JP7040504B2 - Cutting tool - Google Patents

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本発明は、制振性に優れる切削用工具等に関する。 The present invention relates to a cutting tool or the like having excellent vibration damping properties.

切削加工は、加工対象であるワーク(工作物)と刃具を備えた工具とを相対的に移動させてなされる。切削加工には、主に、ワークを固定して工具を回転させる転削と、工具を固定してワークを回転させる旋削があるが、最近の工作機械は転削を行うものが多い。 Cutting is performed by relatively moving the work (geographical feature) to be machined and the tool equipped with the cutting tool. Cutting mainly includes turning where the work is fixed and the tool is rotated, and turning where the tool is fixed and the work is rotated, but most of the recent machine tools perform turning.

ところで、切削加工の品質(加工面の精度や表面粗さ等)と生産性を確保するため、工具の自励振動や強制振動により発生するびびり振動を抑止する必要がある。そこで、びびり振動を抑制できる制振性に優れた切削用工具(特にシャンク、ホルダー等)の制振性を高める提案が種々なされており、下記の特許文献に関連する記載がある。 By the way, in order to secure the quality of cutting (precision of machined surface, surface roughness, etc.) and productivity, it is necessary to suppress chatter vibration generated by self-excited vibration or forced vibration of the tool. Therefore, various proposals have been made to improve the vibration damping property of cutting tools (particularly shanks, holders, etc.) having excellent vibration damping property that can suppress chatter vibration, and there are descriptions related to the following patent documents.

特開2005-74558号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-74558 特開2006-102837号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-102837 特開2012-577752号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-757752 特開2017-42863号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-42863

特許文献1は、工具ホルダ(コレットチャック)のテーパ外周面に沿って設けた空間に流動体(液体または微細な固体)を封入して、切削加工中に発生する振動を防止している。もっとも、流動体は、自励びびり振動の主因である曲げ一次固有モードの節にあたる部分(把持部)に封入されている。このため、特許文献1の工具ホルダでは、自励びびり振動を十分に抑制できない。 Patent Document 1 encloses a fluid (liquid or fine solid) in a space provided along the tapered outer peripheral surface of a tool holder (collet chuck) to prevent vibration generated during cutting. However, the fluid is enclosed in a portion (grip portion) corresponding to a node of the bending primary intrinsic mode, which is the main cause of self-excited chatter vibration. Therefore, the tool holder of Patent Document 1 cannot sufficiently suppress self-excited chatter vibration.

特許文献2は、工具の本体部に設けたポケット(中空部)に、その本体部と同軸まわりに回転可能なブロック状の制振ピースを内蔵させて、切削工具の防振を図っている。制振ピースは、本体部の振動時、位相遅れでポケットの壁に衝突して、切削時のねじり力に起因する本体部のびびり振動(ねじり振動)を減衰させる。しかし、エンドミルなどの工具を回転させる転削に適用する場合、本体部と分離した制振ピースを、高精度(同軸度等)を確保しつつ、本体部に内蔵させることは容易ではない。 In Patent Document 2, a block-shaped vibration damping piece that can rotate coaxially with the main body of the tool is built in a pocket (hollow portion) provided in the main body of the tool to prevent vibration of the cutting tool. When the main body vibrates, the vibration damping piece collides with the wall of the pocket due to a phase delay, and damps the chatter vibration (torsional vibration) of the main body caused by the torsional force during cutting. However, when applied to rolling to rotate a tool such as an end mill, it is not easy to incorporate the vibration damping piece separated from the main body into the main body while ensuring high accuracy (coaxiality, etc.).

特許文献3は、工具ホルダの中空部に分割した錘部材を収納し、錘部材同士の摺動摩擦により工具ホルダの振動を減衰させている。このような錘部材は高精度が要求され、工具の製造コストを大幅に増加させ得る。 In Patent Document 3, the divided weight members are housed in the hollow portion of the tool holder, and the vibration of the tool holder is damped by the sliding friction between the weight members. Such a weight member is required to have high accuracy, and can significantly increase the manufacturing cost of the tool.

特許文献4は、棒部材と粉体を中空部に収容した切削工具用ホルダを提案している。棒部材は、粉体中に浮いた状態となっており、ホルダから独立して姿勢変動する。このような棒部材は、回転時に振動の要因となるアンバランスを生じさせる。特に、多軸加工を行うマシニングセンタのように、工具回転軸が鉛直から水平方向まで変化する場合、そのようなホルダはアンバランスに起因した振動を発生させ易い。 Patent Document 4 proposes a holder for a cutting tool in which a rod member and powder are housed in a hollow portion. The rod member is in a floating state in the powder and changes its posture independently of the holder. Such a rod member causes an imbalance that causes vibration during rotation. In particular, when the tool rotation axis changes from the vertical direction to the horizontal direction, such as a machining center for multi-axis machining, such a holder tends to generate vibration due to imbalance.

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、従来とは異なる新たな構造を有する制振性に優れた切削用工具等を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a cutting tool or the like having a new structure different from the conventional one and having excellent vibration damping properties.

本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究した結果、転削に用いられる切削用工具の中空軸部内に、流動物を刃具側(一端側)へ送る翼部を設けることを着想した。これを具現化すると共にその効果を確認した。この成果を発展させることにより、以降に述べる本発明を完成するに至った。 As a result of diligent research to solve this problem, the present inventor has conceived to provide a wing portion for sending a fluid to the cutting tool side (one end side) in the hollow shaft portion of the cutting tool used for milling. We realized this and confirmed its effect. By developing this result, the present invention described below was completed.

《切削用工具1》
(1)本発明は、固定されたワークに対して回転するシャンクからなる切削用工具であって、該シャンクは、一端側に該ワークを切削する刃具を保持し得るホルダ部と、他端側に工作機械に把持され得る把持部と、該ホルダ部と該把持部の間にある軸部と、該軸部に内包空間を形成する中空部と、該軸部内に該軸部と供回りすると共に該内包空間に充填された流動物を該一端側へ送る翼部と、を有する切削用工具である。
<< Cutting Tool 1 >>
(1) The present invention is a cutting tool composed of a shank that rotates with respect to a fixed work, and the shank has a holder portion that can hold a cutting tool for cutting the work on one end side and the other end side. A grip portion that can be gripped by a machine tool, a shaft portion between the holder portion and the grip portion, a hollow portion that forms an inclusion space in the shaft portion, and a shaft portion that rotates in the shaft portion. It is a cutting tool having a wing portion that sends the fluid filled in the inclusion space to the one end side together with the blade portion.

(2)本発明の切削用工具(単に「工具」ともいう。)は、制振性に優れ、加工時に刃具に生じるびびり振動を抑制できる。このため、本発明の工具を用いると、例えば、高いL/D(L:シャンクの突出長、D:その外径)の領域でも良好な切削加工(転削)が可能となる。 (2) The cutting tool of the present invention (also simply referred to as a "tool") has excellent vibration damping properties and can suppress chatter vibration generated in the cutting tool during machining. Therefore, when the tool of the present invention is used, for example, good cutting (rolling) can be performed even in a region of high L / D (L: protrusion length of shank, D: outer diameter thereof).

