JP2011093022A - 切削インサート及び切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】コーナー切刃周辺の剛性を高く保つことができ、高精度の切削に好適でしかも耐久性の面においても優れる切削インサート及び切削工具を提供する。
【解決手段】上下面、複数の側面、並びに上面及び隣接する複数の側面の間に設けられたコーナー切刃６を有するインサート本体部を備えるとともに、コーナー切刃を正面としたとき右側方または左側方の側面がクランプ部材１２により押圧されて、クランプ部材とホルダとの間で挟まれて固定される切削インサート１である。クランプ部材により押圧されるインサート本体部の右側方または左側方の少なくとも何れか一方の側面には、クランプ部材の突起部と係合する係合凹部または係合孔が形成されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、コーナー切刃を有する切削インサート及び切削インサートが組み付けられる切削工具に関するものである。

被削材に対し外径加工等を行う際には、切削インサートをクランプ部材を介してホルダに取り付けた切削工具を用いる場合がある。
この種の切削工具で用いられる切削インサートには、以前からコスト低減の意味で小型化が要求されていた。このような要求に応えるものとして、下記の特許文献１には、次に示す切削工具が記載されている。

すなわち、特許文献１には、四角柱状の切削インサートの上面の対角線位置にそれぞれコーナー切刃が形成され、これらコーナー切刃同士をつなぐ線に平行となるよう、切削インサートの高さ方向中間部分に貫通孔が形成され、この貫通孔に固定用螺子を挿入し、この固定用螺子の先端をホルダの雌螺子部に螺子合わして締め付けることで、切削インサートをホルダに組みつける切削工具が記載されている。

特開２００９―６４４３号公報

前記特許文献１に記載の切削工具にあっては、コーナー切刃のすぐ下側に貫通孔が形成されるので、コーナー切刃周辺の剛性を高く保つことが難しく、振動が生じ易いため、高精度の切削に不向きであるまた耐久性の面で劣るという問題があった。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであって、コーナー切刃周辺の剛性を高く保つことができ、高精度の切削に好適でしかも耐久性の面においても優れる切削インサート及び該切削インサートが組み付けられる切削工具を提供することを目的とする。

前記の課題を解決するために、本発明は、以下の手段を提案している。
すなわち、本発明に係る切削インサートは、上下面、複数の側面、並びに前記上面及び隣接する前記複数の側面の間に設けられたコーナー切刃を有するインサート本体部を備えるとともに、前記コーナー切刃を正面としたとき右側方または左側方の前記側面がクランプ部材により押圧されて、該クランプ部材とホルダとの間で挟まれて固定される切削インサートであって、前記クランプ部材により押圧される前記インサート本体部の前記右側方または左側方の少なくとも何れか一方の側面には、前記クランプ部材の突起部と係合する係合凹部または係合孔が形成されていることを特徴とする。

前記のように構成された切削インサートによれば、コーナー切刃を正面としたとき右側方または左側方のうち一方の側面がクランプ部材により押圧されて、クランプ部材とホルダとの間で挟まれることで、ホルダに固定される。
ここで、インサート本体部の右側方または左側方の側面に係合凹部または係合孔が形成されるだけで、コーナー切刃の下方には先行技術で紹介したような貫通孔が形成されておらず中実にできるので、コーナー切刃近傍の剛性を高く保つことができる。

また、前記クランプ部材により前記側面が押圧されるときに、前記クランプ部材の押圧方向への移動及び該押圧方向に対し直交する方向への移動に伴い、前記インサート本体部の前記コーナー切刃とは逆側の前記側面と前記下面とが前記ホルダに当接して拘束されるホルダ被拘束面になることが好ましい。

また、前記インサート本体部が６角柱形状に形成され、前記インサート本体部の隣接する３つの側面と前記下面とが前記ホルダに当接して拘束されるホルダ被拘束面になり、前記３つの側面に隣接する１つの側面が前記クランプ部材に当接して拘束されるクランプ部材被拘束面になることが好ましい。

