JP6251657B2 - 切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、切削工具についての技術に関する。

従来から、切削インサートを備える正面フライスやバイト等の切削工具において、切削を行うチップ（インサート）の摩耗量を低減させるために、チップを回転可能に設ける技術が知られている（例えば、特許文献１，２）。

特開平７−３２８８０７号公報 特表２０１１−５１５２３１号公報

特許文献１に開示されたロータリーバイトは、工具本体の底面シート部に着座した円板状スローアウェイチップを有する。この円板状スローアウェイチップは、押圧部によって直接に押圧されているため、切削時において被削材から受ける切削抵抗の大きさによってはチップが回転しない場合があるという課題があった。また、特許文献２に開示されたフライス加工工具は、フライス加工ヘッドに対し締り嵌めによって解離可能に固定された支承ピンを有する。スローアウェイチップはこの支承ピンによって回転可能に配置されている。一般に、チップ（インサート）を用いて被削材を切削する場合、切削に伴う振動が発生する場合がある。特許文献２の技術では、支承ピンを用いてスローアウェイチップが直接にフライス加工ヘッドに固定されているため、発生した振動によって支承ピンが緩み、スローアウェイチップがフライス加工ヘッドから外れる場合が生じ得るという課題があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
［形態１］
切刃を形成する第１の主面と、前記第１の主面と対向する第２の主面と、前記第１の主面から前記第２の主面まで貫通するインサート貫通孔と、を有する円盤状の切削インサートが着脱可能に取り付けられた切削工具であって、
（ｉ）前記第２の主面と向き合う配置端面と、前記配置端面から反対側の端面に向かって延びる軸挿入穴と、を有する配置部と、（ｉｉ）前記配置部とは異なる位置に配置された固定部と、を有する切削工具本体と、
前記インサート貫通孔、及び、前記軸挿入穴に着脱可能に挿通され、前記切削インサートを回転可能に支持する支持軸と、
前記支持軸に連結され、前記支持軸とは異なる方向に沿って延びる連結部材と、
前記連結部材を前記固定部に取り付ける第１の取付部材と、を備え、
前記第１の取付部材は、雄ねじであり、
前記切削工具は、さらに、前記第１の取付部材の締結方向とは反対方向の成分を含む第１の力を前記第１の取付部材に加えるための力発生機構を有し、
前記力発生機構は、前記連結部材を前記締結方向に撓ませることで前記第１の力を生じさせる支点部を有する、ことを特徴とする切削工具。
この形態の切削工具によれば、インサート貫通孔が支持軸に挿通されることで切削インサートが回転可能に支持されているため、切削時に切削インサートが回転しない可能性を低減できる。ここで、切削時には被削材を切削する切削インサートが振動の起点となる。発生した振動は、切削インサートを支持する支持軸及び支持軸に接触する他の部材に伝わる。この形態の切削工具によれば、支持軸が直接に切削工具本体の配置部に取り付けられておらず、連結部材及び第１の取付部材を用いて配置部とは異なる固定部に取り付けられている。すなわち、切削時に振動が生じる起点となる切削インサートから離れた固定部に対して第１の取付部材及び連結部材によって支持軸が間接的に取り付けられている。これにより、配置部及び支持軸に伝わる振動に比べ、固定部及び第１の取付部材に伝わる振動を小さくできるため、第１の取付部材が振動によって固定部から外れる可能性を低減できる。これにより、切削インサートが切削工具本体から外れる可能性を低減できる。またこの形態の切削工具によれば、力発生機構によって第１の力が第１の取付部材に加えられることで、第１の取付部材としての雄ねじが緩むことを抑制できる。またこの形態の切削工具によれば、支点部によって連結部材を撓ませることで、容易に第１の力を生じさせることができる。

（１）本発明の一形態によれば、切刃を形成する第１の主面と、前記第１の主面と対向する第２の主面と、前記第１の主面から前記第２の主面まで貫通するインサート貫通孔と、を有する円盤状の切削インサートが着脱可能に取り付けられた切削工具が提供される。この切削工具は、（ｉ）前記第２の主面と向き合う配置端面と、前記配置端面から反対側の端面に向かって延びる軸挿入穴と、を有する配置部と、（ｉｉ）前記配置部とは異なる位置に配置された固定部と、を有する切削工具本体と、前記インサート貫通孔、及び、前記軸挿入穴に着脱可能に挿通され、前記切削インサートを回転可能に支持する支持軸と、前記支持軸に連結され、前記支持軸とは異なる方向に沿って延びる連結部材と、前記連結部材を前記固定部に取り付ける第１の取付部材と、を備える。
この形態の切削工具によれば、インサート貫通孔が支持軸に挿通されることで切削インサートが回転可能に支持されているため、切削時に切削インサートが回転しない可能性を低減できる。ここで、切削時には被削材を切削する切削インサートが振動の起点となる。発生した振動は、切削インサートを支持する支持軸及び支持軸に接触する他の部材に伝わる。この形態の切削工具によれば、支持軸が直接に切削工具本体の配置部に取り付けられておらず、連結部材及び第１の取付部材を用いて配置部とは異なる固定部に取り付けられている。すなわち、切削時に振動が生じる起点となる切削インサートから離れた固定部に対して第１の取付部材及び連結部材によって支持軸が間接的に取り付けられている。これにより、配置部及び支持軸に伝わる振動に比べ、固定部及び第１の取付部材に伝わる振動を小さくできるため、第１の取付部材が振動によって固定部から外れる可能性を低減できる。これにより、切削インサートが切削工具本体から外れる可能性を低減できる。

