JP5272693B2 - インサート着脱式カッタ - Google Patents

Description

本発明は、特に往復動型内燃機関のシリンダーブロックにおけるベアリングキャップの取付座のような被削材に形成された凹溝の溝壁面および溝底面と、これらの交差稜線部に形成される逃げ部とを同時に加工することが可能なインサート着脱式カッタに関するものである。

例えば特許文献１〜３に記載されているように、自動車等のエンジンとして多く用いられている往復動型内燃機関では、シリンダーブロックに形成した凹溝状の取付座にベアリングキャップを取り付けることにより、クランクシャフトを支持する軸受部が形成されるように構成される。従って、このベアリングキャップが取り付けられる取付座には高い精度が要求されることになるが、一般的な並列多気筒のエンジンではこの取付座がなす凹溝の長さも長くなるため、従来はブローチを用いてこのような凹溝の溝壁面と溝底面の加工を行うようにしていた。
特開平５−２３９１９号公報 特開平８−２３２０９４号公報 特開２００５−１６９５１６号公報

ところが、このようなブローチによる加工は、ブローチ加工専用のブローチ盤に被削材であるシリンダーブロックを取り付けて行わなければならず、設備コストの増大やブローチ盤への取り付けのためにシリンダーブロック加工時間全体の延長を招くことになる。このため、ボーリング加工やフライス加工などのシリンダーブロックの他の部分の加工に用いられるマシニングセンタ等の工作機械により、かかる取付座の加工も合わせて行うことが求められている。

ここで、このようなマシニングセンタに取り付けられて凹溝を形成する工具としては、工具本体の先端部に外周刃と底刃とを備えたエンドミルが一般的に知られている。しかしながら、このようなエンドミルでは、これら底刃と外周刃とが連続して形成されていて、例えばインサート着脱式のエンドミルでも底刃と外周刃は１つの切削インサートに形成されているため、高精度の加工を行うために切削インサートの取付位置を微調整しようとしても、これら底刃と外周刃の双方を同時に精度よく調整するのは困難となる。

また、特に上述のような取付座をシリンダーブロックに形成する際には、この取付座がなす凹溝の溝壁面と溝底面との交差稜線部（角隅部）に、上記ベアリングキャップが干渉しないように凹んだ逃げ部を形成しなければならないが、そのような加工を上記エンドミルによって溝壁面および溝底面の加工と合わせて行うのも困難である。このため、エンドミルによる加工の後に、上記交差稜線部に追加工を施してこのような逃げ部を形成せざるを得ず、加工コストや加工時間が増大することが避けられない。

本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のようにシリンダーブロックにおけるベアリングキャップの取付座のような被削材に形成された凹溝を、マシニングセンタ等の工作機械により他の部分の加工と合わせて加工する際に、該凹溝の溝壁面および溝底面と、これらの交差稜線部に形成される逃げ部とを同時に、しかも高精度に加工することが可能なインサート着脱式カッタを提供することを目的としている。

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、被削材に形成された凹溝の溝壁面と溝底面とを加工するインサート着脱式カッタであって、軸線回りに回転されるカッタ本体の先端部外周に、上記溝壁面を加工する第１の切削インサートがその切刃を外周刃として上記軸線に対する径方向外周側に向けて着脱可能に取り付けられる第１のインサート取付座と、上記溝底面を加工する第２の切削インサートがその切刃を底刃として上記軸線方向先端側に向けて着脱可能に取り付けられる第２のインサート取付座とが形成され、上記第２の切削インサートには上記底刃の外周端に連なって、上記溝底面と溝壁面との交差稜線部に逃げ部を形成する突切刃が上記径方向外周側に突出するように形成されており、上記第１のインサート取付座には上記第１の切削インサートの上記径方向の位置を調整する第１の調整機構が備えられるとともに、上記第２のインサート取付座には上記第２の切削インサートの上記軸線方向の位置を調整する第２の調整機構が備えられ、上記第１の切削インサートは、上記底刃よりも上記軸線方向後端側に位置するように配置されるとともに、上記第２の切削インサートは、上記突切刃が上記軸線回りの回転軌跡において上記外周刃と交差して該外周刃よりも上記径方向外周側に突出させる一方、この突切刃よりも上記軸線方向後端側の部分は上記外周刃よりも上記径方向内周側に位置するように取り付けられることを特徴とする。

このようなインサート着脱式カッタによれば、被削材の凹溝の溝壁面を加工する第１の切削インサートと溝底面および逃げ部を加工する第２の切削インサートとが、カッタ本体に形成された第１、第２のインサート取付座にそれぞれ着脱可能に取り付けられており、これら第１、第２のインサート取付座には、第１の切削インサートの径方向の位置と第２の切削インサートの軸線方向の位置とを調整する第１、第２の調整機構が各々備えられているので、第１の調整機構によって外周刃の径方向の位置を微調整するとともに第２の調整機構によって底刃および突切刃の軸線方向の位置を微調整することができる。

さらに、こうして位置が調整されて取り付けられた第１、第２の切削インサートは、第１の切削インサートが第２の切削インサートの底刃よりも軸線方向後端側に配置されるため、この第２の切削インサートの底刃による溝底面の加工に第１の切削インサートが干渉することはない。その一方で、第２の切削インサートは、上記突切刃のみが外周刃よりも径方向外周側に突出していて、この突切刃よりも軸線方向後端側部分は外周刃より径方向内周側に後退しているので、突切刃により溝壁面と溝底面の交差稜線部に逃げ部が形成されるだけで、他の部分が第１の切削インサートの外周刃による溝壁面の加工に干渉することがない。

