JP2013514899A - 内径グルーブインサートおよびそのためのツールホルダー - Google Patents

Abstract

本発明は内径グルーブインサートに関するものである。内径グルーブインサートは、上面と、下面と、第１〜第４の側面とを備える四角形の本体部と、隣接する第１の側面と第２の側面とからそれぞれ突出する第１および第２の突出部とを備える。第１の突出部は本体部の上面側に第１の切削刃先を有し、第２の突出部は下面側に第２の切削刃先を有する。第１および第４の側面は上面に対して鈍角に傾斜し、第２および第３の側面は上面に対して鋭角に傾斜する。クランプ孔の中心軸は第１の側面と第４の側面とが出会う稜と平行に傾斜する。
【選択図】図１

Description

本発明は被削材の孔の内部にグルーブを加工するための内径グルーブインサート(ｉｎｔｅｒｎａｌ ｇｒｏｏｖｅ ｉｎｓｅｒｔ)およびそのような内径グルーブインサートが装着されるツールホルダーに関するものである。

図８は、ツールホルダーに装着され被削材の孔の内部にグルーブを加工するのに用いられる従来の内径グルーブインサートを示す。図８に示すように、従来の内径グルーブインサート１００は本体部１１０と本体部１１０の隣接する２つの側面から突出する２つの突出部１２１、１２２とで構成され、略Ｌ字状を有する。２つの突出部１２１、１２２の端部には切削加工を行う切削刃先１２４、１２６が形成される。このような形状のインサート１００はツールホルダー１３０の端部に形成されたポケット部に装着され、ポケット部はインサート１００を収容するようにインサート１００に対応する形状を有する。即ち、ポケット部はインサート１００の突出部のうちの１つに対応しこれを収容する凹部１３２を備える。インサート１００が装着されたツールホルダー１３０が回転軸１３４を中心に回転すると、ツールホルダー１３０の外周面よりも外部に突出する切削刃先１２４によって被削材１３６の孔の内面が切削されグルーブが形成される。

図９は、旋削加工とドリル加工がいずれも可能な従来のインデクサブル切削インサート(ｉｎｄｅｘａｂｌｅ ｃｕｔｔｉｎｇ ｉｎｓｅｒｔ)２００を示す。図９に示すように、切削インサート２００は上面２０１と、下面２０２と、上面２０１と下面２０２との間に延びる４つの側面２０３とで構成され、略四角形の形状を有する。旋削加工やドリル加工時にポジティブな逃げ角を有して被削材との干渉を避けるために、切削インサート２００の側面２０３は下面２０２に対して鈍角に傾斜している。図１０は図９の切削インサートを有するツールホルダーの端部の側面図である。図１０に示すように、インサート２００が装着されるツールホルダー２１０のポケット部の側壁２１２はポケット部の底面２１４に対して鈍角に傾斜しており、側壁２１２と底面２１４との間のこの鈍角は切削インサート２００の側面２０３と下面２０２との間の角αと同一である。

このように、内径グルーブインサートと旋削およびドリル加工用インデクサブル切削インサートはそれぞれの加工条件の違いによって互いに異なる形状を有する。ところが、ツールホルダーのポケット部はその対応するインサートを収容できる形状を有するように形成される。このため、従来、旋削およびドリル加工用インデクサブル切削インサート用のツールホルダーを内径グルーブインサート用として用いることができない問題があった。また、従来の旋削およびドリル加工用インデクサブルインサートのツールホルダーとは異なる別個のツールホルダーが内径グルーブインサート用に必要であった。

本発明はこのような従来技術の問題を解決するためのものであって、１つのツールホルダーで旋削およびドリル加工用切削インサートと互換して用いることができる内径グルーブインサートを提供することを目的とする。また、本発明は、本発明の内径グルーブインサートと従来の旋削およびドリル加工用切削インサートのいずれにも用いられるツールホルダーを提供することを目的とする。

