JP2822562B2 - 転削工具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、切削に伴って生成される切屑を逐次処理
できる転削工具に係り、特にマシニングセンタなどの自
動工具交換装置を備えた工作機械に用いて好適な転削工
具に関する。

［従来の技術］ 被削材の平面加工に用いられる転削工具の一例とし
て、従来より、第６図ないし第８図に示す正面フライス
が知られている。

これらの図に示すように、この正面フライスは、略円
筒状をなすカツタ本体１の先端外周部に、該カツタ本体
１の先端面及び外周面に向けて開口する凹溝２が周方向
等間隔に複数形成され、これら凹溝２内に、スローアウ
エイチツプ（以下、チツプと略称する。）３が、クラン
プネジ４で締め込まれる楔部材５によって着脱自在に装
着される一方で、各チツプ３のすくい面3aと向かい合う
カツタ本体１の外周面に、壁面円弧状をなすチツプポケ
ツト６が形成され、さらにカツタ本体１の中心に該カツ
タ本体１を軸線方向に貫く中心孔７が形成されてなるも
のである。

このように構成された正面フライスは、機械本体の主
軸８にキー９を介して取り付けられたアーバ10の嵌合軸
11に中心孔７が嵌合された上で締付けボルト12により締
結されて主軸８と一体化される。そしてこの状態で、カ
ツタ本体１が主軸８によって軸線回りに回転せしめられ
ると共に軸線と直交する方向に送られて、チツプ３の切
刃13が被削材を平面加工してゆくようになっており、こ
のとき生成される切屑は、すくい面3aからチツプポケツ
ト６の壁面に誘導されて丸め込まれた上でカツタ本体１
の周方向外方へ排出される。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上述した従来の正面フライスは、生成され
る切屑を単にその周方向外方へ誘導排出するのみである
ため、カツタ本体１の回転に伴って切屑が機械周囲へと
広く飛散し、この結果作業環境が悪化し、また、切削終
了後の切屑処理にも相当の時間を要するという欠点があ
った。

また、切削を継続するにつれて切屑が被削材や機械の
テーブル等に徐々に堆積してゆくため、これらの切屑の
熱によって被削材や機械に熱変形が生じて加工精度が劣
化したり、あるいは切刃13に切屑が噛み込まれて切削面
の品位が損なわれる欠点もあった。さらに、機械の周囲
に飛散した切屑が機械の摺動面等に入り込んで、機械自
身の精度劣化や寿命低下を招くおそれもあった。

かかる欠点は、特に長時間の無人運転が要求されるマ
シニングセンタにおいてより顕著に発生し、その解決が
強く要請されていた。

これに対して、特開平１−109014号公報に開示されて
いるように、工具本体にカバーを相対回転可能に装着し
て切屑をカバー内に誘導してカバーの排出口から回収す
る技術も提案されているが、カバーの排出口がダクトホ
ースを介して吸引機に連結された構造であるから、工具
本体をカバーと共に自動交換することはできず、まして
や無人運転には全く対応できなかった。

この発明は、このような背景の下になされたもので、
自動工具交換が容易にできるようにすると共に、自動工
具交換した際に切屑を容易に処理できて無人加工にも対
応できるようにした転削工具を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために、この発明の転削工具は、
工具本体に、該工具本体を覆いかつ工具先端側に開口す
るカバーを工具軸線回りに相対回転可能な状態で装着
し、このカバーに、該カバーの内周面と工具本体との間
に設けられる切屑収納室とカバー外部とを連通する排出
口を形成し、カバーに、工具本体が主軸へ装着される際
に工作機械の主軸頭と係合してカバーを拘束して工具本
体の回転を許し、かつ、工具本体が主軸から取り外され
る際に該工具本体と係合してカバーの工具本体に対する
相対回転を阻止するカバー拘束機構を配設してなり、工
具本体を交換装着してもカバーの排出口の周方向位置が
一定とされていることを特徴とする。

この場合、切屑をより一層確実に回収するには、工具
本体の先端部に、切刃チップのすくい面と隙間が空いた
状態で対向して上記カバーの工具先端側の開口部を狭め
る切屑案内部材を設けることが好ましい。