また、前記インサート本体部には、対向する２つの長側面と該長側面の間に２つずつ存する短側面とが設けられるとともに、前記上面及び隣接する前記短側面の間に前記コーナー切刃が設けられ、前記長側面の一方と前記互いに隣接する２つの短側面と前記下面とが前記ホルダ被拘束面になり、前記長側面の他方が前記クランプ部材被拘束面になることが好ましい。

また、本発明に係る切削工具は、請求項１〜４の何れかに記載の切削インサートと、該切削インサートが固定されるホルダと、前記切削インサートを前記ホルダに固定するクランプ部材とを備える切削工具であって、前記ホルダは、前記切削インサートの下面と側面とにそれぞれ当接してそれらを拘束する下面拘束面及び側面拘束面を有するインサート取付座と、前記クランプ部材が締結手段によって前記インサート取付座側へ移動するとき前記クランプ部材に係合して前記クランプ部材をインサート取付座への移動方向に対し直交する方向へ移動させるクランプ部材係合部とを備えることを特徴としている。

前記のように構成された切削工具によれば、ホルダのインサート取付座に切削インサートを、下面及び側面がそれぞれホルダの下面拘束面、側面拘束面に対向するように仮置きし、クランプ部材を切削インサートの側方から押し当てて、この状態でクランプ部材を締結手段によってホルダ側に固定する。これによって、切削インサートをホルダに固定することができる。

また、前記クランプ部材係合部は、前記クランプ部材が締結手段によって前記インサート取付座側へ移動されるとき、前記クランプ部材の傾斜面に当接して前記クランプ部材を前記インサート取付座への移動方向に対し直交する方向へ移動させる傾斜面を備えることが好ましい。

また、前記ホルダには、前記クランプ部材が前記インサート取付座への移動方向に対し直交する方向へ移動されるときに、前記クランプ部材を同方向へ案内する案内溝が形成されていることが好ましい。

本発明に係る切削インサートによれば、コーナー切刃近傍の剛性を高く保つことができ、コーナー切刃の振動を抑えることで高精度の切削に好適となり、しかも耐久性の面においても優れる。
また、本発明の切削工具によれば、コーナー切刃近傍の剛性を高く保つ切削工具をホルダに固定することができ、高精度の切削を長期に渡って行うことができる。

本発明の実施形態を示す切削インサートの斜視図である。 本発明の実施形態を示す切削インサートの正面図である。 本発明の実施形態を示す切削インサートの平面図である。 本発明の実施形態を示す切削インサートの側面図である。 本発明の実施形態を示す切削工具の要部の拡大斜視図である。 本発明の実施形態を示す切削工具の正面図である。 本発明の実施形態を示す切削工具の平面図である。 本発明の実施形態を示す切削工具における図６のVIII矢視図である。 本発明の実施形態を示す切削工具の要部の拡大断面図である。 本発明の実施形態を示す切削工具に用いられるクランプ部材の斜視図である。 本発明の実施形態を示す切削工具に用いられるクランプ部材の正面図である。 本発明の実施形態を示す切削工具に用いられるクランプ部材の平面図である。

図１ないし図４は本発明の実施形態の切削インサートを示し、図１は切削インサートの斜視図、図２は切削インサートの正面図、図３は切削インサートの平面図、図４は切削インサートの側面図である。
これらの図に示すように、この切削インサート１は、上下面２，３及び複数の側面４Ａ、４Ｂを有するインサート本体部５を備える。

