JP2020121401A - 刃先交換式チップのネジ - Google Patents

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Abstract

【課題】刃先交換式チップに交互偏向現象が起こらず、切削サイズの正確性が向上し、加工品の表面の粗さが低減され、切れ刃の使用寿命が延びる刃先交換式チップのネジを提供する。【解決手段】本考案の刃先交換式チップのネジは、シャンク１０および刃先交換式チップ２０を有する。シャンク１０の前端には刃物台１１が設けられ、刃物台１１上には位置決め台１２が設けられ、位置決め台１２はＶ字形状であり、位置決め台１２上にはネジ孔１３が設けられる。刃先交換式チップ２０の底面には、位置決め凹槽２４が設けられ、位置決め凹槽２４内にはボルト孔２５が設けられて、ネジ２６で刃先交換式チップ２０を最上面から刃物台１１上で固定する。【選択図】図１

Description

本発明は、刃先交換式チップと切削工具の刃物台を固定する時の位置決め構造に関し、特に刃先交換式チップのネジに関する。
一般公知の刃先交換式切削工具３０は、図１３に示すとおり、旋盤バイトの応用例である。それはシャンク３１および刃先交換式チップ３２を有し、ネジ３３で刃物台３４に固定し、刃先交換式チップ３２はネジ３３の後方に位置する刃物台３４のＶ字形辺面３５によって支持され、刃先交換式チップ３２によって切削される時、各方向の多数の切削力Ｆを受けることができる。
図１４に示すとおり、刃先交換式チップ３２はネジ３３による固定、およびシャンク３１のＶ字形辺面３５による支持を受けるが、刃先交換式チップ３２とＶ字形辺面３５の間には僅かな隙間が存在する。そのため、刃先交換式チップ３２で切削する時、複数の切削力Ｆが刃先の位置から刃先交換式チップ３２のネジ３３の位置に対して多数のモーメントＭ（Ｆ×Ｒ）（例として図１３、１４参照）を発生させる。これにより、刃先交換式チップ３２が偏向現象を起こし、刃先交換式チップ３２の刃先の位置に角度のズレを起こし、切削のサイズおよび部材表面きめの粗さに影響を与え、更には刃先の使用寿命に影響を与える。
仮に、波形槽外観の部材を切削する時、図１４に示すとおり、刃先交換式チップ３２の刃先両側の切れ刃３２１、３２２は交代で切削する。それは即ち交互に複数の切削力Ｆを発生させることになり、刃先交換式チップ３２のネジ３３の位置に対して交互に複数のモーメントＭ（Ｆ×Ｒ）が発生し、更に刃先交換式チップ３２に交互に偏向現象を起こさせる。これにより、切削のサイズの正確性、部材表面のきめの粗さが増し、および影響切れ刃の使用寿命に影響を与える。
他に、図１５に示すとおり、公知の刃先交換式エンドミル４０は、シャンク４１および刃先交換式チップ４２を有する。ネジ４３によって刃物台４４上に固定し、刃先交換式チップ４２は刃物台４４をネジ４３後方上のＶ字形辺面４５で支持する。刃先交換式チップ４２での切削時には、左、右および下方等、各方向への多数の切削力Ｆを受ける。
更に、別に図１６に示すとおり、前述の公知の旋盤バイト応用例と同じく、刃先交換式エンドミル４０は、刃先交換式チップ４２とＶ字形辺面４５との間に、常に僅かな隙間が存在する。刃先交換式チップ４２で切削する時、第一切れ刃４２１の切削力Ｆは、刃先位置から刃先交換式チップ４２のネジ４３位置に対してモーメントＭ（Ｆ×Ｒ）を発生させ、刃先交換式チップ４２に偏向現象を起こす。
刃先交換式チップ４２の第二切れ刃４２２で切削する時、第二切れ刃４２２の切削力Ｆは、刃先位置から刃先交換式チップ４２のネジ４３位置に対して逆方向のモーメントＭ（Ｆ×Ｒ）を起こし、刃先交換式チップ４２に別方向の偏向を起こす。
