JP2006123042A

JP2006123042A - 切削ヘッド交換式切削工具

Info

Publication number: JP2006123042A
Application number: JP2004312242A
Authority: JP
Inventors: Shoichiro Watanabe; 彰一郎渡辺; Toshimitsu Furuki; 俊充古木; Kunihiro Endo; 邦博遠藤
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2004-10-27
Filing date: 2004-10-27
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2024-10-27
Also published as: JP4353068B2

Abstract

【課題】切削ヘッドが強固に固定されるとともに、クランプネジを取り外すことなく切削ヘッドが容易に交換できる切削ヘッド交換式切削工具を提供する。
【解決手段】切削ヘッド２３の基端部に設けられた取付部３１が、シャンク２４の先端部に形成された凹部５０に嵌合されて装着される切削ヘッド交換式切削工具２１であって、シャンク２４には、凹部５０を横断するようにテーパー部を有するクランプネジ２５が挿通されて、テーパー部は、クランプネジ２５の先端部に向けて縮径する円錐状とされて、ネジ孔５１にねじ込まれた状態で凹部５０内に位置するとともに、取付部３１には、テーパー部によって凹部５０の内壁側に押圧される被押圧面３５が形成され、被押圧面３５は、クランプネジ２５のテーパー部に対向してこのテーパー部と接触するように取付部３１の先端側から基端側に向けて延びる平面状とされていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、切刃を備えた切削ヘッドをシャンクに着脱可能に装着できるようにした切削ヘッド交換式切削工具に関する。

金属材料等の切削加工には、シャンクに、切刃を備えた切削ヘッドを着脱可能に装着できるようにした切削ヘッド交換式切削工具が使用されている。切削ヘッド交換式切削工具では、種々の形状の切削ヘッドを取り付けることができるので、ひとつのシャンクで種々の切削加工に対応できるメリットがある。
この種の切削工具では、切削加工時に切削ヘッドが外れないように強固に固定する必要があり、取付強度を得るために多くのネジが使用されたものが提供されているが、多くのネジを使用したものでは、切削ヘッドの交換に非常に手間が掛かってしまうとともに、部品数が多くなり製作コストが増えるといった問題があった。

また、ひとつのネジで切削ヘッドを固定するものとして、中空のシャンクの後端部からネジを挿入し、シャンク先端部に嵌合された切削ヘッドを固定する構成のものが提案されている（特許文献１）。上記の構成の切削ヘッド交換式切削工具では、ひとつのネジの操作で切削ヘッドを固定できるので、切削ヘッドの交換作業が比較的容易であり、部品数も少なく製作コストが低減される。

しかしながら、上記の構成の切削ヘッド交換式切削工具では、シャンクの軸線中心近傍で切削ヘッドが固定されているため、切削時の切削抵抗により、切削ヘッドが回転してしまう虞があった。また、上記の構成の切削ヘッド交換式切削工具では、シャンクの後端側でのネジの締め付け操作により切削ヘッドの着脱が行われるので、例えばシャンクが筒状のホルダに保持されている場合には、そのままの状態で切削ヘッドを交換できないといった問題があった。

そこで、シャンクの先端部に設けられたクランプネジによって切削ヘッドを固定するものが提案されている（特許文献２）。図１０に、特許文献２に記載された切削ヘッド交換式切削工具を示す。
切削工具１は、切削ヘッド２とシャンク３とクランプネジ４とで構成されている。切削ヘッド２の基端側には、取付部６が設けられ、取付部６の側面には、工具軸線と直交する方向に対して傾いた溝８が形成されている。シャンク３の先端部には、凹部９が設けられ、シャンク３の側面にはネジ孔１１が形成されている。

上記の構成の切削ヘッド交換式切削工具１は、切削ヘッド２をシャンク３に装着、固定した状態で工作機械のホルダに保持され、切削加工に使用される。
上記の構成の切削ヘッド交換式切削工具１では、切削ヘッド２の取付部６が、シャンク３の先端部に形成された凹部９に嵌合され、取付部６に設けられた溝８とシャンク３に設けられたネジ孔１１の位置を合わせ、このネジ孔１１にクランプネジ４をねじ込むことにより、切削ヘッド２がシャンク３に固定される。

