JP2017030091A - 切削ヘッドおよびヘッド交換式切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】工具本体への取付剛性や取付強度を確実に確保することが可能な切削ヘッドおよびこの切削ヘッドを軸状の工具本体先端部に着脱可能に取り付けたヘッド交換式切削工具を提供する。
【解決手段】軸線Ｏを中心とした円盤状のヘッド本体２を備え、このヘッド本体２の軸線Ｏ方向先端側には切刃部３が形成されるとともに、軸線Ｏ方向後端側には取付部４が形成されており、取付部４の後端面４Ａには係合部７が形成され、この係合部７は、軸線Ｏに直交する断面において軸線Ｏに対する外周側に膨らむ曲率半径の大きな曲線と曲率半径の小さな曲線とが交互に連続した輪郭線を有する周面７Ａを備えるとともに、取付部４の外周面４Ｂは、軸線Ｏ方向後端側に向かうに従い外径が小さくなる軸線Ｏを中心とした円錐面状に形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、先端側に切刃部が形成されて、軸線回りに回転される軸状の工具本体の先端部に着脱可能に取り付けられることにより被削材の切削加工を行う切削ヘッド、および該切削ヘッドを取り付けたヘッド交換式切削工具に関するものである。

例えば、自動車等のエンジンにおけるクランクシャフトのクランクピン外周面の切削加工は、従来はピンミラーカッターを用いて専用の加工装置により行われていたが、例えば特許文献１には、フライス盤を用いて、軸状の工具本体の先端部に底刃を有する底刃カッタによりクランクシャフトの加工を行うことが記載されている。

また、このような軸状の工具本体の先端部に底刃を有するカッタとして、例えば特許文献２には、切刃を有する切削ヘッドに凹みまたは突起を設けるとともに、軸状の工具本体先端部には逆に突起または凹みを設け、凹みに突起を貫入した上で頭付きボルトにより切削ヘッドを取り付けたものが提案されている。凹みの内周面と突起の外周面は、３つまたは４つの径の小さな円弧と、これらの円弧の間にある径の大きい円弧からなる多角形輪郭を有し、切削ヘッドが無負荷の状態では間に環状間隙が形成されていて、負荷状態では切削ヘッドが相対的に回転して３つまたは４つの接触領域が形成される。

特表２００８−５２１６２５号公報 特表平８−５０７００３号公報

ところが、この特許文献２に記載されたヘッド交換式切削工具では、切削ヘッドは、工具本体の軸線方向においては、頭付きボルトの頭部によって押圧されて凹みの底面と突起の端面とが当接することにより固定されているだけである。このため、切削ヘッドの取付剛性や取付強度を確保することができなくなり、頭付きボルトが僅かに緩んだだけでも切削ヘッドががたついて加工精度が損なわれたり、切削ヘッドに割損や欠損が生じたりするおそれがある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、工具本体への取付剛性や取付強度を確実に確保することが可能な切削ヘッド、および該切削ヘッドを軸状の工具本体先端部に着脱可能に取り付けたヘッド交換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、本発明の切削ヘッドは、軸線を中心とした円盤状のヘッド本体を備え、このヘッド本体の上記軸線方向先端側には切刃部が形成されるとともに、該軸線方向後端側には取付部が形成されており、上記取付部の後端面には係合部が形成され、この係合部は、上記軸線に直交する断面において該軸線に対する外周側に膨らむ曲率半径の大きな曲線と曲率半径の小さな曲線とが交互に連続した輪郭線を有する周面を備えるとともに、上記取付部の外周面は、上記軸線方向後端側に向かうに従い外径が小さくなる該軸線を中心とした円錐面状に形成されていることを特徴とする。

また、本発明のヘッド交換式切削工具は、上記軸線回りに回転させられる軸状の工具本体の先端部に、このような切削ヘッドが着脱可能に取り付けられたヘッド交換式切削工具であって、上記工具本体の先端部には、上記ヘッド本体の取付部が取り付けられるヘッド取付座が形成され、このヘッド取付座には、上記工具本体の周方向に上記係合部と係合させられる被係合部と、この被係合部の周りに配置される周壁部とが設けられ、上記周壁部の内周面は、上記取付部の外周面と密着可能な上記軸線を中心とした凹円錐面状に形成されていることを特徴とする。

上述のように構成された切削ヘッドにおいては、そのヘッド本体の軸線方向後端側に形成された取付部に係合部が形成されており、この係合部が、ヘッド交換式切削工具の工具本体先端部に形成されたヘッド取付座の被係合部と工具本体の周方向に係合することにより、切削ヘッドが周方向に拘束される。また、係合部の周面は、軸線に直交する断面において該軸線に対する外周側に膨らむ曲率半径の大きな曲線と曲率半径の小さな曲線とが交互に連続した輪郭線を有しているので、被係合部と係合して切削ヘッドが軸線回りに回転されつつ切削を行う際の応力の集中を避けることができる。

