JPH0631504A

JPH0631504A - インサートとスペーサ部材を具備した切削工具

Info

Publication number: JPH0631504A
Application number: JP5102971A
Authority: JP
Inventors: Lars-Erik Gustafsson; グスタフソンラルス−エリク
Original assignee: Sandvik AB
Current assignee: Sandvik AB
Priority date: 1992-04-28
Filing date: 1993-04-28
Publication date: 1994-02-08
Also published as: SE9201324L; EP0568515B1; SE9201324D0; US5411354A; SE504314C2; ATE141195T1; EP0568515A1; DE69303969T2; DE69303969D1

Abstract

(57)【要約】【目的】インサートをホルダプレートの凹所に挿置固
定する形式の切出し工作用の切削工具において、インサ
ートの所定位置を長期に亘って不変に維持し、且つホル
ダプレートの寿命を向上させること。【構成】プレート１の凹所５の底壁６にインサート２
と同等の材質のスペーサ部材３を取外し可能に固定して
から、インサートを凹所５に定着させる。【効果】インサート切刃の発熱がプレートを高温度に
加熱させることなく急速に移動し、プレートの変形が抑
制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スチール等の材料製の
比較的肉薄のプレート或いはプレート状部品の形式のホ
ルダ及びセメンテッドカーバイド等の相対的に硬質の材
料製の切削インサートを含んで成る切出し或いはこれに
類似の旋削工作用の工具に関する。ホルダプレートは、
少くともその１つの自由端に底壁と、内壁或いは後壁
と、ホルダプレートに形成され凹所にインサートを保留
するように作用する弾力的に可動なクランプアームの１
部をなす上壁とによって実質的に規定された外方に開口
した凹所とを有している。インサートは実質的にＶ形断
面の上、下の溝、或いはリッジを有し、これを凹所に設
けた類似のＶ形断面のリッジ、或いは溝と協働させるよ
うにしてある。

【０００２】

【従来の技術】セメンテッドカーバイドは比較的高価な
材料であり、インサートは摩耗したら廃棄し、短時間で
新なものに取替えなければならないので、上記の切削工
具に用いるインサートは出来る限り小さく作成すること
が望まれる。特に、工作物の過酷な切削加工中には多量
の熱がインサートの切刃部に発生する。この熱は従来の
切出し工具では、ホルダプレートの凹所底壁に伝達され
る。この伝達の前には、その僅かな１部の熱しか大気中
に放散されることはない。この熱伝達は、凹所底壁に隣
接したホルダプレート部分が可塑変形しやすいレベルの
温度に上昇することを意味している。そして、この事態
は、インサート切刃がホルダプレートに対する正確に固
定された初期位置或いは参照位置から変位してしまう結
果をもたらす。しかもこの事態は加工された工作物の寸
法測定精度を著しく低下させることで大きな不都合をも
たらすだけでなく、例えば切刃が切出し加工の最終段階
で工作物の回転中心に当らないという不都合ももたら
す。悪い事態としては、インサートの可塑変形とその結
果の位置移動が生じて、工具破損をもたらすケースであ
る。

【０００３】セメンテッドカーバイド製のインサートと
シャンク形のインサートホルダの間に簡単なスペーサプ
レートを設けることの方策は、従来の旋削工具ホルダに
関連して既に知られている。更に、ＥＰ００８８４２６
とＤＥ３１１９８３４から、切出し工具においてインサ
ートを特別の取り外し可能なＵ形インサートにして、ホ
ルダプレートの凹所に取付けるようにする方策は公知で
ある。この場合、Ｕ形インサートは比較的弾性の材料、
具体的にはセメンテッドカーバイドより熱抵抗が著しく
小さいスケールで製作しなければならない。

【０００４】ＵＳＰ３，５４３，３６３はＶ形断面のイ
ンサート受容シートを含むスペーサ素子、即ちアンビル
シートをホルダプレートの凹所底壁とインサートの間に
挿置するようにした切出し工具を開示している。このア
ンビルシートはインサートから熱を有効に除去するとい
う明示の機能は有していない（即ち、この米国特許はア
ンビルシートの材質について何ら言及していない。）。
これは、アンビルシートの簡単且つ迅速な取付け取外し
が出来ないことを意味している。更に、アンビルシート
と凹所底壁の間を半田付けしても、アンビルシートとそ
の上のインサートの信頼性ある保留が出来ない、特に、
インサートに横方向の応力を受けたときの保留能力が弱
い。

