JPH09234609A - 工具ユニットならびにそれに使用される工具チップ及びチップホルダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工具チップの位置ずれや角度ずれが生じにく
く、切削に適した位置を安定に保持できる工具ユニット
を提供する。 【解決手段】 工具ユニット１は、工具チップ２と、工
具チップ２を挾圧状態で保持するチップホルダ３とを備
える。工具チップ２には、その挾圧方向における一方の
側に凹部９が形成され、他方の側に凸部１０が形成され
る。また、チップホルダ３は、工具チップ２の凹部９と
係合するホルダ側凸部１４と、同じく工具チップ２の凸
部１０と係合するホルダ側凹部１１とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工具ユニットと、
それに使用される工具チップ及びチップホルダに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、工具ユニットとして、図９に示す
ようなものが知られている。該工具ユニット１００にお
いては工具チップ１０１は、ホルダ本体１０３と押さえ
部材１０４との間で挟圧保持されることにより、チップ
ホルダ１０２に対し着脱可能に装着される。ここで、例
えば図１０（ａ）に示すように、工具チップ１０１の下
部に凸部１０１ａを形成するとともに、これに対応して
ホルダ本体１０３に凹部１０３ａを形成し、それら凸部
１０１ａ及び凹部１０３ａを互いに係合させることで、
チップホルダ１０２に対し工具チップ１０１を位置決め
する構成のものが知られている。この場合、押さえ部材
１０４と工具チップ１０１との接触部は平坦に形成され
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記工具ユニット１０
０の構成においては、図１０（ａ）に示すように、工具
チップ１０１の横方向の拘束力が弱いため、例えば外径
加工など、横方向荷重が強く作用する環境下では工具チ
ップ１０１にずれが生じやすい問題がある。そこで、同
図（ｂ）に示すように、工具チップ１０１の上面側に凸
部１０１ｂを形成し、これを押さえ部材１０４側に形成
された凹部１０４ｂと係合させることで、上述の横方向
への位置ずれを抑制する提案がなされている（例えば実
開平１−８７８０６号公報）。ところがこの構成では、
工具チップ１０１の回転に対する拘束力が不十分である
ことから、同図に示すように、工具チップ１０１が、押
さえ部材１０４とホルダ本体１０３との間で角度ずれを
起こした状態でクランプされてしまう問題が生じやす
い。

【０００４】本発明の課題は、工具チップの位置ずれや
角度ずれが生じにくく、切削に適した位置を安定に保持
できる工具ユニットと、それに使用される工具チップ及
びチップホルダを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】本発明の
工具ユニットは、工具チップと、その工具チップを挟圧
状態で保持するチップホルダ（以下、単にホルダともい
う）とを備え、上述の課題を解決するために以下の特徴
を有する。すなわち、工具チップには、その挟圧方向に
おける一方の側に凹部が形成され、他方の側に凸部が形
成される。また、チップホルダは、工具チップの凹部と
係合するホルダ側凸部と、同じく工具チップの凸部と係
合するホルダ側凹部とが形成される。

【０００６】このように構成することで、工具チップ
（以下、単にチップともいう）側の凸部及び凹部がホル
ダ側凹部及び凸部と互いに係合することで、チップに対
する横方向への拘束力が高められ、工具使用中にチップ
が位置ずれ等を起こしにくい。また、図７に示すよう
に、チップ（２）が角度ずれを起こしてチップホルダ
（３）に装着されても、該チップをホルダにより挟圧す
る際に、チップ側の凹部及び凸部とホルダ側の凸部及び
凹部の係合に伴い上記角度ずれが矯正され、チップをホ
ルダに正確に位置決めすることができる。

【０００７】上記工具ユニットにおいては、ホルダ側凹
部をホルダ側凸部よりも下方に位置するものとすること
ができる。この場合、工具チップの凸部はホルダ側凹部
に対し上方から係合し、ホルダ側凸部は工具チップの凹
部に対し上方から係合するものとなる。こうすれば、工
具チップをチップホルダに対し、その凸部をホルダ側凹
部に落し込む形で装着できるので、装着時に工具チップ
がホルダ本体から脱落したりする等のトラブルが生じに
くくなる。

【０００８】次に、工具チップの凹部を、その断面にお
いて底部を挟んだ両側がそれぞれ斜面をなす形状とし、
該底部を挟んだ両外側部分でホルダ側凸部の外面と当接
するように構成することができる。また、工具チップの
凸部を、その断面において先端部を挟んだ両側がそれぞ
れ斜面をなす形状とし、該先端部を挟んだ両外側部分で
ホルダ側凹部の内面と当接するように構成することがで
きる。こうすれば、工具チップをチップホルダにより挟
圧した際に、チップ側の凹部ないし凸部と、ホルダ側の
凸部ないし凹部との接触面積を増大させることができ、
ひいてはチップを安定に保持することができる。

