JP7483218B1

JP7483218B1 - 締結部品

Info

Publication number: JP7483218B1
Application number: JP2023207113A
Authority: JP
Inventors: 孝洋阿曽
Original assignee: Tungaloy Corp
Current assignee: Tungaloy Corp
Priority date: 2023-12-07
Filing date: 2023-12-07
Publication date: 2024-05-15
Anticipated expiration: 2043-12-07

Abstract

【課題】構造の複雑化及び部品点数を抑えつつ、切削箇所へ良好に流体を吹き付けることが可能な締結部品を提供する。【解決手段】アーバ１０に締結されて回転切削工具であるカッタ２０をアーバ１０に固定する締結部品１００であって、アーバ１０のめねじ１３ｃに螺合される軸部３０と、アーバ１０への締結側と反対側の端面における軸中心に形成された係合穴４０と、軸部３０の軸中心ＡＸに形成され、軸部３０のアーバ１０への締結側の端面で開口する第一流路５０と、アーバ１０への締結側と反対側の端部における軸中心から離れた位置で開口する第三流路７０と、第一流路５０と第三流路７０をつなぐ第二流路６０と、を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、締結部品に関する。

正面フライス、シェルエンドミル、ボーリングカッタ、サイドカッタ等の回転切削工具をアーバに固定する締結部品に流路を形成し、この流路を通して回転切削工具による切削箇所へクーラントを供給することが知られている（特許文献１～４参照）。

例えば、特許文献１には、軸部の外周に端面で開口する溝を軸方向に延設したボルトが示されている。また、特許文献２には、１つの流路から複数の流路に分岐する構造が示されている。さらに、特許文献３には、締結部品の頭部に蓋を取り付けて、頭部に形成した溝を塞ぐことにより、１つの流路から複数に分岐した流路と連通する噴射通路を形成することが示されている。

特開２００４－２３７４０１号公報特開２００４－２７６１３６号公報実開平２－４７１４号公報特表２００３－５２２０３８号公報

ところで、特許文献２では、１つから５つに分岐した流路を有しているものの、切削箇所へ満遍なく流体（クーラント）を吹き付けるには不十分であり、しかも、分岐した流路を形成するために頭部が厚くなってしまう。また、特許文献３に記載の締結部品は、噴射通路を形成するための別部材である蓋が必要であり、構造の複雑化及び部品点数の増大を招いてしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、構造の複雑化及び部品点数を抑えつつ、切削箇所へ良好に流体を吹き付けることが可能な締結部品を提供することを目的としている。

本発明の一態様に係る固定部材は、アーバに締結されて回転切削工具をアーバに固定する締結部品であって、アーバのめねじに螺合される軸部と、アーバへの締結側と反対側の端面における軸中心に形成された係合穴と、軸部の軸中心に形成され、軸部のアーバへの締結側の端面で開口する第一流路と、アーバへの締結側と反対側の端部における軸中心から離れた位置で開口する第三流路と、第一流路と第三流路をつなぐ第二流路と、を有する構成とされている。

上記構造の締結部品では、第一流路に供給された流体が第二流路を介して第三流路へ導かれ、この第三流路から切削箇所へ吐出される構造を有している。これにより、切削箇所へ良好に流体を吹き付けることができ、しかも、蓋などの別部材を備えたものや複雑な機械加工を施したものと比べて構造の複雑化及び部品点数を抑えることができる。また、第一流路は、軸部の軸中心に形成されているので、流路を形成することによる強度低下を抑えることができる。

第二流路は、係合穴の最近傍位置に形成されていてもよい。

第一流路は第二流路より大きな断面積を有し、第二流路は第三流路より大きな断面積を有していてもよい。

第三流路は第二流路より本数が多く、第二流路は第一流路より本数が多い構成でもよい。

第二流路と第三流路の総本数が偶数であってもよい。

第三流路は少なくとも第三主流路と第三副流路とに分かれており、上面視において、第三主流路は、第二流路と直線状に配置され、第三副流路は、第二流路に対して斜めに配置されていてもよい。

隣り合う第三副流路は、それぞれの延長線が互いに交差するように配置されていてもよい。

第二流路は、少なくとも一部が湾曲形状であってもよい。

第三流路は、アーバへの締結側と反対側の端部における側面で開口されていてもよい。

本発明によれば、構造の複雑化及び部品点数を抑えつつ、切削箇所へ良好に流体を吹き付けることが可能な締結部品が提供される。

図１は、本実施形態に係る締結部品が用いられる切削工具の斜視図である。図２は、本実施形態に係る締結部品が用いられる切削工具の分解斜視図である。図３は、本実施形態に係る締結部品の斜視図である。図４は、締結部品に形成された流路を説明する斜視図である。図５は、締結部品に形成された流路を説明する平面図である。図６は、締結部品に形成された流路を説明する側面図である。図７は、締結部品から切削箇所への流体の吐出状況を説明するカッタ及び締結部品の断面図である。図８は、図５の一部拡大図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る締結部品１００は、アーバ１０に締結され、アーバ１０にカッタ（回転切削工具）２０を固定する固定用のボルトである。本例では、カッタ２０をアーバ１０に固定する場合を例示するが、回転切削工具としては、正面フライスに限らず、シェルエンドミル、ボーリングカッタ、サイドカッタ等の回転切削工具であってもよい。

