ヘッド交換式切削工具の製造方法、および該製造方法に用いられる連結部材
【課題】工具本体と連結部材とを接合する際の作業性向上を図るとともに工具本体と連結部材とを確実に同軸に接合する。
【解決手段】硬質材料よりなる工具本体１に形成された内周面に凹部を有する取付孔１Ｄに、この硬質材料よりも硬度が低い金属材料よりなる連結部材２の円筒状の取付部２Ａを挿入し、この取付部２Ａのうち取付部２Ａがなす円筒の中心線Ｃ方向の一部を拡径部３として拡径するように塑性変形させ、拡径部３の外周面を取付孔１Ｄの内周面と密着させて凹部と係合させることにより、これら工具本体１と連結部材２とを接合するのに際し、連結部材２の取付部２Ａのうち拡径部３を除いた残りの部分に、拡径部３よりも大径で取付孔１Ｄの内周面に摺接可能な外径を有する段部４を形成し、この段部４を摺接させて取付部１Ａを取付孔１Ｄに挿入した上で拡径部３を塑性変形させる。
【解決手段】硬質材料よりなる工具本体１に形成された内周面に凹部を有する取付孔１Ｄに、この硬質材料よりも硬度が低い金属材料よりなる連結部材２の円筒状の取付部２Ａを挿入し、この取付部２Ａのうち取付部２Ａがなす円筒の中心線Ｃ方向の一部を拡径部３として拡径するように塑性変形させ、拡径部３の外周面を取付孔１Ｄの内周面と密着させて凹部と係合させることにより、これら工具本体１と連結部材２とを接合するのに際し、連結部材２の取付部２Ａのうち拡径部３を除いた残りの部分に、拡径部３よりも大径で取付孔１Ｄの内周面に摺接可能な外径を有する段部４を形成し、この段部４を摺接させて取付部１Ａを取付孔１Ｄに挿入した上で拡径部３を塑性変形させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、刃部を有する切削ヘッドやこの切削ヘッドを保持するホルダのようなヘッド交換式切削工具の製造方法、およびこれら切削ヘッドとホルダとを連結するための該製造方法に用いられる連結部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このようなヘッド交換式切削工具として、例えば特許文献１には、超硬合金により一体形成された切削ヘッドの後端部に雄ねじ部が形成され、この雄ねじ部を、ホルダに形成された雌ねじ部にねじ込んで連結するようにしたものが提案されている。また、特許文献２には、超硬合金よりなるシャンク部に鋼部がろう付けにより固着され、この鋼部の切削ヘッドが装着される側よりも奥に、切削ヘッドを固定するための雌ねじ部が形成されたものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１６４２３４号公報
【特許文献２】特開２００３−２５１５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されたヘッド交換式切削工具のように、高硬度ではあるものの硬脆材でもある超硬合金よりなる切削ヘッドに雄ねじ部を直接形成したのでは、ねじ山に欠けが生じ易くなってホルダと確実に連結することができない。また、特許文献２のように超硬合金よりなるシャンク部と雌ねじ部が形成された鋼部とをろう付けによって固着したホルダでは、これらシャンク部と鋼部との接合部の強度を確保することが難しく、切削抵抗によって鋼部がシャンク部から外れてしまうおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明の発明者等は、先に特願２０１０−７２７６５や特願２０１０−２１８６４３において、切削ヘッドやホルダのようなヘッド交換式切削工具の超硬合金等の硬質材料によりなる工具本体に、所定の表面粗さの凹凸面のような凹部を内周面に有する取付孔を形成し、この取付孔に、上記硬質材料よりも硬度が低い金属材料よりなる連結部材の円筒状の取付部を挿入し、この取付部の内周部に、該取付部の内径よりも大きな外径の圧入部材を圧入することで取付部を拡径するように塑性変形させ、取付部の外周面を取付孔の内周面と密着させて上記凹部と係合させることにより、これら工具本体と連結部材とを接合することを提案している。
【０００６】
従って、このようなヘッド交換式切削工具では、硬度が低い反面、靱性は高くて欠け難い上記金属材料よりなる連結部材に切削ヘッドやホルダの連結用のネジ部を形成することにより、これら切削ヘッドとホルダとを確実に連結することができる。また、取付部は圧入部材によって拡径するように塑性変形させられて、その外周面が取付孔内周面と密着するとともに凹部と係合させられているので、工具本体と連結部材との接合強度が高く、切削抵抗によってこれら工具本体と連結部材が外れて切削ヘッドが脱落してしまうようなこともない。
【０００７】
ところで、このように切削ヘッドやホルダの工具本体を超硬合金のような粉末焼結材料によって形成する場合、プレス成形等によって成形された粉末素材を焼結する際には著しい収縮が生じ、その収縮率は焼結状態によって変化するとともに、取付孔の内周面に形成される凹部が上述のような凹凸面のときには内周面は無研磨の焼結肌のままとされるため、焼結後の工具本体における取付孔の内径寸法にはある程度の誤差が発生することが避けられない。ところが、その一方で、上述のように連結部材の取付部を塑性変形させて拡径する際の取付孔内周面とのクリアランスは、これが大きすぎると拡径した取付部の外周面が取付孔の内周面に十分に密着せずに必要な接合強度が得られなくなり、逆にクリアランスが小さすぎると工具本体に過大な引張り応力が作用して割れを生じてしまう。
【０００８】
このため、連結部材は取付部の外径が異なるものを複数種用意しておき、焼結後の工具本体における取付孔の内径寸法を１つ１つ、外径の異なるピンゲージを順に取付孔に挿入することによって測定し、最適なクリアランスとなる外径の取付部を有する連結部材を選択して工具本体と接合するようにしなければならない。従って、複数種のピンゲージが必要となるのは勿論のこと、ピンゲージでの測定結果に対応した連結部材を複数種の連結部材の中から間違いなく選んで工具本体の取付孔に挿入しなければならず、作業が繁雑となってしまう。
【０００９】
また、このように取付部が取付孔に挿入された状態で両者の間にクリアランスがあると、このクリアランスの範囲で取付部が取付孔に対して傾いたり偏心したりして挿入されてしまうおそれがある。そして、こうして取付部が傾いたり偏心したりした状態で圧入部材が圧入されて取付部が塑性変形させられると、そのままの状態で取付部外周面が取付孔内周面に密着させられて凹部と係合し、工具本体と連結部材が傾いたり偏心したりした状態で接合されてしまうおそれもある。
【００１０】
本発明は、このような背景の下になされたもので、工具本体と連結部材とを接合する際の作業性の向上を図るとともに、これら工具本体と連結部材とを確実に同軸に接合することが可能なヘッド交換式切削工具の製造方法および該製造方法に用いられる連結部材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】
【００１１】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明のヘッド交換式切削工具の製造方法は、硬質材料よりなる工具本体に形成された内周面に凹部を有する取付孔に、上記硬質材料よりも硬度が低い金属材料よりなる連結部材の円筒状の取付部を挿入し、この取付部のうち該取付部がなす円筒の中心線方向の一部を拡径部として拡径するように塑性変形させ、該拡径部の外周面を上記取付孔の内周面と密着させて上記凹部と係合させることにより、これら工具本体と連結部材とを接合するヘッド交換式切削工具の製造方法において、上記連結部材の取付部のうち上記拡径部を除いた残りの部分に、該拡径部よりも大径で上記取付孔の内周面に摺接可能な外径を有する段部を形成し、この段部を摺接させて上記取付部を上記取付孔に挿入した上で、上記拡径部を塑性変形させることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の連結部材は、このようなヘッド交換式切削工具の製造方法に用いられる連結部材であって、円筒状の取付部を有し、この取付部がなす円筒の中心線方向における一部を拡径部として、この拡径部を除いた残りの部分に、該拡径部よりも大径で上記工具本体の取付孔に摺接可能な外径の段部が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
このようなヘッド交換式切削工具の製造方法および該製造方法に用いられる連結部材においては、この連結部材の取付部の塑性変形させられて拡径する拡径部を除いた残りの部分、すなわち塑性変形させられない部分に、上記拡径部より大径でヘッド交換式切削工具の工具本体とされる切削ヘッドやホルダの取付孔に摺接可能な段部が形成されており、この段部の外径が異なり、かつ拡径部との外径の差は一定とされた複数種の連結部材を用意しておくことにより、ピンゲージ等を要することなく連結部材自体を使用して工具本体の取付孔の内径を確認することができる。
【００１４】
すなわち、段部との外径の差が、取付孔との所定のクリアランスに等しくなるように拡径部の外径を設定しておき、上記複数種の連結部材を例えば外径の小さな順に取付孔に挿入していって、段部が取付孔に引っ掛かって挿入できなくなったときには、その１つ前の連結部材の取付部の外径が取付孔とのクリアランスが最適なものと判断することができる。そこで、この１つ前の連結部材を取付孔に挿入し直して、取付部の内周部に圧入部材を圧入することなどにより拡径部を塑性変形させて拡径すれば、工具本体に割れなどを生じることなく十分な強度で確実に連結部材を接合することが可能となる。
【００１５】
また、この段部の外周面と塑性変形させられる拡径部の外周面、および円筒状の取付部の内周部とを同軸に形成しておけば、段部が取付孔に摺接させられることによって取付部が取付孔とも同軸に位置決めされる。従って、取付孔に外周面が密着して凹部に係合させられる上記取付部の拡径部が傾いたり偏心したりすることもなく、全周に亙って満遍なく均等に取付部を取付孔に接合することができる。
【００１６】
ここで、取付部において上記段部を塑性変形させずに拡径部のみを拡径させるには、一つに、段部を取付部の取付孔への挿入方向における前方側に形成し、この段部を摺接させて取付部を取付孔に挿入した上で、上記拡径部における取付部の内径よりも大きな外径の圧入部材を上記挿入方向に向けて取付部の内周に圧入して段部の手前で止めるようにすればよい。
【００１７】
この場合には、圧入部材が段部の手前で止められるので、取付孔と摺接した段部が拡径して工具本体に割れを生じるようなことはない。また、段部が取付部の挿入方向先端側に形成されているので、段部の外径が取付孔内径より大きな連結部材は初めから段部が引っ掛かって取付部を取付孔に挿入することができず、最適なクリアランスの確認を速やかに行うことができる。
【００１８】
また、他の一つとして、上記段部を取付部の取付孔への挿入方向後方側に形成するとともに、この段部における取付部の内径を上記拡径部における該取付部の内径よりも大きくし、段部を摺接させて取付部を取付孔に挿入した上で、上記拡径部における取付部の内径よりも大きな外径で段部における取付部の内径よりは小さな外径の圧入部材を上記挿入方向に向けて取付部の内周に圧入することにより、上記拡径部を塑性変形させるようにしてもよい。
【００１９】
この場合にも、段部の位置における取付部の内径が、取付部の上記拡径部を塑性変形させる圧入部材の外径より大きくされているので、この段部が塑性変形して拡径することはない。また、段部が取付孔の上記挿入方向後方側すなわち開口部側で該取付孔と摺接して取付部が位置決めされ、この開口部側から圧入部材が圧入されて上記拡径部が拡径させられるので、取付部の傾き等を一層確実に防ぐことができる。
