WO2021029211A1 - ヘッド交換式切削工具、切削ヘッド、および工具本体 - Google Patents

ヘッド交換式切削工具、切削ヘッド、および工具本体 Download PDF

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WO2021029211A1
WO2021029211A1 PCT/JP2020/028712 JP2020028712W WO2021029211A1 WO 2021029211 A1 WO2021029211 A1 WO 2021029211A1 JP 2020028712 W JP2020028712 W JP 2020028712W WO 2021029211 A1 WO2021029211 A1 WO 2021029211A1
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WO
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head
cutting
contact surface
outer peripheral
axis
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/028712
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
史彦 稲垣
総 田中
Original Assignee
株式会社Moldino
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Publication date
Application filed by 株式会社Moldino filed Critical 株式会社Moldino
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C5/00Milling-cutters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C5/00Milling-cutters
    • B23C5/02Milling-cutters characterised by the shape of the cutter
    • B23C5/10Shank-type cutters, i.e. with an integral shaft

Definitions

  • the present invention is a head-replaceable cutting tool in which a cutting head having a cutting edge is detachably attached to the tip of a shaft-shaped tool body that is rotated in the tool rotation direction around the axis, and this head-replaceable cutting tool.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2019-148702 filed in Japan on August 9, 2019, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • a mounting screw penetrating a screw insertion hole provided in the shaft center of a replaceable cutting tool is a shaft center of a holder (tool body).
  • the replacement cutting tool is detachably and integrally attached to the tip of the holder, while the key and the replacement cutting tool that engage the holder and the replacement cutting tool in a relative non-rotatable manner.
  • the replacement cutting tool is provided with a rotation stop engaging portion such as a keyway, and the replacement cutting tool is rotationally driven around the axis together with the holder to perform a predetermined processing by the replacement cutting tool.
  • the head replaceable cutting tool described in Patent Document 1 includes a cylindrical fitting shaft portion integrally provided in a portion of the mounting screw located straddling the replacement blade and the holder, and a replacement blade.
  • a cylindrical cutting tool side fitting hole and a holder that are provided in the screw insertion hole of the above and are fitted to the fitting shaft part by a clearance fit to concentrically position the replacement cutting tool and the fitting shaft part.
  • a cylindrical holder side fitting that positions the holder and the fitting shaft concentrically by being provided in the opening of the screw hole that opens at the tip of the screw hole and being fitted to the fitting shaft by a clearance fit. It has a joint hole.
  • the tool body is made of a metal material such as steel in order to make it possible to form a screw hole without causing a chip in the screw thread and to reduce the cost.
  • the cutting head is formed of a metal material such as cemented carbide, which has a higher hardness than the steel material forming the tool body, in order to cut a hard work material.
  • the rear end surface of the cutting head and the tip surface of the tool body are formed to have the same outer shape in a circular shape. If the rear end surface of the cutting head is attached with a slight deviation from the tip surface of the tool body, and an excessive cutting load is applied to the cutting head, the tip surface of the tool body with low hardness becomes the rear end surface of the cutting head. There is a risk of being pressed by the outer periphery of the surface and being damaged so that it is dented or protruded.
  • the tip surface of the tool body is damaged by denting or protruding, when replacing the cutting head, the rear end surface of the newly attached cutting head will come into contact with this dented or protruding part.
  • the mounting accuracy and mounting strength of the new cutting head on the tool body may be impaired. Therefore, along with this, the processing accuracy of the work material and the roughness of the processed surface are also impaired.
  • the present invention is made under such a background, and when the cutting head is made of a material having a hardness higher than that of the tool body, the rear end surface of the cutting head is slightly displaced from the tip surface of the tool body. Even if it is attached, the tip surface of the tool body is prevented from being damaged by denting or protruding, and the mounting accuracy and mounting strength to the tool body are prevented from being impaired when the cutting head is replaced. It is an object of the present invention to provide a replaceable head cutting tool, a cutting head, and a tool body capable of providing a tool body.
  • the head replaceable cutting tool is attached to the tip of a shaft-shaped tool body that is rotated in the tool rotation direction around the axis.
  • At least a part of the rear end surface of the cutting head is a flat head-side contact surface perpendicular to the axis, and the tool body and the cutting head have the body-side contact surface.
  • the main body-side contact surface and the head-side contact surface are such that the outer peripheral edge of the head-side contact surface is the main body-side contact surface. It is characterized in that it protrudes from the outer peripheral edge toward the outer peripheral side in the radial direction with respect to the axis.
  • the cutting head is a cutting head that is detachably attached to the tip of a shaft-shaped tool body that is rotated in the tool rotation direction around the axis of such a head replaceable cutting tool.
  • at least a part of the rear end surface is attached to the axis that is formed on at least a part of the tip surface of the tool body and is in close contact with the flat body-side contact surface perpendicular to the axis. It is a vertical flat head-side contact surface, and the outer peripheral edge of the head-side contact surface protrudes from the outer peripheral edge of the main body-side contact surface to the outer peripheral side in the radial direction with respect to the axis. And.
  • the tool body according to one aspect of the present invention is a shaft-shaped tool body that can be rotated in the tool rotation direction around the axis, to which the cutting head of such a head-replaceable cutting tool is detachably attached to the tip portion.
  • At least a part of the tip surface is a flat surface perpendicular to the axis formed in at least a part of the rear end surface of the cutting head and is in close contact with the head side contact surface perpendicular to the axis. It is a contact surface on the main body side, and the outer peripheral edge of the contact surface on the main body side is recessed from the outer peripheral edge of the contact surface on the head side toward the inner peripheral side in the radial direction with respect to the axis.
  • the head-side contact surface is formed between the body-side contact surface of the tool body tip surface and the head-side contact surface of the cutting head rear end surface.
  • the outer peripheral edge projects from the outer peripheral edge of the main body side contact surface to the outer peripheral side in the radial direction with respect to the axis, or the outer peripheral edge of the main body side contact surface protrudes from the outer peripheral edge of the head side contact surface in the radial direction with respect to the axis line.
  • the cutting edge of the cutting head is formed when the cutting head is made of a material having a hardness higher than that of the tool body. Even if an excessive load is applied to the main body side, the outer peripheral edge of the head side contact surface bites into the main body side contact surface and is dented, or the outer peripheral side of the bitten part rises and protrudes, so that the main body side contact surface is damaged. It will never be done. Therefore, when the cutting head is replaced, it is possible to prevent the mounting accuracy and mounting strength of the new cutting head from being impaired on the tool body due to such dents and protrusions on the contact surface on the main body side. It is possible to maintain the machining accuracy and surface roughness of the work material by the cutting head.
  • the tool body is usually rotated in the tool rotation direction around the axis and is sent out in a direction intersecting the axis, so that the cutting edge of the cutting head cuts the work material. I do.
  • the tool body receives a component force of the cutting load in the direction perpendicular to the axis, and the component force causes bending. Suppressing the amount of this deflection and setting the rigidity of the tool body to a high level not only suppresses the occurrence of chatter vibration during cutting and stabilizes the life of the tool body for a long time, but also improves the machining accuracy. It is very important to connect.
  • the amount of protrusion of the outer peripheral edge of the head-side contact surface with respect to the outer peripheral edge of the main body-side contact surface is 0 in consideration of the difference from the outer peripheral edge of the head-side contact surface and the amount of deflection of the tool body. It is desirable that the range is within the range of .05 mm to 0.8 mm. When this protrusion amount is within the range of 0.05 mm to 0.8 mm, the outer peripheral edge of the main body side contact surface is surely included in the head side contact surface, and the outer peripheral edge of the main body side contact surface and the head. The amount of deflection when the outer peripheral edge of the side contact surface coincides is within an acceptable range.
  • this protrusion amount is less than 0.05 mm, when the outer peripheral edge of the head-side contact surface of the cutting head is attached so as to be offset from the outer peripheral edge of the main body-side contact surface of the tool body, the head may be displaced depending on the displacement amount. It may not be possible to prevent the outer peripheral edge of the side contact surface from biting into the tool side contact surface from being damaged, and the stability when the cutting head is replaced may be impaired. Further, if this protrusion amount is so large that it exceeds 0.8 mm, the amount of bending of the tool body becomes excessive, and vibration during cutting may cause a decrease in machining accuracy and machined surface roughness of the work material. Chips generated by cutting may be caught on the outer peripheral edge of the head-side contact surface protruding toward the outer peripheral side.
  • the outer peripheral edge of the main body side contact surface and the outer peripheral edge of the head side contact surface are located on the circumference centered on the axis line. As a result, it is possible to prevent the main body side contact surface from being damaged even if the outer peripheral edge of the head side contact surface is mounted so as to be offset to any outer peripheral side in the radial direction with respect to the axis.
  • the cutting edge is a cutting tap such as the head exchangeable cutting tool described in Patent Document 1 or a cutting edge of a T-slot cutter, which is formed only on a portion facing the outer peripheral side of the cutting head.
  • it may be a cutting edge of an end mill including a portion facing the outer peripheral side of the cutting head and a portion facing the tip end side of the cutting head.
  • the cutting head When the cutting edge has a portion facing the tip end side of the cutting head, the cutting head has a through hole along the axis that opens in the head side contact surface and communicates with the through hole.
  • a counterbore that opens on the tip side of the cutting head is formed, and a screw hole is formed in the tool body along the axis.
  • the cutting head has a head that is accommodated in the counterbore. The clamp screw to be inserted into the through hole is screwed into the screw hole so that it can be detachably attached to the tool body, and the bottom surface facing the tip side of the counterbore hole and the head side contact surface.
  • the head of the clamp screw can be formed in a disk shape centered on the axis, and the inner diameter of the counterbore can be reduced. Therefore, as compared with the case where the head of the clamp screw is truncated cone-shaped and the counterbore is tapered as in the case of the head exchangeable cutting tool described in Patent Document 1, for example, the counterbore is opened at the tip of the cutting head.
  • the opening can be made smaller, and a long cutting edge length can be secured in the portion of the cutting edge that faces the tip end side.
  • the cutting head does not become thin in the vicinity of the cutting edge of the portion facing the tip end side of the cutting head, damage to the cutting head can be prevented.
  • the through hole is formed in a circular cross section with a constant inner diameter centered on the axis, and the tip of the tool body is contacted with the body side.
  • a mounting hole having a circular cross section having a constant inner diameter equal to that of the through hole that opens on the contact surface and a screw hole having a diameter smaller than that of the mounting hole extending from the bottom of the mounting hole to the rear end side are formed into the clamp screw.
  • a disk-shaped head a columnar shaft portion that extends to the rear end side of the head and is fitted into the through hole and the mounting hole, and the shaft portion that extends to the rear end side of the shaft portion. It is desirable to have a male screw portion that is screwed into the screw hole.
  • the cutting head By fitting the cylindrical shaft of the clamp screw into the through hole of the cutting head and the mounting hole of the tool body, the cutting head can be mounted exactly coaxially with the axis of the tool body. It is possible to further improve the mounting accuracy, the machining accuracy of the work material, and the roughness of the machined surface.
  • the cutting head When the cutting head is detachably attached to the tool body with a clamp screw, A> B when the Vickers hardness of the cutting head is A, the Vickers hardness of the tool body is B, and the Vickers hardness of the clamp screw is C. It is desirable that the relationship is ⁇ C or A ⁇ B> C. As a result, since the clamp screw is always made of a soft material having a Vickers hardness lower than that of the cutting head, elasticity can be given to the clamp screw, and the mounting strength of the cutting head can be improved.
