JPH09300110A - 切削工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チップのチップ穴に挿通されたビスのねじ部
をねじ穴にのねじ込む際に、ねじ部とねじ穴との間のガ
タによるビスの傾斜現象の生起を最小限にし、ビス本来
の強度を１００％活かすこと。 【解決手段】 スローアウエイチップに貫設したチップ
孔にビスを挿通させ、ビスのねじ部を工具ヘッドに穿設
したねじ穴にねじ込んで、チップをチップ座の拘束面に
拘束させて工具ヘッドに取り付けるようにした切削工具
において、ねじ穴の軸心を、従ってこれにねじ込まれる
ビスの軸心を、チップ孔の軸心よりもチップ座の拘束面
側に偏心し、なお且つ拘束面側に傾斜して設けてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属被削材を切削
加工するドリルなどの回転切削工具あるいは旋盤などに
用いる固定切削工具に関するもので、詳細には切削工具
の工具ヘッドと、これに交換可能に取り付けられるスロ
ーアウエイチップとからなる切削工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば図１３に示すように、スローアウ
エイチップ２を備えた切削工具Ｔが従来から使用されて
おり、切削工具の工具ヘッド１の先端部にチップ２が取
り付けられるチップ座３が凹設されている。このチップ
座３は、図１０に示すようにチップ２の形状、例えば図
示のように平行４辺形あるいは図示しないが３角形など
の平面形状に合わせた座面３ａとチップ２の厚さに合わ
せた拘束面３ｂ，３ｃとからなり、チップ２の底面２ａ
をチップ座３の座面３ａに、またチップ座３の２方向の
拘束面３ｂ，３ｃにチップ２の側面である被拘束面２
ｂ，２ｃを当接させて位置決めし、クランプ手段によっ
て工具ヘッド１にクランプさせるようにしている。

【０００３】そして、従来から採用されているクランプ
手段として、図４に示すように、ビス４に、該ビスとは
別体のクランプ腕５を取り付け、ビス４を工具ヘッド１
にねじ込むことによってクランプ腕５によってチップ２
の上面２ｄを押圧してチップ２をチップ座３にクランプ
させるようにしたものや、あるいは図５に示すように、
クランプ鍔６を一体に設けたビス４を工具ヘッド１にね
じ込むことによって該クランプ鍔６によってチップ２の
上面２ｄを押圧してチップ２をチップ座３にクランプさ
せるようにした所謂クランプオン方式のクランプ手段が
あるが、このクランプ手段であると、構造が簡単で、チ
ップ２に対する上下方向の押圧力、即ちチップ底面２ａ
のチップ座座面３ａに対する比較的強力な押圧力が得ら
れるという長所があるが、チップの被拘束面２ｂ，２ｃ
がチップ座３の拘束面３ｂ，３ｃに拘束される力は単に
クランプ部材の摩擦力だけであるから、切削途上でチッ
プ２に負荷する切削力によってチップ２がチップ座３の
座面３ａを動く場合がある。またこのクランプオン方式
は、チップ２に対する上下方向のクランプ力だけである
から、チップ２をチップ座３にクランプさせる際に、そ
の作業として、チップ２をチップ座３の拘束面３ａ，３
ｂ方向に押圧させながら該チップ２を工具ヘッド１にク
ランプさせなければならず、そのクランプ作業が面倒で
ある。以上のようにこのクランプオン方式によるクラン
プ手段では長所に対して多くの短所を有する。

【０００４】また他のクランプ手段として、図６に示す
ように、チップ２のチップ孔７にロックレバー８の一端
部８ａを当接させ、他端部８ｂを工具ヘッド１にねじ込
まれたビス４に係合させ、ビス４をねじ込むことによっ
てレバー（梃）の作用によってチップ２をチップ座３に
クランプさせるようにしたレバーロック方式がある。