【００２０】
なお、上記工具本体は、先端部に切刃部が形成されるとともに後端部に上記取付孔が形成されたヘッド交換式切削工具の切削ヘッドのヘッド本体であってもよく、また、先端部に上記取付孔が形成されるとともに後端部がシャンク部とされるヘッド交換式切削工具のホルダのホルダ本体であってもよい。勿論、これら切削ヘッドとホルダの双方が上記製造方法によって製造され、また上記連結部材が接合されたものであってもよい。
【００２１】
ただし、これら切削ヘッドとホルダの連結部材を雌雄ねじ部の螺合によって連結する場合には、工具本体が切削ヘッドのヘッド本体のときにはホルダ本体と比べて短いため、連結部材の取付部に工具本体との必要な接合長さを確保しつつ雌ねじ部を形成するのは困難となる。従って、切削ヘッドのヘッド本体に接合される連結部材には、上記取付部よりも後端側に雄ねじ部が形成されるのが望ましく、逆にホルダのホルダ本体に接合される連結部材の内周面には、拡径部が塑性変形させられた後に雌ねじ部が形成されるのが、この雌ねじ部とホルダ本体との同軸性を確保することができて、望ましい。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば、工具本体の取付孔に最適なクリアランスで挿入されて拡径させられる取付部を有する連結部材を、ピンゲージ等を用いることなく、連結部材自体を挿入する操作で判断することができ、連結部材の選択作業が容易となって作業効率の向上を図ることができる。また、取付部を取付孔に確実に同軸に位置決めして拡径させることができるので、製造後のヘッド交換式切削工具における連結部材の接合強度や取付安定性も向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１、第２の実施形態により製造されるヘッド交換式切削工具である切削ヘッドの側面図である。
【図２】図１に示す実施形態の工具本体であるヘッド本体の側断面図である。
【図３】本発明の連結部材の第１の実施形態を示す（ａ）側面図、（ｂ）側断面図である。
【図４】図３に示した第１の実施形態の連結部材を用いた本発明のヘッド交換式切削工具の製造方法の第１の実施形態を説明する（ａ）取付部を挿入した状態の側断面図、（ｂ）連結部材を工具本体に接合した状態を示す側断面図である。
【図５】本発明の連結部材の第２の実施形態を示す（ａ）側面図、（ｂ）側断面図である。
【図６】図５に示した第２の実施形態の連結部材を用いた本発明のヘッド交換式切削工具の製造方法の第２の実施形態を説明する（ａ）取付部を挿入した状態の側断面図、（ｂ）連結部材を工具本体に接合した状態を示す側断面図である。
【図７】本発明の第３、第４の実施形態の工具本体であるホルダ本体の側断面図である。
【図８】本発明の連結部材の第３の実施形態を示す側面図である。
【図９】図８に示した第３の実施形態の連結部材を用いた本発明のヘッド交換式切削工具の製造方法の第３の実施形態を説明する（ａ）取付部を挿入した状態の側断面図、（ｂ）連結部材を工具本体に接合した状態を示す側断面図、（ｃ）取付孔に雌ねじ部を形成した状態を示す側断面図である。
【図１０】本発明の連結部材の第４の実施形態を示す側面図である。
【図１１】図１０に示した第４の実施形態の連結部材を用いた本発明のヘッド交換式切削工具の製造方法の第４の実施形態を説明する（ａ）取付部を挿入した状態の側断面図、（ｂ）連結部材を工具本体に接合した状態を示す側断面図、（ｃ）取付孔に雌ねじ部を形成した状態を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１ないし図４は、本発明の第１の実施形態を示すものであり、この第１の実施形態と後述する第２の実施形態とは、本発明をヘッド交換式切削工具の切削ヘッドの製造方法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とから構成されている。
【００２５】
ヘッド本体１は、図１および図２に示すように先端側（図１〜図１１において共通して左側）から後端側（図１〜図１１において共通して右側）に向けて順に、切刃が形成される刃部１Ａ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１Ｂと、これら刃部１Ａおよび係合部１Ｂ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、ヘッド本体１の中心線Ｏを中心とする円錐台状のテーパ軸部１Ｃとから構成されている。ただし、刃部１Ａにおいて切刃は図示が省略され、さらに図２および図４では係合部１Ｂも図示が略されている。なお、このテーパ軸部１Ｃの外周面が中心線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。
【００２６】
また、テーパ軸部１Ｃの後端面から先端側に向けては、断面が一定の径の円形をなす取付孔１Ｄが、図２に示すように上記中心線Ｏと同軸となるように、該中心線Ｏ方向において刃部１Ａと係合部１Ｂとの境界のあたりまで形成されている。この取付孔１Ｄの内周面は研磨等を施されることなく、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されていて、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）の凹凸面とされ、この内周面自体が取付孔１Ｄの凹部とされている。
【００２７】
連結部材２は、図３（ａ）に示すように先端側に中心線Ｃを中心とした略円筒状の取付部２Ａが形成されるとともに後端側にはこの取付部２Ａよりも大径の雄ねじ部２Ｂが同軸に形成されたものであり、円筒状の取付部２Ａの内周部は図３（ｂ）に示すようにこの雄ねじ部２Ｂをも貫通して連結部材２の後端面に開口させられている。ただし、この連結部材２の内周部は、上記取付部２Ａの部分では内径が小径とされた小径部２Ｃとされるとともに、雄ねじ部２Ｂの部分においてはこれより一段拡径した大径部２Ｄとされている。なお、この雄ねじ部２Ｂの捩れの向きは、当該ヘッド交換式切削工具がエンドミル等の転削工具の場合には、切削加工の際の回転方向に対して反対向きとされる。
【００２８】
そして、取付部２Ａにおいては、その中心線Ｃ方向における一部が塑性変形させられて拡径する拡径部３とされる一方、この拡径部３を除いた残りの部分に、該拡径部３の外径よりも僅かに大径で、ヘッド本体１の上記取付孔１Ｄの内周面に摺接可能な外径を有する段部４が形成されている。ここで、本第１の実施形態では、この段部４は、取付部２Ａを取付孔１Ｄに挿入する際の挿入方向側であるその先端部に形成されている。また、拡径部３から段部４に亙って取付部２Ａ全長で小径部２Ｃの内径は一定とされている。
【００２９】
従って、段部４の外径は取付孔１Ｄの内径と略等しく、嵌め合い公差の範囲で僅かに小さい程度とされる。一方、この段部４を除いた上記拡径部３の外径は、この拡径部３が段部４と略等しい外径となるように塑性変形させられて拡径することにより、その外周面が取付孔１Ｄの内周面に密着したときに、該外周面が上記凹部（凹凸面）と係合して連結部材２が確実にヘッド本体１に接合され、かつヘッド本体１には過大な引張り応力が作用しないように、取付部２Ａを取付孔１Ｄに挿入した際に拡径部３の外周面と取付孔１Ｄの内周面との間に、直径において例えば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内の最適なクリアランスが形成されるように設定されている。
【００３０】
次に、このような連結部材２を用いた本発明のヘッド交換式切削工具（切削ヘッド）の製造方法の第１の実施形態について説明すると、まずヘッド本体１の取付孔１Ｄの設計上の内径に対して、段部３の外径が、この設計上の内径の取付孔１Ｄに摺接可能なものと、これとは僅かの差ずつ大小に異なるものとの複数種の上記構成の連結部材２を用意する。ここで、これらの連結部材２では、いずれも拡径部３の外径が上述のように取付孔１Ｄの内周面との間に最適なクリアランスが形成されるように設定されるので、取付孔１Ｄの内径と略等しい外径とされた段部４に対するこの拡径部３の外径の差は、複数種の連結部材２同士で互いに等しくされている。
【００３１】
そして、これらの連結部材２の取付部２Ａを段部４の外径の小さいものから順に取付孔１Ｄに挿入してゆき、段部４が取付孔１Ｄの開口部に引っ掛かって取付部２Ａを取付孔１Ｄに挿入できなくなったとき、その１つ前の連結部材２が、上述のような最適なクリアランスが取付孔１Ｄの内周面と拡径部３の外周面との間に形成されるものと判断することができる。なお、段部４の外径の大きい連結部材２から順に取付部２Ａを取付孔１Ｄに挿入していってもよいが、その場合には上記最適なクリアランスのものが挿入されるまで、連結部材２の段部４が取付孔１Ｄの開口部に引っ掛かり続けてしまうため、この開口部に欠けを生じたりするおそれがあるので上述のように外径の小さいものから挿入してゆくのが望ましい。
【００３２】
こうして最適なクリアランスが形成される連結部材２が決定したなら、図４（ａ）に示すように取付部２Ａを取付孔１Ｄに挿入して雄ねじ部２Ｂをヘッド本体１のテーパ軸部１Ｃ後端面に当接させる。このとき、段部４は取付孔１Ｄに摺接可能な大きさとされているので、連結部材２はその中心線Ｃがヘッド本体１の中心線Ｏと同軸となるように位置決めされる。なお、こうして取付部２Ａを挿入した状態で、段部４は同図４（ａ）に示すように中心線Ｏ方向においてヘッド本体１の大径の係合部１Ｂの位置に、取付孔１Ｄの底面と間隔をあけて配置される。
【００３３】
しかる後、図示されない圧入部材（パンチ）を後端側から連結部材２の内周部に圧入して拡径部３を塑性変形させて拡径させる。この圧入部材は、その先端部が砲弾状とされるとともに、この先端部に続く圧入部で最大外径となり、その後は後端側に向かうに従い外径が僅かに縮径されるテーパ状とされた軸状のものであり、この圧入部における最大外径は、連結部材２内周部の上記小径部２Ｃの内径よりも例えば直径で０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ大きく、大径部２Ｄの内径よりは僅かに小さくされている。
【００３４】
従って、このような圧入部材を連結部材２の小径部２Ｃに圧入すると、上記圧入部によって取付部２Ａの拡径部３が塑性変形させられて外周側に拡径させられ、これによって拡径部３の外周面が取付孔１Ｄの内周面に密着し、さらにこの内周面に形成された凹部（凹凸面）に倣うように拡径部３の外周面が変形して凹部に喰い込み、図４（ｂ）に示すように連結部材２が切削ヘッド１に接合される。また、このとき拡径部３はヘッド本体１の先端側に向けても塑性変形し、これに伴い取付部２Ａの先端は取付孔１Ｄの孔底側に僅かに押し出される。
【００３５】
ただし、こうして圧入部材によって取付部２Ａを拡径させる際に、取付孔１Ｄの内径と略等しい外径とされて該取付孔１Ｄに摺接可能とされた段部４は拡径しないように、この段部４が取付部２Ａの先端部に形成された第１の本実施形態の連結部材２を用いた製造方法では、圧入部材を、その圧入部がこの段部４に達する手前で圧入を止める。従って、この第１の実施形態の製造方法により製造されたヘッド交換式切削工具（切削ヘッド）では、図４（ｂ）に示すように連結部材２の段部４と拡径した拡径部３との間に、圧入部が段部４の手前で止められることによって拡径部３が拡径しきれなかったことによる凹所５が形成される。
【００３６】
