先端部交換式切削工具
【課題】工具本体の外径に関わらず確実に交換式工具先端部を保持して着脱可能とし、交換式工具先端部の切刃にも工具本体の軸線に沿ったクーラント穴からクーラントを供給する。
【解決手段】軸線Ｏ回りに回転させられる外形円柱状の工具本体１の外周に切屑排出溝２が形成されて、この切屑排出溝２の工具回転方向Ｔを向く壁面の外周側に切刃４Ａが配設されるとともに、工具本体１の先端には、切屑排出溝２に連通する先端排出溝１２が形成されて、この先端排出溝１２の工具回転方向Ｔを向く壁面の外周側に先端切刃４Ａが配設された交換式工具先端部１１が、軸線Ｏから径方向外周側に離れた位置に周方向に間隔をあけて交換式工具先端部１１に後端側に向けて挿通された複数のクランプネジ１９が工具本体１にねじ込まれることにより、着脱可能に取り付けられている。
【解決手段】軸線Ｏ回りに回転させられる外形円柱状の工具本体１の外周に切屑排出溝２が形成されて、この切屑排出溝２の工具回転方向Ｔを向く壁面の外周側に切刃４Ａが配設されるとともに、工具本体１の先端には、切屑排出溝２に連通する先端排出溝１２が形成されて、この先端排出溝１２の工具回転方向Ｔを向く壁面の外周側に先端切刃４Ａが配設された交換式工具先端部１１が、軸線Ｏから径方向外周側に離れた位置に周方向に間隔をあけて交換式工具先端部１１に後端側に向けて挿通された複数のクランプネジ１９が工具本体１にねじ込まれることにより、着脱可能に取り付けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具本体の先端部が着脱可能で交換式とされた先端部交換式切削工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンドミルのような切削工具においては、外形円柱状の工具本体の先端部に配設された切刃が最も使用頻度が高く、これに伴い工具本体の損傷も、その先端部において著しくなるため、工具本体の先端部を着脱可能として交換式としたものが、例えば特許文献１、２に提案されている。特許文献１に記載された切削工具では、工具本体と着脱可能で交換式とされた工具先端部とが断面非円形状とされた嵌合凸部と嵌合凹部によって嵌合させられて、工具先端部の先端側からねじ込まれるネジ部材により締結させられており、また特許文献２に記載された切削工具では、断面円形の嵌合凸部と嵌合凹部にさらにキーとキー穴が形成されて嵌合させられ、やはりネジ部材によって工具本体と工具先端部とが締結させられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平５−７８４２０号公報
【特許文献２】実開平５−８８８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、これら特許文献１、２に記載の切削工具では、工具本体と工具先端部とを着脱可能に締結する上記ネジ部材が、円柱状の工具本体の軸線に沿って１本だけねじ込まれた構成とされており、工具先端部の脱落がないようにこれら工具本体と工具先端部とを十分な締結力で確実にネジ止めするには、ネジ部材やネジ穴の径も自ずと大きくせざるを得ない。そして、これに伴い、嵌合凹凸部の内外径も大きくならざるを得ないため、結果的に工具本体や交換式工具先端部の外径（直径）が例えば５０ｍｍ以上の比較的大径の切削工具にしか適用することができないという問題があった。
【０００５】
また、このような切削工具では、切刃に向けて開口するように工具本体内にクーラント穴を穿設し、切削加工時には工作機械側からクーラントを供給して切刃や被削材を冷却、潤滑するようにしており、このようなクーラント穴は、工具本体の軸線に沿って幹穴を形成し、この幹穴から工具本体外周の切刃に向けて枝穴を形成してクーラントを供給するように構成するのが一般的であるが、上述のように工具本体の軸線に沿ってネジ部材がねじ込まれていると、工具本体のネジ穴よりも先端側には幹穴を形成することができず、従って交換式の工具先端部の切刃にはクーラントを供給することが困難となる。
【０００６】
本発明は、このような背景の下になされたもので、工具本体の外径に関わらず確実に交換式の工具先端部を保持して着脱可能とすることができ、さらにはこうして着脱可能とされた交換式工具先端部の切刃にも工具本体の軸線に沿ったクーラント穴からクーラントを供給することが可能な先端部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】
【０００７】
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、軸線回りに回転させられる外形円柱状の工具本体の外周に切屑排出溝が形成されて、この切屑排出溝の工具回転方向を向く壁面の外周側に切刃が配設されるとともに、上記工具本体の先端には、上記切屑排出溝に連通する先端排出溝が形成されてこの先端排出溝の工具回転方向を向く壁面の外周側に先端切刃が配設された交換式工具先端部が、上記軸線から径方向外周側に離れた位置に周方向に間隔をあけて該交換式工具先端部に後端側に向けて挿通された複数のクランプネジが上記工具本体にねじ込まれることにより、着脱可能に取り付けられていることを特徴とする。
【０００８】
このように構成された先端部交換式切削工具においては、工具本体の軸線から径方向外周側に離れた位置に周方向に間隔をあけて交換式工具先端部に挿通された複数のクランプネジが工具本体にねじ込まれることにより、交換式工具先端部が工具本体に締結させられて着脱可能に取り付けられるので、交換式工具先端部を取り付けるための締結力をこれら複数のクランプネジで分散させることができる。従って、個々のクランプネジやクランプネジがねじ込まれるネジ穴の径も小さくすることができ、工具本体や交換式工具先端部の外径（直径）が例えば４０ｍｍ以下の小径であっても、その工具先端部を確実に保持しつつ交換式とすることが可能となる。
【０００９】
また、こうしてクランプネジが工具本体の軸線から径方向外周側に離れた位置に周方向に間隔をあけて挿通されて工具本体にねじ込まれるため、工具本体に上記軸線に沿って延びるクーラント穴が形成されている場合に、交換式工具先端部にはこのクーラント穴と連通して上記先端切刃にクーラントを供給する供給穴を形成することができ、工具先端部が交換式であっても、この交換式工具先端部に配設された先端切刃や、先端切刃によって切削される被削材の加工部位の確実かつ十分な冷却、潤滑を図ることができる。
【００１０】
さらに、特にこうして工具本体にその軸線に沿って延びるクーラント穴を形成する場合には、上記クランプネジを、後端側に向かうに従い上記軸線に対する径方向外周側に向かうように交換式工具先端部に挿通して、工具本体にねじ込むようにする構成することにより、工具本体先端部におけるネジ穴も後端側に向かうに従い径方向外周側に向かうように穿設されるため、工具本体のクーラント穴の内径を大きく確保することができ、交換式工具先端部に十分な量のクーラントを供給することが可能となる。
【００１１】
さらにまた、クランプネジを、後端側に向かうに従い上記工具回転方向の後方側に向かうように交換式工具先端部に挿通して、工具本体にねじ込むように構成することにより、工具本体先端部におけるネジ穴を上述のように後端側に向かうに従い径方向外周側に向けて穿設することが可能となるとともに、周方向において切削加工時に交換式工具先端部に切削負荷が作用する方向にクランプネジがねじ込まれることになるため、交換式工具先端部を一層確実に保持することが可能となる。
【００１２】
また、工具本体の先端面と交換式工具先端部の後端面に、互いに嵌合可能な複数組のキーおよびキー溝を上記軸線から径方向外周側に離れた位置に周方向に間隔をあけて設けることにより、切削加工時の周方向の上記切削負荷をさらに確実に受け止めて交換式工具先端部を保持することができる。そして、このうち周方向に隣接する２組のキーおよびキー溝の周方向の間隔を、少なくとも１つの組の間隔が他の組の間隔と異なるものとすることにより、交換式工具先端部が周方向に間違った位置で工具本体先端部に取り付けられるのを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、工具本体や交換式工具先端部の外径が小径であっても、確実に工具先端部を保持して着脱可能な交換式とすることができ、また工具本体にその軸線に沿ってクーラント穴が形成されている場合に、交換式工具先端部の先端切刃にもクーラントを供給して効率的な冷却や潤滑を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す実施形態において交換式工具先端部を取り外した状態の分解斜視図である。
