JP2005212045A

JP2005212045A - 切削工具用ホルダおよびそれを用いた切削工具

Info

Publication number: JP2005212045A
Application number: JP2004022281A
Authority: JP
Inventors: Kiyotada Takayanagi; 清忠高柳
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2004-01-29
Filing date: 2004-01-29
Publication date: 2005-08-11
Anticipated expiration: 2024-01-29
Also published as: JP4360620B2

Abstract

【課題】切刃の取り付け位置精度を高めるとともに、強固に拘束できる切削工具用ホルダおよび切削工具を提供する。
【解決手段】スローアウェイチップ５を挿入する略棒状孔３を切削工具用ホルダ２先端に長手方向に設け、スローアウェイチップ５の終端と当接した状態でスローアウェイチップ５を固定する硬質被覆層１０ａを被着形成した固定部材１０を略棒状孔３の終端部に設けた切削工具用ホルダ２にてスローアウェイチップ５を固定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、略棒状をなすスローアウェイチップを装着するための切削工具用ホルダに関し、特に、切刃の位置精度が高く、かつ拘束力の高いスローアウェイチップを装着可能な切削工具用ホルダおよびそれを用いた切削工具に関する。

従来より、溝入れ加工やねじ切り加工に用いられる切削工具として、図９に示すように、一端または両端に切刃２２を有する略棒状（バー状）のスローアウェイチップ２１をホルダ２３の孔２４内に挿入し、ボルト２５等で締めこんで固定したものが知られている。

また、特許文献１には、両端に切刃を有するバー状のスローアウェイチップを固定する方法として収納される方の切刃をホルダの後端側からはめ込んだボルトに当接して固定する方法が記載されている。
特開２００１−７１２０４号公報

しかしながら、上記図９に示す従来のバー状のスローアウェイチップでは、バーの突出し長さが可変であるために、チップ２１の交換時に突出し長さがばらつき易く切刃の位置ずれを生じるという問題があり、また、バーの側面をボルト２５で押圧して固定するために特にチップ２１の回転方向に対する拘束力が弱く、切削中にチップ２１が回転して切刃位置がずれたり、チップ２１が緩みやすいという問題があった。

また、特許文献１に記載される切削工具では、ボルトに当接される切刃が装着時または切削中の振動により欠損する恐れがあり、また、反対側の切刃を使用する際には切刃の欠損や摩耗の度合いがその都度異なるために切刃の位置精度がずれてしまうという問題があった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的は、切刃の取り付け位置精度を高めるとともに、強固に拘束できる切削工具用ホルダおよびそれを用いた切削工具を提供することにある。

本発明者らは、以下の構成を採用することにより、チップ交換時においても切刃の取り付け位置精度が高くできるとともに、特にチップの回転方向に対する拘束力を向上させることができ、安定した加工が可能となることを発明した。

すなわち、本発明の切削工具用ホルダは、先端にスローアウェイチップを装着するものであって、前記スローアウェイチップを挿入する略棒状孔を前記切削工具用ホルダ先端に長手方向に設け、前記スローアウェイチップの終端と当接した状態で前記スローアウェイチップを固定する固定部材を前記略棒状孔の終端部に設けるとともに、前記固定部材の表面に硬質被覆層を被着形成してなることを特徴とするものである。

ここで、前記固定部材が棒状体からなり、該棒状体の長手方向が前記ホルダの前記略棒状孔と直交する横断面方向を向くように配設されることが、容易にかつ精度よくチップを装着・固定できる点で望ましい。

また、前記固定部材に被着形成される硬質被覆層の膜厚が０．２〜５μｍであることが、長期間にわたって前記固定部材が摩耗せずチップを寸法精度よく拘束できる点で望ましい。

さらに、本発明の切削工具は、上記の切削工具用ホルダの略棒状孔内に、一端に切刃を有し他端に長手方向に対して先端からの長さが部分的に異なるように形成された斜傾面を有するスローアウェイチップを挿入するとともに、前記切削工具用ホルダに取りつけられた固定部材と前記斜傾面とを当接した状態で前記スローアウェイチップを固定することを特徴とするものである。

上記本発明の切削工具用ホルダおよびこれを用いた切削工具によれば、ホルダのチップを挿入する略棒状孔の終端に固定部材を設けて、チップの終端を固定部材に当接して固定することによって、常に規定の位置に装着することができ、切刃の位置決めが容易にかつ高精度にできるとともに、チップの回転方向への拘束力を高めて切刃の位置ずれ、チップのゆるみを防止することができる。しかも、繰り返しの使用によって固定部材が摩耗することなく、常にチップを同じ位置に装着することができ、さらにチップの位置決め精度の高い切削工具となる。

また、チップ後端を斜傾面とすることによって、容易に、高い寸法精度で、かつ局所的に応力集中が発生することなくチップを作製することができる。

さらに、本発明のホルダおよび工具は、特に直径が４ｍｍ以下の極小径の内径加工用として最適であり、かかる極小内径加工においても高精度で品質の高い加工を安定して達成することができる。

