JP2022093156A - 切削ヘッド本体、工具本体及びヘッド交換式切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、取付位置精度の高い切削ヘッド本体及び工具本体と、切削ヘッド本体及び工具本体の取付強度を確保することのできるヘッド交換式切削工具とを提供する。【解決手段】第１の中心軸Ｏ１を中心とした円盤状を呈し、前記第１の中心軸Ｏ１を中心として軸方向に貫通する貫通孔１３と、前記軸方向の先端側に形成された切刃１２と、前記軸方向の後端側に形成された１つの凹部１６Ａと、を有し、前記凹部１６Ａは、後端側のヘッド側当接面の外周縁上の周方向における一方側を第１端点、他方側を第２端点とした場合に、前記第１端点と前記第１の中心軸Ｏ１とを径方向で結ぶ第１仮想線と、前記第２端点と前記第１の中心軸Ｏ１とを径方向で結ぶ第２仮想線と、のなす角度θが、３０°≦θ≦７０°となる大きさを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、切削ヘッド本体、工具本体及びヘッド交換式切削工具に関する。

ヘッド交換式切削工具として、例えば特許文献１には、交換刃具（切削ヘッド）の軸心に設けられたねじ挿通穴を貫通させられた取付ねじが、ホルダー（工具本体）の軸心上に設けられたねじ穴に螺合されることにより、該交換刃具が該ホルダーの先端部に着脱可能に一体的に取り付けられる構成が開示されている。また、ホルダーと交換刃具とを相対回転不能に係合させるキーのような係合凸部とキー溝のような係合凹所とから構成される回止め係合部を備えており、交換刃具がホルダーと共に軸心まわりに回転駆動されることにより、交換刃具によって所定の加工を行う工具が記載されている。

この特許文献１に記載されたヘッド交換式切削工具は、前記取付ねじのうち交換刃具とホルダーとに跨がって位置する部分に一体に設けられた円柱形状の嵌合軸部と、交換刃具のねじ挿通穴に設けられ、嵌合軸部に対して隙間嵌めによって嵌合させられることにより、交換刃具と嵌合軸部とを同心に位置決めする円筒形状の刃具側嵌合穴と、ホルダーの先端に開口するネジ孔の開口部分に設けられ、嵌合軸部に対して隙間嵌めによって嵌合させられることにより、ホルダーと嵌合軸部とを同心に位置決めする円筒形状のホルダー側嵌合穴とを有している。

特開２００７－１６７９７７号公報

しかしながら、この特許文献１に記載されたヘッド交換式切削工具では、上述したように回止め係合部を構成する係合凸部と係合凹部とが、この特許文献１の図２および図３に示されるような長手方向と直角な断面形状が略長方形をなすキーとキー溝であり、工具本体の軸線に対する直径方向に向けて一定の幅で延びるように形成されている。

このため、特に切削加工時の切削トルクによって大きな回転モーメントが作用する切削ヘッド本体の外周側において、切削ヘッド本体の取付強度や取付剛性が不足するおそれがある。従って、切削加工時に切削ヘッド本体の切刃に大きな切削負荷が作用すると、切削ヘッド本体にガタつきが生じてしまい、加工精度や加工面粗さの低下を招くおそれがある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、取付位置精度の高い切削ヘッド本体及び工具本体と、切削ヘッド本体及び工具本体の取付強度を確保することのできるヘッド交換式切削工具とを提供することを目的としている。

本発明の一形態に係る切削ヘッド本体は、第１の中心軸を中心とした円盤状を呈し、前記第１の中心軸を中心として軸方向に貫通する貫通孔と、前記軸方向の先端側に形成された切刃と、前記軸方向の後端側に形成された１つの凹部と、を有し、前記凹部は、後端側のヘッド側当接面の外周縁上の周方向における一方側を第１端点、他方側を第２端点とした場合に、前記第１端点と前記第１の中心軸とを径方向で結ぶ第１仮想線と、前記第２端点と前記第１の中心軸とを径方向で結ぶ第２仮想線と、のなす角度θが、３０°≦θ≦７０°となる大きさを有する。

本発明の一形態に係る切削ヘッド本体において、前記凹部は、前記切削ヘッド本体の後端側に向かうに従って周方向に幅広となるように形成されている構成としてもよい。

本発明の一形態に係る切削ヘッド本体において、前記凹部は、前記貫通孔から径方向の外側に離れた位置に配置される構成としてもよい。

本発明の一形態に係る切削ヘッド本体において、径方向における前記凹部と前記貫通孔との間の距離は、前記凹部の径方向の幅よりも大きい構成としてもよい。

本発明の一形態に係る切削ヘッド本体において、前記凹部は、前記第１の中心軸に対する径方向の外側に向かうに従って前記周方向に幅広となるように形成されている構成としてもよい。

本発明の工具本体は、前記切削ヘッド本体における後端側のヘッド側当接面に当接する本体側当接面と、前記切削ヘッド本体に備わる前記凹部に対応する凸部と、を備えることを特徴とする。

本発明のヘッド交換式切削工具は、前記工具本体と、前記切削ヘッド本体とは、ネジによって着脱可能に取り付けられたヘッド交換式切削工具であって、前記切削ヘッド本体及び前記工具本体は、前記工具本体の先端側の前記本体側当接面が、前記切削ヘッド本体の後端側の前記ヘッド側当接面に当接して密着することによって取り付けられることを特徴とする。

