JP2024014197A

JP2024014197A - 切削工具

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Publication number: JP2024014197A
Application number: JP2022116845A
Authority: JP
Inventors: 凌佐々木; Ryo Sasaki
Original assignee: Tungaloy Corp
Current assignee: Tungaloy Corp
Priority date: 2022-07-22
Filing date: 2022-07-22
Publication date: 2024-02-01
Anticipated expiration: 2042-07-22
Also published as: JP7185864B1; US20240025072A1; EP4309834A1

Abstract

【課題】簡易な構成としながらも、流体を切れ刃に確実に当てることのできる切削工具、を提供する。【解決手段】切削工具１０は、ホルダ２０と、切れ刃４１を有し、ホルダ２０に取り付けられた切削インサート４０と、吐出口５１から切れ刃４１に向けて流体を吐出する吐出部５０と、を備える。吐出口５１は、切れ刃４１を含み且つ所定方向に延びる領域、に向けて流体を吐出するように形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、被削材を加工するための切削工具に関する。

金属等の被削材を切削工具で加工する際には、例えばクーラントのような流体が切れ刃に向けて供給されることがある。当該流体は、切りくずの排出促進や、切削工具や被削材の冷却、潤滑、及び防錆等を目的として供給されるものである。下記特許文献１に記載されているように、流体は、切れ刃の近傍に設けられた吐出口から、切れ刃の位置に向けて吐出される。

国際公開第２０１７／０１８３６９号

被削材の形状に合わせて、ホルダにおける切れ刃の位置が変更されることがある。例えば、ホルダと切れ刃との間に介在する取り付け部材を交換したり、ホルダそのものを交換したりすることで、切れ刃の位置を変更することができる。

切れ刃の位置を変更した場合には、吐出口から流体が吐出される方向も変更しなければ、流体は切れ刃に当たらない。しかしながら、吐出口の向きを調整するための機構を別途設けると、切削工具の構造が複雑なものとなってしまう。

本発明は、簡易な構成としながらも、流体を切れ刃に確実に当てることのできる切削工具、を提供することを目的とする。

本発明に係る切削工具は、被削材を加工するための切削工具であって、ホルダと、切れ刃を有し、ホルダに取り付けられた切削インサートと、吐出口から切れ刃に向けて流体を吐出する吐出部と、を備える。吐出口は、切れ刃を含み且つ所定方向に延びる領域、に向けて流体を吐出するように形成されている。

上記構成の切削工具では、吐出口から吐出される流体は、切れ刃を含み且つ所定方向に延びる領域に向けて吐出される。つまり、切れ刃に対しピンポイントに流体が向かうのではなく、所定方向に長く延びる領域に流体が向かうように、吐出部の吐出口が構成されている。

切れ刃の位置は、被削材の形状に合わせて、上記の「領域」に沿った範囲で変更される。このため、切れ刃の位置が変更され得る範囲の領域に流体が向かうよう、吐出部の吐出口を構成することができる。このような構成とすれば、切れ刃の位置が変更された後においても、吐出口から吐出される流体は引き続き切れ刃に向かわせることが可能となる。

また、例えば、切削工具が溝入れ加工もしくは突っ切り加工に用いられる場合には、吐出口から吐出された流体の向かう細長い領域を、被削材に形成される溝に沿った領域とすることができる。この場合、溝の内側に到達する流体の量が多くなるので、先に述べた流体の機能が十分に発揮されるという効果も奏する。

更に好ましい態様として、吐出部には、複数の吐出口が所定の配列方向に並ぶように形成されていてもよい。

吐出口の形状を、当該吐出口から流体が吐出される方向に沿って直線状に伸ばした領域、のことを吐出領域としたときに、更に好ましい態様として、吐出部は、少なくとも１つの吐出口から延びる吐出領域が、他の吐出口から延びる吐出領域に対し、切れ刃の手前側において重ならないように構成されていてもよい。

