ヘッド交換式切削工具
【課題】切削ヘッドがホルダに強くねじ込まれたり取付孔に強固に締め付けられたりしても、切削ヘッドを容易に取り外して交換可能とする。
【解決手段】ホルダ１０を貫通する取付孔１１に、先端部に切刃３を備えた切削ヘッド１を、その後端部を取付孔１１の一端側開口部に挿入させ、この後端部に形成されたネジ部６を、取付孔１１の一端側開口部よりも他端側に収容された中間部材１４に螺着させて着脱可能に取り付け、切削ヘッド１の後端部外周面と取付孔１１の一端側開口部の内周面とを、取付孔１１の他端側に向かうに従い漸次縮径する互いに密着可能な取付孔中心線Ｏを中心とした円錐面状とするとともに、中間部材１４は、取付孔中心線Ｏ方向に進退自在、かつ取付孔中心線Ｏ回りの回転を拘束して、この中間部材１４に、頭部１５Ｂを有して取付孔１１の他端側から挿入される取付ボルト１５を螺着させる。
【解決手段】ホルダ１０を貫通する取付孔１１に、先端部に切刃３を備えた切削ヘッド１を、その後端部を取付孔１１の一端側開口部に挿入させ、この後端部に形成されたネジ部６を、取付孔１１の一端側開口部よりも他端側に収容された中間部材１４に螺着させて着脱可能に取り付け、切削ヘッド１の後端部外周面と取付孔１１の一端側開口部の内周面とを、取付孔１１の他端側に向かうに従い漸次縮径する互いに密着可能な取付孔中心線Ｏを中心とした円錐面状とするとともに、中間部材１４は、取付孔中心線Ｏ方向に進退自在、かつ取付孔中心線Ｏ回りの回転を拘束して、この中間部材１４に、頭部１５Ｂを有して取付孔１１の他端側から挿入される取付ボルト１５を螺着させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、取付孔が形成されたホルダに切刃を備えた切削ヘッドが着脱可能に装着されたヘッド交換式切削工具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は、例えば特許文献１−３などに、取付孔が形成されたホルダに、先端部に切刃を備えた切削ヘッドがその後端部を上記取付孔の一端側開口部に挿入させて装着されたものが提案されている。ここで、これら特許文献１−３に記載のヘッド交換式切削工具においては、切削ヘッドの後端部外周面と取付孔の一端側開口部の内周面とが、取付孔の他端側（ホルダの後端側）に向かうに従い漸次縮径する互いに密着可能な取付孔の中心線を中心とした円錐面状とされている。
【０００３】
このうち、特許文献１記載の切削工具では、円錐面状とされた切削ヘッド後端部外周面のさらに後端側には雄ネジ部が形成されるとともに、取付穴内周面のさらに他端側には雌ネジ部が形成されており、また特許文献２に記載の切削工具では、切削ヘッド後端部に雌ネジ部が、取付孔には他端側から雄ネジ部が形成されたボルトが挿入されていて、いずれもこれら雌雄ネジ部を螺着して切削ヘッドをねじ込むことにより、円錐面状とされた上記内外周面が密着してテーパ嵌合により切削ヘッドがホルダ先端部に取り付けられる。
【０００４】
一方、特許文献３に記載の切削工具では、取付孔の円錐面状とされた内周面の他端側に引込部材が収容されて切削ヘッドの後端のフック部と連結され、これら切削ヘッドと引込部材を回転させることにより、引込部材後端部に形成された雄ネジ部が取付孔に形成された雌ネジ部にねじ込まれて、円錐面状とされた切削ヘッドの後端部外周面と取付孔の内周面が密着し、やはりテーパ嵌合により切削ヘッドがホルダ先端部に固定されるようになされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１６４２３４号公報
【特許文献２】米国特許第６３９４７１１号明細書
【特許文献３】特開２００４−９８２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなヘッド交換式切削工具では、これが取付孔の中心線回りに回転させられることによって上記切刃により切削を行う、エンドミル等の転削工具であっても、通常は切削時に切削ヘッドに作用する切削力によって雌雄ネジ部が締まる方向に工具が回転して切削を行うようになされているため、これら雌雄ネジ部が緩むことはない。ところが、例えば刃先の欠損等によって予想以上の切削力が切削ヘッドに作用すると、雌雄ネジ部が逆にきつく締まりすぎてしまい、欠損等が生じた切削ヘッドを交換するためにネジを緩めることが困難となるおそれがある。
【０００７】
また、このようなヘッド交換式切削工具では、切刃により被削材を切削する切削ヘッドは超硬合金のような硬質材料によって形成するとともに、ホルダは比較的安価でネジ部などを成形しやすい合金鋼等の鋼材によって形成するのが一般的であるが、このような切削ヘッドとホルダの材質の組み合わせの場合、ホルダの方が熱膨張率が高くなるため、切削中に切削熱によって工具が高温になると、ホルダが切削ヘッドよりも大きく膨張してテーパ嵌合の圧力が低下し、その結果、切削ヘッドがねじ込まれる方向に回転して雌雄ネジ部がさらに締め込まれることになる。そして、切削が終了して工具の温度が下がると、ホルダが切削ヘッドよりも大きく収縮するため、テーパ嵌合の圧力が高くなって切削ヘッドが取付孔に強固に締め付けられてしまい、やはり切削ヘッドを取り外すことが困難となってしまう。
【０００８】
本発明は、このような背景の下になされたもので、切削ヘッドのネジ部がホルダ側のネジ部に強くねじ込まれたり、切削ヘッドが取付孔に強固に締め付けられたりしても、この切削ヘッドを容易に取り外して交換することが可能なヘッド交換式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】
【０００９】
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、ホルダを貫通するように形成された取付孔に、先端部に切刃を備えた切削ヘッドが、その後端部を上記取付孔の一端側開口部に挿入させるとともに、この後端部に形成されたネジ部を、上記取付孔の上記一端側開口部よりも他端側に収容された中間部材に螺着させて着脱可能に取り付けられたヘッド交換式切削工具であって、上記切削ヘッドの後端部外周面と上記取付孔の一端側開口部の内周面とは、該取付孔の他端側に向かうに従い漸次縮径する互いに密着可能な取付孔中心線を中心とした円錐面状とされるとともに、上記中間部材は、上記取付孔中心線方向に進退自在、かつ該取付孔中心線回りの回転が拘束されており、この中間部材には、頭部を有して上記取付孔の他端側から挿入された取付ボルトが螺着させられていることを特徴とする。
【００１０】
このように構成されたヘッド交換式切削工具では、上記中間部材が取付孔の中心線方向には進退自在、かつこの中心線回りの回転は拘束されて取付孔に収容されており、この中間部材に、頭部を有して取付孔の他端側から挿入された取付ボルトを螺着させることにより、中間部材は取付ボルトに締め付けられてホルダの取付孔内に固定される。そこで、取付孔の一端側開口部に切削ヘッドの後端部を挿入して、この後端部に形成されたネジ部を中間部材に螺着させてねじ込むことにより、互いに密着可能な円錐面状とされた切削ヘッドの後端部外周面と取付孔の一端側開口部の内周面とがテーパ嵌合し、切削ヘッドがホルダに固定されて切削工具が構成される。
【００１１】
そして、こうして構成されたヘッド交換式切削工具によって切削を行ったときに、切削ヘッドのネジ部が中間部材に強くねじ込まれたり、あるいは切削ヘッドとホルダとの熱膨張率の差によって切削ヘッド後端部が取付孔に締め付けられたりして、切削ヘッドの取り外しが困難となったときには、上記取付ボルトを中間部材との螺着が緩む方向に回転させることにより、中間部材を切削ヘッドごと取付孔の一端側に押し出して移動させ、テーパ嵌合を解いて切削ヘッドを取り外すことが可能となる。
【００１２】
また、このテーパ嵌合が強すぎて取付ボルトを回転させただけでは解けないときには、取付ボルトを緩める方向に回転させると逆にその頭部が取付孔の他端側から突出することになるので、この頭部をハンマ等で叩いたりすることによって取付ボルトおよび中間部材を介して切削ヘッドに取付孔一端側に向けた衝撃を与えることにより、テーパ嵌合を解除して切削ヘッドを突出させ、取り外しすることもできる。そして、このときには、取付ボルトの頭部が取付孔の他端側開口部周縁のホルダの端面に当接することにより、切削ヘッドの突出が制限されるので、切削ヘッドが勢いよく飛び出して周囲に当たったりするのを防止することもできる。
【００１３】
