JP3990602B2 - 切削工具 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、刃先交換式チップをホルダに装着して構成される旋削加工用の切削工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知の旋削加工用工具の中に、穴付き菱形チップ（スローアウェイチップ）をピンや押え金で押圧してホルダに装着するものがある。
【０００３】
本願の改善対象となる切削工具としては、このほかに、特公平３−２６０４号公報や特許第３０６４７８９号公報に示されるものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
穴付き菱形チップを用いる切削工具は、中心穴の孔面や穴縁をピンや押え金で押圧し、チップの切削に関与しない側の２側面を座溝の座側面に圧接させてチップをクランプするが、一般的なこのクランプ構造では、チップの側面の拘束位置から刃先までの距離が長くなる。
【０００５】
チップ及びホルダは切削時に変形を伴い、その変形で刃先側が拘束点を支点にして変位する。このときの変位量や切削時にチップに加わる回転モーメントは、刃先から拘束点までの距離が長くなるほど大きくなるので、上述したクランプ構造では切削時の刃先の位置精度が悪くなる。
【０００６】
一方、特公平３−２６０４号公報の切削工具は、刃先の位置精度を高める目的で開発されており、切削時の刃先変位が抑えられる。しかし、この工具は、細長いチップの中心に穴を設けてその穴にチップを後方に押し動かす締めつけねじを通し、その締めつけねじよりも刃先に近い位置でチップの側面に設けた局部傾斜面やチップの幅方向中央にあけた局部穴の内面を拘束し、さらに、締めつけねじよりも後ろ側でチップの両側面を支持面で支える構造にしているのでチップサイズが必然的に大きくなり、経済的に不利になる。
【０００７】
また、特許第３０６４７８９号公報の工具は、平行四辺形の穴付き板状チップ本体に、一方の鋭角コーナ部から対角線状にスリットを設け、このスリットによって画されるチップ本体の両側部分を弾性変形部をなしてその弾性変形部の先端にチップとの係合部を形成している。そして、前記係合部が適合して嵌まる凹部を両側部に設けた中心対称形状の刃先チップを弾性変形部の先端に挾み、チップ本体を中心穴に挿入した突起（ピン）で押圧してその本体を座側面に押しつけるようにしている。従って、使い捨てする刃先チップは小さなものを使える。しかし、この工具はチップ本体の２側面を拘束して刃先を位置決めするので、刃先から拘束点までの距離が穴付き菱形チップを用いる工具と同様に長くなる。
【０００８】
また、この工具は、チップ本体がクランプ時に弾性変形して変位する。その移動を伴うチップ本体を拘束するので、チップの着脱を繰り返したときの刃先位置の再現性等にも問題があり、切削時の刃先位置精度が穴付き菱形チップを用いる工具よりも悪化し易い。
【０００９】
この発明は、上記の不具合を解消してチップサイズを大きくせずにクランプ精度（刃先位置精度）を高めることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明においては、平行四辺形を基本形とし、２箇所の鈍角コーナ部にそのコーナ部をくびれさせる凹部を有し、その凹部の側面が平面視で相反する方向に傾いている刃先交換式チップを使用する。そして、ホルダの先端に、前述のチップを着座させる座溝と、その座溝にセットされたチップの２箇所の凹部の側面の一部を対向一対の弾性挟持爪で加圧するクランプ手段と、弾性挟持爪との干渉を避けた位置でチップの凹部の側面の一部を拘束する拘束面を設け、前記弾性挟持爪でチップの凹部の切刃コーナから遠い側の側面を弾性的に挟みつけてチップに引き込み力を働かせ、凹部の切刃コーナに近い側の側面を前記拘束面に圧接させてチップをクランプするようにした切削工具を提供する。
【００１１】
なお、この発明で用いる刃先交換式チップは、前記凹部の側面の少なくとも上側部分をテーパ面に形成したり、少なくとも上面にチップブレーカを形成したりすることができる。
【００１２】
この刃先交換式チップをホルダと組み合わせて構成されるこの発明の切削工具は、対向一対の弾性挾持爪にそれぞれ設けられるチップ把持面のなす角αを４５°〜１５０°の範囲に設定するのがよい。
【００１３】
また、弾性挾持爪の厚みをチップ厚みの１／２以下にしてこの弾性挾持爪をチップの上側部分に係合させ、その弾性挾持爪よりも下側において拘束面によるチップの拘束を行う構造や弾性挾持爪のチップ把持面及び若しくは凹部側面の拘束面を請求項２記載のチップのテーパ面に対応させた斜面にしてその面とチップとの係合部に座溝の底に向かう分力を発生させる構造にするとより好ましい工具を実現できる。
【００１４】
