JPH11811A - 高速切削用回転工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高速切削加工に伴う回転速度においてもチップ
の飛散を防止して作業者等に対する安全性を改善する高
速切削用回転工具を提供する 【解決手段】高速切削用回転工具１はカッタ本体２とチ
ップ４等を備えている。カッタ本体２の先端部６は周方
向に等間隔に先端面５と先端部外周８とに亘って切り欠
かれて形成されチップ４を取付ける切欠き部２３を有し
ている。切欠き部２３はチップ取付部２４とポケット部
２５とを備えている。チップ取付部２４は工具１の回転
方向の背面側に凹に形成された係合部３０を有してい
る。チップ４は係合部３０に係合する凸部３３と穴３６
とを設けている。チップ取付部２４はチップ４の穴３６
に対応する位置にねじ孔３１を有している。凸部３３と
係合部３０とが互いに係合して穴３６を通りねじ穴３１
に螺合するねじによってチップ４はカッタ本体２に固定
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カッタ本体の先端
にチップを設け、軸方向切削及び横送り切削を行うこと
ができる高速切削用回転工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、航空機などに用いられるジュラル
ミンの加工においては、種々の切削用回転工具が用いら
れている。しかし、現在、ジュラルミンの加工において
は例えば切削速度が３０００ｍ／ｍｉｎ〜１００００ｍ
／ｍｉｎの範囲の高速切削加工が増加する傾向があり、
これに伴いますます切削用回転工具の回転速度が高速化
する傾向にある。

【０００３】切削用回転工具は、被切削部材を切削する
切刃を有するチップを機械的な結合手段によって工具本
体に着脱自在に固定した所謂スローアウェイ式カッタ
や、ろう付によって工具本体に固定したものが知られて
いる。

【０００４】上述したスローアウェイ式カッタは、ろう
付によってチップを固定した工具にくらべ、チップを交
換する際の刃先位置の変動が少なく、交換時間も短いた
め、広く用いられている。

【０００５】スローアウェイ式カッタは、実開平５−７
４７２７号公報に示されているようにねじ等によってチ
ップ等をカッタ本体に固定したものや、実公平６−２１
６１４号公報に示されているようにカッタ本体に固定さ
れるくさび部材によってチップをカッタ本体に押圧して
固定したものや、実開平４−７６３１３号公報に示され
ているようにカッタ本体に固定される押え金具によって
チップをカッタ本体に押圧して固定したものが知られて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】実開平５−７４７２７
号公報に示されているスローアウェイ式カッタは、ねじ
のねじ山が略チップに作用する遠心力の方向に沿って設
けられている。このため、上述した高速切削加工に伴う
回転速度では、空転時等の遠心力等によってねじが破損
しやすく、チップ等が飛散する恐れがあり、作業者等に
対する安全性に改善の余地があった。

【０００７】また、実公平６−２１６１４号公報及び実
開平４−７６３１３号公報に示されているスローアウェ
イ式カッタは、チップ自体はねじ等によって直接カッタ
本体と固定されていない。このため、上述した高速切削
加工に伴う回転速度では、くさび部材又は押え金具がチ
ップをカッタ本体に押圧する力より、遠心力がまさっ
て、チップ等が飛散する恐れがあり、作業者等に対する
安全性に改善の余地があった。