この構成によれば、工具本体に形成された凸部と、切削ヘッド本体に形成された凹部とが嵌合する構成となっていることから、工具本体に対する切削ヘッド本体の取付位置を確定しやすい。
また、工具本体側の凸部と、これに嵌合する切削ヘッド本体の凹部との嵌合精度を高めておくことによって、工具本体に対する切削ヘッド本体の取り付け位置精度を高めることができる。
さらに、凹部は、周方向の一方側の第１端点と第１の中心軸とを径方向で結ぶ第１仮想線と、周方向の他方側の第２端点と第１の中心軸とを径方向で結ぶ第２仮想線と、のなす角度θが、３０°≦θ≦７０°となる大きさを有することにより、切削加工時の回転モーメントを受け止めることができ、切削時の撓みによって工具径に変化が生じにくい。また、工具本体に対する切削ヘッド本体の着座面積も十分に確保することができるので、取付強度を高めることができる。

このように、切削ヘッド本体を工具本体に対して回り止めして取り付けることができるのは勿論、切削加工時に切削ヘッド本体の切刃に大きな切削負荷が作用しても、切削ヘッド本体にガタつきが生じるのを防ぐことができる。したがって、高い加工精度や優れた加工面粗さを得ることが可能となる。

また、切削ヘッド本体の第１凹部が、後端側に向かうに従って周方向に幅広となるように形成されているとともに、前記第１の中心軸に対する径方向の外側に向かうに従って前記周方向に幅広となるように形成されていることから、特に、切削加工時の切削トルクによって大きな回転モーメントが作用する切削ヘッド本体の外周側において、高い取付強度や取付剛性を確保して切削ヘッド本体を工具本体に取り付けることができる。

また、切削ヘッド本体の凹部が、貫通孔から径方向外側に離れた位置に配置されていることから、貫通孔内に挿入されるネジに、第１凹部内に挿入される凸部が干渉してしまうのを避けることができる。

また、径方向における凹部と貫通孔との間の距離が、凹部の径方向の幅よりも大きい構成となっているため、切削ヘッド本体の貫通孔の周囲にヘッド側当接面の平面が多く存在することになるので、切削ヘッド本体と工具本体とが当接して密着する着座面積が増えることにより、ヘッド交換式切削工具としての耐久性が向上する。

本発明の一形態に係るヘッド交換式切削工具において、前記本体側当接面と前記ヘッド側当接面とは、前記ヘッド側当接面の外周縁が、前記本体側当接面の外周縁よりも径方向外側に突出している構成としてもよい。

この構成によれば、工具本体に対して切削ヘッドを取り付ける際、切削ヘッド本体の外周縁が工具本体の外周縁から僅かにずれて取り付けられても、このずれ量が切削ヘッド本体の外周縁が突出した範囲内であれば、切削ヘッド本体の外周縁から工具本体の外周縁が径方向の外周側にはみ出ることがないため、工具本体の先端側が傷つくのを防ぐことができる。

本発明の一形態に係るヘッド交換式切削工具において、前記工具本体には、前記本体側当接面に開口し、前記第１の中心軸に対して前記凹部に近い第２の中心軸を有する取付穴が形成され、前記切削ヘッドの前記貫通孔の直径は、前記ネジのネジ径と、前記第１の中心軸と前記第２の中心軸の距離（偏心量）と、を合わせた寸法よりも大きい構成としてもよい。

この構成によれば、工具本体に切削ヘッド本体を取り付ける際に、切削ヘッド本体に形成された貫通孔を通じて、工具本体に形成された取付穴にネジを締め込むことによって、ネジによって、切削ヘッド本体を径方向外側（凹部側）に押した状態となり、切削ヘッド本体の凹部が、工具本体の凸に径方向で当接して密着することになる。このように、切削ヘッド本体を工具本体の一部に寄せて取り付けることによって、取付位置精度の高いヘッド交換式切削工具が得られる。

本発明によれば、取付位置精度の高い切削ヘッド本体及び工具本体と、切削ヘッド本体及び工具本体の取付強度を確保することのできるヘッド交換式切削工具とを提供することができる。

本発明のヘッド交換式切削工具の第１の実施形態を示す斜視図である。 図１に示す実施形態を軸線方向先端側から見た平面図である。 図２における矢線Ｓ方向視の側面図である。 図３におけるＹＹ断面図である。 図４ＡにおけるＢ部分の拡大断面図である。 図１に示す実施形態の分解斜視図である。 図１に示す実施形態の分解側面図である。 工具本体を軸方向先端側から見た平面図である。 図７における矢印Ｄ方向視（第１凸部側）の側面図である。 切削ヘッドを斜め上方から見た斜視図である。 切削ヘッド本体を軸方向後端側から見た平面図である。

以下、本発明における一実施形態のヘッド交換式切削工具１００の構成について、図１から図１０を用いて説明する。

＜ヘッド交換式切削工具＞
本実施形態において、図１に示すように、工具本体１は、鋼材等の金属材料により、回転軸（第１の中心軸）Ｏ１を中心とした円柱軸状に形成されている。また、切削ヘッド本体１１は、工具本体１よりも硬度の高い超硬合金等により、回転軸Ｏ１を中心とした円盤状に形成されている。

