JP7449504B1 - 切削工具とそのボディ - Google Patents

Abstract

【課題】クーラント流路を工夫することでクーラントをより効率的に供給でき、かつ、切りくずの詰まりを抑制できるようにする。【解決手段】切削工具のボディ１０であって、当該ボディ１０の先端部１０ｔに設けられた、切削インサートが取り付けられるインサート取付座２０と、該インサート取付座２０からボディ１０の基端部１０ｂへ向け形成されたポケット２０と、該ポケット２０上にクーラントの吐出口４２を有する、非直線形状である第１のクーラント流路４０と、当該ボディ１０の先端部１０ｔにクーラントの吐出口５２を有する、非直線形状である第２のクーラント流路５０と、を備える、ボディ１０である。【選択図】図６

Description

本発明は、切削工具とそのボディに関する。

従来、穴あけ加工用や旋削加工用としての工具（たとえば特許文献１，３，４参照）のほか、穴あけ加工と内外径旋削加工の両方を行うことができる多機能工具が知られている（たとえば特許文献３参照）。このような多機能工具は、多くの機能が集約されているという点から、生産性を向上させることができる利点がある。

特開平１１－３２０２１３号公報 特開２０１８－１５８６１号公報 特表２０１２－５１６２４４号公報 特許第７１０４０５５号公報

しかし、工具に機能を集約すると、上記のごとき利点はあるものの、それだけ一つの工具に負担が掛かりやすくなる。たとえば、穴あけ加工をドリル、内径旋削加工をボーリングバー、外径旋削加工を外径旋削用工具で担っていた加工方法を多機能工具１本にまとめるとすると、３本分の切削加工を１本で担う必要があり、負担が増え、劣化しやすくなり、そのぶん切削インサートの交換タイミングが早くなってしまう。特に、穴あけ加工や内径旋削加工をする場合、外部からの給油方式では切削インサートの切れ刃を直接冷却することが困難であるという点が劣化につながりやすい。

上記のごとき課題に対処するべく、切削工具のホルダー（以下、ボディともいう）の内部に流路を設け、この流路にクーラントを供給し、出口開口からクーラントを吐出させて切れ刃を直接的に冷却するようにボディが提案されている（たとえば特許文献４参照）。ところが、このようなボディ内部の流路は、一般にドリルによる切削加工によって直線的に形成されていることから、圧力損失を生じさせる場合がある。

また、ボディには、インサート取付座からボディの基端部へ向けてポケット（切削加工時の切りくずを排出するための排出溝など）が形成される関係上、ボディの先端部付近にクーラント吐出口を設けようとすると、バックメタル（ボディに形成される、くさび状の薄肉部のこと）が少ない部分に流路を設けなければならなくなる。それ故、流路径の大きさに必然的に限りがあり、通常は小径の穴でしか流路を設けられないため、ボディの基端部に設けられた供給口から流入したクーラントが急激に絞られ、圧力損失を引き起こす要因となりやすい。加えて、小径かつ長突出しのドリル加工をも行う工具であれば、ボディにクーラント流路を加工する際の難易度が高くなりがちである。

こういった種々の課題に鑑みるに、現状の切削工具のボディにおいては、特に、クーラントをより効率的に供給できるようにすることや、切りくずの詰まりをさらに抑制できるようにすることが肝要であると考えられた。

そこで、本発明は、クーラント流路を工夫することでクーラントをより効率的に供給でき、かつ、切りくずの詰まりを抑制できるようにした切削工具とそのボディを提供することを目的とする。

本発明の一態様は、切削工具のボディであって、
当該ボディの先端部に設けられた、切削インサートが取り付けられるインサート取付座と、
該インサート取付座からボディの基端部へ向け形成されたポケットと、
該ポケット上にクーラントの吐出口を有する、非直線形状である第１のクーラント流路と、
当該ボディの先端部にクーラントの吐出口を有する、非直線形状である第２のクーラント流路と、
を備える、ボディである。