従って、上記構成のインサート着脱式カッタによれば、マシニングセンタ等の工作機械を用いて、その主軸にカッタ本体を取り付けて軸線回りに回転させるとともに該軸線に直交する方向に向けて被削材の凹溝に沿うように送りを与えることで、第１、第２の調整機構によって位置が調整された第１、第２の切削インサートの外周刃と底刃および突切刃とにより、該凹溝の溝壁面と溝底面および逃げ部とを同時に加工することができる。

そして、このように第１、第２の調整機構によって外周刃と底刃および突切刃とが個別に位置調整されることにより、外周刃によって溝壁面を、また底刃および突切刃によって溝底面および逃げ部を、それぞれ高精度に加工することができるとともに、こうして底刃により加工された溝底面に第１の切削インサートが干渉することがなく、また外周刃により加工された溝壁面に突切刃を除いて第２の切削インサートが干渉することがないことにより、加工された溝底面や溝壁面が傷付けられたり、あるいは調整された外周刃や底刃および突切刃の位置にずれが生じたりすることがないので、このような高精度の加工を長期に亙って安定して行うことが可能となって、加工効率の向上を図ることができる。

ここで、上記第２の調整機構による第２の切削インサートの底刃の軸線方向の位置調整は、例えばカッタ本体をその先端部が上向きとなるように定盤上に載置して、この定盤に備えたゲージによって底刃の定盤からの高さを測定しつつ調整することにより、定盤に密着したカッタ本体後端部からの軸線方向の位置として比較的容易に調整可能であるが、第１の調整機構による第１の切削インサートの径方向の位置調整は、基準となる軸線自体が仮想線である上、実際にカッタ本体が工作機械の主軸に取り付けられた状態でなければ、回転の中心となる軸線が厳密には確定しないため、精度のよい調整は困難となる。

そこで、この第１の調整機構による第１の切削インサートの位置調整は、上記カッタ本体の後端部に、該カッタ本体が取り付けられる工作機械側の回転軸部に設けられた上記軸線を中心とする円錐面に密着可能な円錐面状の取付面を形成するとともに、上記カッタ本体の先端部には、上記第１の調整機構による上記第１の切削インサートの上記径方向の位置調整の基準となる円筒面状の基準面を、上記取付面と同軸となるように形成して、この基準面からの上記外周刃の径方向の位置を調整するようにすればよく、工作機械側の回転軸部の円錐面とカッタ本体の取付面とが密着することによって取付面の中心線が回転中心となる軸線と一致して、これと同軸の基準面も正確に軸線中心に配置されるので、外周刃の位置を高精度に調整することが可能となる。

また、上記第１、第２の調整機構は、例えば特開平７−２２３１０８号公報に記載の調整機構のように、切削インサートを、工具本体の取付溝内に挿入されたロケータに備わるインサート取付座に装着して、このロケータに螺合する調整ネジにより微調整するものであったり、あるいはカッタ本体にねじ込まれる調整ネジによってクサビ部材を押し込んで切削インサートを押圧することによりその位置を微調整するものであったりしてもよいが、これらの調整機構では、調整ネジによる調整量が僅かでも大きくて切削インサートが所望の位置から極微小ながらでも突出しすぎてしまうと、調整ネジを戻してからロケータや切削インサートのクランプも一旦緩めて元の位置に戻し、再び調整ネジを回転させて位置調整を行わなければならない。

そこで、上記切削インサートは、該切削インサートを貫通するクランプネジをインサート取付座にねじ込むことによって着脱可能に取り付けるとともに、上記調整機構としては、カッタ本体に形成された凹所に挿入される調整部材と、この調整部材に形成された貫通穴に挿通されて上記凹所の底部にねじ込まれる調整ネジとを備え、上記調整部材には、上記貫通穴の中心線方向に延びるとともに切削インサートに当接する当接面と、この当接面に並行して延びるとともに上記貫通穴に連通するスリットとを形成するとともに、上記調整ネジには、該調整ネジのねじ込みによって上記スリットを押し広げるように上記調整部材を弾性変形させるネジ頭部を設けるようにしてもよい。

このような調整機構によれば、こうして調整ネジのねじ込みによりネジ頭部によってスリットが押し広げられるように調整部材が弾性変形させられると、切削インサートに当接した当接面が切削インサートを押圧するのに伴い、切削インサートを取り付けたクランプネジが弾性変形して撓むことにより該切削インサートが変位して位置が微調整される。そして、切削インサートが所望の位置から突出しすぎたときは、調整ネジを緩めることにより、弾性変形した調整部材が元の状態に戻ろうとするのに伴い撓んでいたクランプネジも元の状態に戻ろうとして伴い切削インサートが後退するので、クランプネジを緩めたりすることなく切削インサートの位置の正確な微調整が可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、第１、第２の調整機構によってそれぞれ個別に位置調整された第１の切削インサートの外周刃によって被削材の凹溝の溝壁面を、また第２の切削インサートの底刃および突切刃によって該凹溝の溝底面および逃げ部を、同時に、かつ高精度に加工することができる。そして、第１の切削インサートはこうして底刃により加工された溝底面に干渉することがなく、また第２の切削インサートは突切刃を除いて外周刃により加工された溝壁面に干渉することがないので、これら加工された溝底面や溝壁面が傷付けられたり、位置調整した外周刃や底刃、突切刃にずれが生じたりするのを防ぐことができ、上述のような高精度の加工を安定して行うことができる。