ここで、上記取付ボルトの頭部における上記取付孔の一端側を向く端面と上記取付孔の他端側開口部の内周面とを、該取付孔の一端側に向かうに従い漸次縮径する互いに密着可能な上記取付孔中心線を中心とした円錐面状とすることにより、中間部材を取付ボルトによって取り付けるときにはこれらの円錐面が密着して、切削ヘッドおよび取付孔と同様のテーパ嵌合によって中間部材および取付ボルトが固定されるので、取付安定性を向上させることができる。ただし、切削ヘッドを取り外す際に、より小さな力で取付ボルトを緩めて中間部材および切削ヘッドを移動させるには、これら取付ボルトの頭部端面と取付孔の他端側開口部の内周面が上記取付孔中心線に対してなす傾斜角は、上記切削ヘッドの後端部外周面と上記取付孔の一端側開口部の内周面が上記取付孔中心線に対してなす傾斜角よりも大きくされていることが望ましい。
【００１４】
また、このように取付ボルトの頭部端面と取付孔の他端側開口部の内周面が上記取付孔中心線に対してなす傾斜角が、上記切削ヘッドの後端部外周面と上記取付孔の一端側開口部の内周面が上記取付孔中心線に対してなす傾斜角よりも大きくされている場合に、上記切削ヘッドの後端部外周面と上記取付孔の一端側開口部の内周面が上記取付孔中心線に対してなす傾斜角は２°〜３０°の範囲とされるとともに、上記取付ボルトの頭部における上記取付孔の一端側を向く端面と上記取付孔の他端側開口部の内周面が上記取付孔中心線に対してなす傾斜角は２０°〜９０°未満の範囲とされているのが望ましく、この取付ボルトの頭部外周面と取付孔の他端側開口部の内周面がなす傾斜角が２０°未満であると、これら頭部外周面と取付孔内周面とのテーパ嵌合が強くなりすぎて、切削ヘッドを取り外す際に取付ボルトを回転させること自体が困難となるおそれが生じる。さらに、切削ヘッドの後端部外周面と取付孔の一端側開口部の内周面がなす傾斜角が２°未満であると、テーパ嵌合が強くなりすぎて切削ヘッドを取り外すのが一層困難となるおそれが生じる一方、逆にこの傾斜角が３０°を上回ると、テーパ嵌合が不十分となって切削ヘッドを強固に取り付けることができなくなるおそれが生じる。
【００１５】
一方、上記取付ボルトの頭部における上記取付孔の一端側を向く端面と、この端面に対向する上記取付孔の他端側開口部周縁における上記ホルダの端面とは、上述のような円錐面状に形成されることなく、上記取付孔中心線に垂直な平面、すなわち上記傾斜角が９０°とされて、互いに密着可能とされていてもよい。この場合には、取付ボルトの頭部と取付孔の他端側開口部とがテーパ嵌合することがないので、一層小さな力で取付ボルトを回転させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明によれば、切削ヘッドに予想以上の切削力が作用してそのネジ部がホルダ側のネジ部に強くねじ込まれたり、あるいは熱膨張率の際によって切削終了後に切削ヘッドが取付孔に強固に締め付けられたりしても、取付ボルトを回転させ、あるいは取付ボルトおよび中間部材を介して切削ヘッドに衝撃を与えることにより、切削ヘッドを容易に取り外すことが可能となり、この切削ヘッドの交換に要する労力や時間の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態を示す側面図である。
【図２】図１に示す実施形態の側断面図である。
【図３】（ａ）は図１におけるＺＺ断面図、（ｂ）は図１に示す実施形態における中間部材の斜視図である。
【図４】図１に示す実施形態の変形例を示す図であって、（ａ）は図１におけるＺＺ断面図に相当する図、（ｂ）はこの変形例における中間部材の斜視図である。
【図５】図１に示す実施形態の他の変形例を示す図であって、（ａ）は図１におけるＺＺ断面図に相当する図、（ｂ）はこの他の変形例における中間部材の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１ないし図３は、本発明の一実施形態を示すものである。本実施形態において、切削ヘッド１は、軸線Ｃを中心とした軸状をなし、その先端部（図１および図２において左側部分）は外径の大きな切刃部２とされて切刃３が形成されるとともに、この切刃部２の後端側（図１および図２において右側）の外周面には、スパナ等の作業用工具が係合させられる軸線Ｃに平行な平面状の切欠面４が、周方向に等間隔をあけて少なくとも一対形成されている。なお、本実施形態における切刃３は、軸線Ｃ回りの回転軌跡が半球状をなすボールエンドミル状の切刃とされているが、スクエアエンドミル状の切刃やラジアスエンドミル状の切刃とされていてもよい。
【００１９】
一方、切削ヘッド１の後端部には、後端側に向けて順に、切刃部２後端から軸線Ｃに垂直な段差面を介して径方向に一段縮径した位置から後端側に向かうに従い外周面が漸次縮径するように形成された軸線Ｃを中心とする円錐台状のテーパ部５と、このテーパ部５の後端の外径よりもさらに一段小さな径を有するやはり軸線Ｃを中心としたネジ部６とが設けられている。ここで、テーパ部５の外周面が軸線Ｃに対してなす傾斜角αは、２°〜３０°の範囲とされるのが望ましく、より望ましくは２°〜２０°の範囲であって、本実施形態では４°程度とされている。
【００２０】
また、ネジ部６は雄ネジ部であって、軸線Ｏ方向にテーパ部５よりも短い長さで後端側に延びるようにされている。ここで、このネジ部６は、例えば切削ヘッド１全体を超硬合金等やサーメット、セラミックス、高速度工具鋼等の硬質材料によって形成しておいて、その後端部に放電加工等を施すことにより、切刃部２やテーパ部５と一体に形成されたものであってもよいが、例えば切削ヘッド１の切刃部２およびテーパ部５は超硬合金等の上記硬質材料によって切削ヘッド本体として一体に形成しておき、これに、ネジ部６が形成される鋼材等の切削ヘッド本体よりも軟質な金属材料からなる連結部材を連結することにより、切削ヘッド１に設けられたものとされていてもよい。
【００２１】
さらに、このような連結部材を切削ヘッド本体に連結するには、ろう付け等により接合することも可能であるが、例えば切削ヘッド本体に、そのテーパ部５の後端面から先端側に向けて軸線Ｃに沿った連結孔を形成するとともに、ネジ部６の先端側にはこの連結孔に挿入される先端軸部を形成して、ネジ部６の後端からこの先端軸部に亙ってその中心線に沿うように孔部を形成し、さらに連結孔の内周面には、上記中心線方向において上記孔部が形成された範囲に凹部を形成して、上記連結部材を、上記先端軸部の外周部が上記連結孔の内周面に密着するとともに、この外周部の一部が突出して上記凹部に嵌入されることにより、上記切削ヘッド本体と連結するようにしてもよい。この場合において、上記凹部には、上記中心線方向の先端側を向く壁部と、該中心線回りの周方向を向く壁部とのうち、少なくとも一つが形成されているのが望ましく、例えば上記連結孔に、上記中心線方向に延びる平面状の壁面を形成して、この壁面が上記凹部における上記中心線回りの周方向を向く壁部とされていてもよい。
【００２２】
また、連結部材に、ネジ部６から上記先端軸部に亙って該先端軸部の中心線に沿うように孔部を形成するとともに、上記連結孔の内周面には、上記中心線方向において上記孔部が形成された範囲に例えば最大高さ粗さＲｚが５μｍ以上２００μｍ以下の凹凸面を形成し、上記連結部材を、上記先端軸部の外周部が上記連結孔の内周面に密着するとともに、この外周部の一部が上記凹凸面に沿うように塑性変形させられることにより、上記切削ヘッド本体と連結されていてもよい。なお、これらのように連結部材の先端軸部の外周部を連結孔の内周部に密着させるとともに、この外周部の一部を上記凹部に嵌入したり、外周部の一部を上記凹凸面に沿うように塑性変形させるには、先端軸部を連結孔に挿入しておいて連結部材の孔部に、その内径よりも外径の大きなパンチ（棒状部材）を圧入して連結部材を拡径させるように塑性変形させればよい。
【００２３】
このように構成された切削ヘッド１が取り付けられるホルダ１０は、本実施形態では切削ヘッド１の切刃部２よりは軟質な合金鋼等の鋼材により形成されて概略円筒状をなしており、その内周部が、切削ヘッド１の上記後端部が挿入される取付孔１１とされている。すなわち、この取付孔１１は、その一端側（図１および図２において左側）開口部の内周面が、この取付孔１１の中心線（ホルダ１０がなす円筒の中心線）である取付孔中心線Ｏを中心として、他端側（図１および図２において右側）に向かうに従いその内径が漸次縮径する凹円錐面状のテーパ孔部１２とされ、このテーパ孔部１２の内周面が取付孔中心線Ｏに対してなす傾斜角は上記傾斜角αと等しくされている。なお、ホルダ１０は切削ヘッド１と同等の硬度を有する超硬合金等の硬質材料によって形成されていてもよい。
