(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状のホルダ先方に突出させ、スローアウェイチップを載置するための幅細の下顎部、上記下顎部の後側近傍位置に形成したホルダ凹部に取付けられ、上記下顎部と協同してスローアウェイチップを挟持するための上顎部を先端に備えた板状の押え金具を有する切削工具であって、
該押え金具が、ホルダ凹部に固定するための第１の固定部と、スローアウェイチップを挟持もしくは開放するための第２の固定部を有し、第１の固定部と第２の固定部との間にはスリット部を有するとともに、
該第１の固定部が接着手段により固着されていることを特徴とする切削工具。
【請求項２】
上記切削工具の凹部には、押え金具の第１の固定部とスリットとの境界領域近傍に対応する位置に溝部が形成されている請求項１記載の切削工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、柱状のワークを切断（分断加工）したり、或いはワークの外周もしくは内周に周溝を形成（溝入れ加工）するために用いる切削工具に関し、より詳細には切刃を備えたスローアウェイチップを使用した分断加工もしくは溝入れ加工用の切削工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
分断加工や溝入れ加工に使用する切削工具としては、図７に示すように先端上面に切刃３１を備えたスローアウェイチップ（以下従来技術および本発明を含めチップと略称する）３２の後端部を押え板３３でもってホルダ３４の先端横面に凹設したチップ座部３５に圧接固定するタイプの切削工具３０が、従来から用いられている。
【０００３】
この種の切削工具３０は、チップ座部３５の背面３６側が機械から露出するように設置されているので、上記背面３６から固定ネジ３７を挿入し、押え板３３に設けたネジ孔３８と固定ネジ３７の先端部螺着することにより、押え板３３をチップ座部３５に圧接固定するようになっていた。
【０００４】
ところが、上記従来の切削工具３０は押え板３３と固定ネジ３７が前記ネジ孔３８内でのネジ溝孔３８近傍の非常に狭い領域のみにしか作用しないため、チップを圧着固定する力が部位により不均一に伝わり、チップ３２の固定が不安定となり、高荷重の切削に際しては、ビビリ振動や、それによるチップ３２やホルダ３４の破損の原因となるなどの問題点があった。
【０００５】
一方、分断加工や溝入れ加工に使用する切削工具にあっては、分断できるワークの径やワークに対する溝入れ深さ（有効加工量）はホルダ３４からのチップ３２の突出量で決まるため、上記従来の切削工具３０の場合には、チップ３２の長さに比べて有効加工量も少ないのが現状である。とりわけ複数の切削コーナーを有するチップの場合にはなおさらこの傾向が現れていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術の問題に鑑み、本発明は、柱状のワークを切断したり、或いはその外周もしくは内周に周溝を形成するために用いる切削工具において、チップ固定力が大きく、ビビリ振動が発生し難いことを特徴とする切削工具を提供することを課題とする。
【０００７】
また本発明は、複数の切削コーナーを有するチップを使用する場合であっても、チップの長さに対して十分大きな有効加工量が得られる切削工具を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、切削工具が、柱状のホルダ先方に突出させ、スローアウェイチップを載置するための幅細の下顎部、上記下顎部の後側近傍位置に形成したホルダ凹部に取付けられ、上記下顎部と協同してスローアウェイチップを挟持するための上顎部を先端に備えた板状の押え金具を有する切削工具であって、該押え金具が、ホルダ凹部に固定するための第１の固定部と、スローアウェイチップを挟持もしくは開放するための第２の固定部を有し、第１の固定部と第２の固定部との間にはスリット部を有していることを特徴とする。チップ挟持機能に直接関与することが無く、ホルダ本体に押え金具を強固に固定するための第１の固定部と、スローアウェイチップの挟持もしくは開放するといったチップ挟持機構に直接関わる第2の固定部とを有しているため、板状の押え金具を使用するという簡単な構造にもかかわらず、チップを強固に挟持することができる。
【０００９】
さらに、第１の固定部が接着手段により固着させていることにより、長期に亘って強固な固定を確保できる。
【００１０】
