JP6882726B1 - ホルダ - Google Patents

Abstract

【課題】とくに板状体の突き出し量が大きい溝入れ・突切り加工の際の加工条件の向上や加工面品位の改善を実現する。【解決手段】切削工具１に用いられるブレード１０は、複数のインサートポケット１１と、該インサートポケット１１のそれぞれに対応して一部を切り欠くことにより形成されたヌスミ部１２と、を有し、多角状の形状をなす板状体からなる。ホルダ２０は、ホルダ本体部２８と、ブレード１０に形成されたヌスミ部１２の一部が当接するサポート部２２と、を有し、該サポート部２２にヌスミ部１２の一部が当接しうる状態でブレード１０が取り付け可能に構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、切削工具に用いられる板状体、ホルダおよび切削工具に関する。

従来、溝入れ加工や突切り加工用として、ホルダ交換のコストを抑えるために、複数の切削インサートを保持できるようにツールブロックを備えたいわばツールブロックタイプの工具や（たとえば特許文献１参照）、切削インサートを保持するブレードをシャンクで支える構造のいわばシャンクタイプの工具（たとえば特許文献２，３参照）が提案されている。たとえば突切り加工用のブレードとしては、従来、インサートポケットが１つないし２つである長方形板状ブレードが存在するほか、より経済性に優れる、３つ以上のインサートポケットを有するブレードが提案されてもいる（たとえば特許文献２、３参照）。

特開２０２０−１０４２２５号公報 特開平１１−０１０４１１号公報 特開２０１９−５２６４５９号公報

しかし、こういった複数ポケットを有するブレードとツールブロックを組み合わせる工具には、工具剛性が低下してしまうという問題があった。すなわち、たとえば従来の突切り加工において突切り加工径が大きくなるとそれにつれてブレードの突き出し量も増えることとなり、これに伴って工具剛性が低下する。工具剛性の低下を原因とする加工面不良、突切り真直性の悪化などの背景にはこういった事情があり、これが、場合によっては加工条件を上げることが出来ないことの理由となっている。それ故、突き出し量が大きい溝入れ・突切り加工においては、加工条件の向上や加工面品位の改善が望まれているというのが現状である。以上の問題は、ブレードをシャンクで支える構造のシャンクタイプの工具においても同様に露呈しうる。

そこで、本発明は、とくにブレードの突き出し量が大きい溝入れ・突切り加工の際の加工条件の向上や加工面品位の改善を実現しうる、切削工具に用いられる板状体、ホルダおよび切削工具を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、切削工具に用いられる板状体であって、
複数のインサートポケットと、該インサートポケットのそれぞれに対応して一部を切り欠くことにより形成されたヌスミ部と、を有し、多角状の形状をなす、板状体である。

本発明の別の態様は、突っ切り加工および／または溝入れ加工用として用いられる、板状体である。

本発明の別の態様は、上記のごとき板状体と、該板状体のインサートポケットに保持されるインサートと、を有する、切削工具である。

本発明のさらに別の態様は、上記の板状体とインサートを保持するホルダであって、
ホルダ本体部と、板状体に形成されたヌスミ部の一部が当接するサポート部と、を有し、
該サポート部にヌスミ部の一部が当接しうる状態で板状体が取り付け可能に構成されている、ホルダである。

かかるホルダないしはこれを備えた切削工具においては、板状体（以下、ブレードともいう）に設けられたヌスミ部の一部がホルダのサポート部に当接することにより、板状体が当該ホルダにおいて拘束される。このような構成は、板状体をその先端付近までホルダと当接させることを可能とする。こうすることで、板状体のたわみの発生やびびり振動の発生を抑制することができる。

