JP2003071644A - 切削工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヘッド部と工具本体とに隙間が生じることな
くこれらを高精度に嵌合させ得る切削工具を提供する。 【解決手段】 ヘッド部１１の後端面１１ａには外周面
より小径とされた略截頭円錐状の軸部１３が形成され
る。軸部１３はヘッド部１１の後端面１１ａにその先端
から後方に至るに従い軸方向に漸次拡径された截頭円錐
状の円錐部１５が形成され、円錐部１５において外周面
の対向する両側には互いに平行な平行切欠面が形成され
る。シャンク部（工具本体）２０の先端面２０ａにはヘ
ッド部１１の軸部１３を焼き嵌め嵌合するため嵌合穴２
１が形成される。嵌合穴２１に対しそれに適合するよう
角度を合わせて軸部１３の円錐部１５を挿入し、後端面
１１ａがシャンク部２０の先端面２０ａと当接した時点
で、軸部１３を軸周りに回動させ、円錐部１５が嵌合穴
２１の円弧溝に嵌合する。

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、ヘッド部と工具
本体とを高精度に嵌合するのに好適な切削工具に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】切削工具、例えば図８に示すエンドミル
１は、工作機械（図示せず）などに保持されるシャンク
部２に対して切刃が取り付けられたヘッド部３が着脱可
能に嵌合されて形成されている。この場合、ヘッド部３
の後端部には同軸上に截頭円錐状の軸部４が形成され、
シャンク部２にはその軸部４と焼き嵌めで嵌合する截頭
円錐状の穴部５が形成されている。そして、常温で軸部
４の外径よりも穴部５の内径を小さく設定しておき、両
者の径の差が縮め代とされている。

【０００３】このようなエンドミル１を焼き嵌め嵌合す
るには、シャンク部２を加熱して穴部５の内径が軸部４
の外径より大きくなるまで膨張させる。そして、穴部５
に軸部４を圧入して常温に冷却すれば、穴部５が縮径し
て軸部４と穴部５は所定の縮め代圧となり、これによっ
て互いに固定される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のエン
ドミル１は、ヘッド部３の軸部４とシャンク部２の穴部
５を焼き嵌め嵌合したとき、図９に示すように、軸部
４，穴部５の寸法上のばらつき等により、穴部５に対し
軸部４が途中の位置で止まってしまい、ヘッド部３の後
端側の当接面３ａとシャンク部２の先端面２ａとの間に
隙間Ｓが生じる結果、所望の嵌合強度が得られず、切削
時にはヘッド部２が隙間Ｓの部分から折れるという問題
があった。

【０００５】即ち、従来は、ヘッド部３の軸部４がシャ
ンク部２の穴部５に嵌合する構成であるので、軸部４の
基部側の経寸法と先端側の経寸法との差を小さくせざる
を得ず、そのため、軸部４を穴部５に嵌合しようとする
と、軸部４が穴部５の途中で止まってしまう構造となっ
ていた。

【０００６】この発明は、このような事情を考慮してな
されたもので、その目的は、ヘッド部と工具本体とに隙
間が生じることなく高精度に嵌合することができる切削
工具を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は以下の手段を提案している。請求項１に
係る発明は、ヘッド部を工具本体に焼き嵌め嵌合して互
いに固定する切削工具において、工具本体の先端面に嵌
合穴を形成する一方、ヘッド部の後端面にその嵌合穴に
挿入し得る軸部を軸方向に形成し、前記嵌合穴は、ヘッ
ド部の軸部を挿入しかつかつ軸線回りに回動したとき、
ヘッド部を抜け出し不能とする形状に形成していること
を特徴とする。

