JP2011125948A - ホルダおよび切削工具、並びにそれを用いた被削材の切削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】両端に一対の前切刃を備えた突切り加工用および溝入れ加工用の切削インサートのいずれも装着可能なホルダおよび切削工具、並びにそれを用いた被削材の切削方法を提供することである。
【解決手段】突切り加工用または溝入れ加工用の切削インサート２０，３０が装着されるインサート装着部５が、先端６から順に拘束座面７，拘束側面９を有し、拘束側面９は、拘束座面７に向かうにつれて先端６に向かうよう傾斜し、かつ上部拘束側面および下部拘束側面を有し、拘束座面７に対して垂直なホルダ基準線と上部拘束側面とのなす角度をα１、ホルダ基準線と下部拘束側面とのなす角度をα２としたとき、α１＞α２の関係を有するホルダ２である。また、ホルダ２にインサート２０，３０を装着した切削工具１、およびそれを用いた被削材の切削方法を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、両端に一対の前切刃を備えた突切り加工用または溝入れ加工用の切削インサートを装着するホルダおよび切削工具、並びにそれを用いた被削材の切削方法に関する。

突切り加工用および溝入れ加工用の切削インサート（以下、「インサート」と言うことがある。）として、両端に一対の前切刃を備えたものがある。該インサートは、一方の前切刃をホルダ先端から突出させ、他方の前切刃に連続する端面をホルダの拘束側面に当接させてホルダに取り付けられる。

従来のホルダは、突切り加工用のインサートおよび溝入れ加工用のインサートの２種類のうち、いずれか一方のみを装着可能であった。すなわち、突切り加工用のインサートの前切刃は、上面視において、一端から他端に向かうにつれて内方か、または外方に向かうよう傾斜し、該前切刃に連続する端面も、前切刃に伴って傾斜している。したがって、突切り加工用のインサートを装着する場合には、ホルダの拘束側面も前切刃に対応するよう傾斜させる必要がある。

しかし、溝入れ加工用のインサートの前切刃は、突切り加工用のインサートのように傾斜していないので、拘束側面を傾斜させると、溝入れ加工用のインサートを装着することができず、それゆえ従来のホルダは、一方のインサートのみ装着可能であった。

一方、特許文献１には、端面を所定形状にすることによって、前切刃の傾斜の有無にかかわらず、１つのホルダに装着可能なインサートが記載されている。

しかし、前記インサートの端面は、中央部から下部にかけて大きく減肉されているため、前切刃直下のインサート強度が低く、切削時に大きな負荷を受けると、インサートが塑性変形し、破壊されるおそれがある。

また、突切り加工用のインサートでは、前切刃が傾斜しているので、突切り加工開始時にインサートを左右に動かそうとする力が生じる。特許文献１に記載されているインサートは、端面の下部をホルダの拘束側面に当接させるが、該端面の下部は前切刃から離れた位置にあるため、インサートを固定する力が弱く、インサートが左右に動き易い。

特開平８−２２９７０５号公報

本発明の課題は、両端に一対の前切刃を備えた突切り加工用および溝入れ加工用の切削インサートのいずれも装着可能なホルダおよび切削工具、並びにそれを用いた被削材の切削方法を提供することである。

本発明のホルダは、切削インサートが装着されるインサート装着部を先端部に有し、前記インサート装着部は、先端から順に、前記切削インサートの下面に当接する拘束座面と、該拘束座面に対して交差する方向に配置されるとともに、前記切削インサートの端面に当接する拘束側面と、を有する。この拘束側面は、前記拘束座面に向かうにつれて前記先端に向かうよう傾斜するとともに、上部に位置する上部拘束側面と、該上部拘束側面に連続し下部に位置する下部拘束側面と、を有し、前記拘束座面に対して垂直なホルダ基準線と、前記上部拘束側面とのなす角度をα１、前記ホルダ基準線と前記下部拘束側面とのなす角度をα２としたとき、前記α１およびα２が、α１＞α２の関係を有する。

