JP2015168010A - 刃先交換式切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】スクリューオン式のクランプ機構によって円板状の切削インサートを安定して固定する。
【解決手段】クランプネジ１３が円板状の切削インサートＳの取付孔７を挿通し、インサート取付座底面に垂直な直線に対し傾斜したネジ孔に螺子合わされ、切削インサートＳが取り付けられる。取付孔７の内周面にはインサート中心線に垂直な断面において多角形状をなしてクランプネジ１３の挿通方向に狭まる多角形部が形成され、多角形部を構成する面のうちの少なくとも２面９Ｂが、切削インサートＳがクランプされるときにクランプネジ１３の当接部１３ＡＡがインサート中心線に垂直な断面においてなすたまご形の長軸の両側の当接位置Ｔにおいて当接して係止され、これら少なくとも２面９Ｂと当接部１３ＡＡとがネジ孔中心線に沿った断面においてそれぞれ線接触している。
【選択図】図４

Description

本発明は、円板状の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。

このような円板状の、いわゆる丸駒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、例えば特許文献１に記載されているように、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。

ここで、この特許文献１に記載された刃先交換式切削工具では、インサート本体の取付孔がその全長に亙って断面円形に形成されていて、この取付孔にクランプネジが挿通されてインサート本体がクランプされるとともに、インサート本体の外周面には断面多角形状をなす部分が形成されている。そして、切削時に切削力がクランプネジによる摩擦力を越えると、この多角形のコーナがインサート取付座に形成された肩部に当接するまで回動して、さらなる回動を阻止するように構成されている。

特許第３８１９４２８号公報

しかしながら、上述のような円板状の丸駒切削インサートは、例えば金型の曲面切削など複雑な形状の切削加工に用いられることが多く、特許文献１に記載されているように、取付孔が断面円形に形成されることによってインサート本体が切削力により回動させられることを前提とした刃先交換式切削工具では、切削条件によってインサート本体に切削力が作用する方向が変化すると、インサート本体にがたつきが生じて加工精度が損なわれるおそれがある。

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円板状の切削インサートを固定する場合でも、安定して切削インサートを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円板状の切削インサートが着座され、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が、上記切削インサートのインサート中心線に沿って貫通するように形成された取付孔を挿通して上記インサート取付座の底面に形成されたネジ孔に螺子合わされることによって、上記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、上記ネジ孔がその中心線であるネジ孔中心線を上記インサート取付座の底面に垂直な直線に対して傾斜して形成され、上記取付孔の内周面には周方向に連なる３つ以上の面が形成され、これらの面のうち周方向に隣接する少なくとも２面は、上記インサート中心線に垂直な断面において両端部よりも該両端部の間の部分が上記取付孔の内周側にせり出すとともに、上記クランプネジの挿通方向に向けても上記取付孔の内周側にせり出しており、これら少なくとも２面が、上記切削インサートが上記クランプネジによってクランプされるときに、上記クランプネジの頭部下部の当接部が上記インサート中心線に垂直な断面においてなすたまご形の長軸の両側の当接位置において当接して係止され、上記２面と上記クランプネジの上記当接部とが、上記ネジ孔中心線に沿った断面においてそれぞれ線接触していることを特徴とする。

このような構成の刃先交換式切削工具では、切削インサートがクランプネジによってクランプされるときに、切削インサートの取付孔の内周面に形成された３つ以上の面のうちの少なくとも２面がクランプネジの頭部下部の当接部に当接して係止されるので、切削インサートの多角形部とクランプネジの当接部との安定した係止状態を確保することができる。
また、クランプネジの頭部下部の当接部は、ネジ孔中心線が傾斜しているためにインサート中心線に垂直な断面においては円形に形成されるのではなく、楕円の長軸方向の両端部における弧の曲率が互いに異なる形状の、すなわち鶏のたまご形を呈することになり、このたまご形の断面の長軸の両側に当接位置が配置されて上記少なくとも２面に当接するので、クランプネジと切削インサートとの相対回転を阻止することができる。従って、切削インサートがインサート中心線を中心とした円周回りに回転してずれ動こうとしても、クランプネジの頭部下部の当接部との係止によって、その回転を阻止されることとなり、たとえ丸駒切削インサートであってもインサート取付座に安定的にクランプすることが可能となる。

