JP4959035B2 - クランプホルダ - Google Patents

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Description

本発明は、中央孔を有する切削用のスローアウェイチップを挟み込んで締め付け固定するためのクランプホルダに関するものである。
従来、中央孔を有する切削用のスローアウェイチップを挟み込んで締め付け固定するためのクランプホルダが各種提案されている(例えば、特許文献1参照)。
この種の従来のクランプホルダは、通常、ホルダ本体、クランプ駒、クランプボルト、コイルスプリング等によって構成されている。ホルダ本体の上面には、チップ取付座、ホルダねじ穴、傾斜面などが形成されている。クランプ駒には、チップの中央孔に係脱可能な突起、傾斜面と当接しうる滑り面、前後方向に長い長円形状のボルト挿通孔などが形成されている。クランプボルトは、クランプ駒側のボルト挿通孔を介してホルダ本体側のホルダねじ穴に螺着されている。コイルスプリングは、クランプ駒とホルダ本体との間に介装され、クランプ駒をホルダ本体から離間する方向に付勢している。
そして、このような従来のクランプホルダでは、チップ取付座上にシート部材を介してチップ取付座を配置し、この状態でクランプボルトを締め付ける。すると、傾斜面と滑り面との摺接作用により、クランプ駒が斜め後方に案内されつつホルダ本体側に近接するとともに、クランプボルトのボルト中心軸がボルト挿通孔の孔中心軸とオフセットした状態となる。そして、クランプ駒の突起がチップの中央孔に係入するとともに、チップがクランプ駒とホルダ本体との間に挟み込まれた状態となって固定されるようになっている。
特許第2812677号公報
ところで、上記従来技術のクランプホルダでは、常時当接しているクランプ駒とホルダ本体とを摺動させることでクランプ駒の位置をある程度規制し、クランプ駒の突起をチップの中央孔に係入させる構造が採用されている。しかしながら、チップの交換作業を何回も繰り返し行うと、クランプ駒とホルダ本体との摺動部分に磨耗が生じてしまう。その結果、クランプ駒の位置が前後方向あるいは回転方向にずれてしまい、チップの中央孔にクランプ駒の突起が入らなくなるおそれがある。このような場合、チップを確実に締め付け固定できなくなるばかりか、ずれた突起に押圧されることでチップが割れてしまう可能性も高くなる。従って、これを避けるためには作業者が注意を払わなければならず、作業性が低下する。
また、摺動部分に磨耗が生じると、クランプ駒とホルダ本体とが摺動する際の摩擦抵抗が増大するため、クランプ駒を締め付け固定するときに高い締め付けトルクが要求される。そして、このことも作業性を低下させる1つの要因となっている。
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、クランプ時にクランプ駒の突起を切削用のスローアウェイチップの中央孔内に確実に係入させることができるクランプホルダを提供することにある。
上記課題を解決するための手段としては、中央孔(2)を有する切削用のスローアウェイチップ(1)を挟み込んで締め付け固定するためのクランプホルダ(11,111)において、ホルダ前端の上面側にチップ取付座(22)を有し、前記チップ取付座(22)の近傍にホルダねじ穴(23)が形成され、前記ホルダねじ穴(23)を挟んで前記チップ取付座(22)の反対側に前記チップ取付座(22)から離間するに従って漸次下面側に向かって傾斜する傾斜面(24)が形成されたホルダ本体(21)と、前記チップ(1)の中央孔(2)に係脱可能な突起(32)が配置されたチップ押圧面(33)を先端部下面に有し、前記傾斜面(24)と当接しうる滑り面(34)が基端部下面に形成され、前記チップ押圧面(33)と前記滑り面(34)との間に断面円形状のボルト挿通孔(35)が形成されたクランプ駒(31)と、前記ボルト挿通孔(35)を介して前記ホルダねじ穴(23)に螺着され、その締め付けによって前記クランプ駒(31)を前記ホルダ本体(21)側に押圧固定するクランプボルト(41)と、前記クランプボルト(41)が挿通された状態で前記クランプ駒(31)と前記ホルダ本体(21