JP2009131915A - 切削工具および該切削工具を用いた切削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ネジ部材による締め付けを緩める際、切削インサートを手で支えることなく落下を防止することにより、切削インサート取り外し時の作業効率を向上させることが可能なクランプ機構を具える切削工具を提供する。
【解決手段】前記ネジ部材の軸心と前記インサート押圧部とを通る断面において、前記クランプ部材の後端部と前記工具ホルダとの間に弾性部材が配設されており、前記ネジ部材によるネジ止めが緩められる際、前記クランプ部材は、前記弾性部材によって前記後端部を前記工具ホルダから離間する方向に押圧されることにより、前記インサート押圧部によって前記切削インサートの上面を押圧する。

【選択図】図1

Description

本発明は、金属部品等の切削加工に用いられる切削工具に関する。

従来、金属部品などの金属加工に用いられる、切削インサートをクランプ部材などにより工具ホルダに着脱可能に取り付けてなる切削工具として、例えば特許文献１に開示されているような、クランプ部材で切削インサートを、第一主面に形成されたインサートポケットの後方に引き込みながらインサートポケットの載置面および拘束壁面に押圧固定するクランプ機構を有するスローアウェイ式切削工具が知られている。

このようなクランプ機構を有する切削工具においては、クランプ部材の前端側に切削インサートを押圧する押圧部が形成されている。そして、前記クランプ部材の押圧部を切削インサートの凹部に当接させるとともに、前記クランプ部材の後端部を前記工具ホルダに接触させておき、クランプ部材をネジ部材で締め付けることにより、前記クランプ部材の後端部が前記工具ホルダと接触しながらスライドするよう構成されている。また、クランプ部材と工具ホルダの間には、クランプ部材を工具ホルダから離間させ、且つ、インサートポケットに向かう方向に付勢する弾性部材が装着されている。そして、ネジ部材を緩める際に、前記弾性部材の作用により前記クランプ部材の押圧部が切削インサートから離間し、容易に切削インサートの交換ができるように構成されている。

特開平３−９２２０６号公報

しかしながら、特許文献１に記載のクランプ機構をフェースミルのような転削工具に用いる場合は、ネジ部材を緩める際に前記クランプ部材の押圧部が前記切削インサート上面の凹部から完全に離間するため、切削インサートの取り外し時においては、切削インサートを手等で支えながらネジ部材を緩める必要があり、作業効率が悪いという問題があった。

本発明の目的は、上記の課題に鑑み、切削インサート取り外し時の作業効率を向上させることが可能なクランプ機構を具える切削工具を提供することにある。

本発明のうち、請求項１に係る発明は、切削インサートと、前記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する工具ホルダと、前記切削インサートを前記工具ホルダのインサートポケットに固定するクランプ部材と、前記クランプ部材を前記工具ホルダにネジ止めするネジ部材と、を具え、前記クランプ部材は、前記切削インサートの上面を押圧するインサート押圧部と、前記ネジ部材が挿入されるネジ挿入孔と、前記ネジ挿入孔を基準にして前記インサート押圧部の反対側に位置する後端部と、を有する切削工具において、前記ネジ部材の軸心と前記インサート押圧部とを通る断面において、前記クランプ部材の後端部と前記工具ホルダとの間に弾性部材が配設されており、前記ネジ部材によるネジ止めが緩められる際、前記クランプ部材は、前記弾性部材によって前記後端部を前記工具ホルダから離間する方向に押圧されることにより、前記インサート押圧部によって前記切削インサートの上面を押圧することを特徴とする。

また、前記ネジ部材は、前記ネジ挿入孔に挿入されるネジ部と、前記クランプ部材を押圧するネジ頭部と、を有し、前記ネジ挿入孔の内壁のうち前記クランプ部材の後端部側の部分とネジ部との間には隙間が設けられていることが好ましい。

また、前記隙間は、前記工具ホルダ側から前記ネジ頭部側に向かうにつれて前記クランプ部材の後端部側に広く設けられているが好ましい。

また、前記工具ホルダは、前記弾性部材と係合し前記工具ホルダの所定の範囲内に前記弾性部材を位置決めする弾性部材位置決め部を有することが好ましい。

また、前記クランプ部材の後端部は、前記ネジ部材の緊緩に伴い前記クランプ部材が前記ネジ部材の軸心周りに回転するのを、前記弾性部材位置決め部と接触することにより防止する当接部を有することが好ましい。

