JP5350149B2

JP5350149B2 - 切削工具

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Publication number: JP5350149B2
Application number: JP2009205779A
Authority: JP
Inventors: 伸二行成
Original assignee: ダイジ▲ェ▼ット工業株式会社
Priority date: 2009-09-07
Filing date: 2009-09-07
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2029-09-07
Also published as: JP2011056594A

Description

本発明は、先端部に切刃が一体形成された切削工具ヘッド部の後部に設けられた雄ねじ部を、この切削工具ヘッド部を保持する切削工具保持部の先端部に設けられた雌ねじ部に螺合させて、切削工具ヘッド部を切削工具保持部の先端部に着脱自在に装着させる切削工具に関するものであり、特に、上記の切削工具ヘッド部と切削工具保持部とを超硬合金で構成し、突き出し量の多い切削加工においても、精度の良い加工が適切に行えるようにした点に特徴を有するものである。

従来、切削工具としては、一般に、鋼製のシャンクの先端部に超硬合金で構成された刃先をロウ付けしたものや、超硬合金で構成されたチップをねじ止めしたものが用いられている。

しかし、このような切削工具を用いて突き出し量の大きい切削加工を行った場合、シャンク部分の剛性が低いため、精度の良い切削加工ができず、特に、高速、高送りでの切削加工を行った場合には、刃先にびびりが生じて、刃先が欠損する等の問題があった。

また、上記のような切削工具の剛性を高めるため、先端部に切刃が形成された切削工具全体を超硬合金で構成したものも用いられている。

ここで、このような切削工具全体を超硬合金で構成したものは、そのコストが高くつき、また刃先をある程度再研磨して使用することができるが、刃先の径が小さくなったり、大きな欠けが生じたりした場合には、再研磨することができなくなって、この切削工具を廃棄せざるを得なくなり、コストや環境面において問題があった。さらに、近年においては、切刃が設けられた部分の表面にＴｉＡｌＮ等の硬質物質をＰＶＤ法等によって被覆することが行われるが、上記のように切削工具全体を超硬合金で構成したものにおいて、刃先を再研磨した後、再度、硬質物質を被覆させる場合には、切削工具全体をＰＶＤ装置等に入れて処理しなければならず、嵩張ると共に、被覆に要するコストも高くつくという問題があった。

また、従来においては、特許文献１，２等に示されるように、切刃が設けられる切削工具ヘッド部と、この切削工具ヘッド部を保持する切削工具保持部とを着脱自在に装着させるようにした切削工具が提案されている。

ここで、特許文献１においては、切削工具ヘッド部と切削工具保持部とを超硬合金で構成した場合、この切削工具ヘッド部と切削工具保持部とをねじ連結式にすることが困難であるとして、鋼製の切削工具ヘッド部に超硬合金の切刃をロウ付けすると共に、この鋼製の切削工具ヘッド部に設けた雄ねじ部を、鋼製の切削工具保持部に設けた雌ねじ部に螺合させるようにしたものが示されている。

しかし、特許文献１の切削工具の場合、鋼製の切削工具ヘッド部と鋼製の切削工具保持部とを用いているため、切削工具全体としての剛性が低く、前記のように突き出し量の大きい切削加工を行った場合には、精度の良い切削加工ができず、特に、高速、高送りでの切削加工を行う場合には、刃先にびびりが生じて、刃先が欠損する等の問題があった。

また、特許文献２においては、超硬合金製の刃先交換式チップをねじ止めした鋼製の切削工具ヘッド部に雄ねじ部を設け、この雄ねじ部を超硬合金製の切削工具保持部に設けた雌ねじ部に螺合させるようにした切削工具や、切刃が一体形成された超硬合金製の切削工具ヘッド部と、超硬合金製の切削工具保持部とにそれぞれ雌ねじ部を設け、この切削工具ヘッド部と切削工具保持部とを合金鋼製のアダプターボルトに螺合させて、切削工具ヘッド部と切削工具保持部とを締結させるようにしたものが示されている。

しかし、超硬合金製の刃先交換式チップをねじ止めした鋼製の切削工具ヘッド部の場合、刃先交換式チップの取付位置が制限され、先端部の外周に多数の切刃を有するエンドミルや、強ねじれのボールノーズのエンドミル等に利用することは困難であった。また、上記の鋼製の切削工具ヘッドに設けた雄ねじ部を、超硬合金製の切削工具保持部に設けた雌ねじ部に螺合させるようにした場合、鋼製の切削工具ヘッド部に設けた雄ねじ部の剛性が低いため、前記のように突き出し量の大きい切削加工を行った場合には、精度の良い切削加工ができず、特に、高速、高送りでの切削加工を行う場合には、刃先にびびりが生じて、刃先が欠損する等の問題があった。

