JP2009034818A

JP2009034818A - 切削工具

Info

Publication number: JP2009034818A
Application number: JP2008293734A
Authority: JP
Inventors: Kiyotada Takayanagi; 清忠高柳; Hideaki Kataoka; 英明片岡
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2008-11-17
Filing date: 2008-11-17
Publication date: 2009-02-19

Abstract

【課題】切刃の取り付け位置精度を高めるとともに、強固に拘束できる切削工具用ホルダおよび切削工具を提供する。
【解決手段】先端に切刃を有する略棒状のスローアウェイチップを、ホルダ先端から長手方向に形成された略棒状孔から挿入し、該略棒状孔の後端側に設けた係止部にて前記スローアウェイチップの後端面を当接させて固定するとともに、前記ホルダおよび前記スローアウェイチップの側面の両方に嵌合して前記スローアウェイチップを後端方向に引き込みつつ側面を拘止する固定部材にて前記スローアウェイチップを固定するとともに、前記固定部材が、前記スローアウェイチップの側面と当接して固定する押え金具と、該押え金具と前記ホルダとに螺合されて両者を嵌合するねじ部材と、を具備し、前記押え金具の複数面が前記スローアウェイチップの側面に当接して該スローアウェイチップを固定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、略棒状をなすスローアウェイチップを装着するための切削工具に関する。

従来、溝入れ加工やねじ切り加工に用いられる切削工具として、図１２に示すように、一端または両端に切刃４１を有する略棒状（バー状）のスローアウェイチップ４２をホルダ４３の孔４４内に挿入し、ボルト４５等で締めこんで固定したものが知られている。

また、特許文献１には、両端に切刃を有するバー状のスローアウェイチップを固定する方法として収納される方の切刃に近接する部分をホルダの後端側からはめ込んだボルトに当接して固定する方法が記載されている。
特開２００１−７１２０４号公報

しかしながら、上記図１２に示す従来のバー状のスローアウェイチップ４２では、バーの突出し長さが可変であるために、チップ４２の交換時に突出し長さがばらつき易く切刃４１の位置ずれを生じるという問題があり、また、バーの側面をボルト４５で締め込んで固定するために特にチップ４２の回転方向に対する拘束力が弱く、切削中にチップ４２が回転して切刃４１位置がずれたり、チップ４２が緩みやすかったりするという問題があった。

また、特開２００１−７１２０４号公報に記載される切削工具では、ボルトに当接される部分に近接した切刃が装着時または切削中の振動により欠損する恐れがあり、また、反対側の切刃を使用する際には切刃の欠損や摩耗の度合いがその都度異なるために切刃の位置精度がずれてしまうという問題があり、さらにチップの拘束力が不十分であった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的は、切刃の回転軸方向および先端方向への取り付け位置精度を高めるとともに、チップの回転方向および長手方向に対して強固に拘束できる切削工具を提供することにある。

本発明者らは、以下の構成を採用することにより、チップ交換時においても切刃の回転軸方向および先端方向への取り付け位置精度が高くできるとともに、特にチップの長手方向に対する拘束力を向上させることができ、安定した加工が可能となることを発明した。

すなわち、本発明の実施形態にかかる切削工具は、先端に切刃を有する略棒状のスローアウェイチップを、ホルダ先端から長手方向に形成された略棒状孔から挿入し、該略棒状孔の後端側に設けた係止部にて前記スローアウェイチップの後端面を当接させて固定するとともに、前記ホルダおよび前記スローアウェイチップの側面の両方に嵌合して前記スローアウェイチップを後端方向に引き込みつつ側面を拘止する固定部材にて前記スローアウェイチップを固定するとともに、前記固定部材が、前記スローアウェイチップの側面と当接して固定する押え金具と、該押え金具と前記ホルダとに螺合されて両者を嵌合するねじ部材と、を具備し、前記押え金具の複数面が前記スローアウェイチップの側面に当接して該スローアウェイチップを固定することを特徴とするものである。