【０００８】本発明は前記事情に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、被切削部材を切削するチ
ップを機械的な結合手段によって着脱自在に取付けた切
削用回転工具において、高速切削加工に伴う回転速度に
おいてもチップの飛散を防止して作業者等に対する安全
性を改善する高速切削用回転工具を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、請求項１に記載の本発明の高速切削用
回転工具は、カッタ本体の被切削部材と接する先端面が
平坦に形成され、かつ上記先端面の中心を通り先端面に
垂直な軸を中心として回転するとともに、上記被切削部
材を切削する切刃を有するチップを、上記切刃が上記先
端面と先端部外周とにわたり上記回転方向に面し、かつ
カッタ本体に着脱自在に取付けた高速切削用回転工具に
おいて、上記カッタ本体のチップ取付部に、上記回転方
向の背面側に凹に形成された係合部を設け、上記チップ
に、上記係合部に係合する凸部と上記回転方向側と背面
側とを連通する穴とを設け、上記カッタ本体の上記チッ
プの穴と対応する位置にねじ孔を設け、上記チップの凸
部が上記チップ取付部の係合部に係合した状態で、かつ
上記穴を通りねじ孔に螺合する締付手段によって、上記
チップをカッタ本体に固定したことを特徴としている。

【００１０】請求項２に記載の本発明の高速切削用回転
工具は、上記チップの上記回転方向に面するすくい面と
上記回転方向の法線とのなす角を、上記法線から上記回
転方向と反対方向でかつ１０度〜４５度の範囲とし、上
記すくい面と上記軸とのなす角を１５度〜３０度の範囲
としたことを特徴としている。

【００１１】上記手段を講じた結果、次のような作用が
生じる。請求項１に記載された高速切削用回転工具は、
カッタ本体のチップ取付部に工具の回転方向の背面側に
凹でかつ平坦面を有して形成された係合部と、チップの
工具の回転方向の背面側に上記係合部に係合する凸部と
を備えている。このため、空転時などにチップに作用す
る遠心力を、主に上記凸部と係合部との係合によって支
えることとなり、締付手段に作用する上記遠心力を抑制
することとなる。このため、上記回転力による遠心力に
よって締付手段の破損を防止することとなる。

【００１２】請求項２に記載された高速切削用回転工具
は、チップのすくい面と工具回転方向の法線とのなす角
を１０度〜４５度の範囲の比較的大きな角度とし、かつ
上記すくい面と工具の回転軸とのなす角を１５度〜３０
度の範囲の比較的大きな角度としている。このため、チ
ップが被切削部材から受ける切削抵抗を抑制することと
なって、実質的にチップの切刃の強度を高めることが可
能となる。また、切屑の排出方向を工具の外周に沿う方
向に指向させることができるとともに、切屑を細かく分
断することとなる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図４に基づいて説明する。図１〜図３は高速切削用回
転工具１の全体構成を示し、図１は正面図、図２は一部
を図１中のｉｉ−ｉｉ線に沿う断面にした側面図、図３
は図１中の矢印ｉｉｉ方向から見た一部を示す側面図で
ある。

【００１４】図１〜図３に示すように高速切削用回転工
具１は、カッタ本体２と、チップ４等を備えている。上
記高速切削用回転工具１の切削加工を行う被切削部材と
接する先端面５は、図２等に示すように、後述する蓋１
８が先端側から上記カッタ本体２の先端部６に係合した
状態において、中央部７が、先端部外周８から径方向に
略後述するチップ４の切刃２６の径方向長さＣを有する
外周部９にくらべ、一段低くなるように形成されてい
る。

【００１５】上記カッタ本体２は、上記蓋１８とともに
先端面５を形成する先端部６と、上記先端部６と反対側
に位置する基端部１０などを備えている。上記先端部６
は、図１等に示すように正面から見て略円形を成す円盤
状に形成されている。上記先端部６と反対側に位置する
基端部１０は、図２に示すように回転軸（図示せず）に
接続するためのプルスタッド４０の螺合する接続孔１１
を有している。上記回転軸は、基端部１０のプルスタッ
ド４０を引き込んで接続することによって、駆動キーを
介して、上記先端面５の中心Ｐを通りかつ先端面５と垂
直な軸Ｏを中心として図示中の矢印Ｋに沿って工具１を
回転させる。

