JP5853297B2 - 刃先交換式切削工具 - Google Patents

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Description

この発明は、円形切削インサート(いわゆる丸駒インサート)を工具本体に設けられた支持座に装着して構成される刃先交換式切削工具に関する。
ポジティブ型の丸駒インサートと工具本体を組み合わせた刃先交換式切削工具については、丸駒インサートを工具本体の支持座に装着するための構造が種々提案されている。
丸駒インサートの工具本体に対する装着は、例えば、下記特許文献1が開示しているような方法が多用されている。その方法は、丸駒インサートの外周の底面側に偏った部分に、側面の一部を削って側面よりも傾斜角の大きい平面の当り面(拘束面)を周方向に定ピッチで設け、その当り面を工具本体の支持座に対応して設けた座側面に当接させてインサートの位置決めを行うものである。
なお、特許文献1の切削工具は、インサートの外周に前記当り面と併せてニック溝を設け、そのニック溝に工具本体に形成された突起を入り込ませるようにしているが、これはインサートの誤装着を防止するための構造であって、インサートの位置決めは、複数ある拘束面のうち、互いのなす角が90°に設定された2面を支持座の2箇所の座側面に同時に押し当てることで行われている。
特許第4857958号公報
インサートの側面に設けた平面の当り面を支持座の座側面に当てて拘束する上記の装着構造では、インサートの位置決め精度を高め難い。
前記当り面は、インサートの外周の底面側に偏った箇所に形成されるため、小サイズインサートでは特に、座側面との接触面積が小さくなる。これに加えて、インサートの当り面と工具本体の座側面を、2箇所で同時に密着させるのは、不可避の加工誤差が生じるために極めて難しい。このために、支持座に対するインサートの座りが悪く、精度の良い位置決めと安定した固定が望めない。
また、インサートの外周の底面側を拘束する構造では、支持座の座側面の面積を確保する必要上、支持座のコーナ部(座底面と座側面が交わる箇所)に設けるぬすみ部を大きくすることができず、このために、コーナ部に集中する応力の緩和が十分になされないと言う不具合もある。
この発明は、かかる従来技術に鑑みてなされたものであって、丸駒インサートを支持座に対して安定して高精度に固定できるようにし、併せて、支持座のコーナ部における応力の緩和も可能となすことを課題としている。
上記の課題を解決するため、この発明においては、ポジティブ型の丸駒インサートを工具本体の先端外周に設けた支持座に装着して構成される刃先交換式切削工具を以下の通りに構成した。即ち、
前記丸駒インサートの外周の底面側に偏った位置に切削に関与する切れ刃を割り出し点(使用位置)に位置決めする位置決め部を設け、前記支持座に、前記丸駒インサートの90°ずれた箇所の側面をそれぞれ面接触させて支える第1の座側面及び第2の座側面と、前記丸駒インサートの位置決め部を凹凸嵌合させる拘束部を設け、
前記拘束部を1箇所のみとして前記支持座の座底面と第1の座側面との間に設置し、さらに、前記第1の座側面側のコーナ部に第1の逃がし部を、第2の座側面側のコーナ部に第1の逃がし部よりも大きな第2の逃がし部をそれぞれ設けた。
かかる切削工具は、前記丸駒インサートの位置決め部の具体例として、丸駒インサートの底面側に偏った側面に周方向に定ピッチで交互に設ける凹部と幅の一定した畝で構成し、さらに、前記支持座の拘束部を、前記畝を係合させる拘束溝と、前記畝の両側の凹部にそれぞれ入り込ませる凸部で構成したものが考えられる。
前記第2の逃がし部は、前記支持座の前記座底面から前記第2の座側面に至る範囲に形成するのがよい。
