JP2000126918A - 切削工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 切れ刃部と本体シャンク部とを別体にして経
済性を高めながら、本体シャンク部と加工物との干渉を
避けて狭所での加工を可能にする。 【解決手段】 先端側に嵌入孔２２をもつ本体シャンク
部材２０と、この本体シャンク部材２０と線膨張係数の
異なる材料からなる切れ刃部材１０とを備える。この切
れ刃部材１０の先端側に切れ刃部１４を形成し、後端側
に上記嵌入孔２２にしまりばめされる切れ刃シャンク部
１２を形成する。この切れ刃シャンク部外径ｄを切れ刃
部外径Ｄよりも小さくしてその外径Ｄと本体シャンク部
材２０の先端側外径とを略同等とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンドミル、ドリ
ル、タップ、リーマ等をはじめとする切削工具に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の切削工具は、その先端の切れ刃部
から後端のシャンク部に至るまで、全体が同一の材料で
一体に形成されていたが、このような一体構造では、切
れ刃部に損傷等が生じた場合に工具全体を交換しなけれ
ばならないため、非常に不経済なものとなっていた。

【０００３】そこで近年は、例えば実開平４−６３３１
２号公報に示されるように、切れ刃部と切れ刃シャンク
部とを硬質刃具材で一体形成するとともに、その切れ刃
シャンク部に上記硬質刃具材とは別材質の本体シャンク
部を焼きばめあるいは冷やしばめによって着脱可能に結
合するようにした切削工具の開発が進められている。

【０００４】その一例を図５に示す。図示の切れ刃部材
１０は、硬質刃具材からなり、円柱状の切れ刃シャンク
部１２と切れ刃部１４とを一体に有しており、その外径
が軸方向にわたって略均一なストレート状に形成されて
いる。本体シャンク部材２０は、切れ刃部材１０よりも
線膨張係数の高い材料で形成され、その前部には先端側
に開口する嵌入孔２２が設けられている。そして、この
嵌入孔２２内に上記切れ刃シャンク部１２が焼きばめ可
能となるように、切れ刃シャンク部１２の外径及び嵌入
孔２２の内径が設定されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記図５に示した構造
では、切れ刃部材１０全体が外径の均一なストレート状
をなしているので、これに焼きばめされる本体シャンク
部材２０の外径Ｄは必然的に切れ刃部１４の外径ｄより
もかなり大きくなる。従って、本体シャンク部材２０の
先端側部分と加工物との干渉が生じ易く、特に狭所での
加工は難しくなる。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑み、切れ刃
部と本体シャンク部とを別体にして経済性を高めなが
ら、本体シャンク部と加工物との干渉を避けて狭所での
加工を可能にする切削工具を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、本発明は、先端側に向かって開口する嵌
入孔をもつ本体シャンク部材と、この本体シャンク部材
の材質と線膨張係数の異なる材料からなり、先端側に切
れ刃部を有し、後端側に上記本体シャンク部材の嵌入孔
にしまりばめされる切れ刃シャンク部を有する切れ刃部
材とを備えるとともに、この切れ刃シャンク部の外径を
上記切れ刃部の外径よりも小さくして当該切れ刃部の外
径と上記本体シャンク部材の先端側の外径とを略同等と
した切削工具である。

【０００８】この工具によれば、切れ刃シャンク部の外
径を上記切れ刃部の外径よりも小さくすることにより、
当該切れ刃部の外径と上記本体シャンク部材の先端側の
外径とを略同等としているので、本体シャンク部材の先
端側部分が加工物と干渉することが避けられ、狭所での
加工が可能になる。

【０００９】上記切れ刃部材の材質は、本体シャンク部
材と線膨張係数の異なるものであればよいが、高い切削
性能を確保するには、超硬合金、サーメット、セラミッ
ク等が好適である。一方、切削に直接寄与しない本体シ
ャンク部の材質としては、鉄鋼材料等が好適である。

【００１０】この工具では、本体シャンク部材、特にそ
の後端部に大きな曲げモーメントが作用しやすい。従っ
て、この本体シャンク部材の材質として切れ刃部材より
も強度及び剛性が低いものを用いると、切削負荷や工具
突き出し長さによっては剛性が不十分となるおそれもあ
る。しかし、上記本体シャンク部の後端部を先端部より
も大径にすれば、先端部では加工物との干渉を避けなが
ら、後端部で十分な剛性を確保することが可能になる。

