JP2010274342A - 切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】小径の孔のバリ取りも可能な工具を構成する。
【解決手段】ホルダ２の先端側に半径方向に貫通する切削刃支持孔６を形成し、ホルダ２の先端に回転軸芯に沿ってネジ孔２Ｓを形成し、切削刃支持孔６に装着される切削刃３にＶ溝状の係合凹部３Ｃを形成し、ネジ孔２Ｓに螺合するロックネジ４の先端に係合凹部３Ｃに入り込む円錐状の係合部４Ａを形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転軸芯周りで駆動回転するホルダに対して、このホルダの外周面より半径方向で外方に突出する切削刃を備えている切削工具に関する。

上記のように構成された切削工具として特許文献１、特許文献２に記載されるものが存在する。特許文献１では、シャンク１に一体形成された本体２の先端側に刃ケース３を備え、この刃ケース３の先端に半径方向に貫通する孔部を穿設し、この孔部に対して一対のバリ取り刃１２が互いに逆方向に突出する形態で挿入された構成が示されている。更に、この特許文献１では、刃ケース３の内部に軸芯方向に沿って収容した中間体４の先端の一対のピン１５を夫々のバリ取り刃１２に係合させることでバリ取り刃１２を固定する構成が示されている。

特許文献２では、回転軸１の先端に収納凹部３が形成され、これに切削刃２が収納され、回転軸１の丸孔１ｂに挿通するピン４を、切削刃２の長孔２Ｃに挿通して連結することによって、この切削刃２を半径方向に移動自在に支持する構成が示されている。更に、この特許文献１では、回転軸１の内部に送られる切削油の圧力を切削刃２に作用させることで、この切削刃２を突出作動させる点も記載されている。

特開平５‐１６００５号公報 （段落番号〔０００８〜００１１〕、図１〜図４） 特開平７‐５１９３１号公報 （段落番号〔０００５〜００１１〕、図１、図３）

特許文献１、特許文献２に記載されるものは、鋼板等に孔を形成する加工時に鋼板の表面や裏面において孔の周囲に作り出される突出物（所謂、バリ）の除去を行うために使用される。この種の工具は比較的小径の孔加工にも対応することが必要なため、小径の軸状のホルダの先端に切削刃を備えることも必要となる。

小径の孔のバリを除去するための工具の構造を考えると、例えば、特許文献１に記載される構成のものでは、一対のバリ取り刃（本発明の切削刃）を重ねた形態でシャンク（本発明のホルダ）の先端に備える構造であるため、シャンクの小径化に限界があり、改善の余地がある。

また、特許文献２に記載される構成では、回転軸（本発明のホルダ）の先端に形成された溝に切削刃を挿入し、ピンを介して連結する構造であるため、比較的小さい切削刃に孔を形成し、また、これに対応する孔を回転軸に形成する加工が必要となる。しかしながら、小径の回転軸に加工を行うことや、小さい切削刃に加工を行うには加工上困難な面があり、また、強度を考えると、回転軸の小径化には限界があり、改善の余地がある。

特に、切削刃をホルダに備える場合には、ホルダに対する切削刃の突出量を適正に設定する必要があるものの、特許文献１ではバリ取り刃にピンを係合させて固定する構成であるため、ガタツキを招きやすいものとなる。

また、切削工具としてエンドミルのようにホルダの先端部で切削を行うものを小型に構成する場合にも、前述した特許文献１に示されるバリ取り刃の取付構造や、特許文献２に記載されるようにピンを介して連結するものでは小型化に限界があり、この点にも改善の余地がある。

