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【発明の名称】 球面カッタ用インサート及びインサート着脱式球面カッタ
【発明者】 【氏名】滝口 正治

【氏名】田口 和孝

【要約】 【課題】位置調整機構によって切刃の位置をスムーズに調整することができるとともに、調整量を確保して、切刃を工具本体の軸線上の一点を中心とした球面上に精度良く配置することができる球面カッタ用インサートを提供する。

【構成】円弧状の切刃23を有し、ワークに設けられた空洞部に球面状の座ぐり部を形成する球面カッタに装着される球面カッタ用インサート20であって、少なくとも一辺が外側に向けて円弧状に膨らんだ多角形面21を有し、この円弧状に膨らんだ一辺に切刃23が設けられ、多角形面21には、軸部と該軸部に直交する当接面とを有するクランプネジが挿通される挿通孔26が開口されるとともに、前記当接面が当接されるクランプ面27が形成されており、クランプ面27は、挿通孔26の軸線Lに直交する平面に対して、切刃23に近づくにしたがい漸次後退するように傾斜させられていることを特徴とする。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
円弧状の切刃を有し、ワークに設けられた空洞部に球面状の座ぐり部を形成する球面カッタに装着される球面カッタ用インサートであって、
少なくとも一辺が外側に向けて円弧状に膨らんだ多角形面を有し、この円弧状に膨らんだ前記一辺に前記切刃が設けられ、
前記多角形面には、軸部と該軸部に直交する当接面とを有するクランプネジが挿通される挿通孔が開口されるとともに、前記当接面が当接されるクランプ面が形成されており、
前記クランプ面は、前記挿通孔の軸線に直交する平面に対して、前記切刃に近づくにしたがい漸次後退するように傾斜させられていることを特徴とする球面カッタ用インサート。
【請求項2】
前記挿通孔の軸線に直交する平面と前記クランプ面との交差角度θが、0°10´≦θ≦15°の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項1に記載の球面カッタ用インサート。
【請求項3】
請求項1又は請求項2に記載の球面カッタ用インサートが装着され、円弧状をなす前記切刃によってワークに設けられた空洞部に球面状の座ぐり部を形成するインサート着脱式球面カッタであって、
軸線を中心として回転される工具本体を有し、該工具本体には、前記軸線方向を向く端面に取付座が形成されるとともに、前記取付座に装着された前記球面カッタ用インサートを調整方向に押圧して前記切刃の位置を調整する位置調整機構が設けられており、
前記取付座には、前記球面カッタ用インサートが前記切刃がなす円弧を前記軸線上に中心を有する球面上に位置するように、かつ、前記クランプ面が前記調整方向の前記工具本体外側に向かうにしたがい前記多角形面から漸次後退するように配置されていることを特徴とするインサート着脱式球面カッタ。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、ワークに球面状の座ぐり部を形成する際に使用される球面カッタに装着される球面カッタ用インサート及びインサート着脱式球面カッタに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、ワークに形成された空洞部の内面に球面状の座ぐり部を形成する球面カッタとしては、軸線Oに沿って延びる概略円柱状をなす工具本体の軸線O方向両端面が凸曲面状に形成され、この両端面にそれぞれ複数の凹部が周方向に間隔を開けて配置され、これら凹部の工具回転方向T前方側を向く壁面に、円弧状の切刃を備えた切刃チップが、その切刃を端面から突出させた状態でろう付けされたものが広く提供されている。
【0003】
ここで、これらの切刃は、切刃チップをろう付けした状態で各端面ごとに研磨することにより、それぞれの端面において工具本体の軸線上に中心を有して前記端面よりも僅かに半径の大きな球面上に位置するように形成されている。
また、工具本体には軸線に沿うように延びる取付孔が、両端面に開口するように形成されており、この取付孔の軸線方向内側部分は、その断面が前記軸線を中心とした正方形状に形成されている。
【0004】
このような球面カッタは、ワークに形成された空洞部に収容された状態で、この空洞部に連通するように前記ワークに同軸に形成された一対の挿入孔を通じて、外側から工作機械の一対のアーバをそれぞれ挿入し、これらアーバの先端を前記軸線O方向両側から取付孔に取り付けることにより、このアーバを介して軸線O回りに回転させられる。そして、このように工具本体を回転しつつアーバを軸線O方向両側に工具本体と一体にして往復移動させるように送りを与えることにより、前記空洞部の内面の前記挿入孔の周りに、各挿入孔側を向く工具本体の端面にろう付けされた切刃チップの切刃によって軸線O上に中心を有する凹球面状の座ぐり部を形成する。ここで、アーバによる送り量を調整することで空洞部内面に形成される座ぐり部がなす凹球面の中心を一致させることにより、1つの球面に沿うように凹曲する座ぐり部を空洞部内面の両端に形成するものである。