更に好ましい態様として、切れ刃を通り且つ所定方向に延びる直線と、吐出口を通り且つ配列方向に延びる直線とが、いずれも共通の平面に含まれてもよい。

更に好ましい態様として、それぞれの吐出口の形状は、その長手方向が配列方向に沿った形状であってもよい。

更に好ましい態様として、吐出口の数は３以上であってもよい。

更に好ましい態様として、吐出部はホルダに取り付けられていてもよい。

更に好ましい態様として、切削インサートは、取り付け部材を介してホルダに取り付けられていてもよい。

本発明によれば、簡易な構成としながらも、流体を切れ刃に確実に当てることのできる切削工具、が提供される。

図１は、本実施形態に係る切削工具の全体構成を示す図である。図２は、本実施形態に係る切削工具で被削材を加工する様子を模式的に描いた図である。図３は、本実施形態に係る切削工具の、吐出部の構成を示す図である。図４は、吐出部から吐出される流体の流れを示す図である。図５は、吐出部から吐出される流体の流れを示す図である。図６は、吐出部から吐出される流体の流れを示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

本実施形態に係る切削工具１０の構成について、図１を主に参照しながら説明する。切削工具１０は、溝入れ加工もしくは突っ切り加工を行うための切削工具である。切削工具１０は、ホルダ２０と、取り付け部材３０と、切削インサート４０と、吐出部５０と、を備えている。

ホルダ２０は、切削工具１０のうち上述の取り付け部材３０や吐出部５０を保持する部分である。図１には、ホルダ２０のうち切削インサート４０等が設けられた先端部分のみが図示されており、その反対側の後端部分については図示が省略されている。切削工具１０による加工が行われる際には、ホルダ２０の後端部分は、不図示の工作機械の刃物台によって把持される。

ホルダ２０の内部には、流体であるクーラントを通すための不図示の流路が形成されている。当該流路の上流側端部は、ホルダ２０の後端部分において開口しており、工作機械から供給されるクーラントを受け入れる。当該流路の下流側端部は、後述の吐出部５０に繋がっている。流路の上流側端部となる上記開口は、ホルダ２０の側面に設けられていてもよい。また、当該開口は、ホルダ２０の後端や側面における複数個所に設けられていてもよい。

取り付け部材３０は、ホルダ２０に取り付けられる板状部材である。取り付け部材３０にはインサートポケット３１が形成されており、インサートポケット３１に切削インサート４０が保持されている。尚、取り付け部材３０には、計３つのインサートポケット３１が形成されており、このうち１つのインサートポケット３１に切削インサート４０が保持されている。取り付け部材３０は、ホルダ２０の側面に形成された凹部に嵌め込まれた状態で、複数の螺子によって締結固定されている。

切削インサート４０は、加工時において被削材に食い込み、被削材を切削する部分である。切削インサート４０の先端に形成されたエッジ部分が、加工のための切れ刃４１となっている。このように、本実施形態では、切れ刃４１が切削インサート４０の一部となっており、取り付け部材である取り付け部材３０を介してホルダ２０に取り付けられている。

図２には、切削工具１０により被削材６０を加工するときの様子が模式的に描かれている。被削材６０は略円柱形状であり、その中心軸ＡＸを紙面奥行き方向に沿わせている。被削材６０は不図示の駆動装置が有する主軸のチャックによって保持されており、中心軸ＡＸの周りにおいて図２の矢印方向に回転する。先に述べたように、切削工具１０のホルダ２０は不図示の工作機械によって保持されている。

図２の状態から、被削材６０に向けて切削工具１０を移動させると、切れ刃４１が被削材６０の側面に食い込み、被削材６０には周方向に沿って溝が形成される。溝の深さは被削材６０の移動量によって調整される。被削材６０の中心軸ＡＸを切れ刃４１の位置まで移動させると、所謂「突っ切り加工」が行われ被削材６０が切り落とされる。

被削材６０の加工が行われているときには、被削材６０が高速で回転すると共に、切れ刃４１が中心軸ＡＸに向かって少しずつ移動して行く。その結果として、切れ刃４１は被削材６０の表面（具体的には、被削材６０のうち切れ刃４１が食い込んでいる部分）に対し相対的に移動することとなる。図１に示される点線ＤＬ１は、切れ刃４１が相対的に移動する方向を示す線である。当該方向のことを、以下では単に「移動方向」とも称する。点線ＤＬ１は、図２のように中心軸ＡＸに沿って見た場合における、被削材６０の外周を通る接線に概ね等しくなる。上記の「移動方向」は、点線ＤＬ１のような直線状の方向と定義してもよいが、被削材６０の外周面（加工中においては溝の底面）に沿った円弧状の方向と定義してもよい。いずれにしても、「移動方向」は、中心軸ＡＸに対し垂直であり且つ点線ＤＬ１を含む仮想平面内の方向となる。「移動方向」は、被削材６０の回転動作に伴って、切れ刃４１が被削材６０に対し相対的に移動する方向、ということもできる。