  • the cutting head when the cutting head is made of a material having a hardness higher than that of the tool body, even if the cutting head is attached with a slight deviation from the tool body, the head side is used. It is possible to prevent the outer peripheral edge of the contact surface from being damaged by causing the contact surface on the main body side of the tool body to be recessed or protruded. Therefore, when the cutting head is replaced, it is possible to prevent the mounting accuracy and mounting strength of the replaced new cutting head from being impaired on the tool body, and thus the machining accuracy of the work material by this new cutting head. And the roughness of the machined surface can be maintained, and high-precision cutting can be performed.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows the 1st Embodiment of the head exchange type cutting tool of this invention. It is a top view which looked at the embodiment shown in FIG. 1 from the tip side in the axial direction. It is a side view of the arrow line W direction view in FIG.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line YY in FIG. It is an enlarged sectional view of the part A in FIG. It is a side view of the arrow X direction view in FIG. It is a ZZ cross-sectional view in FIG.
  • FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a portion B in FIG. 7. It is an exploded perspective view of the embodiment shown in FIG. It is another exploded perspective view of the embodiment shown in FIG.
  • FIG. 12 It is an exploded side view of the embodiment shown in FIG. It is a perspective view which shows the 1st Embodiment of the cutting head of this invention attached to the embodiment shown in FIG. It is a top view which looked at the embodiment shown in FIG. 12 from the tip side in the axial direction. It is a side view of the arrow line W direction view in FIG. It is a side view of the arrow X direction view in FIG. It is a bottom view which looked at the embodiment shown in FIG. 12 from the rear end side in the axial direction. It is a perspective view which shows the 1st Embodiment of the tool body of this invention in the embodiment shown in FIG. It is a top view which looked at the embodiment shown in FIG. 17 from the tip side in the axial direction.
  • FIG. 5 is a perspective view of a second embodiment of the cutting head of the present invention attached to the embodiment shown in FIG. 20 as viewed from the rear end side in the axial direction.
  • FIG. 22 is a bottom view which looked at the embodiment shown in FIG. 22 from the rear end side in the axial direction.
  • FIG. 22 is another exploded perspective view of the embodiment shown in FIG.
  • FIGS. 12 to 16 show a first embodiment of the cutting head of the present invention attached to this embodiment.
  • 17 to 19 show a first embodiment of the tool body of the present invention to which the cutting head of this embodiment is attached.
  • the tool body 1 is formed of a metal material such as a steel material in a cylindrical shaft shape centered on the axis O as shown in FIGS. 17 to 19. Further, the cutting head 11 is formed in a disk shape centered on the axis O as shown in FIGS. 12 to 16 by using a cemented carbide or the like having a hardness higher than that of the tool body 1.
  • the cutting head 11 is attached to the tip of the tool body 1, and the rear end of the tool body 1 is gripped by the main shaft of the machine tool, and the tool rotation direction is around the axis O.
  • the work material is cut by the cutting edge 12 formed on the cutting head 11 by being sent out in a direction intersecting the axis O while being rotated by T.
  • the tool body 1 has an axis O at the center of the tip surface (upper end surface in FIGS. 1, 3 to 4, 6 to 7, 9 to 11, 17 and 19).
  • a mounting hole 2 having a constant inner diameter and a circular cross section, and a rear end side in the O-direction of the axis from the bottom of the mounting hole 2 (FIGS. 1, FIGS. 3 to 4, 6 to 7, 9 to 11, 17).
  • a screw hole 3 centered on an axis O having a diameter smaller than that of the mounting hole 2 extending (lower side in FIG. 19) is formed.
  • a convex portion 4 is formed on the tip surface of the tool body 1.
  • a plurality of (four) convex portions 4 are formed in the tool body 1 of the present embodiment at intervals (equal intervals) in the circumferential direction. These convex portions 4 have the same shape and the same size as each other, and are formed at intervals from the opening of the mounting hole 2 to the outer peripheral side in the radial direction with respect to the axis O, and the side surface 4a of the mounting hole 2 facing the opening side is formed. As shown in FIG.
  • the tip surface 4b facing the tip side in the O direction of the axis is inclined toward the inner peripheral side in the radial direction with respect to the axis O toward the rear end side in the O direction of the axis, as shown in FIGS. 7 and 19. It is located on a plane perpendicular to the axis O.
  • these convex portions 4 have a wall surface 4c that is inclined toward the convex portion 4 side at a constant angle with respect to the tool rotation direction T, and extends in a direction along the radial direction with respect to the axis O.
  • the wall surface 4d of the convex portion 4 facing the side opposite to the tool rotation direction T is directed to the side opposite to the tool rotation direction T toward the rear end side in the axis O direction as shown in FIG. It is inclined at a constant angle so as to be away from the wall surface 4c facing the tool rotation direction T. Therefore, as a result, the convex portion 4 is formed so as to become wider in the circumferential direction as shown in FIGS. 17 and 18 toward the outer peripheral side in the radial direction with respect to the axis O and the rear end side in the axial direction O direction.
  • the portion excluding the convex portion 4 and the opening of the mounting hole 2 has a flat shape perpendicular to the axis O, and is a part of the tip surface in the present embodiment. It is a contact surface 5 on the main body side. Therefore, the outer peripheral edge 5a of the main body-side contact surface 5 is located on the circumference centered on the axis O.
  • the side surface 4e of the convex portion 4 facing the outer peripheral side in the radial direction with respect to the axis O is formed in a cylindrical surface shape flush with the outer peripheral surface of the tool body 1.
  • the cutting head 11 attached to the tip of the tool body 1 has a central portion thereof on the rear end side (lower side in FIGS. 12, 14 and 15), as shown in FIGS. 4, 7, and 16. As shown, a through hole 13 having a constant inner diameter centered on the axis O along the axis O is formed.
  • the inner diameter of the through hole 13 and the inner diameter of the mounting hole 2 of the tool body 1 have tolerances in the micron range, and the inner diameters of the through hole 13 and the mounting hole 2 are formed to be substantially equal.
  • the cutting head communicates with the through hole 13.
  • a constant inner diameter centered on an axis O having a diameter larger than that of the through hole 13 opened on the tip side of 11 or a tapered counterbore 14 whose inner diameter slightly increases toward the tip side of the cutting head 11 is formed.
  • the counterbore 14 has a tapered inner peripheral surface, it becomes a draft when the cutting head 11 is formed by powder press molding using a die, as will be described later, and the formability can be improved.
  • the screw head can be easily attached and detached.
  • a plurality of (six) concave groove-shaped tip pockets 15 are formed at the tip of the cutting head 11 at intervals (equal intervals) in the circumferential direction at intervals with the openings of the counterbore holes 14.
  • the cutting edge 12 is formed on the edge of the wall surface of these tip pockets 15 facing the tool rotation direction T.
  • the cutting edge 12 in the present embodiment is a radius end mill having a substantially 1/4 arc shape from the inner peripheral side of the tip of the cutting head 11 to the outer peripheral side of the rear end. It is a corner blade-shaped cutting edge, and includes a portion of an outer peripheral blade 12a facing the outer peripheral side of the cutting head 11 and a portion of a bottom blade 12b facing the tip end side of the cutting head 11.
  • the outer peripheral surface of the rear end portion of the cutting head 11 is formed in a truncated cone shape whose diameter decreases toward the rear end side. Further, on the rear end surface of the cutting head 11, the same number (4) of recesses 16 as the convex portions 4 are opened on the outer peripheral surface of the rear end portion of the cutting head 11 at intervals (equal intervals) in the circumferential direction. Each convex portion 4 of the tool body 1 can be accommodated in these concave portions 16. That is, these recesses 16 are also the same shape and the same size as each other, but are formed slightly larger than the convex portions 4, and the outer circumference in the radial direction from the opening of the through hole 13 on the rear end surface of the cutting head 11 to the axis O. It is formed at intervals on the side.
  • the inner wall surface 16a on the opening side of the through hole 13 of these recesses 16 is inclined to the inner peripheral side in the radial direction with respect to the axis O toward the rear end side in the axis O direction, and faces the rear end side in the axis O direction.
  • the bottom surface 16b is located on a plane perpendicular to the axis O as shown in FIGS. 14 and 15.
  • the wall surface 16c of the recess 16 facing the side opposite to the tool rotation direction T is formed so as to extend along the radial direction with respect to the axis O as shown in FIGS. 14 to 16.
  • the wall surface 16d of the recess 16 facing the tool rotation direction T faces the side opposite to the tool rotation direction T as it goes toward the rear end side in the axis O direction, and faces the side opposite to the tool rotation direction T. It is inclined at a constant angle so as to be separated from the wall surface 16c. Therefore, as a result, as shown in FIGS. 12 and 14 to 16, the concave portion 16 also has the concave portion 16 in the circumferential direction toward the outer peripheral side in the radial direction with respect to the axis O and the rear end side in the axial direction O direction, as shown in FIGS. It is formed to be wide.
  • the portion excluding these recesses 16 and the openings of the through holes 13 has a flat shape perpendicular to the axis O, and is a part of the rear end surface in the present embodiment.
  • the contact surface 17 on the head side is used. Therefore, the outer peripheral edge 17a of the head-side contact surface 17 of the rear end surface at the rear end of the truncated cone shape of the cutting head 11 is located on the circumference centered on the axis O.
  • the bottom surface 14a of the counterbore 14 facing the tip side in the axis O direction is parallel to the head side contact surface 17 or is attached to the head side contact surface 17 at an angle of 5 ° or less in a cross section along the axis O.
  • the cutting head 11 is inclined toward the rear end side toward the inner peripheral side.
  • the cutting head 11 formed of such a hard material such as cemented carbide is manufactured according to the basic process of powder metallurgy technology. That is, when the cutting head 11 is made of cemented carbide, first, a granular granulated powder containing tungsten carbide powder and cobalt powder as main components and chromium, tantalum, etc. as subcomponents is used as necessary, and gold is used. Perform powder press molding using a mold.
  • the obtained press-molded product can be produced as a cutting head 11 by sintering the obtained press-molded product in a sintering furnace controlled to an appropriate atmosphere and temperature for a predetermined time.
  • the basic shape of the cutting head 11 is reflected by the design of the mold. Further, in order to improve the accuracy of the inner diameter of the through hole 13 of the cutting head 11 and the shape of the cutting edge, machining may be performed using a cutting tool or a grinding wheel as necessary.
  • Such a cutting head 11 is coaxially attached with respect to the axis O by the main body side contact surface 5 of the tool body 1 coming into contact with and in close contact with the head side contact surface 17. Then, in the state of being attached in this way, the main body side contact surface 5 and the head side contact surface 17 have the outer peripheral edge 17a of the head side contact surface 17 as the main body side contact surface as shown in FIG. It protrudes from the outer peripheral edge 5a of 5 toward the outer peripheral side in the radial direction with respect to the axis O.
  • the radial protrusion amount P of the outer peripheral edge 17a of the head-side contact surface 17 with respect to the outer peripheral edge 5a of the main body-side contact surface 5 with respect to the axis O is 0.05 mm to 0.8 mm. It is said to be within the range.
  • the clamp screw 21 as shown in FIGS. 4, 7 and 9 to 11 is used to coaxially attach the cutting head 11 to the tool body 1 with respect to the axis O.
  • the clamp screw 21 has a hardness lower than that of the cemented carbide or the like forming the cutting head 11, and is centered on the axis O by a metal material such as a steel material having a hardness equal to or lower than that of the tool body 1. It is provided with a disk-shaped head portion 22, a columnar shaft portion 23 extending toward the rear end side of the head portion 22, and a male screw portion 24 extending further toward the rear end side of the shaft portion 23. ing.
