JP3463569B2 - 切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、切削に伴って生成
される切屑を、切屑収納体を通して逐次回収処理できる
転削工具に係わり、特に、マシニングセンタ等の自動工
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。

【０００２】

【従来の技術】この種の切屑排出機構付き転削工具の一
例として、特開平３−２８１１１４号公報に開示された
ものがある。この転削工具を図５により説明する。正面
フライスなどの転削工具１は、図５に示すように、工具
本体２の先端外周部に複数の切刃チップ３が所定間隔で
取り付けられている。

【０００３】工具本体２の先端外周部には切屑案内部４
が取り付けられ、この切屑案内部４は、切刃チップ３の
先端切刃及び外周切刃のすくい面に隙間を以て対向して
いる。工具本体２の基端側にはアーバ５が嵌装されてボ
ルト６で同軸的に固定されている。また、工具本体２の
外周面には略筒状の切屑収納体７が配設されて、その基
端部が軸受８を介してアーバ５に相対回転可能に取り付
けられている。切屑収納体７の周面には切屑回収用の切
屑排出口９が形成されている。

【０００４】アーバ５は、工具本体２を工作機械１０の
主軸頭１１に支持された主軸１２と連結するためのもの
で、そのテーパシャンク１３が主軸１２と嵌合された状
態でプルスタッド１４が主軸後端側へ引き込まれること
により主軸１２に装着される。そして、アーバ５のキー
溝１５が主軸１２のキー１２ａと係合することにより、
主軸１２の回転が工具本体２に伝達されるようになって
いる。アーバ５には、工作機械１０に設けられた自動工
具交換装置の工具交換アーム（図示せず）と係合可能な
グリップ１６が形成されている。

【０００５】切屑収納体７の基端部には、軸受８に連結
される拘束機構１７が一体形成され、この拘束機構１７
には、工作機械１０の主軸頭１１に対向する嵌合孔１８
が形成され、この嵌合孔１８内に圧縮状態のスプリング
１９を介して位置決めピン２０が摺動可能に挿入されて
いる。拘束機構１７に径方向に螺合されたボルト２２の
先端が位置決めピン２０の凹溝２０ａ内に突出保持され
ることによって、工具本体２の軸線方向への位置決めピ
ン２０の移動範囲が規制されることになる。

【０００６】また主軸頭１１には、主軸１２にアーバ１
３が装着された状態で位置決めピン２０の先端部２０ｂ
を嵌合する、嵌合凹部２３が形成されている。位置決め
ピン２０の中途部には工具本体２の径方向へ突出する係
止部２０ｃが形成され、アーバ１３の外周部に設けられ
た凹部２４に係止部２０ｃが係合可能とされている。

【０００７】そのため、工作機械１０の主軸１２にアー
バ１３が装着されていない状態では、拘束機構１７の位
置決めピン２０がスプリング１９の弾性力によって凹溝
２０ａの下端にボルト２２の先端が係合する位置まで突
出し、この状態で係止部２０ｃがアーバ１３の凹部２４
と係合して、アーバ１３及び工具本体２の切屑収納体７
（拘束機構１７）に対する相対回転を阻止する。

【０００８】また、主軸１２にアーバ１３が装着された
状態では、位置決めピン２０の先端部２０ｂが主軸頭１
１の嵌合凹部２３に嵌挿されて、位置決めピン２０がス
プリング１９の付勢力に抗して嵌合孔１８内に押し込め
られて凹溝２０ａの上端にボルト２２の先端が係合す
る。この状態では、係止部２０ｃがアーバ１３の凹部２
４から離脱し、固定保持された切屑収納体７に対して工
具本体２が相対回転可能になる。

【０００９】そして、被削材２６を載置する工作機械１
０のテーブル２７には、図６に示すように、工具本体２
の相対送り方向に沿って被削材２６と平行に切屑搬送用
のコンベア２８が設けられたものがある。このような工
作機械１０では、切屑排出口９をコンベア２８方向に向
け、コンベア２８と平行な方向に工具本体２（または被
削材２６）を送りつつ切削加工する。