また、切刃が一体形成された超硬合金製の切削工具ヘッド部と、超硬合金製の切削工具保持部とにそれぞれ雌ねじ部を設け、この切削工具ヘッド部と切削工具保持部とをそれぞれ合金鋼製のアダプターボルトに螺合させて、切削工具ヘッド部と切削工具保持部とを締結させる場合、作業の工程数が多くなって、作業が面倒になると共に、アダプターボルトの剛性が低いため、前記のように突き出し量の大きい切削加工を行った場合には、精度の良い切削加工ができず、特に、高速、高送りでの切削加工を行う場合には、刃先にびびりが生じて、刃先が欠損する等の問題があった。

特開２００２−１０３１３０号公報特開２００５−１４２０５号公報

本発明は、先端部に切刃が一体形成された切削工具ヘッド部の後部に設けられた雄ねじ部を、この切削工具ヘッド部を保持する切削工具保持部の先端部に設けられた雌ねじ部に螺合させて、切削工具ヘッド部を切削工具保持部の先端部に着脱自在に装着させるようにした切削工具において、切削工具ヘッド部と切削工具保持部とを超硬合金で構成した場合においても、切削工具ヘッド部と切削工具保持部とを適切に連結することができるようにし、突き出し量の多い切削加工においても、精度の良い加工が適切に行えるようにすることを課題とするものである。

本発明においては、上記のような課題を解決するため、先端部に切刃が一体形成された切削工具ヘッド部の後部に設けられた雄ねじ部を、この切削工具ヘッド部を保持する切削工具保持部の先端部に設けられた雌ねじ部に螺合させて、切削工具ヘッド部を切削工具保持部の先端部に着脱自在に装着させる切削工具において、切削工具ヘッド部と切削工具保持部とを超硬合金で構成すると共に、切削工具保持部における雌ねじ部のヤング率を、切削工具ヘッド部における雄ねじ部のヤング率より低くした。

ここで、上記の切削工具において、切削工具保持部における雌ねじ部のヤング率を、切削工具ヘッド部における雄ねじ部のヤング率より低くするにあたっては、例えば、切削工具保持部を構成する超硬合金に、切削工具ヘッド部を構成する超硬合金よりもヤング率が低いものを用いるようにすることができる。

また、超硬合金を真空又は減圧条件で焼結させた場合、その表面の焼結肌の部分にＣｏが滲み出して、表面の焼結肌におけるＣｏ量が超硬合金内部に比べて多くなり、表面の焼結肌のヤング率が超硬合金内部のヤング率よりも小さくなる。このため、上記の切削工具保持部における雌ねじ部を研磨加工されていない焼結肌のままにする一方、上記の切削工具ヘッド部の雄ねじ部を研磨加工して焼結肌の部分を除去することにより、切削工具保持部と切削工具ヘッド部とに同じ超硬合金を用いた場合においても、切削工具保持部における雌ねじ部のヤング率を、上記の切削工具ヘッド部における雄ねじ部のヤング率より低くすることができる。

また、上記のように超硬合金で構成された切削工具ヘッド部と切削工具保持部とに雄ねじ部と雌ねじ部とを、例えば、ＪＩＳ規格Ｂ０２０５−１に規定されるように作製した場合、その作製に誤差が生じると、超硬合金で構成された雄ねじ部と雌ねじ部とを螺合させて、切削工具ヘッド部を切削工具保持部の先端部に装着させる際に、ねじ山が干渉したり、部分接触による応力集中によってねじ山が欠損するおそれが生じる。一方、ＪＩＳ規格Ｂ０２０５−１に規定されるものに対して、上記の雄ねじ部と雌ねじ部とが接触する面積を小さくしすぎると、雄ねじ部と雌ねじ部との間の締結力が小さくなって、切削工具ヘッド部を切削工具保持部に対して十分に固定させることが困難になる。このため、上記の切削工具においては、上記のＪＩＳ規格に規定される雌ねじの谷の径をＤ、ねじピッチをＰとした場合に、上記の切削工具ヘッド部の雄ねじ部における雄ねじの外径ｄａが（Ｄ−０.４Ｐ）≦ｄａ＜Ｄ、上記の切削工具保持部の雌ねじ部における雌ねじの内径Ｄｂが（Ｄ−１.０８２５Ｐ）＜Ｄｂ≦（Ｄ−０．７３６１Ｐ）の条件を満たすようにすることが好ましい。

