JP2001001204A - 溝入れカッタのクランプ機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スローアウェイチップのクランプ部の支点か
ら力点までの距離を確保し、しかもクランプ部がクラン
プ力で弾性変形しても、力点の位置が安定的に確保可能
となる。 【解決手段】 シャンク本体１ａの先端に、スローアウ
ェイチップ２を載置するチップ取付座６を設け、シャン
ク本体１ａに基端部が連結されていて先端にスローアウ
ェイチップ２を押圧する押さえ面７ａが設けられる弾性
変形可能なクランプ部７を設ける。このクランプ部７に
ボルト孔１０を形成し、シャンク１ａに、ボルト９が螺
着されるネジ孔１２をボルト孔１０の軸線上に合致させ
て形成する。このボルト孔１０内に設けられてボルト孔
１０及びネジ孔１２に螺着されるボルト９の頭部下面９
ｂを受ける受け面１１を、その先端部が同基端部よりも
高くなるように傾斜させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークの切削加工
に用いる溝入れカッタのクランプ機構に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】溝入れカッタは、旋盤またはマシニング
センタ等の工作機械に取り付けられる切削工具であっ
て、その刃部がワークに対して押し付けられた状態で、
ワークに対して相対的に移動させることで刃部に設けら
れた切刃によってワークを切削し、ワークに溝入れ加工
を行うものである。そして、溝入れカッタとしては、図
３に示すように、工作機械のチャック（図示せず）に把
持されるシャンク１に、刃部としてスローアウェイチッ
プ２を取り付けた溝入れカッタ３ａが知られている。

【０００３】スローアウェイチップ２は、例えば超硬合
金からなるものであって、図３（ａ）の正面図及び図３
（ｃ）の左側面図に示すように、断面視略五角形の角柱
形状に形成されるものである。そして、その長さ方向の
両端部分は、それぞれ一側面をすくい面２ａとし、これ
に隣接する面、すなわちすくい面２ａを挟んだ二つの側
面及び先端面が、すくい面２ａに対して逃げ角が取られ
て逃げ面２ｂとされている。そして、すくい面２ａとこ
れら逃げ面２ｂとが交差する稜線部分が切刃２ｃを構成
している。また、すくい面２ａと対向する底面、すなわ
ち残りの二側面が形成される側は、図３（ｃ）に示すよ
うに、断面視略山形に形成された底部２ｄとされてい
る。ここで、スローアウェイチップ２は、長さ方向の中
心を境にして両端が対称形状に形成されており、シャン
ク１へ取り付ける向きを変えることで、長さ方向の両端
にそれぞれ形成される切刃２ｃを入れ替えて使用するこ
とができるようになっている。以下より、本明細書中で
は、溝入れカッタ３ａにおいて、シャンク１の長さ方向
の、スローアウェイチップ２が取り付けられる側を先端
側、他端側を基端側とし、スローアウェイチップ２のす
くい面２ａの向く方向を上方とする。

【０００４】スローアウェイチップ２（以下チップ２と
呼ぶ）を用いる溝入れカッタのクランプ機構４は、図３
（ａ）に示すように、シャンク本体１ａの先端部に設け
られる台座部１ｂの上面に形成されるチップ取付座６
と、シャンク本体１ａに基端側が連結されていてチップ
２を押圧する押さえ面７ａを先端に設けたクランプ部７
とを備えている。ここで、チップ取付座６及びクランプ
部７の下面の基端側には、それぞれぬすみ６ａ、７ｂが
形成されている。台座部１ｂは、図３（ｂ）に示すよう
に、シャンク本体１ａの幅方向の片側部分から、シャン
ク本体１ａの幅よりも狭い幅で、先端側に向けて突出し
て設けられている。チップ取付座６は、図３（ｃ）に示
すように、断面視略山形に形成されるチップ２の底部２
ｄが着座するよう、シャンク１の長さ方向に沿った断面
視略Ｖ字の溝形状に形成されている。