【００１０】切削加工に際して、主軸１２にアーバ１３
が装着された状態で、工具本体２の先端切刃及び外周切
刃を被削材２６に切り込ませ、例えば図６で矢印Ａ方向
に送り切削すると、各切刃で生成された切屑は切屑案内
部４と切刃チップ３のすくい面との隙間を通って切屑収
納体７内に強制的に誘導された後、回転する工具本体２
の遠心力で切屑収納体７の内周面に飛ばされ、切屑排出
口９から排出されてコンベア２８上に吐き出され、図示
しない回収箱等に回収されることになる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、工作機械１
０側では、キー１２ａと嵌合凹部２３との位置関係が予
め決められているため、上記構成からなる転削工具１を
マシニングセンタ等の自動工具交換装置を備えた工作機
械１０に用いて交換作業の自動化を実現するには、キー
１２ａにキー溝１５が嵌合するように転削工具１を工作
機械１０に装着した際に、位置決めピン２０の先端部２
０ｂが嵌合凹部２３に嵌挿されると同時に、切屑排出口
９が切屑回収用のコンベア２８の方向を向いている必要
がある。

【００１２】ところが、工作機械１０によっては、キー
１２ａと嵌合凹部２３の配置が異なる場合があるため、
手動等で位置決めピン２０の係止部２０ｃをアーバ１３
の凹部２４から外して切屑収納体７を相対回転させて位
置調整しないと、アーバ１３のキー溝１５を主軸１２の
キー１２ａに嵌合させた状態で、位置決めピン２０を主
軸頭１１の嵌合凹部２３に嵌合できないことがある。し
かも、かかる場合には、切屑収納体７を位置調整した結
果、切屑排出口９がコンベア２８の方向を向かなくな
り、コンベア２８によって切屑を効率的に回収すること
ができなくなるという問題も生じる。

【００１３】そこで、これらの問題を回避し、各種の工
作機械１０に適用し得る汎用性の高い転削工具１を構成
すべく、切屑収納体７と拘束機構１７とを別体に構成
し、拘束機構１７を切屑収納体７に対して周方向に調整
可能とすることも考えられるが、かかる構成とした場合
には、次のような問題が新たに生じることになる。

【００１４】すなわち、キー溝１５に対する位置決めピ
ン２０および切屑排出口９の位置合わせは、作業者が手
作業等で切屑収納体７に拘束機構１７を取り付ける際
に、その取付状態を見ながら適宜調整して行うものであ
るため、作業性が悪く、しかも正確な位置合わせが困難
である。

【００１５】本発明は、このような事情に鑑み、位置決
め部材および切屑排出口の周方向の角度位置を容易かつ
正確に位置決め可能とした切屑排出機構付き転削工具の
提供を目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために以下の構成を採用した。すなわち、請求項
１記載の発明は、先端外周部に切刃が設けられた工具本
体の周面外方を覆うように、切屑排出口を備えた切屑収
納体が周方向に位置調整可能に取り付けられ、該切屑収
納体には、前記工具本体に装着されたアーバを工作機械
に連結した際に該工作機械に連結される位置決め部材が
ピン止めケースに装着されて周方向に位置調整可能に設
けられた切屑排出機構付き転削工具において、前記切屑
収納体の上端部には、前記ピン止めケースと、その下方
に配される第１の位置決めリングとが着脱可能に固定さ
れ、該第１の位置決めリングは、その周面に位置決め目
盛が付され、第１の止めネジを締め付けることによって
前記切屑収納体に一体的に固定されると共に、前記第１
の止めネジを緩めることで前記切屑収納体に対し周方向
に相対回転可能とされ、前記ピン止めケースは、第２の
止めネジによって前記位置決めリングに固定されている
と共に、前記第１の止めネジを緩めることで前記位置決
めリングと共に前記切屑収納体に対して周方向に相対回
転可能とされ、前記アーバの外周には、位置決め目盛の
付された第２の位置決めリングが固定されていることを
特徴とするものである。また、請求項２記載の発明は、
請求項１記載の切屑排出機構付き転削工具において、前
記第１の位置決めリングの周面に付された位置決め目盛
に代えて、前記切屑収納体の外周に位置決め目盛が直接
付されていることを特徴とするものである。

