JP2780707B2 - 転削工具の切り屑排出機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】この発明は、正面フライス等
被削材の平面加工に主として用いられる転削工具の切り
屑排出機構に関する。 【０００２】 【従来の技術】被削材に平面加工を施す場合に用いられ
る転削工具としては、従来より様々な形状の工具が提案
されているが、中でも正面フライス工具は、切削抵抗が
少なく強力切削に適しているため、最も多く使用されて
いるものである。この正面フライス工具は、その軸線を
中心として回転せしめられるカッター本体と、このカッ
ター本体の先端面に設けられた正面切刃と、前記カッタ
ー本体の外周面先端部に設けられた外周切刃とを有する
工具である。これら各切刃は、超硬製が一般的であり、
その取り付け方法としては、ほとんどが、前記各切刃を
備えた超硬チップを着脱自在に固定したスローアウェイ
式となっているので、以下、従来の正面フライス工具と
して、スローアウェイ式正面フライス工具の一例を取り
上げ、これを図５ないし図７を用いて説明する。 【０００３】図５ないし図７において、符号１はカッタ
ー本体である。このカッター本体１は、図５及び図６に
示すようにその一端に小径部を有する円筒体であり、そ
の先端部外周には、カッター本体１の先端及び半径方向
外側に開放されたチップ取り付け溝２が、円周方向に沿
って等間隔に多数形成されている。そして、このチップ
取り付け溝２には、スローアウェイチップ（以下、チッ
プと略称する）３が、くさび部材４と、クランプねじ５
とから成るクランプ機構６によって、前記チップ取り付
け溝２の一方の壁面に押圧することにより、所定位置に
着脱自在に固定されている。チップ３は、図５に示すよ
うに平面視してほぼ正方形をなす超硬製板材で、前記チ
ップ取り付け溝２の所定位置に固定された場合に前記カ
ッター本体１先端面から突出する一辺には正面切刃３ａ
が、カッター本体１の外周面先端に突出する一辺には外
周切刃３ｂがそれぞれ設けられている。 【０００４】また、前記カッター本体１のチップ３回転
方向前方には、図６及び図７に示すように、カッター本
体１の先端及び半径方向外方に開放され、かつ円弧状の
壁面を有するチップポケット７が設けられている。この
チップポケット７は、前記各切刃３ａ，３ｂによって生
成された切り屑を前記カッター本体１の外部に逐次誘導
排出するためのものであり、また、被削材が軟鋼等の連
続した流れ形切り屑を生じ易い材質からなるものである
場合には、連続して生成される切り屑を丸め込み分断さ
せる役目をも負っている。一方、前記カッター本体１の
小径側は、アーバー８と、回り止めキー９を介して一体
に固定されている。すなわち、前記アーバー８の軸部８
ａに該カッター本体１の小径側中心部の取り付け孔１０
を嵌合させ、大径側端面より締め付けボルト１１を前記
アーバー８の軸部８ｂ端面にねじ込むことにより、アー
バー８と同軸上に一体に固定されるのである。また、ア
ーバー８の軸部８ａの反対側には、工作機械主軸（以
下、主軸と略称する）１２のテーパー穴１２ａと嵌合さ
せるためのテーパーシャンク８ｂが設けられ、さらにこ
のテーパシャンク８ｂの先端には、図示しないがめねじ
部が形成されている。このめねじ部は、主軸１２内の図
示しないドローイングボルトによってアーバー８を主軸
１２の軸線方向に引き上げ、当該正面フライスと主軸１
２とを強固に結合するためのものである。 【０００５】上記構成からなる正面フライス工具を用い
て、被削材Ｗの平面加工を行うには、以下の手順で行
う。図５に示すように、まず前記アーバー８のテーパー
シャンク８ｂを、主軸１２のテーパー穴１２ａに嵌合さ
せ、ドローイングボルトによってアーバー８を主軸１２
の軸線方向に引き上げ、アーバー８を主軸キー１３を介
して主軸１２に固定させ、当該正面フライスを主軸１２
に装着する。ついで、被削材Ｗをその被加工面が主軸１
２の軸線と直交するように図示しない機械テーブル上に
固定する。そして、主軸１２をその軸線回りに回転さ
