JP3845409B2

JP3845409B2 - 切削工具

Info

Publication number: JP3845409B2
Application number: JP2003361735A
Authority: JP
Inventors: 敏夫筒井
Original assignee: 有限会社筒井精研
Priority date: 2003-10-22
Filing date: 2003-10-22
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2023-10-22
Also published as: JP2005125426A

Description

本願発明は、シャンクの先端部に刃物を取り付けて構成され、該シャンクの軸心回りに回転駆動されることで上記刃物により所要の切削加工を行なうようにした切削工具に関するものである。

例えば、ドリル、エンドミル等のシャンクの軸心回りに回転駆動される切削工具においては、シャンクとその先端部に取り付けられる刃物とで構成されるが、その場合、コストと切削性を考慮して、上記シャンクはこれを軟鋼等の一般鋼材で構成し、上記刃物はこれを超硬工具鋼等の超硬材で構成するのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

そして、この場合における上記刃物の上記シャンクに対する取付構造としては、図３に示す切削工具５０ように、丸棒で構成されるシャンク５１の端面上にその軸方向に向けて円形の刃物嵌着孔５３を形成する一方、刃物５２を丸棒素材で構成し、且つその一端側の基部５２ａを丸棒形態とすると共に、他端側はこれを丸棒素材を研削して所要形状をもつ刃部５２ｂとしている。そして、上記シャンク５１の上記刃物嵌着孔５３内に上記刃物５２の基部５２ａを嵌挿し、これら両者をロウ付けにより固着するのが一般的である。係る取付構造は上掲の特許文献１にも示されている。また、シャンクと刃物とをロウ付けにより固着させる構造は、例えば、特許文献２にも開示されている。

一方、上記刃物２を構成する超硬材は一般鋼材に比して高価であり、さらに、同じ超硬材でも、丸棒素材と角棒素材を比較した場合、丸棒素材の方が角棒素材に比して高価である。このような背景から、図４に示すように、上記刃物２を角棒素材を用いて形成することが行なわれている。即ち、上記刃物２はこれを、素材形態を残した矩形断面の基部６２ａと該素材を所要形状に研削して形成される刃部６２ｂを備えて構成する。一方、上記シャンク６１には、その端面を通って径方向に貫通する刃物嵌着溝６３を形成する。そして、上記シャンク６１の上記刃物嵌着溝６３に上記刃物６２の上記刃部６２ｂを嵌挿し、これら両者をロウ付けにより固着するものである。

尚、角棒素材を用いて上記刃物を構成する場合にあっては、例えば、丸棒素材を用いる場合に比して、刃の研削成形時における周方向の位置決めが容易であり、それだけ刃の成形精度が高く且つ成形作業性も良好であるという利点がある。

特開２００２−２０５２１１号公報（段落「０００２」、「０００９」〜「００１１」、図１〜図３）特開２００２−２８８１３号公報（段落「０００２」〜「０００３」、図６）

ところで、従来のように、シャンクと刃物とをロウ付けにより固着接合する構造のものにあっては、ロウ付け作業時にこれら両者の接合性を高める目的で、該シャンクと刃物を共に７００℃近くまで加熱するが、このようなロウ付け接合を採用した切削工具においては、例えば、シャンクと刃物とをビス止めにより固定して得られる切削工具と比較して、刃物の切削性（切れ味）が劣るということが経験的に知られている。

この原因は、次のように推測される。即ち、刃物を構成する超硬材は、極めて耐熱性を有するものではあるものの、ロウ付け時の加熱によって何らかの熱変質を起こしているか、あるいは、ロウ付け時の加熱によって素材内に残留応力が発生し刃がその研削加工後において変形を生じている、等のことが考えられる。何れにしても、ロウ付け接合を採用したものは、ビス接合等を採用したものに比して、その切れ味が悪くなるということは周知の事実であるので、これに対処する何らかの手段を講じることが必要となる。

また、一般に、切削工具の刃物は、その長期の使用によって、その刃部が摩滅し切れ味が低下した場合には、該刃部を再研磨してその切れ味を回復させて再使用するのが通例であり、それぞれのため、上記刃物の上記シャンクの先端からの延出量は、再研磨による長さの減少を考慮して、必要長さ以上に、即ち、目的とする切削深さに適応する長さ以上に長く設定している。従って、例えば、従来の切削工具のように、シャンクに対して刃物をロウ付けによって固着した構成のものにおいては、該刃物のシャンクからの延出量を任意に変更設定できないことから、当初より上記刃物がシャンクの先端から必要長さ以上に延出されている。このため、特に、深溝の切削に使用される切削工具のように刃物の必要長さが元々大きなもので、しかも比較的小径のものにあっては、削工具を回転させた場合に、上記刃物の先端部が芯振れし、その結果、上記切削工具による切削精度が低下するという問題があった。