また、工具本体の切屑収納室に臨む外周面に、該工具
本体の回転に伴って工具先端側の空気を工具基端側へと
吸引する羽根を形成してもよい。

〔作用〕

上記構成の転削工具にあっては、工具本体の主軸への
装着時にカバー拘束機構が主軸頭と係合することによ
り、工具本体が回転してもカバーは固定保持される。そ
の一方、工具本体が主軸から取り外される際には、カバ
ー拘束機構と工具本体とを係合してカバーと工具本体と
の相対回転が阻止されるので、マシニングセンタなどで
自動工具交換を行う際にカバーが回転して工具交換作業
を損なう等の弊害が生じることもなく、しかも工具交換
を行う度にカバーの排出口の周方向位置が変化すること
もない。そのため、工具本体をカバーと共に自動交換し
ても、切削加工時に切屑収納室を通して排出口から排出
される切屑を一定の方向に排出でき、その位置に切屑回
収箱などを置いておけば切屑を集中処理でき、無人加工
にも対応できる。

また、切屑案内部材を設けることにより、カバーの開
口面積が減少するので、工具先端部に生じる吸引力が増
大するとともに、切刃チップのすくい面に沿って生成さ
れる切屑が切屑案内部材とすくい面との間の隙間に沿っ
て強制的に切屑収納室側へと案内される。

また、羽根を設けることにより、工具本体の回転に伴
って羽根が回転することにより、工具先端側の空気が基
端側へと吸引されるので、工具周囲の空気がカバーの開
口部から内部へと吸引され、これに伴って切刃チップで
生成される切屑が逐次切屑収納室に吸引される。このた
め、カバーの排出口から切屑を集中的に回収することが
できる。

［実施例］ 以下、第１図ないし第４図を参照して、本発明の一実
施例を説明する。

これらの図において符号20は工具本体である。第１図
ないし第３図に示すように、工具本体20は、その先端外
周部に複数のチツプ（切刃チツプ）21が装着される一方
で、その基端側にアーバ22が嵌装されてボルト23で同軸
的に連結されてなるものである。

ここで、上記チツプ21は超硬合金を正方形平板状に成
形してなるもので、工具本体外周部の凹溝24に挿入され
た楔部材25によって押圧されて工具本体20に着脱自在に
装着されている。そして、各チツプ21の切刃26…はそれ
ぞれ工具外周及び先端から僅かに突出せしめられてい
る。

一方、上記アーバ22は、当該工具本体20を工作機械の
主軸頭Ｈに支持された主軸Ｓと連結するためのもので、
そのテーパシャンク27が主軸Ｓと嵌合された状態でプル
スタッド28が主軸後端側（第１図において上方）へ引き
込まれることにより主軸Ｓに装着される。そして、この
アーバ22にはキー溝29が形成され、これらキー溝29が上
記プルスタッド28の引き込み動作に伴って主軸Ｓのキー
30と係合することにより、主軸Ｓの回転が工具本体20に
伝達されるようになっている。

また、アーバ22には、工作機械に設けられた自動工具
交換装置の工具アーム（図示略）と係合されるグリップ
31が形成されている。このグリップ31よりも工具先端側
には、ラジアルベアリング32が嵌装され、その内輪側は
ナット33で軸方向に締め付けられている。

そして、ラジアルベアリング32の外輪側にはカバー34
が嵌装されている。このカバー34は、その基端側が上記
ラジアルベアリング32の外輪に嵌合されたキャップ35と
ボルト35aで連結され、これによりカバー34は、その軸
方向の移動が拘束されて工具本体20に回転自在に支持さ
れている。

カバー34の先端部は、工具先端に向かって開口する円
筒状に形成され、その先端とチツプ21のコーナ部との距
離l₁は、工具外周側を向く切刃26の切込み深さよりも幾
らか大きく定められている。また、カバー34の先端部の
内径は、上記切刃26の回転径よりも僅かに大きく定めら
れている。このカバー34の内周面と上記切刃26との間の
径方向隙間量δは、被削材の材質や切削条件等に応じて
適宜定められるが、0.5mm〜2mmの範囲内に定めることが
望ましく、より確実な切屑処理を行うには0.5mm〜1mmの
範囲内に設定することが望ましい。隙間量δが0.5mmに
満たないと、カバー34の偏芯等によって切刃26が食い込
むおそれがあり、他方、隙間量δが2mmを超えると後述
する切屑吸引力が低下して切屑処理に支障を来すおそれ
が生じるからである。

