JP6273644B2 - 切削工具 - Google Patents

Description

この発明は、工具ホルダに装着された切削インサートを、工具の背面側からクランプ、アンクランプの操作を行って着脱するタイプの切削工具に関する。

小型のＮＣ旋盤においては、複数の切削工具を櫛歯状に並べて刃物台に取り付ける場合がある。そのような状況で使用される刃先交換式の切削工具については、スペース上の制限があることから、切削インサートを着脱する際のクランプ、アンクランプ操作を工具ホルダの背面から行うことが要求される。

ここで言う工具ホルダの背面は、工具ホルダに装着された切削インサートのすくい面と隣り合う面、かつ、刃先のある側とは反対側の面を指す。

工具ホルダに対する切削インサートの固定には、下記特許文献１に記載されたようなレバーロック方式のクランプ機構が多く利用されている。

そのレバーロック方式のクランプ機構は、入力部と出力部を備えたＬ型のクランプレバーを使用する。そのクランプレバーの出力部を切削インサートの取り付け穴に挿入し、この状態で入力部をクランプねじで押し引きしてクランプレバーを揺動させる。

その揺動によって出力部が傾き、切削インサートを支持座の隣り合う２つの座側面と主座面に押し付ける。

なお、特許文献１に記載されたクランプ機構は、クランプレバーを揺動させるクランプねじの操作（クランプ、アンクランプの操作）が工具ホルダの上面（主座面を掘り下げた側の面）においてなされる。

そのクランプねじの操作は、上述したように、複数の切削工具を櫛歯状に並べて刃物台に取り付ける場合には工具ホルダの背面側において行う必要があり、その要求に応えたクランプ機構も存在する（下記特許文献２参照）。

実開平５−５１５０６号公報 実開平７−１５２０４号公報

上記特許文献１のクランプ機構を採用した切削工具は、クランプレバーの入力部を単一のクランプねじによってクランプ方向とアンクランプ方向の双方に押すことができる。

しかしながら、クランプねじの取り付け方向が同文献の図１に示される方向であるため、クランプ、アンクランプの操作を工具ホルダの背面側で行う要求には応えられない。

また、特許文献２のクランプ機構を採用した切削工具は、クランプねじの回転操作部が工具ホルダの背面側にあるが、クランプねじでクランプレバーの入力部を押す方向がクランプ方向のみに制限される。

レバーロック方式のクランプ機構は、強固なクランプが行える反面、クランプねじを緩めてもクランプレバーが強い摩擦力を受けていることからアンクランプ点に自然復帰するのが難しく、この点で操作性が悪くて使いづらいと言う問題がある。

そこで、上記特許文献２は、クランプレバーをアンクランプ方向に押すばねを含ませているが、ばねを使用すると工具の組み立てが難しくなる。

また、工具ホルダの限定されたスペースに組み込めるばねは力が限られているため、ばね力に依存したクランプレバーの復帰は確実性に欠ける。

この発明は、レバーロック方式のクランプ機構を採用した切削工具で問題視されているクランプレバーの復帰性の悪さを解消してその切削工具の使い勝手を向上させ、併せて工具の組み立て性も向上させることを課題としている。

上記課題の解決策として、この発明は、工具ホルダと、その工具ホルダに設けられた支持座に装着される切削インサートと、その切削インサートを固定するレバーロック方式のクランプ機構を備えた切削工具を以下の如く構成した。

即ち、前記クランプ機構を、入力部、出力部及び回動支点を有するＬ型のクランプレバーと、そのクランプレバーの入力部をクランプ方向に押す、回転操作部が工具ホルダの背面に開放したクランプねじと、そのクランプねじに引き動かされて前記クランプレバーの入力部をアンクランプ方向に押す楔を備える機構にし、
前記楔を前記工具ホルダに回転不可、かつ、前記クランプねじの軸方向にスライド可能に組み付け、さらに、前記クランプねじを前記楔に対して相対回転可能に連結した。

この発明の切削工具は、クランプねじによってクランプ位置に押し動かされたクランプレバーが摩擦などによって復帰し難い状況になっていても、そのクランプレバーをクランプねじに引き動かされる楔によってアンクランプ方向に押して確実に復帰させることができる。

