JP2015054385A - 切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】工具本体に穴加工工具をハイドロチャック構造により着脱可能に装着して、着脱操作性及び振れ出し精度を高めつつ、工具剛性をも十分に確保できること。
【解決手段】軸線Ｏ回りに回転される工具本体２と、工具本体２の軸線Ｏ方向に沿う先端側の端部に設けられ、軸線Ｏ方向に延びる筒状部７と、軸状をなし、筒状部７の径方向内側に着脱可能に嵌合され、該筒状部７から先端側へ向けて突出して延びる穴加工工具３と、筒状をなし、筒状部７の径方向外側に嵌合され、その外周部に切刃が設けられたヘッド部９と、を備え、筒状部７の周壁は、外壁１９と、内壁２０と、外壁１９と内壁２０の間に画成されて内部に流体が充填される流体室１８と、を備え、流体室１８内の流体の圧力が高められることで、外壁１９は径方向外側に向けて弾性変形するとともにヘッド部９に押圧され、内壁２０は径方向内側へ向けて弾性変形するとともに穴加工工具３に押圧される。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば被削材に予め設けられた下穴の内壁面を切削加工して加工穴を形成するとともに、この加工穴の開口部周縁を前記加工穴に対して同軸状に切削加工するための切削工具に関するものである。

従来、例えば４サイクルエンジンのシリンダーヘッドにおけるステムガイド穴の仕上げ加工とバルブシートの加工とを同一の切削工程で同軸状に行う場合のような、工具本体の軸線に沿って延びるリーマ（穴加工工具）によって被削材の穴加工を行うとともに、この加工された被削材の加工穴の開口部を、工具本体の先端部の外周に設けられた切刃によって切削加工する、所謂バルブフィニッシャー等の切削工具が知られている。

例えば下記特許文献１には、軸線回りに回転され、軸線方向に沿う先端側の端部に装着孔が開口された工具本体と、軸状をなし、装着孔の径方向内側に着脱可能に嵌合され、工具本体の先端部から先端側へ向けて突出して延びるリーマと、工具本体の先端部の外周に周方向に間隔をあけて複数設けられた切刃と、を備えた切削工具が記載されている。また、工具本体内における装着孔の基端側には、リーマを保持可能なコレットチャックが設けられており、該コレットチャックは、この工具本体が工作機械の主軸から取り外された状態で、該工具本体の基端側から作業用工具を挿入して操作することにより、リーマを保持又は解放可能とされている。

この切削工具による切削加工において、加工穴及びその開口部を精度よく形成するためには、工具本体の軸線とリーマの中心軸とを互いに精度よく一致させた状態（つまり同軸状）として、工具本体にリーマを固定する必要がある。つまり、この切削工具においては、リーマの振れ出し調整（工具本体の軸線に対する芯合わせ）を高い精度で行わなければならない。

そこで特許文献１では、工具本体の先端部に、径方向に沿って延びるとともにその径方向の内側が装着孔に連通する調整ネジ孔を、互いに周方向に等間隔をあけて３つ設けるとともに、これら調整ネジ孔に調整ネジ（調整手段）をそれぞれ螺着することで、該調整ネジのネジ先端面（押圧面）により装着孔内のリーマの外周面を径方向の内側へ向けて、互いに異なる３方向から押圧して、リーマの振れ出し調整を可能としている。

一方、例えば下記特許文献２には、チャック本体のチャック筒の肉厚内部に流体圧室を設けつつ、チャック筒の筒孔の内周面に肉薄部を形成し、前記流体圧室に流体を封入して、該流体圧室内の圧力を上昇させ、前記肉薄部を膨張させることによって前記チャック筒の筒孔に嵌合させた被保持物を把持するハイドロチャックが記載されている。
このようなハイドロチャックを上記切削工具に用いた場合には、リーマの振れ出し精度を高めることができ、かつリーマの着脱操作が容易となることから、好ましい。

特開２００８−４９４３４号公報 特開２０１２−７６１９９号公報

しかしながら、上述したバルブフィニッシャー等の切削工具において、単純にハイドロチャック構造を用いた場合には、チャック筒の径方向外側が薄肉となり、工具剛性を確保することができなかった。
具体的に、近年では被削材のバルブシート径をより小径化することが要求されており、チャック筒の径方向外側に十分な肉厚を確保することが難しくなってきている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、工具本体に穴加工工具をハイドロチャック構造により着脱可能に装着して、着脱操作性及び振れ出し精度を高めつつ、工具剛性をも十分に確保できる切削工具を提供することを目的としている。

このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
すなわち、本発明の切削工具は、軸線回りに回転される工具本体と、前記工具本体の前記軸線方向に沿う先端側の端部に設けられ、前記軸線方向に延びる筒状部と、軸状をなし、前記筒状部の径方向内側に着脱可能に嵌合され、該筒状部から先端側へ向けて突出して延びる穴加工工具と、筒状をなし、前記筒状部の径方向外側に嵌合され、その外周部に切刃が設けられたヘッド部と、を備え、前記筒状部の周壁は、外壁と、内壁と、前記外壁と前記内壁の間に画成されて内部に流体が充填される流体室と、を備え、前記流体室内の流体の圧力が高められることで、前記外壁は径方向外側に向けて弾性変形するとともに前記ヘッド部に押圧され、前記内壁は径方向内側へ向けて弾性変形するとともに前記穴加工工具に押圧されることを特徴とする。

