JP2021160043A - 刃先交換式切削工具および工具本体 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、更なる切屑処理性と切削インサートの冷却性を向上させることのできる、刃先交換式切削工具および工具本体を提供する。【解決手段】本発明の工具本体は、中心軸の軸周りに回転可能な本体部と、本体部の外周部に位置するとともに被切削物を切削するための切削インサートを取り付け可能なインサート取付座と、を備え、本体部は、本体部の工具基端側からクーラントを流入させ、インサート取付座の近傍からクーラントを噴射するクーラント流路を有し、クーラント流路は、本体部の基端部に位置する入口流路と、入口流路の工具先端側に繋がり、入口流路よりも大きい流路径を有するクーラント溜まり部と、クーラント溜まり部からインサート取付座に向かって延びる複数の噴射流路と、を有し、前記クーラント溜まり部は、工具先端側へ行くに従って径方向内側に向かう傾斜壁面を有し、前記傾斜壁面に前記噴射流路が開口している。【選択図】図１

Description

本発明は、刃先交換式切削工具および工具本体に関するものである。

ステンレスや難削材加工において、切削工具の寿命を延長するためには、切屑の処理と切刃（切削インサート）の冷却が重要である。そこで、切削インサートへ向けてクーラントを噴射させる構成が知られている。例えば、特許文献１には、切削インサートの先端部に向けてクーラントを噴射する複数の開口を設けることが開示されている。

特表２０１７−５２６５４４号公報

しかし、切削インサートの近傍に複数の開口を設置するために、特許文献１に記載のように工具本体の内部でクーラント流路を分岐させると、分岐によってクーラントの圧力が低下し、かつ複数の開口から噴射されるクーラントの圧力が不均一になりやすい。そのため、切削インサートの先端部に十分な圧力で正確にクーラントを供給することが難しかった。

本発明の一つの態様は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、切屑の処理性と切削インサートの冷却性とを同時に向上させることのできる、刃先交換式切削工具および工具本体を提供することを目的とする。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の刃先交換式切削工具の工具本体は、中心軸の軸周りに回転して被切削物を切削する刃先交換式切削工具に用いられる工具本体であって、中心軸の軸周りに回転可能な本体部と、前記本体部の外周部に位置するとともに被切削物を切削するための切削インサートを取り付け可能なインサート取付座と、を備え、前記本体部は、前記本体部の工具基端側からクーラントを流入させ、前記インサート取付座の近傍から前記クーラントを噴射するクーラント流路を有し、前記クーラント流路は、前記本体部の前記基端部に位置する入口流路と、前記入口流路の工具先端側に繋がり、前記入口流路よりも大きい流路径を有するクーラント溜まり部と、前記クーラント溜まり部から前記インサート取付座に向かって延びる複数の噴射流路と、を有し、前記クーラント溜まり部は、工具先端側へ行くに従って径方向内側に向かう傾斜壁面を有し、前記傾斜壁面に前記噴射流路が開口していることを特徴とする。

上記構成の工具本体では、クーラント溜まり部が、工具先端側へ行くに従って径方向内側に向かう傾斜壁面を有していることで、傾斜壁面から径方向外側かつ工具先端側に向かう斜め方向に、工具本体の肉を確保しやすく、この位置にインサート取付座を配置しやすい。そして、傾斜壁面の径方向外側かつ工具先端側に向かう斜め方向に位置するインサート取付座に、傾斜壁面から噴射流路を延ばすことで、噴射流路を短くすることができる。クーラントに作用する噴射流路の流路抵抗が少なくなるので、クーラントの圧力を低下させることなく噴射することができる。
また、傾斜壁面に対して、噴射流路を概ね正面から接続することができるため、クーラント溜まり部から噴射流路が延びる方向を調整できる範囲が大きくなる。これにより、噴射流路を曲げることなくクーラントの噴射方向を容易に調整できる。切削インサートに向けて十分な圧力で正確にクーラントを供給することができるので、切屑を効率よく除去することができるとともに切削インサートの冷却性を高めることができる。

また、本発明の一形態における工具本体において、前記クーラント溜まり部は、前記中心軸を中心としてその軸回りに形成されており、工具基端側から工具先端側に向かって漸次縮径する壁面領域を有し、前記噴射流路が開口する前記傾斜壁面は、前記壁面領域内に位置する構成としてもよい。

この構成によれば、クーラント溜まり部の工具先端側の内壁面が略円錐形状となり、周方向に複数のインサート取付座が並ぶ工具本体において、各インサート取付座に近い位置に上記した噴射流路を形成することができる。それぞれのインサート取付座１２に向かう複数の噴射流路１９は、互いに同等の噴射性能を有する噴射流路となるので、複数の切削インサート１０に対して均等な圧力でクーラントを供給できる。

また、本発明の一形態における工具本体において、前記クーラント溜まり部は、工具基端側から工具先端側に向かって漸次拡径する第１の壁面領域と、前記第１の壁面領域の工具先端側の端部から工具先端側に向かって漸次縮径する第２の壁面領域と、を有し、前記噴射流路が開口する前記傾斜壁面は、前記第２の壁面領域内に位置する構成としてもよい。

この構成によれば、軸方向の一部（中央）の直径が最も大きい形状のクーラント溜まり部となる。第１の壁面領域を有することで、クーラント溜まり部の容積を確保しつつ、工具本体の基端側の肉厚を確保できる。工具本体の基端側における剛性の不足を抑制しながら、クーラント溜まり部の容積を大きくできる。

