JP5754331B2 - 刃先交換式切削工具 - Google Patents
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Description
円形インサートをねじ部材によりインサート取付座の着座面に強固に固定しても、切削加工中における切削加工負荷は円形インサートのねじ部材による締付けを緩める力として作用する場合があり、円形インサートが回動する現象が発生する可能性がある。このため、長時間にわたって精度の高い加工を行うことができなくなるという課題があり、円形インサートの回動を防止する手段(回動防止手段)を設けることが必要になる。
円形インサートを装着した刃先交換式切削工具においては、被削材に対して、前記したように、例えば所定の累計加工時間又は所定の累計切削加工長さの加工を行うと、円形インサートをインサート取付座の着座面へのねじ部材による締付け固定を解除して、この円形インサートについて未使用の切れ刃の部分が次の切削加工に使用されるように、円形インサートを手作業で着座面の正確な位置に再度固定、すなわち、円形インサートの切れ刃の正確な割り出しを行って、この円形インサートを着座面にねじ部材(止めねじ)を用いて固定し直す再装着の操作が行われる。これにより、一つの円形インサートは、その切れ刃の領域を順次有効に切削加工に使用することができるという利点を備えている。通常、一つの円形インサートについては、インサート取付座に装着し直す回数(再装着回数)は、切り込み量を考慮して4〜8回程度とされている。
従って、円形インサートを装着する刃先交換式切削工具においては、上記した円形インサートを再装着するときに、切れ刃の正確な位置の割り出しを行う手段(割り出し手段)を設けることが極めて重要になる。
そして、この切削工具においては、円形インサートの拘束面が工具本体の取付座壁面に当接するように取り付けられるため、円形インサートの拘束面と工具本体の取付座壁面との面同士の当接で円形インサートを保持してそのズレ動きや脱落、誤装着することなく所定の角度ずつ正確に回転させて再装着することにより、安定した加工を促すことが可能になっている。また、特許文献3の図5等には、ニック溝は円形インサートの上面まで達する構成としたことも示されている。
さらに、特許文献4に記載の刃先交換式切削工具においては、刃先強度を含むインサートの強度を低下させないために、円形インサートの厚さをhとしたときに、回動防止面の上端がインサートの底面から(2/3)hの位置より下方にあり、回動防止面の下端がインサートの底面から(1/10)hの位置より上方になるようにすることが開示されている。
同文献記載の切削工具は、円形インサートを装着するインサート取付座と、インサート取付座に装着した円形インサートの逃げ面をインサート取付座に対して起立して形成したインサート拘束壁で拘束する構成を備えた切削工具において、インサート取付座に装着する円形インサートの底面側には、このインサートの軸中心に対して滑らかな湾曲状凹凸を繰り返して形状した係合ギア(同文献図1(b)参照)を形成し、さらに、この係合ギアに嵌合する辺縁形状を有する段上がり部(同文献図2参照)をインサート取付座とインサート拘束壁との間に形成した切削工具である。このような構成を備えた切削工具においては、円形インサートを再装着するときに係合ギアと段上がり部とを嵌合させることができるので、切れ刃を所定通りの正確な位置に位置決めする(割り出す)ことを可能とするものである。また、同文献には、インサート拘束壁は段上がり部を介してインサート取付座に対して起立するように設けることが記載されている。
同文献記載の切削用工具は、インサート取付座に装着された円形インサートの外周側面と係合するキャビティ壁をインサート取付座の周辺部から立設して設けるとともに、インサート取付座の着座面には断面が円形をなす固定用ピンを嵌め込んで、この着座面上に突出させた構成とされている。また、円形インサートは、その底面にインサート孔と同心円状をなす円形凹部を設け、この円形凹部の外周壁は多数の円弧状側壁(円形の凹所)を連接して形成した構成を備えている(FIG4〜FIG6参照)。そして、円形インサートをインサート取付座に装着したときには、固定用ピンが円形インサートの底面に形成されている円弧状側壁の一つと係合させることにより、多数の割り出し位置の提供を可能としたものである。また、同文献には、円弧状側壁は固定用ピンの半径と等しい半径を有する(明細書第2頁左下欄第13行〜第15行)、ことが記載されている。
同文献に記載の円形インサートは、円形インサートの上面と底面にインサートの中心軸から同心円状に、かつ等角度で複数の突起(projection)を設けるとともに、この円形インサートを装着するインサート取付座の着座面にこの円形インサートに設けた突起と係合する凹部(dimple)を設けることにより、円形インサートをインサート取付座の着座面に装着するときに、切れ刃の位置の割り出しを確実に行うことができるようにしたものである。
微粉末状の超硬合金を、例えば、金型成形等により所定の寸法を備えた円形インサートのプレス成形体(グリーン成形体)を成形し、続いて、このプレス成形体を所定の温度に加熱して焼成して、高硬度・高強度となったプレス成形体を得る。次に、この焼成されたプレス成形体に、必要に応じて所定の箇所に仕上げ加工を実施することにより円形インサートが製造される。また、円形インサートの耐摩耗性を向上させるために、円形インサートの表面に硬質皮膜を被覆することも行われている。
この高精度に取付け手段は、超硬合金製の円形インサートを装着し、かつ、その着座面への取付け角度を再装着するごとに切れ刃の位置を正確に割り出しする必要がある刃先交換式切削工具にとって、被削材の加工面の加工精度を向上させるために極めて重要になる。
