JP2021007986A - 切削工具 - Google Patents

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Abstract

【課題】部品点数を削減し、製造コストを低減することができる切削工具を提供する。【解決手段】切削工具1は、中心軸に沿って延び、中心軸の周りで回転する工具ボデー10と、工具ボデー10のインサート取付座に装着される切削インサート20と、工具ボデー10の内部に、工具ボデー10の後端側から先端側に向かって延びて設けられ、少なくとも一部に切削インサート20に向けて冷却液を供給する流路31a、31b、31c、31dと、を備え、流路31a、31b、31c、31dにおける後端側は、保持部材50が連結されたときに、工具ボデー10と保持部材50とによってシールされる部分に開口している。【選択図】図7

Description

本発明は、切削工具に関する。
金属などの被削材の切削加工に用いられる切削工具として、特許文献1に開示された切削工具が知られている。
特許文献1に記載された切削工具は、工具本体(ホルダ)及び複数のインサートを備える。工具本体は、複数のインサートが取り付けられるインサートポケットを有し、工具本体の内部には、インサートの切れ刃に冷却液(クーラント)を供給するための流路が形成されている。
特許文献1における流路11は、切削工具の使用時においてクーラントが流れる部分として機能するものであり、第1流路15、第2流路17及び第3流路19を有する(特許文献1の図7等参照)。第1流路15は、中心軸Oに沿って工具本体の後端側から先端側に向かって設けられている。第2流路17は、第1流路15に繋がっており、第1流路15から工具本体の外周面に向かって設けられている。第3流路19は、第2流路17に繋がっており、第2流路17からインサートポケット9にかけて設けられている。クーラントは、工具本体の後端側から第1流路15に導入され、第3流路19を通って、インサートポケット9に開口する開口部から噴射される。噴射されたクーラントによってインサートの切れ刃が冷却される。
特許6352752号公報
上記特許文献1に記載された切削工具では、第2流路17の一端側は第3流路19に繋がっており、当該第2流路17の他端側は工具本体の外周面に開口している。このように工具本体の外周面に開口している場合、クーラントの漏れを防ぐために、当該開口した部分にシール部材を設ける必要がある。しかしながら、特許文献1のようにシール部材を設けた構成では、部品点数が増えて製造コストが増加するおそれがある。
そこで、本発明は、部品点数を削減し、製造コストを低減することができる切削工具を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る切削工具は、保持部材を介して工作機械に連結される切削工具であって、中心軸に沿って延び、中心軸の周りで回転する工具ボデーと、工具ボデーのインサート取付座に装着される切削インサートと、工具ボデーの内部に、工具ボデーの後端側から先端側に向かって延びて設けられ、少なくとも一部に切削インサートに向けて冷却液を供給する流路と、を備え、流路における後端側は、保持部材が連結されたときに、工具ボデーと保持部材とによってシールされる部分に開口している。
上記態様によれば、冷却液を切削インサートに供給するための流路のうちの後端側は、工具ボデーに保持部材が連結されたときに、工具ボデーと保持部材とによってシールされる部分に開口している。このように構成されることにより、当該開口を塞ぐための部材(例えばシール部材)を設けることなく、冷却液の漏れを防ぐことができる。その結果、部品点数を削減することができ、製造コストを低減することができる。
上記態様において、工具ボデーと保持部材とによってシールされる部分は、工具ボデーの本体部の後端面であってもよい。
上記態様において、工具ボデーの本体部の後端面は、工具ボデーの前方側に窪む凹部を有し、凹部に、流路における後端側の開口が位置してもよい。
上記態様において、流路は複数設けられ、複数の流路のそれぞれは、互いに交差することなく工具ボデーの後端側から先端側まで延びてもよい。