【００１７】この転削工具では、まず初めに、工具本体
を工作機械に装着した際に切屑排出口が切屑排出方向に
向くように、位置決め目盛りを見ながら切屑収納体を所
定の角度だけ周方向に回転させ、切屑排出口の角度位置
を合わせる。この位置合わせは、例えば工具本体と工作
機械とがキーとキー溝とによって嵌合する構成である場
合には、アーバ側のキー溝（またはキー）を基準にした
切屑排出口の角度位置を、工作機械側のキー（またはキ
ー溝）を基準にした切屑排出方向の角度位置に一致させ
ればよい。

【００１８】次に、工具本体を工作機械に装着した際
に、先に位置決めした切屑排出口が切屑排出方向を向い
たままの状態で位置決め部材が工作機械に連結されるよ
うに、位置決め目盛りを見ながら位置決め部材を切屑収
納体に対して所定の角度だけ周方向に相対的に回転さ
せ、位置決め部材の角度位置を合わせる。

【００１９】この位置合わせは、アーバ側のキー溝（ま
たはキー）を基準にした位置決め部材の角度位置を、工
作機械側のキー（またはキー溝）を基準にした位置決め
部材の工作機械側における被連結部の角度位置に一致さ
せればよい。このように、上記構成の転削工具によれ
ば、位置決め部材および切屑排出口の角度位置の調整作
業を位置決め目盛を見ながら容易かつ正確に行える。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態である
正面フライスについて、図１〜図４を参照しながら説明
する。図１は本実施形態に係る正面フライスの一部を断
面にした側面図であり、この図に示された工作機械につ
いては、図５と略同様の構成であるため、各構成要素に
ついては同一の符号を付して説明を省略する。

【００２１】また、図２は図１に示す正面フライスの先
端部を更に断面にした側面図、図３は図１に示す正面フ
ライスを基端側から見た平面図、図４は図１に示す正面
フライスを先端側から見た先端面図であり、これらの図
において、符号３１は工具本体を示している。

【００２２】工具本体３１は、一端に小径部が形成され
た円筒状をなしていて、その先端部外周には、先端面お
よび径方向外方に開口する複数個のチップ取付座３２
が、周方向に沿って等間隔に形成されている。チップ取
付座３２には、スローアウェイチップ（以下、チップと
略称する）３３がクランプ機構により着脱自在に固定さ
れている。チップ３３の工具本体３１の先端から突出す
る一辺には正面切刃３３ａが設けられ、また、工具本体
３１の外周面先端に突出する一辺には外周切刃３３ｂが
設けられている。

【００２３】工具本体３１の先端部において各チップ３
３の切削回転方向前方には、工具本体３１の先端および
径方向外方に向けてそれぞれ円弧状に切り欠かれてなる
チップポケット３４が形成されている。さらに、工具本
体３１の先端には、鈎形状の切屑案内部材３５が周方向
に間隔をおいて皿小ネジ３６により固定されている。こ
の切屑案内部材３５は、各チップ３３のすくい面に対し
若干の隙間をおいて対向配置されていて、切刃３３ａ，
３３ｂで生成された切屑を切屑排出空間Ｒへと誘導する
ものである。

【００２４】工具本体３１の径方向中央部には、その軸
線方向に貫通する取付孔３７が形成されている。この取
付孔３７には、工具本体３１の前記小径側（図２の上
側）から挿入されたアーバ３８の先端軸部３８ａが嵌合
され、この状態で先端軸部３８ａに工具本体３１の先端
面３１Ｂ側（図２の下側）から締付ボルト３９を通して
アーバ３８に螺合することで、工具本体３１がアーバ３
８に固定される。

