JP3810182B2

JP3810182B2 - 高速切削用回転工具

Info

Publication number: JP3810182B2
Application number: JP15226897A
Authority: JP
Inventors: 修小川; 芳明仙波; 昭宏藤本; 史郎 ▲吉▼岡
Original assignee: Tungaloy Corp; Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp; Tungaloy Corp
Priority date: 1997-06-10
Filing date: 1997-06-10
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2017-06-10
Also published as: JPH11817A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カッタ本体の先端にチップを設け、被切削部材を切削加工できる高速切削用回転工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
航空機などに用いられるジュラルミンの加工においては、例えば実開平４−７６３１３号公報や実開平４−１０９８０６号公報等に示されているようなスローアウェイ式カッタが用いられている。
【０００３】
しかし、現在、ジュラルミンの加工においては例えば切削速度が３０００ｍ／ｍｉｎを超える高速切削加工が増加する傾向があるため、上述したスローアウェイ式カッタ等の回転速度がますます高速化する傾向にある。
【０００４】
上記実開平４−７６３１３号公報に示されているスローアウェイ式カッタは、チップに楔面を設けかつこの楔面に当接するクランプ面を押え金具に設けている。上記スローアウェイ式カッタは、この楔面とクランプ面とが互いに当接した状態で、カッタ本体の外周方向から内周方向へねじ等によって押え金具を固定している。上記押え金具が、ねじ等の締付によって上記チップをカッタ本体に押圧して固定している。
【０００５】
このように、クランプ面と楔面とを互いに当接して、押え金具がチップをカッタ本体に押圧して固定することによって、チップ等の飛散を防止している。
しかし、上記実開平４−７６３１３号公報に示されているスローアウェイ式カッタは、押え金具がカッタの外周方向から内周方向側へねじ等によって固定されて、カッタの内周方向側へチップを押圧しているが、チップ自体はねじ等によって直接カッタ本体に固定されていないので、被切削部材の切屑をカッタの周方向に逃がすための本体カット部を大きく形成することは困難となる。
【０００６】
このため、切屑の排出を阻害することとなって、ジュラルミン等の切削加工のように、切屑を多量に発生させる加工には不向きであった。
一方、上記実開平４−１０９８０６号公報においては、スロ−アウェイチップは、ねじ等によってロケータに固定されるとともに、ねじ等によってカッタ本体に固定される押え金具によってロケータに押圧されている。このスローアウェイ式カッタは、スロ−アウェイチップをねじ等と押え金具を用いてロケータに押圧して固定する所謂ダブルクランプ方式を用いている。
【０００７】
しかし、このスローアウェイ式カッタは、一つのロケータに複数のスロ−アウェイチップを取付けるためロケータが大型化する。このため、上述した高速切削加工に伴う回転速度では、ロケータに作用する遠心力が大きくなってチップ及びロケータ等が飛散する等の安全性に改善の余地があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来から用いられてきたスローアウェイ式カッタは、切削速度が３０００ｍ／ｍｉｎを超える高速切削加工に伴う回転速度では、チップ等が飛散する恐れがあったり、多量に切屑を生じる切削加工には不向きなものであった。
【０００９】
本発明は前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、高速切削加工に伴う回転速度において、チップ等の飛散を防止するとともに、切屑の排出を容易にする高速切削用回転工具を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る高速切削用回転工具は、
被切削部材と接する先端面が平坦に形成され、かつ上記先端面の中心を通り先端面に垂直な軸を中心として回転するとともに、先端部外周にチップ取付部を有するカッタ本体と、
上記カッタ本体のチップ取付部に着脱自在に取り付けられ、上記被切削部材を切削する切刃を有するとともに、上記切刃が上記カッタ本体の先端部外周に面するチップと、