ある実施態様においては、凹部に、押え金具の第１の固定部と第２の固定部とに対応する位置の間に溝部を形成したことにより、たとえ第１の固定部に必要量よりも少し大目に接着手段を使用したとしても、この接着手段が第２の固定部にまで及ぶことを有効に防止することができる。
【００１３】
以下図面を使用して、本発明の実施形態を具体的に説明する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本実施形態の本発明に係る切削工具の分解斜視図である。全体として１で示す切削工具は、角柱状ホルダ（以下ホルダと略称する）２と押え金具６、およびこの押え金具６をホルダ２に固定するための固定ネジ８，８’とから構成されている。
【００１５】
ホルダ２は焼き入れした工具鋼や超硬などから形成されており、切削加工機本体に取り付けるためのシャンク部Ｓと切刃を有する交換自在なチップ５を取り付けるための固定部Ｌからなっている。
【００１６】
固定部Ｌは、その側面がシャンク部Ｓの側面１００より平面状の段差面１０１、同じく平面上の押え金具取付面１０２を有した凹部Ｐを形成し、押え金具６を取り付けるポケットとしている。そしてこの凹部Ｐには、押え金具６を取り付けるためのネジ孔１０，１０’が形成されている。そしてこの２つのネジ孔１０，１０’の間には、ややネジ孔１０寄りに溝部Ｆが形成されている。この溝部Ｆよりネジ孔１０側が第１の固定面４１として、ネジ孔１０’側第２の固定面４２として機能させるものである。この押え金具６の取り付け方法については後述する。
【００１７】
固定部Ｌの図中左側、即ち切削工具のチップ５を取り付ける側の先端面（以下単に先端面と略称する）１０３は、円筒面状に形成され、固定部上面１０４とで形成される辺稜１０５よりも下方側へ行くに従ってより前方へ突出させている。また先端面１０３の図中左側面１０６は、分断加工時に使用するサブスピンドルとの干渉を防止する目的から斜めにカットされている。
【００１８】
更に、固定部Ｌの先端下方側には、側面部よりチップ５を押え金具６に形成した上顎部６ａと共に挟持するための下顎部２ａが設けられている。この両顎部６ａ，２ａの幅はチップ５と同じ幅を有している。ここでチップ５の幅とは切刃部Ｃ、Ｃ’以外の本体部分の幅［図３（ｂ）中の符号ｔ］を意味する。
【００１９】
下顎部２ａは図１に示されているように、略Ｌ字を横に寝かせたような形状をしており、チップ５を載置するチップ載置部２１と、チップ載置部２１の奥側上部にチップ５を所定位置に位置づけるためのストッパー部２２とを有している。チップ載置面２４は山形状をしており、後述するチップ５の下面に形成したＶ字状の凹部とガタ無く係合できるような対応した載置面を形成している。またストッパー部２２は、チップ５の後端面と当接するストッパー面２３を有しており、このストッパー面２３にチップ５の後端面を当接させたとき、チップ５の先端面下端側が下顎部２ａの先端と一致するような関係で、ストッパー面２３を位置付けている。そしてストッパー部２２とチップ載置部２１との間のコーナーには、下顎部２ａに応力が作用した際に、亀裂が生じないように応力分散のための穴を形成している。
【００２０】
かくして下顎部２ａは、図２（ａ）に示したように、下方側に突出させた円筒面状の先端面１０３を利用して、固定部Ｌからの突出量を極力抑えることで、下顎部２ａ全体の剛性を高め、載置するチップ５と同様の薄い肉厚とすることを可能にしている。しかも下顎部２ａのチップ５を載置するチップ載置面２４を傾斜させ、下顎部２ａの根元側の高さが低くなる場合であっても、上述した先端面１０３の存在により十分な剛性を確保することができている。
【００２１】
次に図１に戻り押え金具６について説明する。
【００２２】
押え金具６は全体として板状であり、図に示されたような特異な形状に形成されている。
具体的には、押え金具６は、図中左側より第１の固定部６１、スリット６ｂ、第２の固定部６２、上顎部６ａからなり、焼き入れした工具鋼などの高硬度材料を使用して形成されている。
【００２３】
そして、第１の固定部６１、第２の固定部６２には、固定ネジ８，８’のネジ部のみを貫通させる貫通孔７、７’が形成されている。そしてこの貫通孔７、７’の開口側内面形状は、後述するネジ頭１１，１１’としての皿部に対応させると共に、幾分（後述する偏心量ｄを考慮した分だけ）大きく形成している。
【００２４】
この押え金具６の幅ｌは前述したホルダ２の凹部Ｐに形成した段差面１０１の幅と実質上同一の幅を有しており、また高さｈはホルダ２の高さと実質上同一の高さを有している。その結果、押え金具６をホルダ２に取り付けた状態で、ホルダ２の上面および側面と一体化する形状に形成されている。
【００２５】
