JP2021102236A - Cutter clamp mechanism and manufacturing method of cutter body including cutter clamp mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、先端部外周に切刃が設けられて軸線回りに回転させられる円筒状のカッター本体を、クランプボルトによってアーバーに締結して取り付けるカッタークランプ機構、およびこのようなカッタークランプ機構を備えたカッター本体の製造方法に関するものである。 The present invention includes a cutter clamp mechanism for attaching a cylindrical cutter body having a cutting edge on the outer periphery of the tip portion and rotating around the axis by fastening it to an arbor with a clamp bolt, and such a cutter clamp mechanism. It relates to a method of manufacturing a cutter body.
このようなカッタークランプ機構としては、円筒状のカッター本体の内周部に先端側から挿通されたクランプボルトのネジ部をアーバーの先端面に形成されたネジ孔にねじ込むことにより、クランプボルトの頭部によってカッター本体の先端面を押圧してアーバーに締結するものが従来より一般的に知られている。 As such a cutter clamp mechanism, the head of the clamp bolt is formed by screwing the screw portion of the clamp bolt inserted from the tip side into the inner peripheral portion of the cylindrical cutter body into the screw hole formed on the tip surface of the arbor. Conventionally, it has been generally known that a portion presses the tip surface of a cutter body to fasten it to an arbor.
ところで、このような一般的なカッタークランプ機構では、クランプボルトの頭部が切刃よりも先端側に突出しないように、カッター本体の内周部の先端側には座繰り孔を形成している。ところが、カッター本体の切刃の外径が小さくなると、例えば刃先交換式のカッターの場合には切削インサートが取り付けられるインサート取付座のカッター本体外周側を向く壁面と座繰り孔の内周面との間の肉厚を確保できなくなり、切削インサートがクランプボルトに干渉するおそれがある。 By the way, in such a general cutter clamp mechanism, a counterbore is formed on the tip side of the inner peripheral portion of the cutter body so that the head of the clamp bolt does not protrude toward the tip side of the cutting edge. .. However, when the outer diameter of the cutting edge of the cutter body becomes smaller, for example, in the case of a cutter with a replaceable cutting edge, the wall surface of the insert mounting seat where the cutting insert is attached and the inner peripheral surface of the counterbore hole The wall thickness between them cannot be secured, and the cutting insert may interfere with the clamp bolt.
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(軸線)を合わせて嵌合されるカッター本体と、このカッター本体を工具取付軸に固定するねじ棒とを備えてなり、このねじ棒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雄ねじが形成され、かつ他端側には一端側とは逆ねじの雄ねじが形成され、カッター本体にはねじ棒の他端側の雄ねじに螺合するねじ穴が形成されたカッタークランプ機構が記載されている。 Therefore, for example, Patent Document 1 includes a cutter body that is fitted with the axis (axis) aligned with the tip of the tool mounting shaft (arbor), and a screw rod that fixes the cutter body to the tool mounting shaft. A male screw that is screwed into a screw hole provided on the tip surface of the tool mounting shaft is formed on one end side of this screw rod, and a male screw that is opposite to the one end side is formed on the other end side. The cutter main body describes a cutter clamp mechanism in which a screw hole is formed to be screwed into a male screw on the other end side of a screw rod.
また、特許文献2にも、軸心線(軸線)回りに回転される工具本体(カッター本体)の軸方向先端側の外周部に設けられた切屑ポケット部に切削インサートが着脱自在に取り付けられると共に、この工具本体の軸方向後端側が取付ボルト(クランプボルト)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(カッタ−)のクランプ機構において、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たものが記載されている。
Further, also in
さらに、この特許文献2に記載されたカッタークランプ機構においては、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案内収容穴部に貫通するように設けるとともに、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ている。
Further, in the cutter clamp mechanism described in
そして、特許文献2に記載されたカッタークランプ機構では、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ている。
Then, in the cutter clamp mechanism described in
しかしながら、特許文献1に記載されたカッタークランプ機構においては、この特許文献1の図1に示されるようにねじ棒の一端側の雄ねじと他端側の雄ねじとが略等しい直径で細く、ねじ穴に螺合する位置が軸線に近いため、ねじ棒に緩みが生じ易いという問題があった。 However, in the cutter clamp mechanism described in Patent Document 1, as shown in FIG. 1 of Patent Document 1, the male screw on one end side and the male screw on the other end side of the screw rod are thin with substantially the same diameter and have screw holes. Since the screwing position is close to the axis, there is a problem that the screw rod is liable to loosen.
