JP2013198966A - 切削ヘッドの締結機構及びこれを用いたヘッド交換式切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】工具本体に対して切削ヘッドを精度よく簡単に芯合せでき、汎用性に優れた切削ヘッドの締結機構及びヘッド交換式切削工具を提供すること。
【解決手段】筒状の切削ヘッド２の孔部５内には、締結部材７と締め付け部材８が配設され、孔部５の内周面には軸Ｏ方向に沿って工具本体３とは反対側に向かうに従い漸次縮径するヘッドテーパ面１２が形成され、締結部材７の外周面のうち先端部６に対応する位置には軸Ｏ方向に沿って工具本体３とは反対側に向かうに従い漸次縮径する締結テーパ面１３が形成され、締め付け部材８をねじ込んで締結部材７を引き上げることにより、ヘッドテーパ面１２と締結テーパ面１３とが互いに摺接しつつ、締結部材７とともに切削ヘッド２が先端部６に芯合せされ、締結部材７及び締め付け部材８に挿通されて、先端部６に螺合するねじ部材９が設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、切削ヘッドの締結機構及びこれを用いたヘッド交換式切削工具に関するものである。

従来のヘッド交換式切削工具として、例えば、ＪＩＳ Ｂ ４２１４に規定されるシェルエンドミル（切削ヘッド）がＪＩＳ Ｂ ４２１６に規定されるカッタアーバ（工具本体）の先端部に装着されてなるものが知られている。シェルエンドミルは、筒状をなし、その軸方向に貫通する孔部と、前記軸方向を向く先端面及び前記軸方向に垂直な径方向を向く外周面に形成された切れ刃とを備えている。シェルエンドミルは、その孔部がカッタアーバの先端部（インロー部）に嵌合された状態で、ねじ部材等で固定される。そして、カッタアーバが工作機械の主軸等に装着され、その回転軸（中心軸）回りに回転させられることにより、シェルエンドミルの切れ刃で被削材を切削（転削）加工する。

この種のヘッド交換式切削工具では、切削加工の品位を確保するため、カッタアーバに対してシェルエンドミルを同軸（同心）に位置決め（芯合せ）する必要がある。
例えば、下記特許文献１に示されるヘッド交換式切削工具は、交換刃具（切削ヘッド）と、専用のシャンク（工具本体）と、シャンクに対して螺合により交換刃具を固定する取付ねじとを備えている。そして、取付ねじの胴部に設けられた嵌合軸部が、交換刃具及びシャンクの各嵌合穴に嵌合させられることにより、該嵌合軸部を介して、交換刃具とシャンクとが互いに同軸に芯合せされるようになっている。

特開２００７−１６７９７７号公報

しかしながら、前述した従来のヘッド交換式切削工具では、下記の課題があった。
すなわち、一般的なシェルエンドミルとカッタアーバからなるヘッド交換式切削工具では、カッタアーバに対してシェルエンドミルを精度よく芯合せすることが難しかった。
一方、例えば上記特許文献１のように、専用の工具本体を用いることにより、該工具本体に対して切削ヘッドを比較的精度よく芯合せしやすくなるが、工具の構造が複雑となり、またこれらの嵌合（連結）部分においては高精度な研削加工等が必要であり、製造が複雑となっていた。特に、切削ヘッドは超硬合金等の硬質材料からなる焼結体で作製される場合があり、加工が難しかった。また、一般のカッタアーバ等を工具本体として用いることができないために、汎用性に課題を有していた。

また、従来のヘッド交換式切削工具では、切削ヘッドの交換等の必要性から、該切削ヘッドと工具本体の先端部との嵌合部分は一般にすきま嵌めとされていて、芯合せの精度を十分に高めることは難しかった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、構造及び製造を複雑にすることなく、工具本体に対して切削ヘッドを精度よく同軸に簡単に芯合せでき、高品位な切削加工を安定して行うことができるとともに、該工具本体として一般のカッタアーバ等を用いることが可能であり、製造費用を削減でき、汎用性に優れた切削ヘッドの締結機構及びこれを用いたヘッド交換式切削工具を提供することを目的としている。

このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
すなわち、本発明は、軸状をなす工具本体の先端部に、筒状の切削ヘッドを締結するための切削ヘッドの締結機構であって、切削ヘッドは、その軸方向に貫通する孔部と、前記軸方向を向く先端面及び前記軸方向に垂直な径方向を向く外周面の少なくともいずれかに形成された切れ刃とを有し、前記切削ヘッドの孔部内には、前記工具本体の先端部の前記径方向の外側に嵌合可能な筒状の締結部材が設けられるとともに、この締結部材の前記軸方向に沿う前記工具本体とは反対側には、前記締結部材に螺合されることにより前記切削ヘッドに対して前記締結部材を前記工具本体とは反対側に引き上げ可能な筒状の締め付け部材が配設され、前記切削ヘッドの孔部の内周面には、前記軸方向に沿って前記工具本体とは反対側に向かうに従い漸次縮径するヘッドテーパ面が形成され、前記締結部材の外周面のうち、前記軸方向に沿う前記工具本体の先端部に対応する位置には、前記軸方向に沿って前記工具本体とは反対側に向かうに従い漸次縮径するとともに、前記ヘッドテーパ面に当接される締結テーパ面が形成されていて、前記締め付け部材をねじ込んで前記締結部材を引き上げることにより、前記ヘッドテーパ面と前記締結テーパ面とが互いに摺接しつつ、前記締結部材とともに前記切削ヘッドが前記工具本体の先端部に芯合せされ、前記締結部材及び前記締め付け部材に挿通されて、前記工具本体の先端部に穿設された雌ねじ部に螺合するねじ部材が設けられるとともに、前記ねじ部材をねじ込むことによって、該ねじ部材の頭部が前記締め付け部材を前記軸方向の前記工具本体側へ向けて押圧するようにしたことを特徴としている。
また、本発明は、切削ヘッドと、前記切削ヘッドが着脱可能に装着される工具本体と、を備えたヘッド交換式切削工具であって、前述の切削ヘッドの締結機構を用いたことを特徴としている。

本発明の切削ヘッドの締結機構及びこれを用いたヘッド交換式切削工具では、切削ヘッドの孔部内に締結部材が設けられるとともに、この締結部材が工具本体の先端部（ホルダインロー部）の径方向外側に嵌合可能とされていて、該締結部材に螺合される締め付け部材を締め付けていくと（ねじ込んでいくと）、締結部材が切削ヘッド及び工具本体の先端部に対して、工具本体とは反対側（工具先端側）に向けて、移動させられる（引き上げられる）。

この移動にともなって、締結部材の締結テーパ面が、切削ヘッドのヘッドテーパ面に対して摺接されつつ強く押し付けられ、これにより締結部材と切削ヘッドとが同軸に芯合せされる。ここで、締結部材は工具本体の先端部に嵌合されて同軸とされているから、切削ヘッドは、該締結部材を介して工具本体に対しても精度よく芯合せされるようになっている。また、締結部材が弾性変形可能な材料で形成されている場合には、前述のように締結テーパ面とヘッドテーパ面とが摺接されていくときに、該締結部材における締結テーパ面部分は縮径させられて、この締結テーパ面の径方向内側に位置する工具本体の先端部に対して、締結部材が強固に嵌合することになり、これにより、あたかも締まり嵌めの如き作用を得ることができる。
つまり、締結部材を工具本体の先端部に取り付ける際には、これらの嵌合部分に僅かに隙間を設けて装着しやすくしつつも、次いで締め付け部材を締め付けていくことで、あたかも締結部材の内径を工具本体の先端部の外径よりも小さく形成してこれらを圧入させたような、強固な嵌合状態（取付剛性）及び高い求心性を得ることができるようになっている。

具体的に、締め付け部材を締め付けていく際、切削ヘッドに対して締結部材が軸方向に沿って工具本体とは反対側に移動するとともに、切削ヘッドのヘッドテーパ面と、締結部材の締結テーパ面とが摺接しつつ互いに強く押し付け合うことで、切削ヘッドと締結部材とが同軸（同心）に位置決め（芯合せ）される。またこれと同時に、締結部材の締結テーパ面部分が縮径されていくことで、該締結部材の内周面と、工具本体の先端部の外周面とが互いに強く押し付け合い、締結部材と工具本体の先端部とも同軸に芯合せされる。
尚、このように締結部材を縮径させるまでに至らない場合であっても（つまり締結部材と工具本体の先端部とがすきま嵌めとされた状態であっても）、工具本体の先端部に対して切削ヘッドを精度よく芯合せできることは前述した通りである。

このように、本発明によれば、簡単な構造を用いて、かつ、締め付け部材を締め付けるだけの簡単な作業によって、切削ヘッド、締結部材及び工具本体の先端部を同軸に精度よく芯合せできる。さらに、締め付け部材の締め付け量に応じて締結部材が縮径させられる場合には、これらの嵌合（連結）が、締まり嵌めの如く強固に行われて、取付剛性が十分に高められることになる。