しかも切削インサートの上記少なくとも２面とクランプネジの当接部とがネジ孔中心線に沿った断面において点接触ではなく線接触しているから、クランプネジのねじ込み力をこれら少なくとも線接触している少なくとも２つの面に分散させて受け止めることができ、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も防ぐことができる。

ここで、上記取付孔の内周面には、上記インサート中心線に垂直な断面において多角形状をなし、この多角形の各辺の両端部よりも該両端部の間の部分上記取付孔の内周側にせり出す多角形部が形成され、上記多角形部は、３つ以上の台形状の傾斜面を有していて、それら傾斜面が周方向に連なって全体で上記挿通方向へ狭まる多角錐台の外周面状に形成され、上記３つ以上の傾斜面のうち少なくとも２つの傾斜面が上記当接部に当接して係止され、上記クランプネジの頭部下部には、ネジ軸部側へ狭まる円錐台の外周面状のテーパー部が形成され、上記テーパー部に上記当接部が設けられていてもよい。
この場合、切削インサートの多角形部とクランプネジの頭部下部の当接部とをインサート中心線に沿った断面において線接触させるにあたり、切削インサートの多角錐台を構成する台形状の傾斜面とクランプネジの頭部下部の円錐台の外周面のテーパー部とを単なる直線状の線接触部とすることができる。直線状の線接触部は曲線状の線接触部とする場合に比べて、設計上および制作上においても容易かつ安価に制作することができ、しかも品質上のバラつきが少なく均一な品質を得る上においても有利になる。

また、上記切削インサートの上記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、着座面を底面に当接させて切削インサートをインサート取付座に着座させたときに、ネジ孔中心線は、上記当接部が傾斜面に当接する当接位置とインサート中心線とを結ぶ直線のうち最大の角度をなす２つの直線がなす角を二等分する平面上において、上記挿通方向に向かうに従い上記インサート中心線から離れるように該インサート中心線に対して傾斜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の挿通方向に向かうに従いインサート中心線から離れるようにインサート中心線に対して傾斜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インサート中心線に対して上記当接位置と上記インサート中心線とを結ぶ直線が最大角度をなす２つの傾斜面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２つの傾斜面に、インサート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、クランプネジの頭部は、上記２つの傾斜面に強く当接して係止し、これと同時に、切削インサートをインサート取付座に強く押し付けることとなり、これによって切削インサートがクランプされる。

さらに、上記多角形部の上記当接部に当接する上記少なくとも２面を、上記インサート中心線に垂直な断面において互いに鈍角に交差する方向に形成することにより、当接部との当接による押圧力において、これらの面と上記当接部との当接位置と上記インサート中心線とを結ぶ直線のうち最大の角度をなす２つの直線がなす角を二等分する平面に平行な方向への分力を、これらの面が鋭角や直角に交差している場合に比べて大きくすることができ、さらに強固に切削インサートをクランプすることができる。

さらにまた、丸駒切削インサートである上記切削インサートの上記挿通方向の後方側を向く側面がインサート中心線を中心とした円形のすくい面とされ、従って該切削インサートのインサート中心線に対する径方向外側に位置する外周面には、上記すくい面に連なる円錐面状または円筒面状の逃げ面が形成されており、上記インサート取付座が、軸線回りに回転させられる上記工具本体の先端部外周に形成されていて、上記インサート取付座の底面は上記工具本体の回転方向を向くとともに、該インサート取付座には、上記逃げ面に当接可能な曲率の凹曲面状をなす壁面が、上記工具本体の軸線方向先端側と外周側とを向くように形成されている場合には、上記ネジ孔を、上記ネジ孔中心線が、上記インサート取付座の底面に垂直な直線に対して該底面から上記回転方向に向かうに従い上記工具本体の後端内周側に傾斜するように形成することにより、上述したように金型の曲面切削など複雑な形状の切削加工に用いられる場合でも、切削条件によって変化する切削インサートに作用する工具本体の軸線方向後端側や内周側、あるいは後端内周側への切削力を、これらの壁面とクランプネジの当接部とによって確実に受け止めて切削インサートを一層安定して固定することができる。

