JP2571288B2 - 回転溝孔切削工具及びそのインサート着脱方法 - Google Patents

回転溝孔切削工具及びそのインサート着脱方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、溝孔切削工具、特に回転溝孔切削工具およ
びこの工具に使用する切削インサートに関するものであ
る。
〔従来の技術〕
本発明が対象とするこの種の回転切削工具は、使い捨
ての切削インサートを有するディスク状本体により構成
し、このインサートをディスクの周囲から半径方向に突
出させる。切削インサートは、使用時にはディスク本体
に強固に保持しなければならないとともに、切削インサ
ートの切削端縁が鈍くなったり、破損したりしたときに
は容易に取外し・交換ができなければならない。
切削インサートを本体に保持する方法につい多くの提
案がなされてきた。このような従来の提案は２つのカテ
ゴリーに分類することができる。第１のカテゴリーにお
いては、個別の保持手段により切削インサートを本体に
所定位置に保持する。この第１カテゴリーに属する典型
的な構造については、米国特許第3,887,975号および米
国特許第4,363,576号に記載されている。この第１のカ
テゴリーに属する他の構造に関しては、米国特許第1,61
8,678号および米国特許第1,700,333号に記載されてい
る。米国特許第1,618,678号に記載の構造を除いてこれ
らの米国特許の構造においては、切削インサートは本体
の軸線方向に平行な方向に本体の開孔に挿入する。
〔発明が解決しようとする課題〕
米国特許第1,618,678号および同第3,887,975号に記載
の構造は切削インサートの適正に整形した部分に圧着す
るカム部材を使用してクランプするようにしている。こ
のような構成において、インサートに加わる切削力はカ
ム面に直接伝達されるため、カムを損傷することにな
る。従って、カム部材を包囲する本体の厚さを大きくし
なければならなくなる。このような方法の他の欠点とし
ては、カム部材に掛合させて連係動作させなければなら
ないためインサートに必要とされる複雑な表面を設けな
ければならないことがある。
米国特許第4,363,576号は、インサートに圧着するク
ランプブレードに支持するカム構成について記載してい
る。このブレードを本体に溶接し、所定位置に一体に固
定している。このカッタはインサートにクランプ力を与
えるために多数の種々の部材を使用しなければならな
い。更に、この方法の他の欠点としては、クランプ部材
およびカム部材に要する空間によりカッタディスクの周
囲に装着すべきインサートの数が限定されることがあ
る。
溝孔切削工具の第２のカテゴリーでは、切削インサー
トは、本体の軸線に対して半径方向に移動することによ
って挿入し、別個の保持手段を使用することなく所定位
置に保持する。この第２のカテゴリーの構造の代表的な
例としては、米国特許第3,590,893号および同第4,492,1
40号に記載のものがある。
米国特許第3,590,893号に記載の切削インサートは本
体の可撓性部分を介してクランプする。このような可撓
性は、切削ブレードポケット間に位置する本体の部分に
切り込みまたはスリット状の開孔を設けることによって
得ることができる。この米国特許の欠点は、切削半径方
向力が摩擦保持力よりも大きい場合、インサートは緩ん
で内方に滑り込む点である。
米国特許第4,492,140号に記載のカッタは、楔手段を
使用し、この楔手段の座部にインサートを保持する。こ
れら座部はカッタの周囲に装着することができるインサ
ートの数を制限することになり、更に、保持力を摩擦に
頼るという欠点がある。このため、回転速度は厳密に制
御して遠心力が楔摩擦力を越えないようにしなければな
らない。更に、インサートは単に１個の切削端縁しか持
たないという欠点がある。
従って、本発明の目的は、比較的形状が簡単で、確実
安全なクランプ力でカッタ本体の正確位置に維持するこ
とができ、しかも迅速に着脱することができるインサー
トを使用する回転溝孔切削工具を得るにある。本体また
はインサートは狭小材料で形成し、本体またはインサー
トの強度は材料の幅によって決まり、従来の溝孔切削工
具の設計限界を排除することができると好適である。従
来設計のものに対する利点としては、１個のカッタ本体
に相当多くのインサートを装着できるとよい。即ち、１
回転当たりの金属除去率はディスクにおけるインサート
の数に比例して増加するためである。更に、回転速度に
よってインサートを緩ませることがないとよい。更に、
切削インサートおよびこのインサートを挿入する開孔の
形状により、１個のインサートにつき２個の切削端縁が
得られるようにすると好適である。
更に、本発明の目的は回転溝孔用または他の切削用の
工具に使用できる切削インサートを得るにある。
〔課題を解決するための手段〕
上述の目的を達成するため、本発明回転溝孔切削工具
は、回転軸線の周りに回転自在のディスク状の本体であ
