JP2008000830A - 球面カッタ用インサート及びインサート着脱式球面カッタ - Google Patents

Abstract

【課題】位置調整機構によって切刃の位置をスムーズに調整することができるとともに、調整量を確保して、切刃を工具本体の軸線上の一点を中心とした球面上に精度良く配置することができる球面カッタ用インサートを提供する。
【解決手段】円弧状の切刃２３を有し、ワークに設けられた空洞部に球面状の座ぐり部を形成する球面カッタに装着される球面カッタ用インサート２０であって、少なくとも一辺が外側に向けて円弧状に膨らんだ多角形面２１を有し、この円弧状に膨らんだ一辺に切刃２３が設けられ、多角形面２１には、軸部と該軸部に直交する当接面とを有するクランプネジが挿通される挿通孔２６が開口されるとともに、前記当接面が当接されるクランプ面２７が形成されており、クランプ面２７は、挿通孔２６の軸線Ｌに直交する平面に対して、切刃２３に近づくにしたがい漸次後退するように傾斜させられていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークに球面状の座ぐり部を形成する際に使用される球面カッタに装着される球面カッタ用インサート及びインサート着脱式球面カッタに関するものである。

従来、ワークに形成された空洞部の内面に球面状の座ぐり部を形成する球面カッタとしては、軸線Ｏに沿って延びる概略円柱状をなす工具本体の軸線Ｏ方向両端面が凸曲面状に形成され、この両端面にそれぞれ複数の凹部が周方向に間隔を開けて配置され、これら凹部の工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面に、円弧状の切刃を備えた切刃チップが、その切刃を端面から突出させた状態でろう付けされたものが広く提供されている。

ここで、これらの切刃は、切刃チップをろう付けした状態で各端面ごとに研磨することにより、それぞれの端面において工具本体の軸線上に中心を有して前記端面よりも僅かに半径の大きな球面上に位置するように形成されている。
また、工具本体には軸線に沿うように延びる取付孔が、両端面に開口するように形成されており、この取付孔の軸線方向内側部分は、その断面が前記軸線を中心とした正方形状に形成されている。

このような球面カッタは、ワークに形成された空洞部に収容された状態で、この空洞部に連通するように前記ワークに同軸に形成された一対の挿入孔を通じて、外側から工作機械の一対のアーバをそれぞれ挿入し、これらアーバの先端を前記軸線Ｏ方向両側から取付孔に取り付けることにより、このアーバを介して軸線Ｏ回りに回転させられる。そして、このように工具本体を回転しつつアーバを軸線Ｏ方向両側に工具本体と一体にして往復移動させるように送りを与えることにより、前記空洞部の内面の前記挿入孔の周りに、各挿入孔側を向く工具本体の端面にろう付けされた切刃チップの切刃によって軸線Ｏ上に中心を有する凹球面状の座ぐり部を形成する。ここで、アーバによる送り量を調整することで空洞部内面に形成される座ぐり部がなす凹球面の中心を一致させることにより、１つの球面に沿うように凹曲する座ぐり部を空洞部内面の両端に形成するものである。

しかしながら、この構成の球面カッタにおいては、切刃チップが工具本体にろう付けされているので、切刃に摩耗が生じた場合に通常のろう付け工具のように切刃を再研磨することになる。ここで切刃がなす円弧の径を一定にしたままで切刃を再研磨すると、円弧の中心Ｐ点が軸線Ｏ方向外側にずれることになるため、切刃を再研磨した球面カッタにおいては、その軸線Ｏ方向の送り量を変更する必要がある。したがって、送り量の設定ミスや切刃位置の測定誤差等によって球面座ぐり部を精度良く形成できなくなるおそれがあった。また、工具本体と切刃とがろう付けによって一体に形成されているので、被切削材によって切刃の材質を変更しようとする場合には、球面カッタ自体を交換することになり、被切削材に合わせて多くの球面カッタを準備する必要があり、球面カッタの使用コストが増大してしまう。

そこで、例えば特許文献１に示すように、工具本体の端面に取付座が形成され、該取付座 に切刃を備えたインサートが着脱可能に装着されたインサート着脱式球面カッタが提供されている。
このインサート着脱式球面カッタは、軸線回りに回転される工具本体を有し、該工具本体の軸線方向両端面にそれぞれ複数の凹部が形成され、これら凹部の工具回転方向Ｔ後方側に取付座が設けられている。

この取付座の工具回転方向前方側を向く壁面の軸線方向内側部分には、前記壁面に直交する方向に延びる収容孔が穿設されていて、この収容孔に、インサートの切刃の位置を調整する位置調整機構として押圧ピンと該押圧ピンを押圧する調整ネジが収容されている。
また、取付座の工具回転方向前方側を向く壁面には、この壁面に直交する方向に延びるクランプネジ孔が穿設されている。