しかし、この丸駒インサート着脱式切削工具に装着する円形インサートにおいては、その側面に多数の切欠面とニック溝を設けているために、円形インサートの強度を確保することが不十分になるとともに、一部のニック溝は円形インサートのすくい面に達するように形成されているので、切れ刃の仕上げ加工等に工数を要するという不具合がある。
しかし、係合ギアを円形インサートの軸中心に対して底面側から突出させた構成にすると、超硬合金製の円形インサートの製造時において、プレス成形体の成形工程から焼成工程において、この円形インサートのプレス成形体のハンドリングに特別な工夫を必要とする。この理由は、例えば、係合ギアの損傷の防止や、焼成ムラを無くするために焼成用トレイへの円形インサート成形体の配列方法等について工夫を行う必要があるからである。これにより、プレス成形体の成形工程から焼成工程のコスト高を招く可能性が生じる。
(2)FIG.4に示されているように、円弧状側壁を20個、すなわち、20個の割り出し位置を設定した場合には、切削加工に使用する切れ刃の長さが極めて短くなるため、切込み量が少ない切削加工のみ使用可能な切削工具になる。すなわち、切削加工の用途が限定されてしまう。また、円形インサートの底面の強度が十分に確保することができないという不具合もある。
前記円形インサートは、前記底面に、前記底面に対して凹部とされた装着用割り出し部を備えているとともに、
前記装着用割り出し部は、前記底面との境界部に、前記ねじ挿通孔の中心軸の同心円の円周方向に沿い、前記ねじ挿通孔の中心軸から離れる方向に滑らかな凸状湾曲形状をなす複数の第1の側壁と、前記ねじ挿通孔の中心軸に近づく方向に滑らかな凸状湾曲形状をなす複数の第2の側壁とが交互に配列した形の段差側壁部を備え、
前記インサート取付座の前記着座面は、前記円形インサートの前記装着用割り出し部内のうち、前記湾曲形状をなす第1の側壁に隣接する前記凹部の窪み部内に挿入可能な第2の回動防止部を備え、
前記円形インサートを前記着座面に装着して前記円形インサートの前記切れ刃の割り出しを行ったときに、
前記第2の回動防止部は前記円形インサートの前記窪み部内に挿入され、前記第1の回動防止部の前記拘束面は前記円形インサートの前記外周回動防止面に当接可能になることを特徴としている。
前記湾曲形状をなす第1の側壁における前記ねじ挿通孔の開口端部から最遠部までの長さは、前記湾曲形状をなす第2の側壁における前記ねじ挿通孔の開口端部から最遠部までの長さより大とされ、
前記着座面が備えている前記第2の回動防止部の長さであって、前記ねじ孔の中心軸を通る方向の長さは、前記湾曲形状をなす第1の側壁における前記最遠部までの長さより小さく、かつ、前記湾曲形状をなす第2の側壁における前記最遠部までの長さより大とされていることを特徴としている。
前記第2の回動防止部は前記直線S2に沿って形成され、
前記インサート取付座に装着する前記円形インサートは、前記円形インサートの前記上面又は底面の平面視において、
前記底面に形成された前記湾曲形状をなす第1の側壁と、前記外周側面に形成された外周回動防止面とは、互いに対向する位置になるように形成されているとともに、
前記湾曲形状をなす第2の側壁と、隣り合う前記外周回動防止面との間の外周側面とは、互いに対向する位置になるように形成されていることを特徴としている。
前記角度α1又はα2は、2°〜10°の範囲に設定され、
前記インサート取付座に装着する前記円形インサートは、前記円形インサートの前記上面又は底面の平面視において、
前記底面に形成された前記湾曲形状をなす第1の側壁と、前記外周側面に形成された外周回動防止面とは、互いに対向する位置になるように形成されているとともに、
前記湾曲形状をなす第2の側壁と、隣り合う前記外周回動防止面との間の外周側面とは、互いに対向する位置になるように形成されていることを特徴としている。
前記第2の回動防止部は、前記直線D1又は前記直線D2に沿って形成され、
前記角度αは、前記円形インサートの前記装着用割り出し部が備えている前記湾曲形状をなす第1の側壁の数をnとしたときに、α=360°/(2×n)とされ、
前記インサート取付座に装着する前記円形インサートは、前記円形インサートの前記上面又は底面の平面視において、
前記底面に形成された前記湾曲形状をなす第2の側壁と、前記外周側面に形成された外周回動防止面とは、互いに対向する位置になるように形成されているとともに、
前記湾曲形状をなす第1の側壁と、隣り合う前記外周回動防止面との間の外周側面とは、互いに対向する位置になるように形成されている、ことを特徴としている。
前記第2の回動防止部は、前記直線S5又は直線S6に沿って形成され、
前記角度αは、前記円形インサートの前記装着用割り出し部が備えている前記湾曲形状をなす第1の側壁の数をnとしたとき、α=360°/(2×n)とされているとともに、前記角度α1は、2°〜10°の範囲に設定され、
前記インサート取付座に装着する前記円形インサートは、前記円形インサートの前記上面又は底面の平面視において、
前記底面に形成された前記湾曲形状をなす第2の側壁と、前記外周側面に形成された外周回動防止面とは、互いに対向する位置になるように形成されているとともに、
前記湾曲形状をなす第1の側壁と、隣り合う前記外周回動防止面との間の外周側面とは、互いに対向する位置になるように形成されている、ことを特徴としている。
前記第2の回動防止部は、前記直線S7又は直線S8に沿って形成され、
前記角度αは、前記円形インサートの前記装着用割り出し部が備えている前記湾曲形状をなす第1の側壁の数をnとしたとき、α=360°/(2×n)とされているとともに、前記角度α2は、2°〜10°の範囲に設定され、
前記インサート取付座に装着する前記円形インサートは、前記円形インサートの前記上面又は底面の平面視において、