以上説明したように、本発明によれば、円板状の丸駒切削インサートを安定して強固にインサート取付座に取り付けることができ、切削時のがたつきなどを防いで、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の刃先交換式切削工具における切削インサートのクランプ状態を示す側面図である。 図１のII矢視図である。 図１のIII矢視図である。 図３のIV−IV線断面図である。 図３のV−V線断面図である。 図１のVI−VI線断面図である。 図１のVII―VII線断面図である。 切削インサートとクランプネジとの係止状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態の刃先交換式切削工具を先端外周側から見た斜視図である。 図９に示す図７に示す実施形態を外周側から見た側面図である。 図１０のXI−XI線断面図である。 図１０のXII−XII線断面図である。 図７に示す実施形態の工具本体の要部を示す拡大斜視図である。 図１３のIVX円部の拡大斜視図である。

図１ないし図８は本発明の一実施形態の刃先交換式切削工具における切削インサートのクランプ状態を示す図であり、図９ないし図１２は、本発明の一実施形態の刃先交換式切削工具を示す図であり、図１３および図１４は、本発明の一実施形態の工具本体を示す図である。
図１は本発明の一実施形態の刃先交換式切削工具における切削インサートのクランプ状態を示す側面図、図２は図１のII矢視図、図３は図１のIII矢視図、図４は図３のIV−IV線断面図、図５は図３のV−V線断面図、図６は図１のVI−VI線断面図、図７は図１のVII―VII線断面図である。

本実施形態における切削インサートＳ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切削インサートであり、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ト中心線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を中心とした円錐台の外周面状に形成されており、本実施形態の切削インサートＳ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に対してなす角度とほぼ同等な角度で着座面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４つの平面によって切り欠かれている。従って着座面３は図３中破線で示すように角部が外方に凸となる円弧状とされた概略四角形状をなしており、上記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、頭部１３Ａとこの頭部１３Ａよりも外径の小さいネジ軸部１３Ｂとを備えたクランプネジ１３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の中心線と一致する。また、クランプネジ１３は、そのネジ軸部１３Ｂ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の内周面には、インサート中心線Ｃに垂直な断面において多角形状をなし上記クランプネジ１３の挿通方向に狭まる多角形部８が、すくい面２側から取付孔７のインサート本体１の中央部にまで至るように形成されている。多角形部８は、複数の台形状の傾斜面９を有していて、それら傾斜面９が周方向に連なって全体でクランプネジ挿通方向へ狭まる多角錐台１０の外周面状に形成されている。

なお、この実施形態では、多角形部８は角部が丸みをおびた８角形部であり、また、多角錐台１０の外周面形状は、８角錐台の角部が丸みをおびた外周面形状とされている。さらに、この多角形部８がインサート中心線Ｃに垂直な断面においてなす８角形は、図６および図７に示すように、その８つの辺の長さが互いに略等しく、また周方向に互いに隣接する辺同士はいずれも鈍角に交差する方向に形成されている。

ただし、この多角形部８の断面がなす８角形の周方向に隣接する角部における上記辺同士の交差角は、互いに等しい大きな交差角の角部と、これよりも小さな互いに等しい交差角の角部が、周方向に交互に配置されるように形成されている。そして、本実施形態では、同じくインサート中心線Ｃに垂直な断面において、周方向に隣接する２つの上記拘束面６がなす直線の２等分線と、交差角の小さい角部に交差する多角形部８の２辺の２等分線とが一致し、交差角の大きな角部に交差する多角形部８の２辺の２等分線は拘束面６がなす直線に直交する方向に延びるように形成されている。従って、取付孔７の内周面には、周方向に連なる３つ以上の、本実施形態では８つの面が形成され、これらの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を中心とした円に中央部が接する接線方向に延びる直線状をなすことになって、その両端部よりも両端部の間の中央部が取付孔７の内周側にせり出すことになる。

また、この実施形態では、図４、図５に示すように、多角錐台１０は、クランプネジ１３の挿通方向に狭まる割合つまり、多角錐台１０を構成する傾斜面９の角度が変化する３つの多角錐台１０Ａ、１０Ｂ，１０Ｃに分かれる。つまり、多角錐台１０は、インサート中心線Ｃに沿った断面形状において、インサート中心線Ｃに対する傾斜面９Ａの角度θａが比較的小さな角度に設定された第１の多角錐台１０Ａ、インサート中心線Ｃに対する傾斜面９Ｂの角度θｂが最も大きな角度に設定された第２の多角錐台１０Ｂ、インサート中心線Ｃに対する傾斜面９Ｃの角度θｃが上記傾斜面９Ａの角度と同様に比較的小さな角度に設定された第３の多角錐台１０Ｃに分かれる。