この取付座に装着される従来のインサートは、例えば超硬合金等の硬質材料によって構成され、外形が概略四角形平板状をなしており、２つの四角形面とこれら四角形面に交差する４つの側面とを有する。一の四角形面が工具回転方向前方側に向けられるすくい面とされ、このすくい面とされた四角形面の一辺が外側に向けて円弧状に突出されていて、円弧状の切刃が設けられている。また、四角形面に開口するようにインサートの厚さ方向に貫通した挿通孔が設けられている。

このようなインサートが、すくい面とされた一の四角形面が工具回転方向前方側を向くように、かつ、円弧状切刃が工具本体の端面から軸線方向外側に向くように載置された状態で、挿通孔に挿通されたクランプネジがクランプネジ孔に螺着されることによって取付座に固定され、インサート着脱式球面カッタが構成される。

このような球面カッタでは、切刃が摩耗してもインサートを交換して使用できるので、切刃がなす円弧の中心Ｐ点を一定にすることができ、球面カッタ毎に送り量を調整する必要がない。さらに、被切削材によって切刃の材質を変更しようとする場合には、インサートを交換するだけで対応でき、多くの工具本体を準備する必要がなく、球面カッタの使用コストを大幅に低減できる。また、インサートを押圧して切刃の位置を調整することができるので、切刃が磨耗してインサートを交換した際にも、切刃を工具本体の軸線Ｏ上に中心を有する球面上に位置するように配置することができる。
特開２０００−３４３３１６号公報

ところで、前述の球面カッタにおいては、切刃の位置調整を行う場合には、インサートをクランプネジで固定した状態で押圧ピンでインサートを押圧し、クランプネジを撓むように変形させてインサートを移動させることになる。ここで、クランプネジがインサートに密着している場合には、インサートとクランプネジとの摩擦力によってインサートを押圧してもクランプネジが容易に変形せず、一定以上の押圧力が負荷された時点で大きく変形することになる。

したがって、前述の球面カッタ及びインサートにおいては、切刃の位置調整をスムーズに行うことができず、インサートの切刃の位置を、工具本体の軸線上の一点を中心とした球面上に配置するには多くの時間と労力が必要であった。また、クランプネジの変形量によってインサートの移動量が決定されることになるが、前記のようにクランプネジがインサートに密着させられている場合には、クランプネジの変形量も小さくなってインサートの移動量が制限され、切刃を精度良く調整できなくなってしまう。

この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、位置調整機構によって切刃の位置をスムーズに調整することができるとともに、調整量を確保して、切刃を工具本体の軸線上の一点を中心とした球面上に精度良く配置することができる球面カッタ用インサート及びこの球面カッタ用インサートが装着されたインサート着脱式球面カッタを提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明に係る球面カッタ用インサートは、円弧状の切刃を有し、ワークに設けられた空洞部に球面状の座ぐり部を形成する球面カッタに装着される球面カッタ用インサートであって、少なくとも一辺が外側に向けて円弧状に膨らんだ多角形面を有し、この円弧状に膨らんだ前記一辺に前記切刃が設けられ、前記多角形面には、軸部と該軸部に直交する当接面とを有するクランプネジが挿通される挿通孔が開口されるとともに、前記当接面が当接されるクランプ面が形成されており、前記クランプ面は、前記挿通孔の軸線に直交する平面に対して、前記切刃に近づくにしたがい漸次後退するように傾斜させられていることを特徴としている。

また、本発明に係るインサート着脱式球面カッタは、前述の球面カッタ用インサートが装着され、円弧状をなす前記切刃によってワークに設けられた空洞部に球面状の座ぐり部を形成するインサート着脱式球面カッタであって、軸線を中心として回転される工具本体を有し、該工具本体には、前記軸線方向を向く端面に取付座が形成されるとともに、前記取付座に装着された前記球面カッタ用インサートを調整方向に押圧して前記切刃の位置を調整する位置調整機構が設けられており、前記取付座には、前記球面カッタ用インサートが前記切刃がなす円弧を前記軸線上に中心を有する球面上に位置するように、かつ、前記クランプ面が前記調整方向に向かうにしたがい漸次後退するように配置されていることを特徴としている。

この構成の球面カッタ用インサート及びインサート着脱式球面カッタによれば、一辺に切刃が形成された多角形面に、軸部と該軸部に直交する当接面とを有するクランプネジが挿通される挿通孔が開口させられるとともに、前記クランプネジの当接面が当接されるクランプ面が形成されていて、このクランプ面が挿通孔の軸線に直交する平面に対して、切刃に近づくにしたがい前記多角形面から漸次後退するように傾斜させられているので、クランプネジの当接面とクランプ面とが密着せず、切刃側部分において僅かな空隙が形成されることになる。

そして、このクランプ面が、インサートの調整方向に向かうにしたがい漸次後退するように取付座に配置されることにより、インサートを位置調整機構によって押圧した際に、クランプネジが前記空隙部分だけ撓むように変形し易くなり、小さな押圧力でもインサートを確実に移動させることができ、切刃の位置調整をスムーズに行うことができる。
また、前記空隙によってクランプネジの変形量が確保されているので、インサートの移動量が従来に比べて大きく、切刃の位置調整幅を確保することができる。

