JP6084455B2

JP6084455B2 - 回転切削工具

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Publication number: JP6084455B2
Application number: JP2012273201A
Authority: JP
Inventors: 直也本田
Original assignee: Kanefusa KK
Current assignee: Kanefusa KK
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2032-12-14
Also published as: WO2014091748A1; JP2014117762A; MX2015007738A

Description

本発明は、木材、木質ボード、樹脂、窯業系材料、金属、これらの複合材等の被加工材の切削加工や研削加工を行うフライス、エンドミル等の回転切削工具に係り、特に工具本体に取り付けられた切削チップや砥石の近傍に、工具本体内を通して切削チップ等の冷却や切削によって生じる切屑等の排出等のための気体、液体、粉体あるいはこれらの混合物である流体物を供給する通路を設けた回転切削工具に関する。

フライス等の回転切削工具は、工具本体の外周に超硬合金、多結晶ダイヤモンド、ＣＢＮ、セラミックス等で成形された切削チップが取り付けられ、被加工物の加工内容に応じて切削チップのリード角やすくい角を適正に設定して使用されている。特に、回転切削工具が高速加工に対応できるようにするために、冷却や切屑除去のための液体や気体等の流体物を供給するための通路が工具本体に埋設されており、さらにこれに加えて工具本体に多数の切削チップを配設した多刃仕様が採用されている。

従来、この種の回転切削工具としては、例えば特許文献１に示すように、エンドミル本体の軸心部に圧力流体用の通路孔を頭部付近まで穿設し、一方エンドミル本体の頭部に設けたチップポケットの壁面から圧力流体用の通路孔へ向けて斜め方向に小径孔を穿設して連通させてなるエンドミルが開示されている。このエンドミルは、小径孔より先端切刃コーナー近傍に向けて圧力流体を噴射させて切削加工時のエンドミル本体の頭部及び切刃の冷却を行うとともにチップポケット内に充満する切屑を後方に排出するように形成されている。また、特許文献２に示すように、回転砥石の内周面に沿って設けられた複数個の供給孔から研削液が供給される平面研削盤が開示されている。この平面研削盤では、研削液は、モータを含むスピンドルハウジングに配設されたスピンドル軸の内部通路を通ってマウンターの分岐路内に入り、この分岐路から供給孔を経て被研削物に供給される。

しかし、上記エンドミルの場合、チップポケットの壁面から圧力流体用の通路孔へ向けて斜め方向に小径孔を穿設して連通させる必要があるため、穿設が複雑に三次元加工となり加工コストが高価になるため、エンドミルの価格が高価になるという問題がある。上記エンドミルにおいて、高速加工に対応するために周方向に多数の切刃を配設した多刃仕様とした場合、孔加工がさらに複雑になると共に、加工時間も長くなるため、工具価格がさらに高価になる。これに関しては、上記平面研削盤用回転砥石においても同様である。

特開２００１−２３９４２０

特開平７−２２３１５２

本発明は、上記問題を解決しようとするもので、工具本体内に軸方向に設けた供給孔から端面側の切削チップや回転砥石の近傍に切削チップ等の冷却や切屑排出等のための気体、液体、粉体あるいはこれらの混合物である流体物を噴射させるための流通孔を簡易にかつ安価に形成することが可能な回転切削工具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の構成上の特徴は、筒状の工具本体の外周における少なくとも端面側にて周方向に沿った複数箇所に切削チップが固定されており、工具本体にその軸方向に延びた流体流通用の供給孔を設けた回転切削工具であって、工具本体の端面にて同軸状に凹んで供給孔に連通する流通凹部と、流通凹部に重ね合わせて固定される円形の厚板である蓋部材とを設け、流通凹部は、端面側の円筒形の外孔部と、外孔部の内側で軸心に向けて傾斜した環状の傾斜孔部と、傾斜孔部の内周縁にて軸方向内側にわずかに凹んだ円形の底孔部を有しており、傾斜孔部は周方向に離間した複数箇所にて切削チップ近傍に繋がる傾斜溝部になっており、蓋部材は、傾斜凹部との対向面側の外周縁側が周方向全周に沿って傾斜部になっており、流通凹部の傾斜溝部と蓋部材の傾斜部との間に供給孔と工具本体外周の切削チップ近傍を連通させる複数の流通孔を設けたことにある。