前記底面に形成された前記湾曲形状をなす第2の側壁と、前記外周側面に形成された外周回動防止面とは、互いに対向する位置になるように形成されているとともに、
前記湾曲形状をなす第1の側壁と、隣り合う前記外周回動防止面との間の外周側面とは、互いに対向する位置になるように形成されている、ことを特徴としている。
前記着座面に形成された前記第2の回動防止部の先端部は、前記ねじ孔の中心軸に対して外側方向に突出する半径(r2)の円弧形状をなし、
前記半径(r1)は前記半径(r2)より大とされていることを特徴としている。
前記h2は下記の式を満足し、
(1/2)h1≦h2≦(2/3)h1
前記h3は下記の式を満足することを特徴としている。
(1/10)h1≦h3≦(1/3)h1
前記円弧状壁面の一方は、円弧形状の直径が異なる2つの第1側壁面と第2側壁面とを一体にした壁面から構成され、
前記円弧状壁面の他方は、円弧形状の直径が異なる第3側壁面と第4側壁面とを一体にした壁面からから構成されていることを特徴としている。
前記第1側壁面と前記第3側壁面の前記円弧形状の直径は同一の直径d1に設定されているとともに、前記直径d1は前記インサート取付座に装着する円形インサートの内接円の直径d0に設定され、
前記第2側壁面と前記第4側壁面の前記円弧形状の直径は同一の直径d2に設定されているとともに、前記直径d2は前記直径d1を超えて大きく設定されていることを特徴としている。
前記着座面に装着する前記円形インサートの前記外周側面の傾斜角度をθ1としたときに、(θ1−β1)は下記の式を満足することを特徴としている。
0≦θ1−β1≦1.0
まず、本発明の刃先交換式切削工具について、第1の実施形態の基本構成を図1〜図3に基づいて説明する。図1は円形インサートを装着する前の工具本体の構成例を示す斜視図、図2は図1に示す工具本体に円形インサートを装着したときの状態を示す斜視図、図3は図1に示すインサート取付座の構成を示す斜視図である。
図1〜図3に示すように、第1の実施形態となる刃先交換式切削工具1は、その工具本体2の一方の先端部に複数のインサート取付座3が形成されている。図1においては、工具本体2にインサート取付座3を3個設けた例を示している。インサート取付座3は、ほぼ円形の平面状をなす着座面4と、この着座面4の工具軸線O(回転中心軸)側から着座面4に対して上方に立ち上がるように(立設して)設けられ、着座面4方向を向く面を円弧状に形成した2つの側壁5、6と、インサート回動防止部7(以下、「第1の回動防止部7」という)を備えている。第1の回動防止部7は、側壁5と側壁6との間に配置され、第1の回動防止部7の着座面4側を向く面には拘束面7aが形成されている。
なお、円形インサート8の上面11にも、この位置合せ用突起19と目視で位置合せするための微小な突起又は凹部がねじ挿入孔15の中心線から所定の角度ごとに形成されている。
続いて、本発明の刃先交換式切削工具1に装着する円形インサート8の基本的な構成例を、図4〜図7に基づいて説明する。なお、図4は円形インサート8の側面図、図5は円形インサート8を底面12方向から見たときの斜視図、図6は図4に示す円形インサート8について、底面12と平行な矢印A方向における水平断面図を示している。また、図7は、円形インサート8を底面12方向から見たときの平面図を示している。図4〜図7に示す円形インサート8は、円形インサート8の逃げ面となる外周側面13に8個の外周回動防止面16を設けた例を示している。
図4に示すように、外周回動防止面16の上端面部16bは底面12から高さh2の位置に形成され、上端面部16bと上面11の間(高さh4の間)は、外周側面13が存在するようにしている。なお、外周回動防止面16の上端面部16bの近傍は円弧形状をなすようにしている。また、外周回動防止面16の下端面部16aは、底面12から高さh3の位置に存在するように形成され、下端面部16aと底面12の間には、外周側面13を介在させている。そして、外周回動防止面16は、上端面部16bの近傍の円弧状部から下端面部16aまでが平面状(平坦面)に形成されている。
なお、外周回動防止面16の形状は、図4に示す矢印A方向の水平断面で示すように、緩やかな円弧形状をなす凹状の形状としてもよい。
なお、湾曲形状をなす第1の側壁18aを4個設けた場合には、円形インサート8の中心軸O1から90°間隔で、湾曲形状をなす第1の側壁18aの最突出端部18c(図7参照)が配置されるようにしている。同様に、湾曲形状をなす第1の側壁18aを8個設けた場合には、円形インサート8の中心軸O1から45°間隔で、湾曲形状をなす第1の側壁18aの最突出端部18cが配置されるようにし、隣り合う湾曲形状をなす第1の側壁18aの間に、湾曲形状をなす第2の側壁18bが形成されるようにしている。
上記した湾曲形状をなす第1の側壁18aの数は、一つの円形インサート8について、未使用の切れ刃8部分の割り出しを行うことができる回数、すなわち、一つの円形インサート8について再装着可能な回数を示す。
なお、図7では、平面視で、第1の側壁18aの最突出端部18cと、外周回動防止面16の外周側面13方向の中央部とが、直線S1上に存在している例を示しているが、円形インサート8の製造の容易性を考慮すると、最突出端部18c等は必ずしも直線S1上に存在させる必要はなく、直線S1上から若干離れた近傍の位置でもよい。
なお、図7に示す円形インサートの第1の実施例では、第2の側壁18bの最凹み端部18dと、隣り合う外周回動防止面16の間の外周側面13の中央部が、直線S1a上に存在している例を示しているが、円形インサート8の製造の容易性を考慮すると、最凹み端部18dと、隣り合う外周回動防止面16間に存在する外周側面13の中央部とは必ずしも直線S1a上に存在させる必要はなく、直線S1a上から若干離れた近傍の位置でもよい。
