JPH10263917A - スローアウェイ切削工具用ホルダ及びこれを含むスローアウェイ切削工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 刃径が比較的小径の切削工具で高強度材料の
切削に使用しても、チップの弛緩やチップ或いはホルダ
の破損を防ぐ。 【解決手段】 ホルダ１の先端の凹部４のチップ座５に
チップ２１を着座させ底面６のねじ孔９に貫通孔２６か
ら頭部付きスクリュー３１をねじ込み、凹部４の壁面１
１ｂに、軸線Ｊｓをチップ２１のすくい面２４と鋭角に
するねじ孔１２を形成し、頭部付きスクリュー３２をね
じ込む。この頭部３２ａですくい面２４のうち底切刃２
３ａと反対側の切刃２３ｂ寄り部位を押さえ付けるの
で、チップのクランプの安定ないし増強が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スローアウェイ切
削工具用ホルダ（以下、単にホルダともいう）及びこれ
を含むスローアウェイ切削工具に関し、詳しくは、ホル
ダの先端の凹部に形成されたチップ座に、超硬合金など
からなるスローアウェイチップ（以下、単にチップとも
いう）をクランプするようにしたエンドミル、ドリル等
のスローアウェイ切削工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来のこの種のスローアウェイ
切削工具（以下、切削工具又は単に工具ともいう）２０
１の一例を示すものであり、このものは、ＳＣＭ（クロ
ムモリブデン鋼）などからなるホルダ１の先端部２の一
対の凹部（ポケット）４，４のチップ座５にチップ２１
を各々着座させ、チップ２１の厚さ方向に貫通して設け
られた貫通孔２６にサラ形状の頭部付きスクリュー（以
下、単にスクリューともいう）３１を通し、チップ座５
の底面６に設けられたねじ孔９にねじ込む（螺締する）
ことによってクランプする構造とされ、エンドミルやざ
ぐりカッターとして使用されている。

【０００３】このような切削工具２０１は、先端の刃径
（底切刃の外径）Ｄ１が大きく、比較的大きいチップ２
１をセット（着座）できるものでは、クランプに用いる
スクリュー３１も大径のものが使用できるため、十分な
クランプ力（固定力）が確保される。しかし、先端の刃
径Ｄ１若しくはホルダ先端部２の外径が小さく、比較的
小さいチップしかセットできないようなものでは、チッ
プ２１の貫通孔２６も小径となるためクランプに用いる
スクリュー３１も比較的小径のものしか使用できないこ
ととなり、十分なクランプ力が確保できない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】例えば、図７の工具２
０１において刃径Ｄ１が１２ｍｍ程度、２枚刃のもので
はセットできるチップは切刃長さが、４．５〜５．５ｍ
ｍ程度以下のものである。一方、このチップ２１は、そ
の貫通孔２６の内壁面と逃げ面（側面）との間の肉厚を
強度上所定厚さ以上確保しないといけない。しかもこの
種のスクリュー３１は切屑処理性確保のためなどから沈
頭方式とされるため、その貫通孔２６のすくい面２４側
はテーパ状に拡径されるので、すくい面２４側ではその
肉厚はさらに小さくなる。こうしたことから、この程度
の大きさのチップでは貫通孔の内径は２〜３ｍｍ程度が
限界であり、使用可能のスクリューのねじ径はこれ以下
の極めて細いものとなる。

【０００５】このような極細太さのスクリューになる
と、たとえＪＩＳ ＳＣＭ（クロムモリブデン鋼）４３
５程度の高強度材からなるもので緊締しても、合金鋼の
ような高強度材料の切削時における底切刃にかかる切削
抵抗Ｐに十分抗し得るクランプ力を得ることは困難であ
り、その切削においてはスクリュー３１が伸びたり緩ん
だりして底切刃（ホルダ先端面側の切刃）と反対側が浮
き上がりがちとなり、加工時の衝撃等の外力によってク
ランプに弛緩が生じてチップ２１が動き、加工精度の低
下やチップ２１やホルダ１の変形や破損（破断）を招く
といった問題があった。そして、ホルダ径自体が小径と
なるほど、スクリュー３１の有効ねじ込み長さ（チップ
座５の底面６のねじ孔９の深さ）が小さくなり、締め付
けしろが確保されず、さらに前記の問題を発生させやす
い。