また、本発明の一形態における工具本体において、前記噴射流路は、前記クーラント溜まり部との接続部から工具回転方向の後方側へ延びる構成としてもよい。

この構成によれば、切削インサートに対して工具回転方向の前方側からクーラントを噴射しやすくなる。

また、本発明の一形態における工具本体において、前記噴射流路は、前記傾斜壁面から前記本体部の外周面に向かって直線状に延びる構成としてもよい。

この構成によれば、噴射圧力を低下させることなく、十分な圧力で正確にクーラントを供給することができる。

また、本発明の一形態における工具本体において、前記本体部は、工具先端側の外周部に複数の凹部を有し、各々の前記凹部の内壁面の一部に前記インサート取付座が形成されているとともに、前記内壁面のうち前記インサート取付座よりも工具回転方向の前方側の壁面に前記噴射流路が開口している構成としてもよい。

これにより、切削インサートによって被切削物を切削した際に、切削インサートよりも工具回転方向の前方に生成される切屑に向けてクーラントを噴射することができるので、生成された切屑を素早く除去することができる。

また、本発明の一形態における工具本体において、前記本体部は、３Ｄプリンタによって作製される構成としてもよい。

本願発明では、本体部にクーラント溜まり部から外周面に延びる複数の噴射流路を有することから、３Ｄプリンタを用いることで、射出成形や切削加工によって作製する場合に比べて複雑な形状を容易に作製することができる。

本発明の刃先交換式切削工具は、上記の工具本体と、前記工具本体に対して着脱可能に取り付けられる複数の前記切削インサートと、を備えることを特徴とする。
上述した工具本体を備える刃先交換式切削工具によれば、切削インサートによって生成された切屑の処理性を高めるとともに、切削インサートの冷却効率を高めることができる。

本発明によれば、切屑の処理性と切削インサートの冷却効率を高めることができる刃先交換式切削工具および工具本体を提供することができる。

図１は、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２は、刃先交換式切削工具の構成を示す側面図である。 図３は、本発明の刃先交換式切削工具の切削インサートの構成を示す斜視図である。 図４は、本発明の刃先交換式切削工具を先端側から見た平面図である。 図５は、刃先交換式切削工具の構成を示す断面図である。 図６は、切削インサートの近傍の工具本体に形成された噴射流路の位置を示す斜視図である。 図７は、噴射流路の形状を示す側面図である。 図８は、噴射流路を入口開口側から見た図である。 図９は、工具本体から切削インサートに向けてクーラントが噴射される様子を示す図である。

以下、本発明の一実施形態における刃先交換式切削工具について説明する。
なお、以下の各図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。

（刃先交換式切削工具）
図１は、本発明の刃先交換式切削工具１００の一実施形態を示す斜視図である。図２は、本発明の刃先交換式切削工具１００の構成を示す側面図である。図３は、本発明の刃先交換式切削工具１００の切削インサート１０の構成を示す斜視図である。図４は、刃先交換式切削工具１００を先端側から見た平面図である。図５は、刃先交換式切削工具１００の構成を示す断面図である。図６は、切削インサート１０の近傍の工具本体１１に形成された噴射流路１９の位置を示す斜視図である。図７は、噴射流路１９の形状を示す側面図である。図８は、噴射流路１９を入口開口１９ａ側から見た図である。図９は、工具本体１１から切削インサート１０に向けてクーラント２５が噴射される様子を示す図である。

刃先交換式切削工具１００は、図１から図５に示すように、工具本体１１と、複数の切削インサート１０と、を備えている。複数の切削インサート１０は、工具本体１１の先端側の外周部に形成された複数のインサート取付座１２に対して、それぞれ取付ボルト１３によって着脱可能に取り付けられている。

刃先交換式切削工具１００は、工具本体１１の基端側（図１における上側）が工具機械の主軸に接続される。刃先交換式切削工具１００は、図１に示す中心軸Ｏの軸回りに工具回転方向Ｔに回転することにより、被切削物に対して複数の切削インサート１０によって切削加工を行う。

（工具本体）
工具本体１１は、図１および図２に示すように、中心軸Ｏの軸回りに回転可能な本体部１１０と、本体部１１０の外周部に位置する複数のインサート取付座１２とを有する。本実施形態の工具本体１１は、３Ｄプリンタを用いて作製されたもので、工具本体１１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作製されている。
なお、工具本体１１の材質や作製方法については上述したものに限られず、工具本体１１を切削加工あるいは射出成形で作製してもよい。

本体部１１０は、図１および図２に示すように、工具基端側の部分よりも工具先端側（図１における下側）の部分が大径とされ、中心軸Ｏを中心とした外形略円盤状に形成されている。本体部１１０の工具先端側の外周部には、径方向内側に凹むチップポケット（凹部）１４が周方向に間隔をあけて複数形成されている。チップポケット１４は、図２に示すように、工具先端側から工具基端側に向かって延びる第１凹部１４Ａと、第１凹部１４Ａの先端側に連通する第２凹部１４Ｂと、を有する。チップポケット１４の内壁面のうち、工具回転方向Ｔを向く第２凹部１４Ｂの内壁面（壁面）１４ｂには、切削インサート１０が取り付けられるインサート取付座１２が形成されている。