上記の構成の切削ヘッド交換式切削工具１では、シャンク３の側面に螺着されたクランプネジ４を操作することにより切削ヘッド２の着脱が可能なので、切削工具１がホルダに保持されたままでも切削ヘッド２の交換ができる。
また、上記の構成の切削ヘッド交換式切削工具１では、切削ヘッド２の取付部６に形成された溝８にクランプネジ４が挿入されて固定されているので、切削時の切削抵抗によって切削ヘッド２が回転されるのを防止できる。
また、上記の構成の切削ヘッド交換式切削工具１では、切削ヘッド２の取付部６に斜めに形成された溝８にクランプネジ４を挿通しているので、切削ヘッド２がシャンク３側に引き寄せられて固定され、切削時に切削ヘッド２が軸線方向先端側に移動することを防止できる。
特開平０６−１７０６１５号公報国際公開第０３／００６１９４号パンフレット

しかしながら、上記の構成の切削ヘッド交換式切削工具１においては、切削ヘッド２を交換する際には、クランプネジ４を完全に取り外さないと交換できないので、手間が掛かるとともに、クランプネジ４を紛失する可能性があり、クランプネジ４を紛失した場合には、切削工具１が使用できなくなるといった問題があった。
本発明は上記の状況を鑑みてなされたものであり、切削ヘッドが強固に固定されるとともに、クランプネジを取り外すことなく切削ヘッドが容易に交換できる切削ヘッド交換式切削工具を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、この発明は、先端部に切刃が設けられた切削ヘッドと該切削ヘッドを保持するシャンクとからなり、前記切削ヘッドの基端部に設けられた取付部が、シャンクの先端部に形成された凹部に嵌合されて着脱可能に装着される切削ヘッド交換式切削工具であって、前記シャンクの先端部には、前記凹部を横断するようにネジ部とテーパー部を有するクランプネジが挿通されて、前記ネジ部は、前記凹部の内周面に開口するように前記シャンクの先端部に形成されたネジ孔にねじ込まれる一方、前記テーパー部は、前記ネジ部と同軸の中心軸を有して該ネジ部のねじ込み方向に向けて縮径する円錐状とされて、前記ネジ部が前記ネジ孔にねじ込まれた状態で前記凹部内に位置するとともに、前記取付部には、前記クランプネジをねじ込むことにより前記テーパー部によって前記凹部の内壁側に押圧される被押圧面が形成されていて、この被押圧面は、前記凹部内に位置する前記クランプネジの前記テーパー部に対向して、該テーパー部がなす円錐の母線に沿ってこのテーパー部と接触するように前記取付部の先端側から基端側に向けて延びる平面状とされていることを特徴とする。

上記の構成の切削ヘッド交換式切削工具では、クランプネジをねじ込むことにより、クランプネジのテーパー部が取付部の被押圧面に接近して被押圧面を押圧し、このテーパー部がなす円錐の母線と凹部の内壁面とで切削ヘッドの取付部が挟持されるので、切削ヘッドを固定でき、切削加工時に切削ヘッドが回転されるのを防止できる。また、クランプネジを緩めることにより、クランプネジのテーパー部が被押圧面に対して後退して、クランプネジのテーパー部と切削ヘッドの被押圧面との間に隙間ができるので、クランプネジを取り外すことなく、切削ヘッドの交換ができる。
したがって、切削ヘッドが強固に固定されるとともに、クランプネジを取り外すことなく切削ヘッドが容易に交換できる切削ヘッド交換式切削工具を提供することができる。上記の構成の切削ヘッド交換式切削工具では、切削ヘッドが強固に固定されるので切削精度が向上し、クランプネジを外すことなく切削ヘッドを交換できるので作業効率が向上するとともに、クランプネジを紛失する虞がなくなる。

また、前記切削ヘッドの前記取付部の前記被押圧面を、前記切削ヘッドの先端側へ向かうにしたがって漸次後退する傾斜平面とすることにより、クランプネジをねじ込むことで切削ヘッドがシャンク側に引き込まれるので、より強固に切削ヘッドを固定でき、切削加工時に切削ヘッドがガタついたり、軸線方向に移動したりすることを防止できる。したがって、より高精度で安定した切削を図ることができる。

