切削工具
【課題】特に工具への溶着が発生し易い被削材の端面加工において、振動による溶着低減効果を得つつ、仕上げ面や寸法精度への悪影響を抑制可能な切削工具を提供する。
【解決手段】切削工具は、切刃部分２とバイト本体部１とを備える。バイト本体部１は、第１と第２バイト構成部９，１０を有する。第１バイト構成部９は上面側柄部９ｂを含み、第２バイト構成部１０は底面側柄部１０ｂを含む。上面側柄部９ｂと底面側柄部１０ｂとの間に板状部材５を配し、板状部材５の上下面をこれらと接触させる。板状部材５は、バイト本体部１を貫通して該バイト本体部１の両側面に達し、バイト本体部１のヤング率以下かつバイト本体部１の減衰率以下の材料で構成される。
【解決手段】切削工具は、切刃部分２とバイト本体部１とを備える。バイト本体部１は、第１と第２バイト構成部９，１０を有する。第１バイト構成部９は上面側柄部９ｂを含み、第２バイト構成部１０は底面側柄部１０ｂを含む。上面側柄部９ｂと底面側柄部１０ｂとの間に板状部材５を配し、板状部材５の上下面をこれらと接触させる。板状部材５は、バイト本体部１を貫通して該バイト本体部１の両側面に達し、バイト本体部１のヤング率以下かつバイト本体部１の減衰率以下の材料で構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旋削加工などに用いることが可能な切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
旋削加工などに用いる切削工具は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、実際に被削材と干渉する切刃部分（チップ）２と、これを支持するバイト本体部１とを備える。旋削加工においては、切削工具の直線的な送り運動と、被削材の回転運動との相対運動によって被削材の一部が除去され、所望の形状に加工される。
【０００３】
バイト本体部１は、切刃部分２を直接支持する頭部１ａと、工作機械の台座３に固定される柄部１ｂとを備える。この柄部１ｂと頭部１ａとは、通常一体である。
【０００４】
一般に切刃部分２は超硬合金、バイト本体部１は鋼などの高剛性材料で構成される。このようにバイトは一般にできるだけ高剛性となるように構成されており、それにより加工中の振動を抑えるようにしている。
【０００５】
しかし、たとえばステンレス材の加工のように工具への溶着が問題となる場合には、寧ろ振動させた方が溶着し難くなり、かえって工具寿命などに好影響を与えるケースもある。このような現象を利用した例として振動切削があり、たとえば特開平５−２３９０１号公報に記載の振動切削方法では、切削速度方向に対して切れ刃を傾斜させ、切刃に沿って刃部を加振する加振器を設けて、振動切削を行なうことを提案している。そして、効果の１つとして、切れ刃に溶着物が付着しないことを挙げている。
【特許文献１】特開平５−２３９０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特開平５−２３９０１号公報に記載の切削工具には、加振器４のような大掛かりな装置が必要となり、簡便に実施できるものではなく、実施するには様々な問題が生じる。
【０００７】
他方、単純に、低剛性や低振動減衰性の材料をバイト材料として用いて振動を発生させただけでは、仕上げ面や寸法精度などに悪影響を及ぼすため望ましくない。
【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、特に工具への溶着が発生し易い被削材の端面加工において、振動による溶着低減効果を得つつ、仕上げ面や寸法精度への悪影響を抑制可能な切削工具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る切削工具は、１つの局面では、切刃部分と、切刃部分が装着される頭部と、該頭部から連続して延び工作機械の台座に固定される柄部とを有するバイト本体部とを備える。バイト本体部は、第１と第２バイト構成部を含む複数のバイト構成部を有し、第１バイト構成部は、柄部の一部であってバイト本体部の上面側に位置する上面側柄部を含み、第２バイト構成部は、上面側柄部よりもバイト本体部の底面側に位置する底面側柄部を含み、上面側柄部と底面側柄部との間に、バイト本体部の底面に沿って延び、バイト本体部を貫通して該バイト本体部の両側面に達し、かつバイト本体部のヤング率以下かつバイト本体部の減衰率以下の材料で構成した板状部材を配し、板状部材の上下面を上面側柄部と底面側柄部とに接触させる。
【００１０】
本発明に係る切削工具は、他の局面では、バイト本体部は、切削時の送り分力方向と背分力方向とで規定される平面に沿って延在する１組の対向面を、バイト本体部の柄部を構成する部分に有する第１と第２バイト構成部を含む複数のバイト構成部を有し、該１組の対向面と接触し、切削時の送り分力方向と背分力方向とで規定される平面に沿って延び、バイト本体部を貫通して該バイト本体部の両側面に達するようにバイト本体部のヤング率以下かつバイト本体部の減衰率以下の材料で構成した板状部材を配する。
【００１１】
なお、「バイト構成部」とは、バイト本体部の一部を構成する部分のことであり、たとえばバイト本体部を上下方向に２分割した場合には、頭部から連続して柄部にまで延びる１組のパーツがそれぞれバイト構成部となり、該バイト構成部を組合せてバイト本体部を構成することができる。しかし、必ずしもバイト本体部の長手方向の全体にわたって延びるバイト構成部にバイト本体部を分割する必要はなく、たとえばバイト本体部の柄部における上面側部分の少なくとも一部と、これ以外のバイト本体部とを別パーツで構成することも可能である。
【００１２】
上記切削工具を工作機械に設置する際に該工作機械の台座に接する部分のうち切刃部分側の端部における切削工具の長手方向に垂直な断面に達するように板状部材を配することが好ましい。
【００１３】
上記板状部材は、柄部の長手方向の端面に達するように設けてもよく、頭部の長手方向の端面に達するように設けてもよい。また、板状部材の厚みは、柄部の厚みの５％と１ｍｍのうちの大きい値以上であり、柄部の厚みの２０％と３ｍｍのうちの大きい値以下であることが好ましい。ここで、「板状部材の厚み」とは、バイト本体部の頭部における切刃部分の装着面からバイト本体部の底面に向かう方向（たとえば図２における上下方向：台座３の固定面８に垂直な方向）の厚みをいう。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、バイトに振動が発生しやすくなるため、これを利用して溶着の発生しやすい被削材を加工した場合でも溶着の発生を抑えることが可能となる。また、バイト底面に沿う形でバイト本体部以下のヤング率の低弾性材料を配した場合にバイト横方向（背分力方向）の剛性が低下し難いという実験結果が得られていることから、バイトに発生する振動としてはバイト厚み方向の振動が主体となる。そのため、端面加工においては寸法精度が問題となるバイト横方向の振動が発生し難くなり、結果的に良好な加工物が得られる。また、振動の方向がすくい面に垂直な方向に近づくため、振動発生時に問題となる切刃稜線への衝撃的な負荷をも抑制することが可能である。したがって、本発明によれば、振動による溶着低減効果を得つつ、仕上げ面や寸法精度への悪影響をも抑制可能な切削工具が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図２〜図８を用いて、本発明の実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１における切削工具（バイト）と工作機械の一部とを示す側面図である。
