JP2009107072A - インサート着脱式切削工具のヘッド部材およびインサート着脱式切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】突き出し量を大きくしてもビビリ振動の発生を抑制することができ、また切削インサートの切削熱を効率的に発散させることが可能なインサート着脱式切削工具のヘッド部材およびインサート着脱式切削工具を提供する。
【解決手段】切刃５２を有する切削インサート５０が着脱可能に取り付けられるインサート取付座３６がヘッド部材本体３１に形成されて、ホルダ１０の先端に装着されることによりインサート着脱式切削工具を構成するヘッド部材３０にあって、ヘッド部材本体３１の側面３１Ａに、周回りに連続した内壁面と、この内壁面にその全周に亙って連なる底面とを有して、ヘッド部材本体３１を貫通することなく側面３１Ａから凹む凹所４４を形成する。
【選択図】図１５

Description

本発明は、切刃を有する切削インサートが着脱可能に取り付けられるインサート取付座が形成されて、ホルダの先端に装着されることによりインサート着脱式切削工具を構成するインサート着脱式切削工具のヘッド部材、およびかかるヘッド部材がホルダの先端に装着されて、例えば被削材の溝入れや突っ切りに用いられるインサート着脱式切削工具に関するものである。

このような溝入れ加工や突っ切り加工に用いられるインサート着脱式切削工具として、ホルダの先端に一対の顎部が弾性変形可能に形成されて、この一対の顎部のうちの一方の顎部に押圧面が設けられ、他方の顎部に台座面が設けられ、これら押圧面と台座面とが互いに対向するように配置され、これら押圧面と台座面によって、切刃を有する切削インサートをクランプして取り付けるインサート取付座が形成されたものが知られている。そして、特許文献１には、このインサート取付座を、ホルダの先端に着脱可能に装着されるヘッド部材に形成したインサート着脱式切削工具が提案されている。
特開平０５−１９２８０２号公報

ところで、特にこのような溝入れ加工や突っ切り加工に用いられるインサート着脱式切削工具では、切削インサートの切刃のホルダからの突き出し量を出来るだけ大きく確保するため、ヘッド部材においても、そのホルダの装着部に装着される部分から上記一対の顎部によるインサート取付座が形成された部分への突き出し量を大きくすることが要求される。しかしながら、このように突き出した部分に取り付けられる切削インサートに切削時の負荷が作用すると、ヘッド部材に振動が生じ易く、これがホルダに伝播していわゆるビビリとなり、加工精度を損なったり円滑な加工作業を妨げたりするおそれがある。

また、こうして取付部の突き出し量が大きくなってヘッド部材の質量が増すと、インサート着脱式切削工具においてホルダの先端側部分が重くなるため、振動が発生すると減衰し難く、ビビリ振動の発生を一層招き易い。さらに、近年では環境への配慮等から乾式の条件下での切削を要求されることも多く、このような場合には、切削インサートに発生した切削熱を速やかに発散させる必要がある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、特に溝入れ加工や突っ切り加工に用いられるインサート着脱式切削工具のヘッド部材において、ホルダの装着部に装着される部分からインサート取付座が形成された部分への突き出し量を大きくしてもビビリ振動の発生を抑制することができ、また切削インサートの切削熱を効率的に発散させることが可能なインサート着脱式切削工具のヘッド部材、およびかかるヘッド部材を装着したインサート着脱式切削工具を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明のヘッド部材は、切刃を有する切削インサートが着脱可能に取り付けられるインサート取付座がヘッド部材本体に形成されて、ホルダの先端に装着されることによりインサート着脱式切削工具を構成するインサート着脱式切削工具のヘッド部材であって、上記ヘッド部材本体の側面には、周回りに連続した内壁面と、この内壁面にその全周に亙って連なる底面とを有して、当該ヘッド部材本体を貫通することなく上記側面から凹む凹所が形成されていることを特徴とする。また、本発明のインサート着脱式切削工具は、このようなヘッド部材がホルダの先端に取り付けられていることを特徴とする。

上記構成のヘッド部材においては、そのヘッド部材本体の側面に上述のような凹所が形成されることにより、この側面には、該側面に連なるヘッド部材本体の周面部分とこの周面部分とは反対側を向く凹所の内壁面部分との間や、１つの側面に複数の凹所が形成されている場合にはこれらの凹所が隣接する部分の内壁面同士の間に、上記底面に対して突出するリブ状部が、１つの側面について少なくとも２つは形成されることになる。従って、切削インサートに切削負荷が作用することによって生じた振動は、これらのリブ状部を介して分散してホルダに伝播することになるため、ホルダのビビリ振動を抑制することが可能となる。

また、こうして凹所が形成されることにより、ヘッド部材本体の軽量化を図ることができるので、発生した振動自体を減衰させ易くすることもできる。その一方で、こうして軽量化を図っても、ヘッド部材本体には上述のようなリブ状部が形成されるため、その強度が必要以上に損なわれるようなこともない。さらに、凹所が形成されることによってヘッド部材本体の表面積が増大するので、切削インサートに発生した切削熱をヘッド部材本体を介して速やかに発散することも可能となる。

ここで、上記ヘッド部材においては、そのヘッド部材本体に互いに反対側を向く表裏の上記側面を備えて、上記凹所を、これらの側面のそれぞれに、該側面に対向する方向から見て互いに異なる形状に形成することにより、上記リブ状部はこれらの側面の双方に少なくとも２つずつ形成されて、しかもその形状が異なったものとなるので、切削インサートに生じた振動をさらに確実に分散させて伝播させるとともに、伝播する振動同士を打ち消し合わせることができ、ホルダにおけるビビリ振動の発生を効果的に抑制することができる。

また、上記ヘッド部材本体に、上記側面からの凹み深さが異なる複数の上記凹所を形成することによっても、凹所の底面からの突出高さが異なる複数のリブ状部がヘッド部材本体に形成されることになるので、これらのリブ状部によって振動を打ち消し合わせることができる。なお、これら深さの異なる凹所はヘッド部材本体の１つの側面に複数形成されていてもよく、また上述のように表裏の側面に形成されていてもよい。