【0005】
しかしながら、この構成の球面カッタにおいては、切刃チップが工具本体にろう付けされているので、切刃に摩耗が生じた場合に通常のろう付け工具のように切刃を再研磨することになる。ここで切刃がなす円弧の径を一定にしたままで切刃を再研磨すると、円弧の中心P点が軸線O方向外側にずれることになるため、切刃を再研磨した球面カッタにおいては、その軸線O方向の送り量を変更する必要がある。したがって、送り量の設定ミスや切刃位置の測定誤差等によって球面座ぐり部を精度良く形成できなくなるおそれがあった。また、工具本体と切刃とがろう付けによって一体に形成されているので、被切削材によって切刃の材質を変更しようとする場合には、球面カッタ自体を交換することになり、被切削材に合わせて多くの球面カッタを準備する必要があり、球面カッタの使用コストが増大してしまう。
【0006】
そこで、例えば特許文献1に示すように、工具本体の端面に取付座が形成され、該取付座 に切刃を備えたインサートが着脱可能に装着されたインサート着脱式球面カッタが提供されている。
このインサート着脱式球面カッタは、軸線回りに回転される工具本体を有し、該工具本体の軸線方向両端面にそれぞれ複数の凹部が形成され、これら凹部の工具回転方向T後方側に取付座が設けられている。
【0007】
この取付座の工具回転方向前方側を向く壁面の軸線方向内側部分には、前記壁面に直交する方向に延びる収容孔が穿設されていて、この収容孔に、インサートの切刃の位置を調整する位置調整機構として押圧ピンと該押圧ピンを押圧する調整ネジが収容されている。
また、取付座の工具回転方向前方側を向く壁面には、この壁面に直交する方向に延びるクランプネジ孔が穿設されている。
【0008】
この取付座に装着される従来のインサートは、例えば超硬合金等の硬質材料によって構成され、外形が概略四角形平板状をなしており、2つの四角形面とこれら四角形面に交差する4つの側面とを有する。一の四角形面が工具回転方向前方側に向けられるすくい面とされ、このすくい面とされた四角形面の一辺が外側に向けて円弧状に突出されていて、円弧状の切刃が設けられている。また、四角形面に開口するようにインサートの厚さ方向に貫通した挿通孔が設けられている。
【0009】
このようなインサートが、すくい面とされた一の四角形面が工具回転方向前方側を向くように、かつ、円弧状切刃が工具本体の端面から軸線方向外側に向くように載置された状態で、挿通孔に挿通されたクランプネジがクランプネジ孔に螺着されることによって取付座に固定され、インサート着脱式球面カッタが構成される。
【0010】
このような球面カッタでは、切刃が摩耗してもインサートを交換して使用できるので、切刃がなす円弧の中心P点を一定にすることができ、球面カッタ毎に送り量を調整する必要がない。さらに、被切削材によって切刃の材質を変更しようとする場合には、インサートを交換するだけで対応でき、多くの工具本体を準備する必要がなく、球面カッタの使用コストを大幅に低減できる。また、インサートを押圧して切刃の位置を調整することができるので、切刃が磨耗してインサートを交換した際にも、切刃を工具本体の軸線O上に中心を有する球面上に位置するように配置することができる。
【特許文献1】特開2000−343316号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
ところで、前述の球面カッタにおいては、切刃の位置調整を行う場合には、インサートをクランプネジで固定した状態で押圧ピンでインサートを押圧し、クランプネジを撓むように変形させてインサートを移動させることになる。ここで、クランプネジがインサートに密着している場合には、インサートとクランプネジとの摩擦力によってインサートを押圧してもクランプネジが容易に変形せず、一定以上の押圧力が負荷された時点で大きく変形することになる。
【0012】
したがって、前述の球面カッタ及びインサートにおいては、切刃の位置調整をスムーズに行うことができず、インサートの切刃の位置を、工具本体の軸線上の一点を中心とした球面上に配置するには多くの時間と労力が必要であった。また、クランプネジの変形量によってインサートの移動量が決定されることになるが、前記のようにクランプネジがインサートに密着させられている場合には、クランプネジの変形量も小さくなってインサートの移動量が制限され、切刃を精度良く調整できなくなってしまう。
【0013】
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、位置調整機構によって切刃の位置をスムーズに調整することができるとともに、調整量を確保して、切刃を工具本体の軸線上の一点を中心とした球面上に精度良く配置することができる球面カッタ用インサート及びこの球面カッタ用インサートが装着されたインサート着脱式球面カッタ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】