【０００５】クランプ部７は、図３（ａ）に示すよう
に、シャンク本体１ａに先端側から基端側方向へ向けて
チップ取付座６と略平行な面に沿って切り込まれたスリ
ット８により、基端側がシャンク本体１ａに連結された
状態で、チップ取付座６に対向するようにして設けられ
ている。そして、クランプ部７は、基端側から先端側に
かけて上方に張り出すように肉厚に形成されるととも
に、基端側、すなわちクランプ部７の付け根部分が肉薄
に形成されていて、この部分を支点として弾性変形する
ことで先端に設けられる押さえ面７ａをチップ取付座６
に対して近接する方向に変位できるよう配されている。
そして、クランプ部７の底面は、その先端に設けられる
押さえ面７ａのみがチップ２に接触して、この部分でチ
ップ２の上面の略中間部分を押厚するよう、基端側に形
成されるぬすみ７ｂから、先端側に行くにつれて下方に
突出するよう傾斜して設けられている。ここで、クラン
プ部７の肉厚に形成される部分には、ボルト９の頭部９
ａ（以下ボルト頭部９ａと呼ぶ）を収容するためのボル
ト孔１０が形成され、ボルト孔１０には、ボルト頭部９
ａの下面９ｂ（以下頭部下面９ｂと呼ぶ）を受ける受け
面１１が形成されている。また、前記シャンク本体１ａ
には、ボルト孔１０の軸線上に合致させて、ボルト９の
ネジ部分９ｃが螺着されるネジ穴２が形成されている。

【０００６】そして、溝入れカッタのクランプ機構４に
よるチップ２のシャンク１への取付は、次のようにして
行われる。まず、図３（ａ）に示すように、チップ２の
底部をチップ取付座６に着座させかつチップ２の基端側
の端部をシャンク本体１ａの先端側に当接させ、チップ
取付座６とクランプ部７の押さえ面７ａとの間に位置さ
せる。そして、ボルト孔１０及びネジ孔１２にボルト９
を挿通してそのネジ部分９ｃをネジ孔１２に螺着緊締す
ることで、クランプ部７をシャンク本体１ａに締めつけ
固定し、これによって押さえ面７ａでチップ２をチップ
取付座６に向けて押圧し、チップ２を押圧固定する。こ
こで、溝入れカッタのクランプ機構４の構造を示すため
に、図４に図３（ｂ）におけるＡ−Ａ矢視拡大断面図を
示す。図４に示されるように、ボルト９によるクランプ
部７のシャンク本体１ａへの締めつけ固定は、ボルト９
の頭部下面９ｂによってボルト孔１０の受け面１１を押
圧し、これによってクランプ部７をチップ取付座６に向
けて押圧することで行われる。

【０００７】このように構成される溝入れカッタのクラ
ンプ機構４においては、図４に示されるように、頭部下
面９ｂとボルト孔１０に設けられる受け面１１は面接触
するので、ボルト９の推力Ｆ１、すなわち頭部下面９ｂ
が受け面１１を押圧してクランプ部７をチップ取付座６
に向けて押圧する力は、受け面１１の、頭部下面９ｂと
の接触面にほぼ均等に加えられるものと考えられる。こ
のため、頭部下面９ｂが受け面１１を押圧する力点、す
なわち溝入れカッタのクランプ機構４における力点ａ
は、近似的にはボルト９の中心軸Ｏ上に位置するものと
される。また、溝入れカッタのクランプ機構４における
支点ｂはクランプ部７の付け根部分、すなわちスリット
８の基端側の部分近傍であり、作用点ｃはクランプ部７
に形成される押さえ面７ａの部分である。ここで、力点
ａから支点ｂまでの距離（シャンク１の長さ方向の距
離）をＬ１、作用点ｃから支点ｂまでの距離をＬ２（＞
Ｌ１）とすると、作用点ｃに生じるクランプ力Ｆ２、す
なわちクランプ部７によってチップ２が押圧される力
は、次式で表される。 Ｆ２＝（Ｌ１／Ｌ２）×Ｆ１ （１）

