JP5790566B2 - Fastening mechanism for cutting head and head exchangeable cutting tool using the same - Google Patents
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Description
本発明は、切削ヘッドの締結機構及びこれを用いたヘッド交換式切削工具に関するものである。 The present invention relates to a fastening mechanism for a cutting head and a head exchangeable cutting tool using the same.
従来のヘッド交換式切削工具として、例えば、JIS B 4214に規定されるシェルエンドミル(切削ヘッド)がJIS B 4216に規定されるカッタアーバ(工具本体)の先端部に装着されてなるものが知られている。シェルエンドミルは、筒状をなし、その軸方向に貫通する孔部と、前記軸方向を向く先端面及び前記軸方向に垂直な径方向を向く外周面に形成された切れ刃とを備えている。シェルエンドミルは、その孔部がカッタアーバの先端部(インロー部)に嵌合された状態で、ねじ部材等で固定される。そして、カッタアーバが工作機械の主軸等に装着され、その回転軸(中心軸)回りに回転させられることにより、シェルエンドミルの切れ刃で被削材を切削(転削)加工する。 As a conventional head-exchangeable cutting tool, for example, a shell end mill (cutting head) defined in JIS B 4214 is mounted on the tip of a cutter arbor (tool body) defined in JIS B 4216 is known. Yes. The shell end mill has a cylindrical shape, and includes a hole portion that penetrates in the axial direction, a tip surface that faces the axial direction, and a cutting edge that is formed on an outer peripheral surface that faces a radial direction perpendicular to the axial direction. . The shell end mill is fixed by a screw member or the like in a state where the hole portion is fitted to the tip end portion (inlay portion) of the cutter arbor. Then, the cutter arbor is mounted on the main shaft of the machine tool and is rotated around its rotation axis (center axis), thereby cutting (rolling) the workpiece with the cutting edge of the shell end mill.
この種のヘッド交換式切削工具では、切削加工の品位を確保するため、カッタアーバに対してシェルエンドミルを同軸(同心)に位置決め(芯合せ)する必要がある。
例えば、下記特許文献1に示されるヘッド交換式切削工具は、交換刃具(切削ヘッド)と、専用のシャンク(工具本体)と、シャンクに対して螺合により交換刃具を固定する取付ねじとを備えている。そして、取付ねじの胴部に設けられた嵌合軸部が、交換刃具及びシャンクの各嵌合穴に嵌合させられることにより、該嵌合軸部を介して、交換刃具とシャンクとが互いに同軸に芯合せされるようになっている。
In this type of head interchangeable cutting tool, it is necessary to position (center) the shell end mill coaxially (concentrically) with respect to the cutter arbor in order to ensure the quality of the cutting process.
For example, the head exchangeable cutting tool disclosed in Patent Document 1 below includes an exchange blade (cutting head), a dedicated shank (tool body), and a mounting screw for fixing the exchange blade to the shank by screwing. ing. Then, the fitting shaft provided on the body of the mounting screw is fitted into the fitting holes of the exchange blade and the shank, so that the exchange blade and the shank are mutually connected via the fitting shaft. It is designed to be coaxially aligned.
しかしながら、前述した従来のヘッド交換式切削工具では、下記の課題があった。
すなわち、一般的なシェルエンドミルとカッタアーバからなるヘッド交換式切削工具では、カッタアーバに対してシェルエンドミルを精度よく芯合せすることが難しかった。
一方、例えば上記特許文献1のように、専用の工具本体を用いることにより、該工具本体に対して切削ヘッドを比較的精度よく芯合せしやすくなるが、工具の構造が複雑となり、またこれらの嵌合(連結)部分においては高精度な研削加工等が必要であり、製造が複雑となっていた。特に、切削ヘッドは超硬合金等の硬質材料からなる焼結体で作製される場合があり、加工が難しかった。また、一般のカッタアーバ等を工具本体として用いることができないために、汎用性に課題を有していた。
However, the conventional head exchangeable cutting tool described above has the following problems.
That is, it is difficult to accurately align the shell end mill with the cutter arbor with a head exchangeable cutting tool composed of a general shell end mill and cutter arbor.
On the other hand, for example, as in the above-mentioned Patent Document 1, the use of a dedicated tool body makes it easy to align the cutting head with respect to the tool body with relatively high accuracy, but the structure of the tool becomes complicated, and these The fitting (connecting) portion requires high-precision grinding and the like, and manufacturing is complicated. In particular, the cutting head may be made of a sintered body made of a hard material such as a cemented carbide, which is difficult to process. Further, since a general cutter arbor or the like cannot be used as a tool body, there is a problem in versatility.
また、従来のヘッド交換式切削工具では、切削ヘッドの交換等の必要性から、該切削ヘッドと工具本体の先端部との嵌合部分は一般にすきま嵌めとされていて、芯合せの精度を十分に高めることは難しかった。 In addition, with conventional head-changing cutting tools, due to the necessity of exchanging the cutting head, etc., the fitting portion between the cutting head and the tip of the tool body is generally a clearance fit, so that the centering accuracy is sufficient. It was difficult to increase.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、構造及び製造を複雑にすることなく、工具本体に対して切削ヘッドを精度よく同軸に簡単に芯合せでき、高品位な切削加工を安定して行うことができるとともに、該工具本体として一般のカッタアーバ等を用いることが可能であり、製造費用を削減でき、汎用性に優れた切削ヘッドの締結機構及びこれを用いたヘッド交換式切削工具を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the cutting head can be easily and accurately coaxially aligned with the tool main body without complicating the structure and manufacturing, and high-quality cutting. It is possible to stably perform machining, and it is possible to use a general cutter arbor as the tool body, reducing the manufacturing cost, and versatile cutting head fastening mechanism, and head replacement using this It aims at providing a type cutting tool.
このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
すなわち、本発明は、軸状をなす工具本体の先端部に、筒状の切削ヘッドを締結するための切削ヘッドの締結機構であって、切削ヘッドは、その軸方向に貫通する孔部と、前記軸方向を向く先端面及び前記軸方向に垂直な径方向を向く外周面の少なくともいずれかに形成された切れ刃とを有し、前記切削ヘッドの孔部内には、前記工具本体の先端部の前記径方向の外側に嵌合可能な筒状の締結部材が設けられるとともに、この締結部材の前記軸方向に沿う前記工具本体とは反対側には、前記締結部材に螺合されることにより前記切削ヘッドに対して前記締結部材を前記工具本体とは反対側に引き上げ可能な筒状の締め付け部材が配設され、前記切削ヘッドの孔部の内周面には、前記軸方向に沿って前記工具本体とは反対側に向かうに従い漸次縮径するヘッドテーパ面が形成され、前記締結部材の外周面のうち、前記軸方向に沿う前記工具本体の先端部に対応する位置には、前記軸方向に沿って前記工具本体とは反対側に向かうに従い漸次縮径するとともに、前記ヘッドテーパ面に当接される締結テーパ面が形成されていて、前記締め付け部材をねじ込んで前記締結部材を引き上げることにより、前記ヘッドテーパ面と前記締結テーパ面とが互いに摺接しつつ、前記締結部材とともに前記切削ヘッドが前記工具本体の先端部に芯合せされ、前記締結部材及び前記締め付け部材に挿通されて、前記工具本体の先端部に穿設された雌ねじ部に螺合するねじ部材が設けられるとともに、前記ねじ部材をねじ込むことによって、該ねじ部材の頭部が前記締め付け部材を前記軸方向の前記工具本体側へ向けて押圧するようにしたことを特徴としている。
また、本発明は、切削ヘッドと、前記切削ヘッドが着脱可能に装着される工具本体と、を備えたヘッド交換式切削工具であって、前述の切削ヘッドの締結機構を用いたことを特徴としている。
In order to solve such problems and achieve the above object, the present invention proposes the following means.
That is, the present invention is a cutting head fastening mechanism for fastening a cylindrical cutting head to a tip portion of an axial tool body, the cutting head including a hole penetrating in the axial direction, A cutting edge formed on at least one of a front end surface facing the axial direction and an outer peripheral surface facing a radial direction perpendicular to the axial direction, and a front end portion of the tool main body in a hole of the cutting head A cylindrical fastening member that can be fitted to the outside in the radial direction is provided, and on the opposite side of the fastening member along the axial direction of the fastening member, the fastening member is screwed to the fastening member. A cylindrical fastening member capable of pulling up the fastening member to the opposite side of the tool main body with respect to the cutting head is disposed, and an inner peripheral surface of the hole of the cutting head extends along the axial direction. Gradually toward the opposite side of the tool body A head taper surface is formed, and a position corresponding to a tip end portion of the tool body along the axial direction on the outer peripheral surface of the fastening member is opposite to the tool body along the axial direction. A fastening taper surface that is gradually reduced in diameter toward the head and abutted against the head taper surface is formed, and by screwing the fastening member and pulling up the fastening member, the head taper surface and the fastening taper surface Are internally threaded with the cutting member being centered on the distal end portion of the tool main body and being inserted into the fastening member and the fastening member, and being drilled at the distal end portion of the tool main body. A screw member that is screwed onto the screw member, and screwing the screw member so that the head of the screw member causes the clamping member to move in the axial direction. It is characterized in that so as to press toward the side.
Further, the present invention is a head replaceable cutting tool comprising a cutting head and a tool body to which the cutting head is detachably mounted, wherein the cutting head fastening mechanism is used. Yes.
本発明の切削ヘッドの締結機構及びこれを用いたヘッド交換式切削工具では、切削ヘッドの孔部内に締結部材が設けられるとともに、この締結部材が工具本体の先端部(ホルダインロー部)の径方向外側に嵌合可能とされていて、該締結部材に螺合される締め付け部材を締め付けていくと(ねじ込んでいくと)、締結部材が切削ヘッド及び工具本体の先端部に対して、工具本体とは反対側(工具先端側)に向けて、移動させられる(引き上げられる)。 In the cutting head fastening mechanism and the head exchangeable cutting tool using the same according to the present invention, a fastening member is provided in the hole of the cutting head, and the fastening member serves as a radial direction of the tip end portion (holder inlay portion) of the tool body. When the fastening member that can be fitted to the outside and is screwed into the fastening member is tightened (screwed in), the fastening member is in contact with the cutting head and the tip of the tool body, Is moved (raised) toward the opposite side (tool tip side).
この移動にともなって、締結部材の締結テーパ面が、切削ヘッドのヘッドテーパ面に対して摺接されつつ強く押し付けられ、これにより締結部材と切削ヘッドとが同軸に芯合せされる。ここで、締結部材は工具本体の先端部に嵌合されて同軸とされているから、切削ヘッドは、該締結部材を介して工具本体に対しても精度よく芯合せされるようになっている。また、締結部材が弾性変形可能な材料で形成されている場合には、前述のように締結テーパ面とヘッドテーパ面とが摺接されていくときに、該締結部材における締結テーパ面部分は縮径させられて、この締結テーパ面の径方向内側に位置する工具本体の先端部に対して、締結部材が強固に嵌合することになり、これにより、あたかも締まり嵌めの如き作用を得ることができる。
つまり、締結部材を工具本体の先端部に取り付ける際には、これらの嵌合部分に僅かに隙間を設けて装着しやすくしつつも、次いで締め付け部材を締め付けていくことで、あたかも締結部材の内径を工具本体の先端部の外径よりも小さく形成してこれらを圧入させたような、強固な嵌合状態(取付剛性)及び高い求心性を得ることができるようになっている。
Along with this movement, the fastening taper surface of the fastening member is strongly pressed while being in sliding contact with the head taper surface of the cutting head, whereby the fastening member and the cutting head are coaxially aligned. Here, since the fastening member is fitted to the tip of the tool body and is coaxial, the cutting head is also accurately aligned with the tool body via the fastening member. . Further, when the fastening member is formed of an elastically deformable material, when the fastening tapered surface and the head tapered surface are brought into sliding contact as described above, the fastening tapered surface portion of the fastening member is contracted. The fastening member is firmly fitted to the distal end portion of the tool body positioned radially inside the fastening taper surface, thereby obtaining an action like an interference fit. it can.
