(57)【要約】【課題】  工具本体の剛性を高めて切削時の延出部のたわみや変形を低減するとともに、延出部の耐久性の向上を図ることによって工具本体の長寿命化を図った切削工具を提供する。【解決手段】  後端１ａ側が軸線方向に延びる棒状に形成された工具本体１と、工具本体１の上面先端１ｂ側に設けられた刃部２とを備えた切削工具Ｂにおいて、工具本体１の先端１ｂ側は、軸線方向と上下方向とに延びる２つの側面を備えた平板状の延出部５とされ、２つの側面のそれぞれに軸線方向に延びる帯状の補強部材１０が設けられ、補強部材１０が、超硬合金で形成されている。【選択図】    図１
2006272502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
後端側が軸線方向に延びる棒状に形成された工具本体と、該工具本体の上面先端側に設けられた刃部とを備えた切削工具において、
前記工具本体の先端側は、前記軸線方向と上下方向とに延びる２つの側面を備えた平板状の延出部とされ、前記２つの側面のそれぞれに前記軸線方向に延びる帯状の補強部材が設けられ、該補強部材は、超硬合金で形成されていることを特徴とする切削工具。
【請求項２】
請求項１記載のインサート着脱式切削工具において、
前記延出部の２つの側面の一側面と他側面とにそれぞれ設けられた前記補強部材は、前記軸線に直交する断面視で上下方向の異なる高さ位置に配されていることを特徴とする切削工具。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のインサート着脱式切削工具において、
前記刃部が設けられた前記工具本体の先端側の一部が、着脱可能とされていることを特徴とする切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばクランクジャーナルなどの切削加工に用いられる切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばクランクジャーナルなどの加工を行う切削工具には、工具本体の先端側に超硬合金等の硬質材料で薄片状に形成された切削インサート（刃部）を着脱可能にクランプ保持するインサート着脱式の切削工具が用いられている。この切削工具は、工具本体の後端側が、例えば旋盤機やマシングセンタなどの工作機械の刃物台や主軸に支持され、切削インサートの先端に形成された切刃を高速回転する被削材に切り込ませつつ水平方向に相対的に移動することで、被削材の外面や端面を切削可能とされる。
【０００３】
図４は、この種の切削工具の一例を示した側面図で、このインサート着脱式切削工具Ａは、工作機械のチャックなどに棒状に形成された後端１ａ側が保持されつつ支持される工具本体１と、被削材の切削に供される切刃２ａを先端に有する切削インサート２と、工具本体１の先端１ｂ側に設けられ工具本体１に切削インサート２を固定するクランプ機構３とを備えている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
工具本体１は、後端１ａ側に位置され、工作機械に把持されつつ支持される棒状に形成された支持部４と、支持部４の先端に連接され、該支持部４が延びる軸線Ｏ１方向に延出された平板状の延出部５とから構成されている。延出部５は、軸線Ｏ１に直交する方向の幅が支持部４の幅よりも小となるように形成されるとともに、軸線Ｏ１に沿う一側面５ａが支持部４の一側面４ａと同一平面を形成するように連設されている。
【０００５】
切削インサート２は、延出部５の上面（受け面）５ｂに載置され、延出部５の先端面１ｂよりも切削に供される切刃２ａが若干突出した状態とされている。また、切削インサート２は、その上面２ｂがクランプ機構３のクランプ部材３ａに押圧され、このクランプ部材３ａと延出部５の受け面５ｂとにより挟持されてクランプ保持されている。この切削インサート２をクランプ保持するクランプ部材３は、支持部４の幅と等しい幅を有する略矩形状のブロック状に形成され、幅を一致させつつ支持部４の先端側の上面４ｂに配置されている。加えて、クランプ部材３ａには、先端から垂下しつつ延出された押圧部３ｂが設けられ、押圧部３ｂの先端が切削インサート２の上面２ｂを押圧可能とされている。さらに、クランプ部材３ａには、上面３ｃから下面３ｄに貫通する貫通孔３ｅが形成されている。この貫通孔３ｅは、支持部４の先端側の上面４ｂから下面４ｃに向けてあけられその内面に螺刻が施された雌ネジ孔４ｄと連通するように形成されており、雄ネジ部材（固定手段）３ｆを貫通孔３ｅに挿通しつつ雌ネジ孔４ｄに螺合させることで、クランプ部材３ａの押圧部３ｂで切削インサート２をクランプ保持することが可能とされる。
