JP2009095894A - 刃先調整機構及びそれを用いた切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】正面フライスカッタなどの切削工具において、刃先位置の微調整をチップの固定力を緩めずに行えるようにして加工の安定性向上、加工精度の更なる向上、チップの寿命向上などを図れるようにすることを課題としている。
【解決手段】本体部２と、先端にチップ座４が設けられ、さらに、本体部２との間に第１のスリット５が設けられたチップ支持部３と、そのチップ支持部を本体部２につなぐ連結部６と、チップ支持部３から延び出させた入力部７と、反力を前記本体部２で受けながら入力部７に力を加えて連結部６を弾性変形させる調整ねじ８を備えさせ、第１のスリット５の開放端側に入力部７を配置して刃先調整機構１Ａを構成した。
【選択図】図１

Description

この発明は、切れ刃チップの刃先の位置や刃先の切り込み角の微調整を行う刃先調整機構、特に、調整がし易くて調整精度も高められる刃先調整機構と、それを用いた切削工具に関する。

焼結体の刃先交換式チップ（以下では単にチップと言う）で切れ刃を構成する切削工具は、形状の複雑化や工具費を低く抑えるために、表面に黒皮（焼結肌）を残したチップが多用される傾向にある。その黒皮を残したチップは、研磨されたチップに比べて寸法精度が低いため、切削加工の高精度化が要求されるときには、カッタボディに装着したチップの刃先位置を装着後に微調整することが必要になる。その刃先位置の微調整は、カッタボディとチップとの間、或いは、カッタボディとチップを保持したカートリッジとの間にくさび状部材や調整ねじなどを介在し、その部材の挿入量や締め込み量を変化させてチップ位置決め面を変位させる方法でなされることが多い。

また、チップを位置決めする座側面の位置を、座側面を設けた部位を弾性変形させて変化させる刃先調整機構も開発されている。例えば、下記特許文献１が開示している調整機構は、カッタ本体に取付ける調整駒にスリット（すり割り）に画された弾性変形可能な側壁を設け、その側壁でスローアウェイチップを位置決めする座側面を構成し、その側壁をボルトの締め付け力により発生させた力で弾性変形させて変位させることでスローアウェイチップの正面切れ刃の位置を微調整するようにしており、類似の調整機構が下記特許文献２にも開示されている。

実開平７−２７７１９号公報 特開平８−３９３３０号公報

従来の刃先調整機構は、調整時にチップのクランプを緩め、チップを保持する側壁を弾性変形させる機構などを利用して刃先位置を調整する構造になっている。前掲の特許文献１，２が開示している調整機構も同様である。ところが、このような調整機構は、チップの固定の安定性を確保し難く、チップがビス止めされている場合には調整によってビスに応力が加わる不具合もある。また、チップのクランプを一旦緩めると、再クランプが不十分とか、締め付け忘れ等などの理由によってチップの固定の安定性が損なわれることがあり、切削加工中にチップが破損する等の問題が発生する。また、再クランプ時にチップが動き、調整の狂いが生じて調整精度が低下することもあり、加工の安定性向上、加工精度の更なる向上、チップの寿命向上などが図り難い。

この発明は、上記の不具合を解消するために、正面フライスカッタなどの切削工具において、刃先位置の微調整をチップの固定力を緩めずに行えるようにして加工の安定性向上、加工精度の更なる向上、チップの寿命向上などを図れるようにすることを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、調整機構の本体部と、切れ刃チップを着座させて取付けねじで固定するチップ座が先端に設けられ、さらに、前記本体部との間に第１のスリットが設けられたチップ支持部と、このチップ支持部を前記本体部につなぐ連結部と、前記チップ支持部から前記連結部がある側とは反対側に延び出させた入力部と、反力を前記本体部で受けながら前記入力部に力を加えて前記連結部を弾性変形させる調整ねじとで構成される刃先調整機構を提供する。この刃先調整機構は、前記第１のスリットが前記取付けねじのねじ込み方向前方を横切るように配置され、その第１のスリットの非開放端側で前記チップ支持部が前記連結部を介して前記本体部に連なり、その第１のスリットの開放端側に前記入力部を配置してあり、前記連結部の弾性変形によって前記チップ支持部が、前記チップ座に装着した切れ刃チップとその切れ刃チップを前記チップ支持部に固定した取付けねじを伴って変位するものになっている。ここで言う切れ刃チップは、１回の使用で使い捨てされるものでもよく、刃先交換式に限定されない。