【0014】
この課題を解決するために、本発明に係る球面カッタ用インサートは、円弧状の切刃を有し、ワークに設けられた空洞部に球面状の座ぐり部を形成する球面カッタに装着される球面カッタ用インサートであって、少なくとも一辺が外側に向けて円弧状に膨らんだ多角形面を有し、この円弧状に膨らんだ前記一辺に前記切刃が設けられ、前記多角形面には、軸部と該軸部に直交する当接面とを有するクランプネジが挿通される挿通孔が開口されるとともに、前記当接面が当接されるクランプ面が形成されており、前記クランプ面は、前記挿通孔の軸線に直交する平面に対して、前記切刃に近づくにしたがい漸次後退するように傾斜させられていることを特徴としている。
【0015】
また、本発明に係るインサート着脱式球面カッタは、前述の球面カッタ用インサートが装着され、円弧状をなす前記切刃によってワークに設けられた空洞部に球面状の座ぐり部を形成するインサート着脱式球面カッタであって、軸線を中心として回転される工具本体を有し、該工具本体には、前記軸線方向を向く端面に取付座が形成されるとともに、前記取付座に装着された前記球面カッタ用インサートを調整方向に押圧して前記切刃の位置を調整する位置調整機構が設けられており、前記取付座には、前記球面カッタ用インサートが前記切刃がなす円弧を前記軸線上に中心を有する球面上に位置するように、かつ、前記クランプ面が前記調整方向に向かうにしたがい漸次後退するように配置されていることを特徴としている。
【0016】
この構成の球面カッタ用インサート及びインサート着脱式球面カッタによれば、一辺に切刃が形成された多角形面に、軸部と該軸部に直交する当接面とを有するクランプネジが挿通される挿通孔が開口させられるとともに、前記クランプネジの当接面が当接されるクランプ面が形成されていて、このクランプ面が挿通孔の軸線に直交する平面に対して、切刃に近づくにしたがい前記多角形面から漸次後退するように傾斜させられているので、クランプネジの当接面とクランプ面とが密着せず、切刃側部分において僅かな空隙が形成されることになる。
【0017】
そして、このクランプ面が、インサートの調整方向に向かうにしたがい漸次後退するように取付座に配置されることにより、インサートを位置調整機構によって押圧した際に、クランプネジが前記空隙部分だけ撓むように変形し易くなり、小さな押圧力でもインサートを確実に移動させることができ、切刃の位置調整をスムーズに行うことができる。
また、前記空隙によってクランプネジの変形量が確保されているので、インサートの移動量が従来に比べて大きく、切刃の位置調整幅を確保することができる。
【0018】
ここで、前記挿通孔の軸線に直交する平面と前記クランプ面との交差角度θを、0°10´≦θ≦15°の範囲内に設定することにより、クランプネジの変形量を確保してインサートを確実に移動させることができるとともに、インサートの固定を確実に行うことができる。すなわち、前記交差角度θが0°10´よりも小さいとクランプネジの当接面とインサートのクランプ面との空隙が小さくなってインサートの移動量が小さくなってしまう。一方、前記交差角度θが15°よりも大きいとクランプネジの当接面とインサートのクランプ面との空隙が大きくなりすぎてクランプネジによるインサートの固定が不十分となるおそれがある。したがって、前記交差角度θは、0°10´≦θ≦15°の範囲内に設定することが好ましい。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、位置調整機構によって切刃の位置をスムーズに調整することができるとともに、調整量を確保して、切刃を工具本体の軸線上の一点を中心とした球面上に精度良く配置することができる球面カッタ用インサート及びこの球面カッタ用インサートが装着されたインサート着脱式球面カッタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
以下に、本発明の実施形態について添付した図面を参照にして説明する。図1及び図2に本発明の実施形態である球面カッタ用インサートを、図3から図8に、前記球面カッタ用インサートが装着されたインサート着脱式球面カッタを示す。
本実施形態である球面カッタ用インサート20は、超硬合金等の硬質材料で構成されていて、その外形が概略四角形平板状をなしており、本実施形態では図1及び図2に示すように、概略平方四辺形平板状をなしている。
【0021】
この球面カッタ用インサート20は、2つの平行四辺形面21と4つの側面22とを有していて、一の平行四辺形面21が取付座44の工具回転方向T前方側を向く壁面44cに載置される載置面21aとされ、他の平行四辺形面21が工具回転方向T前方側に向けられてすくい面21bとされる。
すくい面21bとされる平行四辺形面21の一の長辺は、外側に向けて凸となる凸円弧状をなしており、この長辺部分が円弧状切刃23とされている。この円弧状切刃23に連なる側面22は、逃げ面22aとされ、外側に向けて凸となる凸曲面状をなすとともに、載置面21aに近づくにしたがい球面カッタ用インサート20の内側に後退するように傾斜させられている。
