JPH11151608A - 刃部交換式切削工具 - Google Patents

刃部交換式切削工具

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JPH11151608A
JPH11151608A JP32006297A JP32006297A JPH11151608A JP H11151608 A JPH11151608 A JP H11151608A JP 32006297 A JP32006297 A JP 32006297A JP 32006297 A JP32006297 A JP 32006297A JP H11151608 A JPH11151608 A JP H11151608A
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JP
Japan
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blade
shank
cutting tool
shaft
clamp hole
Prior art date
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Pending
Application number
JP32006297A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Shimomura
博 下村
Tatsuo Arai
辰夫 新井
Takeshi Hirose
武史 広瀬
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
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Publication of JPH11151608A publication Critical patent/JPH11151608A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B31/00Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/005Cylindrical shanks of tools
    • 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2231/00Details of chucks, toolholder shanks or tool shanks
    • B23B2231/02Features of shanks of tools not relating to the operation performed by the tool
    • B23B2231/0204Connection of shanks to working elements of tools
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2240/00Details of connections of tools or workpieces
    • B23B2240/28Shrink-fitted connections, i.e. using heating and cooling to produce interference fits
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C2210/00Details of milling cutters
    • B23C2210/02Connections between the shanks and detachable cutting heads

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Milling Processes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 交換式の刃部がシャンク部に対して正確に芯
合わせされ、かつ高剛性に固定されること。 【解決手段】 切刃を備えた刃部3の後端面に軸線方向
外方に突出する円柱状の軸状部9を形成すると共に、シ
ャンク部2の先端面中央部に断面円形をなす止まり穴状
のクランプ穴6を形成する。これら軸状部9の外径およ
びクランプ穴6の内径は、所定の締め代で嵌め込まれる
ようにそれぞれ設定する。そして、これら刃部3とシャ
ンク部2とは、シャンク部2を加熱し、その熱膨張によ
って拡径したクランプ穴6に軸状部9を挿入し、その後
の熱収縮によって締まりばめさせることによって固定し
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、切刃を備えた刃部
