JP2008006539A - スローアウェイ式切削工具に用いる締付ねじおよびその締付ねじで固定されるスローアウェイチップ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、締付ねじ着脱時の操作性に優れ、被係合部材との係合面において安定した固定状態が得られる小形の締付ねじ、およびその締付ねじにより安定して固定されるスローアウェイチップを提供することを目的とする。
【解決手段】
外周面にねじ山を形成した円筒状または円すい状のねじ部１１と、このねじ部１１の一端に一体的に形成される頭部１２と、この頭部１２に形成されるスパナを掛けるための凹部１３とを有するスローアウェイ式切削工具に用いる締付ねじ１００であって、頭部１３における座面１０の形状が略凸球面状であることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スローアウェイチップが工具本体に着脱可能に装着されてなるスローアウェイ式切削工具に用いる締付ねじおよびその締付ねじによって固定されるスローアウェイチップに関し、特に、工具本体にスローアウェイチップがねじで固着されてなるスクリューオン方式のスローアウェイ式切削工具においてチップの取り付けに用いる締付ねじおよびその締付ねじによって工具本体に固着されるスローアウェイチップに関する。

スローアウェイ式切削工具に用いられるスローアウェイチップのクランプ方式として、締付ねじをスローアウェイチップに設けられた取付穴を介して、工具本体のチップ取付座の底面に穿設されたねじ穴に螺入することにより、スローアウェイチップを工具本体に固定するスクリューオン方式がある。このスクリューオン方式によれば、ねじ１個でスローアウェイチップを工具本体に取り付けるため構造が簡単で、安価に製造することができるとともに工具管理も容易であり、特に、設計的にもコンパクトであることから、スローアウェイチップを取り付けるためのスペースが限定される工具径の小さな円筒状のエンドミル等において多く採用されている。このようなスクリューオン方式のスローアウェイ式切削工具に用いられる従来の締付ねじは、一般的にその頭部の形状が逆円錐状に形成されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−１６４２１３号公報（図１）

しかしながら、締付ねじの頭部の形状が逆円錐状である場合には、特に、小径のスローアウェイ式切削工具に用いるような小さな締付ねじにあっては、ねじ頭部の強度を確保する観点からその頭部に設けられるスパナ掛け用の穴の深さを深く形成することは困難であった。したがって、スパナ掛け用の穴が浅く形成されていることから、スパナがかかりにくくねじの締め込みが困難であり、締付ねじ着脱時の操作性が悪いという問題があった。また、締め付けトルクを大きくすると、スパナ掛け用の穴が潰れてしまい、ねじを取り外すことができなくなったり、スパナ先端部が破損してしまうという問題があった。スローアウェイ式切削工具においては、切れ刃の交換やチップの取替えのため締付ねじの着脱が頻繁に行われることから、このような問題が特に発生しやすく改善が望まれていた。
また、上記特許文献１の発明では、クランプねじをスローアウェイチップの貫通穴を介してチップ取り付け座の底壁に穿設したねじ穴にねじ込むことにより、貫通穴の受承座面が逆円錐状のクランプねじの頭部によりチップ取り付け座の底壁に押圧されつつ側壁側に引き込まれるようにして、スローアウェイチップが工具本体に固定されることから、逆円錐状のクランプねじの頭部と受承座面の係合面は不安定な片側当たり状態となっていた。したがって、スローアウェイチップはこの片当たり状態からクランプねじの頭部が弾性変形した状態でチップ取り付け座に当接されることになることから、クランプねじには大きな曲げ応力が働き、クランプねじが折損するという問題があった。また、クランプねじの頭部が片側当たり状態となると、スローアウェイチップを取り付け座の底壁に対して一様に押圧することができず、特に切削作用を行なう切れ刃側下面の密着性が不十分となることから、不安定な固定状態となり、切削加工に伴いスローアウェイチップが浮き上がってびびり振動を誘発し、刃先が損傷してしまうという問題があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、締付ねじ着脱時の操作性に優れ、被係合部材との係合面において安定した固定状態が得られる小形の締付ねじ、およびその締付ねじにより安定して固定されるスローアウェイチップを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のスローアウェイ式切削工具に用いる締付ねじおよびその締付ねじにより固定されるスローアウェイチップは以下の手段を採用する。
請求項１に記載の発明は、外周面にねじ山を形成した円筒状または円すい状のねじ部と、このねじ部の一端に一体的に形成される頭部と、この頭部に形成されるスパナを掛けるための凹部とを有するスローアウェイ式切削工具に用いる締付ねじであって、頭部における座面の形状が略凸球面状であることを特徴とする。