  • the head portion 22 has an outer diameter larger than that of the through hole 13 with a size that can be accommodated in the counterbore 14 of the cutting head 11, and the shaft portion 23 has a through hole of the cutting head 11 having substantially equal inner diameters.
  • the outer diameter is set so that it can be fitted into the mounting hole 2 of the tool body 1 and 13 and the male screw portion 24 can be screwed into the screw hole 3 of the tool body 1.
  • an engaging hole 22a to which a work tool such as a wrench can be engaged is formed on the tip surface of the head 22.
  • the outer peripheral surface of the head 22 may have a cylindrical surface shape centered on the axis O, or may have a tapered shape that slightly increases in diameter toward the tip side. By making the head 22 tapered, the head 22 can be easily attached and detached.
  • the convex portion 4 of the tool body 1 is inserted into each concave portion 16, and the wall surface 16c facing the side opposite to the tool rotation direction T of the concave portion 16 has the wall surface 4c facing the tool rotation direction T of the convex portion 4.
  • the tool body 1 was inserted through the counterbore hole 14 and the through hole 13 in a state where the main body side contact surface 5 of the tool body 1 was in contact with and brought into close contact with the head side contact surface 17.
  • the clamp screw 21 is rotated by a work tool engaged with the engagement hole 22a, and the male screw portion 24 is screwed into the screw hole 3 of the mounting hole 2 of the tool body 1, so that the tool body 1 It can be attached and detached to the tip of the.
  • a shaft portion 23 having an outer diameter that can be fitted into the mounting hole 2 and the through hole 13 is formed between the head portion 22 of the clamp screw 21 and the male screw portion 24, and thus the shaft portion 23 is formed. Is fitted into the mounting hole 2 and the through hole 13, so that the tool body 1 and the cutting head 11 are coaxially mounted with respect to the axis O as described above.
  • the cutting head 11 may be mounted with a slight eccentricity with respect to the tool body 1.
  • the outer peripheral edge 17a of the head-side contact surface 17 of the cutting head 11 is the main body-side contact surface 5 of the tool body 1.
  • the outer peripheral edge 5a of the main body side contact surface 5 projects to the radial outer peripheral side with respect to the axis O from the outer peripheral edge 5a, or the outer peripheral edge 5a of the main body side contact surface 5 is radially inner peripheral side with respect to the axis O from the outer peripheral edge 17a of the head side contact surface 17. It is retreating.
  • the head-side contact surface 17 is attached in a state of being overhanged with respect to the tip of the tool body 1. That is, as long as the outer peripheral edge 17a of the head-side contact surface 17 is within a range protruding from the outer peripheral edge 5a of the main body-side contact surface 5, even if the cutting head 11 is attached with a deviation, the head-side contact The outer peripheral edge 5a of the main body side contact surface 5 does not protrude from the outer peripheral edge 17a of the surface 17 to the outer peripheral side.
  • the cutting head 11 is made of a material having a hardness higher than that of the tool body 1 as in the present embodiment, even if an excessive load acts on the cutting edge 12 of the cutting head 11 during cutting.
  • the outer peripheral edge 17a of the head-side contact surface 17 is not dented by biting into the main body-side contact surface 5, and the outer peripheral side of the bitten portion is not pushed out and the main body-side contact surface 5 is not damaged.
  • the amount of protrusion of the outer peripheral edge 17a of the head side contact surface 17 with respect to the outer peripheral edge 5a of the main body side contact surface 5 in the radial direction with respect to the axis O (the head side contact of the outer peripheral edge 5a of the main body side contact surface 5).
  • the amount of retreat to the inner peripheral side in the radial direction with respect to the axis O with respect to the outer peripheral edge 17a of the contact surface 17) P is within the range of 0.05 mm to 0.8 mm, so that the outer peripheral edge 5a of the main body side contact surface 5 Is surely included in the head-side contact surface, and the amount of deflection of the tool body 1 is allowed when the outer peripheral edge 5a of the main body-side contact surface 5 and the outer peripheral edge 17a of the head-side contact surface 17 match. It is possible to perform high-precision and smooth cutting while reliably maintaining the mounting accuracy and mounting strength of the new cutting head 11.
  • the protrusion amount P is less than 0.05 mm, it becomes impossible to prevent the main body side contact surface 5 from being damaged due to biting of the outer peripheral edge 17a of the head side contact surface 17 depending on the deviation amount of the cutting head 11. There is a risk.
  • the protrusion amount P is so large that it exceeds 0.8 mm, the amount of deflection of the tool body 1 due to the component force perpendicular to the axis O in the cutting load during cutting becomes excessive, and the work material due to the generation of vibration The machining accuracy and the roughness of the machined surface may decrease, and the chips generated by the cutting may be caught on the outer peripheral edge 17a of the head-side contact surface 17 that greatly protrudes to the outer peripheral side, which hinders smooth cutting. There is.
  • the outer peripheral edge 5a of the main body side contact surface 5 and the outer peripheral edge 17a of the head side contact surface 17 are both located on the circumference centered on the axis O, that is, on the concentric circumference.
  • the protrusion amount P as described above is secured over the entire circumference of the front end surface of the tool body 1 and the rear end surface of the cutting head 11. Therefore, even if the outer peripheral edge 17a of the head-side contact surface 17 is attached to any outer peripheral side in the radial direction with respect to the axis O, it is possible to prevent the main body-side contact surface 5 from being damaged, and it is more reliable. It is possible to maintain the mounting accuracy and mounting strength of the cutting head 11.
  • the cutting edge 12 of the cutting head 11 is an end mill (radius end mill) including a portion of the outer peripheral blade 12a facing the outer peripheral side of the cutting head 11 and a portion of the bottom blade 12b facing the tip end side of the cutting head 11. It is said to be the cutting edge 12. Therefore, for example, the wall surface and the bottom surface of the mold can be cut by such a cutting edge 12.
  • the cutting head 11 has a through hole 13 that opens into the head-side contact surface 17 and this penetration.
  • a counterbore hole 14 that communicates with the hole 13 and opens on the tip end side of the cutting head 11 is formed, and a screw hole 3 is formed in the tool body 1 along the axis O.
  • a clamp screw 21 having a head portion 22 accommodated in the counterbore hole 14 and inserted into the through hole 13 is screwed into the screw hole 3 so as to be detachably attached to the tool body 1.
  • the head portion 22 of the clamp screw 21 can be formed in a disk shape centered on the axis O as in the present embodiment, and the inner diameter of the counterbore hole 14 can be reduced.
  • the opening of the counterbore 14 that opens at the tip of the cutting head 11 can be reduced. Therefore, a long cutting edge length can be secured in the portion of the bottom blade 12b facing the tip end side of the cutting blade 12 described above, and the cutting head 11 does not become thin in the vicinity of the portion of the bottom blade 12b. Therefore, it is possible to prevent the cutting head 11 from being damaged from such a portion.
  • the head portion 22 of the clamp screw 21 is formed in a disk shape, and in the present embodiment, the bottom surface 14a of the counterbore hole 14 is parallel to the head-side contact surface 17 or in a cross section along the axis O. It is only inclined toward the rear end side of the cutting head 11 toward the inner peripheral side of the cutting head 11 with respect to the head side contact surface 17 at a small angle of 5 ° or less. Therefore, only the clamping force toward the rear end side in the substantially axis O direction acts on the cutting head 11 by screwing the clamp screw 21.
  • the cutting head is clamped by pressing the tapered counterbore with the head of the cone-shaped clamp screw.
  • the component force on the outer peripheral side in the radial direction with respect to the axis O does not act on the cutting head 11.
  • the cutting head 11 is deformed so as to expand in diameter due to such a component force toward the outer peripheral side in the radial direction, and the machining diameter of the work material fluctuates, or the clamping force by the clamping screw 21 is biased in the radial direction. It is possible to perform cutting with higher precision without causing any occurrence.
  • the through hole 13 is formed with a circular cross section having a constant inner diameter centered on the axis O, and the tip portion of the tool body 1 is provided with the through hole 13 that opens into the main body side contact surface 5.
  • a mounting hole 2 having a substantially equal constant inner diameter and a circular cross section, and a screw hole 3 having a diameter smaller than that of the mounting hole 2 extending from the bottom of the mounting hole 2 to the rear end side are formed.
  • the clamp screw 21 has a cylindrical shaft portion 23 extending toward the rear end side of the disc-shaped head 22 and being fitted into the through hole 13 and the mounting hole 2, and the shaft portion 23.
  • a male screw portion 24 that extends to the rear end side and is screwed into the screw hole 3 is provided.
  • the columnar shaft portion 23 of the clamp screw 21 is fitted into the through hole 13 of the cutting head 11 and the mounting hole 2 of the tool body 1 having the same diameter as the through hole 13, so that the cutting head 11 is inserted into the tool body 1. It is possible to attach it exactly coaxially with the axis O of. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to improve the mounting accuracy of the cutting head 11 to the tool body 1, and accordingly, the machining accuracy of the work material by the cutting head 11 and the roughness of the machined surface are further improved. It becomes possible.
  • the inner diameter of the mounting hole 2 and the inner diameter of the through hole 13 do not have to be exactly equal to each other, and have a tolerance of several ⁇ m, which is slightly different within the tolerance range. You may.
  • the clamp screw 21 is formed of a metal material such as a steel material having the same hardness or a lower hardness as the tool body 1, and the cutting head 11 is formed of a cemented carbide having a hardness higher than that of the steel material.
  • the Vickers hardness of the cutting head 11 is A
  • the Vickers hardness of the tool body 1 is B
  • the Vickers hardness of the clamp screw 21 is C, A> B ⁇ C.
  • the clamp screw 21 is made of a softer material than the cutting head 11. As a result, elasticity can be given to the clamp screw 21 when the cutting head 11 is pressed and clamped by the clamp screw 21, and this elasticity can improve the mounting strength of the cutting head 11.
  • the periphery of the screw hole 3 of the tool body 1 may be formed of a steel material and attached to the tool body 1 by brazing, press fitting, caulking or the like to form the screw hole 3.
  • the rear end surface of the cutting head 11 is formed with a recess 16 recessed with respect to the head side contact surface 17, and the tip surface of the tool body 1 is formed with respect to the body side contact surface 5.
  • a convex portion 4 that protrudes and can be inserted into the concave portion 16 is formed.
  • the concave portion 16 and the convex portion 4 are formed so as to become wider in the circumferential direction toward the outer peripheral side in the radial direction with respect to the axis O.
  • the cutting head 11 can be mounted on the tool body 1 by stopping the rotation, and of course, a higher mounting strength and mounting can be performed on the outer peripheral side of the cutting head 11 on which a large rotational moment acts due to the cutting torque during cutting. It is possible to secure the rigidity. Therefore, even if a large cutting load acts on the cutting edge 12 of the cutting head 11 during cutting, it is possible to prevent a situation in which the cutting head 11 rattles, and it is possible to perform cutting with even higher precision. Can be done.
  • the concave portion 16 is formed on the rear end surface of the cutting head 11, and the convex portion 4 is formed on the tip surface of the tool body 1, and the wall surface 4c of the convex portion 4 facing the tool rotation direction T.
  • the wall surface 16c of the recess 16 facing the side opposite to the tool rotation direction T is formed so as to extend in the radial direction with respect to the axis O, and these wall surfaces 4c and 16c are cut by the cutting head 11 during cutting. It is a receiving surface that receives a rotational moment due to the cutting torque acting on the blade 12.
