クーラント穴付き切削工具
【課題】外周刃や底刃などの異なる切刃を有し、それらに対応する複数の分岐穴を有するクーラント穴が形成されたクーラント穴付き切削工具において、いずれか一方の切刃を専ら使用するときでもクーラントが無駄に消費されたり必要以上の供給圧を要したりすることのないクーラント穴付き切削工具を提供する。
【解決手段】工具本体にクーラント穴１７が形成されていて、このクーラント穴１７は工具本体の刃部１１において複数の分岐穴１８ａ、１８ｂに分岐させられているとともに、クーラント穴１７には複数の分岐穴１８ａ、１８ｂの間でクーラントを供給する分岐穴１８を選択可能とする切替手段３が備えられている。
【解決手段】工具本体にクーラント穴１７が形成されていて、このクーラント穴１７は工具本体の刃部１１において複数の分岐穴１８ａ、１８ｂに分岐させられているとともに、クーラント穴１７には複数の分岐穴１８ａ、１８ｂの間でクーラントを供給する分岐穴１８を選択可能とする切替手段３が備えられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具本体の刃部に冷却、潤滑用のクーラントを供給するクーラント穴が形成されたクーラント穴付き切削工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このようなクーラント穴付き切削工具として、特許文献１には、一端に切削油（クーラント）供給口を形成し他端にはエンドミルの刃先中央（底刃中央）に開口する中心軸方向に穿設された中空の軸管と、エンドミル軸内において該軸管と連通し、かつ端部がエンドミル外部の外周刃の刃溝部に開口する中空切削油噴出口を設けたクーラント穴付きエンドミルが提案されている。
【０００３】
また、特許文献２にも、同様にエンドミルの先端中央に開口する軸方向クーラント穴と、この軸方向クーラント穴から分岐して外周刃の刃溝に開口する分岐穴とを備え、外周刃による側面切削のときには軸方向クーラント穴の先端をプラグで塞ぐとともに、底刃による正面切削の際にはプラグを外すようにしたクーラント穴付きエンドミルが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平２−１００７２８号公報
【特許文献２】米国特許第３０３７２６４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このうち特許文献１に記載されたクーラント穴付きエンドミルでは、エンドミルの外周刃のみを使用する側面切削の場合も、エンドミルの刃先中央に開口した軸管からクーラントが噴出させられることになる一方、専らエンドミル先端の底刃のみを使用するような切込み深さの浅い溝切削の場合も、外周刃の刃溝部に開口する噴出口からクーラントが噴出することになるため、いずれの場合もクーラントが無駄に消費されることになるのは勿論、切削に使用される切刃に向けてクーラントを供給するにも必要以上の供給圧でクーラントを供給しなければならず、クーラントを供給する工作機械の供給手段等にも余計な負担を強いることになる。
【０００６】
この点、側面切削のときには軸方向クーラント穴の先端をプラグで塞ぐようにした特許文献２に記載のクーラント穴付きエンドミルでは、この側面切削の場合にはクーラントが無駄に消費されたり必要以上のクーラント供給圧を要したりすることはないが、専ら底刃のみを使用する溝切削のような場合は、切削に使用されない外周刃の刃溝に開口する分岐穴からもクーラントが噴出し続けるため、やはりクーラントが無駄に消費されるとともに必要以上の供給圧でクーラントを供給しなければならない。
【０００７】
本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のようにエンドミル先端の底刃に向けた分岐穴とエンドミル外周の外周刃に向けた分岐穴とを有するエンドミルのような複数の分岐穴を有するクーラント穴が形成されたクーラント穴付き切削工具において、いずれか一方の切刃を専ら使用するときでもクーラントが無駄に消費されたり必要以上の供給圧を要したりすることのないクーラント穴付き切削工具を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、工具本体にクーラント穴が形成されていて、このクーラント穴は上記工具本体の刃部において複数の分岐穴に分岐させられているとともに、該クーラント穴には上記複数の分岐穴の間でクーラントを供給する分岐穴を選択可能とする切替手段が備えられていることを特徴とする。
【０００９】
従って、このようなクーラント穴付き切削工具においては、上記複数の分岐穴が上述のように異なる切刃に向けて開口させられている場合に、いずれか一方の切刃を専ら使用するときは、使用する切刃に向けて開口する分岐穴にクーラントが供給されるように上記切替手段によって分岐穴を選択することにより、他方の分岐穴へのクーラントの供給を止めて、無駄にクーラントが消費されたり必要以上のクーラント供給圧を要したりするのを防ぐことができる。
【００１０】
ここで、このような切替手段として、例えば特許文献２に記載のクーラント穴付き切削工具のように分岐穴をプラグで塞ぐようにしたのでは、分岐穴の数が多いときに切替操作に多くの時間を要するとともにプラグの管理等も煩雑となる。そこで、これら複数の分岐穴を、クーラント穴の周方向と軸線方向のうち少なくとも一方にずらして分岐するとともに、上記切替手段を、クーラント穴の内周面に摺接して回転可能に収容された円筒状部材とし、この円筒状部材に複数の貫通穴を形成して、これら複数の貫通穴を互いに、一部の貫通穴が上記複数の分岐穴のうち一部の分岐穴に連通したときに、残りの貫通穴は残りの分岐穴とはずらされるように形成することにより、この円筒状部材の回転操作だけで容易かつ短時間に分岐穴の切り替えが可能となる。
【００１１】
ここで、このような円筒状部材よりなる切替手段を上述のようにクーラント穴の内周面に摺接して回転可能に収容するには、上記工具本体を硬質材料より形成するとともに、上記円筒状部材は上記硬質材料よりも硬度が低い金属材料より形成し、上記クーラント穴の内周面には環状溝を形成して、上記円筒状部材を、その外周面が上記クーラント穴の内周面に密着して上記環状溝と係合させることにより該内周面に摺接して回転可能とすればよい。円筒状部材の外周面がクーラント穴内周面の環状溝と係合することにより、円筒状部材の回転は許容しつつその軸線方向の移動は拘束して抜け止めすることができるため管理が容易となるとともに、この環状溝以外ではクーラント穴内周面に円筒状部材外周面が摺接可能に密着することにより、クーラントの漏れを防止することができる。
【００１２】
特に、本発明は、上記特許文献１、２に記載の発明と同様にクーラント穴付きエンドミルに適用して好適であり、すなわち上記工具本体が、上記刃部に底刃と外周刃とを有するエンドミルの該刃部が形成された工具本体であり、上記複数の分岐穴が上記底刃と外周刃とに上記クーラントを供給するようにそれぞれ開口させられている場合において、上記切替手段を、上記底刃に上記クーラントを供給する底刃分岐穴と上記外周刃に上記クーラントを供給する外周刃分岐穴との間でクーラントを供給する分岐穴を選択可能とすることにより、これら底刃と外周刃のいずれか一方の切刃を専ら使用するときでもクーラントが無駄に消費されたり必要以上の供給圧を要したりするのを確実に防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、使用されない切刃に向けてのクーラントの供給を止めてクーラントの無駄な消費を防ぐとともにクーラントの供給圧の低減を図ることができ、効率的で経済的な切削加工を促すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態である切削ヘッドが取り付けられたクーラント穴付きヘッド交換式エンドミルを示す斜視図である。
【図２】図１に示す実施形態の切削ヘッドの（ａ）斜視図、（ｂ）側面図、（ｃ）正面図である。
【図３】図２に示す切削ヘッド（ただしヘッド本体１はヘッド本体素材１Ａ）において、クーラント穴が外周刃分岐穴に連通しているときの（ａ）図２（ｃ）におけるＹＹ断面図、（ｂ）図２（ｃ）におけるＺＺ断面図である。
【図４】図２に示す切削ヘッド（ただしヘッド本体１はヘッド本体素材１Ａ）において、クーラント穴が底刃分岐穴に連通しているときの（ａ）図２（ｃ）におけるＹＹ断面図、（ｂ）図２（ｃ）におけるＺＺ断面図である。