本発明の切削工具によれば、工具本体の先端部に筒状部が設けられており、この筒状部の径方向内側に穴加工工具が嵌合され、この筒状部の径方向外側にヘッド部が嵌合された状態で、筒状部の周壁の壁内に形成された流体室内の液体（流体）の圧力が高められることで、該周壁のうち流体室の径方向内側及び径方向外側に位置する内壁及び外壁が径方向にそれぞれ弾性変形して、これら筒状部、穴加工工具及びヘッド部が、互いに工具本体の軸線に同軸状に芯合わせされつつ固定されるようになっている。

具体的に、筒状部の周壁の流体室内の液圧（流体の圧力）が高められると、該周壁のうち流体室の径方向内側に位置する内壁は径方向内側へ向けて膨出変形され、該内壁の内周面が穴加工工具の外周面に押圧されることで、穴加工工具はその中心軸が工具本体の軸線に精度よく一致させられ（振れ出し調整され）つつ、芯合わせされる。
また、筒状部の周壁のうち流体室の径方向外側に位置する外壁は径方向外側へ向けて膨出変形され、該外壁の外周面がヘッド部の内周面に押圧されることで、例えばヘッド部が工具本体とは別体の分割式（つまり工具本体と相対移動可能な状態）の場合には、該ヘッド部はその中心軸が工具本体の軸線に精度よく一致させられ（振れ出し調整され）つつ、芯合わせされる。

このようにして、筒状部、穴加工工具及びヘッド部が、互いに径方向に押圧され密着した嵌合状態になることで、工具本体の先端部は、あたかもこれら筒状部、穴加工工具及びヘッド部が一体化したように強固に固定され、これにより例えば切削加工時に切削負荷等の外力がこの工具に作用しても十分な程度に、工具剛性が確保される。

具体的に、本発明とは異なり、例えば筒状部の周壁のうち径方向内側に位置する内壁のみが径方向内側に向けて弾性変形可能な構成（従来のハイドロチャック構造）の場合は、該内壁が穴加工工具を押圧する反力により筒状部が径方向外側へ向けて変形（拡径）したり、穴加工工具に対する把持力が十分に確保できなかったりするおそれがある。
一方、本発明によれば、筒状部の周壁のうち径方向内側に位置する内壁が径方向内側に向けて弾性変形し、かつ、該周壁のうち径方向外側に位置する外壁が径方向外側に向けて弾性変形して、穴加工工具及びヘッド部との間で押圧し合い、互いに反力を打ち消し合う作用が得られることから、筒状部の変形が効果的に抑制されるとともに穴加工工具に対する把持力が確保され、工具剛性を十分に確保することが可能である。
つまり本発明においては、従来のハイドロチャック構造にない筒状部の径方向外側への膨出変形をあえて行い、これにより該筒状部の径方向外側に配置したヘッド部との隙間を埋めて、工具本体の先端部をあたかも一体化させ、高剛性で確実な締結状態を得ることが可能となった。

さらに、これら筒状部、穴加工工具及びヘッド部同士の振れ出し調整及び固定は、流体室内の流体の圧力を高めるという簡単な操作により行えるから、作業性がよい。すなわち、例えば本発明とは異なり、工具本体の筒状部に対して穴加工工具やヘッド部を取り付ける際に、これらを振れ出し調整しつつ位置を固定する調整ネジ等は不要であり、本発明によれば、振れ出し調整及び固定の作業性が大幅に向上する。

このように本発明によれば、切削工具のセッティングが短時間に効率よく行え、工数が削減されるとともに作業性が高められて、切削加工が高効率化され生産性が向上される。
尚、工具本体の筒状部から穴加工工具及びヘッド部を取り外すには、流体室内の流体の圧力を低下させればよく、これにより上述のように弾性変形した内壁及び外壁が復元変形して、筒状部から穴加工工具及びヘッド部を簡単に取り外すことができる。

そして本発明によれば、工具本体の先端部に筒状部を設け、該筒状部に対して穴加工工具及びヘッド部を径方向の内外から嵌合させるという簡単な構成によって、上述した優れた作用効果が得られる。

以上より、本発明によれば、工具本体に穴加工工具をハイドロチャック構造により着脱可能に装着して、着脱操作性及び振れ出し精度を高めつつ、工具剛性をも十分に確保できるのである。
さらに本発明によれば、ワーク機種対応が可能である。

