JP7024894B1 - 工具本体 - Google Patents

Abstract

【課題】切削インサートを交換しやすい工具本体を提供する。
【解決手段】交換可能な切削インサート２を固定する工具本体３は、工具本体３の第１面４２１に設けられたインサート取付座５と、インサート取付座５に載置された切削インサート２を拘束するクランプ部材６と、該クランプ部材６を操作する操作部材７と、を備えている。操作部材７は、第１面４２１から該第１面４２１とは反対側にある工具本体３の第２面４２２への向きにクランプ部材６を下降させることができ、かつ第２面４２２から第１面４２１への向きにクランプ部材６を上昇させることができる。クランプ部材６は、該クランプ部材６が下降した状態で切削インサート２の取付孔２９の内周面に形成された縮径部２９２に当接するフック部６１を有している。
【選択図】図４

Description

本発明は、交換可能な切削インサートを固定する工具本体に関する。

旋削工具は、交換可能な切削インサートと、該切削インサートを固定する工具本体と、を備えている。切削インサートは、一方の端面から他方の端面に挿通されたクランプねじ等により工具本体のインサート取付座に固定される（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１６／１８６１１３号

切削インサートをクランプねじにより固定する場合、切削インサートが受ける切削抵抗の向きによっては右ねじではなく左ねじを使うことがある。例えば、特許文献１に記載の切削インサートを自動旋盤のくし形刃物台に取り付けて溝入れ加工に用いる場合、右ねじで固定すると切削抵抗でねじが緩むおそれがあるため、左ねじで固定することがある。製造現場において右ねじと左ねじとが混在していると、ねじが締まる向きか緩む向きか使用の都度確認することになり、作業者の手間が増える。

また、くし形刃物台に旋削工具が取り付けられた状態において、他の旋削工具や機械の内壁が障害物になり、作業者がインサート取付座に対向する向きからクランプねじを抜き取りにくいことがある。機械の内壁とインサート取付座との隙間が極めて狭い場合、くし形刃物台から旋削工具を取り外し、切削インサートを交換してから旋削工具をくし形刃物台に取り付けていた。あるいは、頭部だけでなく軸部の先端にもレンチ穴が形成されたクランプねじを用いて、インサート取付座がある側面とは反対側の側面に露出した軸部をレンチで回して切削インサートを交換していた。

後者の場合、インサート取付座とは反対側からクランプねじを取り外すことができるので、工具本体をくし形刃物台から取り外さなくても切削インサートを交換できる利点がある。反面、後者の場合には、切削インサートを工具本体から取り外す際に使用済みの切削インサートとともにクランプねじをくし形刃物台の下にある機内の切りくずを処理・廃棄する箇所に落として紛失してしまうことがある。

そこで、本発明は、切削インサートを交換しやすい工具本体を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る工具本体は、交換可能な切削インサートを固定する工具本体であって、工具本体の第１面に設けられたインサート取付座と、インサート取付座に載置された切削インサートを拘束するクランプ部材と、該クランプ部材を操作する操作部材と、を備えている。操作部材は、第１面から該第１面とは反対側にある前記工具本体の第２面への向きにクランプ部材を下降させることができ、かつ第２面から第１面への向きにクランプ部材を上昇させることができる。クランプ部材は、該クランプ部材が下降した状態で切削インサートの取付孔の内周面に形成された縮径部に当接するフック部を有している。

この態様によれば、クランプ部材を上昇させてフック部と切削インサートとに隙間をあければ、切削インサートを取り外すことができる。切削インサートの交換のたびにクランプ部材をインサート取付座から完全に抜き取ってしまう必要がないため、切削インサートの交換作業でクランプ部材が脱落することを未然に防ぐことができる。そのため、切削インサートを交換しやすい工具本体を提供することができる。

上記態様において、操作部材の少なくとも一部は、第２面側に露出していてもよい。

この態様によれば、インサート取付座とは反対側の第２面側から操作して切削インサートを交換できる。インサート取付座に手が届きにくい壁際等であっても切削インサートを交換しやすい工具本体を提供することができる。

上記態様において、クランプ部材は、該クランプ部材が切削インサートを拘束した状態において、該切削インサートの底面よりも第１面側に位置した突出部分と、底面よりも第２面側に位置した埋設部分と、を含み、突出部分には、フック部が設けられ、埋設部分には、第１面側から見たときフック部とは反対側に向かって突出したテール部が設けられ、インサート取付座は、埋設部分を収容するポケットを有し、該ポケットには、テール部を支持する傾斜面が形成されていてもよい。

