JP2006007354A

JP2006007354A - スローアウェイチップのクランプ機構

Info

Publication number: JP2006007354A
Application number: JP2004186192A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Hayashizaki; 弘章林崎; Masae Ishii; 政衛石井
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2004-06-24
Filing date: 2004-06-24
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2024-06-24
Also published as: JP4774689B2

Abstract

【課題】強固な取り付け性を維持しつつ、メンテナンス性との両立化を図ったスローアウェイチップのクランプ機構を提供する。
【解決手段】工具本体（１）にカートリッジ載置面（４）を形成し、カートリッジ（２）を第一の止めネジ（７）によりカートリッジ載置面（４）に着脱可能に固定し、このカートリッジ（２）には、スローアウェイチップ（３）を第二の止めネジ（２５）によって固定し、更に、このスローアウェイチップ（３）を押圧保持するクランプ部材（６３）が、第三の止めネジ（４６）により第一の止めネジ（７）に固定されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、切刃を備えたスローアウェイチップ（以下、チップと称する）が着脱自在に装着される形式の工具、例えば、正面フライス、バイト、ボーリングバー、カッター、エンドミルにおいて用いられるチップのクランプ機構に関するものである。

この種のチップのクランプ機構としては、例えば特許文献１に記載されているように、チップが工具本体に固定されると共に、チップが別途押え金具で工具本体に押圧されるいわゆるダブルクランプ機構が知られている。
特開平１１−８１７号公報

このクランプ機構においては、チップ自体を固定するネジの締結力に加え、別部材の押え金具の押圧力により、チップの固定がより確実とされている。

ところで、上記特許文献１に記載のクランプ機構であっても、何らかの原因により、チップに過負荷が加わってチップ自体が欠損する場合が生じ得る。かかる場合に、上記特許文献１の如くチップ自体が直接工具本体に固定されていると、チップのみならず、工具本体にまで損傷が及ぶことが懸念され、万一工具本体にまで損傷が及ぶと多大な費用を要するという問題があった。

上述するような工具本体への損傷を回避すべく、チップをカートリッジを介して工具本体に装着し、チップ自体が欠損した場合でも損傷をカートリッジ部分で食い止める、いわゆるカートリッジ方式を採用することも考えられる。

通常、カートリッジ方式を採用するためには、カートリッジを工具本体に固定するために、別途の止めネジを設ける必要がある。しかしながら、工具本体に対するカートリッジの位置ずれを防止するためには、この止めネジは十分な強度を有していなければならず、ネジのサイズもある程度大きなものとせざるを得ない。また、たとえばカートリッジをクサビによって固定しようとしても、チップを押圧する押え金具との干渉を避けるには、クサビはチップから離れた位置に取り付けなければならず、カートリッジの取付剛性を確保できないおそれがある。このため、ダブルクランプ機構においては、スペース上の制約により、カートリッジ方式を採用することは困難であった。

本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、ダブルクランプ機構の特徴である、チップの強固な取り付け性を維持しつつ、カートリッジ方式の採用を実現し、メンテナンス性の向上を図ったコンパクトなクランプ機構を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、請求項１記載のチップのクランプ機構は、カートリッジ載置面が形成された工具本体と、第一の止めネジにより前記カートリッジ載置面に押圧されて着脱可能に固定されたカートリッジと、該カートリッジに第二の止めネジによって固定されたチップと、前記チップを押圧保持するクランプ部材とを有するチップのクランプ機構において、前記クランプ部材が、前記第一の止めネジに螺着される第三の止めネジにより、前記チップを押圧するように取り付けられることを特徴とする。

この請求項１記載の発明によると、工具本体が駆動され、被加工体を加工している際には、さまざまな振動や衝撃力がチップに加わって、第二の止めネジを緩めようとする力が作用しても、クランプ部材の押圧力がチップに加えられるため、止めネジの緩みが防止されて、チップの堅固な保持状態が維持される。
また、チップを、カートリッジに固定したので、過負荷によりチップが欠損した場合にも、この欠損が工具本体にまで及ぶことがなく、交換可能なカートリッジのみの交換で済むので、メンテナンス性が向上する。

