JP2014076505A - 刃先交換式切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】クランプネジ頭部の潰れや固着を防ぎ、丸駒インサートでも安定して固定する。
【解決手段】インサート本体１にはクランプネジ１３が挿通される取付孔７が貫通し、取付孔７へのクランプネジ挿通方向後方側の開口部にはクランプネジ１３の頭部１３Ａに当接可能な４つの当接部８が周方向に等間隔に形成され、当接部８は取付孔７の中心線Ｃに垂直な断面で周方向に隣接する部分に対し内周側にせり出すとともにクランプネジ挿通方向にも内周側にせり出し、４つの当接部８に内接する内接円の最小の内径は頭部１３Ａの外径より小さく、頭部１３Ａが少なくとも３つの当接部８に当接してインサート本体１をクランプし、３つの当接部８のうち周方向に隣接する２つの当接部８Ａは中心線Ｃからの半径と中心線Ｃ方向の位置が互いに等しく、残りの当接部８Ｂとは異なる当接位置Ｘで頭部１３Ａに当接させられる。
【選択図】図１９

Description

本発明は、切削インサートが着脱可能に取り付けられて被削材の切削加工を行う刃先交換式切削工具に関するものである。

このように切削インサートを刃先交換式切削工具の工具本体に着脱可能に取り付けるのに、切削インサートのインサート本体に該インサート本体を貫通する取付孔を形成し、この取付孔に、頭部と該頭部よりも外径の小さいネジ軸部とを有するクランプネジを挿通して、工具本体のインサート取付座に形成されたネジ孔にねじ込むことによりインサート本体を固定する、スクリューオン式のクランプ機構が知られている。

このようなスクリューオン式のクランプ機構を備えた刃先交換式切削工具としては、例えば特許文献１に記載されているように、取付孔へのクランプネジ挿通方向の後方側における取付孔の開口部をクランプネジ挿通方向に向けて漸次縮径するように形成するとともに、インサート本体をインサート取付座に着座させた状態で取付孔の中心線とネジ孔の中心線とが偏心するようにして、上記開口部にクランプネジの頭部裏面を１点または１本線で接触させてクランプネジのネジ軸部を撓ませることにより、インサート本体をインサート取付座の壁面に押圧して固定するようにしたものが一般的である。

その一方で、特許文献２には、クランプネジの頭部裏面を取付孔の開口部に３６０度に亙って接触する球面の一部分として形成することにより、クランプネジ頭部が取付孔開口部に全周当たりするようにした刃先交換式切削工具が提案されている。また、この特許文献２には、インサート取付座に着座させられた切削インサートの取付孔の中心線に対して、クランプネジのネジ軸部がねじ込まれるネジ孔の中心線を斜交する方向に形成することも記載されている。

特許第３９８０６４４号公報 特開２００２−１６０１１７号公報

ところが、特許文献１に記載されているように、取付孔の開口部にクランプネジの頭部裏面を１点または１本線で接触させてインサート本体を固定するようにしたものでは、クランプネジによるねじ込み力も上記１点または１本線に集中してしまうため、高硬度のインサート本体よりは柔らかいクランプネジの頭部が潰れたり、取付孔開口部に固着してしまったりするおそれがある。

一方、特許文献２に記載されているように、クランプネジの頭部をインサート本体の取付孔開口部に全周当たりで接触するようにしたものでは、ねじ込み力を分散させてクランプネジ頭部の潰れや固着は防ぐことができるが、このクランプネジ頭部と取付孔開口部との接触が、頭部がなす球面の一部またはこの球面の断面がなす単一の円に沿ったものとなるため、この球面または円に沿って切削インサートがずれ動きやすく、その取付安定性を確保することが困難となる。これは、特に取付孔が開口するインサート本体のクランプネジ挿通方向後方側を向く側面が円形のすくい面とされて、円板状のインサート本体を有する、いわゆる丸駒インサートにおいて顕著である。

本発明は、このような背景の下になされたもので、スクリューオン式のクランプ機構によって固定される切削インサートにおいて、クランプネジ頭部の潰れや固着を防ぐことができるのは勿論、切削インサートが丸駒インサートであっても安定してインサート取付座に固定することが可能な刃先交換式切削工具を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、工具本体に形成されたインサート取付座に、頭部と該頭部よりも外径の小さいネジ軸部とを備えたクランプネジによって切削インサートが着脱可能に取り付けられた刃先交換式切削工具であって、上記切削インサートは、上記クランプネジが挿通される取付孔が貫通するように形成されたインサート本体を備え、上記取付孔へのクランプネジ挿通方向の後方側における該取付孔の開口部には、上記頭部に当接可能な４つの当接部が上記取付孔の周方向に等間隔に形成されており、これらの当接部は、上記取付孔の中心線である取付孔中心線に垂直な断面において周方向に隣接する部分に対して上記取付孔の内周側にせり出しているとともに、上記クランプネジ挿通方向に向けても上記取付孔の内周側にせり出して、上記断面において上記４つの当接部に内接する内接円の最小の内径が上記頭部の外径よりも小さくされていて、上記クランプネジは、上記頭部が上記４つの当接部のうち少なくとも３つの当接部に当接して上記インサート本体をクランプし、これら少なくとも３つの当接部のうち周方向に隣接する２つの当接部は、上記取付孔中心線からの半径と該取付孔中心線方向の位置が互いに等しく、かつ残りの当接部とは上記取付孔中心線からの半径と該取付孔中心線方向の位置がともに異なる当接位置で上記クランプネジの頭部に当接させられることを特徴としている。