【００１６】
図２に示すように、本実施の形態１の切削工具は、切刃部分（チップ）２と、該切刃部分２が装着される頭部と、該頭部から連続して延び工作機械の台座３の固定面８に固定される柄部とを有するバイト本体部１とを備える。
【００１７】
切刃部分２は、たとえば超硬合金などで構成され、クランプ機構あるいはろう付けなどの方法でバイト本体部１の頭部に固定される。バイト本体部１は、たとえばＣｒ−Ｍｏ鋼などで構成される。このバイト本体部１は、複数のパーツ（バイト構成部）を組み合わせて作製される。
【００１８】
図２に示すように、本実施の形態１では、バイト本体部１は、該バイト本体部１を上下に２分割した形状の第１と第２バイト構成部９，１０を接合して形成される。
【００１９】
なお、図２の例では、第１と第２バイト構成部９，１０を組み合わせてバイト本体部１を構成しているが、３つ以上のバイト構成部を組み合わせてバイト本体部１を構成してもよく、任意形状のバイト構成部を組み合わせてバイト本体部１を構成してもよい。
【００２０】
第１バイト構成部９は切刃部分２の装着面を含むバイト本体部１の上面側部分であり、第２バイト構成部１０は切刃部分２の装着面と反対側に位置するバイト底面を含むバイト本体部１の底面側部分であり、いずれもバイト本体部１の頭部から連続して柄部にまで延びている。より詳しくは、第１バイト構成部９は、切刃部分２の装着面を含む上面側頭部９ａと、該上面側頭部９ａから連続して延びる上面側柄部９ｂとを有し、第２バイト構成部１０は、上面側頭部９ａよりもバイト本体部１の底面側に位置する底面側頭部１０ａと、該底面側頭部１０ａから連続して延び上面側柄部９ｂよりもバイト本体部１の底面側に位置する底面側柄部１０ｂとを有する。
【００２１】
上記の第１バイト構成部９は、バイト本体部１の柄部の上面側に位置する上面側柄部９ｂの少なくとも一部を含むものであれば、必ずしもバイト本体部１の長手方向の全長にわたって延びるパーツで構成される必要はない。また、第２バイト構成部１０も、上面側柄部９ｂよりもバイト本体部１の底面側に位置する底面側柄部１０ｂの少なくとも一部を含むものであれば、必ずしもバイト本体部１の長手方向の全長にわたって延びるパーツで構成される必要はない。たとえば、バイト本体部１の上面側柄部９ｂの一部を構成するバイト構成部と、該バイト構成部で構成される部分以外のバイト本体部１を構成する他のバイト構成部とを組合せてバイト本体部１を形成することも可能である。また、第１と第２バイト構成部９，１０の少なくとも一方を複数のバイト構成部で構成するようにしてもよい。たとえば、第１バイト構成部９を複数のパーツで構成する場合、切刃部分２の着座部付近を第１バイト構成部９本体とは別パーツで構成することが考えられる。
【００２２】
バイト本体部１が上記のような第１と第２バイト構成部９，１０を接合して構成される場合、第１バイト構成部９の上面側柄部９ｂと、第２バイト構成部１０の底面側柄部１０ｂとの間に板状部材５を設置する。
【００２３】
第１バイト構成部９の上面側柄部９ｂと、第２バイト構成部１０の底面側柄部１０ｂは、１組の対向面を有しており、該対向面は、バイト本体部１の底面に沿う方向に延在するか、あるいは切削時の送り分力方向と背分力方向とで規定される平面に沿って延在する。
【００２４】
板状部材５は、上記の対向面間に配置され、板状部材５の上下面は、上面側柄部９ｂと底面側柄部１０ｂとの双方の対向面と接触している。図２の例では、バイト本体部１の柄部の一部を構成する上面側柄部９ｂに座ぐり（凹部）４を設け、同部に板状部材５を嵌着している。なお、本例では第１バイト構成部９に座ぐり４を設けているが、第２バイト構成部１０に設けても、両者に設けてもよい。
【００２５】
板状部材５の材料としては、バイト本体部１のヤング率以下のヤング率を有する低弾性率の材料で、かつバイト本体部１の減衰率以下の減衰率を有する低減衰率の材料を選択する。たとえばバイト本体部１を鋼材で構成した場合、板状部材５としては、たとえばアルミニウム合金を選択すればよい。それは、鋼材のヤング率が約２００ＧＰａであるのに対し、アルミニウム合金材のヤング率は約７０ＧＰａであり、鋼材の対数減衰率が約０．０１であるのに対し、アルミニウム合金材の対数減衰率は約０．００２であるので、アルミニウム合金材が鋼材に比べ、低剛性かつ低減衰であるからである。
【００２６】
板状部材５は、バイト本体部１の底面に沿う形で延在し、図３（ａ）に示すようにバイト本体部１の柄部の両側面に達している。別の見方をすれば、板状部材５は切削時の送り分力方向と背分力方向とで規定される平面に沿って延びるように配設されている。このようにバイト本体部１の底面と平行な方向に低剛性かつ低減衰の板状部材５を配設することにより、特にバイトがその厚み方向に振動し易くなる一方で、横方向（背分力方向）の剛性は維持されるため、結果的にバイト厚み方向のみの振動を拡大することができる。
【００２７】
第１および第２バイト構成部９，１０と、板状部材５との間は、互いに接合するようにしてもよいが、特に接合せず旋盤等の工作機械への把持力を利用して互いに固定してもよい。また、両バイト構成部のみを接合して板状部材５と両バイト構成部との間を接合しないようにすることも考えられるが、この場合、各バイト構成部と板状部材５間の摩擦減衰によって特にバイト横方向に減衰性が高まるので、バイト横方向の振動のみをさらに効果的に抑制することが可能である。
【００２８】
なお、第１および第２バイト構成部９，１０間の接合の方法としては、ろう付け、溶接、接着剤、拡散などによる接合、複数のボルトのような締結部材や挟持部材などによる機械的な結合などが挙げられる。
【００２９】
次に、図２に示す板状部材５の厚みｔ２と、バイト本体部１の柄部の厚みｔ１との関係についても検討したのでその結果について説明する。
【００３０】
板状部材５の厚みｔ２をあまりに大きくするとバイト本体部１の剛性低下が著しくなる場合があると考えられるので、板状部材５の厚みｔ２をバイト本体部１の柄部の厚みｔ１の２０％以下程度とする。それにより、バイト本体部１のバイト厚み方向の剛性低下を適正な範囲に保つことができる。また、バイト横方向（背分力方向）に関しても、剛性低下を抑制できる。
【００３１】
他方、板状部材５の厚みｔ２があまりに小さいと、剛性低下の程度が足りず、十分な溶着抑制効果が得られない。よって、板状部材５の厚みｔ２を、バイト本体部１の柄部の厚みｔ１の５％以上程度とすることが好ましい。
【００３２】
ところが、たとえばバイト本体部１の柄部の厚みｔ１が１０ｍｍ前後の小型バイトの場合、加工対象が低負荷のものに限定されるため、上記の厚みｔ２を厚みｔ１の２０％より大きくしても、剛性低下しすぎることはない。具体的には板状部材５の厚みｔ２を３ｍｍ程度とした場合でも、バイト本体部１の剛性低下の影響は小さくなる。
【００３３】
