JP7223298B2

JP7223298B2 - シャンクおよびこれを備えた切削工具

Info

Publication number: JP7223298B2
Application number: JP2021119281A
Authority: JP
Inventors: 寛生島貫; 潤大塚
Original assignee: Tungaloy Corp
Current assignee: Tungaloy Corp
Priority date: 2021-07-20
Filing date: 2021-07-20
Publication date: 2023-02-16
Anticipated expiration: 2041-07-20
Also published as: US20230024391A1; CN115635106A; JP2023015482A

Description

本発明は、シャンクおよびこれを備えた切削工具に関する。

従来、自動で旋盤作業を行う自動盤においては、長尺のワークをＺ軸方向に送り出しつつ、切削工具をこれと垂直な軸（たとえばホルダの長手方向に沿った軸。以下、Ｚ軸に垂直なこの軸を便宜的に「Ｘ軸」と呼ぶ）に沿って動かすことによって当該ワークを旋削し、３次元形状を削り出している。このような自動盤で使用できる小型のヘッド交換式の切削工具は、一般に、シャンクとヘッドの装着部が同軸上に配置される構造となっている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１７－０４７５２７号公報

しかし、従来のヘッド交換式用シャンクでは、例えばねじ切り加工といった、ワークを案内するガイドブッシュから切削工具の切れ刃までの長さ（以下、「加工可能長さ」という）より加工長が長い加工においてはバリがガイドブッシュを傷つけてしまうといった問題が生じ得た。このような問題が生じる理由のひとつとしては、加工長が変わってもヘッド位置が不変であることが挙げられる。この点を鑑みると、たとえばシャンクにＺ軸方向のステップ（オフセット）が設けられたステップヘッド形のバイトを採用し、加工長の違いに応じてヘッドの位置を変えることで上記のごとき問題に対処することが可能になるとも考えられる。この点でいえば、従来、自動盤では、加工可能長さを増すために、シャンクに対して切削部（インサートを載せる先端部分）を偏芯（オフセット配置）させることがある。ところが、従来のステップヘッド形のホルダを利用してこれを実現しようとすれば、ヘッドの位置を変えようとするたびにホルダごと取り換える必要があることから、工具交換に時間と手間を要しているというのが実情である。

そこで、本発明は、オフセット配置するバイトについて、ヘッドを交換することで様々な加工に対応することができ、かつ、その際に時間や手間がかからないようにした構造のシャンクおよびこれを備えた切削工具を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、ヘッド交換式切削工具のシャンクであって、
当該シャンクの軸に対して少なくとも１つのヘッドの装着部が偏芯して配置されている、シャンクである。

かかる態様のシャンクによれば、装着位置が偏芯して配置されている装着部にヘッドを取り付けることで、当該ヘッドにおける切削インサートの切れ刃をも併せて偏芯させることができる。これによれば、ヘッドの位置を変えることで、加工の態様に応じた加工可能長さを適宜設定したうえで加工することが可能となる。