なお、このように形成される凹所は、その総容積が大きすぎると如何にリブ状部が形成されていてもヘッド部材本体の強度低下が避けられず、かといって容積が小さすぎると上述のような効果を確実に奏することができなくなるおそれが生じる。このため、この凹所の総容積は、該凹所の形成されていないヘッド部材本体の体積の２％〜１５％の範囲とされるのが望ましい。

また、特にこのような凹所を形成したことによるヘッド部材本体の強度低下を防ぐには、上記ヘッド部材本体にショットピーニングを施すのが望ましく、これによりヘッド部材本体の表面に圧縮応力を残留させて強度の確保を図ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、ホルダの装着部に装着される部分からインサート取付座が形成された部分への突き出し量を大きくしても、切削時に切削インサートからホルダに伝播する振動を抑制してホルダにビビリ振動等が発生するのを防ぐことができ、またヘッド部材本体の軽量化によって振動自体も減衰し易くして、高精度で安定的かつ円滑な切削を図ることができる。また、切削インサートに生じた熱も速やかに発散させて、乾式切削等においても切削インサートに熱的損傷が生じたり切屑が溶着したりするのを防ぐことが可能となる。

図１ないし図１２は本発明のヘッド部材の一実施形態を示すものであり、図１３ないし図１６はこの実施形態のヘッド部材が装着された本発明のインサート着脱式切削工具の一実施形態を示すものである。本実施形態のインサート着脱式切削工具は、回転する被削材に対して溝入れ加工や突っ切り加工を行うインサート着脱式の旋削工具（バイト）であって、工作機械の刃物台に保持される概略四角柱状をなすホルダ１０と、このホルダ１０の先端に装着される上記実施形態のヘッド部材３０と、このヘッド部材３０にクランプされる切削インサート５０とを備えている。

ホルダ１０は鋼材等により形成されて、互いに対向する上面１１および下面１２と一対の側面１３Ａ、１３Ｂとを有する概略正四角柱状をなしており、その後端側（図１３、図１５において右上側、図１４、図１６において左上側）が上記正四角柱の中心軸線Ｏに沿って延びるシャンク部１４とされるとともに、ホルダ１０の先端側（図１３、図１５において左下側、図１４、図１６において右下側）には、ホルダ１０の上面１１から上方に向けて突出した突出部１５が形成され、この突出部１５が形成されたホルダ１０の先端部に上記ヘッド部材３０を装着するための装着部１６が設けられている。

この装着部１６は、ホルダ１０の先端面と先端部の一方の側面１３Ａ側の部分とを切り欠くように凹状に形成されたものであって、ホルダ１０の一方の側面１３Ａと平行に延びる平面状をなす第１受け面１７と、この第１受け面１７と直交する方向に延びるとともに軸線Ｏと直交する平面状をなしてホルダ１０の先端側を向く第２受け面１８と、これら第１、第２受け面１７，１８と直交する方向に延びる上向きの平面状をなす第３受け面１９とを備えている。

このうち第１受け面１７は、一方の側面１３Ａから他方の側面１３Ｂ側に凹んで上記突出部１５の上端にまで延びるように形成されている。そして、この第１受け面１７には、本実施形態では３つの第１固定ネジ孔２０Ａ〜２０Ｃが、それぞれ当該第１受け面１７に直交する方向に穿設されて、また互いには軸線Ｏ方向に並ぶように、すなわちホルダ１０の前後方向に並ぶようにして、図１３に示すように上下に扁平した上向きに凸となる不等辺三角形の各頂点の位置に開口するように形成されている。

また、第２受け面１８は、第１受け面１７の軸線Ｏ方向先端側に面取り部を介して直交する方向に配置されており、上記突出部１５の先端面よりも後端側に凹むようにして、先端側から見てＬ字状をなすように形成されている。この第２受け面１８には、やはり当該第２受け面１８に直交する方向に穿設された２つの第２固定ネジ孔２１Ａ、２１Ｂが、軸線Ｏと直交して第１受け面１７と平行に延びる方向に並ぶように、すなわち、本実施形態ではホルダ１０の上下方向に並んで開口している。

さらに、第３受け面１９は、他方の側面１３Ｂ側に凹んだ第１受け面１７とホルダ１０先端部の一方の側面１３Ａ側を向く側面との間に配置され、第１受け面１７に直交して軸線Ｏと平行に延びるように形成されており、この第３受け面１９はその先端側で上記第２受け面１８と面取り部を介して直交する方向に延びている。なお、凹状をなす装着部１６は、その後端側が上記一方の側面１３Ａに対向する方向から見て先端側に開口する「コ」字状に形成されており、第１、第３受け面１７，１９はこの後端側の部分にまで延設されていて、上記第１固定ネジ孔２０Ａ〜２０Ｃのうち最も後端側の第１固定ネジ孔２０Ｃはこの後端側の部分に穿設されている。

また、上記第１固定ネジ孔２０Ａ〜２０Ｃのうち最も先端側の第１固定ネジ孔２０Ａと上記第２固定ネジ孔２１Ａ、２１Ｂは、軸線Ｏに直交して第１受け面１７と平行に延びる方向、すなわち本実施形態では上下方向において、それぞれ異なる位置となるように配置されている。本実施形態では、図１３に示すように上下に配置された２つの第２固定ネジ孔２１Ａ、２１Ｂの間に、先端側の上記第１固定ネジ孔２０Ａが配置されている。