本発明の切削工具は、突切り加工用または溝入れ加工用の切削インサートが装着されるインサート装着部を先端部に有するホルダと、前記切削インサートと、を備え、前記インサート装着部は、先端から順に、前記切削インサートの下面に当接する拘束座面と、該拘束座面に対して交差する方向に配置されるとともに、前記切削インサートの端面に当接する拘束側面と、を有する。この拘束側面は、前記拘束座面に向かうにつれて前記先端に向かうよう傾斜するとともに、上部に位置する上部拘束側面と、該上部拘束側面に連続し下部に位置する下部拘束側面と、を有し、前記拘束座面に対して垂直なホルダ基準線と、前記上部拘束側面とのなす角度をα１、前記ホルダ基準線と前記下部拘束側面とのなす角度をα２としたとき、前記α１およびα２が、α１＞α２の関係を有する。前記切削インサートは、長手方向中央に位置する本体部と、長手方向両端に位置する一対の前切刃と、を有し、該前切刃に連続する端面は、上部に位置し逃げ面をなす上部端面と、該上部端面に連続し下部に位置する下部端面と、を有し、該下部端面は、前記本体部下面に向かうにつれて内方に向かうよう傾斜し、前記本体部下面に対して垂直なインサート基準線と、突切り加工用における下部端面とのなす角度をβ１、前記インサート基準線と、溝入れ加工用における下部端面とのなす角度をβ２としたとき、前記β１およびβ２が、β１＞β２の関係を有し、前記α１とβ１とが等しく、前記α２とβ２とが等しい。

本発明の被削材の切削方法は、前記切削工具を用いて被削材を切削する方法であって、被削材を回転させる工程と、前記被削材に前記切削工具を近接させる工程と、前記被削材に前記切削工具の前切刃を接触させて被削材を切削する工程と、前記被削材から前記切削工具を離間させる工程と、を包含する。

本発明によれば、ホルダの拘束側面が、拘束座面に向かって傾斜する上部拘束側面と、該上部拘束側面から前記拘束座面にわたって上部拘束側面より小さな角度で傾斜する下部拘束側面と、を有するので、該拘束側面に当接するインサートの端面を、上部端面および下部端面の２面構成にすれば、前切刃の傾斜の有無にかかわらず、上部拘束側面および下部拘束側面のいずれか一方の面に、インサートの下部端面が当接するようになる。したがって、従来のようにインサートの端面を大きく減肉する必要がないので、前切刃直下のインサートの強度低下を抑制することができ、かつ突切り加工用および溝入れ加工用のインサートのいずれも装着することができる。

また、前切刃が傾斜する突切り加工用のインサートの場合には、前記上部拘束側面に下部端面が当接されるようにすれば、前切刃近傍の端面がホルダに固定されるようになるので、インサートがバランスよく固定され、それゆえ突切り加工開始時にインサートが左右に動くのを抑制することができる。

本発明の一実施形態にかかる切削工具を示す斜視図である。 本発明の一実施形態にかかるホルダのインサート装着部付近を示す部分拡大側面図である。 （ａ）は、本発明の一実施形態にかかる突切り加工用の切削インサートを示す斜視図であり、（ｂ）は、その側面図である。 （ａ）は、本発明の一実施形態にかかる溝入れ加工用の切削インサートを示す斜視図であり、（ｂ）は、その側面図である 突切り加工用の切削インサートをホルダに装着した本発明の一実施形態にかかる切削工具を示す部分拡大側面図である。 溝入れ加工用の切削インサートをホルダに装着した本発明の一実施形態にかかる切削工具を示す部分拡大側面図である。 本発明の他の実施形態にかかる切削工具を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態にかかる被削材の切削方法を示す概略説明図である。

以下、本発明のホルダおよび切削工具にかかる一実施形態について、図１〜図６を参照して詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態にかかる切削工具１は、略角柱状のホルダ２を備えている。該ホルダ２は、後述する突切り加工用および溝入れ加工用のインサート２０，３０のいずれも装着することができる。

具体的に説明すると、ホルダ２は、外部機器に取り付けられる支持部３と、該支持部３の一端に設けられた先端部４と、を有している。先端部４は、インサート２０，３０が装着されるインサート装着部５を有している。該インサート装着部５は、先端６から順に、拘束座面７，拘束側面９を有している。拘束座面７は、インサート２０，３０の本体部下面２６，３６に当接する面である。

拘束側面９は、インサート２０，３０の端面２３，３３に当接する面であり、拘束座面７に対して交差する方向に配置されている。拘束側面９は、図２に示すように、拘束座面７に向かうにつれて先端６に向かうよう傾斜している。拘束側面９は、上部に位置する上部拘束側面１０と、該上部拘束側面１０に連続し下部に位置する下部拘束側面１１と、を有している。

ここで、拘束座面７が、該拘束座面７の下方に位置する先端部下面８に平行な平面であると仮定した場合に、拘束座面７に対して垂直な線をホルダ基準線Ｌ１とする。拘束座面７には、図１に示すように、ホルダ２の長手方向に沿って後述する凸部１３が延設されている。