さらに、切削ヘッドが例えば超硬合金等の硬質材料からなる焼結体で作製されていても、この切削ヘッドの孔部内を研削加工するようなことなく、該切削ヘッドを精度よく工具本体の回転軸（中心軸）に同軸に芯合せして装着できる。
また、工具本体に特別な構造を必要としないため、該工具本体として、例えばＪＩＳ Ｂ ４２１６に規定される一般のカッタアーバ等を用いることが可能である。

従って、本発明によれば、構造及び製造を複雑にすることなく、工具本体に対して切削ヘッドを精度よく同軸に簡単に芯合せでき、高品位な切削加工を安定して行うことができるとともに、該工具本体として一般のカッタアーバ等を用いることが可能であり、製造費用を削減でき、汎用性に優れている。

また、本発明の切削ヘッドの締結機構において、前記締め付け部材は、前記切削ヘッドの孔部内に収容されることとしてもよい。

この場合、切削加工時に、締め付け部材が切削ヘッドから工具先端側に向けて突出するようなことがなく、よって被削材に接触することが防止されて、切削加工性が高められる。尚、さらにねじ部材の頭部が切削ヘッドの孔部内に収容されることとした場合には、切削加工性がより向上することから、好ましい。

また、本発明の切削ヘッドの締結機構において、前記切削ヘッドにおける前記軸方向に沿う前記工具本体側を向く端面と、前記工具本体における前記軸方向に沿う前記切削ヘッド側を向く端面との間に、これら端面に当接して緩衝部材が配設されることとしてもよい。

この場合、切削ヘッドは、前述したように締結部材を介して工具本体の先端部に固定（径方向支持）されるのみならず、緩衝部材を介しても工具本体に固定（軸方向支持）されることになり、よって工具本体に対する切削ヘッドの取り付け安定性が向上する。
また、切削ヘッドが例えば超硬合金等の硬質材料からなる場合に、緩衝部材が配設されていることで、該切削ヘッドが鋼材等からなる工具本体に直接接触して傷付けてしまうようなことが防止される。

本発明の切削ヘッドの締結機構及びこれを用いたヘッド交換式切削工具によれば、構造及び製造を複雑にすることなく、工具本体に対して切削ヘッドを精度よく同軸に簡単に芯合せでき、高品位な切削加工を安定して行うことができるとともに、該工具本体として一般のカッタアーバ等を用いることが可能であり、製造費用を削減でき、汎用性に優れている。

本発明の一実施形態に係る切削ヘッドの締結機構を用いたヘッド交換式切削工具を示す斜視図である。 図１のヘッド交換式切削工具の分解斜視図である。 図１のヘッド交換式切削工具の側断面図（縦断面図）である。 図１のヘッド交換式切削工具に用いられる締結部材の（ａ）斜視図、（ｂ）側断面図である。 図１のヘッド交換式切削工具に用いられる締め付け部材の（ａ）斜視図、（ｂ）側面図である。 図１のヘッド交換式切削工具に用いられる緩衝部材の（ａ）斜視図、（ｂ）上面図である。 図１のヘッド交換式切削工具において、切削ヘッドを工具本体の先端部に装着する手順を説明する図である。 図１のヘッド交換式切削工具において、切削ヘッドを工具本体の先端部に装着する手順を説明する図である。

以下、本発明の一実施形態に係る切削ヘッドの締結機構１及びこれを用いたヘッド交換式切削工具１０について、図面を参照して説明する。
図１に示されるように、ヘッド交換式切削工具１０は、シェルエンドミルである切削ヘッド２と、切削ヘッド２が着脱可能に装着されるカッタアーバ等である軸状の工具本体３とを備え、工具本体３が工作機械の主軸等に装着された状態で、その回転軸（中心軸）回りに回転させられることにより、切削ヘッド２の切れ刃４で被削材を切削（転削）加工する、刃部交換型の転削工具である。
本実施形態のヘッド交換式切削工具１０は、切削ヘッド２を工具本体３に装着（締結）する部分の構造（切削ヘッドの締結機構１）において、従来にない特有の構成を備えている。