本発明の目的は、小径の孔のバリ取りや切削加工を無理なく行える工具を合理的に構成する点にある。

本発明の特徴は、回転軸芯周りで駆動回転するホルダに対して、このホルダの外周面より半径方向で外方に突出する切削刃を備えている切削工具であって、
前記ホルダに対して、外周面から半径方向に向かう姿勢の切削刃支持孔が穿設されると共に、前記回転軸芯に沿う姿勢のネジ孔が前記ホルダの先端から前記切削刃支持孔に連通する位置に亘って穿設され、
前記切削刃が、前記切削刃支持孔に挿入される切削刃本体と、この切削刃本体に形成された係合凹部と、前記ホルダの外部に露出するように切削刃本体の端部に形成された刃部とを一体的に形成した構造を有しており、
前記切削刃本体を前記切削刃支持孔に挿入し、前記ネジ孔に螺合させたロックネジの先端の係合部を前記係合凹部に係合させて前記切削刃が固定されている点にある。

この構成により、ホルダの切削刃支持孔に切削刃を装着し、ネジ孔にロックネジを螺合させて締付操作を行うことにより、このロックネジの先端の係合部が切削刃の係合凹部に係入し、切削刃を抜け止め状態でロックできる。つまり、ホルダの端部から回転軸芯に沿う方向にネジ孔を形成することにより、例えば、ホルダの外面から切削刃に貫通するピンを用いて切削刃を固定する構成と比較すると、切削刃に貫通孔形成しなくて済み、小型化を図っても強度低下を招くことがなく、しかも、切削刃を固定した状態で切削刃がホルダの半径方向に移動する不都合を確実に阻止できる。
従って、小径の孔のバリ取りや切削加工を無理なく行える切削工具が構成できた。

本発明は、前記切削刃の刃部が、前記回転軸芯に沿う方向でホルダの先端方向に露出する部位と、ホルダの基端方向に露出する部位とに形成されても良い。
この構成によると、加工対象の孔の表面側のバリを一方の刃部で切削でき、加工対象の裏面側のバリを他方の刃部で切削できる。

本発明は、前記切削刃支持孔が、前記ホルダの外周面から前記ホルダの先端部に亘る領域に形成され、
前記切削刃本体が、前記切削刃支持孔から前記ホルダの先端に達する形状を有すると共に、先端側に刃部を形成した構造を有しても良い。
この構成によると、エンドミルと同様にホルダの先端側の切削も可能となる。

本発明は、前記回転軸芯を基準にして前記ホルダの半径方向に変位した位置に前記ネジ孔が穿設されている点にある。
この構成によると、回転軸芯からホルダの半径方向に変位した位置に切削刃が配置されても、ロックネジから適正に圧力を作用させてロックすることが可能となる。

第１実施の形態の切削工具の先端部分の分解斜視図 第１実施の形態の切削工具の先端部分の拡大分解斜視図及び先端部分の拡大図 第１実施の形態の切削時の切削工具の位置関係を示す断面図 第１実施の形態の本体軸芯とネジ軸芯との位置関係を示す断面図 第１実施の形態のホルダとロックネジとの位置関係を示す図 第１実施の形態のロックを実現する領域を示す図 第２実施の形態の切削工具の先端部分の拡大分解斜視図及び先端部分の拡大図 第２実施の形態の切削工具の先端部分の拡大図 第２実施の形態の切削刃の平面図 第２実施の形態の切削刃のロック状態と切削刃の取り外し状態の断面図

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施の形態〕
図１及び図２に示すように、シャンク１と、このシャンク１の先端側にシャンク１より小径となるホルダ２とを一体的に形成して工具本体Ｂが構成され、ホルダ２の先端部に切削刃３をロックネジ４で固定する切削工具が構成されている。

