JP2018065195A - 刃先交換式切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】切削インサートの刃先位置の微調整作業に多くの時間や労力、熟練を要することなく高精度の刃先調整を行う。
【解決手段】工具本体１のインサート取付座２に切削インサート３が着脱可能に取り付けられ、インサート取付座２に隣接して連通するように工具本体１に形成された凹所５に、切削インサート３の側面に当接する押圧面６ｂと、この押圧面６ｂとは反対側を向いて凹所５の壁面５ｄに当接する当接面６ｃとを備えて、押圧面６ｂと当接面６ｃとの間隔が凹所５の底面５ａ側に向かうに従い漸次小さくなる調整クサビ６が、調整クサビ６を貫通して底面５ａにねじ込まれるネジ部７ａと調整クサビ６に当接する頭部７ｂとを備えた調整ネジ７によって取り付けられ、凹所５の底面５ａと底面５ａに対向する調整クサビ６の対向面６ｄとの間に弾性変形可能な弾性部材８が圧縮された状態で介装される。
【選択図】図４

Description

本発明は、切削インサートの刃先の位置を微調整する調整機構を備えた刃先交換式切削工具に関するものである。

このような調整機構を備えた刃先交換式切削工具として、例えば特許文献１には、カッター本体に対し、その基本切削刃よりもカッター本体の回転中心寄りの位置において、その刃先の突出量を調整可能なばり取り用切削刃を設けてなるフライスカッターが記載されている。

実公平０４−００２７３４号公報

ところで、この特許文献１に記載された刃先交換式切削工具では、上記ばり取り用切削刃として用いられるバイトのシャンク部後端に斜面が形成されており、この斜面に、上記バイトの取付孔の後端部に直交するネジ孔にねじ込まれた調整ボルト先端のテーパ面が接触していて、調整ボルトをねじ込み量を調整することによりバイト先端の刃先の突出量が調整される。また、バイトは、こうして突出量が調整された後に、取付孔に対して一定の傾斜角をもったネジ孔にねじ込まれるボルトに設けられたクサビによって押圧されてカッター本体に固定される。

しかしながら、このような特許文献１に記載された刃先交換式切削工具では、こうしてクサビによってバイトが完全に固定されるまでは、バイトもクサビも取り付けが不安定であり、突出量の調整後にボルトをねじ込みきってバイトを固定する間際に、その押圧力によってバイトが不用意にずれ動いてしまうおそれがあった。このため、調整されたはずのバイトの突出量に誤差が生じ易く、再度の調整を余儀なくされて調整に多くの時間や労力を要したり、調整作業に熟練が必要となったりすることになる。

本発明は、このような背景の下になされたもので、切削インサートの刃先位置を微調整する調整機構を備えた刃先交換式切削工具において、調整作業に多くの時間や労力、熟練を要することなく高精度の刃先調整を行う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切削インサートが着脱可能に取り付けられるとともに、上記インサート取付座に隣接して連通するように上記工具本体に形成された凹所には、上記インサート本体の側面に当接する押圧面と、この押圧面とは反対側を向いて上記凹所の壁面に当接する当接面とを備えて、これら押圧面と当接面との間隔が上記凹所の底面側に向かうに従い漸次小さくなる調整クサビが、該調整クサビを貫通して上記凹所の底面にねじ込まれるネジ部と上記調整クサビに当接する頭部とを備えた調整ネジによって取り付けられており、上記凹所の底面と、この底面に対向する上記調整クサビの対向面との間には、弾性変形可能な弾性部材が圧縮された状態で介装されることを特徴とする。

このような刃先交換式切削工具において、インサート取付座に取り付けられた切削インサートは、このインサート取付座に隣接して連通する凹所に取り付けられる調整クサビが調整ネジによってねじ込まれて凹所の底面側に押し込まれることにより、この調整クサビの押圧面によって押圧されて僅かに移動させられ、刃先の位置が微調整される。そして、上記凹所の底面と、この底面に対向する調整クサビの対向面との間には、弾性変形可能な弾性部材が圧縮された状態で介装されているので、調整クサビが凹所の底面側に押し込まれる際には、この弾性部材によって調整クサビが調整ネジの頭部に押圧されて当接させられる。