【０００５】

【発明が解決しようとする手段】本発明の目的は、先行
例の切出し工具に固有の上述の欠陥を克服し、インサー
トホルダプレートの可塑変形の危険を切刃の設定精度を
維持しながら最少限に抑制し、或いは解消する工具を提
供することにある。本発明の基本目的は、スチール材が
可塑変形する明らかな危険なレベルにホルダプレート周
囲温度が達するのを阻止するために、インサート切刃領
域に発生する熱を有効に除去することにある。本発明の
もう１つの目的は、この変形の危険を解消する一方で、
過酷な工作条件の下でも所望の初期位置にインサートを
確実に保持することにある。更に本発明の目的は、イン
サートの特性が、例えばクラック生成やチッピング（ｃ
ｈｉｐｐｉｎｇ）により損われるような場合に、インサ
ートホルダプレートの機械的損傷が発生する危険を解消
或いは最少限度に抑えて、インサートホルダプレートの
寿命を確実に延長させることにある。

【０００６】

【課題を解消するための手段】上記従来式のインサート
ホルダプレートのインサート受容凹所の底壁にスペーサ
部材を取外し可能に固定し、凹所の上壁とスペーサ部材
の上側との間にインサートを定着させる。プレートがス
チール等の相対的に熱抵抗が低く、可塑変形しやすい材
料製であるのに対し、スペーサ部材はインサートと同じ
セメンテッドカーバイド或いはこれに等価の相対的に熱
抵抗の高い材料製である。

【０００７】

【作用】インサートの切刃が工作中に発熱するが、この
熱がインサート残部とスペーサ部材を通じて切刃から移
動するので、インサート切刃の特性を長期に維持出来る
し、プレートが変形して切刃位置を狂わせたり、従来に
比較して大巾にプレート自体が損傷を被ることが抑制さ
れる。

【０００８】

【実施例】図１に示す本発明の切出し工具は、ホルダ
１、切削インサート２及びスペーサ素子或いはアンビル
シート３を含んで成る。クランプネジは図上４で示して
ある。ホルダ１はスチール或いはこれに等価な材料で作
成された比較的肉薄なプレート或いはプレート状部品の
形式のものである。実際には、ホルダプレート１は長方
形であって、その両端の少くとも１つに外方に開口した
凹所５を有している。この凹所５は図２に示すように、
底壁６、内壁或いは後壁７及び上壁８によって規定され
ている。この上壁８はプレートに形成され、凹所にイン
サートを保留するように作用する弾力的に可動なクラン
プアームの１部分を構成している。図示の例では、プレ
ート１は貫通孔１１とこれに通じるまで延長したスリッ
ト１０を有している。スロット１０は、後壁７から測定
したクランクアーム９の長さが比較的に限定されている
とはいえ、クランプアーム９に適度の弾性を与えるよう
に作用する。クランクアーム９は、弾性的に歪むこと及
びクランプネジ４により、底壁６の方へ回動させられ
る。

【０００９】図３に示すインサート２はセメンテッドカ
ーバイド製であり、その前端に主切刃１２を有し、それ
に隣接してチップブレーキイング面１３がその上側に形
成されている。チップブレーキイング部の背後の領域に
は、実質的にＶ形の断面の溝１４が形成されている。こ
の溝１４は、前部１４′と後部１４″に分割されるが、
１対のフランク面１５，１５′によって規定されてい
る。両フランク面の間には、凹面状の中央溝部１６があ
る。インサート後端の側に配置する溝後部１４″は、こ
れと同じ断面形状を有し、インサート長手方向に見てこ
れと鈍挾角をなす溝前部１４′と変曲線１７において接
続している。実際には、Ｖ−溝１４の後部１４″はイン
サート下側に実質的に平行か或いは両者間の挾角が極端
に小さいものであればよいが、溝前部１４′はインサー
ト下側に対して前方に進むに従って下方へ３〜１０°、
好ましくは５〜７°の角度で傾斜するように延長してい
る。また、インサート２は、その下側にＶ形断面の溝１
８を有している。

