JP2538123Y2 - 切削工具 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、工作機械の回転主軸の
先端に設けられた工具取付孔に嵌入、装着されることに
より、所定の進行方向に切削作用を行うと共に回転軸心
回りの回転（以下Ｃ軸回転という）によって切削刃の向
きを変えて切削進行方向を可変とすることが可能な切削
工具の構造に関し、特に、スローアウェイ方式に着脱自
在に切削刃を固定、保持するシャンク部分が、切削作用
時の切削加工反力の変動と、かじりや食い込み等の不都
合な作用とを防止するための弾性変形用の支点を形成す
るスリットを有して、微小切込み量によりワーク加工面
の面粗度が極めて緻密な切削加工を施すことが可能なヘ
ールバイト形の切削工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械、特に、旋盤、平削り盤、形削
り盤等の工作機械における切削工具としてヘールバイト
が用いられることは従来より周知であり、ヘール突切り
バイト、ヘール仕上げバイト、ヘールねじ切りバイト等
の種類が主として周知である。この種のヘールバイト
は、切削刃に近い工具先端領域に切削作用時のかじり又
は食い込みを阻止するためにＵ字形に曲げられたばね作
用部を有する点を特徴とした切削工具である。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】然しながら、上記の従
来のヘールバイトはワークに対する姿勢が加工中不変で
あり、加工前にヘールバイトの刃先とワークとの位置関
係をきっちり決めれば所望寸法の加工が行えた。他方、
近時、フライス系の工作機械により平面形状の被加工面
を有したワークに溝加工等の切削加工を施す要請が有
る。例えば、金型加工等では、単に、直線溝のみなら
ず、閉曲線に沿う溝加工等を精密に加工する要請も有
る。このような曲線溝等では、従来、切削工具としてエ
ンドミルを用いた加工が一般的であるが、このエンドミ
ル加工法では、工具自体が回転軸心を有して回転作動し
ながら切削加工を行うので、必然的に加工溝の形状は断
面が対称形状に限られる。断面が非対称形状の溝の切削
加工では、溝の断面形状に一致した形状の切削刃をワー
クとの間で相対的に曲線軌跡に沿って移動させる必要が
あり、刃先は単に平削り、型削り加工の場合のように直
線軌跡ではないために、切削工具自体に移動軌跡の曲線
化に伴って進行方向を変化させるＣ軸回転を付与する必
要がある。

【０００４】故に、本考案の目的は、Ｃ軸回転機能を付
与しても所望の加工寸法精度が得られ、ワークの加工断
面が対称、非対称の何れの切削加工にも適用可能であ
り、かつ、緻密な仕上げ面粗度でワークに主として溝加
工を遂行可能な切削工具を提供せんとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本考案は、Ｃ軸心を有す
る工作機械に装着されてワーク表面に切削加工を施す切
削工具として、弾性変形支点を切削刃の上方域に形成す
るスリットを有したヘールバイト形の切削工具を構成
し、かつ、同切削工具はＣ軸心と一致した軸心を有する
シャンクと、そのシャンクの先端に上記軸心を含む平面
として形成した切削刃の取付面に所望形状の切削刃を所
定の固定手段で固定し、上記の弾性変形支点は、切削刃
の切削進行方向に見て上記取付面の前方領域に配設して
切削反力を弾性的に吸収することにより、切削加工反力
を一定変動内に抑制し、又かじりや食い込みを防止しつ
つ切削刃を所定の軌跡に沿ってワークに対して相対的に
進行せしめることによって切削加工作用を進行させ、同
時にＣ軸回転により切削軌跡を曲線軌跡に選定すること
も可能とし、かつ、ワーク表面に断面が対称及び非対称
の任意の加工溝を切削加工できるようにしたものであ
る。

【０００６】即ち、本考案によれば、機械の回転主軸に
該回転主軸の回転中心と軸心が一致するように嵌着され
る装着部と、該装着部から先端側へ延設される切削刃保
持部と、該切削刃保持部における先端から所定部位に前
記装着部の軸心と交叉し、かつ、該軸心を通過して削設
され、内奥端を切削作用時の弾性変形支点に形成された
スリットとを備えた円筒形状のシャンクと、前記シャン
クの前記切削刃保持部の先端に着脱自在に保持される切
削刃と、前記シャンクの前記切削刃保持部において前記
弾性変形支点から背後領域に前記装着部の軸心上に形成
され、前記切削刃の刃先が前記軸心と一致するように前
記切削刃を当接させる基準取付面と、前記シャンクの前
記切削刃保持部において前記基準取付面と直角方向に前
記切削刃の位置決めを行う基準位置決め手段と、前記基
準取付面に前記切削刃の前面が当接するように固定する
切削刃固定手段と、を具備して構成された切削工具を提
供するものである。

