JPWO2018105035A1 - 切削工具、インサートホルダ及びインサート - Google Patents

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Abstract

インサートホルダのボディには、第１端側を閉じつつ第２端側を開口する溝部が外周面に複数設けられ、溝部の溝底と所定距離を隔てつつ溝部の第１端側から第２端側へ向かって張り出す第１張出部が設けられる。蓋部には、ボディに取り付けた状態で溝底と所定距離を隔てつつ第１端側へ向かって張り出す第２張出部が設けられる。溝底と第１張出部との間に挟み込まれるインサートの第１保持部の第１保持面と、第１張出部の第１張出面とが面接触し、それらの面が第１端側へ向かうにつれて溝底へ近づくように傾斜する。溝底と第２張出部との間に挟み込まれるインサートの第２保持部の第２保持面と、第２張出部の第２張出面とが面接触し、それらの面が第２端側へ向かうにつれて溝底へ近づくように傾斜する。

Description

本発明は切削工具、インサートホルダ及びインサートに関し、特に切削時の安定性および切削精度を向上できる切削工具、インサートホルダ及びインサートに関するものである。
従来より、被加工物を切削するための刃部を有する複数のインサートをインサートホルダに着脱可能に保持させて、刃部の交換を容易にした切削工具がある（特許文献１）。特許文献１は、長手形状のインサートを両端から環状部材で挟み込むようにしてインサートホルダに保持させる。
特開平１１−１１４７２１号公報
しかしながら、上記従来の技術では、インサートの両端と環状部材との接触面がインサートホルダの軸心と垂直または平行に形成される。そのため、インサートをインサートホルダに嵌めるためのクリアランスによって、インサートホルダの軸心から複数のインサートまでの距離にバラつきが生じたり、切削中にインサートホルダの軸心からインサートまでの距離が変化したりするおそれがある。その結果、一部のインサートに被切削物からの荷重が集中したり、切削時にインサートが振動したりして、切削時の安定性や切削精度が低下するおそれがある。
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、切削時の安定性および切削精度を向上できる切削工具、インサートホルダ及びインサートを提供することを目的とする。
 課題を解決するための手段および発明の効果
請求項１記載の切削工具は、第１端側が回転駆動装置に固定されて回転駆動装置により軸心まわりに回転されることで被切削物を切削するものであり、軸状のインサートホルダと、インサートホルダに着脱可能に保持される複数のインサートとを備える。第１端と第２端とをそれぞれ両端とするインサートホルダは、ボディと、ボディの第２端側に取り付けられる蓋部とを備える。ボディには、第１端側を閉じつつ第２端側を開口する溝部が外周面に複数設けられ、溝部の溝底と所定距離を隔てつつ溝部の第１端側から第２端側へ向かって張り出す第１張出部が設けられる。蓋部には、ボディに取り付けた状態で溝底と所定距離を隔てつつ第１端側へ向かって張り出す第２張出部が設けられる。インサートは、基部が溝部に挿入された状態で、インサートホルダの外周面から刃部が突出する。基部は、溝底と第１張出部との間に挟み込まれる第１保持部と、溝底と第２張出部との間に挟み込まれる第２保持部とを備える。第１張出部には、第１端側へ向かうにつれて溝底へ近づくように傾斜する第１張出面が第１保持部側に形成される。一方、第２張出部には、第２端側へ向かうにつれて溝底へ近づくように傾斜する第２張出面が第２保持部側に形成される。第１保持部の第１保持面が第１張出面と面接触し、第２保持部の第２保持面が第２張出面と面接触する。これらの面の傾斜により、インサートがボディへ向かって押し付けられるので、軸心から複数のインサートの刃部までの距離のバラつきを抑制できると共に、切削中にボディからインサートを離れ難くできる。その結果、一部のインサートへの荷重の集中を抑制できると共に、インサートの振動を抑制できるので、切削工具による切削時の安定性および切削精度を向上できる効果がある。
請求項２記載の切削工具によれば、第１張出面と第２張出面とは、溝底とのなす角度が同一である。溝底から第１張出面までの最小距離よりも溝底から第２張出面までの最大距離が大きく設定されると共に、溝底から第２張出面までの最小距離よりも溝底から第１張出面までの最大距離が大きく設定される。これにより、溝底と第１張出面との間の空間と、溝底と第２張出面との間の空間とに形状が同一となる部分が存在する。そのため、溝底と第１張出部との間に、第１保持部に代えて第２保持部を挟み込み、溝底と第２張出部との間に、第２保持部に代えて第１保持部を挟み込むことができる。その結果、インサートの刃部の摩耗具合に応じてインサートホルダにインサートを保持させる向きを変えることができるので、請求項１の効果に加え、インサートの寿命を向上できる効果がある。
請求項３記載の切削工具によれば、蓋部の軸方向中央には、ボルトの頭部よりも小径でボルトの軸部が挿入される貫通孔が形成される。軸方向中央の貫通孔に１本のボルトを挿入して蓋部がボディに固定されるので、ボルトがボディの周方向に複数設けられる場合に比べてボルトのためのスペースを小さくでき、インサートホルダの外径を小径化できる。その結果、請求項１又は２の効果に加え、切削工具の外径の自由度を向上できる効果がある。
請求項４記載の切削工具によれば、ボディは、第２端側に設けられる第１筒部と、第１筒部から第１端まで形成される第２筒部とを備える。第１筒部の内径よりも第２筒部の内径が大きいので、第２筒部に回転駆動装置を挿入して、第１筒部の端面に回転駆動装置を接触させることができる。第１筒部の端面に回転駆動装置を接触させた状態で、貫通孔および第１筒部に挿入したボルトが回転駆動装置に締結されることで、ボルトの頭部と回転駆動装置との間に蓋部およびボディが挟まれて蓋部がボディに固定される。このように、蓋部をボディに固定するボルトが、切削工具を回転駆動装置に固定する部材を兼ねるので、請求項３の効果に加え、部品点数を抑制できる効果がある。
請求項５記載の切削工具によれば、インサートは、インサートホルダに保持された状態でインサートホルダの第２端まで形成されるので、インサートホルダの第２端でもインサートにより被切削物を切削できる。また、外径がボディの外径よりも小さく設定される蓋部から溝部内に第２張出部が張り出すので、第２張出部の外側に溝部が位置すると共に、蓋部の外側で溝部がボディの第２端側に開口する。これにより、インサートホルダに保持された状態で切削工具の第２端まで形成されるインサートを、ボディの第２端側まで溝部内に位置させることができる。これにより、切削時にインサートにかかる周方向の力を溝部内でボディにより支持することができる。その結果、請求項１から４のいずれかの効果に加え、インサートホルダの第２端でもインサートにより被切削物を切削しつつ、そのインサートの第２端側の保持性能を確保できる効果がある。
請求項６記載の切削工具によれば、第２張出部は、インサートホルダの周方向に亘って連続して形成される。複数の溝部を連結する凹部がボディに形成される。その凹部に第２張出部が挿入されるので、周方向に連続する第２張出部がボディと干渉することなく、第２張出部を溝部内へ張り出させることができる。インサートホルダの周方向に亘って断続的に第２張出部が形成される場合に比べて、周方向に亘って連続して第２張出部を形成する方が第２張出部の形成を容易にできる。よって、請求項５の効果に加え、蓋部の製造を容易にできる効果がある。
請求項７記載のインサートホルダは、請求項１から６のいずれかに記載の切削工具に使用されるものであるので、請求項１から６のいずれかと同じ効果がある。
請求項８記載のインサートは、請求項１から６のいずれかに記載の切削工具に使用されるものであるので、請求項１から６のいずれかと同じ効果がある。
本発明の第１実施形態における切削工具の正面図である。 図１の矢印ＩＩ方向から見た切削工具の下面図である。 切削工具の分解立体図である。 インサートの斜視図である。 図２のＶ−Ｖ線における切削工具の断面図である。 第２実施形態における切削工具の分解立体図である。 第３実施形態における切削工具の斜視図である。 （ａ）はボディの正面図であり、（ｂ）は図８ａのＶＩＩＩｂ−ＶＩＩＩｂ線におけるボディの断面図である。 （ａ）は蓋部の上面図であり、（ｂ）は蓋部の正面図である。 インサートの斜視図である。
以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態における切削工具１について説明する。図１は本発明の第１実施形態における切削工具１の正面図である。図２は図１の矢印ＩＩ方向から見た切削工具１の下面図である。
図１及び図２に示すように、切削工具１は、アーバ等の回転駆動装置２に固定して使用される工具である。回転駆動装置２は、先端が軸心Ｃを中心とする円柱状に構成されており、駆動源（図示せず）からの駆動力により軸心Ｃを中心に先端を回転させる。回転駆動装置２の先端を軸心Ｃまわりに回転させることで、その回転に伴い切削工具１が回転して被切削物を切削する。
切削工具１は、タングステンカーバイド等を加圧焼結した超硬合金から構成される。なお、切削工具１は超硬合金から構成される場合に限らず、例えば、切削工具１を高速度工具鋼などから構成しても良い。
切削工具１は、回転駆動装置２側の端部を第１端３とし、回転駆動装置２から離れた側の端部を第２端４とした軸状に形成される。本実施形態では、切削工具１の第１端３及び第２端４を説明するとき、「切削工具１の」を省略して単に「第１端３」や「第２端４」と説明する。
切削工具１は、第１端３および第２端４をそれぞれ両端とする軸状のインサートホルダ１０と、そのインサートホルダ１０に着脱可能に保持されるインサート３０とを備える。インサートホルダ１０は、軸状のボディ１１と、そのボディ１１の第２端４側に取り付けられる蓋部１２と、蓋部１２をボディ１１に固定するためのボルト１３とを備える。ボルト１３は、円筒形の頭部１３ａに六角穴が形成された六角穴付ボルトである。
インサート３０は、インサートホルダ１０に保持された状態でインサートホルダ１０の外周面から刃部３１が張り出す。刃部３１は、被切削物を切削する部位であり、本実施形態ではリーマ用の刃部で構成される。これにより、切削工具１は、他の工具によって被切削物に設けられた下穴を拡径したり形状を整えるためのリーマとして使用される。
次に図３、図４及び図５を参照して、切削工具１の各部について詳しく説明する。図３は切削工具１の分解立体図である。図４はインサート３０の斜視図である。図５は図２のＶ−Ｖ線における切削工具１の断面図である。
図３に示すように、ボディ１１は、円筒状の部材である。ボディ１１は、外周面に複数の溝部１４が等間隔に形成される。ボディ１１の第２端４側の端面１１ａには、外周縁から突出片１１ｂが突出して形成される。突出片１１ｂは、溝部１４によって周方向に分断される。なお、溝部１４の数は適宜設定可能であり、本実施形態では溝部１４が１５本設けられる。
溝部１４は、インサート３０が挿入される部位であり、軸心Ｃと平行に形成される。溝部１４は、第１端３側が閉じられ、第２端４側がボディ１１の端面１１ａに開口している。溝部１４は、平滑な平面である溝底１４ａを軸心Ｃ側に有する。溝部１４は、溝底１４ａとボディ１１の外周面とを繋いで軸心Ｃ方向に延びる側面も、平滑な平面に形成される。
ボディ１１には、溝部１４の溝底１４ａと所定距離を隔てつつ溝部１４の第１端３側から第２端４側へ向かって溝部１４内に張り出す第１張出部１７が設けられる。第１張出部１７は、溝部１４の幅方向に亘って、即ち、ボディ１１の周方向に亘って略一様に形成される。
蓋部１２は、円板状の部材であり、軸心Ｃに対する垂直方向（以下「軸直方向」と称す）の中央にボルト１３が挿入される蓋円筒部１２ａが形成される。蓋部１２には、溝部１４に対応した位置に外周縁から第１端３側へ向かって張り出す第２張出部１８が形成される。蓋円筒部１２ａには、ボルト１３の頭部１３ａが嵌まり、蓋円筒部１２ａに設けた貫通孔１２ｃ（図５参照）からボルト１３の軸部１３ｂが突出する。
