JP2013111699A

JP2013111699A - 微調整式切削工具

Info

Publication number: JP2013111699A
Application number: JP2011260048A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Takiguchi; 正治滝口
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2013-06-10

Abstract

【課題】切刃数を多くする場合でも工具本体の製作に時間や労力を要することなく容易に対応が可能で、確実かつ安定して切刃の位置および突出量の微調整を行うことができる微調整式切削工具を提供する。
【解決手段】軸線Ｏ回りに回転させられる円盤状の工具本体１の先端部外周に複数のチップポケット４が周方向に間隔をあけて形成されるとともに、このうち周方向に隣接する少なくとも２つのチップポケット４の間には、これらのチップポケット４に連通するスリット８が軸線Ｏ回りに延設されて、これらチップポケット４とスリット８との間に可撓部９が工具本体１と一体に形成されており、この可撓部９の先端には工具本体１の先端側に突出する切刃３が設けられるとともに、可撓部９を傾動させることにより切刃３の突出量を調整する調整手段１０が備えられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸線回りに回転させられる工具本体の先端部外周に形成された複数のチップポケットの工具回転方向を向く壁部に、工具本体先端側に突出するように切刃がそれぞれ配設されて、これらの切刃の上記軸線方向の位置（正面振れ精度）が微調整可能とされた正面フライス等の微調整式切削工具に関するものである。

このような切刃の突出量が微調整可能とされた切削工具としては、例えば特許文献１に、インサート取付座に連絡して工具本体にあけられた穴に取り付けられたスロット付きのブッシュと、このブッシュに受容される調節ネジとを備えて、ブッシュの上部分と穴に連絡される工具本体の支持表面とが接触させられ、調整ネジをブッシュの雌ネジにねじ込むことによってブッシュ上部分のスロットを挟んで支持表面とは反対側の部分を弾性変形させて、インサート取付座に取り付けられた切削インサートをせり出させることにより、切削インサートの切刃の位置を調整するようにしたものが提案されている。

また、特許文献２には、本体部と、先端部にチップ座が設けられ、さらに本体部との間にスリットが設けられたチップ支持部と、そのチップ支持部を本体部につなぐ連結部と、チップ支持部から延び出た入力部と、反力を本体部で受けながら入力部に力を加えて連結部を弾性変形させる調整ネジとを有し、スリットの非開放端側でチップ支持部が連結部を介して本体部に連なり、スリットの開放端側に入力部が配置されていて、チップ座に取り付けられた切削インサートの切刃の位置を調整ネジによる連結部の弾性変形によって調整するようにしたものが提案されている。

特表２００４−５０１７８１号公報特開２００９−０９５８９４号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているように、調整ネジによってブッシュの上部分を弾性変形させて切削インサートの切刃の位置を調整するようにしたものでは、切削時に切刃に作用する負荷を調整ネジやブッシュが直接受け止めることになるため、安定した切削インサートの取り付け状態を得難く、これに伴い調整された切刃の位置を安定して維持することも困難となる。

また、特許文献２に記載されているように、本体部とチップ支持部とを間にスリットを介して連結部でつないで、調整ネジによって弾性変形させるようにしたものをユニット化して工具本体に取り付ける場合には、ユニットの工具本体への取り付けに多少なりともがたつきが生じることが避けられず、やはり切刃の位置を安定して維持することができないとともに正確な微調整も困難となる。また、切刃の数分だけユニットを用意しなければならないのでコスト高となるとともに、ユニットを取り付ける凹部を工具本体に形成しなければならず、工具本体に配設可能な切刃の数も少なくなってしまう。