アーバ１０は、例えば、マシニングセンタ等の工作機械に装着されるもので、主に、シャンク部１１と、フランジ部１２と、ボス部１３とを有している。

シャンク部１１は、先細り形状とされており、工作機械の主軸のテーパ穴（図示略）に挿入される。これにより、アーバ１０が工作機械の主軸に固定される。

フランジ部１２は、シャンク部１１に対して工作機械の主軸への取付側と反対側に設けられている。このフランジ部１２は、Ｖ溝１２ａと、キー溝１２ｂとを有している。Ｖ溝１２ａは、工作機械の自動工具交換装置のマガジン内への収納時や工具交換アームによる工具交換時に把持される溝部であり、フランジ部１２の周方向にわたって形成されている。キー溝１２ｂは、工作機械のキー（図示略）が係止される溝部であり、キーに係止されることにより、工作機械の主軸に対してアーバ１０が周方向に固定される。

ボス部１３は、フランジ部１２よりもシャンク部１１と反対側に設けられている。ボス部１３は、その先端に、取付軸１３ａと、キー１３ｂとを有している。取付軸１３ａは、内周面にめねじ１３ｃを有する円筒状に形成されている。キー１３ｂは、取付軸１３ａの周囲における２箇所に形成されている。

カッタ２０は、主に、ワークに対して面加工を行う用途に用いられる回転切削工具であり、アーバ１０のボス部１３に装着される。カッタ２０は、複数（本例では６つ）のチップ座２１と、取付穴２２とを有している。チップ座２１は、外周方向へ突設されており、これらのチップ座２１には、それぞれ切削チップ２３が取り付けられる。取付穴２２は、カッタ２０の中心に形成されており、この取付穴２２には、アーバ１０のボス部１３に設けられた取付軸１３ａが挿し込まれる。また、カッタ２０は、アーバ１０のボス部１３への装着側に、ボス部１３に設けられたキー１３ｂが係合される２つのキー穴（図示略）を有している。

締結部品１００は、アーバ１０のボス部１３にカッタ２０を装着した状態で、アーバ１０のボス部１３の取付軸１３ａのめねじに螺合されて締結される。これにより、カッタ２０がアーバ１０のボス部１３に固定される。また、締結部品１００は、アーバ１０を通して供給される流体（クーラント）をカッタ２０の切削チップ２３による切削箇所へ吐出する流路を備えた固定用のボルトである。なお、切削箇所へ供給する流体としては、クーラントに限らず、各種の潤滑剤や冷却剤が使用可能であり、また、ミストや空気を供給してもよい。

次に、締結部品１００について説明する。
図３に示すように、締結部品１００は、軸部３０と、係合穴４０とを有している。軸部３０は、一方の端部に頭部３１を有している。頭部３１は、軸部３０よりも大径の円板状に形成されている。

締結部品１００は、例えば、金属粉末を用いて造形物を３次元造形する金属粉末焼結３Ｄプリンターによって造形される。金属粉末焼結３Ｄプリンターによる造形方法としは、例えば、粉末床溶融結合（Powder bed fusion）、電子ビームを用いて粉末を溶融させる電子ビーム溶融法（ＥＢＭ：Electron Beam Melting）、あるいはレーザ光を用いて粉末を溶融させるレーザ溶融法（ＳＬＭ：Selective Laser Melting）などが挙げられる。

軸部３０は、アーバ１０のボス部１３の取付軸１３ａに螺合される部分であり、外周におねじが形成されている。

係合穴４０は、締結部品１００のアーバ１０への締結側と反対側の端面における軸中心に形成されている。係合穴４０は、六角レンチ等の工具が挿し込み可能な穴であり、この係合穴４０には、締結部品１００のアーバ１０への締結及び締結解除時に工具が挿し込まれる。そして、工具を回動させることにより、締結部品１００の締結及び締結解除が行われる。なお、この係合穴４０は、六角穴に限らず、トルクス（登録商標）穴などの各種の工具が挿し込める形状に変更可能な穴である。