このように連結部材２がヘッド本体１に接合されて製造された切削ヘッドは、例えば後述する第３、第４の実施形態により製造されるヘッド交換式切削工具としてのホルダに、連結部材２の上記雄ねじ部２Ｂがねじ込まれることによって取り付けられ、硬質材料によりなる工具本体としてのヘッド本体１の刃部１Ａに形成された切刃によって被削材を切削してゆく。また、こうして雄ねじ部２Ｂが形成される連結部材２は、ヘッド本体１よりは低硬度で靱性の高い金属材料によって形成されているので、ねじ山に欠けが生じたりすることはない。
【００３７】
そして、上記構成の連結部材２および該連結部材２を用いた製造方法では、この連結部材２自体をピンゲージ等の代わりとして直接ヘッド本体１の取付孔１Ｄの内径を確認することができるので、ヘッド本体１が上述のような硬質の粉末焼結材料によって形成されていて、焼結状態によって取付孔１Ｄの内径に誤差が生じ易い場合であっても、この内径に対して最適なクリアランスを形成する拡径部３を有する連結部材２を確実に選択することができる。
【００３８】
このため、ピンゲージ等を必要とすることが無くなって管理が容易となるのは勿論、上述のような複数種の連結部材２において、その拡径部３および段部４の外径の大きさ順に取付部２Ａを取付孔１Ｄに挿入してゆくようにすることで最適な連結部材２を選択することができ、ピンゲージ等による測定結果に対応した外径の拡径部を有する連結部材を選択するのと比べて、選択作業が容易になって作業効率の向上を図ることができるとともに、連結部材２の選択間違いが生じたりするのも防ぐことができる。
【００３９】
また、連結部材２の取付部２Ａにおける段部４は、切削ヘッド１の取付孔１Ｄに摺接可能な外径とされているので、この段部４と取付部２Ａの拡径部３とを同軸に形成しておけば、取付部２Ａを挿入するだけで取付孔１Ｄに対してもこの拡径部３を同軸に位置決めすることができる。従って、これら取付孔１Ｄと拡径部３との間に、その全周に亙って上記最適なクリアランスを均一に形成することができ、拡径部３を塑性変形させて拡径した際にも取付部２Ａを取付孔１Ｄに全周に亙って満遍なく均等に接合することができるので、製造された切削ヘッドにおける連結部材２の接合強度やホルダへの取付安定性も向上させることができる。
【００４０】
さらに、本実施形態では、この段部４が、取付部２Ａの取付孔１Ｄへの挿入方向側である該取付部２Ａの先端部に形成されており、従って上述のようにこの段部４の外径が異なる複数種の連結部材２の取付部２Ａを順に取付孔１Ｄに挿入してゆく際に、取付部２Ａを取付孔１Ｄに挿入しきらないでも、この先端部の段部４が取付孔１Ｄの開口部に引っ掛かったところで、段部４および拡径部３の外径が最適なクリアランスを形成する外径より大きいことが確認できるので、連結部材２の選択作業を一層効率化することができる。
【００４１】
また、こうして取付部２Ａの先端部に段部４が形成されていても、第１の実施形態の製造方法では、この段部４の手前で圧入部材の圧入部が止められるようにされており、段部４までが拡径してヘッド本体１に過大な引張り応力が作用してしまうようなこともない。さらに、本実施形態では、取付孔１Ｄがヘッド本体１において外径の大きな係合部１Ｂにまで穿設されていて、接合時に取付部２Ａを取付孔１Ｄに挿入したときにはこの係合部１Ｂの位置に段部４が配設されるので、圧入部材の圧入部が万一この段部４にまで達しても、ヘッド本体１に作用する引張り応力をこの大径の係合部１Ｂで受け止めて割れなどが生じるのを防ぐことができる。
【００４２】
ただし、このように段部４を取付部２Ａの挿入方向側の先端部に形成するのに代えて、図５および図６に示す本発明の第２の実施形態の連結部材２および該連結部材２を用いたヘッド交換式切削工具（切削ヘッド）の製造方法の第２の実施形態のように、段部４を取付部２Ａの取付孔１Ｄへの挿入方向後方側の後端部に形成するようにしてもよい。なお、この第２の実施形態において、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。
【００４３】
この第２の実施形態では、図５（ａ）に示すように連結部材２において段部４が雄ねじ部２Ｂの先端側に連続するように形成されており、この段部４よりも先端側の取付部２Ａは先端までが全て拡径部３とされている。また、連結部材２の内周部は、図５（ｂ）に示すようにこの拡径部３までが圧入部材の圧入部外径より小径とされた小径部２Ｃとされ、中心線Ｃ方向において段部４と雄ねじ部２Ｂの内周部は、この圧入部材の圧入部外径より僅かに大径とされた大径部２Ｄとされている。
【００４４】
このような第２の実施形態においても、拡径部３と段部４の外径が異なる複数種の連結部材２を用意しておいて、例えば外径の小さいものから順にその取付部２Ａをヘッド本体１の取付孔１Ｄに挿入してゆき、段部４が取付孔１Ｄの開口部に引っ掛かった連結部材２の１つ前の連結部材２が、取付孔１Ｄとの間に最適なクリアランスを形成するものと判断することができる。従って、第１の実施形態と同様にピンゲージ等を用いることなく、効率的に最適なクリアランス形成する連結部材２を選択することができる。
【００４５】
そして、図６（ａ）に示すようにこの連結部材２の取付部２Ａを取付孔１Ｄに挿入して圧入部材を後端側から連結部材２の内周部に挿入すると、大径部２Ｄが段部４にまで延びているのでこの段部４は拡径することはなく、圧入部が小径部２Ｃに達したところで拡径部３が塑性変形して拡径し、図６（ｂ）に示すようにその外周面が取付孔１Ｄの内周面に密着して凹部と係合する。従って、やはり第１の実施形態と同様にヘッド本体１に過大な引張り応力が作用して割れが生じるのを避けることができる。
【００４６】
また、この第２の実施形態では、こうして段部４が取付部２Ａの後端部に形成されているので、第１の実施形態のように段部４の手前で圧入部が止まるように圧入部材の圧入を制御したりする必要がない。しかも、このように段部４が取付部２Ａの後端部に形成されることによって取付孔１Ｄとはその開口部側で摺接することになり、この段部４の摺接によって位置決めされた取付部２Ａの後端側から圧入部材が圧入されて拡径部３が拡径させられるので、この第２の実施形態においては拡径部３を取付孔１Ｄに対して同軸に維持したまま拡径させ易く、取付部２Ａの傾き等を一層確実に防いで拡径部３をより均等に取付孔１Ｄに接合することが可能となる。
【００４７】
次に、図７ないし図９は本発明の第３の実施形態を示すものであり、また図７、図１０および図１１は本発明の第４の実施形態を示すものであって、これら第３、第４の実施形態は、本発明をヘッド交換式切削工具のホルダの製造方法に適用したものである。このホルダは、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ホルダ本体１１と、このホルダ本体１１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１２とから構成されている。
【００４８】
これら第３、第４の実施形態において、ホルダ本体１１は共通して、図７に示すように中心線Ｘを中心とした外形略多段円柱軸状をなし、後端側の大部分は大径のシャンク部１１Ａとされるとともに先端側はこのシャンク部１１Ａより僅かに小径とされたネック部１１Ｂとされている。また、ホルダ本体１１の先端面からは後端側に向けて順に、面取り部１１Ｃと、後端側に向かうに従い漸次縮径するテーパ孔部１１Ｄと、このテーパ孔部１１Ｄの後端と同径の一定内径とされた収容孔部１１Ｅと、この収容孔部１１Ｅより僅かに小径の一定内径とされた取付孔１１Ｆと、この取付孔１１Ｆよりさらに小径とされてホルダ本体１１の後端面にまで貫通する貫通孔部１１Ｇとが、上記中心線Ｘと同軸となるように形成されている。
【００４９】
このうち、上記テーパ孔部１１Ｄは、例えば第１、第２の実施形態により製造されるヘッド交換式切削工具としての切削ヘッドのヘッド本体１におけるテーパ軸部１Ｃがテーパ嵌合可能とされたものであって、その内周面が上記中心線Ｘに対してなすテーパ角はヘッド本体１のテーパ軸部１Ｃの外周面がその中心線Ｏに対してなすテーパ角と等しくされるとともに、その内径は、このテーパ軸部１Ｃの外周面をテーパ孔部１１Ｄの内周面に密着させて後述するように切削ヘッドをホルダに取り付けた状態で、ヘッド本体１の係合部１Ｂの後端面がホルダ本体１１の先端面と当接するように設定されている。
【００５０】
また、取付孔１１Ｆの内周面は、第１、第２の実施形態の取付孔１Ｄの内周面と同様に研磨等を施されることなく、ホルダ本体１１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されていて、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）の凹凸面とされ、この内周面自体が取付孔１１Ｆの凹部とされている。
【００５１】
このようなホルダ本体１１に取り付けられる連結部材１２は、これら第３、第４の実施形態では図８および図１０に示されるような中心線Ｃを中心とした略多段円筒状をなす連結部材１２の素材１３がホルダ本体１１の先端側から取付孔１１Ｆに挿入されて該ホルダ本体１１に接合された上で、その内周部に図９（ｃ）および図１１（ｃ）に示されるように雌ねじ部１２Ａが形成されたものである。
【００５２】
この連結部材１２の素材１３は、第３、第４の実施形態に共通して図８および図１０に示すように、先端部が上記収容孔部１１Ｅの内径より小径で取付孔１１Ｆの内径より大径の外径を有するとともに中心線Ｃ方向の長さが収容孔部１１Ｅの中心線Ｘ方向の深さよりも小さくされた鍔部１３Ａとされる一方、後端部は中心線Ｃ方向の長さが取付孔１１Ｆの中心線Ｘ方向の深さよりも小さくされた取付部１３Ｂとされている。
【００５３】
そして、この取付部１３Ｂのうち中心線Ｘ方向の一部が取付孔１１Ｆの内径よりも小径の拡径部１４とされるとともに、この拡径部１４を除いた残りの部分に、該拡径部１４よりも大径で取付孔１１Ｆの内周面に摺接可能な外径を有する段部１５が形成されている。なお、これら第３、第４の実施形態においても、段部１５の外径は取付孔１１Ｆの内径と略等しく、嵌め合い公差の範囲で僅かに小さい程度とされる一方、この段部１５に対するこの拡径部１４の外径の差は、直径において例えば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内の一定の差とされる。
【００５４】
このうち、図８に示す第３の実施形態の素材１３では、段部１５が、第１の実施形態と同様に素材１３の取付孔１１Ｆへの挿入方向前方側である取付部１３Ｂの中心線Ｃ方向後端部に形成されていて、この段部１５と鍔部１３Ａとの間の取付部１３Ｂ部分が拡径部１４とされている。また、素材１３の内周部は、中心線Ｃ方向において鍔部１３Ａの部分が大径部１３Ｃとされるとともに取付部１３Ｂ部分全体が大径部１３Ｃよりも小さな一定内径の小径部１３Ｄとされている。
【００５５】
一方、図１０に示す第４の実施形態の素材１３では、段部１５は、第２の実施形態と同様に素材１３の取付孔１１Ｆへの挿入方向後方側である取付部１３Ｂの中心線Ｃ方向先端部に鍔部１３Ａから連続するように形成されていて、この段部１５から後端側（挿入方向前方側）の取付部１３Ｂ全体が拡径部１４とされている。また、この第４の実施形態の素材１３の内周部は、中心線Ｃ方向において鍔部１３Ａから段部１５までの部分が大径部１３Ｃとされ、これよりも後端側の拡径部１４部分が大径部１３Ｃよりも小さな一定内径の小径部１３Ｄとされている。
【００５６】
このような第３、第４の実施形態の連結部材１２を用いた本発明のヘッド交換式切削工具（ホルダ）の製造方法の第３、第４の実施形態でも、まずホルダ本体１１の取付孔１１Ｆの設計上の内径に対して、段部１５の外径が摺接可能な寸法のものと、これとは僅かの差ずつ大小に異なる外径のものとの複数種の連結部材１２の素材１３を用意する。なお、これらの素材１３においても、段部１５に対する拡径部１４の外径差は上記範囲内で互いに等しくされる。