そして、さらに取付部の外周面は、軸線方向後端側に向かうに従い外径が小さくなる円錐面状に形成されており、この円錐面状の取付部外周面が、上記被係合部の周りに形成された周壁部の凹円錐面状の内周面と密着して、ヘッド本体がヘッド取付座に取り付けられる。従って、この周壁部によって高い取付剛性や取付強度で切削ヘッドを保持して取り付けることができ、切削ヘッドのがたつきによる加工精度の劣化やヘッド本体の損傷を確実に防ぐことが可能となる。

ここで、切削ヘッドの上記係合部は、取付部の円錐面状の外周面が形成された部分から軸線方向後端側に突出して、その外周面が上述のような輪郭線をなす断面とされていてもよく、この場合に被係合部は上記周壁部の内側で軸線方向後端側に凹む凹孔となる。ただし、この係合部を、上記取付部の後端面から軸線方向先端側に凹む凹孔として形成して、この凹孔の内周面を、軸線に直交する断面において曲率半径の大きな凸曲線と曲率半径の小さな凸曲線とが交互に連続した輪郭線を有するように形成することにより、被係合部は周壁部の内側で軸線方向先端側に突出する凸部となり、この被係合部と周壁部との間で取付部の係合部と外周面との間の部分を保持することができるので、取付剛性や取付強度の一層の向上を図ることができる。

また、本発明のヘッド交換式切削工具では、上述のようにヘッド取付座の周壁部における円錐面状の内周面が、ヘッド本体の取付部における凹円錐面状の外周面と密着することにより、切削ヘッドがヘッド取付座に強固に保持されて取り付けられるので、こうして周壁部の内周面に取付部の外周面が密着した状態で、上記周壁部の先端面と上記ヘッド本体の間と、上記取付部の後端面と上記工具本体との間には、それぞれ上記軸線方向に間隔があけられているのが望ましい。これにより、周壁部の内周面と取付部の外周面が密着する前に、周壁部の先端面がヘッド本体と当接したり取付部の後端面が工具本体と当接したりするのを防ぐことができ、一層確実に切削ヘッドの取付剛性や取付強度の向上を図ることができる。

一方、上述したクランクピンの外周面の切削加工を行うような場合に、軸状の工具本体の突き出し量を大きくするときには、工具本体は剛性の高い超硬合金等の硬質材料によって形成されるのが望ましい。ただし、特許文献２に記載されているのと同様に、切削ヘッドを、ヘッド本体を上記軸線に沿って貫通する貫通孔に挿通された取付ボルトを雌ネジ部にねじ込むことにより、工具本体の先端部に着脱可能に取り付ける場合には、硬質材料にこのような雌ネジ部を直接形成するのは困難である。

そこで、このような場合には、ヘッド取付座に上記軸線を中心とした取付孔を形成し、この取付孔に工具本体よりも硬度の低い金属材料よりなる筒状の雌ネジ部材を挿入して取り付け、この雌ネジ部材の内周部に上記取付ボルトがねじ込まれる雌ネジ部を形成するのが望ましい。そして、特に、そのような場合には、上記取付孔の内周面には凹部を形成するとともに、上記雌ネジ部材は、該雌ネジ部材の外周部が上記凹部と係合することによって、上記取付孔に取り付けられるように構成することにより、雌ネジ部材と工具本体との取付強度を向上させて、切削ヘッドの取付剛性や取付強度をさらに一層確実に確保することができる。

以上説明したように、本発明によれば、切削ヘッドの工具本体への取付剛性や取付強度の向上を図ることができて、高い加工精度や工具寿命の延長を図ることができ、工具本体の突き出し量が大きい場合でも安定して円滑な切削加工を促すことが可能となる。

本発明の切削ヘッドの一実施形態を示す軸線方向先端側から見た斜視図である。 図１に示す実施形態を軸線方向後端側から見た斜視図である。 図１に示す実施形態の正面図である。 図１に示す実施形態の側面図である。 図１に示す実施形態の背面図である。 図３におけるＺＺ断面図である。 本発明のヘッド交換式切削工具の一実施形態を示す軸線方向先端側から見た斜視図である。 図７に示す実施形態の拡大正面図である。 図７に示す実施形態の側面図である。 図８におけるＺＺ拡大断面図である。 図７に示す実施形態の軸線方向先端側から見た先端部の拡大分解斜視図である。 図７に示す実施形態の軸線方向後端側から見た先端部の拡大分斜視解図である。 図７に示す実施形態の先端部の拡大分解側面図である。 図７に示す実施形態の先端部の拡大分解側断面図である。 図７に示す実施形態における雌ネジ部材の斜視図である。 図１５に示す雌ネジ部材の正面図である。 図１５に示す雌ネジ部材の側面図である。 図１６におけるＺＺ断面図である。 図１５に示す雌ネジ部材の変形例を示す斜視図である。 図１９に示す雌ネジ部材の正面図である。 図１９に示す雌ネジ部材の側面図である。 図２０におけるＺＺ断面図である。

