JPH10277816A - 工具ユニット、ならびにそれに使用されるスローアウェイチップ及びチップホルダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 径小の内周部の切削が可能であり、しかもチ
ップの交換が容易な工具ユニットを提供する。 【解決手段】 工具ユニット１は、チップホルダ２と、
そのチップホルダ２に着脱可能に装着され、被削物の内
周部を切削するスローアウェイチップ３とを備えてい
る。チップホルダ２には、内周面がテーパ面とされたチ
ップ装着孔４が形成される一方、チップ３には、外周面
がこれに対応する形状のテーパ面とされた嵌合装着部６
が形成されており、各々のテーパ面を嵌合面として両者
を互いに嵌合させることにより、チップ３がチップホル
ダ２に対し着脱可能に装着される。また、チップ３の嵌
合装着部６には、チップホルダ２のチップ装着孔４と協
働して上記切削のトルクを受け止め、チップ３のチップ
ホルダ２に対する回転を阻止するチップ側トルク受け部
７が形成される一方、チップ装着孔４にはこれに対応す
るホルダ側トルク受け部が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、該被削物の内周部
を切削するための工具ユニットと、それに使用されるス
ローアウェイチップ及びチップホルダに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば円筒形の被削物の内周切削を行う
場合、被削物を軸線周りに回転させながら、シャンクに
取り付けられた切削チップを内周面に当てて、これを上
記軸線方向に前進又は後退させることにより切削が行わ
れる。この場合、従来から使用されている工具構成とし
ては図９（ａ）及び（ｂ）に示すようなものがある。
（ａ）に示す工具１００においては、チップ１０２がシ
ャンク１０１に対しロー付け等により一体化された構造
を有する。一方、（ｂ）に示すものでは、チップ１０２
は、これを貫通してシャンク１０１側にねじ込まれるね
じ１０３により着脱可能に取り付けられる構造となって
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、（ａ）
に示す工具１００では、チップ１０２がシャンクに対し
ロー付け等により一体化されるため、寿命が尽きるなど
してチップの交換を行わなければならなくなった場合に
は、ロー材を溶かして古いチップを取り外し、代わって
新しいチップを再びロー付けにより接合するか、シャン
クごとチップを取り替えるかのいずれかを行わなければ
ならない。この場合、前者においてはチップの交換作業
が面倒であり、後者においては交換の度にシャンクが無
駄になり、不経済である欠点がある。一方、（ｂ）に示
す工具では、ねじ１０３の着脱によりチップ１０２の交
換は簡単に行える利点がある。しかしながら、切削すべ
き内周部の寸法が小さくなった場合、チップ１０２の大
きさもそれに合わせて小さくしなければならないが、チ
ップ１０２があまり小さくなり過ぎるとねじ孔の形成が
困難になり、またねじによるクランプ力も不十分となる
ため、チップ寸法を一定寸法以下には縮小できず、例え
ば切削可能な内周部の最小径が５ｍmφ程度以上の範囲
に限られてしまう欠点があった。

【０００４】本発明の課題は、例えば５mmφ以下の径小
の内周部の切削を容易に行うことができ、しかもチップ
の交換が容易な工具ユニットと、それに使用されるスロ
ーアウェイチップ及びチップホルダとを提供することに
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、上述の課題を解決するために、チップ
ホルダと、そのチップホルダに着脱可能に装着され、被
削物の内周部に対し、その軸線方向に沿ってチップホル
ダとともに相対的に前進しながら、上記軸線周りに回転
する被削物の内周部を切削するスローアウェイチップと
を備えており、下記の特徴を有する。すなわち、チップ
ホルダには、軸線方向前方側に開口して当該軸線方向に
延びるとともに内周面がその開口部側において大径とな
るテーパ面とされたチップ装着孔が形成される一方、ス
ローアウェイチップには、外周面がこれに対応する形状
のテーパ面とされた嵌合装着部が形成されており、チッ
プ装着孔に対し嵌合装着部を開口部から挿入し、各々の
テーパ面を嵌合面として両者を互いに嵌合させることに
より、スローアウェイチップがチップホルダに対し着脱
可能に装着される。また、スローアウェイチップの嵌合
装着部には、チップホルダのチップ装着孔と協働して上
記切削のトルクを受けとめ、スローアウェイチップのチ
ップホルダに対する回転を阻止するチップ側トルク受け
部が形成される一方、チップ装着孔にはこれに対応する
ホルダ側トルク受け部が形成される。