上記のごときホルダにおけるサポート部は、加工時に板状体に作用する力の一部を受ける位置に形成されていてもよい。

上記のごときホルダにおけるサポート部は、当該ホルダの端部に形成されていてもよい。

上記のごときホルダは、当該ホルダに取り付けられる際の板状体の位置を決める位置決め用突起を有していてもよい。

上記のごときホルダにおいて、板状体が取り付けられる部分の一部に、当該板状体の厚み方向に凹む逃げ部が形成されていてもよい。

上記のごときホルダにおける逃げ部は、加工の影響により厚み方向に所定量たわんだ板状体の当該たわみ部分が当接しない所定の深さに形成されていてもよい。

上記のごときホルダにおける逃げ部は、当該ホルダが取り付けられる旋盤装置の一部に当接し、当該ホルダの長手方向の動きを規制する拘束面を備えていてもよい。

上記のごときホルダは、拘束面またはその近傍に形成されたリブをさらに備えていてもよい。

切削工具に用いられるブレード（板状体）および該ブレードが取り付けられたホルダの一例を示す、ブレードの表面（ホルダへの取付け面とは反対の面）側から見た図である。 ブレードが取り付けられたホルダの一例を示す、ブレードの表面が見える角度から見た斜視図である。 ブレードおよびホルダの分解斜視図である。 ブレードが取り付けられたホルダの一例を示す、ブレードの裏面が見える角度から見た斜視図である。 切削工具に用いられるブレードの一例を示す、（Ａ）表面から見た図と、（Ｂ）〜（Ｅ）側面を４方向から見た図である。 ブレードおよびホルダの別の形態例を示す斜視図である。 ブレード付きのホルダが取り付けられたタレット旋盤の一例を示す斜視図である。 図７に示したタレット旋盤の逆側（ブレードの裏面側）からみた斜視図である。 タレット旋盤の別の形態例を示す斜視図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

本発明にかかる切削工具１およびこの切削工具１が取り付けられる旋盤装置の概略は以下のとおりである。切削工具１は、インサート３０と、該インサート３０を保持するブレード（板状体）１０と、該ブレード１０を保持するホルダ２０とから構成される。溝入れ・突切りなどの切削加工に用いられるインサート３０は、ブレード１０のインサートポケット１１に保持される（図１等参照）。ブレード１０は、ホルダ２０の所定の位置、たとえば当該ホルダ２０の長手方向Ｘの先端付近であってかつ幅方向Ｙに沿った側面部に取り付けられる（図３等参照）。切削工具１は、旋盤装置たとえばタレット旋盤１００の所定の位置に取り付けられる（図７等参照）。

＜ブレード＞
本実施形態のブレード１０は、ホルダ２０の所定の位置に取り付けられる板状体で構成されている。ブレード１０は、複数たとえば本実施形態であれば３つのインサートポケット１１と、該インサートポケット１１のそれぞれに対応して一部を切り欠くことにより形成された３箇所のヌスミ部１２と、ピン孔１３と、ボルト孔１４と、を有する（図１、図５等参照）。

インサートポケット１１は、設置されるインサート３０の形状と大きさに合わせて溝状に形成されている（図１、図２等参照）。本実施形態では、略三角状のブレード１０に対して３つのインサートポケット１１を周方向等間隔となるように１２０°ごとに配置しており、当該ブレード１０を１２０回転させればいずれのインサートポケット１１においてもインサート３０を同様に保持することができるようにしている（図１等参照）。したがって、当該ブレード１０のたとえばインサートポケット１１の周辺部分が損傷した場合にも、ブレード１０を回転させ、別のインサートポケット１１を使用することできるといったように、１枚のブレード１０で複数のポケットが使用可能である。

ヌスミ部１２は、多角形形状（本実施形態の場合、略三角形状）のブレード１０の一部が切り欠かれた部分である。本実施形態では、切り欠く前の状態で略三角状である（ただし、３つの角部はＲ形状となっている）ブレード１０のうち、３つの頂角部の一部をそれぞれ所定の形に切り欠いた形状としてヌスミ部１２を形成している（図５等参照。図５では、切り欠く前の状態の板状体を基準にしたヌスミ部１２の範囲を二点鎖線で示している。なお、通常は切削等によって除去する量を最小にするので、例えば図５(Ａ)中において破線で示す範囲のみを除去することになると考えられるが、本明細書では二点鎖線で示す部分をそのまま一例として説明を続ける）。また、ヌスミ部１２には、ホルダ２０のサポート部２２と当接する部分（以下、「被サポート部」といい、符号１２Ｓで表す）が形成される（図５等参照）。なお、インサートポケット１１の外側を構成する部分（本明細書では「インサート押え部分」といい、符号１２Ｔで表す）は、ヌスミ部１２のぶん削られ、寸法ｈがそのぶん狭小とならざるを得ない（図５参照）。ヌスミ部１２の大きさや形状、また、インサート押え部分１２Ｔの大きさや形状は、加工時に当該インサート押え部分１２Ｔに作用する力の大きさなどをふまえて形成されている（図３等参照）。

