WO2013089064A1 - 切削インサートのクランプ機構、切削工具、切削インサートおよびクランプ部材 - Google Patents

Abstract

　クランプ機構は、クランプ部材（２０）と切削インサート（１）とのうちの第１の部材の主要部分から延在するプラグ要素（２４）と、第２の部材の内部に延在する凹部（５）とを備える。プラグ要素（２４）および凹部（５）は、幅方向の第１の寸法を有する膨大部分（２４ａ，５ａ）と、膨大部分（２４ａ，５ａ）よりも第１の部材の主要部分に近い領域に設けられ膨大部分（２４ａ，５ａ）よりも小さい幅方向の第２の寸法を有する狭窄部分（２４ｂ，５ｂ）とを備える。凹部（５）の狭窄部分（５ｂ）とプラグ要素（２４）の膨大部分（２４ａ）とが干渉し、これによって切削インサート（１）の案内方向（Ａ）への分離が抑制される。

Description

切削インサートのクランプ機構、切削工具、切削インサートおよびクランプ部材

　本発明は、切削工具へ切削インサートを取り外し可能に装着するためのクランプ機構、切削工具、切削インサート、およびクランプ部材に関する。

　特許文献１は、切削工具へ、切削インサートを取り外し可能に装着するためのクランプ機構を開示している。当該クランプ機構は、クランプ部材とねじ部材とを有する。切削インサートは、すくい面と逃げ面との交差稜線に切れ刃を備え、すくい面とは逆側に、ホルダと当接する当接面を備える。なおかつ、切削インサートは、クランプ部材と当接する１つの当接面を備える。ホルダは、ねじ部材と螺合するねじ穴とを備える。クランプ部材は、ねじ部材により進退可能とされる。特許文献１のクランプ機構は、主に、溝入れ切削加工に用いられる切削工具に適する。

　特許文献２は、切削工具のボデーに、切削インサートを取り外し可能に装着するためのクランプ機構を開示している。当該クランプ機構は、クランプ部材とねじ部材とを有する。切削インサートは、すくい面と逃げ面との交差稜線に切れ刃を備え、すくい面とは逆側に、ボデーと当接する当接面を備える。なおかつ、クランプ部材と、切削インサートの２つの当接面とを当接させることができる。切削インサートの２つの当接面の一方は、ボデーとの当接面に対して垂直に配置され、もう一方は、ボデーとの当接面に対して平行に配置される。ボデーは、切削インサートと当接する当接面と、クランプ部材と当接する当接面と、ねじ部材と螺合するねじ穴とを備える。クランプ部材と当接する当接面は、切削インサートと当接する当接面に対して傾斜するように配置される。クランプ部材は、ねじ部材により進退可能とされる。特許文献２のクランプ機構も、主に、溝入れ切削加工に用いられる切削工具に適する。

米国特許第５１００２６９号明細書 国際公開第０１／０１５８３９号パンフレット

　特許文献１のクランプ機構では、クランプ部材およびねじ部材が、切削インサートのすくい面よりも上方に突出する。このため、溝入れ切削加工を行なうときに、クランプ部材およびねじ部材が、切りくずの流出を妨げる。切りくずの流出が妨げられると、切りくずが切削工具および被切削物に衝突したり、絡まったり、不安定になり、切りくず処理性の安定性が失われる。この結果、機械の頻繁な停止や工具寿命の著しい低下などが問題となる。

　特許文献２のクランプ機構は、特許文献１のクランプ機構と比較して、クランプ部材およびねじ部材の上方への突出量が小さい。しかし、上方へ突出していることに変わりはなく、基本的には、特許文献１のクランプ機構と同様に、溝入れ切削加工を行なうときに、クランプ部材やねじ部材が、切りくずの流出を妨げる。それに加えて、このクランプ機構は、切削インサートを案内する案内面の方向に切削インサートが脱出する動きを抑える作用が弱い。このため、切削インサートの摺動面に細かい凹凸をつけることが必要である。このような切削インサートの細かい凹凸により、対応するボデーの当接面が損傷を受けるため、長期に亘って工具刃先の位置精度を保持できない問題がある。

　本発明の目的は、切削インサートの上方への他の部品の突出量を抑制することにある。

　本発明の一つの態様は、
　切削工具に切削インサートを取り外し可能に装着するためのクランプ機構であって、
　前記切削インサートを前記切削工具に固定するためのクランプ部材を備え、当該クランプ部材は所定の拘束方向に沿って進退可能とされ、
　前記切削工具は、前記切削インサートを前記拘束方向と平行でない所定の案内方向に案内する第１の案内面を備え、
　前記クランプ部材と前記切削インサートとのうちの第１の部材が、その主要部分から延在するプラグ要素を備え、前記クランプ部材と前記切削インサートとのうちの第２の部材が、その内部に延在する凹部を備え、
　前記プラグ要素および前記凹部は、前記案内方向に平行な少なくともいずれかの断面において、幅方向の第１の寸法を有する膨大部分と、前記膨大部分よりも前記第１の部材の主要部分に近い領域に設けられ前記膨大部分よりも小さい幅方向の第２の寸法を有する狭窄部分とをそれぞれ備え、
　前記凹部の前記狭窄部分と前記プラグ要素の前記膨大部分とが干渉し、これによって前記クランプ部材からの前記切削インサートの前記案内方向への分離が抑制されるクランプ機構である。

　本発明の別の一態様は、
　請求項１に記載のクランプ機構を備える切削工具である。

　本発明の別の一態様は、
　クランプ部材によって切削工具に取り外し可能に装着される切削インサートであって、
　クランプ部材と当接させるための凹部またはプラグ要素を備え、
　前記凹部または前記プラグ要素は、幅方向の第１の寸法を有する膨大部分と、前記膨大部分よりも小さい幅方向の第２の寸法を有する狭窄部分とを備える切削インサートである。

