JP2023050765A - 切削インサートの固定構造、及び刃先交換式切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】既存のホルダを活用しつつ安定した保持を可能とした小型化された切削インサートを有する切削インサートの固定構造、及び刃先交換式切削工具を提供する。【解決手段】刃先交換式切削工具は、軸線Ｏに沿って延びる貫通孔１１が形成された切削インサート１０と、ネジ穴が形成されたホルダと、貫通孔１１の内部に設けられたくさび部材３０と、切削インサート１０をホルダに固定するネジ部材４０と、を備え、貫通孔１１の内周面にはテーパ面１０ａが形成され、くさび部材３０は、環状の基部３１と、基部３１の外周側の端縁から立ち上がるとともに、ネジ部材４０が挿通された状態で、弾性変形することでテーパ面１０ａに対して当接可能な押圧面を有し、周方向に間隔をあけて配列された複数の押圧部３２と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、切削インサートの固定構造、及び刃先交換式切削工具に関する。

切削工具の一種として、切刃を有する切削インサートを切削工具本体に取り付けて用いられる刃先交換式切削工具が広く用いられている。刃先交換式切削工具の具体例として下記特許文献１に記載されたものが知られている。下記特許文献１に係る工具では、切削インサートの中央部に貫通孔が形成され、当該貫通孔にネジを挿通することで切削インサートがホルダに固定される。

特開２０２１－０４１４６６号公報

ところで、近年では、材料である超硬金属の材料費上昇に伴って、切削インサートを小型化したいという要請が高まっている。一方で、単に切削インサートを小型化した場合、専用のホルダを新たに用意する必要がある。このため、既存のホルダが使用できず、切削インサートの汎用性が限定的となってしまうという課題がある。また、単に切削インサートを小型化した場合、切削インサートの保持部分の接触面積も小さくなり、切削インサートの保持が不安定となる虞がある。切削インサートの保持が不安定となると、切削加工時に切削インサートのがたつき等を生じ、加工精度が損なわれる。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、既存のホルダを活用しつつ安定した保持を可能とした小型化された切削インサートを有する切削インサートの固定構造、及び刃先交換式切削工具を提供することを目的の一つとする。

本発明の一態様に係る切削インサートの固定構造は、ネジ穴が形成されたホルダに着脱可能に固定される切削インサートの固定構造であって、軸線に沿って延びる貫通孔が形成された前記切削インサートと、前記貫通孔の内部に設けられ、該貫通孔と同軸の開口部が形成されたくさび部材と、前記開口部、及び前記貫通孔に挿通されるとともに前記ネジ穴に締結されることで前記切削インサートを前記ホルダに固定するネジ部材と、を備え、前記貫通孔の内周面には、前記軸線方向一方側から他方側に向かうに従って該軸線に近接する方向に延びるテーパ面が形成され、前記くさび部材は、前記開口部が形成された環状の基部と、前記軸線に対する周方向に間隔をあけて配列され前記開口部に挿通された前記ネジ部材に当接する複数の押圧部と、を有し、前記押圧部は、前記軸線に対して径方向外側を向き前記テーパ面と対向する押圧面を有する。

上記構成によれば、ネジ部材をホルダのネジ穴に締結することで、押圧部がねじ部材によって押圧されて軸線から離れる方向に弾性変形し、前記押圧面において切削インサートのテーパ面に当接する。これにより、当該テーパ面を介してネジ部材による締め込み力がくさび部材と切削インサートに及ぶ。したがって、切削インサートをホルダに対して安定的に装着することができる。また、くさび部材を設けた分だけ、切削インサートの貫通孔を大きくすることができる。これにより、切削インサートの製造に要する材料の量を削減することができる。さらに、くさび部材を用いることにより、既存のホルダに対してもこの切削インサートを安定して取り付けることが可能となる。

本発明の一態様に係る切削インサートの固定構造において、前記ネジ部材は、前記ネジ穴に螺合する軸部と、該軸部と一体に形成された頭部と、を有し、前記開口部の内周面には、前記ネジ部材が前記ネジ穴に挿通された状態で、前記頭部に対して前記軸線方向他方側から当接する内周当接面が形成されていてもよい。