また、本発明は、インサートを固定するクランプスクリュにかかる応力を最小化するとともに、高難度の製造技術を用いずに容易に製造できる内径グルーブインサートを提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明の一実施形態による内径グルーブインサートは、上面と、下面と、上から見たとき反時計方向に順次形成された第１〜第４の側面と、上面の中心から下面の中心まで貫通するクランプ孔とを備える四角形形状の本体部と、隣接する第１の側面と第２の側面とからそれぞれ突出した第１の突出部および第２の突出部とを備える。第１の突出部は本体部の上面側に第１の切削刃先を有し、第２の突出部は本体部の下面側に第２の切削刃先を有する。第１および第４の側面は本体部の上面に対して鈍角に傾斜し、第２および第３の側面は本体部の上面に対して鋭角に傾斜する。クランプ孔の中心軸は第１の側面と第４の側面とが出会う稜と平行に傾斜している。第１の突出部は本体部の上面側の表面にチップブレーカを有し、第２の突出部は本体部の下面側の表面にチップブレーカを有する。このようなインサートは斜め圧縮成形により形成される。

本発明の一実施形態によるツールホルダーは、本発明による内径グルーブインサートを収容するポケット部を含む。ポケット部は、底面と、底面に対して鈍角に傾斜し互いに隣接する第１の側壁および第２の側壁とを含む。ポケット部の第１の側壁と第２の側壁とが底面となす鈍角は、インサートの第１の側面と第４の側面とがインサートの上面となす鈍角と同一である。第１の側壁には内径グルーブインサートの突出部のうちの１つを収容する凹部が形成される。ポケット部の底面にはインサートを固定するクランプスクリュが締結されるネジ孔が形成される。ネジ孔の中心軸はポケット部の第１の側壁と第２の側壁とが出会う稜と平行に形成される。

本発明によれば、内径グルーブインサートは１つのツールホルダーにおいて旋削およびドリル加工用切削インサートと互換して用いることができる。本発明による内径グルーブインサートを収容するポケット部を有するツールホルダーは、旋削およびドリル加工用切削インサートも収容することができる。従って、内径グルーブインサートと旋削およびドリル加工用切削インサートのための２つの類型のツールホルダーを別個に用いる必要がない。

また、本発明による内径グルーブインサートはインサートを固定するクランプスクリュにかかる応力を最小化するとともに高難度の製造技術を用いずに容易に製造することができる。

本発明による内径グルーブインサートの斜視図である。 図１のインサートの平面図および側面図である。 図１のインサートがツールホルダーに装着されているところを示す。 図２の線Ａ−Ａによるインサートの断面図である。 旋削およびドリル加工用切削インサートと図１の内径グルーブインサートが同一のツールホルダーに装着されているところを示す。 図１のインサートを製造する装置の断面図である。 図６の装置の平面図である。 従来の内径グルーブインサートを示す。 旋削およびドリル加工がいずれも可能な切削インサートを示す。 図９の切削インサートがツールホルダーに装着されているところを示す。

以下では、本発明による内径グルーブインサートおよびそのようなインサートが装着されるツールホルダーを、添付の図面に示す実施形態を参照して説明する。

図１は、本発明による内径グルーブインサートの斜視図である。図２は、図１の内径グルーブインサートの平面図（左側）および側面図（右側）である。図１および図２に示すように、インサートは四角形形状の本体部１０を含み、本体部１０は、上面１１と、下面１２と、上面１１と下面１２との間に延びる第１〜第４の側面１３〜１６と、上面１１の中心から下面１２の中心まで貫通するクランプ孔１７とを含む。第１〜第４の側面１３〜１６は本体部１０の上面１１から見たとき反時計方向に順次形成される。第１の突出部２１および第２の突出部２２は隣接する第１の側面１３と第２の側面１４とからそれぞれ突出する。