【０００６】
一方、この種の切削工具には、例えば支持部の下面からこの下面に直交しつつ突出された顎部を設けたものもある。このインサート着脱式切削工具では、工作機械に支持部を支持させるとともに、顎部を保持台で保持することによって、切削インサートが被削材に切り込まれ切削を行う際に切削抵抗に伴う振動などを低減することが可能とされる。
【特許文献１】特開２００１−６２６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の切削工具では、延出部が支持部の幅よりも小さな幅とされ細く形成されているため、切削時に切削インサートを被削材に切り込ませることによる切削抵抗の主分力や、水平移動による切削抵抗の送り分力が工具本体に作用されて、この細く形成された延出部にたわみや変形が生じるという問題があった。
【０００８】
このように、延出部にたわみや変形が生じた場合には、被削材の加工精度が確保できないばかりか、場合によっては延出部が破断するなどして工具本体を使用することができなくなる。特にこうして延出部が破損すると、切削インサートを着脱可能とし損耗した切削インサートのみを交換することで繰り返し使用可能なインサート着脱式切削工具の利点が損なわれるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記事情を鑑み、工具本体の剛性を高めて切削時の延出部のたわみや変形を低減するとともに、延出部の耐久性の向上を図ることによって工具本体の長寿命化を図った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】
【００１０】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【００１１】
本発明の切削工具は、後端側が軸線方向に延びる棒状に形成された工具本体と、該工具本体の上面先端側に設けられた刃部とを備えた切削工具において、前記工具本体の先端側は、前記軸線方向と上下方向とに延びる２つの側面を備えた平板状の延出部とされ、前記２つの側面のそれぞれに前記軸線方向に延びる帯状の補強部材が設けられ、該補強部材は、超硬合金で形成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の切削工具においては、前記延出部の２つの側面の一側面と他側面とにそれぞれ設けられた前記補強部材は、前記軸線に直交する断面視で上下方向の異なる高さ位置に配されていることが望ましい。
【００１３】
さらに、本発明の切削工具は、前記刃部が設けられた前記工具本体の先端側の一部が、着脱可能とされていてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の切削工具によれば、工具本体の平板状の延出部の側面に、この工具本体よりも硬質の超硬合金からなる帯状の補強部材を、該延出部が延出する工具本体の軸線方向に延びるように設けることによって、特に切削時に作用する主分力や送り分力の方向において工具本体の剛性を高めることができる。これにより、切削抵抗の主分力や送り分力によって延出部にたわみや変形が生じることを防止でき、高い加工精度を確保することができるとともに、工具本体の耐久性の向上を図ることができる。また、特にインサート着脱式とした場合には、切削工具の切削インサートのみを交換することで繰り返し切削加工に供用できる利点を維持することが可能となる。
【００１５】
また、工具本体の一側面と他側面とにそれぞれ設けられた補強部材が、軸線に直交する断面視で上下方向に異なる高さ位置とされ、すなわち互い違いに配されることによって、切削抵抗の主分力と送り分力に対する剛性や耐久性をより高めることが可能となる。
【００１６】
さらに、刃部が設けられた工具本体の先端側の一部を着脱可能とすることによって、切削抵抗の主分力や送り分力でたわみや変形が生じやすい先端側のこの一部のみを交換することができ、工具本体を繰り返し切削加工に供用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図１から図３を参照し、本発明の一実施形態に係る切削工具について説明する。なお、図４に示した切削工具Ａと共通する構成については、同一符号を付しその詳細な説明を省略する。