　本発明の別の一態様は、
　切削工具に切削インサートを取り外し可能に装着するために、所定の拘束方向に沿って進退可能とされるクランプ部材であって、
　前記切削インサートの凹部に当接させるために前記クランプ部材の主要部分から延在するプラグ要素、または前記切削インサートのプラグ要素と当接させるために前記クランプ部材の内部に延在する凹部を備え、
　前記拘束方向と平行でない所定の案内方向に平行な少なくともいずれかの断面において、前記プラグ要素または前記凹部は、幅方向の第１の寸法を有する膨大部分と、前記膨大部分よりも前記クランプ部材の主要部分に近い領域に設けられ前記膨大部分よりも小さい幅方向の第２の寸法を有する狭窄部分とを有するクランプ部材である。

　本発明のクランプ機構では、切削インサートよりも上方への部品の突出を抑制できる。このため、溝入れ切削加工などで、切りくずの流出が妨げられず、安定した切りくず処理性を、長期間にわたって提供できる。また、切削インサートが引き抜かれる方向の力にも十分に対抗できるため、切削インサートの工具刃先の位置精度が、長期間にわたって維持される。このため、切削インサートや切削工具の工具寿命が延長される。

図１は第１の実施形態にかかる切削工具の斜視図である。 図２は図１の切削工具の平面図である。 図３Ａは図１の切削工具の正面図である。 図３Ｂは図１の切削工具の要部を示す正面図である。 図３Ｃは図１の切削工具のＤ－Ｄ線断面図である。 図４は図１の切削工具の左側面図である。 図５は図１の切削工具から切削インサートを取り外した状態の斜視図である。 図６は第１の実施形態にかかる切削インサートの斜視図である。 図７は図６の切削インサートの平面図である。 図８は図６の切削インサートの右側面図である。 図９は図６の切削インサートの正面図である。 図１０は図６の切削インサートの下面図である。 図１１は図６の切削インサートの背面図である。 図１２は第１の実施形態にかかるクランプ部材の斜視図である。 図１３は図１１のクランプ部材の平面図である。 図１４は図１１のクランプ部材の右側面図である。 図１５は図１１のクランプ部材の正面図である。 図１６は図１１のクランプ部材の背面図である。 図１７は図１１のクランプ部材の下面図である。 図１８は第１の実施形態にかかるねじ部材の斜視図である。 図１９は図１８のねじ部材の正面図である。 図２０は第１の実施形態にかかる切削工具の各部品を取り外した状態の斜視図である。 図２１は図１７の切削工具の右側面図である。 図２２は図１７の切削工具の平面図である。 図２３は図１７の切削工具の正面図である。

　本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

　図１および図５に示すように、本実施形態のクランプ機構は、切削工具１０に切削インサート１を取り外し可能に固定できる。このクランプ機構は、クランプ部材２０とねじ部材３０とを用いる。クランプ部材２０は、ねじ部材３０に駆動されて、ねじ部材３０の回転軸Ｃ１の方向へ進退し、その方向に切削インサート１を拘束する（このため、以下必要に応じて、クランプ部材２０による切削インサート１の拘束方向を「拘束方向Ｃ１」という）。組み立てられたとき、切削インサート１の上面より上（図３Ａにおける上側）に突出する部品は一切ない。換言すれば、クランプ部材２０およびねじ部材３０のいずれも、切削インサート１の上面よりも上方には突出しない。

　図２０から図２３に示すように、切削工具１０のチップ座１４付近には、ねじ部材３０の第１のねじ部分３１と螺合するねじ穴１３が配置されている。図１２から図１７に示すように、クランプ部材２０は、左ねじ（逆ねじ）である第２のねじ穴２６を有する。これに対応するように、図１８から図１９に示すように、ねじ部材３０は、第２のねじ穴２６と螺合する第２のねじ部３２を有する。

　このようなクランプ部材２０およびねじ部材３０を用いると、ねじ部材３０の回転動作により、クランプ部材２０を通常の２倍の速度で動かすことができる。換言すると、クランプ部材２０を同じ距離動かすために、同じピッチの通常のねじ部材と比較して、ねじ部材３０に与えることが必要な回転角度を半分にできる。なお、ねじ部材３０およびクランプ部材２０は、左ねじ部分を必ずしも必要としない。ねじ部材３０とクランプ部材２０とが当接し、ねじ部材３０の進退動作に対応して、クランプ部材２０が進退可能な構造であればよい。すなわち、ねじ部材３０とクランプ部材２０との当接部分の形状は、本実施形態のような左ねじに限定されない。例えば、ねじ部材３０として拡大した頭部を有する小ねじを使用し、クランプ部材２０に小ねじの頭部に対応する座を設けてもよい。

　本実施形態の切削インサート１は、図１および図６から図１１に示すように、平面視で、略四角形とされる溝入れ切削加工または突っ切り切削加工に用いられるように適合された切削インサートである。切削インサート１は、その少なくとも一辺に切れ刃を備えている。本実施形態では、上面となるすくい面６と、側面の逃げ面７との交差稜線に、切れ刃８が形成されている。切れ刃８は正面側、右側面側および左側面側の３方向にわたり連続している。このように３方向にわたり連続した切れ刃８によって、溝入れ加工や突っ切り加工に加えて、横送り加工（トラバース加工）も可能である。

　図２０から図２３に示すように、切削工具１０は、切削インサート１を、所定の案内方向Ａに案内するための第１の案内面１１を備える。案内方向Ａは、おおむね前後方向、すなわち、切削工具１０の長手方向（すなわち、図２１における左右方向）である。案内方向Ａは、切削インサート１の拘束方向Ｃ１と平行でない。第１の案内面１１は、４つの案内面部分１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄから構成される。第１の案内面１１の断面形状は、山形とされる。すなわち、第１の案内面１１は、山形の鉛直平面をおおむね前後方向にスイープすることによって生じる面形状にされるとよい。第１の案内面１１には、山形の頂点に対応する稜線が形成される。山形がスイープされる方向は、側面視で、前後方向に対して傾斜する方向とされる。このスイープの方向が、切削インサート１を案内するための案内方向Ａ（図５参照）を形成する。第１の案内面１１は、切削工具１０の後方に近づくほど、切削工具１０の下面に近づく。この傾斜によって、前端の切れ刃８に切削力が作用するときに切削インサート１が下方かつ後方へ押される方向と、切削インサート１を装着するときに押す方向とが、同じ方向になる。