ピン孔１３は、ブレード１０の中央に設けられている。ブレード１０をホルダ２０のブレード取付部２１に取り付ける際、ホルダ２０のサイドスラストピン（位置決め用突起）２３がこのピン孔１３に嵌まり込むことによって当該ブレード１０が位置決めされる。なお、たとえば後述する別の実施形態（図６参照）のブレード１０のごとくピン孔１３は中央に配置されなくてもよい。この実施形態では、ボルト孔１４（の一部）がピン孔１３を兼用できる。

ボルト孔１４は、キャップボルト（締結部材）４０を通すためブレード１０に設けられた孔で構成されている（図２等参照）。本実施形態では、ブレード１０に複数（たとえば６個）のボルト孔１４を設けておき、ブレード１０を１２０度回転させた場合にも、これらのうちの所定数（本実施形態では３個）のボルト孔１４に所定数（本実施形態では３本）のキャップボルト４０を通してホルダ２０のボルト締結孔２６に締結できるようにしている（図３等参照）。

＜ホルダ＞
本実施形態のホルダ２０は、ブレード取付部２１、サポート部２２、サイドスラストピン２３、逃げ部２４、拘束面２５、ボルト締結孔２６、凹部２７、シャンク（ホルダ本体部）２８、リブ２９などを備える。

ブレード取付部２１は、ブレード１０を取り付ける部位として形成されている部分である。本実施形態では、上記のごとくホルダ２０の長手方向Ｘの先端付近であってかつ幅方向Ｙに沿った側面部に凹部２７を設け、該凹部２７にブレード１０の一部を収容させ、ブレード取付部２１として機能させている（図３等参照）。ブレード１０は、その裏面１０Ｂをこの凹部２７に向けた状態でホルダ２０に取り付けられ、裏面１０Ｂの一部をブレード１０の凹部２７の面（以下、「当接面」ともいう）２７Ａに当接させた状態で保持される。

サポート部２２は、当該切削工具１を用いての切削加工時、ブレード１０に作用する力の一部を受ける位置に形成されている部位である。たとえば本実施形態では、ホルダ２０の長手方向Ｘの先端付近であって、高さ方向Ｚ（図３参照）における中間部付近に、凹部２７よりも幅方向Ｙに突出する段部を設け、この段部を、ブレード１０の被サポート部１２Ｓと接触するサポート部２２として機能させている。なお、図３等に示すような構成の切削工具１においては、切削加工時、インサート３０から高さ方向Ｚ（図３参照）に大きな外力が作用する。本実施形態では、この点を考慮し、インサート３０、ブレード１０を介して高さ方向Ｚに作用する外力を十分に受け止めるようにサポート部２２を形成している。このようなサポート部２２は、切削加工中のインサート３０の刃先に対し高さ方向Ｚに沿って後方に位置していることが望ましい（図１参照）。また、サポート部２２は、高さ方向Ｚに対して垂直な平面（ないしはこれに近似した曲面、など）で形成されていることが望ましい（図１、図３等参照）。

また、上記のようにホルダ２０の端部またはその近傍（より詳細には、ホルダ２０の長手方向Ｘにおける先端あるいはその付近）にサポート部２２を形成したことに伴い、本実施形態のホルダ２０においては、凹部２７の当接面（凹部２７のうち、ブレード１０の裏面と当接する面）をこのサポート部２２の近傍まで連なるように構成することが可能となっている。このようなホルダ２０によれば、上記の当接面２７Ａにより、ブレード１０の裏面１０Ｂをサポート部２２の近傍まで当接させることができるため、加工時におけるブレード１０の厚み方向のたわみ（主として、インサート押え部分１２Ｔの一部がホルダ２０の幅方向Ｙへまがる現象）やびびり振動を抑制しやすい。以上は、とくに高送り時における加工の安定化を図りやすくなるといった面で有利だといえる。

サイドスラストピン２３は、ブレード１０のピン孔１３に嵌入し、ホルダ２０のブレード取付部２１に取り付けられるときのブレード１０の中心位置を位置決めする（図３等参照）。サイドスラストピン２３の一部ないし全部が先細るようにテーパ状に形成されていてもよい。

