JP3810181B2

JP3810181B2 - 高速切削用回転工具

Info

Publication number: JP3810181B2
Application number: JP15226697A
Authority: JP
Inventors: 昭宏藤本; 史郎 ▲吉▼岡; 修小川; 芳明仙波
Original assignee: Tungaloy Corp; Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp; Tungaloy Corp
Priority date: 1997-06-10
Filing date: 1997-06-10
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2017-06-10
Also published as: JPH11816A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カッタ本体の先端にチップを設け、軸方向切削及び横送り切削を行うことができる高速切削用回転工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、航空機などに用いられるジュラルミンの加工においては、例えば切削速度が３０００ｍ／ｍｉｎを超える高速切削加工が増加する傾向にある。そこで、この高速切削を行う正面フライスなどにおいては、ますます回転速度が高速化する傾向にあり、図１０及び図１１に例示するような切削用回転工具４１が用いられている。
【０００３】
図１０及び図１１に例示する従来の切削用回転工具４１は、カッタ本体４２と、ロケータ４３と、チップ４４等を備えている。
上記カッタ本体４２の切削加工を行う被切削部材と接する先端面４５は、略平坦に形成されている。上記カッタ本体４２の上記先端面４５を有する先端部４６の外周にチップポケット４７が周方向に等間隔に４箇所形成され、この各チップポケット４７の回転方向に面する壁面４７ａにロケータ４３を介してチップ４４が固定されている。このチップ４４は切刃４４ａが先端面４５と先端部外周とにわたり回転方向に面して設けられている。
【０００４】
上記ロケータ４３はカッタ本体４２とボルト４８（図１０に示す）によって着脱自在とされており、上記チップ４４もロケータ４３とボルト４９（図１１に示す）によって着脱自在とされている。
【０００５】
また、上記先端面４５と反対側に位置する基端部５０に回転動力部（図示せず）等が接続することによって、上記切削用回転工具４１は図示中の矢印Ｋに沿って回転して被切削部材の切削加工をおこなう。
【０００６】
上記ポケット４７は、この工具４１を製造する際に、チップ４４着脱のときの作業工具の干渉の回避と、カッタ本体４２を軽量化して工具４１交換時の作業者の安全を確保するために、図示中の点線Ｑから大きく削りとられて形成されており、この切削用回転工具４１を正面から見て所謂植刃正面フライスとしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の切削用回転工具４１は、先端部４６が先端面４５の正面方向から見て所謂植刃正面フライスとされ、チップポケット４７が大きく切削されて形成されているため、高速切削加工における高速回転においては、図１２に示すように、工具４１の先端部４６の周囲の空気の流れＧは、一度チップ４４に衝突して図示中の矢印Ｇ１に示すように折れ曲がってから、図示中の矢印Ｇ２のように先端部４６の外周に沿う方向に向きを変えて流れようとする。
【０００８】
このように、工具４１の先端部４６の周囲の空気の流れＧが、著しく方向を変化させられて乱されるので、例えばチップ４４の切刃４４ａに面する領域Ｒ１では、空気密度が比較的高くなって圧力が高くなり、チップ４４の背面側に位置する領域Ｒ２では、空気密度が比較的低くなって圧力が低くなるなど、先端部４６の周囲の空気密度及び圧力に比較的大きなむらが生じることとなる。
【０００９】
この空気密度及び圧力のむらが、風切り音等を増大させる傾向となり、工具４１の使用時の騒音を大きくして、作業者に対する作業環境を悪化させていた。
また、工具４１の先端部４６の周囲に生じる比較的大きな圧力のむらが、工具４１が回転する際の空気抵抗を増大させ、工具４１の回転負荷を大きくして、作業効率を悪化させていた。
【００１０】
本発明は前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、高速回転に伴う騒音を減少させて作業者の作業環境を改善し、かつ同時に工具自体の回転負荷を軽減できるとともに、カッタ本体を軽量化しつつカッタ本体の先端部の剛性を確保できる高速切削用回転工具を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る高速切削用回転工具は、