)との間に介装され、前記クランプ駒(31)を前記ホルダ本体(21)から離間方向に付勢するコイルスプリング(51,151)とを備え、前記コイルスプリング(51,151)の第1端(52)に形成された第1係止部(52a)が、前記クランプ駒(31)の有する前記ボルト挿通孔(35)の下側開口縁に形成された第1被係止部(54)に係止されるとともに、前記コイルスプリング(51,151)の第2端(53)に形成された第2係止部(53a)が、前記ホルダ本体(21)の有する前記ホルダねじ穴(23)の上側開口縁に形成された第2被係止部(55)に係止されていることを特徴とするクランプホルダがある。
従って、上記手段によると、コイルスプリングの両端をクランプ駒側及びホルダ本体側にそれぞれ係止することにより、コイルスプリングに対してホルダ本体とクランプ駒とがそれぞれ規制され、ホルダ本体に対するクランプ駒の位置が決まる。よって、クランプ駒の回り止め及び前後方向の位置決めが図られ、クランプ駒の突起をチップの中央孔内に確実に誘導して係入させることが可能となる。ゆえに、作業性の低下を伴うことなくチップを確実に締め付け固定することができ、しかも突起の位置ずれに起因するチップ割れを防止することができる。また、この手段の構成によると、基本的に既存の構成を利用して回り止め及び前後方向の位置決めを図っているため、部品点数の増加を伴わず、構造の複雑化及びそれに伴う高コスト化などが回避される。
前記傾斜面及び前記滑り面は、少なくとも非クランプ状態からクランプ状態に至る過程の前半において互いに接触せず隙間を保持していることが望ましい。その理由は、傾斜面及び滑り面が常時接触する構造であると、摺動部分に磨耗が生じやすくなって摺動時の摩擦抵抗が増大し、クランプ駒の締め付け固定時に高い締め付けトルクが必要となり、作業性が低下するからである。
この場合においてより好ましくは、前記傾斜面及び前記滑り面が、非クランプ状態からクランプ状態に至る過程において前記突起の先端が前記中央孔内に入るまでの間、互いに接触せず隙間を保持することである。
即ち、両面が接触した状態でクランプボルトを締め付けていくと、クランプ駒が斜め後方に摺動案内されるため、突起が中央孔の位置からずれてしまい、中央孔内に入りにくくなる場合がある。その点、上記構成によると、突起の一部が中央孔内に入ってから傾斜面及び滑り面が接触して斜め下方に移動し始めるため、突起を中央孔に確実に係入させることができる。また、チップ割れを確実に防止することができる。
このクランプホルダに締め付け固定されるべきスローアウェイチップの材質は特に限定されず、切削用工具として十分な硬さを有するものであれば、金属やセラミックの中から任意に選択することが可能である。好適なチップの材質の具体例を挙げると、アルミナ、窒化珪素、窒化ほう素、サーメット、超硬合金などがある。そして、チップが超硬合金よりも強度の低いセラミック製である場合、チップ割れといった問題が生じやすいため、上記手段の構成を採用する意義がある。また、上記スローアウェイチップの形状は特に限定されず、例えば、平面視で正三角形、正方形、菱形などを挙げることができる。
クランプ駒が有するボルト挿通孔は、クランプボルトが挿通可能であれば任意の断面形状(例えば、断面円形状、断面楕円形状、断面長円形状、断面矩形状など)にすることができる。この場合、上記ボルト挿通孔が短径及び長径を有する断面長円形状であり、その長径が前記クランプ駒の前後方向に平行であってもよい。かかる構成であると、ボルト挿通孔内をクランプボルトが移動できる分だけクランプ駒が位置ずれを起こしやすくなるため、上記手段の構成を採用する意義が大きくなる。
前記第1係止部及び前記第2係止部は、それぞれコイルスプリングの第1端及び第2端に形成されていて、第1被係止部及び第2被係止部に係止可能であれば、その形状や大きさは特に限定されない。なお、第1係止部及び第2係止部はコイルスプリングの中心軸から離間する方向に延びていることが好適であり、さらには当該中心軸に直交しかつ中心軸から離間する方向に直線的に延びていることが特に好適である。このような構成を採用した場合には、第1係止部及び第2係止部の形成が比較的容易になるとともに、それらを第1被係止部及び第2被係止部に係止させやすくなる。また、第1係止部及び第2係止部がコイルスプリングの中心軸から遠くなるので、回り止めを図りやすい構造とすることができる。