【０００７】

【作用】本考案は、切削刃がワークと相対的に所定の軌
跡に沿って進行すると、切削刃の刃形状に従った対称な
断面形状又は非対称な断面形状の切削溝がワーク表面に
削成され、かつ、Ｃ軸回転に従って切削刃の進行軌跡は
曲線軌跡をたどることも可能であり、且つ、スリットに
よって形成される弾性変形支点がシャンクの基準取付面
から前方の領域にあるため、切削刃に作用する切削加工
反力の変動が同弾性変形支点におけるシャンクのばね作
用で抑制され、結果的に、切込み量の変動が抑止され
る。故に、シャンクに固定保持された切削刃は、切込み
量が少ない場合でも安定した切削加工力を発揮するか
ら、常に一定薄厚の切屑を生成して切削面粗度が緻密な
切削加工を遂行することができる。また基準取付面と基
準位置決め手段とを有しているから、容易に切削刃の取
付けが行え、かつ良好な加工精度が得られる。以下、本
考案を添付図面に示す実施例に基づいて詳細に説明す
る。

【０００８】

【実施例】図１は本考案による切削工具が機械の工具取
付孔に装着された状態を示す縦断面図、図２は、図１の
２ー２線に沿う断面を示し、同工具のシャンクが有する
基準取付面に固定された切削刃と固定手段及び基準位置
決め手段の一例を示した断面図、図３は、同じく図１の
２ー２線に沿う断面を示し、図２の場合と異なる実施例
による基準位置決め手段を示した断面図、図４は本考案
に係る切削工具が装着されるＣ軸心を有した工作機械の
一例を示す略示斜視図、図５は、本考案に係る切削工具
の切削加工軌跡の一例を示す平面図、図６はワーク表面
に削成された種々の加工溝の形状例を示す断面図であ
る。

【０００９】図１において、本考案による切削工具１０
は、工作機械の回転主軸８の先端に具備された工具取付
孔９に同主軸８のＣ軸回転中心“Ｃ”に軸心を一致させ
て装着され、ワーク（図示なし）との間で所望の直線又
は曲線軌跡に沿って相対的移動を行うことにより切削加
工を行う工具として形成されており、シャンク２０、切
削刃４０、シャンク２０に切削刃４０を固定する固定手
段を形成する止めねじ３０を具備している。上記シャン
ク２０は、主軸８の取付孔９にガタの無い状態で嵌合、
装着される丸棒状の装着部２２と、この装着部２２の主
軸端８ａの位置から下方に垂下した延長部として形成さ
れた切削刃保持部２４とを有しており、装着部２４には
主軸８の取付孔９に適宜個数のロックねじ３２で強固に
止着されるようにねじ座２５が形成されている。そし
て、この装着部２４は、ロックねじ３２で取付孔９に強
固に止着されたとき、主軸８の回転軸心Ｃに一致する軸
心を有する円筒形状体を成しているのである。