【０００８】この発明に係る切削工具によれば、工具本
体の嵌合穴がヘッド部の軸部を挿入しかつ軸線回りに回
動したとき、ヘッド部を抜け出し不能とする形状に形成
しているので、工具本体の嵌合穴を加熱したとき、嵌合
穴にヘッド部の軸部を挿入しかつ回動すると、嵌合穴が
冷却によって収縮した時点で、軸部が嵌合穴から抜け出
すのを防止することができる。その場合、嵌合穴の冷却
が進むに従い嵌合穴を形成する周壁に求心方向に引張る
分力が作用することによって周壁が径方向に収縮すると
共に、その収縮によって軸部が嵌合穴２１に引き込まれ
ようになる結果、工具本体の先端面とヘッド部の後端面
とが互いに密接する。

【０００９】請求項２に係る発明は、請求項１記載の掘
削工具において、前記軸部は、ヘッド部の後端面に後方
に至るに従い外径が漸増する外周をなすと共に、その外
周面の対向する両側に平行切欠面を形成する一方、前記
嵌合穴は、挿入口が前記軸部を挿入する形状に形成され
ると共に、挿入口から後部に至るに従い、軸部の外周面
と嵌合する形状をなしていることを特徴とする。

【００１０】この発明に係る切削工具によれば、軸部を
嵌合穴に挿入して回動すると、軸部が嵌合穴から抜け出
すのを確実に防ぐことができる。請求項３に係る発明
は、請求項１または２記載の切削工具において、前記軸
部は、両側に平行切欠面を有する截頭円錐状をなしてい
ることを特徴とする。

【００１１】この発明に係る切削工具によれば、軸部が
平行切欠面を有する截頭円錐状に形成されているので、
この截頭円錐状の軸部を嵌合穴に挿入して回動すると、
軸部が嵌合穴から抜け出すのを確実に防ぐことができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、この発明の
実施の形態について説明する。図１から図４はこの発明
の一実施の形態を示す図であって、図１はエンドミルの
一部破断の正面図、図２はエンドミルのヘッド部を示す
断面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図、図４は同じくヘ
ッド部の軸部を示す斜視図、図５はエンドミルのシャン
ク部の縦断面図、図６は同じくシャンク部を示す図５の
左側面図、図７はシャンク部にヘッド部を挿入したとき
の状態を示す説明図である。

【００１３】図１に示すエンドミル１０は、ヘッド部１
１とシャンク部（工具本体）２０とが焼き嵌め嵌合され
ることにより固定されてなるものである。ヘッド部１１
は、例えば超硬合金、或いはサーメット，セラミック等
で構成され、その外周面が略円柱状に形成されている。
ヘッド部１１の外周面の先端部にはスローアウェィチッ
プまたは切刃１２などが装着されている。ヘッド部１１
の後端面１１ａには外周面より小径とされた例えば略截
頭円錐状の軸部１３が形成されている。

【００１４】軸部１３は、図２から図４に示すように、
ヘッド部１１の後端面１１ａに円柱部１４が若干の長さ
をもって形成されると共に、円柱部１４の先端に、その
先端から後方に至るに従い軸方向に漸次拡径された截頭
円錐状の円錐部１５が形成されている。この円錐部１５
において外周面の対向する両側には互いに平行な平行切
欠面１６が形成されている。平行切欠面１６は、図３及
び図４に示すように、円錐部１５において、円柱部１４
の径寸法と同寸法の位置に設けられている。

【００１５】一方、シャンク部２０は、図１及び図５に
示すように、略円柱状でその外周面の外径がヘッド部１
１の外周面と外径と略同一寸法とされ、またヘッド部１
１より熱膨張率（線膨張係数）が大きい材質、例えばス
チール等で構成されている。シャンク部２０の先端面２
０ａにはヘッド部１１の軸部１３を焼き嵌め嵌合するた
めの嵌合穴２１が形成されている。

【００１６】嵌合穴２１は、シャンク部２０の先端面２
０ａにおいて、図６に示すように、軸部１３を挿入し得
る大きさの略四角形状の挿入口２２を有しており、その
挿入口２２から後端側にかけては、挿入口２２の短辺方
向において図５に示すように次第に拡径されると共に、
軸部１３の円錐部１５を嵌合し得る形状の円弧溝２３が
形成されている。つまり、嵌合穴２１に対し、その嵌合
穴２１に適合するように角度を合わせて軸部１３の円錐
部１５を挿入し、軸部１３の後端面１１ａがシャンク部
２０の先端面２０ａと当接した時点で、軸部１３を軸周
りに回動させることにより、軸部１３における円錐部１
５が嵌合穴２１の円弧溝２３に嵌合するようになってい
る。

