JP2007203378A - 刃具保持具および切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 部品の飛散を確実に防止することができる刃具保持具および切削工具を提供する。
【解決手段】 カートリッジ３は、アウタ部材４によって半径方向外方から覆われる状態で、アウタ部材４とインナ部材５とによって挟持される。カートリッジ３およびインナ部材５は、アウタ部材５によって半径方向外方から覆われ、半径方向外方へ飛散してしまうことが防がれる。またアウタ部材４は、周方向全周にわたって一体に連なって形成されており、アウタ部材４が分割されて半径方向外方へ飛散してしまうことがない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被削材を切削加工する刃具を保持する刃具保持具および刃具と刃具保持具とを備える切削工具に関する。

従来の技術の切削工具である転削工具が、特許文献１に示されている。この転削工具は、工具本体の外周部に形成される凹溝に、カートリッジを嵌まり込ませ、ボルトによって固定して構成される。転削工具では、さらにカートリッジは、ボルトよりも切刃側の位置で、クランプねじによって工具本体に固定されている。この特許文献１の添削工具では、クランプねじは、カートリッジの変位を防止して、被削材の加工面の面粗さが悪化するのを抑制する目的で設けられているが、固定用のボルトに加えて、クランプねじを設けることによって、カートリッジを飛散しにくくすることが可能であると考えられる。

また他の従来の技術の切削工具である回転切削工具が、特許文献２に示されている。この回転切削工具は、工具本体に固定されるカートリッジに、スローアウェイチップを取付けねじで固定して構成される。さらに回転切削工具では、スローアウェイチップの使用切刃の位置から取付けねじを挟んだ反対位置のすくい面に設けたクランプ溝を、工具本体に形成したスローアウェイチップの飛び出し方向と反対の方向に傾斜させた傾斜ねじ孔に挿入する止めねじの先端で押圧してクランプしている。この特許文献２の回転切削工具では、前述のようにスローアウェイチップを止めねじで押圧し、スローアウェイチップおよびカートリッジの飛散を防止している。

さらに他の従来の技術の切削工具である回転工具が、特許文献３に示されている。この回転工具は、工具本体のカートリッジ取付溝に、回転方向前方側に凹んだ凹溝が形成され、凹溝には回転工具の外周側に位置する係合面が形成され、カートリッジには、回転方向前方側に突出した凸部が形成され、凸部には、回転工具の外周側に位置する係合面が形成され、凹溝の係合面と凸部の係合面とが係合するように構成されている。この特許文献３の回転工具では、凹溝の係合面と凸部の係合面とを係合させ、部品の飛散を防止している。

さらにまた他の従来の技術の切削工具である正面フライスが、特許文献４に示されている。この正面フライスは、円板状をなす工具本体であるカッタ本体の外周部分に、軸方向でその一方が止溝となる取付け溝およびこの取付け溝の一側面に連接された凹部がそれぞれ形成されるとともに、前記取付け溝内には、切刃チップを備えたブレードおよび軸方向の調整楔が配置され、しかも、前記凹部内には、固定楔が配置される。この特許文献４の正面フライスでは、正面フライスでは、調整楔および固定楔は、カッタ本体側に備えられた係合部分によって係止されることにより、飛び出しが防止されるように構成されている。

特開２０００−２８８８１９号公報 特開２００２−１１３６０９号公報 特開２００４−２４３４９６号公報 実開平６−６６９０９号公報

特許文献１〜４に示される従来の技術の切削工具は、前述のようにして、遠心力によるカートリッジおよびチップなどの部品の飛散を防止するように構成されているが、部品の飛散を完全に防止できる構成ではない。前述の各切削工具では、部品は、工具本体にボルトなどのねじ部材で固定され、または係止部を形成して係止されている。このようなねじ部材および係止部だけでは、部品の飛散を防止する十分な強度が得られず、部品の固定に必要な実質的強度が不足するおそれがある。また部品は、工具本体の外周部に形成され、半径方向外方に開放する溝に嵌まり込む状態で設けられており、部品は、半径方向外方から覆われていない。したがって切削加工に伴う振動などによって、部品を本体に固定するねじ部材が緩んだり、部品を工具本体に対して係止する係止部の係止状態が解除されたり、またはねじ部材および係止部が破損するなどの現象が生じると、部品が工具本体から即座に脱落して飛散してしまう。

切削工具において、カートリッジおよびチップなどの部品の飛散を防止する構造として、前述のような構成以外に、カートリッジを工具本体に固定するとともに、カートリッジ先端に固定されるスローアウェイチップを工具本体にねじ止めするサブクランプ構造、カートリッジとチップとの当接面にセレーションと呼ばれる溝を形成する構造、カートリッジ端面に凸部を設け、これを工具本体の凹部に嵌合させる構造が知られている。これの構造もまた、特許文献１〜４の切削工具における課題を解決することができる構成ではない。

本発明の目的は、部品の飛散を確実に防止することができる刃具保持具および切削工具を提供することである。

本発明は、周方向全周にわたって一体に連なって形成され、刃具を半径方向外方から覆う外側挟持体と、
外側挟持体の半径方向内方に設けられ、外側挟持体と協働して刃具を挟持する内側挟持体とを備えることを特徴とする刃具保持具である。

本発明に従えば、刃具は、外側挟持体と内側挟持体とによって挟持されて保持される。刃具は、外側挟持体によって半径方向外方から覆われ、内包される状態で設けられる。また内側挟持体も、外側挟持体の半径方向内方に設けられ、外側挟持体によって覆われている。このように刃具および内側挟持体などの部品（以下「内側部品」という）が、外側挟持体によって半径方向外方から覆われ、半径方向外方に関して閉じた領域に設けられるので、内側部品に遠心力が作用しても、その内側部品が半径方向外方へ飛散してしまうことが防がれる。また外側挟持体は、周方向全周にわたって一体に連なって形成されており、外側挟持体に遠心力が作用しても、その外側挟持体が分割されて半径方向外方へ飛散してしまうことがない。