また、前記クランプネジの前記テーパー部と、前記切削ヘッドの前記取付部の前記被押圧面との少なくとも一方を、前記クランプネジのねじ込み方向の中央部が両端部に対して凹んだ形状に形成することにより、切削ヘッドが前記凹部を横切る断面において、シャンクの中心から離れたテーパー部の先端部と後端部と凹部の内壁面との３点で固定されるので、切削ヘッドをより安定して取り付けることができ、切削時の切削抵抗によって切削ヘッドが回転されるのを確実に防止できる。

本発明の実施形態について図１から図９を用いて説明する。
切削ヘッド交換式切削工具２１は、切刃２２が設けられた切削ヘッド２３と切削ヘッド２３を保持するシャンク２４とクランプネジ２５とで構成されている。
切削ヘッド２３は、鋼材で構成され、ヘッド部３０とヘッド部３０の基端側から一体に延びる略半円柱状に形成された取付部３１とを有する。

ヘッド部３０は、その外形が軸線Ｌを中心とする概略円柱状に形成され、ただし、その先端部が、図３に示すように側面視して略Ｌ字状に切り欠かかれるとともに、平面視においても図２に示すように略Ｌ字状に切り欠かれており、これら切欠部は、切削加工時において切削屑を排出するチップポケットとして機能する。こうして切り欠かれたヘッド部３０の先端側には、該ヘッド部３０の外形を形成する前記円柱の軸線Ｌと側面視して略平行に延びる面３２が形成され、この面３２の先端の角部には凹部が形成されて、この凹部に、超硬合金等の硬質材料で構成された前記切刃２２を有する平面視略平行四辺形の切刃チップ３３が、取付ネジ３４によって取り付けられている。

一方、取付部３１がなす前記半円柱は、その円柱部分が前記軸線Ｌを中心としてヘッド部３０の外形がなす円柱より半径が小さくされるとともに、その平面部分がヘッド部３０の切刃チップ３３が取り付けられた面３２と同じ向き（図３において上向き）を向いて軸線Ｌに略沿って延びるように形成されており、この平面が、被押圧面３５を構成する。ただし、この被押圧面３５は、本実施形態では、ヘッド部３０に向かって一定の傾斜角βで漸次後退する傾斜平面とされ、その軸線Ｌに対する傾斜角βは、０°〜１０°とされている。また、この被押圧面３５の先端縁は軸線Ｌと直交させられている。

クランプネジ２５は、鋼材で構成され、先端部に形成されたネジ部４０と、ネジ部４０の後方に設けられたテーパー部４１と、後端部に形成された頭部４２とを有する。テーパー部４１は、ネジ部４０と同軸の中心軸Ｍを有してクランプネジ２５の先端方向に向けてテーパー角αで縮径する円錐状とされており、ただし、テーパー部４１のねじ込み方向（クランプネジ２５の先端方向）の中央部には、テーパー部先端４３とテーパー部後端４４に対して凹んだ形状に形成された中心軸Ｍに沿う断面が凹曲線状をなすくぼみ部４５が設けられている。なお、テーパー角αは、３°〜２５°とされている。頭部４２には、中心軸Ｍを中心としてテーパー部後端４３よりも一段大径の円筒面状とされた外周面４６が形成されるとともに、後端面には、クランプネジ２５を回転させるための工具を挿入する孔４７が設けられている。

シャンク２４は、鋼材で構成され、軸線Ｎを中心とした略円柱状に形成されており、外周の上部及び下部が互いに平行かつ軸線Ｎとも平行な水平面により水平に切り欠かれている。シャンク２４の先端部には、先端側に向けて開口された凹部５０が設けられ、この凹部５０は軸線Ｎに直交する断面が、軸線Ｎを中心とする一定内径の円形とされ、この内径は、切削ヘッド２３の取付部３１がなす半円柱の円柱部分が嵌合可能な大きさとされている。

凹部５０の内周面に開口するようにネジ孔５１が形成されており、このネジ孔５１は、シャンク２４の外周上下部の前記水平面と平行な軸線Ｎを含む水平面より上方に、軸線Ｎに直交する断面においてこの凹部５０内周からシャンク２４外周に向けて前記水平面に近づくように、水平面に対して角度α／２傾いて形成されている。一方、このネジ孔５１とは反対側の凹部５０の内周面には、該ネジ孔５１の中心線と同軸となるように断面円形の貫通孔５２が開口するように形成されており、この貫通孔５２の内径は、クランプネジ２５の頭部４２の外周面４６が嵌合可能な大きさとされている。