本発明によれば、締付ねじの頭部における座面が略凸球面状に形成されていることから、小径のスローアウェイ式切削工具等に用いるような小さな締付ねじであっても、スパナを掛けるための凹部の深さを十分に確保することが可能である。そのため、従来の頭部の形状が逆円錐状のものに比べ、スパナ掛け用の凹部の深さを深くすることができるので、スパナがかかり易くねじの締め込みがスムーズであり、締付ねじ着脱時の操作性に優れる。また、スパナ掛け用の凹部の深さを十分に確保できるので、切れ刃の交換やチップの取替えのため締付ねじの着脱が頻繁に行われるスローアウェイ式切削工具に用いる場合において、スパナサイズを大きくする等して締め付けトルクを大きくしても、スパナ掛け用の凹部が潰れたりスパナ先端部が破損したりすることがなく、締付ねじの着脱に支障をきたすこともない。
また、締付ねじの頭部が略凸球面状に形成されていることから、例えば、締付ねじを螺合するためのねじ穴が被係合部材の中心軸線に対し傾斜して穿設されているスローアウェイ式切削工具に用いる場合であっても、締付ねじの頭部とこれに係合される被係合部材との係合面は全面当たり状態となって均一に接触するため、安定した固定状態となる。そのため、締付ねじに過大な曲げ応力が働くこともなく、締付ねじの折損等を招くことがない。
また、締付ねじの頭部が略凸球面状であることから、これに係合される被係合部材がいかなる形状であっても、その頭部を被係合部材に係止させることが可能であり、多種の被係合部材に適応可能である。

請求項２に記載の発明は、スローアウェイ式切削工具の工具本体に着脱可能に装着されるスローアウェイチップであって、少なくとも一部が、請求項１に記載のスローアウェイ式切削工具に用いる締付ねじと嵌合する略凹球面状である取付穴を有することを特徴とする。

本発明によれば、スローアウェイチップに貫通形成される取付穴の少なくとも一部が、請求項１に記載のスローアウェイ式切削工具に用いる締付ねじに嵌合する略凹球面状に形成されていることから、この取付穴と請求項１に記載のスローアウェイ式切削工具に用いる締付ねじの頭部における座面との球面状の係合面は全面当たり状態となり、安定した固定状態が得られる。
また、このスローアウェイチップの取付穴を介して、請求項１に記載のスローアウェイ式切削工具に用いる締付ねじをチップ取付座に穿設されたねじ穴に螺入し、締付ねじの頭部を取付穴に係止させることにより、スローアウェイチップをチップ取付座に固定する場合においては、上述の通り、締付ねじの頭部における座面と取付穴の球面状の係合面とが全面当たり状態となることから、スローアウェイチップをチップ取付座に対して一様に押圧することができるため、スローアウェイチップとチップ取付座面との密着性が向上する。その結果、切削加工に伴うチップの浮き上がりによるびびり振動等を抑制することが可能であり、刃先の損傷を防止することによって切れ刃の寿命が改善される。そして、刃部の損傷等が発生しにくくなることから、寸法公差、仕上げ面粗さ等の加工精度に優れたスローアウェイチップを提供することができる。