円形インサート8aは、第1の実施例となる円形インサート8と比較して、平面視において、ねじ挿通孔15の中心軸O1を通る直線S1上に、装着用割り出し部17を構成する湾曲形状をなす第2の側壁18bの最凹み端部18d(又は最凹み端部18d近傍)と、外周回動防止面16の外周側面13方向の中央部(又は中央部近傍)が配置されており、この配置の状態は、第2の側壁18bと外周回動防止面16とは互いに対向する位置になるように形成され、配置されていることを示している。
なお、図8(a)では、第2の側壁18bの最凹み端部18dと外周回動防止面16の外周側面13方向の中央部が直線S1上に存在している例を示しているが、円形インサート8の製造の容易性を考慮すると、最凹み端部18d等は必ずしも直線S1上に存在させる必要はなく、直線S1上から若干離れた近傍の位置でもよい。
続いて、インサート取付座3の着座面4に形成している第2の回動防止部10の構成例を、図3、図9、図10を参照して説明する。
本発明において、これら第2の回動防止部10と円形インサート8の装着用割り出し部17は、切削加工に使用する円形インサート8の切れ刃14の部分を正確な割り出し位置に装着するための手段として設けたものである。
図9に示すように、第2の回動防止部10は、ねじ孔4aの着座面4上における開口端部4bから、着座面4の外側方向に向けて形成されている。具体的には、ねじ孔4aの開口端部4bから第1の回動防止部7から離れる方向であって工具軸線Oと対向する側に、着座面4上のP点まで形成されている。このP点は、インサート取付座3の平面視において、第1の回動防止部7の拘束面7aが着座面4を向く面の両端部における点R、点Qを結ぶ線分RQの垂直2等分線となる直線であって、ねじ孔4aの中心軸O2を通る直線S2上に位置するように形成されている。また、点Pはねじ孔4aの中心軸O2から最も遠い距離となる最遠部に位置している。
同様に切削加工の容易性を考慮すると、第2の回動防止部10は、ねじ孔4aの開口端部4bから直線S2上に沿うように形成することが望ましい。
0≦θ1−β1≦1.0 ・・・・・・・・・・・・・・・ 式(1)
円形インサート8の外周側面13の傾斜角度θ1と側壁5、6の傾斜角度β1との差が「0°」か「1°」以下と、両者の傾斜角度を極めて近い値に設定することにより、着座面4に円形インサート8を装着したときに、側壁5、6の円弧状壁面5a、6aと円形インサート8の外周側面13とが当接する長さ及び面積を大きくすることが可能になる。これにより、円弧状壁面5a、6aは、円形インサート8を着座面3に精度高く位置決めし、かつ、安定した状態で装着することが可能になるからである。さらに、これにより、切削加工中において、円形インサート8の位置ズレや回動を防止することも可能になるからである。なお、傾斜角度θ1及びβ1は、15°程度に設定すればよい。
図12に示す状態においては、着座面4に形成した第2の回動防止部10が装着用割り出し部17内に挿入され、円形インサート8の底面12と着座面4とは密着した状態になっている。また、円形インサート8の外周側面13に形成した外周回動防止面16と第1の回動防止部7の拘束面7aとの間には、所定の範囲値内の間隔(クリアランス)CL2が生じるように、第1の回動防止部7の拘束部7aの位置を設定している。着座面4に円形インサート8を装着したとき、この所定の値以内のクリアランス(CL2)を生じさせる理由は、次の通りである。
この場合の円形インサートは、例えば、装着時の止めねじが右ねじである場合の締め付けによって角度が約+3.4°程度(符号の+は時計回転方向を示す)、締め付け方向への回動が発生する可能性があるが、円形インサートを装着したときの取り付け(装着)精度への影響は小さい。
これに対して、例えばクリアランス(CL2)の値が0.150mmになると、締め付け方向への円形インサートの回動は5度程度になってしまい、この状態で円形インサートを着座面4に装着して切削加工を行うと、円形インサートの回動により切削加工の精度が得られなくなる。従って、第1の回動防止部7の拘束面7aを設ける位置は、クリアランス(CL2)の値が公差の「(上限値)−(下限値)」の値以内になる位置とすればよい。
内接円が公差の下限値である11.950mmの円形インサート8が着座面4に装着されたときにはクリアランス(CL2)が0.091mm、内接円が公差の中央値である12.000mmの円形インサート8が装着されたときにはクリアランス(CL2)が0.100mm、内接円が公差の上限値である12.050mmの円形インサート8が装着されたときにはクリアランス(CL2)が0.123mmほど生じることになる。
続いて、円形インサート8(8a)について、外周側面13に形成している外周回動防止面16の配置位置等の形状上の特徴について説明する。この説明においては、円形インサートの第1の実施例である円形インサート8を例にして説明するが、第2の実施例である円形インサート8aについても同様である。
図7においては、円形インサート8の外周側面13の周方向に、幅が所定の長さL1となる外周側面13の部分を介して8個の外周回動防止面16が等間隔で形成されている例を示している。このように、円形インサート8の外周側面13の周方向に、複数の外周回動防止面16を設ける場合には、隣り合う外周回動防止面16が互いに交わることなく、かつ長さL1の外周側面13を介して、等間隔で回動防止面16が配置されるように形成することが望ましい。
(1/2)h1≦h2≦(2/3)h1・・・・・・・・式(2)
また、高さh2を「(1/2)h1≦h2」を満たすように規定することにより、外周回動防止面16の高さ、すなわち、円形インサート8の厚さh1方向の長さを十分に確保できるので、工具本体2に設けた第1の回動防止部7の拘束面7aを、円形インサート8の外周回動防止面16に当接させる長さを十分確保して、切削加工中における円形インサート8の回動防止効果を得ることができるようになる。