このような構成の刃先交換式切削工具では、上述のように周方向に隣接する部分に対して取付孔の内周側にせり出すとともにクランプネジ挿通方向に向けても内周側にせり出してクランプネジ頭部に当接可能とされた４つの当接部が、この取付孔の開口部に周方向に等間隔に形成されており、このうち少なくとも３つの当接部にクランプネジ頭部が当接して切削インサートがクランプされるため、クランプネジのねじ込み力をこれら少なくとも３つの当接部で分散させて受け止めることができて、クランプネジ頭部が潰れたり、取付孔開口部に固着したりするのを防ぐことができる。

そして、さらに、これら少なくとも３つの当接部のうち周方向に隣接する２つの当接部は、取付孔中心線からの半径と取付孔中心線方向の位置が互いに等しく、かつ残りの当接部とは取付孔中心線からの半径と取付孔中心線方向の位置がともに異なる当接位置でクランプネジ頭部に当接させられるため、上記２つの当接部の当接位置と残りの当接部の当接位置が取付孔中心線を中心とした同一の円周上に位置することはない。従って、これら２つの当接部の当接位置を通る取付孔中心線を中心とした円周回りにインサート本体が回転してずれ動こうとしても、残りの１つまたは２つの当接部にクランプネジ頭部が当接することによってこの回転を阻止することができ、切削インサートが丸駒インサートであってもインサート取付座に安定的に取り付けることが可能となる。

ここで、インサート本体のクランプネジ挿通方向を向く側面がインサート取付座の底面に当接する着座面とされるとともに、この底面にはクランプネジのネジ軸部がねじ込まれるネジ孔が形成されている場合に、上述のように周方向に等間隔に形成された４つの当接部のうち、上記２つの当接部のクランプネジ頭部との当接位置を、取付孔中心線からの半径と取付孔中心線方向の位置が互いに等しく、残りの当接部とは異なるようにするには、上記着座面を上記底面に当接させてインサート本体をインサート取付座に着座させた状態で、上記ネジ孔の中心線であるネジ孔中心線を、上記２つの当接部の当接位置と取付孔中心線とを結ぶ２つの直線がなす角を二等分する平面上において、特許文献１と同じように取付孔中心線と平行としたままこれら２つの当接部側に偏心させてもよいが、同平面上において、クランプネジ挿通方向に向かうに従い取付孔中心線から離れるように取付孔中心線に対して斜交する方向に延びるようにしてもよい。

こうしてネジ孔中心線をクランプネジ挿通方向に向かうに従い取付孔中心線から離れるように取付孔中心線に対して斜交する方向に延びるようにした場合には、ネジ孔の開口部を上記平面上において取付孔中心線に対して特許文献１と同様に２つの当接部側に偏心して開口するようにできるので、クランプネジのネジ軸部をネジ孔にねじ込んでゆくと、クランプネジの頭部は、上記平面から等しい距離にある偏心した側の上記２つの当接部に、取付孔中心線方向に等しい当接位置でまず当接する。そして、さらにクランプネジをねじ込むと、インサート本体よりは硬度の低いクランプネジは、クランプネジの中心線が取付孔中心線と平行となろうとする方向に撓んで、頭部が残りの１つまたは２つの当接部に当接し、インサート本体がクランプされる。また、取付孔中心線とネジ孔中心線とが平行に偏心している場合には、クランプネジの中心線が取付孔中心線に対して傾斜するようにクランプネジが撓み、やはり残りの１つまたは２つの当接部に頭部が当接してインサート本体がクランプされる。

さらに、特に上記切削インサートが、インサート本体のクランプネジ挿通方向の後方側を向く側面が取付孔中心線を中心とした円形のすくい面とされた丸駒インサートである場合には、インサート本体の取付孔中心線に対する径方向の外周面に、取付孔中心線に垂直な断面において、上記４つの当接部と上記内接円との接点と取付孔中心線とを結ぶ直線に直交する方向に延びる４つの拘束面を少なくとも形成し、これら４つの拘束面のうち、上記２つの当接部と上記内接円との接点と取付孔中心線とを結ぶ直線に直交する方向に延びる２つの拘束面を、インサート取付座において上記底面に対し、ネジ孔中心線がクランプネジ挿通方向に向かうに従い取付孔中心線から離れる側に立ち上がるように形成されたインサート取付座の２つの壁面にそれぞれ当接させることにより、インサート本体の回転を一層確実に防止することができる。

なお、上記当接部は、上記取付孔中心線に垂直な断面において該取付孔の内周側に凸となる凸曲線状をなすとともに、上記内接円との接点を通り上記取付孔中心線に沿った断面においても上記クランプネジ挿通方向に向かうに従い凸曲線状をなして上記取付孔の内周側に漸次せり出していることが望ましい。クランプネジの頭部裏面が一般的な円錐台面状であれば、２つの当接部は取付孔中心線からの半径と取付孔中心線方向の位置が互いに等しく、かつ残りの当接部とは取付孔中心線からの半径と取付孔中心線方向の位置がともに異なる当接位置として、少なくとも３つの当接部を確実にクランプネジの頭部に当接させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、クランプネジのねじ込み力が集中することによってクランプネジ頭部の潰れや固着が生じるのを防ぐことができるとともに、切削インサートが丸駒インサートであっても取付安定性を確保して、円滑で高精度の切削加工を行うことができる。

