JP4239880B2

JP4239880B2 - 切削工具のクーラント供給機構

Info

Publication number: JP4239880B2
Application number: JP2004101621A
Authority: JP
Inventors: 俊充古木
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2024-03-31
Also published as: JP2005279900A

Description

本発明は、各種切削工具において工具本体内部にクーラントの供給孔が切刃に向けて穿設された切削工具のクーラント供給機構に関するものである。

この種のクーラント供給機構を備えた切削工具、例えばバイトにおいては、シャンク側ではその剛性に偏りが生じるのを防ぐためにクーラントの供給孔は工具本体の中心線に沿って形成されるのが望ましく、その一方で切刃は通常シャンクの中心線よりも上方に位置しているため、供給孔は切刃側で一旦中心線から上方に延びた後に切刃に向けて開口させられなければならない。そこで、このような供給機構を備えたバイトとしては、例えば特許文献１〜３のようなものが提案されており、すなわち、これら特許文献１〜３ではシャンクの軸心に沿ってクーラントの供給孔が穿設されていて、特許文献１においては切刃が設けられるシャンクの先端近傍に、クーラントの供給孔に連通する噴射穴を備えた噴射駒がネジ締結され、また特許文献２においては先端に軸心に対して傾斜する噴射穴が穿設された円柱状の噴射駒が供給孔の先端に挿入され、さらに特許文献３においては噴射穴が穿設された球状の噴射駒が供給孔の先端に挿入されている。
特開平７−２６６１０３号公報特開平７−２６６１０４号公報特開平７−２６６１０５号公報

しかしながら、これら特許文献１〜３に記載の切削工具のクーラント供給機構は、上方に延びたクーラントの供給孔の開口部に、特許文献１のように切刃に向けてさらに下向きに方向を変える噴射穴が穿設された噴射駒を取り付けたり、あるいは特許文献２、３のように供給孔先端の開口部自体に噴射駒を挿入したりしたものであるので、噴射駒自体がある程度の高さを有したり、あるいは噴射駒を挿入するために供給孔の先端開口部周辺で工具本体にある程度の高さを与えなければならなかったりして、切刃の近傍に突出部が形成されることが避けられない。このため、特に小径の中ぐりバイトなどにこのような構成を転用することは難しく、また切削時に生成された切屑がこうしてある程度の高さを持った噴射駒や工具本体先端部に絡み易くなって切削作業に支障を来したり、これに伴いクーラントが切刃の刃先に供給し難くなるなどの悪影響を与えるおそれもある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、クーラント供給孔の切刃側開口部における工具本体等の突出高さを極力抑えることができ、小径の工具にも適用可能であるとともに切屑の絡まりやこれに伴ってクーラントの供給が阻害されるのを防ぐことが可能な切削工具のクーラント供給機構を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、切刃が設けられる工具本体の内部に上記切刃に向けてクーラントの供給孔が穿設された切削工具において、
上記工具本体の上記切刃側には、該切刃に向けて開放された周壁部を備えて上記工具本体の表面に開口する供給凹部が形成されて、上記供給孔は上記供給凹部に連通させられており、該供給凹部には、上記周壁部に形成された開放部を除いてこの供給凹部の上記工具本体表面側の開口部を閉塞させるべく、上記供給凹部の底面にはネジ孔を形成するとともに、該供給凹部の上記工具本体表面側の開口部を閉塞する頭部を備えて上記ネジ孔にねじ込まれるネジ部材よりなる閉塞部材が取り付けられていることを特徴とする。

このような構成のクーラントの供給機構において、上記供給孔に送られたクーラントは、工具本体表面側の開口部が閉塞部材によって閉塞された供給凹部に流れ込み、切刃に向けて開放されたこの供給凹部の周壁部の開放部から噴出させられて切刃に供給される。従って、工具本体の切刃近傍には、該工具本体の表面に開口するように凹んだ上記供給凹部とその表面側開口部を閉塞する上記閉塞部材を設けるだけでよく、実質的にこの閉塞部材の厚さと供給凹部の周壁部に形成される上記開放部の開放高さ分だけを切刃に対して高くすればよいので、その突出高さを抑えて工具本体のコンパクト化を図ることができ、小径の中ぐりバイト等にも適用が可能となるとともに、切屑の絡まりを防いでその排出性の向上を図り、確実かつ効率的に切刃にクーラントを供給することができる。

