JP6331683B2 - 刃先調整機構 - Google Patents

Description

本発明は、刃先交換式切削工具のための刃先調整機構に関する。特に、本発明は、刃先交換式切削工具の工具ボデーに着脱自在に取り付けられる切削インサートにおける切れ刃の位置を調整するために用いられる刃先調整機構に関する。

刃先交換式切削工具には、切削インサートの切れ刃の位置を調整するための刃先調整機構が設けられる場合がある。特に、複数の切削インサートを備える回転切削工具においては、各々の切削インサートの切れ刃の位置、すなわち各切れ刃の突き出し量を揃えるために刃先調整機構が必要とされることが多い。なぜなら、複数の切削インサートが切削に関与することから、各切れ刃の突き出し量にばらつきがあると切れ刃寿命に悪影響を及ぼすからである。こういった各切れ刃の突き出し量のばらつきは、一つには切削インサートや工具ボデーの製造上の寸法誤差に起因するものである。

特許文献１には刃先調整機構の一例が開示されている。特許文献１では、軸線周りに回転させられる工具ボデーの先端外周部に切削インサートが取り付けられる切削工具において、切削インサートの主切れ刃の工具半径方向の位置を調整するための刃先調整機構が記載されている（図９を参照）。切削インサートは、工具ボデーのインサート座の底壁面に取付ねじによって固定される。そして、切削インサートに隣接するようにして、刃先調整部材である調整楔が配置されている。また、調整楔には、工具ボデーの先端側から調整楔を貫通するようにしてねじ穴が配置され、そのねじ穴に調整ねじが螺入されている。この調整ねじを回転させて調整楔を進めることで、調整楔が工具ボデーの基端側へと移動する。その結果、調整楔のテーパ状の側面によって切削インサートが工具ボデーの外周側へと押圧され、切削インサートの主切れ刃の位置が微調整される。これによって、製造上の誤差に起因する各切削インサートの切れ刃位置のずれを解消することができる。

特開２００６−１５０４９１号公報

特許文献１の刃先調整機構は、主切れ刃の工具半径方向における切れ刃の位置を調整することができるという利点があるのだが、切削インサートと工具ボデーの間に調整楔を設ける必要がある。この調整楔には調整ねじを挿入するための貫通穴を形成しなければならないため、剛性を確保するために調整楔は一定度の大きさを有していることが求められる。そのため、調整楔を設けるために必要とされるスペースは、必然的に大きいものとなる。一方、工具ボデーは、一般的に、芯厚（すなわち、工具ボデーの先端面視における、複数のインサート座などの切欠き部分より内側部分の厚さ）が厚いことが好ましい。なぜなら、芯厚が薄いと工具ボデーの剛性が著しく低下するおそれがあるからである。特に、エンドミルは正面フライスと比較して非常に径が小さいために芯厚も薄く、特許文献１に記載の刃先調整機構を適用した場合には工具ボデーの剛性が著しく低下し、びびりや破損といった問題が生じやすくなる。また、切削工具を工作機械本体に装着するときに使用されるボルトを通す貫通孔を形成することが求められる場合もあるので、それを踏まえて芯厚はボルトの頭部よりも大きくなるように十分に確保される必要がある。しかしながら、特許文献１のような調整楔を設けると、そのために必要とされる大きなスペースの分だけ芯厚が薄くなってしまうので、工具ボデーの剛性が大きく低下するおそれが生じる。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、切れ刃の位置の調整方向において省スペースを実現する刃先調整機構を提供することを目的とする。

本発明は、切削工具の工具ボデー２に着脱自在に取り付けられる切削インサート３を動かすことによって、その切れ刃の位置を調整することが可能な刃先調整機構１であって、切削インサート３と当接する調整部材４と、調整部材４に螺入される調整ねじ６と、を有し、調整部材４には、切削インサート３を動かす方向の成分を方向に伸長している、調整ねじ６を螺入することが可能なねじ穴２０が形成されており、ねじ穴２０に螺入された調整ねじ６が工具ボデー２に突き当たることによって、調整部材４は動かされる、ことを特徴とする。

本発明によると、切れ刃の位置の調整方向において大幅な省スペース化を実現することが可能となるので、回転切削工具の芯厚を確保しながらも工具半径方向における切れ刃位置を調整することができる。これによって、工具ボデーの剛性の低下を極力抑制することが可能である。

本発明の刃先調整機構を備えたエンドミルの斜視図を示す。 図１のエンドミルの先端面図を示す。 図１の工具ボデー斜視図を示す。 図１のエンドミルにおける調整部材の斜視図を示す。 図４の調整部材の下面図を示す。 図１のエンドミルにおける切削インサートの斜視図を示す。 調整部材の切欠き部と切削インサートとの係合状態を下面方向から模式的に説明する図を示す。 調整部材の切欠き部と切削インサートとの係合状態の他の実施形態を下面方向から模式的に説明する図を示す。