また、上述のような小型バイトの場合、上記の厚みｔ２を厚みｔ１の５％程度とすると、板状部材５があまりに薄くなりすぎ、板状部材５に反りが発生しやすくなり、板状部材５の加工が困難となる。したがって、板状部材５の厚みｔ２は、１ｍｍ以上程度であることが好ましい。
【００３４】
以上に鑑み、板状部材５の厚みｔ２を、バイト本体部１の柄部の厚みｔ１の５％と１ｍｍのうちの大きい値以上、柄部の厚みｔ１の２０％と３ｍｍのうちの大きい値以下とすることが好ましい。
【００３５】
図３（ｂ）の例はバイト本体部１の柄部の断面形状の変形例であり、これに示すように、接着剤や樹脂などを介して座ぐり６内にシール部品７を設置してもよい。この変形例の場合も、板状部材５は、バイト本体部１を貫通してバイト本体部１の両側面に達している。上記シール部品７は、バイト本体部１とは別部品であり、樹脂などの軟質材を介して柄部に固定することができる。
【００３６】
図４（ａ），（ｂ）も１つの変形例であり、このように板状部材を複数重ねて配設するようにしてもよい。この図４（ａ），（ｂ）の例では、第１と第２板状部材５ａ，５ｂを積層することで板状部材５を構成しているが、３枚以上の板状部材を積層してもよい。
【００３７】
なお、２枚以上の板状部材を配設する場合、１枚の板状部材の厚みが、バイト本体部１の柄部の厚みｔ１の５％と１ｍｍのうちの大きい値以上であり、板状部材の厚みの総和が、バイト本体部１の柄部の厚みｔ１の２０％と３ｍｍのうちの大きい値以下とすることが好ましい。また、板状部材５を構成する複数の板状部材を同じ材料で構成してもよいが、異なる材料で構成してもよい。さらに、板状部材５を構成する複数の板状部材の厚みを等しくしてもよいが、異ならせてもよい。さらに、上記のような変形例の思想は、後述の実施の形態２〜４についても適用可能である。
【００３８】
（実施の形態２）
次に、図５（ａ），（ｂ）を用いて本発明の実施の形態２について説明する。図５（ａ）は、本実施の形態２における切削工具と工作機械の一部とを示す側面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＶｂ−Ｖｂ線に沿う断面図である。
【００３９】
図５（ａ）に示すように、本実施の形態２では、バイト本体部１の柄部において工作機械の台座３上に位置する部分から、該台座３から突出する突出部に達するように板状部材５を配している。それ以外の構成は、実施の形態１と基本的に同様である。
【００４０】
この場合のように工作機械の台座３から突出するように板状部材５を設けた場合には、板状部材５は片持ち梁のような状態となるため、板状部材５の低剛性、低減衰性を利用し易くなり、振動による溶着抑制効果が大きくなる。
【００４１】
なお、板状部材５およびバイト本体部１における柄部の台座３からの突出長さは、工作機械や作業者の設定により一定とはならないが、バイトと被削材あるいは工作機械との干渉の関係で、バイト本体柄部全体を把持することはあまりなく、たとえば最も一般的な外径旋削加工では、バイト本体柄部の切刃側をバイト柄部の長手方向全長の１〜２割程度突き出す形で使用されることが多い。このため、たとえば図５（ａ）のようにバイト本体部１の頭部近傍から柄部の中央部あるいはその近傍に至るように板状部材５を設置することで、ほとんどのケースで板状部材５を台座３から突出させることができるものと考えられる。
【００４２】
（実施の形態３）
次に、図６（ａ）〜（ｃ）を用いて、本発明の実施の形態３について説明する。図６（ａ）は、本実施の形態３における切削工具と工作機械の一部とを示す側面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるＶＩｂ−ＶＩｂ線に沿う断面図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）に示す切削工具の頭部およびその近傍の底面図である。
【００４３】
本実施の形態３では、板状部材５をバイト本体部１の柄部の長手方向の端面に達するように配している。図６（ａ）に示す例では、バイト本体部１の柄部の長手方向のほぼ全長にわたって段差部４ａを設け、該段差部４ａ内の全体にわたって板状部材５を配し、柄部の長手方向の終端面（切刃部分２が取付けられる側と反対側の端面）において板状部材５が露出している。
【００４４】
図６（ａ），（ｃ）に示すように、本例では、ボルト（締結部材）１１を３本用いて第１および第２バイト構成部９，１０を機械的に接合しているが、他の接合手法を用いることも可能である。また、バイト柄部とは異なり、バイト頭部には工作機械からバイトを把持する際の拘束力が加わらないため、何らかの手法で接合することが望ましい。
【００４５】
本実施の形態３では、バイトの長手方向の終端部でバイト本体部１の柄部がその厚み方向（上下方向）に板状部材５によって分断され、かつ板状部材５がバイト本体部１の柄部のほぼ全体にわたって延在しているので、バイトを工作機械の台座３に固定する際の締付力を効率的に板状部材５に作用させることができる。これにより、バイト厚み方向の剛性低下に対する、バイト横方向（背分力方向）の剛性低下の割合をさらに小さくすることができ、端面加工時の加工物精度を維持することが可能である。上記以外の構成は、実施の形態１と基本的に同様である。
【００４６】
図７（ａ），（ｂ）に、本実施の形態３の変形例を示す。図７（ａ），（ｂ）に示すように、本変形例では、バイト本体部１の頭部９ａ１と、柄部の上面側部分９ｂとで第１バイト構成部９を構成し、バイト本体部１の柄部の底面側部分で第２バイト構成部１０を構成している。そして、バイト本体部１の柄部において、板状部材５を貫通するボルト（締結部材）１１を用いて、第１と第２バイト構成部９，１０を締結している。この場合は、第２バイト構成部１０の形状を単純化できるため、コスト的に有利となる。また、バイト本体部１の柄部では、工作機械からの把持力も存在するため、これを利用してボルト１１等の締結部材を省略することも可能である。さらに、上述の実施の形態１，２においても、同様に、バイト本体部１の頭部全体を第１バイト構成部９に含めることも可能である。
【００４７】
（実施の形態４）
次に、図８（ａ），（ｂ）を用いて、本発明の実施の形態４について説明する。図８（ａ）は、本実施の形態４における切削工具と工作機械の一部とを示す側面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）におけるＶＩＩＩｂ−ＶＩＩＩｂ線に沿う断面図である。
【００４８】
本実施の形態４では、第１および第２バイト構成部９，１０と、板状部材５とが、共にバイト長手方向の全長にわたって延在している。この場合、上記３者をろう付け等の手法で接合してもよいが、図８（ａ）に示すように、板状部材５を貫通するようにボルト（締結部材）１１を取付け、該ボルト１１によって第１と第２バイト構成部９，１０を締結してもよい。いずれにしても、実施の形態３の場合と同様に、バイト頭部においては工作機械から把持力が加わらないので、バイト頭部において何らかの手法による接合を行なうことが望ましい。これ以外の構成は、実施の形態１と基本的に同様である。
【００４９】
本実施の形態では、工作機械の台座３からの板状部材５の突出し長さが最大となるので、板状部材５の低剛性、低減衰性を最も効果的に利用することができる。
【実施例１】
【００５０】
次に、本発明の実施例について説明する。本願発明者は、下記の表１に示す従来品と発明品１〜５および比較例を作製し、それぞれの性能評価を行なった。