そして、第三の止めネジが、第一の止めネジに螺着されているため、カートリッジに当該螺着用の取付ネジ穴を形成する必要がなく、従って、カートリッジの限られたスペース内であっても、コンパクトなダブルクランプ機構を提供することができる。

請求項２記載のチップのクランプ機構は、前記カートリッジ載置面と対向する前記カートリッジの底面と、前記カートリッジ載置面とのうちいずれか一方に凸状部が、同他方の面に凹状部が形成され、前記凸状部と前記凹状部とが互いに嵌合せしめられていることを特徴とするものである。

この請求項２記載の発明によると、外部からカートリッジに対して工具本体と相対移動させようとする振動等が加わっても、凹凸嵌合により移動が阻止されるので、カートリッジの堅固な保持状態を維持できる。

請求項３記載のチップのクランプ機構は、前記カートリッジが、前記第一の止めネジをねじ込むことにより、前記カートリッジ載置面に沿った所定の押圧方向にも押圧されると共に、前記工具本体には、前記カートリッジ載置面の前記押圧方向側に、前記カートリッジ載置面に対し鋭角の角度をもって形成されて前記カートリッジの前記押圧方向を向く側面に当接する位置決め壁面が備えられていることを特徴とする。

この請求項３記載の発明によると、カートリッジに対し、例えば取付ネジ軸線方向へ移動させようとする力が働いたとしても、工具本体の位置決め壁面と、カートリッジの押圧方向を向く側面との当接により、当該方向への移動が阻止されることとなり、カートリッジの堅固な保持状態を維持できる。

請求項４記載のチップのクランプ機構は、前記カートリッジが、前記第一の止めネジをねじ込むことにより、前記カートリッジ載置面に沿った所定の押圧方向にも押圧されると共に、前記工具本体には、前記カートリッジ載置面の前記押圧方向側に、前記押圧方向に斜交し、前記カートリッジの前記押圧方向を向く側面に当接する位置決め壁面と、この位置決め壁面に対し、前記第一の止めネジの軸線方向から見て鋭角の角度をもって隣接配置されて前記カートリッジの他の側面に当接する他の壁面が形成されていることを特徴とする。

この請求項４記載の発明によると、カートリッジに、取付ネジ軸線方向と垂直な方向へ移動させようとする力が働いたとしても、工具本体側の複数の壁面と、カートリッジに形成された複数の壁面との当接により、取付ネジ軸線方向と垂直な方向への移動が阻止されることとなり、カートリッジの堅固な保持状態を維持できる。

本発明によれば、チップを、カートリッジに固定したので、過負荷によりチップが欠損した場合にも、この欠損が工具本体にまで及ぶことがなく、交換可能なカートリッジのみの交換で済むので、メンテナンス性が向上する。また、カートリッジ側の側面と工具本体側の壁面とを当接させることとしたので、カートリッジの堅固な保持状態を維持できる。更に、ダブルクランプ機構を構成するために必要なクランプ部材の第三の止めネジを、第一の止めネジに螺着したので、カートリッジに、別途の取付ネジ穴が不要となり、スペース上の制約にも拘わらず、ダブルクランプ機構においてもカートリッジ方式とすることが可能となる。

図１乃至図４は、本発明に係るクランプ機構を正面フライスに適用した第１の実施形態を示すものである。これらの図は、正面フライスの要部を示しており、図において符号１は工具本体、２は工具本体１に固定されたカートリッジ、３はカートリッジ２に固定されたチップである。なお、これらカートリッジ２及びチップ３は、工具本体１の周方向に等間隔に複数ずつ（本実施形態では６つずつ）備えられている。