（２）上記形態の切削工具において、前記支持軸は円柱形状の部材であり、前記インサート貫通孔の直径Ａ１と、前記支持軸の直径Ａ２との関係は、０＜（Ａ１−Ａ２）≦５０μｍを満たしても良い。
この形態の切削工具によれば、切削時において、支持軸の径方向に沿って切削インサートが過度に振動することを抑制できるため、振動によって切削インサートが破損する可能性を低減できる。

（３）上記形態の切削工具において、前記切削インサートの前記第２の主面が前記配置端面に接触した状態において、前記第１の主面と前記第２の主面とが対向する対向方向における前記切削インサートと前記連結部材との最短距離Ｂは、Ｂ≦０．５ｍｍの関係を満たしても良い。
この形態の切削工具によれば、切削時において、対向方向に沿って切削インサートが過度に振動することを抑制できるため、振動によって切削インサートが破損する可能性を低減できる。

（４）上記形態の切削工具において、さらに、前記連結部材と前記支持軸とを連結する第２の取付部材を有していても良い。
この形態の切削工具によれば、連結部材と支持軸とが第２の取付部材によって連結されていることから、連結部材と支持軸とを容易に取り外すことができる。

（５）上記形態の切削工具において、前記第１の取付部材は、雄ねじであり、さらに、前記第１の取付部材の締結方向とは反対方向の成分を含む第１の力を前記第１の取付部材に加えるための力発生機構を有していても良い。
この形態の切削工具によれば、力発生機構によって第１の力が第１の取付部材に加えられることで、第１の取付部材としての雄ねじが緩むことを抑制できる。

（６）上記形態の切削工具において、前記力発生機構は、前記連結部材を前記締結方向に撓ませることで前記第１の力を生じさせる支点部を有していても良い。
この形態の切削工具によれば、支点部によって連結部材を撓ませることで、容易に第１の力を生じさせることができる。

（７）上記形態の切削工具において、前記支点部は、前記固定部の周縁に形成された段差によって形成されていても良い。
この形態の切削工具によれば、段差という簡単な構成によって支点部を形成できる。

（８）上記形態の切削工具において、前記固定部の上端面である固定部端面は、前記切削工具本体に形成された凹部の底面であり、前記支点部は、前記凹部の側面の上端によって形成されていても良い。
この形態の切削工具によれば、切削工具本体を用いて容易に支点部を形成できる。

（９）上記形態の切削工具において、前記連結部材は、前記第１の取付部材が前記固定部に挿入された状態で、前記第１の取付部材の軸が通過可能な開口部を有していても良い。
この形態の切削工具によれば、開口部を有することで第１の取付部材が固定部に挿入された状態で連結部材を第１の取付部材に対して着脱できる。

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、切削工具の他に、切削工具の製造方法、切削インサートを着脱可能に取り付けるための切削工具セット、切削インサートを切削工具本体に取り付けるための取付ユニット等の態様で実現することができる。

本発明の実施形態としての切削工具の斜視図である。 切削工具の一部分解斜視図である。 取付ユニットの一部分の斜視図である。 図１のＦ１−Ｆ１断面図である。 切削工具が有する好ましい関係について説明するための図である。 切削インサートの耐久性についての実験結果である。 切削を行った後のサンプルＮｏ．１の切削インサートの写真である。 切削を行った後のサンプルＮｏ．８の切削インサートの写真である。 力発生機構について説明するための図である。 従来例に係る切削インサートの損傷状態を説明するための図である。 取付ユニットの他の実施形態を説明するための図である。 取付ユニットのさらに他の実施形態を説明するための第１の図である。 取付ユニットのさらに他の実施形態を説明するための第２の図である。 力発生機構の他の実施形態を説明するための図である。 力発生機構のさらに他の実施形態を説明するための図である。 力発生機構のさらに別の他の実施形態を説明するための図である。

Ａ．実施形態：
図１は、本発明の実施形態としての切削工具１１の斜視図である。図２は、切削工具１１の一部分解斜視図である。図３は、取付ユニット３０の一部分の斜視図である。図４は、図１のＦ１−Ｆ１断面図である。

切削工具１１（図１）は、回転中心軸Ｃｅに垂直な面（被削材の面）を切削するために用いられる正面フライスである。ここで、回転中心軸Ｃｅに沿った方向のうち、切削インサート２０が配置された一方側を先端側ＡＳとし、他方側を基端側ＢＳとする。図１に示すように、切削工具１１は、切削工具本体１００と、切削工具１１の先端側ＡＳに位置する複数の切削インサート２０と、切削インサート２０を切削工具本体１００に着脱自在に取り付けるための複数の取付ユニット３０と、を備える。本実施形態では、切削インサート２０は４つ設けられ、取付ユニット３０は切削インサートの個数に対応して４つ設けられている。