また、突出部１５には、その上端部から下方に向けて、軸線Ｏと直交する平面内において下方に向かうに従い上記第１受け面１７に対して所定の角度で離間するように傾斜するクランプネジ孔２２が穿設されている。このクランプネジ孔２２の上端開口部の周りには、該クランプネジ孔２２よりも大きく開口した段付の凹部２３が形成されており、この凹部２３の一方の側面１３Ａ側は第１受け面１７の上端部と交差して該第１受け面１７に開口されている。さらに、この凹部２３の段付き面２４は、クランプネジ孔２２の中心線に垂直とされ、一方の側面１３Ａに向かうに従い漸次下方へと後退するように第１受け面１７に対して鈍角をなして傾斜させられている。

このようなホルダ１０の装着部１６に装着される本実施形態のヘッド部材３０は、やはり鋼材等から一体に形成されたヘッド部材本体３１によって構成されている。このヘッド部材本体３１は、図７および図８に示すように先端部（図６〜図９において左側の部分）に対して後端部（図６〜図９において右側の部分）が一段厚肉とされた多段の概略平板状とされている。

この後端部においては、ホルダ１０に取り付けられた取付状態において該ホルダ１０の上記一方の側面１３Ａ側を向くヘッド部材本体３１の一方の側面（図７において下側の側面、図８においては上側の側面）３１Ａと、これとは反対の他方の側面（図７において上側の側面、図８においては下側の側面）３１Ｂとが平行に配置されている。ただし、このヘッド部材本体３１は、同図７および図８に示すように取付状態における上下面視において、上記一方の側面３１Ａは軸線Ｏ方向（前後方向）に亙って平面状とされていて、他方の側面３１Ｂの後端部が先端部に対してホルダ１０の他方の側面１３Ｂ側に一段突出するようにされている。

また、この突出した他方の側面３１Ｂの後端部の先端縁から同後端部の下端面３１Ｃにかけては、図５および図１１に示すようにＬ字形の平板状をなす突壁部３１Ｄが、やはりヘッド部材本体３１に一体に形成されており、この突壁部３１Ｄの後端側を向く背面３１Ｅは、上記取付状態において軸線Ｏに垂直な方向に延びるようにされている。なお、この突壁部３１Ｃを除いたヘッド部材本体３１の後端部における他方の側面３１Ｂは、上記上下面視において平面状とされている。

一方、後端部よりも一段薄肉とされるこのヘッド部材本体３１の先端部には、取付状態においてホルダ１０の上記一方の側面１３Ａに沿うように先端側に向けて延びる一対の顎部（上顎部３２、下顎部３３）が形成されている。このうち、上顎部３２には後述するインサート６０を上方から押圧する押圧面３４が設けられるとともに、下顎部３３には上記押圧面３４と対向配置される台座面３５が設けられており、本実施形態ではこれら押圧面３４と台座面３５とにより図６に示すような先端側に開口する凹状をなすインサート取付座３６が形成されている。なお、図１０に示すように先端側から見て、台座面３５は上方に向けて凸となる逆凸Ｖ字状をなし、押圧面３４は下方に向けて凸となる凸Ｖ字状をなしている。

さらに、これら押圧面３４と台座面３５との間の後端側の、インサート取付座３６の奥には、その台座面３５側に上記取付状態において軸線Ｏに垂直に先端側を向く当接面３７が形成されている。また、この当接面３７と押圧面３４との間からは、ヘッド部材本体３１の上記後端部の側面３１Ａ、３１Ｂ間を該側面３１Ａ、３１Ｂに垂直に貫通し、軸線Ｏに平行にさらに後端側に向けて延びるスリット３８が形成され、上顎部３２は、このスリット３８後端の下顎部３３との接続部３９を支点として下顎部３３側に向けて撓むように弾性変形可能とされている。

さらにまた、上記下顎部３３は、図６および図９に示すように上顎部３２よりも先端側に突出するとともに、ヘッド部材本体３１の上記後端部における下端面３１Ｃよりも下方に突出して突壁部３１Ｄと面一な下面を有するように該突壁部３１Ｄに連続させられている。なお、この後端部における下端面３１Ｃは側面３１Ａ、３１Ｂに垂直な平面状とされて、上記取付状態において軸線Ｏに平行に延設され、ただしその延設方向の略中央部には浅い凹部が形成されている。

このようなヘッド部材３０は、そのヘッド部材本体３１の上記後端部をホルダ１０先端の凹状の装着部１６に装入させ、この後端部の上記他方の側面３１Ｂを装着部１６の第１受け面１７に、突壁部３１Ｄの上記背面３１Ｅを第２受け面１８に、後端部の上記下端面３１Ｃを第３受け面１９にそれぞれ密着させるようにして着座させられる。ここで、このヘッド部材本体３１の後端部と上記突壁部３１Ｄとには、こうしてヘッド部材３０が着座させられた状態で、上記第１固定ネジ孔２０Ａ〜２０Ｃおよび第２固定ネジ孔２１Ａ、２１Ｂに対応する位置に、それぞれ３つの第１挿通孔４０Ａ〜４０Ｃと２つの第２挿通孔４１Ａ、４１Ｂとが形成されている。

これら第１、第２挿通孔４０Ａ〜４０Ｃ、４１Ａ、４１Ｂは、それぞれ上記後端部および突壁部３１Ｄを貫通するように形成された断面円形のものであって、ただしその孔底側は後述する固定ネジ４２の頭部裏面が当接するように縮径させられている。また、上述のようにヘッド部材３０が装着部１６に着座させられた状態で、第１挿通孔４０Ａ〜４０Ｃはその中心が第１固定ネジ孔２０Ａ〜２０Ｃの中心に対し、第３受け面１９から離間して第２受け面１８側に接近するようにホルダ１０の先端側かつ上方側に斜めに僅かに偏心させられ、第２挿通孔４１Ａ、４１Ｂの中心は第２固定ネジ孔２１Ａ、２１Ｂの中心に対し、ホルダ１０の下面１２から離間して第１受け面１７に接近するように一方の側面１３Ａ側かつ上方側に斜めに僅かに偏心させられている。