上記態様において、流路は複数設けられ、複数の流路のうちの少なくとも1つの流路は、工具ボデーの後端側から先端側に向かう途中で他の流路に交差してもよい。
上記態様において、流路における後端側は、工具ボデーの取付部の外周面に開口してもよい。
上記態様において、工具ボデーの中心軸に沿って延在して設けられ、工具ボデーの後端側から導入される冷却液を複数の流路に供給する冷却液導入路を更に備え、複数の流路は、その先端側に位置する第1部分と、第1部分と冷却液導入路との間を連通接続する第2部分とを有し、第2部分は、工具ボデーの外周面に向かう方向に延在し、第1部分は、第2部分の延在方向とは向きを変えて延在するものであって、切削インサートの切れ刃に向かう方向に延在してもよい。
本発明によれば、部品点数を削減し、製造コストを低減することができる切削工具を提供することができる。
本実施形態の切削工具を示す斜視図である。 図1に示す切削工具を別の方向から見た斜視図である。 図1に示す切削工具の正面図である。 図1に示す切削工具を先端側から見た左側面図である。 図1に示す切削工具を後端側から見た右側面図である。 図4のVI−VI断面を示す断面図である。 図1に示す切削工具における流路を透視した透視図である。 (A)図7のA−A断面を示す断面図である。(B)図7のB−B断面を示す断面図である。(C)図7のC−C断面を示す断面図である。 図1に示す切削工具における工具ボデーを示す斜視図である。 図1に示す切削工具における工具ボデーを先端側から見た左側面図である。
添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。図面の寸法、形状及び角度等は、実際の寸法、形状及び角度等と異なる場合がある。それ故、本発明の技術的範囲は、これら図面に表された各部の寸法、形状及び角度等に限定されるものではない。
図1〜図6を参照しながら、本実施形態に係る切削工具1の構成について説明する。図1は、切削工具1の概略構成を示す斜視図である。図2は、図1に示す切削工具1を別の方向から見た斜視図である。図3は、図1に示す切削工具の正面図である。図4は、図1に示す切削工具を先端側から見た左側面図である。図5は、図1に示す切削工具を後端側から見た右側面図である。図6は、図4のVI−VI断面を示す断面図である。
切削工具1は、中心軸O周りに回転される工具ボデー10と、複数の切削インサート20とを有する。なお、本実施形態の切削工具1を用いて切削加工を行う際には、切削工具1が、保持部材50(図3に示す破線参照)を介して工作機械に連結される。
工具ボデー10は、図1〜図3等に示すように、中心軸Oに沿って延びる略円柱状を成している。工具ボデー10は、本体部12と、本体部12の後端側(図3において右側)に連結される取付部11とを備え、切削加工時において中心軸Oを中心として中心軸Oの周りに回転する。本実施形態では、本体部12及び取付部11は略円柱状を成している。なお、図1等において、中心軸Oを一点鎖線にて示している。
工具ボデー10の先端側(図3において左側)には、先端面及び外周面に開口するインサート取付座120(図9及び図10)が設けられている。インサート取付座120は、切削インサート20が装着される領域である。インサート取付座120が工具ボデー10の先端面及び外周面に開口していることによって、切削インサート20の切れ刃21が工具ボデー10よりも先端側及び外周側に向かって突出するように、切削インサート20がインサート取付座120に装着される。切れ刃21における工具ボデー10から突出した部分によって切削加工が行われる。