　第１の案内面１１の途中には、切削インサート１と当接しない凹部１１ｅ（図２０参照）が設けられる。これは第１の案内面１１の前後の端付近と切削インサート１との密着を促進するためである。なお、このような凹部１１ｅは常に必要なものではない。

　図９および図１０に示すように、切削インサート１は、切削工具１０の第１の案内面１１と当接するための着座面２を備える。着座面２の断面形状は、切削工具１０の第１の案内面１１の山形に対応する谷形である。着座面２は、谷形の鉛直平面をおおむね前後方向にスイープすることによって生じる面形状にされるとよい。着座面２には、谷形の頂点に対応する谷が形成される。このように切削工具１０に設けられる山形の断面形状の第１の案内面１１と、切削インサート１に設けられる谷形の断面形状の着座面２とが当接することで、切削インサート１の左右方向への動きが抑制され、切削インサート１は、おおむね前後方向である案内方向Ａにのみ摺動するように案内される。

　なお、第１の案内面１１と着座面２との断面形状は、本実施形態の形状に限定されない。切削インサート１の摺動方向を制限できる形状であれば、どのような形状でも採用できる。例えば、複数の山形と谷形とが交互に配置されたセレーション形状でもよい。また、切削工具１０に谷形の断面形状の案内面を設け、切削インサート１に山形の断面形状の着座面を設けてもよい。なお、着座面２は、切削インサート１におけるすくい面６の逆側に形成されることが好ましい。案内方向Ａは、切削インサート１の拘束方向Ｃ１と交差しているのが好適であるが、第１の案内面１１の長手方向の延長面とねじ部材３０の回転軸Ｃ１とは、交差せずにいわゆる「ねじれ」の関係にあってもよい。

　図２０，図２１および図２３に示されるように、切削工具１０は、クランプ部材２０を案内するための、一対の平坦な第２の案内面１２を備える。第２の案内面１２は、第１の案内面１１に対して傾斜しており、且つ、第１の案内面１１と平行でも垂直でもない。切削工具１０の側面視において、第２の案内面１２は、第１の案内面１１に対して、内角で鋭角を形成する。図２１に示されるように、本実施形態では、第２の案内面１２は、切削工具１０の長手方向に対しても、垂直ではない。後に詳細に説明するように、この傾斜によって、クランプ剛性が増強される。

　図２１に示されるように、第２の案内面１２の延在する方向は、ねじ穴１３の中心軸線Ｃ１と平行である。このように配置することによって、ねじ部材３０の進退方向と、第２の案内面１２によって案内される方向とが一致し、クランプ部材２０がスムーズに摺動する。しかし、クランプ部材２０がスムーズに摺動できる範囲で、第２の案内面１２の延在する方向を、ねじ穴１３の中心軸線Ｃ１と同じ方向からわずかに傾斜させてもよい。その場合は、クランプ部材２０を締め付けるときに、第２の案内面１２に対してクランプ部材２０が押し付けられるような方向へ、第２の案内面１２を傾斜させるのが好適である。

　図１２から図１７に示すように、クランプ部材２０は、切削工具１０の２つの第２の案内面１２と当接するための２つの平坦な摺動面２１を備える。第２の案内面１２と摺動面２１とは、切削工具１０の左右の両端で当接する。切削工具１０の２つの第２の案内面１２の間には、谷形の凹部１２ａ（図２０参照）が設けられ、クランプ部材２０の２つの摺動面２１の間には、概ね半円柱形のプラグ要素２１ａが設けられる。組み立てられたとき、この谷形の凹部１２ａとプラグ要素２１ａとの間には、適切な隙間が与えられる。すなわち、クランプ部材２０の横方向（切削工具１０の幅方向）の位置は、この谷形の凹部１２ａまたはプラグ要素２１ａによっては決定されない。この谷形の凹部１２ａやプラグ要素２１ａは、クランプ部材２０を切削工具１０に対して粗く位置決めすることを可能にしている。クランプ部材２０の横方向の位置は、切削インサート１の横方向の位置に依存して決定される。

　第２の案内面１２と摺動面２１とが、横方向の両端に設けられることは、切削中の切削インサート１の動きを抑えることに有効である。これは間隔の比較的広い２つの面で切削力を支えることができるからである。第２の案内面１２と摺動面２１とは平面であるため、制作が容易である。しかし、第２の案内面１２および摺動面２１の形状は、本実施形態の形状に限定されるものではなく、両者の少なくとも一方を凹凸面としてもよい。その場合には、切削工具１０とクランプ部材２０との横方向の相対位置の精度を更に向上することができる。

　クランプ部材２０の切削工具１０に対する前記案内方向Ａの相対移動は、ねじ部材３０によって制限されている。なお、クランプ部材２０の切削工具１０からの脱出方向への移動を制限または抑制するために、クランプ部材２０と切削工具１０とを係合させる要素を、両者の少なくとも一方に設けてもよい。

　図６に示されるように、切削インサート１は、その上面の後方肩部に、凹部５を備える。切削インサート１はまた、その後面に、クランプ部材２０に当接するための第１の当接面３を備える。凹部５は底面９を有する。図７に示されるように、凹部５は、クランプ部材２０が切削工具１０に近接する方向（Ｃ１）に見て、幅方向の第１の寸法を有する膨大部分５ａと、当該膨大部分５ａよりも第１の当接面３に近い領域に設けられ膨大部分５ａよりも小さい幅方向の第２の寸法を有する狭窄部分５ｂとを有する。より詳細には、凹部５は、図３Ｂに示される案内方向Ａに平行な少なくともいずれかの断面、例えばＤ－Ｄ断面において、図３Ｃに示されるように、幅方向の第１の寸法を有する膨大部分５ａと、当該膨大部分５ａよりも第１の当接面３に近い領域に設けられ膨大部分５ａよりも小さい幅方向の第２の寸法を有する狭窄部分５ｂとを有する。