また、超硬合金で構成された切削工具ヘッド部の雄ねじ部と切削工具保持部の雌ねじ部との軸心とが一致していない状態で、この雄ねじ部と雌ねじ部とを螺合させる場合においても、部分接触による応力集中によってねじ山が欠損するおそれが生じる。このため、上記の切削工具ヘッド部に設ける雄ねじ部の先端部をテーパー状に収縮させて、雄ねじ部が雌ねじ部に浅く挿入された状態におけるねじの噛み込みが少なくすることが好ましい。

なお、上記の切削工具ヘッド部や切削工具保持部に用いる超硬合金とは、一般に、主成分となるＷＣと、ＣｏやＮｉ等の鉄族金属とを焼結させたものであるが、耐摩耗性を向上させたり、焼結中の粒成長を抑制したりするために、少量のＣｒ₃Ｃ₂，ＶＣ，ＴａＣ，ＴｉＣ等を加えたものも用いられる。そして、このような超硬合金のヤング率はその組成により多少変化するが、一般に４５０〜６５０ＧＰａ程度であり、ヤング率が２１０ＧＰａ程度の鋼材に比べて、ヤング率が高く、このような超硬合金を切削工具ヘッド部や切削工具保持部に用いると、切削工具の剛性が大幅に向上される。

本発明の切削工具においては、先端部に切刃が一体形成された切削工具ヘッド部の後部に設けられた雄ねじ部を、この切削工具ヘッド部を保持する切削工具保持部の先端部に設けられた雌ねじ部に螺合させて、切削工具ヘッド部を切削工具保持部の先端部に着脱自在に装着させるにあたり、上記の切削工具ヘッド部と切削工具保持部とを超硬合金で構成したため、切削工具全体の剛性が高くなる。

また、本発明の切削工具においては、上記の切削工具保持部における雌ねじ部のヤング率を上記の切削工具ヘッド部における雄ねじ部のヤング率より低くしたため、切削工具ヘッド部の雄ねじ部を切削工具保持部の雌ねじ部に強く締め付けた場合には雌ねじ部が弾性変形し、ねじ山が干渉したり、部分接触による応力集中によってねじ山が欠損したりするのが防止される。

この結果、本発明の切削工具においては、切削工具ヘッド部と切削工具保持部とを超硬合金で構成して切削工具全体の剛性を高くすることができると共に、切削工具ヘッド部の雄ねじ部を切削工具保持部の雌ねじ部に強く締め付けて、切削工具ヘッド部を切削工具保持部に強固に固定することができ、突き出し量の大きい切削加工を行う場合にも、精度の良い切削加工が行えるようになると共に、高速、高送りでの切削加工を行う場合にも、刃先にびびりが生じて、刃先が欠損したりするということもなくなる。

また、本発明の切削工具においては、切削工具ヘッド部を切削工具保持部の先端部に着脱自在に装着させるようにしたため、切削工具ヘッド部を取り外して、その先端部における切刃を再研磨したり、ＴｉＡｌＮ等の硬質物質を再被覆させたりすることができ、先端部に切刃が形成された切削工具全体を超硬合金で構成したものに比べて、これらの作業が簡単かつ低コストで行えるようになると共に、刃先の径が小さくなったり、大きな欠けが生じたりして、再研磨することができなくなった場合にも、この切削工具ヘッド部だけを交換するだけでよくなる。

本発明の一実施形態に係る切削工具に用いる切削工具ヘッド部の概略側面図及び概略正面図である。同実施形態に係る切削工具に用いる切削工具保持部を一部断面した概略側面図である。ＪＩＳ規格Ｂ０２０５−１に規定される雄ねじと雌ねじとの螺合状態を示した拡大断面説明図である。上記の実施形態に係る切削工具において、切削工具ヘッド部の雄ねじ部における雄ねじと、切削工具保持部の雌ねじ部における雌ねじとの螺合状態を示した拡大断面説明図である。上記の実施形態に係る切削工具において、切削工具ヘッド部の雄ねじ部を切削工具保持部の雌ねじ部に螺合させて、切削工具ヘッド部を切削工具保持部の先端部に装着させた状態を示した概略側面図である。上記の実施形態に係る切削工具において、切削工具ヘッド部の雄ねじ部を切削工具保持部の雌ねじ部に螺合させて締結させる工程を示した部分断面説明図である。上記の実施形態に係る切削工具をアーバーに装着させた状態を示した概略説明図である。本発明の実施例１の切削工具において、切削工具ヘッド部における各部の長さ等を示す概略側面図及び概略正面図である。上記の実施例１の切削工具において、切削工具保持部における各部の長さ等を示す一部断面した概略側面図である。比較例１の切削工具に使用したアダプターボルトの概略側面図である。

