JP2021186925A

JP2021186925A - 切削工具

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Publication number: JP2021186925A
Application number: JP2020093930A
Authority: JP
Inventors: 巽加藤; Tatsumi Kato; 潤大塚; Jun Otsuka; 雄大井田; Takehiro Ida
Original assignee: Tungaloy Corp
Current assignee: Tungaloy Corp
Priority date: 2020-05-29
Filing date: 2020-05-29
Publication date: 2021-12-13
Anticipated expiration: 2040-05-29
Also published as: JP6838674B1; US20210370412A1; CN113732327B; CN113732327A; US11541463B2

Abstract

【課題】切削インサートを強固に固定できる切削工具を提供する。【解決手段】固定用の穿孔を有する交換式の切削インサートを装着可能な切削工具であって、本体部と、レバーと、ピンと、ねじとを備え、本体部は、切削インサートが載置される載置面と、切削インサートの少なくとも一側面と接する側壁と、レバー収容孔と、ピン収容孔と、ねじ収容孔とを有し、ねじは、締め付けられることによりピンの後端部を押圧し、ピンは、後端部がねじに押圧されることにより先端部がレバーを押圧し、レバーは、基準軸に平行な線分によって構成される凹面を有し、凹面がピンの先端部に押圧されることにより、載置された切削インサートの穿孔に突出する頭部が穿孔の内壁を押圧して切削インサートを載置面と側壁へ押し当てて固定する。【選択図】図７

Description

本発明は、切削工具に関する。

交換可能な切削インサートを、内部に設けられたレバーで切削工具本体に固定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１によれば、切削インサートの貫通孔に傾斜面を設け、レバーに設けた突出部をこの傾斜面に押し当てることによって、切削インサートを切削工具本体の載置面へ引き込む力を発生させている。

特表２００４−５３８１６３号公報

切削インサートの使用効率を高めるために、切削インサートの両面の稜線に切削刃を設け、一面側が使用限界を迎えたら裏返して他面側を使用するという使用形態がある。このような使用態様における切削インサートは、一般的に円筒面の貫通孔を有している。

しかし、円筒面の貫通孔に対してレバーで切削インサートを切削工具本体の載置面へ引き込む力を適切に発揮させようとすると、設計通りに精確にレバーが傾倒する必要がある。しかし、レバーを押圧するピン（プランジャ）とレバーの接触点を一点に安定させることは困難であり、固定作業のたびにレバーの傾倒方向がばらついてしまい、その結果、適切な引き込み力が得られないことが想定される。すなわち、切削インサートが切削工具に強固に固定されないおそれがある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、切削インサートを強固に固定できる切削工具を提供するものである。

本発明の一態様における切削工具は、固定用の穿孔を有する交換式の切削インサートを装着可能な切削工具であって、本体部と、レバーと、ピンと、ねじとを備え、本体部は、穿孔の中心軸が垂直となるように切削インサートが載置される載置面と、切削インサートが載置面に載置されると切削インサートの少なくとも一側面と接する側壁と、レバーの一部が収容され、載置面に切削インサートが載置された場合に穿孔と連続するレバー収容孔と、ピンの一部が収容され、レバー収容孔の側面に連通するピン収容孔と、ねじの少なくとも一部が収容され、少なくとも一部にねじのおねじ部と螺合するめねじ部が設けられた、ピン収容孔と連通するねじ収容孔とを有し、ねじは、締め付けられることによりピンの後端部を押圧し、ピンは、後端部がねじに押圧されることにより先端部がレバーを押圧し、レバーは、基準軸に平行な線分によって構成される凹面を有し、凹面がピンの先端部に押圧されることにより、載置された切削インサートの穿孔に突出する頭部が穿孔の内壁を押圧して切削インサートを載置面と側壁へ押し当てて固定する。

このように、ピンの先端部が基準軸に平行な線分によって構成される凹面と接触することにより、接触点が線分方向へずれたとしても、レバーは予定された方向へ安定的に傾倒する。すなわち、切削インサートを側壁や載置面へ強く押し当てて強固に固定することができる。

