JP2013226629A - 固定部材および切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 ホルダの着脱が容易で、かつホルダに装着されたインサートの切刃の位置決め精度がよい固定部材を提供する。
【解決手段】 先端にインサート８が着脱可能に取り付けられるインサート収容部１１を有するホルダ先端部９と、ホルダ先端部９に続く後端側に設けられる横断面が略円形のシャンク部１０とを有するとともに、工作機械１の刃物台３に設けられたホルダ挿入孔７に挿入されて取り付けられるホルダ４と、シャンク部１０の外周の所定の位置に固定されるとともに、外縁の少なくとも一部がホルダ挿入孔７を有する刃物台３に当接されるストッパリング５と、を具備する固定部材である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、工作機械に装着して用いられる固定部材および切削工具に関する。

従来、内径のボーリング加工や溝入れ加工に用いられる切削工具として、インサートをホルダの孔内に挿入しボルトで締め込み固定し、このホルダを工作機械の刃物台に装着して加工する方法が知られている。

このように刃物台にホルダを装着するに際して、図７に示すように、刃物台６０に対してそれぞれにインサート（図示せず）を装着した複数種類のホルダ６１を装着して自動で複数種類のホルダ６１を取換えながら被削材を加工する方法が用いられているが、各ホルダ６１間の隙間が狭いために、機上でインサートの着脱を行うことが難しいという課題があった。そのために、ホルダ６１を刃物台から外してインサートを着脱する方法が考えられるが、ホルダ６１を一旦外すと、再び取り付けた際にホルダ６１の位置がずれてしまい、それにつれてインサートの切刃部もずれてしまうという課題があった。また、内径加工、ボーリング加工または溝入れ加工において被削材の加工長さが違う場合には、びびり振動の抑制等を目的としてインサートやホルダ６１の突き出し長さを調整する必要がある。しかしながら、ホルダ６１を刃物台６０に装着する際には、インサートの切刃の位置は同じ位置に設定する必要があるために、刃物台に収納されるホルダ６１の長さを加工条件に合わせてその都度調整する必要があった。

また、例えば、特許文献１には、断面が円形のシャンク部に続くフランジ部を有するホルダにおいて、フランジ部の工作機械への当接面に、この当接面から突出したピンを２つ設けて、この２つのピンを工作機械に設けたピン受容孔に挿入した状態で装着することによって、ホルダの回転を防止できることが開示されている。

特開２００３−０２５１７５号公報

しかしながら、特許文献１のような当接面から突出したピンを工作機械に設けたピン受容孔に挿入する方法では、ホルダの突き出し量を可変とすることできず、インサートの切刃の位置を調整することが困難であった。

本発明の目的は、ホルダの位置決めが容易で、ホルダの着脱が容易な固定部材および切削工具を提供することにある。

本発明の第１の固定部材は、先端にインサートが着脱可能に取り付けられるインサート収容部を有するホルダ先端部と、該ホルダ先端部に続く後端側に設けられる横断面が略円形のシャンク部とを有するとともに、工作機械の刃物台に設けられたホルダ挿入孔に挿入されて取り付けられるホルダと、
前記シャンク部の外周の所定の位置に固定されるとともに、外縁の少なくとも一部が前記ホルダ挿入孔を有する前記刃物台に当接されるストッパリングと、
を具備するものである。

また、本発明の第２の固定部材は、先端にインサートが着脱可能に取り付けられるインサート収容部を有するホルダ先端部と、該ホルダ先端部に続く後端側に設けられる横断面が略円形のシャンク部とを有するとともに、工作機械の刃物台に設けられたホルダ挿入孔に挿入されて取り付けられるホルダと、
前記刃物台に固定される位置決め棒と、
を具備して、
前記ホルダの後側には当接面が設けられ、
前記ホルダが前記ホルダ挿入孔内に挿入されて位置合わせされた状態で、前記ホルダの後方から前記ホルダ挿入孔内に前記位置決め棒が挿入されて、該位置決め棒が前記当接面に線当たりするように当接されて固定されるものである。