この刃先調整機構は、具体的には、下記の形態のものが考えられる。
（１）前記本体部が、前記第１のスリットを間にして前記チップ支持部の下側に設けられ、この本体部の背面側に前記連結部が配置され、さらに、この本体部の前面に前記第１のスリットの開放端が配置されているもの。
（２）前記本体部が、前記第１のスリットを間にして前記チップ支持部の下側に設けられる第１の部位と、その第１の部位に連ならせて前記チップ支持部の一側面に沿った位置に配置される第２の部位とで構成され、前記第１の部位の背面側に前記連結部が配置され、さらに、この第１の部位の前面に前記第１のスリットの開放端が配置され、前記チップ支持部と前記第２の部位との間に第２のスリットが設けられているもの。
（３）前記調整ねじが、幅（これは調整機構の幅を指す）方向に並べて複数個設けられているもの。
（４）刃先調整機構がユニット化されたもの。
（５）調整機構の本体部がカッタボディに一体に形成されたもの。
この発明は、この発明の刃先調整機構を採用した下記（６）、（７）の切削工具も併せて提供する。
（６）ユニット化された刃先調整機構を、カッタボディの外周又は先端に周方向に間隔をあけて複数設けられたユニット装着用凹部にそれぞれ組み付けた切削工具。
（７）調整機構の本体部がカッタボディと一体に形成された刃先調整機構を、前記カッタボディの外周又は先端に周方向に間隔をあけて複数組設けた切削工具。

この発明の刃先調整機構は、調整ねじを操作して入力部に力を加えると、連結部が弾性変形して入力部とチップ支持部が変位する。このとき、チップ座に装着した切れ刃チップとその切れ刃チップをチップ支持部に固定した取付けねじも同時に変位し、これにより、チップのクランプを緩めずに刃先位置を調整することが可能になる。そのために、チップ固定力の変動が起こらない。また、チップを固定力に逆らって動かす構造ではないため、操作力が小さくて済む。さらに、チップの再クランプを行う必要がないため、再クランプに起因した調整の狂いも起こらず、従来品に比べて調整精度も高まる。

また、この調整機構は、部品数が少なく、構成要素の加工も容易であり、調整時の作業性も、チップのクランプの緩めと再クランプ無しで行えるため従来品に勝る。

なお、前記（１）の刃先調整機構は、全体幅の増加が抑えられ、また、（２）の刃先調整機構は、全体高さの増加が抑えられる。カッタボディによっては、取付けスペースが軸方向に制限される場合と径方向に制限される場合があり、また、ユニット化された刃先調整機構をカッタボディに装着する切削工具では、調整機構の本体部の取付け方向を異ならせることが要求されることもあるので、その両者を使い分けるとよい。

さらに、（３）の刃先調整機構は、チップ支持部にひねりを加えて切れ刃を傾けることができるので、正面フライスカッタでのディッシュ角を微調整することも可能になる。

このほか、ユニット化された刃先調整機構をカッタボディに装着した（６）の切削工具は、カッタボディの加工規制が緩和されて製作し易い。調整機構の本体部が傷んだときの交換再生も可能である。一方、調整機構の本体部をカッタボディに一体に形成した上記（７）の切削工具は、部品数の削減が図れる。

以下、添付図面の図１〜図９に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。図１は第１の実施形態である。この刃先調整機構１（説明の便宜上符号Ａを付加する）は、本体部２と、先端にチップ座４が設けられ、さらに、本体部２との間に第１のスリット５が設けられたチップ支持部３と、このチップ支持部３を本体部２につなぐ連結部６と、チップ支持部３から連結部６がある側とは反対側に延び出させた入力部７と、その入力部７に力を加えて連結部６を弾性変形させる調整ねじ８とを有している。本体部２は、チップ支持部３の下側にある。ここで言う下側は、チップ座４のある側を上と考えたときの方向であり、正面を下に向けた正面フライスカッタに採用して使用するときには、本体部２がチップ座４よりも上側に置かれる。

