JP2019042893A - カッター - Google Patents

Abstract

【課題】部品の種類の増加や製造工程の複雑化を招くことなく、小径のカッターであっても確実にカッター本体をアーバーに取り付ける。【解決手段】先端部外周に切刃６ａが配設されて軸線Ｏ回りに回転されるカッター本体１に軸線Ｏに沿ってカッター本体１を貫通する取付孔７が形成され、取付孔７はカッター本体１の先端に開口する開口部７ａと、開口部７ａの後端側に形成されて頭部付きボルト１２の頭部１２ａを収容可能な収容部７ｂと、収容部７ｂの後端側に形成されて取付部材８が装着される装着部７ｃとを備え、取付部材８は、取付部材８に挿通されてカッター本体１にねじ込まれる取付ネジ９によって装着部７ｃに装着され、取付部材８には、収容部７ｂに頭部１２ａを収容した状態で頭部付きボルト１２のネジ部１２ｃが挿通可能で頭部１２ａより小さな内径の貫通孔８ｇが形成される。【選択図】図２

Description

本発明は、軸線回りに回転されるカッター本体の先端部外周に切刃が配設されたカッターに関するものである。

従来より、このようなカッターをアーバーに取り付けるには、カッター本体の軸線に沿って形成された貫通孔に頭部付きボルト（セットボルト）を挿通してアーバーの先端部に形成されたネジ孔にねじ込んで取り付けることが一般的であるが、この場合にはカッター本体の先端部に頭部付きボルトの頭部を収容する座繰りを形成しなければならず、特に刃先交換式カッターの場合などには、この座繰りがインサート取付座と干渉するため、カッターの小径化に対応することが困難であった。

そこで、例えば特許文献１には、工具取付軸（アーバー）の先端部に軸心を合わせて嵌合されるカッタ本体と、このカッタ本体を工具取付軸に直接固定するねじ棒とを備えてなり、このねじ棒は、長手方向の中央部に環状の逃げ溝が形成され、その一端側には工具取付軸の先端面に設けられたねじ穴に螺合する第一雄ねじが形成され、逃げ溝の他端側には第一雄ねじとほぼ同一径で逆ねじの第二雄ねじが形成されており、カッタ本体にはねじ棒の第二雄ねじに螺合するねじ穴が形成されたカッターが提案されている。

また、特許文献２には、軸心線回りに回転される工具本体の軸方向先端側の外周部に切削インサートが着脱自在に取り付けられるとともに、この工具本体の軸方向後端側が取付ボルトによってアーバーに取り付けられる刃先交換式切削工具において、ボルト頭部に締付け穴部が設けられた取付ボルトを用い、工具本体の軸方向後端側の中央部に、取付ボルトのボルト頭部を工具本体の軸方向後端側から案内して収容させる案内収容穴部を設けるとともに、この案内収容穴部内に収容された取付ボルトを回転可能な状態で案内収容穴部内に保持させる保持手段を設け、取付ボルトのボルト頭部よりも小径の締付け用穴を、工具本体の軸方向先端側から上記の案内収容穴部に貫通するように設けるとともに、上記の取付ボルトを保持手段によって案内収容穴部内に保持させるにあたり、案内収容穴部内に収容された取付ボルトのボルト頭部の上に載置させる平面が非円形のクランプ部材の中央部に挿通穴を設け、この挿通穴に取付ボルトのボルト軸を挿通させて、この非円形のクランプ部材を案内収容穴部内に収容させるとともに、このクランプ部材を回転させて、案内収容穴部内に設けられた係止部にこのクランプ部材を係止させ、さらに係止部に係止されたクランプ部材の回転を抑止する回転抑止部材を案内収容穴部内に収容させるとともに、この回転抑止部材をネジ部材により案内収容穴部内に固定させたカッターが提案されている。