ここで、前記挿通孔の軸線に直交する平面と前記クランプ面との交差角度θを、０°１０´≦θ≦１５°の範囲内に設定することにより、クランプネジの変形量を確保してインサートを確実に移動させることができるとともに、インサートの固定を確実に行うことができる。すなわち、前記交差角度θが０°１０´よりも小さいとクランプネジの当接面とインサートのクランプ面との空隙が小さくなってインサートの移動量が小さくなってしまう。一方、前記交差角度θが１５°よりも大きいとクランプネジの当接面とインサートのクランプ面との空隙が大きくなりすぎてクランプネジによるインサートの固定が不十分となるおそれがある。したがって、前記交差角度θは、０°１０´≦θ≦１５°の範囲内に設定することが好ましい。

本発明によれば、位置調整機構によって切刃の位置をスムーズに調整することができるとともに、調整量を確保して、切刃を工具本体の軸線上の一点を中心とした球面上に精度良く配置することができる球面カッタ用インサート及びこの球面カッタ用インサートが装着されたインサート着脱式球面カッタを提供することができる。

以下に、本発明の実施形態について添付した図面を参照にして説明する。図１及び図２に本発明の実施形態である球面カッタ用インサートを、図３から図８に、前記球面カッタ用インサートが装着されたインサート着脱式球面カッタを示す。
本実施形態である球面カッタ用インサート２０は、超硬合金等の硬質材料で構成されていて、その外形が概略四角形平板状をなしており、本実施形態では図１及び図２に示すように、概略平方四辺形平板状をなしている。

この球面カッタ用インサート２０は、２つの平行四辺形面２１と４つの側面２２とを有していて、一の平行四辺形面２１が取付座４４の工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面４４ｃに載置される載置面２１ａとされ、他の平行四辺形面２１が工具回転方向Ｔ前方側に向けられてすくい面２１ｂとされる。
すくい面２１ｂとされる平行四辺形面２１の一の長辺は、外側に向けて凸となる凸円弧状をなしており、この長辺部分が円弧状切刃２３とされている。この円弧状切刃２３に連なる側面２２は、逃げ面２２ａとされ、外側に向けて凸となる凸曲面状をなすとともに、載置面２１ａに近づくにしたがい球面カッタ用インサート２０の内側に後退するように傾斜させられている。

この円弧状切刃２３が設けられた長辺と鋭角に交差する短辺に連なる側面２２には、図７に示すように、載置面２１ａに近づくにしたがい漸次平行四辺形面２１の内周側に後退するような傾斜平面が形成されており、この傾斜平面が第１被押圧面２４とされている。
さらに、逃げ面２２ａとされた側面２２と対向配置される側面２２、つまり、平行四辺形面２１の他の長辺に連なる側面２２には、図２及び図５に示すように、載置面２１ａに近づくにしたがい平行四辺形面２１の内周側に向けて漸次後退するような傾斜平面が前記他の長辺に平行に形成されており、この傾斜平面が第２被押圧面２５とされている。

そして、平行四辺形面２１の中央部には、この球面カッタ用インサート２０の厚さ方向に貫通して中心軸Ｌに沿って延びる挿通孔２６が穿設されている。この挿通孔２６のすくい面２１ｂ側開口部近傍には、上面視して図１に示すように、概略正方形をなすクランプ面２７が形成されていて、このクランプ面２７は、平行四辺形面２１の他の長辺に連なる側面２２に直交する方向において、円弧状切刃２３に近づくにしたがい漸次すくい面２１ｂから後退するように傾斜させられている。本実施形態においては、クランプ面２７は、前記挿通孔２６の中心軸Ｌに対して直交する平面と交差角度θで交差するように形成されていて、前記交差角度θが０°１０´≦θ≦１５°となるように設定され、より具体的には、θ＝３°に設定されている。

前述の球面カッタ用インサート２０が装着されてなるインサート着脱式球面カッタ３０は、軸線Ｏに沿って延びる概略円柱状をなす工具本体３１を有している。工具本体３１の軸線Ｏ方向中央部には、径方向内側に一段凹んだ凹溝３２が工具本体３１の全周にわたって形成されており、この凹溝３２には、軸線Ｏと平行に延びる一対の平坦面３３、３３が互いに平行に配置されている。ここで、本実施形態においては、工具本体３１は軸線Ｏに直交するとともに軸線Ｏ方向中央に位置する仮想平面Ｑに対して対称形となるように形成されている。