前記第1被係止部及び前記被第2係止部は、それぞれ第1係止部及び第2係止部を係止することが可能であればその形状や大きさは特に限定されないが、例えば溝状が好適である。即ち、溝状の被係止部は比較的簡単な加工により形成できるからである。第1被係止部はボルト挿通孔の穴明け加工時に併せて形成されてもよく、第2被係止部はホルダねじ穴の穴明け加工時に併せて形成されてもよい。なお、第1被係止部及び被第2係止部はV字溝とすることがより好適であり、この場合には第1係止部及び第2係止部を溝内面の2箇所にて接触させてそれらを安定的に保持することができる。
前記第1被係止部及び前記被第2係止部が溝である場合、その溝の延びる方向は特に限定されず任意に設定可能であるが、例えば、第1被係止部はクランプ駒の前後方向に直交する方向に延びていることが好ましい。この構成であると、クランプ駒の前後方向の位置ずれを防止しやすくなるからである。
以下、本発明を具体化した一実施形態のクランプホルダ11を図1〜図6に基づき詳細に説明する。
図1〜図6に示す本実施形態のクランプホルダ11は、切削用のスローアウェイチップ1を挟み込んで締め付け固定するための装置であって、ホルダ本体21、クランプ駒31、クランプボルト41、コイルスプリング51を備えている。本実施形態における被固定物である切削用のスローアウェイチップ1は、中央孔2を有する平面視で菱形の高純度アルミナ製板状部材である。
ホルダ本体21におけるホルダ前端の上面11a側には、スローアウェイチップ1と同形状のチップ取付座22が切り欠き形成されている。チップ取付座22の底面にはシート部材4,5が重ね合わせて配設されている。これらシート部材4,5は、皿ねじ8をチップ取付座22の底面中央部にあるねじ孔7に螺合することにより、チップ取付座22に固定されている。従って、スローアウェイチップ1は、これらシート部材4,5を介してチップ取付座22に配置されるようになっている。
ホルダ本体21においてチップ取付座22のすぐホルダ基端側となる位置には、上面11aにて開口するホルダねじ穴23が形成されている。ホルダねじ穴23の内周面には、上面11a側の開口部を除いて雌ねじ溝が形成されている。なお、ホルダねじ穴23における前記開口部は大径部になっており、その大径部はコイルスプリング51の下端53(第2端)を支えるコイルスプリング座として機能するようになっている。
ホルダ本体21の上面11aにおいて前記ホルダねじ穴23を挟んでチップ取付座22の反対側となる位置には、傾斜面24が形成されている。この傾斜面24は、チップ取付座22から離間するに従って漸次下面側に向かって傾斜している。傾斜面24と上面11aとがなす傾斜角度は約45°になっている。
図1,図2等に示される本実施形態のクランプ駒31は、その先端部がやや先細りした形状を呈する部材であって、ホルダ本体21の上面11a側に位置している。クランプ駒31における先端部の下面は、スローアウェイチップ1のチップ上面3に対して当接可能なチップ押圧面33となっている。チップ押圧面33の略中央部には、スローアウェイチップ1の中央孔2に係入及び離脱可能な大きさの突起32が配置されている。クランプ駒31における基端部の下面には、ホルダ本体21側の傾斜面24と当接しうる滑り面34が形成されている。この滑り面34の傾斜角度は、傾斜面24の傾斜角度に対応しており、約45°に設定されている。クランプ駒31において、チップ押圧面33と滑り面34との間の領域には、クランプボルト41を挿通するためのボルト挿通孔35が貫通形成されている。本実施形態において、ボルト挿通孔35は短径及び長径を有する断面長円形状であり、その長径はクランプ駒31の前後方向に平行となっている。従って、クランプ駒31の前後方向に若干の遊びをもって、クランプボルト41がボルト挿通孔35に遊挿されている。なお、ボルト挿通孔35の下面側開口は大径部になっており、その大径部はコイルスプリング51の上端52(第1端)を支えるコイルスプリング座として機能するようになっている。