このように構成したこの発明の切削工具は、丸駒インサートの外周の底面側に偏った箇所に平面の当り面を設けて2箇所の当り面を座側面で拘束するタイプの切削工具に比べて、丸駒インサートの側面の支持座の座側面に対する接触面積を広く確保することができる。
また、支持座の第1の座側面と第2の座側面は、同心円上に配置されるので、平面の当り面を90°ずれた位置に設ける場合に不可避の加工誤差の発生も回避することができ、これにより、位置決め精度を高め、なおかつ、インサートの固定の安定性を高めることができる。
さらに、前記第2の逃がし部を支持座の座底面から第2の座側面に至る範囲に形成することで逃がし部を大きくすることができ、支持座の第2の座側面側のコーナ部に加わる応力を広範囲に分散させて緩和することも可能になる。その第2の逃がし部の大きさは、丸駒インサートの大きさにも左右されるが、丸駒インサートの高さ(上下面間の厚み)の1/3以上、好ましくは1/2以上に相当する領域に設置するのがよい。
なお、丸駒インサートの工具本体に対する固定は、通常、丸駒インサートの中心の取り付け孔にクランプねじを通し、そのクランプねじを支持座の座底面に形成されたねじ孔にねじ込むことでインサートを締付ける方法で行われる。この発明の切削工具もその方法で固定する。
丸駒インサートに備えさせる前記位置決め部(前記凹部と畝)と、工具本体に備えさせる拘束部(前記拘束溝と凸部)は、丸駒インサートを割り出し点に位置決めする目的で設ける。その目的は、前記拘束部を支持座の座底面と第2の座側面との間に設置する構造でも達成されるが、前記拘束部を前記座底面と第1の座側面との間に設置することで、第2の座側面側では、第2の逃がし部を支持座の座底面から第2の座側面に至る領域に形成することが許容されるようになる。
工具本体に設ける前記凸部の先端と丸駒インサートに設ける前記凹部の底を係合可能に対向させ、前記拘束溝と前記畝が係合する箇所及び前記凸部の先端と前記凹部の底が係合する箇所の双方で丸駒インサートを割り出し点に位置決めする構造にしてもよく、この構造によれば、丸駒インサートの回り止めの信頼性も高めることができる。
この発明の切削工具は、工具本体に設ける支持座に、第1の座側面と第2の座側面を含ませ、その第1の座側面と第2の座側面に丸駒インサートの上面側の90°ずれた箇所の側面をそれぞれ面接触させることでインサートの位置決めと支持を行うので、位置決めの精度とインサートの固定の安定性を高めることができる。
また、第2の逃がし部のサイズを大きくすることができ、それによって、支持座のコーナ部に加わる応力を緩和することも可能になる。
この発明の刃先交換式切削工具の一例を示す斜視図 図1の切削工具の側面図 図1の切削工具の正面図 図1の切削工具の工具本体の斜視図 図4の工具本体に設けられた支持座の斜視図 図4の工具本体の支持座とその座に装着された丸駒インサートの位置関係を示す図 図1の切削工具に採用した丸駒インサートの斜視図 図7の丸駒インサートの側面図 図7の丸駒インサートの底面図 この発明の切削工具に採用する丸駒インサートの他の例を示す斜視図 図10の丸駒インサートの側面図 図10の丸駒インサートの底面図
以下、添付図面の図1〜図12に基づいて、この発明の刃先交換式切削工具の実施の形態を説明する。
図1〜図3は、この発明の刃先交換式切削工具の一例の全体の概要を表している。この刃先交換式切削工具は、工具本体1と、その工具本体1に装着される丸駒インサート10と、その丸駒インサート10を工具本体1に固定するクランプねじ8とからなる。
工具本体1の先端外周には、切屑ポケット2とその切屑ポケットに臨む支持座3が周方向に定ピッチで設けられている。支持座3は、丸駒インサート10の底面12(図8、図9参照)を支える座底面3a(図4、図5参照)を有しており、前記支持座3にクランプねじ8を用いて丸駒インサート10が装着される。