このように部品の飛散を確実に防止することができるので、刃具を保持した状態で、従来の技術の構成と比較して高い回転速度で回転させる切削加工に用いることができる。したがって被削材を高能率で加工することができる。

また本発明は、外側挟持体および内側挟持体のうちの少なくとも一方に対して、刃具を位置決めする位置決め手段をさらに備えることを特徴とする。

本発明に従えば、位置決め手段が設けられ、刃具が、外側挟持体および内側挟持体のうちの少なくとも一方に対して位置決めされる。これによって刃具を刃具保持具に対して装着するにあたって、刃具を位置決めすることができる。これによって刃具の刃具保持具に対する装着位置を容易に調整することができ、刃具の刃具保持具に対する装着作業を容易にすることができる。

また本発明は、位置決め手段は、
外側挟持体および内側挟持体のうち少なくとも一方に形成される係止部と、
係止部に係止される係止ねじ部材とを有し、
前記係止部には、軸線方向に沿って係止孔が形成され、
前記係止ねじ部材は、係止孔に挿入可能であり、かつ刃具に形成される係止ねじ孔に螺合可能であることを特徴とする。

本発明に従えば、半径方向外方への内側部品の飛散を防止するとともに、係止ねじ部材が刃具に対して軸線方向に回動することによって、刃具を刃具保持具に対して軸線方向に位置決めすることができる。これによって、刃先調整の操作性に優れ、装着作業が容易になるため、作業効率が高まる。

また本発明は、外側挟持体および内側挟持体のうちの少なくとも一方に対して、刃具を仮止めする仮止め手段をさらに備えることを特徴とする。

本発明に従えば、仮止め手段が設けられ、刃具が、外側挟持体および内側挟持体のうちの少なくとも一方に対して仮止めされる。これによって刃具を刃具保持具に対して着脱するにあたって、刃具を仮止めしておくことができ、刃具が脱落してしまうことを防ぐことができる。これによって刃具の刃具保持具に対する着脱作業を容易にすることができる。

また本発明は、外側挟持体と内側挟持体とは、互いに異なる材料から成ることを特徴とする。

本発明に従えば、外側挟持体と内側挟持体とが同一材料から成る場合に比べて、外側挟持体と内側挟持体とが凝着しにくくすることができる。外側挟持体と内側挟持体とは、刃具を挟持するにあたって部分的に圧接され、かつ切削加工に伴って発生する熱が加わったとしても、外側挟持体と内側挟持体とが凝着することを防ぐことができる。したがって好適な刃具保持具を実現することができる。

また本発明は、前記刃具保持具と、
刃具保持具によって保持される刃具とを備えることを特徴とする切削工具である。

本発明に従えば、前述のように部品の飛散を防止し、高い回転速度で回転させて切削加工し、被削材を高能率で加工することができる好適な切削工具を実現することができる。

また本発明は、前記外側挟持体および前記内側挟持体のうち少なくとも一方には、前記刃具の嵌合する嵌合溝が形成され、
前記刃具が前記嵌合溝に嵌合される状態で、前記刃具は、前記外側挟持体に半径方向外方で当接され、前記内側挟持体に半径方向内方で当接され、
前記外側挟持体において、前記刃具の近傍に締結ねじ部材が具備され、
前記締結ねじ部材によって、前記外側挟持体と前記内側挟持体とが固定され、
前記刃具が、前記外側挟持体と前記内側挟持体とにより押圧固定されることを特徴とする。

本発明に従えば、外側挟持体と内側挟持体とが強固に固定されるとともに、刃具が嵌合溝に嵌合して押圧固定されるので、刃具保持具によって強固に保持されるため、厳しい切削条件下においても刃具の飛散を防止することができる。

本発明によれば、刃具および内側挟持体が、外側挟持体によって覆われるとともに、外側挟持体が、周方向全周にわたって一体に連なって形成されるので、刃具、外側挟持体および内側挟持体を含む部品が、飛散することを防止することができる。このように部品の飛散を防止することができるので、本発明の刃具保持具は、回転速度の高い切削条件下でも、刃具を保持することができ、被削材を高能率で加工することができる。

また本発明によれば、刃具を刃具保持具に装着するにあたって、刃具を位置決めすることができ、刃具の刃具保持具に対する装着作業を容易にすることができる。

また本発明によれば、係止ねじ部材の回動することによって、刃具を位置決めすることができ、刃先調整の操作性に優れ、装着作業が容易になるため、作業効率が高まる。

また本発明によれば、刃具を刃具保持具に対して着脱するにあたって、刃具を仮止めしておくことができ、刃具が脱落してしまうことを防ぐことができ、刃具の刃具保持具に対する着脱作業を容易にすることができる。

また本発明によれば、外側挟持体と内側挟持体とが同一材料から成る場合に比べて、外側挟持体と内側挟持体とが凝着しにくくし、好適な刃具保持具を実現することができる。

また本発明によれば、高速回転させて切削加工し、被削材を高能率で加工することができる好適な切削工具を実現することができる。

また本発明によれば、刃具保持具によって強固に保持されので、回転速度が高いなど、厳しい切削条件下においても刃具の飛散を防止することができる。

図１は、本発明の実施の一形態の切削工具１を示す斜視図である。図２は、切削工具１を分解して示す斜視図である。図３は、切削工具１を基準軸線Ｌ０に垂直な平面で切断して示す断面図である。図４は、切削工具１を基準軸線Ｌ０を含む平面で切断して示す断面図である。図３は、図４の切断面線Ｓ３−Ｓ３で示される切削工具１の軸線方向一端部寄りの位置で切断して示す断面図である。切削工具１は、切削加工装置に装着され、基準軸線Ｌ０まわりに回転方向Ａへ回転駆動されて被削材を切削加工するために用いられる。切削工具１は、被削材を平面切削加工する工具である。被削材は、たとえばアルミニウムおよびアルミニウム合金である非鉄金属を含む金属材料から成る。