【図５】図２に示す切削ヘッドのヘッド本体素材１Ａの（ａ）斜視図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図、（ｄ）背面図、（ｅ）側断面図である。
【図６】図２に示す切削ヘッドの切替手段（円筒状部材３）の素材である円筒状部材素材３Ａの（ａ）斜視図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図、（ｄ）背面図、（ｅ）側断面図である。
【図７】図５に示すヘッド本体素材１Ａに図６に示す切替手段（円筒状部材３）を取り付ける状態を示す断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態であるクーラント穴付きソリッドエンドミルを示す側面図である。
【図９】図８に示す実施形態のエンドミル本体素材の側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１ないし図７は、本発明の第１の実施形態を示すものであって、この第１の実施形態は、本発明をクーラント穴付きのヘッド交換式エンドミルの切削ヘッドに適用したものである。この切削ヘッドは、超硬合金やサーメット、セラミックス等の硬質材料により一体形成された本実施形態における工具本体としてのヘッド本体１と、このヘッド本体１を形成する上記硬質材料よりも硬度が低いステンレス鋼やダイス鋼等の鋼材のような塑性変形可能な金属材料よりなる連結部材２と、本実施形態における切替手段としての円筒状部材３とから構成されている。このような切削ヘッドは、上記連結部材２を介して図１に示すように円筒軸状のホルダ４の先端部に取り付けられ、このホルダ４が工作機械の主軸に取り付けられてヘッド本体１の中心軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔに回転されつつ該軸線Ｏに交差する方向に送り出されることにより、被削材に切削加工を施してゆく。
【００１６】
ヘッド本体１は、図２に示すように先端側（図２（ｂ）において左側）から後端側（図２（ｂ）において右側）に向けて順に、切刃が形成される刃部１１と、切削ヘッドの交換の際にレンチ等が係合させられる係合部１２と、これら刃部１１および係合部１２よりも外径が一段小さく、しかもこの外径が後端側に向かうに従い漸次小さくなるようにされた軸線Ｏを中心とする円錐台状のテーパ軸部１３が形成されている。なお、このテーパ軸部１３の外周面が軸線Ｏに対してなす傾斜角度は１°〜２０°の範囲内とされるのが望ましく、より望ましくは１°〜５°の範囲内、さらに望ましくは１°〜３°の範囲内とされて、本実施形態では２°とされている。
【００１７】
刃部１１の外周には、ヘッド本体１の先端から後端側に向けて軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔの後方側に捩れる切屑排出溝１４が周方向に等間隔に複数条（本実施形態では４条）形成され、これらの切屑排出溝１４の外周側辺稜部には上記切刃として外周刃１５ａが、また先端側辺稜部には同じく切刃として底刃１５ｂが形成されている。なお、本実施形態のヘッド交換式エンドミルはラジアスエンドミルであって、これら外周刃１５ａと底刃１５ｂとが交差するコーナ部には、１／４円弧等の凸曲線状をなすコーナ刃１５ｃが形成されている。
【００１８】
図５は、このような切屑排出溝１４や外周刃１５ａ、底刃１５ｂ、およびコーナ刃１５ｃが形成される前のヘッド本体１の素材となるヘッド本体素材１Ａを示すものであり、上記硬質材料の焼結等によって製造されたこのようなヘッド本体素材１Ａに、上記連結部材２と図６に示す円筒状部材３とが図２、図３および図７に示すように取り付けられた上で、刃部１１の切屑排出溝１４や外周刃１５ａ、底刃１５ｂ、およびコーナ刃１５ｃと、上記係合部１２とが形成されてヘッド本体１に製造される。
【００１９】
このヘッド本体素材１Ａには、図５（ｅ）に示すようにテーパ軸部１３の後端面に開口して先端側に延びる連結部材取付穴１６と、この連結部材取付穴１６のさらに先端側に連通して該連結部材取付穴１６より一段小径とされた有底の円筒状部材取付穴１７とが軸線Ｏに沿って形成されていて、これら連結部材取付穴１６と円筒状部材取付穴１７とによりクーラント穴が形成されている。従って、本実施形態では、クーラント穴の軸線はヘッド本体１の中心となる軸線Ｏと同軸とされている。また、このうち円筒状部材取付穴１７からは該円筒状部材取付穴１７よりもさらに小径とされた複数の分岐穴１８が形成されている。
【００２０】
さらに、連結部材取付穴１６の内周面には、軸線Ｏに沿った断面が円弧等の凹曲線状をなして軸線Ｏ回りに周回するす環状溝１６ａが、テーパ軸部１３の後端面と、連結部材取付穴１６と円筒状部材取付穴１７との境界部とから間隔をあけて複数条（本実施形態では３条）形成されている。また、円筒状部材取付穴１７の内周面にも同じく断面凹曲線状をなして軸線Ｏ回りに周回する環状溝１７ａが、連結部材取付穴１６との境界部と分岐穴１８の開口部との間に間隔をあけて１条形成されている。
【００２１】
さらにまた、複数の分岐穴１８は、円筒状部材取付穴１７の内周面から先端側に向かうに従い外周側に延びてヘッド本体素材１Ａの外周面に開口する外周刃分岐穴１８ａと、円筒状部材取付穴１７の底面から先端側に向かうに従いやはり外周側に延びてヘッド本体素材１Ａの先端面に開口する底刃分岐穴１８ｂとから構成されている。ここで、本実施形態では、４つずつの外周刃分岐穴１８ａと底刃分岐穴１８ｂとが、それぞれ周方向に等間隔に、かつ互いには周方向に間隔をあけて交互にずらされて分岐するように形成されている。なお、底刃分岐穴１８ｂは外周刃分岐穴１８ａよりも僅かに小径とされている。
【００２２】
図６は、このような円筒状部材取付穴１７に取り付けられる上記円筒状部材３の素材となる円筒状部材素材３Ａであり、この円筒状部材素材３Ａは、連結部材２と同様に、ヘッド本体１を構成する上記硬質材料よりも硬度が低いステンレス鋼やダイス鋼等の鋼材のような塑性変形可能な金属材料により形成されて、概略有底の円筒状をなしている。ただし、この円筒状部材素材３Ａの有底とされた底部には、軸線Ｏからの半径が底刃分岐穴１８ｂの円筒状部材取付穴１７底面における開口部と等しくなる位置に、軸線Ｏに平行に延びて該底部を貫通する底刃側貫通穴３１が、底刃分岐穴１８ｂと同数、周方向に等間隔に形成されている。ここで、軸線Ｏ回りの周方向に隣接する２つの底刃側貫通穴３１の内周面同士の間の最短間隔は、円筒部材取付穴１７の底面における底刃分岐穴１８ｂの開口部の周方向の幅より大きくされるとともに、同じく軸線Ｏ回りの周方向に隣接する２つの底刃分岐穴１８ｂの円筒部材取付穴１７底面における開口部間の最短間隔は、底刃側貫通穴３１の周方向の幅すなわち内径よりも大きくされている。
【００２３】
また、円筒状部材素材３Ａの円筒壁部にも、円筒状部材素材３Ａの底部の先端面を円筒状部材取付穴１７の底面に当接させた状態で、軸線Ｏ方向における位置が外周刃分岐穴１８ａと等しくなる位置に、軸線Ｏに対して垂直に上記円筒壁部を貫通する外周刃側貫通穴３２が外周刃分岐穴１８ａと同数、周方向に等間隔に形成されている。ここで、これら外周刃側貫通穴３２と底刃側貫通穴３１同士は、本実施形態では周方向において僅かにずれるように形成されており、そのずれ量、すなわち周方向に隣接する外周刃側貫通穴３２および底刃側貫通穴３１の中心と軸線Ｏとをそれぞれ結ぶ直線が軸線Ｏ方向視においてなす角度は、本実施形態のように外周刃分岐穴１８ａおよび外周刃側貫通穴３２と底刃分岐穴１８ｂおよび底刃側貫通穴３１とが互いに同数、それぞれ等間隔に形成されている場合には、外周刃分岐穴１８ａと外周刃側貫通穴３２とが周方向に一致した状態から、３６０°を外周刃分岐穴１８ａおよび底刃分岐穴１８ｂとの合計数で除した角度（本実施形態では３６０°／８＝４５°）だけ円筒状部材３を回転させたときに、底刃側貫通穴３１と底刃分岐穴１８ｂが周方向に一致する角度とされている。
【００２４】
なお、円筒状部材素材３Ａの内周面は、後端側の大部分が断面円形とされているのに対し、先端側（底部側）の部分は軸線Ｏに直交する断面が図６（ｄ）に示すように後端側部分がなす円に略内接するような大きさの断面正六角形状とされていて、六角棒レンチに係合可能な係合穴部３３とされ、底刃側貫通穴３１はこの係合穴部３３に部分的に開口するように形成されている。また、軸線Ｏ方向における円筒状部材素材３Ａの長さは円筒状部材取付穴１７の長さ（深さ）よりも僅かに短くされ、ただし円筒状部材素材３Ａの底部先端面を円筒状部材取付穴１７の底面に当接させた状態で、円筒状部材素材３Ａの円筒壁部は円筒状部材取付穴１７の環状溝１７ａよりも後端側に延びるようにされている。