従って、調整クサビが切削インサートを押圧して刃先の位置が微調整される際には、切削インサートは安定してインサート取付座に取り付けられているとともに、調整クサビも調整ネジの頭部に当接して安定した状態で保持されているので、そのまま調整ネジをねじ込こむことにより、切削インサートを不用意にずれ動かすことなく安定的に移動させて刃先の位置を微調整することができる。このため、時間や労力、あるいは熟練等を要することなく正確に切削インサートの刃先位置を微調整することが可能となる。

ここで、上記弾性部材としては、凹所の底面と調整クサビの対向面との間隔を必要以上に大きくすることなく調整クサビに十分な押圧力を与えるために、上記調整ネジのネジ部の周りに環状に配設される皿バネを用いることが望ましい。また、上記調整ネジのネジ部には、上記弾性部材よりも該ネジ部の先端側に、このネジ部に係合して上記弾性部材を抜け止めする抜け止め部材を取り付けることにより、ネジ部を緩めて調整クサビを調整ネジごと工具本体から取り外す際に弾性部材が不用意にネジ部から抜け外れて散乱してしまうような事態を防止することができる。

以上説明したように、本発明によれば、微調整作業に時間や労力、熟練を要することなく切削インサートを安定して移動させて、その刃先の位置を正確に所定の位置に微調整することが可能となる。

本発明の刃先交換式切削工具の一実施形態を示す正面図である。 図１に示す実施形態の側面図である。 図１に示す実施形態の一部破断側面図である。 図１に示す実施形態の拡大断面図である。

図１ないし図４は、本発明の一実施形態を示すものであって、本発明を刃先交換式の正面フライスに適用したものである。すなわち、本実施形態における工具本体（フライス本体）１は、鋼材等の金属材料によって軸線Ｏを中心とした円板状に形成されており、その中心部には軸線Ｏに沿って工具本体１を貫通するキー溝付きの取付孔１ａが形成されている。このような刃先交換式の正面フライスは、上記取付孔１ａに工作機械の主軸が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に垂直な方向に送り出されることにより、工具本体１の先端側（図２ないし図４において上側）の外周部に形成された複数のインサート取付座２にそれぞれ着脱可能に取り付けられる切削インサート３によって被削材の平面加工を行う。

本実施形態の切削インサート３は、工具本体１よりも硬度の高い超硬合金等の硬質材料により多角形の板状、特に平行四辺形の板状に形成されており、ただしこの切削インサート３は、その２つの平行四辺形面のうち一方の平行四辺形面の鋭角角部の裏側に他方の平行四辺形面の鈍角角部が位置するように形成されている。また、この切削インサート３には、これら２つの平行四辺形面の中心に開口して該切削インサート３を貫通する取付孔３ａが形成されており、本実施形態の切削インサート３は、上記取付孔３ａの中心線回りに１８０°回転対称に形成されるとともに、表裏の２つの平行四辺形面に関して反転対称形状に形成されている。なお、これら２つの平行四辺形面は取付孔３ａの中心線に垂直な平坦面とされ、また取付孔３ａはこれら２つの平行四辺形面への開口部から上記中心線方向の中央部に向かうに従い内径が小さくなるように形成されている。

さらに、これらの平行四辺形面の周りに配置される切削インサート３の４つの側面のうち、互いに反対側を向く２つの側面は周縁部が中央部に向かうに従い凹んだ凹状に形成され、ただし中央部は取付孔３ａの中心線に平行な平坦面とされている。そして、この凹状の側面と上記平行四辺形面との交差稜線部には、該平行四辺形面の鋭角角部から延びる主切刃３ｂが形成されるとともに、凹状の側面と残りの２つの互いに反対側を向く側面との交差稜線部には、上記主切刃３ｂに連なる副切刃３ｃが形成されている。従って、凹状の側面はこれら主切刃３ｂと副切刃３ｃのすくい面とされ、２つの平行四辺形面には主切刃３ｂに連なる主逃げ面が、上記残りの２つの互いに反対側を向く側面には副切刃３ｃに連なる副逃げ面が形成される。