図１から図３において、工具本体１は、軸線ＣＴを中心とした略円盤状を為し、図示しない工作機械のスピンドルに取り付けられて軸線ＣＴ回りに回転させられる。工具本体１には、その先端部外周に、工具本体１の回転方向を向いて、軸線ＣＴ方向に延びる平坦面を為すカートリッジ載置面４と、このカートリッジ載置面４の工具本体１後端側に位置して、カートリッジ載置面４に対して鋭角の角度αをもつ第一の位置決め壁面５とが形成されている。また、カートリッジ載置面４の工具本体１内周側のこの第一の位置決め壁面５に隣接した位置には、カートリッジ載置面４に垂直に、第二の位置決め壁面６（他の壁面）が形成されている。また、図４に示されるように、カートリッジ載置面４には、カートリッジ止めネジ７（第一の止めネジ）を螺着するための取付ネジ穴８が形成されている。

図２及び図４において、本実施形態では、略矩形状のブロック状に形成されるカートリッジ２には、カートリッジ載置面４に当接する底面９と上面１０との間に、止めネジ７を挿通するための挿通孔１１が形成されている。この挿通孔１１は、大径部１２と、小径部１３と、大径部１２から小径部１３に向けて漸次縮径するテーパ部１４とから成っている。またこのカートリッジ２の後端側には、底面９に対して前記角度αと等しい鋭角を為して第一の位置決め壁面５に当接するように第一の係合側面２１が形成されている。この第一の係合側面２１の隣接する位置には第二の係合側面２２が形成されている。また挿通孔１１の上面１０側には、カートリッジの後端側に凹部２３が形成され、更に上面１０のカートリッジ２先端側には、チップ取付座面２４が形成されている。また、取付座面２４には、チップ止めネジ２５（第二の止めネジ）を螺着するための取付ネジ孔２６が形成されている。

本実施形態では超硬合金等の硬質材料から形成されているチップ３は、概略偏六角形平板状を為し、外周に切刃が形成された上面と、チップ取付座面２４に当接する底面４１と、チップ止めネジ２５を取り付けるための挿通孔４２とを有し、挿通孔４２の上部は拡開部４３とされている。

カートリッジ止めネジ７は、頭部４４と、カートリッジ２を工具本体１に固定するためのネジ部４５とを有する。この止めネジ７の頭部４４には、ネジ部４５と同軸に、クランプ部材止めネジ４６（第三の止めネジ）を螺着するための取付ネジ穴４７と、止めネジ７の回動用のレンチ穴４８とが形成されている。また、頭部４４とネジ部４５との間には、挿通孔１１のテーパ部１４と、ほぼ等しいか又は若干大きい角度を有したテーパ角で縮径したテーパ部４９が形成されている。ここで、カートリッジ２の挿通孔１１の大径部１２、小径部１３の内径は、カートリッジ止めネジ７の頭部４４、ネジ部４５の外径よりも若干大きくされている。

チップ止めネジ２５は、頭部６１と、チップ３をカートリッジ２に固定するためのネジ部６２とを有する。

クランプ部材６３は、主壁部６４と、この主壁部６４の先端に形成され、チップ３を保持するための押圧端６５と、前記凹部２３に係合する係合壁部６６とを有する。主壁部６４には挿通孔６７が形成されており、挿通孔６７の上部は拡開部６８とされている。

クランプ部材止めネジ４６は、頭部８１と、クランプ部材を止めネジ７に固定するためのネジ部８２とを有する。

上記の構成からなるクランプ機構の組み立て手順を説明すると、まず挿通孔４２を有するチップ３の底面４１を、カートリッジ２のチップ取付座面２４と当接させ、チップ３を止めネジ２５により取付座面２４に固定する。

次に、工具本体１に形成したカートリッジ載置面４、第一の位置決め壁面５、第二の位置決め壁面６のそれぞれと、カートリッジ２に形成した底面９、第一の係合側面２１、第二の係合側面２２を当接させた後、レンチ穴４８にレンチを装着し、止めネジ７を締め付け、カートリッジ２を工具本体１に固定する。ただし、カートリッジ２の底面９及び第一の係合側面２１を、カートリッジ載置面４及び第一の位置決め壁面５に当接させた状態で、カートリッジ２の挿通孔１１の中心線Ｏは、取付ネジ穴８の中心線Ｑに対して、僅かに工具本体１先端側に位置するようにされている。