上記の切削工具において、基準軸は、頭部の側がレバーの中心軸に対してピンから遠ざかる方向へ傾いていると良い。このような軸関係により、ピンの押圧力を、より効果的に切削インサートを切削工具本体の載置面へ引き込む力に変換することができる。このとき、ピンの中心軸は、先端部の側がレバー収容孔の垂直軸に直交する水平軸に対して頭部から遠ざかる方向へ傾いていると良い。さらにこのような軸関係を採用することにより、レバーを押す力の下方向の成分の割合を増加させ、レバーを抜けにくくすることができる。

また、上記の切削工具において、レバーは、頭部と凹面の間に、レバーの中心軸に対して凹面が設けられた側とは反対の側へ突出する凸部を有すると良い。このような凸部を設けると、この凸部が梃子として作用するレバーの支点として安定するので、レバーの傾倒方向はさらに安定する。

また、上記の切削工具において、レバーは、凹面が設けられた凹部からレバーの底面までピンの先端部の直径よりも大きい幅を有する切欠部が設けられていてもよい。このような切欠部を設けておけば、ピンがピン収容孔に全体的に退避しなくても、レバーをレバー収容孔から容易に引き抜くことができる。すなわち、切削工具のメンテナンス作業が行いやすくなる。

本発明により、切削インサートを強固に固定できる切削工具を提供することができる。

本実施形態に係る切削工具の全体斜視図である。ヘッド部の主な要素を示す分解斜視図である。ヘッド部の部分断面図である。レバーの斜視図である。ピンの斜視図である。ねじの斜視図である。レバーによる固定前の状態を示す部分断面図である。レバーによる固定後の状態を示す部分断面図である。レバーの抜去の様子を示す部分断面図である。

添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。

図１は、本実施形態に係る切削工具１００の全体斜視図である。本実施形態における切削工具１００は、旋盤用の切削工具である。本体部１１０は、切削インサート２００が装着されるヘッド部１１１と、旋盤のチャックに固定される柄の部分であるシャンク部１１２とを有する。

ヘッド部１１１は、切削インサート２００を収容して装着できるように、凹形状の載置部を有する。載置部は、主に、切削インサート２００が載置される載置面１１３と、シャンク部１１２側に設けられた２つの側壁１１４によって形成されている。また、載置面１１３の中央付近から、レバー１３０の一部が傾倒可能に突出している。

切削インサート２００は、例えば図示するような菱形形状をなす交換可能な刃先チップである。本実施形態に係る切削インサート２００は、上面側の稜線と下面側の稜線のそれぞれに切削刃を有する。したがって、一方の切削刃の切削能力が低下して使用限界を迎えたら、ユーザは、切削インサート２００を裏返して装着しなおし、他方の切削刃を使用することができる。そして、他方の切削刃も使用限界を迎えたら、当該切削インサート２００は切削工具１００から取り外され、新しい切削インサート２００へ交換される。なお、上面側および下面側のそれぞれ２つの稜線に切削刃を有する切削インサートであってもよい。そのような切削インサートでは、上面側で２回、下面側で２回の使用に供される。

切削インサート２００は、中央部近傍を垂直に貫通する貫通孔２１０と、固定時に側壁１１４と当接する側面である２つの当接面２１１と、載置面１１３と当接する底面２１２とを有する。貫通孔２１０の内部にレバー１３０の突出部を収めて載置面１１３に載置すると、貫通孔２１０の中心軸は、載置面１１３に対して垂直となる。すなわち、切削インサート２００は、裏返して反対面を底面２１２として載置面１１３に載置しても、貫通孔２１０の中心軸は、載置面１１３に対して垂直となる。具体的には後に詳述するが、レバー１３０が傾倒されると、当接面２１１は側壁１１４へ、底面２１２は載置面１１３へ押し付けられて、切削インサート２００は、切削工具１００へ強固に固定される。なお、切削インサート２００のうち側壁１１４と当接するのは側面の一部であってもよい。例えば、当接面１１４が側壁１１４の上部の稜線へ押し付けられるのであれば、両者は線接触する。また、側壁１１４または当接面２１１に凸部が設けられている場合には、両者は点接触する。

