JP2762994B2 - 切り屑排出機構付き転削工具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、正面フライス等被
削材の平面加工に用いられる切り屑排出機構付き転削工
具に係り、特に、切削の結果生成する切り屑の排除性が
改良された切り屑排出機構付き転削工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】切り屑排出機構付き転削工具は、正面フ
ライス等における切削の結果生成する切り屑の排除性を
向上させる目的で開発されたものである。以下、従来の
切り屑排出機構付き転削工具としてスローアウェイ式正
面フライスの一例を取り上げ、この正面フライスについ
て、図５および図６とともに説明する。

【０００３】図５および図６において、符号１は工具本
体である。この工具本体１は一端に小径部が形成された
円筒状をなし、その先端部外周には、工具本体１の先端
および径方向外方に開放された複数個のチップ取付座２
が、周方向に沿って等間隔に形成されている。

【０００４】チップ取付座２には、スローアウェイチッ
プ（以下、チップと略称する）３がクランプ機構４によ
り着脱自在に固定されている。更に、チップ３の工具本
体１の先端面から突出する一辺には正面切刃３ａが、ま
た、工具本体１の外周面先端に突出する一辺には外周切
刃３ｂがそれぞれ設けられている。

【０００５】また、図６に示すように、工具本体１の切
削回転方向前方は、工具本体１の先端および径方向外方
に向けそれぞれ円弧状に切り欠かれ、チップポケット５
を形成している。更に、上記工具本体１の先端面には、
上記各切刃３ａ、３ｂによって生成された切り屑を後述
の切り屑排出空間に誘導排出するための切り屑案内部材
６が埋め込まれ、皿小ネジ７により固定されている。こ
の切り屑案内部材６は、平板環状をなし、その外周には
上記チップ３と同数の鈎形片６ａが円周方向に等間隔に
形成されている。

【０００６】符号８は工具本体１の軸線を貫通する取付
孔である。この取付孔８には、工具本体１の前記小径側
から挿入されたアーバ９の軸部９ａが嵌合され、更に、
工具本体１は締め付けボルト１０により、アーバ９に固
定されている。また、アーバ９の軸部９ａの後端部には
大径軸部９ｂが形成されており、この大径軸部９ｂには
ベアリング１１が固定され、このベアリング１１の外輪
には切り屑収納体１２が嵌装されている。そして、切り
屑収納体１２は、ベアリング１１外輪に固定されたカバ
ー１３とボルト１４により結合され、工具本体１の軸線
を中心に回転自在となっている。

【０００７】この切り屑収納体１２は工具本体１および
外周切刃３ｂを覆う薄肉の中空円筒体で、切り屑収納体
１２の内周面と前記工具本体１小径部の外周面との間に
は、チップポケット５により誘導された切り屑を収納す
る切り屑排出空間１５が形成されている。更に、切り屑
収納体１２の外周面には貫通孔１２ａが形成され、貫通
孔１２ａには連結パイプ１６の一端が嵌合している。そ
して、連結パイプ１６の他端にはダクトホース１７の一
端が嵌合するとともに、ダクトホース１７の他端は切り
屑排出空間１５内の空気を吸引排出する吸引機（図示せ
ず）に接続されている。

【０００８】一方、アーバ９の軸部９ａと反対の側には
テーパシャンク９ｃが設けられ、このテーパシャンク９
ｃに工作機械の主軸１８を固定することにより、工具本
体１が前記工作機械に装着される。

【０００９】次に、上記構成を有する正面フライスを用
いた被削材Ｗの平面加工について以下に述べる。図５に
示すように、工具本体１を前記工作機械に装着した後、
被削材Ｗを、その被加工面が主軸１８の軸線と直交する
ように作業台（図示せず）上に固定し、主軸１８または
前記作業台を主軸１８の軸線方向に移動させて被削材Ｗ
の表面に切込みを与えるとともに、主軸１８または前記
作業台を主軸１８の軸線と直交する方向に移動させる。
その結果、正面切刃３ａおよび外周切刃３ｂにより被削
材Ｗの表面が切削される。

【００１０】切削に伴い生じた切り屑は、チップ３のす
くい面と切り屑案内部材６の鈎形片６ａ端面との隙間部
分に誘導されてチップポケット５に排出され、チップポ
ケット５を介して切り屑排出空間１５に誘導され、更に
連結パイプ１６およびダクトホース１７を介して前記吸
引機内に吸引、回収される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】一般に、切り屑排出機
構付き転削工具においては、切り屑排出空間１５内にお
ける吸引力は貫通孔１２ａから離れるに従い低下し、工
具本体１を挟んで貫通孔１２ａと対向する位置で最低と
なる。従って、前記吸引機の吸引力が低いと、排除され
ない切り屑が切り屑排出空間１５内の工具本体１を挟ん
で貫通孔１２ａと対向する位置を中心に滞留する可能性
があった。特に、連結パイプ１６と前記吸引機との距離
が長い場合にはその傾向が著しかった。