【図３】図１に示す実施形態の工具本体を示す斜視図である。
【図４】図３に示す工具本体の正面図である。
【図５】図１に示す実施形態の交換式工具先端部の斜視図である。
【図６】図５に示す交換式工具先端部の正面図である。
【図７】図５に示す交換式工具先端部の側面図である。
【図８】図５に示す交換式工具先端部の背面図である。
【図９】図８におけるＡＡ断面図である。
【図１０】図３に示した工具本体のクーラント穴に止め栓をつけた状態の斜視図である。
【図１１】図１０に示した状態から止め栓を取り外した状態の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１ないし図１１は、本発明を刃先交換式のエンドミルに適用した場合の一実施形態を示すものである。本実施形態において、工具本体１は、鋼材等の金属材料により形成されて軸線Ｏを中心とした外形円柱状をなしており、かかるエンドミルは工具本体１の後端側（図１ないし図３、図１０および図１１において右上側）部分が図示されない工作機械の主軸に把持されて、軸線Ｏ回りに工具回転方向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】
工具本体１の外周には、周方向に間隔をあけて複数条（本実施形態では３条）の切屑排出溝２が、工具本体１の先端面１Ａに開口して後端側に向かうに従い工具回転方向Ｔの後方側に向かうように螺旋状に形成されている。また、これらの切屑排出溝２の工具回転方向Ｔを向く壁面の外周側には、複数（本実施形態では１つの切屑排出溝２について４つ）のインサート取付座３が同様に工具本体１の後端側に向かうに従い工具回転方向Ｔの後方側に向かうように階段状に形成されている。
【００１７】
そして、これらのインサート取付座３には、超硬合金等の硬質材料により形成された切削インサート４が、その切刃（主切刃）４Ａを工具本体１の外周側に突出させるようにして、インサート取付ネジ５により着脱可能に取り付けられている。なお、このうち最先端のインサート４は、上記切刃４Ａの先端内周側に連なる副切刃４Ｂを、工具本体１の先端面１Ａより僅かに先端側に突出させるようにして取り付けられている。
【００１８】
また、工具本体１には軸線Ｏに沿って貫通するようにクーラント穴６が形成されていて、工具本体１においては、この軸線Ｏに沿ったクーラント穴６を幹穴として複数の枝穴６Ａが径方向外周側に分岐させられている。これらの枝穴６Ａは、上記切屑排出溝２の溝底に開口させられ、切削インサート４の外周側に突出させられた切刃４Ａに向けてクーラントが供給可能とされている。
【００１９】
工具本体１の先端面１Ａは軸線Ｏに垂直な平面状とされていて、外周側には切屑排出溝２と最先端のインサート取付座３が、また中央部にはクーラント穴６がそれぞれ開口させられている。このうち、クーラント穴６の開口部には、断面円形のクーラント穴６の開口部の内周面から外周側に広がるように凹んだ複数ずつ（本実施形態では３つずつ）の凹部７、８が、周方向に交互に間隔をあけて図４に示すように花弁状に形成されている。従って、これらの凹部７、８は工具本体１の軸線Ｏから径方向外周側に離れた位置に形成される。
【００２０】
これらの凹部７、８のうち、周方向に１つおきの３つの凹部７は、本実施形態において軸線Ｏから径方向外周側に離れた位置に周方向に間隔をあけて設けられたキー溝を兼ねており、軸線Ｏに垂直とされて先端側を向く底面７Ａと、この底面７Ａの周縁から軸線Ｏに平行に先端側に延びる壁面７Ｂとによって形成されている。また、底面７Ａには軸線Ｏに平行に止め栓取付ネジ穴７Ｃが形成されている。
【００２１】
さらに、軸線Ｏ方向先端側から見て図４に示すように壁面７Ｂは、外周側が止め栓取付ネジ穴７Ｃの中心線を中心とした１／２凹円筒面状とされるとともに、内周側は外周側がなす凹円筒と略等しい半径でクーラント穴６の内周面に接するように延びる略１／４凸円筒面状とされ、これら凹凸円筒面の間には該凹凸円筒面の双方に接する幅狭の平面が形成されている。
【００２２】
なお、３つの凹部７は、本実施形態では互いに等しい大きさとされ、また軸線Ｏから径方向外周側に互いに等しい位置に形成されている。ただし、キー溝を兼ねた本実施形態の凹部７は、周方向に隣接する２組の凹部７の周方向の間隔、例えば止め栓取付ネジ穴７Ｃの中心線同士の周方向の間隔が、少なくとも１つの組で他の組と異なるものとされており、特に本実施形態では３つの組となる隣接する凹部７同士の周方向の間隔がすべて僅かに異なるものとされている。
【００２３】
一方、これらの凹部７の間に形成されるやはり周方向に１つおきの３つの凹部８は、凹部７と同様に先端側を向く底面８Ａと、この底面８Ａの周縁から先端側に延びる壁面８Ｂとにより画成され、底面８Ａにはクランプネジ穴８Ｃが形成されたものであるものの、このクランプネジ穴８Ｃの中心線は、工具本体１の後端側に向かうに従い外周側に向かうように傾斜し、特に本実施形態では工具本体１の後端側に向かうに従い工具回転方向Ｔの後方側に向かうようにも傾斜して延びている。すなわち、クランプネジ穴８Ｃは、軸線Ｏから径方向外周側に離れた位置からさらに外周側に向けて延びており、底面８Ａはこのクランプネジ穴８Ｃの中心線に垂直とされ、また壁面８Ｂはクランプネジ穴８Ｃの中心線に平行とされている。
【００２４】
なお、壁面８Ｂは、クランプネジ穴８Ｃの中心線方向に見たときに、外周側がこのクランプネジ穴８Ｃの中心線を中心とした１／２凹円筒面状とされるとともに、内周側はこの１／２凹円筒面に接してクーラント穴６の開口部に向けて延びる平面状とされている。また、これらの凹部８も、本実施形態では互いに等しい大きさとされるとともに、軸線Ｏから径方向外周側に互いに等しい位置に形成され、さらに周方向の間隔も凹部８同士は互いに等しくされている。
【００２５】
さらにまた、クーラント穴６は、工具本体１の後端から先端面１Ａ近くまでは一定内径の断面円形とされ、先端面１Ａ近くの凹部７、８に達しない位置で内径が一段僅かに拡径されて、内周面が軸線Ｏを中心としたやはり一定内径の円筒面状の嵌合穴部６Ｂをなすようにされており、さらに凹部７、８の位置ではこの嵌合穴部６Ｂよりもさらに内径が一段僅かに拡径するように形成されている。また、これらクーラント穴６や凹部７、８の先端側開口部と工具本体１の先端面１Ａとの間には、凹部７、８の先端側開口部を取り囲んで、ただし切屑排出溝２やインサート取付座３には達しないように、軸線Ｏに垂直な底面を有する座繰り部９が形成されている。
【００２６】
この工具本体１の先端に取り付けられる交換式工具先端部１１は、工具本体１と同じ金属材料により略等しい外径の円板状に形成されており、その外周には工具本体１の切屑排出溝２と同数で、後述するように交換式工具先端部１１を工具本体１先端に装着した状態で各切屑排出溝２にそれぞれ螺旋状に連通する先端排出溝１２が形成されるとともに、この先端排出溝１２の工具回転方向Ｔ側を向く壁面の外周部には、工具本体１のインサート取付座３と階段状に連続する先端インサート取付座１３が形成されている。このような交換式工具先端部１１は、工具本体１の軸線Ｏと同軸となるように装着されて着脱可能に取り付けられ、工具本体１と一体に工具回転方向Ｔに回転させられて、先端インサート取付座１３に取り付けられた切削インサートの切刃により被削材の切削に使用される。
【００２７】
ここで、この先端インサート取付座１３に取り付けられる切削インサートは、本実施形態では工具本体１に取り付けられるものと同形同大の切削インサート４とされ、従って先端インサート取付座１３やインサート取付ネジ５も同形同大とされている。なお、先端インサート取付座１３は各先端排出溝１２に１つずつ形成され、従って取り付けられる切削インサート４も１つずつである。そして、この切削インサート４は、その切刃（主切刃）４Ａを先端切刃として交換式工具先端部１１の外周側に突出させるとともに、この切刃４Ａの先端内周側に連なる副切刃４Ｂを交換式工具先端部１１の先端面より僅かに先端側に突出させるようにして、インサート取付ネジ５により着脱可能に取り付けられている。
【００２８】
