JP2019177445A - 切刃部の位置調整機構および転削工具 - Google Patents
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Description
調整機構は、工具本体のネジ孔に軸線と平行にねじ込まれる軸部材と、軸部材の先端側に向けられたネジ部(第2ネジ部)にねじ込まれるナット部材と、を備える。ナット部材は、フライス用インサートに軸線方向の後端側から接触し、フライス用インサートを先端側へ向けて押圧する。
また、本発明の転削工具の一つの態様は、中心軸回りに回転させられる工具本体と、前記工具本体の先端外周部に周方向に互いに間隔をあけて配置される複数の切刃部と、前記工具本体の外周に周方向に互いに間隔をあけて配置され、前記切刃部を軸方向の先端側へ向けて押圧し前記切刃部の軸方向の位置を調整する複数の調整部と、を備え、前記切刃部は、前記調整部を径方向内側へ向けて支持可能な遠心力受け部を有する。
上記切刃部の位置調整機構において、前記遠心力受け部は、前記調整部と径方向に隙間をあけて対向することとしてもよい。
本実施形態の刃先交換式フライスカッタ1は、金属材料等の被削材にフライス加工を施す転削工具(切削工具)である。刃先交換式フライスカッタ1は、被削材に主に正面削り等の転削加工(切削加工)を施す。正面削りとは、被削材に対して、工具本体2の中心軸Oに垂直な加工面を形成するフライス削りである。
また、刃先交換式フライスカッタ1は、工具本体2と、複数の切刃部30と、複数の調整部50と、を備える。
切刃部30は、工具本体2の先端外周部に周方向に互いに間隔をあけて複数配置される。切刃部30は、切削インサートまたは切削チップと呼ばれる。切刃部30は、工具本体2の先端外周部に着脱可能に装着される。工具本体2の先端外周部には、周方向に互いに間隔をあけて複数のインサート取付座4が設けられる。各切刃部30は、各インサート取付座4に対して着脱可能に取り付けられる。
本実施形態の刃先交換式フライスカッタ1は、インサート取付座4が工具本体2に周方向に間隔をあけて10箇所以上(例えば20箇所)設けられており、切刃部30もインサート取付座4の数と同じ数だけ、10個以上(例えば20個)設けられる。この刃先交換式フライスカッタ1は、いわゆる多刃タイプのフライスカッタである。
本実施形態では、工具本体2の中心軸Oに沿う方向(中心軸Oが延びる方向)を、軸方向と呼ぶ。軸方向のうち、工作機械の主軸に取り付けられる工具本体2の取付部5から、インサート取付座4および切刃部30へ向かう方向を、先端側と呼び、インサート取付座4および切刃部30から取付部5へ向かう方向を、後端側と呼ぶ。
中心軸Oに直交する方向を径方向と呼ぶ。径方向のうち、中心軸Oに接近する向きを径方向の内側と呼び、中心軸Oから離れる向きを径方向の外側と呼ぶ。
中心軸O回りに周回する方向を周方向と呼ぶ。周方向のうち、切削加工時に工作機械の主軸により工具本体2が回転させられる向きを、工具回転方向Tと呼び、これとは反対の回転方向を、工具回転方向Tとは反対方向(または反工具回転方向)と呼ぶ。
工具本体2は、外側本体部21と、内側本体部22と、空間部23と、クーラント孔3と、を有する。また、工具本体2は、チップポケット6と、インサート取付座4と、支持部24と、窪み部25と、を有する。チップポケット6、インサート取付座4、支持部24および窪み部25は、外側本体部21に配置される。
内側本体部22は、略円柱状である。内側本体部22は、外側本体部21の内部に配置される。すなわち、内側本体部22は、外側本体部21の内部に位置する部分を有する。内側本体部22は、例えばアルミ材製である。内側本体部22の比重は、外側本体部21の比重よりも小さい。
円柱部22aの後端面(上面)には、取付部5が形成される。取付部5は、円柱部22aの後端面に開口し、この後端面から先端側に窪む穴である。取付部5には、工作機械の主軸が挿入される。
フランジ部22bは、円柱部22aの後端部(上端部)から径方向外側に広がる。フランジ部22bは、円形リング板状である。フランジ部22bの先端面(下面)は、外側本体部21の周壁の後端面(上面)に対向する。
円柱部22aの先端面のうち、外周端部および内周端部は、外側本体部21の底壁の後端面に対して、後端側から接触する。円柱部22aと外側本体部21の底壁とは、ネジ部材40により締結され、互いに固定される。
