JP6803014B1

JP6803014B1 - 切削工具

Info

Publication number: JP6803014B1
Application number: JP2020140009A
Authority: JP
Inventors: 悠介鈴木; 桂望月
Original assignee: Tungaloy Corp
Current assignee: Tungaloy Corp
Priority date: 2020-08-21
Filing date: 2020-08-21
Publication date: 2020-12-23
Anticipated expiration: 2040-08-21
Also published as: CN114074190B; US20220055119A1; JP2022035577A; US11845133B2; CN114074190A

Abstract

【課題】刃物台への装着に対して、高い位置決め精度と簡易な作業とを両立する切削工具を提供する。【解決手段】切削工具は、切削インサートを固定する固定座または切削刃を有する本体部と、刃物台に本体部を装着する場合に刃物台の突当面へ突き当てて本体部の位置決めに用いる円筒部を有する、本体部に対して着脱可能な位置決めピンとを備え、本体部は、雌ネジ部と雌ネジ部の中心軸に対して対称であって開口に向かって開くテーパ面とが設けられた雌ネジ穴を有し、位置決めピンは、雌ネジ部と螺合する雄ネジ部と、円筒部の端と雄ネジ部の端を接続する接続部に位置する当接部とを有し、雄ネジ部が雌ネジ部に螺合されて位置決めピンが本体部に装着された場合に、当接部がテーパ面と当接して円筒部の中心軸とテーパ面の中心軸とが一致する。【選択図】図１

Description

本発明は、切削工具に関する。

旋盤用の切削工具を櫛歯状に取り付ける刃物台が知られている。刃物台から突出する刃先位置を精度よく簡易に調整するために、これまでにも試行錯誤がなされてきた（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−２４５５９４号公報

特許文献１の技術によれば、板状の部材を本体部へ一般的なネジにより装着し、これを刃物台への突当部とすることにより、刃物台から突出する突出量を調整している。しかし、この装着手法によれば、ネジの締め付けガタのために位置決め精度に限界がある。また、板状の部材の向きを確認して複数のネジを貫通させて本体部へ固定するため、その都度微調整が必要となり、作業に手間がかかる。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、刃物台への装着に対して、高い位置決め精度と簡易な作業とを両立する切削工具を提供するものである。

本発明の第１の態様における具体的な態様における切削工具は、切削インサートを固定する固定座または切削刃を有する本体部と、刃物台に本体部を装着する場合に刃物台の突当面へ突き当てて本体部の位置決めに用いる円筒部を有する、本体部に対して着脱可能な位置決めピンとを備え、本体部は、雌ネジ部と雌ネジ部の中心軸に対して対称であって開口に向かって開くテーパ面とが設けられた雌ネジ穴を有し、位置決めピンは、雌ネジ部と螺合する雄ネジ部と、円筒部の端と雄ネジ部の端を接続する接続部に位置する当接部に位置する当接部とを有し、雄ネジ部が雌ネジ部に螺合されて位置決めピンが本体部に装着された場合に、当接部がテーパ面と当接して円筒部の中心軸とテーパ面の中心軸とが一致する切削工具である。

本発明により、刃物台への装着に対して、高い位置決め精度と簡易な作業とを両立する切削工具を提供することができる。

本実施形態に係る切削工具であって、本体部へ組み付けられる主要な要素を離して示す斜視図である。主要な要素が組み付けられた状態の切削工具を示す斜視図である。位置決めピンの斜視図である。位置決めピンが装着される様子を示す断面図である。位置決めピンが装着された様子を示す断面図である。ヘッド部の斜視図である。接続部のバリエーションを説明する図である。切削工具を刃物台へ装着した様子を示す斜視図である。

添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。

図１は、本実施形態に係る切削工具１００であって、本体部１１０へ組み付けられる主要な要素を離して示す斜視図である。本実施形態における切削工具１００は、旋盤用の切削工具である。切削工具１００は、後述する刃物台に装着され、旋盤へ間接的に取り付けられる。切削工具１００は、刃物台から刃先までの突出量が推奨値で使用される場合には、位置決めピン１２０を本体部１１０へ取り付けて位置決めに利用し、刃先までの突出量を任意に調整される場合には、位置決めピン１２０を取り外して刃物台へ装着される。以下においては、刃物台から刃先までの突出量が推奨値で使用される場合を想定し、位置決めピン１２０を本体部１１０へ取り付けて使用する使用態様について説明する。位置決めピン１２０は、切削工具１００を刃物台へ装着するときに、位置決め部材として機能する。