交換式工具先端部１１の後端面１１Ａは、その中央部を除いて軸線Ｏに垂直な平面状とされて、上記先端排出溝１２と先端インサート取付座１３が開口させられている。ただし、この後端面１１Ａにおける先端インサート取付座１３の開口部の工具回転方向Ｔ後方側には、工具本体１の最先端に取り付けられて先端面１Ａから副切刃４Ｂが突出させられた切削インサート４との干渉を避けるための凹所１１Ｂが形成されている。
【００２９】
また、後端面１１Ａの中央部には、軸線Ｏを中心とした環状溝１１Ｃが形成されるとともに、この環状溝１１Ｃの内側には、後端面１１Ａよりも僅かに後端側に突出する軸線Ｏを中心とした円板状の座部１４と、この座部１４からさらに後端側に突出する嵌合突部１５とキー１６とが交換式工具先端部１１と一体に形成されている。このうち、座部１４は、その後端側を向く座面１４Ａが軸線Ｏに垂直な平面状とされており、後端面１１Ａからの突出高さが工具本体１の先端面１Ａから上記座繰り部９の底面までの深さよりも小さくされるとともに、外径は座繰り部９の内径より小さくされていて、交換式工具先端部１１の後端面１１Ａを工具本体１の先端面１Ａに密着させた状態で座繰り部９内に収容可能とされている。
【００３０】
さらに、嵌合突部１５は、軸線Ｏを中心とした円筒状をなしており、その外径はクーラント穴６の嵌合穴部６Ｂ内周面に嵌合突部１５外周面が摺接して嵌合可能な大きさとされていて、やはり交換式工具先端部１１の後端面１１Ａを工具本体１の先端面１Ａに密着させた状態で、この嵌合突部１５がクーラント穴６の上記嵌合穴部６Ｂと嵌合することにより、上述のように工具本体１に交換式工具先端部１１が同軸に装着される。
【００３１】
また、キー１６は、互いに等しい大きさのものが凹部７と同数、軸線Ｏから径方向外周側に離れた互いに等しい位置に、嵌合突部１５の基端部から外周側に突出するように形成され、それぞれ軸線Ｏに垂直な平面状とされて後端側を向く端面１６Ａとこの端面１６Ａの周縁から軸線Ｏに平行に先端側に延びる側面１６Ｂとにより形成されている。そして、これらのキー１６は、キー溝を兼ねる凹部７にそれぞれ嵌合可能とされており、すなわち周方向の間隔が互いに対応する凹部６と等しくされる一方、周方向に隣接する２組のキー１６の周方向の間隔が、少なくとも１つの組で他の組と異なるものとされており、特に本実施形態では３つの組となる隣接するキー１６同士の周方向の間隔がすべて僅かに異なるものとされている。
【００３２】
さらに、キー１６の側面１６Ｂは、軸線Ｏ方向後端側から見て図８に示すように、外周側が軸線Ｏに平行な中心線を有する１／２凸円筒面の外周側縁部を座部１４の外周面と面一に切り欠いた形状とされるとともに、内周側はこの凸円筒面と略等しい半径で嵌合突部１５の外周面に接するように延びる略１／４凹円筒面状とされ、これら凹凸円筒面の間には該凹凸円筒面の双方に接する幅狭の平面が形成されていて、上記嵌合突部１５が嵌合穴部６Ｂに嵌合する際に、このキー１６の側面１６Ｂが、上記座部１４の外周面と面一に切り欠いた部分を除いて、対応する凹部７の壁面８Ｂに摺接することにより、キー１６がキー溝を兼ねる凹部７に嵌合させられる。
【００３３】
そして、円筒状の嵌合突部１５の内周部は、交換式工具先端部１１の先端側には開口しない止まり穴状とされており、ただしその穴底からは、先端側に向かうに従い外周側に向かうように延びて各先端排出溝１２の底面に開口する供給穴１７が形成されており、上述のように嵌合突部１５を嵌合穴部６Ｂに嵌合させるとともにキー１６をキー溝を兼ねた凹部７に嵌合させて交換式工具先端部１１を工具本体１の先端に装着したときに、これらの供給穴１７が嵌合突部１５の内周部を介して工具本体１のクーラント穴６と連通して、先端排出溝１２の先端インサート取付座１３に取り付けられた切削インサート４の先端切刃とされる切刃（主切刃）４Ａおよび副切刃４Ｂに向けてクーラントが供給可能とされている。
【００３４】
なお、嵌合突部１５の外周面にはキー１６の端面１６Ａの位置に環状溝１５Ａが形成されていて、嵌合突部１５はこの環状溝１５Ａよりも後端側の部分が嵌合穴部６Ｂと嵌合させられる。また、軸線Ｏに垂直な平面とされた後端面１１Ａからキー１６の端面１６Ａまでの高さは、同じく軸線Ｏに垂直な平面とされた工具本体１の先端面１Ａから凹部７の底面７Ａまでの深さよりも小さくされていて、これら嵌合突部１５を嵌合穴部６Ｂに嵌合させるとともに互いに対応するキー１６を凹部７に嵌合させて交換式工具先端部１１を工具本体１先端部に装着した状態において、交換式工具先端部１１の後端面１１Ａが工具本体１の先端面１Ａに密着可能とされている。
【００３５】
一方、交換式工具先端部１１の先端面中央部には、軸線Ｏを中心とした断面円形の凹穴１１Ｄが形成されるとともに、この凹穴１１Ｄの先端側を向く底面の外周部から後端側に向けては、先端側が大径穴１８Ａとされるとともに後端側が大径穴１８Ａと同軸の小径穴１８Ｂとされたクランプネジ挿通穴１８が、工具本体１のクランプネジ穴８Ｃと同数、周方向に間隔をあけて形成されて交換式工具先端部１１の後端側に貫通させられ、本実施形態では座部１４の座面１４Ａにおいてキー１６の間に開口させられている。従って、これらのクランプネジ挿通穴１８も、軸線Ｏから径方向外周側に離れた位置に形成される。
【００３６】
さらに、これらのクランプネジ挿通穴１８の中心線は、上述のように嵌合突部１５を嵌合穴部６Ｂに嵌合させるとともに互いに対応するキー１６を凹部７に嵌合させて、後端面１１Ａが先端面１Ａに密着するように交換式工具先端部１１を工具本体１に装着した状態で、工具本体１のクランプネジ穴８Ｃの中心線と同軸となるようにされている。すなわち、本実施形態では、このクランプネジ挿通穴１８も、後端側に向かうに従い外周側に向かうように延び、特に後端側に向かうに従い工具回転方向Ｔの後方側に向かうように傾斜して延びている。
【００３７】
そして、こうして交換式工具先端部１１を工具本体１に装着してクランプネジ挿通穴１８とクランプネジ穴８Ｃとを同軸に配置したところで、上記大径穴１８Ａより小径で小径穴１８Ｂより大径の頭部１９Ａと小径穴１８Ｂより小径でクランプネジ穴８Ｃと螺合するネジ部１９Ｂとを有するクランプネジ１９を、凹穴１１Ｄからクランプネジ挿通穴１８に挿通してクランプネジ穴８Ｃにねじ込むことにより、交換式工具先端部１１はその後端面１１Ａが上記先端面１Ａに押し付けられるように密着させられ、軸線Ｏ方向に拘束されて工具本体１の先端に着脱可能に取り付けられる。
【００３８】
上記構成の先端部交換式切削工具では、このように交換式工具先端部１１を工具本体１に取り付けるクランプネジ１９が、周方向に間隔をあけて複数、それぞれ工具本体１の軸線Ｏから径方向外周側に離れた位置に形成されたクランプネジ挿通穴１８に挿通されて、やはり軸線Ｏから径方向外周側に離れた位置に形成されたクランプネジ穴８Ｃにねじ込まれるので、工具本体の軸線Ｏに沿って１本のクランプネジをねじ込んで交換式工具先端部を取り付けるのに比べ、個々のクランプネジ１９に要求される締結力や強度を分散して小さくすることができる。
【００３９】
このため、１つ１つのクランプネジ１９やクランプネジ穴８Ｃのネジ径を小さくすることができるので、工具本体１や交換式工具先端部１１の外径が小さい場合でも、この交換式工具先端部１１を工具本体１の先端に着脱可能として交換式とすることができる。例えば、１本のクランプネジで交換式工具先端部を取り付ける場合では切削条件等にもよるが外径が５０ｍｍ程度が限度であったのに対し、上記構成の先端部交換式切削工具では外径４０ｍｍ以下のものでも交換式工具先端部１１を着脱可能としつつ安定した切削加工を行うことができる。
【００４０】
また、このようにクランプネジ１９が軸線Ｏから径方向外周側に離れた位置にねじ込まれることにより、本実施形態のように工具本体１の軸線Ｏに沿ってクーラント穴６が形成されていても、このクーラント穴６と軸線Ｏ上で連通する穴部（本実施形態では円筒状の嵌合突部１５の内周部）を介して先端切刃にクーラントを供給する供給穴１７を交換式工具先端部１１に形成することが可能となる。このため、交換式工具先端部１１に取り付けられた切削インサート４においても、上記先端切刃となる切刃（主切刃）４Ａや副切刃４Ｂおよびこれらによって切削される被削材の切削部位の確実かつ十分な冷却を図って、一層安定した切削を行うことができる。
【００４１】