【0022】
この円弧状切刃23が設けられた長辺と鋭角に交差する短辺に連なる側面22には、図7に示すように、載置面21aに近づくにしたがい漸次平行四辺形面21の内周側に後退するような傾斜平面が形成されており、この傾斜平面が第1被押圧面24とされている。
さらに、逃げ面22aとされた側面22と対向配置される側面22、つまり、平行四辺形面21の他の長辺に連なる側面22には、図2及び図5に示すように、載置面21aに近づくにしたがい平行四辺形面21の内周側に向けて漸次後退するような傾斜平面が前記他の長辺に平行に形成されており、この傾斜平面が第2被押圧面25とされている。
【0023】
そして、平行四辺形面21の中央部には、この球面カッタ用インサート20の厚さ方向に貫通して中心軸Lに沿って延びる挿通孔26が穿設されている。この挿通孔26のすくい面21b側開口部近傍には、上面視して図1に示すように、概略正方形をなすクランプ面27が形成されていて、このクランプ面27は、平行四辺形面21の他の長辺に連なる側面22に直交する方向において、円弧状切刃23に近づくにしたがい漸次すくい面21bから後退するように傾斜させられている。本実施形態においては、クランプ面27は、前記挿通孔26の中心軸Lに対して直交する平面と交差角度θで交差するように形成されていて、前記交差角度θが0°10´≦θ≦15°となるように設定され、より具体的には、θ=3°に設定されている。
【0024】
前述の球面カッタ用インサート20が装着されてなるインサート着脱式球面カッタ30は、軸線Oに沿って延びる概略円柱状をなす工具本体31を有している。工具本体31の軸線O方向中央部には、径方向内側に一段凹んだ凹溝32が工具本体31の全周にわたって形成されており、この凹溝32には、軸線Oと平行に延びる一対の平坦面33、33が互いに平行に配置されている。ここで、本実施形態においては、工具本体31は軸線Oに直交するとともに軸線O方向中央に位置する仮想平面Qに対して対称形となるように形成されている。
【0025】
この凹溝32を挟んだ工具本体31の両端部34、34は、その端面35、35がそれぞれ前記軸線O上に中心P(P´)を有する凸曲面状に形成されるとともに、これら両端部34、34の外周面にも、それぞれ前記平坦面33と平行な一対ずつの平面部36、36が形成されている。
なお、一方側(図3において右側)を向く端面35がなす球面の中心Pは前記仮想平面Qよりも他方側に位置するとともに、他方側(図3において左側)を向く端面35がなす球面の中心P´は前記仮想平面Qよりも一方側に位置しており、この工具本体31の軸線O方向長さは、端面35がなす球面の直径よりも小さく設定されている。
【0026】
そして、これら両端部34、34には、軸線Oに沿って延びる取付孔37がそれぞれの端面35、35に向けて開口するように形成されている。この取付孔37には、その端面35側の開口部分に、軸線O方向内側に向かうにしたがい軸線Oを中心に漸次縮径するテーパ孔部38が形成されるとともに、軸線O方向中央部に、前記仮想平面Qに沿って一段大径とされた大径孔39が形成され、さらにこの大径孔39の両側には断面正方形状の角孔部40が形成されている。また、端面35における取付孔37の開口縁、すなわち球面状をなす端面35と取付孔37の前記テーパ孔部38との交差稜線部には、軸線Oに垂直に面取りが施されることによって環状平面部41が形成されている。
【0027】
また、両端部34、34には、それぞれに前記端面35に向けて開口する一対の凹部42、42が軸線Oを中心として180°回転対称となるように形成されている。凹部42は、工具回転方向T前方側から見て図3に示すように、軸線O方向外側を向く壁面42aと工具本体31径方向外側を向く壁面42bとによって概略L字状をなすとともに、軸線O方向から見て図6及び図7に示すように、工具本体31径方向外側を向く壁面42bと工具回転方向T前方側を向く壁面42cとによって概略L字状をなしている。
【0028】
凹部42の軸線O方向外側を向く壁面42aは軸線Oに対して直交する方向に延びるように形成され、凹部42の工具本体31径方向外側を向く壁面42bは軸線Oに平行に延びるように形成されており、これら壁面42aと42bとは凹曲面を介して連結されている。また、凹部42の軸線O方向外側を向く壁面42aには、図6及び図7に示すように、取付孔37の大径孔39に連通したクーラント供給孔43が開口されている。
【0029】
この凹部42の工具回転方向T前方側を向く壁面42cには、球面カッタ用インサート20を装着するための取付座44が形成されている。この取付座44は、凹部42の工具回転方向T前方側を向く壁面42cから工具回転方向T後方側に向けて一段凹んで工具本体31径方向外側及び軸線O方向外側に向けて開口させられている。なお、本実施形態では、図6及び図7に示すように、取付座44の工具本体31径方向外側を向く壁面44b及び凹部42の工具本体31径方向外側を向く壁面42bは、取付孔37の開口縁に形成された環状平面部41に交差するように形成されている。
