JP2006198704A

JP2006198704A - 切削インサートのクランプ機構

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Publication number: JP2006198704A
Application number: JP2005011311A
Authority: JP
Inventors: Masae Ishii; 政衛石井; Norio Aso; 典夫麻生
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2005-01-19
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2025-01-19
Also published as: JP4424209B2

Abstract

【課題】横送りされた場合でも、その送り分力によって切削インサートが移動されないように強固に固定できる切削インサートのクランプ機構を提供する
【解決手段】切削インサート３１を挟み込むことによりクランプする切削インサート３１のクランプ機構であって、インサート３１は着座面をなす底面を有し、この底面は一対の斜面によって凸Ｖ字状に形成されるとともに、インサート取付座１７には、一対の傾斜面によってＶ字溝１８が形成された第１取付部２０と、第１取付部２０の後方に設けられた第２取付部２５とが具備され、第２取付部２５には、インサート３１の一対の斜面のうちの一方の斜面が当接される底面支持部と、一方の斜面に対向するインサート３１の側面と当接される側面支持部２４と、底面支持部と側面支持部２４との間に形成されてインサート３１の底面の他方の斜面に対して後退する溝部２２とが設けられたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば被削材の溝入れや突っ切りに用いられるインサート着脱式工具において、切削インサートをホルダのインサート取付座にクランプして着脱可能に取り付けるための切削インサートのクランプ機構に関するものである。

このような溝入れや突っ切りに用いられる切削インサートのクランプ機構としては、ホルダの先端部に先端側に開口する一対の顎部が弾性変形可能に形成されてその間の部分がインサート取付座とされ、このインサート取付座に切削インサートを挿入して両顎部で挟み込むことより、これらの顎部の互いに対向する一対の当接面を切削インサートの一対の被当接面にそれぞれ当接させて押圧して、クランプするものが知られている。そして、一般的に上記顎部を当接方向に弾性変形させて切削インサートをクランプするには、例えば特許文献１または特許文献２に記載のように一方の顎部に挿通されたクランプネジを他方の顎部にねじ込むことにより、この一方の顎部を他方の顎部に向けて撓ませて接近させる手段が採られている。

上記のクランプ機構では、切削インサートをホルダの先端部に形成された一対の顎部で挟み込むことで固定しており、ワークがこの顎部の当接方向に沿って当たるように溝入れ加工する場合には、切削抵抗の主分力をこの顎部で受けることができるが、この切削工具を顎部の当接方向に垂直な方向に移動して、ワークがこの顎部の当接方向に垂直な方向から当てられた場合、つまり切削工具が横送りされた場合には、その送り分力を顎部で受けることができず、切削インサートが顎部の当接面に沿って移動してしまうといった問題があった。切削インサートが移動した場合には、この工具の加工精度が著しく劣化するとともに、切削インサートの破損や脱落が発生するといった問題があった。

そこで、特許文献３では、切削インサートの上面と下面と先端面と後端面とにＶ字溝を形成し、このＶ字溝に嵌合されるように、インサート取付座に凸Ｖ部が設けられるとともに、切削インサートの上面のＶ字溝を強力に押し付ける凸Ｖ字を有する駒を具備するクランプ機構が提案されている。
このようなクランプ機構が適用されたインサート着脱式工具では、工具を横送りした際の送り分力に対しては、切削インサートのＶ字溝の斜面を、取付座の傾斜面と駒の周面とで受けることができ、切削インサートの移動を防止することができる。
特開２００１−６２６０８号公報特開２００１−６２６０９号公報特開平１０−３１５０１２号公報

しかしながら、特許文献３で提案されているクランプ機構では、インサート着脱式工具を横送りしたときの送り分力を受ける部分が、その送り分力に対して傾斜したＶ字溝の傾斜面で受けているので、この送り分力を十分に受けることができないとともに、切削インサートが送り分力によりＶ字溝の傾斜面に沿って移動するおそれがあった。
また、インサートの後端面に形成されたＶ字溝に嵌合するように、インサート取付座が形成された顎部の付け根部分を凸Ｖ字状に加工することは非常に困難であり、加工コストが高くなるとともに、凸Ｖ字を精度良く加工できず、インサートを強固に固定できなくなるといった問題があった。

