JP5780188B2 - 切削部材のクランプ機構及びこれを用いた刃部交換式切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、切削部材のクランプ機構及びこれを用いた刃部交換式切削工具に関するものである。

従来、丸駒インサートが、工具本体の先端軸部に着脱可能に装着されたロータリバイト（刃部交換式切削工具）が知られている。この種のロータリバイトでは、切削時に丸駒インサートに作用する切削抵抗により、工具本体に対して該丸駒インサートをその中心軸回りに従動回転させて切削を行う、従動型のものが知られている。
また、近年では、旋盤の工具保持部が回転可能とされてミーリング機能を備えた複合加工機が普及しつつあり、このような複合加工機によれば、工具本体に対して丸駒インサートを従動回転させることなく固定して、被削材に対する送りの向き等に関わらず所望の回転速度で回転駆動させながら、被削材の旋削加工を行うことが可能である。

このような駆動型のロータリバイトとして、例えば下記特許文献１の図２０には、中心軸に沿う貫通孔が形成された円環状をなし、外周面の先端縁部に円周状の切れ刃を有する切削インサートと、前記切削インサートの中心軸方向の基端側を向く着座面に当接され、前記中心軸方向の先端側を向く先端面を有する工具本体の軸部と、筒状をなし前記工具本体の軸部に嵌合するスリーブと、前記切削インサートの貫通孔に挿通されて前記軸部の先端面に穿設されたネジ穴に螺合することにより、前記切削インサートを前記軸部に着脱可能に固定するネジ部材とを備えたものが開示されている。

この特許文献１のロータリバイトでは、切削インサートの外周面が基端側に向かうに従い漸次縮径されており、この外周面と、スリーブの内周面における先端部とが嵌合されるようになっている。スリーブの先端部は、径方向に向けて弾性変形可能とされている。そして、切削インサートの貫通孔に挿通されて、工具本体のネジ穴に螺合するネジ部材を最後まで締め込んでいくことで、切削インサートは工具本体の軸部に芯合せされつつ固定される。

また、上述したロータリバイト以外でも、円柱状をなし、少なくとも先端外周縁（外周面の先端縁部）に切れ刃を有する切削ヘッドと、前記切削ヘッドが着脱可能に装着され、軸回りに回転される工具本体とを備えたヘッド交換式エンドミル等の刃部交換式切削工具が知られている（例えば下記特許文献２を参照）。このような刃部交換式切削工具においても、工具本体に対して切削ヘッドを芯合せする構造を有している。

特表２０１１−５０６１１１号公報 特許第４２８８９０５号公報

しかしながら、前述した従来の刃部交換式切削工具では、下記の課題があった。
すなわち、例えば特許文献１のロータリバイトでは、ネジ部材を最後まで締め込んでいくことで、切削インサート（切削部材）が工具本体の軸部に芯合せされる構造となっているが、例えば切削インサートの外径に成形誤差や加工誤差が生じた場合（特に所定の外径より大きい場合）などに、スリーブの弾性変形の許容量を超えて、該スリーブが塑性変形するおそれがあった。

このようにスリーブが塑性変形した場合、切削インサートが該スリーブに強固に嵌合されて取り外しが困難となったり、工具本体の軸部に対する切削インサートの取り付け剛性が低下したりするおそれがある。そこで、切削インサートの外径精度を研磨加工等により厳密に確保することが考えられるが、この場合、製造が複雑となる。また、スリーブの塑性変形を防止する目的で単にネジ部材の締め込みを緩くすれば、切削インサートを安定して固定することができない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、切削部材の外径に厳密な精度を要することなく、工具本体の軸部に対して該切削部材を精度よく簡単に芯合せでき、かつ、安定して固定でき、高品位な切削加工を長期に亘り維持できる切削部材のクランプ機構及びこれを用いた刃部交換式切削工具を提供することを目的としている。

このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
すなわち、本発明の切削部材のクランプ機構は、中心軸に沿う貫通孔が形成された円環状又は円筒状をなし、少なくとも外周面に切れ刃を有する切削部材と、前記切削部材の中心軸方向の基端側を向く着座面に当接され、前記中心軸方向の先端側を向く先端面を有する工具本体の軸部と、筒状をなし、その内周面に前記工具本体の軸部に嵌合する嵌合部、及び、該軸部に螺合する螺合部を有するナット部材と、前記切削部材の貫通孔に挿通されて、前記軸部の先端面に穿設されたネジ穴に螺合することにより、前記切削部材を前記軸部に着脱可能に固定するネジ部材と、を備え、前記切削部材の外周面には、前記基端側に向かうに従い漸次縮径する第１テーパ面が形成され、前記ナット部材の内周面には、前記先端側に向かうに従い漸次拡径するとともに、前記第１テーパ面に嵌合される第２テーパ面が形成されていることを特徴とする。
また、本発明は、切削部材と、前記切削部材が着脱可能に装着される軸部を有し、軸回りに回転される工具本体と、を備えた刃部交換式切削工具であって、前述の切削部材のクランプ機構を用いたことを特徴とする。

本発明の切削部材のクランプ機構及びこれを用いた刃部交換式切削工具では、例えば円環状の丸駒インサート（切削インサート）や、円筒状をなすシェルエンドミル等の切削ヘッドを、切削部材として用いることができる。この切削部材には、少なくとも外周面に切れ刃が形成されている。

切削部材を工具本体の軸部に装着する手順としては、まず、ナット部材を予め工具本体の軸部に装着しておく。この際、ナット部材の内周面に形成された嵌合部が、工具本体の軸部に嵌合することで、ナット部材と軸部とが同軸（同心）に位置決め（芯合せ）される。また、ナット部材の内周面に形成された螺合部が、工具本体の軸部に螺合することで、このナット部材を中心軸回りに周回する方向（周方向）に回転させたときに、工具本体の軸部に対して、ナット部材が上記芯合せされた状態のまま中心軸方向に移動可能である。

次いで、工具本体の軸部の先端面がナット部材から先端側に露出された状態で、該先端面に切削部材を載置して着座面を当接させるとともに、ネジ部材を切削部材の貫通孔に挿通して、軸部のネジ穴に螺合する。尚、この際ネジ部材は強く締め込まずに、切削部材が外力を受けて中心軸に垂直な径方向に向けて移動可能な程度に、仮止めの状態としておく。

次いで、工具本体の軸部に対してナット部材を回転させるとともに、中心軸方向の先端側に向けて移動させていくと、該ナット部材の第２テーパ面が、切削部材の第１テーパ面に当接され、さらにこのナット部材を締め込んでいくことで、これらテーパ面同士は互いに摺接しつつ嵌合させられる。この嵌合にともなって、切削部材はナット部材に対して芯合せされる。

具体的に、ナット部材に対して、切削部材はその外周面を基準として芯合せされることから、該外周面に形成された切れ刃の中心（中心軸方向から見た正面視で切れ刃は円周状をなしており、その中心）が、ナット部材及び工具本体の軸部に対して芯合せされている。
このように、切削部材、ナット部材及び工具本体の軸部が全て互いに芯合せされ、この状態からネジ部材を増し締めすることで、切削部材が工具本体の軸部に対して固定される。

本発明によれば、前述のように、切削部材の切れ刃中心が工具本体の軸部に同軸に芯合せされることから、切れ刃の中心軸回りの回転軌跡における真円度や円筒度が十分に高められ、この工具本体を中心軸回りに回転させつつ切削部材で切削することで、加工精度が安定して高品位に確保される。

また、工具本体の軸部に対してナット部材を回転させ、第２テーパ面と第１テーパ面とを嵌合させる際においては、このナット部材の回転量を適宜調整することが可能である。すなわち、本発明とは異なり、例えば特表２０１１−５０６１１１号公報の図２０に示されるような、ネジ部材を最後まで締め付けない限り切削部材を工具本体の軸部に対して芯合せ及び固定できない従来の構成の場合、この締め付けにより図中に示されるナット部材に相当する部材（スリーブ２０２５）を塑性変形させてしまうおそれがあった。一方、本発明によれば、工具本体の軸部に対して切削部材を芯合せできた時点で、それ以上のナット部材のねじ込みを行う必要はなく、よってナット部材の塑性変形を防止できる。従って、精度の高い切削加工を、長期に亘り安定して維持することができる。

また、ナット部材に対して、切削部材がその外周面を基準として芯合せされることから、この切削部材の製造時の寸法精度を比較的緩慢に設定できる。具体的に、切削部材として、例えば超硬合金等からなる焼結体を用いた場合には、この切削部材の外径に若干の成形誤差や加工誤差（所定の外径に対して実際の外径が僅かに大きい又は小さい）が生じやすいが、このような場合でも高精度な芯合せが可能であり、また、切削部材の貫通孔中心が中心軸に対して僅かにずれていたとしても、これに影響されるようなことなく高精度な芯合せが可能である。