そして、図２に示すように、ホルダ基準線Ｌ１と上部拘束側面１０とのなす角度をα１、ホルダ基準線Ｌ１と下部拘束側面１１とのなす角度をα２としたとき、前記α１およびα２が、α１＞α２の関係を有している。これにより、インサート２０，３０の端面２３，３３を上部端面および下部端面の２面構成にすれば、前切刃の傾斜の有無にかかわらず、上部拘束側面１０および下部拘束側面１１のいずれか一方の面に、インサート２０，３０の下部端面が当接するようになる。

すなわち、図３，図４に示すように、突切り加工用のインサート２０および溝入れ加工用のインサート３０は、いずれも略角柱状をなし、長手方向中央に位置する本体部２１，３１と、長手方向両端に位置する一対の前切刃２２，２２，３２，３２と、を有している。

突切り加工用の前切刃２２は、上面視において、一端２２ａから他端２２ｂに向かうにつれて内方に向かうよう傾斜しているのに対し、溝入れ加工用の前切刃３２は、突切り加工用の前切刃２２のように傾斜していない。前記「内方」とは、前切刃２２に対してインサート２０の内方側であることを意味する。

前切刃２２，３２に連続する端面２３，３３は、上部に位置し逃げ面をなす上部端面２４，３４と、該上部端面２４，３４に連続し下部に位置する下部端面２５，３５と、を有している。これにより、端面２３，３３が２面構成になるので、従来のようなインサートの端面を大きく減肉する必要がなく、前切刃２２，３２直下のインサート２０，３０の強度低下を抑制することができる。

下部端面２５，３５は、ホルダ２の拘束側面９に当接する面であり、本体部下面２６，３６に向かうにつれて内方に向かうよう傾斜している。ここで、本体部下面２６，３６が平面であると仮定した場合、本体部下面２６，３６に対して垂直な線をインサート基準線Ｌ２とする。本体部下面２６，３６には、インサート２０，３０の長手方向に沿って後述する凹部２７，３７が延設されている。

このインサート基準線Ｌ２と突切り加工用における下部端面２５とのなす角度をβ１、インサート基準線Ｌ２と溝入れ加工用における下部端面３５とのなす角度をβ２としたとき、前記β１およびβ２が、β１＞β２の関係を有している。そして、前記α１とβ１とが等しく、前記α２とβ２とが等しい。

インサート２０，３０は、図５，図６に示すように、いずれも一方の前切刃２２，３２をホルダ２の先端６から突出させ、他方の前切刃２２，３２に連続する端面２３，３３をホルダ２の拘束側面９に当接させてホルダ２に取り付けられる。

このとき、突切り加工用のインサート２０では、下部端面２５がホルダ２の上部拘束側面１０に当接し、溝入れ加工用のインサート３０では、下部端面３５がホルダ２の下部拘束側面１１に当接し、いずれのインサート２０，３０もインサート装着部５に装着される。特に、前切刃２２が傾斜する突切り加工用のインサート２０では、上部拘束側面１０に下部端面２５が当接するので、インサート２０をバランスよく固定することができ、突切り加工開始時にインサート２０が左右に動くのを抑制することができる。

前記α１，β１としては、１５〜３０度程度、前記α２，β２としては、５〜１５程度であるのが好ましい。

また、前記した通り、拘束座面７には、ホルダ２の長手方向に沿って凸部１３が延設され、インサート２０，３０の本体部下面２６，３６には、インサート２０，３０の長手方向に沿って凹部２７，３７が延設されている。凸部１３と凹部２７，３７とは、互いに凹凸嵌合可能なように形成されている。したがって、インサート２０，３０をホルダ２に装着すると、図１に示すように、凸部１３と凹部２７，３７とが凹凸嵌合する。これにより、インサート２０，３０が左右に動くのを抑制することができるので、インサート２０，３０のホルダ２に対する取り付け安定性が向上する。

一方、ホルダ２の拘束側面９は、先端６と拘束座面７との交差部の垂直二等分線を含み、かつ拘束座面７に垂直な図示しないホルダ基準面に対して直角に配置されている。インサート２０，３０の下部端面２５，３５は、前切刃２２，３２の中点を通り、図３，図４に示す本体部側面２８，３８と平行な線を含み、かつ本体部下面２６，３６に垂直な図示しないインサート基準面に対して直角に配置されている。これにより、ホルダ２の拘束側面９と、インサート２０，３０の下部端面２５，３５とが、確実に当接するようになる。

拘束座面７と拘束側面９との交差部は、凹状曲面１２である。これにより、インサート２０，３０の本体部下面２６，３６と下部端面２５，３５との交差部を、凹状曲面１２へ逃がすことができ、前記交差部が欠損するのを抑制することができる。