本実施形態では、複数（４つ）のチップポケット１４が周方向に等間隔に形成されている。４つのチップポケット１４の第２凹部１４Ｂのそれぞれに、インサート取付座１２が１つずつ形成されている。

（切削インサート）
図３は、本実施形態における切削インサート１０の構成を示す斜視図である。
切削インサート１０は、図３に示すように、超硬合金等の硬質材料により多角形の板状に形成される。本実施形態の場合、インサート中心軸Ｃ周りに鋭角の角と鈍角の角が交互に並ぶ六角形の板状に形成される。切削インサート１０は、互いに反対側を向く２つの六角形面２と、２つの六角形面２の周囲に配置される６つの側面３とを備えている。インサート中心軸Ｃの軸方向から見たときの六角形面２の各辺の長さは略等しい。本実施形態の切削インサート１０はネガティブタイプの切削インサートであり、複数の側面３は、インサート中心軸Ｃに平行な平面状とされている。

切削インサート１０の中央には、インサート中心軸Ｃの軸方向に切削インサート１０を貫通する取付孔４が形成されている。取付孔４は、インサート中心軸Ｃに対して垂直な一対の六角形面２にそれぞれ開口する。取付孔４には、切削インサート１０を工具本体１１側のインサート取付座１２に取り付けるための取付ボルト１３が挿入される。

六角形面２には、取付孔４の開口の周りにインサート中心軸Ｃに垂直な円環状の平面部２ａが形成されている。インサート中心軸Ｃ方向から見た平面部２ａの周囲には曲面部５Ａが形成されている。平面部２ａは曲面部５Ａよりもインサート中心軸Ｃ方向の中央部側に位置している。すなわち、切削インサート１０の六角形面２において、平面部２ａは、曲面部５Ａよりも低い位置に位置する。

切削インサート１０は、その外周部に複数（６つ）のコーナ部Ｃ１，Ｃ２を有する。切削インサート１０の周方向に、第１のコーナ部Ｃ１と、第２のコーナ部Ｃ２とが交互に存在する。軸方向から見た第１のコーナ部Ｃ１の挟角は、第２のコーナ部Ｃ２の挟角よりも小さい。２つの六角形面２において、各々の第１のコーナ部Ｃ１に対応する位置には、切刃５がそれぞれ形成されている。具体的には、２つの六角形面２に切刃５がそれぞれ３つずつ形成されている。切刃５は、凹面形状のすくい面５ａを有する。すくい面５ａは、六角形面２の平面部２ａの周囲に形成された曲面部５Ａの一部であって第１のコーナ部Ｃ１に対応する部分からなる。

すくい面５ａは、切削インサート１０の外周部に位置する第１のコーナ部Ｃ１側が軸方向外側へ最も突出しており、インサート中心軸Ｃ側へ行くに従って軸方向内側へと凹む凹状の曲面とされている。このため、切刃５のすくい面５ａによって、被切削物がすくい上げられることで生成される切屑３０の先端をカールさせることができる。これにより、被切削物の切削面に切屑３０が接触したり、切削インサート１０と被切削物の切削面との間に切屑３０が挟み込まれたりするのを避けることができる。

切削インサート１０は、取付孔４に挿通された取付ボルト１３がネジ孔１２ｄにねじ込まれることにより、工具本体１１のインサート取付座１２に固定される。切削インサート１０は、一対の六角形面２のうちの一方を工具回転方向Ｔの前方側に向けた状態で工具本体１１に取り付けられる。切削インサート１０は、表裏の六角形面２が工具本体１１の径方向に平行した姿勢で工具本体１１に取り付けられる。

（工具本体）
次に、工具本体１１の構成について詳しく説明する。
図１および図５に示すように、本実施形態の工具本体１１は、基端面１１ｂに位置する複数のキー溝１Ａを有する。工具本体１１は、工具本体１１の内部にクーラント流路７を有する。工具本体１１は、先端面１１ａに開口し軸方向に延びるクランプボルト挿入孔８を有する。クーラント流路７とクランプボルト挿入孔８とは、工具本体１１の内部で軸方向に繋がる。工具本体１１の中央は、軸方向に連通するクーラント流路７とクランプボルト挿入孔８とによって貫通した形状となっている。

（キー溝）
キー溝１Ａは、図１および図２に示すように、基端面１１ｂに開口するとともに中心軸Ｏに交差する径方向に延在する凹状の溝である。本実施形態では、工具本体１１は４本のキー溝１Ａを有する。４本のキー溝１Ａは、中心軸Ｏの軸回りに互いに等しい角度で放射状に並ぶ。各々のキー溝１Ａの径方向内側の端部が基端面１１ｂの中央に開口するクーラント流路７に連通する。キー溝１Ａの径方向外側の端部は本体部１１０の外周面１１０ａに開口している。

キー溝１Ａには、図示しないアーバーの先端部のキーが嵌め入れられる。工具先端側のクランプボルト挿入孔８から挿入されたクランプボルト９（図５）がアーバーの先端部にねじ込まれることにより、工具本体１１がアーバーの先端部に取り付けられる。工具本体１１は、アーバーを介して工作機械の主軸に装着される。

（クーラント流路）
図５に示すように、クーラント流路７は、本体部１１０の基端面１１ｂに開口する入口流路１５と、入口流路１５の工具先端側に繋がるクーラント溜まり部１６と、クーラント溜まり部１６に連通する複数の噴射流路１９と、を有する。クーラント流路７は、本体部１１０の工具基端側から流入するクーラントを、インサート取付座１２の近傍から噴射する流路である。