本体部２は、独立した部品として構成されており、この本体部２の一側面側の先端に、連結部６を介してチップ支持部３が連設されている。本体部２は、取付け用ボルト２５（図３参照）の頭部を着座させる座付きボルト孔２ａを有しており、その座付きボルト孔２ａを利用してカッタボディに取付けられる。

チップ支持部３には、その支持部の先端面と前面｛図１（ａ）における左側を前面とする｝と一側面の３面に開放したチップ座４と、そのチップ座４の座底に開口するねじ孔（図示せず）が設けられている。また、このチップ支持部３に入力部７が連なり、その入力部７の延び出し端側に調整ねじ８が貫通してねじ込まれている。入力部７は、チップ支持部３と一体に形成すると調整機構の小型化が図りやすくなるが、チップ支持部３に別部品を固定して形成したものであっても構わない。

チップ座４には、切れ刃チップ（図のそれは刃先交換式チップ）１０が、取付けねじ１１で締付けて装着される。取付けねじ１１は前記座底に開口したねじ孔にねじ込まれ、そのねじに締め付けられて切れ刃チップ１０がチップ支持部３に固定される。第１のスリット５は、取付けねじ１１のねじ込み方向前方を斜めに横切るように配置されており、その第１のスリット５の非開放端側（本体部２の背面側）においてチップ支持部３が弾性変形可能に形成された連結部６を介して本体部２に連なり、その第１のスリット５の開放端側（本体部２の前面側）に入力部７が配置された構造になっている。

入力部７にねじ込まれた調整ねじ８は、入力部７を貫通した先端を本体部２に突き当てて操作時の反力を本体部２で受けるようにしてあり、このために、調整ねじ８をねじ込み方向に操作すると入力部７にその入力部７を本体部２から離反させる方向の推力が加わり、その力で連結部６が弾性変形してチップ支持部３がチップ座４に装着された切れ刃チップ１０と取付けねじ１１を伴って変位する。このときの変位は、連結部６を支点にしたチップ支持部３の図１（ａ）での矢印方向の回転によって起こり、その変位によって切れ刃となす稜線１０ａの位置が軸方向（取付けねじ１１の軸と平行な方向）に微調整される。

調整ねじ８は、図２に示すように、入力部７の幅方向に並べて複数個設けることができる。このように、調整ねじ８を複数本設けた刃先調整機構１Ｂは、各調整ねじ８の締め込み量を片側から他側に向って変化させることで切れ刃となす稜線１０ａを軸直角な線に対して傾けることができ、正面フライスカッタにおけるディッシュ角σ｛図２（ｄ）参照｝の微調整も可能になる。

図１の刃先調整機構１Ａを採用した切削工具の一例を図３〜図６に示す。図示の切削工具２０は、正面フライスカッタである。カッタボディ２１の外周には、各々が切屑ポケット２３を伴った複数個のユニット装着用凹部２２とチップ座２４を周方向に間隔をあけて交互に設けられており、各ユニット装着用凹部２２にユニット化された刃先調整機構１Ａが、チップ支持部３よりも工具の回転方向前方にそれぞれ入力部７がある向きにして組み込まれている。その刃先調整機構１Ａの本体部２は、ボルト２５で締め付けてカッタボディ２１に固定され、この機構のチップ支持部３に設けられたチップ座４とカッタボディ２１に直接設けられたチップ座２４に、それぞれ切れ刃チップ１０が装着されている。なお、チップ座４に着座させた切れ刃チップ１０は、取付けねじ１１でチップ支持部３に固定されて稜線１０ａで工具の正面切れ刃を構成し、一方、チップ座２４に着座させた切れ刃チップ１０は、取付けねじ１１でカッタボディ２１に固定されて稜線１０ｂで工具の外周切れ刃を構成する。

このように構成された図３〜図６の切削工具２０は、正面切れ刃の位置調整が必要なときに刃先調整機構１Ａに設けられた調整ねじ８を操作する。その操作によって連結部６が弾性変形し、そのために、チップ支持部３がチップ座４に装着した切れ刃チップ１０と取付けねじ１１を伴って工具軸方向に変位し、その変位によってチップ支持部３に装着したチップの稜線１０ａ（正面切れ刃）の位置が工具軸方向に微調整される。