【作用】
この発明の切削工具によれば、チップの側面の拘束がチップの中央よりも刃先側でなされるため、穴付き菱形チップの２側面を拘束する一般的なクランプ構造に比べて刃先から拘束点までの距離が短く、そのため、切削時にチップに加わる回転モーメントとチップ、ホルダの変形による刃先変位量が小さくなり、チップの刃先位置精度が向上する。
【００１５】
また、この発明では、平行四辺形の各鈍角コーナ部に凹部を設けた刃先交換式チップを用い、そのチップの加圧と拘束を凹部の側面を利用して行うので、特公平３−２６０４号公報のチップに設けている中心穴、両側の支持面、ピン拘束用の２個の局部穴が不要であり、同公報のチップに比べてチップのサイズを小さくすることができる。
【００１６】
なお、チップの凹部の側面の少なくとも上側部分をテーパ面にし、さらに、弾性挾持爪のチップ把持面やチップの側面を押圧して接触させる拘束面を前記テーパ面に対応した斜面にすると、チップ加圧時にそれ等の面の係合部に座底側に向かう分力が生じてチップが座底にも押圧され、クランプがより強固になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１に、この発明の切削工具に採用する刃先交換式チップの実施形態を示す。例示の刃先交換式チップ１は、菱形チップの各鈍角コーナ部に、鈍角コーナを除去してチップの中央部をくびれさせる平面視Ｖ字状の凹部２を設けて成る。３は、側面である。２箇所の凹部２は、鋭角コーナの頂角の２等分線Ｌ１に対して対称形状をなす。また、それぞれの凹部２は、鈍角コーナの頂角の２等分線Ｌ２に対しても対称形状をなす。
【００１８】
図示のチップ１には、上面にチップブレーカ４を設けており、切削時の切屑処理を良好に行うことができる。このチップブレーカ４は、菱形ポジティブチップをベースにしているものは設置が片面に制限されるが、図示のネガティブチップに対しては、上下両面に設けることができる。
【００１９】
このチップブレーカ４は必要に応じて設けられ、ブレーカ無しのチップとすることもある。
【００２０】
凹部２は、図２に示すように、平面視で彎曲した凹部にしてもよい。要は、凹部の側面の中に、線Ｌ２を基準にして対称で相反する方向に傾く側面３ａ、３ｂ及び３ａ’、３ｂ’が含まれる形状になっていればよい。この側面３ａ、３ｂ、３ａ’、３ｂ’を、平面視で少なくとも一部に直線部（好ましくは０．５ｍｍ以上の直線部）が含まれるものにして後述する弾性挾持爪による加圧、拘束面による拘束を直線部の位置で行うと、加圧と拘束の方向が安定して刃先位置の再現精度がより高まる。
【００２１】
なお、左右の凹部の側面３ａと３ｂ及び３ａ’、３ｂ’が平面視においてなす角αは４５°〜１５０°、より好ましくは、７０°〜１００°とするのがよい。
【００２２】
図２は、凹部２の側面の上側部分と下側部分をテーパ面５となしたチップである。テーパ面５は、上側部分のみに設けられていてもい。
【００２３】
図３、図４は、図１のチップ１を採用した切削工具の実施形態を示している。
【００２４】
この切削工具１０は、ホルダ１１の先端に、チップ１を着座させる座溝１２と、チップ１を固定するクランプ手段１３と、チップの各凹部２に入り込ませる突起１４を設けて構成される。突起１４は拘束面１５を有する。
【００２５】
クランプ手段１３は、ボルト１６でホルダ１１に固定する板状部材１３ａに、チップ１のほぼ半分を受け入れる凹部１３ｂと、その凹部の位置から後方に延びて２つに枝分かれするスリット１３ｃを設けてそれ等の両側に対向一対の弾性挾持爪１３ｄを形成したものを用いている。板状部材１３ａは、チップ１とほぼ同じ厚みをもつ。ホルダ１１には、座溝１２、突起１４のほかに、板状部材１３ａを嵌める溝１７とボルト１６をねじ込むねじ孔１８（図６参照）を設けている。
【００２６】
なお、対向一対の弾性挾持爪に形成するチップ把持面ｆのなす角は、チップの凹部の側面３ａ、３ｂがなす角αと一致させている。角度αの設定がまずいと、チップに加わる挾持力と引き込み力のバランスが悪くなり、凹部２に入り込ませる弾性挾持爪１３ｄの先端サイズや突起１４のサイズ制限を受けることもある。
【００２７】
このように構成した図３の切削工具１０は、治具等を用いて弾性挾持爪１３ｄを押し広げ、座溝１２にチップ１をセットする。その後、爪１３ｄを弾性復元させてチップ１の凹部の側面３ａ、３ｂを加圧する。これにより、チップ１に引き込み力が加わって凹部の側面３ａ’、３ｂ’が拘束面１５に圧接し、チップのクランプが完了する。
【００２８】
図３から判るように、拘束面１５による拘束点はチップ１の中央、即ち、線Ｌ２の位置よりも刃先側（鋭角コーナ側）にあり、刃先から拘束点までの距離が菱形チップの切削に関与しない２側面を拘束するものよりも短くなって切削時の位置精度が高まる。
【００２９】