また、本発明の切削工具において、前記ヘッド部は、前記工具本体の先端部に着脱可能に装着されることとしてもよい。

この場合、工具本体の先端部の剛性を十分に確保しつつ、該工具本体とヘッド部とを別体として分割式にすることが可能となり、下記の作用効果が得られる。すなわち、例えば、切刃形状や切刃の軸線回りの回転軌跡の直径が互いに異なる複数のヘッド部を用意し、種々の加工穴の開口部形状（バルブシート形状やバルブシート径等）や加工の種類（粗加工や仕上げ加工等）に応じて、一組の工具本体（及び穴加工工具）に対して、ヘッド部を選択的に交換可能である。これにより、設備費用を抑制しつつ少量多品種生産に容易に対応することができ、またヘッド部やその切刃の損傷時には、ヘッド部の交換によって対応でき、費用を削減することができる。

本発明の切削工具によれば、工具本体に穴加工工具をハイドロチャック構造により着脱可能に装着して、着脱操作性及び振れ出し精度を高めつつ、工具剛性をも十分に確保できる。

本発明の一実施形態に係る切削工具の分解斜視図である。 図１の切削工具の側面図である。 図１の切削工具の工具本体を示す側面図であり、その要部（筒状部）を部分断面で表している。 図３の筒状部を拡大して示す縦断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る切削工具１について、図面を参照して説明する。
本実施形態の切削工具１は、例えば４サイクルエンジンのシリンダーヘッドにおけるステムガイド穴の仕上げ加工とバルブシートの加工とを同一の切削工程で同軸状に行う場合のような、工具本体２の軸線Ｏに沿って延びるリーマ（穴加工工具）３によって被削材の穴加工を行うとともに、この加工された被削材の加工穴の開口部を、工具本体２の先端部の外周に設けられた切刃４によって切削加工する、所謂バルブフィニッシャー等の切削工具である。

図１〜図４に示されるように、この切削工具１は、穴加工工具としての中心軸Ｃに沿って延びる軸状のリーマ３と、軸線Ｏ回りに回転される工具本体２と、筒状をなし工具本体２の先端部に着脱可能に嵌合され、その外周部に切刃４が設けられたヘッド部９と、を有している。

リーマ３は、超硬合金等の硬質材料によって形成され、中心軸Ｃに沿って延びる長尺円柱状をなしており、その先端側部分に刃先部５が形成され、刃先部５の基端側がシャンク部６とされている。図示の例では、シャンク部６の外径が、刃先部５の外径より大きくなっている。リーマ３は、被削材に予め設けられた下穴の内壁面を刃先部５により切削加工して、所定の内径とされた加工穴を形成する。

工具本体２は、鋼等で形成され、軸線Ｏに沿って延びる多段円柱状をなしており、図示の例では軸線Ｏ方向に沿う中央部が最も大径とされている。また、工具本体２における先端側（図１及び図２における下側）の端部には、この工具本体２において外径が最も小さくされた筒状部７が設けられており、この筒状部７は軸線Ｏに同軸に形成されていて、軸線Ｏ方向に沿って延びている。筒状部７の詳細な構成については、後述する。

工具本体２の軸線Ｏ方向に沿う基端側（図１及び図２における上側）の端部には、この工具本体２を図示しないマシニングセンタ等の工作機械の主軸に取り付けるための取付部８が設けられている。この切削工具１は、工具本体２の基端部（取付部８）が前記工作機械の主軸に取り付けられ、軸線Ｏ回りのうち工具回転方向Ｔに回転させられつつ軸線Ｏ方向に送られて、被削材を切削加工する。
ここで、本明細書においては、工具本体２の軸線Ｏ方向に沿う筒状部７側を先端側といい、軸線Ｏ方向に沿う取付部８側を基端側という。また、軸線Ｏに直交する方向を径方向といい、軸線Ｏ回りに周回する方向を周方向という。また前記周方向のうち、切削時に工具本体２が回転させられる向きを工具回転方向Ｔの前方（又は単に工具回転方向Ｔ）といい、工具回転方向Ｔの前方とは反対側へ向かう方向を工具回転方向Ｔの後方という。

特に図示していないが、工具本体２の内部にはクーラント供給孔が形成されており、該クーラント供給孔の先端側の端部は、工具本体２のヘッド取付部１１の先端面に開口している。図１及び図２に示されるように、ヘッド取付部１１は、工具本体２において筒状部７の基端側に連なる部分となっており、該筒状部７よりも大径とされている。図示の例では、ヘッド取付部１１の外径は、ヘッド部９の基端部（最大径部分）の外径と同一である。また、工具本体２においてヘッド取付部１１の基端側に連なる部分は、基端側に向かうに従い漸次拡径するテーパ部１２となっている。

ヘッド部９の外周面は、その基端側の端部（基端部）が最も大径とされているとともに、該基端部から先端側へ向かうに従い縮径されている。ヘッド部９の外周面において、該ヘッド部９の先端部と基端部との間に位置する中間部分には、工具本体２の径方向外側及び先端側に向けて開口するように切り欠かれた切欠部１３が、周方向に間隔をあけて複数形成されており、該切欠部１３において工具回転方向Ｔの後方に位置する部分には、切刃４を有する切削インサート１４が着脱可能に装着されるインサート取付座がそれぞれ設けられている。