一方、特許文献2に記載されたカッタークランプ機構では、カッター本体をクランプするために必要な部品が多く、部品の管理が繁雑となるとともに紛失し易い。また、カッター本体の案内収容穴部にはクランプ部材や回転抑止部材が収容されるため、この案内収容穴部によってカッター本体の肉厚が大きく削がれてしまい、カッター本体の剛性が低下するおそれもある。
On the other hand, in the cutter clamp mechanism described in
さらに、回転抑止部材を固定するネジ部材は、カッター本体の軸線に対する径方向にねじ込まれるため、カッター本体を高速で回転させるとネジ部材が飛散するおそれもある。さらにまた、この特許文献2に記載されたカッタークランプ機構では、カッター本体に冷媒供給穴(クーラント孔)が形成されているが、この冷媒供給穴が、ネジ部材がねじ込まれる取付ネジ穴と干渉すると、クーラント漏れが発生するおそれもある。
Further, since the screw member for fixing the rotation restraining member is screwed in the radial direction with respect to the axis of the cutter body, the screw member may scatter when the cutter body is rotated at high speed. Furthermore, in the cutter clamp mechanism described in
本発明は、このような背景の下になされたもので、カッター本体をクランプするための部品数を抑えるとともに、カッター本体の剛性を確保することができ、またネジ部材の飛散やクーラント漏れを生じることなく、カッター本体を高い取付剛性でアーバーに取り付けることが可能なカッタークランプ機構、および該カッタークランプ機構を備えたカッター本体の製造方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made under such a background, and it is possible to reduce the number of parts for clamping the cutter body, secure the rigidity of the cutter body, and cause scattering of screw members and leakage of coolant. It is an object of the present invention to provide a cutter clamp mechanism capable of mounting a cutter body on an arbor with high mounting rigidity, and a method for manufacturing a cutter body provided with the cutter clamp mechanism.
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明のカッタークランプ機構は、軸線回りに回転させられる円筒状のカッター本体を、クランプボルトによってアーバーにクランプして取り付けるカッタークランプ機構であって、上記カッター本体の先端部外周には切刃が設けられるとともに、上記カッター本体の内周部には、該カッター本体の後端部に開口して上記クランプボルトのネジ部が挿通される貫通孔と、この貫通孔の先端側に連通して、上記クランプボルトの頭部が収容される、上記貫通孔よりも内径の大きな収容孔と、この収容孔のさらに先端側に連通して上記カッター本体の先端部に開口し、上記クランプボルトの先端面に形成された係合部と係合する作業用工具が挿通される挿通孔とが上記軸線に沿って形成されており、上記カッター本体の先端部における上記挿通孔の開口部の内径が、上記クランプボルトの頭部の外径よりも小さいことを特徴とする。 In order to solve the above problems and achieve such an object, the cutter clamp mechanism of the present invention is a cutter clamp mechanism that clamps and attaches a cylindrical cutter body that is rotated around an axis to an arbor with a clamp bolt. A cutting edge is provided on the outer periphery of the tip portion of the cutter body, and a screw portion of the clamp bolt is inserted into the inner peripheral portion of the cutter body by opening at the rear end portion of the cutter body. The through hole is communicated with the tip side of the through hole to accommodate the head of the clamp bolt, and the accommodating hole having an inner diameter larger than that of the through hole is communicated with the tip side of the accommodating hole. An insertion hole that opens at the tip of the cutter body and is formed on the tip surface of the clamp bolt and into which a work tool that engages is inserted is formed along the axis of the cutter. The inner diameter of the opening of the insertion hole at the tip of the main body is smaller than the outer diameter of the head of the clamp bolt.
また、本発明のカッター本体の製造方法は、このようなカッタークランプ機構を備えたカッター本体の製造方法であって、3Dプリンターを用いた積層加工により、上記軸線方向において上記カッター本体の後端部と、上記カッター本体の先端部のうち上記収容孔における先端側を向く底面の位置の上記軸線に垂直な平面から上記クランプボルトの頭部の高さ以上で上記挿通孔における上記軸線に対する径方向において該頭部を挿入可能な位置までの範囲内の部分とを形成し、次いで、上記平面に平滑化処理を施して上記収容孔における先端側を向く底面を形成した上で、上記クランプボルトの上記ネジ部を上記貫通孔に挿通して上記頭部の後端面を上記底面に当接させ、さらに3Dプリンターを用いた積層加工によって上記カッター本体の全体を形成することを特徴とする。 Further, the method for manufacturing the cutter body of the present invention is a method for manufacturing the cutter body provided with such a cutter clamp mechanism, and the rear end portion of the cutter body is formed in the axial direction by laminating using a 3D printer. In the radial direction of the insertion hole with respect to the axis at the height of the head of the clamp bolt or more from the plane perpendicular to the axis at the position of the bottom surface of the tip of the cutter body facing the tip side in the accommodation hole. After forming a portion within the range up to the position where the head can be inserted, and then smoothing the plane to form a bottom surface facing the tip side in the accommodating hole, the clamp bolt is described above. It is characterized in that the screw portion is inserted into the through hole, the rear end surface of the head is brought into contact with the bottom surface, and the entire cutter body is formed by laminating using a 3D printer.