工具本体１の外周部には、この工具本体１の外周面に開口して該工具本体１の２つの円形面間を貫通する断面略半円形の凹溝状のチップポケット１ｂが周方向に等間隔に複数形成されており、上述のような切削インサート３が取り付けられる上記インサート取付座２は、これらのチップポケット１ｂの工具回転方向Ｔとは反対側に、該チップポケット１ｂと工具本体１の上記２つの円形面のうち上記平面加工の際に被削材に対向させられる先端側の円形面に開口する凹部として形成されている。このインサート取付座２は、工具本体１の外周側を向く軸線Ｏに平行な平坦面である取付座底面２ａと工具回転方向Ｔを向く取付座壁面２ｂとを備えており、取付座底面２ａには垂直に取付ネジ孔２ｃが形成されるとともに、取付座壁面２ｂには切削インサート３の上記凹状の側面中央部の平坦面に当接可能な図示されない凸部が形成されている。

このようなインサート取付座２に、上記切削インサート３は、２つの平行四辺形面のうち一方を工具本体１の外周側に向けるとともに他方を上記取付座底面２ａに密着させ、また２つの凹状の側面のうち一方をすくい面として工具回転方向Ｔに向けるとともに他方の中央部の平坦面を上記取付座壁面２ｂの凸部に当接させて着座させられ、図４に示すように上記取付孔３ａに挿通されたインサートクランプネジ４が上記取付ネジ孔２ｃにねじ込まれることにより、他方の平行四辺形面と凹状の側面の中央部の平坦面とが取付座底面２ａと取付座壁面２ｂの凸部とに押圧されて取り付けられる。このとき、複数の切削インサート３の工具本体１の先端外周側に位置する主切刃３ｂは軸線Ｏを中心とした１つの円筒面上に配置される。

また、このインサート取付座２の後端側（図２および図３において下側）には、該インサート取付座２に隣接して連通するように工具本体１の外周部に開口する凹所５が形成されている。この凹所５は、図２に示すように工具本体１の外周側から見てインサート取付座２の軸線Ｏ方向後端側に間隔をあけた略方形状をなす部分と、この略方形状部分の工具本体１先端側の辺の中央部から延びてインサート取付座２の軸線Ｏ方向先端側を向く壁面に開口する部分とを備えた「凸」字状に形成されてインサート取付座２に連通しており、工具本体１の外周面とインサート取付座２だけに開口していて、工具本体１の後端側の円形面やチップポケット１ｂには開口していない。

また、この凹所５の工具本体１外周側を向く底面５ａは、図４に示すようにインサート取付座２の取付座底面２ａに対して鈍角に交差する方向に形成されており、この底面５ａの中央部には該底面５ａに垂直に調整ネジ孔５ｂが形成されている。なお、底面５ａにおける調整ネジ孔５ｂの開口部には、調整ネジ孔５ｂよりも僅かに大きな内径で底面５ａから一段凹む円環状の凹部５ｃが形成されている。さらに、この底面５ａから工具本体１の外周面に延びる凹所５の壁面のうち少なくともインサート取付座２とは反対側に位置して工具本体１の先端側（インサート取付座２側）を向く壁面５ｄは、底面５ａに垂直に延びるように形成されている。

このような凹所５に取り付けられる調整クサビ６は、工具本体１の外周側から見て凹所５の上記略方形状部分に挿入可能な直方体状部分と、この直方体状部分の工具本体１先端側を向く側面の中央部からインサート取付座２内に突出する突起とを備えたブロック状に一体形成され、直方体状部分の中央部には工具本体１の外周側から内周側に向かうに従い内径が縮径した後に一定内径となる貫通孔６ａが形成されている。この調整クサビ６の上記突起におけるインサート取付座２側を向く側面は、凹所５のインサート取付座２内への開口部から僅かに突出して、切削インサート３の上記残りの２つの互いに反対側を向く側面のうち凹所５側に向けられる側面に当接する平坦な押圧面６ｂとされている。

