JP2013071214A

JP2013071214A - 切削工具

Info

Publication number: JP2013071214A
Application number: JP2011212809A
Authority: JP
Inventors: Yoji Kobayashi; 洋司小林
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2013-04-22

Abstract

【課題】効率的にクーラントを切刃部に導入することができるとともに、切屑排出性が良好なホルダ、およびこれを備えた切削工具を提供する。
【解決手段】ホルダ２０の先端に形成された長尺の挿入孔２１内に、略棒状のシャンク部２と切刃部３とを有するインサート１を切刃部３が形成された端部の反対端側から挿入して、挿入孔２１内に挿入孔２１を横切るように設けられた位置決め部材２２に線当たりするように当接させて位置決めされ、かつ、ホルダ２０に螺合される１０〜３０′のクリアランスを有するネジ部材２５の先端平面でシャンク部２の側面が面当たりとなるように当接されて固定されている切削工具１である。
【選択図】図２

Description

本発明は、ホルダにインサートを装着する切削工具に関する。

従来、内径のボーリング加工や溝入れ加工に用いられる切削工具として、切刃部を有する略棒状のインサート（以下、単にインサートという）をホルダの孔内に挿入し、ボルトで締め込み固定したものが知られている。

例えば、特許文献１、２には、先端に切刃部を有する略棒状のインサートをホルダの先端から孔内に挿入して、ホルダを貫通するネジ部材でインサートの側面であるシャンク部のうちの上面を固定した切削工具が開示され、ネジ部材で固定されるインサートの表面は平坦面となるように切欠かれている構成が開示されている。

しかしながら、特許文献１，２の切削工具では、インサートの回転方向の位置決め精度が悪く、ネジ部材の締め付け具合によって、インサートの切刃部の位置がずれてしまうという問題があった。

そこで、本出願人は、特許文献３にて、ホルダに設けたインサートが挿入される空洞を横切るように位置決め部材であるピンを配設して、これにインサートの後端の立ち上がり面を当接させて位置決めするとともに、ホルダの側面からネジ部材を貫通してインサートのシャンク部の上面を押圧固定する構成を開示した。そして、シャンク部の上面を固定する際に位置ずれすること防止するために、シャンク部の上面は平坦面ではなくて曲面とすることが望ましいことを提案した。

実開平０５−０４４４０３号公報実開平０５−０７０８０８号公報国際公開第２０１１／００１８７３号パンフレット

しかしながら、特許文献３の切削工具では、インサートのシャンク部の曲面部をネジで固定するために、インサートは点当たりまたは線当たりでネジに拘束されることになり、拘束力が弱かった。

本発明の目的は、インサートの取り付け精度が高く、かつインサートの拘束力を高めることができる切削工具を提供することにある。

本発明の切削工具は、ホルダの先端に形成された長尺の挿入孔内に、略棒状のシャンク部と切刃部とを有するインサートを前記切刃部が形成された端部の反対端側から挿入して、前記挿入孔内に該挿入孔を横切るように設けられた位置決め部材に線当たりするように当接させて位置決めされ、かつ、前記ホルダに螺合される１０〜３０′のクリアランスを有するネジ部材の先端平面が前記シャンク部の上面に面当たりするように当接されて固定されているものである。

本発明の切削工具によれば、インサートの後端を挿入孔を横切るように設けられた位置決め部材に線当たりするように当接させて位置決めするとともに、インサートのシャンク部の上面に当接されるネジ部材がホルダに対して１０〜３０′のクリアランスを有して螺合されるので、シャンク部の上面に当接される際に角度が微調整されながら螺合される。そのため、インサートの切刃部の取り付け位置をずらすことなく、ネジ部材の先端平面をシャンク部の上面に面当たりさせた状態で当接させることができ、ネジ部材の拘束力を高めることもできる。