被切削部材と接する先端面を含む先端部を有し、かつ上記先端面の中心を通り先端面に垂直な軸を中心として回転するカッタ本体と、
上記カッタ本体の先端部外周にロケータを介して着脱自在に設けられ、上記被切削部材を切削する切刃を有するとともに、上記切刃が上記カッタ本体の回転方向に面する複数のチップと、
上記カッタ本体に設けられ、上記チップおよびロケータを取り付けるように上記カッタ本体の先端部外周から径方向に最小限に切り欠かれるとともに、上記チップがチップ取付けボルトによって着脱自在に固定される複数の切欠き部と、
上記カッタ本体の先端部に設けられ、上記切欠き部に連通するとともに上記チップ取付けボルトを操作するための工具逃げ部と、を備えており、
上記カッタ本体の先端面に、上記軸を中心とするとともに上記先端部の外周部よりも一段低い中央凹部と、この中央凹部を中心として上記カッタ本体の周方向に間隔を存して配置された複数の周凹部とを形成し、これら周凹部の間に上記切欠き部が位置するとともに、上記周凹部は上記中央凹部と協働して上記カッタ本体の先端部をリブ状に形成していることを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、カッタ本体の先端部外周から径方向に最小限に切り欠いた切欠き部にチップおよびロケータを固定したので、高速回転に伴うカッタ本体の先端部回りの空気の流れ方向が著しく変化しなくなる。そのため、カッタ本体の先端部の周囲に生じる空気密度及び圧力のむらを抑制し、かつ工具が回転する際の空気抵抗も抑制して回転負荷も減少させることとなる。
【００１４】
それとともに、中央凹部および周凹部がカッタ本体を軽量化することになって、工具の回転に伴う回転負荷をより軽減させることとなる。さらに、カッタ本体の先端部がリブ状となって、軽量化と同時に剛性の確保が可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図９に基づいて説明する。
図１〜図３は高速切削用回転工具１の全体構成を示し、図１は正面図、図２は図１中の矢印ii方向から見た一部を示す側面図、図３は一部を図１中のiii-iii 線に沿う断面にした側面図である。
【００１７】
図１及び図３に示すように高速切削用回転工具１は、カッタ本体２と、ロケータ３と、チップ４等を備えている。
上記高速切削用回転工具１の切削加工を行う被切削部材と接する先端面５は、図３等に示すように、後述する蓋１８が先端側から上記カッタ本体２の先端部６に係合した状態において、中央部７が、先端部外周８から径方向に略後述するチップ４の切刃２６の径方向長さＣを有する外周部９にくらべ、一段低くなるように形成されている。
【００１８】
上記カッタ本体２は、上記蓋１８とともに先端面５を形成する先端部６と、上記先端部６と反対側に位置する基端部１０などを備えている。
上記先端部６は、図４等に示すように正面から見て略円形を成す円盤状に形成されている。上記先端部６と反対側に位置する基端部１０は、図３に示すように回転軸（図示せず）に接続するためのプルスタッド６０の螺合する接続孔１１を有している。上記回転軸は、基端部１０のプルスタッド６０を引き込んで接続することによって、駆動キーを介して、上記先端面５の中心Ｐを通りかつ先端面５と垂直な軸Ｏを中心として図示中の矢印Ｋに沿って工具１を回転させる。
【００１９】
上記カッタ本体２の先端部６は、図４及び図５に示すように正面から見て先端面５の中央部７に上記軸Ｏを中心とした円形を成しかつ基端部１０方向に凹の中央凹部１２を形成しており、この中央凹部１２の周方向に複数の円弧によって形成されかつ基端部１０方向に凹の周凹部１３を設けている。
【００２０】
この周凹部１３は、上記中央凹部１２を中心として周方向に等間隔でかつ上記軸Ｏからの距離が略同一の位置に設けられており、上記中央凹部１２とともに先端部６をリブ状に形成している。
【００２１】
上記中央凹部１２及び周凹部１３は図５などに示すように、その底部１４，１５においても隅部に稜線及びエッジが形成されない複数の円弧からなる曲面によって形成されている。さらに、図３及び図５に示すように上記中央凹部１２は上記底部１４から基端部１０方向にむかって先端側から見て円形を成す連続凹部１６を一体に有している。
【００２２】
また、上記カッタ本体２の先端部６は、図４に示すように上記中央凹部１２及び周凹部１３を閉空間とする蓋１８の外周に沿った大きさと形状を有する蓋溝１７を形成している。