【００１６】上記カッタ本体２は、図１及び図２に示す
ように正面から見て上記軸Ｏを中心とした円形を成し、
かつ上記接続孔１１と接続するとともに上記先端部６か
ら基端部１０とを連通する連通孔１２を設けている。こ
の連通孔１２は、径の異なる複数の孔が軸方向に重なり
あった形状に形成されている。

【００１７】また、上記カッタ本体２の先端部６は、図
１及び図２に示すように上記連通孔１２の先端部側１２
ａを閉塞する蓋１８の外周に沿った大きさと形状を有す
る蓋溝１７を形成している。

【００１８】上記蓋１８は、図２などに示すように側方
からみて厚さが略一定で、かつ図１に示すように正面か
らみて略円形を有する板状に形成されている。蓋１８
は、図２などに示すように側方からみて先端部６の蓋溝
１７に係合した際に、先端部外周８から径方向に略チッ
プ４の切刃２６の径方向長さＣを有する外周部９にくら
べ、中央部７が一段低くなるように形成する。

【００１９】また、上記蓋１８は図１等に示すようにボ
ルト２２等によって、先端側から先端部６に着脱自在に
固定される。なお、上記蓋１８は工具１の軽量化等の観
点からアルミ合金などで形成されるのが望ましい。

【００２０】このように、カッタ本体２に先端面５から
基端部１０の接続孔１１までを連通する連通孔１２を設
け、かつ上記蓋１８が先端側から蓋溝１７に係合して先
端部６と固定されることによって、工具１の軽量化と剛
性の確保を可能とし、かつ工具１の回転時における回転
動力部等の負荷を低減する。

【００２１】また、上記カッタ本体２の先端部６は、図
１に示すように上記軸Ｏを中心として周方向に等間隔
に、上記先端面５と先端部外周８とに亘って切り欠かれ
て形成された切欠き部２３を複数有している。

【００２２】上記切欠き部２３は、チップ４の切刃２６
の径方向長さＣと略同寸法が先端部外周８から径方向に
切取られて形成されている。切欠き部２３は、図１など
に示すようにチップ４などを取付けるためのチップ取付
部２４と、工具１の使用時に被切削部材の切屑を工具１
の周方向に逃がすためのポケット部２５とを一体に備え
ている。

【００２３】上記チップ取付部２４は、図１に示すよう
に正面から見てチップ４を取付けた際に、チップ４の回
転方向Ｋに面する後述するすくい面３７と上記回転方向
Ｋの法線Ｈとのなす角θ１（径方向すくい角）が上記法
線Ｈから上記回転方向Ｋとは反対向きでかつ１０度〜４
５度の範囲となるように、上記回転方向Ｋに面する平坦
な壁面２７を有している。なお図示例においては、上記
径方向すくい角θ１を２０度とした場合を示している。

【００２４】上記壁面２７の一部には、工具１の回転方
向の背面側に凹に形成された係合部３０を有している。
また、上記壁面２７は、図３に示すようにチップ４を取
付けた際に、上記すくい面３７と上記軸Ｏと平行な軸Ｑ
とのなす角θ２（軸方向すくい角）が０度〜３０度の範
囲となるように形成されている。

【００２５】なお、上記軸方向すくい角θ２は、被切削
部材に対する切込みが１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲にある粗
削り加工においては、切屑のチップへの溶着及び工具１
への絡み付きを防止するために１５度〜３０度等の比較
的大きな角度をするのが望ましい。

【００２６】また、上記軸方向すくい角θ２は、被切削
部材に対する切込みが１ｍｍ以下の範囲にある仕上げ加
工においては、切屑のチップへの溶着及び工具１への絡
み付きを防止するために０度等の比較的小さな角度をす
るのが望ましい。

【００２７】図示例においては、粗削り加工に用いられ
る高速切削用回転工具を示しており、上記軸方向すくい
角θ２を３０度とした場合を示している。上記ポケット
部２５は、図２及び図３に示すように側方から見て、上
記軸方向すくい角θ２を有する壁面２７と平行な壁面２
８を有するように、先端部６が切り取られることによっ
て、先端部６の先端面５側と基端部側１０とを挿通して
いる。