本発明の工具が制振性に優れる理由は、現状、次のように考えられる。先ず、シャンクが回転すると、内包空間内にある流動物は、流動物同士(例えば粉末粒子)の摩擦や流動物と内包空間を構成する壁面(単に「内壁面」という。)との摩擦により、振動エネルギーが熱エネルギーへ変換されて散逸する。また流動物は、それ自身の慣性により、シャンクに対して位相遅れで移動し、内壁面等と衝突して、シャンクの振動(振幅)を抑制する。 The reason why the tool of the present invention is excellent in vibration damping property is considered as follows at present. First, when the shank rotates, the fluid in the inclusion space is caused by friction between the fluids (for example, powder particles) and friction between the fluid and the wall surface constituting the inclusion space (simply referred to as "inner wall surface"). Vibration energy is converted into heat energy and dissipated. Further, the fluid moves with a phase delay with respect to the shank due to its own inertia, collides with the inner wall surface and the like, and suppresses the vibration (amplitude) of the shank.

さらに本発明の工具は、軸部と供回りする翼部を軸部内に有する。翼部は、シャンク(軸部)が回転すると、内包空間内の流動物を刃具側(一端側)へ送る。これにより切削加工中、流動物は刃具側の内壁面に加圧された状態(さらには圧接された状態)となる。流動物が、自励びびり振動の主因である曲げ一次固有モードの腹側付近へ強制的に移動することにより、上述した振動低減が高まる。 Further, the tool of the present invention has a wing portion in the shaft portion that rotates with the shaft portion. When the shank (shaft) rotates, the wing sends the fluid in the inclusion space to the cutting tool side (one end side). As a result, during the cutting process, the fluid is in a state of being pressurized (further, in a state of being pressure-welded) to the inner wall surface on the cutting tool side. The above-mentioned vibration reduction is enhanced by the fluid being forcibly moved to the vicinity of the ventral side of the bending primary intrinsic mode, which is the main cause of the self-excited chatter vibration.

また、流動物は、シャンクの回転中、刃具側に加圧されて形態変動が抑制された状態となる。このため、切削加工中にシャンクの回転軸が傾いても、その回転軸と流動物を含む工具の重心との間の偏心量が抑制され、振動要因となる回転アンバランスも生じ難くなる。 Further, the fluid is pressed toward the cutting tool side during the rotation of the shank, and the morphological change is suppressed. Therefore, even if the rotation axis of the shank is tilted during cutting, the amount of eccentricity between the rotation axis and the center of gravity of the tool containing the fluid is suppressed, and a rotation unbalance that causes vibration is less likely to occur.

ちなみに、流動物が内壁面に圧接状態にあると、内壁面の最表面において流動物の移動(摺動)が少なくなり、流動物による内壁面の摩耗も抑制され得る。 By the way, when the fluid is in a pressure contact state with the inner wall surface, the movement (sliding) of the fluid is reduced on the outermost surface of the inner wall surface, and the wear of the inner wall surface due to the fluid can be suppressed.

《切削用工具2》
(1)本発明は、さらに、翼部を備えない切削用工具としても把握できる。すなわち、固定されたワークに対して回転するシャンクからなる切削用工具であって、該シャンクは、一端側に該ワークを切削する刃具を保持し得るホルダ部と、他端側に工作機械に把持され得る把持部と、該ホルダ部と該把持部の間にある軸部と、該軸部に内包空間を形成する中空部とを有し、該内包空間には流動物のみが充填されている切削用工具でもよい。
<< Cutting tool 2 >>
(1) The present invention can also be grasped as a cutting tool having no wing portion. That is, it is a cutting tool consisting of a shank that rotates with respect to a fixed work, and the shank has a holder portion that can hold a cutting tool for cutting the work on one end side and a machine tool on the other end side. It has a grip portion that can be gripped, a shaft portion between the holder portion and the grip portion, and a hollow portion that forms an inclusion space in the shaft portion, and the inclusion space is filled with only a fluid. It may be a cutting tool.

(2)上述したように、内包空間に流動物が充填されているだけでも、振動エネルギーが低減され、工具の制振性が確保される。また、本発明の場合、内包空間には流動物のみが充填されているだけであり、塊状の制振ピース等は中空部にない。このため、切削加工中(シャンクの回転中)、流動物を含む工具の重心と回転軸との偏心量は抑制される。その結果、本発明の場合、シャンクの回転軸が傾いても、大きな回転アンバランスが発生せず、それに起因する振動も生じ難くい。 (2) As described above, even if the inclusion space is filled with the fluid, the vibration energy is reduced and the vibration damping property of the tool is ensured. Further, in the case of the present invention, only the fluid is filled in the inclusion space, and the massive vibration damping piece or the like is not in the hollow portion. Therefore, during the cutting process (during the rotation of the shank), the amount of eccentricity between the center of gravity of the tool containing the fluid and the rotating shaft is suppressed. As a result, in the case of the present invention, even if the rotation axis of the shank is tilted, a large rotation imbalance does not occur, and vibration due to the unbalance is unlikely to occur.

《切削用工具の製造方法》
本発明は、切削用工具の製造方法としても把握できる。上述した切削用工具は、例えば、粉末積層法により製造される。
<< Manufacturing method of cutting tools >>
The present invention can also be grasped as a method for manufacturing a cutting tool. The cutting tool described above is manufactured by, for example, a powder laminating method.

粉末積層法によれば、所望の大きさや形状を有する内包空間や翼部を、高自由度、高精度で形成できる。また、粉末積層法によれば、内包空間に残存させた粉末を流動物として利用できる。つまり、流動物の内包空間への充填または封入を省略できる。 According to the powder laminating method, it is possible to form an inclusion space or a wing portion having a desired size and shape with a high degree of freedom and high accuracy. Further, according to the powder laminating method, the powder remaining in the inclusion space can be used as a fluid. That is, filling or encapsulation of the fluid in the inclusion space can be omitted.

《その他》
(1)本発明でいう切削用工具は、少なくとも上述したシャンクを備えればよい。本発明の切削用工具は、例えば、シャンク単体(シャンクのみ)でもよいし、シャンクと刃具を有するものでもよいし、それら以外の要素を備えてもよい。なお、刃具(切刃)は、シャンクと着脱可能でも、シャンクに固定(着脱不可)でもよい。
"others"
(1) The cutting tool referred to in the present invention may be provided with at least the above-mentioned shank. The cutting tool of the present invention may be, for example, a single shank (shank only), a shank and a cutting tool, or may be provided with other elements. The cutting tool (cutting blade) may be detachable from the shank or fixed to the shank (non-detachable).

(2)本明細書では、特に断らない限り、刃具側(ホルダ部側)を一端側といい、工作機械側(把持部側)を他端側という。 (2) In the present specification, unless otherwise specified, the cutting tool side (holder portion side) is referred to as one end side, and the machine tool side (grip portion side) is referred to as the other end side.

(3)特に断らない限り本明細書でいう「x~y」は下限値xおよび上限値yを含む。本明細書に記載した種々の数値または数値範囲に含まれる任意の数値を新たな下限値または上限値として「a~b」のような範囲を新設し得る。また、特に断らない限り、本明細書でいう「x~ymm」は、xmm~ymmを意味する。他の単位系についても同様である。 (3) Unless otherwise specified, "x to y" in the present specification includes a lower limit value x and an upper limit value y. A range such as "a to b" may be newly established with any numerical value included in the various numerical values or numerical ranges described in the present specification as a new lower limit value or upper limit value. Further, unless otherwise specified, "x to ymm" in the present specification means xmm to ymm. The same applies to other unit systems.