【０００６】上記構成の工具ユニットにおいては、内周
切削される被削物のその回転軸線方向においてスローア
ウェイチップ（以下、単にチップともいう）が、その嵌
合装着部がチップホルダのチップ装着孔に対しテーパ嵌
合することにより着脱可能に取り付けられることから、
該チップの交換を容易に行うことができる。また、チッ
プを貫通するクランプ用のねじを使用しないためその小
型化が容易となり、例えば５mmφ以下の小径の内周部の
切削も問題なく行うことができる。さらに、チップの嵌
合装着部とチップ装着孔とにはチップ側及びホルダ側ト
ルク受け部がそれぞれ形成され、切削のトルクによるチ
ップのチップホルダに対する回転が阻止されるようにな
っているので、内周切削をスムーズにかつ確実に行うこ
とができる。

【０００７】なお、テーパ嵌合式の工具ユニットの参考
従来技術としては、例えば図９（ｃ）に示すようなもの
が知られている（実開昭６３−４７８０２）。これは、
柱状のシャンク１０１の長手方向端部の上面部に、該上
面部と直交する方向にテーパ孔１０５が孔設され、これ
にチップ１０２がテーパ嵌合される構造を有したもので
ある。一般に、この種のテーパ嵌合式の工具ユニットに
おいては、チップ１０２にゆるみが生じないように、被
削物Ｗに対するチップ１０２の相対的な送り方向を、チ
ップ１０２のシャンク（チップホルダ）１０１に対する
テーパ嵌合方向と一致させる必要があることから、表記
公報の工具は、例えばテーパ嵌合方向（すなわち被削物
に対する相対的な送り方向）Ｔと直交する軸線Ｏの周り
に回転する被削物Ｗの外周切削用のものであると考えら
れる。

【０００８】従って、内周切削を目的とした本発明の工
具ユニットは、被削物の回転軸線方向に沿ってチップと
チップホルダとがテーパ嵌合する点において、外周切削
用の表記公報の工具とは本質的な相違点を有する。ま
た、外周切削用の公報の工具は、被削物Ｗの回転軸線Ｏ
が、チップ１０２とチップホルダ１０１とのテーパ嵌合
方向Ｔと交差しているのに対し、内径切削用の本発明の
工具ユニットにおいては、図４に示すように、被削物Ｗ
の回転軸線Ｏがチップ２とチップホルダ３とのテーパ嵌
合方向Ｔと一致しているために、被削物Ｗからの回転ト
ルクによりチップ２がこれと連れ回ることを阻止するた
めの機構が不可欠となる。そして、本発明者らは、チッ
プの嵌合装着部とチップ装着孔とにチップ側及びホルダ
側トルク受け部をそれぞれ形成することによりこの問題
を解決し、内周切削用のテーパ嵌合式のスローアウェイ
型工具ユニットを実現することに成功したのである。

【０００９】次に、嵌合装着部は、チップ装着孔への装
着方向と直交する平面による断面外形線に対し、その幾
何学的重心を中心とする仮想的な内接円と同じく外接円
とを描き、さらにそれら内接円と外接円との中間に位置
する仮想的な基準円を描いた場合に、断面外形線の一部
が上記基準円の内側に位置し、他の部分が該基準円の外
側に位置する形状をなす一方、チップ装着孔がこれと対
応する断面形状に形成されたものとすることができる。
このような形状に嵌合装着部とチップ装着孔とを形成す
れば、嵌合装着部がチップ装着孔に対し相対的に回転し
ようとすると、該嵌合装着部の外周面とチップ装着孔の
内周面との間には相互に干渉しあう部分が必然的に生じ
て該回転が阻止される。この場合、その干渉を生ずる嵌
合装着部の外周面部分がチップ側トルク受け部を、同じ
くチップ装着孔の内周面部分がホルダ側トルク受け部の
役割を果たすこととなる。