【００２４】
また、取付孔１１において、このテーパ孔部１２の他端側には収容孔部１３が形成されていて、この収容孔部１３には中間部材１４が収容されている。この収容孔部１３は、その一端側が、切削ヘッド１の上記ネジ部６の外径よりも一回り大きな一定の内径を有する取付孔中心線Ｏを中心とした断面円形に形成されるとともに、他端側は本実施形態では図３（ａ）に示すように断面長円状に形成されている。ここで、この収容孔部１３の他端側の断面がなす長円は、長軸側の両端部が、該収容孔部１３の一端側がなす円よりも小さな半径でこの円に内接する半円状をなすとともに、これらの半円の両端が、取付孔中心線Ｏから等距離にあって互いに平行な一対の直線により結ばれた形状をなしており、従って収容孔部１３の内周においてこの直線の部分には、取付孔中心線Ｏに平行かつ互いにも平行な対向する一対の平坦面１３Ａが、該取付孔中心線Ｏから等距離に位置するように配設されることになる。
【００２５】
このような収容孔部１３に収容される上記中間部材１４は、図３（ｂ）に示すように、収容孔部１３の一端側の断面円形部分に収容される一端部（図３（ｂ）において左奥側の部分）１４Ａが、この断面円形の部分の嵌合する外径を有する円筒状とされるとともに、収容孔部１３の断面長円形状の部分に収容される他端部（図３（ｂ）において右手前側の部分）１４Ｂには、こうして一端部１４Ａを収容孔部１３の一端側に嵌合させた状態で、収容孔部１３他端部側の上記一対の平坦面１３Ａにそれぞれ摺接可能な一対の平坦面１４Ｃが形成されている。なお、この他端部１４Ｂにおいて一対の平坦面１４Ｃの間の部分は、本実施形態では一端部１４Ａの外周面がなす円筒面と略等しい半径の円弧面により結ばれており、これにより、この他端部１４Ｂも断面略長円状をなすことになるが、収容孔部１３の他端側がなす長円とはその長軸側において間隙があけられる。
【００２６】
従って、こうして一端部１４Ａが収容孔部１３の一端側に嵌合されるとともに、他端部１４Ｂが収容孔部１３の他端部側に、互いの一対の平坦面１３Ａ、１４Ｃを摺接させて収容された中間部材１４は、取付孔中心線Ｏ方向には進退自在とされるとともに、取付孔中心線Ｏ回りの回転は、これら一対の平坦面１３Ａ、１４Ｃが当接することによって拘束されることになる。そして、上記一端部１４Ａには、切削ヘッド１の上記ネジ部６が螺着させられるネジ部（雌ネジ部）１４Ｄが取付孔中心線Ｏを中心とするように形成されるとともに、他端部１４Ｂには、このネジ部１４Ｄよりも小径なネジ部（雌ネジ部）１４Ｅがやはり取付孔中心線Ｏを中心とするように形成されていて、本実施形態ではこれらのネジ部１４Ｄ、１４Ｅは互いに連通させられている。なお、この中間部材１４の他端部１４Ｂの端面（後端面）は、取付孔中心線Ｏに垂直となるように形成されている。
【００２７】
一方、ホルダ１０の他端面（後端面）から上記収容孔部１３に向けての取付孔１１は、この他端面に開口する他端側開口部１１Ａの内周面が、一端側に向かうに従い漸次縮径する取付孔中心線Ｏを中心とした凹円錐面状とされるとともに、この他端側開口部１１Ａと収容孔部１３との間は、上記ネジ部１４Ｅの内径より大きく、かつ中間部材１４の他端部１４Ｂの一対の平坦面１４Ｃ間の間隔よりは小さな一定の内径とされた、やはり取付孔中心線Ｏを中心とする断面円形の小径部１１Ｂとされている。従って、収容孔部１３の他端側においてこの小径部１１Ｂが開口した部分の周りには、取付孔中心線Ｏ方向の一端側を向く段差面が形成されることになり、この段差面は取付孔中心線Ｏに垂直となるようにされている。
【００２８】
さらに、この取付孔１１の他端側からは取付ボルト１５が挿通されて、上述のように収容孔部１３に収容された中間部材１４の他端部１４Ｂのネジ部１４Ｅに螺着させられる。すなわち、この取付ボルト１５は、上記小径部１１Ｂの内径より僅かに小さな外径で雌ネジ部とされた上記ネジ部１４Ｅに螺着するネジ部（雄ネジ部）１５Ａが一端側に形成されるとともに、他端側には頭部１５Ｂが形成されたものであって、この頭部１５Ｂは、その取付孔１１の一端側を向く端面１５Ｃが、取付孔１１の他端側開口部１１Ａがなす上記凹円錐面と取付孔中心線Ｏに対して等しい傾斜角βで一端側に向かうに従い漸次縮径する円錐面状とされた皿頭状とされて、この他端側開口部１１Ａに密着可能とされている。
【００２９】
ここで、これら円錐面状とされた取付孔１１の他端側開口部１１Ａと取付ボルト１５の頭部１５Ｂにおける一端側を向く端面１５Ｃとが取付孔中心線Ｏに対してなす傾斜角βは、切削ヘッド１の後端部外周面のテーパ部５と取付孔１１の一端側開口部の内周面におけるテーパ孔部１２とが取付孔中心線Ｏに対してなす傾斜角αよりも大きくされており、具体的にはα＜βを満たす範囲で２０°〜９０°未満の範囲とされるのが望ましく、本実施形態では３０°とされている。また、取付ボルト１５の頭部１５Ｂの他端側を向く端面には、六角レンチ等の作業用工具に嵌合する嵌合孔部１５Ｄが形成されている。
【００３０】
このようなヘッド交換式切削工具において切削ヘッド１をホルダ１０に取り付けて切削加工を行うには、まず上述のように中間部材１４を取付孔１１の収容孔部１３に取付孔中心線Ｏ方向に進退自在かつ回転を拘束して収容し、次いでホルダ１０の他端側から取付ボルト１５を取付孔１１に挿入して、そのネジ部１５Ａを中間部材１４のネジ部１４Ｅに螺着する。これにより、中間部材１４は、収容孔部１３の他端側（孔底側）に引き込まれ、その他端部１４Ｂの上記端面が収容孔部１３の上記段差面に当接するとともに、取付ボルト１５の頭部１５Ｂにおける上記端面１５Ｃが取付孔１１の他端側開口部１１Ａに密着したところで、ホルダ１０に固定される。
【００３１】
そこで、次に切削ヘッド１の後端部をホルダ１０の一端側から取付孔１１に挿入し、切欠面４に作業用工具を係合させてネジ部６を中間部材１４の一端部１４Ａのネジ部１４Ｄに螺着してねじ込んでゆくことにより、この後端部のテーパ部５が取付孔１１のテーパ孔部１２と密着してテーパ嵌合させられ、切削ヘッド１の軸線Ｃがホルダ１０の取付孔中心線Ｏと同軸となるようにして、切削ヘッド１がホルダ１０の一端に固定される。こうして切削ヘッド１が取り付けられたヘッド交換式切削工具は、ホルダ１０がシャンク部として工作機械に保持され、本実施形態のように切刃部２がエンドミル状に形成されている場合には、その軸線Ｏと同軸とされた取付孔中心線Ｏ回りに回転されつつ、該取付孔中心線Ｏに交差する方向に送り出されて切刃３により被削材の切削加工を行う。
【００３２】
そして、上記切削ヘッド１を交換する際に、切削加工中に切削ヘッド１に予想以上の切削力や過大な負荷が作用して切削ヘッド１のネジ部６が中間部材のネジ部１４Ｄに強くねじ込まれたり、あるいは上述のような異なる材料で形成された切削ヘッド１とホルダ１０との熱膨張率の差により、切削加工時の切削熱によってホルダ１０が大きく膨張してテーパ孔部１２が拡径することでやはり切削ヘッド１のネジ部６が中間部材のネジ部１４Ｄに強くねじ込まれ、さらに切削終了後に冷却されることでホルダ１０が大きく収縮して切削ヘッド１のテーパ部５が取付孔１１のテーパ孔部１２にきつく締め付けられたりして、切削ヘッド１の取り外しが困難となった場合でも、上記構成のヘッド交換式切削工具では取付ボルト１５によって中間部材１４ごと切削ヘッド１をホルダ１０の一端側に押し出して容易に取り外すことができる。
【００３３】
すなわち、この取付ボルト１５の頭部１５Ｂの上記端面１５Ｃが取付孔１１の他端側開口部１１Ａに密着した状態のまま、ネジ部１５Ａがネジ部１４Ｅに対して緩む方向に取付ボルト１５を回転させると、中間部材１４は回転が拘束されているために取付孔１１の一端側開口部に向けて押し出されて移動させられることになり、これによって切削ヘッド１も一体に一端側に押し出されるように移動させられてテーパ嵌合が解かれるので、この状態でネジ部６を中間部材１４のネジ部１４Ｄから緩めることで容易に切削ヘッド１を取り外すことができる。
【００３４】
また、切削ヘッド１のテーパ部５が取付孔１１のテーパ孔部１２にきつく締め付けられ過ぎていると、上記頭部１５Ｂの端面１５Ｃを取付孔１１の他端側開口部１１Ａに密着させた状態のまま取付ボルト１５をネジ部１４Ｅに対して緩む方向に回転させるのは困難となって、逆にこの頭部１５Ｂがホルダ１０の他端側に突出させられることになるが、このときにはこうして突出した取付ボルト１５の頭部１５Ｂをプラスチックハンマ等で一端側に打撃することにより、中間部材１４を介して切削ヘッド１に衝撃を与えてテーパ嵌合を解除することもできる。そして、この場合には、衝撃を受けた切削ヘッド１はホルダ１０の一端側に突出することになるが、その突出量は取付ボルト１５の頭部１５Ｂが取付孔１１の他端側開口部１１Ａに当たったところで制限されるので、切刃３を備えた切削ヘッド１が飛び出しすぎて周囲の物や作業者に当たったりするのは防ぐことができる。