逃げ部２４は、ホルダ２０のうちブレード１０が取り付けられる凹部２７の当接面２７Ａの一部に形成されている。本実施形態の逃げ部２４は、ブレード１０の厚み方向に凹む（別言すれば、ホルダ２０の幅方向Ｙに沿って凹む）ように当接面２７Ａの一部（たとえば２箇所）を１段下げて形成された凹部からなる（図３等参照）。また、逃げ部２４は、加工の影響によって仮にブレード１０の一部（主として想定されるのは、インサート押え部分１２Ｔ）が厚み方向に所定量たわんだとしても、ブレード１０の当該たわみ部分が当接しない程度の所定の深さに形成されている。したがって、本実施形態のホルダ２０によれば、幅方向にたわんで一部が曲がった状態のブレード１０を、当該たわんだ部分が逃げ部２４に収まるようにしてガタつきを生じさせることなく凹部２７に取り付けることが可能である。また、逃げ部２４を形成することには、上記のように加工の影響で一部が曲がったブレード１０の取付けを可能とする以外にも、たとえばインサート押え部分１２Ｔへ切りくず擦過による溶着が起き、その溶着がブレード板厚を超える場合であっても、ある程度の溶着であれば取付け可能にとする、という利点がある。なお、ブレード１０のたわみ発生箇所として主として想定されるのがインサート押え部分１２Ｔであることから、本実施形態では、３つのインサート押え部分１２Ｔのうち、加工に供されていない２つのインサート押え部分１２Ｔのそれぞれに対応した位置に逃げ部２４を設けている（図３等参照）。

拘束面２５は、当該ホルダ２０が取り付けられるタレット旋盤１００の一部に当接し、当該ホルダ２０の長手方向Ｘへ動きを規制するように形成されている。一例として、本実施形態では、タレット旋盤１００のホルダ取付溝１０２に差し込まれる、長手方向Ｘに沿って伸びる取付部たるシャンク（ホルダ本体部）２８に、長手方向Ｘに対して垂直な方向（たとえばホルダ２０の高さ方向Ｚ）に突出する鉤部２８Ｌを設け（図４等参照）、当該鉤部２８Ｌに拘束面２５を設けている（図８等参照）。ホルダ２０のシャンク２８をタレット旋盤１００のホルダ取付溝１０２に差し込むと、拘束面２５がタレット旋盤１００の外周の拘束面１０５に当接してホルダ２０の長手方向Ｘ（別言すれば、タレット旋盤１００の径方向）の動きが拘束され、所定の位置にホルダ２０が位置決めされる。ホルダ２０は、締結治具たとえばボルト２００（図８に示しているボルトは形状・個数ともに単なる一例にすぎない）でタレット旋盤１００に取り付けられる（図８、図９等参照）。

リブ２９は、拘束面２５またはその近傍に形成され、ホルダ２０の強度を向上させる補強材として機能する。本実施形態では、ブラケット状のリブ２９をシャンク２８と鉤部２８Ｌとを繋ぐように設けている（図４等参照）。このリブ２９は、当該ホルダ２０の幅方向Ｙの一側寄り（たとえば、凹部２７が形成される側）に設けられており、タレット旋盤１００に取り付けられる際のホルダ２０のガイドとしても機能しうる（図９等参照）。

＜使用例＞
ブレード１０は、突切り・溝入れ用のブレードとしてホルダ２０に取り付けられ使用される。ブレード１０が取り付けられたホルダ２０は、通常の旋削バイトと同様に治具（たとえばボルト２００）を用いてタレット旋盤１００に固定され、短手方向（ホルダ２０の高さ方向Ｚ）への動きが拘束され、かつ、上記した拘束面２５によって長手方向Ｘへの動きも拘束される。

上記のごとく、インサートポケット１１のそれぞれに対応して一部を切り欠いて形成したヌスミ部１２を有する多角状のブレード１０を採用した本実施形態の切削工具１によれば、とくにブレード１０の突き出し量が大きい溝入れ・突切り加工の際の加工条件の向上や加工面品位の改善を実現することができる。このように加工条件の向上や加工面品位の改善を実現することができることの原理を説明すれば以下のとおりである。

＜原理＞
切削工具１のたわみ量δは、工具突き出し量Lと断面二次モーメントに起因する。特に、溝入れ・突切り用の切削工具１については、加工径の制約上、工具突き出し量Lが制限されてしまう。断面二次モーメントの増加を狙うため、工具高さhの寸法を増加させ、また、ホルダ突き出し部をブレード厚みより厚くすることで、当該切削工具１のたわみを減少できる。

δ：工具たわみ量[mm]
F：切削抵抗[N]
L：工具突き出し量[mm]
E：ヤング率[MPa]
b：工具厚み[mm]
h：工具高さ[mm]

