JP2000288822A - 刃先交換式回転切削工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速加工を安定して行える軽量かつ耐久性に
優れるボールエンドミル等の回転切削工具を提供する。 【解決手段】 工具本体１をアルミニウム合金で形成し
てその工具本体１に設けたチップ座２に直接切刃チップ
５を装着し、重くて設置スペースを多く取る鋼製のチッ
プ支持用部材を無くした。また、切刃チップ固定用ボル
ト６及びボルト１０を、本体１に埋設した鋼製ナット
８、９に螺合させて本体のボルト引留め部の塑性変形を
防止した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、大径切削工具を
含め特に小径工具の軽量化と高速回転使用での耐久性向
上を図れるようにした刃先交換式のエンドミル、ドリル
等の切削工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近の切削工具は、ダイヤモンドやｃＢ
Ｎ（立方晶型窒化硼素）を主成分とする硬質焼結体の切
れ刃の出現によってより一層の高速加工に供されるよう
になってきた。

【０００３】この高速加工に用いる回転切削工具は、軽
量のものが望まれる。切削工具は、通常、本体を鋼材で
形成し、必要部位、例えば、工作機械のスピンドルや保
持具への取付部は、耐摩耗性が必要であるため熱処理し
て必要硬度を確保しているが、本体が鋼材で作られた切
削工具は切削工具径が大きくなるにつれて重量が増大
し、下記の不具合を生じる。 (1) マシニングセンタ等の工作機械では、ＡＴＣ（自動
工具交換装置）に重量制限があるため、使用規制を受け
易く、取扱いも不便。 (2) 工作機械の始動時に、駆動部の負担増を招く。 (3) 遠心力による工具破損の危険性が増す。

【０００４】そこで、本体をアルミニウムやアルミニウ
ム合金で形成したフライスカッタが特開平７−２４６１
９号公報や特公昭６３−６４５２号公報で提案されてい
る。前者の公報に示されるカッタは、アルミニウム合金
製の本体に鋼製のカートリッジをボルトで取付け、その
カートリッジに切刃チップを固定すると共に、カートリ
ッジの取付けボルトを、本体に埋設したインサートナッ
トに螺合させている。なお、インサートナットは、外周
に雄ねじを形成し、本体のねじ孔にねじ込む方法で本体
から外れ止めしている。また、後者の公報に開示された
カッタは、チップ取付機構を有する鋼製部材をアルミニ
ウム又はアルミニウム合金製の本体に形成した凹部に接
着やボルト止めで固定している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のアルミニウム合
金製切削工具は、切刃チップを取付ける鋼製カートリッ
ジや鋼製部材を設けており、それ等のパーツの取付けス
ペースを必要とするので、小径工具には適用し難い。

【０００６】また、カートリッジをボルト止めしたもの
は、工具を２０，０００ｒｐｍを超えるような高速で回
転させると、重いカートリッジに強い遠心力が働き、そ
の力でインサートナットを引留めた本体のねじ孔部が塑
性変形する。チップ取付機構を有する鋼製部材を本体に
ボルト止めして取付けたものも、同じ理由により取付け
用ボルトを螺合させた本体のねじ孔の塑性変形が起こ
る。

【０００７】また、適用工具が刃先交換式のエンドミル
やドリルであると、細長いアルミニウム合金製シャンク
（本体）の先端に重量の大きい鋼製カートリッジや鋼製
部材が取付けられることになるので、回転バランスが少
し崩れただけでも本体が振れて加工精度に悪影響が出た
り、加工に支障をきたしたりする虞れがある。

【０００８】この発明は、上記の諸問題を解決した軽量
の刃先交換式回転切削工具を提供することを課題として
いる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明においては、工具本体をアルミニウム合金
で形成し、このアルミニウム合金製の工具本体にチップ
座を設けて切刃チップを直接装着し、さらに、この工具
本体に鋼製のナットを埋設し、そのナットに切刃チップ
固定用ボルトを螺合させたのである。

【００１０】この工具は、工具本体にナット座を形成し
てそのナット座で前記埋設ナットを引留めるようにして
おくのが好ましい。

【００１１】また、工作機械のスピンドルに装着する取
付部を含め、その取付部を鋼材で形成してアルミニウム
合金製の工具本体に一体的に固定しておくと取付部の耐
久性を確保できる。

【００１２】

【作用】この発明の切削工具は、切刃チップをアルミニ
ウム合金製の工具本体で直接支えて鋼製のカートリッジ
やチップ取付機構を有する鋼製部材を無くしたので、そ
のカートリッジや鋼製部材の取付けスペースを必要とせ
ず、小径工具への展開が可能になる。

【００１３】また、高速回転時に大きな遠心力が働く鋼
製カートリッジや鋼製部材が無いので、本体の埋設ナッ
ト引留め部、ボルト引留め部の塑性変形が抑制される。

【００１４】さらに、重いカートリッジや鋼製部材が省
かれているので重量軽減の効果が高まり、高速回転での
回転バランスも保ち易くなる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１乃至図４に、この発明を適用
した刃先交換式ボールエンドミルの一例を示す。

【００１６】図中、１は工具本体である。この本体の素
材として、ここでは、超々ジュラルミンと称されるアル
ミニウム合金を用いた。これは、機械構造用炭素鋼Ｓ５
５Ｃ相当の強度をもつ軽合金として知られるものであ
る。

【００１７】この工具本体１の先端部に、チップ座２と
押え金取付座３（図４参照）を有する切屑ポケット４を
回転中心対称に設け、各チップ座２に切刃チップ５を固
定用ボルト６と押え金７でクランプして装着している。