入口流路１５は、中心軸Ｏを中心として軸方向に延びる。入口流路１５は、一端側が基端面１１ｂの中央に開口し、他端側がクーラント溜まり部１６に繋がっている。
入口流路１５は、本体部１１０の工具基端側の部分を軸方向に貫通する。入口流路１５は、基端面１１ｂの中央に円形に開口し、工具先端側へ向かって一様な内径で軸方向に延びる。入口流路１５の工具基端側に位置する内周面に、キー溝１Ａの径方向内側の開口部１５ａが開口する。

クーラント溜まり部１６は、中心軸Ｏを中心にしてその軸回りに回転対称の形状を有する。クーラント溜まり部１６は、切削インサート１０に向けて供給するクーラントを貯留するクーラント収容空間Ｋを内部に有する。クーラント溜まり部１６は、入口流路１５のキー溝１Ａよりも工具先端側に位置する部位１５ｂよりも大きい直径（流路径）を有する。この構成により、クーラント溜まり部１６が十分な容積を確保できる。

クーラント溜まり部１６の内壁面は、形状の等しい２つの略円錐の最大径側を軸方向に対向させた略双円錐形状である。クーラント溜まり部１６の内壁面は、最大径を有する軸方向中央の部位から工具先端側および工具基端側に向かってそれれぞれ縮径する形状を有する。

すなわち、クーラント溜まり部１６は、基端面１１ｂ側から先端面１１ａ側に向かって漸次拡径する第１の壁面領域Ｒ１と、第１の壁面領域Ｒ１の基端面１１ｂ側の端部から基端面１１ｂ側に向かって漸次縮径する第２の壁面領域Ｒ２とを有する。

クーラント溜まり部１６は、クーラント収容空間Ｋを軸方向に区画形成する基端側周壁面１６ａ、先端側周壁面１６ｂおよび底面１６ｃを有する。クーラント溜まり部１６は、軸方向の中央位置において基端側周壁面１６ａと先端側周壁面１６ｂとにより形成される頂部１６ｄで直径が最大となる。

基端側周壁面１６ａは、工具基端側の端部において入口流路１５の工具先端側の端部に接続されている。基端側周壁面１６ａは、先端面１１ａ（頂部１６ｄ）側へ行くに従って拡径する第１の壁面領域Ｒ１内に位置する。

先端側周壁面１６ｂは、工具基端側の端部において基端側周壁面１６ａの工具先端側の端部（頂部１６ｄ）に接続されている。先端側周壁面１６ｂは、先端面１１ａ側へ行くに従って縮径する第２の壁面領域Ｒ２内に位置する。

底面１６ｃは、先端側周壁面１６ｂの工具先端側の端部から径方向内側へ広がる。底面１６ｃは軸方向から見て円環状である。底面１６ｃは、先端側周壁面１６ｂと接続する端部から径方向内側に向かって工具基端側へ傾斜する。底面１６ｃは、基端面１１ｂ側へ行くに従って縮径している。底面１６ｃは、径方向から見て、先端側周壁面１６ｂと重なる位置に配置される。

上記構成により、クーラント溜まり部１６は、先端側周壁面１６ｂと底面１６ｃとの接続位置１６ｇにおいて、入口流路１５との接続位置からの深さが最も深くなっている。底面１６ｃの中央には、クランプボルト挿入孔８が開口する。

本実施形態の本体部１１０には、外周部に形成された各インサート取付座１２の近傍に、クーラント溜まり部１６からインサート取付座１２に向かって直線状に延びる噴射流路１９が複数形成されている。

噴射流路１９の一端側は、クーラント溜まり部１６の先端側周壁面１６ｂのうち、各インサート取付座１２に最も近い傾斜壁面１６ｆに開口する。噴射流路１９の他端側は、本体部１１０の外周面１１０ａであってチップポケット１４の内壁面１４ａに開口する。
本実施形態の工具本体１１では、クーラント溜まり部が、工具先端側へ行くに従って径方向内側に向かう傾斜壁面１６ｆを有していることで、傾斜壁面１６ｆから径方向外側かつ工具先端側に向かう斜め方向に、工具本体の肉を確保しやすく、この位置にインサート取付座１２を配置しやすい。そして、傾斜壁面１６ｆの径方向外側かつ工具先端側に向かう斜め方向に位置するインサート取付座１２に、傾斜壁面１６ｆから噴射流路１９を延ばすことで、噴射流路１９を短くすることができる。これにより、クーラントに作用する噴射流路１９の流路抵抗が少なくなるので、クーラントの圧力を低下させることなく噴射することができる。

また、傾斜壁面１６ｆに対して、噴射流路１９を概ね正面から接続することができるため、クーラント溜まり部１６から噴射流路１９が延びる方向を調整できる範囲が大きくなる。これにより、噴射流路１９を曲げることなくクーラントの噴射方向を容易に調整できる。切削インサート１０に向けて十分な圧力で正確にクーラントを供給することができるので、切屑を効率よく除去することができるとともに切削インサートの冷却性を高めることができる。

