JP4258992B2 - スローアウェイ式転削工具 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸線回りに回転される工具本体の外周に、スローアウェイインサート（以下、インサートと称する。）がクランプねじによって装着されたスローアウェイ式転削工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このスローアウェイ式転削工具の一例として、スローアウェイ式正面フライスがある。このようなスローアウェイ式正面フライスは、軸線回りに回転される略円筒状の工具本体を有していて、工具本体の先端外周部に、周方向で略等間隔にチップポケットが形成されており、このチップポケットの工具回転方向の前方側を向く壁面に形成されたインサート取付座に、例えば略正方形平板状をなすインサートが、そのすくい面とされる上面を工具回転方向の前方側に向けるとともに、上面の中央部をクランプねじによって貫通されて装着されてなるものである。
【０００３】
このインサート取付座に装着されるインサートは、略正方形をなす上面の辺稜部に４つの主切刃及び副切刃が形成されていて、その主切刃の一つを工具本体の外周側に突出させて外周刃とするとともに、副切刃の一つを工具本体の先端側に突出させて正面刃としており、工具本体が軸線回りに回転されつつ、軸線に直交する方向に送りが与えられて、外周刃によって主たる切削を行いつつ、正面刃によってワークの加工面を仕上げていくものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなスローアウェイ式正面フライスの外周刃あるいは正面刃が摩耗したときには、インサートのコーナーインデックス（いわゆるコーナーチェンジ）を行い、未使用の主切刃及び副切刃を新たな外周刃及び正面刃として用いて、一つのインサートにおける切刃の使用回数を増やすことが行われる。
【０００５】
しかしながら、従来のスローアウェイ式正面フライスにおいては、工具本体の剛性を確保するために、チップポケットの工具本体外周側を向く壁面が、インサート取付座の近接した位置まで張り出すように形成されており、このため、クランプねじを完全に抜き取ってしまわなければ、コーナーインデックスを行うことができず、工具本体からクランプねじを着脱するのに時間がかかってしまい、加工効率の低下を招いてしまうという問題があった。
また、クランプねじを工具本体から完全に抜き取ってしまうため、クランプねじや、インサートを落として紛失してしまうおそれがあった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、インサートのコーナーインデックスを行うのにかかる時間を短縮することができるスローアウェイ式転削工具を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸線回りに回転される工具本体の外周にチップポケットが形成されるとともに、このチップポケットの工具回転方向の前方側を向く壁面に形成されたインサート取付座に、略多角形平板状をなすインサートが、すくい面とされる上面を工具回転方向の前方側に向けて、クランプねじによって貫通されて装着されたスローアウェイ式転削工具において、前記チップポケットの工具本体外周側を向く壁面の、前記インサート取付座の工具回転方向のすぐ前方側に位置する箇所に、工具本体内周側に凹む凹所が形成されていて、該凹所は、前記インサートを前記クランプねじの中心線回りに回転させたときに、該インサートのコーナー部が通過可能な大きさとされていることを特徴とする。
このような構成とすると、凹所付近までインサートを移動することができる程度にクランプねじを緩め、インサートを凹所付近までクランプねじに沿って移動させてから、クランプねじの中心線回りに回転させると、インサートのコーナー部が凹所の内部を通過していくことができるため、クランプねじを工具本体から完全に抜き取らずとも、コーナーインデックスを行うことが可能となる。
それゆえ、クランプねじを完全に外す必要がないため、インサートのコーナーインデックスを行うのにかかる時間の短縮を図ることができる。さらに、このように、クランプねじを工具本体から完全に抜き取る必要がないため、クランプねじや、インサートを落として紛失してしまうおそれがない。
【０００８】
また、前記凹所と前記チップポケットの工具本体外周側を向く壁面との稜線が、閉じた線によって構成されているのが好ましく、このような構成とすると、必要以上に工具本体の剛性を低めてしまうことがない。
【０００９】