本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであって、横送りされた場合でも、その送り分力によって切削インサートが移動されないように強固に固定できる切削インサートのクランプ機構を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、ホルダの先端部に形成されたインサート取付座に、切削インサートを装入して挟み込むことによりクランプする切削インサートのクランプ機構であって、前記インサートは、すくい面を有する上面と、前記インサート取付座に着座される着座面をなす底面と、上面と底面とに連なる側面とを有し、前記底面は、一対の斜面によって凸Ｖ字状に形成されるとともに、前記インサート取付座には、一対の傾斜面によってＶ字溝が形成された第１取付部と、前記第１取付部の後方に設けられた第２取付部とが具備され、前記第２取付部には、前記第１取付部がなすＶ字溝を形成する一対の傾斜面のうちの一方の傾斜面の後端側に延びて、前記インサートの前記底面を形成する一対の斜面のうちの一方の斜面が当接される底面支持部と、前記一方の斜面に対向する前記インサートの前記側面と当接される側面支持部と、これら底面支持部と側面支持部との間に形成されて前記インサートの底面の他方の斜面に対して後退する溝部とが設けられたことを特徴とする。

本発明のクランプ機構では、第２取付部において、切削インサートの側面を支持する側面支持部が設けられているので、このクランプ機構によって切削インサートを固定したインサート着脱式工具を横送りしても、その送り分力を上記側面支持部によって、略垂直に受けることができ、送り分力による切削インサートの移動を防止することができる。
また、第１取付部では、凸Ｖ字状に形成された切削インサートの底面に嵌合されるようにＶ字溝が形成されているので、ワークがすくい面に当てられた際の切削抵抗の主分力をこの第１取付部で受けることができるとともに、切削インサートがＶ字溝に押し付けられることにより、切削インサートを強固に固定することができる。

また、本発明のクランプ機構においては、第２取付部に形成された溝部の側壁面と底面支持部とを面一に連続して形成することにより、この溝部と底面支持部とを成形する際に、第２取付部の底面支持部に沿って溝部に向けて斜めに工具を挿入して加工することができるので、その加工が容易であり、加工コストを大きく低減できるとともに、底面支持部を精度良く加工でき、切削インサートを確実に固定することができる。

また、上記第２取付部の後端側に、上記切削インサートの上面と底面とがホルダと当接されないように、切欠部を設けることにより、切削インサートの両端部に対称に切刃が設けられたドッグボーン形インサートを装着する際に、切削加工に使用されない切刃がホルダに当接されることなく装着することができ、切削加工に使用されない切刃が破損されることが防止される。

したがって、本発明によれば、横送りされた場合でも、その送り分力によって切削インサートが移動されないように強固に固定できる切削インサートのクランプ機構を提供することができる。

本発明の実施形態について、図面を参照にして説明する。
図１から図７に、本発明のクランプ機構の実施形態を適用したインサート着脱式切削工具を示す。また、図８から図１４にホルダを示す。
このインサート着脱式切削工具において、ホルダ１１は、鋼材等から構成され、その外形が略四角柱状に形成されている。

ホルダ１１は、軸線Ｌ方向に延びる四角柱状のシャンク部１２を有し、シャンク部１２の先端部（図２、図３の左側部分）には、シャンク部１２の１つの側面１２Ａからわずかに側方に突出し、かつ、上部がシャンク部１２の上面１２Ｂから盛り上がるように突出したヘッド部１３が形成されている。

このヘッド部１３には、その先端側からシャンク部１２の上記上面１２Ｂの延長面に沿うようにスリット１４が形成されていて、このスリット１４よりも上側の上顎部１５は、このスリット１４よりも下側の下顎部１６よりも上記延長面に直交する方向の厚さが薄くされている。また、上記スリット１４により画定されるシャンク部１２側との接続部分の断面積も、下顎部１６とシャンク部１２との接続部分の断面積より小さくされていて、上顎部１５はこの接続部分を支点として下顎部１６側に向けて撓むように弾性変形可能とされている。