本発明の切削工具に用いるインサートの一実施態様についての斜視図である。図１のインサートの（ａ）上面図、（ｂ）側面図、（ｃ）先端から見た図である。図１に示すインサートをホルダに装着した切削工具の（ａ）斜視図、（ｂ）側断面図である。本発明の切削工具に用いるインサートの他の実施態様についての（ａ）上面図、（ｂ）側面図、（ｃ）Ａ−Ａ断面図である。

本発明の切削工具の一実施態様であるインサート１をホルダ２０に装着して使用する内径加工用の切削工具Ｔについて、図１〜３を用いて説明する。

図１はインサート１の斜視図、図２はインサート１の（ａ）上面図、（ｂ）側面図、（ｃ）先端から見た図、図３は図１のインサート１をホルダに装着した切削工具の（ａ）斜視図、（ｂ）側断面図である。

図１において、インサート１は、横断面が略円形の棒状をなして、シャンク部２と、シャンク部２に続く端部に切刃部３が形成されて、切刃部３のうちの切刃稜線４の外周側のコーナー４ａは、棒状体の外周側に向かって突出している。

一方、ホルダ２０については、図３に示されるように、長尺状のホルダ２０の先端からインサート１を差し込む長尺の挿入孔２１が設けられ、挿入孔２１内には、インサート１の傾斜面８に当接される位置決め部材２２が設けられている。

また、図３によれば、切刃部３が形成された端部の反対端に傾斜面８が形成されており、ホルダ２０の挿入孔２１内に傾斜面８側からインサート１を挿入して、ホルダ２０に設けられた位置決め部材２２にて傾斜面８が線当たりとなるように当接して固定している。この構成によれば、インサート１の切刃の長手方向および回転方向の位置決めが容易で精度が高くなる。

そして、図３によれば、インサート１の脱落やがたつきを抑制するために、位置決め部材２２以外に、位置決め部材２２よりもホルダ２０の先端（第１端）側で、ホルダ２０の外周面から挿入孔２１に貫通するネジ孔２４を形成して、ネジ孔２４にネジ部材２５を螺合して、ネジ部材２５の先端でインサート１のシャンク部２の外周面を押圧固定している。ここで、ネジ部材２５はホルダ２０に螺合されているがクリアランス１０′〜３０′のガタつきを有している。また、ネジ部材２５は先端が平面で構成され、インサート１のシャンク部２の上面が面当たりとなるように当接されて固定されている。すなわち、通常、ネジ部材２５は螺合された際に極力ガタつきがないように設計されるが、本発明では、ネジ部材２５がホルダ２０に対して所定のガタつきを有するように設計されることによって
、例えインサート１のシャンク部２の上面とネジ部材２５の先端平面とが製造のばらつきにより平行でないとしても、ネジ部材２５を螺合しながら先端平面がシャンク部２の上面に対して平行となるように合わせることができるので、インサート１がネジ部材２５の螺合によって動くことはない。よって、インサート１の切刃部３の取り付け位置がずれることなくネジ部材２５の先端平面をシャンク部２の上面に面当たりさせた状態で当接させることができるとともに、ネジ部材２５の拘束力を高めることができる。なお、ネジ部材２５をホルダ２０のネジ孔２４に螺合した際のクリアランスを１０〜３０′の範囲に制御する方法としては、ホルダ２０のネジ孔２４に対してネジ部材２５のネジ山を小さめに形成する方法等が挙げられる。

インサート１のシャンク部２の上面はネジ部材２５の先端平面と当接される部分だけが平面であってもよいが、製造の容易さの点で、前記シャンク部の長手方向に平面となるように切欠かれた第２カット面１０をなしていることが望ましい。