また、前記クランプねじの中心線に直交する方向から見て、前記インサートの厚みＴに対して、前記インサートの下面からの距離が１／２Ｔ以上３Ｔ以下の範囲の位置に、前記凹所が形成されているのが好ましく、このような構成とすると、インサートの側面をインサート取付座の工具本体外周側を向く壁面に当接させて位置決めする場合に、この壁面の大きさを確保できるのに加えて、コーナーインデックスを行うためにクランプねじを緩める量を必要以上に大きくしてしまうことがない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をスローアウェイ式正面フライスに適用したものを本発明の実施形態として添付図面を参照しながら説明する。
図１は本実施形態によるスローアウェイ式正面フライスを基端側から見た斜視図、図２（ａ），（ｂ）は同スローアウェイ式正面フライスの要部拡大図である。
【００１１】
本実施形態によるスローアウェイ式正面フライスは、軸線Ｏ回りに回転される工具本体１１を有しており、この工具本体１１は、その先端側に位置する先端側部分１２と、工具本体１１の基端側に位置して先端側部分１２よりも一段縮径した基端側部分１３とが、工具本体１１の基端側に向けて漸次縮径していくテーパ部分１４によって結ばれていて、略多段円筒状をなしているものである。
そして、工具本体１１の中央部には、工具本体１１を工作機械の主軸（図示略）に装着する際の取付穴１５が、軸線Ｏに沿って、工具本体１１の基端側部分１３を貫通するように形成されており、この取付穴１５の基端側の開口部周縁には工具本体１１の径方向に沿って、工作機械の主軸から与えられる駆動力を工具本体１１に伝えるためのキー溝１６が形成されている。
【００１２】
また、工具本体１１の先端外周部には、周方向で略等間隔に複数のチップポケット１７（本実施形態では５つ）が切り欠かれて形成されており、このチップポケット１７は、工具本体１１の外周面に開口するとともに、工具本体１１の先端面１１Ａに開口している。
【００１３】
さらに、チップポケット１７の工具回転方向Ｔの前方側を向く壁面には、この壁面の工具本体先端側の一部分が工具回転方向Ｔの後方側に一段後退するようにしてインサート取付座１８が形成されており、このインサート取付座１８は、工具回転方向Ｔの前方側を向く底面１８Ａと、この底面１８Ａから屹立して、工具本体先端側及び工具本体外周側を向くインサート位置決め用の２つの壁面１８Ｂ，１８Ｃとから構成されている。なお、インサート取付座１８の底面１８Ａには、後述するインサート２０を装着するためにクランプねじ２５が螺合されるクランプ孔（図示略）が形成されている。
また、チップポケット１７の工具本体外周側を向く壁面１７Ａは、インサート取付座１８の工具本体外周側を向く壁面１８Ｃに近接する位置まで張り出すように形成されていて、工具本体１１の剛性を落とすことがないように考慮されている。
【００１４】
インサート取付座１８に装着されるインサート２０は、略正方形平板状をなし、一方の正方形面が着座面をなす下面２０Ｂとされるとともに、下面２０Ｂに対向する上面２０Ａがすくい面をなしていて、上面２０Ａの辺稜部には４つの主切刃２１が形成され、さらに、この４つの主切刃２１のそれぞれ片側端部に副切刃２２が形成されている、すなわち、略正方形をなす上面２０Ａの４つのコーナー部２３を挟んで主切刃２１と副切刃２２とがそれぞれ形成されているものである。
【００１５】
また、インサート２０の上面２０Ａには、その中央部に下面２０Ｂまで貫通する貫通孔がインサート装着用に形成され、さらに、４つの主切刃２１に沿って貫通孔の周囲にブレーカが形成されている。そして、インサート２０は下面２０Ｂから上面２０Ａに向かうにしたがい側面が外側に傾斜するポジティブインサートとされている。
【００１６】
このインサート２０は、その下面２０Ｂがインサート取付座１８の底面１８Ａに、略四角形平板状をなすとともに中央部に貫通孔を有するシート２４を間に介して密着させられ、さらにインサート２０の側面がインサート取付座１８の工具本体先端側及び工具本体外周側を向く壁面１８Ｂ，１８Ｃに密着させられた後に、インサート２０及びシート２４の貫通孔をともに貫通させてクランプねじ２５を締め込むことによって、インサート２０の上面２０Ａが工具回転方向Ｔの後方側に押圧されて固定されるものである。
【００１７】
このとき、インサート２０の主切刃２１の一つが外周刃として工具本体１１の先端側部分１２の外周面１２Ａから工具本体外周側にわずかに突出させて配置されるとともに、この主切刃２１にコーナー部２３を介して連なって工具本体先端側に位置する副切刃２２が正面刃として工具本体１１の先端面１１Ａよりもわずかに先端側に突出させて配置されている。
【００１８】