そのため、刃先交換式エンドミル４０は左右の異なる方向の連続偏向が生じることにより、必ず切削工具の振動を引き起こすほか、表面のきめの粗さも高まり、サイズ精度が下がる等、多数の欠点をひき起こす。
本発明が解決しようとする問題点は、公知の刃先交換式切削工具では、刃先交換式旋盤バイトまたは刃先交換式エンドミルだけでなく、刃先交換式チップとＶ字形辺面の間に僅かな隙間が存在するため、刃先交換式チップで切削する時、第一切れ刃の切削力Ｆは刃先位置から刃先交換式チップのネジ位置に対してモーメントを発生させて刃先交換式チップに単方向の偏向または左右交互の偏向現象を起こし、更には切削に切削工具が振動を引き起こすため、表面のきめの粗さの割合が高まり、サイズ精度が下がるという多数の欠点を起こすことである。
本発明の刃先交換式チップのネジは、シャンクおよび刃先交換式チップを有する。シャンク前端には刃物台が設けられ、刃物台は内凹形態で第一側面を有する。刃物台上には三角形状の位置決め台が設けられ、位置決め台は第一辺面、第二辺面および第三辺面を有する。位置決め台前端には第一辺面および第二辺面が設けられてＶ字形を形成し、後端は第三辺面で連接し、位置決め台を取り囲み、位置決め台上にはネジ孔が設けられる。
刃先交換式チップは、第一切れ刃面、第二切れ刃面、第二側面、最上面および底面によって包囲されるように成形される。そのうち、最上面と第一切れ刃面、および最上面と第二切れ刃面の隣接する箇所はそれぞれ二個の切削刃口である。刃先交換式チップの底面はシャンクの刃物台上に配置し、刃先交換式チップの底面には刃物台の位置決め台上に対応するように相対する形状の位置決め凹槽が設けられる。位置決め凹槽は、第一内側面、第二内側面および第三内側面によって包囲されるように成形される。位置決め凹槽内には貫通したボルト孔が設けられ、ネジで刃先交換式チップの最上面から刃物台上で固定する。
本発明の刃先交換式チップのボルト孔の中心点位置と刃物台上に設けたネジ孔の中心点位置との間には０．１から０．２ｍｍの間の僅かなズレ量を有し、且つネジ孔の中心点位置はボルト孔の中心点位置よりやや高く、両者の高度差は当該ズレ量となる。これらによって刃先交換式チップと刃物台をネジ固定した時、刃先交換式チップはネジに押されててやや上向きに偏り、刃先交換式チップの第一内側面、第二内側面をシャンクの第一辺面、第二辺面とそれぞれ接触させ、且つ相互に締め付けて接合する。刃先交換式チップの第二側面と刃物台の第一側面との間には隙間を有する。
本発明の一実施形態の分解斜視図である。 本発明の一実施形態による刃先交換式チップ２０の底部側斜視図である。 本発明の一実施形態の組立平面図である。 本発明の一実施形態による刃先交換式チップ２０を刃物台１１上に組み立てた状態を示す半断面部分拡大平面図である。 本発明の一実施形態における切削受力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を示す半断面部分拡大平面図である。 本発明をエンドミルに応用した一実施例を示す平面図である。 本発明を鳩尾形槽切削工具に応用した一実施例を示す平面図である。 本発明をＴ字形槽切削工具に応用した一実施例を示す平面図である。 本発明を丸形槽旋盤バイトに応用した一実施例を示す平面図である。 本発明を切槽旋盤バイトに応用した一実施例を示す平面図である。 本発明を方形の刃先交換式チップに応用した一実施例を示す平面図である。 本発明を円形の刃先交換式チップに応用した一実施例を示す平面図である。 公知の刃先交換式旋盤バイトの組立平面図である。 公知の刃先交換式旋盤バイトによる切削時の刃先交換式チップの偏向動作を示す部分拡大平面図である。 公知の刃先交換式エンドミルの組立平面立図である。 公知の刃先交換式エンドミルによる切削時の刃先交換式チップの偏向動作を示す部分拡大平面図である。