第2空間部23bは、外側本体部21の底壁と、円柱部22aの先端面との間に配置される。第2空間部23bは、中心軸Oを中心とする円形リング状の空間である。第2空間部23bは、円柱部22aの先端面のうち、外周端部と内周端部との間に位置する。第2空間部23bは、クーラント孔3の流路の一部を構成する。
第2クーラント孔3bは、外側本体部21を貫通する。第2クーラント孔3bは、外側本体部21の底壁の後端面および周壁の外周面に開口する。第2クーラント孔3bの後端部は、第2空間部23bと繋がる。第2クーラント孔3bの先端部(径方向外端部)は、チップポケット6に開口する。第2クーラント孔3bの先端部は、切刃部30の切刃7に向けて開口する。第2クーラント孔3bは、周方向に互いに間隔をあけて複数設けられる。第2クーラント孔3bの数は、チップポケット6の数や切刃部30の数と同じ(例えば20本)である。
インサート取付座4は、工具本体2(外側本体部21)の先端外周部のうち、チップポケット6の工具回転方向Tとは反対方向に隣接して配置される。言い換えると、チップポケット6が、インサート取付座4に対して工具回転方向Tに隣接して配置される。インサート取付座4は、切刃部30の形状に対応して、長方形穴状または溝状をなす。
インサート取付座4の詳しい説明および工具本体2の上述以外の部分の説明については、別途後述する。
図6に示すように、切刃部30は、例えば正面フライス加工(正面削り)に用いられる正面フライス用インサートである。工具本体2に装着される複数の切刃部30としては、互いに切刃7の形状が同一である1種類のみが用いられてもよいし、互いに切刃7の形状が異なる複数種類が用いられてもよい。
切刃部30は、工具本体2のインサート取付座4に取り付けられるインサート本体31と、インサート本体31のすくい面32と逃げ面33との交差稜線に沿って延び、インサート本体31の先端外周部に配置される切刃7と、を有する。
台金部34は、例えば超硬合金製である。刃部35は、台金部34よりも硬度が高いダイヤモンド焼結体やcBN焼結体等の超高圧焼結体製である。ただしこれに限らず、インサート本体31は、台金部34および刃部35を含む全体が例えば超硬合金製であり、単一部材により一体に形成されていてもよい。
図6において、切刃7のうち、インサート本体31の短手方向に延びる部分は、正面刃7aである。正面刃7aは、直線状である。なお、正面刃7aは直線状に限らず、例えば、大きな曲率半径を有する凸曲線状等であってもよい。正面刃7aは、切刃部30がインサート取付座4に装着されたときに、該インサート取付座4から工具本体2の先端側に向けて突出する。
切刃7のうち、インサート本体31の長手方向に延びる部分は、外周刃7bである。外周刃7bは、直線状である。外周刃7bは、切刃部30がインサート取付座4に装着されたときに、該インサート取付座4から工具本体2の径方向外側に向けて突出する。
切刃7のうち、正面刃7aと外周刃7bとの間に位置する部分は、コーナ刃7cである。コーナ刃7cは、凸曲線状または直線状である。コーナ刃7cは、切刃部30がインサート取付座4に装着されたときに、該インサート取付座4から工具本体2の先端外周側に向けて突出する。
工具本体2のインサート取付座4について、詳しく説明する。
図1〜図3に示すように、インサート取付座4は、工具本体2の先端面と外周面とに開口して軸方向に延びる。インサート取付座4は、工具回転方向Tとは反対方向を向く第1壁面8と、工具回転方向Tを向く第2壁面9と、該インサート取付座4の径方向内側の端部に位置して径方向外側を向く第3壁面10と、クランプネジ孔11と、を有する。
切刃部30は、インサート取付座4に対して軸方向に沿ってスライド移動する。つまり、切刃部30は、工具本体2に対して軸方向に沿ってスライド移動する。
図2に示すように、調整部50は、工具本体2(外側本体部21)の外周に、周方向に互いに間隔をあけて複数配置される。調整部50は、切刃部30を軸方向の先端側へ向けて押圧し、切刃部30の軸方向の位置を調整する。調整部50は、工具本体2に対して切刃部30の軸方向の位置を調整することにより、切刃7の軸方向の位置を調整する。調整部50の数は、切刃部30の数と同一であり、本実施形態の例では、工具本体2の外周に調整部50が10個以上(例えば20個)設けられる。