上記構成によれば、ネジ部材を挿通する際に、当該ネジ部材の頭部がくさび部材の開口部の内周当接面に当接する。これにより、ネジ部材の締め込みに伴って、くさび部材に対して当該締め込み力を伝えることが可能となり、くさび部材の押圧部を容易に弾性変形させることができる。

本発明の一態様に係る切削インサートの固定構造において、前記押圧部の内周側を向く面は、前記頭部の外形に対応する円弧状をなしていてもよい。

上記構成によれば、押圧部の内周側を向く面が、ネジ部材の頭部の外形に対応する円弧状をなしていることから、ネジ部材を締め込む際に頭部を円滑に回転させることができる。また、頭部から押圧部に対して周方向の全域で十分な力を及ぼすことができる。これにより、押圧部をさらに容易に弾性変形させることが可能となる。

本発明の一態様に係る切削インサートの固定構造において、前記貫通孔は、前記軸線方向から見て矩形をなし、前記押圧面は前記貫通孔の内面に当接可能な平面状をなしていてもよい。

上記構成によれば、押圧面と貫通孔の内面とが面接触することから、くさび部材と切削インサートの間の面圧が増大し、切削インサートをホルダ上で安定的に保持することができる。

本発明の一態様に係る切削インサートの固定構造において、互いに隣接する一対の前記押圧部同士の間の間隙は、前記貫通孔の角部に位置していてもよい。

上記構成によれば、押圧部同士の間の間隙が貫通孔の角部に位置していることから、当該押圧部と切削インサートとの接触面積を大きく確保することができる。これにより、切削インサートをホルダ上でさらに安定的に保持することができる。

本発明の一態様に係る切削インサートの固定構造において、前記切削インサートは、両面インサートであり、前記貫通孔の内周面には、前記軸線方向一方側から他方側、及び前記軸線方向他方側から一方側に向かうに従ってそれぞれ該軸線に近接する方向に延びる、２つの前記テーパ面が形成されていてもよい。

上記構成によれば、切削インサートを両面インサートとすることで、片面インサートである場合と比較して、１つの切削インサートを長期間使用することができ、材料の節約に寄与できる。また、切削インサートには、傾斜方向が反転する２つのテーパ面が設けられるため、表裏何れの面の切刃を使用する場合においても、切削インサートを強固にホルダに固定できる。

本発明の一態様に係る刃先交換式切削工具は、上述の切削インサートの固定構造と、前記ネジ穴が形成された前記ホルダと、を備えることが好ましい。

上記構成によれば、既存のホルダを用いた刃先交換式切削工具において、材料の量を削減した切削インサートを使用することができる。

本発明によれば、既存のホルダを活用できるとともに、小型化された切削インサートを有する切削インサートの固定構造、及び刃先交換式切削工具を提供することができる。

本発明の実施形態に係る切削インサートの固定構造の構成を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る切削インサート、くさび部材、及びネジ部材の関係を示す分解斜視図である。 本発明の実施形態に係るくさび部材の構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る切削インサートの固定構造の構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態に係る切削インサートの固定構造２及び刃先交換式切削工具１について、図１から図４を参照して説明する。

図１に示すように、刃先交換式切削工具１は、切削インサート１０を固定する固定構造２と、ホルダ２０と、を備えている。また、切削インサート１０の固定構造２は、切削インサート１０と、くさび部材３０と、ネジ部材４０と、を備えている。切削インサート１０は、ホルダ２０の先端に形成されたソケット２１に対してくさび部材３０、及びネジ部材４０によって固定されている。なお、以下では、ネジ部材４０の中心軸を軸線Ｏと呼び、この軸線Ｏを基準と各要素の構成について説明する。

（切削インサートの構成）
図２に示すように、切削インサート１０は、軸線Ｏを中心とする矩形環状をなしている。切削インサート１０の中央部には、軸線Ｏ方向に延びる貫通孔１１が形成されている。この貫通孔１１には、軸線Ｏ方向一方側からくさび部材３０が挿入される。