In other words, when attaching the fastening member to the tip of the tool body, it is easy to mount the fitting part by providing a slight gap, but then tightening the fastening member, as if the inner diameter of the fastening member Is formed smaller than the outer diameter of the tip end portion of the tool main body, and a strong fitting state (attachment rigidity) and high centripetalness can be obtained.
具体的に、締め付け部材を締め付けていく際、切削ヘッドに対して締結部材が軸方向に沿って工具本体とは反対側に移動するとともに、切削ヘッドのヘッドテーパ面と、締結部材の締結テーパ面とが摺接しつつ互いに強く押し付け合うことで、切削ヘッドと締結部材とが同軸(同心)に位置決め(芯合せ)される。またこれと同時に、締結部材の締結テーパ面部分が縮径されていくことで、該締結部材の内周面と、工具本体の先端部の外周面とが互いに強く押し付け合い、締結部材と工具本体の先端部とも同軸に芯合せされる。
尚、このように締結部材を縮径させるまでに至らない場合であっても(つまり締結部材と工具本体の先端部とがすきま嵌めとされた状態であっても)、工具本体の先端部に対して切削ヘッドを精度よく芯合せできることは前述した通りである。
Specifically, when tightening the tightening member, the fastening member moves to the opposite side of the tool body along the axial direction with respect to the cutting head, and the head taper surface of the cutting head and the fastening taper surface of the fastening member Are strongly pressed against each other while being in sliding contact with each other, whereby the cutting head and the fastening member are positioned (centered) coaxially (concentrically). At the same time, the fastening taper surface portion of the fastening member is reduced in diameter so that the inner peripheral surface of the fastening member and the outer peripheral surface of the tip end portion of the tool body strongly press each other, and the fastening member and the tool body The front end of each is coaxially aligned.
Even if the fastening member does not reach the diameter reduction as described above (that is, even when the fastening member and the tip of the tool main body are in a clearance fit), the tip of the tool main body is On the other hand, the cutting head can be accurately aligned as described above.
このように、本発明によれば、簡単な構造を用いて、かつ、締め付け部材を締め付けるだけの簡単な作業によって、切削ヘッド、締結部材及び工具本体の先端部を同軸に精度よく芯合せできる。さらに、締め付け部材の締め付け量に応じて締結部材が縮径させられる場合には、これらの嵌合(連結)が、締まり嵌めの如く強固に行われて、取付剛性が十分に高められることになる。 As described above, according to the present invention, the cutting head, the fastening member, and the tip of the tool main body can be accurately and coaxially aligned with a simple structure and by a simple operation of fastening the fastening member. Further, when the diameter of the fastening member is reduced in accordance with the tightening amount of the fastening member, these fittings (connections) are performed firmly like an interference fit, and the mounting rigidity is sufficiently increased. .
さらに、切削ヘッドが例えば超硬合金等の硬質材料からなる焼結体で作製されていても、この切削ヘッドの孔部内を研削加工するようなことなく、該切削ヘッドを精度よく工具本体の回転軸(中心軸)に同軸に芯合せして装着できる。
また、工具本体に特別な構造を必要としないため、該工具本体として、例えばJIS B 4216に規定される一般のカッタアーバ等を用いることが可能である。
Furthermore, even if the cutting head is made of a sintered body made of a hard material such as cemented carbide, the cutting head can be rotated with high accuracy without grinding the inside of the hole of the cutting head. Can be mounted coaxially with the shaft (center axis).
Further, since a special structure is not required for the tool body, a general cutter arbor or the like defined in JIS B 4216 can be used as the tool body, for example.
従って、本発明によれば、構造及び製造を複雑にすることなく、工具本体に対して切削ヘッドを精度よく同軸に簡単に芯合せでき、高品位な切削加工を安定して行うことができるとともに、該工具本体として一般のカッタアーバ等を用いることが可能であり、製造費用を削減でき、汎用性に優れている。 Therefore, according to the present invention, the cutting head can be easily and accurately coaxially aligned with the tool body without complicating the structure and manufacturing, and high-quality cutting can be stably performed. A general cutter arbor or the like can be used as the tool body, manufacturing costs can be reduced, and versatility is excellent.
また、本発明の切削ヘッドの締結機構において、前記締め付け部材は、前記切削ヘッドの孔部内に収容されることとしてもよい。 In the cutting head fastening mechanism according to the present invention, the fastening member may be accommodated in a hole of the cutting head.
この場合、切削加工時に、締め付け部材が切削ヘッドから工具先端側に向けて突出するようなことがなく、よって被削材に接触することが防止されて、切削加工性が高められる。尚、さらにねじ部材の頭部が切削ヘッドの孔部内に収容されることとした場合には、切削加工性がより向上することから、好ましい。 In this case, at the time of cutting, the fastening member does not protrude from the cutting head toward the tip of the tool, and therefore, contact with the work material is prevented and cutting workability is improved. In addition, it is preferable that the head of the screw member is accommodated in the hole of the cutting head because the cutting workability is further improved.