なお、図示の刃先調整機構１Ａに替えて図２の刃先調整機構１（説明の便宜上符号Ｂを付加する）を採用した切削工具は、各調整ねじの締込み量を異ならせて切れ刃となす稜線１０ａを軸直角な線に対して傾けることができ、正面フライスカッタにおけるディッシュ角σの微調整も可能になる。

図７は、この発明の図１の刃先調整機構１Ａを採用した切削工具の他の実施の形態（高送りフライスカッタ）を示している。この図７の切削工具２０も、カッタボディ２１の外周に、各々が切屑ポケット２３を伴った複数個のユニット装着用凹部２２とチップ座２４を周方向に間隔をあけて交互に設けられ、各ユニット装着用凹部２２にユニット化された刃先調整機構１Ａがそれぞれボルトで締結して取付けられ、チップ座２４にも切れ刃チップ１０が装着されてそのチップが取付けねじ１１でカッタボディ２１に固定されるようになっている。この図７の切削工具２０は、カッタボディ２１を大径リング状のボディとなした点、刃先調整機構１Ａとその機構によって正面切れ刃と外周切れ刃を構成する各切れ刃チップ１０の数が極端に多くなっている点が図３〜図６の切削工具と異なるが、刃先調整機構１Ａの作用・効果は、図３〜図６の切削工具と変わるところがない。

図８は、この発明の刃先調整機構のさらに他の実施の形態を示している。この刃先調整機構１（説明の便宜上符号Ｃを付加する）は、本体部２が、第１の部位Ｉと、その第１の部位Ｉに連ならせる第２の部位IIとで構成され、第１の部位Ｉの背面側に連結部６が配置されてその連結部６を介して第１の部位Ｉにチップ支持部３がつながれている。

第１の部位Ｉはチップ支持部３の下側に設けられ、一方、第２の部位IIは、チップ支持部３の一側面に沿った位置に配置され、チップ支持部３の前部に入力部７がチップ支持部３の座底よりも位置を下げて設けられ、第２の部位IIに取付け用のボルトを通す座付き孔２ａが設けられている。また、第１のスリット５は、加工性を良くするために第２の部位IIの位置まで延長して設けられ、その第１のスリット５の開放端が第１の部位Ｉと第２の部位IIの前面に配置され、さらに、チップ支持部３と第２の部位IIとの間には第２のスリット９が設けられ、その第２のスリット９によってチップ支持部３が第２の部位IIに拘束されずに動けるようになっている。このほか、入力部７にねじ込んだ調整ねじ８は、先端が第１の部位Ｉに受け止められている。

図９に、図８の刃先調整機構１Ｃを採用した切削工具（リードアングル付きの正面フライスカッタ）を示す。この図９の切削工具２０は、カッタボディ２１の先端外周の斜めに面取りした部分に切屑ポケット２３とチップ座２４が交互配列にして設けられており、各チップ座２４に切れ刃チップ２６が取付けねじ１１で固定して取り付けられている。また、カッタボディ２１の前面の周方向にほぼ１８０度位相を変えた２箇所に、切屑ポケット２３を伴うユニット装着用凹部２２がそれぞれ設けてあり、各ユニット装着用凹部２２に図８の刃先調整機構１Ｃが組み込まれている。なお、図３、図７の切削工具は、１種類のチップを用いたが、図９の切削工具は、２種類の切れ刃チップ１０，２６を用い、両者の稜線１０ａ、２６ａで正面切れ刃とリードアングルの付された切れ刃を構成している。

各刃先調整機構１Ｃは、入力部７がチップ支持部３よりも工具の回転方向前方にある向きにして組み込まれており、チップ支持部３に装着されたチップによって工具先端の副切れ刃が構成される。この切削工具は、カッタボディ２１の前面に装着された刃先調整機構１Ｃの調整ねじ８を操作すると、チップ支持部３が連結部６を支点にして図８（ｃ）の矢印方向に変位し、切れ刃となす稜線１０ａの位置が調整ねじ８の軸心に沿う方向（カッタボディ２１の軸方向）に変位する。この刃先調整機構１Ｃは、本体部の第２の部位IIをチップ支持部３の一側面に沿った位置に配置してその第２の部位IIにボルト２５を通す座付きボルト孔２ａを設けているので、本体部２の長さを短縮することができる。また、本体部２をカッタボディに固定するボルト２５を調整ねじ８と同じ方向に向けることができ、そのために、刃先調整機構１Ｃを図９のようにカッタボディ２１の正面側に組み付けることが可能になっている。