請求項１に記載のスローアウェイ式切削工具に用いる締付ねじによれば、小径のスローアウェイ式切削工具に用いるような小さな締付ねじであっても、締付ねじ着脱時の操作性に優れるとともに、被係合部材との係合面において安定した固定状態が得られるという効果を奏する。

請求項２に記載のスローアウェイチップによれば、スローアウェイチップの取付穴と請求項１に記載のスローアウェイ式切削工具に用いる締付ねじの頭部との係合面が安定した固定状態となることから、取付穴を介して締付ねじを螺入することにより固定されるスローアウェイチップとチップ取付座面との密着性に優れ、切削加工に伴う刃部の損傷等が発生しにくく、切れ刃の寿命および加工精度が改善されるという効果を奏する。

以下に、本発明に係るスローアウェイ式切削工具に用いる締付ねじの一実施形態について、図１、図２および図５を参照して説明する。
図１は、本発明に係るスローアウェイ式切削工具に用いる締付ねじの一実施形態を示す正面断面図であり、図２は図１のスローアウェイ式切削工具に用いる締付ねじの上面図である。また、図５は図１の締付ねじと従来のスローアウェイチップを用いたスローアウェイ式切削工具のチップ取付状態を説明する断面図である。

本実施形態に係るスローアウェイ式切削工具に用いる締付ねじ１００は、図１および図２に示すように、外周面にねじ山を形成した円筒状または円すい状のねじ部１１と、このねじ部１１の一端に一体的に形成される頭部１２と、この頭部１２に形成されるスパナを掛けるための凹部１３とから構成されている。この締付ねじ１００は、スローアウェイチップをスローアウェイ式切削工具に着脱可能に固定するために用いられるもので、例えば、図４に示されるように、スローアウェイチップ２００に設けられた取付穴２１を介して、工具本体３００のチップ取付座３０に穿設されたねじ穴３１に螺入させて使用される。

また、図１に示すように、本実施形態に係るスローアウェイ式切削工具に用いる締付ねじ１００における頭部１２の座面１０は、略凸球面状に形成されている。
このように締付ねじ１００の頭部１２における座面１０の形状が略凸球面状であることから、小径のスローアウェイ式切削工具等に用いるような小さな締付ねじであっても、スパナを掛けるための凹部１３の深さＤを十分に確保することが可能である。

これに対し、従来のスローアウェイ式切削工具に用いる締付ねじ４００は、図６に示すように、頭部４２における座面４０の形状が逆円錐状に形成されていため、特に小形の締付ねじでは、頭部４２の強度を確保する観点からスパナを掛けるための凹部４３の深さｄを十分に確保することができない。

したがって、本実施形態に係るスローアウェイ式切削工具に用いる締付ねじ１００は、従来のスローアウェイ式切削工具に用いる締付ねじのスパナ掛け用の凹部４３の深さｄに比べ、スパナ掛け用の凹部１３の深さＤを深くすることができるので、スパナがかかり易くねじの締め込みがスムーズであり、締付ねじ着脱時の操作性に優れる。そして、切れ刃の交換やチップの取替えのため締付ねじ１００の着脱が頻繁に行われる場合であっても、スパナ掛け用の凹部の深さＤが十分に確保される結果、締め付けトルクを大きくしてもスパナ掛け用の凹部１３が潰れたりスパナ先端部が破損したりすることがなく、締付ねじ１００の着脱に支障をきたすこともない。

一方、この締付ねじ１００の頭部１２における座面１０の形状が略凸球面状であることから、これとスパナ掛け用の凹部の深さＤが等しいが頭部における座面の形状が逆円錐状であるものに比べ、凹部１３の断面積、つまり、スパナサイズを大きくすることも可能となる。

また、締付ねじ１００の頭部１２の座面１０が略凸球面状に形成されていることから、例えば、ねじ穴が被係合部材の中心軸線に対し傾斜して穿設されている場合であっても（特許文献１における図１参照）、締付ねじ１００の頭部１２とこれに係合される被係合部材との係合面は全面当たり状態となって均一に接触するため、安定した固定状態となる。そのため、締付ねじ１００に過大な曲げ応力が働くこともなく、締付ねじ１００の折損等を招くことがない。