ここで、上述のような供給凹部の工具本体表面側開口部を閉塞部材によって確実に閉塞するため、この供給凹部の底面にネジ孔を形成するとともに、上記閉塞部材を、該供給凹部の工具本体表面側の開口部を閉塞する頭部を備えて上記ネジ孔にねじ込まれるネジ部材としている。また、上記閉塞部材によって閉塞された上記供給凹部内に、上記周壁部に形成された上記開放部の開度を調節する調節部材を介装することにより、この供給凹部から切刃に向けて供給されるクーラント供給量を調節することができて、一層効率的なクーラント供給を図ることが可能となる。

図１ないし図４は、本発明のクーラントの供給機構を中ぐりバイト（ボーリングバー）に適用した場合の第１の実施形態を示すものである。本実施形態において工具本体１は、図１および図２に示すように概略円柱状をなし、その後端部（図１および図２において右側）がシャンク２とされるとともに、先端部（図１および図２において左側）の上面は当該工具本体１がなす上記円柱の外周面から先端側に向けて２段に下降する段差をなすように切り欠かれ、このうち先端側の段差面１Ａにはチップ取付座３が形成されてスローアウェイチップ４が着脱可能に取り付けられている。ここで、上記スローアウェイチップ４は超硬合金等の硬質材料により本実施形態では略正三角形の穴付き平板状に形成され、その１の正三角形面をすくい面４Ａとして上記段差面１Ａから僅かに突出させるとともに、このすくい面４Ａの１のコーナ部に形成された切刃４Ｂを工具本体１の側面から突出させて取り付けられている。

このようなスローアウェイチップ４が取り付けられる上記チップ取付座３は、上記段差面１Ａに平行に１段凹むようにしてスローアウェイチップ４のすくい面４Ａとされた正三角形面とは反対側の正三角形面が着座する底面３Ａと、この底面３Ａから段差面１Ａに向けて屹立してスローアウェイチップ４の上記切刃４Ｂが形成された１のコーナ部に対向する周面が当接する壁面３Ｂ、およびこの壁面３Ｂに対して略６０°に交差する方向に延びてスローアウェイチップ４の他の１の周面が当接する短い壁面３Ｃとから構成されている。このうち、壁面３Ｂ，３Ｃは、間にスローアウェイチップ４の他のコーナ部との干渉を避けるための逃げ部３Ｄを介して、上記段差面１Ａに対向する平面視に図１に示すように互いの二等分線を工具本体１の長手方向に略平行として先端側に向かうに従い円柱状の工具本体１の径方向に互いに離間するように配設されている。また、底面３Ａには図示されないネジ孔が形成されていて、スローアウェイチップ４はその穴に挿通されてこのネジ孔にねじ込まれるクランプネジ３Ｅによりチップ取付座３に取り付けられる。

一方、工具本体１内部にはクーラントの供給孔５が形成されている。この供給孔５は、上記シャンク２の後端から先端側に向けて、円柱状の工具本体１の中心線に沿って延びるように穿設された断面円形の大径部５Ａと、この大径部５Ａの先端から工具本体１の先端側に向かうに従い上方に向けて傾斜して延びるように穿設されたやはり断面円形の小径部５Ｂとから構成されている。なお、シャンク２の上下には互いに平行な一対の取付面２Ａ，２Ｂが工具本体１の長手方向に延びるように形成されるとともに、このシャンク２部分と上記段差で切り欠かれた工具本体１先端部との間には、凹溝状の首部２Ｃが環状に形成されている。

