JP7420311B1

JP7420311B1 - 固定部材及び切削工具

Info

Publication number: JP7420311B1
Application number: JP2023174586A
Authority: JP
Inventors: 雄大井田; 賢人藤田; 龍一佐治
Original assignee: Tungaloy Corp
Current assignee: Tungaloy Corp
Priority date: 2023-10-06
Filing date: 2023-10-06
Publication date: 2024-01-23
Anticipated expiration: 2043-10-06

Abstract

【課題】切削インサートを工具本体から取り外す取り外し作業性に優れた固定部材及び切削工具を提供する。【解決手段】工具本体１０のインサート取付部１２に配置させた切削インサート４０を押圧して固定する固定部材５０であって、切削インサート４０を押圧する押圧部５５を有する固定部材本体５１と、固定部材本体５１の底部から突設され、工具本体１０に形成された嵌合穴２１に嵌合される嵌合突起５２と、を有し、嵌合突起５２は、その外周面における押圧部５５と反対側に、凸面状に形成されたガイド凸部６３を有し、工具本体１０の嵌合穴２１への嵌合状態において、ガイド凸部６３が嵌合穴２１の内周面に形成された凹面状のガイド凹部２５に係合される。【選択図】図１４

Description

本発明は、固定部材及び切削工具に関する。

被加工物に対して切削加工を行う切削工具は、工具本体と、工具本体の取付部に配置された切削インサートと、切削インサートを工具本体へ固定する固定部材とを備えている（例えば、特許文献１参照）。この切削工具では、固定部材にクーラントを流す流路を有する突出部が設けられ、この突出部を工具本体の穴部からなる連結部に嵌合させる構造を有している。

国際公開第２０１８／０３４３３９号明細書

ところで、上記の切削工具では、工具本体の穴部に嵌合させた固定部材の突出部が抜きづらく、このため、固定部材を工具本体から離脱させて切削インサートを取り外す取り外し作業性の向上が望まれる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、切削インサートを工具本体から取り外す取り外し作業性に優れた固定部材及び切削工具を提供することを目的としている。

本発明の一態様に係る固定部材は、工具本体のインサート取付部に配置させた切削インサートを押圧して固定する固定部材であって、切削インサートを押圧する押圧部を有する固定部材本体と、固定部材本体の底部から突設され、工具本体に形成された嵌合穴に嵌合される嵌合突起と、を有し、嵌合突起は、その外周面における押圧部と反対側に、凸面状に形成されたガイド凸部を有し、工具本体の嵌合穴への嵌合状態において、ガイド凸部が嵌合穴の内周面に形成された凹面状のガイド凹部に係合される。

上記構成の固定部材では、固定部材を工具本体から離脱させる際に、嵌合穴の凹面状のガイド凹部に係合していた嵌合突起の凸面状のガイド凸部が、ガイド凹部と摺動する。これにより、ガイド凸部とガイド凹部との接触面に沿ってガイドされて円滑に押上げられることにより、嵌合突起が嵌合穴から円滑に抜き出され、固定部材の押圧部と反対側が円滑に押上げられる。したがって、工具本体の固定部材取付部から固定部材を容易に離脱させて切削インサートを工具本体から取り外すことができ、切削インサートの取り外し作業性を向上できる。
また、嵌合突起に形成されたガイド凸部が工具本体の嵌合穴に形成されたガイド凹部に係合することにより、嵌合突起の軸回りにおける回り止めがなされる。したがって、切削インサートによる切削加工時における固定部材の変動が抑制され、切削インサートによる良好な切削加工が可能となる。

嵌合突起は、弾性力によって工具本体から固定部材本体を離脱させる方向へ付勢する弾性部材を有する。

嵌合突起は、その外周面における押圧部側に凸部を有し、工具本体の嵌合穴への嵌合状態において、凸部が嵌合穴の内周面に形成された凹部に係合される。

本発明の一態様に係る切削工具は、上記の固定部材と、切削インサートが配置されるインサート取付部及び固定部材が組付けられる固定部材取付部を有する工具本体と、インサート取付部に配置されて固定部材によって押圧されて固定される切削インサートと、を備え、工具本体は、固定部材取付部に形成されて固定部材の嵌合突起が嵌合される嵌合穴と、嵌合穴の内周面に形成されて嵌合突起のガイド凸部が係合される凹面状のガイド凹部と、を有する。