【００２３】
上記蓋１８は、図８などに示すように側方から見て先端部６の蓋溝１７に係合した際に、工具１の先端面５の中央部７が外周部９にくらべ一段低くなるように段差１９を有している。
【００２４】
蓋１８は、図７などに示すように正面から見て、上記周凹部１３を閉空間とし後述する切欠き部２３を先端面５に露出しかつ上記軸Ｏを中心として周方向に略等間隔に配置された片２０と、上記中央凹部１２を閉空間とする中央片２１とを一体に有した板状に形成されている。
【００２５】
また、上記蓋１８は図１等に示すようにボルト２２等によって、先端側から先端部６に着脱自在に固定される。なお、上記蓋１８は工具１の軽量化等の観点からアルミ合金などで形成されるのが望ましい。
【００２６】
このように、中央凹部１２と複数の周凹部１３を設けることによって、カッタ本体２の先端部６をリブ状に形成し、かつ上記蓋１８が先端側から蓋溝１７に係合して先端部６と固定され上記中央凹部１２と周凹部１３を閉空間とすることによって、工具１の軽量化と剛性の確保を可能とし、かつ工具１の回転時において、先端部６の周囲の空気の流れの方向が変化することを抑制している。
【００２７】
また、上記カッタ本体２の先端部６は、図４に示すように中央凹部１２を中心として周方向に等間隔に配置された周凹部１３のそれぞれの間に、上記先端面５と先端部外周８とに亘って切り欠かれて形成された切欠き部２３を有している。
【００２８】
上記切欠き部２３は、チップ４の切刃２６の径方向長さＣと略同寸法が先端部外周８から径方向に切取られ、かつ図４及び図６に示すようにロケータ３などを取付けるための取付け部２４と、工具１の使用時に部材の切屑を工具１の周方向に逃がすためのポケット部２５とを一体に備えて形成されている。
【００２９】
上記取付け部２４は図６等に示すように側方から見て上記切刃２６の径方向長さＣと略同寸法を一辺とする正方形となるように先端部６を切り取ることによって形成されている。
【００３０】
上記ポケット部２５は、図２及び図６に示すように側方から見て、ロケータ３に取り付けられるチップ４の後述するすくい角θと平行な壁面２７，２８を有するように先端部６が切り取られることによって、先端部６の先端面５側と基端部側１０とを挿通している。
【００３１】
なお、図４等に示すように上記ポケット部２５の回転方向に位置する壁面２８は、隅部２８ａが稜線及びエッジを有しないように円弧を有して形成されている。図６などに示すように上記ポケット部２５は先端面５から基端部１０側までに亘って先端側からみて同一断面を有している。
【００３２】
このように、上記切欠き部２３は、チップ４の切刃２６の径方向長さＣと略同等の寸法を先端部６の先端部外周８から径方向に切取ることによって、ロケータ３及びチップ４を取付けられる最小限に切欠かれて形成されている。
【００３３】
なお、図１及び図４に示すように、図示例においてはカッタ本体２の先端部６とロケータ３との間に、ボルト等によって先端部６と固定され、かつ工具１が軸Ｏを中心として回転した際に、ロケータ３の飛び出しを防止する駒３０を設けている。
【００３４】
また、上記先端部６は、切欠き部２３の近傍において図２及び図６に示すようにロケータ３を先端部６に着脱自在とするボルト３５を操作する穴３１を設けている。
【００３５】
また上記先端部６は、図２及び図６に示すようにチップ４をロケータ３に着脱自在とするチップ取付けボルト３６を操作しかつ上記切欠き部２３と連通した工具逃げ部としての溝３２を有している。なお、上記工具逃げ部はチップ４及びロケータ３等の寸法によっては穴として形成しても良い。
【００３６】
上記ロケータ３は、上記切欠き部２３に固定するための固定部３３とチップ４を取り付けるためのチップ取付け部３４とを一体に備えて形成されている。
上記固定部３３は、ロケータ３の工具１の内周側に位置し、図２に示すように側方から見て上記切欠き部２３の取付け部２４に沿った形状に形成されており、かつ図１に示すように工具１の回転方向に対して背面側から先端部６に上記穴３１を通って挿入されるボルト３５によってカッタ本体２に固定されるようになっている。
【００３７】
上記チップ取付け部３４は、上記固定部３３の径方向外側に位置し、かつカッタ本体２の回転方向に面する壁面３４ａに、チップ４を上記回転方向側からロケータ３に挿入されるチップ取付けボルト３６によって固定している。
【００３８】
上記チップ４は、図２等に示すように側方から見て、被切削部材等を切削することができ、かつ工具１の先端面５と略平行な切刃２６を先端面５から若干突出し、かつ回転方向に面し被切削部材等を切削することができる切刃面３７と上記軸Ｏとのなす角θ（すくい角）が例えば３０度などの角度を有してロケータ３に固定される。
