JP2022147572A - 旋削工具 - Google Patents

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Abstract

【課題】他の工具に干渉しにくく、十分な量のクーラントを供給できる旋削工具を提供する。【解決手段】旋削工具1は、第1及び第2対称面M1,M2について鏡像対称性を有する切削インサート10と、該切削インサート10の第1切れ刃21Eに第1すくい面21R側からクーラントを供給する第1吐出口5を有する工具本体2と、を備えている。第1吐出口5は、第2平坦面32と、該第2平坦面32に平行かつ第1切れ刃21Eの稜線を含む第1基準面Vxzとの間に位置している。【選択図】図4

Description

本発明は、旋削工具に関する。
複数の旋削工具を平行に並べて使用する工作機械のくし形刃物台に取り付けられた旋削工具は、隣に取り付けられた旋削工具との間隔が狭い。旋削工具が隣り合うY軸方向において旋削工具に膨らんだ部分があると、くし形刃物台に旋削工具を取り付ける際に、くし形刃物台に先に取り付けられている隣の旋削工具と前述した膨らんだ部分とが干渉して旋削工具をくし形刃物台に取り付けられないことがある。また、隣の旋削工具を使用して被削材を加工している際に、前述した膨らんだ部分が干渉して被削材に傷をつけるおそれがある。
特許文献1には、円柱の外周面に溝を入れる溝入れ加工や突切り加工において、切れ刃にクーラントを供給するノズル部(凸部106)を備えた旋削工具が開示されている。切れ刃に高圧でクーラントを噴射すると、切りくずを細分化して効率的に排出できる。さらに、すくい面側から供給されたクーラントがすくい面を冷却してクレータ摩耗を抑制できる。逃げ面側から供給されたクーラントが逃げ面を潤滑して境界摩耗を抑制できる。
しかるに、溝入れ・突切り加工では、工作機械の主軸に駆動されてZ軸まわりに回転する被削材に対して被削材の径方向となるX軸方向から切り込むため、逃げ面がX軸方向に面し、すくい面がY軸方向に面している。特許文献1に記載の旋削工具では、すくい面側からクーラントを供給するノズル部が工具本体のシャンク部からY軸方向にはみ出してしまう。
そこで、特許文献2には、クーラントの供給量を犠牲にしてノズル部の吐出口の角度を変更した旋削工具が開示されている。特許文献2のように、切れ刃と吐出口とを結ぶクーラントの進行方向が略一直線でなければ、ノズル部がシャンク部からはみ出さないように旋削工具を構成できる。反面、切れ刃に十分な量のクーラントを供給できないおそれがある。
特開2016-55360号公報 特開2003-71608号公報
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、他の工具に干渉しにくく、十分な量のクーラントを供給できる旋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旋削工具は、交換可能な切削インサートと、該切削インサートを固定する工具本体と、を備えている。切削インサートは、取付け孔の中心軸に直交する第1対称面について鏡像対称性を有し、さらに中心軸を含む第2対称面について鏡像対称性を有している。切削インサートは、表面と、該表面とは反対側の裏面と、表面及び裏面を繋ぐ周側面と、表面及び裏面を貫通する取付け孔と、を有している。周側面は、中心軸に平行に形成されている。周側面は、中心軸に平行な第1切れ刃と該第1切れ刃に臨む第1すくい面及び第1逃げ面とで構成された第1刃部と、第1刃部とは第2対称面について鏡像対称であり、中心軸に平行な第2切れ刃と該第2切れ刃に臨む第2すくい面及び第2逃げ面とで構成された第2刃部と、第1刃部及び第2刃部が設けられた先端部とは反対側の基端部と、第1すくい面に連続する第3平坦面と、第3平坦面と基端部の一端との間を繋ぐ第1平坦面と、第3平坦面とは第2対称面について鏡像対称であり、第2すくい面に連続する第4平坦面と、第1平坦面とは第2対称面について鏡像対称であり、第4平坦面と基端部の他端との間を繋ぐ第2平坦面と、を含み、工具本体は、第1刃部を使用可能な状態において、第2平坦面が工具本体の長手方向に平行になる向きで切削インサートを固定するインサート取付座と、第1刃部を使用可能な状態において、第1すくい面側から第1切れ刃に向かってクーラントを供給する第1吐出口と、を有している。第1吐出口は、第2平坦面と、該第2平坦面に平行かつ第1切れ刃の稜線を含む第1基準面との間に位置している。