本発明の一実施形態における切削インサートを示す斜視図である。 図１に示す切削インサートの平面図である。 図１に示す切削インサートの側面図である。 図１に示す切削インサートの底面図である。 図２におけるＡＡ断面図である。 図２におけるＢＢ断面図である。 本発明の一実施形態である刃先交換式フライスを先端外周側から見た斜視図である。 図７に示す実施形態を後端外周側から見た斜視図である。 図７に示す実施形態を先端側から見た底面図である。 図９における矢線Ａ方向視の側面図である。 図９における矢線Ｂ方向視の側面図である。 図８におけるＡＡ断面図である。 図７に示す実施形態の工具本体を示す斜視図である。 図１に示す切削インサートにクランプネジを挿通して図７に示す実施形態のインサート取付座に取り付けた状態の切削インサートとクランプネジを示す、切削インサートのすくい面側から見た斜視図である。 図１４に示す状態の切削インサートとクランプネジを切削インサートの着座面側から見た斜視図である。 図１４に示す状態の切削インサートとクランプネジの平面図である。 図１６におけるＡＡ断面図である。 図１６におけるＢＣＢ断面図である。 図１６におけるＤＣＤ断面図である。

図１ないし図６は、本発明の一実施形態における切削インサートを示すものであり、図７ないし図１３は、この切削インサートを取り付けた本発明の刃先交換式切削工具の一実施形態である刃先交換式フライスおよびその工具本体を示すものであり、図１４ないし図１９は、上記切削インサートに、頭部と該頭部よりも小径のネジ軸部とを有するクランプネジを挿通して、上記実施形態の刃先交換式フライスのインサート取付座に取り付けた状態の、切削インサートとクランプネジを示すものである。

本実施形態における切削インサートは、そのインサート本体１が超硬合金等の硬質材料により形成されてインサート中心線Ｃを中心とする概略円板状をなす丸駒インサートであり、このインサート中心線Ｃ回りに９０°ずつ回転対称な形状に形成されている。インサート本体１の円形をなす一方の側面はインサート中心線Ｃに垂直な平面状のすくい面２とされるとともに、このすくい面２と反対の他方の側面もインサー中心線Ｃに垂直な平面状とされて着座面３とされている。さらに、これらすくい面２と着座面３の周りのインサート本体１のインサート中心線Ｃに対する径方向の外周面には、すくい面２側に逃げ面４が形成されて、この逃げ面４とすくい面２とが交差する円周状の稜線部に切刃５が形成されている。

逃げ面４は、すくい面２から着座面３側に向かうに従い外径が漸次縮径するインサート中心線Ｃを中心とした円錐面状に形成されており、本実施形態の切削インサートはポジティブタイプのインサートとされている。また、インサート本体１の上記外周面の着座面３側の部分は、上記逃げ面４がインサート中心線Ｃに対してなす角度よりも小さな角度で着座面３側に向かうに従いインサート中心線Ｃ側に傾斜する周方向に等間隔な８つの平面によって切り欠かれており、従って着座面３はその外形が図４に示すように正八角形状を呈しているとともに、これらの平面のうち周方向に１つおきの４つの平面が後述する拘束面６とされる。

そして、インサート本体１には、上記クランプネジが挿通される取付孔７が、インサート中心線Ｃを中心として該インサート中心線Ｃに沿って該インサート本体１を貫通するように形成されて、すくい面２と着座面３の中央に開口している。従って、本実施形態のインサート中心線Ｃは取付孔７の中心線である取付孔中心線と一致する。また、クランプネジは、そのネジ軸部が、この取付孔７にすくい面２側から挿通させられる。従って、すくい面２から着座面３に向かう方向がクランプネジ挿通方向とされる。

この取付孔７は、インサート中心線Ｃに垂直な断面が、本実施形態では、互いに等しい半径と中心角、長さでインサート中心線Ｃ側に向けて凸となる４つの凸円弧と、やはり互いに等しい半径と中心角、長さでインサート中心線Ｃに対して凹となる４つの凹円弧とが交互に接するように連ねられた概略正方形状とされている。凸円弧の半径は凹円弧の半径よりも大きくされるとともに、凸円弧の中心角は凹円弧の中心角よりも小さくされて、凸円弧の長さは凹円弧よりも短くされている。従って、断面凸円弧をなす部分は、取付孔７の周方向に隣接する凹円弧をなす部分に対して取付孔７内周側にせり出すことになる。なお、この取付孔７の断面がなす凹凸円弧の半径や中心角、長さの大小は上記とは逆でもよく、また互いに等しくてもよい。

また、取付孔７は、このような断面形状のまま略相似形を維持しつつ、すくい面２側と着座面３側からインサート中心線Ｃ方向にインサート本体１の中央部側に向かうに従い断面積が小さくなるように形成されている。このうち、すくい面２と着座面３に開口する部分において取付孔７は、インサート中心線Ｃ方向にインサート本体１中央部に向かうに従い、一定の割合で断面積が小さくなるようにされて、インサート中心線Ｃに沿った断面が図５や図６に示すようにインサート中心線Ｃに対して緩やかに内周側に向かう傾斜直線状をなすようにされている。

これに対して、インサート本体１の中央部において取付孔７は、すくい面２側から着座面３側すなわちクランプネジ挿通方向に向かうに従い、断面積が小さくなる割合が漸次小さくなるようにされて、インサート中心線Ｃに沿った断面が同じく図５や図６に示すように凸曲線を描きつつ内周側に向かうようにされている。そして、このようにインサート中心線Ｃに沿った断面が凸曲線をなす取付孔７の内周部のうち、インサート中心線Ｃに垂直な断面が凸円弧をなす部分が本実施形態における当接部８とされる。従って、この当接部８は、クランプネジ挿通方向に向けても取付孔７の内周側にせり出すことになり、４つの当接部８が取付孔７のすくい面２側の開口部に周方向に等間隔に形成される。