また、ばねを使用しておらず、組み立て性の悪化の問題も解消される。

この発明の切削工具の一例の切削インサート取り付け側の側面図である。 図１の切削工具の前面を表す図である。 図１の切削工具の背面を表す図である。 図１の切削工具の正面を表す図である。 図１のＸ−Ｘ線に沿った拡大断面図である。 図１の切削工具の構成要素を示す分解斜視図である。 図１の切削工具の要部を組み立て状態にして示す斜視図である。 図１のＹ−Ｙ線に沿った拡大断面図である。 クランプねじと楔の係合状態を示す平面図である。 工具ホルダに対する楔の組み付け状態を示す図８のＺ−Ｚ線に沿った断面図である。

以下、この発明の切削工具の実施の形態を添付図面の図１〜図１０に基づいて説明する。例示の切削工具１は、旋削加工用のバイトにこの発明を適用したものであって、工具ホルダ２と、切削インサート１０と、クランプ機構２０とで構成されている。

工具ホルダ２は、その上面を落ち込ませた主座面３ａと切削インサートの刃先側コーナ角と同一交差角をもって隣り合う座側面３ｂ、３ｃを備えた支持座３を先端に有する。

また、支持座の主座面３ａに解放するレバー挿入溝４（図５、図６参照）と、工具ホルダ２の背面からレバー挿入溝４に向かって貫通させたねじ孔５と、工具ホルダ２の前面からレバー挿入溝４に向かって貫通させた楔挿入孔６と、ピン孔７を有する。

楔挿入孔６は、キー溝６ａを併設した孔であって、ねじ孔５の延長上に設置されている。また、ピン孔７は、レバー挿入溝４を横切る位置に設けられている。このピン孔７は、図示の切削工具の場合、工具ホルダ２の前面から加工しているが、工具ホルダ２の背面から加工した孔であってもよい。

切削インサート１０は、すくい面となる上面１０ａの中央部に下面１０ｂ側に向かって貫通する取り付け孔１０ｃを設けた周知の切削インサートである。

図示の切削インサート１０は、片面の２つの鋭角コーナを使用するポジティブ型の菱形インサートであるが、両面の複数コーナを使用するネガティブ型の切削インサートであってもよいし、その形状も菱形に限定されない。

クランプ機構２０は、クランプレバー２１と、クランプねじ２２と、楔２３と、抜け止めピン２４を組み合わせて構成されている。

クランプレバー２１は、入力部２１ａと、その入力部に対して所定の角度をもって連なる出力部２１ｂと、入力部２１ａと出力部２１ｂが交差した位置のコーナに形成される揺動支点２１ｃを有するＬ型のレバーである。

このクランプレバー２１は、工具ホルダ２のレバー挿入溝４に組み込まれる。このクランプレバー２１の出力部２１ｂは、図５に示すように、切削インサートの取り付け孔１０ｃに挿入される先端側が入力部２１ａの自由端側に向かって傾いており、その部分で取り付け孔１０ｃの開口部のテーパ面を押圧する。

クランプねじ２２は、図６、図８、図９に示すように、クランプレバーの入力部２１ａに接してその入力部２１ａをクランプ方向に押圧する先細りの加工し易いテーパ部２２ａを先端に有する。

さらに、テーパ部２２ａに一体に連なってそのテーパ部２２ａの先端から延び出す細い連結ピン２２ｂと、その連結ピンの先端に形成されたフランジ２２ｃを先端に有する。

楔２３は、工具ホルダの楔挿入孔６に孔軸方向（＝クランプねじ２２の軸方向）スライド可能に挿入される。楔挿入孔６は、楔２３を余裕をもって受け入れられる孔にすると高い加工精度を要求されない。そのために、例示の工具は所謂遊びのある孔にしている。

この楔２３には、クランプねじ２２に設けられたテーパ部２２ａのテーパ面と同じ方向に傾斜した斜面２３ａと、クランプねじ２２の連結ピン２２ｂとフランジ２２ｃを受け入れるＴスロット２３ｂと、楔挿入孔６のキー溝６ａに入り込ませるキー２３ｃが設けられている。