【０００６】このような問題を解消する方法としては、
ボーリングバイトのように１枚刃の工具とし、チップ座
を一つとして大きめのチップを１つセットすることも考
えられるが、１枚刃とすればその切刃への切削時の負担
が倍増してしまう。すなわち２枚刃の工具と同じ加工を
同工数（時間）でこなそうとすると、刃には２倍の負担
がかかり寿命は半分になってしまう。したがってチップ
の交換を短時間で行う必要があり、その分、加工時間に
占めるチップ交換のための段取り時間が増大し、加工効
率が低下してしまう。しかも、たとえ１枚刃としても、
刃径が７ｍｍ以下となるとチップは切刃長さ（一辺）が
５ｍｍ以下のものとする必要があり、前記の問題は依然
として存在する。

【０００７】このようなことから、高強度の被削材を切
削する場合には、２枚刃だと刃径１４ｍｍ程度が最小と
され、また、１枚刃の場合でも刃径８ｍｍ程度が最小と
され、これ以下の刃径のものとした場合には高強度材料
の切削には使用できないとされていた。

【０００８】本発明は、上記した問題点を解消すべく案
出されたものであって、その目的とするところは、刃径
が比較的小径の切削工具で高強度材料の切削に使用して
も、チップの弛緩やチップ或いはホルダの破損のないス
ローアウェイ切削工具用ホルダ及びスローアウェイ切削
工具を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明は、厚さ方向に貫通する貫通孔を備えたスローア
ウェイチップをクランプするためのスローアウェイ切削
工具用ホルダであって、先端の凹部に形成されたチップ
座にスローアウェイチップを着座させ、そのチップ座の
底面のねじ孔に前記貫通孔から頭部付きスクリューをね
じ込むことによってそのスローアウェイチップをクラン
プする構造のものにおいて、前記スローアウェイチップ
をチップ座に着座させた状態において、前記頭部付きス
クリューとは別の頭部付きスクリューをねじ込むことに
よってその頭部で前記スローアウェイチップのすくい面
のうち底切刃と反対側の切刃寄り部位が押さえ付けられ
るように、軸線が前記すくい面と鋭角をなすねじ孔を、
前記凹部の壁面に形成したことを特徴とする。

【００１０】上記手段においては、貫通孔に挿通される
頭部付きスクリューによるクランプに加えて、別のスク
リューの頭部ですくい面の底切刃と反対側を押さえ付け
ることができるから、切屑処理性の低下を招くこともな
く、チップのクランプの安定ないし増強が図れ、切削抵
抗によるスクリューの伸びを効果的に防止できると共
に、加工時の振動、衝撃等の外力によるクランプの弛緩
を防止するのに有効である。かくして、本発明によれ
ば、加工精度の低下やチップ又はホルダの破損（破断）
等の問題が解消され、工具の長寿命化が図られる。

【００１１】なお、上記手段において前記鋭角は、別の
スクリューをねじ込む際にその頭部ですくい面を押さえ
付けることができる適度の角度とすればよく、５〜６０
度の範囲がチップの締め付け力上及び締め付け作業上好
ましいが、とくに好ましくは１０〜３０度の範囲であ
る。