本発明によれば、切削インサートを工具本体から取り外す取り外し作業性に優れた固定部材及び切削工具が提供される。

図１は、本実施形態に係る切削工具の側面図である。図２は、本実施形態に係る切削工具の先端における斜視図である。図３は、切削インサートのクランプ箇所における概略側面図である。図４は、切削インサートのクランプ箇所における後方から視た概略斜視図である。図５は、インサート取付部に切削インサートが配置された状態の工具本体の先端における斜視図である。図６は、インサート取付部に切削インサートが配置された状態の工具本体の先端における平面図である。図７は、固定部材の側面図である。図８は、固定部材の斜視図である。図９は、固定部材の正面図である。図１０は、固定部材の下部後方から視た斜視図である。図１１は、嵌合突起の先端にコイルスプリングを装着した固定部材の裏面側から視た斜視図である。図１２は、固定部材の嵌合突起の形状を説明する固定部材の平面図である。図１３は、固定部材の嵌合突起に形成された係合凹部への固定ネジの係合状態を示す固定部材の斜視図である。図１４は、固定部材のガイド凸部が工具本体のガイド凹部に嵌め込まれた状態を示す一部を断面にした側面図である。図１５は、嵌合突起の前部にガイド凸部を有する固定部材の一部の側面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（切削工具）
図１～図４に示すように、本実施形態に係る切削工具１００は、工具本体１０と、切削インサート４０とを有しており、工具本体１０は、固定部材５０と、固定ネジ２３とを備えている。この切削工具１００は、工具本体１０の先端に切削インサート４０が装着されており、回転する被加工物に対して工具本体１０の先端の切削インサート４０によって外径切削または内径切削を行う旋削工具である。切削インサート４０は、工具本体１０の固定部材５０によって押圧されて固定される。

（工具本体）
工具本体１０は、角柱状に形成されており、先端に切削インサート４０が装着される。工具本体１０は、その先端に、インサート取付部１２を有しており、このインサート取付部１２に切削インサート４０が装着される。この工具本体１０は、例えば、鋼材等の金属材料から形成されている。この工具本体１０の材質としては、例えば、弾性を有しかつ塑性変形しづらい合金工具鋼鋼材（ＳＫＳ５）、ダイス鋼（ＳＫＤ６１）、マルエージング鋼などが好ましい。なお、工具本体１０の形状は、角柱状に限定されない。

インサート取付部１２は、装着面１３と、装着面１３の後部側に装着面１３に対して略垂直に立設された側壁面１４とを有している。インサート取付部１２には、装着面１３に敷金１５を介して切削インサート４０が配置される。なお、敷金１５を設けず、装着面１３に切削インサート４０を配置させる構造としてもよい。

工具本体１０は、インサート取付部１２の後方側が固定部材取付部１６とされており、この固定部材取付部１６に固定部材５０が取り付けられる。固定部材取付部１６は、インサート取付部１２の側壁面１４に繋がる平坦面からなる取付面１７を有している。また、固定部材取付部１６は、取付面１７の後方側に摺動面１８を有している。この摺動面１８は、取付面１７側から後方へ向かって次第に下方へ傾斜する傾斜面とされている。

図５及び図６に示すように、固定部材取付部１６は、嵌合穴２１及びめねじ２２を有している。嵌合穴２１は、取付面１７に対して垂直に形成されている。めねじ２２は、嵌合穴２１の側方で開口しており、嵌合穴２１へ向かって斜めに形成されている。そして、このめねじ２２は、嵌合穴２１に対して内周面で連通されている。このめねじ２２には、固定部材取付部１６の上方側から固定ネジ２３がねじ込まれ、その先端が嵌合穴２１内へ突出される。この固定ネジ２３としては、ホーローセットネジが用いられる。なお、本例では、めねじ２２に固定ネジ２３をねじ込む構造を例示するが、めねじ２２に代えて嵌合穴２１に連通する孔部を形成し、この孔部にカムやレバーの操作によってピン等の押圧部材を挿し込む構造としてもよい。