一般に、ドリルによる切削加工によってクーラント流路が直線的に形成された従来のごとき切削工具のボディにおいては、そのようにドリルを使うことに伴い、クーラント流路の断面積が急減するような段部が生じることがある。そうなると、当該段差部分にて大きな圧力損失が生じてしまい、クーラントを効率的に供給することが難しくなる場合がある。この点、本発明のごとき切削工具のボディにおいては、クーラント流路が非直線状であって、好ましくは変化が滑らかであって断面積が漸減するような形状であることにより、従来の工具におけるごとき圧力損失を抑え、クーラントをより効率的に供給することが可能となる。また、第１および第２のクーラント流路から供給するクーラントにより、切削インサートの冷却と切りくず排出性を向上させることが可能であり、結果、切りくずの詰まりを抑制することができるようになる。

上記のごときボディにおいて、第１のクーラント流路および第２のクーラント流路の少なくとも一方が、クーラントの供給口の断面積よりも吐出口の断面積のほうが小さくなる形状であってもよい。

上記のごときボディにおいて、第１のクーラント流路および第２のクーラント流路の少なくとも一方が、クーラントの供給口から吐出口に向かうにつれ断面積が漸次減少する部分を含む形状であってもよい。

上記のごときボディにおいて、第１のクーラント流路および第２のクーラント流路のいずれにも、断面積が急減する箇所が形成されていなくてもよい。

上記のごときボディにおいて、第１のクーラント流路および第２のクーラント流路は、供給口から吐出口に至るまで分岐しない流路で形成されていてもよい。

上記のごときボディにおいて、第１のクーラント流路の吐出口と、第２のクーラント流路の吐出口の少なくとも一方が、非円形であってもよい。

上記のごときボディにおいて、第２のクーラント流路の吐出口は、インサート取付座の座面と平行方向に長い非円形であってもよい。

上記のごときボディにおいて、第１のクーラント流路および第２のクーラント流路の少なくとも一方が、当該流路の途中に湾曲する部分を有していてもよい。

上記のごときボディにおいて、第１のクーラント流路の吐出口は、インサート取付座のうち当該ボディの基端部側の近傍位置に設けられていてもよい。

上記のごときボディにおいて、第２のクーラント流路の吐出口は、当該ボディの先端側の端面に設けられていてもよい。

上記のごときボディにおいて、インサート取付座には、切削インサートを取り付けるためのインサート取付ねじが螺合するねじ穴が設けられていて、第２のクーラント流路は、その途中で該ねじ穴の周辺で湾曲した形状となっていてもよい。

上記のごときボディにおいて、ポケットは、切削により生じる切りくずを案内し排出するための切りくず排出溝であってもよい。

本発明の別の態様は、上記のごときボディを備えた切削工具である。

本発明の一実施形態における切削工具を示す斜視図である。 切削工具を、中心軸に垂直かつインサートポケットのねじ穴に沿った方向から見た図（平面図）である。 切削工具を、中心軸に垂直かつインサートポケットのねじ穴に垂直な方向から見た図（側面図）である。 切削工具をボディの基端部側から中心軸に沿って見た図である。 切削インサートが装着されていない状態の切削工具の斜視図である。 切削工具の内部構造を透視した状態で示す斜視図である。 切削工具をボディの先端部側から中心軸に沿って見た図である。 切れ刃冷却用クーラント流路（第１のクーラント流路）からクーラントを吐出した状態における切削工具の当該部分の斜視図である。 穴あけ加工時のワーク（被削材）の内部の様子を説明する図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る切削工具とそのボディの好適な実施形態について詳細に説明する（図１～図９参照）。

本実施形態の切削工具１は、穴あけ加工と内外径旋削加工の両方を行うことができる多機能工具（穴あけ・旋削加工用複合工具）として形成されているものである。当該切削工具１のボディ（ホルダーと呼ばれる場合がある）１０には、インサートポケット（インサート取付座）２０、ポケット、２つのクーラント流路（切れ刃冷却用クーラント流路４０、切りくず排出用クーラント流路５０）が設けられている（図１等参照）。

インサートポケット２０は、切削インサート６０が取り付けられるインサート取付座として機能するもので、ボディ１０の中心軸１０Ａに沿った先端部１０ｔに形成されている（図１～図３参照）。インサートポケット２０の座面２１には、インサート取付ねじ７０が螺合するねじ穴２２が設けられている（図２、図５等参照）。また、インサートポケット２０の隅部には、切削インサート６０の切れ刃６１が接触するのを回避する逃げ部２４が設けられている（図３、図５参照）。