【００１２】そして、本発明に係るスローアウェイ切削
工具は、厚さ方向に貫通する貫通孔を備えたスローアウ
ェイチップと、これがクランプされるスローアウェイ切
削工具用ホルダを含んでなるものにであって、スローア
ウェイ切削工具用ホルダの先端の凹部に形成されたチッ
プ座にスローアウェイチップを着座させ、そのチップ座
の底面のねじ孔に前記貫通孔から頭部付きスクリューを
ねじ込むことによってそのスローアウェイチップをクラ
ンプする構造のものにおいて、前記凹部の壁面に、軸線
をスローアウェイチップのすくい面と鋭角にするねじ孔
を形成し、このねじ孔に前記頭部付きスクリューと別の
頭部付きスクリューをねじ込むことによって、該別の頭
部付きスクリューの頭部で前記すくい面のうち底切刃と
反対側の切刃寄り部位を押さえ付ける構成としたことを
特徴とする。そして、この切削工具においても前記鋭角
は、１０〜３０度の範囲とするのが好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１ないし図６を参照しながら、
本発明を具体化した実施形態例について、詳細に説明す
る。図中、１は、本例のスローアウェイ切削工具用ホル
ダであって、このホルダ１は、略円軸状をなすホルダ軸
（シャンク）１ａの先端寄り部位に大径に膨拡された膨
拡部１ｂを備え、その先端側のテーパ部１ｃを介してホ
ルダ軸１ａと同径に縮径されたホルダ先端部２を備えて
おり、このホルダ先端部２に、刃先側の先端面３側から
見て略Ｌ形に切り欠いてなる凹部（ポケット）４，４を
２つ、ホルダ１の軸線Ｊｈに関し点対称的に備えてい
る。そして、各凹部４のホルダ１の先端面３寄り部位に
はチップ座５を備えている。

【００１４】チップ座５は、従来公知のチップ２１（図
４〜６参照）の下面２２を拘束する略長方形で平坦な底
面６とその底面６から立ち上がる２つのチップ座壁面
７，８からなっている。なお、装着されるチップ２１
が、本例ではポジタイプのものであるため、チップ座壁
面７，８は底面６と所定の鈍角（本例では、ポジ角７°
のため９７°）で交差するよう形成されている。一方、
チップ座壁面７，８の底面６寄り部位７ｂ，８ｂは底面
６に略垂直とされ、チップ２１の下面２２のコーナーの
逃げ（空隙）が保持されるように形成されている。

【００１５】また、各チップ座５の底面６の略中央には
チップ固定用のねじ孔９が貫設され、チップ２１がスク
リュー止めされるように形成されている。なお、ホルダ
１の軸線Ｊｈに沿う方向のチップ座壁面７は、本例では
チップ２１を着座させてそのにげ面を同壁面７に押付け
て拘束した際に、その外周切刃角が略０度となるように
軸線Ｊｈと平行に形成されている。そして、このチップ
座壁面７の上方（外周側）に対しては、底面６と平行で
微小の幅をなす段面１０ａを介して凹部４の側面をなす
壁面（以下、凹部側壁面という）１１ａが軸線Ｊｈと略
平行に形成されている。

【００１６】そして、他方のチップ座壁面８は、前記チ
ップ座壁面７と略直角に形成され、同壁面８の上方（外
周側）に対し、底面６と平行で微小の幅をなす段面１０
ｂを介して凹部の後面をなす壁面（以下、凹部後壁面と
いう）１１ｂが、底面６と鈍角α（本例では約１１０
度）をなすように形成され、凹部側壁面１１ａと交差し
てチップ座５を底部とする凹部４を形成している。な
お、チップ座５の底面６から段面１０ａ，１０ｂまでの
高さ、つまりチップ座５のチップ座壁面７，８の高さ
は、チップ２１の側面（にげ面）の高さ（チップの厚
さ）よりやや小さく設定されている。