【００１２】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、特に切削排出空間１５内
における切り屑の排除性に優れた切り屑排出機構付き転
削工具を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、軸線を中心と
して回転する工具本体と、この工具本体の先端外周部に
設けられた切刃チップとを有し、前記工具本体の外周面
を覆う切り屑収納体を配設し、この切り屑収納体の内周
面と前記工具本体との間に切り屑排出空間を形成した切
り屑排出機構付き転削工具において、切り屑収納体に貫
通孔が設けられて、切り屑排出空間の空気を前記貫通孔
を介して切り屑収納体外に排出する空気排出機構が複数
個直列に連結されていて、空気排出機構として、吸気口
と排気口とを有し、空気供給源から供給される空気の作
用により吸気口側の空気を排気口から排出するエアージ
ェットポンプを用いていることを特徴とする。

【００１４】

【作用】この転削工具を用いて被削材の表面に平面加工
を施す場合、各切刃により生成された切り屑は、直列に
設けられた複数個のエアージェットポンプにより強制的
に切り屑収納空間内に吸引誘導され、かつ順次加速さ
れ、空気とともに貫通孔から切り屑収納体外に排出され
る。そのため、切り屑排出空間内の工具本体に対して貫
通孔と反対側の吸引力の働きにくい領域の切り屑をも確
実に吸引排出できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図１ないし図４とともに、
本発明の一実施例について更に詳しく説明する。なお、
各図において図５および図６と同一の構成を有するもの
については、同一の符号を賦してその説明を省略する。

【００１６】図１および図２において符号１は工具本体
である。この工具本体１は、上記従来の正面フライスと
同様小径部を有する円筒体で、その先端部外周には、チ
ップ取付座２とチップポケット５が円周方向に沿って複
数個形成され、チップ取付座２には、正面切刃３ａ及び
外周切刃３ｂを備えたチップ３が，楔部材４ａと、クラ
ンプねじ４ｂとから成るクランプ機構４によって、所定
位置に着脱自在に固定されている。

【００１７】更に、上記工具本体１の先端面には、上記
各切刃３ａ、３ｂによって生成された切り屑を後述の切
り屑排出空間に誘導排出するための切り屑案内部材６
が、その表面を上記正面切刃３ａより軸方向にわずかに
後退させて埋め込まれ、皿小ネジ７により固定されてい
る。切り屑案内部材６の形状を図４に示す。切り屑案内
部材６は平板状をなし、その外周には上記チップ３と同
数の鈎形片６ａが円周方向に等間隔に形成されている。
また、その外径は上記外周切刃３ｂの旋回径よりわずか
に小径とされ、工具本体１先端面に固定された場合に、
図１および図２に示すように、鈎形片６ａの外周面が、
チップ３の外周切刃３ｂから工具本体１の半径方向内側
にわずかに後退して位置するようになっている。

【００１８】この鈎形片６ａは、図２および図３に示す
ように、上記工具本体１に固定された場合、チップポケ
ット５を覆って後記切り屑排出空間を閉塞させるととも
に、その曲がり方向の先端面６ｂと上記チップ３のすく
い面との間にわずかの隙間を生じさせ、各切刃３ａ，３
ｂにより被削材表面から引き剥がされた切り屑がチップ
ポケット５に誘導されるよう、その形状が定められてい
る。

【００１９】そして、上記鈎形片６ａの先端部分には、
図３および図４に示すように、鈎形片６ａの曲がり方向
と切り屑案内部材６の取り付け面側に向けて開放された
溝部６ｃが形成され、チップ３のすくい面と鈎形片６ａ
の曲がり方向の先端面６ｂとの間の隙間部分の内側を拡
大させて、この隙間部分を通過する切り屑の詰まりを防
止している。

【００２０】一方、工具本体１は、図１に示すように、
アーバ９の軸部９ａを取り付け孔８を嵌合させ、工具本
体１の大径側端面より締め付けボルト１０を上記アーバ
９の軸部９ａの端面にねじ込むことにより、アーバ９と
同軸かつ一体的に固定されている。また、アーバ９の軸
部９ａの反対側には、主軸１８のテーパー穴１８ａと嵌
合させるためのテーパーシャンク９ｃが設けられ、この
テーパーシャンク９ｃの先端には、正面フライスと主軸
１８とを強固に結合するための雌ねじ部（図示せず）が
形成されている。