軸部材51は、工具本体2に支持される。軸部材51は、工具本体2に螺着される。ナット部材52は、軸部材51に螺着し、切刃部30に接触する。
第1ネジ軸53の外径は、第2ネジ軸54の外径よりも大きい。第1ネジ軸53の外周面および第2ネジ軸54の外周面には、それぞれ、雄ネジ部が形成される。第1ネジ軸53の雄ネジ部と、第2ネジ軸54の雄ネジ部とは、互いにネジのピッチが異なる。具体的には、第1ネジ軸53の雄ネジ部のネジのピッチが、第2ネジ軸54の雄ネジ部のネジのピッチよりも大きい。
このため、クランプネジ19を緩めた状態または仮締めした状態において、工具本体2に対する軸部材51のねじ込み量、および、軸部材51に対するナット部材52のねじ込み量のいずれかを調整することにより、切刃部30の軸方向の位置が調整される。すなわち、作業用工具を操作して、軸部材51およびナット部材52のいずれかを中心線C回りに回転させることにより、インサート取付座4に対して、切刃部30および切刃7の軸方向の位置が調整可能である。切刃部30の位置調整を行った後は、クランプネジ19をねじ込んで本締めすることにより、インサート取付座4に対して切刃部30が固定される。なお、クランプネジ19を本締めした状態において、工具本体2に対する軸部材51のねじ込み量、および、軸部材51に対するナット部材52のねじ込み量のいずれかを調整することにより、切刃部30の軸方向の位置を微調整してもよい。
工具本体2の上述以外の部分について、説明する。
図2および図3に示すように、支持部24は、調整部50の軸方向の後端側に配置されて、調整部50を支持する。支持部24は、工具本体2の外周面に、周方向に互いに間隔をあけて複数配置される。支持部24の数は、調整部50の数と同一であり、本実施形態の例では、工具本体2の外周に支持部24が10個以上(例えば20個)設けられる。支持部24は、外側本体部21の周壁の外周面のうち、後端部に配置される。
支持部24は、工具本体2の外周面のうち、支持部24の先端側に隣り合う部分(窪み部25)よりも、径方向外側に向けて突出する。
軸方向から見て、支持部24と、調整部50と、インサート取付座4と、切刃部30とは、互いに重なって配置される。
また、工具本体2の外周面のうち、上記部分2bの先端側に隣接する部分は、上記部分2bよりも径方向外側に突出する。
以上説明した本実施形態の切刃部の位置調整機構20および刃先交換式フライスカッタ1によれば、切刃部30の遠心力受け部36が、調整部50を径方向内側へ向けて支持可能である。このため、切削加工時に、調整部50に大きな遠心力(工具の径方向外側へ向かう力)が作用しても、遠心力受け部36が調整部50を径方向内側に向けて支持して、調整部50の変形等が抑制される。これにより、調整部50の耐久性(剛性)が向上して、切削加工時の工具回転数の上限(最高回転数)を高めることができる。最高回転数が高められるため、より安全に工具を使用できる。また、使用可能な工具回転数の範囲が広がり、様々な加工条件に対応できる。
この場合、切削加工時に調整部50に対して遠心力が作用したときに、調整部50の耐久性に、より影響が生じやすくなる。本実施形態によれば、上記構成においても、調整部50の変形等を抑制でき、工具の最高回転数を高めることができる。
このため、切刃部30の構造を複雑にすることなく、上述の作用効果が得られる。
遠心力受け部36が調整部50と接触する場合には、本実施形態の例のように、この遠心力受け部36を、調整部50の軸方向先端側へ向けた押圧力を受ける被押圧面としても利用できる。したがって、切刃部30の構造を簡素化しやすい。
すなわち、切削加工時においてナット部材52に遠心力が作用したときに、遠心力受け部36がナット部材52を径方向内側に向けて支持する。これにより、調整部50の耐久性が向上して、切削加工時の最高回転数を高めることができる。
このため、遠心力受け部36を簡単な構成としつつ、上述の作用効果が得られる。
このため、工具本体2のうち、高剛性が必要とされる外側本体部21については、剛性を確保しやすい例えば鋼材製とし、内側本体部22については、軽量の例えばアルミ材製として、工具本体2の総重量を削減できる。すなわち、例えば本実施形態と異なり工具本体の全体が鋼材製である場合に比べて、本実施形態によれば工具の重量を軽量化できる。つまり、工具の剛性を確保しつつも、工具を軽量化できる。工具を軽量化できるため、工具の最高回転数をより高めやすい。