せ、主軸１２若しくは機械テーブルを主軸１２の軸線方
向に移動させて被削材Ｗ表面に所定の切り込みを与え、
主軸１２若しくは機械テーブルを主軸１２の軸線と直交
する方向に移動させる。すると、前記正面切刃３ａ及び
外周切刃３ｂによって被削材Ｗ表面部分が次々と切削さ
れ、平面加工が施されるのである。 【０００６】ところで、上述した従来の正面フライス工
具を用いて平面加工を行う場合、各切刃３ａ，３ｂによ
って生成される切り屑は、前記チップポケット７によっ
て分断されて逐次カッター本体１の外部へ排出されるの
であるが、このことは以下に述べる理由により問題とな
っていた。 【０００７】まず、カッター本体１の外部へ排出された
切り屑は、被削材Ｗ表面や機械上、あるいは機械周辺に
無秩序に飛散する。このことは、作業環境を悪化させる
ばかりでなく、これら飛散した切り屑が、機械本体の摺
動面等に入り込んで機械の精度や寿命の低下を招いてし
まうこともあった。 【０００８】また、切り屑が被削材Ｗ表面に堆積する
と、各切刃３ａ，３ｂがこれら切り屑を噛み込んで、切
刃の欠損や加工面の悪化を発生させることもあった。さ
らに、これら切り屑は通常高温に熱せられているため、
被削材Ｗ表面や機械上に堆積した切り屑が発熱源となっ
て被削材Ｗや機械に熱変形が生じ、加工精度の低下を招
いていた。 【０００９】このような問題を改善するために、カッタ
ー本体の外周にカバーを取り付けて切り屑を吸引するよ
うにした転削工具の切り屑排出機構が提案されている。
その一例として、米国特許第２９４４４６５号（１９６
０年）に開示されたものがある。この切り屑排出機構
は、カッター本体の外周を覆う円筒ケースが工作機械の
非回転部に取り付けられ、切刃で生成された切り屑をか
き集めるベーンがカッター本体の先端面に設けられ、円
筒ケースの排出口に吸引機構が接続されている。そし
て、この工具による被削材の回転切削時に、切刃で生成
された切り屑は、ベーンによって加工面上で集められ、
吸引機構の吸引力によって円筒カバー内に吸引され、排
出口から排出されることになる。 【００１０】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
切り屑排出機構では、切刃と円筒ケースとの間にかなり
の距離があるので、切り屑は周囲に飛散してしまう欠点
がある。これをベーンでかき集めても、十分に円筒ケー
ス内に誘導されず且つ吸引され得ないという欠点があ
り、ベーンの摩耗が激しい上に、円筒ケースの先端開口
部とカッター本体との間隙が大きく且つカッター本体全
周に亘るために、吸引機構の吸引力を大きくしても切り
屑を誘導して確実に吸引するのに十分な吸引機能を発揮
できないという欠点もある。この発明は、上記事情に鑑
みてなされたもので、切刃によって生成される切り屑
を、被削材の加工面や機械周辺等に飛散させることなく
確実に誘導して回収処理できるようにした転削工具の切
り屑排出機構を提供することを目的とする。 【００１１】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明は、軸線を中心として回転せしめられるカッ
ター本体の先端外周部に外周側切刃と正面側切刃が設け
られているとともに、カッター本体の周面外方を覆い且
つその先端がカッター本体の先端側に開口する略筒状の
切り屑収納体が設けられ、この切り屑収納体の内周面と
カッター本体の外周面との間に切り屑排出空間が形成さ
れ、切り屑収納体に切り屑排出空間に連 通する排出口が
設けられている転削工具の切り屑排出機構において、外
周側切刃または正面側切刃で生成された切り屑を切り屑
排出空間に誘導するための切り屑案内部が外周側切刃及
び正面側切刃のすくい面に設けられ、切り屑案内部は正
面側切刃より基端側にわずかに後退していると共に外周
側切刃の旋回径より軸線側にわずかに後退していること
を特徴とする。上記構成の転削工具にあっては、被削材
表面に平面加工等を施す場合、外周側切刃や正面側切刃
によって生成された切り屑は、切り屑案内部に誘導され