以下、この発明の実施形態に係る切削工具を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、この発明における切削工具は、特に下記の実施形態に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。

この実施形態の切削工具１においては、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、超硬合金で構成された切削工具ヘッド部１０の先端部１０ａの外周に、複数のねじれ溝１１ａに沿った複数（図に示す例では８つ）の切刃１１が形成されている。そして、このように切刃１１が形成された先端部１０ａの後端中央部から後方に向けて、この先端部１０ａよりも小径になった第１突出部１２と、この第１突出部１２よりも小径になった第２突出部１３と、この第２突出部１３とねじの外径が略同径になった雄ねじ部１４とが連続して設けられ、この雄ねじ部１４の先端部がテーパー状に収縮するように形成されている。

また、この切削工具ヘッド部１０においては、上記の先端部１０ａの外周面に、この切削工具ヘッド部１０をトルクレンチ（図示せず）等によって後述する切削工具保持部２０に締結させるための平坦部１５が設けられると共に、この切削工具ヘッド部１０の中心部を貫通するようにして冷却媒体を切削工具ヘッド部１０の先端に案内するための案内穴１６が設けられている。

なお、上記の切削工具ヘッド部１０においては、上記の切刃１１の硬度を高めるため、切刃１１が設けられた先端部１０ａの表面に、ＰＶＤ法等によりＴｉＡｌＮ等の硬質物質を被覆させたり、上記の切刃１１の刃先部分をＣＢＮ焼結体やダイヤモンド焼結体で構成させたりすることもできる。

一方、上記の切削工具ヘッド部１０を保持する切削工具保持部２０は上記の切削工具ヘッド部１０よりもヤング率の低い超硬合金で構成され、図２に示すように、その先端面の中央部から後方に向けて、上記の第１突出部１２が嵌め合わされる第１凹部２１と、この第１凹部２１よりも若干大径になった第２凹部２２と、上記の雄ねじ部１４が螺合される雌ねじ部２３とが連通して設けられている。また、この切削工具保持部２０の中心部にも、上記の切削工具ヘッド部１０の案内穴１６と連通するようにして冷却媒体を案内するための案内穴２４が設けられている。

また、上記のように切削工具ヘッド部１０に雄ねじ部１４を、切削工具保持部２０に雌ねじ部２３を設けるにあたり、切削工具ヘッド部１０の雄ねじ部１４を研磨加工する一方、切削工具保持部２０の雌ねじ部２３を研磨加工せずに焼結肌のままにし、その表面におけるＣｏ量が多い状態にして、この切削工具保持部２０における雌ねじ部２３のヤング率をさらに低下させるようにすることもできる。

ここで、上記のように切削工具保持部２０を切削工具ヘッド部１０よりもヤング率の低い超硬合金で構成したり、切削工具ヘッド部１０の雄ねじ部１４を研磨加工する一方、切削工具保持部２０の雌ねじ部２３を焼結肌のままにして、切削工具保持部２０における雌ねじ部２３のヤング率を、切削工具ヘッド部１０における雄ねじ部１４のヤング率よりも低くすると、切削工具ヘッド部１０の雄ねじ部１４を切削工具保持部２０の雌ねじ部２３に強く締め付けた場合に、切削工具保持部２０の雌ねじ部２３が弾性変形し、切削工具ヘッド部１０の雄ねじ部１４が切削工具保持部２０の雌ねじ部２３に強く締め付けられて、切削工具ヘッド部１０が切削工具保持部２０に強固に固定されるようになると共に、ねじ山が干渉したり、部分接触による応力集中によってねじ山が欠損したりするのが防止される。

また、上記のように切削工具ヘッド部１０に雄ねじ部１４を、切削工具保持部２０に雌ねじ部２３を設ける場合において、ＪＩＳ規格Ｂ０２０５−１に規定される雄ねじと雌ねじの状態は、図３に示すように、雄ねじと雌ねじとが略密接した状態になっており、雌ねじの谷の径をＤ、ねじピッチをＰとした場合に、雄ねじの外径ｄａはｄａ＝Ｄであり、雌ねじの内径ＤｂはＤｂ＝Ｄ−１．０８２５Ｐになっている。

これに対して、この実施形態における切削工具１においては、図４に示すようになっており、上記の切削工具ヘッド部１０の雄ねじ部１４における雄ねじの外径ｄａが（Ｄ−０.４Ｐ）≦ｄａ＜Ｄ、上記の切削工具保持部２０の雌ねじ部２３における雌ねじの内径Ｄｂが（Ｄ−１.０８２５Ｐ）＜Ｄｂ≦（Ｄ−０．７３６１Ｐ）の条件を満たすようにしている。

