(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削インサートを支持するようにしたインサート支承面とクサビを支持するようにしたクサビ支承面とを形成し、該クサビ支承面が当該インサート支承面に隣接した前面部と該前面部に対して鈍角度で上方へ延びる後面部とを含む本体と、
前記インサート支承面から上方へ突出し、前記切削インサートの貫通孔に進入するようになっているピンであって、前記クサビ支承面の前記後面部が概ね当該ピンの方へ向いているピンと、
前記クサビ支承面によって支持されるクサビであって、該クサビを前記クサビ支承面の前記前面部に留める固定ネジを受容する貫通孔と、前記固定ネジが締められたときに前記クサビ支承面の前記後面部に当接することによって当該クサビを前記ピンの方へ移動させる後位接触面と、該後位接触面とは反対側に位置した前位接触面とを含み、該前位接触面が、前記ピンに対して当接して押すためのインサート係合部分を含み、前記前位接触面の底面部が前記インサート係合部分よりも前記ピンの軸線に近い個所において前記クサビ支承面の前記前面部に当接するための支持ヒールとを含むようになっているクサビと、
を含んで構成された切削インサート用の工具ホルダ。
【請求項２】
前記インサート係合部分が湾曲隆起を含んで成る、請求項１に係る工具ホルダ。
【請求項３】
前記支持ヒールが前記クサビ支承面の前記前面部に当接する下縁を含み、当該下縁が凹所を含む、請求項１に係る工具ホルダ。
【請求項４】
前記ピンが、上方へ進むに従って幅広になり且つインサート孔の対応する部分と係合するようになっている部分を含む、請求項１に係る工具ホルダ。
【請求項５】
前記クサビの前記後位接触面が、前記クサビ支承面の前記後面部と線接触するために、当該接触面の上位部分から下位部分に至るまで丸くなっている、請求項１に係る工具ホルダ。
【請求項６】
更に、前記クサビを上方へ付勢するバネを含んで成る、請求項１に係る工具ホルダ。
【請求項７】
更に、前記固定ネジを除去するや上方向きの力を前記クサビに付与するため、前記クサビの下側で前記固定ネジに取り付けられた係留ワッシャを含む、請求項１に係る工具ホルダ。
【請求項８】
貫通孔を有する切削インサートと組合された工具ホルダであって、
切削インサートを支持するようにしたインサート支承面とクサビを支持するようにしたクサビ支承面とを形成し、当該クサビ支承面が該インサート支承面に隣接した前面部と該前面部に対して鈍角度で上方へ延びる後面部とを含む本体と、
前記インサート支承面から上方へ突出し、前記切削インサートの貫通孔に進入するようになっているピンであって、前記クサビ支承面の前記後面部が概ね当該ピンの方へ向いているピンと、
前記クサビ支承面によって支持されるクサビであって、該クサビを前記クサビ支承面の前記前面部に留める固定ネジを受容する貫通孔と、前記固定ネジが締められたときに前記クサビ支承面の該後面部に当接することによって当該クサビを該ピンの方へ移動させる後位接触面と、該後位接触面とは反対側に位置した前位接触面とを含み、該前位接触面が、前記ピンに対して当接して押すためのインサート係合部分を含み、前記前位接触面の底面部が前記インサート係合部分よりも前記ピンの軸線に近い個所において前記クサビ支承面の前記前面部に当接するための支持ヒールとを含み、当該クサビは、前記インサートが前記ピンと接触する個所より上方の個所において前記インサートに凭れ掛かるようになっているクサビと、
を含んで構成された、貫通孔を有する切削インサートと組合された工具ホルダ。
【発明の詳細な説明】
背景
本発明はインサート支承面が当接するインサート座を含んで成る切削インサート締結用のクランプ組体（アレンジメント）に関する。割付け可能（インデキシャブル）切削インサートやネジ切り切削インサート等の締結された切削インサートのインサート孔に進入するピンはインサート座から上方へ突出している。クランプ組体は張力付与クサビの形式の締結具として、これが切削インサートのフランク面の１つを押圧し、それによって切削インサートをピンに対して締めつけるようにする締結具を含んで成る。