【００１０】他方、上記装着部２２から下方に延長した
一体の切削刃保持部２４は、下端に切削刃４０を取り付
ける鉛直平面形状の基準取付面２６を形成する凹所部分
が設けられ、切削刃４０は同凹所部分に下方から挿入さ
れ、基準取付面２６に前面４２を密着状態に当接し、後
面４４側から固定手段である止めねじ３０で押圧されて
上記基準取付面２６へ固定される。即ち、切削刃４０は
平板形状を有し、前面４２の下端に種々の刃形状を有し
た切れ刃４６を備え、逃げ面４７は前面４２と後面４４
との間に設けられている。さて、シャンク２０の切削刃
保持部２４に形成された上記基準取付面２６は装着部２
２から延長した軸心Ｃを含む平面を成し、従って、この
基準取付面２６に当接する切削刃４０の前面４２も同取
付面２６に当接したとき、その前面４２内に軸心が来る
構成に成っている。また、この切削刃保持部２４は、上
記基準取付面２６より更に上方領域に軸心“Ｃ”と交叉
する方向に切込んだスリット２８が形成されている。即
ち、このスリット２８は軸心Ｃを通過して２８ａで示す
内奥位置まで切り込まれた所定隙間寸法Ｓと深さ寸法Ｌ
とを有した溝として設けられている。つまり、内奥位置
２８ａは、切削刃４０の切削作用時にワークに対して相
対的に進行する方向（矢印Ｐ）に見て上記基準取付面２
６よりも前方側に配置され、このような深さのスリット
２８が設けられることにより、シャンク２０における基
準取付面２６を有する切削刃保持部２４の下端領域は、
上記内奥位置２８ａを支点にして弾性的にスリット間隙
を拡縮する方向に変形可能に成っている。即ち、周知の
ヘールバイトと同様に本考案の切削工具１０も支点２８
ａを変形支点とするばね作用を有した工具として機能す
る構成を有しているのである。他方、基準取付面２６に
固定手段の止めねじ３０で固定される上述の切削刃４０
の切れ刃４６は、種々の加工形状に応じた切れ刃形状を
有し、同切れ刃４６は取付状態で、前面４２内に在る軸
心Ｃと一致する軸線を中心にして切削進行方向に対して
左右方向に延びる直線状又は曲線状の連続線で定義され
た切れ刃形状を有するように形成されている。

【００１１】ここで図２を参照すると、切削刃４０は一
例として２つの平行配置の止めねじ３０、３０により後
面４４側から押圧されることにより、前記の基準取付面
２６に当接した構成にあることが図示されており、この
とき、両止めねじ３０、３０の先端はフラット面、球
面、錐面等の種々の形状に形成することができる。ま
た、切削刃４０は、その切れ刃４６を下端に有した前面
４２が基準取付面２６に当接したとき、同基準取付面２
６内に在る軸心Ｃが上述の切れ刃４６の形状の定義する
中心線と一致するように進行方向Ｐに対して左右方向の
位置決めを行うことが可能に形成されている。図２に示
した実施例では、シャンク２０の切削刃保持部２４に、
上記基準取付面２６に対して直角を成した鉛直な突き当
面２９を備えると共に、この突き当面２９に当接される
鉛直側面４８を切削刃４０の側部に有した構成と成って
いる。即ち、切削刃４０の側面４８がシャンク２０の突
き当面２９に当接することにより、切削刃４０がシャン
ク２０に対して一義的に位置決めされたことになり、ひ
いては加工図面で指定されたワークＷの端面から加工す
べき溝の辺までの距離ｄ（図６参照）が保証される構成
に成っているのである。

【００１２】なお、図３の実施例は、固定手段を形成す
る止めねじ３０、３０の先端を図示のように錐面３０
ａ、３０ａに形成し、かつ、切削刃４０の後面４４に予
め削成した穴４４ａ、４４ａを設け、止めねじ３０、３
０の錐面３０ａ、３０ａが穴４４ａ、４４ａに係合した
とき、切削刃４０がシャンク２０に対して一義的に位置
決めされることを示した構成の例である。図２，図３に
おいては、共に切削刃４０の後面側から前面側へ向けて
止ねじ３０、３０によって切削刃４０を切削刃保持部２
４に固定する方式であるが、切削刃４０の厚さと切削刃
４０を挿入する凹所のすき間間隔とをほぼ等しく設定
し、止ねじ３０、３０を切削刃４０の前面側から後方側
へ向けてねじ込んで切削刃４０を切削刃保持部２４に固
定する方式を採用しても良い。

