JP2019123045A

JP2019123045A - 回転切削工具及び切りくず分断部材

Info

Publication number: JP2019123045A
Application number: JP2018005454A
Authority: JP
Inventors: 義昭袴田; Yoshiaki Hakamata
Original assignee: Tungaloy Corp
Current assignee: Tungaloy Corp
Priority date: 2018-01-17
Filing date: 2018-01-17
Publication date: 2019-07-25
Anticipated expiration: 2038-01-17
Also published as: JP7004153B2

Abstract

【課題】切りくずを短く分断できる回転切削工具を提供する。【解決手段】本発明の回転切削工具は、切れ刃と、回転中心軸周りに回転する胴部と、工作機械への取付部とを有する。回転中心軸から離れる方向へ突出する切りくず分断部を有する。切りくず分断部は、切れ刃より取付部側に位置する。【選択図】図１

Description

本発明は、切削加工に用いる回転切削工具及びその切りくず分断部材に関する。

特許文献１に示した正面フライスカッタは、本体の外周を吸引フードで覆う場合に、生成された切屑を上方に吸引する。このため、切屑ポケットが略深さ方向に立ち上り、かつ軸方向に延びて本体の背面に抜ける案内壁を、切刃と向かい合う位置に備えている。

実開平４−８３５１７号公報

特許文献１に示した正面フライスカッタは、本体の外周を吸引フードで覆うことを要する。また、この正面フライスカッタの案内壁は、切りくずを上方へ誘導する機能しかないため、切りくずの長さを短くすることができない。一方、吸引フードを用いない回転切削工具において、生成される切りくずを短く処理したい場合がある。すなわち、切りくずを短く分断できる回転切削工具が望まれていた。

本発明の回転切削工具は、切れ刃と、回転中心軸周りに回転する胴部と、工作機械への取付部とを有する。回転中心軸から離れる方向へ突出する切りくず分断部を有する。切りくず分断部は、切れ刃より取付部側に位置する。

本発明の切りくず分断部材は、回転切削工具へ着脱自在に装着される切りくず分断部材であって、外方に向かって突出する切りくず分断部を有する。

本発明の実施形態に係る回転切削工具の斜視図である。図１の回転切削工具の先端部付近の拡大斜視図である。図１の回転切削工具による切りくず分断方法の説明図である。図１の回転切削工具を切りくず誘導凹部が見える方向からみた側面図である。図４のＶ−Ｖ切断線の断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。さらに、寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。また、以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る回転切削工具１を示す斜視図である。この実施形態に係る回転切削工具１は、切削インサート３０を有する面取りカッタである。すなわち、回転切削工具１は、回転中心軸Ａの周りに回転し、被加工物の角部への面取り加工（ミリング加工）に適するカッタである。

図１などに示すように、回転切削工具１は、工具ボデー１０、切りくず分断部材２０及び切削インサート３０を有する。回転切削工具１は、クランプ部材（締め付けねじ）を用いて、切削インサート３０を工具ボデー１０に固定している。なお、切削インサートの固定方法は、締め付けねじによる方法に限定されず、既知の様々な固定方法が適用できる。

切削インサート３０は切れ刃３１を有する。切削インサート３０は、工具ボデー１０のインサート座へクランプするための、貫通穴を有する。切削インサート３０は、略多角形板状である。すなわち、切削インサート３０は、略多角形の２つの端面と、これらの端面をつなぐ周側面とを有する。この実施形態に係る切削インサート３０の端面は略正方形である。切削インサート３０の少なくとも一方の端面のうち、切れ刃３１に接続する部分は、すくい面として機能する。切れ刃３１に接続する周側面の部分は、逃げ面として機能する。なお、切削インサート３０の形状は、略正方形板状に限らず様々なものが知られているが、本発明を適用するにあたって制限がないため、ここでは詳細な説明を省略する。

工具ボデー１０は、胴部１１と、工作機械への取付部１２とを有する。胴部１１は、回転中心軸Ａを中心とする略円柱形状である。なお、この実施形態に係る回転切削工具１は面取りカッタであるため、胴部１１が先端部１３に向かうほど、細くなっている。胴部１１は、先端部１３側に外周部１４からへこむ切りくずポケット１６を有する。切りくずポケット１６からさなにへこむように、切削インサート３０を受容するインサート座を有する（図示しない）。インサート座は、切削インサート３０の切れ刃３１が面取り加工に適合するように配置する。具体的には、切削インサート３０の周側面と当接するインサート座の壁面が回転中心軸Ａに対して傾斜するように配置する。