種々異なるタイプのクサビ式クランプ組体が存在していて、いずれも通常は次の事実、即ち切削インサートを押圧するクサビの当接面が固定ネジの締付けの際に切削インサートの支承面に向けて降下させられることを特徴としている。この種の組体は例えば、SE-C-334 789、米国特許第3,192,602号、米国特許第3,339,256号、及び米国特許第4,334,807号に開示されている。クサビの移動方向は性質的には正しいが、量的には過大である。従って、切削インサートはその後端で過剰に押圧され、この過剰押圧が以下の理由から望ましくない。即ち、インサートはほんの僅かでも不均質であれば、容易に幾分かしぐので、その前部がその支持手段から持上げられる可能性がある。
上記不都合を回避するために、クサビ式クランプ組体は米国特許第3,905,081号に開示されており、当該特許によれば切削インサートに対するクサビの当接面は降下動せず、むしろ締め付けの際に僅かに上向きに動く。しかしながら、実際にはインサートの支承面とインサート座の支承面の間に隙間が生まれることから、これは不満足なものになってしまう。また、振動と破損が起こり易くなる。
発明の要旨
従って、本発明の目的は切削インサートの支承面とインサート座の支承面との間の完全に遊びの無い当接、即ちギャップフリー当接を達成することにある。
換言すれば、本発明の基本目的は切削インサートの支承面とインサート座の支承面との間の当接を、インサートがその前部、後部いずれでも持ち上がることなく、実現させることにある。
これらの目的並びに追加の目的は切削インサート用の工具ホルダによって達成される。当該工具ホルダは、本体、ピン、及びクサビ（楔）を含んで成る。当該本体は切削インサートを支持するようにしたインサート支承面とクサビを支持するようにしたクサビ支承面とを形成している。クサビ支承面はインサート支承面の近くに位置した前部と、当該前部に対して鈍角度で上方へ延びている後部とを含む。ピンはインサート支承面から上方へ突出し、切削インサートの貫通孔に入るようになっている。クサビ支承面の後面部は概ねピンの方へ向いている。クサビはクサビ支承面によって支持され、クサビをクサビ支承面の前面部に留める固定ネジを受容する貫通孔を含む。クサビは固定ネジを締めつけたときにピンの方へクサビを移動させるためにインサート支承面の後部に当接する後位接触面を含む。クサビは後位接触面とは反対側に位置した前位接触面を含む。前位接触面はピンに対して当接してインサートを押すためのインサート係合面部を含む。前位接触面はインサート係合面部よりもピンの軸線の近くに位置した箇所でクサビ支承面の前面部に当接するための支持ヒールを含む。
好ましくは、インサート係合面部は湾曲隆起を含んで成る。
支持ヒールは好ましくはクサビ支承面の前面部に当接する下縁を含む。
ピンは、好ましくは、上方向に進むに従って広くなっていて、インサート孔の対応形状部分と係合するようになっている部分を含む。
更に本発明は上述の工具ホルダと切削インサートの組合せとして、インサートがピンと接触する箇所の上方にある箇所においてクサビが切削インサートに当接している組合せを含む。
【図面の簡単な説明】
非限定的図解目的のために、本発明は図面に示す好適実施例を参照して更に記述される。その図面はこゝに簡潔に呈示される。
図１は本発明の第１実施例の上からの斜視分解図である。
図２は２本のロックピンの中心軸線を含む平面に沿って切られた図１に係る実施例の断面図である。
図３は図１に係る実施例の頂面図である。
図４は図１に対して相対的に幾分変更した実施例の分解図である。