なお、取付孔７のすくい面２への開口縁には、インサート中心線Ｃに沿った断面が凸曲線をなす面取りが施されている。一方、当接部８のクランプネジ挿通方向側において取付孔７は、インサー中心線Ｃ方向に短い幅で一定断面とされた後、インサート中心線Ｃに沿った断面が凹曲線をなすようにして拡径し、取付孔７の着座面に開口する部分に連なるように形成されている。また、取付孔７のインサート中心線Ｃに垂直な断面における上記凸円弧は、すくい面２側と着座面３側からインサート中心線Ｃ方向に上記一定断面となる部分に向けて弧の長さが僅かに大きくなり、凹円弧は逆に弧の長さが僅かに短くなる。

このような当接部８において取付孔７に内接する内接円の内径、すなわちインサート中心線Ｃに垂直な断面においてインサート中心線Ｃを中心として４つの当接部８がなす凸円弧に接する円の内径は、クランプネジ挿通方向に向けて漸次小さくなって上記一定断面の部分で最小となる。この最小の内径は、クランプネジの上記ネジ軸部の外径より大きく、頭部の外径よりは小さくされている。

一方、当接部８のクランプネジ挿通方向後方側すなわちすくい面２側において取付孔７に内接する内接円の内径は、クランプネジの頭部の外径よりも僅かに大きくされて、当接部８からすくい面２に至る部分に頭部が収容可能とされている。なお、インサート本体１の周面の着座面３側を切り欠くように形成された上記８つの平面のうち拘束面６とされる平面は、インサート中心線Ｃに垂直な断面において、インサート中心線Ｃから上記４つの当接部８とこれらに内接する内接円との接点を通って延びる直線に直交する周方向に１つおきの４つの平面とされている。

このように構成された切削インサートは、図１３に示す本発明の刃先交換式切削工具の一実施形態である刃先交換式フライスの工具本体１１に形成されたインサート取付座１２に、図７ないし図１２に示すように上述のクランプネジ１３によって着脱可能に取り付けられる。工具本体１１は鋼材等の金属材料によって形成されて軸線Ｏを中心とした概略円筒状をなし、後端部（図１０および図１１における上側部分）が工作機械の主軸に取り付けられて、軸線Ｏ回りに工具回転方向Ｔに回転されつつ該軸線Ｏに交差する方向に送り出され、インサート取付座１２に取り付けられた切削インサートの上記切刃５により被削材の切削加工を行う。

工具本体１１の先端部（図１０および図１１における下側部分）の外周には周方向に間隔をあけて複数（本実施形態では５つ）のチップポケット１４が周方向に等間隔に形成されており、これらのチップポケット１４の工具回転方向Ｔを向く壁面に上記インサート取付座１２がそれぞれ形成されている。工具本体１１は上記後端部を除いて軸線Ｏ回りに７２°ずつ回転対称に形成されている。

インサート取付座１２は、図１３に示すようにチップポケット１４の上記壁面から工具回転方向Ｔの後方側に一段凹むように形成されて工具回転方向Ｔを向く底面１２Ａと、この底面１２Ａの工具本体１１内周側に位置して外周側を向くように工具回転方向Ｔに立ち上がる壁面１２Ｂと、底面１２Ａの軸線Ｏ方向後端側に位置して先端側を向くように工具回転方向Ｔに立ち上がる壁面１２Ｃとを備えている。なお、インサート取付座１２のこれら底面１２Ａと壁面１２Ｂ、１２Ｃとの間および壁面１２Ｂ、１２Ｃ同士の間には、逃げ部１２Ｄがそれぞれ形成されている。

これら底面１２Ａおよび壁面１２Ｂ、１２Ｃは平面状とされ、底面１２Ａは、軸線Ｏ方向後端側と工具本体１１の内周側とに向かうに従い工具回転方向Ｔの後方側に向かうように僅かに傾斜させられている。また、壁面１２Ｂは、工具回転方向Ｔから見て軸線Ｏに略平行に延びるとともに、工具回転方向Ｔに向けては僅かに工具本体１１内周側に向かうように延び、壁面１２Ｃは、工具回転方向Ｔから見て軸線Ｏに略垂直に延びるとともに、軸線Ｏ方向後端側に向けては僅かに工具回転方向Ｔ側に向かうように延びている。従って、底面１２Ａに垂直に対向する方向から見て、これらの壁面１２Ｂ、１２Ｃは直交する方向に延びている。また、壁面１２Ｂ、１２Ｃが底面１２Ａに対してなす角度は、インサート本体１の拘束面６が着座面３に対してなす角度と等しくされている。

底面１２Ａの略中央には、上記クランプネジ１３がねじ込まれるネジ孔１２Ｅが形成されている。このネジ孔１２Ｅの中心線であるネジ孔中心線Ｎは、底面１２Ａに垂直に対向する方向から見たときの壁面１２Ｂ、１２Ｃの開き角を二等分する図８および図１６に示す平面Ｐ上（図１２および図１７に示す断面上）に位置している。ただし、このネジ孔中心線Ｎは、図１２および図１７に示すようにインサート本体１をインサート取付座１２に着座させた状態でインサート中心線Ｃと一致させられる底面１２Ａに垂直な直線Ｑに対して僅かに傾斜して底面１２Ａの上方（工具回転方向Ｔ側）で該直線Ｑと斜交させられており、このネジ孔中心線Ｎの傾斜の向きは、本実施形態ではネジ孔１２Ｅの孔底側すなわち底面１２Ａから工具回転方向Ｔの後方側に向けて、同じく底面１２Ａに垂直に対向する方向から見たときの壁面１２Ｂ、１２Ｃの延長線の交点に向かう向きとされている。