さらに、切削部材の外周面における第１テーパ面の研磨に厳密な加工精度を要することなく、或いは第１テーパ面を研磨することなく焼結肌のままとして、該切削部材を使用することが可能である。従って、切削部材の製造が簡単である。
また特に、切削部材の外径に若干の成形誤差や加工誤差が生じた場合においても、前述のように、ナット部材の回転量を適宜調整することで容易に対応できるとともに、簡単に芯合せ可能である。

このように、本発明によれば、簡単な構造を用いて、切削部材の外径に厳密な精度を要することなく、ひいては製造を複雑にすることなく、工具本体の軸部に対して該切削部材を精度よく簡単に芯合せでき、かつ、安定して固定でき、高品位な切削加工を長期に亘って維持できるのである。

また、本発明の切削部材のクランプ機構において、前記工具本体の軸部に螺合され、前記ナット部材に前記基端側から当接可能な環状又は筒状の緩み止め部材が設けられることとしてもよい。

この場合、前述のように、切削部材に対してナット部材を嵌合させた後、工具本体の軸部に対して緩み止め部材を中心軸回りに回転させて先端側に移動させ、基端側から該ナット部材に当接させることで、ダブルナットの作用が得られるとともに、ナット部材の緩み止めが簡単に、かつ確実に行える。

また、本発明の切削部材のクランプ機構において、前記切削部材と前記工具本体の軸部との前記中心軸回りの相対回転を規制する回転規制部が設けられることとしてもよい。

この場合、例えば、切削部材の着座面と工具本体の軸部の先端面とに、互いに係合する凹部と凸部とを形成して回転規制部とすることにより、工具本体の軸部に切削部材を装着する際や、切削加工時などにおいて、工具本体の軸部に対して切削部材が意図せず中心軸回りに回転してしまうようなことが防止される。
従って、工具本体の軸部に切削部材を着脱する際の作業性が高められ、また切削加工が精度よく安定して行える。

本発明の切削部材のクランプ機構及びこれを用いた刃部交換式切削工具によれば、切削部材の外径に厳密な精度を要することなく、工具本体の軸部に対して該切削部材を精度よく簡単に芯合せでき、かつ、安定して固定でき、高品位な切削加工を長期に亘って維持できる。

本発明の一実施形態に係る切削部材のクランプ機構を用いた刃部交換式切削工具を示す斜視図である。 図１の刃部交換式切削工具の分解斜視図である。 図１の刃部交換式切削工具の側断面図（縦断面図）である。 図３の刃部交換式切削工具の要部を拡大して示す図である。 図１の刃部交換式切削工具に用いられる工具本体の（ａ）斜視図、（ｂ）側面図である。 図１の刃部交換式切削工具に用いられるナット部材の（ａ）斜視図、（ｂ）側断面図である。 図１の刃部交換式切削工具に用いられる緩み止め部材の（ａ）斜視図、（ｂ）側断面図である。 図１の刃部交換式切削工具において、切削部材を工具本体の軸部に装着する手順を説明する図である。

以下、本発明の一実施形態に係る切削部材のクランプ機構１及びこれを用いた刃部交換式切削工具１０について、図面を参照して説明する。
図１に示されるように、刃部交換式切削工具１０は、丸駒の切削インサートである切削部材２と、切削部材２が着脱可能に装着される軸状の工具本体３とを備え、工具本体３の軸方向の基端部（図１における下端部）が、不図示の複合加工機である旋盤の工具保持部に回転可能に装着された状態で、その軸回りに回転させられることにより、切削部材２の切れ刃４で被削材を切削（旋削）加工する、刃部交換型の旋削工具である。具体的に、本実施形態の刃部交換式切削工具１０は、駆動型ロータリバイトである。
本実施形態の刃部交換式切削工具１０は、切削部材２を工具本体３に装着する部分の構造（切削部材のクランプ機構１）において、従来にない特有の構成を備えている。

