JP2016120576A - 切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 インサートの拘束力が強く、かつ加工位置精度がよい切削工具を提供する。
【解決手段】 工作機械１に取り付けられるスリーブ４と、スリーブ４に取り付けられ、長手方向に中心軸２１を有し、先端に切刃２２を有する棒状のインサート２０とを具備し、スリーブ４は、インサート２０のシャンク部２６が挿入されるインサート挿入孔５と、インサート挿入孔５内に位置する位置決め部材７とを具備し、インサート２０はシャンク部２６の後端側に傾斜面２７を具備し、傾斜面２７は位置決め部材７に線接触で当接するとともに、シャンク部２６の側面２８のうちの傾斜面２７の長手方向の長さが長い側２８ａがスリーブ４のインサート挿入孔５の壁面６に接触し、スリーブ４の横断面はリング状であり、リング状のスリーブ４の外周円の中心はスリーブ４のインサート挿入孔５の中心に対してずれているとともに、インサート４の中心軸２１がスリーブ４の外周円の中心と一致するように配置される切削工具１である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、工作機械に装着して用いられる切削工具に関する。

孔開け加工や、底面または側面の面取り加工等に用いられるドリルやエンドミル等の切削工具として、工作機械に取り付けられるスリーブと、スリーブに取り付けられるインサートとを有し、回転する被削材にインサートを接触させて切削加工を行う形態が知られている。切削工具にインサートを固定するには、スリーブの中央に位置するインサート挿入孔内にインサートの拘束部を挿入し、ネジ締め等によってインサートを拘束する。

しかしながら、この方法では、インサートの拘束力が不十分であり、インサートが切削中に回転してしまい、加工位置精度が低下するという問題があった。

特許文献１では、内径加工用のインサートの拘束方法として、インサートの後端を傾斜面とするとともにインサートに位置決め部材を設けて、インサートの傾斜面とインサートの位置決め部材とを線接触させる方法が開示されている。

特開２００３−０２５１７５号公報

しかしながら、この内径加工用のインサートの拘束方法を、中心軸を有するインサートの拘束に転用すると、スリーブの中心および工作機械の加工中心に対してインサートの中心軸がずれてしまう。工作機械においては、スリーブの中心を工作機械の加工中心に合わせるように設計してあるので、インサートの中心軸がスリーブの中心からずれると、切削加工の位置精度が低下するという問題があった。そのために、切削加工の位置精度を向上させるためには、切刃の位置ずれを調整する必要があった。

本実施形態の切削工具は、工作機械に取り付けられるスリーブと、
該スリーブに取り付けられ、長手方向に中心軸を有するとともに、少なくとも先端に切刃を有する棒状のインサートと
を具備する切削工具であって、
前記スリーブは、前記インサートの取り付け部が挿入されるインサート挿入孔と、該インサート挿入孔内に位置する位置決め部材とを具備し、
前記インサートは、前記取り付け部の後端側に位置し長手方向に傾斜する傾斜面を具備し、
前記インサートの前記傾斜面は、前記スリーブの前記位置決め部材に対して線接触で当接するとともに、前記インサートの前記取り付け部の側面のうちの前記傾斜面の長手方向の長さが長い側が前記スリーブの前記インサート挿入孔の壁面に接触し、
前記スリーブの横断面はリング状であり、該リング状のスリーブの外周円の中心は該スリーブの前記インサート挿入孔の中心に対してずれているとともに、前記インサートの中心軸が前記スリーブの外周円の中心と一致するように配置される。

本実施形態の切削工具によれば、インサートの傾斜面をスリーブの位置決め部材に線接触で当接させるようにインサートをスリーブに装着されたスリーブに差し込むだけで、インサートを工作機械に位置決めすることができるので、インサートの着脱が容易である。しかも、インサートの中心軸がスリーブのスリーブ挿入孔の中心と一致しているので、切削加工時にインサートの位置を補正する必要もなく、加工位置精度が高い。

本実施形態の切削工具を工作機械に装着した状態を示す横断面図である。 図１のＸ−Ｘ断面図である。 図１、２に用いられるインサートを示す側面図である。 図４Ａ〜図４Ｅは、インサートの傾斜面の他の実施形態を示す模式図である。 他の実施形態の切削工具について、先端から見た図である。