また、本発明の他の実施形態にかかる切削工具は、先端に切刃を有する略棒状のスローアウェイチップを、ホルダ先端から長手方向に形成された略棒状孔から挿入し、該略棒状孔の後端側に設けた係止部にて前記スローアウェイチップの後端面を当接させて固定するとともに、前記ホルダおよび前記スローアウェイチップの側面の両方に嵌合して前記スローアウェイチップを後端方向に引き込みつつ側面を拘止する固定部材にて前記スローアウェイチップを固定するとともに、前記スローアウェイチップの後端面が長手方向に対して先端からの長さが部分的に異なるように形成されているとともに、前記ホルダの係止部が前記略棒状孔の長手方向に対して斜めに傾斜してなり、前記スローアウェイチップの後端面の一部を前記斜めに傾斜したホルダの係止部の一部に当接して固定することを特徴とする。

本発明によれば、チップを切刃の回転軸方向および先端方向について常に規定の位置に装着することができ、切刃の位置決めが容易にかつ高精度にできるとともに、チップの回転方向への拘束力を高めて切刃の位置ずれ、チップのゆるみを防止することができる。

本発明の切削工具についてその第一の実施態様をホルダ内にスローアウェイチップを装着した一例である内径加工用の切削工具についての側面図である図１（ａ）〜（ｃ）、図１（ａ）の切削工具をＡ方向から見た矢視図である図２、および図１（ａ）の切削工具をＢ方向からみた矢視図である図３に基づいて説明する。

図１によれば、切削工具（以下、単に工具と略す。）１はホルダ２の先端に略棒状孔３が形成され、この略棒状孔３内にスローアウェイチップ（以下、単にチップと略す。）５を装着してなる。

図１（ａ）によれば、チップ５は、略棒状をなし、長手方向の先端外側に切刃６を有するとともに、後端に長手方向に対して先端からの長さが部分的に異なるような斜拘止面９ａを有する形状からなり、この斜拘止面９ａをホルダ２に取り付けられた係止部（図１（ａ）では円柱状の固定ピン１０）に当接して固定する構成となっており、これにより、チップ５を交換する際にも切刃６を精度よく位置決めして装着することができるとともに、チップ５を強固に拘束できることから切削中にチップ５が回転して切刃６の位置がずれたりチップ５が緩んだりすることを防止できる。

ここで、本発明によれば、ホルダ２とチップ５の側面の両方に嵌合する固定部材１１にて、チップ５を後端方向に引き込みつつチップ５の側面を拘止することが大きな特徴であり、これによって、チップ５を切刃の先端方向について常に規定の位置に装着することができ、切刃の位置決めが容易にかつ高精度にできるとともに、チップ５の長手方向への拘束力を高めて切刃の位置ずれ、チップ５の緩みを防止することができる。

また、本発明における第１の実施形態では、図１に示すように、固定部材１１が、チップ５の側面と当接して固定される押え金具１２と、押え金具１２とホルダ２とに螺合されて両者を嵌合するねじ部材１３と、を具備する形態からなる。この形態によれば、押え金具１２にねじ部材１３を螺合することによって押え金具１２が後端側に引き込まれる構造となっており、この押え金具１２の移動に伴ってチップ５が押え金具１２に引きずられるようにしてホルダ２の略棒状孔３の後端側に引き込まれる構成となっている。

さらに、図１の固定部材１１によれば、押え金具１２はホルダ２の先端から後端側に向かってチップ５側に近づくように傾斜しており、これによってねじ部材１３を締め込むにつれて押え金具１２がチップ５の側面を拘束する方向にも傾くことから、固定部材１１にてチップ５の側面を拘束しつつ後端の固定位置に確実に当接することができる。

なお、上述した第１の実施形態における構成では、図２に示すように特にチップ５の側面に拘止面１４を設けて、拘止面１４と押え金具１２の一面とを当接した状態で固定する形状となっているが、この構成に代えて、図４のように、チップ５の側面形状は横断面が円形として、押え金具１５の複数面がチップ５の側面に当接して固定するものであってもチップ５を強固に拘束できる。

また、図１（ｂ）に示すように、チップ５の後端面が長手方向に対して先端からの長さが部分的に異なるような突出曲面９ｂを有するとともに、ホルダ２の係止部が前記略棒状孔の長手方向に対して斜めに傾斜した斜係止面（略棒状孔の後端側に設けた斜め係止面）１９を有してなり、チップ５の後端面を斜係止面１９に当接して固定した構成であっても、精度よくかつ高い拘束力によってチップ５の固定が可能となる。