【００２５】
ここで、この円筒状部材素材３Ａの外径は、ヘッド本体素材１Ａにおける円筒状部材取付穴１７の内径よりも例えば０．２ｍｍ程度小さくされている。そして、このような円筒状部材素材３Ａを、円筒状部材取付穴１７（クーラント穴）の内周面に摺接して回転可能に収容された円筒状部材３として取り付けるのに、本実施形態では図７に示すように、この円筒状部材素材３Ａを円筒状部材取付穴１７に挿入した上で、円筒状部材素材３Ａの内周部に、その内径よりも僅かに大きな外径の頭部Ｈを有する軸状のパンチＰを後端側から打ち込んで上記係合穴部３３の手前まで圧入することにより、円筒状部材素材３Ａの円筒壁部を塑性変形させて拡径させるようにしている。
【００２６】
従って、このように塑性変形させられた円筒状部材３は、パンチＰが挿入された後端側部分の外周面が円筒状部材取付穴１７の内周面に密着して略液密に摺接しつつ軸線Ｏ回りに回転可能とされるとともに、円筒状部材取付穴１７に形成された環状溝１７ａにも塑性変形した外周面が入り込んで該環状溝１７ａと係合することにより、軸線Ｏ方向の移動が拘束されて抜け止めされる。なお、パンチＰの圧入によって拡径させられた円筒状部材３の内周部の内径は、上記六角棒レンチが挿通可能な大きさとされる。また、こうして塑性変形させられた円筒状部材３において、軸線Ｏ回りの周方向に隣接する２つの外周刃側貫通穴３２の内面同士の最短間隔は、円筒部材取付穴１７の内周面における外周刃分岐穴１８ａの開口部の周方向の幅より大きくされるとともに、同じく軸線Ｏ回りの周方向に隣接する２つの外周刃分岐穴１８ａの円筒部材取付穴１７内周面における開口部間の最短間隔は、円筒状部材３の外周刃側貫通穴３２の周方向の幅より大きくされている。
【００２７】
次に、こうして円筒状部材３が円筒状部材取付穴１７（クーラント穴）に収容された後に、連結部材取付穴１６に連結部材２を取り付けるのであるが、本実施形態ではこの連結部材２も円筒状部材３と同様に、上述のような金属材料によって形成された図示されない連結部材素材が塑性変形させられて拡径することにより、連結部材取付穴１６に取り付けられるようにされている。
【００２８】
すなわち、この連結部材素材は、先端側部分が連結部材取付穴１６の内径より僅かに小さな外径の円筒状とされるとともに、後端側部分には連結部材取付穴１６の内径よりも大きく、ヘッド本体１のテーパ軸部１３後端面の外径よりは小さな外径の雄ねじ部２１が形成されたものであり、先端側部分の内周部はこの雄ねじ部２１にまで延長させられて連結部材素材を貫通している。
【００２９】
ただし、雄ねじ部２１は塑性変形することがないように、その内周部の内径は先端側部分よりも僅かに大きくされる。また、軸線Ｏ方向における先端側部分の長さは連結部材取付穴１６の長さ（深さ）よりも僅かに短くされ、ただし雄ねじ部２１の先端面をヘッド本体素材１Ａにおけるテーパ軸部１３の後端面に当接させた状態で、この先端側部分は連結部材取付穴１６の先端側の環状溝１６ａよりも先端側に延びるようにされている。
【００３０】
そして、このように構成された連結部材素材の先端側部分を連結部材取付穴１６に挿入した上で、この連結部材素材の内周部に、その先端側部分の内径よりも大きな外径で雄ねじ部２１の内径よりは小さな外径の頭部を有する軸状のパンチを後端側から打ち込んで、連結部材取付穴１６内で少なくとも先端側の環状溝１６ａを越える位置まで圧入することにより、連結部材素材の先端側部分を塑性変形させて拡径させ、連結部材２として連結部材取付穴１６に取り付ける。
【００３１】
従って、こうして拡径させられた連結部材２の先端側部分は、円筒状部材３と同様にその外周面が連結部材取付穴１６の内周面に密着するとともに環状溝１６ａにも塑性変形した外周面が入り込んで係合し、連結部材２は軸線Ｏ方向に抜け止めされる。ただし、この連結部材２はヘッド本体１に対して軸線Ｏ回りに回転することなく先端側部分の外周面が強固に連結部材取付穴１６の内周面に密着するように、連結部材取付穴１６と上記先端側部分との内外径差や連結部材素材の内周部とパンチ頭部の内外径差が設定される。図３および図４では、こうして塑性変形させられた先端側部分の内径が雄ねじ部２１の内径と等しくなるようにされ、この内径は上記六角棒レンチが挿通可能な大きさとされている。
【００３２】
なお、連結部材取付穴１６においては環状溝１６ａを形成するのに代えて、あるいはこれと併せて、その内周面に研磨等を施すことなく、ヘッド本体１を形成する上記超硬合金等の粉末焼結材料を焼結したときの焼結肌のままとして、例えばＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１（ＩＳＯ ４２８７：１９９７）に規定された最大高さ粗さＲｚで５μｍ〜２００μｍの範囲内の表面粗さ（ただし、基準長さ０．８ｍｍ、カットオフ値λｓ＝０．００２５ｍｍ、λｃ＝０．８ｍｍ）の凹凸面とし、これに連結部材素材の先端側部分の塑性変形した外周面を入り込ませることにより、軸線Ｏ回りの回転と軸線Ｏ方向の移動とを拘束するようにしてもよい。
【００３３】
このようにして連結部材２と円筒状部材３（切替手段）とが取り付けられたヘッド本体素材１Ａに、上記切屑排出溝１４と外周刃１５ａ、底刃１５ｂ、およびコーナ刃１５ｃと係合部１２とが形成されてヘッド本体１とされる。そして、このヘッド本体１においては、上記複数の分岐穴１８のうち、外周刃分岐穴１８ａは外周刃１５ａに向けてクーラントを供給するように切屑排出溝１４の溝底に開口させられる一方、底刃分岐穴１８ｂは底刃１５ｂにクーラントを供給するように、該底刃１５ｂのエンドミル回転方向Ｔ後方に連なる先端逃げ面に開口させられる。
【００３４】
このように構成された第１の実施形態であるクーラント穴付きヘッド交換式エンドミルの切削ヘッドは、上記ホルダ４に設けられた雌ねじ部に連結部材２の雄ねじ部がねじ込まれることにより、ヘッド本体１のテーパ軸部１３がホルダ４のテーパ穴部に密着して上述のように円筒軸状のホルダ４先端部に取り付けられる。そして、このホルダ４の内周部を通して工作機械側から供給されたクーラントが、クーラント穴である連結部材取付穴１６と円筒状部材取付穴１７に取り付けられた連結部材２と円筒状部材３の内周部を介してヘッド本体１先端部に供給され、さらに切替手段である円筒状部材３の底刃側貫通穴３１または外周刃側貫通穴３２から底刃分岐穴１８ｂまたは外周刃分岐穴１８ａを介して噴出させられる。
【００３５】
ここで、円筒状部材３における底刃側貫通穴３１と外周刃側貫通穴３２の周方向の位置と、ヘッド本体１における外周刃分岐穴１８ａと底刃分岐穴１８ｂの円筒状部材取付穴１７内開口部の周方向の位置とが、上述のように外周刃分岐穴１８ａと外周刃側貫通穴３２とが周方向に一致した状態から、３６０°を外周刃分岐穴１８ａおよび底刃分岐穴１８ｂとの合計数で除した角度だけ円筒状部材３を回転させたときに、底刃側貫通穴３１と底刃分岐穴１８ｂが周方向に一致するようにされているので、図３（ａ）に示すように外周刃側貫通穴３２が外周刃分岐穴１８ａと一致する回転位置に円筒状部材３があるときには、図３（ｂ）に示すように底刃側貫通穴３１と底刃分岐穴１８ｂとは連通せず、底刃１５ｂ側にクーラントは供給されない。逆に、図４（ｂ）に示すように底刃側貫通穴３１と底刃分岐穴１８ｂとが一致する回転位置に円筒状部材３があるときには、図４（ａ）に示すように外周刃側貫通穴３２は外周刃分岐穴１８ａと連通せず、外周刃１５ａ側にクーラントは供給されない。
【００３６】
従って、これら外周刃１５ａと底刃１５ｂのいずれか一方が専ら切削に使用される場合には、切削ヘッドをホルダ４に取り付ける前に、連結部材２および円筒状部材３の内周部を通して六角棒レンチを挿入して係合穴部３３に係合させ、使用される一方の切刃に向けてクーラントが供給されるように切替手段としての円筒状部材３の回転位置を設定して分岐穴１８を選択することにより、他方の切刃に向けてクーラントが供給されるのを避けることができる。このため、クーラントが無駄に消費されるのを防ぐことができるとともに、工作機械において必要以上のクーラント供給圧を要することもなく、効率的な切削加工を行うことができる。
【００３７】
また、本実施形態では、クーラントを供給する分岐穴１８を選択する切替手段が、クーラント穴である円筒状部材取付穴１７の内周面に摺接して回転可能とされた円筒状部材３とされており、上述のようにこの円筒状部材３の回転位置を設定することにより、円筒状部材取付穴１７の周方向にずらされて分岐した分岐穴１８に円筒状部材３の外周刃側または底刃側の貫通穴３１、３２の一方を一致させて、使用される切刃にクーラントが供給されるようにしている。このため、例えば使用しない分岐穴をプラグで塞ぐ場合のように、分岐穴１８が多くなったときに作業が繁雑となることが無く、簡単かつ速やかに選択する分岐穴１８を切り替えることができ、またプラグの紛失などのおそれもなくなって管理が容易になる。
