JP2005205527A - 切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】切削インサートをクランプ用さらネジで拘束壁側に押して位置決めして固定する構造の切削工具におけるその切削インサートの固定力の増大を図る。
【解決手段】切削インサート１１のクランプ用穴におけるクランプ用さらネジ３１の頭部３３のさら部３４を受けるテーパー座１７と、同さらネジ３１の軸部３２を通す穴部１５とのなす角に凸アール３５を形成する。一方、同さらネジ３１における軸部３２と頭部３３のさら部３４との隅角には、凸アール１８より大きい半径の凹アール３５を形成する。同さらネジ３１の軸線を含む断面で見て、同さらネジ３１をねじ込むことで切削インサート１１の側面を拘束壁に押付けて固定するのを、同さらネジ３１の凹アール３５の表面を、クランプ用穴における凸アール１８の表面に圧接することで行う。点あたりとならず、接触面の広い圧接となるため、固定力が増大する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、切削工具に関し、詳しくは、クランプ用穴を有する切削インサートが、ホルダーにおけるクランプ部の座面に載置され、クランプ用穴にクランプ用さらネジ（クランプ用スクリュー）を通して同座面に設けられたネジ穴にねじ込むことで固定されてなる切削工具に関する。

この種の切削工具の中には、そのクランプ部の座面の周縁に、切削インサートの側面を拘束するための拘束壁を備えており、クランプ用さらネジのねじ込みにより、その頭部のさら部でクランプ用穴のテーパー座を凹部の座面に沿って横に押し、切削インサートの側面を前記拘束壁に押付けるようにして固定したものがある（特許文献１）。

図５は、その固定構造の一例を示したものである。同図に示したように、このような切削工具１における切削インサート１１のクランプ用穴１４は、クランプ用さらネジ３１を通すストレートの穴部１５の上方が、同さらネジ３１の頭部３３を入り込ませるように、外向きに拡径するテーパー座１７を備えて凹設されている。切削インサート１１は、クランプ部であるクランプ用凹部５の座面６に載置され、そのクランプ用穴１４にクランプ用さらネジ３１を通し、これを同凹部の座面６に設けられたネジ穴１０にねじ込むことで、その頭部３３のさら部３４で、その穴のテーパー座１７を介して締め付けられる構成とされている。一方、このねじ込みにおいては、切削インサート１１を厚み方向に固定するだけでなく、そのネジ３１の頭部３３のさら部３４の一側（図右側）を、クランプ用穴１４のテーパー座１７と穴部１５とのなす角Ｋの一側（図右側）に当たらせ、締め付け時に発生する横方向の分力Ｐで、切削インサート１１を横方向（図右方向）に押すように構成されている。

このため、同図に示した固定構造では、座面６におけるネジ穴１０の位置は、切削インサート１１のクランプ用穴１４の位置に対し、拘束壁７寄りに若干量Ｅだけ偏在して設けられている。すなわち、クランプ用さらネジ３１を切削インサート１１のクランプ用穴１４を通して、座面６に偏在して形成されたネジ穴１０にねじ込むことで、その頭部のさら部３４を、クランプ用穴１４のテーパー座１７の基部の角Ｋに当たらせる。そして、発生する横方向の分力Ｐで切削インサート１１を凹部の座面６に沿って横方向に滑らせるようにして切削インサート１１の側面１２を拘束壁７に押し付けるように構成されている。このような固定構造では、切削インサート１１は、座面６における拘束壁７にその側面１２が押付けられて固定されるため、切削インサート１１の切れ刃（刃先）は、いわば自動的にその位置決めが行われる。
特開２００３−２１１３０６