【００３５】
このように、上記構成のヘッド交換式切削工具によれば、切削ヘッド１がホルダ１０に強く固定されていてもこれを容易に取り外すことができるので、切削ヘッド１の交換に要する労力や時間を削減して、切削ヘッド１の交換作業の効率化を図ることができる。さらに、ハンマ等によって切削ヘッド１に衝撃を与えて取り外すときでも、周囲に危険を及ぼすことがなく、安全である。
【００３６】
また、本実施形態では、取付ボルト１５の頭部１５Ｂの一端側を向く端面１５Ｃと取付孔１１の他端側開口部１１Ａの内周面とが、この取付孔１１の一端側に向かうに従い漸次縮径する互いに密着可能な取付孔中心線Ｏを中心とした円錐面状とされており、従ってこの取付ボルト１５によって中間部材１４を固定する際には、これら端面１５Ｃと他端側開口部１１Ａの内周面がテーパ嵌合するので、中間部材１４および取付ボルト１５をより安定してホルダ１０に取り付けることができる。
【００３７】
しかも、このように頭部１５Ｂの端面１５Ｃと取付孔１１の他端側開口部１１Ａとが互いに密着可能な円錐面状とされているにも関わらず、本実施形態ではこの円錐面が取付孔中心線Ｏに対してなす傾斜角βが、切削ヘッド１のテーパ部５と取付孔１１の一端側開口部のテーパ孔部１２とがなす円錐面の取付孔中心線Ｏに対してなす傾斜角αよりも大きくされているので、これらテーパ部５とテーパ孔部１２とのテーパ嵌合に比べて端面１５Ｃと他端側開口部１１Ａとのテーパ嵌合が強くなりすぎることがなく、より小さな力で取付ボルト１５を中間部材１４のネジ部１４Ｅから緩む方向に回転させて切削ヘッド１を取り外すことが可能となる。
【００３８】
なお、このような場合において、切削ヘッド１１後端部のテーパ部５外周面と取付孔１１の一端側開口部のテーパ孔部１２内周面が取付孔中心線Ｏに対してなす傾斜角αは、本実施形態のように２°〜３０°の範囲とされるのが望ましく、この傾斜角αが２°未満であると、テーパ嵌合が強くなりすぎて切削ヘッド１の取り外しが一層困難となるおそれがあり、逆にこの傾斜角が３０°を上回るとテーパ嵌合が不十分となって切削ヘッド１をホルダ１０に強固に取り付けることができなくなるおそれが生じる。
【００３９】
また、取付ボルト１５の頭部１５Ｂの一端側を向く上記端面１５Ｃと取付孔１１の他端側開口部１１Ａの内周面が取付孔中心線Ｏに対してなす傾斜角βは、α＜βとされた上で２０°〜９０°未満の範囲とされているのが望ましく、この傾斜角βが２０°未満であると、これら頭部１５Ｂの端面１５Ｃと取付孔１１とのテーパ嵌合が強くなりすぎて、切削ヘッド１を取り外す際に取付ボルト１５を回転させることが困難となるおそれが生じる。特に、本実施形態のようにこの傾斜角βを３０°としておけば、取付孔１１の他端側開口部１１Ａは全角で６０°の凹円錐面状となるので、ホルダ１０の外周研磨を行うような場合に、一般的な全角６０°の凸円錐状をなすセンタと嵌合するセンタ穴にも兼用することができて好適である。
【００４０】
なお、本実施形態ではこのように、取付ボルト１５の頭部１５Ｂにおける取付孔１１の一端側を向く端面１５Ｃと取付孔１１の他端側開口部１１Ａとが互いに密着可能な取付孔中心線Ｏに対する傾斜角βの円錐面状とされているが、この傾斜角βが９０°、すなわち端面１５Ｃおよび他端側開口部１１Ａが傾斜することなく、取付孔中心線Ｏに垂直な平面状とされていてもよい。このような場合には、これら取付ボルト１５の頭部１５Ｂの端面１５Ｃと取付孔１１の他端側開口部１１Ａとがテーパ嵌合することがないので、一層小さな力で切削ヘッド１を取り外すことが可能となる。
【００４１】
また、本実施形態では、中間部材１４を取付孔中心線Ｏ方向には進退自在、かつ該取付孔中心線Ｏ回りの回転は拘束するのに、中間部材１４の他端部１４Ｂとこれが収容される収容孔部１３の他端側を断面長円状として、一対の平坦面１３Ａ、１４Ｃが摺接、密着して他端部１４Ｂが嵌合されるようにしているが、例えば図４に示す変形例のように、中間部材１４の他端部１４Ｂを取付孔中心線Ｏを中心とした断面正方形状に形成するとともに、この他端部１４Ｂが収容される収容孔部１３の他端側を該他端部１４Ｂが嵌合可能な断面正方形孔状に形成して、互いに４つの平坦面１３Ａ、１４Ｃが摺接することにより、中間部材１４の回転を拘束しつつ、取付孔中心線Ｏ方向に進退自在としてもよい。
【００４２】
さらに、図５に示す他の変形例のように、中間部材１４の他端部１４Ｂとこれが収容される収容孔部１３の他端側とを、中間部材１４の一端部１４Ａおよびこれが嵌合させられる収容孔部１３の一端側と同軸で一段小径とされた互いに嵌合可能な断面円形に形成するとともに、他端部１４Ｂの外周面には取付孔中心線Ｏ方向に延びる凹溝１４Ｆを形成しておいて、この凹溝１４Ｆに、ホルダ１０の外周面から上記収容孔部１３の後端側に向けて取付孔中心線Ｏに垂直な方向に打ち込んだピン１６の先端部を係合させることにより、中間部材１４を取付孔中心線Ｏ方向には進退自在、かつ該取付孔中心線Ｏ回りの回転は拘束するようにしてもよい。
【００４３】
さらにまた、本実施形態では切削ヘッド１のネジ部６と取付ボルト１５のネジ部１５Ａとが雄ネジ部で、中間部材１４のネジ部１４Ｄ、１４Ｅは雌ネジ部とされているが、これらは、特に切削ヘッド１のネジ部６とこれが螺着させられる中間部材１４のネジ部１４Ｄについては、雌雄ネジ部が逆であってもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１ 切削ヘッド
２ 切刃部
５ テーパ部
６ 切削ヘッド１のネジ部
１０ ホルダ
１１ 取付孔
１１Ａ 取付孔１１の他端側開口部
１２ 取付孔１１のテーパ孔部
１３ 取付孔１１の収容孔部
１３Ａ 収容孔部１３の平坦面
１４ 中間部材
１４Ｃ 中間部材１４の平坦面
１４Ｄ、１４Ｅ 中間部材１４のネジ部
１５ 取付ボルト
１５Ａ 取付ボルト１５のネジ部
１５Ｂ 取付ボルト１５の頭部
１５Ｃ 頭部１５Ｂにおける取付孔１１の一端側を向く端面
Ｃ 切削ヘッド１の軸線
Ｏ 取付孔中心線
α テーパ部５の外周面とテーパ孔部１２の内周面が取付孔中心線Ｏに対してなす傾斜角
β 取付ボルト１５の頭部１５Ｂの端面１５Ｃと取付孔１１の他端側開口部１１Ａとが取付孔中心線Ｏに対してなす傾斜角
【技術分野】
【０００１】
本発明は、取付孔が形成されたホルダに切刃を備えた切削ヘッドが着脱可能に装着されたヘッド交換式切削工具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は、例えば特許文献１−３などに、取付孔が形成されたホルダに、先端部に切刃を備えた切削ヘッドがその後端部を上記取付孔の一端側開口部に挿入させて装着されたものが提案されている。ここで、これら特許文献１−３に記載のヘッド交換式切削工具においては、切削ヘッドの後端部外周面と取付孔の一端側開口部の内周面とが、取付孔の他端側（ホルダの後端側）に向かうに従い漸次縮径する互いに密着可能な取付孔の中心線を中心とした円錐面状とされている。
【０００３】
このうち、特許文献１記載の切削工具では、円錐面状とされた切削ヘッド後端部外周面のさらに後端側には雄ネジ部が形成されるとともに、取付穴内周面のさらに他端側には雌ネジ部が形成されており、また特許文献２に記載の切削工具では、切削ヘッド後端部に雌ネジ部が、取付孔には他端側から雄ネジ部が形成されたボルトが挿入されていて、いずれもこれら雌雄ネジ部を螺着して切削ヘッドをねじ込むことにより、円錐面状とされた上記内外周面が密着してテーパ嵌合により切削ヘッドがホルダ先端部に取り付けられる。
【０００４】
一方、特許文献３に記載の切削工具では、取付孔の円錐面状とされた内周面の他端側に引込部材が収容されて切削ヘッドの後端のフック部と連結され、これら切削ヘッドと引込部材を回転させることにより、引込部材後端部に形成された雄ネジ部が取付孔に形成された雌ネジ部にねじ込まれて、円錐面状とされた切削ヘッドの後端部外周面と取付孔の内周面が密着し、やはりテーパ嵌合により切削ヘッドがホルダ先端部に固定されるようになされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１６４２３４号公報