また、嵌合穴２１には、その内周面に、ガイド凹部２５が形成されている。このガイド凹部２５は、インサート取付部１２と反対側に設けられており、球凹面状に形成されている。さらに、嵌合穴２１には、その内周面に、流出口２６が形成されている。この流出口２６も、インサート取付部１２と反対側に設けられており、ガイド凹部２５よりも下方に設けられている。

図１に示すように、インサート取付部１２及び固定部材取付部１６を先端部に有する工具本体１０は、その内部に、クーラント主流路３１、クーラント分岐流路３２，３３及び複数のクーラント吐出流路３４を有している。

クーラント主流路３１は、工具本体１０の長手方向に沿って形成されている。このクーラント主流路３１は、複数の流入口３５，３６，３７を有している。流入口３５は、工具本体１０の後端面に形成され、流入口３６は、工具本体１０の長手方向の中間における底面に形成され、流入口３７は、工具本体１０の先端側における底面に形成されている。そして、クーラント主流路３１には、これらの流入口３５，３６，３７のいずれか１つからクーラントが供給され、流入口３５，３６，３７のうちのクーラントの供給に用いない箇所は、ホーローセットネジ等によって封止される。

クーラント分岐流路３２は、工具本体１０の先端側における上部に形成されており、一端がクーラント主流路３１に連通されている。このクーラント分岐流路３２は、他端が嵌合穴２１に連通されており、その開口部分が流出口２６とされている。このクーラント分岐流路３２にはクーラント主流路３１に供給されたクーラントが送り込まれる。なお、クーラント主流路３１へ供給する流体としては、クーラントに限らず、各種の潤滑剤や冷却剤が使用可能であり、また、ミストや空気を供給してもよい。

クーラント分岐流路３３は、工具本体１０の先端側における下部に形成されており、一端がクーラント主流路３１に連通されている。クーラント分岐流路３３には、その他端に、複数のクーラント吐出流路３４の一端が連通されている。クーラント吐出流路３４は、その他端が工具本体１０の先端で開口されており、この開口部分が吐出口３４ａとされている。クーラント分岐流路３３には、クーラント主流路３１に供給されたクーラントが送り込まれる。そして、このクーラント分岐流路３３に送り込まれたクーラントは、クーラント吐出流路３４を通り、吐出口３４ａから吐出され、切削インサート４０の逃げ面付近を冷却および潤滑する。

（切削インサート）
図５及び図６に示すように、工具本体１０のインサート取付部１２に取り付けられる切削インサート４０は、例えば、扁平な略三角形の立体形状に形成されている。切削インサート４０は、表裏に端面４３を有しており、各端面４３は、それぞれ３つのコーナ部４１を有している。また、この切削インサート４０は、その中心に固定用孔部４２を有している。

切削インサート４０は、互いに対向する略三角形状の端面４３と、これらの端面４３を接続する３つの周側面４４とを有している。そして、この切削インサート４０では、各端面４３と周側面４４との間の稜線４５において、各コーナ部４１の近傍が切れ刃４６とされている。

切削インサート４０は、いずれか一方の端面４３を上方へ向け、３つのコーナ部４１のいずれかを先端方向に向けた状態で、工具本体１０のインサート取付部１２に載置されて固定される。このように、切削インサート４０は、各端面４３において、それぞれ切れ刃４６を有する３つのコーナ部４１のいずれかを先端方向に向けて用いることにより、合計６箇所で切削可能とされている。

（固定部材）
図７～図１１に示すように、固定部材５０は、固定部材本体５１と、嵌合突起５２とを有している。嵌合突起５２は、固定部材本体５１の底部から下方へ延在されている。

固定部材本体５１は、嵌合突起５２よりも先端側が押圧部５５とされおり、この押圧部５５には、下方へ突出する押圧突起５６が形成されている。この押圧突起５６は切削インサート４０を固定するための突起であり、その形状は、切削インサートの固定用孔部４２の内周面を押圧できる形状であれば、どのような形状であってもよい。また、固定部材本体５１は、嵌合突起５２よりも後端部５７側に、下方へ向かって次第に後方へ傾斜する摺動面５８を有している。

