JP2021142587A - クーラント孔付き切削工具およびクーラント孔付き切削工具の工具本体 - Google Patents

Abstract

【課題】クーラント孔の開口部への切屑の引っ掛かりによる切屑詰まりや応力の集中による工具本体の損傷を防ぐとともに、工具本体の先端面から軸線方向先端側に突出する切刃である底刃によって生成された切屑を効率的に除去する。【解決手段】軸線Ｏ回りに工具回転方向に回転させられる工具本体１の先端部外周に切屑排出溝５が形成され、この切屑排出溝５の工具回転方向を向く壁面の先端外周部に工具本体１の先端面１ａから軸線Ｏ方向先端側に突出する切刃４ａが設けられるとともに、工具本体１には切刃４ａにクーラントを噴出させて供給するクーラント孔９が形成され、クーラント孔９の開口部９ｃは、切刃４ａの内周側に周方向に点在して工具本体１の先端面１ａに開口しているとともに、開口部９ｃに至るクーラント孔９の噴出部９ｂは、工具本体１の先端側に向かうに従い外周側に向かうように延びている。【選択図】図５

Description

本発明は、軸線回りに工具回転方向に回転させられる工具本体の先端部外周に切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝の上記工具回転方向を向く壁面の先端外周部に上記工具本体の先端面から上記軸線方向先端側に突出する切刃が設けられるとともに、上記工具本体には上記切刃にクーラントを噴出させて供給するクーラント孔が形成されたクーラント孔付き切削工具、およびこのようなクーラント孔付き切削工具の工具本体に関するものである。

このようにクーラント孔が形成されたクーラント孔付き切削工具として、例えば特許文献１には、円柱状のストレートシャンク部と他端に切刃をもつ切刃部とを有する工具本体と、この工具本体内に長手方向に延在する供給孔（クーラント孔）と、この供給孔に連通するとともに切刃部の切屑排出溝に開口し、切刃に圧縮空気（クーラント）を噴出するための噴射孔とを有する回転切削工具（クーラント孔付き切削工具）であって、噴出孔の開口方向が工具本体軸心（軸線）直交方向に対して切刃後端側の上向き方向に傾いて設けられているものが記載されている。

また、特許文献２には、一端部には工作機械の主軸に把持されるシャンク部を備え、他端部には回転工具に嵌合する取付突起部を備え且つ取付突起部には係合部を形成した内径部を備えたアーバ本体と、この係合部に係合し回転工具をアーバ本体に固定する固定部材とを備えたアーバにおいて、アーバ本体にはシャンク部の端面と内径部とを連通する流体供給穴（クーラント孔）を設け且つ内径部の長手方向に沿って内径部の壁面に少なくとも１つの溝を設けたアーバが記載されている。

そして、さらに特許文献２には、このようなアーバに固定する回転工具（クーラント孔付き切削工具）において、回転工具の中央部には軸線方向に沿ってアーバ本体の取付突起部に嵌合する取付穴を有し、回転工具の先端外周部には外周面から突出する切れ刃（切刃）を少なくとも１つ備え、さらに、取付穴に開口するとともに切れ刃に近接し且つ切れ刃方向に開口する流体噴射穴（クーラント孔）を回転工具の内部に設けた回転工具が記載されている。

さらにまた、特許文献３には、クーラントの流通穴（クーラント孔）とチップポケット（切屑排出溝）を有する工具本体の先端面に切刃が設けられた転削工具（クーラント孔付き切削工具）において、流通穴は、チップポケットの切刃と向き合う対向面の先端外周部に開口された転削工具が記載されている。

実公平４−０３７６８９号公報 特開２００５−０２２０６３号公報 特開２００２−２１９６０８号公報

しかしながら、これら特許文献１〜３に記載されたクーラント孔付き切削工具は、いずれもクーラント孔が切屑排出溝に開口している。このため、切刃によって生成された切屑がクーラント孔の開口部に引っ掛かって切屑詰まりを生じるおそれがある。また、切削加工時に工具本体に作用する応力が、このクーラント孔の開口部に集中して、工具本体の損傷を招くおそれもある。