【特許文献２】米国特許第６３９４７１１号明細書
【特許文献３】特開２００４−９８２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなヘッド交換式切削工具では、これが取付孔の中心線回りに回転させられることによって上記切刃により切削を行う、エンドミル等の転削工具であっても、通常は切削時に切削ヘッドに作用する切削力によって雌雄ネジ部が締まる方向に工具が回転して切削を行うようになされているため、これら雌雄ネジ部が緩むことはない。ところが、例えば刃先の欠損等によって予想以上の切削力が切削ヘッドに作用すると、雌雄ネジ部が逆にきつく締まりすぎてしまい、欠損等が生じた切削ヘッドを交換するためにネジを緩めることが困難となるおそれがある。
【０００７】
また、このようなヘッド交換式切削工具では、切刃により被削材を切削する切削ヘッドは超硬合金のような硬質材料によって形成するとともに、ホルダは比較的安価でネジ部などを成形しやすい合金鋼等の鋼材によって形成するのが一般的であるが、このような切削ヘッドとホルダの材質の組み合わせの場合、ホルダの方が熱膨張率が高くなるため、切削中に切削熱によって工具が高温になると、ホルダが切削ヘッドよりも大きく膨張してテーパ嵌合の圧力が低下し、その結果、切削ヘッドがねじ込まれる方向に回転して雌雄ネジ部がさらに締め込まれることになる。そして、切削が終了して工具の温度が下がると、ホルダが切削ヘッドよりも大きく収縮するため、テーパ嵌合の圧力が高くなって切削ヘッドが取付孔に強固に締め付けられてしまい、やはり切削ヘッドを取り外すことが困難となってしまう。
【０００８】
本発明は、このような背景の下になされたもので、切削ヘッドのネジ部がホルダ側のネジ部に強くねじ込まれたり、切削ヘッドが取付孔に強固に締め付けられたりしても、この切削ヘッドを容易に取り外して交換することが可能なヘッド交換式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】
【０００９】
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、ホルダを貫通するように形成された取付孔に、先端部に切刃を備えた切削ヘッドが、その後端部を上記取付孔の一端側開口部に挿入させるとともに、この後端部に形成されたネジ部を、上記取付孔の上記一端側開口部よりも他端側に収容された中間部材に螺着させて着脱可能に取り付けられたヘッド交換式切削工具であって、上記切削ヘッドの後端部外周面と上記取付孔の一端側開口部の内周面とは、該取付孔の他端側に向かうに従い漸次縮径する互いに密着可能な取付孔中心線を中心とした円錐面状とされるとともに、上記中間部材は、上記取付孔中心線方向に進退自在、かつ該取付孔中心線回りの回転が拘束されており、この中間部材には、頭部を有して上記取付孔の他端側から挿入された取付ボルトが螺着させられていることを特徴とする。
【００１０】
このように構成されたヘッド交換式切削工具では、上記中間部材が取付孔の中心線方向には進退自在、かつこの中心線回りの回転は拘束されて取付孔に収容されており、この中間部材に、頭部を有して取付孔の他端側から挿入された取付ボルトを螺着させることにより、中間部材は取付ボルトに締め付けられてホルダの取付孔内に固定される。そこで、取付孔の一端側開口部に切削ヘッドの後端部を挿入して、この後端部に形成されたネジ部を中間部材に螺着させてねじ込むことにより、互いに密着可能な円錐面状とされた切削ヘッドの後端部外周面と取付孔の一端側開口部の内周面とがテーパ嵌合し、切削ヘッドがホルダに固定されて切削工具が構成される。
【００１１】
そして、こうして構成されたヘッド交換式切削工具によって切削を行ったときに、切削ヘッドのネジ部が中間部材に強くねじ込まれたり、あるいは切削ヘッドとホルダとの熱膨張率の差によって切削ヘッド後端部が取付孔に締め付けられたりして、切削ヘッドの取り外しが困難となったときには、上記取付ボルトを中間部材との螺着が緩む方向に回転させることにより、中間部材を切削ヘッドごと取付孔の一端側に押し出して移動させ、テーパ嵌合を解いて切削ヘッドを取り外すことが可能となる。
【００１２】
また、このテーパ嵌合が強すぎて取付ボルトを回転させただけでは解けないときには、取付ボルトを緩める方向に回転させると逆にその頭部が取付孔の他端側から突出することになるので、この頭部をハンマ等で叩いたりすることによって取付ボルトおよび中間部材を介して切削ヘッドに取付孔一端側に向けた衝撃を与えることにより、テーパ嵌合を解除して切削ヘッドを突出させ、取り外しすることもできる。そして、このときには、取付ボルトの頭部が取付孔の他端側開口部周縁のホルダの端面に当接することにより、切削ヘッドの突出が制限されるので、切削ヘッドが勢いよく飛び出して周囲に当たったりするのを防止することもできる。
【００１３】
ここで、上記取付ボルトの頭部における上記取付孔の一端側を向く端面と上記取付孔の他端側開口部の内周面とを、該取付孔の一端側に向かうに従い漸次縮径する互いに密着可能な上記取付孔中心線を中心とした円錐面状とすることにより、中間部材を取付ボルトによって取り付けるときにはこれらの円錐面が密着して、切削ヘッドおよび取付孔と同様のテーパ嵌合によって中間部材および取付ボルトが固定されるので、取付安定性を向上させることができる。ただし、切削ヘッドを取り外す際に、より小さな力で取付ボルトを緩めて中間部材および切削ヘッドを移動させるには、これら取付ボルトの頭部端面と取付孔の他端側開口部の内周面が上記取付孔中心線に対してなす傾斜角は、上記切削ヘッドの後端部外周面と上記取付孔の一端側開口部の内周面が上記取付孔中心線に対してなす傾斜角よりも大きくされていることが望ましい。
【００１４】
また、このように取付ボルトの頭部端面と取付孔の他端側開口部の内周面が上記取付孔中心線に対してなす傾斜角が、上記切削ヘッドの後端部外周面と上記取付孔の一端側開口部の内周面が上記取付孔中心線に対してなす傾斜角よりも大きくされている場合に、上記切削ヘッドの後端部外周面と上記取付孔の一端側開口部の内周面が上記取付孔中心線に対してなす傾斜角は２°〜３０°の範囲とされるとともに、上記取付ボルトの頭部における上記取付孔の一端側を向く端面と上記取付孔の他端側開口部の内周面が上記取付孔中心線に対してなす傾斜角は２０°〜９０°未満の範囲とされているのが望ましく、この取付ボルトの頭部外周面と取付孔の他端側開口部の内周面がなす傾斜角が２０°未満であると、これら頭部外周面と取付孔内周面とのテーパ嵌合が強くなりすぎて、切削ヘッドを取り外す際に取付ボルトを回転させること自体が困難となるおそれが生じる。さらに、切削ヘッドの後端部外周面と取付孔の一端側開口部の内周面がなす傾斜角が２°未満であると、テーパ嵌合が強くなりすぎて切削ヘッドを取り外すのが一層困難となるおそれが生じる一方、逆にこの傾斜角が３０°を上回ると、テーパ嵌合が不十分となって切削ヘッドを強固に取り付けることができなくなるおそれが生じる。
【００１５】
一方、上記取付ボルトの頭部における上記取付孔の一端側を向く端面と、この端面に対向する上記取付孔の他端側開口部周縁における上記ホルダの端面とは、上述のような円錐面状に形成されることなく、上記取付孔中心線に垂直な平面、すなわち上記傾斜角が９０°とされて、互いに密着可能とされていてもよい。この場合には、取付ボルトの頭部と取付孔の他端側開口部とがテーパ嵌合することがないので、一層小さな力で取付ボルトを回転させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明によれば、切削ヘッドに予想以上の切削力が作用してそのネジ部がホルダ側のネジ部に強くねじ込まれたり、あるいは熱膨張率の際によって切削終了後に切削ヘッドが取付孔に強固に締め付けられたりしても、取付ボルトを回転させ、あるいは取付ボルトおよび中間部材を介して切削ヘッドに衝撃を与えることにより、切削ヘッドを容易に取り外すことが可能となり、この切削ヘッドの交換に要する労力や時間の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態を示す側面図である。
【図２】図１に示す実施形態の側断面図である。
【図３】（ａ）は図１におけるＺＺ断面図、（ｂ）は図１に示す実施形態における中間部材の斜視図である。
【図４】図１に示す実施形態の変形例を示す図であって、（ａ）は図１におけるＺＺ断面図に相当する図、（ｂ）はこの変形例における中間部材の斜視図である。