そこで本願発明は、良好な切削性と高い切削精度を確保できる切削工具を、しかも安価に提供することを目的としてなされたものである。

本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段として次のような構成を採用している。

本願の第１の発明では、シャンク１の先端部１ａに刃物２を取り付けて構成され、該シャンク１の軸心回りに回転駆動されることで上記刃物２により所要の切削加工を行なう切削工具において、上記シャンク１はその先端面１ｂに開口して軸方向に延びる矩形断面の刃物嵌着孔３を備えるとともに、該刃物嵌着孔（３）の一側には、該刃物嵌着孔（３）の壁の一部を舌状に切り出してその厚さ方向に弾性変形性をもたせたバネ部材（４）が設けられる一方、上記刃物２は超硬材で構成され且つその軸方向の一端部が矩形断面形状をもつ基部２ａとされると共に他端部が刃部２ｂとされ、上記シャンク１の上記刃物嵌着孔３内に上記刃物２の上記基部２ａを嵌挿し且つ上記シャンク１側に設けた止めネジ７で上記基部２ａを押圧することで上記刃物２を上記シャンク１側に固定保持したことを特徴としている。

本願の第２の発明に係る切削工具では、上記刃物２を上記刃物嵌着孔３に対して進退自在に構成したことを特徴としている。

本願発明では次のような効果が得られる。

（ａ）本願の第１の発明に係る切削工具によれば、上記シャンク１の矩形断面をもつ上記刃物嵌着孔３内に、上記刃物２の矩形断面形状をもつ上記基部２ａを嵌挿し、上記シャンク１側に設けた止めネジ７で上記基部２ａを押圧することで上記刃物２を上記シャンク１側に固定保持するようにしているので、
（ａ−１）切削工具の製作過程において上記刃物２が加熱されることがなく、従って、該刃物２の素材の熱変質とか残留応力の発生が未然に防止され、その結果、上記刃物２の切削性（即ち、切れ味）が高水準に維持され、耐久性に優れた切削工具が得られる、
（ａ−２）超硬材で構成される上記刃物２を、丸棒素材に比して安価な角棒素材を用いて形成することができることから、切削工具をより安価に提供することができる、
（ａ−３）上記シャンク１に対して上記刃物２を止めネジ７で固定保持するようにしていることから、該刃物２の再研磨に際しては該刃物２を上記シャンク１から容易に取り外し、且つ単体状態で再研磨を行なうことができ、例えば、従来のように刃物２をシャンク１と一体化した状態のまま該刃物２の再研磨を行なう場合に比して、再研磨作業の容易化、延いては切削工具のランニングコストの低減が可能であり、経済的である、
（ａ−４）上記刃物２を上記シャンク１から取り外した状態で、これに対して再研磨を施す場合、上記刃物２の基部２ａが矩形断面形状を有することから、該基部２ａの側面を基準とすることで該刃物２の再研磨時の周方向における位置決めを容易に且つ正確に行なうことができ、例えば、従来のように丸棒状のシャンクと刃物を一体化したまま該刃物２に対して再研磨を行なうときのようにその周方向の位置決めが困難である場合に比して、刃物２の再研磨を高精度で行なうことができる、
（ａ−５）上記刃物嵌着孔３の一側に上記バネ部材４が設けられているので、上記刃物２を上記刃物嵌着孔３に嵌挿した状態においては上記バネ部材４によって上記刃物２の上記基部５２ａを押圧して上記刃物２の上記刃物嵌着孔３に対する位置決めが行なわれる、
等の効果が得られる。

(ｂ) 本願の第２の発明に係る切削工具では、上記刃物２を上記刃物嵌着孔４に対して進退自在に構成しているので、上記止めネジ７を緩めて上記刃物２の上記シャンク１からの延出量を任意に調整することが可能であり、従って、例えば、上記刃物２の長さを、その刃部の再研磨による減少を見込んで長めに設定した場合においても、上記刃物２の上記シャンク１からの延出量、即ち、上記止めネジ７による上記刃物２の固定位置を調整することで、該刃物２の実質的な延出量を常に切削加工に必要な最小限の長さに設定して、該刃物２が上記シャンク１から必要以上に延出するのを未然に回避でき、その結果、切削工具の回転時における上記刃物２の芯振れを可及的に防止して、該刃物２の高水準の切削精度を確保することができる。