さらに、工具本体の先端面から軸線方向先端側に突出する切刃である底刃によって生成された切屑を除去するのには、工具本体の外周側に突出した切刃である外周刃によって生成された切屑にクーラントが遮られてしまうため、効率的な除去を図ることが困難となるおそれもある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、クーラント孔の開口部への切屑の引っ掛かりによる切屑詰まりや応力の集中による工具本体の損傷を防ぐとともに、工具本体の先端面から軸線方向先端側に突出する切刃である底刃によって生成された切屑を効率的に除去することが可能なクーラント孔付き切削工具およびクーラント孔付き切削工具の工具本体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、本発明のクーラント孔付き切削工具は、軸線回りに工具回転方向に回転させられる工具本体の先端部外周に切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝の上記工具回転方向を向く壁面の先端外周部に上記工具本体の先端面から上記軸線方向先端側に突出する切刃が設けられるとともに、上記工具本体には上記切刃にクーラントを噴出させて供給するクーラント孔が形成されたクーラント孔付き切削工具であって、上記クーラント孔の開口部は、上記切刃の内周側に周方向に点在して上記工具本体の先端面に開口しているとともに、上記開口部に至る上記クーラント孔の噴出部は、上記工具本体の先端側に向かうに従い外周側に向かうように延びていることを特徴とする。

また、本発明のクーラント孔付き切削工具の工具本体は、このようなクーラント孔付き切削工具の工具本体であって、上記切屑排出溝の工具回転方向を向く壁面の先端外周部にはインサート取付座が形成されており、このインサート取付座に、上記切刃が形成された切削インサートが着脱可能に取り付けられることを特徴とする。すなわち、本発明の工具本体は、刃先交換式のクーラント孔付き切削工具の工具本体である。

このように構成されたクーラント孔付き切削工具およびクーラント孔付き切削工具の工具本体では、まずクーラント孔の開口部が工具本体の先端面に開口しているので、切刃によって生成された切屑が切屑排出溝に排出されても、クーラント孔の開口部に引っ掛かって切屑詰まりを生じることがなく、また切削負荷による応力集中によって工具本体が損傷するようなこともない。

そして このクーラント孔の開口部に至るクーラント孔の噴出部は、工具本体の先端側に向かうに従い外周側に向かうように延びているので、クーラント孔の開口部から噴出させられるクーラントは、工具本体の先端面に対向する被削材の加工面に当たって跳ね返って工具本体の先端側から切屑排出溝に流れ込む。これにより、このクーラントとともに切屑を工具本体の後端側に効率的に排出して除去することができ、あるいは切屑を加工面に沿って工具本体の外周側に吹き飛ばして除去することができる。

また、上記工具本体の先端面における上記クーラント孔の上記開口部を、上記軸線に対する径方向外周側から見て、上記軸線方向に偏平した長孔状に形成することにより、クーラントを満遍なく切刃に向けて噴出させることが可能となるので、クーラント孔の開口部が切刃の内周側に周方向に点在して工具本体の先端面に開口しているとともに、噴出部が工具本体の先端側に向かうに従い外周側に向かうように延びていることとも相俟って、さらに効率的に切屑を除去することが可能となる。

さらに、上記工具本体の先端面における上記クーラント孔の上記開口部を、上記軸線方向先端側から見て、上記軸線に対する径方向外周側に上記切刃に向けて延びる溝状に形成することにより、この溝状の開口部によってクーラントを必要以上に飛散させることなく確実に切刃に供給することができる。

さらにまた、上記クーラント孔を、上記工具本体の先端面における上記開口部に至る上記噴出部において、該噴出部の中心線に垂直な断面における断面積が小さくなるように形成することにより、開口部からのクーラントの噴出速度を高めて一層効率的な切屑の除去を図ることができる。