【００５７】
そして、これらの連結部材１２の素材１３における取付部１３Ｂを、例えば段部１５の外径の小さいものから順に取付孔１１Ｆに挿入してゆき、段部１５が取付孔１１Ｆの開口部に引っ掛かって取付部１３Ｂを取付孔１１Ｆに挿入できなくなったとき、その１つ前の連結部材１２の素材１３が、取付孔１１Ｆの内周面と拡径部１４の外周面との間に最適なクリアランスを形成するものと判断して、図９（ａ）および図１１（ａ）に示すようにこの素材１３の取付部１３Ｂを取付孔１１Ｆに挿入するとともに鍔部１３Ａを収容孔部１１Ｅの孔底に当接させて収容し、素材１３の内周部に圧入部材（パンチ）を圧入する。
【００５８】
この圧入部材も、第１、第２の実施形態と同様に、その先端側の圧入部が最大外径となるようにされた軸状のものであって、この最大外径は連結部材１２内周部の上記小径部１３Ｄの内径よりも例えば直径で０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ大きく、大径部１３Ｃの内径よりは僅かに小さくされており、このような圧入部材を圧入することによって素材１３の拡径部１４が拡径し、その外周面が取付孔１１Ｆの内周面に密着して凹部と係合し、図９（ｂ）および図１１（ｂ）に示すように素材１３がホルダ本体１１に接合される。
【００５９】
ここで、図９に示した第３の実施形態では、第１の実施形態と同様に圧入部材の圧入部が素材１３の取付部１３Ｂ後端部の段部１５に達する手前で止まるように圧入が制御され、これによって段部１５と拡径した拡径部１４との間には凹所１６が形成される。一方、図１１に示した第４の実施形態では、このような制御は行わずに、圧入部材が取付孔１１Ｆの孔底に衝突しない範囲で圧入部が素材１３の取付部１３Ｂ後端側の拡径部１４略全体を拡径させるようにすればよい。
【００６０】
こうして素材１３が接合された後に、図９（ｃ）および図１１（ｃ）に示すように素材１３の内周部に上記雌ねじ部１２Ａを形成することにより、この素材１３をホルダ側の連結部材１２として、第１、第２の実施形態により製造された切削ヘッドの連結部材２と雌雄ねじ部２Ｂ、１２Ａの螺合によって連結可能なホルダを製造することができる。なお、このように連結部材２、１２の連結によって切削ヘッドがホルダに取り付けられる際には、上述のようにヘッド本体１のテーパ軸部１Ｃがホルダ本体１１のテーパ孔部１１Ｄに密着するとともに係合部１Ｂ後端面がホルダ本体１１先端面と当接した状態とされる。
【００６１】
従って、このような第３、第４の実施形態においても、第１、第２の実施形態と同様に雌ねじ部１２Ａは靱性の高い連結部材１２に形成されるので、ねじ山に欠けが生じたりすることはない。その一方で、ホルダ本体１１は高硬度で剛性の高い超硬合金等の硬質材料により形成されるため、切削ヘッドを強固に支持して安定した切削加工を促すことが可能となる。
【００６２】
そして、このホルダ本体１に接合される連結部材１２は、上記複数種の素材１３のうちから拡径部１４と取付孔１１Ｆとのクリアランスが最適なものが、この素材１３自体の取付部１３Ｂを取付孔１１Ｆに挿入することによって選択されてホルダ本体１１に接合され、この素材１３に雌ねじ部１２Ａを形成したものであるので、ピンゲージ等が不要となるとともに選択作業の効率化を図ることができる。また、段部１５が取付孔１１Ｆに摺接することによって拡径部１４と取付孔１１Ｆとの同軸性も確保することができて、上記クリアランスを取付孔１１Ｆと拡径部１４との間に全周に亙って均一に形成することができ、従って拡径部１４を塑性変形させて拡径したときにもその外周面を均等に取付孔１１Ｆの内周面に密着させて凹部と係合させ、安定的な接合を図ることができる。
【００６３】
さらに、素材１３の取付孔１１Ｆへの挿入方向前方側である取付部１３Ｂの後端側に段部１５が形成された第３の実施形態では、第１の実施形態と同様にこの段部１５から取付部１３Ｂが取付孔１１Ｆに挿入されるので、段部１５が取付孔１１Ｆに摺接可能か否かを速やかに確認することができる。一方、段部１５が上記挿入方向の後方側である取付部１３Ｂの先端側に形成された第４の実施形態では、第３の実施形態のように段部１５の手前で圧入部が止まるように制御したりする必要がなく、しかも拡径部１４と取付孔１１Ｆとの同軸性を維持したまま拡径部１４を拡径させ易くて一層均等に取付孔１Ｆに接合することが可能となる。
【００６４】
なお、これら第１ないし第４の実施形態では、第１、第２の実施形態の連結部材２のように切削ヘッド側に雄ねじ部２Ｂを、また第３、第４の実施形態のようにホルダ側に雌ねじ部１２Ａを形成しているが、これらは逆であってもよい。ただし、通常、切削ヘッドのヘッド本体１はホルダ本体１１よりも中心線Ｏ方向の長さが短く、そのようなヘッド本体１に、必要な接合長さを確保しつつ連結部材を接合した上で雌ねじ部を形成するのは困難であり、特に第１、第２の実施形態における切削ヘッドのようにヘッド本体１に形成された小径のテーパ軸部１Ｃに取付孔１Ｄが形成されている場合には、この取付孔１Ｄに接合される連結部材の内周部に雌ねじ部を形成するのは一層困難となるため、上記実施形態のように切削ヘッド側に雄ねじ部２Ｂを、従ってホルダ側に雌ねじ部１２Ａを形成するのが望ましい。
【００６５】
さらに、こうしてホルダ側に雌ねじ部１２Ａを形成する場合には、上記第３、第４の実施形態の製造方法のように連結部材１２の素材１３において拡径部１４を塑性変形させて拡径した後に、この素材１３の内周部に雌ねじ部１２Ａを形成して連結部材１２とするのが望ましい。これにより、ホルダ本体１１の中心線Ｘを基準としてこの雌ねじ部１２Ａを形成することが可能となって、該雌ねじ部１２Ａをシャンク部１１Ａやテーパ孔部１１Ｄと精度よく同軸に形成することができる。
【００６６】
また、こうして形成される雌ねじ部１２Ａは、図９（ｃ）や図１１（ｃ）に示したように連結部材１２の素材１３における拡径部１４が拡径させられて取付孔１１Ｆの内周面に密着した範囲と、中心線Ｘ方向において重なり合うようにされるのが望ましく、これにより、取付孔１１Ｆの内周面に形成された凹部（凹凸面）と係合した連結部材１２の直ぐ内周側で、切削ヘッドの雄ねじ部２Ｂに作用する切削力を受け止めることができる。そして、このように雌ねじ部１２Ａを形成するためにも、該雌ねじ部１２Ａは素材１３における拡径部１４を塑性変形させて拡径した後に形成されるのが望ましい。
【００６７】
なお、上記第１、第３の実施形態では、段部４、１５を取付部２Ａ、１３Ｂの取付孔１Ｄ、１１Ｆへの挿入方向における前方側に形成し、また上記第２、第４の実施形態では、段部４、１５を取付部２Ａ、１３Ｂの取付孔１Ｄ、１１Ｆへの挿入方向における後方側に形成しているが、この段部４、１５は取付部２Ａ、１３Ｂの中心線Ｃ方向中央部にあってもよい。この場合には、段部４、１５の位置で、連結部材２や素材１３の内周部を大径部２Ｄ、１３Ｃとすればよい。また、段部４、１５を例えば取付部２Ａ、１３Ｂの取付孔１Ｄ、１１Ｆへの挿入方向における前方側と後方側の２箇所に設けるなど、複数箇所に形成してもよい。
【００６８】
さらに、これら第１ないし第４の実施形態では、段部４、１５が中心線Ｃを中心として取付部２Ａ、１３Ｂの全周に延びる環状に形成されているが、中心線Ｃから外周面までの半径が拡径部３、１４よりも大径となる段部を、例えば周方向に等間隔をあけて３箇所あるいはそれ以上の箇所に形成して、これらの段部の外周面を摺接させて取付部２Ａ、１３Ｂを取付孔１Ｄ、１１Ｆに挿入した上で、拡径部３、１４を塑性変形させるようにしてもよい。
【００６９】
一方、段部４、１５を取付部２Ａ、１３Ｂの取付孔１Ｄ、１１Ｆへの挿入方向における前方側に形成した第１、第３の実施形態では、この段部４、１５の位置で連結部材２や素材１３の内周部は小径部２Ｃ、１３Ｄとして、上述のように圧入部材を挿入方向に向けて取付部２Ａ、１３Ｂの内周に圧入して圧入部を段部４、１５の手前で止めることにより、拡径部３、１４を塑性変形させるとともに段部４、１５は変形しないようにしているが、こうして段部４、１５が挿入方向前方側に形成された場合でも、第２、第４の実施形態のように段部４、１５の位置で連結部材２や素材１３の内周部を大径部２Ｄ、１３Ｃとし、その手前で圧入部を止めずに内周部を貫通させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１ ヘッド本体
１Ａ 刃部
１Ｂ 係合部
１Ｃ テーパ軸部
１Ｄ、１１Ｆ 取付孔
２、１２ 連結部材
２Ａ、１３Ｂ 取付部
２Ｂ 雄ねじ部
３、１４ 拡径部
４、１５ 段部
１１ ホルダ本体
１１Ａ シャンク部
１１Ｄ テーパ孔部
１３ 連結部材１２の素材
Ｃ 連結部材２、１２および素材１３の取付部２Ａ、１３Ｂの中心線
Ｏ ヘッド本体１の中心線
Ｘ ホルダ本体１１の中心線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、刃部を有する切削ヘッドやこの切削ヘッドを保持するホルダのようなヘッド交換式切削工具の製造方法、およびこれら切削ヘッドとホルダとを連結するための該製造方法に用いられる連結部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このようなヘッド交換式切削工具として、例えば特許文献１には、超硬合金により一体形成された切削ヘッドの後端部に雄ねじ部が形成され、この雄ねじ部を、ホルダに形成された雌ねじ部にねじ込んで連結するようにしたものが提案されている。また、特許文献２には、超硬合金よりなるシャンク部に鋼部がろう付けにより固着され、この鋼部の切削ヘッドが装着される側よりも奥に、切削ヘッドを固定するための雌ねじ部が形成されたものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１６４２３４号公報
【特許文献２】特開２００３−２５１５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されたヘッド交換式切削工具のように、高硬度ではあるものの硬脆材でもある超硬合金よりなる切削ヘッドに雄ねじ部を直接形成したのでは、ねじ山に欠けが生じ易くなってホルダと確実に連結することができない。また、特許文献２のように超硬合金よりなるシャンク部と雌ねじ部が形成された鋼部とをろう付けによって固着したホルダでは、これらシャンク部と鋼部との接合部の強度を確保することが難しく、切削抵抗によって鋼部がシャンク部から外れてしまうおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明の発明者等は、先に特願２０１０−７２７６５や特願２０１０−２１８６４３において、切削ヘッドやホルダのようなヘッド交換式切削工具の超硬合金等の硬質材料によりなる工具本体に、所定の表面粗さの凹凸面のような凹部を内周面に有する取付孔を形成し、この取付孔に、上記硬質材料よりも硬度が低い金属材料よりなる連結部材の円筒状の取付部を挿入し、この取付部の内周部に、該取付部の内径よりも大きな外径の圧入部材を圧入することで取付部を拡径するように塑性変形させ、取付部の外周面を取付孔の内周面と密着させて上記凹部と係合させることにより、これら工具本体と連結部材とを接合することを提案している。
【０００６】