(1/10)h1≦h3≦(1/3)h1・・・・・・・式(3)
さらに、底面12を着座面3に着座させたときにその接触面積(固定面積)を十分に確保することができるので、円形インサート8の回動防止に有効になる。また、高さh3を「h3≦(1/3)h1」を満たすように規定することにより、底面12から外周回動防止面16の下端部16aまでの高さを制限し、外周回動防止面16の高さ、すなわち、円形インサート8の厚さh1方向の長さの減少を抑制して、前記した第1の回動防止部7の拘束面7aを円形インサート8の外周回動防止面16に当接させる長さを十分確保することができるようになる。
このように、複数個の外周回動防止面16を設けることにより、例えば、切削加工の累計時間が所定の時間値に達すると、止めねじ9を緩めてこの円形インサート8を着座面4に対して所定の角度ほど回転させて、再度、止めねじ9により円形インサート8を着座面4に再装着し、未使用の切れ刃14の部分を次の切削加工に使用することができる。このとき、工具本体2の第1の回動防止部7の拘束面7aは、切削加工中に今回使用する切れ刃14部分に対応する外周回動防止面16に当接可能になり、切削加工中において円形インサート8の回動を防止する効果を発揮することになる。
続いて、本発明の刃先交換式切削工具の第2の実施形態を図14を参照して説明する。前記した第1の実施形態に係る先交換式切削工具は、図7に示す円形インサートの第1の実施例となる円形インサート8をインサート取付座3に、その切れ刃の部分を正確な割り出し位置に装着できるような構成にしたものである。この第1の実施例となる円形インサート8は、湾曲形状をなす第1の側壁18aと外周回動防止面16とは互いに対向する(相対する)位置になるように形成されている。そして、この円形インサート8をインサート取付座3に装着するときには、円形インサート8に形成されている外周側面13の一つを第1の回動防止部7の拘束面a方向に向けて、着座面4に止めねじ9により固定する必要があった。このため、第2の回動防止部10は、図9(図10)に示すように、拘束面7aが着座面4を向く面の両端部における点R、点Qを結ぶ線分RQの垂直2等分線となり、かつ、ねじ挿通孔15の中心軸O1を通る直線S2に沿って設けていた。
また、この第2の実施形態においては、図14に示すように、着座面4の平面視において、第2の回動防止部10を直線S2と交差し、時計回転方向R1に角度αをなす直線D1上に沿って形成する。そして、円形インサート8aをインサート取付座3に装着するときには、この直線D1に沿って位置する円形インサート8aの湾曲形状をなす第1の側壁18aに隣接する窪み部17aに、第2の回動防止部10を挿入するようにしてもよい。なお、直線D1もねじ孔4aの中心軸O2を通る直線とすることが望ましい。
円形インサート8aに設ける湾曲形状をなす第1の側壁18aの数を「n」とした場合、交差角度αは、下記の式を満たす値とすることができる。
α=360°/(2×n)、 但し、nは4≦n≦8の整数
上記式から、例えば、nが4個の場合は交差角度αを45°に、nが8個の場合は交差角度αを22.5°に設定する。
これに対して、インサート取付座に軸方向すくい角が「負(ネガ)」になるように円形インサートを装着した場合、切削加工中に生じる切削抵抗は同じく平面視でこの円形インサートを時計回転方向に回動させようとする力を発生させる。
続いて、本発明の刃先交換式切削工具の第3の実施形態を、図15に基づいて説明する。この第3の実施形態は、図10に示す第1の実施形態に対して、着座面4に形成する第2の回動防止部10を、直線S2と交差し、着座面4の平面視において、反時計回転方向(R2)に直線S2と角度α1をなす直線S3に沿って形成した例を示している。また、前記した第2の回動防止部10の最遠部となる点Pを直線S3上に設けている。
なお、図15に示す直線S2は、第1の実施形態で説明した図9(図10)に示す線分RQの垂直2等分線となる直線S2を示し、点線で示す符号「18」は円形インサート8の底面12に形成している装着用割り出し部17における段差側壁部18であって、円形インサート8の上面11は示していない。また、直線S3は、ねじ孔4aの中心軸O2を通る直線とすることが望ましい。
これにより、第3の実施形態では、作業者が円形インサー8の再装着を行うときに、第2の回動防止部10を円形インサート8の窪み部17aに挿入する操作について、上記したクリアランスが小さいことにより、作業者に前記した装着時の「うっかりミス」が発生しないように注意を促すという効果が生じる。
続いて、本発明の刃先交換式切削工具の第4の実施形態を、図16に基づいて説明する。この第4の実施形態は、前記した図15に示す第3の実施形態に対して、着座面4に形成する第2の回動防止部10を、直線S2と交差し、着座面4の平面視において、時計回転方向(R1)に直線S2と角度α2をなす直線S4に沿って形成した例を示している。また、前記した第2の回動防止部10の最遠部となる点Pを直線S4上に設けている。
なお、図16に示す直線S2は、第1の実施形態で説明した図9(図10)に示す線分RQの垂直2等分線となる直線S2を示し、点線で示す符号「18」は円形インサート8の底面12に形成している装着用割り出し部17における段差側壁部18であって、円形インサート8の上面11は示していない。また、直線S3は、ねじ孔4aの中心軸O2を通る直線とすることが望ましい。
これにより、作業者が円形インサー8の再装着を行うときに、第2の回動防止部10を円形インサート8の窪み部17aに挿入する操作について、前記した第3の実施形態と同様に、作業者に「うっかりミス」が発生しないように注意を促すという効果が生じる。