【００２８】なお、図１に示すように上記ポケット部２
５の回転方向に位置する壁面２８は、隅部２８ａが稜線
及びエッジを有しないように円弧を有して形成されてい
る。上記ポケット部２５は図３等に示すように先端面５
から基端部１０側までに亘って先端側からみて同一断面
を有している。

【００２９】このように、上記切欠き部２３は、チップ
４の切刃２６の径方向長さＣと略同等の寸法を先端部６
の先端部外周８から径方向に切取ることによって、チッ
プ４を取付けられる最小限に切欠かれて形成されてい
る。

【００３０】また、上記先端部６は、図１等に示すよう
に切欠き部２３の近傍において、チップ４を先端部６に
着脱自在とするねじ孔３１が上記壁面２７から工具１の
回転方向Ｋの背面方向に設けられている。

【００３１】上記チップ４は、図４（Ａ）〜（Ｂ）等に
示すように部材を切削する切刃２６と凸部３３とチップ
取付け面３４とを一体に有している。なお図４（Ａ）は
チップ４の工具１の回転方向からみた図、図４（Ｂ）は
図４（Ａ）中の矢印ｂに沿う方向からみた図を示してい
る。

【００３２】上記チップ４は、図１等に示すようにカッ
タ本体２に取付けられる際に、すくい面３７を工具１の
回転方向Ｋに面して取付けられるようになっている。上
記チップ取付け面３４は工具１の回転方向Ｋの背面側で
かつ上記すくい面３７と略平行となるように形成されて
いるとともに、略平坦に形成されている。

【００３３】上記凸部３３は、上記チップ取付け面３４
に設けられかつ工具１の回転方向Ｋの背面側に凸に形成
されるとともに、カッタ本体２の係合部３０に沿って形
成されている。

【００３４】チップ４は、上記カッタ本体２のねじ孔３
１と対応する位置に、締付手段の一例であるねじ３５
（図２，図３に示す）が挿通できる穴３６を工具１の回
転方向Ｋから背面側へ指向して形成している。上記穴３
６はチップ４の工具１の回転方向側と背面側とを連通し
ている。

【００３５】上記チップ４は、図２等に示すように側方
から見て、被切削部材等を切削することができかつ工具
１の先端面５と略平行な切刃２６を、被切削部材に対す
る切込みに応じて先端面５から突出して、工具１の回転
方向Ｋからチップ４の穴３６を通り、カッタ本体２のね
じ孔３１に螺合するねじ３５によって、チップ取付部２
４に着脱自在に固定されている。

【００３６】このとき、チップ４の凸部３３はカッタ本
体２の係合部３０に係合し、かつ工具１の回転方向Ｋに
面するすくい面３７と上記法線Ｈ及び上記軸Ｑとのなす
角θ１，θ２は、それぞれ上述した角度となるように、
チップ４は固定されている。

【００３７】前述した高速切削用回転工具１によれば、
先端面５の中央部７が外周部９に比べ一段低く形成され
ているので、被切削部材を切削加工する際に、チップ４
以外が部材に当接することがないため、被切削部材に不
必要な傷などを与えることもなく確実に軸方向切削及び
横送り切削を行うことができる。

【００３８】また、被切削部材に対する切削速度が例え
ば３０００ｍ／ｍｉｎ〜１００００ｍ／ｍｉｎの範囲の
高速回転において、カッタ本体２の先端部６を略円盤状
に形成しかつ、上記切欠き部２３はチップ４の切刃２６
の径方向長さＣと略同等の寸法を先端部外周８から径方
向に先端部６を切り取ることによって形成されている。