本実施形態では、クーラント溜まり部１６は、中心軸Ｏを中心としてその軸回りに形成されており、工具基端側から工具先端側に向かって漸次縮径する第２の壁面領域Ｒ２を有し、噴射流路１９が開口する傾斜壁面１６ｆは、第２の壁面領域Ｒ２内に位置する。
この構成によれば、クーラント溜まり部１６の工具先端側の内壁面が略円錐形状となり、周方向に複数のインサート取付座１２が並ぶ工具本体１１において、各インサート取付座１２に近い位置に上記した噴射流路１９を形成することができる。それぞれのインサート取付座１２に向かう複数の噴射流路１９は、互いに同等の噴射性能を有する噴射流路となるので、複数の切削インサート１０に対して均等な圧力でクーラントを供給できる。

本実施形態の工具本体１１において、噴射流路１９とクーラント溜まり部１６との接続部において、傾斜壁面１６ｆの法線と噴射流路１９の中心線との交差角度が４５°以下である構成としてもよい。この構成によれば、傾斜壁面１６ｆの正面方向から噴射流路が接続されるので、クーラント溜まり部１６から噴射流路１９が延びる方向を調整できる範囲が大きくなる。これにより、噴射流路１９を曲げることなくクーラントの噴射方向を容易に調整できる。

各チップポケット１４には、図６に示すように、噴射流路１９の出口開口１９ｂが９個配置されている。より詳細には、５個の出口開口１９ｂが一列に並んだ第１の開口列２０Ａと、４個の出口開口１９ｂが一列に並んだ第２の開口列２０Ｂとを有する。なお、以下の説明で、第１の開口列２０Ａと第２の開口列２０Ｂとを特に区別しない場合には、「開口列２０」と称する。すなわち、各チップポケット１４は、複数の噴射流路１９の出口開口１９ｂが一列に並んだ開口列２０を２列ずつ有する。

第１の開口列２０Ａと第２の開口列２０Ｂとは、互いに異なる方向へ向かってクーラント２５を噴射する（図９）。
第１の開口列２０Ａは、５本の第１の噴射流路１９Ａの出口開口１９ｂからなり、インサート取付座１２に固定された切削インサート１０に向けてクーラント２５を噴射する。本実施形態において、第１の開口列２０Ａを構成する複数の第１の噴射流路１９Ａは、切削インサート１０の切刃５の近傍のすくい面５ａに向けてクーラント２５を供給する流路である。

第２の開口列２０Ｂは、４本の第２の噴射流路１９Ｂの出口開口１９ｂからなる。第２の開口列２０Ｂは、インサート取付座１２に固定された切削インサート１０よりも工具回転方向Ｔの前方側に向けてクーラント２５を供給する。本実施形態において、第２の噴射流路１９Ｂは、切削インサート１０によって切削された被切削物の切屑３０に向けてクーラント２５を供給する流路である。

図４および図５に示すように、各開口列２０Ａ，２０Ｂを構成する複数の噴射流路１９Ａ，１９Ｂの各出口開口１９ｂは、中心軸Ｏに対して所定の角度で傾斜する第１凹部１４Ａの内壁面１４ａの傾斜に沿って配列されているとともに、径方向から見てほぼ軸方向に一列に並んで配列されている。開口列２０Ａ、２０Ｂにおいて、複数の出口開口１９ｂが並ぶ方向は、切削インサート１０の外周刃の延びる方向と概ね平行である。

第１の開口列２０Ａおよび第２の開口列２０Ｂは、チップポケット１４における第１凹部１４Ａの内壁面１４ａにおいて、工具回転方向Ｔに間隔をおいて互いにほぼ平行に配置される。第１の開口列２０Ａは、切削インサート１０が取り付けられる第２凹部１４Ｂの近傍に形成され、第２の開口列２０Ｂは、第１の開口列２０Ａよりも工具回転方向Ｔの前方側に形成されている。

第１の開口列２０Ａと第２の開口列２０Ｂとでは、各開口列２０Ａ，２０Ｂを構成する噴射流路１９の出口開口１９ｂの数が異なっていてもよい。本実施形態の場合、切削インサート１０に向けてクーラント２５を供給する第１の開口列２０Ａの方が、切屑３０に向けてクーラント２５を供給する第２の開口列２０Ｂよりも噴射流路１９の数が多い。第１の開口列２０Ａは５つの噴射流路１９Ａの出口開口１９ｂからなり、第２の開口列２０Ｂは４つの噴射流路１９Ｂの出口開口１９ｂからなる。

なお、開口列２０Ａ，２０Ｂを構成する噴射流路１９の開口の数は、上述した数に限られず、適宜変更が可能である。例えば、切削インサート１０の大きさや切屑３０の大きさおよび量等に応じて、本体部１１０に設ける噴射流路１９の数を増減させて、各開口列２０Ａ，２０Ｂを構成する噴射流路１９の開口の数を変えてもよい。各開口列２０Ａ，２０Ｂにおける噴射流路１９の数は、少なくとも３つ以上である。

また、本実施形態の本体部１１０には、チップポケット１４ごとに開口列２０が２列以上形成されているが、３列以上形成されていてもよい。３列以上の開口列２０が配置される場合に、開口列２０を構成する出口開口１９ｂの数を複数の開口列で揃えてもよく、開口列ごとに異ならせてもよい。