【００１０】図示の例では、切刃１２がインサートの長
手方向に対し直角に延長しているが、切刃の位置と形状
は種々のものに設計し得る。従って、インサートは円
形、或いは部分的に円形の切刃を有するように設計し得
る。更に、直線切刃の場合に、インサート長手方向に対
して傾斜するように設計することも出来る。

【００１１】しかし、全ての実施例の共通の特徴は、イ
ンサートの長軸を横断する方向の切刃長さをホルダプレ
ート１の肉厚と切刃背後のインサート部分の幅より少く
とも僅かには大きくして、インサートとホルダプレート
が共に、工作物の切刃により切削加工されて成る加工溝
に収容され得るようにしていることにある。

【００１２】図４は、本発明の好ましい実施例のスペー
サ素子、即ちアンビルシート（ａｎｖｉｌｓｅａｔ）を
示している。このスペーサ素子は図示例では、基本的に
四角形の平坦部材３から成る成形体である。インサート
２のように、この部材３はセメンテッドカーバイド、或
いはスチールより耐熱性の高い前者と等価な材料で製作
されている。

【００１３】部材３の前端領域には、ロック用の連結ネ
ジ２０のための貫通孔１９が穿設されている。この部材
３の上側はＶ形断面のリッジ２１として形成され、この
リッジは１対の傾斜したフランク面２２，２２′により
規定され、両面の間には、円形凸面状の中央部２３が形
成されている。この中央部２３は対応するＶ−溝の中央
部１６より半径が大きく設計され、両中央部間に三日月
形断面の空隙が生じるようにしてある。スペーサ部材３
はその後端に上側から下側まで垂直に延長した雌形溝２
４を有している。図示例では、スペーサ部材３の下側２
５は平坦で実質的に四角形を構成し、これがホルダプレ
ートの凹所後壁６を構成する類似の平坦面に対し当接さ
れるようになっている。

【００１４】ロックネジ２０はネジ切りシャンク２６に
加えて、肉厚ヘッド２７を有し、ヘッドの下部２８はネ
ジシヤング２６の方へ適度にテーパ状に収束されてい
る。ネジヘッド２７の上面には、例えばキーレンチを受
容する星形座２９が形成されている。

【００１５】図５に示すように、スペーサ部材３の貫通
孔１９はその頂部が相対的に大径の円筒面３０によって
規定され、下方へ進むに従って減径している回転対称面
３１の底部に接続している。貫通孔底部面３１は、円錐
形ではなく、円弧形（アーチ形）である。ネジ２０のネ
ジ切りシャンク２６はホルダプレート１の内ネジ孔３２
に螺結されることになる。このネジ孔３２はプレート底
壁面６に開口していて、ホルダプレート１の前端に相対
的に近いプレート中央に配置している。

【００１６】本発明の好ましい別の実施例では、ネジ孔
３２の中心と内（後）壁７の間の距離は、その間にスペ
ーサ部材３の後端が配位することになるが、スペーサ部
材の貫通孔１９の中心と当該部材後端との間の距離より
僅かに短く寸法設計される。その結果、ネジ２０は、螺
結されたとき、円錐テーパヘッド２７によりスペーサ部
材３に長手方向の力を付与し、この力がプレート凹所５
の後壁７に対しスペーサ部材３を押付けるように作用す
る。上述の距離の違いは比較的小さなものでよく、実際
には１mm或いはその数分の１でよい。

【００１７】スペーサ部材３の後端と凹所５の内壁７の
実際の接触は、スペーサ部材の雌形垂直溝２４と内壁７
に形成されている雄形突起３３（図６参照）の間で行わ
れ、両者がスペーサ部材３とホルダプレート１を雌雄結
合させる。突起３３は各種各様な形状にすることが出来
る。しかし、図２と図６に示すように、突起３３を実質
的なＶ形断面のリッジとしてスペーサ部材３の上側に形
成されているリッジ２１と基本的に同じ形状に設計する
のが好ましい。従って、Ｖ−リッジ３３は１対フランク
面３４，３４′とその間にある円形凸面状中央部３５に
よって規定されている。

