JP2016020019A - 切削用工具 - Google Patents

Abstract

【課題】切削加工時の発熱を低減することにより、耐久性を向上させることができる切削用工具を提供する。
【解決手段】切削用工具１は、すくい面２の前方に切り屑ガイド２０が付設され、切り屑ガイド２０は、切削用工具１の刃先に向かって楔状に形成され、切り屑Ｒを案内する一方の面２１と、すくい面２との間に所定の隙間Ｔを形成する他方の面２２とを備え、切り屑ガイド２０の他方の面２２にエアー噴出口４と、すくい面２にクーラント噴出口５を形成し、クーラント噴出口５をエアー噴出口４より切削用工具１の刃先に近い位置とし、クーラント噴出口５と連通するクーラント供給路８と、エアー噴出口４と連通するエアー供給路７が形成され、クーラント供給路８およびエアー供給路７が、それぞれクーラント源およびエアー源に接続され、すくい面２は、クーラント噴出口５とエアー噴出口４を介して隙間に供給されるクーラントとエアーによって冷却される。
【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械に取り付けられて、ワークを切削加工する切削用工具に関する。

切削用工具における切削部の発熱は、多くの場合において切削部の硬度の低下をもたらし、工具の磨耗につながることが知られている。また、切削部が切り屑と接触することにより高圧高温の状態となり、工具材料やワーク材料の化学成分同士の反応が活発化して化学反応を起こしやすくなり、いっそう工具の磨耗を進行させることが知られている。このため、旋盤等の工作機械に取り付けられて、ワークを切削加工する切削用工具は、その切削時の発熱を低減することが重要な課題であった。

例えば、特許文献１には、ワークに切り込みを行うすくい面と、ワークの仕上面との間に所定の逃げ角を有する逃げ面とを備えた工具において、工具の外部からすくい面と逃げ面とに、それぞれ冷却媒体である流体を別々のノズルを介して供給する切削用工具が開示されている。また、特許文献２には、工具本体に流体の供給路を設け、逃げ面に対して平行となる方向から、供給路を介して刃先に向かって冷却媒体であるオイルミストを供給する切削用工具が開示されている。これらによれば、すくい面または逃げ面に対して冷却媒体を供給することにより、切削用工具の切削時の発熱を低下させ、切削部の磨耗をある程度は低減することができる。

特開平６−３１５０２号公報 特開２００６−１３６９５３号公報

しかしながら、上記の切削用工具においては、供給された冷却媒体が、必ずしも切削用工具の刃先には行き渡らず、工具の切削部を十分に冷却することができない場合がある。特にワークに対して切り込みを行うすくい面は、ワークの切り屑と接触することにより閉塞されている場合があり、すくい面に向けて外部から冷却媒体を供給しても、最も発熱が著しいすくい面まで到達させることが難しく、十分に冷却することができなかった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、切削加工時の発熱を低減することにより、耐久性を向上させることができる切削用工具を提供することにある。

請求項１に係わる発明は、ワークに対して切り込むすくい面と前記ワークの加工面との接触を防ぐ逃げ面とを備え、工作機械に取り付けられて前記ワークに対して相対移動することにより、前記ワークを切削加工する切削用工具において、前記切削用工具は、前記すくい面の前方に切り屑ガイドが付設され、前記切り屑ガイドは、前記切削用工具の刃先に向かって楔状に形成され、前記すくい面により切削された切り屑の流出方向を案内する一方の面と、前記すくい面に対向して前記すくい面との間に所定の隙間を形成する他方の面とを備え、前記すくい面に開口するクーラント噴出口を形成し、前記クーラント噴出口と連通しクーラントが供給されるクーラント供給路が形成され、前記クーラント供給路がクーラント源に接続され、前記すくい面は、前記クーラント噴出口を介して前記隙間に供給されるクーラントよって冷却されることを特徴とする。

