JP6164389B1 - 刃先交換式切削工具 - Google Patents

Abstract

この刃先交換式切削工具では、インサート取付座に切削インサートが着座させられてクランプネジによって挟持されることにより着脱可能に取り付けられ、クランプネジの一端部には雄ネジ部が形成され、他端部には円錐面状の外周面を有する頭部が形成され、雄ネジ部と頭部との間には、雄ネジ部側に第１の円筒部が形成されるとともに、上記頭部側に第２の円筒部が形成され、第１、第２の円筒部の間には第１の可撓部が形成されている。

Description

本発明は、工具本体の先端部に形成されたスリット状のインサート取付座に、切刃が形成されたインサート本体を有する切削インサートが着座させられて、クランプネジによって挟持されることにより着脱可能に取り付けられる刃先交換式切削工具に関する。
本願は、２０１５年９月２４日に、日本に出願された特願２０１５−１８６８５４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

このような刃先交換式切削工具として、例えば特許文献１には、工具本体の先端部にスリット状に設けた中空部のインサート取付座に切削インサートを挟持し、締め付け部材で固定する刃先交換式切削工具において、工具本体のインサート取付座側面部には締め付け部材の頭部円錐面に対応する部分に、締め付け部材の中心線に対し、工具本体後端方向に偏心した円錐受け面を設け、他のインサート取付座側面部には、締め付け部材の円筒部受け穴およびその側壁とこの側壁に連なり締め付け部材の雄ねじ部に対応する雌ねじ部を設け、切削インサートの固定をインサート取付座側面部による押圧と、締め付け部材の円筒部による切削インサートのピン穴側面から工具本体の後端側への押圧とによって行い、かつ、円筒部受け穴の側壁と締め付け部材の円筒部とを当接させて取付基準面としたものが提案されている。

ここで、この特許文献１に記載された刃先交換式切削工具では、上述のように工具本体のインサート取付座側面部の締め付け部材頭部円錐面に対応する部分に、締め付け部材の中心線に対して工具本体後端方向に偏心した円錐受け面を設けることにより、締め付け部材をねじ込むことによって締め付け部材の頭部側が工具本体後端側に傾くように締め付け部材を撓ませて、締め付け部材の円筒部により切削インサートのピン穴側面を工具本体後端側に押圧している。

そして、円筒部受け穴の側壁と締め付け部材の円筒部とを当接させて取付基準面としているので、こうして締め付け部材を撓ませたときの円筒部下端と円筒部受け穴先端側側壁の間の押圧によって円筒部による切削インサートの押圧力を安定させることができ、工具使用中の様々な方向、大きさの荷重に対しても切削インサートの取付精度を高精度に保つことができる。

特許第３９７１５２２号公報

ところが、この特許文献１に記載された刃先交換式切削工具の締め付け部材では、この円筒部が雄ねじ部と頭部との間の全長に亙って形成されているために締め付け部材の剛性が高く、締め付け部材が撓み難いという問題があった。また、円筒部が雄ねじ部と頭部との間の全長に亙って形成されていることにより、円筒部と切削インサートのピン穴側面との接触面積も大きくなり、円筒部がピン穴側面を工具本体後端側に押圧する際の摩擦抵抗も大きくなって、締め付け部材の締め際で切削インサートがずれ動いてしまうおそれもある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のように切削インサートの押圧力の安定化を図りつつも、締め付け部材（クランプネジ）を撓ませ易くするとともに、締め際で切削インサートがずれ動くような事態を防ぐことが可能な刃先交換式切削工具を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、工具本体の先端部に形成されたスリット状のインサート取付座に、切刃が形成されたインサート本体を有する切削インサートが着座させられて、クランプネジによって挟持されることにより着脱可能に取り付けられる刃先交換式切削工具であって、上記インサート本体には、上記インサート取付座の取付座底面に当接可能な着座面と、該インサート本体を貫通して上記クランプネジが挿通される貫通孔とが形成され、上記インサート取付座の互いに対向する２つの取付座壁面のうち、一方の取付座壁面には取付基準孔とネジ孔とが形成されるとともに、他方の取付座壁面には上記ネジ孔の中心線に対して工具本体後端側に偏心した中心線を有する円錐状受け面が工具本体先端側に形成され、上記クランプネジの一端部には上記ネジ孔にねじ込まれる雄ネジ部が形成され、他端部には上記円錐状受け面に摺接可能な円錐面状の外周面を有する頭部が形成され、これら雄ネジ部と頭部との間には、上記雄ネジ部側に、外周面が上記取付基準孔の工具本体先端側の内周面に当接させられる第１の円筒部が形成されるとともに、上記頭部側には、外周面が上記インサート本体の貫通孔における工具本体後端側の内周面に当接させられる第２の円筒部が形成され、さらにこれら第１、第２の円筒部の間には、該第１、第２の円筒部よりも外径が小さい第１の可撓部が形成されていることを特徴とする。