なお、この突出曲面９ｂは図１（ｂ）に示すようにホルダ側面視において凸曲面形状でありかつホルダ上面視（図１（ｂ）のＢ矢視図）においては長方形形状をなしており、突出曲面９ｂと斜係止面１９とは線接触した状態にあることが強い拘束力を得る点で望ましい。

さらに、図１（ｃ）に示すように、チップ５の後端面およびホルダ２の係止部が通常の垂直断面形状をなして面接触していてもよい。

一方、本発明の第２の実施態様を示す図５では、固定部材１６が偏芯ピン１７を具備し、偏芯ピン１７の外周がチップ５の側面に当接されるとともに、偏芯ピン１７を締め込むことによって偏芯ピン１７が回転しながらチップ５を後端側に引き込む構成となっており、かかる構成によって簡単な構成で強固な拘束力が得られる。この場合、偏芯ピン１７をさらにボルト１８にて固定することによって、偏芯ピン１７が緩んでチップ５を後端側に引き込む力が減ずることなく後端側に引き込む力を切削中も維持することができる。

ちなみに本実施例（図５）においては、偏芯ピン１７を左ねじで締めこむことによってチップ５を後端側に引き込むことができる。

さらに、固定部材２０の具体的な第三の形態としては、図６〜８に示すように、固定部材２０がコレットチャック２１からなること、特に、前記コレットチャック２１が、ホルダ２内に嵌合されるコレット２２と、コレット２２の外周に内壁面がかつホルダ先端外輪部２５の内周に外壁面がそれぞれ螺合されるロックナット２３と、を具備し、ホルダ先端外輪部２５が回転してロックナット２３がホルダ２後端側に引き込まれ、スローアウェイチップ５を係止部（図６、７、８では円柱状の固定ピン１０）に押圧することが、切刃６の位置精度を高めることができるとともに、強固な拘束力を得られる点で望ましい。

また、図６〜８によれば、ホルダ先端外輪部２５とコレット２２との間でロックナット２３が嵌め込まれた部分以外のホルダ先端中間部分（以下、ホルダ先端中間部と略す。）２８と、先端外輪部２５との境界部にベアリング２６が組み込まれている。これによってホルダ先端中間部２８とホルダ先端外輪部２５との外れを防止できるとともに、ホルダ先端中間部２８とホルダ先端外輪部２５との間にクリアランスを生じさせることでホルダ先端外輪部２５をスムーズに回転させることができ、ホルダ先端中間部２８およびホルダ先端外輪部２５の摺動部の摩耗を防ぐことができる。さらに、コレット２２の先端にはコレット２２と接着される等により一体的に形成されたナット２７が備えられており、コレット２２を外す際にナット２７を回すことによってコレット２２を容易に取り外すことができる。

一方、本発明によれば、ホルダ２の固定ピン１０や固定部材１１、１６、２０は鋼であってもよいが、耐摩耗性、耐塑性変形性の点で超硬合金、サーメットまたはセラミックスから構成されてもよい。

また、固定ピン１０はチップ５と当接する部分を精度よく合わせられるとともに加工が容易な円柱形状に形成されることが望ましいが、側面が長手方向に一部切り欠かれてチップ５と当接する部分が平面をなす形状や多角柱形状であってもよい。

さらに、固定ピン１０は当接部分が摩耗や変形を起こしやすいことから、取替え可能として定数交換することが望ましい。また、固定ピン１０は複数個設けられてもよい。他方、チップ５は超硬合金やサーメットからなる。

なお、図１、５、７によれば、チップ５の斜拘止面９ａは棒状体の長手方向に対して斜めに形成されており、製造上寸法精度が高く、製造が容易であるというメリットがある。図１に示すように斜拘止面９の傾き角度θ（チップの長手方向と垂直な方向Ｓ１と斜拘止面９の方向Ｓ２とのなす角）は３０〜６０°、特に４０〜５０°であることがチップ５の拘束力向上および斜拘止面９の欠損防止、製造の容易性の点で望ましい。