従って、こうして着座した状態で、図１３および図１４に示すように第１、第２挿通孔４０Ａ〜４０Ｃ、４１Ａ、４１Ｂに固定ネジ４２を挿通して、図１５および図１６に示すように第１、第２固定ネジ孔２０Ａ〜２０Ｃ、２１Ａ、２１Ｂにねじ込むことにより、ヘッド部材３０は、そのヘッド部材本体３１後端部の上記他方の側面３１Ｂが第１受け面１７に押し付けられるとともに、突壁部３１Ｄの背面３１Ｅが第２受け面１８に押し付けられ、さらに後端部の下端面３１Ｃが第３受け面１９に押し付けられて固定され、上記取付状態のように装着部１６に取り付けられる。

なお、ヘッド部材本体３１の後端面３１Ｆは側面３１Ａ、３１Ｂに垂直とされて、上記一方の側面３１Ａに対向する側面視において図６に示すように後端側に向けて階段状をなしつつ下端面３１Ｃ側に向かうように形成されており、このうち最も後端側の段部と下端面３１Ｃとにより形成される方形状の凸部が、装着部１６後端側の上述した先端側に開口する「コ」字状の部分に収容され、この凸部に第１挿通孔４０Ａ〜４０Ｃのうち最後端の第１挿通孔４０Ｃが形成されている。ただし、この後端面３１Ｆは、上記取付状態において装着部１６の先端側を向く壁面とは接触しないように間隔があけられている。また、最先端の第１挿通孔４０Ａは、３つの挿通孔４０Ａ〜４０Ｃのうち最も下端面３１Ｃ側にあって、突壁部３１Ｄの上記背面３１Ｅ寄りに開口させられている。

さらに、これらの第１挿通孔４０Ａ、４０Ｃの間にあって３つの第１挿通孔４０Ａ〜４０Ｃのうち最も上顎部３２側に位置する第１挿通孔４０Ｂは、上記側面視において上記凸部より１つ先端上側の段部の内側に形成されて、最先端の第１挿通孔４０Ａとの間隔が最後端の第１挿通孔４０Ｃとの間隔よりも大きくされている。また、同側面視においてこの第１挿通孔４０Ｂの一方の側面３１Ａ側の開口部は、その上縁部が上記スリット３８の下側面の延長線と接するか、または交差するように配置されている。

一方、このスリット３８の後端部は、図６に示すように後端側に向かうに従い上方の上顎部３２側に延びるように曲折する曲折部３８Ａとされており、この曲折部３８Ａは、スリット３８の後端側に近接して位置する上記第１挿通孔４０Ｂと同軸の円弧状をなすようにして、該第１挿通孔４０Ｂの上記開口部と間隔をあけて形成されている。従って、本実施形態ではこの曲折部３８Ａ後端の先端側を向く壁面３８Ｂとヘッド部材本体３１の後端面３１Ｆとの間の部分が上記接続部３９とされる。

ここで、この接続部３９は、上記第１挿通孔４０Ｂが形成された段部の先端上側の角隅部近傍にあって、この第１挿通孔４０Ｂの直上に位置し、本実施形態では上顎部３２の上記押圧面３４の後端側への延長線上か、それよりもやや高い位置に配置されている。なお、この曲折部３８Ａにおける上記円弧の径方向の幅は軸線Ｏに平行に延びるスリット３８の幅より僅かに大きくされている。

さらに、このスリット３８の曲折部３８Ａ後端の先端側を向く上記壁面３８Ｂは、本実施形態では断面円弧等の凹曲面とされて、図１２に示すようにヘッド部材本体３１の一方の側面３１Ａから他方の側面３１Ｂに向かうに従い先端側に向かうように僅かに傾斜させられている。従って、これにより、側面３１Ａ、３１Ｂに垂直とされた後端面３１Ｆとの間の上記接続部３９は、一方の側面３１Ａから他方の側面３１Ｂに向けて漸次厚肉となるように形成されることになる。

また、上顎部３２には、その上面と上記他方の側面３１Ｂとに開口する座ぐり部４３が上記接続部３９よりも先端側に形成されており、この座ぐり部４３は、上記取付状態においてホルダ１０の突出部１５上面に開口する凹部２３と連通して、クランプネジ孔２２の中心線を中心とした断面円形をなすように傾斜して形成されている。さらに、この座ぐり部４３の底面４３Ａは、図７に示すように円弧状に形成され、ヘッド部材本体３１の一方の側面３１Ａ側と後端側とに向かうに従い漸次下方へと後退するようにして他方の側面３１Ｂに鋭角をなして傾斜させられて、上記取付状態においてクランプネジ孔２２の中心線方向を向いて凹部２３の段付き面２４より一段突出するように配置される。

そして、さらに本実施形態のヘッド部材３０においては、そのヘッド部材本体３１の側面３１Ａ、３１Ｂに、上述のように上下面視に平面状とされた該側面３１Ａ、３１Ｂから凹む凹所４４が形成されている。この凹所４４は、例えば図１２に示すように側面３１Ａ、３１Ｂに角度を持って交差して凹所４４の内周回りに連続した内壁面４５と、この内壁面４５にその全周に亙ってやはり角度を持って交差して連なる側面３１Ａ、３１Ｂに平行な底面４６とを有するように形成されていて、該ヘッド部材本体３１を貫通することなく、またヘッド部材本体３１の先端面や後端面３１Ｆ、上面、下端面３１Ｃ、およびスリット３８や第１挿通孔４０Ａ〜４０Ｃに開口することもなく、さらには凹所４４同士でも互いに連通することがないように形成されている。

ここで、ヘッド部材本体３１には複数の凹所４４が形成され、また上記取付状態において表側（ホルダ１０の一方の側面１３Ａ側）を向く一方の側面３１Ａと、裏側（装着部１６の第１受け面１７）側を向く他方の側面３１Ｂとの両方に凹所４４は形成され、しかもこれらの側面３１Ａ、３１Ｂそれぞれに複数ずつの凹所４４が形成されている。ただし、これら表裏の側面３１Ａ、３１Ｂにおいて、凹所４４は本実施形態では一段厚肉とされた後端部だけに形成されており、上下顎部３２、３３が形成された先端部や突壁部３１Ｃには形成されていない。