この態様によれば、旋削工具が隣り合う方向において、第1吐出口が第1切れ刃の刃先よりも工具本体の内側にあるため、第1吐出口が設けられた部分が工具本体のシャンク部からはみ出しにくい。そのため、他の工具に干渉しにくい旋削工具を提供することができる。
上記態様において、第3平坦面は、基端部に向かうに従い第2平坦面に近づくように傾斜し、第3平坦面とは第2対称面について鏡像対称である第4平坦面は、基端部に向かうに従い第1平坦面に近づくように傾斜していてもよい。
この態様によれば、第3平坦面が傾斜している分だけ第1基準面と第3平坦面との間に空間が広がるため、第1切れ刃に対して第1吐出口からダイレクトにクーラントを供給しやすくなる。第1切れ刃に供給できるクーラントの量が増えるため、十分な量のクーラントを供給できる旋削工具を提供することができる。
上記態様において、第1吐出口の向きは、第1刃部を使用可能な状態において、第1吐出口から第1切れ刃に向かうクーラントの軌跡が第3平坦面と略平行になるように構成されていてもよい。
第3平坦面が傾斜するに従って、クーラントを供給しやすくなる一方、第1刃部の刃先のくさび角が小さくなる。この態様によれば、第3平坦面が必要以上に傾斜しておらず、第1切れ刃に対して第1吐出口からダイレクトにクーラントを供給する軌跡と平行である。第3平坦面が最小限の角度で傾斜しているため、第1切れ刃に対して第1吐出口からダイレクトにクーラントを供給しやすく、かつ第1刃部の刃先に大きなくさび角を確保しやすい。
上記態様において、第2吐出口は、第2切れ刃よりも工具本体の基端側に位置していてもよい。
この態様によれば、第2平坦面が工具本体の長手方向に平行になる向きで切削インサートを固定するため、工具本体の長手方向において、第1刃部と第2刃部とが同じ位置ではなく、第1刃部が第2刃部よりも工具本体の基端側に後退する。切削抵抗の主分力を受け止める第1刃部の直下の位置をインサート取付座に近づけることができるため、第1刃部の略直下からクーラントを供給する第2吐出口についても、第2刃部よりも基端側に後退した位置に形成できる。工具本体の先端部で第2吐出口を切削インサートよりも突出させる必要がないため、長手方向において工具本体をコンパクトに構成できる。
本発明によれば、他の工具に干渉しにくく、十分な量のクーラントを供給できる旋削工具を提供することができる。
図1は、本発明の一実施形態の旋削工具の一例を示す斜視図である。 図2は、図1に示された旋削工具を透過して内部構造を示す斜視図である。 図3は、図1に示された旋削工具を先端側から見た正面図である。 図4は、図1に示された旋削工具を切削インサートの表面側から見た側面図である。 図5は、図2に示された第2吐出口を切削インサートの裏面側から見た斜視図である。 図6は、図5に示された第2吐出口を工作機械の主軸の回転軸に平行な方向から見た平面図である。
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。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。以下、図1から図6を参照して各構成について詳しく説明する。図1は、本発明の一実施形態の旋削工具1の一例を示す斜視図である。本発明の一実施形態の旋削工具1は、工作機械のくし形刃物台等に取り付けられて溝入れ加工や突切り加工に使用される。
図1に示すように、刃先交換式の旋削工具1は、交換可能な切削インサート10と、切削インサート10を固定する工具本体2と、を備え、刃物台等に固定されて使用される。旋削工具1を含む複数の旋削工具を工作機械のくし形刃物台に取り付けて使用する場合、それらの旋削工具は図1中のY軸方向に隣り合うように平行に並べられる。なお、作業者から見て、工具本体2の長手方向であるX軸方向は、例えば上下方向に一致し、旋削工具1が隣り合うY軸方向は、例えば前後方向に一致し、被削材の回転軸に平行なZ軸方向は、例えば左右方向に一致する。