上記チップを上記カッタ本体のチップ取付部に押圧して着脱自在に取り付ける押え金具と、を具備している。
上記チップは、 (1) 上記工具の回転方向に凸で、かつ工具の内周方向に向かって楔状に形成された楔部と、 (2) 上記工具の回転方向に面するすくい面と、 (3) 上記楔部と上記すくい面とに亘って設けられ、上記工具の回転方向の接線とのなす角が上記接線から上記工具の回転方向と同方向で０度を超える角度に形成された平坦な傾斜面と、を備え、
上記カッタ本体は、 (1) 上記チップ取付部に形成されて上記チップの楔部の外周に沿う取付部と、 (2) 上記取付部よりも上記カッタ本体の内周側に設けられて上記工具の回転方向の背面側に凹の凹部と、を備え、
上記チップは、第１の締付手段により上記工具の回転方向側から背面側に向かって上記チップ取付部に着脱可能に固定されるとともに、
上記押え金具は、 (1) 上記工具の回転方向の背面側に凸で、しかも複数の平坦面によって構成される当接部と、 (2) 上記カッタ本体の凹部に係合する係合部と、を備え、
上記当接部を構成する平坦面のうち最も工具の内周側に位置する平坦面が上記チップの傾斜面に当接するとともに、上記平坦面のうち最も工具の回転方向の背面側に位置する平坦面が上記チップのすくい面に当接し、かつ上記係合部が上記カッタ本体の凹部に係合した状態で、上記押え金具を第２の締付手段により上記工具の回転方向側から背面側に向かって上記カッタ本体に固定し、この固定により、上記押え金具を介して上記チップを上記チップ取付部に押圧して取り付けたことを特徴としている。
【００１１】
上記高速切削用回転工具は、チップを押圧してカッタ本体に固定する押え金具を、第２の締付手段によって工具の回転方向側から背面側にむかって取付けているとともに、チップも第１の締付手段によって工具の回転方向側から背面側にむかってカッタ本体に着脱自在に固定されている。このため、被切削部材の切屑を工具の周方向に逃すための本体カット部をカッタ本体に大きく形成できるようになる。
【００１２】
また、チップは、工具内周側にむかって楔状に形成された楔部を備え、かつ工具の回転方向の接線とのなす角が上記回転方向と同方向で０度を超える角度に形成された傾斜面を上記楔部と工具の回転方向に面するすくい面とに亘って設けている。このため、押え金具の当接部がチップの傾斜面に当接した状態で、第２の締付手段によって押え金具がチップを押圧してカッタ本体に固定されると、チップの楔部が工具の内周方向側に圧入する方向へ付勢されることとなる。
【００１３】
さらに、カッタ本体の凹部に押え金具の係合部が係合した状態で、この押え金具が第２の締付手段により工具の回転方向側から背面側に向かってカッタ本体に固定されているので、押え金具の飛散も防止することとなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図８に基づいて説明する。
図１は高速切削用回転工具１の要部を示し、図２は同工具の全体構成を示す正面図、図３は側面図である。
【００１５】
図１〜図３に示すように高速切削用回転工具１は、カッタ本体２と、押え金具３と、チップ４等を備えている。
上記カッタ本体２の切削加工を行う被切削部材と接する先端面５は、図３等に示すように、略平坦に形成されている。カッタ本体２は、上記先端面５を有する先端部６と、上記先端部６と反対側に位置する基端部１０などを備えている。
【００１６】
上記先端部６と反対側に位置する基端部１０は、図３に示すように回転軸（図示せず）に接続するためのプルスタッド５０の螺合する接続孔１１を有している。上記回転軸は、基端部１０のプルスタッド５０を引き込んで接続することによって、駆動キーを介して、上記先端面５の中心Ｐを通りかつ先端面５と垂直な軸Ｏを中心として図示中の矢印Ｋに沿って工具１を回転させる。
【００１７】
上記先端部６は、図３に示すように側方からみて略厚さが一定でかつ、切削速度が例えば３０００ｍ／ｍｉｎを超える高速回転における遠心力に対して十分な剛性を有する板状に形成されている。先端部６は図２に示すように正面からみて先端部外周８に切屑ポケット９を周方向に等間隔に４か所形成している。
【００１８】
上記切屑ポケット９は、カッタ本体２を軽量化してこの工具１に接続する回転動力部等の負荷を低減させ、かつチップ４の切刃２６が被切削部材と接触できるように、図２に示す点線Ｑから工具１の内周方向に凹状に大きく切取られて形成されている。切屑ポケット９は、先端部６の先端面５側と基端部１０側とを挿通して、この工具１を正面からみて所謂植刃フライスとしている。
【００１９】