このように構成された刃先交換式切削工具では、クランプネジをねじ込んで切削インサートを取り付ける際に、クランプネジの雄ネジ部側における第１の円筒部の外周面が上記取付基準孔の工具本体先端側の内周面に摺接させられるので、これらの内外周面が特許文献１に記載された刃先交換式切削工具における取付基準面として作用する。このため、特許文献１に記載された刃先交換式切削工具と同様に、切削インサートの押圧力を安定させて、切削加工時の様々な方向、大きさの荷重に対しても切削インサートの取付精度を高精度に維持して、高い加工精度を得ることができる。また、クランプネジの頭部側の第２の円筒部の外周面は、クランプネジの撓みによって切削インサートの貫通孔を工具本体後端側に押圧し、インサート本体の着座面をインサート取付座の取付座底面に押し付ける。

そして、さらに上記構成の刃先交換式切削工具では、このような第１、第２の円筒部の間に、これら第１、第２の円筒部よりも外径が小さい第１の可撓部が形成されており、このような第１の可撓部を形成することによってクランプネジの剛性を必要な範囲で小さくすることができるので、切削インサートを挟持して固定する際に、クランプネジを撓ませ易くすることができる。従って、少ないねじ込み力でも切削インサートを確実かつ安定的にインサート取付座に取り付けることが可能となる。

また、この第１の可撓部は第１、第２の円頭部よりも外径が小さいので、インサート本体の貫通孔と接触することはなく、すなわちクランプネジと貫通孔との接触面積を低減することができる。そして、これに伴いクランプネジが貫通孔を工具本体後端側に押圧する際の摩擦抵抗も低減するので、クランプネジの締め際にインサート本体がずれ動くような事態を防止することができる。このため、切削インサートの取付精度を一層高精度化することができ、加工精度のさらなる向上を図ることが可能となる。

さらに、上記第２の円筒部と上記頭部との間にも、上記第２の円筒部よりも外径が小さい第２の可撓部を形成することが好ましい。これにより、クランプネジをより撓み易くすることができるとともに、貫通孔との接触面積も一層低減することができる。

さらにまた、上記第１の円筒部と上記第１の可撓部との境界を、上記クランプネジをねじ込んで上記切削インサートを挟持した状態で、上記インサート取付座の上記一方の取付座壁面の延長面上、またはこの延長面から上記取付基準孔内に位置させることが好ましい。これにより、この第１の円筒部がインサート本体の貫通孔に接触することが無くなるので、例えば第１の円筒部とインサート本体の貫通孔とのクリアランスが小さい場合にクランプネジを締め込んだ際、第１の円筒部とインサート本体の貫通孔との接触によりインサート本体の取付振れ精度にばらつきが生じるのを防ぐことができる。

以上説明したように、本発明によれば、クランプネジによる切削インサートの押圧力を安定化させながらも、確実かつ高精度に切削インサートをインサート取付座に取り付けることができ、一層高精度の切削加工を図ることができる。

本発明の一実施形態を示す刃先交換式切削工具の先端部の側面図である。 図１におけるＺＺ断面図である。

図１および図２は、本発明の一実施形態を示すものである。本実施形態の刃先交換式切削工具は、刃先交換式のエンドミル、特にボールエンドミルであり、すなわち軸線Ｏを中心とする外形略円柱状の工具本体１の先端部（図１および図２における左側部分）に形成されたスリット状のインサート取付座２に、円弧状の切刃３ａが形成されたインサート本体３ｂを有する切削インサート３が着座させられて、クランプネジ４によって挟持される（クランプネジ４を締結することによって切削インサート３がインサート取付座２に挟持される）ことにより、切削インサート３がインサート取付座２に着脱可能に取り付けられている。このような刃先交換式切削工具は、工具本体１後端側の図示されないシャンク部が工作機械の主軸に把持されて、軸線Ｏ回りに回転させられつつ通常は軸線Ｏに交差する方向に送り出され、上記切刃３ａにより金型等の被削物を切削加工する。なお、本実施形態においては、軸線Ｏの延びる方向のうち、工具本体１のシャンク部からインサート取付座２へ向かう方向を先端側（図１、２の左側）といい、インサート取付座２からシャンク部へ向かう方向を後端側（図１、２の右側）という。また、軸線Ｏに直交する方向を径方向という。径方向のうち軸線Ｏに接近する方向を径方向内方といい、軸線Ｏから離間する方向を径方向外方という。
また、本実施形態では、ねじサイズがＭ２からＭ８の範囲のクランプネジ４を備える刃先交換式切削工具を主に対象とするが、以降はねじサイズがＭ８のクランプネジ４を備える刃先交換式切削工具について述べる。なお、本発明の刃先交換式切削工具のクランプネジ４のねじサイズは上記範囲に限定されない。