図４に示すように、インサート３０は、刃部３１と基部３２とが一体成形されて構成される長手形状の部位である。刃部３１は、幅方向の一端側の稜線に切れ刃３１ａが設けられる。切れ刃３１ａは、被切削物に食い込んで被切削物を切削する部位である。
基部３２は、溝部１４内に挿入される部位である。基部３２の幅は、溝部１４の幅と略同一に形成される。基部３２は、長手方向に延びる面が全て平滑な平面に形成される。これにより、溝底１４ａ及び側面が平滑な平面に形成される溝部１４に基部３２を滑らかに挿入できる。
基部３２は、インサートホルダ１０に保持させる（溝部１４に挿入した）ときに第１張出部１７及び第２張出部１８との干渉を避けるためのＶ字状の切欠部３２ａ，３２ｂがそれぞれ長手方向両端に設けられる。このように基部３２の形状は、溝部１４の形状に合わせて設定される。
再び図３に戻って、上述したインサートホルダ１０及びインサート３０を用いた切削工具１の組み立て方を説明する。まず、ボディ１１の溝部１４にインサート３０を挿入する。このとき、切欠部３２ａに第１張出部１７が挿入される。
次いで、溝部１４に第２張出部１８を挿入しつつ、蓋円筒部１２ａをボディ１１の内周側に挿入して蓋部１２をボディ１１の端面１１ａに接触させる。このとき、溝部１４の第２端４側の一部が蓋部１２に塞がれ、切欠部３２ｂに第２張出部１８が挿入される。次いで、ボルト１３を蓋円筒部１２ａに挿入し、ボルト１３の軸部１３ｂを蓋円筒部１２ａからボディ１１の内周側に突出させる。最後に、回転駆動装置２の先端に設けられたボルト孔２ａにボルト１３を締結する。
このようにして、図５に示すように切削工具１が組み立てられる。蓋円筒部１２ａには第１端３側に底部１２ｂが形成される。その底部１２ｂには、軸直方向中央に貫通孔１２ｃが形成される。貫通孔１２ｃは、ボルト１３の頭部１３ａよりも小径であり、ボルト１３の軸部１３ｂよりも大径である。
また、ボディ１１は、第２端４側に設けられる第１筒部１５と、第１筒部１５から第１端３まで形成される第２筒部１６とを備える。第１筒部１５及び第２筒部１６は、外径が同一であり、外周面が連続する。第１筒部１５の内径は、ボルト１３の頭部１３ａの外径よりも大きく、回転駆動装置２の先端の外径よりも小さく形成される。第２筒部１６の内径は、第１筒部１５の内径よりも大きく、回転駆動装置２の先端の外径と略同一に形成される。これにより、回転駆動装置２を第２筒部１６に挿入すると、回転駆動装置２の先端が第１筒部１５の第１端３側の端面に接触する。
これらの結果、ボルト孔２ａにボルト１３が締結されることで、ボルト１３の頭部１３ａと回転駆動装置２との間に蓋部１２及びボディ１１が挟まれて蓋部１２がボディ１１に固定される。このようにボルト１３の締結によって、ボディ１１に蓋部１２が固定されると共に、切削工具１が回転駆動装置２に固定される。ボディ１１への蓋部１２の固定と、切削工具１への回転駆動装置２への固定とをボルト１３が兼ねるので、それぞれの固定を別々のボルト１３で行う場合に比べて部品点数を抑制できる。
また、切欠部３２ａに第１張出部１７を挿入し、切欠部３２ｂに第２張出部１８を挿入した状態で、一本のボルト１３によってボディ１１に蓋部１２が固定されるので、インサートホルダ１０に複数のインサート３０を一度に固定できる。これにより、複数のインサート３０をそれぞれ別々のボルトでインサートホルダ１０に固定する場合に比べて作業効率を向上できる。
ここで、複数のインサート３０をインサートホルダ１０にそれぞれ別々のボルトで固定する場合には、複数のボルトをそれぞれ締結するためのスペースをインサートホルダ１０に設ける必要がある。本実施形態では、一本のボルト１３で複数のインサート３０を固定するので、複数のインサート３０をインサートホルダ１０に固定するためのボルト１３を取り付けるためのスペースを少なくできる。その結果、インサート３０同士の間隔を狭めることができるので、切削工具１を小径化できる。また、インサート３０同士の間隔を狭め、インサート３０の数を増やすことができるので、切削工具１の加工能率を向上できる。
また、回転駆動装置２にボルト１３を締結する場合に限らず、第２筒部１６を内周側が詰まった円柱状の部材で構成し、その円柱状部材にボルト１３を締結させても良い。この場合には、ボルト１３とは異なる固定部材により切削工具１を回転駆動装置２に固定する。ボディ１１に蓋部１２を固定するボルト１３と、回転駆動装置２に切削工具１を固定する固定部材とを別々に設けることにより、切削工具１を分解することなく、切削工具１を回転駆動装置２から外しておくことができる。なお、切削工具１を回転駆動装置２に固定する、ボルト１３以外の固定部材としては、例えば、ボルトやピン、ドリルチャック等が挙げられる。
また、蓋部１２の周方向の複数位置を軸心Ｃ方向にそれぞれ複数のボルトで貫通し、その複数のボルトを第１筒部１５に締結させても良い。この場合には、第１筒部１５にボルトを締結するためのスペースを確保する必要があるので、ボディ１１の外径の小径化に関する制約が大きくなる。
これに対し、本実施形態では、蓋部１２の軸直方向中央に形成される貫通孔１２ｃに挿入された１本のボルト１３で蓋部１２をボディ１１に固定するので、第１筒部１５の周方向の複数位置にボルトを締結するためのスペースを確保する場合に比べて、ボディ１１の外径の小径化に関する制約を緩和できる。よって、ボディ１１の外径の自由度を向上でき、切削工具１の外径の自由度を向上できる。
引き続き図５を参照しながら、切削工具１の各部同士の関係について説明する。蓋円筒部１２ａは、内径がボルト１３の頭部１３ａの外径と略同一であり、外径が第１筒部１５の内径と略同一である。さらに、第２筒部１６の内径は、回転駆動装置２の先端の外径と略同一に形成されるので、回転駆動装置２に対する切削工具１のガタつきを抑制できる。
ボルト１３の頭部１３ａが嵌まる蓋円筒部１２ａは、その深さ（底部１２ｂから蓋部１２の第２端４側の端面までの距離）がボルト１３の頭部１３ａの軸心Ｃ方向寸法より大きく設定される。これにより、蓋円筒部１２ａにボルト１３の頭部１３ａを嵌めたとき、蓋部１２の第２端４側の端面（切削工具１の第２端４）からボルト１３を突出しないようにできる。
切削時に切削工具１の第２端４からボルト１３が突出する場合には、ボルト１３が被切削物に接触し易くなる。回転中のボルト１３が被切削物に接触すると、被切削物からボルト１３が緩む方向または締まる方向へ力を受ける。これに対し、本実施形態では、切削工具１の第２端４からボルト１３を突出しないようにできるので、切削時にボルト１３が被切削物に接触することを抑制できる。これにより、切削時にボルト１３が緩んだり、締まり過ぎたりすることを抑制できる。
溝部１４は、主に第１筒部１５に設けられ、第２筒部１６にも僅かに設けられる。この場合、第２筒部１６の内周面を溝部１４の溝底１４ａよりも軸心Ｃ側に位置させる必要があるので、第２筒部１６を小径化したり、溝部１４を深くしたり（基部３２の軸直方向寸法を大きくしたり）することに関する制約が大きい。
なお、溝部１４を第２筒部１６に設けず、溝部１４を第１筒部１５のみに設けることが可能である。この場合、溝部１４の溝底１４ａを第２筒部１６の内周面よりも軸心Ｃ側に位置させることができる。これにより、第２筒部１６を小径化したり、溝部１４を深くしたりすることに関する制約を緩和できる。
第２筒部１６を小径化することで、ボディ１１を小径化でき、切削工具１を小径化できる。また、溝部１４を深くすることで、溝部１４の形状に合わせて形成される基部３２の軸直方向寸法を大きくできるので、切削時にインサート３０からインサートホルダ１０が受ける荷重の受圧面積を大きくできる。その結果、インサート３０及びインサートホルダ１０にかかる荷重を分散できるので、インサート３０及びインサートホルダ１０の耐久性を向上できる。
第１張出部１７は、溝部１４の溝底１４ａと所定距離を隔てつつ溝部１４の第１端３側から第２端４側へ向かって溝部１４内に張り出す部位である。一方、第２張出部１８は、ボディ１１に蓋部１２を取り付けた状態で溝底１４ａと所定距離を隔てつつ溝部１４内へ張り出す部位である。
第１張出部１７は、溝底１４ａ側の面が第１内面１７ａであり、溝底１４ａから離れた側の面が第１外面１７ｂである。第１内面１７ａは、第１端３側へ向かうにつれて溝底１４ａへ近づくように傾斜する。第１外面１７ｂは、第２端４側へ向かうにつれて溝底１４ａへ近づくように傾斜する。このように形成されることで、第１張出部１７は、溝部１４内で第２端４側へ向かってＶ字状に張り出す。
第２張出部１８は、溝底１４ａ側の面が第２内面１８ａであり、溝底１４ａから離れた側の面であって蓋部１２の外周面が第２外面１８ｂである。第２内面１８ａは、第２端４側へ向かうにつれて溝底１４ａへ近づくように傾斜する。第２外面１８ｂは、第１端３側へ向かうにつれて溝底１４ａへ近づくように傾斜する。このように形成されることで、第２張出部１８は、溝部１４内で第１端３側へ向かってＶ字状に張り出す。
第１内面１７ａと第２内面１８ａとは、溝底１４ａとのなす角度がそれぞれ同一に設定される。さらに、第１外面１７ｂと第２外面１８ｂとは、溝底１４ａとのなす角度がそれぞれ同一に設定される。さらに、第１外面１７ｂ及び第２外面１８ｂは、軸心Ｃ方向寸法が第１内面１７ａ及び第１外面１７ｂの軸心Ｃ方向寸法に比べて、それぞれ蓋部１２の厚さ分だけ大きく形成される。
また、溝底１４ａから第１内面１７ａまでの軸直方向の最小距離（最も第１端３側における距離）と、溝底１４ａから第２内面１８ａまでの軸直方向の最小距離（最も第２端４側における距離）とはそれぞれ同一に設定される。さらに、溝底１４ａから第１内面１７ａまでの軸直方向の最大距離（最も第２端４側における距離）と、溝底１４ａから第２内面１８ａまでの軸直方向の最大距離（最も第１端３側における距離）とはそれぞれ同一に設定される。
このように第１張出部１７及び第２張出部１８は、上下対称（軸心Ｃ方向に対称）であって、互いに略同一の形状に設定される。さらに、溝底１４ａと第１内面１７ａ（第１張出部１７）との間の空間と、溝底１４ａと第２内面１８ａ（第２張出部１８）との間の空間とも、上下対称であって、互いの形状が同一に設定される。
基部３２は、溝底１４ａと第１張出部１７との間に挟み込まれる第１保持部３３と、溝底１４ａと第２張出部１８との間に挟み込まれる第２保持部３４と、第１張出部１７よりも軸直方向外側に位置する第１外周部３５と、第２張出部１８よりも軸直方向外側に位置する第２外周部３６とを備える。
即ち、基部３２は、切欠部３２ａよりも軸心Ｃ側の部位が第１保持部３３であり、切欠部３２ａよりも軸直方向外側の部位が第１外周部３５である。また、基部３２は、切欠部３２ｂよりも軸心Ｃ側の部位が第２保持部３４であり、切欠部３２ｂよりも軸直方向外側の部位が第２外周部３６である。
第１保持部３３は、第１内面１７ａと接触する面が第１接触面３３ａである。第１接触面３３ａは、第１内面１７ａと略同様に形成され、第１端３側へ向かうにつれて溝底１４ａへ近づくように傾斜する。第１接触面３３ａと第１内面１７ａとは、溝底１４ａとのなす角度が同一に設定される。
第２保持部３４は、第２内面１８ａと接触する面が第２接触面３４ａである。第２接触面３４ａは、第２内面１８ａと略同様に形成され、第２端４側へ向かうにつれて溝底１４ａへ近づくように傾斜する。第２接触面３４ａと第２内面１８ａとは、溝底１４ａとのなす角度が同一に設定される。
このように第１接触面３３ａ及び第２接触面３４ａが設定されるので、第１内面１７ａと第１接触面３３ａとが面接触し、第２内面１８ａと第２接触面３４ａとが面接触する。これらが接触したとき、自身の傾斜によって第１保持部３３及び第２保持部３４に軸心Ｃ側へ力が生じ、基部３２が溝底１４ａ（ボディ１１）へ押し付けられる。これにより、軸心Ｃから複数のインサート３０の刃部３１までの距離のバラつきを抑制できると共に、切削中に溝底１４ａからインサート３０を離れ難くできる。その結果、一部のインサート３０への荷重の集中を抑制できると共に、インサート３０の振動を抑制できるので、切削工具１による切削時の安定性および切削精度を向上できる。