図２及び図３に示されるように、本実施形態の切削ヘッドの締結機構１は、筒状をなし、その軸Ｏ方向に貫通する孔部５、及び、軸Ｏ方向の先端側を向く先端面２ａ及び軸Ｏ方向に垂直な径方向の外側を向く外周面２ｂの少なくともいずれかに形成された切れ刃４を有する切削ヘッド２と、切削ヘッド２の孔部５内に配設されるとともに、該切削ヘッド２が装着される工具本体３の先端部（ホルダインロー部）６の径方向の外側に嵌合可能な筒状の締結部材７と、同じく切削ヘッド２の孔部５内に配設されるとともに、軸Ｏ方向に沿う締結部材７の工具本体３とは反対側（つまり先端側）に位置して、締結部材７に螺合されることにより切削ヘッド２に対してこの締結部材７を工具本体３とは反対側に引き上げ可能な筒状の締め付け部材８とを備えている。
また、切削ヘッドの締結機構１は、締結部材７及び締め付け部材８に挿通されて、工具本体３の先端部６に穿設された雌ねじ部６ａに螺合するねじ部材９を備えており、ねじ部材９をねじ込むことによって、該ねじ部材９の頭部９ｂが締め付け部材８を軸Ｏ方向の工具本体３側（つまり基端側）へ向けて押圧するようにされている。
また、切削ヘッドの締結機構１は、切削ヘッド２における軸Ｏ方向に沿う工具本体３側（基端側）を向く端面２ｃと、工具本体３における軸Ｏ方向に沿う切削ヘッド２側（先端側）を向く端面３ａとの間に、これら端面２ｃ、３ａに当接して配設される緩衝部材１１を備えている。

ここで、切削ヘッド２の軸Ｏと、工具本体３の中心軸とは互いに同軸とされており、本明細書においては、この軸（中心軸）Ｏ方向に沿う工具本体３の切削ヘッド２側（図２における上側）を先端側といい、工具本体３の切削ヘッド２とは反対側（すなわち切削ヘッド２における工具本体３側、図２における下側）を基端側という。また、軸Ｏに垂直な方向（軸Ｏに直交する方向）を径方向といい、軸Ｏ回りに周回する方向を周方向という。
尚、本実施形態では、切削ヘッド２、工具本体３、締結部材７、締め付け部材８、ねじ部材９及び緩衝部材１１が、軸Ｏを共通軸として同軸に配置されている。

切削ヘッド２は、超硬合金等の硬質材料からなる焼結体で作製されている。
図１及び図２に示されるように、本実施形態では、切削ヘッド２の先端面２ａと外周面２ｂとに、周方向に間隔をあけてそれぞれ複数の切れ刃４が形成されている。図３に示されるように、切削ヘッド２の外径は、工具本体３の外径よりも僅かに大きくなっており、またこれにより、外周面２ｂに形成された切れ刃４は、工具本体３より径方向外側に突出して配置されている。

図３において、切削ヘッド２の孔部５は、その軸Ｏ方向の中央部分が他の部分よりも径方向内側に一段突出して形成されており、この中央部分がフランジ部５ａとなっている。また、孔部５のうち、フランジ部５ａの先端側に位置する先端孔部５ｂは、円柱穴状に形成されているとともに、切削ヘッド２の先端面２ａに開口している。また、孔部５のうち、フランジ部５ａの基端側に位置する基端孔部５ｃは、フランジ部５ａから基端側に向かうに従い漸次拡径するテーパ穴状に形成された面を有するとともに、切削ヘッド２の基端側を向く端面２ｃに開口している。
具体的に、切削ヘッド２の孔部５の内周面のうち、基端孔部５ｃに対応する部位は、軸Ｏ方向に沿って工具本体３とは反対側（先端側）に向かうに従い漸次縮径するヘッドテーパ面１２となっている。

また、図２において、切削ヘッド２の基端側を向く端面２ｃには、工具本体３の先端側を向く端面３ａに形成された後述する凸部３ｂに対応して、凹部２ｄが形成されている。図示の例では、工具本体３の端面３ａに凸部３ｂが周方向に等間隔をあけて一対形成されており、これに対応して切削ヘッド２の端面２ｃに、凹部２ｄが周方向に等間隔をあけて一対形成されている。これら切削ヘッド２の凹部２ｄと工具本体３の凸部３ｂとが係合されることにより、切削ヘッド２と工具本体３との軸Ｏ回りの相対回転が規制されるようになっている。尚、凸部３ｂ及び凹部２ｄの数は、前述した一対に限定されるものではなく、単一又は３つ以上であっても構わない。

また、切削ヘッド２は、少なくともその孔部５の内周面、及び、基端側を向く端面２ｃが焼結肌とされており、つまりこれらの面は、研削加工されていない。具体的には、切削ヘッド２において、切れ刃４部分以外の部位は焼結肌であって、研削加工されていない。

工具本体３は、鋼材により形成されており、軸Ｏに垂直な断面が円形状をなしている。本実施形態の工具本体３は、例えばＪＩＳ Ｂ ４２１６に規定される公知のカッタアーバである。