ポケットは、インサートポケット２０からボディ１０の基端部１０ｂへ向け形成された凹部からなる。本実施形態の切削工具１におけるポケットは、切削により生じる切りくずを案内し排出するための切りくず排出溝３０として形成されている。以下では、ポケットの具体例の一つとして、当該ポケットが切りくず排出溝３０である形態を例示しつつ説明することとする（図１等参照）。

［切れ刃冷却用クーラント流路（第１のクーラント流路）］
切れ刃冷却用クーラント流路４０は、ボディ１０に設けられている２つのクーラント流路の一方であり、主として、切削インサート６０の切れ刃６１を冷却するためのクーラントＣを供給する流路として形成されている（図６等参照）。ボディ１０の基端部１０ｂには、この切れ刃冷却用クーラント流路４０へクーラントＣを供給する供給口４１が設けられている（図４、図６参照）。

吐出口４２は、切削インサート６０の切れ刃６１に向けてクーラントＣを吐出するに適した位置、たとえばインサートポケット２０の近傍の位置（より具体的には、当該吐出口４２の一部がインサートポケット２０に重なるような、インサートポケット２０のうち基端部１０ｂ側の近傍位置）に設けられている（図３、図８参照）。吐出口４２の形状は円形であってもよいし、当該吐出口４２の周辺の剛性を確保しやすくなるような非円形であってもよい。

切れ刃冷却用クーラント流路４０は、基端部１０ｂから先端部１０ｔに向けてほぼ直線状に形成されていてもよいし、その途中で湾曲する非直線形状に形成されていてもよい。本実施形態の切削工具１における切れ刃冷却用クーラント流路４０は、供給口４１からボディ１０の先端部１０ｔ側に向けてほぼ直線状に延び、吐出口４２の直前に設けられた湾曲部分４３にてボディ１０の径方向内側に向かって湾曲する形状になっている（図６等参照）。

この切れ刃冷却用クーラント流路４０は、供給口４１の断面積よりも吐出口４２の断面積のほうが小さくなるように形成されている。供給口４１から吐出口４２に至るまでの具体的な形状はとくに限定されないが、本実施形態における切れ刃冷却用クーラント流路４０は、供給口４１から吐出口４２に向かうにつれ流路断面積が漸次減少する部分を少なくとも一部に含む形状になっている（図６等参照）。この場合において、切れ刃冷却用クーラント流路４０は、断面積が急減する箇所を含んでいない。このように、断面積が急減する箇所を含まず、流路断面積が減少する部分は漸次減少する形である切れ刃冷却用クーラント流路４０においては、クーラントＣを流す際の圧力損失が比較的少ないことから、切削箇所に向けてクーラントＣをより効率的に供給し、途中でクーラントＣの流速を速めつつ当該切削箇所における冷却と潤滑を効率的に行うことで、切削インサート６０の摩耗抑制に寄与することが可能となっている（図８、図９等参照）。しかも、本実施形態の切れ刃冷却用クーラント流路４０は、供給口４１から吐出口４２に至るまで途中で分岐することのない１本の流路で形成されているため（図６参照）、分岐路を有する場合に生じる損失（分岐損失）がない。このような形態もまた、クーラントＣを流す際の圧力損失を少なくしてより効率的に供給することに寄与しうる。

［切りくず排出用クーラント流路（第２のクーラント流路）］
切りくず排出用クーラント流路５０は、ボディ１０に設けられている２つのクーラント流路のもう一方であり、主として、切削時における切りくずの排出性能を向上させるべくクーラントＣを供給する流路として形成されている（図６等参照）。ボディ１０の基端部１０ｂには、この切りくず排出用クーラント流路５０へクーラントＣを供給する供給口５１が設けられている（図４、図６参照）。吐出口５２は、切りくずの排出性能を向上させるのに適した位置、たとえばボディ１０の先端部１０ｔ側の端面１２であって座面２１の近傍（たとえば、座面２１よりもボディ１０の径方向外側の位置）に設けられている（図５～図８参照）。