上記の切削ヘッド交換式切削工具２１は、切削ヘッド２３がシャンク２４に装着、固定された状態で、工作機械のホルダに保持されて、切削加工に使用され、切刃チップ３３に設けられた切刃２２で被切削材を切削し、切欠部から切削屑を排出する。

上記の切削ヘッド交換式切削工具２１においては、切削ヘッド２３の取付部３１が、シャンク２４の先端部に形成された凹部５０に、この凹部５０の内周面に取付部３１外周の円柱部分を密着させて、軸線Ｌ、Ｎが同軸となるように、かつ、該軸線Ｌ、Ｎに直交する断面において、被押圧面３５が前記水平面と平行になるような状態で挿入され、ヘッド部３０の後端面がシャンク２４の先端面に当接させられる。この状態で、クランプネジ２５が凹部５０に設けられたネジ孔５１に螺着されると、ネジ孔５１が前記水平面に対してテーパー部のテーパー角αの１／２の角度で傾いているため、クランプネジ２５に形成されたテーパー部４１は、切削ヘッド２３の取付部３１に形成された被押圧面３５に対し、このテーパー部４１がなす円錐の前記軸線Ｌ、Ｎに直交する断面における母線のうち、該被押圧面３５側を向く母線６０がこの被押圧面３５と平行に配置される。

なお、クランプネジ２５は、ネジ部４０の先端部分のみがネジ孔５１に螺着された状態では、図８に示すように前記母線６０が被押圧面３５との間に間隙を有するように位置させられ、このときの母線６０と前記水平面との間隔は、傾斜面とされた取付部３１後端の前記水平面からの高さよりも大きくされている。したがって、この状態では、クランプネジ２５が螺着されていても取付部３１と干渉することなく切削ヘッド２３の着脱が可能となる。また、この状態では、クランプネジ２５の頭部４２は、その外周面４６の上縁部が貫通孔５２から抜け出たままとされている。

そしてこの状態から、クランプネジ２５がねじ込まれることにより、テーパー部４１が被押圧面３５に接近し、前記断面における母線６０上において、テーパー部先端４２とテーパー部後端４３とが、被押圧面３５に接触し、被押圧面３５を凹部５０の内壁面側へ押圧する。この状態において、クランプネジ２５の頭部４２の外周面４６が貫通孔５２に嵌合されて、クランプネジ２５は、ネジ孔５１と貫通孔５２とで拘束され、押圧された取付部３１からの反力を受ける。したがって、切削ヘッド２３の取付部３０が、テーパー部４１のなす円錐の母線６０と凹部５０の内壁面との間で挟持され、切削ヘッド２３が固定される。したがって、上記構成の切削ヘッド交換式切削工具２１によれば、切削ヘッド２３が強固に固定されるので、切削加工時の切削精度の向上を図ることができる。また、クランプネジ２５を取り外すことなく切削ヘッド２３の着脱が可能なので、切削ヘッド２３交換作業の効率化が図れるとともに、クランプネジ２５を紛失する虞がない。

しかも、本実施形態では、被押圧面３５がヘッド部３０に向かって漸次後退する傾斜平面とされているとともに、図１に示すように、クランプネジ２５がねじ込まれる際の回転方向Ｘが、被押圧面３５と接する部分ではシャンク２４側に向いているので、クランプネジ２５をねじ込んだ際に、切削ヘッド２３がシャンク２４側へ引き込まれ、ヘッド部３０の後端面とシャンク２４の先端面とが密着され、強固に固定される。したがって、切削ヘッド２３をより強固に固定でき、切削加工時に切削ヘッド２３がガタついたり、軸線方向に移動したりすることを防止でき、より高精度で安定した切削を図ることができる。