この切削工具は、ホルダ２の外周面より半径方向で外方に突出する形態で切削刃３を備える構造を有し、切削刃３には回転軸芯Ｘの方向でホルダ２の先端側と基端側とに刃部３Ａが形成されている。このような構造から、シャンク１を工作機械の駆動軸等に装着して駆動回転する状態で、図３に示す如く、例えば、鋼板１０に形成された加工孔１１に切削刃３を送り込み、この加工孔１１の表面側に形成されたバリ１２に切削刃３を接触させて、そのバリ１２を切削によって除去できる性能を有している。また、切削刃３にはホルダ２の先端側と基端側とに刃部３Ａが形成されているので、加工孔１１の表面側の開口縁と、裏面側の開口縁との何れのバリ１２も切削が可能である。尚、このような切削を実現するために、切削刃３の突出端から切削刃の反対側のホルダ外面までの距離Ｄ１より、加工孔１１の直径Ｄ２が大きく設定される。また、切削工具は、図４に示す回転方向Ｒに駆動回転することで切削が行われる。

図１〜図５に示す如く、この切削工具は、シャンク１とホルダ２とが回転軸芯Ｘを中心とした円柱状に成形され、ホルダ２の先端側にはホルダ２を半径方向に貫通する切削刃支持孔６が穿設され、このホルダ２の先端から切削刃支持孔６に連通する位置までネジ孔２Ｓが穿設されている。ネジ孔２Ｓの軸芯（こに螺合するロックネジ４の軸芯と一致する）をネジ軸芯Ｙと称し、このネジ孔２Ｓは、回転軸芯Ｘと平行する姿勢で回転軸芯Ｘからホルダ２の半径方向に変位した位置に配置されている。尚、ホルダ２の断面形状は円形でなくても良く、楕円形であっても良い。

切削刃３は、超硬合金、サーメット、セラミックス、ＣＢＮ等の硬質材料が用いられ、全体的に長さＬ、幅Ｗ、厚さＴのブロック状に成形されている。この切削刃３は、その長さＬの方向の一方の端部に刃部３Ａが形成され、長さＬの方向の他方の端部に切削刃本体３Ｂが形成されている。更に、この切削刃本体３Ｂのうち幅Ｗの方向での一方の端部にＶ溝状の係合凹部３Ｃが形成されている。尚、この係合凹部３Ｃは厚さＴの方向に沿う方向視でＶ溝状に形成されているが、形状はこれに限るものではなく、円弧状や台形状であっても良い。また、図１、図２に示すように切削刃３の上側を上面３Ｓと称する。

前述したように、刃部３Ａは、回転軸芯Ｘの方向での両端側、つまり、ホルダ２の先端方向に露出する部位と、ホルダ２の基端方向に露出する部位とに形成され、加工孔１１の表面と裏面との両面に形成されるバリ１２を対応する刃部３Ａで切削できるようにしている。

切削刃支持孔６は、切削刃本体３Ｂの厚さＴの方向の両面に対応する一対の側部内壁６Ａと、ネジ孔２Ｓに対向する端部内壁６Ｂと、開口縁を切り欠いた開放壁６Ｃとで構成されている。切削刃本体３Ｂが殆ど隙間のない状態で嵌り込むように、前記切削刃支持孔６の側部内壁６Ａの間隔が設定されると共に、端部内壁６Ｂの位置が設定されている。また、ロックネジ４の外周面には、ネジ孔２Ｓに螺合する雄ネジ部４Ｓが形成され、このロックネジ４の先端には円錐状の係合部４Ａが形成され、基端側にはレンチ嵌合部４Ｂが形成されている。

この切削工具では、図４、図５に示すように、ホルダ２の円形状の外周の中心位置を回転軸芯Ｘとしている。この回転軸芯Ｘを通過し、互いに直交する姿勢の仮想直線Ｐ、Ｑを想定すると、切削刃支持孔６の側部内壁６Ａの形成方向が仮想直線Ｑに向かうものとして説明できる。更に、この切削刃支持孔６に切削刃３を挿入した状態では、仮想直線Ｐの方向に切削刃３の厚さＴの方向が一致し、仮想直線Ｑの方向に切削刃３の長さＬの方向が一致する。仮想直線Ｐにおいて回転軸芯Ｘからホルダ２の半径方向に変位した位置にネジ軸芯Ｙが設定されている。