一方、特許文献２には、本体部やチップ支持部、連結部、さらには入力部を工具本体と一体に形成することも記載されているが、その場合に、この特許文献２に記載の切削工具では、スリットを、チップ支持部が設けられた工具本体の切屑ポケット（チップポケット）から工具回転方向後方側に向けて、入力部の工具本体後端側と工具本体内周側とに形成しなければならず、切刃数が多くなると工具本体の製作に多大な時間と労力を要することになる。しかも、切屑ポケットの工具回転方向後方側に隣接する切屑ポケットとスリットとの間の連結部の肉厚が大きくなるため、調整ネジによって連結部を弾性変形させて切刃位置を調整すること自体、困難となるおそれもある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、切刃数を多くする場合でも工具本体の製作に時間や労力を要することなく容易に対応が可能で、確実かつ安定して切刃の位置および突出量の微調整を行うことができる微調整式切削工具を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸線回りに回転させられる円盤状の工具本体の先端部外周に複数のチップポケットが周方向に間隔をあけて形成されるとともに、このうち周方向に隣接する少なくとも２つの上記チップポケットの間には、これらのチップポケットに連通するスリットが上記軸線回りに延設されて、これらチップポケットとスリットとの間に可撓部が上記工具本体と一体に形成されており、この可撓部の先端には上記工具本体の先端側に突出する切刃が設けられるとともに、該可撓部を傾動させることにより上記切刃の突出量を調整する調整手段が備えられていることを特徴とする。

このように構成された微調整式切削工具においては、周方向に隣接する少なくとも２つのチップポケットの間にスリットが上記軸線回りに延設されることにより、工具本体にはこれらのチップポケットとスリットによって区画されつつ、スリットの溝底とこれと反対側の工具本体表面の間で該工具本体と一体とされた可撓部が形成され、この可撓部はスリットの幅が広げられるように工具本体に対して弾性変形させられることにより、その先端が工具本体の先端側に突出するように傾動可能とされる。そして、この可撓部の先端には切刃が設けられており、上記調整手段によって可撓部をこのように傾動させることによって切刃の位置が変位させられて軸線方向先端側への突出量が微調整される。

従って、こうして切刃が設けられた工具本体と一体の可撓部が傾動して切刃の突出量が微調整させられることにより、切刃の位置が切削時の負荷等によって不安定となることはなく、またユニット化によるがたつきが生じるようなこともない。さらに、１つの切刃に対して隣接するチップポケット間に周方向に延びるスリットを１条形成するだけで、容易に傾動可能な可撓部を形成することができるので、切刃の数が多くても工具本体の製作に時間や労力を要することがなく、低コストでありながらも安定した切刃の位置の微調整および維持を図ることが可能となる。

勿論、上記スリットを、上記工具本体の全周に亙って延設すれば、すべての切刃に対してその突出量を微調整可能な可撓部を形成することができる。また、上記調整手段としては、上記スリットの対向する一対の壁面のうち、一方の壁面に開口するようにネジ孔を形成して、このネジ孔に、他方の壁面に向けて出没可能に調整ネジをねじ込んだ構成として、突出した調整ネジによって他方の壁面を押圧することによりスリットを押し広げるようにして可撓部を傾動させるのが、突出量の微調整の容易さと、こうして微調整された突出量のより確実な維持のためには望ましい。

ここで、上記スリットは、上記工具本体の上記軸線に沿った断面において該軸線に垂直な方向に延びていてもよい。この場合には、周方向に隣接する２つのチップポケットの間の、スリットよりも工具本体先端側の部分が可撓部とされる。また、上記スリットは、同じく上記工具本体の上記軸線に沿った断面において該軸線に平行に延びていてもよい。この場合には、周方向に隣接する２つのチップポケットの間の、スリットよりも工具本体外周側の部分が可撓部とされる。こうしてスリットを軸線に垂直または平行な方向に延設させれば、特に上述のように全周に亙ってスリットを形成する場合の工具本体の製作が一層容易となる。

以上説明したように、本発明によれば、隣接するチップポケット間に亙ってスリットを延設することにより、工具本体の製作に時間や労力を要することなく可撓部を形成することができて切刃の数が多い場合でも容易に対応が可能となり、しかも確実かつ安定的な切刃の位置および突出量の微調整とその維持を図ることができる。

本発明の第１の実施形態を示す断面図である。図１に示す実施形態を工具本体先端側から見た底面図である。図１に示す実施形態の部分側面図である。本発明の第２の実施形態を示す断面図である。図４に示す実施形態を工具本体先端側から見た底面図である。図４に示す実施形態の部分側面図である。図６における矢線Ａ方向視の部分底面図である。