　凹部５の内側の側方には、少なくとも一対の第２の当接面４が形成されている。第２の当接面４は、図７に示されるように、凹部５の内側に配置され且つ切削インサート１の前方（図７における下側）を向く面として定義される。すなわち、一対の第２の当接面４の間隔は、第１の当接面３から離れるにしたがい、広くなる。一対の第２の当接面４を有することにより、凹部５の少なくとも一部は、切削インサート１の後方の側面から離れるにしたがい、幅が大きくなる。

　図１２に示されるように、クランプ部材２０は、切削インサート１の凹部５と当接するためのプラグ要素２４を備える。プラグ要素２４は、クランプ部材２０のうちプラグ要素２４を除いた部分である主要部分２０ａから延在する。図１３に示されるように、プラグ要素２４は、クランプ部材２０が切削工具１０に近接する方向（Ｃ１）に見て、幅方向の第１の寸法を有する膨大部分２４ａと、当該膨大部分２４ａよりも主要部分２０ａに近い領域に設けられ膨大部分２４ａよりも小さい幅方向の第２の寸法を有する狭窄部分２４ｂとを有する。より詳細には、プラグ要素２４は、図３Ｂに示される案内方向Ａに平行な少なくともいずれかの断面、例えばＤ－Ｄ断面において、図３Ｃに示されるように、幅方向の第１の寸法を有する膨大部分２４ａと、当該膨大部分２４ａよりも主要部分２０ａに近い領域に設けられ膨大部分２４ａよりも小さい幅方向の第２の寸法を有する狭窄部分２４ｂとを有する。プラグ要素２４の第１および第２の寸法は、凹部５の第１および第２の寸法よりもそれぞれ小さい。

　プラグ要素２４は、少なくとも一対の第４の当接面２３を有する。第２の当接面４は、図１３に示されるように、クランプ部材２０の後方（図１３における上側）を向く面として定義される。すなわち、一対の第４の当接面２３の間隔は、第３の当接面２２から離れるにしたがい、広くなる。一対の第３の当接面２２を有することにより、プラグ要素２４の少なくとも一部は、第３の当接面２２から離れるにしたがい、幅が大きくなる。なお、本明細書にいう「主要部分」とは、プラグ要素を有する第１の部材におけるプラグ要素を除いた部分をいい、プラグ要素との対比における相対的な大きさは大きくても小さくてもよい。

　プラグ要素２４と凹部５とにより、クランプ部材２０の第１の案内面１１から離間する方向の相対移動が許容され、且つ切削インサート１のクランプ部材２０からの案内方向Ａへの分離が抑制されるような、抜け止め構造（anti-escape structure）が提供される。なお、本実施形態とは逆に、切削インサート１にプラグ要素が形成され、クランプ部材２０に凹部が形成されてもよい。この場合にも同様に、プラグ要素及び凹部が、切削インサート１の主要部分（すなわち、プラグ要素を除いた部分）から離れるに従い、幅が大きくなる部分を有するのが好適である。

　切削インサート１を固定するとき、切削インサート１とクランプ部材２０との間には、少なくとも２種類の当接が提供される。第１の種類の当接は、切削インサート１の第１の当接面３と、クランプ部材２０の第３の当接面２２との間に提供される。第１の当接面３は、着座面２に対して傾斜している。このため、第１の当接面３および第３の当接面２２は、切削インサート１が切削中に受ける切削力のうち、主に後方向きの分力を支える。すなわち、第３の当接面２２は、切削インサート１の前後方向の動きを抑制する。前述の通り、第２の案内面１２は、クランプ部材２０を、第１の案内面１１に対して傾斜した方向に案内する。クランプ部材２０の第３の当接面２２もまた、第１の案内面１１に対して傾斜している。この傾斜に起因して、前端の切れ刃８に切削力が作用するときに、切削インサート１が下方かつ後方へ押され、第１の当接面３が後方の第３の当接面２２に押し付けられる。

　第３の当接面２２は、第１の案内面１１との間で内角で鋭角を形成する。したがって、切削インサート１が第３の当接面２２から受ける長手方向の反力は、第１の案内面１１へ切削インサート１を下方へ押しつける方向に働く。したがって、切削インサート１の浮き上がりを抑制し、クランプ剛性が高まり、安定した切削加工ができる。また、第１の案内面１１の傾斜によって、切削インサート１を前方に引き抜こうとする力に対抗できるため、クランプ剛性がさらに高まる。

　第２の種類の当接は、前述のとおり、切削インサート１の凹部５と、クランプ部材２０のプラグ要素２４との間で提供される。切削インサート１の凹部５に設けられる一対の第２の当接面４は、クランプ部材２０のプラグ要素２４に設けられる一対の第４の当接面２３と当接する。

　平面視あるいは切削工具１０に近接する方向（Ｃ１）に見て、図７に示されるように、切削インサート１の第１の当接面３の法線３ｎと、第２の当接面４の法線４ｎとのなす角αは、９０°を超えている。より詳細には、図３Ｂに示される案内方向Ａに平行な少なくともいずれかの断面、例えばＤ－Ｄ断面において、切削インサート１の第１の当接面３の法線３ｎと、第２の当接面４の法線４ｎとのなす角αは、９０°を超えている。換言すれば、第２の当接面４は、第１の当接面３と少なくとも部分的に逆側を向き、互いに対向している。締結状態において、第１の当接面３の法線３ｎは、切削工具１０の後方を向いている。第２の当接面４の法線４ｎは、切削工具１０の前方を向いている。