  • the wall surfaces 4c and 16c extend along the radial direction with respect to the axis O
  • the wall surfaces 4c and 16c are located on a plane including the axis O, or are at a constant angle with respect to the plane at the rear end side in the axis O direction. It suffices that the wall surfaces 4c and 16c have a portion extending in the radial direction with respect to the axis O in any of the cross sections perpendicular to the axis O, which is slightly inclined toward the tool rotation direction T side toward.
  • the concave portion 16 is formed on the rear end surface of the cutting head 11 and the convex portion 4 is formed on the tip surface of the tool body 1, whereas the concave portion 16 and the convex portion 4 are formed.
  • the tool body 1 and the cutting head 11 are formed so as to become wider in the circumferential direction toward the rear end side in the axis O direction.
  • the cutting head 11 has high mounting strength and mounting rigidity. Therefore, rattling of the cutting head 11 can be prevented more reliably, and higher machining accuracy and excellent finished surface roughness can be obtained. Further, since it is possible to prevent the cutting head 11 from being cut out larger than necessary by the recess 16, it is possible to give the cutting head even higher rigidity, which also makes it possible to perform cutting with higher precision. It becomes.
  • these concave portions 16 and convex portions 4 are provided with respect to the axis O from the opening of the through hole 13 of the cutting head 11 and the opening of the screw hole 3 of the tool body 1 (the opening of the mounting hole 2). It is formed at intervals on the outer peripheral side in the radial direction. Therefore, particularly when the cutting head 11 is attached to the tool body 1 by fitting the shaft portion 23 of the clamp screw 21 into the through hole 13 of the cutting head 11 and the mounting hole 2 of the tool body 1 as described above. It is possible to prevent these convex portions 4 and concave portions 16 from interfering with the shaft portion 23, and the cutting head 11 can be attached to the tool body 1 more accurately coaxially with the axis O.
  • the convex portion 4 is formed on the tip surface of the tool body 1, and the concave portion 16 into which the convex portion 4 is inserted is formed on the rear end surface of the cutting head 11.
  • the concave portion 16 is formed on the tip surface of the tool body 1, and the convex portion 4 inserted into the concave portion 16 is formed on the rear end surface of the cutting head 11.
  • concave portions 16 and convex portions 4 are also formed so as to become wider in the circumferential direction toward the outer peripheral side in the radial direction with respect to the axis O. Further, in the second embodiment in which the convex portion 4 is formed on the rear end surface of the cutting head 11 and the concave portion 16 is formed on the tip surface of the tool body 1, the convex portion 4 is opposite to the first embodiment.
  • the cutting head 11 is attached to the tool body 1 in a state where the wall surface 4d facing the tool rotation direction T opposite to the tool rotation direction T and the wall surface 16d facing the tool rotation direction T of the recess 16 are in contact with each other. 4d and 16d are formed so as to extend along the radial direction with respect to the axis O.
  • the convex portion 4 is formed on the rear end surface of the cutting head 11 and the concave portion 16 is formed on the tip surface of the tool body 1
  • the concave portion 16 and the convex portion are formed contrary to the first embodiment.
  • Reference numeral 4 is formed so as to become wider in the circumferential direction toward the tip end side of the tool body 1 and the cutting head 11.
  • the recess 16 is formed at a distance from the opening of the screw hole 3 of the tool body 1 (the opening of the mounting hole 2) to the outer peripheral side in the radial direction with respect to the axis O, and the convex portion 4 is formed. It is formed at intervals from the opening of the through hole 13 of the cutting head 11 to the outer peripheral side in the radial direction with respect to the axis O.
  • the side surface 4e of the convex portion 4 formed on the cutting head 11 facing the outer peripheral side in the radial direction with respect to the axis O is formed flush with the outer peripheral surface of the rear end portion of the truncated cone-shaped cutting head 11.
  • the main body side contact surface 5 and the head side contact surface 17 have an outer peripheral edge 17a of the head side contact surface 17. It protrudes from the outer peripheral edge 5a of the main body side contact surface 5 to the outer peripheral side in the radial direction with respect to the axis O.
  • the protrusion amount P of the outer peripheral edge 17a of the head-side contact surface 17 with respect to the outer peripheral edge 5a of the main body-side contact surface 5 is within the range of 0.05 mm to 0.8 mm, and further, the main body-side contact surface 5
  • the outer peripheral edge 5a and the outer peripheral edge 17a of the head-side contact surface 17 are located on the circumference centered on the axis O.
  • the head-side contact surface 17 is attached in a state of overhanging the tip of the tool body 1. Therefore, the outer peripheral edge 5a of the main body side contact surface 5 does not protrude from the outer peripheral edge 17a of the head side contact surface 17 to the outer peripheral side, and the outer peripheral edge 17a of the head side contact surface 17 is formed on the main body side contact surface 5. It is possible to prevent the contact surface 5 on the main body side from being damaged by biting into the dent or the outer peripheral side of the biting portion rising and protruding.
  • the new cutting head 11 when the cutting head 11 is replaced, the new cutting head is prevented from being impaired in the mounting accuracy and mounting strength of the new cutting head 11 to the tool body 1 due to the dent or protrusion of the contact surface 5 on the main body side. It is possible to maintain the machining accuracy and the machined surface roughness of the work material according to No. 11.