本実施形態においては、ヘッド部９に周方向に間隔をあけて１〜３つの切欠部１３及びインサート取付座が形成されており、各インサート取付座に装着された切削インサート１４の各切刃４と軸線Ｏとがなす角度が、互いに異なるように設定されている。
切削インサート１４は、超硬合金等の硬質材料で形成されており、ヘッド部９においてインサート取付座の工具回転方向Ｔの前方に設けられたクランプネジをねじ込むことで、該インサート取付座に固定されている。

特に図示していないが、ヘッド部９においてインサート取付座の基端側に位置する部分（ヘッド部９の基端部のうち周方向に沿うインサート取付座に対応する部分）には、該インサート取付座に装着された切削インサート１４の軸線Ｏ方向に沿う位置を調整するための押圧ネジが設けられている。前記押圧ネジは、ヘッド部９において基端側を向く端面（基端面）に開口するとともに軸線Ｏ方向に沿って延びる雌ネジ孔（不図示）に螺着しており、かつ、該雌ネジ孔内に収容されている。

また、周方向に隣り合うインサート取付座同士の間には、超硬合金等の硬質材料で形成されたガイドパッドがそれぞれ配置されていてもよい。尚、この場合、軸線Ｏ方向に沿う縦断面視で、ガイドパッドの先端外周面が延びる方向と軸線Ｏとがなす角度は、該ガイドパッドの工具回転方向Ｔの前方に位置するインサート取付座に装着された切削インサート１４の切刃４が延びる方向と軸線Ｏとがなす角度と同一に設定される。

また、ヘッド部９の外周面のうち、インサート取付座の工具回転方向Ｔの前方に位置する部分には、工具本体２の前記クーラント供給孔に連通するクーラント噴出孔１５がそれぞれ開口されている。クーラント噴出孔１５は、該クーラント噴出孔１５の工具回転方向Ｔの後方に位置するインサート取付座に装着された切削インサート１４の切刃４に対して、及び、リーマ３の刃先部５に対して、クーラント（切削油）を供給可能に開口されている。

また、周方向に隣り合う切欠部１３同士の間には、ヘッド部９の基端部を軸線Ｏ方向に貫通する貫通孔がそれぞれ形成されており、該貫通孔には、ヘッド部９を工具本体２に取り付ける取付ネジ１６が挿通されている。これら取付ネジ１６は、工具本体２のヘッド取付部１１の先端面に開口されて基端側に延びる取付ネジ穴１７にそれぞれ螺着され、これにより、ヘッド部９が工具本体２に着脱可能に装着されている。
尚、取付ネジ１６を用いてヘッド部９を工具本体２に装着する代わりに、ヘッド取付部１１の外周面に雄ネジ部を設け、ヘッド部９の基端面から先端側へ向けて窪む凹部を形成するとともに該凹部の内周面に雌ネジ部を設けて、これら雄ネジ部と雌ネジ部とを螺着してヘッド部９を工具本体２に着脱可能に装着する構成としてもよい。

また、ヘッド部９の内周面は、軸線Ｏ方向の基端部（後述する筒状部７とヘッド取付部１１とのテーパ状をなす連結部分１９ａに対応する部分）を除いて、軸線Ｏ方向に沿って一定の直径（内径）とされている。ヘッド部９の内径は、筒状部７の外径と略同一とされており、ヘッド部９の内周面を、筒状部７の外周面に対して摺接させつつ基端側へ向けて嵌め入れることで、ヘッド部９は筒状部７に対して取り外し可能に嵌め合わされている。このようにヘッド部９は、筒状部７の径方向外側に着脱可能に嵌合される。

そして、図３及び図４に示されるように、筒状部７の周壁の壁内には、油等の液体（流体）が充填される流体室１８が設けられている。具体的に、この筒状部７の周壁は、工具本体２に一体に形成された外筒（前記周壁のうち流体室１８の径方向外側に位置する外壁）１９と、外筒１９内に液密に嵌合される内筒（前記周壁のうち流体室１８の径方向内側に位置する内壁）２０と、を備えており、流体室１８は、これら外筒１９と内筒２０の間に画成されている。

筒状部７の周壁のうち、外筒１９は、工具本体２のヘッド取付部１１の先端面から先端側へ向けて立設されている。外筒１９の外周面においてヘッド取付部１１に連結される基端部（連結部分）１９ａは、基端側へ向かうに従い漸次拡径するテーパ状に形成されている。また、外筒１９の外周面のうち基端部１９ａ以外の部分は、軸線Ｏ方向に沿って一定の直径（外径）とされている。

また、外筒１９の内周面のうち基端部１９ｂは、該基端部１９ｂ以外の部分よりも内径が大きくなっており、この基端部１９ｂ以外の部分については、軸線Ｏ方向に沿って一定の直径（内径）とされている。
また、工具本体２における外筒１９の基端側には、工具本体２内において軸線Ｏ方向に延びるとともに外筒１９内へ向けて先端側に開口する装着孔２１が形成されており、これら外筒１９内と装着孔２１内とは、互いに連通されている。図示の例では、装着孔２１の内径が、外筒１９の内径よりも小さく、該外筒１９に嵌合する内筒２０の内径よりは僅かに大きくなっている。尚、装着孔２１内には、リーマ３のシャンク部６が挿入されてもよい。