以下、本発明の一実施形態に係る刃先調整機構１について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、「上」、「下」、「前」、「後」のような用語を用いるが、これらは理解を容易にするように用いられるに過ぎず、本発明を限定することを意図しない。

本実施形態の刃先調整機構１は、図１及び図２に示されているように、回転軸線Ａ周りに回転されて用いられる回転切削工具であるエンドミルＴに適用されている。工具ボデー２の先端側外周部には、複数の切削インサート３が着脱自在に取り付けられる。刃先調整機構１は、切削インサート３の切れ刃における工具半径方向（図２における調整方向Ｘ）の切れ刃の位置を調整する。刃先調整機構１は、工具ボデー２に着脱自在に設けられ且つ切削インサート３を押圧する調整部材４と、調整部材４を動かす調整ねじ６と、から構成されている。調整部材４は、調整部材用固定ねじ５によって工具ボデー２上に固定される。切削インサート３は、切削インサート用固定ねじ７によって工具ボデー２上に固定される。また、調整方向Ｘとは、概ね、工具ボデー２の回転軸線Ａ側から外周面２ａ側に向かう方向及びこれと逆の方向のことを言う。

工具ボデー２は、図３に示されているように、略円筒状をなしており、その先端側外周部には、それぞれ工具ボデー２の外周面２ａ及び先端面２ｂに開口するように複数の切りくずポケット８とインサート座９とが設けられている。切りくずポケット８とインサート座９とは対に構成されていて、切りくずポケット８の工具回転方向後方側にインサート座９が位置付けられている。これらのインサート座９の各々は、工具ボデー２の回転方向Ｒの前方側を実質的に向く底壁面１０と、径方向外周側を実質的に向く側壁面１１と、を有している。底壁面１０には、切削インサート３を工具ボデー２に固定するために切削インサート用固定ねじ７が螺入されることができる切削インサート用ねじ穴１２と、調整部材４を工具ボデー２に固定するために調整部材用固定ねじ５が螺入されることができる調整部材用ねじ穴１３と、が形成されている。本実施形態においては、このように切削インサート用ねじ穴１２と調整部材用ねじ穴１３とが同一平面上に配置されているが、これに限定されることはなく、それぞれが同一平面上にない面に形成されていてもよい。

調整部材４は、図４及び図５に示されているように、略直方体の一部が切り欠かれたような全体形状を有しており、上面１４と、上面１４に対向する下面１５と、上面１４と下面１５とを接続する周側面１６と、から基本的に構成されている。上面１４と下面１５とは、略平行の位置関係にある。上面１４は、下面１５から相対的に離れた位置にある上面部分１４ａと、下面１５に相対的に近い位置にある上面部分１４ｂと、からなる。すなわち、上面部分１４ｂの領域は、調整部材４の上下方向の厚さが薄い第１の薄肉部１８となっている。また、調整部材４の一端には、上面１４と下面１５とを貫通するように固定穴１７が設けられている。前述した第１の薄肉部１８は、固定穴１７に隣接するように形成されている。また、本実施形態の調整部材４においては、固定穴１７から、固定穴１７が設けられている端部とは反対側の端部にわたって、周側面１６間の厚さが薄い第２の薄肉部１９が設けられている。第２の薄肉部１９の周側面１６のうち、第１の薄肉部１８側にある部分を周側面部分１６ａとする。周側面部分１６ａには、第２の薄肉部１９を略垂直に貫通するようにねじ穴２０が形成されている。また、第２の薄肉部１９の下面１５側には切欠き部２１が設けられている。切欠き部２１は２つの側面２２，２３を有しており、一方の側面２３は第１の薄肉部１８の側面でもある。これらの側面２２，２３は、下面視にて、それぞれの延長線が鋭角で交差するように形成されている。この交差角度は、切削インサート３の切れ刃のコーナ角と略同一である。

切削インサート３は、図６に示されているように、略ひし形の上面２４と、上面２４に対向する下面２５と、上面２４と下面２５とを接続する側面２６と、からなる平板形状を有している。また、上面２４と周側面２６との交差稜線には複数の切れ刃２７が設けられている。また、上面２３及び下面２５の略中央には、上下面を貫通するように固定穴２８が形成されている。なお、切削インサート３の形状は、図６に示すものに限定されることはなく、適宜変更することが可能である。また、切削インサート３の切れ刃２７の部分は、超硬合金、サーメット、セラミック、又はダイヤモンドあるいは立方晶窒化硼素を含有する超高圧焼結体といった硬質材料、又はコーティングされたそれらの硬質材料から少なくともなるとよい。本実施携帯の切削インサート３は、使用する切れ刃２７を交換することによって、複数回使用することが可能である。