【０００９】次に、チップホルダは具体的に、ホルダ本
体と、そのホルダ本体とは別体に設けられ、かつ工具チ
ップを挟んで該ホルダ本体とは反対側に配置された押さ
え部材と、その押さえ部材を貫通してホルダ本体にねじ
込まれることにより、工具チップをそれら押さえ部材と
ホルダ本体との間で挟圧状態とするねじ部材とを備えた
ものとして構成することができる。この場合、ホルダ側
凹部をホルダ本体側に形成し、ホルダ側凸部を押さえ部
材側に形成することができる。こうすれば、チップホル
ダに対する工具チップの取付けを、簡便かつ確実に行う
ことができる。

【００１０】次に、工具チップの凹部が、その断面にお
いて底部を挟んだ両側がそれぞれ斜面をなし、同じく凸
部が、その断面において先端部を挟んだ両側がそれぞれ
斜面をなす場合、凹部の両斜面のなす角度θを、凸部の
両斜面のなす角度φと等しいか、又はそれよりも大きく
設定することができる。すなわち、工具チップをチップ
ホルダに安定に保持させるには、上記両角度θ及びφは
なるべく小さく設定することが望ましいが、凹部側の角
度θが小さくなり過ぎると、ホルダによるチップの挟圧
に伴い、ホルダ側凸部が上記凹部に押しつけられた際
に、該凹部においてチップに割れ等を生じやすくなる。
そこで、凹部側の角度θを凸部側の角度φよりも大きく
設定することで、上記割れ等を生じにくくすることがで
きる。この場合、凹部側の両斜面のなす角度θを１１５
〜１２５°の間で設定し、凸部側の両斜面のなす角度φ
を８５〜９５°の間で設定することにより、ホルダによ
るチップ保持の安定性を確保しつつ、上記チップの割れ
等を効果的に防止ないし抑制することができる。

【００１１】なお、本発明は上記工具ユニットに使用さ
れる工具チップ及びチップホルダも提供する。その構成
は、上記工具ユニットから、工具チップ及びチップホル
ダに係る各要件を抽出したものに相当する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に示す実施例を参照して説明する。図１（ａ）〜
（ｃ）は、本発明の一実施例としての工具ユニット１の
全体構成を示すものである。すなわち、本実施例におい
て工具ユニット１は、溝入れあるいは突切り加工用のも
のとして構成され、チップホルダ３（以下、ホルダ３と
いう）とこれに着脱可能に装着される工具チップ２（以
下、チップ２という）とを備えている。

【００１３】図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、チップ
ホルダ３は、ホルダ本体４と、そのホルダ本体４とは別
体に設けられ、かつチップ２を挟んで該ホルダ本体４と
は反対側に配置された押さえ部材５とを備える。そし
て、その押さえ部材５を貫通してホルダ本体４に形成さ
れたねじ孔７にねじ部材６をねじ込むことにより、チッ
プ２はそれら押さえ部材５とホルダ本体４との間で挟圧
状態で保持される。

【００１４】チップ２は各種セラミックスあるいは超硬
合金、サーメット等で構成され、図３に示すように横長
偏平形状に形成されるとともに、その上面側両端部に刃
部８が形成されている。そして、該チップ２はホルダ３
に対する装着方向を反転することにより、両刃部８のい
ずれかを選択的に使用可能な、いわゆる２コーナータイ
プのチップとして構成されている。また、チップ２の上
面の、両刃部８の間に挟まれた領域には凹部９が形成さ
れている。一方、チップ２の下面にはチップ２の長手方
向に沿って凸部１０が形成されている。

【００１５】次に、図２に示すように、ホルダ本体４の
幅方向における一方の側面には、チップ支持部２０が該
ホルダ本体４と一体的に、かつ先端側がホルダ本体４の
端面から張り出すように設けられている。そして、同図
（ｂ）に示すようにそのチップ支持部２０には、その上
面側及び該張出方向の側面側に開放する切欠部２０ａが
形成されており、その切欠底面に沿って溝状のホルダ側
凹部１１が形成される一方、切欠部２０ａの後方側内面
はストッパ面１２とされている。チップ２は前述の凸部
１０においてこのホルダ側凹部１１に係合・装着される
とともに、その後端面がストッパ面１２に当接すること
により、その長手方向の位置決めが行われるようになっ
ている。一方、押さえ部材５には、チップ支持部２０に
対応する位置に張出部１３が形成されており、その下面
末端部に下向きに突出してホルダ側凸部１４が形成され
ており、これがチップ２の凹部９と係合するようになっ
ている。このようにしてチップ２は、その上面側におい
て凹部９に対しホルダ側凸部１４が上方から係合し、ま
た下面側において凸部１０がホルダ側凹部１１に対し上
方から係合した状態で、押さえ部材５及びホルダ本体４
によりその高さ方向に挟圧・保持されることとなる。