上述のような構成のカッタークランプ機構では、カッター本体をアーバーにクランプするのに必要とされる部品がクランプボルトだけとなり、このクランプボルトは、頭部が収容孔よりも小径の貫通孔とカッター本体の先端部に開口する頭部の外径よりも小さい内径の挿通孔の開口部との間に挟み込まれることになるため、カッター本体から外れることがない。このため、部品管理が容易となるとともにクランプボルトの紛失やネジ部材の飛散等が生じることもない。 In the cutter clamp mechanism having the above configuration, the only part required to clamp the cutter body to the arbor is the clamp bolt, and this clamp bolt has a through hole whose head has a diameter smaller than the accommodating hole and the cutter body. Since it is sandwiched between the opening of the insertion hole having an inner diameter smaller than the outer diameter of the head opening at the tip of the cutter, it does not come off from the cutter body. For this reason, parts management is facilitated, and the clamp bolt is not lost or the screw member is not scattered.
また、クランプのためにカッター本体に形成される孔も貫通孔と収容孔と挿通孔だけでよく、カッター本体の剛性を確保することができるとともに、カッター本体は軸線から離れたクランプボルトの頭部によって押圧されてアーバーに取り付けられるので、取付剛性も向上させることができて、加工精度の向上を図ることができる。さらに、ネジ部材をねじ込むための取付ネジ孔を形成する必要もないので、切刃にクーラントを供給するためのクーラント孔を形成しても、取付ネジ孔との干渉によってクーラント漏れが生じることもない。 In addition, the holes formed in the cutter body for the clamp need only be through holes, accommodating holes, and insertion holes, so that the rigidity of the cutter body can be ensured and the cutter body is the head of the clamp bolt away from the axis. Since it is pressed by the arbor and attached to the arbor, the mounting rigidity can be improved and the processing accuracy can be improved. Further, since it is not necessary to form a mounting screw hole for screwing the screw member, even if a coolant hole for supplying coolant to the cutting edge is formed, coolant leakage does not occur due to interference with the mounting screw hole. ..
なお、特許文献2に記載されたカッタークランプ機構のように、クランプボルトの頭部よりも小径の締付け用穴が一定の内径のままでカッター本体の先端部に開口していると、この締付け用穴に侵入した切屑やゴミが締付け用穴内に詰まって蓄積されてしまうおそれがある。
As in the cutter clamp mechanism described in
そこで、上記挿通孔の内周面は、少なくとも上記収容孔側が、上記カッター本体の先端側に向かうに従い漸次縮径するように形成することにより、この縮径した挿通孔の内周面に沿って案内させるようにして切屑やゴミをカッター本体の先端側に排出することが可能となり、このような切屑やゴミの蓄積を防止することができる。 Therefore, the inner peripheral surface of the insertion hole is formed so that at least the accommodating hole side gradually shrinks in diameter toward the tip end side of the cutter body, so that the inner peripheral surface of the insertion hole is along the inner peripheral surface of the reduced diameter insertion hole. Chips and dust can be discharged to the tip side of the cutter body so as to be guided, and the accumulation of such chips and dust can be prevented.
さらに、本発明のカッター本体の製造方法では、3Dプリンターを用いた積層加工により、上記軸線方向においてカッター本体の後端部と、上記カッター本体の先端部のうち上記収容孔における先端側を向く底面の位置の上記軸線に垂直な平面から上記クランプボルトの頭部の高さ以上で上記挿通孔における上記軸線に対する径方向において該頭部を挿入可能な位置までの範囲内の部分とを形成し、次いで、上記平面に平滑化処理を施して上記収容孔における先端側を向く底面を形成した上で、クランプボルトのネジ部を貫通孔に挿入して頭部の後端面を該平面に当接させているので、この頭部の後端面と収容孔の軸線方向先端側を向く底面となる上記平面との密着度を向上させることができる。 Further, in the method for manufacturing the cutter body of the present invention, the rear end portion of the cutter body and the bottom surface of the tip end portion of the cutter body facing the tip end side in the accommodating hole are formed by laminating using a 3D printer. A portion within the range from the plane perpendicular to the axis of the position to the position where the head can be inserted in the radial direction with respect to the axis in the insertion hole at the height of the head of the clamp bolt or more is formed. Next, after smoothing the flat surface to form a bottom surface facing the tip end side of the accommodating hole, the screw portion of the clamp bolt is inserted into the through hole to bring the rear end surface of the head into contact with the flat surface. Therefore, it is possible to improve the degree of adhesion between the rear end surface of the head and the plane which is the bottom surface facing the tip end side in the axial direction of the accommodating hole.
このため、全体が積層加工によって形成されて製造されたカッター本体においては、クランプボルトによりアーバーの先端部にクランプする際に、クランプボルトの頭部の後端面によって収容孔の軸線方向先端側を向く底面を均一に押圧することが可能となるので、カッター本体をさらに高い取付剛性でアーバーに取り付けることができる。従って、加工精度の一層の向上を図ることができる。 For this reason, in a cutter body manufactured entirely by laminating, when the clamp bolt is used to clamp the tip of the arbor, the rear end surface of the head of the clamp bolt faces the tip side in the axial direction of the accommodating hole. Since the bottom surface can be pressed uniformly, the cutter body can be attached to the arbor with even higher mounting rigidity. Therefore, the processing accuracy can be further improved.