また、本発明の切削ヘッドの締結機構において、前記切削ヘッドにおける前記軸方向に沿う前記工具本体側を向く端面と、前記工具本体における前記軸方向に沿う前記切削ヘッド側を向く端面との間に、これら端面に当接して緩衝部材が配設されることとしてもよい。 Moreover, in the fastening mechanism of the cutting head according to the present invention, between the end surface of the cutting head facing the tool body along the axial direction and the end surface of the tool body facing the cutting head along the axial direction. The buffer member may be disposed in contact with these end surfaces.
この場合、切削ヘッドは、前述したように締結部材を介して工具本体の先端部に固定(径方向支持)されるのみならず、緩衝部材を介しても工具本体に固定(軸方向支持)されることになり、よって工具本体に対する切削ヘッドの取り付け安定性が向上する。
また、切削ヘッドが例えば超硬合金等の硬質材料からなる場合に、緩衝部材が配設されていることで、該切削ヘッドが鋼材等からなる工具本体に直接接触して傷付けてしまうようなことが防止される。
In this case, the cutting head is not only fixed (radially supported) to the tip of the tool body via the fastening member as described above, but also fixed to the tool body (axially supported) via the buffer member. Therefore, the mounting stability of the cutting head with respect to the tool body is improved.
In addition, when the cutting head is made of a hard material such as cemented carbide, for example, the cushioning member is disposed, so that the cutting head is in direct contact with the tool body made of steel or the like and may be damaged. Is prevented.
本発明の切削ヘッドの締結機構及びこれを用いたヘッド交換式切削工具によれば、構造及び製造を複雑にすることなく、工具本体に対して切削ヘッドを精度よく同軸に簡単に芯合せでき、高品位な切削加工を安定して行うことができるとともに、該工具本体として一般のカッタアーバ等を用いることが可能であり、製造費用を削減でき、汎用性に優れている。 According to the fastening mechanism of the cutting head of the present invention and the head exchangeable cutting tool using the same, the cutting head can be easily and accurately coaxially aligned with the tool body without complicating the structure and manufacturing, High-quality cutting can be stably performed, and a general cutter arbor or the like can be used as the tool body, which can reduce manufacturing costs and is excellent in versatility.
以下、本発明の一実施形態に係る切削ヘッドの締結機構1及びこれを用いたヘッド交換式切削工具10について、図面を参照して説明する。
図1に示されるように、ヘッド交換式切削工具10は、シェルエンドミルである切削ヘッド2と、切削ヘッド2が着脱可能に装着されるカッタアーバ等である軸状の工具本体3とを備え、工具本体3が工作機械の主軸等に装着された状態で、その回転軸(中心軸)回りに回転させられることにより、切削ヘッド2の切れ刃4で被削材を切削(転削)加工する、刃部交換型の転削工具である。
本実施形態のヘッド交換式切削工具10は、切削ヘッド2を工具本体3に装着(締結)する部分の構造(切削ヘッドの締結機構1)において、従来にない特有の構成を備えている。
Hereinafter, a cutting head fastening mechanism 1 according to an embodiment of the present invention and a head
As shown in FIG. 1, a head
The head
図2及び図3に示されるように、本実施形態の切削ヘッドの締結機構1は、筒状をなし、その軸O方向に貫通する孔部5、及び、軸O方向の先端側を向く先端面2a及び軸O方向に垂直な径方向の外側を向く外周面2bの少なくともいずれかに形成された切れ刃4を有する切削ヘッド2と、切削ヘッド2の孔部5内に配設されるとともに、該切削ヘッド2が装着される工具本体3の先端部(ホルダインロー部)6の径方向の外側に嵌合可能な筒状の締結部材7と、同じく切削ヘッド2の孔部5内に配設されるとともに、軸O方向に沿う締結部材7の工具本体3とは反対側(つまり先端側)に位置して、締結部材7に螺合されることにより切削ヘッド2に対してこの締結部材7を工具本体3とは反対側に引き上げ可能な筒状の締め付け部材8とを備えている。
また、切削ヘッドの締結機構1は、締結部材7及び締め付け部材8に挿通されて、工具本体3の先端部6に穿設された雌ねじ部6aに螺合するねじ部材9を備えており、ねじ部材9をねじ込むことによって、該ねじ部材9の頭部9bが締め付け部材8を軸O方向の工具本体3側(つまり基端側)へ向けて押圧するようにされている。
また、切削ヘッドの締結機構1は、切削ヘッド2における軸O方向に沿う工具本体3側(基端側)を向く端面2cと、工具本体3における軸O方向に沿う切削ヘッド2側(先端側)を向く端面3aとの間に、これら端面2c、3aに当接して配設される緩衝部材11を備えている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the cutting head fastening mechanism 1 of the present embodiment has a cylindrical shape, a