図4等に示されるように、クランプ駒31のボルト挿通孔35には、締め付けによってクランプ駒31をホルダ本体21側に押圧固定するクランプボルト41が挿通されている。クランプボルト41の先端部には雄ねじ溝が形成されており、その先端部はホルダ本体21側のホルダねじ穴23に螺着されている。
クランプボルト41が挿通された状態のクランプ駒31と、ホルダ本体21との間には、付勢手段の一種であるコイルスプリング51が介装されている。このコイルスプリング51は、クランプボルト41よりも若干大径であり、クランプボルト41の周囲に配置されている。そして、このコイルスプリング51によって、クランプ駒31とホルダ本体21とが互いに離間する方向に付勢されるようになっている。
図1,図2,図3等に示されるように、本実施形態におけるコイルスプリング51の上端52には第1係止部52aが形成され、下端53には第2係止部53aが形成されている。第1係止部52a及び第2係止部53aは、コイルスプリング51の中心軸51Aに直交しかつ中心軸51Aから離間する方向(即ち径方向)に、直線的に延びている。第1係止部52a及び第2係止部53aの長さは、コイルスプリング51の半径よりも若干短い長さとなっている。クランプ駒31の有するボルト挿通孔35の下側開口縁には、クランプ駒31の前後方向に直交する方向に延びる溝状の第1被係止部54が形成されている。そして、この第1被係止部54に第1係止部52aが係止されている。一方、ホルダ本体21の有するホルダねじ穴23の上側開口縁には、同じくクランプ駒31の前後方向に直交する方向に延びる溝状の第2被係止部55が形成されている。そして、この第2被係止部55に第2係止部53aが係止されている。
このように構成されたクランプホルダ11の締め付け固定動作を図4〜図6に基づいて説明する。図4に示すように、クランプボルト41を未だ締め付けていない非クランプ時においては、クランプボルト41のボルト中心軸41Aの方向に作用するコイルスプリング51の付勢力により、クランプ駒31とホルダ本体21とが互いに離間した状態に保持される。よって、クランプ駒31とホルダ本体21との間には隙間が生じており、傾斜面24及び滑り面34の間にも隙間C1が保持され非当接状態となっている。また、チップ取付座22上にシート部材4,5を介して配置されたスローアウェイチップ1の上面3と、クランプ駒31のチップ押圧面33との間にも隙間が生じており、中央孔2から離れた上方位置に突起32が配置されている。このとき、ホルダ本体21の有するホルダねじ穴23の穴中心軸23Aと、クランプ駒31の有するボルト挿通孔35の孔中心軸35Aと、クランプボルト41のボルト中心軸41Aとが、同一軸線上に配置される。つまり、前記三者は互いに平行関係となり、それらのオフセット量はゼロとなる。
この状態から徐々にクランプボルト41を締め付けていくと、クランプ駒31が穴中心軸23A、孔中心軸35A及びボルト中心軸41Aの方向に沿って移動して次第にホルダ本体21側に近接する。クランプ駒31のこの方向への移動は、突起32の先端が中央孔2内に少し入るまで続く(図5参照)。なお、本実施形態では、突起32の先端が中央孔2内に0.5mm入り込んだときであっても、約0.5mm程度の隙間C1が保持され、傾斜面24及び滑り面34が互いに当接しない。その後、さらにクランプボルト41を締め付けていくと、やがて傾斜面24及び滑り面34が互いに当接し合う。そして、両者の摺接作用により、クランプ駒31が斜め後方(図6の右斜め下方向)に案内されつつホルダ本体21側に近接するようになる。このようにクランプボルト41を締め付けた場合、孔中心軸35Aが、穴中心軸23A及びボルト中心軸41Aと平行関係を保ちつつオフセットする。
そして、完全クランプ時には、クランプ駒31のチップ押圧面33が、スローアウェイチップ1の上面3に密着するとともに、突起32がチップ1の中央孔2に完全に入り込んでその側面が中央孔2の内周面に係合した状態となる(図6参照)。よって、チップ1がクランプ駒31とホルダ本体21との間に挟み込まれた状態となって強く固定されるようになっている。
従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。