さらに、締付ねじ１００の頭部１２における座面１０が略凸球面状であることから、これに係合される被係合部材の形状に左右されることなく、被係合部材がいかなる形状であってもその頭部１２を被係合部材に係止させることが可能であり、多種の被係合部材に適応可能である。
すなわち、この締付ねじ１００を用いれば、例えば、図７に示す従来のスローアウェイチップ５００のように取付穴の係合面５０が逆円錐状に形成されている場合であっても、図５に示す従来のスローアウェイチップ６００のように取付穴の係合面６０が凸球面状に形成されている場合であっても、締付ねじの頭部１２を取付穴に係止させることが可能であり、これによりスローアウェイチップをチップ取付座に固定することができる。
なお、被係合部材としては、例えば、締付ねじを螺入することによりスローアウェイチップが工具本体に固着されてなる、スクリューオン方式のスローアウェイ式切削工具に用いられるスローアウェイチップや、締付ねじを押さえ駒を介して螺入することによりスローアウェイチップが押さえ駒によって上から押さえ込まれて工具本体に固着されてなる、クランプオン方式のスローアウェイ式切削工具に用いられる押さえ駒等が挙げられる。

次に、本発明に係るスローアウェイチップの一実施形態について、図３を参照して説明する。
図３は、本発明に係るスローアウェイチップの一実施形態を示す正面断面図である。

本実施形態に係るスローアウェイチップ２００は、超硬合金、サーメット、セラミックス等から形成される略平行四辺形の平板状をなし、辺稜部に切れ刃が形成されるとともに取付穴２１が貫通形成されている。このスローアウェイチップ２００は、工具本体３００のチップ取付座３０に着座させた後、取付穴２１を介して締付ねじ１００を工具本体３００のねじ穴３１に螺入して、締付ねじ１００の頭部１２を取付穴２１に係止させることにより、スローアウェイ式切削工具に着脱可能に装着されて使用される（図４参照）。

また、図３に示すように、本実施形態に係るスローアウェイチップ２００の取付穴２１は、頭部における座面の形状が略凸球面状である本発明に係るスローアウェイ式切削工具に用いる締付ねじと嵌合するよう、少なくとも一部が略凹球面状に形成されている。
このように取付穴２１の少なくとも一部が、上述した本実施形態に係るスローアウェイ式切削工具に用いる締付ねじ１００における頭部１２の座面１０に嵌合するように略凹球面状に形成されていることから、この締付ねじ１００の頭部１２における座面１０と取付穴２１における球面状の係合面２０との接触面は広範囲に渡るので、特に安定した固定状態が得られる。

なお、前記実施形態においては、スローアウェイチップ２００として略平行四辺形の平板状をなすものを採用したが、これに代えて三角形、菱形等の略多角形や円形の平板状のスローアウェイチップを採用してもよく、ネガティブチップでもポジティブチップでもよい。

次に、本発明に係るスローアウェイ式切削工具に用いる締付ねじおよびその締付ねじで固定されるスローアウェイチップが適用されたスローアウェイ式切削工具の一実施例について図４を参照して説明する。
図４は図１のスローアウェイ式切削工具に用いる締付ねじ１００と図３のスローアウェイチップ２００が組み込まれたスローアウェイ式切削工具の取付状態を説明する断面図である。

