JP2008207269A

JP2008207269A - 切削工具及び切削方法

Info

Publication number: JP2008207269A
Application number: JP2007045483A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Tsuda; 祐一津田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2007-02-26
Filing date: 2007-02-26
Publication date: 2008-09-11

Abstract

【課題】小さな力で切削インサートを十分に拘束することができる切削工具を提供する。
【解決手段】ホルダは、底面から下方に延びる第１穿孔と、第１穿孔と一端でつながるとともに後方に向かって延びる第２穿孔と、第２穿孔の他端とつながる第３穿孔とを備えており、切削インサートは貫通孔を備えており、貫通孔及び前記第１穿孔には係止ピンが、第２穿孔には連結ピンが、第３穿孔には回転部材が各々挿入されており、係止ピンは、貫通孔の内部に配置される上部と、第１穿孔の内部に配置される下部とを備えており、回転部材は、第２穿孔が延びる方向と略直交する方向に回転軸を有し、回転部材を、回転軸からの半径が短い方向から徐々に長い方向に向かって回転させて、連結ピンを係止ピンの下部に向かって押圧して、係止ピンの上部から切削インサートに、インサートポケットの側壁面方向に力を伝えることにより切削インサートをホルダに保持することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホルダに設けられたインサートポケットに切削インサートを着脱可能に取り付けてなる切削工具及び切削方法に関する。

従来から、締付ピンによりホルダのインサートポケット内に切削インサートを保持する切削工具として、次のような構造が知られている。

この切削工具は、ホルダと、それに取り付けられる切削インサートからなる。切削インサートは、略中央部に貫通孔が設けられている。ホルダは、切削インサートが取り付けられるインサートポケットを有している。インサートポケットは、切削インサートが載置される底面と拘束面となる側壁面を有している。また、ホルダには、インサートポケットの底面からホルダの底面に向かって延びる第１穿孔と、第１穿孔と垂直でホルダの後方に向かって延びる第２穿孔と、第２穿孔とつながりねじ切りが形成された第３穿孔を有している。

前記第１穿孔内には係止ピンが、第２穿孔内には連結ピンが、第３穿孔内には締付ピンがそれぞれ挿入されている。係止ピンと連結ピン及び連結ピンと締付ピンはそれぞれ接触しており、連結ピン及び締付ピンはそれぞれの接触部分がテーパ形状になっている。そして、締付ピンをネジ込むことにより、連結ピンに前方に向かう力が伝わり、係止ピンの下方を押圧する。このとき係止ピンの中ほどが支点になり、切削インサートの貫通孔内に位置する係止ピンの上方から切削インサートをインサートポケットの側壁面に向けて力が加わり、これにより切削インサートをホルダに保持することができる（例えば、特許文献１参照）。
特表２００４−５３８１６３号公報（図３及び図６）

上記特許文献１に記載の切削工具においては、締付ピンをネジ止めして第３穿孔の延びる方向、即ち、第３穿孔の奥と手前間を移動させる力の一部をテーパ部同士の接触箇所において連結ピンを押す力に変換して伝える構造となっている。

そのため、連結ピンに伝わる力は、締付ピンのネジ込みに必要な力よりも大きく減少することとなる。具体的には、連結ピンに伝わる力は締付ピンが第３穿孔の奥側に移動する力の半分以下となる。

従って、連結ピンに十分な力を伝えることができず、連結ピンが係止ピンを押す力小さくなり、その結果、ホルダに切削インサートを十分に保持することができないといった問題があった。

また、締付ピンを第３穿孔の奥方向に向かう力が強すぎると、連結ピンが第２穿孔の側面に押し付けられることとなる。

そのため、連結ピンが係止ピン側へスムーズに移動しなくなってしまい、酷い場合は、連結ピンが第２穿孔の側面に押し付けられた状態で動かなくなってしまうといった問題があった。

