JP2010105096A - 切屑回収式切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】加工の安定向上と切屑の回収効率向上を図れるようにし、工具の形状による加工規制も必要に応じて解消可能となすことを課題としている。
【解決手段】本体部１１に有効刃長部１３と一体のシャンク１４を含ませ、そのシャンク１４の内部に有効刃長部の手前まで延びる止まり穴１５を設け、有効刃長部１３の外周の切屑溝１６を止まり穴１５に連通させ、切れ刃１２によって削られた切屑を吸引又は圧送気流に乗せて止まり穴１５に取り込み、この止まり穴１５から外部に排出できるようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、ボールエンドミルなどの回転切削工具、特に、本体部の内部に気流を通して切屑の強制回収を行えるようにした切屑回収式切削工具に関する。

切屑の強制回収機能を有する首記の切削工具の従来例として、下記特許文献１に開示されたものがある。同文献に開示された切削工具ユニット（ボールエンドミル）は、切れ刃と切屑ポケットとなる切屑溝を有する切削工具を筒状ホルダに焼きばめによって取り付けており、前記切屑溝とホルダとの間に吸引路を形成し、その吸引路を通じて切れ刃により削り取られた切屑を吸引回収しながら切削を進める。

特開２００８−１７３７０５号公報

上記特許文献１が開示している切削工具ユニットは、全長に渡って径変化のない本体部を備えた切削工具を使用し、その切削工具の本体部の長さをある程度長くし、その本体部をホルダの孔に挿入し、その挿入部を焼きばめによりホルダで締付けて両者の連結状態を保持するようにしている。

この切削ユニットは、ホルダと切削工具の本体部の連結が両者の嵌合部の摩擦力のみに依存してなされるので、ホルダによる本体部の保持安定性に問題があり、切削工具にスラスト力が加わる加工では本体部がホルダから外れる虞がある。

また、ホルダに対する本体部の挿入量が安定せず、使用中のスリップによる挿入量の変動も起こりうる。そのために、挿入量変動後の工具が挿入量変動前と同一条件で使用されたときに加工精度が低下する懸念がある。

さらに、ホルダに挿入される本体部の長さが長いため、切屑溝とホルダとの間の吸引路の長さも必然的に長くなり、吸引の抵抗が大きくなって吸気効率が低下し、切屑の回収効率が低下する。

これに加え、ホルダが障害物となって加工規制を受けることもある。

この発明は、加工の安定向上と切屑の回収効率向上を図れるようにし、工具の形状による加工規制も必要に応じて解消可能となすことを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、本体部の先端に切れ刃を、本体部の有効刃長部の外周に前記切れ刃に対応させた切屑溝をそれぞれ設けた回転切削工具を改善の対象にして、この工具の本体部に有効刃長部と一体に形成されたシャンクを含ませ、そのシャンクの内部に、そのシャンクの後端から本体部の先端側に向って有効刃長部の手前まで延びるシャンクの後端に開放した軸心と平行な止まり穴を設け、
前記切屑溝を前記止まり穴に連通させ、前記切屑溝とそれに通じた前記止まり穴に本体部の先端側から後端に向う気流を通すことで切れ刃によって削られた切屑を前記気流に乗せて前記止まり穴に取り込み、この止まり穴から外部に排出できるようにした。

この切削工具は、本体部を、切れ刃と切屑溝と前記シャンクを有するヘッド部と、シャンク残部とで構成し、シャンク残部にヘッド部を付け替え可能に連結すると好ましい。

２枚刃の切削工具では、切屑溝を回転中心対称の配置にしてヘッド部に２条設け、その切屑溝の軸直角断面での溝幅を工具の有効径をＤとして、０．６Ｄ〜０．８Ｄに設定するのも有効である。

なお、この発明はボール刃を備えたボールエンドミルなどに好適に利用することができる。

この発明の切屑回収式切削工具は、切れ刃と切屑溝とシャンクを一体で形成し、その切れ刃及び切屑溝と一体のシャンクの内部に止まり穴を設けてその止まり穴に本体部の有効刃長部の外周に形成された切屑溝を連通させたので、前記切屑溝とそれに通じたシャンク内部の止まり穴に気流を通すことで切れ刃によって削られた切屑をその気流に乗せて止まり穴に取り込み、この止まり穴から外部に排出することができる。