さらに、本実施形態では、上記クランプネジ１９が、工具本体１の後端側に向かうに従い軸線Ｏに対する径方向外周側に向かうように交換式工具先端部１１に挿通されて工具本体１にねじ込まれており、これに伴い工具本体１のクランプネジ穴８Ｃも後端側に向かうに従い径方向外周側に向かうように斜めに形成されている。従って、クランプネジ穴８Ｃの後端側ではクーラント穴６との間隔を大きくすることができて、これによりクーラント穴６の内径を大きく確保することができるので、工具本体１に取り付けられた切削インサート４の切刃（主切刃）４Ａには勿論、交換式工具先端部１１の先端切刃となる切削インサート４の切刃（主切刃）４Ａや副切刃４Ｂにも十分な量のクーラントを供給することが可能となる。
【００４２】
しかも、本実施形態におけるクランプネジ１９は、後端側に向かうに従い工具回転方向Ｔの後方側に向かうようにも傾斜して交換式工具先端部１１に挿通されて工具本体１にねじ込まれている。このため、交換式工具先端部１１は、切削時に切刃４Ａや副切刃４Ｂから切削負荷が作用する工具回転方向Ｔ後方側に押し付けられつつ後端面１１Ａが先端面１Ａに密着して工具本体１の先端に取り付けられることになり、取り付け剛性の向上を図ってさらに安定した切削を行うことができる。
【００４３】
また、本実施形態では、これら交換式工具先端部１１の後端面１１Ａと工具本体１の先端面１Ａに、互いに嵌合可能な複数組のキー１６とキー溝を兼ねる凹部７が、軸線Ｏから径方向外周側に離れた位置に周方向に間隔をあけて形成されており、これらキー１６と凹部７との嵌合によって交換式工具先端部１１を工具本体１に対して回り止めして一層安定して取り付けることができる。
【００４４】
そして、上述のようにクランプネジ１９が後端側に向かうに従い工具回転方向Ｔの後方側に向けても傾斜してねじ込まれることにより、交換式工具先端部１１のキー１６が工具回転方向Ｔ後方側に向けて凹部７の壁面７Ｂに押し付けられるようにして嵌合させられるため、交換式工具先端部１１にがたつき等が生じるのを防いで、さらに安定した切削を促すことが可能となる。
【００４５】
さらにまた、本実施形態では、こうして互いに嵌合可能とされたキー１６およびキー溝を兼ねる凹部７が３組形成されており、このうち周方向に隣接する２組のキー１６および凹部７の周方向の間隔は、少なくとも１つの組の間隔が他の組の間隔と異なるものとされていて、特にすべての組の間隔が異なるものとされている。このため、周方向の間隔が対応しないキー１６を凹部７に嵌合させることはできなくなるので、例えばビビリ振動を防止するために工具本体１および交換式工具先端部１１の外周側に配設される切刃（主切刃）４Ａの列の周方向の間隔を不等間隔とするときなどに、工具本体１の切刃４Ａの列に対して交換式工具先端部１１の切刃４Ａが周方向に間違った位置となるように交換式工具先端部１１が取り付けられるのを防ぐことができる。
【００４６】
また、本実施形態では、これらキー１６とキー溝を兼ねた凹部７との嵌合や、クランプネジ１９のねじ込みによる締結のほかに、工具本体１のクーラント穴６に形成された嵌合穴部６Ｂに交換式工具先端部１１に形成された嵌合突部１５が嵌合することによっても、工具本体１と交換式工具先端部１１とを高い取り付け剛性で一体化することができる。そして、軸線Ｏを中心とした断面円形の嵌合穴部６Ｂと嵌合突部１５とが嵌合することにより、工具本体１に交換式工具先端部１１を例えば±０．０５ｍｍ以下程度の高い同軸度で取り付けることができ、精度の高い切削加工を図ることができる。
【００４７】
ところで、本実施形態では上述のように工具本体１の先端に交換式工具先端部１１をクランプネジ１９によって着脱可能に取り付けて切削加工に使用するようにしているが、例えば切り込み深さが大きくない場合などには、交換式工具先端部１１を取り付けずに工具本体１だけで切削加工を行うことも可能である。ただし、単に交換式工具先端部１１を取り外しただけの状態で切削加工を行うと、クーラント穴６にクーラントを供給したときには工具本体１の先端面１Ａにおけるクーラント穴６の開口部からクーラントが流れ出てしまう。
【００４８】
そこで、このような場合には、工具本体１のキー溝を兼ねる上記凹部７に形成された止め栓取付ネジ穴７Ｃを利用して、図１０および図１１に示すように止め栓２０を止め栓取付ネジ２１によって工具本体１の先端部に着脱可能に取り付け、クーラント穴６の開口部を封止すればよい。ここで、止め栓２０は、図１１に示すように、交換式工具先端部１１の上記嵌合突部１５と等しい外径で嵌合穴部６Ｂと嵌合可能な円柱状の軸部２０Ａと、こうして軸部２０Ａを嵌合穴部６Ｂに嵌合させた状態で、工具本体１の先端面１Ａに開口した座繰り部９の底面に全面的に密着して該座繰り部９に収容される平板状の封止部２０Ｂとが一体に形成されており、封止部２０Ｂには複数の凹部７の止め栓取付ネジ穴７Ｃの中心線とそれぞれ同軸となるように、凹部７と同数の後端側に向かうに従い漸次縮径するテーパ穴状の止め栓取付ネジ挿通穴２０Ｃが形成されている。
【００４９】
従って、このような止め栓２０を、上述のように嵌合穴部６Ｂに軸部２０Ａを嵌合させるとともに封止部２０Ｂを座繰り部９に収容してその底面に密着させた上で、各止め栓取付ネジ挿通穴２０Ｃに挿通した皿頭を有する止め栓取付ネジ２１を凹部７の止め栓取付ネジ穴７Ｃにねじ込むことにより固定することで、軸部２０Ａによる嵌合と封止部２０Ｂによる座繰り部９底面への密着によってクーラント穴６の先端面１Ａへの開口部は封止される。このため、クーラントを供給してもこの開口部から流れ出ることはなくなり、クーラント穴６の上記枝穴６Ａから工具本体１に取り付けられた切削インサート４の切刃４Ａに確実にクーラントを供給することができる。
【００５０】
なお、上記実施形態では、工具本体１および交換式工具先端部１１に着脱可能に取り付けられる切削インサート４に切刃４Ａや副切刃４Ｂが形成された刃先交換式のエンドミルに本発明を適用した場合について説明したが、例えば工具本体および交換式工具先端部に切刃が一体に形成されたソリッドエンドミルや、切刃が形成された切刃チップがロウ付け等によって工具本体および交換式工具先端部に接合されたロウ付け工具などに本発明を適用することも可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 工具本体
１Ａ 工具本体１の先端面
２ 切屑排出溝
３ インサート取付座
４ 切削インサート
４Ａ 切刃（主切刃）
６ クーラント穴
６Ａ 枝穴
６Ｂ 嵌合穴部
７ 凹部（キー溝）
７Ｃ 止め栓取付ネジ穴
８ 凹部
８Ｃ クランプネジ穴
９ 座繰り部
１１ 交換式工具先端部
１１Ａ 交換式工具先端部１１の後端面
１２ 先端排出溝
１３ 先端インサート取付座
１５ 嵌合突部
１６ キー
１７ 供給穴
１８ クランプネジ挿通穴
１９ クランプネジ
２０ 止め栓
Ｏ 工具本体１の軸線
Ｔ 切削時の工具本体１の回転方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具本体の先端部が着脱可能で交換式とされた先端部交換式切削工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンドミルのような切削工具においては、外形円柱状の工具本体の先端部に配設された切刃が最も使用頻度が高く、これに伴い工具本体の損傷も、その先端部において著しくなるため、工具本体の先端部を着脱可能として交換式としたものが、例えば特許文献１、２に提案されている。特許文献１に記載された切削工具では、工具本体と着脱可能で交換式とされた工具先端部とが断面非円形状とされた嵌合凸部と嵌合凹部によって嵌合させられて、工具先端部の先端側からねじ込まれるネジ部材により締結させられており、また特許文献２に記載された切削工具では、断面円形の嵌合凸部と嵌合凹部にさらにキーとキー穴が形成されて嵌合させられ、やはりネジ部材によって工具本体と工具先端部とが締結させられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平５−７８４２０号公報
【特許文献２】実開平５−８８８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、これら特許文献１、２に記載の切削工具では、工具本体と工具先端部とを着脱可能に締結する上記ネジ部材が、円柱状の工具本体の軸線に沿って１本だけねじ込まれた構成とされており、工具先端部の脱落がないようにこれら工具本体と工具先端部とを十分な締結力で確実にネジ止めするには、ネジ部材やネジ穴の径も自ずと大きくせざるを得ない。そして、これに伴い、嵌合凹凸部の内外径も大きくならざるを得ないため、結果的に工具本体や交換式工具先端部の外径（直径）が例えば５０ｍｍ以上の比較的大径の切削工具にしか適用することができないという問題があった。