【００２５】アーバ３８は、前記先端軸部３８ａと、そ
の軸線方向基端側に連なる大径軸部３８ｂおよびテーパ
シャンク部３８ｃとから構成され、大径軸部３８ｂの外
周にはベアリング４１が固定されている。このベアリン
グ４１の外輪には、略円筒状の切屑収納体４２の上端部
４２ａが嵌装されているとともに、この上端部４２ａは
ベアリング４１の外輪に固定されたカバー４３にボルト
４４で固定され、軸線Ｏを中心に工具本体３１に対して
相対回転可能となっている。

【００２６】切屑収納体４２の上端部４２ａには、ピン
止めケース４５と、その下方に配される位置決めリング
４６とが着脱可能に固定されている。このピン止めケー
ス４５の一部は、径方向外側に拡張されて拡張部４５ａ
を形成し、この拡張部４５ａには、主軸頭１１の嵌合凹
部２３と係合可能な位置決めピン４７（位置決め部材）
が装着されている。

【００２７】位置決めリング４６は、その周面に位置決
め目盛が付され、周方向に沿って等間隔に配される３本
の止めネジ４８（図３では１本のみを示す）を締め付け
ることによって切屑収納体４２に一体的に固定されてい
る。そして、これら止めネジ４８を緩めれば、切屑収納
体４２に対し周方向に相対回転できるようになってい
る。

【００２８】前記ピン止めケース４５は、その下面を位
置決めリング４６の上面に当接させた状態で、２本の止
めネジ４９によって位置決めリング４６に固定されてい
る。これにより、ピン止めケース４５は、前記止めネジ
４８を緩めることで、位置決めリング４６と共に切屑収
納体４２に対して周方向に相対回転可能とされる。

【００２９】拡張部４５ａには、軸線Ｏと平行な方向に
挿入穴５０が設けられ、この挿入穴５０には、位置決め
ピン（位置決め部材）４７が進退可能に挿入されてい
る。位置決めピン４７の内部下方には下部孔５１が穿孔
されていて、スプリング５２が挿入穴５０の底部から位
置決めピン４７の下部孔５１内にわたって圧縮状態で装
着されている。

【００３０】位置決めピン４７の先端部４７ａの下側に
は、位置決めピン４７に略直交する方向に延びる位置決
めアーム５３が固定され、この位置決めアーム５３の先
端部がアーバ３８の外周部に形成された凹部５４に係合
可能となっている。すなわち、工作機械にアーバ３８を
装着していない状態では、図２の破線で示すように、ス
プリング５２の弾性力によって位置決めピン５３が持ち
上げられ、これにより位置決めアーム５３が凹部５４に
係合して、アーバ３８と切屑収納体４２との相対回転が
阻止されるようになっている。

【００３１】凹部５４の基端側に位置するアーバ３８の
外周には、位置決め目盛の付された位置決めリング６１
が固定されている。この位置決めリング６１は、図３に
示すように、二つの半環状部材６１ａ，６１ｂがヒンジ
（図示せず）を介して開閉可能に連結されていて、これ
ら半環状部材６１ａ、６１ｂの他端同士を対向させた状
態で、ボルト６２を締め付けることによってアーバ３８
の外周に固定されている。

【００３２】さらに、位置決めリング６１の基端側に位
置するアーバ３８の外周面には、例えば１８０度対向す
る位置に一対のキー溝６３が設けられており（図１では
一方だけを示す）、このキー溝６３に工作機械１０の主
軸１２に設けられた一対のキー（図示略）が嵌合するこ
とで、アーバ３８と工具本体３１とが主軸１２とともに
一体回転することになる。