クランプねじ8は、丸駒インサート10の中心に設けられた取り付け孔15(図7、図9、図10、図12参照)に通され、支持座3の座底面3aに開口したねじ孔4(図4、図5参照)にねじ込まれる。
工具本体1の先端外周に設けられた支持座3は、座底面3aのほかに、図4〜図6に示した第1の座側面3bと第2の座側面3cを有する。その第1の座側面3bと第2の座側面3cは、丸駒インサート10の90°ずれた箇所の側面13をそれぞれ面接触させる面であって、丸駒インサート10の軸方向の位置決めと支持が第1の座側面3bによってなされ、径方向の位置決めと支持が第2の座側面3cによってなされる。
座底面3aと第1の座側面3bとの間には、縦長の拘束溝5aと、その拘束溝を間に挟む凸部5bとからなる拘束部5が設けられ、さらに、座底面3aの第1の座側面3b側のコーナ部と第2の座側面3c側のコーナ部に、それぞれのコーナ部を丸駒インサートから離反する方向に逃がす第1の逃がし部6と第2の逃がし部7がそれぞれ設けられている。
拘束溝5aは、ねじ孔4の中心を通る工具の軸心と平行な線上に中心が置かれた溝であり、凸部5bはその拘束溝5aの左右に配置されている。
なお、拘束部5は、第2の座側面3c側には設けられていない。これにより、第2の逃がし部7の設置領域を大きく広げることが可能になっている。
第2の逃がし部7は、支持座3の底面3aから第2の座側面3cに至る範囲に形成されており、支持座3の底面3aから凸部5bまでの範囲に形成された第1の逃がし部6よりもそのサイズが相当大きくなっている。
第2の逃がし部7の大きさは、丸駒インサート10の大きさにも左右されるが、丸駒インサート10の高さ(厚み)Hの1/2以上に相当する領域に設置することも可能である。従来の同種の切削工具に比べるとそのサイズは格段に大きい。そのために、支持座3の第2の逃がし部7を設けた側のコーナ部に切削時に加わる応力が広い領域に分散されて緩和され、これにより、応力の繰り返し印加による工具本体の疲労、損傷が効果的に抑制される。
なお、第1の逃がし部6は、凸部5bによる設置規制を受ける分第2の逃がし部7に比べてサイズが小さくなるが、フライスカッタなどの回転切削工具では、支持座の第1の座側面3b側のコーナ部には第2の座側面3c側のコーナ部と違って大きな応力が加わらないため、第1の逃がし部6のサイズが小さいことによる不具合は特に生じない。
丸駒インサート10は、上面11に対して側面13が鋭角に交わるポジティブ型のインサートである。その丸駒インサート10の一例を図7〜図12に示す。
図7〜図9に示した第1形態、図10〜図12に示した第2形態のインサートは、どちらも、所定角度の回転によって使用済みの刃と未使用刃を入れ替える刃先交換式である。
第1形態の丸駒インサート10は、外周の底面12側に偏った位置に側面13の一部を凹ませる凹部16aと、幅の一定した畝16bを周方向に45°ピッチで交互に設けたものであって、凹部16aと畝16bからなる位置決め部16を利用して45°の割り出し角で回転させて上面11と側面13の交差部の稜線で形成される切れ刃14のローテーション(位置交換)を行うことができる。
第2形態の丸駒インサート10は、切れ刃14のローテーションを90°の回転で行うようにしたものであって、外周の底面12側に偏った位置に、側面13の一部を凹ませる凹部16aと、幅の一定した畝16bが周方向に90°ピッチで交互に設けられている。
丸駒インサート10は、上面側の90°ずれた箇所の側面13を第1の座側面3bと第2の座側面3cにそれぞれ面接触させ、軸方向の位置決めを第1の座側面3bで、径方向