（工具本体）
ヘッド交換式切削工具１００は、切削ヘッド本体１１が工具本体１の先端側に取り付けられた上で、工具本体１の後端側が工作機械の主軸に把持され、回転軸Ｏ１の軸回りに工具回転方向Ｔへ回転されつつ、回転軸Ｏ１に交差する方向に送り出されることにより、切削ヘッド本体１１に形成された複数の切刃１２によって被削材に切削加工を施す。

工具本体１には、切削ヘッド本体１１を取り付けるためのクランプネジ（ネジ）２１が挿入される取付穴６（図４Ａ及び図５）が形成されている。取付穴６は、工具本体１の先端側の本体側当接面５の中央部に開口して形成され、回転軸Ｏ１に沿って延びる。取付穴６は、一定内径の断面円形の挿入孔２と、この挿入孔２の底部から軸方向後端側に延びて挿入孔２よりも小径をなすネジ孔３と、により構成される。

本実施形態において取付穴６は、回転軸Ｏ１から径方向にズレた位置を中心とする。すなわち本実施形態では、工具本体１の回転軸Ｏ１と取付穴６の中心軸（第２の中心軸）Ｏ２は一致していない。図４Ａに示すように、回転軸Ｏ１に沿う断面において、回転軸Ｏ１を介して径方向の一方側の外周面から取付穴６までの距離Ｌ１と、径方向他方側の外周面から取付穴６までの距離Ｌ２は、僅かに異なる。そのため、当該取付穴６内に挿入されるクランプネジ２１は、工具本体１の回転軸Ｏ１に対してその中心軸が径方向にズレた状態で取り付けられる。クランプネジ２１の中心軸は、工具本体１の取付穴６の中心軸Ｏ２に一致する。回転軸Ｏ１に沿う工具本体１の断面において、径方向一方側における第１凸部（凸部）４Ａ側の外周面から取付穴６までの距離Ｌ１は、径方向他方側であって第１凸部４Ａとは径方向で反対側の外周面から取付穴６までの距離Ｌ２よりも小さい（Ｌ１＜Ｌ２）。

すなわち、本実施形態における取付穴６は、その中心軸Ｏ２が、工具本体１の回転軸Ｏ１に一致しておらず、回転軸Ｏ１対して径方向に偏心している。具体的には、径方向において、回転軸Ｏ１よりも後述する第１凸部４Ａ側へ偏った位置に取付穴６が形成されている。そのため、取付穴６に挿入されるクランプネジ２１は、その中心軸が、取付穴６の中心軸Ｏ２に一致するとともに、回転軸Ｏ１よりも第１凸部４Ａ側へ偏った位置に配置されることとなる。

図５～図９に示すように、工具本体１の先端面である本体側当接面５には、本体側当接面５から先端側へ向けて突出する１つの第１凸部４Ａが形成されている。第１凸部４Ａは、工具本体１の外周縁側に配置され、取付穴６から径方向外側に離れた位置に配置されている。第１凸部４Ａの軸方向における高さは、後述する第１凹部（凹部）１６Ａの軸方向における深さに略等しい。

第１凸部４Ａは、図７に示すように工具本体１の軸方向の先端側から見たとき、周方向の幅が、後述する第１凹部１６Ａ内に挿入可能な大きさで形成されている。本実施形態では、工具本体１の後端側に向かうにしたがって周方向に幅広となるように形成されている。具体的に、第１凸部４Ａの工具回転方向Ｔを向く側面４１ｃと、工具回転方向Ｔとは反対側を向く側面４１ｄとは、径方向外側へ向かうに従って互いに周方向へ離れる方向へ一定の角度で傾斜している。側面４１ｃ及び側面４１ｄの径方向に対する傾斜角度は互いに等しい。

また、第１凸部４Ａは、図８に示すように工具本体１の側方から見たとき、中心軸Ｏ１に対する径方向の外側に向かうに従って周方向に幅広となるように形成されている。具体的に、工具回転方向Ｔを向く側面４１ｃと、工具回転方向Ｔとは反対側を向く側面４１ｄとは、軸方向後端側に向かうに従い互いに周方向へ離れるように一定の角度で傾斜している。側面４１ｃ及び側面４１ｄの回転軸Ｏ１に対する傾斜角度は互いに等しい。

これにより、図７及び図８に示すように、第１凸部４Ａは、径方向外側及び軸方向後端側にそれぞれ向かうに従って、周方向へ幅広となるように形成されている。つまり、第１凸部４Ａの先端面４１ｂにおける外周側の円弧長さと、第１凸部４Ａの底面（工具本体１の本体側当接面５に位置する仮想面）における外周側の円弧長さは、それぞれ、径方向外側に向かうに従って長くなるように形成されている。

図７に示すように、工具本体１の本体側当接面５のうち、上述した第１凸部４Ａと、取付穴６とを除く部分は、回転軸Ｏ１に垂直な平面状とされている。従って、この本体側当接面５の外周縁５ａは、回転軸Ｏ１を中心とする円周上に位置している。

なお、図７及び図８に示すように、第１凸部４Ａの径方向外側を向く各外面４１ｅは、上記本体側当接面５の外周縁５ａに一致し、軸方向において工具本体１の外周面と面一な円筒面状に形成されている。