第１の突出部２１は本体部１０の上面１１側の端部に第１の切削刃先２４を有し、第２の突出部２２は本体部１０の下面１２側の端部に第２の切削刃先２５を有する。図３に示すように、インサートの下面１２がツールホルダー３のポケット部の底面３３と接するように装着される場合には、第１の切削刃先２４が内径グルーブ加工のために用いられ、これと反対にインサートの上面１１がツールホルダー３のポケット部の底面３３と接するように装着される場合には、第２の切削刃先２５が内径グルーブ加工のために用いられる。このように２つの切削刃先２４、２５が互いに反対方向に形成されるため、切削に関与しない切削刃先が切削時に発生する切削チップにより損傷することを防止することができる。具体的には、第１の切削刃先２４が切削中の時には切削中に発生する切削チップによる第２の切削刃先２５の損傷が防止され、第２の切削刃先２５が切削中の時には切削チップによる第１の切削刃先２４の損傷が防止される。

図２に示すように、切削時に切削刃先２４から発生するチップを円滑に排出するために第１の突出部２１は本体部１０の上面１１側にチップブレーカ２６を有する。図面には示していないが、同様に第２の突出部２２は本体部１０の下面１２側にチップブレーカを有する。インサート１の第１〜第４の側面１３〜１６は上下面１１、１２に対して傾斜している。図２に示すように、第１の側面１３は本体部１の上面１１に対して鈍角に傾斜し、第３の側面１５は本体部の上面１１に対して鋭角に傾斜する。第４の側面１６は本体部１０の上面１１に対して鈍角に傾斜し、第２の側面１４は本体部の上面１１に対して鋭角に傾斜する。

図３は、図１の内径グルーブインサートがツールホルダーに装着されているところを示す。インサート１はツールホルダー３のポケット部に装着され、ポケット部の内側はインサート１の外側の形状に対応する形状を有する。ツールホルダー３のポケット部は、底面３３と、底面３３に対して鈍角に傾斜し互いに隣接する第１の側壁３１および第２の側壁３２とで構成される。第１の側壁３１および第２の側壁３２が底面３３となす鈍角はインサート１の第１の側面１３および第４の側面１６が上面１１となす鈍角と同一である。第１の側壁３１にはインサート１の突出部を収容する凹部３４が形成される。図３において、インサート１の下面１２はポケット部の底面３３と接し、第２の側面１４と第３の側面１５はそれぞれ第１の側壁３１と第２の側壁３２と当接する。インサート１の第２の突出部２２はポケット部の凹部３４に収容される。このように、インサート１は、第１の側面１３および第４の側面１６が本体部１０の上面１１と鈍角をなすように傾斜し第２の側面１４および第３の側面１５が本体部１０の上面１１と鋭角をなすように傾斜するため、ツールホルダー３のポケット部はインサート１の形状に対応して第１の側壁３１と第２の側壁３２が底面３３と鈍角をなすように傾斜する。従って、図５に示すように、インサート１を収容するツールホルダー３のポケット部には、側面２０２が下面２０１に対して鈍角に傾斜する旋削およびドリル加工用インデクサブルインサート２００も装着することができる。

図４は図２の線Ａ−Ａによる断面図である。図４に示すように、クランプ孔１７の中心軸１８は本体部１の下面１２に対して傾斜している。中心軸１８が傾斜する角度は、第１の側面１３と第４の側面１６とが出会う稜が下面１２に対して傾斜する角度と同一である。即ち、中心軸１８は第１の側面１３と第４の側面１６とが出会う稜と平行である。これに対応して、ツールホルダー３の底面３３にはクランプスクリュが締結されるネジ孔（図示せず）が形成される。ネジ孔の中心軸は底面３３に対してクランプ孔１７の中心軸１８と同じ角度に傾斜する。即ち、ネジ孔の中心軸はポケット部の第１の側壁３１と第２の側壁３２とが出会う稜と平行である。

このように、クランプスクリュが挿入されるクランプ孔１７がインサート１の下面１２および上面１１に対して傾斜しているため、クランプスクリュはツールホルダー３のポケット部の底面３３に対して傾斜した状態に締結される。従って、クランプスクリュが底面に垂直に締結される場合に比べ、結合面においてクランプスクリュの断面積（図４のＳ）が増加する。これによって、クランプスクリュに加えられる応力を減少させ、インサートをより堅固に固定できる。

