JP2010179405A - インサート着脱式切削工具と同工具用チップ - Google Patents

Abstract

【課題】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ホルダによるチップの保持安定性を高め、それにより、刃先変位の懸念をなくして同工具による加工精度の向上、加工の安定性向上を図ることを課題としている。
【解決手段】ホルダ５に設けるチップ座８の座面とクランプ部材１０のチップ押圧面１１を、各々が側面視で１８０度以下の交差角を有する第１の面８ａ、１１ａと第２の面８ｂ、１１ｂを備えて側面視の形状がＶ字状をなすものにし、一方、チップ１の底面３と上面４は側面視で山形形状にし、さらに、クランプ部材１０に、チップ押圧面１１の第１の面１１ａと第２の面１１ｂを互いに切り離すスリット１２を設けた。
【選択図】図１

Description

この発明は、溝入れ旋削加工や突っ切り旋削加工に利用するインサート着脱式切削工具と同工具用のチップ（切れ刃チップ）に関する。

首記のインサート着脱式切削工具として、例えば、下記特許文献１に記載された溝入れ工具がある。特許文献１に開示されたその溝入れ工具は、切削用のチップ（インサート）をホルダに設けたチップ座（同文献はチップ取付座と称している）に着座させ、クランプ駒で上側から押圧してホルダに固定している。

また、チップ座を、その長手方向の中心を挟んで対称なＶ字状の位置決め用凹面として形成する一方、チップの下面は位置決め用凹面に嵌合する位置決め用凸面となし、その凹面と凸面を嵌合させることでチップをホルダ長手方向に位置決めするようにしている。

実開平４−１１２７０７号公報

前掲の特許文献１に開示された切削工具（溝入れ工具）は、図５に示すように、クランプ駒３１によるチップ３０の押圧が、チップ３０の長手方向中心に力を加えてなされる。この構造によれば、チップ座３２の２つの座面３２ａ、３２ｂに押圧力の分力（ホルダの長手方向を向く力）が等しく作用し、２つの座面３２ａ、３２ｂが相反する方向に傾いているため、その等しい分力が互いに打ち消し合う。これにより、チップ３０がホルダ長手方向に位置決めされる。
ところが、切削時には、切削力（主分力）Ｆが工具の刃先側に作用するため、刃先側の座面３２ａに沿って切削力Ｆの分力Ｆ１が発生する。切削力Ｆが小さい間は、クランプ駒３１とチップ座３２に挟み込まれたチップは移動しないが、この分力Ｆ１が大きくなるとチップが動いて刃先位置が後退する虞がある。

この発明は、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ホルダによるチップの保持安定性を高め、それにより、刃先変位の懸念をなくして同工具による加工精度の向上、加工の安定性の向上を図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、切れ刃を有するチップを、ホルダの先端の上面に設けたチップ座に載置し、そのチップをクランプ部材で上から押圧してホルダに着脱自在に固定するインサート着脱式切削工具において、
前記チップ座の座面と前記クランプ部材のチップ押圧面とが、
ホルダ先端側に配置される第１の面と、この第１の面よりもホルダ後部側に配置される第２の面とを有し、
前記チップの座面と前記クランプ部材のチップ押圧面の第１の面と第２の面が、側面視でＶ字状となるように構成した。

この切削工具の好ましい形態を以下に列挙する。
（１）前記チップ座の座面と前記クランプ部材のチップ押圧面の第１の面と第２の面とが、側面視でホルダの外側（チップを挟みつける方向とは反対側）に向けて凸となるようなＶ字状に形成されたもの。
（２）前記クランプ部材のチップ押圧面の第１の面の形成部を弾性変形可能となすスリットが、第２の面の形成部との間に形成されているもの。
（３）前記チップ押圧面の第１の面と前記チップ座の第２の面を互いに平行な面にし、さらに、前記チップ押圧面の第２の面と前記チップ座の第１の面を互いに平行な面にする。（４）前記チップ座の第１の面、又は第２の面のどちらか一方を傾斜角０度の面にする。（５）前記クランプ部材を、前記ホルダから独立したクランプ駒で構成し、そのクランプ駒をクランプボルトで締め付けて前記チップを押圧する。
なお、チップ座の第１の面と第２の面は、チップ押圧面の第１、第２の面と区別するために、以下では第１の座面、第２の座面と言う。
この発明は、上記インサート着脱式切削工具に取り付けられるチップであって、切れ刃を端部に有し、チップの底面と上面とが、それぞれ２つの面で形成され、
前記底面を形成する面の一方が他方の面に対して、また、上面を形成する面の一方が他方の面に対してそれぞれ傾いてチップの底面と上面が側面視でＶ字状をなすように形成されたチップも併せて提供する。