なお、このように平滑化処理された上記底面となる平面の表面粗さは、JIS B 0601:2013における最大高さ粗さRzにおいて1.6μm〜12.5μmの範囲内とされるのが望ましい。この最大高さ粗さRzが12.5μmを上回ると、クランプボルトの頭部の後端面と収容孔の底面との密着度を十分に高めることができずに上述した効果を得ることができなくなるおそれがある。その一方で、この最大高さ粗さRzが1.6μmを下回るほど上記底面となる平面を平滑にするのは多大な時間と労力を要して困難である。 The surface roughness of the flat surface of the bottom surface that has been smoothed in this way is preferably in the range of 1.6 μm to 12.5 μm at the maximum height roughness Rz in JIS B 0601: 2013. .. If the maximum height roughness Rz exceeds 12.5 μm, the degree of adhesion between the rear end surface of the head of the clamp bolt and the bottom surface of the accommodating hole cannot be sufficiently increased, and the above-mentioned effect cannot be obtained. There is a risk. On the other hand, it is difficult to smooth the flat surface as the bottom surface so that the maximum height roughness Rz is less than 1.6 μm, which requires a lot of time and labor.
以上説明したように、本発明によれば、カッター本体をクランプするための部品数を抑えて部品管理を容易にするとともに紛失を防ぐことができるとともに、ネジ部材の飛散やクーラント漏れを生じることもない。さらに、クランプのためにカッター本体に形成される孔も少なくしてカッター本体の剛性を確保することができるとともに、カッター本体を高い取付剛性でアーバーに取り付けることができるので、加工精度の向上を図ることが可能となる。 As described above, according to the present invention, the number of parts for clamping the cutter body can be suppressed to facilitate parts management and prevent loss, and also to cause scattering of screw members and leakage of coolant. Absent. Furthermore, the rigidity of the cutter body can be ensured by reducing the number of holes formed in the cutter body for the clamp, and the cutter body can be mounted on the arbor with high mounting rigidity to improve machining accuracy. It becomes possible.
図1および図2は、本発明のカッタークランプ機構の一実施形態を示すものであり、図3〜図6は、この図1および図2に示したカッタークランプ機構のカッター本体1(クランプボルトを除いたもの)を示すものである。また、図7〜図11は、本発明のカッター本体の製造方法の一実施形態を示すものである。 1 and 2 show an embodiment of the cutter clamp mechanism of the present invention, and FIGS. 3 to 6 show a cutter body 1 (clamp bolt) of the cutter clamp mechanism shown in FIGS. 1 and 2. (Excluded) is shown. Further, FIGS. 7 to 11 show an embodiment of the method for manufacturing a cutter body of the present invention.
本実施形態において、図示されないアーバーの先端部に取り付けられるカッター本体1は、鋼材等の金属材料によって軸線Oを中心とした円筒状に一体に成形されている。ここで、本実施形態のカッターは、カッター本体1の先端部(図2、図3および図5において下側部分)の外周に形成されたインサート取付座2に、切刃3aが形成された切削インサート3が着脱可能に取り付けられる刃先交換式のカッターである。
In the present embodiment, the cutter body 1 attached to the tip of an arbor (not shown) is integrally molded into a cylindrical shape centered on the axis O by a metal material such as a steel material. Here, in the cutter of the present embodiment, the
このようなカッターは、後端部(図2、図3および図5において上側部分)が上記アーバーに取り付けられ、このアーバーを介して工作機械の主軸に取り付けられて軸線O回りにカッター回転方向Tに回転されつつ軸線Oに交差する方向に送り出されて、切削インサート3の上記切刃3aにより被削材に切削加工を行う。
In such a cutter, the rear end portion (upper portion in FIGS. 2, 3 and 5) is attached to the arbor, and is attached to the spindle of the machine tool via the arbor, and the cutter rotation direction T around the axis O. It is sent out in a direction intersecting the axis O while being rotated to, and the work material is cut by the