そして、これら第１、第２、第３の多角錐台１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、クランプネジ挿通方向に沿って、順にかつ互いに同軸状に形成されている。また、これら３つの多角錐台１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃのうち、第２の多角錐台１０Ｂを構成する少なくとも２つの傾斜面９Ｂが後述するクランプネジ１３の頭部下部の当接部に当接位置Ｔにおいて当接される（図８参照）。なお、図４に示すように、この第２の多角錐台１０Ｂを構成する傾斜面９Ｂがインサート中心線Ｃに対して傾斜する上記角度θｂは、インサート本体１の逃げ面４がインサート中心線Ｃに対してなす角度（逃げ角）と異なる大きさとされており、本実施形態では逃げ面４の角度よりも大きくされている。

また、取付孔７の多角形部８のクランプネジ挿通方向側の内周には、インサート中心線Ｃに垂直な断面において円状をなす、大径孔７Ａが形成されている。大径孔７Ａは、多角形部８に連なる部分が、インサート中心線Ｃに沿った断面において凹曲線をなすようにして拡径し、そこから取付孔７の着座面３側に開口する部分まで直線状に延びて形成されている。

上記多角形部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を中心として多角形部８を構成する傾斜面９と接する円の内径は、クランプネジ挿通方向に向けて漸次小さくなって上記第３の多角錐台１０Ｃの下端で最小となる。この最小の内径は、クランプネジ１３のネジ軸部１３Ｂの外径より大きく、頭部１３Ａの外径よりは小さくされている。

一方、取付孔７のクランプネジ挿通方向後方側、すなわちすくい面２側において第１の多角錐台１０Ａの傾斜面９Ａに内接する内接円の内径は、クランプネジ１３の頭部１３Ａの外径よりも僅かに大きく設定されて、第１の多角錐台１０Ａから第３の多角錐台１０Ｃに至る部分に、クランプネジ１３の頭部１３Ａが収容可能とされている。

このように構成された切削インサートＳは、図１３、図１４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９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Ｒ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Ｓ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９および図１０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Ｒ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、図１４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Ｒの後方側に一段凹むように形成されて工具回転方向Ｒ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Ｒに立ち上がる壁面１２Ｂ、１２Ｆ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Ｒに立ち上がる壁面１２Ｃ、１２Ｇ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との間と、壁面１２Ｂ、壁面１２Ｆ、壁面１２Ｃ、壁面１２Ｇ同士の間には、逃げ部１２Ｄがそれぞれ形成されている。

上記底面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Ｒ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Ｒ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Ｒ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Ｒ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Ｒ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は互いに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。一方、壁面１２Ｆ、１２Ｇは、インサート本体１の着座面３を底面１２Ａに密着させて切削インサートＳをインサート取付座１２に着座させたときに、これら壁面１２Ｆ、１２Ｇの位置でインサート本体１の逃げ面４に当接可能な曲率の、本実施形態では底面１２Ａ側に向かうに従い漸次縮径する１つの凹円錐面に沿った凹曲面状に形成されている。

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２および図１０に示す平面Ｐ上に位置している。ただし、このネジ孔中心線Ｎは、図１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Ｒ側）で該直線Ｑと斜交させられており（図１ではクランプネジ１３を図示しているが、このクランプネジ１３の中心はネジ孔中心線Ｎと一致する）、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Ｒ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の延長線の交点から離れる向きとされている。

図９、図１０に示すように、このようなインサート取付座１２に、上記切削インサートＳのインサート本体１は、すくい面２を工具回転方向Ｒ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４つの平面のうち周方向に隣接する２つの拘束面６を壁面１２Ｂ、１２Ｃにそれぞれ略平行に、かつ僅かな間隔をあけて対向させた状態で、上述のように逃げ面４を壁面１２Ｆ、１２Ｇに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。また、インサート中心線Ｃに垂直な断面において上記多角形部８がなす８角形は、その交差角の小さな上記角部の２等分線が上記平面Ｐに略沿うように配置される。

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Ｒ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Ｓ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。