上記のように構成した発明においては、回転切削工具を回転駆動させることにより、工具本体に固定された切削チップの端部の切刃や外周側に設けた外周刃により被削材の平面切削、溝加工等の切削加工が行われる。加工の際に、加工機械の動力回転軸側から供給される気体等の流体物が、工具本体の供給孔を通して流通凹部と蓋部材との間に設けた流通孔から工具本体外周側の複数の切削チップ近傍に噴射される。これにより、被削物の切削の際に生じる切削チップ周囲の加熱状態を冷却することができ、また被削物から生じる切屑をスムーズに排出することができ、回転切削工具の良好な動作が確保される。

本発明においては、流体物の通過する流通孔を、流通凹部の傾斜孔部に設けた傾斜溝部によって流通凹部と蓋部材の間に容易に形成することができ、従来のように工具本体に直接貫通した小径の供給孔を軸に対して傾斜して形成する難解な加工を行う必要がない。その結果、本発明によれば、流通孔形成の手間や加工時間が削減されるため、回転切削工具のコストが低減する。また、特に、高速回転のために工具本体に多数の切削チップを配設した多刃仕様の回転切削工具については、流通孔形成の手間や加工時間が一層削減されるため、回転切削工具のコストがさらに低減する。

また、本発明においては、流通孔が流通凹部側に設けられており、流通孔を流通凹部側の加工と同時に設けることができるため、加工が非常に容易になり、流通孔加工のコストの大幅な低減が可能になる。

また、本発明において、工具本体の切削チップ近傍位置に、流通孔に連通する切欠き部を設けることが好ましい。これにより、回転切削工具による被削材の加工時に、流通孔を通して噴出した流体物が、切欠き部によって切削チップ近傍に安定して供給される。また、切欠き部によって、切削チップ側面の刃付け作業が簡易になるため、回転切削工具のコストがさらに低減する。

本発明においては、流体物が通過する流通孔を、工具本体に形成された流通凹部側の簡易な加工により流通凹部と蓋部材の間に形成すればよく、従来のように軸に対して傾斜して形成する難解な加工を行う必要がないため、流通孔形成の手間が削減され、回転切削工具のコストが低減する。また、特に、高速回転のために工具本体に多数の切削チップを配設した多刃仕様の回転切削工具においては、流通孔形成の手間や加工時間が一層削減されるため、回転切削工具のコストがさらに低減する。

実施例１に係るシャンクタイプフライスを示す正面図である。同フライスを示す側面図である。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線方向の断面図である。同フライスで蓋部材を取り外した状態を示す正面図である。蓋部材を示す平面図、正面図及び底面図である。参考例１に係るフライスを示す正面図である。図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線方向の断面図である。同フライスで蓋部材を取り外した状態を示す正面図である。蓋部材を示す平面図、正面図及び底面図である。参考例２に係る回転研削工具を示す正面図である。同回転研削工具を示す側面図である。図１１のＷ−Ｗ線方向の断面図である。同回転研削工具で蓋部材を取り外した状態を示す正面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１、図２及び図３は、実施例１に係る回転切削工具の一例である金属加工等に用いられる多刃仕様のシャンクタイプフライス（以下、フライスと記す。）について、正面図、側面図及びＩＩＩ−ＩＩＩ線方向断面図により示したものであり、図４は蓋部材を取り外した状態を正面図により示したものである。