【００３８】
しかも、この円筒状部材３は、硬質材料よりなるヘッド本体１よりも低硬度の金属材料によって形成された円筒状部材素材３Ａが塑性変形させられて、その外周面がクーラント穴である円筒状部材取付穴１７の内周面に密着するとともに環状溝１７ａと係合することにより、この内周面に摺接して回転可能とされたものであるので、環状溝１７ａへの上記外周面の係合によって円筒状部材３を円筒状部材取付穴１７から抜け止めしつつ回転させることができるとともに、これら内外周面の密着によって、クーラントがその間から漏れ出て切削に使用されない切刃に供給されてしまったり、切削加工中に円筒状部材３が回転してしまったりするのを防ぐことができる。
【００３９】
さらに、こうしてクーラントの漏れを防止するのに樹脂やゴム製のＯリングなどを必要としないので、例えば切屑排出溝１４や外周刃１５ａ、底刃１５ｂ、コーナ刃１５ｃが形成されたヘッド本体１の刃部１１の表面に各種のコーティング被膜を被覆するような場合にヘッド本体１が高温となっても、上述のようなクーラントの漏れを確実に防止することが可能である。
【００４０】
一方、本実施形態では、本発明を切削工具の刃部１１に外周刃１５ａと底刃１５ｂとが形成されたエンドミルに適用しており、軸線Ｏ方向の切込みが小さくて専ら底刃１５ｂだけが切削に使用される場合や、逆に径方向の切込みが小さくて専ら外周刃１５ａだけが切削に使用される場合でも、複数の分岐穴１８を上述のような外周刃分岐穴１８ａと底刃分岐穴１８ｂとすることにより、特に上記切替手段としての円筒状部材３の回転によって確実かつ容易にこれら外周刃分岐穴１８ａと底刃分岐穴１８ｂとの間でクーラントを選択的に供給することが可能となる。
【００４１】
なお、上記第１の実施形態では、本発明を、ヘッド交換式のこのようなエンドミルに適用した場合について説明したが、図８および図９に示す第２の実施形態のように、ヘッド交換式ではない一般的なソリッドエンドミルに本発明を適用することも可能である。ここで、これら図８および図９において、図１ないし図７に示した第１の実施形態と共通する部分には同一の符号を配して説明を簡略化する。
【００４２】
すなわち、この第２の実施形態においては、軸線Ｏを中心とした略円筒状をなすエンドミル本体４１全体が超硬合金等の上記硬質材料により形成されており、切屑排出溝１４や外周刃１５ａ、底刃１５ｂ、コーナ刃１５ｃが形成される前の図９に示すこのエンドミル本体４１のエンドミル本体素材４２のように、その後端から先端側に向けてクーラント穴４３が軸線Ｏに沿って形成されていて、このクーラント穴４３の先端部が円筒状部材取付穴１７とされている。
【００４３】
そして、この円筒状部材取付穴１７に、第１の実施形態と同様の切替手段としての円筒状部材３が回転可能かつ抜け止めされて取り付けられるとともに、この円筒状部材取付穴１７から外周刃分岐穴１８ａと底刃分岐穴１８ｂとが分岐穴１８として分岐させられていて、図８に示すように切屑排出溝１４の溝底と底刃１５ｂのエンドミル回転方向Ｔ後方側に連なる先端逃げ面に開口させられ、選択的に供給されるクーラントを外周刃１５ａまたは底刃１５ｂに供給可能としている。
【００４４】
従って、このような第２の実施形態のクーラント穴付き切削工具であるソリッドエンドミルにおいても、外周刃１５ａと底刃１５ｂのいずれか一方が専ら切削に使用される場合には、エンドミル本体４１の後端側からクーラント穴４３に六角棒レンチを挿入して円筒状部材３を回転させることにより、使用される一方の切刃にクーラントを供給するとともに、他方の切刃への供給は停止することができ、クーラントの無駄や供給圧の低下を防ぐことができる。
【００４５】
なお、これら第１、第２の実施形態では、本発明をヘッド交換式やソリッドのラジアスエンドミルに適用した場合について説明したが、ボールエンドミルやスクエアエンドミルなどの他の種のエンドミルや、エンドミル以外のクーラント穴付き切削工具に適用することも可能である。また、これら第１、第２の実施形態では、複数の分岐穴１８を切替手段によって選択してエンドミルの外周刃１５ａと底刃１５ｂのいずれか一方にのみクーラントを供給するようにしているが、これと併せて、例えば円筒状部材３を回転させたときに外周刃分岐穴１８ａと底刃分岐穴１８ｂの双方に連通するような複数の貫通穴３２を形成したり、あるいは乾式切削用に外周刃分岐穴１８ａと底刃分岐穴１８ｂのいずれにも貫通穴３２が連通しない円筒状部材３の回転位置を設けるようにしてもよい。
【００４６】
さらに、上記各実施形態では、複数の分岐穴１８である外周刃分岐穴１８ａと底刃分岐穴１８ｂとが、クーラント穴である円筒状部材取付穴１７の内面に、軸線Ｏ方向にずらされて開口するように分岐させられるとともに、周方向にもずらされて開口するように分岐させられているが、特に捩れた外周刃１５ａを有するエンドミルのような切削工具では、軸線Ｏ方向のどの位置に外周刃分岐穴１８ａをあけるかによってそのクーラント穴への開口部の位置も変わるので、例えば外周刃分岐穴１８ａと底刃分岐穴１８ｂとが周方向には同じ位置で分岐させられていてもよい。
【００４７】
また、このように外周刃分岐穴１８ａと底刃分岐穴１８ｂとを複数の分岐穴１８として切替手段によりクーラントの供給を選択するだけでなく、例えばクーラント穴の軸線Ｏ方向にずらして分岐した複数の外周刃分岐穴１８ａの間で切替手段によりクーラントを供給する分岐穴を選択したり、あるいはクーラント穴の底面から底刃１５ｂの先端逃げ面に開口する底刃分岐穴１８ｂと底刃１５ｂのギャッシュに開口する底刃分岐穴とを周方向にずらして形成して、これらの底刃分岐穴の間でクーラントを供給する分岐穴を選択したりするようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１ ヘッド本体（工具本体）
１Ａ ヘッド本体素材
２ 連結部材
３ 円筒状部材（切替手段）
３Ａ 円筒状部材素材
４ ホルダ
１１ 刃部
１２ 係合部
１３ テーパ軸部
１５ａ 外周刃
１５ｂ 底刃
１６ 連結部材取付穴（クーラント穴）
１６ａ、１７ａ 環状溝
１７ 円筒状部材取付穴（クーラント穴）
１８ 分岐穴
１８ａ 外周刃分岐穴
１８ｂ 底刃分岐穴
２１ 雄ねじ部
３１ 底刃側貫通穴
３２ 外周刃側貫通穴
３３ 係合穴部
４１ エンドミル本体（工具本体）
４２ エンドミル本体素材
４３ クーラント穴
Ｏ ヘッド本体１、エンドミル本体４１の軸線
Ｔ エンドミル回転方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具本体の刃部に冷却、潤滑用のクーラントを供給するクーラント穴が形成されたクーラント穴付き切削工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このようなクーラント穴付き切削工具として、特許文献１には、一端に切削油（クーラント）供給口を形成し他端にはエンドミルの刃先中央（底刃中央）に開口する中心軸方向に穿設された中空の軸管と、エンドミル軸内において該軸管と連通し、かつ端部がエンドミル外部の外周刃の刃溝部に開口する中空切削油噴出口を設けたクーラント穴付きエンドミルが提案されている。
【０００３】
また、特許文献２にも、同様にエンドミルの先端中央に開口する軸方向クーラント穴と、この軸方向クーラント穴から分岐して外周刃の刃溝に開口する分岐穴とを備え、外周刃による側面切削のときには軸方向クーラント穴の先端をプラグで塞ぐとともに、底刃による正面切削の際にはプラグを外すようにしたクーラント穴付きエンドミルが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平２−１００７２８号公報
【特許文献２】米国特許第３０３７２６４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このうち特許文献１に記載されたクーラント穴付きエンドミルでは、エンドミルの外周刃のみを使用する側面切削の場合も、エンドミルの刃先中央に開口した軸管からクーラントが噴出させられることになる一方、専らエンドミル先端の底刃のみを使用するような切込み深さの浅い溝切削の場合も、外周刃の刃溝部に開口する噴出口からクーラントが噴出することになるため、いずれの場合もクーラントが無駄に消費されることになるのは勿論、切削に使用される切刃に向けてクーラントを供給するにも必要以上の供給圧でクーラントを供給しなければならず、クーラントを供給する工作機械の供給手段等にも余計な負担を強いることになる。