上記切屑ポケット９は、図１及び図２に示すようにチップ４及び押え金具３を工具１の回転方向Ｋに面して取付ける着脱部１２と工具１の使用時に被切削部材の切屑を工具１の周方向に逃がす本体カット部２５とを一体に備えて形成されている。
【００２０】
図４及び図５に示すように、上記着脱部１２は工具１の外周側にチップ取付部１３と内周側に押え金具取付部１４とを一体に備えている。
上記チップ取付部１３は、図１等に示すようにチップ４の切刃２６の径方向長さＣと略同寸法が先端部外周８から径方向に切取られるように形成されている。チップ取付部１３は、図４及び図５に示すようにチップ４の後述する楔部２７の外周に沿って形成された取付部１５と、チップ４の後述するチップ取付面２９に沿って略平坦に形成されたチップ当接面１６とを有している。
【００２１】
上記チップ当接面１６は、チップ４を工具１の回転方向側から背面側にむかって締付ける後述するねじ３２が螺合するねじ孔１７を設けている。
上記押え金具取付部１４は、図４及び図５に示すように上記取付部１５の内周側に工具１の回転方向の背面側に凹でかつ複数の平坦面によって構成された凹部１８を有している。凹部１８を構成する平坦面のうち最も工具１の外周側に位置する平坦面１９は、図４及び図８に示すように、工具１の回転方向（図示中の矢印Ｋ）の接線Ｓとのなす角θ１が接線Ｓから上記矢印Ｋとは反対方向でかつ０度を超える角度となるように形成されている。
【００２２】
押え金具取付部１４は、凹部１８とチップ取付部１３の取付部１５との間に、押え金具３を工具１の回転方向側から背面側にむかって締付ける後述するねじ３９が螺合するねじ孔２０を設けている。
【００２３】
上記チップ取付部１３のチップ当接面１６と上記押え金具取付部１４の凹部１８とは、先端部６の先端面５側と基端部１０側とを挿通している。
上記本体カット部２５は、図２に示すように上記着脱部１２の工具１の回転方向Ｋ側に位置し、先端部外周８から工具１の内周方向に切欠かれ、かつ平坦に形成された外周面２１と上記点線Ｑによって、略３角形となるように形成されている。また本体カット部２５の上記外周面２１と上記着脱部１２との隅部２２は、稜線及びエッジを形成しないように滑らかな曲面によって形成されている。
【００２４】
このように本体カット部２５と着脱部１２とが滑らかに接合されることによって、工具１の回転時に生じる工具１の周囲の空気の流れの乱れを抑制し、工具１の使用時の騒音を低減することとなる。
【００２５】
上記チップ４は、図６（Ａ）〜（Ｂ）に示すように被切削部材を切削する切刃２６と楔部２７と傾斜面２８とチップ取付面２９等を一体に有して構成されている。なお、図６（Ａ）はチップ４を工具１の回転方向からみた図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）中の矢印ｂに沿う方向からみた図を示している。
【００２６】
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、上記楔部２７はチップ４の工具１の内周側に設けられ、かつ工具１の回転方向に凸の凸部３０を有するとともに、工具１の内周側にむかって楔状に形成されている。
【００２７】
上記傾斜面２８は、略平坦に形成されているとともに、楔部２７の凸部３０から平坦なすくい面３１に亘って設けられ、カッタ本体２に取り付けた時に、工具１の回転方向に面している。図８に示すように傾斜面２８は、工具１の回転方向（図示中の矢印Ｋ）の接線Ｓとのなす角θ２が接線Ｓから上記矢印Ｋに沿った方向で、かつ０度を超える角度となるように形成されている。
【００２８】
チップ４は、上記カッタ本体２のチップ取付部１３のねじ孔１７と対応する位置に、第１の締付け手段の一例であるねじ３２（図１に示す）等が挿通する孔３３を設けている。
【００２９】
上記チップ取付面２９は、工具１の回転方向の背面側でかつ上記すくい面３１と反対側に設けられ、略平坦に形成されている。
上記チップ４は、図１等に示すように工具１の回転方向にすくい面３１を面し、かつ図３及び図５に示すように切刃２６がカッタ本体２の先端部外周８から若干突出するように、上記孔３３を通りねじ孔１７に螺合するねじ３２によって、工具１の回転方向側から背面側に向かって、カッタ本体２に着脱自在に固定されるようになっている。
【００３０】
上記押え金具３は、図７（Ａ）〜（Ｃ）に示すように工具１の回転方向の背面側に凸に形成された当接部３４と係合部３５等を一体に有して構成されている。なお、図７（Ａ）は押え金具３を工具１の回転方向からみた図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）中の矢印ｂに沿う方向からみた図及び図７（Ｃ）は図７（Ｂ）中の矢印ｃに沿う方向からみた図を示している。