図２及び図３に示されるように、工具本体３は、その先端部６が該先端部６以外の部位より小径に形成されている。工具本体３の先端部６は、円筒状をなしており、該先端部６の外径は、切削ヘッド２の基端孔部５ｃの内径より小さくなっている。また、工具本体３の先端部６の内周面には、雌ねじ部６ａが形成されている。

工具本体３の先端部６以外の部位において先端側を向く端面３ａは、円環状をなしており、図２に示されるように、この端面３ａには、径方向に延びる直方体状の凸部３ｂが、先端部６を挟んで一対突設されている。また、図３において、工具本体３の先端部６の外周面における下端部と、端面３ａの内周縁部とが交差する部位には、円環溝状のぬすみ部３ｃが形成されている。

締結部材７は、鋼材により形成されており、多段円筒状をなしている。
図４（ａ）（ｂ）に示されるように、締結部材７は、先端側に位置する円筒状の小径部７ａと、基端側に位置するテーパ筒状（切頭円錐筒状）の大径部７ｂと、これら小径部７ａと大径部７ｂとを繋ぐ円環板状の繋ぎ部７ｃとを有している。

図３において、締結部材７は、切削ヘッド２の孔部５に基端から先端側に向けて挿入されて、該孔部５内に収容されている。
締結部材７の小径部７ａの外径は、切削ヘッド２の孔部５におけるフランジ部５ａの内径よりも僅かに小さくなっており、該小径部７ａはフランジ部５ａ内に挿入されているとともに、該フランジ部５ａから先端側に向けて突出している。また、小径部７ａの外周面には、雄ねじ部７ｄが形成されている。

締結部材７の大径部７ｂの外径は、基端側に向かうに従い漸次拡径している。一方、大径部７ｂの内径は、軸Ｏ方向に沿って一定となっている。これにより、締結部材７の大径部７ｂは、基端側に向かうに従い漸次肉厚が厚くなっている。図３において、大径部７ｂの外周面は、切削ヘッド２の基端孔部５ｃの内周面（ヘッドテーパ面１２）に摺動可能に当接されている。また、大径部７ｂの内周面は、工具本体３の先端部６の外周面に摺動可能に当接されている。すなわち、締結部材７の大径部７ｂは、基端孔部５ｃに径方向内側から摺動可能に嵌合し、工具本体３の先端部６に径方向外側から摺動可能に嵌合している。

具体的に、締結部材７の外周面のうち、軸Ｏ方向に沿う工具本体３の先端部６に対応する位置である大径部７ｂの外周面には、軸Ｏ方向に沿って工具本体３とは反対側（先端側）に向かうに従い漸次縮径するとともに、ヘッドテーパ面１２に当接される締結テーパ面１３が形成されている。また、図示の例では、締結部材７の大径部７ｂにおいて基端側を向く開口縁部と、工具本体３の端面３ａとの間には、隙間が設けられている。

図３において、締結部材７の繋ぎ部７ｃと、該繋ぎ部７ｃの先端側に位置する切削ヘッド２のフランジ部５ａとの間には、隙間が設けられている。また、繋ぎ部７ｃと、該繋ぎ部７ｃの基端側に位置する工具本体３の先端部６の先端面６ｂとの間にも、隙間が設けられている。

締め付け部材８は、鋼材により形成されており、円環板状をなしている。
図５（ａ）（ｂ）に示されるように、締め付け部材８において軸Ｏ方向を向く両端面のうち、先端側を向く端面８ａには、軸Ｏを挟んで一対の突起部８ｂが形成されている。突起部８ｂにおいて径方向外側を向く外周面は、この締め付け部材８の環状をなす本体部分の外周面に面一とされている。

また、突起部８ｂにおいて径方向内側を向く内面８ｃは、軸Ｏに平行な平坦面とされており、軸Ｏを挟んで対向する一対の突起部８ｂの内面８ｃ同士は、互いに平行となっている。締め付け部材８の本体部分の内周面には、締結部材７の雄ねじ部７ｄに螺合する雌ねじ部８ｄが形成されている。突起部８ｂの内面８ｃは、この締め付け部材８を、締結部材７に対して周方向に回転させて締め付ける（ねじ込む）ためのレンチ等の工具が係合可能な工具係合部とされている。

図３において、締め付け部材８は、切削ヘッド２の孔部５内に収容されている。具体的に、締め付け部材８は、切削ヘッド２の先端孔部５ｂ内に収容されており、該締め付け部材８の基端側を向く端面８ｅは、切削ヘッド２の孔部５のフランジ部５ａに先端側から当接している。また、締め付け部材８の外周面と、先端孔部５ｂの内周面との間には、僅かに隙間が設けられている。

