JP2006082143A - スローアウェイ式回転工具 - Google Patents

Abstract

【目的】チップをすくい面側からネジ止めする回転工具において、工具本体の加工コストの高騰をおさえ且つ切削性能の高い回転工具を提供する。
【構成】略円筒状の工具本体(2)の外周部にチップポケット(3)が設けられ、前記チップポケット(3)の回転方向(K)後方側に設けられたチップ座(31)に、チップ(10)がそのすくい面（１0a）側からチップ固定ネジ(20)により固定されてなる回転工具(1)において、少なくとも１つのチップ固定ネジ(20)の中心軸線を前記すくい面前方側に延ばした延長線(CL2)が前記回転方向(K)前方側に位置する前記チップポケット(3)の壁面又は前記工具本体(2)の外周部に交差又は近接し、且つ上記の少なくとも１つのチップ固定ネジ(20)によって固定されるチップ(10)が前記工具本体(2)に着脱可能なカートリッジ(30)を介して前記工具本体(2)に固定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、スローアウェイチップを工具本体にねじ止めするスローアウェイ式回転工具に関する。

スローアウェイチップ（以下、「チップ」という。）をチップ固定ねじによって工具本体のチップ座に固定する、いわゆるねじ止め式のスローアウェイ式回転工具（以下、「回転工具」という。）を図５に例示する。この回転工具（１）は、工具本体（２）の外周部に複数のチップポケット（３）が外周面に沿って略等間隔に凹設され、前記チップポケット（３）の回転方向（Ｋ）後方側に連なって設けられたチップ座（３１）に、略正方形平板状をなすポジチップ（１０）が装着されたスローアウェイ式サイドカッタ（１）（以下、「サイドカッタ」という。）である。前記チップ（１０）の上面中央部には上下面を貫通するチップ固定ねじ挿通孔が備えられる一方、前記チップ座（３１）の底面には、チップ固定ねじが螺合するねじ穴（図示しない）が形成されている。そして、前記チップ（１０）は、そのすくい面となる上面を工具本体（２）の前記回転方向（Ｋ）前方に向けるようにチップ座（３１）に載置され、そのすくい面側から下面側に向かって前記チップ固定ねじ挿通孔に挿通されたチップ固定ねじを前記ねじ穴に螺着することによって、チップ座（３１）に着脱可能に固定される。このとき、前記すくい面の最外周部に位置する辺稜部が外周切れ刃（１１）とされ、この外周切れ刃（１１）が工具本体（２）の外周面から突出するように配設されている。（例えば、特許文献１参照）

特表平１０−５０２５８２号公報

特許文献１に開示されたサイドカッタ（１）では、チップ（１０）を工具本体（２）に着脱する際には、チップ固定ねじを着脱するためレンチ等の締付け工具（図示しない）を、チップ（１０）のすくい面前方側から前記チップ固定ねじの中心軸線に沿って挿入し操作することになる。しかしながら、上記の中心軸線をチップ（１０）のすくい面前方側に延ばした延長線（ＣＬ２）に交差又は近接するチップポケット（３）の壁面及び工具本体（２）の外周部に、前記締付け工具が干渉してしまう。なお、上記の延長線（ＣＬ２）に近接するとは、上記のチップポケット（３）の壁面及び工具本体（２）の外周部が前記締付け工具に干渉するほど近接することである。これを避けるため、上記のチップポケット（３）の壁面及び工具本体（２）の外周部に、前記締付け工具が干渉しない程度のぬすみ部（１００）を凹設すると、工具本体（２）の加工コストが高騰する。図６に例示したサイドカッタのように、外周切れ刃（１１）のラジアルレーキ角（径方向すくい角）が大きくなるほど、上記の締付け工具と工具本体（２）との干渉する領域が大きくなるため、チップポケット（３）及び工具本体の外周面（２ｂ）に大きなぬすみ部（１００）を設けなければならないため加工コストの問題は深刻となる。しかも、大きなぬすみ部（１００）によって工具本体（２）、特にチップを保持する部分の強度が低下する問題があった。工具本体（２）に装着されるチップ（１０）の個数、すなわち刃数を制限することによりぬすみ部（１００）を不要にすることが可能であるが、該サイドカッタ（１）の切削性能が低下する問題があった。一方、図７に例示されるように、チップの外周切れ刃（１１）のラジアルレーキ角を大きな負とし、チップ（１０）のすくい面を工具本体（２）の外側に向けた場合には、締付け工具と工具本体（２）との干渉は避けられるものの、切れ味が低下する問題があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、チップをすくい面側からねじ止めする回転工具において、工具本体の加工コストの高騰をおさえ且つ切削性能の高い回転工具を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、中心軸線（ＣＬ１）回りに回転する略円筒状の工具本体の外周部には、少なくとも１つのチップポケットが設けられ、前記チップポケットの回転方向（Ｋ）後方側に設けられたチップ座には、チップがそのすくい面を前記回転方向（Ｋ）前方側に向けるとともに外周側に設けられた外周切れ刃を前記工具本体の外周面から突出して載置され、前記チップのすくい面と、このすくい面に対向する下面とを貫通するチップ取付孔に挿通したチップ固定ねじによって前記チップが前記チップ座に固定されてなる回転工具において、少なくとも１つのチップ固定ねじの中心軸線を前記すくい面前方側に延ばした延長線（ＣＬ２）が前記回転方向（Ｋ）前方側に位置する前記チップポケットの壁面又は前記工具本体の外周部に交差又は近接し、且つ上記の少なくとも１つのチップ固定ねじによって固定されるチップが前記工具本体に着脱可能なカートリッジを介して前記工具本体に固定されていることを特徴とする回転工具である。