このうち、表側の上記一方の側面３１Ａには、図６に示すように５つの凹所４４Ａ〜４４Ｅが形成されており、そのうち一部（本実施形態では１つ）の第１の凹所４４Ａはスリット３８より上の上顎部３２側に形成されている。この凹所４４Ａの内壁面４５は、上記曲折部３８Ａを含めたスリット３８とヘッド部材本体３１の上面および後端面３１Ｆとの間に略一定間隔をあけて延びるとともに、先端側では、上側部分が下方に向けて先端側に真っ直ぐ傾斜し、下側部分は上側部分の先端に連なり下方に向けて後端側に凸湾曲しつつ傾斜して後退するように延びて、周回りに連続している。

また、スリット３８より下の下顎部３３側に形成される残りの第２〜第５の凹所４４Ｂ〜４４Ｅは、先端側の第２の凹所４４Ｂが第１挿通孔４０Ａとスリット３８との間に形成されるとともに、第１、第２挿通孔４０Ａ、４０Ｂの間には、上側に第３の凹所４４Ｃが、また下側に第４の凹所４４Ｄが形成され、さらに第２挿通孔４０Ｂの下側で第３挿通孔４０Ｃの先端側には第５の凹所４４Ｅが形成されている。これら第２〜第５の凹所４４Ｂ〜４４Ｅも、スリット３８や第１〜第３挿通孔４０Ａ〜４０Ｃの開口部および下端面３１Ｃとの間には略一定の間隔をあけるとともに、この間隔よりも隣接する凹所４４Ｂ〜４４Ｅ同士の間の間隔は僅かに大きく、ただしやはり一定間隔とされている。

なお、これら隣接する凹所４４Ｂ〜４４Ｅ同士の間の部分は、第２、第３の凹所４４Ｂ、４４Ｃ間の部分と第３、第４の凹所４４Ｃ、４４Ｄ間の部分とが第１挿通孔４０Ａから放射状に延びるとともに、同じく第３、第４の凹所４４Ｃ、４４Ｄ間の部分と第４、第５の凹所４４Ｄ、４４Ｅ間の部分とは第２挿通孔４０Ｂから放射状に延びるように形成されている。ただし、第２〜第４の凹所４４Ｂ〜４４Ｄのそれぞれ間の部分は、上記取付状態におけるホルダ１０の後端下方に僅かに凸曲する一方、第４、第５の凹所４４Ｄ、４４Ｅ間の部分は先端側に僅かに凸曲するように湾曲させられている。また、第２の凹所４４Ｂの先端側の内壁面４５は、第１の凹所４４Ａ先端側の下側部分がなす凸湾曲の延長線上に沿うように、上方に向けて後端側に凸湾曲しつつ傾斜して後退するように延びている。

一方、裏側の他方の側面３１Ｂのスリット３８より下側には、図９に示すように第１、第２挿通孔４０Ａ、４０Ｂ間の上側の第６の凹所４４Ｆと下側の第７の凹所４４Ｇ、および第２挿通孔４０Ｂの下側で第３挿通孔４０Ｃの先端側の第８の凹所４４Ｈの３つの凹所４４Ｆ〜４４Ｈが、やはりスリット３８や第１〜第３挿通孔４０Ａ〜４０Ｃの開口部および下端面３１Ｃとの間に略一定の間隔をあけて形成されている。また、隣接する第６、第７の凹所４４Ｆ、４４Ｇ間の部分は第１挿通孔４０Ａから放射状に延びるとともに、この第６、第７の凹所４４Ｆ、４４Ｇ間の部分と第７、第８の凹所４４Ｇ、４４Ｈ間の部分とは第２挿通孔４０Ｂから放射状に延びている。

ただし、このうち第６、第７の凹所４４Ｆ、４４Ｇ間の部分は第１、第２挿通孔４０Ａ、４０Ｂ間を直線状に結ぶように一定幅で真っ直ぐ延びている一方、また第７、第８の凹所４４Ｇ、４４Ｈ間の部分は第２挿通孔４０Ｂから下端面３１Ｃに向かうに従い、第７の凹所４４Ｇの内壁面４５が先端側に向かうように傾斜して、その幅が漸次広くなるように形成されている。このように、本実施形態では表裏の側面３１Ａ、３１Ｂで凹所４４の形状や数が互いに異なるように形成されていて、特に側面３１Ａ、３１Ｂ同士で該側面３１Ａ、３１Ｂに対向する方向から見た場合に、いずれの凹所４４も互いに一致することなく異なる形状とされている。

さらに、本実施形態では、これら複数の凹所４４の側面３１Ａ、３１Ｂからの凹み深さ、すなわち側面３１Ａ、３１Ｂから凹所４４の底面４６までの深さが異なるものとされている。具体的には、図１２に示すように、表側の一方の側面３１Ａに形成された第１〜第５の凹所４４Ａ〜４４Ｅの側面３１Ａからの凹み深さは、裏側の他方の側面３１Ｂに形成された第６〜第８の凹所４４Ｆ〜４４Ｈの側面３１Ｂからの凹み深さよりも大幅に浅くされ、ただし各側面３１Ａ、３１Ｂ側の凹所４４Ａ〜４４Ｅ同士と凹所４４Ｆ〜４４Ｈ同士では、凹み深さはそれぞれ等しくされている。これにより、両側面３１Ａ、３１Ｂの凹所４４Ａ〜４４Ｅの底面４６と凹所４４Ｆ〜４４Ｈの底面４６との間の部分は、同図１２に示すようにヘッド部材本体３１先端部の薄肉とされた下顎部３３の厚さの略中央に配置されるように形成される。