第１外周部３５は、第１外面１７ｂと対向する面が第１非接触面３５ａである。第１非接触面３５ａは、第１外面１７ｂと平行に形成され、第２端４側へ向かうにつれて溝底１４ａへ近づくように傾斜する。第２外周部３６は、第２外面１８ｂと対向する面が第２非接触面３６ａである。第２非接触面３６ａは、第２外面１８ｂと平行に形成され、第１端３側へ向かうにつれて溝底１４ａへ近づくように傾斜する。
第１内面１７ａと第１接触面３３ａとが面接触し、第２内面１８ａと第２接触面３４ａとが面接触した状態では、第１非接触面３５ａと第１外面１７ｂとが非接触となり、第２非接触面３６ａと第２外面１８ｂとが非接触となるように寸法が設定される。さらに、第１内面１７ａと第１接触面３３ａとが面接触し、第２内面１８ａと第２接触面３４ａとが面接触した状態では、第１保持部３３の先端や第２保持部３４の先端、第１保持部３３と第１外周部３５とにより形成される谷底、第２保持部３４と第２外周部３６とにより形成される谷底がインサートホルダ１０と非接触となるように寸法が設定される。
このように構成されることで、第１内面１７ａと第１接触面３３ａとの面接触、及び、第２内面１８ａと第２接触面３４ａとの面接触によるボディ１１へのインサート３０の押付力が、その他の部分におけるインサートホルダ１０とインサート３０との干渉によって妨げられることを防止できる。
また、インサート３０の刃部３１が第２端４まで設けられるので、切削工具１の第２端でも刃部３１により被切削物を切削できる。これにより、被切削物の下穴に底が有る場合でも、下穴の底まで被切削物を切削できる。
ここで、基部３２（第２外周部３６）が第２端４まで設けられておらず、刃部３１のみが第２端４まで設けられる場合を考える。この場合には、基部３２に対して刃部３１が溝部１４の外側で第２端４側へ延びるので、その刃部３１の延びた部分が切削時に被切削物から周方向に荷重を受けても、その部分を被切削物の反対からインサートホルダ１０により支えることができない。そのため、刃部３１が折損したり折れ曲がったりするおそれがある。
本実施形態では、ボディ１１の外径よりも外径が小さい蓋部１２から第２張出部１８が溝部１４内へ張り出すので、第２張出部１８の外側に基部３２を挿入可能な溝部１４が位置すると共に、蓋部１２の外周側で溝部１４がボディ１１の端面１１ａに開口する。これにより、基部３２（第２外周部３６）をボディ１１の端面１１ａ（第２端４側）まで溝部１４内に位置させることができる。そのため、インサート３０の第２端４が被切削物から周方向に荷重を受けたときに、インサート３０の第２端４側を被切削物の反対から溝部１４内でボディ１１によって支持できる。その結果、切削工具１の第２端４でもインサート３０により被切削物を切削しつつ、そのインサート３０の第２端４側の保持性能を確保できる。
さらに、ボディ１１の第２端４側の端面１１ａには、外周縁から突出片１１ｂが第２端４まで突出する。これにより、被切削物からの周方向の荷重に対して、ボディ１１の端面１１ａから第２端４まで突出片１１ｂにより基部３２を支えることができる。その結果、インサート３０の第２端４側の保持性能をより向上できる。
また、第１張出部１７及び第２張出部１８の形状、即ち、蓋部１２を取り付けた溝部１４の形状は、上下対称であって、互いに略同一の形状に設定される。さらに、インサート３０の形状も上下対称に形成される。これらの結果、インサート３０が被切削物から周方向に荷重を受けたときに、第２外周部３６が溝部１４内でボディ１１により支持されるのと同様にして、第１外周部３５も溝部１４内でボディ１１により支持できる。そのため、インサート３０を第１端３側まで延ばしつつ、インサート３０の第１端３側の保持性能を確保できる。
また、第１非接触面３５ａが第１外面１７ｂと平行に形成され、第２非接触面３６ａが第２外面１８ｂと平行に形成されるので、第１非接触面３５ａ及び第２非接触面３６ａと第１外面１７ｂ及び第２外面１８ｂとの非接触を維持しつつ、互いを最大限近づけることができる。これにより、溝部１４内における第１外周部３５及び第２外周部３６の軸直方向寸法を確保できる。そのため、切削時に第１外周部３５及び第２外周部３６とインサートホルダ１０との間にかかる荷重をより分散できるので、インサート３０及びインサートホルダ１０の耐久性を確保できる。
以上の通り本実施形態の切削工具１によれば、溝底１４ａと第１張出部１７との間の空間、及び、溝底１４ａと第２張出部１８との間の空間は、上下対称であって互いの形状が同一に設定される。さらに、第１保持部３３および第２保持部３４も、上下対称であって互いの形状が同一に設定される。そのため、インサート３０を上下反転させて、溝底１４ａと第１張出部１７との間に、第１保持部３３に代えて第２保持部３４を挟み込み、溝底１４ａと第２張出部１８との間に、第２保持部３４に代えて第１保持部３３を挟み込むことができる。
インサート３０の刃部３１は、第１端３側に比べて第２端４側が摩耗し易い。そのため、刃部３１の摩耗具合に応じてインサートホルダ１０にインサート３０を保持させる向きを変えることで、インサート３０の寿命を向上できる。なお、本実施形態では、インサート３０を上下反転させて保持させる向きを変えると、刃部３１の切れ刃３１ａの向きが逆転するので、切削工具１による切削回転方向を反転させる必要がある。
さらに、溝部１４内に第１張出部１７及び第２張出部１８が張り出した状態における溝部１４の形状は、上下対称である。また、インサート３０の形状も上下対称である。これらの結果、インサート３０を上下反転させても、インサート３０とインサートホルダ１０とが干渉して、上下反転したインサート３０を溝部１４に嵌められなくなったり、嵌め難くなったりすることを防止できる。
なお、インサート３０を上下反転させて保持させるには、溝底１４ａと第１張出部１７との間の空間、及び、溝底１４ａと第２張出部１８との間の空間が上下対称である場合に限らない。第１内面１７ａと溝底１４ａとのなす角度、及び、第２内面１８ａと溝底１４ａとのなす角度が同一であって、溝底１４ａから第１内面１７ａまでの最小距離よりも溝底１４ａから第２内面１８ａまでの最大距離が大きく設定されると共に、溝底１４ａから第２内面１８ａまでの最小距離よりも溝底１４ａから第１内面１７ａまでの最大距離が大きく設定されれば良い。
この場合、溝底１４ａと第１内面１７ａとの間の空間と、溝底１４ａと第２内面１８ａとの間の空間とに、上下対称であって形状が同一となる部分が存在する。そのため、溝底１４ａと第１内面１７ａとの間に第２保持部３４を挟み込み、溝底１４ａと第２内面１８ａとの間に第１保持部３３を挟み込むことができる。その結果、上述の通り、刃部３１の摩耗具合に応じてインサートホルダ１０にインサート３０を保持させる向きを変えることができるので、インサート３０の寿命を向上できる。
次に図６を参照しながら第２実施形態における切削工具４０について説明する。第１実施形態では、第２張出部１８が溝部１４に対応した位置に設けられる場合、即ち、第２張出部１８がインサートホルダ１０の周方向に断続的に形成される場合について説明した。これに対し第２実施形態では、第２張出部４５がインサートホルダ４１の周方向に連続して形成される場合について説明する。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。
図６は、第２実施形態における切削工具４０の分解立体図である。図６に示すように、切削工具４０のインサートホルダ４１は、軸状のボディ４２と、そのボディ４２の第２端４側に取り付けられる蓋部４３と、蓋部４３をボディ４２に固定するためのボルト１３とを備える。
ボディ４２は、円筒状の部材である。ボディ４２は、外周面に複数の溝部１４が等間隔に形成される。ボディ４２の端面１１ａには、溝部１４の第２端４側が開口し、その溝部１４同士を周方向に連結する凹部４４が形成される。凹部４４は、ボディ４２の端面１１ａから第１端３側へ向かって凹んだ部位である。
蓋部４３は、円板状の部材である。蓋部４３には、外周縁から第１端３側へ向かって第２張出部４５が形成される。第２張出部４５は、インサートホルダ４１の周方向に亘って連続して形成される。
ボディ４２に蓋部４３を取り付けるときには、第２張出部４５が溝部１４内へ挿入されると共に、第２張出部４５が凹部４４に挿入される。凹部４４は、ボディ４２に蓋部４３を取り付けた状態で、ボディ４２が第２張出部４５に干渉しないように形状および寸法が設定される。
以上の通り第２実施形態の切削工具４０によれば、第２張出部４５がインサートホルダ４１の周方向に亘って連続して形成される。これにより、第１実施形態のように第２張出部１８がインサートホルダ４１の周方向に断続的に形成される場合に比べて、第２実施形態では蓋部４３の製造を容易にできる。
一方、第２張出部４５が周方向に連続して形成されることに伴って、ボディ４２に蓋部４３を取り付けるときに、第２張出部４５とボディ４２との干渉を避けるために、ボディ４２の端面１１ａに凹部４４が形成される。ボディ４２の端面１１ａに開口している溝部１４同士を周方向に連結するように凹部４４を形成できるので、即ち、周方向に亘ってリング状の窪みを形成すれば良いので、凹部４４は比較的容易に形成できる。
第１実施形態のように第２張出部１８を周方向に断続的に形成し、凹部４４を形成しない場合に比べて、第２実施形態のように第２張出部４５を周方向に連続して形成し、凹部４４を形成する方が、ボディ４２及び蓋部４３の製造を容易にできる。その結果、切削工具４０の製造を容易にできる。
なお、凹部４４は、第２張出部４５が溝部１４内へ張り出すことを前提として形成される部位である。ボディ４２の端面１１ａに開口する溝部１４内へ第２張出部４５が張り出さない場合には、第２張出部４５が周方向に連続して設けられているか否かに係わらず、第２張出部４５がボディ４２の端面１１ａと干渉することはないためである。
第１実施形態で説明した通り、ボディ４２の外径よりも外径が小さい蓋部１２から第２張出部４５が溝部１４内へ張り出すので、第２張出部４５の外側に基部３２を挿入可能な溝部１４が位置すると共に、蓋部１２の外周側で溝部１４がボディ４２の端面１１ａに開口する。これにより、基部３２をボディ４２の端面１１ａまで溝部１４内に位置させることができる。そのため、インサート３０の第２端４が被切削物から周方向に荷重を受けたときに、インサート３０の第２端４側を被切削物の反対から溝部１４内でボディ４２によって支持できる。その結果、インサート３０の第２端４側の保持性能を確保できる。
このように、第２実施形態では、ボディ４２の外径よりも外径が小さい蓋部４３から第２張出部４５が溝部１４内へ張り出すことに加えて、第２張出部４５が周方向に連続して形成される。その結果、上述した通り、インサート３０の第２端４側の保持性能を確保しつつ、切削工具４０の製造を容易にできる。
次に図７から図１０（ｂ）を参照しながら第３実施形態における切削工具５０について説明する。第１実施形態では、切削工具１がリーマである場合について説明した。これに対し第３実施形態では、切削工具５０がエンドミルである場合について説明する。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。
図７は第３実施形態における切削工具５０の斜視図である。図８（ａ）はボディ５２の正面図である。図８（ｂ）は図８ａのＶＩＩＩｂ−ＶＩＩＩｂ線におけるボディ５２の断面図である。図９（ａ）は蓋部５３の上面図である。図９（ｂ）は蓋部５３の正面図である。図１０（ａ）はインサート６０の斜視図である。図１０（ｂ）はインサート６０の軸心Ｃ側側面図である。なお、図１０（ｂ）におけるインサート６０の軸心Ｃ側側面図とは、切削工具５０の軸心Ｃ側から見たインサート６０の側面図である。