【００１８】
本発明の一実施形態は、例えばクランクジャーナルなどの切削加工に用いられる切削工具に関するものであり、切削インサートを着脱可能なインサート着脱式切削工具に関するものである。本実施形態の切削工具Ｂは、図１から図３に示すように、後端１ａ側が軸線Ｏ１方向に延びる断面方形の棒状に形成された工具本体１と、工具本体１の先端１ｂ側上面５ｅに固定され被削材に切り込まれることにより被削材を切削する刃部２と、刃部（切削インサート）２を工具本体１と挟持し工具本体１に固定するブロック状のクランプ部材３ａとクランプ部材３ａに切削インサート２を挟持するクランプ力を与える固定手段３ｆとを有するクランプ機構３とを備えている。
【００１９】
工具本体１は、工作機械に把持されつつ支持される後端１ａ側の上述のように棒状に形成された支持部４と、この支持部４の先端４ｅに連接され支持部４の軸線Ｏ１方向に延設された接続部６と、接続部６の支持部４とは反対側から支持部４の軸線Ｏ１方向に向けられて、さらに工具本体１の先端１ｂ側に該軸線Ｏ１と平行な軸線Ｏ２に沿って延出された延出部５とが一体形成されている。
【００２０】
接続部６は、上下方向において支持部４の寸法Ｈ１よりも大きな寸法Ｈ２を有するとともに、支持部４の上面４ｂと接続部６の上面６ａとが同一水平面上に位置され、支持部４の下面４ｃに対して下方側に突出形成されている。また、接続部６は、一側面６ｂが支持部４の一側面４ａと同一平面を形成している。一方で、他側面６ｃは、支持部４との連接部分から延出方向の略中央位置までが支持部４の他側面４ｆと同一平面を形成するように延出されている。また、延出方向の略中央位置から先端１ｂ側に向かう一部の他側面４ｆが、幅が先端１ｂに向かって漸次小となるように滑らかな断面凹の曲面形状とされ、この曲面形状と繋がる他側面６ｃの先端１ｂ側が、支持部４の他側面４ｆに平行するように形成されている。
【００２１】
延出部５は、一側面５ａが支持部４および接続部６の一側面４ａ、６ｂと同一平面を形成している。また、他側面５ｃが接続部６の先端１ｂ側の側面６ｃと同一平面を形成し、軸線Ｏ２と上下方向とに垂直な方向（図２における上下方向）に厚さ方向を有する平板状をなしている。延出部５の下面５ｄは、接続部６の下面６ｄよりも上方に位置され、且つ支持部４の下面４ｃよりも下方に位置されている。これにより、接続部６の下端側が支持部４および延出部５に対して下方に突出状態とされ、この突出部分が接続部６の顎部６ｅとされている。
【００２２】
また、延出部５は、その上面５ｅ先端１ｂ側の一部が着脱可能なブロック状のカートリッジ７とされている。カートリッジ７は、その上面７ａの後端から延出部５の軸線Ｏ２方向略中央までが支持部４および接続部６の上面４ｂ、６ａと同一水平面を形成している。また、上面７ａの先端側は、後端側の上面７ａに対して下方に傾斜する平面状の傾斜面とされ、この傾斜面が切削インサート（刃部）２を支持する受け面７ｂとされている。さらに、上面７ａと受け面７ｂが連接する略中央位置には、受け面７ｂに直交する方向に突出する突起部７ｃが設けられ、この突起部７ｃの上面が受け面７ｂに平行するように形成されている。
【００２３】
また、カートリッジ７の後端側には、軸線Ｏ２方向に並設されつつ上面７ａから下面７ｅに向けて貫通する２つの貫通孔７ｆが設けられている。さらに、カートリッジ７の下面７ｅには、幅方向の中央に後端から先端に向けて連設された断面コ字状の凹溝７ｇが形成されている。一方、カートリッジ７の下面７ｅと面接触する支持面５ｆには、カートリッジ７の下面７ｅが面接触された状態で、この２つの貫通孔７ｆとそれぞれ連通し延出部５の下面５ｄに向けてあけられたカートリッジ固定孔８が設けられ、その内面に雌ネジの螺刻が施されている。また、この支持面５ｆには、その幅方向の中央に軸線Ｏ２に沿って後端から先端に連接されつつ支持面５ｆの直交方向に突設された凸部５ｇが形成されている。このカートリッジ７は、下面７ｅを支持面５ｆと面接触させた状態で、凹溝７ｇが凸部５ｇに嵌合され、かつカートリッジ７の貫通孔７ｆに挿通しつつカートリッジ固定孔８に外面に雄ネジの螺刻が施されたネジ部材９が螺合されることで、強固に工具本体１と一体化される。