このようにすると、図４に示すようになっており、雄ねじの山と雌ねじの谷との間、雄ねじの谷と雌ねじの山との間にそれぞれ隙間が生じ、雄ねじと雌ねじとの接触面積が上記のＪＩＳ規格に規定されるものよりも小さくなる。このため、切削工具ヘッド部１０の雄ねじ部１４や切削工具保持部２０の雌ねじ部２３が精度よく製造されていない状態や、切削工具ヘッド部１０の雄ねじ部１４と切削工具保持部２０の雌ねじ部２３との軸心とが一致していない状態で、この雄ねじ部１４と雌ねじ部２３とを螺合させる場合においても、部分接触による応力集中によってねじ山が欠損するのが抑制されるようになる。

また、上記のように切削工具ヘッド部１０の雄ねじ部１４における雄ねじの外径ｄａが（Ｄ−０.４Ｐ）≦ｄａ、切削工具保持部２０の雌ねじ部２３における雌ねじの内径ＤｂがＤｂ≦（Ｄ−０．７３６１Ｐ）の条件を満たすようにしているため、雄ねじと雌ねじとの接触面積が小さくなりすぎて、雄ねじ部１４と雌ねじ部２３との間の締結力が低下するのも防止される。なお、上記のように雄ねじ部１４と雌ねじ部２３とを螺合させる場合にねじ山が欠損するのを抑制すると共に、雄ねじ部１４と雌ねじ部２３との間の締結力を高めるためには、切削工具ヘッド部１０の雄ねじ部１４における雄ねじの外径ｄａが（Ｄ−０.４Ｐ）≦ｄａ≦（Ｄ−０.１Ｐ）、切削工具保持部２０の雌ねじ部２３における雌ねじの内径Ｄｂが（Ｄ−０．９８Ｐ）≦Ｄｂ≦（Ｄ−０．７３６１Ｐ）の条件を満たすようにすることがより好ましい。

また、この実施形態における切削工具１においては、切削工具ヘッド部１０における雄ねじ部の先端部をテーパー状に収縮させて、雄ねじ部が雌ねじ部に浅く挿入された状態におけるねじの噛み込みが少なくなるようにしている。

そして、この実施形態における切削工具１において、上記の切削工具ヘッド部１０に設けられた雄ねじ部１４を、切削工具保持部２０に設けられた雌ねじ部２３に螺合させて、図５に示すように、切削工具ヘッド部１０を切削工具保持部２０の先端部に装着させるにあたっては、図６（Ａ）に示すように、上記の切削工具ヘッド部１０における雄ねじ部１４と、切削工具保持部２０における雌ねじ部２３とが対向するようにセットする。

次いで、図６（Ｂ）に示すように、切削工具ヘッド部１０における雄ねじ部１４のテーパー状に収縮した先端部を、切削工具保持部２０に設けられた上記の第１凹部２１と第２凹部２２とを通して切削工具保持部２０における雌ねじ部２３内に導くと共に、切削工具ヘッド部１０における上記の第１突出部１２を切削工具保持部２０に設けられた上記の第１凹部２１内に嵌め合わせるようにする。この場合、上記のように雄ねじ部１４の先端部がテーパー状に収縮しているため、切削工具ヘッド部１０における第１突出部１２が切削工具保持部２０における第１凹部２１内に嵌め合わされて切削工具ヘッド部１０と切削工具保持部２０との軸心が一致するまでは、上記の雄ねじ部１４が雌ねじ部２３に歪んだ状態で噛み合うのが防止され、ねじ山に負荷が加わって、ねじ山が破損したりするのが防止される。

そして、上記のように切削工具ヘッド部１０における第１突出部１２が切削工具保持部２０における第１凹部２１内に嵌め合わされて、切削工具ヘッド部１０と切削工具保持部２０との軸心が一致した状態で、上記の切削工具ヘッド部１０を回転させて、切削工具ヘッド部１０の雄ねじ部１４を切削工具保持部２０の雌ねじ部２３に螺合させ、前記の平坦部１５を介してトルクレンチ等によりこれらを締め付けて、図６（Ｃ）に示すように、切削工具ヘッド部１０を切削工具保持部２０の先端部に装着させるようにする。