本実施形態の切削工具について、切削工具１０を工作機械１に取り付けた図１、２を基に説明する。切削工具１０は、スリーブ４とインサート２０とを有する。被削材を切削加工するための工作機械１は、図２に示すような横断面で円形のスリーブ挿入孔３を有している。スリーブ挿入孔３にはスリーブ４が差し込まれて、ネジ部材９によって所定の位置で固定されている。ネジ部材９は、工作機械１の外周からスリーブ挿入孔３に向かって位置するネジ孔８に挿入され、ネジ部材９の先端がスリーブ４の側面に係合される。なお、図１は断面図であるが、斜線は省略して記載している。

そして、図１、２において、スリーブ４の中心側には、スリーブ４の先端からインサート２０を差し込む長尺のインサート挿入孔５がある。すなわち、スリーブ４は、横断面がリング状である。インサート挿入孔５内にインサート２０が差し込まれて固定される。インサート挿入孔５内には位置決め部材７が位置している。

インサート２０は、スリーブ４に着脱可能に取り付けられ、長手方向に中心軸２１を有するとともに、少なくとも先端に切刃２２を有する棒状である。図３のインサート２０は、本実施形態であるドリルである。切刃２２は、先端部の中心から外周に亘って、点対称な位置に２つ位置している。先端から見たとき、切刃２２間には切屑排出溝２４が点対称な位置に２つ位置している。切屑排出溝２４は、先端から後方にらせん状に延びており、フルート部２５を形成している。フルート部２５の後方には、スリーブ４に取り付けられるシャンク部２６が位置している。シャンク部２６は、先端視で円形をなしている。そして、シャンク部２６の後端側には、長手方向に傾斜する傾斜面２７が位置している。

傾斜面２７は、図１の形態に限定されるものではなく、図４Ａに示すように、シャンク部２６の後端面の全面が１つの傾斜面２７でなく、後端面の一部が異なる面で構成されて、後端面の一部が傾斜面２７Ａからなる構成、図４Ｂに示すように、後端よりも前方に傾斜面２７Ｂを有する構成、図４Ｃに示すように、傾斜面２７Ｃが曲面からなる構成、図４Ｄに示すように、傾斜面２７Ｄの断面が半円からなる構成、図４Ｅに示すように、傾斜面２７Ｅが２つの傾斜面からなる構成であってもよい。寸法精度、製造の容易性および局所的に応力が集中して局所的な摩耗や破損を防止する点で、図１の構成であることが望ましい。

さらに、図４（ｄ）に示すように、チップ５の後端面が長手方向に対して長さの長い突出曲面９ｂを有するとともに、ホルダ２の係止部が前記略棒状孔の長手方向に対して斜めに傾斜した斜係止面１９を有してなり、チップ５の後端面を斜係止面１９に当接して固定した構成であってもよく、精度よくかつ高い拘束力によってチップ５の固定が可能となる
。さらにまた、図４（ｅ）に示すように、チップ５の後端面およびホルダ２の係止部が通常の垂直断面形状をなしていてもよい。

そして、インサート２０の傾斜面２７側から、インサート２０をスリーブ４のインサート挿入孔５に挿入して、インサート２０の傾斜面２７とスリーブ４の位置決め部材７とが線接触で当接する位置で、インサート２０が位置決めされる。

この構成によって、インサート２０をスリーブ４に差し込むだけで、インサート２０を工作機械１に位置決めすることができるので、インサート２０の着脱が容易である。また、インサート２０の傾斜面２７とスリーブ４の位置決め部材５とは、毎回同じ位置で線接触して当接されることになるので、インサート２０の切刃２２の位置決め精度が高くかつ回転防止効果も高い。そのために、上記切削工具２にインサート２０を装着して被削材を加工する切削工具１０は加工精度の高いものである。

インサート２０の取り付け部であるシャンク部２６の側面２８のうちの傾斜面２７の長手方向の長さが長い２７ａ側の側面２８ａ（図１、３における下側の部位）が、スリーブ４のインサート挿入孔５の壁面６に接触している。インサート挿入孔５の壁面６の一部の壁面６ａと、シャンク部２６の側面２８ａとは長手方向に線接触することが望ましいが、例えば、インサート挿入孔５の開口部等にて点接触するものであってもよい。すなわち、インサート２０は、傾斜面２７における線接触と、シャンク部２６の側面２８ａにおける接触とによって、より確実に位置決めされる。