切削工具１は、刃具保持具である工具本体２に、１または複数の刃具であるカートリッジ３が保持されて構成される。工具本体２は、外側挟持体であるアウタ部材４と、内側挟持体であるインナ部材５とを有し、アウタ部材４とインナ部材５とによってカートリッジ３を挟持し、カートリッジ３を保持する。本実施の形態では、４つのカートリッジ３が、工具本体２に保持される。

各カートリッジ３は、切刃１０を有するチップ６が、ホルダ７に固定されてそれぞれ構成される。各チップ６は、ねじ部材を用いてホルダ７にそれぞれ固定されてもよいが、本実施の形態ではろう付けされてホルダ７にそれぞれ固定される。各カートリッジ３は、切刃１０が工具本体２の軸線方向一端部から突出し、かつ切刃１０が回転方向Ａ下流側に向く状態で、工具本体２に保持されている。

図５は、アウタ部材４を示す正面図である。図６は、インナ部材５を示す正面図である。図５には、アウタ部材４を、工具本体２の軸線方向一端部側から見て示し、図６には、インナ部材５を、工具本体２の軸線方向一端部側から見て示す。図１〜図４を併せて参照して説明する。工具本体２の軸線は、切削工具１の軸線である基準軸線Ｌ０と一致している。アウタ部材４およびインナ部材５の各軸線は、基準軸線Ｌ０と一致する。したがって基準軸線Ｌ０は、工具本体２の軸線であり、アウタ部材４の軸線であり、インナ部材５の軸線である。

アウタ部材４は、大略的に短円筒状の形状を有する単一部材であり、周方向全周にわたって一体に連なって形成される。アウタ部材４には、内周部１１に、半径方向外方へ凹むアウタ嵌合溝１２が形成される。アウタ嵌合溝１２は、アウタ部材４の軸線方向の全長にわたって、アウタ部材４の軸線方向へ延びて形成される。アウタ部材４には、工具本体２によって保持されるカートリッジ３の個数と同数のアウタ嵌合溝１２が形成される。本実施の形態では、４つのアウタ嵌合溝１２が形成される。各アウタ嵌合溝１２は、周方向に等角度位置θ４毎に形成される。本実施の形態では、各アウタ嵌合溝１２は、９０度毎（θ４＝９０度）に形成される。

各アウタ嵌合溝１２を除く残余の部分におけるアウタ部材４の内周面（以下「主内周面」という）１３は、基準軸線Ｌ０を中心とする１つの円筒面と一致する曲面である。各アウタ嵌合溝１２は、基準軸線Ｌ０に垂直な断面の形状が長方形１４の溝である。前記長方形１４は、長辺１５が短辺１６の約２倍の寸法を有している。各アウタ嵌合溝１２は、前記断面における長方形１４の短辺１６が、そのアウタ嵌合溝１２の位置における半径方向と平行に配置されて、形成される。したがって各アウタ嵌合溝１２は、前記断面における長方形１４の長辺１５が、長方形１４の中心Ｐ１２を通りかつ基準軸線Ｌ０と直交する直線に対して垂直に配置されて、形成される。図５には、１つのアウタ嵌合溝１２についてだけ、前記長方形１４を仮想的に示す。

インナ部材５は、大略的に短円柱状の形状を有する単一部材である。インナ部材５には、中央部に基準軸線Ｌ０に沿って、インナ部材５の軸線方向へ貫通するインナ装着用孔２８が形成されている。このインナ装着用孔２８を用いて、切削工具２が切削装置の駆動軸に装着される。

またインナ部材５には、外周部１８に、半径方向内方へ凹むインナ嵌合溝１９が形成される。インナ嵌合溝１９は、インナ部材５の軸線方向一端部側の部分に、インナ部材５の軸線方向へ延びて形成される。インナ部材５には、工具本体２によって保持されるカートリッジ３の個数と同数のインナ嵌合溝１９が形成される。本実施の形態では、４つのインナ嵌合溝１９が形成される。各インナ嵌合溝１９は、周方向に等角度位置θ５毎に形成される。本実施の形態では、各インナ嵌合溝１９は、９０度毎（θ５＝９０度）に形成される。

アウタ部材４およびインナ部材５の少なくも一方に、一体的に係止部２０が形成される。本実施の形態では、インナ部材５に、複数の係止部２０が形成される。各係止部２０は、インナ部材５の外周部１８における周方向に関して各インナ嵌合溝１９が形成される位置に、それぞれ形成されている。各係止部２０は、各インナ嵌合溝１９に対して、インナ部材５の軸線方向他端部側に形成される。インナ部材５の軸線方向一端部は、工具本体２の軸線方向一端部側の端部であり、インナ部材５の軸線方向他端部は、工具本体２の軸線方向他端部側の端部である。

各インナ嵌合溝１９および各係止部２０を除く残余の部分におけるインナ部材５の外周面（以下「主外周面」という）２２は、基準軸線Ｌ０を中心とする１つの円筒面と一致する曲面である。各インナ嵌合溝１９は、基準軸線Ｌ０に垂直な断面の形状が長方形２３の溝である。前記長方形２３は、長辺２４が短辺２５の約２倍の寸法を有している。各インナ嵌合溝１９は、前記断面における長方形２３の短辺２５が、そのインナ嵌合溝１９の位置における半径方向と平行に配置されて、形成される。したがって各インナ嵌合溝１９は、前記断面における長方形２３の長辺２４が、長方形２３の中心Ｐ２３を通りかつ基準軸線Ｌ０と直交する直線に対して垂直に配置されて、形成される。図６には、１つのインナ嵌合溝１９についてだけ、前記長方形２３を仮想的に示す。