なお本実施形態では、空間部23の一部(第2空間部23b)を、クーラント孔3の流路部分として用いている。このため、空間部23の一部にクーラントを一時的に溜めることができ、切刃部30へのクーラント噴出量を安定させたり、複数のクーラント孔3(第2クーラント孔3b)同士のクーラントの噴出バランスを均等化しやすくできる。
すなわち、切刃部30が着脱式の切削インサートまたは切削チップである。このため、切刃部30が工具寿命となった際には、別の新しい切刃部30と交換することにより、加工精度を良好に維持できる。また、被削材の種類や加工形態等に応じて、様々な切刃7を有する複数種類の切刃部30を用意し、選択的に使用することができる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されず、例えば下記に説明するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の変更等が可能である。
この第1変形例では、切刃部30が、接触部39を有する。接触部39は、切刃部30の後端面30aにおいて遠心力受け部36よりも径方向内側に位置する。接触部39は、先端側へ向かうにしたがい径方向外側へ向けて延びる傾斜面とされて、凸テーパ面52bと接触する。
この第2変形例では、切刃部30の後端面30aが、中心線Cに垂直な方向に広がる平面状である。遠心力受け部41は、切刃部30の後端部に配置されて径方向内側を向く立壁面である。遠心力受け部41は、切刃部30の後端部における径方向外側の端部に配置される。遠心力受け部41は、工具の径方向に垂直な方向に広がる平面状である。遠心力受け部41は、後端面30aから後端側へ向けて延びる。
この第3変形例では、上記第2変形例の切刃部30が、突起部42を有する。突起部42は、切刃部30の後端部において遠心力受け部41よりも径方向内側に位置する。突起部42は、切刃部30の後端部における径方向内側の端部に配置される。突起部42は、周壁面56bに径方向内側から対向する。
この第4変形例では、切刃部30が、切刃部30の後端面30aから先端側へ窪む凹部43を有する。後端面30aは、中心線Cに垂直な方向に広がる平面状である。凹部43は、後端面30aにおける径方向の両端部同士の間に位置する。遠心力受け部44は、凹部43の内面のうち、径方向内側を向く立壁面である。遠心力受け部44は、工具の径方向に垂直な方向に広がる平面状である。遠心力受け部44は、後端面30aから先端側へ向けて延びる。
この第5変形例では、ナット部材52が、ナット部材52の先端面に、後端側へ向かうにしたがい縮径する凹テーパ面53cを有する。凹テーパ面53cは、円錐面状である。凹テーパ面53cは、ナット部材52の先端面において、中心線C回りの全周にわたって延びる円形の環状である。
また、調整部50は、切刃部30を軸方向の先端側へ向けて押圧し、切刃部30の軸方向の位置を調整可能であればよい。例えば、軸部材51が、工具本体2に螺着されずに固定されてもよい。また調整部50は、軸部材51およびナット部材52を有する構成に限定されない。
2…工具本体
20…切刃部の位置調整機構
30…切刃部
30a…後端面
36,41,44,45…遠心力受け部
39…接触部
42…突起部
43…凹部
50…調整部
51…軸部材
52…ナット部材
52b…凸テーパ面
53c…凹テーパ面
56…柱部
56a…先端押圧面
56b…周壁面
57…押圧面
58…凸部
C…中心線
O…中心軸
Claims (15)
- 中心軸回りに回転させられる工具本体の先端外周部に配置される切刃部と、
前記工具本体の外周に配置され、前記切刃部を軸方向の先端側へ向けて押圧し前記切刃部の軸方向の位置を調整する調整部と、を備え、
前記切刃部は、前記調整部を径方向内側へ向けて支持可能な遠心力受け部を有する、切刃部の位置調整機構。 - 請求項1に記載の切刃部の位置調整機構であって、
前記調整部の中心線は、軸方向に沿って延び、
前記切刃部は、前記工具本体に対して軸方向に沿ってスライド移動する、切刃部の位置調整機構。 - 請求項1または2に記載の切刃部の位置調整機構であって、
