JP2004261883A - 刃先交換式チップ及びそれを用いた切削工具 - Google Patents

刃先交換式チップ及びそれを用いた切削工具 Download PDF

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Abstract

【課題】従来菱形チップを用いて行っていた旋削加工を、３コーナ使用が可能な三角形の刃先交換式チップを用いて切削時の刃先位置精度を悪化させずに行えるようにする。
【解決手段】コーナＣの頂角を鋭角にした正三角形を基本形とするチップ１の側面に凹部５と複数の凸部６を設け、その凹部５と凸部６をホルダ１１の座側面１２ｂに対応して設けた凹凸部１８にＶ字嵌合させ、この状態で、チップ１をクランプ手段１３により座溝の座底面と座側面に押し当ててチップの拘束を安定させ、切削力の向きの変化等による刃先変位を防止するようにした。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、正三角形を基本形とする刃先交換式チップと、そのチップをホルダに装着して構成される旋削加工用の切削工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知の旋削加工用工具の中に、菱形の刃先交換式チップを用いるものがある。この菱形のチップを採用した切削工具は、鋭角コーナを刃先として用いて負の横切刃角、正の前切刃角を付けることができ、外径加工、端面加工、あるいは倣い加工を一つの工具で行えるため、広く利用されている。
【０００３】
しかしながら、菱形チップは２コーナしか使用できず、三角形チップや正方形チップに比べて経済性に劣る。
【０００４】
一方、三角形チップは３つの鋭角コーナを有し、３コーナを使用できる利点がある反面、外径加工、端面加工、倣い加工を同一工具で行おうとすると、図６に示すように、チップ１の一側面のみをホルダ１１の座側面１２ｂで拘束せざるを得ず、鋭角をなす２側面を拘束できる菱形チップに比べてチップの固定が不安定になって切削時の刃先位置精度が悪くなると言う問題がある。
【０００５】
このような問題に対応した従来技術としては、例えば、下記特許文献に示されるものがある。
【０００６】
【特許文献１】
特表２００１−５０９０８７号公報
【特許文献２】
特開平１０−３２８９０９号公報
【０００７】
これ等の特許文献に示される工具は、４以上のコーナを有する正多角形チップの側面を凹形に湾曲させて各コーナの頂角を９０°未満にし、これによって全コーナを刃先として使用することを可能ならしめている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１、２に示される工具は、隣り合うコーナが干渉し易く、例えば、横切刃角が−５°となるバイトではフランジの際まで加工できないなど、菱形チップや三角形チップを使用する工具に比べて加工できる範囲が大きく制限される欠点があった。
【０００９】
そこで、この発明は、底面と一側面しか拘束できない三角形チップの固定を安定させ、切削時の刃先位置精度を低下させずに菱形チップで行っていた加工を経済的な三角形チップで行えるようにすることを課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明においては、正三角形を基本形とし、３つのコーナが鋭角をなし、各コーナ間の側面に、平面視で側面に凹凸を生じさせる凹部と凸部が設けられ、その凹部と凸部はホルダの座側面にＶ字嵌合する係合用の凹凸として設けられ、前記凸部は少なくとも２以上設けられ、その２以上の凸部がチップの中心と基本三角形の辺の中央とを結ぶ線を基準にして対称形状に配置されている板状の刃先交換式チップを提供する。
【００１１】
このチップの側面に設ける凸部は、平面視で６０°〜１２０°の角度をなす２つのフラットな面を備えているものが好ましい。また、３つのコーナの頂角は３５°〜８０°程度が適している。
【００１２】
また、凸部の頂点は、コーナから延びだす直線切り刃の延長線上またはそれよりも内側に入り込んだ位置にあるようにしておくのがよい。