上記の回転工具において、カートリッジが工具本体に楔により固定されていることが好ましい。

また、上記の回転工具において、チップの外周切れ刃のラジアルレーキ角が−２０°以上２０°以下の範囲に設定されていることが好ましい。

また、上記の回転工具において、工具本体とカートリッジとの相対的な位置決め手段が備えられていることが好ましく、この位置決め手段がピンとピン孔との嵌合による位置決め手段であることが特に好ましい。

本発明の回転工具によれば、チップ固定ねじを締め付け工具によって着脱する作業が工具本体から取り外したカートリッジにおいて行われるため、締め付け工具と工具本体との干渉が避けられる。したがって、チップポケット及び工具本体の外周部にぬすみ部を凹設する必要がないので工具本体の加工コストの高騰が抑えられる。さらに、ぬすみ部が不要なため工具本体の強度低下、刃数の制限がなくなるとともに、外周切れ刃のラジアルレーキ角を過度の負にする必要がなく切れ味を考慮した適正値に設定することが可能となる。以上のことから、切削抵抗が低く且つ良好な切れ味が得られるとともに加工能率が向上することから高い切削性能が得られる。

カートリッジが工具本体の径方向に進退する楔によって工具本体に固定され、この楔を進退させる楔締付ねじが前記進退方向にねじ込まれるようにすれば、この楔締付ねじの操作が工具本体の径方向において行われるため、工具本体との干渉がなくカートリッジの着脱操作を容易に行うことができる。

チップの外周切れ刃のラジアルレーキ角が−２０°以上且つ２０°以下に設定された場合には、チップの外周切れ刃に連なる逃げ面と被削材の加工面との間に十分なクリアランスが確保されるので切削抵抗、逃げ面摩耗が急激に増加することがなく、しかも、適正な外周切れ刃のすくい角が得られ切削抵抗が低減するため良好な切れ味が得られる。

工具本体の所定の位置にカートリッジを位置決めするための位置決め手段が設けられた場合には、カートリッジの工具本体に対する位置決めが容易且つ正確に行えることから、カートリッジの装着作業を簡易且つ短時間に行うことができる。具体的には前記位置決め手段はピンとこのピンに嵌合するピン孔とから構成される。