こうしてインサート本体１がインサート取付座１２に着座された後、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Ｒ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１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側を向く下部（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外周面状のテーパー部１３ＡＡ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の第３の多角錐台１０Ｃの最狭部分に内接する内接円の内径よりも小径とされている。一方、頭部１３Ａの外径は、この第２の多角錐台１０Ｂの最狭部分に内接する内接円の内径よりも大きく、第１の多角錐台１０Ａに内接する内接円の内径よりは小さくなるように設定されている。

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、クランプネジ１３の頭部１３Ａは多角形部８のうち第１の多角錐台１０Ａを通過し、第２の多角錐台１０Ｂを構成するいずれかの傾斜面９Ｂに当接する（図１参照）。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の下部のテーパー部１３ＡＡは、図６〜図８に示すように、取付孔７の第２の多角錐台１０Ｂの外周面を構成する傾斜面９Ｂのうち上記壁面１２Ｂ、１２Ｃ側に位置する周方向に隣接した交差角の小さな２つの傾斜面９Ｂのそれぞれに当接位置Ｔにおいて当接させられる。

つまり、本実施形態では、頭部１３Ａの下部のテーパー部１３ＡＡが、第２の多角錐台１０Ｂの外周面を構成する２つの傾斜面９Ｂに当接する当接部とされている。ここで、このテーパー部１３ＡＡは、当該クランプネジ１３の頭部１３Ａの下部におけるインサート中心線Ｃに垂直な断面形状においては、図８に示すように楕円の長軸方向の両端部における弧の曲率が互いに異なる、いわば鶏のたまご形をなすことになり、当接位置Ｔはこのたまご形の長軸側に設けられることとなる。すなわち、図８に示すように、円錐台外周面状のテーパー部１３ＡＡをその軸線に対して斜めに切断すると、断面形状がたまご形となり、この断面形状たまご形の長軸を挟んでその両側の当接位置Ｔにおいてテーパー部１３ＡＡと傾斜面９Ｂとが当接させられる。
そして、上記平面Ｐはインサート中心線Ｃ方向視において図２に示すように、この当接部の２つの傾斜面９Ｂへの当接位置Ｔとネジ孔中心線Ｎとを結ぶ直線がなす角を二等分する平面となる。

さらにクランプネジ１３をねじ込んでゆくと、頭部１３Ａの下部のテーパー部１３ＡＡが、取付孔７の第２の多角錐台１０Ｂの外周面を構成する２つの傾斜面９Ｂに当接位置Ｔにおいて強く当接し、インサート本体１の逃げ面４を壁面１２Ｆ、１２Ｇに押圧して切削インサートＳがインサート取付座１２に固定される。このとき、テーパー部１３ＡＡと傾斜面９Ｂとの接触態様はネジ孔中心線Ｎに沿った断面において線接触となる（図４、図５参照）。

すなわち、ネジ孔中心線Ｎに沿って２つの当接位置Ｔを通るそれぞれの断面において、テーパー部１３ＡＡがなす直線と、このテーパー部１３ＡＡを当接部として当接する上記傾斜面９Ｂがなす直線とが略平行となるようにされており、クランプネジ１３をねじ込むことによってテーパー部１３ＡＡがなす直線がネジ孔中心線Ｎ方向に平行移動して傾斜面９Ｂに近づき、両者が線接触するのである。このように、テーパー部１３ＡＡと傾斜面９Ｂとの接触態様がネジ孔中心線Ｎに沿った断面において線接触するように、切削インサートＳの取付孔７における第２の多角錐台１０Ｂの外周面を構成する２つの傾斜面９Ｂの傾斜角度と、クランプネジ１３の頭部１３Ａ下部のテーパー部１３ＡＡの傾斜角度と、ネジ孔中心線Ｎのインサート中心線Ｃに対する傾斜角度との相対関係が予め設定されている。

このような構成の刃先交換式切削工具では、切削インサートＳがクランプネジ１３によってクランプされるときに、切削インサートＳの取付孔７の内周面に形成された多角形部８を構成する面のうちの少なくとも２面がクランプネジ１３の頭部１３Ａ下部のテーパー部（当接部）１３ＡＡに当接して係止されるので、切削インサートＳの多角形部８とクランプネジ１３との安定した係止状態を確保することができる。さらに、本実施形態では、インサート取付座１２に工具本体１１の外周側を向く壁面１１Ｆと先端側を向く壁面１２Ｇとが形成されて、これらの壁面１２Ｆ、１２Ｇにインサート本体１の逃げ面４が当接して切削インサートＳが固定されるので、切削条件によってインサート本体１に作用する切削力の方向が工具本体１１の内周側から後端側に向けた範囲で変化しても、安定して切削インサートＳを固定することができる。