締め付け部材８の雌ねじ部８ｄと締結部材７の雄ねじ部７ｄとが螺合した状態で、これら締め付け部材８及び締結部材７は、切削ヘッド２の孔部５内に収容・支持されている。また、締め付け部材８と締結部材７とが螺合により互いに係合された状態で、図３に示されるように、締結部材７の小径部７ａにおいて先端側を向く開口縁部は、締め付け部材８の先端側を向く端面８ａより基端側に後退して配置されている。

緩衝部材１１は、鋼材により形成されており、円環板状をなしている。
図６（ａ）（ｂ）に示されるように、緩衝部材１１は、円弧板状をなす複数の外周部１１ａと、外周部１１ａより曲率半径の小さな円弧板状をなす複数の内周部１１ｂとが、周方向に交互に連結されることにより、全体として円環状を呈している。

緩衝部材１１において、周方向に隣り合う外周部１１ａ同士の間、及び、これら外周部１１ａ同士を繋ぐ内周部１１ｂの径方向外側に位置する部位は、矩形穴状に切り欠かれた切り欠き部１１ｃとなっている。本実施形態では、切り欠き部１１ｃが周方向に等間隔をあけて一対形成されている。

図２に示されるように、緩衝部材１１が工具本体３と切削ヘッド２との間に配設された状態で、緩衝部材１１の切り欠き部１１ｃには、工具本体３の凸部３ｂが挿通される。切り欠き部１１ｃにおける上面視コ字状の内面は、凸部３ｂに対して周方向及び径方向内側から当接又は近接され、これにより、緩衝部材１１と工具本体３との周方向及び径方向の相対移動が規制される。
また、緩衝部材１１の内周部１１ｂにおいて径方向内側を向く内面は、上面視円弧状をなしており、緩衝部材１１が工具本体３に装着された状態で、内周部１１ｂの前記内面は工具本体３の先端部６の外周面に当接又は近接して配置される。

図３において、ねじ部材９は、雄ねじ部９ａと、該雄ねじ部９ａより大径の頭部９ｂとを備えている。ねじ部材９は、雄ねじ部９ａにおける頭部９ｂとは反対側の端部が基端側に向けられた状態で、切削ヘッド２の孔部５に先端から基端側へ向けて挿入される。具体的に、ねじ部材９の雄ねじ部９ａは、締め付け部材８の雌ねじ部８ｄ内及び締結部材７の小径部７ａ内に挿入されて、その基端側に位置する工具本体３の先端部６の雌ねじ部６ａに螺合される。

ねじ部材９をねじ込んだ状態で、ねじ部材９の頭部９ｂは、切削ヘッド２の先端孔部５ｂ内に収容されている。また、図３に符号１４で示されるものは、円環板状の座金である。座金１４は、締め付け部材８の端面８ａと、ねじ部材９の頭部９ｂにおいて基端側を向く端面とに当接されている。

次に、本実施形態の切削ヘッドの締結機構１及びこれを用いたヘッド交換式切削工具１０において、切削ヘッド２を工具本体３に取り付ける手順について説明する。

まず、図７に示されるように、切削ヘッド２の孔部５に、締結部材７及び締め付け部材８を挿入して、これら締結部材７及び締め付け部材８を螺着するとともに、孔部５内に装着する。尚、この状態では、締結部材７の雄ねじ部７ｄと締め付け部材８の雌ねじ部８ｄとの螺合は、手指等を使った軽いねじ込み程度に抑えて、強くねじ込まずに仮止めとしておく。

次いで、図８に示されるように、切削ヘッド２の端面２ｃと、工具本体３の端面３ａとの間に緩衝部材１１を介装して、前述の切削ヘッド２、締結部材７及び締め付け部材８を、工具本体３の先端部６に先端から基端側に向けて装着する。この際、締結部材７の大径部７ｂ内に、工具本体３の先端部６が挿入される。

この状態から、レンチ等の工具を用いて、締結部材７に対して締め付け部材８を周方向にねじ込んで、締め付ける。このように締め付け部材８をねじ込んで締結部材７を工具先端側へ引き上げることにより、ヘッドテーパ面１２と締結テーパ面１３とが互いに摺接しつつ、締結部材７とともに切削ヘッド２が工具本体３の先端部６に芯合せされる。
次いで、図３に示されるように、ねじ部材９及び座金１４を切削ヘッド２の孔部５に先端から基端側に向けて挿入し、該ねじ部材９の雄ねじ部９ａと、工具本体３の先端部６の雌ねじ部６ａとを螺着する。