各係止部２０は、残余の部分に比べて半径方向外方へ突出して形成される。各係止部２０は、基準軸線Ｌ０に垂直な断面の形状が正方形であり、この正方形は、前記インナ嵌合溝１９の長方形２３と、その半径方向外方に同様の長方形を並べた正方形である。各係止部２０には、インナ部材５の軸線方向に貫通する係止孔２７がそれぞれ形成されている。

工具本体２は、アウタ部材４にインナ部材５が嵌合されて構成される。工具本体２、アウタ部材４およびインナ部材５の各軸線方向一端部は、基準軸線Ｌ０に沿う切削工具１の軸線方向一端部側の端部であり、工具本体２、アウタ部材４およびインナ部材５の各軸線方向他端部は、切削工具１の軸線方向他端部側の端部である。

アウタ部材４とインナ部材５とは、軸線方向の寸法が同一であり、軸線方向の各端面がそれぞれ面一になるように配置される。アウタ部材４の主内周面１３の内径Ｄ１３は、インナ部材５の主外周面２２の外径Ｄ２２より大きく、主内周面１３と主外周面２２との間には、アウタ部材４およびインナ部材５が外力を受けていない自然状態にある状態で間隔がΔｄ＝（Ｄ１３−Ｄ２２）／２となる隙間４４が形成される。隙間４４は、図７に示される。図３には、隙間４４は省略して示す。

各アウタ嵌合溝１２と、各インナ嵌合溝１９とは、周方向に関して一致する位置に、配置される。各係止部２０は、各アウタ嵌合溝１２の軸線方向他端部側の部分に嵌まり込んでいる。これによって工具本体２には、アウタ部材４とインナ部材５との間に、アウタ嵌合溝１２およびインナ嵌合溝１９による４つの嵌合孔３０が形成される。各嵌合孔３０は、有底の孔であり、本実施の形態では工具本体２の軸線方向に垂直な断面の形状が正方形である。各嵌合孔３０は、工具本体２の軸線方向一端部側の部分に、周方向に９０度毎に形成される。各係止部２０は、各嵌合孔３０の軸線方向他端部側に配置される。

各カートリッジ３は、直方体状であって、カートリッジ３の軸線に垂直な断面の形状が正方形である四角柱状の形状を有する。各カートリッジ３は、カートリッジ３の軸線方向一端部にチップ６によって切刃１０が形成されている。各カートリッジ３は、カートリッジ３の軸線方向一端部が工具本体２の軸線方向一端部側に配置される状態で、カートリッジ３の軸線を基準軸線Ｌ０と平行になるように配置して、各嵌合孔３０に嵌合させて設けられる。各カートリッジ３は、切刃１０が工具本体２から突出し、切刃１０が回転方向Ａ下流側に向くように配置される。

各カートリッジ３は、アウタ部材４とインナ部材５とによって、半径方向に挟持されて工具本体２に保持される。工具本体２は、１または複数の締結片である締結ねじ部材３３を有する。本実施の形態では、８つの締結ねじ部材３３が設けられる。工具本体２は、各締結ねじ部材３３によってアウタ部材４とインナ部材５とを、各嵌合孔３０近傍で半径方向に互いに近接するように締付けることによって、各カートリッジ３を挟持する。

各締結ねじ部材３３は、外ねじが刻設される軸部３８と、頭部３９とを有する。本実施の形態では、各締結ねじ部材３３は、頭部３９に断面形状が六角形である孔が形成される六角孔付ボルトによって実現される。六角孔付ボルトは、六角穴付ボルトとも呼ばれる。

図７は、図３における１つのカートリッジ３付近を拡大して示す断面である。図１〜図６を併せて参照して説明する。アウタ部材４の軸線方向一端部またはその近傍に、締結ねじ部材３３の個数と同数の締結ねじ挿通孔３４が形成される。本実施の形態では、８つの締結ねじ挿通孔３４が形成される。各締結ねじ挿通孔３４は、各アウタ嵌合溝１２毎に、つまり各嵌合孔３０毎に、２つずつ形成される。１つの嵌合孔３０に関して形成される２つの締結ねじ挿通孔３４は、その嵌合孔３０に対して周方向両側に、嵌合孔３０に関して対称に１つずつ形成される。

各締結ねじ挿通孔３４は、アウタ部材４を半径方向に貫通して形成される。各締結ねじ挿通孔３４の軸線は、アウタ部材４の半径方向に延びている。各締結ねじ挿通孔３４は、アウタ部材４の半径方向内方側の部分に形成される本孔３６と、アウタ部材４の半径方向外方側の凹所３７とを有する。

インナ部材５の軸線方向一端部またはその近傍に、締結ねじ部材３３の個数と同数の締結ねじ孔４０が形成される。本実施の形態では、８つの締結ねじ孔４０が形成される。各締結ねじ孔４０は、各インナ嵌合溝１９毎に、つまり各嵌合孔３０毎に、２つずつ形成される。１つの嵌合孔３０に関して形成される２つの締結ねじ孔４０は、その嵌合孔３０に対して周方向両側に、嵌合孔３０に関して対称に１つずつ形成される。

各締結ねじ孔４０は、有底の孔であり、インナ部材５の外周部に形成される。各締結ねじ孔４０の軸線は、インナ部材５の半径方向に延びている。各締結ねじ孔４０は、その軸線が各締結ねじ挿通孔３４の軸線と一致するように形成されている。各締結ねじ孔４０が形成される部分には、内ねじが形成されている。

各締結ねじ挿通孔３４および各締結ねじ孔４０は、基準軸線Ｌ０まわりに４回回転対称に配置されている。嵌合孔３０を挟んで周方向に隣接する２つの締結ねじ挿通孔３４の軸線の成す角度、および嵌合孔３０を挟んで周方向に隣接する２つの締結ねじ孔４０の軸線の成す角度は、第１孔間角度α１である。嵌合孔３０を挟まないで周方向に隣接する２つの締結ねじ挿通孔３４の軸線の成す角度、および嵌合孔３０を挟まないで周方向に隣接する２つの締結ねじ孔４０の軸線の成す角度は、第２孔間角度α２である。第１孔間角度α１は、第２孔間角度α２よりも小さい。

