JP4435513B2 - 切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、フライス盤、マシニングセンタ、複合加工施盤等の工作機械において用いられる切削工具に関するものである。

従来より、フライス盤等でエンドミル等の回転切削工具を用いて工作物を加工する際には、切削工具の刃部に切削油等の切削液を供給するのが一般的である。
しかしながら、近年では、切削速度の上昇に伴う切削工具の回転速度の高速化や、複雑な形状への加工の要求とそれに伴う刃部の複雑化によって、刃部の切削点への切削液の供給が困難になってきている。

そこで、この問題点を解決するために、特許文献１に開示されているような、切削工具内の全長に亘って流路を穿設することで刃部の先端から切削液を切削点に供給可能とした工具が考案されている。
また、特許文献２には、側面に供給溝を設けられた切削工具や、工具ホルダ内で切削工具を保持するコレットの隙間を通して切削液を供給する構成等が開示されている。

さらに、特許文献３には、切削工具と工具ホルダとの間に切削液のための流路を設ける構成や、切削工具内に流路を穿設し、その刃部側先端を二股として刃部に切削液を直接供給可能とした切削工具等が開示されている。
さらにまた、特許文献４には、内面に溝を有するスリーブを切削工具の外周に嵌合させて、この溝を切削液の流路とする構成が開示されている。これは、特許文献１や特許文献２に記載されたような、工具自身に孔加工や溝加工を行うことなく特許文献１等と同様の効果を得ようとするものである。

実開平７−１７４１１号公報 特許第２８９４９２４号公報 特開２００２−２２４９３０号公報 実用新案登録第２５１１０６５号公報

ところで、近年では、複雑な形状への加工や、小さな工作物の高速加工等の要求から、工具径の小さな切削工具が重用されるようになってきており、要求される加工の内容によっては、刃部の外径が１ｍｍ未満となることも少なくない。したがって、特許文献１、２及び３に記載されているような刃部にまで亘る流路を設けられた切削工具は、製作するにあたって困難を極める。加えて、刃部に流路の開口部を設けると刃部を研磨することができないという問題点もある。さらに、流路が小径になりすぎるため、流路が詰まりやすい上、十分な量の切削液を供給することができないという問題点もある。
また、刃部の非常に細い切削工具には、工具自体の剛性確保や扱いやすさを目的として、図３に示されているように、刃部に比べ太いシャンク部３３を設けており、シャンク部３３を工具ホルダ３９に把持させるようになっている。したがって、特許文献２及び３に開示されているように切削工具３１のシャンク部３３と工具ホルダ３９との間に切削液流路３７を設けたのでは、シャンク部３３の先端部で切削液が遠心力や重力等により飛散してしまい、刃部３２へと効果的に供給することはできない。
さらに、特許文献４に開示されているようなスリーブを設けると、スリーブが加工時に邪魔となったり、加工により排出される粉塵等がスリーブの溝に詰まってしまい切削工具が回転できなくなる等の故障の原因となるなどの問題点があった。
さらにまた、特許文献４に開示されているようなスリーブを、図３に示した従来の工具に使用しても、シャンク部が刃部よりも大径に形成されているので、やはり図３に示した従来技術と同様の課題が生じる。刃部の外径をシャンク部と同径に形成し、これにスリーブを固着する方法も考えられるが、刃部の外径が１ｍｍに満たないような工具の場合には、スリーブを圧嵌するのは強度面から見て困難である他、接着の場合にはホルダに把持されるスリーブの外周と、刃部の中心とを一致させることが難しいという課題が予想される。

そこで、本発明は上記したような課題に鑑みなされたものであって、刃部が非常に小径であったとしても、刃部に切削液等の流体を効率よく供給可能な切削工具を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、外径が１ｍｍ未満の刃部と、刃部より大径で且つ刃部に連続して形成されたシャンク部とを同軸上に有する切削工具であって、シャンク部には、シャンク部の全長に亘って、流体を刃部へと供給するための直線状の流路を少なくとも１本穿設するとともに、その流路の刃部側の開口部を、シャンク部における刃部側の端面上であって、刃部の基端部外周に接する位置又はその近傍に設けたことを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１の目的に加えて、よりスムーズに流体を刃部へと導くために、流路を、刃部側へいくにしたがってシャンク部及び刃部の軸に近づく傾斜状に形成したことを特徴とするものである。
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または２の目的に加えて、切削工具の実用性をより高いものとするために、シャンク部における刃部側の端面を、刃部側が小径となるテーパ状に形成したことを特徴とするものである。