そして、このスリット１４の上記側面１２Ａの開溝部には、該スリット１４よりも上下に幅広の凹溝状をなすインサート取付座１７がヘッド部１３の先端に開口して後端側に延びるように形成されていて、このインサート取付座１７の上下顎部１５、１６側に、上下に互いに対向するように一対の当接面１５Ａ、１６Ａが形成されている。したがって、本実施形態では、これら一対の当接面１５Ａ、１６Ａが対向する上記延長面に垂直な方向がその当接方向とされ、一対の顎部１５、１６はこの当接方向に相対的に弾性変形可能とされている。

このうち、上記下顎部１６は、その先端側がシャンク部１２の上記側面１２Ａに沿って先端側に方形平板状に延びるように形成されていて、この下顎部１６側の当接面１６Ａは、該下顎部１６の先端からホルダ１１の長手方向に上記スリット１４の中程まで延びるように形成されている。一方、上顎部１５の上記側面１２Ａ側の先端部は、下顎部１６がなす上記方形平板に沿うように先端側に向かうに従い下方に向かう斜辺を備えた三角形板状とされていて、ただしその先端は下顎部１６の先端よりも後退させられており、この上顎部１５側の当接面１５Ａは、下顎部１６の当接面１６Ａの長手方向中央部よりも先端側寄りから当接面１６Ａの後端よりも僅かに先端側まで延設されている。

ここで、インサート取付座１７の先端側（図１０におけるＡ−Ａ断面）においては、上記下顎部１６の当接面１６Ａには、図１１に示すように一対の傾斜面によってＶ字溝１８に形成され、Ｖ字溝１８をなす上記一対の傾斜面の交差部には、軸線Ｌと平行に延びる凹溝１９が形成されており、これらが第１取付部２０をなしている。
そして、この第１取付部２０の後方側には、下顎部１６の当接面１６Ａが下方に後退した凹部２１が形成されている。

インサート取付座１７の中央部（図１０におけるＢ−Ｂ断面）には、ヘッド部１３の外側からヘッド部１３の内部に向けて断面コの字状に凹む溝部２２が、ヘッド部１３の内方に向かうに従い下方に向かうように傾斜して設けられている。この溝部２２のヘッド部１３の外側に位置する側面が底面支持部２３とされ、つまり、底面支持部２３と溝部２２の側壁面とが面一に形成されている。また、底面支持部２３をなす傾斜面の角度は、図１１に示すＶ字溝１８をなす一対の傾斜面のうち、シャンク部１２の側面１２Ａ側に位置する傾斜面がなす傾斜角と同じ角度とされ、この傾斜面と底面支持部２３とは同一平面上に延びるように形成されている。

また、下顎部１６の溝部２２の上部には、Ｖ字溝１８を２等分する平面と平行な当接面を有する側面支持部２４が形成されており、これら側面支持部２４と底面支持部２３とが、第２取付部２５を構成している。

インサート取付座１７の後端側（図１０におけるＣ−Ｃ断面）には、上顎部１５及び下顎部１６がそれぞれ上方側及び下方側に切り欠かれた切欠部２６が形成されており、下顎部１６には、第２取付部２５の側面支持部２４に沿って同一平面上に延びる側壁部２７が形成されている。
また、上顎部１５には、その上面に対して垂直な方向に延びる貫通孔２８が形成され、貫通孔２８の上部には段差部が形成されており、一方、下顎部１６には、この貫通孔２８と軸線を同じくするように配置された雌ネジ部２９が形成されている。

このようなインサート取付座１７に取り付けられる本発明の実施形態の切削インサート３１は、その外形が略角棒状に形成されたインサート本体３２と超硬合金等の硬質材料から構成される切刃部３３とを有する。インサート本体３２は、垂直に交差する上面部と側面部とを有し、インサート本体３２の長手方向でその幅が一定とされている。また、インサート本体３２の長手方向の中央部には上方に突出した凸部３４が備えられ、この凸部３４の上面３４Ａは、切削インサート３１の長手方向に対して延びる平坦面とされている。