この凹溝３２を挟んだ工具本体３１の両端部３４、３４は、その端面３５、３５がそれぞれ前記軸線Ｏ上に中心Ｐ（Ｐ´）を有する凸曲面状に形成されるとともに、これら両端部３４、３４の外周面にも、それぞれ前記平坦面３３と平行な一対ずつの平面部３６、３６が形成されている。
なお、一方側（図３において右側）を向く端面３５がなす球面の中心Ｐは前記仮想平面Ｑよりも他方側に位置するとともに、他方側（図３において左側）を向く端面３５がなす球面の中心Ｐ´は前記仮想平面Ｑよりも一方側に位置しており、この工具本体３１の軸線Ｏ方向長さは、端面３５がなす球面の直径よりも小さく設定されている。

そして、これら両端部３４、３４には、軸線Ｏに沿って延びる取付孔３７がそれぞれの端面３５、３５に向けて開口するように形成されている。この取付孔３７には、その端面３５側の開口部分に、軸線Ｏ方向内側に向かうにしたがい軸線Ｏを中心に漸次縮径するテーパ孔部３８が形成されるとともに、軸線Ｏ方向中央部に、前記仮想平面Ｑに沿って一段大径とされた大径孔３９が形成され、さらにこの大径孔３９の両側には断面正方形状の角孔部４０が形成されている。また、端面３５における取付孔３７の開口縁、すなわち球面状をなす端面３５と取付孔３７の前記テーパ孔部３８との交差稜線部には、軸線Ｏに垂直に面取りが施されることによって環状平面部４１が形成されている。

また、両端部３４、３４には、それぞれに前記端面３５に向けて開口する一対の凹部４２、４２が軸線Ｏを中心として１８０°回転対称となるように形成されている。凹部４２は、工具回転方向Ｔ前方側から見て図３に示すように、軸線Ｏ方向外側を向く壁面４２ａと工具本体３１径方向外側を向く壁面４２ｂとによって概略Ｌ字状をなすとともに、軸線Ｏ方向から見て図６及び図７に示すように、工具本体３１径方向外側を向く壁面４２ｂと工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面４２ｃとによって概略Ｌ字状をなしている。

凹部４２の軸線Ｏ方向外側を向く壁面４２ａは軸線Ｏに対して直交する方向に延びるように形成され、凹部４２の工具本体３１径方向外側を向く壁面４２ｂは軸線Ｏに平行に延びるように形成されており、これら壁面４２ａと４２ｂとは凹曲面を介して連結されている。また、凹部４２の軸線Ｏ方向外側を向く壁面４２ａには、図６及び図７に示すように、取付孔３７の大径孔３９に連通したクーラント供給孔４３が開口されている。

この凹部４２の工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面４２ｃには、球面カッタ用インサート２０を装着するための取付座４４が形成されている。この取付座４４は、凹部４２の工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面４２ｃから工具回転方向Ｔ後方側に向けて一段凹んで工具本体３１径方向外側及び軸線Ｏ方向外側に向けて開口させられている。なお、本実施形態では、図６及び図７に示すように、取付座４４の工具本体３１径方向外側を向く壁面４４ｂ及び凹部４２の工具本体３１径方向外側を向く壁面４２ｂは、取付孔３７の開口縁に形成された環状平面部４１に交差するように形成されている。

ここで、取付座４４の工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面４４ｃには、図４に示すように、この壁面４４ｃに直交するように延びるクランプネジ孔４５が穿設されている。また、取付座４４の軸線Ｏ方向外側を向く壁面４４ａは、図３に示すように、凹部４２の軸線Ｏ方向外側を向く壁面４２ａよりも軸線Ｏ方向外側に位置させられるとともに、工具本体３１径方向外側に向かうにしたがい漸次軸線Ｏ方向内側に向けて後退するように傾斜させられている。また、取付座４４の工具本体３１径方向外側を向く壁面４４ｂは、軸線Ｏと平行に延びるように形成されている。

そして、この取付座４４の工具本体３１径方向内側には、図３及び図７に示すように、取付座４４の工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面４４ｃに対して交差する方向に延びる第１収容孔５０が穿設されている。本実施形態では、この第１収容孔５０は取付座４４の工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面４４ｃに対して直交する方向に延びて、取付座４４の工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面４４ｃから工具本体３１の外周面にまで貫通するように穿設されている。

この第１収容孔５０には、その取付座４４側に第１押圧ピン５１が配置されるとともに、第１押圧ピン５１の後端側に第１調整ネジ５２が螺着されていて、レンチ等の作業用工具が係合される係合孔が形成された第１調整ネジ５２の後端面３５が工具本体３１外周側に向けて露呈されている。第１押圧ピン５１の先端には、第１押圧ピン５１の軸線に対して傾斜した傾斜平面が形成されており、この傾斜平面が後述する球面カッタ用インサート２０の第１被押圧面２４に当接される第１押圧面５１ａとされている。この第１押圧ピン５１及び第１調整ネジ５２が、本実施形態における第１調整機構５３とされている。