【0030】
ここで、取付座44の工具回転方向T前方側を向く壁面44cには、図4に示すように、この壁面44cに直交するように延びるクランプネジ孔45が穿設されている。また、取付座44の軸線O方向外側を向く壁面44aは、図3に示すように、凹部42の軸線O方向外側を向く壁面42aよりも軸線O方向外側に位置させられるとともに、工具本体31径方向外側に向かうにしたがい漸次軸線O方向内側に向けて後退するように傾斜させられている。また、取付座44の工具本体31径方向外側を向く壁面44bは、軸線Oと平行に延びるように形成されている。
【0031】
そして、この取付座44の工具本体31径方向内側には、図3及び図7に示すように、取付座44の工具回転方向T前方側を向く壁面44cに対して交差する方向に延びる第1収容孔50が穿設されている。本実施形態では、この第1収容孔50は取付座44の工具回転方向T前方側を向く壁面44cに対して直交する方向に延びて、取付座44の工具回転方向T前方側を向く壁面44cから工具本体31の外周面にまで貫通するように穿設されている。
【0032】
この第1収容孔50には、その取付座44側に第1押圧ピン51が配置されるとともに、第1押圧ピン51の後端側に第1調整ネジ52が螺着されていて、レンチ等の作業用工具が係合される係合孔が形成された第1調整ネジ52の後端面35が工具本体31外周側に向けて露呈されている。第1押圧ピン51の先端には、第1押圧ピン51の軸線に対して傾斜した傾斜平面が形成されており、この傾斜平面が後述する球面カッタ用インサート20の第1被押圧面24に当接される第1押圧面51aとされている。この第1押圧ピン51及び第1調整ネジ52が、本実施形態における第1調整機構53とされている。
【0033】
また、取付座44の軸線O方向内側には、図3及び図6に示すように、取付座44の工具回転方向T前方側を向く壁面44cに対して交差する方向に延びる2つの第2収容孔54、54が並列するように穿設されている。本実施形態では、これらの第2収容孔54、54は取付座44の工具回転方向T前方側を向く壁面44cに対して直交する方向に延びて、取付座44の工具回転方向T前方側を向く壁面44cから工具本体31の外周面にまで貫通するように穿設されている。2つの第2収容孔54、54は、一方が取付座44の工具本体31径方向外側を向く壁面44bの近傍に配置され、他方が取付座44の工具本体31径方向外側部分に配置されていて、工具本体31径方向において2つの第2収容孔54、54の間に前記クランプネジ孔45が位置するように構成されている。
【0034】
この第2収容孔54には、図5及び図6に示すように、その取付座44側に第2押圧ピン55が配置されるとともに、第2押圧ピン55の後端に第2調整ネジ56が螺着されていて、レンチ等の作業用工具が係合される係合孔が形成された第2調整ネジ56の後端面が工具本体31外周側に向けて露呈されている。第2押圧ピン55の先端には、第2押圧ピン55の軸線に対して傾斜した傾斜平面が形成されており、この傾斜平面が後述する球面カッタ用インサート20の第2被押圧面25に当接される第2押圧面55aとされている。これら第2押圧ピン55及び第2調整ネジ56が、本実施形態における第2調整機構57とされている。
したがって、この工具本体31には、工具回転方向T前方側から見て互いに交差する一の方向(径方向)と他の方向における球面カッタ用インサート20の位置を調整する第1調整機構53と第2調整機構57とが備えられているのである。
【0035】
また、工具本体31の両端面35、35には、図8に示すように、軸線Oに平行に延びて前記環状平面部41の外周端部分に開口させられた嵌入孔60が穿設されている。この嵌入孔60の軸線O方向中央部には、嵌入孔60に連通して直交する方向に延びる固定ネジ孔61が穿設されている。また、嵌入孔60の軸線O方向内側部分には、嵌入孔60に連通して直交する方向に延びる位置決めネジ孔62が穿設されている。本実施形態では、これら固定ネジ孔61及び位置決めネジ孔62は、互いに平行に、かつ、前記第2収容孔54と平行となるように配置されている。固定ネジ孔61には、概略円柱状をなす固定ネジ63が螺着されており、この固定ネジ63の先端面は、固定ネジ63がなす円柱の軸線に対して直交するように延びる平面状に形成されている。一方、位置決めネジ孔62には、先端がテーパ状に形成された位置決めネジ64が螺着されている。
【0036】
この嵌入孔60には、超硬合金等の硬質材料で構成されて外形が概略円柱状をなす面取りチップ65が挿入される。この面取りチップ65の先端は、面取りチップ65がなす円柱の中心軸に直交する断面が半円状に切り欠かれてその切欠面66がすくい面とされるとともに、この切欠面66に対向する側から見て先端縁が前記中心軸に略45°で交差するように切り欠かれ、この先端縁に面取り切刃67が形成されている。
【0037】