前記遠心力受け部は、前記切刃部の後端部に設けられ、前記調整部の先端部を径方向内側へ向けて支持可能である、切刃部の位置調整機構。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の切刃部の位置調整機構であって、
前記遠心力受け部は、前記調整部と径方向に接触する、切刃部の位置調整機構。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の切刃部の位置調整機構であって、
前記遠心力受け部は、前記調整部と径方向に隙間をあけて対向する、切刃部の位置調整機構。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の切刃部の位置調整機構であって、
前記調整部は、
前記工具本体に支持される軸部材と、
前記軸部材に螺着し、前記切刃部に接触するナット部材と、を有し、
前記軸部材に対する前記ナット部材のねじ込み量を調整することにより、前記切刃部の軸方向の位置が調整され、
前記遠心力受け部は、前記ナット部材を径方向内側へ向けて支持可能である、切刃部の位置調整機構。 - 請求項6に記載の切刃部の位置調整機構であって、
前記軸部材は、前記工具本体に螺着され、
前記工具本体に対する前記軸部材のねじ込み量を調整することにより、前記切刃部の軸方向の位置が調整される、切刃部の位置調整機構。 - 請求項6または7に記載の切刃部の位置調整機構であって、
前記ナット部材は、前記ナット部材の先端面に、先端側へ向かうにしたがい縮径する凸テーパ面を有し、
前記遠心力受け部は、前記切刃部の後端面に配置され、先端側へ向かうにしたがい径方向内側へ向けて延びる傾斜面とされて、前記凸テーパ面と接触する、切刃部の位置調整機構。 - 請求項8に記載の切刃部の位置調整機構であって、
前記切刃部は、前記切刃部の後端面において前記遠心力受け部よりも径方向内側に位置する接触部を有し、
前記接触部は、先端側へ向かうにしたがい径方向外側へ向けて延びる傾斜面とされて、前記凸テーパ面と接触する、切刃部の位置調整機構。 - 請求項6または7に記載の切刃部の位置調整機構であって、
前記遠心力受け部は、前記切刃部の後端部に配置されて径方向内側を向く立壁面であり、
前記ナット部材は、前記ナット部材の先端部に、軸方向に延びる柱部を有し、
前記柱部は、
前記切刃部の後端面と接触する先端押圧面と、
前記遠心力受け部に径方向内側から対向する周壁面と、を有する、切刃部の位置調整機構。 - 請求項10に記載の切刃部の位置調整機構であって、
前記切刃部は、前記切刃部の後端部において前記遠心力受け部よりも径方向内側に位置する突起部を有し、
前記突起部は、前記周壁面に径方向内側から対向する、切刃部の位置調整機構。 - 請求項6または7に記載の切刃部の位置調整機構であって、
前記切刃部は、前記切刃部の後端面から先端側へ窪む凹部を有し、
前記遠心力受け部は、前記凹部の内面のうち径方向内側を向く立壁面であり、
前記ナット部材は、前記ナット部材の先端部に、
先端側を向き、前記切刃部の後端面と接触する押圧面と、
前記押圧面よりも先端側に突出する凸部と、を有し、
前記凸部は、前記凹部内に位置して、前記遠心力受け部に径方向内側から対向する、切刃部の位置調整機構。 - 請求項6または7に記載の切刃部の位置調整機構であって、
前記ナット部材は、前記ナット部材の先端面に、後端側へ向かうにしたがい縮径する凹テーパ面を有し、
前記遠心力受け部は、前記切刃部の後端面に配置され、後端側へ向かうにしたがい縮径するテーパ状とされて、前記凹テーパ面と接触する、切刃部の位置調整機構。 - 請求項1〜13のいずれか一項に記載の切刃部の位置調整機構であって、
前記切刃部は、前記工具本体の先端外周部に着脱可能に装着される、切刃部の位置調整機構。 - 中心軸回りに回転させられる工具本体と、
前記工具本体の先端外周部に周方向に互いに間隔をあけて配置される複数の切刃部と、
前記工具本体の外周に周方向に互いに間隔をあけて配置され、前記切刃部を軸方向の先端側へ向けて押圧し前記切刃部の軸方向の位置を調整する複数の調整部と、を備え、
前記切刃部は、前記調整部を径方向内側へ向けて支持可能な遠心力受け部を有する、転削工具。
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