がシャンク部の先端に着脱可能に固定されてなる刃部交
換式切削工具に係わり、特に、刃部のクランプ機構に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来より、シャンク部の先端に切刃チッ
プをロウ付けしたり、切刃チップが固定された刃部をシ
ャンク部の先端にロウ付けした構成の切削工具が知られ
ているが、かかる構成の切削工具にあっては、切刃が規
定量を越えて摩耗すると、工具全体を交換しなければな
らないため、コストが嵩むという問題があった。特に、
シャンク部が超硬合金によって作製されている場合に
は、高い剛性が確保できる一方で高価であるため、上記
問題は深刻なものになる。
【0003】また、後者の構成では、ロウ付け部におけ
る接合強度が低いために工具全体としての剛性低下を招
いて加工精度の低下を来したり、シャンク部に対する刃
部の正確な芯合わせが困難であるという問題がある。
【0004】このため、切刃チップが固定された刃部を
ボルト止めでシャンク部の先端に固定することによっ
て、切刃摩耗に伴う交換部分を少なくするようにした切
削工具が種々提案されている(実開昭57−18971
3、実開昭62−104810等)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成からなる切削工具の場合であっても、刃部とシ
ャンク部とが別体であるため、ボルト螺合部において生
じるガタつきによって、シャンク部に直接切刃チップを
固定する上述の切削工具と比較して、工具全体としての
剛性が低く、加工精度が低いという問題がある。
【0006】また、シャンク部に対して刃部が正確に芯
合わせされていないと、刃部の振れ増大を招いて加工精
度が低下するという問題が生じるため、シャンク部に対
する刃部の芯合わせには高い精度が要求されているが、
かかる精度を確保するために次のような問題が生じてい
る。
【0007】すなわち、剛性を高めるべくシャンク部を
超硬合金から製作すると、刃部側にねじ穴を形成しなけ
ればならない。この場合、刃部を超硬合金から製作する
と焼き入れ後にねじ加工を行うことが困難になるため、
刃部を鋼材等から製作しなければならなくなり、高速度
・高送り加工時における剛性の低下を来たしていた。
【0008】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、交換式の刃部がシャンク部に対して正確に芯合わせ
され、かつ高剛性に固定された刃部交換式切削工具の提
供を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために以下の構成を採用した。すなわち、請求項
1記載の発明は、切刃を備えた刃部がシャンク部の先端
に着脱可能に固定されてなる切削工具であって、前記刃
部および前記シャンク部のいずれか一方には凸部が、ま
た他方には該凸部に対して所定の締め代を有する凹部が
形成され、これら刃部とシャンク部とは、前記凹部と前
記凸部とが締まりばめされた状態で相互に固定されてい
ることを特徴とするものである。
【0010】このような構成によれば、刃部およびシャ
ンク部の一方に形成された凹部と他方に形成された凸部
とが所定の締め代で締まりばめされているため、刃部お
よびシャンク部が別体であっても、シャンク部に対して
刃部が正確に芯合わせされるとともに、一体物と同等の
剛性を得ることができる。
【0011】請求項2記載の発明は、請求項1記載の刃
部交換式切削工具において、前記刃部および前記シャン
ク部は、共に超硬合金から形成されていることを特徴と
するものである。
【0012】このような構成では、凸部と凹部とを締ま
りばめするといった構造面からのみならず、材質面から
も剛性の向上も図ることができる。このため、高速度・
高送り加工時等の過酷な条件下においても高精度の加工
を行うことができる。
【0013】請求項3記載の発明は、請求項1または請
求項2記載の刃部交換式切削工具において、前記刃部お
よび前記シャンク部は、前記凸部を備える一方側の線膨
張係数が、前記凹部を備える他方側の線膨張係数よりも
大きい材料から構成されていることを特徴とするもので
ある。
【0014】このような構成では、切削時に発生する加
工熱によって刃部およびシャンク部が加熱されると、凸
部および凹部が共に熱膨張することになるが、凸部の膨
張代の方が凹部の膨張代よりも大きいため、締め代が増
大して刃部とシャンク部とがより強固に固定されること
になる。
【0015】請求項4記載の発明は、前記締め代が、
0.005mm〜0.100mmの範囲に設定されているこ
とを特徴とするものである。このような構成では、剛性
の向上はもちろんのこと、締まりばめによって生じる内
部応力が過大になることを防ぎ、特に凹部が形成された
方の工具寿命の延命化に資することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しながら説明する。図1は、本発明をエンド