上記した切削インサートの固定構造によれば、切削インサート１１の側面１２が座面６の拘束壁７に押付けられていることから、基本的にはその位置の狂いが生じない。一方、このような切削工具においては、切削インサートの切れ刃の位置の安定は最重要事項である。しかし、上記した切削インサートの固定構造においては、その構造上、座面６及び拘束壁７に対する固定力がどうしても低くなるといった問題があった。というのは、このような固定構造では、同図の拡大図に示したように、さらネジ３１のさら部３４が切削インサート１１のクランプ用穴１４における穴部１５とテーパー座１７とのなす角Ｋ、或いはその角Ｋにつけられた小アールにいわば点当たりとなっており、その接触面積が小さいためである。

このように切削インサートの固定力が低いと、切削インサートの弛緩が発生し、切れ刃のセット角度或いは切れ刃の位置が不安定となりがちであり、加工面粗度の低下を招く原因となるといった問題があった。とくに、ワイパー切れ刃で加工面を仕上げる場合には、その微小な角度変化があっても、加工精度、或いは表面粗さに大きな影響を及ぼすため、その問題は大きい。そして、このような問題は、断続切削で、切削衝撃の大きい正面フライスカッターにおいて発生しやすく、場合によっては、加工中に切削インサートの固定に緩みが発生することがあるといった問題もあった。

本発明は、上記したように切削インサートをクランプ用さらネジで拘束壁側に押して（引き込んで）位置決めして固定する構造の切削工具におけるその切削インサートの固定力の増大を図り、もってその弛緩の発生を防止することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の本発明は、クランプ用穴を有する切削インサートが、ホルダーにおけるクランプ部の座面に載置され、該座面に設けられたネジ穴に、前記クランプ用穴にクランプ用さらネジを通してねじ込むことで固定されてなる切削工具であって、
前記座面は、その周縁に、前記切削インサートの側面を拘束するための拘束壁を備えており、前記クランプ用さらネジをねじ込む際にその頭部で、前記クランプ用穴を、前記座面に沿って横に押して該切削インサートの側面を前記拘束壁に押付けて固定してなる切削工具において、
前記クランプ用さらネジの軸線を含む断面で見たとき、
前記切削インサートのクランプ用穴における前記クランプ用さらネジの頭部のさら部を受けるテーパー座と、該クランプ用さらネジの軸部を通す穴部とのなす角に凸アールが形成されている一方、前記クランプ用さらネジにおける前記軸部とその頭部のさら部との隅角には、前記凸アールより大きい半径の凹アールが形成されており、
前記クランプ用さらネジをねじ込むことで前記切削インサートの側面を前記拘束壁に押付けて固定するのを、前記クランプ用さらネジにおける前記凹アールの表面を、前記クランプ用穴における前記凸アールの表面に圧接することで行っていることを特徴とする切削工具である。

なお、クランプ用さらネジの頭部のさら部は、ネジの軸線を含む断面で見たとき、そのさら面がテーパー状の直線のものであるのが普通であるが、本発明においてはこのような直線でなく円弧状のものであってもよい。また、クランプ用穴におけるテーパー座は、その穴の軸線（中心を通る線）を含む断面で見たとき、そのテーパー座面が直線のものであるのが普通であるが、本発明においてはこのような直線でなく円弧状のものであってもよい。

さらに、請求項２に記載の本発明は、前記凹アールの半径をＲ１とし、前記凸アールの半径をＲ２としたとき、（Ｒ１）／（Ｒ２）が、１．０５〜１．３の範囲にあるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の切削工具である。そして、請求項３に記載の本発明は、前記切削工具が、正面フライスカッターであることを特徴とする請求項１又は２に記載の切削工具である。

請求項１にかかる発明では、クランプ用さらネジが切削インサートを横方向に押すのを、クランプ用さらネジにおける半径の大きい凹アールの表面を、切削インサートのクランプ用穴における半径の小さい凸アールの表面に圧接することで行っている。このような圧接構造は、従来の点当りの圧接構造と比べると、その圧接（接触）面積が大きい。このため、本発明では、切削インサートを座面とともに拘束壁側にも安定した力で押し付けることができることから、その固定力の増大が図られ、結果として、緩みを生じない強固な固定構造となすことができる。