図１ないし図６は、本発明の切削ヘッドの一実施形態を示すものであり、図７ないし図１８は、この一実施形態の切削ヘッドを取り付けた、あるいは取り付けられるヘッド交換式切削工具の一実施形態を示すものである。本実施形態の切削ヘッド１は、超硬合金等の硬質材料により軸線Ｏを中心とした円盤状に形成されたヘッド本体２を備え、このヘッド本体２の軸線Ｏ方向先端側（図４および図９において左側）には切刃部３が、軸線Ｏ方向後端側（図４および図９において右側）には切刃部３よりも小径の取付部４が、互いに一体に形成されている。

このような切削ヘッド１は、同じく軸線Ｏを中心とする軸状の工具本体１１の先端部に同軸に着脱可能に取り付けられる。さらに、この工具本体１１がマシニングセンタ等の工作機械の主軸に把持されることにより、軸線Ｏ回りに工具回転方向Ｔに回転されつつ該軸線Ｏに交差する方向に被削材に対して相対的に送りが与えられ、上記切刃部３により該被削材を切削加工する。

切刃部３は、取付部４よりも大径の外形円板状をなしており、その外周部には周方向に間隔をあけて複数条（本実施形態では６条）の切屑排出溝３Ａが、切刃部３の先端から軸線Ｏ方向後端側に向かうに従い工具回転方向Ｔの反対側に延びて切刃部３の後端面３Ｂに開口するように形成されている。また、これらの切屑排出溝３Ａの先端部には、内周側に向かう凹溝状のギャッシュ３Ｃがそれぞれ形成されている。

このうち、切屑排出溝３Ａの工具回転方向Ｔを向く壁面の外周側辺稜部には外周刃５Ａが、またギャッシュ３Ｃの工具回転方向Ｔを向く壁面の先端外周側辺稜部には底刃５Ｂがそれぞれ形成されている。さらに、本実施形態では、外周刃５Ａと底刃５Ｂが交差するコーナ部に凸円弧状のコーナ刃５Ｃが形成されており、すなわち本実施形態の切削ヘッド１はラジアスエンドミルの刃形を有している。

ここで、本実施形態の切削ヘッド１は、上述したクランクシャフトのクランクピン外周面の切削加工等に用いられるもので、切り込み量が小さく、外周刃５Ａの軸線Ｏ方向の長さは切刃部３の外径よりも十分に小さく設定され、また底刃５Ｂから取付部４の後端面４Ａまでのヘッド本体２の軸線Ｏ方向の厚さも、切刃部３の外径よりも小さく設定されている。なお、周方向に隣接する外周刃５Ａ、底刃５Ｂ、およびコーナ刃５Ｃの間隔は、隣接するもの同士で互いに異なる大きさとされている。

さらに、ヘッド本体２には、切刃部３先端の上記ギャッシュ３Ｃの内周部から軸線Ｏを中心として該ヘッド本体２を貫通する貫通孔６が形成されている。この貫通孔６は断面円形をなし、図６に示すように切刃部３の先端部において大径の一定内径で、切刃部３の後端部において後端側に向かうに従い漸次縮径し、取付部４において小径の再び一定内径となるように延びている。

さらにまた、取付部４の後端面４Ａにおけるこの貫通孔６の開口部には、本実施形態における係合部７として、後端面４Ａから軸線Ｏ方向先端側に凹む凹孔が形成されている。この係合部７は、軸線Ｏに略平行、または後端側に向かうに従い僅かに外周側に向かうように延びる内周面７Ａと、軸線Ｏに略垂直に延びる底面７Ｂとを有しており、この底面７Ｂに上記貫通孔６が開口している。

また、係合部７の内周面７Ａは、軸線Ｏに直交する断面において軸線Ｏに対する外周側に膨らむ曲率半径の大きな曲線と曲率半径の小さな曲線とが交互に連続した輪郭線を有している。本実施形態では、この内周面７Ａがなす輪郭線は、互いに等しい大きな半径の円弧と、やはり互いに等しい小さな半径の円弧とが３つずつ、互いに接するように交互に連続していて、軸線Ｏに関して１２０°ずつ回転対称形状に形成されている。なお、曲率半径の小さな曲線部分は、軸線Ｏ方向後端側から見て図５に示すように、切刃部３の周方向に隣接する切屑排出溝３Ａの間に位置している。