工具の一形態例(試料1)を示す縦断面図と横断面図である。It is a vertical sectional view and a horizontal sectional view which shows one form example (sample 1) of a tool. その螺旋体(翼部)だけを抽出して示した正面図である。It is a front view showing only the spiral body (wing part) extracted. 翼部の別な形態例だけを示した斜視図である。It is a perspective view which showed only another form example of a wing part. 工具の変形例(工具の回転方向と翼部の螺旋方向)を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the deformation example of a tool (the rotation direction of a tool and the spiral direction of a wing part). 工具の別な形態例(試料2)を示す縦断面図と横断面図である。It is a vertical sectional view and a horizontal sectional view which shows another example of a form (sample 2) of a tool. 切削加工試験に供した各工具(試料1、2、C1)をまとめて示した縦断面図と横断面図である。It is a vertical cross-sectional view and a cross-sectional view which showed each tool (sample 1, 2, C1) subjected to a cutting process collectively. その切削加工試験の様子を示す写真である。It is a photograph showing the state of the cutting process test. 試料1の工具に係る切込み量と加工面の表面粗さ(面粗度)の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the depth of cut which concerns on a tool of a sample 1 and the surface roughness (surface roughness) of a machined surface. 試料2の工具に係る切込み量と面粗度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the depth of cut and the surface roughness which concerns on a tool of a sample 2. 試料C1の工具に係る切込み量と面粗度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the depth of cut and the surface roughness which concerns on a tool of a sample C1.

本発明の構成要素に、本明細書中から任意に選択した一つまたは二つ以上の構成要素を付加し得る。本明細書で説明する内容は、本発明の切削用工具としてのみならず、その製造方法にも適宜該当する。方法的な構成要素であっても、物に関する構成要素ともなり得る。 One or more components arbitrarily selected from the present specification may be added to the components of the present invention. The contents described in the present specification appropriately apply not only to the cutting tool of the present invention but also to the manufacturing method thereof. Even a methodical component can be a component of an object.

《流動物》
流動物は、固体、液体、それらの混合物(固液混在物)のいずれでもよい。固体または液体は、一種のみでもよいし、組成(成分)、形態(構造)等が異なる複数種が混在していてもよい。
《Fluid》
The fluid may be a solid, a liquid, or a mixture thereof (solid-liquid mixture). The solid or liquid may be only one kind, or a plurality of kinds having different compositions (components), forms (structures) and the like may be mixed.

流動物は、少なくとも粉末を含むとよい。流動物は、粉末に、加工油(切削液、冷却液等)、潤滑油(シリコーンオイル等)などの液体が混在していてもよい。なお、加工油は、中空部内(内包空間)に留まらず、シャンクに設けた油路を通じて刃具へ供給されてもよい。 The fluid may contain at least powder. As the fluid, a liquid such as a processing oil (cutting fluid, cooling liquid, etc.) or a lubricating oil (silicone oil, etc.) may be mixed with the powder. The processing oil may be supplied to the cutting tool not only in the hollow portion (inclusion space) but also through an oil passage provided in the shank.

以下、代表例として、流動物が粉末である場合について説明する。内包空間に充填された粉末は、前述したように、内包空間を構成する壁面(中空部の構成面と翼部表面)と接触・衝突したり、粉末の粒子同士が接触・衝突したりして、振動エネルギーが熱エネルギーに変換される。こうしてびびり振動の共振ピーク等が低減される。 Hereinafter, a case where the fluid is a powder will be described as a typical example. As described above, the powder filled in the encapsulation space may come into contact with or collide with the wall surface (constituent surface of the hollow portion and the surface of the wing portion) constituting the encapsulation space, or the powder particles may come into contact with or collide with each other. , Vibration energy is converted into thermal energy. In this way, the resonance peak of chatter vibration is reduced.

内包空間における粉末の充填率は、例えば、20%~90%さらには30%~80%であるとよい。粉末積層法を用いると、原料粉末の粒度にも依るが、充填率は概ね40%~70%程度となる。粉末の充填率は、内包空間への粉末の導入または除去により、適宜、調整され得る。なお、充填率は次のようにして算出される。
充填率(%)=(Vp/V)×100
V :内包空間の総容積、 Vp:充填された粉末の総体積
The filling rate of the powder in the inclusion space may be, for example, 20% to 90%, more preferably 30% to 80%. When the powder laminating method is used, the filling rate is about 40% to 70%, although it depends on the particle size of the raw material powder. The filling factor of the powder can be appropriately adjusted by introducing or removing the powder into the inclusion space. The filling rate is calculated as follows.
Filling rate (%) = (Vp / V) x 100
V: Total volume of inclusion space, Vp: Total volume of filled powder

粉末の粒度は適宜選択される。粉末積層法を採用する場合なら、造形性、粉末の入手性、取扱性または品質等を考慮して、粉末の粒度は、例えば、5~300μm、10~150μm、15~100μm、20~63μmさらには25~45μmとするとよい。 The particle size of the powder is appropriately selected. When the powder laminating method is adopted, the particle size of the powder is, for example, 5 to 300 μm, 10 to 150 μm, 15 to 100 μm, 20 to 63 μm in consideration of formability, powder availability, handleability, quality and the like. Is preferably 25 to 45 μm.

本明細書でいう粉末の粒度は、特に断らない限り、所定のメッシュサイズの篩いを用いて分級する篩い分け法で規定する。例えば、粒度「x~y」は、篩目開きがx(μm)の篩いを通過せず、篩目開きがy(μm)の篩いを通過する大きさの粒子からなることを意味する。なお、粒度「y未満」または「-y」は、篩目開きがy(μm)の篩いを通過する大きさの粒子からなることを意味する。 Unless otherwise specified, the particle size of the powder referred to in the present specification is specified by a sieving method for classifying using a sieve having a predetermined mesh size. For example, the particle size "x-y" means that the particles are sized so that the mesh opening does not pass through the x (μm) sieve and the mesh opening passes through the y (μm) sieve. The particle size "less than y" or "-y" means that the particles are sized to pass through a mesh having a mesh opening of y (μm).