【００１８】また、工具本体１の先端部には、図３、図
４に示すように鋼製のナット８、９を埋設し、そのナッ
ト８、９に、切刃チップ５を直接締付ける固定用ボルト
６と、押え金７を締付けるボルト１０を各々螺合させる
ようにしている。

【００１９】ナット８、９は、加工性を重視して円筒状
とし、外周に設けた溝に図５に示すピン１１を予め接着
し、そのピン１１を工具本体１に係止させて回り止めと
したが、ナット８、９を図６（ａ）、（ｂ）に示すよう
に非円形断面にすれば、ピン１１が無くても回り止めを
行える。また、ナット、８、９は止めねじ等で引留める
こともできるが、図３に示すように、工具本体１に穴付
きのナット座１２、１３を形成してそのナット座で引留
めると、コスト増を招く余分な部品や加工を減らすこと
ができる。

【００２０】切刃チップ５は、図７に示すようなものを
用いた。この切刃チップ５は、台金５ａに硬質焼結体５
ｂを接合してその硬質焼結体に切れ刃５ｃを付したもの
であり、台金５ａの内側側面を工具本体１の先端側芯厚
Ｗ（図４参照）の１／２よりも僅かに大きめに凹ませて
いる。

【００２１】図のボールエンドミルは、その切刃チップ
５を工具本体１の先端部に２個、回転中心対称に取付け
て各チップの有効切れ刃を回転中心部まで確保してお
り、そのため、切削性能や切れ刃の耐久性に優れる。ま
た、切刃チップ５に２軸方向に傾く被クランプ面５ｄを
設けてその面を押え金７でクランプするので、被クラン
プ面に作用する分力でチップの直角な２面がチップ座２
の２つの座側面に押し当てられ、ボルト６だけの場合よ
りもさらにチップの保持安定性に優れる。

【００２２】なお、必要ならば、切屑ポケット４や工具
本体１の先端外周部の表面にアルミナやその他の材料か
ら成る硬質保護膜を設けてもよい。但し、高速回転での
加工は殆ど仕上切削であるので、硬質保護膜が無くても
切屑によるアルミニウム合金製工具本体の摩滅、損傷は
それほど起こらない。

【００２３】次に、アルミニウム合金製の工具本体を工
作機械のスピンドルに直接取付けると、強度及び硬度不
足により取付部が早いうちに損傷し、工具の保持安定性
や加工の安定性が悪くなる。そこで、スピンドルに装着
する取付部１４（図８参照。図のそれは７／２４テーパ
シャンク）を鋼材で形成し、これにアルミニウム合金製
の工具本体１を一体的に固定する。固定の方法は、焼嵌
め、鑞付け、接着等が挙げられ、その他、機械的連結等
でも一体化が可能である。図８の工具のその他の構成は
図１のものとほぼ同じであるので再説明を省く。

【００２４】なお、図１及び図８の切削工具は、共に有
効径＝５０ｍｍ、本体先端部径＝４６ｍｍであり、この
ような小径工具にも問題なくこの発明を適用できた。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたように、この発明の回転切削
工具は、工具本体をアルミニウム合金で形成してその本
体に切刃チップを直接装着し、さらに、工具本体に鋼製
のナットを埋設し、そのナットに切刃チップ固定用のボ
ルトを螺合させるようにしたので、小径工具への展開が
可能になり、遠心力による影響も小さくなって小径工具
の軽量化や高速回転使用での耐久性向上、加工の安定性
向上等が図れる。

【００２６】また、工作機械のスピンドルに直接取付け
られる鋼製の取付部を含め、それをアルミニウム合金製
の工具本体に一体的に固定したものは、取付部の耐久性
を損なわずに工具重量を軽減でき、ＡＴＣを備えるマシ
ニングセンタ等での使用規制が緩和される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を適用したボールエンドミルの側面図

【図２】同上のエンドミルの正面図

【図３】図１のIII −III 線に沿った拡大断面図

【図４】工具本体の先端部を示す側面図

【図５】埋込みナットの斜視図

【図６】（ａ）楕円形ナットの斜視図 （ｂ）角ナットの斜視図

【図７】切刃チップの斜視図

【図８】ボールエンドミルの他の実施形態の側面図

【符号の説明】

１ 工具本体 ２ チップ座 ３ 押え金取付座 ４ 切屑ポケット ５ 切刃チップ ５ａ 台金 ５ｂ 硬質焼結体 ５ｃ 切れ刃 ５ｄ 被クランプ面 ６ 固定用ボルト ７ 押え金 ８、９ 鋼製ナット １０ ボルト １１ ピン １２、１３ ナット座 １４ 取付部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増沢 重敏 横浜市神奈川区宝町２番地 日産自動車株 式会社内 Ｆターム(参考） 3C022 KK02 KK06 KK14 KK23 KK27

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具本体に切刃チップを着脱自在に取付
   けた刃先交換式回転切削工具において、工具本体をアル
   ミニウム合金で形成し、このアルミニウム合金製の工具
   本体にチップ座を設けて切刃チップを直接装着し、さら
   に、この工具本体に鋼製のナットを埋設し、そのナット
   に切刃チップ固定用ボルトを螺合させたことを特徴とす
   る刃先交換式回転切削工具。
2. 【請求項２】 工具本体にナット座を形成してそのナッ
   ト座で前記埋設ナットを引留めた請求項１記載の刃先交
   換式回転切削工具。
3. 【請求項３】 工作機械のスピンドルに装着する取付部
   を含め、その取付部を鋼材で形成してアルミニウム合金
   製の工具本体に一体的に固定した請求項１記載の刃先交
   換式回転切削工具。