【０００５】
また、このような切削工具では、切刃に向けて開口するように工具本体内にクーラント穴を穿設し、切削加工時には工作機械側からクーラントを供給して切刃や被削材を冷却、潤滑するようにしており、このようなクーラント穴は、工具本体の軸線に沿って幹穴を形成し、この幹穴から工具本体外周の切刃に向けて枝穴を形成してクーラントを供給するように構成するのが一般的であるが、上述のように工具本体の軸線に沿ってネジ部材がねじ込まれていると、工具本体のネジ穴よりも先端側には幹穴を形成することができず、従って交換式の工具先端部の切刃にはクーラントを供給することが困難となる。
【０００６】
本発明は、このような背景の下になされたもので、工具本体の外径に関わらず確実に交換式の工具先端部を保持して着脱可能とすることができ、さらにはこうして着脱可能とされた交換式工具先端部の切刃にも工具本体の軸線に沿ったクーラント穴からクーラントを供給することが可能な先端部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】
【０００７】
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、軸線回りに回転させられる外形円柱状の工具本体の外周に切屑排出溝が形成されて、この切屑排出溝の工具回転方向を向く壁面の外周側に切刃が配設されるとともに、上記工具本体の先端には、上記切屑排出溝に連通する先端排出溝が形成されてこの先端排出溝の工具回転方向を向く壁面の外周側に先端切刃が配設された交換式工具先端部が、上記軸線から径方向外周側に離れた位置に周方向に間隔をあけて該交換式工具先端部に後端側に向けて挿通された複数のクランプネジが上記工具本体にねじ込まれることにより、着脱可能に取り付けられていることを特徴とする。
【０００８】
このように構成された先端部交換式切削工具においては、工具本体の軸線から径方向外周側に離れた位置に周方向に間隔をあけて交換式工具先端部に挿通された複数のクランプネジが工具本体にねじ込まれることにより、交換式工具先端部が工具本体に締結させられて着脱可能に取り付けられるので、交換式工具先端部を取り付けるための締結力をこれら複数のクランプネジで分散させることができる。従って、個々のクランプネジやクランプネジがねじ込まれるネジ穴の径も小さくすることができ、工具本体や交換式工具先端部の外径（直径）が例えば４０ｍｍ以下の小径であっても、その工具先端部を確実に保持しつつ交換式とすることが可能となる。
【０００９】
また、こうしてクランプネジが工具本体の軸線から径方向外周側に離れた位置に周方向に間隔をあけて挿通されて工具本体にねじ込まれるため、工具本体に上記軸線に沿って延びるクーラント穴が形成されている場合に、交換式工具先端部にはこのクーラント穴と連通して上記先端切刃にクーラントを供給する供給穴を形成することができ、工具先端部が交換式であっても、この交換式工具先端部に配設された先端切刃や、先端切刃によって切削される被削材の加工部位の確実かつ十分な冷却、潤滑を図ることができる。
【００１０】
さらに、特にこうして工具本体にその軸線に沿って延びるクーラント穴を形成する場合には、上記クランプネジを、後端側に向かうに従い上記軸線に対する径方向外周側に向かうように交換式工具先端部に挿通して、工具本体にねじ込むようにする構成することにより、工具本体先端部におけるネジ穴も後端側に向かうに従い径方向外周側に向かうように穿設されるため、工具本体のクーラント穴の内径を大きく確保することができ、交換式工具先端部に十分な量のクーラントを供給することが可能となる。
【００１１】
さらにまた、クランプネジを、後端側に向かうに従い上記工具回転方向の後方側に向かうように交換式工具先端部に挿通して、工具本体にねじ込むように構成することにより、工具本体先端部におけるネジ穴を上述のように後端側に向かうに従い径方向外周側に向けて穿設することが可能となるとともに、周方向において切削加工時に交換式工具先端部に切削負荷が作用する方向にクランプネジがねじ込まれることになるため、交換式工具先端部を一層確実に保持することが可能となる。
【００１２】
また、工具本体の先端面と交換式工具先端部の後端面に、互いに嵌合可能な複数組のキーおよびキー溝を上記軸線から径方向外周側に離れた位置に周方向に間隔をあけて設けることにより、切削加工時の周方向の上記切削負荷をさらに確実に受け止めて交換式工具先端部を保持することができる。そして、このうち周方向に隣接する２組のキーおよびキー溝の周方向の間隔を、少なくとも１つの組の間隔が他の組の間隔と異なるものとすることにより、交換式工具先端部が周方向に間違った位置で工具本体先端部に取り付けられるのを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、工具本体や交換式工具先端部の外径が小径であっても、確実に工具先端部を保持して着脱可能な交換式とすることができ、また工具本体にその軸線に沿ってクーラント穴が形成されている場合に、交換式工具先端部の先端切刃にもクーラントを供給して効率的な冷却や潤滑を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す実施形態において交換式工具先端部を取り外した状態の分解斜視図である。
【図３】図１に示す実施形態の工具本体を示す斜視図である。
【図４】図３に示す工具本体の正面図である。
【図５】図１に示す実施形態の交換式工具先端部の斜視図である。
【図６】図５に示す交換式工具先端部の正面図である。
【図７】図５に示す交換式工具先端部の側面図である。
【図８】図５に示す交換式工具先端部の背面図である。
【図９】図８におけるＡＡ断面図である。
【図１０】図３に示した工具本体のクーラント穴に止め栓をつけた状態の斜視図である。
【図１１】図１０に示した状態から止め栓を取り外した状態の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１ないし図１１は、本発明を刃先交換式のエンドミルに適用した場合の一実施形態を示すものである。本実施形態において、工具本体１は、鋼材等の金属材料により形成されて軸線Ｏを中心とした外形円柱状をなしており、かかるエンドミルは工具本体１の後端側（図１ないし図３、図１０および図１１において右上側）部分が図示されない工作機械の主軸に把持されて、軸線Ｏ回りに工具回転方向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】
工具本体１の外周には、周方向に間隔をあけて複数条（本実施形態では３条）の切屑排出溝２が、工具本体１の先端面１Ａに開口して後端側に向かうに従い工具回転方向Ｔの後方側に向かうように螺旋状に形成されている。また、これらの切屑排出溝２の工具回転方向Ｔを向く壁面の外周側には、複数（本実施形態では１つの切屑排出溝２について４つ）のインサート取付座３が同様に工具本体１の後端側に向かうに従い工具回転方向Ｔの後方側に向かうように階段状に形成されている。
【００１７】
そして、これらのインサート取付座３には、超硬合金等の硬質材料により形成された切削インサート４が、その切刃（主切刃）４Ａを工具本体１の外周側に突出させるようにして、インサート取付ネジ５により着脱可能に取り付けられている。なお、このうち最先端のインサート４は、上記切刃４Ａの先端内周側に連なる副切刃４Ｂを、工具本体１の先端面１Ａより僅かに先端側に突出させるようにして取り付けられている。
【００１８】
また、工具本体１には軸線Ｏに沿って貫通するようにクーラント穴６が形成されていて、工具本体１においては、この軸線Ｏに沿ったクーラント穴６を幹穴として複数の枝穴６Ａが径方向外周側に分岐させられている。これらの枝穴６Ａは、上記切屑排出溝２の溝底に開口させられ、切削インサート４の外周側に突出させられた切刃４Ａに向けてクーラントが供給可能とされている。
【００１９】
工具本体１の先端面１Ａは軸線Ｏに垂直な平面状とされていて、外周側には切屑排出溝２と最先端のインサート取付座３が、また中央部にはクーラント穴６がそれぞれ開口させられている。このうち、クーラント穴６の開口部には、断面円形のクーラント穴６の開口部の内周面から外周側に広がるように凹んだ複数ずつ（本実施形態では３つずつ）の凹部７、８が、周方向に交互に間隔をあけて図４に示すように花弁状に形成されている。従って、これらの凹部７、８は工具本体１の軸線Ｏから径方向外周側に離れた位置に形成される。