なお、本発明におけるネジ部材のクリアランスとは、インサート１を挿入しない状態で、ネジ部材２５の先端平面が挿入孔２１に達する位置までホルダ２０にネジ部材２５を螺合した状態で、ネジ部材２５の先端平面と平行でかつホルダ２０の挿入孔２１の長手方向に垂直な方向（図２のＦ、Ｆ′、図２の位置決め部材２２の長手方向）に２Ｎの力を加えたときのネジ頭のずれ幅を測定する。このネジ頭に力を加える際には、ネジ頭と力を加えるための治具との間のクリアランスが測定値に加算されないように、ネジ頭と治具とを接着するか、ネジ頭と力を加えるための治具との間のクリアランスを別途測定して後で差し引く等の工夫が必要である。そして、θ＝Ｓｉｎ^−１（ずれ幅／ネジ部材の先端平面から治具の力をかけた位置までの距離）でクリアランスを求めることができる。そして、力をかける向きを左右の２つの向き（図２のＦ、Ｆ′）に変えて測定し、この２つの測定値のうちの小さい値をネジ部材２５のクリアランスと定義する。

また、図３においては、ホルダ２０の側面には、棒状の位置決め部材２２を挿入するための位置決め部材取付孔２３が多数個設けられている。そして、これら位置決め部材取付孔２３のうちの１つの位置決め部材取付孔２３内に棒状の位置決め部材２２が挿通されている。なお、位置決め部材取付孔２３が多数個設けられている理由はインサート１の突き出し量を適宜調整することができる構成とするためである。位置決め部材２２は、例えば、ピンやネジ材といったインサート１の傾斜面８と当接するものであればよく、棒状をなしており、円柱、三角柱等の多角柱等のいずれの形状であってもよく特に制限されない。ピンであれば容易に抜き差しできるので、インサート１の突き出し量を容易に変更することが可能であり、本実施態様においては、位置決め部材２２としてピンが用いられている。位置決め部材２２はまた、挿入孔２１の長手方向に対して、位置決め部材２２の軸線が垂直となるように設けられている。

また、位置決め部材２２の固定方法は、円柱状のピンの両端をネジで挟み込んで固定する方法、円柱状のピンの片側端部にネジ切りをつけてこのネジ切り部分をホルダ２０に設けたネジ切り部分に螺合する方法、円柱状のピンの片端を拡径したテーパ状としてこのテーパ部を位置決め部材取付孔２３の所定位置に当接して固定する方法、円柱状のピンを接着剤で固定する方法、円柱状のピンの側面からネジ部材を締めこんで固定する方法が挙げられる。なお、図３では、円柱状のピン（位置決め部材２２）の側面から挿入するとともに、ホルダ２０の上面にネジ孔２６を形成してこれにネジ部材２７を締めこんで位置決め部材２２に当接させて固定する方法を採用している。

位置決め部材２２の挿入孔内の位置は、インサート１の傾斜面８の挿入角度に応じて適宜調整されればよい。インサート１の傾斜面８と位置決め部材２２とが線当たりになるように当接されるが、例えば、位置決め部材２２が円柱状のピンである場合には、インサー
ト１をホルダ２０に装着する際に、傾斜面８の長手方向に垂直な方向と、位置決め部材２２の外周面のホルダ２０の長手方向に垂直な方向とが平行になるように構成される。これによって、安定して強固な拘束が可能である。

また、図１、２によれば、ホルダ２０の挿入孔２１内に、インサート１を切刃部３が形成された端部の反対端側から挿入して、ホルダ２０に固定された状態で、図２（ｃ）に示すように、切刃稜線４が負のラジアルレーキ角αを有する。これによって、切刃稜線４が負のラジアルレーキ角αを有する構成のほうが、切刃稜線４のラジアルレーキ角αがゼロの構成よりも切屑の生成方向がよりチップ後方向きなので、切屑排出性が良くなる。

ここで、ラジアルレーキ角αは切刃稜線４のコーナー４ａが被削材に接触する切削点と加工断面（加工軌跡）の円形の中心とを通る直線である基準面Ｓと、インサート１の先端視における切刃稜線４（図２（ｃ）の切刃稜線４に平行な直線Ｌ）とのなす角を指す。負のラジアルレーキ角αの望ましい範囲は、切屑処理性と切削抵抗とを加味して５°〜２０°であることが望ましい。