なお、第１の開口列２０Ａと第２の開口列２０Ｂとでそれぞれを構成する複数の噴射流路１９Ａ，１９Ｂの流路径（出口開口１９ｂの開口径）が互いに異なっていてもよい。また、各開口列２０Ａ，２０Ｂ内においても、各開口列２０Ａ，２０Ｂを構成する複数の噴射流路１９の流路径（出口開口１９ｂの開口径）がそれぞれ異なっていてもよい。

本実施形態では、本体部１１０の中央に大きなクーラント溜まり部１６を設け、本体部１１０の外周部に設けられた複数の切削インサート１０の近傍に、クーラント溜まり部１６から各切削インサート１０に向かって複数の噴射流路１９を延ばしている。各噴射流路１９は、クーラント溜まり部１６からチップポケット１４の内壁面１４ａに向かって途中で分岐することなく直線状に延びている。本実施形態では細い流路を分岐しない構成のため、噴射流路１９内でクーラント２５の圧力低下が生じにくく、出口開口１９ｂからクーラント２５が勢いよく噴射される。本実施形態では、本体部１１０に設けられたすべての噴射流路１９は互いに概ね同じ形状となっている。各噴射流路１９の形状、長さを揃えることで、噴射流路１９ごとの流路抵抗のばらつきを抑制でき、各出口開口１９ｂからの噴射圧力を均一化できる。

噴射流路１９は、クーラント溜まり部１６からインサート取付座１２に向かって漸次縮径したテーパー形状（図７）とされている。クーラント溜まり部１６に連通する一端側の入口開口１９ａの開口径よりも、チップポケット１４に連通する他端側の出口開口１９ｂの開口径の方が小さい縮径テーパー形状をなすことで、出口開口１９ｂ側から噴出されるクーラント２５の流速を高めることができる。本実施形態では、噴射されるクーラント２５の流速は、約７〜９ｍ／ｓである。

噴射流路１９には、図７および図８に示すように、内側の内周面に螺旋形状の螺旋溝１９ｄが形成されている。本実施形態では、噴射流路１９の周方向に複数（４本）の螺旋溝１９ｄが存在し、いずれの螺旋溝１９ｄも噴射流路１９の入口開口１９ａ側から出口開口１９ｂにかけて螺旋を描くように形成されている。

本実施形態では、４本の螺旋溝１９ｄの幅および深さは、互いにほぼ同じである。４本の螺旋溝１９ｄは、噴射流路１９の内周面の周方向においてほぼ等間隔に配置される。各螺旋溝１９ｄは、それぞれの螺旋溝１９ｄが延びる方向において一様な幅および深さに形成される。これらの構成とすることで、螺旋溝１９ｄを形成することによる流路抵抗の上昇を抑制できる。噴射圧力の低下を抑えつつ、噴射されるクーラントの直進性を高めることができる。

ここで、本実施形態の噴射流路１９は、図４に示す軸方向から見ると、噴射流路１９の延在方向は、径方向に対して交差する方向である。図４において、角度θ１は、第１の開口列２０Ａに属する噴射流路１９Ａの入口開口１９ａを通って径方向に延びる直線Ｓ１と、噴射流路１９Ａの中心線Ｎ１との交差角度である。角度θ２は、第２の開口列２０Ｂに属する噴射流路１９Ｂの入口開口１９ａを通って径方向に延びる直線Ｓ２と、噴射流路１９Ｂの中心線Ｎ２との交差角度である。本実施形態では、角度θ１と角度θ２とは互いに異なる角度であり、いずれも４５°以下である。

工具本体１１の工具回転方向Ｔ（図４では反時計回り方向）において、噴射流路１９Ａ，１９Ｂの中心線Ｎ１，Ｎ２は、いずれも径方向に延びる直線Ｓ１，Ｓ２よりも後方側へ向かって延びている。この構成によれば、直線状の噴射流路１９Ａ，１９Ｂを、工具回転方向Ｔの前方側から切削インサート１０に向かう方向に配置できる。噴射流路１９Ａ、１９Ｂを曲線形状とすることなく、各出口開口１９ｂから切削インサート１０側へ向けてそれぞれクーラント２５を噴射させることができる。

本実施形態では、角度θ１と角度θ２とを異ならせることによって、第１の開口列２０Ａおよび第２の開口列２０Ｂから噴射させるクーラント２５の噴射方向をそれぞれ最適化することができる。本実施形態の場合、角度θ２よりも角度θ１の方が大きく、噴射流路１９Ｂよりも噴射流路１９Ａの方が、本体部１１０の径方向に対して工具回転方向Ｔの後方側へより傾いている。これにより、噴射流路１９Ａから噴射するクーラント２５を切削インサート１０のすくい面５ａに向かわせやすくしている。

クランプボルト挿入孔８は、工具本体１１を工具機械に接続するためのクランプボルト９が挿入されるボルト孔である。クランプボルト挿入孔８は、一端側がクーラント溜まり部１６の底面１６ｃの中央に開口し、他端側が先端面１１ａに開口している。クランプボルト挿入孔８は、互いに径の異なる第１貫通孔８１および第２貫通孔８２が軸方向に繋がった貫通孔である。第１貫通孔８１および第２貫通孔８２は、中心軸Ｏを中心とする同軸位置にある。第１貫通孔８１および第２貫通孔８２は、いずれも、クーラント流路７を構成する入口流路１５よりも小さい径を有する。

