JP2022171044A - 切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】ろう付けを用いることなく曲げ剛性を改善することが可能な切削工具を提供する。【解決手段】切削工具１００は、中心軸Ａの方向である軸方向において第１端１０ａと第１端１０ａの反対側の端である第２端１０ｂとを有し、かつ軸方向に延びる内部中空の筒状の外装ボディ１０と、切削インサート２３が取り付けられる本体部２１と本体部２１から軸方向に延びている取り付け軸２２とを有する切削ヘッド２０と、外装ボディ１０の内部に配置されている受け金３０と、軸方向において第３端４０ａと第３端４０ａの反対側の端である第４端４０ｂとを有し、かつ軸方向に延びている芯柱４０とを備える。外装ボディは、第１端１０ａにおいて開口され、かつ第２端１０ｂを少なくとも部分的に閉塞している壁部１１を有する。取り付け軸２２は、第１端側から外装ボディ１０の内部に挿入されている。受け金３０は、壁部１１に接触している。【選択図】図２

Description

本開示は、切削工具に関する。

特開２０１６－８３７５６号公報（特許文献１）には、工具ホルダが記載されている。特許文献１に記載の工具ホルダは、シャンク部と、ホルダ部と、芯金とを有している。シャンク部は、中心軸の方向（軸方向）において、第１端と、第１端の反対側の端である第２端とを有している。シャンク部は、第１端側において、工作機械の主軸に取り付けられる。シャンク部は、第２端に、第１端面を有している。第１端面には、第１端に向かって軸方向に延びる第１挿入穴が形成されている。

ホルダ部は、軸方向において、第３端と、第３端の反対側の端である第４端とを有している。ホルダ部の第３端側には、フライスカッタが取り付けられる。ホルダ部は、第４端に、第２端面を有している。第２端面には、第３端に向かって軸方向に延びる第２挿入穴が形成されている。

芯金は、軸方向に延びている。芯金の一方端側は、第１挿入穴に焼き嵌めされている。芯金の他方端側は、第２挿入穴に焼き嵌めされている。これにより、シャンク部及びホルダ部は、芯金で一体化されている。

特開２０１６－８３７５６号公報

特許文献１に記載の工具ホルダは、曲げ剛性が不十分である。曲げ剛性を改善するための構成として、芯金の一方端及び他方端にシャンク及び切削ヘッドをろう付けする切削工具が考えられる。しかしながら、この場合には、切削工具が高速回転することにより、ろう付けが外れてしまうことが懸念される。

本開示は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本開示は、ろう付けを用いることなく曲げ剛性を改善することが可能な切削工具を提供するものである。

本開示の切削工具は、中心軸の回りに回転する。切削工具は、中心軸の方向である軸方向において第１端と第１端の反対側の端である第２端とを有し、かつ軸方向に延びる内部中空の筒状の外装ボディと、切削インサートが取り付けられる本体部と本体部から軸方向に延びている取り付け軸とを有する切削ヘッドと、外装ボディの内部に配置されている受け金と、軸方向において第３端と第３端の反対側の端である第４端とを有し、かつ軸方向に延びている芯柱とを備える。外装ボディは、第１端において開口され、かつ第２端を少なくとも部分的に閉塞している壁部を有する。取り付け軸は、第１端側から外装ボディの内部に挿入されている。受け金は、壁部に接触している。芯柱は、第３端において取り付け軸に接触しており、かつ第４端において受け金に接触している。取り付け軸の外周面に形成されている雄ねじが外装ボディの内周面に形成されている雌ねじに螺合されることにより、芯柱は、第１端から第２端に向かう方向に押圧される。芯柱を構成している材料は、外装ボディを構成している材料よりもヤング率が高い。

本開示の切削工具によると、ろう付けを用いることなく曲げ剛性を改善することが可能である。

図１は、切削工具１００の平面図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩにおける断面図である。 図３は、先端側から見た切削工具１００の端面図である。 図４は、受け金３０の側面図である。 図５は、受け金３０の平面図である。 図６は、切削工具１００の効果を説明するための模式図である。 図７は、変形例に係る受け金３０の側面図である。 図８は、切削工具２００の平面図である。 図９は、切削工具３００の断面図である。 図１０は、シミュレーションの荷重条件を説明するための模式図である。 図１１は、切削工具１００Ａの先端における撓み変位量と雌ねじ１０ｃａ及び雄ねじ２２ａａの螺合の締め付けトルクとの関係を示しているグラフである。

［本開示の実施形態の説明］
まず、本開示の実施形態を列記して説明する。

（１）実施形態に係る切削工具は、中心軸の回りに回転する。切削工具は、中心軸の方向である軸方向において第１端と第１端の反対側の端である第２端とを有し、かつ軸方向に延びる内部中空の筒状の外装ボディと、切削インサートが取り付けられる本体部と本体部から軸方向に延びている取り付け軸とを有する切削ヘッドと、外装ボディの内部に配置されている受け金と、軸方向において第３端と第３端の反対側の端である第４端とを有し、かつ軸方向に延びている芯柱とを備える。外装ボディは、第１端において開口され、かつ第２端を少なくとも部分的に閉塞している壁部を有している。取り付け軸は、第１端側から外装ボディの内部に挿入されている。受け金は、壁部に接触している。芯柱は、第３端において取り付け軸に接触しており、かつ第４端において受け金に接触している。取り付け軸の外周面に形成されている雄ねじが外装ボディの内周面に形成されている雌ねじに螺合されることにより、芯柱は、第１端から第２端に向かう方向に押圧される。芯柱を構成している材料は、外装ボディを構成している材料よりもヤング率が高い。