続いて、本発明の第5及び第6の実施形態を、図17を参照して説明する。これら第5、及び第6の実施形態は、図14に示す第2の実施形態についてさらに改良を施した刃先交換式切削工具である。
なお、図17に示す直線D1及び直線D2は、図14に示す直線D1及び直線D2と同じであって、直線S2と交差し、時計回転方向(R1)または反時計回転方向(R2)と角度αをなす直線である。また、角度αは、前記したように円形インサート8aに設ける湾曲形状をなす第1の側壁18aの数を「n」とした場合、「α=360°/(2×n)」により設定される値である。
なお、上記した角度α1は、図15に示す角度α1と同様に、2°〜10°の範囲に設定する。
この第6の実施形態においても、上記した第2の回動防止部10と湾曲形状をなす第1の側壁18aとのクリアランスが小さくなることにより、作業者に対して装着時の「うっかりミス」が発生しないように注意を促すことができるという効果が生じる。
なお、上記した角度α2は、図16に示す角度α2と同様に、2°〜10°の範囲に設定する。
続いて、本発明の第7の実施形態を、図18〜図20に基づいて説明する。第7の実施形態は、インサート取付座3に円形インサート8を装着したときに、円形インサート8の外周側面13を拘束するためにインサート取付座3に立設して設けた側壁5、6の着座面4を向く面に形成している円弧状壁面5a、6bの構成について改善を加えたものである。
第1側壁面51aの円弧形状の直径と、第3側壁面6a1の円弧形状の直径は同一となる直径d1に設定し、この直径d1は円形インサート8の直径d0、すなわち、上面10の直径(内接円の直径であって公差の中央値)と同一になるように設定する。
第2側壁面5a2の円弧形状の直径と、第4側壁面6a2の円弧形状の直径は同一となる直径d2に設定するとともに、この直径d2は、直径d1(d0)より大きな値になるように設定している。なお、(d2−d1)値は装着する円形インサートの内接円の直径の((公差の上限値)−(公差の中央値))値と同一、又はこの値に近い値にする。
このように側壁5、6の円弧状壁面5a、6a、又は第1側壁面5a1、第2側壁面5a2、第3側壁面6a1、第4側壁面6a2に、縦方向の微細な加工筋が残っていると、円形インサート8をインサート取付座3に装着して、円形インサート8の外周側面13をこれら円弧状壁面5a、6a等に当接させて拘束したときに、この加工筋により円形インサート8に対する拘束力が増加することになる。これにより、切削加工中において円形インサート8の回動防止への効果を一層発揮することが可能になる。
一方、工具本体2に、軸方向すくい角が「負」になるように円形インサートを装着したときには、止めねじ9として右ねじを用いて円形インサートを着座面4に固定すると、切削加工中に円形インサートを回動させようとする回動力の向きは時計回転方向(R1)になる。この時計回転方向(R1)に作用する回動力は、止めねじ9を締付ける方向に作用することになるので止めねじ9の緩みを防止することができるようになる。
2: 工具本体
3: インサート取付座
4: 着座面、4a:ねじ孔、 4b:ねじ孔の開口端部
5: 側壁、 5a:円弧状壁面
5a1:第1側壁面、5a2:第2側壁面
6: 側壁、 6a:円弧状壁面
6a1:第3側壁面、6a2:第4側壁面
7: 第1の回動防止部(インサート回動防止部)、7a:拘束面
8: 円形インサート、 8a:円形インサート
9: 止めねじ
10: 第2の回動防止部、 10a:回動防止部の先端部
11: 上面(すくい面)
12: 底面
13: 外周側面(逃げ面)
14: 切れ刃
15: ねじ挿通孔、15a:ねじ挿通孔の開口端部
16: 外周回動防止面、 16a:下端面部、 16b:上端面部
17: 装着用割り出し部、 17a:窪み部
18: 段差側壁部(境界部)、
18a:湾曲形状をなす第1の側壁、18b:湾曲形状をなす第2の側壁、
18c:最突出端部、 18d:最凹み端部
h1: 円形インサートの厚さ(高さ)
h2: 円形インサートの回動防止面の上端から円形インサートの底面までの高さ
h3: 円形インサートの回動防止面の下端から円形インサートの底面までの高さ
h4: 円形インサートの回動防止面の上端から円形インサート上面までの高さ
L1: 円形インサートの外周面に設けた隣接する回動防止面間の幅
L2: 回動防止面の円周方向の幅
L3: ねじ挿通孔の開口端部から湾曲形状をなす第1の側壁の最突出端部までの距離
L4: ねじ挿通孔の開口端部から湾曲形状をなす第2の側壁の最凹み端部までの距離
O : 工具軸線(回転中心軸)
O1: ねじ挿通孔の中心軸
O2: ねじ孔の中心軸
P : 第2の回動防止部のねじ孔の中心軸から最も遠い距離となる最遠部
r1: 湾曲形状をなす第1の側壁18aの円弧形状の半径
r2: 第1の回動防止部の先端部の円弧形状の半径
β1: 側壁の円弧状壁面、第1側壁面から第4側壁面の傾斜角度
θ1: 円形インサートの外周面の傾斜角度
θ2: 円形インサートの回動防止面の傾斜角度
Claims (16)
- 工具本体のインサート取付座に、すくい面となる上面と、前記上面と対向して形成された底面と、前記上面と前記底面をつなぐ逃げ面となる外周側面と、前記すくい面と前記逃げ面とが交差する稜線部に形成された切れ刃と、前記上面から前記底面を貫通するねじ挿通孔を備えた円形インサートを、前記インサート取付座の着座面に形成されたねじ孔にねじ部材を用いて着脱自在に装着するとともに、前記着座面に装着した前記円形インサートの前記外周側面を前記インサート取付座から立設された2つの円弧状壁面で拘束し、前記円形インサートの前記外周側面の周方向に所定の間隔をおいて形成された複数の外周回動防止面のいずれかを、前記インサート取付座から立設され所定の横幅を有する拘束面を備えた第1の回動防止部に当接させる刃先交換式切削工具において、