切削インサート１０は、軸線Ｏ方向を向く表面１２及び裏面１３と、表面１２と裏面１３とに接続される外側面１４と、少なくとも表面１２と外側面１４とが接続される稜線部に配置される切刃１５と、を有する。上述の貫通孔１１は、表面１２及び裏面１３に開口する。

表面１２及び裏面１３は、多角形状であり、本実施形態では、ひし形状である。表面１２及び裏面１３は、すくい面１６を有する。すくい面１６は、表面１２及び裏面１３のうち切刃１５の設けられる前後方向の端部に配置される。すくい面１６は、表面１２のうち切刃１５と隣接する部分に配置される。

外側面１４は、インサート径方向の外側を向き、インサート周方向に延びる。外側面１４には、逃げ面１７が設けられる。逃げ面１７は、外側面１４のうち切刃１５と隣接する部分に配置される。

切刃１５は、切削インサート１０のうち表面１２及び裏面１３の角部に配置される。切刃１５は、すくい面１６と逃げ面１７とが接続される稜線部に配置される。切刃１５は、前方に向けて突出する凸Ｖ字状である。切刃１５は、コーナ刃部と直線刃部とを有する。

本実施形態の切削インサート１０は、両面インサートである。したがって、本実施形態では切削インサート１０が、インサート軸方向つまり板厚方向において、表裏反転対称形状である。また切削インサート１０は、前後方向において前後反転対称形状である。このため切刃１５は、切削インサート１０に複数設けられる。具体的に、切刃１５は、表面１２における前後方向の両端部に２つと、裏面１３における前後方向の両端部に２つの計４つ設けられる。

図４に示すように、貫通孔１１の内周面には、２つのテーパ面１０ａ、１０ｂが形成されている。一方のテーパ面１０ａは、軸線Ｏ方向の一方側から他方側に向かうに従って軸線Ｏに近接するように延びている。また、他方のテーパ面１０ｂは、軸線Ｏ方向の他方側から一方側に向かうに従って軸線Ｏに近接するように延びている。つまり、貫通孔１１の軸方向両側の開口から内部に向かうに従って貫通孔１１の開口面積が次第に縮小している。

上述したように、本実施形態の切削インサート１０は、両面インサートである。このため、本実施形態の貫通孔１１には、傾斜方向が反転する２つのテーパ面１０ａ、１０ｂが設けられる。これにより、切削インサート１０の表面１２及び裏面１３の何れの切刃１５を使用する場合において、テーパ面１０ａ、１０ｂを用いて、切削インサート１０を固定できる。しかしながら、切削インサート１０が片面インサートである場合には、切刃１５が設けられる面の開口側のみにテーパ面１０ａを形成すればよい。

（くさび部材の構成）
図２又は図３に示すように、くさび部材３０は、矩形環状の基部３１と、この基部３１の端縁から軸線Ｏ方向一方側に向かって立ち上がる複数（４つ）の押圧部３２と、を有している。基部３１の中央には、軸線Ｏに沿って延びる開口部３２ｈが形成されている。開口部３２ｈにはネジ部材４０が挿通される。

図３に示すように、４つの押圧部３２は、軸線Ｏに対する周方向に間隔（間隙３２ｃ）をあけて配列されている。間隙３２ｃは、矩形をなす貫通孔１１の角部に対応する位置に設けられている。

それぞれの押圧部３２は、押圧面３２ａと、円弧面３２ｂと、内周当接面３２ｄと、を有する。円弧面３２ｂおよび内周当接面３２ｄは、押圧部３２の内側（軸線Ｏに対して径方向内側）を向く面である。一方で、押圧面３２ａは、押圧部３２の外側（軸線Ｏに対して径方向外側）を向く面である。押圧面３２ａは、切削インサート１０の貫通孔１１の内面（テーパ面１０ａ）と対向する。押圧面３２ａは、テーパ面１０ａに当接するように平面状をなしている。