　同様に、平面視あるいは切削工具１０に近接する方向（Ｃ１）に見て、図１３に示されるように、クランプ部材２０の第３の当接面２２の法線２２ｎと、第４の当接面２３の法線２３ｎとのなす角βは、９０°を超えている。より詳細には、図３Ｂに示される案内方向Ａに平行な少なくともいずれかの断面、例えばＤ－Ｄ断面において、クランプ部材２０の第３の当接面２２の法線２２ｎと、第４の当接面２３の法線２３ｎとのなす角βは、９０°を超えている。換言すれば、第４の当接面２３は、第３の当接面２２と少なくとも部分的に逆側を向き、互いに対向している。締結状態において、第３の当接面２２の法線２２ｎは、切削工具１０の前方を向いている。第４の当接面２３の法線２３ｎは、切削工具１０の後方を向いている。このように法線３ｎと４ｎとのなす角α、および法線２２ｎと２３ｎとのなす角βが、いずれも９０°を超えるため、切削インサート１０とクランプ部材２０との締結を促進することができる。

　図３Ｂに示される案内方向Ａに平行な少なくともいずれかの断面、例えばＤ－Ｄ断面において、プラグ要素２４の幅の最大値は、凹部５の入り口付近の間隔の最小値よりも大きい。このような抜け止め構造によって、クランプ部材２０のプラグ要素２４が切削インサート１の凹部５と干渉し、したがって、凹部５の内側にプラグ要素２４が挿入された状態から、クランプ部材２０の進退方向（すなわち、案内方向Ａ）および側方（すなわち、平面視における幅方向）のいずれにも、凹部５からプラグ要素２４が抜き出せない。

　図７に示されるように、一対の第２の当接面４は、左右対称に形成されるとよい。図１３に示されるように、第４の当接面２３も、左右対称に形成されるとよい。第２の当接面４および第４の当接面２３がそれぞれ対称に形成されると、使用中の切削インサート１の平面視における回転が抑制され、切削インサート１とクランプ部材２０との締結がより一層強固になる。ただし、第２の当接面４および第４の当接面２３の少なくとも一方は左右非対称であってもよい。第２の当接面４と第４の当接面２３とは、面接触することを必要とせず、点接触でもよい。第２の当接面４および第４の当接面２３は、平面に限定されず、当接面４，２３の少なくとも一方は、曲面であってもよい。第２の当接面４および第４の当接面２３の少なくとも一方は、複数組、例えば２対以上（すなわち４箇所以上）設けられていてもよい。

　クランプ部材２０のプラグ要素２４は、弾性変形を促進する手段を備えることができる。弾性変形を促進する手段としては、例えばスリット２５が好適である。スリット２５は、クランプ部材２０の正中面に沿って形成されている。スリットは単数でも複数でもよい。プラグ要素２４の弾性変形を促進するために、プラグ要素２４を、クランプ部材２０の主要部分と比べて弾性変形しやすい材料で形成してもよい。このようにプラグ要素２４が弾性変形を促進する手段を備えると、第１の当接面３と第３の当接面２２との当接、および第２の当接面４と第４の当接面２３との当接を促進し、緩みを抑制することができる。すなわち、組み立てられていない状態では、切削インサート１の一対の第１の当接面３の間隔、および一対の第２の当接面４の間隔よりも、クランプ部材２０の一対の第３の当接面２２の間隔、および一対の第４の当接面２３の間隔が、わずかに大きい。切削インサート１とクランプ部材２０とが当接するときに、プラグ要素２４が弾性変形することによって、お互いに密着する。

　プラグ要素２４と切削インサート１との間の当接を促進するために、切削インサート１の当接面３，４の間隔、および／またはクランプ部材２０の当接面２２，２３の間隔を、摺動面２１が延在する方向に関して変化させてもよい。例えば、切削インサート１の一対の第１の当接面３の間隔と、一対の第２の当接面４の間隔は、下面に近づくにしたがい漸次狭くするとよい。すなわち、着座面２に近づくにしたがい、第１の当接面３と第２の当接面４の面部分との面同士の間隔を漸次狭くするとよい。そのようにすると、クランプ部材２０を締め付けたときに、第２の当接面４とクランプ部材の第４の当接面２３とのギャップが徐々に狭くなり、また両者が当接した後にはプラグ要素２４の変形量が徐々に増加するため、クランプ部材２０のプラグ要素２４は容易に弾性変形して切削インサート１と密着する。逆に、クランプ部材２０の一対の第３の当接面２２の間隔と、一対の第４の当接面２３の間隔とを、下面に近づくにしたがい漸次狭くしてもよい。

　切削インサート１の一対の第１の当接面３の間隔および一対の第２の当接面４の間隔と、クランプ部材２０の一対の第３の当接面２２の間隔および一対の第４の当接面２３の間隔とを、互いにほぼ等しいテーパ角度で、着座面２に近づくに従い共に狭くしてもよい。そのような形状にすると、弾性変形したクランプ部材２０の第４の当接面２３と、切削インサート１の第２の当接面４との接触面積を、拡張することができる。すなわち、切削インサート１とクランプ部材２０とを、より広い領域で接触させることができ、切削工具１０へ固定されるときのクランプ剛性を向上させることができる。

　クランプ部材２０における第３の当接面２２と第４の当接面２３との側面視における間隔は、少なくとも一部において、クランプ部材２０が切削工具１０に近接する方向に向かうにしたがい大きくなる。このこともまた、プラグ要素２４と切削インサート１との間の当接を促進する。

　なお、前述のとおり、弾性変形を促進する目的で、プラグ要素２４の材料を弾性変形しやすい材料で構成する場合には、例えば、切削インサート１の材料は超硬合金などの硬質金属とし、クランプ部材２０の材料は鋼とするのが好適である。前述のとおり、切削インサート１にプラグ要素を設け、クランプ部材２０に対応する凹部を設ける場合でも、切削インサート１は超硬合金などの硬質金属を材料とし、クランプ部材２０は鋼を材料とすることで、クランプ部材２０の凹部の弾性変形が促進される。