【０００５】このレバーロック方式によるクランプ手段
では、チップ２のチップ座の拘束面３ｂ，３ｃ側に対す
る当接力、即ち拘束力は強いが、最も要求されるチップ
底面２ａのチップ座座面３ａに対する主切削力方向への
当接力、即ち押圧力が弱いと難点があり、このためチッ
プ２のチップ座拘束面３ｂ，３ｃに対する着座精度が悪
い場合に、チップ２がチップ座３から浮き上がり、切削
力に耐えられずに破損する場合がある。更には、ロック
レバー８を収容するためのスペースが大きく、特にクラ
ンプ面積の少ない回転切削工具用のクランプ手段として
は不適当である。

【０００６】また他のクランプ手段として、図７に示す
ように、ウェッジ９（楔）をビス４によって工具ヘッド
１に押し込み、この際の楔作用によってチップ２をチッ
プ座３に押圧当接させてクランプさせるようにしたウェ
ッジ方式がある。

【０００７】このウェッジ方式によるクランプ手段で
は、楔作用によってチップ２のチップ座座面３ａに対す
る上下方向のクランプ力は強力であり、また２方向にあ
る拘束面のうちウェッジの引き込み方向側のチップ座拘
束面３ｂに対するチップの当接力はある程度あるが、他
の方向側の拘束面３ｃに対してはチップ２を拘束させる
力がなく、この面での位置決め拘束力がない。更にはレ
バーロック方式と同じようにウェッジ９を収容するため
のスペースが大きく、特にバイト用としては適さないと
いう短所がある。

【０００８】また同じく他のウェッジ（楔）方式による
クランプ手段として、図８に示すように、工具ヘッド１
のチップ座座面３ａに拘束ピン１０を突設し、チップ２
に設けたチップ孔７に拘束ピン１０を嵌合し、一方ウェ
ッジ１１（楔）をビス４によって工具ヘッド１に押し込
み、この際の楔作用によってチップ２のチップ孔７を拘
束ピン１０に拘束させてチップ２のチップ座３に対する
位置決めを行い、またウェッジ１１に設けたクランプ腕
１１ａによってチップ２の上面２ｄを座面３ａに向けて
押圧するようにしたものがある。

【０００９】このウェッジ方式によるクランプ手段で
は、チップ２に負荷する主切削力及びこれに直交する方
向の分力に対して安定した拘束力が得られるという長所
があるが、チップ座３に対するチップの位置決め精度
は、拘束ピン１０とこれに拘束されるチップ孔７の精度
によって決まるため、チップ２の刃先部１２の精度が安
定せず、特に回転切削工具には不向きである。

【００１０】更にまた他のクランプ手段として、図９に
示すように、チップ２に貫設したチップ孔７にビス４を
挿通させ、且つビス４のねじ部４ａを工具ヘッド１のチ
ップ座３に該座面３ａに対して垂直に、即ち矢印のよう
に９０度に穿設したねじ穴１３にねじ込むようにし、更
に前記ねじ穴１３の軸心Ｏ１を、従ってこれにねじ込ま
れるビス１３の軸心Ｏ１を、前記チップ孔７の軸心Ｏ２
よりもチップ座３の拘束面３ａ（３ｂ）側に若干量
（Ｌ）だけ偏心して設けたセンターロック方式がある。

【００１１】この方式では、チップ２に挿通したビス４
をねじ穴１３にねじ込むに従って、ビス４はそのビス頭
部４ｂがチップ孔７の内壁７ａに当接して撓み、その撓
みによってチップ２は、チップ座３の２方向の拘束面３
ｂ，３ｃに押圧当接されるようにして位置決めがなされ
クランプされるようになっている。

【００１２】このセンターロック方式によるクランプ手
段では、これまで述べた従来技術に比べて格段に構造が
シンプルであり製造コストが安くつき、特にビス４は、
図１０に示すように、その頭部４ｂがチップ２の上面２
ｄと面一あるいはそれより沈ませることができるため、
チップ２の上面２ｄを掬い面として使用する場合には障
害物がなくなり、切屑の流れがスムースになるという長
所がある。