従って、このようなヘッド交換式切削工具では、硬度が低い反面、靱性は高くて欠け難い上記金属材料よりなる連結部材に切削ヘッドやホルダの連結用のネジ部を形成することにより、これら切削ヘッドとホルダとを確実に連結することができる。また、取付部は圧入部材によって拡径するように塑性変形させられて、その外周面が取付孔内周面と密着するとともに凹部と係合させられているので、工具本体と連結部材との接合強度が高く、切削抵抗によってこれら工具本体と連結部材が外れて切削ヘッドが脱落してしまうようなこともない。
【０００７】
ところで、このように切削ヘッドやホルダの工具本体を超硬合金のような粉末焼結材料によって形成する場合、プレス成形等によって成形された粉末素材を焼結する際には著しい収縮が生じ、その収縮率は焼結状態によって変化するとともに、取付孔の内周面に形成される凹部が上述のような凹凸面のときには内周面は無研磨の焼結肌のままとされるため、焼結後の工具本体における取付孔の内径寸法にはある程度の誤差が発生することが避けられない。ところが、その一方で、上述のように連結部材の取付部を塑性変形させて拡径する際の取付孔内周面とのクリアランスは、これが大きすぎると拡径した取付部の外周面が取付孔の内周面に十分に密着せずに必要な接合強度が得られなくなり、逆にクリアランスが小さすぎると工具本体に過大な引張り応力が作用して割れを生じてしまう。
【０００８】
このため、連結部材は取付部の外径が異なるものを複数種用意しておき、焼結後の工具本体における取付孔の内径寸法を１つ１つ、外径の異なるピンゲージを順に取付孔に挿入することによって測定し、最適なクリアランスとなる外径の取付部を有する連結部材を選択して工具本体と接合するようにしなければならない。従って、複数種のピンゲージが必要となるのは勿論のこと、ピンゲージでの測定結果に対応した連結部材を複数種の連結部材の中から間違いなく選んで工具本体の取付孔に挿入しなければならず、作業が繁雑となってしまう。
【０００９】
また、このように取付部が取付孔に挿入された状態で両者の間にクリアランスがあると、このクリアランスの範囲で取付部が取付孔に対して傾いたり偏心したりして挿入されてしまうおそれがある。そして、こうして取付部が傾いたり偏心したりした状態で圧入部材が圧入されて取付部が塑性変形させられると、そのままの状態で取付部外周面が取付孔内周面に密着させられて凹部と係合し、工具本体と連結部材が傾いたり偏心したりした状態で接合されてしまうおそれもある。
【００１０】
本発明は、このような背景の下になされたもので、工具本体と連結部材とを接合する際の作業性の向上を図るとともに、これら工具本体と連結部材とを確実に同軸に接合することが可能なヘッド交換式切削工具の製造方法および該製造方法に用いられる連結部材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】
【００１１】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明のヘッド交換式切削工具の製造方法は、硬質材料よりなる工具本体に形成された内周面に凹部を有する取付孔に、上記硬質材料よりも硬度が低い金属材料よりなる連結部材の円筒状の取付部を挿入し、この取付部のうち該取付部がなす円筒の中心線方向の一部を拡径部として拡径するように塑性変形させ、該拡径部の外周面を上記取付孔の内周面と密着させて上記凹部と係合させることにより、これら工具本体と連結部材とを接合するヘッド交換式切削工具の製造方法において、上記連結部材の取付部のうち上記拡径部を除いた残りの部分に、該拡径部よりも大径で上記取付孔の内周面に摺接可能な外径を有する段部を形成し、この段部を摺接させて上記取付部を上記取付孔に挿入した上で、上記拡径部を塑性変形させることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の連結部材は、このようなヘッド交換式切削工具の製造方法に用いられる連結部材であって、円筒状の取付部を有し、この取付部がなす円筒の中心線方向における一部を拡径部として、この拡径部を除いた残りの部分に、該拡径部よりも大径で上記工具本体の取付孔に摺接可能な外径の段部が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
このようなヘッド交換式切削工具の製造方法および該製造方法に用いられる連結部材においては、この連結部材の取付部の塑性変形させられて拡径する拡径部を除いた残りの部分、すなわち塑性変形させられない部分に、上記拡径部より大径でヘッド交換式切削工具の工具本体とされる切削ヘッドやホルダの取付孔に摺接可能な段部が形成されており、この段部の外径が異なり、かつ拡径部との外径の差は一定とされた複数種の連結部材を用意しておくことにより、ピンゲージ等を要することなく連結部材自体を使用して工具本体の取付孔の内径を確認することができる。
【００１４】
すなわち、段部との外径の差が、取付孔との所定のクリアランスに等しくなるように拡径部の外径を設定しておき、上記複数種の連結部材を例えば外径の小さな順に取付孔に挿入していって、段部が取付孔に引っ掛かって挿入できなくなったときには、その１つ前の連結部材の取付部の外径が取付孔とのクリアランスが最適なものと判断することができる。そこで、この１つ前の連結部材を取付孔に挿入し直して、取付部の内周部に圧入部材を圧入することなどにより拡径部を塑性変形させて拡径すれば、工具本体に割れなどを生じることなく十分な強度で確実に連結部材を接合することが可能となる。
【００１５】
また、この段部の外周面と塑性変形させられる拡径部の外周面、および円筒状の取付部の内周部とを同軸に形成しておけば、段部が取付孔に摺接させられることによって取付部が取付孔とも同軸に位置決めされる。従って、取付孔に外周面が密着して凹部に係合させられる上記取付部の拡径部が傾いたり偏心したりすることもなく、全周に亙って満遍なく均等に取付部を取付孔に接合することができる。
【００１６】
ここで、取付部において上記段部を塑性変形させずに拡径部のみを拡径させるには、一つに、段部を取付部の取付孔への挿入方向における前方側に形成し、この段部を摺接させて取付部を取付孔に挿入した上で、上記拡径部における取付部の内径よりも大きな外径の圧入部材を上記挿入方向に向けて取付部の内周に圧入して段部の手前で止めるようにすればよい。
【００１７】
この場合には、圧入部材が段部の手前で止められるので、取付孔と摺接した段部が拡径して工具本体に割れを生じるようなことはない。また、段部が取付部の挿入方向先端側に形成されているので、段部の外径が取付孔内径より大きな連結部材は初めから段部が引っ掛かって取付部を取付孔に挿入することができず、最適なクリアランスの確認を速やかに行うことができる。
【００１８】
また、他の一つとして、上記段部を取付部の取付孔への挿入方向後方側に形成するとともに、この段部における取付部の内径を上記拡径部における該取付部の内径よりも大きくし、段部を摺接させて取付部を取付孔に挿入した上で、上記拡径部における取付部の内径よりも大きな外径で段部における取付部の内径よりは小さな外径の圧入部材を上記挿入方向に向けて取付部の内周に圧入することにより、上記拡径部を塑性変形させるようにしてもよい。
【００１９】
この場合にも、段部の位置における取付部の内径が、取付部の上記拡径部を塑性変形させる圧入部材の外径より大きくされているので、この段部が塑性変形して拡径することはない。また、段部が取付孔の上記挿入方向後方側すなわち開口部側で該取付孔と摺接して取付部が位置決めされ、この開口部側から圧入部材が圧入されて上記拡径部が拡径させられるので、取付部の傾き等を一層確実に防ぐことができる。
【００２０】
なお、上記工具本体は、先端部に切刃部が形成されるとともに後端部に上記取付孔が形成されたヘッド交換式切削工具の切削ヘッドのヘッド本体であってもよく、また、先端部に上記取付孔が形成されるとともに後端部がシャンク部とされるヘッド交換式切削工具のホルダのホルダ本体であってもよい。勿論、これら切削ヘッドとホルダの双方が上記製造方法によって製造され、また上記連結部材が接合されたものであってもよい。
【００２１】
ただし、これら切削ヘッドとホルダの連結部材を雌雄ねじ部の螺合によって連結する場合には、工具本体が切削ヘッドのヘッド本体のときにはホルダ本体と比べて短いため、連結部材の取付部に工具本体との必要な接合長さを確保しつつ雌ねじ部を形成するのは困難となる。従って、切削ヘッドのヘッド本体に接合される連結部材には、上記取付部よりも後端側に雄ねじ部が形成されるのが望ましく、逆にホルダのホルダ本体に接合される連結部材の内周面には、拡径部が塑性変形させられた後に雌ねじ部が形成されるのが、この雌ねじ部とホルダ本体との同軸性を確保することができて、望ましい。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば、工具本体の取付孔に最適なクリアランスで挿入されて拡径させられる取付部を有する連結部材を、ピンゲージ等を用いることなく、連結部材自体を挿入する操作で判断することができ、連結部材の選択作業が容易となって作業効率の向上を図ることができる。また、取付部を取付孔に確実に同軸に位置決めして拡径させることができるので、製造後のヘッド交換式切削工具における連結部材の接合強度や取付安定性も向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１、第２の実施形態により製造されるヘッド交換式切削工具である切削ヘッドの側面図である。
【図２】図１に示す実施形態の工具本体であるヘッド本体の側断面図である。
【図３】本発明の連結部材の第１の実施形態を示す（ａ）側面図、（ｂ）側断面図である。
【図４】図３に示した第１の実施形態の連結部材を用いた本発明のヘッド交換式切削工具の製造方法の第１の実施形態を説明する（ａ）取付部を挿入した状態の側断面図、（ｂ）連結部材を工具本体に接合した状態を示す側断面図である。
【図５】本発明の連結部材の第２の実施形態を示す（ａ）側面図、（ｂ）側断面図である。
【図６】図５に示した第２の実施形態の連結部材を用いた本発明のヘッド交換式切削工具の製造方法の第２の実施形態を説明する（ａ）取付部を挿入した状態の側断面図、（ｂ）連結部材を工具本体に接合した状態を示す側断面図である。
【図７】本発明の第３、第４の実施形態の工具本体であるホルダ本体の側断面図である。
【図８】本発明の連結部材の第３の実施形態を示す側面図である。
【図９】図８に示した第３の実施形態の連結部材を用いた本発明のヘッド交換式切削工具の製造方法の第３の実施形態を説明する（ａ）取付部を挿入した状態の側断面図、（ｂ）連結部材を工具本体に接合した状態を示す側断面図、（ｃ）取付孔に雌ねじ部を形成した状態を示す側断面図である。
【図１０】本発明の連結部材の第４の実施形態を示す側面図である。
【図１１】図１０に示した第４の実施形態の連結部材を用いた本発明のヘッド交換式切削工具の製造方法の第４の実施形態を説明する（ａ）取付部を挿入した状態の側断面図、（ｂ）連結部材を工具本体に接合した状態を示す側断面図、（ｃ）取付孔に雌ねじ部を形成した状態を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１ないし図４は、本発明の第１の実施形態を示すものであり、この第１の実施形態と後述する第２の実施形態とは、本発明をヘッド交換式切削工具の切削ヘッドの製造方法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とから構成されている。
【００２５】
