JP3351955B2 - 工具ユニット - Google Patents

工具ユニット

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B27/00Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/16Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material with exchangeable cutting bits or cutting inserts, e.g. able to be clamped
    • B23B27/1677Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material with exchangeable cutting bits or cutting inserts, e.g. able to be clamped with plate-like cutting inserts clamped by a clamping member acting almost perpendicularly on the chip-forming plane and at the same time upon the wall of a hole in the insert

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は工具ユニット、特に
チップホルダに工具チップが着脱可能に装着される構造
の工具ユニットに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、鉄鋼用圧延ロールの溝切削等に使
用される工具として、図14(a)に示すように、工具
チップ(以下、単にチップともいう)101に貫通孔1
01aを形成し、該貫通孔101aに挿通されたボルト
103をチップホルダ(以下、単にホルダともいう)1
02のねじ孔102aに締め込んで、チップ101をホ
ルダ102に固定する構成のものが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記工具ユニット10
0においては、チップ101の貫通孔101aとボルト
103との間に一定の隙間Cが必ず形成される。この場
合、被切削物からチップ101に作用する押しつけ力の
方向が一定であれば特に問題は生じないが、例えば図1
5(a)に示すように、圧延ロールRの周方向に円弧状
断面の溝Gを形成する場合等において、同図(b)に示
すように、切削の進行に伴いチップ101が溝Gの断面
内縁に沿って移動するため、被切削物であるロールRか
らの押しつけ力の方向が刻々変化することとなる。この
場合、チップ101が上記隙間Cの形成に起因して位置
ずれを起こし、加工精度の低下につながる問題がある。
【0004】そのようなチップの位置ずれを防止する手
段としては、図14(a)においてボルト103の締付
けを強くする方法が考えられるが、締付けによる摩擦の
増大のみではチップの横ずれ防止に対する効果に限界が
あるほか、締付けをあまり強くし過ぎると、セラミック
チップ等の場合には割れや欠け等を生ずる恐れがある。
また、同図(b)に示すように、ボルト103を皿ボル
トで構成し、その頭部103aをチップ側に形成された
凹部101bと係合させて横ずれを防止する方法もある
が、皿状の頭部103aの下面と凹部101bとの接触
面積が小さくなることから応力が集中しやすく、セラミ
ックチップの場合は、同様に割れや欠け等を生じやすい
問題がある。
【0005】本発明の課題は、チップの横方向の位置ず
れが生じにくい構造を有した工具ユニットを提供するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決する手段及び作用・効果】本発明は、工具
チップをチップホルダに対し、該工具チップを貫通して
チップホルダに螺合するボルト部材により着脱可能に固
定するようにした工具ユニットに係り、上述の問題を解
決するために、ボルト部材を介して工具チップに横方向
の力を付与することにより、該工具チップをチップホル