上記（１）の切削工具によると、ろう付けを用いることなく曲げ剛性を改善することが可能である。

（２）上記（１）の切削工具では、芯柱が、第４端において、後端部を有していてもよい。後端部の外径は、第４端に近づくにつれて、小さくなっていてもよい。受け金は、軸方向において、第１端面と、第１端面の反対面であり、かつ壁部に接触している第２端面とを有していてもよい。受け金には、第１端面から第２端面に向かう方向に受け金を貫通しており、かつ後端部が挿入される貫通穴が形成されていてもよい。貫通穴の内径は、第１端面側から第２端面側に向かうにつれて、小さくなっていてもよい。

上記（２）の切削工具によると、外装ボディの内部において芯柱をより強固に固定することが可能となる。また、上記（３）の切削工具によると、芯柱が中心軸線上に高精度に固定されるため、高速回転時における動バランスが保たれる。

（３）上記（２）の切削工具では、受け金に、中心軸に直交しており、かつ中心軸を通る径方向に受け金を貫通している複数のスリットが形成されていてもよい。複数のスリットは、中心軸に沿って見た際の中心軸を中心とする円周に沿う方向である周方向に並んでいてもよい。複数のスリットの各々は、第１端面及び第２端面の一方から第１端面及び第２端面の他方に向かって延びていてもよい。

上記（３）の切削工具によると、外装ボディの内部において芯柱をより強固に固定することが可能となる。また、上記（３）の切削工具によると、芯柱が中心軸線上に高精度に固定されるため、高速回転時における動バランスが保たれる。

（４）上記（３）の切削工具では、複数のスリットが、第１端面から第２端面に向かって延びている複数の第１スリットと第２端面から第１端面に向かって延びている複数の第２スリットとを含んでいてもよい。周方向において隣り合う複数の第１スリットのうちの２つの間には、複数の第２スリットのうちの１つが配置されていてもよい。

上記（４）の切削工具によると、先端部の貫通穴への挿入に伴って受け金に割れが生じることが抑制される。また、上記（４）の切削工具によると、刃先変位量をさらに改善することができる。

（５）上記（１）から（４）の切削工具では、芯柱が、第３端において、先端部を有していてもよい。取り付け軸は、本体部とは反対側の端において、第３端面を含んでいてもよい。先端部の外径は、第３端に近づくにつれて小さくなっていてもよい。取り付け軸には、第３端面から軸方向に延びており、かつ先端部が挿入される挿入穴が形成されていてもよい。挿入穴の内径は、第３端面から離れるにつれて小さくなっていてもよい。

上記（５）の切削工具によると、外装ボディの内部において芯柱をより強固に固定することが可能となる。また、上記（５）の切削工具によると、芯柱が中心軸線上に高精度に固定されるため、高速回転時における動バランスが保たれる。

（６）上記（１）から（５）の切削工具は、中心軸の回りに第１方向に回転されてもよい。雄ねじ及び雌ねじは、取り付け軸が外装ボディに対して第１方向の反対方向である第２方向に回転した際に雄ねじと雌ねじとの螺合が締まるように形成されていてもよい。

上記（６）の切削工具によると、中心軸回りの回転に伴って曲げ剛性が低下することが抑制される。

（７）上記（１）から（６）の切削工具では、取り付け軸の外周面及び外装ボディの内周面が、雄ねじ及び雌ねじよりも第１端側において、互いに接触していてもよい。

上記（７）の切削工具によると、切削ヘッドの位置ずれを防止することができる。また、上記（７）の切削工具によると、高速回転時における動バランスが保たれる。

（８）上記（１）から（７）の切削工具では、雄ねじ及び雌ねじが６０Ｎ・ｍ以上の締め付けトルクで螺合されていてもよい。

（９）上記（１）から（７）の切削工具では、雄ねじ及び雌ねじが９０Ｎ・ｍ以上の締め付けトルクで螺合されていてもよい。

（１０）上記（１）から（７）の切削工具では、雄ねじ及び雌ねじが１２０Ｎ・ｍ以上の締め付けトルクで螺合されていてもよい。

上記（８）から（１０）の切削工具によると、曲げ剛性をさらに改善することが可能である。

（１１）上記（１）の切削工具では、芯柱が、第４端において、後端部を有していてもよい。後端部の外径は、第４端に近づくにつれて、小さくなっていてもよい。受け金は、第１端面と、第１端面の反対面であり、かつ壁部に接触している第２端面とを有していてもよい。受け金には、第１面から第２端面に向かう方向に受け金を貫通しており、かつ後端部が挿入される貫通穴が形成されていてもよい。貫通穴の内径は、第１端面側から第２端面側に向かうにつれて、小さくなっていてもよい。芯柱は、第３端において、先端部を有していてもよい。取り付け軸は、本体部とは反対側の端において、第３端面を含んでいてもよい。先端部の外径は、第３端に近づくにつれて小さくなっていてもよい。取り付け軸には、第３端面から軸方向に延びており、かつ先端部が挿入される挿入穴が形成されていてもよい。挿入穴の内径は、第３端面から離れるにつれて、小さくなっていてもよい。