（切削ヘッド本体）
このような工具本体１の先端側に取り付けられる切削ヘッド本体１１は、中心軸（第１の中心軸）を中心とした円盤状を呈する。切削ヘッド本体１１の中心軸は、工具本体１の回転軸Ｏ１に一致する。
切削ヘッド本体１１には、図１、図２図４Ａ及び図５に示すように、クランプネジ２１を挿入させるための貫通孔１３が形成されている。貫通孔１３は、切削ヘッド本体１１の中心軸（以下、中心軸Ｏ１）を中心とする貫通孔１３であって、工具本体１の回転軸Ｏ１に一致する。貫通孔１３は、切削ヘッド本体１１の中央において軸方向に貫通して形成されている。

貫通孔１３は、図４Ａに示すように、挿通孔１３ａ、テーパー孔１３ｂ及び頭部収容孔１３ｃからなる。切削ヘッド本体１１の後端側に位置する挿通孔１３ａは、工具本体１の取付穴６の内径よりも大径をなし、軸方向に一定の内径で形成されている。挿通孔１３ａの上端側に位置するテーパー孔１３ｂは、頭部収容孔１３ｃ側へ行くにしたがって径が大きくなるテーパー状をなす。頭部収容孔１３ｃは、貫通孔１３内に挿入されるクランプネジ２１の頭部２２の直径よりも大きく、当該頭部２２を収容する。

なお、貫通孔１３におけるテーパー孔１３ｂは、図４Ａに示すように、回転軸Ｏ１に沿った断面において所定の角度でヘッド側当接面１７に対して切削ヘッド本体１１の内周側に向かうに従い後端側に向かうように傾斜している。

図１及び図２に示すように、切削ヘッド本体１１の先端側には、周方向に等しい間隔をあけて複数（６つ）の凹溝状のチップポケット１５が形成されている。これら複数のチップポケット１５は、中央の貫通孔１３から径方向外側に離れた位置に配置されている。
各チップポケット１５の工具回転方向Ｔを向く各壁面の辺稜部に、切刃１２がそれぞれ形成されている。本実施形態では、切削ヘッド本体１１の周方向に６つの切刃１２が形成されている。

本実施形態における切刃１２は、図６に示すように側方から見て、切削ヘッド本体１１の先端内周側から後端外周側に向けて、略１／４円弧状をなすラジアスエンドミルのコーナ刃状の切刃とされている。切刃１２は、切削ヘッド本体１１の外周側を向く外周刃１２ａの部分と、切削ヘッド本体１１の先端側を向く底刃１２ｂの部分と、を有する。

切削ヘッド本体１１の後端部は、後端側に向かうに従い縮径する円錐台状に形成されている。さらに、図３、図４Ａ及び図６に示すように、切削ヘッド本体１１の後端面（工具本体１に対向するヘッド側当接面１７）には、ヘッド側当接面１７に開口し、ヘッド側当接面１７から軸方向後端側へ向かって凹む１つの第１凹部１６Ａが形成されている。

図１０に示すように、第１凹部１６Ａは、切削ヘッド本体１１の外周縁側に配置され、貫通孔１３から径方向外側に離れた位置に配置されている。径方向における第１凹部１６Ａと貫通孔１３との間の距離Ｌ３は、第１凹部１６Ａの径方向の幅Ｗよりも大きい（Ｗ＜Ｌ３）。

切削ヘッド本体１１側に形成された第１凹部１６Ａは、工具本体１側に形成された第１凸部４Ａを内側に挿入させるべく、第１凸部４Ａよりも僅かに一回り大きく形成されている。

図１凹部１６Ａは、図１０に示すように切削ヘッド本体１１の軸方向の後端側から見たとき、周方向の幅が所定の範囲内となる大きさを有している。
具体的に、第１凹部１６Ａは、ヘッド側当接面１７の外周縁上の周方向における一方側を第１端点Ｐ１１、周方向の他方側を第２端点Ｐ１２とした場合、第１端点Ｐ１１と切削ヘッド本体１１の中心軸Ｏ１とを径方向で結ぶ第１仮想線Ｋ１１と、第２端点Ｐ１２と切削ヘッド本体１１の中心軸Ｏ１とを径方向で結ぶ第２仮想線Ｋ１２とのなす角度θが、３０°≦θ≦７０°となる大きさを有する。

また、図３、図６及び図９に示すように、第１凹部１６Ａは、切削ヘッド本体１１の側方から見たとき、工具本体１側の第１凸部４Ａと同様に、中心軸Ｏ１に対する径方向の外側と軸方向の後端側とに向かうに従い周方向に幅広となるように形成される。具体的に、第１凹部１６Ａのうち、工具回転方向Ｔを向く側面１６１ｄと、工具回転方向Ｔとは反対側を向く側面１６１ｃとは、軸方向後端側へ向かうに従って互いに離れるように一定の角度で傾斜している。側面１６１ｄ及び側面１６１ｃの回転軸Ｏ１に対する傾斜角度は互いに等しい。

また、第１凹部１６Ａは、図１０に示すように、切削ヘッド本体１１の軸方向の後端側から見たとき、第１凹部１６Ａは、中心軸Ｏ１に対する径方向の外側に向かうに従って周方向に幅広となるように形成されている。具体的に、第１凹部１６Ａのうち、側面１６１ｄ及び側面１６１ｃは、径方向外側へ向かうに従って互いに離れる方向へ一定の角度で傾斜している。側面１６１ｄ及び側面１６１ｃの径方向に対する傾斜角度は互いに等しい。