上記のように構成した請求項１の発明によれば、切り屑ガイドが、切削された切り屑を案内することにより、クーラント噴出口からすくい面の切り屑との当接部位に至る冷却媒体の流路を切り屑に塞がれないようにすることができる。冷却媒体の流路となる隙間内には、クーラント噴出口から冷却媒体であるクーラントが供給される。冷却媒体の流路が確保されることよって、すくい面の切り屑との当接部位まで到達するので、当接部位を確実に冷却することができる。したがって、発熱によるすくい面の切削部の磨耗を低減し、切削用工具の耐久性を向上させることができる。

請求項２に係わる発明は、請求項１に記載の切削用工具であって、前記切り屑ガイドの他方の面に開口するエアー噴出口を形成し、前記エアー噴出口と連通しエアーが供給されるエアー供給路が形成され、前記エアー供給路が、エアー源に接続され、前記すくい面は、前記エアー噴出口を介して前記隙間に供給されるエアーによって冷却されることを特徴とする。

上記のように構成した請求項２の発明によれば、切り屑ガイドが、切削された切り屑を案内することにより、エアー噴出口からすくい面の切り屑との当接部位に至る冷却媒体の流路を切り屑に塞がれないようにすることができる。冷却媒体の流路となる隙間内には、エアー噴出口から冷却媒体であるエアーが供給される。冷却媒体の流路が確保されることよって、すくい面の切り屑との当接部位まで到達するので、当接部位を確実に冷却することができる。したがって、発熱によるすくい面の切削部の磨耗を低減し、切削用工具の耐久性を向上させることができる。

請求項３に係わる発明は、請求項１に記載の切削用工具であって、前記切り屑ガイドの他方の面に開口するエアー噴出口と、前記すくい面に開口するクーラント噴出口を形成し、前記クーラント噴出口を前記エアー噴出口より前記切削用工具の刃先に近い位置とし、前記クーラント噴出口と連通しクーラントが供給されるクーラント供給路と、前記エアー噴出口と連通しエアーが供給されるエアー供給路が形成され、前記クーラント供給路および前記エアー供給路が、それぞれクーラント源およびエアー源に接続され、前記すくい面は、前記クーラント噴出口と前記エアー噴出口を介して前記隙間に供給されるクーラントとエアーによって冷却されることを特徴とする。

上記のように構成した請求項３の発明によれば、切り屑ガイドが、切削された切り屑を案内することにより、クーラント噴出口からすくい面の切り屑との当接部位に至る冷却媒体の流路を切り屑に塞がれないようにすることができる。冷却媒体の流路となる隙間内には、クーラント噴出口から冷却媒体であるクーラントが供給され、さらに、クーラント噴出口の後方のエアー噴出口から冷却媒体である高圧のエアーが供給される。冷却媒体の流路が確保されることよって、隙間内に噴出されたクーラントは、後方からの高圧のエアーにより加速されて、すくい面の切り屑との当接部位まで到達するので、当接部位を確実に冷却することができる。したがって、発熱によるすくい面の切削部の磨耗を低減し、切削用工具の耐久性を向上させることができる。

請求項４に係わる発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の切削用工具であって、前記切り屑ガイドは、振動駆動装置に接続され、前記切削用工具の刃先に接近離隔する方向または切削方向に対して微振動させることを特徴とする。

上記のように構成した請求項４の発明によれば、振動駆動装置４０に接続された切り屑ガイドは、切削用工具の刃先に接近離隔する方向または切削方向に対して微振動させられる。切削された切り屑は、微振動する切り屑ガイドに当接すると、切り屑ガイドから容易に分離して、双方の間の摩擦力を低減させる。これにより、すくい面おける切削抵抗を低下させ、すくい面の発熱をいっそう低減することができる。したがって、切削用工具の耐久性をより向上させることができる。

請求項５に係わる発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の切削用工具であって、前記切り屑ガイドは、一方の面に前記切り屑と当接する部位に転がり軸受を付設したことを特徴とする。

上記のように構成した請求項５の発明によれば、切削された切り屑は、切り屑ガイドに当接すると、転がり軸受を介して案内される。この転がり軸受は、切り屑ガイドと切り屑との間の潤滑性を向上させ、双方の間の摩擦力を低減させる。これにより、すくい面おける切削抵抗を低下させ、すくい面の発熱をいっそう低減することができる。したがって、切削用工具の耐久性をより向上させることができる。