図2は、図1に示された旋削工具1を透過して内部構造を示す斜視図である。図2に示すように、工具本体2において、工具本体2の先端2D及びその近傍の部分を含む先端部には、切削インサート10に倣う形状に窪んだインサート取付座3と、インサート取付座3に固定された切削インサート10にクーラントを供給する第1及び第2吐出口5,6と、が設けられている。第1吐出口5は、後述する第1すくい面21R側から第1切れ刃21Eに向かってクーラントを供給し、第2吐出口6は、後述する第1逃げ面21F側から第1切れ刃21Eに向かってクーラントを供給する。第1及び第2吐出口5,6からクーラントを供給すると、切りくず排出性が向上するともに、第1切れ刃21Eを冷却できる。
工具本体2において、先端2Dとは反対側の基端2Pから前述した先端部までを構成するシャンク部4は、Y軸方向に膨らんだ部分がない四角柱状に形成されている。シャンク部4の内部には、第1及び第2吐出口5,6に連通するクーラントの流路が形成されている。クーラントは、工具本体2の基端2Pにホースを接続して給油してもよいし、ホースレスで刃物台からダイレクトに給油してもよい。
切削インサート10は、図示しない締付けねじ等によって、取付け孔19の中心軸OがZ軸方向になり、かつ後述する第2平坦面32及び第1平坦面31のいずれか一方がXZ平面と平行になる向きでインサート取付座3に固定される。切削インサート10は、表面(第1主面)11と、表面11とは反対側の裏面(第2主面)12と、表面11及び裏面12を繋ぐ周側面13と、表面11及び裏面12を貫通する取付け孔19と、周側面13に形成された第1及び第2刃部21,22と、を有している。第1刃部21は、裏面12をインサート取付座3側にして使用し、第2刃部22は、表裏を反転させて表面11をインサート取付座3側にして使用する。
図3は、図1に示された旋削工具1を工具本体2の先端2D側から見た正面図である。図3に示すように、切削インサート10は、取付け孔19の中心軸Oに直交する第1対称面M1について鏡像対称性を有している。第1対称面M1は、XY平面に平行で、表面11及び裏面12から等距離に位置して切削インサート10の板厚を二等分している。
表面11及び裏面12には、表面11と裏面12との板厚が大きい厚肉領域14と、該厚肉領域14よりも板厚が小さい薄肉領域とが区画されている。取付け孔19(図2に示す)は、厚肉領域14に形成されている。第1及び第2刃部21,22は、薄肉領域15に形成されている。
図4は、図1に示された旋削工具1を切削インサート10の表面11側から見た側面図である。図4に示すように、切削インサート10は、中心軸Oを含む第2対称面M2について鏡像対称性を有している。第2対称面M2は、XY平面に直交しかつYZ平面に対して例えば20°をなすように交差し、第1及び第2刃部21,22から等距離に位置して表面11及び裏面12を二等分している。
再び図2を参照して説明する。図2に示すように、切削インサート10は、周側面13が中心軸Oに平行に形成されている。周側面13は、前述した第1及び第2刃部21,22に加え、該第1及び第2刃部21,22が形成された先端部(21,22)とは反対側の基端部30と、基端部30と第1刃部21との間を接続する第1及び第3平坦面31,33と、基端部30と第2刃部22と間を接続する第2及び第4平坦面32,34と、第1刃部21と第2刃部22との間を接続する接続面35と、をさらに含んでいる。
第1乃至第4平坦面31,32,33,34の各々は、基端部30に近い基端と、先端部(21,22)に近い先端と、を有し、基端から先端に亘って平坦な平面に形成されている。基端部30は、円柱面の一部に形成され、一端30Aと該一端とは反対側の他端30Bとを有している。接続面35は、基端部30側に窪んだ湾曲面に形成され、一端35Aと該一端とは反対側の他端35Bとを有している。