【００１６】次に、図４の断面図に示すように、チップ
２の凹部９は底部９ａを挟んだ両側がそれぞれ斜面をな
す形状とされ、これに対応するホルダ側凸部１４は先端
部１４ａを挟んだ両側がそれぞれ斜面をなす形状とされ
ている。また、チップ２の凸部１０は、先端部１０ａを
挟んだ両側が斜面をなす形状され、ホルダ側凹部１１は
底部１１ａを挟んだ両側が斜面をなす形状とされてい
る。そして、チップ２の凹部９の両斜面のなす角度θ1
が、凸部１０の両斜面のなす角度φ1と等しいか、又は
それよりも大きく設定される。本実施例では、凹部側の
角度θ1が１１５〜１２５°の範囲で、凸部側の角度φ1
が８５〜９５°の範囲でそれぞれ設定されている。

【００１７】一方、ホルダ側凸部１４の両斜面のなす角
度θ2は、チップ２の凹部９における斜面間の角度θ1よ
りも若干大きくなるように設定されている。また、ホル
ダ側凹部１１の両斜面の角度φ2は、チップ２の凸部１
０における斜面角度φ1よりも若干小さくなるように設
定されている。そして、このように角度関係を設定する
ことでチップ２は、図６に模式的にかつ角度関係を誇張
して示すように、凹部９が、底部９ａを挟んだ両外側部
分でホルダ側凸部１４の外面と当接し、同じく凸部１０
が、先端部１０ａを挟んだ両外側部分でホルダ側凹部１
１の内面と当接した状態で、挟圧・保持されることとな
る。これにより、チップ２をホルダ本体４と押さえ部材
５との間で挟圧した際に、チップ側の凹部９ないし凸部
１０と、ホルダ側の凸部１０ないし凹部１１との接触面
積が増大し、チップ２がより安定に保持される。ここ
で、角度差θ2−θ1及びφ1−φ2は、いずれも２°を超
えない範囲内で設定することが上記効果を高める上で望
ましい。

【００１８】以下、工具ユニット１の使用方法について
説明する。すなわち、図５に示すように、ねじ部材６及
び押さえ部材５を取り外した状態（あるいは、ねじ部材
６を緩めた状態）において、チップ２の凸部１０をホル
ダ側凹部１１に落とし込むようにしてはめ込み、さらに
該凹部１１に沿ってガイドしつつホルダ３のストッパ面
１２に当たる位置までスライドさせて、該チップ２をホ
ルダ本体４に装着する。そして、ホルダ側凸部１４がチ
ップ２の凹部９と係合するように押さえ部材５を装着
し、さらにねじ部材６をねじ孔７に対して締め込むこと
により、チップ２のホルダ３に対する取付けが完了す
る。

【００１９】ここで、図７に示すように、チップ２をホ
ルダ本体４に装着した時点で、チップ２が、ホルダ本体
４と押さえ部材５による挟圧方向において傾いている場
合を仮定する。そして、この状態でねじ部材６を締め込
んで、押さえ部材５とホルダ本体４によるチップ２の挟
圧を開始すると、ホルダ側凸部１４の底部近傍部はチッ
プ側の凹部９の一方の斜面に押しつけられ、チップ側の
凸部１０の先端近傍部は、ホルダ側凹部１１の対応する
斜面に押しつけられることとなる。そして、図中矢印で
示すように、その押しつけに伴い、上記各斜面において
ホルダ本体４及び押さえ部材５からチップ２へ作用する
力が、チップ２の傾きを矯正する向きの回転モーメント
を生じさせる。これにより、チップ２の傾き（すなわ
ち、角度ずれ）が矯正され、チップ２がホルダ３に正確
に位置決めされる。また、ねじ部材７の締めつけに伴い
ホルダ本体４と押さえ部材５との間の挟圧力が増大する
と、図６において破線矢印で示すように、各凹部及び凸
部間の接触面積が、チップ２の断面内側方向に広がるよ
うに増大するので、チップ２を安定に保持することがで
きる。

【００２０】こうして、チップ２が装着された工具ユニ
ット１は、図示しない切削機械に装着され、加工に供さ
れることとなる。そして、チップ２側の凸部１０及び凹
部９がホルダ側凹部１１及び凸部１４と互いに係合する
ことで、チップ２に対する横方向荷重への拘束力が高め
られているので、工具使用中にチップ２が位置ずれ等を
起こしにくい。