前記特許文献１の構造では、ホルダの孔に切削工具が挿入されることで切屑排出路の通路面積が狭められるのに対し、この発明の工具は、止まり穴を有効刃長部の手前まで形成したことで、特許文献１の構造に比べて切屑排出路の止まり穴で構成される部分の通路面積を増大させることができ、気流の抵抗増加（吸気効率の低下）が抑えられて切屑の回収効率が高まる。

この構造は、ヘッド部をシャンクに一体化することが可能である。ヘッド部をシャンク残部から独立させる場合にも、軸方向に拘束される構造にしてシャンク残部に継ぎ足すことができ、ヘッド部の保持安定性と位置精度を高めて加工の安定化や加工精度の向上を図ることも可能になる。

さらに、ヘッド部に一体のシャンクが含まれているので、シャンク径が有効刃長部の直径より大きくなることを回避でき、シャンク（ホルダ）が障害物となることによる加工規制もなくすことができる。

以下、添付図面の図１〜図６に基づいて、この発明の切削工具の実施の形態を説明する。図１〜図４は、ボールエンドミルへの適用例を表したものである。この切屑回収式切削工具１は、ヘッド部１０とシャンク残部２の２者で構成している。

ヘッド部１０は、超硬合金や表面に硬質材をコーティングした素材で形成されている。このヘッド部１０は、本体部１１の先端外周に切れ刃１２を有する。図示の工具の切れ刃１２は、略１／４円をなすボール刃であり、２枚の刃を回転中心対称に配置している。

本体部１１には、有効刃長部１３の後方にその有効刃長部１３と一体のシャンク１４（図のそれはシャンクの先端側部分）を含ませており、そのシャンク１４の内部に、シャンク１４の後面から本体部１１の先端側に向って有効刃長部１３の手前まで延びる軸心と平行な止まり穴１５を設けている。その止まり穴１５は、シャンク１４の後端に開放している。

有効刃長部１３の外周には、各切れ刃１２に対応させた切屑溝１６を設けている、図示の切屑溝１６は捩れ溝であり、その内径はシャンク残部の中心に設けられた貫通孔３の内径と等しい。この切屑溝１６を止まり穴１５の端壁に切り抜ける位置まで形成して各切屑溝１６を止まり穴１５に連通させている。

図のように、切屑溝１６を回転中心対称の配置にしてヘッド部１０に２条設ける工具は、工具の有効径をＤとして、軸直角断面での切屑溝１６の溝幅Ｗを０．６Ｄ〜０．８Ｄに設定すると、本体部１１の必要強度を維持しながら切屑排出路の通路面積を十分に確保することができる。切屑排出路は、切屑溝１６と止まり穴１５によって構成される通路である。

このヘッド部１０を、シャンク残部２の先端に連結して切屑回収式切削工具１となしている。

シャンク残部２は、刃具用素材に比べて安価な鋼材などで構成されており、軸心部に貫通孔３を有する。例示のシャンク残部２は、小径円筒部４の後方にテーパ部５を介して大径円筒部６を連設しており、小径円筒部４の先端にヘッド部１０が連結される。

このシャンク残部２は、先端の外径を工具の有効刃長部１３の外径と等しくしたものが、シャンク残部２による加工規制を回避できて好ましい。

ヘッド部１０とシャンク残部２の連結は、ヘッド部１０に含ませたシャンク１４とシャンク残部の先端側小径円筒部４の外径と内径をそれぞれ等しくしてその両者の後端と先端をＶ字嵌合した状態で突き合わせ、その突合せ部を鑞付け接合して行っている。

ねじ込み連結や焼きばめ連結、バヨネット嵌合の連結といった他の連結構造を採用することもできるが、図示の鑞付けによる連結構造が、軸直角断面での止まり穴１５の断面積（切屑排出路の断面積）を広く確保できて好ましい。

以上の如く構成した切屑回収式切削工具は、通常の回転切削工具と同様に、加工機の主軸や主軸にセットされた工具ホルダで保持して使用する。このとき、シャンク残部２の貫通孔３を主軸や工具ホルダを介して集塵室に連通させ、シャンク残部２の貫通孔３、その孔に連通した止まり穴１５、その止まり穴１５に連通した切屑溝１６に本体部１１の先端から後部に向う気流を通し、加工時に発生した切屑をその気流に乗せて止まり穴１５に取り込み、この止まり穴１５から外部に排出して集塵室に回収する。