なお、このような凹所４４を備えたヘッド部材３０は、凹所４４が形成されていないヘッド部材本体３１を鋼材等から削り出して成形してからエンドミル等によって凹所４４を形成するようにして製造してもよいが、例えばヘッド部材本体３１となる鋼材の原料微粉末と樹脂等のバインダーを混練して流動性を持たせた素材を、ヘッド部材本体３１の形状を反転させた分割金型内に射出成形した後、加熱によりバインダーを除去して原料微粉末を焼結する、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ）法によって製造することもできる。このようなＭＩＭ法によって製造した場合、凹所４４の内壁面４５には、底面４６から側面３１Ａ、３１Ｂ側に向かうに従い外側に傾斜するような抜き勾配が与えられる。

また、こうしてＭＩＭ法によって製造された場合や、削り出しによって製造された場合でも、製造されたヘッド部材本体３１には、その表面に硬質の小球粒子を噴射することにより表面硬化を促す、ショットピーニングが施されるのが望ましい。

このようなヘッド部材３０のインサート取付座３６に取り付けられる溝入れ・突っ切り加工用の切削インサート５０は、超硬合金等の硬質材料により外形が断面略方形の角棒状に形成されたインサート本体５１を備え、ただしその下面と上面中央部とは断面凹Ｖ字状に形成されて、断面凸Ｖ字状をなす押圧面３４および台座面３５に互いのＶ字の二等分線を一致させるようにして当接可能とされている。また、上面の両端部には、中央部よりも一段後退した位置にそれぞれすくい面が形成され、これらのすくい面の両端縁部に溝入れ加工や突っ切り加工に使用される切刃５２が形成されている。

このような切削インサート５０は、上記取付状態とされたヘッド部材３０に対し、その１つの切刃５２を先端側に向けるとともに凹Ｖ字状の下面と上面中央部とを台座面３５と押圧面３４とに対向させるようにして、先端側からインサート取付座３６に挿入され、後端側を向くインサート本体５１の端面が上記当接面３７に当接したところで、軸線Ｏ方向に位置決めされる。

そして、さらに図１３および図１４に示すようにホルダ１０の突出部１５に穿設されたクランプネジ孔２２にクランプネジ４７をねじ込むことにより、このクランプネジ４７の頭部によってヘッド部材本体３１の座ぐり部４３の底面４３Ａが押し付けられて、上顎部３２が接続部３９を支点として下顎部３３側に撓むように弾性変形させられ、その押圧面３４がインサート本体５１を台座面３５側に押圧して切削インサート５０がクランプされて、本実施形態のインサート着脱式切削工具が構成される。

このように構成されるインサート着脱式切削工具の上記ヘッド部材３０においては、その側面３１Ａ、３１Ｂに凹所４４が形成されており、この凹所４４が、周回りに連続した内壁面４５と、この内壁面４５にその全周に亙って連なる底面４６とを有するものであるので、凹所４４とヘッド部材本体３１の上面や後端面３１Ｆ、下端面３１Ｃとの間には、該凹所４４の底面４６に対して屹立、突出するリブ状部が、凹所４４を挟んで両側に少なくとも２つは形成されることになる。特に、本実施形態では側面３１Ａ、３１Ｂに複数の凹所４４Ａ〜４４Ｈが形成されているので、隣接する凹所４４Ｂ〜４４Ｅの内壁面４５同士の間にもこのようなリブ状部が形成される。

従って、上述の溝入れ・突っ切り加工の際に切削インサート５０の先端側に向けられた切刃５２からインサート本体５１に発生した振動は、ヘッド部材３０からホルダ１０に伝播するときにこのような複数のリブ状部を介して分散させられることになり、このため振動が直接ホルダ１０に伝播することがなくなってビビリ振動等が発生するのを抑制することができる。また、この凹所４４によってヘッド部材本体３１の軽量化を図ることができるので、振動自体が減衰し易く、これによってもビビリ振動の発生を抑えることが可能となる。

このため、上記構成のヘッド部材３０およびこれを装着したインサート着脱式切削工具によれば、溝入れ・突っ切り加工時の切刃５２の突き出し量を大きくしても、このようなビビリ振動によって切削作業が妨げられたり加工精度の劣化を招いたりするのを防ぐことができ、高精度で高品位の切削加工を安定的かつ円滑に行うことが可能となる。また、こうして凹所４４が形成されることにより、ヘッド部材本体３１の表面積が増大するので、切削時に切削インサート５０に発生した切削熱もヘッド部材３０を介して速やかに発散させることができ、たとえ乾式切削等においても切削インサート５０に熱的損傷が生じたり切屑の溶着が発生したりするのを防ぐことも可能となる。

その一方で、このような凹所４４が形成されることによりヘッド部材本体３１の肉厚が削がれても、上記構成のヘッド部材３０では凹所４４が、第１、第２挿通孔４０Ａ〜４０Ｃ、４１Ａ、４１Ｂのようにヘッド部材本体３１を貫通するものではなく、またインサート取付座３６やスリット３８、あるいは座ぐり部４３のようにヘッド部材本体３１の側面３１Ａ、３１Ｂ間に位置する周端面（先端面や後端面３１Ｆ、上面、下端面３１Ｃ）に開口することもなく、上述のようなリブ状部が凹所４４の周りに形成されるものであるので、ヘッド部材本体３１の強度や剛性が著しく損なわれたりすることはない。特に上述のようにヘッド部材本体３１にショットピーニングを施すことにより、一層確実にヘッド部材３０の強度や剛性を向上させてさらに安定した切削を図ることができる。

ただし、このようにリブ状部が形成されたりショットピーニングを施したりしても、凹所４４の総容積があまりに大きくなりすぎると、ヘッド部材本体３１の強度や剛性が低下することは避けられない。その一方で、この凹所４４の総容積が小さすぎても、上述の振動防止や切削熱発散といった効果が不十分となるので、凹所４４の総容積は、この凹所４４が形成されていないヘッド部材本体３１の体積の２％〜１５％の範囲とされるのが望ましい。なお、本実施形態では凹所４４が内壁面４５に角度を持って交差する側面３１Ａ、３１Ｂに平行な底面４６を有しているが、これら内壁面４５と底面４６とが滑らかに連続する凹曲面をなすような、例えば凹球面状の凹所とされていてもよい。