ダに対してクランプする横クランプ部材を備えたことを
特徴とする。
【0007】上述のように構成された工具ユニットにお
いては、横クランプ部材がボルト部材を介して工具チッ
プに横方向の力を付与し、これをチップホルダにクラン
プするので、工具チップの位置ずれが生じにくい。
【0008】上記工具チップには、ボルト部材を貫通さ
せるための貫通孔を形成することができる。この場合、
横クランプ部材は、ボルト部材を傾斜させることによ
り、貫通孔の内面において工具チップに横方向の力を付
与するものとすることができる。この構成によれば、ボ
ルトの傾斜に伴い貫通孔とボルトとの間の隙間が縮小さ
れるので、チップに対し横方向の力を効率的に付与する
ことができる。
【0009】この場合、ボルト部材の頭部と工具チップ
との間に座金部材を配置し、その座金部材の上面に、ボ
ルト部材の傾斜に伴い頭部下面が描く軌跡に対応した曲
面を形成することができる。こうすれば、ボルト部材の
角度が変化しても、その頭部と座金上面との接触形態が
一定に保持されるので、チップを安定に保持することが
できる。
【0010】一方、横クランプ部材は、ボルト部材をた
わませることにより、貫通孔の内面において工具チップ
に横方向の力を付与するものとすることができる。こう
すれば、ボルト部材のたわみの弾性力に基づいて、工具
チップに横方向の力を効果的に付与することができる。
【0011】チップホルダには、ボルト部材の末端部が
螺合するとともに、該ボルト部材の傾斜ないしたわみ方
向において、これを回動可能に支持する回動支点部を設
けることができる。すなわち、ボルト部材の傾斜ないし
たわみの方向にボルト部材を回転させることで、ボルト
部材に無理な力が作用しにくくなり、ボルト部材に曲が
り等が発生することを防止ないし抑制することができ
る。
【0012】横クランプ部材は、先端がボルト部材の中
間部に当接するようにチップホルダに対して横方向から
ねじ込まれ、そのねじ込み方向においてボルト部材を傾
斜及び/又はたわませるねじ部材とすることができる。
これにより、クランプ部材を単純なねじ部材で構成する
ことができ、しかもねじのスラスト力により強力なクラ
ンプ効果を達成することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に示すいくつかの実施例を参照して説明する。 (実施例1)図1は、本発明の一実施例としての工具ユ
ニット1の全体構成を示すものである。すなわち、本実
施例において工具ユニット1は、例えば図15に示す圧
延ロールRの溝G等を切削するための工具として構成さ
れ、チップホルダ3(以下、ホルダ3という)と、これ
に着脱可能に装着される工具チップ2(以下、チップ2
という)とを備えている。
【0014】ホルダ3は、図1に示すように、ホルダ本
体3aと、そのホルダ本体3aの一方の端面側から細長
く突出して形成された首部3bとを有し、その首部3b
の先端上面側にチップ2が装着されている。なお、首部
3bの幅は、チップ2の外径よりも狭く形成されてい
る。チップ2は、各種セラミックスあるいは超硬合金、
サーメット等で構成され、図2に示すように、側面がテ
ーパ面とされた逆円錐台状の形状を有し、その上面側外
周縁部が切削のための刃部として使用されるとともに、
その中心部にはこれを軸方向に貫通する貫通孔2aが形
成されている。一方、ホルダ3には、その首部3bの先
端にチップ2の装着部3cが切欠状に形成されており、
その内側面はチップ2の側面に対応するテーパ面とされ
ている。
【0015】また、図3に示すように、装着部3c(図
2等)に装着されたチップ2の貫通孔2aに対応して、
ホルダ3には、これを上下に貫通するボルト挿通孔3a
が形成されている。また、ホルダ3の下部には、ボルト
貫通孔3aと交差して、ホルダ3(首部3b)の軸方向
に貫通する軸挿通孔3dが形成されており、ここに、回
動支点部としての軸部材5が回動可能に挿入されてい
る。
【0016】図4に示すように、軸部材5の中間部に
は、その直径方向にねじ孔5cが形成されている。そし
て、図3に示すようにボルト部材4は、チップ2の貫通
孔2aとホルダ3のボルト挿通孔3aに挿通され、図4
に示すようにその末端部が軸部材5のねじ孔5cにねじ
込まれる。なお、図2に示すように、軸部材5の一方の