【００１７】この場合、嵌合穴２１の軸方向の深さは、
軸部１３における円錐部１５の軸方向の長さより若干長
めに形成され、円錐部１５が挿入されたとき、円錐部１
５全体が確実に挿入されるようになっており、またエン
ドミル１０の軸線Ｏはヘッド部１１の中心軸及びシャン
ク部２０の中心軸とそれぞれ一致する。

【００１８】本実施の形態によるエンドミル１０は、上
述のように構成されており、次にその嵌合方法について
説明する。いま、ヘッド部１１とシャンク部２０とが分
離された状態において、常温よりシャンク部２０を加熱
し、該シャンク部２０の嵌合穴２１の挿入口２２を拡径
させておき、その後、拡径された挿入口２２に軸部１３
の円錐部１５を図６に示す鎖線のように一致させて挿入
する。この場合、軸部１３の後端面１１ａがシャンク部
２０の先端面２０ａと当接する位置まで挿入する。

【００１９】そして、軸部１３の後端面１１ａがシャン
ク部２０の先端面２０ａに当接したとき、軸部１３を軸
線Ｏを中心として９０度の角度で回動することにより、
軸部１３の最大径面を嵌合穴２１に焼き嵌め嵌合する。
この場合、嵌合穴２１は加熱されているので、図７
（ａ）に示すように、これに挿入された軸部１３との間
においては、軸部１３の後端面１１ａに対し嵌合穴２１
を形成する周壁２５の内径部分が当接しただけでその周
囲の面は離れた状態となっている

【００２０】その後、シャンク部２０とヘッド部１１と
が常温に戻ると、嵌合穴２１が収縮して縮径することと
なる結果、図７（ｂ）に示すように、嵌合穴２１を形成
する周壁２５も軸部１３の基端側に密接するように収縮
すると共に、その収縮に伴いシャンク部２０の先端面２
０ａが軸部１３の後端面１１ａ側に移動して後端面１１
ａと密接することとなる。

【００２１】即ち、シャンク部２０の嵌合穴２１が、ヘ
ッド部１１の軸部１３に対応して漸次拡径する形状に形
成され、しかも嵌合穴２１を形成する周壁２５の肉厚が
奥部に至るに従って薄くなるように形成されているの
で、シャンク部２０の嵌合穴２１にヘッド部１１の軸部
１３が焼き嵌め嵌合された状態で常温まで冷却される
と、冷却が進むに従い周壁２５に図７（ｂ）に示す矢印
ａのように求心方向に引張る分力が作用することによっ
て周壁２５が径方向に収縮すると共に、その収縮によっ
て軸部１３が矢印ｂのように嵌合穴２１に引き込まれよ
うになる結果、シャンク部２０の先端面２０ａとヘッド
部１１の後端面１１ａとが互いに密接することとなる。

【００２２】そのため、ヘッド部１１の後端面１１ａと
シャンク部２０の先端面２０ａとの間に従来例のような
隙間Ｓが生じるのを確実に防ぐことができ、切削時、ヘ
ッド部１１の軸部１３がシャンク部２０から折れたりす
ることが皆無となるので、ヘッド部１１とシャンク部２
０とを高精度に嵌合固定することができる。

【００２３】しかも、ヘッド部１１の後端面１１ａには
先太となる截頭円錐状の軸部１３が形成される一方、シ
ャンク部２０の先端面２０ａにはその軸部１３を挿入し
て回転することにより嵌合できる形状に嵌合穴２１が形
成されているので、嵌合穴２１の収縮時には、嵌合穴２
１から軸部１３が抜けるおそれがない。この軸部１３と
嵌合穴２１のテーパ角度は、大きいほど効果的ではあ
る。