切削インサート３のインサート本体３ｂは、超硬合金等の硬質材料によって板状に形成されて、２つの互いに平行な側面３ｃと、これらの側面３ｃに垂直な着座面３ｄとを備えており、上記円弧状（略半円状）の切刃３ａが工具本体１の先端部外周（先端側及び径方向外方）に突出して、その軸線Ｏ回りになす回転軌跡が該軸線Ｏ上に中心を有する半球状となるようにインサート取付座２に取り付けられる。言い換えると、切刃３ａがなす円弧の中心が軸線Ｏを通るようにインサート本体３ｂがインサート取付座２に取り付けられる。また、インサート本体３ｂには、上記切刃３ａがなす円弧の略中心を通る中心線を有してインサート本体３ｂを貫通する断面円形の貫通孔３ｅが形成されていて、上記２つの側面３ｃに開口している。

一方、工具本体１とクランプネジ４は、インサート本体３ｂよりは低硬度で弾性変形可能な鋼材等の金属材料により形成されている。このうち、工具本体１の先端部は、切削インサート３が取り付けられた状態で、軸線Ｏとインサート本体３ｂの貫通孔３ｅの上記中心線との交点を中心とする半球状に形成されている。ただしこの工具本体１の先端部がなす半球の半径は、切刃３ａの上記回転軌跡がなす半球の半径よりも僅かに小さくされている。

このような工具本体１の先端部に形成される上記インサート取付座２は、図２に示すように軸線Ｏとインサート本体３ｂの貫通孔３ｅの上記中心線とに直交する方向から見て、工具本体１の先端側にＵ字形に開口するスリット状に形成されており、すなわち互いに平行かつ軸線Ｏにも平行な対向する２つの取付座壁面２ａ、２ｂと、これらの取付座壁面２ａ、２ｂに垂直で軸線Ｏに直交する、工具本体１の先端側を向く取付座底面２ｃとを備えている。

２つの取付座壁面２ａ、２ｂは軸線Ｏから互いに等しい距離にあり、これらの取付座壁面２ａ、２ｂ間の間隔は、両取付座壁面２ａ、２ｂにインサート本体３ｂの上記２つの側面３ｃをそれぞれ摺接させてインサート本体３ｂを嵌め入れ可能な大きさとされている。こうしてインサート本体３ｂを嵌め入れて上記着座面３ｄを取付座底面２ｃに当接させることにより、切削インサート３は、貫通孔３ｅの中心線が軸線Ｏと直交するようにしてインサート取付座２に着座させられる。

また、２つの取付座壁面２ａ、２ｂのうち一方の取付座壁面である第１の取付座壁面（図２における下側の取付座壁面）２ａには、上述のように切削インサート３をインサート取付座２に着座させた状態で、第１の取付座壁面２ａに摺接したインサート本体３ｂの側面３ｃにおける上記貫通孔３ｅの開口部に臨むように、取付基準孔５とネジ孔６とが形成されている。本実施形態では、取付基準孔５が取付座壁面２ａに開口するように形成されるとともに、この取付基準孔５の孔底（径方向外方）にネジ孔６が形成されている。

このうち、ネジ孔６は、その中心線Ｌ１が軸線Ｏと直交するように延びている。また、取付基準孔５は、軸線Ｏ方向に延びる長孔状（トラック形状）をなしており、すなわち取付座壁面２ａに平行な断面において、１つの円をその直径で軸線Ｏ方向に分割した２つの半円の間を、この直径と等しい幅の方形（正方形）で繋いだ形状に形成されている。これらの半円のうち工具本体１の先端側に位置する半円の中心はネジ孔６の中心線Ｌ１上に位置しており、この先端側の半円に沿う取付基準孔５の半円筒面状の内周面は工具本体１側の取付基準面５ａとされる。なお、これらの半円の内径（上記１つの円の直径）は、ネジ孔６の内径（ネジ孔６のネジの谷の直径）よりも僅かに大きい。