本発明によれば、切削加工時の発熱を低減することにより、耐久性を向上させることができる切削用工具を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係わる切削用工具によりワークを加工している状態を示した断面図である。 図１の切り屑ガイドのＡ矢視図ある。 図１の切削用工具のＢ矢視図である。 本発明の第２の実施形態に係わる切削用工具によりワークを加工している状態を示した断面図である。 本発明の第３の実施形態に係わる切削用工具によりワークを加工している状態を示した断面図である。

［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態の切削用工具を図面に従って説明する。なお、本発明の切削用工具に該当する切削加工用バイト１は、以下、バイト１という。このバイト１は、旋盤等の工作機械において使用される切削用工具である。

図１に示すように、バイト１は、ノーズ１１と一体に形成されたシャンク１２と、後述する切り屑ガイド２０とから構成されている。

バイト１は、断面がほぼ正方形を呈する長尺状に形成されたノーズ１１と、ノーズ１１の後方に形成されたシャンク１２からなる。シャンク１２は、工作機械のホルダーに取り付けられる。バイト１は、高温でも化学的に安定しており、靭性が高く耐摩耗性に富んだ炭素工具鋼、合金工具鋼、高速度工具鋼、超硬合金、セラミックス等を基材として形成されている。

ノーズ１１はバイト１の刃先であり、ノーズ１１には、被削材であるワークＷに対して切り込みを行うすくい面２と、ワークＷの加工面との接触を防ぎ、すくい面２との間で所定の刃先角を形成する逃げ面３とが形成されている。すくい面２の前方には、切り屑ガイド２０が付設されている。

切り屑ガイド２０は、バイト１の刃先に向かって楔状に形成された先端部と、シャンク１２に支持される本体部とからなる。切り屑ガイド２０の先端部は、楔を構成する一方の面である外側面２１と、他方の面である内側面２２からなり、この外側面２１と内側面２２との間の角度は鋭角となっている。この角度は、被削材料、切削速度、送り量、切削方向、など種々の切削条件により異なる切り屑の形状に合わせて設定される。

切り屑ガイド２０の外側面２１は平坦に形成され、すくい面２により切削された切り屑Ｒに当接して、切り屑Ｒの流出方向を案内する。切り屑ガイド２０の内側面２２はすくい面２に対向しており、すくい面２との間に所定の隙間Ｔを形成している。この隙間Ｔは、隙間Ｔ内に噴出された冷却媒体がすくい面２の切り屑との当接部位１ａに至る冷却媒体の流路となっている。切り屑ガイド２０の本体部は、ボルト穴２４が形成されており、ボルト穴２４に挿通された締結ボルト２５によりシャンク１２に固定されている。

図２に示すように、切り屑ガイド２０の内側面２２には、隙間Ｔ側に開口するエアー噴出口４が形成されている。エアー噴出口４は、隙間Ｔ内に高圧エアーを供給するエアー供給路７と連通しており、このエアー供給路７には、図示しないエアー源が接続されている。

図３に示すように、すくい面２は、隙間Ｔ側に開口するクーラント噴出口５が形成されている。また、図１に示すように、クーラント噴出口５は、エアー噴出口４よりバイト１の刃先に近い位置にある。このクーラント噴出口５は、隙間Ｔ内に冷却用クーラントを供給するクーラント供給路８と連通しており、このクーラント供給路８には、図示しないクーラント源が接続されている。

クーラント源は、バイト１を使用する工作機械において、バイト１による加工点を冷却するための冷却流体源である。この冷却流体は、工作機械の加工用のクーラントを用いることにより、特に新たな流体源を設けることなく、すくい面２を冷却することができる。