【０００６】
この点、側面切削のときには軸方向クーラント穴の先端をプラグで塞ぐようにした特許文献２に記載のクーラント穴付きエンドミルでは、この側面切削の場合にはクーラントが無駄に消費されたり必要以上のクーラント供給圧を要したりすることはないが、専ら底刃のみを使用する溝切削のような場合は、切削に使用されない外周刃の刃溝に開口する分岐穴からもクーラントが噴出し続けるため、やはりクーラントが無駄に消費されるとともに必要以上の供給圧でクーラントを供給しなければならない。
【０００７】
本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のようにエンドミル先端の底刃に向けた分岐穴とエンドミル外周の外周刃に向けた分岐穴とを有するエンドミルのような複数の分岐穴を有するクーラント穴が形成されたクーラント穴付き切削工具において、いずれか一方の切刃を専ら使用するときでもクーラントが無駄に消費されたり必要以上の供給圧を要したりすることのないクーラント穴付き切削工具を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、工具本体にクーラント穴が形成されていて、このクーラント穴は上記工具本体の刃部において複数の分岐穴に分岐させられているとともに、該クーラント穴には上記複数の分岐穴の間でクーラントを供給する分岐穴を選択可能とする切替手段が備えられていることを特徴とする。
【０００９】
従って、このようなクーラント穴付き切削工具においては、上記複数の分岐穴が上述のように異なる切刃に向けて開口させられている場合に、いずれか一方の切刃を専ら使用するときは、使用する切刃に向けて開口する分岐穴にクーラントが供給されるように上記切替手段によって分岐穴を選択することにより、他方の分岐穴へのクーラントの供給を止めて、無駄にクーラントが消費されたり必要以上のクーラント供給圧を要したりするのを防ぐことができる。
【００１０】
ここで、このような切替手段として、例えば特許文献２に記載のクーラント穴付き切削工具のように分岐穴をプラグで塞ぐようにしたのでは、分岐穴の数が多いときに切替操作に多くの時間を要するとともにプラグの管理等も煩雑となる。そこで、これら複数の分岐穴を、クーラント穴の周方向と軸線方向のうち少なくとも一方にずらして分岐するとともに、上記切替手段を、クーラント穴の内周面に摺接して回転可能に収容された円筒状部材とし、この円筒状部材に複数の貫通穴を形成して、これら複数の貫通穴を互いに、一部の貫通穴が上記複数の分岐穴のうち一部の分岐穴に連通したときに、残りの貫通穴は残りの分岐穴とはずらされるように形成することにより、この円筒状部材の回転操作だけで容易かつ短時間に分岐穴の切り替えが可能となる。
【００１１】
ここで、このような円筒状部材よりなる切替手段を上述のようにクーラント穴の内周面に摺接して回転可能に収容するには、上記工具本体を硬質材料より形成するとともに、上記円筒状部材は上記硬質材料よりも硬度が低い金属材料より形成し、上記クーラント穴の内周面には環状溝を形成して、上記円筒状部材を、その外周面が上記クーラント穴の内周面に密着して上記環状溝と係合させることにより該内周面に摺接して回転可能とすればよい。円筒状部材の外周面がクーラント穴内周面の環状溝と係合することにより、円筒状部材の回転は許容しつつその軸線方向の移動は拘束して抜け止めすることができるため管理が容易となるとともに、この環状溝以外ではクーラント穴内周面に円筒状部材外周面が摺接可能に密着することにより、クーラントの漏れを防止することができる。
【００１２】
特に、本発明は、上記特許文献１、２に記載の発明と同様にクーラント穴付きエンドミルに適用して好適であり、すなわち上記工具本体が、上記刃部に底刃と外周刃とを有するエンドミルの該刃部が形成された工具本体であり、上記複数の分岐穴が上記底刃と外周刃とに上記クーラントを供給するようにそれぞれ開口させられている場合において、上記切替手段を、上記底刃に上記クーラントを供給する底刃分岐穴と上記外周刃に上記クーラントを供給する外周刃分岐穴との間でクーラントを供給する分岐穴を選択可能とすることにより、これら底刃と外周刃のいずれか一方の切刃を専ら使用するときでもクーラントが無駄に消費されたり必要以上の供給圧を要したりするのを確実に防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、使用されない切刃に向けてのクーラントの供給を止めてクーラントの無駄な消費を防ぐとともにクーラントの供給圧の低減を図ることができ、効率的で経済的な切削加工を促すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態である切削ヘッドが取り付けられたクーラント穴付きヘッド交換式エンドミルを示す斜視図である。
【図２】図１に示す実施形態の切削ヘッドの（ａ）斜視図、（ｂ）側面図、（ｃ）正面図である。
【図３】図２に示す切削ヘッド（ただしヘッド本体１はヘッド本体素材１Ａ）において、クーラント穴が外周刃分岐穴に連通しているときの（ａ）図２（ｃ）におけるＹＹ断面図、（ｂ）図２（ｃ）におけるＺＺ断面図である。
【図４】図２に示す切削ヘッド（ただしヘッド本体１はヘッド本体素材１Ａ）において、クーラント穴が底刃分岐穴に連通しているときの（ａ）図２（ｃ）におけるＹＹ断面図、（ｂ）図２（ｃ）におけるＺＺ断面図である。
【図５】図２に示す切削ヘッドのヘッド本体素材１Ａの（ａ）斜視図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図、（ｄ）背面図、（ｅ）側断面図である。
【図６】図２に示す切削ヘッドの切替手段（円筒状部材３）の素材である円筒状部材素材３Ａの（ａ）斜視図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図、（ｄ）背面図、（ｅ）側断面図である。
【図７】図５に示すヘッド本体素材１Ａに図６に示す切替手段（円筒状部材３）を取り付ける状態を示す断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態であるクーラント穴付きソリッドエンドミルを示す側面図である。
【図９】図８に示す実施形態のエンドミル本体素材の側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１ないし図７は、本発明の第１の実施形態を示すものであって、この第１の実施形態は、本発明をクーラント穴付きのヘッド交換式エンドミルの切削ヘッドに適用したものである。この切削ヘッドは、超硬合金やサーメット、セラミックス等の硬質材料により一体形成された本実施形態における工具本体としてのヘッド本体１と、このヘッド本体１を形成する上記硬質材料よりも硬度が低いステンレス鋼やダイス鋼等の鋼材のような塑性変形可能な金属材料よりなる連結部材２と、本実施形態における切替手段としての円筒状部材３とから構成されている。このような切削ヘッドは、上記連結部材２を介して図１に示すように円筒軸状のホルダ４の先端部に取り付けられ、このホルダ４が工作機械の主軸に取り付けられてヘッド本体１の中心軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔに回転されつつ該軸線Ｏに交差する方向に送り出されることにより、被削材に切削加工を施してゆく。
【００１６】
ヘッド本体１は、図２に示すように先端側（図２（ｂ）において左側）から後端側（図２（ｂ）において右側）に向けて順に、切刃が形成される刃部１１と、切削ヘッドの交換の際にレンチ等が係合させられる係合部１２と、これら刃部１１および係合部１２よりも外径が一段小さく、しかもこの外径が後端側に向かうに従い漸次小さくなるようにされた軸線Ｏを中心とする円錐台状のテーパ軸部１３が形成されている。なお、このテーパ軸部１３の外周面が軸線Ｏに対してなす傾斜角度は１°〜２０°の範囲内とされるのが望ましく、より望ましくは１°〜５°の範囲内、さらに望ましくは１°〜３°の範囲内とされて、本実施形態では２°とされている。
【００１７】