工具ボデー１０の取付部１２は、略円柱形状であり、シャンクとも呼ばれる。この実施形態に係る回転切削工具１のシャンクの直径は約１６ｍｍである。

工具ボデー１０は、胴部１１におねじ部（第１の調整手段）１５を有する。ただし、図１から図４において、ねじはねじ山が省略され、簡略に示されている。おねじ部１５は、周囲の胴部１１よりも一回り大きく形成されている。この実施形態に係る回転切削工具１は、おねじ部１５の呼び径が約２０ｍｍである。

工具ボデー１０は、胴部１１に切りくず誘導凹部１６を有する。図５に示すとおり、切りくず誘導凹部１６の横断面は、曲率半径Ｒの略円弧状である。曲率半径Ｒは、例えば約３ｍｍである。

切削インサート３０の切れ刃３１は、工具ボデー１０の先端部１３付近に、面取り加工に適合するように回転中心軸Ａに対して傾斜するように配置する。切削インサート３０は、貫通穴をクランプ部材によって押さえることで、工具ボデー１０のインサート座に押し付けられて固定される。

切削インサート３０の切れ刃３１周辺の材質は、特に限定されるものではないが、例えば超硬合金、サーメット、セラミックス、立方晶窒化ほう素を含む焼結体、単結晶ダイヤモンド及びダイヤモンドを含む焼結体等の硬質材料、又はこれら硬質材料の表面にＰＶＤもしくはＣＶＤによる被覆膜を被膜したものの中から選定するとよい。

切りくず分断部材２０は、切りくず分断部２１を有する。切りくず分断部２１は、回転切削工具１の回転中心軸Ａから離れる方向、すなわち径方向に突出する。切りくず分断部２１は、板状の部分を有するように形成されている。すなわち、切りくず分断部２１は、円盤状の部分を有する。

切りくず分断部材２０は、めねじ部（第２の調整手段）２２を有する。めねじ部２２は、胴部１１のおねじ部１５と螺合する形状とする。ただし、図１から図３において、ねじはねじ山が省略され、簡略に示されている。

切りくず分断部材２０は、固定手段（締め付けねじ）４０を用いて工具ボデー１０の胴部１１へ固定される。この実施形態に係る回転切削工具１は、締め付けねじ４０を３個用いている。３個の締め付けねじ４０は、等間隔に配置するとよい。なお、切りくず分断部材２０の固定方法は、締め付けねじ４０による方法に限定されない。切りくず分断部材２０の固定方法は、既知の様々な固定方法が適用できる。

工具ボデー１０の材質は、特に限定されるものではないが、例えば炭素鋼、合金鋼、工具鋼、アルミ合金、又はこれらの材料の表面に被覆膜を被覆したものの中から選定するとよい。また、被覆の方法は、メッキなどの既知の様々な被覆方法が適用できる。

以上のように構成された工具ボデー１０は、例えば切削加工により製造される。切りくず分断部材２０も、例えば切削加工により製造される。切削加工に用いる工作機械は、旋盤やマシニングセンタなどの様々な既知の技術が適用できる。

切削インサート３０は、例えば粉末加圧成形した成形体を焼結することにより製造される。さらに、必要に応じて、研削加工や被覆膜の被覆処理が行われる。切削インサート３０の製造方法には、様々な既知の技術が適用できる。

次に、この実施形態に係る回転切削工具１が奏する作用と効果について説明する。また、本発明の好ましい形態についても説明する。

回転切削工具１は、例えばマシニングセンタなどの工作機械の主軸に、アダプタ（アーバ）などを介して装着され、金属などの切削加工に使用される。工作機械の主軸の回転に伴って回転切削工具が回転し、被加工物に近づけて切り込むことで、被加工物を切削加工する。この実施形態に係る回転切削工具１は、面取りカッタであるため、被加工物の面取り加工に特に適する。