Further, the fastening mechanism 1 of the cutting head includes a
The cutting head fastening mechanism 1 includes an
ここで、切削ヘッド2の軸Oと、工具本体3の中心軸とは互いに同軸とされており、本明細書においては、この軸(中心軸)O方向に沿う工具本体3の切削ヘッド2側(図2における上側)を先端側といい、工具本体3の切削ヘッド2とは反対側(すなわち切削ヘッド2における工具本体3側、図2における下側)を基端側という。また、軸Oに垂直な方向(軸Oに直交する方向)を径方向といい、軸O回りに周回する方向を周方向という。
尚、本実施形態では、切削ヘッド2、工具本体3、締結部材7、締め付け部材8、ねじ部材9及び緩衝部材11が、軸Oを共通軸として同軸に配置されている。
Here, the axis O of the cutting
In the present embodiment, the cutting
切削ヘッド2は、超硬合金等の硬質材料からなる焼結体で作製されている。
図1及び図2に示されるように、本実施形態では、切削ヘッド2の先端面2aと外周面2bとに、周方向に間隔をあけてそれぞれ複数の切れ刃4が形成されている。図3に示されるように、切削ヘッド2の外径は、工具本体3の外径よりも僅かに大きくなっており、またこれにより、外周面2bに形成された切れ刃4は、工具本体3より径方向外側に突出して配置されている。
The cutting
As shown in FIGS. 1 and 2, in the present embodiment, a plurality of cutting
図3において、切削ヘッド2の孔部5は、その軸O方向の中央部分が他の部分よりも径方向内側に一段突出して形成されており、この中央部分がフランジ部5aとなっている。また、孔部5のうち、フランジ部5aの先端側に位置する先端孔部5bは、円柱穴状に形成されているとともに、切削ヘッド2の先端面2aに開口している。また、孔部5のうち、フランジ部5aの基端側に位置する基端孔部5cは、フランジ部5aから基端側に向かうに従い漸次拡径するテーパ穴状に形成された面を有するとともに、切削ヘッド2の基端側を向く端面2cに開口している。
具体的に、切削ヘッド2の孔部5の内周面のうち、基端孔部5cに対応する部位は、軸O方向に沿って工具本体3とは反対側(先端側)に向かうに従い漸次縮径するヘッドテーパ面12となっている。
In FIG. 3, the
Specifically, a portion of the inner peripheral surface of the
また、図2において、切削ヘッド2の基端側を向く端面2cには、工具本体3の先端側を向く端面3aに形成された後述する凸部3bに対応して、凹部2dが形成されている。図示の例では、工具本体3の端面3aに凸部3bが周方向に等間隔をあけて一対形成されており、これに対応して切削ヘッド2の端面2cに、凹部2dが周方向に等間隔をあけて一対形成されている。これら切削ヘッド2の凹部2dと工具本体3の凸部3bとが係合されることにより、切削ヘッド2と工具本体3との軸O回りの相対回転が規制されるようになっている。尚、凸部3b及び凹部2dの数は、前述した一対に限定されるものではなく、単一又は3つ以上であっても構わない。
In FIG. 2, a
また、切削ヘッド2は、少なくともその孔部5の内周面、及び、基端側を向く端面2cが焼結肌とされており、つまりこれらの面は、研削加工されていない。具体的には、切削ヘッド2において、切れ刃4部分以外の部位は焼結肌であって、研削加工されていない。
In the cutting
工具本体3は、鋼材により形成されており、軸Oに垂直な断面が円形状をなしている。本実施形態の工具本体3は、例えばJIS B 4216に規定される公知のカッタアーバである。
The
図2及び図3に示されるように、工具本体3は、その先端部6が該先端部6以外の部位より小径に形成されている。工具本体3の先端部6は、円筒状をなしており、該先端部6の外径は、切削ヘッド2の基端孔部5cの内径より小さくなっている。また、工具本体3の先端部6の内周面には、雌ねじ部6aが形成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the tool
工具本体3の先端部6以外の部位において先端側を向く端面3aは、円環状をなしており、図2に示されるように、この端面3aには、径方向に延びる直方体状の凸部3bが、先端部6を挟んで一対突設されている。また、図3において、工具本体3の先端部6の外周面における下端部と、端面3aの内周縁部とが交差する部位には、円環溝状のぬすみ部3cが形成されている。
The
締結部材7は、鋼材により形成されており、多段円筒状をなしている。
図4(a)(b)に示されるように、締結部材7は、先端側に位置する円筒状の小径部7aと、基端側に位置するテーパ筒状(切頭円錐筒状)の大径部7bと、これら小径部7aと大径部7bとを繋ぐ円環板状の繋ぎ部7cとを有している。
The
As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the
図3において、締結部材7は、切削ヘッド2の孔部5に基端から先端側に向けて挿入されて、該孔部5内に収容されている。
締結部材7の小径部7aの外径は、切削ヘッド2の孔部5におけるフランジ部5aの内径よりも僅かに小さくなっており、該小径部7aはフランジ部5a内に挿入されているとともに、該フランジ部5aから先端側に向けて突出している。また、小径部7aの外周面には、雄ねじ部7dが形成されている。
In FIG. 3, the
The outer diameter of the
締結部材7の大径部7bの外径は、基端側に向かうに従い漸次拡径している。一方、大径部7bの内径は、軸O方向に沿って一定となっている。これにより、締結部材7の大径部7bは、基端側に向かうに従い漸次肉厚が厚くなっている。図3において、大径部7bの外周面は、切削ヘッド2の基端孔部5cの内周面(ヘッドテーパ面12)に摺動可能に当接されている。また、大径部7bの内周面は、工具本体3の先端部6の外周面に摺動可能に当接されている。すなわち、締結部材7の大径部7bは、基端孔部5cに径方向内側から摺動可能に嵌合し、工具本体3の先端部6に径方向外側から摺動可能に嵌合している。
The outer diameter of the large-
具体的に、締結部材7の外周面のうち、軸O方向に沿う工具本体3の先端部6に対応する位置である大径部7bの外周面には、軸O方向に沿って工具本体3とは反対側(先端側)に向かうに従い漸次縮径するとともに、ヘッドテーパ面12に当接される締結テーパ面13が形成されている。また、図示の例では、締結部材7の大径部7bにおいて基端側を向く開口縁部と、工具本体3の端面3aとの間には、隙間が設けられている。
Specifically, of the outer peripheral surface of the