上記のごときシャンクの軸は当該シャンクの長手方向に延びる軸であり、ヘッドの装着部が当該軸と垂直な方向に偏芯して配置されている、請求項１に記載のシャンク。

上記のごときシャンクにおいて、装着部が、シャンクの長手方向に延びる軸に対し、切削対象であるワークの送り方向に沿って偏芯して配置されていてもよい。

上記のごときシャンクにおいて、装着部が複数配置されていてもよい。

上記のごときシャンクにおいて、偏芯して配置される方向に沿って装着部が複数配置されていてもよい。

上記のごときシャンクにおいて、複数の装着部のうちのひとつが、当該シャンクの軸上に配置されていてもよい。

上記のごときシャンクは、装着部の近傍に設けられ、該装着部に装着されたヘッドに向け切削油を放出する油穴を備えていてもよい。

上記のごときシャンクにおいて、油穴は、装着部が配置された面のうち、当該装着部以外の部分に設けられていてもよい。

本発明の別の態様は、上記のごときシャンクを備えた切削工具である。

本発明の第１の実施形態における、当該シャンクの軸に対してヘッドの装着部が偏芯して配置されているシャンクの一例を示す斜視図である。図１に示したシャンクにヘッドを装着した切削工具を自動盤の刃物台に取り付けた様子を示す斜視図である。本発明の第２の実施形態における、ヘッドの装着部が複数配置されたシャンクの一例を示す斜視図である。本発明の第３の実施形態における、油穴が設けられたたシャンクの一例を示す斜視図である。シャンクの変形例について説明するための図である。シャンクの変形例について説明するための斜視図である。自動盤においてＺ軸方向に送り出されるワークに対し、切削工具をこれと垂直なＺ軸に沿って動かすことによって当該ワークを旋削する際の様子を示す斜視図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係るシャンクおよびこれを備えた切削工具の好適な実施形態について詳細に説明する（図１等参照）。

［第１実施形態］
切削工具１は、自動盤（図示省略）などでの加工時、切削インサート１０の切れ刃２０を送ることでワーク３００に切り込む工具として構成されている。ここで、自動で旋盤作業を行う自動盤においては、長尺のワーク３００を所定の方向（本実施形態では、Ｚ軸の方向とする）に送り出しつつ、切削工具１をこれと垂直な方向（本実施形態では、Ｚ軸に垂直なこの軸を便宜的にＸ軸と呼ぶ）に沿って動かすことによって当該ワーク３００を旋削し、３次元形状を削り出している（図６参照）。また、刃物台２００に複数種類のバイト（ホルダ）５０を「くし刃型」に配置し、旋削加工の態様に応じて刃物台２００をＸ軸方向や、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の両者に垂直なＹ軸方向に動かし、切削インサート１０を適宜に選択し移動して入れ替えながら所期の加工を行う場合もある。

このような旋削加工に用いられる本実施形態の切削工具１は、バイト５０のシャンク５３に対してヘッド５２を着脱することが可能なヘッド交換式切削工具である。シャンク５３は、その被把持部（本実施形態のシャンク５３においては、横断面が一定である本体部分）５３Ｈを把持された状態で刃物台２００に取り付けられる。また、シャンク５３にはヘッド５２を着脱するための装着部５３Ａが配置されている（図１等参照）。シャンク５３に対し、ヘッド５２は、例えば横（側方）から固定ねじ（図示省略）を締めたときに当該固定ねじがヘッド５２の一部と接触することで固定される。ヘッド５２には、所定の切れ刃２０を備える切削インサート１０が取り付けられている（図２参照）。

上記のごときヘッド交換式の切削工具１において、本実施形態では、ヘッド５２を偏芯させて配置するためにシャンク５３側の構造を工夫しており、より具体的には、ヘッド装着のための装着部５３Ａを、当該シャンク５３の軸５３Ｘに対して偏芯した位置に配置している。ここでいうシャンク５３の軸５３Ｘとは、当該シャンク５３の長手方向に沿って延びる軸であって、当該シャンク５３の被把持部５３Ｈの横断面におけるおよそ中心を通る軸、あるいは当該シャンク５３の従前位置ないしは通常位置に装着部を配置した場合に当該装着部の中心を通る軸のことをいう（図５Ｂ参照）。このような軸５３Ｘを想定したうえで、当該軸５３Ｘからずれた位置つまり偏芯した位置に装着部５３Ａを配置している。偏芯の方向は、基本的にはワーク３００の送り出し方向（Ｚ軸方向）に一致した方向となるが、これのみならず、Ｚ軸方向への変位を含む斜め方向とすることも可能である。