これに対して、２つの取付座壁面２ａ、２ｂのうち他方の取付座壁面である第２の取付座壁面（図２における上側の取付座壁面）２ｂには、この第２の取付座壁面２ｂから離れて工具本体１の先端部外周側（図２における上側、径方向外方）に向かうに従い内径が漸次大きくなる凹円錐状孔７が形成されて、工具本体１の外周面に開口している。取付座壁面２ｂに平行な工具本体１の断面においては、この凹円錐状孔７は円形状に形成されていて、この円の内径が工具本体１の外周側（径方向外方）に向かうに従い漸次大きくなる。

さらに、この凹円錐状孔７の工具本体１の先端側の半円に沿う半円錐面は本実施形態における円錐状受け面７ａとされており、この円錐状受け面７ａの中心線Ｌ２は、軸線Ｏに直交するとともに、ネジ孔６の中心線Ｌ１よりも僅かに工具本体１の後端側に偏心している。また、中心線Ｌ２は中心線Ｌ１に平行である。なお、この凹円錐状孔７の孔底（凹円錐状孔７の径方向内方端）と第２の取付座壁面２ｂとの間には、取付基準孔５よりも大きい内径の長孔部７ｂが、凹円錐状孔７と連続して形成されている。長孔部７ｂは、１つの円（取付基準孔５の半円の直径より大きい直径の円）をその直径で軸線Ｏ方向に分割した２つの半円の間を、この直径と等しい幅の方形で繋いだ形状に形成されている。そして、長孔部７ｂの上記２つの半円の中心の中点がネジ孔６の中心線Ｌ１上に位置している。長孔部７ｂは、第２の取付座壁面２ｂに摺接したインサート本体３ｂの側面３ｃにおける貫通孔３ｅの開口部に臨むように、第２の取付座壁面２ｂに開口している。

クランプネジ４には、その一端部（図２における下側部分）に上記ネジ孔６にねじ込まれる雄ネジ部４ａが形成されるとともに、他端部（図２における上側部分）には、雄ネジ部４ａをネジ孔６にねじ込んでいったときに上記円錐状受け面７ａと摺接可能な、他端部側に向かうに従い漸次拡径する円錐面状の外周面を有する頭部４ｂが形成されている。また、頭部４ｂの端面には、クランプネジ４をねじ込み、または緩める際にレンチ等の作業用工具と係合する係合孔４ｃが形成されている。

さらに、これら雄ネジ部４ａと頭部４ｂとの間には、雄ネジ部４ａが設けられた一端部側に第１の円筒部４ｄが形成されている。この第１の円筒部４ｄは、その外周面がクランプネジ４の中心線を中心とする円筒面状をなしており、その外径は、雄ネジ部４ａの外径よりも僅かに大きく、取付基準孔５の上記取付基準面５ａとされた先端側の内周面の内径よりは極僅かに小さく設定されている。上述のように雄ネジ部４ａをネジ孔６にねじ込んでいったときに第１の円筒部４ｄの外周面が取付基準面５ａに摺接可能とされている。本実施形態では、第１の円筒部４ｄと雄ネジ部４ａとの間には、不完全ネジ部を含む接続部が設けられている。接続部は、雄ネジ部４ａの谷径より小さいことが好ましく、後述する第１、第２の可撓部４ｆ、４ｇの外径よりも小さい外径を有する。

一方、雄ネジ部４ａと頭部４ｂとの間（第１の円筒部４ｄと頭部４ｂとの間）において頭部４ｂが設けられた他端部側には、クランプネジ４の中心線方向に第１の円筒部４ｄと間隔をあけて第２の円筒部４ｅが形成されている。この第２の円筒部４ｅの外周面もクランプネジ４の中心線を中心とする円筒面状をなしていて、その外径は第１の円筒部４ｄと等しく設定されている。また、クランプネジ４の中心線方向における第２の円筒部４ｅの長さは、本実施形態では第１の円筒部４ｄよりも長く設定されている。なお、クランプネジ４の中心線方向における第１の円筒部４ｄの長さの好ましい範囲は、クランプネジ４のねじサイズによって変わる。例えば本実施形態のようにクランプネジ４のねじサイズがＭ８の場合、第１の円筒部４ｄの上記長さが第２の円筒部４ｅの長さの１０〜５０％であることが好ましく、２０〜４０％であることが好ましいが、これに限定されない。

そして、これら第１、第２の円筒部４ｄ、４ｅの間には、第１、第２の円筒部４ｄ、４ｅよりも外径が小さい第１の可撓部４ｆが形成されている。さらに、本実施形態では、第２の円筒部４ｅとクランプネジ４の頭部４ｂとの間にも、第２の円筒部４ｅよりも外径が小さい第２の可撓部４ｇが形成されている。これら第１、第２の可撓部４ｆ、４ｇも、その外周面がクランプネジ４の中心線を中心とした円筒面状をなしており、本実施形態ではその外径（直径）は互いに等しく、第１、第２の円筒部４ｄ、４ｅとの外径（直径）の差は例えば０．０８〜０．５ｍｍ程度とされている。なお、本実施形態では、クランプネジ４の中心線方向における第２の可撓部４ｇの長さは第１の可撓部４ｆよりも長く設定されている。