(1)このクランプホルダ11によると、上記構成を採用した結果、コイルスプリング51の上端52及び下端53がクランプ駒31側及びホルダ本体21側にそれぞれ係止される。その結果、クランプコイルスプリング51に対してホルダ本体21とクランプ駒31とがそれぞれ規制され、ホルダ本体21に対するクランプ駒31の位置が決まる。よって、クランプ駒31の回り止め及び前後方向の位置決めが図られ、クランプ駒31の突起32をチップ1の中央孔2内に確実に誘導して係入させることが可能となる。ゆえに、作業性の低下を伴うことなくチップ1を確実に締め付け固定することができ、しかも突起32の位置ずれに起因するチップ割れを防止することができる。
(2)また、このクランプホルダ11では、基本的に既存の構成(即ちクランプ駒31、ホルダ本体21及びコイルスプリング51)を利用してそれらに係止構造を設けることにより、回り止め及び前後方向の位置決めを図っている。そのため、部品点数の増加を伴わず、構造の複雑化及びそれに伴う高コスト化などを回避することができる。
(3)本実施形態の場合、傾斜面24及び滑り面34は、非クランプ状態からクランプ状態に至る過程において突起32の先端が中央孔2内に入るまでの間、互いに接触せず隙間C1を保持するようになっている。従って、突起32の一部が中央孔2内に入ってから傾斜面24及び滑り面34が接触して斜め下方に移動し始めるため、突起32を中央孔2に確実に係入させることができる。また、チップ割れを確実に防止することができる。
なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。
・本発明は上記実施形態のみに限定されることはなく、例えば、図7〜図11に示す別の実施形態のクランプホルダ111のように変更してもよい。このクランプホルダ111を構成するコイルスプリング151は、上端52及び下端53に第1係止部52a及び第2係止部53aを備えるものの、延出する方向が上記実施形態とは若干異なっている。つまり、上記実施形態では第1係止部52a及び第2係止部53aが径方向に延出していたのに対し、ここではコイル部分の接線方向に延出している(図11参照)。図8,図9に示されるように、クランプ駒31の有するボルト挿通孔35の下側開口縁にはV字溝状の第1被係止部54が2箇所に形成されており、それら第1被係止部54はクランプ駒31の前後方向に延びている。そして、これら第1被係止部54のうちの一方に第1係止部52aが係止されるようになっている。一方、図7に示されるように、ホルダ本体21の有するホルダねじ穴23の上側開口縁には、同じくクランプ駒31の前後方向に延びるV字溝状の第2被係止部55が形成されている。そして、この第2被係止部55に第2係止部53aが係止されるようになっている。
・上記各実施形態では、コイルスプリング51,151の第1係止部52a及び第2係止部53aは、直線的に延びるものに限定されず、曲線的に延びるものであってもよい。また、これら係止部は、中心軸51Aから離間する方向に延びていなくてもよく、例えば中心軸51Aに平行に延びていてもよい。この場合における第1被係止部としては、例えば、ボルト挿通孔35の内周面に形成された係止溝や、ボルト挿通孔35の近傍に設けられた係止穴を採用することができる。同様に第2被係止部としては、例えば、ホルダねじ穴23の内周面に形成された係止溝や、ホルダねじ穴23の近傍に設けられた係止穴を採用することができる。
・上記実施形態では、クランプ駒31の有するボルト挿通孔35が断面長円形状であったが、これに限定されることはなく、断面円形状であってもよい。
本発明を具体化した一実施形態のクランプホルダの部分分解断面図。 同クランプホルダを構成するホルダ本体の部分平面図。 同クランプホルダを構成するクランプ駒の底面図。 非クランプ状態におけるクランプホルダの部分断面図。 非クランプ状態からクランプ状態に移行する過程におけるクランプホルダの部分断面図。 完全クランプ状態におけるクランプホルダの部分断面図。 別の実施形態のクランプホルダを構成するホルダ本体の部分平面図。 同クランプホルダを構成するクランプ駒の底面図。 図8のクランプ駒の断面図。 同クランプホルダを構成するコイルスプリングの正面図。 上記コイルスプリングの平面図。