【００５１】
【表１】
【００５２】
従来品の切削工具は、図１に示す構造を有し、発明品１の切削工具は、図２に示す構造を有し、発明品２の切削工具は、図５に示す構造を有し、発明品３の切削工具は、図６に示す構造を有し、発明品４の切削工具は、図６に示す構造を有し、発明品５の切削工具は、図８に示す構造を有する。
【００５３】
従来品と発明品１〜５および比較例において、バイト本体部１の材質は焼入れしたＣｒ−Ｍｏ鋼である。バイト本体部１の長さは１５０ｍｍ、バイト本体部１の柄部の長さは１２０ｍｍ、柄部の幅と厚みはともに２５ｍｍである。切刃部分（チップ）２は、バイト本体部１の頭部にクランプされ、コーティングを施した超硬合金製である。また、柄部のうち、切刃先端からバイト長手方向に４０ｍｍ〜１５０ｍｍ（終端）の間が、工作機械の台座３に固定される。
【００５４】
発明品１の切削工具では、図２に示すようにバイト本体部１は、第１および第２バイト構成部９，１０からなり、第２バイト構成部１０と対向する第１バイト構成部９の対向面において、切刃先端から５０ｍｍ〜８０ｍｍの位置に溝状の座ぐり４を施す。そしてアルミニウム合金で構成される板状部材５を座ぐり４内に配設している。第１および第２バイト構成部９，１０と板状部材５は全てろう付けにより接合されている。また、板状部材５は、バイト本体部１の柄部の幅方向（紙面垂直方向）全体で柄部と実質的に接触している。
【００５５】
発明品２の切削工具では、図５（ａ）に示すように、第１バイト構成部９における第２バイト構成部１０との対向面において、切刃先端からバイト長手方向に３０ｍｍ〜６０ｍｍの位置に溝状の座ぐり４を施す。そしてアルミニウム合金で構成される板状部材５を座ぐり４内に配設している。したがって、工作機械の台座３の切刃側端部上に位置するバイト本体部１の柄部の、バイト長手方向に垂直な方向の断面（図５（ａ）のＶｂ−Ｖｂ断面）には、図５（ｂ）に示すように板状部材５が配設されることとなる。それ以外の構成は、発明品１と同様である。
【００５６】
発明品３の切削工具では、図６（ａ）に示すように第１バイト構成部９における第２バイト構成部１０との対向面において切刃先端からバイト長手方向に３０ｍｍの位置からバイト本体部１の柄部の長手方向の終端（バイト終端）にかけて高さ６ｍｍの段加工を施して段差部４ａを設け、段高さと同等の厚みを有しアルミニウム合金で構成される板状部材５を配設している。この場合も、工作機械の台座３の切刃側端部上に位置するバイト本体部１の柄部の、バイト長手方向に垂直な方向の断面（図６（ａ）のＶＩｂ−ＶＩｂ断面）には、図６（ｂ）に示すように板状部材５が配設されることとなる。また、バイト本体部１の柄部のほぼ全体に板状部材５を配設しているので、バイト本体部１を工作機械に固定した際に、上下方向の圧縮力が充分に板状部材５に作用することとなる。
【００５７】
さらにここでは第１および第２バイト構成部９，１０の接合は、図６（ｃ）に示すようにバイト本体部１の頭部に螺着した３本のボルト１１を用いて機械的に行なっている。バイト本体部１の頭部においてはバイト底面側は工作機械と干渉しないため、このようにボルト頭部が飛び出した状態でも切削加工に支障はない。それ以外の構成は、発明品１と同様である。
【００５８】
発明品４では、板状部材５の長さや材質は発明品３と同様であるが、板状部材５の厚みを３ｍｍとしている。すなわち、発明品３では、板状部材５の厚み（６ｍｍ）がバイト本体部１の柄部の厚み（２５ｍｍ）の２４％となっているのに対し、本発明品４では、板状部材４の厚み（３ｍｍ）がバイト本体部１の柄部の厚み（２５ｍｍ）の１２％となっている。
【００５９】
発明品５は、図８（ａ）に示すように、バイト長手方向全体に亘る第１および第２バイト構成部９，１０と板状部材５とを備える。それぞれの柄部における厚みは、１７ｍｍ、５ｍｍ、３ｍｍである。また、バイト頭部において板状部材５を貫通するようにボルト１１を装着し、該ボルト１１によって第１および第２バイト構成部９，１０を締結している。それ以外の構成は、発明品１と同様である。
【００６０】
また、上記発明品に対する比較例として、発明品３と同様の構造で、板状部材５の材質としてバイト本体部１と同一のＣｒ−Ｍｏ鋼を用いたものについても評価試験を行なった。
【００６１】
上記の従来品、発明品１〜５および比較例に対し、評価試験として、ステンレス鋼端面加工での切刃溶着状態および寸法精度を評価した。その結果を上記の表１に併記している。
【００６２】
加工条件は、切削速度：１２０ｍ／ｍｉｎ、送り：０．１８ｍｍ／ｒｅｖ、切込み：２ｍｍ、湿式で、ＳＵＳ３０４鋼円板材（φ１５０）の端面加工を行なった。切刃部分（チップ）２はＣＶＤコーティングを施したＭ種超硬合金製工具であり、工具型番はＣＮＭＧ１２０４０８である。
【００６３】
溶着については加工後のチップを主切刃逃げ面方向から観察し、溶着が付着している長さを総計する形で定量化した。また、寸法精度については、円板材の直径１００ｍｍ付近を中心とした箇所で半径方向に断面曲線を測定し、その最大高さにて評価した。
【００６４】
表１に示すように、各発明品の溶着量が従来品や比較品に対し減少しているのが確認できる。
【００６５】
また、発明品１（図２）と発明品２（図５）とを比較すると、発明品２の方が溶着量に関し良好な結果が得られている。この結果より、工作機械の台座３の切刃側端部上に板状部材５を配することが溶着量低減に有効であるものと考えられる。
【００６６】
また、発明品２（図５）と発明品３および４（図６）とを比較すると、発明品３および４の方が溶着量に関し良好な結果が得られている。この結果より、バイト本体部１の柄部のほぼ全体にわたって板状部材５を配設することが、溶着量低減に有効であるものと考えられる。
【００６７】
また、発明品４（図６）と発明品５（図８）とを比較すると、発明品５の方が溶着量に関し良好な結果が得られている。この結果から、バイト本体部１のほぼ全体にわたって板状部材５を配設することが、溶着量低減に特に有効であるものと考えられる。
【００６８】
発明品４と比較例を比較すると、発明品４で溶着減少効果が得られているのに対し、比較例では従来品と同程度の溶着が発生している。この結果から、板状部材の材質として、バイト本体部よりも低剛性かつ低減衰の材料を用いることが溶着低減に有効であるものと考えられる。
【００６９】
次に、寸法精度について見ると、発明品１，２，４，５は、従来品や比較例と比較して仕上げ面断面曲線最大高さが若干高いものの従来品や比較例と同レベルの状態を維持できていることがわかる。しかし、発明品３については、従来品等に対してやや寸法精度が低下している。これより、仕上げ加工など寸法精度を重視する場合は、板状部材の厚みを適正に設定することが望ましいといえる。
【００７０】
以上のように、本発明品によれば、バイト横方向の剛性低下を抑えながら、バイト厚み方向の振動を増大させて切刃の溶着を防ぐことが可能である。したがって、溶着の発生しやすい被削材の端面加工時の寸法精度を維持しながら、溶着の発生を抑制してチップを長寿命化することができる。
【００７１】
上述のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上記の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。