切削インサート２０（図２）は円盤状の部材である。切削インサート２０は、取付ユニット３０によって切削工具本体１００に着脱可能に取り付けられる。切削インサート２０は、第１の主面２１と、第２の主面２２と、インサート貫通孔２４とを有する。第１の主面２１は、被削材を切削する切刃を形成する。具体的には、第１の主面２１の外縁部分が切刃を形成する。第２の主面２２は、第１の主面２１と対向する。第２の主面２２は、切削インサートのうち反対側の主面を形成する。第２の主面２２は、インサート配置部４０（詳細には、後述するインサート配置部４０の配置端面４２）と向かい合う。インサート貫通孔２４は、第１の主面２１から第２の主面まで貫通する。インサート貫通孔２４の横断面の外形形状は、円形である。

切削インサート２０は、超硬合金、サーメット、セラミック等の硬質材料によって形成されている。本実施形態では、切削インサート２０の材質は、主にセラミックを用いている。すなわち、切削インサート２０は、セラミックを主成分（混合物において全体の５０重量％以上の含有率を占める材料成分）とする材料を用いて形成されている。

切削工具本体１００（図１）は、略円筒状のカッターボディである。切削工具本体１００は、自身の先端側端面１２１から基端側端面１２０まで貫通する開口部１１０と、先端側ＡＳに位置する複数のインサート配置部４０と、インサート配置部４０とは異なる位置に配置された固定部５０と、基端側端面１２０に形成されたキー溝１２５と、を備える。

開口部１１０は、円柱形状である。開口部１１０とキー溝１２５とは、切削工具本体１００を保持するためのホルダ（正面フライスアーバ）を切削工具１１に係合させるために用いられる。ホルダに切削工具本体１００を取り付ける際には、ホルダの一部を開口部１１０の少なくとも基端側ＢＳに挿入すると共に、キー溝１２５をホルダに係合させる。主軸が回転することでホルダが回転中心軸Ｃｅを中心として回転する。ホルダの回転に連動して切削工具本体１００も回転中心軸Ｃｅを中心として回転する。この切削工具本体１００の回転動作を実行しながら被削材を切削インサート２０によって切削する。

４つのインサート配置部４０は、開口部１１０のうち先端側端面１２１側の周囲に配置されている。インサート配置部４０は、切削インサート２０を配置するための部分である。図２に示すように、インサート配置部４０は、切削インサート２０の第２の主面２２と向き合う配置端面４２と、配置端面４２とは反対側に位置する反対側端面４３（図４）と、軸挿入穴４４と、を有する。配置端面４２は、切削工具本体１００のうち配置端面４２の周辺部分よりも低い位置に形成されている。配置端面４２と、配置端面４２の周縁から立ち上がる壁面４８とによって、切削インサート２０を収容する収容空間部４９が区画形成されている。図４に示すように、軸挿入穴４４は、配置端面４２から反対側端面４３まで貫通する。軸挿入穴４４の横断面の外形形状は、円形である。なお、軸挿入穴４４は、貫通孔である必要はなく、配置端面４２から反対側端面４３に向かって延びる穴であれば良い。ここで、インサート配置部が課題を解決するための手段に記載の「配置部」に相当する。

固定部５０（図２）は、インサート配置部４０よりも基端側ＢＳに位置する。固定部５０は、取付ユニット３０が取り付けられる部分である。固定部５０は、凹部５６と、凹部５６の底面を構成する固定部端面５２から反対側の端面に向かって延びる取付穴５４と、を有する。取付穴５４は、内周にねじ山が形成されている。すなわち、取付穴５４は雌ねじとして機能する。本実施形態では、凹部５６は、取付ユニット３０の第１の取付部材３５に対して所定方向成分を含む第１の力を加えるための力発生機構としても用いられる。よって、凹部５６を力発生機構５６とも呼ぶことができる。なお、力発生機構５６の詳細については後述する。

取付ユニット３０（図２，図３）は、支持軸３３と、連結部材３１と、第１の取付部材３５と、第２の取付部材３２と、を有する。支持軸３３は、円柱形状の部材である。図４に示すように、支持軸３３は、インサート貫通孔２４に挿通される。これにより、支持軸３３は切削インサート２０を回転可能に支持する。また、支持軸３３は、軸挿入穴４４に挿通されることで、インサート配置部４０に対する切削インサート２０の位置がズレることが防止される。支持軸３３のうち、連結部材３１が位置する側の端部には軸穴３３２が形成されている。軸穴３３２は、内周にねじ山が形成されることで雌ねじとして機能する。