従って、前記止めネジ７を締め付けて、そのテーパ部４９を挿通孔１１のテーパ部１４に当接、押圧することにより、カートリッジ２は、前記カートリッジ載置面４に押圧されて固定されると共に、工具本体１後端側にも押圧されて、側面２１が位置決め壁面５に押し付けられることとなる。すなわち、本実施形態では、工具本体１の後端側に向かう方向が、止めネジ７（第一の止めネジ）によるカートリッジ載置面４に沿った所定の押圧方向となる。

そして、クランプ部材６３に形成した挿通孔６７に止めネジ４６を挿通し、Ｃ形止め輪を頭部８１との間で、クランプ部材６３が抜け止めされるように止めネジ４６に取り付ける。この状態から、係合壁部６６を凹部２３と嵌合させ、クランプ部材６３の押圧端６５がチップ３の上面に当接して、適切にチップ３を押圧するように調整しながら、止めネジ４６を、止めネジ７の頭部４４に形成した取付ネジ穴４７に螺着する。

この場合、クランプ止めネジ４６を回動させるに従い、止めネジ４６が、クランプ部材６３を下方へ押圧するので、押圧端６５がチップ３を押圧する。従って、この止めネジ４６による緊締が完了した時点で、チップ３は止めネジ２５で押えられると共に、クランプ部材６３によっても押えられることにより、強固に固定されることになる。なお、クランプ部材６３の係合壁部６６は、カートリッジ２に形成された凹部２３と嵌合されているので、当該係合壁部６６が堅固に保持された状態でクランプ部材６３の押圧端６５が、チップ３を確実に押圧することになる。

上記の構成からなるクランプ機構においては、工具本体１が駆動され、被加工体を加工している際には、さまざまな振動や衝撃力がチップ３に加わって、チップ止めネジ２５を緩めようとする力が作用しても、クランプ部材６３の押圧力がチップ３に加えられるため、止めネジ２５の緩みが防止されて、チップ３の堅固な保持状態が維持される。また、チップ３を、カートリッジ２に固定したので、過負荷によりチップ３が欠損した場合にも、この欠損が工具本体１にまで及ぶことがなく、交換可能なカートリッジ２のみの交換で済むので、メンテナンス性が向上する。

そして、クランプ部材６３を介してチップ３を押圧する止めネジ４６が、カートリッジ２を押圧固定する止めネジ７に螺着されているため、このようにダブルクランプ機構とカートリッジ方式を併用しているにも拘わらず、カートリッジ２に当該螺着用の取付ネジ穴を形成する必要がなく、従って、カートリッジ２の限られたスペース内であっても、コンパクトなダブルクランプ機構を提供することができる。

更に、カートリッジ２の底面９と第一の係合側面２１は、鋭角の角度αを為し、止めネジ７によってカートリッジ２が前記押圧方向にも押圧されることによって、工具本体１に形成されたカートリッジ載置面４と第一の位置決め壁面５により挟持されるので、カートリッジ２の堅固な保持状態を維持できる。

次に、本発明の第２の実施形態を図５乃至図７に基づいて説明する。なお、この第２の実施形態において、第１の実施形態と共通する部分には同一の符号を配して説明を省略する。

図５乃至図７において、カートリッジ２を工具本体１により確実に装着するため、カートリッジ載置面４には凹状部１０１が、カートリッジ底面９には凸状部１０２が、それぞれ押圧方向（軸線ＣＴ方向に向けて第二の位置決め壁面６と平行な方向）に、略同じ長さに亘って形成されている。この押圧方向に直交する断面において、凸状部１０２は方形状とされ、凹状部１０１は、凸状部１０２が嵌合可能な「コ」字状とされている。

本実施形態によれば、凹状部１０１と凸状部１０２とは嵌合されているので、外部からカートリッジ２に対して工具本体１と相対移動させようとする振動等が加わっても、カートリッジ２の保持が堅固な状態を維持することができる。なお、上記の構成において、カートリッジ載置面４に凸状部を、カートリッジ底面９に凹状部を形成しても構わない。