かかる構成のシャンク５３によれば、偏芯して配置された装着部５３Ａの位置に応じて、当該装着部５３Ａに装着されたヘッド５２および切削インサート１０の位置を自動的に同量偏芯させることができる。切削インサート１０の位置が偏芯すればそれに応じて加工可能長さ（ワーク３００を案内するガイドブッシュ５００から切削工具１の切れ刃までの長さをいい、図６において符号Ｐで示す）も変わるから、加工態様に応じて適正値が変わりうる加工長に応じてヘッド位置ないしは切れ刃までの長さＰを加工に適したものに適宜変えることができる。また、ヘッド５２を入れ替えることによっても、様々な切削インサート１０に対して偏芯させた分の加工可能長さを設定することができる。このようにすることによって、例えばねじ切り加工といった加工長が長い加工においてはバリがガイドブッシュを傷つけてしまうといった問題に対処することが可能となる。

また、上記のごとく装着部５３Ａを偏芯した位置に配置するにあたり、本実施形態では、シャンク５３を、そのＸ軸方向の先端部分がＺ軸方向（すなわちワーク３００の送り出し方向）に折れ曲がるようなステップ状（別言すれば、鉤状、フック状ないしはＬ状）の形状としている（図１、図２参照）。このようにステップ状の部分（図１等において符号５３Ｓで示す）としたシャンク５３の折れ曲がり部分に、軸５３ＸからＺ軸方向（ワーク３００の送り出し方向）へと偏芯した状態で装着部５３Ａを配置することができる（図１等参照）。

［第２実施形態］
上記実施形態のごとき装着部が複数配置されていてもよい。そのような態様の一例である本実施形態のシャンク５３は、ワーク３００の送り方向（Ｚ軸方向）に沿って配置された２つの装着部５３Ａ、５３Ｂを備える（図３、図５Ａ参照）。このシャンク５３は、上記実施形態と同様、先端部分がＺ軸方向（ワーク３００の送り出し方向）に折れ曲がるステップ状部分５３Ｓを有する。このようなステップ状部分５３Ｓを有するシャンク５３が、複数（本実施形態の場合、２つ）の装着部を配置するに足るだけのＺ軸方向長さ（幅）を有することはいうまでもない（図３、図５Ａ参照）。

このようなシャンク５３によれば、ヘッド５２を入れ替えるだけで様々な切削インサート１０に対して偏芯させた分の加工可能長さを設定することができる。また、装着部５３Ａと装着部５３Ｂの仕様を同一としてヘッド５２を共通化すること（すなわち、同種のヘッド５２を装着部５３Ａと装着部５３Ｂのいずれにも着脱可能とすること）により、ヘッド５２の種類を新たに増やさずとも偏芯量に合わせた数種類のシャンク５３を準備すれば種々の加工可能長さＰを設定することが可能となる。

ちなみに、ヘッド交換式切削工具１において、切削部（切削インサート１０の切れ刃２０）を偏芯させる場合の一対応策として、シャンク５３の側は同軸のまま、ヘッド５２側のみで偏芯させることが考えられる。その場合は、シャンク５３は基本的に１種類で済むが、ヘッド５２の側を、偏芯量や対応するインサート形状などの様々なバリエーションを準備しなければならない。これに対して、シャンク５３の側で偏芯させると、ヘッド５２側を共通化できるため、新たなヘッドの種類を増やす必要がなく、偏芯量に合わせた数種類のシャンク５３を準備すればよいということは利点のひとつたり得る。

なお、上記のごとく複数（本実施形態では２つ）の装着部を設ける場合において、そのうちの一つの装着部５３Ｂは、軸５３Ｘ上に配置されていてもがよい（図３等参照）。こうした場合の当該装着部５３Ｂは、いわば偏芯量がゼロである従前の装着部と同じ構成であるから、従前のシャンクを用いて加工精度を維持するようにした切削加工を実施する場合には当該装着部５３Ｂを用いることで対応することができる。これによれば、複数のシャンクを使い分ける必要がない。