インサート本体部５は、超硬合金等の硬質材料により６角柱状に形成されている。上面２及び下面３は対向する２辺が長い６角形状に形成されている。側面は幅が長い長側面４Ａと幅が短い短側面４Ｂが形成されている。上面２において短側面４Ｂどうしのなす角度θａは鋭角（例えば、２０°〜９０°程度）に設定され、長側面４Ａと短側面４Ｂとのなす角度θｂは鈍角（例えば、１３５°〜１７０°程度）に設定されている。上面２と隣接する短側面４Ｂ同士との間にはコーナー切刃６が形成されている。なお、下面３と隣接する短側面４Ｂ同士との間にもコーナー切刃６が形成されている。また、この切削インサート１は、高さ寸法ｌａが厚さ寸法ｌｂより長いいわゆる縦刃用である。

インサート本体部５のコーナー切刃６を正面としたとき右側方及び左側方の側面（つまりこの実施形態では左右の長側面４Ａ）には、それらの中央部に一方の長側面４Ａから他方の長側面４Ａまで達する貫通孔７が形成されている。貫通孔７は、インサート本体部５の高さ方向中央、かつ上面及び下面にそれぞれ形成されたコーナー切刃６から等距離の位置に形成されている。また、貫通孔７は、その中心線が上面のコーナー切刃６，６の中央部を結ぶ線Ｌａに直交するように形成されている。この貫通孔７は、後述するクランプ部材１２の突起部１２Ｂと係合する係合孔である。

切削インサート１は、例えば上面の一方のコーナー切刃６を正面としたとき右側方または左側方の長側面４Ａがクランプ部材１２により押圧されて、クランプ部材１２とホルダ１１との間で挟まれることにより、ホルダ１１に固定される。これについては、後に詳しく述べる。

上記のように切削インサート１がクランプ部材１２とホルダ１１との間で挟まれてホルダ１１に固定されるとき、インサート本体部５の隣接する３つの側面、具体的には対をなす長側面のうちの一方の長側面４Ａと２つの短側面４Ｂ、４Ｂと下面３とがホルダに当接して拘束されるホルダ被拘束面になり、対をなす長側面のうち他方の長側面４Ａがクランプ部材に当接して拘束されるクランプ部材被拘束面になる。

インサート本体部５は、図１に示すように、高さ方向の中央に位置するとともに軸線Ｌｂに垂直な平面Ｍに関して、対称に形成されている。また、インサート本体部５は、長さ方向の中央に位置するとともに軸線Ｌｂを含み、厚さ方向（貫通孔７の中心線に沿う方向）及び前記高さ方向に沿う平面Ｎに関しても、対称な形状とされている。

図５〜図９は上記構成の切削インサート１が組みつけられる切削工具を示し、図５は切削工具の要部の拡大斜視図、図６は切削工具の正面図、図７は切削工具の平面図、図８は図６のVIII矢視図、図９は切削工具の要部の拡大断面図である。
図６、図７に示すように、工具本体１０は、ホルダ１１と、前記切削インサート１と、切削インサートをホルダ１１に固定した状態で組みつけるクランプ部材１２とを備える。

ホルダ１１は、鋼材等により形成されていて、互いに対向する上面１３及び下面１４と一対の側面１５，１６とを有する概略正４角柱状に形成されている。その後端側（図６、図７において右側）が上記正４角柱の中心軸線Ｏに沿って延びるシャンク部１７とされるとともに、ホルダ１１の先端には、上面から上方に向けて突出しかつ左側の側面１５から左方に向けても突出する突出部１８が設けられている。突出部１８の先端左方部には、前記切削インサート１を取り付けるためのインサート取付座１９が設けられている。突出部１８の上面は後端側が下面１４に平行な平坦状に形成されているのに対し、インサート取付座１９が設けられる部分周辺は、インサート取付座１９側に向かうに従い漸次下方へ下がる傾斜面部１８Ａとされている。

図５に示すように、インサート取付座１９は、切削インサート１の下面３と当接する下面拘束面２１と、切削インサート１の一方の長側面４Ａ及び後端側に位置する２つの短側面４Ｂにそれぞれ当接する側面拘束面２２Ａ、２２Ｂとを有する。ここで、両側面拘束面２２Ｂ、２２Ｂがなす角度は、切削インサートの短側面４Ｂどうしのなす角度θａと等しく、また、隣接する側面拘束面２２Ａ、２２Ｂがなす角度は、切削インサートの長側面４Ａと短側面４Ｂとのなす角度θｂと等しくなるように設定されている。