刃部１１の外周には、ヘッド本体１の先端から後端側に向けて軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔの後方側に捩れる切屑排出溝１４が周方向に等間隔に複数条（本実施形態では４条）形成され、これらの切屑排出溝１４の外周側辺稜部には上記切刃として外周刃１５ａが、また先端側辺稜部には同じく切刃として底刃１５ｂが形成されている。なお、本実施形態のヘッド交換式エンドミルはラジアスエンドミルであって、これら外周刃１５ａと底刃１５ｂとが交差するコーナ部には、１／４円弧等の凸曲線状をなすコーナ刃１５ｃが形成されている。
【００１８】
図５は、このような切屑排出溝１４や外周刃１５ａ、底刃１５ｂ、およびコーナ刃１５ｃが形成される前のヘッド本体１の素材となるヘッド本体素材１Ａを示すものであり、上記硬質材料の焼結等によって製造されたこのようなヘッド本体素材１Ａに、上記連結部材２と図６に示す円筒状部材３とが図２、図３および図７に示すように取り付けられた上で、刃部１１の切屑排出溝１４や外周刃１５ａ、底刃１５ｂ、およびコーナ刃１５ｃと、上記係合部１２とが形成されてヘッド本体１に製造される。
【００１９】
このヘッド本体素材１Ａには、図５（ｅ）に示すようにテーパ軸部１３の後端面に開口して先端側に延びる連結部材取付穴１６と、この連結部材取付穴１６のさらに先端側に連通して該連結部材取付穴１６より一段小径とされた有底の円筒状部材取付穴１７とが軸線Ｏに沿って形成されていて、これら連結部材取付穴１６と円筒状部材取付穴１７とによりクーラント穴が形成されている。従って、本実施形態では、クーラント穴の軸線はヘッド本体１の中心となる軸線Ｏと同軸とされている。また、このうち円筒状部材取付穴１７からは該円筒状部材取付穴１７よりもさらに小径とされた複数の分岐穴１８が形成されている。
【００２０】
さらに、連結部材取付穴１６の内周面には、軸線Ｏに沿った断面が円弧等の凹曲線状をなして軸線Ｏ回りに周回するす環状溝１６ａが、テーパ軸部１３の後端面と、連結部材取付穴１６と円筒状部材取付穴１７との境界部とから間隔をあけて複数条（本実施形態では３条）形成されている。また、円筒状部材取付穴１７の内周面にも同じく断面凹曲線状をなして軸線Ｏ回りに周回する環状溝１７ａが、連結部材取付穴１６との境界部と分岐穴１８の開口部との間に間隔をあけて１条形成されている。
【００２１】
さらにまた、複数の分岐穴１８は、円筒状部材取付穴１７の内周面から先端側に向かうに従い外周側に延びてヘッド本体素材１Ａの外周面に開口する外周刃分岐穴１８ａと、円筒状部材取付穴１７の底面から先端側に向かうに従いやはり外周側に延びてヘッド本体素材１Ａの先端面に開口する底刃分岐穴１８ｂとから構成されている。ここで、本実施形態では、４つずつの外周刃分岐穴１８ａと底刃分岐穴１８ｂとが、それぞれ周方向に等間隔に、かつ互いには周方向に間隔をあけて交互にずらされて分岐するように形成されている。なお、底刃分岐穴１８ｂは外周刃分岐穴１８ａよりも僅かに小径とされている。
【００２２】
図６は、このような円筒状部材取付穴１７に取り付けられる上記円筒状部材３の素材となる円筒状部材素材３Ａであり、この円筒状部材素材３Ａは、連結部材２と同様に、ヘッド本体１を構成する上記硬質材料よりも硬度が低いステンレス鋼やダイス鋼等の鋼材のような塑性変形可能な金属材料により形成されて、概略有底の円筒状をなしている。ただし、この円筒状部材素材３Ａの有底とされた底部には、軸線Ｏからの半径が底刃分岐穴１８ｂの円筒状部材取付穴１７底面における開口部と等しくなる位置に、軸線Ｏに平行に延びて該底部を貫通する底刃側貫通穴３１が、底刃分岐穴１８ｂと同数、周方向に等間隔に形成されている。ここで、軸線Ｏ回りの周方向に隣接する２つの底刃側貫通穴３１の内周面同士の間の最短間隔は、円筒部材取付穴１７の底面における底刃分岐穴１８ｂの開口部の周方向の幅より大きくされるとともに、同じく軸線Ｏ回りの周方向に隣接する２つの底刃分岐穴１８ｂの円筒部材取付穴１７底面における開口部間の最短間隔は、底刃側貫通穴３１の周方向の幅すなわち内径よりも大きくされている。
【００２３】
また、円筒状部材素材３Ａの円筒壁部にも、円筒状部材素材３Ａの底部の先端面を円筒状部材取付穴１７の底面に当接させた状態で、軸線Ｏ方向における位置が外周刃分岐穴１８ａと等しくなる位置に、軸線Ｏに対して垂直に上記円筒壁部を貫通する外周刃側貫通穴３２が外周刃分岐穴１８ａと同数、周方向に等間隔に形成されている。ここで、これら外周刃側貫通穴３２と底刃側貫通穴３１同士は、本実施形態では周方向において僅かにずれるように形成されており、そのずれ量、すなわち周方向に隣接する外周刃側貫通穴３２および底刃側貫通穴３１の中心と軸線Ｏとをそれぞれ結ぶ直線が軸線Ｏ方向視においてなす角度は、本実施形態のように外周刃分岐穴１８ａおよび外周刃側貫通穴３２と底刃分岐穴１８ｂおよび底刃側貫通穴３１とが互いに同数、それぞれ等間隔に形成されている場合には、外周刃分岐穴１８ａと外周刃側貫通穴３２とが周方向に一致した状態から、３６０°を外周刃分岐穴１８ａおよび底刃分岐穴１８ｂとの合計数で除した角度（本実施形態では３６０°／８＝４５°）だけ円筒状部材３を回転させたときに、底刃側貫通穴３１と底刃分岐穴１８ｂが周方向に一致する角度とされている。
【００２４】
なお、円筒状部材素材３Ａの内周面は、後端側の大部分が断面円形とされているのに対し、先端側（底部側）の部分は軸線Ｏに直交する断面が図６（ｄ）に示すように後端側部分がなす円に略内接するような大きさの断面正六角形状とされていて、六角棒レンチに係合可能な係合穴部３３とされ、底刃側貫通穴３１はこの係合穴部３３に部分的に開口するように形成されている。また、軸線Ｏ方向における円筒状部材素材３Ａの長さは円筒状部材取付穴１７の長さ（深さ）よりも僅かに短くされ、ただし円筒状部材素材３Ａの底部先端面を円筒状部材取付穴１７の底面に当接させた状態で、円筒状部材素材３Ａの円筒壁部は円筒状部材取付穴１７の環状溝１７ａよりも後端側に延びるようにされている。
【００２５】
ここで、この円筒状部材素材３Ａの外径は、ヘッド本体素材１Ａにおける円筒状部材取付穴１７の内径よりも例えば０．２ｍｍ程度小さくされている。そして、このような円筒状部材素材３Ａを、円筒状部材取付穴１７（クーラント穴）の内周面に摺接して回転可能に収容された円筒状部材３として取り付けるのに、本実施形態では図７に示すように、この円筒状部材素材３Ａを円筒状部材取付穴１７に挿入した上で、円筒状部材素材３Ａの内周部に、その内径よりも僅かに大きな外径の頭部Ｈを有する軸状のパンチＰを後端側から打ち込んで上記係合穴部３３の手前まで圧入することにより、円筒状部材素材３Ａの円筒壁部を塑性変形させて拡径させるようにしている。
【００２６】
従って、このように塑性変形させられた円筒状部材３は、パンチＰが挿入された後端側部分の外周面が円筒状部材取付穴１７の内周面に密着して略液密に摺接しつつ軸線Ｏ回りに回転可能とされるとともに、円筒状部材取付穴１７に形成された環状溝１７ａにも塑性変形した外周面が入り込んで該環状溝１７ａと係合することにより、軸線Ｏ方向の移動が拘束されて抜け止めされる。なお、パンチＰの圧入によって拡径させられた円筒状部材３の内周部の内径は、上記六角棒レンチが挿通可能な大きさとされる。また、こうして塑性変形させられた円筒状部材３において、軸線Ｏ回りの周方向に隣接する２つの外周刃側貫通穴３２の内面同士の最短間隔は、円筒部材取付穴１７の内周面における外周刃分岐穴１８ａの開口部の周方向の幅より大きくされるとともに、同じく軸線Ｏ回りの周方向に隣接する２つの外周刃分岐穴１８ａの円筒部材取付穴１７内周面における開口部間の最短間隔は、円筒状部材３の外周刃側貫通穴３２の周方向の幅より大きくされている。
【００２７】
次に、こうして円筒状部材３が円筒状部材取付穴１７（クーラント穴）に収容された後に、連結部材取付穴１６に連結部材２を取り付けるのであるが、本実施形態ではこの連結部材２も円筒状部材３と同様に、上述のような金属材料によって形成された図示されない連結部材素材が塑性変形させられて拡径することにより、連結部材取付穴１６に取り付けられるようにされている。
【００２８】
すなわち、この連結部材素材は、先端側部分が連結部材取付穴１６の内径より僅かに小さな外径の円筒状とされるとともに、後端側部分には連結部材取付穴１６の内径よりも大きく、ヘッド本体１のテーパ軸部１３後端面の外径よりは小さな外径の雄ねじ部２１が形成されたものであり、先端側部分の内周部はこの雄ねじ部２１にまで延長させられて連結部材素材を貫通している。
【００２９】
ただし、雄ねじ部２１は塑性変形することがないように、その内周部の内径は先端側部分よりも僅かに大きくされる。また、軸線Ｏ方向における先端側部分の長さは連結部材取付穴１６の長さ（深さ）よりも僅かに短くされ、ただし雄ねじ部２１の先端面をヘッド本体素材１Ａにおけるテーパ軸部１３の後端面に当接させた状態で、この先端側部分は連結部材取付穴１６の先端側の環状溝１６ａよりも先端側に延びるようにされている。