（一実施形態）
本発明について、図１から図３に示すとおり、刃先交換式チップのネジはシャンク１０および刃先交換式チップ２０を有する。刃先交換式チップ２０はネジ２６のネジ固定方式でシャンク１０の刃物台１１上に設けられる。
図１から図３に示すとおり、シャンク１０の前端には刃物台１１が設けられる。刃物台１１の形状は切削工具の機能に従って変化し、方形または円形とする。
最良の実施例である刃物台１１が三角形状の場合、刃物台は内凹形態で第一側面１２４を有する。刃物台１１上には三角形状の位置決め台１２が設けられ、位置決め台１２は第一辺面１２１、第二辺面１２２および第三辺面１２３を有する。位置決め台１２の前端には第一辺面１２１および第二辺面１２２が設けられ、第一辺面１２１および第二辺面１２２はＶ字形状である。位置決め台１２の後端には第三辺面１２３が連接し、第一辺面１２１、第二辺面１２２および第三辺面１２３が位置決め台１２を包囲し、位置決め台１２上にはネジ孔１３が設けられる。
刃先交換式チップ２０は三角形状であり、第一切れ刃面２１１、第二切れ刃面２１２、第二側面２１３、最上面２２および底面２３によって包囲されるように成形される。そのうち、最上面２２と第一切れ刃面２１１、最上面２２と第二切れ刃面２１２の隣接する箇所はそれぞれ二切削刃口とする。底面２３はシャンク１０の刃物台１１上に配置し、刃先交換式チップ２０の底面２３は刃物台１１の位置決め台１２上に対応するように相対する形状の位置決め凹槽２４が設けられる（図２参照）。
最良の実施例として、位置決め凹槽２４は三角形状で、第一内側面２４１、第二内側面２４２および第三内側面２４３によって包囲されて成形する。位置決め凹槽２４内には貫通したボルト孔２５を設け、そこにネジ２６を刃先交換式チップ２０の最上面２２から挿入して刃物台１１上でネジ固定する。
図４に示すのは、本発明の刃先交換式チップ２０を刃物台１１上に組み立てた状態を示す半断面部分拡大平面図である。刃先交換式チップ２０のボルト孔２５の中心点２５１と、位置決め台１２上に設けられたネジ孔１３の中心点１３１位置との間には僅かなズレ量ｅを有する。ズレ量ｅはおよそ０．１から０．２ｍｍの間にあり、且つネジ孔１３の中心点１３１位置はボルト孔２５の中心点２５１位置よりやや高く、高度差はズレ量ｅである。
これにより、刃先交換式チップ２０と刃物台１１をネジ固定した時、刃先交換式チップ２０はネジ２６に押されてやや上向きに偏く。その他、刃先交換式チップ２０と位置決め台１２の締め付けでは主に、第一内側面２４１および第二内側面２４２がＶ字形状であり、位置決め台１２の第一辺面１２１および第二辺面１２２がＶ字形状で接触し、更にネジ２６によって固定されることで、締め付け効果が形成される。そして、刃先交換式チップ２０の第三内側面２４３と位置決め台１２の第三辺面１２３の間は接触せず、隙間が存在し、第三辺面１２３は刃先交換式チップ２０をスピーディに位置決めする効果だけを提供する。刃先交換式チップ２０の第二側面２１３と刃物台１１の第一側面１２４との間には隙間Ｃが存在することで、刃先交換式チップ２０をネジ固定する時に僅かな距離を妨げられることなく移動できる。
図１、２、５に示すとおり、刃先交換式チップ２０の第一内側面２４１、第二内側面２４２は、シャンク１０の第一辺面１２１、第二辺面１２２と、徐々に相互に締め付けられて接合される。第一辺面１２１、第二辺面１２２およびネジ２６の間に共点性の切削受力Ｆ１、切削受力Ｆ２および切削受力Ｆ３が発生し、ちょうど締まり嵌めの剛体のようにしっかりネジ固定されてひとつになる。更に、締まりネジ固定の位置は刃先交換式チップ２０（または刃物台１１）の末端の刃先に近い位置にある。そのため、刃先交換式チップ２０の剛性を向上させ、同時に刃先交換式チップ２０の切削機能を高めるため、切れ刃の震え現象や振動現象を改善し、切削深度も相対的に増加し、切削効率を効果的に高める。