ミルに適用した第一の実施形態を示す縦断面図で、同図
中、符号1はエンドミル、2はシャンク部、3は刃部、
4切刃チップ、5はアーバーである。
【0017】エンドミル1は、円柱状のシャンク部2
と、該シャンク部2の先端部に固定された刃部3とを主
な要素として構成されており、工作機械(図示略)の主
軸に取り付けられるアーバー5にシャンク部2の基端部
側が装着されることによって切削加工に供されるもので
ある。
【0018】シャンク部2は、超硬合金から製作されて
高剛性とされ、その先端部中央には、軸線Oを中心とす
る断面円形の止まり穴状のクランプ穴(凹部)6が先端
面から基端部側に向けて形成されており、前記基端部が
前記アーバー5側のクランプ穴7に挿入固定されること
によって、前記主軸からの駆動で軸線O回りに回転する
ようになっている。
【0019】刃部3は、シャンク部2と同じく超硬合金
から高剛性に製作されている。ただし、本実施形態にお
いては、刃部3を構成する超硬合金は、前記シャンク部
2を構成している超硬合金よりも線膨張係数の大きいも
のである。また、刃部3の先端部には、図2に示すよう
に、外周面から半径内方向に凹むチップポケット8が周
方向に2箇所形成されている。
【0020】これらチップポケット8のエンドミル回転
方向Rを向く面には、該面から一段低めてチップ取付座
が形成されており、これらチップ取付座には刃部3の先
端および外周に切刃を突出させた状態で切刃チップ4が
装着されている。
【0021】刃部3の後端部には、その後端面から軸線
方向外方に向けて突出する円柱状の軸状部(凸部)9が
設けられており、この軸状部9の中心軸Xは、切刃チッ
プ4の切刃の外径の中心と一致するように配設されてい
る。そして、軸状部9が前記シャンク部2のクランプ穴
6に嵌め込まれることによって、当該刃部3は、前記中
心軸Xが前記軸線Oに同軸とされてシャンク部2に固定
されるようになっている。
【0022】なお、本実施形態では、クランプ穴6およ
び軸状部9の寸法は、それぞれ次のように設定されてい
る。 クランプ穴:内径10mm、寸法公差−0.005mm〜 0mm 軸状部 :外径10mm、寸法公差+0.005mm〜+0.010mm また、軸状部9の先端は、基端部側すなわち上記寸法よ
りも0.005mm程、小径に形成されている(図3参
照)。すなわち、これらクランプ穴6と軸状部9とは、
0.005mm〜0.015mmの締め代でしまりばめされ
るようになっている。
【0023】なお、この締め代は好ましい値の範囲であ
るから、締め代は0.005mm〜0.100mmの範囲と
なるように適宜寸法公差を設定してよい。そして、この
範囲内であれば、締まりばめによって生じる内部応力が
過大にならず、特にクランプ穴6が形成されたシャンク
部2の工具寿命の延命化に資することができる。
【0024】次に、上述のように構成された刃部3をシ
ャンク部2に固定する方法、および刃部3をシャンク部
2から取り外す方法について説明する。まず、シャンク
部2に刃部3を固定する場合は、図3の状態からシャン
ク部2を加熱することによって軸状部9が挿入可能とな
るまでクランプ穴6を熱膨張させておき、該クランプ穴
6に前記軸状部9を挿入する(図4参照)。
【0025】そして、このままの状態で所定時間放置す
る、あるいはシャンク部2を水への浸漬や送風等によっ
て強制的に冷却すると、前記クランプ穴6が熱収縮する
ため、軸状部9が前記締め代で強固に締め付けられるこ
とになり、刃部3の固定が完了する。
【0026】一方、シャンク部2から刃部3を取り外す
場合は、シャンク部2を加熱することによって軸状部9
が抜き出し可能となるまでクランプ穴6を熱膨張させ、
刃部3を取り外す。このとき、軸状部9の熱膨張を抑制
するため、刃部3については、水に浸漬させておいた
り、冷風を送る等して、なるべく加熱されないようにし
ておく。
【0027】以上説明したように、本実施形態のエンド
ミル1によれば、刃部3の軸状部9とシャンク部2のク
ランプ穴6とが所定の締め代で締まりばめされているた
め、刃部3とシャンク部2とが正確に芯合わせされ、か
つ一体物と同等の剛性を確保することができる。よっ
て、刃部3の振れ増大が防止されて切刃寿命の延長を図
ることができるとともに、剛性の向上も図られて加工精
度の高い加工を行うことができる。
【0028】さらに、上述のようなクランプ機構を採用
することによって、刃部3についてのねじ加工を不要に
して該刃部3を超硬合金から製作することができるた
め、軸状部9とクランプ穴6とを締まりばめするといっ
た構造面からのみならず、材質面からも剛性の向上を図
ることができ、高速度・高送り加工時における高精度な
加工を可能にすることができる。
【0029】また、本実施形態のエンドミル1において