【００３０】
そして、このように構成された連結部材素材の先端側部分を連結部材取付穴１６に挿入した上で、この連結部材素材の内周部に、その先端側部分の内径よりも大きな外径で雄ねじ部２１の内径よりは小さな外径の頭部を有する軸状のパンチを後端側から打ち込んで、連結部材取付穴１６内で少なくとも先端側の環状溝１６ａを越える位置まで圧入することにより、連結部材素材の先端側部分を塑性変形させて拡径させ、連結部材２として連結部材取付穴１６に取り付ける。
【００３１】
従って、こうして拡径させられた連結部材２の先端側部分は、円筒状部材３と同様にその外周面が連結部材取付穴１６の内周面に密着するとともに環状溝１６ａにも塑性変形した外周面が入り込んで係合し、連結部材２は軸線Ｏ方向に抜け止めされる。ただし、この連結部材２はヘッド本体１に対して軸線Ｏ回りに回転することなく先端側部分の外周面が強固に連結部材取付穴１６の内周面に密着するように、連結部材取付穴１６と上記先端側部分との内外径差や連結部材素材の内周部とパンチ頭部の内外径差が設定される。図３および図４では、こうして塑性変形させられた先端側部分の内径が雄ねじ部２１の内径と等しくなるようにされ、この内径は上記六角棒レンチが挿通可能な大きさとされている。
【００３２】
なお、連結部材取付穴１６においては環状溝１６ａを形成するのに代えて、あるいはこれと併せて、その内周面に研磨等を施すことなく、ヘッド本体１を形成する上記超硬合金等の粉末焼結材料を焼結したときの焼結肌のままとして、例えばＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１（ＩＳＯ ４２８７：１９９７）に規定された最大高さ粗さＲｚで５μｍ〜２００μｍの範囲内の表面粗さ（ただし、基準長さ０．８ｍｍ、カットオフ値λｓ＝０．００２５ｍｍ、λｃ＝０．８ｍｍ）の凹凸面とし、これに連結部材素材の先端側部分の塑性変形した外周面を入り込ませることにより、軸線Ｏ回りの回転と軸線Ｏ方向の移動とを拘束するようにしてもよい。
【００３３】
このようにして連結部材２と円筒状部材３（切替手段）とが取り付けられたヘッド本体素材１Ａに、上記切屑排出溝１４と外周刃１５ａ、底刃１５ｂ、およびコーナ刃１５ｃと係合部１２とが形成されてヘッド本体１とされる。そして、このヘッド本体１においては、上記複数の分岐穴１８のうち、外周刃分岐穴１８ａは外周刃１５ａに向けてクーラントを供給するように切屑排出溝１４の溝底に開口させられる一方、底刃分岐穴１８ｂは底刃１５ｂにクーラントを供給するように、該底刃１５ｂのエンドミル回転方向Ｔ後方に連なる先端逃げ面に開口させられる。
【００３４】
このように構成された第１の実施形態であるクーラント穴付きヘッド交換式エンドミルの切削ヘッドは、上記ホルダ４に設けられた雌ねじ部に連結部材２の雄ねじ部がねじ込まれることにより、ヘッド本体１のテーパ軸部１３がホルダ４のテーパ穴部に密着して上述のように円筒軸状のホルダ４先端部に取り付けられる。そして、このホルダ４の内周部を通して工作機械側から供給されたクーラントが、クーラント穴である連結部材取付穴１６と円筒状部材取付穴１７に取り付けられた連結部材２と円筒状部材３の内周部を介してヘッド本体１先端部に供給され、さらに切替手段である円筒状部材３の底刃側貫通穴３１または外周刃側貫通穴３２から底刃分岐穴１８ｂまたは外周刃分岐穴１８ａを介して噴出させられる。
【００３５】
ここで、円筒状部材３における底刃側貫通穴３１と外周刃側貫通穴３２の周方向の位置と、ヘッド本体１における外周刃分岐穴１８ａと底刃分岐穴１８ｂの円筒状部材取付穴１７内開口部の周方向の位置とが、上述のように外周刃分岐穴１８ａと外周刃側貫通穴３２とが周方向に一致した状態から、３６０°を外周刃分岐穴１８ａおよび底刃分岐穴１８ｂとの合計数で除した角度だけ円筒状部材３を回転させたときに、底刃側貫通穴３１と底刃分岐穴１８ｂが周方向に一致するようにされているので、図３（ａ）に示すように外周刃側貫通穴３２が外周刃分岐穴１８ａと一致する回転位置に円筒状部材３があるときには、図３（ｂ）に示すように底刃側貫通穴３１と底刃分岐穴１８ｂとは連通せず、底刃１５ｂ側にクーラントは供給されない。逆に、図４（ｂ）に示すように底刃側貫通穴３１と底刃分岐穴１８ｂとが一致する回転位置に円筒状部材３があるときには、図４（ａ）に示すように外周刃側貫通穴３２は外周刃分岐穴１８ａと連通せず、外周刃１５ａ側にクーラントは供給されない。
【００３６】
従って、これら外周刃１５ａと底刃１５ｂのいずれか一方が専ら切削に使用される場合には、切削ヘッドをホルダ４に取り付ける前に、連結部材２および円筒状部材３の内周部を通して六角棒レンチを挿入して係合穴部３３に係合させ、使用される一方の切刃に向けてクーラントが供給されるように切替手段としての円筒状部材３の回転位置を設定して分岐穴１８を選択することにより、他方の切刃に向けてクーラントが供給されるのを避けることができる。このため、クーラントが無駄に消費されるのを防ぐことができるとともに、工作機械において必要以上のクーラント供給圧を要することもなく、効率的な切削加工を行うことができる。
【００３７】
また、本実施形態では、クーラントを供給する分岐穴１８を選択する切替手段が、クーラント穴である円筒状部材取付穴１７の内周面に摺接して回転可能とされた円筒状部材３とされており、上述のようにこの円筒状部材３の回転位置を設定することにより、円筒状部材取付穴１７の周方向にずらされて分岐した分岐穴１８に円筒状部材３の外周刃側または底刃側の貫通穴３１、３２の一方を一致させて、使用される切刃にクーラントが供給されるようにしている。このため、例えば使用しない分岐穴をプラグで塞ぐ場合のように、分岐穴１８が多くなったときに作業が繁雑となることが無く、簡単かつ速やかに選択する分岐穴１８を切り替えることができ、またプラグの紛失などのおそれもなくなって管理が容易になる。
【００３８】
しかも、この円筒状部材３は、硬質材料よりなるヘッド本体１よりも低硬度の金属材料によって形成された円筒状部材素材３Ａが塑性変形させられて、その外周面がクーラント穴である円筒状部材取付穴１７の内周面に密着するとともに環状溝１７ａと係合することにより、この内周面に摺接して回転可能とされたものであるので、環状溝１７ａへの上記外周面の係合によって円筒状部材３を円筒状部材取付穴１７から抜け止めしつつ回転させることができるとともに、これら内外周面の密着によって、クーラントがその間から漏れ出て切削に使用されない切刃に供給されてしまったり、切削加工中に円筒状部材３が回転してしまったりするのを防ぐことができる。
【００３９】
さらに、こうしてクーラントの漏れを防止するのに樹脂やゴム製のＯリングなどを必要としないので、例えば切屑排出溝１４や外周刃１５ａ、底刃１５ｂ、コーナ刃１５ｃが形成されたヘッド本体１の刃部１１の表面に各種のコーティング被膜を被覆するような場合にヘッド本体１が高温となっても、上述のようなクーラントの漏れを確実に防止することが可能である。
【００４０】
一方、本実施形態では、本発明を切削工具の刃部１１に外周刃１５ａと底刃１５ｂとが形成されたエンドミルに適用しており、軸線Ｏ方向の切込みが小さくて専ら底刃１５ｂだけが切削に使用される場合や、逆に径方向の切込みが小さくて専ら外周刃１５ａだけが切削に使用される場合でも、複数の分岐穴１８を上述のような外周刃分岐穴１８ａと底刃分岐穴１８ｂとすることにより、特に上記切替手段としての円筒状部材３の回転によって確実かつ容易にこれら外周刃分岐穴１８ａと底刃分岐穴１８ｂとの間でクーラントを選択的に供給することが可能となる。
【００４１】
なお、上記第１の実施形態では、本発明を、ヘッド交換式のこのようなエンドミルに適用した場合について説明したが、図８および図９に示す第２の実施形態のように、ヘッド交換式ではない一般的なソリッドエンドミルに本発明を適用することも可能である。ここで、これら図８および図９において、図１ないし図７に示した第１の実施形態と共通する部分には同一の符号を配して説明を簡略化する。
【００４２】
すなわち、この第２の実施形態においては、軸線Ｏを中心とした略円筒状をなすエンドミル本体４１全体が超硬合金等の上記硬質材料により形成されており、切屑排出溝１４や外周刃１５ａ、底刃１５ｂ、コーナ刃１５ｃが形成される前の図９に示すこのエンドミル本体４１のエンドミル本体素材４２のように、その後端から先端側に向けてクーラント穴４３が軸線Ｏに沿って形成されていて、このクーラント穴４３の先端部が円筒状部材取付穴１７とされている。