また、前記弾性部材位置決め部は、前記弾性部材が配設される凹部を有し、前記クランプ部材の当接部は、前記凹部と係合する凸部を有することが好ましい。

また、前記弾性部材位置決め部は、前記クランプ部材の当接部に向かって突出する凸部を有し、前記クランプ部材の当接部は、前記弾性部材位置決め部の凸部と係合する凹部を有することが好ましい。

また、前記弾性部材は、コイルスプリングであり、前記弾性部材位置決め部の凸部は、前記コイルスプリングに挿入されていることが好ましい。

また、前記係止部の凹部は、前記クランプ部材の後端から前記ネジ挿入孔側に延びるスリットを有し、該スリットには、前記弾性部材位置決め部の凸部が挿入されていることが好ましい。

本発明のうち、請求項１０に係る切削方法は、請求項１〜９のいずれかに記載の切削工具を用いて被削材を加工する方法であって、前記被削材に前記切削工具を相対的に近付ける工程と、前記切削工具または前記被削材を回転させ、前記切削工具の切刃を前記被削材に接触させて、前記被削材を切削する工程と、前記被削材と前記切削工具を相対的に遠ざける工程と、を具えることを特徴とする。

本発明の切削工具によれば、クランプ機構のネジ止めが緩められている際にも切削インサートが押圧されていることにより、切削インサートの交換作業時における作業効率を向上させることができる。

本発明の切削工具は、切削インサートが工具ホルダに着脱可能に取付けられてなるものであり、金属加工等に用いられる。

以下に、本発明の切削工具の第１の実施形態を、図面を参照して説明する。

図１は本発明の切削工具の第１の実施形態を示す斜視図である。図２は本発明の切削工具の第１の実施形態におけるクランプ機構を示す（ａ）斜視図および（ｂ）平面図であり、図３は、図２（ｂ）に示すＸ−Ｘ断面図である。（Ｘ−Ｘ断面より奥側に位置するクランプ部材を鎖線で示す。図４および、後述する第２の実施形態を示す図５においても同様とする。）図４は、ネジ止めが緩められている状態のＸ−Ｘ断面図である。

図１に示すように、第１の実施形態による切削工具１は、複数の切削インサート２が、それぞれクランプ機構によって工具ホルダ３に取り付けられた転削工具である。図２に示すように、各クランプ機構は、切削インサート２を載置するインサートポケット３０と、切削インサート２をインサートポケット３０に押圧し固定するクランプ部材４と、クランプ部材４を工具ホルダ３にネジ止めするネジ部材５とを具えている。

図３に示すように、切削インサート２は、すくい面が設けられた上面２０と、逃げ面が設けられた側面２１を有している。そして、すくい面と逃げ面との間には、切刃２０ａが形成されている。また、上面２０の中心付近には、上面２０から下面に向かって取り付け穴２０ｂが設けられている。

工具ホルダ３の先端部には、載置面３０ａと拘束側面３０ｂとを有するインサートポケット３０が形成されている。また、インサートポケット３０の近傍で工具ホルダ３の後端側には、ネジ孔３１が形成されている。このネジ孔３１には、切削インサート２を工具ホルダ３に拘束する際に、後述するネジ部材５のネジ部５０がねじ込まれる。

クランプ部材４は、先端部下面側に切削インサート２の上面を押圧するインサート押圧部４０が形成されており、中央部にクランプ部材４の上面と下面とを貫通するネジ挿入孔４１が形成されている。

ネジ部材５には、ネジ挿入孔４１に挿入されるネジ部５０と、ネジ挿入孔４１の内壁と当接するネジ頭部５１とが具えられている。

切削インサート２を工具ホルダ３に固定するためには、まず、切削インサート２の下面２２をインサートポケット３０の載置面３０ａに、側面２１を拘束側面３０ｂに当接させる。この状態で、クランプ部材４のインサート押圧部４０を切削インサート２の取り付け穴２０ｂに当接させる。そして、クランプ部材４のネジ挿入孔４１に挿入されたネジ部材５のネジ部５０を工具ホルダ３のネジ孔３１にねじ込むことにより、ネジ部材５のネジ頭部５１がクランプ部材４のネジ挿入孔４１の内壁を押圧する。これに伴い切削インサート２は、クランプ部材４のインサート押圧部４によって取り付け穴２０ｂをインサートポケット３０の載置面３０ａおよび拘束壁面３０ｂに向かって押圧され、切削インサート２は工具ホルダ３のインサートポケット３０に拘束される。