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、溝入れカッ
タ３ａにおいて、ワークを切削加工する際の負荷による
チップ２のびびり（振動）を抑えてワークの加工精度を
向上させるために、チップ２をシャンク１に強固に固定
する必要がある。

【０００９】チップ２を強固に固定するには、クランプ
部７によるチップ２のクランプ力Ｆ２を大きくすればよ
く、そのためには式（１）の右辺が大きくなるようにす
ればよい。ここで、ボルト９の推力Ｆ１の大きさには上
限があるため、式（１）の右辺を大きくするには、例え
ば図４で二点鎖線で示すように、スリット８を基端側に
延長することで支点ｂを力点ａ及び作用点ｃから離間さ
せて作用点ｃから支点ｂまでの距離Ｌ２に対する力点ａ
から支点ｂまでの距離Ｌ１の比を小さくすること、すな
わち（Ｌ１／Ｌ２）の値を大きくすることが考えられ
る。しかし、この場合には、同時にクランプ部７の肉厚
部分も基端側に延長する必要があるため、溝入れカッタ
３ａを工作機械のチャックに取り付ける際にチャックに
よるシャンク１の把持位置が溝入れカッタ３ａの先端か
ら遠くなってしまう。すると、溝入れカッタ３ａによる
ワークの加工時に、びびり振動を生じやすく、ワークの
加工精度が低下してしまうという問題が生じる。

【００１０】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、びびり振動等を生じさせることなくスローアウェ
イチップの把持力を向上してより安定的に固定できるよ
うにした溝入れカッタのクランプ機構を提供することを
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段として、次のような構成を有する溝入れカッタの
クランプ機構を採用する。すなわち、請求項１記載の溝
入れカッタのクランプ機構においては、シャンクの先端
にスローアウェイチップを載置するチップ取付座が形成
され、前記シャンクに基端側が連結されていて前記スロ
ーアウェイチップを押圧する押さえ面を先端に設けた弾
性変形可能なクランプ部を備え、前記クランプ部をボル
トによって前記シャンクに締めつけ固定することで前記
押さえ面で前記スローアウェイチップを押圧してなる溝
入れカッタのクランプ機構において、前記ボルトの締め
つけ時に前記クランプ部に形成された受け面の先端部を
ボルト頭部が押圧してスローアウェイチップを押圧する
力点とすることを特徴とする。

【００１２】このように構成される溝入れカッタのクラ
ンプ機構においては、ボルトの締めつけ時にクランプ部
に形成された受け面の先端部をボルト頭部が押圧してス
ローアウェイチップを押圧する力点とされているので、
図１（ｃ）に示すように、クランプ部においてボルトの
推力の加わる部分、すなわちスローアウェイチップを押
圧する力点ａの位置が、受け面の先端部になる。

【００１３】請求項２記載の溝入れカッタのクランプ機
構においては、請求項１記載の溝入れカッタのクランプ
機構において、前記受け面の先端部が、同基端部より高
くなるように傾斜されていることを特徴とする。このよ
うに構成される溝入れカッタのクランプ機構において
は、受け面の先端部が同基端部より高くなるように傾斜
されているので、ボルトを螺着緊締する際に、ボルトの
頭部下面が、受け面の基端部より先に受け面の先端部に
当接してこれを押圧する。