また、上記クーラント孔を、上記工具本体の先端面における上記開口部に至る上記噴出部において、該噴出部の中心線が上記工具本体の先端内周側に凸となる凸曲線状に形成することにより、この噴出部におけるクーラントの流れを安定させて圧力損失を抑えつつ、より軸線に対して垂直な方向にクーラントを噴出させてさらに一層効率的な切屑の除去を図ることができる。

なお、特にこのようにクーラント孔の噴出部の中心線が工具本体の先端内周側に凸となる凸曲線状に形成する場合には、上記工具本体を、例えば３Ｄプリンターによる積層加工によって一体成形してもよい。

以上説明したように、本発明によれば、切屑がクーラント孔の開口部に引っ掛かって切屑詰まりを生じたり、切削負荷による応力集中によって工具本体が損傷したりするのを防ぎつつ、切屑を効率的に除去することが可能となる。

本発明の刃先交換式切削工具の一実施形態を示す斜視図である。 図１に示す実施形態の底面図である。 図１に示す実施形態の平面図である（ただし、クーラント孔の噴出部と切削インサートは１つだけ描かれている。）。 図３における矢線Ｙ方向視の斜視側面図である。 図２におけるＺＯ断面図である（ただし、クーラント孔の噴出部と切削インサートは１つだけ描かれている。）。

図１〜図５は、本発明のクーラント孔付き切削工具およびクーラント孔付き切削工具の工具本体の一実施形態を示すものである。本実施形態における工具本体１は、鋼材等の金属材料により軸線Ｏを中心とした円柱状に形成されており、その後端部（図１において右上部分。図４および図５においては上側部分）は円柱状のままのシャンク部２とされるとともに、先端部（図１において左下部分。図４および図５においては下側部分）は切刃部３とされる。

このようなクーラント孔付き切削工具の工具本体１は、シャンク部２が工作機械の主軸に把持されて軸線Ｏ回りに工具回転方向Ｔに回転させられつつ、通常は軸線Ｏに垂直に送り出され、切刃部３に設けられた切刃４によって被削材に平面加工や溝削り加工、肩削り加工等の切削加工を行う。

切刃部３の外周には、工具本体１の先端面１ａに開口して後端側に延びる複数（本実施形態では５つ）の切屑排出溝５が周方向に間隔をあけて形成されている。これらの切屑排出溝５の工具回転方向Ｔを向く壁面の先端部には、工具本体１の先端面１ａと外周面１ｂとに開口するインサート取付座６が形成されている。

上記切刃４は、これらのインサート取付座６にクランプネジ７によって着脱可能に取り付けられる切削インサート８に形成されている。すなわち、本実施形態のクーラント孔付き切削工具の工具本体１は、刃先交換式のクーラント孔付き切削工具の工具本体１とされている。

切削インサート８は、工具本体１よりも高硬度の超硬合金のような硬質材料により、本実施形態では長方形板状に形成されており、工具回転方向Ｔに向けられるすくい面８ａの工具本体１の先端側に向けられる辺稜部に切刃４として底刃４ａが形成されるとともに、工具本体１の外周側に向けられる辺稜部に同じく切刃４として外周刃４ｂが形成されている。底刃４ａは、工具本体１の先端面１ａから軸線Ｏ方向先端側に突出させられるとともに、外周刃４ｂは、工具本体１の外周面１ｂから軸線Ｏに対する径方向外周側に突出させられる。

そして、工具本体１には、その後端面からクーラント孔９が形成されている。このクーラント孔９は、図５に示すように、工具本体１の後端側では軸線Ｏを中心とする一定内径の円形の大径部９ａとされるとともに、工具本体１の先端部では大径部９ａから切刃４と同数の複数（５つ）に分岐して大径部９ａよりも小径の噴出部９ｂとされ、この噴出部９ｂが工具本体１の先端面１ａに開口して開口部９ｃを形成している。

従って、図３〜図５では噴出部９ｂは１つしか描かれていないが、本実施形態では図１および図２に示すように切刃４と同数の複数（５つ）のクーラント孔９の噴出部９ｂが開口部９ｃにおいて工具本体１の先端面１ａに開口している。