【００１０】具体的には、嵌合装着部の外周面に、チッ
プ側トルク受け部としての突出部を形成し、チップ装着
孔の内周面にその突出部と係合するホルダ側トルク受け
部としての凹部を、チップ装着孔へのスローアウェイチ
ップの装着方向に沿って延びる溝状に形成した構成を例
示することができる。なお、上記突出部は、例えばチッ
プ装着孔への装着方向に沿って延びるリブ状に形成する
ことができる。一方、チップ装着孔及び嵌合装着部を、
各々その軸断面が楕円状となるように形成することもで
きる。

【００１１】次に、チップホルダは被削物の軸線方向に
延びる棒状に形成することができ、チップ装着孔をその
先端面に開口するように形成することができる。こうす
れば、被削物の内側にチップホルダをスムーズに出入り
させることができ、例えば深さの大きい内周部の切削も
容易に行うことができる。

【００１２】また、チップホルダには、嵌合装着部のチ
ップ装着孔への装着方向と交差する向きに形成されて該
チップ装着孔に連通するとともに、そのチップ装着孔に
嵌合・装着された嵌合装着部の先端部を内側に露出させ
るテーパ状のチップ取外操作孔を形成することができ
る。こうすれば、チップ取外操作孔に対し、チップ取外
し用のポンチ等を打ち込めば、該ポンチの先端部が嵌合
装着部の先端部をカム作用によりチップ装着孔から抜け
る方向に付勢するので、スローアウェイチップのチップ
ホルダからの取外し、ひいてはチップの交換を容易に行
うことができる。この場合、該ポンチの先端部外周面を
チップ取外操作孔の内周面に対応するテーパ状に形成し
ておけば、チップの取外しがさらに容易となる。

【００１３】なお、本発明は上記工具ユニットに使用さ
れるスローアウェイ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、スローアウェ
イ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。

【００１４】

【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は、本発明の
一実施例たる工具ユニット１の外観を示しており、チッ
プホルダ２と、これに着脱可能に装着されるスローアウ
ェイチップ（以下、単にチップという）３とを備えてい
る。チップホルダ２は例えば円形断面を有する棒状に形
成され、その先端面には、該チップホルダ２の中心軸線
Ｃ’方向に形成されたチップ装着孔４が開口している。
一方、チップ３は、切削刃部３１，３１が形成されたチ
ップ本体５と、その中心軸線Ｃ方向においてこれと一体
に形成された嵌合装着部６とを有し、該嵌合装着部５に
おいてチップ装着孔４に対し嵌合することにより、チッ
プホルダ２に着脱可能に取り付けられるようになってい
る。チップ本体部５の軸断面寸法は、例えば５．０ｍｍ
以下とされる。なお、チップホルダ２の基端側（図示せ
ず）は、図示しない切削装置のベース等に固定される。