【００２４】
また、カートリッジ７には、突起部７ｃの上面からこの上面に直交する方向にあけられた雌ネジ孔７ｄが設けられている。この突起部７ｃの上方に、ブロック状のクランプ部材３ａと、クランプ部材３ａとカートリッジ７とを一体化する雄ネジ部材（固定手段）３ｆとからなるクランプ機構３が設けられている。クランプ部材３ａは、上面から下面に貫通し雄ネジ部材３ｆが挿通される１つの貫通孔３ｅが設けられ、その後端側が垂下されているとともに、先端側が工具本体１の先端１ｂに向けて幅を漸次小としつつ垂下されている。ここで、クランプ部材３ａの先端側の垂下部分は押圧部３ｂとされている。
【００２５】
カートリッジ７の先端側の受け面７ｂに載置された切削インサート（刃部）２は、例えば超硬合金などの硬質材料で形成され、鋭角に形成された２つの鋭角端部が延出部５の軸線Ｏ２上に配されている。また、カートリッジ７の先端側に配された鋭角端部が切刃２ａとされ、この切刃２ａは、工具本体１の先端１ｂよりも若干突出されている。さらに、切削インサート２の下面がカートリッジ７の受け面７ｂにシートを介して着座させられ、上面はクランプ部材３ａの押圧部３ｂの先端側の平面と面接触されている。
【００２６】
このように構成されたカートリッジ７においては、クランプ機構３の雄ネジ部材３ｆが雌ネジ孔７ｄに螺合されてクランプ部材３ａが固定されるとともに、クランプ部材３ａの押圧部３ｂが切削インサート２の上面を押圧して、切削インサート２がクランプ部材３ａの押圧部３ｂとカートリッジ７の受け面７ｂとによって挟持されつつクランプ保持される。なお、延出部５およびカートリッジ７の先端面は、切刃２ａがなす前記鋭角端部の形状に合わせ、上下方向に直交する断面が、切刃２ａより僅かに後退した凸Ｖ字状とされている。
【００２７】
そして、延出部５の一側面５ａから接続部６の一側面６ｂの先端側の一部にかけては、延出部５の軸線Ｏ２方向にそれぞれ平行して延設された３条の溝が上下方向に間隔をあけて形成され、この溝内に例えばロウ付けされた超硬合金からなる帯状の補強部材１０が設けられている。さらに、延出部５の他側面５ｃにも２条の溝が、延出部５の軸線Ｏ２方向にそれぞれ平行して上下方向に間隔をあけて延設されており、この溝内にも同様に超硬合金からなる帯状の補強部材１０が設けられている。ここで、前記溝は、断面コ字状とされるとともに、補強部材１０は、この溝に嵌合可能な断面方形状とされている。また、この延出部５と接続部６の一部に設けられた補強部材１０は、図３に示すように、一側面５ａ、６ｂ側と他側面５ｃ側とで延出部５の軸線Ｏ２に直交する断面視で上下方向に異なる高さ位置に配されている。すなわち、一側面５ａ、６ｂ側の最上段の補強部材１０の下端縁と、他側面５ｃの最上段の補強部材１０の上端縁が上下方向に同じ高さに位置し、さらにこの他側面５ｃの最上段の補強部材１０の下端縁が一側面５ａ、６ｂ側の２段目の補強部材１０の上端縁と上下方向に同じ高さに位置するというように、千鳥状の配置とされている。
【００２８】
ついで、上記の構成からなる切削工具Ｂを用いて被削材を切削加工する方法について説明する。
【００２９】
はじめに、図１および図３に示した切削工具Ｂの支持部４を、例えば旋盤機やマシングセンタなどの工作機械に把持させるとともに、接続部６の顎部６ｄを保持台に保持させて工具本体１を固定する。ついで、例えば高速回転させた被削材に向けて切削工具Ｂを前進させて、切削インサート２の切刃２ａを切り込ませる。この段階から、被削材が切削されるとともに、切削抵抗の主分力が切削インサート２を通じて工具本体１の、特に先端側に位置する延出部５に作用される。さらに、切削インサート２が被削材に切り込んだ状態を維持しつつ被削材の回転軸に沿って切削工具Ｂを相対的に水平移動し、例えば予め定められた幅の範囲で往復運動させることによって被削材に溝を形成してゆく。この切削インサート２を水平方向に相対移動する段階では、工具本体１の、特に先端側に位置する延出部５をその厚さ方向に変位させる送り分力が作用される。
【００３０】
この主分力と、特に送り分力とによって工具本体１にたわみや変形が生じた場合には、被削材の切削精度が低下するばかりでなく、場合によっては延出部５に破断が生じたりして工具本体１を使用することができなくなる。