本発明の切削工具用ホルダについてその一実施態様をホルダ内にスローアウェイチップを装着した一例である内径加工用の切削工具についての平面図である図１、図１の切削工具をＡ方向から見た図である図２、および図１の切削工具用ホルダをB方向からみた図である図３に基づいて説明する。

図１によれば、切削工具（以下、単に工具と略す。）１は切削工具用ホルダ（以下、単にホルダと略す。）２の先端に孔３が形成され、この孔３内にスローアウェイチップ（以下、単にチップと略す。）５を装着してなる。

図１によれば、チップ５は、略棒状をなし、長手方向の一端に切刃６を有するとともに、他端に長手方向に対して先端からの長さが部分的に異なるように形成された斜傾面９を有する形状からなり、この斜傾面９をホルダ２に取り付けられた円柱状の固定部材１０に当接して固定することにより、チップ５を交換する際にも切刃６を精度よく位置決めして装着することができるとともに、チップ５を強固に拘束できることから切削中にチップ５が回転して切刃６の位置がずれたりチップ５が緩んだりすることを防止できる。

ここで、本発明によれば、ホルダ２の固定部材１０は鋼であってもよいが、耐摩耗性、耐塑性変形性の点で超硬合金、サーメットまたはセラミックスから構成されてもよい。そして、本発明によれば、固定部材１０の少なくともチップ５と接触する表面には硬質被覆層１０ａが被着形成されており、これによって繰り返しの使用により硬度の高いチップ５の後端部分が固定部材１０に衝突しても固定部材１０が摩耗や変形することなく、長期間にわたって優れた寸法位置精度を達成することができるのである。

また、固定部材１０はチップ５と当接する部分を精度よく合わせられるとともに加工が容易な円柱形状に形成されることが望ましいが、側面が長手方向に一部切り欠かれてチップ５と当接する部分が平面をなす形状や多角柱形状であってもよい。

さらに、固定部材１０は複数個設けられてもよい。一方、チップ５は超硬合金やサーメット等の硬質合金またはチップ５の後端部は鋼やステンレス等の金属からなる。

なお、図１によれば、チップ５の斜傾面９は棒状体の長手方向に対してカットされる方法等により斜めに形成されており、製造上寸法精度が高く、製造が容易であるというメリットがある。図６に示すように斜傾面９の傾斜角度θ（ホルダ拘束部１５の軸方向と垂直な仮想端面と斜傾面との為す角）は３０〜６０°、特に４０〜５０°であることがチップの拘束力向上および斜傾面９の欠損防止、製造の容易性の点で望ましい。

また、本発明において斜傾面の形状は上記構成に限定されるものではなく、図４に示すように、（ａ）段階的に長手方向における先端からの長さが短くなる構成、（ｂ）斜傾面９が曲面をなすように連続的に長さが短くなる構成等のように長さが連続的または段階的に変化するように傾斜しているものであってもよく、または（ｃ）断面方向の中央部に長手方向における先端からの長さが短くなる凹部１８を設ける構成、またはこれらの組み合わせ等いずれの構成であってもよいが、寸法精度、製造の容易性および局所的に応力が集中して局所的な摩耗や破損を防止する点で、長さが連続的または段階的に短くなる構成、中でも斜めに形成された構造が最良である。

さらに、図１乃至３においては、ホルダ２の先端には長手方向にチップ５を固定する孔５に連通する第１のスリット溝１１が設けられ、また、第１のスリット溝１１の終端は図３に示すように略棒状孔と直交する方向に配設される第２のスリット溝１４と連通し、第２のスリット溝１４よりも先端側においては溝１１が開口したコの字状をなしている。そして、ホルダ２の第１のスリット溝１１間（コの字状の開口部）を繋ぐようにホルダ２にボルト１２が螺合されることによってチップ５のホルダ拘束部１５に孔３の壁面が押圧されチップ５の側面がホルダ２に拘束される。

なお、ホルダ２のチップの拘束方法は図１乃至３の方法に限られるものではなく、例えば図５（ａ）（ｂ）に示すように略棒状孔５の壁面の一部を兼ねる押え板１３をホルダ２と別体にて設け、押え板１３をボルト留めにてホルダ２に固定するものであってもよい。なお、図５（ａ）（ｂ）は図１の切削工具をＡ方向から見た変形例を示す図である。

また、図１のチップ５についての拡大図である図６によれば、チップ５はホルダ２の孔３内に固定されるホルダ拘束部１５とホルダ２から突出する突出部１６とからなり、ホルダ拘束部１５の径ｒ_１よりも突出部１６の径ｒ_２が小さくなるように形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ホルダ拘束部１５の径ｒ_１と突出部１６の径ｒ_２が同じであってもよい。なお、小径の内径加工が可能である点、ホルダの拘束力を向上できる点でｒ_２／ｒ_１の比は０．１５〜１、特に０．３〜０．８であることが望ましい。さらに、チップ５を強固に拘束できるとともにチップ５を小型化する点では、チップ５の全長Ｌに対する突出部１６の長さＬ_２の比Ｌ_２／Ｌは、０．４〜３、特に０．５〜２であることが望ましい。また、チップ５は用途に応じて突出部１６の直径、長さを変えることができ、かつホルダ拘束部１５は同じ直径、長さとすることによって突出部１６のサイズが異なるチップ５であっても同じホルダ２を用いて取り付けることができる。