図１ないし図３は、本発明に一実施形態を示すものである。本実施形態のインサート着脱式カッタは、そのカッタ本体１が鋼材等から形成されて軸線Ｏを中心とした外形円板状をなし、このカッタ本体１の後端面２には該軸線Ｏに沿ってカッタ本体１に形成された取付孔３が開口させられている。そして、この取付孔３に、マシニングセンタ等の工作機械の主軸側から突出する回転軸部３０が挿入されて係合させられることにより、本実施形態のインサート着脱式カッタは上記主軸側に取り付けられて、軸線Ｏ回りに回転方向Ｔに向けて回転されつつ該軸線Ｏに垂直な方向に送り出され、例えばアルミニウム鋳物製のシリンダーブロックのような被削材Ｗに、図１に示すように溝壁面Ａと溝底面Ｂ、およびこれら溝壁面Ａと溝底面Ｂとの交差稜線部に逃げ部Ｃを備えたベアリングキャップ取付座のような凹溝を形成してゆく。

ここで、上記回転軸部３０は、図１に示すように先端側（図１において下側）から後端側（図１において上側）に向けて順に、主軸の回転軸線Ｌを中心とした円板部３１Ａの外周に、該回転軸線Ｌに対する径方向に突出する複数（本実施形態では４つ）の突片３１Ｂが周方向に等間隔に形成された係合部３１と、この係合部３１の円板部３１Ａより僅かに小径の軸部３２と、これら係合部３１および軸部３２よりも大径で上記回転軸線Ｌを中心とした略円錐台状をなす取付部３３とから構成されている。従って、本実施形態ではこのうち取付部３３の外周面３３Ａが回転軸線Ｌを中心とした凸円錐面状をなしている。

また、係合部３１と軸部３２は一体に形成されて、取付部３３に対し回転軸線Ｌ方向に僅かなストロークで進退可能とされているのに対して、取付部３３は、当該回転軸部３０が突出する主軸側の端面３４と一体に形成されており、この端面３４には、回転軸部３０から上記回転軸線Ｌに対する径方向外周側に離れた位置に、回転軸線Ｌと平行な中心線を有する円柱状のピン３５が突設されている。さらに、この端面３４は、回転軸部３０と上記ピン３５を除いて、回転軸線Ｌに垂直な平坦面とされている。なお、これら回転軸部３０や端面３４、ピン３５は、主軸に直接設けられずに、例えば主軸に着脱可能に装着されるアダプタに設けられていてもよく、すなわち本実施形態のインサート着脱式カッタはこのアダプタを介して主軸に取り付けられていてもよい。

一方、上記取付孔３は、後端面２側からカッタ本体１の先端面４側に向けて順に、回転軸部３０の上記取付部３３を収容可能な位置決め部５と、内径が上記係合部３１の円板部３１Ａよりは大径かつ突片３１Ｂの外径よりは小径で、上記軸部３２の長さよりも厚さの小さい円周壁部であり、該突片３１Ｂが通過可能な切り欠き６Ａが突片３１Ｂと同数周方向に等間隔に形成された、図２に破線で示すような花弁状の被係合部６と、この被係合部６の内径より大きな内径を有して突片３１Ｂも含めた係合部３１を収容可能な収容部７とが、順次連通するようにして形成されている。

そして、上記位置決め部５の内周面は、カッタ本体１の軸線Ｏを中心とした凹円錐面状に形成されて本実施形態における取付面５Ａとされ、この取付面５Ａがなす凹円錐面は、カッタ本体１の後端面２を主軸側の上記端面３４に先端側から当接させたところで、上記取付部３３の凸円錐面状をなす外周面３３Ａと全面に亙って密着するように、そのテーパ角や径が互いに略等しくされている。

なお、後端面２には、軸線Ｏに対して所定の中心角（本実施形態では４５°）の円弧状をなす凹溝２Ａが軸線Ｏに関して対称に一対形成されていて、上述のように後端面２が端面３４と当接させられたところで、これらの凹溝２Ａの一方に上記ピン３５が収容可能とされ、かつ上記中心角の範囲でカッタ本体１が主軸側に対して軸線Ｏ回りに回転可能とされている。さらに、この凹溝２Ａや上記取付孔３を除いて、後端面２は軸線Ｏに垂直な平坦面とされている。

従って、周方向において、係合部３１の上記突片３１Ｂの位置を被係合部６の切り欠き６Ａの位置に合わせるとともに、ピン３５をいずれか一方の凹溝２Ａのカッタ回転方向Ｔ側の端部の位置に合わせた上で、回転軸部３０を取付孔３に挿入するとともにピン３５を凹溝２Ａに収容することにより後端面２は端面３４に密着し、次いでカッタ本体１をカッタ回転方向Ｔ後方側に上記中心角分だけ回転させると、軸線Ｏ方向視に係合部３１の突片３１Ｂが被係合部６の切り欠き６Ａ間の部分と重なり合うので、この係合部３１を軸部３２ごと回転軸線Ｌ方向に後退させることにより、係合部３１が被係合部６に係合して後端面２が端面３４に押し付けられ、カッタ本体１が工作機械の主軸側に固定される。

また、取付孔３のさらに先端側には、上記収容部７よりも一段小径の凹孔部８が形成されるとともに、カッタ本体１の先端面４には、該先端面４から後端側に一段凹むようにして、軸線Ｏを中心とした円筒面をなす内周面と先端側を向く軸線Ｏに垂直な円形の底面とを有する基準孔部９が形成されており、この基準孔部９の上記内周面が後述する基準面９Ａとされる。