  • the concave portion 16 and the convex portion 4 are formed so as to become wider in the circumferential direction toward the outer peripheral side in the radial direction with respect to the axis O, as in the first embodiment, during cutting.
  • High mounting strength and mounting rigidity can be ensured on the outer peripheral side of the cutting head 11 on which a large rotational moment acts due to the cutting torque. Therefore, even if a large cutting load acts on the cutting edge 12 during cutting, it is possible to prevent rattling of the cutting head 11 and obtain high machining accuracy and excellent machined surface roughness. ..
  • the wall surfaces 4d and 16d of the convex portion 4 and the concave portion 16 in contact with each other are formed so as to extend along the radial direction with respect to the axis O, even if an excessive cutting load acts on the cutting edge 12, the cutting head 11 It is possible to avoid the action of radial tensile stress and compressive stress on the axis O, and it is possible to prevent the cutting head 11 from being damaged.
  • the concave portion 16 formed in the tool body 1 and the convex portion 4 formed in the cutting head 11 are formed so as to become wider in the circumferential direction toward the tip side of the tool body 1 and the cutting head 11. Further, higher mounting strength and mounting rigidity can be secured, rattling of the cutting head 11 can be reliably prevented, and higher machining accuracy and excellent machining surface roughness can be obtained.
  • the recess 16 is spaced from the opening of the screw hole 3 of the tool body 1 (the opening of the mounting hole 2) to the outer peripheral side in the radial direction with respect to the axis O, and the convex portion 4 is from the opening of the through hole 13 of the cutting head 11. Since they are formed at intervals on the outer peripheral side in the radial direction with respect to the axis O, it is possible to prevent these convex portions 4 and concave portions 16 from interfering with the clamp screw 21 and the shaft portion 23 of the clamp screw 21.
  • the cutting head when the cutting head is made of a material having a hardness higher than that of the tool body, even if the cutting head is attached slightly offset from the tool body, the outer peripheral edge of the contact surface on the head side It is possible to prevent the tool body from being damaged by denting or protruding the contact surface on the body side. Therefore, when the cutting head is replaced, it is possible to prevent the mounting accuracy and mounting strength of the replaced new cutting head from being impaired on the tool body, and thus the machining accuracy of the work material by this new cutting head. And the roughness of the machined surface can be maintained, and high-precision cutting can be performed.

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Abstract

このヘッド交換式切削工具は、軸線(O)回りに工具回転方向(T)に回転される工具本体(1)の先端部に、切刃(12)を備えた切削ヘッド(11)が着脱可能に取り付けられ、工具本体(1)の先端面の少なくとも一部は軸線(O)に垂直な平面状の本体側当接面(5)であり、切削ヘッド(11)の後端面の少なくとも一部は軸線に垂直な平面状のヘッド側当接面(17)であり、工具本体(1)と切削ヘッド(11)とは、本体側当接面(5)がヘッド側当接面(17)に当接して密着することにより取り付けられ、ヘッド側当接面(17)の外周縁(17a)が本体側当接面(5)の外周縁(5a)よりも軸線(O)に対する径方向外周側に突出している。

Description

ヘッド交換式切削工具、切削ヘッド、および工具本体
 本発明は、軸線回りに工具回転方向に回転させられる軸状の工具本体の先端部に、切刃を備えた切削ヘッドが着脱可能に取り付けられたヘッド交換式切削工具、このヘッド交換式切削工具における工具本体の先端部に着脱可能に取り付けられる切削ヘッド、およびこのヘッド交換式切削工具における切削ヘッドが先端部に着脱可能に取り付けられる、軸線回りに工具回転方向に回転させられる軸状の工具本体に関する。
 本願は、2019年8月9日に、日本に出願された特願2019-148072号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 このようなヘッド交換式切削工具として、例えば特許文献1には、交換刃具(切削ヘッド)の軸心に設けられたねじ挿通穴を貫通させられた取付ねじが、ホルダー(工具本体)の軸心上に設けられたねじ穴に螺合されることにより、該交換刃具が該ホルダーの先端部に着脱可能に一体的に取り付けられる一方、ホルダーと交換刃具とを相対回転不能に係合させるキーおよびキー溝のような回止め係合部を備えており、交換刃具がホルダーと共に軸心まわりに回転駆動されることにより、交換刃具によって所定の加工を行うものが記載されている。
 この特許文献1に記載されたヘッド交換式切削工具は、上記取付ねじのうち交換刃具とホルダーとに跨がって位置する部分に一体に設けられた円柱形状の嵌合軸部と、交換刃具のねじ挿通穴に設けられ、嵌合軸部に対してすきまばめによって嵌合させられることにより、交換刃具と嵌合軸部とを同心に位置決めする円筒形状の刃具側嵌合穴と、ホルダーの先端に開口するネジ孔の開口部分に設けられ、嵌合軸部に対してすきまばめによって嵌合させられることにより、ホルダーと嵌合軸部とを同心に位置決めする円筒形状のホルダー側嵌合穴とを有している。
特開2007-167977号公報
 通常このようなヘッド交換式切削工具では、ネジ山に欠けを生じることなくネジ孔を形成することができるようにするとともにコストの削減を図るために、工具本体は鋼材等の金属材料により形成される。一方、切削ヘッドは、硬質な被削材を切削するために、工具本体を形成する鋼材よりも硬度の高い超硬合金等の金属材料によって形成される。
 しかしながら、そのようなヘッド交換式切削工具において、特許文献1の図1に示されるように切削ヘッドの後端面と工具本体の先端面とが、同じ大きさの外形が円形に形成されていると、切削ヘッドの後端面が工具本体の先端面に対して僅かでもずれて取り付けられた場合に、切削ヘッドに過大な切削負荷が作用すると、硬度が低い工具本体の先端面が切削ヘッドの後端面の外周縁によって押し付けられて凹んだり突出したりするように傷付けられるおそれがある。
 工具本体の先端面が凹んだり突出したりするようにして傷付けられると、切削ヘッドを交換する際に、この凹んだり突出したりした部分に新たに取り付けられる切削ヘッドの後端面が当接してしまい、この新しい切削ヘッドの工具本体への取付精度や取付強度が損なわれるおそれがある。従って、これに伴い、被削材の加工精度や加工面粗さも損なわれる。
 本発明は、このような背景の下になされたもので、切削ヘッドが工具本体よりも硬度の高い材料によって形成されているときに、切削ヘッドの後端面が工具本体の先端面と僅かにずれて取り付けられても、工具本体の先端面が凹んだり突出したりするようにして傷付けられるのを防いで、切削ヘッドを交換した場合に工具本体への取付精度や取付強度が損なわれるのを防止することが可能なヘッド交換式切削工具、切削ヘッド、および工具本体を提供することを目的としている。
 上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の一態様であるヘッド交換式切削工具は、軸線回りに工具回転方向に回転させられる軸状の工具本体の先端部に、切刃を備えた切削ヘッドが着脱可能に取り付けられたヘッド交換式切削工具であって、上記工具本体の先端面の少なくとも一部は上記軸線に垂直な平面状の本体側当接面とされるとともに、上記切削ヘッドの後端面の少なくとも一部は上記軸線に垂直な平面状のヘッド側当接面とされていて、上記工具本体と上記切削ヘッドとは、上記本体側当接面が上記ヘッド側当接面に当接して密着することによって取り付けられており、これら本体側当接面とヘッド側当接面とは、上記ヘッド側当接面の外周縁が上記本体側当接面の外周縁よりも上記軸線に対する径方向外周側に突出していることを特徴とする。
 本発明の一態様である切削ヘッドは、このようなヘッド交換式切削工具における軸線回りに工具回転方向に回転させられる軸状の工具本体の先端部に着脱可能に取り付けられる切削ヘッドであって、切刃を備えるとともに、後端面の少なくとも一部は、上記工具本体の先端面の少なくとも一部に形成された上記軸線に垂直な平面状の本体側当接面に当接して密着する上記軸線に垂直な平面状のヘッド側当接面とされていて、このヘッド側当接面の外周縁が上記本体側当接面の外周縁よりも上記軸線に対する径方向外周側に突出していることを特徴とする。
 本発明の一態様である工具本体は、このようなヘッド交換式切削工具における切削ヘッドが先端部に着脱可能に取り付けられる、軸線回りに工具回転方向に回転させられる軸状の工具本体であって、先端面の少なくとも一部は、上記切削ヘッドの後端面の少なくとも一部に形成された上記軸線に垂直な平面状のヘッド側当接面に当接して密着する上記軸線に垂直な平面状の本体側当接面とされていて、この本体側当接面の外周縁が上記ヘッド側当接面の外周縁よりも上記軸線に対する径方向内周側に後退していることを特徴とする。
 このように構成されたヘッド交換式切削工具、切削ヘッド、および工具本体では、工具本体先端面の本体側当接面と切削ヘッド後端面のヘッド側当接面とにおいて、ヘッド側当接面の外周縁が本体側当接面の外周縁よりも上記軸線に対する径方向外周側に突出していて、あるいは本体側当接面の外周縁がヘッド側当接面の外周縁よりも上記軸線に対する径方向内周側に後退しているので、切削ヘッドのヘッド側当接面の外周縁が工具本体の本体側当接面の外周縁から僅かにずれて取り付けられても、このずれ量がヘッド側当接面の外周縁が突出した範囲内であれば、ヘッド側当接面の外周縁から本体側当接面の外周縁が軸線に対する径方向外周側にはみ出ることがない。