本体部１１０は、切削インサート２００が装着されるヘッド部１１１と、刃物台や旋盤のチャックに固定される柄の部分であるシャンク部１１２とを有する。ヘッド部１１１は、切削インサート２００を載置して装着できるように、凹形状の固定座１１３を有する。切削インサート２００は、例えば図示するような菱形形状をなす交換可能な刃先チップであり、固定座１１３に載置され、切削インサート２００の中央付近に設けられた貫通孔２１０を貫通する固定ネジ３００によって固定座１１３へ固定される。

一定の使用を経て切削能力が低下した切削インサート２００は、固定座１１３から取り外され、他の切削インサート２００へ交換される。なお、本実施形態においては、菱形の切削インサート２００を装着する切削工具１００を説明するが、三角形、矩形、円形等の他の形状の切削インサートを装着できる切削工具であっても良い。また、切削インサート２００が切削工具１００へ着脱可能に装着される交換式の場合に限らず、切削刃がヘッド部１１１の先端に一体的に形成された切削工具であっても良い。

ヘッド部１１１のうち固定座１１３が設けられた一面を上面とすると、側面となる一面に、位置決めピン１２０を挿入して装着する雌ネジ穴１１４が設けられている。位置決めピン１２０および雌ネジ穴１１４の構造については、後に詳述する。シャンク部１１２は、全体的に棒状の直方体形状を成し、その内部には、クーラントを流通させる内部流路が設けられている。クーラントは、内部流路と連通する噴出口１１９から切削インサート２００の刃先へ向けて噴出される。

なお、図示するように本体部１１０に対してｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を定める。すなわち、本体部の長手方向がｘ軸方向であり、位置決めピン１２０を雌ネジ穴１１４へ挿入する方向がｙ軸方向であり、切削インサート２００を載置する方向がｚ軸方向である。
以後の図面においても本体部１１０の姿勢を基準として同様の座標軸を併記することにより、それぞれの図面が表す構造物の向きを示す。

図２は、主要な要素が組み付けられた状態の切削工具１００を示す斜視図である。具体的には、切削インサート２００と位置決めピン１２０が本体部１１０へ装着され、固定された状態を示す。後述するように、位置決めピン１２０は、本体部１１０に対して予定された固定位置に精確に固定される。すると、ｙｚ平面と平行な平面のうち、切削インサート２００の刃先と接する仮想平面Ｓ₁と、位置決めピン１２０と接する刃物台の突当予定面Ｓ₂の二面間距離Ｄが安定的に定まる。この二面間距離Ｄは、刃物台から刃先までの突出量として予め設定されている推奨値である。すなわち、切削工具１００が刃物台に固定された場合に、刃物台から刃先までの突出量を精度よく推奨値に調整することができる。

図３は、位置決めピン１２０の斜視図である。位置決めピン１２０は、円筒部１２１、雄ネジ部１２２、接続部１２３によって構成されている。円筒部１２１は、位置決めピン１２０のうち一端側に設けられ、位置決めピン１２０の中心軸Ｐ₁に対して一定の半径を有する円筒面を有する。雄ネジ部１２２は、位置決めピン１２０のうち円筒部１２１が設けられた一端側とは反対の他端側に設けられ、後述する雌ネジ部と螺合するネジ山を有する。円筒部１２１の円筒面の半径は、雄ネジ部１２２のネジ山の中心軸Ｐ₁からの高さよりも大きい。接続部１２３は、円筒部１２１のうち雄ネジ部１２２側の端部と、雄ネジ部１２２のうち円筒部１２１側の端部を接続する中間部である。

図４は、位置決めピン１２０がヘッド部１１１へ装着される様子を示す断面図である。具体的には、図１において位置決めピン１２０の中心軸Ｐ₁を含むｘｙ平面で切断した図である。図示するように、ヘッド部１１１には、ｙ軸方向に延在する雌ネジ穴１１４が設けられている。