図１ないし図３は、本発明の第１の実施形態を示すものである。本実施形態において、工具本体１は、鋼材等の金属材料により形成されて、その先端部（図１および図３において下側部分）が後端部（図１および図３において上側部分）よりも一段大径とされた軸線Ｏを中心とする外形略多段円柱の円盤状をなしており、この工具本体１には、当該工具本体１を工作機械の主軸に取り付けるための取付孔２が軸線Ｏに沿って貫通するように形成されている。なお、この取付孔２の先端側の開口部は、先端側に向かうに従い漸次拡径するように軸線Ｏに沿った断面が等脚台形状とされている。

このような工具本体１を備えた本実施形態の微調整式切削工具は、上述のように取付孔２によって工作機械の主軸に取り付けられ、軸線Ｏ回りに工具回転方向Ｔに回転させられつつ該軸線Ｏに垂直な方向に送り出されて、工具本体１の上記先端部の外周に軸線Ｏ方向先端側に突出させられた切刃３により、被削材の加工面を軸線Ｏに垂直な平面に仕上げてゆく。すなわち、本実施形態の微調整式切削工具は、切刃３の突出量（先端側への振れ）が微調整可能な正面フライスとされている。

工具本体１の先端部外周には、周方向に間隔をあけて複数のチップポケット４が形成されており、本実施形態では８つのチップポケット４が周方向に等間隔に形成されている。これらのチップポケット４は、本実施形態では軸線Ｏに直交する断面においてＶ字状をなして工具本体１の外周側に開口するように形成され、ただしその内周側の底面は凹曲面によって滑らかに連続させられている。

なお、本実施形態におけるチップポケット４は、工具本体１の一段大径とされた先端部の後端面に開口することなく、後端側に向かうに従い、外周側を向く溝底部分が、軸線Ｏに沿った断面が凹曲線をなして外周側に切れ上がるように、また工具回転方向Ｔ後方側を向く壁面が側面視にやはり凹曲面をなして工具回転方向Ｔ側を向く壁面に近づくように形成されている。また、このチップポケット４の工具回転方向Ｔ側を向く壁面は、後端側に向かうに従い僅かに工具回転方向Ｔ後方側に向かうように傾斜している。

さらに、このチップポケット４の工具回転方向Ｔ側を向く壁面には、その先端外周側にインサート取付座５が形成されて切削インサート６が着脱可能に取り付けられており、上記切刃３はこの切削インサート６に形成されている。すなわち、本実施形態の微調整式切削工具は、刃先交換式の切削工具（正面フライス）でもある。

インサート取付座５は、工具本体１の外周側を向く底面５Ａと工具回転方向Ｔ側を向く壁面５Ｂおよび工具本体１先端側を向く壁面５Ｃとを有する凹部として、チップポケット４の工具回転方向Ｔ側を向く上記壁面の先端外周側に開口するように形成されている。また、底面５Ａには軸線Ｏに対する径方向に延びる第１の実施形態では図示されないクランプネジ孔が形成されている。

このインサート取付座５に取り付けられる上記切削インサート６は、そのインサート本体が超硬合金等の硬質材料により多角形平板状、より詳しくは台形平板状をなし、一対の多角形面（台形面）には、インサート本体を厚さ方向に貫通するクランプ孔が開口させられていて、このクランプ孔に挿通されたクランプネジ７が上記クランプネジ孔にねじ込まれることによって切削インサート６は、その厚さ方向を工具本体１の軸線Ｏに対する径方向に向けて上記底面５Ａと壁面５Ｂ、５Ｃに密着、当接させられ、インサート取付座５に取り付けられる。

こうして取り付けられる切削インサート６の工具回転方向Ｔに向けられる側面はすくい面とされ、このすくい面の工具本体１先端外周側に向けられるコーナ部にはダイヤモンド焼結体またはＣＢＮ焼結体等の超硬硬度焼結体よりなる切刃チップが接合されており、上記切刃３は切削インサート６のうちでもこの切刃チップ上に、軸線Ｏ方向先端側に向けられるように形成されている。切刃３は、軸線Ｏに垂直な平面上に位置する直線状あるいは曲率半径の大きな凸曲線状とされ、切削インサート６のインサート本体よりも僅かに工具本体１の先端側に突出するようにされている。