また、この工具本体１先端部の上面に上記２段の段差によって形成された段差面のうち、上記段差面１Ａの後端側にあってこの段差面１Ａより１段高い段差面１Ｂ側には、この段差面１Ｂから凹むようにして供給凹部６が形成されており、クーラントの供給孔５は、その上方に傾斜した上記小径部５Ｂがこの供給凹部６内に開口させられて連通させられている。なお、この後端側の段差面１Ｂは先端側の段差面１Ａと平行に形成されたものであって、これらの段差面１Ａ，１Ｂは工具本体１の先端側に向かうに従い僅かに下方に傾斜させられている。また、両段差面１Ａ，１Ｂの間には、段差面１Ａに滑らかに連なるとともに段差面１Ｂには鈍角に交差する凹円筒面状の傾斜面１Ｃが形成されるとともに、段差面１Ｂの後端側にも該段差面１Ｂに滑らかに接する凹円筒面状をなして円柱状の工具本体１の外周面に切れ上がる傾斜面１Ｄが形成され、上記供給凹部６は上記段差面１Ｂからこの傾斜面１Ｄに渡って形成されている。さらに、チップ取付座３は上記逃げ部３Ｄも含めて先端側の段差面１Ａから上記傾斜面１Ｃに渡って形成されている。

ここで、上記供給凹部６は、上記段差面１Ｂに対向する平面視に図１に示すように円形をなすように形成されたものであって、段差面１Ｂに略平行とされて上記クーラント供給孔５の小径部５Ｂが開口させられた底面６Ａと、この底面６Ａの周りから上記段差面１Ｂおよび傾斜面１Ｄに屹立する周壁部６Ｂとを備えており、さらにこれら底面６Ａと周壁部６Ｂとが交差する隅部には底面６Ａに平行な上端面を有する段部６Ｃが形成されている。さらに、上記傾斜面１Ｃおよび段差面１Ｂには、チップ取付座３の上記逃げ部３Ｄ後端からこの供給凹部６に延びる上向きに開口した断面「コ」字状の凹溝６Ｄが形成されて該供給凹部６に連通させられており、これによって供給凹部６の上記周壁部６Ｂと段部６Ｃとは該凹溝６Ｄを介して工具本体１の先端側に開放させられている。そして、これら周壁部６Ｂおよび段部６Ｃの開放部とされる上記凹溝６Ｄは、上記平面視において工具本体１の先端側に向けては、チップ取付座３に取り付けられたスローアウェイチップ４の工具本体１外周に突出した上記切刃４Ｂに向けられるように延設されている。

なお、上記凹溝６Ｄは上記平面視において図１に示すように円形をなす供給凹部６の上記切刃４Ｂが突出した側（図１において下側）に連通するように形成されている。また、供給凹部６の上記周壁部６Ｂはこうして平面視に円形をなす供給凹部６の形状に合わせて円筒内周面状に形成されているのに対し、上記段部６Ｃはその上面が図１や図３に示すように、凹溝６Ｄによって開放された部分のうち切刃４Ｂが突出した側とは反対側（図１において上側）の端部で幅広で、周壁部６Ｂに沿った周回り方向にこの上面の幅が漸次狭くなるようにされ、ただし凹溝６Ｄによって開放された部分のうち切刃４Ｂが突出した側の端部でも僅かな幅が確保されるように形成されている。さらに、凹溝６Ｄの底面は供給凹部６の上記底面６Ａと面一とされ、この底面６Ａの中央部には、供給凹部６が平面視になす上記円形の中心に、該底面６Ａおよび上記段差面１Ｂに垂直にネジ孔６Ｅが形成されている。なお、上記クーラント供給孔５の小径部５Ｂは、この底面６Ａの上記切刃４Ｂが突出した側において段部６Ｃと上記ネジ孔６Ｅとの間に開口させられており、本実施形態ではその開口端部がネジ孔６Ｅにもオーバーラップしている。