フライス１０は、長尺の丸棒状の鉄製部材であり、大径の工具本体１１と、工具本体１１の軸方向一端に同軸状に接続された工具本体１１より小径のシャンク１２とを一体で設けており、工具本体１１の先端面側（軸方向他端側）に設けた流通凹部１９に蓋部材３１が嵌め合わされて固定されている。フライス１０は、シャンク１２によってフライス盤等の加工機械の動力回転軸Ｓに取り付けられるようになっている。工具本体１１とシャンク１２は、軸心位置にて貫通した圧縮空気（流体物）を流通させるための貫通孔である供給孔１３を設けている。工具本体１１は、軸方向中間を境として端面側の切削部１５と、シャンク１２側の切削部１５よりわずかに小径でシャンク１２より大径の中央部１６とに分けられて、両者の境界が段差部１７になっている。

切削部１５は、図３及び図４に示すように、軸方向他端側の先端面に軸心を中心に内側に凹んだ円形の流通凹部１９を設けている。流通凹部１９は、端面側の円筒形の外孔部２１と、その内側で軸心に向けて略２０°程度に傾斜した環状の傾斜孔部２２と、傾斜孔部２２の内周縁にて軸方向内側にわずかに凹んだ円形の底孔部２３を有しており、底孔部２３内の外周縁側には周方向の４箇所に等間隔に軸方向に延びたねじ孔である固定孔２４を設けている。傾斜孔部２２は、周方向に等間隔に離間した１６箇所にて後述する切削部１５外周側の切欠き部２９と径方向に繋がる部分がわずかに軸方向に凹んだ傾斜溝部２５になっている。

切削部１５端部においては、外周縁と外孔部２１との間は軸方向内側に略１０°程度傾斜した傾斜面１８となっている。切削部１５は、図１〜図３に示すように、外周面の周方向に等間隔に離間した１６箇所に軸方向に対して回転後方側に向けて略５°程度傾斜した所定幅の真直ぐな溝部２６が両端間に延びて形成されており、溝部２６の間が相対的に径方向に突出した真直ぐな凸状部２７になっており、溝部２６と凸状部２７の幅はほぼ同一になっている。

凸状部２７の先端側（軸方向他端側）は、後述する切削チップ３８が取り付けられる取付座２８になっており、取付座２８の周方向両側が切欠かれて溝部２６と連通する切欠き部２９となっている。切欠き部２９は、径方向内側の傾斜溝部２５に面一で連通している。取付座２８の回転前方側には、多結晶ダイヤモンド等からなる切削チップ３８がロー付により固定されている。なお、切削チップ３８については、固定タイプではなく替刃タイプのものでもよい。

切削部１５の流通凹部１９には、蓋部材３１が取り付けられている。蓋部材３１は、図５に示すように、径が上記外孔部２１の外径と同一の表裏両面３２，３３が平坦な円形の厚板であり、裏面３３の外周縁側が周方向全周に沿って略２０°の傾斜角度で斜めに切り欠かれて円錐環状の傾斜部３４となっている。傾斜部３４の傾斜角度は、上記流通凹部１９の傾斜孔部２２の傾斜角度に合わされている。裏面３３外周縁側の周方向に等間隔な４箇所には、取付孔３５が板面を貫通して設けられている。蓋部材３１の厚さは、上記流通凹部１９の外孔部２１とほぼ同等の厚さとなっている。

蓋部材３１は、切削部１５の流通凹部１９に裏面３３側から嵌め合わされ、取付孔３５を切削部１５に設けた固定孔２４位置に合わせて傾斜部３４を傾斜孔部２２に重ね合わせることにより装着され、取付孔３５からビス３６を挿入して固定孔２４に螺着させることにより切削部１５に取り付けられる。このような蓋部材３１の取り付けにより、蓋部材３１の傾斜部３４が流通凹部１９の傾斜孔部２２に密着し、裏面３３と底板部２３との間が大きな隙間となっており、また表面３２が切削部１５の傾斜面１８内周縁から大きく凹んだ状態になっている。また、流通凹部１９の傾斜溝部２５によって、蓋部材３１の傾斜部３４との間にわずかな隙間である流通孔２５ａが形成される。供給孔１３から供給される圧縮空気が、この流通孔２５ａを通して流通凹部１９と取付座２８間を円滑に通過できるようになっている。