【００２０】
これらの凹部７、８のうち、周方向に１つおきの３つの凹部７は、本実施形態において軸線Ｏから径方向外周側に離れた位置に周方向に間隔をあけて設けられたキー溝を兼ねており、軸線Ｏに垂直とされて先端側を向く底面７Ａと、この底面７Ａの周縁から軸線Ｏに平行に先端側に延びる壁面７Ｂとによって形成されている。また、底面７Ａには軸線Ｏに平行に止め栓取付ネジ穴７Ｃが形成されている。
【００２１】
さらに、軸線Ｏ方向先端側から見て図４に示すように壁面７Ｂは、外周側が止め栓取付ネジ穴７Ｃの中心線を中心とした１／２凹円筒面状とされるとともに、内周側は外周側がなす凹円筒と略等しい半径でクーラント穴６の内周面に接するように延びる略１／４凸円筒面状とされ、これら凹凸円筒面の間には該凹凸円筒面の双方に接する幅狭の平面が形成されている。
【００２２】
なお、３つの凹部７は、本実施形態では互いに等しい大きさとされ、また軸線Ｏから径方向外周側に互いに等しい位置に形成されている。ただし、キー溝を兼ねた本実施形態の凹部７は、周方向に隣接する２組の凹部７の周方向の間隔、例えば止め栓取付ネジ穴７Ｃの中心線同士の周方向の間隔が、少なくとも１つの組で他の組と異なるものとされており、特に本実施形態では３つの組となる隣接する凹部７同士の周方向の間隔がすべて僅かに異なるものとされている。
【００２３】
一方、これらの凹部７の間に形成されるやはり周方向に１つおきの３つの凹部８は、凹部７と同様に先端側を向く底面８Ａと、この底面８Ａの周縁から先端側に延びる壁面８Ｂとにより画成され、底面８Ａにはクランプネジ穴８Ｃが形成されたものであるものの、このクランプネジ穴８Ｃの中心線は、工具本体１の後端側に向かうに従い外周側に向かうように傾斜し、特に本実施形態では工具本体１の後端側に向かうに従い工具回転方向Ｔの後方側に向かうようにも傾斜して延びている。すなわち、クランプネジ穴８Ｃは、軸線Ｏから径方向外周側に離れた位置からさらに外周側に向けて延びており、底面８Ａはこのクランプネジ穴８Ｃの中心線に垂直とされ、また壁面８Ｂはクランプネジ穴８Ｃの中心線に平行とされている。
【００２４】
なお、壁面８Ｂは、クランプネジ穴８Ｃの中心線方向に見たときに、外周側がこのクランプネジ穴８Ｃの中心線を中心とした１／２凹円筒面状とされるとともに、内周側はこの１／２凹円筒面に接してクーラント穴６の開口部に向けて延びる平面状とされている。また、これらの凹部８も、本実施形態では互いに等しい大きさとされるとともに、軸線Ｏから径方向外周側に互いに等しい位置に形成され、さらに周方向の間隔も凹部８同士は互いに等しくされている。
【００２５】
さらにまた、クーラント穴６は、工具本体１の後端から先端面１Ａ近くまでは一定内径の断面円形とされ、先端面１Ａ近くの凹部７、８に達しない位置で内径が一段僅かに拡径されて、内周面が軸線Ｏを中心としたやはり一定内径の円筒面状の嵌合穴部６Ｂをなすようにされており、さらに凹部７、８の位置ではこの嵌合穴部６Ｂよりもさらに内径が一段僅かに拡径するように形成されている。また、これらクーラント穴６や凹部７、８の先端側開口部と工具本体１の先端面１Ａとの間には、凹部７、８の先端側開口部を取り囲んで、ただし切屑排出溝２やインサート取付座３には達しないように、軸線Ｏに垂直な底面を有する座繰り部９が形成されている。
【００２６】
この工具本体１の先端に取り付けられる交換式工具先端部１１は、工具本体１と同じ金属材料により略等しい外径の円板状に形成されており、その外周には工具本体１の切屑排出溝２と同数で、後述するように交換式工具先端部１１を工具本体１先端に装着した状態で各切屑排出溝２にそれぞれ螺旋状に連通する先端排出溝１２が形成されるとともに、この先端排出溝１２の工具回転方向Ｔ側を向く壁面の外周部には、工具本体１のインサート取付座３と階段状に連続する先端インサート取付座１３が形成されている。このような交換式工具先端部１１は、工具本体１の軸線Ｏと同軸となるように装着されて着脱可能に取り付けられ、工具本体１と一体に工具回転方向Ｔに回転させられて、先端インサート取付座１３に取り付けられた切削インサートの切刃により被削材の切削に使用される。
【００２７】
ここで、この先端インサート取付座１３に取り付けられる切削インサートは、本実施形態では工具本体１に取り付けられるものと同形同大の切削インサート４とされ、従って先端インサート取付座１３やインサート取付ネジ５も同形同大とされている。なお、先端インサート取付座１３は各先端排出溝１２に１つずつ形成され、従って取り付けられる切削インサート４も１つずつである。そして、この切削インサート４は、その切刃（主切刃）４Ａを先端切刃として交換式工具先端部１１の外周側に突出させるとともに、この切刃４Ａの先端内周側に連なる副切刃４Ｂを交換式工具先端部１１の先端面より僅かに先端側に突出させるようにして、インサート取付ネジ５により着脱可能に取り付けられている。
【００２８】
交換式工具先端部１１の後端面１１Ａは、その中央部を除いて軸線Ｏに垂直な平面状とされて、上記先端排出溝１２と先端インサート取付座１３が開口させられている。ただし、この後端面１１Ａにおける先端インサート取付座１３の開口部の工具回転方向Ｔ後方側には、工具本体１の最先端に取り付けられて先端面１Ａから副切刃４Ｂが突出させられた切削インサート４との干渉を避けるための凹所１１Ｂが形成されている。
【００２９】
また、後端面１１Ａの中央部には、軸線Ｏを中心とした環状溝１１Ｃが形成されるとともに、この環状溝１１Ｃの内側には、後端面１１Ａよりも僅かに後端側に突出する軸線Ｏを中心とした円板状の座部１４と、この座部１４からさらに後端側に突出する嵌合突部１５とキー１６とが交換式工具先端部１１と一体に形成されている。このうち、座部１４は、その後端側を向く座面１４Ａが軸線Ｏに垂直な平面状とされており、後端面１１Ａからの突出高さが工具本体１の先端面１Ａから上記座繰り部９の底面までの深さよりも小さくされるとともに、外径は座繰り部９の内径より小さくされていて、交換式工具先端部１１の後端面１１Ａを工具本体１の先端面１Ａに密着させた状態で座繰り部９内に収容可能とされている。
【００３０】
さらに、嵌合突部１５は、軸線Ｏを中心とした円筒状をなしており、その外径はクーラント穴６の嵌合穴部６Ｂ内周面に嵌合突部１５外周面が摺接して嵌合可能な大きさとされていて、やはり交換式工具先端部１１の後端面１１Ａを工具本体１の先端面１Ａに密着させた状態で、この嵌合突部１５がクーラント穴６の上記嵌合穴部６Ｂと嵌合することにより、上述のように工具本体１に交換式工具先端部１１が同軸に装着される。
【００３１】
また、キー１６は、互いに等しい大きさのものが凹部７と同数、軸線Ｏから径方向外周側に離れた互いに等しい位置に、嵌合突部１５の基端部から外周側に突出するように形成され、それぞれ軸線Ｏに垂直な平面状とされて後端側を向く端面１６Ａとこの端面１６Ａの周縁から軸線Ｏに平行に先端側に延びる側面１６Ｂとにより形成されている。そして、これらのキー１６は、キー溝を兼ねる凹部７にそれぞれ嵌合可能とされており、すなわち周方向の間隔が互いに対応する凹部６と等しくされる一方、周方向に隣接する２組のキー１６の周方向の間隔が、少なくとも１つの組で他の組と異なるものとされており、特に本実施形態では３つの組となる隣接するキー１６同士の周方向の間隔がすべて僅かに異なるものとされている。
【００３２】
さらに、キー１６の側面１６Ｂは、軸線Ｏ方向後端側から見て図８に示すように、外周側が軸線Ｏに平行な中心線を有する１／２凸円筒面の外周側縁部を座部１４の外周面と面一に切り欠いた形状とされるとともに、内周側はこの凸円筒面と略等しい半径で嵌合突部１５の外周面に接するように延びる略１／４凹円筒面状とされ、これら凹凸円筒面の間には該凹凸円筒面の双方に接する幅狭の平面が形成されていて、上記嵌合突部１５が嵌合穴部６Ｂに嵌合する際に、このキー１６の側面１６Ｂが、上記座部１４の外周面と面一に切り欠いた部分を除いて、対応する凹部７の壁面８Ｂに摺接することにより、キー１６がキー溝を兼ねる凹部７に嵌合させられる。
【００３３】
そして、円筒状の嵌合突部１５の内周部は、交換式工具先端部１１の先端側には開口しない止まり穴状とされており、ただしその穴底からは、先端側に向かうに従い外周側に向かうように延びて各先端排出溝１２の底面に開口する供給穴１７が形成されており、上述のように嵌合突部１５を嵌合穴部６Ｂに嵌合させるとともにキー１６をキー溝を兼ねた凹部７に嵌合させて交換式工具先端部１１を工具本体１の先端に装着したときに、これらの供給穴１７が嵌合突部１５の内周部を介して工具本体１のクーラント穴６と連通して、先端排出溝１２の先端インサート取付座１３に取り付けられた切削インサート４の先端切刃とされる切刃（主切刃）４Ａおよび副切刃４Ｂに向けてクーラントが供給可能とされている。