また、カバー34の外周部には、当該カバー34の内周面
と工具本体20の外周面との間に画成される切屑収納室36
と、カバー36の外部とを連通する円形の排出口37が形成
されている。そして、この排出口37に中空状をなす排出
管39が嵌装されている。また、カバー34の内周面の上部
には、切屑収納室36とラジアルベアリング30とを隔離す
る隔壁40が形成されている。

第２図及び第３図により詳細に示すように、工具本体
20の先端の各チツプすくい面21aと対向する位置には、
平板状の切屑案内部材41が配設されている。これら切屑
案内部材41は、工具本体20の取付座42に嵌め込まれてボ
ルト43で固定され、その表面は工具本体20の先端面と略
面一とされている。

これら切屑案内部材41の外周側は、工具本体20に形成
されたチツプポケツト44をほぼ閉塞する形状に形成され
ている。そして、各切屑案内部材41の上記すくい面21a
と対向する端面45とすくい面21aとの間には、切刃26で
生成される切屑を切屑収納室36側へ案内する所定の隙間
ｔが設けられている。この隙間ｔの大きさは、被削材の
材質や切削条件等に応じて適宜設定されるが、なるべく
は0.5mm〜2.0mmの範囲に定めることが好ましい。隙間量
ｔが0.5mmに満たないと切屑の詰まりが生じるおそれが
あり、他方、隙間量ｔが2.0mmを超えると切屑吸引力が
低下して切屑処理能力が損なわれるおそれが生じるから
である。さらに、切屑案内部材41の裏面には、上記端面
45からチツプポケツト44の壁面に向かって延びる溝部46
が形成され、上記隙間ｔを通過する切屑の詰まりを防止
して、切屑を滞りなくチツプポケツト44に排出させる配
慮がなされている。

また、第１図および第３図に示すように、上記工具本
体20の外周面には複数の羽根50が形成されている。これ
ら羽根50は、工具本体20の外周部を周方向に所定の間隔
で削り込むことによって形成されてなるもので、その形
状は、工具先端側から基端側に向かうに従って漸次工具
回転方向後方側へ傾斜するように定められている。

第１図に示すように、上記カバー34の基端側は先端部
の側方へ膨らむ楕円形状に形成され、この楕円形状の突
出部51にはカバー拘束機構52が設けられている。

このカバー拘束機構52は、上記カバー34の回転を拘束
するためのもので、上記突出部51の案内穴53に摺動自在
に挿入された係合軸54と、この係合軸54を工具軸線方向
基端側に付勢するコイルばね55と、係合軸54から工具径
方向中心側へ延びるストッパ56とから概略構成されてい
る。

ここで、上記係合軸54は、そのキー溝54aが上記突出
部51に螺合されたねじ57の先端と係合してその回転が拘
束されている。また、係合軸54の先端は、上記アーバ22
が主軸Ｓに嵌装された状態において、工作機構の主軸頭
Ｈに取り付けられた係合ブロック58の係合穴59と嵌合し
て、カバー34の回転を拘束できるようになっている。ま
た、第１図及び第４図に示すように、上記ストッパ56
は、その先端が、アーバ22に形成された係合溝60に達す
る位置まで延長され、上記係合軸54の軸線方向への移動
に伴って係合溝60から出没できるようになっている。

次に、以上のように構成された正面フライスの作用に
ついて説明する。

上記構成の正面フライスは、工作機械の自動工具交換
装置のマガジン（図示略）内に収納され、この状態から
自動工具交換装置の工具交換アームで搬送されて主軸Ｓ
に装着される。この間、係合軸54はコイルばね55によっ
て工具基端側に付勢され、このため、ストッパ56はアー
バ22の係合溝60と係合する。従って、マガジン収納状態
及び工具交換中においては、カバー34の回転が阻止さ
れ、カバー34はアーバ22に対して周方向所定の位置に係
止される。

ついで、アーバ22が主軸Ｓに装着されることにより、
係合軸54の先端部は主軸頭Ｈに固定された係合ブロック
58の係合穴59と嵌合する。これにより、係合軸54はコイ
ルばね55に抗して工具先端側に押し込まれ、この結果ス
トッパ56はアーバ22の係合溝60から開放される。これに
より、アーバ22及びカバー34は互いに独立して回転可能
な状態におかれるが、カバー34は引き続き係合軸54を介
して係合ブロック58と係合するので、その回転が拘束さ
れる。