このとき、シャンク部２６の側面２８のうちの側面２８ａ以外の側面２８は、インサート挿入孔５の壁面６から離間している。そのため、図２に示すように、インサート２０の中心軸２１は、インサート挿入孔５の中心に対して側面２８ａ側にずれている。

すなわち、工作機械では、スリーブ挿入孔の中心がスリーブ挿入孔の中心に一致するように設計される。それゆえ、従来のスリーブのように、インサート挿入孔の中心がスリーブ挿入孔の中心と一致する設計では、インサートの中心軸が、スリーブ挿入孔の中心に対してずれてしまう。そこで、本実施形態では、図２に示すように、スリーブ４のインサート挿入孔５の中心１１は、工作機械１のスリーブ挿入孔の中心２に対してずれているとともに、インサート２０の中心軸２１がスリーブ挿入孔の中心２と一致するように配置される。これによって、インサート２０をスリーブ４に取り付けただけで、インサート２０の中心軸２１が工作機械１のスリーブ挿入孔の中心に一致させることができ、切刃２２の位置合わせが不要であり、切削加工における加工精度も高い。

図２の横断面において、スリーブ４がリング状からなり、スリーブ４の外周円の中心１２はスリーブ挿入孔の中心２と一致している。すなわち、スリーブ４は、壁面６ａ側の肉厚ｔ１が、壁面６ａと対向する壁面６ｂ側の肉厚ｔ２よりも厚くなっている。

ここで、インサート２０は、１８０°回転させた逆向きの状態でインサート挿入孔５に挿入することができる。しかしながら、逆向きに装着すると、インサート２０の回転軸２１の位置が工作機械１のスリーブ挿入孔の中心２に対してずれてしまう場合がある。また、位置決め部材７と傾斜面２７とが線接触できない場合があり、その場合には、インサート２０の拘束力が低下する。そこで、本実施形態では、インサート２０を逆向きに装着する誤装着を抑制することができる。

誤装着を抑制するための第１の方法は、インサート２０とスリーブ４との所定の位置に誤装着防止用のマーキングをつける方法である。具体的には、インサート２０の所定の位置にインサート挿入孔５の挿入する向きを示すマーキングを有するとともに、スリーブ４
の所定の位置にインサート２０の挿入方向を示すマーキングを有する構成である。例えば、インサート２０においては、シャンク部２６の側面２８のうちの側面２８ａの位置に印字または刻印等によってマーキングを施す。スリーブ４においては、インサート挿入孔５のうち、インサート２０の側面２８ａが挿入される位置に、印字または刻印等によってマーキングを施す。そして、２つのマーキングを位置合わせしながら、インサート２０をインサート挿入孔５に挿入することによって、インサート２０の誤装着を抑制できる。

誤装着を抑制するための第２の方法は、図５に示すように、インサート２０において、取り付け部であるシャンク部２６の側面に一部を切欠いた切欠き部３０を有し、かつスリーブ４において、インサート挿入孔５の切欠き部３０側が挿入される位置に、切欠き部３０側が挿入されたときはインサート２０が装着できるとともに、インサート２０を逆向きに挿入したときにスリーブ４が接触する突起３１を有する。突起３１によって、インサート２０を逆向きに挿入できない構造となる。

スリーブ４の位置決め部材７は、インサート挿入孔５を横切るように配置されている。そのため、図１では、円柱状の位置決め部材７がインサート挿入孔５に対して直交するように配置されているため、円柱状の位置決め部材７の横断面である円が見えている。また、スリーブ４には、位置決め部材７の装着可能な貫通孔１３が複数個配置されており、インサート２０の突出し長さに応じて、位置決め部材７を装着する貫通孔１３を選択することができる。