特許第２５０３８４２号公報 特許第５３０７６１９号公報

特許文献１に記載されたカッターにおいては、ねじ棒に頭部を要することがなく、従ってこの頭部を収容する座繰りをカッター本体の先端に形成する必要もなくなって、小径の刃先交換式カッターでもインサート取付座との干渉を生じることがない。しかしながら、この特許文献１に記載されたカッターでは、カッター本体をアーバーに押圧して締結するねじ棒の第二雄ねじおよびカッター本体のねじ穴が、第一雄ねじおよびアーバーのねじ穴とほぼ同一径であって、カッター本体の軸線に近い位置にあるため大きな押圧力を確保することが難しく、緩みを生じ易いという問題がある。

一方、特許文献２に記載されたカッターでは、カッター本体をアーバーに取り付けるのに、取付ボルト、保持手段としてのクランプ部材、回転抑止部材、ネジ部材の４種の部品が必要となり、部品管理が煩雑となるとともに部品の紛失も生じ易い。また、案内収容穴部内に係止部を設けるにはフライス加工などを施さなければならず、カッター本体の製造工程が複雑化して非効率的かつ非経済的となる。

本発明は、このような背景の下になされたもので、カッター本体をアーバーに取り付けるのに必要な部品の種類が増えたり、カッター本体の製造工程が複雑化したりすることなく、小径の刃先交換式カッターであっても確実にカッター本体をアーバーに取り付けることが可能なカッター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、軸線回りに回転されるカッター本体の先端部外周に切刃が配設されるとともに、上記カッター本体の中央部には、上記軸線に沿って該カッター本体を貫通する取付孔が形成されており、この取付孔は、上記カッター本体の先端に開口する開口部と、この開口部の後端側に形成されて頭部付きボルトの頭部を収容可能な収容部と、この収容部の後端側に形成されて取付部材が装着される装着部とを備え、上記取付部材は、該取付部材に挿通されて上記カッター本体にねじ込まれる取付ネジによって上記装着部に装着され、この取付部材には、上記収容部に上記頭部を収容した状態において上記頭部付きボルトのネジ部が挿通可能で上記頭部よりは小さな内径の貫通孔が形成されていることを特徴とする。

このような構成のカッターでは、上記頭部付きボルト（セットボルト）の頭部に軸状の六角レンチ等の作業用工具が係合する係合凹部を形成することにより、取付孔の開口部からの操作で頭部付きボルトを回転させることができ、こうして回転された頭部付きボルトは、そのネジ部がアーバーの先端部に形成されたネジ孔にねじ込まれるとともに、頭部が取付部材を介してカッター本体をアーバーの先端部に押圧して固定する。

従って、カッター本体の先端には、頭部付きボルトの頭部を収容する収容部よりは小径の開口部を形成するだけでよく、小径の刃先交換式カッターでもインサート取付座と取付孔とが干渉するのを避けることができる。また、カッター本体をアーバーに取り付けるのに必要な最小限の部品も、取付ネジは共通化できるので、頭部付きボルトと取付部材と取付ネジの３種類だけで済むので、部品管理が煩雑となるのを避けることができる。さらにカッター本体に取付部材を取り付けるのも、取付ネジがねじ込まれる取付ネジ孔を形成するだけでよいので、カッター本体の製造工程が複雑化するようなこともない。

そして、上記構成のカッターでは、頭部付きボルトのネジ部よりも大径な頭部が、上述のように取付部材を介してカッター本体をアーバーの先端部に押圧する。すなわち、頭部付きボルトのネジ部や、このネジ部がねじ込まれるアーバーのネジ孔よりも大径な頭部がカッター本体の軸線から離れた位置で取付部材を介してカッター本体を押圧するので、大きな押圧力を確保して頭部付きボルトの緩みを防ぐことができ、カッター本体を確実にアーバーに固定して取り付けることが可能となる。

また、このように取付部材を取付ネジによってカッター本体に取り付けることにより、この取付部材をカッター本体とは異なる材質によって形成することができ、例えばカッター本体よりも軽量な材料によって形成することが可能となる。このため、カッターの軽量化を図って回転速度の高速化や回転駆動力の軽減を促すこともできる。

さらに、上記取付部材は、その全体が収容部よりも後端側の取付孔内に収容されて取付ネジにより装着されていてもよいが、該取付部材の後端外周部に、上記カッター本体の後端面に張り出すフランジ部を形成し、この取付部材は、上記貫通孔が形成された先端部を上記装着部に配設して、上記フランジ部に挿通された上記取付ネジが上記カッター本体の後端面にねじ込まれることによって該カッター本体に装着されるようにすれば、取付部材をカッター本体の軸線からより離れた位置で固定することができ、取付剛性を向上させることができる。