なお、貫通孔７’を形成した第２の固定部６２表面は、第１の固定部６１表面よりも幾分肉厚が薄くなるよう加工が施されている。この理由は、固定ネジ８’を締め付けた際にネジ頭１１’表面がこの肉厚を薄くすることで、押え金具６の表面より、より内側に設定でき、後述するチップ５の交換時に固定ネジ８’を弛めた場合にも押え金具６の表面から突出させることがないからである。
【００２６】
一方、押え金具６の先端上部は、高さｈよりも小高く形成し、この部分より前方に突出させた上顎部６ａを有している。この上顎部６ａの幅は、前述した下顎部２ａと同様にチップ５の幅に一致する様、押え金具６の幅ｌよりも幅細に形成されている。
【００２７】
この上顎部６ａは、前述した下顎部２ａと協同してチップ５を挟持するクランプ機構を形成するものである。具体的には、上顎部６ａ下面は山形状をしており、後述するチップ５の下面に形成したＶ字状の凹部とガタ無く係合できるような対応したチップ押圧面６５を形成して、スリット６ｂおよび第２の固定部６２を利用して、下顎部２ａ側への移動を実現し、この移動によりチップ５を下顎部２ａとで挟持するものである。
【００２８】
このため、上顎部６ａにはチップ５を挟持させるための強い作用力が加えられるが、以下に説明する構成により、上顎部６ａの剛性を高め解決している。具体的には、上述したように下顎部２ａのチップ載置面２４を傾斜させたことにより、上顎部６ａの押圧面６５を傾斜させることができ、その結果、上顎部６ａは根元ほど高さを大きくすることができ、しかも、上顎部６ａを押え金具６の上面よりも小高く形成した部分より突出させていることとも作用し、この根元部分の剛性は特に大きくさせることができている。なお、この上顎部６ａ並びに下顎部２ａのチップ押圧面６５およびチップ載置面２４に形成した傾斜角は概ね５度〜２０度の範囲であることが望ましい。この理由は上記傾斜角が５度未満の場合、上顎部６ａの根元部分の高さを大きくできず、上顎部６ａの強度が小さくなる傾向がある。他方、上記傾斜角が２０度を超えると、上顎部６ａによりチップ５を押圧する力が横方向に分散され、チップ５をの拘束力が低下する恐れがあるからである。
【００２９】
かくして、上顎部６ａのチップ挟持部分をチップ５と同じような薄い幅とすることができている。
【００３０】
なお、上顎部６ａの下方側根元には、第２の固定部６２の先端面よりも後方側に窪み６６を形成している。この窪み６６は、挟持するチップ５の他方の切刃部Ｃ’を保護するためのものである。
【００３１】
次に固定ネジについて説明する。
【００３２】
押え金具６を固定部Ｌに固定するために使用する固定ネジ８（第１固定ネジ），８’（第２固定ネジ）は、共にネジ頭が皿状になった皿ネジである。第１固定ネジ８は押え金具６をホルダ２の固定部Ｌに強固に固定させるため固定ネジであり、第２固定ネジ８’はチップ５を挟持させたり、交換時にチップ５を開放するために使用する固定ネジとして機能させるものである。そのため、図２（ａ）（ｂ）に示されるように、特に第２固定ネジ８’はネジ頭のみならずネジ端部側にもネジの締め付けや開放を行うための穴、具体的には、この実施例では六角形の穴があけられている。
【００３３】
本発明に使用するチップ５は、幅狭の略四角柱状をしたものであり、上面の先端及び後端側それぞれに、切刃稜５ａとこれに連続するすくい面５ｂが形成された切刃部Ｃ、Ｃ’を有する、両刃使いのチップとなっている。即ち、一方の切刃部Ｃが使用により寿命がくると、他方の切刃部Ｃ’が使用できるという経済的なものである。
【００３４】
このチップ５の上面および下面はＶ字状に形成されており、ホルダ２の下顎部２ａの載置面および押え金具６の上顎部６ａに備えた押圧面６５の形状と対応させ、チップ５を強く確実に挟持できる様になっている。なお、このＶ字角度は、使用するチップの材料によっても相違するが、チップの大きさや靱性、脆性を考慮し、概ね９０〜１５０°程度の範囲で任意に設定すればよい。
【００３５】
上記押え金具６の固定方法は次の通りである。まずホルダ２の固定部Ｌに形成した第１の固定面４１にのみ接着剤を塗布する。そして固定部Ｌに押え金具６を貼り付け、第１固定ネジ８を貫通孔７に通してネジ孔１０に締め付け、押え金具６を固定部Ｌに固着させる。
【００３６】