また、第１の円筒部４ｄと第１の可撓部４ｆとの境界は、クランプネジ４をねじ込んで（クランプネジ４の雄ネジ部４ａをネジ孔６に螺合させて）切削インサート３をインサート取付座２に挟持した状態で、図２に示すようにこのインサート取付座２の第１の取付座壁面２ａの延長面上、またはこの延長面から上記取付基準孔５内に位置している。さらに、本実施形態では、同じくクランプネジ４をねじ込んで切削インサート３をインサート取付座２に挟持した状態で、クランプネジ４の中心線方向における第２の円筒部４ｅの中心は、インサート本体３ｂの厚さの方向の中心、すなわち工具本体１の上記軸線Ｏ上に略位置するように設定されている。以上のように、本実施形態のクランプネジ４の雄ネジ部４ａと頭部４ｂとの間には、クランプネジ４の中心軸方向において、接続部、第１の円筒部４ｄ、第１の可撓部４ｆ、第２の円筒部４ｅ、および第２の可撓部４ｆが雄ネジ部４ａ側から順に連続して設けられている。

なお、インサート本体３ｂの貫通孔３ｅは、上述のように着座面３ｄを取付座底面２ｃに当接させてインサート本体３ｂをインサート取付座２に着座させた状態で、雄ネジ部４ａをネジ孔６にねじ込み始めたときには、第１、第２の円筒部４ｄ、４ｅの外周面と貫通孔３ｅの工具本体１後端側部分の内周面との間に極僅かな間隔があけられるように、貫通孔３ｅの中心線の位置と内径とが設定されている。本実施形態においては、貫通孔３ｅの内径は取付基準孔５の内径と略同一である。

このような刃先交換式切削工具は、上述のように切削インサート３を、そのインサート本体３ｂの貫通孔３ｅの中心線が軸線Ｏと直交するようにインサート取付座２に嵌め入れて着座面３ｄを取付座底面２ｃに当接させることにより着座させ、次いで凹円錐状孔７からクランプネジ４を貫通孔３ｅに挿通して雄ネジ部４ａをネジ孔６にねじ込むことにより組み立てられる。

雄ネジ部４ａをネジ孔６にねじ込み始めたときには、クランプネジ４の中心線はネジ孔６の中心線Ｌ１と同軸であるが、クランプネジ４の頭部４ｂの外周面が凹円錐状孔７の円錐状受け面７ａに摺接すると、この円錐状受け面７ａの中心線Ｌ２はネジ孔６の中心線Ｌ１よりも僅かに工具本体１の後端側に偏心しているので、クランプネジ４は頭部４ｂが工具本体１の後端側に倒れ込むように撓み始める。

そして、このようにクランプネジ４が撓むと、その第２の円筒部４ｅのうち他端部側（頭部４ｂ側）の外周面が切削インサート３の貫通孔３ｅの工具本体１後端側の内周面に当接してインサート本体３ｂをインサート取付座２の取付座底面２ｃに押圧する。また、これと同時に、クランプネジ４の頭部４ｂが円錐状受け面７ａに押し付けられることによりインサート取付座２の２つの取付座壁面２ａ、２ｂ間の間隔が狭められてインサート本体３ｂの２つの側面３ｃが押圧され、これらの押圧によって切削インサート３がインサート取付座２に挟持されて固定される。

ここで、クランプネジ４が撓み始めるときには、第１の円筒部４ｄの外周面が取付基準孔５の工具本体１先端側の取付基準面５ａに摺接しているので、クランプネジ４は、この第１の円筒部４ｄの外周面における取付基準面５ａと摺接した部分を支点として頭部４ｂ側が工具本体１後端側に傾くように撓んでゆく。すなわち、この第１の円筒部４ｄの取付基準面５ａと摺接した部分がクランプネジ４側の取付基準面として作用し、工具本体１側の取付基準面５ａによってクランプネジ４が工具本体１の先端側と外周側（径方向外方）とにおいて拘束されるので、切削加工時に切刃３ａから切削インサート３に如何なる方向から荷重が作用しても切削インサート３を強固にインサート取付座２に保持することができる。