つまり、第１凹部１６Ａの底面１６１ｂにおける周方向の長さと、第１凹部１６Ａの先端面（切削ヘッド本体１１のヘッド側当接面１７に位置する仮想面）における周方向の長さは、それぞれ、回転軸Ｏ１に対する径方向外側に向かうに従い長くなるように形成されている。

図１０に示すように、切削ヘッド本体１１の後端面のうち、第１凹部１６と貫通孔１３の開口部とを除く部分は、回転軸Ｏ１に垂直な平面状とされており、本実施形態におけるヘッド側当接面１７とされている。切削ヘッド本体１１のヘッド側当接面１７の外周縁１７ａは、回転軸Ｏ１を中心とする円周上に位置する。

切削ヘッド本体１１は、超硬合金等の硬質材料により形成され、粉末冶金技術の基本的な工程に沿って製造される。すなわち、切削ヘッド本体１１が超硬合金製の場合は、まず炭化タングステン粉末とコバルト粉末を主成分として、必要に応じてクロムやタンタル等を副成分とする顆粒状の造粒粉末を用いて、金型を用いた粉末プレス成形を行う。

得られたプレス成形体は、適切な雰囲気と温度に制御された焼結炉内で所定の時間焼結することにより、切削ヘッド本体１１となる焼結体を製造することができる。切削ヘッド本体１１の基本的形状は前記金型の設計により反映される。さらに、切削ヘッド本体１１の貫通孔１３の内径や、刃先形状の高精度化を図るために、必要に応じて切削工具や研削砥石を用いた機械加工を施すこともある。

このような切削ヘッド本体１１は、図４Ａ及び図３に示すように、ヘッド側当接面１７に、工具本体１の本体側当接面５が当接して密着することにより、回転軸Ｏ１に関して同軸に取り付けられる。そして、このように取り付けられた状態で、これら本体側当接面５とヘッド側当接面１７とは、図４Ｂに示すように、ヘッド側当接面１７の外周縁１７ａが、本体側当接面５の外周縁５ａよりも径方向外側に突出している。ここで、本実施形態では、本体側当接面５の外周縁５ａに対するヘッド側当接面１７の外周縁１７ａの径方向の突出量Ｐは、０．０５ｍｍ～０．８ｍｍの範囲内とされている。

工具本体１に対して、切削ヘッド本体１１を回転軸Ｏ１に同軸に取り付けるために、本実施形態では図４Ａ、図５及び図６に示すようなクランプネジ２１が用いられる。このクランプネジ２１は、切削ヘッド本体１１を形成する超硬合金等よりも硬度が低く、工具本体１と同等または工具本体１よりも硬度の低い鋼材のような金属材料により形成されたものである。クランプネジ２１は、円板状の頭部２２と、この頭部２２の後端側に延びる円柱状の軸部２３と、この軸部２３のさらに後端側に延びる雄ネジ部２４と、を備えている。

クランプネジ２１は、切削ヘッド本体１１の貫通孔１３に挿入されて工具本体１に取り付けられる。クランプネジ２１の頭部２２は、切削ヘッド本体１１の貫通孔１３における挿通孔１３ａ及びテーパー孔１３ｂよりも大きな外径であるとともに、頭部収容孔１３ｃよりも小さな外径を有する。

頭部２２の外周面は、中心軸Ｏ２を中心とし、先端側に向かうに従い僅かに拡径するテーパー状とされている。図１に示すように、頭部２２の先端面には、レンチ等の作業用工具が係合可能な係合孔２２ａが形成されている。

クランプネジ２１の軸部２３は、工具本体１の取付穴６に嵌め入れ可能な外径とされ、雄ネジ部２４が、工具本体１のネジ孔３にねじ込み可能とされている。

切削ヘッド本体１１は、上述のように、第１凹部１６Ａ内に、工具本体１側の最も大きい第１凸部４Ａが挿入されるとともに、ヘッド側当接面１７に、工具本体１の本体側当接面５が当接して密着させられた状態で、貫通孔１３を通して、工具本体１の回転軸Ｏ１に対して偏心した取付穴６にクランプネジ２１が挿入されることで、切削ヘッド本体１１における第１凹部１６Ａの内面１６１ａ（図１０）が、第１凹部１６Ａに噛み合う工具本体１における第１凸部４Ａの内面４１ａ（図７）に当接する。

この状態で、クランプネジ２１の雄ネジ部２４が、工具本体１の挿入孔２のネジ孔３にねじ込まれることにより、工具本体１の先端部に切削ヘッド本体１１が着脱可能に取り付けられる。

このように構成された本実施形態のヘッド交換式切削工具１００においては、工具本体１に対して切削ヘッド本体１１を取り付ける際、切削ヘッド本体１１に形成された第１凹部１６Ａに、工具本体１に形成された第１凸部４Ａを挿入させるようにして取り付けることによって、工具本体１に対する切削ヘッド本体１１の径方向における高い位置決め精度が得られる。よって、切削加工時に切削ヘッド本体１１の切刃１２が摩耗して、新しい切削ヘッド本体１１を工具本体１へ取り付ける際には、その都度、径方向の位置決めを安定して行うことができる。