このとき、図４に示したように、固定部Ｌのネジ孔１０の中心と、貫通孔７の中心とは偏心距離ｄだけずらして形成させている。具体的には押え金具６の貫通孔７の中心よりも、第１固定面４１のネジ孔１０の中心は偏心距離ｄだけ段差面１０１側にずれている。そのため、図５に示したように、第１固定ネジ８を締め付けると皿状になったネジ頭１１の下面が貫通孔７に作用し、前記貫通孔７とネジ孔１０との中心を一致させるように、押え金具６を偏心方向、即ち段差面１０１側へ押し付けることとなる。かくして押え金具６の後側面６ｃと段差面１０１が密着し、しかも接着剤により押え金具６とホルダ２とは強固に固着させることが可能となる。そしてこの段階で、チップ５の挟持もしくは開放に関与しない第１の固定部６１を使用した、押え金具６のホルダ２への固定が完了する。
【００３７】
なお、使用する接着剤の量は、固着時に押え金具６からはみ出さない程度の少ない量でよい。また接着剤としては、嫌気性の液状時間硬化型接着剤、二液混合型アクリル性瞬間接着剤などを使用できる。このとき、接着剤を多く使用し、第２の固定面４２側まで流出してしまうと、チップ５の固定乃至は開放のために使用する押え金具６の第２の固定部６２をも接着させてしまうことともなりかねないため、この実施例では、スリット６ｂよりも幾分第１の固定面４１側に溝部Ｆを形成し、流出した接着剤を食い止めるようにしている。
【００３８】
また、前記偏心距離ｄは、押え金具６の後側面６ｃが段差面１０１へ押圧させるための力が作用する程度の偏心距離であればよく、この実施例では４ｍｍのネジ孔に対して０．２〜０．５ｍｍ程度偏心させている。この偏心量はネジの大きさによっても当然相違するものであるが、大きすぎる場合、ネジを最後まで締め付けることができなくなり、固定部Ｌより突出させた状態となるので好ましくない。逆に小さ過ぎる場合には、作用力が小さくなるため、固定力や挟持力が弱くなってしまう傾向にある。
【００３９】
なお、上記したようにして押え金具６をホルダ２に固定した後は、第１固定ネジ８をゆるめる必要は無いため、第１固定ネジ８のネジ頭１１に形成している締付孔はドリルで切削しつぶしておけば、誤ってネジを弛めることが無いので好ましい。
【００４０】
次にチップのクランプ機構について説明する。
【００４１】
チップ５を交換する際のクランプ機構は、ホルダ２に固定されている下顎部２ａと押え金具６に設けられ、ホルダ２に対して移動可能な上顎部６ａとの協同によってなされ、上顎部６ａの移動を第２の固定部６２によって行うものである。従って、このクランプ機構が、チップの挟持もしくは開放といったチップに直接関与しながらホルダ２に固定される、押え金具６の第２の固定部６２が有する機能である。
【００４２】
まず、押え金具６の第２の固定部６２に設けた貫通孔７’より固定ネジ８’を固定部Ｌに設けたネジ孔１０’に、固定ネジ８’を緩く締め付ける。このとき図４に示したように、固定部Ｌのネジ孔１０’の中心と、貫通孔７’の中心とは偏心距離ｄだけずらして形成させている。具体的には押え金具６の貫通孔７’の中心よりも、第２固定面４２のネジ孔１０’の中心は偏心距離ｄだけ下面２５側にずれている。そのため、第２固定ネジ８’を締め付けると皿状になったネジ頭１１’の下面が貫通孔７’に作用し、貫通孔７’とネジ孔１０’との中心を一致させるように、押え金具６を偏心方向、即ち下面２５側へ押し付ける力が発生する。一方、押え金具６は、前述したように予め第１の固定面４１に固着させた第１の固定部６１と第２の固定部６２との間にスリット６ｂを有しているで、この固定ネジ８’が生み出す下方向の力によって、スリット６ｃ上部にある橋絡部６ｄを支点として上顎部６ａとともに第２の固定部６２を下方側へ移動することを許容している。
【００４３】
かくして、押え金具６はスリット６ｂの下方端の幅を狭めながら上顎部６ａを下顎部２ａ側へ移動させることができる。
【００４４】
しかし、チップ５を装着する場合には、この移動が生じる前に固定ネジ８’の締め付けを一旦停止し、両顎部２ａ，６ａの間にチップ５をストッパー面２３に当接するまで挿入する。
【００４５】
ついで、固定ネジ８’を最後まで締め付け、下方向に発生する強力な力を利用して、チップ５を顎部２ａ，６ａの所定位置に挟持することができる。勿論このとき、第２の固定部６２はホルダ２とも固定ネジ８’により固定されているため、第１の固定部の果たす押え金具６のホルダ２への固定機能をも補助していることとなる。
【００４６】
この第２の固定部６２によりなされるチップ挟持機構は、上顎部６ａは押え金具６の橋絡部６ｄを中心とした旋回運動（図中反時計方向）により挟持力を発生させている。そのため、チップ５をストッパー面２３に押さえつける方向にも挟持力を作用させることができ、チップ５は上下の顎部２ａ，６ａおよびストッパー面２３にて確実に挟持されるので、切削加工中のビビリや緩むといった心配は全く無い。
【００４７】