粉末は、金属粉末の他、セラミックス粉末等でもよい。金属粉末は、各種の鋼材(工具鋼、型鋼、ステンレス鋼等)、超硬合金、鋼材よりも高比重な重合金(比重が10以上)、鋼材よりも低比重な軽合金(比重が5以下)等からなる。粉末は、一種のみでもよいし、部位により種類が異なってもよい。また、粉末積層法による場合、中空部に内包させる粉末(適宜「内包粉末」ともいう。)は、シャンクを構成する原料粉末と同じでも、異なってもよい。内包粉末が原料粉末よりも高比重であると、制振性のさらなる向上が期待される。さらに、切削用工具の使用環境等を考慮して、非磁性材からなる粉末を用いてもよい。各粉末は、例えば、アトマイズ粉として得られる。なお、粉末に接触する内壁面は、表面改質やコーティング等により、耐摩耗性が高められてもよい。 The powder may be ceramic powder or the like as well as metal powder. Metal powder includes various steel materials (tool steel, mold steel, stainless steel, etc.), cemented carbide, polymerized gold with a higher specific gravity than steel materials (specific gravity of 10 or more), and light alloys with lower specific gravity than steel materials (specific gravity of 5 or less). ) Etc. The powder may be only one kind or may be different kinds depending on the part. Further, in the case of the powder laminating method, the powder to be encapsulated in the hollow portion (also referred to as “encapsulated powder” as appropriate) may be the same as or different from the raw material powder constituting the shank. If the encapsulating powder has a higher specific density than the raw material powder, further improvement in vibration damping property is expected. Further, in consideration of the usage environment of the cutting tool and the like, a powder made of a non-magnetic material may be used. Each powder is obtained, for example, as an atomized powder. The inner wall surface in contact with the powder may have improved wear resistance by surface modification, coating, or the like.

《内包空間》
内包空間は、軸部内に形成された空間である。内包空間は、密閉された閉空間でも、外部へ連通した開空間でもよい。内包空間は、一つだけでもよいし、二つ以上あってもよい。内包空間は、少なくとも、ホルダ部付近(刃具側/一端側)に形成されているとよい。軸方向に長い内包空間なら、ホルダ部付近まで延在しているとよい。内包空間が複数あるとき、その少なくとも一つが、ホルダ部付近にあるとよい。これにより、びびり振動の振幅が大きくなる腹側の振幅が低減され、刃具側のびびり振動が抑制され易くなる。なお、内包空間が複数あるとき(例えば、複数の内包空間が軸方向に配列されているとき)、各内包空間の形態(形状、大きさ等)は、同じでも異なっていてもよい。
《Inclusive space》
The inclusion space is a space formed in the shaft portion. The inclusion space may be a closed closed space or an open space communicating with the outside. There may be only one inclusion space or two or more inclusion spaces. The inclusion space may be formed at least in the vicinity of the holder portion (cutting tool side / one end side). If the inclusion space is long in the axial direction, it should extend to the vicinity of the holder. When there are a plurality of inclusion spaces, it is preferable that at least one of them is near the holder portion. As a result, the amplitude on the ventral side where the amplitude of the chatter vibration becomes large is reduced, and the chatter vibration on the cutting tool side is easily suppressed. When there are a plurality of inclusion spaces (for example, when a plurality of inclusion spaces are arranged in the axial direction), the form (shape, size, etc.) of each inclusion space may be the same or different.

内包空間は、他端側よりも一端側で径方向へ拡張しているとよい。これにより、制振性の確保と共に、大きな応力が作用するシャンクの把持部側の静剛性や強度も確保し易くなる。 The inclusion space may expand radially on one end side rather than on the other end side. As a result, it becomes easy to secure the vibration damping property and also to secure the static rigidity and strength of the grip portion side of the shank on which a large stress acts.

回転する軸部内に形成される内包空間の概形は円断面からなるとよい。例えば、内包空間は、端部を除いて、一端側から他端側にかけて直径が減少する円断面が積層されてなる滴形(ティアドロップ形)であるとよい。 The general shape of the inclusion space formed in the rotating shaft portion is preferably a circular cross section. For example, the inclusion space may be a drop shape (tear drop type) in which circular cross sections whose diameters decrease from one end side to the other end side are laminated, except for the end portion.

上述した「流動物」と「内包空間」に関する内容は、特に断らない限り、翼部のない工具にも、翼部のある工具にも該当し得る。なお、翼部がない工具の場合、通常、中空部を構成する壁面が、内包空間を構成する壁面となる。翼部がある工具の場合、通常、内包空間を構成する壁面(外周面)の包絡面により、中空部を構成する領域(最大仮想域)が区画される。 Unless otherwise specified, the above-mentioned contents regarding "fluid" and "encapsulation space" can be applied to a tool without a wing and a tool with a wing. In the case of a tool without a wing portion, the wall surface forming the hollow portion is usually the wall surface forming the inclusion space. In the case of a tool having a wing portion, the area (maximum virtual area) constituting the hollow portion is usually defined by the envelope surface of the wall surface (outer peripheral surface) constituting the inclusion space.

《翼部》
翼部は、軸部内(または中空部)に配設され、軸部と供回りすることにより、内包空間に充填された流動物を一端側へ送る(加圧する)。なお、翼部があるとき、内包空間は、中空部と翼部の各表面(「壁面」ともいう)で形成された空間となる。
《Wings》
The wing portion is arranged in the shaft portion (or the hollow portion), and by rotating with the shaft portion, the fluid filled in the inclusion space is sent (pressurized) to one end side. When there is a wing portion, the inclusion space is a space formed by the hollow portion and each surface (also referred to as “wall surface”) of the wing portion.

翼部は、軸部と供回りすれば、軸部と一体的に形成されたものでも、軸部と別に形成されたものでも、それらが混在したものでもよい。翼部の少なくとも一部を軸部と一体的に形成すると、工具の加工や組立に要する製造コストを低減できる。 The wing portion may be formed integrally with the shaft portion, may be formed separately from the shaft portion, or may be a mixture thereof, as long as it rotates with the shaft portion. If at least a part of the wing portion is integrally formed with the shaft portion, the manufacturing cost required for machining and assembling the tool can be reduced.

軸部と別体な翼部は、中空部へ装入された後、軸部に対する自由な移動が規制されるとよい。その規制は、翼部と中空部の構成面間の当接(圧接)によりなされてもよいし、ピンやネジ等の規制部材によりなされてもよい。また、翼部は、軸部と同期回転してもよいし、軸部に対して位相差や速度差を生じて回転してもよい。本明細書では、特に断らない限り、両方を含めて「供回り」という。 The wing portion that is separate from the shaft portion may be restricted from freely moving with respect to the shaft portion after being charged into the hollow portion. The regulation may be made by abutting (pressure contact) between the constituent surfaces of the wing portion and the hollow portion, or may be made by a regulating member such as a pin or a screw. Further, the wing portion may rotate synchronously with the shaft portion, or may rotate with a phase difference or a speed difference with respect to the shaft portion. In the present specification, unless otherwise specified, both are referred to as "accompaniment".

翼部は、連続的でも断続的でもよい。例えば、翼部は、その全体または一部が、連続した螺旋体(スクリュー、渦巻等)でもよいし、分断された羽根(例えば螺旋片)でもよい。いずれにしても翼部の構成面(翼面)は、工具の回転軸に対して、垂直でも水平でもなく、傾斜しているとよい。翼面の傾斜角(θ)は、回転軸に対して、内包空間内の流動物を一端側へ送れる傾斜角(θ:0°<θ<90°または90°<θ<180°)であるとよい。 The wings may be continuous or intermittent. For example, the wing portion may be a continuous spiral body (screw, spiral, etc.) in whole or a part thereof, or may be a divided blade (for example, a spiral piece). In any case, it is preferable that the constituent surface (blade surface) of the wing portion is not vertical or horizontal with respect to the rotation axis of the tool, but is inclined. The inclination angle (θ) of the blade surface is an inclination angle (θ: 0 ° <θ <90 ° or 90 ° <θ <180 °) that can send the fluid in the inclusion space to one end side with respect to the axis of rotation. It is good.