すなわち、上述のようにカッタ本体１を工作機械の主軸側に固定した状態で、取付孔３の上記位置決め部５における取付面５Ａが回転軸部３０の上記取付部３３の外周面３３Ａと互いの円錐面同士を全面に亙って密着させられるので、主軸の回転軸線Ｌがカッタ本体１の軸線Ｏと一致させられ、これに伴いカッタ本体１の回転の中心となる軸線Ｌ、Ｏを中心として基準面９Ａが配置されることになる。

なお、これら凹孔部８と基準孔部９との間には軸線Ｏに沿って延びる貫通孔１０が形成されているが、この貫通孔１０は、凹孔部８側から埋め栓１０Ａがねじ込まれることにより封止されていて、凹孔部８と基準孔部９とが連通することはない。

このようなカッタ本体１の上記先端面４から外周面にかけては、先端面４において上記基準孔部９と間隔をあけた位置から外周側に延びた後、外周面を軸線Ｏ方向後端側に向けて延びる複数（本実施形態では８つ）のチップポケット１１Ａ、１１Ｂが周方向に間隔をあけて形成されている。これらのチップポケット１１Ａ、１１Ｂは、図２に示すように周方向の幅および先端面４での径方向内周側への深さの大きいチップポケット１１Ａと小さいチップポケット１１Ｂとが周方向に交互に配設されていて、チップポケット１１Ａ同士とチップポケット１１Ｂ同士は、それぞれ同形同大とされるとともに周方向に等間隔に配置されている。

なお、埋め栓１０Ａによって貫通孔１０が封止された凹孔部８からは、これらのチップポケット１１Ａ、１１Ｂに向けて直線的に、あるいは曲折して、切削油剤の供給路８Ａが形成されて該チップポケット１１Ａ、１１Ｂに開口させられており、工作機械側から供給された切削油剤が、上記回転軸部３０に形成された図示されない供給路を介して凹孔部８に導入され、さらに上記供給路８Ａを介してチップポケット１１Ａ、１１Ｂ内に噴出するようにされている。

そして、上記チップポケット１１Ａのカッタ回転方向Ｔ後方側には、カッタ本体１の先端部外周に臨むように第１のインサート取付座１２Ａが形成されて、この第１のインサート取付座１２Ａには被削材Ｗの上記凹溝の溝壁面Ａを加工する第１の切削インサート１３Ａが着脱可能に取り付けられている。また、上記チップポケット１１Ｂのカッタ回転方向Ｔ後方側には、やはりカッタ本体１の先端部外周に臨むようにして第２のインサート取付座１２Ｂが形成され、この第２のインサート取付座１２Ｂには被削材Ｗの凹溝の溝底面Ｂと上記逃げ部Ｃとを加工する第２の切削インサート１３Ｂが着脱可能に取り付けられている。

これら第１、第２の切削インサート１３Ａ、１３Ｂは、いずれも超硬合金等の硬質材料よりなる平板状のインサート本体１４の厚さ方向（図１において、第１の切削インサート１３Ａについては上下方向、第２の切削インサート１３Ｂについては左右方向）に沿う１つの側面がすくい面１４Ａとされ、このすくい面１４Ａの辺稜部に切刃１４Ｂが形成された、いわゆる縦刃式の切削インサートとされている。ここで、本実施形態では、上記すくい面１４Ａの切刃１４Ｂを含む部分にダイヤモンド焼結体等の超高硬度材料よりなる切刃部材１４Ｃがろう付けや一体焼結により配設されて、この切刃部材１４Ｃ上に切刃１４Ｂが形成されている。

このような第１、第２の切削インサート１３Ａ、１３Ｂが取り付けられる第１、第２のインサート取付座１２Ａ、１２Ｂはいずれも、チップポケット１１Ａ、１１Ｂに臨んでカッタ本体１の先端面４と外周面とに開口する凹所として形成され、平板状のインサート本体１４の平板面が着座させられる底面１５Ａと、この底面１５Ａから立ち上がってカッタ本体１の先端面４または外周面に連なる２つの壁面１５Ｂ、１５Ｃとを備えている。また、底面１５Ａには図示されないネジ孔が形成されており、第１、第２の切削インサート１３Ａ、１３Ｂは、上記インサート本体１４をその厚さ方向に貫通する貫通孔１４Ｄに挿通された鋼製のクランプネジ１６がこのネジ孔にねじ込まれることによりインサート取付座１２Ａ、１２Ｂに取り付けられる。

このうち、第１の切削インサート１３Ａは、インサート本体１４が等脚台形平板状に形成されていて、その平板面である等脚台形面の平行な長短辺のうち長辺に連なる長方形状の側面がすくい面１４Ａとされ、このすくい面１４Ａの４つの辺稜部のうちインサート本体１４の厚さ方向に一直線状に延びる２辺が切刃１４Ｂとされており、上記等脚台形面を表裏反転させることによりこれら２つの切刃１４Ｂを使い回し可能な反転対称形状とされている。なお、切刃部材１４Ｂはすくい面１４Ａのこれら２つの切刃１４Ｂ側にそれぞれ１つずつ配設されている。

このような第１の切削インサート１３Ａは、インサート本体１４の厚さ方向が軸線Ｏと平行となるようにして、上記すくい面１４Ａをチップポケット１１Ａに臨ませてカッタ回転方向Ｔに向けるとともに、切刃１４Ｂのうちの１つを外周刃１４Ｅとしてカッタ本体１の円筒面状の外周面から僅かに突出させて、正のアキシャルレーキ角とラジアルレーキ角とが与えられるように、またこのすくい面１４Ａとの間で上記外周刃１４Ｅとされる切刃１４Ｂを挟んでカッタ本体１外周側に向けられる側面には、逃げ面として所定の逃げ角が与えられるようにして、上記第１のインサート取付座１２Ａに取り付けられる。