前記円形インサートは、前記底面に、前記底面に対して凹部とされた装着用割り出し部を備えているとともに、
前記装着用割り出し部は、前記底面との境界部に、前記ねじ挿通孔の中心軸の同心円の円周方向に沿い、前記ねじ挿通孔の中心軸から離れる方向に滑らかな凸状湾曲形状をなす複数の第1の側壁と、前記ねじ挿通孔の中心軸に近づく方向に滑らかな凸状湾曲形状をなす複数の第2の側壁とが交互に配列した形の段差側壁部を備え、
前記インサート取付座の前記着座面は、前記円形インサートの前記装着用割り出し部内のうち、前記湾曲形状をなす第1の側壁に隣接する前記凹部の窪み部内に挿入可能な第2の回動防止部を備え、
前記円形インサートを前記着座面に装着して前記円形インサートの前記切れ刃の割り出しを行ったときに、
前記第2の回動防止部は前記円形インサートの前記窪み部内に挿入され、前記第1の回動防止部の前記拘束面は前記円形インサートの前記外周回動防止面に当接可能になることを特徴とする刃先交換式切削工具。 - 前記円形インサートの前記段差側壁部は、前記湾曲形状をなす前記第1の側壁と前記第2の側壁の複数を順次連接した構成からなり、
前記湾曲形状をなす第1の側壁における前記ねじ挿通孔の開口端部から最遠部までの長さは、前記湾曲形状をなす第2の側壁における前記ねじ挿通孔の開口端部から最遠部までの長さより大とされ、
前記着座面が備えている前記第2の回動防止部の長さであって、前記ねじ孔の中心軸を通る方向の長さは、前記湾曲形状をなす第1の側壁における前記最遠部までの長さより小さく、かつ、前記湾曲形状をなす第2の側壁における前記最遠部までの長さより大とされていることを特徴とする請求項1に記載の刃先交換式切削工具。 - 前記インサート取付座の平面視において、前記第1の回動防止部が備えている前記拘束面の前記横幅の端部を点Rと点Qとし、前記点Rと点Qを結ぶ線分RQの中点と前記着座面に形成された前記ねじ孔の中心軸を通る直線を直線S2としたときに、
前記第2の回動防止部は前記直線S2に沿って形成され、
前記インサート取付座に装着する前記円形インサートは、前記円形インサートの前記上面又は底面の平面視において、
前記底面に形成された前記湾曲形状をなす第1の側壁と、前記外周側面に形成された外周回動防止面とは、互いに対向する位置になるように形成されているとともに、
前記湾曲形状をなす第2の側壁と、隣り合う前記外周回動防止面との間の外周側面とは、互いに対向する位置になるように形成されている、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の刃先交換式切削工具。 - 前記インサート取付座の平面視において、前記第1の回動防止部が備えている前記拘束面の前記横幅の端部を点Rと点Qとし、前記点Rと点Qを結ぶ線分RQの中点と前記着座面に形成された前記ねじ孔の中心軸を通る直線を直線S2とし、前記直線S2と時計回転方向又は反時計回転方向に所定の角度α1又はα2の角度で交差する直線を直線S3と直線S4としたときに、
前記角度α1又はα2は、2°〜10°の範囲に設定され、
前記インサート取付座に装着する前記円形インサートは、前記円形インサートの前記上面又は底面の平面視において、
前記底面に形成された前記湾曲形状をなす第1の側壁と、前記外周側面に形成された外周回動防止面とは、互いに対向する位置になるように形成されているとともに、
前記湾曲形状をなす第2の側壁と、隣り合う前記外周回動防止面との間の外周側面とは、互いに対向する位置になるように形成されている、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の刃先交換式切削工具。 - 前記インサート取付座の平面視において、前記第1の回動防止部が備えている前記拘束面の前記横幅の端部を点Rと点Qとし、前記点Rと点Qを結ぶ線分RQの中点と前記着座面に形成された前記ねじ孔の中心軸を通る直線を直線S2とし、前記直線S2と交差するとともに、前記直線S2と時計回転方向又は反時計回転方向に所定の角度αをなす直線を直線D1又は直線D2としたときに、
前記第2の回動防止部は、前記直線D1又は前記直線D2に沿って形成され、
前記角度αは、前記円形インサートの前記装着用割り出し部が備えている前記湾曲形状をなす第1の側壁の数をnとしたときに、α=360°/(2×n)とされ、
前記インサート取付座に装着する前記円形インサートは、前記円形インサートの前記上面又は底面の平面視において、
前記底面に形成された前記湾曲形状をなす第2の側壁と、前記外周側面に形成された外周回動防止面とは、互いに対向する位置になるように形成されているとともに、
前記湾曲形状をなす第1の側壁と、隣り合う前記外周回動防止面との間の外周側面とは、互いに対向する位置になるように形成されている、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の刃先交換式切削工具。 - 前記インサート取付座の平面視において、前記第1の回動防止部が備えている前記拘束面の前記横幅の端部を点Rと点Qとし、前記点Rと点Qを結ぶ線分RQの中点と前記着座面に形成された前記ねじ孔の中心軸を通る直線を直線S2とし、前記直線S2と交差するとともに前記直線S2と反時計回転方向に所定の角度αをなす直線を直線D2とし、さらに、前記直線D2と交差するとともに前記直線D2と時計回転方向または反時計回転方向に角度α1をなす直線を直線S5又は直線S6としたときに、
前記第2の回動防止部は、前記直線S5又は直線S6に沿って形成され、
前記角度αは、前記円形インサートの前記装着用割り出し部が備えている前記湾曲形状をなす第1の側壁の数をnとしたとき、α=360°/(2×n)とされているとともに、前記角度α1は、2°〜10°の範囲に設定され、