【００１１】特に、上記本体シャンク部の軸方向の少な
くとも一部を後端側に向かうに従って拡径するテーパー
状とすれば、実際の曲げモーメント分布に見合った合理
的な構造とすることができる。

【００１２】この工具では、上記本体シャンク部材にそ
の嵌入孔内を外部に連通する連通路を設けることによ
り、嵌入孔内が真空状態となるのを防ぐことができ、嵌
入孔からの切れ刃シャンク部の脱着作業を円滑に行うこ
とができる。

【００１３】また本発明は、先端側に嵌合部をもつ本体
シャンク部材と、先端側に切れ刃部を有し、後端側に切
れ刃シャンク部を有する切れ刃部材と、これら本体シャ
ンク部材と切れ刃部材との間に介在し、先端側に上記切
れ刃シャンク部がしまりばめされる嵌入孔を有し、後端
側に上記本体シャンク部材の嵌合部としまりばめされる
嵌合部を有する連結部材とを備えるとともに、この連結
部材の材質を、切れ刃部材及び本体シャンク部材の材質
と線膨張係数が異なる材質とし、かつ、上記切れ刃シャ
ンク部の外径を上記切れ刃部の外径よりも小さくして当
該切れ刃部の外径と上記連結部材の先端側の外径とを略
同等とした切削工具である。

【００１４】この工具によれば、本体シャンク部材と切
れ刃部材とを同材質あるいは線膨張係数の近似した材質
としても、これらとは線膨張係数の異なる材質をもつ連
結部材を介在させることにより、前記工具と同様、しま
りばめのみを用いた簡素でかつ着脱可能な連結構造で工
具全体を組み上げることができる。従って、例えば、大
きな曲げモーメントを受ける後端側の本体シャンク部材
を切れ刃部材と同様に縦弾性係数の大きい高剛性材料で
形成するといったことも可能になり、これによって十分
な加工剛性を確保することができる。

【００１５】この場合、上記切れ刃部材及び本体シャン
ク部材の具体的な材質としては、超硬合金、サーメッ
ト、セラミック等が好適であり、上記連結部材の材質と
しては鉄鋼材料が好適である。

【００１６】この連結部材と本体シャンク部材との雄雌
関係は特に問わないが、本体シャンク部の先端側に嵌合
突出部を形成するとともに、上記連結部材を先端側と後
端側との双方に開口する筒状にし、その先端側開口に上
記切れ刃シャンク部がしまりばめされ、後端側開口に上
記嵌合突出部がしまりばめされるようにすれば、連結部
材を単純な筒状にしてそのコストを削減することができ
る。

【００１７】この工具においても、上記連結部材にその
嵌入孔内を外部に連通する連通路を設けることにより、
円滑な脱着作業が保証される。

【００１８】また、上記切れ刃部材にその切れ刃部表面
から前記嵌入孔内に至る連通孔を設ければ、この連通孔
を利用して加工個所へ切削油剤を円滑供給することがで
きる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２０】１）第１の実施の形態（図１） 図示の切削工具は、切れ刃部材１０と本体シャンク部材
２０とからなっている。切れ刃部材１０の材質として
は、硬質刃具材が好ましく、具体的には、タングステン
−カーバイトやチタン−カーバイト等を母材とする超硬
合金、あるいはセラミック、サーメット等が好適であ
り、上記超硬合金にセラミックコーティングを施したも
のを用いればさらに切削性能が向上する。また、次善策
として高速度工具鋼等の使用も可能である。

【００２１】この切れ刃部材１０は、円柱状の切れ刃シ
ャンク部１２と切れ刃部１４とを一体に有しているが、
その特徴として、切れ刃シャンク部１２の外径ｄが切れ
刃部１４の外径Ｄよりも小さく設定されている。

【００２２】本体シャンク部材２０は、軸方向全域にわ
たって前記切れ刃部１４の外径Ｄと略同等の外径をもつ
円柱状に形成され、その前部には先端側に開口する嵌入
孔２２が設けられている。そして、この嵌入孔２２内に
上記切れ刃シャンク部１２が焼きばめ可能となるよう
に、切れ刃シャンク部１２の外径及び嵌入孔２２の内径
が設定されている。また、上記嵌入孔２２から本体シャ
ンク部材２０の後端に至る領域には、当該嵌入孔２２を
本体シャンク部材２０の後方に連通する連通孔２４が設
けられている。