【００１５】図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、チップ
本体５は先端側が大径となる円錐台状の形状を有し、先
端面３ａはその軸線とほぼ直交する平面状に、また外周
面３ｂは緩やかテーパ面状に形成されている。また、そ
の先端面３ａ側には、中心軸線Ｃを挟んでその両側部分
を切り欠くことにより、上記２つの切削刃部３１，３１
が軸線Ｃに関して対称な位置関係で形成されている。該
切削刃部３１，３１は、被削物Ｗ（図４）の内周面に対
する相対的な回転方向（図２（ｃ）に矢印で示す）にお
いてその前方側に、被削体Ｗの内周面を切削するための
切立面状の内周側すくい面３１ａを有し、その側縁に内
周切削刃副切れ刃３１ｃが形成される一方、図２（ｂ）
に示すように、各切削刃部３１，３１の先端面３ａ側は
斜面状に切り欠かれて先端側主逃げ面３１ｂが形成され
ており、上記回転方向においてその前方側縁部が先端切
削刃主切れ刃３１ｄとされている。また、外周面３ｂの
切削刃部３１，３１に対応する部分は、カスプ状に平坦
化されて内周逃げ面３１ｅが形成されている。さらに、
両切削刃部３１，３１の先端切削刃主切れ刃３１ｄを挟
んで先端面３ａの両側縁部には、それぞれ面取部３１ｆ
が形成されている。

【００１６】次に、図３に示すように、チップホルダ２
のチップ装着孔４は、その開口部４ａ側において大径と
なるテーパ面とされ、上記チップ３の嵌合装着部６は、
その外周面がこれに対応する形状のテーパ面とされてい
る。そして、チップ装着孔４に対し嵌合装着部６を開口
部４ａから挿入し、各々のテーパ面を嵌合面として両者
を互いに嵌合させることにより、チップ３がチップホル
ダ２に対し着脱可能に装着されることとなる。また、嵌
合装着部６には、チップ側トルク受け部としてのリブ７
が、チップ３のチップ装着孔４に対する装着方向に沿っ
て形成される一方、チップ装着孔４にはこれに対応する
ホルダ側トルク受け部としての溝部が形成される。な
お、リブ７は、２本のものがチップ３の中心軸線Ｃに関
してほぼ対称な位置関係で形成されており、それぞれそ
の断面形状は略半円状とされている。

【００１７】また、チップホルダ２には、嵌合装着部６
のチップ装着孔４への装着方向とほぼ直交する向きにテ
ーパ状のチップ取外操作孔９が形成されている。該チッ
プ取外操作孔９はチップ装着孔４に連通するとともに、
図２に示すように、そのチップ装着孔４に嵌合・装着さ
れた嵌合装着部６の先端部を自身の内側に露出させるよ
うになっている。

【００１８】以下、上記工具ユニット１の使用方法につ
いて説明する。すなわち、図２に示すように、嵌合装着
部５をチップ装着孔４に対し、リブ７を溝部８に位置合
わせした状態で押し込むことにより、チップ３をチップ
ホルダ２に装着する。続いてチップホルダ２を図示しな
い取付部に取り付け、図４に示すように、工具ユニット
１を被削物Ｗの内周部Ｗ1に対し、切削刃部３１，３１
の一方が当接するように寄せた形で位置決めし、次いで
被削物Ｗを軸線Ｏの周りで回転させる。この状態で工具
ユニット１を横移動させて切削刃部３１を内周部Ｗ1に
切り込ませ、さらに被削物Ｗの回転を継続しながら工具
ユニット１を前進させることにより内周部Ｗ1が切削さ
れる。このとき、チップ３には、被削物Ｗと連れ回る方
向に切削のトルクが作用し、チップホルダ２に対し中心
軸線Ｃの周りで回転しようとするが、嵌合装着部６のリ
ブ７とチップ装着孔４の溝部８とが係合して上記切削の
トルクが受けとめられ、当該チップ３のチップホルダ２
に対する回転が阻止されるようになっている。

【００１９】次に、切削刃部３１の寿命が尽きた場合に
は、スローアウェイチップ３の交換を行う。チップ３の
チップホルダ２からの取り外しは、図５に示すように、
先端部外周面１０ａがチップ取外操作孔９の内周面に対
応するテーパ状に形成されたポンチ１０を、チップ取外
操作孔９に打ち込むことにより行う。すなわち、該ポン
チ１０を打ち込むと、その先端がチップ装着孔４内の嵌
合装着部５の先端部に当接し、そのカム作用によりこれ
がチップ装着孔４から抜ける方向に付勢されて、チップ
２がチップホルダ３か取り外される。その後、新しいチ
ップ３をチップホルダ２に対しテーパ嵌合させれば交換
が完了する。