図７に示すように、切削工具５０は、アーバ等の回転駆動装置２に固定して使用する工具である。切削工具５０は、タングステンカーバイド等を加圧焼結した超硬合金や高速度工具鋼などから構成される。切削工具５０は、回転駆動装置２側の端部を第１端３とし、回転駆動装置２から離れた側の端部を第２端４とした軸状に形成される。第３実施形態では、切削工具５０の第１端３側を上側とし、第２端４側を下側として説明する。
切削工具５０は、第１端３及び第２端４をそれぞれ両端とする軸状のインサートホルダ５１と、そのインサートホルダ５１に着脱可能に保持されるインサート６０とを備える。インサートホルダ５１は、軸状のボディ５２と、そのボディ５２の下側に取り付けられる蓋部５３と、蓋部５３をボディ５２に固定するためのボルト１３とを備える。
インサート６０は、インサートホルダ５１に保持された状態でインサートホルダ５１の外周面から刃部６１が張り出す。刃部６１は、エンドミル用の刃部で構成される。これにより、切削工具５０は、軸心Ｃに対して垂直方向に移動して、主に切削工具５０の外周面で被切削物を切削するエンドミルとして使用される。エンドミルである切削工具５０は、回転駆動装置２により上面視して時計回りで軸心Ｃまわりに回転されることで、被切削物を切削する。
図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、ボディ５２は、円筒状の部材である。ボディ５２の下側の端面１１ａは、平滑な平面に形成される。ボディ５２は、外周面に複数の溝部５４が等間隔に形成される。
溝部５４は、インサート６０が挿入される部位である。溝部５４は、下側から上側へ向かって右上がりに、即ち、右ねじれに形成される。溝部５４は、上側が閉じられ、下側がボディ５２の端面１１ａに開口している。溝部５４は、平滑な平面である溝底１４ａを軸心Ｃ側に有する。
溝部５４の溝底１４ａは、下側から見て（図８（ｂ）において）、時計回り方向の後側に対して前側が軸心Ｃから離れるように形成される。溝部５４は、溝底１４ａから垂直に形成されると共に、軸心Ｃ方向に延びる側面が平滑な平面に形成される。
ボディ５２には、溝部５４の溝底１４ａと所定距離を隔てつつ溝部５４の上側から下側へ向かって溝部５４内に張り出す第１張出部５５が設けられる。各溝部５４に設けられる複数の第１張出部５５は全て同一形状に形成される。
第１張出部５５の先端は、正面視（図８（ａ））において軸心Ｃと垂直に形成される。第１張出部５５は、溝底１４ａ側の面が第１内面５５ａであり、溝底１４ａから離れた側の面が第１外面５５ｂである。第１内面５５ａは、上側へ向かうにつれて溝底１４ａへ近づくように傾斜する。第１外面５５ｂは、下側へ向かうにつれて溝底１４ａへ近づくように傾斜する。
さらに、第１内面５５ａ及び第１外面５５ｂは、溝底１４ａと同様に、下側から見て（図８（ｂ）において）、時計回り方向の後側に対して前側が軸心Ｃから離れるように形成される。これらの結果、溝底１４ａと第１張出部５５との間には、周方向に一様であって、第１張出部５５の先端へ向かうにつれて広がる空間が形成される。
図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、蓋部５３は、円板状の部材であり、軸直方向中央に蓋円筒部１２ａが形成される。蓋部５３には、周方向へ断続的に、外周縁から上側へ向かって張り出して第２張出部５６が形成される。第２張出部５６は、溝部５４（図８（ａ）参照）に対応した位置に設けられる。
第２張出部５６は、ボディ５２に蓋部５３を取り付けた状態で溝底１４ａと所定距離を隔てつつ溝部５４内へ張り出す部位である。そのため、第２張出部５６は、溝部５４と同様に、下側から上側へ向かって右上がりに形成され、即ち、右ねじれに形成される。この第２張出部５６の傾斜角度（ねじれ角度）は、溝部５４の傾斜角度（ねじれ角度）と同じである。
第２張出部５６の先端は、正面視（図９（ｂ））において軸心Ｃと垂直に形成される。第２張出部５６は、軸心Ｃ側の面が第２内面５６ａであり、軸心Ｃとは反対側の面が第２外面５６ｂである。第２内面５６ａは、下側へ向かうにつれて溝底１４ａへ近づくように傾斜する。第２外面５６ｂは、上側へ向かうにつれて溝底１４ａへ近づくように傾斜する。
第２内面５６ａは、上面視（図９（ａ））において、時計回り方向の前側に対して後側が軸心Ｃから離れるように形成される。上述した通り、溝底１４ａは、下側から見て時計回り方向の後側に対して前側が軸心Ｃから離れるように形成されるので、第２内面５６ａと溝底１４ａとの間には、周方向に一様であって、第２張出部５６の先端へ向かうにつれて広がる空間が形成される。
一方、第２外面５６ｂはインサート６０と接触しないので、第２外面５６ｂの形状は比較的自由度が高い。そのため、第２外面５６ｂは、周方向に亘って軸心Ｃからの距離が同一となる形状に、即ち、形成し易い形状に設定される。
図１０に示すように、インサート６０は、刃部６１と基部６２とが一体成形されて構成される、略上下方向に延びる長手形状の部位である。刃部６１は、幅方向の一端側の稜線に切れ刃６１ａが設けられる。切れ刃６１ａは、被切削物に食い込んで被切削物を切削する部位である。
基部６２は、溝部５４内に挿入される部位である。基部６２の幅は、溝部５４の幅と略同一に形成される。基部６２は、長手方向に延びる面が全て平滑な平面に形成される。これにより、溝底１４ａ及び側面が平滑な平面に形成される溝部５４に基部６２を滑らかに挿入できる。
基部６２は、インサートホルダ５１に保持させる（溝部５４に挿入した）ときに、第１張出部５５及び第２張出部５６との干渉を避けるためのＶ字状の切欠部６２ａ，６２ｂがそれぞれ長手方向の両端に設けられる。基部６２は、切欠部６２ａよりも刃部６１から離れた側の部位が第１保持部６３であり、切欠部６２ａよりも刃部６１側の部位が第１外周部６５である。基部６２は、切欠部６２ｂよりも刃部６１から離れた側の部位が第２保持部６４であり、切欠部６２ｂよりも刃部６１側の部位が第２外周部６６である。
第１保持部６３は、溝底１４ａと第１張出部５５との間に挟み込まれる部位である。第２保持部６４は、溝底１４ａと第２張出部５６との間に挟み込まれる部位である。第１外周部６５は、第１張出部５５と非接触であり、第１張出部５５の外周側の溝部５４内に位置する部位である。第２外周部６６は、第２張出部５６と非接触であり、第２張出部５６の外周側の溝部５４内に位置する部位である。
以上の通り第３実施形態の切削工具５０によれば、右上がりの溝部５４にインサート６０を挿入し、右上がりの第２張出部５６を挿入させつつ蓋部５３をボディ５２に取り付けることで、インサート６０の刃部６１を右ねじれにできる。これにより、刃部６１の切れ刃６１ａで被切削物を切削したときの切り屑を刃部６１の右ねじれに沿って上方へ排出できる。
下側（第２端４側）から見て、時計回り方向の後側に対して前側が軸心Ｃから離れるように溝部５４の溝底１４ａが形成されるので、その溝部５４に挿入されるインサート６０をインサートホルダ５１の外周面に対して反時計回りの前側に倒すことができる。下側から見て反時計回りに切削工具５０が切削回転するので、回転方向の前方側にインサート６０を倒すことができる。そのため、切削時にインサート６０にかかる荷重をインサートホルダ５１で受け易くできる。その結果、インサート６０による切削時の安定性を向上できる。
さらに、溝底１４ａと同様に、下側（第２端４側）から見て、時計回り方向の後側に対して前側が軸心Ｃから離れるように第１外面５５ｂが形成される。これにより、切削時にインサート６０にかかる荷重を第１外面５５ｂで受けることができる。その結果、インサート６０による切削時の安定性をより向上できる。
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、ボディ１１，４２，５２や蓋部１２，４３，５３、インサート３０，６０の形状は適宜変更可能である。
上記第１，２実施形態ではインサート３０の刃部３１がリーマ用である場合について説明し、上記第３実施形態ではインサート６０の刃部６１がエンドミル用である場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。スレッドミル用やフェイスミル用の刃部を用いることは当然可能である。
上記各実施形態では、第１張出部１７，５５及び第２張出部１８，４５，５６が溝部１４，５４内に張り出す場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、ボディ１１，４２，５２の外径よりも内径を大きく設定した第１張出部や第２張出部によって、溝部１４，５４外でインサート３０，６０を溝底１４ａへ押し付けても良い。
上記各実施形態では、ボディ１１，４２，５２が１の部材で構成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、ボディを２以上の部材で構成することは当然可能である。例えば、第１の円筒部の両端面にそれぞれ開口する複数の溝部を円筒部の外周にそれぞれ設け、第２の円筒部の端面から突出する複数の第１張出部を溝部に対応した位置にそれぞれ設け、第１張出部を溝部に挿入しつつ第１の円筒部と第２の円筒部とを互いに固定することで、ボディを構成しても良い。
１，４０，５０ 切削工具
２ 回転駆動装置
３ 第１端
４ 第２端
１０，４１，５１ インサートホルダ
１１，４２，５２ ボディ
１２，４３，５３ 蓋部
１２ｃ 貫通孔
１３ ボルト
１３ａ 頭部
１３ｂ 軸部
１４，５４ 溝部
１４ａ 溝底
１５ 第１筒部
１６ 第２筒部
１７，５５ 第１張出部
１７ａ，５５ａ 第１内面（第１張出面）
１８，４５，５６ 第２張出部
１８ａ，５６ａ 第２内面（第２張出面）
３０，６０ インサート
３１，６１ 刃部
３２，６２ 基部
３３，６３ 第１保持部
３３ａ 第１接触面（第１保持面）
３４，６４ 第２保持部
３４ａ 第２接触面（第２保持面）
Ｃ 軸心
本発明は切削工具、インサートホルダ及びインサートに関し、特に切削時の安定性および切削精度を向上できる切削工具、インサートホルダ及びインサートに関するものである。
従来より、被加工物を切削するための刃部を有する複数のインサートをインサートホルダに着脱可能に保持させて、刃部の交換を容易にした切削工具がある（特許文献１）。特許文献１は、長手形状のインサートを両端から環状部材で挟み込むようにしてインサートホルダに保持させる。
特開平１１−１１４７２１号公報
しかしながら、上記従来の技術では、インサートの両端と環状部材との接触面がインサートホルダの軸心と垂直または平行に形成される。そのため、インサートをインサートホルダに嵌めるためのクリアランスによって、インサートホルダの軸心から複数のインサートまでの距離にバラつきが生じたり、切削中にインサートホルダの軸心からインサートまでの距離が変化したりするおそれがある。その結果、一部のインサートに被切削物からの荷重が集中したり、切削時にインサートが振動したりして、切削時の安定性や切削精度が低下するおそれがある。
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、切削時の安定性および切削精度を向上できる切削工具、インサートホルダ及びインサートを提供することを目的とする。
課題を解決するための手段および発明の効果