【００１４】請求項３記載の溝入れカッタのクランプ機
構においては、請求項１記載の溝入れカッタのクランプ
機構において、前記受面と前記ボルト頭部の下面との間
に、前記ボルト頭部側に向く面の片側が他方の側よりも
高く形成される仲介部材が、その最も高く形成される部
分を先端部に位置させた状態で配置されていることを特
徴とする。このように構成される溝入れカッタのクラン
プ機構においては、受け面とボルトの頭部下面との間
に、ボルト頭部側に向く面の片側が他方の側よりも高く
形成される仲介部材が、その最も高く形成される部分を
先端部に位置させた状態で配置されているので、ボルト
を螺着緊締する際に、ボルトの頭部下面が仲介部材を介
して、受け面の基端部より先に受け面の先端部に当接し
てこれを押圧する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の溝入れカッタのク
ランプ機構の実施形態について、図１及び図２を用いて
説明する。図１に、実施形態の溝入れカッタのクランプ
機構５を備える溝入れカッタ３ｂの構成及び構造を示
す。図１（ａ）は溝入れカッタ３ｂの正面図、図１
（ｂ）は溝入れカッタ３ｂの平面図、図１（ｃ）は、図
１（ｂ）におけるＡ−Ａ矢視拡大断面図である。ここ
で、溝入れカッタ３ｂは、従来技術である溝入れカッタ
３ａとほぼ同様の構成からなるものであり、溝入れカッ
タ３ａと同じ部材については同じ符号を付して詳細な説
明を省く。

【００１６】この溝入れカッタのクランプ機構５は、図
１（ｃ）に示されるように構成されている。ここで、符
合６はチップ取付座、符号７はクランプ部、符号７ａは
押さえ面、符号８はスリット、符号９はボルト、符号１
０はボルト孔、符号１２はネジ孔、符号１３は受け面で
ある。そして、ボルト孔１０に設けられる受け面１３
は、先端部１３ａが同基端部１３ｂよりも高くなるよう
に傾斜されている。

【００１７】このように構成される溝入れカッタのクラ
ンプ機構５によるチップ２のシャンク１への取り付け
は、次のようにして行われる。すなわち、溝入れカッタ
３ａにおける溝入れカッタのクランプ機構４と同様、図
１（ｃ）に示すように、チップ２がチップ取付座６とク
ランプ部７との間に位置するようにしてチップ２をチッ
プ取付座６に載置する。そして、ボルト孔１０及びネジ
孔１２にボルト９を挿通してネジ孔１２に螺着緊締する
ことでクランプ部７をシャンク本体１ａに締めつけ固定
し、これによって押さえ面７ａでチップ２をチップ取付
座６に向けて押圧し、チップ２を押圧固定する。そし
て、ボルト９によるクランプ部７のシャンク本体１ａへ
の締めつけ固定は、ボルト９の頭部下面９ｂによって受
け面１３を押圧し、これによってクランプ部７をチップ
取付座６に向けて押圧することで行われる。

【００１８】このように構成される溝入れカッタのクラ
ンプ機構５においては、受け面１３の先端部１３ａが、
同基端部１３ｂよりも高くなるように傾斜されているの
で、溝入れカッタのクランプ機構５によりチップ２をシ
ャンク１へ取り付けた際、すなわちボルト９を螺着緊締
する際に、ボルト９の頭部下面９ｂが、受け面１３の基
端部１３ｂより先に受け面１３の先端部１３ａに当接し
てこれを押圧する。これによって、ボルト９の推力Ｆ１
は、受け面１３の先端部１３ａに集中し、この部分が溝
入れカッタのクランプ機構５における力点ａとなる。ま
た、受け面１３の傾斜角度を十分に確保することで、ク
ランプ部７がクランプ力で弾性変形しても、力点ａの位
置が安定的に確保可能となる。ここで、溝入れカッタの
クランプ機構５における支点ｂはスリット８の基端側の
端部近傍であり、作用点ｃはクランプ部７の押さえ面７
ａの先端側の端部である。