図４～図６に示すように、締結部品１００は、第一流路５０と、第二流路６０と、第三流路７０と、を有している。

第一流路５０は、軸部３０の軸中心ＡＸに形成されている。この第一流路５０は、アーバ１０への締結側の端面で開口しており、この開口部分が流入口５１とされている。

第二流路６０は、第一流路５０よりも多い本数（本例では８本）形成されている。第二流路６０は、それぞれ係合穴４０の最近傍位置に形成されている。つまり、これらの第二流路６０は、第一流路５０及び第三流路７０よりも係合穴４０の近くを通る位置に形成されている。第二流路６０は、軸部３０における頭部３１側の端部近傍の位置と頭部３１の内径側の位置との間に形成されており、軸部３０側の端部が第一流路５０に連通されている。これらの第二流路６０は、それぞれ湾曲形状に形成されており、その中間部分が係合穴４０の近傍に通されている。これらの第二流路６０は、軸部３０の軸中心ＡＸ回りに放射状に形成されている。

第三流路７０は、第二流路６０よりも多い本数（本例では、２４本）形成されている。第三流路７０は、それぞれ頭部３１に形成されている。第三流路７０は、一端が、第二流路６０に連通されている。本例では、１本の第二流路６０に対して、それぞれ３本の第三流路７０が連通されている。また、第三流路７０は、他端が、締結部品１００のアーバ１０への締結側と反対側の端部における側面である頭部３１の外周面３１ａで開口されている。そして、この頭部３１の外周面３１ａでの開口部分が吐出口７１とされている。なお、本例では、第三流路７０が頭部３１の外周面３１ａで開口されているが、第三流路７０は、締結部品１００の軸中心から離れる方向に開口していればよく、例えば、締結部品１００の端面（頭部３１の上面）や締結部品１００の端面と側面とが交差する稜線部分（頭部３１の角部）で開口されていてもよい。

このように、締結部品１００では、第一流路５０と第三流路７０とが、第二流路６０によって繋がれている。これにより、図７に示すように、アーバ１０を通して第一流路５０の流入口５１から流入した流体は（図７中矢印Ａ参照）、第一流路５０を流れて第二流路６０に分流し、さらに、第二流路６０を流れて第三流路７０に分流する。そして、流体は、各第三流路７０を流れて吐出口７１から頭部３１の径方向外方へ吐出し、カッタ２０の切削チップ２３による切削箇所へ向かって吐出される（図７中矢印Ｂ参照）。

ここで、第一流路５０は第二流路６０より大きな断面積を有し、第二流路６０は第三流路７０より大きな断面積を有している。つまり、第一流路５０、第二流路６０及び第三流路７０の順に断面積が小さくなっている。したがって、第一流路５０から第二流路６０及び第三流路７０へ順に流体が流れる際に、流体の圧力損失を抑え、切削箇所へ良好に吹き付けることができる。

また、第二流路６０と第三流路７０とは、その総本数が偶数とされている。本例では、８本の第二流路６０と２４本の第三流路７０とを有し、これらの総本数が３２本とされている。そして、締結部品１００において、これらの第二流路６０及び第三流路７０は、点対称位置に配置されており、これにより、締結部品１００の重量バランス及び動バランスが良好に維持される。

また、図８に示すように、各第二流路６０に連通された３本の第三流路７０は、１本の第三主流路７３と、２本の第三副流路７５とされている。そして、締結部品１００の上面視において、第三主流路７３は、第二流路６０と直線状に配置され、第三副流路７５は、第二流路６０に対して斜めに配置されている。これにより、第三副流路７５は、第二流路６０との連通箇所から頭部３１の外周面１３ａへ向かって第三主流路７３から次第に離間する方向へ延在されている。

これにより、第二流路６０から第三主流路７３に導かれる流体は、第二流路６０の延長線上へ吐出され、第二流路６０から第三副流路７５に導かれる流体は、第二流路６０に対して斜め方向へ吐出される。これにより、切削箇所へ流体を満遍なく吹き付けることができる。

また、頭部３１において、互いに隣り合う第三副流路７５は、それぞれの延長線Ｌが互いに交差するように配置されている。したがって、隣り合う第三副流路７５から吐出される流体同士がぶつかり合うことで流量が補われることにより、切削箇所へ十分な流体を吹き付けることができる。

以上、説明したように、本実施形態に係る締結部品１００によれば、第一流路５０に供給された流体が第二流路６０を介して第三流路７０へ導かれ、この第三流路７０から切削箇所へ吐出される構造を有している。これにより、切削箇所へ良好に流体を吹き付けることができ、しかも、蓋などの別部材を備えたものや複雑な機械加工を施したものと比べて構造の複雑化及び部品点数を抑えることができる。また、第一流路５０は、軸部３０の軸中心ＡＸに形成されているので、流路を形成することによる強度低下を抑えることができる。