【００１７】このようなホルダ１の凹部後壁面１１ｂの
下（チップ座壁面８）寄り部位には、本例では底面６の
略中央のねじ孔９と同じねじのねじ孔１２が所定深さに
形成されている。ただし、このねじ孔１２はその軸線Ｊ
ｓがチップ座５の底面６と側面視（図２参照）、本例で
は２０度の角度βをなしている。また、この軸線Ｊｓ
は、チップ座５（底面６）側からみて本例ではホルダ１
の軸線Ｊｈと平行とされ、底面６のねじ孔９の中心より
若干軸線Ｊｈ寄りに設定されている。

【００１８】そして、このねじ孔１２の開口中心１２ａ
は、図４及び５に示されるように、チップ２１をチップ
座５にセットした状態で頭部付きスクリュー３２をねじ
込む工程において、その頭部３２ａの外周がチップ２１
のすくい面２４のうち、底切刃２３ａに対向する切刃２
３ｂ寄り部位を図４中矢印で示したように底面６側に押
圧するように、その位置が設定されている。

【００１９】このように形成された本例ホルダ１では、
まずその各凹部４のチップ座５に従来のチップ２１を着
座せさ、各壁面７，８側に押付けるようにし、その貫通
孔２６に頭部付きスクリュー３１を通してねじ孔９に螺
締（装着）する（図４及び５参照）。なお、本例チップ
２１の貫通孔２６は、スクリュー３１の頭部（上面）３
１ａがすくい面２４と略面一（沈頭方式）となるように
その上縁が拡径するテーパ状に形成されている。ただ
し、そのテーパは、スクリュー３１，３２のサラ形の頭
部３１ａ，３２ａのテーパと同じ４０度とされている。

【００２０】そして貫通孔２６からねじ込んだスクリュ
ー３１と同じねじを持つ別のスクリュー３２を凹部後壁
面１１ｂのねじ孔１２にねじ込む。すると、そのスクリ
ュー３２の頭部３２ａがすくい面２４に当接するが、さ
らにねじ込むと、そのねじ込み（軸線Ｊｓ方向）により
頭部３２ａ近傍が上向きに弾性変形して、すくい面２４
のうち、チップ２１の底切刃２３ａと反対側の切刃２３
ｂ寄り部位における切刃幅の略中央をチップ座５の底面
６側に強力に押圧する。

【００２１】しかして、チップ２１は、すくい面２４中
央のスクリュー３１に加えて、これと別のスクリュー３
２の頭部３２ａによってすくい面２４のホルダ１の根元
寄り部位をチップ座５の底面６側に押し付けられている
ことから、その分、チップ２１は強力にホルダ１にクラ
ンプされている。したがって、このような切削工具１０
１で切削される場合には、その切削抵抗（主分力）Ｐに
よりスクリュー３１がその軸方向に引張り力や衝撃など
の外力を受けるものの、別のスクリュー３２でクランプ
されている分、チップ２１に弛緩や移動が生じにくく、
その破損さらにはホルダ１の破損が有効に防止される。

【００２２】この結果、刃径Ｄ１が小さくチップ２１が
小さい切削工具において具体化した場合でも、高強度の
被削材の加工が可能となる。なお、別のスクリュー３２
は、その頭部３２ａが底切刃２３ａと反対側の切刃２３
ｂ寄り部位に位置することから切屑処理に支障を与える
こともない（図４〜６参照）。

【００２３】本例では、別のスクリュー３２をすくい面
２４と略２０度の傾斜角β方向にねじ込むことで、すく
い面２４を押え付けるようにしたが、この角度βはスク
リュー３２の頭部３２ａの形状やねじ径によって適宜の
鋭角に設定すればよいが、５〜６０度程度の範囲とする
のが適切である。５度以下だとすくい面２４の押え付け
位置の誤差が大きくなる一方、６０度以上となると、ス
クリュー３２の頭部３２ａを大きくしないとすくい面２
４を押え付けることができないが、このようにすると凹
部後壁面１１ｂと底面６とのなす角α（本例では約１１
０度）をさらに大きくする必要があるため、ホルダ１の
強度が低下するからであるが、より好ましくい角度βは
前述したように１０〜３０度の範囲である。