また、この押圧面６ｂとは反対側を向く調整クサビ６の上記直方体状部分の側面は、凹所５の上記壁面５ｄに当接する当接面６ｃとされており、この当接面６ｃは貫通孔６ａの中心線に沿った断面において該中心線に平行に延びる平坦面とされている。さらに、この当接面６ｃと上記押圧面６ｂとの間の間隔は、凹所５の底面５ａ側に向かうに従い漸次小さくなるように形成されていて、貫通孔６ａの中心線に沿った断面において図４に示すように当接面６ｃに対して押圧面６ｂが一定のクサビ角θを有するようにされており、このクサビ角θは８．５°〜１１．５°の範囲内とされるのが望ましく、本実施形態では１０°とされている。なお、当接面６ｃを壁面５ｄに当接させた状態で、押圧面６ｂは工具本体１の軸線Ｏに垂直な平面上に配置される。

このような調整クサビ６は、こうして当接面６ｃを壁面５ｄに当接させるとともに押圧面６ｂをインサート取付座２内に突出させた状態で、上記貫通孔６ａを通って調整クサビ６を貫通して凹所５の底面５ａの上記調整ネジ孔５ｂにねじ込まれるネジ部７ａと、調整クサビ６の貫通孔６ａの内径が縮径した部分に当接する頭部７ｂとを備えた調整ネジ７によって凹所５に取り付けられる。従って、調整ネジ７をねじ込んでゆくと当接面６ｃが凹所５の壁面５ｄに摺接しつつ調整クサビ６が凹所５の底面５ａ側に押し込まれてゆき、インサート取付座２内に突出して切削インサート３の側面に当接した押圧面６ｂが切削インサート３を工具本体１の先端側に押圧する。

すると、インサートクランプネジ４が弾性変形して僅かな撓みを生じ、これに伴い切削インサート３は、インサート取付座２の取付座底面２ａに当接した平行四辺形面が該取付座底面２ａに案内されるようにして僅かに工具本体１の先端側に移動するので、工具本体１の先端外周側に位置した主切刃３ｂに連なって同じく工具本体１の先端外周側に位置する副切刃３ｃの軸線Ｏ方向の刃先の位置が微調整される。こうして微調整された副切刃３ｃの刃先は、複数の切削インサート３同士で軸線Ｏに垂直な１つの平面上に位置させられる。なお、このとき、凹所５の底面５ａに対向する調整クサビ６の工具本体１内周側を向く面は対向面６ｄとされ、この対向面６ｄと凹所５の底面５ａとの間には間隔があけられる。

そして、凹所５の底面５ａと調整クサビ６の上記対向面６ｄとの間の間隔をあけた部分には、弾性変形可能な弾性部材８が圧縮された状態で介装される。この弾性部材８は、本実施形態では対向面６ｄから突出して底面５ａの調整ネジ孔５ｂにねじ込まれる調整ネジ７のネジ部７ａの周りに環状に配設される皿バネであり、このような皿バネが複数枚（本実施形態では６枚）、ネジ部７ａの長手方向に隣接するもの同士で互いの外周縁と内周縁を交互に反対向きにして配設されている。

さらに、この調整ネジ７のネジ部７ａには、弾性部材８よりもネジ部７ａの先端側に、このネジ部７ａに係合して弾性部材８を抜け止めする抜け止め部材９が取り付けられている。この抜け止め部材９は本実施形態では金属製のＯリングであってネジ部７ａに嵌め込まれており、調整クサビ６が凹所５に取り付けられた状態では、凹所５の底面５ａに形成された円環状の上記凹部５ｃ内に収容される。

このように構成された刃先交換式切削工具（刃先交換式正面フライス）では、上述のように調整ネジ７をねじ込んで調整クサビ６を押し込むことにより、切削インサート３の副切刃３ｃの刃先の位置を微調整することができる。例えば、本実施形態のように上記クサビ角θが１０°の調整クサビ６を用いて貫通孔６ａの中心線の方向に０．９０ｍｍの範囲で調整クサビ６を移動させると、副切刃３ｃの刃先の位置は軸線Ｏ方向に約０．１６ｍｍの範囲で微調整させられる。

そして、上記構成の刃先交換式切削工具では、凹所５の底面５ａと調整クサビ６の対向面６ｄとの間に弾性変形可能な弾性部材８が圧縮された状態で介装されているので、この調整クサビ６が凹所５の底面５ａ側に押し込まれて刃先位置が微調整される際には、弾性部材８によって調整クサビ６が調整ネジ７の頭部７ｂに押圧されて当接させられる。このため、微調整の際に調整クサビ６は、こうして調整ネジ７の頭部７ｂに当接させられることにより安定して保持されるので、切削インサート３を押圧して工具本体１の先端側に移動させる際にも不用意に切削インサート３をずれ動かすようなことがなく、時間や労力、あるいは熟練等を要さずとも正確に刃先の位置を微調整することができる。

