JP2009023008A - インサート着脱式転削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】工具本体の損耗を可能な限り少なくするとともに、そのようなインサート着脱式転削工具を安価に製作することができるようにする。
【解決手段】工具本体４の先端部に径方向に沿って割り溝が形成されるとともに、該割り溝内に、切刃２を有するインサート３が挿入され、前記割り溝と直交するクランプねじ１７が前記先端部にねじ込まれることにより割り溝の内面間に前記インサート３を挟持してなるインサート着脱式転削工具１において、前記工具本体４の外周部に、前記割り溝の開口端底部付近から周方向に延びる溝状ポケット２１が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、工具本体の先端部に、切刃を有するインサートを着脱自在に装着してなるインサート着脱式転削工具に関する。

従来、この種のインサート着脱式転削工具として、特許文献１又は特許文献２に記載のボールエンドミルがある。
これらインサート着脱式転削工具は、工具本体の先端部に径方向に沿って割り溝が設けられることにより先端部が二つ割りとされて、割り溝を介して対向する一対のクランプ片が形成され、これらクランプ片の間の割り溝内に、円弧状の切刃を有する板状のインサートが挿入され、割り溝に直交する方向のクランプねじが両クランプ片に掛け渡されるようにねじ込まれることにより、両クランプ片の間にインサートが挟持された構成とされている。

このようなインサート着脱式転削工具は、長時間の使用に伴ってインサートの切刃に磨耗、損傷等が生じた場合に、工具本体から古いインサートを取り外して、新しいインサートと交換して使用することができるものである。
この場合、切刃を有するインサートは超硬合金によって形成し、工具本体は一般的な炭素鋼や合金鋼等によって形成することができる。
特許第３６７３１４７号公報 特開２００３−１４５３２０号公報

ところで、工具本体は、切削自体に直接関与するものではないため、インサートに比べて磨耗、損傷等は少ないとともに、若干の損耗程度ではまだ使用が可能である。また、経済的見地からも、できるだけ継続使用できることが求められる。
そのためには、工具本体に生じるおそれのある損耗を可能な限り少なくすることが望ましいが、インサートに比べて寸法的にも大きいため、高価な耐摩耗性材料の使用は望ましくない。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、損耗を可能な限り少なくした工具本体を安価に製作することができるようにすることを目的とする。

本発明は、工具本体の先端部に径方向に沿って設けた割り溝内に、切刃を有するインサートが挿入されるとともに、前記割り溝に直交するクランプねじが前記インサートを貫通してねじ込まれることにより割り溝の内面間にインサートを挟持してなるインサート着脱式転削工具において、前記工具本体の外周部に、前記割り溝の開口端底部付近から周方向に延びる溝状ポケットが形成されていることを特徴とする。
工具に磨耗、損傷等を生じさせる原因としては、種々のものが想定されるが、工具本体に関しては、被削材を切削したときにインサートの切刃から生じる切り屑の一部が回転方向後方に流れて工具本体に接触したり、あるいは高速の回転に伴って飛散した切り屑が工具本体に衝突したりすることがあり、これらの切り屑による影響が最も大きいと考えられる。
このインサート着脱式転削工具によって被削材を切削すると、インサートの切刃から生じる切り屑は溝状ポケットに沿って逃がされるので、工具本体に与えるダメージを少なくすることができる。

このインサート着脱式転削工具において、溝状ポケットを工具本体の回転方向後方に向かうにしたがって漸次深くなるように形成しておくとよく、切り屑が溝状ポケットに接触したとしても、工具本体の回転に伴って溝状ポケットの底面は切り屑から徐々に離間させられることになる。
また、溝状ポケットを工具本体の回転方向後方に向かうにしたがって工具本体の先端から離れる方向に傾斜させて形成してもよく、先端側から流れてくる切り屑を傾斜した溝状ポケットにより効果的に排出することができる。
さらに、このインサート着脱式転削工具において、工具本体に、前記溝状ポケットに開口するクーラント供給孔が形成されている構成としてもよく、そのクーラント供給孔の開口からクーラントを吐出させておくことにより、溝状ポケットに侵入する切り屑を外方へ吐き出すことができ、溝状ポケット表面の擦過傷も防止することができる。