次に、本発明のホルダおよび切削工具にかかる他の実施形態について、図７を参照して詳細に説明する。図７に示すように、本実施形態にかかる切削工具４１は、ホルダ４２を備えている。

図７において、該ホルダ４２が有する拘束座面４３には、ホルダ４２の長手方向に沿って凹部４４が延設されている。該拘束座面４３に当接するインサート５０の本体部下面５１には、凹部４４と凹凸嵌合可能な凸部５２がインサート５０の長手方向に沿って延設されている。これにより、インサート５０をホルダ４２に装着すると、凹部４４と凸部５２とが凹凸嵌合するので、切削工具１と同様に、インサート５０のホルダ４２に対する取り付け安定性が向上する。その他の構成は、前記した一実施形態にかかる切削工具１と同様である。

次に、本発明の被削材の切削方法にかかる一実施形態について、突切り加工用のインサート２０をホルダ２に装着した切削工具１を用いる場合を例に挙げ、図８を参照して詳細に説明する。

先ず、インサート２０をホルダ２に装着する。この装着は、図１に示すように、インサート装着部５にインサート２０を載置した後、インサート装着部５に連設する押さえ部材１４を、拘束座面７に向けて押圧することにより行う。すなわち、固定ボルト１５を締め付けると、押さえ部材１４が拘束座面７に向かって弾性変形する。この弾性変形した押さえ部材１４によってインサート２０の図示しない本体部上面が拘束座面７に向けて押圧され、その結果、インサート２０がインサート装着部５に装着される。

次いで、以下の（i）〜（iv）の工程を経て被削材を切削する。
（i）図８（ａ）に示すように、被削材１００を矢印Ａ方向に回転させる工程。
（ii）切削工具１を矢印Ｂ方向に動かし、被削材１００に切削工具１を近接させる工程。
（iii）図８（ｂ）に示すように、被削材１００に切削工具１の前切刃２２を接触させて被削材１００を切削する工程（突切り加工）。
（iv）図８（ｃ）に示すように、切削工具１を矢印Ｃ方向に動かし、被削材１００から切削工具１を離間させる工程。

本実施形態では、インサート２０をバランスよく固定した切削工具１を用いて被削材１００を切削するので、前記（iii）の工程では、突切り加工開始時にインサート２０が左右に動くのを抑制することができる。その結果、切削性能の高い加工が可能になり、加工効率の向上を図ることができる。

なお、前記（i）の工程では、被削材１００と切削工具１とは相対的に近づけばよく、例えば被削材１００を切削工具１に近づけてもよい。これと同様に、前記（iv）の工程では、被削材１００と切削工具１とは相対的に遠ざかればよく、例えば被削材１００を切削工具１から遠ざけてもよい。切削加工を継続する場合には、被削材１００を回転させた状態を保持したまま、被削材１００の異なる箇所に切削工具１の前切刃２２を接触させる工程を繰り返せばよい。使用している一方の前切刃２２が摩耗した際には、未使用の他方の前切刃２２を用いればよい。

以上、本発明にかかるいくつかの実施形態について説明したが、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内において、種々の改善や変更が可能である。例えば前記した一実施形態にかかるインサートでは、一対の前切刃がいずれも突切り加工用か溝入れ加工用である場合について説明したが、一対の前切刃のうち、一方が突切り加工用であり、他方が溝入れ加工用であってもよい。

また、突切り加工用の前切刃は、上面視において、一端から他端に向かうにつれて内方に向かうよう傾斜している場合について説明したが、該前切刃は、上面視において、一端から他端に向かうにつれて外方に向かうよう傾斜していてもよい。前記「外方」とは、前切刃に対してインサートの外方側であることを意味する。

ホルダの拘束側面は、下部拘束側面が直接上部拘束側面に連続している場合について説明したが、該拘束側面は、ホルダ基準線に対して特定の角度関係を満たす上部拘束側面と下部拘束側面とを有し、かつインサートの装着を妨げない限り、例えば上部拘束側面と下部拘束側面との間に平面または曲面等の他の面を有し、該他の面を介して下部拘束側面が上部拘束側面に連続するよう形成されていてもよい。

ホルダの拘束側面は、その上端縁部が面取りされていてもよい。これにより、インサートの前切刃が拘束側面の上端縁部に接触して該前切刃が欠損するのを抑制することができる。

被削材の切削方法では、突切り加工用のインサートをホルダに装着した切削工具を用いる場合について説明したが、溝入れ加工用のインサートをホルダに装着した切削工具を用いて被削材を切削してもよい。溝入れ加工用のインサートは、内径の溝入れ加工用（内径加工用）、および外径の溝入れ加工用（外径加工用）のいずれにも適用することができる。