【００１８】Ｖ−リッジ３３の下方の領域には、このリ
ッジを横断する方向に形成された凹所３６が設けてあ
り、これによってスペーサ部材３（図１参照）の内下端
縁部３７をホルダプレート１に確実に接近させることが
出来る。更に、Ｖ−リッジ３３の上方領域には、クラン
プアーム９の下側に沿って特定長さだけ延長した、上記
凹所３６に類似の凹所３８が設けてあり、これによりイ
ンサート２の後上端縁部を確実にホルダプレート１に同
様に接近させる。

【００１９】クランプアーム９の下側８に形成したＶ−
リッジ（図示省略）は、インサート２が載置されて締結
されているときに、底壁６に実質的に平行に延長し、従
ってインサート上側のＶ−溝１４の後部に平行に延長す
ることになる。

【００２０】クランプアーム９はその自由外端で、図６
に示すようにやゝ下向きのノーズ部３９に接続してい
る。このノーズ部３９にはその下側に上述の形式のＶ形
リッジが形成されており、これをインサート上側のＶ−
溝１４の前部１４′に係合させるようになっている。ノ
ーズ部３９の下側のＶ−リッジとクランプアーム９の下
側においてこのノーズＶ−リッジの後方に配位している
Ｖ−リッジの間の傾斜は、インサート上側のＶ−溝前部
１４′と後部１４″の間の傾斜と実質的に等しい。イン
サートが定位置でクランプネジ４により締結された工作
位置では、クランプアーム下側のＶ−リッジの前方へ進
むに従って下方へ傾斜した外部分が、インサートのＶ−
溝と同様に傾斜した前部１４′（ネジ頭沈没）と係合
し、所定位置でインサートをロックする。この位置で
は、凹所５から軸方向へ引き出されることが高度の確度
で以って阻止される。

【００２１】図４に示すスペーサ素子、即ちアンビルシ
ート３（スペーサ部材）は、雄形突起として機能するＶ
−リッジ３３をスペーサ部材の後端の雌形溝２４と係合
させ、そしてネジ２０を孔３２で螺結することによりイ
ンサートホルダプレートの凹所５に装置する。既に指摘
したように、ネジ２０は、螺結したときに、スペーサ部
材３に軸方向力を与え、この力がＶ−リッジ３３と溝２
４間の係合を確実なものにする。このスペーサ部材内
（後）端での雌雄結合とスペーサ部材の外端領域でのロ
ックネジ２０との相互作用により、インサートホルダプ
レートに対し、正確な位置にスペーサ部材が不動に固定
される。

【００２２】スペーサ部材３を装置してから、次にイン
サート２を工具に取付ける。この取付けは、クランプネ
ジ４をネジ孔に挿入してゆるく固定している間に、クラ
ンプアーム９の下に押込む。このクランプネジ４は次に
最終のクランプ力が出るまで強く螺結し、それによりク
ランプアーム９が図１に示す位置にインサートを締結
（クランプ）する。この締結位置はホルダ１に対し厳密
な位置である。従ってアームノーズ部３９の傾斜前端面
４０（図６）はインサート２の同様に傾斜した面４１に
当接するストッパーとして機能する。このストッパーは
インサート２が両面４０，４１の当接した位置より内方
へ更に侵入するのを止めることになる。インサート２の
引出しは、既に指適したように、アームノーズ部３９の
下側のＶ−リッジとインサート上側のＶ−溝の傾斜した
前部１４′との間の協働により阻止される。インサート
の横の動きは、インサート上、下側のＶ−溝１４，１８
と、クランプアーム９の下側のＶ−リッジとスペーサ部
材３の上側のＶ−リッジ２１との協働によって阻止され
る。従って、工作位置において、インサートは、所望参
照位置に、単純な切出し工作に関してだけでなく横の力
と引出し力を受ける溝旋削、外形旋削及びアンダーカッ
ト切削等のような他の工作であっても、不動に保留され
る。