そして、本実施形態では、工具本体１の一段大径とされた先端部の周方向に隣接する少なくとも２つのチップポケット４の間に、これらのチップポケット４に連通する溝状のスリット８が軸線Ｏ回りに延設されており、このスリット８と隣接する２つのチップポケット４とによって工具本体１には傾動可能な可撓部９が工具本体１と一体に形成されている。ここで、本実施形態では、このスリット８は工具本体１先端部の全周に亙って形成されてすべてのチップポケット４に連通するようにされており、従って周方向に隣接するすべてのチップポケット４間に可撓部９が形成される。

本実施形態におけるスリット８は、周方向に隣接するチップポケット４間に、工具本体１の先端部外周面から切刃３の位置よりも内周側に向けてチップポケット４より僅かに深い一定の径方向の深さ、および軸線Ｏ方向に一定の幅で、該軸線Ｏに垂直な１つの平面に沿って全周に亙って延びるように形成されており、工具本体１の先端部においてこのスリット８よりも先端側の部分が、工具本体１との連結部を介して先端側に傾動可能とされた可撓部９とされている。また、スリット８の溝底は軸線Ｏに沿った断面において凹円弧状とされている。なお、工具本体１の先端部においてスリット８よりも先端側の部分は後端側の部分よりも軸線Ｏ方向の厚さが薄くされている。

さらに、工具本体１には、上記可撓部９を傾動させることにより、切刃３の軸線Ｏ方向における突出量を調整する調整手段１０が各可撓部９に対応して備えられている。本実施形態における調整手段１０は、スリット８の対向する一対の壁面のうち、一方の壁面に垂直に開口するように形成されたネジ孔１０Ａにねじ込まれて他方の壁面に向けて出没可能とされた調整ネジ１０Ｂであり、この調整ネジ１０Ｂをねじ込んで他方の壁面に当接させ、さらに押圧することにより、可撓部９が傾動させられる。

この調整手段１０としての調整ねじ１０Ｂは、本実施形態では工具本体１の先端部において可撓部９とは反対側にねじ込まれており、すなわちネジ孔１０Ａは、工具本体１の先端部の後端面から軸線Ｏに平行に先端側に延びて、インサート取付座５の直ぐ後端側においてスリット８の可撓部９とは反対側の壁面に開口させられている。従って、調整ネジ１０Ｂは工具本体１後端側からねじ込まれてスリット８の先端側を向く壁面から突出し、スリット８の後端側を向く壁面に向けて出没可能とされ、この後端側を向く壁面に当接して該壁面を押圧し、上記連結部を弾性変形させて可撓部９をその外周側が先端側に傾くように傾動させる。

このように可撓部９が傾動させられることにより、各可撓部９の工具本体１先端外周側に配設された切刃３も上記連結部を中心に僅かに傾動させられて工具本体１の先端側に突出させられ、その突出量（正面振れ）が微調整させられる。従って、各可撓部９に取り付けられた切削インサート６の切刃３の軸線Ｏ方向の位置が該軸線Ｏに垂直な１つの平面上に一致するようにこの突出量を調整することにより、被削材の加工面をこの平面に沿って平滑に仕上げることができる。

上記構成の微調整式切削工具においては、工具本体１に形成されたチップポケット４とスリット８とによって可撓部９が画成されて傾動可能とされているため、工具本体に取り付けたブッシュを弾性変形させる場合のように切削時の負荷によって切刃３の位置が不安定となることはなく、また微調整機構をユニット化して取り付けた場合のようにユニットにがたつきが生じることもない。さらに、１つの切刃３に対して１条のスリット８を隣接するチップポケット４間に延設するだけで可撓部９を形成することができるので、切刃３の数が多くても容易に対応可能であり、このような可撓部９を形成するのに多くの時間や労力を要することもない。

また、本実施形態では、スリット８が工具本体１の全周に亙って延設されており、このためすべてのチップポケット４間に可撓部９を形成することができて、すなわちすべての切刃３の突出量を微調整することができる。ただし、このようにスリット８を工具本体１の全周に延設することなく、例えば隣接する一対のチップポケット４間にはスリット８を形成せずに、これらのチップポケット４間に位置する切刃３は予め他の切刃３よりも突出量が大きくなるようにしておいて、この切刃３を基準に他の切刃３の突出量を微調整するようにしてもよい。