ヘッド本体１は、図１および図２に示すように先端側（図１〜図１１において共通して左側）から後端側（図１〜図１１において共通して右側）に向けて順に、切刃が形成される刃部１Ａ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１Ｂと、これら刃部１Ａおよび係合部１Ｂ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、ヘッド本体１の中心線Ｏを中心とする円錐台状のテーパ軸部１Ｃとから構成されている。ただし、刃部１Ａにおいて切刃は図示が省略され、さらに図２および図４では係合部１Ｂも図示が略されている。なお、このテーパ軸部１Ｃの外周面が中心線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。
【００２６】
また、テーパ軸部１Ｃの後端面から先端側に向けては、断面が一定の径の円形をなす取付孔１Ｄが、図２に示すように上記中心線Ｏと同軸となるように、該中心線Ｏ方向において刃部１Ａと係合部１Ｂとの境界のあたりまで形成されている。この取付孔１Ｄの内周面は研磨等を施されることなく、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されていて、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）の凹凸面とされ、この内周面自体が取付孔１Ｄの凹部とされている。
【００２７】
連結部材２は、図３（ａ）に示すように先端側に中心線Ｃを中心とした略円筒状の取付部２Ａが形成されるとともに後端側にはこの取付部２Ａよりも大径の雄ねじ部２Ｂが同軸に形成されたものであり、円筒状の取付部２Ａの内周部は図３（ｂ）に示すようにこの雄ねじ部２Ｂをも貫通して連結部材２の後端面に開口させられている。ただし、この連結部材２の内周部は、上記取付部２Ａの部分では内径が小径とされた小径部２Ｃとされるとともに、雄ねじ部２Ｂの部分においてはこれより一段拡径した大径部２Ｄとされている。なお、この雄ねじ部２Ｂの捩れの向きは、当該ヘッド交換式切削工具がエンドミル等の転削工具の場合には、切削加工の際の回転方向に対して反対向きとされる。
【００２８】
そして、取付部２Ａにおいては、その中心線Ｃ方向における一部が塑性変形させられて拡径する拡径部３とされる一方、この拡径部３を除いた残りの部分に、該拡径部３の外径よりも僅かに大径で、ヘッド本体１の上記取付孔１Ｄの内周面に摺接可能な外径を有する段部４が形成されている。ここで、本第１の実施形態では、この段部４は、取付部２Ａを取付孔１Ｄに挿入する際の挿入方向側であるその先端部に形成されている。また、拡径部３から段部４に亙って取付部２Ａ全長で小径部２Ｃの内径は一定とされている。
【００２９】
従って、段部４の外径は取付孔１Ｄの内径と略等しく、嵌め合い公差の範囲で僅かに小さい程度とされる。一方、この段部４を除いた上記拡径部３の外径は、この拡径部３が段部４と略等しい外径となるように塑性変形させられて拡径することにより、その外周面が取付孔１Ｄの内周面に密着したときに、該外周面が上記凹部（凹凸面）と係合して連結部材２が確実にヘッド本体１に接合され、かつヘッド本体１には過大な引張り応力が作用しないように、取付部２Ａを取付孔１Ｄに挿入した際に拡径部３の外周面と取付孔１Ｄの内周面との間に、直径において例えば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内の最適なクリアランスが形成されるように設定されている。
【００３０】
次に、このような連結部材２を用いた本発明のヘッド交換式切削工具（切削ヘッド）の製造方法の第１の実施形態について説明すると、まずヘッド本体１の取付孔１Ｄの設計上の内径に対して、段部３の外径が、この設計上の内径の取付孔１Ｄに摺接可能なものと、これとは僅かの差ずつ大小に異なるものとの複数種の上記構成の連結部材２を用意する。ここで、これらの連結部材２では、いずれも拡径部３の外径が上述のように取付孔１Ｄの内周面との間に最適なクリアランスが形成されるように設定されるので、取付孔１Ｄの内径と略等しい外径とされた段部４に対するこの拡径部３の外径の差は、複数種の連結部材２同士で互いに等しくされている。
【００３１】
そして、これらの連結部材２の取付部２Ａを段部４の外径の小さいものから順に取付孔１Ｄに挿入してゆき、段部４が取付孔１Ｄの開口部に引っ掛かって取付部２Ａを取付孔１Ｄに挿入できなくなったとき、その１つ前の連結部材２が、上述のような最適なクリアランスが取付孔１Ｄの内周面と拡径部３の外周面との間に形成されるものと判断することができる。なお、段部４の外径の大きい連結部材２から順に取付部２Ａを取付孔１Ｄに挿入していってもよいが、その場合には上記最適なクリアランスのものが挿入されるまで、連結部材２の段部４が取付孔１Ｄの開口部に引っ掛かり続けてしまうため、この開口部に欠けを生じたりするおそれがあるので上述のように外径の小さいものから挿入してゆくのが望ましい。
【００３２】
こうして最適なクリアランスが形成される連結部材２が決定したなら、図４（ａ）に示すように取付部２Ａを取付孔１Ｄに挿入して雄ねじ部２Ｂをヘッド本体１のテーパ軸部１Ｃ後端面に当接させる。このとき、段部４は取付孔１Ｄに摺接可能な大きさとされているので、連結部材２はその中心線Ｃがヘッド本体１の中心線Ｏと同軸となるように位置決めされる。なお、こうして取付部２Ａを挿入した状態で、段部４は同図４（ａ）に示すように中心線Ｏ方向においてヘッド本体１の大径の係合部１Ｂの位置に、取付孔１Ｄの底面と間隔をあけて配置される。
【００３３】
しかる後、図示されない圧入部材（パンチ）を後端側から連結部材２の内周部に圧入して拡径部３を塑性変形させて拡径させる。この圧入部材は、その先端部が砲弾状とされるとともに、この先端部に続く圧入部で最大外径となり、その後は後端側に向かうに従い外径が僅かに縮径されるテーパ状とされた軸状のものであり、この圧入部における最大外径は、連結部材２内周部の上記小径部２Ｃの内径よりも例えば直径で０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ大きく、大径部２Ｄの内径よりは僅かに小さくされている。
【００３４】
従って、このような圧入部材を連結部材２の小径部２Ｃに圧入すると、上記圧入部によって取付部２Ａの拡径部３が塑性変形させられて外周側に拡径させられ、これによって拡径部３の外周面が取付孔１Ｄの内周面に密着し、さらにこの内周面に形成された凹部（凹凸面）に倣うように拡径部３の外周面が変形して凹部に喰い込み、図４（ｂ）に示すように連結部材２が切削ヘッド１に接合される。また、このとき拡径部３はヘッド本体１の先端側に向けても塑性変形し、これに伴い取付部２Ａの先端は取付孔１Ｄの孔底側に僅かに押し出される。
【００３５】
ただし、こうして圧入部材によって取付部２Ａを拡径させる際に、取付孔１Ｄの内径と略等しい外径とされて該取付孔１Ｄに摺接可能とされた段部４は拡径しないように、この段部４が取付部２Ａの先端部に形成された第１の本実施形態の連結部材２を用いた製造方法では、圧入部材を、その圧入部がこの段部４に達する手前で圧入を止める。従って、この第１の実施形態の製造方法により製造されたヘッド交換式切削工具（切削ヘッド）では、図４（ｂ）に示すように連結部材２の段部４と拡径した拡径部３との間に、圧入部が段部４の手前で止められることによって拡径部３が拡径しきれなかったことによる凹所５が形成される。
【００３６】
このように連結部材２がヘッド本体１に接合されて製造された切削ヘッドは、例えば後述する第３、第４の実施形態により製造されるヘッド交換式切削工具としてのホルダに、連結部材２の上記雄ねじ部２Ｂがねじ込まれることによって取り付けられ、硬質材料によりなる工具本体としてのヘッド本体１の刃部１Ａに形成された切刃によって被削材を切削してゆく。また、こうして雄ねじ部２Ｂが形成される連結部材２は、ヘッド本体１よりは低硬度で靱性の高い金属材料によって形成されているので、ねじ山に欠けが生じたりすることはない。
【００３７】
そして、上記構成の連結部材２および該連結部材２を用いた製造方法では、この連結部材２自体をピンゲージ等の代わりとして直接ヘッド本体１の取付孔１Ｄの内径を確認することができるので、ヘッド本体１が上述のような硬質の粉末焼結材料によって形成されていて、焼結状態によって取付孔１Ｄの内径に誤差が生じ易い場合であっても、この内径に対して最適なクリアランスを形成する拡径部３を有する連結部材２を確実に選択することができる。
【００３８】
このため、ピンゲージ等を必要とすることが無くなって管理が容易となるのは勿論、上述のような複数種の連結部材２において、その拡径部３および段部４の外径の大きさ順に取付部２Ａを取付孔１Ｄに挿入してゆくようにすることで最適な連結部材２を選択することができ、ピンゲージ等による測定結果に対応した外径の拡径部を有する連結部材を選択するのと比べて、選択作業が容易になって作業効率の向上を図ることができるとともに、連結部材２の選択間違いが生じたりするのも防ぐことができる。
【００３９】
また、連結部材２の取付部２Ａにおける段部４は、切削ヘッド１の取付孔１Ｄに摺接可能な外径とされているので、この段部４と取付部２Ａの拡径部３とを同軸に形成しておけば、取付部２Ａを挿入するだけで取付孔１Ｄに対してもこの拡径部３を同軸に位置決めすることができる。従って、これら取付孔１Ｄと拡径部３との間に、その全周に亙って上記最適なクリアランスを均一に形成することができ、拡径部３を塑性変形させて拡径した際にも取付部２Ａを取付孔１Ｄに全周に亙って満遍なく均等に接合することができるので、製造された切削ヘッドにおける連結部材２の接合強度やホルダへの取付安定性も向上させることができる。
【００４０】
さらに、本実施形態では、この段部４が、取付部２Ａの取付孔１Ｄへの挿入方向側である該取付部２Ａの先端部に形成されており、従って上述のようにこの段部４の外径が異なる複数種の連結部材２の取付部２Ａを順に取付孔１Ｄに挿入してゆく際に、取付部２Ａを取付孔１Ｄに挿入しきらないでも、この先端部の段部４が取付孔１Ｄの開口部に引っ掛かったところで、段部４および拡径部３の外径が最適なクリアランスを形成する外径より大きいことが確認できるので、連結部材２の選択作業を一層効率化することができる。
【００４１】
また、こうして取付部２Ａの先端部に段部４が形成されていても、第１の実施形態の製造方法では、この段部４の手前で圧入部材の圧入部が止められるようにされており、段部４までが拡径してヘッド本体１に過大な引張り応力が作用してしまうようなこともない。さらに、本実施形態では、取付孔１Ｄがヘッド本体１において外径の大きな係合部１Ｂにまで穿設されていて、接合時に取付部２Ａを取付孔１Ｄに挿入したときにはこの係合部１Ｂの位置に段部４が配設されるので、圧入部材の圧入部が万一この段部４にまで達しても、ヘッド本体１に作用する引張り応力をこの大径の係合部１Ｂで受け止めて割れなどが生じるのを防ぐことができる。
【００４２】
ただし、このように段部４を取付部２Ａの挿入方向側の先端部に形成するのに代えて、図５および図６に示す本発明の第２の実施形態の連結部材２および該連結部材２を用いたヘッド交換式切削工具（切削ヘッド）の製造方法の第２の実施形態のように、段部４を取付部２Ａの取付孔１Ｄへの挿入方向後方側の後端部に形成するようにしてもよい。なお、この第２の実施形態において、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。
【００４３】
この第２の実施形態では、図５（ａ）に示すように連結部材２において段部４が雄ねじ部２Ｂの先端側に連続するように形成されており、この段部４よりも先端側の取付部２Ａは先端までが全て拡径部３とされている。また、連結部材２の内周部は、図５（ｂ）に示すようにこの拡径部３までが圧入部材の圧入部外径より小径とされた小径部２Ｃとされ、中心線Ｃ方向において段部４と雄ねじ部２Ｂの内周部は、この圧入部材の圧入部外径より僅かに大径とされた大径部２Ｄとされている。