　切削インサート１の第１の当接面３を含む後面は、凸状の屈折面または湾曲面とされる。すなわち、第１の当接面３は切削インサート１の上面付近に設けられ、これに隣接する低位退避部分３ａは、クランプ部材２０と接触しないように、下向きに偏向され、これによってクランプ部材２０から退避させられている。他方、第１の当接面３におけるクランプ部材２０との当接領域３ｂ（図８参照）の着座面２からの距離は、第２の当接面４の当接領域４ｂの着座面２からの距離とは異なる。具体的には、第１の当接面３の当接領域３ｂは、第２の当接面４の当接領域４ｂよりも、着座面２から遠い。第１の当接面３の当接領域３ｂにおける拘束力の作用線は、第２の当接面４の当接領域４ｂにおける拘束力の作用線とは、側面視で互いに概ね逆向き且つ互いにシフトした位置にある。このため、切削インサート１とクランプ部材２０とは、締結されるときは強固に固定されるが、切削インサート１を交換するときは、簡単に解放することができる。具体的には、クランプ部材２０を緩めると、切削インサート１の下面側の低位退避部分３ａがクランプ部材２０と接近する方向へ、切削インサート１を（図８における反時計方向に）回転させることができ、簡単に切削インサート１とクランプ部材２０との固定を解除することができる。低位退避部分３ａは、クランプ部材２０に設けてもよく、また、切削インサート１とクランプ部材２０との両方に設けてもよい。

　ここまで説明した実施形態では、切削インサートの第２の当接面４が、クランプ部材２０の第４の当接面２３と当接する。しかし、第２の当接面４が当接しなくてもよい。例えば、切削インサート１の凹部５は、クランプ部材２０のプラグ要素２４の下面２７（図１５参照）と当接させることもできる。つまり、第２の当接面４による当接に代えて、凹部５の底面９（図６，７参照）と、プラグ要素２４の下面２７とを当接させることができる。

　また、第１の当接面３および第２の当接面４における当接に加えて、凹部５の底面９における第３の種類の当接をさせることもできる。このように３種類の当接をさせると、切削インサート１とクランプ部材２０との締結が、より一層強固になる。

　プラグ要素２４の下面２７、および凹部５の底面９のいずれか一方は、案内方向Ａに対して傾斜するとよい。この傾斜の方向は、プラグ要素２４の下面２７と凹部５の底面９とが当接することによって、切削インサート１を後方へ引き付けるような方向が好適である。すなわち、切削インサート１の後方ほど、プラグ要素２４の下面２７および凹部５の底面９と、着座面２および案内面１１との間の距離が大きくなるようにされるとよい。このような傾斜により、切削中に切削インサート１が引き抜かれる方向への力に対して対抗する機能が、より増大される。傾斜角度は、図示しないが、１°以上、３０°以下の範囲が好ましい。図８において、本実施形態は、底面９は左右にほぼ水平に延び、着座面２は右から左に行くほど下に下がる傾斜面とされ、相対的な傾斜角度は、約５°とされる。下面２７と底面９の案内方向Ａに対する傾斜角度は、等しくても良く、互いに異なっていてもよい。

　プラグ要素２４は、切削インサート１を締結している様態において、その外周面（すなわち側面）が凹部５と接しないことを許容する。切削インサート１とクランプ部材２０との当接は、凹部５の底面９と、プラグ要素２４の下面２７のみとすることもできる。この場合は、従来技術のクランプ機構と同様の使い方ができる。この場合の従来技術に対するメリットは、クランプ部材２０を解放したときに、切削インサート１がクランプ部材２０から抜けにくいことである。つまり切削インサート１の交換のときに、切削インサート１の意図しない落下の可能性が低減される。これは、クランプ部材２０のプラグ要素２４が切削インサート１の凹部５と干渉することにより、凹部５の内側にプラグ要素２４が挿入された状態から、クランプ部材２０の進退方向と交差する方向には、凹部５からプラグ要素２４が抜き出せないためである。なお、凹部５からプラグ要素２４が抜き出しを抑制するためには、凹部５の最小間隔がプラグ要素２４の最大幅よりも小さいことが好適である。

　クランプ部材２０は、左側面または右側面からみて、くさび形状とされるとよい。すなわち、摺動面２１の延在方向（すなわち摺動方向）と、第３の当接面２２の延在方向とが平行ではなく、両者の間隔が下方に向かうほど小さくなるように、鋭角の角度を与えられるとよい。このようにくさび形状とされることで、切削インサート１を固定するときに、摺動面２１は、切削工具１０の第２の案内面１２に強固に案内される。くさび角度は、図示しないが、１°以上、１５°以下の範囲が好ましい。本実施形態で、くさび角度は５°とされる。

　図２１に示すように、切削工具１０の第２の案内面１２は、その法線が切削工具１０の長手方向に対して傾斜している。第２の案内面１２は、切削工具１０の下面に近づくにしたがい、漸次後方に近づく。第１の案内面１１は、前述のとおり、切削工具１０の後方に近づくにしたがい漸次下面に近づくように傾斜する。したがって、第１の案内面１１と第２の案内面１２とは、内角で鋭角に交差する。このような形状とされると、切削インサート１とクランプ部材２０とからなるブロックが、鋭角に交差する２つの案内面１１，１２によって、切削工具１０に押し付けられる。すなわち、ねじ部材３０による固定力の一部が、切削インサート１およびクランプ部材２０をともに後方へ引き込む方向に作用し、クランプ剛性を高める。また、クランプ部材２０の後方が、切削力によって浮き上がろうとする力に、第２の案内面１２が対抗し、クランプ部材２０の浮き上がりが抑制される。

　切削インサート１の切れ刃周辺の部分の材料は、超硬合金、サーメット、セラミック、立方晶窒化硼素等の硬質材料またはこれら硬質材料の表面にＰＶＤまたはＣＶＤコーティング膜を被膜したもの、またはダイヤモンドの中から選択される。切削インサートの他の部分の材料は、切れ刃周辺の部分と同一材料とされてもよいが、超硬合金または超硬合金の表面にＰＶＤまたはＣＶＤコーティング膜を被膜したものとされることが、より望ましい。切削工具１０およびクランプ部材２０の材料は、工具鋼、高速度鋼、合金鋼、炭素鋼、または鋳鋼の中から選択される。