次に、刃先調整機構１の組み立ての一例について説明する。

調整部材４は、図１から明らかなように、工具ボデー２に対して、インサート座９の底壁面１０及び側壁面１１と、調整部材４の下面１５及び周側面１６とが、それぞれ互いに当接するように取り付けられる。このとき、周側面部分１６ａが工具外周側に向けられるように、調整部材４は配置されている。そして、調整部材４の固定穴１７には調整部材用固定ねじ５が挿入される。この調整部材用固定ねじ５がインサート座９の切削インサート用ねじ穴１２と螺合することによって、調整部材４は工具ボデー２に固定される。さらに、調整部材４の第２の薄肉部１９に設けられたねじ穴２０には、調整ねじ６が螺入されている。インサート座９の側壁面１１における、この調整ねじ６に対応する場所にはねじ穴が形成されていない。したがって、調整ねじ６を調整部材のねじ穴２０に深くまで螺入したとしても、調整ねじ６は工具ボデー２の側壁面１１に螺合することはなく、ただ側壁面１１に突き当たるのみである。

次に、切削インサート３の周側面２６が調整部座４の切欠き部２１の側面２２，２３と当接するように、切削インサート３はインサート座９の底壁面１０上に配置される。このように配置された後に、切削インサート９の固定穴２８には切削インサート用固定ねじ７が挿入される。この切削インサート用固定ねじ７がインサート座９の調整部材用ねじ穴１３と螺合することによって、切削インサート３は工具ボデー２に固定される。

調整部材４と切削インサート３の位置関係について、図７を参照しながら詳細に説明する。切削インサート３は、調整部材４の切欠き部２１に係合する状態で保持されており、切削インサート３の切削に関与していない側の切れ刃２９は、調整部材４の周側面１６とほぼ同一の位置にある。すなわち、切れ刃の位置の調整方向Ｘにおいて、切削に関与していない切れ刃２９よりも工具内周側に調整部材４のためのスペースを設ける必要がほぼない。そのため、インサート座９内に調整部材４を設置しても、図１から明らかなように、エンドミルＴの芯厚の減少が非常に少ない。

次に、本実施形態の刃先調整機構１の作用及び効果について説明する。

最も工具径が小さくなる方向に刃先調整された状態では、調整部材４の周側面１６とインサート座９の側壁面１１とが全面的に接触している。この状態において、調整ねじ６を調整部材４のねじ穴２０に深くまで螺入させていくと、いずれ調整ねじ６の先端がインサート座の側壁面１１に突き当たる。インサート座の側壁面１１に突き当たった状態でさらに調整ねじ６を回転させていくと、調整ねじ６はその場で回転するのであるが、調整部材４は調整ねじ６のねじ溝にそって調整方向Ｘの工具外周側へせり出すように移動し始める。これに伴って、調整部材４の切欠き部２１の側面２２，２３が切削インサート３の周側面２６を押圧し、切削インサート３は調整方向Ｘ側に動かされ、切れ刃位置が調整される。

以上のように本実施形態の刃先調整機構１においては、工具半径方向の切れ刃の位置を調整することができるのであるが、最も工具径が小さくなる方向に刃先調整された状態において、切削インサート３はインサート座９の側壁面１１にほぼ当接するような位置にある。すなわち、図１及び７に示されているように、切削インサート３が調整部材４の切欠き部２１に収納されるようにして配置されているため、調整部材４を設けても工具ボデー２の芯厚の減少量が非常に小さい。そのため、本実施形態の刃先調整機構は、エンドミルのような小径の工具においても工具ボデー２の剛性を低下させることなく、工具半径方向における切れ刃位置を調整することが可能である。

本発明は、上記実施形態のものに限定されることはない。例えば、切削インサート３の切削に関与していない側の切れ刃２９が調整部材４の周側面１６とほぼ同一の位置にある形態（図７参照）ではなく、図８に示されているように、その切れ刃２９と周側面部分１６に厚みを設ける形態であっても、従来の調整楔と比較して工具半径方向の大きさが十分に小さい。そのため、従来の調整楔による方法と比較して芯厚の減少量が少ないので、工具の剛性の低下を小幅にとどめることができる。すなわち、本発明においては、調整ねじ６を螺入するねじ穴２０を工具半径方向に沿った方向に設けているため、従来技術ように調整ねじ６及びねじ穴２０を形成するだけの大きさを確保することを考慮して調整部材４を工具半径方向に大きくする必要がない。したがって、最も工具径が小さくなる方向に刃先調整された状態において、切削インサート３とインサート座９の側壁面１１との間に一定の距離を設ける形態であっても、その距離を十分に小さく抑制することができるため、芯厚の減少量を小さくすることが可能なのである。