本実施形態の切削工具1においては、図9及び図10に示すように、インサート取付座120が複数設けられている。複数のインサート取付座120には、それぞれ切削インサート20が取り付けられる。インサート取付座120は、工具ボデー10を先端側から見た場合において(図4及び図10)、中心軸Oを中心として、回転対称となるように等間隔で設けられていてもよいが、不等間隔で設けられていてもよい。図示の例では、インサート取付座120及び切削インサート20がそれぞれ4つ設けられた形態が示されているが、図示の例に限定されず、適宜変更することができる。また、平面視において略四角形状の切削インサート20(図1等)が用いられているが、三角形、六角形、その他の多角形や丸形等のネガティブ型またはポジティブ型の切削チップを適用することもできる。また、切削インサート20は、その厚さ方向に貫通形成された貫通穴40(図1等)及びインサート取付座120に形成された穴125(図9及び図10参照)に挿通可能なねじ41(図1等)を締結することにより、インサート取付座120に固定される。なお、切削インサート20をインサート取付座120に固定する構成は、この構成に限定されず、切削インサート20をインサート取付座120に固定可能であれば、他の様々な構成を適用することができる。
工具ボデー10の後端側(図1において右側)には、工作機械(不図示)に連結された保持部材50(図3参照)に取り付けるための取付部11が設けられている。取付部11は、中心軸Oに沿って延びる略円柱状を成している。本実施形態において、取付部11は、他の部位より径方向内側に縮径した形状の窪み部11aを有する。取付部11は、例えば、その外周面に雄螺子部(不図示)を有し、当該雄螺子部が保持部材50の雌螺子部(不図示)と螺合する構成を備えていてもよい。しかしながら、取付部11はこの例に限定されず、保持部材50(図3参照)に連結可能な機能を有していれば、その態様を適宜変更することができる。
なお、保持部材50は、例えば、取付部11に螺合する雌螺子部を有し、中心軸Oを中心として回転可能なシャンクであってもよい。当該シャンクに形成された雌螺子部が取付部11の外周面に形成された雄螺子部(不図示)と螺合し、工具ボデー10の後方側に連結される。このようなシャンクとして保持部材50が構成される他、保持部材50は、工作機械(図示略)の主軸に固定されて回転軸を中心に回転するように構成されたアーバーであってもよく、或いは、当該シャンク及びアーバーを備えた構成であってもよい。保持部材50としては、シャンクやアーバー等を有する機構に限定されず、工具ボデー10と連結して機能する構成であれば、他の様々な構成を適用可能である。
工具ボデー10の内部には、冷却液(クーラント)を導入するための冷却液導入孔30が設けられている。冷却液導入孔30は、工具ボデー10の中心軸Oに沿って工具ボデー10の後端側から工具ボデー10の略中央部まで略直線形状に延びている。冷却液導入孔30の後端側(工具ボデー10に連結される保持部材50側)からクーラントが導入され、当該クーラントは先端側に向かって流れる。冷却液導入孔30の先端側には、冷却液導入孔30の内部と連通接続された流路31a、31b、31c、31dが形成されている。
流路31a、31b、31c、31dは、工具ボデー10の後端側から先端側に向かって延びている。流路31a、31b、31c、31dは、冷却液導入孔30と連通しており、切削工具1の使用時においてクーラントが流れる部分として機能する。流路31a、31b、31c、31dは、その先端側が工具ボデー10の先端側に開口し、その後端側が工具ボデー10の後端側に開口している。詳細には、流路31a、31b、31c、31dの先端側は、切削インサート20が装着される領域(言い換えればインサート取付座120に装着された切削インサート20にクーラントを噴射可能な位置)に開口しており(図1等に示す開口部Ha)、流路31a、31b、31c、31dの後端側は、工具ボデー10の本体部12の後端面12bに開口している(図5等に示す開口部Hb)。冷却液導入孔30を介して導入されたクーラントは、当該冷却液導入孔30と内部で連通している流路31a、31b、31c、31dを介して工具ボデー10の先端側に流れ、流路31a、31b、31c、31dの開口部Haから噴射される。