第１貫通孔８１は、クーラント溜まり部１６に連通するとともにその底面１６ｃの中央に開口する。第２貫通孔８２は、工具基端側が第１貫通孔８１に連通するとともに、工具先端側が先端面１１ａの中央に開口する。クランプボルト挿入孔８内には、本体部１１０の先端面１１ａ側からクランプボルト９が挿入される。第１貫通孔８１にクランプボルト９の軸部９ｂが通され、第２貫通孔にクランプボルト９の頭部９ａが挿入される。

クランプボルト９は、中心軸Ｏに沿って軸部９ｂの中央に形成されたクーラント流路９１を有している。クーラント流路９１は、一端側がボルト先端面に開口する主流路９１ａと、主流路９１ａの他端側に連通する複数の分岐流路９１ｂとにより構成される。各分岐流路９１ｂは、軸部９ｂの外周面に開口しており、クーラント溜まり部１６に連通する。

工具本体１１と複数の切削インサート１０とによって構成される刃先交換式切削工具１００は、工具本体１１の後端側に取り付けられる図示しないアーバーを介して工具機械２００の主軸に取り付けられる。本体部１１０に形成されたクーラント流路７の入口流路１５は、アーバーによって塞がれる。アーバーのクーラント流路は、クランプボルト９のクーラント流路９１に繋がる。クランプボルト９のクーラント流路９１は、本体部１１０のクーラント溜まり部１６に繋がる。アーバーのクーラント流路からクランプボルト９のクーラント流路９１を通じて、本体部１１０のクーラント溜まり部１６にクーラント２５が供給される。

本実施形態の刃先交換式切削工具１００では、クランプボルト９を通ってクーラント流路７内に流入したクーラント２５は、クーラント溜まり部１６内のクーラント収容空間Ｋを満たす。クーラント収容空間Ｋに満たされたクーラント２５が、複数の噴射流路１９Ａ，１９Ｂを通って、各チップポケット１４の内壁面１４ａに開口する第１の開口列２０Ａおよび第２の開口列２０Ｂから径方向外側へ噴射される。噴射されたクーラント２５は、図９に示すように、切削インサート１０の切刃５の周辺に向けて噴射される。本実施形態では、第１の開口列２０Ａと第２の開口列２０Ｂとで、各チップポケット１４の内壁面１４ａに開口する位置が工具回転方向Ｔで互いに異なっていることから、クーラント２５は、工具回転方向の前後にずれた２方向に噴射される。

図９に示すように、第１の開口列２０Ａからは切削インサート１０のすくい面５ａに向けてクーラント２５が噴射される。さらに、第１の開口列２０Ａの出口開口１９ｂは切刃５が延びる方向に沿って並んでいるため、クーラント２５は切刃５が延びる方向に幅広い形状で噴射される。すくい面５ａの広い範囲にクーラント２５を供給できるため、被切削物を切削することで高温になる切刃５を素早く冷却することができる。また、クーラント２５が切屑３０とすくい面５ａとの間に入り込むので、切屑３０を小さくカールさせやすい。切屑３０が被切削物と切削インサート１０との間に入り込みにくくなる。

第２の開口列２０Ｂからは切削インサート１０よりも工具回転方向Ｔの前方側に向けてクーラント２５が噴射される。図９に示すように、切刃５によって削り出された切屑３０は、すくい面５ａの工具回転方向Ｔの前方側でカールされながら工具基端側へ延びる。本実施形態では、第２の開口列２０Ｂから噴射されるクーラント２５により、すくい面５ａの前方側に位置する切屑３０を狙い撃ちする。これにより、生成された切屑３０に対して、外周側へ折り曲げる力を作用させ、切屑３０を折り取ることができる。従って、切屑３０を細かく分断しながら素早く弾き飛ばすことができる。切削インサート１０と被切削物との間に切屑３０が入り込むのを抑制できる。第２の開口列２０Ｂの出口開口１９ｂも切刃５が延びる方向に沿って並んでいるため、クーラント２５は軸方向に幅広い形状で噴射される。したがって、第２の開口列２０Ｂから噴射されるクーラント２５のほぼ全部を切屑３０に対して当てることができる。少ない量のクーラント２５で切屑３０を正確に弾き飛ばすことができる。

本実施形態では、各チップポケット１４の内壁面１４ａに２段の開口列２０Ａ，２０Ｂを設けるとともにこれらの開口位置を工具回転方向Ｔにずらした構成となっている。これにより、切削インサート１０の切刃５と、切刃５によって生成される切屑３０との双方に向かって同時にクーラント２５を噴射させることが可能である。そのため、切屑３０の処理性と切刃５の冷却効果を同時に向上させることができる。また、難削材の加工を行った場合であっても切削インサート１０の切れ味が衰えるのを防ぐことができ、工具寿命の延長が期待できる。

また、本実施形態の噴射流路１９は、クーラント溜まり部１６からチップポケット１４の内壁面１４ａ（インサート取付座１２）に向かって漸次縮径したテーパー形状とされているため、オリフィス部品を用いることなく噴射するクーラント２５の流速を高めることができ、切削インサート１０の冷却効率および切屑３０の処理効率をより向上させることができる。