【００１９】この結果、このように構成される溝入れカ
ッタのクランプ機構５において、図１（ｃ）に示すよう
に、力点ａの位置が先端側に移動するので、作用点ｃか
ら支点ｂまでの距離Ｌ２に対する力点ａから支点ｂまで
の距離Ｌ１の比が小さくなる。 すなわち、（Ｌ１／Ｌ
２）の値が大きくなって前記した式（１）における右辺
が大きくなるので、作用点ｃに加わるクランプ力Ｆ２を
大きくすることができ、チップ２をシャンク１に対して
より強固に固定することができる。これにより、チップ
２のクランプ部７の支点ｂから力点ａまでの距離を確保
し、しかもクランプ部７がクランプ力で弾性変形して
も、力点ｃの位置が安定的に確保可能となる。また、工
作機械のチャックによるシャンク１の把持位置は、従来
の溝入れカッタ３ａと同じ位置であるので、溝入れカッ
タ３ｂのびびり振動が増大することはない。

【００２０】上記実施の形態において、溝入れカッタの
クランプ機構５として、ボルト９を螺着緊締する際に、
ボルト９の頭部下面９ｂが、受け面１３の基端部より先
に受け面１３の先端部に当接してこれを押圧するよう、
クランプ部７のボルト孔１０に設けられた受け面１３に
傾斜を設けた例を示したが、これに限られることなく、
図２に示すように、従来の溝入れカッタ３ａにおいて、
受け面１１とボルト９の頭部下面９ｂとの間に、仲介部
材として、例えばボルト孔１０の開口部側、すなわちボ
ルト頭部９ａ側に向く面１４ａの片側が他方の側よりも
高く形成されるワッシャ１４を、その最も高く形成され
る部分１４ｂを受け面１１の先端部１１ａに位置させた
状態で配置することによって、ボルト９を螺着緊締する
際に、ボルト９の頭部下面９ｂが、受け面１１の基端部
１１ｂより先に、ワッシャ１４の最も高く形成される部
分１４ｂを介して受け面１１の先端部１１ａに当接して
これを押圧するよう配した溝入れカッタのクランプ機構
５ａを採用しても構わない。これによって、ボルト９の
推力Ｆ１をワッシャ１４の最も高く形成される部分１４
ｂに集中させて、この受け面１１の先端部１１ａを力点
ａとすることができ、チップ（スローアウェイチップ）
のクランプ部の支点ｂから力点ａまでの距離を確保し、
しかもクランプ部７がクランプ力で弾性変形しても、力
点ａの位置が安定的に確保可能となる。また、従来の溝
入れカッタ３ａのボルト孔１０内にこのワッシャ１４を
配置することで本発明の溝入れカッタのクランプ機構５
と同様の効果を得ることができるので、溝入れカッタ３
ａに特別な加工を施さずに済み、製造コストを低減する
ことができる。ここで、この場合には、ワッシャ１４の
ボルト孔１０内での移動または回転を防止して、ワッシ
ャ１４の最も高く形成される部分１４ｂを先端部１１ａ
に位置決めできるよう、ボルト孔１０の内面とワッシャ
１４の外面に、これらを位置決めした状態で係止する係
合部（図示せず）を設けるなどしておく。

【００２１】

【発明の効果】本発明の請求項１記載の溝入れカッタの
クランプ機構によれば、ボルトの締めつけ時にクランプ
部に形成された受け面の先端部をボルト頭部が押圧して
スローアウェイチップを押圧する力点とされているの
で、ボルトを螺着緊締する際に、ボルトの頭部下面が、
受け面の先端部に先に当接してこれを押圧する。これに
よって、びびり振動等を生じることなくスローアウェイ
チップのクランプ部の支点から力点までの距離を確保
し、しかもクランプ部がクランプ力で弾性変形しても、
力点の位置が安定的に確保可能となる。

【００２２】請求項２記載の溝入れカッタのクランプ機
構によれば、受け面の先端部が同基端部より高くなるよ
うに傾斜されているので、ボルトを螺着緊締する際に、
ボルトの頭部下面が、受け面の基端部より先に受け面の
先端部に当接してこれを押圧する。これによって、スロ
ーアウェイチップのクランプ部の支点から力点までの距
離を確保し、しかもクランプ部がクランプ力で弾性変形
しても、力点の位置が安定的に確保可能となる。