【００３１】
図７（Ｂ）に示すように、上記当接部３４は、複数の平坦面によって構成されている。この平坦面のうち最も工具１の内周側に位置する平坦面３６は、チップ４の傾斜面２８に沿って形成されて、この傾斜面２８に当接するようになっている。また上記平坦面のうち最も工具１の回転方向の背面側に位置する平坦面３７は、チップ４のすくい面３１と当接するようになっている。
【００３２】
図７（Ｂ）に示すように、上記係合部３５は、上記カッタ本体２の凹部１８に略沿った形状でかつ上記凹部１８より若干小さく形成されている。係合部３５も上記当接部３４と同様に複数の平坦面によって構成されている。この平坦面のうち最も工具１の外周側に位置する平坦面３８は、凹部１８の平坦面１９に沿って形成されて、この凹部１８の平坦面１９に当接するようになっている。
【００３３】
また、図７（Ａ）に示すように、上記押え金具３は、上記カッタ本体２の押え金具取付部１４のねじ孔２０と対応する位置に、第２の締付け手段の一例であるねじ３９（図１に示す）等が挿通する孔４０を設けている。
【００３４】
図７（Ｂ）に示すように、押え金具３の工具１の回転方向に面する隅部４１，４２は、稜線及びエッジを形成しないように面取り加工等が施されて滑らかな曲面に形成されている。このように上記隅部４１，４２が面取り加工等を施されることによって、工具１の回転時に生じる工具１の周囲の空気の流れの乱れを抑制し、工具１の使用時の騒音を低減することとなる。
【００３５】
上記押え金具３は、カッタ本体２にチップ４が取付られた状態において、チップ４の傾斜面２８に当接部３４の平坦面３６が当接しかつ押え金具取付部１４の凹部１８の平坦面１９に係合部３５の平坦面３８が当接して、図１等に示すように上記孔４０を通りねじ孔２０に螺合するねじ３９によって、工具１の回転方向側から背面側に向かって、カッタ本体２に着脱自在に固定されるようになっている。
【００３６】
また、上述した押え金具３及びチップ４は、切削速度が例えば３０００ｍ／ｍｉｎを超える高速回転における遠心力に対して十分な剛性を有するように、金属製の中実材で構成されるのが望ましい。
【００３７】
前述した高速切削用回転工具１によれば、チップ４は、切刃２６がカッタ本体２の先端部外周８から若干突出した状態で、チップ取付部１３に固定されている。このため、被切削部材を切削加工する際に、チップ４以外が被切削部材に当接することはない。したがって、被切削部材に不必要な傷などを与えることもなく、確実に横送り切削を行うことができる。
【００３８】
また、上記高速切削用回転工具１によれば、チップ４がねじ３２によって工具１の回転方向から背面側へカッタ本体２に固定され、かつ押え金具３がねじ３９によってチップ４をカッタ本体２に押圧して、カッタ本体２に固定されている。
【００３９】
このため、カッタ本体２の切屑ポケット９の本体カット部２５は、図２に示す点線Ｑから工具１の内周方向に凹状に大きく切取るように形成することができる。したがって、高速切削用回転工具１は、ジュラルミン等の切屑を多量に生じる加工においても、容易に切屑を先端部６の周方向に逃がすことができる。
【００４０】
また、チップ４の傾斜面２８に当接部３４の平坦面３６が当接し、かつ押え金具取付部１４の凹部１８の平坦面１９に係合部３５の平坦面３８が当接している。
【００４１】
その後も、ねじ３９を締付けて、押え金具３をカッタ本体２に矢印Ｆ（図８に示す）に沿って押圧していく。チップ４の傾斜面２８が工具１の回転方向の接線Ｓに対し上述した角度θ２を有して形成されている。このため、図８に示すように、上記ねじ３９による矢印Ｆに沿う締付力は、チップ４及び押え金具３の各々に、上記傾斜面２８に沿う互いに逆向きの矢印Ｆ１，Ｆ２に沿って作用することとなる。なお押え金具３に作用する矢印Ｆ２に沿う力は、工具１の回転方向の背面側に指向しているとともに、チップ４に作用する矢印Ｆ１に沿う力は、工具１の回転方向に指向している。
【００４２】
上記押え金具３の平坦面３７が、チップ４のすくい面３１を工具１の回転方向の背面側に押圧し、かつチップ４のチップ取付面２９が略平坦に形成されているため、チップ４に作用する上記矢印Ｆ１方向に沿う力は、図示中の矢印Ｆ３に示すように楔部２７を工具内周側に付勢することとなる。
【００４３】
このため、押え金具３をカッタ本体２に取付けるねじ３９を締付けることによって、チップ４を常に工具１の内周方向側に圧入する方向に付勢することとなる。したがって、切削速度が３０００ｍ／ｍｉｎを超える高速切削加工に伴う回転速度においても、チップ４の飛散を防止して、作業者等に対する安全性を向上することができる。
【００４４】
