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【発明の名称】 切削工具用ホルダおよび切削工具並びに切削インサートの取り付け方法
【発明者】 【氏名】志村 洋二

【要約】 【課題】同一のホルダに複数の異なる上面形状の切削インサートを取付け使用する場合であっても、広範な上面形状の切削インサートに対し、単一のクランプ部材で確実に切削インサートを取付座の下面と側面の双方に押圧固定することのできる切削工具を提供する。

【構成】前記先端部は、前記切削インサートが取り付けられる取付座と、前記切削インサートを固定するクランプ部材がネジ止めされるネジ止め部と、該ネジ止め部の周囲に設けられるとともにネジ止め部から離れるに連れ低位になる傾斜部とを具え、前記傾斜部は、ネジ止め部から離れるに連れて漸次下方に大きく傾斜する部分を備える。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
先端部に切削インサートを取り付け可能な切削工具用ホルダであって、
前記先端部は、前記切削インサートが取り付けられる取付座と、前記切削インサートを固定するクランプ部材がネジ止めされるネジ止め部と、該ネジ止め部の周囲に設けられるとともにネジ止め部から離れるに連れ低位になる傾斜部とを具え、
前記傾斜部は、ネジ止め部から離れるに連れて傾斜角度が漸次下方に大きくなる部分を備えることを特徴とする切削工具用ホルダ。
【請求項2】
前記傾斜部は、凸状曲面を有していることを特徴とする請求項1に記載の切削工具用ホルダ。
【請求項3】
前記傾斜部は、ネジ止め部から離れるに連れ低位になる第1傾斜部と、該第1傾斜部に連なるとともに第1傾斜部より傾斜角度が大きい第2傾斜部を有していることを特徴とする請求項1に記載の切削工具用ホルダ。
【請求項4】
ホルダの先端部に切削インサートを着脱可能に取り付けてなる切削工具であって、
前記ホルダは、前記切削インサートが取り付けられる取付座と、前記切削インサートを固定するクランプ部材がネジ止めされるネジ止め部と、該ネジ止め部の周囲に設けられるとともにネジ止め部から離れるに連れて傾斜角度が漸次下方に大きくなる傾斜部とを具えており、
前記クランプ部材は、前記切削インサートとの上面を押圧する押圧部と、前記ホルダの傾斜部に少なくとも一部が接する後方部とを具えたことを特徴とする切削工具。
【請求項5】
前記傾斜部は、凸状曲面を有していることを特徴とする請求項4に記載の切削工具。
【請求項6】
前記傾斜部は、ネジ止め部から離れるに連れ低位になる第1傾斜部と、該第1傾斜部に連なるとともに第1傾斜部より傾斜角度が大きい第2傾斜部を有していることを特徴とする請求項4に記載の切削工具。
【請求項7】
前記押圧部は、切削インサートに設けられた挿入孔に挿入される挿入部を有していることを特徴とする請求項4乃至6のいずれかに記載の切削工具。
【請求項8】
前記取付座の切削インサートと接する側面が平坦であることを特徴とする請求項4乃至7のいずれかに記載の切削工具。
【請求項9】
取付座と、前記切削インサートを固定するクランプ部材がネジ止めされるネジ止め部と、該ネジ止め部の周囲に設けられるとともにネジ止め部から離れるに連れて傾斜角度が漸次下方に大きくなる傾斜部とを具えたホルダに、切削インサートを前記取付座に載置して、クランプ部材により押圧して固定する切削インサートの取り付け方法において、
前記クランプ部材に設けられた挿入部が、前記切削インサートに設けられた挿入孔に挿入される第1過程と、
前記クランプ部材が、ネジ止めの圧力によって傾斜部に沿って移動し、高さ方向の移動幅よりもネジ止め部から離れる方向の移動幅が大きいことにより、前記切削インサートの上面を取付座の底面側に押圧する力よりも、挿入部が挿入孔をネジ止め部側に引き込む力を大きく付与する第2過程と、
前記クランプ部材が、ネジ止めの圧力によって傾斜部に沿って移動し、ネジ止め部から離れる方向の移動幅よりも高さ方向の移動幅が大きいことにより、挿入部が挿入孔をネジ止め部側に引き込む力よりも前記切削インサートを取付座の底面側に押圧する力を大きく付与する第3過程と、