［本開示の実施形態の詳細］
次に、本開示の実施形態の詳細を、図面を参照しながら説明する。以下の図面では、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さないものとする。

（実施形態に係る切削工具の構成）
以下に、実施形態に係る切削工具（「切削工具１００」とする）の構成を説明する。

切削工具１００の中心軸を、中心軸Ａとする。切削工具１００は、中心軸Ａの回りに回転されることにより、切削加工を行う。切削工具１００の回転方向を、第１方向ＤＲ１（図３を参照）とする。切削工具１００は、例えば、カッタである。切削工具１００はカッタに限定されるものではないが、以下においては、カッタを切削工具１００の例として説明する。

中心軸Ａの方向を、軸方向とする。中心軸Ａに直交しており、かつ中心軸Ａを通る方向を、径方向とする。中心軸Ａの方向に沿って見た際の中心軸Ａを中心とする円周に沿う方向を、周方向とする。

図１は、切削工具１００の平面図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩにおける断面図である。図１及び図２に示されるように、切削工具１００は、外装ボディ１０と、切削ヘッド２０と、受け金３０と、芯柱４０と、固定部材５０とを有している。

外装ボディ１０は、例えば、鋼により形成されている。外装ボディ１０は、軸方向に延びている内部中空の筒状である。外装ボディ１０は、軸方向において、第１端１０ａと、第２端１０ｂとを有している。第２端１０ｂは、第１端１０ａの反対側の端である。外装ボディ１０は、第１端１０ａにおいて、開口されている。外装ボディ１０は、第２端１０ｂにおいて、壁部１１を有している。第２端１０ｂは、壁部１１により、少なくとも部分的に閉塞されている。

外装ボディ１０の第２端１０ｂ側には、シャンク１２が一体化されている。シャンク１２は、切削工具１００の後端にある。切削工具１００は、シャンク１２において、工作機械の主軸に取り付けられる。

外装ボディ１０は、内周面１０ｃを有している。内周面１０ｃには、雌ねじ１０ｃａが形成されている。雌ねじ１０ｃａは、第２端１０ｂよりも第１端１０ａの近くにある。雌ねじ１０ｃａよりも第２端１０ｂ側にある外装ボディ１０の部分には、貫通穴１３が形成されている。貫通穴１３は、外装ボディ１０を径方向に貫通している。

切削ヘッド２０は、本体部２１と、取り付け軸２２とを有している。本体部２１は、切削ヘッド２０が外装ボディ１０に取り付けられた状態で、切削工具１００の先端側にある。本体部２１には、複数の切削インサート２３が取り付けられている。取り付け軸２２は、本体部２１から軸方向に延びている。取り付け軸２２は、第１端１０ａの開口から外装ボディ１０の内部に挿入されている。

取り付け軸２２は、外周面２２ａを有している。外周面２２ａは、内周面１０ｃに対向している。外周面２２ａには、雄ねじ２２ａａが形成されている。雄ねじ２２ａａは、雌ねじ１０ｃａに螺合されている。雌ねじ１０ｃａ及び雄ねじ２２ａａは、取り付け軸２２が外装ボディ１０に対して第２方向ＤＲ２に回転した際に、螺合が締まるように形成されていることが好ましい。第２方向ＤＲ２は、第１方向ＤＲ１の反対方向である。

内周面１０ｃ及び外周面２２ａは、雌ねじ１０ｃａ及び雄ねじ２２ａａよりも第１端１０ａ側において、互いに接触している。より具体的には、雄ねじ２２ａａよりも本体部２１側にある取り付け軸２２の部分の外周面２２ａは、雌ねじ１０ｃａよりも第１端１０ａ側にある外装ボディ１０の部分の内周面１０ｃと接触している。すなわち、取り付け軸２２は、外装ボディ１０にインロー嵌め合いされている。

取り付け軸２２の本体部２１とは反対側の端面を、第３端面２２ｂとする。第３端面２２ｂには、挿入穴２２ｂａが形成されている。挿入穴２２ｂａは、本体部２１側に向かって延びている。挿入穴２２ｂａの内径は、第３端面２２ｂから離れるにつれて、小さくなっている。

図３は、先端側から見た切削工具１００の端面図である。図３に示されるように、切削ヘッド２０の外径を、外径Ｄとする。外径Ｄは、先端側から見た端面視における切削ヘッド２０の外接円の直径である。この外接円は、図３中に点線により示されている。外径Ｄは、例えば、８０ｍｍ以下である。但し、外径Ｄは、８０ｍｍ超であってもよい。