図３に模式的に示すように、回転切削工具１は、切りくず分断部２１を有することで、切れ刃３１にて生成される切りくずＣを、短く分断することができる。切れ刃３１により被加工物Ｗから削り取られた切りくずＣは、切りくず分断部２１に勢いよく衝突することで分断される。特に、各種鋼材、アルミ合金及びステンレス鋼などの延性材料の面取り加工において、切りくずが伸び絡みやすいため、高い効果が得られる。なお、図３において、加工部が見えるように、被加工物Ｗを半分に切断したような形状で示したが、実際には略円筒状である。

例えば、炭素鋼の被加工物の面取り加工において、切りくず分断部２１のない従来回転切削工具では、切りくずの長さが７０ｍｍ以上となって伸び絡んでいた。この実施形態に係る回転切削工具１によると、例えば切りくずの長さを１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下にまで短くできた。

切りくず分断部２１は、切れ刃３１からの距離を、調整することができる。前述のとおり、切りくず分断部材２０のめねじ部２２は、胴部１１のおねじ部１５と螺合している。したがって、切りくず分断部材２０を胴部１１に対して相対的に回転させると、切りくず分断部２１の回転中心軸Ａ方向の位置を調整することができる。切りくず分断部２１の位置（切れ刃３１からの距離）を調整することで、切りくずの長さを自在に調整することができる。なお、切りくず分断部２１の位置の調整手段は、ねじの螺合による方法に限定されない。切りくず分断部２１の位置の調整手段は、既知の様々な技術を適用できる。ただし、切りくず分断部材２０は、めねじ部（第２の調整手段）２２と、胴部１１のおねじ部１５とを螺合させることで、簡単に精度よく、切りくず分断部２１の位置を調整することができる。同時に、切りくずの衝突により発生する力に抗して、切りくず分断部２１の位置を正確に保つことができる。この実施形態のような、ねじの螺合による調整手段は、構造も簡単であるため製造コストも低く、好ましい。従来技術では、切削油を勢いよく噴射して切りくずを吹き飛ばしていた。また、それでも切りくずが伸び絡むときはステップ加工（間欠動作）などを行わなければならなかった。この実施形態に係る回転切削工具１は、切削油やステップ加工によらず、好適に切りくずを短く処理できる。

切りくず分断部２１の位置調整範囲は、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下が好ましい。位置調整範囲が５ｍｍに満たないと、好適な短さに切りくずを調整できない場合がある。位置調整範囲が３０ｍｍを超えると、胴部１１の長さが増加し、工具剛性が低下し、びびり振動などの不具合が発生しやすくなる。

切りくず分断部２１は、板状に形成されると、回転切削工具１の全体の重量の増加を抑制できるため好ましい。特に、切りくず分断部２１は、円盤状に形成されると、静バランスに加えて、回転時の動バランスが優れるようになるため好ましい。また、一周取り巻く壁面が形成されるため、切りくず分断部２１の位置を調整するときに、常に切りくずの流出方向に切りくず分断部２１を配置できる。なお、調整手段をねじの螺合によらず、例えばスライド式の調整手段などを用いる場合は、切りくずの流出方向にだけ切りくず分断部２１が形成されればよい。その場合の切りくず分断部２１は、円盤状である必要がなく、必要な部分にだけ配置して、さらに軽量化することができる。ただし、その場合でも回転時の動バランスに配慮することが好ましい。すなわち、切りくず分断部２１は、回転中心軸Ａに対して回転対称な位置に配置することが好ましい。

切りくず分断部２１により、工作機械の主軸に装着されるアダプタ（アーバ）の寿命を延長できる場合もある。切りくずが伸び絡むと、アダプタに傷をつける場合がある。この実施形態に係る回転切削工具１は、切りくず分断部２１を有することにより、切りくずがアダプタに衝突することや、伸び絡むことを防止する。

前述のとおり、工具ボデー１０の胴部１１は、切りくず誘導凹部１６を有する。切りくず誘導凹部１６は、切りくずが切りくず分断部２１に向かうように誘導する凹部である。すなわち、切りくず誘導凹部１６は、切れ刃３１と切りくず分断部２１との間に配置する。切りくず誘導凹部１６は、切れ刃３１側から切りくず分断部２１に向かって伸びている。切れ刃３１で生成されて切りくず誘導凹部１６に接触した切りくずは、進行方向を強制的に変えられ、切りくず誘導凹部１６の伸びる方向に沿って、切りくず分断部２１と衝突するように誘導される。