アーバ22が主軸Ｓに装着された後、工具本体20が主軸
Ｓによって軸線回りに回転せしめられるとともに、工具
先端と対向する被削材と主軸Ｓとの間に工具軸線と直交
する方向の相対運動が与えられ、これに伴ってチツプ21
の切刃26が被削材を切削してゆく。

ここで、上記切削時においては、工具本体20の回転に
伴って該工具本体20の外周に設けられた羽根50も一体に
回転し、これにより工具先端側の空気が逐次工具基端側
へと吸引される。このため、カバー34先端の開口部分か
らは、工具本体20の周囲の空気が切屑収納室36内に向け
て逐次吸引される。

一方、上記チツプ21の切刃26からすくい面21aに沿っ
て生成される切屑は、切屑案内部材41の端面45とすくい
面21aとの間の隙間ｔを通過してチツプポケツト44に導
かれ、該チツプポケツト44によって丸め込まれて分断さ
れる。そして、分断された切屑は、カバー34の先端開口
部から吸引される空気と共に、切削収納室36内に吸引さ
れる。そして、吸引された切屑は、排出口37から排出管
39を介してカバー34の外部へ集中的に排出される。

加工が終了して工具が主軸Ｓから抜き取られる際に
は、工具本体20は、工具交換アームとの係合のため、主
軸Ｓのオリエンテーション機能により主軸Ｓへの装着時
と周方向同一位置に位置決めされ、これに伴ってアーバ
22の係合溝60は、ストッパ56の先端と対応する位置に位
置決めされる。そして、上記工具交換アームによってア
ーバ22が主軸Ｓから取り外されると同時に、係合軸54が
コイルばね55によって工具軸線方向基端側へ押し戻さ
れ、これに伴って係合溝60とストッパ56とが再び係合す
る。これによりカバー34の回転は再びアーバ22によって
拘束されることとなる。このため、工具交換時や工具を
収納するマガジンを駆動する際のカバー34の遊動が阻止
され、工具交換を繰り返しても排出口37及び排出管39の
周方向の位置は常に一定となる。従って、切屑の排出位
置が常に一定することとなり、機械側の排出管39に臨む
位置に切屑収納箱等の切屑処理手段を設けることによっ
て、機械側で容易に切屑の集中処理を図り得る。

以上説明したように、本実施例の正面フライスによれ
ば、羽根50の回転に伴う吸引力によって、切削時に生成
される切屑が吸引されてカバー34外部の特定位置に集中
的に排出されるので、該切屑排出位置で切屑を集中処理
して、作業環境の改善、切屑処理に要する時間の短縮化
等を図ることができる。

さらに、切屑吸引力が工具本体20に形成された羽根50
によって生じるものであるため、切屑を吸引するために
吸引機等の特別の装置を機械側に設ける必要がなく、こ
のため装置が簡単かつ安価になるという利点がある。

加えて、本実施例の正面フライスにあっては、主軸Ｓ
から取り外された状態で、カバー34がアーバ22に対して
周方向所定の位置で係止され、また、アーバ22の主軸Ｓ
への装着に連動してカバー34とアーバ22との係合が解除
される構造であるため、自動工具交換装置を備えたマシ
ニングセンタなどの工作機械にも何等支障なく使用で
き、マシニングセンタによる長時間無人加工を行う場合
等、生成される切屑の量が多くかつ作業者による切屑処
理が期待できない場合に顕著な効果を奏する。

ちなみに、カバー拘束機構52を設けない場合には、工
具交換を行う場合、あるいは工具が収納されたマガジン
を駆動する場合等においてカバー34が周方向に遊動して
工作機械や他の工具等に干渉するおそれが生じ、また、
工具交換を行う毎に排出口37の周方向の位置が変化して
切屑の排出位置が一定しないので、切屑排出方向が工具
交換毎に変化して処理ができなくなる。

なお、本実施例では特に工具本体20の先端にチツプ21
を装着したいわゆるスローアウエイ式の正面フライスに
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、チツプをロウ付けした正面フライス等、種々
の転削工具に適用できるものである。

また、本実施例では特に羽根50を工具本体20と一体に
形成しているが、本発明はこれに限るものではなく、例
えば第５図に示すように、別に製作された羽根60を工具
本体20の外周部に嵌装してボルト61で連結するように構
成であっても良い。また、羽根50の形状についても、上
記実施例では特に工具先端側から基端側へ向かうに従っ
て漸次工具回転方向後方側へ傾斜する軸流式の羽根状に
形成しているが、本発明はこれに限るものではなく、例
えば平面視して渦巻き状をなす、いわゆる遠心翼状の形
状に形成しても同様の効果を奏することができ、その他
種々の変形が可能である。