次に、本発明をサイドカッタに適用した一実施の形態について図１〜図４を参照しながら説明する。図１は本実施の形態に係るサイドカッタの要部を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。図２は図１に示すサイドカッタにおいて、締め付け工具と工具本体との干渉状態を説明する正面図である。図３は図１に示すサイドカッタに用いられるカートリッジを治具に装着した状態を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。図４は図１に示すサイドカッタの他の例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。図１に示されるように、このサイドカッタ（１）は、中心軸線（ＣＬ１）回りに回転する略円筒状をなす工具本体（２）の外周部に外周切れ刃（１１）を備えたチップ（１０）がカートリッジ（３０）を介して装着されたものである。すなわち、工具本体（２）の外周部には、外周面（２ｂ）に沿って略等間隔に複数のチップポケット（３）が設けられ、これらチップポケット（３）の回転方向（Ｋ）後方側に連なってカートリッジ取付溝（４）が設けられ、さらに、前記チップポケット（３）の該サイドカッタ（１）の径方向中心側且つ前記カートリッジ取付溝（４）の回転方向（Ｋ）前方側には楔取付溝（５）が設けられる。カートリッジ（３０）は、その径方向中心側を向く側面（３０ａ）及び回転方向（Ｋ）後方側を向く側面（３０ｂ）をそれぞれ対応する前記カートリッジ取付溝（４）の底面（４ａ）及び壁面（４ｂ）に当接した状態で載置される。楔（４０）はカートリッジ（３０）の回転方向（Ｋ）前方側に隣接するように楔取付溝（５）内に配設される。この楔（４０）を貫通する雌ねじ孔（４１）及び楔取付溝（５）の底面に設けられた雌ねじ孔（図示しない）には、それぞれの端部に右ねじ及び左ねじが形成された左右ねじからなる楔締付ねじ（５０）が螺合しており、この楔締付ねじ（５０）をねじ込むことにより楔（４０）を工具本体（２）の径方向中心側へ沈み込ませることによって、カートリッジ（３０）はカートリッジ取付溝の底面（４ａ）及び壁面（４ｂ）側に押圧固定される。それぞれのカートリッジ（３０）の外周部には２つのチップ座（３１）が形成され、チップ（１０）は、そのすくい面（１０ａ）を前記回転方向（Ｋ）前方側へ向けるとともにすくい面の外周側に位置する辺稜部に形成された外周切れ刃を工具本体の外周面（２ｂ）から突出させた状態で前記チップ座（３１）に載置される。すくい面（１０ａ）の中央部には、互いに対向するすくい面（１０ａ）と下面（１０ｂ）とを貫通する取付孔（１２）に挿通されたチップ固定ねじ（２０）がチップ座の底面に設けられた雌ねじ孔（図示しない）に螺着することによりチップ（１０）はチップ座（３１）に固定される。

図１の（ｃ）からわかるように、工具本体の中心軸線（ＣＬ１）方向にずれて配設された４種のチップ（１０Ａ〜１０Ｄ）のそれぞれの外周切れ刃（１１Ａ〜１１Ｄ）は、その回転軌跡において互いに隣り合う外周切れ刃の一部をオーバーラップさせることによって連続した長い外周切れ刃（１１）を構成している。そして、上記の４種のチップ（１０Ａ〜１０Ｄ）は、２種のカートリッジ（３０Ａ、３０Ｂ）に分配して装着される。すなわち、図１の（ａ）に示されるように、一方のカートリッジ（３０Ａ）には、最も工具本体の基端面（２ａ）側に配設されるチップ（１０Ａ）と、このチップ（１０Ａ）から工具本体の先端面（２ｃ）側に１つチップをとばした先にあるチップ（１０Ｃ）とが装着され、他方のカートリッジ（３０Ｂ）には、最も工具本体の先端面（２ｃ）側に配設されるチップ（１０Ｄ）と、このチップ（１０Ｄ）から工具本体の基端面（２ａ）側に１つチップをとばした先にあるチップ（１０Ｂ）とが装着される。そして、工具本体（２）に上記の２種のカートリッジ（３０Ａ、３０Ｂ）を円周方向に交互に装着することにより４種のチップ（１０Ａ〜１０Ｄ）は前記円周方向に千鳥状に配設される。

カートリッジ取付溝（４）の底面（４ａ）から突出する略円柱状をなすピン（６０）が、前記底面（４ａ）に当接するカートリッジの側面（３０ａ）に凹設されたピン孔（３２）に嵌合することによって、カートリッジ（３０）は工具本体（２）に対して中心軸線（ＣＬ１）方向の所定の位置に配設されるため、カートリッジ（３０）の位置決めが容易になる。なお、このサイドカッタ（１）では、上記のピン（６０）の位置は円周方向に隣り合うカートリッジ取付溝（４）で相違し、これに対応してピン孔（３２）の位置も２種のカートリッジ（３０Ａ、３０Ｂ）で相違しているため、カートリッジ取付溝（４）への取付けミスが防止される。