また、多角形部８に対するクランプネジ１３の当接部とされるテーパー部１３ＡＡは、インサート中心線Ｃに垂直な断面において円形に形成されるのではなくたまご形をなし、その長軸の両側に当接位置Ｔが配置されているので、クランプネジ１３と切削インサートＳとの相対回転を阻止することができる。従って、切削インサートＳがインサート中心線Ｃを中心とした円周回りに回転してずれ動こうとしても、クランプネジ１３の当接部との係止によって、その回転を阻止されることとなり、切削インサートＳが丸駒切削インサートであってもインサート取付座１２に安定的に取り付けることが可能となる。

しかも切削インサートＳの多角形部８を構成する傾斜面９Ｂうちの少なくとも２の傾斜面９Ｂとクランプネジ１３のテーパー部（当接部）１３ＡＡとが、ネジ孔中心線Ｎに沿った断面において点接触ではなく線接触となっているから、クランプネジ１３のねじ込み力をこれら少なくとも線接触している多角体部構成面に分散させて受け止めることができ、クランプネジ１３の頭部１３Ａが潰れたり、取付孔７の開口部に固着したりするのを防ぐことができる。

また、この実施形態では、上記多角形部８のうち第２の多角錐台１０Ｂの外周面は、複数の台形状の傾斜面９Ｂを有していて、それら傾斜面のうち２つの傾斜面９Ｂが、クランプネジ１３の頭部下部に設けられたネジ軸部１３Ｂ側へ狭まる円錐台の外周面状のテーパー部（当接部）１３ＡＡに当接されて係止される。この場合、切削インサートＳの多角形部８の構成面とクランプネジ１３の当接部とをインサート中心線Ｃに沿った断面において線接触させるにあたり、切削インサートＳの第２の多角錐台１０Ｂを構成する台形状の傾斜面９Ｂとクランプネジ１３の頭部下部の円錐台の外周面のテーパー部１３ＡＡとを、単なる直線状の線接触部とすることができる。直線状の線接触部は、曲線状の線接触部を構成する場合比べて、設計上および制作上においても容易かつ安価に制作することができとなり、しかも均一な品質を得る上においても有利になる。

加えて、上記のように、クランプネジ１３の頭部１３Ａ下部の円錐台の外周面のテーパー部１３ＡＡに当接させるに当たり、切削インサートＳの取付孔７の内面に、傾斜角度が異なる第１、第２の、第３の多角錐台１０Ａ、１０Ｂ，１０Ｃの外周面形状を形成し、それらのうち中央の第２の多角錐台１０Ｂの外周面形状を構成する傾斜面９Ｂにテーパー部１３ＡＡを当接させるようにしたので、傾斜面９Ｂとテーパー部１３ＡＡとの線接触する長さを、取付孔７の孔径や深さに拘わらず任意長さに設定することができ、この点においても有利である。

また、着座面３を底面１２Ａに当接させて切削インサートＳをインサート取付座１２に着座させた状態で、ネジ孔中心線Ｎが、テーパー部１３ＡＡが傾斜面９Ｂに当接する２つの当接位置Ｔ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Ｐ上において、上記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から離れるようにインサート中心線Ｃに対して傾斜する方向に延びて形成している。

このようにネジ孔中心線Ｎを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から離れるようにインサート中心線Ｃに対して傾斜する方向に延びるようにした場合には、ネジ孔１２Ｅの開口部を上記平面Ｐ上においてインサート中心線Ｃに対して２つの傾斜面９Ｂ側に偏心して開口するようにできるので、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、クランプネジ１３の頭部１３Ａが、２つの傾斜面９Ｂに、インサート中心線Ｃ方向に等しい当接位置でまず当接することとなる。そして、さらにクランプネジ１３をねじ込むと、クランプネジ１３の頭部１３Ａは、上記２つの傾斜面９Ｂに強く当接して係止し、これと同時に、切削インサートＳをインサート取付座１２に強く押し付けることとなり、これによって切削インサートＳをクランプすることができる。

