は、それぞれ主切刃20の逃げ面とされ、突き加工時に上面12を擦過しないように二段階にカットされている。即ち第一及び第二傾斜面19,21の製作に当たっては、先ず、主切刃20の傾斜角αに沿ってチップ10の上面12の稜辺部をコーナー部15aから隣接する鈍角のコーナー部15cに向けて第二傾斜面21が平面視で平行四辺形となるようにカットし、ついで主切刃20から下面11に向けて3°程度の傾斜角を以てコーナー部15b方向に向けて漸次幅が狭くなるようにカットすることで平面視略台形状の第一傾斜面19が形成されることになる。この場合、主切刃20に交差する方向の逃げ面は第一傾斜面19では3°程度となり、第二傾斜面21では0°となる。また、主切刃20に沿う方向(主切刃20と平行な方向)の第一傾斜面19の傾斜角は主切刃20の領域でα°とされ、コーナー部15bの領域でα°より若干(例えば3°程度)大きい角度となるように漸次変化してねじれて形成されている。第二傾斜面21の主切刃20に沿う方向の傾斜角はα°となる。尚、図1乃至図4に示す実施の形態では、突き加工用チップ10は、コーナー部15aにのみ主切刃20と仕上げ刃17が形成されているが、対向する2つのコーナー部15a、15bにそれぞれ形成されていてもよいし、上下面12,11両面の各1または2コーナー部にそれぞれ形成されていてもよい。

0011

次にこの突き加工用のスローアウェイチップ10を装着した突き加工用カッタについて説明する。図5及び図6に示す突き加工用カッタ24(以下、カッタ24という)は、例えば略円柱形状とされ、図示しない工作機械把持されて回転軸線Oを中心に回転切削加工するようになっている。カッタ24の工具本体23は、先端部25aに回転軸線Oと同軸円柱状の突部26が形成され、回転軸線Oと同軸にボルト穴27が形成されている。この先端部25aには、中央凹部28aが突部26に嵌合する頭部28が装着され、頭部28の挿通孔28bに挿通される頭付きボルト29を工具本体23のボルト穴27に螺合させることで、頭部28と工具本体23とが着脱可能に一体とされている。以下、頭部28と工具本体23を含めてカッタ本体25という。そして、カッタ本体25の外周面には、例えば一対の切屑排出排出溝30,30が回転軸線Oを中心に対向して螺旋状に形成されている(図5では省略されている)。頭部28の先端面28cには、この切屑排出溝30の先端と交差する位置にそれぞれチップ取付座32、32が形成され、これらチップ取付座32,32には、上述の突き加工用チップ10、10が縦刃として装着されている。

0012

即ち、図7に示すように、各チップ取付座32の底面32aにはチップ10の着座面である下面11が位置すると共に二つの側壁32b、32bには側面13c、13dが当接してねじ33で締結させられている。装着状態でチップ10は上面12がカッタ本体25の先端側に位置し、仕上げ刃17が外周側に突出して回転軸線Oとほぼ平行に位置して外周刃とされると共に、仕上げ刃17のすくい面をなす側面13aが切屑排出溝30の回転方向を向く壁面の先端に位置させられている。そのため、図7に示す図5のD部拡大図から明らかなように、下面11が回転軸線Oに略直交して、主切刃20は頭部28の先端面28cの外周側に位置して底刃を構成する。そして、主切刃20の傾斜角αがリード角とされ、このリード角αは実施の形態では、20°に設定されている。ここで、リード角αを0°より大きく設定することで、突き加工時の切屑厚さが小さくなり、切削抵抗を低減でき、主切刃20の欠損を防止できる。リード角αは50°以下とすることが好ましく、50°を越えると切削時の背分力が大きくなりすぎ、加工面から押し返されてカッタ本体25が工作機械の把持部に対して先端側が撓んでしまい、仕上げ刃17による精度の良い仕上げ切削ができなくなる。リード角αは、10°〜20°の範囲に設定することが好ましい。