また、切削インサート１がホルダ１１のインサート取付座１９に正規の状態で固定されるとき、下面３の先端側であって短側面４Ｂ同士が交わる部分Ｐ（言い換えれば下面先端側のコーナー切刃６の中央部）がホルダ１１の先端側角部２３の上端部に合致するように、また切削インサート１の上面２がホルダ１１の上面１３に対して先端のコーナー切刃側に向かうに従い漸次高さが後退するよう斜めに傾斜し、しかも、図７に示すように、上面２のコーナー切刃６、６同士を結ぶ線Ｌａがホルダの軸線Ｏに対して所定角度θｃを有するように、前記インサート取付座１９の下面拘束面２１及び前記側面拘束面２２Ａ、２２Ｂの位置と角度がそれぞれ設定されている。
また、両側面拘束面２２Ｂ、２２Ｂの交差部分には、切削インサート１のコーナー部との干渉を避けるための逃がし部２２Ｃが形成されている。

図１０〜図１２はクランプ部材を示し、図１０は斜視図、図１１は正面図、図１２は平面図である。これらの図に示すように、クランプ部材１２は概略長板状であって、長手方向の先端側が先細りとなるように形成されている。先端部の下面には、切削インサート１の長側面４Ａに当接する当接面１２Ａが形成されている。当接面１２Ａの後端寄りに、切削インサート１の貫通孔７内に挿入して係合される突起部１２Ｂが厚さ方向へ突出して形成されている。
また、クランプ部材１２の中央より後端寄りには、座ぐり部付きの挿通孔１２Ｃが形成されている。挿通孔１２Ｃには、このクランプ部材１２をホルダ１１に固定するための頭部２４Ａ付きのクランプネジ２４が挿入される。また、この挿通孔１２Ｃよりも後端側には下方に突出する突部１２Ｄが形成されており、この突部１２Ｄの先端側を向く面は、後端側に向かうに従い下方に向けて傾斜する傾斜面１２Ｅとされている。

一方、図９に示すように、前記ホルダ１１のインサート取付座１９の下方であって、しかもインサート取付座１９の後方かつ右側方には雌螺子部２６が形成されている。雌螺子部２６は、インサート取付座１９に固定される切削インサート１の貫通孔７の軸線に対して平行となるように形成されている。
また、ホルダ１１における雌螺子部２６の下方であってしかも雌螺子部２６の後方かつ右側方には傾斜面２７が形成されている。傾斜面２７は、前記クランプ部材１２がクランプネジ２４が締め付けられて前記インサート取付座１９側へ移動されるとき、クランプ部材１２の傾斜面１２Ｅに係合してクランプ部材１２を、インサート取付座への移動方向に対し直交する方向、具体的にはインサート取付座１９に取り付けられた切削インサート１の高さ方向に沿った下方及び長さ方向に沿った後方（図５中Ｘ方向）へ移動させるものである。

また、前記ホルダ１１には、前記したように、クランプネジ２４が締め付けられてクランプ部材１２がインサート取付座１９への移動方向に対し直交する方向、具体的には図５中Ｘ方向へ移動されるときに、クランプ部材１２を同方向へ案内する案内溝２８が形成されている。この案内溝２８の底部に前記傾斜面２７が形成されている。
なお、図９において符号２９は、クランプネジ２４の外方であって、雌螺子部２６の上端部に設けられたスプリング座とクランプ部材１２との間に介装されたスプリングを示す。