また、位置決め部材７は必ずしもインサート２０の長手方向に対して垂直な方向である必要はなく、垂直な方向から長手方向に傾いた構成であってもよい。しかしながら、インサート２０の長手方向に対して垂直な方向であることが、インサート２０の加工が容易な点で望ましい。また、図２によれば、位置決め部材７は円柱形状であり、位置決め部材７の長手方向が、インサート２０の長手方向に対して垂直な方向となるように配置されている。位置決め部材７は、例えば、ピンやねじ材といったインサート２０の傾斜面２７と当接するものであればよい。例えば、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。ピンであれば容易かつ高精度に加工できるので、ピンのがたつきが抑制できてインサート２０の突き出し量を容易に変更することが可能である。本実施態様においては、位置決め部材７としてピンが用いられている。

ここで、図１によれば、インサート２０の脱落やがたつきを抑制するために、位置決め部材７以外に、位置決め部材７よりもスリーブ４の先端（第１端）側で、スリーブ４の外周面からインサート挿入孔５に貫通するネジ孔１６を設けて、ネジ孔１６にネジ部材１７を螺合して、ネジ部材１７の先端でインサート２０のシャンク部２６の外周面を押圧固定している。ネジ孔１６は、インサート挿入孔５の壁面６のうちの、インサート２０と接触する壁面６ａと対向する位置であると、インサート２０をより強固に拘束できる。このとき、シャンク部２６の側面２８は、スリーブ４と接触する側面２８ａと、ネジ部材１７と接触する側面が対向する位置となる。

また、シャンク部２６の側面２８のうち、ネジ部材１７に当接される側面２８ｂが平面である場合、スリーブ４に螺合されるネジ部材１７のクリアランスが１０〜３０′であれば、ネジ部材１７の先端平面がシャンク部２６の側面２８ｂに面接触するように当接されて固定される。この面接触する固定状態のほうが、ネジ部材１７の拘束力が高い。なお、ネジ部材１７に当接されるシャンク部２６の外周面は曲面であってもよい。

なお、本実施形態において、インサート２０はドリルであったが、これに限定されるものではなく、エンドミルやリーマ等の棒状で中心軸を有するものに適応可能である。

１ 工作機械
２ スリーブ挿入孔の中心
３ スリーブ挿入孔
４ スリーブ
５ インサート挿入孔
６ 壁面
７ 位置決め部材
１０ 切削工具
１３ 貫通孔
１４ 挿入孔
１５、１８ ネジ孔
１６ ネジ孔
１７ ネジ部材
２０ インサート
２１ 中心軸
２２ 切刃
２４ 切屑排出溝
２５ フルート部
２６ シャンク部
２７ 傾斜面
２８ 側面

Claims (4)

1. 工作機械に取り付けられるスリーブと、
   該スリーブに取り付けられ、長手方向に中心軸を有するとともに、少なくとも先端に切刃を有する棒状のインサートと
   を具備する切削工具であって、
   前記スリーブは、前記インサートの取り付け部が挿入されるインサート挿入孔と、該インサート挿入孔内に位置する位置決め部材とを具備し、
   前記インサートは、前記取り付け部の後端側に位置し長手方向に傾斜する傾斜面を具備し、
   前記インサートの前記傾斜面は、前記スリーブの前記位置決め部材に対して線接触で当接するとともに、前記インサートの前記取り付け部の側面のうちの前記傾斜面の長手方向の長さが長い側が前記スリーブの前記インサート挿入孔の壁面に接触し、
   前記スリーブの横断面はリング状であり、該リング状のスリーブの外周円の中心は該スリーブの前記インサート挿入孔の中心に対してずれているとともに、前記インサートの中心軸が前記スリーブの外周円の中心と一致するように配置される切削工具。
2. 前記工作機械の前記スリーブの外周円の中心は、前記工作機械の加工中心と一致する請求項１に記載の切削工具。
3. 前記インサートの所定の位置および前記スリーブの所定の位置に前記インサートの誤装着防止用のマーキングを有する請求項１または２に記載の切削工具。
4. 前記インサートにおいて、前記取り付け部の側面に一部を切欠いた切欠き部を有し、かつ前記スリーブにおいて、前記インサート挿入孔の前記切欠き部側が挿入される位置に、前記切欠き部側が挿入されたときは前記インサートが装着できるとともに、前記インサートを逆向きに挿入したときには前記スリーブが接触する突起を有する請求項１または２に記載の切削工具。

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