吐出部５０は、切削インサート４０の切れ刃４１に向けてクーラントを吐出する部分である。図３には、吐出部５０の近傍部分の構成が分解組立図として示されている。同図に示されるように、吐出部５０には吐出口５１が３つ形成されており、それぞれの吐出口５１からクーラントが吐出される。尚、吐出口５１の数は２つ以下であってもよいが、３つ以上とすることが好ましい。

ホルダ２０から最も遠い側に形成された吐出口５１のことを、以下では「吐出口５１Ａ」とも称する。ホルダ２０に最も近い側に形成された吐出口５１のことを、以下では「吐出口５１Ｃ」とも称する。吐出口５１Ａと吐出口５１Ｃとの間にある吐出口５１のことを、以下では「吐出口５１Ｂ」とも称する。本実施形態では、これら３つの吐出口５１が、点線ＤＬ２に沿って直線状に並ぶように配置されている。点線ＤＬ２は、吐出口５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃのそれぞれの中心を通る直線であって、図１、３におけるホルダ２の上面に対し垂直な直線である。点線ＤＬ２で示される方向は、本実施形態における「配列方向」に該当する。

点線ＤＬ２は、先に述べた「仮想平面」、すなわち、中心軸ＡＸに対し垂直であり且つ点線ＤＬ１を含む仮想平面に含まれる線である。つまり、本実施形態では、切れ刃４１を通り且つ移動方向に延びる直線（ＤＬ１）と、吐出口５１を通り且つ所定の配列方向に延びる直線（ＤＬ２）とが、いずれも共通の平面に含まれるよう、それぞれの吐出口５１が配置されている。このような態様に換えて、一部の吐出口５１の中心位置が、点線ＤＬ２から僅かに外れているような態様であってもよい。

本実施形態では、それぞれの吐出口５１の形状が楕円形状となっており、その長軸が点線ＤＬ２と平行となるように配置されている。つまり、それぞれの吐出口５１は、その長手方向が点線ＤＬ２（配列方向）に沿った形状となっている。尚、吐出口５１の形状は、長手方向が点線ＤＬ２に沿った形状であればよく、本実施形態のような「楕円」とは異なる形状であってもよい。例えば、吐出口５１の形状が、点線ＤＬ２に沿って伸びる「長穴」であってもよい。

図３に示されるように、吐出部５０は、螺子５２によってホルダ２０の上面に締結固定されている。ホルダ２０のうち吐出部５０が取り付けられる部分には、螺子穴２１と、流路穴２２とが形成されている。螺子穴２１は螺子５２が挿通される穴である。流路穴２２は、ホルダ２０の内部に形成された流路の下流側端部である。

吐出部５０の内部には、流路穴２２から供給されるクーラントをそれぞれの吐出口５１に導くための不図示の流路が形成されている。工作機械から供給されたクーラントは、ホルダ２０内の流路を通った後、吐出部５０内の流路を通り、それぞれの吐出口５１から吐出される。

図４には、加工時においてそれぞれの吐出口５１からクーラントが吐出されている様子が、模式的に描かれている。ＦＬ１は、吐出口５１Ａから吐出されたクーラントの流れを表している。ＦＬ２は、吐出口５１Ｂから吐出されたクーラントの流れを表している。ＦＬ３は、吐出口５１Ｃから吐出されたクーラントの流れを表している。尚、ＦＬ１、ＦＬ２、及びＦＬ３は、クーラントの流速が十分に大きく、各吐出口５１の中心軸に沿って直線状に吐出される場合の流れを表している。

先に述べたように、３つの吐出口５１は、図１の点線ＤＬ２に沿って縦一列に並んでいる。このため、吐出口５１から吐出されるクーラントが向かう領域は、特定の方向に延びる細長い領域となる。具体的には、切れ刃４１を含み且つ移動方向（ＤＬ１）に延びる細長い領域に向けてクーラントが吐出される。尚、ＦＬ１、ＦＬ２、ＦＬ３のそれぞれは、このような１つの「領域」内の各部に向かう流れとなっているのであればよく、互いに分離されたまま被削材に到達する流れであってもよい。