そこで本発明は、上記問題点に鑑み、小さな力で切削インサートを十分に拘束することができる切削工具を提供する。

本発明における切削工具は、ホルダと、該ホルダの前方に設けられたインサートポケットに取り付けられる切削インサートとを備える切削工具であって、前記インサートポケットは、底面と少なくとも１つの側壁面とを有しており、前記ホルダは、前記底面から下方に延びる第１穿孔と、前記第１穿孔と一端でつながるとともに後方に向かって延びる第２穿孔と、前記第２穿孔の他端とつながる第３穿孔とを備えており、前記切削インサートは貫通孔を備えており、該貫通孔及び前記第１穿孔には係止ピンが、前記第２穿孔には連結ピンが、前記第３穿孔には、回転部材が各々挿入されており、前記係止ピンは、前記貫通孔の内部に配置される上部と、前記第１穿孔の内部に配置される下部とを備えており、前記回転部材は、前記第２穿孔が延びる方向と略直交する方向に回転軸を有し、かつ、前記回転軸の軸方向に垂直な断面形状において前記回転軸からの半径が徐変しており、前記第２穿孔の他端側において前記連結ピンと回転部材とは、直接的又は間接的に接触しており、前記回転部材を、前記第３穿孔内において移動させることなく回転軸からの半径が短い方向から徐々に長い方向に向かって回転させて、前記連結ピンを前記係止ピンの下部に向かって押圧して、前記係止ピンの上部から切削インサートに、インサートポケットの側壁面方向に力を伝えることにより前記切削インサートを前記ホルダに保持することを特徴とする。

また、上記発明において、前記係止ピンの下部は上方側よりも下方側の幅が狭く形成されていることが好ましい。

また、上記発明において、前記係止ピンと前記第１穿孔との間の前方側であり、かつ、前記接触部よりも下方には、弾性部材が配置されていることが好ましい。

また、上記発明において、前記係止ピンと前記連結ピンとは一体物からなり、前記第２穿孔と前記連結ピンとの間のうち、連結ピンの下方側には第２弾性部材が配置されており、前記回転部材は、連結ピンの厚み方向において半分より上方で接触しており、前記回転部材の回転により、前記連結ピンに前方側に加えて下方側への力を加えることが好ましい。

また、上記発明において、前記係止ピンと前記第１穿孔との間のうち、前方側でかつ、前記係止ピンと連結ピンとの接触部よりも上方には、前記係止ピンの上部から切削インサートへ力を加えるための支点となる支持部材が配置されていることが好ましい。

また、上記発明において、前記連結ピンの前記第２穿孔の他端側は、外側に突出した湾曲形状であり、当該箇所において回転部材と接触していることが好ましい。

また、上記発明において、前記回転部材は、前記回転軸の軸方向に垂直な断面形状が、楕円形であることが好ましい。

さらに、前記回転部材は、回転開始箇所および／又は回転停止箇所を決めるための位置決め部が形成されていることが好ましい。

本発明を用いることにより、従来品より小さな力でホルダに切削インサートを十分に保持することができる。また、回転部材から連結ピンに伝達する力のロスを低減することができる。

以下、本発明の一実施形態にかかる切削インサートについて図を参照して詳細に説明する。

〔実施例１〕
図１は、本発明の一実施形態に係る切削工具の先端部における断面図である。

この切削工具は、前方の一部にインサートポケット２が設けられたホルダ１と、インサートポケット２に着脱可能に取り付けられ、上面視において略中央に設けられた貫通孔３１を備える切削インサート３を有している。インサートポケット２は、切削インサート３が載置される底面２１と、切削インサートの少なくとも１つの逃げ面（側面）と接触する側壁面２２とを有している。当該インサートポケット２の側壁面２２と切削インサート３の逃げ面は、切削インサート３をホルダ１に保持するための拘束面となる。

ホルダ１は、前記インサートポケット２の底面２１から下方に向かって延びる第１穿孔１１と、該第１穿孔１１の側壁から後方側に向かって延びる第２穿孔１２と、該第２穿孔１２の後方端とつながる第３穿孔１３とを備えている。また、切削インサート３の貫通孔３１と、第１穿孔１１に亘って挿入されているともに、貫通孔３１内に位置する上部４１と、第1穿孔内に位置する下部４２とを備える係止ピン４が配置されている。第２穿孔１２内には、係止ピン４の下部４２を前方側に向かって押圧する連結ピン５と、第３穿孔１３内には、第２穿孔１２が延びる方向と直交する方向に回転軸６０を有する回転部材６が配置されている。