また、この面取りチップ65の後端部には、前記切欠面66に直交する方向に延び、かつ該切欠面66に対向する方向から見て前記面取り切刃67とは反対向きに中心軸に対して傾交する傾斜面部68が形成されるとともに、この面取りチップ65の外周面には、やはり前記切欠面66に対して直交する方向に延び、かつ前記中心軸に平行とされた平坦面部69が、面取り切刃67と傾斜面部68とが互いに接近する側に形成されている。
【0038】
このような面取りチップ65が、前記面取り切刃67を軸線O方向外側に向けて嵌入孔60に挿入され、平坦面部69が、前記固定ネジ孔61が開口した側を向くように配置される。ここで、前記位置決めネジ64の先端のテーパ角と前記面取りチップ65の後端部に形成された傾斜面部68の傾斜角とが同一とされており、この位置決めネジ64をねじ込むことで面取りチップ65を軸線O方向外側に向けて移動させることができるように構成されている。面取りチップ65は、軸線O方向の位置を調整した後に、先端が平坦面部69に当接された固定ネジ45をねじ込むことによって工具本体31径方向内側に向けて押圧されて固定される。
【0039】
球面カッタ用インサート20を取付座44に装着するためのクランプネジ70は、図4に示すように、中心軸Mに沿って延びる概略円柱状をなす軸部71とこの軸部71と同軸状に配置された頭部72とを備えていて、軸部71の外周面に雄ネジが形成されている。頭部72の軸部71側の面は、前記軸部71の中心軸Mに対して直交する方向に延びる平面状に形成されていて、球面カッタ用インサート20に当接される当接面72aとされている。
【0040】
そして、球面カッタ用インサート20は、工具本体31の取付座44に、次のようにして装着される。球面カッタ用インサート20は、取付座44の工具回転方向T前方側を向く壁面44cに球面カッタ用インサート20の載置面21aが当接するように載置される。ここで、球面カッタ用インサート20の第1被押圧面24は、取付座44の工具本体31径方向外側を向く壁面44bに対向配置されるとともに、第2被押圧面25は、取付座44の軸線O方向外側を向く壁面44aに対向配置される。すると、前記円弧状切刃23が軸線O方向外側を向くように配置されることになる。
また、このように球面カッタ用インサート20を載置した状態においては、工具回転方向T前方側から見て、前記クランプネジ孔45の中心は前記挿通孔26の中心よりも軸線O方向内側及び工具本体31径方向内側に向けて僅かに偏心させられている。
【0041】
球面カッタ用インサート20の第1被押圧面24には、前記第1収容孔50に配置された第1押圧ピン51の第1押圧面51aが当接されており、球面カッタ用インサート20の第2被押圧面25には、前記第2収容孔54に配置された第2押圧ピン55の第2押圧面55aが当接されている。
このように球面カッタ用インサート20が取付座44に載置された状態で、挿通孔26にクランプネジ70を挿通させて取付座44の工具回転方向T前方側を向く壁面44cに穿設されたクランプネジ孔45に螺着する。すると、クランプネジ70の当接面72aが球面カッタ用インサート20のクランプ面27に当接されて取付座44側へと押圧し、球面カッタ用インサート20が取付座44に固定される。
【0042】
ここで、本実施形態では、球面カッタ用インサート20のクランプ面27が、第2調整機構57の調整方向の工具本体31外側に向かうにしたがいすくい面51aとされた平行四辺形面21から漸次後退するように配置されている。
したがって、クランプネジ70の当接面72aが球面カッタ用インサート20のクランプ面27に当接されて取付座44側へと押圧されると、球面カッタ用インサート20は、前記クランプ面27が後退傾斜する方向とは反対に、工具本体31径方向内側及び軸線O方向内側に向けて引き込まれるように、つまり、取付座44の軸線O方向外側を向く壁面44a及び工具本体31径方向外側を向く壁面44bに押し付けられるようにして固定される。
【0043】
また、同じ側を向く端面35に形成された2つの取付座44、44に装着された球面カッタ用インサート20は、互いの球面カッタ用インサート20のすくい面21bが軸線Oを通る仮想平面S上に位置するように配置されるとともに、これら球面カッタ用インサート20に形成された円弧状切刃23の軸線Oを中心とした回転軌跡が、前記中心P(P´)を中心として前記端面35よりも一段半径の大きな一の球面R(R´)をなすように配置されることになる。
【0044】
このような構成とされたインサート着脱式球面カッタ30では、第1調整ネジ52をねじ込むと第1押圧ピン51が取付座44側に向けて移動して第1押圧面51aが球面カッタ用インサート20の第1被押圧面24を押圧して球面カッタ用インサート20が工具本体31径方向外側に向けて移動し、円弧状切刃23の工具本体31径方向位置が調整される。また、第2調整ネジ56をねじ込むと第2押圧ピン55が取付座44側に向けて移動して第2押圧面55aが球面カッタ用インサート20の第2被押圧面25を押圧して、球面カッタ用インサート20が軸線O方向外側及び工具本体31径方向外側に向けて移動して円弧状切刃23の位置が調整される。
【0045】