て切り屑排出空間に強制的に誘導され、カッター本体の
回転による遠心力で回転して排出口から排出され回収さ
れる。また、軸線を中心として回転せしめられるカッタ
ー本体の先端外周部に切刃が設けられているとともに、
カッター本体の周面外方を覆い且つその先端がカッター
本体の先端側に開口する略筒状の切り屑収納体が設けら
れ、この切り屑収納体の内周面とカッター本体の外周面
との間に切り屑排出空間が形成され、切り屑収納体に切
り屑排出空間に連通する排出口が設けられている転削工
具の切り屑排出機構において、切刃で生成された切り屑
を切り屑排出空間に誘導するための切り屑案内部が切刃
のすくい面に設けられ、切り屑収納体の先端が切り屑案
内部の領域に位置することを特徴とする。 切り屑は切り
屑案内部材を介して確実に切り屑収納体内の切り屑排出
空間に誘導される。 【００１２】また、本発明は、軸線を中心として回転せ
しめられるカッター本体の先端外周部に外周側切刃と正
面側切刃が設けられているとともに、カッター本体の周
面外方を覆い且つその先端がカッター本体の先端側に開
口する略筒状の切り屑収納体が設けられ、この切り屑収
納体の内周面とカッター本体の外周面との間に切り屑排
出空間が形成され、切り屑収納体に切り屑排出空間に連
通する排出口が設けられ、切り屑排出空間から排出口を
通して外部へ切り屑を排出するための気流を生じさせる
手段が付加されている転削工具の切り屑排出機構におい
て、外周側切刃または正面側切刃で生成された切り屑を
切り屑排出空間に誘導するための切り屑案内部が外周側
切刃及び正面側切刃のすくい面に設けられ、切り屑案内
部は正面 側切刃より基端側にわずかに後退していると共
に外周側切刃の旋回径より軸線側にわずかに後退してい
ることを特徴とする。 上記構成によれば、切刃によって
生成された切り屑は、切り屑案内部と気流を生じさせる
手段との相乗効果で逐次切り屑排出空間に誘導吸引さ
れ、切り屑に作用する遠心力と気流とによって排出口か
ら確実に回収される。また、切り屑収納体の先端が切り
屑案内部の領域に位置してもよい。 【００１３】 【発明の実施の形態】以下、図１ないし図４を参照し
て、本発明の実施の形態を説明する。なお、各図におい
て図５ないし図７と同一の構成要素には同一符号を示
し、説明を簡略化する。図１ないし図３において符号１
はカッター本体である。このカッター本体１は、上記従
来の正面フライス工具に比して、より先端方向に延長さ
れた小径部を有する円筒体で、その先端部外周には、上
記従来の正面フライス工具と同様にチップ取り付け溝２
とチップポケット７が円周方向に沿って多数形成され、
さらに、チップ取り付け溝２には、上記従来の正面フラ
イスと同様に正面切刃３ａ及び外周切刃３ｂを備えたチ
ップ３が，くさび部材４と、クランプねじ５とから成る
クランプ機構６によって、所定位置に着脱自在に固定さ
れている。 【００１４】そして、さらに本実施の形態の正面フライ
ス工具では、上記カッター本体１の先端面に、上記各切
刃３ａ、３ｂによって生成された切り屑を後述の切り屑
排出空間に誘導排出するための切り屑案内部材１４が、
その表面を上記正面切刃３ａより軸方向にわずかに後退
させて埋め込まれ、皿小ネジ１５によって固定されてい
る。この切り屑案内部材１４は、図４に示すように、そ
の外周に上記チップ３と同数の鈎形片１４ａ（切り屑案
内部）が円周方向に等間隔に形成された板材であり、そ
の外径は上記外周切刃３ｂの旋回径よりわずかに小さく
定められていて、カッター本体１先端面に固定された場
合に、図１及び図２に示すように、鈎形片１４ａの外周
面が、チップ３の外周切刃３ｂからカッター本体１の半
径方向内側にわずかに後退して位置するようになってい
る。また、上記鈎形片１４ａは、上記カッター本体１に
固定された場合に、図２及び図３に示すように、上記チ
ップポケット７を覆って、後記切り屑排出空間を閉塞さ
せるとともに、曲がり方向の先端面１４ｂと上記チップ
３のすくい面との間にわずかの隙間を生じさせて、各切