第1刃部21は、中心軸Oに平行な第1切れ刃21Eと、第1切れ刃21Eに臨む第1すくい面21R及び第1逃げ面21Fとで構成されている。同様に、第2刃部22は、中心軸Oに平行な第2切れ刃22Eと、第2切れ刃22Eに臨む第2すくい面22R及び第2逃げ面22Fとで構成されている。第1すくい面21Rと第1逃げ面21Fとが交差する稜線が第1切れ刃21Eであり、第2すくい面22Rと第2逃げ面22Fとが交差する稜線が第2切れ刃22Eである。
第3平坦面33の先端33Dは、第1刃部21の第1すくい面21Rに連続している。第1平坦面31は、第3平坦面33の基端33Pと、基端部30の一端30Aとの間を繋いでいる。同様に、第4平坦面34の先端34Dは、第2刃部22の第2すくい面22Rに連続している。第2平坦面32は、第4平坦面34の基端34Pと、基端部30の他端30Bとの間を繋いでいる。第1及び第2平坦面31,32の各々は、周側面13が前述した厚肉領域14に臨む部分と周側面13が薄肉領域15に臨む部分とに跨って形成されている。
なお、第1平坦面31と第3平坦面33との境界部分においてR面取りやC面取りが施されている場合、第1平坦面31の先端31Dかつ第3平坦面33の基端33Pの位置は、R面取りの曲率が変化する起点と終点との中間位置であり、C面取りの一方の稜線と他方の稜線との中間位置である。同様に、第2平坦面32の先端32Dかつ第4平坦面34の基端34Pの位置は、R面取りやC面取りで面取り加工された加工面の中間位置である。
表面11及び裏面12は、前述した第1対称面M1について鏡像対称である。第1刃部21を構成する第1切れ刃21E、第1すくい面21R及び第1逃げ面21Fの各々と、第2刃部22を構成する第2切れ刃22E、第2すくい面22R及び第2逃げ面22Fの各々とは、前述した第2対称面M2について鏡像対称である。同様に、第1及び第2平坦面31,32は、第2対称面M2について鏡像対称であり、第3及び第4平坦面33,34は、第2対称面M2について鏡像対称である。
つまり、裏面12、第2刃部22、第2及び第4平坦面32,34の各々は、表面11、第1刃部21、第1及び第3平坦面31,33の各々と略同一の形状および機能を有している。そのため、代表して第1刃部21、第1及び第3平坦面31,33について詳しく説明し、第2刃部22、第2及び第4平坦面32,34については重複する説明を省略することがある。
再び図4を参照して説明する。本実施形態の旋削工具1は、切削インサート10の第2対称面M2ではなく、第2平坦面32及び第1平坦面31のいずれか一方が工具本体2の長手方向Xに平行になるように構成されていることが特徴の一つである。図4に示すように、第1すくい面21Rは、第1切れ刃21Eの稜線、すなわち第1すくい面21Rと第1逃げ面21Fとが交差する稜線を含み、かつ第2平坦面32に平行な第1基準面Vxzに対して正のすくい角α1を有している。第1逃げ面21Fは、第1切れ刃21Eの稜線、すなわち第1すくい面21Rと第1逃げ面21Fとが交差する稜線を含み、かつ第2平坦面32又は該第2平坦面32を延長した仮想面(第2仮想面)Qに直交する第3基準面Vyxに対して正の逃げ角β1を有している。
同様に、第1すくい面21Rとは第2対称面M2について鏡像対称である第2すくい面22Rは、第2切れ刃22Eの稜線、すなわち第2すくい面22Rと第2逃げ面22Fとが交差する稜線を含み、かつ第1平坦面31に平行な第2基準面Wxzに対して正のすくい角α2を有している。第1逃げ面21Fとは第2対称面M2について鏡像対称である第2逃げ面22Fは、第2切れ刃22Eの稜線、すなわち第2すくい面22Rと第2逃げ面22Fとが交差する稜線を含み、かつ第1平坦面31又は該第1平坦面31を延長した仮想面(第1仮想面)Pに直交する第4基準面Wyzに対して正の逃げ角β2を有している。
仮想面Pと仮想面Qとは、30~45°程度の交差角γで交差している。図示した例では、交差角γが40°である。仮想面P,Qが交差する交線Tから取付け孔19の中心軸Oまでの距離d1は、第1刃部21の第1切れ刃21Eの稜線から中心軸までの距離d2よりも長い。切削インサート10を固定する締付けねじと切削抵抗の主分力が作用する第1刃部21や第2刃部22との距離d2が近いため、旋削工具1の剛性に優れている。