このインサート着脱式球面カッタ30では、前述のようにして円弧状切刃23の位置を調整して、同じ端面35側の取付座44に装着された2つの球面カッタ用インサート20、20の円弧状切刃23、23の位置が、軸線Oを中心とした回転軌跡において一致するように、つまり、前記中心P(P´)を中心とした球面R(R´)上に位置するように調整された状態で、図9に示す切削加工に供される。
【0046】
インサート着脱式球面カッタ30は、ワークWに形成された空洞部C内に収容され、この空洞部Cに挿通するようにワークWに同軸状に形成された一対の挿入孔H、Hに工作機械(図示なし)の一対のアーバA、Aをそれぞれ挿入して、これらのアーバA、Aの先端を前記軸線O方向外側から前記取付孔37に取り付けることにより支持される。ここで、このアーバAの先端には取付孔37の角孔部40に嵌合する断面正方形状のドライブ部Dが形成されるとともに、これよりも後端側には前記テーパ孔部38と等しいテーパ角で先端側に向けて縮径するテーパ部Eが形成されており、これらテーパ部Eとテーパ孔部38とを密着させることによって工具本体31の軸線OがアーバA、Aによる回転軸線に一致させられるとともに、角孔部40とドライブ部Dとの嵌合によって工具本体31がアーバA、Aと一体に前記工具回転方向Tに向けて回転される。
【0047】
工具本体31を軸線O回りに回転しつつ、前記アーバA、Aによってこれらと一体に軸線O方向両側に往復運動するように送りを与えることにより、ワークWの空洞部Cの内周の前記挿入孔H、Hの周辺に各挿入孔H側を向く端面35の取付座44に装着された球面カッタ用インサート20の円弧状切刃23によって、それぞれ軸線O上に中心P(P´)を有する球面R(R´)と同径の凹球面状の座ぐり部F、Fが形成されるとともに、これと同時に前記面取りチップ65の切刃によって、この座ぐり部Fと挿入孔Hとの交差稜線部に面取りを施す。
【0048】
さらに、アーバA、Aによる工具本体31の往復運動の送り量を、個々の座ぐり部Fを形成する各端面35の取付座44に装着された球面カッタ用インサート20の円弧状切刃23の回転軌跡がなす球面R(R´)の中心P(P´)同士の位置が互いに一致するように設定することにより、空洞部Cの両端に形成されるこれら座ぐり部F、Fがなす凹球面を、1つの球面Rに沿った凹球面とすることができるものである。
【0049】
本実施形態である球面カッタ用インサート20においては、すくい面21bとされた平行四辺形面21に、厚さ方向に貫通した挿通孔26と、この挿通孔26の中心軸Lに直交する平面に対して円弧状切刃23に近づくにしたがい前記平行四辺形面21(すくい面21b)から漸次後退するように傾斜させられたクランプ面27とを備えており、前記挿通孔26に、中心軸Mに沿って延びる概略円柱状をなす軸部71と中心軸Mに対して直交する方向に延びる平面状をなす当接面72aを有する頭部72とを備えたクランプネジ70が挿通されて固定されているので、クランプネジ70の当接面72aとクランプ面27とが密着せず、クランプ面27の円弧状切刃23側部分において僅かな空隙が形成されることになる。
【0050】
このクランプ面27が、第2調整機構57によって球面カッタ用インサート20を押圧する方向、つまり、第2調整機構57による調整方向の工具本体31外側に向かうにしたがいすくい面21bから漸次後退するようにして取付座44に装着されているので、クランプネジ70の変形方向に前記空隙が生じることになる。よって、第2調整ネジ56をねじ込んで第2押圧ピン55を取付座44側へと移動させて第2押圧面55aによって球面カッタ用インサート20の第2被押圧面25を押圧した際に、クランプネジ70が小さな押圧力でも撓むように変形し易くなり、球面カッタ用インサート20を徐々に押圧して移動させることができ、円弧状切刃23の位置調整をスムーズに行うことができる。
また、前記空隙によってクランプネジ70の変形量が確保されているので、球面カッタ用インサート20の移動量が大きくなり、円弧状切刃23の位置調整量を確保することができる。
【0051】
さらに、本実施形態においては、挿通孔26の中心軸Lに直交する平面とクランプ面27との交差角度θが、0°10´≦θ≦15°の範囲内に、より具体的には、θ=3°に設定されているので、クランプネジ70の当接面72aとクランプ面27との間の空隙が確実に形成されてクランプネジ70の変形量が確保されて円弧状切刃23の位置調整をスムーズに行うことができるとともに、当接面72aとクランプ面27との間の空隙が大きくなりすぎて球面カッタ用インサート20の固定が不十分となることを防止できる。
【0052】
また、この構成のインサート着脱式球面カッタ30によれば、工具本体31に、工具本体31径方向外側に向けて球面カッタ用インサート20を押圧して円弧状切刃23の前記径方向位置を調整する第1押圧ピン51及び第1調整ネジ52(第1調整機構53)と、工具回転方向T前方側から見て前記径方向と交差する方向に向けて球面カッタ用インサート20を押圧する第2押圧ピン55及び第2調整ネジ56(第2調整機構57)とが設けられているので、円弧状切刃23の位置を2方向に向けて移動させて調整することができ、この円弧状切刃23の位置調整を簡単に、かつ、精度良く行うことができる。