【００２３】この本体シャンク部材２０は、切れ刃部材
１０よりも線膨張係数の高い材料からなり、その具体的
な材質としては、鉄鋼材料等が好適である。特に、高膨
張合金鋼として知られている22Ni−3Crや25Ni−8Crとい
ったFe−Ni−Cr合金を用いれば、切れ刃部材１０との線
膨張係数の格差が広がり、前記焼きばめがより容易とな
る。

【００２４】この工具では、切れ刃シャンク部１２を切
れ刃部１４よりも小径にすることにより、当該切れ刃シ
ャンク部１２が焼きばめされる本体シャンク部材２０の
外径を切れ刃部１４の外径と略同等にすることを可能に
しているので、切れ刃部材１０と本体シャンク部材２０
とを別体にすることにより高い経済性を確保しながら、
本体シャンク部材２０を加工物と干渉しにくい形状にす
ることにより狭所での加工を実現することができる。

【００２５】また、図示のように切れ刃部材１０の軸心
と本体シャンク部材２０の軸心とを合致させることによ
り、静的な振れ精度は勿論のこと、工具回転時における
動的な振れ精度も高く維持することができる。

【００２６】また、この工具では嵌入孔２２内を外部に
連通する連通孔２４が設けられているので、嵌入孔２２
内が真空状態となることが防がれ、当該嵌入孔２２から
の切れ刃シャンク部１２の円滑な脱着作業が保証され
る。

【００２７】２）第２の実施の形態（図２） この実施の形態では、前記図１に示した本体シャンク部
材２０の先端側部分の外周面２６を、後端側に向かうに
従って拡径するテーパー状とし、本体シャンク部材２０
の後端側外径Ｄ′を先端側外径及び切れ刃部外径Ｄより
も大きくしている。

【００２８】このような構造によれば、本体シャンク部
材２０の先端側は細くすることにより、本体シャンク部
材２０と加工物との干渉を避けながら、本体シャンク部
材２０の後端側部分、すなわち最も大きな曲げモーメン
トを受ける部分は太くすることにより、十分な加工剛性
を確保することができる。

【００２９】３）第３の実施の形態（図３（ａ）
（ｂ）） この実施の形態にかかる工具は、前記切れ刃部材１０及
び本体シャンク部材２０に加え、両者の間に介在する連
結部材３０を備えている。

【００３０】切れ刃部材１０の構造及び材質は、前記各
実施形態と略同等であり、その切れ刃シャンク部１２が
少し短くなっている。

【００３１】本体シャンク部材２０の先端側には、前記
嵌入孔２２に代え、先端側に突出する嵌合突出部２８が
形成されている。この嵌合突出部２８の外径は本体シャ
ンク部材２０の外径よりも小さく、切れ刃部材１０の切
れ刃シャンク部１２と略同径とされている。

【００３２】連結部材３０の材質は、前記第１の実施の
形態及び第２の実施の形態で示した本体シャンク部材２
０の材質と同様、切れ刃部材１０よりも線膨張係数の高
い材質（例えば鉄鋼材料）とされている。これに対して
本体シャンク部材２０の材質は、前記連結部材３０の材
質よりも縦弾性係数が高く、かつ、線膨張係数の低い材
質とされており、この実施の形態では前記切れ刃部材１
０と同材質とされている。

【００３３】連結部材３０は、中央に軸方向の貫通孔３
２をもつ円筒状とされ、その先端側開口に前記切れ刃シ
ャンク部１２が焼きばめされ、後端側開口に前記嵌合突
出部２８が焼きばめされるように貫通孔３２の内径が設
定されている。また、貫通孔３２の周囲には、当該貫通
孔３２から連結部材３０の外周面に至る複数本の連通孔
３４が形成されている。

【００３４】このような構造によれば、大きな曲げモー
メントを受ける本体シャンク部２０を縦弾性係数の大き
な材料で形成することにより、十分な加工剛性を確保で
きる。しかも、この本体シャンク部２０と切れ刃部材１
０とを同材質あるいは線膨張係数の近似した材質として
も、これらより線膨張係数が高い材質の連結部材３０を
介在させることにより、焼きばめによる連結を不都合な
く行うことができる。

【００３５】さらに、この実施の形態では、連結部材３
０を単純な円筒状としながら切れ刃部材１０と本体シャ
ンク部材２０との連結が可能となっており、コストをよ
り効果的に抑えることができる。