本発明によれば、刃部がシャンク部に比べて小径に形成され、刃部の外径が１ｍｍ未満であるにもかかわらず、流体は刃部の基端部外周に沿って形成された開口部から吐出される。したがって、刃部の内部に流路を設けることができないような刃部の外径が１ｍｍ未満の小径な工具であっても、流体をシャンク部の端部等で飛散させることなく、効率よく供給することが可能である。また、小径の刃部の基端部外周に接する位置或いはその近傍に開口部が設けられているため、吐出された流体にかかる遠心力の影響も小さく抑えることができ、より飛散させることなく流体を供給することができる。さらに、流路を穿設するのは大径で刃部に連続して形成されたシャンク部であるため製作が容易である。加えて、流路も比較的大径に形成可能であるため、流路が詰まる心配はない上、十分な量の流体を刃部に供給することができる。
また、刃部に流路の開口部を設けてはいないため、刃部が摩耗した場合には刃部を研磨することも可能である。加えて、加工時に発生する粉塵等により流路が詰まる心配もない。さらに、シャンク部の内部に流路を設けたため、流路が加工時に邪魔となることもない。
また、特に請求項２の発明とすれば、流体をよりスムーズに刃部の切削点へと導くことが可能となる。さらに、切削工具が高速回転している場合では、流体にかかる遠心力の影響をより小さくすることができる。
加えて、請求項３の発明とすれば、シャンク部の先端側にテーパ部が形成されているため、加工時に切削工具と工作物とが干渉しにくくなり、より実用性を高めることができる。

以下、本発明の第１の実施例であるエンドミル１について図面に基づき説明する。図１（ａ）はエンドミル１の説明図であり、また図１（ｂ）はエンドミル１の刃部２の先端側から見た説明図である。
エンドミル１は、略円筒状であって例えば直径３ｍｍのシャンク部３と、シャンク部３の先端側（以下、刃部２側を先端側とする）端面４に突設された例えば直径０．６ｍｍの刃部２とからなっている。刃部２は、その中心軸とシャンク部３との中心軸が同軸となるようにシャンク部３に設けられており、刃部２の外周面には切削加工するための切削溝５が螺旋状に形成されている。

一方、シャンク部３には、その後端側端面６から先端側端面４にかけて貫通した４本の流路である切削液流路７、７・・が穿設されている。切削液流路７、７・・は全て、シャンク部３の中心軸と平行に形成されている。また、切削液流路７、７・・の先端側開口部８、８・・は、シャンク部３の先端側端面４上であって、刃部２の基端部（シャンク部３の先端側端面４と接している部分）外周に接する位置に等間隔に設けられている。

このように形成されたエンドミル１は、シャンク部３をフライス盤等の工作機械の工具ホルダ９に把持させた状態で使用される。そして、工作機械から工具ホルダ９を介して切削液流路７、７・・に流体として例えば切削液を注入すると、刃部２の基端部外周に接する位置に形成された先端側開口部８、８・・から切削液は吐出され、刃部２の切削点へと供給される。

したがって、エンドミル１を用いると、シャンク部３と比べて非常に小径な刃部２を有しているにもかかわらず、切削液は刃部の基端部外周に接する位置に形成された先端側開口部８、８・・から吐出されるため、切削液をシャンク部３の端部等で飛散させることなく、効率よく切削点に供給することが可能である。また、径の小さい刃部２の外周に接するように先端側開口部８、８・・が設けられているため、吐出された切削液にかかる遠心力の影響も小さく抑えることができ、より飛散させることなく供給することができる。さらに、切削液流路７、７・・を穿設するのは大径なシャンク部３であるため製作が容易である。加えて、切削液流路７、７・・も比較的大径に形成可能であるため、切削液流路７、７・・が詰まる心配はない上、十分な量の切削液を供給することができる。

また、刃部２に切削液流路７、７・・の先端側開口部８、８・・を設けてはいないため、刃部２が摩耗した場合には刃部２を研磨することも可能である。加えて、切削点により発生する粉塵等により切削液流路７、７・・が詰まる心配もない。さらに、シャンク部３の内部に切削液流路７、７・・を設けたため、切削液流路７、７・・が加工時に邪魔となることもない。

次に、本発明の第２の実施例であるエンドミル２１について図面に基づき説明する。図２（ａ）はエンドミル２１の説明図であり、また図２（ｂ）はエンドミル２１の刃部２２の先端側から見た説明図である。

エンドミル２１は、上述した第１の実施例のエンドミル１と略同様の構成を備えており、先端側（以下、刃部２２側を先端側とする）に徐々に小径となるテーパ部２４を設けた直径３ｍｍのシャンク部２３と、テーパ部２４の先端側から突設された直径０．６ｍｍの刃部２２とからなっている。刃部２２は、上述した第１の実施例の刃部２と同様の構成となっている。