各締結ねじ部材３３は、各締結ねじ挿通孔３４および各締結ねじ孔４０に１つずつ対応して設けられる。各締結ねじ部材３３は、軸部３８が本孔３６を緩やかに挿通し、頭部３９が凹所３７に緩やかに嵌まり込み、頭部３９がアウタ部材４に係止される状態で設けられる。頭部３９は、アウタ部材４から外方へ突出しないように設けられる。各締結ねじ部材３３は、軸部３８が締結ねじ孔４０が形成される部分に螺着される。このような各締結ねじ部材３３によってアウタ部材４とインナ部材５とを締付けることによって、アウタ部材４を弾性変形させて、各締結ねじ挿通孔３４および締結ねじ孔４０が形成される位置において、アウタ部材４とインナ部材５とを相対的に近づけることができる。

各締結ねじ挿通孔３４および締結ねじ孔４０を、前述のように第１孔間角度α１が第２孔間角度α２よりも小さくなるように配置して形成することによって、各締結ねじ部材３３によってアウタ部材４とインナ部材５とを締付けると、各嵌合孔３０が形成される位置において、アウタ部材４とインナ部材５とを相対的に近づけることができる。これによって各カートリッジ３を、アウタ部材４とインナ部材５とによって、半径方向に挟持して保持することができる。

したがって切削工具１では、アウタ部材４およびインナ部材５のうち少なくとも一方、本実施の形態では両方に、カートリッジ３の嵌合する嵌合溝１２，１９が形成され、各嵌合溝１２，１９によってカートリッジ３の嵌合する嵌合孔３０が形成される。カートリッジ３は、嵌合孔３０に嵌合し、各嵌合溝１２，１９に嵌合される状態で設けられ、この状態でカートリッジ３は、アウタ部材４に半径方向外方で当接され、インナ部材５に半径方向内方で当接される。アウタ部材４において、各カートリッジ３の近傍に、締結ねじ部材３３がそれぞれ具備される。各締結ねじ部材３３によって、アウタ部材４とインナ部材とが固定され、これによって各カートリッジ３が、アウタ部材４とインナ部材５とによって押圧固定される。

このように工具本体２は、周方向全周にわたって一体に連なって形成され、各カートリッジ３を半径方向外方から覆うアウタ部材４と、アウタ部材４の半径方向内方に設けられ、アウタ部材４と協働して各カートリッジ３を挟持するインナ部材５とを備える。各カートリッジ３は、工具本体２に内包される状態で保持される。

また工具本体２は、１または複数の刃具係止片である係止ねじ部材４５を有する。本実施の形態では、カートリッジ３の個数と同数である４つの係止ねじ部材４５が設けられる。各係止ねじ部材４５は、外ねじが刻設される軸部４７と、頭部４８とを有する。各係止ねじ部材４５は、インナ部材５の各係止部２０の係止孔２７に、工具本体２の軸線方向他端部側から軸部４７を挿通させて設けられる。各係止ねじ部材４５は、頭部４８が各係止部２０に係止される。各係止ねじ部材４５は、各係止部２０に１つずつ対応して設けられる。

各カートリッジ３には、切刃１０が形成される側と反対側であるカートリッジ３の軸線方向他端部に、係止ねじ孔４９がそれぞれ形成される。各カートリッジ３の係止ねじ孔４９が形成される部分には、内ねじが刻設されている。各カートリッジ３の係止ねじ孔４９が形成される部分に、各係止ねじ部材４５の軸部４７が螺着される。これによって各カートリッジ３が、各係止ねじ部材４５を介して各係止部２０にそれぞれ係止される。したがって各カートリッジ３は、工具本体２に係止される。したがって各カートリッジ３が、アウタ部材４とインナ部材５とによって挟持されていない状態で、各カートリッジ３が、工具本体２に対して軸線方向へ変位し、各嵌合孔３０から抜出して脱落することを防止することができる。

また係止ねじ部材４５は、カートリッジ３に対して回動させることによって、カートリッジ３に対して螺合可能である。したがって係止ねじ部材４５をカートリッジ３に対して回動させることによって、係止ねじ部材４５の頭部４８と、カートリッジ３との相対位置を調整することができる。このように頭部４８と、カートリッジ３との相対位置を調整することによって、すなわち、本実施の形態では、基準面となるインナ部材５の軸線方向他端部側端面と、カートリッジ３との相対位置を調整することによって、カートリッジ３の工具本体２に対する工具本体２の軸線方向の位置を調整し、位置決めすることができる。しかも各嵌合孔３０および各カートリッジ３は、軸線に垂直な断面形状が非円形であり、カートリッジ３が工具本体２との嵌め合いによってまわり止めとなる。したがって係止ねじ部材４５を回動させて位置調整する作業が容易である。

各係止部２０と、各係止ねじ部材４５と、各カートリッジ３の係止ねじ孔４９が形成される部分とを含んで、仮止め手段である係止手段５０が構成される。この係止手段５０は、アウタ部材４およびインナ部材５のうちの少なくとも一方に対して、カートリッジ３を係止して仮止めし、工具本体２に対してカートリッジ３を仮止めする手段である。本実施の形態では、係止手段５０は、カートリッジ３をインナ部材５に対して仮止めしている。

また係止手段５０は、アウタ部材４およびインナ部材５のうちの少なくとも一方に対して、カートリッジ３を位置調整可能に位置決めし、工具本体２に対してカートリッジ３を位置調整可能に位置決めする手段である。本実施の形態では、係止手段５０は、カートリッジ３をインナ部材５に対して位置調整可能に位置決めしている。