さらに、本実施形態のように切削インサートＳが丸駒切削インサートである場合、切削インサートＳのインサート中心線Ｃに対する径方向外側に位置する外周面に配置された４つの拘束面６のうち２つを、インサート取付座１２の２つの壁面１２Ｂ，１２Ｃにそれぞれ僅かな間隔をあけて対向させることにより、万一インサート本体１が回転してずれ動いても、これらの拘束面６を壁面１２Ｂ、１２Ｃに係止させることによってそれ以上の回転を拘束することができる。なお、本実施形態では、拘束面６が平面状の切欠面とされているとともに、この拘束面６を係止するインサート取付座１２の壁面１２Ｂ、１２Ｃも傾斜した平面とされているが、拘束面６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本体１の外周面に外接する外接円に対して内周側に凹んでいればよく、またこの拘束面６を係止するインサート取付座１２の壁面もインサート本体１が取り付けられた状態で拘束面６と間隔をあけて上記外接円の内周側に凸となっていればよい。また、インサート本体１の外周面に拘束面６を形成するのに代えて、あるいはこれと併せて、インサート本体１の着座面３に凹部または凸部を形成するとともに、インサート取付座１２の底面１２Ａには上記凹部に間隔をあけて収容される凸部または間隔をあけて上記凸部を収容する凹部を形成してもよい。

さらにまた、本実施形態では、上記２つの当接位置Ｔにおいて当接する２つの傾斜面９Ｂが、インサート中心線Ｃに垂直な断面において鈍角に交差する方向に形成されている。このため、当接部であるテーパー部１３ＡＡが傾斜面９Ｂを押圧する押圧力のうち上記平面Ｐに沿った方向の分力を、これらの傾斜面９Ｂが上記断面において鋭角や直角に交差する方向に形成されている場合に比べて大きくすることができ、これによっても切削インサートＳを確実にクランプすることが可能となる。

なお、本実施形態における切削インサートＳは、インサート本体１がインサート中心線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、壁面１２Ｂ、１２Ｃに対向する拘束面６を順次ずらしつつインサート取付座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。そして、このとき本実施形態では、拘束面６が４つであるのに対して、多角形部８の断面が８角形とされて拘束面６の数の２倍の多角形とされており、すなわちテーパー部１３ＡＡに当接する２つの傾斜面９Ｂの対の数が拘束面６と同数とされているので、拘束面６を１つずつずらしてインサート本体１を回転させて取り付け直しても、２つの傾斜面９Ｂの対は異なるものとなる。このため、先にインサート本体１をクランプしたときに２つの傾斜面９Ｂに摩耗等の損傷が生じても、次にインサート本体１を回転させて取り付け直したときには、摩耗のない新たな２つの傾斜面９Ｂによってインサート本体１をクランプすることができるので、一層確実に切削インサートＳを強固に固定することが可能となる。

また、本実施形態における切削インサートＳは、切削インサートＳに多角形部８を構成するうちの２面とクランプネジ１３の当接部とが、ネジ孔中心線Ｎに沿った断面においてそれぞれ直線状に線接触しているが、これに限られることなく、外側に凸をなして湾曲するようにあるいは逆に外側に凹をなして湾曲するように曲線を描きながら線接触させるようにしてもよい。さらに、傾斜面９Ｂはインサート中心線Ｃに垂直な断面において取付孔７の内周側に凸となる凸曲線状に形成されることにより、その両端部よりも該両端部の間の部分が取付孔７の内周側にせり出すようにしてもよい。

また、上記実施形態では、本実施形態における切削インサートＳは、切削インサートＳに多角形部８を構成するうちの２面とクランプネジ１３の当接部とを接触させているが、これに限られることなく、例えば上記交差角の小さな２つの傾斜面９Ｂの間に上記平面Ｐに直交してテーパー部１３ＡＡと当接する傾斜面を形成するなどして、切削インサートＳに多角形部８を構成するうちの３面とクランプネジ１３の当接部とを３つの当接位置Ｔにおいて当接させてもよい。このような場合に上記平面Ｐは、当接部がこれら３面に当接する当接位置とインサート中心線Ｃとを結ぶ直線のうち最大の角度をなす２つの直線がなす角を二等分する平面とすればよい。