また、製造時において、第１凸部４Ａ及び第１凹部１６Ａどうしの噛み合い精度を高めておけば、工具本体１に対する切削ヘッド本体１１の取付精度が高められる。さらに、第１凸部４Ａ及び第１凹部１６Ａの噛み合い精度を調整することで、切削ヘッド本体１１と工具本体１との取付け精度を微調整できる。この際、細かい加工を要するが、第１凸部４Ａと、当該第１凸部４Ａが挿入される第１凹部１６Ａだけに加工を施せばよいため、作業が容易であるとともに精度が出しやすく、これら第１凸部４Ａ及び第１凹部１６Ａの噛み合い精度だけで切削ヘッド本体１１と工具本体１と取付精度を高めることができる。

また、本実施形態のヘッド交換式切削工具１００においては、クランプネジ２１によって切削ヘッド本体１１が工具本体１に取り付けられた状態、すなわち、クランプネジ２１の雄ネジ部２４が工具本体１における取付穴６のネジ孔３にねじ込まれた状態において、クランプネジ２１は、その中心軸Ｏ２が工具本体１の回転軸Ｏ１に対して径方向へズレており、第１凸部４Ａに近い位置に配置される。切削ヘッド本体１１の中心軸（貫通孔１３の中心）は、工具本体１の回転軸Ｏ１に一致することから、上記貫通孔１３に対しても、クランプネジ２１はその中心軸Ｏ２が径方向で第１凹部１６Ａ側にズレた位置に配置されることとなる。

さらに、切削ヘッド本体１１に形成された貫通孔１３は、工具本体１側に形成された取付穴６の直径よりも大径に形成されている。具体的に貫通孔１３の直径は、クランプネジ２１のネジ径と、第１の中心軸と第２の中心軸との間の距離（偏心量）と、を合わせた寸法よりも大きい。このため、図２及び図４Ａに示すように、取付穴６内に締め込まれたクランプネジ２１は、軸部２３の外周面のうち周方向の一部が切削ヘッド本体１１の貫通孔１３の内周面に当接し、他の部位は前記内周面から離れた状態で取り付けられることとなる。

つまり、本実施形態では、図４Ａに示すように、工具本体１の回転軸Ｏ１に対して偏心した取付穴６にクランプネジ２１を取り付けることで、クランプネジ２１によって切削ヘッド本体１１を径方向外側（第１凹部１６Ａ側）に押した状態となり、切削ヘッド本体１１側の第１凹部１６Ａの内面１６１ａが、工具本体１側の第１凸部４Ａの内面４１ａに径方向に当接して密着する。このように、切削ヘッド本体１１を工具本体１の一部に寄せて取り付けることで、切削ヘッド本体１１のガタつきが抑えられ、工具本体１に対する切削ヘッド本体１１の取付位置精度が高いヘッド交換式切削工具１００が得られる。

また、切削加工時に切削ヘッド本体１１の切刃１２に大きな切削負荷が作用しても、周方向に幅の広い第１凹部１６Ａと、これに嵌合する工具本体１側の第１凸部４Ａとによって受け止めることができるので、工具本体１に対する切削ヘッド本体１１の取付強度を確保することができる。

また、工具本体１において、最も大きく周方向に幅の広い第１凸部４Ａと、切削ヘッド本体１１において最も大きく周方向に幅の広い第１凹部１６Ａとが、工具本体１の回転軸Ｏ１側から径方向外側に向かうに従い周方向に幅広となるように形成されている。このため、特に切削加工時の切削トルクによって大きな回転モーメントが作用する切削ヘッド本体１１の外周側において、高い取付強度や取付剛性を確保して切削ヘッド本体１１を工具本体１に取り付けることができる。これにより、切削時の強度を十分に確保することができる。

また、互いに噛み合う第１凸部４Ａ及び第１凹部１６Ａのうち、第１凸部４Ａの工具回転方向Ｔを向く側面４１ｃと、第１凹部１６Ａの工具回転方向Ｔとは反対側を向く側面１６１ｃとは、切削加工時に切削ヘッド本体１１の切刃１２に作用する切削トルクによる回転モーメントを受ける受け面となる。

従って、これらの側面４１ｃ、１６１ｃを回転軸Ｏ１に対する半径方向に沿って延びるように形成することにより、側面４１ｃ、１６１ｃを当接させた状態で切削加工を行ったときに切刃１２に過大な切削負荷が作用しても、切削ヘッド本体１１を回転軸Ｏ１に対する径方向外側に引っ張るような引っ張り応力や、逆に回転軸Ｏ１に対する径方向内周側に圧縮するような圧縮応力が作用するのを避けることができ、切削ヘッド本体１１に破損が生じるのを防止することができる。

なお、側面４１ｃ、１６１ｃが回転軸Ｏ１に対する半径方向に沿って延びるとは、側面４１ｃ、１６１ｃが回転軸Ｏ１を含む平面に対して一定の角度で傾斜していて、回転軸Ｏ１に垂直ないずれかの断面において側面４１ｃ、１６１ｃが回転軸Ｏ１に対する半径方向に延びる部分を有していればよい。