 すなわち、ヘッド側当接面は、工具本体の先端部に対してオーバーハングした状態で取り付けられるので、切削ヘッドが工具本体よりも硬度の高い材料によって形成されているときに、切削ヘッドの切刃に過大な負荷が作用した場合でも、本体側当接面にヘッド側当接面の外周縁が食い込んで凹んだり、食い込んだ部分の外周側が盛り上がって突出したりすることにより本体側当接面が傷付けられることがない。このため、切削ヘッドを交換した場合に、このような本体側当接面の凹みや突出によって新しい切削ヘッドの工具本体への取付精度や取付強度が損なわれるのを防止することができ、この新しい切削ヘッドによる被削材の加工精度や加工面粗さを維持することが可能となる。
 このようなヘッド交換式切削工具は、通常は工具本体が上記軸線回りに工具回転方向に回転させられつつ軸線に交差する方向に送り出されることにより、切削ヘッドの切刃によって被削材に切削加工を行う。このとき、工具本体は、軸線に対して垂直方向の切削負荷の分力を受け、この分力によって撓みが生じる。この撓みの量を抑えて、工具本体の剛性を高く設定することは、切削加工時のビビリ振動の発生を抑制して工具本体の寿命を長く安定させるだけでなく、加工精度を高めることにも繋がるため、非常に重要である。
 そこで、上記本体側当接面の外周縁に対する上記ヘッド側当接面の外周縁の突出量は、ヘッド側当接面の外周縁との差と工具本体の撓み量とを考慮して、0.05mm~0.8mmの範囲内とされていることが望ましい。この突出量が0.05mm~0.8mmの範囲内である場合は、本体側当接面の外周縁が確実にヘッド側当接面に内包され、かつ本体側当接面の外周縁とヘッド側当接面の外周縁とが一致している場合の撓み量が許容できる範囲内となる。
 この突出量が0.05mmを下回ると、切削ヘッドのヘッド側当接面の外周縁が工具本体の本体側当接面の外周縁に対してずれて取り付けられたときに、ずれ量によってはヘッド側当接面の外周縁が食い込んで工具側当接面が傷付けられるのを防ぐことができなくなるおそれがあり、切削ヘッドを交換したときの安定性が損なわれるおそれがある。また、この突出量が0.8mmを上回るほど大きいと、工具本体の撓み量が過大となり、切削加工時の振動により被削材の加工精度や加工面粗さの低下を招くおそれがあるほか、切削によって生成された切屑が外周側に突出したヘッド側当接面の外周縁に引っ掛かるおそれがある。
 上記本体側当接面の外周縁と上記ヘッド側当接面の外周縁とは、上記軸線を中心とした円周上に位置していることが望ましい。これにより、ヘッド側当接面の外周縁が軸線に対する径方向のいずれの外周側にずれて取り付けられても、本体側当接面が傷付けられるのを防ぐことができる。
 上記切刃は、上記切削ヘッドの外周側を向く部分だけに形成された、特許文献1に記載されたヘッド交換式切削工具のような切削用タップやTスロットカッターの切刃とされていてもよいが、この切削ヘッドの外周側を向く部分と該切削ヘッドの先端側を向く部分とを備えているエンドミルの切刃とされていてもよい。
 切刃が切削ヘッドの先端側を向く部分を備えている場合には、上記切削ヘッドに、上記ヘッド側当接面に開口する上記軸線に沿った貫通孔と、この貫通孔に連通して該切削ヘッドの先端側に開口する座繰り孔とを形成するとともに、上記工具本体には上記軸線に沿ってネジ孔を形成して、該切削ヘッドは、上記座繰り孔に収容される頭部を備えて上記貫通孔に挿通されるクランプネジが上記ネジ孔にねじ込まれることによって上記工具本体に着脱可能に取り付けられるようにし、上記座繰り孔の先端側を向く底面と上記ヘッド側当接面とは平行に形成する、または、上記座繰り孔の先端側を向く底面が上記軸線に沿った断面において5°以下の角度で上記ヘッド側当接面に対して上記切削ヘッドの内周側に向かうに従い後端側に向かうように傾斜して形成するのが望ましい。
 これにより、上記クランプネジの頭部を、上記軸線を中心とした円板状に形成することができるとともに、上記座繰り孔の内径を小さくすることができる。このため、例えば特許文献1に記載のヘッド交換式切削工具のようにクランプネジの頭部が円錐台状で座繰り孔もテーパー状である場合に比べ、切削ヘッド先端部に開口する座繰り孔の開口部を小さくすることができ、上述した切刃の切削ヘッドの先端側を向く部分に長い切刃長を確保することができる。しかも、この切削ヘッドの先端側を向く部分の切刃近傍で切削ヘッドが薄肉となることもないので、切削ヘッドの破損も防止することができる。
 このように構成することにより、切削ヘッドには、クランプネジのねじ込みによって工具本体の軸線方向後端側に向かうクランプ力しか略作用しなくなる。そのため、特許文献1に記載されたヘッド交換式切削工具のように円錐台状のクランプネジの頭部によってテーパー状の座繰り孔を押圧して切削ヘッドをクランプする場合のように、工具本体の軸線方向後端側に向かうクランプ力に加えて軸線に対する径方向外周側への分力が作用することがない。従って、このような分力によって切削ヘッドが拡径するように変形して被削材の加工径が変動したり、クランプネジによるクランプ力に径方向の偏りが生じたりすることもない。
 クランプネジにより切削ヘッドを工具本体に着脱可能に取り付ける場合には、上記貫通孔は上記軸線を中心とした一定内径の断面円形に形成するとともに、上記工具本体の先端部には、上記本体側当接面に開口する上記貫通孔と等しい一定内径の断面円形の取付孔と、この取付孔の底部から後端側に延びる上記取付孔よりも小径の上記ネジ孔とを形成し、上記クランプネジには、円板状の上記頭部と、この頭部の後端側に延びて上記貫通孔および上記取付孔に嵌め入れられる円柱状の軸部と、この軸部の後端側に延びて上記ネジ孔にねじ込まれる雄ネジ部とを備えているのが望ましい。
 クランプネジの円柱状の軸部が切削ヘッドの貫通孔と工具本体の取付孔に嵌め入れられることによって、切削ヘッドを工具本体の軸線と正確に同軸に取り付けることが可能となるので、切削ヘッドの取付精度および被削材の加工精度や加工面粗さをさらに向上させることが可能となる。
 クランプネジにより切削ヘッドを工具本体に着脱可能に取り付ける場合には、上記切削ヘッドのビッカース硬度をA、上記工具本体のビッカース硬度をB、上記クランプネジのビッカース硬度をCとしたとき、A>B≧CまたはA≧B>Cの関係にあることが望ましい。これにより、クランプネジは必ず切削ヘッドよりもビッカース硬度の低い軟質な材料となるので、クランプネジに弾性を与えることができ、切削ヘッドの取付強度の向上を図ることができる。
 以上、説明したように、本発明によれば、切削ヘッドが工具本体よりも硬度の高い材料によって形成されている場合に、切削ヘッドが工具本体と僅かにずれて取り付けられたとしても、ヘッド側当接面の外周縁によって工具本体の本体側当接面が凹んだり突出したりするようにして傷付けられるのを防ぐことができる。従って、切削ヘッドを交換したときに、交換した新しい切削ヘッドの工具本体への取付精度や取付強度が損なわれるのを防止することが可能となるので、この新しい切削ヘッドによる被削材の加工精度や加工面粗さを維持することができ、高精度の切削加工を行うことができる。
本発明のヘッド交換式切削工具の第1の実施形態を示す斜視図である。 図1に示す実施形態を軸線方向先端側から見た平面図である。 図2における矢線W方向視の側面図である。 図3におけるYY断面図である。 図4におけるA部分の拡大断面図である。 図2における矢線X方向視の側面図である。 図6におけるZZ断面図である。 図7におけるB部分の拡大断面図である。 図1に示す実施形態の分解斜視図である。 図1に示す実施形態の他の分解斜視図である。 図1に示す実施形態の分解側面図である。 図1に示す実施形態に取り付けられる本発明の切削ヘッドの第1の実施形態を示す斜視図である。 図12に示す実施形態を軸線方向先端側から見た平面図である。 図13における矢線W方向視の側面図である。 図13における矢線X方向視の側面図である。 図12に示す実施形態を軸線方向後端側から見た底面図である。 図1に示す実施形態における本発明の工具本体の第1の実施形態を示す斜視図である。 図17に示す実施形態を軸線方向先端側から見た平面図である。 図18における矢線W方向視の側面図である。 本発明のヘッド交換式切削工具の第2の実施形態を示す斜視図である。 図20に示す実施形態の側面図である。 図20に示す実施形態に取り付けられる本発明の切削ヘッドの第2の実施形態を軸線方向後端側から見た斜視図である。 図22に示す実施形態の側面図である。 図22に示す実施形態を軸線方向後端側から見た底面図である。 図20に示す実施形態の分解斜視図である。 図20に示す実施形態の他の分解斜視図である。
 図1~図11は、本発明のヘッド交換式切削工具の第1の実施形態を示し、図12~図16は、この実施形態に取り付けられる本発明の切削ヘッドの第1の実施形態を示し、図17~図19は、この実施形態の切削ヘッドが取り付けられる本発明の工具本体の第1の実施形態を示す。
 本実施形態において、工具本体1は、鋼材等の金属材料により図17~図19に示すように軸線Oを中心とした円柱軸状に形成されている。また、切削ヘッド11は、工具本体1よりも硬度の高い超硬合金等により図12~図16に示すように軸線Oを中心とした円盤状に形成されている。
 このようなヘッド交換式切削工具は、切削ヘッド11が工具本体1の先端部に取り付けられた上で、工具本体1の後端部が工作機械の主軸に把持され、軸線O回りに工具回転方向Tに回転されつつ、該軸線Oに交差する方向に送り出されることにより、切削ヘッド11に形成された切刃12によって被削材に切削加工を施す。
 工具本体1には、その先端面(図1、図3~図4、図6~図7、図9~図11、図17および図19において上側の端面)の中央部に、軸線Oを中心とする一定内径の断面円形の取付孔2と、この取付孔2の底部から軸線O方向後端側(図1、図3~図4、図6~図7、図9~図11、図17および図19において下側)に延びる上記取付孔2よりも小径の軸線Oを中心とするネジ孔3とが形成されている。
 工具本体1の上記先端面には、本実施形態では凸部4が形成されている。本実施形態の工具本体1には、周方向に間隔(等間隔)をあけて複数(4つ)の凸部4が形成されている。これらの凸部4は互いに同形同大で、取付孔2の開口部から軸線Oに対する径方向外周側に間隔をあけて形成されており、この取付孔2の開口部側を向く側面4aは図19に示すように軸線O方向後端側に向かうに従い軸線Oに対する径方向内周側に傾斜しているとともに、軸線O方向先端側を向く先端面4bは図7および図19に示すように軸線Oに垂直な平面上に位置している。
 これらの凸部4は、図19に示すように、工具回転方向Tに対し凸部4側へ一定の角度で傾斜している壁面4cが軸線Oに対する半径方向に沿った方向に延びている。これに対して、凸部4の工具回転方向Tとは反対側を向く壁面4dは、図19に示すように軸線O方向後端側に向かうに従い工具回転方向Tとは反対側に向かうとともに、工具回転方向Tを向く上記壁面4cから離れるように一定の角度で傾斜している。従って、これにより凸部4は、軸線Oに対する径方向外周側と軸線O方向後端側とに向かうに従い図17および図18に示すように周方向に幅広となるように形成されている。
 工具本体1の上記先端面のうち、これらの凸部4と取付孔2の開口部を除く部分は、軸線Oに垂直な平面状とされており、本実施形態における上記先端面の一部である本体側当接面5とされている。従って、この本体側当接面5の外周縁5aは、軸線Oを中心とする円周上に位置している。なお、上記凸部4の軸線Oに対する径方向外周側を向く側面4eは、工具本体1の外周面と面一な円筒面状に形成されている。
 このような工具本体1の先端部に取り付けられる上記切削ヘッド11には、その中央部の後端側(図12、図14および図15において下側)に、図4、図7および図16に示すように、軸線Oに沿った軸線Oを中心とする一定内径の貫通孔13が形成されている。この貫通孔13の内径および工具本体1の取付孔2の内径はミクロン台の公差を有し、貫通孔13と取付孔2の内径は略等しく形成されている。
 切削ヘッド11の中央部の先端側(図12、図14および図15において上側)には、図4、図7、図12および図13に示すように、上記貫通孔13に連通して切削ヘッド11の先端側に開口する貫通孔13よりも大径の軸線Oを中心とする一定内径、または切削ヘッド11の先端側に向かうに従い内径が僅かに拡径するテーパー状の座繰り孔14が形成されている。内周面がテーパー状の座繰り孔14とすれば、後述するように金型を用いた粉末プレス成形によって切削ヘッド11を成形する際の抜け勾配となって成形性を向上させることができ、加えて、ネジ頭部の着脱を楽にすることができる。
 切削ヘッド11の先端部には、周方向に間隔(等間隔)をあけて複数(6つ)の凹溝状のチップポケット15が、座繰り孔14の開口部とも間隔をあけて形成されており、これらのチップポケット15の工具回転方向Tを向く壁面の辺稜部に上記切刃12が形成されている。
 本実施形態における切刃12は、工具回転方向Tから見て図14に示すように、切削ヘッド11の先端内周側から後端外周側に向けて略1/4円弧状をなすラジアスエンドミルのコーナ刃状の切刃とされており、切削ヘッド11の外周側を向く外周刃12aの部分と切削ヘッド11の先端側を向く底刃12bの部分とを備えている。
 切削ヘッド11の後端部の外周面は、後端側に向かうに従い縮径する円錐台状に形成されている。さらに、切削ヘッド11の後端面には、周方向に間隔(等間隔)をあけて、上記凸部4と同数(4つ)の凹部16が切削ヘッド11の後端部の外周面に開口するように形成されていて、これらの凹部16内に工具本体1の各凸部4が収容可能とされている。すなわち、これらの凹部16も互いに同形同大で、ただし凸部4よりも僅かに一回り大きく形成されており、切削ヘッド11の後端面における貫通孔13の開口部から軸線Oに対する径方向外周側に間隔をあけて形成されている。