【００３４】
なお、嵌合突部１５の外周面にはキー１６の端面１６Ａの位置に環状溝１５Ａが形成されていて、嵌合突部１５はこの環状溝１５Ａよりも後端側の部分が嵌合穴部６Ｂと嵌合させられる。また、軸線Ｏに垂直な平面とされた後端面１１Ａからキー１６の端面１６Ａまでの高さは、同じく軸線Ｏに垂直な平面とされた工具本体１の先端面１Ａから凹部７の底面７Ａまでの深さよりも小さくされていて、これら嵌合突部１５を嵌合穴部６Ｂに嵌合させるとともに互いに対応するキー１６を凹部７に嵌合させて交換式工具先端部１１を工具本体１先端部に装着した状態において、交換式工具先端部１１の後端面１１Ａが工具本体１の先端面１Ａに密着可能とされている。
【００３５】
一方、交換式工具先端部１１の先端面中央部には、軸線Ｏを中心とした断面円形の凹穴１１Ｄが形成されるとともに、この凹穴１１Ｄの先端側を向く底面の外周部から後端側に向けては、先端側が大径穴１８Ａとされるとともに後端側が大径穴１８Ａと同軸の小径穴１８Ｂとされたクランプネジ挿通穴１８が、工具本体１のクランプネジ穴８Ｃと同数、周方向に間隔をあけて形成されて交換式工具先端部１１の後端側に貫通させられ、本実施形態では座部１４の座面１４Ａにおいてキー１６の間に開口させられている。従って、これらのクランプネジ挿通穴１８も、軸線Ｏから径方向外周側に離れた位置に形成される。
【００３６】
さらに、これらのクランプネジ挿通穴１８の中心線は、上述のように嵌合突部１５を嵌合穴部６Ｂに嵌合させるとともに互いに対応するキー１６を凹部７に嵌合させて、後端面１１Ａが先端面１Ａに密着するように交換式工具先端部１１を工具本体１に装着した状態で、工具本体１のクランプネジ穴８Ｃの中心線と同軸となるようにされている。すなわち、本実施形態では、このクランプネジ挿通穴１８も、後端側に向かうに従い外周側に向かうように延び、特に後端側に向かうに従い工具回転方向Ｔの後方側に向かうように傾斜して延びている。
【００３７】
そして、こうして交換式工具先端部１１を工具本体１に装着してクランプネジ挿通穴１８とクランプネジ穴８Ｃとを同軸に配置したところで、上記大径穴１８Ａより小径で小径穴１８Ｂより大径の頭部１９Ａと小径穴１８Ｂより小径でクランプネジ穴８Ｃと螺合するネジ部１９Ｂとを有するクランプネジ１９を、凹穴１１Ｄからクランプネジ挿通穴１８に挿通してクランプネジ穴８Ｃにねじ込むことにより、交換式工具先端部１１はその後端面１１Ａが上記先端面１Ａに押し付けられるように密着させられ、軸線Ｏ方向に拘束されて工具本体１の先端に着脱可能に取り付けられる。
【００３８】
上記構成の先端部交換式切削工具では、このように交換式工具先端部１１を工具本体１に取り付けるクランプネジ１９が、周方向に間隔をあけて複数、それぞれ工具本体１の軸線Ｏから径方向外周側に離れた位置に形成されたクランプネジ挿通穴１８に挿通されて、やはり軸線Ｏから径方向外周側に離れた位置に形成されたクランプネジ穴８Ｃにねじ込まれるので、工具本体の軸線Ｏに沿って１本のクランプネジをねじ込んで交換式工具先端部を取り付けるのに比べ、個々のクランプネジ１９に要求される締結力や強度を分散して小さくすることができる。
【００３９】
このため、１つ１つのクランプネジ１９やクランプネジ穴８Ｃのネジ径を小さくすることができるので、工具本体１や交換式工具先端部１１の外径が小さい場合でも、この交換式工具先端部１１を工具本体１の先端に着脱可能として交換式とすることができる。例えば、１本のクランプネジで交換式工具先端部を取り付ける場合では切削条件等にもよるが外径が５０ｍｍ程度が限度であったのに対し、上記構成の先端部交換式切削工具では外径４０ｍｍ以下のものでも交換式工具先端部１１を着脱可能としつつ安定した切削加工を行うことができる。
【００４０】
また、このようにクランプネジ１９が軸線Ｏから径方向外周側に離れた位置にねじ込まれることにより、本実施形態のように工具本体１の軸線Ｏに沿ってクーラント穴６が形成されていても、このクーラント穴６と軸線Ｏ上で連通する穴部（本実施形態では円筒状の嵌合突部１５の内周部）を介して先端切刃にクーラントを供給する供給穴１７を交換式工具先端部１１に形成することが可能となる。このため、交換式工具先端部１１に取り付けられた切削インサート４においても、上記先端切刃となる切刃（主切刃）４Ａや副切刃４Ｂおよびこれらによって切削される被削材の切削部位の確実かつ十分な冷却を図って、一層安定した切削を行うことができる。
【００４１】
さらに、本実施形態では、上記クランプネジ１９が、工具本体１の後端側に向かうに従い軸線Ｏに対する径方向外周側に向かうように交換式工具先端部１１に挿通されて工具本体１にねじ込まれており、これに伴い工具本体１のクランプネジ穴８Ｃも後端側に向かうに従い径方向外周側に向かうように斜めに形成されている。従って、クランプネジ穴８Ｃの後端側ではクーラント穴６との間隔を大きくすることができて、これによりクーラント穴６の内径を大きく確保することができるので、工具本体１に取り付けられた切削インサート４の切刃（主切刃）４Ａには勿論、交換式工具先端部１１の先端切刃となる切削インサート４の切刃（主切刃）４Ａや副切刃４Ｂにも十分な量のクーラントを供給することが可能となる。
【００４２】
しかも、本実施形態におけるクランプネジ１９は、後端側に向かうに従い工具回転方向Ｔの後方側に向かうようにも傾斜して交換式工具先端部１１に挿通されて工具本体１にねじ込まれている。このため、交換式工具先端部１１は、切削時に切刃４Ａや副切刃４Ｂから切削負荷が作用する工具回転方向Ｔ後方側に押し付けられつつ後端面１１Ａが先端面１Ａに密着して工具本体１の先端に取り付けられることになり、取り付け剛性の向上を図ってさらに安定した切削を行うことができる。
【００４３】
また、本実施形態では、これら交換式工具先端部１１の後端面１１Ａと工具本体１の先端面１Ａに、互いに嵌合可能な複数組のキー１６とキー溝を兼ねる凹部７が、軸線Ｏから径方向外周側に離れた位置に周方向に間隔をあけて形成されており、これらキー１６と凹部７との嵌合によって交換式工具先端部１１を工具本体１に対して回り止めして一層安定して取り付けることができる。
【００４４】
そして、上述のようにクランプネジ１９が後端側に向かうに従い工具回転方向Ｔの後方側に向けても傾斜してねじ込まれることにより、交換式工具先端部１１のキー１６が工具回転方向Ｔ後方側に向けて凹部７の壁面７Ｂに押し付けられるようにして嵌合させられるため、交換式工具先端部１１にがたつき等が生じるのを防いで、さらに安定した切削を促すことが可能となる。
【００４５】
さらにまた、本実施形態では、こうして互いに嵌合可能とされたキー１６およびキー溝を兼ねる凹部７が３組形成されており、このうち周方向に隣接する２組のキー１６および凹部７の周方向の間隔は、少なくとも１つの組の間隔が他の組の間隔と異なるものとされていて、特にすべての組の間隔が異なるものとされている。このため、周方向の間隔が対応しないキー１６を凹部７に嵌合させることはできなくなるので、例えばビビリ振動を防止するために工具本体１および交換式工具先端部１１の外周側に配設される切刃（主切刃）４Ａの列の周方向の間隔を不等間隔とするときなどに、工具本体１の切刃４Ａの列に対して交換式工具先端部１１の切刃４Ａが周方向に間違った位置となるように交換式工具先端部１１が取り付けられるのを防ぐことができる。
【００４６】
また、本実施形態では、これらキー１６とキー溝を兼ねた凹部７との嵌合や、クランプネジ１９のねじ込みによる締結のほかに、工具本体１のクーラント穴６に形成された嵌合穴部６Ｂに交換式工具先端部１１に形成された嵌合突部１５が嵌合することによっても、工具本体１と交換式工具先端部１１とを高い取り付け剛性で一体化することができる。そして、軸線Ｏを中心とした断面円形の嵌合穴部６Ｂと嵌合突部１５とが嵌合することにより、工具本体１に交換式工具先端部１１を例えば±０．０５ｍｍ以下程度の高い同軸度で取り付けることができ、精度の高い切削加工を図ることができる。
【００４７】