［第３実施形態］
本実施形態のシャンク５３は、切削油（図４において符号ＣＯで示す）を放出するための油穴５５を備える。油穴５５は、シャンク５３内に設けられた切削油ＣＯの供給流路（図示省略）の出口ないしは供給口に相当するもので、装着部（５３Ａまたは５３Ｂ）に装着されたヘッド５２に向けて、あるいは当該ヘッド５２の切削インサート１０に向けて切削油ＣＯを放出する（図４参照）。装着部（５３Ａまたは５３Ｂ）の近傍に配置された油穴５５によれば、切削インサート１０の切れ刃の逃げ面に直接切削油ＣＯを放出することもできる。ただし、このような油穴５５の位置が特に限定されることはない。一例として、本実施形態では、シャンク５３の底面（装着部５３Ａ、５３Ｂが配置された面）のうち、これら装着部５３Ａ、５３Ｂ以外の部分であって、かつ、２つの装着部５３Ａ、５３Ｂの間のやや側面寄りとなる位置に油穴５５を配置している（図４参照）。上記の実施形態において説明したごとくステップ状部分５３Ｓを有し、複数（本実施形態の場合、２つ）の装着部を配置するに足るだけのＺ軸方向長さ（幅）となるように構成されたシャンク５３においては、これら装着部の間における領域などを活用して油穴５５の配置スペースを確保することが比較的に容易である。

なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。たとえば、上述した実施形態では、ステップ状部分５３Ｓを備えたシャンク５３について説明したが（図５Ａ等参照）、これはヘッドの装着部（５３Ａ、５３Ｂ）を偏芯して配置するために好適な構造の一例にすぎない。要は、装着部（５３Ａ、５３Ｂ）を適宜に偏芯させることができればよく、そのためにシャンク５３がステップ状部分５３Ｓを備えている必覆はない。例示すれば、直方体状であってステップ状部分が形成されていないシャンク５３であっても装着部（５３Ａ、５３Ｂ）を適宜に偏芯させて配置することは当然に可能である（図５Ｂ参照）。

本発明は、主として旋削用の切削工具、特に自動盤用のヘッド交換式工具などのシャンクに適用して好適である。

１…ヘッド交換式切削工具（切削工具）
１０…切削インサート
２０…切れ刃
５０…バイト
５２…ヘッド
５３…シャンク
５３Ａ…（ヘッドの）装着部
５３Ｂ…（ヘッドの）装着部
５３Ｈ…シャンクの被把持部
５３Ｓ…シャンクのステップ状部分
５３Ｘ…シャンクの軸
５５…油穴
２００…刃物台
３００…ワーク
４００…チャック
５００…ガイドブッシュ
ＣＯ…切削油
Ｐ…加工可能長さ（ワークを案内するガイドブッシュから切削工具の切れ刃までの長さ）

Claims

切削インサートが装着されるヘッドを着脱することができるヘッド交換式切削工具のシャンクであって、
当該シャンクの軸に対して垂直な方向に折れ曲がる形状のステップ状部分を有し、該ステップ状部分に少なくとも１つのヘッドの装着部が当該シャンクの軸に対して偏芯して配置されている、シャンク。
前記シャンクの軸は当該シャンクの長手方向に延びる軸であり、前記ヘッドの装着部が当該軸と垂直な方向に偏芯して配置されている、請求項１に記載のシャンク。
前記装着部が、前記シャンクの長手方向に延びる軸に対し、切削対象であるワークの送り方向に沿って偏芯して配置されている、請求項１または２に記載のシャンク。
前記シャンクの長手方向に延びる軸は、当該シャンクのうち刃物台に把持される部分である被把持部の横断面における中心を通る軸である、請求項２または３に記載のシャンク。
前記装着部が複数配置されている、請求項１から４のいずれか一項に記載のシャンク。
偏芯して配置される方向に沿って前記装着部が複数配置されている、請求項１または５に記載のシャンク。
前記複数の装着部のうちのひとつが、当該シャンクの軸上に配置されている、請求項５または６に記載のシャンク。
請求項１から７のいずれか一項に記載のシャンクを備えた切削工具。