以上説明した本実施形態の切削ヘッドの締結機構１及びこれを用いたヘッド交換式切削工具１０では、切削ヘッド２の孔部５内に締結部材７が設けられるとともに、この締結部材７が工具本体３の先端部６の径方向外側に嵌合可能とされていて、該締結部材７に螺合される締め付け部材８をねじ込み締め付けていくと、締結部材７が切削ヘッド２及び工具本体３の先端部６に対して、工具本体３とは反対側（工具先端側）に向けて、移動させられる（引き上げられる）。

この移動にともなって、締結部材７の締結テーパ面１３が、切削ヘッド２のヘッドテーパ面１２に対して摺接されつつ強く押し付けられ、これにより締結部材７と切削ヘッド２とが同軸に芯合せされる。ここで、締結部材７は工具本体３の先端部６に嵌合されて同軸とされているから、切削ヘッド２は、該締結部材７を介して工具本体３に対しても精度よく芯合せされるようになっている。また、本実施形態においては、締結部材７が弾性変形可能な材料で形成されており、この場合、前述のように締結テーパ面１３とヘッドテーパ面１２とが摺接されていくときに、該締結部材７における締結テーパ面１３部分（大径部７ｂ）は縮径させられて、この締結テーパ面１３の径方向内側に位置する工具本体３の先端部６に対して、締結部材７の大径部７ｂが強固に嵌合することになり、これにより、あたかも締まり嵌めの如き作用を得ることができる。
つまり、締結部材７の大径部７ｂを工具本体３の先端部６に取り付ける際には、これらの嵌合部分に僅かに隙間を設けて装着しやすくしつつも、次いで締め付け部材８を締め付けていくことで、あたかも締結部材７の大径部７ｂの内径を工具本体３の先端部６の外径よりも小さく形成してこれらを圧入させたような、強固な嵌合状態（取付剛性）及び高い求心性を得ることができるようになっている。

具体的に、締め付け部材８を締め付けていく際、切削ヘッド２に対して締結部材７が軸Ｏ方向に沿って工具本体３とは反対側（先端側）に移動するとともに、切削ヘッド２のヘッドテーパ面１２と、締結部材７の締結テーパ面１３とが摺接しつつ互いに強く押し付け合うことで、切削ヘッド２と締結部材７とが同軸（同心）に位置決め（芯合せ）される。またこれと同時に、締結部材７の大径部７ｂが縮径されていくことで、該締結部材７の大径部７ｂの内周面と、工具本体３の先端部６の外周面とが互いに強く押し付け合い、締結部材７と工具本体３の先端部６とも同軸に芯合せされる。
尚、このように締結部材７を縮径させるまでに至らない場合であっても（つまり締結部材７と工具本体３の先端部６とがすきま嵌めとされた状態であっても）、工具本体３の先端部６に対して切削ヘッド２を精度よく芯合せできることは前述した通りである。

このように、本実施形態によれば、簡単な構造を用いて、かつ、締め付け部材８を締め付けるだけの簡単な作業によって、切削ヘッド２、締結部材７及び工具本体３の先端部６を同軸に精度よく芯合せできる。さらに、本実施形態では締め付け部材８の締め付け量に応じて締結部材７が縮径させられるので、これらの嵌合（連結）が、締まり嵌めの如く強固に行われて、取付剛性が十分に高められることになる。

さらに、本実施形態のように、切削ヘッド２が超硬合金等の硬質材料からなる焼結体で作製されていても、この切削ヘッド２の孔部５内を研削加工するようなことなく、該切削ヘッド２を精度よく工具本体３の回転軸（中心軸）に同軸に芯合せして装着できる。
また、工具本体３に特別な構造を必要としないため、該工具本体３として、本実施形態のようなＪＩＳ規格のカッタアーバ等を用いることが可能である。

従って、本実施形態によれば、構造及び製造を複雑にすることなく、工具本体３に対して切削ヘッド２を精度よく同軸に簡単に芯合せでき、高品位な切削加工を安定して行うことができるとともに、該工具本体３として一般のカッタアーバ等を用いることが可能であり、製造費用を削減でき、汎用性に優れている。

また、締め付け部材８が、切削ヘッド２の孔部５内に収容されているので、切削加工時に、該締め付け部材８が切削ヘッド２から工具先端側に向けて突出して配置されるようなことがなく、よって被削材に接触することが防止されて、切削加工性が高められる。尚、本実施形態では、ねじ部材９の頭部９ｂも切削ヘッド２の孔部５内に収容されていることから、前述の効果がより顕著に得られる。