【図５】図１に示す実施形態の他の変形例を示す図であって、（ａ）は図１におけるＺＺ断面図に相当する図、（ｂ）はこの他の変形例における中間部材の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１ないし図３は、本発明の一実施形態を示すものである。本実施形態において、切削ヘッド１は、軸線Ｃを中心とした軸状をなし、その先端部（図１および図２において左側部分）は外径の大きな切刃部２とされて切刃３が形成されるとともに、この切刃部２の後端側（図１および図２において右側）の外周面には、スパナ等の作業用工具が係合させられる軸線Ｃに平行な平面状の切欠面４が、周方向に等間隔をあけて少なくとも一対形成されている。なお、本実施形態における切刃３は、軸線Ｃ回りの回転軌跡が半球状をなすボールエンドミル状の切刃とされているが、スクエアエンドミル状の切刃やラジアスエンドミル状の切刃とされていてもよい。
【００１９】
一方、切削ヘッド１の後端部には、後端側に向けて順に、切刃部２後端から軸線Ｃに垂直な段差面を介して径方向に一段縮径した位置から後端側に向かうに従い外周面が漸次縮径するように形成された軸線Ｃを中心とする円錐台状のテーパ部５と、このテーパ部５の後端の外径よりもさらに一段小さな径を有するやはり軸線Ｃを中心としたネジ部６とが設けられている。ここで、テーパ部５の外周面が軸線Ｃに対してなす傾斜角αは、２°〜３０°の範囲とされるのが望ましく、より望ましくは２°〜２０°の範囲であって、本実施形態では４°程度とされている。
【００２０】
また、ネジ部６は雄ネジ部であって、軸線Ｏ方向にテーパ部５よりも短い長さで後端側に延びるようにされている。ここで、このネジ部６は、例えば切削ヘッド１全体を超硬合金等やサーメット、セラミックス、高速度工具鋼等の硬質材料によって形成しておいて、その後端部に放電加工等を施すことにより、切刃部２やテーパ部５と一体に形成されたものであってもよいが、例えば切削ヘッド１の切刃部２およびテーパ部５は超硬合金等の上記硬質材料によって切削ヘッド本体として一体に形成しておき、これに、ネジ部６が形成される鋼材等の切削ヘッド本体よりも軟質な金属材料からなる連結部材を連結することにより、切削ヘッド１に設けられたものとされていてもよい。
【００２１】
さらに、このような連結部材を切削ヘッド本体に連結するには、ろう付け等により接合することも可能であるが、例えば切削ヘッド本体に、そのテーパ部５の後端面から先端側に向けて軸線Ｃに沿った連結孔を形成するとともに、ネジ部６の先端側にはこの連結孔に挿入される先端軸部を形成して、ネジ部６の後端からこの先端軸部に亙ってその中心線に沿うように孔部を形成し、さらに連結孔の内周面には、上記中心線方向において上記孔部が形成された範囲に凹部を形成して、上記連結部材を、上記先端軸部の外周部が上記連結孔の内周面に密着するとともに、この外周部の一部が突出して上記凹部に嵌入されることにより、上記切削ヘッド本体と連結するようにしてもよい。この場合において、上記凹部には、上記中心線方向の先端側を向く壁部と、該中心線回りの周方向を向く壁部とのうち、少なくとも一つが形成されているのが望ましく、例えば上記連結孔に、上記中心線方向に延びる平面状の壁面を形成して、この壁面が上記凹部における上記中心線回りの周方向を向く壁部とされていてもよい。
【００２２】
また、連結部材に、ネジ部６から上記先端軸部に亙って該先端軸部の中心線に沿うように孔部を形成するとともに、上記連結孔の内周面には、上記中心線方向において上記孔部が形成された範囲に例えば最大高さ粗さＲｚが５μｍ以上２００μｍ以下の凹凸面を形成し、上記連結部材を、上記先端軸部の外周部が上記連結孔の内周面に密着するとともに、この外周部の一部が上記凹凸面に沿うように塑性変形させられることにより、上記切削ヘッド本体と連結されていてもよい。なお、これらのように連結部材の先端軸部の外周部を連結孔の内周部に密着させるとともに、この外周部の一部を上記凹部に嵌入したり、外周部の一部を上記凹凸面に沿うように塑性変形させるには、先端軸部を連結孔に挿入しておいて連結部材の孔部に、その内径よりも外径の大きなパンチ（棒状部材）を圧入して連結部材を拡径させるように塑性変形させればよい。
【００２３】
このように構成された切削ヘッド１が取り付けられるホルダ１０は、本実施形態では切削ヘッド１の切刃部２よりは軟質な合金鋼等の鋼材により形成されて概略円筒状をなしており、その内周部が、切削ヘッド１の上記後端部が挿入される取付孔１１とされている。すなわち、この取付孔１１は、その一端側（図１および図２において左側）開口部の内周面が、この取付孔１１の中心線（ホルダ１０がなす円筒の中心線）である取付孔中心線Ｏを中心として、他端側（図１および図２において右側）に向かうに従いその内径が漸次縮径する凹円錐面状のテーパ孔部１２とされ、このテーパ孔部１２の内周面が取付孔中心線Ｏに対してなす傾斜角は上記傾斜角αと等しくされている。なお、ホルダ１０は切削ヘッド１と同等の硬度を有する超硬合金等の硬質材料によって形成されていてもよい。
【００２４】
また、取付孔１１において、このテーパ孔部１２の他端側には収容孔部１３が形成されていて、この収容孔部１３には中間部材１４が収容されている。この収容孔部１３は、その一端側が、切削ヘッド１の上記ネジ部６の外径よりも一回り大きな一定の内径を有する取付孔中心線Ｏを中心とした断面円形に形成されるとともに、他端側は本実施形態では図３（ａ）に示すように断面長円状に形成されている。ここで、この収容孔部１３の他端側の断面がなす長円は、長軸側の両端部が、該収容孔部１３の一端側がなす円よりも小さな半径でこの円に内接する半円状をなすとともに、これらの半円の両端が、取付孔中心線Ｏから等距離にあって互いに平行な一対の直線により結ばれた形状をなしており、従って収容孔部１３の内周においてこの直線の部分には、取付孔中心線Ｏに平行かつ互いにも平行な対向する一対の平坦面１３Ａが、該取付孔中心線Ｏから等距離に位置するように配設されることになる。
【００２５】
このような収容孔部１３に収容される上記中間部材１４は、図３（ｂ）に示すように、収容孔部１３の一端側の断面円形部分に収容される一端部（図３（ｂ）において左奥側の部分）１４Ａが、この断面円形の部分の嵌合する外径を有する円筒状とされるとともに、収容孔部１３の断面長円形状の部分に収容される他端部（図３（ｂ）において右手前側の部分）１４Ｂには、こうして一端部１４Ａを収容孔部１３の一端側に嵌合させた状態で、収容孔部１３他端部側の上記一対の平坦面１３Ａにそれぞれ摺接可能な一対の平坦面１４Ｃが形成されている。なお、この他端部１４Ｂにおいて一対の平坦面１４Ｃの間の部分は、本実施形態では一端部１４Ａの外周面がなす円筒面と略等しい半径の円弧面により結ばれており、これにより、この他端部１４Ｂも断面略長円状をなすことになるが、収容孔部１３の他端側がなす長円とはその長軸側において間隙があけられる。
【００２６】
従って、こうして一端部１４Ａが収容孔部１３の一端側に嵌合されるとともに、他端部１４Ｂが収容孔部１３の他端部側に、互いの一対の平坦面１３Ａ、１４Ｃを摺接させて収容された中間部材１４は、取付孔中心線Ｏ方向には進退自在とされるとともに、取付孔中心線Ｏ回りの回転は、これら一対の平坦面１３Ａ、１４Ｃが当接することによって拘束されることになる。そして、上記一端部１４Ａには、切削ヘッド１の上記ネジ部６が螺着させられるネジ部（雌ネジ部）１４Ｄが取付孔中心線Ｏを中心とするように形成されるとともに、他端部１４Ｂには、このネジ部１４Ｄよりも小径なネジ部（雌ネジ部）１４Ｅがやはり取付孔中心線Ｏを中心とするように形成されていて、本実施形態ではこれらのネジ部１４Ｄ、１４Ｅは互いに連通させられている。なお、この中間部材１４の他端部１４Ｂの端面（後端面）は、取付孔中心線Ｏに垂直となるように形成されている。
【００２７】
一方、ホルダ１０の他端面（後端面）から上記収容孔部１３に向けての取付孔１１は、この他端面に開口する他端側開口部１１Ａの内周面が、一端側に向かうに従い漸次縮径する取付孔中心線Ｏを中心とした凹円錐面状とされるとともに、この他端側開口部１１Ａと収容孔部１３との間は、上記ネジ部１４Ｅの内径より大きく、かつ中間部材１４の他端部１４Ｂの一対の平坦面１４Ｃ間の間隔よりは小さな一定の内径とされた、やはり取付孔中心線Ｏを中心とする断面円形の小径部１１Ｂとされている。従って、収容孔部１３の他端側においてこの小径部１１Ｂが開口した部分の周りには、取付孔中心線Ｏ方向の一端側を向く段差面が形成されることになり、この段差面は取付孔中心線Ｏに垂直となるようにされている。