そして、インサート本体３２の底部には、図１に示すように、インサート本体３２の下方に向かうに従い互いに近づく一対の斜面３５が具備されており、この一対の斜面３５によってインサート本体３２の底部は凸Ｖ字状に形成されて着座面３６をなしている。なお、この一対の斜面３５の交差稜線は、インサート本体３２の幅方向の中心部を通り、長手方向に直線状に延びており、着座面３６をなす一対の斜面を２等分する平面とこれら斜面とが交差する角度は、上記の第１取付部２０に形成されたＶ字溝１８をなす一対の傾斜面を２等分する平面とこれら傾斜面とが交差する角度と同一に形成されている。

インサート本体３２の長手方向の両端部には切刃部３３が備えられている。これらの切刃部３３においては、その上面が各々両端側に向かうに従い漸次幅広となる平面視に略等脚台形状のすくい面３７とされるとともに、切刃部３３の各先端面（切削インサート３１の両端面）は逃げ面３８とされ、これらすくい面３７と逃げ面３８との交差稜線部、すなわちすくい面３７のインサート両端側の辺稜部に切刃３９が形成されている。また、切刃部３３の上面は、凸部３４の上面３４Ａよりも低くなるように配置されている。切削インサート３１は、その長手方向の中心部に対して対称となるように形成されたドッグボーン形インサートである。

切削インサート３１は、その長手方向をシャンク部１２の軸線Ｌと平行にし、かつ、長手方向の一端側を向く端面を軸線Ｌ方向の先端側に向けるようにして、ホルダ１１の先端部に形成されたインサート取付座１７に取り付けられていて、上面における長手方向の一端側稜線に形成された切刃３９を、ホルダ１１の先端部に形成されたインサート取付座１７から軸線Ｌ方向の先端側に突き出すように配置されている。

このとき、インサート本体３２の中央部に設けられた凸部３４の上面３４Ａが上顎部１５の当接面１５Ａに対向して配置されるとともに互いに当接させられ、インサート本体３２の着座面３６が、第１取付部２０のＶ字溝１８及び第２取付部２５の底面支持部２３に対向して配置されるとともに互いに当接させられ、インサート本体３２の側面が、第２取付部２５の側面支持部２４と側壁部２７とに対向するように配置されて互いに当接させられている。

なお、切削インサート３１が着座された状態では、軸線Ｌ方向に直交する断面でみたときに、上顎部１５の当接面１５Ａの幅方向中央部と下顎部１６の当接面１６Ａの幅方向中央部とを結ぶ直線と、切削インサート３１の上面の幅方向中央部と下面の幅中央部とを結ぶ直線とが一致させられている。

そして、クランプ手段としてクランプネジ４１が、ヘッド部１３の上顎部１５を貫通するようにヘッド部１３の下顎部１６に形成された雌ネジ部２９にねじ込まれていて、このクランプネジ４１の頭部が上顎部１５に形成された段差部に嵌め込まれてこの段差部が押圧されている。これにより、上顎部１５が下顎部１６に近づく方向に、つまり当接方向に弾性変形させられる。

すなわち、クランプ手段としてのクランプネジ４１によって、上顎部１５と下顎部１６とが互いに接近させられていることにより、これら上顎部１５の当接面１５Ａと下顎部１６の当接面１６Ａとが、インサート本体３２の凸部３４の上面３４Ａ中央部分とインサート本体３２底面の着座面３６とを押圧固定して、切削インサート３１がインサート取付座１７に装着されて固定されているのである。