刃３ａ，３ｂによって被削材表面から引き剥がされた切
り屑が上記チップポケット７に誘導されるように、その
形状が定められている。そして、上記鈎形片１４ａの先
端部分には、図３図及び図４図に示すように鈎形片１４
ａの曲がり方向と、該切り屑案内部材１４の取り付け面
側に向けて開放された溝部１４ｃが形成され、上記チッ
プ３のすくい面と上記鈎形片１４ａの曲がり方向先端面
１４ｂとの間の隙間部分の内側を拡大させて、隙間部分
を通過する切り屑の詰まりを防止している。 【００１５】一方、上記カッター本体１は、図１に示す
ように上記従来の正面フライス工具と同様に、アーバー
８の軸部８ａに取り付け孔１０を嵌合させ、大径側端面
より締め付けボルト１１を上記アーバー８の軸部８ｂ端
面にねじ込むことによって、アーバー８と回り止めキー
９を介して同軸上に一体に固定されている。そして、上
記アーバー８の軸部８ａの反対側には、主軸１２のテー
パー穴１２ａと嵌合させるためのテーパーシャンク８ｂ
が設けられ、さらにこのテーパーシャンク８ｂの先端に
は、図示しないが、主軸１２内の図示しないドローイン
グボルトによって当該正面フライス工具と主軸１２とを
強固に結合するためのめねじ部が形成されている。さら
に、上記アーバー８の軸部８ａの後端部には、大径軸部
８ｃが形成されており、この大径軸部８ｃには止め輪１
６によってベアリング１７が固定され、さらにこのベア
リング１７の外輪には切り屑収納体１８が嵌装されてい
る。そして、切り屑収納体１８は、ベアリング１７外輪
に反対側より嵌装されたカバー１９と、ボルト２０によ
って一体に結合されて、上記カッター本体１に対し同軸
上で相対回転可能となっている。 【００１６】上記切り屑収納体１８は、図１及び図２に
示すように、上記カッター本体１及び上記外周切刃３ｂ
を覆う薄肉の中空円筒体で、その内径は、該内周面と、
上記カッター本体１小径部の外周面との間に、上記チッ
プポケット７によって分断された切り屑を収納するに十
分な大きさの切り屑排出空間２１が生じる程度に定めら
れている。そして、上記ベアリング１７近傍の内周面
は、カッター本体１の小径部よりわずかに大きい程度に
狭められており、上記切り屑排出空間２１の密閉性を高
めるとともに、上記ベアリング１７に対する防塵効果を
生じさせている。また、切り屑収納体１８の先端面は、
上記チップ３の外周切刃３ｂの、被削材に切り込まれる
部分より軸方向にわずかに後退した位置となっており、
この先端部分の内周面は、上記外周切刃３ｂの旋回径よ
りわずかに大きい程度に狭められている。一方、上記切
り屑収納体１８の外周面には、上記切り屑排出空間２１
内の切り屑を吸引排出する吸引機構２２（気流を生じさ
せる手段）が連結されている。すなわち、上記切り屑収
納体１８の外周面に形成された貫通孔１８ａに吸引機連
結パイプ２３が嵌合され、この吸引機連結パイプ２３
に、ダクトホース２４の一端が嵌め込まれ、その他端が
図示しない吸引機に連結されて、上記切り屑排出空間２
１内の切り屑を逐次吸引することができるようになって
いるのである。 【００１７】上記構成からなる正面フライス工具を用い
て、被削材Ｗの平面加工を行うには、以下の手順で行
う。まず、図１に示すように、上記アーバー８のテーパ
ーシャンク８ｂを、主軸１２のテーパー穴１２ａに嵌合
させ、ドローイングボルトによってアーバー８を主軸１
２の軸線方向に引き上げ、アーバー８を主軸キー１３を
介して主軸１２に固定させ、当該正面フライス工具を主
軸１２に装着する。ついで、被削材Ｗをその被加工面が
主軸１２の軸線と直交するように図示しない機械テーブ
ル上に固定する。そして、主軸１２をその軸線回りに回
転させ、主軸１２若しくは機械テーブルを主軸１２の軸
線方向に移動させて被削材Ｗ表面に所定の切り込みを与
え、図示しない吸引機を作動させながら、主軸１２若し
くは機械テーブルを主軸１２の軸線と直交する方向に移
動させる。 【００１８】すると、正面切刃３ａによって被削材Ｗ表
面から引き剥がされた切り屑は、切り屑案内部材１４の