従って、このような第１の切削インサート１３Ａが取り付けられる第１のインサート取付座１２Ａの底面１５Ａは、カッタ本体１の先端面４から軸線Ｏ方向後端側にインサート本体１４の厚さ分だけ後退した位置に配置されて、カッタ回転方向Ｔ側に平行な長短辺のうちの長辺を有する等脚台形状をなし、インサート本体１４の一方の上記等脚台形面が着座させられることになる。

また、この第１のインサート取付座１２Ａの２つの壁面１５Ｂ、１５Ｃは、底面１５Ａに対して垂直な方向に延びてカッタ本体１の先端面４に至り、このうち壁面１５Ｂは、底面１５Ａがなす等脚台形の短辺に沿ってカッタ回転方向Ｔ側を向き、インサート本体１４の上記すくい面１４Ａとは反対の側面が当接させられるとともに、壁面１５Ｃは、底面１５Ａがなす等脚台形の径方向内周側に位置する斜辺に沿って外周側を向き、インサート本体１４の上記逃げ面とされる側面とは反対側の側面が当接させられる。

一方、第２の切削インサート１３Ｂは、そのインサート本体１４が図３に示すように互いに平行な長短辺に対して斜辺が１つで、残りの１辺は長短辺に垂直とされた台形の平板状をなし、その平板面であるこの台形のやはり長辺に連なる長方形状の側面がすくい面１４Ａとされるとともに、上記斜辺に連なる側面が逃げ面とされていて、これらすくい面１４Ａと逃げ面との交差稜線部に、切刃１４Ｂのうち底刃１４Ｆがインサート本体１４の厚さ方向に一直線状に延びるように形成されている。

このような第２の切削インサート１３Ｂは、インサート本体１４の厚さ方向が軸線Ｏに対する径方向に沿うようにして、上記すくい面１４Ａをチップポケット１１Ａに臨ませてカッタ回転方向Ｔに向けるとともに、上記底刃１４Ｆを軸線Ｏに垂直な平面上に位置させてカッタ本体１の先端面４から僅かに突出させて、第２のインサート取付座１２Ｂに取り付けられる。ここで、この底刃１４Ｆには、やはり正のアキシャルレーキ角とラジアルレーキ角とが与えられ、また上記斜辺に連なって逃げ面とされる側面には所定の逃げ角が与えられる。

さらに、こうして第２のインサート取付座１２Ｂに取り付けられた状態でカッタ本体１の径方向外周側を向く第２の切削インサート１３Ｂのインサート本体１４の一方の台形面には、上記底刃１４Ｆ側に突部が形成され、この突部が上記すくい面１４Ａと交差することにより、底刃１４Ｆの外周端には該底刃１４Ｆに連なって径方向外周側に突出する突切刃１４Ｇが形成される。ここで、この突切刃１４Ｇは、底刃１４Ｆの外周端において該底刃１４Ｆに滑らかに連なる略１／４突円弧状をなして外周側に向かいつつ軸線Ｏ方向後端側に向かい、最も外周側に突出した後は傾斜直線状をなして軸線Ｏ方向後端側に向かうに従い径方向内周側に向かうように延びている。

また、第２の切削インサート１３Ｂのこうして突出した突切刃１４Ｇよりも軸線Ｏ方向後端側において、上記一方の台形面は、軸線Ｏに平行に延びつつ段階的に径方向内周側に凹む多段面とされている。なお、この第２の切削インサート１３Ｂにおいて上記切刃部材１４Ｃは、図１に示すようにすくい面１４Ａの上記底刃１４Ｆと突切刃１４Ｇとを含む範囲に中心角９０°の略扇状をなすように配設される。

従って、このような第２の切削インサート１３Ｂが取り付けられる第２のインサート取付座１２Ｂの底面１５Ａは、カッタ本体１の外周面から径方向内周側に第２の切削インサート１３Ｂのインサート本体１４の厚さ分だけ後退した位置に配置されて、突切刃１４Ｇが形成された側とは反対側の他方の台形面が着座させられることになる。また、第２のインサート取付座１２Ｂの２つの壁面１５Ｂ、１５Ｃは、やはり底面１５Ａに対して垂直な方向に延びてカッタ本体１の外周面に至り、このうち壁面１５Ｂはカッタ回転方向Ｔ側に向けられてインサート本体１４の上記すくい面１４Ａとは反対の側面が当接させられるとともに、壁面１５Ｃは軸線Ｏ方向先端側に向けられて、インサート本体１４の上記逃げ面とされる側面とは反対側の側面が当接させられる。

なお、これらのようにしてインサート本体１４の２つの側面を壁面１５Ｂ、１５Ｃに当接させて、第１、第２の切削インサート１３Ａ、１３Ｂを第１、第２のインサート取付座１２Ａ、１２Ｂに着座させた状態で、それぞれそのインサート本体１４の上記貫通孔１４Ｄに対して各底面１４Ａに形成された上記ネジ孔は、これら壁面１５Ｂ、１５Ｃの交差する角部側に僅かに偏心するように配置されており、このネジ孔に上記クランプネジ１６がねじ込まれることにより、該クランプネジ１６の頭部によってインサート本体１４が上記角部側に押圧させられて、第１、第２の切削インサート１３Ａ、１３Ｂともに上記２つの側面が壁面１５Ｂ、１５Ｃに押し付けられるようになされている。