流路31a、31b、31c、31dの後端に開口した開口部Hbは、工具ボデー10の本体部12の後端側に開口している。詳細には、流路31a、31b、31c、31dにおける後端側(工具ボデー10の正面視(図3)において、流路31a、31b、31c、31dの右端側)は、工具ボデー10に保持部材50が連結されたときに、工具ボデー10と保持部材50とによってシールされる部分に開口している。言い換えれば、流路31a、31b、31c、31dにおける工具ボデー10の後端側は、工具ボデー10と保持部材50とによってシールされない部分(例えば、工具ボデー10の本体部12の外周面12c等)には開口していない。例えば、流路31a、31b、31c、31dの後端側の開口が、本体部12の外周面12cに開口している場合、クーラントの漏れを防止するために、当該外周面12cの開口を塞ぐためのシール部材を設ける必要があるが、本実施形態では、流路31a、31b、31c、31dにおける後端側の開口部Hbが保持部材50でシールされる部分に位置していることにより、クーラントの漏れを防ぐためのシール部材を設けることなく、クーラントの漏れを防ぐことができる。その結果、部品点数を削減することができ、製造コストを低減することができる。
なお、工具ボデー10と保持部材50とによってシールされる部分とは、図示の態様に限定されない。例えば、工具ボデー10と保持部材50とが接触して完全に開口部Hbを塞ぐ場合(すなわち、工具ボデー10と保持部材50とが接触する接触面(シール面)に開口部Hbが位置している場合)もあれば、開口部Hb自体を保持部材50で塞いでいなくても、工具ボデー10と保持部材50とによって密閉される空間S(図3等)に開口部Hbが位置する場合も含まれる。更には、工具ボデー10と保持部材50とによってシールされる部分とは、工具ボデー10と保持部材50とが接触して開口部Hbの一部を塞ぎ、残部が工具ボデー10と保持部材50とによって密閉される空間S(図3等)に位置するものも含まれる。開口部Hbが例えば後端面12bに位置する場合には、工具ボデー10を後端側から見たときに(図5)、工具ボデー10と保持部材50とが接触する接触面Cよりも径方向内側に、開口部Hbが位置していればよい。
以上説明した後端面12bは、工具ボデー10の前方側(図3において左側)に窪んだ形状を呈する溝Gを有する。溝Gは、工具ボデー10と保持部材50とが接触する略環状の接触面C(図5)の径方向内側に沿うように略環状に形成されている。溝Gは、工具ボデー10の縦断面視(図6)においては略矩形状を呈している。本実施形態では、流路31a、31b、31c、31dにおける後端側の開口部Hbの少なくとも一部が、後端面12bのうち工具ボデー10の前方側に窪む領域(凹部)に位置していることが好ましい。なお、本実施形態において、後端面12bのうち工具ボデー10の前方側に窪む領域(凹部)とは、溝Gの部分を含む。
図5等に示す例では、開口部Hbは、工具ボデー10の本体部12の後端面12bに位置しているがこの例に限定されない。例えば、開口部Hbは、工具ボデー10の取付部11の外周面に位置していてもよい。つまり、本実施形態における開口部Hbは、工具ボデー10に保持部材50が連結されたときに、保持部材50によってシールされる部分に位置していれば、工具ボデー10の任意の位置に設けることが可能である。
流路31a、31b、31c、31dの構成について更に説明する。図7は、図1に示す切削工具における流路を透視した透視図である。図8(A)は、図7のA−A断面を示す断面図である。図8(B)は、図7のB−B断面を示す断面図である。図8(C)は、図7のC−C断面を示す断面図である。
流路31a、31b、31c、31dのそれぞれは、互いに交差することなく工具ボデー10の先端側から後端側まで延びている。言い換えれば、流路31a、31b、31c、31dのうちのいずれの流路もそれぞれ合流せずに、工具ボデー10の先端側から後端側まで延びている。詳細には、工具ボデー10の中心軸Oに沿う方向に直交した横断面でみたときに、図8(A)〜(C)(工具ボデー10のA−A断面、B−B断面及びC−C断面)に示すように、それぞれの流路31a、31b、31c、31dは、他のいずれの流路にも合流していない(それぞれの流路31a、31b、31c、31dが交差していない)。仮に、各流路が合流する場合には、1つの流路内をその長手方向(流路の延在方向)に流れるクーラントが、別の流路から合流部(各流路が合流する合流部分)に向かって流れてくるクーラントの流れの影響を受けて、クーラントの流速が損失するおそれがあるが、本実施形態では、流路31a、31b、31c、31dが互いに交差しないので、流路31a、31b、31c、31dそれぞれを流れるクーラントが、別の流路から流入してくるクーラントの流れの影響を受けることがない。これにより、流路31a、31b、31c、31dの内部を流れるクーラントを、工具ボデー10の後端側から先端側の方向へ良好に流すことができる。