前記インサート取付座に装着する前記円形インサートは、前記円形インサートの前記上面又は底面の平面視において、
前記底面に形成された前記湾曲形状をなす第2の側壁と、前記外周側面に形成された外周回動防止面とは、互いに対向する位置になるように形成されているとともに、
前記湾曲形状をなす第1の側壁と、隣り合う前記外周回動防止面との間の外周側面とは、互いに対向する位置になるように形成されている、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の刃先交換式切削工具。 - 前記インサート取付座の平面視において、前記第1の回動防止部が備えている前記拘束面の前記横幅の端部を点Rと点Qとし、前記点Rと点Qを結ぶ線分RQの中点と前記着座面に形成された前記ねじ孔の中心軸を通る直線を直線S2とし、前記直線S2と交差するとともに前記直線S2と時計回転方向に所定の角度αをなす直線を直線D1とし、さらに、前記直線D1と交差するとともに前記直線D1と時計回転方向または反時計回転方向に角度α2をなす直線を直線S7又は直線S8としたときに、
前記第2の回動防止部は、前記直線S7又は直線S8に沿って形成され、
前記角度αは、前記円形インサートの前記装着用割り出し部が備えている前記湾曲形状をなす第1の側壁の数をnとしたとき、α=360°/(2×n)とされているとともに、前記角度α2は、2°〜10°の範囲に設定され、
前記インサート取付座に装着する前記円形インサートは、前記円形インサートの前記上面又は底面の平面視において、
前記底面に形成された前記湾曲形状をなす第2の側壁と、前記外周側面に形成された外周回動防止面とは、互いに対向する位置になるように形成されているとともに、
前記湾曲形状をなす第1の側壁と、隣り合う前記外周回動防止面との間の外周側面とは、互いに対向する位置になるように形成されている、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の刃先交換式切削工具。 - 請求項3または請求項4に記載の円形インサートは、
前記前記湾曲形状をなす第1の側壁の最突出端部が前記外周回動防止面の中央部と対向するように、前記湾曲形状をなす第1の側壁と前記外周回動防止面が配置されていることを特徴とする刃先交換式切削工具。 - 請求項5から請求項7のいずれかに記載の円形インサートは、
前記前記湾曲形状をなす第2の側壁の最凹み端部が前記外周回動防止面の中央部と対向するように、前記湾曲形状をなす第2の側壁と前記外周回動防止面が配置されていることを特徴とする刃先交換式切削工具。 - 前記円形インサートの前記段差側壁部を構成する前記湾曲形状をなす第1の側壁は、前記ねじ挿通孔の中心軸に対して外側方向に突出する半径(r1)の円弧形状をなし、
前記着座面に形成された前記第2の回動防止部の先端部は、前記ねじ孔の中心軸に対して外側方向に突出する半径(r2)の円弧形状をなし、
前記半径(r1)は前記半径(r2)より大とされていることを特徴と請求項1から請求項9のいずれかに記載の刃先交換式切削工具。 - 前記円形インサートは、その厚さをh1、前記底面から前記外周回動防止面の上端までの高さをh2、前記底面から前記外周回動防止面の下端までの高さをh3としたときに、
前記h2は下記の式を満足し、
(1/2)h1≦h2≦(2/3)h1
前記h3は下記の式を満足することを特徴とする請求項1から請求項10のいずれかに記載の刃先交換式切削工具。
(1/10)h1≦h3≦(1/3)h1 - 前記2つの円弧状壁面の一方は前記第1の回動防止部の一方の端部側に、前記2つの円弧状壁面の他方は前記第1の回動防止部の他方の端部側に立設されており、
前記円弧状壁面の一方は、円弧形状の直径が異なる2つの第1側壁面と第2側壁面とを一体にした壁面から構成され、
前記円弧状壁面の他方は、円弧形状の直径が異なる第3側壁面と第4側壁面とを一体にした壁面からから構成されていることを特徴とする請求項1に記載の刃先交換式切削工具。 - 前記第1の回動防止部の一方の端部側に前記第1側壁面が配置され、前記第1の回動防止部の他方の端部側に前記第3側壁面が配置され、
前記第1側壁面と前記第3側壁面の前記円弧形状の直径は同一の直径d1に設定されているとともに、前記直径d1は前記インサート取付座に装着する円形インサートの内接円の直径d0に設定され、
前記第2側壁面と前記第4側壁面の前記円弧形状の直径は同一の直径d2に設定されているとともに、前記直径d2は前記直径d1を超えて大きく設定されていることを特徴とする請求項12に記載の刃先交換式切削工具。 - 前記2つの円弧状壁面、または前記第1〜第4側壁面は、前記着座面と直交する線分に対して前記工具本体の工具軸線方向に傾斜角度β1をもって傾斜して立設され、
前記着座面に装着する前記円形インサートの前記外周側面の傾斜角度をθ1としたときに、(θ1−β1)は下記の式を満足することを特徴とする請求項1、請求項12、請求項13のいずれかに記載の刃先交換式切削工具。
0≦θ1−β1≦1.0 - 前記2つの円弧状壁面、または前記第1〜第4側壁面は、縦方向に複数の加工筋を有していることを特徴とする請求項1、請求項12から請求項14のいずれかに記載の刃先交換式切削工具。
- 前記着座面と、前記円弧状壁面と、前記第1〜第4側壁面と、前記第1の回動防止部の少なくとも一つには、周期律表4a、5a、6a族金属、Al、Si、Bの元素から選択される1種以上の元素を含有する窒化物、炭窒化物、酸窒化物のいずれかからなる硬質皮膜が被覆されていることを特徴とする請求項1から請求項7、請求項12から請求項15のいずれかに記載の刃先交換式切削工具。
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