表面側より、チップ３すくい面と切り屑案内部材１４の
鈎形片１４ａ端面との隙間部分に誘導されてチップポケ
ット７内に排出され、分断される。また、外周切刃３ｂ
によって被削材Ｗ表面から引き剥がされた切り屑は、切
り屑案内部材１４の外周側より、チップ３すくい面と切
り屑案内部材１４の鈎形片１４ａ端面間の隙間部分に誘
導されて、チップポケット７内に排出され分断される。
そして、チップポケット７内には新たな切り屑が次々と
排出されて来るため、分断された切り屑は切り屑排出空
間２１に押し上げられ、貫通孔１８ａより、吸引機連結
パイプ２３及びダクトホース２４を経由して吸引機内に
吸引され、回収される。 【００１９】以上のように、本実施の形態の正面フライ
ス工具においては、加工時に各切刃３ａ，３ｂによって
生成された切り屑は、切り屑案内部材１４によってチッ
プポケット７を経由して切り屑排出空間２１に誘導さ
れ、切り屑収納体１８に連結された吸引機構２２によっ
て、切り屑収納体１８外部に逐次吸引排出されるので、
切り屑が被削材Ｗの表面に堆積したり、機械上や機械周
辺に飛散することがない。従って、加工時の切刃欠損や
加工面悪化が発生せず、被削材Ｗや機械の熱変形による
精度劣化の心配もなく、切り屑の侵入による機械の精度
や寿命の低下も起こりえない。しかも、切り屑案内部材
１４がチップポケット７を覆って、切り屑案内部材１４
と各切刃３ａ，３ｂのすくい面とによって切り屑吸引誘
導のための隙間が形成されているから、吸引機構２２に
よる切り屑の吸引力が高くなる上に、生成された切り屑
は迅速かつ確実に隙間から切り屑排出空間２１に誘導さ
れることになり、従来のこの種の切り屑排出機構と比較
して切り屑の吸引排出特性が格段に向上した。 【００２０】なお、本実施の形態においては、スローア
ウェイ式正面フライス工具について説明したが、本発明
の転削工具はこれに限るものではなく、超硬チップをカ
ッター本体にロウ付けした一体型の正面フライス工具
や、シェルエンドミルにも十分適用可能なものである。
また、切り屑収納体１８の吸引機連結パイプ２３の位置
は、各切刃３ａ，３ｂによって生成された切り屑が、カ
ッター本体１の遠心力によって飛散する位置とするのが
最も望ましい。カッター本体１の遠心力で切り屑が飛ば
されると同時にカッター本体の回転による気流が同一方
向に生じて、切り屑を切り屑収納体１８の切り屑排出空
間２１内に誘導移送することになり、排出を促進するこ
とになる。さらに、その個数も一箇所に限らず、複数箇
所に設ければより切り屑吸引効果を高めることが出来
る。 【００２１】 【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る転削
工具の切り屑排出機構によれば、外周側切刃及び正面側
切刃のすくい面に切り屑を切り屑排出空間に誘導するた
めの切り屑案内部が設けられているから、外周側切刃ま
たは正面側切刃によって生成される切り屑は、切り屑案
内部によって迅速且つ確実に切り屑排出空間内に誘導さ
れ、排出口から逐次排出して回収することができる。そ
のため、切り屑が被削材表面や機械上、あるいは機械周
辺に無秩序に飛散することがないので、作業環境を悪化
させることがなく、機械の精度や寿命を低下させること
がない。また、切り屑が被削材表面に堆積することがな
いので、切刃の切り屑噛み込みによる切刃の欠損や加工
面の悪化が発生するおそれもなく、切り屑が発熱源とな
る被削材や機械の熱変形も起こりえず、加工精度を維持
するこることができる。 また、本発明に係る転削工具の
切り屑排出機構によれば、切り屑収納体の先端が切り屑
案内部の領域に位置するから、確実に切り屑排出空間内
に切り屑を誘導して排出できる。 また、本発明に係る転
削工具の切り屑排出機構によれば、切り屑排出空間から
排出口を通して外部へ切り屑を排出するための気流を生
じさせる手段が付加されている転削工具の切り屑排出機
構において、外周側切刃及び正面側切刃のすくい面に切
り屑を切り屑排出空間に誘導するための切り屑案内部が
設けられているから、気流によって切り屑排出空間から