なお、傾斜角は、複数の翼面間で同じでも異なってもよい。また傾斜角は、一つの翼面内で変化してもよい。翼部は、形態の異なる翼面で構成されてもよい。翼面は、平面状でも曲面状でも、それが混在してもよい。 The inclination angle may be the same or different among the plurality of blade surfaces. The tilt angle may also change within one blade surface. The wing portion may be composed of wing surfaces having different morphologies. The blade surface may be flat or curved, or a mixture thereof.

流動物を一端側へ送るため、翼部は、例えば、一端側からみて、切削加工時の回転方向まわりに、一端側から他端側へ進む螺旋軌道に沿って形成されているとよい。具体的にいうと、一端側(ホルダ部側、刃具側)からみて、工具が加工時に右回り(時計回り)するとき、翼部は右ねじと同様な螺旋軌道に沿って形成されているとよい。逆に、一端側からみて工具が左回り(反時計回り)するとき、翼部は左ねじと同様な螺旋軌道に沿って形成されているとよい。 In order to send the fluid to one end side, the wing portion may be formed, for example, along a spiral trajectory traveling from one end side to the other end side around the rotation direction at the time of cutting when viewed from one end side. Specifically, when viewed from one end side (holder side, cutting tool side), when the tool turns clockwise (clockwise) during machining, the wing part is formed along a spiral trajectory similar to a right-handed screw. good. On the contrary, when the tool turns counterclockwise (counterclockwise) when viewed from one end side, the wing portion may be formed along a spiral trajectory similar to a left-handed screw.

翼部が形成される軌道は、単数条(列)でもよいし、複数条(列)でもよい。例えば、複数条の軌道に沿って形成されている翼部は、多条ねじと同様に、1回転あたりに流動物を搬送できる距離(リード)が大きく、流動物を効率的に一端側へ送れる。例えば、翼部は、多重螺旋に沿って形成されているとよい。 The orbit on which the wing portion is formed may be a single row (row) or a plurality of rows (row). For example, a wing portion formed along a plurality of trajectories has a large distance (lead) that can convey a fluid per rotation, like a multi-thread screw, and can efficiently send the fluid to one end side. .. For example, the wing portion may be formed along a multiple spiral.

翼部は、中空部に形成された凸部(ねじの山に相当)として把握してもよいし、中空部に形成された凹部(ねじの谷に相当)として把握してもよい。また翼部は、中空部の内周面側に形成された「雌ねじ」のように把握してもよいし、中空部内に装入された「雄ねじ」のように把握してもよい。なお、翼部は、軸方向に延在する管路を有してもよい。例えば、中空部の中央に、軸方向に延在する直管状(円柱状)の空間が形成されていてもよい。 The wing portion may be grasped as a convex portion (corresponding to a screw thread) formed in the hollow portion or as a concave portion (corresponding to a screw valley) formed in the hollow portion. Further, the wing portion may be grasped like a "female screw" formed on the inner peripheral surface side of the hollow portion, or may be grasped like a "male screw" charged in the hollow portion. The wing portion may have a pipeline extending in the axial direction. For example, a straight tubular (cylindrical) space extending in the axial direction may be formed in the center of the hollow portion.

《切削用工具》
切削用工具は、基本的にシャンクからなる。シャンクの先端側がホルダ部であり、シャンクの根元側が工作機械に取付けられる把持部である。ホルダ部は、シャンクと一体成形されたものでもよいし、シャンクの先端側に溶接やろう付け等により接合されたヘッドでもよい。ヘッドはシャンクと異種材からなってもよい。例えば、シャンクが超硬材からなり、ヘッドが鋼材からなってもよい。また、シャンクは粉末積層法で製造され、ヘッドは鍛造、切削等で製造されたものでもよい。なお、ホルダ部(ヘッド)には、着脱不可な刃具が直接設けられてもよいが、通常、着脱可能な刃具がねじ等により固定される。
《Cutting tool》
Cutting tools basically consist of shanks. The tip side of the shank is the holder part, and the root side of the shank is the grip part attached to the machine tool. The holder portion may be integrally molded with the shank, or may be a head joined to the tip end side of the shank by welding, brazing, or the like. The head may be made of shank and dissimilar material. For example, the shank may be made of cemented carbide and the head may be made of steel. Further, the shank may be manufactured by a powder laminating method, and the head may be manufactured by forging, cutting or the like. A non-detachable cutting tool may be directly provided on the holder portion (head), but usually, the removable cutting tool is fixed by a screw or the like.

シャンクは、ホルダ部を除いて、同一断面の棒状、断面が変化した段付状、テーパー状等のいずれでもよい。また、把持部が他部よりも拡張(拡径)していてもよい。 The shank may be a rod shape having the same cross section, a stepped shape having a different cross section, a tapered shape, or the like, except for the holder portion. Further, the grip portion may be expanded (diameter expanded) more than other portions.

粉末の充填、翼部の形成等は、複数工程によりなされてもよいし、粉末積層法等により一工程(インプロセス)でなされてもよい。前者の場合、中空部の開口から、粉末の充填や翼部の装入を行った後、その開口に蓋を固定して、中空部を閉口するとよい。蓋の固定は、例えば、締結(ねじ等)や接合(溶接、ろう付け、接着、圧入(焼き嵌めを含む)等により行える。 The filling of the powder, the formation of the wing portion, and the like may be performed by a plurality of steps, or may be performed by a single step (in-process) by a powder lamination method or the like. In the former case, it is preferable to fill the hollow portion with powder or charge the wing portion from the opening of the hollow portion, and then fix the lid to the opening to close the hollow portion. The lid can be fixed by, for example, fastening (screws or the like), joining (welding, brazing, bonding, press-fitting (including shrink fitting), or the like.

《粉末積層法》
本発明の工具は、例えば、粉末積層法により得られる。粉末積層法は、粉末を用いた積層造形法(いわゆる三次元造形法、3Dプリンター法)または付加製造法(AM:Additive Manufacturing)の一種であり、粉末焼結積層造形法でも、粉末固着積層造形法でもよい。粉末焼結積層造形法によれば、各層の原料粉末に加熱源である高エネルギービームを照射して、その原料粉末を順次焼結(溶融凝固を含む。)させていくことにより、造形物が得られる。粉末固着積層造形法によれば、各層の原料粉末に、接着剤(インク)を逐次吹付けて、その原料粉末を順次結着させていくことにより、造形物が得られる。
《Powder laminating method》
The tool of the present invention is obtained, for example, by a powder laminating method. The powder lamination method is a kind of layered manufacturing method using powder (so-called three-dimensional modeling method, 3D printer method) or additive manufacturing method (AM: Additive Manufacturing). It may be a law. According to the powder sintering layered manufacturing method, the raw material powder of each layer is irradiated with a high energy beam as a heating source, and the raw material powder is sequentially sintered (including melt solidification) to obtain a modeled product. can get. According to the powder-fixed laminated molding method, an adhesive (ink) is sequentially sprayed onto the raw material powder of each layer, and the raw material powder is sequentially bound to obtain a modeled product.