【００４３】
そして、この円筒状部材取付穴１７に、第１の実施形態と同様の切替手段としての円筒状部材３が回転可能かつ抜け止めされて取り付けられるとともに、この円筒状部材取付穴１７から外周刃分岐穴１８ａと底刃分岐穴１８ｂとが分岐穴１８として分岐させられていて、図８に示すように切屑排出溝１４の溝底と底刃１５ｂのエンドミル回転方向Ｔ後方側に連なる先端逃げ面に開口させられ、選択的に供給されるクーラントを外周刃１５ａまたは底刃１５ｂに供給可能としている。
【００４４】
従って、このような第２の実施形態のクーラント穴付き切削工具であるソリッドエンドミルにおいても、外周刃１５ａと底刃１５ｂのいずれか一方が専ら切削に使用される場合には、エンドミル本体４１の後端側からクーラント穴４３に六角棒レンチを挿入して円筒状部材３を回転させることにより、使用される一方の切刃にクーラントを供給するとともに、他方の切刃への供給は停止することができ、クーラントの無駄や供給圧の低下を防ぐことができる。
【００４５】
なお、これら第１、第２の実施形態では、本発明をヘッド交換式やソリッドのラジアスエンドミルに適用した場合について説明したが、ボールエンドミルやスクエアエンドミルなどの他の種のエンドミルや、エンドミル以外のクーラント穴付き切削工具に適用することも可能である。また、これら第１、第２の実施形態では、複数の分岐穴１８を切替手段によって選択してエンドミルの外周刃１５ａと底刃１５ｂのいずれか一方にのみクーラントを供給するようにしているが、これと併せて、例えば円筒状部材３を回転させたときに外周刃分岐穴１８ａと底刃分岐穴１８ｂの双方に連通するような複数の貫通穴３２を形成したり、あるいは乾式切削用に外周刃分岐穴１８ａと底刃分岐穴１８ｂのいずれにも貫通穴３２が連通しない円筒状部材３の回転位置を設けるようにしてもよい。
【００４６】
さらに、上記各実施形態では、複数の分岐穴１８である外周刃分岐穴１８ａと底刃分岐穴１８ｂとが、クーラント穴である円筒状部材取付穴１７の内面に、軸線Ｏ方向にずらされて開口するように分岐させられるとともに、周方向にもずらされて開口するように分岐させられているが、特に捩れた外周刃１５ａを有するエンドミルのような切削工具では、軸線Ｏ方向のどの位置に外周刃分岐穴１８ａをあけるかによってそのクーラント穴への開口部の位置も変わるので、例えば外周刃分岐穴１８ａと底刃分岐穴１８ｂとが周方向には同じ位置で分岐させられていてもよい。
【００４７】
また、このように外周刃分岐穴１８ａと底刃分岐穴１８ｂとを複数の分岐穴１８として切替手段によりクーラントの供給を選択するだけでなく、例えばクーラント穴の軸線Ｏ方向にずらして分岐した複数の外周刃分岐穴１８ａの間で切替手段によりクーラントを供給する分岐穴を選択したり、あるいはクーラント穴の底面から底刃１５ｂの先端逃げ面に開口する底刃分岐穴１８ｂと底刃１５ｂのギャッシュに開口する底刃分岐穴とを周方向にずらして形成して、これらの底刃分岐穴の間でクーラントを供給する分岐穴を選択したりするようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１ ヘッド本体（工具本体）
１Ａ ヘッド本体素材
２ 連結部材
３ 円筒状部材（切替手段）
３Ａ 円筒状部材素材
４ ホルダ
１１ 刃部
１２ 係合部
１３ テーパ軸部
１５ａ 外周刃
１５ｂ 底刃
１６ 連結部材取付穴（クーラント穴）
１６ａ、１７ａ 環状溝
１７ 円筒状部材取付穴（クーラント穴）
１８ 分岐穴
１８ａ 外周刃分岐穴
１８ｂ 底刃分岐穴
２１ 雄ねじ部
３１ 底刃側貫通穴
３２ 外周刃側貫通穴
３３ 係合穴部
４１ エンドミル本体（工具本体）
４２ エンドミル本体素材
４３ クーラント穴
Ｏ ヘッド本体１、エンドミル本体４１の軸線
Ｔ エンドミル回転方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具本体にクーラント穴が形成されていて、このクーラント穴は上記工具本体の刃部において複数の分岐穴に分岐させられているとともに、該クーラント穴には上記複数の分岐穴の間でクーラントを供給する分岐穴を選択可能とする切替手段が備えられていることを特徴とするクーラント穴付き切削工具。
【請求項２】
上記複数の分岐穴は、上記クーラント穴の周方向と軸線方向のうち少なくとも一方にずらされて分岐させられており、上記切替手段は、上記クーラント穴の内周面に摺接して回転可能に収容された円筒状部材であって、この円筒状部材には複数の貫通穴が形成されていて、これら複数の貫通穴は互いに、一部の貫通穴が上記複数の分岐穴のうち一部の分岐穴に連通したときに、残りの貫通穴は残りの分岐穴とはずらされるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のクーラント穴付き切削工具。
【請求項３】
上記工具本体は硬質材料より形成されるとともに、上記円筒状部材は上記硬質材料よりも硬度が低い金属材料より形成されており、上記クーラント穴の内周面には環状溝が形成されていて、上記円筒状部材は、その外周面が上記クーラント穴の内周面に密着して上記環状溝と係合させられることにより該内周面に摺接して回転可能とされていることを特徴とする請求項２に記載のクーラント穴付き切削工具。
【請求項４】
上記工具本体は、上記刃部に底刃と外周刃とを有するエンドミルの該刃部が形成された工具本体であり、上記複数の分岐穴は上記底刃と外周刃とに上記クーラントを供給するようにそれぞれ開口させられていて、上記切替手段は、上記底刃に上記クーラントを供給する底刃分岐穴と上記外周刃に上記クーラントを供給する外周刃分岐穴との間でクーラントを供給する分岐穴を選択可能とされていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のクーラント穴付き切削工具。
【請求項１】
工具本体にクーラント穴が形成されていて、このクーラント穴は上記工具本体の刃部において複数の分岐穴に分岐させられているとともに、該クーラント穴には上記複数の分岐穴の間でクーラントを供給する分岐穴を選択可能とする切替手段が備えられていることを特徴とするクーラント穴付き切削工具。
【請求項２】
上記複数の分岐穴は、上記クーラント穴の周方向と軸線方向のうち少なくとも一方にずらされて分岐させられており、上記切替手段は、上記クーラント穴の内周面に摺接して回転可能に収容された円筒状部材であって、この円筒状部材には複数の貫通穴が形成されていて、これら複数の貫通穴は互いに、一部の貫通穴が上記複数の分岐穴のうち一部の分岐穴に連通したときに、残りの貫通穴は残りの分岐穴とはずらされるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のクーラント穴付き切削工具。
【請求項３】
上記工具本体は硬質材料より形成されるとともに、上記円筒状部材は上記硬質材料よりも硬度が低い金属材料より形成されており、上記クーラント穴の内周面には環状溝が形成されていて、上記円筒状部材は、その外周面が上記クーラント穴の内周面に密着して上記環状溝と係合させられることにより該内周面に摺接して回転可能とされていることを特徴とする請求項２に記載のクーラント穴付き切削工具。
【請求項４】
上記工具本体は、上記刃部に底刃と外周刃とを有するエンドミルの該刃部が形成された工具本体であり、上記複数の分岐穴は上記底刃と外周刃とに上記クーラントを供給するようにそれぞれ開口させられていて、上記切替手段は、上記底刃に上記クーラントを供給する底刃分岐穴と上記外周刃に上記クーラントを供給する外周刃分岐穴との間でクーラントを供給する分岐穴を選択可能とされていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のクーラント穴付き切削工具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−３５０９４（Ｐ２０１３−３５０９４Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７２０３２（Ｐ２０１１−１７２０３２）
【出願日】平成２３年８月５日（２０１１．８．５）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月５日（２０１１．８．５）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
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