雌ネジ穴１１４は、ヘッド部１１１の表面に現れる円形状の開口１１５から内部へ向かって縮径しつつ所定の深さまで続くテーパ面１１６と、テーパ面１１６の端部から更に内部へ向かって設けられた雌ネジ部１１７とを有する。テーパ面１１６は、本実施形態においては円錐台面であるが、雌ネジ部１１７の中心軸Ｐ₂に対して対称な傾斜面であって、内部へ向かって徐々に径が小さくなる傾斜面（換言すれば、開口１１５に向かって開く傾斜面）であれば、円錐台面でなくても構わない。

雌ネジ部１１７は、雄ネジ部１２２と螺合するネジ溝である。ヘッド部１１１の内部には、クーラントを流通させる内部流路１１８の一部が到達しており、雌ネジ穴１１４の奥側の一部と交差して、互いに連通している。

図５は、位置決めピン１２０がヘッド部１１１へ装着された様子を示す断面図である。具体的には、図４の状態から位置決めピン１２０を雌ネジ穴１１４へ挿し入れた様子を示す。

位置決めピン１２０の雄ネジ部１２２を雌ネジ穴１１４の雌ネジ部１１７へ螺入させていくと、やがて接続部１２３の端であって円筒部１２１との境界部分である当接部１２４が、雌ネジ穴１１４のテーパ面１１６と接触する。テーパ面１１６は、雌ネジ穴１１４の中心軸Ｐ₂に対して対称な傾斜面である。また、当接部１２４は、円筒部１２１との境界部分であるので、位置決めピン１２０の中心軸Ｐ₁を中心とする円周を成す。したがって、位置決めピン１２０を雌ネジ穴１１４へ押し込むと、位置決めピン１２０の中心軸Ｐ₁が雌ネジ穴１１４の中心軸Ｐ₂に自ずと調芯され、円筒部１２１の円筒面は、雌ネジ穴１１４の中心軸Ｐ₂に対しても等距離の面となる。すなわち、作業者は、位置決めピン１２０を雌ネジ穴１１４へ押し込むだけで、本体部１１０に対する精度の良い位置決め部を形成することができる。

なお、雌ネジ部１１７は、雄ネジ部１２２に対して引き込み方向（中心軸方向）に力が作用するように接触し、径方向には互いに接触しない。すなわち、雄ネジ部１２２のネジ山の高さに対して雌ネジ部１１７のネジ溝の深さが深く設定されており、径方向に互いに接触することによって調芯が妨げられることがないように考慮されている。

テーパ面１１６に当接部１２４が当接すると、当接部１２４により内部空間が封止される。すなわち、雄ネジ部１２２と雌ネジ部１１７の間に隙間となる空間が内部流路１１８と連通していても、内部流路１１８を流通するクーラントが当接部１２４より外部に漏れ出ることがない。したがって、本体部１１０の内部に内部流路１１８が複雑に設けられている場合であっても、必要な箇所に雌ネジ穴１１４を設けてもよい。換言すれば、設定された雌ネジ穴１１４を避けることなく内部流路１１８を通すことができるので、設計の自由度を確保することができる。

本実施形態においては、雌ネジ部１１７のネジ溝の最深部を結ぶ接線Ｃがテーパ面１１６と交差する交差線で、テーパ面１１６を２つの領域に分ける。そのうち、開口１１５を含む側の領域において、当接部１２４が当接するように設計されている。

図６は、ヘッド部１１１の斜視図である。図５で示した接線Ｃは、テーパ面１１６と交差して、テーパ面１１６上に雌ネジ部１１７の最外径に相当する仮想円（上記の交差線）を形成する。そして、網線で示す開口１１５を含む側の領域において、当接部１２４が当接する。当接部１２４がこのような領域で当接すると、調芯機能がより安定的に作用する。すなわち、位置決めピン１２０の中心軸Ｐ₁を雌ネジ穴１１４の中心軸Ｐ₂により精度良く一致させることができる。

図７は、位置決めピン１２０の接続部のバリエーションを説明する図である。具体的には、当接部１２４の近傍を拡大した断面図である。図７（ａ）は、これまで説明した本実施形態の例である。接続部１２３は、テーパ面１１６と同じく円錐台面であるが、円筒部１２１との境界部分が当接部１２４となるように、接続部１２３の円錐台の傾斜角の方がテーパ面１１６の円錐台の傾斜角よりも大きく設定されている。

図７（ｂ）は、別実施例に係る接続部の例である。当接部１２４は、図７（ａ）の例と同様に、円筒部１２１との境界部分であるが、接続部１２３’は、凹曲面として形成されている。このような形状であっても、当接部１２４をテーパ面１１６へ安定的に当接させることができる。