このクーラント孔９の開口部９ｃは、それぞれ上記切刃４のうち底刃４ａの内周側に周方向に点在して工具本体１の先端面１ａに開口しているとともに、図１および図２に示すように切屑排出溝５と間隔をあけて開口している。また、噴出部９ｂは、工具本体１の先端側に向かうに従い外周側に向かうように形成されている。このクーラント孔９には、切削加工時に工具本体１の後端側の大径部９ａから圧縮空気や切削油剤等のクーラントが供給される。

クーラント孔９の噴出部９ｂは、大径部９ａと連通する部分では図３に示すように中心線Ｃを中心とした円形とされているが、開口部９ｃに向かうに従いこの中心線Ｃに垂直な断面における断面積が小さくなるとともに断面形状が軸線Ｏ方向に偏平するように変形しており、開口部９ｃは図４に示すようにする長方形等の長孔状に形成されている。

また、本実施形態において噴出部９ｂは、図５に示すように上記中心線Ｃが大径部に連通する部分では軸線Ｏ方向に延びているとともに、これよりも先端側では工具本体１の先端内周側に凸となる凸曲線状とされて、工具本体１の先端側に向かうに従い外周側に向かうように延びている。

さらに、このように噴出部９ｂにおけるクーラント孔９の中心線Ｃが凸曲線状とされることにより、この噴出部９ｂから開口する開口部９ｃは、図１および図２に示すように軸線Ｏ方向先端側から見て、軸線Ｏに対する径方向外周側に切刃４（底刃４ａ）に向けて溝深さが浅くなるように延びる溝状に形成される。

このようなクーラント孔９は、例えば噴出部９ｂから開口部９ｃの部分を境界とする別部材によって工具本体１を形成して、これらの別部材の少なくとも一方に噴出部９ｂおよび開口部９ｃとなる溝を形成した後、これらの別部材を組み合わせることによって形成することも可能であるが、３Ｄプリンターによる積層加工を用いて工具本体１を一体成形して製造してもよい。

このように構成されたクーラント孔付き切削工具およびクーラント孔付き切削工具の工具本体１においては、クーラント孔９が切屑排出溝５には開口せずに工具本体１の先端面１ａに開口しているので、切刃４によって生成された切屑が切屑排出溝５内に排出されても、クーラント孔９の開口部９ｃに引っ掛かって切屑詰まりを生じるようなことがない。また、切削負荷によって工具本体１を軸線Ｏ回りに捩るような力が作用しても、切屑排出溝５にクーラント孔９が開口していないので、開口部９ｃに応力が集中して工具本体１が損傷するようなこともない。

そして 上記構成のクーラント孔付き切削工具およびクーラント孔付き切削工具の工具本体１では、クーラント孔９の開口部９ｃに至る噴出部９ｂが、工具本体１の先端側に向かうに従い外周側に向かうように延びているので、開口部９ｃから噴出させられるクーラントは、工具本体１の先端面１ａに対向する被削材の加工面に当たって跳ね返る。

このため、こうして跳ね返ったクーラントが工具本体１の先端側から切屑排出溝５に流れ込むことにより、このクーラントとともに切屑を工具本体１の後端側に効率的に排出して除去することができる。あるいは、切屑をクーラントによって工具本体１の外周側に吹き飛ばして除去することもできる。

また、本実施形態では、工具本体１の先端面１ａにおけるクーラント孔９の開口部９ｃが、軸線Ｏに対する径方向外周側から見て、軸線Ｏ方向に偏平した長孔状に形成されているので、クーラントを満遍なく切刃４に向けて噴出させることが可能となる。従って、クーラント孔９の開口部９ｃが切刃４の内周側に周方向に点在して工具本体１の先端面１ａに開口しいるとともに、噴出部９ｂが工具本体１の先端側に向かうに従い外周側に向かうようにいることとも相俟って、さらに効率的に切屑を除去することができる。