さらに、本発明の第３の固定部材は、先端にインサートが着脱可能に取り付けられるインサート収容部を有するホルダ先端部と、該ホルダ先端部に続く後端側に設けられる横断面が略円形のシャンク部とを有するとともに、工作機械の刃物台に設けられたホルダ挿入孔に挿入されて取り付けられるホルダと、
前記刃物台に固定される位置決めピンと、
を具備して、
前記ホルダは前方部材と後方部材との２つの部材からなり、前記後方部材の前側には前方部材挿入孔が設けられるとともに後側には当接面が設けられ、前記前方部材が前記後方部材の前記前方部材挿入孔内に挿入されているとともに、
前記ホルダが前記ホルダ挿入孔内に挿入されて、前記当接面が前記位置決めピンに線当たりするように前記前方部材と前記後方部材とが位置決めされた状態で、前記後方部材の側面に設けられたネジ孔からネジ部材が螺合され、前記前方部材の側面に前記ネジ部材の先端面を当接させて前記前方部材と前記後方部材とが固定されているものである。

さらにまた、本発明の切削工具は、前記固定部材にインサートを装着してなるものである。

本発明の第１の固定部材によれば、ストッパリングを装着したホルダがホルダ挿入孔内に挿入されて、ストッパリングが刃物台の先端壁面に当接された状態でホルダが固定されるので、ストッパリングがホルダの長手方向の位置決めとなり、１回目だけ位置合わせを行えば、２回目以降は長さ方向の位置決めを行う必要がなく、ホルダの着脱が容易である。

また、本発明の第２および第３の固定部材によれば、ホルダをホルダ挿入孔に挿入して位置決めする際に位置決め棒または位置決めピンがホルダの長手方向および回転方向の位置決めとなるので、１回目だけ位置合わせを行えば、２回目以降は長手方向と回転方向の位置決めが不要で、ホルダの着脱がさらに容易である。

本発明の固定部材のホルダ、ストッパリングおよび刃物台の配置の一例を説明するための（ａ）斜視図、（ｂ）側面図、（ｃ）ホルダにストッパリングを挿入する状態を示す斜視図である。 図１のストッパリングを装着したホルダを他の刃物台に装着した状態を示す断面図である。 （ａ）本発明の固定部材において、外面に直線部を有するストッパリングを示す斜視図、（ｂ）ホルダ挿入孔を中心にストッパリングの外形形状に合致する凹部が設けられた刃物台の斜視図である。 本発明の他の固定部材のホルダを刃物台に装着した状態を示す断面図である。 本発明のさらに他の固定部材のホルダを刃物台に装着した状態を示す断面図である。 （ａ）本発明の固定部材にて固定できるインサートの一例、（ｂ）本発明の固定部材にて固定できる他のインサートおよび小型ホルダの一例を示す側面図である。 （ａ）工作機械の一例を示す模式図であり、（ｂ）工作機械の刃物台の一例を示す模式図である。

本発明の固定部材の第１の実施態様である図１において、被削材を切削加工するための工作機械１は、切削工具２を装着する刃物台３を具備している。なお、図２、４、５は断面図であるが、斜線の一部は省略して記載している。そして、図１において、刃物台３にはホルダ挿入孔７が設けられており、このホルダ挿入孔７にはホルダ４が差し込まれて、ネジ部材２０によって所定の位置で固定されている。

ホルダ４は、先端にインサート８が着脱可能に取り付けられるインサート収容部１１を有するホルダ先端部９と、ホルダ先端部９に続く後端側に存在して横断面が略円形のシャンク部１０とを有している。また、ホルダ４のシャンク部１０の外周の所定の位置にはストッパリング５が固定されている。ストッパリング５は、その外縁の少なくとも一部が刃物台３のホルダ挿入孔７よりも大きい構成からなる。図１では、ストッパリング５の外径がホルダ挿入孔７の内径よりも大きい形状となっている。

図１の構成によれば、ホルダ４を刃物台３に初めて装着する際には、ストッパリング５に挿入したホルダ４をホルダ挿入孔７内に挿入して、インサート８の切刃部４４の位置合わせを行った状態で、ストッパリング５のネジ部材６を締めこんでストッパリング５をホルダ４に固定する。その後、ホルダ４の側面は、刃物台３のネジ孔２２に螺合されたネジ部材２０で押圧されて、ホルダ４が刃物台３に固定される。そして、ホルダ４を刃物台３に２回目以降に装着する際には、ストッパリング５をネジ部材６で固定したホルダ４をホルダ挿入孔７内に挿入して、ストッパリング５を刃物台３の先端壁面に当接させた状態でホルダ４が刃物台３に装着されている。

この構成によって、ホルダ４を刃物台３に挿入して位置決めする際にストッパリング５がホルダ４の長手方向の位置決めとなるので、１回目だけ位置合わせを行えば、２回目以降は長さ方向の位置決めを行う必要がなくて回転方向の位置決めのみを行えばよく、ホルダ４の着脱が容易である。