【００１３】しかも、工具ヘッド１のチップ座座面３ａ
に対して垂直にねじ穴１３が形成されることは、チップ
座３の加工時のエンドミルの軸方向と、ねじ穴１３を形
成する際の下穴加工、ねじ切り加工の方向とが一致する
ため、加工の上からは一応便利な方法と言え、しかも工
具ヘッド１に占めるクランプ機構のスペースが上述の従
来方式のクランプ手段に比べて少ないため、切削工具と
しての剛性に悪影響を与えないという長所がある。

【００１４】しかしながら、このセンターロック方式に
よるクランプ手段では、チップ２のチップ座座面３ａ方
向、即ち円周方向の拘束力はビス４のクランプ力によっ
て充分に取れるが、他の２方向、即ちチップ座３の側面
であるの拘束面３ｂ，３ｃに対する拘束力は、上述のよ
うにねじ穴１３の偏心（偏心量Ｌ）によるビス４の撓み
力のみに依存しているため、全体としてクランプ強度に
問題が残っていた。

【００１５】即ち、図１０に示すように、切削途上にお
いては、チップ２の刃先部１２に切削力Ｐが負荷する。
チップ２をクランプするためのビス４は、チップ座座面
３ａに開口するねじ穴１３に対して理想的には図１１に
示すように、そのねじ部４ａが均等にねじ込まれるべき
であるが、この種のねじ込みには必ずガタ（隙間）があ
り、図１０に示すようにチップ２のチップ孔７に挿通さ
れたビス４がチップ座３のねじ穴１３にねじ込むことに
よってビス４の頭部４ｂがチップ孔７の内壁７ａのＥ点
で当接し、これによって、チップ２をチップ座３の拘束
面３ｂ（３ｃ）側に押圧し、この押圧力の反力によって
ビス４が撓むことと、ビス４のねじ部４ａとチップ座３
のねじ穴１３との間に発生するガタにより、図１２に示
すようにビス４は傾斜状態となるばかりでなく、ねじ込
み状態が極めて不均一となり、且つ一方側に偏ってしま
うので、ビス４本来の強度が得られず、現実には非常に
弱いクランプ状態となっている。

【００１６】このため、特に切削途上においてチップ２
に負荷する切削力によるチップの浮き上がり現象（図１
０のＦの力）に対しては、これを阻止することが不十分
であり、これがためフライス加工や、旋盤の断続切削な
どの場合に、チップの折損の問題が生じていた。

【００１７】また、ねじ穴１３の軸心Ｏ１を、チップ孔
７の軸心Ｏ２よりもチップ座３の拘束面３ｂ（３ｃ）側
に偏心して設け、この偏心したことによる力だけで、チ
ップ２をチップ座３の拘束面３ｂ（３ｃ）に押圧させる
ようにしているが、その押圧力だけでは不十分であり、
これがためにチップ２をチップ座３にクランプさせる際
の作業として、手作業でチップ２をチップ拘束面３ｂ
（３ｃ）側に押圧しながらクランプ作業を行わなければ
ならず、その作業が非常に不能率であり、特に手作業特
有のチップの取付状態のバラツキがあった。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】上述のように従来技術
にあっては、ビスによるクランプ力、即ちチップ２をチ
ップ座３に押圧させる押圧力が不十分であり、これがた
めにチップ２をチップ座３にクランプさせる際の作業と
して手作業でチップ２をチップ拘束面３ｂ，３ｃ側に押
圧しながらクランプ作業を行わなければならず、手作業
による取付状態のバラツキからくる不安定要素を排除す
ることができなかった。

【００１９】本発明は、上述の不安定要素を解消するこ
と目的とする。

【００２０】また、本発明は、チップのチップ穴に挿通
されたビスのねじ部をねじ穴にのねじ込む際に、ねじ部
とねじ穴との間のガタによるビスの傾斜現象の生起を最
小限にし、ビス本来の強度を１００％活かすことを目的
とする。