図２〜図４に示されるように、本実施形態の切削部材のクランプ機構１は、中心軸Ｏに沿う貫通孔５が形成された円環状をなし、少なくとも外周面６に切れ刃４を有する切削部材２と、切削部材２の中心軸Ｏ方向の基端側を向く着座面８に当接され、中心軸Ｏ方向の先端側を向く先端面１２を有する工具本体３の軸部１１と、筒状をなし、その内周面２１に工具本体３の軸部１１に嵌合する嵌合部２２、及び、該軸部１１に螺合する螺合部２３を有するナット部材２０と、切削部材２の貫通孔５に挿通されて、軸部１１の先端面１２に穿設されたネジ穴１３に螺合することにより、切削部材２を軸部１１に着脱可能に固定するネジ部材３０と、工具本体３の軸部１１に螺合され、ナット部材２０に前記基端側から当接可能な環状の緩み止め部材４０とを備えている。

ここで、切削部材２の中心軸Ｏと、工具本体３の軸とは互いに同軸とされており、本明細書においては、この中心軸（軸）Ｏ方向に沿う工具本体３の切削部材２側（図２における上側）を先端側といい、工具本体３の切削部材２とは反対側（すなわち切削部材２における工具本体３側、図２における下側）を基端側という。また、中心軸Ｏに垂直な方向（中心軸Ｏに直交する方向）を径方向といい、中心軸Ｏ回りに周回する方向を周方向という。
尚、本実施形態では、切削部材２、工具本体３、ナット部材２０、ネジ部材３０及び緩み止め部材４０が、中心軸Ｏを共通軸として同軸に配置されている。

切削部材２は、超硬合金等の硬質材料からなる焼結体で作製されている。
図２〜図４において、切削部材２の中心軸Ｏ方向を向く両面のうち、先端側を向く円環状（円形状）の面は、すくい面７となっている。また、切削部材２の中心軸Ｏ方向を向く両面のうち、基端側を向く円環状の面が、前記着座面８となっている。すくい面７及び着座面８は、中心軸Ｏに垂直な平坦面とされている。

すくい面７及び着座面８の中央には、貫通孔５が開口されている。貫通孔５は、中心軸Ｏ方向の全長に亘りその内径が略一定とされていて、すくい面７及び着座面８の開口部分には、それぞれ面取り加工が施されている。

切れ刃４は、すくい面７と外周面６との交差稜線をなして円周状に形成されており、該外周面６の先端縁部に配置されている。切れ刃４が形成される切削部材２の先端縁部は、この刃部交換式切削工具１０において最も外径が大きくされている。
尚、図示の例では、すくい面７の外周縁部には、周方向に沿って延びる環状溝が形成されており、この環状溝がチップブレーカ７ａとなっている。

切削部材２において径方向を向く外周面６は、その基端側部分が先端側部分より一段縮径された多段状に形成されており、前記先端側部分が逃げ面６ａとされ、前記基端側部分が第１テーパ面６ｂとなっている。

逃げ面６ａは、切れ刃４から基端側に向かうに従い漸次縮径するテーパ状に形成されており、第１テーパ面６ｂも、基端側に向かうに従い漸次縮径して形成されている。これら逃げ面６ａ及び第１テーパ面６ｂには、それぞれ研磨加工が施されているが、このような研磨加工が施されていない焼結肌であっても構わない。

図３及び図４に示される例においては、逃げ面６ａにおける中心軸Ｏ方向に沿う単位長さあたりの径方向へ向けた変位量が、第１テーパ面６ｂにおける前記変位量よりも大きくなっている。つまり、図３及び図４に示される側断面視で、逃げ面６ａの中心軸Ｏに対する傾斜角は、第１テーパ面６ｂの前記傾斜角より大きい。
また、切削部材２の外周面６における逃げ面６ａと第１テーパ面６ｂとの間には、中心軸Ｏ方向の基端側を向く円環状の端面６ｃが形成されている。

工具本体３は、鋼材により形成されており、その先端部の軸部１１が、該軸部１１以外の部位のシャンク部１４よりも一段小径に形成されている。
図３及び図４において、軸部１１の先端面１２は、中心軸Ｏに垂直な平坦面とされており、該先端面１２の外径は、この先端面１２に当接される切削部材２の着座面８の外径よりも小さくなっている。また、軸部１１の先端面１２から基端側に向けて穿設されたネジ穴１３の内周面には、雌ネジ加工が施されている。

工具本体３の軸部１１の外周面には、ナット部材２０の螺合部２３に螺合される被螺合部１５と、該被螺合部１５の先端側に位置して被螺合部１５より小径とされ、ナット部材２０の嵌合部２２に嵌合される被嵌合部１６とが形成されている。