このようにして切削工具ヘッド部１０を切削工具保持部２０の先端部に装着させる場合、前記のように切削工具保持部２０における雌ねじ部２３のヤング率を、切削工具ヘッド部１０における雄ねじ部１４のヤング率を低くしているため、切削工具ヘッド部１０の雄ねじ部１４を切削工具保持部２０の雌ねじ部２３に強く締め付けても、切削工具保持部２０の雌ねじ部２３が弾性変形し、ねじ山が欠損したりするということがなく、切削工具ヘッド部１０が切削工具保持部２０に強固に取り付けられるようになる。また、切削工具ヘッド部１０の雄ねじ部１４における雄ねじの外径ｄａが（Ｄ−０.４Ｐ）≦ｄａ＜Ｄ、上記の切削工具保持部２０の雌ねじ部２３における雌ねじの内径Ｄｂが（Ｄ−１.０８２５Ｐ）＜Ｄｂ≦（Ｄ−０．７３６１Ｐ）の条件を満たすようにしているため、切削工具ヘッド部１０の雄ねじ部１４や切削工具保持部２０の雌ねじ部２３が精度よく製造されていない場合や、切削工具ヘッド部１０の雄ねじ部１４と切削工具保持部２０の雌ねじ部２３との軸心とが一致していない場合においても、部分接触による応力集中によってねじ山が欠損するのも抑制される。

そして、このように切削工具ヘッド部１０を切削工具保持部２０の先端部に装着させた切削工具１を用いて切削を行うにあたっては、この切削工具１における切削工具保持部２０の後部をアーバー２に保持させ、このアーバー２から切削工具１を所定長さ突出させ、この状態でアーバー２を介して切削工具１を回転させ、切削工具ヘッド部１０に設けられた切刃１１によって切削を行うようにする。なお、このように切削工具１を回転させて切削加工を行う場合において、切削工具１の回転によって切削工具ヘッド部１０が切削工具保持部２０から外れるのを防止するため、上記の切削工具ヘッド部１０を回転させて、切削工具ヘッド部１０の雄ねじ部１４を切削工具保持部２０の雌ねじ部２３に締め付ける方向を、切削工具１の回転方向と同方向になるようにしている。

ここで、この実施形態の切削工具１においては、雄ねじ部１４が設けられた切削工具ヘッド部１０と雌ねじ部２３が設けられた切削工具保持部２０とを超硬合金で構成し、超硬合金で構成された雄ねじ部１４と雌ねじ部２３とを締結させるようにして、切削工具１全体を超硬合金で構成したため、アーバー２から突出させる切削工具１の長さを長くして突き出し量の大きい切削加工を行う場合においても、十分な剛性が得られて、精度の良い切削加工が行えるようになる。また、この切削工具１を用いて高速、高送りでの切削加工を行う場合にも、刃先にびびりが生じて、刃先が欠損したりするということがなく、良好な切削加工が安定して行えるようになる。

次に、この発明に係る切削工具の具体的な実施例を挙げ、この実施例の切削工具においては、アーバーから突出させる切削工具の長さを長くして切削加工を行う場合においても、精度の良い切削加工が適切に行えることを、比較例を挙げて明らかにする。

（実施例１）
実施例１の切削工具においては、上記の実施形態における切削工具において、切削工具ヘッド部を構成する超硬合金に、平均粒度が１．０μｍのＷＣ微粒子を用いると共に、Ｃｏ量を１０重量％にして得たヤング率が５７０ＧＰａの超硬合金を用いる一方、切削工具ヘッド部を構成する超硬合金に、平均粒度が２．５μｍのＷＣ微粒子を用いると共に、Ｃｏ量を１５重量％にして得たヤング率が５２０ＧＰａの超硬合金を用いた。

そして、上記の切削工具ヘッド部においては、図８（Ａ），（Ｂ）に示すように、先端部における切刃の部分の外径Ｄ１を１６ｍｍ，切刃が設けられた先端部の長さＬ１を３０ｍｍ，切刃のねじれ角を４５度，切刃の軸方向の長さＬ２を１６ｍｍ，切刃部分の心厚Ｄ２を１２ｍｍ，先端部から後方に設けられた第１突出部と第２突出部と雄ねじ部との全体の長さＬ３を１７．５ｍｍ，第１突出部における直径Ｄ３を８．５ｍｍ，その長さＬ４を５ｍｍ，雄ねじ部における有効ねじ部長さＬ５を９ｍｍにし、上記の雄ねじ部における雄ねじの外径ｄａを７．６ｍｍ，ねじピッチＰを１．２５ｍｍ，雄ねじ部の先端から４ｍｍの部分におけるテーパー状に収縮した部分の傾斜角θを１０度にした。また、上記のような切刃が設けられた先端部分をＰＶＤ法によりＴｉＡｌＮ膜で被覆した。