この楔のＴスロット２３ｂにクランプねじ２２のフランジ２２ｃが挿入される。それにより、楔２３に対してクランプねじ２２が相対回転可能、かつ、軸方向相対移動不可に連結され、クランプねじ２２のねじ孔５に対するねじ込みとねじ込みの戻しによる軸方向移動に対して楔２３が追従する。

その追従は、キー２３ｃが楔挿入孔６のキー溝６ａに係合しているため、楔２３の回転（共回り）を伴わない移動となる。

以上の如く構成した例示の切削工具は、クランプねじ２２と楔２３を好ましくは予め組み合わせておいて工具ホルダ２に組み込む。

このとき、楔２３がねじ孔５の内側を通過可能な大きさであれば、組み合わせたクランプねじ２２と楔２３を工具ホルダ２の背面に開口したねじ孔５の入口側から組み込むことができる。

楔２３がねじ孔５を通過できない大きさである場合には、楔挿入孔６を図２のように貫通孔にして工具ホルダ２の前面に開放させ、その楔挿入孔６の開放口から組み合わせたクランプねじ２２と楔２３を工具ホルダ２に組み込むとよい。

寸法面での余裕があれば、クランプねじ２２のみをフランジ２２ｃが楔挿入孔６の開放口から外に出るところまでねじ孔５にねじ込み、その状態でクランプねじ２２に楔２３を連結し、その後に、クランプねじ２２をねじ孔５の入口側に移動させてそのクランプねじ２２で楔２３を楔挿入孔６に引き込むことも可能である。

クランプねじ２２と楔２３の組み付けを終えたら、次に、クランプレバー２１をレバー挿入溝４に組みつける。そして、その後にピン孔７に抜け止めピン２４を組みつけてクランプレバー２１のレバー挿入溝４からの抜け出しを防止する。抜け止めピン２４は、クランプレバー２１の脱落を確実に阻止するための好ましい要素に過ぎない。

以上で組み立てが完了する。この組み立ては製品を出荷する前に行われ、ユーザサイドでの組み立ては不要である。

組み立て後の切削工具１は、クランプレバー２１の出力部２１ｂが支持座３の主座面３ａ上に突出した状況となる。

アンクランプの状況下でその出力部２１ｂを取り付け孔１０ｃに受け入れて切削インサート１０を支持座３に着座させ、その後、クランプねじ２２をクランプ方向に操作してそのクランプねじのテーパ部２２ａでクランプレバー２１の入力部２１ａを押し下げる。

これにより、支持座３に着座させた切削インサート１０の２側面と下面が座側面３ｂ、３ｃと主座面３ａに押しつけられ、切削インサート１０が工具ホルダ２に固定される。

また、切削インサート１０を取り外す際には、クランプねじ２２をアンクランプ方向に操作してクランプねじ２２で楔２３を工具ホルダ２の背面側に向けて引き動かす。

その移動により、楔２３の斜面２３ａがクランプレバー２１の入力部２１ａを押し上げる。そのために、クランプレバー２１が強制的にアンクランプ姿勢に戻され、工具の操作性と使い勝手が格段に良くなる。

また、この発明の切削工具に設けたクランプ機構２０は、クランプレバー２１について、楔２３の無い従来品と同等の強度を確保することができる。

既存のレバーロック方式のクランプ機構のクランプねじを連結ピンとフランジのあるものに代え、さらに、楔を追加すればよいので、ばねを組み込み必要がなく、特殊な加工も必要としない。また、ばねを使用しないので工具の組み立て性も悪化しない。

さらに、クランプねじの連結ピン２２ｂが万一破損しても、クランプ機能は維持され、切削に支障がでることもない。

なお、楔２３の斜面２３ａは、図示したように、クランプねじ２２側に突出させて楔２３の底面側に設けると好ましい。

クランプ時にはクランプねじのテーパ部２２ａがクランプレバーの入力部２１ａの上面を押し下げ、アンクランプ時には上面の押し下げ点に対向した箇所で楔２３の斜面２３ａが入力部２１ａの下面を押し上げるので、クランプ機構２０のサイズ増加が抑えられ、クランプ、アンクランプ時のクランプねじ２２の推進量も短くて済む（切削インサートの着脱時間が短縮される）。