また、上記刃物２の上記シャンク１からの延出量を調整することで、該刃物２が再研磨によって繰り返して使用される場合に、これら何れの使用時においても上記刃物２の上記シャンク１からの延出量が常に適正値に維持されるので、切削加工を行う作業者は、常時、同じ感覚で作業を行なうことができ、例えば、従来のように上記刃物２と上記シャンク１とが一体化されたもののように、上記刃物２の再研磨の度に該刃物２の延出量が段階的に減少変化し、作業者が上記延出量の変化に対応した感覚で切削加工作業を行なうことが要求される場合に比して、作業性が向上し、延いては切削加工により得られる製品の製造コストの低廉化が期待できることになる。

以下、本願発明を好適な実施形態に基づいて具体的に説明する。

図１及び図２には、本願発明の実施形態に係る切削工具Ｚを示している。この切削工具Ｚは、ワークとしての木材に溝加工を行なうエンドミル工具であって、次述のシャンク１と刃物２を備えて構成される。

上記シャンク１は、軟鋼等の一般鋼材からなる丸棒体を素材として形成されるものであって、その軸心部には、刃物嵌着孔３と丸穴５が同軸上に連続して形成されている。即ち、上記刃物嵌着孔３は、上記シャンク１の先端部１ａ側の端面１ｂに開口して軸方向に延びる矩形断面をもつ孔であって、その下端は次述の丸穴５に開口している。この刃物嵌着孔３は、ホットワイヤー加工によって形成されるものであって、その長軸方向の一側には、該刃物嵌着孔３の壁の一部を舌状に切り出してその厚さ方向に弾性変形性をもたせたバネ部材４が設けられている。また、この刃物嵌着孔３の軸方向中段位置に対応するようにして、上記シャンク１の外周面から径方向に向けて上下二つのネジ孔６が形成されている。

上記丸穴５は、上記シャンク１の基端面１ｃに開口して該シャンク１の軸方向に延びる円形穴であって、その軸方向内側端は、軸方向刃物嵌着孔３の下端と連続している。

上記刃物２は、角棒形状をもつ超硬材を素材として形成されたものであって、基部５２ａと該基部５２ａの先端側に同軸上に連続する刃部５２ｂを備えている。上記基部５２ａは、上記素材の断面形状を有効に利用して構成されたものであって、上記シャンク１の上記刃物嵌着孔３に嵌挿可能な矩形断面形状を有し、その対向する一対の２面、即ち、長辺側に位置する第１面２ａ１，２ａ１と短辺側に位置する第２面２ａ２，２ａ２は、共に平行とされている。そして、上記第２面２ａ２，２ａ２間の対向寸法は、上記固定ボルト８刃物２を上記シャンク１側の上記刃物嵌着孔３に嵌挿した状態において上記シャンク１側の上記バネ部材４が有効に機能して、上記基部５２ａを該バネ部材４の反対側の面に所定の押圧力で押圧して上記刃物２の上記刃物嵌着孔３に対する位置決めを行い得るように適宜寸法に設定されている。

上記刃部５２ｂは、上記素材を適宜形状に研削することで、周方向の二位置に軸方向へん延びる切刃２ｂ１，２ｂ１を形成している。

このように構成された上記シャンク１と刃物２は、図１に示すように、上記シャンク１の上記刃物嵌着孔３に上記刃物２の上記基部５２ａを嵌挿し、且つ上記シャンク１側に設けた上記各ネジ孔６，６に螺合された止めネジ７をそれぞれ締め込み、その先端で上記刃物２の上記第１面２ａ１を押圧することで一体化され、これによって上記切削工具Ｚを構成する。

このように構成された上記切削工具Ｚによれば、次のような特有の効果が得られる。

即ち、この実施形態の切削工具Ｚにおいては、矩形断面をもつ上記シャンク１の上記刃物嵌着孔３内に、矩形断面形状をもつ上記刃物２の上記基部２ａを嵌挿し、且つ上記止めネジ７で上記基部２ａを押圧することで上記刃物２を上記シャンク１側に固定保持するようにしている。

このため、上記切削工具Ｚの製作過程においては、ロウ付け作業を必要としないので、上記刃物２がロウ付熱によって加熱されることがなく、従って、上記刃物２の素材である超硬材が熱変質を発生するとか、該超硬材に残留応力が発生する等のことが未然に防止され、その結果、上記刃物２の切削性（即ち、切れ味）が長期に亘って高水準に維持され、その耐久性が向上することになる。

また、この実施形態の切削工具Ｚでは、超硬材で構成される上記刃物２を、丸棒素材に比して安価な角棒素材を用いて形成することができることから、切削工具Ｚをより安価に提供することができる。