また、係合穴４０の最近傍位置に第二流路６０を形成したことにより、係合穴４０を避けて小型化を図りつつ第一流路５０と第三流路７０とを繋げることができる。

しかも、第二流路６０が湾曲形状であるので、第二流路６０を流れる流体の流速損失を抑えつつ、第二流路６０を係合穴４０へ近付けて締結部品１００のコンパクト化を図ることができる。

また、第三流路７０が第二流路６０より本数が多く、第二流路６０が第一流路５０より本数が多いので、第三流路７０から吐出される流体を切削箇所へ満遍なく吹き付けることができる。また、第二流路６０よりも本数の多い第三流路７０を形成することにより、第二流路６０の本数を抑えることができ、係合穴４０の周辺の強度低下を抑えつつ切削箇所へ良好に流体を吹き付けることができる。

１０アーバ
１３ｃめねじ
２０カッタ（回転切削工具）
３０軸部
４０係合穴
５０第一流路
６０第二流路
７０第三流路
７３第三主流路
７５第三副流路
１００締結部品
ＡＸ軸中心

Claims

アーバに締結されて回転切削工具を前記アーバに固定する締結部品であって、
前記アーバのめねじに螺合される軸部と、
前記アーバへの締結側と反対側の端面における軸中心に形成された係合穴と、
前記軸部の軸中心に形成され、前記軸部の前記アーバへの締結側の端面で開口する第一流路と、
前記アーバへの締結側と反対側の端部における前記軸中心から離れた位置で開口する第三流路と、
前記第一流路と前記第三流路をつなぐ第二流路と、
を有し、
前記第一流路は前記第二流路より大きな断面積を有し、
前記第二流路は前記第三流路より大きな断面積を有する、
締結部品。
前記第二流路は、前記係合穴の最近傍位置に形成されている、
請求項１に記載の締結部品。
前記第三流路は、前記アーバへの締結側と反対側の端部における側面で開口されている、
請求項１に記載の締結部品。
アーバに締結されて回転切削工具を前記アーバに固定する締結部品であって、
前記アーバのめねじに螺合される軸部と、
前記アーバへの締結側と反対側の端面における軸中心に形成された係合穴と、
前記軸部の軸中心に形成され、前記軸部の前記アーバへの締結側の端面で開口する第一流路と、
前記アーバへの締結側と反対側の端部における前記軸中心から離れた位置で開口する第三流路と、
前記第一流路と前記第三流路をつなぐ第二流路と、
を有し、
前記第三流路は前記第二流路より本数が多く、前記第二流路は前記第一流路より本数が多い、
締結部品。
アーバに締結されて回転切削工具を前記アーバに固定する締結部品であって、
前記アーバのめねじに螺合される軸部と、
前記アーバへの締結側と反対側の端面における軸中心に形成された係合穴と、
前記軸部の軸中心に形成され、前記軸部の前記アーバへの締結側の端面で開口する第一流路と、
前記アーバへの締結側と反対側の端部における前記軸中心から離れた位置で開口する第三流路と、
前記第一流路と前記第三流路をつなぐ第二流路と、
を有し、
前記第二流路と前記第三流路の総本数が偶数である、
締結部品。
アーバに締結されて回転切削工具を前記アーバに固定する締結部品であって、
前記アーバのめねじに螺合される軸部と、
前記アーバへの締結側と反対側の端面における軸中心に形成された係合穴と、
前記軸部の軸中心に形成され、前記軸部の前記アーバへの締結側の端面で開口する第一流路と、
前記アーバへの締結側と反対側の端部における前記軸中心から離れた位置で開口する第三流路と、
前記第一流路と前記第三流路をつなぐ第二流路と、
を有し、
前記第三流路は少なくとも第三主流路と第三副流路とに分かれており、
上面視において、前記第三主流路は、前記第二流路と直線状に配置され、前記第三副流路は、前記第二流路に対して斜めに配置されている、
締結部品。
隣り合う前記第三副流路は、それぞれの延長線が互いに交差するように配置されている、
請求項６に記載の締結部品。
アーバに締結されて回転切削工具を前記アーバに固定する締結部品であって、
前記アーバのめねじに螺合される軸部と、
前記アーバへの締結側と反対側の端面における軸中心に形成された係合穴と、
前記軸部の軸中心に形成され、前記軸部の前記アーバへの締結側の端面で開口する第一流路と、
前記アーバへの締結側と反対側の端部における前記軸中心から離れた位置で開口する第三流路と、
前記第一流路と前記第三流路をつなぐ第二流路と、
を有し、
前記第二流路は、少なくとも一部が湾曲形状である、
締結部品。