さらに上記構成の刃先交換式切削工具では、このクランプネジ４の第１、第２の円筒部４ｄ、４ｅの間に、これら第１、第２の円筒部４ｄ、４ｅよりも外径が小さい第１の可撓部４ｆが形成されている。このため、この第１の可撓部４ｆにおいては第１、第２の円筒部４ｄ、４ｅよりも必要な範囲で剛性を小さくすることができるので、クランプネジ４を撓み易くすることができる。このような効果を十分に得ることのできるクランプネジ４の中心線方向における第１の可撓部４ｆの長さは、クランプネジ４のねじサイズによって変わる。例えば本実施形態のようにクランプネジ４のねじサイズがＭ８の場合、第１の可撓部４ｆの上記長さが第１の円筒部４ｄの長さの１００〜５００％であることが好ましく、２００〜４００％であることが好ましいが、これに限定されない。

しかも、この第１の可撓部４ｆは、上述のようにクランプネジ４の撓みの支点となる第１の円筒部４ｄに隣接しているので、クランプネジ４を一層撓み易くすることができる。従って、係合孔４ｃにレンチ等の作業用工具を係合させてクランプネジ４を回転することにより雄ネジ部４ａをネジ孔６にねじ込む際のねじ込み力を小さく抑えることができるとともに、クランプネジ４を確実に撓ませて切削インサート３を安定的にインサート取付座２に固定することが可能となる。

また、この第１の可撓部４ｆは、インサート本体３ｂの貫通孔３ｅに当接する第２の円筒部４ｅよりも外径が小さいので貫通孔３ｅと接触することはなく、従ってクランプネジ４と貫通孔３ｅとの接触面積は小さくなる。このため、クランプネジ４が貫通孔３ｅに当接してインサート本体３ｂを工具本体１の後端側に押圧する際のクランプネジ４と貫通孔３ｅとの間の摩擦抵抗も小さく抑えることができるので、切削インサート３が完全に固定される直前のクランプネジ４の締め際においてインサート本体３ｂがずれ動いてしまうのを防ぐことができ、切削インサート３を一層高精度にインサート取付座２に取り付けて加工精度の向上を図ることができる。

さらに、本実施形態では、クランプネジ４の第２の円筒部４ｅと頭部４ｂとの間にも、第２の円筒部４ｅよりも外径の小さな第２の可撓部４ｇが形成されている。従って、この第２の可撓部４ｇによってクランプネジ４をさらに撓み易くすることができるとともに、インサート本体３ｂの貫通孔３ｅとの接触面積を一層小さくして摩擦抵抗も一層低減することができる。

しかも、このようにクランプネジ４の他端側（頭部４ｂ側）の第２の円筒部４ｅと頭部４ｂとの間に貫通孔３ｅと接触しない第２の可撓部４ｇが形成されることにより、雄ネジ部４ａと頭部４ｂとの間の全体が貫通孔３ｅと接触する円筒部とされている場合に比べ、クランプネジ４の撓みによって第２の円筒部４ｅの外周面が貫通孔３ｅと接触する位置を、クランプネジ４の取付基準面となる第１の円筒部４ｄの一端部側（雄ネジ部４ａ側）外周面に近づけることができる。従って、クランプネジ４の撓み量が同じでも、この一端部側外周面を支点として第２の円筒部４ｅが貫通孔３ｅに接触する位置に作用する押圧力を強くすることができ、さらに強固に切削インサート３をインサート取付座２に固定することが可能となる。

また、本実施形態では、クランプネジ４をねじ込んで切削インサート３をインサート取付座２に挟持した状態で、クランプネジ４の中心線方向における第２の円筒部４ｅの中心が、インサート本体３ｂの厚さの方向の中心に略位置するように設定されている。このため、上記インサート本体３ｂの厚さ方向（図２の左右方向）においてバランスよく切削インサート３を押圧して、さらに安定的にインサート取付座２に固定することができる。なお、クランプネジ４の中心線方向における第２の円筒部４ｅの長さの好ましい範囲は、クランプネジ４のねじサイズによって変わる。例えば本実施形態のようにクランプネジ４のねじサイズがＭ８の場合、第２の円筒部４ｅの上記長さがインサート本体３ｂの厚さ（２つの側面３ｃ間の距離）の３０〜７０％であることが好ましく、４０〜６０％であることがより好ましいが、これに限定されない。

ただし、例えばクランプネジ４の外径が元々小さくて、第１の可撓部４ｆだけで十分にクランプネジ４を撓ませたり、貫通孔３ｅとの接触面積を低減したりすることができるような場合には、この第２の可撓部４ｇは形成されずに、第２の円筒部４ｅがそのまま他端側に延びて頭部４ｂに連なっていてもよい。また、これとは逆に、クランプネジ４の雄ネジ部４ａと頭部４ｂとの間に３つ以上の可撓部が形成されていてもよい。