請求項２に記載のよう、（Ｒ１）／（Ｒ２）の大きさを設定したことで、安定して両アールにおける接触面積を増大できる。というのは、（Ｒ１）／（Ｒ２）は、１であるのが理想であるが、製造上の精度誤差ないし寸法のバラツキを考えると、最低でも、この比は１．０５は必要である。一方、接触面積の増大ないし固定強度の点からは、１．３以下とすべきだからである。

本発明の切削インサートの固定構造は、切削インサートをクランプ用さらネジで拘束壁側に引き込んで位置決め固定する構造の切削工具に広く適用できるが、とくに、弛緩が生じやすい断続切削となるフライスカッターに適用する場合に効果的である。

図１中、１は、本形態の切削工具をなす正面フライスカッターであり、円筒状をなすホルダー（カッター本体）２と、その正面３の外周側のポケット４に設けられた本発明におけるクランプ部であるクランプ用凹部（以下、単に凹部ともいう）５に固定された切削インサート（スローアウェイチップ）１１などから構成されている。ホルダー２は従来のものと同一のものである。本形態では、クランプ用凹部５はホルダーの軸線Ｇ回りに等角度間隔で、４箇所同じものが形成され、各凹部５に同一の切削インサート１１が固定されている。したがって、以下においては、そのうちの１箇所の凹部５における切削インサート１１の固定構造について説明する。

クランプ用凹部５は、略矩形で平坦な座面６と、その周縁（周囲）に切削インサート１１の２つの側面１２、１３を拘束するための２つの拘束壁７、８を備えている。拘束壁７、８は、ホルダー１の正面３の反対側と、回転軸Ｇ寄り部位において、座面６からそれぞれ立ち上がって形成されている。ただし、座面６のコーナーには切削インサート１１のコーナーを挟む２側面１２、１３を前記した２つの拘束壁７、８に密着させるように、逃げ部９が円弧状に凹設されている。そして、座面６の略中央には、クランプ用さらネジ３１をねじ込むためのネジ穴１０が設けられている。

一方、切削インサート１１は、すくい面１３側から見て略四角形で一定厚さのものとされ、その略中央にクランプ用穴１４が設けられている。そして、このクランプ用穴１４は、ここにクランプ用さらネジ３１を通して、ネジ穴１０にねじ込むことで、その頭部３３で、クランプ用穴１４を、座面６に沿って逃げ部９の方に引き込み、切削インサート１１の２つの側面１２、１３を２つの拘束壁７、８に押付けて座面６に固定されるように、図２〜４に示したように構成されている。

図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図であり、クランプ用さらネジ３１の軸線３１ｇを含む断面図である。ただし、Ａ−Ａ線断面では、切削インサート１１の側面１２は逃げ部９内にあり拘束壁７に接することはないが、説明の便宜上、接する形で示してある。同図に示したように、切削インサート１１のクランプ用穴１４は、クランプ用さらネジ３１の軸部（ねじ軸部）３２を通す穴部（ストレート穴部）１５と、この穴部１５と同心ですくい面１３側において拡径された平面視円形のテーパー座付き凹部１６とからなっている。この凹部１６の底部側には、同さらネジ３１の頭部３３のさら部３４を受けるテーパー座１７を備えている。そして、図４に拡大して示したように、このテーパー座１７と穴部１５とのなす角には半径Ｒ２の凸アール１８が、その角の沿って周設されている。なお、本形態では、テーパー座１７のテーパー角度αは、例えば７０度とされている。このような切削インサート１１のクランプ用穴１４と、座面６のネジ穴１０との位置関係は、切削インサート１１を座面６に載置した際に、その座面６のネジ穴１０が、切削インサート１１のクランプ用穴１４に対し、相対的に逃げ部９の方に若干量Ｅだけ偏在して設けられている。