そして、このようなインサート着脱式転削工具として、インサートの切刃が円弧状に形成されるとともに、この円弧状の切刃が工具本体の先端部から突出してなるボールエンドミルとされている場合に、より効果的である。つまり、ボールエンドミルの場合は、工具本体の軸方向に直交する平面を切削する場合に限らず、工具本体を被削材表面に対して傾斜させた状態で切削する場合や、複数の面がほぼ９０°で交差する角部を切削する場合等、切刃の先端部分だけでなく、その円弧状切刃の円弧の長さの範囲で切刃の側方部分を使用して切削する場合があり、そのような場合に特に切り屑が工具本体に流れ易い。この場合に、工具本体と被削材との間に切り屑を噛み込んでしまうこともある。本発明のボールエンドミルであると、切り屑を工具本体と被削材との間に噛み込むことなく溝状ポケットに逃がすので、工具本体への損傷を効果的に防止することができる。

本発明のインサート着脱式転削工具によれば、発生した切り屑を溝状ポケットを経由して排出し得るので、切り屑の接触による工具本体の損耗を防止することができ、工具本体としての寿命を長くすることができる。しかも、工具本体に溝状ポケットを形成するという簡単な構成であり、高価な耐摩耗性材料等を使用せずとも安価に長寿命化を図ることができる。

以下、本発明のインサート着脱式転削工具の実施形態について、図面に基づいて説明する。
図１から図６は本発明の一実施形態を示している。この実施形態のインサート着脱式転削工具１は、ボールエンドミルであり、円弧状の切刃２を有するインサート３と、このインサート３を先端部に着脱可能に装着する工具本体４とを備える構成とされている。
インサート３は、超硬合金等の硬質材料からなり、図６に示すように、円板の一部を切除した全体形状をなしている。そして、その円板の円弧部分に、その先端の頂点Ｔから周方向の両方向に１／４円弧よりも若干大きい円弧状の一対の切刃２がそれぞれ形成されている。これら切刃２は、その頂点Ｔから径方向に延びる軸線を中心として回転方向（図２の矢印参照）の前方に向くように形成されており、これら切刃２からすくい面５、逃げ面６がそれぞれ形成されている。また、このインサート３の切刃２のすくい面５を除く部分の両面は平坦面７とされている。

工具本体４は、全体としては円柱状に形成され、図５に示すように、その先端部に径方向に沿う割り溝１１が形成されていることにより、この割り溝１１によって二つ割りされた状態に一対のクランプ片１２Ａ，１２Ｂが割り溝１１を介して対向配置させられている。この場合、割り溝１１の幅はインサート３の両平坦面７間の厚さにほぼ等しく形成され、両クランプ片１２Ａ，１２Ｂの対向内面は相互に平行な平坦面１３とされている。
また、両クランプ片１２Ａ，１２Ｂのうちの一方のクランプ片１２Ａには、割り溝１１に直交する方向に貫通孔１４及び座ぐり穴１５が形成され、他方のクランプ片１２Ｂには、その貫通孔１４と同一軸心上にめねじ穴１６が形成されている。この場合、貫通孔１４の内径はめねじ穴１６の最大径よりも大きくされており、後述するように一方のクランプ片１２Ａの貫通孔１４からクランプねじ１７を挿入して他方のクランプ片１２Ｂのめねじ穴１６にねじ込むことができるようになっている。

一方、インサート３において、これを工具本体４の割り溝１１に挿入したときにクランプ片１２Ａ，１２Ｂの前記貫通孔１４及びめねじ穴１６と同心となる位置に、クランプ片１２Ａの貫通孔１４と同じ径の貫通孔１８が形成されている。そして、工具本体４の両クランプ片１２Ａ，１２Ｂの間の割り溝１１にインサート３を挿入し、一方のクランプ片１２Ａの貫通孔１４から挿入したクランプねじ１７をインサート３の貫通孔１８を経由して他方のクランプ片１２Ｂのめねじ穴１６にねじ込むことにより、これら工具本体４とインサート３とを一体化することができる構成である。
このインサート３を工具本体４の割り溝１１に挿入状態に固定したときに、工具本体４の先端部のクランプ片１２Ａ，１２Ｂからインサート３の切刃２を先端方向に突出させることができるようにクランプ片１２Ａ，１２Ｂは切刃２の円弧よりも曲率半径が小さい円弧状に形成されているとともに、その外径もインサート３の両切刃２の最大外径よりも小さくされている。また、これらクランプ片１２Ａ，１２Ｂには、インサート３のすくい面５を露出させることができる切欠部１９が形成されている。