第１の取付部材３５（図２）は、連結部材３１を固定部５０に取り付けるための部材である。本実施形態では、第１の取付部材３５は雄ねじである。第２の取付部材３２は、支持軸３３と連結部材３１とを連結するための部材である。本実施形態では、第２の取付部材３２は雄ねじである。

連結部材３１（図３）は、平板状の部材である。連結部材３１は、固定部端面５２と向かい合う第１面３１ｆａと、第１面３１ｆａとは反対側の第２面３１ｆｂとを有する。連結部材３１は、支持軸３３が延びる方向（紙面上下方向）とは異なる方向（第１方向）に沿って延びる。本実施形態では、連結部材３１は、支持軸３３が延びる方向に直交する方向に沿って延びる。取付ユニット３０が切削工具本体１００に取り付けられた状態では、連結部材３１は回転中心軸Ｃｅに平行な方向に延びる。連結部材３１は、第２の取付部材３２によって支持軸３３に連結される。

また連結部材３１は、第１方向における一方の端部に位置する第１取付部３１３と、他方の端部に位置する第２取付部３１５と、を有する。取付ユニット３０が切削工具本体１００に取り付けられた状態において、第１取付部３１３は、第２取付部３１５よりも基端側ＢＳに位置する。第１取付部３１３は、連結部材３１を第１の取付部材３５によって固定部５０に取り付けられる部分である。第２取付部３１５は、連結部材３１を第２の取付部材３２によって支持軸３３に取り付けられる部分である。

第１取付部３１３（図３）は、軸配置部３１８と、開口部３１１と、当接部３１６とを有する。軸配置部３１８は、第１面３１ｆａから第２面３１ｆｂまで貫通する孔である。軸配置部３８内には第１の取付部材３５の軸３５２（図２）が配置される。当接部３１６は、軸配置部３１８内に設けられている。図４に示すように、当接部３１６は、第１の取付部材３５の頭部３５４の下面に当接する部分であり、第１の取付部材３５を取付穴５４に締め付けると、当接部３１６が頭部３５４によって固定部５０側に押圧される。第１の取付部材３５が取付穴４に締め付けられると、連結部材３１が第１の取付部材３５によって固定部５０に取り付けられる。

連結部材３１（図４）は、切削インサート２０を挟んでインサート配置部４０とは反対側に位置する。また、連結部材３１は、切削インサート２０の一部を覆うように配置されている。これにより、切削インサート２０がインサート配置部４０から過度に浮き上がることを防止する機能を有する。この機能によって、切削時に切削インサート２０が切削工具本体１００から外れることを防止できる。

取付ユニット３０（図３）は、支持軸３３と連結部材３１とが第２の取付部材３２によって連結された状態で、第１取付部３１３が第２取付部３１５を中心とした円周方向Ｒに回転可能に構成される。開口部３１１は、第１取付部３１３の側面が開放された部分であり、第１の取付部材３５の軸３５２（図２）が通過可能な大きさに形成されている。開口部３１１は、第１の取付部材３５が固定部５０に挿入された状態で、第１の取付部材３５の軸３５２（図２）が通過できる。開口部３１１は、第１面３１ｆａと第２面３１ｆｂとを繋ぐ側面に形成されている。

連結部材３１の開口部３１１は、固定部５０から第１の取付部材３５を完全に取り外すことなく、切削インサート２０を切削工具本体１００に対して着脱する際に利用される。具体的には、まず、切削インサート２０を切削工具本体１００から取り外す場合、図４に示す第１の取付部材３５が締め付けられた状態から、第１の取付部材３５の頭部３５４が第１の取付部３１３の上面から離れた状態（例えば点線に示す状態）まで第１の取付部材３５を緩める。この状態において、第１取付部３１３を円周方向Ｒ（図３）に回転移動させることで開口部３１１を通って第１の取付部材３５を連結部材３１から取り外すことができる。そして、第２の取付部材３２を緩めて連結部材３１と支持軸３３との連結を解除することで支持軸３３から切削インサート２０を取り外すことができる。

切削インサート２０を切削工具本体１００に取り付ける場合、例えば図４の点線に示すように固定部５０に第１の取付部材３５を挿入した状態で、第１取付部３１３を円周方向Ｒに回転移動させる。これにより、第１の取付部材３５の軸３５２が開口部３１１を通過して軸配置部３１８内に配置される。そして、第１の取付部材３５を締め付けることで、切削インサート２０が切削工具本体１００に取り付けられる。

第２取付部３１５（図２，図３）は、第１面３１ｆａから第２面３１ｆｂまで貫通する孔３１２を有する。この孔３１２には、ねじ山が形成されていない。図３に示すように、第２取付部３１５の孔３１２に第２の取付部材３２の軸が挿入され、第２の取付部材３２を支持軸３３に締め付けることで連結部材３１が支持軸３３に連結される。

以上の説明から分かるように、切削インサート２０を回転可能に支持する取付ユニット３０は、切削インサート２０が配置されるインサート配置部４０とは異なる位置に配置された固定部５０に取り付けられる（図４）。