端部にはつば状のストッパ5aが形成され、他方の端部
には側面周方向に沿って溝部5dが形成されている。そ
して、図3に示すように、挿通孔3dに軸部材5を挿通
した状態で、図3に示す形状のストッパ部材9を弾性変
形させながら溝部5dに嵌着することにより、挿通孔3
dに対する軸部材5の軸方向の移動が阻止される。
【0017】図2に戻って、ホルダ3の首部3b側の端
面からは、ボルト挿通孔3aに向けてねじ孔6が形成さ
れており、ここに横クランプ部材としてのねじ部材7が
螺合している。ねじ部材7は、先端部がボルト挿通孔3
a内に突出してボルト部材4の側面に当接するととも
に、図5に示すように、ねじ孔6にねじ込まれるに伴
い、ボルト部材4を横方向(ねじ込み方向)に付勢して
これを傾斜させる役割を果たす。
【0018】次に、図5及び図6に示すように、ボルト
部材4の頭部4aとチップ2との間には座金部材8が配
置されている。座金部材8の上面には、ボルト部材4の
傾斜に伴い頭部4aの下面が描く軸跡に対応した曲面8
a(例えば球面の一部をなすもの)が形成されている。
【0019】以下、工具ユニット1の作用について説明
する。すなわち、図5に示すように、チップ2をホルダ
3の装着部3cに装着し、ボルト部材4を軸部材5のね
じ孔5cに締め込むことにより、チップ2はホルダ3と
ボルト部材4の頭部4aとの間で締め付けられ、該ホル
ダ3に対して固定される(図2)。この状態でねじ部材
7をボルト部材4に向けてねじ込むと、ボルト部材4は
該ねじ部材7により横方向に付勢されて傾斜し、貫通孔
2aの内面においてチップ2をホルダ本体3側に押しつ
けることによりこれをクランプする。なお、図6(c)
に示すように、チップ2の貫通孔2aを長孔状に形成し
て、該ボルト部材4の傾斜に伴う移動をガイドするよう
にしてもよい。
【0020】ここで、ボルト部材4の傾斜に伴い、軸部
材5はその傾斜方向に回転するので、ボルト部材4によ
るチップ2の横方向への押しつけがスムーズになされ
る。ここで、ねじ部材7の位置をねじ頭部4aになるべ
く近い側に設定することで、ボルト部材4の傾斜力付与
のためのトルクを大きくすることができ、ひいてはチッ
プ2に対する横方向のクランプ力を大きくすることがで
きる。また、座金部材8の上面には前述の曲面8aが形
成されていることから、図6に示すように、ボルト部材
4が傾斜した場合でも、頭部4aと座金の上面8aとの
接触形態が一定に保持されるので、ボルト部材4の傾斜
角度に関係なくチップ2に対する締めつけ力を一定に保
つことができる。
【0021】こうして、チップ2が装着された工具ユニ
ット1は、図示しない切削機械に装着され、切削等の加
工に供されることとなる。例えば図15に示すように、
圧延ロールRの周方向に円弧状断面の溝Gを形成する場
合、ロールRはその軸線周りに回転させられるととも
に、チップ2は切削の進行に伴い溝Gの断面内縁に沿っ
て移動する。この際、ロールRからのチップ2に対する
押しつけ力の方向は刻々変化するが、チップ2は上述の
機構により横方向にもクランプされているので、位置ず
れが生じにくい。
【0022】なお、図7に示すように、チップ2の刃部
2bが局部的に摩耗した場合は、ねじ部材7(図5等)
を緩めて横方向のクランプ力を解除し、続いてボルト部
材4を緩めてチップ2を回転させて、まだ摩耗していな
い部分を使用するようにすればよい。
【0023】(実施例2)ボルト部材4は、ねじ部材7
により傾斜させるのではなく、たわませることによりチ
ップ2を横方向にクランプするものとしてもよい。図8
は、その一実施例を示している。すなわち、該実施例2
の工具ユニット50においては、実施例1の座金部材8
に代えて、たわみ補助部41を有した座金部材40が使
用されている。たわみ補助部41は、ボルト部材4に関
してねじ部材7と反対側において、座金部材40のボル
ト挿通孔の内縁下側に対し、これと一体的に設けられて
いる。たわみ補助部41は、同図(b)に示すように、
上述の位置関係で、ボルト部材4の外面と貫通孔2aの
内面との間に形成された隙間に嵌挿される。
【0024】上述の状態においてねじ部材7をねじ込む
と、ボルト部材4は、補助部41との接触部分において
ねじ部材7のねじ込み方向における移動が阻止されると