図４に示される例では、吐出口５１Ａから吐出されたクーラント（ＦＬ１）のみが切れ刃４１に直接当たっており、他の吐出口５１Ｂ、５１Ｃから吐出されたクーラント（ＦＬ２、ＦＬ３）については切れ刃４１に直接は当たらない。吐出口５１Ａから吐出されたクーラントは、少なくとも切れ刃４１に到達するまでの間は、他の吐出口５１Ｂ、５１Ｃから吐出されたクーラントと合流しない。ＦＬ１のクーラントが、勢いを弱めることなく切れ刃４１に直接到達するので、切りくずの排出性能を十分に発揮することができる。

ここで、吐出口５１の形状を、当該吐出口５１からクーラントが吐出される方向に沿って直線状に伸ばした領域、のことを「吐出領域」と定義する。吐出領域は、吐出口５１から吐出された後におけるクーラントの広がりや飛散、及び重力の影響による落下等が無いと仮定した場合の、クーラントの流れる領域ということができる。

上記のような、互いに合流しないクーラントの流れを実現するためには、吐出口５１Ａから延びる吐出領域が、他の吐出口５１Ｂ、５１Ｃから延びる吐出領域に対し、切れ刃４１の手前側において重ならないように、吐出部５０を構成すればよい。吐出口５１Ｂ、５１Ｃから延びるそれぞれの吐出領域は、互いに重なってもよく、重ならなくてもよい。

尚、このように切れ刃に直接当たるクーラントの流れ（ＦＬ１）は、本実施形態のように１つであってもよいが、２つ以上であってもよい。

先に述べたように、本実施形態では、切れ刃４１を通り且つ移動方向に延びる直線（ＤＬ１）と、吐出口５１を通り且つ所定の配列方向に延びる直線（ＤＬ２）とが、いずれも共通の平面に含まれている。その結果、それぞれの吐出口５１から吐出されるクーラントは、いずれも、被削材６０に形成された溝に向かい、その多くが溝の内側へと入り込むこととなる。このため、切りくずの排出や被削材６０の冷却等、先に述べたクーラントの機能を更に十分に発揮すること可能となっている。尚、上記における「切れ刃４１を通り且つ移動方向に延びる直線」は、切れ刃４１上における任意の点を通る直線であればよい。また、「吐出口５１を通り且つ所定の配列方向に延びる直線」は、吐出口５１の内側の任意の点（中心以外の点でもよい）を通る直線であればよい。

ところで、図４の例とは異なる形状の被削材６０を加工する場合には、当該被削材６０の形状に合わせて、切削工具１０における切れ刃４１の位置を変更することが好ましい。

図５には、図４の例よりも径の小さな被削材６０を加工するために、ホルダ２０、及び取り付け部材３０を、図４の例よりも小さなサイズのものに交換した場合の例が示されている。尚、図５の切削インサート４０は、図４の例よりも大きなサイズのものに交換されている。この例においては、切れ刃４１の位置が、図４の例よりも吐出部５０に近い位置となっている。尚、被削材６０の形状に合わせて切れ刃４１の位置を変更するにあたっては、ホルダ２０はそのままで取り付け部材３０のみを取り換えることとしてもよい。いずれの場合であっても、吐出部５０としては共通の部材が用いられる。

図５のように切れ刃４１の位置を変更すると、吐出口５１Ａから吐出されたクーラント（ＦＬ１）は切れ刃４１に当たらなくなる。一方、吐出口５１Ｂから吐出されたクーラント（ＦＬ２）は切れ刃４１に当たるようになる。吐出口５１Ｂから吐出されたクーラントは、少なくとも切れ刃４１に到達するまでの間は、他の吐出口５１Ａ、５１Ｃから吐出されたクーラントと合流しない。

上記のような、互いに合流しないクーラントの流れを実現するためには、吐出口５１Ｂから延びる吐出領域が、他の吐出口５１Ａ、５１Ｃから延びる吐出領域に対し、切れ刃４１の手前側において重ならないように、吐出部５０を構成すればよい。吐出口５１Ａ、５１Ｃから延びるそれぞれの吐出領域は、互いに重なってもよく、重ならなくてもよい。

図６には、図５の例よりも更に径の小さな被削材６０を加工するために、ホルダ２０、取り付け部材３０、及び切削インサート４０を、図５の例よりも更に小さなサイズのものに交換した場合の例が示されている。この例においては、切れ刃４１の位置が、図５の例よりも更に吐出部５０に近い位置となっている。