図５は、切削工具１１が有する好ましい関係について説明するための図である。ここで、インサート貫通孔２４の直径をＡ１とし、支持軸３３（詳細には、インサート貫通孔２４に挿通される部分）の直径をＡ２とする。また、第１の主面２１と第２の主面２２とが対向する対向方向（紙面上下方向）における、連結部材３１と配置端面４２との距離をＢ１とし、対向方向における切削インサート２０の長さをＢ２とする。切削インサート２０が配置端面４２に着座した状態（第２の主面２２が配置端面４２に接触した状態）において、対向方向における切削インサート２０（詳細には、第１の主面２１）と連結部材３１との最短距離をＢとする。本実施形態では、連結部材３１のうち少なくとも切削インサート２０と向かい合う面は平面であることから、最短距離ＢはＢ１からＢ２を減ずることで算出できる。切削工具１１は、Ｂ（＝Ｂ１−Ｂ２）≦０．５ｍｍの関係を満たすことが好ましく、Ｂ≦０．３ｍｍの関係を満たすことが更に好ましい。この関係を満たすことで、切削時において、切削インサート２０が対向方向に沿って過度に振動することを抑制できる。これにより、振動によって切削インサート２０が破損する可能性を低減できる。また、連結部材３１と切削インサート２０との摩擦抵抗を低減させるために最短距離Ｂは０ｍｍよりも大きいことが好ましい。なお、直径Ａ１と直径Ａ２との好ましい関係については図６〜図８を用いて以下に説明する。

図６は、切削インサート２０の耐久性についての実験結果である。図７は、切削を行った後のサンプルＮｏ．１の切削インサート２０の写真である。図８は、切削を行った後のサンプルＮｏ．８の切削インサート２０の写真である。図６の横軸は差（Ａ１−Ａ２）であり、縦軸は切削インサート２０が損傷するまでの切削時間（分）である。実験に用いたサンプルは、直径Ａ１と直径Ａ２との差（Ａ１−Ａ２）が異なるサンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．７である。具体的には、サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．１２の順に、差（Ａ１−Ａ２）は、２１μｍ、２２μｍ、２５μｍ、２６μｍ、３５μｍ、４４μｍ、４９μｍ、５２μｍ、５２μｍ、８３μｍ、９１μｍ、１１５μｍである。サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．１２は、異なる大きさの直径Ａ２を有する支持軸３３を用いることで作製した。但し、Ｎｏ．８及びＮｏ．９は、同一の直径Ａ２を有する支持軸３３を用いて作製している。差（Ａ１−Ａ２）以外のサンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．１２の構成は同一である。

耐久性の評価についての実験は、サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．１２のそれぞれについて、被削材の切削を行い、切削インサート２０が損傷するまでの時間を測定することで行った。目視において切刃を形成する第１の主面２１が欠損したと認められる場合に切削インサート２０が損傷したと判定した。切削時間の上限は７分間とした。図７に示すサンプルＮｏ．１の切削インサート２０のように、サンプルＮｏ．１，４，５は、上限切削時間である７分間連続して切削を行った後も切削インサート２０が損傷していていなかった。一方で、図６に示すように、差（Ａ１−Ａ２）が大きいサンプル程、切削上限時間に到達する前に切削インサート２０が破損する可能性が高くなる傾向にある。具体的には、差（Ａ１−Ａ２）が５０μｍを越えると、より短い切削時間で切削インサート２０が破損する可能性が高くなる。例えば、差（Ａ１−Ａ２）が５０μｍを越えるサンプルＮｏ．８〜Ｎｏ．１２では、切削インサート２０が損傷するまでの切削時間はいずれも１分以下であり、差（Ａ１−Ａ２）が５０μｍ以下のサンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．７に比べ、損傷するまでの切削時間が極端に短くなっている。

上記の実験結果より、切削工具１１は、０＜（Ａ１−Ａ２）≦５０μｍの関係を満たすことが好ましく、０＜（Ａ１−Ａ２）≦４４μｍの関係を満たすことがより好ましく、０＜（Ａ１−Ａ２）≦３５μｍの関係を満たすことがより一層好ましい。この関係を満たすことで、切削時において切削インサート２０が支持軸３３の径方向に沿って過度に振動することを抑制できるため、振動によって切削インサート２０が破損する可能性を低減できる。

図９は、力発生機構５６について説明するための図である。図９は、図４に示す断面図の一部分である。力発生機構５６は、連結部材３１の第１取付部３１３が入り込むことが可能な凹形状である。力発生機構５６は、固定部端面５２から立設する側面５６を有する。この側面５６１は、凹部の側面を形成する。側面５６１の上端のうち、連結部材３１と当接する部分は支点部５６３を形成する。この側面５６１は、固定部端面５２と固定部端面５２の周辺部とによって形成され固定部５０の周縁に形成された段差であるとも言える。そして、支点部５６３は段差である側面５６１によって形成されているとも言える。