カッター本体1の後端部には、上記アーバーの先端部に形成された図示されないキーが嵌め入れられるキー溝1aが軸線Oに対する直径方向に延びるように形成されている。また、カッター本体1の先端部外周には、上記軸線O方向に延びる凹溝状のチップポケット1bが周方向に間隔をあけて複数(本実施形態では等間隔に4つ)形成されており、上記インサート取付座2は、これらのチップポケット1bのカッター回転方向Tを向く壁面の先端部に凹状に形成されている。
At the rear end of the cutter body 1, a
これらのインサート取付座2に取り付けられる切削インサート3は、超硬合金等のカッター本体1よりも高硬度な金属材料により、本実施形態では概略偏六角形状に形成されており、表裏の偏六角形面の各辺稜部に上記切刃3aが形成されている。また、切削インサート3のこれら表裏の偏六角形面の中央部には、切削インサート3を貫通する取付孔3bが開口している。
The cutting
このような切削インサート3は、一方の偏六角形面をすくい面としてカッター回転方向Tに向けるとともに、他方の偏六角形面を着座面としてインサート取付座2のカッター回転方向Tを向く底面2aに密着させ、カッター本体1の先端側を向く側面と内周側を向く側面とをインサート取付座2の先端側を向く壁面2bと外周側を向く壁面2cに当接させてインサート取付座2に着座させられる。
Such a
また、インサート取付座2の底面2aにはネジ孔2dが形成されており、上記取付孔3bに挿通された取付ネジ4がこのネジ孔2dにねじ込まれることによって切削インサート3はインサート取付座2に固定されて着脱可能に取り付けられる。こうしてインサート取付座2に取り付けられた切削インサート3は、カッター本体1の先端外周側に向けられた切刃3aが専ら切削に使用される。
Further, a
さらに、円筒状のカッター本体1の内周部には、カッター本体1の後端部に開口して図2に示すようにクランプボルト5のネジ部5aが挿通される貫通孔6と、この貫通孔6の先端側に連通してクランプボルト5の頭部5bが収容される、貫通孔6よりも内径の大きな収容孔7と、この収容孔7のさらに先端側に連通してカッター本体1の先端部に開口して、クランプボルト5の頭部5bの先端面に形成された係合部5cと係合する作業用工具が挿通される挿通孔8とが軸線Oに沿って形成されている。
Further, in the inner peripheral portion of the cylindrical cutter main body 1, a through
また、カッター本体1の後端部には、カッター本体1の後端面に開口して上記キー溝1aと連通し、アーバーの先端面の中央部に形成された円柱状の凸部が嵌め込まれる、収容孔7よりも大径の嵌合孔1cが形成されている。凸部の先端面の中央部にはクランプボルト5のネジ部5aがねじ込み可能なネジ孔が形成されている。
Further, in the rear end portion of the cutter body 1, a columnar convex portion formed in the central portion of the tip surface of the arbor is fitted by opening to the rear end surface of the cutter body 1 and communicating with the
嵌合孔1cの軸線O方向の中央部は、両端部よりも僅かに小径とされた一定内径の円筒面に形成されており、アーバーの上記キーがキー溝1aに嵌め入れられた状態で上記凸部は先端部がこの円筒面に嵌め込まれる。こうして凸部が嵌め込まれた状態で、凸部の先端面と嵌合孔1cの軸線O方向後端側を向く軸線Oに垂直な底面との間には間隔があけられる。
The central portion of the
さらに、この嵌合孔1cの底面と内周面との交差稜線部には、周方向に等間隔にチップポケット1bと同数のクーラント孔1dが形成されていて、これらのクーラント孔1dは切削インサート3の切削に使用される切刃3aに向けて延びるように各チップポケット1bの先端外周側を向く壁面に開口している。これら貫通孔6、収容孔7、挿通孔8および嵌合孔1cの内周面は、軸線Oに垂直な断面がいずれも軸線Oを中心とする円形に形成されている。
Further, at the intersecting ridge line portion between the bottom surface and the inner peripheral surface of the
貫通孔6は、カッター本体1の後端部においてこの嵌合孔1cの底面に開口している。ここで、この貫通孔6は、その内径がクランプボルト5のネジ部5aの外径よりも僅かに大径で、頭部5bの外径よりは小さな一定の大きさとされている。
The through
また、収容孔7の内径もクランプボルト5の頭部5bよりも僅かに大径の一定の大きさとされ、収容孔7の軸線O方向の深さは頭部5bを収容可能な大きさとされていて、本実施形態では頭部5bの軸線O方向の厚さと略等しくされている。さらに、このクランプボルト5の頭部5bの先端面に形成される上記係合部5cは、本実施形態では軸状の六角レンチに係合する断面正六角形の孔部とされている。
Further, the inner diameter of the
そして、カッター本体1の先端部における上記挿通孔8の開口部の内径は、クランプボルト5の頭部5bの外径よりも小さくなるように形成されている。ここで、本実施形態では、この挿通孔8の内周面は、少なくとも収容孔7側の部分が、カッター本体1の先端側に向かうに従い漸次縮径することにより、先端部の開口部が収容孔7に収容されるクランプボルト5の頭部5bの外径よりも小さくなるように形成されている。
The inner diameter of the opening of the
具体的には、図2および図3に示すように、挿通孔8は、その内周面の収容孔7側が先端側に向かうに従い軸線Oに関して一定のテーパー角で漸次縮径して頭部5bの外径よりも小さくなった後に、カッター本体1の先端側で一定の内径で延びて開口するように形成されている。
Specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, the
この挿通孔8の先端部の一定内径で延びる部分は、上記作業用工具が挿通可能な内径とされており、すなわち係合部5cがなす断面正六角形の孔部に外接する円の直径よりも僅かに大きくされている。また、クランプボルト5のネジ部5aの軸線O方向の長さは、図2に示すように頭部5bの軸線O方向後端側を向く後端面5dを収容孔7の軸線O方向先端側を向く底面7aに密着させた状態で、カッター本体1の後端面から僅かに突出する長さとされている。
The portion of the tip of the
このようにクランプボルト5が内蔵されたカッター本体1は、例えば図7〜図11に示す本発明のカッター本体の製造方法の一実施形態のように、3Dプリンターを用いてカッター本体1の原料金属の粉末材料を溶融させながら積層させる積層加工によってカッター本体1の原型を部分的に形成してクランプボルト5を設置し、さらに積層加工によってカッター本体1の全体の原型を形成した後に、ネジ孔2dを含めたインサート取付座2等を機械加工によって形成することによって製造することができる。