このようなインサート取付座１２に、上記切削インサートのインサート本体１は、すくい面２を工具回転方向Ｔに向けるとともに、着座面３を底面１２Ａに密着させ、さらにインサート本体１の周面を切り欠いた８つの平面のうち１つを間にして周方向に隣接する２つの拘束面６を壁面１２Ｂ、１２Ｃにそれぞれ当接させて着座させられる。従って、ネジ孔中心線Ｎが上述のように傾斜させられていることにより、ネジ孔１２Ｅは、こうして着座させられたインサート本体１のインサート中心線Ｃ（直線Ｑ）に対して、底面１２Ａに垂直に対向する方向から見たときに上記平面Ｐに沿って壁面１２Ｂ、１２Ｃの延長線の交点に向かう側に偏心して底面１２Ａに開口させられる。

このとき、インサート本体１は、すくい面２と逃げ面４との稜線部に形成された円周状の切刃５の１／４が、工具本体１１の先端部から突出して先端から後端外周側に向けて延びるように配設されて切削に使用される。また、インサート取付座１２の底面１２Ａが工具本体１１後端側に向かうに従い工具回転方向Ｔ後方側に傾斜しているので、切刃５には正のアキシャルレーキ角が与えられ、さらに切削インサートはポジティブインサートであるので、切刃５には逃げ角が与えられる。

さらに、取付孔７のすくい面２側の開口部に形成された４つの当接部８は、インサート中心線Ｃに垂直な断面においてインサート中心線Ｃからこれらの当接部８に内接する内接円との接点を通る直線がインサート取付座１２の上記壁面１２Ｂ、１２Ｃに当接させられた２つの拘束面６に直交する２つの周方向に隣接した当接部８が、上記平面Ｐを間にして該平面Ｐから等間隔にこれら壁面１２Ｂ、１２Ｃ側に位置させられる。また、残りの２つの当接部８は、やはり平面Ｐから等間隔に、インサート中心線Ｃに対して工具本体１１先端側と外周側とに配置される。

こうしてインサート本体１がインサート取付座１２に着座されたなら、次いですくい面２側から取付孔７にクランプネジ１３をクランプネジ挿通方向すなわち工具回転方向Ｔ後方側に挿通してネジ孔１２Ｅにねじ込むことによりインサート本体１が固定される。このクランプネジ１３は、インサート本体１を形成する超硬合金等の硬質材料よりは低硬度の工具本体１１と同じ鋼材等の金属材料により、図１７ないし図１９に示すように円盤状の頭部１３Ａと外形円柱状のネジ軸部１３Ｂとが同軸に一体形成されて構成されている。

ネジ軸部１３Ｂの外周には、ネジ孔１２Ｅに螺合する雄ネジ部が形成されている。さらに、頭部１３Ａのネジ軸部１３Ｂ側を向く裏面は、クランプネジ１３の中心線を中心としてネジ軸部１３Ｂ側に向かうに従い漸次縮径する円錐台状面とされている。また、頭部１３Ａのネジ軸部１３Ｂとは反対側の端面には、クランプネジ１３を回転させるレンチ等の作業用工具と係合する係合孔１３Ｃが形成されている。

そして、上述したようにネジ軸部１３Ｂの外径は、頭部１３Ａの外径よりも小径とされているとともに、インサート本体１の当接部８に内接する内接円の最小の内径よりも小径とされている。一方、頭部１３Ａの外径は、この当接部８に当接する内接円の最小の内径よりも大きく、当接部８からすくい面２にかけての取付孔７の内接円の内径よりは小さくされている。

従って、クランプネジ１３を上記クランプネジ挿通方向にネジ軸部１３Ｂから取付孔７に挿通すると、インサート中心線Ｃに垂直ないずれかの断面において、この断面における上記内接円の内径と頭部１３Ａ裏面の外径とが等しくなり、頭部１３Ａは当接部８に当接する。なお、こうしてネジ軸部１３Ｂを取付孔７に挿通した状態では、クランプネジ１３やインサート本体１をどのように傾けても、頭部１３Ａはクランプネジ挿通方向に向けて相対的に取付孔７からは抜け出ないようにされている。

さらに、上述のようにインサート本体１がインサート取付座１２に着座させられた状態で、取付孔７に挿通したクランプネジ１３のネジ軸部１３Ｂをネジ孔１２Ｅにねじ込んでゆくと、本実施形態ではネジ孔中心線Ｎが上述のように上記平面Ｐ上で僅かに傾斜していて、ネジ孔１２Ｅがインサート中心線Ｃに対して該平面Ｐに沿って壁面１２Ｂ、１２Ｃの延長線の交点に向かう側に偏心して底面１２Ａに開口させられているため、頭部１３Ａはまず最初に図１８に示すように、取付孔７の４つの当接部８のうち上記壁面１２Ｂ、１２Ｃ側に位置する周方向に隣接した２つの当接部８Ａに当接位置Ｘで当接させられる。従って、上記平面Ｐはインサート中心線Ｃ方向視において図１６に示すように、これら２つの当接部８Ａの当接位置Ｘとインサート中心線Ｃとを結ぶ直線がなす角を二等分する平面となる。