そして、これらの壁面１５Ｂ、１５Ｃのうち、第１、第２のインサート取付座１２Ａ、１２Ｂともに上記壁面１５Ｃ側には、第１、第２の切削インサート１３Ａ、１３Ｂの位置を調整する第１、第２の調整機構１７Ａ、１７Ｂがそれぞれ備えられている。すなわち、第１の調整機構１７Ａは、上述のように第１のインサート取付座１２Ａに取り付けられた第１の切削インサート１３Ａの軸線Ｏに対する径方向の位置を調整し、第２の調整機構１７Ｂは、第２のインサート取付座１２Ｂに取り付けられた第２の切削インサート１３Ｂの軸線Ｏ方向の位置を調整する。

これらの調整機構１７Ａ、１７Ｂはいずれも、上記壁面１５Ｃに開口してそれぞれインサート取付座１２Ａ、１２Ｂに連通するようにカッタ本体１に形成された凹所１８に、貫通穴１９Ａが形成された調整部材１９が挿入されて、上記貫通孔１９Ａに挿通される調整ネジ２０を凹所１８底面のネジ孔１８Ａにねじ込むことにより、該調整部材１９を取り付けた構成とされている。ここで、凹所１８は、上記ネジ孔１８Ａが形成される部分が、該ネジ孔１８Ａの中心線を中心とした断面円形で、ただしその内径が底面側に向けて一段小さくなる段付き穴とされるとともに、ここから上記壁面１５Ｃに開口する部分は、該壁面１５Ｃに対して垂直に延びる断面「コ」字形の凹溝とされている。

また、調整部材１９は鋼材等からなり、凹所１８の上記段付き穴に挿入される部分は、その外形が上記貫通穴１９Ａの中心線を中心とした断面円形で、ただしその外径がやはり凹所１８の底面側に向けて一段小さくなる段付き円筒状とされ、このうち小径の部分は上記段付き穴の小径部に嵌合可能な大きさとされる一方、大径部は段付き穴の大径部の内径より僅かに小さくされている。さらに、貫通穴１９Ａは、この大径部側の開口部が、開口端側に向けて漸次拡径する凹円錐面状とされる一方、それ以外の部分は一定の内径とされている。

さらにまた、この調整部材１９の大径部には、上記中心線に対する径方向外周側に突出する直方体状の突出部１９Ｂが一体に形成されて、凹所１８の上記凹溝部分に収容されている。そして、この突出部１９Ｂの突端面は、該中心線方向に延びて、特に本実施形態では当該突出部１９Ｂの突出方向に垂直で、すなわち上記中心線と平行とされており、後述するようにインサート取付座１２Ａ、１２Ｂの上記壁面１５Ｃから突出してインサート本体１４の側面に当接する当接面１９Ｃとされている。

さらに、調整部材１９の上記大径部側の端面からは、この当接面１９Ｃと並行するように延びて上記貫通穴１９Ａに連通するスリット１９Ｄが小径部に至る部分にまで形成されている。特に、本実施形態におけるスリット１９Ｄは、当接面１９Ｃと平行で上記中心線を含む平面に沿って貫通穴１９Ａに交差するように形成されており、またその底部は、該スリット１９Ｄの開口幅より大きな直径の丸穴状とされて上記中心線と直交する方向に延びている。

一方、調整ネジ２０は、上記ネジ孔１８Ａにねじ込まれるネジ部２０Ａと、貫通穴１９Ａの一定内径の部分に嵌挿される円柱状の軸部２０Ｂと、この軸部２０Ｂより大径のネジ頭部２０Ｃとがこの順に同軸一体に形成されている。さらに、このうちネジ頭部２０Ｃの軸部２０Ｂ側を向く裏面は、貫通孔１９Ａの大径部側の上記開口部がなす凹円錐面と等しいテーパ角でネジ頭部２０Ｃの端面側に向かうに従い漸次拡径する凸円錐面状とされている。

ここで、上述のように調整ネジ２０を上記ネジ孔１８Ａにねじ込んで調整部材１９の小径部先端を凹所１８の底面に当接させることにより該調整部材１９を凹所１８に取り付けただけの状態では、上記突出部１９Ｂの当接面１９Ｃはインサート取付座１２Ａ、１２Ｂの上記壁面１５Ｃと面一か極僅かに後退した位置とされている。そして、この状態から、これら調整機構１７Ａ、１７Ｂによって切削インサート１３Ａ、１３Ｂの位置を調整するには、調整ネジ２０をさらにネジ穴１８Ａにねじ込んでゆく。

すると、調整ネジ２０のネジ頭部２０Ｃ裏面が調整部材１９の貫通穴１９Ａ開口部を押圧し、これにより上記スリット１９Ｄが押し広げられるようにして調整部材１９の上記大径部が弾性変形するのに伴い、この大径部に一体形成された突出部１９Ｂが凹所１８の凹溝部分に沿って壁面１５Ｃから突出して、その突端の当接面１９Ｃが、壁面１５Ｃに当接していた切削インサート１３Ａ、１３Ｂのインサート本体１４の上記側面を押圧する。

従って、これにより、クランプネジ１６によってインサート本体１４がインサート取付座１２Ａ、１２Ｂの壁面１５Ｂ、１５Ｃの角部側に押圧させられていた切削インサート１３Ａ、１３Ｂは、その押圧力に抗してクランプネジ１６を僅かに弾性変形させるようにして壁面１５Ｂに沿って移動させられ、第１の切削インサート１３Ａは軸線Ｏに対する径方向外周側に、第２の切削インサート１３Ｂは軸線Ｏ方向先端側に位置調整させられる。