【００２４】軸部１３の外周面の傾斜角度は、摩擦係数
に応じて定まる摩擦角以上に設定される。例えば１２°
程度が好ましいが、１５°以上の角度であれば、嵌合穴
２１に対していっそう強固に嵌合させることができ、シ
ャンク部２０とヘッド部１１との固定を確実なものとす
ることができる。

【００２５】なお、本実施の形態では本発明をエンドミ
ルに適用した場合について説明したが、例えばこれ以外
のカッタ等や、リーマやドリル等の穴グリ、ボーリング
等に使用する工具に適用することも可能であり、また切
刃についても、実施形態のように複数の切刃を備えた複
刃のものの他、一つの切刃が形成された単刃のものにも
適用可能である。すなわち、先端に切刃部が設けられる
とともに後端部がシャンクとされた各種の切削工具に適
用可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明によれば、工具本体の嵌合穴がヘッド部の軸部を挿入
しかつ軸線回りに回動したとき、ヘッド部を抜け出し不
能とする形状に構成したので、嵌合穴の冷却が進むに従
い工具本体の先端面とヘッド部の後端面とが互いに密接
する結果、ヘッド部と工具本体とを隙間が生じることな
く高精度に嵌合固定することができ、切削工具の信頼性
を高めることができる効果が得られる。

【００２７】請求項２に係る発明によれば、軸部を嵌合
穴に挿入して回動すると、軸部が嵌合穴から抜け出すの
を確実に防ぐことができる効果が得られる。

【００２８】請求項３に係る発明によっても、軸部が嵌
合穴から抜け出すのを確実に防ぐことができる効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施の形態を示す図であって、
エンドミルの一部破断の側面図である。

【図２】 エンドミルのヘッド部を示す側面図である。

【図３】 図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】 同じくエンドミルのヘッド部の軸部を示す斜
視図である。

【図５】 エンドミルのシャンク部を示す断面図であ
る。

【図６】 同じくシャンク部を示す図５の左側面図であ
る。

【図７】 （ａ）はシャンク部の嵌合穴にヘッド部の軸
部を挿入したときの状態を示す説明図、（ｂ）はシャン
ク部の嵌合穴が冷却により収縮したときの状態を示す説
明図である。

【図８】 従来のエンドミルを示す一部破断の説明図で
ある。

【図９】 従来のエンドミルにおける問題点を示す断面
説明図である。

【符号の説明】

１０ エンドミル １１ ヘッド部 １１ａ 当接面 １２ スローアウェイチップまたは切刃 １３ 軸部 １４ 円柱部 １５ 円錐部 １６ 平行切欠面 ２０ シャンク部（工具本体） ２０ａ 先端面 ２１ 嵌合穴 ２２ 挿入口 ２３ 円弧溝 ２５ 周壁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 薫 岐阜県安八郡神戸町大字横井字中新田1528 番地 三菱マテリアル株式会社岐阜製作所 内 Ｆターム(参考） 3C022 KK14

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヘッド部を工具本体に焼き嵌め嵌合して
   互いに固定する切削工具において、 工具本体の先端面に嵌合穴を形成する一方、ヘッド部の
   後端面にその嵌合穴に挿入し得る軸部を軸方向に形成
   し、前記嵌合穴は、ヘッド部を挿入しかつかつ軸線回り
   に回動したとき、ヘッド部を抜け出し不能とする形状に
   形成している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、 前記軸部は、ヘッド部の後端面に後方に至るに従い外径
   が漸増する外周をなすと共に、その外周面の対向する両
   側に平行切欠面を形成する一方、前記嵌合穴は、挿入口
   が前記軸部を挿入する形状に形成されると共に、挿入口
   から後部に至るに従い、軸部の外周面と嵌合する形状を
   なしている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、 前記軸部は、両側に平行切欠面を有する截頭円錐状をな
   していることを特徴とする切削工具。