円弧面３２ｂ、及び内周当接面３２ｄは、押圧部３２の内側（軸線Ｏに対する径方向内側）を向く面である。円弧面３２ｂは、ネジ部材４０の頭部４１（後述）に対応するように、軸線Ｏ方向から見て円弧状をなしている。円弧面３２ｂは軸線Ｏを中心とする円筒面上に広がっている。内周当接面３２ｄは、円弧面３２ｂの軸線Ｏ方向他方側に連続して形成されている。内周当接面３２ｄは、軸線Ｏ方向から見て当該軸線Ｏを中心とする円弧状をなしている。さらに、内周当接面３２ｄは、軸線Ｏ方向一方側から他方側に向かうに従って次第に縮径している。つまり、図４に示すように、内周当接面３２ｄは軸線Ｏを含む断面視で当該軸線Ｏに対して傾斜している。

くさび部材３０は、容易に弾性変形させることが可能な金属材料によって一体に形成されている。このような金属材料として、例えばニッケル、銅、アルミニウムが挙げられる。

（ネジ部材の構成）
ネジ部材４０は、軸線Ｏに沿って延びるとともに外周面にネジ溝が形成された棒状の軸部４２と、軸部４２の軸線Ｏ方向一方側に一体に形成された頭部４１と、を有する。頭部４１は、軸部４２よりも大きな径寸法を有している。頭部４１の軸線Ｏ方向一方側にはドライバーを挿入するための工具穴が形成されている。頭部４１の外周面４１ａは、軸線Ｏ方向一方側から他方側に向かうに従って次第に縮径している。この外周面４１ａは、上述したくさび部材３０の内周当接面３２ｄに当接する。

（作用効果）
続いて、図４を参照して、刃先交換式切削工具１の組立方法（切削インサート１０の固定方法）について説明する。切削インサート１０をホルダ２０に取り付けるに当たっては、まず切削インサート１０自体を上述したホルダ２０のソケット２１に配置する。次いで、切削インサート１０の貫通孔１１内にくさび部材３０を挿入する。その後、くさび部材３０の開口部３２ｈとホルダ２０のネジ穴２１ａとが同軸になった状態でネジ部材４０をネジ穴２１ａに挿通する。

ネジ部材４０を締め込んでいくと、くさび部材３０の４つの押圧部３２が軸線Ｏに対する径方向外側に広がるようにして弾性変形する。より具体的には、ネジ部材４０の頭部４１の外周面４１ａがくさび部材３０の内周当接面３２ｄに当接し、押圧部３２を外周側に向かって弾性変形させる。これにより、押圧部３２の外面である押圧面３２ａが、切削インサート１０のテーパ面１０ａに面接触する。その結果、ネジ部材４０の締め付け力が当該テーパ面１０ａを介して切削インサート１０に伝わり、当該切削インサート１０はホルダ２０に固定された状態となる。

以上、説明したように、上記構成によれば、ネジ部材４０を挿通する際に、くさび部材３０の押圧部３２が弾性変形することで、切削インサート１０のテーパ面１０ａに当接する。これにより、当該テーパ面１０ａを介してネジ部材による締め込み力がくさび部材３０と切削インサート１０に及ぶ。したがって、切削インサート１０をホルダに対して安定的に装着することができる。また、くさび部材３０を設けた分だけ、切削インサート１０の貫通孔１１を大きくすることができる。これにより、切削インサート１０の製造に要する材料の量を削減することができる。さらに、くさび部材３０を用いることにより、既存のホルダ２０に対してもこの切削インサート１０を取り付けることが可能となる。

また、上記構成によれば、ネジ部材４０を挿通する際に、当該ネジ部材４０の頭部４１がくさび部材３０の内周当接面３２ｄに当接する。これにより、ネジ部材４０の締め込みに伴って、くさび部材３０に対して当該締め込み力を伝えることが可能となり、くさび部材３０の押圧部３２を容易に弾性変形させることができる。

加えて、上記構成によれば、押圧部３２の内周側を向く面が、ネジ部材４０の頭部４１の外形に対応する円弧状をなしていることから、ネジ部材４０を締め込む際に頭部４１を円滑に回転させることができる。また、頭部４１から押圧部３２に対して周方向の全域で十分な力を及ぼすことができる。これにより、押圧部３２をさらに容易に弾性変形させることが可能となる。

さらに加えて、上記構成によれば、貫通孔１１が矩形をなしていることで、押圧面３２ａと貫通孔１１の内面とが面接触する。これにより、くさび部材３０と切削インサート１０の間の面圧が増大し、切削インサート１０をホルダ２０上で安定的に保持することができる。