また、上記の切削工具保持部においては、図９に示すように、その全長Ｌ６を９５ｍｍ，第１凹部の長さＬ７を６．５ｍｍ，第２凹部の長さＬ８を３．５ｍｍ，雌ねじ部の長さＬ９を１０．５ｍｍにし、上記の雌ねじの谷の径Ｄを８ｍｍ，雌ねじの内径Ｄｂを６．９７２ｍｍ，ねじピッチＰを１．２５ｍｍにした。なお、雌ねじ部は研磨を行わずに焼結肌のままにした。ここで、研磨を行った部分と研磨を行っていない部分とにおけるＣｏ量をＥＰＭＡ分析した結果、研磨を行った部分のＣｏ量は１４．９重量％であったのに対して、研磨を行っていない部分のＣｏ量は２０．２重量％になっており、研磨を行っていない部分におけるＣｏ量が増加していた。

なお、この切削工具においては、上記の切削工具ヘッド部の雄ねじ部における雄ねじの外径ｄａと、ねじピッチＰと、雌ねじの谷の径Ｄと、雌ねじの内径Ｄｂとが、ｄａ＝Ｄ−０.３２Ｐ、Ｄｂ＝Ｄ−０.８２２Ｐになっていた。

そして、この実施例１の切削工具においては、上記の切削工具ヘッド部における雄ねじ部を切削工具保持部における雌ねじ部に螺合させ、トルクレンチを用い２３Ｎ・ｍの締付けトルクで締結させて、切削工具ヘッド部を切削工具保持部の先端部に装着させた。

（比較例１）
比較例１の切削工具においては、上記の実施例１と同じ切削工具保持部を用いるようにした。

一方、切削工具ヘッド部としては、上記の実施例１の切削工具ヘッド部における先端部の後端面の中央部に、上記の切削工具保持部と同じ第１凹部と第２凹部と雌ねじ部とを連通するように設けた。なお、この比較例１においても、切刃が設けられた先端部分をＰＶＤ法によりＴｉＡｌＮ膜で被覆した。

そして、この比較例１においては、図１０に示すアダプターボルト３０を用いて、上記の切削工具ヘッド部と切削工具保持部とを連結させるようにした。

ここで、このアダプターボルトを製造するにあたっては、超硬合金ではなく、ヤング率が２１０ＧＰａの合金鋼ＳＣＭ４４０を用いた。

そして、このアダプターボルト３０は、図１０に示すように、全長Ｌ１０が３５ｍｍであり、大径になった中央部分３１の直径Ｄ１０を、上記の第１突出部における直径Ｄ３と同じ８．５ｍｍに，その長さＬ１１を上記の第１突出部の長さＬ４の倍の１０ｍｍにし、この中央部分の両側に小径部分３２，３２を介して、それぞれ有効ねじ部長さＬ１２が９ｍｍになったねじ部３３，３３を設けた。また、このアダプターボルト３０の中心部を貫通するようにして冷却媒体を切削工具ヘッド部の先端に案内するための案内穴３４を設けた。なお、このアダプターボルト３０において、その両側に設ける上記のねじ部３３，３３の形状は、上記の実施例１の雄ねじ部と同様にし、その外径ｄａを７．６ｍｍ，ねじピッチＰを１．２５ｍｍ，雄ねじ部の先端から４ｍｍの部分におけるテーパー状に収縮した部分の傾斜角θを１０度にした。

そして、上記の実施例１及び比較例１の各切削工具を用いて、ＳＵＳ３０４からなる被削材を片削り切削する切削テストを行った。

ここで、上記の切削テストを行うにあたっては、実施例１及び比較例１の各切削工具を、それぞれアーバーからの突出長さが７０ｍｍになるようにして、図７に示すように、各切削工具における切削工具保持部の後部をアーバーに保持させた。

そして、各切削工具における案内穴から冷却媒体を供給しながら、それぞれ切削速度Ｖｃ＝１５０ｍ／ｍｉｎ，軸方向の切込みａｐ＝１２．０ｍｍ，径方向の切込みａｅ＝０．３ｍｍ，１回転当たりの送り量ｆ＝１．２ｍｍ／ｒｅｖの条件で切削テストを行い、切削加工後の加工面における表面粗さを調べ、算術平均粗さＲａと、十点平均粗さＲｚと求め、その結果を下記の表１に示した。

この結果、超硬合金で構成された切削工具ヘッド部の雄ねじ部を超硬合金で構成された切削工具保持部の雌ねじ部に締結させた実施例１の切削工具を用いた場合には、超硬合金で構成された切削工具ヘッド部と切削工具保持部とを、超硬合金ではない通常の合金鋼で構成されたアダプターボルトを用いて締結させた比較例１の切削工具を用いた場合に比べて、切削加工面における算術平均粗さＲａ及び十点平均粗さＲｚの値が何れも低下しており、表面状態が良好な切削加工が行えた。これは、上記の実施例１の切削工具においては、切削工具全体としての剛性が高くて、切削時にびびりが発生するのが抑制されたのに対して、比較例１の切削工具においては、上記のアダプターボルトの剛性が低くて、切削時にビビりが発生したためであると考えられる。