【００２３】請求項３記載の溝入れカッタのクランプ機
構によれば、受け面とボルトの頭部下面との間に、ボル
ト頭部側に向く面の片側が他方の側よりも高く形成され
る仲介部材が、その最も高く形成される部分を先端部に
位置させた状態で配置されているので、ボルトを螺着緊
締する際に、ボルトの頭部下面が仲介部材を介して、受
け面の基端部より先に受け面の先端部に当接してこれを
押圧する。これによって、スローアウェイチップのクラ
ンプ部の支点から力点までの距離を確保し、しかもクラ
ンプ部がクランプ力で弾性変形しても、力点の位置が安
定的に確保可能となる。また、この仲介部材を従来の溝
入れカッタのボルト孔内に配置することで、本発明の溝
入れカッタのクランプ機構と同様の効果を得ることがで
きるので、溝入れカッタに特別な加工を施さずに済み、
製造コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態における溝入れカッタ及
び溝入れカッタのクランプ機構の構成及び構造を示す図
であって、図１（ａ）は溝入れカッタの正面図、図１
（ｂ）は平面図、図１（ｃ）は図１（ａ）におけるＡ−
Ａ矢視拡大断面図である。

【図２】 本発明の実施の形態における溝入れカッタの
クランプ機構の他の実施の形態を示す断面図である。

【図３】 従来の溝入れカッタの構成及び構造を示す図
であって、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は平面図、
図３（ｃ）は左側面図である。

【図４】 従来の溝入れカッタのクランプ機構の構成及
び構造を示す図であって、図３（ａ）におけるＡ−Ａ矢
視拡大断面図である。

【符号の説明】

１ シャンク １ａ シャ
ンク本体 ２ チップ（スローアウェイチップ） ３ａ、３ｂ
溝入れカッタ ５、５ａ 溝入れカッタのクランプ機構 ６ チップ
取付座 ７ クランプ部 ７ａ 押さ
え面 ８ スリット ９ ボルト ９ａ ボルト頭部（ボルトの頭部） ９ｂ 頭部
底面（ボルトの頭部の底面） １０ ボルト孔 １２ ネジ
孔 １３ 受け面 １３ａ
（受け面の）先端部 １３ｂ （受け面の）基端部 １４ ワッ
シャ（仲介部材） １４ａ （ワッシャの）ボルト頭部側に向く面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シャンクの先端にスローアウェイチップ
   を載置するチップ取付座が形成され、前記シャンクに基
   端側が連結されていて前記スローアウェイチップを押圧
   する押さえ面を先端に設けた弾性変形可能なクランプ部
   を備え、 前記クランプ部をボルトによって前記シャンクに締めつ
   け固定することで前記押さえ面で前記スローアウェイチ
   ップを押圧してなる溝入れカッタのクランプ機構におい
   て、 前記ボルトの締めつけ時に前記クランプ部に形成された
   受け面の先端部をボルト頭部が押圧して前記スローアウ
   ェイチップを押圧する力点とすることを特徴とする溝入
   れカッタのクランプ機構。
2. 【請求項２】 請求項１記載の溝入れカッタのクランプ
   機構において、前記受け面の先端部が、同基端部より高
   くなるように傾斜されていることを特徴とする溝入れカ
   ッタのクランプ機構。
3. 【請求項３】請求項１記載の溝入れカッタのクランプ機
   構において、前記受け面と前記ボルト頭部の下面との間
   に、前記ボルト頭部側に向く面の片側が他方の側よりも
   高く形成される仲介部材が、その最も高く形成される部
   分を先端部に位置させた状態で配置されていることを特
   徴とする溝入れカッタのクランプ機構。