さらに、本実施形態では、可撓部９を傾動させて切刃３の突出量を微調整する調整手段１０が、スリット８の対向する一対の壁面のうち一方の壁面に開口するネジ孔１０Ａに、他方の壁面に向けて出没可能に調整ネジ１０Ｂがねじ込まれた構成とされており、突出量の微調整が容易であるとともに、微調整された切刃３の位置も切削負荷等によらずに確実に維持することができる。なお、本実施形態では可撓部９の軸線Ｏ方向の厚さが先端部の後端側よりも薄くされ、またチップポケット４が工具本体１先端部の後端面に開口せずに該先端部の後端側部分が連続しているので、この後端側部分が調整ネジ１０Ｂのねじ込みや切削負荷等によって撓んで切刃３の位置が不安定となるようなことはない。

さらにまた、本実施形態では、スリット８が工具本体１の軸線Ｏに沿った断面において該軸線Ｏに垂直になるように形成されている。ここで、このような軸線Ｏに垂直な１つの平面に沿って工具本体１の全周に亙って延びるスリット８を形成するには、円板状のカッタ本体の外周面に切刃が設けられたサイドカッタや、同じく円板状の砥石本体の外周面に砥粒層が形成された研削砥石を、その中心線が軸線Ｏと平行になるように保持して回転させ、工具本体１の先端部に外周側から切り込みを加えるようにすればよく、スリット８を一度に形成することができるので、工具本体１の製作が一層容易となる。

ただし、上述のようにすべてのチップポケット４間にスリット８を形成することなく、部分的にスリット８を延設して可撓部９を形成するような場合には、例えば小径長尺のボールエンドミルを用いて、可撓部９を設けない部分を除いて個々のチップポケット４間に順にスリット８を形成するようにしてもよい。

次に、図４ないし図７は、本発明の第２の実施形態を示すものであり、図１ないし図３に示した第１の実施形態と共通する部分には同一の符号を配して説明を省略する。本実施形態におけるチップポケット４は、周方向の幅および軸線Ｏに対する径方向の深さが軸線Ｏ方向に亙って略一定とされて、ただし軸線Ｏからチップポケット４の溝底までの間隔は、工具本体１の一段小径となる後端部までの軸線Ｏからの半径より大きくされている。また、チップポケット４は図６に示すように工具本体１の先端から後端側に向かうに従い全体的に工具回転方向Ｔの後方側に向かうように僅かに傾斜して延び、工具本体１の後端部よりも一段大径とされた先端部の後端面に開口させられている。

さらに、本実施形態におけるスリット８は、軸線Ｏを中心とした１つの円筒面に沿って工具本体１の先端部に、その後端面から先端側に向けて先端部の軸線Ｏ方向の厚さの１／２を越える一定の深さで、かつ径方向に一定の幅で形成されており、ただしこの深さは、軸線Ｏ方向において図７に示す上記クランプネジ孔５Ｄの位置には達しないようにされている。従って、軸線Ｏに沿った断面においてスリット８は図４に示すように軸線Ｏに平行に延び、可撓部９は軸線Ｏ方向先端側の工具本体１との連結部を中心に弾性変形して径方向に傾動可能とされ、インサート取付座５は可撓部８に形成される。また、スリット８は、図５に示すようにチップポケット４の凹曲面とされた溝底よりも僅かに外周側に形成されている。

さらにまた、本実施形態における調整手段１０としての調整ネジ１０Ｂは可撓部９側にねじ込まれており、すなわちネジ孔１０Ａは、可撓部９のインサート取付座５よりも工具本体１の後端側に離れた位置に、スリット８に対して垂直となるように軸線Ｏに対する径方向に形成されている。そして、調整ネジ１０Ｂは工具本体１外周側からねじ込まれてスリット８の外周側の壁面（一方の壁面）から突出し、内周側の壁面（他方の壁面）に向けて出没可能とされ、この内周側の壁面に当接して該壁面を押圧し、その反力で連結部を弾性変形させて可撓部９をその後端側が径方向外周側に傾くように傾動させられるので、切刃３の突出量が微調整される。