筒状部７の周壁のうち、内筒２０は、外筒１９内に着脱可能に嵌合している。具体的には、内筒２０における先端部２０ａは、該先端部２０ａ以外の部分よりも外径が大きくなっており、内筒２０のうち前記先端部２０ａ以外の部分が外筒１９内に挿入されている。内筒２０の先端部２０ａにおける外径は、外筒１９の基端部１９ａ以外の部分における外径より僅かに小さくなっている一方、内筒２０の外周面における先端部２０ａと、外筒１９の外周面における基端部１９ａ以外の部分とは、軸線Ｏ方向にほぼ段差なく連なっている。
また、内筒２０の先端部２０ａと該先端部２０ａ以外の部分との間に形成されて基端側を向く端面２０ｂは、外筒１９の先端開口縁に当接されている。

また、内筒２０の外周面における先端部２０ａ以外の部分には、シール溝２３及び流体収容溝２４が、基端側へ向けてこの順に形成されている。
シール溝２３は、流体収容溝２４の先端側に位置しているとともに、該流体収容溝２４から離間して配置されており、内筒２０の外周面から径方向内側へ向けて窪むとともに周方向に沿って延びる環状をなしていて、該シール溝２３内には、環状をなすＯリング等のシール部材２５が配設されている。

また、流体収容溝２４は、内筒２０の外周面から径方向内側へ向けて窪むとともに周方向に沿って延びる環状をなしており、該流体収容溝２４の軸線Ｏ方向に沿う溝幅は、シール溝２３の溝幅よりも大きくなっている。また図示の例では、内筒２０の周壁のうち流体収容溝２４が位置する部分の径方向に沿う厚さ（肉厚）と、外筒１９においてこの流体収容溝２４の径方向外側に位置する部分の前記厚さとが、互いに同等とされている。

また流体収容溝２４は、内筒２０の外周面に軸線Ｏ方向に間隔をあけて複数形成されており、本実施形態の例では、軸線Ｏ方向に間隔をあけて２つ形成されている。図４に示される縦断面視で、流体収容溝２４における底面（径方向外側を向く面）は、軸線Ｏ方向に沿って直線状に延びており、該流体収容溝２４において先端部に位置する側面（壁面）は、径方向外側へ向かうに従い漸次先端側へ向けて延びており、該流体収容溝２４において基端部に位置する側面は、径方向外側へ向かうに従い漸次基端側へ向けて延びている。

そして、このような内筒２０の流体収容溝２４と、該流体収容溝２４が対向する外筒１９の内周面部分とにより画成される空間（通路）が、前記流体室１８に含まれる。すなわち、本実施形態において流体室１８は、流体収容溝２４の形状に対応して周方向に延びる環状流体室部２６を有しており、筒状部７の周壁の壁内には、前記環状流体室部２６が軸線Ｏ方向に間隔をあけて複数設けられている。

流体室１８内には、油等の液体（流体）が充填されており、特に図示していないが、該流体室１８は、環状流体室部２６から内筒２０及び外筒１９の少なくともいずれかを通して工具本体２内に連通する圧力伝達路を備えている。この圧力伝達路は、工具本体２内に密閉状態とされて形成（内蔵）された流路であり、該圧力伝達路の流路の一端が前記環状流体室部２６に連通され、該流路の他端は、工具本体２の外面に開口する圧力調整ネジ孔に連通しているとともに、該圧力調整ネジ孔に螺着された圧力調整ネジ（圧力調整手段）によって閉塞されている。
そして、圧力調整ネジ孔に対する圧力調整ネジのねじ込み量を調整することにより、流体室１８内の液体の圧力（内圧）が増大又は減少するように構成されている。

内筒２０の外周面における前記先端部２０ａ以外の部分のうち、シール溝２３及び流体収容溝２４以外の部位については、軸線Ｏ方向に沿って一定の直径（外径）とされている。具体的に、内筒２０の外周面のうち先端部２０ａ以外の部分の外径は、外筒１９の内周面のうち前記基端部１９ｂ以外の部分の内径と略同一とされており、内筒２０の外周面のうち先端部２０ａ以外の部分を、外筒１９の内周面（のうち基端部１９ｂ以外の部分）に対して摺接させつつ基端側へ向けて嵌め入れることで、内筒２０は外筒１９に対して取り外し可能に嵌め合わされている。尚、図示の例では内筒２０の外周面の基端部２０ｃが、基端側へ向かうに従い漸次縮径する面取り形状とされており、該基端部２０ｃは外筒１９の基端部１９ｂ内に位置している。

内筒２０の内周面は、軸線Ｏ方向に沿って一定の直径（内径）とされている。内筒２０の内径は、リーマ３のシャンク部６の外径と略同一とされており、リーマ３のシャンク部６の外周面を、筒状部７の内筒２０の内周面に対して摺接させつつ基端側へ向けて嵌め入れることで、リーマ３は筒状部７に対して取り外し可能に嵌め合わされている。このようにリーマ３は、筒状部７の径方向内側に着脱可能に嵌合され、この嵌合状態において、リーマ３の刃先部５は、筒状部７から先端側へ向けて突出して延びている。