雌ねじ１０ｃａ及び雄ねじ２２ａａの螺合は、例えば外径Ｄが８０ｍｍ以下である場合、６０Ｎ・ｍ以上の締め付けトルクで行われていることが好ましい。この締め付けトルクは、９０Ｎ・ｍ以上であることがさらに好ましい。この締め付けトルクは、１２０Ｎ・ｍ以上であることが特に好ましい。この締め付けトルクは、例えば、１６０Ｎ・ｍ以下である。

図２に示されるように、受け金３０は、軸方向において、第１端面３０ａと、第２端面３０ｂとを有している。第２端面３０ｂは、第１端面３０ａの反対面である。第２端面３０ｂは、壁部１１に接触している。受け金３０には、貫通穴３０ｃが形成されている。貫通穴３０ｃは、第１端面３０ａから第２端面３０ｂに向かう方向に受け金３０を貫通している。貫通穴３０ｃの内径は、第１端面３０ａ側から第２端面３０ｂ側に向かうにつれて、小さくなっている。

図４は、受け金３０の側面図である。図５は、受け金３０の平面図である。図４及び図５に示されるように、受け金３０には、複数のスリット３１が形成されていてもよい。スリット３１は、第２端面３０ｂから第１端面３０ａ側に向かって延びている。スリット３１は、受け金３０を径方向に貫通している。複数のスリット３１は、周方向に沿って並んでいる。周方向において隣り合う２つのスリット３１の間の間隔は、例えば一定である。

芯柱４０を構成している材料のヤング率は、外装ボディ１０を構成している材料のヤング率よりも高い。芯柱４０は、例えば超硬合金により形成されている。超硬合金は、バインダを用いて硬質材料の粒子を焼結した材料である。硬質材料は、例えば炭化タングステンである。バインダは、例えばコバルトである。

図２に示されるように、芯柱４０は、軸方向に延びている。芯柱４０は、外装ボディ１０の内部に配置されている。芯柱４０は、軸方向において、第３端４０ａと、第４端４０ｂとを有している。第４端４０ｂは、第３端４０ａの反対側の端である。芯柱４０は、第３端４０ａにおいて取り付け軸２２に接触しており、かつ第４端４０ｂにおいて受け金３０に接触している。

芯柱４０の第３端４０ａ側の端部を、先端部４１とする。芯柱４０の第４端４０ｂ側の端部を、後端部４２とする。先端部４１の外径は、第３端４０ａに近づくにつれて、小さくなっている。先端部４１は、挿入穴２２ｂａに挿入されている。後端部４２の外径は、第４端４０ｂに近づくにつれて、小さくなっている。後端部４２は、第１端面３０ａ側から、貫通穴３０ｃに挿入されている。

雌ねじ１０ｃａ及び雄ねじ２２ａａの螺合が締まることにより、芯柱４０は、第１端１０ａから第２端１０ｂに向かう方向に押圧される。これにより、後端部４２が受け金３０を拡径させ、芯柱４０の径方向における位置が外装ボディ１０の内部で固定される。

芯柱４０の外周面は、平坦面４０ｃを有している。平坦面４０ｃは、径方向に直交している。平坦面４０ｃは、貫通穴１３に対向する位置にある。

固定部材５０は、貫通穴１３に挿入されている。固定部材５０の先端は、平坦面４０ｃと間隔を空けて対向している。但し、固定部材５０が取り付けられた状態で芯柱４０が回転すると、固定部材５０の先端は、平坦面４０ｃに接触する。すなわち、固定部材５０は、芯柱４０の回り止めとして機能する。また、固定部材５０により、切削ヘッド２０を取り外した際の芯柱４０の自由落下も防止される。

切削工具１００の内部には、クーラント流路６０が形成されている。クーラント流路６０は、軸方向に延びている。クーラント流路６０は、シャンク１２、壁部１１、芯柱４０、取り付け軸２２及び本体部２１を通っている。クーラント流路６０を流れるクーラントは、本体部２１の内部に形成されているクーラント流路６１を通って、切削インサート２３近傍に供給される。

（実施形態に係る切削工具の効果）
以下に、切削工具１００の効果を説明する。

図６は、切削工具１００の効果を説明するための模式図である。雌ねじ１０ｃａ及び雄ねじ２２ａａの螺合が締まることにより、芯柱４０は、第１端１０ａから第２端１０ｂに向かう方向に移動する。芯柱４０の第４端４０ｂが受け金３０に接触しているため、芯柱４０の移動に伴って軸方向に外装ボディ１０が伸び、図６に示されるように外装ボディ１０に軸方向に沿う引張応力が作用する。この引張応力は、図６中において矢印で示されている。