【００２０】なお、図６（ａ）に示すように、嵌合装着
部６及びチップ装着孔４の断面形状を楕円状とすること
もできる。この場合、図７に示すように、チップ３の中
心軸線Ｃ（すなわち、チップ３のチップ装着孔４への装
着方向）と直交する平面において、嵌合装着部６の断面
外形線Ｑに対しその幾何学的重心Ｇを中心とする仮想的
な内接円Ｉと同じく外接円Ｅとを描き、さらにそれら内
接円Ｉと外接円Ｅとの中間に位置する仮想的な基準円Ｓ
を描いた場合に、断面外形線Ｑの一部Ｑ１が基準円の内
側に位置し、他の部分Ｑ２が該基準円の外側に位置する
こととなる。このような形状においては、嵌合装着部６
がチップ装着孔４に対し相対的に回転しようとすると、
該嵌合装着部６の外周面とチップ装着孔４の内周面との
間には相互に干渉しあう部分Ｐが必ず生ずることとな
り、上記回転が阻止されることとなる。なお、嵌合装着
部６及びチップ装着孔４の断面形状は、図６（ｂ）に示
すように、四角形状、あるいはその他の多角形状に形成
することもできる。

【００２１】なお、スローアウェイチップ３のチップ本
体５の形状は、加工の目的に応じて適宜変更することが
できる。例えば、図８に示すように、切削刃部３１をチ
ップ本体５の外周面から外向きに突出する形態で形成す
れば、被削物Ｗの内周面に所定幅の溝Ｖをその周方向に
沿って形成することができる。