 これらの凹部16の貫通孔13の開口部側の内壁面16aは、軸線O方向後端側に向かうに従い軸線Oに対する径方向内周側に傾斜しているとともに、軸線O方向後端側を向く底面16bは図14および図15に示すように軸線Oに垂直な平面上に位置している。また、凹部16の工具回転方向Tとは反対側を向く壁面16cは、図14~図16に示すように軸線Oに対する半径方向に沿って延びるように形成されている。
 凹部16の工具回転方向Tを向く壁面16dは、図16に示すように軸線O方向後端側に向かうに従い工具回転方向Tとは反対側に向かうとともに、工具回転方向Tとは反対側を向く上記壁面16cから離れるように一定の角度で傾斜している。従って、これにより、凹部16も、凸部4と同様に、図12および図14~図16に示すように、軸線Oに対する径方向外周側と軸線O方向後端側とに向かうに従い周方向に幅広となるように形成されている。
 切削ヘッド11の後端面のうち、これらの凹部16と貫通孔13の開口部とを除く部分は、軸線Oに垂直な平面状とされており、本実施形態における上記後端面の一部であるヘッド側当接面17とされている。従って、切削ヘッド11の円錐台状の後端部における後端面のヘッド側当接面17の外周縁17aは、軸線Oを中心とする円周上に位置する。なお、座繰り孔14の軸線O方向先端側を向く底面14aは、このヘッド側当接面17と平行か、または軸線Oに沿った断面において5°以下の角度でヘッド側当接面17に対して切削ヘッド11の内周側に向かうに従い後端側に向かうように傾斜している。
 このような超硬合金等の硬質材料により形成された切削ヘッド11は、粉末冶金技術の基本的な工程に沿って製造される。すなわち、切削ヘッド11が超硬合金製の場合は、まず炭化タングステン粉末とコバルト粉末を主成分として、必要に応じてクロムやタンタル等を副成分とする顆粒状の造粒粉末を用いて、金型を用いた粉末プレス成形を行う。
 得られたプレス成形体は、適切な雰囲気と温度に制御された焼結炉内で所定の時間焼結することにより、切削ヘッド11となる焼結体を製造することができる。切削ヘッド11の基本的形状は上記金型の設計により反映される。さらに、切削ヘッド11の貫通孔13の内径や、刃先形状の高精度化を図るために、必要に応じて切削工具や研削砥石を用いた機械加工を施すこともある。
 このような切削ヘッド11は、工具本体1の本体側当接面5がヘッド側当接面17に当接して密着することにより、軸線Oに関して同軸に取り付けられる。そして、このように取り付けられた状態で、これら本体側当接面5とヘッド側当接面17とは、図5に示すようにヘッド側当接面17の外周縁17aが本体側当接面5の外周縁5aよりも軸線Oに対する径方向外周側に突出している。ここで、本実施形態では、この本体側当接面5の外周縁5aに対するヘッド側当接面17の外周縁17aの軸線Oに対する半径方向の突出量Pは、0.05mm~0.8mmの範囲内とされている。
 切削ヘッド11を工具本体1に軸線Oに関して同軸に取り付けるのに、本実施形態では図4、図7および図9~図11に示されるようなクランプネジ21が用いられる。このクランプネジ21は、切削ヘッド11を形成する超硬合金等よりも硬度が低く、工具本体1と同等または工具本体1よりも硬度の低い鋼材のような金属材料により軸線Oを中心とするように形成されて、円板状の頭部22と、この頭部22の後端側に延びる円柱状の軸部23と、この軸部23のさらに後端側に延びる雄ネジ部24とを備えている。
 頭部22は、切削ヘッド11の座繰り孔14に収容可能な大きさで貫通孔13よりも大きな外径とされるとともに、軸部23は互いに略等しい内径とされた切削ヘッド11の貫通孔13および工具本体1の取付孔2に嵌め入れ可能な外径とされ、雄ネジ部24は工具本体1のネジ孔3にねじ込み可能とされている。また、頭部22の先端面には、レンチ等の作業用工具が係合可能な係合孔22aが形成されている。なお、頭部22の外周面は、軸線Oを中心とした円筒面状でもよく、また先端側に向かうに従い僅かに拡径するテーパー状であってもよい。このような頭部22をテーパー状とすることにより、頭部22の着脱が容易となる。
 切削ヘッド11は、各凹部16に工具本体1の凸部4が挿入されて、凹部16の工具回転方向Tとは反対側を向く壁面16cに凸部4の工具回転方向Tを向く壁面4cが当接させられるとともに、上述のように工具本体1の本体側当接面5がヘッド側当接面17に当接して密着させられた状態で、座繰り孔14および貫通孔13を通して挿入されたクランプネジ21が、上記係合孔22aに係合された作業用工具によって回転させられて、上記雄ネジ部24が工具本体1の取付孔2のネジ孔3にねじ込まれることにより、工具本体1の先端部に着脱可能に取り付けられる。
 本実施形態では、クランプネジ21の頭部22と雄ネジ部24との間に、取付孔2および貫通孔13に嵌め入れ可能な外径の軸部23が形成されており、こうして軸部23が取付孔2および貫通孔13に嵌め入れられることにより、工具本体1と切削ヘッド11とは、上述のように軸線Oに関して同軸に取り付けられる。ところが、これら取付孔2および貫通孔13と軸部23との公差や製造精度等により、切削ヘッド11が工具本体1に対して僅かに偏心してずれて取り付けられるおそれがある。
 これに対して、上記構成のヘッド交換式切削工具、切削ヘッド11、および工具本体1では、切削ヘッド11のヘッド側当接面17の外周縁17aが工具本体1の本体側当接面5の外周縁5aよりも軸線Oに対する径方向外周側に突出していて、あるいは本体側当接面5の外周縁5aがヘッド側当接面17の外周縁17aよりも軸線Oに対する径方向内周側に後退している。
 従って、図5に示したようにヘッド側当接面17は工具本体1の先端部に対してオーバーハングした状態で取り付けられる。すなわち、このヘッド側当接面17の外周縁17aが本体側当接面5の外周縁5aよりも突出した範囲内であれば、切削ヘッド11がずれて取り付けられていても、ヘッド側当接面17の外周縁17aから本体側当接面5の外周縁5aが外周側にはみ出ることがない。
 このため、本実施形態のように切削ヘッド11が工具本体1よりも硬度の高い材料によって形成されているときに、切削加工時に切削ヘッド11の切刃12に過大な負荷が作用した場合でも、ヘッド側当接面17の外周縁17aが本体側当接面5に食い込んで凹んだり、この食い込んだ部分の外周側が押し出されて本体側当接面5が突出したりして傷付けられることがない。
 従って、切削ヘッド11を交換したときに、このような本体側当接面5の凹みや突出によって新しい切削ヘッド11の工具本体1への取付精度や取付強度が損なわれるのを防止することが可能となる。このため、この新しい切削ヘッド11による被削材の加工精度や加工面粗さを確保することができる。
 本実施形態では、本体側当接面5の外周縁5aに対するヘッド側当接面17の外周縁17aの軸線Oに対する半径方向の突出量(本体側当接面5の外周縁5aのヘッド側当接面17の外周縁17aに対する軸線Oに対する径方向内周側への後退量)Pが、0.05mm~0.8mmの範囲内とされているので、本体側当接面5の外周縁5aを確実にヘッド側当接面に内包するとともに、本体側当接面5の外周縁5aとヘッド側当接面17の外周縁17aとが一致している場合の工具本体1の撓み量が許容できる範囲となり、このような新しい切削ヘッド11の取付精度や取付強度を確実に維持しつつ、高精度で円滑な切削加工を行うことができる。
 この突出量Pが0.05mmを下回ると、切削ヘッド11のずれ量によってはヘッド側当接面17の外周縁17aの食い込み等によって本体側当接面5が傷付けられるのを防ぐことができなくなるおそれがある。一方、この突出量Pが0.8mmを上回るほど大きいと、切削加工時の切削負荷のうち軸線Oに垂直な分力による工具本体1の撓み量が過大となり、振動の発生による被削材の加工精度や加工面粗さが低下するおそれがあるとともに、切削加工によって生成された切屑が外周側に大きく突出したヘッド側当接面17の外周縁17aに引っ掛かって円滑な切削加工が妨げられるおそれがある。
 本実施形態では、本体側当接面5の外周縁5aとヘッド側当接面17の外周縁17aとが、ともに上記軸線Oを中心とした円周上に位置していて、すなわち同心円周上に配置されており、工具本体1の先端面と切削ヘッド11の後端面の全周に亙って上述のような突出量Pが確保されている。このため、ヘッド側当接面17の外周縁17aが軸線Oに対する径方向のいずれの外周側にずれて取り付けられても、本体側当接面5が傷付けられるのを防ぐことができ、さらに確実に切削ヘッド11の取付精度や取付強度を維持することが可能となる。
 本実施形態では、切削ヘッド11の切刃12が、切削ヘッド11の外周側を向く外周刃12aの部分と切削ヘッド11の先端側を向く底刃12bの部分とを備えたエンドミル(ラジアスエンドミル)の切刃12とされている。このため、このような切刃12によって例えば金型の壁面や底面の切削加工を行うことができる。
 切刃12が切削ヘッド11の先端側を向く底刃12bの部分を備えている場合において、本実施形態では、切削ヘッド11に、ヘッド側当接面17に開口する貫通孔13と、この貫通孔13に連通して切削ヘッド11の先端側に開口する座繰り孔14とが形成されるとともに、工具本体1には軸線Oに沿ってネジ孔3が形成されており、切削ヘッド11は、座繰り孔14に収容される頭部22を備えて貫通孔13に挿通されるクランプネジ21がネジ孔3にねじ込まれることによって工具本体1に着脱可能に取り付けられる。
 従って、このクランプネジ21の上記頭部22を、本実施形態のように軸線Oを中心とした円板状に形成することができるとともに、座繰り孔14の内径を小さくすることができるので、切削ヘッド11の先端部に開口する座繰り孔14の開口部を小さくすることができる。このため、上述した切刃12の先端側を向く底刃12bの部分に長い切刃長を確保することができるとともに、この底刃12bの部分の近傍で切削ヘッド11が薄肉となることもないので、このような部分から切削ヘッド11が破損するのも防止することができる。
 クランプネジ21の頭部22が円板状に形成されているとともに、本実施形態では、座繰り孔14の底面14aが、ヘッド側当接面17と平行か、または軸線Oに沿った断面において5°以下の小さな角度でヘッド側当接面17に対して切削ヘッド11の内周側に向かうに従い後端側に向かうように傾斜しているだけである。このため、切削ヘッド11には、クランプネジ21のねじ込みによって略軸線O方向後端側に向かうクランプ力しか作用しなくなる。
 従って、例えば特許文献1に記載されたヘッド交換式切削工具のように円錐台状のクランプネジの頭部によってテーパー状の座繰り孔を押圧して切削ヘッドをクランプする場合のように、工具本体1の軸線O方向後端側に向かうクランプ力に加えて切削ヘッド11に軸線Oに対する径方向外周側への分力が作用することがない。このため、このような径方向外周側への分力によって切削ヘッド11が拡径するように変形して被削材の加工径が変動したり、クランプネジ21によるクランプ力に径方向の偏りが生じたりするようなことがなく、一層高精度の切削加工を行うことが可能となる。
 本実施形態では、上記貫通孔13が軸線Oを中心とした一定内径の断面円形に形成されるとともに、工具本体1の先端部には、本体側当接面5に開口する上記貫通孔13と略等しい一定内径の断面円形の取付孔2と、この取付孔2の底部から後端側に延びる取付孔2よりも小径のネジ孔3とが形成されている。一方、上記クランプネジ21には、円板状の上記頭部22の後端側に延びて上記貫通孔13および上記取付孔2に嵌め入れられる円柱状の軸部23と、この軸部23の後端側に延びて上記ネジ孔3にねじ込まれる雄ネジ部24とが備えられている。
 クランプネジ21の円柱状の軸部23が、切削ヘッド11の貫通孔13と、この貫通孔13と同径の工具本体1の取付孔2に嵌め入れられることにより、切削ヘッド11を工具本体1の軸線Oと正確に同軸に取り付けることが可能となる。このため、本実施形態によれば、切削ヘッド11の工具本体1への取付精度の向上を図ることができ、これに伴い切削ヘッド11による被削材の加工精度および加工面粗さも一層向上させることが可能となる。なお、取付孔2の内径と貫通孔13の内径とは、厳密に等しくなくてもよく、数μm代の公差を有していて、この公差の範囲内であれば僅かに異なる大きさとされていてもよい。
 本実施形態では、クランプネジ21が工具本体1と同硬度または硬度の低い鋼材等の金属材料により形成されているとともに、切削ヘッド11は鋼材よりも硬度の高い超硬合金により形成されており、切削ヘッド11のビッカース硬度をA、工具本体1のビッカース硬度をB、クランプネジ21のビッカース硬度をCとしたとき、A>B≧Cとされている。
 すなわち、クランプネジ21は切削ヘッド11よりも軟質な材料となる。これにより、クランプネジ21によって切削ヘッド11を押圧してクランプする際にクランプネジ21に弾性を与えることができるので、この弾性によって切削ヘッド11の取付強度の向上を図ることができる。
 本実施形態では、工具本体1を鋼材によって形成して、ビッカース硬度Bを超硬合金製の切削ヘッド11のビッカース硬度Aに対してA>Bとなるようにしているが、工具本体1も超硬合金によって形成して、クランプネジ21のビッカース硬度Cに対してA=B>Cとなるようにしてもよい。工具本体1も超硬合金製であっても、切削ヘッド11に過大な切削負荷が作用すると、工具本体1が傷付けられるおそれがある。この場合には、工具本体1のネジ孔3の周囲を鋼材によって形成して、工具本体1にろう付けや圧入、カシメなどにより取り付けてネジ孔3を形成すればよい。
 本実施形態においては、切削ヘッド11の後端面に、ヘッド側当接面17に対して凹む凹部16が形成されるとともに、工具本体1の先端面には、本体側当接面5に対して突出してこの凹部16内に挿入可能な凸部4が形成されている。そして、これら凹部16と凸部4とは、軸線Oに対する径方向外周側に向かうに従い周方向に幅広となるように形成されている。
 このため、切削ヘッド11を工具本体1に回り止めして取り付けることができるのは勿論、切削加工時の切削トルクによって大きな回転モーメントが作用する切削ヘッド11の外周側において、より高い取付強度や取付剛性を確保することが可能となる。従って、切削加工時に切削ヘッド11の切刃12に大きな切削負荷が作用しても、切削ヘッド11にがたつきが生じるような事態を防ぐことができ、さらに一層高精度の切削加工を行うことができる。