一方、図４に拡大して示したように、クランプ用さらネジ３１における軸部３２と、その頭部３３のさら部３４との隅角には、前記した凸アール１８より大きい半径Ｒ１の凹アール３５が周設されている。なお、本形態では、さら部３４のテーパー角度βは、例えば６０度とされている。また、頭部３３の外径は、テーパー座付き凹部１６の内周面上縁における内径より小さく設定されており、クランプ用さらネジ３１を切削インサート１１のクランプ用穴１４に通してねじ穴１０にねじ込んだとき、その頭部３３の略全体がテーパー座付き凹部１６内に沈み込むように構成されている。

本形態ではこのようなクランプ用さらネジ３１を、座面６に載置された切削インサート１１のクランプ用穴１４に通し、座面６のネジ穴１０にねじ込むことで、切削インサート１１は固定される。このとき、その座面６のネジ穴１０が、切削インサート１１のクランプ用穴１４に対し、相対的に逃げ部９の方に一定量Ｅ偏在して設けられている。そして、切削インサート１１は逃げ部９の方向に引き込まれて固定されている。すなわち、このねじ込みにおいては、クランプ用さらネジ３１のさら部３４の基部の凹アール３５の表面のうち、座面６の逃げ部９方向に存在する部位が、クランプ用穴１４におけるテーパー座１７の基部の凸アール１８の表面のうち、座面６の逃げ部９方向に存在する部位に接する。そして、さらにねじ込むことで、その接触面において発生する横方向への分力Ｐで、切削インサート１１を同逃げ部９方向に押し、その側面１２、１３を拘束壁７、８に押し付ける。

このような固定構造は、クランプ用さらネジ３１のねじ込みにより、切削インサート１１をその厚み方向に押さえつけることで固定するだけではなく、そのネジ３１の頭部３３のさら部３４の一側を、クランプ用穴１４のテーパー座１７の一側に当たらせ、発生する横方向への分力Ｐで、切削インサート１１を横方向に押すようにしたものである。このとき、本形態では、ねじ込み終了時には、半径の大きい凹アール３５の表面が、半径の小さい凸アール１８の表面に圧接され、これによって、切削インサート１１の側面１２、１３を拘束壁７、８に押付けつつ、切削インサート１１を座面６に固定している。このため、図５に示したように、ネジ３１の頭部３３のさら部３４の母線で、クランプ用穴１４におけるテーパー座１７と穴部１５とのなす角Ｋ又はその角に形成された凸アールの表面に圧接していた従来の固定構造に比べると、接触面積を大きくできる。その結果、従来よりも切削インサート１１の固定を強固にし得る。なお、上記においては、テーパー座１７のテーパー角度αを７０度とし、さら部３４のテーパー角度βを６０度としたが、α及びβ共に、６０度〜９０度の範囲として、α＞βの関係となるようにするのが好ましい。

なお、座面６のネジ穴１０を切削インサート１１のクランプ用穴１４に対して逃げ部９の方に偏在させている量Ｅは、このようなさらネジ３１のねじ込み終了時に、凹アール３５の表面のうち逃げ部９方向に存在する部位が、凸アール１８の表面のうち逃げ部９方向に存在する存在する部位側を同逃げ部方向に押し、これによって、切削インサート１１の側面１２、１３を拘束壁７、８に押付け得る大きさとされている。

ここで、上記の実施の形態のもので、凸アール１８の半径Ｒ２を１．２５ｍｍとし、凹アール３５の半径Ｒ１を１．５ｍｍ、１．６ｍｍ、及び１．８ｍｍとした、ネジの各サンプルを作って切削インサートを固定し、その固定力の違いを試験した。なお、この試験における（Ｒ１）／（Ｒ２）は、前記半径の大きさより、１．２、１．２８、及び１．４４となる。同時に、図５に示した従来例についても、その固定力を試験した。ただし、試験に用いたネジはＭ３のものであり、これを、３．０Ｎ・ｍの締付けトルクでねじ込んで切削インサートを固定し、その後、同ネジを緩めるのに必要なトルク（ネジが緩み始めるトルク）を測定し、比較した。結果は表１に示したとおりである。