次に、本発明の第３の実施形態を図８に基づいて説明する。なお、この第３の実施形態においても、第１の実施形態と共通する部分には同一の符号を配して説明を省略する。

図８Ａ及び図８Ｂにおいて、工具本体１に形成されている第一の位置決め壁面５と第二の位置決め壁面６は、取付ネジ穴８の中心線、すなわち止めネジ７の軸線方向から見て鋭角βを為すように形成されており、カートリッジ２に形成されている第一の係合側面２１と第二の係合側面２２が前記止めネジ７の軸線方向から見て為す角も前記鋭角βと等しい角度の鋭角となるように形成されている。

本実施形態によれば、カートリッジ２に、取付ネジ８の軸線方向と垂直な方向へ相対移動させようとする力が働いたとしても、止めネジ７によってカートリッジ２が前記押圧方向にも押圧されることによって、工具本体１の第一の位置決め壁面５及び第二の位置決め壁面６に、カートリッジ２に形成された第一の係合側面２１及び第二の係合側面２２が押し付けられることにより、カートリッジ２の移動が阻止されることとなり、カートリッジの堅固な保持状態を維持することができる。尚、この場合には、第一の位置決め壁面５は、カートリッジ載置面４に対しては、垂直とされていてもよい。

本発明の第１の実施形態を示す正面フライスの工具本体部の様子を説明する図であって、それぞれ、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は下面図である。同工具本体部の要部の平面図である。同工具本体部の要部の側面図である。図２のＡ−Ａ線視断面図である。本発明の第２の実施形態における工具本体部の要部を説明する図であって、それぞれ、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線視断面図である。本発明の第２の実施形態におけるカートリッジの要部を説明する図であって、それぞれ、（Ａ）は底面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は平面図である。本発明の第２の実施形態における図４相当の線視断面図である。本発明の第３の実施形態の様子を説明する図であって、それぞれ、（Ａ）は工具本体部の要部の平面図、（Ｂ）はカートリッジの平面図である。

符号の説明

１工具本体２カートリッジ３スローアウェイチップ４カートリッジ載置面５第一の位置決め壁面６第二の位置決め壁面７カートリッジ止めネジ（第一の止めネジ）２１第一の係合側面２２第二の係合側面２５チップ止めネジ（第二の止めネジ）４６クランプ部材止めネジ（第三の止めネジ）６３クランプ部材６５クランプ部材押圧端１０１凹状部１０２凸状部

Claims

カートリッジ載置面が形成された工具本体と、第一の止めネジにより前記カートリッジ載置面に押圧されて着脱可能に固定されたカートリッジと、該カートリッジに第二の止めネジによって固定されたスローアウェイチップと、前記スローアウェイチップを押圧保持するクランプ部材とを有するスローアウェイチップのクランプ機構において、前記クランプ部材が、前記第一の止めネジに螺着される第三の止めネジにより、前記スローアウェイチップを押圧するように取り付けられることを特徴とするスローアウェイチップのクランプ機構。
前記カートリッジ載置面と対向する前記カートリッジの底面と、前記カートリッジ載置面とのうちいずれか一方に凸状部が、同他方の面に凹状部が形成され、前記凸状部と前記凹状部とが互いに嵌合せしめられ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のクランプ機構。
前記カートリッジは、前記第一の止めネジをねじ込むことにより、前記カートリッジ載置面に沿った所定の押圧方向にも押圧されると共に、前記工具本体には、前記カートリッジ載置面の前記押圧方向側に、前記カートリッジ載置面に対し鋭角の角度をもって形成されて前記カートリッジの前記押圧方向を向く側面に当接する位置決め壁面が備えられていることを特徴とする請求項１または２記載のスローアウェイチップのクランプ機構。
前記カートリッジは、前記第一の止めネジをねじ込むことにより、前記カートリッジ載置面に沿った所定の押圧方向にも押圧されると共に、前記工具本体には、前記カートリッジ載置面の前記押圧方向側に、前記押圧方向に斜交し、前記カートリッジの前記押圧方向を向く側面に当接する位置決め壁面と、この位置決め壁面に対し、前記第一の止めネジの軸線方向から見て鋭角の角度をもって隣接配置されて前記カートリッジの他の側面に当接する他の壁面が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のスローアウェイチップのクランプ機構。