JP7312387B1 - 刃先交換式切削工具および切削インサート - Google Patents

Abstract

【課題】小径の内径溝入れや溝幅が狭い溝入れのようなクーラントが加工点に到達し難い加工においてもより確実かつ直接的にクーラントを加工点に到達させてより効率的な冷却、潤滑を図る。【解決手段】切れ刃２１を備えた切削インサート２０が工具本体１０の軸線方向先端部１０ｔのインサート取付座に止めねじで着脱可能に取り付けられる構造の刃先交換式切削工具１であって、工具本体１０に設けられた、クーラント供給用のクーラント流路１２と、インサート取付座に設けられた開口部１３と、該開口部１３から吐出されたクーラント５０の少なくとも一部が流れる流路を形成する、切削インサート２０に設けられた凹部２３と、を備える。【選択図】図７

Description

本発明は、刃先交換式切削工具および切削インサートに関する。

切削インサートでワークを切削する箇所（加工点）に向けクーラントを供給するようにした従来の工具としては、切削インサートと座との隙間からクーラントを噴出する構造の刃先交換式内径溝入れ工具（例えば特許文献１参照）や、切削インサートの凹部をクーラント流路の一部とする構造の工具（例えば特許文献２，３参照）などが提案されている。

特開２０１０－１７９３８０号公報 特開２０１３－１０７１９６号公報 特表２０１３－５１９５３７号公報

しかし、切削加工の形態を変えた場合や異なる形状のワークを加工対象とした場合、加工点にクーラントが十分に到達しなくなる場合がある。たとえば、小径の内径溝入れや溝幅が狭い溝入れといった切削加工においては、クーラントが加工点に到達し難いことが多い。

そこで、本発明は、小径の内径溝入れや溝幅が狭い溝入れのようなクーラントが加工点に到達し難い加工においてもより確実かつ直接的にクーラントを加工点に到達させてより効率的な冷却、潤滑を図ることができるようにした刃先交換式切削工具および切削インサートを提供することを目的とする。

本発明の一態様は、切れ刃を備えた切削インサートが工具本体の軸線方向先端部のインサート取付座に止めねじで着脱可能に取り付けられる構造の刃先交換式切削工具であって、
工具本体に設けられた、クーラント供給用のクーラント流路と、
インサート取付座に設けられた、クーラント流路の開口部と、
該開口部から吐出されたクーラントの少なくとも一部が流れる流路を形成する、切削インサートに設けられた凹部と、
を備える、刃先交換式切削工具である。

かかる態様の刃先交換式切削工具によれば、切削インサートに設けられた凹部とインサート取付座に設けられた開口部とが協働して切れ刃にクーラントを吐出する部分（クーラント吐出部）を形成することができる。こうした場合には、従前よりも切れ刃に近い位置からクーラントを供給できるようになることから、これまでよりもさらに効率的な冷却や潤滑を図り、ひいては、工具の長寿命化や加工面品位の向上を実現することが可能となる。

上記のごとき刃先交換式切削工具において、開口部と凹部とが、切れ刃のほうを向くクーラント吐出部を形成するように設けられていてもよい。

上記のごとき刃先交換式切削工具において、クーラント吐出部は、切れ刃の一部に向けてクーラントを吐出する形状に形成されていてもよい。

上記のごとき刃先交換式切削工具において、クーラント吐出部は、開口部と凹部とが組み合わされて略円形となる形に形成されていてもよい。

上記のごとき刃先交換式切削工具において、凹部は、ディンプル状であってもよい。

上記のごとき刃先交換式切削工具において、凹部は、半球状のディンプルで形成されていてもよい。

上記のごとき刃先交換式切削工具において、凹部は、切れ刃に近い側が深くなるように設けられていてもよい。

上記のごとき刃先交換式切削工具において、クーラント流路の開口部の一部がディンプル状であってもよい。

上記のごとき刃先交換式切削工具において、切削インサートに凹部が複数設けられていてもよい。

上記のごとき刃先交換式切削工具において、切削インサートは、所定の軸を中心に回した状態あるいは表面と裏面とを入れ替えた状態としても異なる切れ刃を使用することが可能な対称形状であってもよい。

本発明の別の一態様は、クーラント供給用のクーラント流路を有する刃先交換式切削工具の工具本体の軸線方向先端部のインサート取付座に止めねじで着脱可能に取り付けられる構造の切削インサートであって、
クーラント流路の開口部に対応する位置に設けられた凹部を有し、インサート取付座に取り付けられた状態で、開口部から吐出されたクーラントの少なくとも一部が流れる流路を形成する、切削インサートである。