この態様によれば、クランプ部材を下降させたとき、該クランプ部材が僅かに弾性変形してテール部を支点にフック部が回動する。フック部と切削インサートとの当接が安定するため、工具本体が切削インサートをより確実に拘束できるようになる。

上記態様において、テール部は、傾斜面に支持される部位において、円柱面の一部又は球面の一部で構成されていてもよい。

この態様によれば、テール部の下面と傾斜面とが点接触するため、支点の位置が安定する。フック部が設計どおりに安定して切削インサートに当接するため、工具本体が切削インサートをより確実に拘束できるようになる。

上記態様において、クランプ部材には、切削インサートの取付孔の中心軸と平行な軸線を有するめねじが形成され、操作部材には、めねじに螺合するおねじが形成されいてもよい。

この態様によれば、おねじとめねじとの簡素な構成でクランプ部材を昇降させる操作部材を構成できる。おねじで直に切削インサートを固定するのではなく、クランプ部材を介して固定するため、切削抵抗の向きに左右されずにねじの向きを選択できる。

上記態様において、操作部材は、おねじが形成された軸部と、該軸部の一端に設けられ、かつ該軸部よりも拡径に形成された頭部と、を有し、軸部の外縁と頭部の外縁とを繋ぐ頭部の座面は、円錐状又は半球状に形成され、第２面には、頭部の座面に倣う形状の凹部が形成されていてもよい。

この態様によれば、ねじ部材である操作部材を締めるに従ってねじの頭部が凹部に案内され、ねじの軸部がインサート取付座に対して位置決めされる。そのため、操作部材に連結されているクランプ部材と、インサート取付座に載置されている切削インサートとを位置決めしやすい。

上記態様において、フック部は、中央部と、該中央部を挟んで互いに反対側に位置する第１端部及び第２端部と、を有し、中央部が切削インサートに当接しない一方、第１端部及び第２端部が切削インサートに当接してもよい。

フック部の先端の形状や切削インサートの取付孔の形状には、公差として許された僅かなばらつきがある。この態様によれば、フック部や取付孔の形状に少々ばらつきがあっても、フック部が縮径部の内周面に確実に二点で当接するため、クランプ部材による切削インサートの拘束が安定する。

本発明によれば、切削インサートを交換しやすい工具本体を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る旋削工具の一例を示す斜視図である。 図２は、図１に示された旋削工具を分解して示す斜視図である。 図３は、図１に示された先端部を拡大して示す斜視図である。 図４は、図３に示された先端部をクランプ部材の対称面で切断した断面図である。 図５は、図４に示されたクランプ部材をフック部側から見た斜視図である。 図６は、図４に示されたクランプ部材をテール部側から見た斜視図である。 図７は、図４に示されたクランプ部材を第１面側から見た平面図である。 図８は、拘束を緩めて切削インサートを取り外した状態を示す斜視図である。

添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。以下、図面を参照して各構成について詳しく説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る旋削工具１の一例を示す斜視図である。旋削工具１は、交換可能な切削インサート２と、切削インサート２を固定する工具本体３と、を備えている。図示した例では、旋削工具１が、くし形刃物台に固定される自動旋盤用の溝入れ工具として構成されている。

図２は、図１に示された旋削工具１を分解して示す斜視図である。図２に示すように、工具本体３は、ホルダ４と、該ホルダ４に取り付けられたクランプ部材６及び操作部材７と、を備えている。ホルダ４は、基端４１Ｅから該基端４１Ｅとは反対側の先端４２Ｅまで延在する棒状に形成されている。

先端４２Ｅ及びその近傍の部分を含むホルダ４の先端部４２には、切削インサート２を載置するインサート取付座５が設けられている。先端部４２よりも基端４１Ｅ側は、工作機械に固定可能なシャンクとして構成されている。インサート取付座５は、後述する切削インサート２の底面（例えば、第２端面２２）に当接して切削インサート２を拘束する着座面５２と、後述する切削インサート２の周側面２３に当接して切削インサート２を拘束する壁面５３と、を有している。