切りくず排出用クーラント流路５０の吐出口５２の形状はとくに限定されるものではないが、本実施形態の切削工具１においては、インサートポケット２０の座面２１と平行方向に長い楕円形といった非円形となっている（図７等参照）。ボディ１０の外周とインサートポケット２０との間におけるクリアランス（つまりは、ボディ１０における当該部分の肉厚）を考慮しつつ、剛性確保とクーラント供給量確保の両立を図るうえでは、このように、吐出口５２を、インサートポケット２０の座面２１と平行方向における長さが長い形状とすることが有利となりうる。

この切りくず排出用クーラント流路５０は、供給口５１の断面積よりも吐出口５２の断面積のほうが小さくなるように形成されている。供給口５１から吐出口５２に至るまでの具体的な形状はとくに限定されないが、本実施形態における切りくず排出用クーラント流路５０は、供給口５１から吐出口５２に向かうにつれ流路断面積が漸次減少する部分を少なくとも一部に含む形状になっている（図６等参照）。この場合において、切りくず排出用クーラント流路５０は、断面積が急減する箇所を含んでいない。このように、断面積が急減する箇所を含まず、流路断面積が減少する部分は漸次減少する形である切りくず排出用クーラント流路５０においては、クーラントＣを流す際の圧力損失が比較的少ないことから、切削箇所に向けてクーラントＣをより効率的に供給し、ワーク（被削材）１００内で切りくずが詰まるのを抑制することが可能となっている（図９参照）。しかも、本実施形態の切りくず排出用クーラント流路５０は、供給口５１から吐出口５２に至るまで途中で分岐することのない１本の流路で形成されていて（図６参照）、分岐路を有する場合に生じうる損失（分岐損失）がないことから、クーラントＣを流す際の圧力損失を少なくしてより効率的に供給することが可能となっている。

切りくず排出用クーラント流路５０は、基端部１０ｂから先端部１０ｔに向けてほぼ直線状に形成されていてもよいが、本実施形態の切削工具１における切りくず排出用クーラント流路５０は、供給口４１からボディ１０の先端部１０ｔ側に向かう途中で緩やかに湾曲し、かつ、先端部１０ｔ付近においてはボディ２２のねじ穴２２を回避するように当該ねじ穴２２の周辺で湾曲し、切れ刃６１の近傍の吐出口５２に至る形状となっている（図６参照）。なお、ねじ穴２２を回避する際には、当該切りくず排出用クーラント流路５０を、逃げ部２４（より詳細には、切削インサート６０のうち切れ刃６１として使用されていない側の外周切れ刃との接触を回避する逃げ部２４であり、図６において符号２４ａで示す）から離間する方向に延びる形状として、当該部分の周辺の剛性が向上するようにしてもよい（図６参照）。

ここまで説明したごとき本実施形態の切削工具１あるいはそのボディ１０においては、切れ刃冷却用クーラント流路４０や切りくず排出用クーラント流路５０を、変化が滑らかであって断面積が漸減するような部分を含む非直線形状にするといった、いわば内部給油機構に改良を施すことにより、従来の工具におけるごとき圧力損失を抑え、クーラントＣをより効率的に供給することが可能となっている。このようにクーラントＣをより効率的に供給することができれば、切削インサート６０の冷却と切りくず排出性をさらに向上させることが可能となる。

また、本実施形態の切削工具１あるいはそのボディ１０においては、切れ刃冷却用クーラント流路４０によって切削箇所の冷却性能を向上させるのみならず、切りくず排出用クーラント流路５０からワーク１００内の端面に向けて吐出するクーラントＣによって当該ワーク１００内の切りくずの排出性能を向上させ、切りくず詰まりを抑制させてもいる（図９参照）。

本実施形態のごとき構造は、小径加工用の切削工具１あるいはそのボディ１０にも適用することが可能なものである。すなわち、従来の工具あるいはそれを製造するための手法においてはクーラント流路を自由に設計することが不可能である場合があるが、本実施形態のごとき切削工具１あるいはそのボディ１０は、たとえば３Ｄプリンティングを採用することにより、自由な設計のもとに上記のごとき特徴が奏されうる流路形状や位置、態様を実現することが可能なものである。

なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。たとえば、上述の実施形態では、ポケットが、切削により生じる切りくずを案内し排出するための切りくず排出溝３０である場合のボディ１０や切削工具１について説明したがこれは好適な具体例のひとつにすぎず、切りくず排出溝３０以外のポケットを有する切削工具１等にも本発明を適用することが可能である。

また、本実施形態にて説明した切削工具１やそのボディ１０は、とくに穴あけ加工と内外径旋削加工の両方を行うことができる多機能工具（穴あけ・旋削加工用複合工具）に適用して好適であるものの、多機能工具以外の工具に適用してもよいことはいうまでもない。

本発明は、切削工具とそのボディに適用して好適である。

１…切削工具
１０…ボディ
１０Ａ…中心軸
１０ｂ…基端部
１０ｔ…先端部
１２…端面
２０…インサートポケット（インサート取付座）
２１…座面
２２…ねじ穴
２４…逃げ部
３０…切りくず排出溝（ポケット）
４０…切れ刃冷却用クーラント流路（第１のクーラント流路）
４１…供給口
４２…吐出口
４３…湾曲部分
５０…切りくず排出用クーラント流路（第２のクーラント流路）
５１…供給口
５２…吐出口
５３…湾曲部分
６０…切削インサート
６１…切れ刃
７０…インサート取付ねじ
１００…ワーク（被削材）
Ｃ…クーラント

Claims (10)

1. 切削工具のボディであって、
   当該ボディの先端部に設けられた、切削インサートが取り付けられるインサート取付座と、
   該インサート取付座から前記ボディの基端部へ向け形成されたポケットと、
   該ポケット上にクーラントの吐出口を有する、非直線形状である第１のクーラント流路と、
   当該ボディの先端部にクーラントの吐出口を有する、非直線形状である第２のクーラント流路と、
   を備え、
   前記第１のクーラント流路および前記第２のクーラント流路は、前記基端部に設けられた前記クーラントの供給口から当該ボディの前記先端部側に向けて延びる形状であり、
   前記第１のクーラント流路および前記第２のクーラント流路の少なくとも一方が、前記クーラントの前記供給口の断面積よりも前記吐出口の断面積のほうが小さくなる形状であり、
   前記第１のクーラント流路および前記第２のクーラント流路の少なくとも一方が、前記クーラントの前記供給口から前記吐出口に向かうにつれ断面積が漸次減少する部分を含む形状であり、
   前記第１のクーラント流路および前記第２のクーラント流路のいずれにも、断面積が急減する箇所が形成されていない、ボディ。
2. 前記第１のクーラント流路および前記第２のクーラント流路は、前記クーラントの供給口から前記吐出口に至るまで分岐しない流路で形成されている、請求項１に記載のボディ。
3. 前記第１のクーラント流路の前記吐出口と、前記第２のクーラント流路の前記吐出口の少なくとも一方が、非円形である、請求項１に記載のボディ。
4. 前記第２のクーラント流路の前記吐出口は、前記先端部側から当該ボディの中心軸に沿って見た場合に前記インサート取付座の座面と平行方向に長い非円形である、請求項３に記載のボディ。
5. 前記第１のクーラント流路および前記第２のクーラント流路の少なくとも一方が、当該流路の途中に湾曲する部分を有している、請求項１から４のいずれかに記載のボディ。
6. 前記第１のクーラント流路の前記吐出口は、前記インサート取付座のうち当該ボディの基端部側の近傍位置に設けられている、請求項１から４のいずれかに記載のボディ。
7. 前記第２のクーラント流路の前記吐出口は、当該ボディの先端側の端面に設けられている、請求項１から４のいずれかに記載のボディ。
8. 前記インサート取付座には、前記切削インサートを取り付けるためのインサート取付ねじが螺合するねじ穴が設けられていて、前記第２のクーラント流路は、その途中で該ねじ穴の周辺で湾曲した形状となっている、請求項１から４のいずれかに記載のボディ。
9. 前記ポケットは、切削により生じる切りくずを案内し排出するための切りくず排出溝である、請求項１から４のいずれかに記載のボディ。
10. 請求項１から４のいずれかに記載のボディを備えた切削工具。

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