そして、筒状部７の周壁のうち環状流体室部２６（流体室１８）の径方向内側及び径方向外側に位置する内壁及び外壁（内筒２０において軸線Ｏ方向に沿う環状流体室部２６に対応する部分、及び、外筒１９において軸線Ｏ方向に沿う環状流体室部２６に対応する部分）が、該環状流体室部２６内の液体の圧力の変化に応じて径方向に弾性変形可能とされている。すなわち、流体室１８内の流体の圧力が高められることで、前記外壁（外筒１９）は径方向外側に向けて弾性変形するとともにヘッド部９に押圧され、前記内壁（内筒２０）は径方向内側へ向けて弾性変形するとともにリーマ３に押圧される。

より詳しくは、筒状部７の周壁には、その径方向内側からリーマ３が嵌合し、その径方向外側からヘッド部９が嵌合していることから、筒状部７の周壁のうち内壁（内筒２０）が径方向内側に弾性変形し膨出されることで、該筒状部７とリーマ３とが互いに押圧されて相対移動不能に固定され、筒状部７の周壁のうち外壁（外筒１９）が径方向外側に弾性変形し膨出されることで、該筒状部７とヘッド部９とが互いに押圧されて相対移動不能に固定される。尚、筒状部７の周壁の剛性は上述の通り弾性変形可能な程度とされ、リーマ３及びヘッド部９の各剛性に比べて低いが、このように筒状部７の周壁がリーマ３とヘッド部９との間に径方向から挟まれることで、該筒状部７の周壁の剛性は実質的に高められている。

次に、本実施形態の工具本体２に、リーマ３及びヘッド部９を装着する手順について説明する。
図１及び図２において、まず工具本体２の筒状部７にヘッド部９を外嵌するとともに、取付ネジ１６を取付ネジ穴１７にねじ込んで、ヘッド部９を工具本体２のヘッド取付部１１に装着する。尚、この時点で取付ネジ１６は仮締め状態とし、後述する筒状部７、ヘッド部９及びリーマ３の芯合わせ後に本締めすることとしてもよく、或いは、この時点で取付ネジ１６を本締めしても構わない。

次いで、筒状部７内にリーマ３を挿入するとともに、該リーマ３の基端部を工具本体２内（例えば装着孔２１内）に設けられた当接部（不図示）に突き当てるか、リーマ３外周面に設けられた目印等に合わせて軸線Ｏ方向の位置を調整した状態で、前記圧力調整ネジをねじ込む（前記圧力調整ネジ孔に対するねじ込み量を増やす）ことにより流体室１８内の液体の圧力を増大させる。

これにより、工具本体２の筒状部７、ヘッド部９及びリーマ３が、互いに軸線Ｏ上に同軸配置されるように径方向に芯合わせされつつ、筒状部７とヘッド部９との相対移動、及び、筒状部７とリーマ３との相対移動がそれぞれ規制されて、これら筒状部７、ヘッド部９及びリーマ３があたかも一体化された如く互いに強固に固定される。

この切削工具１を用いて切削加工を行った後は、この切削加工とは異なる次の加工形態（粗加工や仕上げ加工等）や次に加工するバルブシート形状などに合わせて、上述した手順とは逆の手順により、ヘッド部９及び／又はリーマ３を取り外して、別のヘッド部９及び／又はリーマ３に交換する。

尚、工具本体２からヘッド部９及びリーマ３を取り外すには、前記圧力調整ネジを緩める（前記圧力調整ネジ孔に対するねじ込み量を減らす）ことにより流体室１８内の液体の圧力を低減させることで、筒状部７の周壁が復元変形してヘッド部９及びリーマ３が取り外し可能な状態となる。さらにヘッド部９を取り外すには、取付ネジ穴１７に対する取付ネジ１６の螺着を解除すればよい（取付ネジ１６を取り外せばよい）。
上述した工具本体２の筒状部７に対するヘッド部９及びリーマ３の着脱作業は、基本的には、工作機械の外部（機外）において行われるが、これに限定されるものではなく、例えば工作機械の主軸に工具本体２を装着した状態のまま、該工具本体２の筒状部７に対してヘッド部９及びリーマ３を着脱することも可能である。

以上説明した本実施形態の切削工具１によれば、工具本体２の先端部に筒状部７が設けられており、この筒状部７の径方向内側にリーマ（穴加工工具）３が嵌合され、この筒状部７の径方向外側にヘッド部９が嵌合された状態で、筒状部７の周壁の壁内に形成された流体室１８内の液体（流体）の圧力が高められることで、該周壁のうち流体室１８の径方向内側及び径方向外側に位置する内壁及び外壁（内筒２０及び外筒１９）が径方向にそれぞれ弾性変形して、これら筒状部７、リーマ３及びヘッド部９が、互いに工具本体２の軸線Ｏに同軸状に芯合わせされつつ固定されるようになっている。