また、本発明において後端面９の形状は上記構成に限定されるものではなく、図９に示すように、（ａ）段階的に長手方向における長さが短くなる、すなわち後端面９が複数の面からなる構成、（ｂ）斜拘止面９ａが曲面をなすように連続的に長さが短くなる構成等斜拘止面９ａの長さが連続的または段階的に変化するように形成されているものであってもよく、または（ｃ）断面方向の中央部に長手方向の長さが短くなる凹部１８を設ける構成、またはこれらの組み合わせ等いずれの構成であってもよい。寸法精度、製造の容易性および局所的に応力が集中して局所的な摩耗や破損を防止する点で、後端面９の形状は、長さが連続的または段階的に短くなる構成、中でも斜めに形成された構造が最良である。

さらに、上述したとおり、図９（ｄ）に示すように、チップ５の後端面が長手方向に対して長さの長い突出曲面９ｂを有するとともに、ホルダ２の係止部が前記略棒状孔の長手方向に対して斜めに傾斜した斜係止面１９を有してなり、チップ５の後端面を斜係止面１９に当接して固定した構成であってもよく、精度よくかつ高い拘束力によってチップ５の固定が可能となる。さらにまた、図９（ｅ）に示すように、チップ５の後端面およびホルダ２の係止部が通常の垂直断面形状をなしていてもよい。

また、図１〜９のチップ５についての拡大図である図１０によれば、チップ５はホルダ２の孔３内に固定されるホルダ拘束部３０とホルダ２から突出する突出基部３１とからなり、ホルダ拘束部３０の径ｒ１よりも突出基部３１の径ｒ２が小さくなるように形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ホルダ拘束部３０の径ｒ１と突出基部３１の径ｒ２が同じであってもよい。

なお、小径の内径加工が可能である点、ホルダ２の拘束力を向上できる点でｒ２／ｒ１の比は０．１５〜１、特に０．３〜０．８であることが望ましい。

さらに、チップ５を強固に拘束できるとともにチップ５を小型化する点では、チップ５の全長Ｌに対する突出基部３１の長さＬ２の比Ｌ２／Ｌは、０．４〜３、特に０．５〜２であることが望ましい。

また、チップ５は用途に応じて突出基部３１の直径、長さを変えることができ、かつホルダ拘束部３０は同じ直径、長さとすることによって突出基部３１のサイズが異なるチップ５であっても同じホルダ２を用いて取り付けることができる。

なお、図１０のチップ５をＡ方向から見た図である図１１（ａ）に示すように、切刃６は突出基部３１の横切刃６ｂに続く側面からわずかｓ＝０．１〜１．０ｍｍに断面方向の外側に形成され突出基部３１が被削材に干渉することを防止する。切刃６の先端はシャープエッジであってもよいがＲ＝０．２ｍｍ以下のＲ面であってもよい。ここで、切刃６を形成する方法としては、棒状の突出基部３１を作製した後、突出基部３１の切刃６より後端の部分を研磨して作製してもよいし、予め切刃６が棒状の突出基部３１よりも大きくなるように棒状体を作製してもよい。

また、切刃６の上面にはすくい面７が形成されており、すくい面７はブレーカとして機能するように凹曲面をなしている。一方、切刃６の先端面側には前切刃６ａが、切刃６の側面側には横切刃６ｂがそれぞれ形成されている。さらに、突出基部３１における切刃６側の外周側面には切屑を効率よく排出するため突出基部３１の横断面を円と仮定した形状から内側に切り欠かれた切り欠き部８が形成されている。

さらに、チップ５の突出基部３１は基本的には断面が円形にて形成されるが、内径加工の際に切屑の排出性をよくし、かつ加工後の被削材壁面との干渉を防止するために、図１０のチップ５のＢ−Ｂ断面図である図１１（ｂ）に示すように、突出基部３１の断面が楕円形状、または円や楕円の一部を切り欠いた拘止面を有する形状からなるものであってもよい。

さらに、本発明のホルダおよび工具は、特に直径が４ｍｍ以下の極小径の内径加工用として最適であり、かかる極小内径加工においても高精度で品質の高い加工を安定して達成することができる。

