JPH11151608A

JPH11151608A - 刃部交換式切削工具

Info

Publication number: JPH11151608A
Application number: JP32006297A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shimomura; 博下村; Tatsuo Arai; 辰夫新井; Takeshi Hirose; 武史広瀬
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1997-11-20
Filing date: 1997-11-20
Publication date: 1999-06-08

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

【特許請求の範囲】

【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。
【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。
【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。
【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。