また、取付座４４の軸線Ｏ方向内側には、図３及び図６に示すように、取付座４４の工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面４４ｃに対して交差する方向に延びる２つの第２収容孔５４、５４が並列するように穿設されている。本実施形態では、これらの第２収容孔５４、５４は取付座４４の工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面４４ｃに対して直交する方向に延びて、取付座４４の工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面４４ｃから工具本体３１の外周面にまで貫通するように穿設されている。２つの第２収容孔５４、５４は、一方が取付座４４の工具本体３１径方向外側を向く壁面４４ｂの近傍に配置され、他方が取付座４４の工具本体３１径方向外側部分に配置されていて、工具本体３１径方向において２つの第２収容孔５４、５４の間に前記クランプネジ孔４５が位置するように構成されている。

この第２収容孔５４には、図５及び図６に示すように、その取付座４４側に第２押圧ピン５５が配置されるとともに、第２押圧ピン５５の後端に第２調整ネジ５６が螺着されていて、レンチ等の作業用工具が係合される係合孔が形成された第２調整ネジ５６の後端面が工具本体３１外周側に向けて露呈されている。第２押圧ピン５５の先端には、第２押圧ピン５５の軸線に対して傾斜した傾斜平面が形成されており、この傾斜平面が後述する球面カッタ用インサート２０の第２被押圧面２５に当接される第２押圧面５５ａとされている。これら第２押圧ピン５５及び第２調整ネジ５６が、本実施形態における第２調整機構５７とされている。
したがって、この工具本体３１には、工具回転方向Ｔ前方側から見て互いに交差する一の方向（径方向）と他の方向における球面カッタ用インサート２０の位置を調整する第１調整機構５３と第２調整機構５７とが備えられているのである。

また、工具本体３１の両端面３５、３５には、図８に示すように、軸線Ｏに平行に延びて前記環状平面部４１の外周端部分に開口させられた嵌入孔６０が穿設されている。この嵌入孔６０の軸線Ｏ方向中央部には、嵌入孔６０に連通して直交する方向に延びる固定ネジ孔６１が穿設されている。また、嵌入孔６０の軸線Ｏ方向内側部分には、嵌入孔６０に連通して直交する方向に延びる位置決めネジ孔６２が穿設されている。本実施形態では、これら固定ネジ孔６１及び位置決めネジ孔６２は、互いに平行に、かつ、前記第２収容孔５４と平行となるように配置されている。固定ネジ孔６１には、概略円柱状をなす固定ネジ６３が螺着されており、この固定ネジ６３の先端面は、固定ネジ６３がなす円柱の軸線に対して直交するように延びる平面状に形成されている。一方、位置決めネジ孔６２には、先端がテーパ状に形成された位置決めネジ６４が螺着されている。

この嵌入孔６０には、超硬合金等の硬質材料で構成されて外形が概略円柱状をなす面取りチップ６５が挿入される。この面取りチップ６５の先端は、面取りチップ６５がなす円柱の中心軸に直交する断面が半円状に切り欠かれてその切欠面６６がすくい面とされるとともに、この切欠面６６に対向する側から見て先端縁が前記中心軸に略４５°で交差するように切り欠かれ、この先端縁に面取り切刃６７が形成されている。

また、この面取りチップ６５の後端部には、前記切欠面６６に直交する方向に延び、かつ該切欠面６６に対向する方向から見て前記面取り切刃６７とは反対向きに中心軸に対して傾交する傾斜面部６８が形成されるとともに、この面取りチップ６５の外周面には、やはり前記切欠面６６に対して直交する方向に延び、かつ前記中心軸に平行とされた平坦面部６９が、面取り切刃６７と傾斜面部６８とが互いに接近する側に形成されている。

このような面取りチップ６５が、前記面取り切刃６７を軸線Ｏ方向外側に向けて嵌入孔６０に挿入され、平坦面部６９が、前記固定ネジ孔６１が開口した側を向くように配置される。ここで、前記位置決めネジ６４の先端のテーパ角と前記面取りチップ６５の後端部に形成された傾斜面部６８の傾斜角とが同一とされており、この位置決めネジ６４をねじ込むことで面取りチップ６５を軸線Ｏ方向外側に向けて移動させることができるように構成されている。面取りチップ６５は、軸線Ｏ方向の位置を調整した後に、先端が平坦面部６９に当接された固定ネジ４５をねじ込むことによって工具本体３１径方向内側に向けて押圧されて固定される。

球面カッタ用インサート２０を取付座４４に装着するためのクランプネジ７０は、図４に示すように、中心軸Ｍに沿って延びる概略円柱状をなす軸部７１とこの軸部７１と同軸状に配置された頭部７２とを備えていて、軸部７１の外周面に雄ネジが形成されている。頭部７２の軸部７１側の面は、前記軸部７１の中心軸Ｍに対して直交する方向に延びる平面状に形成されていて、球面カッタ用インサート２０に当接される当接面７２ａとされている。