The cutter body 1 having the
本実施形態の製造方法では、カッター本体1は後端部から上向きに先端部に向けて原料金属の粉末材料を溶融させながら積層させて製造される。図7に示す本実施形態の第1の工程では、まず軸線O方向においてカッター本体1の後端部と、カッター本体1の先端部のうち収容孔7におけるカッター本体1の先端側(図7〜図11において上側)を向く底面7aの位置までの上記軸線Oに垂直な平面Pからクランプボルト5の頭部5bの高さ以上で挿通孔8における軸線Oに対する径方向において頭部5bを挿入可能な位置までの範囲内の部分とを形成する(図7では、平面Pから軸線O方向にクランプボルト5の頭部5bの高さの位置までが略形成されている。)。
In the manufacturing method of the present embodiment, the cutter main body 1 is manufactured by laminating while melting the powder material of the raw material metal from the rear end portion upward toward the tip portion. In the first step of the present embodiment shown in FIG. 7, first, the rear end portion of the cutter body 1 and the tip end side of the cutter body 1 in the
次いで、図8に示すように第2の工程において、この平面Pに平滑化処理を施すことにより、平面Pの表面粗さを小さくして底面7aを形成する。この平滑化処理は、図8に示すように正面フライスやバイトの切刃Eによる端面切削加工であってもよく、また研削砥石による研削加工でもよい。また、この平滑化処理されて形成された底面7aの表面粗さは、JIS B 0601:2013における最大高さ粗さRzにおいて1.6μm〜12.5μmの範囲内とされるのが望ましい。
Next, as shown in FIG. 8, in the second step, the flat surface P is subjected to a smoothing treatment to reduce the surface roughness of the flat surface P and form the
こうして平面Pが平滑化されて底面7aが形成されたなら、図9に示す第3の工程のように、クランプボルト5のネジ部5aを貫通孔6に挿通するとともに頭部5bの軸線O方向後端側を向く後端面5dを底面7aに密着させてクランプボルト5を設置する。次に、図10に示す第4の工程のように、このクランプボルト5の頭部5bの先端側に挿通孔8が形成されるように原料金属の粉末材料を溶融して積層してゆき、図11に示す第5の工程のようにカッター本体1の先端部までの全体の原型を形成する。
When the flat surface P is smoothed and the
このように全体の原型が形成されたカッター本体1は、最終工程においてネジ孔2dを含めたインサート取付座2がマシニングセンタ等による機械加工によって所定の精度に成形され、さらに必要に応じて表面処理等の後処理やメッキ等による塗装が施され、クランプボルト5が内蔵されたカッター本体1に製造される。
In the cutter body 1 in which the entire prototype is formed in this way, the
このように製造されたカッター本体1をアーバーに取り付けるには、カッター本体1の後端部のキー溝1aの周方向の位相をアーバーのキーに合わせるとともに、嵌合孔1cをアーバーの先端面中央部の円柱状の凸部の位置に合わせて、カッター本体1をアーバーの先端部に配置する。
In order to attach the cutter body 1 manufactured in this way to the arbor, the phase of the
そして、挿通孔8に挿通した作業用工具をクランプボルト5の頭部5bの係合部5cに係合させてクランプボルト5を回転させることにより、ネジ部5aがアーバーの上記凸部の先端面中央部に形成されたネジ孔にねじ込まれるとともに、頭部5bの後端面5dが収容孔7の底面7aを押圧し、カッター本体1が後端側に移動してキー溝1aにキーが嵌め入れられるとともに嵌合孔1cに凸部が嵌め入れられ、カッター本体1はアーバーの先端部に取り付けられる。
Then, the working tool inserted through the
なお、このようにして取り付けられたカッター本体1によって切削加工を行う際には、アーバーの凸部の先端面と嵌合孔1cの底面との間の間隙にアーバーを介して工作機械からクーラントが供給され、クーラント孔1dを通って切削に使用される切刃3aに噴出させられる。
When cutting is performed by the cutter body 1 attached in this way, coolant is discharged from the machine tool through the arbor in the gap between the tip surface of the convex portion of the arbor and the bottom surface of the
上述のように構成されたカッタークランプ機構では、嵌合孔1cが形成されずにキー溝1aとアーバーのキーとの嵌合でカッター本体1が回り止めされて、カッター本体1の後端面とアーバーの先端面との面接触でカッター本体1が取り付けられていてもよいので、クランプのためにカッター本体1に形成される孔が貫通孔6と収容孔7と挿通孔8だけでよく、カッター本体1の剛性を確保することができる。また、カッター本体1は軸線Oから離れたクランプボルト5の頭部5bの後端面5dによって押圧されてアーバーに取り付けられるので、取付剛性も向上させることができる。
In the cutter clamp mechanism configured as described above, the cutter body 1 is prevented from rotating by fitting the
しかも、本実施形態のカッターのように刃先交換式のカッターであっても、挿通孔8のカッター本体1先端部における開口部がクランプボルト5の頭部5bよりも小径であるので、切刃3aの外径(切削に使用される切刃3aの外周端が軸線O回りになす円の直径)が小さくなっても、インサート取付座2の外周側を向く壁面2cと挿通孔8との間に肉厚を確保することができて、切削インサート3の取付強度も向上させることができる。従って、これらにより高い加工精度で切削加工を行うことができる。