【００３９】このため、工具１使用時の先端部６の周囲
に生じる空気密度及び圧力のむらを抑制することとなっ
て、風切り音等の発生を抑制し作業時の騒音を低減する
こととなる。また、上述したように工具１の先端部６の
周囲に生じる空気密度及び圧力のむらを抑制することに
よって、工具１が回転する際の回転負荷も軽減すること
となる。

【００４０】高速切削用回転工具１は、カッタ本体２の
チップ取付部２４に工具１の回転方向Ｋの背面側に凹に
形成された係合部３０と、チップ４の工具１の回転方向
の背面側に上記係合部３０に係合する凸部３３とを設け
ている。この係合部３０と凸部３３とが互いに係合した
状態で、チップ４の穴３６を通りカッタ本体２のねじ孔
３１に螺合するねじ３５によって、チップ４がカッタ本
体２に固定されている。

【００４１】このため、工具１の空転時などにチップ４
に作用する遠心力を、主に上記凸部３３と係合部３０と
の係合によって支えることとなり、ねじ３５に作用する
上記遠心力を抑制することとなる。

【００４２】したがって、切削速度が３０００ｍ／ｍｉ
ｎ〜１００００ｍ／ｍｉｎの範囲の高速切削加工に伴う
回転速度においても、ねじ３５が破損しなくなって、チ
ップ４は飛散することがない。

【００４３】また、公知の切削用回転工具においては、
上述した径方向すくい角θ１が工具１の回転方向Ｋの法
線Ｈから上記回転方向Ｋとは反対向きでかつ１０度〜−
１５度の範囲となるように形成されていた。

【００４４】このため、上述した切削速度を有する高速
切削加工において、ジュラルミンの切削加工を行うと、
切屑が帯状に延びて形成されチップ等に溶着したり、工
具に絡み付く等の不具合が発生していた。

【００４５】そこで、前述した高速切削用回転工具１に
よれば、上記径方向すくい角θ１を１０度〜４５度の範
囲の比較的大きな角度としたことで、上述した高速切削
加工においても、切屑の排出方向をより先端部６の先端
外周部８に沿う方向に指向させることができ、切屑を細
かく分断することが可能となる。

【００４６】したがって、チップ等に切屑が溶着したり
工具１に絡み付く等の不具合を防止することが可能とな
る。また、副次的な効果として、径方向すくい角θ１を
比較的大きな角度としたことで、チップ４が被切削部材
から受ける切削抵抗を抑制することが可能となって、実
質的にチップ４の切刃２６の強度を高めることができる
とともに、チップ４の寿命を延ばすことが可能となる。

【００４７】また、被切削部材に対する切込み１ｍｍ〜
１０ｍｍの範囲の粗削り加工においては、上述した軸方
向すくい角θ２を１５度〜３０度の範囲の比較的大きな
角度と形成している。

【００４８】このため、上述した高速切削加工において
も、切屑の排出方向をより先端部６の先端外周部８に沿
う方向に指向させることができ、切屑を細かく分断する
ことが可能となる。

【００４９】また、より被切削部材から受ける切削抵抗
を抑制することが可能となって、よりチップ４の切刃２
６の強度を実質的に高めることができるとともに、より
チップ４の寿命を延ばすことが可能となる。

【００５０】一方、被切削部材に対する切込みが１ｍｍ
以下の範囲の仕上げ加工においては、上述した軸方向す
くい角θ２を０度等の比較的小さな角度と形成してい
る。このため、上述した高速切削加工においても、切屑
の排出方向をより先端部６の先端外周部８に沿う方向に
指向させることができ、切屑を細かく分断することが可
能となる。したがって、チップ等に切屑が溶着したり工
具１に絡み付く等の不具合を防止することが可能とな
る。

【００５１】

【発明の効果】請求項１の本発明によると、カッタ本体
のチップ取付部に工具の回転方向の背面側に凹でかつ平
坦面を有して形成された係合部と、チップの工具の回転
方向の背面側に上記係合部に係合する凸部とを設けてい
る。