図７（ｃ）は、更に別実施例に係る接続部の例である。接続部１２３”は、中心軸Ｐ₁に直交する平面が円である凸曲面として形成されている。この場合の当接部１２４は、円筒部１２１との境界部分ではなく、接続部１２３”の中間付近に位置することになる。このような当接部１２４であれば、滑らかな調芯機能を実現することができる。

図８は、切削インサート２００を装着した切削工具１００を刃物台４００へ装着した様子を示す斜視図である。図８（ａ）は、位置決めピン１２０が観察できる側からの斜視図であり、図８（ｂ）は、その反対側からの斜視図である。

切削工具１００は、取付溝４１０に載置され、スライドされると、固定された位置決めピン１２０が刃物台４００の突当面４３０に突き当たり、刃物台４００に対する切削工具１００の位置が確定する。この状態で取付部材４２０によってシャンク部１１２が締め付けられると、切削工具１００は刃物台４００に対して固定される。突当面４３０（図２における突当予定面Ｓ₂）と位置決めピン１２０の円筒部１２１が接触して固定されると、図２を用いて説明したように、切削インサート２００の刃先までの距離Ｄが精度よく確定する。

なお、刃先までの距離に対していくつかの推奨値を設定する場合には、それぞれに合わせた円筒径の円筒部１２１を備える複数の位置決めピン１２０をセットとして用意しておき、作業者はその中から所望の１つを選択して本体部１１０へ装着すればよい。このとき、当接部１２４が円筒部１２１の境界でなくてもよいように、接続部１２３と円筒部１２１の間に段差などを設けてもよい。すなわち、当接部１２４は、円筒部１２１の径によらず、テーパ面１１６に対して所定の位置となるように接続部１２３の形状を定めてもよい。

また、推奨値でない突出量で切削工具１００を刃物台４００に固定したい場合には、作業者は、位置決めピン１２０を取り外し、取付溝４１０上で切削工具１００をスライドさせつつ刃先位置を調整して、取付部材４２０でシャンク部１１２を締め付ければよい。すなわち、突当面４３０を利用することなく突出量を調整する。

このように突出量を任意に調整して加工作業を実施した後に、再び推奨値の突出量に固定しなおす場合には、位置決めピン１２０を本体部１１０へ装着し、突当面４３０へ突き当てるだけで精度の良い位置決めを実現することができる。すなわち、本実施形態に係る切削工具１００によれば、高い位置決め精度と簡易な作業を両立させることができる。

１００…切削工具、１１０…本体部、１１１…ヘッド部、１１２…シャンク部、１１３…固定座、１１４…雌ネジ穴、１１５…開口、１１６…テーパ面、１１７…雌ネジ部、１１８…内部流路、１１９…噴出口、１２０…位置決めピン、１２１…円筒部、１２２…雄ネジ部、１２３、１２３′、１２３″…接続部、１２４…当接部、２００…切削インサート、２１０…貫通孔、３００…固定ビス、４００…刃物台、４１０…取付溝、４２０…取付部材、４３０…突当面

Claims

切削インサートを固定する固定座または切削刃を有する本体部と、
刃物台に前記本体部を装着する場合に前記刃物台の突当面へ突き当てて前記本体部の位置決めに用いる円筒部を有する、前記本体部に対して着脱可能な位置決めピンと
を備え、
前記本体部は、雌ネジ部と前記雌ネジ部の中心軸に対して対称であって開口に向かって開くテーパ面とが設けられた雌ネジ穴を有し、
前記位置決めピンは、前記雌ネジ部と螺合する雄ネジ部と、前記円筒部の端と前記雄ネジ部の端を接続する接続部に位置する当接部とを有し、
前記雄ネジ部が前記雌ネジ部に螺合されて前記位置決めピンが前記本体部に装着された場合に、前記当接部が前記テーパ面と当接して前記円筒部の中心軸と前記テーパ面の中心軸とが一致する切削工具。
前記当接部は、前記テーパ面のうち前記雌ネジ部の最外径に相当する仮想円よりも外側の領域で当接する請求項１に記載の切削工具。
前記本体部は、クーラントを流通させる内部流路を有し、
前記雌ネジ穴は、前記開口とは反対側の一部において前記内部流路と連通している請求項１または２に記載の切削工具。