また、噴射流路１９の内周面には、螺旋状の螺旋溝１９ｄが形成されている。噴射流路１９から噴射されるクーラント２５は、螺旋溝１９ｄによって旋回流となって噴射される。噴射流路１９内に複数の螺旋溝１９ｄを設けておくことで、旋回流を効率良く発生させることができる。これにより、クーラント２５の噴射方向への直進性と流速が高まり、噴射方向先端側において広がりにくくなる。その結果、切削インサート１０の切刃５および切屑３０に対してそれぞれ狙いを定めることができ、切屑３０の除去効率、切削インサート１０の冷却効率を高めることができる。

また、工具本体１１において、各開口列２０Ａ，２０Ｂを構成する複数の噴射流路１９Ａ，１９Ｂは、中心軸Ｏに沿う方向に並んで配列されている。この構成によれば、切削インサート１０の外周刃に沿って広い範囲に満遍なくクーラント２５を噴射することができるとともに、生成された切屑３０に対しても、切屑３０が延びる方向に沿って広い範囲にクーラント２５を噴射することができる。これにより、切削インサート１０の冷却効率と切屑３０の除去効率をより一層高めることができる。

また、各噴射流路１９は、クーラント溜まり部１６のうち、チップポケット１４に近い傾斜壁面１６ｆに開口している。傾斜壁面１６ｆは、チップポケット１４の内壁面１４ａに沿って傾斜しているため、クーラント溜まり部１６からインサート取付座１２に向かって延びる噴射流路の長さを短くすることができ、噴射流路内でクーラントの圧力を低下させることなく噴射することができる。
また、傾斜壁面１６ｆに噴射流路１９を設けることで噴射流路１９が延びる方向を調整することができる。このため、クーラント２５の噴射方向を容易に制御することができ、切削インサート１０に向けて十分な圧力で正確にクーラント２５を供給することができる。また、複数の噴射流路１９の長さを揃えることで、噴射流路１９ごとの流路抵抗を揃えることができる。これにより、噴射されるクーラント２５の圧力を均一化することができ、切屑３０を効率よく除去することができるとともに切削インサート１０の冷却性を高めることができる。

また、工具本体１１は、本体部１１０内にクーラント溜まり部１６から外周面１１０ａに向かって延びる径の細い複数の噴射流路１９を有することから、３Ｄプリンタを用いて作製することによって、射出成形や切削加工によって作製する場合に比べて複雑な形状を容易に作製することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

５…切刃
５ａ…すくい面
７，９１…クーラント流路
１０…切削インサート
１１…工具本体
１２…インサート取付座
１４…チップポケット（凹部）
１４ａ…内壁面
１４ｂ…内壁面（壁面）
１５…入口流路
１６…クーラント溜まり部
１６ｆ…傾斜壁面
１９，１９Ａ，１９Ｂ…噴射流路
２０…開口列
２０Ａ…第１の開口列
２０Ｂ…第２の開口列
２５…クーラント
１００…刃先交換式切削工具
１１０…本体部
１１０ａ…外周面
Ｏ…中心軸
Ｒ１…第１の壁面領域
Ｒ２…第２の壁面領域（壁面領域）
Ｔ…工具回転方向

Claims (8)

1. 中心軸の軸周りに回転して被切削物を切削する刃先交換式切削工具に用いられる工具本体であって、
   中心軸の軸周りに回転可能な本体部と、
   前記本体部の外周部に位置するとともに被切削物を切削するための切削インサートを取り付け可能なインサート取付座と、
   を備え、
   前記本体部は、工具基端側からクーラントを流入させ、前記インサート取付座の近傍から前記クーラントを噴射するクーラント流路を有し、
   前記クーラント流路は、
   前記本体部の工具基端側に位置する入口流路と、
   前記入口流路の工具先端側に繋がり、前記入口流路よりも大きい流路径を有するクーラント溜まり部と、
   前記クーラント溜まり部から前記インサート取付座に向かって延びる複数の噴射流路と、
   を有し、
   前記クーラント溜まり部は、工具先端側へ行くに従って径方向内側に向かう傾斜壁面を有し、前記傾斜壁面に前記噴射流路が開口している、
   工具本体。
2. 前記クーラント溜まり部は、前記中心軸を中心としてその軸回りに形成されており、工具基端側から工具先端側に向かって漸次縮径する壁面領域を有し、
   前記噴射流路が開口する前記傾斜壁面は、前記壁面領域内に位置する、
   請求項１に記載の工具本体。
3. 前記クーラント溜まり部は、工具基端側から工具先端側に向かって漸次拡径する第１の壁面領域と、
   前記第１の壁面領域の工具先端側の端部から工具先端側に向かって漸次縮径する第２の壁面領域と、
   を有し、
   前記噴射流路が開口する前記傾斜壁面は、前記第２の壁面領域内に位置する、
   請求項１または２に記載の工具本体。
4. 前記噴射流路は、前記クーラント溜まり部との接続部から工具回転方向の後方側へ延びる、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の工具本体。
5. 前記噴射流路は、前記傾斜壁面から前記本体部の外周面に向かって直線状に延びる、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の工具本体。
6. 前記本体部は、前記先端部の外周に複数の凹部を有し、
   前記凹部の内壁面の一部に前記インサート取付座が形成されているとともに、前記内壁面のうち前記インサート取付座以外の壁面に前記クーラント流路の前記他端側が開口している、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の工具本体。
7. 前記本体部は、３Ｄプリンタによって作製される、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の工具本体。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の工具本体と、
   前記工具本体に対して着脱可能に取り付けられる複数の前記切削インサートと、を備える、
   刃先交換式切削工具。

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