そして、さらにクランプネジ１３をねじ込んでゆくと、クランプネジ１３はインサート本体１よりも低硬度であるため、特にネジ軸部１３Ｂの頭部１３Ａに連なる部分が弾性変形することにより、上記２つの当接部８Ａとの当接位置Ｘを支点として頭部１３Ａの中心線がインサート中心線Ｃと一致するように傾斜する方向に撓みを生じる。すると、これに伴い、インサート本体１は壁面１２Ｂ、１２Ｃに当接させられた２つの拘束面６が該壁面１２Ｂ、１２Ｃに押圧されるとともに、図１９に示すように残りの１つまたは２つの当接部８Ｂに当接位置Ｙでクランプネジ１３の頭部１３Ａが当接する。４つの当接部８や頭部１３Ａの成形精度が高ければ図１６に示すように頭部１３Ａは残りの２つの当接部８Ｂに当接し、そうでなければ残りのいずれか１つの当接部８Ｂに当接する。

このとき、ネジ孔中心線Ｎは取付孔７の中心線であるインサート中心線Ｃに対して偏心しているとともに、本実施形態では斜交させられているので、図１６に示すように初めに頭部１３Ａに当接した２つの当接部８Ａの当接位置Ｘと、後から当接した残りの１つまたは２つの当接部８Ｂの当接位置Ｙとは、インサート中心線Ｃからの半径が異なるものとなる。また、当接部８はクランプネジ挿通方向に向けて内周側にせり出しているので、これら当接位置Ｘ、Ｙのインサート中心線Ｃ方向の位置も図１９に示すように異なるものとなる。本実施形態では、図１６に示すようにインサート中心線Ｃから当接位置Ｘまでの半径は当接位置Ｙまでの半径よりも小さくされ、また図１９に示すように当接位置Ｘは当接位置Ｙよりもクランプネジ挿通方向側に位置していて、インサート本体１の着座面３から当接位置Ｘまでの高さａは当接位置Ｙまでの高さｂよりも低くされている。

従って、このように頭部１３Ａと２つの当接部８Ａとの当接位置Ｘと残りの１つまたは２つの当接部８Ｂとの当接位置Ｘのインサート中心線Ｃからの半径とインサート中心線Ｃ方向の位置とが異なるものとなることにより、これらの当接位置Ｘ、Ｙはインサート中心線Ｃを中心とした同一円周上に配置されず、当接位置Ｘ、Ｙが位置する円の中心線はインサート中心線Ｃに対して傾いたものとなる。ところが、インサート本体１の着座面３はインサート中心線Ｃに垂直な平面であるため、この当接位置Ｘ、Ｙの位置する円の中心線回りにインサート本体１が回転しようとしても回転は拘束され、切削インサートが本実施形態のような丸駒インサートであってもインサート取付座１２に安定して取り付けることができる。

また、上記構成の刃先交換式切削工具においては、上述のように少なくとも３つの当接部８にクランプネジ１３の頭部１３Ａを当接させることにより、インサート本体１をインサート取付座１２に固定して取り付けることができるので、クランプネジ１３によるねじ込み力を分散させて個々の当接部８に当接した頭部１３Ａ部分への負荷を軽減することができる。このため、低硬度の頭部１３Ａがねじ込み力の集中によって潰れたり、負荷によって頭部１３Ａが当接部８に固着したりするのを防ぐことができる。

一方、本実施形態では、上述のように４つの当接部８のうち２つの当接部８Ａの当接位置Ｘと残りの１つまたは２つの当接部８Ｂの当接位置Ｙとを、インサート中心線Ｃからの半径とインサート中心線Ｃ方向の位置とを異なるようにするのに、インサート本体１をインサート取付座１２に着座させた状態で、インサート取付座１２のネジ孔１２Ｅのネジ孔中心線Ｎを、上記２つの当接部８Ａの当接位置Ｘとインサート中心線Ｃとを結ぶ直線がなす角を二等分する平面Ｐ上において、クランプネジ挿通方向に向かうに従いインサート中心線Ｃから離れるように該インサート中心線Ｃに対して斜交する方向に延びるようにしている。

従って、インサート取付座１２の底面１２Ａにおけるネジ孔１２Ｅの開口部を、上記平面Ｐ上において上記２つの当接部８Ａ側に偏心した位置に形成することができるので、クランプネジ１３をねじ込んでゆくことにより、頭部１３Ａを最初にこれら２つの当接部８Ａに当接位置Ｘにおいて当接させ、さらにクランプネジ１３を撓ませて残りの１つまたは２つの当接部８Ｂに、当接位置Ｘとは異なる半径およびインサート中心線Ｃ方向の位置の当接位置Ｙで当接させることができ、上述のようにインサート本体１の回転を確実に拘束することが可能となる。

ただし、本実施形態ではこのようにネジ孔中心線Ｎをインサート中心線Ｃに対して斜交する方向に傾斜させているが、ネジ孔中心線Ｎがインサート中心線Ｃに平行であっても、上記平面Ｐ上において２つの当接部８Ａの当接位置Ｘ側に偏心していれば、同様にこれらの当接位置Ｘに頭部１３Ａを当接させた後に、残りの１つまたは２つの当接部８Ｂに異なる半径およびインサート中心線Ｃ方向の当接位置Ｙで頭部１３Ａを当接させて、インサート本体１の回転を拘束することができる。