図３は、図１に示された先端部４２を拡大して示す斜視図である。図３に示すように、先端部４２は、先端面４２５と、該先端面４２５に臨む第１乃至第４面４２１，４２２，４２３，４２４と、を有している。前述したホルダ４の先端４２Ｅは、先端面４２５上に位置している。前述したインサート取付座５は、第１面４２１に設けられている。第２面４２２は、第１面４２１とは反対側に位置している。第３及び第４面４２３，４２４は、第１面４２１と第２面４２２との間を繋いでいる。

以下の説明において、ホルダ４の高さ方向Ｄｈにおける第１面４２１から第２面４２２への向きを下向きと呼び、高さ方向Ｄｈにおける第２面４２２から第１面４２１への向きを上向きと呼ぶことがある。ホルダ４の高さ方向（上下方向）Ｄｈは、先端部４２の第１面４２１と第２面４２２とを結ぶ方向であり、ホルダ４の基端４１Ｅと先端４２Ｅとを結ぶホルダ４の長手方向ＤＬに必ずしも直交していなくてよい。

図３に示すように、クランプ部材６は、インサート取付座５に載置された切削インサート２を拘束する。切削インサート２は、第１端面２１と、第１端面２１とは反対側の第２端面２２と、第１端面２１及び第２端面２２を繋ぐ周側面２３と、第１端面２１及び第２端面２２を貫通する取付孔２９と、を有している。周側面２３は、被削物を切削する切れ刃２４と、該切れ刃２４に臨むすくい面２５及び逃げ面２６と、を含んでいる。

第２端面２２の少なくとも一部は、インサート取付座５の着座面５２に支持される底面として構成されている。図示した例では、第１端面２１と第２端面２２とが略同一の形状を有している。そのため、切削インサート２を上下反転させて第１端面２１を底面にしてインサート取付座５に切削インサート２を装着できる。

図示した例では、周側面２３が取付孔２９の中心軸Ｚに対して１８０度対称に形成されている。周側面２３は、第２端面２２を底面にしてインサート取付座５に切削インサート２を装着する際に使用可能な二つの切れ刃２４と、第１端面２１を底面にしてインサート取付座５に切削インサート２を装着する際に使用可能な二つの切れ刃２４と、合計四つ（図８参照）の切れ刃２４を含んでいる。

図４は、図３に示された先端部をクランプ部材６の対称面で切断した断面図である。断面の位置を図３中にＩＶ－ＩＶ線で示す。図４に示すように、切削インサート２の取付孔２９の内周面は、拡径部２９１と、該拡径部２９１よりも内径が小さい縮径部２９２と、を有している。図示した例では、第１端面２１及び第２端面２２の各々に拡径部２９１が形成され、第１端面２１及び第２端面２２の中間部に縮径部２９２が形成されている。

クランプ部材６は、縮径部２９２に当接するフック部６１と、インサート取付座５に当接するテール部６２と、を有している。図５は、図４に示されたクランプ部材６をフック部６１側から見た斜視図である。図５に示すように、クランプ部材６は、ホルダ４の高さ方向Ｄｈに延在する円柱状の胴部６０を有している。前述したフック部６１及びテール部６２は、胴部６０に設けられている。

図６は、図４に示されたクランプ部材６をテール部６２側から見た斜視図である。図示した例では、胴部６０の底面にめねじ（ねじ穴）６７が形成されている。めねじ６７は、その軸線が切削インサート２の取付孔２９の中心軸Ｚ（図４に示す）と平行になるように形成されている。図６に示すように、テール部６２の下面６２２は、下方へ膨らむように緩やかに湾曲している。図示した例では、下面６２２が、クランプ部材６の対称面に垂直な中心軸を有し、曲率円の半径が大きい円柱面の一部で構成されている。下面６２２を曲率円の半径が大きい球面の一部で構成してもよい。

図７は、図４に示されたクランプ部材６をホルダ４の先端部４２の第１面４２１側から見た平面図である。図７に示すように、第１面４２１側から見たとき、つまり上方から見たとき、テール部６２はフック部６１とは反対側に向かって突出している。フック部６１の先端は、中央部６１３と、該中央部６１３を挟んで互いに反対側に位置する第１及び第２端部６１１，６１２と、を有している。