そして、チップポケット１７の工具本体外周側を向く壁面１７Ａにおいて、インサート取付座１８の工具回転方向Ｔのすぐ前方側に位置する箇所に、工具本体内周側に凹む凹所１９が形成されている。
凹所１９は、その開口部を構成する稜線１９Ａ、すなわち、凹所１９とチップポケット１７の工具本体外周側を向く壁面１７Ａとが交差する稜線１９Ａが、インサート２０の外周刃と対向する辺に形成された主切刃２１と同一の方向に延びる略長円形状の閉曲線によって構成されているとともに、この開口部から工具本体内周側に滑らかに凹む凹曲面によって構成されている。これにより、凹所１９は、工具本体１１の先端面１１Ａには開口しないようになっている。
【００１９】
ここで、図２（ａ）に示すように、クランプねじ２５の中心線Ｃ方向で、工具回転方向Ｔの前方側からインサート２０付近を見たとき（インサート２０の上面２０Ａに直交する方向から見たとき）について説明する。
このとき、クランプねじ２５の中心線Ｃから凹所１９の最も工具本体内周側に凹んだ底部１９Ｂまでの距離Ｌ１（本実施形態においては、クランプねじ２５の中心線Ｃからチップポケット１７の工具本体外周側を向く壁面１７Ａに対して垂直に交わるように延ばした直線Ｐ上におけるクランプねじ２５の中心線Ｃから凹所１９の底部１９Ｂまでの距離）が、インサート２０をクランプねじ２５の中心線Ｃ（インサート２０の上面２０Ａにおける中心）を中心に回転させたときの最大回転半径Ａ、すなわち、インサート２０のコーナー部２３がクランプねじ２５の中心線Ｃを中心に回転したときに、コーナー部２３が描く最大の径を有する円Ｓの半径よりも大きく設定されている。
【００２０】
また、凹所１９の開口部をなす稜線１９Ａにおいて、最も工具本体先端側に位置する点をＸとし、最も工具本体基端側に位置する点をＹとした（図２（ａ）で、凹所１９の最も上方に位置する点をＸ、最も下方に位置する点をＹとした）ときにおいて、クランプねじ２５の中心線Ｃから点Ｘ，Ｙまでの距離Ｌ２，Ｌ３もインサート２０の最大回転半径Ａよりも大きく設定されている。
換言すれば、上記円Ｓが、凹所１９の底部１９Ｂ及び点Ｘ，Ｙよりも、工具本体外周側に位置しているとともに、凹所１９の内部空間を通過するようになっている。
【００２１】
ここで、とくに本実施形態のように、略正方形平板状をなすインサート２０を用いた場合において、図２（ａ）に示すように、クランプねじ２５の中心線Ｃ方向で、工具回転方向Ｔの前方側から見たときには、インサート２０の上面２０Ａに内接する円の外径、すなわち、上面２０Ａの互いに対向する辺稜部に形成された主切刃２１同士の距離をＢとしたときに、クランプねじ２５の中心線Ｃからチップポケット１７の工具本体外周側を向く壁面１７Ａに対して垂直に交わるように延ばした直線Ｐ（本実施形態においては、この直線Ｐが、インサート２０の互いに対向する主切刃２１，２１と平行あるいは直角の関係を有する。）と、上記点Ｘとの距離Ｍ１が、１／１０Ｂ以上４／１０Ｂ以下に設定されているとともに、上記直線Ｐと上記点Ｙとの距離Ｍ２が、１／１０Ｂ以上に設定されている。
【００２２】
次に、図２（ｂ）に示すように、クランプねじ２５の中心線Ｃに直交する方向で、かつ、工具本体先端側からインサート２０付近を見たときについて説明する。
このとき、インサート２０の厚みＴ（クランプねじ２５の中心線Ｃ方向におけるインサート２０の下面２０Ｂから上面２０Ａまでの距離）に対して、インサート２０の下面２０Ｂからの距離が、中心線Ｃ方向の工具回転方向Ｔの前方側に向けて、１／２Ｔ以上３Ｔ以下の範囲内に納まるように凹所１９が形成されている。
すなわち、図２（ｂ）において、凹所１９の最も工具回転方向Ｔの後方側（図２（ｂ）で最も下方側）に位置する部分までの距離Ｎ１が、１／２Ｔ以上に設定されているとともに、凹所１９の最も工具回転方向Ｔの前方側（図２（ｂ）の最も上方側）に位置する部分までの距離Ｎ２が、３Ｔ以下となるように設定されている。
【００２３】
なお、本実施形態においては、インサート２０Ｂの下面２０Ｂからの距離とは、シート２４の上面からの距離と同一となるが、シート２４を用いないで、インサート２０をインサート取付座１８に装着した場合には、インサート取付座１８の底面１８Ａからの距離と同一となる。
【００２４】
上記のような構成とされたスローアウェイ式正面フライスは、工具本体１１を軸線Ｏ回りに回転させつつ、軸線Ｏに直交する方向に送りを与えることによって、インサート２０の外周刃（主切刃２１）によってワークの主たる切削を行いつつ、正面刃（副切刃２２）によってワークの加工面を仕上げ加工していく。
そして、インサート２０の外周刃あるいは正面刃が摩耗して切れ味が落ちてきた際には、インサート２０のコーナーインデックスを行い、インサート２０における未使用の主切刃２１及び副切刃２２を、工具本体外周側及び工具本体先端側に突出させるように配置し、新たな外周刃及び副切刃として使用することになる。