本実施形態においては、菱形の切削インサート２００を装着する切削工具１００を説明するが、切削工具は、三角形、矩形、円形等の他の形状の切削インサートを装着できるものであってよい。いずれの場合であっても、切削インサートは、中央部近傍に同様の穿孔と、切削工具へ押し付けられる当接面および底面とを有する。切削工具は、それらに応じた載置面と側壁を備えればよい。なお、当接面と当接する側壁は、１つであってもよく、３つ以上であっても構わない。

図２は、ヘッド部１１１の主な要素を示す分解斜視図である。ヘッド部１１１には、レバー１３０、ピン１４０、ねじ１５０が組み込まれる。そのために、ヘッド部１１１には、載置面１１３に切削インサート２００が載置された場合に切削インサート２００の貫通孔２１０と連続するレバー収容孔１１５が設けられている。レバー収容孔１１５は、レバー１３０の一部を収容する。

また、ヘッド部１１１の先端部には、ピン１４０を後述するピン収容孔へ収容するためのピン導入孔１１６が設けられている。ピン１４０は、ピン導入孔１１６からヘッド部１１１の内部へ組み入れられる。ヘッド部１１１の側部には、ねじ１５０が収容されるねじ収容孔１１７が設けられている。ねじ収容孔１１７の内周には、めねじ部が設けられており、ねじ１５０は、当該めねじ部と螺合しながらヘッド部１１１の内部へ組み入れられる。

図３は、ヘッド部１１１の部分断面図である。具体的には、装着された切削インサート２００とヘッド部１１１を切断した断面図であり、ヘッド部１１１に組み込まれたレバー１３０、ピン１４０、ねじ１５０は切断せずに表されている。

レバー収容孔１１５は、円筒面の側面を有する有底孔である。上述のように、レバー収容孔１１５は、装着された切削インサート２００の貫通孔２１０と連続しており、レバー１３０は、これらの内部にその全体が収容されている。より具体的には、レバー１３０は、レバー収容孔１１５に組み込まれた場合に、頭部１３１がレバー収容孔１１５から突出し、その突出した頭部１３１を、貫通孔２１０が収容している。レバー収容孔１１５は、切削インサート２００を固定するにあたりレバー１３０が傾倒できる程度の内部空間を有する。

ピン導入孔１１６は、ヘッド部１１１の内部でレバー収容孔１１５の側面に連通しており、その延長線上にピン収容孔１１８が設けられている。ピン導入孔１１６から導入されたピン１４０は、ピン収容孔１１８に組み入れられる。ピン導入孔１１６とピン収容孔１１８は、レバー収容孔１１５によって分断されているが、実質的には一続きの孔として形成される。ただし、具体的には後述するが、ピン１４０は先端部が胴部よりやや大きく形成されているので、先端部を収容しないピン収容孔１１８の内径よりも、先端部を通過させるピン導入孔１１６の内径の方が大きい。ピン収容孔１１８の内径は、ピン１４０の胴部が摺動できるように当該胴部の直径よりもやや大きく設定されている。

ねじ収容孔１１７は、ピン収容孔１１８のうちレバー収容孔１１５と連通する先端とは反対側の後端と連通している。上述のように、ねじ収容孔１１７は内周面にめねじ部が形成されており、ねじ１５０は、回転されることによってめねじ部と螺合しながらヘッド部１１１の内部へ進入し、やがてねじ収容孔１１７へ突出しているピン１４０の後端部と接触する。図３は、ねじ１５０がピン１４０の後端部と接触している様子を示している。

図４は、レバー１３０の斜視図である。レバー１３０は、頭部１３１、本体部１３２、フランジ部１３３の３つの部分から構成されている。頭部１３１は、上述のように切削インサート２００の貫通孔２１０の内部に入り込んで、貫通孔２１０の内壁を押圧する押圧部としての機能を担う。

本体部１３２は、頭部１３１よりも若干太い円筒形状を成し、その中央付近に大きな凹部１３４が設けられている。凹部１３４は、その内面のうち円筒面に整えられた凹面１３５を有する。凹面１３５については、後に詳述する。また、本体部１３２は、凹部１３４の下方から本体部１３２の底面１３６に至るまで、幅Ｗに亘って部分的に切り欠かれた切欠部１３７を有する。