0013

本実施の形態による突き加工用カッタ24は上述のような構成を備えているから、この突き加工用カッタ24を用いてコンタリング加工により、図14に示すようなシリンダボア加工を行う。図8に示すように予め開けられた下穴40に対して、突き加工用カッタ24を下方向(矢印E方向)に送りつつ回転軸線Oを中心に自転させながら、下穴40の内壁40aに沿って公転させると、主切刃20(底刃)で下穴40の内壁40aを拡径すべく切削加工しつつ仕上げ刃17(外周刃)で加工壁面の仕上げ加工が施される。主切刃20で、下穴40の内壁40aを切削加工する際、主切刃20はリード角αで傾斜させられているために、図8に示すように従来の底刃3aと比較して切屑の厚みdが小さく、切削抵抗が小さい。しかも第一及び第二逃げ面として第一及び第二傾斜面19,21が設けられていることで逃げ面で加工面を擦過することもない。

0014

そのため、主切刃20による切削時に切刃の欠損を抑止できる。しかもリード角αが50°以下(実施の形態では20°)に抑えられているために、主切刃20を押し戻す方向に働く背分力が小さく、カッタ本体25の撓みが抑制されて高速で精密な切削加工ができる。また、仕上げ刃17は直線状とされ、しかも回転軸線Oとほぼ平行に配設されているから、主切刃20による背分力が小さいことも相まって、加工壁面の仕上げ加工も精密にできる。しかも、突き加工用チップ10としてCBN焼結体やダイヤモンド焼結体等を採用しているから、高速でコンタリング加工することができ、切削加工能率を向上できる。

0015

上述のように本実施の形態によれば、突き加工用カッタ24に設けられた突き加工用チップ10の主切刃20にリード角αが設けられていることで切削抵抗が小さく主切刃20の欠損が抑制される。しかもリード角αの大きさが抑えられていることでシリンダボア加工時の背分力が小さくコンタリング加工時のカッタ本体25のたわみを抑制できて仕上げ刃17で精密に仕上げ加工できる上に高速でコンタリング加工できる。

0016

次に本実施の形態によるスローアウェイチップ10及び突き加工用カッタ24の変形例を図9及び図10により説明するが、上述の実施の形態と同一の部分には同一の符号を用いてその説明を省略する。図9に示す第一変形例の突き加工用スローアウェイチップ40は突き加工用カッタ24の部分断面図に示されており、図において、カッタ本体25の先端外周側に突出する仕上げ刃41(外周刃)は、上述の実施の形態と相違してチップの外側即ちカッタ本体25の外周側に突出する凸曲線状に形成されている。この仕上げ刃41は、主切刃20とコーナー部15aを介して接続されて先端側に位置している。仕上げ刃41は必ずしも二つの側面18a、18bの交差稜線全体で構成されている必要はなく、コーナー部15aに続いて部分的、即ち回転軸線Oと平行な方向に長さLを有していればよく、それ以外の稜線部分は直線状でもよい。

0017

この凸曲線状の仕上げ刃41は、長さLが例えば0.1mm〜5.0mmの範囲であることが好ましい。しかも、高精度な仕上げ加工のために直径Rが10mm以上の円弧または凸曲線であることが好ましい。仕上げ刃41を上述のように構成することで、シリンダボア5の内壁の仕上げ加工に際して、加工壁面に段が形成されることなく滑らかな円筒面状仕上げられる。

0018

次に図10に示す第二変形例では、突き加工用スローアウェイチップ43の主切刃44(底刃)が凸曲線状に形成されている。この場合、主切刃44とコーナー部15aとの接続点における主切刃44の接線による主切刃44の傾斜角をαとして、この傾斜角αが0°を越えて50°以下であればよい。主切刃44をこのように凸曲線状に形成すれば、突き加工時の切削抵抗は一層小さくなる。尚、スローアウェイチップ10、40,43において、主切刃44と仕上げ刃41をいずれも凸曲線状に形成することとしてもよい。