【００４４】
このような第２の実施形態においても、拡径部３と段部４の外径が異なる複数種の連結部材２を用意しておいて、例えば外径の小さいものから順にその取付部２Ａをヘッド本体１の取付孔１Ｄに挿入してゆき、段部４が取付孔１Ｄの開口部に引っ掛かった連結部材２の１つ前の連結部材２が、取付孔１Ｄとの間に最適なクリアランスを形成するものと判断することができる。従って、第１の実施形態と同様にピンゲージ等を用いることなく、効率的に最適なクリアランス形成する連結部材２を選択することができる。
【００４５】
そして、図６（ａ）に示すようにこの連結部材２の取付部２Ａを取付孔１Ｄに挿入して圧入部材を後端側から連結部材２の内周部に挿入すると、大径部２Ｄが段部４にまで延びているのでこの段部４は拡径することはなく、圧入部が小径部２Ｃに達したところで拡径部３が塑性変形して拡径し、図６（ｂ）に示すようにその外周面が取付孔１Ｄの内周面に密着して凹部と係合する。従って、やはり第１の実施形態と同様にヘッド本体１に過大な引張り応力が作用して割れが生じるのを避けることができる。
【００４６】
また、この第２の実施形態では、こうして段部４が取付部２Ａの後端部に形成されているので、第１の実施形態のように段部４の手前で圧入部が止まるように圧入部材の圧入を制御したりする必要がない。しかも、このように段部４が取付部２Ａの後端部に形成されることによって取付孔１Ｄとはその開口部側で摺接することになり、この段部４の摺接によって位置決めされた取付部２Ａの後端側から圧入部材が圧入されて拡径部３が拡径させられるので、この第２の実施形態においては拡径部３を取付孔１Ｄに対して同軸に維持したまま拡径させ易く、取付部２Ａの傾き等を一層確実に防いで拡径部３をより均等に取付孔１Ｄに接合することが可能となる。
【００４７】
次に、図７ないし図９は本発明の第３の実施形態を示すものであり、また図７、図１０および図１１は本発明の第４の実施形態を示すものであって、これら第３、第４の実施形態は、本発明をヘッド交換式切削工具のホルダの製造方法に適用したものである。このホルダは、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ホルダ本体１１と、このホルダ本体１１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１２とから構成されている。
【００４８】
これら第３、第４の実施形態において、ホルダ本体１１は共通して、図７に示すように中心線Ｘを中心とした外形略多段円柱軸状をなし、後端側の大部分は大径のシャンク部１１Ａとされるとともに先端側はこのシャンク部１１Ａより僅かに小径とされたネック部１１Ｂとされている。また、ホルダ本体１１の先端面からは後端側に向けて順に、面取り部１１Ｃと、後端側に向かうに従い漸次縮径するテーパ孔部１１Ｄと、このテーパ孔部１１Ｄの後端と同径の一定内径とされた収容孔部１１Ｅと、この収容孔部１１Ｅより僅かに小径の一定内径とされた取付孔１１Ｆと、この取付孔１１Ｆよりさらに小径とされてホルダ本体１１の後端面にまで貫通する貫通孔部１１Ｇとが、上記中心線Ｘと同軸となるように形成されている。
【００４９】
このうち、上記テーパ孔部１１Ｄは、例えば第１、第２の実施形態により製造されるヘッド交換式切削工具としての切削ヘッドのヘッド本体１におけるテーパ軸部１Ｃがテーパ嵌合可能とされたものであって、その内周面が上記中心線Ｘに対してなすテーパ角はヘッド本体１のテーパ軸部１Ｃの外周面がその中心線Ｏに対してなすテーパ角と等しくされるとともに、その内径は、このテーパ軸部１Ｃの外周面をテーパ孔部１１Ｄの内周面に密着させて後述するように切削ヘッドをホルダに取り付けた状態で、ヘッド本体１の係合部１Ｂの後端面がホルダ本体１１の先端面と当接するように設定されている。
【００５０】
また、取付孔１１Ｆの内周面は、第１、第２の実施形態の取付孔１Ｄの内周面と同様に研磨等を施されることなく、ホルダ本体１１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されていて、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）の凹凸面とされ、この内周面自体が取付孔１１Ｆの凹部とされている。
【００５１】
このようなホルダ本体１１に取り付けられる連結部材１２は、これら第３、第４の実施形態では図８および図１０に示されるような中心線Ｃを中心とした略多段円筒状をなす連結部材１２の素材１３がホルダ本体１１の先端側から取付孔１１Ｆに挿入されて該ホルダ本体１１に接合された上で、その内周部に図９（ｃ）および図１１（ｃ）に示されるように雌ねじ部１２Ａが形成されたものである。
【００５２】
この連結部材１２の素材１３は、第３、第４の実施形態に共通して図８および図１０に示すように、先端部が上記収容孔部１１Ｅの内径より小径で取付孔１１Ｆの内径より大径の外径を有するとともに中心線Ｃ方向の長さが収容孔部１１Ｅの中心線Ｘ方向の深さよりも小さくされた鍔部１３Ａとされる一方、後端部は中心線Ｃ方向の長さが取付孔１１Ｆの中心線Ｘ方向の深さよりも小さくされた取付部１３Ｂとされている。
【００５３】
そして、この取付部１３Ｂのうち中心線Ｘ方向の一部が取付孔１１Ｆの内径よりも小径の拡径部１４とされるとともに、この拡径部１４を除いた残りの部分に、該拡径部１４よりも大径で取付孔１１Ｆの内周面に摺接可能な外径を有する段部１５が形成されている。なお、これら第３、第４の実施形態においても、段部１５の外径は取付孔１１Ｆの内径と略等しく、嵌め合い公差の範囲で僅かに小さい程度とされる一方、この段部１５に対するこの拡径部１４の外径の差は、直径において例えば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内の一定の差とされる。
【００５４】
このうち、図８に示す第３の実施形態の素材１３では、段部１５が、第１の実施形態と同様に素材１３の取付孔１１Ｆへの挿入方向前方側である取付部１３Ｂの中心線Ｃ方向後端部に形成されていて、この段部１５と鍔部１３Ａとの間の取付部１３Ｂ部分が拡径部１４とされている。また、素材１３の内周部は、中心線Ｃ方向において鍔部１３Ａの部分が大径部１３Ｃとされるとともに取付部１３Ｂ部分全体が大径部１３Ｃよりも小さな一定内径の小径部１３Ｄとされている。
【００５５】
一方、図１０に示す第４の実施形態の素材１３では、段部１５は、第２の実施形態と同様に素材１３の取付孔１１Ｆへの挿入方向後方側である取付部１３Ｂの中心線Ｃ方向先端部に鍔部１３Ａから連続するように形成されていて、この段部１５から後端側（挿入方向前方側）の取付部１３Ｂ全体が拡径部１４とされている。また、この第４の実施形態の素材１３の内周部は、中心線Ｃ方向において鍔部１３Ａから段部１５までの部分が大径部１３Ｃとされ、これよりも後端側の拡径部１４部分が大径部１３Ｃよりも小さな一定内径の小径部１３Ｄとされている。
【００５６】
このような第３、第４の実施形態の連結部材１２を用いた本発明のヘッド交換式切削工具（ホルダ）の製造方法の第３、第４の実施形態でも、まずホルダ本体１１の取付孔１１Ｆの設計上の内径に対して、段部１５の外径が摺接可能な寸法のものと、これとは僅かの差ずつ大小に異なる外径のものとの複数種の連結部材１２の素材１３を用意する。なお、これらの素材１３においても、段部１５に対する拡径部１４の外径差は上記範囲内で互いに等しくされる。
【００５７】
そして、これらの連結部材１２の素材１３における取付部１３Ｂを、例えば段部１５の外径の小さいものから順に取付孔１１Ｆに挿入してゆき、段部１５が取付孔１１Ｆの開口部に引っ掛かって取付部１３Ｂを取付孔１１Ｆに挿入できなくなったとき、その１つ前の連結部材１２の素材１３が、取付孔１１Ｆの内周面と拡径部１４の外周面との間に最適なクリアランスを形成するものと判断して、図９（ａ）および図１１（ａ）に示すようにこの素材１３の取付部１３Ｂを取付孔１１Ｆに挿入するとともに鍔部１３Ａを収容孔部１１Ｅの孔底に当接させて収容し、素材１３の内周部に圧入部材（パンチ）を圧入する。
【００５８】
この圧入部材も、第１、第２の実施形態と同様に、その先端側の圧入部が最大外径となるようにされた軸状のものであって、この最大外径は連結部材１２内周部の上記小径部１３Ｄの内径よりも例えば直径で０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ大きく、大径部１３Ｃの内径よりは僅かに小さくされており、このような圧入部材を圧入することによって素材１３の拡径部１４が拡径し、その外周面が取付孔１１Ｆの内周面に密着して凹部と係合し、図９（ｂ）および図１１（ｂ）に示すように素材１３がホルダ本体１１に接合される。
【００５９】
ここで、図９に示した第３の実施形態では、第１の実施形態と同様に圧入部材の圧入部が素材１３の取付部１３Ｂ後端部の段部１５に達する手前で止まるように圧入が制御され、これによって段部１５と拡径した拡径部１４との間には凹所１６が形成される。一方、図１１に示した第４の実施形態では、このような制御は行わずに、圧入部材が取付孔１１Ｆの孔底に衝突しない範囲で圧入部が素材１３の取付部１３Ｂ後端側の拡径部１４略全体を拡径させるようにすればよい。
【００６０】
こうして素材１３が接合された後に、図９（ｃ）および図１１（ｃ）に示すように素材１３の内周部に上記雌ねじ部１２Ａを形成することにより、この素材１３をホルダ側の連結部材１２として、第１、第２の実施形態により製造された切削ヘッドの連結部材２と雌雄ねじ部２Ｂ、１２Ａの螺合によって連結可能なホルダを製造することができる。なお、このように連結部材２、１２の連結によって切削ヘッドがホルダに取り付けられる際には、上述のようにヘッド本体１のテーパ軸部１Ｃがホルダ本体１１のテーパ孔部１１Ｄに密着するとともに係合部１Ｂ後端面がホルダ本体１１先端面と当接した状態とされる。
【００６１】
従って、このような第３、第４の実施形態においても、第１、第２の実施形態と同様に雌ねじ部１２Ａは靱性の高い連結部材１２に形成されるので、ねじ山に欠けが生じたりすることはない。その一方で、ホルダ本体１１は高硬度で剛性の高い超硬合金等の硬質材料により形成されるため、切削ヘッドを強固に支持して安定した切削加工を促すことが可能となる。
【００６２】
そして、このホルダ本体１に接合される連結部材１２は、上記複数種の素材１３のうちから拡径部１４と取付孔１１Ｆとのクリアランスが最適なものが、この素材１３自体の取付部１３Ｂを取付孔１１Ｆに挿入することによって選択されてホルダ本体１１に接合され、この素材１３に雌ねじ部１２Ａを形成したものであるので、ピンゲージ等が不要となるとともに選択作業の効率化を図ることができる。また、段部１５が取付孔１１Ｆに摺接することによって拡径部１４と取付孔１１Ｆとの同軸性も確保することができて、上記クリアランスを取付孔１１Ｆと拡径部１４との間に全周に亙って均一に形成することができ、従って拡径部１４を塑性変形させて拡径したときにもその外周面を均等に取付孔１１Ｆの内周面に密着させて凹部と係合させ、安定的な接合を図ることができる。
【００６３】
さらに、素材１３の取付孔１１Ｆへの挿入方向前方側である取付部１３Ｂの後端側に段部１５が形成された第３の実施形態では、第１の実施形態と同様にこの段部１５から取付部１３Ｂが取付孔１１Ｆに挿入されるので、段部１５が取付孔１１Ｆに摺接可能か否かを速やかに確認することができる。一方、段部１５が上記挿入方向の後方側である取付部１３Ｂの先端側に形成された第４の実施形態では、第３の実施形態のように段部１５の手前で圧入部が止まるように制御したりする必要がなく、しかも拡径部１４と取付孔１１Ｆとの同軸性を維持したまま拡径部１４を拡径させ易くて一層均等に取付孔１Ｆに接合することが可能となる。