図５は２本のロックピンの中心軸線を含む平面に沿って切られた図４に係る実施例の断面図である。
図６は図１に係る実施例の側面部分図である。
図７は本発明に係る締結クサビの正面図である。
好適発明例の詳細な説明
図には、ネジ切りインサート１に関する実施例が示される。このインサートは三角基本形を有し、未被覆超硬台金製である。このネジ切りインサートはインサート工具ホルダ２の本体に形成されたインサート支承面３４を含むインサート座に固定的に留められる。このホルダは回転棒の形状を有しているが、本発明は原理的にはフライスや穿削等の他のタイプの切削加工にも適用可能であり、従って図示のもの以外の切削インサートの場合でも使用され得る。ホルダは後面部２０と前面部２１を含むクサビ支承面を含む。
インサートは中心貫通孔３を有し、その外形は図２において一層明瞭に見ることが出来る。この中心孔の中に中心ピン４が延び、その下端はホルダの軸孔５に導入される。原理的には、中心ピント軸孔５は滑らかなものであってもよい。しかし、好ましくは、中心ピンはネジ付き下部１２を備え、その場合には軸孔は勿論これに対応したネジ付きのものに形成される。
切削インサートの支承底面１Ａはインサート支承面３４に直接的に支承され得るが、原理的にはホルダ保護のためにシム６を切削インサートとホルダの間に設置し、それによってインサートをインサート支承面３４によって間接的に支承するようにする。シム６の安定化のために、ホルダ２は当接肩７を備えるように形成される。
シム６を固定的に留めるために、中心ピン４はシムの貫通孔１０の中で協働するリング形肩部９に当接するカラー８を具備することが出来る。
一方でピンを軸方向上の底位置に位置決めるすること及び他方でピンを固定することの両方を同時に実行するために、ピンは滑らかな円筒上部１１が円筒下部より大径を有する直径の変化した形態に形成する。なお、後者の円筒下部は上述の通りにネジ切られている。また、軸孔５は貫通孔として、中心ピンを押し上げ及び／又は下側から回動させることが出来るようにすることも可能である。後者の目的のために、中心ピンは非円形凹所１３、例えば所謂６角キーを受容する６角形凹所、を具備することが出来る。勿論、中心ピンの上端面も凹所１３に対応する凹所を具備することも可能である。
切削インサートを軸方向に（即ち、中心ピン４の軸方向で）固定的に留めるために、中心ピンはカラー８を含み、中心ピンのカラー８より上にある包絡面１４は下方に先細りした円錐台形として形成され得る。このコーン部分の頂角αは比較的広い範囲で変動させ得るし、インサート孔の対応した部分１５も対応するように変動させることが出来る。概して、αが大きくなれば、それだけ切削インサートの軸方向上の係留（ロック）は安全度が増す。例えば、αは１〜４０°の間で変動させ得るが、好ましくは２〜２０°、更に好ましくは３〜１２°の間で変動させることが出来る。
中心ピンに切削インサートを設置する方法を簡単にするために、ピンの頂部を上方へ先細るテーパ状に形成するのが有利になり得る。従って、図解例によれば、中心ピンの頂部は円錐台形２３として形成されている。
中心ピンの上部はインサート孔３に導入出来なければならないので、当該上部、即ちカラー８から上方に配位する部分、の最大径はインサート孔の最小径（これは通常は孔の下端径）より小さい。当該インサート孔の最小径は通常は２〜１０ｍｍの間の値であり、好ましくは３〜７ｍｍの間の値である。それ故に、ギャップ（隙間）Ｇは切削インサートの作動コーナへ向かう方向上において中心ピンとインサート孔の間に形成される。このギャップに対して直径線上の反対側にあるインサート孔部分において、中心ピンはインサート孔の壁１５に接触させられ、当該壁の部分１５Ａは好ましくは、縦断面視（図２）から分るように、丸味を与えられる。こゝの圧力は新規の形状を有する締結クサビ１６を起動させることによって与えられる。