【００２４】なお、前形態例では、ざぐりカッターとし
てホルダ１の軸線Ｊｈ方向（図５中矢印Ａ）への送り用
のため、外周切刃角が０°で、底切刃２３ａが水平（軸
線（回転軸）Ｊｈにほぼ直角）となるように設定されて
おり、別のスクリュー３２の頭部３２ａが底切刃２３ａ
の反対側の切刃２３ｂの略中央ですくい面２４を押圧す
るようにしたが、図５中２点鎖線で示したように底切刃
角γが正（＋）をなすようにチップ２１がセットされる
エンドミルでは、ホルダ１の軸線Ｊｈと垂直方向（図５
中矢印Ｂ）に送りがかけられることが多い。このため、
その切削における主な切刃は、外周切刃（横切刃）２３
ｃとなり、底切刃２３ａと外周切刃２３ｃのなすコーナ
ーＣａ寄り部位に大きな切削抵抗をうける。このような
場合には、すくい面２４のうちの底切刃２３ａと反対側
の切刃２３ｂ寄り部位でも、なるべく、ホルダ１の軸線
ＪｈすなわちコーナーＣｂ寄り部位をスクリュー３２の
頭部３２ａが押さえ付けるようにねじ孔１２の位置を設
定するとよい。このようにすれば、スクリュー３１を挟
んで切削抵抗を大きく受ける切刃部位と反対側を押さえ
付けることになるので、切削抵抗によるチップ２１の浮
き上りをより有効に防止でき、チップの安定に効果的だ
からである。

【００２５】さらに、チップ２１のすくい面２４側から
みたスクリュー３２の軸線Ｊｓとホルダの軸線Ｊｈとを
平行としたが、すくい面２４側から見て傾斜していても
よい。なお、スクリュー３２の頭部３２ａは、すくい面
２４のうち、できるだけホルダ１の根元寄りを押え付け
るようにするとよい。切削抵抗によるチップ２１の浮き
上り防止により有効だからである。

【００２６】なお、別のスクリュー３２は、前例のよう
にすくい面２４の貫通孔２６に挿通されるスクリュー３
１と同じものとするとよい。両者の区分が不要となり使
い勝手が良くなるからである。ただし、別のスクリュー
３２は、チップ２１の貫通孔の径に関係なく設定できる
ので、チップサイズや要請される締付け力等によって
は、切屑処理性に影響のない範囲で、なるべく大径のも
のを用いるのがよい。なお、別のスクリュー３２の頭部
３２ａは、サラ形のものが適切であり、軸線を挟むその
テーパ角度は、軸線Ｊｓとすくい面２４との角度βにも
よるが、４０〜９０度のものがよい。

【００２７】上記実施形態例では、チップがポジタイプ
のものをセットするホルダ及び工具で具体化した場合を
説明したが、本発明では当然のことながらネガタイプの
チップを装着するものにも適用できる。またチップが長
方形のもので例示したが、本発明ではこのようなチップ
をセットするものに限定されるものではないことは明ら
かであり、加工形態に応じて菱形チップ、三角チップな
ど適宜のチップを装着するホルダ及びこれを含む切削工
具において具体化することができる。さらに上記実施形
態例では、ざぐりカッターやエンドミルにおいて具体化
した場合を例示したが、本発明は、ボーリングバーなど
１枚刃の場合にもまったく同様に適用できる。