なお、このような位置調整は、第２の切削インサート１３Ｂの底刃１４Ｆの軸線Ｏ方向の位置については、先端部が上向きとなるように定盤等に後端面２を密着させてカッタ本体１を載置し、定盤を基準として底刃１４Ｆの高さをゲージ等で測定して調整すればよい。これに対して、第１の切削インサート１３Ａの外周刃１４Ｅの軸線Ｏに対する径方向の位置は、本実施形態ではカッタ本体１の先端面４に形成された基準孔部９の内周面である基準面９Ａを基準として調整することができる。

そして、このように位置調整された状態でも、第１の切削インサート１３Ａは、第２の切削インサート１３Ｂの切刃１４Ｂのうち上記底刃１４Ｆよりも軸線Ｏ方向後端側に位置するように配置される。また、第２の切削インサート１３Ｂは、軸線Ｏ回りの回転軌跡において、その切刃１４Ｂのうちの突切刃１４Ｇが第１の切削インサート１３Ａの外周刃１４Ｅとされる切刃１４Ｂと交差して、その突端がこの外周刃１４Ｅよりも径方向外周側に突出させられる一方、この突切刃１４Ｇよりも軸線Ｏ方向後端側の部分は外周刃１４Ｅよりも径方向内周側に位置するように設定されて取り付けられる。

従って、このようなインサート着脱式カッタによれば、こうして第１、第２の切削インサート１３Ａ、１３Ｂの位置が設定されることにより、第１の切削インサート１３Ａは、第２の切削インサート１３Ｂの底刃１４Ｆによって被削材Ｗに加工される凹溝の底面Ｂに干渉することなく壁面Ａを加工することができ、その一方で第２の切削インサート１３Ｂは、この壁面Ａと底面Ｂとの交差稜線部に上記突切刃１４Ｇによって逃げ部Ｃを形成するだけで、この突切刃１４Ｇよりも軸線Ｏ方向後端側の部分は壁面Ａと干渉することなく上記底面Ｂを形成することができる。

そして、これら切削インサート１３Ａ、１３Ｂの位置は、それぞれ第１、第２の調整機構１７Ａ、１７Ｂにより、第１の切削インサート１３Ａは軸線Ｏに対する径方向のみに、また第２の切削インサート１３Ｂは軸線Ｏ方向のみに微調整可能であるので、このような互いの加工面である壁面Ａや底面Ｂに第１、第２の切削インサート１３Ａ、１３Ｂが干渉しない状態を維持したまま、これら壁面Ａおよび底面Ｂと、上記逃げ部Ｃよりなる凹溝を高精度に被削材Ｗに形成することが可能となる。すなわち、このような干渉がないために、第１、第２の切削インサート１３Ａ、１３Ｂの一方によって加工された壁面Ａや底面Ｂが他方によって傷付けられたりすることがなく、また調整機構１７Ａ、１７Ｂによって微調整された切削インサート１３Ａ、１３Ｂの位置が干渉によりずれて加工精度が損なわれたりすることもない。

このため、例えば被削材Ｗとしてのシリンダーブロックに、上記凹溝としてベアリングキャップの取付座を形成するような場合でも、マシニングセンタのような工作機械の主軸に上記構成のインサート着脱式カッタを装着して、同工作機械によるボーリング加工やフライス加工などと連続して高精度の加工を長期に亙って安定して行うことが可能であり、ブローチ盤などを用いるのに比べて加工作業全体としての効率化を図ることができるとともに、設備コストの削減を促すことができる。

しかも、このような凹溝の壁面Ａおよび底面Ｂと逃げ部Ｃとを同時に加工することが可能であるとともに、例えば図１に示したように外周刃１４Ｆの回転径を凹溝の溝幅と一致するように第１の切削インサート１３Ａの位置を調整しておけば、この凹溝の両壁面Ａを同時に切削して、当該インサート着脱式カッタを１回だけ凹溝に沿って送り出すことで該凹溝を所望の寸法、形状に成形することも可能となるので、一層効率的な加工を促すことができる。

さらに、当該カッタはインサート着脱式であるので、切削インサート１３Ａ、１３Ｂの切刃１４Ｂに摩耗が生じたりしたときは、該切削インサート１３Ａ、１３Ｂだけを交換すればよい。特に、第１の切削インサート１３Ａについては、上述のように１つのインサート本体１４で２回の使い回しが可能であり、しかも切刃１４Ｂが摩耗したインサート本体１４は、逃げ面となる側面を再研磨して新しい切刃１４Ｂを形成しても、第１の調整機構１７Ａによって外周刃１４Ｆとしての回転径を維持することができるので、一層経済的である。

また、本実施形態では、カッタ本体１の先端面４に基準孔部９が形成されていて、この基準孔部９の内周面を基準面９Ａとして、第１の調整機構１７Ａによる第１の切削インサート１３Ａの位置調整を行って、このような外周刃１４Ｆとしての切刃１４Ｂの回転径を正確に設定することが可能となる。

すなわち、上述のようにカッタ本体１を工作機械の主軸側に固定すると、取付孔３の位置決め部５の取付面５Ａがなす凹円錐面が、回転軸部３０の取付部３３の外周面３３Ａがなす凸円錐面と密着して主軸の回転軸線Ｌがカッタ本体１の軸線Ｏと一致させられ、カッタ本体１の回転の中心となるこれら軸線Ｌ、Ｏを中心とした円筒面として基準面９Ａが配置されるので、この基準面９Ａからの切刃１４Ｂ（外周刃１４Ｆ）の径方向の距離を測定しつつ第１の切削インサート１３Ａの位置を調整することにより、この外周刃１４Ｆがなす回転径を高精度に所望の大きさに設定することができるのである。