三角形切削インサートの場合には、切削インサートの内接円ＩＣ（所謂ＩＣ−measure, in mm）の直径とインサート孔の最小直径の直径比は適切には1.5と3.0との間、更に好ましくは2.0と2.7との間の値である。
締結クサビ１６は実質的に平行六面体の基本形を有し、前位接触面或いはフランク面１７と後位接触面或いはフランク面１８を含んで成る。後位接触面は好ましくは頂部から底部まで丸く、即ち縦断面において見えるように丸く、且つ軸線に対して角度付けられている。後位接触面がそのように形状付けられるのは、後位接触面がホルダにおけるクサビ支承面の平坦な後面部２０に対して当接し且つ当該後面部に沿って移行することが、当該後面部と線接触しながら出来るようにするためである。適切な態様では、ホルダにおける当該後面部２０は支承面の前面部２１に対して６５〜８５°の間の、好ましくは７０〜８０°の間の角度β（鈍角度）に角度付けられている。このようにすると、締結クサビは固定ネジ１９がネジ締めされるときにインサート１の方へ向けて横に移動させられて、中心ピン４に対してインサートをクランプする。即ち締結する。インサートに対して均一且つ集中した圧力を掛けるために、締結クサビの前位フランク面はこれに隣接したインサート１のフランク面に対して押圧する長尺の突出した加圧用隆起２２を備えるように形成される。
本発明によれば、締結クサビの前位フランク面１７の底面部は長尺の突出した「リップ」或いは支持ヒール２３として、当該ヒールの下縁２３Ａが締結クサビ旋回用の枢軸線Ａを規定している斯ゝる支持ヒールを含んで成る。当該枢軸線Ａはインサートと隆起２２との接触線よりもピン４の軸線に近い位置にある。即ち、軸線Ａはこの接触線から前方に距離Ｄだけ離間して配置されている（図６）。ネジ１９の締付けの際に、締結クサビ１６はクサビ支承面の前面部２１の方へ押し下げられて後面部２０と係合し、当該後面部が中心ピン４の方へ（即ち、図６において左方へ）クサビ１６を横に移動させる。従って、クサビの隆起２２はインサート１と接触し、そしてインサートをピン４に対して押し付ける。その結果として、ヒール２３の下縁は図６に示すように、前面部２１と接触するが、クサビの底面１６Ａの残余の部分は当該前面部２１の上方へ離間させられる（当該底面１６Ａは傾く、即ちこれが図６で分かるようにクサビの貫通孔２４の中心軸線Ｂに対して鈍角度をなす）。ネジの最後の締めによって、クサビは図６に示す時計方向ＣＤに当該下縁の周りで旋回、即ち軸線Ａに関して枢軸回動させられる。この種の枢軸回動は隆起２２をネジ締めの際に僅かに下方へ移動させる。従って、ロックネジ１９の締付けはインサートに対する締結クサビ１６の横移動の外に、例えばSE-C-367 332とは反対に加圧用隆起２２の下向き移動をもたらす結果となる。しかしながら、この降下変位は最小限度のものであり、これはカット切削インサートの前部、即ち作動インサートコーナ、を立ち上げることはない。
隆起２２が時計方向ＣＤに回動するとき、クサビ１６は最終位置に達するまで図６において左方へ移動を続ける。従って、固定ネジ１９の動力測定法的締付けによって締結クサビ１６を締めると、切削インサートと加圧用隆起２２の間の接触線が下方向へ／前方へ（従って、下方且つ図２において左方へ）の動きを描く。それによって、インサートの後部における良好な接触が保証される。更に、インサートと隆起２２の間の接触線は、中心ピン３とインサート孔３の間の接触点より距離ｈだけ上方に配位し（図５参照）、この配位が作動切削コーナを下方へ押す運動量をもたらす。この運動量（モーメント）はインサートの支承面全体との接触が保証されるように、このシステム（系）に均衡をもたらす量のものにすべきである。したがって、締結クサビのＤとその他の尺度との関係は誇張されるべきではない。誇張は加圧用隆起２２とインサートの間の垂直下向きの力が過大になり、そして作動インサートコーナが持ち上がる事態を招きかねない。適切な態様では、ｈ／Ｄの比は1.5と6.0との間にあり、更に好ましくは2と5との間にあり、最も好ましくは2.5と4.0との間にある。