【００７２】
また、本発明は上記の実施の形態および実施例に限定されるものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】（ａ）は、従来の切削工具と工作機械の一部とを示す側面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＩｂ−Ｉｂ線に沿う断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１における切削工具と工作機械の一部とを示す側面図である。
【図３】（ａ）は、図３におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図であり、（ｂ）は、バイト本体部の断面構造の他の例を示す断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の実施の形態１の変形例における切削工具と工作機械の一部とを示す側面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＩＶｂ−ＩＶｂ線に沿う断面図である。
【図５】（ａ）は、本発明の実施の形態２における切削工具と工作機械の一部とを示す側面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＶｂ−Ｖｂ線に沿う断面図である。
【図６】（ａ）は、本発明の実施の形態３における切削工具と工作機械の一部とを示す側面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＶＩｂ−ＶＩｂ線に沿う断面図であり、（ｃ）は、（ａ）に示すバイト頭部およびその近傍の底面図である。
【図７】（ａ）は、本発明の実施の形態３の変形例における切削工具と工作機械の一部とを示す側面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ線に沿う断面図である。
【図８】（ａ）は、本発明の実施の形態４における切削工具と工作機械の一部とを示す側面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＶＩＩＩｂ−ＶＩＩＩｂ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１ バイト本体部、１ａ，９ａ１ 頭部、１ｂ 柄部、２ 切刃部分、３ 台座、４，６ 座ぐり、４ａ 段差部、５ 板状部材、５ａ 第１板状部材、５ｂ 第２板状部材、７ シール部品、９ 第１バイト構成部、９ａ 上面側頭部、９ｂ 上面側柄部、１０ 第２バイト構成部、１０ａ 底面側頭部、１０ｂ 底面側柄部、１１ ボルト。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旋削加工などに用いることが可能な切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
旋削加工などに用いる切削工具は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、実際に被削材と干渉する切刃部分（チップ）２と、これを支持するバイト本体部１とを備える。旋削加工においては、切削工具の直線的な送り運動と、被削材の回転運動との相対運動によって被削材の一部が除去され、所望の形状に加工される。
【０００３】
バイト本体部１は、切刃部分２を直接支持する頭部１ａと、工作機械の台座３に固定される柄部１ｂとを備える。この柄部１ｂと頭部１ａとは、通常一体である。
【０００４】
一般に切刃部分２は超硬合金、バイト本体部１は鋼などの高剛性材料で構成される。このようにバイトは一般にできるだけ高剛性となるように構成されており、それにより加工中の振動を抑えるようにしている。
【０００５】
しかし、たとえばステンレス材の加工のように工具への溶着が問題となる場合には、寧ろ振動させた方が溶着し難くなり、かえって工具寿命などに好影響を与えるケースもある。このような現象を利用した例として振動切削があり、たとえば特開平５−２３９０１号公報に記載の振動切削方法では、切削速度方向に対して切れ刃を傾斜させ、切刃に沿って刃部を加振する加振器を設けて、振動切削を行なうことを提案している。そして、効果の１つとして、切れ刃に溶着物が付着しないことを挙げている。
【特許文献１】特開平５−２３９０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特開平５−２３９０１号公報に記載の切削工具には、加振器４のような大掛かりな装置が必要となり、簡便に実施できるものではなく、実施するには様々な問題が生じる。
【０００７】
他方、単純に、低剛性や低振動減衰性の材料をバイト材料として用いて振動を発生させただけでは、仕上げ面や寸法精度などに悪影響を及ぼすため望ましくない。
【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、特に工具への溶着が発生し易い被削材の端面加工において、振動による溶着低減効果を得つつ、仕上げ面や寸法精度への悪影響を抑制可能な切削工具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る切削工具は、１つの局面では、切刃部分と、切刃部分が装着される頭部と、該頭部から連続して延び工作機械の台座に固定される柄部とを有するバイト本体部とを備える。バイト本体部は、第１と第２バイト構成部を含む複数のバイト構成部を有し、第１バイト構成部は、柄部の一部であってバイト本体部の上面側に位置する上面側柄部を含み、第２バイト構成部は、上面側柄部よりもバイト本体部の底面側に位置する底面側柄部を含み、上面側柄部と底面側柄部との間に、バイト本体部の底面に沿って延び、バイト本体部を貫通して該バイト本体部の両側面に達し、かつバイト本体部のヤング率以下かつバイト本体部の減衰率以下の材料で構成した板状部材を配し、板状部材の上下面を上面側柄部と底面側柄部とに接触させる。
【００１０】
本発明に係る切削工具は、他の局面では、バイト本体部は、切削時の送り分力方向と背分力方向とで規定される平面に沿って延在する１組の対向面を、バイト本体部の柄部を構成する部分に有する第１と第２バイト構成部を含む複数のバイト構成部を有し、該１組の対向面と接触し、切削時の送り分力方向と背分力方向とで規定される平面に沿って延び、バイト本体部を貫通して該バイト本体部の両側面に達するようにバイト本体部のヤング率以下かつバイト本体部の減衰率以下の材料で構成した板状部材を配する。
【００１１】
なお、「バイト構成部」とは、バイト本体部の一部を構成する部分のことであり、たとえばバイト本体部を上下方向に２分割した場合には、頭部から連続して柄部にまで延びる１組のパーツがそれぞれバイト構成部となり、該バイト構成部を組合せてバイト本体部を構成することができる。しかし、必ずしもバイト本体部の長手方向の全体にわたって延びるバイト構成部にバイト本体部を分割する必要はなく、たとえばバイト本体部の柄部における上面側部分の少なくとも一部と、これ以外のバイト本体部とを別パーツで構成することも可能である。
【００１２】