この発明の切削工具は、チップの底面と上面の両方を側面視で凹又は凸のＶ字状にし、それらの面をそれぞれが対応するＶ字状に形成されたチップ座とクランプ部材のチップ押圧面にそれぞれ嵌合させる構造にしている。チップの底面と上面の両方を側面視で外側に凸のＶ字状をなすように形成したチップを使用する場合、前記特許文献１の工具よりも、チップのホルダ後方への動きを止めるための嵌合部のくさび角α（チップ座の第１の座面と第２の座面の交差角が特許文献１の工具と同一と仮定したときのくさび角）を大きくすることができ、それによる拘束力の増強でチップの固定を安定させることができる。
また、チップの底面と上面の両方を側面視で内側に凸のＶ字状に形成したチップを使用する場合や、チップの底面と上面の両方が側面視で上面側または底面側に凸となっている形状であっても同等の効果が得られるが、強度面からチップの両側がホルダの外側に凸のＶ字状に形成されていることが好ましい。なお、この発明で言う「Ｖ字状に形成」の意味は、２つの面が直接交差して交差部が尖っている必要はなく、チップの底面と上面については、２つの面の交点近傍が側面視で曲線をなす面で形成されていてもよい。

図５に示した特許文献１の工具も、チップ座の２つの座面３２ａ、３２ｂの交差角を小さくすることでくさび角αを増大させることができる。ただし、その方法では、座面３２ａ、３２ｂの交差角が大きいものに比べて、チップの上面から底面までの幅を大きくする必要があり、ホルダも大型のものとする必要がある。

この発明は、チップの上面と底面の両方を側面視でＶ字形状となるような形状にし、切削工具の形状をこのチップに対応させたので、従来の製品と同等の大きさで、チップの長手方向の拘束力を向上させることができる。

また、チップの上面を山形にしてクランプ部材による押圧が２方向からなされるようにしたので、チップ座の第１の座面と第２の座面の傾斜角が異なっていてもチップ座によるチップのホルダ長手方向の位置決めを安定して行うことが可能になる。

また、これにより、チップ押圧面の第２の面の傾斜角を第１の面の傾斜角よりも大きくすること、或いは、チップ座の第２の座面を第１の座面よりも傾斜角の大きな面にすることが許容されるようになるので、そのような構成にすることで切削時にチップに働くホルダ後方に向う力の受け止めを安定させることも可能になる。

このほか、クランプ部材のチップ押圧面の第１の面と第２の面をスリットで区画し、クランプ部材の第１の面の形成部を弾性変形可能な構造にしたものは、チップの寸法、形状、取り付け位置に関する不可避の精度誤差を吸収することができる。クランプ部材の第２の面の形成部については、チップの位置決めのために弾性変形しないことが好ましいが、弾性変形する構造としても構わない。

上記の作用・効果でチップの保持安定性が高まり、切削中にチップがシフトすることによる加工の安定性の悪化、切れ刃が変位することによる加工精度の悪化が効果的に防止されるようになる。

この発明の切削工具の実施の形態を示す側面図 図１の切削工具の平面図 図１の切削工具の正面図 この発明の切削工具の他の実施の形態の要部を示す側面図 特許文献１に開示された溝入れ工具の概要を示す側面図

以下、添付図面の図１〜図４に基いて、この発明の実施の形態について説明する。図１〜図３は第１形態のインサート着脱式切削工具である。この工具は、溝入れ用バイトとして構成されているが、丸棒などの突っ切り加工にも利用することができる。

図１〜図３に示した第１形態のインサート着脱式切削工具は、本体部６に支持ピース７がねじ９によって固定されたホルダ５を有している。さらに、切れ刃２を有するチップ（インサート）１と、そのチップ１をホルダ５に固定するクランプ部材１０と、そのクランプ部材１０を締め付けるクランプボルト１３と、クランプ部材１０をアンクランプ方向に付勢する付勢手段１４を備えている。

チップ１は、長さ方向の中心線Ｃを境にした一端側と他端側を同一構造にして先端と後端の方向性を無くし、水平面内での１８０度の回転で一端と他端の切れ刃２が入れ替わる経済性に優れた２刃のチップにしているが、単刃のチップでもよい。

このチップ１は、底面３が長さ方向中心で鈍角に交わる２つの面３ａ、３ｂによって構成され、また、上面４も同様に長さ方向中心で鈍角に交わる２つの面４ａ、４ｂによって構成されてその底面３と上面４が側面視において共に山形をなしている。