上記のごとき本実施形態の切削工具１によれば、ブレード１０のヌスミ部１２とホルダ２０のサポート部２２が接触することで、当該ホルダ２０に対するブレード１０の位置（とくに高さ方向Ｚと長手方向Ｘの位置、さらにはサイドスラストピン２３を中心とした軸回り位置）が拘束される。また、刃物台（本実施形態では、タレット旋盤１００が該当）の端面からホルダ先端までの突き出し量がブレード幅より大きくなるように形成されたホルダ２０でブレード１０を拘束することが可能である。上記のごとき形態のホルダ２０でブレード１０を保持し拘束することで、工具厚みbが厚くてより剛性の高いホルダ２０で拘束させることができ、工具の底面側への（高さ方向Ｚへの）たわみ量を低減することが可能となる。

また、本実施形態の切削工具１によれば、タレット旋盤１００に対してホルダ２０が長手方向Ｘにおいて面拘束され、大きな切削抵抗が作用した場合でも受けきることが可能であるため、従来の加工条件よりも厳しく設定されたより高い条件下での加工が可能になる。このことは、前述の工具たわみ量の低減と合わせ、加工条件を高くした加工において加工面品位、突切り真直性を大きく改善することを可能とする。しかも、この切削工具１は、ブレード１０に複数のインサートポケット１１を有していることから、従来の突切りブレードの２ポケットと比較して経済性にも優れるものである。

なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。たとえば、上述した実施形態では突っ切り・溝入れ加工にとくに適した切削工具１に用いられるブレード１０およびホルダ２０について説明したが、これらの加工用としてのほか、たとえばサイドカッター等の転削工具用としても適用可能である。

本発明は、突っ切り・溝入れなどの加工用の切削工具１と当該切削工具１に用いられるブレード１０、ホルダ２０などに適用して好適である。

１…切削工具
１０…ブレード（板状体）
１０Ａ…ブレードの表面
１０Ｂ…ブレードの裏面
１１…インサートポケット
１２…ヌスミ部
１２Ｓ…被サポート部
１２Ｔ…インサート押え部分
１３…ピン孔
１４…ボルト孔
２０…ホルダ
２１…ブレード取付部
２２…サポート部
２３…サイドスラストピン（位置決め用突起）
２４…逃げ部
２５…拘束面
２７…凹部
２７Ａ…（凹部２７のうちブレード１０の裏面との）当接面
２８…シャンク（ホルダ本体部）
２８Ｌ…鉤部
２９…リブ
３０…インサート
４０…キャップボルト（締結部材）
１００…タレット旋盤（旋盤装置）
１０２…ホルダ取付溝
１０５…拘束面
２００…ボルト
ｈ…インサート押え部分１２Ｔの高さ方向の寸法
Ｘ…ホルダの長手方向
Ｙ…ホルダの幅方向
Ｚ…ホルダの高さ方向

Claims (8)

1. 切削加工に用いられる板状体とインサートを保持するホルダであって、
   前記板状体は、前記インサートを保持する複数のインサートポケットと、該インサートポケットのそれぞれに対応して一部を切り欠くことにより形成されたヌスミ部とを有し、多角状の形状をなす、突っ切り加工および／または溝入れ加工用として用いられるものであり、
   当該ホルダは、ホルダ本体部と、前記板状体に形成された前記ヌスミ部の一部が当接するサポート部と、を有し、
   該サポート部に前記ヌスミ部の一部が当接しうる状態で前記板状体が取り付け可能に構成されている、ホルダ。
2. 前記サポート部は、加工時に前記板状体に作用する力の一部を受ける位置に形成されている、請求項１に記載のホルダ。
3. 前記サポート部は、当該ホルダの端部に形成されている、請求項２に記載のホルダ。
4. 当該ホルダに取り付けられる際の前記板状体の位置を決める位置決め用突起を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載のホルダ。
5. 前記板状体が取り付けられる部分の一部に、当該板状体の厚み方向に凹む逃げ部が形成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載のホルダ。
6. 前記逃げ部は、加工の影響により厚み方向に所定量たわんだ前記板状体の当該たわみ部分が当接しない所定の深さに形成されている、請求項５に記載のホルダ。
7. 当該ホルダが取り付けられる旋盤装置の一部に当接し、当該ホルダの長手方向の動きを規制する拘束面を備える、請求項１から６のいずれか一項に記載のホルダ。
8. 前記拘束面またはその近傍に形成されたリブをさらに備える、請求項７に記載のホルダ。

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