この切削工具では、切削刃３の上面３Ｓを仮想直線Ｑと一致させて配置し、この仮想直線Ｑの位置の刃部３Ａにおいて切削を行うことが理想である。しかしながら、この位置に切削刃３を配置するように切削刃支持孔６を形成した場合には、切削刃支持孔６が仮想直線Ｐに沿ってホルダ２の外方側に変位することからホルダ２の強度低下を招くことも考えられる。このような理由から、図４に示す如く、切削刃支持孔６を外方に大きく変位させることのないように、切削刃３の厚さＴ方向での中央位置を回転軸芯Ｘに少し接近させる位置に切削刃支持孔６を穿設している。これにより、ホルダ２の直径が比較的小さいものでも大きい強度低下を招くことがない。

また、この切削工具では、切削刃支持孔６において仮想軸芯Ｐ方向の幅の中央位置（切削刃３の厚さＴの方向での中央位置）にネジ軸芯Ｙの位置が設定されている。特に、回転軸芯Ｘの位置から離間した位置にネジ孔２Ｓを形成した場合に、ネジ軸芯Ｙと同軸芯に形成されるネジ孔２Ｓの内面がホルダ２の外周に接近し過ぎることにより強度低下を招くこともある。この不都合を解消するため、ネジ軸芯Ｙを理想の位置よる回転軸芯Ｘの方向に少し変位した位置に配置することも考えられる。

図６に示す如く、切削刃３の上面３Ｓと直交する方向を基準にして斜め姿勢で係合凹部３Ｃが形成されている。このため同図に示す領域Ｓにネジ軸芯Ｙが存在すれば確実なロックを実現する。従って、この領域Ｓに含まれる位置にネジ軸芯Ｙの位置を設定することでホルダ２の強度低下を回避できるのである。

このような構成から、工具を組み立てる際には、ホルダ２の切削刃支持孔６に対して切削刃３の切削刃本体３Ｂを挿入し、ロックネジ４の雄ネジ部４Ｓをホルダ２のネジ孔２Ｓに螺合させ、レンチ（図示せず）により締め付ける操作が行われる。このような操作を行うことにより、ロックネジ４の円錐状の係合部４Ａが切削刃３のＶ溝状の係合凹部３Ｃに嵌り込み、圧力が作用することで切削刃３は端部内壁６Ｂに押しつけられる状態に達し、また、係合凹部３Ｃにロックネジ４の係合部４Ａが係入することで長さＬ方向での位置が決まり、抜け止め状態で固定状態に達する。

特に、ロックネジ４が右ネジである場合には、切削刃３をロックする際に切削刃３に対し図４において時計回り方向に回転力が作用し、この回転力の作用によって切削刃３が僅かに回転する結果、切削刃支持孔６の側部内壁６Ａの開口縁２Ｐに切削刃３が接触すると同時に、切削刃３の上面３Ｓのうち刃部３Ａの反対の端部３Ｐが切削刃支持孔６の側部内壁６Ａに接触する。このように接触状態に達した姿勢は、切削加工時の切削抵抗によって切削刃３が回転した際の姿勢と同じであるため、このロック時において切削刃３を安定姿勢に設定することになる。

このように本発明の第１実施の形態によると、ホルダ２の端部側に半径方向に貫通する切削刃支持孔６が穿設されると共に、ホルダ２の端部に回転軸芯Ｘから半径方向に変位した位置にネジ孔２Ｓが穿設される構成であるので、ホルダ２が小型のものであっても強度低下を招くことがない。また、切削刃３にＶ溝状の係合凹部３Ｃを形成し、この切削刃３を固定するロックネジ４の先端を円錐状に成形した係合部４Ａを形成したことにより、簡単な構造でありながら工具の組み立て状態では切削刃３の突出量を適正に設定しながら抜け止め状態で切削刃３のロックを行える。