一方、取付部４の外周面４Ｂは、軸線Ｏ方向に亙って係合部７の上記内周面７Ａに外接する円よりも大きな直径の断面円形をなしていて、取付部４の後端面４Ａにおいても係合部７との間に肉厚が確保されるように形成されている。そして、この外周面４Ｂは、軸線Ｏ方向後端側に向かうに従い外径が漸次小さくなる軸線Ｏを中心とした円錐面状に形成されている。なお、軸線Ｏに沿った断面においてこの外周面４Ｂが軸線Ｏに対してなす傾斜角θは、１°〜１０°の範囲とされるのが望ましく、１．４°〜８．３°の範囲内に設定されるのがより望ましい。

このような切削ヘッド１が取り付けられる上記工具本体１１は、本実施形態ではヘッド本体２と同様に超硬合金等の硬質材料により、軸線Ｏを中心とした多段（２段）の円柱軸状に形成されている。工具本体１１の先端部には、ヘッド取付座１２が形成されるとともに、このヘッド取付座１２の底面１２Ａには軸線Ｏを中心とした取付孔１３が形成されて筒状の雌ネジ部材１４が取り付けられており、切削ヘッド１はヘッド本体２の上記貫通孔６に挿通された取付ボルト１５がこの雌ネジ部材１４にねじ込まれることにより、ヘッド取付座１２に着脱可能に取り付けられる。

工具本体１１の大径の後端部は、上述のように工具本体１１を工作機械の主軸に把持するためのシャンク部１１Ａとされており、このシャンク部１１Ａよりも先端側の小径の首部１１Ｂは、切削ヘッド１の外周刃５Ａの外径と略同等か極僅かに小さな外径を有している。また、工具本体１１の軸線Ｏ方向の長さは、外周刃５Ａの軸線Ｏ方向の長さやヘッド本体２の上記厚さよりも十分に大きくされている。さらに、工具本体１１には、その後端面から軸線Ｏに沿って取付孔１３よりも小径のクーラント孔１１Ｃが形成されていて、取付孔１３の底面に開口している。

取付孔１３は、軸線Ｏに直交する断面が略一定内径の円形をなしており、ただしその先端側部分の内周面には凹部１３Ａが形成されている。この凹部１３Ａは、例えば軸線Ｏに沿った断面が略円弧状をなす軸線Ｏを中心とした環状溝であり、軸線Ｏ方向に間隔をあけて複数条（本実施形態では４条）形成されている。なお、この凹部１３Ａの軸線Ｏ方向後端側を向く壁面は、先端側を向く壁面よりも軸線Ｏに対して急角度に形成されていてもよく、すなわち軸線Ｏに直交する平面により近い傾斜で取付孔１３の内周面に交差していてもよい。

このような取付孔１３に取り付けられる雌ネジ部材１４は、工具本体１１やヘッド本体２よりも硬度の低い鋼材等の金属材料により形成されていて、取付孔１３に挿入される円筒状の筒部１４Ａと、この筒部１４Ａの先端に一体形成されて取付孔１３からヘッド取付座１２の底面１２Ａに突出するフランジ状の被係合部１４Ｂとを備えている。筒部１４Ａの軸線Ｏ方向の長さは取付孔１３の深さよりも小さく設定されるとともに、筒部１４Ａの内周部は、取付孔１３の凹部１３Ａが形成された部分を超える後端側で一段小径とされ、取付孔１３の底部を介してクーラント孔１１Ｃと連通している。

また、この後端側の内周部よりも一段大径とされる筒部１４Ａの先端側の内周部は、被係合部１４Ｂの先端面に開口しており、この先端側内周部には雌ネジ部１４Ｃが形成されている。さらに、筒部１４Ａの外周部には、取付孔１３の上記凹部１３Ａの位置に合わせて凸部１４Ｄが形成されており、この凸部１４Ｄが凹部１３Ａと係合することによって雌ネジ部材１４は取付孔１３に固定されて取り付けられている。本実施形態では、凸部１４Ｄは軸線Ｏを中心とした環状の突条であって、凹部１３Ａと同数の凸部１４Ｄが形成されて係合している。

ここで、このように雌ネジ部材１４の外周部に凸部１４Ｄを形成して凹部１３Ａと係合させるには、筒部１４Ａの外径が取付孔１３の凹部１３Ａを除いた部分に嵌め入れ可能な大きさで、内周部に雌ネジ部１４Ｃが形成されていない雌ネジ部材１４を用意して、被係合部１４Ｂがヘッド取付座１２の底面１２Ａに当接するように筒部１４Ａを取付孔１３に嵌め入れ、次いでこの内周部の内径よりも僅かに大きな外径の雌ネジ部材１４より硬質なパンチを該内周部に圧入して筒部１４Ａを拡径させるように塑性変形させればよい。この塑性変形により、筒部１４Ａの外周部が凹部１３Ａに入り込むように凸部１４Ｄが形成されて凹部１３Ａと係合するので、しかる後に雌ネジ部１４Ｃを形成する。