１ 切削工具
２ ホルダ
３ 支持部
４ 先端部
５ インサート装着部
６ 先端
７ 拘束座面
８ 先端部下面
９ 拘束側面
１０ 上部拘束側面
１１ 下部拘束側面
１２ 凹状曲面
１３ 凸部
１４ 押さえ部材
１５ 固定ボルト
２０ 突切り加工用のインサート
２１，３１ 本体部
２２，３２ 前切刃
２３，３３ 端面
２４，３４ 上部端面
２５，３５ 下部端面
２６，３６ 本体部下面
２７，３７ 凹部
２８，３８ 本体部側面
３０ 溝入れ加工用のインサート
１００ 被削材

Claims (7)

1. 切削インサートが装着されるインサート装着部を先端部に有するホルダであって、
   前記インサート装着部は、先端から順に、
   前記切削インサートの下面に当接する拘束座面と、
   該拘束座面に対して交差する方向に配置されるとともに、前記切削インサートの端面に当接する拘束側面と、を有し、
   該拘束側面は、
   前記拘束座面に向かうにつれて前記先端に向かうよう傾斜するとともに、
   上部に位置する上部拘束側面と、
   該上部拘束側面に連続し下部に位置する下部拘束側面と、を有し、
   前記拘束座面に対して垂直なホルダ基準線と、前記上部拘束側面とのなす角度をα１、
   前記ホルダ基準線と前記下部拘束側面とのなす角度をα２としたとき、
   前記α１およびα２が、α１＞α２の関係を有することを特徴とするホルダ。
2. 前記拘束側面は、前記先端と前記拘束座面との交差部の垂直二等分線を含み、かつ前記拘束座面に垂直なホルダ基準面に対して直角に配置される請求項１記載のホルダ。
3. 前記拘束座面と前記拘束側面との交差部は、凹状曲面である請求項１または２記載のホルダ。
4. 突切り加工用または溝入れ加工用の切削インサートが装着されるインサート装着部を先端部に有するホルダと、前記切削インサートと、を備える切削工具であって、
   前記インサート装着部は、先端から順に、
   前記切削インサートの下面に当接する拘束座面と、
   該拘束座面に対して交差する方向に配置されるとともに、前記切削インサートの端面に当接する拘束側面と、を有し、
   該拘束側面は、
   前記拘束座面に向かうにつれて前記先端に向かうよう傾斜するとともに、
   上部に位置する上部拘束側面と、
   該上部拘束側面に連続し下部に位置する下部拘束側面と、を有し、
   前記拘束座面に対して垂直なホルダ基準線と、前記上部拘束側面とのなす角度をα１、
   前記ホルダ基準線と前記下部拘束側面とのなす角度をα２としたとき、
   前記α１およびα２が、α１＞α２の関係を有し、
   前記切削インサートは、
   長手方向中央に位置する本体部と、
   長手方向両端に位置する一対の前切刃と、を有し、
   該前切刃に連続する端面は、
   上部に位置し逃げ面をなす上部端面と、
   該上部端面に連続し下部に位置する下部端面と、を有し、
   該下部端面は、前記本体部下面に向かうにつれて内方に向かうよう傾斜し、
   前記本体部下面に対して垂直なインサート基準線と、突切り加工用における下部端面とのなす角度をβ１、
   前記インサート基準線と、溝入れ加工用における下部端面とのなす角度をβ２としたとき、
   前記β１およびβ２が、β１＞β２の関係を有し、
   前記α１とβ１とが等しく、前記α２とβ２とが等しいことを特徴とする切削工具。
5. 前記ホルダの拘束側面は、前記先端と前記拘束座面との交差部の垂直二等分線を含み、かつ前記拘束座面に垂直なホルダ基準面に対して直角に配置され、
   前記切削インサートの下部端面は、前記前切刃の中点を通り前記本体部側面と平行な線を含み、かつ前記本体部下面に垂直なインサート基準面に対して直角に配置される請求項４記載の切削工具。
6. 前記切削インサートは、前記一対の前切刃のうち、一方が突切り加工用であり、他方が溝入れ加工用である請求項４または５記載の切削工具。
7. 請求項４〜６のいずれかに記載の切削工具を用いて被削材を切削する方法であって、
   被削材を回転させる工程と、
   前記被削材に前記切削工具を近接させる工程と、
   前記被削材に前記切削工具の前切刃を接触させて被削材を切削する工程と、
   前記被削材から前記切削工具を離間させる工程と、を包含する被削材の切削方法。

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