以上のような構成の実施例１においては、フライス１０を回転駆動させることにより、工具本体１１の取付座２８に固定された切削チップ３８の端部の側面刃や外周側に設けた外周刃により被削材の正面フライス加工、溝加工等が行われる。加工の際に、加工機械の動力回転軸Ｓから供給される冷却用の気体等の圧縮空気が、供給孔１３を通して蓋部材３１の傾斜部３４と傾斜溝部２５との間に形成された流通孔２５ａから切欠き部２９を介して複数の切削チップ３８の近傍に噴射される。これにより、被削物の切削の際に生じる切削チップ３８及び切削部１５の加熱状態を冷却することができ、また被削物から生じる切屑を円滑に排出することができ、その結果、フライス１０の良好な動作が確保される。

実施例１においては、圧縮空気の通過する多数の流通孔２５ａを、工具本体１１に流通凹部１９を形成すると同時に、傾斜溝部２５に容易に形成することができ、従来のように工具本体に直接貫通した多数の小径の供給孔を軸に対して傾斜して形成する難解な加工を行う必要がない。その結果、実施例１によれば、流通孔２５ａ形成の手間が削減され、フライス１０の製造コストが低減する。特に、高速加工のため多数の切削チップ３８を配設した多刃仕様のフライス１０については、流通孔２５ａ形成の手間や加工時間が一層削減されるため、フライス１０のコストがさらに低減する。また、実施例１においては、切削部１５の取付座２８間に切欠き部２９を設けたことにより、フライス１０による被削材の加工時に、流通孔２５ａを通して噴出した圧縮空気が、切欠き部２９によって切削チップ３８近傍に安定して供給されると共に、切削加工によって生じた切屑の排出が円滑に行われる。さらに、実施例１においては、切欠き部２９を設けたことにより、切削チップ３８側面の刃付け作業が簡易になるため、フライス１０のコストがさらに低減する。

つぎに、参考例１について図６〜図９に基づいて説明する。
参考例１に係るフライス４０は、上記実施例１のフライス１０のように圧縮空気が通過する流通孔を工具本体１１側に設けたものではなく、蓋部材５１側に設けたものである。フライス４０は、実施例１のフライス１０と同様の工具本体４１とシャンク１２とを一体で設けており、工具本体４１の流通凹部４３に蓋部材５１が嵌め合わされて固定されている。工具本体４１は、上記工具本体１１と略同一構造であり、共通部分については以下工具本体１１と同一符号を付す。工具本体４１は、端面側の切削部４２と、中央部１６とを設け、両者の境界が段差部１７になっている。

切削部４２は、軸方向他端側の先端面に軸心を中心に内側に曲面状に凹んだ流通凹部４３を設けている。流通凹部４３は外孔部２１と、傾斜孔部４４と、底孔部２３とを設け、底孔部２３の外周側には周方向の４箇所に等間隔に固定孔２４を設けている。傾斜孔部４４は、実施例１の傾斜孔部２２のように周方向の１６箇所に傾斜溝部２５を設けていなく、連続した円錐環状となっている。切削部４２は、実施例１の切削部１５のように切欠き部を設けていない。切削部４２において、溝部２６、凸状部２７、取付座２８等の他の構成については、実施例１の切削部１５と同様であり、説明を省略する。

切削部４２の流通凹部４３に嵌め合わされる蓋部材５１は、図９に示すように、上記蓋部材３１とほぼ同様の外形となっているが、各面の形状が異なっている。蓋部材５１は、径が上記外孔部２１の外径と同一の表裏両面５２，５３が平坦な円形の厚板であり、裏面５３の外周縁側が周方向全周に沿って略２０°の傾斜角度で斜めに切り欠かれて円錐環状の傾斜部５４となっている。裏面５３外周縁側には、取付孔５５が周方向に等間隔な４箇所に板面を貫通して設けられている。傾斜部５４の周方向の等間隔な１６箇所には、取付孔５５よりわずかに中心側位置から外周縁まで径方向に延びた所定幅の流通溝部５６が設けられている。流通溝部５６は、内外端において表裏両面５２，５３側をわずかに切欠いた状態となっている。