【００２５】
このコーナーインデックスを行う際に、本実施形態によるスローアウェイ式正面フライスによれば、まず、図３（ａ），（ｂ）に示すように、工具本体１１のクランプ孔に螺合させられているクランプねじ２５を緩めることによって、インサート２０をクランプねじ２５に沿って工具回転方向Ｔの前方側に移動させ、凹所１９が位置する箇所の真横、すなわち、凹所１９のすぐ工具本体外周側に位置するところまで移動させる。この状態においては、クランプねじ２５は工具本体１１から取り外されておらず、途中部分まで緩めた状態になっている。
【００２６】
次に、凹所１９のすぐ工具本体外周側に位置するところまで移動させられたインサート２０を、その中央部を貫通しているクランプねじ２５の中心線Ｃ回りに、図４に示す白抜き矢印の方向に回転させていく。
そうすると、上述したように、クランプねじ２５の中心線Ｃから、凹所１９の底部１９Ｂまでの距離Ｌ１及び凹所１９の上記点Ｘ，Ｙまでの距離Ｌ２，Ｌ３が、インサート２０の最大回転半径Ａよりも大きく設定されていることにより、インサート２０のコーナー部２３が、図４〜図６の流れで示すように、凹所１９の上記点Ｘ付近を通過するとともに、凹所１９の底部１９Ｂ付近を通過し、さらに、凹所１９の上記点Ｙ付近を通過するようにして、凹所１９の内部空間を通過させられていく。
【００２７】
そして、インサート２０がクランプねじ２５の中心線Ｃ回りに９０゜回転させられた後、クランプねじ２５を工具本体１１に締め込み、インサート２０をインサート取付座１８に固定して、未使用の主切刃２１及び副切刃２２を新たな外周刃及び正面刃としてセットすることにより、インサート２０のコーナーインデックスが終了する。なお、図４〜図６に示す白抜き矢印の方向とは逆向きに、インサート２０を回転させてコーナーインデックスを行うことも可能である。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態によれば、チップポケット１７の工具本体外周側を向く壁面１７が、従来のスローアウェイ式転削工具と同様にインサート取付座１８に近接した位置まで張り出していたとしても、この壁面１７Ａに形成された凹所１９にインサート２０のコーナー部２３を通過させてコーナーインデックスを行うことが可能となるので、工具本体１１の剛性を落とすことがなく、しかも、クランプねじ２５を工具本体１１から完全に抜き取る必要がなくなって、コーナーインデックスにかかる所要時間を短縮することが可能になり、ひいては、加工効率の向上を図ることができる。
しかも、上述したように、クランプねじ２５を工具本体１１から完全に抜き取る必要がないため、クランプねじ２５や、このクランプねじ２５によって貫通されているインサート２０及びシート２４を落として紛失してしまうおそれをなくすことができる。
【００２９】
また、凹所１９の開口部をなす稜線１９Ａが、閉曲線によって構成されていて、工具本体１１の先端面１１Ａに開口しないように形成されていることから、工具本体１１の剛性を低めてしまうことがない。
【００３０】
また、クランプねじ２５の中心線Ｃから凹所１９の底部１９Ｂ及び点Ｘ，Ｙまでの距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３がインサート２０の最大回転半径Ａよりも大きく設定されていることについて考えると、本実施形態のように、上記直線Ｐから凹所１９の点Ｘ，Ｙまでの距離Ｍ１及びＭ２を１／１０Ｂ以上となるように設定されていることから、チップポケット１７の工具本体外周側を向く壁面１７Ａが、インサート取付座１８よりも、工具本体内周側に必要以上の距離をとって離れてしまうようなことがなく、工具本体１１の剛性を低めてしまうのを防止できる。
さらに、上記距離Ｍ１が、４／１０Ｂよりも小さく設定されていることから、凹所１９が工具本体１１の先端面１１Ａに開口してしまうこともない。
【００３１】
また、インサート２０の厚みＴに対して、インサート２０の下面２０Ｂから凹所１９までの距離Ｎ１が１／２Ｔ以上の位置に形成されていることから、インサート２０の側面が密着させられているインサート取付座２０の工具本体外周側を向く壁面１８Ｃを必要十分の大きさに確保することができるため、インサート２０の安定した取付性を損なうことがない。