図3において、締結部材7の繋ぎ部7cと、該繋ぎ部7cの先端側に位置する切削ヘッド2のフランジ部5aとの間には、隙間が設けられている。また、繋ぎ部7cと、該繋ぎ部7cの基端側に位置する工具本体3の先端部6の先端面6bとの間にも、隙間が設けられている。
In FIG. 3, a gap is provided between the connecting
締め付け部材8は、鋼材により形成されており、円環板状をなしている。
図5(a)(b)に示されるように、締め付け部材8において軸O方向を向く両端面のうち、先端側を向く端面8aには、軸Oを挟んで一対の突起部8bが形成されている。突起部8bにおいて径方向外側を向く外周面は、この締め付け部材8の環状をなす本体部分の外周面に面一とされている。
The
As shown in FIGS. 5A and 5B, a pair of
また、突起部8bにおいて径方向内側を向く内面8cは、軸Oに平行な平坦面とされており、軸Oを挟んで対向する一対の突起部8bの内面8c同士は、互いに平行となっている。締め付け部材8の本体部分の内周面には、締結部材7の雄ねじ部7dに螺合する雌ねじ部8dが形成されている。突起部8bの内面8cは、この締め付け部材8を、締結部材7に対して周方向に回転させて締め付ける(ねじ込む)ためのレンチ等の工具が係合可能な工具係合部とされている。
In addition, the
図3において、締め付け部材8は、切削ヘッド2の孔部5内に収容されている。具体的に、締め付け部材8は、切削ヘッド2の先端孔部5b内に収容されており、該締め付け部材8の基端側を向く端面8eは、切削ヘッド2の孔部5のフランジ部5aに先端側から当接している。また、締め付け部材8の外周面と、先端孔部5bの内周面との間には、僅かに隙間が設けられている。
In FIG. 3, the
締め付け部材8の雌ねじ部8dと締結部材7の雄ねじ部7dとが螺合した状態で、これら締め付け部材8及び締結部材7は、切削ヘッド2の孔部5内に収容・支持されている。また、締め付け部材8と締結部材7とが螺合により互いに係合された状態で、図3に示されるように、締結部材7の小径部7aにおいて先端側を向く開口縁部は、締め付け部材8の先端側を向く端面8aより基端側に後退して配置されている。
In a state where the
緩衝部材11は、鋼材により形成されており、円環板状をなしている。
図6(a)(b)に示されるように、緩衝部材11は、円弧板状をなす複数の外周部11aと、外周部11aより曲率半径の小さな円弧板状をなす複数の内周部11bとが、周方向に交互に連結されることにより、全体として円環状を呈している。
The
As shown in FIGS. 6A and 6B, the
緩衝部材11において、周方向に隣り合う外周部11a同士の間、及び、これら外周部11a同士を繋ぐ内周部11bの径方向外側に位置する部位は、矩形穴状に切り欠かれた切り欠き部11cとなっている。本実施形態では、切り欠き部11cが周方向に等間隔をあけて一対形成されている。
In the
図2に示されるように、緩衝部材11が工具本体3と切削ヘッド2との間に配設された状態で、緩衝部材11の切り欠き部11cには、工具本体3の凸部3bが挿通される。切り欠き部11cにおける上面視コ字状の内面は、凸部3bに対して周方向及び径方向内側から当接又は近接され、これにより、緩衝部材11と工具本体3との周方向及び径方向の相対移動が規制される。
また、緩衝部材11の内周部11bにおいて径方向内側を向く内面は、上面視円弧状をなしており、緩衝部材11が工具本体3に装着された状態で、内周部11bの前記内面は工具本体3の先端部6の外周面に当接又は近接して配置される。
As shown in FIG. 2, the
Further, the inner surface of the inner
図3において、ねじ部材9は、雄ねじ部9aと、該雄ねじ部9aより大径の頭部9bとを備えている。ねじ部材9は、雄ねじ部9aにおける頭部9bとは反対側の端部が基端側に向けられた状態で、切削ヘッド2の孔部5に先端から基端側へ向けて挿入される。具体的に、ねじ部材9の雄ねじ部9aは、締め付け部材8の雌ねじ部8d内及び締結部材7の小径部7a内に挿入されて、その基端側に位置する工具本体3の先端部6の雌ねじ部6aに螺合される。
In FIG. 3, the
ねじ部材9をねじ込んだ状態で、ねじ部材9の頭部9bは、切削ヘッド2の先端孔部5b内に収容されている。また、図3に符号14で示されるものは、円環板状の座金である。座金14は、締め付け部材8の端面8aと、ねじ部材9の頭部9bにおいて基端側を向く端面とに当接されている。
With the
次に、本実施形態の切削ヘッドの締結機構1及びこれを用いたヘッド交換式切削工具10において、切削ヘッド2を工具本体3に取り付ける手順について説明する。
Next, a procedure for attaching the cutting
まず、図7に示されるように、切削ヘッド2の孔部5に、締結部材7及び締め付け部材8を挿入して、これら締結部材7及び締め付け部材8を螺着するとともに、孔部5内に装着する。尚、この状態では、締結部材7の雄ねじ部7dと締め付け部材8の雌ねじ部8dとの螺合は、手指等を使った軽いねじ込み程度に抑えて、強くねじ込まずに仮止めとしておく。
First, as shown in FIG. 7, the
次いで、図8に示されるように、切削ヘッド2の端面2cと、工具本体3の端面3aとの間に緩衝部材11を介装して、前述の切削ヘッド2、締結部材7及び締め付け部材8を、工具本体3の先端部6に先端から基端側に向けて装着する。この際、締結部材7の大径部7b内に、工具本体3の先端部6が挿入される。
Next, as shown in FIG. 8, the above-described
この状態から、レンチ等の工具を用いて、締結部材7に対して締め付け部材8を周方向にねじ込んで、締め付ける。このように締め付け部材8をねじ込んで締結部材7を工具先端側へ引き上げることにより、ヘッドテーパ面12と締結テーパ面13とが互いに摺接しつつ、締結部材7とともに切削ヘッド2が工具本体3の先端部6に芯合せされる。
次いで、図3に示されるように、ねじ部材9及び座金14を切削ヘッド2の孔部5に先端から基端側に向けて挿入し、該ねじ部材9の雄ねじ部9aと、工具本体3の先端部6の雌ねじ部6aとを螺着する。
From this state, using a tool such as a wrench, the
Next, as shown in FIG. 3, the
以上説明した本実施形態の切削ヘッドの締結機構1及びこれを用いたヘッド交換式切削工具10では、切削ヘッド2の孔部5内に締結部材7が設けられるとともに、この締結部材7が工具本体3の先端部6の径方向外側に嵌合可能とされていて、該締結部材7に螺合される締め付け部材8をねじ込み締め付けていくと、締結部材7が切削ヘッド2及び工具本体3の先端部6に対して、工具本体3とは反対側(工具先端側)に向けて、移動させられる(引き上げられる)。
In the cutting head fastening mechanism 1 and the head