また、カッタ本体２の押え金具取付部１４の凹部１８の平坦面１９が工具１の回転方向の接線Ｓに対し上述した角度θ１を有して形成されている。このため、ねじ３９によって押え金具３を容易にカッタ本体２に固定することができる。
【００４５】
押え金具３は、カッタ本体２の押え金具取付部１４の凹部１８に係合部３５が係合した状態で、ねじ３９によって、工具１の回転方向から背面側にむかってカッタ本体２に固定されている。したがって、切削速度が３０００ｍ／ｍｉｎを超える高速切削加工に伴う回転速度においても、押え金具３の飛散も防止することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、被切削部材の切屑を工具の周方向に逃すための本体カット部を大きく形成できる。したがって、切屑を工具の周方向に容易に逃がすことができ、切屑の排出を容易にすることができる。
【００４７】
しかも、押え金具を第２の締付手段によってカッタ本体に固定した時に、押え金具は、チップをカッタ本体のチップ取付部に押圧するとともに、チップの楔部が取付部に向けて工具の内周方向側に圧入するようにチップを付勢することとなる。したがって、例えば切削速度が３０００ｍ／ｍｉｎを超える高速切削加工に伴う回転速度においても、チップの飛散を防止して、作業者に対する安全性を向上することができる。
【００４９】
さらに、押え金具は、その係合部をカッタ本体の凹部に係合させるとともに、当接部の二つの平坦面をチップの傾斜面及びすくい面に当接させた状態で第２の締付手段により工具の回転方向側から背面側にむかってカッタ本体に固定されるので、押え金具の飛散も防止することとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す高速切削用回転工具の要部。
【図２】図１に示された実施形態の正面図。
【図３】図１に示された実施形態の側面図。
【図４】同実施形態のカッタ本体の一部を示す正面図。
【図５】図４中の矢印ｖ方向から見たカッタ本体の一部を示す側面図。
【図６】図１に示された実施形態のチップを示す図。
【図７】図１に示された実施形態の押え金具を示す図。
【図８】図１に示された実施形態の締付手段の作用を示す図。
【符号の説明】
１…高速切削用回転工具、２…カッタ本体、３…押え金具、４…チップ、５…先端面、８…先端部外周、１３…チップ取付部、１５…取付部、１８…凹部、２６…切刃、２７…楔部、２８…傾斜面、３１…すくい面、３２…第１の締付手段（ねじ）、３４…当接部、３５…係合部、３６，３７…平坦面、３９…第２の締付手段（ねじ）、Ｐ…先端面の中心、Ｏ…軸、Ｋ…工具回転方向、Ｓ…接線、θ２…傾斜面と接線Ｓのなす角。

Claims

被切削部材と接する先端面が平坦に形成され、かつ上記先端面の中心を通り先端面に垂直な軸を中心として回転するとともに、先端部外周にチップ取付部を有するカッタ本体と、
上記カッタ本体のチップ取付部に着脱自在に取り付けられ、上記被切削部材を切削する切刃を有するとともに、上記切刃が上記カッタ本体の先端部外周に面するチップと、
上記チップを上記カッタ本体のチップ取付部に押圧して着脱自在に取り付ける押え金具と、を具備する高速切削用回転工具において、
上記チップは、 (1) 工具の回転方向に凸で、かつ工具の内周方向に向かって楔状に形成された楔部と、 (2) 上記工具の回転方向に面するすくい面と、 (3) 上記楔部と上記すくい面とに亘って設けられ、上記工具の回転方向の接線とのなす角が上記接線から上記工具の回転方向と同方向で０度を超える角度に形成された平坦な傾斜面と、を備え、
上記カッタ本体は、 (1) 上記チップ取付部に形成されて上記チップの楔部の外周に沿う取付部と、 (2) 上記取付部よりも上記カッタ本体の内周側に設けられて上記工具の回転方向の背面側に凹の凹部と、を備え、
上記チップは、第１の締付手段により上記工具の回転方向側から背面側に向かって上記チップ取付部に着脱可能に固定されるとともに、
上記押え金具は、 (1) 上記工具の回転方向の背面側に凸で、しかも複数の平坦面によって構成される当接部と、 (2) 上記カッタ本体の凹部に係合する係合部と、を備え、
上記当接部を構成する平坦面のうち最も工具の内周側に位置する平坦面が上記チップの傾斜面に当接するとともに、上記平坦面のうち最も工具の回転方向の背面側に位置する平坦面が上記チップのすくい面に当接し、かつ上記係合部が上記カッタ本体の凹部に係合した状態で、上記押え金具を第２の締付手段により上記工具の回転方向側から背面側に向かって上記カッタ本体に固定し、この固定により、上記押え金具を介して上記チップを上記チップ取付部に押圧して取り付けたことを特徴とする高速切削用回転工具。