第１の取付部材３５の締結方向Ｄｃは、紙面下向きとなる。連結部材３１を固定部５０に取り付ける際には、第１の取付部材３５を取付穴５４に締め付ける。第１の取付部材３５を取付穴５４に締め付けることで、支点部５６３によって、連結部材３１のうち支点部５６３よりも第１取付部３１３側の部分が締結方向Ｄｃに撓む。第１取付部３１３側が締結方向Ｄｃに撓むことで、連結部材３１はその反力として締結方向Ｄｃとは反対方向（紙面上方向）成分を含む第１の力Ｆｃを第１の取付部材３５に加える。すなわち、支点部５６３によって第１の力Ｆｃを生じさせることができる。

これにより、ばね座金と同様、第１の取付部材３５としての雄ねじが緩むことを抑制できるため、切削時に連結部材３１が切削工具本体１００から外れる可能性を低減できる。また、ばね座金等の他の部材を用いることなく、切削工具本体１００の構成（凹部５６）によって第１の取付部材３５の緩み止めを行うことができる。

図１０は、従来例に係る切削インサートの損傷状態を説明するための図である。従来から、切削時に生じる被削材との間の摩擦（切削抵抗）によって回転する切削インサートが知られている。近年、ステンレス鋼やチタン合金などの難削材の加工（切削）には、タングステンやコバルトを含有する超硬インサートが用いられる場合がある。超硬インサートの切削速度は通常５０ｍ／分以下に設定される。切削速度が５０ｍ／分を越えると、切削温度が超硬の耐熱温度を越るために加工が施せない場合があるからである。そこで、超硬よりも耐熱性が良好なセラミックインサートを用いて切削速度が５０ｍ／分よりも速い高速切削が行われる場合がある。一般に、セラミックインサートを用いた切削速度は、ミーリングの場合、超硬インサートの切削速度に比べて１０〜２０倍程度高くすることが推奨されている。しかし、セラミックインサートを用いて耐熱合金を加工する際、切刃において、被削材と接触する領域と接触しない領域との境界部分に境界摩耗（Ａ点）が発生し、損傷が集中することがあった。この摩耗が進行することで、加工中に火花が発生し加工を良好に行うことができない。このため、切削インサートの交換が必要となる。このように、セラミックインサートを用いた切削は、切削速度の向上が可能となり加工時間を超硬インサートよりも短くできる一方で、寿命に至るまでの時間が短くなる場合がある。よって、工具交換サイクルが短くなり、結果として機械稼働率が低下するという問題があった。

そこで、工具交換サイクルを長くする為に、従来から切削時に発生する切削抵抗を動力として加工中にインサートを回転させることで、インサートの切刃全体に境界摩耗を分散させる技術が知られている。境界摩耗を分散させることで、工具交換までの期間を長くできる。しかしながら、従来の技術では、切削抵抗が小さい場合にインサートが回転しない場合があった。また、切削時に発生する振動によって切削工具を構成する部品（例えば、インサート）が切削工具本体から外れる場合があった。

本実施形態の切削工具１１によれば、図４に示すように、インサート貫通孔２４が支持軸３３に挿通されることで切削インサート２０は回転可能に支持されている。これにより、切削時に切削インサート２０が回転しない可能性を低減できる。例えば、低切削抵抗（低推力）の場合でも切削インサート２０を円滑に回転させることができる。また、切削時において、切削インサート２０の外周へ被削物の切屑が溶着した場合でも、この外周がホルダと接触していない為、溶着による回転の阻害を受けることが無い。これにより、長期に亘って切削インサート２０を回転させることができる。

ここで、切削インサート２０が振動の起点となる。発生した振動は、切削インサート２０を支持する支持軸３３及び支持軸３３に接触する他の部材に伝わる。本実施形態の切削工具１１は、支持軸３３が直接に切削工具本体１００のインサート配置部４０に取り付けられておらず、連結部材３１及び第１の取付部材３５を用いてインサート配置部４０とは異なる固定部５０に取り付けられている。すなわち、切削時に振動が生じる起点となる切削インサート２０から離れた固定部５０に対して第１の取付部材３５及び連結部材３１によって支持軸３３が間接的に取り付けられている。つまり、切削インサート２０を配置するインサート配置部４０と切削インサート２０を支持する支持軸３３とが直接に嵌め合わされていない。以上のことより、インサート配置部４０及び支持軸３３に伝わる振動に比べ、固定部５０及び第１の取付部材３５に伝わる振動を小さくできるため、第１の取付部材３５が振動によって固定部５０から外れる可能性を低減できる。これにより、切削時に発生する振動によって切削インサート２０が切削工具本体１００から外れる可能性を低減できる。

また本実施形態の切削工具１１によれば、図３に示すように、連結部材３１と支持軸３３とが第２の取付部材３２で連結されていることから、連結部材３１と支持軸３３とを容易に取り外すことができる。これにより、切削工具１１の部品交換などのメンテナンスを容易に行うことができる。例えば、連結部材３１が破損した場合、連結部材３１のみを交換すれば良い。