【００５２】空転時などにチップに作用する遠心力を、
主に上記凸部と係合部との係合によって支えるととな
り、締付手段に作用する上記遠心力を抑制することとな
る。このため、切削速度が３０００ｍ／ｍｉｎ〜１００
００ｍ／ｍｉｎの範囲の高速切削加工に伴う回転速度に
おいても、締付手段の破損を防止することとなる。

【００５３】したがって、上述した切削速度の高速切削
加工に伴う回転速度においても、チップの飛散を防止し
て作業者等に対する安全性を改善することができる。請
求項２の本発明によると、請求項１の効果に加え、チッ
プのすくい面と工具回転方向の法線とのなす角を１０度
〜４５度の範囲の比較的大きな角度とし、かつ上記すく
い面と工具の回転軸とのなす角を１５度〜３０度の範囲
の比較的大きな角度としている。このため、チップが被
切削部材から受ける切削抵抗を抑制することとなって、
実質的にチップの切刃の強度を高めることが可能とな
る。したがって、チップの寿命を延ばすことが可能とな
る。

【００５４】また、切屑の排出方向を工具の外周に沿う
方向に指向させることができるとともに、切屑を細かく
分断することとなる。このため、チップなどに切屑が溶
着したり工具に絡み付くなどの不具合を防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す高速切削用回転工具
の正面図。

【図２】図１に示された実施形態の一部をｉｉ−ｉｉ線
に沿う断面にした側面図。

【図３】図１中の矢印ｉｉｉ方向から見た実施形態の一
部を示す側面図。

【図４】図１に示されたチップを示す図。

【符号の説明】

１…高速切削用回転工具 ２…カッタ本体 ４…チップ ５…先端面 ６…先端部 ８…先端部外周 ２３…切欠き部 ２４…チップ取付部 ２５…ポケット部 ２６…切刃 ３０…係合部 ３１…ねじ孔 ３３…凸部 ３４…チップ取付け面 ３５…ねじ（締付手段） ３６…穴 ３７…すくい面 Ｐ…先端面の中心 Ｏ…軸 Ｋ…工具回転方向 θ１…径方向すくい角 θ２…軸方向すくい角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仙波 芳明 東京都新宿区西新宿一丁目７番２号 富士 重工業株式会社内 (72)発明者 藤本 昭宏 神奈川県川崎市幸区堀川町580番地ソリッ ドスクエア 東芝タンガロイ株式会社内 (72)発明者 ▲吉▼岡 史郎 神奈川県川崎市幸区堀川町580番地ソリッ ドスクエア 東芝タンガロイ株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カッタ本体の被切削部材と接する先端面が
   平坦に形成され、かつ上記先端面の中心を通り先端面に
   垂直な軸を中心として回転するとともに、 上記被切削部材を切削する切刃を有するチップを、上記
   切刃が上記先端面と先端部外周とにわたり上記回転方向
   に面し、かつカッタ本体に着脱自在に取付けた高速切削
   用回転工具において、 上記カッタ本体のチップ取付部に、上記回転方向の背面
   側に凹に形成された係合部を設け、 上記チップに、上記係合部に係合する凸部と上記回転方
   向側と背面側とを連通する穴とを設け、 上記カッタ本体の上記チップの穴と対応する位置にねじ
   孔を設け、 上記チップの凸部が上記チップ取付部の係合部に係合し
   た状態で、かつ上記穴を通りねじ孔に螺合する締付手段
   によって、上記チップをカッタ本体に固定したことを特
   徴とする高速切削用回転工具。
2. 【請求項２】上記チップの上記回転方向に面するすくい
   面と上記回転方向の法線とのなす角を、上記法線から上
   記回転方向と反対方向でかつ１０度〜４５度の範囲と
   し、 上記すくい面と上記軸とのなす角を１５度〜３０度の範
   囲としたことを特徴とする請求項１記載の高速切削用回
   転工具。