（比較例２）
比較例２においては、実施例１と同じ形状になった切刃を有する切削工具ヘッド部と切削工具保持部とが一体になった切削工具を、上記の実施例１における切削工具ヘッド部と同じヤング率が５７０ＧＰａの超硬合金を用いて作製した。なお、この比較例２においても、切刃が設けられた先端部分をＰＶＤ法によりＴｉＡｌＮ膜で被覆した。

そして、上記の実施例１及び比較例２の各切削工具を用いて、硬度がＨＲＣ４０のプリハードン鋼からなる被削材を切削する切削テストを行った。

ここで、上記の切削テストを行うにあたっては、実施例１及び比較例２の各切削工具を、それぞれアーバーからの突出長さが７０ｍｍになるようにして、アーバーに保持させた。

そして、各切削工具における案内穴から冷却媒体を供給しないようにして、それぞれ切削速度Ｖｃ＝１７６ｍ／ｍｉｎ，軸方向の切込みａｐ＝１０．０ｍｍ，径方向の切込みａｅ＝０．２ｍｍの条件で、最初は１回転当たりの送り量ｆを０．２ｍｍ／ｒｅｖにして一定長さ切削し、その後、１回転当たりの送り量ｆを０．２ｍｍ／ｒｅｖずつ順々に増加させて切削を行った。

この結果、上記の実施例１及び比較例２の何れの切削工具においても、１回転当たりの送り量ｆが５．０ｍｍ／ｒｅｖに達した時点においても、切刃に欠損が生じたり、びびりが発生したりするということもなく、良好な切削加工が行えた。

これは、超硬合金で構成された切削工具ヘッド部の雄ねじ部を超硬合金で構成された切削工具保持部の雌ねじ部に締結させた実施例１の切削工具も、切削工具ヘッド部と切削工具保持部とが一体になった超硬合金からなる比較例２の切削工具と同様に、高い剛性を有し、高送りでの切削加工を行う場合にも、刃先にびびりが生じるのが防止されたためであると考えられる。

１切削工具
２アーバー
１０切削工具ヘッド部
１０ａ先端部
１１切刃
１１ａねじれ溝
１２第１突出部
１３第２突出部
１４雄ねじ部
１５平坦部
１６案内穴
２０切削工具保持部
２１第１凹部
２２第２凹部
２３雌ねじ部
２４案内穴
Ｄ雌ねじの谷の径
Ｄｂ雌ねじの内径
ｄａ雄ねじの外径
Ｐねじピッチ

Claims

先端部に切刃が一体形成された切削工具ヘッド部の後部に設けられた雄ねじ部が、この切削工具ヘッド部を保持する切削工具保持部の先端部に設けられた雌ねじ部に螺合されて、切削工具ヘッド部が切削工具保持部の先端部に着脱自在に装着される切削工具において、切削工具ヘッド部と切削工具保持部とが超硬合金で構成されると共に、切削工具保持部における雌ねじ部のヤング率が、切削工具ヘッド部における雄ねじ部のヤング率より低くなっていることを特徴とする切削工具。
請求項１に記載の切削工具において、上記の切削工具保持部を構成する超硬合金のヤング率が、上記の切削工具ヘッド部を構成する超硬合金のヤング率よりも低いことを特徴とする切削工具。
請求項１又は請求項２に記載の切削工具において、上記の切削工具保持部における雌ねじ部が研磨加工されていない焼結肌のままであり、上記の切削工具ヘッド部の雄ねじ部が研磨加工されていることを特徴とする切削工具。
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の切削工具において、ＪＩＳ規格の雌ねじの谷の径をＤ、ねじピッチをＰとした場合に、上記の切削工具ヘッド部の雄ねじ部における雄ねじの外径ｄａが（Ｄ−０.４Ｐ）≦ｄａ＜Ｄ、上記の切削工具保持部の雌ねじ部における雌ねじの内径Ｄｂが（Ｄ−１.０８２５Ｐ）＜Ｄｂ≦（Ｄ−０．７３６１Ｐ）の条件を満たすことを特徴とする切削工具。
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の切削工具において、上記の切削工具ヘッド部に設けられた雄ねじ部の先端部がテーパー状に収縮されていることを特徴とする切削工具。