【００１３】ここで、本考案に係る切削工具１０が装着
される工作機械の全体構成を簡単に説明する。図４は本
考案の切削工具１０が装着されて切削を行う工作機械の
機構図であり、Ｗは被加工物であるワークを示し、切削
工具１０の下方にワークテーブル５２上に搭載、固定さ
れる。また、同工作機械のコラム５３の下部にＸ軸およ
びＹ軸送り機構５４が設けられている。この送り機構５
４はワークＷを搭載したワークテーブル５２をＸ軸およ
びＹ軸方向に送ることができるようにクロス案内面構造
になっており、それぞれにＸ軸送りモータ５５およびＹ
軸送りモータ５６が付いている。上記コラム５３の上部
にはＺ軸送り機構５７が設けられており、このＺ軸送り
機構５７は切削工具１０をＺ軸方向に切込み送りできる
ような案内構造になっておりＺ軸送りモータ５８が付い
ている。Ｚ軸送り機構５７の可動部に工具主軸頭５９が
付いており、その内部に既述の回転工具主軸８が設けら
れている。回転工具主軸８の下部の工具取付孔９内に切
削工具１０が嵌合、装着され、回転工具主軸８の上部は
Ｃ軸駆動モータ６１に連結されている。上記回転工具主
軸８はその軸線回りに回転可能に軸承されており、この
回転送り軸のことをＣ軸と称するのである。そしてＣ軸
駆動モータ６１によって回転角度が制御されるようにな
っている。この工作機械は、数値制御装置から成る制御
装置６２に与えられた数値制御情報に基づいてこれらの
Ｘ軸送りモータ５５、Ｙ軸送りモータ５６、Ｚ軸送りモ
ータ５８及びＣ軸駆動モータ６１には適宜駆動信号を発
して工作機械のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸およびＣ軸を駆動し
て、ワークＷと切削工具１０との間に所望の軌跡に沿う
相対的な移動をさせ、切削工具１０の切削刃４０により
ワークＷに溝加工等の切削加工を行う。図５は、本考案
に係る切削工具１０によりワークＷに切削加工を行う場
合の軌跡の一例を示している。本考案の切削工具１０は
工作機械の工具主軸８がＣ軸旋回することにより一体と
成ってワーク表面に対する法線方向に旋回し、切削作用
の進行方向を直線状のみならず、図示のごとく曲線状の
閉軌跡に沿って切削を進行させることも可能である。

【００１４】ここで、図５の如き軌跡に沿って進行する
切削作用によりワークＷに削成される加工溝の形状は、
切削刃４０の切れ刃形状に応じたものであり、切れ刃形
状を所望形状に選択することにより、図６に示すよう
に、軸心Ｃに対して対称な形状（図６の（ａ）、
（ｂ））も非対称な形状（図６の（ｃ）、（ｄ））も任
意に切削加工することができるのである。つまり、従来
のエンドミルでは工具の切れ刃自体が高速回転して切削
作用を行うため、加工溝の形状は対称形に限定される
が、本考案の切削工具１０では単に切削進行方向を変更
するために、Ｃ軸旋回を行い、切削作用は工具１０の切
削刃４０における切れ刃４６が軌跡に沿って進行するこ
とにより切削作用を行うので、非対称形状の加工も行う
ことができるのである。しかも、本考案では既述の如
く、切削工具１０のシャンク２０における切削刃保持部
２４にスリット２８の内奥位置２８ａを支点としたヘー
ルバイトと同様な弾性変形支点を有し、この弾性変形支
点の位置２８ａが切削作用の進行方向Ｐ（図１参照）に
見て切削刃４０の前方側に存在するから、切削作用時の
切削加工反力はスリット２８の隙間幅Ｓを拡縮するよう
な切削刃保持部２４の下方領域と切削刃４０との一体的
な弾性変形を生起せしめることができるのである。故
に、機械側から伝達される振動等でワークＷの加工面と
工具１０の切削刃４０における切れ刃４６との相対的な
位置関係が切削加工過程で変動し、切削加工反力が変動
しても、その反力変動は上記の切削刃保持部２４の下方
領域と切削刃４０との一体的な弾性変形で抑制される。
特に、過剰な切削加工反力が弾性変形で吸収、抑制され
て安定した反力範囲内に維持されるから、切削刃４０の
切れ刃４６がワークとの間でかじりや食い込みを起こす
危惧は解消されと共に切削進行過程で切込み量の変動を
来すことが無くなる。このことは、切削刃４０にＺ軸方
向（ワークに対する法線方向）の切込み量を例えば２０
ミクロン以下の少ない値に設定してすべりを起こすこと
なく切削を遂行をすることも可能にし、その結果、加工
寸法の微細な制御とワークの加工溝の溝表面等の加工面
における面粗度が緻密な加工とを可能とするのである。

【００１５】なお、シャンク部に形成されるスリット２
８の隙間寸法Ｓと深さ寸法Ｌ（図１参照）、切削刃４０
の切れ刃４６の先端からスリット２８までの平均高さ寸
法を適宜に調節することにより、切削刃保持部２４の下
方領域の弾性変形支点２８ａに関するバネ定数を加減調
節することも可能であり、従って、ワーク材料の切削特
性や切削刃４０の材料特性に応じて最適の弾性変形を選
定、設定することも可能である。