を順次経ることを特徴とする切削インサートの取り付け方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、金属部品等の切削加工に用いる切削インサートを着脱可能に取り付けてなる切削工具に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、金属部品等の切削加工に用いる切削インサートを着脱可能に取り付けてなる切削工具として、例えば特許文献1に開示されているような、単一のクランプ部材で切削インサートをチップ取付座の後方に引き込みながら下方に押圧固定する方式のスローアウェイ式切削工具が知られている。
【0003】
このような切削工具においては、クランプ部材の前端側に切削インサートを押圧する押圧部と後端側に後方部が形成されており、またホルダの上面にホルダ後方下側に向かう傾斜面が形成されている。そして、前記クランプ部材の押圧部に設けられた挿入部を切削インサートの挿入孔に挿入するとともに、後方部をホルダの傾斜面に接触させておき、クランプ部材をねじで締め付けることにより、前記クランプの後方部がホルダの傾斜面上を直線的にスライドして移動するよう構成されている。
【0004】
かかる構成によれば、単純な構造で切削インサートを取付座の下面と側面の双方に押圧固定することができるので、操作性に優れるとともに信頼性にも富むものとされている。
【特許文献1】特表平10−501181号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記のような切削工具では、同一のホルダを共用して数種類の異なる上面形状をした切削インサートが取付けられ使用されるのが一般的である。そのため、上記構成の切削工具においては、ある特定の切削インサートではバランスよく切削インサートを取付座の後方に引き込みながら下方に押圧固定するよう構成されていたとしても、それとは異なる上面形状をした切削インサートが取付けられた場合には当該バランスが崩れてしまうということが起こりうる。
【0006】
特に、切削インサートを、主として取付座の下方に押圧固定する力が先に働き、その後チップ取付座の後方に引き込む力が働くようにバランスが崩れた場合には、切削インサートの先端側に切削インサートを持ち上げるような力が発生しうる。このような場合、切削インサートの先端側での固定が不十分となって、切削中に切削インサートが動いて加工寸法に狂いが生じたり、切削インサートが損傷するなどの問題があった。
【0007】
このような問題に対しては、当該切削インサートに対して前記ホルダの傾斜面の傾斜角度を調整することにより、ある程度は対処することが可能ではあるが、他の異なる上面形状をした切削インサートにおけるバランスを考慮すればその調整できる範囲は極めて狭い。
【0008】
本発明は、このような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、金属部品等の切削加工に用いる切削インサートを着脱可能に取り付けてなる切削工具において、同一のホルダに複数の異なる上面形状の切削インサートを取付け使用する場合であっても、広範な上面形状の切削インサートに対し、単一のクランプ部材で確実に切削インサートを取付座の下面と側面の双方に押圧固定することのできる切削工具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】
【0009】
本発明における切削工具用ホルダは、先端部に切削インサートを取り付け可能な切削工具用ホルダであって、前記先端部は、前記切削インサートが取り付けられる取付座と、前記切削インサートを固定するクランプ部材がネジ止めされるネジ止め部と、該ネジ止め部の周囲に設けられるとともにネジ止め部から離れるに連れ低位になる傾斜部とを具え、前記傾斜部は、ネジ止め部から離れるに連れて傾斜角度が漸次下方に大きくなる部分を備えることを特徴とする。
【0010】
また、本発明の切削工具は、工具ホルダの先端部に切削インサートを着脱可能に取り付けてなる切削工具であって、前記ホルダは、前記切削インサートが取り付けられる取付座と、前記切削インサートを固定するクランプ部材がネジ止めされるネジ止め部と、該ネジ止め部の周囲に設けられるとともにネジ止め部から離れるに連れて傾斜角度が漸次下方に大きくなる傾斜部とを具えており、前記クランプ部材は、前記切削インサートとの上面を押圧する押圧部と、前記ホルダの傾斜部に少なくとも一部が接する後方部とを具えたことを特徴とする。
【0011】