り、回転軸線に同心状の中心孔、回転平面にほぼ平行か
つ回転軸線にほぼ直交する互いに狭い間隔で背反する本
体の第１側面及び第２側面、本体の周縁に沿って互いに
離して配置し、第１側面から第２側面まで貫通し、互い
に対向する対向面を有して本体の外周縁に開口する複数
個の開孔を設けた環状ディスク状の本体と、各開孔に挿
入する切削インサートであって、開孔の表面に補完し合
う整合面を有し、各開孔の対向面が残留弾性力によって
このインサートの整合面に緊密に掛合する切削インサー
トとを備え、前記本体（10）には前記中心孔（21）の外
側で、開孔手段（18）を設け、この開孔手段に掛合する
回転駆動手段により前記本体（10）を前記回転軸線の周
りに回転駆動する回転溝孔切削工具において、各開孔の
対向面のうちの少なくとも一方を、半径方向外方に向か
うにつれて他方の対向面に接近する形状にテーパを付
け、前記中心孔の寸法は、中心孔の周縁に半径方向外方
に指向する半径方向拡開力を加えるとき、本体を各開孔
の対向面が周方向に互いに離れる第１状態にし、半径方
向拡開力を排除したとき、開孔の対向面が周方向に接近
した第２状態に復帰し、本体の第１状態中に、各開孔の
対向面をインサートの整合面に緊密に掛合させる残留弾
性力を本体に蓄積し、本体の第２状態中に、残留弾性力
によって本体の回転軸線に平行な方向のインサートの移
動を防止し、本体の中心孔の周縁に対して半径方向外方
に指向する拡開力を加えることにより本体を第１状態に
して各開孔の対向面を周方向に互いに離れさせ、インサ
ートを回転軸線に平行な方向にのみ取り外し及び再配置
することができる寸法にしたことを特徴とする。
更に、本発明による上述の回転溝孔切削工具にインサ
ートを着脱するインサート着脱方法は、インサートを着
脱すべき開孔の内側で本体の中心孔の周縁に半径方向外
方の拡開力を加え、この開孔の対向面を互いに周方向に
引き離するステップと、インサートを本体の回転軸線に
平行な方向に開孔内に取り外しまた再配置するステップ
とよりなることを特徴とする。
更に、本発明切削工具インサートは、切削端縁を含む
切削端部および位置決め端部を有し、この位置決め端部
にはほぼ平面状に互いに平行な側面を設け、切削端縁を
露出させた状態で切削工具の開孔に取付ける形状にし、
更に、前記位置決め端部には前記側面相互間に３個のほ
ぼ平面状の非平行接触面を設けて角錐形状にし、前記接
触面のうちの互いに対向する２個の接触面を前記開孔の
接触面に接触するようにし、第３の接触面を両接触面間
に並置させた接触工具インサートにおいて、前記互いに
対向する接触面を含む平面は、接触端部の方向に延長さ
せたとき第３の接触面から離れる点で互いに交差する形
状としたことを特徴とする。
更に、本発明による上述の回転溝孔接触工具にインサ
ートを組付ける方法は、前記工具の中心孔の周囲に互い
に対向する２個の点に半径方向外方に作用する力を加え
てこれら点に近接する開孔にのみ互いに離す拡開力を発
生させ、インサートを各開孔に位置決めし、前記力を取
り除き、以下残りの開孔に対して上述の手順を繰り返す
ことを特徴とする。
〔実施例〕
次に、図面につき本発明の好適な実施例を説明する。
第１図に示すように、各インサート11は切削端縁12を
有し、この切削端縁12はカッタ本体10から半径方向に突
出させ、各切削端縁をカッタ本体の軸線13にほぼ平行に
しかつ少なくともカッタ本体の幅に等しくする。
カッタ本体10はディスク形状にし、第１側壁14と第２
側壁15との間に比較的狭い幅を有するものとして構成す
る。このディスクの周囲はほぼ矩形の開孔16（インサー
トをこの開孔から取り除くと見える）により切欠き、こ
れら開孔は同一形状で、外周に沿って等間隔毎に配置
し、各開孔16間の残りの周囲をなす周面部分17を有す
る。各隣接の開孔間には細長孔18を配置する。本体10に
は、比較的大径で軸線13に中心を有する中心孔21を設け
る。
細長孔18を使用してカッタ本体10の回転方向の位置決
めをし、またピン（図示せず）による回転駆動手段とし
て作用させ、これらピンはやはり図示しない装置スピン
ドルにより駆動する。細長孔18は僅かに細長の多少楕円
形状にし、上述のピンを挿入しやすくする。インサート
11は各開孔16に１個ずつ位置決めし、強固に保持する。
インサート11を有するカッタ本体10は、矢印22の方向に
回転させる。
各開孔16はほぼ同一形状にし、インサート11を開孔面
23、24、25にクランプするものであり、各開孔面はイン
サートの対応するインサート面26、27、28のクランプお
よび位置決めを行う（第３図参照）。インサートをポケ
ットに簡単に組み込むことができる方法としては、内部
コレットタイプの工具を使用して半径方向外方に指向す
る拡開力29を中心孔21に加えて本体を半径方向に拡開さ
せ、第３図の点線23a、24、25aによって示すように各開
孔を拡開させることによって行う。インサートはこのよ
うに拡開した各開孔にディスクの側面14または15から位