【００１３】
さらに、その凸部は３つ以上とし、各凸部を等ピッチで配置しておくのがよい。
【００１４】
このほか、チップは焼結して作られたものが安価で好ましく、この場合、側面に設けられた凹部と凸部は、焼結肌の面を有するものにしておくのがよい。
【００１５】
この発明においては、以上のように構成された刃先交換式チップをホルダの先端の座溝に装着し、この刃先交換式チップの一側面の凸部と凹部をホルダの座側面に対応して設けた凹凸部に係合させ、クランプ手段で座溝の座底面と座側面にチップを押し当てて固定するようにした切削工具も併せて提供する。
【００１６】
この切削工具は、ホルダの座側面に着脱自在のピースを取り付け、留め具でホルダに固定するこのピースにチップの側面の凸部と凹部を係合させる凹凸部を設けるとより好ましいものになる。
【００１７】
【作用】
この発明のチップおよび工具は、正三角形を基本形とするチップの側面に凹部と凸部を設け、その凹部と凸部をホルダの座側面に対応して設けた凹凸部に係合させ、このチップの底面と一側面をホルダに設けられた座溝の座側面と座底面に押し当てるので、外径加工、端面加工、あるいは倣い加工を同一チップで行う場合に必要な横切刃角と前切刃角を確保してチップを安定して拘束することができる。座側面への押し当てにより、チップの側面の凹凸と座側面の凹凸がＶ字嵌合するため、チップの座側面に沿った位置ずれ、座底面上での回転が確実に阻止され、切削力の方向が変化する加工においても刃先の位置精度が安定して維持される。
【００１８】
また、一般的な三角形チップと同様、３コーナを使用できるので、菱形チップに比べて経済効果が高まる。
【００１９】
なお、各コーナの頂角を３５°〜８０°の範囲に規定すると、従来の菱形チップと同等の加工機能をもたせることができる。
【００２０】
また、チップの側面の凸部が１個の場合や複数の凸部が偏って配置されている場合には、チップの拘束安定性が高まらない。この不具合を無くすために、凸部の数は２以上とし、その凸部を中心対称に配置した。凸部を３以上にして等ピッチで配置すると、チップの拘束性能は特に安定する。
【００２１】
その他の構成の作用、効果は実施形態の項で述べる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１に、この発明の刃先交換式チップの実施形態を示す。この刃先交換式チップ１は、平行な上下面２、３を有する正三角形を基本形状とした板状のチップである。このチップ１の３つのコーナ部Ｃの頂角は５５°に設定されている。また、上下面に直角に交わる３つの側面４に、それぞれ平面視がＶ字状の４つの凹部５と、３つの逆Ｖ字状（山形）の凸部６を交互に配列して設け、鋭角コーナの頂角が５５°の菱形チップと同等の加工が行える切刃角を採れるようにするために、凸部６の頂点を、コーナから延びだす直線切り刃７の延長線上またはそれよりも内側に入り込んだ位置に配置している。８は、上下面も中心に貫通して設けた取り付け穴である。
【００２３】
凸部６は、中央の１個がチップの中心と基本三角形の辺の中央とを結ぶ線Ｌ上にある。また、この凸部６は３個が等ピッチで配置され、凹部５も等ピッチで配置されて各側面４が平面視で中心対称形状、即ち線Ｌを基準にして対称形状になっている。
【００２４】
凸部６は、チップの拘束安定性を考えるとホルダの座側面との接触面積が大きく確保されるものがよく、ホルダ側の凹凸とＶ字嵌合したときの楔効果や凸部の強度等も併せ考えると、平面視でθ＝６０°〜１２０°の角度をなす２つのフラット面６ａを備えているものが好ましい。θのより好ましい値は約９０°である。θをほぼ９０°にすれば、ホルダ側の凸部との形状、サイズの差がほぼなくなる。
【００２５】
この凸部６は、少なくとも２つが中心対称に配置されていればよいが、この凸部６の数を多くしてホルダの座側面との係合面積を増加させると、チップの拘束安定性がより高まって好ましい。この場合、凸部６の配列ピッチが一定していないと、ホルダとの均等な係合が得られない。従って、凸部６は、等ピッチで配置するのがよい。
【００２６】