図５（ａ）（ｂ）において、軸部１１の外周面のうち被螺合部１５は、雄ネジ加工が施された雄ネジ部となっている。また、軸部１１の外周面のうち被嵌合部１６は、中心軸Ｏに平行な円筒（円柱）外周面状に形成されている。尚、図示の例では、軸部１１の外周面のうち、被螺合部１５と被嵌合部１６との間には、これら被螺合部１５及び被嵌合部１６よりも一段小径とされた段部１７が形成されている。

ナット部材２０は、鋼材により形成されている。
図３、図４及び図６（ａ）（ｂ）において、ナット部材２０の外周面のうち、先端部は、先端側に向かうに従い漸次縮径して形成されている。また、ナット部材２０の外周面のうち、先端部以外の部位は、中心軸Ｏに平行な円筒外周面状に形成されている。
尚、本実施形態では、ナット部材２０の外周面は、その中心軸Ｏに垂直な断面が円形状とされており、該ナット部材２０の外観は円筒状となっているが、これに限定されるものではなく、例えば外周面の前記断面が６角形などの多角形状とされているとともに、ナット部材２０の外観が多角形筒状となっていてもよい。

また、ナット部材２０の内周面２１のうち、先端部は、該先端部以外の部位よりも一段内径が大きくされており、この先端部は、先端側に向かうに従い漸次拡径する第２テーパ面２４とされている。第２テーパ面２４は、第１テーパ面６ｂに嵌合可能に形成されており、図３及び図４に示される側断面視で、第２テーパ面２４における中心軸Ｏ方向に沿う単位長さあたりの径方向へ向けた変位量は、切削部材２の上述した第１テーパ面６ｂにおける前記変位量に対応して設定されている。
また、ナット部材２０の外周面及び内周面２１の各先端部が、上述のように形成されていることにより、該ナット部材２０の先端部は、先端側に向かうに従い漸次その肉厚が薄くなっている。

また、ナット部材２０の内周面２１において、第２テーパ面２４の基端側には、嵌合部２２と螺合部２３とがこの順に配置されている。ナット部材２０の内周面２１のうち嵌合部２２は、中心軸Ｏに平行な円筒内周面状に形成されていて、軸部１１の被嵌合部１６に嵌合可能となっている。また、ナット部材２０の内周面２１のうち螺合部２３は、雌ネジ加工が施された雌ネジ部となっていて、軸部１１の被螺合部１５に螺合可能となっている。

また、ナット部材２０の内周面２１における第２テーパ面２４と嵌合部２２との間には、中心軸Ｏ方向の先端側を向く円環状の端面２５が形成されている。
また、ナット部材２０における基端面２７は、円環状をなし、中心軸Ｏに垂直な平坦面となっている。

図３及び図４に示されるように、ナット部材２０の第２テーパ面２４が、切削部材２の第１テーパ面６ｂに対して先端側に向けて摺接され、これらが嵌合された状態で、ナット部材２０の先端開口縁（先端面２６）と、切削部材２の外周面６における端面６ｃとの間、及び、ナット部材２０の端面２５と、切削部材２の着座面８との間には、それぞれ隙間が設けられている。

緩み止め部材４０は、鋼材により形成されている。
図３、図４及び図７（ａ）（ｂ）において、緩み止め部材４０の内周面には、軸部１１の被螺合部１５に螺合可能な雌ネジ加工が施された、雌ネジ部４１が形成されている。また、緩み止め部材４０における先端面４２は、円環状をなし、中心軸Ｏに垂直な平坦面となっている。
尚、本実施形態では、緩み止め部材４０の外周面は、その中心軸Ｏに垂直な断面が円形状とされており、該緩み止め部材４０の外観は円環状となっているが、これに限定されるものではなく、例えば外周面の前記断面が６角形などの多角形状とされているとともに、緩み止め部材４０の外観が多角形環状となっていてもよい。

図２〜図４において、ネジ部材３０は、雄ネジ加工が施されたネジ部３１と、該ネジ部３１より大径の頭部３２とを備えている。ネジ部材３０は、ネジ部３１における頭部３２とは反対側の端部が基端側に向けられた状態で、切削部材２の貫通孔５に先端から基端側へ向けて挿入される。貫通孔５に挿入されたネジ部３１は、工具本体３の軸部１１のネジ穴１３に螺合される。