係止ピン４は、下部４２において第１穿孔１１の内壁と接触する支点部と、該支点部よりも下方に位置し内径が支点部よりも小さい胴体部を有している。また、胴体部の後方側に位置する側面に凹部が形成されており、連結ピンの前方側に位置する一端が前記係止ピン４の凹部に挿入されて接触している。また、連結ピン５の後ろ側に位置する他端は、外側に向かって突出する湾曲形状を有しており、当該箇所において回転部材６と接触している。前記係止ピン４の凹部内と連結ピン５の一端との接触又は連結ピン５の他端と回転部材６との接触は、力が伝達するように接触していればよく、図１に示すように直接接触していてもよく、また、各々の間にゴムなどの弾性部材を介して間接的に接触していてもよい。

本発明の特徴として、回転部材６の連結ピン５の他端との接触箇所における回転軸６０の軸方向に垂直な断面形状において、回転軸６０からの半径が徐変している。具体的には、回転部材６の外周のうち、連結ピン５の他端と接触する部分のうち、回転軸６０からの半径が最も短い箇所から徐々に半径が長くなる部分を有している。図１に示すように断面形状が勾玉形状のような偏心した形状のものや、図３に示すように回転軸６０からの半径が最も短い箇所から両側とも徐々に半径が長くなる楕円形のような形状のものが使用できる。特に回転軸からの半径が最も短い箇所から両側とも徐々に半径が長くなる楕円形のような形状においては、最も半径が短い箇所からどちらに回転させても連結ピン５に力を加えられることができ、作業性に優れている。

上記構造において、前記回転部材６を、回転軸６０を基準に半径が最も短い箇所から半径が長くなる箇所に向かうように回転させることにより、前記連結ピン５を係止ピン４のある前方側に押込むことができる。前記連結ピン５が前記係止ピン４を前方に押込むことより、支点部を基準に上部４１が後方に向かって力を加えることとなる。これにより、上部４１が切削インサート３をホルダ１に保持できる。

なお、図１に示すように胴体部の前方側に弾性部材７を配置することにより、回転部材６を回転軸６０から半径の短い箇所に戻したときに、係止ピン４の胴体部の下方を連結ピン５側に押し出してくれる。これにより、係止ピン４の上部４１が切削インサート３から自動的に離間するため、切削インサート３の取り外しが容易となる。

本発明の切削工具においては、回転部材６が回転軸６０からの半径が長くなる方向に回転するにつれて、連結ピン５の他端側を係止ピン４側に無駄なく力を伝えることができる。そのため、従来品のように締付ピンをネジ止めする方式と比べて、連結ピン５に対して回転部材６からの力を連結ピン５に十分に伝えることができる。

また、回転部材６を第３穿孔１３が延びる方向において奥方向又は手前方向に移動させない構造を用いた場合は、第２穿孔１２内の側壁に連結ピン５が押し付けられるといった問題がなく、連結ピン５が第２穿孔１２内でスムーズに移動できる。そのため、回転部材６から連結ピン５に力のロスを少なく伝達することができる。

なお、切削インサート３の材料としては、従来から用いられているものが使用可能であり、ＷＣを主成分とする超硬合金やＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ等を主成分とするサーメット、あるいはこれらの表面にＴｉＣ、ＴｉＮ、Ａｌ_２Ｏ_３などの硬質膜を被覆したコーティング材料などが挙げられる。また、切削インサートの形状としては、特に限定はなく、従来から用いられている三角形、四角形、ひし形等の多角形や、円形その他の特殊形状のものを用いることができる。

また、切削インサート３と、前記インサートポケット２の底面２１との間に、シート部材が介在していることが好ましい。これにより、切削工程時に、切削インサート３に損傷が生じた場合に、インサートポケット２の底面２１まで尊攘が及ぶことを抑制することができる。シート部材としては、鋼製や超硬合金製のものが用いられる。