なお、図６に示すように、切刃６は突出部１６の横切刃６ｂに続く側面に対してｓ＝０．１〜１．０ｍｍだけ断面方向の外側に形成され、図６のチップ５をＡ方向から見た図である図７（ａ）に示すように、突出部１６が被削材に干渉することを防止する。切刃６の先端はシャープエッジであってもよいがＲ＝０．２ｍｍ以下のＲ面であってもよい。ここで、切刃６を形成する方法としては、棒状の突出部１６を作製した後、突出部１６の切刃６より後端の部分を研磨して作製してもよいし、予め切刃６が棒状の突出部１６よりも大きくなるように棒状体を作製してもよい。

また、切刃６の上面にはすくい面７が形成されており、すくい面７はブレーカとして機能するように凹曲面をなしている。一方、切刃６の先端面側には前切刃６ａが、切刃６の側面側には横切刃６ｂがそれぞれ形成されている。さらに、突出基部３１の外周における切刃６に続く部分には切屑を効率よく排出するため突出基部３１の横断面を円と仮定した形状から内側に切り欠かれた切り欠き部８が形成されている。

さらに、チップ５の突出部１６は基本的には断面が円形にて形成されるが、内径加工の際に切屑の排出性をよくし、かつ加工後の被削材壁面との干渉を防止するために、突出部１６の断面が楕円形状、または図６のチップのＢ−Ｂ断面図である図７（ｂ）に示すように、円や楕円の一部を切り欠いた形状からなるものであってもよい。

さらにまた、ホルダ拘束部１５は加工の容易性、製造工程の短縮化、チップ５の取付精度向上、拘束力向上の点で断面が円形をなす、すなわちホルダ拘束部１５が丸棒であることが望ましい。

また、本発明によれば、図８に示すように、チップ５の拘束力を高めるために、チップ側面に凹状の切欠き１９を設け、該切欠き１９にホルダ２に固定されるネジ部材２０を挿設することも可能である。

なお、本発明のホルダおよび工具は旋削加工用として用いることができるが、特に直径が４ｍｍ以下、特に３ｍｍ以下の極小径の内径加工用として最適であり、かかる極小内径加工においても安定して高精度で滑らかな仕上げ面を有する品質の高い加工を達成することができるものである。

本発明の切削工具用ホルダにスローアウェイチップを装着した切削工具の一実施の形態を示す平面図である。図１の切削工具のＡ方向から見た図である。図１の切削工具のＢ方向から見た図である。本発明の切削工具用ホルダに取り付けられるスローアウェイチップの後端部形状の他の実施形態を示す模式図である。本発明の切削工具用ホルダの他の実施態様を示す断面図である。図１のスローアウェイチップの拡大図である。（ａ）は図６のスローアウェイチップをＡ方向から見た図、（ｂ）は図６のＢ−Ｂ断面図である。本発明の切削工具の他の実施態様を示す平面図である。従来のバー形状のスローアウェイチップをホルダに装着した状態を示す平面図である。

符号の説明

１切削工具（工具）
２ホルダ
３孔
５スローアウェイチップ（チップ）
６切刃
６ａ前切刃
６ｂ横切刃
７すくい面
８切り欠き部
９斜傾面
１０固定部材
１０ａ硬質被覆層
１１第１のスリット溝
１２ボルト
１３押え板
１４第２のスリット溝
１５ホルダ拘束部
１６突出部
１８凹部
１９切欠き
２０ネジ部材

Claims

先端にスローアウェイチップを装着する切削工具用ホルダであって、前記スローアウェイチップを挿入する略棒状孔を前記切削工具用ホルダ先端側に長手方向に設け、前記スローアウェイチップの終端と当接した状態で前記スローアウェイチップを固定する固定部材を前記略棒状孔の終端部に設けるとともに、前記固定部材の表面に硬質被覆層を被着形成してなることを特徴とする切削工具用ホルダ。
前記固定部材が棒状体からなり、該棒状体の長手方向が前記ホルダの前記略棒状孔と直交する横断面方向を向くように配設されて前記固定部材の側面と前記スローアウェイチップの終端とが当接することを特徴とする請求項１に記載の切削工具用ホルダ。
前記固定部材に被着形成される硬質被覆層の膜厚が０．２〜５μｍであることを特徴とする請求項１または２記載の切削工具用ホルダ。
請求項１乃至３のいずれか記載の切削工具用ホルダの略棒状孔内に、一端に切刃を有し他端に長手方向に対して先端からの長さが部分的に異なるように形成された斜傾面を有するスローアウェイチップを挿入するとともに、前記切削工具用ホルダに取りつけられた固定部材と前記斜傾面とを当接した状態で前記スローアウェイチップを固定することを特徴とする切削工具。