【００３９】
前述した高速切削用回転工具１によれば、先端面５の中央部７が外周部９に比べ一段低く形成されているので、被切削部材を切削加工する際に、チップ４以外が被切削部材に当接することがない。このため、被切削部材に不必要な傷などを与えることもなく、確実に軸方向切削及び横送り切削を行うことができる。
【００４０】
また、被切削部材に対する切削速度が例えば３０００ｍ／ｍｉｎを超える高速回転において、カッタ本体２の先端部６を略円盤状に形成しかつ、上記切欠き部２３はチップ４の切刃２６の径方向長さＣと略同等の寸法を先端部外周８から径方向に先端部６を切り取ることによって形成されたので、図９に示すように、空気の流れＡがチップ４に殆ど衝突しないため、空気の流れＡの方向が著しく変化することがない。
【００４１】
そのため、工具１の先端部６の周囲に生じる空気密度及び圧力のむらを抑制することとなって、風切り音等の発生を抑制し作業時の騒音を低減することとなる。
【００４２】
また、上述したように工具１の先端部６の周囲に生じる空気密度及び圧力のむらを抑制することによって、工具１が回転する際の回転負荷も軽減することとなる。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、高速回転に伴うカッタ本体の先端部まわりの空気の流れの方向が著しく変化しない。
【００４４】
したがって、先端部の周囲に生じる空気密度及び圧力のむらを抑制することとなって、工具の高速回転に伴う風切り音などの騒音を抑制して作業者の作業環境を改善することとなるとともに、工具が回転する際の空気抵抗も抑制して工具自体の回転負荷も軽減することとなって、作業効率を向上させることができる。
【００４５】
さらに、チップ取付けボルトを操作するための工具逃げ部をカッタ本体の先端部に設けたので、容易にチップの取り外しなどを行うことができ、作業者の作業効率を向上させることができる。
加えて、中央凹部および周凹部がカッタ本体を軽量化することになって、工具の回転に伴う回転負荷をより軽減させることとなる。それとともに、カッタ本体の先端部がリブ状となって、軽量化と同時に剛性の確保が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す高速切削用回転工具の正面図。
【図２】図１中の矢印ii方向から見た実施形態の一部を示す側面図。
【図３】図１に示された実施形態の一部をiii-iii 線に沿う断面にした側面図。
【図４】同実施形態のカッタ本体の正面図。
【図５】図４中のｖ−ｖ線に沿うカッタ本体の断面図。
【図６】図４中の矢印vi方向から見たカッタ本体の一部を示す側面図。
【図７】同実施形態の蓋の正面図。
【図８】図７中のviii−viii線に沿う蓋の断面図。
【図９】同実施形態の周方向の空気の流れを示す正面図。
【図１０】従来の高速切削用回転工具を示す正面図。
【図１１】従来の高速切削用回転工具を示す側面図。
【図１２】従来の高速切削用回転工具の周方向の空気を流れを示す正面図。
【符号の説明】
１…高速切削用回転工具、２…カッタ本体、３…ロケータ、４…チップ、５…先端面、６…中央部、８…先端部外周、１２…中央凹部、１３…周凹部、２３…切欠き部、２６…切刃、３２…工具逃げ部（溝）、３６…チップ取付けボルト、Ｐ…先端面の中心、Ｏ…軸。

Claims

被切削部材と接する先端面を含む先端部を有し、かつ上記先端面の中心を通り先端面に垂直な軸を中心として回転するカッタ本体と、
上記カッタ本体の先端部外周にロケータを介して着脱自在に設けられ、上記被切削部材を切削する切刃を有するとともに、上記切刃が上記カッタ本体の回転方向に面する複数のチップと、
上記カッタ本体に設けられ、上記チップおよびロケータを取り付けるように上記カッタ本体の先端部外周から径方向に最小限に切り欠かれるとともに、上記チップがチップ取付けボルトによって着脱自在に固定される複数の切欠き部と、
上記カッタ本体の先端部に設けられ、上記切欠き部に連通するとともに上記チップ取付けボルトを操作するための工具逃げ部と、を具備し、
上記カッタ本体の先端面に、上記軸を中心とするとともに上記先端部の外周部よりも一段低い中央凹部と、この中央凹部を中心として上記カッタ本体の周方向に間隔を存して配置された複数の周凹部とを形成し、これら周凹部の間に上記切欠き部が位置するとともに、上記周凹部は上記中央凹部と協働して上記カッタ本体の先端部をリブ状に形成していることを特徴とする高速切削用回転工具。
上記カッタ本体の先端部に、上記中央凹部および上記周凹部を閉塞して閉空間とする蓋を固定したことを特徴とする請求項１に記載の高速切削用回転工具。