0019

次に図11及び図12に示す第三変形例では、突き加工用スローアウェイチップ45のコーナー部15aの部分が上下面12、11方向に亘って略板状に切り欠けられて着座部46とされ、この着座部46に例えば板状の切刃チップ47がろう付け等で装着されている。この場合、切刃チップ47に仕上げ刃17と主切刃20とが設けられている。この場合には、切刃チップ47だけをCBN焼結体、ダイヤモンド焼結体などで構成すればよい。

0020

また、スローアウェイチップ10,40,43,45等の形状は、実施の形態で示す平行四辺形板状に限定されることなく、三角形板状や長方形板状など各種多角形状のものを採用できる。尚、上述の説明では、カッタ本体25に主切刃20と仕上げ刃17を備えたスローアウェイチップ10等を装着した突き加工用カッタ24について説明したが、主切刃20,44と仕上げ刃17,41を備えていれば、ソリッドタイプの突き加工用カッタや主切刃20,44と仕上げ刃17,41を備えた切刃チップをカッタ本体に直接ろう付けした突き加工用カッタ等でもよく、このような突き加工用カッタも本発明の突き加工用カッタに含められる。

発明の効果

0021

上述のように、本発明に係るスローアウェイチップでは、主切刃は、仕上げ刃となす角度が鈍角となるように着座面と平行な線に対して傾斜して形成され、仕上げ刃は、直線状または外側に突出する凸曲線状に形成されているから、このスローアウェイチップが突き加工用カッタの先端外周部に装着され、主切刃が底刃とされ仕上げ刃が外周刃とされれば、切削加工に用いられて、主切刃による切削の際にその傾斜によってリード角が設けられて切屑が薄くなって切削抵抗が低減し、仕上げ刃によって良好な仕上げ切削ができる。

0022

また、上面に主切刃の逃げ面が設けられ、該逃げ面は逃げ角の異なる第一逃げ面と第二逃げ面を備えているから、主切刃が底刃として切削に供される際、第一及び第二逃げ面によって加工面を擦過することがない。

0023

また、本発明による突き加工用カッタでは、主切刃は、回転軸線に直交する線に対してコーナー部に近づくに従って基端側に傾斜して形成され、仕上げ刃は直線状または外側に突出する凸曲線状に形成されているから、主切刃が底刃とされ仕上げ刃が外周刃とされてシリンダボア等の切削加工に用いられ、主切刃はリード角が設けられていて切削時に切屑が薄くなって切削抵抗が低減し、同時に仕上げ刃によって良好な仕上げ切削ができ、高速切削によるコンタリング加工などができる。

図面の簡単な説明

0024

図1本発明の実施の形態による突き加工用スローアウェイチップの平面図である。
図2図1に示すスローアウェイチップのA方向矢視図である。
図3図1に示すスローアウェイチップのB方向矢視図である。
図4図1に示すスローアウェイチップのC−C線断面図である。
図5突き加工用カッタの側面図である。
図6図5に示す突き加工用カッタの先端面図である。
図7図5に示す突き加工用カッタのチップ部分であるD部拡大図である。
図8図7に示すカッタの主切刃による切削時の切屑生成状態を示す図である。
図9突き加工用スローアウェイチップの第一変形例を示す、図7と同様な図である。
図10突き加工用スローアウェイチップの第二変形例を示す、図7と同様な図である。
図11突き加工用スローアウェイチップの第三変形例を示す平面図である。
図12図11に示すチップのF方向矢視図である。
図13従来の突き加工用カッタによる被削材の切削加工状態を示す図である。
図14従来の突き加工用カッタによる被削材のコンタリング加工状態を示す図である。

--

0025

10,43,45突き加工用スローアウェイチップ
11 下面(着座面)
12 上面
13a,13b,13c,13d 側面
17,41仕上げ刃(外周刃)
19 第一傾斜面(第一逃げ面)
20,44 主切刃(底刃)
21 第二傾斜面(第二逃げ面)
24 突き加工用カッタ

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