具体的に、工具本体２に設けられた前記圧力調整ネジ（圧力調整手段）により筒状部７の周壁の流体室１８内の液圧（流体の圧力）が高められると、該周壁のうち流体室１８の径方向内側に位置する内壁（本実施形態では内筒２０）は径方向内側へ向けて膨出変形され、該内壁の内周面（内筒２０の内周面）がリーマ３のシャンク部６の外周面に押圧されることで、リーマ３はその中心軸Ｃが工具本体２の軸線Ｏに精度よく一致させられ（振れ出し調整され）つつ、芯合わせされる。
また、筒状部７の周壁のうち流体室１８の径方向外側に位置する外壁（本実施形態では外筒１９）は径方向外側へ向けて膨出変形され、該外壁の外周面（外筒１９の外周面）がヘッド部９の内周面に押圧されることで、ヘッド部９はその中心軸が工具本体２の軸線Ｏに精度よく一致させられ（振れ出し調整され）つつ、芯合わせされる。

このようにして、筒状部７、リーマ３及びヘッド部９が、互いに径方向に押圧され密着した嵌合状態になることで、工具本体２の先端部は、あたかもこれら筒状部７、リーマ３及びヘッド部９が一体化したように強固に固定され、これにより例えば切削加工時に切削負荷等の外力がこの工具に作用しても十分な程度に、工具剛性が確保される。

具体的に、本実施形態とは異なり、例えば筒状部７の周壁のうち径方向内側に位置する内壁（内筒２０）のみが径方向内側に向けて弾性変形可能な構成（従来のハイドロチャック構造）の場合は、該内壁がリーマ３を押圧する反力により筒状部７が径方向外側へ向けて変形（拡径）したり、リーマ３に対する把持力が十分に確保できなかったりするおそれがある。
一方、本実施形態によれば、筒状部７の周壁のうち径方向内側に位置する内壁（内筒２０）が径方向内側に向けて弾性変形し、かつ、該周壁のうち径方向外側に位置する外壁（外筒１９）が径方向外側に向けて弾性変形して、リーマ３及びヘッド部９との間で押圧し合い、互いに反力を打ち消し合う作用が得られることから、筒状部７の変形が効果的に抑制されるとともにリーマ３に対する把持力が確保され、工具剛性を十分に確保することが可能である。
つまり本実施形態においては、従来のハイドロチャック構造にない筒状部７の径方向外側への膨出変形をあえて行い、これにより該筒状部７の径方向外側に配置したヘッド部９との隙間を埋めて、工具本体２の先端部をあたかも一体化させ、高剛性で確実な締結状態を得ることが可能となった。

さらに、これら筒状部７、リーマ３及びヘッド部９同士の振れ出し調整及び固定は、流体室１８内の液体の圧力を高めるという簡単な操作により行えるから、作業性がよい。すなわち、例えば本実施形態とは異なり、工具本体の筒状部に対してリーマやヘッド部を取り付ける際に、これらを振れ出し調整しつつ位置を固定する調整ネジ等は不要であり、本実施形態によれば、振れ出し調整及び固定の作業性が大幅に向上する。

このように本実施形態によれば、切削工具１のセッティングが短時間に効率よく行え、工数が削減されるとともに作業性が高められて、切削加工が高効率化され生産性が向上される。
尚、工具本体２の筒状部７からリーマ３及びヘッド部９を取り外すには、流体室１８内の液体の圧力を低下させればよく、これにより上述のように弾性変形した内壁（内筒２０）及び外壁（外筒１９）が復元変形して、筒状部７からリーマ３及びヘッド部９を簡単に取り外すことができる。

そして本実施形態によれば、工具本体２の先端部に筒状部７を設け、該筒状部７に対してリーマ３及びヘッド部９を径方向の内外から嵌合させるという簡単な構成によって、上述した優れた作用効果が得られる。

以上より、本実施形態によれば、工具本体２にリーマ３をハイドロチャック構造により着脱可能に装着して、着脱操作性及び振れ出し精度を高めつつ、工具剛性をも十分に確保できるのである。
さらに本実施形態によれば、ワーク機種対応が可能である。

また本実施形態では、工具本体２の先端部にヘッド部９が着脱可能に装着され、つまり工具本体２の先端部の剛性を十分に確保しつつ、該工具本体２とヘッド部９とを別体として分割式にすることが可能となったため、下記の作用効果が得られる。すなわち、例えば、切刃４形状や切刃４の軸線Ｏ回りの回転軌跡の直径が互いに異なる複数のヘッド部９を用意し、種々の加工穴の開口部形状（バルブシート形状やバルブシート径等）や加工の種類（粗加工や仕上げ加工等）に応じて、一組の工具本体２（及びリーマ３）に対して、ヘッド部９を選択的に交換可能である。これにより、設備費用を抑制しつつ少量多品種生産に容易に対応することができ、またヘッド部９やその切刃４の損傷時には、ヘッド部９の交換によって対応でき、費用を削減することができる。