嵌合突起５２は、円柱状に形成されている。この嵌合突起５２には、その両側部に、係合凹部６１を有している。係合凹部６１は、嵌合突起５２の突出方向へ向かって次第に中心側へ傾斜する凹状に形成されている。係合凹部６１の底部には、球凸面状に突出する接触凸部６２が形成されている。また、嵌合突起５２における固定部材本体５１の押圧部５５と反対側である後部側には、根元近傍に、球凸面状のガイド凸部６３が形成されている。さらに、嵌合突起５２は、その先端部に環状凹部６５を有しており、この環状凹部６５には、コイルスプリング６６が嵌合されて取り付けられる。また、嵌合突起５２には、その根元部分に環状のＯリング６７が装着されている。

図１２に示すように、嵌合突起５２は、その先端５２ａが、外径Ｄ１の円形状に形成されている。これに対して、嵌合突起５２の基端５２ｂ側は、長径Ｄ１及び短径Ｄ２を有する楕円形状に形成されており、固定部材５０の前後方向が短径方向とされている。これにより、嵌合突起５２は、その前後方向の寸法が、先端５２ａから基端５２ｂへ向かって次第に小さくされている。

固定部材５０は、クーラント導入流路７１と、クーラント吐出流路７２と、クーラント溜まり７３とを有している。これらのクーラント導入流路７１、クーラント吐出流路７２及びクーラント溜まり７３は、固定部材５０におけるクーラント流路を構成している。クーラント導入流路７１は、その一端が嵌合突起５２の後部側におけるガイド凸部６３よりも先端側で開口しており、この開口部分が流入口７４とされている。このクーラント導入流路７１は、流入口７４から嵌合突起５２を上方へ向かって湾曲しながら固定部材本体５１へ向かって形成されている。クーラント吐出流路７２は、本例では２つ形成されている。これらのクーラント吐出流路７２は、固定部材本体５１の先端側において、例えば、並列に配置されて前後方向に沿って形成されており、固定部材本体５１の先端で開口している。そして、これらのクーラント吐出流路７２の開口部分が吐出口７２ａとされている。クーラント溜まり７３は、固定部材本体５１における嵌合突起５２の上方位置に形成されている。このクーラント溜まり７３には、クーラント導入流路７１及びクーラント吐出流路７２がそれぞれ連通されている。クーラント溜まり７３は、クーラント導入流路７１及びクーラント吐出流路７２よりも大きな流路断面を有している。なお、２つのクーラント吐出流路７２は、並列に配置されているものに限らない。

（切削インサートの固定）
次に、工具本体１０のインサート取付部１２に配置させた切削インサート４０を固定部材５０によって固定する場合について説明する。

まず、インサート取付部１２に切削インサート４０を配置させた工具本体１０に対して、固定部材取付部１６の嵌合穴２１へ固定部材５０の嵌合突起５２を挿し込み、固定部材本体５１を固定部材取付部１６の上部に配置させる。そして、固定部材本体５１の押圧部５５に形成された押圧突起５６を、切削インサート４０の固定用孔部４２に嵌め込む。このとき、嵌合突起５２の先端のコイルスプリング６６が嵌合穴２１の底部２１ａに当接される。

この状態において、工具本体１０の固定部材取付部１６のめねじ２２に固定ネジ２３をねじ込む。すると、図１３に示すように、固定ネジ２３の先端が嵌合穴２１内に突出されて嵌合突起５２に形成された一方の係合凹部６１に挿し込まれ、係合凹部６１の底部に形成された接触凸部６２に当接する。そして、この固定ネジ２３をさらにねじ込むことにより、固定ネジ２３の締結力によってコイルスプリング６６の付勢力に抗して嵌合突起５２が嵌合穴２１へ引き込まれる。これにより、固定部材５０が工具本体１０の固定部材取付部１６へ向かって押し付けられる。すると、この固定部材５０の押圧部５５によって切削インサート４０が、押圧力Ｆ１によって工具本体１０のインサート取付部１２の敷金１５に押圧される。