また、このように取付部材にフランジ部を形成した場合には、このフランジ部から上記カッター本体の後端部にかけて、アーバーの先端部に設けられたキーが嵌め入れられる溝部およびキー溝を形成することにより、工作機械の主軸の回転トルクを、アーバーを介して直接カッター本体に伝達することができるので、効率的な切削加工を行うことが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、カッター本体を取り付けるのに要する部品の種類が増加したり、カッター本体の製造工程を複雑化させたりすることなく、たとえ小径の刃先交換式カッターであっても、確実にカッター本体をアーバーに取り付けることが可能となる。

アーバーの先端部に取り付けられた本発明の一実施形態の斜視図である。 図１に示す実施形態のカッター本体の軸線に沿った断面図である。 図２におけるＺＺ断面図である。 図１に示す実施形態のカッター本体の斜視図である。 図４に示すカッター本体の先端面の底面図である。 図４に示すカッター本体の後端面の平面図である。 図６における矢線Ｙ方向視の側面図である。 図６におけるＺＺ断面図である。 図１に示す実施形態の取付部材の（ａ）斜視図、（ｂ）平面図、（ｃ）底面図、（ｄ）図（ｂ）における矢線Ｙ方向視の側面図、（ｅ）図（ｂ）におけるＺＺ断面図である。

図１ないし図９は、本発明の一実施形態を示すものである。本実施形態におけるカッター本体１は、鋼材等の金属材料によって軸線Ｏを中心として軸線Ｏ方向中央部がくびれた外形略円柱状に形成されており、このカッター本体１の先端部（図１ないし図４において下側部分）は切刃部２とされるとともに、後端部はアーバー１１に取り付けられる取付部３とされる。このようなカッターは、取付部３に取り付けられたアーバー１１が工作機械の主軸に把持されることにより、軸線Ｏ回りにカッター回転方向Ｔに回転されつつ該軸線Ｏに交差する方向に送り出され、切刃部２に配設される切刃によって被削材を切削加工する。

アーバー１１は、その先端部が円柱状に形成され、ただし先端面の中央部にはアーバー１１がなす円柱と同軸で小径の同じく円柱状の先端凸部１１ａが形成されるとともに、この先端凸部１１ａには、カッター本体１をアーバー１１に取り付けるための頭部付きボルト１２がねじ込まれるネジ孔１１ｂが形成されて先端凸部１１ａの先端面中央に開口している。また、アーバー１１の先端面には、先端凸部１１ａの外周から僅かな間隔をあけて直径方向外周側に延びる一対のキー１１ｃが形成されている。

カッター本体１の先端部外周には、切刃部２の先端から後端側に向けて延びるチップポケット４が周方向に間隔をあけて複数条（本実施形態では４条）形成されており、これらのチップポケット４のカッター回転方向Ｔを向く壁面の先端外周部にインサート取付座５がそれぞれ形成されて、これらのインサート取付座５に切刃６ａを有する切削インサート６がクランプネジ６ｂによって着脱可能に取り付けられる。すなわち、本実施形態のカッターは、カッター本体１の先端部外周に配設される切刃６ａが切削インサート６に形成された刃先交換式のカッターである。

一方、カッター本体１の内部には、このカッター本体１の中央部に、軸線Ｏに沿って該カッター本体１を貫通する取付孔７が形成されている。この取付孔７は、カッター本体１の先端に開口する開口部７ａと、この開口部７ａの後端側に形成されて上記頭部付きボルト１２の頭部１２ａを収容可能な収容部７ｂと、この収容部７ｂの後端側に連なってカッター本体１の後端面に開口する装着部７ｃとを備えている。なお、頭部付きボルト１２の頭部１２ａは円板状とされ、その先端面には軸状の六角レンチ等の作業用工具が係合する断面正六角形等の係合凹部１２ｂが形成されている。