さらに、雌ネジ部材１４の上記被係合部１４Ｂは、軸線Ｏ方向先端側から見て図１５および図１６に示すように、切削ヘッド１における係合部７の内周面７Ａが軸線Ｏに直交する断面においてなす輪郭線と相似な輪郭線を有する外周面を備えている。すなわち、この外周面の輪郭線は、互いに等しい大きな半径の円弧と、やはり互いに等しい小さな半径の円弧とが３つずつ、互いに接するように交互に連続して軸線Ｏに関して１２０°ずつ回転対称形状に形成され、ただしその大きさは係合部７よりも僅かに小さくされていて、係合部７に挿入可能とされている。

なお、この被係合部１４Ｂは、その外周面が内周面７Ａに摺接して係合部７に嵌め入れ可能とされていてもよく、また外周面と内周面７Ａとの間に極小さな間隙があけられていて、被係合部１４Ｂに係合部７が挿入されたヘッド本体２を軸線Ｏ回りに僅かに回転させることにより、内周面７Ａが被係合部１４Ｂの外周面と略面接触で当接して周方向に係合させられてもよい。さらに、被係合部１４Ｂの外周面は係合部７の内周面７Ａと同様に、図１７に示すように軸線Ｏに略平行でもよく、また後端側に向かうに従い僅かに外周側に向かうように延びていてもよい。

また、ヘッド取付座１２の底面１２Ａは軸線Ｏに垂直な平坦面とされるとともに、この底面１２Ａの外周側には、該底面１２Ａに突出した上記被係合部１４Ｂの周りに間隔をあけて配置されるように先端側に突出する円周壁状の周壁部１２Ｂが設けられている。そして、この周壁部１２Ｂの内周面１２Ｃは、図１０に示すように切削ヘッド１の上記取付部４の外周面４Ｂと密着可能な軸線Ｏを中心とした凹円錐面状に形成されている。なお、この周壁部１２Ｂの先端部には、軸線Ｏに垂直な先端面（工具本体１１の先端面）１２Ｄが残されるようにして外周部に面取りが施されている。

さらに、こうしてヘッド取付座１２の周壁部１２Ｂの内周面１２Ｃにヘッド本体２の取付部４の外周面４Ｂが密着した状態で、周壁部１２Ｂの上記先端面１２Ｄとヘッド本体２の間と、取付部４の後端面４Ａと工具本体１１との間には、それぞれ軸線Ｏ方向に間隔があけられている。本実施形態では、先端面１２Ｄとヘッド本体２の切刃部３の後端面３Ｂの間と、後端面４Ａとヘッド取付座１２の底面１２Ａとの間に間隔があけられる。また、この状態では、被係合部１４Ｂの先端面と係合部７の底面７Ｂとの間にも間隔があけられるように軸線Ｏ方向の被係合部１４Ｂの厚さと係合部７の深さが設定されている。

さらにまた、取付ボルト１５は、ヘッド本体２の貫通孔６における切刃部３先端部の大径部分に収容可能な大きさの頭部１５Ａと、取付部４の小径部分に挿通可能で雌ネジ部材１４の雌ネジ部１４Ｃにねじ込み可能な雄ネジ部１５Ｂとを備え、頭部１５Ａの裏面は軸線Ｏ方向後端側に向かうに従い漸次縮径していて、貫通孔６の切刃部３後端部において後端側に向かうに従い縮径する部分に密着可能とされている。さらに、頭部１５Ａの先端面には、レンチ等の作業用工具に係合可能な係合凹部１５Ｃが形成されるとともに、この係合凹部１５Ｃの底面から雄ネジ部１５Ｂの後端面にかけてはクーラント供給孔１５Ｄが貫通している。

このように構成される工具本体１１に、上記切削ヘッド１は、被係合部１４Ｂに係合部７を係合させるとともに取付部４の外周面４Ｂを周壁部１２Ｂの内周面１２Ｃに密着させてヘッド取付座１２に着座させられ、貫通孔６に挿通された取付ボルト１５を雌ネジ部材１４の雌ネジ部１４Ｃにねじ込むことにより着脱可能に取り付けられて、上述のような被削材の切削加工に用いられる。なお、この切削加工の際には、工作機械側から工具本体１１のクーラント孔１１Ｃに切削油剤等のクーラントが供給され、このクーラントは取付孔１３の底部、筒部１４Ａの内周部および取付ボルト１５のクーラント供給孔１５Ｄを介して係合凹部１５Ｃから先端側に噴出させられる。