粉末焼結積層造形法は、粉末床溶融結合法(PBF:powder bed fusion)でも、指向性エネルギー堆積法(DED:directed energydeposition)でもよい。PBFは、原料粉末を薄く1層敷く毎に、所定の経路で高エネルギービーム(レーザ、電子ビーム等)を走査して、原料粉末を溶融凝固させる。この繰り返しにより、所望形状の造形物(バルク体)が得られる。DEDは、高エネルギービームの焦点付近に投射した原料粉末を溶融凝固させつつ、その溶融凝固位置を走査(移動)させ、所望形状の造形物を得る。 The powder sintering laminated molding method may be a powder bed fusion method (PBF) or a directed energy deposition method (DED). The PBF scans a high-energy beam (laser, electron beam, etc.) in a predetermined path every time a thin layer of the raw material powder is laid, and melts and solidifies the raw material powder. By repeating this, a modeled product (bulk body) having a desired shape can be obtained. In DED, the raw material powder projected near the focal point of the high energy beam is melt-coagulated, and the melt-coagulation position is scanned (moved) to obtain a model having a desired shape.

粉末積層法では、種々の材質(金属、樹脂、化合物等)からなる原料粉末を用いることができる。その代表例は、金属粉末(鋼粉末、超硬粉末等)である。 In the powder laminating method, raw material powders made of various materials (metals, resins, compounds, etc.) can be used. A typical example is metal powder (steel powder, cemented carbide powder, etc.).

複数種のシャンク(切削用工具)を製作し、それらの制振性(加工面の面粗度)を評価した。このような具体例を挙げつつ、以下に本発明をさらに詳しく説明する。 Multiple types of shanks (cutting tools) were manufactured, and their vibration damping properties (surface roughness of the machined surface) were evaluated. The present invention will be described in more detail below with reference to such specific examples.

《第1形態/試料1》
(1)基本形態
切削用工具の一形態例であるシャンク1を、図1Aおよび図1B(両者を併せて単に「図1」という。)に示した。図1Aは軸方向の縦断面と、その縦断面中に示したA-A断面(横断面)である。図1Bは、後述するように、中空部101に一体的に形成された螺旋体102のみを抽出して示した正面図である。
<< First form / Sample 1 >>
(1) Basic Form Shank 1, which is an example of a form of a cutting tool, is shown in FIGS. 1A and 1B (both are collectively referred to as “FIG. 1”). FIG. 1A is a vertical cross section in the axial direction and an AA cross section (cross section) shown in the vertical cross section. FIG. 1B is a front view showing only the spiral body 102 integrally formed in the hollow portion 101, as will be described later.

シャンク1は、細長い略円柱状であり、軸部10と、その先端側(一端側、図1Aの右側)にあるホルダ部11と、その根元側(他端側、図1Aの左側)にある把持部12とを有する。 The shank 1 is an elongated substantially columnar shape, and is located on the shaft portion 10, the holder portion 11 on the tip end side (one end side, right side of FIG. 1A), and the root side (other end side, left side of FIG. 1A). It has a grip portion 12.

ホルダ部11は、その先端側に、刃具であるスローアウェイチップc(単に「チップc」という。)を保持するッド111と、ッド111にチップcを固定するボルト(ビス)が螺合する雌ねじ112(ねじ部)とを有する。 The holder portion 11 has a head 111 for holding a throw-away tip c (simply referred to as “tip c”), which is a cutting tool, and a bolt (screw) for fixing the tip c to the head 111 on the tip side thereof. It has an internal thread 112 (threaded portion) to be screwed.

把持部12は円柱状であり、工作機械のコレットチャック(単に「チャック」という。)にクランプされる。 The grip portion 12 has a columnar shape and is clamped to a collet chuck (simply referred to as "chuck") of a machine tool.

ホルダ部11にチップcを取り付けると共に把持部12を工作機械に取り付ける。工作機械を稼働させると、シャンク1を介してチップcが回転し、ワークが転削される。把持部12をチャックに装着したとき、そのチャックの先端面からホルダ部11の先端(またはチップcの刃先)までの距離(L)が突出長となる。その距離(L)と軸部10の外径(シャンク径:D)により、びびり振動の発生の目安とされるL/Dが規定される。 The tip c is attached to the holder portion 11 and the grip portion 12 is attached to the machine tool. When the machine tool is operated, the insert c is rotated through the shank 1 and the workpiece is milled. When the grip portion 12 is mounted on the chuck, the distance (L) from the tip surface of the chuck to the tip of the holder portion 11 (or the cutting edge of the tip c) is the protrusion length. The distance (L) and the outer diameter of the shaft portion 10 (shank diameter: D) define L / D as a guideline for the occurrence of chatter vibration.

ところで、シャンク1は、軸部10内に、略滴形の中空部101と螺旋体102を有する。中空部101から螺旋体102を除いた領域(空隙)に、略螺旋状の空間k(内包空間)が形成される。空間kには粉末pが充填されている。 By the way, the shank 1 has a substantially drop-shaped hollow portion 101 and a spiral body 102 in the shaft portion 10. A substantially spiral space k (encapsulation space) is formed in a region (void) excluding the spiral body 102 from the hollow portion 101. The space k is filled with the powder p.

中空部101と螺旋体102は、軸方向に短い円錐状の最先端部と、根元側にかけて緩やかに細くなる長い円錐状の主部とからなる。つまり主部は、先端側断面が大径の円状となっており、根元側断面が小径の円状となっている。 The hollow portion 101 and the spiral body 102 are composed of an axially short conical tip portion and a long conical main portion that gradually narrows toward the root side. That is, the main portion has a large-diameter circular cross section on the tip side and a small-diameter circular cross section on the root side.

螺旋体102は、螺旋体1021と螺旋体1022を有する二重螺旋状となっている。シャンク1は先端側からみて、切削加工時に左まわりに回転する。このため、螺旋体102も左ねじのように、左まわりに沿って先端側から根元側へリードが進行する形状となっている。 The spiral body 102 has a double spiral shape having the spiral body 1021 and the spiral body 1022. The shank 1 rotates counterclockwise during cutting when viewed from the tip side. Therefore, the spiral body 102 also has a shape in which the lead advances from the tip side to the root side along the counterclockwise direction like a left-handed screw.

螺旋体1021と螺旋体1022は共に、先端側に凸な湾曲面が渦巻状に巻回されてなる。図1Bには、螺旋体102のみを抽出して示した。但し、実際には、螺旋体1021の外周面1021aと螺旋体1022の外周面1022aは、軸部10と一体化している。螺旋体1021と螺旋体1022は、軸中心付近で、軸方向に伸びる連続した空間を形成している。なお、外周面1021aと外周面1022aの包絡面を、中空部101の仮想的な境界面と考えてもよい。ちなみに、螺旋体102の具体的な形態は、粉末pの種類(材質、粒度等)、シャンク1の使用回転数域等を考慮して、所望の制振性が得られるように設定される。 Both the spiral body 1021 and the spiral body 1022 are formed by spirally winding a curved surface convex toward the tip end side. In FIG. 1B, only the spiral body 102 is extracted and shown. However, in reality, the outer peripheral surface 1021a of the spiral body 1021 and the outer peripheral surface 1022a of the spiral body 1022 are integrated with the shaft portion 10. The spiral body 1021 and the spiral body 1022 form a continuous space extending in the axial direction near the center of the axis. The envelope surface of the outer peripheral surface 1021a and the outer peripheral surface 1022a may be considered as a virtual boundary surface of the hollow portion 101. Incidentally, the specific form of the spiral body 102 is set so as to obtain a desired vibration damping property in consideration of the type (material, particle size, etc.) of the powder p, the rotation speed range of the shank 1, and the like.