【００６４】
なお、これら第１ないし第４の実施形態では、第１、第２の実施形態の連結部材２のように切削ヘッド側に雄ねじ部２Ｂを、また第３、第４の実施形態のようにホルダ側に雌ねじ部１２Ａを形成しているが、これらは逆であってもよい。ただし、通常、切削ヘッドのヘッド本体１はホルダ本体１１よりも中心線Ｏ方向の長さが短く、そのようなヘッド本体１に、必要な接合長さを確保しつつ連結部材を接合した上で雌ねじ部を形成するのは困難であり、特に第１、第２の実施形態における切削ヘッドのようにヘッド本体１に形成された小径のテーパ軸部１Ｃに取付孔１Ｄが形成されている場合には、この取付孔１Ｄに接合される連結部材の内周部に雌ねじ部を形成するのは一層困難となるため、上記実施形態のように切削ヘッド側に雄ねじ部２Ｂを、従ってホルダ側に雌ねじ部１２Ａを形成するのが望ましい。
【００６５】
さらに、こうしてホルダ側に雌ねじ部１２Ａを形成する場合には、上記第３、第４の実施形態の製造方法のように連結部材１２の素材１３において拡径部１４を塑性変形させて拡径した後に、この素材１３の内周部に雌ねじ部１２Ａを形成して連結部材１２とするのが望ましい。これにより、ホルダ本体１１の中心線Ｘを基準としてこの雌ねじ部１２Ａを形成することが可能となって、該雌ねじ部１２Ａをシャンク部１１Ａやテーパ孔部１１Ｄと精度よく同軸に形成することができる。
【００６６】
また、こうして形成される雌ねじ部１２Ａは、図９（ｃ）や図１１（ｃ）に示したように連結部材１２の素材１３における拡径部１４が拡径させられて取付孔１１Ｆの内周面に密着した範囲と、中心線Ｘ方向において重なり合うようにされるのが望ましく、これにより、取付孔１１Ｆの内周面に形成された凹部（凹凸面）と係合した連結部材１２の直ぐ内周側で、切削ヘッドの雄ねじ部２Ｂに作用する切削力を受け止めることができる。そして、このように雌ねじ部１２Ａを形成するためにも、該雌ねじ部１２Ａは素材１３における拡径部１４を塑性変形させて拡径した後に形成されるのが望ましい。
【００６７】
なお、上記第１、第３の実施形態では、段部４、１５を取付部２Ａ、１３Ｂの取付孔１Ｄ、１１Ｆへの挿入方向における前方側に形成し、また上記第２、第４の実施形態では、段部４、１５を取付部２Ａ、１３Ｂの取付孔１Ｄ、１１Ｆへの挿入方向における後方側に形成しているが、この段部４、１５は取付部２Ａ、１３Ｂの中心線Ｃ方向中央部にあってもよい。この場合には、段部４、１５の位置で、連結部材２や素材１３の内周部を大径部２Ｄ、１３Ｃとすればよい。また、段部４、１５を例えば取付部２Ａ、１３Ｂの取付孔１Ｄ、１１Ｆへの挿入方向における前方側と後方側の２箇所に設けるなど、複数箇所に形成してもよい。
【００６８】
さらに、これら第１ないし第４の実施形態では、段部４、１５が中心線Ｃを中心として取付部２Ａ、１３Ｂの全周に延びる環状に形成されているが、中心線Ｃから外周面までの半径が拡径部３、１４よりも大径となる段部を、例えば周方向に等間隔をあけて３箇所あるいはそれ以上の箇所に形成して、これらの段部の外周面を摺接させて取付部２Ａ、１３Ｂを取付孔１Ｄ、１１Ｆに挿入した上で、拡径部３、１４を塑性変形させるようにしてもよい。
【００６９】
一方、段部４、１５を取付部２Ａ、１３Ｂの取付孔１Ｄ、１１Ｆへの挿入方向における前方側に形成した第１、第３の実施形態では、この段部４、１５の位置で連結部材２や素材１３の内周部は小径部２Ｃ、１３Ｄとして、上述のように圧入部材を挿入方向に向けて取付部２Ａ、１３Ｂの内周に圧入して圧入部を段部４、１５の手前で止めることにより、拡径部３、１４を塑性変形させるとともに段部４、１５は変形しないようにしているが、こうして段部４、１５が挿入方向前方側に形成された場合でも、第２、第４の実施形態のように段部４、１５の位置で連結部材２や素材１３の内周部を大径部２Ｄ、１３Ｃとし、その手前で圧入部を止めずに内周部を貫通させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１ ヘッド本体
１Ａ 刃部
１Ｂ 係合部
１Ｃ テーパ軸部
１Ｄ、１１Ｆ 取付孔
２、１２ 連結部材
２Ａ、１３Ｂ 取付部
２Ｂ 雄ねじ部
３、１４ 拡径部
４、１５ 段部
１１ ホルダ本体
１１Ａ シャンク部
１１Ｄ テーパ孔部
１３ 連結部材１２の素材
Ｃ 連結部材２、１２および素材１３の取付部２Ａ、１３Ｂの中心線
Ｏ ヘッド本体１の中心線
Ｘ ホルダ本体１１の中心線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬質材料よりなる工具本体に形成された内周面に凹部を有する取付孔に、上記硬質材料よりも硬度が低い金属材料よりなる連結部材の円筒状の取付部を挿入し、この取付部のうち該取付部がなす円筒の中心線方向の一部を拡径部として拡径するように塑性変形させ、該拡径部の外周面を上記取付孔の内周面と密着させて上記凹部と係合させることにより、これら工具本体と連結部材とを接合するヘッド交換式切削工具の製造方法において、上記連結部材の取付部のうち上記拡径部を除いた残りの部分に、該拡径部よりも大径で上記取付孔の内周面に摺接可能な外径を有する段部を形成し、この段部を摺接させて上記取付部を上記取付孔に挿入した上で、上記拡径部を塑性変形させることを特徴とするヘッド交換式切削工具の製造方法。
【請求項２】
上記段部を上記取付部の上記取付孔への挿入方向における前方側に形成し、この段部を摺接させて上記取付部を上記取付孔に挿入した上で、上記拡径部における上記取付部の内径よりも大きな外径の圧入部材を上記挿入方向に向けて上記取付部の内周に圧入して上記段部の手前で止めることにより、上記拡径部を塑性変形させることを特徴とする請求項１に記載のヘッド交換式切削工具の製造方法。
【請求項３】
上記段部を上記取付部の上記取付孔への挿入方向後方側に形成するとともに、この段部における上記取付部の内径を上記拡径部における該取付部の内径よりも大きくし、上記段部を摺接させて上記取付部を上記取付孔に挿入した上で、上記拡径部における上記取付部の内径よりも大きな外径で上記段部における上記取付部の内径よりは小さな外径の圧入部材を上記挿入方向に向けて上記取付部の内周に圧入することにより、上記拡径部を塑性変形させることを特徴とする請求項１に記載のヘッド交換式切削工具の製造方法。
【請求項４】
上記工具本体は、先端部に切刃部が形成されるとともに後端部に上記取付孔が形成されたヘッド交換式切削工具の切削ヘッドのヘッド本体であり、上記連結部材には、上記取付部よりも後端側に雄ねじ部が形成され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ヘッド交換式切削工具の製造方法。
【請求項５】
上記工具本体は、先端部に上記取付孔が形成されるとともに後端部がシャンク部とされるヘッド交換式切削工具のホルダのホルダ本体であり、上記連結部材の内周部には、上記拡径部が塑性変形させられた後に雌ねじ部が形成され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ヘッド交換式切削工具の製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載のヘッド交換式切削工具の製造方法に用いられる連結部材であって、円筒状の取付部を有し、この取付部がなす円筒の中心線方向における一部を拡径部として、この拡径部を除いた残りの部分に、該拡径部よりも大径で上記工具本体の取付孔に摺接可能な外径の段部が形成されていることを特徴とする連結部材。
【請求項１】
硬質材料よりなる工具本体に形成された内周面に凹部を有する取付孔に、上記硬質材料よりも硬度が低い金属材料よりなる連結部材の円筒状の取付部を挿入し、この取付部のうち該取付部がなす円筒の中心線方向の一部を拡径部として拡径するように塑性変形させ、該拡径部の外周面を上記取付孔の内周面と密着させて上記凹部と係合させることにより、これら工具本体と連結部材とを接合するヘッド交換式切削工具の製造方法において、上記連結部材の取付部のうち上記拡径部を除いた残りの部分に、該拡径部よりも大径で上記取付孔の内周面に摺接可能な外径を有する段部を形成し、この段部を摺接させて上記取付部を上記取付孔に挿入した上で、上記拡径部を塑性変形させることを特徴とするヘッド交換式切削工具の製造方法。
【請求項２】
上記段部を上記取付部の上記取付孔への挿入方向における前方側に形成し、この段部を摺接させて上記取付部を上記取付孔に挿入した上で、上記拡径部における上記取付部の内径よりも大きな外径の圧入部材を上記挿入方向に向けて上記取付部の内周に圧入して上記段部の手前で止めることにより、上記拡径部を塑性変形させることを特徴とする請求項１に記載のヘッド交換式切削工具の製造方法。
【請求項３】
上記段部を上記取付部の上記取付孔への挿入方向後方側に形成するとともに、この段部における上記取付部の内径を上記拡径部における該取付部の内径よりも大きくし、上記段部を摺接させて上記取付部を上記取付孔に挿入した上で、上記拡径部における上記取付部の内径よりも大きな外径で上記段部における上記取付部の内径よりは小さな外径の圧入部材を上記挿入方向に向けて上記取付部の内周に圧入することにより、上記拡径部を塑性変形させることを特徴とする請求項１に記載のヘッド交換式切削工具の製造方法。
【請求項４】
上記工具本体は、先端部に切刃部が形成されるとともに後端部に上記取付孔が形成されたヘッド交換式切削工具の切削ヘッドのヘッド本体であり、上記連結部材には、上記取付部よりも後端側に雄ねじ部が形成され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ヘッド交換式切削工具の製造方法。
【請求項５】
上記工具本体は、先端部に上記取付孔が形成されるとともに後端部がシャンク部とされるヘッド交換式切削工具のホルダのホルダ本体であり、上記連結部材の内周部には、上記拡径部が塑性変形させられた後に雌ねじ部が形成され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ヘッド交換式切削工具の製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載のヘッド交換式切削工具の製造方法に用いられる連結部材であって、円筒状の取付部を有し、この取付部がなす円筒の中心線方向における一部を拡径部として、この拡径部を除いた残りの部分に、該拡径部よりも大径で上記工具本体の取付孔に摺接可能な外径の段部が形成されていることを特徴とする連結部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２０６１８０（Ｐ２０１２−２０６１８０Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７１３６５（Ｐ２０１１−７１３６５）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【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２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【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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