図１０に示すように、切削ヘッド本体１１の第１凹部１６Ａは、第１端点Ｐ１１と切削ヘッド本体１１の回転軸Ｏ１とを径方向で結ぶ第１仮想線Ｋ１１と、第２端点Ｐ１２と切削ヘッド本体１１の回転軸Ｏ１とを径方向で結ぶ第２仮想線Ｋ１２とのなす角度θが、３０°≦θ≦７０°となる大きさを有している。角度θが３０°未満の場合は、切削時の撓みによる工具径変化が生じやすい。角度θが７０°を超えると、着座面積が小さくなり剛性の大幅な向上は見込めない。

よって、切削ヘッド本体１１の第１凹部１６Ａの周方向における大きさ（角度θ）を上記範囲内に設定することによって、工具本体１に対する着座面積を確保しつつ工具剛性を高めることが可能である。つまり、切削加工時に切削ヘッド本体１１の切刃１２に大きな切削負荷が作用しても、周方向に幅の広い第１凹部１６Ａとこれに嵌合する第１凸部４Ａとによって切削加工時の回転モーメントを受け止めることができる。これにより、第１凸部４Ａ及び第１凹部１６Ａの破損等を防ぐことができ、工具本体１に対する切削ヘッド本体１１の取付強度も確保することができる。

なお、上記角度θ、すなわち第１凹部１６Ａの周方向における大きさは、ヘッド交換式切削工具１００の全体的な大きさに応じて決定することができる。

このように、切削ヘッド本体１１及び工具本体１に凹凸構造を設けることによって、切削ヘッド本体１１を工具本体１に回り止めして取り付けることができるのは勿論、切削加工時に切削ヘッド本体１１の切刃１２に大きな切削負荷が作用しても、切削ヘッド本体１１にガタつきが生じるのを防ぐことができる。従って、前記構成のヘッド交換式切削工具、切削ヘッド本体１１、および工具本体１によれば、高い加工精度や優れた加工面粗さを得ることが可能となる。

また、本実施形態では、切削ヘッド本体１１における少なくとも第１凹部１６Ａが貫通孔１３から径方向に間隔をあけて形成されているとともに、工具本体１における少なくとも第１凸部４Ａが取付穴６から径方向に間隔をあけて形成されているので、切削時における回転モーメントを多く受ける第１凸部４Ａがクランプネジ２１に干渉するのを防ぐことができる。

また、本実施形態では、ヘッド側当接面１７と本体側当接面５とが当接して密着した部分において、切削ヘッド本体１１を支持することができる。このため、切削ヘッド本体１１の径方向における第１凹部１６Ａと貫通孔１３との間の距離を、第１凹部１６Ａの径方向の幅よりも大きい構成にしておくことで、貫通孔１３の周囲のヘッド側当接面１７の平面が多く存在することになるので、切削ヘッド本体１１と工具本体１とが当接して密着する着座面積が増えて取付強度や取付剛性が向上する。したがって、切削ヘッド本体１１のガタつきが防止されて、切削工具としての耐久性が向上する。

本実施形態の切削ヘッド本体１１及び工具本体１によれば、切削ヘッド本体１１側の第１凹部１６Ａと、工具本体１側の第１凸部４Ａとの噛み合い精度を高めておくことによって、切削ヘッド本体１１を工具本体１に取り付ける際に、切削ヘッド本体１１側の第１凹部１６Ａ内に、工具本体１側の第１凸部４Ａを挿入させるだけで、工具本体１に対する切削ヘッド本体１１の取り付け位置精度を高めることができる。

また、本実施形態において、工具本体１における先端面の本体側当接面５と、切削ヘッド本体１１における後端面のヘッド側当接面１７とは、ヘッド側当接面１７の外周縁が、本体側当接面５の外周縁よりも径方向外側に突出した構成となっている。この構成によれば、本体側当接面５とヘッド側当接面１７とにおいて、ヘッド側当接面１７の外周縁が、本体側当接面５の外周縁よりも径方向外周側に突出しているので、切削ヘッド本体１１のヘッド側当接面１７の外周縁が工具本体１の本体側当接面５の外周縁から僅かにずれて取り付けられても、このずれ量がヘッド側当接面１７の外周縁が突出した範囲内であれば、ヘッド側当接面１７の外周縁から本体側当接面５の外周縁が径方向外周側にはみ出ることがない。

上述したように、本体側当接面５の外周縁５ａに対するヘッド側当接面１７の外周縁１７ａの回転軸Ｏ１に対する半径方向の突出量（本体側当接面５の外周縁５ａのヘッド側当接面１７の外周縁１７ａに対する回転軸Ｏ１に対する径方向内周側への後退量）Ｐが、０．０５ｍｍ～０．８ｍｍの範囲内とされているので、本体側当接面５の外周縁５ａを確実にヘッド側当接面１７に内包するとともに、本体側当接面５の外周縁５ａとヘッド側当接面１７の外周縁１７ａとが一致している場合の工具本体１の撓み量が許容できる範囲となり、このような新しい切削ヘッド本体１１の取付精度や取付強度を確実に維持しつつ、高精度で円滑な切削加工を行うことができる。

すなわち、この突出量Ｐが０．０５ｍｍを下回ると、切削ヘッド本体１１のずれ量によっては、ヘッド側当接面１７の外周縁１７ａの食い込み等によって本体側当接面５が傷付けられるのを防ぐことができなくなるおそれがある。