ともに、それよりも下側の部分が、ねじ部材7による押
しつけによってたわみ、そのたわみによる弾性力に基づ
いてチップ2は、たわみ補助部41を介してその貫通孔
2aの内面で横方向の押しつけ力を受け、ホルダ3に対
してクランプされる。なお、たわみを生じやすくするた
めには、ボルト部材4の、上記たわみを生じさせるべき
部分のなるべく中間部にねじ部材7が当接するように、
該ねじ部材7の位置設定を行うのがよい。また、該たわ
みを生じさせるべき部分の径を、他の部分に比べて小さ
く構成すれば、たわみが一層生じやすくなる。
【0025】なお、ボルト部材4の下端部は軸部材5に
ねじ込まれていることから、上記たわみに基づいて軸部
材5とともに回転する。その結果、ボルト部材4は下端
側が自由端となって無理な曲げ力が付加されにくくな
り、ひいてはボルト部材4が塑性変形しにくくなる利点
がある。しかしながら、図9に示すように、上記下端側
を拘束端とする構成も可能である。同図においては、ボ
ルト部材4は、挿通孔3aの下部内面に形成されたねじ
孔3fに螺合するようになっており、たわみに基づく回
転は生じない。
【0026】なお、上記実施例においてはボルト部材4
がたわむ際に、ボルト部材4がチップ2の貫通孔2aの
内面に直接ないし間接的に接触して、チップ2に対し横
方向のクランプ力を与えるようになっているが、たわん
だボルト部材4が貫通孔2aの内面に接触していなくと
も、たわみに伴いボルト部材4の一端から他端までの直
線距離が縮小することに基づき、チップ2のホルダ3に
対する縦方向の締めつけ力が向上する効果が生ずる場合
がある。
【0027】(実施例3)上記実施例においては、図1
0に示すように、ねじ部材7は、そのねじ込み方向にお
いてボルト部材4を押しつけて、これを傾斜及び/又は
たわませるようになっていたが、図11に示すように、
ねじ部材7の先端部にカム面7aを形成し、このカム面
7aとボルト部材4とを当接させて、ねじ部材7のねじ
込み方向と交差する向きにボルト部材4を傾斜及び/又
はたわませる構造とすることができる。この場合、図1
2に示すように、ホルダ3を貫通するねじ孔60を形成
し、ここにねじ込まれたねじ部材7の中間部をくぼませ
て、その両内端部にテーパ状のカム面7aを形成するこ
ともできる。この構成では、ねじ部材7の両方向への移
動に伴い、2つのカム面7aのいずれかが選択的にボル
ト部材4に当接して、これを傾斜及び/又はたわませる
こととなる。
【0028】(実施例4)図13に示す工具ユニット8
0は、実施例1及び2の工具ユニットとほぼ同様の構造
を有しているが、チップ2は、角型に形成されたホルダ
3の上面の1コーナー部に装着されるようになってい
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の工具ユニットの斜視図。
【図2】同じくその正面図及び側面図。
【図3】図2の工具ユニットの組立方法を示す説明図。
【図4】その軸部材に対するボルト部材の取付構造を示
す断面斜視図。
【図5】図2の工具ユニットの作用を示す断面図。
【図6】座金部材の作用説明図。
【図7】工具チップが摩耗した際のその位置変更方法を
示す説明図。
【図8】実施例2の工具ユニットの構造をその作用とと
もに示す断面図。
【図9】実施例2の工具ユニットの変形例を示す断面
図。
【図10】実施例1〜3の工具ユニットのねじ部材の作
用を示す平面断面図。
【図11】実施例3の工具ユニットのねじ部材の作用を
示す平面断面図。
【図12】同じくその変形例を示す平面断面図。
【図13】実施例4の工具ユニットの平面図、正面図及
び側面図。
【図14】従来の工具ユニットの断面図。
【図15】工具ユニットの使用方法を示す説明図。
【符号の説明】
1、50、80 工具ユニット 2 工具チップ 2a 貫通孔 3 チップホルダ 4 ボルト部材 4a 頭部 5 軸部材(回転支点部) 7 ねじ部材(横クランプ部材) 8 座金部材

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 工具チップをチップホルダに対し、該工
    具チップを貫通して前記チップホルダに螺合するボルト
    部材により着脱可能に固定するようにした工具ユニット