【００３６】４）第４の実施の形態（図４） この実施の形態では、前記第３の実施の形態にかかる連
結部材３０と本体シャンク部材２０との雄雌関係を逆に
している。すなわち、本体シャンク部材２０の先端側に
嵌入孔２２を設ける一方、連結部材３０の後端側に上記
嵌入孔２２に嵌入される嵌合突出部３８を形成し、これ
らを冷やしばめで結合するようにしている。連結部材３
０の先端側には、前記第３の実施の形態と同様に切れ刃
シャンク部１２が焼きばめされる嵌入孔３６が形成され
ている。

【００３７】さらに、この実施の形態では、本体シャン
ク部２０に嵌入孔２２から後端面に至る連通孔２４を形
成し、連結部材３０に嵌入孔３６から後端に至る連通孔
３４を形成するのに加え、切れ刃部材１０にその切れ刃
部１４の表面から後端に至る連通孔１６が形成されてい
る。従って、前記連通孔３４，２４から連通孔１６を通
じて工具後方から切削点近傍へ切削油剤を円滑に供給す
ることが可能となっている。

【００３８】その他、本発明は例として次のような実施
形態をとることも可能である。

【００３９】(1) 前記第１及び第２の実施の形態で
は、本体シャンク部材２０側の線膨張係数を高くして切
れ刃シャンク部１２と本体シャンク部材２０の嵌入孔２
２とを焼きばめするものを示したが、逆に本体シャンク
部材２０側の線膨張係数を低くして切れ刃シャンク部１
２と本体シャンク部材２０の嵌入孔２２とを冷やしばめ
するようにしてもよい。同様に、第３の実施の形態及び
第４の実施の形態にかかる連結部材３０の線膨張係数を
切れ刃部材１０の線膨張係数よりも低くして両者を冷や
しばめで結合するようにしてもよい。

【００４０】(2) 本発明において、切れ刃部１４の外
径と本体シャンク部材２０の先端側外径とは必ずしも正
確に合致していなくてもよく、前記図５に示した従来品
と比べて両外径がより近似していればよい。

【００４１】(3) 図２には、本体シャンク部材２０の
先端側外周面２６を後方に向かうに従って徐々に拡径す
るテーパー状としたものを示したが、本体シャンク部材
２０の後端側外径を先端側外径よりも不連続的に大きく
する（すなわち境界部分に段部を形成する）ようにして
もよい。テーパー状にする場合にも、その個所は適宜設
定すればよく、例えば本体シャンク部材２０の中間部を
テーパー状にしてもよいし、軸方向全域にわたってテー
パー状にしてもよい。

【００４２】(4) 前記切れ刃部材１０、本体シャンク
部材２０、連結部材３０の各材質は、本願請求項に記載
している線膨張係数の条件を満たす範囲内で適宜組み合
わせることが可能であり、その他、縦弾性係数や硬度を
考慮して自由に設定すればよい。参考として、代表的な
材料の諸元を次表に示す。

【００４３】

【表１】

【００４４】

【実施例】前記図１〜図４に示した構造において、切れ
刃シャンク部１２の材質を超硬合金、外径基本値をφ12
mmとし、これに結合される本体シャンク部材２０または
連結部材３０の材質を鉄鋼材料とし、かつ、室温20℃の
条件下における本体シャンク部材２０または連結部材３
０の嵌入孔（図３の例では貫通孔３２）の内径を切れ刃
シャンク部１２の外径よりも20μmだけ小さくしたとこ
ろ、両者を焼きばめによって良好に結合できることを確
認できた。

【００４５】また、上記切れ刃部１４をセラミックコー
ティングした超硬合金からなるボールエンドミルとし、
これを用いて硬さ53HRCの加工物SKD61を切削長100mまで
切削したところ、切れ刃に異常摩耗が発生して切削が不
可能な状態となったが、本体シャンク部材２０及びしま
りばめ部分には何の異常もなく、その後切れ刃部材１０
のみを新品に交換して（本体シャンク部材２０は使用を
続行して）良好な切削を再開できることも確認できた。

【００４６】

【発明の効果】以上のように本発明は、切れ刃部材後端
側の切れ刃シャンク部の外径を先端側の切れ刃部の外径
よりも小さくすることにより、上記切れ刃シャンク部に
焼きばめによって結合される本体シャンク部材または連
結部材の外径を切れ刃部の外径と略同等としたものであ
るので、切れ刃部材と本体シャンク部材とを別部材にし
て高い経済性を確保しながら、切れ刃部材に結合される
本体シャンク部または連結部材を加工物と干渉しにくい
形状にして狭所での切削加工を実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる切削工具の
組立断面図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態にかかる切削工具の
組立断面図である。