一方、本実施形態では、第１の円筒部４ｄと第１の可撓部４ｆとの境界が、クランプネジ４をねじ込んで切削インサート３をインサート取付座２に挟持した状態で、インサート取付座２の第１の取付座壁面２ａの延長面上、またはこの延長面から取付基準孔５内に位置する。このため、第１の円筒部４ｄは貫通孔３ｅと接触することがなくなる。

そして、クランプネジ４をねじ込んでいったときに、貫通孔３ｅと第１の可撓部４ｆとの間にはクリアランスが確保されるので、第１の可撓部４ｆの外周面のうち工具本体１先端側を向く部分が、貫通孔３ｅに接触するのを回避することができる。従って、この接触回避により、インサート本体３ｂが貫通孔３ｅを中心に回転して取付振れ精度にばらつきが生じてしまうのも防ぐことができる。

クランプネジ４を適切に撓ませて上述の効果を十分に得ることのできる凹円錐状孔７と中心線Ｌ２と内周面とのなす角は、クランプネジ４のねじサイズによって変わる。例えば本実施形態のようにクランプネジ４のねじサイズがＭ８の場合、この角を１０〜４０°とすることが好ましく、１５〜３５°とすることがより好ましい。さらに、クランプネジ４をねじ込んで切削インサート３をインサート取付座２に挟持した状態において、円錐状受け面７ａとクランプネジ４の頭部４ｂの外周面とが接触する領域の凹円錐状孔７の中心線Ｌ２方向における長さの好ましい範囲もクランプネジ４のねじサイズによって変わる。例えば本実施形態のようにクランプネジ４のねじサイズがＭ８の場合、この長さがクランプネジ４の長さの５〜４５％であることが好ましく、１５〜３５％であることがより好ましい。

なお、本実施形態では、切削インサート３の切刃３ａの回転軌跡が半球状をなす刃先交換式のボールエンドミルに本発明を適用した場合について説明したが、同じ刃先交換式エンドミルでも、例えば切刃が、軸線Ｏに略垂直な方向に延びる底刃と、この底刃の外周端（径方向外方端）に連なって軸線Ｏ回りの回転軌跡が軸線Ｏを中心とする円筒面状をなす外周刃とから構成されたスクエアエンドミルや、これら底刃と外周刃が交差するコーナ部に円弧状のコーナ刃が形成されたラジアスエンドミルに本発明を適用することも可能である。さらに、エンドミル以外の切削工具でも、例えば刃先交換式のドリルに本発明を適用してもよい。

次に、上述した第１の円筒部４ｄと第１の可撓部４ｆとの境界が、クランプネジ４をねじ込んで切削インサート３をインサート取付座２に挟持した状態で、インサート取付座２の第一の取付座壁面２ａの延長面上、またはこの延長面から取付基準孔５内に位置していることによる効果について、実施例を挙げて説明する。本実施例では、上記実施形態に基づいたクランプネジ４を製作し、このクランプネジ４によって工具本体１のインサート取付座２に切削インサート３を最初に取り付けた際のインサート本体３ｂの切刃３ａの位置精度を測定して基準値とし、次いでクランプネジ４を緩めて切削インサート３を取り外した後に再び切削インサート３を取り付けるといった操作を１サイクルとして、１０サイクル目、１００サイクル目、２００サイクル目の切削インサート３の取付振れ精度を測定して基準値と比較した。

ここで、本実施例におけるクランプネジ４は、雄ネジ部４ａがＭ８×０．７５ｍｍの２級ネジ、第１、第２の円筒部４ｄ、４ｅの直径は８ｍｍ、第１、第２の可撓部４ｆ、４ｇの直径は７．７ｍｍ、頭部４ｂの最大径は１２ｍｍ、最小径は７．７ｍｍであった。クランプネジ４の中心線方向における第１の円筒部４ｄの長さは１ｍｍ、第１の可撓部４ｆの長さは３．０８ｍｍ、第２の円筒部の長さは３．６ｍｍ、第２の可撓部４ｇの長さは１．６ｍｍ、頭部４ｂの長さは７．９ｍｍであった。クランプネジ４の中心線方向に対する頭部４ｂの円錐状の外周面の傾斜角度は２０°であった。また、切削インサート３は、インサート本体３ｂの２つの側面３ｃの間の厚さが７．２ｍｍ、円弧状の切刃３ａの半径が１５ｍｍ、貫通孔３ｅの直径は実測値で８．００８ｍｍであった。工具本体１の取付基準面５ａは上述のトラック形状を有し、このトラック形状を形成する半円の直径も実測値で８．００８ｍｍであった。そして、クランプネジ４をねじ込んで切削インサート３をインサート取付座２に挟持した状態で、クランプネジ４の第１の円筒部４ｄと第１の可撓部４ｆとの境界は、インサート取付座２の第１の取付座壁面２ａの延長面から僅かに取付基準孔５内に位置していた。