なお、チップ１は、基本になる平行四辺形の内接円を、一般的に使われる菱形チップと同等もしくはそれ以下、望ましくはφ１２．７ｍｍ以下にすると、発明の効果がより顕著になる。
【００３０】
図５〜図７は、工具の第２実施形態である。この切削工具１０は、板状部材１３ａの厚みｔ（図７参照）をチップ１の厚みの１／２以下としたクランプ手段１３を用いている。また、凹部１３ｂの一部をホルダ１１に設け、さらに、クランプ手段１３よりも下側においてホルダ１１に拘束面１５を設けている。その他の構造は図３の切削工具と同じである。この図５〜図７の切削工具１０は、チップ１の加圧と拘束を高さの異なる位置で行うので、弾性挾持爪１３ｄの先端を太くして爪の強度を高め、かつ、座溝の側面を拘束面１５にして拘束部の強度を高めることができる。
【００３１】
図８は、凹部２の側面の一部をテーパ面５にしたチップ１を利用する場合の好ましい工具形態である。
【００３２】
この図８の切削工具１０は、弾性挾持爪１３ｄのチップ把持面ｆをテーパ面５に対応させた斜面にしており、チップ１の引き込み時にチップ把持面ｆとテーパ面５の係合部に座溝１２座底側に（図中下方）に向かう分力が生じ、その力でチップ１が座溝１２の座底にも押圧されてクランプの安定性が更に高まる。拘束面１５を図３の突起１４に設けるものは、この拘束面１５をテーパ面５に対応する斜面にしてもよく、この場合もチップを座底に押圧する力が生じてクランプが強固になる。
【００３３】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明においては、平行四辺形を基本形とするチップの鈍角コーナ部に、平面視で相反する方向に傾く側面を備えた凹部を設けてチップの中央部をくびれさせ、凹部の刃先から遠い側の側面を対向一対の弾性挾持爪で加圧し、凹部の刃先に近い側の側面をホルダに設けた面で拘束するので、チップサイズを一般的な菱形チップと同等或いはそれ以下にすることができる。
【００３５】
さらに、位置固定のクランプ手段でチップを挾みつけるので、チップの脱着を繰り返しても刃先位置の再現性などが変化せず、小さくて経済ロスの少ないチップ、経済性と高いクランプ精度（刃先位置精度）を両立した切削工具を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の工具に用いる刃先交換式チップの実施形態を示す斜視図
【図２】チップの他の実施形態の斜視図
【図３】この発明の切削工具の実施形態を示す平面図
【図４】図３のＸ−Ｘ線に沿った拡大断面図
【図５】切削工具の他の実施形態を示す平面図
【図６】クランプ手段を外した状態の平面図
【図７】図５のＹ−Ｙ線に沿った拡大断面図
【図８】弾性挾持爪の変形例を示す断面図
【符号の説明】
１ 刃先交換式チップ
２ 凹部
３ 側面
３ａ、３ｂ、３ａ’、３ｂ’ 凹部の側面
４ チップブレーカ
５ テーパ面
１０ 切削工具
１１ ホルダ
１２ 座溝
１３ クランプ手段
１３ａ 板状部材
１３ｂ 凹部
１３ｃ スリット
１３ｄ 弾性挾持爪
１４ 突起
１５ 拘束面
１６ ボルト
１７ 溝
１８ ねじ孔
ｆ チップ把持面
Ｌ１ 鋭角コーナ頂角の２等分線
Ｌ２ 鈍角コーナ頂角の２等分線

Claims (4)

1. 平行四辺形を基本形とし、２箇所の鈍角コーナ部にそのコーナ部をくびれさせる凹部を有し、その凹部の側面が平面視で相反する方向に傾いている刃先交換式チップを使用する切削工具であって、
   ホルダの先端に前記刃先交換式チップを着座させる座溝と、その座溝にセットされた前記チップの２箇所の凹部の側面の一部を対向一対の弾性挟持爪で加圧するクランプ手段と、前記弾性挟持爪との干渉を避けた位置でチップの前記凹部の側面の一部を拘束する拘束面を設け、前記弾性挟持爪でチップの前記凹部の切刃コーナから遠い側の側面を弾性的に挟みつけてチップに引き込み力を働かせ、前記凹部の切刃コーナに近い側の側面を前記拘束面に圧接させてチップをクランプするようにした切削工具。
2. 前記対向一対の弾性挟持爪にそれぞれ設けられるチップ把持面のなす角αを４５°〜１５０°の範囲に設定した請求項１に記載の切削工具。
3. 前記弾性挟持爪の厚みをチップ厚みの１／２以下にしてこの弾性挟持爪をチップの上側部分に係合させ、その弾性挟持爪よりも下側において前記拘束面によるチップの拘束を行うようにした請求項１又は２に記載の切削工具。
4. 前記チップの前記凹部の側面の少なくとも上側部分をテーパ面に形成し、前記弾性挟持爪のチップ把持面又は前記凹部側面の拘束面もしくはそのチップ把持面と凹部側面の拘束面を前記テーパ面に対応させた斜面にしてその面とチップとの係合部に座溝の底に向う分力を発生させるようにした請求項１に記載の切削工具。

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