【００２８】

【発明の効果】本発明のスローアウェイ切削工具用ホル
ダによれば、貫通孔に挿通される頭部付きスクリューに
よるクランプに加えて、別のスクリューの頭部ですくい
面の底切刃と反対側の切刃寄り部位を押さえ付けること
ができるから、切屑処理性の低下を招くこともなく、チ
ップのクランプの安定ないし増強が図れ、切削抵抗によ
るスクリューの伸びを効果的に防止できると共に、加工
時の振動、衝撃等の外力によるクランプの弛緩を防止す
る。そして、本発明の切削工具によれば、加工精度の低
下やチップ又はホルダのチップ座部位の変形や破損（破
断）が防止され、工具の長寿命化が図られるとともに、
二枚刃、一枚刃にかかわらず、チップが小さく、その貫
通孔に通すスクリューを極細太さのものでクランプせざ
るを得ないような刃径の小さい工具においても高強度の
被削材の加工が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスローアウェイ切削工具用ホルダの一
実施形態例を先端側からみた斜視図およびその要部拡大
図。

【図２】図１のホルダの要部を示す一部破断拡大側面
図。

【図３】図２の平面図。

【図４】図１のホルダにチップをセットした状態の要部
側面図。

【図５】図１のホルダにチップをセットした状態の要部
平面図。

【図６】図１のホルダにチップをセットした切削工具の
先端側からみた斜視図。

【図７】従来の切削工具を説明する先端側からみた斜視
図。

【符号の説明】

１ 切削工具用ホルダ ３ ホルダの刃先側の先端面 ４ ホルダの先端の凹部 ５ チップ座 ６ チップ座の底面 ９ 底面のねじ孔 １１ａ，１１ｂ 凹部の壁面 １２ ねじ孔 ２１ スローアウェイチップ ２３ａ 底切刃 ２３ｂ 底切刃と反対側の切刃 ２３ｃ 外周切刃（横切刃） ２４ チップのすくい面 ２６ 貫通孔 ３１，３２ 頭部付きスクリュー ３１ａ，３２ａ 頭部付きスクリューの頭部 １０１ スローアウェイ切削工具 Ｊｓ ねじ孔の軸線 Ｄ１ 先端での刃径

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 厚さ方向に貫通する貫通孔を備えたスロ
   ーアウェイチップをクランプするためのスローアウェイ
   切削工具用ホルダであって、先端の凹部に形成されたチ
   ップ座にスローアウェイチップを着座させ、そのチップ
   座の底面のねじ孔に前記貫通孔から頭部付きスクリュー
   をねじ込むことによってそのスローアウェイチップをク
   ランプする構造のものにおいて、 前記スローアウェイチップをチップ座に着座させた状態
   において、前記頭部付きスクリューとは別の頭部付きス
   クリューをねじ込むことによってその頭部で前記スロー
   アウェイチップのすくい面のうち底切刃と反対側の切刃
   寄り部位が押さえ付けられるように、軸線が前記すくい
   面と鋭角をなすねじ孔を、前記凹部の壁面に形成したこ
   とを特徴とするスローアウェイ切削工具用ホルダ。
2. 【請求項２】 前記鋭角が、１０〜３０度である請求項
   １記載のスローアウェイ切削工具用ホルダ。
3. 【請求項３】 厚さ方向に貫通する貫通孔を備えたスロ
   ーアウェイチップと、これがクランプされるスローアウ
   ェイ切削工具用ホルダを含んでなるスローアウェイ切削
   工具であって、スローアウェイ切削工具用ホルダの先端
   の凹部に形成されたチップ座にスローアウェイチップを
   着座させ、そのチップ座の底面のねじ孔に前記貫通孔か
   ら頭部付きスクリューをねじ込むことによってそのスロ
   ーアウェイチップをクランプする構造のものにおいて、 前記凹部の壁面に、軸線をスローアウェイチップのすく
   い面と鋭角にするねじ孔を形成し、このねじ孔に前記頭
   部付きスクリューと別の頭部付きスクリューをねじ込む
   ことによって、該別の頭部付きスクリューの頭部で前記
   すくい面のうち底切刃と反対側の切刃寄り部位を押さえ
   付ける構成としたことを特徴とするスローアウェイ切削
   工具。
4. 【請求項４】 前記鋭角が、１０〜３０度である請求項
   ３記載のスローアウェイ切削工具。