また、切削刃３は以下のように製造されている。つまり、超硬合金、サーメット、セラミックス、ＣＢＮ等の硬質材料を用い、図２（ａ）に示す如く、断面の一辺が長さＬに等しく、断面の他の一辺が幅Ｗに等しく、外面に係合凹部３Ｃに対応する溝部を長手方向に形成した棒状体を製造する。次に、棒状体を厚さＴに等しい間隔で切削によって切り分け、切り分けた材料で刃部３Ａを形成する。このように厚さＴに等しい間隔で棒状体を切り分ける際には、刃部３Ａに「にげ角」が作り出されるように、棒状体の軸芯に対して傾斜する平面で切削が行われる。

このように棒状体を切り分けることで切削刃３を製造するものでは、同じ形状の切削刃３を容易かつ低廉に得ることができる。

特に、本発明の切削工具に使用される切削刃３として、Ｖ溝状の係合凹部３Ｃを、その形成方向（ホルダ２に装着した状態で回転軸芯Ｘに沿う方向）の一端側を他端側より幅広で深い形状となるように形成する。

このように係合凹部３Ｃの形状を設定することにより、ロックネジ４を締め付ける操作を行った場合には、この係合凹部３Ｃにロックネジ４の円錐状の係合部４Ａが嵌り込み、この係合部４ＡがＶ溝状の係合凹部３Ｃの、より深い部位に入り込む方向の力が切削刃３に力が作用する。このような力の作用により、切削刃３は切削刃支持孔６の回転軸芯Ｘと直交する内壁面に圧接し切削刃３の姿勢が安定する。

〔第２実施の形態〕
この第２実施の形態の切削工具では、第１実施の形態と同様にシャンクとホルダ２とを一体的に形成した工具本体Ｂを有し、ホルダ２に備えた切削刃３をロックネジ４で固定する構造は共通するものであるが、切削刃３の形状と切削刃支持孔６の形状とが第１実施の形態と異なる。

この第２実施の形態の切削刃３は、超硬合金、サーメット、セラミックス、ＣＢＮ等の硬質材料が用いられ、図７〜図１０に示す如く長さＬ、第１幅Ｗ１、この第１幅Ｗ１より長寸となる第２幅Ｗ２、厚さＴで示されるＬ字状に成形されている。第１幅Ｗ１で長さＬの方向に形成される部位が切削刃本体３Ｂであり、この切削刃本体３Ｂからホルダ２の前端側に張り出すアーム部３Ｄが形成されている。このアーム部３Ｄの長さが第２幅Ｗ２の寸法と一致し、このアーム部３Ｄの突出側の端部に刃部３Ａが形成されている。また、切削刃本体３ＢにはＶ溝状の係合凹部３Ｃが形成されている。

切削刃支持孔６は、切削刃本体３Ｂの厚さＴの方向の両面に対応する一対の側部内壁６Ａと、ネジ孔２Ｓに対向する端部内壁６Ｂと、端部内壁６Ｂと対向する位置において端部内壁６Ｂに対して傾斜する姿勢の傾斜壁６Ｄとで構成されている。この傾斜壁６Ｄのうちホルダ２の先端に対応する部位は、ホルダ２の先端部の一部を切り開く形態で形成され、この傾斜壁６Ｄに対してネジ孔２Ｓが連通する開口が形成されている。尚、切削刃支持孔６は、先端部まで開口を形成する際の加工の容易性から傾斜壁６Ｄを有するものであるが、この傾斜壁６Ｄは必ずしも形成する必要はなく、傾斜壁６Ｄに代えて、例えば、第１実施の形態と同様の形状の孔部と、この孔部に連なるようにホルダ２の外周に形成した溝とで構成される形状でも良い。

この切削工具では、ホルダ２の円形状の外周の中心位置を回転軸芯Ｘとしている。また、切削刃支持孔６の傾斜壁６Ｄがホルダ２の先端部を切り開く位置に形成されていることから、ネジ孔２Ｓのネジ軸芯Ｙは、回転軸芯Ｘを基準にして傾斜壁６Ｄが形成された位置から離間する方向に変位した位置に設定されている。