置決めし、次いで中心孔21から拡開力を取り除く。金属
は元の形状に復帰しようとし、開孔面はインサートに接
触し、ディスクの残存弾性力によりインサートをクラン
プおよび位置決めする。
インサートを開孔に簡単に組み立てるのは、中心孔21
の開孔16に隣接する２個またはそれ以上の点で拡開力29
を使用してカッタ本体10を半径方向外方に拡開させるこ
とにより行うことができ、特別な固定具例えば、上述の
ように半径方向に移動可能な複数個のシューを有するコ
レットタイプの工具、又は両側に互いに逆向きのねじ山
を有する１対のボルトを設けたターンバックルを利用
し、各ボルトの遊端にそれぞれ中心孔21の直径方向に対
向する周面に掛合するシューヘッドを設けた固定具を使
用することにより最小の力および応力が得られる。この
特別な固定具は中心孔21において２個の直径方向に互い
に対向する点で拡開力29を加え、力が加わった点におい
て本体を半径方向外方に拡開し、同様に力が加わる点の
近傍の開孔を点線23a、24、25aで示すように拡開させ
る。インサートは側面14、15のうちのいずれかから各開
孔に位置決めした後に拡開力を中心孔21から取り除く。
金属は元の形状に復帰しようとし、開孔面はインサート
に接触し、ディスクの残存の弾性力によりインサートを
クランプおよび位置決めする。
直径方向に互いに対向する点に拡開力を加えることに
よってインサートを開孔に組付ける作業は、すべてのイ
ンサートを位置決めするまで残りの開孔に対して繰り返
して行う。
インサートはカッタ本体10の開孔16よりも大きい寸法
とし、インサート面26、27および28は対称軸線44に関し
て対称にする。従って、切削端縁12および12aは切削作
業のための２個の端縁があることになる。開孔には、更
に、クランプ状態にあるインサート面26に対して最小の
クリアランスを有する表面31を設ける。表面17は切削さ
れる材料をカールさせ、切削作業中絡みつきを生じない
よう形成する。開孔のコーナーには、応力経路の長さを
増加することによりこれらの領域の応力集中を減少する
アール32および33を設ける。
第４および５図には、側方レリーフ34、35、36および
37を有するインサート形状を示し、これら側方レリーフ
は切削作業中インサートの背面に対して約２°の角度を
なす。
インサートを軸線方向に正確に位置決めするために
は、側方プレートをカッタ本体に例えば、クランプする
ことができる。これら側方プレートはインサートの表面
38および39にクランプ圧力を加え、正確な軸線方向位置
を保持する。
本発明は主に回転溝孔切削工具の構造に関するもので
あるとともに、本発明による構造のインサートは単独切
削インサートを使用する工具にも使用することができ
る。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明による溝孔切削工具は、
何ら外部のカムまたは楔作用装置を必要としないで、イ
ンサートを正確に保持およびクランプすることができる
という利点がある。カッタ本体自体はインサートをロッ
クし、多くのインサートを本体に位置決めするとともに
切削ユニットの剛性を維持する。カッタの幅は限定しな
いが、開孔およびインサートは平行側面を有するため、
1mm以下の幅だけ上方に隆起する幅を有するものとして
構成するとよい。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明により構成した回転溝孔切削工具の平
面図、 第２図は、第１図の工具の回転軸線に平行に見た側面
図、 第３図は、一つの開孔およびインサートの拡大平面図、 第４図は、第３図のインサートの矢印Ａから見た側面
図、 第５図は、第３図のインサートの側面図である。 10……カッタ本体、11……インサート、12……切削端
縁、13……軸線、14,15……側壁、16……開孔、17……
周面部分、18……細長孔、20……中心孔、23,24,25……
開孔面、26,27,28……インサート面、29……拡開力、31
……表面、32,33……アール、34,35,36,37……側方レリ
ーフ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−114613（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−173414（ＪＰ，Ａ) 特公 昭55−25001（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭32−13087（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】回転軸線（13）の周りに回転自在のディス
    ク状の本体（10）であり、回転軸線（13）に同心状の中
    心孔（21）、回転平面にほぼ平行かつ回転軸線（13）に
    ほぼ直交する互いに狭い間隔で背反する本体（10）の第