上記のごとき切削インサートにおいて、凹部は、切れ刃に近い側が深くなるように設けられていてもよい。

本発明の一実施形態における刃先交換式切削工具の先端部分を側部から見た図である。 刃先交換式切削工具の先端部分を、クーラント吐出部が設けられた側部から見た図である。 刃先交換式切削工具の先端部分を示す斜視図である。 凹部が設けられた切削インサートの一例を示す斜視図である。 クーラント流路の開口部が設けられたシャンク（工具本体）の先端部を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る刃先交換式切削工具の先端部分を示す斜視図である。 図６に示した刃先交換式切削工具の先端部分を側部から見た図である。 図６に示した刃先交換式切削工具の先端部分を、クーラント吐出部が設けられた側部から見た図である。 図６に示したものとは切れ刃等の構成が異なる刃先交換式切削工具の先端部分を示す斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る刃先交換式切削工具の先端部分を示す斜視図である。 複数の凹部が設けられた切削インサートの一例を示す斜視図である。 クーラント流路の開口部が複数設けられたシャンク（工具本体）の先端部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刃先交換式切削工具および切削インサートの好適な実施形態について詳細に説明する（図１等参照）。

本発明に係る刃先交換式切削工具１は、工具本体たるシャンク１０の先端部１０ｔのインサート取付座１１に、止めねじ４０を用いて切削インサート２０を着脱できるようにした構造の切削工具であり、切削インサート２０を取り替えたりその向きを異ならせたりすることによって切れ刃（刃先）２１を交換することができるようになっている（図１等参照）。

シャンク１０は、刃先交換式切削工具１の工具本体となる部材であり、その中心軸１０Ｃに沿って延びる形状となっている。中心軸１０Ｃに沿った方向（軸線方向）の先端部１０ｔにはインサート取付座１１が設けられている（図５参照）。このインサート取付座１１には、止めねじ４０を螺合させるための雌ねじ部１４が設けられており、止めねじ４０を使って切削インサート２０を着脱することが可能となっている。雌ねじ部１４の具体的な態様は特に限定されるものではないが、一例として、本実施形態の刃先交換式切削工具１では、中心軸１０Ｃに沿って延びる雌ねじ部１４をインサート取付座１１に設けている（図５参照）。

シャンク１０には、クーラント流路１２と、開口部１３とが設けられている。クーラント流路１２は、ワーク（図示省略）を切削する箇所すなわち加工点に向けてクーラントを供給するための流路で、シャンク１０の基端部（図示省略）から先端部１０ｔに向けて延びている（図１等参照）。開口部１３は、先端部１０ｔ側におけるクーラント流路１２が開口した部分で、クーラント（図１と図７において、クーラントの流れを示す矢印をもって当該クーラント（符号５０）を模式的に示している）の吐出口となる。本実施形態では、インサート取付座１１にこの開口部１３を設けている（図５参照）。

切削インサート２０は、切れ刃２１と、ねじ穴２２とを備えている。単一の切削インサート２０に複数の切れ刃２１が設けられていてもよい（図４等参照）。ねじ穴２２は、当該切削インサート２０の略中央に設けられている。本実施形態の切削インサート２０は、止めねじ４０でインサート取付座１１に取り付けられると、切れ刃２１がシャンク１０の中心軸１０Ｃに対して径方向外側を向いた状態となるように形成されている（図１、図２等参照）。

切削インサート２０には、クーラント流路１２の開口部１３から吐出されたクーラント５０の少なくとも一部が流れる流路を形成するように凹部２３が設けられている（図４等参照）。この凹部２３とシャンク１０の開口部１３とは、インサート取付座１１に切削インサート２０を取り付けた状態としたとき、切れ刃２１のほうを向き、切れ刃２１の少なくとも一部に向けてクーラント５０を吐出する形状のクーラント吐出部３０を形成するように設けられている。このような刃先交換式切削工具１によれば、インサート取付座１１に切削インサート２０を取り付けたとき、開口部１３と凹部２３とが互いに協働し、切れ刃２１に向けてクーラント５０を吐出させることができる。しかも、このようなクーラント吐出部３０を備えた刃先交換式切削工具１によれば、シャンクのみに凹部を備えた構造の従来の切削工具と比較して、より切れ刃２１に近い位置からクーラント５０を供給できるようになる。したがって、従前よりもさらに効率的な冷却や潤滑を図り、ひいては、工具の長寿命化や加工面品位の向上を実現することが可能となる。