工具本体２のアウタ部材４およびインナ部材５は、特に限定されるものではないが、本実施の形態では、互いに異なる金属から成る。またアウタ部材４およびインナ部材５は、カートリッジ３の材料とは異なる材料から成る。カートリッジ３のホルダ７は、たとえばタングステン−コバルト（Ｗ−Ｃｏ）を含む超硬合金から成り、カートリッジ３のチップ６は、たとえば焼結ダイヤモンド（ＰＣＤ）または立方晶窒化硼素焼結体（ＣＢＮ）から成る。アウタ部材４およびインナ部材５は、たとえば互いに組成の異なるアルミニウム合金から成り、またはいずれか一方がアルミニウム合金から成りかつ他方が鋼から成る。

本実施の形態の工具本体２によれば、カートリッジ３は、アウタ部材４によって半径方向外方から覆われ、内包される状態で設けられる。またインナ部材５も、アウタ部材４の半径方向内方に設けられ、アウタ部材４によって覆われている。このようにカートリッジ３およびインナ部材５などの部品（以下「内側部品」という）が、アウタ部材４によって半径方向外方から覆われ、半径方向外方に関して閉じた領域に設けられるので、切削工具１が回転駆動され、内側部品に遠心力が作用しても、その内側部品が半径方向外方へ飛散してしまうことが防がれる。またアウタ部材４は、周方向全周にわたって一体に連なって形成されており、アウタ部材４に遠心力が作用しても、そのアウタ部材４が分割されて半径方向外方へ飛散してしまうことがない。

このように部品の飛散を確実に防止することができるので、従来の技術のように外方に開放される空間にカートリッジが設けられる構成と比較して、回転速度の高い切削条件下での切削加工に用いることができる。したがって被削材を高能率で加工することができる。

また工具本体２は、係止手段５０を有し、カートリッジ３が、アウタ部材４およびインナ部材５のうちの少なくとも一方に対して仮止めされ、工具本体２に仮止めされる。これによってカートリッジ３を工具本体２に対して着脱するにあたって、カートリッジ３を仮止めしておくことができ、カートリッジ３が工具本体２から脱落してしまうことを防ぐことができる。これによってカートリッジ３の工具本体２に対する着脱作業を容易にすることができる。

また係止手段５０が設けられることによって、カートリッジ３が、アウタ部材４およびインナ部材５のうちの少なくとも一方に対して位置調整可能に位置決めされ、工具本体２に対して位置調整可能に位置決めされる。これによってカートリッジ３を工具本体２に対して装着するにあたって、カートリッジ３を位置調整して位置決めすることができる。これによってカートリッジ３の工具本体２に対する装着位置を容易に調整することができ、カートリッジ３の工具本体２に対する装着作業を容易にすることができる。

またアウタ部材４とインナ部材５とが異なる材料から成り、かつカートリッジ３と異なる材料から成る。これによってこれらが同一材料から成る場合に比べて、アウタ部材４とインナ部材５とを互いに凝着しにくくし、かつカートリッジ３と凝着しにくくすることができる。アウタ部材４とインナ部材５とによって、カートリッジ３を挟持するにあたって、アウタ部材４とインナ部材５とが部分的に圧接される場合がある。またアウタ部材４およびインナ部材５は、カートリッジ３に対して圧接される。さらに切削工具１によって被削材を切削加工すると、これに伴って熱が発生し、その熱が前記圧接される部分に加わる。このような状態となっても、アウタ部材４とインナ部材５とが異なる材料から成り、かつカートリッジ３と異なる材料から成るので、アウタ部材４とインナ部材５とが互いに凝着することを防ぐことができ、またアウタ部材４およびインナ部材５がカートリッジ３に凝着することを防ぐことができる。

例えば、本実施の形態では、アウタ部材４がアルミ合金によって、インナ部材５がスチールによって形成されることが望ましい。これによって、係止孔２７が形成されるインナ部材５が十分な強度を有するとともに、アウタ部材４がアルミ合金からなるので刃工具本体２の軽量化が図れる。したがって、刃具を強固に保持した状態で、高速回転での切削加工が可能となる。

また工具本体２を、１つのアウタ部材４と、１つのインナ部材５とによって、複数のカートリッジ３を挟持する構成とすることによって、カートリッジ３毎の個別の部材によって挟持する構成と比べて、カートリッジ３の飛散防止効果を高くすることができる。また部品点数を少なくすることができ、構成を簡単にすることができるため、切削工具２の加工が容易で、経済的に優れるとともに、カートリッジ３の装着作業を容易にすることができる。

図８は、本発明の実施の他の形態の切削工具１Ａを示す断面図である。図８に示す実施の形態は、図１〜図７に示す実施の形態と類似しており、対応する部分に同一の符号を付し、異なる構成についてだけ説明して同様の構成については説明を省略する。図８には、切削工具１Ａを基準軸線Ｌ０を含む平面で切断して示す。本実施の形態のアウタ部材４は、軸線方向他端部に、半径方向内方に突出する底部６０を備えている。このアウタ部材４では、アウタ嵌合溝１２は、底部６０を除く部分に形成される。底部６０には、中央部に軸線方向に貫通するアウタ装着用孔６１が形成されている。

インナ部材５は、その軸線方向寸法が、アウタ部材４の底部６０を除く部分の軸線方向寸法と同一となるように形成される。このインナ部材５では、インナ嵌合溝１９は、軸線方向全長にわたって形成される。この構成では、インナ部材５には、係止部２０が形成されておらず、アウタ部材４の底部６０における各嵌合孔３０に臨む部分が係止部となる。したがって底部６０の嵌合孔３０に臨む位置に係止孔２７が形成される。このような切削工具１Ａは、インナ装着用孔２８およびアウタ装着用孔６１を用いて切削装置の駆動軸に装着される。

このような構成の本実施の形態によれば、図１〜図７の実施の形態と同様の効果を達成することができる。さらに加えて、本実施の形態によれば、インナ部材５の軸線方向他端部がアウタ部材４の底部６０に当接して固定されるため、インナ部材５をアウタ部材４に対して、軸線方向に関して位置決めすることができる。

