JP3692256B2 - 刃先交換式回転切削工具 - Google Patents
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- B23C5/10—Shank-type cutters, i.e. with an integral shaft
- B23C5/1009—Ball nose end mills
- B23C5/1027—Ball nose end mills with one or more removable cutting inserts
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、大径切削工具を含め特に小径工具の軽量化と高速回転使用での耐久性向上を図れるようにした刃先交換式のエンドミル、ドリル等の切削工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の切削工具は、ダイヤモンドやｃＢＮ（立方晶型窒化硼素）を主成分とする硬質焼結体の切れ刃の出現によってより一層の高速加工に供されるようになってきた。
【０００３】
この高速加工に用いる回転切削工具は、軽量のものが望まれる。切削工具は、通常、本体を鋼材で形成し、必要部位、例えば、工作機械のスピンドルや保持具への取付部は、耐摩耗性が必要であるため熱処理して必要硬度を確保しているが、本体が鋼材で作られた切削工具は切削工具径が大きくなるにつれて重量が増大し、下記の不具合を生じる。
(1) マシニングセンタ等の工作機械では、ＡＴＣ（自動工具交換装置）に重量制限があるため、使用規制を受け易く、取扱いも不便。
(2) 工作機械の始動時に、駆動部の負担増を招く。
(3) 遠心力による工具破損の危険性が増す。
【０００４】
そこで、本体をアルミニウムやアルミニウム合金で形成したフライスカッタが特開平７−２４６１９号公報や特公昭６３−６４５２号公報で提案されている。前者の公報に示されるカッタは、アルミニウム合金製の本体に鋼製のカートリッジをボルトで取付け、そのカートリッジに切刃チップを固定すると共に、カートリッジの取付けボルトを、本体に埋設したインサートナットに螺合させている。なお、インサートナットは、外周に雄ねじを形成し、本体のねじ孔にねじ込む方法で本体から外れ止めしている。また、後者の公報に開示されたカッタは、チップ取付機構を有する鋼製部材をアルミニウム又はアルミニウム合金製の本体に形成した凹部に接着やボルト止めで固定している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のアルミニウム合金製切削工具は、切刃チップを取付ける鋼製カートリッジや鋼製部材を設けており、それ等のパーツの取付けスペースを必要とするので、小径工具には適用し難い。
【０００６】
また、カートリッジをボルト止めしたものは、工具を２０，０００ｒｐｍを超えるような高速で回転させると、重いカートリッジに強い遠心力が働き、その力でインサートナットを引留めた本体のねじ孔部が塑性変形する。チップ取付機構を有する鋼製部材を本体にボルト止めして取付けたものも、同じ理由により取付け用ボルトを螺合させた本体のねじ孔の塑性変形が起こる。
【０００７】
また、適用工具が刃先交換式のエンドミルやドリルであると、細長いアルミニウム合金製シャンク（本体）の先端に重量の大きい鋼製カートリッジや鋼製部材が取付けられることになるので、回転バランスが少し崩れただけでも本体が振れて加工精度に悪影響が出たり、加工に支障をきたしたりする虞れがある。
【０００８】
この発明は、上記の諸問題を解決した軽量の刃先交換式回転切削工具を提供することを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明においては、工具本体をアルミニウム合金で形成し、このアルミニウム合金製の工具本体にチップ座を設けて切刃チップを直接装着し、さらに、この工具本体に鋼製のナットを埋設し、そのナットに切刃チップ固定用ボルトを螺合させたのである。
【００１０】
この工具は、工具本体にナット座を形成してそのナット座で前記埋設ナットを引留めるようにしておくのが好ましい。
【００１１】
また、工作機械のスピンドルに装着する取付部を含め、その取付部を鋼材で形成してアルミニウム合金製の工具本体に一体的に固定しておくと取付部の耐久性を確保できる。
【００１２】
【作用】
この発明の切削工具は、切刃チップをアルミニウム合金製の工具本体で直接支えて鋼製のカートリッジやチップ取付機構を有する鋼製部材を無くしたので、そのカートリッジや鋼製部材の取付けスペースを必要とせず、小径工具への展開が可能になる。
【００１３】
また、高速回転時に大きな遠心力が働く鋼製カートリッジや鋼製部材が無いので、本体の埋設ナット引留め部、ボルト引留め部の塑性変形が抑制される。
【００１４】
さらに、重いカートリッジや鋼製部材が省かれているので重量軽減の効果が高まり、高速回転での回転バランスも保ち易くなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１乃至図４に、この発明を適用した刃先交換式ボールエンドミルの一例を示す。
【００１６】
図中、１は工具本体である。この本体の素材として、ここでは、超々ジュラルミンと称されるアルミニウム合金を用いた。これは、機械構造用炭素鋼Ｓ５５Ｃ相当の強度をもつ軽合金として知られるものである。
【００１７】