さらに、本発明の切削インサートの取付方法は、取付座と、前記切削インサートを固定するクランプ部材がネジ止めされるネジ止め部と、該ネジ止め部の周囲に設けられるとともにネジ止め部から離れるに連れて傾斜角度が漸次下方に大きくなる傾斜部とを具えたホルダに、切削インサートを前記取付座に載置して、クランプ部材により押圧して固定する切削インサートの取り付け方法において、前記クランプ部材に設けられた挿入部が、前記切削インサートに設けられた挿入孔に挿入される第1過程と、前記クランプ部材が、ネジ止めの圧力によって傾斜部に沿って移動し、高さ方向に移動幅よりもネジ止め部から離れる方向の移動幅が大きいことにより、前記切削インサートの上面を取付座の底面側に押圧する力よりも、挿入部が挿入孔をネジ止め部側に引き込む力を大きく付与する第2過程と、前記クランプ部材が、ネジ止めの圧力によって傾斜部に沿って移動し、ネジ止め部から離れる方向の移動幅よりも高さ方向に移動幅が大きいことにより、挿入部が挿入孔をネジ止め部側に引き込む力よりも前記切削インサートを取付座の底面側に押圧する力を大きく付与する第3過程と、を順次経ることを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明を用いることにより、クランプ部材の後方部がスライドするホルダの傾斜部が、ネジ止め部から離れるにつれて傾斜角度が下方へ大きくなる構成となっているので、クランプ部材をネジで締め付けた場合に、先に切削インサートをネジ止め部側に引き込む力が作用し、その後、切削インサートを上面から取付座の底面に押圧する力が作用するため、スローアウェイチップを安定してホルダに固定することができ、さらに、切削インサートの損傷も防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、本発明の一実施形態にかかる切削工具について詳細に説明する。
【0014】
本発明にかかる切削工具は、先端側に切削インサートを取り付ける取付座を有する棒状のホルダと、前記取付座の載置面(底面)に載置された切削インサートと、切削インサートを押圧して固定するためのクランプ部材を備えている。
【0015】
ホルダの先端側には、取付座の他にクランプ部材がネジ止めされるネジ止め部を有しており、ネジ止め部は、取付座の底面のよりも上位に位置している。また、ネジ止め部を基準として、取付座の形成されている方向と反対方向には、ネジ止め部から離れるにつれ低位となる傾斜部を有している。
【0016】
また、クランプ部材は、切削インサートを上面から押圧する押圧部と、傾斜部に少なくとも一部が接触する後方部を備えている。
【0017】
本発明の特徴として、前記傾斜部は、ネジ止め部から離れるに連れて傾斜角度が漸次下方に大きくなる構成となっている。当該構成を有することにより、ホルダに切削インサートを取付ける工程は、以下のように行なわれる。
【0018】
まず、ホルダに設けられたネジ挿入孔にネジを挿入しネジ止めを行なうことにより、ネジからクランプ部材に圧力がかかる。これによりクランプ部材は、徐々に下方に締め付けられていく。このとき、まずクランプ部材の押圧部の一部である挿入部が、切削インサートに設けられた挿入孔に挿入される。次いで、クランプ部材の後方部の少なくとも一部が、ホルダの傾斜部と接触し、さらに、ネジ止めを進めると、ネジの締め付け圧力により後方部が傾斜部をスライドし始める。ここで傾斜部は、ネジ止め部から離れるに連れて傾斜角度が漸次下方に大きくなる構成となっているため、スライドの幅は、高さ方向の移動幅に対して横方向の移動幅が大きくなる。これにより、前記切削インサートの上面を下側に押圧する力よりも、挿入部が挿入孔をネジ止め部側に引き込む力を大きく付与することとなる。さらに、ネジ止めを進めると、スライドの幅は、横方向の移動幅に対して高さ方向の移動幅が大きくなってくる。これにより、押圧部の上面押圧部により、切削インサートの上面から取付座の底面側に向かって十分な圧力を付与することが可能となる。
【0019】
即ち、先にネジ止め部側に引き込む力を大きく付与して、その後に切削インサートの上面から取付座の底面側に向かって圧力を付与することにより、切削インサートの取付において、切削インサートの先端部が浮き上がるという問題を防止できるとともに、確実にホルダを固定することが可能となる。
【0020】
切削インサートの上面又は下面には、切りくず処理等のために、さまざまな凹凸が形成されているものが用いられるが、本発明を用いることにより、上面又は下面の形状の影響を受けずに切削工具を固定可能となるため、1つのホルダで上面又は下面の形状の異なる切削インサートを取付可能となり、コストの削減および生産性を向上させることができる。
【0021】