そして、この供給凹部６には、工具本体１の表面となる上記段差部１Ｂおよび傾斜面１Ｄ側のその開口部を閉塞するように閉塞部材７が取り付けられており、この閉塞部材７は本実施形態では該供給凹部６の上記開口部を閉塞する頭部７Ａを備えて底面６Ａの上記ネジ孔６Ｅにねじ込まれるネジ部材とされている。すなわち、この閉塞部材７は、供給凹部６の周壁面６Ｂがなす上記円筒内周面に嵌合する円形で薄肉平板状の上記頭部７Ａと、この頭部７Ａと同軸とされて上記ネジ孔６Ｅにねじ込み可能な雄ネジ部７Ｂとを備えており、頭部７Ａの表面（上面）にはレンチ等の作業用工具に係合する係合孔７Ｃが設けられている。従って、この係合孔７Ｃに作業用工具を係合させて雄ネジ部７Ｂをネジ孔６Ｅにねじ込んでゆくことにより、上記頭部７Ａが周壁部６Ｂ内に嵌合しつつ収容され、その裏面（下面）が段部６Ｃの上面に密着したところで、供給凹部６は、この段部６Ｃの内周側に該段部６Ｃの厚さ分の空間を残したまま、この閉塞部材７の頭部７Ａによって工具本体表面側の開口部が閉塞されることとなる。

従って、このように構成されたクーラントの供給機構を有する中ぐりバイトの工具本体１に、そのシャンク２後端に開口する大径部５Ａからクーラントを供給孔５に供給すると、このクーラントは先端側の小径部５Ｂからまず供給凹部６に流れ込む。そして、このとき供給凹部６の工具本体１表面側（段差面１Ｂおよび傾斜面１Ｄ側）の上記開口部は閉塞部材７の頭部７Ａによって閉塞されているので、供給凹部６に流れ込んだクーラントはこの供給凹部６で唯一開放された周壁部６Ｂおよび段部６Ｃの開放部から上記凹溝６Ｄを介して噴出させられ、この開放部（凹溝６Ｄ）が向けられたスローアウェイチップ４の切刃４Ｂに供給されることとなる。

しかして、上記構成のクーラント供給機構においては、工具本体１の中心線に沿って延びる供給孔５の大径部５Ａから上向きに延びる小径部５Ｂが、上述のように工具本体１の先端部上面に形成された段差面１Ｂおよび傾斜面１Ｄから凹む供給凹部６に連通させられ、この供給凹部６の周壁部６Ｂおよび段部６Ｃを開放する上記凹溝６Ｄから切刃４Ｂに向けて噴射されるので、円柱状に形成された工具本体１の外周面の延長面から供給機構の部材や工具本体１自体がはみ出すことがない。従って、特に本実施形態のように筒状のワークの内径部の切削を行う中ぐりバイトにあって、取り分け上記内径部が小径で、これに伴い工具本体１の外径も小径とならざるを得ない場合でも、この内径部に挿入される工具本体１先端部のコンパクト化を図ることができて加工に支障を来すようなことがなく、そして確実に切刃４Ｂにクーラントを供給することができて切削部位の冷却や潤滑を図ることが可能となり、効率的な切削を促すことができる。

さらに、こうして供給機構の部材や工具本体１がその先端部にはみ出して高く突出したりすることがないため、切刃４Ｂによって生成された切屑がこのように高く突出した部分に絡みついたりすることもなく、切屑排出性の向上を図ることが可能となる。しかも、こうして切刃４Ｂ側の工具本体１先端部の高さが抑えられるのに伴い、供給凹部６から切刃４Ｂにクーラントを噴出する周壁部６Ｂおよび段部６Ｃの開放部の位置、すなわち本実施形態における凹溝６Ｄの位置も、図４に示すように切刃４Ｂに連なるすくい面４Ａの高さと略等しくすることができ、従ってこのすくい面４Ａと切屑との間にクーラントを供給することが可能となるので、より確実に切削部位にクーラントを行き渡らせることができる。さらにまた、本実施形態ではこうして供給凹部６に形成された凹溝６Ｄが周壁部６Ｂおよび段部６Ｃの開放部とされているので、この供給凹部６から高い指向性を持って切刃４Ｂにクーラントを供給することができる。