本実施形態では、開口部７ａと収容部７ｂおよび装着部７ｃは断面円形とされていて、開口部７ａの内径（直径）は収容部７ｂの内径（直径）よりも小さく、この開口部７ａの直径は軸状の上記作業用工具が挿通可能な大きさとされ、すなわち頭部付きボルト１２の上記係合凹部１２ｂの外接円の直径よりも僅かに大きく、頭部１２ａの外径よりは小さくされている。また、収容部７ｂの内径と軸線Ｏ方向の長さは、頭部１２ａを緩く嵌め入れ可能な大きさとされている。

さらに、装着部７ｃは、収容部７ｂの後端側において外周側に一段拡径して短い長さで一定内径で延びた後、後端側に向かうに従い漸次拡径するテーパー状とされ、さらに一定内径で後端側に延びてカッター本体１の後端面に開口している。また、このカッター本体１の後端面には、アーバー１１の上記一対のキー１１ｃが嵌め込み可能な一対のキー溝１ａが、取付孔７の装着部７ｃの開口部から直径方向に外周側に延びるように形成されるとともに、これらのキー溝１ａを避けるようにして軸線Ｏに平行に延びる取付ネジ孔１ｂが本実施形態では複数（６つ）周方向に等間隔に形成されている。

このような装着部７ｃに装着される取付部材８は、本実施形態ではカッター本体１を形成する鋼材等とは異なる種類の金属材料により形成され、特に鋼材等よりも軽量なアルミニウム合金等によって図９に示すように多段円筒状に一体形成されている。この取付部材８の先端部（図９（ｄ）、（ｅ）における下側部分）８ａは、取付孔７の収容部７ｂ後端側で一段拡径した部分に嵌め入れ可能な円板状とされるとともに、この先端部８ａの後端側は装着部７ｃの上記テーパー状の部分と等しいテーパー角で後端側に向かうに従い漸次拡径するテーパー部８ｂとされ、このテーパー部８ｂの後端側は、カッター本体１の後端面に開口する装着部７ｃの後端部に嵌め入れ可能な外径の円筒部８ｃとされている。

また、この円筒部８ｃの後端には、僅かにくびれた後に外周側に張り出す円板状のフランジ部８ｄが形成されており、このフランジ部８ｄの外径はカッター本体１の後端部の外径と略等しくされている。さらに、このフランジ部８ｄには、カッター本体１の後端面に形成された上記キー溝１ａと取付ネジ孔１ｂの位置に合わせて、キー溝１ａと等しい幅の溝部８ｅと座繰り付きの挿通孔８ｆとがフランジ部８ｄを軸線Ｏ方向に貫通するように形成されており、このうち溝部８ｅの内周部は取付部材８の円筒部８ｃの後端から僅かに先端側に向けても延びている。

なお、円筒部８ｃの内径は、その後端側寄りの部分が一段縮径するように形成されており、この縮径した部分はアーバー１１の先端凸部１１ａが嵌め入れ可能な大きさとされている。また、取付部材８の先端部８ａとテーパー部８ｂの内周部は、円筒部８ｃの内周部よりも一段小さく、頭部付きボルト１２のネジ部１２ｃが挿通可能で頭部１２ａよりは小さな内径とされ、取付部材８が装着部７ｃに装着された状態において収容部７ｂに連通する貫通孔８ｇとされている。

さらに、頭部付きボルト１２のネジ部１２ｃの後端からは軸線Ｏに沿って孔部１２ｄが形成され、この孔部は途中で分岐して、取付孔７内においてアーバー１１の先端凸部１１ａとの先端面と取付部材８の円筒部８ｃの内周部の底面との間に形成される空間Ｃに開口している。一方、カッター本体１と取付部材８には、この空間Ｃからカッター本体１の先端外周側に延びて上記チップポケット４にそれぞれ開口するクーラント孔１ｃが形成されており、アーバー１１から頭部付きボルト１２の上記孔部１２ｄを介して上記空間Ｃに供給されるクーラントが切削インサート６に吹きかけられるようにされている。