また、チップの側面の凹部５と凸部６は、金型で成形し、チップ焼結後も焼結肌の面を残すようにすると焼結肌の面を研磨する必要が無く、チップの生産性やコストに悪影響が出ない。
【００２７】
なお、チップ１の上下面２、３には、必要に応じてチップブレーカを設けることができる。例示のチップ１は、ブレーカ溝９ａと、中央ランド部に向けて立ち上がるブレーカ壁９ｂとノーズ近傍に位置する球状突起９ｃを備えており、良好な切り屑処理が行える。
【００２８】
図２は、刃先交換式チップ１の他の実施形態である。この図２のチップ１は、３つのコーナ部Ｃの頂角を８０°にした例を示している。このチップ１は、コーナ間の各側面４に２つの凸部６と各凸部６を間を挟む３つの凹部５を、平面視形状が中心対称となるように配置して設けている。
【００２９】
このように、凸部６は、最低２個あればよいが、先に述べた理由により、その凸部６の数は３以上にするのが好ましい。
【００３０】
図３及び図４に、この発明の刃先交換式チップ１を用いた切削工具の一例（図のそれはバイト）を示す。
【００３１】
この切削工具１０は、先端に座溝１２を設けたホルダ１１と、座溝１２に着座させるチップ１と、着座したチップ１を加圧して固定するクランプ手段１３と、ホルダ１１に着脱自在に取り付けるピース１４と、ピース１４の留め具を兼ねる敷板１５及びこの敷板のセットスクリュー１６とで構成される。
【００３２】
ホルダの座溝１２は、チップ１を着座させる座底面１２ａと、チップ１の一側面を拘束する座側面１２ｂを有する。図示の工具は、座底面１２ａを敷板１５の上面で構成し、さらに、座側面１２ｂをピース１４に形成している。ピース１４は、ホルダ１１に設けた凹所１７に嵌合させ、前面の下部に設けた切欠き部１４ａに敷板１５を係止させ、敷板１５をセットスクリュー１６で締めつけてホルダ１１に固定しているが、ピース１４の固定は、専用の止め具、止めねじ等で行ってもよい。また、敷板１５は必要がなければ省くことができる。
【００３３】
座側面１２ｂには、チップ１の側面の凹部５、凸部６に対応させた凹凸１８を設けてあり、この凹凸１８にチップ１の側面の凹部５と凸部６を係合させる。
【００３４】
クランプ手段１３は、押え金１３ａと、この押え金１３ａを締めつける締付けボルト１３ｂと、チップ１の着脱操作を容易にするためのスプリング１３ｃとで構成されている。
【００３５】
押え金１３ａは先端と後端に爪を有し、先端の下面をチップ１の上面に、また、先端の爪を取り付け穴８にそれぞれ係止させ、さらに、後端の爪をホルダ１１に設けた斜面１９に接触させる。この押え金１３ａを締付けボルト１３ｂで締めつけると、チップ１が座底面１２ａに押し当てられる。また、斜面１９との接触部に生じる分力で押え金１３ａが後方に引き動かされ（その移動を許容するための融通を締付けボルト１３ｂとの間に設けてある）、このために、チップ１が座側面１２ｂにも押し当てられ、チップの側面の凹部５、凸部６が座側面の凹凸１８と嵌合してチップ１が強固に拘束される。
【００３６】
凹凸１８を有する座側面１２ｂは、ホルダ１１に直接形成してもよいが、この座側面１２ｂを図のように着脱自在のピース１４に設けると、凹凸１８の加工がし易く、また、痛んだピースを交換して座側面１２ｂを簡単に再生することができて好ましい。ピース１４は、熱処理して表面の硬度を高めた鋼や超硬合金で形成すると耐久性が良くなる。
【００３７】
座側面１２ｂを前傾となる方向に若干傾けておくと、チップ１がその座側面１２ｂに押しつけられたときにチップ１との接触面にチップ１を下向きに押しつける分力が生じ、チップ１の保持安定性がさらに増す。この場合の座側面１２ｂの前傾角度は、３０′〜２°程度が適当である。
【００３８】
図５に、チップ１の側面４と座側面１２ｂの係合状態の詳細を示す。先に述べたように、チップ１の側面４に設ける凸部６は、２つの面６ａのなす角θ（図１参照）を６０°〜１２０°にしておくのが良く、この場合、面６ａに接触させる凹凸１８側の面のなす角は、１２０°〜６０°となる。θをより好ましい値、即ち約９０°にすると、凹凸１８側の面のなす角も約９０°になる。
【００３９】