(2)変形例1
螺旋体102の変形例である翼部52を図2Aに示した。翼部52は、螺旋体1021を所定間隔で分断した螺旋片(羽根)からなる螺旋群521と、螺旋体1022を所定間隔で分断した螺旋片からなる螺旋群522とで構成される。この場合、隣接する各螺旋片間の空隙(内包空間の一部)にも粉末pが充填される。
(2) Modification 1
The wing portion 52, which is a modified example of the spiral body 102, is shown in FIG. 2A. The wing portion 52 is composed of a spiral group 521 composed of spiral pieces (blades) obtained by dividing the spiral body 1021 at predetermined intervals, and a spiral group 522 composed of spiral pieces obtained by dividing the spiral body 1022 at predetermined intervals. In this case, the powder p is also filled in the gap (a part of the inclusion space) between the adjacent spiral pieces.

(3)変形例2
シャンク1の変形例であるシャンク6とシャンク7を図2Bに示した。なお、既述した部分と同様な部分には同符号を付して、それらの説明を省略した(以下同様)。
(3) Modification 2
Shank 6 and shank 7, which are variants of shank 1, are shown in FIG. 2B. The same parts as those described above are designated by the same reference numerals, and their explanations are omitted (the same applies hereinafter).

シャンク6は、軸部10内に中空部601と螺旋体602を有する。螺旋体602は、一重螺旋状である。シャンク6は、シャンク1と同様に、先端側からみて、切削加工時に左まわりに回転する。このため、螺旋体602も左ねじのように、左まわりに沿って先端側から根元側へリードが進行する形状となっている。 The shank 6 has a hollow portion 601 and a spiral body 602 in the shaft portion 10. The spiral body 602 has a single spiral shape. Like the shank 1, the shank 6 rotates counterclockwise during cutting when viewed from the tip side. Therefore, the spiral body 602 also has a shape in which the lead advances from the tip side to the root side along the counterclockwise direction like a left-handed screw.

シャンク7は、軸部10内に中空部701と螺旋体702を有する。螺旋体702も一重螺旋状である。シャンク7は、シャンク1と回転方向が逆であり、先端側からみて、切削加工時に右まわりに回転する。このため、螺旋体702も右ねじのように、右まわりに沿って先端側から根元側へリードが進行する形状となっている。 The shank 7 has a hollow portion 701 and a spiral body 702 in the shaft portion 10. The spiral body 702 is also a single spiral. The shank 7 has a rotation direction opposite to that of the shank 1, and rotates clockwise when viewed from the tip side. Therefore, the spiral body 702 also has a shape in which the lead advances from the tip side to the root side along the clockwise direction like a right-handed screw.

《第2形態/試料2》
切削用工具の別な形態例であるシャンク2を図3に示した。図3は軸方向の縦断面と、その縦断面中に示したB-B断面(横断面)である。シャンク2は、シャンク1から螺旋体102を除いた形態である。つまり、シャンク2は、軸部10内に滴形の中空部201を備え、中空部201には粉末pのみが充填されている。
<< Second form / Sample 2 >>
A shank 2 which is another example of the form of the cutting tool is shown in FIG. FIG. 3 shows a vertical cross section in the axial direction and a BB cross section (cross section) shown in the vertical cross section. The shank 2 is a form in which the spiral body 102 is removed from the shank 1. That is, the shank 2 includes a drop-shaped hollow portion 201 in the shaft portion 10, and the hollow portion 201 is filled with only powder p.

《切削加工試験》
図4に示す3試料のシャンクを用意した。各試料のシャンクを用いて、図5に示す加工をそれぞれ行った。各試料について、切込み量を変化させたときの面粗度を、図6A~図6C(これらを併せて単に「図6」という。)に示した。試験条件は次の通りとした。
《Cutting test》
The shanks of the three samples shown in FIG. 4 were prepared. Using the shank of each sample, the processing shown in FIG. 5 was performed. For each sample, the surface roughness when the depth of cut is changed is shown in FIGS. 6A to 6C (collectively referred to as “FIG. 6”). The test conditions were as follows.

(1)試料
試料1と試料2は、上述したシャンク1とシャンク2に相当する。試料C1は軸部に中空部がない中実体である。各試料は、市販されているシャンク(三菱日立ツール株式会社製ARPF20S20)の形状(シャンク径:φ19.5mm(D)×全長160mm)をベースに、粉末積層法(PBF)により製造した。
(1) Sample Sample 1 and sample 2 correspond to the above-mentioned shank 1 and shank 2. Sample C1 is a medium substance having no hollow portion in the shaft portion. Each sample was manufactured by the powder lamination method (PBF) based on the shape (shank diameter: φ19.5 mm (D) × total length 160 mm) of a commercially available shank (ARPF20S20 manufactured by Mitsubishi Hitachi Tool Co., Ltd.).

PBFは、いわゆる3Dプリンター(SLM Solutions 社製 SLM280HL)を用いて実施した。原料粉末には、市販されているH13粉末(成分組成:JIS SKD61相当、粒度:10~45μm)を使用した。この場合、中空部における粉末の充填率は約60%であった。 PBF was carried out using a so-called 3D printer (SLM280HL manufactured by SLM Solutions). As the raw material powder, a commercially available H13 powder (component composition: equivalent to JIS SKD61, particle size: 10 to 45 μm) was used. In this case, the filling rate of the powder in the hollow portion was about 60%.

(2)加工
各試料のシャンク先端側(ホルダ部)に、刃具(三菱日立ツール株式会社製ZCFW200-R2.0-PTH08M)を取り付けた。その後、各シャンクをマシニングセンタ(三井精機株式会社製VERTEX550-5X)にセットした。このとき、L/D(突出長/シャンク径)=6となるように、各シャンク根元側(把持部)をコレットチャックにクランプした。
(2) Processing A cutting tool (ZCFW200-R2.0-PTH08M manufactured by Mitsubishi Hitachi Tool Co., Ltd.) was attached to the shank tip side (holder part) of each sample. After that, each shank was set in a machining center (VERTEX550-5X manufactured by Mitsui Seiki Co., Ltd.). At this time, each shank root side (grip portion) was clamped to the collet chuck so that L / D (protrusion length / shank diameter) = 6.

これらを用いて、切削動力計(日本キスラー株式会社製9257A)上に設置したワーク(プリハードン鋼(NAK55)製/幅40mm×厚さ5mm)の端面を側面加工した。切削加工は、回転数:4600rpm、1刃に対する送り:0.2mm/revのダウンカットとした。このときの切込み量は、4水準(0.20mm、0.25mm、0.30mm、0.35mm)とした。 Using these, the end face of the work (made of pre-hardened steel (NAK55) / width 40 mm x thickness 5 mm) installed on the cutting power meter (9257A manufactured by Nippon Kistler Co., Ltd.) was side-processed. The cutting process was a downcut with a rotation speed of 4600 rpm and a feed of 0.2 mm / rev for one blade. The depth of cut at this time was set to 4 levels (0.20 mm, 0.25 mm, 0.30 mm, 0.35 mm).