上記切削工具を工作機械に設置する際に該工作機械の台座に接する部分のうち切刃部分側の端部における切削工具の長手方向に垂直な断面に達するように板状部材を配することが好ましい。
【００１３】
上記板状部材は、柄部の長手方向の端面に達するように設けてもよく、頭部の長手方向の端面に達するように設けてもよい。また、板状部材の厚みは、柄部の厚みの５％と１ｍｍのうちの大きい値以上であり、柄部の厚みの２０％と３ｍｍのうちの大きい値以下であることが好ましい。ここで、「板状部材の厚み」とは、バイト本体部の頭部における切刃部分の装着面からバイト本体部の底面に向かう方向（たとえば図２における上下方向：台座３の固定面８に垂直な方向）の厚みをいう。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、バイトに振動が発生しやすくなるため、これを利用して溶着の発生しやすい被削材を加工した場合でも溶着の発生を抑えることが可能となる。また、バイト底面に沿う形でバイト本体部以下のヤング率の低弾性材料を配した場合にバイト横方向（背分力方向）の剛性が低下し難いという実験結果が得られていることから、バイトに発生する振動としてはバイト厚み方向の振動が主体となる。そのため、端面加工においては寸法精度が問題となるバイト横方向の振動が発生し難くなり、結果的に良好な加工物が得られる。また、振動の方向がすくい面に垂直な方向に近づくため、振動発生時に問題となる切刃稜線への衝撃的な負荷をも抑制することが可能である。したがって、本発明によれば、振動による溶着低減効果を得つつ、仕上げ面や寸法精度への悪影響をも抑制可能な切削工具が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図２〜図８を用いて、本発明の実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１における切削工具（バイト）と工作機械の一部とを示す側面図である。
【００１６】
図２に示すように、本実施の形態１の切削工具は、切刃部分（チップ）２と、該切刃部分２が装着される頭部と、該頭部から連続して延び工作機械の台座３の固定面８に固定される柄部とを有するバイト本体部１とを備える。
【００１７】
切刃部分２は、たとえば超硬合金などで構成され、クランプ機構あるいはろう付けなどの方法でバイト本体部１の頭部に固定される。バイト本体部１は、たとえばＣｒ−Ｍｏ鋼などで構成される。このバイト本体部１は、複数のパーツ（バイト構成部）を組み合わせて作製される。
【００１８】
図２に示すように、本実施の形態１では、バイト本体部１は、該バイト本体部１を上下に２分割した形状の第１と第２バイト構成部９，１０を接合して形成される。
【００１９】
なお、図２の例では、第１と第２バイト構成部９，１０を組み合わせてバイト本体部１を構成しているが、３つ以上のバイト構成部を組み合わせてバイト本体部１を構成してもよく、任意形状のバイト構成部を組み合わせてバイト本体部１を構成してもよい。
【００２０】
第１バイト構成部９は切刃部分２の装着面を含むバイト本体部１の上面側部分であり、第２バイト構成部１０は切刃部分２の装着面と反対側に位置するバイト底面を含むバイト本体部１の底面側部分であり、いずれもバイト本体部１の頭部から連続して柄部にまで延びている。より詳しくは、第１バイト構成部９は、切刃部分２の装着面を含む上面側頭部９ａと、該上面側頭部９ａから連続して延びる上面側柄部９ｂとを有し、第２バイト構成部１０は、上面側頭部９ａよりもバイト本体部１の底面側に位置する底面側頭部１０ａと、該底面側頭部１０ａから連続して延び上面側柄部９ｂよりもバイト本体部１の底面側に位置する底面側柄部１０ｂとを有する。
【００２１】
上記の第１バイト構成部９は、バイト本体部１の柄部の上面側に位置する上面側柄部９ｂの少なくとも一部を含むものであれば、必ずしもバイト本体部１の長手方向の全長にわたって延びるパーツで構成される必要はない。また、第２バイト構成部１０も、上面側柄部９ｂよりもバイト本体部１の底面側に位置する底面側柄部１０ｂの少なくとも一部を含むものであれば、必ずしもバイト本体部１の長手方向の全長にわたって延びるパーツで構成される必要はない。たとえば、バイト本体部１の上面側柄部９ｂの一部を構成するバイト構成部と、該バイト構成部で構成される部分以外のバイト本体部１を構成する他のバイト構成部とを組合せてバイト本体部１を形成することも可能である。また、第１と第２バイト構成部９，１０の少なくとも一方を複数のバイト構成部で構成するようにしてもよい。たとえば、第１バイト構成部９を複数のパーツで構成する場合、切刃部分２の着座部付近を第１バイト構成部９本体とは別パーツで構成することが考えられる。
【００２２】
バイト本体部１が上記のような第１と第２バイト構成部９，１０を接合して構成される場合、第１バイト構成部９の上面側柄部９ｂと、第２バイト構成部１０の底面側柄部１０ｂとの間に板状部材５を設置する。
【００２３】
第１バイト構成部９の上面側柄部９ｂと、第２バイト構成部１０の底面側柄部１０ｂは、１組の対向面を有しており、該対向面は、バイト本体部１の底面に沿う方向に延在するか、あるいは切削時の送り分力方向と背分力方向とで規定される平面に沿って延在する。
【００２４】
板状部材５は、上記の対向面間に配置され、板状部材５の上下面は、上面側柄部９ｂと底面側柄部１０ｂとの双方の対向面と接触している。図２の例では、バイト本体部１の柄部の一部を構成する上面側柄部９ｂに座ぐり（凹部）４を設け、同部に板状部材５を嵌着している。なお、本例では第１バイト構成部９に座ぐり４を設けているが、第２バイト構成部１０に設けても、両者に設けてもよい。
【００２５】
板状部材５の材料としては、バイト本体部１のヤング率以下のヤング率を有する低弾性率の材料で、かつバイト本体部１の減衰率以下の減衰率を有する低減衰率の材料を選択する。たとえばバイト本体部１を鋼材で構成した場合、板状部材５としては、たとえばアルミニウム合金を選択すればよい。それは、鋼材のヤング率が約２００ＧＰａであるのに対し、アルミニウム合金材のヤング率は約７０ＧＰａであり、鋼材の対数減衰率が約０．０１であるのに対し、アルミニウム合金材の対数減衰率は約０．００２であるので、アルミニウム合金材が鋼材に比べ、低剛性かつ低減衰であるからである。
【００２６】
板状部材５は、バイト本体部１の底面に沿う形で延在し、図３（ａ）に示すようにバイト本体部１の柄部の両側面に達している。別の見方をすれば、板状部材５は切削時の送り分力方向と背分力方向とで規定される平面に沿って延びるように配設されている。このようにバイト本体部１の底面と平行な方向に低剛性かつ低減衰の板状部材５を配設することにより、特にバイトがその厚み方向に振動し易くなる一方で、横方向（背分力方向）の剛性は維持されるため、結果的にバイト厚み方向のみの振動を拡大することができる。
【００２７】
第１および第２バイト構成部９，１０と、板状部材５との間は、互いに接合するようにしてもよいが、特に接合せず旋盤等の工作機械への把持力を利用して互いに固定してもよい。また、両バイト構成部のみを接合して板状部材５と両バイト構成部との間を接合しないようにすることも考えられるが、この場合、各バイト構成部と板状部材５間の摩擦減衰によって特にバイト横方向に減衰性が高まるので、バイト横方向の振動のみをさらに効果的に抑制することが可能である。