【００２１】更にまた本発明は、ビス本来の強度を１０
０％活かすことによって、切削途上におけるチップに負
荷する切削力によるチップの浮き上がり現象の発生を解
消することを目的とするものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、図中の参照符号を付して示すならば、請求
項１に係る発明にあっては、工具ヘッド１にチップ２の
形状に合わせたチップ座３を形成し、該チップ座３の拘
束面３ｂ，３ｃにチップ２の被拘束面２ｂ，２ｃを当接
させて位置決めし、チップ２に貫設したチップ孔７にビ
ス４を挿通させ、且つビス４のねじ部４ａを工具ヘッド
１に穿設したねじ穴１３にねじ込んで、チップ２をチッ
プ座３の拘束面３ｂ，３ｃに拘束させて工具ヘッド１に
取り付けるようにした切削工具において、前記ねじ穴１
３の軸心Ｏ１を、従ってこれにねじ込まれるビス４の軸
心Ｏ１を、前記チップ孔７の軸心Ｏ２よりもチップ座３
の拘束面３ｂ，３ｃ側に偏心し、なお且つ該拘束面３
ｂ，３ｃ側に傾斜して設けてなることを特徴とするもの
である。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１および図２において、平行四
辺形からなるスローアウエイチップ２は、その周囲の４
辺がチップ２を工具ヘッド１のチップ座３に定位置に固
定するための被拘束面２ｂ，２ｃを形成すると共に、そ
れぞれの被拘束面２ｂ，２ｃの端縁は刃先部１２を形成
し、これがために被拘束面２ｂ，２ｃは一般に厚み方向
に傾斜した所要の逃げ角を有し、従ってこの被拘束面２
ｂ，２ｃは逃げ面とも称される場合がある。なお、本発
明の実施形態では、チップ２は平行４辺形のものである
が、これに限定されることはなく３角形あるいは６角形
等多角形のものでもよいことは勿論である。

【００２４】工具ヘッド１に設けられるチップ座３は、
チップ２の平面形状に合わせた座面３ａとチップ２の厚
みに合わせた拘束面３ｂ，３ｃとからなるよう凹状に窪
んで形成され、且つ該チップ座３の拘束面３ｂ，３ｃ
は、チップ２の被拘束面２ｂ，２ｃの傾斜角に合わせた
傾斜面に形成されている。そしてチップ２をチップ座３
に嵌合したときには、チップ２の刃先部１２が工具ヘッ
ド１の先端部より若干突出して切削作用に支障をきたさ
ないようになっている。

【００２５】チップ２には、従来の同じように当然にビ
ス４を挿通させるためのチップ孔７が貫設されると共
に、工具ヘッド１には、そのチップ座３の座面３ａに面
してビス４をねじ込むためのねじ穴１３が貫設される
が、該ねじ穴１３、従って該ねじ穴１３にねじ込まれる
ビス４は、図１に示すように、その軸心Ｏ１がチップ孔
７の軸心Ｏ２よりもチップ座３の側壁を形成する２方向
の拘束面３ｂ，３ｃの中間部分、即ち両拘束面の境界線
部分（図２参照）の方向側に僅かの偏心量Ｌだけ偏心し
た位置に穿設され、ねじ込まれる。

【００２６】しかも、本発明の特徴とする点の実施形態
であるが、図１に示すように上記ねじ穴１３は、チップ
座座面３ａに対する垂直線Ｏ３を基準として、それより
拘束面３ｂ，３ｃ方向に例えば６度の傾斜量（θ）だけ
傾斜させて穿設される。このようにねじ穴１３が上記垂
直線Ｏ３を基準として、それより６度傾斜していること
（即ち、座面３ａに対しては８４度に傾斜しているこ
と）によって該ねじ穴１３にねじ込まれるビス４も当然
ながらチップ座座面３ａの垂直線Ｏ３に対して６度傾斜
してねじ込まれることになる。

【００２７】ビス４をその頭部４ｂに設けたレンチ穴４
ｃにレンチを掛けて回して、工具ヘッド１にねじ込むこ
とによって、そのねじ込み途上で、まずビス頭部４ｂの
外周テーパ面１４のうち両拘束面３ｂ，３ｃ側に面する
Ｅ点でチップ穴７の内壁７ａに形成された凸曲面状の座
グリ面１５に当接し、その当接力によって、チップ２
は、その底面２ａがチップ座３の座面３ａを押圧する方
向のみならず、チップ２の被拘束面２ｂ，２ｃは、チッ
プ座３の奥の方向、即ち該チップ座３の側壁を形成する
２方向の拘束面３ｂ，３ｃにも当接押圧され、該チップ
２はチップ座３に位置決めされながら工具ヘッド１にク
ランプされていく。