 本実施形態では、切削ヘッド11の後端面に凹部16が形成されるとともに、工具本体1の先端面には凸部4が形成されており、この凸部4の工具回転方向Tを向く壁面4cと、凹部16の工具回転方向Tとは反対側を向く壁面16cとは、軸線Oに対する半径方向に延びるように形成されていて、これらの壁面4c、16cは、切削加工時に切削ヘッド11の切刃12に作用する切削トルクによる回転モーメントを受ける受け面となる。
 このため、上述のようにこれらの壁面4c、16cを当接させた状態で切削ヘッド11を工具本体1の先端部に取り付けて切削加工を行ったときに、切刃12に過大な切削負荷が作用しても、切削ヘッド11を軸線Oに対する径方向外周側に引っ張るような引っ張り応力や、逆に軸線Oに対する径方向内周側に圧縮するような圧縮応力が作用することがなく、このような引っ張り応力や圧縮応力によって切削ヘッド11に破損が生じるような事態を防ぐことができる。
 壁面4c、16cが軸線Oに対する半径方向に沿って延びるとは、壁面4c、16cが軸線Oを含む平面上に位置しているか、またはこの平面に対して一定の角度で軸線O方向後端側に向かうに従い僅かに工具回転方向T側に傾斜していて、軸線Oに垂直ないずれかの断面において壁面4c、16cが軸線Oに対する半径方向に延びる部分を有していればよい。
 本実施形態では、切削ヘッド11の後端面に凹部16が形成されるとともに、工具本体1の先端面には凸部4が形成されているのに対し、これら凹部16と凸部4とは、工具本体1と切削ヘッド11の軸線O方向後端側に向かうに従っても周方向に幅広となるように形成されている。
 このため、工具本体1の先端面の本体側当接面5と切削ヘッド11の後端面のヘッド側当接面17とが当接して密着した部分において、高い取付強度や取付剛性で切削ヘッド11を支持することができるので、切削ヘッド11のがたつきを一層確実に防止することができ、さらに高い加工精度や優れた仕上げ面粗さを得ることができる。また、切削ヘッド11が凹部16によって必要以上に大きく切り欠かれるのも防ぐことができるので、切削ヘッドにさらに高い剛性を与えることもでき、これによっても一層高精度の切削加工を行うことが可能となる。
 本実施形態では、これらの凹部16と凸部4とが、切削ヘッド11の貫通孔13の開口部と工具本体1のネジ孔3の開口部(取付孔2の開口部)とから軸線Oに対する径方向外周側に間隔をあけて形成されている。このため、特に上述のようにクランプネジ21の軸部23を、切削ヘッド11の貫通孔13と工具本体1の取付孔2に嵌め入れることにより、切削ヘッド11を工具本体1に取り付ける場合に、これらの凸部4や凹部16が軸部23と干渉するのを避けることができ、切削ヘッド11を軸線Oとさらに正確に同軸に工具本体1に取り付けることが可能となる。
 図20~図26は、本発明のヘッド交換式切削工具、切削ヘッド11、および工具本体1の第2の実施形態を示すものであり、図1~図19に示した第1の実施形態と共通する部分には、同一の符号を配してある。第1の実施形態では、工具本体1の先端面に凸部4が形成されるとともに、この凸部4が挿入される凹部16は切削ヘッド11の後端面に形成されていたのに対し、第2の実施形態では逆に、工具本体1の先端面に凹部16が形成されるとともに、この凹部16に挿入される凸部4が切削ヘッド11の後端面に形成されている。
 これらの凹部16と凸部4も、軸線Oに対する径方向外周側に向かうに従い周方向に幅広となるように形成されている。また、切削ヘッド11の後端面に凸部4が形成されるとともに、工具本体1の先端面に凹部16が形成された第2の実施形態では、第1の実施形態とは逆に凸部4の工具回転方向Tとは反対側を向く壁面4dと、凹部16の工具回転方向Tを向く壁面16dとが当接した状態で切削ヘッド11が工具本体1に取り付けられることになり、これらの壁面4d、16dが軸線Oに対する半径方向に沿って延びるように形成されている。
 切削ヘッド11の後端面に凸部4が形成されるとともに、工具本体1の先端面に凹部16が形成された第2の実施形態では、第1の実施形態とは逆に凹部16と凸部4とは、工具本体1と切削ヘッド11の先端側に向かうに従って周方向に幅広となるように形成されている。
 第2の実施形態では、凹部16が工具本体1のネジ孔3の開口部(取付孔2の開口部)から軸線Oに対する径方向外周側に間隔をあけて形成されるとともに、凸部4が切削ヘッド11の貫通孔13の開口部から軸線Oに対する径方向外周側に間隔をあけて形成される。なお、切削ヘッド11に形成された凸部4の軸線Oに対する径方向外周側を向く側面4eは、円錐台状をなす切削ヘッド11の後端部の外周面と面一に形成されている。
 第2の実施形態のヘッド交換式切削工具、切削ヘッド11、および工具本体1においても、本体側当接面5とヘッド側当接面17とは、ヘッド側当接面17の外周縁17aが本体側当接面5の外周縁5aよりも軸線Oに対する径方向外周側に突出している。また、これら本体側当接面5の外周縁5aに対するヘッド側当接面17の外周縁17aの突出量Pは0.05mm~0.8mmの範囲内とされ、さらに本体側当接面5の外周縁5aとヘッド側当接面17の外周縁17aとは、軸線Oを中心とした円周上に位置している。
 従って、第2の実施形態においても、切削ヘッド11の切刃12に過大な負荷が作用した場合に、ヘッド側当接面17は工具本体1の先端部に対してオーバーハングした状態で取り付けられるので、ヘッド側当接面17の外周縁17aから本体側当接面5の外周縁5aが外周側にはみ出ることがなく、本体側当接面5にヘッド側当接面17の外周縁17aが食い込んで凹んだり、食い込んだ部分の外周側が盛り上がって突出したりすることによって本体側当接面5が傷付けられるのを防ぐことができる。このため、切削ヘッド11を交換した際に、本体側当接面5の凹みや突出によって新しい切削ヘッド11の工具本体1への取付精度や取付強度が損なわれるのを防止して、新しい切削ヘッド11による被削材の加工精度や加工面粗さを維持することが可能となる。
 本実施形態においても、凹部16と凸部4とが軸線Oに対する径方向外周側に向かうに従い周方向に幅広となるように形成されているので、第1の実施形態と同様に切削加工時の切削トルクによって大きな回転モーメントが作用する切削ヘッド11の外周側において、高い取付強度や取付剛性を確保することができる。このため、切削加工時に切刃12に大きな切削負荷が作用しても、切削ヘッド11にがたつきが生じるのを防いで、高い加工精度や優れた加工面粗さを得ることが可能となる。
 これら凸部4と凹部16の互いに当接する壁面4d、16dが軸線Oに対する半径方向に沿って延びるように形成されているので、切刃12に過大な切削負荷が作用しても、切削ヘッド11に軸線Oに対する径方向の引っ張り応力や圧縮応力が作用するのを避けることができ、切削ヘッド11に破損が生じるのを防止することができる。
 工具本体1に形成された凹部16と切削ヘッド11に形成された凸部4とが、工具本体1と切削ヘッド11の先端側に向かうに従っても周方向に幅広となるように形成されているので、一層高い取付強度や取付剛性を確保することができ、切削ヘッド11にがたつきを確実に防いで、より高い加工精度や優れた加工面粗さを得ることができる。
 凹部16が工具本体1のネジ孔3の開口部(取付孔2の開口部)から軸線Oに対する径方向外周側に間隔をあけるとともに、凸部4が切削ヘッド11の貫通孔13の開口部から軸線Oに対する径方向外周側に間隔をあけて形成されているので、これら凸部4や凹部16がクランプネジ21やクランプネジ21の軸部23に干渉するのを避けることができる。
 本発明によれば、切削ヘッドが工具本体よりも硬度の高い材料によって形成されている場合に、切削ヘッドが工具本体と僅かにずれて取り付けられたとしても、ヘッド側当接面の外周縁によって工具本体の本体側当接面が凹んだり突出したりするようにして傷付けられるのを防ぐことができる。従って、切削ヘッドを交換したときに、交換した新しい切削ヘッドの工具本体への取付精度や取付強度が損なわれるのを防止することが可能となるので、この新しい切削ヘッドによる被削材の加工精度や加工面粗さを維持することができ、高精度の切削加工を行うことができる。
 1  工具本体
 2  取付孔
 3  ネジ孔
 4  凸部
 4c  凸部4の工具回転方向Tを向く壁面
 4d  凸部4の工具回転方向Tとは反対側を向く壁面
 5  本体側当接面
 5a  本体側当接面5の外周縁
 11  切削ヘッド
 12  切刃
 12a  外周刃(切刃12のうち切削ヘッド11の外周側を向く部分)
 12b  底刃(切刃12のうち切削ヘッド11の先端側を向く部分)
 13  貫通孔
 14  座繰り孔
 14a  座繰り孔14の底面
 16  凹部
 16c  凹部16の工具回転方向Tとは反対側を向く壁面
 16d   凹部16の工具回転方向Tを向く壁面
 17  ヘッド側当接面
 17a  ヘッド側当接面17の外周縁
 21  クランプネジ
 22  クランプネジ21の頭部
 23  クランプネジ21の軸部
 24  クランプネジ21の雄ネジ部
 O  工具本体1の軸線
 T  工具回転方向
 P  本体側当接面5の外周縁5aに対するヘッド側当接面17の外周縁17aの軸線Oに対する半径方向の突出量

Claims (9)

  1.  軸線回りに工具回転方向に回転させられる軸状の工具本体の先端部に、切刃を備えた切削ヘッドが着脱可能に取り付けられたヘッド交換式切削工具であって、
     上記工具本体の先端面の少なくとも一部は上記軸線に垂直な平面状の本体側当接面であり、
     上記切削ヘッドの後端面の少なくとも一部は上記軸線に垂直な平面状のヘッド側当接面であり、
     上記工具本体と上記切削ヘッドとは、上記本体側当接面が上記ヘッド側当接面に当接して密着することによって取り付けられており、
     上記本体側当接面と上記ヘッド側当接面とは、上記ヘッド側当接面の外周縁が上記本体側当接面の外周縁よりも上記軸線に対する径方向外周側に突出していることを特徴とするヘッド交換式切削工具。
  2.  上記本体側当接面の外周縁に対する上記ヘッド側当接面の外周縁の突出量が、0.05mm~0.8mmの範囲内であることを特徴とする請求項1に記載のヘッド交換式切削工具。
  3.  上記本体側当接面の外周縁と上記ヘッド側当接面の外周縁とは、上記軸線を中心とした円周上に位置していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のヘッド交換式切削工具。
  4.  上記切刃は、上記切削ヘッドの外周側を向く部分と該切削ヘッドの先端側を向く部分とを備えていることを特徴とする請求項1から請求項3のうちいずれか一項に記載のヘッド交換式切削工具。
  5.  上記切削ヘッドには、上記ヘッド側当接面に開口する上記軸線に沿った貫通孔と、上記貫通孔に連通して該切削ヘッドの先端側に開口する座繰り孔とが形成されていて、
     上記工具本体には上記軸線に沿ってネジ孔が形成されていて、
     該切削ヘッドは、上記座繰り孔に収容される頭部を備えて上記貫通孔に挿通されるクランプネジが上記ネジ孔にねじ込まれることによって上記工具本体に着脱可能に取り付けられており、
     上記座繰り孔の先端側を向く底面と上記ヘッド側当接面とは平行に形成されている、または、上記座繰り孔の先端側を向く底面が上記軸線に沿った断面において5°以下の角度で上記ヘッド側当接面に対して上記切削ヘッドの内周側に向かうに従い後端側に向かうように傾斜して形成されていることを特徴とする請求項1から請求項4のうちいずれか一項に記載のヘッド交換式切削工具。
  6.  上記貫通孔は上記軸線を中心とした一定内径の断面円形に形成され、
     上記工具本体の先端部には、上記本体側当接面に開口する上記貫通孔と等しい一定内径の断面円形の取付孔と、上記取付孔の底部から後端側に延びる上記取付孔よりも小径の上記ネジ孔とが形成されており、
     上記クランプネジは、円板状の上記頭部と、上記頭部の後端側に延びて上記貫通孔および上記取付孔に嵌め入れられる円柱状の軸部と、上記軸部の後端側に延びて上記ネジ孔にねじ込まれる雄ネジ部とを備えていることを特徴とする請求項5に記載のヘッド交換式切削工具。
  7.  上記切削ヘッドのビッカース硬度をA、上記工具本体のビッカース硬度をB、上記クランプネジのビッカース硬度をCとしたとき、A>B≧CまたはA≧B>Cの関係にあることを特徴とする請求項5または請求項6に記載のヘッド交換式切削工具。
  8.  請求項1から請求項7のうちいずれか一項に記載のヘッド交換式切削工具における軸線回りに工具回転方向に回転させられる軸状の工具本体の先端部に着脱可能に取り付けられる切削ヘッドであって、
     上記切削ヘッドは切刃を備え、
     上記切削ヘッドの後端面の少なくとも一部は、上記工具本体の先端面の少なくとも一部に形成された上記軸線に垂直な平面状の本体側当接面に当接して密着する上記軸線に垂直な平面状のヘッド側当接面であり、
     上記ヘッド側当接面の外周縁が上記本体側当接面の外周縁よりも上記軸線に対する径方向外周側に突出していることを特徴とする切削ヘッド。
  9.  請求項1から請求項7のうちいずれか一項に記載のヘッド交換式切削工具における切削ヘッドが先端部に着脱可能に取り付けられる、軸線回りに工具回転方向に回転させられる軸状の工具本体であって、
     上記工具本体の先端面の少なくとも一部は、上記切削ヘッドの後端面の少なくとも一部に形成された上記軸線に垂直な平面状のヘッド側当接面に当接して密着する上記軸線に垂直な平面状の本体側当接面であり、
     上記本体側当接面の外周縁が上記ヘッド側当接面の外周縁よりも上記軸線に対する径方向内周側に後退していることを特徴とする工具本体。
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