図６に示すのは、本発明をエンドミル４０に応用した一実施例を示す平面図である。図１、２、４に示すとおり、本発明の刃先交換式チップ２０の第一内側面２４１、第二内側面２４２で形成されるＶ字形面と、シャンク１０の第一辺面１２１、第二辺面１２２で形成されるＶ字形面を接触させ、並びにボルト孔２５とネジ孔１３の間のズレ量ｅを合わせることによって、刃先交換式チップ２０と位置決め台１２を相互に締め付けて接合する。これらは特に、前述の両者のＶ字形面の接触位置がちょうど締まり嵌めの剛体のようで、刃先交換式チップ２０と位置決め台１２との間には両者のＶ字形面の接触位置で隙間がなくなり、更に締まりネジ固定の位置は刃先交換式チップ２０（または刃物台１１）の末端の刃先に近い位置になるため、刃先交換式チップ２０の剛性を向上させる。
これにより、エンドミル４０がフライス加工するとき、刃先交換式チップ２０は交互偏向現象が起こらず、更に切削サイズの正確性が向上し、加工品の表面の粗さが低減されるとともに、切れ刃の使用寿命が延び、実用性および進歩性をも十分に備えている。
図７、８に示すのは、本発明を鳩尾形槽切削工具５０およびＴ字形槽切削工具６０にそれぞれ応用した一実施例を示す平面図である。鳩尾形槽切削工具５０およびＴ字形槽切削工具６０は主に、図６内のエンドミル４０の刃先交換式チップ２０の組立角度位置を変えたものである。刃先交換式チップ２０と位置決め台１２の組立剛性が良いため、刃先交換式チップ２０と位置決め台１２のＶ字形面の接触位置の箇所に隙間が存在せず、刃先交換式チップ２０の組立角度を変えてもその組立剛性に影響はなく、各種角度の槽溝のフライス加工、または平面に応用できる。
図９、１０に示すのは、本発明を丸形槽旋盤バイト７０または槽溝旋削に用いる切槽旋盤バイト８０に応用した一実施例を示す平面である。丸形槽旋盤バイト７０または切槽旋盤バイト８０の両側の切れ刃は、旋削時に切削力または交互に切削力を受けることができ、また本発明の刃先交換式エンドミル２０と位置決め台１２のＶ字形面の接触位置には隙間がなく、刃先交換式チップ２０には偏向または交互偏向現象が起こらない。
更に、刃先交換式チップ２０と位置決め台１２が相互に締まってネジ固定される位置は、末端の刃先に非常に近い位置であるため、組立時の剛性が良く、また旋削に依る振動原因を低減し、切削表面のきめの粗さ、およびサイズの精度を向上させるといった実用性および進歩性を有する。
図１１、１２に示すのは、本発明の刃先交換式チップ２０と位置決め台１２が相互に締まってネジ固定される構造を、各種の異なる刃先交換式チップ形状と相互に組み合わせて使用する一実施例を示す平面図である。例えば、方形状の刃先交換式チップ２０、円形状の刃先交換式チップ２０、またはその他のフライス加工部材に対応して設計された異なる形状の刃先交換式チップ２０などすべてに対応して使用できるため、適用範囲が非常に広い。
上述のとおり、本発明のシャンク前端の刃物台上に設置した角形状の位置決め台には、刃先交換式チップの底面に刃物台の位置決め台と対応する相対形状の位置決め凹槽が設けられる。ネジで固定する時、ボルト孔とネジ孔との間のズレ量ｅを合わせ、刃先交換式チップと位置決め台とを締まり嵌めの剛体のように、相互に締め付けて接合する。且つ、刃先交換式チップと位置決め台は両者のＶ字形面の接触位置で隙間がなく、更に締まりネジ固定の位置は、刃先交換式チップの末端の刃先に近い位置にあるため、刃先交換式チップの剛性を向上させる。これにより、エンドミルがフライス加工するとき、刃先交換式チップは交互の偏向現象を起こさず、更に切削サイズの正確性が向上し、加工品の表面の粗さが低減され、また切れ刃の使用寿命が延びるという実用性および進歩性を十分に備えるため、ここに特許申請する。