このような取付部材８は、取付孔７の収容部７ｂに頭部付きボルト１２の頭部１２ａを収容した状態で、頭部付きボルト１２のネジ部１２ｃを取付部材８の貫通孔８ｇから円筒部８ｃ内に突出させつつ、先端部８ａ、テーパー部８ｂ、および円筒部８ｃが装着部７ｃに挿入されて装着され、挿通孔８ｆに挿通された取付ネジ９がカッター本体１の取付ネジ孔１ｂにねじ込まれることにより、カッター本体１に取り付けられる。

そして、この状態でカッター本体１はアーバー１１の先端部に配設され、取付孔７の先端の開口部７ａから作業用工具を挿入して頭部付きボルト１２の係合凹部１２ｂに係合させ、頭部付きボルト１２を回転させてネジ部１２ｃを先端凸部１１ａのネジ孔１１ｂにねじ込むことにより、取付部材８を介して軸線Ｏ方向後端側に引き込まれる。さらに、先端凸部１１ａが取付部材８の円筒部８ｃ内に挿入されるとともに、キー１１ｃが取付部材８の溝部８ｅとカッター本体１のキー溝１ａに嵌め入れられ、フランジ部８ｄがカッター本体１の後端面とアーバー１１の先端面との間に挟み込まれた状態で、本実施形態のカッターはアーバー１１の先端面に押圧されて取り付けられる。

こうしてアーバー１１の先端に取り付けられる上記構成のカッターにおいて、カッター本体１の先端に開口するのは、頭部付きボルト１２の頭部１２ａを収容する取付孔７の収容部７ｂよりは小径で、係合凹部１２ｂに係合する作業用工具が挿入可能な大きさの開口部７ａでよい。このため、本実施形態のような刃先交換式カッターで切削インサート６の切刃６ａの軸線Ｏからの外径が小径のものであっても、取付孔７とインサート取付座５との干渉を防ぐことができる。

また、カッター本体１をアーバー１１に取り付けるのに必要な最小限の部品の種類も、取付ネジ９は同形同大のもので共通化できるため、頭部付きボルト１２と取付部材８の３種類だけで済むので、部品管理が煩雑となるのを避けることができる。しかも、カッター本体１の取付孔７の装着部７ｃに取付部材８を取り付けるのも、カッター本体１に取付ネジ孔１ｂを形成して挿通孔８ｆに挿通した取付ネジ９をねじ込むだけでよく、従ってカッター本体１に取付孔７を形成するのも例えば中繰りバイトによる旋削加工だけでよく、カッター本体１を製造することが複雑となることもない。

そして、さらに上記構成のカッターでは、頭部付きボルト１２のネジ部１２ｃよりも大径となる頭部１２ａが、上述のように取付部材８を介してカッター本体１をアーバー１１の先端部に押圧してカッター本体１がアーバー１１に取り付けられる。このため、ネジ部１２ｃよりも軸線Ｏから離れた位置で頭部付きボルト１２の頭部１２ａが取付部材８を介してカッター本体１を押圧するので、大きな押圧力を確保するとともに頭部付きボルト１２の緩みを防ぐことができ、カッター本体１を確実にアーバー１１に固定して取り付けることが可能となる。

また、上述のように取付部材８が、挿通孔８ｆに挿通されて取付ネジ孔１ｂにねじ込まれる取付ネジ９によってカッター本体１に取り付けられるため、この取付部材８をカッター本体１とは異なる材質によって形成することができ、本実施形態ではカッター本体１を形成する鋼材よりも軽量なアルミニウム合金によって形成している。このため、カッターの軽量化を図ることができて、切削時のカッターの回転速度の高速化や回転駆動力の軽減を促すことが可能となる。

さらに、本実施形態では、取付部材８の後端外周部に、カッター本体１の後端面に張り出すフランジ部８ｄが形成され、取付部材８は、上記貫通孔８ｇが形成された先端部８ａおよびテーパー部８ｂを取付孔７の装着部７ｃ先端側に配設して、このフランジ部８ｄに挿通された取付ネジ９がカッター本体１の後端面にねじ込まれることによってカッター本体１に装着されている。