本発明の特徴として、ネジ部材の軸心とインサート押圧部とを通る断面において、クランプ部材の後端部と前記工具ホルダとの間に弾性部材が配設されている。そして、ネジ部材によるネジ止めが緩められる際、前記クランプ部材は、前記弾性部材によって前記クランプ部材の後端部を前記工具ホルダから離間する方向に押圧されることにより、前記インサート押圧部によって切削インサートの上面を押圧する。これにより、ネジ止めが緩められた状態であっても、切削インサートがインサートポケットから離脱しない。

上記構成の具体例である本発明の第１の実施形態においては、前記弾性部材としてコイルスプリング６が配設されている。また、ネジ挿入孔４１は、ネジ部５０の外径よりも広くなっている。

そして、図３に示すように、ネジ部材５によりクランプ部材４がネジ止めされている状態においては、コイルスプリング６は圧縮されている。また、ネジ挿入孔４１の内壁のうちクランプ部材４の後端部４２側の部分とネジ部５０との間には隙間４１ａが設けられている。

そして、図４に示すように、この状態からネジ止めを緩めていくと、前記クランプ部材４の後端部４２が、工具ホルダ３とクランプ部材４との間で圧縮されたコイルスプリング６の反発力により工具ホルダ３から離間する方向に付勢される。このとき、隙間４１ａがあるため、インサート押圧部４０が切削インサート２の取り付け穴２０ｂに当接した状態が維持されるとともに、クランプ部材４の後端部４２はネジ頭部５１に向かって移動する。その際、ネジ挿入孔４１の内壁がネジ頭部５１と当接した状態が維持されている。これにより、当接箇所を支点としたテコの作用によりインサート押圧部４０が工具ホルダ３側に向かって付勢される。

なお、コイルスプリング６がクランプ部材４の後端部４２と工具ホルダ３との間に配設されていることにより、コイルスプリング６がネジ部５０に挿入された状態で配設される場合に比して、上述したテコの作用を相殺する力がクランプ部材４の先端部側にかからない。これにより、確実にインサート押圧部４０を付勢し、切削インサート２の取り付け穴２０ｂを押圧することができる。

また、ネジ挿入孔４１は、工具ホルダ３側からネジ頭部５１側に向かうにつれて後端部４２側に広くなっており、図３に示すように、クランプ部材４がネジ止めされている場合は、隙間４１ａが工具ホルダ３側からネジ頭部５１に向かうにつれてクランプ部材４の広く設けられているのが好ましい。

上記構成をとる場合は、図４に示すように、ネジ止めが緩められる際、ネジ挿入孔４１のうち工具ホルダ３側の部分がネジ部５０と当接する。このため、クランプ部材４が工具ホルダ３の先端側にスライドしてインサート押圧部材４０が切削インサート２の取り付け穴２０ｂからずれることがなく、インサート押圧部４０が工具ホルダ３側に付勢されるために必要な隙間４１ａも確保することができる。

なお、ネジ頭部５１のうちクランプ部材４側は、凸曲面となっていることが好ましい。これにより、クランプ部材４のネジ止めを緩める際、クランプ部材４はネジ頭部５の凸曲面に沿って滑らかにスライドすることができる。

また、工具ホルダ３のネジ孔３１よりも後端側には、弾性部材位置決め部として凹部３２が形成されており、この中にコイルスプリング６が配設されている。これにより、ネジ部材５の緊緩時におけるコイルスプリング６の位置ずれを抑制することができる。

また、工具ホルダ３の凹部３２には、コイルスプリング６に挿入された棒状の凸部３２ａが形成されている。一方、クランプ部材４の後端部４２には、凸部３２ｂが当接する当接部が形成されており、これにより、ネジ部材５の緊緩時においてクランプ部材４がネジ部５軸心周りに回転するのを防止することができる。具体的には、本実施形態において図２（ｂ）に示すように、上述した当接部として、クランプ部材４の後端からネジ挿入孔４１に向かってスリット４２ａが形成されており、このスリット４２ａには、棒状の凸部３２ａが挿入され、ネジ部材５の緊緩時に、スリット４２ａの内壁と、棒状の凸部３２ａとが当接し、上述したクランプ部材４の回転を防止することができる。さらに、スリット４２ａはクランプ部材４の上下面に渡って形成されていることにより、ネジ部材５を締めこみクランプ部材４が工具ホルダ３側に向かって沈み込んでいく際に、棒状の凸部３２ｂの先端がクランプ部材４に突き当りクランプ部材４の沈み込みを妨害することはない。