蓋部材５１は、切削部４２の流通凹部４３に裏面５３側から嵌め合わされ、取付孔５５を固定孔２４位置に合わせて傾斜部５４を傾斜孔部４４に重ね合わせて装着され、取付孔５５からビス３６を挿入して固定孔２４に螺着させることにより切削部１５に取り付けられる。このような蓋部材５１の取り付けにより、蓋部材５１の傾斜部５４が流通凹部４３の傾斜孔部４４に密着し、裏面５３と底孔部２３との間が大きな隙間となっており、また表面５２が切削部４２の傾斜面１８内周縁とほぼ一致している。蓋部材５１の流通溝部５６によって、流通凹部４３の傾斜孔部４４との間にわずかな隙間である流通孔５７が形成される。供給孔１３から供給される圧縮空気が、この流通孔５７を通して流通凹部４３と取付座２８間を円滑に通過できるようになっている。

上記構成の参考例１においても、フライス４０による被削物の切削や研削の際に生じる切削チップ３８及び切削部４２の加熱状態を冷却することができ、また被削物から生じる切屑を吹き飛ばすことができ、フライス４０の良好な切削動作が確保される。そして、参考例１においては、流通孔５７を形成するための流通溝部５６を蓋部材５１のみに設けることができるため、プレス加工等により蓋部材５１と一体で流通溝部５６を形成できるので加工の手間がさらに減少し、流通孔５７加工のコストの大幅な低減が可能になる。

なお、上記実施例１、参考例１のフライスは、切削チップが切削部の外周側端面にのみ設けられた端面加工用となっているが、切削チップを切削部の外周面にも設けた構造のものであってもよい。また、上記実施例１、参考例１においては、流通孔の形成のための加工を、切削部１５と蓋部材５１のみに行っているが、これに限らず両方に形成することも可能である。

つぎに、参考例２について図１０〜図１３に基づいて説明する。
参考例２は、回転研削工具６０に関するものである。回転研削工具６０は、参考例１のフライス４０と同様の外形の工具本体６１とシャンク６２とを一体で設けており、工具本体６１とシャンク６２の軸心を貫通する供給孔６３を設けており、工具本体６１の流通凹部７１に上記参考例１と同様の蓋部材５１が取り付けられている。工具本体６１は、軸方向中間を境として端面側の研削部６５と、シャンク６２側の研削部６５よりわずかに小径でシャンク６２より大径の中央部６６とに分けられて、両者の境界が段差部６７になっている。研削部６５は、軸方向他端側の先端面外周縁に円環状に切欠かれた取付座６８を設けており、取付座６８には後述する円環状の研削砥石７８が嵌め合わされ接着剤等により固定される。

研削部６５は、取付座６８のわずか内側に軸心を中心に内側に曲面状に凹んだ流通凹部７１を設けている。流通凹部７１は外孔部７２と、円錐状に凹んだ傾斜孔部７３と、底孔部７４とを設け、底孔部７４内の外周側には周方向の４箇所に等間隔にねじ孔である固定孔７５を設けている。研削部６５の流通凹部７１に嵌め合わされる蓋部材５１は、参考例１に示したものと同一であるため、説明を省く。研削砥石７８は、円環状で内径が取付座６８の内径と同一で、外径が研削部６５の外径よりわずかに大きく、厚さも取付座６８の深さよりわずかに大きくなっており、取付座６８に固定されることにより、研削部６５の外周面及び先端面から突出して配設されている。