具体的には、傾斜部は、凸状曲面や、ネジ止め部から離れるに連れて低位になる第1傾斜部と、第1傾斜部に連なるとともに第1傾斜部より傾斜角度が大きい第2傾斜部を有している形状等が挙げられる。
【0022】
また、前記クランプ部材の押圧部は、切削インサートに設けられた挿入孔に挿入される挿入部と、前記切削インサートの上面に接し、取付座の底面方向に押圧する上面接触部を有することが好ましい。これにより、取付座の側面方向に加え、取付座の底面方向にも十分に押圧する力が働き、切削工程において、切削インサートが取付座上で移動するのを防止することができる。
【0023】
なお、クランプ部材により切削インサートを引き込む方向には、切削インサートに圧力を加える取付座の側面が2面以上あることが好ましい。これにより複数の面で、切削インサートを拘束することが可能になるためである。
【0024】
切削インサートの材料としては、従来から用いられているものが使用可能であり、WCを主成分とする超硬合金やTiC、TiN、TiCN等を主成分とするサーメット、あるいはこれらの表面にTiC、TiN、Al2O3などの硬質膜を被覆したコーティング材料などが挙げられる。また、切削インサートの形状としては、特に限定はなく、従来から用いられている三角形、四角形、ひし形等の多角形や、円形その他の特殊形状のものを用いることができる。
【0025】
また、ネジ止め部に設けられたネジ挿入孔の中心軸は、前記切削インサートの中心軸に対して、上位側が前記取付座方向に傾斜していることが好ましい。この角度は、切削インサートの形状、クランプ部材の形状等に応じて適宜設定すれば良く、特に限定されるものではないが、5〜20°程度であるのが好ましい。
【0026】
また、切削インサートと、前記取付座との間に、シート部材が介在していることが好ましい。これにより、切削インサートが切削工程時に破損した場合に、取付座も一緒に破損することを防止することができる。シート部材としては、鋼製や超硬合金製のものが用いられる。
【0027】
以下に本発明の実施例について図を参照して説明する。
【実施例】
【0028】
図1に示すように、実施例に係る切削工具は、先端側に切削インサート2を取り付ける取付座11を有する棒状のホルダ1と、取付座11の載置面(底面)に載置された略四角平板状の超硬合金からなる切削インサート2と、切削インサート2を押圧して固定するためのクランプ部材3を備えている。
【0029】
棒状ホルダ1の先端側には、取付座11の周囲にかつ取付座11の底面よりも上位に設けられクランプ部材3がネジ止めされるネジ止め部12と、該ネジ止め部12を基準として取付座11と反対方向に位置しネジ止め部12から離れるにつれて低位になる傾斜部13を有している。また、取付座11と切削インサート2との間には、被削材を切削する工程において、取付座11の破損を防止するため、超硬合金からなるシート部材5が配備されている。
【0030】
クランプ部材3は、切削インサート2を押圧する押圧部31と、ホルダ1の傾斜部13に一部が接触する後方部34を備えている。押圧部31は、切削インサート2の上面に接する上面接触部33と、切削インサート2に設けられた挿入孔21に挿入される挿入部32とを備えている。
【0031】
ホルダ1の傾斜部13は、断面形状が凸状曲面になっており、ネジ止め部から離れるに連れて、ネジ止め部の上面を基準にθ1、θ2と漸次下方に大きく傾斜する構成となっている。
【0032】
以下に、本発明の切削工具において、ホルダに切削インサートを取付ける方法について説明する。
【0033】
図2〜4は、ホルダに切削インサートを取り付ける工程を示す断面図である。まず、図2に示すように、ホルダ1の取付座11上にシート部材を介して、切削インサートを載置して、ホルダのネジ止め部に設けられたネジ挿入孔にネジ4を差込み、ネジ止めしていくことにより、徐々にクランプ部材3に対してホルダ側に圧力を加えていく。
【0034】
最初に、クランプ部材3の押圧部31の一部に設けられた突起である挿入部32が、切削インサート2の中央に設けられた挿入孔21に挿入される。
【0035】
次いで、図3に示すように、クランプ部材3の後方部の少なくとも一部が、ホルダ1の傾斜部13と接触し、さらに、ネジ止めを進めると、後方部34が傾斜部をスライドし始める。ここで傾斜部は、ネジ止め部12から離れるに連れて傾斜角度が漸次下方に大きくなる構成となっているため、スライドの幅は、横方向の移動幅に対して高さ方向の移動幅が大きくなる。これにより、前記切削インサート2の上面を取付座11の底面側に押圧する力よりも、挿入部32が挿入孔21をネジ止め部12側に引き込む力を大きく付与することとなる。