【００２８】
なお、第１および第２バイト構成部９，１０間の接合の方法としては、ろう付け、溶接、接着剤、拡散などによる接合、複数のボルトのような締結部材や挟持部材などによる機械的な結合などが挙げられる。
【００２９】
次に、図２に示す板状部材５の厚みｔ２と、バイト本体部１の柄部の厚みｔ１との関係についても検討したのでその結果について説明する。
【００３０】
板状部材５の厚みｔ２をあまりに大きくするとバイト本体部１の剛性低下が著しくなる場合があると考えられるので、板状部材５の厚みｔ２をバイト本体部１の柄部の厚みｔ１の２０％以下程度とする。それにより、バイト本体部１のバイト厚み方向の剛性低下を適正な範囲に保つことができる。また、バイト横方向（背分力方向）に関しても、剛性低下を抑制できる。
【００３１】
他方、板状部材５の厚みｔ２があまりに小さいと、剛性低下の程度が足りず、十分な溶着抑制効果が得られない。よって、板状部材５の厚みｔ２を、バイト本体部１の柄部の厚みｔ１の５％以上程度とすることが好ましい。
【００３２】
ところが、たとえばバイト本体部１の柄部の厚みｔ１が１０ｍｍ前後の小型バイトの場合、加工対象が低負荷のものに限定されるため、上記の厚みｔ２を厚みｔ１の２０％より大きくしても、剛性低下しすぎることはない。具体的には板状部材５の厚みｔ２を３ｍｍ程度とした場合でも、バイト本体部１の剛性低下の影響は小さくなる。
【００３３】
また、上述のような小型バイトの場合、上記の厚みｔ２を厚みｔ１の５％程度とすると、板状部材５があまりに薄くなりすぎ、板状部材５に反りが発生しやすくなり、板状部材５の加工が困難となる。したがって、板状部材５の厚みｔ２は、１ｍｍ以上程度であることが好ましい。
【００３４】
以上に鑑み、板状部材５の厚みｔ２を、バイト本体部１の柄部の厚みｔ１の５％と１ｍｍのうちの大きい値以上、柄部の厚みｔ１の２０％と３ｍｍのうちの大きい値以下とすることが好ましい。
【００３５】
図３（ｂ）の例はバイト本体部１の柄部の断面形状の変形例であり、これに示すように、接着剤や樹脂などを介して座ぐり６内にシール部品７を設置してもよい。この変形例の場合も、板状部材５は、バイト本体部１を貫通してバイト本体部１の両側面に達している。上記シール部品７は、バイト本体部１とは別部品であり、樹脂などの軟質材を介して柄部に固定することができる。
【００３６】
図４（ａ），（ｂ）も１つの変形例であり、このように板状部材を複数重ねて配設するようにしてもよい。この図４（ａ），（ｂ）の例では、第１と第２板状部材５ａ，５ｂを積層することで板状部材５を構成しているが、３枚以上の板状部材を積層してもよい。
【００３７】
なお、２枚以上の板状部材を配設する場合、１枚の板状部材の厚みが、バイト本体部１の柄部の厚みｔ１の５％と１ｍｍのうちの大きい値以上であり、板状部材の厚みの総和が、バイト本体部１の柄部の厚みｔ１の２０％と３ｍｍのうちの大きい値以下とすることが好ましい。また、板状部材５を構成する複数の板状部材を同じ材料で構成してもよいが、異なる材料で構成してもよい。さらに、板状部材５を構成する複数の板状部材の厚みを等しくしてもよいが、異ならせてもよい。さらに、上記のような変形例の思想は、後述の実施の形態２〜４についても適用可能である。
【００３８】
（実施の形態２）
次に、図５（ａ），（ｂ）を用いて本発明の実施の形態２について説明する。図５（ａ）は、本実施の形態２における切削工具と工作機械の一部とを示す側面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＶｂ−Ｖｂ線に沿う断面図である。
【００３９】
図５（ａ）に示すように、本実施の形態２では、バイト本体部１の柄部において工作機械の台座３上に位置する部分から、該台座３から突出する突出部に達するように板状部材５を配している。それ以外の構成は、実施の形態１と基本的に同様である。
【００４０】
この場合のように工作機械の台座３から突出するように板状部材５を設けた場合には、板状部材５は片持ち梁のような状態となるため、板状部材５の低剛性、低減衰性を利用し易くなり、振動による溶着抑制効果が大きくなる。
【００４１】
なお、板状部材５およびバイト本体部１における柄部の台座３からの突出長さは、工作機械や作業者の設定により一定とはならないが、バイトと被削材あるいは工作機械との干渉の関係で、バイト本体柄部全体を把持することはあまりなく、たとえば最も一般的な外径旋削加工では、バイト本体柄部の切刃側をバイト柄部の長手方向全長の１〜２割程度突き出す形で使用されることが多い。このため、たとえば図５（ａ）のようにバイト本体部１の頭部近傍から柄部の中央部あるいはその近傍に至るように板状部材５を設置することで、ほとんどのケースで板状部材５を台座３から突出させることができるものと考えられる。
【００４２】
（実施の形態３）
次に、図６（ａ）〜（ｃ）を用いて、本発明の実施の形態３について説明する。図６（ａ）は、本実施の形態３における切削工具と工作機械の一部とを示す側面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるＶＩｂ−ＶＩｂ線に沿う断面図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）に示す切削工具の頭部およびその近傍の底面図である。
【００４３】
本実施の形態３では、板状部材５をバイト本体部１の柄部の長手方向の端面に達するように配している。図６（ａ）に示す例では、バイト本体部１の柄部の長手方向のほぼ全長にわたって段差部４ａを設け、該段差部４ａ内の全体にわたって板状部材５を配し、柄部の長手方向の終端面（切刃部分２が取付けられる側と反対側の端面）において板状部材５が露出している。
【００４４】
図６（ａ），（ｃ）に示すように、本例では、ボルト（締結部材）１１を３本用いて第１および第２バイト構成部９，１０を機械的に接合しているが、他の接合手法を用いることも可能である。また、バイト柄部とは異なり、バイト頭部には工作機械からバイトを把持する際の拘束力が加わらないため、何らかの手法で接合することが望ましい。
【００４５】
本実施の形態３では、バイトの長手方向の終端部でバイト本体部１の柄部がその厚み方向（上下方向）に板状部材５によって分断され、かつ板状部材５がバイト本体部１の柄部のほぼ全体にわたって延在しているので、バイトを工作機械の台座３に固定する際の締付力を効率的に板状部材５に作用させることができる。これにより、バイト厚み方向の剛性低下に対する、バイト横方向（背分力方向）の剛性低下の割合をさらに小さくすることができ、端面加工時の加工物精度を維持することが可能である。上記以外の構成は、実施の形態１と基本的に同様である。
【００４６】
図７（ａ），（ｂ）に、本実施の形態３の変形例を示す。図７（ａ），（ｂ）に示すように、本変形例では、バイト本体部１の頭部９ａ１と、柄部の上面側部分９ｂとで第１バイト構成部９を構成し、バイト本体部１の柄部の底面側部分で第２バイト構成部１０を構成している。そして、バイト本体部１の柄部において、板状部材５を貫通するボルト（締結部材）１１を用いて、第１と第２バイト構成部９，１０を締結している。この場合は、第２バイト構成部１０の形状を単純化できるため、コスト的に有利となる。また、バイト本体部１の柄部では、工作機械からの把持力も存在するため、これを利用してボルト１１等の締結部材を省略することも可能である。さらに、上述の実施の形態１，２においても、同様に、バイト本体部１の頭部全体を第１バイト構成部９に含めることも可能である。