なお、切削インサート３の取付振れ精度として、クランプネジ４によって切削インサート３を最初に取り付けた際の図１における円弧状の切刃３ａの中心を通り工具本体１の軸線Ｏに垂直な直線上における該切刃３ａの両端の間隔を基準値とし、１０サイクル目、１００サイクル目、２００サイクル目における上記間隔の基準値との差を測定した。また、上記実施例に対する比較例として、特許文献１に記載された刃先交換式切削工具の締め付け部材のように、雄ネジ部と頭部との間の全体が直径８ｍｍの単一の円筒部とされたクランプネジを用いて、上記と同じ切削インサート３を挟持した後に取り外すといったサイクルを繰り返し、１０サイクル目、１００サイクル目、２００サイクル目の上記間隔を測定し、基準値となる１サイクル目の上記間隔との差を、切削インサート３の取付振れ精度とした。

その結果、比較例においては、１０サイクル目における基準値との差は１μｍ、１００サイクル目における差は１２μｍ、２００サイクル目における差は１１μｍであって、切削インサート３の取り付け、取り外しの操作を繰り返すことにより取付振れ精度にばらつきが生じていたことが認められた。これに対して、実施例においては、１０サイクル目における基準値との差は０μｍでばらつきは認められず、１００サイクル目および２００サイクル目でも基準値との差は１μｍであって、取付振れ精度のばらつきが抑えられていることが分かった。

本発明の刃先交換式切削工具によれば、切削インサートの押圧力を安定化しつつクランプネジを撓ませ易くし、締め際で切削インサートがずれ動くのを防ぐことができる。

１ 工具本体
２ インサート取付座
２ａ、２ｂ 取付座壁面
２ｃ 取付座底面
３ 切削インサート
３ａ 切刃
３ｂ インサート本体
３ｃ 側面
３ｄ 着座面
３ｅ 貫通孔
４ クランプネジ
４ａ 雄ネジ部
４ｂ 頭部
４ｃ 係合孔
４ｄ 第１の円筒部
４ｅ 第２の円筒部
４ｆ 第１の可撓部
４ｇ 第２の可撓部
５ 取付基準孔
５ａ 取付基準面
６ ネジ孔
７ 凹円錐状孔
７ａ 円錐状受け面
７ｂ 長孔部
Ｏ 工具本体１の軸線
Ｌ１ ネジ孔６の中心線
Ｌ２ 円錐状受け面７ａの中心線

Claims (3)

1. 工具本体の先端部に形成されたスリット状のインサート取付座に、切刃が形成されたインサート本体を有する切削インサートが着座させられて、クランプネジによって挟持されることにより着脱可能に取り付けられる刃先交換式切削工具であって、
   上記インサート本体には、上記インサート取付座の取付座底面に当接可能な着座面と、該インサート本体を貫通して上記クランプネジが挿通される貫通孔とが形成され、
   上記インサート取付座の互いに対向する２つの取付座壁面のうち、一方の取付座壁面には取付基準孔とネジ孔とが形成されるとともに、他方の取付座壁面には上記ネジ孔の中心線に対して工具本体後端側に偏心した中心線を有する円錐状受け面が工具本体先端側に形成され、
   上記クランプネジの一端部には上記ネジ孔にねじ込まれる雄ネジ部が形成され、他端部には上記円錐状受け面に摺接可能な円錐面状の外周面を有する頭部が形成され、
   これら雄ネジ部と頭部との間には、上記雄ネジ部側に、外周面が上記取付基準孔の工具本体先端側の内周面に当接させられる第１の円筒部が形成されるとともに、上記頭部側には、外周面が上記インサート本体の貫通孔における工具本体後端側の内周面に当接させられる第２の円筒部が形成され、さらにこれら第１、第２の円筒部の間には、該第１、第２の円筒部よりも外径が小さい第１の可撓部が形成されていることを特徴とする刃先交換式切削工具。
2. 上記第２の円筒部と上記頭部との間には、上記第２の円筒部よりも外径が小さい第２の可撓部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の刃先交換式切削工具。
3. 上記第１の円筒部と上記第１の可撓部との境界は、上記クランプネジをねじ込んで上記切削インサートを挟持した状態で、上記インサート取付座の上記一方の取付座壁面の延長面上、またはこの延長面から上記取付基準孔内に位置していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の刃先交換式切削工具。

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