そして、球面カッタ用インサート２０は、工具本体３１の取付座４４に、次のようにして装着される。球面カッタ用インサート２０は、取付座４４の工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面４４ｃに球面カッタ用インサート２０の載置面２１ａが当接するように載置される。ここで、球面カッタ用インサート２０の第１被押圧面２４は、取付座４４の工具本体３１径方向外側を向く壁面４４ｂに対向配置されるとともに、第２被押圧面２５は、取付座４４の軸線Ｏ方向外側を向く壁面４４ａに対向配置される。すると、前記円弧状切刃２３が軸線Ｏ方向外側を向くように配置されることになる。
また、このように球面カッタ用インサート２０を載置した状態においては、工具回転方向Ｔ前方側から見て、前記クランプネジ孔４５の中心は前記挿通孔２６の中心よりも軸線Ｏ方向内側及び工具本体３１径方向内側に向けて僅かに偏心させられている。

球面カッタ用インサート２０の第１被押圧面２４には、前記第１収容孔５０に配置された第１押圧ピン５１の第１押圧面５１ａが当接されており、球面カッタ用インサート２０の第２被押圧面２５には、前記第２収容孔５４に配置された第２押圧ピン５５の第２押圧面５５ａが当接されている。
このように球面カッタ用インサート２０が取付座４４に載置された状態で、挿通孔２６にクランプネジ７０を挿通させて取付座４４の工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面４４ｃに穿設されたクランプネジ孔４５に螺着する。すると、クランプネジ７０の当接面７２ａが球面カッタ用インサート２０のクランプ面２７に当接されて取付座４４側へと押圧し、球面カッタ用インサート２０が取付座４４に固定される。

ここで、本実施形態では、球面カッタ用インサート２０のクランプ面２７が、第２調整機構５７の調整方向の工具本体３１外側に向かうにしたがいすくい面５１ａとされた平行四辺形面２１から漸次後退するように配置されている。
したがって、クランプネジ７０の当接面７２ａが球面カッタ用インサート２０のクランプ面２７に当接されて取付座４４側へと押圧されると、球面カッタ用インサート２０は、前記クランプ面２７が後退傾斜する方向とは反対に、工具本体３１径方向内側及び軸線Ｏ方向内側に向けて引き込まれるように、つまり、取付座４４の軸線Ｏ方向外側を向く壁面４４ａ及び工具本体３１径方向外側を向く壁面４４ｂに押し付けられるようにして固定される。

また、同じ側を向く端面３５に形成された２つの取付座４４、４４に装着された球面カッタ用インサート２０は、互いの球面カッタ用インサート２０のすくい面２１ｂが軸線Ｏを通る仮想平面Ｓ上に位置するように配置されるとともに、これら球面カッタ用インサート２０に形成された円弧状切刃２３の軸線Ｏを中心とした回転軌跡が、前記中心Ｐ（Ｐ´）を中心として前記端面３５よりも一段半径の大きな一の球面Ｒ（Ｒ´）をなすように配置されることになる。

このような構成とされたインサート着脱式球面カッタ３０では、第１調整ネジ５２をねじ込むと第１押圧ピン５１が取付座４４側に向けて移動して第１押圧面５１ａが球面カッタ用インサート２０の第１被押圧面２４を押圧して球面カッタ用インサート２０が工具本体３１径方向外側に向けて移動し、円弧状切刃２３の工具本体３１径方向位置が調整される。また、第２調整ネジ５６をねじ込むと第２押圧ピン５５が取付座４４側に向けて移動して第２押圧面５５ａが球面カッタ用インサート２０の第２被押圧面２５を押圧して、球面カッタ用インサート２０が軸線Ｏ方向外側及び工具本体３１径方向外側に向けて移動して円弧状切刃２３の位置が調整される。

このインサート着脱式球面カッタ３０では、前述のようにして円弧状切刃２３の位置を調整して、同じ端面３５側の取付座４４に装着された２つの球面カッタ用インサート２０、２０の円弧状切刃２３、２３の位置が、軸線Ｏを中心とした回転軌跡において一致するように、つまり、前記中心Ｐ（Ｐ´）を中心とした球面Ｒ（Ｒ´）上に位置するように調整された状態で、図９に示す切削加工に供される。

インサート着脱式球面カッタ３０は、ワークＷに形成された空洞部Ｃ内に収容され、この空洞部Ｃに挿通するようにワークＷに同軸状に形成された一対の挿入孔Ｈ、Ｈに工作機械（図示なし）の一対のアーバＡ、Ａをそれぞれ挿入して、これらのアーバＡ、Ａの先端を前記軸線Ｏ方向外側から前記取付孔３７に取り付けることにより支持される。ここで、このアーバＡの先端には取付孔３７の角孔部４０に嵌合する断面正方形状のドライブ部Ｄが形成されるとともに、これよりも後端側には前記テーパ孔部３８と等しいテーパ角で先端側に向けて縮径するテーパ部Ｅが形成されており、これらテーパ部Ｅとテーパ孔部３８とを密着させることによって工具本体３１の軸線ＯがアーバＡ、Ａによる回転軸線に一致させられるとともに、角孔部４０とドライブ部Ｄとの嵌合によって工具本体３１がアーバＡ、Ａと一体に前記工具回転方向Ｔに向けて回転される。