    １側面（14）及び第２側面（15）、本体（10）の周縁に
    沿って互いに離して配置し、第１側面（14）から第２側
    面（15）まで貫通し、互いに対向する対向面（23,25）
    を有して本体（10）の外周縁に開口する複数個の開孔
    （16）を設けた環状ディスク状の本体（10）と、 各開孔（16）に挿入する切削インサート（11）であっ
    て、開孔（16）の表面（23,24,25）に補完し合う整合面
    （26,27,28）を有し、各開孔（16）の対向面（23,25）
    が残留弾性力によってこのインサート（11）の整合面
    （26,28）に緊密に掛合する切削インサート（11）と を備え、前記本体（10）には、前記中心孔（21）の外側
    で開孔手段（18）を設け、この開孔手段に掛合する回転
    駆動手段により、前記本体（10）を前記回転軸線の周り
    に回転駆動する回転溝孔切削工具において、 各開孔（16）の対向面（23,25）のうちの少なくとも一
    方（23）を、半径方向外方に向かうにつれて他方の対向
    面（25）に接近する形状にテーパを付け、 前記中心孔（21）の寸法は、 中心孔（21）の周縁に半径方向外方に指向する半径方向
    拡開力（29）を加えるとき、本体（10）を各開孔（16）
    の対向面（23,25）が周方向に互いに離れる第１状態に
    し、半径方向拡開力（29）を排除したとき、開孔（16）
    の対向面（23,25）が周方向に接近した第２状態に復帰
    し、 本体（10）の第１状態中に、各開孔（16）の対向面（2
    3,25）をインサート（11）の整合面（26,28）に緊密に
    掛合させる残留弾性力を本体（10）に蓄積し、本体（1
    0）の第２状態中に、前記残留弾性力によって本体（1
    0）の回転軸線（13）に平行な方向のインサート（11）
    の移動を防止し、 本体（10）の中心孔（21）の周縁に対して半径方向外方
    に指向する拡開力（29）を加えることにより本体（10）
    を第１状態にして各開孔（16）の対向面（23,25）を周
    方向に互いに離れさせ、インサート（11）を回転軸線
    （13）に平行な方向にのみ取り外し及び再配置すること
    ができる 寸法にした ことを特徴とする回転溝孔切削工具。
  2. 【請求項２】各開孔（16）の対向面（23,25）のうちの
    一方の対向面（23）を、開孔（16）の底面（24）から半
    径方向外方に向かうにつれて、まず他方の対向面（25）
    に接近するようテーパを付け、次に対向面（25）から離
    れるようにテーパを付け、インサート（11）の対向面
    （23）に整合する整合面（26）がインサート（11）の対
    称軸線（44）に対して直角でない同一の角度をなして交
    差する形状にし、整合面（26）の対称軸線（44）から遠
    い方の両側のコーナーにそれぞれ切削端縁（12,12a）を
    設けた請求項１記載の回転溝孔切削工具。
  3. 【請求項３】前記開孔手段（18）は、本体（10）の外周
    縁と開孔（16）の底面である半径方向最内端部（24）と
    の間の半径方向の少なくとも一つのポイントで本体（1
    0）に接線方向の切断力を付与するための開孔手段（1
    8）として構成した請求項１又は２記載の回転溝孔切削
    工具。
  4. 【請求項４】請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記
    載の回転溝孔切削工具にインサート（11）を着脱する方
    法において、 インサート（11）を着脱すべき開孔（16）の内側で本体
    （10）の中心孔（21）の周縁に半径方向外方の拡開力
    （29）を加え、この開孔（16）の対向面（23,25）を互
    いに周方向に引き離するステップと、 インサート（11）を本体（10）の軸線方向に開孔（16）
    内に取り外しまた再配置するステップと よりなることを特徴とするインサート着脱方法。
  5. 【請求項５】インサート（11）を着脱すべき開孔（16）
    の半径方向内側で本体（10）の中心孔（21）の周縁の互
    いに直径方向に対向するポイントに半径方向外方の拡開
    力（29）を加え、これらポイントに隣接する開孔（16）
    の対向面（23,25）を互いに周方向に引き離するステッ
    プと、 対向面（23,25）が周方向に離れて拡開した開孔（16）
    にインサート（11）を位置決めするステップと、 前記半径方向外方の拡開力（29）を排除するステップ
    と、 残りの開孔（16）に対してこれら一連のステップを繰り
    返す ことよりなる請求項４記載のインサート着脱方法。
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