【００２３】本発明は上述の説明と図面に係わる実施例
に限定されるものではないことは言うまでもない。例え
ば、ロックネジはスペーサ部材とホルダプレートの間の
連結手段として、例えばピンによって置換することが出
来る。スペーサ部材はその下側を平坦面にする代りに、
Ｖ形断面のリッジや溝に形成し、他方凹所底壁６を類似
の溝やリッジに形成して両者を協働させるようにしても
よい。スペーサ部材の後端と凹所内壁間の雌雄結合の設
計を図示のものから、例えばスペーサ部材の後端に雄形
を、そして凹所内壁に雌形を形成したものに変更しても
よい。インサートホルダプレート１は、図示の例のよう
にそれ自体がシャンクを構成する必要はない。このホル
ダプレートは工具の小部分のみを構成することは少くと
も必要であり、この小部分を肉厚シャンクを横断する方
向に配設してもよい。図示例はインサートの上側と下側
に共にＶ−溝が形成され、これらが共にクランプアーム
下側とスペーサ部材上側に形成されたＶ−リッジと協働
するようになっているが、このリッジ形状と溝形状を逆
転させる設計にしてもよい。

【００２４】

【発明の効果】本発明の１つの利益は、セメンテッドカ
ーバイド製のスペーサ部材３がインサートホルダプレー
ト１のスチール材より著しく高い熱抵抗を有しているこ
とにある。それにより、インサート切刃１２の領域に発
生した熱がインサート自体を通じてだけでなく、スペー
サ部材を通じて取り除かれることになる。従って、ホル
ダプレートの温度はスチール材の可塑変形が大きく生じ
るレベルまで上昇しないですむことになる。その結果、
インサートはホルダに対し最初に固定された参照位置か
ら変動する危険を被らずにすむ。

【００２５】スペーサ部材３のもう１つの利点は、例え
ばインサートホルダの機械的損傷の危険が減じられるこ
とによってホルダ寿命を長くすることが出来ることであ
る。インサートが例えばチツピングやクラツクの生成に
よって損傷しても、インサートとプレートの土台部分と
の間の安全確保機素としてスペーサ部材のアンビルシー
トを設けたお陰でホルダプレートが引き続いて損傷を被
ることは回避される。従って、インサート損傷の結果で
スペーサ部材が損傷を被るとしても、この損傷スペーサ
部材を取り替えるだけでよく、インサートホルダ全部を
取り替る必要はない。ロックネジを外してスペーサ部材
を取り出す作業と取り付け作業だけでよいので、このス
ペーサ部材の取り替えは非常に簡単である。

【図面の簡単な説明】

【図１】インサートとスペーサ部材（アンビルシート）
を装備した本発明の工具を示す斜視図である。

【図２】図１の工具からインサートとスペーサ部材を取
り除いた工具を示す斜視図である。

【図３】本発明の工具に取付けるべきインサートの拡大
斜視図である。

【図４】本発明に係わるスペーサ部材と関連するロック
ネジを示す斜視分解図である。

【図５】図４の機素のロック位置における拡大断面図で
ある。

【図６】図２のホルダ凹所の内壁の構成を詳しく示す拡
大斜視図である。

【図７】図１の工具におけるプレート凹所とインサート
並びにスペーサ部材の結合状態を示す拡大側面説明図で
ある。

【符号の説明】

１…インサートホルダプレート２…インサート３…スペーサ素子（部材又はアンビルシート）４…クランプネジ５…プレート凹所６…凹所底壁７…凹所内壁８…凹所上壁９…クランプアーム１０…スロット１１…プレート貫通孔１２…インサート切刃１３…チップブレーキング面１４…Ｖ−溝１４′，１４″…溝前、後部１５，１５′…フランク面１６…溝中央部１７…弯曲線１９…貫通孔２０…ロックネジ２１…Ｖ−リッジ２２，２２′…フランク面２３…リッジ中央部２４…雌形溝２６…ネジ切りシャンク２７…ネジヘッド２９…星形座３３…雄形突起