工具本体３１を軸線Ｏ回りに回転しつつ、前記アーバＡ、Ａによってこれらと一体に軸線Ｏ方向両側に往復運動するように送りを与えることにより、ワークＷの空洞部Ｃの内周の前記挿入孔Ｈ、Ｈの周辺に各挿入孔Ｈ側を向く端面３５の取付座４４に装着された球面カッタ用インサート２０の円弧状切刃２３によって、それぞれ軸線Ｏ上に中心Ｐ（Ｐ´）を有する球面Ｒ（Ｒ´）と同径の凹球面状の座ぐり部Ｆ、Ｆが形成されるとともに、これと同時に前記面取りチップ６５の切刃によって、この座ぐり部Ｆと挿入孔Ｈとの交差稜線部に面取りを施す。

さらに、アーバＡ、Ａによる工具本体３１の往復運動の送り量を、個々の座ぐり部Ｆを形成する各端面３５の取付座４４に装着された球面カッタ用インサート２０の円弧状切刃２３の回転軌跡がなす球面Ｒ（Ｒ´）の中心Ｐ（Ｐ´）同士の位置が互いに一致するように設定することにより、空洞部Ｃの両端に形成されるこれら座ぐり部Ｆ、Ｆがなす凹球面を、１つの球面Ｒに沿った凹球面とすることができるものである。

本実施形態である球面カッタ用インサート２０においては、すくい面２１ｂとされた平行四辺形面２１に、厚さ方向に貫通した挿通孔２６と、この挿通孔２６の中心軸Ｌに直交する平面に対して円弧状切刃２３に近づくにしたがい前記平行四辺形面２１（すくい面２１ｂ）から漸次後退するように傾斜させられたクランプ面２７とを備えており、前記挿通孔２６に、中心軸Ｍに沿って延びる概略円柱状をなす軸部７１と中心軸Ｍに対して直交する方向に延びる平面状をなす当接面７２ａを有する頭部７２とを備えたクランプネジ７０が挿通されて固定されているので、クランプネジ７０の当接面７２ａとクランプ面２７とが密着せず、クランプ面２７の円弧状切刃２３側部分において僅かな空隙が形成されることになる。

このクランプ面２７が、第２調整機構５７によって球面カッタ用インサート２０を押圧する方向、つまり、第２調整機構５７による調整方向の工具本体３１外側に向かうにしたがいすくい面２１ｂから漸次後退するようにして取付座４４に装着されているので、クランプネジ７０の変形方向に前記空隙が生じることになる。よって、第２調整ネジ５６をねじ込んで第２押圧ピン５５を取付座４４側へと移動させて第２押圧面５５ａによって球面カッタ用インサート２０の第２被押圧面２５を押圧した際に、クランプネジ７０が小さな押圧力でも撓むように変形し易くなり、球面カッタ用インサート２０を徐々に押圧して移動させることができ、円弧状切刃２３の位置調整をスムーズに行うことができる。
また、前記空隙によってクランプネジ７０の変形量が確保されているので、球面カッタ用インサート２０の移動量が大きくなり、円弧状切刃２３の位置調整量を確保することができる。

さらに、本実施形態においては、挿通孔２６の中心軸Ｌに直交する平面とクランプ面２７との交差角度θが、０°１０´≦θ≦１５°の範囲内に、より具体的には、θ＝３°に設定されているので、クランプネジ７０の当接面７２ａとクランプ面２７との間の空隙が確実に形成されてクランプネジ７０の変形量が確保されて円弧状切刃２３の位置調整をスムーズに行うことができるとともに、当接面７２ａとクランプ面２７との間の空隙が大きくなりすぎて球面カッタ用インサート２０の固定が不十分となることを防止できる。

また、この構成のインサート着脱式球面カッタ３０によれば、工具本体３１に、工具本体３１径方向外側に向けて球面カッタ用インサート２０を押圧して円弧状切刃２３の前記径方向位置を調整する第１押圧ピン５１及び第１調整ネジ５２（第１調整機構５３）と、工具回転方向Ｔ前方側から見て前記径方向と交差する方向に向けて球面カッタ用インサート２０を押圧する第２押圧ピン５５及び第２調整ネジ５６（第２調整機構５７）とが設けられているので、円弧状切刃２３の位置を２方向に向けて移動させて調整することができ、この円弧状切刃２３の位置調整を簡単に、かつ、精度良く行うことができる。

したがって、円弧状切刃２３が使用によって摩耗して球面カッタ用インサート２０を交換した場合でも、円弧状切刃２３の位置を簡単にかつ精度良く調整して工具本体３１の軸線上の一点を中心とした球面上に位置させることができ、ワークＷの空洞部Ｃの内面に所定の径の球面状座ぐり部Ｆを精度良く形成することができる。