【００２１】更に、アーバ９の軸部９ａの後端部には、
大径軸部９ｂが形成されており、この大径軸部９ｂには
止め輪１９によりベアリング１１が固定され、このベア
リング１１の外輪には切り屑収納体１２が嵌装されてい
る。そして、切り屑収納体１２は、ベアリング１１外輪
に反対側より嵌装されたカバー１３と、ボルト１４によ
り一体的に結合され、工具本体１と同軸上において相対
回転可能となっている。

【００２２】この切り屑収納体１２は、図１および図２
に示すように、工具本体１および外周切刃３ｂを覆う薄
肉の中空円筒体で、その内径は、切り屑収納体１２の内
周面と前記工具本体１小径部の外周面との間に、チップ
ポケット５によって誘導された切り屑を収納するに十分
な容積の切り屑排出空間１５が形成される程度とされて
いる。

【００２３】しかも、上記ベアリング１１近傍の内周面
は、工具本体１の小径部よりわずかに大きい程度に狭め
られ、その結果、切り屑排出空間１５の密閉性およびベ
アリング１１に対する防塵効果が高められている。ま
た、切り屑収納体１２の先端面は、チップ３の外周切刃
３ｂの被削材に切り込まれる部分より軸方向にわずかに
後退し、かつこの先端部分の内周面は、上記外周切刃３
ｂの旋回径よりわずかに大きい程度に狭められている。

【００２４】一方、上記切り屑収納体１２外周面には貫
通孔１２ａが形成され、貫通孔１２ａには連結パイプ２
０が接続されている。そして、連結パイプ２０のフラン
ジ部２０ａには上記切り屑排出空間１２内の空気を吸引
排出する第一のエアージェットポンプ（空気排出機構）
２２の吸気口２２ａが接続されている。

【００２５】更に、第一のエアージェットポンプ２２の
排気口２２ｂには連結パイプ２１が接続され、連結パイ
プ２１のフランジ部２１ａには第一のエアージェットポ
ンプ２２の排気を吸引排出する第二のエアージェットポ
ンプ（空気排出機構）の吸気口２３ａが接続されてい
る。また、第二のエアージェットポンプ２３の排気口２
３ｂには、ダクトホース１７の一端がはめ込まれてい
る。

【００２６】このエアージェットポンプ２２，２３は、
円筒状をなす本体２４に、その側壁部を周方向に一周す
る環状の空気室２４ａを設け、この空気室２４ａから本
体２４の内周面先端側に向けてテーパー状をなす空気噴
出路２４ｂを形成するとともに、前記内周面を空気噴出
路２４ｂの開口部近傍にて最も縮径し、この開口部から
基端側および先端側に向けて徐々に拡径したもので、本
体２４の基端部および先端部が、それぞれ前記吸気口２
２ａ，２３ａおよび排気口２２ｂ，２３ｂとされてい
る。

【００２７】また、空気室２４ａには給気口２５が形成
され、給気口２５にはニップル２６が嵌入され、ニップ
ル２６には、圧搾空気を供給する空気供給源（図示せ
ず）に接続されたエアーホース２７の一端が、カップリ
ング２８を介して接続されている。

【００２８】次に、上記構成を有する正面フライスを用
い、被削材（図示せず）の平面加工を行う場合の手順に
ついて以下に述べる。まず、図１に示すように、アーバ
９のテーパーシャンク９ｃを主軸１８のテーパー穴１８
ａに嵌合させた後、アーバ９を主軸１８の軸線方向に引
き上げ、アーバ９を主軸キー１８ｂを介して主軸１８に
固定することにより、正面フライスを主軸１８に装着す
る。

【００２９】ついで、被削材をその被加工面が主軸１８
の軸線と直交するように作業台（図示せず）上に固定す
る。そして、主軸１８をその軸線回りに回転させ、主軸
１８若しくは前記作業台を主軸１８の軸線方向に移動さ
せて前記被削材表面に所定の切り込みを与えつつ、主軸
１８若しくは前記作業台を主軸１８の軸線と直交する方
向に移動させる。 一方、切削の開始とともに、前記空
気供給源からエアーホース２７を介してエアージェット
ポンプ２２，２３に圧搾空気を供給する。