フランジ部１３３は、頭部１３１と本体部１３２の間に形成された、本体部１３２の円筒面より突出する円環状の鍔部である。フランジ部１３３は、具体的には後述するが、レバー収容孔１１５の内周面と接触して、梃子として作用するレバー１３０の支点として機能する。

図５は、ピン１４０の斜視図である。ピン１４０は、ねじ１５０に押圧される後端部１４１と、レバー１３０を押圧する先端部１４２と、これらの中間部である胴部１４３とを有する。後端部１４１は、ねじ１５０の押圧力を受けやすいように、円錐状あるいは半球状に形成されている。上述のように、後端部１４１は、ねじ収容孔１１７に突出して配置される。

先端部１４２は、全体的に、胴部１４３の直径よりも大きい直径Ｒを有する半球状に形成されている。半球部分の一部がレバー１３０の凹面１３５と接触するように、先端部１４２は、凹部１３４の内部に挿入されて配置される。胴部１４３は、ピン収容孔１１８に収容され、後端部１４１が押圧されるとレバー１３０の方向へ摺動する。

図６は、ねじ１５０の斜視図である。ねじ１５０は、レンチ穴１５１と、おねじ部１５２、係合面１５３と、突起１５４を有する。レンチ穴１５１は、ねじ１５０の端面に設けられており、レンチが差し込まれて回転されることにより、ねじ１５０全体がねじ収容孔１１７の内部を進退する。おねじ部１５２は、ねじ収容孔１１７に設けられためねじ部と螺合する。係合面１５３は、おねじ部１５２の端から連続する円錐部の表面である。係合面１５３は、ピン１４０の後端部１４１と接触してねじ１５０の締め付け力をピン１４０へ伝達する機能を担う。突起１５４は、ねじ１５０が後退して係合面１５３がピン１４０の後端部１４１から離間したときに、ピン１４０が過剰にねじ収容孔１１７に進入することを防ぐ機能を担う。

図７は、レバー１３０による切削インサート２００の固定前の状態を示す部分断面図である。より具体的には、ユーザが、切削インサート２００を載置面１１３に載置して、これからねじ１５０を締め付ける状態を示す図である。図３と異なり、図７においては、レバー１３０およびピン１４０も断面で表している。Ｌ₁は、全体的に円柱形状を成すレバー１３０の中心軸であり、Ｐ１は、同じく全体的に円柱形状を成すピン１４０の中心軸である。すなわち、図７は、レバー１３０およびピン１４０のそれぞれの中心軸を含む断面図である。なお、図７においては、要素間の配置関係をわかりやすくするため、断面を示すハッチングを省略している。

基準軸Ｌ₂は、クロスハッチングで図示する凹面１３５の基準軸であり、凹面１３５は、この基準軸Ｌ₂を中心軸とする円筒面の一部として形成されている。換言すれば、凹面１３５は、基準軸Ｌ₂から等距離であって基準軸Ｌ₂と平行な線分の集合である。ピン１４０の先端部１４２は、後端部１４１がねじ１５０によって押圧されると、凹面１３５のいずれかの位置で接触する。

もし接触点が凹面１３５のような円筒面でなく、法線ベクトルが変化する球面等の三次曲面であると、ピン１４０の胴部１４３とピン収容孔１１８の間隙の影響等により接触点が予定位置からずれた場合に、押圧力の作用方向がぶれてしまう。すなわち、レバー１３０は予定された方向へ倒れない。すると、切削インサート２００を載置面１１３へ引き込む力を適切に発揮させることができなくなり、切削インサート２００が簡単に外れてしまう場合がある。

一方で、凹面１３５がこのような円筒面の一部として形成されていれば、ピン１４０との接触点が凹面１３５上の線分方向（基準軸Ｌ₂と平行な方向）へずれたとしても、レバー１３０は安定的に予定された一定方向へ向かって傾倒する。さらに、レバー１３０の傾倒過程においても、接触点は当該線分に沿って移動するので、傾倒方向のぶれは大幅に抑制される。したがって、切削インサート２００を載置面１１３へ引き込む力を設計通りに発揮させることができ、切削インサート２００を切削工具１００へ強固に固定することができる。