また、本発明の切削工具は、正面フライス、エンドミル等の転削工具、又は外径加工工具、溝入れ工具、突切り工具等の旋削工具に使用することができる。特に、小型部品加工用の櫛刃型自動旋盤や、スイス型放射状自動旋盤などの背面から操作することにより、切削インサートを取り替える切削工具については、狭いスペースにおいて切削インサートの取替えを行う場合でも、小さい力で切削インサートを十分に保持することができるため適している。

〔実施例２〕
図２は、本発明のその他の一実施形態に係る切削工具の先端部における断面図である。

上記実施例１と同様に、ホルダ１は、前記インサートポケット２の底面２１から下方に向かって延びる第１穿孔１１と、該第１穿孔１１の側壁から後方側に向かって延びる第２穿孔１２と、該第２穿孔１２の後方端とにつながる第３穿孔１３とを備えている。また、切削インサート３の貫通孔３１と、第１穿孔１１に亘って挿入されているともに、貫通孔３１内に位置する上部４１と、第1穿孔１１内に位置する下部４２とを備える係止ピン４が配置されている。第２穿孔１２内には、係止ピン４の下部４２を前方側に向かって押圧する連結ピン５と、第３穿孔１３内には、第２穿孔１２が延びる方向と直交する方向に回転軸６０を有する回転部材６が配置されている。

実施例１と異なる点として、係止ピン４と連結ピン５が１つの部材から構成されている。また、第２穿孔１２と連結ピン５との間には、スペースを有しているとともに、弾性部材７が配置されている。また、係止ピン４の下部４２において連結ピン５の突出箇所より上方でかつ、係止ピン４の前方側と第１穿孔１１との間に配置された支持部材８が配置されている。

また、第３穿孔１３内に配置された回転部材６の回転軸６０は、連結ピン５の高さ方向の半分より上に配置されており、連結ピン５の他端の斜め上方において回転部材６と接触している。

上記構造において、回転部材６を回転軸６０を基準に回転させることにより、連結ピン５に対して前方側に加えて下方に向かう力が加わることとなる。即ち、前方の斜め下方向に向かって連結ピン５に力が加わる。これにより支持部材８を基準に係止ピン４の上部４１を後方側に向かって力を加えることができるともに、上部４１の切削インサート２との接触箇所が上方側となり、切削インサート３を後方の斜め下方向に向かって押圧することができ、ホルダに切削インサートを保持する力を向上させることができる。

なお、上記実施例１又は実施例２の切削工具においては、回転部材６の回転開始箇所及び回転停止箇所の少なくとも一方を位置決めする位置決め部（図示せず）を設けることが好ましい。これにより、回転開始箇所および回転停止箇所を超えて回転部材６が回転することを防止することができ、例えば、誤って回転停止を希望する箇所以上に回転した結果、回転軸６０からの半径が最も大きい箇所から半径が最も小さい箇所に向かって回転してしまい、突然切削インサート３がホルダ１から外れるといった問題を防止することができる。

前記位置決め部としては、回転部材６の一部設けられた突部などが挙げられる。また、第３穿孔１３の内周に、前記突部に対応する凹部を設けることにより、位置決めをより確実に行うことができる。

［切削方法］
図４から図６に本発明の切削方法の工程図を示す。まず、切削工具９（図においては、例として旋削工具を記載する）に上記切削インサートを取り付ける。そして、図４に示すように、前記切削工具９を被削材１０に近づける。なお、切削工具９と被削材１０は、相対的に近づけば良く、例えば、被削材１０を切削工具９に近づけても良い。

その後、被削材１０と切削工具９の少なくとも一方を回転させる。なお、図においては、被削材１０が回転するものを例示している。次いで、図５に示すように前記切削インサートの切刃部分を被削材１０の表面に接触させて被削材１０を切削する。その後、図６に示すように前記被削材１０から切削工具９を離間させる。なお、切削加工を継続する場合は、切削工具９と被削材１０を相対的に回転させた状態を保持して、被削材１０となる箇所に切削工具９の切刃を接触させる工程を繰り返す。また、前記櫛刃型自動旋盤やスイス型自動旋盤等の複数の切削工具を備える自動旋盤を用いる場合は、続いて異なる切削工具９を被削材１０と相対的に回転させて切刃を接触させる工程を繰り返すこととなる。