そして、図５に示すように、第１取付部２０（図３におけるＡ−Ａ断面）では、切削インサート３１の凸Ｖ字状に形成された着座面３６と第１取付部２０のＶ字溝１８とが互いに押圧されて固定されている。
また、図６に示すように、第２取付部２５（図３におけるＢ−Ｂ断面）では、切削インサート３１の着座面３６がなす凸Ｖ字を形成する斜面３５のうち、ヘッド部１３の外側を向く斜面３５ａと底面支持部２３とが互いに押圧され、この押圧された斜面３５ａに対向する側のインサート本体３２の側面と側面支持部２４とが互いに押圧され、インサート本体３２の凸部３４の上面３４Ａと上顎部１５の当接面１５Ａとが互いに押圧されて固定されている。
また、図７に示すように、インサート取付座１７の後端側（図３におけるＣ−Ｃ断面）に設けられた切欠部２６には、切削加工に使用されない切刃部３３が収容され、切刃部３３の上面及び底面が上顎部１５及びに下顎部１６に当接されない状態とされている。また、インサート本体３２の側面と側壁部２７とが当接されている。

このようにして切削インサート３１が装着された切削工具は、その切削インサート３１の上面における長手方向の一端側稜線に形成されて、ホルダ１１の先端側に形成されたインサート取付座１７から軸線Ｌ方向の先端側へ突出させられている切刃３９によって、回転させられているワークの外周部に溝入れ加工やねじ切り加工、及び突切り加工を施すものである。本実施の形態においては、回転させられたワークは切削インサート３１のすくい面３７に当たるようにヘッド部１３の上面に対して垂直な方向から当てられる。
また、この切削工具は切削インサート３１のすくい面３７に沿ってインサート取付座１７が設けられたシャンク部１２の側面１２Ａの方向に向かって横送りされ（図２においては下側）、ワークに形成される溝幅を調整するように切削加工が行われる。

上記の構成の切削インサート３１のクランプ機構においては、図６に示すように第２取付部２５では、切削インサート３１の側面が側面支持部２４に当接されて固定されているので、この切削工具を横送りしたときの送り分力をこの側面支持部２４で略垂直に受けることができ、送り分力によって切削インサート３１が移動されるのを防止できる。したがって、切削インサート３１の移動による切削工具の加工精度の劣化を防止できるとともに、切削インサート３１の破損を防止することができる。

さらに、第２取付部２５では、切削インサート３１の着座面３６がなす凸Ｖ字を形成する斜面３５のうち、ヘッド部１３の外側を向く斜面３５ａが底面支持部２３と当接されるとともに、切削インサート３１の凸部３４の上面３４Ａが上顎部１５の当接面１５Ａに当接されているので、切削インサート３１がこの底面支持部２３の傾斜面に沿って、ヘッド部１３の内側（側面支持部２４側）に向かって押圧され、切削インサート３１を上面と側面と斜面４５ａとで３点固定できるので、切削インサート３１を安定的かつ強固に固定することができる。

また、第１取付部２０では、凸Ｖ字状に形成された切削インサート３１の着座面３６が、Ｖ字溝１８に嵌合されて固定され、切削インサート３１の着座面３６の反対側にすくい面３７が形成されているので、切削加工時の切削抵抗の主分力によって、着座面３６がＶ字溝１８に押し付けられ、Ｖ字嵌合によって、切削インサート３１が強固に固定されるとともに、主分力を第１取付部２０で略垂直に受けることができるので、主分力によって切削インサート３１が移動されるのを防止できる。したがって、切削インサート３１の移動による切削工具の加工精度の劣化を防止できるとともに、切削インサート３１の破損を防止することができる。

また、第２取付部２５において、ヘッド部１３の外側からヘッド部１３の内部に向けて断面コの字状の溝部２２が形成され、この溝部２２のヘッド部１３の外側に位置する側面が底面支持部２３とされているので、底面支持部２３を形成する加工が容易であり、底面支持部２３の傾斜角を精度良く形成でき、切削インサート３１を安定して取り付けることができるとともに、このクランプ機構の製造コストを低減することができる。

また、インサート取付座１７の後端側に設けられた切欠部２６に、切削加工に使用されない切刃部３３が、切刃部３３の上面及び底面がヘッド部１３に当接されない状態で収容されているので、切削加工時に、切削加工に使用されない切刃部３３に力が加わらず、この切刃部３３の破損を防止することができ、切削インサート３１の両端に設けられた切刃３９を順次使用することができ、切削インサート３１の使用コストを低減することができる。