図８の刃先調整機構１Ｃも、調整ねじ８を複数本設けて正面フライスカッタでのディッシュ角調整を可能にすることができる。

なお、実施の形態は、いずれもユニット化された刃先調整機構について述べたが、この発明の刃先調整機構は、本体部２、チップ座４を有するチップ支持部３、連結部６がカッタボディと一体に形成された構造、これらに加えてさらに入力部７もカッタボディと一体に形成された構造でも所期の目的を達成することができる。

この発明の刃先調整機構の第１の実施の形態を表し、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。 この発明の刃先調整機構の第２の実施の形態を表し、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）はディッシュ角調整後の側面図である。 図１の実施の形態の刃先調整機構を採用した切削工具の側面図 図３の切削工具の正面図 図３の切削工具の要部の断面図 図３の切削工具の斜視図 図１の実施の形態の刃先調整機構を採用した切削工具の他の例を示す斜視図 この発明の刃先調整機構の第３の実施の形態を表し、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。 図８の刃先調整機構を採用した切削工具の斜視図 図９の切削工具の要部の断面図

符号の説明

１Ａ〜１Ｃ 刃先調整機構
２ 本体部
３ チップ支持部
４ チップ座
５ 第１のスリット
６ 連結部
７ 入力部
８ 調整ねじ
９ 第２のスリット
１０，２６ 切れ刃チップ
１０ａ，１０ｂ，２６ａ 切れ刃となす稜線
１１ 取付けねじ
２０ 切削工具（正面フライスカッタ）
２１ カッタボディ
２２ ユニット装着用凹部
２３ 切屑ポケット
２４ チップ座
２５ ボルト

Claims (6)

1. 調整機構の本体部（２）と、切れ刃チップ（１０）を着座させて取付けねじ（１１）で固定するチップ座（４）が先端に設けられ、さらに、前記本体部（２）との間に第１のスリット（５）が設けられたチップ支持部（３）と、このチップ支持部（３）を前記本体部（２）につなぐ連結部（６）と、前記チップ支持部（３）から前記連結部（６）のある側とは反対側に延び出させた入力部（７）と、反力を前記本体部（２）で受けながら前記入力部（７）に力を加えて前記連結部（６）を弾性変形させる調整ねじ（８）を有し、
   前記第１のスリット（５）が前記取付けねじ（１１）の前方を横切るように配置され、その第１のスリット（５）の非開放端側で前記チップ支持部（３）が前記連結部（６）を介して前記本体部（２）に連なり、その第１のスリット（５）の開放端側に前記入力部（７）が配置されていることを特徴とする刃先調整機構。
2. 前記本体部（２）が、前記第１のスリット（５）を間にして前記チップ支持部（３）の下側に設けられ、この本体部（２）の背面側に前記連結部（６）が配置され、さらに、この本体部（２）の前面に前記第１のスリット（５）の開放端が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の刃先調整機構。
3. 前記本体部（２）が、前記第１のスリット（５）を間にして前記チップ支持部（３）の下側に設けられる第１の部位（Ｉ）と、その第１の部位（Ｉ）に連ならせて前記チップ支持部（３）の一側面に沿った位置に配置される第２の部位（II）とで構成され、前記第１の部位（Ｉ）の背面側に前記連結部（６）が配置され、さらに、この第１の部位（Ｉ）の前面に前記第１のスリット（５）の開放端が配置され、前記チップ支持部（３）と前記第２の部位（II）との間に第２のスリット（９）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の刃先調整機構。
4. 前記調整ねじ（８）が、幅方向に並べて複数個設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の刃先調整機構。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の刃先調整機構（１）がユニット化されており、そのユニット化された刃先調整機構（１）を、カッタボディ（２１）の外周又は先端に周方向に間隔をあけて複数設けられたユニット装着用凹部（２２）にそれぞれ組み付けた切削工具。
6. 請求項１〜４のいずれかに記載の刃先調整機構（１）の本体部（２）がカッタボディ（２１）に一体に形成された刃先調整機構（１）を、前記カッタボディ（２１）の外周又は先端に周方向に間隔をあけて複数組設けた切削工具。

Images