符号の説明
1…スローアウェイチップ
2…中央孔
3…スローアウェイチップの上面
11,111…クランプホルダ
21…ホルダ本体
22…チップ取付座
23…ホルダねじ穴
23A…ホルダねじ穴の穴中心軸
24…傾斜面
31…クランプ駒
32…突起
33…チップ押圧面
34…滑り面
35…ボルト挿通孔
35A…ボルト挿通孔の孔中心軸
41…クランプボルト
41A…クランプボルトのボルト中心軸
42…クランプボルトの頭部
43…クランプ挿通孔
51,151…コイルスプリング
51A…コイルスプリングの中心軸
52…第1端
52a…第1係止部
53…第2端
53a…第2係止部
54…第1被係止部
55…第2被係止部
C1…隙間

Claims (9)

  1. 中央孔を有する切削用のスローアウェイチップを挟み込んで締め付け固定するためのクランプホルダにおいて、
    ホルダ前端の上面側にチップ取付座を有し、前記チップ取付座の近傍にホルダねじ穴が形成され、前記ホルダねじ穴を挟んで前記チップ取付座の反対側に前記チップ取付座から離間するに従って漸次下面側に向かって傾斜する傾斜面が形成されたホルダ本体と、
    前記チップの中央孔に係脱可能な突起が配置されたチップ押圧面を先端部下面に有し、前記傾斜面と当接しうる滑り面が基端部下面に形成され、前記チップ押圧面と前記滑り面との間に断面円形状のボルト挿通孔が形成されたクランプ駒と、
    前記ボルト挿通孔を介して前記ホルダねじ穴に螺着され、その締め付けによって前記クランプ駒を前記ホルダ本体側に押圧固定するクランプボルトと、
    前記クランプボルトが挿通された状態で前記クランプ駒と前記ホルダ本体との間に介装され、前記クランプ駒を前記ホルダ本体から離間方向に付勢するコイルスプリングと
    を備え、前記コイルスプリングの第1端に形成された第1係止部が、前記クランプ駒の有する前記ボルト挿通孔の下側開口縁に形成された第1被係止部に係止されるとともに、前記コイルスプリングの第2端に形成された第2係止部が、前記ホルダ本体の有する前記ホルダねじ穴の上側開口縁に形成された第2被係止部に係止されていることを特徴とするクランプホルダ。
  2. 前記傾斜面及び前記滑り面は、非クランプ状態からクランプ状態に至る過程において前記突起の先端が前記中央孔内に入るまでの間、互いに接触せず隙間を保持することを特徴とする請求項1に記載のクランプホルダ。
  3. 前記スローアウェイチップは、超硬合金よりも強度の低いセラミック製のスローアウェイチップであることを特徴とする請求項1または2記載のクランプホルダ。
  4. 前記ボルト挿通孔は短径及び長径を有する断面長円形状であり、その長径は前記クランプ駒の前後方向に平行であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のクランプホルダ。
  5. 前記第1係止部及び前記第2係止部は、前記コイルスプリングの中心軸から離間する方向に延びていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のクランプホルダ。
  6. 前記第1係止部及び前記第2係止部は、前記コイルスプリングの中心軸に直交しかつ前記中心軸から離間する方向に、直線的に延びていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のクランプホルダ。
  7. 前記第1被係止部及び前記被第2係止部は溝であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のクランプホルダ。
  8. 前記第1被係止部及び前記被第2係止部はV字溝であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のクランプホルダ。
  9. 前記第1被係止部は前記クランプ駒の前後方向に直交する方向に延びていることを特徴とする請求項7または8に記載のクランプホルダ。
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