この移動にともなって、締結部材7の締結テーパ面13が、切削ヘッド2のヘッドテーパ面12に対して摺接されつつ強く押し付けられ、これにより締結部材7と切削ヘッド2とが同軸に芯合せされる。ここで、締結部材7は工具本体3の先端部6に嵌合されて同軸とされているから、切削ヘッド2は、該締結部材7を介して工具本体3に対しても精度よく芯合せされるようになっている。また、本実施形態においては、締結部材7が弾性変形可能な材料で形成されており、この場合、前述のように締結テーパ面13とヘッドテーパ面12とが摺接されていくときに、該締結部材7における締結テーパ面13部分(大径部7b)は縮径させられて、この締結テーパ面13の径方向内側に位置する工具本体3の先端部6に対して、締結部材7の大径部7bが強固に嵌合することになり、これにより、あたかも締まり嵌めの如き作用を得ることができる。
つまり、締結部材7の大径部7bを工具本体3の先端部6に取り付ける際には、これらの嵌合部分に僅かに隙間を設けて装着しやすくしつつも、次いで締め付け部材8を締め付けていくことで、あたかも締結部材7の大径部7bの内径を工具本体3の先端部6の外径よりも小さく形成してこれらを圧入させたような、強固な嵌合状態(取付剛性)及び高い求心性を得ることができるようになっている。
Along with this movement, the
That is, when attaching the large-
具体的に、締め付け部材8を締め付けていく際、切削ヘッド2に対して締結部材7が軸O方向に沿って工具本体3とは反対側(先端側)に移動するとともに、切削ヘッド2のヘッドテーパ面12と、締結部材7の締結テーパ面13とが摺接しつつ互いに強く押し付け合うことで、切削ヘッド2と締結部材7とが同軸(同心)に位置決め(芯合せ)される。またこれと同時に、締結部材7の大径部7bが縮径されていくことで、該締結部材7の大径部7bの内周面と、工具本体3の先端部6の外周面とが互いに強く押し付け合い、締結部材7と工具本体3の先端部6とも同軸に芯合せされる。
尚、このように締結部材7を縮径させるまでに至らない場合であっても(つまり締結部材7と工具本体3の先端部6とがすきま嵌めとされた状態であっても)、工具本体3の先端部6に対して切削ヘッド2を精度よく芯合せできることは前述した通りである。
Specifically, when the
Even when the diameter of the
このように、本実施形態によれば、簡単な構造を用いて、かつ、締め付け部材8を締め付けるだけの簡単な作業によって、切削ヘッド2、締結部材7及び工具本体3の先端部6を同軸に精度よく芯合せできる。さらに、本実施形態では締め付け部材8の締め付け量に応じて締結部材7が縮径させられるので、これらの嵌合(連結)が、締まり嵌めの如く強固に行われて、取付剛性が十分に高められることになる。
As described above, according to the present embodiment, the cutting
さらに、本実施形態のように、切削ヘッド2が超硬合金等の硬質材料からなる焼結体で作製されていても、この切削ヘッド2の孔部5内を研削加工するようなことなく、該切削ヘッド2を精度よく工具本体3の回転軸(中心軸)に同軸に芯合せして装着できる。
また、工具本体3に特別な構造を必要としないため、該工具本体3として、本実施形態のようなJIS規格のカッタアーバ等を用いることが可能である。
Furthermore, even if the cutting
Since the
従って、本実施形態によれば、構造及び製造を複雑にすることなく、工具本体3に対して切削ヘッド2を精度よく同軸に簡単に芯合せでき、高品位な切削加工を安定して行うことができるとともに、該工具本体3として一般のカッタアーバ等を用いることが可能であり、製造費用を削減でき、汎用性に優れている。
Therefore, according to the present embodiment, the cutting
また、締め付け部材8が、切削ヘッド2の孔部5内に収容されているので、切削加工時に、該締め付け部材8が切削ヘッド2から工具先端側に向けて突出して配置されるようなことがなく、よって被削材に接触することが防止されて、切削加工性が高められる。尚、本実施形態では、ねじ部材9の頭部9bも切削ヘッド2の孔部5内に収容されていることから、前述の効果がより顕著に得られる。
In addition, since the
また、切削ヘッド2の基端側を向く端面2cと、工具本体3の先端側を向く端面3aとの間に、これら端面2c、3aに当接して緩衝部材11が配設されているので、下記の効果を奏する。
すなわち、切削ヘッド2は、前述したように締結部材7を介して工具本体3の先端部6に固定(径方向支持)されるのみならず、緩衝部材11を介しても工具本体3に固定(軸O方向支持)されることになり、よって工具本体3に対する切削ヘッド2の取り付け安定性が向上する。
また、本実施形態のように切削ヘッド2が超硬合金等の硬質材料からなる場合に、緩衝部材11が配設されていることで、該切削ヘッド2が鋼材からなる工具本体3に直接接触して傷付けてしまうようなことが防止される。
Further, since the
That is, the cutting
Further, when the cutting
尚、本発明は前述の実施形態に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において種々の変更を加えることが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、前述の実施形態では、切削ヘッド2が超硬合金からなる焼結体であるとしたが、これに限定されるものではなく、例えば超硬合金以外の高速度鋼(HSS)等からなる切削ヘッド2や、刃先にのみ超硬合金からなる切削インサートが着脱可能に装着される切削ヘッド2であっても構わない。
For example, in the above-described embodiment, the cutting
また、前述の実施形態では、工具本体3がJIS B 4216に規定される公知のカッタアーバであるとしたが、これに限定されるものではなく、例えば各種工作機械に対応した専用の工具本体3等であっても構わない。
In the above-described embodiment, the
また、前述の実施形態においては、刃部一体型のシェルタイプ工具を用いて説明したが、それ以外の切削工具(例えばエンドミルタイプ、正面フライスタイプ等)にも本発明を適用可能である。 In the above-described embodiments, the blade type integrated shell type tool has been described. However, the present invention can be applied to other cutting tools (for example, an end mill type, a face milling type, etc.).