（ａ）〜（ｃ）は本発明の切削工具の第１の実施態様を示す側面図である。図１の切削工具のＡ方向から見た矢視図である。図１の切削工具のＢ方向から見た矢視図である。図１の切削工具のＡ方向から見た矢視図であり、押え金具の変形例を示す図である。本発明の切削工具の第２の実施態様を示す側面図である。本発明の切削工具の第３の実施態様を示す断面図である。図６の切削工具をＡ方向から見た断面図である。図６の切削工具の概略斜視図である。（ａ）〜（ｅ）は本発明の切削工具について後端面の変形例を示す概略図である。図１のスローアウェイチップの拡大図である。（ａ）は図１０のスローアウェイチップをＡ方向から見た矢視図、（ｂ）は図６のＢ−Ｂ断面図である。従来のバー形状のスローアウェイチップをホルダに装着した状態を示す概略図である。

符号の説明

１切削工具（工具）
２ホルダ
３略棒状孔
５スローアウェイチップ（チップ）
６切刃
６ａ前切刃
６ｂ横切刃
７すくい面
８切り欠き部
９後端面
９ａ斜拘止面
９ｂ突出曲面
１０固定ピン
１１、１６、２０固定部材
１２、１５押え金具
１３ねじ部材
１４拘止面
１７偏芯ピン
１８ボルト
１９斜係止面（略棒状孔の後端側に設けた斜め係止面）
２１コレットチャック
２２コレット
２３ロックナット
２５ホルダ先端外輪部
２６ベアリング
２７ナット
２８ホルダ先端中間部
３０ホルダ拘束部
３１突出基部

Claims

先端に切刃を有する略棒状のスローアウェイチップを、ホルダ先端から長手方向に形成された略棒状孔から挿入し、該略棒状孔の後端側に設けた係止部にて前記スローアウェイチップの後端面を当接させて固定するとともに、前記ホルダおよび前記スローアウェイチップの側面の両方に嵌合して前記スローアウェイチップを後端方向に引き込みつつ側面を拘止する固定部材にて前記スローアウェイチップを固定するとともに、
前記固定部材が、前記スローアウェイチップの側面と当接して固定する押え金具と、該押え金具と前記ホルダとに螺合されて両者を嵌合するねじ部材と、を具備し、
前記押え金具の複数面が前記スローアウェイチップの側面に当接して該スローアウェイチップを固定することを特徴とする切削工具。
先端に切刃を有する略棒状のスローアウェイチップを、ホルダ先端から長手方向に形成された略棒状孔から挿入し、該略棒状孔の後端側に設けた係止部にて前記スローアウェイチップの後端面を当接させて固定するとともに、前記ホルダおよび前記スローアウェイチップの側面の両方に嵌合して前記スローアウェイチップを後端方向に引き込みつつ側面を拘止する固定部材にて前記スローアウェイチップを固定するとともに、
前記スローアウェイチップの後端面が長手方向に対して先端からの長さが部分的に異なるように形成されているとともに、前記ホルダの係止部が前記略棒状孔の長手方向に対して斜めに傾斜してなり、前記スローアウェイチップの後端面の一部を前記斜めに傾斜したホルダの係止部の一部に当接して固定することを特徴とする切削工具。
前記固定部材が偏芯ピンを具備し、該偏芯ピンの外周が前記スローアウェイチップの側面に当接されるとともに、前記偏芯ピンを締め込むことによって前記スローアウェイチップを後端側に引き込むことを特徴とする請求項１に記載の切削工具。
前記偏芯ピンをさらにボルトにて固定することを特徴とする請求項３に記載の切削工具。
前記固定部材がコレットチャックからなることを特徴とする請求項１に記載の切削工具。
前記コレットチャックが、前記ホルダ内に嵌合されて前記スローアウェイチップを拘束するコレットと、該コレットの外周に内壁面が、かつ前記ホルダ先端外輪部の内周に外壁面がそれぞれ螺合されるロックナットとを具備し、前記ホルダ先端外輪部が回転して前記ロックナットがホルダ後端側に引き込まれながら、前記スローアウェイチップを後端方向に引き込みつつ前記スローアウェイチップの側面を拘止することを特徴とする請求項５に記載の切削工具。