図９は、本発明の実施のさらに他の形態の切削工具１Ｂを示す断面図である。図９に示す実施の形態は、図１〜図７に示す実施の形態と類似しており、対応する部分に同一の符号を付し、異なる構成についてだけ説明して同様の構成については説明を省略する。図９には、切削工具１Ｂを基準軸線Ｌ０に対して垂直な平面で切断して示す。本実施の形態のアウタ部材４は、内周面が円筒面に形成され、図１〜図７の実施の形態のアウタ部材４に形成されたアウタ嵌合溝１２は形成されていない。

インナ部材５に形成されるインナ嵌合溝１９は、基準軸線Ｌ０に垂直な断面の形状が正方形である。係止部２０は、主外周面２２から外方へ突出しないように、インナ嵌合溝１９の軸線方向他端部側に形成されている。このような構成では、アウタ部材４にインナ部材５が嵌合された状態で、インナ嵌合溝１９とアウタ内周面１３の一部によって各嵌合孔３０が形成される。

このような構成の本実施の形態によれば、図１〜図７の実施の形態と同様の効果を達成することができる。さらに加えて、本実施の形態によれば、アウタ部材４にアウタ嵌合溝１２を形成しなくてもよいので、アウタ部材４の構成を簡単にし、アウタ部材４の製造を容易にして、工具本体２および切削工具１Ｂの製造を容易にすることができる。

図１０は、本発明の実施のさらに他の形態の切削工具１Ｃを示す断面図である。図１０に示す実施の形態は、図１〜図７に示す実施の形態と類似しており、対応する部分に同一の符号を付し、異なる構成についてだけ説明して同様の構成については説明を省略する。図１０には、切削工具１Ｃを基準軸線Ｌ０に対して垂直な平面で切断して示す。本実施の形態のインナ部材５は、外周面が円筒面に形成され、図１〜図７の実施の形態のインナ部材５に形成されたインナ嵌合溝１９は形成されていない。係止部２０は、半径方向外方へ突出して形成されている。

アウタ部材４に形成されるアウタ嵌合溝１２は、基準軸線Ｌ０に垂直な断面の形状が正方形である。このような構成では、アウタ部材４にインナ部材５が嵌合された状態で、アウタ嵌合溝１２とインナ外周面２２の一部によって各嵌合孔３０が形成される。

このような構成の本実施の形態によれば、図１〜図７の実施の形態と同様の効果を達成することができる。さらに加えて、本実施の形態によれば、インナ部材５にインナ嵌合溝１９を形成しなくてもよいので、インナ部材５の構成を簡単にし、インナ部材５の製造を容易にして、工具本体２および切削工具１Ｃの製造を容易にすることができる。

図１１は、本発明の実施のさらに他の形態の切削工具１Ｄを示す断面図である。図１１に示す実施の形態は、図１〜図７に示す実施の形態と類似しており、対応する部分に同一の符号を付し、異なる構成についてだけ説明して同様の構成については説明を省略する。図１１には、切削工具１Ｄを基準軸線Ｌ０に対して垂直な平面で切断して示す。本実施の形態では、各アウタ嵌合溝１２は、アウタ部材４の軸線に垂直な断面の形状が、正方形を１つの対角線で分割した直角二等辺三角形の溝である。各アウタ嵌合溝１２は、前記断面における直角二等辺三角形の斜辺が、その斜辺の中心を通りかつ基準軸線Ｌ０と直交する直線に対して垂直に配置されて、形成される。

各インナ嵌合溝１９は、インナ部材５の軸線に垂直な断面の形状が、正方形を１つの対角線で分割した直角二等辺三角形の溝である。各インナ嵌合溝１９は、前記断面における直角二等辺三角形の斜辺が、その斜辺の中心を通りかつ基準軸線Ｌ０と直交する直線に対して垂直に配置されて、形成される。

本実施の形態では、アウタ嵌合溝１２およびインナ嵌合溝１９によって、基準軸線Ｌ０に垂直な断面の形状が正方形であり、２つの対角線が半径方向および周方向に沿う嵌合孔３０が形成される。本実施の形態では、大略的に四角柱状のカートリッジ３が用いられる。このような構成の本実施の形態によれば、図１〜図７の実施の形態と同様の効果を達成することができる。

図１２は、本発明の実施のさらに他の形態の切削工具１Ｅを示す断面図である。図１２に示す実施の形態は、図１〜図７に示す実施の形態と類似しており、対応する部分に同一の符号を付し、異なる構成についてだけ説明して同様の構成については説明を省略する。図１２には、切削工具１Ｅを基準軸線Ｌ０に対して垂直な平面で切断して示す。本実施の形態では、各アウタ嵌合溝１２は、アウタ部材４の軸線に垂直な断面の形状が、正三角形を１つの頂点と中心とを通る直線で分割した直角三角形の溝である。各アウタ嵌合溝１２は、前記断面における直角三角形の直角を挟む２辺のうち短い方の辺が、そのアウタ嵌合溝１２の位置における半径方向と平行に配置されて、形成される。したがって各アウタ嵌合溝１２は、前記断面における直角三角形の直角を挟む２辺のうち長い方の辺が、その長い方の辺の中心を通りかつ基準軸線Ｌ０と直交する直線に対して垂直に配置されて、形成される。前記短い方の辺は、回転方向Ａ下流側に配置される。

各インナ嵌合溝１９は、インナ部材５の軸線に垂直な断面の形状が、正三角形を１つの頂点と中心とを通る直線で分割した直角三角形の溝である。各インナ嵌合溝１９は、前記断面における直角三角形の直角を挟む２辺のうち短い方の辺が、そのインナ嵌合溝１９の位置における半径方向と平行に配置されて、形成される。したがって各インナ嵌合溝１９は、前記断面における直角三角形の直角を挟む２辺のうち長い方の辺が、その長い方の辺の中心を通りかつ基準軸線Ｌ０と直交する直線に対して垂直に配置されて、形成される。前記短い方の辺は、回転方向Ａ下流側に配置される。