また、切削ヘッド２の基端側を向く端面２ｃと、工具本体３の先端側を向く端面３ａとの間に、これら端面２ｃ、３ａに当接して緩衝部材１１が配設されているので、下記の効果を奏する。
すなわち、切削ヘッド２は、前述したように締結部材７を介して工具本体３の先端部６に固定（径方向支持）されるのみならず、緩衝部材１１を介しても工具本体３に固定（軸Ｏ方向支持）されることになり、よって工具本体３に対する切削ヘッド２の取り付け安定性が向上する。
また、本実施形態のように切削ヘッド２が超硬合金等の硬質材料からなる場合に、緩衝部材１１が配設されていることで、該切削ヘッド２が鋼材からなる工具本体３に直接接触して傷付けてしまうようなことが防止される。

尚、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、前述の実施形態では、切削ヘッド２が超硬合金からなる焼結体であるとしたが、これに限定されるものではなく、例えば超硬合金以外の高速度鋼（ＨＳＳ）等からなる切削ヘッド２や、刃先にのみ超硬合金からなる切削インサートが着脱可能に装着される切削ヘッド２であっても構わない。

また、前述の実施形態では、工具本体３がＪＩＳ Ｂ ４２１６に規定される公知のカッタアーバであるとしたが、これに限定されるものではなく、例えば各種工作機械に対応した専用の工具本体３等であっても構わない。

また、前述の実施形態においては、刃部一体型のシェルタイプ工具を用いて説明したが、それ以外の切削工具（例えばエンドミルタイプ、正面フライスタイプ等）にも本発明を適用可能である。

１ 切削ヘッドの締結機構
２ 切削ヘッド
２ａ 先端面
２ｂ 外周面
２ｃ 端面
３ 工具本体
３ａ 端面
４ 切れ刃
５ 孔部
６ 工具本体の先端部
６ａ 雌ねじ部
７ 締結部材
８ 締め付け部材
９ ねじ部材
９ｂ 頭部
１０ ヘッド交換式切削工具
１１ 緩衝部材
１２ ヘッドテーパ面
１３ 締結テーパ面
Ｏ 軸

Claims (4)

1. 軸状をなす工具本体の先端部に、筒状の切削ヘッドを締結するための切削ヘッドの締結機構であって、
   切削ヘッドは、その軸方向に貫通する孔部と、前記軸方向を向く先端面及び前記軸方向に垂直な径方向を向く外周面の少なくともいずれかに形成された切れ刃とを有し、
   前記切削ヘッドの孔部内には、前記工具本体の先端部の前記径方向の外側に嵌合可能な筒状の締結部材が設けられるとともに、この締結部材の前記軸方向に沿う前記工具本体とは反対側には、前記締結部材に螺合されることにより前記切削ヘッドに対して前記締結部材を前記工具本体とは反対側に引き上げ可能な筒状の締め付け部材が配設され、
   前記切削ヘッドの孔部の内周面には、前記軸方向に沿って前記工具本体とは反対側に向かうに従い漸次縮径するヘッドテーパ面が形成され、
   前記締結部材の外周面のうち、前記軸方向に沿う前記工具本体の先端部に対応する位置には、前記軸方向に沿って前記工具本体とは反対側に向かうに従い漸次縮径するとともに、前記ヘッドテーパ面に当接される締結テーパ面が形成されていて、
   前記締め付け部材をねじ込んで前記締結部材を引き上げることにより、前記ヘッドテーパ面と前記締結テーパ面とが互いに摺接しつつ、前記締結部材とともに前記切削ヘッドが前記工具本体の先端部に芯合せされ、
   前記締結部材及び前記締め付け部材に挿通されて、前記工具本体の先端部に穿設された雌ねじ部に螺合するねじ部材が設けられるとともに、前記ねじ部材をねじ込むことによって、該ねじ部材の頭部が前記締め付け部材を前記軸方向の前記工具本体側へ向けて押圧するようにしたことを特徴とする切削ヘッドの締結機構。
2. 請求項１に記載の切削ヘッドの締結機構であって、
   前記締め付け部材は、前記切削ヘッドの孔部内に収容されることを特徴とする切削ヘッドの締結機構。
3. 請求項１又は２に記載の切削ヘッドの締結機構であって、
   前記切削ヘッドにおける前記軸方向に沿う前記工具本体側を向く端面と、前記工具本体における前記軸方向に沿う前記切削ヘッド側を向く端面との間に、これら端面に当接して緩衝部材が配設されることを特徴とする切削ヘッドの締結機構。
4. 切削ヘッドと、
   前記切削ヘッドが着脱可能に装着される工具本体と、を備えたヘッド交換式切削工具であって、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の切削ヘッドの締結機構を用いたことを特徴とするヘッド交換式切削工具。

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