また本実施形態の連結部材３１は、図２及び図３に示すように、第１の取付部材３５が固定部５０に挿入された状態（挿入状態）で、軸３５２が通過可能な開口部３１１を有する。これにより、挿入状態で連結部材３１を第１の取付部材３５に対して着脱できるため、切削工具１１の部品交換などのメンテナンスを更に容易に行うことができる。例えば、第１の取付部材３５を固定部５０から完全に取り外すことなく切削インサート２０を交換できる。また、部品交換時等において、第１の取付部材３５を固定部５０に取り付けた状態を維持することで、第１の取付部材３５が紛失する可能性を低減できる。

また本実施形態の切削工具１１によれば、図９に示すように、凹部５６の側面５６１の上端が支点部５６３を形成する。これにより、切削工具本体１００を用いて容易に支点部５６３を形成できる。

なお、取付ユニット３０と切削工具本体１００とが、切削インサートを着脱可能に取り付けるための切削工具セットを構成する。

Ｂ．取付ユニットの他の実施形態：
図１１は、取付ユニットの他の実施形態を説明するための図である。図１１では、第１の取付部材３５（図２）の図示は省略している。取付ユニット３０ａは、第２の取付部材３２（図２）を有しておらず、支持軸３３と連結部材３１とが一体に形成されている。なお、上記実施形態と同様の構成については同一符号を付している。このようにしても上記実施形態と同様に、切削時に切削インサートが回転しない可能性を低減できると共に、第１の取付部材３５（図２）が固定部５０から外れる可能性を低減できる。このように、取付ユニット３０は、上記実施形態で説明した取付ユニット３０（図２）に限定されるものではなく、切削インサート２０を支持する支持軸３３をインサート配置部４０とは異なる位置に配置された固定部５０に間接的に取り付ける構成であれば良い。

図１２は、取付ユニットのさらに他の実施形態を説明するための第１の図である。図１３は、取付ユニット３０のさらに他の実施形態を説明するための第２の図である。図１２及び図１３では、第１の取付部材３５（図２）の図示は省略している。上記実施形態では、支持軸３３と支持軸３３と別体である連結部材３１とが、雄ねじである第２の取付部材３２によって連結されていたが、連結方法としてはこれに限定されるものではなく他の方法で支持軸３３と連結部材３１とを連結しても良い。具体例を以下に説明する。

図１２に示す連結部材３１ｂと、上記実施形態の連結部材３１（図２）との異なる点は、第２取付部３１５ｂの構成である。その他の構成については上記実施形態と同様の構成であるため、同様の構成については上記実施形態と同一の符号を付すと共に説明を省略する。第２取付部３１５ｂは、支持軸３３ｂを着脱可能に取り付けるための部分である。第２取付部３１５ｂは、支持軸３３ｂの一部（詳細には、後述する軸側嵌合部３８４）と嵌合する取付部側嵌合部３１２ｂを有する。取付部側嵌合部３１２ｂは、軸側嵌合部３８３を着脱するための開口を有する。

支持軸３３ｂは、支持部３８６と、支持部３８６の上端に接続された軸側嵌合部３８３と、軸側嵌合部３８３の上端に接続された軸頭部３８２とを有する。支持部３８６は円柱状の部材であり、インサート貫通孔２４が挿通される。すなわち、支持部３８６は上記実施形態の支持軸３３と同様の機能を有する。軸側嵌合部３８４は、取付部側嵌合部３１２ｂと嵌め合う部分である。図１３に示すように、軸頭部３８２は第２面３１ｆｂ上に位置する部材である。この例では、軸側嵌合部３８４が上記実施形態の第２の取付部材３２として機能する。

また、上記実施形態では、第１の取付部材３５は雄ねじであったがこれに限定されるものではなく、連結部材３１を切削工具本体１００（詳細には、固定部５０）に着脱可能に取り付けることができる部材であれば良い。例えば、雄ねじに代えて第１の取付部材３５が固定部５０と嵌合する部材であっても良い。

Ｃ．力発生機構の他の実施形態：
上記実施形態では、図９に示すように、力発生機構５６は切削工具本体１００の凹部によって形成されていたが、第１の力Ｆｃを第１の取付部材３５に加えることができれば上記実施形態に限定されるものではない。力発生機構の他の実施形態について以下に説明する。

図１４は、力発生機構の他の実施形態を説明するための図である。図１４は、図９に相当する図である。この例では、凹部５６（図９）に代えて、突起部５６０が力発生機構となる。突起部５６０は、第１取付部３１３と向かい合う固定部端面５２よりも上側（連結部材３１側）に突出する。突起部５６０の上端面が支点部５６３を形成する。

図１５は、力発生機構のさらに他の実施形態を説明するための図である。図１５は、図９に相当する図である。この例では、凹部５６（図９）に代えて傾斜面５２ｂが力発生機構となる。傾斜面５２ｂのうち連結部材３１と接触する部分が支点部５６３を形成する。