シャンクの内部と切屑溝に発生させる気流は、吸引やエアーの吹き込みによって生じさせることができる。図示の工具は、エンドミルであるので吸引による切屑回収が適しているが、加工部周辺へのエアー噴射が許容される場合には、噴射したエアーをシャンク２の内部に通して排出することで、圧送回収を行うこともできる。

なお、上記の説明はボールエンドミルを例に挙げて行ったが、この発明では気流を利用して切屑の強制回収を行うので、ヘッドピースの先端に複数の切れ刃を有するスクエアエンドミルやラジアスエンドミルやドリルに適用することも可能である。図６はその例を示したものであり、ドリル刃１７を設けたヘッド部１０をシャンク残部２の先端に連結している。

この発明の効果の確認のために評価試験を行った。
評価に使用した切削工具は、ヘッド部をシャンク残部の先端に鑞付け接合した工具有効径Ｄ＝φ１０ｍｍ、止まり穴と貫通孔の内径ｄ＝φ９ｍｍの図１の構造のボールエンドミル（発明品）と、外周に切屑溝を設けた切削工具（有効径は発明品と同じ）を中空シャンクの先端に挿入して焼きばめにより固定した比較品のボールエンドミルである。試験は、下記の条件で切削を行い、そのときに集塵機による切屑の吸引回収を行って回収状況を調べた。
被削材：カーボン
−切削条件−
切削速度Ｖｃ：１５７ｍ／ｍｉｎ
一刃当たり送り量ｆｚ：０．１２５／刃
切込みａｐ：３ｍｍ
切削幅ａｅ：３ｍｍ
ダウンカット
ドライ切削
集塵機能力：発明品１．６ｋＷ
比較品１．７ｋＷ

この試験の結果、発明品は安定した加工と、比較品よりも優れた切屑回収がなされることを確認した。

この発明の切屑回収式切削工具の実施の形態を示す側面図 図１の切削工具の９０°回転した位置の側面図 図１の切削工具の正面図 図１の切削工具の先端部の部分の斜視図 図１のＡ−Ａ線に沿った部分の拡大断面図 この発明の切屑回収式切削工具の他の実施の形態を示す側面図

符号の説明

１ 切屑回収式切削工具
２ シャンク残部
３ 貫通孔
４ 小径円筒部
５ テーパ部
６ 大径円筒部
１０ ヘッド部
１１ 本体部
１２ 切れ刃
１３ 有効刃長部
１４ シャンク
１５ 止まり穴
１６ 切屑溝
１７ ドリル刃
Ｄ 工具の有効径
ｄ 止まり穴と貫通孔の内径
Ｗ 溝幅

Claims (3)

1. 本体部（１１）の先端に切れ刃（１２）を、本体部（１１）の有効刃長部（１３）の外周に前記切れ刃（１２）に対応させた切屑溝（１６）をそれぞれ設けた回転切削工具であって、前記本体部（１１）に有効刃長部（１３）と一体に形成されたシャンク（１４）を含ませ、そのシャンク（１４）の内部に、シャンクの後面から本体部の先端側に向って有効刃長部（１３）の手前まで延びるシャンクの後端に開放した軸心と平行な止まり穴（１５）を設け、
   前記切屑溝（１６）を前記止まり穴（１５）に連通させ、前記切屑溝（１６）とそれに通じた前記止まり穴（１５）に本体部の先端側から後端に向う気流を通すことで切れ刃（１２）によって削られた切屑を前記気流に乗せて前記止まり穴（１５）に取り込み、この止まり穴（１５）から外部に排出できるようにした切屑回収式切削工具。
2. 前記本体部（１１）を、前記切れ刃（１２）と前記切屑溝（１６）と前記シャンク（１４）を有するヘッド部（１０）と、シャンク残部（２）とで構成し、前記シャンク残部（２）に前記ヘッド部（１０）を着け替え可能に連結した請求項１に記載の切屑回収式切削工具。
3. 前記切屑溝（１６）を回転中心対称の配置にして前記ヘッド部（１０）に２条設け、その切屑溝（１６）の軸直角断面での溝幅（Ｗ）を工具の有効径をＤとして、０．６Ｄ〜０．８Ｄに設定した請求項１又は２に記載の切屑回収式切削工具。

Images