【００３０】切削に伴い正面切刃３ａにより前記被削材
表面から引き剥がされた切り屑は、切り屑案内部材６の
表面側より、チップ３のすくい面と切り屑案内部材６の
鈎形片６ａ端面との隙間部分に誘導されてチップポケッ
ト５に排出される。また、外周切刃３ｂにより前記被削
材表面から引き剥がされた切り屑は、切り屑案内部材６
の外周側より、チップ３すくい面と切り屑案内部材６の
鈎形片６ａ端面間の隙間部分に誘導されて、チップポケ
ット５内に排出される。

【００３１】このように、チップポケット５内には新た
な切り屑が次々と排出され、チップポケット５により誘
導されて切り屑排出空間１５に押し上げられる。ところ
で、エアージェットポンプ２２，２３においては、エア
ーホース２７から供給された圧搾空気が空気室２４ａか
ら空気噴出路２４ｂを介して本体２４の先端側に高速で
噴出し、かつこの空気の噴出部が縮径されているので、
該噴出部の圧力が低下する。しかも、噴出する空気の慣
性力により本体２４基端側の空気が引っ張られるため、
吸気口２２ａ，２３ａ側の空気が大量に吸引され、排気
口２２ｂ，２３ｂ側へと排出される。

【００３２】その結果、本実施例の正面フライスにおい
ては、図１中に矢印で示すような、切り屑排出空間１５
から貫通孔１２ａおよびエアージェットポンプ２２，２
３を経て切り屑収納体１２外へと向かう気流が形成され
る。しかも、エアージェットポンプ２２，２３が直列に
配置されているので、第一のエアージェットポンプ２２
により吸引された空気は更に第二のエアージェットポン
プ２３により加速され、大きな吸引力が得られる。従っ
て、切り屑排出空間１５に誘導された切り屑は、これら
エアージェットポンプ２２，２３の作用により貫通孔１
２ａへと強制的に吸引され、前記気流によりダクトホー
ス１７内を搬送された後、空気とともに切り屑収納体１
２外に排出される。

【００３３】一方、切り屑排出空間１５内の空気がエア
ージェットポンプ２２，２３により吸引されるため、切
り屑排出空間２１内の圧力は外気と比して陰圧となる。
その結果、切り屑収納体１２先端部分の内周面と、工具
本体１外周面との間に形成された隙間から空気が切り屑
排出空間１５内へと吹き込み、前記隙間からの前記被削
材表面や工作機械周辺への切り屑の落下が防止される。

【００３４】その結果、前記被削材の表面における切り
屑の堆積や、前記工作機械上や機械周辺における切り屑
の飛散が積極的に防止され、従って、加工時の切刃欠損
や加工面悪化が発生せず、前記被削材や機械の熱変形に
よる精度劣化の心配もなく、切り屑の侵入による前記工
作機械の精度や寿命の低下も起こりえない。特に、第一
のエアージェットポンプ２２により吸引された空気が第
二のエアージェットポンプ２３により加速されるため、
ダクトホース２６が多少長い場合でも、切り屑の搬送が
可能である。

【００３５】しかも、前記空気排出機構２３としてエア
ージェットポンプを用いたため、切り屑排出空間２１内
の空気を大量に吸引できるという効果がある。また、エ
アージェットポンプにおいては単に空気を供給するだけ
で吸引力が発揮されるので簡単かつ安価に設置でき、か
つ回転機構がないので切り屑等の噛み込みによる故障が
なく、保守も容易である。

【００３６】なお、本実施例においては、スローアウェ
イ式正面フライス工具について説明したが、本発明の転
削工具はこれに限るものではなく、超硬チップを工具本
体にロウ付けした一体型の正面フライス工具や、シェル
エンドミルにも十分適用可能なものである。

【００３７】第一のエアージェットポンプ２２と第二の
エアージェットポンプ２３とを離間させ、両者間をダク
トホース１７で連結した構成としてもよい。この場合、
ダクトホース１７内に常時一定以上の気流が形成される
よう第一のエアージェットポンプ２２と第二のエアージ
ェットポンプ２３間の間隔を調節することにより、長距
離のダクトホース１７内における切り屑の搬送が可能と
なっている。すなわち、切り屑はまず第一のエアージェ
ットポンプ２２の作用により貫通孔１２ａへと強制的に
吸引されてダクトホース１７に排出され、第二のエアー
ジェットポンプ２３の作用により再度吸引されてダクト
ホース１７内を第二のエアージェットポンプ２３まで搬
送され、第二のエアージェットポンプ２３の排気口２３
ｂ側へと排出される。この場合、排気口２３ｂに更にダ
クトホース１７を連結し、切り屑の搬送距離を更に延長
してもよい。