この場合には、最初に頭部１３Ａが当接位置Ｘで２つの当接部８Ａに当接した後に、頭部１３Ａの中心線がインサート中心線Ｃ側に傾斜するようにクランプネジ１３が撓んで、残りの１つまたは２つの当接部８Ｂの当接位置Ｙに頭部１３Ａが当接する。従って、上記実施形態とは逆に、当接位置Ｘのインサート中心線Ｃからの半径は当接位置Ｙよりも大きく、またインサート中心線Ｃ方向には当接位置Ｙが当接位置Ｘよりもクランプネジ挿通方向側に位置して、着座面３からの高さは当接位置Ｘが当接位置Ｙよりも高くなる。

さらに、本実施形態では、インサート本体１の外周面が周方向に等間隔な８つの平面によって切り欠かれており、これらの平面のうち周方向に１つおきの４つの平面が、インサート中心線Ｃに垂直な断面において、４つの当接部８とその内接円との接点とインサート中心線Ｃとを結ぶ直線に直交する方向に延びる拘束面６とされている。そして、これらの拘束面６のうち、上記２つの当接部８との上記接点とインサート中心線Ｃとを結ぶ直線に垂直な２つの拘束面６が、インサート取付座１２の壁面１２Ｂ、１２Ｃに当接させられてインサート本体１がインサート取付座１２に着座され、クランプネジ１３をねじ込むことによって壁面１２Ｂ、１２Ｃに押圧されるので、すくい面２が円形の丸駒インサートであっても一層確実かつ安定的にインサート本体１を取り付けることが可能となる。

また、本実施形態における当接部８は、インサート中心線Ｃに垂直な断面において凸円弧等の凸曲線状をなして周方向に隣接する部分に対して取付孔７の内周側にせり出しているとともに、インサート中心線Ｃに沿った断面においても凸曲線状をなしてクランプネジ挿通方向に向かうに従い内周側にせり出しており、クランプネジ１３の頭部１３Ａが一般的な円錐台面状の場合には、一層確実に２つの当接部８Ａと残りの当接部８Ｂとで半径とインサート中心線Ｃ方向の位置が異なる当接位置Ｘ、Ｙに頭部１３Ａを当接させてインサート本体１の回転を防止することができる。

ただし、本実施形態ではこのように当接部８を、インサート中心線Ｃに垂直な断面においても、インサート中心線Ｃに沿った断面においても、凸曲線状をなすように形成しているが、例えばクランプネジ１３の頭部１３Ａの裏面が特許文献２に記載されているような凸球面状に形成されている場合などには、このうち少なくとも一方の断面においては当接部８が直線状をなすように形成してもよい。

例えば、当接部８を、インサート中心線Ｃに沿った断面においては凸曲線状としたままインサート中心線Ｃに垂直な断面においては直線状とすると、取付孔７はインサート中心線Ｃ方向視に正方形状をなし、当接部８はこの正方形の四辺に平行に延びる中心線を有する円筒面等の凸曲面をなしてクランプネジ挿通方向に向かうに従い取付孔７の内周側にせり出すことになる。そして、４つの当接部８は、この正方形の四辺の中点が周方向に隣接する部分に対して内周側にせり出すとともに、これらの中点で上記正方形に接する内接円の内径がクランプネジ挿通方向に向けて小さくなり、当接部８と凸球面状の頭部１３Ａとは点接触で当接することになる。

また、当接部８を、インサート中心線Ｃに垂直な断面においては凸曲線状のまま、インサート中心線Ｃに沿った断面においてはクランプネジ挿通方向に向かうに従い取付孔７の内周側に向かう直線状とすると、各当接部８はインサート中心線Ｃに斜交する中心線を有する円筒面状、またはインサート中心線Ｃに斜交する、あるいは平行な中心線を有する円錐面状等の凸曲面となり、インサート中心線Ｃに沿った断面が凸曲線状となるクランプネジ１３の凸球面状の頭部は、同断面において上述のような直線状をなす当接部８の周方向に隣接する部分に対して取付孔７内周側にせり出した部分に当接する。

さらに、当接部８を、インサート中心線Ｃに垂直な断面においても、インサート中心線Ｃに沿った断面においても直線状をなすように形成すると、当接部８は、インサート中心線Ｃを中心にクランプネジ挿通方向に向けて断面が小さくなる凹正四角錐面状に形成されて、周方向に隣接する部分に対してもクランプネジ挿通方向に向けても取付孔７の内周側にせり出すことになり、インサート中心線Ｃに垂直な断面においてこの凹正四角錐面がなす正方形の各辺の中点に上記内接円が内接する。そして、クランプネジ１３の凸球面状の頭部１３Ａは、この中点において各当接部８に当接する。

ただし、上述したようにクランプネジ１３は、超硬合金等の硬質材料よりなるインサート本体１よりも低硬度の鋼材等により形成されて弾性変形可能とされているので、当接部８に当接した頭部１３Ａの裏面は厳密に点接触していなくてもよく、望ましくは潰れを生じない弾性変形の範囲内で、ある程度の面積をもって当接部８に面接触していてもよい。さらに、当接部８は、インサート中心線Ｃに垂直な断面における上記内接円との接点を連ねた線上でクランプネジ１３の頭部１３Ａと当接していなくてもよく、４つの当接部８のうちの少なくとも１つ、場合によっては４つの当接部８のすべてが、上記線上から僅かに離れた位置で頭部１３Ａと当接していてもよい。