加えて、インサート２０の下面２０Ｂから凹所１９までの距離Ｎ２が３Ｔ以下の位置に、凹所１９が形成されていることから、工具本体１１の剛性を落としてしまうことがないとともに、コーナーインデックスを行うためにクランプねじ２５を緩める量を必要以上に大きくしてしまうことがなくなり、より効率的にコーナーインデックスを行うことが可能になる。なお、距離Ｎ２−Ｎ１、すなわち、凹所１９の幅は、コーナーインデックスの際にインサート２０の外周部が通過可能な大きさであることは言うまでもない。
【００３２】
また、本実施形態においては、スローアウェイ式正面フライスに本発明を適用したものについて説明したが、これに限定されることなく、他の転削工具に本発明を適用したとしても、何の遜色もなく上述したような効果を奏することができる。
さらに、本実施形態においては、略正方形平板状をなすインサートが装着されたスローアウェイ式転削工具について説明したが、これに限定されることなく、他の多角形平板状をなすインサートを用いてもよい。例えば、略長方形平板状をなすインサートや、略三角形平板状をなすインサートを用いても、上述したような効果を奏することができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、チップポケットの工具本体外周側を向く壁面の、インサート取付座１８の工具回転方向のすぐ前方側に位置する箇所に、工具本体内周側に凹む凹所を形成したことにより、インサートのコーナーインデックスを行う際には、インサートを凹所付近まで移動させることができる程度にクランプねじを緩めるだけで、この凹所にインサートのコーナー部を通過させるようにして、クランプねじの中心線回りに回転させることができるので、クランプねじを工具本体から完全に抜き取らなくても、インサートのコーナーインデックスを行うことが可能となり、従来のようにクランプねじを工具本体から完全に抜き取っていた場合に比べて所要時間の短縮を図ることができ、加工効率を向上させることが可能になる。
また、クランプねじを工具本体から完全に抜き取る必要がないため、クランプねじや、インサートを落として紛失してしまうおそれをなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態によるスローアウェイ式正面フライスを基端側から見た斜視図である。
【図２】 （ａ），（ｂ）は本実施形態によるスローアウェイ式正面フライスの要部拡大図である。
【図３】 本実施形態によるスローアウェイ式正面フライスのコーナーインデックスを行う際の説明図である。
【図４】 本実施形態によるスローアウェイ式正面フライスのコーナーインデックスを行う際の説明図である。
【図５】 本実施形態によるスローアウェイ式正面フライスのコーナーインデックスを行う際の説明図である。
【図６】 本実施形態によるスローアウェイ式正面フライスのコーナーインデックスを行う際の説明図である。
【符号の説明】
１１ 工具本体
１７ チップポケット
１７Ａ チップポケットの工具本体外周側を向く壁面
１８ インサート取付座
１９ 凹所
１９Ａ 凹所とチップポケットの工具本体外周側を向く壁面との稜線
２０ インサート
２０Ａ 上面
２０Ｂ 下面
２３ コーナー部
２５ クランプねじ
Ｃ クランプねじの中心線
Ｏ 工具本体の軸線
Ｔ インサートの厚み

Claims (3)

1. 軸線回りに回転される工具本体の外周にチップポケットが形成されるとともに、このチップポケットの工具回転方向の前方側を向く壁面に形成されたインサート取付座に、略多角形平板状をなすスローアウェイインサートが、すくい面とされる上面を工具回転方向の前方側に向けて、クランプねじによって貫通されて装着されたスローアウェイ式転削工具において、
   前記チップポケットの工具本体外周側を向く壁面の、前記インサート取付座の工具回転方向のすぐ前方側に位置する箇所に、工具本体内周側に凹む凹所が形成されていて、
   該凹所は、前記スローアウェイインサートを前記クランプねじの中心線回りに回転させたときに、該スローアウェイインサートのコーナー部が通過可能な大きさとされていることを特徴とするスローアウェイ式転削工具。
2. 前記凹所と前記チップポケットの工具本体外周側を向く壁面との稜線が、閉じた線によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載のスローアウェイ式転削工具。
3. 前記クランプねじの中心線に直交する方向から見て、
   前記スローアウェイインサートの厚みＴに対して、
   前記スローアウェイインサートの下面からの距離が１／２Ｔ以上３Ｔ以下の範囲の位置に、前記凹所が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスローアウェイ式転削工具。

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