【００２８】
さらに、この取付孔１１の他端側からは取付ボルト１５が挿通されて、上述のように収容孔部１３に収容された中間部材１４の他端部１４Ｂのネジ部１４Ｅに螺着させられる。すなわち、この取付ボルト１５は、上記小径部１１Ｂの内径より僅かに小さな外径で雌ネジ部とされた上記ネジ部１４Ｅに螺着するネジ部（雄ネジ部）１５Ａが一端側に形成されるとともに、他端側には頭部１５Ｂが形成されたものであって、この頭部１５Ｂは、その取付孔１１の一端側を向く端面１５Ｃが、取付孔１１の他端側開口部１１Ａがなす上記凹円錐面と取付孔中心線Ｏに対して等しい傾斜角βで一端側に向かうに従い漸次縮径する円錐面状とされた皿頭状とされて、この他端側開口部１１Ａに密着可能とされている。
【００２９】
ここで、これら円錐面状とされた取付孔１１の他端側開口部１１Ａと取付ボルト１５の頭部１５Ｂにおける一端側を向く端面１５Ｃとが取付孔中心線Ｏに対してなす傾斜角βは、切削ヘッド１の後端部外周面のテーパ部５と取付孔１１の一端側開口部の内周面におけるテーパ孔部１２とが取付孔中心線Ｏに対してなす傾斜角αよりも大きくされており、具体的にはα＜βを満たす範囲で２０°〜９０°未満の範囲とされるのが望ましく、本実施形態では３０°とされている。また、取付ボルト１５の頭部１５Ｂの他端側を向く端面には、六角レンチ等の作業用工具に嵌合する嵌合孔部１５Ｄが形成されている。
【００３０】
このようなヘッド交換式切削工具において切削ヘッド１をホルダ１０に取り付けて切削加工を行うには、まず上述のように中間部材１４を取付孔１１の収容孔部１３に取付孔中心線Ｏ方向に進退自在かつ回転を拘束して収容し、次いでホルダ１０の他端側から取付ボルト１５を取付孔１１に挿入して、そのネジ部１５Ａを中間部材１４のネジ部１４Ｅに螺着する。これにより、中間部材１４は、収容孔部１３の他端側（孔底側）に引き込まれ、その他端部１４Ｂの上記端面が収容孔部１３の上記段差面に当接するとともに、取付ボルト１５の頭部１５Ｂにおける上記端面１５Ｃが取付孔１１の他端側開口部１１Ａに密着したところで、ホルダ１０に固定される。
【００３１】
そこで、次に切削ヘッド１の後端部をホルダ１０の一端側から取付孔１１に挿入し、切欠面４に作業用工具を係合させてネジ部６を中間部材１４の一端部１４Ａのネジ部１４Ｄに螺着してねじ込んでゆくことにより、この後端部のテーパ部５が取付孔１１のテーパ孔部１２と密着してテーパ嵌合させられ、切削ヘッド１の軸線Ｃがホルダ１０の取付孔中心線Ｏと同軸となるようにして、切削ヘッド１がホルダ１０の一端に固定される。こうして切削ヘッド１が取り付けられたヘッド交換式切削工具は、ホルダ１０がシャンク部として工作機械に保持され、本実施形態のように切刃部２がエンドミル状に形成されている場合には、その軸線Ｏと同軸とされた取付孔中心線Ｏ回りに回転されつつ、該取付孔中心線Ｏに交差する方向に送り出されて切刃３により被削材の切削加工を行う。
【００３２】
そして、上記切削ヘッド１を交換する際に、切削加工中に切削ヘッド１に予想以上の切削力や過大な負荷が作用して切削ヘッド１のネジ部６が中間部材のネジ部１４Ｄに強くねじ込まれたり、あるいは上述のような異なる材料で形成された切削ヘッド１とホルダ１０との熱膨張率の差により、切削加工時の切削熱によってホルダ１０が大きく膨張してテーパ孔部１２が拡径することでやはり切削ヘッド１のネジ部６が中間部材のネジ部１４Ｄに強くねじ込まれ、さらに切削終了後に冷却されることでホルダ１０が大きく収縮して切削ヘッド１のテーパ部５が取付孔１１のテーパ孔部１２にきつく締め付けられたりして、切削ヘッド１の取り外しが困難となった場合でも、上記構成のヘッド交換式切削工具では取付ボルト１５によって中間部材１４ごと切削ヘッド１をホルダ１０の一端側に押し出して容易に取り外すことができる。
【００３３】
すなわち、この取付ボルト１５の頭部１５Ｂの上記端面１５Ｃが取付孔１１の他端側開口部１１Ａに密着した状態のまま、ネジ部１５Ａがネジ部１４Ｅに対して緩む方向に取付ボルト１５を回転させると、中間部材１４は回転が拘束されているために取付孔１１の一端側開口部に向けて押し出されて移動させられることになり、これによって切削ヘッド１も一体に一端側に押し出されるように移動させられてテーパ嵌合が解かれるので、この状態でネジ部６を中間部材１４のネジ部１４Ｄから緩めることで容易に切削ヘッド１を取り外すことができる。
【００３４】
また、切削ヘッド１のテーパ部５が取付孔１１のテーパ孔部１２にきつく締め付けられ過ぎていると、上記頭部１５Ｂの端面１５Ｃを取付孔１１の他端側開口部１１Ａに密着させた状態のまま取付ボルト１５をネジ部１４Ｅに対して緩む方向に回転させるのは困難となって、逆にこの頭部１５Ｂがホルダ１０の他端側に突出させられることになるが、このときにはこうして突出した取付ボルト１５の頭部１５Ｂをプラスチックハンマ等で一端側に打撃することにより、中間部材１４を介して切削ヘッド１に衝撃を与えてテーパ嵌合を解除することもできる。そして、この場合には、衝撃を受けた切削ヘッド１はホルダ１０の一端側に突出することになるが、その突出量は取付ボルト１５の頭部１５Ｂが取付孔１１の他端側開口部１１Ａに当たったところで制限されるので、切刃３を備えた切削ヘッド１が飛び出しすぎて周囲の物や作業者に当たったりするのは防ぐことができる。
【００３５】
このように、上記構成のヘッド交換式切削工具によれば、切削ヘッド１がホルダ１０に強く固定されていてもこれを容易に取り外すことができるので、切削ヘッド１の交換に要する労力や時間を削減して、切削ヘッド１の交換作業の効率化を図ることができる。さらに、ハンマ等によって切削ヘッド１に衝撃を与えて取り外すときでも、周囲に危険を及ぼすことがなく、安全である。
【００３６】
また、本実施形態では、取付ボルト１５の頭部１５Ｂの一端側を向く端面１５Ｃと取付孔１１の他端側開口部１１Ａの内周面とが、この取付孔１１の一端側に向かうに従い漸次縮径する互いに密着可能な取付孔中心線Ｏを中心とした円錐面状とされており、従ってこの取付ボルト１５によって中間部材１４を固定する際には、これら端面１５Ｃと他端側開口部１１Ａの内周面がテーパ嵌合するので、中間部材１４および取付ボルト１５をより安定してホルダ１０に取り付けることができる。
【００３７】
しかも、このように頭部１５Ｂの端面１５Ｃと取付孔１１の他端側開口部１１Ａとが互いに密着可能な円錐面状とされているにも関わらず、本実施形態ではこの円錐面が取付孔中心線Ｏに対してなす傾斜角βが、切削ヘッド１のテーパ部５と取付孔１１の一端側開口部のテーパ孔部１２とがなす円錐面の取付孔中心線Ｏに対してなす傾斜角αよりも大きくされているので、これらテーパ部５とテーパ孔部１２とのテーパ嵌合に比べて端面１５Ｃと他端側開口部１１Ａとのテーパ嵌合が強くなりすぎることがなく、より小さな力で取付ボルト１５を中間部材１４のネジ部１４Ｅから緩む方向に回転させて切削ヘッド１を取り外すことが可能となる。
【００３８】
なお、このような場合において、切削ヘッド１１後端部のテーパ部５外周面と取付孔１１の一端側開口部のテーパ孔部１２内周面が取付孔中心線Ｏに対してなす傾斜角αは、本実施形態のように２°〜３０°の範囲とされるのが望ましく、この傾斜角αが２°未満であると、テーパ嵌合が強くなりすぎて切削ヘッド１の取り外しが一層困難となるおそれがあり、逆にこの傾斜角が３０°を上回るとテーパ嵌合が不十分となって切削ヘッド１をホルダ１０に強固に取り付けることができなくなるおそれが生じる。
【００３９】
また、取付ボルト１５の頭部１５Ｂの一端側を向く上記端面１５Ｃと取付孔１１の他端側開口部１１Ａの内周面が取付孔中心線Ｏに対してなす傾斜角βは、α＜βとされた上で２０°〜９０°未満の範囲とされているのが望ましく、この傾斜角βが２０°未満であると、これら頭部１５Ｂの端面１５Ｃと取付孔１１とのテーパ嵌合が強くなりすぎて、切削ヘッド１を取り外す際に取付ボルト１５を回転させることが困難となるおそれが生じる。特に、本実施形態のようにこの傾斜角βを３０°としておけば、取付孔１１の他端側開口部１１Ａは全角で６０°の凹円錐面状となるので、ホルダ１０の外周研磨を行うような場合に、一般的な全角６０°の凸円錐状をなすセンタと嵌合するセンタ穴にも兼用することができて好適である。
【００４０】