第3平坦面33は、基端部30に向かうに従い第2平坦面32に近づくように傾斜し、第3平坦面33とは第2対称面M2について鏡像対称である第4平坦面34は、基端部30に向かうに従い第1平坦面31に近づくように傾斜している。仮想面P,Rの交差角δは、第1逃げ面が正の逃げ角β1を有し、かつ第1刃部21の刃先のくさび角(90°-α1-β1)が極端に小さくならない範囲で適宜変更できる。仮想面P,Qの交差角γが40°前後のとき、交差角δは、例えば100°以上160°以下であり、好ましくは135°以上160°以下である。図示した例では、交差角δが150°である。
本実施形態の旋削工具1は、第1すくい面21R側から第1切れ刃21Eに向かってクーラントを供給する第1吐出口5が第1基準面Vxzと第2平坦面32との間に位置していることが特徴の一つである。図示した例では、第3平坦面33が基端部30に向かうに従い第2平坦面32に近づくように傾斜しているため、第1基準面と第3平坦面との間にクーラントが進行可能な空間が広がる。第1切れ刃21Eに対して第1吐出口5からダイレクトにクーラントを供給しやすい。
第3平坦面33が第2平坦面32に対して傾斜している場合、第1刃部21の刃先のくさび角が小さくなりすぎないように、第1吐出口5の流路5Cの向きは、第1刃部21を使用可能な状態において、第1吐出口5から第1切れ刃21Eに向かうクーラントの軌跡が第3平坦面33と略平行になるように構成されていることが好ましい。
なお、第3平坦面33を第2平坦面32に平行に形成し、第4平坦面34を第1平坦面31に平行に形成してもよい。第3平坦面33が第2平坦面32に平行な場合、第2平坦面32と第1基準面Vxzとの間に位置した第1吐出口5からでは第1切れ刃21Eに対してダイレクトにクーラントを供給できない。そのため、第1すくい面21Rに向かって回転する被削材に向かってクーラントを噴射し、被削材に衝突して反射したクーラントを第1すくい面21Rに供給するように第1吐出口5の流路5Cの向きを変更してもよい。
図5は、図2に示された第2吐出口6を切削インサート10の裏面12側から見た斜視図である。図5に示すように、第2吐出口6は、第1切れ刃21Eの略直下に設けられ、第1逃げ面21F側から第1切れ刃21Eにクーラントを供給する。図6は、図5に示された第2吐出口6を工作機械の主軸の回転軸に平行な方向から見た側面図である。図6に示すように、工具本体2の先端2Dから基端2Pに向かって第2吐出口6にクーラントを給油する流路6Cが形成されている。流路6Cの先端は六角穴付き止めねじ等で閉塞されている。
前述したように、本実施形態の旋削工具1は、第2平坦面32が工具本体2の長手方向であるX軸方向に平行になる向きで切削インサート10を固定する。そのため、図6に示すように、第1刃部21と第2刃部22とがX軸方向において同じ位置にはならず、第1刃部21が第2刃部22よりも工具本体2の基端2P側に後退する。第1刃部21の略直下からクーラントを供給する第2吐出口6についても、第2刃部22よりも基端2P側に後退した位置に形成できるため、X軸方向において工具本体2の長さをコンパクトに構成できる。
以上のように構成された本実施形態の旋削工具1によれば、切削インサート10に第1及び第2平坦面31,32に対して交差角δを有する第3及び第4平坦面33,34が形成されているため、第2対称面M2ではなく、第2平坦面32及び第1平坦面31のいずれか一方が工具本体2の長手方向Xに平行になるように配置できる。第1刃部21が第2刃部22よりも工具本体2の基端2P側に後退してインサート取付座3との距離が小さくなるため、第2対称面M2が工具本体2の長手方向Xに平行になるように配置する場合と比べて、より剛性に優れた旋削工具1を構成できる。Y軸方向において、第1すくい面21R側から第1切れ刃21Eにクーラントを供給する第1吐出口5が第1切れ刃21Eの刃先よりも工具本体2の内側にあるため、第1吐出口5が設けられた部分が工具本体のシャンク部4からはみ出しにくい。そのため、他の工具に干渉しにくい旋削工具1を提供することができる。