フック部６１は、中央部６１３が切削インサート２に当接しない一方、第１及び第２端部（両端部）６１１，６１２が切削インサートの縮径部２９２に当接するように、第１及び第２端部６１１，６１２が角張って形成されている。詳しく述べると、第１面４２１側から見たフック部６１の先端の外形は、第１及び２端部６１１，６１２に挟まれた中央部６１３が後述する胴部６０の突出部分６０１よりも曲率円の半径が大きい円弧状に形成され、第１及び第２端部６１１，６１２の各々が突出部分６０１よりも曲率円の半径が小さい円弧状に形成されている。

再び図４を参照して操作部材７について説明する。操作部材７は、ホルダ４の高さ方向Ｄｈにおいて第１面４２１から第２面４２２への向きにクランプ部材６を下降させたり、第２面４２２から第１面４２１への向きにクランプ部材６を上昇させたりすることができる。図示した例では、操作部材７が、おねじが形成された軸部７２と、軸部７２の一端に設けられ、かつ軸部７２よりも拡径の頭部７１と、を有するねじ部材として構成されている。軸部７２のおねじは、クランプ部材６のめねじ６７に螺合するように形成されている。

なお、操作部材７は、クランプ部材６に螺合するねじ部材に限定されない。クランプ部材６を昇降させることができれば、ウォームギアであってもよいし、他の伝達機構であってもよい。図示した例では、ねじ部材において、軸部７２の外縁と頭部７１の外縁とを繋ぐ頭部７１の座面が円錐状に形成されている。座面の形状は、半球状であってもよい。ホルダ４の第２面４２２には、頭部７１の座面に倣う形状の凹部５８が形成されている。

前述したフック部６１は、クランプ部材６が下降した状態で切削インサート２の取付孔２９の内部に形成された縮径部２９２に当接し、クランプ部材６が上昇した状態で縮径部２９２から離間する。前述した胴部６０は、クランプ部材６が切削インサート２を拘束した状態において、切削インサート２の底面（図示した例では第２端面２２）よりも第１面４２１側に位置した突出部分６０１と、底面よりも第２面４２２側に位置した埋設部分６０２と、を含んでいる。

フック部６１は、突出部分６０１に設けられ、テール部６２及びめねじ６７は、埋設部分６０２に設けられている。突出部分６０１においてフック部６１とは反対側の部位は、第２面４２２側から第１面４２１側に向かうに従いフック部６１に近づく傾斜面に形成されている。突出部分６０１においてフック部６１が切削インサート２の取付孔２９の径方向に突出しているにもかかわらず、反対側の部位が傾斜面に形成されているため、突出部分６０１の第１面４２１側の先端部が先太り形状にならない。そのため、取付孔２９に対してフック部６１を滑らかに挿抜できる。クランプ部材６を緩めた状態で、切削インサート２をインサート取付座から取り外したり、切削インサート２をインサート取付座５に取り付けたりすることができる。

インサート取付座５には、埋設部分６０２を収容するポケット５６が設けられている。ポケット５６には、テール部６２の下面６２２を支持する傾斜面５６１と、ポケット５６の底面から第２面４２２まで貫通する貫通孔５７と、が形成されている。前述したように、テール部６２の下面６２２は下方へ膨らんでいる。これに対し、インサート取付座５の傾斜面５６１は平面状に形成されている。そのため、下面６２２と傾斜面５６１との接触面積が小さい。図４に示すように、操作部材７の少なくとも一部は、第２面４２２側に露出している。図示した例では、ポケット５６の貫通孔５７に操作部材７の軸部７２が挿通され、第２面４２２側に操作部材７の頭部７１が露出している。

以上のように構成された本実施形態の工具本体３によれば、第１面４２１側へ上昇し、第２面４２２側へ下降するクランプ部材６を用いて、切削インサート２を拘束できる。図８は、拘束を緩めて切削インサート２を取り外した状態を示す斜視図である。クランプ部材６を上昇させて拘束を緩めれば、切削インサート２を取り外したり取り付けたりできるため、図８に示すように、切削インサート２の交換のたびにクランプ部材６や操作部材７をホルダ４から取り外さなくてもよい。スクリューオン式と比べて、クランプねじが脱落して紛失するおそれがないし、狭いスペースでも切削インサート２を交換しやすい。