これに対して、本実施形態に示す切削工具Ｂでは、延出部５のカートリッジ７を除く側面５ａ、５ｃおよび接続部６の一部の側面６ｂ、６ｃに、帯状の補強部材１０が設けられていることにより、特に延出部５が高剛性とされている。しかも、この補強部材１０は、延出部５に作用する主分力の方向と送り分力の方向との双方に直交する軸線Ｏ２方向に延びるように設けられているので、特に主分力と送り分力とによって延出部５が変形することがないものとされる。
【００３１】
したがって、上記の切削工具Ｂによれば、切削抵抗の主分力と送り分力とによってたわみや変形が生じやすい延出部５の側面５ａ、５ｃに軸線Ｏ２方向にそれぞれ平行して延設された帯状の補強部材１０が設けられていることで、延出部５を高剛性とすることができ、たわみや変形が生じることを防止することができる。これにより、切削時の延出部５のたわみや変形による切削精度の低下を抑えて高精度の加工が可能となるとともに、耐久性に優れた工具本体１を備える切削工具Ｂとすることができる。
【００３２】
また、延出部５の一側面５ａと他側面５ｃとにそれぞれ設けられた補強部材１０が、上述のように延出部５の軸線Ｏ２に直交する断面視で上下方向に異なる高さ位置に配されていることによって、この補強部材１０が設けられた部分では、その全体に上下方向に渡って該補強部材１０が配置されることになるので、主分力と送り分力に対する耐久性を向上させることができる。
【００３３】
さらに、本実施形態に示した切削工具Ｂによれば、切削インサート２近傍の最も破損が生じやすい延出部５の上端側の一部が、着脱可能なカートリッジ７とされて、このカートリッジ７に切削インサート２がクランプ保持されているため、カートリッジ７に変形や破損が生じた場合においても、カートリッジ７を工具本体１と分離して新たなカートリッジを設けることにより再度切削作業に切削工具Ｂを供用することができる。よって、切削インサート２近傍の延出部５に破損が生じた場合においても工具本体１全てを交換する必要がなくなり経済的に優位なものとすることができる。
【００３４】
なお、本発明は、上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、工具本体１の延出部５の上端側に着脱可能なカートリッジ７が設けられているものとしたが、この限りではなく、カートリッジ７が一体形成されてもよいものである。この場合には、補強部材１０を延出部５の上面５ｅから下面５ｄの範囲内に適宜配置することによって切削インサート２近傍の延出部５の変形や破損を防止できる。また、延出部５の一側面５ａと他側面５ｃとにそれぞれ設けられた補強部材１０は、延出部５の軸線Ｏ２に直交する断面視で上下方向に同じ高さ位置で配されてもよいものである。さらに、本実施形態の切削工具Ｂには、顎部６ｅが形成されているものとしたが、顎部６ｅは形成されていなくてもよいものである。また、本実施形態では、切削工具Ｂがインサート着脱式であるものとして説明を行なったが、この限りではなく、工具本体１に切削インサート２が固着され着脱不能とされてもよいものである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係るインサート着脱式切削工具を示す側面図である。
【図２】図１に示したインサート着脱式切削工具のＸ−Ｘ線矢視図である。
【図３】図２に示したインサート着脱式切削工具のＹ−Ｙ線矢視図である。
【図４】従来のインサート着脱式切削工具の一例として示した図である。
【符号の説明】
【００３６】
１      工具本体
１ａ    後端
１ｂ    先端
２      刃部（切削インサート）
２ａ    切刃
３      クランプ機構
３ａ    クランプ部材
３ｂ    押圧部
３ｆ    固定手段（雄ネジ部材）
４      支持部
４ａ    一側面
４ｆ    他側面
５      延出部
５ａ    一側面
５ｃ    他側面
６      接続部
６ｅ    顎部
７      カートリッジ
７ｂ    受け面
７ｃ    突起部
１０    補強部材
Ｏ１    支持部の軸線
Ｏ２    延出部の軸線
Ａ      切削工具
Ｂ      切削工具
【図１】
2006272502.tif 000003
【図２】
2006272502.tif 000004
【図３】
2006272502.tif 000005
【図４】
2006272502.tif 000006