【００２８】更に強力にビス４を締め付けていくことに
よって、ビス４は、チップ座３の垂直線Ｏ３に対して６
度の傾斜量θだけ傾斜してねじ込まれるため、図１に示
すように、ビス頭部４ｂの外周テーパ面１４は前記Ｅ点
とは反対側のＧ点でチップ穴７の凸曲面状の座グリ面１
５に当接することになるが、チップ座座面３ａ、即ちチ
ップ２の底面２ａからのＥ点とＧ点での当接高さＨ１、
Ｈ２は、常にＨ２＞Ｈ１の関係を保ち、僅かとは言え、
このＨ２−Ｈ１の差がチップ２をチップ座３の奥方向、
即ちチップ２の被拘束面２ｂ，２ｃをチップ２の拘束面
３ｂ，３ｃに当接着座させる力として働く。

【００２９】なぜなら、ビス４のクランプ力の大半は該
ビス４がチップ２に前記Ｅ点に当接することによってチ
ップ２をチップ座座面３ａと拘束面３ｂ，３ｃとに対す
る押し込み方向の力としてかかっており、その後Ｇ点に
当接することによって、前記Ｅ点にかかった力は減少さ
れるが、結果としてはチップ２に対する押し込み力を残
すからである。

【００３０】さらに、前記Ｇ点に当接しない状態にあっ
て、切削力Ｐがチップの刃先部１２にかかって、該切削
力Ｐにより、支点Ａを中心としたチップを浮き上がらせ
ようとする力Ｆの方向であるθ１は、図１に示すように
ねじ穴１３およびこれにねじ込まれるビス４に傾斜角θ
を設けることによって、従来技術のチップ孔に対するね
じ穴の偏心だけのビスのねじ込み方向θ２の構造に比
べ、言い換えれば、本発明の傾斜したビス４のねじ込み
方向θとチップ２を浮き上がらせようとする力の方向θ
１とが、従来技術のビスのねじ込み方向θ２に比べて、
より平行に近くなるため、即ちビス４のねじ込み方向Ｏ
１に近くなるため、それだけ切削反力Ｆによるビス４の
撓みが減少し、またビス４のねじ部４ａとねじ穴１３と
の間のガタによるビスの傾斜現象が可及的に少なくな
り、ねじ込み状態が安定しビス本来の強度が充分に発揮
され強力なクランプ状態となっている。

【００３１】そしてその後、ビス頭部４ｂの外周テーパ
面１４が前記Ｇ点でチップ穴７の凸曲面状の座グリ面１
５に当接することによって、該当接力によって、チップ
２の浮き上がり力Ｆによるチップ２の撓み方向の力はほ
ぼ相殺され、ビス４のねじ込み力、即ちその引張力の範
囲内でチップを保持することができることになる。

【００３２】言い換えれば、チップ座３に面して工具ヘ
ッド１に穿設されるねじ穴１３を、即ちこれにねじ込ま
れるビス４のねじ込み方向Ｏ１を積極的に若干量（θ）
だけ傾斜させることによって、チップとビスとのクラン
プのための当接部分を積極的に２点とすることができ、
より安定した、且つより強度の高いクランプ力を発揮す
ることができるわけである。

【００３３】本発明は、図１に示す実施形態のように、
チップ２のチップ孔７の内周壁７ａがテーパ状またはア
ール状の凸曲面１５の当接部分を持ったチップのみなら
ず、図３に示すように円筒状のチップ孔７であって内周
壁７ａがストレートなチップ孔を持つチップに対して
も、本発明が適用できることは言うまでもない。