【００２１】なお、図８に示すように、チップ２側の凸
部１０及び凹部９とホルダ側凹部１１及び凸部１４は、
上述のものと逆の位置関係で形成してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての工具ユニットを示す
平面図、正面図及び側面図。

【図２】同じくその要部を拡大して示す平面図、正面図
及び側面図。

【図３】その工具チップの平面図、正面図及び側面図。

【図４】図２のＡ−Ａ断面図。

【図５】工具チップのチップホルダへの装着方法を示す
説明図。

【図６】工具チップのチップホルダに対する装着状態を
示す説明図。

【図７】工具チップ及びチップホルダの凹部及び凸部の
作用説明図。

【図８】工具ユニットの変形例を示す断面図。

【図９】従来の工具ユニットを示す正面図。

【図１０】同じくその問題点を示す説明図。

【符号の説明】

１ 工具ユニット ２ 工具チップ ３ チップホルダ ４ ホルダ本体 ５ 押さえ部材 ６ ねじ部材 ９ 凹部 １０ 凸部 １１ ホルダ側凹部 １４ ホルダ側凸部

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具チップと、その工具チップを挟圧状
   態で保持するチップホルダとを備え、 前記工具チップには、その挟圧方向における一方の側に
   凹部が形成され、また、他方の側に凸部が形成されてお
   り、 前記チップホルダは、前記工具チップの凹部と係合する
   ホルダ側凸部と、同じく工具チップの凸部と係合するホ
   ルダ側凹部とが形成されたことを特徴とする工具ユニッ
   ト。
2. 【請求項２】 前記ホルダ側凹部は前記ホルダ側凸部よ
   りも下方に位置するものとされ、前記工具チップの凸部
   が前記ホルダ側凹部に対し上方から係合し、前記ホルダ
   側凸部が前記工具チップの凹部に対し上方から係合する
   ようになっている請求項１記載の工具ユニット。
3. 【請求項３】 前記工具チップの凹部は、その断面にお
   いて底部を挟んだ両側がそれぞれ斜面をなす形状とさ
   れ、該底部を挟んだ両外側部分で前記ホルダ側凸部の外
   面と当接するようになっている請求項１又は２に記載の
   工具ユニット。
4. 【請求項４】 前記工具チップの凸部は、その断面にお
   いて先端部を挟んだ両側がそれぞれ斜面をなす形状とさ
   れ、該先端部を挟んだ両外側部分で前記ホルダ側凹部の
   内面と当接するようになっている請求項１ないし３のい
   ずれかに記載の工具ユニット。
5. 【請求項５】 前記チップホルダは、 ホルダ本体と、 そのホルダ本体とは別体に設けられ、かつ前記工具チッ
   プを挟んで該ホルダ本体とは反対側に配置された押さえ
   部材と、 その押さえ部材を貫通して前記ホルダ本体にねじ込まれ
   ることにより、前記工具チップをそれら押さえ金具とホ
   ルダ本体との間で挟圧状態とするねじ部材とを備え、 前記ホルダ側凹部は前記ホルダ本体側に形成され、前記
   ホルダ側凸部は前記押さえ部材側に形成されている請求
   項１ないし４のいずれかに記載の工具ユニット。
6. 【請求項６】 チップホルダにより挟圧状態で保持され
   る工具チップにおいて、その挟圧方向における一方の側
   に凹部が形成され、他方の側に凸部が形成されたことを
   特徴とする工具チップ。
7. 【請求項７】 前記凹部は、その断面において底部を挟
   んだ両側がそれぞれ斜面をなす形状とされ、 前記凸部は、その断面において先端部を挟んだ両側がそ
   れぞれ斜面をなす形状とされ、 前記凹部の両斜面のなす角度が、前記凸部の両斜面のな
   す角度と等しいか、又はそれよりも大きく設定されてい
   る請求項６記載の工具チップ。
8. 【請求項８】 前記凹部の両斜面のなす角度は１１５〜
   １２５°の間で設定され、前記凸部の両斜面のなす角度
   は８５〜９５°の間で設定されている請求項７記載の工
   具チップ。
9. 【請求項９】 予め定められた方向における一方の側に
   凹部が形成され、他方の側に凸部が形成された工具チッ
   プを、該方向において挟圧状態で保持するとともに、前
   記工具チップの凹部との係合が予定されたホルダ側凸部
   と、同じく工具チップの凸部との係合が予定されたホル
   ダ側凹部とが形成されたことを特徴とするチップホル
   ダ。