    において、前記ボルト部材を介して前記工具チップに横
    方向の力を付与することにより、該工具チップを前記チ
    ップホルダに対してクランプする横クランプ部材を備
    前記工具チップには、前記ボルト部材を貫通させるため
    の貫通孔が形成され、前記横クランプ部材は、前記ボル
    ト部材を傾斜させることにより、前記貫通孔の内面にお
    いて前記工具チップに前記横方向の力を付与するもので
    あり、 前記ボルト部材の頭部と前記工具チップの間に座金部材
    が配置され、該座金部材の上面には、前記ボルト部材の
    傾斜に伴い前記頭部下面が描く軌跡に対応した曲面が形
    成されている ことを特徴とする工具ユニット。
  2. 【請求項2】 工具チップをチップホルダに対し、該工
    具チップを貫通して前記チップホルダに螺合するボルト
    部材により着脱可能に固定するようにした工具ユニット
    において、前記ボルト部材を介して前記工具チップに横
    方向の力を付与することにより、該工具チップを前記チ
    ップホルダに対してクランプする横クランプ部材を備
    え、 前記工具チップには、前記ボルト部材を貫通させるため
    の貫通孔が形成され、前記横クランプ部材は、前記ボル
    ト部材を傾斜させることにより、前記貫通孔の内面にお
    いて前記工具チップに前記横方向の力を付与するもので
    り、 前記チップホルダには、前記ボルト部材の末端部が螺合
    するとともに、該ボルト部材の傾斜ないしたわみ方向に
    おいて、これを回動可能に支持する回動支点部が設けら
    れていることを特徴とする 工具ユニット。
  3. 【請求項3】 前記ボルト部材の頭部と前記工具チップ
    の間に座金部材が配置され、該座金部材の上面には、前
    記ボルト部材の傾斜に伴い前記頭部下面が描く軌跡に対
    応した曲面が形成されている請求項1又は2に記載の工
    具ユニット。
  4. 【請求項4】 前記工具チップには、前記ボルト部材を
    貫通させるための貫通孔が形成され、前記横クランプ部
    材は、前記ボルト部材をたわませることにより、前記貫
    通孔の内面において前記工具チップに前記横方向の力を
    付与するものである請求項1ないし3のいずれか1項に
    記載の工具ユニット。
  5. 【請求項5】 工具チップをチップホルダに対し、該工
    具チップを貫通して前記チップホルダに螺合するボルト
    部材により着脱可能に固定するようにした工具ユニット
    において、前記ボルト部材を介して前記工具チップに横
    方向の力を付与することにより、該工具チップを前記チ
    ップホルダに対してクランプする横クランプ部材を備
    え、 前記工具チップには、前記ボルト部材を貫通させるため
    の貫通孔が形成され、前記横クランプ部材は、前記ボル
    ト部材をたわませることにより、前記貫通孔の内面にお
    いて前記工具チップに前記横方向の力を付与するもので
    あり、 前記チップホルダには、前記ボルト部材の末端部が螺合
    するとともに、該ボルト部材の傾斜ないしたわみ方向に
    おいて、これを回動可能に支持する回動支点部が設けら
    れていることを特徴とする工具ユニット。
  6. 【請求項6】 前記横クランプ部材は、先端が前記ボル
    ト部材の中間部に当接するように前記チップホルダに対
    して横方向からねじ込まれ、そのねじ込み方向において
    前記ボルト部材を傾斜及び/又はたわませるねじ部材と
    されている請求項1ないし5のいずれか1項に記載の工
    具ユニット。
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US10307833B2 (en) 2015-02-04 2019-06-04 No Screw Ltd. Cutting tool comprising a cutting tool holder and a cutting insert therefor
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