1 切削ヘッドの締結機構
2 切削ヘッド
2a 先端面
2b 外周面
2c 端面
3 工具本体
3a 端面
4 切れ刃
5 孔部
6 工具本体の先端部
6a 雌ねじ部
7 締結部材
8 締め付け部材
9 ねじ部材
9b 頭部
10 ヘッド交換式切削工具
11 緩衝部材
12 ヘッドテーパ面
13 締結テーパ面
O 軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cutting
Claims (4)
切削ヘッドは、その軸方向に貫通する孔部と、前記軸方向を向く先端面及び前記軸方向に垂直な径方向を向く外周面の少なくともいずれかに形成された切れ刃とを有し、
前記切削ヘッドの孔部内には、前記工具本体の先端部の前記径方向の外側に嵌合可能な筒状の締結部材が設けられるとともに、この締結部材の前記軸方向に沿う前記工具本体とは反対側には、前記締結部材に螺合されることにより前記切削ヘッドに対して前記締結部材を前記工具本体とは反対側に引き上げ可能な筒状の締め付け部材が配設され、
前記切削ヘッドの孔部の内周面には、前記軸方向に沿って前記工具本体とは反対側に向かうに従い漸次縮径するヘッドテーパ面が形成され、
前記締結部材の外周面のうち、前記軸方向に沿う前記工具本体の先端部に対応する位置には、前記軸方向に沿って前記工具本体とは反対側に向かうに従い漸次縮径するとともに、前記ヘッドテーパ面に当接される締結テーパ面が形成されていて、
前記締め付け部材をねじ込んで前記締結部材を引き上げることにより、前記ヘッドテーパ面と前記締結テーパ面とが互いに摺接しつつ、前記締結部材とともに前記切削ヘッドが前記工具本体の先端部に芯合せされ、
前記締結部材及び前記締め付け部材に挿通されて、前記工具本体の先端部に穿設された雌ねじ部に螺合するねじ部材が設けられるとともに、前記ねじ部材をねじ込むことによって、該ねじ部材の頭部が前記締め付け部材を前記軸方向の前記工具本体側へ向けて押圧するようにしたことを特徴とする切削ヘッドの締結機構。 A cutting head fastening mechanism for fastening a cylindrical cutting head to the tip of a shaft-shaped tool body,
The cutting head has a hole portion penetrating in the axial direction, a cutting edge formed on at least one of a tip surface facing the axial direction and an outer peripheral surface facing a radial direction perpendicular to the axial direction,
In the hole of the cutting head, a cylindrical fastening member that can be fitted to the radially outer side of the tip of the tool body is provided, and the tool body along the axial direction of the fastening member is On the opposite side, a cylindrical fastening member is disposed that can be pulled up to the opposite side of the tool body with respect to the cutting head by being screwed to the fastening member.
On the inner peripheral surface of the hole of the cutting head, a head taper surface that gradually decreases in diameter along the axial direction toward the opposite side of the tool body is formed.
Of the outer peripheral surface of the fastening member, at a position corresponding to the tip portion of the tool body along the axial direction, the diameter gradually decreases toward the opposite side of the tool body along the axial direction, and A fastening taper surface that is in contact with the head taper surface is formed,
By screwing the fastening member and pulling up the fastening member, the cutting head is aligned with the tip of the tool body together with the fastening member while the head taper surface and the fastening taper surface are in sliding contact with each other.
A screw member that is inserted through the fastening member and the fastening member and is screwed into a female screw portion that is drilled at a tip portion of the tool body is provided, and a head portion of the screw member is formed by screwing the screw member. The cutting head fastening mechanism is configured to press the fastening member toward the tool body in the axial direction.
前記締め付け部材は、前記切削ヘッドの孔部内に収容されることを特徴とする切削ヘッドの締結機構。 A fastening mechanism for a cutting head according to claim 1,
The fastening mechanism for a cutting head, wherein the fastening member is accommodated in a hole of the cutting head.
前記切削ヘッドにおける前記軸方向に沿う前記工具本体側を向く端面と、前記工具本体における前記軸方向に沿う前記切削ヘッド側を向く端面との間に、これら端面に当接して緩衝部材が配設されることを特徴とする切削ヘッドの締結機構。 A fastening mechanism for a cutting head according to claim 1 or 2,
A buffer member is disposed between the end face of the cutting head facing the tool body along the axial direction and the end face of the tool body facing the cutting head along the axial direction. A cutting head fastening mechanism.
前記切削ヘッドが着脱可能に装着される工具本体と、を備えたヘッド交換式切削工具であって、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の切削ヘッドの締結機構を用いたことを特徴とするヘッド交換式切削工具。 A cutting head;
A tool body on which the cutting head is detachably mounted, and a head replaceable cutting tool comprising:
A head replaceable cutting tool using the cutting head fastening mechanism according to any one of claims 1 to 3.
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