また、本実施形態では上述のようにヘッド部材本体３１の一方の側面３１Ａと他方の側面３１Ｂとの表裏の側面３１Ａ、３１Ｂに凹所４４Ａ〜４４Ｅと凹所４４Ｆ〜４４Ｈとがそれぞれ形成されており、これらの凹所４４は側面３１Ａ、３１Ｂに対向する方向から見たとき、すなわち側面３１Ａ、３１Ｂのいずれかの側から見た投影視において互いに異なる形状とされている。このため、該凹所４４Ａ〜４４Ｅと凹所４４Ｆ〜４４Ｈの周りに形成される上記リブ状部も互いに異なった形状となるため、振動をさらに確実に分散させることができる上、振動同士が互いに打ち消し合うようにすることもでき、ホルダ１０への振動の伝播をより効果的に抑制することが可能となる。

さらに、本実施形態ではこれら表裏の側面３１Ａ、３１Ｂに形成された凹所４４Ａ〜４４Ｅと凹所４４Ｆ〜４４Ｈの該側面３１Ａ、３１Ｂからの凹み深さが互いに異なるものとされており、これにより上記リブ状部の高さも表裏で異なるものとなるため、分散した振動を一層確実に打ち消し合わせたりすることができる。なお、本実施形態では一方の側面３１Ａの凹所４４Ａ〜４４Ｅ同士と他方の側面３１Ｂの凹所４４Ｆ〜４４Ｈ同士では、それぞれ凹み深さが等しくされているが、凹所４４がヘッド部材本体３１を貫通しなければ、各側面３１Ａ、３１Ｂの少なくとも一方において凹み深さが互いに異なる凹所４４が形成されていてもよい。

一方、本実施形態では切削インサート５０をクランプする際に、ホルダ１０先端部の突出部１５に第１受け面１７に対して斜めに穿設されたクランプネジ孔２２にクランプネジ４７がねじ込まれ、このクランプネジ４７の頭部がヘッド部材本体３１の座ぐり部４３の傾斜した底面４３Ａを押し付けることにより、上顎部３２が接続部３９を支点として弾性変形させられるようになされている。このため、上顎部３２はその押圧面３４が台座面３５に撓むように押付力を受けるとともに、先端側から見て接続部３９を中心に上顎部３２がホルダ１０の他方の側面１３Ｂ側に倒れ込んで傾斜するような方向にも押付力を受けることになる。

しかるに、こうして上顎部３２が倒れ込む側には装着部１６の第１受け面１７が配置されて該上顎部３２におけるヘッド部材本体３１の他方の側面３１Ｂと密着させられ、実際に上顎部３２が倒れ込んで傾斜するのが防がれているのであるが、本実施形態ではさらに上記スリット３８の曲折部３８Ａ後端の先端側を向く壁面３８Ｂがヘッド部材本体３１の一方の側面３１Ａから他方の側面３１Ｂに向かうに従い先端側に向かうように僅かに傾斜させられていて、これにより、側面３１Ａ、３１Ｂに垂直な後端面３１Ｆとの間の上記接続部３９が、一方の側面３１Ａから上顎部３２が倒れ込む側の他方の側面３１Ｂに向けて漸次厚肉となるように形成されている。

従って、上述のようにホルダ１０の他方の側面１３Ｂ側に倒れ込むような力を受けても、上顎部３２が傾斜して切削インサート５０を押圧してしまうような事態を防ぐことができ、例えば本実施形態のように押圧面３４と台座面３５が断面凸Ｖ字状、インサート本体５１の下面と上面中央部とが断面凹Ｖ字状に形成されている場合に、これらのＶ字の二等分線が正確に一致した状態で切削インサート５０を押圧してクランプすることができる。このため、切削インサート５０を確実かつ強固にクランプすることができ、切削負荷によりインサート本体５１にがたつきが生じて加工精度が損なわれるような事態も防止することが可能となる。

なお、本実施形態ではこのようにヘッド部材本体３１の後端面３１Ｆが側面３１Ａ、３１Ｂに垂直とされるとともに、スリット３８後端の曲折部３８Ａの上記壁面３８Ｂが傾斜させられることにより、接続部３９が上述のように上顎部３２の倒れ込む側に向けて漸次厚肉となるようにされているが、これとは逆に壁面３８Ｂを側面３１Ａ、３１Ｂに垂直として、後端面３１Ｆを側面３１Ａ側から側面３１Ｂ側に向かうに従い後端側に傾斜するようにしてもよく、また壁面３８Ｂと後端面３１Ｆの双方を側面３１Ａ側から側面３１Ｂ側に向かうに従い互いに離間するように傾斜させてもよい。

ただし、こうして壁面３８Ｂを後端面３１Ｆに対して傾斜させることにより、接続部３９の肉厚を、ヘッド部材本体３１の他方の側面３１Ｂ側、すなわちクランプネジ４７によって上顎部３２に押付力が作用する側に漸次厚くなるようにする場合、図１２に示すその傾斜角θが大きすぎると、これら壁面３８Ｂと後端面３１Ｆとの間の接続部３９の幅にもよるが、押圧面３４が台座面３５に向けて接近するように上顎部３２を撓ませること自体が困難となるおそれが生じる。その一方で、この傾斜角θが小さすぎても上述の効果が確実に奏されないので、この傾斜角θは、図１２に示すように壁面３８のスリット幅中央を通って該壁面３８に直交する断面において、５°〜１５°に設定されるのが望ましい。