なお、クーラントの流れる方向に直交した流路31a、31b、31c、31dの横断面はそれぞれ円形状である。しかしながら、本実施形態における流路31a、31b、31c、31dは、内部を流れるクーラントを良好に流すことが可能であれば、形状や大きさ等は特に限定されない。
なお、流路31a、31b、31c、31dのうちの少なくとも1つの流路は、工具ボデー10の後端側から先端側に向かう途中で他の流路に交差してもよい。例えば、1つの流路31aが、他の流路31b、31c、31dの少なくとも1つの流路に交差してもよく、2つ以上の流路がそれぞれ他の流路に交差するようにしてもよく、全ての流路が互いに交差するようにしてもよい。これらの例に限定されず、各流路が交差する態様は他の様々な態様を適用することができる。なお、前述したように、流路31a、31b、31c、31dにおける後端側の開口部Hbは、保持部材50によってシールされる部分であれば工具ボデー10の任意の位置に配置可能であるが、流路31a、31b、31c、31dのうちの少なくとも1つの流路が、他の流路に交差する場合には、開口部Hbを、例えば、取付部11の外周面に位置するように構成してもよい。
図7に示すように、流路31a、31b、31c、31dは、その先端側に開口する開口部Haまで延在する部分(以下、流路先端部(第1部分)と称する)と、その後端側に開口する開口部Hbから冷却液導入孔30と連通する位置まで延在する部分(以下、流路後端部と称する)と、流路先端部の後端部と冷却液導入孔30との間を繋ぐ部分(以下、流路中間部(第2部分)と称する)と、を有する。本実施形態では、流路先端部、流路中間部及び流路後端部は直線状に延在しているが、クーラントを良好に流れさせることが可能であれば、流路先端部、流路中間部及び流路後端部の形状としては特に限定されるものではない。図7において、流路31aのうちの流路後端部を符号313と示し、流路31aのうちの流路中間部を符号312と示し、流路31aのうちの流路先端部を符号311と示す。以下、流路31aの構成について説明し、その他の流路31b、31c、31dの説明を省略する。
流路31aにおける流路後端部313は、その後端側に位置する開口部Hbが保持部材50によって塞がれる。そのため、実質的には、流路後端部313は流路としては機能しておらず、流路31aにおける流路中間部312及び流路先端部311が流路として機能している。
流路中間部312(第2部分)は、工具ボデー10の先端側に向かうに従い漸次工具ボデー10の外周面に近づく方向に延在している。当該流路中間部312の先端側に連通して接続される流路先端部311(第1部分)は、流路中間部312の延在方向とは向きを変えて延在するものであって、切削インサート20の切れ刃21に向かう方向に延在する。このとき、流路先端部311の先端側に開口する開口部Haから切れ刃21の辺りに向かってクーラントを噴射するために、流路先端部311の延在方向の延長線上に切れ刃21が位置するように、流路先端部311の延在方向が設定されることが望ましい。
また、流路先端部311の延在方向の長さは、次のように設定されることが望ましい。具体的には、流路先端部311の延在方向の長さは、流路31a全体(流路先端部311、流路中間部312及び流路後端部313)の延在方向の長さの3分の1以上に設定されることが望ましい。或いは、流路先端部311の延在方向の長さは、流路中間部312の延在方向の長さよりも大きく設定されることが望ましい。このように、流路先端部311の延在方向の長さが設定されることにより、流路中間部312の延在方向(工具ボデー10の外周面へ向かう方向)へ流れてくるクーラントが流路先端部311に流入してその流れの方向が変わった後、開口部Haから噴射されるまでに、流路先端部311の延在方向へ安定して噴射するための十分な助走区間を設けることができる。これにより、流路先端部311の開口部Haから、切削インサート20の切れ刃21に向かう方向へより安定してクーラントを噴射することが可能になるので、切れ刃21の冷却性能を高めることができる。なお、以上では、流路31aの流路先端部311等の構成について説明したが、他の流路31b、31c、31dも、前述した流路31aと同様の構成にすることにより、開口部Haから噴射されるクーラントによる各切削インサート20の切れ刃21の冷却性能を高めることができる。