請求項１記載の切削工具は、第１端側が回転駆動装置に固定されて回転駆動装置により軸心まわりに回転されることで被切削物を切削するものであり、軸状のインサートホルダと、インサートホルダに着脱可能に保持される複数のインサートとを備える。第１端と第２端とをそれぞれ両端とするインサートホルダは、ボディと、ボディの第２端側に取り付けられる蓋部とを備える。ボディには、第１端側を閉じつつ第２端側を開口する溝部が外周面に複数設けられ、溝部の溝底と所定距離を隔てつつ溝部の第１端側から第２端側へ向かって張り出す第１張出部が設けられる。蓋部には、ボディに取り付けた状態で溝底と所定距離を隔てつつ第１端側へ向かって張り出す第２張出部が設けられる。インサートは、基部が溝部に挿入された状態で、インサートホルダの外周面から刃部が突出する。基部は、溝底と第１張出部との間に挟み込まれる第１保持部と、溝底と第２張出部との間に挟み込まれる第２保持部とを備える。第１張出部には、第１端側へ向かうにつれて溝底へ近づくように傾斜する第１張出面が第１保持部側に形成される。一方、第２張出部には、第２端側へ向かうにつれて溝底へ近づくように傾斜する第２張出面が第２保持部側に形成される。第１保持部の第１保持面が第１張出面と面接触し、第２保持部の第２保持面が第２張出面と面接触する。これらの面の傾斜により、インサートがボディへ向かって押し付けられるので、軸心から複数のインサートの刃部までの距離のバラつきを抑制できると共に、切削中にボディからインサートを離れ難くできる。その結果、一部のインサートへの荷重の集中を抑制できると共に、インサートの振動を抑制できるので、切削工具による切削時の安定性および切削精度を向上できる効果がある。
蓋部の軸方向中央には、ボルトの頭部よりも小径でボルトの軸部が挿入される貫通孔が形成される。軸方向中央の貫通孔に１本のボルトを挿入して蓋部がボディに固定されるので、ボルトがボディの周方向に複数設けられる場合に比べてボルトのためのスペースを小さくでき、インサートホルダの外径を小径化できる。その結果、切削工具の外径の自由度を向上できる効果がある。
ボディは、第２端側に設けられる第１筒部と、第１筒部から第１端まで形成される第２筒部とを備える。第１筒部の内径よりも第２筒部の内径が大きいので、第２筒部に回転駆動装置を挿入して、第１筒部の端面に回転駆動装置を接触させることができる。第１筒部の端面に回転駆動装置を接触させた状態で、貫通孔および第１筒部に挿入したボルトが回転駆動装置に締結されることで、ボルトの頭部と回転駆動装置との間に蓋部およびボディが挟まれて蓋部がボディに固定される。このように、蓋部をボディに固定するボルトが、切削工具を回転駆動装置に固定する部材を兼ねるので、部品点数を抑制できる効果がある。
請求項２記載の切削工具は、第１端側が回転駆動装置に固定されて回転駆動装置により軸心まわりに回転されることで被切削物を切削するものであり、軸状のインサートホルダと、インサートホルダに着脱可能に保持される複数のインサートとを備える。第１端と第２端とをそれぞれ両端とするインサートホルダは、ボディと、ボディの第２端側に取り付けられる蓋部とを備える。ボディには、第１端側を閉じつつ第２端側を開口する溝部が外周面に複数設けられ、溝部の溝底と所定距離を隔てつつ溝部の第１端側から第２端側へ向かって張り出す第１張出部が設けられる。蓋部には、ボディに取り付けた状態で溝底と所定距離を隔てつつ第１端側へ向かって張り出す第２張出部が設けられる。インサートは、基部が溝部に挿入された状態で、インサートホルダの外周面から刃部が突出する。基部は、溝底と第１張出部との間に挟み込まれる第１保持部と、溝底と第２張出部との間に挟み込まれる第２保持部とを備える。第１張出部には、第１端側へ向かうにつれて溝底へ近づくように傾斜する第１張出面が第１保持部側に形成される。一方、第２張出部には、第２端側へ向かうにつれて溝底へ近づくように傾斜する第２張出面が第２保持部側に形成される。第１保持部の第１保持面が第１張出面と面接触し、第２保持部の第２保持面が第２張出面と面接触する。これらの面の傾斜により、インサートがボディへ向かって押し付けられるので、軸心から複数のインサートの刃部までの距離のバラつきを抑制できると共に、切削中にボディからインサートを離れ難くできる。その結果、一部のインサートへの荷重の集中を抑制できると共に、インサートの振動を抑制できるので、切削工具による切削時の安定性および切削精度を向上できる効果がある。
インサートは、インサートホルダに保持された状態でインサートホルダの第２端まで形成されるので、インサートホルダの第２端でもインサートにより被切削物を切削できる。また、外径がボディの外径よりも小さく設定される蓋部から溝部内に第２張出部が張り出すので、第２張出部の外側に溝部が位置すると共に、蓋部の外側で溝部がボディの第２端側に開口する。これにより、インサートホルダに保持された状態で切削工具の第２端まで形成されるインサートを、ボディの第２端側まで溝部内に位置させることができる。これにより、切削時にインサートにかかる周方向の力を溝部内でボディにより支持することができる。その結果、インサートホルダの第２端でもインサートにより被切削物を切削しつつ、そのインサートの第２端側の保持性能を確保できる効果がある。
請求項３記載の切削工具によれば、第２張出部は、インサートホルダの周方向に亘って連続して形成される。複数の溝部を連結する凹部がボディに形成される。その凹部に第２張出部が挿入されるので、周方向に連続する第２張出部がボディと干渉することなく、第２張出部を溝部内へ張り出させることができる。インサートホルダの周方向に亘って断続的に第２張出部が形成される場合に比べて、周方向に亘って連続して第２張出部を形成する方が第２張出部の形成を容易にできる。よって、請求項２の効果に加え、蓋部の製造を容易にできる効果がある。
請求項４記載の切削工具によれば、第１張出面と第２張出面とは、溝底とのなす角度が同一である。溝底から第１張出面までの最小距離よりも溝底から第２張出面までの最大距離が大きく設定されると共に、溝底から第２張出面までの最小距離よりも溝底から第１張出面までの最大距離が大きく設定される。これにより、溝底と第１張出面との間の空間と、溝底と第２張出面との間の空間とに形状が同一となる部分が存在する。そのため、溝底と第１張出部との間に、第１保持部に代えて第２保持部を挟み込み、溝底と第２張出部との間に、第２保持部に代えて第１保持部を挟み込むことができる。その結果、インサートの刃部の摩耗具合に応じてインサートホルダにインサートを保持させる向きを変えることができるので、請求項１から３のいずれかの効果に加え、インサートの寿命を向上できる効果がある。
請求項５記載のインサートホルダは、請求項１から４のいずれかに記載の切削工具に使用されるものであるので、請求項１から４のいずれかと同じ効果がある。
請求項６記載のインサートは、請求項１から４のいずれかに記載の切削工具に使用されるものであるので、請求項１から４のいずれかと同じ効果がある。
本発明の第１実施形態における切削工具の正面図である。 図１の矢印ＩＩ方向から見た切削工具の下面図である。 切削工具の分解立体図である。 インサートの斜視図である。 図２のＶ−Ｖ線における切削工具の断面図である。 第２実施形態における切削工具の分解立体図である。 第３実施形態における切削工具の斜視図である。 （ａ）はボディの正面図であり、（ｂ）は図８ａのＶＩＩＩｂ−ＶＩＩＩｂ線におけるボディの断面図である。 （ａ）は蓋部の上面図であり、（ｂ）は蓋部の正面図である。 インサートの斜視図である。
以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態における切削工具１について説明する。図１は本発明の第１実施形態における切削工具１の正面図である。図２は図１の矢印ＩＩ方向から見た切削工具１の下面図である。
図１及び図２に示すように、切削工具１は、アーバ等の回転駆動装置２に固定して使用される工具である。回転駆動装置２は、先端が軸心Ｃを中心とする円柱状に構成されており、駆動源（図示せず）からの駆動力により軸心Ｃを中心に先端を回転させる。回転駆動装置２の先端を軸心Ｃまわりに回転させることで、その回転に伴い切削工具１が回転して被切削物を切削する。
切削工具１は、タングステンカーバイド等を加圧焼結した超硬合金から構成される。なお、切削工具１は超硬合金から構成される場合に限らず、例えば、切削工具１を高速度工具鋼などから構成しても良い。
切削工具１は、回転駆動装置２側の端部を第１端３とし、回転駆動装置２から離れた側の端部を第２端４とした軸状に形成される。本実施形態では、切削工具１の第１端３及び第２端４を説明するとき、「切削工具１の」を省略して単に「第１端３」や「第２端４」と説明する。
切削工具１は、第１端３および第２端４をそれぞれ両端とする軸状のインサートホルダ１０と、そのインサートホルダ１０に着脱可能に保持されるインサート３０とを備える。インサートホルダ１０は、軸状のボディ１１と、そのボディ１１の第２端４側に取り付けられる蓋部１２と、蓋部１２をボディ１１に固定するためのボルト１３とを備える。ボルト１３は、円筒形の頭部１３ａに六角穴が形成された六角穴付ボルトである。
インサート３０は、インサートホルダ１０に保持された状態でインサートホルダ１０の外周面から刃部３１が張り出す。刃部３１は、被切削物を切削する部位であり、本実施形態ではリーマ用の刃部で構成される。これにより、切削工具１は、他の工具によって被切削物に設けられた下穴を拡径したり形状を整えるためのリーマとして使用される。
次に図３、図４及び図５を参照して、切削工具１の各部について詳しく説明する。図３は切削工具１の分解立体図である。図４はインサート３０の斜視図である。図５は図２のＶ−Ｖ線における切削工具１の断面図である。
図３に示すように、ボディ１１は、円筒状の部材である。ボディ１１は、外周面に複数の溝部１４が等間隔に形成される。ボディ１１の第２端４側の端面１１ａには、外周縁から突出片１１ｂが突出して形成される。突出片１１ｂは、溝部１４によって周方向に分断される。なお、溝部１４の数は適宜設定可能であり、本実施形態では溝部１４が１５本設けられる。
溝部１４は、インサート３０が挿入される部位であり、軸心Ｃと平行に形成される。溝部１４は、第１端３側が閉じられ、第２端４側がボディ１１の端面１１ａに開口している。溝部１４は、平滑な平面である溝底１４ａを軸心Ｃ側に有する。溝部１４は、溝底１４ａとボディ１１の外周面とを繋いで軸心Ｃ方向に延びる側面も、平滑な平面に形成される。
ボディ１１には、溝部１４の溝底１４ａと所定距離を隔てつつ溝部１４の第１端３側から第２端４側へ向かって溝部１４内に張り出す第１張出部１７が設けられる。第１張出部１７は、溝部１４の幅方向に亘って、即ち、ボディ１１の周方向に亘って略一様に形成される。
蓋部１２は、円板状の部材であり、軸心Ｃに対する垂直方向（以下「軸直方向」と称す）の中央にボルト１３が挿入される蓋円筒部１２ａが形成される。蓋部１２には、溝部１４に対応した位置に外周縁から第１端３側へ向かって張り出す第２張出部１８が形成される。蓋円筒部１２ａには、ボルト１３の頭部１３ａが嵌まり、蓋円筒部１２ａに設けた貫通孔１２ｃ（図５参照）からボルト１３の軸部１３ｂが突出する。
図４に示すように、インサート３０は、刃部３１と基部３２とが一体成形されて構成される長手形状の部位である。刃部３１は、幅方向の一端側の稜線に切れ刃３１ａが設けられる。切れ刃３１ａは、被切削物に食い込んで被切削物を切削する部位である。
基部３２は、溝部１４内に挿入される部位である。基部３２の幅は、溝部１４の幅と略同一に形成される。基部３２は、長手方向に延びる面が全て平滑な平面に形成される。これにより、溝底１４ａ及び側面が平滑な平面に形成される溝部１４に基部３２を滑らかに挿入できる。
基部３２は、インサートホルダ１０に保持させる（溝部１４に挿入した）ときに第１張出部１７及び第２張出部１８との干渉を避けるためのＶ字状の切欠部３２ａ，３２ｂがそれぞれ長手方向両端に設けられる。このように基部３２の形状は、溝部１４の形状に合わせて設定される。
再び図３に戻って、上述したインサートホルダ１０及びインサート３０を用いた切削工具１の組み立て方を説明する。まず、ボディ１１の溝部１４にインサート３０を挿入する。このとき、切欠部３２ａに第１張出部１７が挿入される。
次いで、溝部１４に第２張出部１８を挿入しつつ、蓋円筒部１２ａをボディ１１の内周側に挿入して蓋部１２をボディ１１の端面１１ａに接触させる。このとき、溝部１４の第２端４側の一部が蓋部１２に塞がれ、切欠部３２ｂに第２張出部１８が挿入される。次いで、ボルト１３を蓋円筒部１２ａに挿入し、ボルト１３の軸部１３ｂを蓋円筒部１２ａからボディ１１の内周側に突出させる。最後に、回転駆動装置２の先端に設けられたボルト孔２ａにボルト１３を締結する。