本実施の形態では、アウタ嵌合溝１２およびインナ嵌合溝１９によって、基準軸線Ｌ０に垂直な断面の形状が正三角形である嵌合孔３０が形成される。本実施の形態では、大略的に三角柱状のカートリッジ３が用いられる。このような構成の本実施の形態によれば、図１〜図７の実施の形態と同様の効果を達成することができる。

前述の実施の形態は、本発明の例示に過ぎず、構成を変更することができる。たとえば内側挟持体は、単一部材のインナ部材５に限定されることはなく、複数の部材から成る構成であってもよい。また刃具は、ホルダにチップを保持して構成されるカートリッジに限らず、他の刃具であってもよい。またアウタ部材４およびインナ部材５の形状は、前述のような構成に限定されるものではなく、他の形状であってもよい。

また嵌合孔３０およびカートリッジ３は、例示以外の形状であってもよく、たとえば軸線に垂直な断面の形状が五角形、六角形などの他の多角形であってもよいし、楕円形、小判形などであってもよい。また嵌合孔３０およびカートリッジ３の個数は、４に限られることはなく、１〜３または５以上であってもよい。さらに各嵌合孔３０およびカートリッジ３の少なくとも一方を、工具本体２の軸線方向一端部に向かうにつれて先細となるテーパ状に形成し、係止手段５０の代わりに、脱落防止または脱落抑制を達成するようにしてもよく、この構成を係止手段５０に加えて設けてもよい。

またさらに、本実施形態では、係止手段５０と位置決め手段が同一の構成を例示したが、これに限らず、異なる構成からなる係止手段および位置決め手段を有していてもよい。また係止手段５０の構成は、前述の構成に限定されるものではない。たとえば係止部２０が、アウタ部材４に一体的に形成される構成であってもよいし、アウタ部材４とインナ部材５との両方にわたって形成される構成であってもよい。

さらに締結ねじ部材３３の位置および個数は、前述の例示の位置および個数に限定されるものではない。工具本体２の直径とカートリッジ３の個数にともなって、たとえば締結ねじ部材３３は、各嵌合孔３０に対して回転方向の上流側または下流側に近接して、１つずつ、合計で４つ設けられる構成であってもよい。このように４つの締結ねじ部材３３を設ける場合、α１＝α２となるよう、すなわち、各締結ねじ部材３３が周方向に等間隔に設けられ、各嵌合孔３０の中間に締結ねじ部材３３が配置されてもよい。また、切刃１０付近における工具本体２の剛性が上がるため、各嵌合孔３０に対して回転方向の下流側に各々配置されるように設けて、カートリッジ３の切刃１０に近接する位置でアウタ部材４とインナ部材５とが固定されるような構成であってもよい。。

本発明の実施の一形態の切削工具１を示す斜視図である。 切削工具１を分解して示す斜視図である。 切削工具１を基準軸線Ｌ０に垂直な平面で切断して示す断面図である。 切削工具１を基準軸線Ｌ０を含む平面で切断して示す断面図である。 アウタ部材４を示す正面図である。 インナ部材５を示す正面図である。 図３における１つのカートリッジ３付近を拡大して示す断面である。 本発明の実施の他の形態の切削工具１Ａを示す断面図である。 本発明の実施のさらに他の形態の切削工具１Ｂを示す断面図である。 本発明の実施のさらに他の形態の切削工具１Ｃを示す断面図である。 本発明の実施のさらに他の形態の切削工具１Ｄを示す断面図である。 本発明の実施のさらに他の形態の切削工具１Ｅを示す断面図である。

符号の説明

１，１Ａ〜１Ｅ 切削工具
２ 工具本体
３ カートリッジ
４ アウタ部材
５ インナ部材
１２ アウタ嵌合溝
１９ インナ嵌合溝
２０ 係止部
２７ 係止孔
３０ 嵌合孔
３３ 締結ねじ部材
３４ 締結ねじ挿通孔
４０ 締結ねじ孔
４５ 係止ねじ部材
５０ 係止手段

Claims (7)

1. 周方向全周にわたって一体に連なって形成され、刃具を半径方向外方から覆う外側挟持体と、
   外側挟持体の半径方向内方に設けられ、外側挟持体と協働して刃具を挟持する内側挟持体とを備えることを特徴とする刃具保持具。
2. 外側挟持体および内側挟持体のうちの少なくとも一方に対して、刃具を位置決めする位置決め手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の刃具保持具。
3. 位置決め手段は、
   外側挟持体および内側挟持体のうち少なくとも一方に形成される係止部と、
   係止部に係止される係止ねじ部材とを有し、
   前記係止部には、軸線方向に沿って係止孔が形成され、
   前記係止ねじ部材は、係止孔に挿入可能であり、かつ刃具に形成される係止ねじ孔に螺合可能であることを特徴とする請求項２に記載の刃具保持具。
4. 外側挟持体および内側挟持体のうちの少なくとも一方に対して、刃具を仮止めする仮止め手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の刃具保持具。
5. 外側挟持体と内側挟持体とは、互いに異なる材料から成ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の刃具保持具。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の刃具保持具と、
   刃具保持具によって保持される刃具とを備えることを特徴とする切削工具。
7. 前記外側挟持体および前記内側挟持体のうち少なくとも一方には、前記刃具の嵌合する嵌合溝が形成され、
   前記刃具が前記嵌合溝に嵌合される状態で、前記刃具は、前記外側挟持体に半径方向外方で当接され、前記内側挟持体に半径方向内方で当接され、
   前記外側挟持体において、前記刃具の近傍に締結ねじ部材が具備され、
   前記締結ねじ部材によって、前記外側挟持体と前記内側挟持体とが固定され、
   前記刃具が、前記外側挟持体と前記内側挟持体とにより押圧固定されることを特徴とする請求項６に記載の切削工具。

Images