クランプレバー２１の入力部２１ａは、自由端側の上面にクランプねじのテーパ部２２ａのテーパ面に対応させたテーパ面Ｔ_Ｔ（図６及び図８参照）を、自由端側の下面に楔２３の斜面２３ａに対応させたテーパ面Ｔ_Ｕ（図８参照）をそれぞれ設けたものが、クランプねじ２２によるクランプレバーの入力部２１ａのクランプ方向への押し下げと、楔２３によるアンクランプ方向への押し上げが安定してなされて好ましい。

また、ねじ孔５は、工具ホルダ２の背面に対して垂直な孔にすると孔加工時にドリルが食いつきやすくて好ましい。同様の理由から楔挿入孔６も工具ホルダ２の前面に対して垂直な孔にするのが好ましい。

クランプレバー２１による切削インサート１０の押圧方向の関係で、例示の工具のようにねじ孔５や楔挿入孔６が工具ホルダ２の背面や前面に対して斜めに傾けざるを得ない場合には、工具ホルダ２の背面や前面に加工する孔の軸に対して直交する面を設けてそこに孔をあけてもよく、こうすることで上述の好ましい形態と同じ効果が発揮される。

このほか、楔２３の回り止めは、キーとキー溝の組み合わせ以外の方法で行うこともできる。楔２３を楔挿入孔６に対して非円形嵌合させれば、キーとキー溝は不要である。

なお、ここでの説明は、バイトを例に挙げて行ったが、発明の適用対象はバイトに限定されない。

１ 切削工具
２ 工具ホルダ
３ 支持座
３ａ 主座面
３ｂ、３ｃ 座側面
４ レバー挿入溝
５ ねじ孔
６ 楔挿入孔
６ａ キー溝
７ ピン孔
１０ 切削インサート
１０ａ 上面
１０ｂ 下面
１０ｃ 取り付け孔
２０ クランプ機構
２１ クランプレバー
２１ａ 入力部
Ｔ_Ｔ，Ｔ_Ｕ テーパ面
２１ｂ 出力部
２１ｃ 揺動支点
２２ クランプねじ
２２ａ テーパ部
２２ｂ 連結ピン
２２ｃ フランジ
２３ 楔
２３ａ 斜面
２３ｂ Ｔスロット
２３ｃ キー
２４ 抜け止めピン

Claims (3)

1. 工具ホルダと、その工具ホルダに設けられた支持座に装着される切削インサートと、そ
   の切削インサートを固定するレバーロック方式のクランプ機構を備えた切削工具であって
   、
   前記クランプ機構が、入力部、出力部及び回動支点を有するＬ型のクランプレバーと、
   そのクランプレバーの入力部をクランプ方向に押す、回転操作部が工具ホルダの背面に開
   放したクランプねじと、そのクランプねじに引き動かされて前記クランプレバーの入力部
   をアンクランプ方向に押す楔を備え、
   前記楔が前記工具ホルダに回転不可、かつ、前記クランプねじの軸方向にスライド可能
   に組み付けられ、さらに、前記クランプねじが前記楔に対して相対回転可能に連結され、
   前記クランプねじが、前記クランプレバーの入力部の上面に接する先細りのテーパ部と
   、そのテーパ部に一体に連なってそのテーパ部の先端から延び出す連結ピンと、その連結
   ピンの先端に配置されるフランジを先端に有し、前記楔が、前記上面の押し下げ点に対向
   した箇所で前記クランプレバーの入力部の下面に接する斜面を有し、前記クランプねじの
   テーパ部がクランプ時に前記クランプレバーの入力部の上面を押し下げ、前記楔の斜面が
   アンクランプ時に前記クランプレバーの入力部の下面を押し上げるように構成された切削工具。
2. 前記楔の斜面を前記クランプねじ側に突出させて楔の上面側に設けた請求項１に記載の
   切削工具。
3. 前記クランプレバーの入力部の上面及び下面にテーパ面を形成した請求項１又は請求項
   ２に記載の切削工具。

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