外装ボディ１０に軸方向に沿う引張応力が作用することにより、外装ボディ１０は、径方向に曲がりにくくなる。また、芯柱４０に軸方向に沿う圧縮応力が作用することにより、芯柱４０は、径方向に曲がりにくくなる。その結果、切削工具１００の曲げ剛性が改善される。このように、切削工具１００よると、取り付け軸２２を中心軸Ａの回りに回転させるトルクが外装ボディ１０に作用する軸方向の引張応力（軸力）に転換されるため、曲げ剛性が改善される。なお、切削工具１００の曲げ剛性が改善されることにより、切削工具１００の刃先変位量が小さくなる。

切削工具１００では、後端部４２が貫通穴３０ｃに挿入されることにより受け金３０が拡径され、内周面１０ｃに強く接触する。その結果、芯柱４０の径方向における位置が変動しにくくなり、芯柱４０を外装ボディ１０の内部において強く固定することができる。これにより、切削工具１００では、芯柱４０が中心軸線上に精度よく固定されるため、高速回転時における動バランスが改善される。

受け金３０にスリット３１が形成されている場合、後端部４２が貫通穴３０ｃに挿入された際に、受け金３０が拡径されやすくいなる。その結果、後端部４２が貫通穴３０ｃに挿入された際に受け金３０が内周面１０ｃにより強く接触することになるため、芯柱４０を外装ボディ１０の内部においてより強く固定することができる。これにより、切削工具１００では、芯柱４０が中心軸線上に精度よく固定されるため、高速回転時における動バランスが改善される。

切削工具１００では、先端部４１が挿入穴２２ｂａに挿入されているため、芯柱４０の径方向における位置が変動しにくくなり、芯柱４０を外装ボディ１０の内部において強く固定することができる。これにより、切削工具１００では、芯柱４０が中心軸線上に精度よく固定されるため、高速回転時における動バランスが改善される。

切削工具１００では、内周面１０ｃ及び外周面２２ａが雌ねじ１０ｃａ及び雄ねじ２２ａａよりも第１端１０ａ側において互いに接触しているため、切削ヘッド２０の径方向における位置が変動しにくい。そのため、切削工具１００によると、外装ボディ１０と切削ヘッド２０とが同芯となる状態を維持しやすい。これにより、切削工具１００では、高速回転時における動バランスが改善される。

（変形例１）
図７は、変形例に係る受け金３０の側面図である。図７に示されるように、複数のスリット３１には、複数の第１スリット３１ａと、複数の第２スリット３１ｂとが含まれている。第１スリット３１ａは、第２端面３０ｂから第１端面３０ａに向かって延びている。第２スリット３１ｂは、第１端面３０ａから第２端面３０ｂに向かって延びている。

周方向において隣り合う２つの第１スリット３１ａの間には、第２スリット３１ｂが配置されている。すなわち、第１スリット３１ａ及び第２スリット３１ｂは、周方向において交互に配置されている。

図７に示されている受け金３０は、貫通穴３０ｃに後端部４２が挿入された際の拡径に伴い、スリット３１（第１スリット３１ａ及び第２スリット３１ｂ）の周囲に応力集中が生じにくい。そのため、受け金３０の耐久性を改善することができる。また、この場合には、この場合には、取り付け軸２２を中心軸Ａの回りに回転させるトルクを高めることができるため、切削工具１００の曲げ剛性及び刃先変位量がさらに改善される。

（変形例２）
挿入穴２２ｂａに代えて、芯柱４０の第３端４０ａ側の端面に、取り付け軸２２の本体部２１とは反対側の端部が挿入される挿入穴が形成されていてもよい。この挿入孔は、芯柱４０の第３端４０ａ側の端面から第４端４０ｂに向かって延びている。この挿入穴の内径は、芯柱４０の第３端４０ａ側の端面から離れるにつれて、小さくなっている。また、取り付け軸２２の本体部２１とは反対側の端部の外径は、取り付け軸２２の本体部２１とは反対側の端部に近づくにつれて小さくなっている。この場合も、芯柱４０の径方向における位置が変動しにくくなるため、芯柱４０を外装ボディ１０の内部において強く固定することができる。

（曲げ剛性の評価）
シミュレーションを行うことにより、切削工具１００の曲げ剛性を評価した。シミュレーションには、切削工具１００、切削工具１００Ａ、比較例１に係る切削工具（「切削工具２００」とする）及び比較例２に係る切削工具（「切削工具３００」とする）が供されている。切削工具１００Ａは、受け金３０として図７に示される構造のものを用いた切削工具１００である。

なお、シミュレーションに供された切削工具１００の芯柱４０は、超硬合金により形成されている。シミュレーションに供された切削工具１００の本体部２１に取り付けられている切削インサートの２３の数は、４つである。シミュレーションに供された切削工具１００の切削ヘッド２０の外径（外径Ｄ）は、４０ｍｍである。

＜切削工具２００＞
切削工具２００は、中心軸Ａの回りに回転される。図８は、切削工具２００の平面図である。図８に示されるように、切削工具２００は、ボディ２１０と、切削ヘッド２２０と、芯柱２３０とを有している。

ボディ２１０は、軸方向において、第１端２１０ａと、第２端２１０ｂとを有している。第１端２１０ａ側のボディ２１０の端面には、Ｖ字形の第１溝が形成されている。第２端２１０ｂは、第１端２１０ａの反対側の端である。第２端２１０ｂ側には、シャンク２１１が一体化されている。