このような構成の切削ヘッド１およびヘッド交換式切削工具においては、まずヘッド本体２における係合部７の周面（内周面７Ａ）が、軸線Ｏに直交する断面において軸線Ｏに対する外周側に膨らむ曲率半径の大きな曲線と曲率半径の小さな曲線とが交互に連続した輪郭線を有しており、この係合部７が工具本体１１の被係合部１４Ｂに周方向に係合することにより、切削ヘッド１が工具本体１１の周方向に拘束される。このため、切削加工時に切削ヘッド１に作用する回転力による応力が、例えば上記輪郭線が角部を有している場合のように該角部に集中することがなく、このような応力の集中によってヘッド本体２に欠損や割損等の損傷が生じるのを防ぐことができる。特に本実施形態では、被係合部１４Ｂの周面（外周面）も同様の輪郭線を有しているので、より確実に応力の集中を防ぐことができる。

そして、さらに上記係合部７が形成される取付部４の外周面４Ｂは、軸線Ｏ方向後端側に向かうに従い外径が小さくなる該軸線Ｏを中心とした円錐面状に形成されており、このような外周面４Ｂがヘッド取付座１２の周壁部１２Ｂにおける凹円錐面状の内周面１２Ｃに密着して切削ヘッド１がヘッド取付座１２に取り付けられる。このため、周壁部１２Ｂによって取付部４を安定的かつ強固に保持して高い取付剛性や取付強度で切削ヘッド１を取り付けることができ、切削加工時の切削ヘッド１のがたつき等を防いで加工精度の向上を図るとともにヘッド本体２の損傷もさらに確実に防止することが可能となり、上述のような工具本体１１の突き出し量が大きい場合でも安定して円滑な切削加工を促すことができる。

また、本実施形態では、上記係合部７が、取付部４の後端面４Ａから軸線Ｏ方向先端側に凹む凹孔として形成されており、この凹孔である係合部７の内周面７Ａが、上述のように軸線Ｏに直交する断面において曲率半径の大きな凸曲線と曲率半径の小さな凸曲線とが交互に連続した輪郭線を有している。従って、この係合部７に係合させられる工具本体１１側の被係合部１４Ｂはヘッド取付座１２の周壁部１２Ｂの内側に突出する凸部となり、これら被係合部１４Ｂの外周面と周壁部１２Ｂの内周面１２Ｃとの間で、ヘッド本体２の取付部４における外周面４Ｂと係合部７の内周面７Ａとの間の部分を挟み込むように保持することができるので、さらに切削ヘッド１を高い取付剛性、取付強度でヘッド取付座１２に取り付けることが可能となる。

ただし、本実施形態ではこのように係合部７が取付部４の後端面４Ａから凹む凹孔として形成されているが、これとは逆に後端面４Ａから軸線Ｏ方向後端側に突出する凸部として形成されて、この凸部の外周面が軸線Ｏに直交する断面において軸線Ｏに対する外周側に膨らむ曲率半径の大きな曲線と曲率半径の小さな曲線とが交互に連続した輪郭線を有していてもよい。この場合には、工具本体１１側の被係合部１４Ｂは軸線Ｏ方向後端側に凹む凹孔となるので、雌ネジ部材１４の筒部１４Ａの先端にこのような凹孔を備えたフランジ状の部材を一体に形成して係合部（凸部）７と係合させればよい。

さらに、本実施形態の切削ヘッド１は、上述のように切り込み量の小さいクランクシャフトのクランクピン外周面の切削加工等に用いられるものであって、外周刃５Ａの軸線Ｏ方向の長さやヘッド本体２の軸線Ｏ方向の厚さが切刃部３の外径よりも十分に小さく設定されている。このため、外周刃５Ａや底刃５Ｂ、コーナ刃５Ｃに摩耗が生じてヘッド本体２を交換、廃棄する場合でも、廃棄される部分を少なく抑えて高価な超硬合金等の硬質材料の有効利用を図ることができる。特に、本実施形態では、係合部７が凹孔であるので、このように廃棄される部分をさらに少なくすることができる。

一方、本実施形態のヘッド交換式切削工具では、ヘッド取付座１２の周壁部１２Ｂの内周面１２Ｃにヘッド本体２の取付部４の外周面４Ｂを密着させて切削ヘッド１を着座させた状態で、この周壁部１２Ｂの先端面１２Ｄとヘッド本体２における切刃部３の後端面３Ｂの間と、取付部４の後端面４Ａと工具本体１１におけるヘッド取付座１２の底面１２Ａとの間に、それぞれ軸線Ｏ方向に間隔があけられている。従って、周壁部１２Ｂの内周面１２Ｃと取付部４の外周面４Ｂとが密着する前に、これら先端面１２Ｄと後端面３Ｂや後端面４Ａと底面１２Ａが当接してしまい、却ってヘッド本体２にがたつきが生じ易くなるような事態を防ぐことができ、さらに強固に切削ヘッド１を保持することができる。