次に、上記構成の切削インサート及び切削工具の作用について説明する。
上記構成の切削工具において切削インサート１をホルダ１１に組み付けるには、まず、切削インサート１をホルダ１１のインサート取付座１９に、切削インサート１の一方の長側面４Ａが側面拘束面２２Ａに対向しかつ後端側に位置する短側面４Ｂが側面拘束面２２Ｂに対向するように仮置きする。そして、仮置きした切削インサート１の側方からクランプ部材１２を、該クランプ部材１２とホルダ１１との間にスプリング２９を介装した状態で、しかも突起部１２Ｂが切削インサート１の貫通孔７の開口部分に係合するようにあてがう。

この状態で、外方からクランプネジ２４をクランプ部材の挿通孔１２Ｃに挿入し、クランプネジ２４の先端の螺子部をホルダ１１の雌螺子部２６にねじ合わせ、その後このクランプネジ２４を強く締め付ける。すると、クランプ部材１２は、クランプネジ２４の頭部２４Ａによって座ぐり部が押されることにより、クランプネジ２４の先端方向へ押圧移動する。このとき、クランプ部材が当接面１２Ａで切削インサートの長側面４Ａを押圧し、結局、クランプ部材の当接面１２Ａとインサート取付座の側面拘束面２２Ａとの間で、切削インサート１を強く挟み込む。

クランプ部材１２がクランプネジ２４の先端方向（インサート取付座１９側）へ押圧移動すると同時に、クランプ部材の傾斜面１２Ｅがホルダの傾斜面２７から反力を受けることで、図５中Ｘで示すように、クランプ部材１２がホルダ１１における下方であってしかも後方かつ右側方へ移動する。このとき、クランプ部材１２は、左右側面をホルダの案内溝２８の左右の側壁に当接されて案内されるため、ふらつくことなく上記Ｘ方向へ正確に移動する。また、クランプ部材１２がＸ方向へ移動するとき、クランプ部材の突起部１２Ｂが切削インサートの貫通孔７に係合しているため、切削インサート１もクランプ部材１２と一体的にＸ方向へ移動する。このとき、図５に示すように、Ｘ方向に移動する際の分力Ｆａによって、切削インサートの下面３はインサート取付座の下面拘束面２１に強く押し付けられ、Ｘ方向に移動する際の分力Ｆｂによって切削インサートの後端側の２つの短側面４Ｂはインサート取付座の２つの側面拘束面２２Ｂにそれぞれ強く押し付けられる。

このように、切削インサート１は、左右の長側面４Ａと後端側の２つの短側面４Ｂと下面３の合計５面をインサート取付座１９とクランプ部材１２によって拘束されることとなり、この結果、切削インサート１はホルダ１１に対して強固に固定される。

ここで、切削インサート１は、インサート本体部５の右側方及び左側方の長側面４Ａに貫通孔が形成されているものの、コーナー切刃６の下方には先行技術で紹介したような貫通孔が形成されていない。このため、切削インサート１のコーナー切刃６近傍は、先行技術で記載された切削インサートに比べて剛性が高く、切削の際にコーナー切刃６の振動を低く抑えることができる。したがって、高精度の切削に好適となり、しかも耐久性の面においても優れる。

また、切削インサート１は、幅寸法より高さ寸法が長いいわゆる縦刃として用いられるから、切削インサート１自体の高さ方向の剛性が高く、この点においても、切削の際の振動を抑えることができる。
また、前記切削インサート１は、図１に示すように平面Ｍに関して対称に形成されるとともに、平面Ｎに関しても対称な形状とされており、上下逆にしてもあるいは左右逆にしても同形状であるから使い勝手が良い。

尚、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
例えば、本実施形態では、切削インサート１が６角柱状であるものを例に挙げて説明したが、これに限られることなく、実施形態の切削インサートにおいて、２連の短側面４Ｂのうち一つが、只一つの側面に置き換わった５角柱状のものであっても、本発明は適用可能である。