Moreover, even with a cutter having a replaceable cutting edge like the cutter of the present embodiment, the opening at the tip of the cutter body 1 of the
また、カッター本体1をアーバーにクランプするのに必要とされる部品もクランプボルト5だけとなり、このクランプボルト5の頭部5bは、収容孔7よりも小径の貫通孔6とカッター本体1の先端部に開口するクランプボルト5の頭部5bの外径よりも小さな内径の挿通孔8の開口部との間に挟み込まれることになるので、クランプボルト5がカッター本体1から外れることがない。このため、部品管理が容易となるとともにクランプボルト5の紛失や特許文献2に記載されたカッタークランプ機構のようにネジ部材の飛散等が生じることもない。
Further, the only component required to clamp the cutter body 1 to the arbor is the
さらに、上述のようにクランプのためにカッター本体1に形成される孔が貫通孔6と収容孔7と挿通孔8だけでよいので、やはり特許文献2に記載されたカッタークランプ機構のようにネジ部材をねじ込むための取付ネジ孔を形成する必要がない。このため、本実施形態のように切刃3aにクーラントを供給するためのクーラント孔1dを形成しても、取付ネジ孔との干渉によってクーラント漏れが生じることもない。
Further, as described above, since the holes formed in the cutter body 1 for the clamp are only the through
また、本実施形態のカッタークランプ機構では、挿通孔8の内周面の少なくとも収容孔7側が、カッター本体1の先端側に向かうに従い漸次縮径するように形成されている。従って、挿通孔8に入り込んだ切屑やゴミを、この縮径した挿通孔8の内周面に沿って案内させるようにしてカッター本体1の先端側に排出することが可能となり、このような切屑やゴミが挿通孔8内に蓄積するのを防止することができる。
Further, in the cutter clamp mechanism of the present embodiment, at least the
一方、本実施形態のカッタークランプ機構を備えたカッター本体1の製造方法においては、3Dプリンターを用いた積層加工により、軸線O方向においてカッター本体1の後端部と、カッター本体1の先端部のうち上記収容孔7における先端側を向く底面7aの位置の軸線Oに垂直な平面Pからクランプボルト5の頭部5bの高さ以上で挿通孔8における軸線Oに対する径方向において頭部5bを挿入可能な位置までの範囲内の部分とを形成し、次いで、この平面Pに平滑化処理を施して収容孔7における先端側を向く底面7aを形成した上で、クランプボルト5のネジ部5aを貫通孔6に挿通して頭部5の後端面5dを平滑化処理された上記底面7aに当接させている。
On the other hand, in the method of manufacturing the cutter main body 1 provided with the cutter clamp mechanism of the present embodiment, the rear end portion of the cutter main body 1 and the front end portion of the cutter main body 1 are subjected to laminating processing using a 3D printer in the axis O direction. Among them, the
従って、この頭部5bの後端面5dと収容孔7の底面7aとの密着度を向上させることができるので、全体が形成されて製造されたカッター本体1をクランプボルト5によってアーバーの先端部にクランプする際に、クランプボルト5の頭部5bの後端面5dによって収容孔7の底面7aを均一に押圧することが可能となる。このため、カッター本体1をさらに高い取付剛性でアーバーに取り付けることができ、加工精度の一層の向上を図ることができる。
Therefore, since the degree of adhesion between the
なお、こうして平滑化処理を施された上記底面7aとなる平面Pの表面粗さは、上述したようにJIS B 0601:2013における最大高さ粗さRzにおいて1.6μm〜12.5μmの範囲内とされるのが望ましい。
The surface roughness of the flat surface P to be the
この最大高さ粗さRzが12.5μmを上回ると、クランプボルト5の頭部5bの後端面5dと収容孔7の底面7aとの密着度を十分に高めることができずに上述した効果を得ることができなくなるおそれがある一方、この最大高さ粗さRzが1.6μmを下回るほど上記底面7aとなる平面Pを平滑にするのは困難である。
If the maximum height roughness Rz exceeds 12.5 μm, the degree of adhesion between the
なお、同様に、クランプボルト5の頭部5bの後端面5dにも同程度の平滑化処理を施せば、収容孔7の底面7aとの密着度を一層向上させることができるので、カッター本体1をさらに一層高い取付剛性でアーバーに取り付けることが可能となり、加工精度をより一層の向上させることができる。
Similarly, if the
さらにまた、本実施形態では、本発明を刃先交換式のカッターのカッタークランプ機構に適用した場合について説明したが、例えば切刃が形成された切削インサートをろう付けによってカッター本体に接合したろう付け式のカッターや、場合によってはカッター本体に直接切刃が研ぎ付けら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。 Furthermore, in the present embodiment, the case where the present invention is applied to the cutter clamp mechanism of a cutter with a replaceable cutting edge has been described. For example, a brazing type in which a cutting insert having a cutting edge is joined to a cutter body by brazing. Of course, it is also possible to apply the present invention to a cutter of the above, and in some cases, a solid type cutter in which a cutting edge is sharpened directly on the cutter body.