また、ネジ部材３０におけるネジ部３１の外径は、切削部材２の貫通孔５の内径よりも若干小さくなっており、これにより、貫通孔５にネジ部３１が挿通された状態で、切削部材２は径方向に移動可能である。
また、図中に符号３３で示されるものは、円環板状の座金である。

ネジ部材３０をネジ穴１３にねじ込んだ状態で、該ネジ部材３０の頭部３２は、座金３３を介して、切削部材２のすくい面７に基端側に向けて押し付けられる。
尚、図示の例では、ネジ部材３０をネジ穴１３にねじ込んだ際、該ネジ部材３０の頭部３２が切削部材２の先端側に突出された状態となっているが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、切削部材２の貫通孔５を多段円柱孔状に形成して、該貫通孔５の段部にネジ部材３０の頭部３２が基端側に向けて押し付けられるように構成するとともに、該頭部３２が貫通孔５内に収容可能とされていてもよい。

次に、本実施形態の切削部材のクランプ機構１及びこれを用いた刃部交換式切削工具１０において、切削部材２を工具本体３に取り付ける手順について説明する。

まず、図８（ａ）に示されるように、緩み止め部材４０及びナット部材２０を、この順に予め工具本体３の軸部１１に螺合して装着しておく。この際、ナット部材２０の内周面２１に形成された嵌合部２２が、軸部１１の被嵌合部１６に嵌合することで、ナット部材２０と軸部１１とが同軸（同心）に位置決め（芯合せ）される。また、ナット部材２０の内周面２１に形成された螺合部２３が、軸部１１の被螺合部１５に螺合することで、このナット部材２０を周方向に回転させたときに、工具本体３の軸部１１に対して、ナット部材２０が上記芯合せされた状態のまま中心軸Ｏ方向に移動可能である。
また、緩み止め部材４０についても、その雌ネジ部４１が軸部１１の被螺合部１５に螺合することで、周方向への回転により、軸部１１に対して中心軸Ｏ方向に移動可能である。尚、ここでの軸部１１に対するナット部材２０の中心軸Ｏ方向の位置は、軸部１１の先端面１２に対して、ナット部材２０の先端面２６が基端側に後退されている状態であることが好ましい。

次いで、このように軸部１１の先端面１２がナット部材２０から先端側に露出された状態で、該先端面１２に切削部材２を載置して着座面８を当接させるとともに、ネジ部材３０のネジ部３１を切削部材２の貫通孔５に挿通して、軸部１１のネジ穴１３に螺合する。尚、この際ネジ部材３０は強く締め込まずに、切削部材２が外力を受けて径方向に向けて移動可能な程度に、仮止めの状態としておく。

次いで、工具本体３の軸部１１に対してナット部材２０を回転させるとともに、中心軸Ｏ方向の先端側に向けて移動させていくと、図８（ｂ）に示されるように、ナット部材２０の第２テーパ面２４が、切削部材２の第１テーパ面６ｂに当接され、さらにこのナット部材２０を締め込んでいくことで、これらテーパ面２４、６ｂ同士は互いに摺接しつつ嵌合させられる。この嵌合にともなって、切削部材２はナット部材２０に対して芯合せされる。

具体的に、ナット部材２０に対して、切削部材２はその外周面６の第１テーパ面６ｂを基準として芯合せされることから、該外周面６に形成された切れ刃４の中心（中心軸Ｏ方向の先端側から見た正面視において、切れ刃４は円周状をなしており、その中心）が、ナット部材２０及び工具本体３の軸部１１に対して芯合せされている。

次いで、工具本体３の軸部１１に対して緩み止め部材４０を回転させるとともに、中心軸Ｏ方向の先端側に向けて移動させていくことで、図４に示されるように、緩み止め部材４０の先端面４２が、ナット部材２０の基端面２７に先端側に向けて当接される。
このように、切削部材２、ナット部材２０及び工具本体３の軸部１１が全て互いに芯合せされ、この状態からネジ部材３０を増し締めすることで、切削部材２が工具本体３の軸部１１に対して固定される。

以上説明した本実施形態の切削部材のクランプ機構１及びこれを用いた刃部交換式切削工具１０によれば、前述のように、切削部材２の切れ刃４中心が工具本体３の軸部１１に同軸に芯合せされることから、切れ刃４の中心軸Ｏ回りの回転軌跡における真円度が十分に高められ、この工具本体３を中心軸Ｏ回りに回転させつつ切削部材２で切削することで、加工精度が安定して高品位に確保される。