なお、切削インサート２を取り外す際は、図４に示すネジ止めを緩めた状態で、クランプ部材４の後端部４２を工具ホルダ３側に押し下げればよい。これにより、ネジ挿入孔４１の内壁がネジ頭部５１から離間するため上述したテコの作用が無くなり、インサート押圧部４０が切削インサート２の取り付け穴２０ｂから離間する。この動作により初めて切削インサート２にかかる押圧が解除されるため、切削インサート２が不用意にインサートポケット３０から離脱するのを防止することができる。同様に、切削インサート２をインサートポケット３０に拘束する際も、上述したテコの作用で切削インサート２を仮止しておくことにより、切削インサート２の着脱作業時における作業効率を向上させることができる。

次に、本発明の第２の実施形態について図を参照して説明する。なお、第１の実施形態と略同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。

図５は本発明の切削工具の第２の実施形態のうち、クランプ機構の縦断面図である。

本発明の第２の実施形態における切削工具１のクランプ機構は、切削インサート２を載置するインサートポケット３０と、切削インサート２をインサートポケット３０に押圧し固定するクランプ部材４と、クランプ部材４を工具ホルダ３にネジ止めするネジ部材５と、クランプ部材４の後端部４２を工具ホルダ３から離間する方向に付勢するコイルスプリング６を具えている。

ここで、第２の実施形態におけるクランプ機構は、第１の実施形態における切削工具１のクランプ機構と、クランプ部材４の当接部および工具ホルダ３の弾性部材位置決め部の構成が異なっている。具体的には、クランプ部材４の当接部として、工具ホルダ３側に向かって突出する凸部４２ｂが形成されている。一方、弾性部材位置決め部として凹部３２が形成されており、凹部３２の中にコイルスプリング６が配設されている。

そして、クランプ部材４がネジ止めされている状態において、凸部４２ｂがコイルスプリング６に挿入されているとともに、凹部３２と係合している。この状態からネジ部材５の緩める際、クランプ部材４がネジ部５の軸心周りに回転するのを、凹部３２と凸部４２ｂとが当接することで防止できる。

また、本実施形態においては上面視が略正方形である切削インサート２を示したが、本発明の切削工具に用いられる切削インサート２は、上面視が正方形以外の多角形状や円状、その他の形状であっても良く、工具ホルダ３のインサートポケット３０に関しても、使用される切削インサート２に合わせて形状を変化させて良い。

なお、本発明の切削工具として転削工具を例に説明したが、本発明の切削工具は、旋削工具にも応用することができる。

次に、本発明に係る切削工具を用いて被削材を切削する切削方法について図面を参照して説明する。

図６〜図８に、本発明に係る第１の実施形態の切削工具を用いて被削材１０を切削する切削方法の工程図を示す。まず、工具ホルダ３に切削インサート２を取付ける。そして、図６に示すように、切削工具１を回転させるとともに、切削工具１を被削材１０に近づける。なお、切削工具１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１に近づけても良い。

次いで、図７に示すように、切削インサート２の切刃を被削材１０に接触させて被削材１０を切削する。その後、図８に示すように被削材１０から切削工具１を離間させる。なお、切削加工を継続する場合は、切削工具１を回転させた状態を維持して、被削材１０の異なる箇所に切削インサート２の切刃を接触させる工程を繰り返す。

上記の切削工程を繰り返して切削インサート２の切刃が摩耗した際に切削インサート２を交換する作業を行うが、本発明の切削工具においては、ネジ止めが緩められている際にも切削インサート２が押圧されていることにより、切削インサート２がインサートポケットから離脱することがなく、切削インサート２の交換時における作業効率が向上する。これにより、従来の切削方法に比して切削インサート２の交換作業を短時間で終えることができるため、被削材料１０の加工効率が向上する。

以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨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いうまでもない。