本実施例に係るスローアウェイ式切削工具３００の所定位置にはチップ取付座３０が形成されている。このチップ取付座３０は、スローアウェイ式切削工具３００の中心軸線に平行な平坦面をなす底面とこれに直交する側面とからなり、この底面には締付ねじ１００に螺合するねじ穴３１が、チップ取付座３０の底面に垂直な軸線に対し傾斜して穿設されている。そして、このチップ取付座３０にスローアウェイチップ２００を着座させた後
取付穴２１を介して締付ねじ１００をねじ穴３１に螺入し、締付ねじ１００の頭部１２を取付穴２１に係止させるスクリューオン方式により、スローアウェイチップ２００がスローアウェイ式切削工具３００に着脱可能に装着される。つまり、スローアウェイチップ２００は、ねじ穴３１に螺入された締付ねじ１００の頭部１２が取付穴２１に傾斜して押し当てられることにより、チップ取付座３０の底面に押圧されるとともに側面に引き込まれるようにして、頭部１２における座面１０と取付穴２１の係合面２０とが全面当たり状態となって均一に接触することで固定されることになる。

これに対して、従来のスローアウェイ式切削工具は、図７に示すように、ねじ穴が、チップ取付座の底面に対し垂直に穿設され、かつ、ねじ穴の中心軸線がスローアウェイチップの取付穴５１の中心軸線に対して偏心するように形成されており、締付ねじ４００の頭部４２における逆円錐状の座面４０と取付穴５１の係合面５０が不安定な片側当たり状態となって頭部４２が弾性変形して固定される。

したがって、本実施例に係るスローアウェイ式切削工具３００は、従来のスローアウェイ式切削工具に比べ、締付ねじ１００と取付穴２１の係合面２０において安定した固定状態が得られる。このように全面当たり状態となって均一に接触することにより、押圧力が分散され安定した固定状態となることから、スローアウェイ式切削工具に用いる締付ねじ１００に過大な曲げ応力が働くこともなく、締付ねじ１００の折損等を招くことがない。

また、頭部１２と取付穴２１の係合面２０が全面当たり状態となることから、スローアウェイチップ２００をチップ取付座３０の底面に対して一様に押圧することができ、スローアウェイチップの切れ刃側下面におけるチップ取付座面との密着性が向上する。そのため、切削加工に伴ってチップが浮き上がることがなく、びびり振動等を抑制することにより、刃先の欠け等の工具損傷を防止することができ切れ刃の寿命が改善される。その結果、寸法公差、仕上げ面粗さ等の加工精度に優れたスローアウェイ式切削工具を提供することが可能となる。

なお、前記実施例に係るスローアウェイ式切削工具としては、スクリューオン方式を採用するスローアウェイバイト、スローアウェイドリル、スローアウェイフライス、スローアウェイエンドミル等が挙げられる。

本発明に係るスローアウェイ式切削工具に用いる締付ねじの一実施形態を示す正面断面図である。 図１のスローアウェイ式切削工具に用いる締付ねじの上面図である。 本発明に係るスローアウェイチップの一実施形態を示す正面断面図である。 図１の締付ねじと図３のスローアウェイチップが組み込まれたスローアウェイ式切削工具の取付状態を説明する断面図である。 図１の締付ねじと従来のスローアウェイチップを用いたスローアウェイ式切削工具のチップ取付状態を説明する断面図である。 従来のスローアウェイ式切削工具に用いる締付ねじを示す正面断面図である。 従来のスローアウェイ式切削工具のチップ取付状態を説明する断面図である。

符号の説明

１０ 座面
１１ ねじ部
１２ 頭部
１３ 凹部
２０ 係合面
２１ 取付穴
１００ 締付ねじ
２００ スローアウェイチップ

Claims (2)

1. 外周面にねじ山を形成した円筒状または円すい状のねじ部と、
   このねじ部の一端に一体的に形成される頭部と、
   この頭部に形成されるスパナを掛けるための凹部と、
   を有するスローアウェイ式切削工具に用いる締付ねじであって、
   前記頭部における座面の形状が、略凸球面状である
   ことを特徴とするスローアウェイ式切削工具に用いる締付ねじ。
2. 少なくとも一部が、請求項１に記載のスローアウェイ式切削工具に用いる締付ねじと嵌合する略凹球面状である取付穴
   を有するスローアウェイチップ。
   
   

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