表１に示したように、（Ｒ１）／（Ｒ２）が、１．２〜１．４４の場合には、３．０Ｎ・ｍの締付けトルクで締付けた後で、そのネジを緩めるのに必要なトルクは４．２〜４．５Ｎ・ｍの範囲にあった。一方、従来例では、４．０Ｎ・ｍで緩み始めた。

この結果より、本発明品では、従来技術、すなわち、クランプ用さらネジに凹アールを設けない場合に比べると、高い固定力が得られることが分かる。また、上記の結果より、（Ｒ１）／（Ｒ２）が、１．３以下のとき、より高い固定力が得られることがわかる。そして、これらのことは本発明の効果を実証するものである。

上記においては、正面フライスカッターにおいて具体化した場合を説明したが、本発明の切削工具は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り、旋削用の切削工具（バイト）なと、種々の切削工具において具体化できる。また、クランプ用穴付の切削インサートは、形状、材質、大きさ等に関係なく具体化できる。さらに、上記実施例においては、クランプ部を他の面よりへこませたクランプ用凹部としたが、クランプ部の周辺に拘束壁を突出させることにより、クランプ部を形成してもよい。

本発明の切削工具の１実施形態例を示す側面図、及び切削インサート部分の拡大図。 図１におけるＡ−Ａ線断面図、及び切削インサートのクランプ用穴に対する座面のねじ穴の偏在量Ｅを説明する図。 図２の分解図。 図２のＳ部拡大図。 従来の切削工具における切削インサートの固定構造の拡大断面図。

符号の説明

１ 切削工具
２ ホルダー
５ クランプ用凹部（クランプ部）
６ 座面
７、８ 拘束壁
１０ 座面のネジ穴
１１ 切削インサート
１２、１３ 切削インサートの側面
１４ クランプ用穴
１５ 穴部
１７ テーパー座
１８ 凸アール
３１ クランプ用さらネジ
３１ｇ クランプ用さらネジの軸線
３２ クランプ用さらネジの軸部
３３ クランプ用さらネジの頭部
３４ クランプ用さらネジの頭部のさら部
３５ 凹アール
Ｒ１ 凹アールの半径
Ｒ２ 凸アールの半径

Claims (3)

1. クランプ用穴を有する切削インサートが、ホルダーにおけるクランプ部の座面に載置され、該座面に設けられたネジ穴に、前記クランプ用穴にクランプ用さらネジを通してねじ込むことで固定されてなる切削工具であって、
   前記座面は、その周縁に、前記切削インサートの側面を拘束するための拘束壁を備えており、前記クランプ用さらネジをねじ込む際にその頭部で、前記クランプ用穴を、前記座面に沿って横に押して該切削インサートの側面を前記拘束壁に押付けて固定してなる切削工具において、
   前記クランプ用さらネジの軸線を含む断面で見たとき、
   前記切削インサートのクランプ用穴における前記クランプ用さらネジの頭部のさら部を受けるテーパー座と、該クランプ用さらネジの軸部を通す穴部とのなす角に凸アールが形成されている一方、前記クランプ用さらネジにおける前記軸部とその頭部のさら部との隅角には、前記凸アールより大きい半径の凹アールが形成されており、
   前記クランプ用さらネジをねじ込むことで前記切削インサートの側面を前記拘束壁に押付けて固定するのを、前記クランプ用さらネジにおける前記凹アールの表面を、前記クランプ用穴における前記凸アールの表面に圧接することで行っていることを特徴とする切削工具。
2. 前記凹アールの半径をＲ１とし、前記凸アールの半径をＲ２としたとき、（Ｒ１）／（Ｒ２）が、１．０５〜１．３の範囲にあるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の切削工具。
3. 前記切削工具が正面フライスカッターであることを特徴とする請求項１又は ２に記載の切削工具。

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