１０ シャンク
１１ 刃物台
１２ 位置決め台
１２１ 第一辺面
１２２ 第二辺面
１２３ 第三辺面
１２４ 第一側面
１３ ネジ孔
１３１ 中心点
２０ 刃先交換式チップ
２１１ 第一切れ刃面
２１２ 第二切れ刃面
２１３ 第二側面
２２ 最上面
２３ 底面
２４ 位置決め凹槽
２４１ 第一内側面
２４２ 第二内側面
２４３ 第三内側面
２５ ボルト孔
２５１ 中心点
２６ ネジ
３０ 刃先交換式切削工具
３１ シャンク
３２ 刃先交換式チップ
３２１ 切れ刃
３２２ 切れ刃
３３ ネジ
３４ 刃物台
３５ Ｖ字形辺面
４０ 刃先交換式エンドミル
４１ シャンク
４２ 刃先交換式チップ
４２１ 第一切れ刃
４２２ 第二切れ刃
４３ ネジ
４４ 刃物台
４５ Ｖ字形辺面
５０ 鳩尾形槽切削工具
６０ Ｔ字形槽切削工具
７０ 丸形槽旋盤バイト
８０ 切槽旋盤バイト
ｅ ズレ量
Ｆ１ 切削受力
Ｆ２ 切削受力
Ｆ３ 切削受力
Ｆ 切削力
Ｃ 隙間

Claims (5)

  1. シャンクおよび刃先交換式チップを有し、前記刃先交換式チップはネジ固定方式で前記シャンクの前端に設けられる刃物台の上に設けられる刃先交換式チップのネジであって、
    前記刃物台は内凹形態で第一側面を有し、前記刃物台上には位置決め台が設けられ、前記位置決め台上にはネジ孔が設けられ、
    前記位置決め台は第一辺面および第二辺面を有し、前記第一辺面および前記第二辺面はＶ字形を形成し、
    前記位置決め台は三角形状で且つ更に第三辺面を有し、前記位置決め台の前端には前記第一辺面および前記第二辺面を設け、後端は前記第三辺面で連接し、前記第一辺面、前記第二辺面および前記第三辺面が前記位置決め台を包囲し、
    前記刃先交換式チップは底面を有し、前記底面は前記刃物台の位置決め台上に対応して相対形状の位置決め凹槽が設けられ、前記位置決め凹槽内には貫通したボルト孔が設けられ、前記ネジが前記刃先交換式チップの最上面から前記刃物台上に固定され、前記位置決め凹槽の第一内側面、第二内側面および第三内側面によって包囲されて成形し、
    前記刃先交換式チップと前記刃物台をネジ固定した時、前記刃先交換式チップの第二側面と前記刃物台の前記第一側面の間には隙間を有することを特徴とする刃先交換式チップのネジ。
  2. 前記刃先交換式チップのボルト孔の中心点位置と前記刃物台上に設けられたネジ孔の中心点位置との間には、ズレ量を有することを特徴とする請求項１記載の刃先交換式チップのネジ。
  3. 前記ズレ量は、０．１ｍｍから０．２ｍｍの間にあることを特徴とする請求項２記載の刃先交換式チップのネジ。
  4. 前記ネジ孔の中心点位置は前記ボルト孔の中心点位置よりやや高く、前記ネジ孔の中心点位置と前記ボルト孔の中心点位置との高度差は、前記ズレ量となることを特徴とする請求項３記載の刃先交換式チップのネジ。
  5. 前記刃先交換式チップは、第一切れ刃面、第二切れ刃面、前記第二側面、最上面および前記底面で包囲されるように成形され、そのうち、前記最上面と前記第一切れ刃面、および前記最上面と前記第二切れ刃面の隣接する箇所は、それぞれ二個の切削刃口であり、前記底面は前記刃物台上に配置することを特徴とする請求項１記載の刃先交換式チップのネジ。
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