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スチール等の比較的肉薄のプレート形式
のホルダとセメンテッドカーバイド等の相対的に硬質の
材料の切削インサートを含んで成り、ホルダプレート
（１）がその少くとも１つの自由端に底壁（６）と、内
壁（７）と、ホルダプレートに形成されて凹所にインサ
ートを保留するように作用する斯ゝる弾力的に可動なク
ランプアームとによって規定された外方に開口した凹所
（５）とを有し、インサート（２）が実質的にＶ形断面
の上、下溝（１４，１８）或いはリッジを有し、当該溝
或いはリッジが凹所（５）に関連して当接相手として設
けられた類似のＶ形断面のリッジ或いは溝と協働するよ
うになっている切削工具において、インサート（２）と凹所底壁（６）の間にホルダプレー
ト（１）より高い熱抵抗を有するインサート（２）と同
じ、或いは実質的に等価な材料の取り外し可能スペーサ
部材（３）を設け、スペーサ部材（３）がその上側に、
インサート下側に設けた前記Ｖ−溝（１８）或いはＶ−
リッジと協働すべきＶ形断面のリッジ（２１）或いは溝
を有し、１方では凹所底壁（６）の前、後端の１方の領
域に沈没させた連結手段（２０）により、他方では凹所
内壁（７）とスペーサ部材（３）の両前、後端の１方と
の間の雌雄連結手段によりスペーサ部材（３）を凹所
（５）に定着させるようにしたことを特徴とする切削工
具。
【請求項２】スペーサ部材（３）の上端をインサート
（２）の下側に形成されたＶ−溝（１８）と係合するよ
うにＶ−リッジ（２１）として形成されていることを特
徴とする請求項１に記載の切削工具。
【請求項３】スペーサ部材（３）の下側が実質的にＶ
形断面のリッジ或いは溝として形成され、凹所底壁
（６）に形成された当接相手となる類似なＶ形断面の溝
或いはリッジと協働するようにしたことを特徴とする請
求項１−２のいづれか１項に記載の切削工具。
【請求項４】該雌雄連結手段がスペーサ部材（３）の
後端に形成された雌形溝と凹所内壁（７）に形成された
雄形突起（３３）を含んで成ることを特徴とする請求項
１−３のいづれか１項に記載の切削工具。
【請求項５】雄形突起（３３）がインサート（２）の
上側のＶ−溝（１４）と協働するようにクランプアーム
（９）の下側に形成したＶ形リッジの形状に等しいＶ形
断面のリッジであることを特徴とする請求項４に記載の
切削工具。
【請求項６】該連結手段がネジ切りシャンク（２６）
に連続しているヘッド（２７）を有するネジ（２０）を
含み、当該ヘッドがスペーサ部材（３）に穿設された貫
通孔（１９）にスペーサ部材上側より下位のレベルに配
設された沈没座面（３１）と協働するために、下向きに
円錐テーパ状の接触面（２８）を有しており、沈没座面
（３１）も下向きにテーパ状に形成されており、ホルダ
プレート（１）に穿設されて凹所底壁（６）に開口して
いる内ネジ孔（３２）がスペーサ部材（３）の貫通孔
（１９）より凹所（５）の内壁（７）に少くとも僅かに
は近い位置にあり、それによって連結ネジ（２０）を締
結すると凹所内壁（７）に対しスペーサ部材を後端を押
圧する力が連結ネジ（２０）によってスペーサ部材
（３）に与えられるようにしたことを特徴とする請求項
１−５のいづれか１項に記載の切削工具。
【請求項７】スペーサ部材（３）の下側（２５）が平
坦であって凹所（５）の底壁（６）を形成する類似な平
坦面（６）と係合するようにしたことを特徴とする請求
項１に記載の切削工具。
【請求項８】スチールより高い熱抵抗を有する材料製
の成形体（３）であって、Ｖ形断面の、リッジ（２１）
或いは溝がインサートの下側の当接相手となるＶ−溝或
いはリッジと協働するために該成形体の上側に形成され
ており、成形体（３）が沈没連結手段のための貫通孔
（１９）をその前端域に具備し、他方、その後端域には
成形体（３）と工具の機械的連結のための雌雄連結手段
を構成する１対の雄形と雌形の構成子（３３，２４）の
１方（２４）を具備していることを特徴とする切出し工
具のインサート用のスペーサ部材。
【請求項９】該雌雄連結手段の雌形構成子を形成した
溝が成形体（３）の後端に設けられていることを特徴と
する請求項８に記載のスペーサ部材。