なお、凹面１３５の高さｄは、ピン１４０の先端部１４２が接触する可能性がある範囲として定められる。例えば、上述のようにピン１４０の胴部１４３とピン収容孔１１８の間隙の大きさや、レバー１３０の傾倒に伴う接触点の移動距離が考慮されて定められる。なお、本実施形態において凹面１３５は円筒面の一部として形成されているが、このような効果を奏する面構成はこれに限らない。例えば、基準軸Ｌ₂に沿った短冊状平面の集合であってもよい。すなわち、基準軸Ｌ₂に平行な線分によって構成される凹面であればよい。

凹面１３５がピン１４０の先端部１４２に押圧されたときに、レバー１３０は、フランジ部１３３とレバー収容孔１１５の接触点を支点とする梃子として機能する。このようにレバー収容孔１１５へ向かって突出するフランジ部１３３を支点として利用しているので、梃子としての支点の位置が安定し、レバー１３０は、より安定的に予定された一定方向へ向かって傾倒する。なお、支点として機能する凸部はレバー１３０の全周を囲むフランジでなくてもよく、レバー１３０の中心軸Ｌ₁に対して凹面１３５が設けられた側とは反対の側へ突出する凸部であればよい。

基準軸Ｌ₂は、頭部１３１の側がレバーの中心軸Ｌ₁に対してピン１４０から遠ざかる方向へ傾いている。換言すれば、基準軸Ｌ₂は、凹面１３５が設けられた位置よりも頭部１３１側で中心軸Ｌ₁と交差するように傾いている。このように基準軸Ｌ₂を傾けることにより、接触点における凹面１３５の法線を水平よりも上向きにすることができるので、ピン１４０の押圧力を、より効果的に切削インサート２００を載置面１１３へ引き込む力に変換することができる。

また、ピン１４０の中心軸Ｐ₁は、先端部１４２の側がレバー収容孔１１５の垂直軸に直交する水平軸Ｌ₃に対して頭部１３１から遠ざかる方向へ傾いている。このように中心軸Ｐ₁を傾けることにより、レバー１３０を押す力の下方向の成分の割合を増加させ、レバー１３０を抜けにくくすることができる。なお、このような傾きにより、ピン１４０の後端部１４１が受けるねじ１５０からの押圧力は上方向の成分が増すので、ピン１４０がレバー１３０を押す下方向の成分をより確実に確保することができる。

図８は、レバー１３０による切削インサート２００の固定後の状態を示す部分断面図である。より具体的には、ユーザが、図７の状態からねじ１５０を締め付けた後の状態を示す図である。ただし、図７と異なり、断面をハッチングで示している。また、力の作用方向を白抜き矢印で示している。

ねじ１５０が締め付けられると、ねじ１５０の係合面１５３は、ピン１４０の後端部１４１を押圧する。この押圧力を受け、ピン１４０の先端部１４２は、レバー１３０の凹面１３５を押圧する。すると、レバー１３０は、ピン１４０の先端部１４２と凹面１３５の接触点を力点、レバー収容孔１１５とフランジ部１３３の接触点を支点として傾斜し、頭部１３１が貫通孔２１０の内壁２１３と接触する。頭部１３１と内壁２１３の接触点は、作用点として働き、その作用力は、切削インサート２００の底面２１２を載置面１１３へ、当接面２１１を側壁１１４へ押さえつける押圧力として機能する。この押圧力により、切削インサート２００は切削工具１００へ強固に固定される。

切削工具１００は、必要に応じてレバー１３０、ピン１４０、ねじ１５０を交換することができる。図９は、レバー１３０の抜去の様子を示す部分断面図である。レバー１３０を抜去するためには、まず、ねじ収容孔１１７からねじ１５０を除去し、続いてピン１４０を、ねじ収容孔１１７の方向へ摺動させて退避させる。