更に、インサート孔の最小径と距離ｈとの比は2と10との間にあるべきでああり、さらに好ましくは3と8との間にある。
前面部２１とヒール２３の下縁２３Ａとの間の良好な接触を確保するために、当該下縁２３Ａは図７に示すように両端間のＲの箇所に凹所を形成され、それによって前面部２１と接触するはずの下縁２３Ａの長さが中断される。これはインサートが前面部２１と線接触する事態を容易に可能にする。
クランプ組体をシム６を用いずに使用するならば、支持ヒール２３を受容するために、凹所がインサートの締結クサビに対面した下部に（プレスや研削によって）形成され得る。これは、先に留意したように、支持ヒール２３が加圧用隆起２２の方へよりも、インサート孔３の中心軸線に一層近付く方へ延びることによる。
締結クサビを切削インサート１の方向へ横移動させることが出来るようにするために、締結クサビの中心孔２４は全体的に丸くなく、むしろ幾分長円形にする。更に、中心孔２４の上部は下部に比べて拡大され、それによって固定ネジ１９の頭（ヘッド）のさら穴加工が可能になる。それ故に、なかんずく、突出しているネジ頭が切粉（チップ）の流れを攪乱する事態が回避される。拡張部分に形成された肩２６、２７はネジ頭の下面を支承する支承面として機能する。静的に厳格に規定され且つ明確な当接が締結クサビの異なる傾きで保証されているので、この肩は特別の仕方で形作られるのが好ましい。従って、この肩はフランク面１７の方へ仕向けられた前面部２６として、当該前面部が正に接触面を構成し且つ当該前面部上にネジ頭との当接面或いは当接点が配位する斯ゝる前面部面を含んで成る。更に、当該肩は後位フランク面１８の方へ仕向けられた後面部２７として、当該後面部がネジ頭と接触することのない自由面を構成している斯ゝる後面部を含んで成る。あるいはまた、これらの前、後面部２６、２７はネジ頭が孔肩の後面部を押圧するように押圧し、且つ前位肩部分が自由面を構成するように、逆配置にすることも可能である。
クサビ１６の取付け、取外しの際の当該クサビの取扱いを簡単なものにするために、螺旋バネ２８を固定ネジ１９の周囲に配置し、締結クサビの下位拡大孔部分に上向きに嵌め合せ、それによってバネがその下端でインサートホルダの軸孔２９に設けた肩３０に載置するようにする。このようにすると、締結クサビ１６は上方へ偏倚され、即ち付勢され、そして固定ネジ１９を緩めたときに当該ネジの初期上方動作に参加させられるので、締結クサビのアクセス具合と取扱いを単純にする。
固定ネジ１９は、上からと下からの両方からネジを起動出来るようにするために（後者は勿論孔２９が貫通孔である場合にのみ可能である）、回転非対称（非円形）形の凹所３１、３１’を頂部と底部に具備している。更に、製造上の理由から固定ネジ１９はネジのねじ山の制作を簡単にする胴体くびれ部分（ウエスト部分）３３を備えるように形成することが出来る。
固定ネジは螺旋バネ２８を具備する代わりに、図４、５に従ってネジのウエスト部分３３に装着される係留（ロック）ワッシャ３６を具備することが出来る。螺旋バネ２８の場合と比較したときの必須の違いは、締結クサビ１６を緩められた固定ネジ１９を引張ることによって取外し得るように、ワッシャ３６が固定ネジを締結クサビに係留することにある。
基本的には、上記締結クサビを作ることによって、これまで達成出来なかった均一な接触が得られ、当該均一接触によって切削インサートのその前部や後部におけるかしぎ（tipping）の危険が実際上解消されるに至った。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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