また本実施形態では、流体室１８が、筒状部７の周壁において外壁（外筒１９）と内壁（内筒２０）との間で軸線Ｏ回り（周方向）に延びる環状流体室部２６を備えているので、上述した流体室１８を設けたことによる作用が、筒状部７の径方向の内外で周方向全域に亘って得られることになり、筒状部７とリーマ３、及び、筒状部７とヘッド部９が、周方向全域に亘ってより強固に、かつ確実に密着し固定されることになる。

さらに本実施形態では、環状流体室部２６が、筒状部７の周壁内において軸線Ｏ方向に間隔をあけて複数設けられているので、流体室１８に環状流体室部２６を設けたことによる前述した作用効果が、筒状部７において軸線Ｏ方向に間隔をあけて複数個所で得られることになり、より確実性が高められ好ましい。

また本実施形態では、筒状部７の周壁が、工具本体２に一体に形成された外筒（外壁）１９と、外筒１９内に液密に嵌合される内筒（内壁）２０と、を備えており、流体室１８が、これら外筒１９と内筒２０との間に形成されていることから、筒状部７の周壁を簡単な構成とすることができるとともに、流体室１８を所望形状に精度よく形成できる。

また本実施形態によれば、穴加工工具が、特に高精度が要求される仕上げ加工用のリーマ３であっても、リーマ３の振れ出し調整作業を特に必要とすることなく、筒状部７内にリーマ３をチャック（把持し固定）する操作のみによって、該リーマ３を工具本体２の軸線Ｏに精度よく芯合わせできる。

尚、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、前述の実施形態では、穴加工工具がリーマ３であるとしたが、これに限定されるものではなく、例えば穴加工工具は、リーマ３以外のガンドリル（ドリル）等であってもよい。

また、筒状部７の周壁が、外筒（外壁）１９と内筒（内壁）２０とを別体に備えた二重筒状構造であるとしたが、これに限定されるものではなく、例えば前記周壁が、外筒１９と内筒２０とが一体に形成された二重筒状構造であってもよい。

また、流体室１８が、軸線Ｏ回りに延びる環状流体室部２６を軸線Ｏ方向に間隔をあけて複数有していると説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、流体室１８は、例えば環状以外の軸線Ｏ回りに沿うＣ字状をなすＣ形流体室部を有していてもよく、それ以外の形状の流体室部を有していてもよい。また環状流体室部２６の数は前述の実施形態で説明した２つに限定されるものではなく、３つ以上や１つのみであってもよい。

また、流体室１８内には、油等の液体（流体）が充填されているとしたが、流体室１８内に充填される流体の種類は、その圧力が高められることによって内筒２０を径方向内側に向けて弾性変形させ、かつ、外筒１９を径方向外側に向けて弾性変形させることが可能なものであればよいことから、油等の液体に限定されるものではない。

また前述の実施形態では、ヘッド部９の切欠部１３におけるインサート取付座に、切刃４を有する切削インサート１４が着脱可能に配設されている例を用いて説明したが、これに限定されるものではなく、例えばヘッド部９の外周部に、切刃４を有する切刃部がロウ付け等により取り外し不能に一体化されていてもよい。

また前述の実施形態では、ヘッド部９が、工具本体２の先端部に着脱可能に装着された、分割式の工具本体２の一例について示したが、これに限定されるものではない。すなわちヘッド部９は、工具本体２に対して溶接や接着、或いはロウ付け（ヘッド部９全体が超硬合金で形成される場合など）等により、着脱不能に一体化されていてもよい。

その他、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、前述の実施形態、変形例及び尚書き等で説明した各構成（構成要素）を組み合わせてもよく、また、構成の付加、省略、置換、その他の変更が可能である。また本発明は、前述した実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。

１ 切削工具
２ 工具本体
３ リーマ（穴加工工具）
４ 切刃
７ 筒状部
９ ヘッド部
１８ 流体室
１９ 外筒（外壁）
２０ 内筒（内壁）
２６ 環状流体室部（流体室）
Ｏ 軸線

Claims (2)

1. 軸線回りに回転される工具本体と、
   前記工具本体の前記軸線方向に沿う先端側の端部に設けられ、前記軸線方向に延びる筒状部と、
   軸状をなし、前記筒状部の径方向内側に着脱可能に嵌合され、該筒状部から先端側へ向けて突出して延びる穴加工工具と、
   筒状をなし、前記筒状部の径方向外側に嵌合され、その外周部に切刃が設けられたヘッド部と、を備え、
   前記筒状部の周壁は、
   外壁と、
   内壁と、
   前記外壁と前記内壁の間に画成されて内部に流体が充填される流体室と、を備え、
   前記流体室内の流体の圧力が高められることで、前記外壁は径方向外側に向けて弾性変形するとともに前記ヘッド部に押圧され、前記内壁は径方向内側へ向けて弾性変形するとともに前記穴加工工具に押圧されることを特徴とする切削工具。
2. 請求項１に記載の切削工具であって、
   前記ヘッド部は、前記工具本体の先端部に着脱可能に装着されることを特徴とする切削工具。

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