蓋部材５１は、研削部６５の流通凹部７１に裏面５３側から嵌め合わせ、取付孔５５を固定孔７５位置に合わせて傾斜部５４を傾斜孔部７３に重ね合わせて装着され、ビス３６によって研削部６５に固定される。蓋部材５１の取り付けにより、蓋部材５１の傾斜部５４が流通凹部７１の傾斜孔部７３に密着し、裏面５３と底孔部７４との間が大きな隙間となっており、また表面５２が傾斜面１８内周縁とほぼ一致している。蓋部材５１の流通溝５６によって、流通凹部７１の傾斜孔部７３との間にわずかな隙間である流通孔７６が形成され、流通孔７６が研削部６５の研削砥石７８の先端内周側に連通する。これにより、供給孔６３から研削砥石７８の内周近傍への圧縮空気の噴射が円滑に行われるようになる。

上記構成の参考例２においても、回転研削工具６０による被削物の研削の際に生じる研削砥石７８及び研削部６５の加熱状態を冷却することができ、また被削物から生じる研削スラッジを吹き飛ばすことができ、回転研削工具６０の良好な動作が保持される。そして、参考例２においても、流通孔７６を形成するための流通溝部５６を蓋部材５１のみに設けることができるため、プレス加工等により蓋部材と一体で流通孔を形成できるので加工の手間がさらに減少するため、流通孔加工のコストの大幅な低減が可能になる。なお、参考例２においても、流通孔については、実施例１と同様、研削部側にのみ設けることも可能であり、また研削部と蓋部材の両方に設けることもできる。

上記実施例１、参考例１、２に示すフライス、回転研削工具は、シャンクタイプであるが、シャンクを有しなく工具本体を直接回転軸に固定するタイプであってもよい。回転切削工具の場合、蓋部材を着脱可能にすることによって再研磨が容易にされるが、参考例２のような回転研削工具の場合、再生はドレッシングされるため蓋部材をロー付等で固着してもよい。また、工具本体とシャンクに設けた供給孔については、軸心位置に限らず、また１本に限らず複数本でもよい。その他、上記実施例１に示した回転切削工具については一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。

１０，４０…フライス、１１，４１…工具本体、１３…供給孔、１５，４２…切削部、１９，４３…流通凹部、２１…外孔部、２２，４４…傾斜孔部、２３…底孔部、２５…傾斜溝部、２５ａ，５７…流通孔、２９…切欠き部、３１，５１…蓋部材、３４，５４…傾斜部、３５，５５…取付孔、３８…切削チップ、５６…流通溝部、６０…回転研削工具、６１…工具本体、６３…供給孔、６５…研削部、７１…流通凹部、７２…外孔部、７３…傾斜孔部、７４…底孔部、７６…流通孔、７８…研削砥石。

Claims

筒状の工具本体の外周における少なくとも端面側にて周方向に沿った複数箇所に切削チップが固定されており、前記工具本体にその軸方向に延びた流体流通用の供給孔を設けた回転切削工具であって、前記工具本体の端面にて同軸状に凹んで前記供給孔に連通する流通凹部と、該流通凹部に重ね合わせて固定される円形の厚板である蓋部材とを設け、前記流通凹部は、端面側の円筒形の外孔部と、該外孔部の内側で軸心に向けて傾斜した環状の傾斜孔部と、該傾斜孔部の内周縁にて軸方向内側にわずかに凹んだ円形の底孔部を有しており、前記傾斜孔部が周方向に離間した複数箇所にて前記切削チップ近傍に繋がる傾斜溝部になっており、前記蓋部材は、前記傾斜凹部との対向面側の外周縁側が周方向全周に沿って傾斜部になっており、前記流通凹部の前記傾斜溝部と前記蓋部材の前記傾斜部との間に前記供給孔と前記工具本体外周の前記切削チップ近傍を連通させる複数の流通孔を設けたことを特徴とする回転切削工具。
前記工具本体の前記切削チップ近傍位置に、前記流通孔に連通する切欠き部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の回転切削工具。