このようにして、図５に示すように切削工具１が組み立てられる。蓋円筒部１２ａには第１端３側に底部１２ｂが形成される。その底部１２ｂには、軸直方向中央に貫通孔１２ｃが形成される。貫通孔１２ｃは、ボルト１３の頭部１３ａよりも小径であり、ボルト１３の軸部１３ｂよりも大径である。
また、ボディ１１は、第２端４側に設けられる第１筒部１５と、第１筒部１５から第１端３まで形成される第２筒部１６とを備える。第１筒部１５及び第２筒部１６は、外径が同一であり、外周面が連続する。第１筒部１５の内径は、ボルト１３の頭部１３ａの外径よりも大きく、回転駆動装置２の先端の外径よりも小さく形成される。第２筒部１６の内径は、第１筒部１５の内径よりも大きく、回転駆動装置２の先端の外径と略同一に形成される。これにより、回転駆動装置２を第２筒部１６に挿入すると、回転駆動装置２の先端が第１筒部１５の第１端３側の端面に接触する。
これらの結果、ボルト孔２ａにボルト１３が締結されることで、ボルト１３の頭部１３ａと回転駆動装置２との間に蓋部１２及びボディ１１が挟まれて蓋部１２がボディ１１に固定される。このようにボルト１３の締結によって、ボディ１１に蓋部１２が固定されると共に、切削工具１が回転駆動装置２に固定される。ボディ１１への蓋部１２の固定と、切削工具１への回転駆動装置２への固定とをボルト１３が兼ねるので、それぞれの固定を別々のボルト１３で行う場合に比べて部品点数を抑制できる。
また、切欠部３２ａに第１張出部１７を挿入し、切欠部３２ｂに第２張出部１８を挿入した状態で、一本のボルト１３によってボディ１１に蓋部１２が固定されるので、インサートホルダ１０に複数のインサート３０を一度に固定できる。これにより、複数のインサート３０をそれぞれ別々のボルトでインサートホルダ１０に固定する場合に比べて作業効率を向上できる。
ここで、複数のインサート３０をインサートホルダ１０にそれぞれ別々のボルトで固定する場合には、複数のボルトをそれぞれ締結するためのスペースをインサートホルダ１０に設ける必要がある。本実施形態では、一本のボルト１３で複数のインサート３０を固定するので、複数のインサート３０をインサートホルダ１０に固定するためのボルト１３を取り付けるためのスペースを少なくできる。その結果、インサート３０同士の間隔を狭めることができるので、切削工具１を小径化できる。また、インサート３０同士の間隔を狭め、インサート３０の数を増やすことができるので、切削工具１の加工能率を向上できる。
また、回転駆動装置２にボルト１３を締結する場合に限らず、第２筒部１６を内周側が詰まった円柱状の部材で構成し、その円柱状部材にボルト１３を締結させても良い。この場合には、ボルト１３とは異なる固定部材により切削工具１を回転駆動装置２に固定する。ボディ１１に蓋部１２を固定するボルト１３と、回転駆動装置２に切削工具１を固定する固定部材とを別々に設けることにより、切削工具１を分解することなく、切削工具１を回転駆動装置２から外しておくことができる。なお、切削工具１を回転駆動装置２に固定する、ボルト１３以外の固定部材としては、例えば、ボルトやピン、ドリルチャック等が挙げられる。
また、蓋部１２の周方向の複数位置を軸心Ｃ方向にそれぞれ複数のボルトで貫通し、その複数のボルトを第１筒部１５に締結させても良い。この場合には、第１筒部１５にボルトを締結するためのスペースを確保する必要があるので、ボディ１１の外径の小径化に関する制約が大きくなる。
これに対し、本実施形態では、蓋部１２の軸直方向中央に形成される貫通孔１２ｃに挿入された１本のボルト１３で蓋部１２をボディ１１に固定するので、第１筒部１５の周方向の複数位置にボルトを締結するためのスペースを確保する場合に比べて、ボディ１１の外径の小径化に関する制約を緩和できる。よって、ボディ１１の外径の自由度を向上でき、切削工具１の外径の自由度を向上できる。
引き続き図５を参照しながら、切削工具１の各部同士の関係について説明する。蓋円筒部１２ａは、内径がボルト１３の頭部１３ａの外径と略同一であり、外径が第１筒部１５の内径と略同一である。さらに、第２筒部１６の内径は、回転駆動装置２の先端の外径と略同一に形成されるので、回転駆動装置２に対する切削工具１のガタつきを抑制できる。
ボルト１３の頭部１３ａが嵌まる蓋円筒部１２ａは、その深さ（底部１２ｂから蓋部１２の第２端４側の端面までの距離）がボルト１３の頭部１３ａの軸心Ｃ方向寸法より大きく設定される。これにより、蓋円筒部１２ａにボルト１３の頭部１３ａを嵌めたとき、蓋部１２の第２端４側の端面（切削工具１の第２端４）からボルト１３を突出しないようにできる。
切削時に切削工具１の第２端４からボルト１３が突出する場合には、ボルト１３が被切削物に接触し易くなる。回転中のボルト１３が被切削物に接触すると、被切削物からボルト１３が緩む方向または締まる方向へ力を受ける。これに対し、本実施形態では、切削工具１の第２端４からボルト１３を突出しないようにできるので、切削時にボルト１３が被切削物に接触することを抑制できる。これにより、切削時にボルト１３が緩んだり、締まり過ぎたりすることを抑制できる。
溝部１４は、主に第１筒部１５に設けられ、第２筒部１６にも僅かに設けられる。この場合、第２筒部１６の内周面を溝部１４の溝底１４ａよりも軸心Ｃ側に位置させる必要があるので、第２筒部１６を小径化したり、溝部１４を深くしたり（基部３２の軸直方向寸法を大きくしたり）することに関する制約が大きい。
なお、溝部１４を第２筒部１６に設けず、溝部１４を第１筒部１５のみに設けることが可能である。この場合、溝部１４の溝底１４ａを第２筒部１６の内周面よりも軸心Ｃ側に位置させることができる。これにより、第２筒部１６を小径化したり、溝部１４を深くしたりすることに関する制約を緩和できる。
第２筒部１６を小径化することで、ボディ１１を小径化でき、切削工具１を小径化できる。また、溝部１４を深くすることで、溝部１４の形状に合わせて形成される基部３２の軸直方向寸法を大きくできるので、切削時にインサート３０からインサートホルダ１０が受ける荷重の受圧面積を大きくできる。その結果、インサート３０及びインサートホルダ１０にかかる荷重を分散できるので、インサート３０及びインサートホルダ１０の耐久性を向上できる。
第１張出部１７は、溝部１４の溝底１４ａと所定距離を隔てつつ溝部１４の第１端３側から第２端４側へ向かって溝部１４内に張り出す部位である。一方、第２張出部１８は、ボディ１１に蓋部１２を取り付けた状態で溝底１４ａと所定距離を隔てつつ溝部１４内へ張り出す部位である。
第１張出部１７は、溝底１４ａ側の面が第１内面１７ａであり、溝底１４ａから離れた側の面が第１外面１７ｂである。第１内面１７ａは、第１端３側へ向かうにつれて溝底１４ａへ近づくように傾斜する。第１外面１７ｂは、第２端４側へ向かうにつれて溝底１４ａへ近づくように傾斜する。このように形成されることで、第１張出部１７は、溝部１４内で第２端４側へ向かってＶ字状に張り出す。
第２張出部１８は、溝底１４ａ側の面が第２内面１８ａであり、溝底１４ａから離れた側の面であって蓋部１２の外周面が第２外面１８ｂである。第２内面１８ａは、第２端４側へ向かうにつれて溝底１４ａへ近づくように傾斜する。第２外面１８ｂは、第１端３側へ向かうにつれて溝底１４ａへ近づくように傾斜する。このように形成されることで、第２張出部１８は、溝部１４内で第１端３側へ向かってＶ字状に張り出す。
第１内面１７ａと第２内面１８ａとは、溝底１４ａとのなす角度がそれぞれ同一に設定される。さらに、第１外面１７ｂと第２外面１８ｂとは、溝底１４ａとのなす角度がそれぞれ同一に設定される。さらに、第１外面１７ｂ及び第２外面１８ｂは、軸心Ｃ方向寸法が第１内面１７ａ及び第２内面１８ａの軸心Ｃ方向寸法に比べて、それぞれ蓋部１２の厚さ分だけ大きく形成される。
また、溝底１４ａから第１内面１７ａまでの軸直方向の最小距離（最も第１端３側における距離）と、溝底１４ａから第２内面１８ａまでの軸直方向の最小距離（最も第２端４側における距離）とはそれぞれ同一に設定される。さらに、溝底１４ａから第１内面１７ａまでの軸直方向の最大距離（最も第２端４側における距離）と、溝底１４ａから第２内面１８ａまでの軸直方向の最大距離（最も第１端３側における距離）とはそれぞれ同一に設定される。
このように第１張出部１７及び第２張出部１８は、上下対称（軸心Ｃ方向に対称）であって、互いに略同一の形状に設定される。さらに、溝底１４ａと第１内面１７ａ（第１張出部１７）との間の空間と、溝底１４ａと第２内面１８ａ（第２張出部１８）との間の空間とも、上下対称であって、互いの形状が同一に設定される。
基部３２は、溝底１４ａと第１張出部１７との間に挟み込まれる第１保持部３３と、溝底１４ａと第２張出部１８との間に挟み込まれる第２保持部３４と、第１張出部１７よりも軸直方向外側に位置する第１外周部３５と、第２張出部１８よりも軸直方向外側に位置する第２外周部３６とを備える。
即ち、基部３２は、切欠部３２ａよりも軸心Ｃ側の部位が第１保持部３３であり、切欠部３２ａよりも軸直方向外側の部位が第１外周部３５である。また、基部３２は、切欠部３２ｂよりも軸心Ｃ側の部位が第２保持部３４であり、切欠部３２ｂよりも軸直方向外側の部位が第２外周部３６である。
第１保持部３３は、第１内面１７ａと接触する面が第１接触面３３ａである。第１接触面３３ａは、第１内面１７ａと略同様に形成され、第１端３側へ向かうにつれて溝底１４ａへ近づくように傾斜する。第１接触面３３ａと第１内面１７ａとは、溝底１４ａとのなす角度が同一に設定される。
第２保持部３４は、第２内面１８ａと接触する面が第２接触面３４ａである。第２接触面３４ａは、第２内面１８ａと略同様に形成され、第２端４側へ向かうにつれて溝底１４ａへ近づくように傾斜する。第２接触面３４ａと第２内面１８ａとは、溝底１４ａとのなす角度が同一に設定される。
このように第１接触面３３ａ及び第２接触面３４ａが設定されるので、第１内面１７ａと第１接触面３３ａとが面接触し、第２内面１８ａと第２接触面３４ａとが面接触する。これらが接触したとき、自身の傾斜によって第１保持部３３及び第２保持部３４に軸心Ｃ側へ力が生じ、基部３２が溝底１４ａ（ボディ１１）へ押し付けられる。これにより、軸心Ｃから複数のインサート３０の刃部３１までの距離のバラつきを抑制できると共に、切削中に溝底１４ａからインサート３０を離れ難くできる。その結果、一部のインサート３０への荷重の集中を抑制できると共に、インサート３０の振動を抑制できるので、切削工具１による切削時の安定性および切削精度を向上できる。
第１外周部３５は、第１外面１７ｂと対向する面が第１非接触面３５ａである。第１非接触面３５ａは、第１外面１７ｂと平行に形成され、第２端４側へ向かうにつれて溝底１４ａへ近づくように傾斜する。第２外周部３６は、第２外面１８ｂと対向する面が第２非接触面３６ａである。第２非接触面３６ａは、第２外面１８ｂと平行に形成され、第１端３側へ向かうにつれて溝底１４ａへ近づくように傾斜する。
第１内面１７ａと第１接触面３３ａとが面接触し、第２内面１８ａと第２接触面３４ａとが面接触した状態では、第１非接触面３５ａと第１外面１７ｂとが非接触となり、第２非接触面３６ａと第２外面１８ｂとが非接触となるように寸法が設定される。さらに、第１内面１７ａと第１接触面３３ａとが面接触し、第２内面１８ａと第２接触面３４ａとが面接触した状態では、第１保持部３３の先端や第２保持部３４の先端、第１保持部３３と第１外周部３５とにより形成される谷底、第２保持部３４と第２外周部３６とにより形成される谷底がインサートホルダ１０と非接触となるように寸法が設定される。
このように構成されることで、第１内面１７ａと第１接触面３３ａとの面接触、及び、第２内面１８ａと第２接触面３４ａとの面接触によるボディ１１へのインサート３０の押付力が、その他の部分におけるインサートホルダ１０とインサート３０との干渉によって妨げられることを防止できる。