外周切れ刃（１１）のラジアルレーキ角（ＲＲ）は、−２０°以上且つ２０°以下の角度に設定されるのが好ましい。そうすれば、良好な切れ味が得られるとともに外周切れ刃（１１）の逃げ面と被削材の加工面とのクリアランスが十分に確保され切削抵抗や逃げ面摩耗が急激に増加することがなく、適正な外周切れ刃（１１）のすくい角が得られ切削抵抗が低減することから良好な切れ味が得られる。そのようなことから、このサイドカッタ（１）においては、各チップの外周切れ刃（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ）のラジアルレーキ角（ＲＲ）がおよそ０°に設定されている。さらに、図１に示されないが、工具本体（２）には円周方向に略等間隔に２２個のカートリッジ（３０）が装着され、これらカートリッジ（３０）に都合４４個のチップ（１０）が装着されている。このとき、図２に示されるように、工具本体（２）にカートリッジ（３０）を装着した状態では、チップ固定ねじ（２０）を操作し着脱するための締め付け工具（７０）が工具本体（２）のチップポケット（３）の回転方向（Ｋ）前方側に位置する壁面（３ｃ）及び工具本体（２）の外周部に干渉してしまいチップ固定ねじ（２０）の操作が行えない。そのため、このサイドカッタ（１）では、工具本体（２）からカートリッジ（３０）を取り外した後チップ（１０）の着脱が行われる。

以下に、チップ（１０）を着脱する方法について説明する。工具本体（２）にチップ（１０）を装着する場合には、まず、楔（４０）を締付けている楔締付ねじ（５０）を緩めた後、カートリッジ（３０）を工具本体（２）から取り出す。取り出したカートリッジ（３０）を、図３に例示するように、工具本体（２）に装着するのと同じ要領で治具（８０）に設けられたカートリッジ取付溝（４）に楔（４０）によって固定する。そして、カートリッジのチップ座（３１）にチップ（１０）を着座させ、取付孔（１２）に挿通したチップ固定ねじ（２０）を締め付け工具（７０）を用いてねじ込むことによって、チップ（１０）をチップ座（３１）に固定する。治具（８０）の楔締付ねじ（５０）を緩め、チップ（１０）が装着されたカートリッジ（３０）を治具（８０）から取り外した後、上述した要領で再び工具本体（２）のカートリッジ取付溝（４）に装着する。カートリッジ（３０）からチップ（１０）を取り外す作業についても、以上に説明した要領と同様にカートリッジ（３０）を工具本体（２）から取り出し治具（８０）に装着した状態で行われる。

上記の治具（８０）においては、チップ（１０）のすくい面の前方側に広い空間が確保されているため、チップ固定ねじ（２０）を着脱するために締め付け工具（７０）によりチップ固定ねじ（２０）を操作する際、前記締め付け工具（７０）と前記治具（８０）との干渉がなくチップ（１０）の着脱作業が容易に行える。

以上に説明した構成を有するサイドカッタ（１）によれば、チップ固定ねじ（２０）を締め付け工具（７０）によって着脱する作業が工具本体（２）から取り外したカートリッジ（３０）において行われるため、締め付け工具（７０）と工具本体（２）との干渉が避けられる。したがって、チップポケット（３）及び工具本体の外周面（２ｂ）にぬすみ部を凹設する必要がないので工具本体（２）の加工コストの高騰が抑えられる。さらに、ぬすみ部が不要なため工具本体（２）の強度低下、刃数の制限がなくなるとともに、外周切れ刃（１１）のラジアルレーキ角（ＲＲ）を過度の負にすることなく切れ味を考慮したラジアルレーキ角（ＲＲ）を設定することが可能となる。以上のことから、切削抵抗が低く且つ良好な切れ味が得られるとともに加工能率が向上することから高い切削性能が得られる。さらに、カートリッジ（３０）は、工具本体（２）の径方向外側から中心側に向かってねじ込まれた楔締付ねじ（５０）に螺合する楔（４０）によって工具本体（２）に固定されていることから、楔（４０）に螺合する楔締付ねじ（５０）の操作が工具本体（２）の径方向中心側に向かって行えるため、カートリッジ（３０）の着脱が容易に行える。工具本体（２）との干渉がなくカートリッジ（３０）の着脱作業を簡易に行うことができる。その上、ピン（６０）とピン孔（３２）とを嵌合する形式の位置決め手段によって、カートリッジ（３０）は工具本体（２）に対して容易且つ正確に位置決めされるので、カートリッジ（３０）の装着作業が容易且つ正確且つ短時間に行える。