図６のように切れ刃４１の位置を変更すると、吐出口５１Ｂから吐出されたクーラント（ＦＬ２）は切れ刃４１に当たらなくなる。一方、吐出口５１Ｃから吐出されたクーラント（ＦＬ３）は切れ刃４１に当たるようになる。吐出口５１Ｃから吐出されたクーラントは、少なくとも切れ刃４１に到達するまでの間は、他の吐出口５１Ａ、５１Ｂから吐出されたクーラントと合流しない。

上記のような、互いに合流しないクーラントの流れを実現するためには、吐出口５１Ｃから延びる吐出領域が、他の吐出口５１Ａ、５１Ｂから延びる吐出領域に対し、切れ刃４１の手前側において重ならないように、吐出部５０を構成すればよい。吐出口５１Ａ、５１Ｂから延びるそれぞれの吐出領域は、互いに重なってもよく、重ならなくてもよい。

このように、本実施形態に係る切削工具１０では、吐出部５０の構成を変更したり、吐出の向きを変更する機構を設けたりすることなく、クーラントが切れ刃４１に当たる状態を常に確保することができる。このような機能が実現されるのは、切れ刃４１の位置が変更され得る範囲に合わせて、移動方向に延びる細長い領域に向けてクーラントを吐出するように、吐出部５０の吐出口５１が形成されているからである。

尚、吐出部５０の吐出口５１は、本実施形態のように複数設けられていてもよいが、吐出口５１が１つしか設けられていない態様であってもよい。この場合、単一の吐出口５１を、図１の点線ＤＬ１に沿って伸びるような細長い形状に形成しておけばよい。

本実施形態のように複数の吐出口５１を設ける場合には、それぞれの吐出口５１の形状は例えば円形であってもよい。しかしながら、本実施形態のように、それぞれの吐出口５１の形状を、その長手方向を点線ＤＬ２の配列方向に沿わせた形状とした場合には、クーラントの供給量を増加させながらも、その多くを溝の内側に向かわせることができるので、より好ましい。

本実施形態では、切れ刃４１の位置を、図４、５、６のそれぞれに示される３つの位置の中から選択し得るようになっており、それぞれの位置に対応して、３つの吐出口５１の数や向きが予め調整されている。このように、切れ刃４１の位置として選択可能な数に合わせて、吐出口５１の数等を調整しておけばよい。

本実施形態の吐出部５０は、図３等を参照しながら説明したように、ホルダ２０に取り付けられる部材（つまり、着脱可能な部材）として構成されている。このような態様に換えて、吐出部５０が、ホルダ２０と一体に構成された態様であってもよい。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、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。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

１０：切削工具、２０：ホルダ、３０：取り付け部材、４０：切削インサート、４１：切れ刃、５０：吐出部、５１：吐出口、６０：被削材。

Claims

被削材を加工するための切削工具であって、
ホルダと、
切れ刃を有し、前記ホルダに取り付けられた切削インサートと、
吐出口から前記切れ刃に向けて流体を吐出する吐出部と、を備え、
前記吐出口は、
前記切れ刃を含み且つ所定方向に延びる領域、に向けて前記流体を吐出するように形成されている、切削工具。
前記吐出部には、複数の前記吐出口が所定の配列方向に並ぶように形成されている、請求項１に記載の切削工具。
前記吐出口の形状を、当該吐出口から前記流体が吐出される方向に沿って直線状に伸ばした領域、のことを吐出領域としたときに、
前記吐出部は、
少なくとも１つの前記吐出口から延びる前記吐出領域が、他の前記吐出口から延びる前記吐出領域に対し、前記切れ刃の手前側において重ならないように構成されている、請求項２に記載の切削工具。
前記切れ刃を通り且つ前記所定方向に延びる直線と、前記吐出口を通り且つ前記配列方向に延びる直線とが、いずれも共通の平面に含まれる、請求項２に記載の切削工具。
それぞれの前記吐出口の形状は、その長手方向が前記配列方向に沿った形状である、請求項２に記載の切削工具。
前記吐出口の数は３以上である、請求項２に記載の切削工具。
前記吐出部は前記ホルダに取り付けられている、請求項１に記載の切削工具。
前記切削インサートは、取り付け部材を介して前記ホルダに取り付けられている、請求項１に記載の切削工具。