切りくずを好適に誘導するために、切りくず誘導凹部１６の断面には好適な形状がある。図４に示したような切りくず誘導凹部１６の切断面において、断面形状は略円弧状であることが好ましい。さらに、断面形状の円弧の曲率半径Ｒは、２ｍｍ以上４ｍｍ以下が好ましい。断面形状の曲率半径Ｒは、２ｍｍに満たないと、切りくずが内部に入れずに乗り越えてしまう場合がある。断面形状の曲率半径Ｒは、４ｍｍを超えると、切りくずを誘導する能力が弱まり、切りくずの流出方向が安定しなくなり、切りくず分断部２１に衝突しない切りくずが増加する場合がある。

工具ボデー１０の胴部１１は、第２の凹部１７を有する。第２の凹部１７は、切りくずの噛み込みや擦過を防止するための凹みである。工具ボデー１０は第２の凹部１７を有することで、摩耗や欠損が抑制され、工具寿命が延長される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の切削工具は、種々の変更が可能である。例えば、前述の実施形態では、略菱形板状の切削インサート３０を用いたが、それに限定されず様々な形態のものに適用できる。

本発明の切削工具は、切削インサートを用いる形態の切削工具にも限定されない。チップをろう付けする形態の切削工具や、一体タイプの切削工具などにも適用できる。

前述した実施形態では本発明をある程度の具体性をもって説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明については、請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることを理解されなければならない。すなわち、本発明には、請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が含まれる。

１回転切削工具
１０工具ボデー
１１胴部
１２取付部
１３先端部
１４外周部
１５第１の調整手段（おねじ部）
１６切りくずポケット
１７切りくず誘導凹部
１８第２の凹部
２０切りくず分断部材
２１切りくず分断部
２２第２の調整手段（めねじ部）
３０切削インサート
３１切れ刃
４０切りくず分断部材の固定ねじ（固定手段）
Ａ回転中心軸
Ｃ切りくず
Ｒ切りくず誘導凹部の横断面の曲率半径
Ｗ被加工物

Claims

切れ刃（３１）と、回転中心軸（Ａ）周りに回転する胴部（１１）と、工作機械への取付部（１２）とを有する回転切削工具（１）であって、
前記回転中心軸（Ａ）から離れる方向へ突出する切りくず分断部（２１）を有し、
前記切りくず分断部（２１）は、前記切れ刃（３１）より前記取付部（１２）側に位置する回転切削工具。
前記切りくず分断部（２１）は、径方向に１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下の寸法で突出する請求項１に記載の回転切削工具。
前記切りくず分断部（２１）は切りくず分断部材（２０）に形成され、
前記切りくず分断部材（２０）は、前記胴部（１１）へ着脱自在に固定される請求項１又は２に記載の回転切削工具。
前記切りくず分断部（２１）は、前記切れ刃（３１）からの距離を調整する調整手段を有する請求項１から３のいずれか１項に記載の回転切削工具。
前記切りくず分断部（２１）は切りくず分断部材（２０）に形成され、
前記切りくず分断部（２１）の前記調整手段は、前記胴部（１１）におねじ部（１５）を有し、前記切りくず分断部材（２０）に前記おねじ部（１５）と螺合するめねじ部（２２）を有し、さらに前記切りくず分断部材（２０）を前記胴部（１１）へ固定する固定手段（４０）を有する請求項４に記載の回転切削工具。
前記切りくず分断部（２１）の前記調整手段の調整範囲は、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下である請求項４又は５に記載の回転切削工具。
前記切りくず分断部（２１）は、板状の部分を有する請求項１から６のいずれか１項に記載の回転切削工具。
前記切れ刃（３１）と前記切りくず分断部（２１）との中間に切りくず誘導凹部（１６）を有する請求項１から７のいずれか１項に記載の回転切削工具。
前記切れ刃（３１）は、ミリング加工用である請求項１から８のいずれか１項に記載の回転切削工具。
前記切れ刃（３１）は、面取り加工用である請求項９に記載の回転切削工具。
回転切削工具（１）へ着脱自在に装着される切りくず分断部材（２０）であって、
外方に向かって突出する切りくず分断部（２１）を有する切りくず分断部材。