の位置決めを第2の座側面3cでそれぞれ行って支持座3に着座させる。このとき、底面12側の外周の畝16bのひとつを工具本体1に形成された拘束溝5aに挿入して係合させ、さらに、拘束溝5aを間に挟むようにして工具本体1に形成された2つの凸部5bを拘束溝5aに挿入された畝16bの両側の凹部16aにそれぞれ挿入する。
第1形態の丸駒インサート10は、凹部16aの底面がインサート中心と同心のストレートな円筒面で形成されており、工具本体1に設けた凸部5bの先端は凹部16aの底面に対して図6のインサート端面視において略接線方向に傾いている。従って、拘束溝5aと畝16bの係合が支障なくなされる場合には、丸駒インサート10の回り止めは両者の係合部で行われる。
一方、第2形態の丸駒インサート10は、凹部16aの底面に拘束用の平面Ffを含ませ、工具本体1に設ける凸部5bの先端を工具の軸線に対して直角な平面にして凹部の前記平面Ffに係合可能に対面させており、拘束溝5aと畝16bが係合する箇所のほかに、凹部16aの底面と凸部5bの先端が係合する箇所でも丸駒インサート10の回り止めがなされて回り止めの信頼性がより高まる。
なお、図示の丸駒インサート10は、すくい面となる上面11に溝17を放射状配置にして設けているが、溝17は必須の要素ではない。また、底面12を多角形にしているが、これも必須ではない。
1 工具本体
2 切屑ポケット
3 支持座
3a 底面
3b 第1の座側面
3c 第2の座側面
4 ねじ孔
5 拘束部
5a 拘束溝
5b 凸部
6 第1の逃がし部
7 第2の逃がし部
8 クランプねじ
10 丸駒インサート
11 上面
12 底面
13 側面
14 切れ刃
15 取り付け孔
16 位置決め部
16a 凹部
16b 畝
Ff 凹部の底面に含ませた平面
17 溝

Claims (4)

  1. ポジティブ型の丸駒インサート(10)を工具本体(1)の先端外周に設けた支持座(3)に装着して構成される刃先交換式切削工具であって、
    前記丸駒インサート(10)の外周の底面(12)側に偏った位置に切削に関与する切れ刃を割り出し点に位置決めする位置決め部(16)を設け、
    前記支持座(3)に、前記丸駒インサート(10)の90°ずれた箇所の側面(13)をそれぞれ面接触させて支える第1の座側面(3b)及び第2の座側面(3c)と、前記丸駒インサート(10)の位置決め部(16)を凹凸嵌合させる拘束部(5)を設け、
    前記拘束部(5)を1箇所のみとして前記支持座の座底面(3a)と第1の座側面(3b)との間に設置し、さらに、前記第1の座側面(3b)側のコーナ部に第1の逃がし部(6)を、第2の座側面(3c)側のコーナ部に第1の逃がし部よりも大きな第2の逃がし部(7)をそれぞれ設けた刃先交換式切削工具。
  2. 前記丸駒インサートの位置決め部(16)を、丸駒インサート(10)の底面(12)側に偏った側面(13)に周方向に定ピッチで交互に設ける凹部(16a)と幅の一定した畝(16b)で構成し、さらに、前記支持座の拘束部(5)を、前記畝(16b)を係合させる拘束溝(5a)と、前記畝(16b)の両側の凹部(16a,16a)にそれぞれ入り込ませる凸部(5b)で構成した請求項1に記載の刃先交換式切削工具。
  3. 前記第2の逃がし部(7)を、前記支持座の座底面(3a)から第2の座側面(3c)に至る範囲に形成した請求項1又は2に記載の刃先交換式切削工具。
  4. 工具本体(1)に設ける前記凸部(5b)の先端と丸駒インサート(10)に設ける前記凹部(16a)の底を係合可能に対向させ、前記拘束溝(5a)と前記畝(16b)が係合する箇所及び前記凸部(5b)の先端と前記凹部(16a)の底が係合する箇所の双方で前記丸駒インサート(10)の回り止めを行うようにした請求項2又は3に記載の刃先交換式切削工具。
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