さらに、本実施形態では、クランプネジ２５に設けられたテーパー部４１のねじ込み方向（クランプネジ２５の先端方向）の中央部には、テーパー部先端４３とテーパー部後端４４に対して凹んだ形状に形成された中心軸Ｍに沿う断面が凹曲線状をなすくぼみ部４５が設けられているので、テーパー部先端４３とテーパー部後端４４によって凹部５０の内周面に向けて押圧される。したがって、切削ヘッド２３の取付部３０が、シャンク２４の中心軸Ｌから離れた、テーパー部先端４３とテーパー部後端４４と凹部５０の内壁面との３点で固定されるので、切削ヘッド２３をより安定して取り付けることができ、切削時の切削抵抗によって切削ヘッド２３が回転されるのをより確実に防止できる。また、テーパー部４１の中央部が凹んでおり、テーパー部４１及び被押圧面３５の非接触部分が存在するため、この非接触部分の加工精度を落としても問題がなく、製造コストを低減することができる。

なお、上記の実施の形態では、シャンクの形状を略円柱形として説明したが、角型のシャンクを用いても良い。
また、切削ヘッドの形状として円柱を略Ｌ字型に切り欠いたもので説明したが、切削ヘッドの形状に拘束されるものではない。
また、テーパー部の中央部がくぼんだ形状のクランプネジを用いて説明したが、取付部に形成された被押圧面の中央部が凹んだ状態にされたものであっても良く、テーパー部と被押圧面の双方の中央部が凹んだ形状でも良い。

また、本実施の形態では、凹部５０は、軸線Ｎに直交する断面が軸線Ｎを中心とする一定内径の円形とされるとともに、取付部３１は、その取付部３１がなす外形が半円柱状に形成されているが、凹部５０、取付部３１をテーパー状にしたり、凹部５０、取付部３１の先端側にテーパー部を設けたりしても良い。この場合、切削ヘッド２３がシャンク２４側に引き込まれた際に、凹部５０と取付部３１とがテーパー嵌合されるので、一層、取付強度、精度が向上する。

本発明の実施形態の分解斜視図である。本発明の実施形態の切削ヘッドの平面図である。本発明の実施形態の切削ヘッドの側面図である。本発明の実施形態の切削ヘッドを基端側から見た正面図である。本発明の実施形態のクランプネジの側面図である。本発明の実施形態のシャンクの側面図である。本発明の実施形態のシャンクの先端側から見た図である。本発明の実施形態において、切削ヘッドをクランプしていない状態の断面図である。本発明の実施形態において、切削ヘッドをクランプした状態の断面図である。従来の切削ヘッド交換式切削工具の側面図である。

符号の説明

２１切削ヘッド交換式切削工具
２３切削ヘッド
２４シャンク
２５クランプネジ
３１取付部
３５被押圧面
４０ネジ部
４１テーパー部
５０凹部
５１ネジ孔

Claims

先端部に切刃が設けられた切削ヘッドと該切削ヘッドを保持するシャンクとからなり、前記切削ヘッドの基端部に設けられた取付部が、シャンクの先端部に形成された凹部に嵌合されて着脱可能に装着される切削ヘッド交換式切削工具であって、
前記シャンクの先端部には、前記凹部を横断するようにネジ部とテーパー部を有するクランプネジが挿通されて、前記ネジ部は、前記凹部の内周面に開口するように前記シャンクの先端部に形成されたネジ孔にねじ込まれる一方、前記テーパー部は、前記ネジ部と同軸の中心軸を有して該ネジ部のねじ込み方向に向けて縮径する円錐状とされて、前記ネジ部が前記ネジ孔にねじ込まれた状態で前記凹部内に位置するとともに、
前記取付部には、前記クランプネジをねじ込むことにより前記テーパー部によって前記凹部の内壁側に押圧される被押圧面が形成されていて、この被押圧面は、前記凹部内に位置する前記クランプネジの前記テーパー部に対向して、該テーパー部がなす円錐の母線に沿ってこのテーパー部と接触するように前記取付部の先端側から基端側に向けて延びる平面状とされていることを特徴とする切削ヘッド交換式切削工具。
請求項１に記載の切削ヘッド交換式切削工具において、
前記切削ヘッドの前記取付部の前記被押圧面が、前記切削ヘッドの先端側へ向かうにしたがって漸次後退する傾斜平面とされていることを特徴とする切削ヘッド交換式切削工具。
請求項１又は請求項２に記載の切削ヘッド交換式切削工具において、
前記クランプネジの前記テーパー部と、前記切削ヘッドの前記取付部の前記被押圧面との少なくとも一方は、前記クランプネジのねじ込み方向の中央部が両端部に対して凹んだ形状に形成されていることを特徴とする切削ヘッド交換式切削工具。