さらに、上記シャンク１に対して上記刃物２を上記止めネジ７で固定保持するようにしていることから、該刃物２の再研磨に際しては該刃物２を上記シャンク１から容易に取り外すことができ、該刃物２を上記シャンク１から取り外した単体状態で再研磨を行なうことが可能となる。この結果、例えば、従来のように上記刃物２をシャンク１と一体化した状態のまま該刃物２の再研磨を行なう必要が有る場合に比して、再研磨作業の容易化、延いては上記切削工具Ｚのランニングコストの低減が可能となり、それだけ経済的なものとなる。

また、上記シャンク１の上記刃物嵌着孔３が上記丸穴５に連通し、該刃物嵌着孔３に嵌挿された上記刃物２の基部５２ａが上記刃物嵌着孔３内で自由に進退移動可能とされているので、上記止めネジ７を緩めることで、上記刃物２の上記シャンク１の端面１ｂからの延出量を任意に調整することが可能である。従って、例えば、上記刃物２の長さを、その刃部２ｂの再研磨による減少を見込んで長めに設定した場合においても、上記刃物２の上記シャンク１からの延出量、即ち、上記止めネジ７による上記刃物２の固定位置を調整することで、該刃物２の実質的な延出量を常に切削加工に必要な最小限の長さに設定して、該刃物２が上記シャンク１から必要以上に延出するのを未然に回避できる。その結果、切削工具Ｚの回転時における上記刃物２の芯振れを可及的に防止でき、該芯振れに起因する切削精度の低下がなく、該刃物２の切削精度が高水準に維持される。

さらに、上記刃物２を上記シャンク１から取り外した状態で、これに対して再研磨を施す場合、上記刃物２の基部２ａが矩形断面形状を有することから、該基部２ａの側面を基準とすることで該刃物２の再研磨時の周方向における位置決めを容易に且つ正確に行なうことができる。この結果、例えば、従来のように丸棒状のシャンクと刃物を一体化したまま該刃物２に対して再研磨を行なうときのようにその周方向の位置決めが困難である場合に比して、刃物２の再研磨を高精度で行なうことができる。

また、上記刃物２の上記シャンク１からの延出量を調整することで、該刃物２が再研磨によって繰り返して使用される場合に、これら何れの使用時においても上記刃物２の上記シャンク１からの延出量が常に適正値に維持される。このため、切削加工を行う作業者は、常時、同じ感覚で作業を行なうことができ、例えば、従来のように上記刃物２と上記シャンク１とが一体化されたもののように、上記刃物２の再研磨の度に該刃物２の延出量が段階的に減少変化し、作業者が上記延出量の変化に対応した感覚で切削加工作業を行なうことが要求される場合に比して、作業性が向上し、延いては切削加工により得られる製品の製造コストの低廉化が期待できる。

尚、上記実施形態においては、切削工具Ｚとしてエンドミル工具を例とって説明したが、本願発明は係る構成に限定されるものではなく、シャンクの先端部に刃物を取り付けて構成され、該シャンクの軸心回りに回転駆動されることで上記刃物により所要の切削加工を行なうようにした切削工具に広く適用されるものであって、例えば、ドリルにも適用できるものである。

本願発明の実施形態に係る切削工具の全体斜視図である。図１に示した切削工具の要部分解斜視図である。従来の切削工具の第１の構造例を示す斜視図である。従来の切削工具の第２の構造例を示す斜視図である。

符号の説明

１・・シャンク
２・・刃物
３・・刃物嵌着孔
４・・バネ部材
５・・丸穴
６・・ネジ孔
７・・止めネジ

Claims

シャンク（１）の先端部（１ａ）に刃物（２）を取り付けて構成され、該シャンク（１）の軸心回りに回転駆動されることで上記刃物（２）により所要の切削加工を行なう切削工具であって、
上記シャンク（１）はその先端面（１ｂ）に開口して軸方向に延びる矩形断面の刃物嵌着孔（３）を備えるとともに、該刃物嵌着孔（３）の一側には、該刃物嵌着孔（３）の壁の一部を舌状に切り出してその厚さ方向に弾性変形性をもたせたバネ部材（４）が設けられる一方、
上記刃物（２）は超硬材で構成され且つその軸方向の一端部が矩形断面形状をもつ基部（２ａ）とされると共に他端部が刃部（２ｂ）とされ、
上記シャンク（１）の上記刃物嵌着孔（３）内に上記刃物（２）の上記基部（２ａ）を嵌挿し且つ上記シャンク（１）側に設けた止めネジ（７）で上記基部（２ａ）を押圧することで上記刃物（２）を上記シャンク（１）側に固定保持したことを特徴とする切削工具。
請求項１において、
上記刃物（２）が上記刃物嵌着孔（３）に対して進退自在に構成されていることを特徴とする切削工具。