(3)測定
各加工面の表面粗さを、小型表面粗さ測定機(株式会社ミツトヨ製SJ-310(0.75mNタイプ)で測定した。測定は、ワークの端面(幅40mm×厚さ5mm)の中心付近を、加工時の送り方向に沿って行った。表面粗さは、JIS規格(B 0601:2001)に沿って、測定長さ:4.8mmとしたときの最大高さ(Rz/μm)を測定した。測定は、各試料のシャンク毎に、切込み量を変化させて行った。なお、1条件あたり、加工と表面粗さ測定をそれぞれ3回繰り返した(n=3)。
(3) Measurement
The surface roughness of each machined surface was measured with a small surface roughness measuring machine (SJ-310 (0.75mN type) manufactured by Mitutoyo Co., Ltd.). The measurement was performed near the center of the end face (width 40 mm x thickness 5 mm) of the work. The surface roughness was measured according to the JIS standard (B 0601: 2001), and the maximum height (Rz / μm) when the measurement length was 4.8 mm. The measurement was carried out by changing the depth of cut for each shank of each sample. Processing and surface roughness measurement were repeated 3 times for each condition (n = 3).

《評価》
測定結果を示した図6から次のことがわかる。なお、図6中、点状のマーカーは表面粗さ(Rz)の算出平均値(n=3)を示し、線状(I型)のマーカーは表面粗さのバラツキ範囲を示す。
"evaluation"
The following can be seen from FIG. 6 showing the measurement results. In FIG. 6, the dot-shaped marker indicates the arithmetic mean value (n = 3) of the surface roughness (Rz), and the linear (I-type) marker indicates the variation range of the surface roughness.

先ず、図6Cから明らかなように、試料C1に係る中実状のシャンクを用いた場合、切込み量が0.25mm超さらには0.3mm以上になると、びびり振動の発生により、加工面の表面粗さが顕著に劣化した。例えば、切込み量:0.2mmのときの表面粗さに対して、切込み量:0.3mmのときの表面粗さは約2.6倍、切込み量:0.35mmのときの表面粗さは約4.2倍となった。 First, as is clear from FIG. 6C, when the solid shank according to the sample C1 is used, when the depth of cut exceeds 0.25 mm and further becomes 0.3 mm or more, chatter vibration occurs and the surface roughness of the machined surface becomes rough. Has deteriorated significantly. For example, the surface roughness when the cutting amount is 0.2 mm is about 2.6 times the surface roughness when the cutting amount is 0.3 mm, and the surface roughness when the cutting amount is 0.35 mm is about 2.6 times. It increased by about 4.2 times.

一方、図6A、図6Bから明らかなように、試料1、試料2に係るシャンクを用いた場合、切込み量が増加しても、びびり振動は殆ど発生せず、表面粗さは良好であった。具体的にいうと、それらの表面粗さは、本加工条件における理論仕上げ表面粗さ(Rz):0.5μmと同等レベルであった。 On the other hand, as is clear from FIGS. 6A and 6B, when the shanks related to Samples 1 and 2 were used, chatter vibration hardly occurred even if the depth of cut increased, and the surface roughness was good. .. Specifically, their surface roughness was at the same level as the theoretical finished surface roughness (Rz): 0.5 μm under the present processing conditions.

また、表面粗さのバラツキ幅を観ると、試料1:0.05~0.21μm、試料2:0.23~0.52μm、試料C1:0.29~0.75μmであった。従って、試料1や試料2のシャンクは、加工安定性にも優れることがわかった。特に、試料1のように、内包する粉末を刃具側へ圧送できる螺旋体(翼部)を有するシャンクを用いた場合、刃具のびびり振動が抑止され、所望の表面粗さを安定的に確保した切削加工が可能となることが明らかとなった。 Looking at the variation width of the surface roughness, it was sample 1: 0.05 to 0.21 μm, sample 2: 0.23 to 0.52 μm, and sample C 1: 0.29 to 0.75 μm. Therefore, it was found that the shanks of Sample 1 and Sample 2 are also excellent in processing stability. In particular, when a shank having a spiral body (wing portion) capable of pumping the contained powder to the cutting tool side as in sample 1 is used, the chattering vibration of the cutting tool is suppressed and the desired surface roughness is stably secured for cutting. It became clear that processing is possible.

以上から、本発明の切削用工具は高い制振性を発現し、高L/D域でも高精度(表面粗さを含む)な加工を可能にすることが確認された。 From the above, it was confirmed that the cutting tool of the present invention exhibits high vibration damping properties and enables high-precision (including surface roughness) machining even in a high L / D range.

1 シャンク(切削用工具)
10 軸部
11 ホルダ部
12 把持部
101 中空部
102 螺旋体(翼部)
k 内包空間
p 粉末
1 Shank (cutting tool)
10 Shaft part 11 Holder part 12 Grip part 101 Hollow part 102 Spiral body (wing part)
k comprehension space p powder

Claims (6)

固定されたワークに対して回転するシャンクからなる切削用工具であって、
該シャンクは、
一端側に該ワークを切削する刃具を保持し得るホルダ部と、
他端側に工作機械に把持され得る把持部と、
該ホルダ部と該把持部の間にある軸部と、
該軸部に内包空間を形成する中空部と、
該軸部内に該軸部と供回りすると共に該内包空間に充填された流動物を該一端側へ送る翼部と、
を有する切削用工具。
A cutting tool consisting of a shank that rotates with respect to a fixed workpiece.
The shank is
A holder part that can hold a cutting tool for cutting the work on one end side,
A gripping part that can be gripped by the machine tool on the other end side,
The shaft portion between the holder portion and the grip portion,
A hollow portion that forms an inclusion space in the shaft portion,
A wing portion that rotates with the shaft portion in the shaft portion and sends the fluid filled in the inclusion space to the one end side.
Cutting tool with.
前記翼部の少なくとも一部は、連続した螺旋体である請求項1に記載の切削用工具。 The cutting tool according to claim 1, wherein at least a part of the wing portion is a continuous spiral body. 前記翼部の少なくとも一部は、分断された羽根である請求項1に記載の切削用工具。 The cutting tool according to claim 1, wherein at least a part of the wing portion is a divided blade. 前記翼部の少なくとも一部は、前記軸部と一体的に形成されている請求項1~3いずれかに記載の切削用工具。 The cutting tool according to any one of claims 1 to 3, wherein at least a part of the wing portion is integrally formed with the shaft portion. 前記翼部は、前記一端側からみて、切削加工時の回転方向まわりに該一端側から該他端側へ進む螺旋軌道に沿って形成されている請求項1~4のいずれかに記載の切削用工具。 The cutting according to any one of claims 1 to 4, wherein the wing portion is formed along a spiral trajectory traveling from the one end side to the other end side around the rotation direction at the time of cutting when viewed from the one end side. Tools. 前記翼部は、複数条の軌道に沿って形成されている請求項1~5のいずれかに記載の切削用工具。 The cutting tool according to any one of claims 1 to 5, wherein the wing portion is formed along a plurality of trajectories.
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