【図３】（ａ）は本発明の第３の実施の形態にかかる切
削工具の分解断面図、（ｂ）はその組立断面図である。

【図４】本発明の第４の実施の形態にかかる切削工具の
組立断面図である。

【図５】従来の切削工具の一例を示す組立断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 切れ刃部材 １２ 切れ刃シャンク部 １４ 切れ刃部 １６ 連通孔 ２０ 本体シャンク部材 ２２ 嵌入孔 ２４，３４ 連通孔 ２６ テーパー状外周面 ２８ 嵌合突出部 ３０ 連結部材 ３２ 貫通孔 ３６ 嵌入孔 ３８ 嵌合突出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青木 太一 兵庫県明石市魚住町金ヶ崎西大池179−１ 神鋼コベルコツール株式会社内 (72)発明者 岡▲崎▼ 泰崇 兵庫県明石市魚住町金ヶ崎西大池179−１ 神鋼コベルコツール株式会社内 (72)発明者 尾崎 勝彦 神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会 社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 Ｆターム(参考） 3C022 KK01 KK14 3C037 BB16

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端側に向かって開口する嵌入孔をもつ
   本体シャンク部材と、この本体シャンク部材の材質と線
   膨張係数の異なる材料からなり、先端側に切れ刃部を有
   し、後端側に上記本体シャンク部材の嵌入孔にしまりば
   めされる切れ刃シャンク部を有する切れ刃部材とを備え
   るとともに、この切れ刃シャンク部の外径を上記切れ刃
   部の外径よりも小さくして当該切れ刃部の外径と上記本
   体シャンク部材の先端側の外径とを略同等としたことを
   特徴とする切削工具。
2. 【請求項２】 請求項１記載の切削工具において、上記
   切れ刃部材を超硬合金、サーメット、セラミックのうち
   のいずれかにより形成し、上記本体シャンク部を鉄鋼材
   料で形成したことを特徴とする切削工具。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の切削工具におい
   て、上記本体シャンク部の後端部を先端部よりも大径と
   したことを特徴とする切削工具。
4. 【請求項４】 請求項３記載の切削工具において、上記
   本体シャンク部の軸方向の少なくとも一部を後端側に向
   かうに従って拡径するテーパー状としたことを特徴とす
   る切削工具。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の切削工
   具において、上記本体シャンク部材にその嵌入孔内を外
   部に連通する連通路を設けたことを特徴とする切削工
   具。
6. 【請求項６】 先端側に嵌合部をもつ本体シャンク部材
   と、先端側に切れ刃部を有し、後端側に切れ刃シャンク
   部を有する切れ刃部材と、これら本体シャンク部材と切
   れ刃部材との間に介在し、先端側に上記切れ刃シャンク
   部がしまりばめされる嵌入孔を有し、後端側に上記本体
   シャンク部材の嵌合部としまりばめされる嵌合部を有す
   る連結部材とを備えるとともに、この連結部材の材質
   を、切れ刃部材及び本体シャンク部材の材質と線膨張係
   数が異なる材質とし、かつ、上記切れ刃シャンク部の外
   径を上記切れ刃部の外径よりも小さくして当該切れ刃部
   の外径と上記連結部材の先端側の外径とを略同等とした
   ことを特徴とする切削工具。
7. 【請求項７】 請求項６記載の切削工具において、上記
   切れ刃部材及び本体シャンク部材を同材質としたことを
   特徴とする切削工具。
8. 【請求項８】 請求項６または7記載の切削工具におい
   て、上記切れ刃部材及び本体シャンク部材を超硬合金、
   サーメット、セラミックのうちのいずれかにより形成
   し、上記連結部材を鉄鋼材料で形成したことを特徴とす
   る切削工具。
9. 【請求項９】 請求項６〜8のいずれかに記載の切削工
   具において、上記本体シャンク部の先端側に嵌合突出部
   を形成するとともに、上記連結部材を先端側と後端側と
   の双方に開口する筒状にし、その先端側開口に上記切れ
   刃シャンク部がしまりばめされ、後端側開口に上記嵌合
   突出部がしまりばめされるようにしたことを特徴とする
   切削工具。
10. 【請求項１０】 請求項６〜９のいずれかに記載の切削
    工具において、上記連結部材にその嵌入孔内を外部に連
    通する連通路を設けたことを特徴とする切削工具。
11. 【請求項１１】 請求項５または１０記載の切削工具に
    おいて、上記切れ刃部材にその切れ刃部表面から前記嵌
    入孔内に至る連通孔を設けたことを特徴とする切削工
    具。