チップの側面の凸部６を１個にして座側面に１箇所でＶ字嵌合させると、チップ１の取り付け姿勢にずれが生じやすく、刃先の高精度位置決めが望めないので、凸部６は少なくとも２個とし、バランスが保たれる複数箇所で座側面１２ｂにＶ字嵌合させる。
【００４０】
なお、チップ１を固定するクランプ手段は、チップ１に座底面への押し付け力と座側面への押し付け力を加えうるものであればよく、図示のものに限定されない。
【００４１】
また、チップ１には、取り付け穴の代わりに押え金などを係止させる凹部を設けてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明の刃先交換式チップ及びそれを用いた切削工具は、チップの側面に設けた凹部と凸部をホルダの座側面に対応して設けた凹凸部に係合させ、チップの底面と一側面を座溝の座側面と座底面に押し当てるので、正三角形を基本形とする３コーナ使用が可能なチップを使用して外径加工、端面加工、あるいは倣い加工を同一チップで行う場合に必要な横切刃角と前切刃角を確保しながら切削力の方向が変化する加工においてもチップを安定して拘束することができる。
【００４３】
従って、従来、菱形チップを使用していた加工をこの発明のチップ用いた加工に置き換え、菱形チップ使用時と同様の刃先位置精度を得ながら経済効果を高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）この発明の刃先交換式チップの実施形態を示す平面図
（ｂ）同上のチップの側面図
【図２】（ａ）この発明の刃先交換式チップの他の実施形態を示す平面図
（ｂ）同上のチップの側面図
【図３】この発明の切削工具の実施形態を示す平面図
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿った断面図
【図５】チップの側面と座側面の係合状態の詳細を示す図
【図６】三角形チップを用いた従来工具の平面図
【符号の説明】
１ チップ
２ 上面
３ 下面
４ 側面
５ 凹部
６ 凸部
６ａ フラット面
７ 直線切り刃
８ 取り付け穴
９ａ ブレーカ溝
９ｂ ブレーカ壁
９ｃ 球状突起
１０ 切削工具
１１ ホルダ
１２ 座溝
１３ クランプ手段
１４ ピース
１５ 敷板
１８ 凹凸
Ｃ コーナ部

Claims (8)

  1. 正三角形を基本形とする板状の刃先交換式チップであって、３つのコーナが鋭角をなし、各コーナ間の側面に、平面視で側面に凹凸を生じさせる凹部と凸部が設けられ、その凹部と凸部はホルダの座側面にＶ字嵌合する係合用の凹凸として設けられ、前記凸部は少なくとも２以上設けられ、その２以上の凸部がチップの中心と三角形の辺の中央とを結ぶ線を基準にして対称形状に配置されている刃先交換式チップ。
  2. 前記凸部が、平面視で６０°〜１２０°の角度をなす２つのフラット面を備えている請求項１に記載の刃先交換式チップ。
  3. ３つのコーナの頂角がそれぞれ３５°〜８０°の範囲にある請求項１または２に記載の刃先交換式チップ。
  4. 前記凸部の頂点がコーナから延びだす直線切り刃の延長線上またはそれよりも内側に入り込んだ位置にある請求項１、２または３に記載の刃先交換式チップ。
  5. 前記凸部が３つ以上あり、かつこの凸部が等ピッチで配置されている請求項１乃至４のいずれかに記載の刃先交換式チップ。
  6. 側面に設けられた凹部と凸部が焼結肌の面を有している請求項１乃至５のいずれかに記載の刃先交換式チップ。
  7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の刃先交換式チップをホルダの先端の座溝に装着し、この刃先交換式チップの一側面の凸部と凹部をホルダの座側面に対応して設けた凹凸部に係合させ、クランプ手段で座溝の座底面と座側面にチップを押し当てて固定するようにした切削工具。
  8. ホルダの座側面に着脱自在のピースを取り付け、留め具でホルダに固定するこのピースにチップの側面の凸部と凹部を係合させる凹凸部を設けた請求項７に記載の切削工具。
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