さらに、本実施形態のヘッド交換式切削工具では、その工具本体１１もヘッド本体２と同じく超硬合金等の硬質材料により形成されており、上述したクランクピンの外周面の切削加工を行うような場合に軸状の工具本体の突き出し量を大きくしても剛性を確保することができ、より一層高い加工精度を得ることができる。ただし、その一方で、取付ボルト１５がねじ込まれる雌ネジ部をこのような硬質材料に直接形成することは、雌ネジ部に欠けが生じてしまうため、困難である。

そこで、本実施形態では、工具本体１１先端部のヘッド取付座１２に軸線Ｏを中心として取付孔１３を形成して、この取付孔１３に、工具本体１１よりも硬度の低い鋼材等の金属材料よりなる筒状の雌ネジ部材１４を挿入して取り付け、この雌ネジ部材１４の内周部に雌ネジ部１４Ｃを形成することにより、欠けを生じることなく取付ボルト１５をねじ込み可能としている。そして、こうして雌ネジ部材１４を取付孔１３に取り付けるのに、本実施形態では取付孔１３の内周面に凹部１３Ａを形成して、この凹部１３Ａに雌ネジ部材１４の筒部１４Ａの外周部を係合させており、雌ネジ部材１４の工具本体１１への取付強度を確保して、これに伴い切削ヘッド１の取付剛性や取付強度もさらに確実に確保することができる。

しかも、本実施形態における雌ネジ部材１４は、筒部１４Ａを拡径させるように塑性変形させることにより、筒部１４Ａの外周部が凹部１３Ａに入り込むようにして凸部１４Ｄが形成され、この凸部１４Ｄが凹部１３Ａと係合して取付孔１３に取り付けられている。このため、凹部１３Ａに凸部１４Ｄを十分に充密させることができて確実に係合させることができるとともに、凸部１４Ｄ以外の筒部１４Ａの外周部も凹部１３Ａ以外の取付孔１３の内周面に圧着されて雌ネジ部材１４が取り付けられるので、雌ネジ部材１４の工具本体１１への取付強度の向上を図ることができる。

なお、本実施形態の雌ネジ部材１４においては、この筒部１４Ａの先端に形成されてヘッド取付座１２の底面１２Ａに突出する被係合部１４Ｂが、切削ヘッド１における係合部７の内周面７Ａが軸線Ｏに直交する断面においてなす輪郭線と相似な輪郭線を有する外周面を備え、ただしその大きさは係合部７よりも僅かに小さくされていて、凹孔として形成された係合部７と互いに補完し合う形状とされているが、工具本体１１の周方向に係合部７と係合可能な形状であれば、このような形状に限定されることはない。

例えば、図１９ないし図２２は、この雌ネジ部材１４の変形例を示すものであり、上記実施形態の雌ネジ部材１４と共通する部分には同一の符号を配してある。そして、この変形例の雌ネジ部材１４では、上記実施形態における被係合部１４Ｂの外周面がなす輪郭線のうち、互いに等しい小さな半径の３つの円弧の両端が、該両端における上記円弧の接線によって直線状に結ばれた形状に形成されて、やはり軸線Ｏに関して１２０°ずつ回転対称形状に形成されている。

従って、このような変形例の雌ネジ部材１４の被係合部１４Ｂにおいても、係合部７の輪郭線のうち半径の大きな３つの円弧との間には間隔があくものの、半径の小さな３つの円弧の部分が係合部７の半径の小さな３つの円弧の部分と摺接あるいは接触するので、被係合部１４Ｂを係合部７と工具本体１１の周方向に係合させることができる。なお、この変形例が示された図１９や図２１、図２２、あるいは実施形態の雌ネジ部材１４が示された図１１ないし図１５、図１７、図１８では、凸部１４Ｄは図示が略されている。

さらにまた、より簡単に被係合部１４Ｂを形成するのには、例えば変形例における輪郭線の上記３つの円弧の両端も直線状に結ぶように被係合部１４Ｂを形成して、この被係合部１４Ｂの軸線Ｏに直交する断面がなす輪郭線を偏六角形状としてもよい。このような場合でも、この輪郭線がなす偏六角形の角部が、係合部７の断面がなす輪郭線の半径が小さな円弧と半径の大きな円弧との接点部分に摺接または接触することになり、工具本体１１の周方向に係合部７と被係合部１４Ｂとを係合して切削ヘッド１を拘束することが可能となる。