【００３８】また、貫通孔１２ａ，１２ｂの開口位置
は、各切刃３ａ，３ｂによって生成された切り屑が、工
具本体１の遠心力によって飛散する位置とするのが最も
望ましい。更に、その個数も１箇所に限らず、複数箇所
に設ければより切り屑吸引効果を高めることが出来る。

【００３９】更に、上記実施例においては、一つの貫通
孔１２ａに対しエアージェットポンプ２２，２３を２個
装着した場合について説明したが、エアージェットポン
プ２２，２３の個数を、ダクトホース１７の長さおよび
エアージェットポンプ２２，２３の吸引力に応じてそれ
以上とすることももちろん可能である。また、ダクトホ
ース１７の末端に集塵機を設け、エアージェットポンプ
２２，２３により搬送された切り屑を前記集塵機にて強
制的に吸引してもよい。尚、直列に接続された二つのエ
アージェットポンプ２２，２３はホースを介して接続さ
れていてもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の転削工具
によれば、加工時に切刃によって生成される切り屑は切
り屑排出空間に誘導排出された後、直列に接続された複
数個のエアージェットポンプにより、強制的に貫通孔か
ら切り屑収納体の外部に逐次排出される。特に複数個の
エアージェットポンプが直列に設けられているため、切
り屑は順次加速され、高い切り屑排除性が付与されると
共に長いダクトホースを接続しても切り屑の搬送が可能
になっている。従って、被削材表面や工作機械上、ある
いは工作機械周辺における切り屑の滞留や飛散がダクト
ホースの長短に係わらず防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第一実施例を示す工具の断面図であ
る。

【図２】 本発明の第一実施例を示す工具の底面図であ
る。

【図３】 本発明の第一実施例を示す工具刃先部分の拡
大図である。

【図４】 本発明における切り屑案内部材の平面図であ
る。

【図５】 従来の転削工具の一例を示す工具の断面図で
ある。

【図６】 従来の転削工具の一例を示す工具の底面図で
ある。

【符号の説明】

１ 工具本体 ２ チップ取付座 ３ スローアウェイチップ（チップ） ３ａ 正面切刃 ３ｂ 外周切刃 ４ クランプ機構 ４ａ 楔部材 ４ｂ クランプねじ ５ チップポケット ６ 切り屑案内部材 ６ａ 鈎形片 ６ｂ 鈎形片の曲がり方向の先端面 ６ｃ 溝部 ７ 皿小ネジ ８ 取付孔 ９ アーバ ９ａ アーバの軸部 ９ｂ 大径軸部 ９ｃ テーパーシャンク １０ 締め付けボルト １１ ベアリング １２ 切り屑収納体 １２ａ 貫通孔 １３ カバー １４ ボルト １５ 切り屑排出空間 １６，２０，２１ 連結パイプ １７ ダクトホース １８ 主軸 １８ａ テーパー穴 １８ｂ 主軸キー １９ 止め輪 ２０ａ，２１ａ フランジ部 ２２ 第一のエアジェットポンプ（空気排出機構） ２２ａ，２３ａ 吸気口 ２２ｂ，２３ｂ 排気口 ２３ 第二のエアジェットポンプ（空気排出機構） ２４ 本体 ２４ａ 空気室 ２４ｂ 空気噴出路 ２５ 給気口 ２６ ニップル ２７ エアーホース ２８ カップリング Ｗ 被削材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 広瀬 武史 茨城県結城郡石下町大字古間木1511番地 三菱マテリアル株式会社 筑波製作所 内 (56)参考文献 特開 昭47−31278（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−79214（ＪＰ，Ａ) 特公 昭51−10918（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭50−37431（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23Q 11/00 B23C 9/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸線を中心として回転する工具本体と、
   この工具本体の先端外周部に設けられた切刃チップとを
   有し、前記工具本体の外周面を覆う切り屑収納体を配設
   し、この切り屑収納体の内周面と前記工具本体との間に
   切り屑排出空間を形成した切り屑排出機構付き転削工具
   において、 前記切り屑収納体に貫通孔が設けられて、前記切り屑排
   出空間の空気を前記貫通孔を介して前記切り屑収納体外
   に排出する空気排出機構が複数個直列に連結されてい
   て、 前記空気排出機構として、吸気口と排気口とを有し、空
   気供給源から供給される空気の作用により前記吸気口側
   の空気を前記排気口から排出するエアージェットポンプ
   を用いたことを特徴とする 切り屑排出機構付き転削工
   具。