1 カッター本体
1c 嵌合孔
1d クーラント孔
2 インサート取付座
3 切削インサート
3a 切刃
4 取付ネジ
5 クランプボルト
5a クランプボルト5のネジ部
5b クランプボルト5の頭部
5c 係合部
5d クランプボルト5の頭部5bの後端面
6 貫通孔
7 収容孔
7a 収容孔7の底面
8 挿通孔
O カッター本体1の軸線
T カッター回転方向
P 収容孔7の底面7aの位置の平面
1
Claims (4)
上記カッター本体の先端部外周には切刃が設けられるとともに、
上記カッター本体の内周部には、該カッター本体の後端部に開口して上記クランプボルトのネジ部が挿通される貫通孔と、
この貫通孔の先端側に連通して、上記クランプボルトの頭部が収容される、上記貫通孔よりも内径の大きな収容孔と、
この収容孔のさらに先端側に連通して上記カッター本体の先端部に開口し、上記クランプボルトの先端面に形成された係合部と係合する作業用工具が挿通される挿通孔とが上記軸線に沿って形成されており、
上記カッター本体の先端部における上記挿通孔の開口部の内径が、上記クランプボルトの頭部の外径よりも小さいことを特徴とするカッタークランプ機構。 It is a cutter clamp mechanism that clamps and attaches a cylindrical cutter body that can be rotated around the axis to an arbor with a clamp bolt.
A cutting edge is provided on the outer periphery of the tip of the cutter body, and
The inner peripheral portion of the cutter body has a through hole that opens at the rear end of the cutter body and through which the screw portion of the clamp bolt is inserted.
An accommodating hole having an inner diameter larger than that of the through hole, which communicates with the tip end side of the through hole and accommodates the head of the clamp bolt.
The insertion hole that communicates with the tip side of the accommodating hole, opens to the tip of the cutter body, and inserts a work tool that engages with the engaging portion formed on the tip surface of the clamp bolt. It is formed along the axis and
A cutter clamp mechanism characterized in that the inner diameter of the opening of the insertion hole at the tip of the cutter body is smaller than the outer diameter of the head of the clamp bolt.
3Dプリンターを用いた積層加工により、上記軸線方向において上記カッター本体の後端部と、上記カッター本体の先端部のうち上記収容孔における先端側を向く底面の位置の上記軸線に垂直な平面から上記クランプボルトの頭部の高さ以上で上記挿通孔における上記軸線に対する径方向において該頭部を挿入可能な位置までの範囲内の部分とを形成し、
次いで、上記平面に平滑化処理を施して上記収容孔における先端側を向く底面を形成した上で、上記クランプボルトの上記ネジ部を上記貫通孔に挿通して上記頭部の後端面を上記底面に当接させ、
さらに3Dプリンターを用いた積層加工によって上記カッター本体の全体を形成することを特徴とするカッタークランプ機構を備えたカッター本体の製造方法。 The method for manufacturing a cutter body provided with the cutter clamp mechanism according to claim 1 or 2.
By laminating using a 3D printer, the rear end portion of the cutter body and the tip portion of the cutter body, which faces the tip side of the accommodating hole, are located on the bottom surface in the axial direction from a plane perpendicular to the axis. A portion above the height of the head of the clamp bolt and within a range up to a position where the head can be inserted in the radial direction with respect to the axis in the insertion hole is formed.
Next, the flat surface is smoothed to form a bottom surface facing the tip end side of the accommodating hole, and then the screw portion of the clamp bolt is inserted into the through hole to insert the rear end surface of the head into the bottom surface. In contact with
Further, a method for manufacturing a cutter body provided with a cutter clamp mechanism, which comprises forming the entire cutter body by laminating using a 3D printer.
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