【００３３】一方、切屑収納体４２の下端部４２ｂは、
その内周面と工具本体３１の小径部外周面との間に切屑
排出空間Ｒを形成しつつ、工具本体３１および外周切刃
３３ｂを上方から覆うように軸線方向先端側に向かって
延び、その先端部は、内周面が前記外周切刃３３ｂの旋
回径よりもわずかに大きくなるように径方向内方に折れ
曲がっている。この切屑排出空間Ｒには、各切刃３３
ａ，３３ｂで生成され、チップポケット３４により誘導
された切屑が収納可能になっている。

【００３４】また、切屑収納体４２の下端部４２ｂに
は、切屑排出空間Ｒと切屑収納体４２の外部とを連通さ
せる連結パイプ部６４が設けられている。この連結パイ
プ部６４の開口端は、切屑排出口６５とされており、こ
れにより切屑が一定方向に排出されるようになってい
る。

【００３５】本実施形態の正面フライスは、以上のよう
な構成を備えているため、アーバ３８に連結された工具
本体３１を工作機械１０に装着する前に、次のようにし
て、位置決めピン４７および切屑排出口６５の位置決定
を行うことができる。まず初めに、アーバ３８を介して
工具本体３１を工作機械１０に装着した際に、切屑排出
口６５が所定の切屑排出方向に向くように、位置決めリ
ング４６に付された位置決め目盛を見ながら切屑収納体
４２を周方向に回転させる。このときの回転角度Ｑ1
は、軸線Ｏを中心にして、工作機械１０のキーと切屑排
出方向（図３の白抜矢印参照）とがなす角度であるか
ら、この角度にアーバ３８のキー溝６３と連結パイプ部
６４の軸線方向とがなす角度を一致させればよい。

【００３６】ちなみに、この切屑排出方向は、例えば切
屑排出口６５から排出された切屑を、切屑搬送用コンベ
ヤによって回収箱等へと移送する場合には、該コンベヤ
の搬送方向と略直交する方向とされ、その他コンベヤを
いかなる配置とした場合にも予めその方向が決まってい
るものであるため、作業者は位置決め目盛を見ながら切
屑収納体４２を所定の回転角度Ｑ1だけ周方向に回転す
ればよく、従って切屑排出口６５を容易且つ正確に所定
の切屑排出方向に向けることができる。

【００３７】次に、アーバ３８を介して工具本体３１を
工作機械１０に装着した際に、切屑排出口６５が所定の
切屑排出方向を向いたままの状態で位置決めピン４７の
先端部４７ａが工作機械１０の嵌合凹部２３に嵌挿され
るように、位置決めリング６１に付された位置決め目盛
りを見ながら、ピン止めケース４５を位置決めリング４
６とともに切屑収納体４２に対して周方向に相対的に回
転させる。

【００３８】このときの回転角度Ｑ2は、軸線Ｏを中心
にして、工作機械１０のキーと嵌合凹部２３とがなす角
度であるから、この角度にアーバ３８のキー溝６３と位
置決めピン４７とがなす角度を合わせればよい。この工
作機械１０のキーと嵌合凹部２３とがなす角度は、工作
機械１０ごとに異なる場合があるが、予めその角度が決
まっているものであるから、作業者は位置決め目盛を見
ながら切屑収納体４２に対して相対的に回転角度Ｑ2だ
け周方向に回転すればよく、従って切屑排出口６５が所
定の切屑排出方向を向いたままの状態で、位置決めピン
４７の先端部４７ａが工作機械１０の嵌合凹部２３に嵌
挿され得るような位置決めピン４７の位置調整を容易且
つ正確に行うことができる。

【００３９】このようにして位置決めピン４７および切
屑排出口６５の位置合わせがなされた工具本体３１は、
アーバ３８のキー溝６３が工作機械１０のキーに嵌合す
るように装着すれば、切屑排出口６５が所定の切屑排出
方向を向いたままの状態で、同時に位置決めピン４７の
先端部４７ａが工作機械１０の嵌合凹部２３に嵌挿され
ることになる。