切刃付近に作用する吸引力が高く、切り屑は迅速且つ確
実に切り屑排出空間内に誘導され、切り屑収納体外部に
逐次排出さ せることができる。よって、従来のこの種の
切り屑排出機構と比較して切り屑吸引排出特性を格段に
向上できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明の一実施の形態を示す工具の断面図で
ある。 【図２】 図１に示す工具の底面図である。 【図３】 工具刃先部分の拡大図である。 【図４】 切り屑案内部材の平面図である。 【図５】 従来の転削工具の一例を示す断面図である。 【図６】 図５に示す工具の底面図である。 【図７】 工具刃先部分の拡大図である。 【符号の説明】 １……カッター本体、３ａ……正面切刃、３ｂ……外周
切刃、８……アーバー、１２……機械主軸、１４……切
り屑案内部材、１８……切り屑収納体、２１……切り屑
排出空間、２２……吸引機構。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．軸線を中心として回転せしめられるカッター本体の
   先端外周部に外周側切刃と正面側切刃が設けられている
   とともに、上記カッター本体の周面外方を覆い且つその
   先端が上記カッター本体の先端側に開口する略筒状の切
   り屑収納体が設けられ、この切り屑収納体の内周面と上
   記カッター本体の外周面との間に切り屑排出空間が形成
   され、上記切り屑収納体に切り屑排出空間に連通する排
   出口が設けられている転削工具の切り屑排出機構におい
   て、 上記外周側切刃または正面側切刃で生成された切り屑を
   上記切り屑排出空間に誘導するための切り屑案内部が上
   記外周側切刃及び正面側切刃のすくい面に設けられ、上
   記切り屑案内部は上記正面側切刃より基端側にわずかに
   後退していると共に外周側切刃の旋回径より上記軸線側
   にわずかに後退していることを特徴とする転削工具の切
   り屑排出機構。 ２．軸線を中心として回転せしめられるカッター本体の
   先端外周部に切刃が設けられているとともに、上記カッ
   ター本体の周面外方を覆い且つその先端が上記カッター
   本体の先端側に開口する略筒状の切り屑収納体が設けら
   れ、この切り屑収納体の内周面と上記カッター本体の外
   周面との間に切り屑排出空間が形成され、上記切り屑収
   納体に切り屑排出空間に連通する排出口が設けられてい
   る転削工具の切り屑排出機構において、 上記切刃で生成された切り屑を上記切り屑排出空間に誘
   導するための切り屑案内部が上記切刃のすくい面に設け
   られ、上記切り屑収納体の先端が上記切り屑案内部の領
   域に位置することを特徴とする転削工具の切り屑排出機
   構。 ３．軸線を中心として回転せしめられるカッター本体の
   先端外周部に外周側切刃と正面側切刃が設けられている
   とともに、上記カッター本体の周面外方を覆い且つその
   先端が上記カッター本体の先端側に開口する略筒状の切
   り屑収納体が設けられ、この切り屑収納体の内周面と上
   記カッター本体の外周面との間に切り屑排出空間が形成
   され、上記切り屑収納体に切り屑排出空間に連通する排
   出口が設けられ、上記切り屑排出空間から排出口を通し
   て外部へ切り屑を排 出するための気流を生じさせる手段
   が付加されている転削工具の切り屑排出機構において、 上記外周側切刃または正面側切刃で生成された切り屑を
   上記切り屑排出空間に誘導するための切り屑案内部が上
   記外周側切刃及び正面側切刃のすくい面に設けられ、上
   記切り屑案内部は上記正面側切刃より基端側にわずかに
   後退していると共に上記外周側切刃の旋回径より上記軸
   線側にわずかに後退していることを特徴とする転削工具
   の切り屑排出機構。 ４．上記切り屑収納体の先端が上記切り屑案内部の領域
   に位置することを特徴とする請求項３記載の転削工具の
   切り屑排出機構。