【0036】
さらに、図4に示すように、ネジ止めを進めると、後方部13のスライドの幅は、横方向の移動幅に対して高さ方向の移動幅が大きくなってくる。これにより、押圧部31の上面押圧部32により、切削インサート2の上面から取付座11の底面側に向かって十分な圧力を付与することが可能となる。
【比較例】
【0037】
比較例として、図6に示すように、クランプ部材3の後方部34が、ホルダ1の傾斜部13に沿って接しているとともに、傾斜部13がネジ止め部12から離れるに連れ一定の角度で低位になるものを作製した。なお、傾斜部の傾斜角度を緩やかにしすぎると、後方部34が切削インサート2をネジ止め部側に引き込んだ後、その力を維持するための引っかかりがなくなるため、ある程度傾斜角度(ネジ止め部の上面に対して45°以上の傾斜)を設けた。
【0038】
これら実施例と比較例について、それぞれ上面形状の異なる複数の切削インサートを取り付けたところ、比較例については、上面の凹凸の大きいものや、特異なものを中心に取付時に、切削インサートが取付座から浮き上がるものが見受けられた。
【0039】
それに対して、実施例については、全ての切削インサートについて、浮き上がるものは無かった。
【0040】
上記結果に基づいて考察すると、比較例は、傾斜部13がネジ止め部12から離れるに連れ一定の角度で低位になっているため、切削インサート2に対して、ネジ止め部12側への引き込みと同時に、上面から取付座11側に大きな圧力が加わる。このとき、切削インサート2の上面に大きな突起があると、当該突起がてこの原理の支点となり、切削インサート2が取付座11から浮き上がってしまったものと考えられる。
【0041】
これに対して、実施例は、先に切削インサート2に対してネジ止め部12側に十分に引き込み、当該力を加えた状態で上面から取付座11側に大きな圧力が加わる。これにより、平坦に形成されている平坦な取付座11の側面に切削インサートが拘束されているため、上面からの圧力が加わっても、切削インサート2が取付座から浮き上がらなかったものと考えられる。
【0042】
上記実施例においては、切削インサートの上面にのみ言及しているが、この効果は、切削インサートの下面に凹凸がある場合でも同様の効果を得ることができる。
【0043】
また、上記実施例においては、傾斜部は凸状曲面であるものを用いたが、図5に示すように、複数の平面から構成されており、ネジ止め部の上面を基準に、ネジ止め部から離れるに連れ低位になる傾斜角度がθ1の第1傾斜部13aと、該第1傾斜部13aに連なるとともに第1傾斜部13aより傾斜角度θ2が大きい第2傾斜部13bを有しているものでも同様の効果を得ることができる。この場合は、第1傾斜部がネジ止め部の上面に対して45°未満の角度であり、第2傾斜部がネジ止め部の上面に対して45°以上の角度であることが好ましい。
【0044】
以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の目的を逸脱しない限り任意のものとすることができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】本発明の実施例にかかる切削工具の縦断面図である。
【図2】実施例にかかる切削インサートの取り付け工程における縦断面図である。
【図3】実施例にかかる切削インサートの取り付け工程における縦断面図である。
【図4】実施例にかかる切削インサートの取り付け工程における縦断面図である。
【図5】本発明のその他の実施例にかかる切削工具の縦断面図である。
【図6】従来品の切削工具の縦断面図である。
【符号の説明】
【0046】
1 ホルダ
11 取付座
12 ネジ止め部
13 傾斜部
13a 第1傾斜部
13b 第2傾斜部
2 切削インサート
21 挿入孔
3 クランプ部材
31 押圧部
32 挿入部
33 上面接触部
34 後方部
4 ネジ
5 シート部材
【出願人】 【識別番号】000006633
【氏名又は名称】京セラ株式会社
【出願日】 平成18年7月18日(2006.7.18)
【代理人】
【公開番号】 特開2008−23614(P2008−23614A)
【公開日】 平成20年2月7日(2008.2.7)
【出願番号】 特願2006−195932(P2006−195932)