切削ヘッド２２０は、本体部２２１と、取り付け部２２２とを有している。本体部２２１は、切削工具２００の先端側にある。本体部２２１には、４つの切削インサート２２３が取り付けられている。本体部２２１は、本体部２１と同様の構造になっている。取り付け部２２２は、軸方向における一方端側において、本体部２２１に接続されている。取り付け部２２２の軸方向における他方端側の端面には、Ｖ字形の第２溝が形成されている。切削ヘッド２２０の外径は、４０ｍｍである。

芯柱２３０は、軸方向に延びている。芯柱２３０の軸方向における両端部は、それぞれ第１Ｖ字溝及び第２Ｖ字溝に挿入されている。芯柱２３０の軸方向における両端部は、それぞれ第１Ｖ字溝及び第２Ｖ字溝に沿う形状になっている。芯柱２３０の軸方向における両端部は、それぞれ第１Ｖ字溝及び第２Ｖ字溝にろう付けされている。芯柱２３０は、超硬合金により形成されている。このろう付けは、両面に銀ろう材が形成されている０．２ｍｍ厚の銅板を芯柱２３０と第１Ｖ字溝及び第２Ｖ字溝との間に配置することにより行われている。

＜切削工具３００＞
切削工具３００は、中心軸Ａの回りに回転される。図９は、切削工具３００の断面図である。図９には、中心軸Ａを通り、かつ中心軸Ａに平行な切削工具３００の断面が示されている。図９に示されるように、切削工具３００は、外装ボディ３１０と、芯柱３３０とを有している。

外装ボディ３１０は、軸方向に延びている内部中空の筒状である。外装ボディ３１０は、軸方向において、第１端３１０ａと第２端３１０ｂとを有している。第２端３１０ｂは、第１端３１０ａの反対側の端である。外装ボディ３１０は、第１端３１０ａにおいて、開口されている。外装ボディ３１０は、第２端１０ｂにおいて、壁部３１１を有している。第２端３１０ｂは、壁部３１１により、少なくとも部分的に閉塞されている。外装ボディ３１０の第２端３１０ｂ側には、シャンク３１２が一体化されている。外装ボディ３１０は、内周面に雌ねじが形成されていない点を除き、外装ボディ１０と同様の構造になっている。

切削ヘッド３２０は、本体部３２１と、取り付け軸３２２とを有している。本体部３２１は、切削工具３００の先端側にある。本体部３２１には、４つの切削インサート３２３が取り付けられている。取り付け軸３２２は、本体部３２１から軸方向に延びている。切削ヘッド３２０は、取り付け軸３２２の外周面に雄ねじが形成されていない点を除き、切削ヘッド２０と同様の構造になっている。取り付け軸３２２は、外装ボディ３１０の第１端３１０ａ側の開口から外装ボディ３１０の内部に挿入され、外装ボディ３１０の内部に焼き嵌めされている。切削ヘッド３２０の外径は、４０ｍｍである。

芯柱３３０は、軸方向に延びている。芯柱３３０は、外装ボディ３１０の内部に配置されている。芯柱３３０は、超硬合金により形成されている。芯柱３３０は、外装ボディ３１０の第１端３１０ａ側の開口から外装ボディ３１０の内部に挿入され、外装ボディ３１０の内部に焼き嵌めされている。この焼き嵌めにおける焼き嵌め締め量は、外装ボディ３１０の内径の０．１５パーセントとした。芯柱３３０の取り付け軸３２２側の端と取り付け軸３２２の芯柱３３０側の端との間は、少なくとも２ｍｍ以上離間されている。これにより、切削工具３００の曲げ剛性は、芯柱４０及び取り付け軸２２が互いに接触する切削工具１００と比較して低くなる。

＜シミュレーション方法及びシミュレーション条件＞
シミュレーションでは、汎用構造解析ソフトウェアであるＮＸ Ｎａｓｔｒａｎ ｖｅｒ．１０．２を用いて、切削工具１００の先端、切削工具２００の先端及び切削工具３００の先端における撓み変位量が算出される。

シミュレーションでは、切削工具１００の突出量、切削工具２００の突出量及び切削工具３００の突出量は、２２０ｍｍである。切削工具１００の突出量は、第２端１０ｂと切削工具１００の先端との間の軸方向における距離である。切削工具２００の突出量は、第２端２１０ｂと切削工具２００の先端との間の軸方向における距離である。切削工具３００の突出量は、第２端３１０ｂと切削工具３００の先端との間の軸方向における距離である。

図１０は、シミュレーションの荷重条件を説明するための模式図である。図１０に示されるように、シミュレーションでの荷重は、切削ヘッド２０に取り付けられている複数の切削インサート２３のうちの１つの切れ刃に加えられる。荷重の大きさは２０５．８Ｎである。荷重の方向は、径方向に直交する方向である。切削工具２００及び切削工具３００に対する荷重条件も、同様である。シミュレーションにおいて加えられる荷重は、図１０中の矢印により示されている。