また、固定部材５０が固定部材取付部１６へ押し付けられることで、固定部材本体５１の摺動面５８が工具本体１０の摺動面１８に接触して摺動する。すると、固定部材５０は、工具本体１０の摺動面１８からの反力Ｆ２の分力Ｆ３によって工具本体１０の後方へ引き寄せられる。これにより、切削インサート４０の固定用孔部４２に嵌め込まれた押圧突起５６が固定用孔部４２の内周面に当接しながら後方へ移動する。したがって、固定部材５０の押圧突起５６によって切削インサート４０が工具本体１０のインサート取付部１２の後方側へ引き寄せられ、側壁面１４に押圧される。このように、切削工具１００は、固定部材５０によって切削インサート４０の上方側の端面４３及び固定用孔部４２の内周面の２箇所を押圧するダブルクランプ式の固定方式を備えている。

ここで、固定部材５０の嵌合突起５２は、楕円形状の基端５２ｂが先端５２ａよりも前後方向の寸法が小さくされている。したがって、固定部材５０の前後方向において、嵌合突起５２と嵌合穴２１との間には、嵌合突起５２の基端５２ｂ側に向かって次第に大きくなる隙間が形成される。これにより、固定ネジ２３によって嵌合突起５２を嵌合穴２１へ引き込む際に、固定部材５０は、工具本体１０の後方へ無理なく変位される。なお、嵌合突起５２は、全長にわたって固定部材５０の前後方向が短径方向となる楕円形状としてもよい。この場合、先端５２ａ側の短径よりも基端５２ｂ側の短径の寸法を小さくすることにより、固定部材５０の前後方向において、嵌合突起５２と嵌合穴２１との間に、嵌合突起５２の基端５２ｂ側に向かって次第に大きくなる隙間を形成し、嵌合穴２１内に嵌合させた固定部材５０を工具本体１０の後方へ無理なく変位させることができる。

また、図１４に示すように、切削インサート４０をインサート取付部１２に固定したクランプ状態において、固定部材５０は、その嵌合突起５２に形成されたガイド凸部６３が工具本体１０の嵌合穴２１に形成されたガイド凹部２５に嵌め込まれる。これにより、固定部材５０は、互いに嵌合するガイド凸部６３とガイド凹部２５とによって、固定部材５０の嵌合突起５２の軸回りにおける回り止めがなされる。したがって、切削工具１００の切削インサート４０による切削加工時における固定部材５０の変動が抑制され、切削インサート４０による良好な切削加工が可能となる。

また、切削インサート４０をインサート取付部１２に固定したクランプ状態において、固定部材５０の嵌合突起５２の根元に装着したＯリング６７が工具本体１０の固定部材取付部１６の取付面１７に密着する。これにより、固定部材５０の底部と固定部材取付部１６の取付面１７との間がシールされる。

さらに、切削インサート４０をインサート取付部１２に固定したクランプ状態において、固定部材５０の嵌合突起５２に形成されたクーラント導入流路７１の流入口７４が工具本体１０の嵌合穴２１に形成されたクーラント分岐流路３２の流出口２６に連通される。これにより、クーラント主流路３１からクーラント分岐流路３２に送り込まれたクーラントが固定部材５１のクーラント導入流路７１へ送り込まれる。そして、このクーラント導入流路７１へ送り込まれたクーラントは、クーラント溜まり７３を介してクーラント吐出流路７２へ送り込まれ、固定部材５０の先端の吐出口７２ａから吐出される。これにより、切削インサート４０による切削箇所には、工具本体１０の先端の吐出口３４ａから吐出されるクーラントとともに、固定部材５０の先端の吐出口７２ａから吐出されるクーラントが吹き付けられる。これにより、切削インサート４０による切削箇所が良好に冷却及び潤滑される。ここで、クーラント導入流路７１とクーラント吐出流路７２との間には、流路断面が大きいクーラント溜まり７３が設けられている。したがって、クーラント導入流路７１から内径が小さなクーラント吐出流路７２へ送り込まれる際のクーラントの圧力損失を抑え、クーラントを吐出口７２ａから良好に吐出させることができる。