以下では、上記のごとき構造を、（１）４枚の切れ刃２１を備えた切削インサート２０がシャンク１０に装着される構造の、内径溝入れ加工などに用いられる刃先交換式切削工具１に適用した第１実施形態、（２）内径加工用ねじ切り工具あるいは内径加工用前挽き工具に適用した第２実施形態、（３）シャンク（工具本体）１０のクーラント流路１２の開口部１３と、切削インサート２０の凹部２３とをそれぞれ複数設けた第３実施形態として、順に説明する。

［第１実施形態］
本実施形態の刃先交換式切削工具１は内径溝入れ加工などに用いられる工具であり、シャンク１０と、該シャンク１０の先端部１０ｔのインサート取付座１１に止めねじ４０を使って取り付けられる切削インサート２０とで構成される（図１～図５参照）。切削インサート２０は、ねじ穴２２の中心を通る軸２２Ｃを中心に１８０°回転させて使用することができ、かつ、表裏を反転させて入れ替えても使用することができる、片面２つ、両面で計４つの切れ刃２１を有する構造となっている（図４参照）。

シャンク１０のインサート取付座１１には、クーラント流路１２の開口部１３が設けられている（図２、図５参照）。切削インサート２０の底面（インサート取付座１１と当接する面）２４のうち、インサート取付座１１に取り付けられた状態でこの開口部１３と対向する部分には凹部２３が設けられている（図３、図４等参照）。これら開口部１３と凹部２３は、クーラント流路１２を通って供給されたクーラント５０を、切れ刃２１の少なくとも一部に向けて、好ましくは加工点（切削インサート２０でワークを切削する箇所）に向けて吐出させることができるクーラント吐出部３０を構成するように設けられている（図１参照）。これら開口部１３と凹部２３は、切れ刃２１に向けてクーラント５０を確実に、特に、小径の内径溝入れや溝幅が狭い溝入れといった、クーラント５０が加工点に到達し難い場合がある加工を行う場合にも確実に到達させることができるような形状に構成されていることが好ましい。一例として、本実施形態における開口部１３は、その一部がディンプル状であり、切れ刃２１のほうを向く部分がより広く開口した形状となっている（図５等参照）。また、同様の観点から、本実施形態の凹部２３は、半球状のディンプルで形成されていて、かつ、切れ刃２１に近い側ほど深くなる形状となっている（図４等参照）。開口部１３と凹部２３とが、組み合わされた際に略円形となるクーラント吐出部３０を構成するように設けられていてもよい。こうした場合、クーラント５０の噴出時の抵抗を極力少なくして流量を増大させることが可能となる。

［第２実施形態］
以下においては、内径溝入れ工具以外の刃先交換式切削工具１に本発明を適用した例を示す（図６～図９参照）。図６～図８は、本発明を適用した内径加工用ねじ切り工具の一例を示す図である。この刃先交換式切削工具１においては、シャンク１０の先端部１０ｔにクーラント流路１２の開口部１３が設けられ、また、切削インサート２０の底面２４のうち、インサート取付座１１に取り付けられた状態でこの開口部１３と対向する部分に凹部２３が設けられている（図６～図８参照）。これら開口部１３と凹部２３は、クーラント流路１２を通って供給されたクーラント５０を、切れ刃２１の少なくとも一部、好ましくは加工点に向けて吐出させるクーラント吐出部３０を構成するように設けられている（図７等参照）。

図９は、本発明を適用した内径加工用前挽き工具の一例を示す図である。この刃先交換式切削工具１においても、上述の内径加工用ねじ切り工具の場合と同様、シャンク１０の先端部１０ｔにクーラント流路１２の開口部１３が設けられ、切削インサート２０の底面２４のうち、インサート取付座１１に取り付けられた状態でこの開口部１３と対向する部分に凹部２３が設けられている（図９参照）。これら開口部１３と凹部２３は、クーラント流路１２を通って供給されたクーラント５０を、切れ刃２１の少なくとも一部、好ましくは加工点に向けて吐出させるクーラント吐出部３０を構成するように設けられている。

［第３実施形態］
以下においては、刃先交換式切削工具１に複数のクーラント吐出部３０を設けた例を示す（図１０～図１２参照）。なお、本実施形態では、一例として、旋削工具でなく回転切削工具（転削工具等）である刃先交換式切削工具１を対象とした場合について説明する。この刃先交換式切削工具１においては、シャンク１０の先端部１０ｔのインサート取付座１１のうち、切削インサート２０の底面（ただし、平坦な部分）２４が当接する部分にクーラント流路１２の開口部１３が設けられている。本実施形態では３つの開口部１３を、径方向１２０°おきに等間隔に配置している（図１２参照）。それぞれの開口部１３は、シャンク１０の内部を通るインサート流路（図１０～図１２においては図示省略）の端部に設けられている。また、切削インサート２０の底面２４のうち、インサート取付座１１に取り付けられた状態でこれら開口部１３と対向する部分に、計３つの凹部２３が設けられている（図６～図８参照）。この切削インサート２０は１２０°おきに配置された３つの切れ刃２１を備えている。上述の開口部１３と凹部２３のそれぞれは、もっとも近傍に位置する切れ刃２１に向けてクーラント５０を吐出する形状のクーラント吐出部３０を形成するように設けられている。