なお、この図に示した実施形態では下方側が開放されスリット６ｂを用いて説明したが、上端側を開放するようにしてもよい。この場合、スリットの下端側に形成された橋絡部を支点としてスリット上端を幾分拡げるようにしながら上端部を下顎部方向に移動させることが可能となる。
【００４８】
使用したチップ５の切刃が摩耗し交換を必要となった場合には、第２固定ネジ８’を緩め顎部に発生している挟持力を弛めてやれば、容易にチップを顎部より引き抜くことが可能となる。なお、この固定ネジ８’の締め付けや緩め動作は、前述したようにネジ頭１１’側からでも、ネジ先端側からのいずれからでも可能となっている。
【００４９】
本発明は、チップ５と同じ幅を有する上下顎部２ａ，６ａを利用してチップ５を傾斜させて挟持すること、および固定部Ｌの先端面を円筒面状に形成していることから、非常にコンパクトな設計でありながら、有効な切削加工を実施できる。
【００５０】
この事実を、分断加工の様子を示した図６を参照して説明する。
【００５１】
本発明の切削工具１を回転するワーク（被削材）Ｗに、当接させると、チップ５の切刃Ｃが、ワークＷを切削する。切削の進行にともなって、相対的にチップ５はワークＷの内部に侵入していく。このとき、チップ５と両顎部２ａ，６ａは同一の幅を有しているため、顎部も切削された加工部分に侵入させることできる。しかも切削工具１の先端面１０３は円筒面状をしているので、切削工具の顎部２ａ，６ａは、回転するワークＷの外周軌跡と干渉することなく根元まで侵入させることが可能となる。このとき、チップ５の切刃部Ｃ’（顎部奥側の切刃部）が、先端面１０３と下顎部２ａとがつくる円弧状の交差稜２６の延長線上もしくはその近傍に位置づけるように、ストッパーの位置や顎部の突出量を設定すれば、スローアウェイチップの長さを最大限活かすことができる。
【００５２】
更に、上記したチップ５の切刃部Ｃ’を円筒面よりもやや後方側に設ければ、切刃部Ｃ’が未使用の場合には、切削加工中も切刃部Ｃ’を有効に保護することができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の切削工具は、ホルダ本体への押え金具固定機構としての第１の固定部と、チップ挟持機構としての第2の固定部とを有しているため、板状の押え金具を使用するという簡単な構造にもかかわらず、チップを強固に挟持することができる。
【００５４】
また、第１の固定部が接着手段により固着させることで、長期に亘って強固な固定を確保できる。
【００５５】
また、押え金具の第１の固定部と第２の固定部とに対応する位置の間に溝部を形成したことにより、たとえ第１の固定部に必要量よりも少し大目に接着手段を使用したとしても、この接着手段が第２の固定部にまで及ぶことを有効に防止することができる。
【００５６】
更に、上顎部及び下顎部の幅がチップと実質上同じであるため、チップを上下方向より強固に挟持できるばかりか、この両顎部が切削加工上の障害とならず、結果として切削工具の有効加工量を大きく確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による切削工具の分解斜視図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は、図１の切削工具の固定部を示す斜視図である。
【図３】図１の切削工具に固定したチップを示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。
【図４】図１の切削工具の側面図である（固定ネジを外した状態）。
【図５】図１の切削工具の側面図である（固定ネジを装着した状態）。
【図６】（ａ）（ｂ）は図１の切削工具による分断加工の様子を示す説明図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、従来の切削工具を示す。
【符号の説明】
１      切削工具
２      ホルダ
２ａ    下顎部
５      チップ
６      押さえ金具
６ａ    上顎部
６ｂ    スリット
２４    チップ載置面
２５    ホルダ下面
６１    第１の固定部
６２    第２の固定部
Ｐ      凹部
Ｆ      溝部
【図１】
0004412797.tif 000002
【図２】
0004412797.tif 000003
【図３】
0004412797.tif 000004
【図４】
0004412797.tif 000005
【図５】
0004412797.tif 000006
【図６】
0004412797.tif 000007
【図７】
0004412797.tif 000008