　本実施形態の切削工具１０は、例えば旋盤などの工作機械へ取り外し可能に装着され、回転する被削材に対して相対運動を与えられ、鋼材などの被削材の切削加工を行う。本発明の切削工具は、マシニングセンタなどの工作機械用の回転工具にも応用可能である。ただし、本発明の切削インサートのクランプ機構は、旋盤加工用の切削工具に採用され、旋盤などの工作機械に装着されたときに、その特徴が有利となる。特に、溝入れ切削工具とされたときに、その特徴および効果が顕著になる。

　本発明におけるクランプ部材による拘束は、直線方向のほか、旋回方向でもよい。

　本発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜、構成の変更、追加および削除が可能であることはいうまでもない。

Claims (23)

1. 　切削工具（１０）に切削インサート（１）を取り外し可能に装着するためのクランプ機構であって、
   　前記切削インサート（１）を前記切削工具（１０）に固定するためのクランプ部材（２０）を備え、当該クランプ部材（２０）は所定の拘束方向（Ｃ１）に沿って進退可能とされ、
   　前記切削工具（１０）は、前記切削インサート（１）を前記拘束方向（Ｃ１）と平行でない所定の案内方向（Ａ）に案内する第１の案内面（１１）を備え、
   　前記クランプ部材（２０）と前記切削インサート（１）とのうちの第１の部材が、その主要部分から延在するプラグ要素（２４）を備え、前記クランプ部材（２０）と前記切削インサート（１）とのうちの第２の部材が、その内部に延在する凹部（５）を備え、
   　前記プラグ要素（２４）および前記凹部（５）は、前記案内方向（Ａ）に平行な少なくともいずれかの断面において、幅方向の第１の寸法を有する膨大部分（２４ａ，５ａ）と、前記膨大部分（２４ａ，５ａ）よりも前記第１の部材の主要部分に近い領域に設けられ第１の寸法よりも小さい幅方向の第２の寸法を有する狭窄部分（２４ｂ，５ｂ）とをそれぞれ備え、
   　前記凹部（５）の前記狭窄部分（５ｂ）と前記プラグ要素（２４）の前記膨大部分（２４ａ）とが干渉し、これによって前記クランプ部材（２０）からの前記切削インサート（１）の前記案内方向（Ａ）への分離が抑制されるクランプ機構。
2. 　請求項１に記載のクランプ機構であって、
   　前記第２の部材は、前記第１の部材の主要部分と当接するための少なくとも一対の第１の当接面（３）と、前記凹部（５）内に設けられ前記プラグ要素（２４）と当接する少なくとも一対の第２の当接面（４）とを備え、
   　前記案内方向（Ａ）に平行な少なくともいずれかの断面において、前記第１の当接面（３）の法線（３ｎ）と第２の当接面（４）の法線（４ｎ）とのなす角（α）が９０°を超えるクランプ機構。
3. 　請求項１に記載のクランプ機構であって、
   　前記第１の部材は前記クランプ部材（２０）であり、
   　前記第２の部材は前記切削インサート（１）であり、
   　前記切削インサート（１）は、前記クランプ部材（２０）の主要部分（２０ａ）と当接するための少なくとも一対の第１の当接面（３）と、前記凹部（５）内に設けられ前記プラグ要素（２４）と当接する少なくとも一対の第２の当接面（４）とを備え、
   　前記第１の当接面（３）の前記クランプ部材（２０）との当接領域（３ｂ）の前記第１の案内面（１１）からの距離は、前記第２の当接面（４）の前記クランプ部材（２０）との当接領域（４ｂ）の前記第１の案内面（１１）からの距離と異なるクランプ機構。
4. 　請求項１に記載のクランプ機構であって、
   　前記クランプ部材（２０）と前記切削インサート（１）とのうちの少なくとも一方は、前記クランプ部材（２０）と前記切削インサート（１）とのうちの他方と当接するための第１の当接面（３）と、当該第１の当接面（３）の下方に隣接し且つ前記クランプ部材（２０）と前記切削インサート（１）とのうちの他方から退避させられた低位退避部分（３ａ）とを有するクランプ機構。
5. 　請求項１に記載のクランプ機構であって、
   　前記第１の部材は前記クランプ部材（２０）であり、
   　前記第２の部材は前記切削インサート（１）であり、
   　前記切削インサート（１）は、前記クランプ部材（２０）の主要部分と当接するための少なくとも一対の第１の当接面（３）と、前記凹部（５）内に設けられ前記プラグ要素（２４）と当接する少なくとも一対の第２の当接面（４）とを備え、
   　前記第１の当接面（３）の前記クランプ部材（２０）との当接領域（３ｂ）の第１の案内面（１１）からの距離は、前記第２の当接面（４）の前記クランプ部材（２０）との当接領域（４ｂ）の第１の案内面（１１）からの距離よりも大きく、
   　前記クランプ部材（２０）と前記切削インサート（１）とのうちの少なくとも一方は、前記クランプ部材（２０）と前記切削インサート（１）とのうちの他方と当接するための第１の当接面（３）と、当該第１の当接面（３）の下方に隣接し且つ前記クランプ部材（２０）と前記切削インサート（１）とのうちの他方から退避させられた低位退避部分（３ａ）とを有するクランプ機構。
6. 　請求項１に記載のクランプ機構であって、
   　前記プラグ要素（２４）または前記凹部（５）であって前記クランプ部材（２０）に設けられたものは、弾性変形するように適合されているクランプ機構。
7. 　請求項１に記載のクランプ機構であって、
   　前記プラグ要素（２４）は下面（２７）を有し、
   　前記凹部（５）は、前記下面（２７）に当接するための底面（９）を有するクランプ機構。
8. 　請求項７に記載のクランプ機構であって、
   　前記プラグ要素（２４）の下面（２７）、および前記凹部（５）の底面（９）は、前記案内方向（Ａ）において前記クランプ部材（２０）に近づくほど、前記第１の案内面（１１）から遠ざかる摺動面を提供するクランプ機構。
9. 　請求項１に記載のクランプ機構であって、
   　前記切削工具（１０）は、前記クランプ部材（２０）を支持するための第２の案内面（１２）を更に備え、