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。例えば、上述した各実施形態の切削インサート２０は、止めねじ４０でインサート取付座１１に取り付けられると、切れ刃２１がシャンク１０の中心軸１０Ｃに対して径方向外側を向いた状態となるものであったがこれは一例にすぎない。特に図示はしていないものの、止めねじ４０でインサート取付座１１に取り付けられると、切れ刃２１が軸方向（中心軸１０Ｃに沿った方向）を向いた状態となる構造の切削インサート２０を対象とした場合にも本発明を適用し、切れ刃２１に向けてクーラント５０を吐出させるようにすることが可能であることはいうまでもない。

本発明は、刃先交換式切削工具および切削インサートに適用して好適である。

１…刃先交換式切削工具
１０…シャンク（工具本体）
１０Ｃ…シャンクの中心軸（工具本体の軸線）
１０ｔ…先端部
１１…インサート取付座
１２…クーラント流路
１３…（クーラント供給流路の）開口部
１４…雌ねじ部
２０…切削インサート
２１…切れ刃
２２…ねじ穴
２２Ｃ…ねじ穴の中心を通る軸（所定の軸）
２３…凹部
２４…底面
３０…クーラント吐出部
４０…止めねじ
５０…クーラント

Claims (14)

1. 切れ刃を備えた切削インサートが工具本体の軸線方向先端部のインサート取付座に止めねじで着脱可能に取り付けられる構造の刃先交換式切削工具であって、
   前記工具本体に設けられた、クーラント供給用のクーラント流路と、
   前記インサート取付座に設けられた、前記クーラント流路の開口部と、
   該開口部から吐出された前記クーラントの少なくとも一部が流れる流路を形成する、前記切削インサートに設けられた凹部と、
   を備え、
   前記切削インサートは、対向する２つの端面を貫通するねじ穴と、前記２つの端面をつなぐ側面と、を有し、
   前記切れ刃は、前記側面内の稜線に形成されている、刃先交換式切削工具。
2. 前記開口部と前記凹部とが、前記切れ刃のほうを向くクーラント吐出部を形成するように設けられている、請求項１に記載の刃先交換式切削工具。
3. 前記クーラント吐出部は、前記切れ刃の一部に向けて前記クーラントを吐出する形状に形成されている、請求項２に記載の刃先交換式切削工具。
4. 前記クーラント吐出部は、前記開口部と前記凹部とが組み合わされて略円形となる形に形成されている、請求項３に記載の刃先交換式切削工具。
5. 前記凹部は、ディンプル状である、請求項１に記載の刃先交換式切削工具。
6. 前記凹部は、半球状のディンプルで形成されている、請求項５に記載の刃先交換式切削工具。
7. 前記凹部は、前記切れ刃に近い側が深くなるように設けられている、請求項４に記載の刃先交換式切削工具。
8. 前記クーラント流路の前記開口部の一部がディンプル状である、請求項１に記載の刃先交換式切削工具。
9. 前記切削インサートに前記凹部が複数設けられている、請求項１から８のいずれか一項に記載の刃先交換式切削工具。
10. 前記切削インサートは、所定の軸を中心に回した状態あるいは表面と裏面とを入れ替えた状態としても異なる切れ刃を使用することが可能な対称形状である、請求項９に記載の刃先交換式切削工具。
11. 前記切れ刃が、前記所定の軸に対して径方向外側を向いた状態となるように形成されている、請求項１０に記載の刃先交換式切削工具。
12. クーラント供給用のクーラント流路を有する刃先交換式切削工具の工具本体の軸線方向先端部のインサート取付座に止めねじで着脱可能な切削インサートであって、
    対向する２つの端面を貫通するねじ穴と、前記２つの端面をつなぐ側面と、前記側面内の稜線に形成された切れ刃と、前記クーラント流路の開口部に対応する位置に設けられた凹部と、を有し、前記インサート取付座に取り付けられた状態で、前記開口部から吐出された前記クーラントの少なくとも一部が流れる流路を形成する、切削インサート。
13. 前記凹部は、前記切れ刃に近い側が深くなるように設けられている、請求項１２に記載の切削インサート。
14. 前記切れ刃が、前記ねじ穴の軸に対して径方向外側を向いた状態となるように形成されている、請求項１３に記載の切削インサート。

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