また、クランプ孔１７が第１の側面１３と第４の側面１６とが出会う稜に対して傾いているため、インサート１は高難度の製造技術を用いずに斜め圧縮成形法によって容易に製造することができる。以下で、本発明によるインサートを斜め圧縮成形法により製造する方法を説明する。

本発明によるインサート１は、第１〜第４の側面１３〜１６が上下面１１、１２に対して傾斜をなしている。インサートの上下面と側面とが垂直ではない場合、金型の底面と側面とが垂直でない金型（いわゆるポジティブ金型）を用いる。しかし、このようなポジティブ金型は金型の底面と側面とが互いに傾斜した関係であるため高難度の圧縮技術を必要とする。

図６は斜め圧縮成形に用いられる傾斜金型の断面図である。図６に示すように、傾斜金型４０は、下面４１と、下面４１に垂直な側面４２と、側面４２に対して傾斜した上面４３と、傾斜金型４０の上面４３から傾斜金型４０の下面４１まで貫通し下面４１に垂直な貫通孔４４とを含む。貫通孔４４は上から見ると、図７に示すようにインサート１のＬ字状の断面形状を有する。斜め圧縮成形によりインサートが形成される過程を詳察すると、傾斜金型４０の貫通孔４４の下から下部パンチ５４と芯棒５８が上ってきて、インサートを形成するための金属粉末が注入され、傾斜金型４０の貫通孔４４の上から上部パンチ５０が挿入される。傾斜金型４０の貫通孔４４の内面、上部パンチ５０の圧縮面５２および下部パンチ５４の圧縮面５６とで形成された空間によりインサート１の外形が形成され、芯棒５８によりクランプ孔１７が形成される。金属粉末が圧縮焼結された後、研磨過程を経てインサートが完成する。本発明によれば、クランプ孔１７が第１の側面１３と第４の側面１６とが出会う稜と平行に傾いているため傾斜金型４０の下面４１に垂直な芯棒５８によって形成することができる。従って、高難度の圧縮技術を必要とするポジティブ金型を用いる必要がない。このように斜め圧縮成形によってインサートを製造することによって生産性を大きく向上させることができる。

Claims (5)

1. 上面と、下面と、上から見たとき反時計方向に形成される第１〜第４の側面と、前記上面から前記下面まで貫通するクランプ孔とを備える四角形形状の本体部と、
   隣接する第１の側面と第２の側面とからそれぞれ突出する第１の突出部および第２の突出部と、
   を備える内径グルーブインサートであって、
   前記第１の突出部はその端部において前記本体部の上面側に第１の切削刃先を有し、前記第２の突出部はその端部において前記本体部の下面側に第２の切削刃先を有し、
   前記第１および第４の側面は前記本体部の上面に対して鈍角に傾斜し、前記第２および第３の側面は前記本体部の上面に対して鋭角に傾斜し、
   前記クランプ孔の中心軸は第１および第４の側面が出会う稜と平行に形成される、
   内径グルーブインサート。
2. 前記第１の突出部は前記本体部の上面側の表面にチップブレーカを有し、前記第２の突出部は前記本体部の下面側の表面にチップブレーカを有する、請求項１に記載の内径グルーブインサート。
3. 前記インサートは斜め圧縮成形により形成される、請求項１または２に記載の内径グルーブインサート。
4. 請求項１または２に記載の内径グルーブインサートが装着されるポケット部を含むツールホルダーであって、
   前記ポケット部は底面と、前記底面に対して鈍角に傾斜し互いに隣接する第１の側壁および第２の側壁とを含み、
   前記第１および第２の側壁が前記底面となす鈍角は前記インサートの第１および第４の側面が前記本体部の上面となす鈍角と同一であり、
   前記第１の側壁に前記インサートの突出部を収容する凹部が形成される、
   ツールホルダー。
5. 前記底面には前記インサートを固定するクランプスクリュが締結されるネジ孔が形成され、前記ネジ孔の中心軸は前記ポケット部の第１の側壁と第２の側壁とが出会う稜と平行に形成される、請求項４に記載のツールホルダー。
   

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