【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
斜視図。

【図２】同じくその正面図、側面断面図及び平面図。

【図３】スローアウェイチップとチップホルダとの着脱
部分の構造を示す説明図。

【図４】図１の工具ユニットの使用方法の説明図。

【図５】スローアウェイチップのチップホルダからの取
り外し方法を示す説明図。

【図６】嵌合装着部とチップ装着孔の断面形状のいくつ
かの変形例を示す説明図。

【図７】その作用説明図。

【図８】スローアウェイチップの変形例を示す模式図。

【図９】従来の工具ユニットを示す説明図。

【符号の説明】

１ 工具ユニット ２ チップホルダ ３ スローアウェイチップ ４ チップ装着孔 ６ 嵌合装着部 ７ リブ（突出部、チップ側トルク受け部） ８ 溝部（凹部、ホルダ側トルク受け部） ９ チップ取外操作孔９ Ｗ 被削物 Ｗ1 内周部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チップホルダと、 そのチップホルダに着脱可能に装着され、被削物の内周
   部に対し、その軸線方向に沿って前記チップホルダとと
   もに相対的に前進しながら、前記軸線周りに回転する前
   記被削物の内周部を切削するスローアウェイチップとを
   備え、 前記チップホルダには、前記軸線方向前方側に開口して
   当該軸線方向に延びるとともに内周面がその開口部側に
   おいて大径となるテーパ面とされたチップ装着孔が形成
   される一方、前記スローアウェイチップには、外周面が
   これに対応する形状のテーパ面とされた嵌合装着部が形
   成され、 前記チップ装着孔に対し前記嵌合装着部を前記開口部か
   ら挿入し、各々のテーパ面を嵌合面として両者を互いに
   嵌合させることにより、前記スローアウェイチップが前
   記チップホルダに対し着脱可能に装着されるようになっ
   ており、さらに、 前記スローアウェイチップの嵌合装着部には、前記チッ
   プホルダの前記チップ装着孔と協働して前記切削のトル
   クを受け止め、前記スローアウェイチップの前記チップ
   ホルダに対する回転を阻止するチップ側トルク受け部が
   形成される一方、前記チップ装着孔にはこれに対応する
   ホルダ側トルク受け部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】 前記嵌合装着部は、前記チップ装着孔へ
   の装着方向と直交する平面による断面外形線に対し、そ
   の幾何学的重心を中心とする仮想的な内接円と同じく外
   接円とを描き、さらにそれら内接円と外接円との中間に
   位置する仮想的な基準円を描いた場合に、前記断面外形
   線の一部が前記基準円の内側に位置し、他の部分が該基
   準円の外側に位置する形状をなす一方、前記チップ装着
   孔がこれと対応する断面形状に形成されている請求項１
   記載の工具ユニット。
3. 【請求項３】 前記嵌合装着部の外周面には前記チップ
   側トルク受け部としての突出部が形成され、 前記チップ装着孔の内周面にはその突出部と係合する前
   記ホルダ側トルク受け部としての凹部が、前記チップ装
   着孔への前記スローアウェイチップの装着方向に沿って
   延びる溝状に形成されている請求項１又は２に記載の工
   具ユニット。
4. 【請求項４】 前記チップ装着孔及び前記嵌合装着部
   は、各々その軸断面が楕円状に形成されている請求項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、前記被削物の前記
   軸線方向に延びる棒状に形成され、前記チップ装着孔は
   その先端面に開口するよう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】 前記チップホルダには、前記嵌合装着部
   の前記チップ装着孔への装着方向と交差する向きに形成
   されて該チップ装着孔に連通するとともに、そのチップ
   装着孔に嵌合・装着された前記嵌合装着部の先端部を内
   側に突出させるテーパ状のチップ取外操作孔が形成され
   ている請求項１ないし５のいずれかに記載の工具ユニッ
   ト。
7. 【請求項７】 チップホルダに着脱可能に装着され、被
   削物の内周部に対し、その軸線方向に沿って前記チップ
   ホルダとともに相対的に前進しながら、前記軸線周りに
   回転する前記被削物の内周部を切削するスローアウェイ
   チップであって、 前記チップホルダには、前記軸線方向前方側に開口して
   当該軸線方向に延びるとともに、内周面がその開口部側
   において大径となるテーパ面とされたチップ装着孔が形
   成され、 前記スローアウェイチップには、外周面がこれに対応す
   る形状のテーパ面とされた嵌合装着部が形成されてお
   り、 該嵌合装着部のテーパ面を該チップ装着孔側のテーパ面
   に嵌合させることにより前記チップホルダに対し着脱可
   能に装着されるとともに、 該嵌合装着部には、前記チップホルダの前記チップ装着
   孔に形成されたホルダ側トルク受け部と係合して前記切
   削のトルクを受け止めることにより、前記スローアウェ
   イチップの前記チップホルダに対する回転を阻止するチ
   ップ側トルク受け部が形成されたことを特徴とするスロ
   ーアウェイチップ。
8. 【請求項８】 被削物の内周部に対しその軸線方向に沿
   って相対的に前進しながら該軸線周りに回転する前記被
   削物の内周部を切削するためのスローアウェイチップが
   装着されるチップホルダであって、 前記軸線方向前方側に開口して当該軸線方向に延びると
   ともに内周面がその開口部側において大径となるテーパ
   面とされたチップ装着孔が形成され、 前記スローアウェイチップ側に形成されて外周面がこれ
   に対応する形状のテーパ面とされた嵌合装着部を、前記
   チップ装着孔に対し前記開口部から挿入して、各々のテ
   ーパ面を嵌合面として両者を互いに嵌合させることによ
   り、該スローアウェイチップが着脱可能に装着されるよ
   うになっており、さらに、 前記チップ装着孔にはホルダ側トルク受け部が形成され
   ており、前記スローアウェイチップの嵌合装着部に形成
   されたチップ側トルク受け部と係合することにより、前
   記スローアウェイチップの前記チップホルダに対する回
   転を阻止しつつ、該スローアウェイチップに対し前記切
   削のトルクを受け止めさせるようにしたことを特徴とす
   るチップホルダ。