   　前記第２の案内面（１２）は、前記第１の案内面（１１）に対して、内角で鋭角を形成するクランプ機構。
10. 　請求項１に記載のクランプ機構であって、
    　前記第１の部材は前記クランプ部材（２０）であり、当該クランプ部材（２０）は、
    　前記切削インサート（１）と当接するための少なくとも一対の第３の当接面（２２）と、
    　前記プラグ要素（２４）に設けられ前記切削インサート（１）の前記凹部（５）と当接する少なくとも一対の第４の当接面（２３）とを備え、
    　前記第３の当接面（２２）と前記第４の当接面（２３）との側面視における間隔が、少なくとも一部において、前記拘束方向（Ｃ１）に向かうにしたがい大きくなるクランプ機構。
11. 　請求項１に記載のクランプ機構であって、
    　前記クランプ部材（２０）を進退させるためのねじ部材（３０）を更に備え、
    　前記切削工具（１０）は、右ねじである第１のねじ穴を備え、
    　前記クランプ部材（２０）は、左ねじである第２のねじ穴を備え、
    　前記ねじ部材（３０）は、前記第１のねじ穴と螺合する第１のねじ部と、前記第２のねじ穴と螺合する第２のねじ部とを備えるクランプ機構。
12. 　請求項１に記載のクランプ機構を備える切削工具。
13. 　クランプ部材（２０）によって切削工具（１０）に取り外し可能に装着される切削インサート（１）であって、
    　クランプ部材（２０）と当接させるための凹部（５）を備え、
    　前記凹部（５）は、幅方向の第１の寸法を有する膨大部分と、前記第１の寸法よりも小さい幅方向の寸法を有する狭窄部分とを備える切削インサート（１）。
14. 　請求項１３に記載の切削インサート（１）であって、
    　前記クランプ部材（２０）の主要部分と当接するための少なくとも一対の第１の当接面（３）と、前記凹部（５）内に設けられ前記クランプ部材（２０）のプラグ要素（２４）と当接する少なくとも一対の第２の当接面（４）とを更に備え、
    　平面視において、前記第１の当接面（３）の法線（３ｎ）と第２の当接面（４）の法線（４ｎ）とのなす角（α）が９０°を超える切削インサート（１）。
15. 　請求項１３に記載の切削インサート（１）であって、
    　前記クランプ部材（２０）の主要部分と当接するための少なくとも一対の第１の当接面（３）と、着座面（２）とを更に備え、
    　前記第１の当接面（３）は、側面視において、前記着座面（２）の延在方向に対して傾斜している切削インサート（１）。
16. 　請求項１４に記載の切削インサート（１）であって、
    　着座面（２）を更に備え、
    　前記少なくとも一対の第２の当接面（４）の少なくとも一部は、その間隔が、前記着座面（２）に近づくにしたがい漸次狭くなる切削インサート（１）。
17. 　請求項１４に記載の切削インサート（１）であって、
    　着座面（２）を更に備え、
    　前記第１の当接面（３）の前記クランプ部材（２０）との当接領域（３ｂ）の前記着座面（２）からの距離は、前記第２の当接面（４）の前記クランプ部材（２０）との当接領域（４ｂ）の前記着座面（２）からの距離と異なる切削インサート（１）。
18. 　請求項１３に記載の切削インサート（１）であって、
    　平面視で、略四角形であり、且つその少なくとも一辺に切れ刃を備え、溝入れ切削加工または突切り切削加工に用いられるように適合された切削インサート。
19. 　切削工具（１０）に切削インサート（１）を取り外し可能に装着するために、所定の拘束方向（Ｃ１）に沿って進退可能とされるクランプ部材（２０）であって、
    　前記切削インサート（１）の凹部（５）に当接させるために前記クランプ部材（２０）の主要部分（２０ａ）から延在するプラグ要素（２４）、または前記切削インサート（１）のプラグ要素（２４）と当接させるために前記クランプ部材（２０）の内部に延在する凹部（５）を備え、
    　前記拘束方向（Ｃ１）と平行でない所定の案内方向（Ａ）に平行な少なくともいずれかの断面において、前記プラグ要素（２４）または前記凹部（５）は、幅方向の第１の寸法を有する膨大部分（２４ａ，５ａ）と、前記膨大部分（２４ａ，５ａ）よりも前記クランプ部材（２０）の主要部分（２０ａ）に近い領域に設けられ前記第１の寸法よりも小さい幅方向の第２の寸法を有する狭窄部分（２４ｂ，５ｂ）とを有するクランプ部材（２０）。
20. 　請求項１９に記載のクランプ部材（２０）であって、
    　前記プラグ要素（２４）を備え、
    　前記切削インサート（１）の後面と当接するための少なくとも一対の第３の当接面（２２）と、前記プラグ要素（２４）に設けられ前記切削インサート（１）の前記凹部（５）と当接する少なくとも一対の第４の当接面（２３）とを備え、
    　前記案内方向（Ａ）に平行な少なくともいずれかの断面において、前記第３の当接面（２２）の法線（２２ｎ）と第４の当接面（２３）の法線（２３ｎ）とのなす角（β）が９０°を超えるクランプ部材（２０）。
21. 　請求項２０に記載のクランプ部材（２０）であって、
    　前記第３の当接面（２２）と前記第４の当接面（２３）との側面視における間隔が、少なくとも一部において、前記進退方向のうち締結の方向に向かうにしたがい大きくなるクランプ部材。
22. 　請求項１９に記載のクランプ部材（２０）であって、
    　前記プラグ要素（２４）または前記凹部（５）であって前記クランプ部材（２０）に設けられたものは、弾性変形するように適合されているクランプ部材。
23. 　請求項１９に記載のクランプ部材（２０）であって、
    　前記プラグ要素（２４）または前記凹部（５）であって前記クランプ部材（２０）に設けられたものは、スリット（２５）と、間に前記スリット（２５）を挟んで形成され前記切削インサート（１）と当接する少なくとも一対の当接面（２３，４）とを備えたクランプ部材（２０）。

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