また、本実施形態では、この供給凹部６の上記開口部を閉塞する閉塞部材７が、この開口部を閉塞する円板状の頭部７Ａと供給凹部６の底面６Ａに形成されたネジ孔６Ｅにねじ込み可能な雄ネジ部７Ｂとを備えたネジ部材であるので、工具本体１先端部の高さを抑えながらも上記供給凹部６の開口部を確実に閉塞してこの供給凹部６に流れ込んだクーラントを効率的に切刃４Ｂに供給することが可能となる。しかるに、このような供給凹部６の底面６Ａに形成されたネジ孔６Ｅにねじ込まれるネジ部材以外にも、例えばネジ孔６Ｅに代えてピン孔を底面６Ａに形成するとともに雄ネジ部７Ｂに代えて閉塞部材７の頭部７Ａ下面にピンを設け、このピンを上記ピン孔に圧入したり、あるいはピンや雄ネジ部７Ｂを設けずに円板状の閉塞部材の外周に雄ネジを形成する一方、供給凹部６の周壁部６Ｂ内周に雌ネジを形成して上記閉塞部材をねじ込んだりして上記開口部を閉塞することも可能ではあるが、前者の場合には、クーラントの供給圧が高い場合にはピンが抜け外れてしまうおそれがあり、また後者の場合には、円板状の閉塞部材の厚さや周壁部６Ｂの高さをある程度大きくしなければ、開口部を確実に閉塞し得るだけの雌雄ネジ部を形成することができず、結果的に工具本体１先端部の突出高さが大きくなるおそれがある。

ところが、これに対して本実施形態では上記構成を採ることにより、円板状の頭部７Ａの厚さは薄く抑えながらもネジ孔６Ｅにねじ込まれる雄ネジ部７Ｂによって確実に供給凹部６の開口部を閉塞することができ、これにより、工具本体１の高さを抑えつつも、該供給凹部６に流れ込んだクーラントの供給圧によって閉塞部材７が外れたりするのを防ぐことができるのである。また、本実施形態ではこの供給凹部６の底面６Ａと周壁部６Ｂとの間に段部６Ｃが形成されていて、この段部６Ｃ上面に閉塞部材７の頭部７Ａが密着したところで雄ネジ部７Ｂがネジ止めされるので、上記開口部が閉塞された供給凹部６内にクーラントが流れ込んで噴出させられる内部空間を確実に確保しつつも、クーラントがこの開口部側から漏れ出るような事態も防ぐことができる。ただし、これに代えて、例えばネジ孔６Ｅの深さを雄ネジ部７Ｂの長さよりも小さくしたり、雄ネジ部７Ｂにワッシャを挿入して供給孔５Ｂを塞がないように底面６Ａと頭部７Ａとの間に介装したりすれば、段部６Ｃを設けずとも上記内部空間を確保することは可能であり、またこの頭部７Ａ外周と周壁部６Ｂとの間にＯリング等を介装すれば段部６Ｃがなくても開口部側からのクーラントの漏れも防止することができる。

次に、図５ないし図１１は、本発明の第２の実施形態を示すものであり、第１の実施形態と共通する要素には同一の符号を配して説明を省略する。すなわち、この第２の実施形態は、閉塞部材７によって閉塞された供給凹部６内に、その上記周壁部６Ｂに凹溝６Ｄによって形成された開放部の開度を調節する調節部材８を介装したことを特徴とするものである。

ここで、本実施形態では、供給凹部６内の段部６Ｃが第１の実施形態のようにその上面の幅が周方向に変化するものではなく、上記開放部を除いた平面視円形の供給凹部６の全周に渡って等しい幅で、しかも第１の実施形態より小さな幅とされている。一方、上記調節部材８は、この段部６Ｃの内周に嵌合可能な外径と閉塞部材７の雄ネジ部７Ｂが挿入可能な内径とを有する円環を周方向に一部切り欠いたＣ字形の平板状部材であって、その厚さは段部６Ｃの底面６Ａからの高さと等しくされ、これら段部６Ｃ内周と雄ネジ部７Ｂ外周との間に嵌合されて、底面６Ａと閉塞部材７の頭部７Ａとの間に介装される。そして、このＣ字形をなす調節部材８の切欠部分は、周方向において上記円環の１／２未満であって、かつ図１１に示すようにその一端が、周壁部６Ｂおよび段部６Ｃの凹溝６Ｄによって開放された部分のうち切刃４Ｂが突出した側とは反対側（図９〜１１において上側）の端部に位置したときに、他端が底面６Ａに開口するクーラントの供給孔５の小径部５Ｂを塞がない大きさとされている。なお、調節部材８の外径を周壁部６Ｂに嵌合可能な大きさとすれば、段部６Ｃは設けなくてもよい。