一方、シャンク部２３には、その後端側端面２６からテーパ部２４にかけて貫通した４本の流路である切削液流路２７、２７・・が穿設されている。切削液流路２７、２７・・は全て、刃部側へいくにしたがってシャンク部２３及び刃部２２の軸に近づく傾斜状に形成されている。また、切削液流路２７、２７・・の先端側開口部２８、２８・・は、テーパ部２４上であって、刃部２２の基端部（テーパ部２４と刃部２２とが接している部分）外周に接する位置に等間隔に設けられている。

このように形成されたエンドミル２１は、シャンク部２３をフライス盤等の工作機械の工具ホルダ２９に把持させた状態で使用される。そして、工具ホルダ２９を介して切削液流路２７、２７・・に流体として例えば切削液を注入すると、刃部２２の基端部外周に接する位置に形成された先端側開口部２８、２８・・から切削液は吐出され、刃部２２の切削点へと供給される。

したがって、エンドミル２１を用いると、第１の実施例のエンドミル１が奏する効果に加えて、切削液流路２７、２７・・が刃部へいくにしたがってシャンク部２３及び刃部２２の軸に近づく傾斜状に形成されているため、切削液をよりスムーズに切削点へと導くことが可能である。特に、エンドミル２１が高速回転している場合では、切削液にかかる遠心力の影響をより小さくすることができる。また、シャンク部２３の先端側に刃部側が小径となるテーパ部２４が形成されているため、加工時にエンドミル２１と工作物とが干渉しにくくなり、より実用性を高めることができる。

なお、本発明にかかる切削工具の構成は、上記した２つの実施例の態様に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。
例えば、実施例では切削工具として刃部に切削溝を有する円筒状のエンドミルを採用したが、先端に球状のボールを有するボールエンドミル、ドリル、ボーリング工具等の回転切削工具であっても何ら問題はない。また、それらの回転切削工具と旋削加工用工具とを組み合わせた複合工具であっても当然よい。加えて、シャフト部及び刃部の径は必要に応じて適宜変更可能である。

また、第１の実施例のようなテーパ部を備えていないシャフト部であっても、傾斜した流路とすることは可能であるし、テーパ部を備えたシャフト部に第１の実施例のようなシャフト部の中心軸と平行な流路を設けても何ら問題はない。さらに、流路の数は４本に限定されることはなく、４本以下でも４本以上であってもよい。加えて、記実施例では、流路の先端側開口部を刃部の基端部外周に接した位置に設けたが、必ずしも基端部外周に接した位置である必要はなく、基端部外周の近傍であってもよい。さらにまた、流路を複数本設ける場合であっても、刃部の基端部外周に等間隔に設ける必要はなく、先端側開口部が刃部の基端部外周に接した位置或いはその近傍であれば、どのような間隔で設けるかは適宜変更可能である。

さらに、流体は工作機械から工具ホルダを介して供給するものとしたが、その構成に限らず流体供給手段を工作機械とは別に設けてもよい。
加えて、上記実施例においては刃部へと供給する流体を切削液としたが、切削液に限らず、空気や不活性ガス等の気体や、気体と液体とを混合したもの、気体中に微量の液体がミスト状になって混合された状態のもの等を供給するようにしてもよい。

（ａ）はエンドミル１の説明図であり、（ｂ）はエンドミル１の刃部２の先端側から見た説明図である。 （ａ）はエンドミル２１の説明図であり、また（ｂ）はエンドミル２１の刃部２２の先端側から見た説明図である。 従来の切削工具の説明図である。

符号の説明

１・・エンドミル、２・・刃部、３・・シャンク部、４・・先端側端面、５・・切削溝、６・・後端側端面、７・・切削液流路、８・・先端側開口部、９・・工具ホルダ、２１・・エンドミル、２２・・刃部、２３・・シャンク部、２４・・テーパ部、２６・・後端側端面、２７・・切削液流路、２８・・先端側開口部、２９・・工具ホルダ、３１・・切削工具、３２・・刃部、３３・・シャンク部、３７・・切削液流路、３９・・工具ホルダ。

Claims (3)

1. 外径が１ｍｍ未満の刃部と、刃部より大径で且つ刃部に連続して形成されたシャンク部とを同軸上に有する切削工具であって、
   シャンク部には、シャンク部の全長に亘って、流体を刃部へと供給するための直線状の流路を少なくとも１本穿設するとともに、
   その流路の刃部側の開口部を、シャンク部における刃部側の端面上であって、刃部の基端部外周に接する位置又はその近傍に設けたことを特徴とする切削工具。
2. 流路を、刃部側へいくにしたがってシャンク部及び刃部の軸に近づく傾斜状に形成したことを特徴とする請求項１に記載の切削工具。
3. シャンク部における刃部側の端面を、刃部側が小径となるテーパ状に形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の切削工具。

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