【0053】
したがって、円弧状切刃23が使用によって摩耗して球面カッタ用インサート20を交換した場合でも、円弧状切刃23の位置を簡単にかつ精度良く調整して工具本体31の軸線上の一点を中心とした球面上に位置させることができ、ワークWの空洞部Cの内面に所定の径の球面状座ぐり部Fを精度良く形成することができる。
【0054】
また、取付座44に穿設されたクランプネジ孔45の中心が、取付座44に載置された球面カッタ用インサート20の挿通孔26よりも工具本体31径方向内側及び軸線O方向内側にわずかに偏心するように構成されているので、クランプネジ70によって球面カッタ用インサート20が工具本体31径方向内側及び軸線O方向内側に向けて引き込まれるように固定されており、第1押圧ピン51や第2押圧ピン55によって球面カッタ用インサート20を押圧していない状態では円弧状切刃23が工具本体31径方向内側及び軸線O方向内側に位置することになる。よって、第1調整ネジ52、第2調整ネジ56のねじ込み量を調整することで円弧状切刃23の位置を調整方向に進退可能に調整することができ、円弧状切刃23の位置調整がさらに簡単になる。
【0055】
以上、本発明の実施形態である球面カッタ用インサート及びインサート着脱式球面カッタについて説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、クランプ面を、切刃側に向かうにしたがいすくい面と平行四辺形面から後退するように凹んで傾斜したものとして説明したが、これに限定されることはなく、図10及び図11に示すように、クランプ面がすくい面から突出していて切刃側に向かうにしたがい突出高さが小さくなるように構成されたものであってもよい。
【0056】
また、クランプ面を挿通孔の開口孔近傍に部分的に形成したもので説明したが、これに限定されることはなく、図12及び図13に示すように、切刃の内側近傍以外の部分が傾斜させられていてもよい。
さらに、球面カッタ用インサートの形状を平行四辺形平板状のものとして説明したが、インサートの形状に限定はなく、円弧状切刃が軸線O方向外側に向けて配置できるものであれば良い。
【0057】
また、クランプネジを、頭部が半球状に形成されたものとしたが、これに限定されることはなく、頭部が平板状に形成されていてもよく、軸部の軸線に対して直交するように延びる当接面を有するものであれば良い。
さらに、工具本体に、第1、第2調整機構を設けたインサート着脱式球面カッタとして説明したが、これに限定されることはなく、調整機構を一つだけ備えたものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【0058】
【図1】本発明の実施形態である球面カッタ用インサートの上面図である。
【図2】図1におけるW−W断面図である。
【図3】インサート着脱式球面カッタの側面図である。
【図4】図3におけるX−X断面図である。
【図5】図3におけるY−Y断面図である。
【図6】図3におけるA方向矢視図である。
【図7】図3におけるB方向矢視図である。
【図8】図3におけるZ−Z断面図である。
【図9】図3に示すインサート着脱式球面カッタによってワークを切削加工する状態を示す説明図である。
【図10】本発明の他の実施形態である球面カッタ用インサートの上面図である。
【図11】図10におけるW−W断面図である。
【図12】本発明の他の実施形態である球面カッタ用インサートの上面図である。
【図13】図12におけるW−W断面図である。
【符号の説明】
【0059】
20 球面カッタ用インサート
21 平行四辺形面(多角形面)
23 円弧状切刃(切刃)
26 挿通孔
27 クランプ面
30 インサート着脱式球面カッタ
31 工具本体
44 取付座
53 第1調整機構(位置調整機構)
57 第2調整機構(位置調整機構)
70 クランプネジ
71 軸部
72a 当接面
【出願人】 【識別番号】000006264
【氏名又は名称】三菱マテリアル株式会社
【出願日】 平成18年6月20日(2006.6.20)
【代理人】 【識別番号】100064908
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武

【識別番号】100108578
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 詔男

【識別番号】100101465
【弁理士】
【氏名又は名称】青山 正和

【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦

【識別番号】100106057
【弁理士】
【氏名又は名称】柳井 則子


【公開番号】 特開2008−830(P2008−830A)
【公開日】 平成20年1月10日(2008.1.10)
【出願番号】 特願2006−169837(P2006−169837)