また、本実施形態では、切削インサート１において、クランプ部材１２の突起部１２Ｂに係合する部分として貫通孔７を形成したが、これに限られることなく、突起部１２Ｂと係合可能な係合凹部を設けてもよい。
また、本実施形態では、切削インサートの右側方または左側方の双方に、クランプ部材１２の突起部１２Ｂと係合する部分を形成しているが、これに限られることなく、切削インサートの右側方または左側方のいずれか一方にのみ、クランプ部材１２の突起部１２Ｂと係合する部分を設けても良い。

１ 切削インサート
２ 上面
３ 下面
４Ａ 長側面（側面、ホルダ被拘束面、クランプ部材被拘束面）
４Ｂ 短側面（側面、ホルダ被拘束面）
６ コーナー切刃
７ 貫通孔（係合孔）
１１ ホルダ
１２ クランプ部材
１２Ｂ 突起部
１２Ｅ 傾斜面
１９ インサート取付座
２１ 下面拘束面
２２Ａ、２２Ｂ 側面拘束面
２４ クランプネジ（締結手段）
２６ 雌螺子部
２７ 傾斜面（クランプ部材係合部）
２８ 案内溝

Claims (7)

1. 上下面、複数の側面、並びに前記上面及び隣接する前記複数の側面の間に設けられたコーナー切刃を有するインサート本体部を備えるとともに、前記コーナー切刃を正面としたとき右側方または左側方の前記側面がクランプ部材により押圧されて、該クランプ部材とホルダとの間で挟まれて固定される切削インサートであって、
   前記クランプ部材により押圧される前記インサート本体部の前記右側方または左側方の少なくとも何れか一方の側面には、前記クランプ部材の突起部と係合する係合凹部または係合孔が形成されていることを特徴とする切削インサート。
2. 前記クランプ部材により前記側面が押圧されるときに、前記クランプ部材の押圧方向への移動及び該押圧方向に対し直交する方向への移動に伴い、前記インサート本体部の前記コーナー切刃とは逆側の前記側面と前記下面とが前記ホルダに当接して拘束されるホルダ被拘束面になることを特徴とする請求項１に記載の切削インサート。
3. 前記インサート本体部が６角柱形状に形成され、
   前記インサート本体部の隣接する３つの側面と前記下面とが前記ホルダに当接して拘束される前記ホルダ被拘束面になり、前記３つの側面に隣接する１つの側面が前記クランプ部材に当接して拘束されるクランプ部材被拘束面になることを特徴とする請求項２に記載の切削インサート。
4. 前記インサート本体部には、対向する２つの長側面と該長側面の間に２つずつ存する短側面とが設けられるとともに、前記上面及び隣接する前記短側面の間に前記コーナー切刃が設けられ、
   前記長側面の一方と前記互いに隣接する２つの短側面と前記下面とが前記ホルダ被拘束面になり、前記長側面の他方が前記クランプ部材被拘束面になることを特徴とする請求項３に記載の切削インサート。
5. 請求項１〜４の何れかに記載の切削インサートと、該切削インサートが固定されるホルダと、前記切削インサートを前記ホルダに固定するクランプ部材とを備える切削工具であって、
   前記ホルダは、前記切削インサートの下面と側面とにそれぞれ当接してそれらを拘束する下面拘束面及び側面拘束面を有するインサート取付座と、前記クランプ部材が締結手段によって前記インサート取付座側へ移動されるとき前記クランプ部材に係合して前記クランプ部材をインサート取付座への移動方向に対し直交する方向へ移動させるクランプ部材係合部とを備えることを特徴とする切削工具。
6. 前記クランプ部材係合部は、前記クランプ部材が締結手段によって前記インサート取付座側へ移動されるとき、前記クランプ部材の傾斜面に当接して前記クランプ部材を前記インサート取付座への移動方向に対し直交する方向へ移動させる傾斜面を備えることを特徴とする請求項５に記載の切削工具。
7. 前記ホルダには、前記クランプ部材が前記インサート取付座への移動方向に対し直交する方向へ移動されるときに、前記クランプ部材を同方向へ案内する案内溝が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の切削工具。

Images