は、刃部3の線膨張係数がシャンク部2の線膨張係数よ
りも大きいため、切削時に発生する加工熱によって軸状
部9およびクランプ穴6が共に熱膨張しても、軸状部9
の膨張代の方がクランプ穴6の膨張代よりも大きいので
締め代が増大し、締付力が強められる。このため、切削
加工時におけるシャンク部2に対する刃部3の固定強度
をより一層高めることができる。
【0030】なお、本実施形態では、軸状部9およびク
ランプ穴6を、刃部3の後端およびシャンク部2の先端
にそれぞれ形成しているが、図6に示すように、刃部1
1にクランプ穴12を形成すると共にシャンク部13の
先端に軸状部14を形成するようにしてもよい。
【0031】また、シャンク部2,13および刃部3,
11は、超硬合金から製作されるものに限られない。す
なわち、シャンク部2,13についてはその他の高硬度
焼結体であってもよく、また、刃部3,11については
セラミック、サーメットおよびハイス等であってもよ
い。
【0032】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、次のような効果を奏することができる。 (a)請求項1記載の発明によれば、相互に別体に構成
された刃部およびシャンク部が、これらいずれか一方の
凹部と他方の凸部とが所定の締め代で締まりばめされた
構成であるため、双方が正確に芯合わせされ、かつ一体
物と同等の剛性を得ることができる。よって、刃部の振
れ増大が防止されて切刃寿命の延長を図ることができる
とともに、剛性の向上も図られて加工精度の高い加工を
行うことができる。
【0033】(b)請求項2記載の発明によれば、刃部
およびシャンク部ともに剛性の高い超硬合金から構成さ
れるため、凸部と凹部を締まりばめするといった構造面
からのみならず、材質面からも剛性の向上を図ることが
でき、高速度・高送り加工時等の過酷な条件下において
も高精度の加工を行うことができる。
【0034】(c)請求項3記載の発明によれば、切削
時に発生する加工熱によって刃部およびシャンク部が加
熱されると、凸部の膨張代の方が凹部の膨張代よりも大
きいために締め代が増大して刃部とシャンク部とがより
強固に固定され、剛性の更なる向上を図ることができ
る。
【0035】(d)請求項4記載の発明によれば、剛性
の向上はもちろんのこと、締まりばめによって生じる内
部応力が過大になることを防ぎ、特に凹部が形成された
方の工具寿命の延命化に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係わる刃部交換式切削工具の一実施
形態を示す縦断面図である。
【図2】 図1に示す刃部交換式切削工具の刃部を示す
平面図である。
【図3】 図1に示す刃部交換式切削工具の刃部をシャ
ンク部に固定する初期の状態を示す縦断面図である。
【図4】 図3の状態に続き、熱膨張によって拡径され
たクランプ穴に軸状部を挿入した状態を示す縦断面図で
ある。
【図5】 同4の状態に続き、熱収縮したクランプ穴に
軸状部が締め付けられ、刃部の固定が完了した状態を示
す縦断面図である。
【図6】 本発明に係わる刃部交換式切削工具の他の実
施形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1 エンドミル(切削工具) 2 シャンク部 3 刃部 6 凹部(クランプ穴) 9 軸状部(凸部)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 切刃を備えた刃部がシャンク部の先端に
    着脱可能に固定されてなる刃部交換式切削工具であっ
    て、 前記刃部および前記シャンク部のいずれか一方には凸部
    が、また他方には該凸部に対して所定の締め代を有する
    凹部が形成され、 これら刃部とシャンク部とは、前記凹部と前記凸部とが
    締まりばめされた状態で相互に固定されていることを特
    徴とする刃部交換式切削工具。
  2. 【請求項2】 前記刃部および前記シャンク部は、共に
    超硬合金から形成されていることを特徴とする請求項1
    記載の刃部交換式切削工具。
  3. 【請求項3】 前記刃部および前記シャンク部は、前記
    凸部を備える一方側の線膨張係数が、前記凹部を備える
    他方側の線膨張係数よりも大きい材料から構成されてい
    ることを特徴とする請求項1または請求項2記載の刃部
    交換式切削工具。
  4. 【請求項4】 前記締め代が、0.005mm〜0.10
    0mmの範囲に設定されていることを特徴とする請求項1
    〜請求項3記載の刃部交換式切削工具。
JP32006297A 1997-11-20 1997-11-20 刃部交換式切削工具 Pending JPH11151608A (ja)

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