【００３４】即ち、チップ孔７の軸心Ｏ２に対してビス
４の軸心Ｏ１が拘束面３ａ（３ｂ）側に若干量Ｌ偏心
し、且つ拘束面側に所要角度θ傾斜するようにしてビス
４をそのねじ部４ａを工具ヘッド１のねじ孔１３にねじ
込むことによって、切削力Ｐがチップの刃先部１２にか
かって、該切削力Ｐにより、支点Ａを中心としたチップ
を浮き上がらせようとする力Ｆはビス４のねじ込み方向
Ｏ１に近くなるため、それだけ切削反力Ｆによるビス４
の撓みが減少し、またビス４のねじ部４ａとねじ穴１３
との間のガタによるビスの傾斜現象が可及的に少なくな
り、ねじ込み状態が安定しビス本来の強度が充分に発揮
され強力なクランプ状態となっている。

【００３５】

【発明の効果】この発明によれば、従来のクランプ用ビ
スのチップ孔からの偏心作用によるセンターロック方式
に比べて、チップのクランプ力が高く、チップのチップ
座に対する着座安定性が良い。

【００３６】また、この発明によれば、チップをチップ
座にセットする際に、手作業でチップをチップ座の拘束
面側に押さなくとも、ビスを締め付けるだけでチップが
チップ座の座面と拘束面とに確実に拘束されため、手作
業によるチップ取付状態のバラツキがなく刃先精度が安
定し、着座不良によるトラブルの発生がない。

【００３７】また、この発明によれば、従来のクランプ
用ビスのチップ孔からの偏心作用によるセンターロック
方式に比べて、ビスの撓みが少なく、ビスの強度を充分
に活用することができるので、切削力によるチップの浮
き上がりの防止機能が極めて高い。

【００３８】また、この発明によれば、従来のクランプ
用ビスのチップ孔からの偏心作用によるセンターロック
方式に比べて、ビスの頭部の外周テーパ面と、チップの
チップ孔内周壁とを、拘束面側と反拘束面との２点で当
接させることが可能となり、切削力によるチップの浮き
上がり現象からくるチップの破損の防止効果が高いと言
える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の正面図である。

【図２】同平面図である。

【図３】同他の実施形態の正面図である。

【図４】従来技術のクランプオン方式によるチップクラ
ンプ構造を示す。

【図５】同じく他の従来技術のクランプオン方式による
チップクランプ構造を示す。

【図６】従来技術のレバーロック方式によるチップクラ
ンプ構造を示す。

【図７】従来技術のウェッジ方式によるチップクランプ
構造を示す。

【図８】同じく他の従来技術のウェッジ方式によるチッ
プクランプ構造を示す。

【図９】従来技術のセンターロック方式によるチップク
ランプ構造を示す。

【図１０】同センターロック方式によるチップクランプ
のクランプ作用を説明する断面図である。

【図１１】同じくクランプ作用を説明する要部の断面図
である。

【図１２】同じくクランプ作用を説明する要部の断面図
である。

【図１３】本発明の適用される切削工具を示す。

【符号の説明】

１ 工具ヘッド ２ チップ ２ａ 底面 ２ｂ 被拘束面 ２ｃ 被拘束面 ３ チップ座 ３ａ 座面 ３ｂ 拘束面 ３ｃ 拘束面 ４ ビス ４ａ ねじ部 ４ｂ ビスの頭部 ７ チップ孔 １３ ねじ穴 １４ 外周テーパ面 １５ 座ぐり面 Ｌ ねじ穴、ビスの偏位量 θ ねじ穴、ビスの傾斜角

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具ヘッドにスローアウエイチップの形
   状に合わせたチップ座を形成し、該チップ座の拘束面に
   チップの被拘束面を当接させて位置決めし、チップに貫
   設したチップ孔にビスを挿通させ、且つビスのねじ部を
   工具ヘッドに穿設したねじ穴にねじ込んで、スローアウ
   エイチップをチップ座の拘束面に拘束させて工具ヘッド
   に取り付けるようにした切削工具において、前記ねじ穴
   の軸心を、従ってこれにねじ込まれるビスの軸心を、前
   記チップ孔の軸心よりもチップ座の拘束面側に偏心し、
   なお且つ該拘束面側に傾斜して設けてなる切削工具。