図示のチップ１は、底面３の図１における右側の面（ホルダ後部側の面）３ｂと上面４の図１における左側の面（刃先側の面）４ａ、底面３の図１における左側の面３ａと上面４の図１における右側の面４ｂをそれぞれ平行な面として構成しており、面３ｂと４ｂ、面３ａと４ａに挟まれる角がチップのくさび角αとなっている。図のチップ１は、そのくさび角αを１５度に設定している。

また、チップの底面３を構成する２つの面３ａ、３ｂは、工具の正面視においてＶ字状をなす凹面にしており、上面４は、面４ａ、４ｂをともに平面で構成している。なお、上面４も、工具の正面視においてＶ字形状をなす凹面にしてもよい。それぞれの面は、ホルダに対応した凹面を形成することで凸面に置き換えることができる。

ホルダ５は、別加工した本体部６と支持ピース７の２者で構成し、支持ピース７を、本体部６の先端にねじ９で着脱自在に締結して交換可能となしているが、全体を一体に形成してもよい。

支持ピース７は、本体部６への取り付け部７ａよりも幅方向寸法を小さくしたチップ支持部７ｂを有しており、取り付け部７ａから前方に突出したそのチップ支持部７ｂの先端上面にチップ座８を設けている。

そのチップ座８は、図１に示すように、βの交差角を有する第１の座面８ａと第２の座面８ｂの２面で構成される。第１の座面８ａと第２の座面８ｂは、互いのなす角（交差角）βを１８０度以下に設定しており、そのために、チップ座８が工具の側面視においてＶ字状をなすものになっている。
なお、側面視においてＶ字状をなすと言う表現は、Ｖの頂点が尖っていることを意味するのではなく、頂点は丸みを帯びた形状になっていてもよい。

第１の座面８ａと第２の座面８ｂは、図示の工具ではその両面の交差角βを１６５度に設定している。また、図示の工具は、刃先（図１において左端の切れ刃２）側にある第１の座面８ａを、所定の傾斜角を有する面として形成し、第１の座面８ａよりもホルダの後方に位置する第２の座面８ｂは傾斜角０度の面として形成している。

さらに、その第１の座面８ａと第２の座面８ｂは、工具の正面視において山形をなす面として構成し、この山形の面を、その面に対応する形状にしたチップ１の底面３のＶ字状凹面に嵌合させることで、チップ１をホルダの長手直角方向にも位置決めするようにしている、この構成は従来品と同じである。なお、正面視においてチップ１の底面を山形、チップ座８の座面をＶ字状凹面にしてもよく、その構造でも、両面を凹凸嵌合させてチップ１をホルダ幅方向に位置決めすることができる。

クランプ部材１０は、ホルダ５と一体の上あごとして形成し、その上あごを弾性変形させることでチップ座が形成された下あごと上あごとの間にチップを挟むものも考えられる。但し、この発明の工具は、チップ座８とクランプ部材１０との間に形成されるくさび状空間の入口寸法がチップ１の長さ方向中間点の高さ寸法よりも狭くなるので、上記の構造ではクランプ部材（上あご）の必要弾性変形量を確保しづらくなる。或いは、チップのくさび角αを小さくせざるを得なくなる。

そこで、図示の切削工具は、クランプ部材１０として、上記の不具合を回避できるホルダ５から独立したクランプ駒を採用している。このクランプ部材１０は、先端の下部にチップ押圧面１１を有する。そのチップ押圧面１１は、図１に示した第１の面１１ａと第２の１１ｂの２面で構成している。第１の面１１ａと第２の面１１ｂは、交差角γを交差角βと同一角度に設定しており、そのために、チップ押圧面１１が工具の側面視においてＶ字状をなすものになっている。

クランプ部材１０には、第１の面１１ａと第２の面１１ｂの間にスリット１２を設けており、そのスリット１２によって第１の面１１ａの形成部と第２の面１１ｂの形成部が互いに切り離され、第１の面１１ａの形成部が弾性変形できる形状になっている。そのような構造にすることで、第１の面１１ａの形成部の独立した弾性変形によってチップ１の寸法、形状、取り付け位置に関する不可避の精度誤差が吸収される。従って、クランプ部材１０によるチップ１の押圧が安定し、このこともチップの固定の安定化に寄与する。

なお、チップ押圧面１１の第１の面１１ａと第２の面１１ｂは、それらの面からチップ１に加えられる押圧力の合力がチップ座８の長さ方向中心に向うように設定しており、そのために、チップ座８の第１の座面８ａと第２の座面８ｂの傾斜角を図１のように異ならせても、Ｖ字状チップ座８によるチップのホルダ長手方向の位置決めがなされる。