さらに、本実施例では特に工具本体20の先端面に切屑
案内部材41を設けることによって、カバー34の開口部を
狭めているが、羽根50によって十分な吸引力が得られる
場合には省略しても構わない。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、工具が工作
機械の主軸から取り外された状態にあっては、カバーが
工具本体に対して周方向所定の位置に係止され、また工
具本体を主軸に装着する際には、これに連動してカバー
と工具本体との係合が解除されると同時にカバーと工作
機械とが係合してカバーが工具本体の回転に対して所定
位置に保持されるため、自動工具交換装置を備えた工作
機械にも何等支障なく使用できる。しかも、カバーの排
出口の位置が工具本体の交換に関わらず常に周方向に一
定であるから、工具交換したにも関わらず切屑の排出位
置が常に一定であり、この位置に切屑収納箱などの切屑
処理手段を設けることによって容易に切屑の集中処理が
できる。そのため、無人加工等にも対応でき、長時間無
人加工を行う場合等、特に切屑の生成量が多くかつ作業
者による切屑処理も期待できない場合に顕著な効果を奏
する。

さらに、工具本体の先端に切削案内部材を設けた場合
には、カバーの開口面積が減少して工具先端部に作用す
る吸引力が増大するとともに、すくい面に沿って生成さ
れる切屑が強制的に切屑収納室側へ案内されるので、切
屑をより一層確実に吸引できるという効果を奏する。

しかも、工具本体の外周面に羽根を設ければ、切削時
に生成される切屑を機械周囲に飛散させることなく逐次
吸引して、工具周囲の特定位置に集中的に排出できるの
で、カバーの排出口に臨む位置に切屑処理手段を配設す
ることにより、切屑をいっそう集中処理して切屑処理時
間の短縮や作業環境の大幅な改善等を図り得る。しか
も、切屑吸引力が工具本体の外周部に設けられた羽根に
よって発生する構成であるため、切屑の吸引のために吸
引機等の特別な装置を設ける必要がなく、装置が簡単で
安価になるという効果をも奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は軸方向断面図、第２図は底面図、第３図は工具
本体の側面図、第４図は第１図のＩ−Ｉ線における断面
図、 第５図は羽根の変形例を示す図、 第６図ないし第８図は従来の正面フライスを示すもの
で、第６図は軸方向断面図、第７図は底面図、第８図は
工具本体の先端外周部の拡大図である。 20……工具本体、 21……チツプ（切刃チツプ）、 21a……すくい面、26……切刃、 34……カバー、36……切屑収納室、 37……排出口、41……切屑案内部材、 45……切屑案内部材の端面、 50・60……羽根、52……カバー拘束機構、 Ｈ……主軸頭、Ｓ……主軸。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23Q 11/00 B23Q 11/08 B23C 9/00 B23C 5/06

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸線回りに回転せしめられる工具本体の先
   端外周部に切刃チップが装着されてなる転削工具におい
   て、 上記工具本体に、該工具本体を覆いかつ工具先端側に開
   口するカバーを工具軸線回りに相対回転可能な状態で装
   着し、 このカバーに、該カバーの内周面と工具本体との間に画
   成される切屑収納室とカバー外部とを連通する排出口を
   形成し、 上記カバーに、上記工具本体が上記主軸へ装着される際
   に上記工作機械の主軸頭と係合して上記カバーを拘束し
   て工具本体の回転を許し、かつ、上記工具本体が主軸か
   ら取り外される際に該工具本体と係合して上記カバーの
   工具本体に対する相対回転を阻止するカバー拘束機構を
   配設してなり、 上記工具本体を交換装着しても上記カバーの排出口の周
   方向位置が一定とされていることを特徴とする転削工
   具。
2. 【請求項２】上記工具本体の先端部に、上記切刃チップ
   のすくい面と隙間が空いた状態で対向して上記カバーの
   工具先端側の開口部を狭める切屑案内部材を設けたこと
   を特徴とする請求項１記載の転削工具。
3. 【請求項３】上記工具本体の上記切屑収納室に臨む外周
   面に、該工具本体の回転に伴って工具先端側の空気を工
   具基端側へと吸引する羽根を形成したことを特徴とする
   請求項１または２記載の転削工具。