また、流路先端部311の内径を、流路中間部312の内径よりも小さくしてもよい。流路先端部311の内径を流路中間部312の内径よりも小さくすることにより、流路先端部311を流れるクーラントに加わる圧力を高めることができるので、開口部Haから噴射されるクーラントの勢いを高めることができる。
なお、以上説明した流路31a、31b、31c、31dは、例えばドリル等を用いて孔加工を行うことにより形成することができる。例えば流路31aを成形する際には、工具ボデー10の本体部12の後端面12bから先端面に向かって孔加工を行うことにより、流路31aを形成することができる。このように孔加工を行うことにより、流路31a、31b、31c、31dの後端側に開口する開口部Hbは後端面12bに位置することとなる。また、このような孔加工を行うことにより、直線形状の流路31a、31b、31c、31dを容易に形成することができる。
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態で説明したフローチャート、シーケンス、実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。
1…切削工具、10…工具ボデー、11…取付部、12…本体部、20…切削インサート、30…冷却液導入孔、31a、31b、31c、31d…流路、50…保持部材、120…インサート取付座、Ha、Hb…開口部

Claims (7)

  1. 保持部材を介して工作機械に連結される切削工具であって、
    中心軸に沿って延び、前記中心軸の周りで回転する工具ボデーと、
    前記工具ボデーのインサート取付座に装着される切削インサートと、
    前記工具ボデーの内部に、前記工具ボデーの後端側から先端側に向かって延びて設けられ、少なくとも一部に前記切削インサートに向けて冷却液を供給する流路と、を備え、
    前記流路における後端側は、前記保持部材が連結されたときに、前記工具ボデーと前記保持部材とによってシールされる部分に開口している、
    切削工具。
  2. 前記工具ボデーと前記保持部材とによってシールされる部分は、前記工具ボデーの本体部の後端面である、
    請求項1に記載の切削工具。
  3. 前記工具ボデーの本体部の後端面は、前記工具ボデーの前方側に窪む凹部を有し、
    前記凹部に、前記流路における後端側の開口が位置している、
    請求項1又は2に記載の切削工具。
  4. 前記流路は複数設けられ、
    前記複数の流路のそれぞれは、互いに交差することなく前記工具ボデーの後端側から先端側まで延びている、
    請求項1乃至3のいずれか一項に記載の切削工具。
  5. 前記流路は複数設けられ、
    前記複数の流路のうちの少なくとも1つの流路は、前記工具ボデーの後端側から先端側に向かう途中で他の流路に交差する、
    請求項1乃至3のいずれか一項に記載の切削工具。
  6. 前記流路における後端側は、前記工具ボデーの取付部の外周面に開口している、
    請求項5に記載の切削工具。
  7. 前記工具ボデーの中心軸に沿って延在して設けられ、前記工具ボデーの後端側から導入される冷却液を前記複数の流路に供給する冷却液導入路を更に備え、
    前記複数の流路は、その先端側に位置する第1部分と、前記第1部分と前記冷却液導入路との間を連通接続する第2部分とを有し、
    前記第2部分は、前記工具ボデーの外周面に向かう方向に延在し、
    前記第1部分は、前記第2部分の延在方向とは向きを変えて延在するものであって、前記切削インサートの切れ刃に向かう方向に延在する、
    請求項1乃至6のいずれか一項に記載の切削工具。
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