さらに、本実施形態では、このような壁面３８Ｂが形成されるスリット３８が、インサート取付座３６の後端から軸線Ｏに平行、すなわちインサート取付座３６の押圧面３４および台座面３５に平行に延びた後、上顎部３２側に延びるように曲折する曲折部３８Ａを有しており、これによりスリット３８の延長線上にヘッド部材本体３１を固定する固定ネジ４２が挿通される挿通孔（第１挿通孔４０Ｂ）が形成されていても、上顎部３２の撓みの支点となる上記接続部３９をよりインサート取付座３６から離れた後端側に配置することができる。このため、上顎部３２の撓みによる押圧面３４の傾斜をできるだけ小さくして、インサート本体５１の上面中央部にこの押圧面３４を確実に密着させて押圧することが可能となるとともに、ヘッド部材本体３１のコンパクト化を図ることができる。

そして、さらにこの曲折部３８Ａは、上記第１挿通孔４０Ｂと同軸の円弧状をなすようにして、この第１挿通孔４０Ｂの側面３１Ａ側の開口部と間隔をあけて形成されている。このため、本実施形態によれば、これら曲折部３８Ａと第１挿通孔４０Ｂとの間の円弧状部分の肉厚を均一に確保することができ、第１挿通孔４０Ｂに挿通された固定ネジ４２の締め付け力などにより当該円弧状部分に破損が生じたりするのを防ぐことができる。

なお、この曲折部３８Ａは、上記第１挿通孔４０Ｂの周方向に短すぎると接続部３９の位置を後端側に配置することができず、かといって長すぎると第１挿通孔４０Ｂとの間の円弧状部分も長くなりすぎて、如何に均一な肉厚が確保されても破損を生じるおそれがある。このため、上記曲折部３８Ａは、本実施形態のように第１挿通孔４０Ｂの直上に接続部３９が形成される程度の長さとされるのが望ましい。

本発明の一実施形態のヘッド部材３０を先端上方側かつヘッド部材本体３１の一方の側面３１Ａ側から見た斜視図である。 図１に示す実施形態を先端上方側かつヘッド部材本体３１の他方の側面３１Ｂ側から見た斜視図である。 図１に示す実施形態を先端下方側かつ一方の側面３１Ａ側から見た斜視図である。 図１に示す実施形態を先端下方側かつ他方の側面３１Ｂ側から見た斜視図である。 図１に示す実施形態を後端下方側かつ他方の側面３１Ｂ側から見た斜視図である。 図１に示す実施形態を一方の側面３１Ａ側から見た側面図である。 図１に示す実施形態を上面側から見た平面図（上面図）である。 図１に示す実施形態を下端面３１Ｃ側から見た底面図（下面図）である。 図１に示す実施形態を他方の側面３１Ｂ側から見た側面図である。 図１に示す実施形態を先端側から見た正面図である。 図１に示す実施形態を後端面３１Ｆ側から見た背面図である。 図６におけるＡＡ断面図である。 図１に示すヘッド部材３０が装着される本発明の一実施形態のインサート着脱式切削工具を、先端上方側かつホルダ１０の一方の側面１３Ａ側から見た分解斜視図である。 図１３に示す実施形態を先端上方側かつホルダ１０の他方の側面１３Ｂ側から見た分解斜視図である。 ヘッド部材３０および切削インサート５０が装着された図１３に示す実施形態を先端上方側かつ一方の側面１３Ａ側から見た組立斜視図である。 ヘッド部材３０および切削インサート５０が装着された図１３に示す実施形態を先端上方側かつ他方の側面１３Ｂ側から見た組立斜視図である。

符号の説明

１０ ホルダ
１６ 装着部
２２ クランプネジ孔
３０ ヘッド部材
３１ ヘッド部材本体
３１Ａ ヘッド部材本体３１の一方の側面
３１Ｂ ヘッド部材本体３１の他方の側面
３１Ｆ ヘッド部材本体３１の後端面
３２ 上顎部
３３ 下顎部
３４ 押圧面
３５ 台座面
３６ インサート取付座
３８ スリット
３８Ａ 曲折部
３８Ｂ 曲折部３８Ａの壁面
３９ 接続部
４０Ａ〜４０Ｃ 第１挿通孔
４２ 固定ネジ
４３ 座ぐり部
４４（４４Ａ〜４４Ｈ） 凹所
４５ 凹所４４の内壁面
４６ 凹所４４の底面
４７ クランプネジ
５０ 切削インサート
５１ インサート本体
５２ 切刃
Ｏ ホルダ１０の軸線
θ 壁面３８Ｂと後端面３１Ｆとの傾斜角

Claims (6)

1. 切刃を有する切削インサートが着脱可能に取り付けられるインサート取付座がヘッド部材本体に形成されて、ホルダの先端に装着されることによりインサート着脱式切削工具を構成するインサート着脱式切削工具のヘッド部材であって、上記ヘッド部材本体の側面には、周回りに連続した内壁面と、この内壁面にその全周に亙って連なる底面とを有して、当該ヘッド部材本体を貫通することなく上記側面から凹む凹所が形成されていることを特徴とするインサート着脱式切削工具のヘッド部材。
2. 上記ヘッド部材本体は互いに反対側を向く表裏の上記側面を備えていて、上記凹所は、これらの側面のそれぞれに、該側面に対向する方向から見て互いに異なる形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のインサート着脱式切削工具のヘッド部材。
3. 上記ヘッド部材本体には、上記側面からの凹み深さが異なる複数の上記凹所が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインサート着脱式切削工具のヘッド部材。
4. 上記凹所の容積が、該凹所の形成されていないヘッド部材本体の体積の２％〜１５％の範囲とされていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のインサート着脱式切削工具のヘッド部材。
5. 上記ヘッド部材本体にショットピーニングが施されていることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のインサート着脱式切削工具のヘッド部材。
6. 請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載のインサート着脱式切削工具のヘッド部材がホルダの先端に取り付けられていることを特徴とするインサート着脱式切削工具。

Images