また、この工具本体４の外周面には、図３に符号Ｇで示す割り溝１１の両端開口の底部付近から、溝状ポケット２１が工具本体４の１８０°反対位置となるようにそれぞれ形成されている。これら溝状ポケット２１は、その一端部（始端部）２１ａは割り溝１１の開口部の底部Ｇ付近に配置され、この始端部２１ａから工具本体４の回転方向（インサート３の切刃２が向く方向であり、図２及び図４に矢印で示す方向）の後方に向けて周方向に延び、かつ回転方向後方にいくに従って工具本体４の先端から漸次離間するように若干傾斜して形成されている。この溝状ポケット２１の長さは、割り溝１１の一方の開口付近から他方の開口の付近までとされている。また、溝状ポケット２１の幅は全長にわたってほぼ同じに形成されているが、深さは、図４に示すように、始端部２１ａが最も浅く、回転方向後方に向けて漸次深くなり、後端部２１ｂで最も深くなるように設定されている。
一方、工具本体４の回転中心位置には、基端部からクーラント供給孔２５が形成されており、このクーラント供給孔２５は、工具本体４の先端部付近で二股に分岐され、これら分岐孔２６の先端開口２７が各溝状ポケット２１の始端部２１ａ付近の底面に形成されている。

このように構成したインサート着脱式転削工具１において、被削材を切削すると、切刃２から切り屑が発生する。この切り屑のうち、切刃２の先端部付近で生じるものの場合は、回転方向後方へ流れたとしても、先端部付近ではインサート３の切刃２の方が工具本体４の先端部（クランプ片１２Ａ，１２Ｂ）よりも突出しているため、切り屑が工具本体４に衝突して損傷を与えることは少ない。この切り屑が切刃２よりも工具本体４の基端部寄りの位置に流れる場合に、工具本体４に接触する可能性があるが、インサート３が収納されている割り溝１１の開口の底部Ｇ付近から溝状ポケット２１が形成されているので、この付近に流れる切り屑は図１の矢印で示すように溝状ポケット２１内に侵入することになる。

この溝状ポケット２１は回転方向（図４の矢印参照）後方に向かうにしたがって深く形成されているから、工具本体４の回転に伴って溝状ポケット２１の底面は切り屑から離間する方向に逃げることになり、そのうち切り屑は半径外方に排出される。しかも、この溝状ポケット２１は、回転方向後方に向かうにしたがい工具本体４の先端から離れる方向に傾斜して形成されているので、切り屑の流れ方向に沿うことになり、効果的に切り屑を排出することができる。

ところで、この一実施形態のようなボールエンドミルの場合は、工具本体４の軸方向に直交する平面を切削する場合に限らず、工具本体４を被削材表面に対して傾斜させた状態で切削する場合や、図１に二点鎖線で示すように二つの面がほぼ９０°で交差する角部を切削する場合等、切刃２の先端部分だけでなく、その円弧状切刃２の円弧の長さの範囲で切刃２の側方部分をも使用しながら切削する場合がある。そのような場合に特に切り屑が工具本体４に向けて流れ易く、この場合に、図１の二点鎖線で示すように被削材の壁が工具本体４とわずかな隙間をおいて平行に近くなると、その隙間に切り屑を噛み込んでしまうことがあるが、この実施形態のボールエンドミルであると、切り屑が溝状ポケット２１に逃がされるので、工具本体４への損傷を効果的に防止することができる。
したがって、このインサート着脱式転削工具１は、切り屑による工具本体４の損耗が抑制されるので、インサート３は交換しながら、工具本体４については長期的に使用することが可能になる。