また、工具本体３の軸部１１に対してナット部材２０を回転させ、第２テーパ面２４と第１テーパ面６ｂとを嵌合させる際においては、このナット部材２０の回転量を適宜調整することが可能である。すなわち、本実施形態とは異なり、例えば特表２０１１−５０６１１１号公報の図２０に示されるような、ネジ部材を最後まで締め付けない限り切削部材を工具本体の軸部に対して芯合せ及び固定できない従来の構成の場合、この締め付けにより図中に示されるナット部材に相当する部材（スリーブ２０２５）を塑性変形させてしまうおそれがあった。一方、本実施形態によれば、工具本体３の軸部１１に対して切削部材２を芯合せできた時点で、それ以上のナット部材２０のねじ込みを行う必要はなく、よってナット部材２０の塑性変形を防止できる。従って、精度の高い切削加工を、長期に亘り安定して維持することができる。

また、ナット部材２０に対して、切削部材２がその外周面６を基準として芯合せされることから、この切削部材２の製造時の寸法精度を比較的緩慢に設定できる。具体的に、切削部材２として、本実施形態で説明したような超硬合金等からなる焼結体を用いた場合には、この切削部材２の外径に若干の成形誤差や加工誤差（所定の外径に対して実際の外径が僅かに大きい又は小さい）が生じやすいが、このような場合でも高精度な芯合せが可能であり、また、切削部材２の貫通孔５中心が中心軸Ｏに対して僅かにずれていたとしても、これに影響されるようなことなく高精度な芯合せが可能である。

さらに、切削部材２の外周面６における第１テーパ面６ｂの研磨に厳密な加工精度を要することなく、或いは第１テーパ面６ｂを研磨することなく焼結肌のままとして、該切削部材２を使用することが可能である。従って、切削部材２の製造が簡単である。
また特に、切削部材２の外径に若干の成形誤差や加工誤差が生じた場合においても、前述のように、ナット部材２０の回転量を適宜調整することで容易に対応できるとともに、簡単に芯合せ可能である。

このように、本実施形態によれば、簡単な構造を用いて、切削部材２の外径に厳密な精度を要することなく、ひいては製造を複雑にすることなく、工具本体３の軸部１１に対して該切削部材２を精度よく簡単に芯合せでき、かつ、安定して固定でき、高品位な切削加工を長期に亘って維持できるのである。

また、工具本体３の軸部１１に螺合する緩み止め部材４０が設けられているので、前述のように、切削部材２に対してナット部材２０を嵌合させた後、工具本体３の軸部１１に対して緩み止め部材４０を中心軸Ｏ回りに回転させて先端側に移動させ、基端側から該ナット部材２０に当接させることで、ダブルナットの作用が得られるとともに、ナット部材２０の緩み止めが簡単に、かつ確実に行える。

尚、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、切削部材２と工具本体３の軸部１１との中心軸Ｏ回りの相対回転を規制する回転規制部が設けられていてもよい。具体的に、例えば図４において、切削部材２の着座面８、及び、工具本体３の軸部１１の先端面１２は、それぞれ平坦面のみで形成されているが、これら着座面８及び先端面１２に、前記回転規制部として、互いに係合可能な凹部と凸部とが形成されていてもよい。

この場合、工具本体３の軸部１１に切削部材２を装着する際や、切削加工時などにおいて、工具本体３の軸部１１に対して切削部材２が意図せず周方向に回転してしまうようなことが防止される。
従って、工具本体３の軸部１１に切削部材２を着脱する際の作業性が高められ、また切削加工が精度よく安定して行える。

また、前述の実施形態で説明した刃部交換式切削工具１０は、円環状（円板状）の丸駒インサートである切削部材２と、切削部材２が着脱可能に装着される軸状の工具本体３とを備え、工具本体３がその軸回りに回転されつつ、回転する被削材に切り込んで旋削加工する駆動型ロータリバイトであるが、本発明はこれに限定されるものではない。
すなわち、例えば、刃部交換式切削工具１０は、中心軸Ｏに沿う貫通孔５が形成された円筒状をなし、少なくとも外周面６に切れ刃４を有する切削ヘッドである切削部材２と、この切削部材２が装着される工具本体３とを備え、工具本体３がその軸回りに回転されつつ、固定された被削材に切り込んで転削加工するヘッド交換式エンドミル等であってもよい。
また、工具本体３は先端部として軸部１１を有していればよく、その全体の形状は前述した軸状に限定されるものではない。