従って、このような第２の実施形態においても、切刃３の数が多い場合に工具本体１の製作に時間や労力を要することなく、確実にその突出量を微調整することが可能であるとともに、微調整された切刃３の位置が不安定となったりするのを防ぐことができる。また、本実施形態ではネジ孔１０Ａおよび調整ネジ１０Ｂの位置が上記連結部から離れた工具本体１先端部の後端側であるので、調整ネジ１０Ｂの１回転当たりの可撓部９の傾動量が小さく、より微妙な突出量の調整が可能である。

なお、本実施形態のような工具本体１の軸線Ｏに沿った断面において該軸線Ｏに平行となるスリット８を上述のように工具本体１の全周に亙って形成するには、例えばスリット８が形成される上記１つの円筒面と等しい直径を有する円筒状のカッタ本体の先端面に切刃が設けられたカッタ、あるいは同じく円筒状の砥石本体の先端面に砥粒層が形成された研削砥石を、その中心線が軸線Ｏと同軸となるように保持して中心線回りに回転させつつ工具本体１の先端部に切り込んでゆけばよく、スリット８を一度に形成することができるので、工具本体１の製作が一層容易となる。

ただし、本実施形態においても、上述のようにすべてのチップポケット４間にスリット８を形成することなく、部分的にスリット８を延設して可撓部９を形成するような場合には、例えば小径長尺のボールエンドミルを用いて、可撓部９を設けない部分を除いて個々のチップポケット４間に順にスリット８を形成するようにしてもよい。また、特にこのようにしてスリット８を形成する場合には、スリット８は１つの円筒面上に位置することなく、例えばこの円筒面に接する平面上に延びるようにされていてもよい。

なお、第２の実施形態ではこのようにスリット８が軸線Ｏに沿った断面において該軸線Ｏに平行な方向に、また第１の実施形態ではスリット８が軸線Ｏに沿った断面において該軸線Ｏに垂直な方向に、それぞれ形成されているが、同断面においてスリットを軸線Ｏに斜交する方向に形成してもよい。ただし、この場合には、上記カッタや研削砥石でスリットを形成するのは困難となるため、上述したようなボールエンドミルを用いてスリットを形成するのが望ましい。

また、これら第１、第２の実施形態では、切刃３がインサート取付座５に着脱可能に取り付けられる切削インサート６に形成された、刃先交換式の正面フライスに本発明を適用した場合について説明したが、本発明はソリッドやロウ付け式の切削工具に適用することも可能であるし、正面フライス以外の複数のチップポケットが形成された切削工具（転削工具）に適用することも可能である。

１工具本体
３切刃
４チップポケット
８スリット
９可撓部
１０調整手段
１０Ａネジ孔
１０Ｂ調整ネジ
Ｏ工具本体１の軸線
Ｔ工具回転方向

Claims

軸線回りに回転させられる円盤状の工具本体の先端部外周に複数のチップポケットが周方向に間隔をあけて形成されるとともに、このうち周方向に隣接する少なくとも２つの上記チップポケットの間には、これらのチップポケットに連通するスリットが上記軸線回りに延設されて、これらチップポケットとスリットとの間に可撓部が上記工具本体と一体に形成されており、この可撓部の先端には上記工具本体の先端側に突出する切刃が設けられるとともに、該可撓部を傾動させることにより上記切刃の突出量を調整する調整手段が備えられていることを特徴とする微調整式切削工具。
上記スリットは、上記工具本体の全周に亙って延設されていることを特徴とする請求項１に記載の微調整式切削工具。
上記スリットの対向する一対の壁面のうち、一方の壁面にはネジ孔が開口させられていて、上記調整手段は、このネジ孔にねじ込まれて他方の壁面に向けて出没可能とされた調整ネジであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の微調整式切削工具。
上記スリットは、上記工具本体の上記軸線に沿った断面において該軸線に垂直な方向に延びていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の微調整式切削工具。
上記スリットは、上記工具本体の上記軸線に沿った断面において該軸線に平行に延びていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の微調整式切削工具。