一方、図７から図１０は他の実施形態を示している。この実施形態において、図１から図９の一実施形態と同じ構成部分には同一符号を付して説明を簡略化する。
この実施形態のインサート着脱式転削工具３１も、前記一実施形態のものと同様に、円弧状切刃２を有するインサート３が工具本体３２のクランプ片１２Ａ，１２Ｂ間の割り溝１１に固定されたボールエンドミルであるが、工具本体３２に形成した溝状ポケット３３が、前記一実施形態の場合には回転方向後方に向かうにしたがい工具本体の先端から離れる方向に傾斜してリード角を有していたが、この実施形態では、リード角がつけられずに円周方向に沿って形成されている。この場合も、溝状ポケット３３の始端部３３ａは割り溝１１の開口の底部Ｇ付近に配置され、また、この始端部３３ａが最も浅く、回転方向後方に向けて漸次深くなり、後端部３３ｂで最も深くなるように形成されている。
この実施形態のインサート着脱式転削工具３１においても、切刃２から発生した切り屑が溝状ポケット３３を経由しながら排出され、工具本体３１の損耗を防止することができる。工具の回転速度が遅い場合や被削材の材質等によっては、前記一実施形態のインサート着脱式転削工具１のように溝状ポケット２１を傾斜させずとも、この実施形態のように円周方向に沿う溝状ポケット３３としたインサート着脱式転削工具３１の使用が可能である。

なお、本発明においては、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において変更することが可能である。例えば、両実施形態ではボールエンドミルに適用した例を示したが、必ずしもボールエンドミルでなくても、直線状の切刃を有するスクエアタイプのインサートが装着されるエンドミル等、他の転削工具にも適用可能である。

本発明の一実施形態のインサート着脱式転削工具の側面図である。 図１の先端面を示す先端面図である。 図１を９０°回転させて見た先端部分の側面図である。 図３のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。 インサートを取り外した状態を示す工具本体の先端面図である。 図１の転削工具に装着されているインサートを示しており、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う矢視断面図、（ｃ）が（ａ）の上面から見た先端面図、（ｄ）が（ａ）の右側面図である。 本発明の他の実施形態のインサート着脱式転削工具の側面図である。 図７の先端面を示す先端面図である。 図７を９０°回転させて見た先端部分の側面図である。 図９のＣ−Ｃ線に沿う矢視断面図である。

符号の説明

１ インサート着脱式転削工具
２ 切刃
３ インサート
４ 工具本体
１１ 割り溝
１２Ａ，１２Ｂ クランプ片
１７ クランプねじ
１９ 切欠部
２１ 溝状ポケット
２１ａ 始端部
２１ｂ 後端部
２５ クーラント供給孔
２７ 開口
３１ インサート着脱式転削工具
３２ 工具本体
３３ 溝状ポケット
３３ａ 始端部
３３ｂ 後端部

Claims (5)

1. 工具本体の先端部に径方向に沿って割り溝が形成されるとともに、該割り溝内に、切刃を有するインサートが挿入され、前記割り溝と直交するクランプねじが前記先端部にねじ込まれることにより割り溝の内面間に前記インサートを挟持してなるインサート着脱式転削工具において、
   前記工具本体の外周部に、前記割り溝の開口端底部付近から周方向に延びる溝状ポケットが形成されていることを特徴とするインサート着脱式転削工具。
2. 前記溝状ポケットは、前記工具本体の回転方向後方に向かうにしたがって漸次深くなることを特徴とする請求項１記載のインサート着脱式転削工具。
3. 前記溝状ポケットは、前記工具本体の回転方向後方に向かうにしたがって工具本体の先端から離れる方向に傾斜していることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のインサート着脱式転削工具。
4. 前記工具本体に、前記溝状ポケットに開口するクーラント供給孔が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のインサート着脱式転削工具。
5. 前記インサートの切刃が円弧状に形成されるとともに、この円弧状の切刃が前記工具本体の先端部から突出してなるボールエンドミルとされていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のインサート着脱式転削工具。

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