一方、この突出量Ｐが０．８ｍｍを上回るほど大きいと、切削加工時の切削負荷のうち回転軸Ｏ１に垂直な分力による工具本体１の撓み量が過大となり、振動の発生による被削材の加工精度や加工面粗さが低下するおそれがある。さらに、切削加工によって生成された切屑が外周側に大きく突出したヘッド側当接面１７の外周縁１７ａに引っ掛かって、円滑な切削加工が妨げられるおそれがある。

さらに、本実施形態では、本体側当接面５の外周縁５ａとヘッド側当接面１７の外周縁１７ａとが、ともに回転軸Ｏ１を中心とした円周上に位置していて、すなわち同心円周上に配置されており、工具本体１の先端面と切削ヘッド本体１１の後端面の全周に亙って上述のような突出量Ｐが確保されている。このため、ヘッド側当接面１７の外周縁１７ａが回転軸Ｏ１に対する径方向のいずれの外周側にずれて取り付けられても、本体側当接面５が傷付けられるのを防ぐことができ、さらに確実に切削ヘッド本体１１の取付精度や取付強度を維持することが可能となる。

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。各実施形態の構成を適宜組み合わせてもよい。

本発明によれば、切削ヘッド本体１１側の第１凹部１６Ａと、工具本体１側の第１凸部４Ａとの噛み合い精度を高めておくことによって、切削ヘッド本体１１を工具本体１に取り付ける際に、切削ヘッド本体１１側の第１凹部１６Ａ内に工具本体１側の第１凸部４Ａを挿入させるだけで、工具本体１に対する切削ヘッド本体１１の取り付け位置精度を高めることができる。また、切削加工時に切削ヘッド本体１１の切刃１２に大きな切削負荷が作用しても、周方向に幅の広い第１凹部１６Ａ及び第１凸部４Ａによって受け止めることができ、取付強度を確保することができる。

１…工具本体、４Ａ…第１凸部（凸部）、５…本体側当接面、５ａ，１７ａ…外周縁、６…取付穴、１１…切削ヘッド本体、１２…切刃、１３…貫通孔、１６Ａ…第１凹部（凹部）、１７…ヘッド側当接面、２１…クランプネジ（ネジ）、１００…ヘッド交換式切削工具、Ｋ１１…第１仮想線、Ｋ１２…第２仮想線、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３…距離、Ｏ１…回転軸（第１の中心軸）、Ｏ１…中心軸（第１の中心軸）、Ｏ２…中心軸（第２の中心軸）、Ｐ１１…第１端点、Ｐ１２…第２端点、Ｗ…幅、θ…角度

Claims (9)

1. 第１の中心軸を中心とした円盤状を呈し、
   前記第１の中心軸を中心として軸方向に貫通する貫通孔と、
   前記軸方向の先端側に形成された切刃と、
   前記軸方向の後端側に形成された１つの凹部と、を有し、
   前記凹部は、後端側のヘッド側当接面の外周縁上の周方向における一方側を第１端点、他方側を第２端点とした場合に、
   前記第１端点と前記第１の中心軸とを径方向で結ぶ第１仮想線と、
   前記第２端点と前記第１の中心軸とを径方向で結ぶ第２仮想線と、のなす角度θが、
   ３０°≦θ≦７０°となる大きさを有する、
   切削ヘッド本体。
2. 前記凹部は、前記切削ヘッド本体の後端側に向かうに従って周方向に幅広となるように形成されている、
   請求項１に記載の切削ヘッド本体。
3. 前記凹部は、前記貫通孔から径方向の外側に離れた位置に配置される、
   請求項１または２に記載の切削ヘッド本体。
4. 径方向における前記凹部と前記貫通孔との間の距離は、前記凹部の径方向の幅よりも大きい、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の切削ヘッド本体。
5. 前記凹部は、前記第１の中心軸に対する径方向の外側に向かうに従って前記周方向に幅広となるように形成されている、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の切削ヘッド本体。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の切削ヘッド本体における後端側の前記ヘッド側当接面に当接する本体側当接面と、前記切削ヘッド本体に備わる前記凹部に対応する第１凸部と、を備えることを特徴とする工具本体。
7. 請求項６に記載の工具本体と、前記切削ヘッド本体とは、ネジによって着脱可能に取り付けられたヘッド交換式切削工具であって、
   前記切削ヘッド本体及び前記工具本体は、前記工具本体の先端側の前記本体側当接面が、前記切削ヘッド本体の後端側の前記ヘッド側当接面に当接して密着することによって取り付けられることを特徴とする、
   ヘッド交換式切削工具。
8. 前記本体側当接面と前記ヘッド側当接面とは、前記ヘッド側当接面の外周縁が、前記本体側当接面の外周縁よりも径方向外側に突出している、
   請求項７に記載のヘッド交換式切削工具。
9. 前記工具本体には、前記本体側当接面に開口し、前記第１の中心軸に対して前記凹部に近い第２の中心軸を有する取付穴が形成され、
   前記切削ヘッド本体の前記貫通孔の直径は、前記ネジのネジ径と、前記第１の中心軸と前記第２の中心軸との間の距離と、を合わせた寸法よりも大きいことを特徴とする、
   請求項７または８に記載のヘッド交換式切削工具。

Images