【００１６】

【考案の効果】上述の実施例の記載を介して明らかなよ
うに、本考案によれば、Ｃ軸制御の可能な工作機械に装
着されてワーク表面に切削加工を施す切削工具として、
弾性変形支点を切削刃の上方域に形成するスリットを有
したヘールバイト形の切削工具を構成し、かつ、同切削
工具はＣ軸回転中心と一致した軸心を有するシャンク
と、そのシャンクの先端に上記軸心を含む平面として形
成した切削刃の取付面に所望形状の切削刃を所定の固定
手段で固定し、上記の弾性変形支点は、切削刃の切削進
行方向に見て上記取付面の前方領域に配設して過剰な切
削加工反力は弾性的に吸収することにより、同切削加工
反力を一定変動値内に抑制し、又かじりや食い込みを防
止しつつ切削刃を所定の軌跡に沿ってワークに対して相
対的に進行せしめることによって切削加工作用を進行さ
せ、同時にＣ軸回転により切削軌跡を曲線軌跡に選定す
ることも可能とし、かつ、ワーク表面に断面形状が対称
及び非対称の任意の加工溝を切削加工できるようにした
ので、以下の効果を奏することが可能となった。

【００１７】（１）少ない切込み量でワーク面に切削加
工を施すことができ、加工寸法の微細な制御と面粗度の
緻密化を図ることができる。 （２）切削工具の切削加工の進行方向に対してその法線
方向（Ｃ軸軸心方向）に切削刃の切れ刃面を旋回制御す
ることにより、直線軌跡のみならず曲線軌跡に沿う切削
加工を遂行可能であり、かつ、Ｃ軸軸心に関して非対称
な断面形状を有した加工溝を切削加工することが可能で
ある。 （３）基準取付面及び基準位置決め手段を有しているの
で容易に切削刃の取付けが可能であり、しかもＣ軸回転
を行って加工したときのワークの加工精度が良い。 （４）ヘールバイト式に弾性変形するシャンク部の弾性
変形量はスリットの寸法及び位置を適宜に選定、設定で
きるので、ワークの材料特性等に応じて最適のヘールバ
イト特性を保有させることができる。 （５）本考案による切削工具は、形状が比較的単純であ
るために、ワイヤカット法等を利用して簡単に製作する
ことができ、故に、低コスト化も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による切削工具が機械の工具取付孔に装
着された状態を示す縦断面図である。

【図２】図１の２ー２線に沿う断面を示し、同工具のシ
ャンクが有する基準取付面に固定された切削刃と固定手
段及び基準位置決め手段の一例を示した断面図である。

【図３】同じく図１の２ー２線に沿う断面を示し、図２
の場合と異なる実施例による基準位置決め手段を示した
断面図である。

【図４】本考案に係る切削工具が装着されるＣ軸を有し
た工作機械の一例を示す略示斜視図である。

【図５】本考案に係る切削工具の切削加工軌跡の一例を
示す平面図である。

【図６】ワーク表面に削成された種々の加工溝の形状例
を示す断面図である。

【符号の説明】

８…回転主軸 ９…工具取付孔 １０…切削工具 ２０…シャンク ２２…装着部 ２４…切削刃保持部 ２６…基準取付面 ２８…スリット ２８ａ…内奥位置 ２９…突き当面 ３０…止めねじ ４０…切削刃 ４２…前面 ４４…後面 ４４ａ…穴 ４６…切れ刃 ４８…側面

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 機械の回転主軸に該回転主軸の回転中心
   と軸心が一致するように嵌着される装着部と、該装着部
   から先端側へ延設される切削刃保持部と、該切削刃保持
   部における先端から所定部位に前記装着部の軸心と交叉
   し、かつ、該軸心を通過して削設され、内奥端を切削作
   用時の弾性変形支点に形成されたスリットとを備えた円
   筒形状のシャンクと、 前記シャンクの前記切削刃保持部の先端に着脱自在に保
   持される切削刃と、 前記シャンクの前記切削刃保持部において前記弾性変形
   支点から背後領域に前記装着部の軸心上に形成され、前
   記切削刃の刃先が前記軸心と一致するように前記切削刃
   を当接させる基準取付面と、 前記シャンクの前記切削刃保持部において前記基準取付
   面と直角方向に前記切削刃の位置決めを行う基準位置決
   め手段と、 前記基準取付面に前記切削刃の前面が当接するように固
   定する切削刃固定手段と、 を具備して構成されたことを特徴とする切削工具。