なお、本実施形態における切削インサートは、インサート本体１が取付孔７の中心線であるインサート中心線Ｃ回りに９０°回転対称形状とされており、インサート本体１を９０°ずつ回転させてインサート取付座１２に取り付け直すことにより、円周状の切刃５を１／４ずつ合計４回の使用が可能である。ただし、本実施形態では、切削インサートがこのような円周状の切刃５を有する円形のすくい面２を備えた円板状の丸駒インサートである場合について説明したが、望ましくは上述のようにインサート中心線Ｃ回りに９０°ずつ回転対称形状であれば、インサート本体１は正方形等の四角形板状や、正八角形や長辺と短辺が交互に連なる偏八角形等の八角形板状などとされていてもよい。また、本実施形態における切削インサートは、インサート本体１の一方の側面がすくい面２とされてその稜線部に切刃５が形成された片面使用のインサートとされているが、インサート本体が表裏反転対称形状とされてその表裏面に切刃５が形成された両面使用可能な切削インサートを本発明に用いることも可能である。

１ インサート本体
２ すくい面
３ 着座面
４ 逃げ面
５ 切刃
６ 拘束面
７ 取付孔
８、８Ａ、８Ｂ 当接部
１１ 工具本体
１２ インサート取付座
１２Ａ 底面
１２Ｂ、１２Ｃ 壁面
１２Ｅ ネジ孔
１３ クランプネジ
１３Ａ 頭部
１３Ｂ ネジ軸部
Ｃ インサート中心線（取付孔７の中心線）
Ｎ ネジ孔１２Ｅの中心線
Ｏ 工具本体１１の軸線
Ｐ ２つの当接部８Ａの当接位置Ｘとインサート中心線Ｃとを結ぶ２つの直線がなす角を二等分する平面
Ｑ 底面１２Ａに垂直となる直線
Ｔ 工具回転方向
Ｘ ２つの当接部８Ａへのクランプネジ１３の頭部１３Ａの当接位置
Ｙ 残りの１つまたは２つの当接部８Ｂへのクランプネジ１３の頭部１３Ａの当接位置

Claims (4)

1. 工具本体に形成されたインサート取付座に、頭部と該頭部よりも外径の小さいネジ軸部とを備えたクランプネジによって切削インサートが着脱可能に取り付けられた刃先交換式切削工具であって、上記切削インサートは、上記クランプネジが挿通される取付孔が貫通するように形成されたインサート本体を備え、上記取付孔へのクランプネジ挿通方向の後方側における該取付孔の開口部には、上記頭部に当接可能な４つの当接部が上記取付孔の周方向に等間隔に形成されており、これらの当接部は、上記取付孔の中心線である取付孔中心線に垂直な断面において周方向に隣接する部分に対して上記取付孔の内周側にせり出しているとともに、上記クランプネジ挿通方向に向けても上記取付孔の内周側にせり出して、上記断面において上記４つの当接部に内接する内接円の最小の内径が上記頭部の外径よりも小さくされていて、上記クランプネジは、上記頭部が上記４つの当接部のうち少なくとも３つの当接部に当接して上記インサート本体をクランプし、これら少なくとも３つの当接部のうち周方向に隣接する２つの当接部は、上記取付孔中心線からの半径と該取付孔中心線方向の位置が互いに等しく、かつ残りの当接部とは上記取付孔中心線からの半径と該取付孔中心線方向の位置がともに異なる当接位置で上記クランプネジの頭部に当接させられることを特徴とする刃先交換式切削工具。
2. 上記インサート本体の上記クランプネジ挿通方向を向く側面は上記インサート取付座の底面に当接する着座面とされるとともに、この底面には上記クランプネジのネジ軸部がねじ込まれるネジ孔が形成されており、上記着座面を上記底面に当接させて上記インサート本体を上記インサート取付座に着座させた状態で、上記ネジ孔の中心線であるネジ孔中心線は、上記２つの当接部の当接位置と上記取付孔中心線とを結ぶ２つの直線がなす角を二等分する平面上において、上記クランプネジ挿通方向に向かうに従い上記取付孔中心線から離れるように該取付孔中心線に対して斜交する方向に延びていることを特徴とする請求項１に記載の刃先交換式切削工具。
3. 上記インサート本体の上記クランプネジ挿通方向の後方側を向く側面は上記取付孔中心線を中心とした円形のすくい面とされるとともに、該インサート本体の上記取付孔中心線に対する径方向の外周面には、上記取付孔中心線に垂直な断面において、上記４つの当接部と上記内接円との接点と上記取付孔中心線とを結ぶ直線に直交する方向に延びる４つの拘束面が少なくとも形成されており、これら４つの拘束面のうち、上記２つの当接部と上記内接円との接点と上記取付孔中心線とを結ぶ直線に直交する方向に延びる２つの拘束面は、上記インサート取付座において上記底面に対し、上記ネジ孔中心線が上記クランプネジ挿通方向に向かうに従い上記取付孔中心線から離れる側に立ち上がるように形成された該インサート取付座の２つの壁面にそれぞれ当接させられることを特徴とする請求項２に記載の刃先交換式切削工具。
4. 上記当接部は、上記取付孔中心線に垂直な断面において該取付孔の内周側に凸となる凸曲線状をなすとともに、上記内接円との接点を通り上記取付孔中心線に沿った断面においても上記クランプネジ挿通方向に向かうに従い凸曲線状をなして上記取付孔の内周側に漸次せり出していることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の刃先交換式切削工具。

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