図１６は、力発生機構のさらに別の他の実施形態を説明するための図である。図１６は、図９に相当する図である。この例では、凹部５６（図９）に代えて段差５６１ｃが力発生機構となる。段差５６１ｃは、固定部５０の周縁に形成されている。具体的には、段差５６１ｃは、切削工具本体１００のうち、連結部材３１のうち第１取付部３１３と第２取付部３１５との間の部分と向かい合う位置に形成されている。段差５６１ｃのうち連結部材３１と接触する部分が支点部５６３を形成する。

力発生機構の上記他の実施形態においても、上記実施形態と同様に、ばね座金等の他の部材を用いることなく、簡単な構成によって第１の取付部材３５の緩み止めを行うことができる。なお、上記実施形態では、力発生機構を切削工具本体１００自体によって形成していたが、ばね座金や段差を形成する部材や突起部を形成する部材などの切削工具本体１００とは異なる別部材を用いて形成しても良い。

Ｄ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。

Ｄ−１．第１変形例：
上記実施形態では、連結部材３１の形状は平板状であったが（図３）、これに限定されるものではなく、支持軸３３とは異なる方向に延びる部材であれば他の形状（例えば、円柱形状）であっても良い。

１１…切削工具
２０…切削インサート
２１…第１の主面
２２…第２の主面
２４…インサート貫通孔
３０，３０ａ…取付ユニット
３１，３１ｂ…連結部材
３１ｆａ…第１面
３１ｆｂ…第２面
３２…第２の取付部材
３３，３３ｂ…支持軸
３５…第１の取付部材
３８…軸配置部
４０…インサート配置部
４２…配置端面
４３…反対側端面
４４…軸挿入穴
４８…壁面
４９…収容空間部
５０…固定部
５２…固定部端面
５２ｂ…傾斜面
５４…取付穴
５６…凹部（力発生機構）
１００…切削工具本体
１１０…開口部
１２０…基端側端面
１２１…先端側端面
１２５…キー溝
３１１…開口部
３１２…孔
３１２ｂ…取付部側嵌合部
３１３…第１取付部
３１５，３１５ｂ…第２取付部
３１６…当接部
３１８…軸配置部
３３２…軸穴
３５２…軸
３５４…頭部
３８２…軸頭部
３８３…軸側嵌合部
３８４…軸側嵌合部
３８６…支持部
５６０…突起部
５６１…側面
５６１ｃ…段差
５６３…支点部
Ｒ…円周方向
Ａ１…直径
Ａ２…直径
ＡＳ…先端側
ＢＳ…基端側
Ｄｃ…締結方向
Ｆｃ…第１の力
Ｃｅ…回転中心軸

Claims (7)

1. 切刃を形成する第１の主面と、前記第１の主面と対向する第２の主面と、前記第１の主面から前記第２の主面まで貫通するインサート貫通孔と、を有する円盤状の切削インサートが着脱可能に取り付けられた切削工具であって、
   （ｉ）前記第２の主面と向き合う配置端面と、前記配置端面から反対側の端面に向かって延びる軸挿入穴と、を有する配置部と、（ｉｉ）前記配置部とは異なる位置に配置された固定部と、を有する切削工具本体と、
   前記インサート貫通孔、及び、前記軸挿入穴に着脱可能に挿通され、前記切削インサートを回転可能に支持する支持軸と、
   前記支持軸に連結され、前記支持軸とは異なる方向に沿って延びる連結部材と、
   前記連結部材を前記固定部に取り付ける第１の取付部材と、を備え、
   前記第１の取付部材は、雄ねじであり、
   前記切削工具は、さらに、前記第１の取付部材の締結方向とは反対方向の成分を含む第１の力を前記第１の取付部材に加えるための力発生機構を有し、
   前記力発生機構は、前記連結部材を前記締結方向に撓ませることで前記第１の力を生じさせる支点部を有する、ことを特徴とする切削工具。
2. 請求項１に記載の切削工具であって、
   前記支持軸は円柱形状の部材であり、
   前記インサート貫通孔の直径Ａ１と、前記支持軸の直径Ａ２との関係は、０＜（Ａ１−Ａ２）≦５０μｍを満たす、ことを特徴とする切削工具。
3. 請求項１又は請求項２に記載の切削工具であって、
   前記切削インサートの前記第２の主面が前記配置端面に接触した状態において、前記第１の主面と前記第２の主面とが対向する対向方向における前記切削インサートと前記連結部材との最短距離Ｂは、Ｂ≦０．５ｍｍの関係を満たす、ことを特徴とする切削工具。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の切削工具であって、さらに、
   前記連結部材と前記支持軸とを連結する第２の取付部材を有する、ことを特徴とする切削工具。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の切削工具であって、
   前記支点部は、前記固定部の周縁に形成された段差によって形成されている、ことを特徴とする切削工具。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の切削工具であって、
   前記固定部の上端面である固定部端面は、前記切削工具本体に形成された凹部の底面であり、
   前記支点部は、前記凹部の側面の上端によって形成されている、ことを特徴とする切削工具。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の切削工具であって、
   前記連結部材は、前記第１の取付部材が前記固定部に挿入された状態で、前記第１の取付部材の軸が通過可能な開口部を有する、ことを特徴とする切削工具。

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