なお、本実施形態では、係合部７の軸線Ｏに直交する断面がなす輪郭線が、互いに等しい大きな半径の円弧と互いに等しい小さな半径の円弧とが３つずつ、互いに接するように交互に連続して軸線Ｏに関して１２０°ずつ回転対称形状にとなるように形成されているが、このような大きな半径の円弧と小さな半径の円弧とが４つ、あるいはそれ以上交互に連続して、これらの円弧の組数で３６０°を除した角度で回転対称形状、すなわち該角度で軸線Ｏ回りに係合部７を回転させたときに係合部７の輪郭線が一致するように形成されていてもよい。また、切削ヘッド１の刃形は、上記実施形態のようなラジアスエンドミルの刃形の他に、スクエアエンドミルなどの他の刃形も採用することができる。さらに、本発明の切削ヘッドおよびヘッド交換式切削工具は、上述したクランクシャフトの切削加工以外の加工にも、勿論適用することが可能である。

１ 切削ヘッド
２ ヘッド本体
３ 切刃部
３Ｂ 切刃部３の後端面
４ 取付部
４Ａ 取付部４の後端面
４Ｂ 取付部４の外周面
５Ａ 外周刃
５Ｂ 底刃
５Ｃ コーナ刃
６ 貫通孔
７ 係合部
７Ａ 係合部７の内周面
７Ｂ 係合部７の底面
１１ 工具本体
１２ ヘッド取付座
１２Ａ ヘッド取付座１２の底面
１２Ｂ ヘッド取付座１２の周壁部
１２Ｃ 周壁部１２Ｂの内周面
１２Ｄ 周壁部１２Ｂの先端面
１３ 取付孔
１３Ａ 凹部
１４ 雌ネジ部材
１４Ａ 筒部
１４Ｂ 被係合部
１４Ｃ 雌ネジ部
１４Ｄ 凸部
１５ 取付ボルト
Ｏ 切削ヘッド１および工具本体１１の軸線
Ｔ 工具回転方向
θ 軸線Ｏに沿った断面において取付部４の外周面４Ｂが軸線Ｏに対してなす傾斜角

Claims (5)

1. 軸線を中心とした円盤状のヘッド本体を備え、このヘッド本体の上記軸線方向先端側には切刃部が形成されるとともに、該軸線方向後端側には取付部が形成されており、
   上記取付部の後端面には係合部が形成され、この係合部は、上記軸線に直交する断面において該軸線に対する外周側に膨らむ曲率半径の大きな曲線と曲率半径の小さな曲線とが交互に連続した輪郭線を有する周面を備えるとともに、
   上記取付部の外周面は、上記軸線方向後端側に向かうに従い外径が小さくなる該軸線を中心とした円錐面状に形成されていることを特徴とする切削ヘッド。
2. 上記係合部は、上記取付部の後端面から上記軸線方向先端側に凹む凹孔であって、この凹孔の内周面が、上記軸線に直交する断面において曲率半径の大きな凸曲線と曲率半径の小さな凸曲線とが交互に連続した輪郭線を有していることを特徴とする請求項１に記載の切削ヘッド。
3. 上記軸線回りに回転させられる軸状の工具本体の先端部に、請求項１または請求項２に記載の切削ヘッドが着脱可能に取り付けられたヘッド交換式切削工具であって、
   上記工具本体の先端部には、上記ヘッド本体の取付部が取り付けられるヘッド取付座が形成され、
   このヘッド取付座には、上記工具本体の周方向に上記係合部と係合させられる被係合部と、この被係合部の周りに配置される周壁部とが設けられ、
   上記周壁部の内周面は、上記取付部の外周面と密着可能な上記軸線を中心とした凹円錐面状に形成されていることを特徴とするヘッド交換式切削工具。
4. 上記ヘッド取付座の上記周壁部の内周面に上記ヘッド本体の上記取付部の外周面が密着した状態で、上記周壁部の先端面と上記ヘッド本体の間と、上記取付部の後端面と上記工具本体との間には、それぞれ上記軸線方向に間隔があけられていることを特徴とする請求項３に記載のヘッド交換式切削工具。
5. 上記ヘッド取付座には上記軸線を中心とした取付孔が形成されていて、この取付孔には上記工具本体よりも硬度の低い金属材料よりなる筒状の雌ネジ部材が挿入されて取り付けられており、
   上記雌ネジ部材の内周部には雌ネジ部が形成され、
   上記切削ヘッドは、上記ヘッド本体を上記軸線に沿って貫通する貫通孔に挿通された取付ボルトが上記雌ネジ部にねじ込まれることにより、上記工具本体の先端部に着脱可能に取り付けられており、
   上記取付孔の内周面には凹部が形成されているとともに、上記雌ネジ部材は、該雌ネジ部材の外周部が上記凹部と係合することにより、上記取付孔に取り付けられていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のヘッド交換式切削工具。

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