また、本実施形態では、切削インサート３もインサートクランプネジ４によってインサート取付座２に取り付けられた状態で、このインサートクランプネジ４を撓ませることにより副切刃３ｃの刃先の位置が微調整される。このため、切削インサート３が不用意にずれ動く事態を一層確実に防止することができて、さらに正確な微調整を行うことが可能となる。ただし、このようなインサートクランプネジ４による取り付けに代えて、例えば切削インサート３もクサビ部材によってインサート取付座２に取り付け、調整クサビ６によって押圧して移動させることにより微調整してもよい。

さらに、本実施形態では、上記弾性部材８として調整ネジ７のネジ部７ａの周りに環状に配設される皿バネを用いている。この点、弾性部材８として例えばコイルスプリングを用いて、同様にネジ部７ａの周りに配置されるように凹所５の底面５ａと調整クサビ６の対向面６ｄとの間に介装することも可能であるが、調整クサビ６に調整ネジ７の頭部７ｂに向けた十分な押圧力を確保するには、コイルスプリングの場合は凹所５の底面５ａと調整クサビ６の対向面６ｄとの間隔を必要以上に大きくしなければならなくなるので、本実施形態のように皿バネを弾性部材８として用いるのが望ましい。

さらにまた、本実施形態では、調整ネジ７のネジ部７ａにおいて、弾性部材８よりもネジ部７ａの先端側に、このネジ部７ａに嵌め入れられて係合し、弾性部材８を抜け止めするＯリングが抜け止め部材９が取り付けられている。このため、特に上述のように弾性部材８として皿バネのような小さい部品を用いた場合、ネジ部７ａを緩めて調整クサビ６を調整ネジ７ごと工具本体１の凹所５から取り外す際に、弾性部材８が不用意にネジ部７ａから抜け外れて散乱してしまうような事態も防止することができる。

１ 工具本体
２ インサート取付座
２ａ インサート取付座２の取付座底面
２ｂ インサート取付座２の取付座壁面
２ｃ 取付ネジ孔
３ 切削インサート
３ａ 取付孔
３ｂ 主切刃
３ｃ 副切刃
４ インサートクランプネジ
５ 凹所
５ａ 凹所５の底面
５ｂ 調整ネジ孔
５ｃ 凹部
５ｄ 凹所５の壁面
６ 調整クサビ
６ａ 貫通孔
６ｂ 押圧面
６ｃ 当接面
６ｄ 対向面
７ 調整ネジ
７ａ 調整ネジ７のネジ部
７ｂ 調整ネジ７の頭部
８ 弾性部材
９ 抜け止め部材
Ｏ 工具本体１の軸線
Ｔ 工具回転方向
θ 調整クサビ６のクサビ角

Claims (3)

1. 工具本体に形成されたインサート取付座に切削インサートが着脱可能に取り付けられるとともに、上記インサート取付座に隣接して連通するように上記工具本体に形成された凹所には、上記切削インサートの側面に当接する押圧面と、この押圧面とは反対側を向いて上記凹所の壁面に当接する当接面とを備えて、これら押圧面と当接面との間隔が上記凹所の底面側に向かうに従い漸次小さくなる調整クサビが、該調整クサビを貫通して上記凹所の底面にねじ込まれるネジ部と上記調整クサビに当接する頭部とを備えた調整ネジによって取り付けられており、
   上記凹所の底面と、この底面に対向する上記調整クサビの対向面との間には、弾性変形可能な弾性部材が圧縮された状態で介装されることを特徴とする刃先交換式切削工具。
2. 上記弾性部材は、上記調整ネジのネジ部の周りに環状に配設される皿バネであ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. 上記調整ネジのネジ部には、上記弾性部材よりも該ネジ部の先端側に、このネジ部に係合して上記弾性部材を抜け止めする抜け止め部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の刃先交換式切削工具。

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