次に、本実施形態のバイト１を用いたワークＷに対する切削加工について説明する。
図１に示すように、ワークＷを工作機械の主軸に取り付けて回転させるとともに、バイト１を工作機械のホルダーに取り付け、ワークＷに対して所定の送り速度で接近させる。ワークＷのバイト１に対する回転移動、すなわち、バイト１のワークＷに対する相対移動により、ワークＷの外周面は、バイト１のすくい面２によって切削加工される。

このとき、切削された切り屑Ｒは、切り屑ガイド２０の外側面２１で案内されるので、クーラント噴出口５からすくい面２の切り屑との当接部位１ａに至る冷却媒体の流路を切り屑Ｒに塞がれないようにすることができる。

冷却媒体の流路となる切り屑ガイド２０の内側面２２とすくい面２との間の隙間Ｔ内には、クーラント噴出口５から冷却用クーラントが供給され、さらに、クーラント噴出口５の後方のエアー噴出口４から高圧のエアーが供給される。

冷却媒体の流路が確保されることよって、隙間Ｔ内に噴出されたクーラントは、後方からの高圧のエアーにより加速されて、すくい面２の切り屑Ｒとの当接部位１ａまで到達するので、当接部位１ａを確実に冷却することができる。したがって、発熱によるすくい面２の切削部の磨耗を低減し、バイト１の耐久性を向上させることができる。

[第２の実施形態]
本発明の第２の実施形態の切削用工具を図面に従って説明する。
本発明の切削用工具に該当する切削加工用バイト１００は、以下、バイト１００という。このバイト１００は、旋盤等の工作機械において使用される切削用工具である。

図４に示すように、バイト１００は、ノーズ１１と一体に形成されたシャンク１２と、切り屑ガイド２０とから構成され、切り屑ガイド２０は、超音波発振器４１に接続された振動駆動装置４０を介してシャンク１２に固定されている。振動駆動装置４０は、超音波発振器４１からの駆動信号にしたがって、切り屑ガイド２０を矢印方向、すなわち、バイト１００の刃先に接近離隔する方向または切削方向に微振動可能に保持されている。

次に、本実施形態のバイト１００を用いたワークＷに対する切削加工について説明する。
図４に示すように、ワークＷを工作機械の主軸に取り付けて回転させるとともに、バイト１００を工作機械のホルダーに取り付け、ワークＷに対して所定の送り速度で接近させる。ワークＷのバイト１００に対する回転移動、すなわち、バイト１００のワークＷに対する相対移動により、ワークＷの外周面は、バイト１００のすくい面２によって切削加工される。

このとき、振動駆動装置４０に接続された切り屑ガイド２０は、バイト１００の刃先に接近離隔する方向または切削方向に対して微振動させられる。切削された切り屑Ｒは、微振動する切り屑ガイド２０に当接すると、切り屑ガイド２０から容易に分離して、双方の間の摩擦力を低減させる。これにより、すくい面２おける切削抵抗を低下させ、すくい面２の発熱をいっそう低減することができる。したがって、バイト１００の耐久性をより向上させることができる。

[第３の実施形態]
本発明の第３の実施形態の切削用工具を図面に従って説明する。
本発明の切削用工具に該当する切削加工用バイト１１０は、以下、バイト１１０という。このバイト１１０は、旋盤等の工作機械において使用される切削用工具である。

図５に示すように、バイト１１０は、ノーズ１１と一体に形成されたシャンク１２と、切り屑ガイド２０とから構成され、切り屑ガイド２０の外側面２１の切り屑Ｒと当接する部位に転がり軸受を３０設けている。この転がり軸受３０は、切り屑ガイド２０の外側面２１に形成したポケットに、転動体となる玉を介装した構成となっている。この転動体には例えば針状ころを使用してもよい。

次に、本実施形態のバイト１１０を用いたワークＷに対する切削加工について説明する。
図５に示すように、ワークＷを工作機械の主軸に取り付けて回転させるとともに、バイト１１０を工作機械のホルダーに取り付け、ワークＷに対して所定の送り速度で接近させる。ワークＷのバイト１１０に対する回転移動、すなわち、バイト１１０のワークＷに対する相対移動により、ワークＷの外周面は、バイト１１０のすくい面２によって切削加工される。