さらに、このような切削インサート１３Ａ、１３Ｂの位置の調整を行う調整機構１７Ａ、１７Ｂが、本実施形態では調整ネジ２０をねじ込んでスリット１９Ｄを押し広げるように調整部材１９を弾性変形させ、これによって当接面１９Ｃをインサート取付座１２Ａ、１２Ｂの壁面１５Ｃからせり出させてインサート本体１４を押圧することにより、クランプネジ１６を僅かに撓むように弾性変形させてインサート本体１４を突出させるものであり、従って調整ネジ２０を緩めると変形した調整部材１９およびクランプネジ１６が元に戻ろうとしてインサート本体１４は後退させられることになる。

このため、調整ネジ２０をねじ込みすぎて切削インサート１３Ａ、１３Ｂの切刃１４Ｂが所望の位置から突出してしまっても、こうして調整ネジ２０を緩めることでインサート本体１４が後退するので、再び調整ネジ２０をねじ込んで所望の位置となるように調整したり、あるいはインサート本体１４を後退させたときに所望の位置に切刃１４Ｂが位置するように調整することにより、比較的容易かつ簡略に、しかしながら正確に切削インサート１３Ａ、１３Ｂの位置調整を行うことが可能となる。

本発明の一実施形態を示す縦断面図である（ただし、第１、第２の切削インサート１３Ａ、１３Ｂのすくい面１４Ａは、説明のため同じ側を向いている。）。 図１に示す実施形態を軸線Ｏ方向先端側から見た図である。 図１における第２のインサート取付座１２Ｂ周辺を示す拡大左側面図である。

符号の説明

１ カッタ本体
３ 取付孔
５Ａ 取付面
９Ａ 基準面
１２Ａ 第１のインサート取付座
１２Ｂ 第２のインサート取付座
１３Ａ 第１の切削インサート
１３Ｂ 第２の切削インサート
１４ インサート本体
１４Ａ すくい面
１４Ｂ 切刃
１４Ｅ 外周刃
１４Ｆ 底刃
１４Ｇ 突切刃
１６ クランプネジ
１７Ａ 第１の調整機構
１７Ｂ 第２の調整機構
１８ 凹所
１９ 調整部材
１９Ａ 調整部材１９の貫通穴
１９Ｃ 調整部材１９の当接面
１９Ｄ 調整部材１９のスリット
２０ 調整ネジ
２０Ｃ 調整ネジ２０のネジ頭部
３０ 回転軸部
３３Ａ 回転軸部３０の取付部３３の外周面
Ｏ カッタ本体１の軸線
Ｌ 回転軸線
Ｔ カッタ回転方向
Ｗ 被削材
Ａ 被削材Ｗに形成される凹溝の壁面
Ｂ 被削材Ｗに形成される凹溝の底面
Ｃ 被削材Ｗに形成される凹溝の逃げ部

Claims (3)

1. 被削材に形成された凹溝の溝壁面と溝底面とを加工するインサート着脱式カッタであって、
   軸線回りに回転されるカッタ本体の先端部外周に、上記溝壁面を加工する第１の切削インサートがその切刃を外周刃として上記軸線に対する径方向外周側に向けて着脱可能に取り付けられる第１のインサート取付座と、上記溝底面を加工する第２の切削インサートがその切刃を底刃として上記軸線方向先端側に向けて着脱可能に取り付けられる第２のインサート取付座とが形成され、上記第２の切削インサートには上記底刃の外周端に連なって、上記溝底面と溝壁面との交差稜線部に逃げ部を形成する突切刃が上記径方向外周側に突出するように形成されており、
   上記第１のインサート取付座には上記第１の切削インサートの上記径方向の位置を調整する第１の調整機構が備えられるとともに、上記第２のインサート取付座には上記第２の切削インサートの上記軸線方向の位置を調整する第２の調整機構が備えられ、
   上記第１の切削インサートは、上記底刃よりも上記軸線方向後端側に位置するように配置されるとともに、上記第２の切削インサートは、上記突切刃が上記軸線回りの回転軌跡において上記外周刃と交差して該外周刃よりも上記径方向外周側に突出させられる一方、この突切刃よりも上記軸線方向後端側の部分は上記外周刃よりも上記径方向内周側に位置するように取り付けられることを特徴とするインサート着脱式カッタ。
2. 上記カッタ本体の後端部には、該カッタ本体が取り付けられる工作機械側の回転軸部に設けられた上記軸線を中心とする円錐面に密着可能な円錐面状の取付面が形成されるとともに、上記カッタ本体の先端部には、上記第１の調整機構による上記第１の切削インサートの上記径方向の位置調整の基準となる円筒面状の基準面が、上記取付面と同軸となるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のインサート着脱式カッタ。
3. 上記切削インサートは、該切削インサートを貫通するクランプネジが上記インサート取付座にねじ込まれることによって着脱可能に取り付けられるとともに、上記調整機構は、上記カッタ本体に形成された凹所に挿入される調整部材と、この調整部材に形成された貫通穴に挿通されて上記凹所の底部にねじ込まれる調整ネジとを備え、上記調整部材には、上記貫通穴の中心線方向に延びるとともに上記切削インサートに当接する当接面と、この当接面に並行して延びるとともに上記貫通穴に連通するスリットとが形成されるとともに、上記調整ネジには、該調整ネジのねじ込みによって上記スリットを押し広げるように上記調整部材を弾性変形させるネジ頭部が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインサート着脱式カッタ。

Images