上述のように、レバー１３０には、切欠部１３７が設けられており、その幅Ｗは、ピン１４０の先端部１４２の直径Ｒよりも大きく設定されている。したがって、ピン１４０は、切欠部１３７にピン１４０の先端部１４２を通過させることにより、上方へ抜去することができる。このような構成により、ピン１４０をピン収容孔１１８に全体的に退避させなくても、レバー１３０をレバー収容孔１１５から容易に引き抜くことができる。すなわち、切削工具１００のメンテナンス作業が行いやすくなる。また、レバー収容孔１１５の小型化、ひいてはヘッド部１１１の小型化を実現している。

以上説明した本実施形態においては、切削インサート２００に設けられた固定用の穿孔が上面と下面を貫通する貫通孔２１０である場合について説明した。しかし、以上説明したレバーによる固定構造においては、切削インサートの穿孔の内面が垂直面であれば上記の効果を奏する。すなわち、切削インサートの穿孔は貫通孔でなく、有底孔であってもよい。例えば、上面には貫通しない下面側から設けられた有底の穿孔を有する切削インサートであって、上面側の２つの稜線に切削刃が設けられたものでもよい。このような切削インサートは、一方の稜線に設けられた切削刃が使用限界を迎えたら、レバーを緩めて、穿孔の中心軸周りに１８０度回転して装着しなおすことにより、他方の稜線に設けられた切削刃を利用することができる。

１００…切削工具、１１０…本体部、１１１…ヘッド部、１１２…シャンク部、１１３…載置面、１１４…側壁、１１５…レバー収容孔、１１６…ピン導入孔、１１７…ねじ収容孔、１１８…ピン収容孔、１３０…レバー、１３１…頭部、１３２…本体部、１３３…フランジ部、１３４…凹部、１３５…凹面、１３６…底面、１３７…切欠部、１４０…ピン、１４１…後端部、１４２…先端部、１４３…胴部、１５０…ねじ、１５１…レンチ穴、１５２…おねじ部、１５３…係合面、１５４…突起、２００…切削インサート、２１０…貫通孔、２１１…当接面、２１２…底面、２１３…内壁

Claims

固定用の穿孔を有する交換式の切削インサートを装着可能な切削工具であって、
本体部と、レバーと、ピンと、ねじとを備え、
前記本体部は、
前記穿孔の中心軸が垂直となるように前記切削インサートが載置される載置面と、
前記切削インサートが前記載置面に載置されると前記切削インサートの少なくとも一側面と接する側壁と、
前記レバーの一部が収容され、前記載置面に前記切削インサートが載置された場合に前記穿孔と連続するレバー収容孔と、
前記ピンの一部が収容され、前記レバー収容孔の側面に連通するピン収容孔と、
前記ねじの少なくとも一部が収容され、少なくとも一部に前記ねじのおねじ部と螺合するめねじ部が設けられた、前記ピン収容孔と連通するねじ収容孔と
を有し、
前記ねじは、締め付けられることにより前記ピンの後端部を押圧し、
前記ピンは、前記後端部が前記ねじに押圧されることにより先端部が前記レバーを押圧し、
前記レバーは、基準軸に平行な線分によって構成される凹面を有し、前記凹面が前記ピンの前記先端部に押圧されることにより、載置された前記切削インサートの前記穿孔に突出する頭部が前記穿孔の内壁を押圧して前記切削インサートを前記載置面と前記側壁へ押し当てて固定する切削工具。
前記基準軸は、前記頭部の側が前記レバーの中心軸に対して前記ピンから遠ざかる方向へ傾いている請求項１に記載の切削工具。
前記ピンの中心軸は、前記先端部の側が前記レバー収容孔の垂直軸に直交する水平軸に対して前記頭部から遠ざかる方向へ傾いている請求項２に記載の切削工具。
前記レバーは、前記頭部と前記凹面の間に、前記レバーの中心軸に対して前記凹面が設けられた側とは反対の側へ突出する凸部を有する請求項１から３のいずれか１項に記載の切削工具。
前記レバーは、前記凹面が設けられた凹部から前記レバーの底面まで前記ピンの前記先端部の直径よりも大きい幅を有する切欠部が設けられている請求項１から４のいずれか１項に記載の切削工具。