また、本実施形態の刃先調整機構１においては、調整部材４は切削インサート３の周側面２６とのみ当接するのであるが、切削インサート３との当接箇所はこれに限定されることはない。例えば、調整部材４上に切削インサート３を載せるカートリッジタイプにすることも可能である。しかしながら、カートリッジタイプにおいては、切削インサート３を載せる分だけ調整部材４の厚さが厚くなってしまうので、調整部材４は切削インサート３の周側面２６とのみ当接する形態の方が好ましい。

また、調整部材４に形成されるねじ穴２０は、工具ボデー２に装着された状態において、調整方向Ｘと完全に一致する方向に伸長している必要はなく、調整方向Ｘの成分を含む方向に伸長していればよい。このような構成においても、十分に調整方向Ｘ側に切削インサート３を動かすことができる。

本発明は、工具半径方向の切れ刃の位置調整だけではなく、切れ刃の位置の調整方向における省スペース化が求められる他の調整方向に適用することが可能である。例えば、工具の中心軸線方向における刃先調整に適用してもよい。また、本発明は、正面フライスやエンドミルといった回転切削工具だけではなく、切れ刃の位置の調整方向における省スペース化が求められる他の工具にも適用することが可能である。例えば、穴あけ用のドリルや旋盤用のバイトなどに適用してもよい。

以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、本発明は種々の変更が可能であり、本願の請求の範囲によって定義される本発明の精神及び範囲から逸脱しない限り、置換、変更が可能である。

１ 刃先調整機構
２ 工具ボデー
２ａ 外周面
２ｂ 先端面
３ 切削インサート
４ 調整部材
５ 調整部材用固定ねじ
６ 調整ねじ
７ 切削インサート用固定ねじ
８ 切りくずポケット
９ インサート座
１０ 底壁面
１１ 側壁面
１２ 切削インサート用ねじ穴
１３ 調整部材用ねじ穴
１４ 上面
１４ａ 上面部分
１４ｂ 上面部分
１５ 下面
１６ 周側面
１６ａ 周側面部分
１７ 固定穴
１８ 第１の薄肉部
１９ 第２の薄肉部
２０ ねじ穴
２１ 切欠き部
２２ 側面
２３ 側面
２４ 上面
２５ 下面
２６ 周側面
２７ 切れ刃
２８ 固定穴
２９ 切削に関与していない側の切れ刃

Claims (2)

1. 切削工具の工具ボデー（２）に形成されるインサート座（９）に着脱自在に取り付けられる切削インサート（３）を、調整部材（４）を動かすことによって、その切れ刃の位置を調整することが可能な刃先調整機構（１）であって、
   前記インサート座（９）の側壁面（１１）と前記切削インサート（３）との間に位置し、前記切削インサート（３）に当接する切削インサート押圧部と、前記切削インサート（３）よりも前記工具ボデー（２）の基端側の位置に形成され、前記インサート座（９）の底壁面（１０）に向って伸長する固定穴（１７）と、を有する調整部材（４）と、
   前記調整部材（４）の前記切削インサート押圧部に形成され、前記インサート座（９）の側壁面（１１）に向って伸長するねじ穴（２０）に螺入される調整ねじ（６）と、を有し、
   前記調整部材（４）は前記固定穴（１７）に挿通される固定ねじ（５）によって前記インサート座（９）に固定され、
   前記調整ねじ（６）がインサート座（９）の側壁面（１１）に突き当たることによって、前記調整部材（４）が前記固定ねじ（５）を中心にして回転移動する
   ことを特徴とする刃先調整機構（１）。
2. 切削工具の工具ボデー（２）に着脱自在に取り付けられる調整部材（４）を、調整ねじ（６）で動かすことによって、前記調整部材（４）に取り付けられた切削インサート（３）の切れ刃の位置を調整することが可能な刃先調整機構（１）であって、
   前記調整部材（４）は、前記工具ボデー（２）に形成され、底面と前記底面から立ち上がる側壁とで構成された取り付け部に取り付けられ、
   前記調整部材（４）は前記切削インサート（３）が載置されるインサート座（９）と、前記工具ボデー（２）の基端側の位置に形成され、前記取り付け部の底面に向って伸長する固定穴（１７）と、を有し、
   前記調整ねじ（６）は、前記調整部材（４）に設けられ、前記取り付け部の側壁に向って伸長するねじ穴（２０）に螺入され、
   前記調整部材（４）は前記固定穴（１７）に挿通される固定ねじ（５）によって前記取り付け部に固定され、
   前記調整ねじ（６）が前記取り付け部の側壁に突き当たることによって、前記調整部材（４）が前記固定ねじ（５）を中心にして回転移動する
   ことを特徴とする刃先調整機構（１）。