シミュレーションでは、切り込み量、１刃あたりの送り量、回転数及び被切削抵抗が、それぞれ２ｍｍ、０．１５ｍｍ／回転、１００００回転／分及び６８６ＭＰａとされた。シミュレーションでは、雌ねじ１０ｃａ及び雄ねじ２２ａａの螺合の締め付けトルクが、１０Ｎ・ｍ、６０Ｎ・ｍ、９０Ｎ・ｍ及び１２０Ｎ・ｍである。

＜シミュレーション結果＞
まず、切削工具１００及び切削工具１００Ａのそれぞれについて、雌ねじ１０ｃａ及び雄ねじ２２ａａの螺合の締め付けトルクが、１２０Ｎ・ｍとされた。表１に示されるように、切削工具１００の先端における撓み変位量、切削工具１００Ａの先端における撓み変位量、切削工具２００の先端における撓み変位量及び切削工具３００の先端における撓み変位量は、それぞれ、０．４４８ｍｍ、０．４３７ｍｍ、０．４４２ｍｍ及び０．５３１ｍｍである。すなわち、切削工具１００の先端における撓み変位量は、切削工具３００の先端における撓み変位量よりも大幅に小さく、切削工具２００の先端における撓み変位量と同程度である。この比較から、切削工具１００によると、曲げ剛性（刃先変位量）が改善されることが、シミュレーション上も明らかにされた。また、切削工具１００Ａの先端における撓み変位量は、切削工具１００の先端における撓み変位量及び切削工具２００における撓み変位量よりも小さい。この比較から、切削工具１００Ａによると、曲げ剛性（刃先変位量）がさらに改善されることがシミュレーション上も明らかにされた。

次に、切削工具１００Ａの雌ねじ１０ｃａ及び雄ねじ２２ａａの螺合の締め付けトルクが、１０Ｎ・ｍ、６０Ｎ・ｍ、９０Ｎ・ｍ及び１２０Ｎ・ｍとされた。図１１は、切削工具１００Ａの先端における撓み変位量と雌ねじ１０ｃａ及び雄ねじ２２ａａの螺合の締め付けトルクとの関係を示しているグラフである。図１１中において、横軸は、雌ねじ１０ｃａ及び雄ねじ２２ａａの螺合の締め付けトルク（単位：Ｎ・ｍ）である。図１１中において、縦軸は、切削工具１００Ａの先端における撓み変位量（単位：ｍｍ）である。

図１１に示されるように、雌ねじ１０ｃａ及び雄ねじ２２ａａの螺合の締め付けトルクを１０Ｎ・ｍから大きくしていくと、切削工具１００Ａの先端における撓み変位量が減少していく。雌ねじ１０ｃａ及び雄ねじ２２ａａの螺合の締め付けトルクが６０Ｎ・ｍに達すると、切削工具１００Ａの先端における撓み変位量は、雌ねじ１０ｃａ及び雄ねじ２２ａａの螺合の締め付けトルクが１２０Ｎ・ｍの場合と同程度まで減少する。このことから、雌ねじ１０ｃａ及び雄ねじ２２ａａの螺合の締め付けトルクが６０Ｎ・ｍ以上にすることが切削工具１００Ａの曲げ剛性の観点から好ましいことが明らかにされた。

今回開示された実施形態は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記の実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１００ 切削工具
１００Ａ 切削工具
１０ 外装ボディ
１０ａ 第１端
１０ｂ 第２端
１０ｃ 内周面
１０ｃａ 雌ねじ
１１ 壁部
１２ シャンク
１３ 貫通穴
２０ 切削ヘッド
２１ 本体部
２２ 取り付け軸
２２ａ 外周面
２２ａａ 雄ねじ
２２ｂ 第３端面
２２ｂａ 挿入穴
２３ 切削インサート
３０ 受け金
３０ａ 第１端面
３０ｂ 第２端面
３０ｃ 貫通穴
３１ スリット
３１ａ 第１スリット
３１ｂ 第２スリット
４０ 芯柱
４０ａ 第３端
４０ｂ 第４端
４０ｃ 平坦面
４１ 先端部
４２ 後端部
５０ 固定部材
６０，６１ クーラント流路
２００ 切削工具
２１０ ボディ
２１０ａ 第１端
２１０ｂ 第２端
２１１ シャンク
２２０ 切削ヘッド
２２１ 本体部
２２２ 取り付け部
２２３ 切削インサート
２３０ 芯柱
３００ 切削工具
３１０ 外装ボディ
３１０ａ 第１端
３１０ｂ 第２端
３１１ 壁部
３１２ シャンク
３２０ 切削ヘッド
３２１ 本体部
３２２ 取り付け軸
３２３ 切削インサート
３３０ 芯柱
Ａ 中心軸
Ｄ 外径
ＤＲ１ 第１方向
ＤＲ２ 第２方向。

Claims (11)