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…旋削工具、2…工具本体、2D…先端、2P…基端、3…インサート取付座、4…シャンク部、5…第1吐出口、6…第2吐出口、5C,6C…流路、10…切削インサート、11…表面、12…裏面、13…周側面、14…厚肉領域、15…薄肉領域、19…取付け孔、21…第1刃部、21E…第1切れ刃、21F…第1逃げ面、21R…第1すくい面、22…第2刃部、22E…第2切れ刃、22F…第2逃げ面、22R……第2すくい面、(21,22)…先端部、30…基端部、30A…一端、30B…他端、31…第1平坦面、31D…他端、31P…一端、32…第2平坦面、32D…他端、32P…一端、33…第3平坦面、33D…他端、33P…一端、34…第4平坦面、34D…他端、34P…一端、35…接続面、35A…一端、35B…他端、d1,d2…距離、M1…第1対称面、M2…第2対称面、O…中心軸、P,Q,R…仮想面、T,U…交線、Vxz…第1基準面、Vyx…第3基準面、Wxz…第2基準面、Wyz…第4基準面、X…上下方向、Y…前後方向、Z…左右方向、α1,α2…すくい角、β1,β2…逃げ角、γ,δ…交差角。

Claims (4)

  1. 交換可能な切削インサートと、該切削インサートを固定する工具本体と、を備えた旋削工具であって、
    前記切削インサートは、
    取付け孔の中心軸に直交する第1対称面について鏡像対称性を有し、さらに前記中心軸を含む第2対称面について鏡像対称性を有し、
    表面と、該表面とは反対側の裏面と、前記表面及び前記裏面を繋ぐ周側面と、前記表面及び前記裏面を貫通する前記取付け孔と、を有し、
    前記周側面は、前記中心軸に平行に形成され、
    さらに前記周側面は、
    前記中心軸に平行な第1切れ刃と該第1切れ刃に臨む第1すくい面及び第1逃げ面とで構成された第1刃部と、
    前記第1刃部とは前記第2対称面について鏡像対称であり、前記中心軸に平行な第2切れ刃と該第2切れ刃に臨む第2すくい面及び第2逃げ面とで構成された第2刃部と、
    前記第1刃部及び前記第2刃部が設けられた先端部とは反対側の基端部と、
    前記第1すくい面に連続する第3平坦面と、
    前記第3平坦面と前記基端部の一端との間を繋ぐ第1平坦面と、
    前記第3平坦面とは前記第2対称面について鏡像対称であり、前記第2すくい面に連続する第4平坦面と、
    前記第1平坦面とは前記第2対称面について鏡像対称であり、前記第4平坦面と前記基端部の他端との間を繋ぐ第2平坦面と、を含み、
    前記工具本体は、
    前記第1刃部を使用可能な状態において、前記第2平坦面が前記工具本体の長手方向に平行になる向きで前記切削インサートを固定するインサート取付座と、
    前記第1刃部を使用可能な状態において、前記第1すくい面側から前記第1切れ刃に向かってクーラントを供給する第1吐出口と、を有し、
    前記第1吐出口は、前記第2平坦面と、該第2平坦面に平行かつ前記第1切れ刃の稜線を含む第1基準面との間に位置している、
    旋削工具。
  2. 前記第3平坦面は、前記基端部に向かうに従い前記第2平坦面に近づくように傾斜し、
    前記第3平坦面とは前記第2対称面について鏡像対称である前記第4平坦面は、前記基端部に向かうに従い前記第1平坦面に近づくように傾斜している、
    請求項1に記載の旋削工具。
  3. 前記第1吐出口の向きは、前記第1刃部を使用可能な状態において、前記第1吐出口から前記第1切れ刃に向かうクーラントの軌跡が前記第3平坦面と略平行になるように構成されている、
    請求項1又は2に記載の旋削工具。
  4. 前記工具本体は、前記第1刃部を使用可能な状態において、前記第1逃げ面側から前記第1切れ刃にクーラントを供給する第2吐出口をさらに有し、
    前記第2吐出口は、前記第2切れ刃よりも前記工具本体の基端側に位置している、
    請求項1から3のいずれか一項に記載の旋削工具。
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