また、インサート１を用いて切削加工する際には、加工軌跡が図１（ｃ）の点線で示した円となるが、切刃稜線４の外周側に突出したコーナー４ａがこの加工軌跡の真横（加工軌跡の円の中心と同じ高さの位置）にくるように設定される。それゆえ、インサート１の先端視図においては、切刃稜線４がインサート１の横断面の円形の半分よりも上側に存在する構成となる。これによって、インサート１の切刃部３の剛性が向上して切削中の撓みを小さくできるとともに、インサート１のびびりを抑制できる。

また、インサート１の先端視において、切刃稜線４の外周側に突出したコーナー４ａ側の上部に第１カット面６が形成されていることが望ましい。このとき、第１カット面６を棒状のインサート１の後方まで長く形成することによって、インサート１の突出し長さを自在に変更することが可能となる。なお、インサート１の下面には第３カット面が形成されている。

また、インサート１の先端視において、切刃稜線４のコーナー４ａ側の下部には横逃げ面７のみ形成されている。すなわち、従来は、横逃げ面７に加えて下部のカット面を形成する必要があったが、図１、２の構成によれば、切刃稜線４の下側が被削材に干渉することを抑制できて切刃部３におけるカット面が不要となる。そのため、カット面の加工工程が減り、コスト削減となる。なお、横逃げ面７は後方のシャンク部２にまで延長されている。

また、図１−３では、切刃部３が一方の端部のみに形成されたインサート１の構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図４の本発明の切削工具に用いるインサートの他の実施態様についての（ａ）上面図、（ｂ）側面図、（ｃ）（ｂ）のＡ−Ａ断面図に示すような切刃部が両端に形成されたインサート３１についても適用可能である。インサート３１には、図４（ｃ）のシャンク部３２の断面図に示すように、上記ネジ部材２５に当接されるカット面３５が形成されている。

図１−３の構成からなる切削工具を作製し、ネジ部材のクリアランスを表１のようにしてインサート５本の取り付けを随時行い、その取り付け具合を確認した。１本でも不具合のあった試料は、その不具合内容を表１に記載した。また、この切削工具を用いて内径切削加工を行い、切削状態を確認した。１本でも不具合のあった試料は、その不具合内容を表１に記載した。

表１から明らかなとおり、ネジ部材のクリアランスの絶対値が１０′より小さい試料Ｎｏ．１では、インサートを取り付けた際に切刃部が位置ずれしたものがあった。また、ネジ部材のクリアランスの絶対値が３０′より大きい試料Ｎｏ．５では、ネジ部材の拘束力が弱いために緩みやすく、かつ切削加工においてビビりが発生するものがあった。

これに対して、ネジ部材のクリアランスが１０′〜３０′の試料Ｎｏ．２〜４では、インサートの切刃部が位置ずれすることなく、かつネジ部材の先端平面がシャンク部の側面に面当たりできて拘束力の高いものであり、切削状態も良好であった。

１、３１インサート
２、３２シャンク部
３切刃部
４切刃稜線
４ａコーナー
６第１カット面
７横逃げ面
８傾斜面
１０第２カット面
１１第３カット面
２０ホルダ
２１挿入孔
２２位置決め部材
２３位置決め部材取付孔
２４、２６ネジ孔
２５、２７ネジ部材
３５カット面
Ｔ切削工具
α ラジアルレーキ角
Ｓ基準面（切刃稜線のコーナーが被削材に接触する切削点と加工断面（加工軌跡）の円形の中心とを通る直線）
Ｌ切刃稜線に平行な直線

Claims

ホルダの先端に形成された長尺の挿入孔内に、略棒状のシャンク部と切刃部とを有するインサートを前記切刃部が形成された端部の反対端側から挿入して、前記挿入孔内に該挿入孔を横切るように設けられた位置決め部材に線当たりするように当接させて位置決めされ、かつ、前記ホルダに螺合される１０〜３０′のクリアランスを有するネジ部材の先端平面が前記シャンク部の側面に面当たりするように当接されて固定されている切削工具。
前記シャンク部の上面の前記ネジ部材の先端平面で当接される部分が、前記シャンク部の長手方向に平面となるように切欠かれている請求項１に記載の切削工具。