1. 中心軸の回りに回転する切削工具であって、
   前記中心軸の方向である軸方向において第１端と前記第１端の反対側の端である第２端とを有し、かつ前記軸方向に延びる内部中空の筒状の外装ボディと、
   切削インサートが取り付けられる本体部と前記本体部から前記軸方向に延びている取り付け軸とを有する切削ヘッドと、
   前記外装ボディの内部に配置されている受け金と、
   前記軸方向において第３端と前記第３端の反対側の端である第４端とを有し、かつ前記軸方向に延びている芯柱とを備え、
   前記外装ボディは、前記第１端において開口され、かつ前記第２端を少なくとも部分的に閉塞している壁部を有し、
   前記取り付け軸は、前記第１端側から前記外装ボディの内部に挿入され、
   前記受け金は、前記壁部に接触しており、
   前記芯柱は、前記第３端において前記取り付け軸に接触しており、かつ前記第４端において前記受け金に接触しており、
   前記取り付け軸の外周面に形成されている雄ねじが前記外装ボディの内周面に形成されている雌ねじに螺合されることにより、前記芯柱は、前記第１端から前記第２端に向かう方向に押圧され、
   前記芯柱を構成している材料は、前記外装ボディを構成している材料よりもヤング率が高い、切削工具。
2. 前記芯柱は、前記第４端において、後端部を有し、
   前記後端部の外径は、前記第４端に近づくにつれて小さくなっており、
   前記受け金は、前記軸方向において、第１端面と、前記第１端面の反対面であり、かつ前記壁部に接触している第２端面とを有し、
   前記受け金には、前記第１端面から前記第２端面に向かう方向に前記受け金を貫通しており、かつ前記後端部が挿入される貫通穴が形成されており、
   前記貫通穴の内径は、前記第１端面側から前記第２端面側に向かうにつれて小さくなっている、請求項１に記載の切削工具。
3. 前記受け金には、前記中心軸に直交しており、かつ前記中心軸を通る径方向に前記受け金を貫通している複数のスリットが形成されており、
   前記複数のスリットは、前記中心軸に沿って見た際の前記中心軸を中心とする円周に沿う方向である周方向に並んでおり、
   前記複数のスリットの各々は、前記第１端面及び前記第２端面の一方から前記第１端面及び前記第２端面の他方に向かって延びている、請求項２に記載の切削工具。
4. 前記複数のスリットは、前記第１端面から前記第２端面に向かって延びている複数の第１スリットと、前記第２端面から前記第１端面に向かって延びている複数の第２スリットとを含み、
   前記周方向において隣り合う前記複数の第１スリットのうちの２つの間には、前記複数の第２スリットのうちの１つが配置されている、請求項３に記載の切削工具。
5. 前記芯柱は、前記第３端において、先端部を有し、
   前記取り付け軸は、前記本体部とは反対側の端において、第３端面を含み、
   前記先端部の外径は、前記第３端に近づくにつれて小さくなっており、
   前記取り付け軸には、前記第３端面から前記軸方向に延びており、かつ前記先端部が挿入される挿入穴が形成されており、
   前記挿入穴の内径は、前記第３端面から離れるにつれて小さくなっている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の切削工具。
6. 前記切削工具は、前記中心軸の回りに第１方向に回転され、
   前記雄ねじ及び前記雌ねじは、前記取り付け軸が前記外装ボディに対して前記第１方向の反対方向である第２方向に回転した際に前記雄ねじと前記雌ねじとの螺合が締まるように形成されている、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の切削工具。
7. 前記取り付け軸の前記外周面及び前記外装ボディの前記内周面は、前記雄ねじ及び前記雌ねじよりも前記第１端側において、互いに接触している、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の切削工具。
8. 前記雄ねじ及び前記雌ねじは、６０Ｎ・ｍ以上の締め付けトルクで螺合されている、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の切削工具。
9. 前記雄ねじ及び前記雌ねじは、９０Ｎ・ｍ以上の締め付けトルクで螺合されている、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の切削工具。
10. 前記雄ねじ及び前記雌ねじは、１２０Ｎ・ｍ以上の締め付けトルクで螺合されている、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の切削工具。
11. 前記芯柱は、前記第４端において、後端部を有し、
    前記後端部の外径は、前記第４端に近づくにつれて小さくなっており、
    前記受け金は、第１端面と、前記第１端面の反対面であり、かつ前記壁部に接触している第２端面とを有し、
    前記受け金には、第１面から前記第２端面に向かう方向に前記受け金を貫通しており、かつ前記後端部が挿入される貫通穴が形成されており、
    前記貫通穴の内径は、前記第１端面側から前記第２端面側に向かうにつれて小さくなっており、
    前記芯柱は、前記第３端において、先端部を有し、
    前記取り付け軸は、前記本体部とは反対側の端において、第３端面を含み、
    前記先端部の外径は、前記第３端に近づくにつれて小さくなっており、
    前記取り付け軸には、前記第３端面から前記軸方向に延びており、かつ前記先端部が挿入される挿入穴が形成されており、
    前記挿入穴の内径は、前記第３端面から離れるにつれて小さくなっている、請求項１に記載の切削工具。

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