（切削インサートの取り外し）
次に、固定部材５０によって工具本体１０のインサート取付部１２に固定した切削インサート４０を取り外す場合について説明する。

切削インサート４０を取り外すには、まず、固定部材５０を固定している固定ネジ２３を緩める。すると、固定ネジ２３が固定部材５０の係合凹部６１から引き抜かれる。すると、固定部材５０は、嵌合突起５２の先端のコイルスプリング６６の弾性力によって工具本体１０の固定部材取付部１６から離れる方向へ押し上げられる。これにより、固定部材５０による切削インサート４０の固定が解除される。このように、固定部材５０がコイルスプリング６６によって押し上げられる際に、嵌合穴２１のガイド凹部２５に嵌合していた嵌合突起５２の球凸面状のガイド凸部６３が、球凹面状のガイド凹部２５と摺動する。これにより、固定部材５０は、押圧部５５と反対側である後部側がガイド凸部６３とガイド凹部２５との接触面に沿って押上げられる（図１４中矢印Ｄ方向参照）。

以上、説明したように、本実施形態に係る固定部材５０によれば、固定部材５０を工具本体１０から離脱させる際に、嵌合穴２１の球凹面状のガイド凹部２５に係合していた嵌合突起５２の球凸面状のガイド凸部６３が、ガイド凹部２５と摺動する。これにより、ガイド凸部６３とガイド凹部２５との接触面に沿ってガイドされて円滑に押上げられることにより、嵌合突起５２が嵌合穴２１から円滑に抜き出され、工具本体１０の固定部材取付部１６から固定部材５０が容易に離脱される。したがって、切削インサート４０を工具本体１０から容易に取り外すことができ、切削インサート４０の取り外し作業性を向上できる。

また、嵌合突起５２に形成されたガイド凸部６３が工具本体１０の嵌合穴２１に形成されたガイド凹部２５に係合することにより、嵌合突起５２の軸回りにおける回り止めがなされる。したがって、切削インサート４０による切削加工時における固定部材５０の変動が抑制され、切削インサート４０による良好な切削加工が可能となる。

しかも、固定部材５０は、嵌合突起５２のコイルスプリング６６の弾性力によって、固定部材本体５１が工具本体１０の固定部材取付部１６から離れる方向へ押し上げられる。したがって、工具本体１０の固定部材取付部１６から容易に離脱させることができ、切削インサート４０の取り外し作業性をより向上できる。

なお、図１５に示すように、固定部材５０の嵌合突起５２には、固定部材本体５１の押圧部５５側である前部側に凸部６４を設けてもよい。この場合、この嵌合突起５２の前部側に設けた凸部６４が嵌合可能な凹部２８を嵌合穴２１におけるインサート取付部１２側に設ける。これにより、固定部材５０の嵌合突起５２の軸回りにおける回り止め効果をより高めることができる。

１０工具本体
１２インサート取付部
２１嵌合穴
２５ガイド凹部
２８凹部
４０切削インサート
５０固定部材
５１固定部材本体
５２嵌合突起
５５押圧部
６３ガイド凸部
６４凸部
１００切削工具

Claims

工具本体のインサート取付部に配置させた切削インサートを押圧して固定する固定部材であって、
前記切削インサートを押圧する押圧部を有する固定部材本体と、
前記固定部材本体の底部から突設され、前記工具本体に形成された嵌合穴に嵌合される嵌合突起と、
を有し、
前記嵌合突起は、その外周面における前記押圧部と反対側に、凸面状に形成されたガイド凸部を有し、前記工具本体の前記嵌合穴への嵌合状態において、前記ガイド凸部が前記嵌合穴の内周面に形成された凹面状のガイド凹部に係合される、
固定部材。
前記嵌合突起は、弾性力によって前記工具本体から前記固定部材本体を離脱させる方向へ付勢する弾性部材を有する、
請求項１に記載の固定部材。
前記嵌合突起は、その外周面における前記押圧部側に凸部を有し、前記工具本体の前記嵌合穴への嵌合状態において、前記凸部が前記嵌合穴の内周面に形成された凹部に係合される、
請求項１に記載の固定部材。
請求項１～３のいずれか一項に記載の固定部材と、
前記切削インサートが配置されるインサート取付部及び前記固定部材が組付けられる固定部材取付部を有する工具本体と、
前記インサート取付部に配置されて前記固定部材によって押圧されて固定される切削インサートと、
を備え、
前記工具本体は、
前記固定部材取付部に形成されて前記固定部材の前記嵌合突起が嵌合される嵌合穴と、
前記嵌合穴の内周面に形成されて前記嵌合突起のガイド凸部が係合される凹面状のガイド凹部と、
を有する、
切削工具。