このような構成から、工具を組み立てる際には、ホルダ２の切削刃支持孔６に対して切削刃３の切削刃本体３Ｂを挿入し、ロックネジ４の雄ネジ部４Ｓをホルダ２のネジ孔２Ｓに螺合させ、レンチ（図示せず）により締め付ける操作が行われる。この操作を行うことにより、ロックネジ４の円錐状の係合部４Ａが切削刃３のＶ溝状の係合凹部３Ｃに嵌り込み、圧力が作用することで切削刃３は端部内壁６Ｂに押しつけられる状態に達し、また、係合凹部３Ｃにロックネジ４の係合部４Ａが係入することで長さＬ方向での位置が決まり、抜け止め状態で固定状態に達する。

特に、ロックネジ４の係合部４Ａが切削刃３の係合溝３Ｃに嵌り込む際には、図９に示す如く、係合溝３Ｃの一対の面のうち、アーム部３Ｄが配置される部位と逆側の面に接当させても良い。このように接当させることにより、切削刃３を切削刃支持孔６の内方にシフトさせる力を作用させ、アーム部３Ｄの先端側の接当面３Ｔを、ホルダ２に形成された傾斜面６Ｄのうち、先端側の接当面６Ｔ（図８等を参照）に接当させることで切削刃３の姿勢を安定させることも可能となる。

このようにホルダ２に対して切削刃３を取り付けた状態では、切削刃３のアーム部３Ｄがホルダ２の側面に張り出す形態となり、また、このアーム部３Ｄに形成された刃部３Ａがホルダ２の先端側に突出する形態となる。これにより、切削工具を回転軸芯Ｘを中心として回転方向Ｒに回転させて切削加工を行うことにより、ホルダ２の先端に対向する領域の切削が実現するのである。

本発明は、ホルダに形成した孔部に切削刃を挿入しロックネジで固定する構造の切削工具全般に利用することができる。

２ ホルダ
２Ｓ ネジ孔
３ 切削刃
３Ａ 刃部
３Ｂ 切削刃本体
３Ｃ 係合凹部
４ ロックネジ
４Ａ 係合部
６ 切削刃支持孔
Ｘ 回転軸芯

Claims (4)

1. 回転軸芯周りで駆動回転するホルダに対して、このホルダの外周面より半径方向で外方に突出する切削刃を備えている切削工具であって、
   前記ホルダに対して、外周面から半径方向に向かう姿勢の切削刃支持孔が穿設されると共に、前記回転軸芯に沿う姿勢のネジ孔が前記ホルダの先端から前記切削刃支持孔に連通する位置に亘って穿設され、
   前記切削刃が、前記切削刃支持孔に挿入される切削刃本体と、この切削刃本体に形成された係合凹部と、前記ホルダの外部に露出するように切削刃本体の端部に形成された刃部とを一体的に形成した構造を有しており、
   前記切削刃本体を前記切削刃支持孔に挿入し、前記ネジ孔に螺合させたロックネジの先端の係合部を前記係合凹部に係合させて前記切削刃が固定される切削工具。
2. 前記切削刃の刃部が、前記回転軸芯に沿う方向でホルダの先端方向に露出する部位と、ホルダの基端方向に露出する部位とに形成されている請求項１記載の切削工具。
3. 前記切削刃支持孔が、前記ホルダの外周面から前記ホルダの先端部に亘る領域に形成され、
   前記切削刃本体が、前記切削刃支持孔から前記ホルダの先端に達する形状を有すると共に、先端側に刃部を形成した構造を有している請求項１記載の切削工具。
4. 前記回転軸芯を基準にして前記ホルダの半径方向に変位した位置に前記ネジ孔が穿設されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の切削工具。

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