本発明に係る切削工具の第１の実施形態を示す斜視図である。 図１に示す切削工具におけるクランプ機構を示す（ａ）拡大斜視図および（ｂ）平面図である。 図１に示す切削工具のＸ−Ｘ断面図である。 図１に示す切削工具であって、ネジ止めが緩められている状態のＸ−Ｘ断面図である。 本発明の切削工具の第２の実施形態におけるクランプ機構を示す断面図である。 本発明に係る切削方法の工程図である。 本発明に係る切削方法の工程図である。 本発明に係る切削方法の工程図である。

符号の説明

１・・・切削工具
２・・・切削インサート
２０・・・上面
２０ａ・・・切刃
２０ｂ・・・取り付け穴
２１・・・側面
２２・・・下面
３・・・工具ホルダ
３０・・・インサートポケット
３０ａ・・・載置面
３０ｂ・・・拘束壁面
３１・・・ネジ孔
３２・・・凹部
３２ａ・・・凸部
４・・・クランプ部材
４０・・・インサート押圧部
４１・・・ネジ挿入孔
４１ａ・・・隙間
４２・・・後端部
４２ａ・・・スリット
４２ｂ・・・凸部
５・・・ネジ部材
５０・・・ネジ部
５１・・・ネジ頭部
６・・・コイルスプリング

Claims (10)

1. 切削インサートと、
   前記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する工具ホルダと、
   前記切削インサートを前記工具ホルダのインサートポケットに固定するクランプ部材と、
   前記クランプ部材を前記工具ホルダにネジ止めするネジ部材と、を具え、
   前記クランプ部材は、前記切削インサートの上面を押圧するインサート押圧部と、前記ネジ部材が挿入されるネジ挿入孔と、前記ネジ挿入孔を基準にして前記インサート押圧部の反対側に位置する後端部と、を有する切削工具において、
   前記ネジ部材の軸心と前記インサート押圧部とを通る断面において、前記クランプ部材の後端部と前記工具ホルダとの間に弾性部材が配設されており、
   前記ネジ部材によるネジ止めが緩められる際、前記クランプ部材は、前記弾性部材によって前記後端部を前記工具ホルダから離間する方向に押圧されることにより、前記インサート押圧部によって前記切削インサートの上面を押圧することを特徴とする切削工具。
2. 前記ネジ部材は、前記ネジ挿入孔に挿入されるネジ部と、前記クランプ部材を押圧するネジ頭部と、を有し、
   前記ネジ挿入孔の内壁のうち前記クランプ部材の後端部側の部分とネジ部との間には隙間が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の切削工具。
3. 前記隙間は、前記工具ホルダ側から前記ネジ頭部側に向かうにつれて前記クランプ部材の後端部側に広く設けられていることを特徴とする請求項２に記載の切削工具。
4. 前記工具ホルダは、前記弾性部材と係合し前記工具ホルダの所定の範囲内に前記弾性部材を位置決めする弾性部材位置決め部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の切削工具。
5. 前記クランプ部材の後端部は、前記ネジ部材の緊緩に伴い前記クランプ部材が前記ネジ部材の軸心周りに回転するのを、前記弾性部材位置決め部と接触することにより防止する当接部を有することを特徴とする請求項４に記載の切削工具。
6. 前記弾性部材位置決め部は、前記弾性部材が配設される凹部を有し、
   前記クランプ部材の当接部は、前記凹部と係合する凸部を有することを特徴とする請求項５に記載の切削工具。
7. 前記弾性部材位置決め部は、前記クランプ部材の当接部に向かって突出する凸部を有し、
   前記クランプ部材の当接部は、前記弾性部材位置決め部の凸部と係合する凹部を有することを特徴とする請求項５に記載の切削工具。
8. 前記弾性部材は、コイルスプリングであり、
   前記弾性部材位置決め部の凸部は、前記コイルスプリングに挿入されていることを特徴とする請求項７に記載の切削工具。
9. 前記係止部の凹部は、前記クランプ部材の後端から前記ネジ挿入孔側に延びるスリットを有し、
   該スリットには、前記弾性部材位置決め部の凸部が挿入されていることを特徴とする請求項７または８に記載の切削工具。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の切削工具を用いて被削材を加工する方法であって、
    前記被削材に前記切削工具を相対的に近付ける工程と、
    前記切削工具または前記被削材を回転させ、前記切削工具の切刃を前記被削材に接触させて、前記被削材を切削する工程と、
    前記被削材と前記切削工具を相対的に遠ざける工程と、
    を具えることを特徴とする切削方法。

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