なお、本実施形態ではこのように、取付ボルト１５の頭部１５Ｂにおける取付孔１１の一端側を向く端面１５Ｃと取付孔１１の他端側開口部１１Ａとが互いに密着可能な取付孔中心線Ｏに対する傾斜角βの円錐面状とされているが、この傾斜角βが９０°、すなわち端面１５Ｃおよび他端側開口部１１Ａが傾斜することなく、取付孔中心線Ｏに垂直な平面状とされていてもよい。このような場合には、これら取付ボルト１５の頭部１５Ｂの端面１５Ｃと取付孔１１の他端側開口部１１Ａとがテーパ嵌合することがないので、一層小さな力で切削ヘッド１を取り外すことが可能となる。
【００４１】
また、本実施形態では、中間部材１４を取付孔中心線Ｏ方向には進退自在、かつ該取付孔中心線Ｏ回りの回転は拘束するのに、中間部材１４の他端部１４Ｂとこれが収容される収容孔部１３の他端側を断面長円状として、一対の平坦面１３Ａ、１４Ｃが摺接、密着して他端部１４Ｂが嵌合されるようにしているが、例えば図４に示す変形例のように、中間部材１４の他端部１４Ｂを取付孔中心線Ｏを中心とした断面正方形状に形成するとともに、この他端部１４Ｂが収容される収容孔部１３の他端側を該他端部１４Ｂが嵌合可能な断面正方形孔状に形成して、互いに４つの平坦面１３Ａ、１４Ｃが摺接することにより、中間部材１４の回転を拘束しつつ、取付孔中心線Ｏ方向に進退自在としてもよい。
【００４２】
さらに、図５に示す他の変形例のように、中間部材１４の他端部１４Ｂとこれが収容される収容孔部１３の他端側とを、中間部材１４の一端部１４Ａおよびこれが嵌合させられる収容孔部１３の一端側と同軸で一段小径とされた互いに嵌合可能な断面円形に形成するとともに、他端部１４Ｂの外周面には取付孔中心線Ｏ方向に延びる凹溝１４Ｆを形成しておいて、この凹溝１４Ｆに、ホルダ１０の外周面から上記収容孔部１３の後端側に向けて取付孔中心線Ｏに垂直な方向に打ち込んだピン１６の先端部を係合させることにより、中間部材１４を取付孔中心線Ｏ方向には進退自在、かつ該取付孔中心線Ｏ回りの回転は拘束するようにしてもよい。
【００４３】
さらにまた、本実施形態では切削ヘッド１のネジ部６と取付ボルト１５のネジ部１５Ａとが雄ネジ部で、中間部材１４のネジ部１４Ｄ、１４Ｅは雌ネジ部とされているが、これらは、特に切削ヘッド１のネジ部６とこれが螺着させられる中間部材１４のネジ部１４Ｄについては、雌雄ネジ部が逆であってもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１ 切削ヘッド
２ 切刃部
５ テーパ部
６ 切削ヘッド１のネジ部
１０ ホルダ
１１ 取付孔
１１Ａ 取付孔１１の他端側開口部
１２ 取付孔１１のテーパ孔部
１３ 取付孔１１の収容孔部
１３Ａ 収容孔部１３の平坦面
１４ 中間部材
１４Ｃ 中間部材１４の平坦面
１４Ｄ、１４Ｅ 中間部材１４のネジ部
１５ 取付ボルト
１５Ａ 取付ボルト１５のネジ部
１５Ｂ 取付ボルト１５の頭部
１５Ｃ 頭部１５Ｂにおける取付孔１１の一端側を向く端面
Ｃ 切削ヘッド１の軸線
Ｏ 取付孔中心線
α テーパ部５の外周面とテーパ孔部１２の内周面が取付孔中心線Ｏに対してなす傾斜角
β 取付ボルト１５の頭部１５Ｂの端面１５Ｃと取付孔１１の他端側開口部１１Ａとが取付孔中心線Ｏに対してなす傾斜角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホルダを貫通するように形成された取付孔に、先端部に切刃を備えた切削ヘッドが、その後端部を上記取付孔の一端側開口部に挿入させるとともに、この後端部に形成されたネジ部を、上記取付孔の上記一端側開口部よりも他端側に収容された中間部材に螺着させて着脱可能に取り付けられたヘッド交換式切削工具であって、上記切削ヘッドの後端部外周面と上記取付孔の一端側開口部の内周面とは、該取付孔の他端側に向かうに従い漸次縮径する互いに密着可能な取付孔中心線を中心とした円錐面状とされるとともに、上記中間部材は、上記取付孔中心線方向に進退自在、かつ該取付孔中心線回りの回転が拘束されており、この中間部材には、頭部を有して上記取付孔の他端側から挿入された取付ボルトが螺着させられていることを特徴とするヘッド交換式切削工具。
【請求項２】
上記取付ボルトの頭部における上記取付孔の一端側を向く端面と上記取付孔の他端側開口部の内周面とは、該取付孔の一端側に向かうに従い漸次縮径する互いに密着可能な上記取付孔中心線を中心とした円錐面状とされ、これら取付ボルトの頭部の上記端面と取付孔の他端側開口部の内周面が上記取付孔中心線に対してなす傾斜角は、上記切削ヘッドの後端部外周面と上記取付孔の一端側開口部の内周面が上記取付孔中心線に対してなす傾斜角よりも大きくされてい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。
【請求項３】
上記切削ヘッドの後端部外周面と上記取付孔の一端側開口部の内周面が上記取付孔中心線に対してなす傾斜角が２°〜３０°の範囲とされるとともに、上記取付ボルトの頭部における上記取付孔の一端側を向く端面と上記取付孔の他端側開口部の内周面が上記取付孔中心線に対してなす傾斜角は２０°〜９０°未満の範囲とされていることを特徴とする請求項２に記載のヘッド交換式切削工具。
【請求項４】
上記取付ボルトの頭部における上記取付孔の一端側を向く端面と、この端面に対向する上記取付孔の他端側開口部周縁における上記ホルダの端面とは、上記取付孔中心線に垂直な平面とされて互いに密着可能とされてい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。
【請求項１】
ホルダを貫通するように形成された取付孔に、先端部に切刃を備えた切削ヘッドが、その後端部を上記取付孔の一端側開口部に挿入させるとともに、この後端部に形成されたネジ部を、上記取付孔の上記一端側開口部よりも他端側に収容された中間部材に螺着させて着脱可能に取り付けられたヘッド交換式切削工具であって、上記切削ヘッドの後端部外周面と上記取付孔の一端側開口部の内周面とは、該取付孔の他端側に向かうに従い漸次縮径する互いに密着可能な取付孔中心線を中心とした円錐面状とされるとともに、上記中間部材は、上記取付孔中心線方向に進退自在、かつ該取付孔中心線回りの回転が拘束されており、この中間部材には、頭部を有して上記取付孔の他端側から挿入された取付ボルトが螺着させられていることを特徴とするヘッド交換式切削工具。
【請求項２】
上記取付ボルトの頭部における上記取付孔の一端側を向く端面と上記取付孔の他端側開口部の内周面とは、該取付孔の一端側に向かうに従い漸次縮径する互いに密着可能な上記取付孔中心線を中心とした円錐面状とされ、これら取付ボルトの頭部の上記端面と取付孔の他端側開口部の内周面が上記取付孔中心線に対してなす傾斜角は、上記切削ヘッドの後端部外周面と上記取付孔の一端側開口部の内周面が上記取付孔中心線に対してなす傾斜角よりも大きくされてい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。
【請求項３】
上記切削ヘッドの後端部外周面と上記取付孔の一端側開口部の内周面が上記取付孔中心線に対してなす傾斜角が２°〜３０°の範囲とされるとともに、上記取付ボルトの頭部における上記取付孔の一端側を向く端面と上記取付孔の他端側開口部の内周面が上記取付孔中心線に対してなす傾斜角は２０°〜９０°未満の範囲とされていることを特徴とする請求項２に記載のヘッド交換式切削工具。
【請求項４】
上記取付ボルトの頭部における上記取付孔の一端側を向く端面と、この端面に対向する上記取付孔の他端側開口部周縁における上記ホルダの端面とは、上記取付孔中心線に垂直な平面とされて互いに密着可能とされてい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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−６２７８７（Ｐ２０１１−６２７８７Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１６９８４（Ｐ２００９−２１６９８４）
【出願日】平成２１年９月１８日（２００９．９．１８）
【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２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１８日（２００９．９．１８）
【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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