【００４０】この状態から更に、工具本体３１を工作機
械１０側に押し込めば、位置決めピン４７がスプリング
５２の弾性力に抗して挿入穴５０内で後退（図１の下
方）し、位置決めアーム５３がアーバ３８の凹部５４か
ら離脱するため、工作機械１０に固定保持された切屑収
納体４２に対してアーバ３８およびこれに固定された工
具本体３１が相対回転可能になり、工具本体３１の取付
作業が完了する。

【００４１】なお、本実施形態では、位置決めピン４７
および切屑排出口６５の周方向の角度位置を任意に設定
可能とするために、位置決め目盛の付された位置決めリ
ング４６，６１をアーバ３８および切屑収納体４２の外
周に固定した形態について説明したが、本発明はこのよ
うな形態に限らず、例え納体４２の外周に位置決め目盛
を直接付すようにしてもよい。

【００４２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の転削工具は、位置決め部材および切屑排出口の周方向
の角度位置を任意に設定可能とする位置決め目盛が設け
られたものであるから、これら位置決め部材および切屑
排出口の角度位置の調整作業を位置決め目盛を見ながら
容易かつ正確に行うことが可能になる。従って、本発明
によれば、マシニングセンタ等の自動工具交換装置を備
えた各種の工作機械に使用し得て、しかも工具交換の自
動化を何ら阻害することのない優れた切屑排出機構付き
転削工具を提供することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態による正面フライスの一
部を断面にした側面図である。

【図２】 図１に示す正面フライスの先端部をさらに断
面にした側面図である。

【図３】 図１に示す正面フライスを基端側から見た平
面図である。

【図４】 図１に示す正面フライスを先端側から見た先
端面図である。

【図５】 従来の正面フライスを工具本体に装着した状
態を示す断面図である。

【図６】 工作機械のテーブルにおかれた被削材を図５
に示す正面フライスで切削する状態を示す要部平面図で
ある。

【符号の説明】

１０ 工作機械 ３１ 工具本体 ３３ａ、３３ｂ 切刃 ３８ アーバ ４２ 切屑収納体 ４７ 位置決めピン（位置決め部材） ６５ 切屑排出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長屋 秀彦 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 (72)発明者 林崎 弘章 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 (72)発明者 大木 淳 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 実開 平５−63740（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−79140（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23C 9/00 B23Q 11/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端外周部に切刃が設けられた工具本体
   の周面外方を覆うように、切屑排出口を備えた切屑収納
   体が周方向に位置調整可能に取り付けられ、該切屑収納
   体には、前記工具本体に装着されたアーバを工作機械に
   連結した際に該工作機械に連結される位置決め部材がピ
   ン止めケースに装着されて周方向に位置調整可能に設け
   られた切屑排出機構付き転削工具において、前記切屑収納体の上端部には、前記ピン止めケースと、
   その下方に配される第１の位置決めリングとが着脱可能
   に固定され、 該第１の位置決めリングは、その周面に位置決め目盛が
   付され、第１の止めネジを締め付けることによって前記
   切屑収納体に一体的に固定されると共に、前記第１の止
   めネジを緩めることで前記切屑収納体に対し周方向に相
   対回転可能とされ、 前記ピン止めケースは、第２の止めネジによって前記位
   置決めリングに固定されていると共に、前記第１の止め
   ネジを緩めることで前記位置決めリングと共に前記切屑
   収納体に対して周方向に相対回転可能とされ、 前記アーバの外周には、位置決め目盛の付された第２の
   位置決めリングが固定されていること を特徴とする切屑
   排出機構付き転削工具。
2. 【請求項２】 前記第１の位置決めリングの周面に付さ
   れた位置決め目盛に代えて、前記切屑収納体の外周に位
   置決め目盛が直接付されていることを特徴とする請求項
   １記載の切屑排出機構付き転削工具。