ここで、図１および図２によれば、ストッパリング５はシャンク部１０の先端側に装着されて、ストッパリング５が刃物台３の前面に当接されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ストッパリング５はシャンク部１０の後端側に装着されて、ストッパリング５が刃物台３の後面に当接されていてもよい。この構成であっても、ホルダ４を２回目以降に装着する際に、ストッパリング５が切刃部４４の位置決めをすることができる。

また、図１（ｃ）および図２によれば、ホルダ挿入孔７の断面は円形であり、シャンク部１０の内部には研削液流路１３が設けられている。また、ホルダ４のシャンク部１０の側面は、先方部１４が円柱状で、先方部１４の後方に円柱状の後方部１５が設けられており、後方部１５には平面部が長さ方向に延びるように設けされている。この平面部が刃物台３’に設けられたネジ部材２２で押圧固定されている。そして、図２に示すように、ストッパリング５はその内部に円柱状の空間を有する、すなわち、ストッパリング５は枠状
で、その内縁が円形となっており、ストッパリング５がホルダ４の先方部１４と後方部１５の境界部分を含む先方部１４から後方部１５に亘る領域を覆うように設けられている。なお、ストッパリング５の長さは、インサート８の切刃部４４の位置合わせを行っても、先方部１４と後方部１５との境界部分を覆う長さとされている。

この構成であれば、図２のような、内部に研削液を供給する研削液供給路１２を有する刃物台３’にホルダ４を装着して、ホルダ４の内部にこの研削液を通して、インサート８側にこの研削液を吐出する構造である場合に、ストッパリング５がホルダ挿入孔７とホルダ４との隙間を塞いでホルダ４内に充填される研削液の液漏れを抑制する効果を発揮する。そのために、刃物台３’の研削液供給路１２からホルダ４の研削液流路１３を通って研削液が吐出される図１（ｃ）の研削液吐出孔１６からインサート８に供給される研削液の勢いがなくなって、切削液がインサート８の切刃部４４にかかりにくくなることを抑制できる。

なお、図１、２の構成では、ホルダ４の長手方向の位置決めはできるが、回転方向の位置決めは別途行う必要がある。しかしながら、以下の構成によれば、回転方向の位置決めも可能となる。

図３の構成では、ストッパリング３０の外縁の少なくとも一部が直線部３１を有する。また、ストッパリング３０が当接される刃物台３の先端壁面にストッパリング３０の外形形状に合わせた凹部３２が設けられている。さらに、ストッパリング３０の後方側もしくは全体が凹部３２に収容されるように嵌め込まれる。そして、ホルダ４を刃物台３のホルダ挿入孔７内に初めて挿入した際に、ストッパリング３０を凹部３２に嵌め込んだ状態で、ストッパリング３０のネジ部材６を締めこんで、ストッパリング３０をホルダ４に固定する。この構成であれば、２回目以降の装着時には、長さ方向に加えて回転方向の位置決めも可能である。

図４は固定部材の第２の実施形態を示すものである。この図４の構成では、ホルダ４の後側には当接面１８が設けられている。また、ホルダ４がホルダ挿入孔７の前方からホルダ挿入孔７内に挿入されて、インサート８の切刃部４４の位置を調整した状態で、ホルダ挿入孔７の後方からホルダ挿入孔７内に位置決め棒１９を挿入して、位置決め棒１９が当接面１８に線当たりするように当接されている。そして、位置決め棒１９の側面に刃物台１に設けられたネジ孔２２の少なくとも１つに螺合されるネジ部材２０にて、位置決め棒１９が固定されている。なお、当接面１８はホルダ４の中心軸に対して傾斜している。

ここで、位置決め棒１９は、例えば、円柱状の棒１９ａの先端に球状の先端部１９ｂがロウ付け等により接着、固定された構造からなる。

図４の構成によって、ホルダ４を刃物台３に装着する１回目にはホルダ４の位置決めが必要であるが、２回目以降の装着時にはホルダ４を位置決め棒１９に当接させるだけで位置決めできるために、ホルダ４を着脱する際のホルダ４の位置決めが容易である。また、図４の構成では、位置決め棒１９とホルダ４の傾斜した当接面とが線当たりした状態で当接されるために、回転方向に対する拘束力も高い。加えて、ホルダ４の側面は刃物台３のネジ孔２２に螺合されたネジ部材２０で押圧されて、ホルダ４が刃物台３に固定されているので、結果的にインサート８は刃物台３に対しても切刃部４４の長手方向および回転方向の位置精度が高く、かつ回転ずれが発生しにくくなる。