カートリッジ（３０）を工具本体（２）へ固定する固定手段は、以上に例示した楔（４０）に限定されることはなく、例えば、図４に例示されるように、カートリッジ（３０）に係合する六角穴付きボルト等のねじ部材（９０）を工具本体（２）に螺着する形態等の公知の固定手段が用いられてもよい。また、全てのチップ（１０）がカートリッジ（３０）を介して工具本体（２）に装着される必要はなく、チップ（１０）の着脱に際して締め付け工具（７０）と工具本体（２）との干渉を発生するチップ（１０）のみが、カートリッジ（３０）を介して工具本体（２）に装着されていてもよい。また、本発明は、上記の実施の形態において説明したサイドカッタに限らず、正面フライス、エンドミル、ボーリングカッタ、ドリル等の回転工具全般に適用可能である。

本発明を適用したサイドカッタの要部を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。 図１に示すサイドカッタにおいて、締め付け工具と工具本体との干渉状態を説明する正面図である。 図１に示すサイドカッタに用いられるカートリッジを治具に装着した状態を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。 図１に示すサイドカッタの他の例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。 従来のねじ止め式サイドカッタの斜視図である。 従来のねじ止め式サイドカッタの他の例を示す正面図である。 従来のねじ止め式サイドカッタのさらに他の例を示す正面図である。

符号の説明

１ サイドカッタ（回転工具）
２ 工具本体
２ｂ 工具本体の外周面
３ チップポケット
４ カートリッジ取付溝
５ 楔取付溝
１０、１０Ａ〜１０Ｄ チップ
１１、１１Ａ〜１１Ｄ 外周切れ刃
２０ チップ固定ねじ
３０、３０Ａ、３０Ｂ カートリッジ
３１ チップ座
４０ 楔
５０ 楔締付ねじ（左右ねじ）
６０ ピン
７０ 締め付け工具
８０ 治具
９０ ねじ部材

Claims (5)

1. 中心軸線（ＣＬ１）回りに回転する略円筒状の工具本体の外周部には、少なくとも１つのチップポケットが設けられ、
   前記チップポケットの回転方向（Ｋ）後方側に設けられたチップ座には、スローアウェイチップがそのすくい面を前記回転方向（Ｋ）前方側に向けるとともに外周側に設けられた外周切れ刃を前記工具本体の外周面から突出して載置され、
   前記スローアウェイチップのすくい面と、このすくい面に対向する下面とを貫通するチップ取付孔に挿通したチップ固定ねじによって前記スローアウェイチップが前記チップ座に固定されてなるスローアウェイ式回転工具において、
   少なくとも１つのチップ固定ねじの中心軸線を前記すくい面前方側に延ばした延長線（ＣＬ２）が前記回転方向（Ｋ）前方側に位置する前記チップポケットの壁面又は前記工具本体の外周部に交差又は近接し、
   且つ上記の少なくとも１つのチップ固定ねじによって固定されるスローアウェイチップが前記工具本体に着脱可能なカートリッジを介して前記工具本体に固定されていることを特徴とするスローアウェイ式回転工具。
2. 前記カートリッジが楔によって前記工具本体に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のスローアウェイ式回転工具。
3. 前記スローアウェイチップの外周切れ刃のラジアルレーキ角が−２０°以上２０°以下の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスローアウェイ式回転工具。
4. 前記工具本体と前記カートリッジとの相対的な位置決め手段が備えられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスローアウェイ式回転工具。
5. 前記位置決め手段がピンとピン孔との嵌合による位置決め手段であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のスローアウェイ式回転工具。

Images