従って、このような第２の実施形態のクーラント供給機構によれば、ネジ部材とされた閉塞部材７をネジ孔６Ｅにねじ込んで供給凹部６の開口部を閉塞する際に、例えば図９に示すようにこの調節部材８によって周壁部６Ｂおよび段部６Ｃの開放部（凹溝６Ｄ）も塞ぐようにすれば、クーラントの供給を停止することができ、また上記図１１に示したように調節部材８の一端を周壁部６Ｂおよび段部６Ｃの上記端部に位置させれば、この開放部を全開として多くのクーラントを切刃４Ｂに向けて供給することができる。そして、図１０に示すようにこの調節部材８の一端が凹溝６Ｄによって開放された周壁部６Ｂおよび段部６Ｃの開放部内に位置するようにして取り付ければ、この開放部の開度を調節（図１０は、開放部が４０％開放された状態を示す。）して切刃４Ｂに供給されるクーラント量を任意に調整することができ、切削条件等に応じたクーラントの供給を図ることができる。しかも、このクーラント量の調整は１つの調節部材８を適宜回動させて取り付けるだけで済むので、操作や部品の管理が容易であるという利点も得られる。

なお、これら第１、第２の実施形態では、本発明のクーラントの供給機構を中ぐりバイトに適用した場合について説明したが、他の種の切削工具、例えば一般的なバイトのような旋削工具や、正面フライス等の転削工具、あるいはドリルのような穴明け工具に適用することも可能である。特に、本発明によれば上述のように工具本体の切刃近傍における供給機構や工具本体自体の突出を防ぐことができるので、円柱状の工具本体先端部の外径からの突出が許されない上記実施形態のような中ぐりバイトやドリル、あるいはエンドミルなどに用いて好適である。

本発明のクーラントの供給機構の第１の実施形態を適用した中ぐりバイトの平面図である。図１に示す中ぐりバイトの側面図である。閉塞部材７を取り外した状態の図１におけるＺＺ側断面図である。図１におけるＺＺ断面を供給凹部６の底面６Ａに沿った方向から見た側断面図である。本発明のクーラントの供給機構の第２の実施形態を適用した中ぐりバイトの平面図である。図５に示す中ぐりバイトの側面図である。閉塞部材７および調節部材８を取り外した状態の図５におけるＺＺ側断面図である。図５におけるＺＺ断面を供給凹部６の底面６Ａに沿った方向から見た側断面図である。第２の実施形態において調節部材８により開放部が閉塞された状態を示す部分平面図である。第２の実施形態において調節部材８により開放部が４０％開放された状態を示す部分平面図である。第２の実施形態において調節部材８により開放部が全開された状態を示す部分平面図である。

符号の説明

１工具本体
２シャンク
４Ｂ切刃
５クーラントの供給孔
６供給凹部
６Ａ供給凹部６の底面
６Ｂ供給凹部６の周壁部
６Ｄ凹溝（周壁部６Ｂの開放部）
６Ｅネジ孔
７閉塞部材
７Ａ閉塞部材７の頭部
７Ｂ閉塞部材７の雄ネジ部
８調節部材

Claims

切刃が設けられる工具本体の内部に上記切刃に向けてクーラントの供給孔が穿設された切削工具において、
上記工具本体の上記切刃側には、該切刃に向けて開放された周壁部を備えて上記工具本体の表面に開口する供給凹部が形成されて、上記供給孔は上記供給凹部に連通させられており、該供給凹部には、上記周壁部に形成された開放部を除いてこの供給凹部の上記工具本体表面側の開口部を閉塞させるべく、上記供給凹部の底面にはネジ孔を形成するとともに、該供給凹部の上記工具本体表面側の開口部を閉塞する頭部を備えて上記ネジ孔にねじ込まれるネジ部材よりなる閉塞部材が取り付けられていることを特徴とする切削工具のクーラント供給機構。
上記閉塞部材によって閉塞された上記供給凹部内には、上記周壁部に形成された上記開放部の開度を調節する調節部材が介装されていることを特徴とする請求項１に記載の切削工具のクーラント供給機構。