Ｓ 切削インサート
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 多角形部
９ 傾斜面
１０Ａ、１０Ｂ，１０Ｃ 多角錐台
１１ 工具本体
１２ インサート取付座
１２Ａ 底面
１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｆ、１２Ｇ 壁面
１２Ｅ ネジ孔
１３ クランプネジ
１３Ａ 頭部
１３ＡＡ テーパー部（当接部）
１３Ｂ ネジ軸部
Ｃ インサート中心線
Ｎ ネジ孔の中心線
Ｏ 工具本体１１の軸線
Ｐ ２つの当接位置Ｔ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
Ｒ 工具回転方向
Ｔ 当接位置

Claims (5)

1. 工具本体に形成されたインサート取付座に円板状の切削インサートが着座され、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が、上記切削インサートのインサート中心線に沿って貫通するように形成された取付孔を挿通して上記インサート取付座の底面に形成されたネジ孔に螺子合わされることによって、上記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、
   上記ネジ孔がその中心線であるネジ孔中心線を上記インサート取付座の底面に垂直な直線に対して傾斜して形成され、
   上記取付孔の内周面には周方向に連なる３つ以上の面が形成され、これらの面のうち周方向に隣接する少なくとも２面は、上記インサート中心線に垂直な断面において両端部よりも該両端部の間の部分が上記取付孔の内周側にせり出すとともに、上記クランプネジの挿通方向に向けても上記取付孔の内周側にせり出しており、
   これら少なくとも２面が、上記切削インサートが上記クランプネジによってクランプされるときに、上記クランプネジの頭部下部の当接部が上記インサート中心線に垂直な断面においてなすたまご形の長軸の両側の当接位置において当接して係止され、
   上記少なくとも２面と上記クランプネジの上記当接部とが、上記ネジ孔中心線に沿った断面においてそれぞれ線接触していることを特徴とする刃先交換式切削工具。
2. 上記取付孔の内周面には、上記インサート中心線に垂直な断面において多角形状をなし、この多角形の各辺の両端部よりも該両端部の間の部分が上記取付孔の内周側にせり出す多角形部が形成され、
   上記多角形部は、３つ以上の台形状の傾斜面を有していて、それら傾斜面が周方向に連なって全体で上記挿通方向へ狭まる多角錐台の外周面状に形成され、
   上記３つ以上の傾斜面のうち少なくとも２つの傾斜面が上記当接部に当接して係止され、
   上記クランプネジの頭部下部には、ネジ軸部側へ狭まる円錐台の外周面状のテーパー部が形成され、上記テーパー部が上記当接部とされ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. 上記切削インサートの上記挿通方向を向く側面が上記インサート取付座の底面に当接する着座面とされ、上記着座面を上記底面に当接させて上記切削インサートを上記インサート取付座に着座させたときに、上記ネジ孔中心線は、上記当接部が上記傾斜面に当接する当接位置と上記インサート中心線とを結ぶ直線のうち最大の角度をなす２つの直線がなす角を二等分する平面上において、上記挿通方向に向かうに従い上記インサート中心線から離れるように該インサート中心線に対して傾斜する方向に延びてい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. 上記多角形部の上記当接部に当接する上記少なくとも２つの傾斜面は、上記インサート中心線に垂直な断面において互いに鈍角に交差する方向に形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の刃先交換式切削工具。
5. 上記切削インサートの上記挿通方向の後方側を向く側面が上記インサート中心線を中心とした円形のすくい面とされるとともに、該切削インサートの上記インサート中心線に対する径方向外側に位置する外周面には、上記すくい面に連なる円錐面状または円筒面状の逃げ面が形成されており、
   上記インサート取付座は、軸線回りに回転させられる上記工具本体の先端部外周に形成されていて、上記インサート取付座の底面は上記工具本体の回転方向を向くとともに、該インサート取付座には、上記逃げ面に当接可能な曲率の凹曲面状をなす壁面が、上記工具本体の軸線方向先端側と外周側とを向くように形成されていて、
   上記ネジ孔は、上記ネジ孔中心線が、上記インサート取付座の底面に垂直な直線に対して該底面から上記回転方向に向かうに従い上記工具本体の後端内周側に傾斜して形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４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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