しかるに、この点、例えば取付孔７の装着部７ｃ先端側にテーパー状の部分を形成せずに収容部７ｂから一段拡径する段付き孔状に形成して、この段付き孔に貫通孔８ｇとその周囲に挿通孔８ｆとが形成された円環状または円筒状の取付部材８を、その全体が収容部７ｂよりも後端側の取付孔７内に収容して挿通孔８ｆに挿通された取付ネジ９を装着部７ｃの段部に形成された取付ネジ孔１ｂにねじ込むことにより装着されていてもよい。

しかしながら、本実施形態のように取付部材８にフランジ部８ｄを設けて取り付けることにより、取付部材８をカッター本体１の軸線Ｏからより離れた位置で固定することができるので、取付剛性を向上させることができる。しかも、このフランジ部８ｄは、カッターがアーバー１１に取り付けられる際には、カッター本体１の後端面とアーバー１１の先端面との間に挟み込まれて固定されるので、取付部材８が上述のようにアルミニウム合金等によって形成されていても、取付強度が損なわれるようなこともない。

さらに、本実施形態では、このように取付部材８にフランジ部８ｄを形成した場合において、このフランジ部８ｄからカッター本体１の後端部の取付部３にかけて、アーバー１１の先端部に設けられたキー１１ｃが嵌め入れられる溝部８ｅおよびキー溝１ａが形成されている。従って、このように取付部材８にフランジ部８ｄが形成されているも、工作機械の主軸の回転トルクを、アーバー１１を介して直接カッター本体１に伝達することができるので、例えば回転トルクを取付部材８から間接的に伝達するような場合に比べて、効率的な切削加工を行うことが可能となる。

なお、本実施形態では、本発明を刃先交換式のカッターに適用した場合について説明したが、カッター本体１の先端部外周に切刃６ａが形成された切刃チップがロウ付けによって接合されたロウ付け式のカッターや、カッター本体１の先端部外周に切刃６ａが直接形成されたソリッド式のカッターに本発明を適用することも、勿論可能である。

１ カッター本体
１ａ キー溝
１ｂ 取付ネジ孔
２ 切刃部
３ 取付部
５ インサート取付座
６ 切削インサート
６ａ 切刃
７ 取付孔
７ａ 開口部
７ｂ 収容部
７ｃ 装着部
８ 取付部材
８ａ 先端部
８ｂ テーパー部
８ｃ 円筒部
８ｄ フランジ部
８ｅ 溝部
８ｆ 挿通孔
８ｇ 貫通孔
９ 取付ネジ
１１ アーバー
１１ａ 先端凸部
１１ｂ ネジ孔
１１ｃ キー
１２ 頭部付きボルト
１２ａ 頭部
１２ｂ 係合凹部
１２ｃ ネジ部
Ｏ カッター本体１の軸線
Ｔ カッター回転方向

Claims (4)

1. 軸線回りに回転されるカッター本体の先端部外周に切刃が配設されるとともに、上記カッター本体の中央部には、上記軸線に沿って該カッター本体を貫通する取付孔が形成されており、
   この取付孔は、上記カッター本体の先端に開口する開口部と、この開口部の後端側に形成されて頭部付きボルトの頭部を収容可能な収容部と、この収容部の後端側に形成されて取付部材が装着される装着部とを備え、
   上記取付部材は、該取付部材に挿通されて上記カッター本体にねじ込まれる取付ネジによって上記装着部に装着され、
   この取付部材には、上記収容部に上記頭部を収容した状態において上記頭部付きボルトのネジ部が挿通可能で上記頭部よりは小さな内径の貫通孔が形成されていることを特徴とするカッター。
2. 上記取付部材は、上記カッター本体よりも軽量な材料によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載のカッター。
3. 上記取付部材の後端外周部には、上記カッター本体の後端面に張り出すフランジ部が形成されており、
   上記取付部材は、上記貫通孔が形成された先端部が上記装着部に配設されて、上記フランジ部に挿通された上記取付ネジが上記カッター本体の後端面にねじ込まれることによって該カッター本体に装着されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカッター。
4. 上記フランジ部から上記カッター本体の後端部にかけては、アーバーの先端部に設けられたキーが嵌め入れられる溝部およびキー溝が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のカッター。

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