また、取付座４４に穿設されたクランプネジ孔４５の中心が、取付座４４に載置された球面カッタ用インサート２０の挿通孔２６よりも工具本体３１径方向内側及び軸線Ｏ方向内側にわずかに偏心するように構成されているので、クランプネジ７０によって球面カッタ用インサート２０が工具本体３１径方向内側及び軸線Ｏ方向内側に向けて引き込まれるように固定されており、第１押圧ピン５１や第２押圧ピン５５によって球面カッタ用インサート２０を押圧していない状態では円弧状切刃２３が工具本体３１径方向内側及び軸線Ｏ方向内側に位置することになる。よって、第１調整ネジ５２、第２調整ネジ５６のねじ込み量を調整することで円弧状切刃２３の位置を調整方向に進退可能に調整することができ、円弧状切刃２３の位置調整がさらに簡単になる。

以上、本発明の実施形態である球面カッタ用インサート及びインサート着脱式球面カッタについて説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、クランプ面を、切刃側に向かうにしたがいすくい面と平行四辺形面から後退するように凹んで傾斜したものとして説明したが、これに限定されることはなく、図１０及び図１１に示すように、クランプ面がすくい面から突出していて切刃側に向かうにしたがい突出高さが小さくなるように構成されたものであってもよい。

また、クランプ面を挿通孔の開口孔近傍に部分的に形成したもので説明したが、これに限定されることはなく、図１２及び図１３に示すように、切刃の内側近傍以外の部分が傾斜させられていてもよい。
さらに、球面カッタ用インサートの形状を平行四辺形平板状のものとして説明したが、インサートの形状に限定はなく、円弧状切刃が軸線Ｏ方向外側に向けて配置できるものであれば良い。

また、クランプネジを、頭部が半球状に形成されたものとしたが、これに限定されることはなく、頭部が平板状に形成されていてもよく、軸部の軸線に対して直交するように延びる当接面を有するものであれば良い。
さらに、工具本体に、第１、第２調整機構を設けたインサート着脱式球面カッタとして説明したが、これに限定されることはなく、調整機構を一つだけ備えたものであっても良い。

本発明の実施形態である球面カッタ用インサートの上面図である。 図１におけるＷ−Ｗ断面図である。 インサート着脱式球面カッタの側面図である。 図３におけるＸ−Ｘ断面図である。 図３におけるＹ−Ｙ断面図である。 図３におけるＡ方向矢視図である。 図３におけるＢ方向矢視図である。 図３におけるＺ−Ｚ断面図である。 図３に示すインサート着脱式球面カッタによってワークを切削加工する状態を示す説明図である。 本発明の他の実施形態である球面カッタ用インサートの上面図である。 図１０におけるＷ−Ｗ断面図である。 本発明の他の実施形態である球面カッタ用インサートの上面図である。 図１２におけるＷ−Ｗ断面図である。

符号の説明

２０ 球面カッタ用インサート
２１ 平行四辺形面（多角形面）
２３ 円弧状切刃（切刃）
２６ 挿通孔
２７ クランプ面
３０ インサート着脱式球面カッタ
３１ 工具本体
４４ 取付座
５３ 第１調整機構（位置調整機構）
５７ 第２調整機構（位置調整機構）
７０ クランプネジ
７１ 軸部
７２ａ 当接面

Claims (3)

1. 円弧状の切刃を有し、ワークに設けられた空洞部に球面状の座ぐり部を形成する球面カッタに装着される球面カッタ用インサートであって、
   少なくとも一辺が外側に向けて円弧状に膨らんだ多角形面を有し、この円弧状に膨らんだ前記一辺に前記切刃が設けられ、
   前記多角形面には、軸部と該軸部に直交する当接面とを有するクランプネジが挿通される挿通孔が開口されるとともに、前記当接面が当接されるクランプ面が形成されており、
   前記クランプ面は、前記挿通孔の軸線に直交する平面に対して、前記切刃に近づくにしたがい漸次後退するように傾斜させられていることを特徴とする球面カッタ用インサート。
2. 前記挿通孔の軸線に直交する平面と前記クランプ面との交差角度θが、０°１０´≦θ≦１５°の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の球面カッタ用インサート。
3. 請求項１又は請求項２に記載の球面カッタ用インサートが装着され、円弧状をなす前記切刃によってワークに設けられた空洞部に球面状の座ぐり部を形成するインサート着脱式球面カッタであって、
   軸線を中心として回転される工具本体を有し、該工具本体には、前記軸線方向を向く端面に取付座が形成されるとともに、前記取付座に装着された前記球面カッタ用インサートを調整方向に押圧して前記切刃の位置を調整する位置調整機構が設けられており、
   前記取付座には、前記球面カッタ用インサートが前記切刃がなす円弧を前記軸線上に中心を有する球面上に位置するように、かつ、前記クランプ面が前記調整方向の前記工具本体外側に向かうにしたがい前記多角形面から漸次後退するように配置されていることを特徴とするインサート着脱式球面カッタ。

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