また、インサート３０の刃部３１が第２端４まで設けられるので、切削工具１の第２端でも刃部３１により被切削物を切削できる。これにより、被切削物の下穴に底が有る場合でも、下穴の底まで被切削物を切削できる。
ここで、基部３２（第２外周部３６）が第２端４まで設けられておらず、刃部３１のみが第２端４まで設けられる場合を考える。この場合には、基部３２に対して刃部３１が溝部１４の外側で第２端４側へ延びるので、その刃部３１の延びた部分が切削時に被切削物から周方向に荷重を受けても、その部分を被切削物の反対からインサートホルダ１０により支えることができない。そのため、刃部３１が折損したり折れ曲がったりするおそれがある。
本実施形態では、ボディ１１の外径よりも外径が小さい蓋部１２から第２張出部１８が溝部１４内へ張り出すので、第２張出部１８の外側に基部３２を挿入可能な溝部１４が位置すると共に、蓋部１２の外周側で溝部１４がボディ１１の端面１１ａに開口する。これにより、基部３２（第２外周部３６）をボディ１１の端面１１ａ（第２端４側）まで溝部１４内に位置させることができる。そのため、インサート３０の第２端４が被切削物から周方向に荷重を受けたときに、インサート３０の第２端４側を被切削物の反対から溝部１４内でボディ１１によって支持できる。その結果、切削工具１の第２端４でもインサート３０により被切削物を切削しつつ、そのインサート３０の第２端４側の保持性能を確保できる。
さらに、ボディ１１の第２端４側の端面１１ａには、外周縁から突出片１１ｂが第２端４まで突出する。これにより、被切削物からの周方向の荷重に対して、ボディ１１の端面１１ａから第２端４まで突出片１１ｂにより基部３２を支えることができる。その結果、インサート３０の第２端４側の保持性能をより向上できる。
また、第１張出部１７及び第２張出部１８の形状、即ち、蓋部１２を取り付けた溝部１４の形状は、上下対称であって、互いに略同一の形状に設定される。さらに、インサート３０の形状も上下対称に形成される。これらの結果、インサート３０が被切削物から周方向に荷重を受けたときに、第２外周部３６が溝部１４内でボディ１１により支持されるのと同様にして、第１外周部３５も溝部１４内でボディ１１により支持できる。そのため、インサート３０を第１端３側まで延ばしつつ、インサート３０の第１端３側の保持性能を確保できる。
また、第１非接触面３５ａが第１外面１７ｂと平行に形成され、第２非接触面３６ａが第２外面１８ｂと平行に形成されるので、第１非接触面３５ａ及び第２非接触面３６ａと第１外面１７ｂ及び第２外面１８ｂとの非接触を維持しつつ、互いを最大限近づけることができる。これにより、溝部１４内における第１外周部３５及び第２外周部３６の軸直方向寸法を確保できる。そのため、切削時に第１外周部３５及び第２外周部３６とインサートホルダ１０との間にかかる荷重をより分散できるので、インサート３０及びインサートホルダ１０の耐久性を確保できる。
以上の通り本実施形態の切削工具１によれば、溝底１４ａと第１張出部１７との間の空間、及び、溝底１４ａと第２張出部１８との間の空間は、上下対称であって互いの形状が同一に設定される。さらに、第１保持部３３および第２保持部３４も、上下対称であって互いの形状が同一に設定される。そのため、インサート３０を上下反転させて、溝底１４ａと第１張出部１７との間に、第１保持部３３に代えて第２保持部３４を挟み込み、溝底１４ａと第２張出部１８との間に、第２保持部３４に代えて第１保持部３３を挟み込むことができる。
インサート３０の刃部３１は、第１端３側に比べて第２端４側が摩耗し易い。そのため、刃部３１の摩耗具合に応じてインサートホルダ１０にインサート３０を保持させる向きを変えることで、インサート３０の寿命を向上できる。なお、本実施形態では、インサート３０を上下反転させて保持させる向きを変えると、刃部３１の切れ刃３１ａの向きが逆転するので、切削工具１による切削回転方向を反転させる必要がある。
さらに、溝部１４内に第１張出部１７及び第２張出部１８が張り出した状態における溝部１４の形状は、上下対称である。また、インサート３０の形状も上下対称である。これらの結果、インサート３０を上下反転させても、インサート３０とインサートホルダ１０とが干渉して、上下反転したインサート３０を溝部１４に嵌められなくなったり、嵌め難くなったりすることを防止できる。
なお、インサート３０を上下反転させて保持させるには、溝底１４ａと第１張出部１７との間の空間、及び、溝底１４ａと第２張出部１８との間の空間が上下対称である場合に限らない。第１内面１７ａと溝底１４ａとのなす角度、及び、第２内面１８ａと溝底１４ａとのなす角度が同一であって、溝底１４ａから第１内面１７ａまでの最小距離よりも溝底１４ａから第２内面１８ａまでの最大距離が大きく設定されると共に、溝底１４ａから第２内面１８ａまでの最小距離よりも溝底１４ａから第１内面１７ａまでの最大距離が大きく設定されれば良い。
この場合、溝底１４ａと第１内面１７ａとの間の空間と、溝底１４ａと第２内面１８ａとの間の空間とに、上下対称であって形状が同一となる部分が存在する。そのため、溝底１４ａと第１内面１７ａとの間に第２保持部３４を挟み込み、溝底１４ａと第２内面１８ａとの間に第１保持部３３を挟み込むことができる。その結果、上述の通り、刃部３１の摩耗具合に応じてインサートホルダ１０にインサート３０を保持させる向きを変えることができるので、インサート３０の寿命を向上できる。
次に図６を参照しながら第２実施形態における切削工具４０について説明する。第１実施形態では、第２張出部１８が溝部１４に対応した位置に設けられる場合、即ち、第２張出部１８がインサートホルダ１０の周方向に断続的に形成される場合について説明した。これに対し第２実施形態では、第２張出部４５がインサートホルダ４１の周方向に連続して形成される場合について説明する。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。
図６は、第２実施形態における切削工具４０の分解立体図である。図６に示すように、切削工具４０のインサートホルダ４１は、軸状のボディ４２と、そのボディ４２の第２端４側に取り付けられる蓋部４３と、蓋部４３をボディ４２に固定するためのボルト１３とを備える。
ボディ４２は、円筒状の部材である。ボディ４２は、外周面に複数の溝部１４が等間隔に形成される。ボディ４２の端面１１ａには、溝部１４の第２端４側が開口し、その溝部１４同士を周方向に連結する凹部４４が形成される。凹部４４は、ボディ４２の端面１１ａから第１端３側へ向かって凹んだ部位である。
蓋部４３は、円板状の部材である。蓋部４３には、外周縁から第１端３側へ向かって第２張出部４５が形成される。第２張出部４５は、インサートホルダ４１の周方向に亘って連続して形成される。
ボディ４２に蓋部４３を取り付けるときには、第２張出部４５が溝部１４内へ挿入されると共に、第２張出部４５が凹部４４に挿入される。凹部４４は、ボディ４２に蓋部４３を取り付けた状態で、ボディ４２が第２張出部４５に干渉しないように形状および寸法が設定される。
以上の通り第２実施形態の切削工具４０によれば、第２張出部４５がインサートホルダ４１の周方向に亘って連続して形成される。これにより、第１実施形態のように第２張出部１８がインサートホルダ４１の周方向に断続的に形成される場合に比べて、第２実施形態では蓋部４３の製造を容易にできる。
一方、第２張出部４５が周方向に連続して形成されることに伴って、ボディ４２に蓋部４３を取り付けるときに、第２張出部４５とボディ４２との干渉を避けるために、ボディ４２の端面１１ａに凹部４４が形成される。ボディ４２の端面１１ａに開口している溝部１４同士を周方向に連結するように凹部４４を形成できるので、即ち、周方向に亘ってリング状の窪みを形成すれば良いので、凹部４４は比較的容易に形成できる。
第１実施形態のように第２張出部１８を周方向に断続的に形成し、凹部４４を形成しない場合に比べて、第２実施形態のように第２張出部４５を周方向に連続して形成し、凹部４４を形成する方が、ボディ４２及び蓋部４３の製造を容易にできる。その結果、切削工具４０の製造を容易にできる。
なお、凹部４４は、第２張出部４５が溝部１４内へ張り出すことを前提として形成される部位である。ボディ４２の端面１１ａに開口する溝部１４内へ第２張出部４５が張り出さない場合には、第２張出部４５が周方向に連続して設けられているか否かに係わらず、第２張出部４５がボディ４２の端面１１ａと干渉することはないためである。
第１実施形態で説明した通り、ボディ４２の外径よりも外径が小さい蓋部１２から第２張出部４５が溝部１４内へ張り出すので、第２張出部４５の外側に基部３２を挿入可能な溝部１４が位置すると共に、蓋部１２の外周側で溝部１４がボディ４２の端面１１ａに開口する。これにより、基部３２をボディ４２の端面１１ａまで溝部１４内に位置させることができる。そのため、インサート３０の第２端４が被切削物から周方向に荷重を受けたときに、インサート３０の第２端４側を被切削物の反対から溝部１４内でボディ４２によって支持できる。その結果、インサート３０の第２端４側の保持性能を確保できる。
このように、第２実施形態では、ボディ４２の外径よりも外径が小さい蓋部４３から第２張出部４５が溝部１４内へ張り出すことに加えて、第２張出部４５が周方向に連続して形成される。その結果、上述した通り、インサート３０の第２端４側の保持性能を確保しつつ、切削工具４０の製造を容易にできる。
次に図７から図１０を参照しながら第３実施形態における切削工具５０について説明する。第１実施形態では、切削工具１がリーマである場合について説明した。これに対し第３実施形態では、切削工具５０がエンドミルである場合について説明する。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。
図７は第３実施形態における切削工具５０の斜視図である。図８（ａ）はボディ５２の正面図である。図８（ｂ）は図８ａのＶＩＩＩｂ−ＶＩＩＩｂ線におけるボディ５２の断面図である。図９（ａ）は蓋部５３の上面図である。図９（ｂ）は蓋部５３の正面図である。図１０はインサート６０の斜視図である。
図７に示すように、切削工具５０は、アーバ等の回転駆動装置２に固定して使用する工具である。切削工具５０は、タングステンカーバイド等を加圧焼結した超硬合金や高速度工具鋼などから構成される。切削工具５０は、回転駆動装置２側の端部を第１端３とし、回転駆動装置２から離れた側の端部を第２端４とした軸状に形成される。第３実施形態では、切削工具５０の第１端３側を上側とし、第２端４側を下側として説明する。
切削工具５０は、第１端３及び第２端４をそれぞれ両端とする軸状のインサートホルダ５１と、そのインサートホルダ５１に着脱可能に保持されるインサート６０とを備える。インサートホルダ５１は、軸状のボディ５２と、そのボディ５２の下側に取り付けられる蓋部５３と、蓋部５３をボディ５２に固定するためのボルト１３とを備える。
インサート６０は、インサートホルダ５１に保持された状態でインサートホルダ５１の外周面から刃部６１が張り出す。刃部６１は、エンドミル用の刃部で構成される。これにより、切削工具５０は、軸心Ｃに対して垂直方向に移動して、主に切削工具５０の外周面で被切削物を切削するエンドミルとして使用される。エンドミルである切削工具５０は、回転駆動装置２により上面視して時計回りで軸心Ｃまわりに回転されることで、被切削物を切削する。
図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、ボディ５２は、円筒状の部材である。ボディ５２の下側の端面１１ａは、平滑な平面に形成される。ボディ５２は、外周面に複数の溝部５４が等間隔に形成される。
溝部５４は、インサート６０が挿入される部位である。溝部５４は、下側から上側へ向かって右上がりに、即ち、右ねじれに形成される。溝部５４は、上側が閉じられ、下側がボディ５２の端面１１ａに開口している。溝部５４は、平滑な平面である溝底１４ａを軸心Ｃ側に有する。