さらに、本実施形態では、工具本体１の先端面１ａにおけるクーラント孔９の開口部９ｃが、軸線Ｏ方向先端側から見て、軸線Ｏに対する径方向外周側に切刃に向けて延びる溝状に形成されている。このため、この溝状の開口部９ｃによってクーラントを必要以上に飛散させることなく確実に切刃４に案内して供給し、切屑を除去することができる。

さらにまた、本実施形態では、クーラント孔９が、工具本体１の先端面１ａにおける開口部９ｃに至る噴出部９ｂにおいて、その中心線Ｃに垂直な断面における断面積が小さくなるように形成されている。このため、開口部９ｃからのクーラントの噴出速度を高めることができ、一層効率的な切屑の除去を図ることができる。

また、本実施形態では、クーラント孔９が、やはり工具本体１の先端面１ａにおける開口部９ｃに至る噴出部９ｂにおいて、上記中心線Ｃが工具本体１の先端内周側に凸となる凸曲線状に形成されている。このため、噴出部９ｂが大径部９ａから曲折して工具本体１の先端側に向かうに従い外周側に向かっている場合に比べ、噴出部９ｂにおけるクーラントの流れを安定させて圧力損失を抑えることができるとともに、より軸線Ｏに対して垂直な方向にクーラントを噴出させることができるので、さらに一層効率的な切屑の除去を図ることができる。

また、特にこのようにクーラント孔９の噴出部９ｂの中心線Ｃが工具本体の先端内周側に凸となる凸曲線状に形成する場合には、工具本体１を、上述のように３Ｄプリンターによる積層加工によって一体成形することにより、このような工具本体１を容易に形成することが可能である。

１ 工具本体
１ａ 工具本体１の先端面
１ｂ 工具本体１の外周面
２ シャンク部
３ 切刃部
４ 切刃
４ａ 底刃
４ｂ 外周刃
５ 切屑排出溝
６ インサート取付座
７ クランプネジ
８ 切削インサート
９ クーラント孔
９ａ 大径部
９ｂ 噴出部
９ｃ 開口部
Ｏ 工具本体１の軸線
Ｔ 工具回転方向
Ｃ クーラント孔９の噴出部９ｂの中心線

Claims (7)

1. 軸線回りに工具回転方向に回転させられる工具本体の先端部外周に切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝の上記工具回転方向を向く壁面の先端外周部に上記工具本体の先端面から上記軸線方向先端側に突出する切刃が設けられるとともに、上記工具本体には上記切刃にクーラントを噴出させて供給するクーラント孔が形成されたクーラント孔付き切削工具であって、
   上記クーラント孔の開口部は、上記切刃の内周側に周方向に点在して上記工具本体の先端面に開口しているとともに、上記開口部に至る上記クーラント孔の噴出部は、上記工具本体の先端側に向かうに従い外周側に向かうように延びていることを特徴とするクーラント孔付き切削工具。
2. 上記工具本体の先端面における上記クーラント孔の上記開口部は、上記軸線に対する径方向外周側から見て、上記軸線方向に偏平した長孔状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のクーラント孔付き切削工具。
3. 上記工具本体の先端面における上記クーラント孔の上記開口部は、上記軸線方向先端側から見て、上記軸線に対する径方向外周側に上記切刃に向けて延びる溝状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクーラント孔付き切削工具。
4. 上記クーラント孔は、上記工具本体の先端面における上記開口部に至る上記噴出部において、該クーラント孔の中心線に垂直な断面における断面積が小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のクーラント孔付き切削工具。
5. 上記クーラント孔は、上記工具本体の先端面における上記開口部に至る上記噴出部において、該クーラント孔の中心線が上記工具本体の先端内周側に凸となる凸曲線状に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のクーラント孔付き切削工具。
6. 上記工具本体は一体成形されていることを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載のクーラント孔付き切削工具。
7. 請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載のクーラント孔付き切削工具の工具本体であって、
   上記切屑排出溝の工具回転方向を向く壁面の先端外周部にはインサート取付座が形成されており、
   このインサート取付座に、上記切刃が形成された切削インサートが着脱可能に取り付けられることを特徴とするクーラント孔付き切削工具の工具本体。

Images