ところで、本実施形態では上述のように工具本体１の先端に交換式工具先端部１１をクランプネジ１９によって着脱可能に取り付けて切削加工に使用するようにしているが、例えば切り込み深さが大きくない場合などには、交換式工具先端部１１を取り付けずに工具本体１だけで切削加工を行うことも可能である。ただし、単に交換式工具先端部１１を取り外しただけの状態で切削加工を行うと、クーラント穴６にクーラントを供給したときには工具本体１の先端面１Ａにおけるクーラント穴６の開口部からクーラントが流れ出てしまう。
【００４８】
そこで、このような場合には、工具本体１のキー溝を兼ねる上記凹部７に形成された止め栓取付ネジ穴７Ｃを利用して、図１０および図１１に示すように止め栓２０を止め栓取付ネジ２１によって工具本体１の先端部に着脱可能に取り付け、クーラント穴６の開口部を封止すればよい。ここで、止め栓２０は、図１１に示すように、交換式工具先端部１１の上記嵌合突部１５と等しい外径で嵌合穴部６Ｂと嵌合可能な円柱状の軸部２０Ａと、こうして軸部２０Ａを嵌合穴部６Ｂに嵌合させた状態で、工具本体１の先端面１Ａに開口した座繰り部９の底面に全面的に密着して該座繰り部９に収容される平板状の封止部２０Ｂとが一体に形成されており、封止部２０Ｂには複数の凹部７の止め栓取付ネジ穴７Ｃの中心線とそれぞれ同軸となるように、凹部７と同数の後端側に向かうに従い漸次縮径するテーパ穴状の止め栓取付ネジ挿通穴２０Ｃが形成されている。
【００４９】
従って、このような止め栓２０を、上述のように嵌合穴部６Ｂに軸部２０Ａを嵌合させるとともに封止部２０Ｂを座繰り部９に収容してその底面に密着させた上で、各止め栓取付ネジ挿通穴２０Ｃに挿通した皿頭を有する止め栓取付ネジ２１を凹部７の止め栓取付ネジ穴７Ｃにねじ込むことにより固定することで、軸部２０Ａによる嵌合と封止部２０Ｂによる座繰り部９底面への密着によってクーラント穴６の先端面１Ａへの開口部は封止される。このため、クーラントを供給してもこの開口部から流れ出ることはなくなり、クーラント穴６の上記枝穴６Ａから工具本体１に取り付けられた切削インサート４の切刃４Ａに確実にクーラントを供給することができる。
【００５０】
なお、上記実施形態では、工具本体１および交換式工具先端部１１に着脱可能に取り付けられる切削インサート４に切刃４Ａや副切刃４Ｂが形成された刃先交換式のエンドミルに本発明を適用した場合について説明したが、例えば工具本体および交換式工具先端部に切刃が一体に形成されたソリッドエンドミルや、切刃が形成された切刃チップがロウ付け等によって工具本体および交換式工具先端部に接合されたロウ付け工具などに本発明を適用することも可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 工具本体
１Ａ 工具本体１の先端面
２ 切屑排出溝
３ インサート取付座
４ 切削インサート
４Ａ 切刃（主切刃）
６ クーラント穴
６Ａ 枝穴
６Ｂ 嵌合穴部
７ 凹部（キー溝）
７Ｃ 止め栓取付ネジ穴
８ 凹部
８Ｃ クランプネジ穴
９ 座繰り部
１１ 交換式工具先端部
１１Ａ 交換式工具先端部１１の後端面
１２ 先端排出溝
１３ 先端インサート取付座
１５ 嵌合突部
１６ キー
１７ 供給穴
１８ クランプネジ挿通穴
１９ クランプネジ
２０ 止め栓
Ｏ 工具本体１の軸線
Ｔ 切削時の工具本体１の回転方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転させられる外形円柱状の工具本体の外周に切屑排出溝が形成されて、この切屑排出溝の工具回転方向を向く壁面の外周側に切刃が配設されるとともに、上記工具本体の先端には、上記切屑排出溝に連通する先端排出溝が形成されてこの先端排出溝の工具回転方向を向く壁面の外周側に先端切刃が配設された交換式工具先端部が、上記軸線から径方向外周側に離れた位置に周方向に間隔をあけて該交換式工具先端部に後端側に向けて挿通された複数のクランプネジが上記工具本体にねじ込まれることにより、着脱可能に取り付けられていることを特徴とする先端部交換式切削工具。
【請求項２】
上記工具本体には上記軸線に沿って延びるクーラント穴が形成されており、上記交換式工具先端部には上記クーラント穴と連通して上記先端切刃にクーラントを供給する供給穴が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の先端部交換式切削工具。
【請求項３】
上記クランプネジは、後端側に向かうに従い上記軸線に対する径方向外周側に向かうように上記交換式工具先端部に挿通されて、上記工具本体にねじ込まれていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の先端部交換式切削工具。
【請求項４】
上記クランプネジは、後端側に向かうに従い上記工具回転方向の後方側に向かうように上記交換式工具先端部に挿通されて、上記工具本体にねじ込ま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先端部交換式切削工具。
【請求項５】
上記工具本体の先端面と上記交換式工具先端部の後端面には、互いに嵌合可能な複数組のキーおよびキー溝が上記軸線から径方向外周側に離れた位置に周方向に間隔をあけて設けられており、このうち周方向に隣接する２組のキーおよびキー溝の周方向の間隔は、少なくとも１つの組の間隔が他の組の間隔と異なるものとされていることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の先端部交換式切削工具。
【請求項１】
軸線回りに回転させられる外形円柱状の工具本体の外周に切屑排出溝が形成されて、この切屑排出溝の工具回転方向を向く壁面の外周側に切刃が配設されるとともに、上記工具本体の先端には、上記切屑排出溝に連通する先端排出溝が形成されてこの先端排出溝の工具回転方向を向く壁面の外周側に先端切刃が配設された交換式工具先端部が、上記軸線から径方向外周側に離れた位置に周方向に間隔をあけて該交換式工具先端部に後端側に向けて挿通された複数のクランプネジが上記工具本体にねじ込まれることにより、着脱可能に取り付けられていることを特徴とする先端部交換式切削工具。
【請求項２】
上記工具本体には上記軸線に沿って延びるクーラント穴が形成されており、上記交換式工具先端部には上記クーラント穴と連通して上記先端切刃にクーラントを供給する供給穴が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の先端部交換式切削工具。
【請求項３】
上記クランプネジは、後端側に向かうに従い上記軸線に対する径方向外周側に向かうように上記交換式工具先端部に挿通されて、上記工具本体にねじ込まれていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の先端部交換式切削工具。
【請求項４】
上記クランプネジは、後端側に向かうに従い上記工具回転方向の後方側に向かうように上記交換式工具先端部に挿通されて、上記工具本体にねじ込ま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先端部交換式切削工具。
【請求項５】
上記工具本体の先端面と上記交換式工具先端部の後端面には、互いに嵌合可能な複数組のキーおよびキー溝が上記軸線から径方向外周側に離れた位置に周方向に間隔をあけて設けられており、このうち周方向に隣接する２組のキーおよびキー溝の周方向の間隔は、少なくとも１つの組の間隔が他の組の間隔と異なるものとされていることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の先端部交換式切削工具。
【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２０１３−９４８７４（Ｐ２０１３−９４８７４Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３８７３４（Ｐ２０１１−２３８７３４）
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【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５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【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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