この工具本体１の先端部に、チップ座２と押え金取付座３（図４参照）を有する切屑ポケット４を回転中心対称に設け、各チップ座２に切刃チップ５を固定用ボルト６と押え金７でクランプして装着している。
【００１８】
また、工具本体１の先端部には、図３、図４に示すように鋼製のナット８、９を埋設し、そのナット８、９に、切刃チップ５を直接締付ける固定用ボルト６と、押え金７を締付けるボルト１０を各々螺合させるようにしている。
【００１９】
ナット８、９は、加工性を重視して円筒状とし、外周に設けた溝に図５に示すピン１１を予め接着し、そのピン１１を工具本体１に係止させて回り止めとしたが、ナット８、９を図６（ａ）、（ｂ）に示すように非円形断面にすれば、ピン１１が無くても回り止めを行える。また、ナット、８、９は止めねじ等で引留めることもできるが、図３に示すように、工具本体１に穴付きのナット座１２、１３を形成してそのナット座で引留めると、コスト増を招く余分な部品や加工を減らすことができる。
【００２０】
切刃チップ５は、図７に示すようなものを用いた。この切刃チップ５は、台金５ａに硬質焼結体５ｂを接合してその硬質焼結体に切れ刃５ｃを付したものであり、台金５ａの内側側面を工具本体１の先端側芯厚Ｗ（図４参照）の１／２よりも僅かに大きめに凹ませている。
【００２１】
図のボールエンドミルは、その切刃チップ５を工具本体１の先端部に２個、回転中心対称に取付けて各チップの有効切れ刃を回転中心部まで確保しており、そのため、切削性能や切れ刃の耐久性に優れる。また、切刃チップ５に２軸方向に傾く被クランプ面５ｄを設けてその面を押え金７でクランプするので、被クランプ面に作用する分力でチップの直角な２面がチップ座２の２つの座側面に押し当てられ、ボルト６だけの場合よりもさらにチップの保持安定性に優れる。
【００２２】
なお、必要ならば、切屑ポケット４や工具本体１の先端外周部の表面にアルミナやその他の材料から成る硬質保護膜を設けてもよい。但し、高速回転での加工は殆ど仕上切削であるので、硬質保護膜が無くても切屑によるアルミニウム合金製工具本体の摩滅、損傷はそれほど起こらない。
【００２３】
次に、アルミニウム合金製の工具本体を工作機械のスピンドルに直接取付けると、強度及び硬度不足により取付部が早いうちに損傷し、工具の保持安定性や加工の安定性が悪くなる。そこで、スピンドルに装着する取付部１４（図８参照。図のそれは７／２４テーパシャンク）を鋼材で形成し、これにアルミニウム合金製の工具本体１を一体的に固定する。固定の方法は、焼嵌め、鑞付け、接着等が挙げられ、その他、機械的連結等でも一体化が可能である。図８の工具のその他の構成は図１のものとほぼ同じであるので再説明を省く。
【００２４】
なお、図１及び図８の切削工具は、共に有効径＝５０ｍｍ、本体先端部径＝４６ｍｍであり、このような小径工具にも問題なくこの発明を適用できた。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明の回転切削工具は、工具本体をアルミニウム合金で形成してその本体に切刃チップを直接装着し、さらに、工具本体に鋼製のナットを埋設し、そのナットに切刃チップ固定用のボルトを螺合させるようにしたので、小径工具への展開が可能になり、遠心力による影響も小さくなって小径工具の軽量化や高速回転使用での耐久性向上、加工の安定性向上等が図れる。
【００２６】
また、工作機械のスピンドルに直接取付けられる鋼製の取付部を含め、それをアルミニウム合金製の工具本体に一体的に固定したものは、取付部の耐久性を損なわずに工具重量を軽減でき、ＡＴＣを備えるマシニングセンタ等での使用規制が緩和される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を適用したボールエンドミルの側面図
【図２】同上のエンドミルの正面図
【図３】図１のIII −III 線に沿った拡大断面図
【図４】工具本体の先端部を示す側面図
【図５】埋込みナットの斜視図
【図６】（ａ）楕円形ナットの斜視図（ｂ）角ナットの斜視図
【図７】切刃チップの斜視図
【図８】ボールエンドミルの他の実施形態の側面図
【符号の説明】
１ 工具本体
２ チップ座
３ 押え金取付座
４ 切屑ポケット
５ 切刃チップ
５ａ 台金
５ｂ 硬質焼結体
５ｃ 切れ刃
５ｄ 被クランプ面
６ 固定用ボルト
７ 押え金
８、９ 鋼製ナット
１０ ボルト
１１ ピン
１２、１３ ナット座
１４ 取付部
Claims (3)
- 工具本体に切刃チップを着脱自在に取付けた刃先交換式回転切削工具において、工具本体をアルミニウム合金で形成し、このアルミニウム合金製の工具本体にチップ座を設けて切刃チップを直接装着し、さらに、この工具本体に鋼製のナットを埋設し、そのナットに切刃チップ固定用ボルトを螺合させてこのボルトで前記切刃チップを締付け、さらに、工具本体に固定される押え金を設けてその押え金で前記切刃チップに設けた２軸方向に傾く被クランプ面をクランプし、且つ、被クランプ面に作用するクランプ力の分力で切刃チップを前記チップ座の座側面に押し当てることを特徴とする刃先交換式回転切削工具。
- 工具本体にナット座を形成してそのナット座で前記埋設ナットを引留めた請求項１記載の刃先交換式回転切削工具。
- 工作機械のスピンドルに装着する取付部を含め、その取付部を鋼材で形成してアルミニウム合金製の工具本体に一体的に固定した請求項１記載の刃先交換式回転切削工具。
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