このとき、切削された切り屑Ｒは、切り屑ガイド２０に当接すると、転がり軸受３０を介して案内される。この転がり軸受３０は、切り屑ガイド２０と切り屑Ｒとの間の潤滑性を向上させ、双方の間の摩擦力を低減させる。これにより、すくい面２おける切削抵抗を低下させ、すくい面２の発熱をいっそう低減することができる。したがって、バイト１１０の耐久性をより向上させることができる。

[他の実施形態]
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。例えば、上記実施形態では、クーラント噴出口またはエアー噴出口は、それぞれ１個としていたが、クーラント噴出口またはエアー噴出口を、それぞれ複数個形成してもよい。また、クーラント噴出口およびエアー噴出口を、ともに切り屑ガイドの内側面に形成するようにしてもよい。また、冷却媒体にオイルミストを使用するようにしてもよい。さらに、本発明をバイトのみでなく、フライスカッター等にも適用してもよい。

１ 切削加工用バイト、 １ａ 当接部位、 ２ すくい面、 ３ 逃げ面、
４ エアー噴出口、 ５ クーラント噴出口、 ７ エアー供給路、
８ クーラント供給路、 １１ ノーズ、 １２ シャンク、 ２０ 切り屑ガイド、
２１ 外側面、 ２２ 内側面、 ２４ ボルト穴、 ２５ 締結ボルト、
３０ 転がり軸受、４０ 振動駆動装置、 ４１ 超音波発振器、
１００，１１０ 切削加工用バイト、
Ｔ 隙間、 Ｗ ワーク、 Ｒ 切り屑

Claims (5)

1. ワークに対して切り込むすくい面と前記ワークの加工面との接触を防ぐ逃げ面とを備え、工作機械に取り付けられて前記ワークに対して相対移動することにより、前記ワークを切削加工する切削用工具において、
   前記切削用工具は、前記すくい面の前方に切り屑ガイドが付設され、
   前記切り屑ガイドは、前記切削用工具の刃先に向かって楔状に形成され、前記すくい面により切削された切り屑の流出方向を案内する一方の面と、前記すくい面に対向して前記すくい面との間に所定の隙間を形成する他方の面とを備え、
   前記すくい面に開口するクーラント噴出口を形成し、前記クーラント噴出口と連通しクーラントが供給されるクーラント供給路が形成され、前記クーラント供給路がクーラント源に接続され、前記すくい面は、前記クーラント噴出口を介して前記隙間に供給されるクーラントよって冷却されることを特徴とする切削用工具。
2. 請求項１に記載の切削用工具であって、
   前記切り屑ガイドの他方の面に開口するエアー噴出口を形成し、前記エアー噴出口と連通しエアーが供給されるエアー供給路が形成され、前記エアー供給路が、エアー源に接続され、前記すくい面は、前記エアー噴出口を介して前記隙間に供給されるエアーによって冷却されることを特徴とする切削用工具。
3. 請求項１に記載の切削用工具であって、
   前記切り屑ガイドの他方の面に開口するエアー噴出口と、前記すくい面に開口するクーラント噴出口を形成し、前記クーラント噴出口を前記エアー噴出口より前記切削用工具の刃先に近い位置とし、前記クーラント噴出口と連通しクーラントが供給されるクーラント供給路と、前記エアー噴出口と連通しエアーが供給されるエアー供給路が形成され、前記クーラント供給路および前記エアー供給路が、それぞれクーラント源およびエアー源に接続され、前記すくい面は、前記クーラント噴出口と前記エアー噴出口を介して前記隙間に供給されるクーラントとエアーによって冷却されることを特徴とする切削用工具。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の切削用工具であって、
   前記切り屑ガイドは、振動駆動装置に接続され、前記切削用工具の刃先に接近離隔する方向または切削方向に対して微振動させることを特徴とする切削用工具。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の切削用工具であって、
   前記切り屑ガイドは、一方の面に前記切り屑と当接する部位に転がり軸受を付設したことを特徴とする切削用工具。

Images