溝部５４の溝底１４ａは、下側から見て（図８（ｂ）において）、時計回り方向の後側に対して前側が軸心Ｃから離れるように形成される。溝部５４は、溝底１４ａから垂直に形成されると共に、軸心Ｃ方向に延びる側面が平滑な平面に形成される。
ボディ５２には、溝部５４の溝底１４ａと所定距離を隔てつつ溝部５４の上側から下側へ向かって溝部５４内に張り出す第１張出部５５が設けられる。各溝部５４に設けられる複数の第１張出部５５は全て同一形状に形成される。
第１張出部５５の先端は、正面視（図８（ａ））において軸心Ｃと垂直に形成される。第１張出部５５は、溝底１４ａ側の面が第１内面５５ａであり、溝底１４ａから離れた側の面が第１外面５５ｂである。第１内面５５ａは、上側へ向かうにつれて溝底１４ａへ近づくように傾斜する。第１外面５５ｂは、下側へ向かうにつれて溝底１４ａへ近づくように傾斜する。
さらに、第１内面５５ａ及び第１外面５５ｂは、溝底１４ａと同様に、下側から見て（図８（ｂ）において）、時計回り方向の後側に対して前側が軸心Ｃから離れるように形成される。これらの結果、溝底１４ａと第１張出部５５との間には、周方向に一様であって、第１張出部５５の先端へ向かうにつれて広がる空間が形成される。
図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、蓋部５３は、円板状の部材であり、軸直方向中央に蓋円筒部１２ａが形成される。蓋部５３には、周方向へ断続的に、外周縁から上側へ向かって張り出して第２張出部５６が形成される。第２張出部５６は、溝部５４（図８（ａ）参照）に対応した位置に設けられる。
第２張出部５６は、ボディ５２に蓋部５３を取り付けた状態で溝底１４ａと所定距離を隔てつつ溝部５４内へ張り出す部位である。そのため、第２張出部５６は、溝部５４と同様に、下側から上側へ向かって右上がりに形成され、即ち、右ねじれに形成される。この第２張出部５６の傾斜角度（ねじれ角度）は、溝部５４の傾斜角度（ねじれ角度）と同じである。
第２張出部５６の先端は、正面視（図９（ｂ））において軸心Ｃと垂直に形成される。第２張出部５６は、軸心Ｃ側の面が第２内面５６ａであり、軸心Ｃとは反対側の面が第２外面５６ｂである。第２内面５６ａは、下側へ向かうにつれて溝底１４ａへ近づくように傾斜する。第２外面５６ｂは、上側へ向かうにつれて溝底１４ａへ近づくように傾斜する。
第２内面５６ａは、上面視（図９（ａ））において、時計回り方向の前側に対して後側が軸心Ｃから離れるように形成される。上述した通り、溝底１４ａは、下側から見て時計回り方向の後側に対して前側が軸心Ｃから離れるように形成されるので、第２内面５６ａと溝底１４ａとの間には、周方向に一様であって、第２張出部５６の先端へ向かうにつれて広がる空間が形成される。
一方、第２外面５６ｂはインサート６０と接触しないので、第２外面５６ｂの形状は比較的自由度が高い。そのため、第２外面５６ｂは、周方向に亘って軸心Ｃからの距離が同一となる形状に、即ち、形成し易い形状に設定される。
図１０に示すように、インサート６０は、刃部６１と基部６２とが一体成形されて構成される、略上下方向に延びる長手形状の部位である。刃部６１は、幅方向の一端側の稜線に切れ刃６１ａが設けられる。切れ刃６１ａは、被切削物に食い込んで被切削物を切削する部位である。
基部６２は、溝部５４内に挿入される部位である。基部６２の幅は、溝部５４の幅と略同一に形成される。基部６２は、長手方向に延びる面が全て平滑な平面に形成される。これにより、溝底１４ａ及び側面が平滑な平面に形成される溝部５４に基部６２を滑らかに挿入できる。
基部６２は、インサートホルダ５１に保持させる（溝部５４に挿入した）ときに、第１張出部５５及び第２張出部５６との干渉を避けるためのＶ字状の切欠部６２ａ，６２ｂがそれぞれ長手方向の両端に設けられる。基部６２は、切欠部６２ａよりも刃部６１から離れた側の部位が第１保持部６３であり、切欠部６２ａよりも刃部６１側の部位が第１外周部６５である。基部６２は、切欠部６２ｂよりも刃部６１から離れた側の部位が第２保持部６４であり、切欠部６２ｂよりも刃部６１側の部位が第２外周部６６である。
第１保持部６３は、溝底１４ａと第１張出部５５との間に挟み込まれる部位である。第２保持部６４は、溝底１４ａと第２張出部５６との間に挟み込まれる部位である。第１外周部６５は、第１張出部５５と非接触であり、第１張出部５５の外周側の溝部５４内に位置する部位である。第２外周部６６は、第２張出部５６と非接触であり、第２張出部５６の外周側の溝部５４内に位置する部位である。
以上の通り第３実施形態の切削工具５０によれば、右上がりの溝部５４にインサート６０を挿入し、右上がりの第２張出部５６を挿入させつつ蓋部５３をボディ５２に取り付けることで、インサート６０の刃部６１を右ねじれにできる。これにより、刃部６１の切れ刃６１ａで被切削物を切削したときの切り屑を刃部６１の右ねじれに沿って上方へ排出できる。
下側（第２端４側）から見て、時計回り方向の後側に対して前側が軸心Ｃから離れるように溝部５４の溝底１４ａが形成されるので、その溝部５４に挿入されるインサート６０をインサートホルダ５１の外周面に対して反時計回りの前側に倒すことができる。下側から見て反時計回りに切削工具５０が切削回転するので、回転方向の前方側にインサート６０を倒すことができる。そのため、切削時にインサート６０にかかる荷重をインサートホルダ５１で受け易くできる。その結果、インサート６０による切削時の安定性を向上できる。
さらに、溝底１４ａと同様に、下側（第２端４側）から見て、時計回り方向の後側に対して前側が軸心Ｃから離れるように第１外面５５ｂが形成される。これにより、切削時にインサート６０にかかる荷重を第１外面５５ｂで受けることができる。その結果、インサート６０による切削時の安定性をより向上できる。
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、ボディ１１，４２，５２や蓋部１２，４３，５３、インサート３０，６０の形状は適宜変更可能である。
上記第１，２実施形態ではインサート３０の刃部３１がリーマ用である場合について説明し、上記第３実施形態ではインサート６０の刃部６１がエンドミル用である場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。スレッドミル用やフェイスミル用の刃部を用いることは当然可能である。
上記各実施形態では、第１張出部１７，５５及び第２張出部１８，４５，５６が溝部１４，５４内に張り出す場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、ボディ１１，４２，５２の外径よりも内径を大きく設定した第１張出部や第２張出部によって、溝部１４，５４外でインサート３０，６０を溝底１４ａへ押し付けても良い。
上記各実施形態では、ボディ１１，４２，５２が１の部材で構成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、ボディを２以上の部材で構成することは当然可能である。例えば、第１の円筒部の両端面にそれぞれ開口する複数の溝部を円筒部の外周にそれぞれ設け、第２の円筒部の端面から突出する複数の第１張出部を溝部に対応した位置にそれぞれ設け、第１張出部を溝部に挿入しつつ第１の円筒部と第２の円筒部とを互いに固定することで、ボディを構成しても良い。
１，４０，５０ 切削工具
２ 回転駆動装置
３ 第１端
４ 第２端
１０，４１，５１ インサートホルダ
１１，４２，５２ ボディ
１２，４３，５３ 蓋部
１２ｃ 貫通孔
１３ ボルト
１３ａ 頭部
１３ｂ 軸部
１４，５４ 溝部
１４ａ 溝底
１５ 第１筒部
１６ 第２筒部
１７，５５ 第１張出部
１７ａ，５５ａ 第１内面（第１張出面）
１８，４５，５６ 第２張出部
１８ａ，５６ａ 第２内面（第２張出面）
３０，６０ インサート
３１，６１ 刃部
３２，６２ 基部
３３，６３ 第１保持部
３３ａ 第１接触面（第１保持面）
３４，６４ 第２保持部
３４ａ 第２接触面（第２保持面）
Ｃ 軸心

Claims (8)

  1. 第１端側が回転駆動装置に固定されて前記回転駆動装置により軸心まわりに回転されることで被切削物を切削する切削工具において、
    前記第１端と第２端とをそれぞれ両端とする軸状のインサートホルダと、
    前記インサートホルダに着脱可能に保持される複数のインサートとを備え、
    前記インサートホルダは、前記第１端側を閉じつつ前記第２端側を開口する溝部が外周面に複数設けられるボディと、
    前記ボディの前記第２端側に取り付けられる蓋部とを備え、
    前記インサートは、前記溝部に挿入される基部と、
    前記基部が前記溝部に挿入された状態で前記インサートホルダの外周面から突出する、前記被切削物を切削する刃部とを備え、
    前記ボディは、前記溝部の溝底と所定距離を隔てつつ前記溝部の前記第１端側から前記第２端側へ向かって張り出す第１張出部を備え、
    前記蓋部は、前記ボディに取り付けた状態で前記溝底と所定距離を隔てつつ前記第１端側へ向かって張り出す第２張出部を備え、
    前記基部は、前記溝底と前記第１張出部との間に挟み込まれる第１保持部と、
    前記溝底と前記第２張出部との間に挟み込まれる第２保持部とを備え、
    前記第１張出部には、前記第１端側へ向かうにつれて前記溝底に近づくように傾斜する第１張出面が前記第１保持部側に形成され、
    前記第２張出部には、前記第２端側へ向かうにつれて前記溝底に近づくように傾斜する第２張出面が前記第２保持部側に形成され、
    前記第１保持部には、前記第１張出面と面接触する第１保持面が形成され、
    前記第２保持部には、前記第２張出面と面接触する第２保持面が形成されることを特徴とする切削工具。
  2. 前記第１張出面と前記第２張出面とは、前記溝底とのなす角度が同一であり、
    前記溝底から前記第１張出面までの最小距離よりも前記溝底から前記第２張出面までの最大距離が大きく設定され、
    前記溝底から前記第２張出面までの最小距離よりも前記溝底から前記第１張出面までの最大距離が大きく設定されることを特徴とする請求項１記載の切削工具。
  3. 前記インサートホルダは、前記蓋部を前記ボディに固定する１本のボルトを備え、
    前記蓋部は、前記ボルトの頭部よりも小径で前記ボルトの軸部が挿入される貫通孔が軸直方向中央に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の切削工具。
  4. 前記ボディは、前記第２端側に設けられる、前記ボルトの軸部が挿入される第１筒部と、
    前記第１筒部から前記第１端まで形成される、内径が前記第１筒部の内径よりも大きい第２筒部とを備え、
    前記ボルトが前記回転駆動装置に締結されることで、前記蓋部が前記ボディに固定されることを特徴とする請求項３記載の切削工具。
  5. 前記インサートは、前記インサートホルダに保持された状態で前記第２端まで形成され、
    前記蓋部は、外径が前記ボディの外径よりも小さく設定され、
    前記第２張出部は、前記溝部内に張り出すことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の切削工具。
  6. 前記第２張出部は、前記インサートホルダの周方向に亘って連続して形成され、
    前記ボディは、前記第２張出部が挿入される、複数の前記溝部を連結する凹部が形成されることを特徴とする請求項５記載の切削工具。
  7. 請求項１から６のいずれかに記載の切削工具に使用されるものであることを特徴とするインサートホルダ。
  8. 請求項１から６のいずれかに記載の切削工具に使用されるものであることを特徴とするインサート。
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