図５は固定部材の第３の実施形態を示すものである。この図５の構成では、刃物台３のホルダ挿入孔７内に挿入されて固定される位置決め部材２３が設けられている。また、ホルダ４は前方部材２５と後方部材２６との２つの部材からなり、後方部材２６の前側には
前方部材挿入孔２７が設けられるとともに後側には傾斜面からなる当接面２８が設けられ、前方部材２５が後方部材２６の前方部材挿入孔２７内に挿入されている。そして、ホルダ４がホルダ挿入孔７内に挿入されて、当接面２８が位置決め部材２３に線当たりするように前方部材２５と後方部材２６とが位置決めされて、後方部材２６の側面に設けられたネジ孔３３からネジ部材３９が螺合されて、前方部材２５の側面にネジ部材３９の先端面を当接させた状態で前方部材２５と後方部材２６とが固定されている。

図５の構成によっても、ホルダ４を刃物台３に装着する１回目にはホルダ４の位置決めが必要であるが、２回目以降の装着時にはホルダ４の傾斜した当接面２８を位置決めピン２３に当接させるだけで位置決めできるために、ホルダ４を着脱する際のホルダ４の位置決めが容易である。また、図５の構成では、位置決めピン２３とホルダ４の当接面２８とが線当たりした状態で当接されるために、回転方向に対する拘束力も高い。加えて、ホルダ４の側面は刃物台３のネジ孔２２に螺合されたネジ部材２０で押圧されて、ホルダ４が刃物台３に固定されているので、結果的にインサート８は刃物台３に対しても切刃部４４の長手方向および回転方向の位置精度が高く、かつ回転ずれが発生しにくくなる。

なお、図１〜５に装着されている図６（ａ）のインサート８は、横断面が略円形の棒状をなしており、インサートシャンク部４３と、インサートシャンク部４３に続く端部に設けられるとともに切刃稜線の一方端側が棒状の外周側に向かって突出した切刃部４４とを有している。また、インサート８の切刃部４４とは反対側の端部には傾斜面４５を有している。

また、本発明の固定部材に装着されるインサートは図６（ａ）の構成に限定されるものではなく、図６（ａ）のインサート８に代えて、図６（ｂ）のように主面が多角形の略板状のインサート５０を装着した小型ホルダ５１を用いることもできる。インサート５０の主面は円形であってもよい。小型ホルダ５１は、さらに図１〜５のホルダ４に装着される。小型ホルダ５１は先端にインサート収納部５２を有し、後端に傾斜面５４を有して、凹状のインサート収納部５２にインサート５０を嵌め込んでネジ部材５３等で固定した配置からなる。かかる構造であっても、インサート５０が刃物台３に対して、切刃部５５の長手方向および回転方向の位置精度が高く、かつ回転ずれが発生しにくくなる。

なお、図６（ａ）のインサート８を装着する図１〜５のホルダ４は、長尺状であって、先端からインサート８を差し込む長尺の挿入孔４０が設けられ、挿入孔４０内には、インサート８の傾斜面４５に当接される位置決めピン４７が設けられている。そして、ホルダ４の挿入孔４０内に、インサート８を切刃部４４が設けられた端部の反対端側から挿入して、ホルダ４に固定されている。この構成によれば、インサート８のホルダ４に対する切刃の長手方向および回転方向の位置精度が高く、かつインサート８のホルダ４に対する回転ずれが発生しにくい。

なお、図４、５の構成によれば、位置決めピン４７はホルダ４の側面に設けられたネジ孔４９に螺合されたネジ部材４８によって固定されている。また、図２の構成によれば、研削液の液漏れを抑制するために、位置決めピン４７が挿入されてその両端がホルダ４の壁面に嵌められる一対の貫通孔５７は、その両方がネジ部材（図示せず）によって封止されている。また、この一対の貫通孔５７から挿入されるこのネジ部材の先端面によって、位置決めピン４７の両端が挟み込まれて、位置決めピン５７が固定されている。

さらに、インサート８が装着されるホルダ４には、インサート８の脱落やがたつきを抑制するために、位置決めピン４７以外に、位置決めピン４７よりもホルダ４の先端側で、ホルダ４の外周面から挿入孔４０に貫通するネジ孔４１を設けている。また、ネジ孔４１にネジ部材４２を螺合して、ネジ部材４２の先端でホルダ４のインサートシャンク部４３
の外周面を押圧固定している。このとき、ネジ部材４２に当接されるインサートシャンク部４３の外周面が平面である場合には、ネジ部材４２の先端平面がインサートシャンク部４３の外周平面に面当たりするように当接されて固定される。この面当たりする固定状態のほうが、ネジ部材４２の拘束力が高い。なお、ネジ部材４２に当接されるインサートシャンク部４３の外周面は曲面であってもよい。