図４に示すように、クランプ部材６を昇降させる操作部材７がインサート取付座５とは反対側の第２面４２２側に露出しているため、第２面４２２側から操作して切削インサート２を交換できる。くし形刃物台等が障害物になってインサート取付座５に対向する向きから切削インサート２を交換しにくい場合であっても、くし形刃物台から工具本体３を取り外すことなく切削インサート２を交換できる。

クランプ部材６が回動するとき、図４に示すように、支点となるテール部６２によって回転中心が位置決めされるため、切削インサート２に対してフック部６１の当接する位置が安定する。図６に示すように、テール部６２の下面６２２が膨らんでいてインサート取付座５の傾斜面５６１との接触面積が小さいため、クランプ部材６の回転中心を狭い領域内に設計どおりに配置しやすい。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。

１…旋削工具、２…切削インサート、３…工具本体、４…ホルダ、５…インサート取付座、６…クランプ部材、７…操作部材、２１…第１端面、２２…第２端面、２３…周側面、２４…切れ刃、２５…すくい面、２６…逃げ面、２９…取付孔、４１…基端部、４１Ｅ…基端、４２…先端部、４２Ｅ…先端、５２…着座面、５３…壁面、５６…ポケット、５７…貫通孔、５８…凹部、６０…胴部、６１…フック部、６２…テール部、６７…めねじ、７１…頭部、７２…軸部、２９１…拡径部、２９２…縮径部、４２１…第１面、４２２…第２面、４２３…第３面、４２４…第４面、４２５…先端面、５６１…傾斜面、６０１…突出部分、６０２…埋設部分、６１１…第１端部、６１２…第２端部、６１３…中央部、下面…６２２、Ｄｈ…ホルダの高さ方向、ＤＬ…ホルダの長手方向、Ｚ…取付孔の中心軸。

Claims (5)

1. 交換可能な切削インサートを固定する工具本体であって、
   前記工具本体の第１面に設けられたインサート取付座と、
   前記インサート取付座に載置された前記切削インサートを拘束するクランプ部材と、
   前記第１面から該第１面とは反対側にある前記工具本体の第２面への向きに前記クランプ部材を下降させることができ、かつ前記第２面から前記第１面への向きに前記クランプ部材を上昇させることができる操作部材と、を備え、
   前記クランプ部材は、該クランプ部材が前記切削インサートを拘束した状態において、該切削インサートの底面よりも前記第１面側に位置した突出部分と、前記底面よりも前記第２面側に位置した埋設部分と、を含み、
   前記突出部分には、
   前記第１面側から見たとき前記切削インサートに向かって突出したフック部と、
   前記第１面側から見たとき前記フック部とは反対側に位置し前記第２面側から前記第１面側に向かうに従い前記フック部に近づくように傾斜して形成された部位と、が設けられ、
   前記埋設部分には、
   前記第１面側から見たとき前記フック部とは反対側に突出したテール部が設けられ、
   前記フック部は、該クランプ部材が下降した状態で前記切削インサートの取付孔の内周面に形成された縮径部に当接し、
   前記インサート取付座は、前記埋設部分を収容するポケットを有し、該ポケットには、前記テール部を支持する傾斜面が形成され、
   前記テール部は、前記傾斜面に支持される部位において、前記クランプ部材の対称面に垂直な中心軸を有する円柱面の一部、又は、球面の一部、で構成されている、
   工具本体。
2. 前記操作部材の少なくとも一部は、前記第２面側に露出している、
   請求項１に記載の工具本体。
3. 前記クランプ部材には、前記切削インサートの前記取付孔の中心軸と平行な軸線を有するめねじが形成され、
   前記操作部材には、前記めねじに螺合するおねじが形成されている、
   請求項１又は２に記載の工具本体。
4. 前記操作部材は、前記おねじが形成された軸部と、該軸部の一端に設けられ、かつ該軸部よりも拡径に形成された頭部と、を有し、
   前記軸部の外縁と前記頭部の外縁とを繋ぐ前記頭部の座面は、円錐状又は半球状に形成され、
   前記第２面には、前記頭部の座面に倣う形状の凹部が形成されている、
   請求項３に記載の工具本体。
5. 前記フック部は、中央部と、該中央部を挟んで互いに反対側に位置する第１端部及び第
   ２端部と、を有し、前記中央部が前記切削インサートに当接しない一方、前記第１端部及
   び前記第２端部が前記切削インサートに当接する、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の工具本体。

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