また、上記構成によれば、押圧部３２同士の間の間隙３２ｃが貫通孔１１の角部に位置していることから、当該押圧部３２と切削インサート１０との接触面積を大きく確保することができる。これにより、切削インサート１０をホルダ２０上でさらに安定的に保持することができる。

上記構成によれば、切削インサート１０を両面インサートとすることで、片面インサートである場合と比較して、１つの切削インサート１０を長期間使用することができ、材料の節約に寄与できる。また、切削インサート１０には、傾斜方向が反転する２つのテーパ面１０ａ、１０ｂが設けられるため、表裏何れの面の切刃１５を使用する場合においても、切削インサート１０を強固にホルダ２０に固定できる。

本実施形態によれば、切削インサート１０の外形及び貫通孔１１の形状は、ともに矩形状であるため、切削インサート１０は矩形環状をなす。このため、切削インサート１０の径方向の厚さを一定以上確保ししつつ、切削インサート１０の体積を十分に小さくすることができ、切削インサート１０の製造に要する材料の量を効果的に削減できる。

以上、本発明の実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。

１ 刃先交換式切削工具
２ 切削インサートの固定構造
１０ 切削インサート
１０ａ、１０ｂ テーパ面
１１ 貫通孔
２０ ホルダ
２１ ソケット
２１ａ ネジ穴
３０ くさび部材
３１ 基部
３２ 押圧部
３２ａ 押圧面
３２ｂ 円弧面
３２ｃ 間隙
３２ｄ 内周当接面
３２ｈ 開口部
４０ ネジ部材
４１ 頭部
４１ａ 外周面
４２ 軸部

Claims (7)

1. ネジ穴が形成されたホルダに着脱可能に固定される切削インサートの固定構造であって、
   軸線に沿って延びる貫通孔が形成された前記切削インサートと、
   前記貫通孔の内部に設けられ、該貫通孔と同軸の開口部が形成されたくさび部材と、
   前記開口部、及び前記貫通孔に挿通されるとともに前記ネジ穴に締結されることで前記切削インサートを前記ホルダに固定するネジ部材と、を備え、
   前記貫通孔の内周面には、前記軸線方向一方側から他方側に向かうに従って該軸線に近接する方向に延びるテーパ面が形成され、
   前記くさび部材は、
   前記開口部が形成された環状の基部と、
   前記軸線に対する周方向に間隔をあけて配列され前記開口部に挿通された前記ネジ部材に当接する複数の押圧部と、を有し、
   前記押圧部は、前記軸線に対して径方向外側を向き前記テーパ面と対向する押圧面を有する、
   切削インサートの固定構造。
2. 前記ネジ部材は、
   前記ネジ穴に螺合する軸部と、
   該軸部と一体に形成された頭部と、を有し、
   前記開口部の内周面には、前記ネジ部材が前記ネジ穴に挿通された状態で、前記頭部に対して前記軸線方向他方側から当接する内周当接面が形成されている、
   請求項１に記載の切削インサートの固定構造。
3. 前記押圧部の内周側を向く面は、前記頭部の外形に対応する円弧状をなしている、
   請求項２に記載の切削インサートの固定構造。
4. 前記貫通孔は、前記軸線方向から見て矩形をなし、前記押圧面は前記貫通孔の内面に当接可能な平面状をなしている、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の切削インサートの固定構造。
5. 互いに隣接する一対の前記押圧部同士の間の間隙は、前記貫通孔の角部に位置している、
   請求項４に記載の切削インサートの固定構造。
6. 前記切削インサートは、両面インサートであり、
   前記貫通孔の内周面には、前記軸線方向一方側から他方側、及び前記軸線方向他方側から一方側に向かうに従ってそれぞれ該軸線に近接する方向に延びる、２つの前記テーパ面が形成される、
   請求項１～５の何れか一項に記載の切削インサートの固定構造。
7. 請求項１～６の何れか一項に記載の切削インサートの固定構造と、
   前記ネジ穴が形成された前記ホルダと、を備える、
   刃先交換式切削工具。
   

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