付勢手段１４は、アンクランプ時にクランプ部材１０の先端側を押し上げてチップ１から離し、アンクランプ位置に保持する。この付勢手段１４は、図示のコイルスプリングに限定されない。また、この付勢手段１４があるとチップの着脱がしやすいが、必須の要素ではなく、省くこともありうる。

図４に、第２形態のインサート着脱式切削工具を示す。この第２形態は、チップ座８の第１の座面８ａを傾斜角０度の面で、また、第２の座面８ｂを所定の傾斜角を有する面でそれぞれ構成しており、この部分が第１形態と異なる。その他の構成は、第１形態と同一であるので説明を省く。

この第２形態の切削工具は、チップ１の刃先部に加わる切削力の受け止めが、主として切削力（主分力）Ｆにほぼ直交したチップ座８の第１の座面８ａによってなされ、そのために、ホルダの後方を向く切削分力が発生しにくい。また、チップ座８の第２の座面８ｂがホルダ５の後部側で位置が高くなる方向に傾斜して切削時にチップ１に加わるホルダ長手方向の力（図４において右向きとなる力）を受け止める。従って、この形態でもチップの固定の安定性を高めることができる。

１ チップ
２ 切れ刃
３ 底面
３ａ、３ｂ 底面を構成する面
４ 上面
４ａ、４ｂ 上面を構成する面
５ ホルダ
６ 本体部
７ 支持ピース
７ａ 取り付け部
７ｂ チップ支持部
８ チップ座
８ａ 第１の座面
８ｂ 第２の座面
９ ねじ
１０ クランプ部材
１１ チップ押圧面
１１ａ 第１の面
１１ｂ 第２の面
１２ スリット
１３ クランプボルト
１４ 付勢手段

Claims (7)

1. 切れ刃（２）を有するチップ（１）を、ホルダ（５）の先端の上面に設けたチップ座（８）に載置し、そのチップ（１）をクランプ部材（１０）で上から押圧してホルダ（５）に着脱自在に固定するインサート着脱式切削工具において、
   前記チップ座（８）の座面と前記クランプ部材（１０）のチップ押圧面とが、
   ホルダ先端側に配置される第１の面（８ａ，１１ａ）と、この第１の面よりもホルダ後部側に配置される第２の面（８ｂ，１１ｂ）とを有し、
   前記チップ座の座面（８ａ，８ｂ）と前記クランプ部材のチップ押圧面の第１の面（１１ａ）と第２の面（１１ｂ）とが、側面視でＶ字状となるように形成されたことを特徴とするインサート着脱式切削工具。
2. 前記チップ座の座面（８ａ，８ｂ）と前記クランプ部材のチップ押圧面の第１の面（１１ａ）と第２の面（１１ｂ）とが、側面視でホルダの外側に向けて凸となるようなＶ字状に形成されている請求項１に記載のインサート着脱式切削工具。
3. 前記クランプ部材（１０）のチップ押圧面の第１の面（１１ａ）の形成部を弾性変形可能となすスリット（１２）が、第２の面（１１ｂ）の形成部との間に形成されている請求項１又は２に記載のインサート着脱式切削工具。
4. 前記チップ押圧面（１１）の第１の面（１１ａ）と前記チップ座の第２の面（８ｂ）を互いに平行な面にし、さらに、前記チップ押圧面（１１）の第２の面（１１ｂ）と前記チップ座の第１の面（８ａ）を互いに平行な面にした請求項１〜３のいずれかに記載のインサート着脱式切削工具。
5. 前記チップ座の第２の面（８ｂ）、又は、第１の面（８ａ）を傾斜角０度の面にした請求項４に記載のインサート着脱式切削工具。
6. 前記クランプ部材（１０）を前記ホルダ（５）から独立したクランプ駒で構成し、そのクランプ駒をクランプボルト（１３）で締め付けて前記チップ（１）を押圧するようにした請求項４又は５に記載のインサート着脱式切削工具。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載のインサート着脱式切削工具に取り付けられるチップであって、切れ刃（２）を端部に有し、
   チップの底面（３）と上面（４）とが、それぞれ２つの面（３ａ，３ｂ、４ａ，４ｂ）で形成され、
   前記面（３ａ）が面（３ｂ）に対して、また、面（４ａ）が面（４ｂ）に対してそれぞれ傾いてチップの底面（３）と上面（４）が側面視でＶ字状をなすように形成されたチップ。

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