１ 工作機械
２ 切削工具
３、３’ 刃物台
４ ホルダ
５、３０ ストッパリング
７ ホルダ挿入孔
８、５０ インサート
９ ホルダ先端部
１０ シャンク部
１１ インサート収容部
１２ 研削液供給路
１３ 研削液流路
１４ 先方部
１５ 後方部
１６ 研削液吐出孔
１８、２８ 当接面
１９ 位置決め棒
２０、３９、４２ ネジ部材
２２、４１ ネジ孔
２３、４７ 位置決めピン
２５ 前方部材
２６ 後方部材
２７ 前方部材挿入孔
３１ 直線部
３２ 凹部
４０、４６ 挿入孔
４３ インサートシャンク部
４４、５５ 切刃部
４５、５４ 傾斜面
５１ 小型ホルダ
５７ 貫通孔

Claims (7)

1. 先端にインサートが着脱可能に取り付けられるインサート収容部を有するホルダ先端部と、該ホルダ先端部に続く後端側に設けられる横断面が略円形のシャンク部とを有するとともに、工作機械の刃物台に設けられたホルダ挿入孔に挿入されて取り付けられるホルダと、
   前記シャンク部の外周の所定の位置に固定されるとともに、外縁の少なくとも一部が前記ホルダ挿入孔を有する前記刃物台に当接されるストッパリングと、
   を具備する固定部材。
2. 前記ホルダ挿入孔の断面は円形であり、前記シャンク部の内部には研削液流路が設けられているとともに、前記ホルダの前記シャンク部の側面は、先方部が円柱状で、該先方部の後方に平面部を有する後方部が設けられた形状からなり、前記ストッパリングの断面は円形であり、前記ストッパリングが前記ホルダの前記先方部と前記後方部との境界部分を含む前記先方部から前記後方部に亘る領域を覆うように設けられている請求項１記載の固定部材。
3. 前記ストッパリングの外縁の少なくとも一部が直線部を有するとともに、前記ストッパリングが当接される前記刃物台の先端壁面に前記ストッパリングの外形形状に合わせた凹部が設けられて、前記ストッパリングが前記凹部に嵌め込まれる請求項１または２記載の固定部材。
4. 先端にインサートが着脱可能に取り付けられるインサート収容部を有するホルダ先端部と、該ホルダ先端部に続く後端側に設けられる横断面が略円形のシャンク部とを有するとともに、工作機械の刃物台に設けられたホルダ挿入孔に挿入されて取り付けられるホルダと、
   前記刃物台に固定される位置決め棒と、
   を具備して、
   前記ホルダの後側には当接面が設けられ、
   前記ホルダが前記ホルダ挿入孔内に挿入されて位置合わせされた状態で、前記ホルダの後方から前記ホルダ挿入孔内に前記位置決め棒が挿入されて、該位置決め棒が前記当接面に線当たりするように当接されて固定される固定部材。
5. 先端にインサートが着脱可能に取り付けられるインサート収容部を有するホルダ先端部と、該ホルダ先端部に続く後端側に設けられる横断面が略円形のシャンク部とを有するとともに、工作機械の刃物台に設けられたホルダ挿入孔に挿入されて取り付けられるホルダと、
   前記刃物台に固定される位置決めピンと、
   を具備して、
   前記ホルダは前方部材と後方部材との２つの部材からなり、前記後方部材の前側には前方部材挿入孔が設けられるとともに後側には当接面が設けられ、前記前方部材が前記後方部材の前記前方部材挿入孔内に挿入されているとともに、
   前記ホルダが前記ホルダ挿入孔内に挿入されて、前記当接面が前記位置決めピンに線当たりするように前記前方部材と前記後方部材とが位置決めされた状態で、前記後方部材の側面に設けられたネジ孔からネジ部材が螺合され、前記前方部材の側面に前記ネジ部材の先端面を当接させて前記前方部材と前記後方部材とが固定されている固定部材。
6. 前記インサートは、横断面が略円形の棒状をなして、シャンク部と、該シャンク部に続く端部に形成されて切刃稜線の一方端側が前記棒状の外周側に向かって突出した切刃部とを有する形状からなる請求項１乃至５のいずれかに記載の固定部材。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の固定部材にインサートを装着してなる切削工具。