また、第１取付部２０の後方側に下顎部１６の当接面１６Ａが下方に後退した凹部が形成されているので、インサート取付座１７を側面視した場合においても、図３に示すように、インサート３１は、下顎部１６の当接面１６Ａのうち凹部２１の先端側と凹部２１の後端側と、そして上顎部１５の当接面１５Ａとの３点固定となり、インサート３１を一層安定的かつ強固に固定することができる。

なお、本実施の形態では、上顎部１５の当接面１５Ａ及びインサート本体３２の凸部３４の上面３４Ａを平坦面としたもので説明したが、これに限定されること無く、例えば、上顎部１５の当接面１５Ａとインサート本体３２の凸部３４の上面３４Ａとのうち、一方をＶ字溝に形成し、他方を凸Ｖ字状に形成しても良い。
また、断面コの字状の溝部２２を加工することで、第２取付部２５の底面支持部２３を形成したが、溝の底部の形状に限定は無く、この底面支持部２３をなす傾斜面の角度が第１取付部２０のＶ字溝をなす傾斜面の角度と一致していれば良い。

本発明の実施形態であるインサートのクランプ機構を適用したインサート着脱式切削工具の正面図である。本発明の実施形態であるインサートのクランプ機構を適用したインサート着脱式切削工具の上面図である。本発明の実施形態であるインサートのクランプ機構を適用したインサート着脱式切削工具の側面図である。本発明の実施形態であるインサートのクランプ機構を適用したインサート着脱式切削工具の斜視図である。図３におけるＡ−Ａ断面図である。図３におけるＢ−Ｂ断面図である。図３におけるＣ−Ｃ断面図である。本発明の実施形態であるインサートのクランプ機構を適用したホルダの正面図である。本発明の実施形態であるインサートのクランプ機構を適用したホルダの上面図である。本発明の実施形態であるインサートのクランプ機構を適用したホルダの側面図である。本発明の実施形態であるインサートのクランプ機構を適用したホルダの斜視図である。図１０におけるＡ−Ａ断面図である。図１０におけるＢ−Ｂ断面図である。図１０におけるＣ−Ｃ断面図である。

符号の説明

１１ホルダ
１７インサート取付座
１８Ｖ字溝
２０第１取付部
２３底面支持部
２４側面支持部
２５第２取付部
２６切欠部
３１インサート
３６着座面
３７すくい面

Claims

ホルダの先端部に形成されたインサート取付座に、切削インサートを装入して挟み込むことによりクランプする切削インサートのクランプ機構であって、
前記インサートは、すくい面を有する上面と、前記インサート取付座に着座される着座面をなす底面と、上面と底面とに連なる側面とを有し、前記底面は、一対の斜面によって凸Ｖ字状に形成されるとともに、
前記インサート取付座には、一対の傾斜面によってＶ字溝が形成された第１取付部と、前記第１取付部の後方に設けられた第２取付部とが具備され、
前記第２取付部には、前記第１取付部がなすＶ字溝を形成する一対の傾斜面のうちの一方の傾斜面の後端側に延びて、前記インサートの前記底面を形成する一対の斜面のうちの一方の斜面が当接される底面支持部と、前記一方の斜面に対向する前記インサートの前記側面と当接される側面支持部と、これら底面支持部と側面支持部との間に形成されて前記インサートの底面の他方の斜面に対して後退する溝部とが設けられたことを特徴とする切削インサートのクランプ機構。
請求項１に記載の切削インサートのクランプ機構において、
前記溝部の側壁面と前記底面支持部とが面一に連続して形成されていることを特徴とする切削インサートのクランプ機構。
請求項１または請求項２に記載の切削インサートのクランプ機構において、
前記第２取付部の後端側には、前記インサートの上面と底面とがホルダと当接されないように、切欠部が設けられたことを特徴とする切削インサートのクランプ機構。