以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の目的を逸脱しない限り任意のものとすることができることは言うまでもない。

本発明の実施例１にかかる切削工具の縦断面図である。本発明の実施例２にかかる切削工具の縦断面図である。その他の実施例にかかる切削工具の縦断面図である。本発明の切削方法にかかる工程図である。本発明の切削方法にかかる工程図である。本発明の切削方法にかかる工程図である。

符号の説明

１ホルダ
１１第１穿孔
１２第２穿孔
１３第３穿孔
２インサートポケット
２１底面
２２側壁面
３切削インサート
３１貫通孔
４係止ピン
４１上部
４２下部
５連結ピン
６回転部材
６０回転軸
７弾性部材
８支持部材
９切削工具
１０被削材

Claims

ホルダと、該ホルダの前方に設けられたインサートポケットに取り付けられる切削インサートとを備える切削工具であって、
前記インサートポケットは、底面と少なくとも１つの側壁面とを有しており、
前記ホルダは、前記底面から下方に延びる第１穿孔と、前記第１穿孔と一端でつながるとともに後方に向かって延びる第２穿孔と、前記第２穿孔の他端とつながる第３穿孔とを備えており、
前記切削インサートは貫通孔を備えており、該貫通孔及び前記第１穿孔には係止ピンが、前記第２穿孔には連結ピンが、前記第３穿孔には回転部材が各々挿入されており、
前記係止ピンは、前記貫通孔の内部に配置される上部と、前記第１穿孔の内部に配置される下部とを備えており、
前記回転部材は、前記第２穿孔が延びる方向と略直交する方向に回転軸を有し、かつ、前記回転軸の軸方向に垂直な断面形状において前記回転軸からの半径が徐変しており、
前記第２穿孔の他端側において前記連結ピンと回転部材とは、直接的又は間接的に接触しており、
前記回転部材を、回転軸からの半径が短い方向から徐々に長い方向に向かって回転させて、前記連結ピンを前記係止ピンの下部に向かって押圧して、前記係止ピンの上部から切削インサートに、インサートポケットの側壁面方向に力を伝えることにより前記切削インサートを前記ホルダに保持することを特徴とする切削工具。
前記回転部材は、前記第３穿孔内において移動することなく回転軸を基準に回転することを特徴とする請求項１に記載の切削工具。
前記係止ピンの下部は上方側よりも下方側の幅が狭く形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の切削工具。
前記係止ピンと前記第１穿孔との間の前方側であり、かつ、前記係止ピンと前記第１穿孔との接触部よりも下方には、弾性部材が配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の切削工具。
前記係止ピンと前記連結ピンとは一体物からなり、前記第２穿孔と前記連結ピンとの間のうち、連結ピンの下方側には第２弾性部材が配置されており、
前記回転部材は、連結ピンの厚み方向において半分より上方で接触しており、
前記回転部材の回転により、前記連結ピンに前方側に加えて下方側への力を加えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の切削工具。
前記係止ピンと前記第１穿孔との間のうち、前方側でかつ、前記係止ピンと連結ピンとの接触部よりも上方には、前記係止ピンの上部から切削インサートへ力を加えるための支点となる支持部材が配置されていることを特徴とする請求項５に記載の切削工具。
前記連結ピンの前記第２穿孔の他端側は、外側に突出した湾曲形状であり、当該箇所において回転部材と接触していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の切削工具。
前記回転部材は、前記回転軸の軸方向に垂直な断面形状が、楕円形であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の切削工具。
前記回転部材は、回転開始箇所および／又は回転停止箇所を決めるための位置決め部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の切削工具。
請求項１乃至９のいずれかに記載の切削工具を用いて被削材を切削する切削方法であって、
前記切削工具と前記被削材とを相対的に近づける近接工程と、
前記切削工具および前記被削材の少なくとも一方を回転させ、前記切削工具を被削材の表面に接触させて、被削材の表面を切削する切削工程と、
前記被削材と前記切削工具とを相対的に離間させる退避工程とを、備えることを特徴とする切削方法。