また、切削部材２の切れ刃４は、外周面６における先端縁部に形成されているとしたが、この切削部材２が例えばエンドミル用の切削ヘッドなどの場合には、切れ刃４は外周面６全体に形成されていてもよい。この場合、本発明の構成により、切れ刃４の回転軌跡は、真円度のみならず、円筒度も向上する。
尚、切削部材２は、少なくともその外周面６に切れ刃４を有していることで、前述した顕著な効果が得られるが、切れ刃４は、切削部材２の外周面６のみならず、該切削部材２の先端面にも形成されていてもよい。

また、前述の実施形態では、切削部材２の外周面６が、多段状に形成されているとしたが、これに限定されるものではなく、例えば逃げ面６ａと第１テーパ面６ｂとの間に段部が設けられずに、これらが滑らかに連なって一体に形成されていてもよい。

また、前述の実施形態では、緩み止め部材４０は、その中心軸Ｏ方向に沿う長さが短くされた環状となっているが、該緩み止め部材４０は、中心軸Ｏ方向に長い筒状とされていてもよい。
尚、緩み止め部材４０を設ける代わりに、例えば、ナット部材２０に径方向に挿通（螺着）されて、軸部１１の外周面に形成された平坦部（Ｄカット部）に係止されるクランプネジ等の緩み止め手段を用いても構わない。

また、前述の実施形態では、工具本体３の軸部１１の外周面には、被螺合部１５と、該被螺合部１５よりも小径の被嵌合部１６とが、先端側に向けてこの順に配置されており、これに対応して、ナット部材２０の内周面２１には、螺合部２３と嵌合部２２とが、先端側に向けてこの順に配置されているとしたが、これに限定されるものではない。
すなわち、工具本体３の軸部１１の外周面において、被嵌合部１６と、該被嵌合部１６よりも小径の被螺合部１５とが、先端側に向けてこの順に配置されており、これに対応して、ナット部材２０の内周面２１には、嵌合部２２と螺合部２３とが、先端側に向けてこの順に配置されていても構わない。

１ 切削部材のクランプ機構
２ 切削部材
３ 工具本体
４ 切れ刃
５ 貫通孔
６ 外周面
６ｂ 第１テーパ面
８ 着座面
１０ 刃部交換式切削工具
１１ 軸部
１２ 先端面
１３ ネジ穴
２０ ナット部材
２１ 内周面
２２ 嵌合部
２３ 螺合部
２４ 第２テーパ面
３０ ネジ部材
４０ 緩み止め部材
Ｏ 中心軸

Claims (4)

1. 中心軸に沿う貫通孔が形成された円環状又は円筒状をなし、少なくとも外周面に切れ刃を有する切削部材と、
   前記切削部材の中心軸方向の基端側を向く着座面に当接され、前記中心軸方向の先端側を向く先端面を有する工具本体の軸部と、
   筒状をなし、その内周面に前記工具本体の軸部に嵌合する嵌合部、及び、該軸部に螺合する螺合部を有するナット部材と、
   前記切削部材の貫通孔に挿通されて、前記軸部の先端面に穿設されたネジ穴に螺合することにより、前記切削部材を前記軸部に着脱可能に固定するネジ部材と、を備え、
   前記切削部材の外周面には、前記基端側に向かうに従い漸次縮径する第１テーパ面が形成され、
   前記ナット部材の内周面には、前記先端側に向かうに従い漸次拡径するとともに、前記第１テーパ面に嵌合される第２テーパ面が形成されていることを特徴とする切削部材のクランプ機構。
2. 請求項１に記載の切削部材のクランプ機構であって、
   前記工具本体の軸部に螺合され、前記ナット部材に前記基端側から当接可能な環状又は筒状の緩み止め部材が設けられることを特徴とする切削部材のクランプ機構。
3. 請求項１又は２に記載の切削部材のクランプ機構であって、
   前記切削部材と前記工具本体の軸部との前記中心軸回りの相対回転を規制する回転規制部が設けられることを特徴とする切削部材のクランプ機構。
4. 切削部材と、
   前記切削部材が着脱可能に装着される軸部を有し、軸回りに回転される工具本体と、を備えた刃部交換式切削工具であって、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の切削部材のクランプ機構を用いたことを特徴とする刃部交換式切削工具。

Images