【００４７】
（実施の形態４）
次に、図８（ａ），（ｂ）を用いて、本発明の実施の形態４について説明する。図８（ａ）は、本実施の形態４における切削工具と工作機械の一部とを示す側面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）におけるＶＩＩＩｂ−ＶＩＩＩｂ線に沿う断面図である。
【００４８】
本実施の形態４では、第１および第２バイト構成部９，１０と、板状部材５とが、共にバイト長手方向の全長にわたって延在している。この場合、上記３者をろう付け等の手法で接合してもよいが、図８（ａ）に示すように、板状部材５を貫通するようにボルト（締結部材）１１を取付け、該ボルト１１によって第１と第２バイト構成部９，１０を締結してもよい。いずれにしても、実施の形態３の場合と同様に、バイト頭部においては工作機械から把持力が加わらないので、バイト頭部において何らかの手法による接合を行なうことが望ましい。これ以外の構成は、実施の形態１と基本的に同様である。
【００４９】
本実施の形態では、工作機械の台座３からの板状部材５の突出し長さが最大となるので、板状部材５の低剛性、低減衰性を最も効果的に利用することができる。
【実施例１】
【００５０】
次に、本発明の実施例について説明する。本願発明者は、下記の表１に示す従来品と発明品１〜５および比較例を作製し、それぞれの性能評価を行なった。
【００５１】
【表１】
【００５２】
従来品の切削工具は、図１に示す構造を有し、発明品１の切削工具は、図２に示す構造を有し、発明品２の切削工具は、図５に示す構造を有し、発明品３の切削工具は、図６に示す構造を有し、発明品４の切削工具は、図６に示す構造を有し、発明品５の切削工具は、図８に示す構造を有する。
【００５３】
従来品と発明品１〜５および比較例において、バイト本体部１の材質は焼入れしたＣｒ−Ｍｏ鋼である。バイト本体部１の長さは１５０ｍｍ、バイト本体部１の柄部の長さは１２０ｍｍ、柄部の幅と厚みはともに２５ｍｍである。切刃部分（チップ）２は、バイト本体部１の頭部にクランプされ、コーティングを施した超硬合金製である。また、柄部のうち、切刃先端からバイト長手方向に４０ｍｍ〜１５０ｍｍ（終端）の間が、工作機械の台座３に固定される。
【００５４】
発明品１の切削工具では、図２に示すようにバイト本体部１は、第１および第２バイト構成部９，１０からなり、第２バイト構成部１０と対向する第１バイト構成部９の対向面において、切刃先端から５０ｍｍ〜８０ｍｍの位置に溝状の座ぐり４を施す。そしてアルミニウム合金で構成される板状部材５を座ぐり４内に配設している。第１および第２バイト構成部９，１０と板状部材５は全てろう付けにより接合されている。また、板状部材５は、バイト本体部１の柄部の幅方向（紙面垂直方向）全体で柄部と実質的に接触している。
【００５５】
発明品２の切削工具では、図５（ａ）に示すように、第１バイト構成部９における第２バイト構成部１０との対向面において、切刃先端からバイト長手方向に３０ｍｍ〜６０ｍｍの位置に溝状の座ぐり４を施す。そしてアルミニウム合金で構成される板状部材５を座ぐり４内に配設している。したがって、工作機械の台座３の切刃側端部上に位置するバイト本体部１の柄部の、バイト長手方向に垂直な方向の断面（図５（ａ）のＶｂ−Ｖｂ断面）には、図５（ｂ）に示すように板状部材５が配設されることとなる。それ以外の構成は、発明品１と同様である。
【００５６】
発明品３の切削工具では、図６（ａ）に示すように第１バイト構成部９における第２バイト構成部１０との対向面において切刃先端からバイト長手方向に３０ｍｍの位置からバイト本体部１の柄部の長手方向の終端（バイト終端）にかけて高さ６ｍｍの段加工を施して段差部４ａを設け、段高さと同等の厚みを有しアルミニウム合金で構成される板状部材５を配設している。この場合も、工作機械の台座３の切刃側端部上に位置するバイト本体部１の柄部の、バイト長手方向に垂直な方向の断面（図６（ａ）のＶＩｂ−ＶＩｂ断面）には、図６（ｂ）に示すように板状部材５が配設されることとなる。また、バイト本体部１の柄部のほぼ全体に板状部材５を配設しているので、バイト本体部１を工作機械に固定した際に、上下方向の圧縮力が充分に板状部材５に作用することとなる。
【００５７】
さらにここでは第１および第２バイト構成部９，１０の接合は、図６（ｃ）に示すようにバイト本体部１の頭部に螺着した３本のボルト１１を用いて機械的に行なっている。バイト本体部１の頭部においてはバイト底面側は工作機械と干渉しないため、このようにボルト頭部が飛び出した状態でも切削加工に支障はない。それ以外の構成は、発明品１と同様である。
【００５８】
発明品４では、板状部材５の長さや材質は発明品３と同様であるが、板状部材５の厚みを３ｍｍとしている。すなわち、発明品３では、板状部材５の厚み（６ｍｍ）がバイト本体部１の柄部の厚み（２５ｍｍ）の２４％となっているのに対し、本発明品４では、板状部材４の厚み（３ｍｍ）がバイト本体部１の柄部の厚み（２５ｍｍ）の１２％となっている。
【００５９】
発明品５は、図８（ａ）に示すように、バイト長手方向全体に亘る第１および第２バイト構成部９，１０と板状部材５とを備える。それぞれの柄部における厚みは、１７ｍｍ、５ｍｍ、３ｍｍである。また、バイト頭部において板状部材５を貫通するようにボルト１１を装着し、該ボルト１１によって第１および第２バイト構成部９，１０を締結している。それ以外の構成は、発明品１と同様である。
【００６０】
また、上記発明品に対する比較例として、発明品３と同様の構造で、板状部材５の材質としてバイト本体部１と同一のＣｒ−Ｍｏ鋼を用いたものについても評価試験を行なった。
【００６１】
上記の従来品、発明品１〜５および比較例に対し、評価試験として、ステンレス鋼端面加工での切刃溶着状態および寸法精度を評価した。その結果を上記の表１に併記している。
【００６２】
加工条件は、切削速度：１２０ｍ／ｍｉｎ、送り：０．１８ｍｍ／ｒｅｖ、切込み：２ｍｍ、湿式で、ＳＵＳ３０４鋼円板材（φ１５０）の端面加工を行なった。切刃部分（チップ）２はＣＶＤコーティングを施したＭ種超硬合金製工具であり、工具型番はＣＮＭＧ１２０４０８である。
【００６３】
溶着については加工後のチップを主切刃逃げ面方向から観察し、溶着が付着している長さを総計する形で定量化した。また、寸法精度については、円板材の直径１００ｍｍ付近を中心とした箇所で半径方向に断面曲線を測定し、その最大高さにて評価した。
【００６４】
表１に示すように、各発明品の溶着量が従来品や比較品に対し減少しているのが確認できる。
【００６５】
また、発明品１（図２）と発明品２（図５）とを比較すると、発明品２の方が溶着量に関し良好な結果が得られている。この結果より、工作機械の台座３の切刃側端部上に板状部材５を配することが溶着量低減に有効であるものと考えられる。
【００６６】
また、発明品２（図５）と発明品３および４（図６）とを比較すると、発明品３および４の方が溶着量に関し良好な結果が得られている。この結果より、バイト本体部１の柄部のほぼ全体にわたって板状部材５を配設することが、溶着量低減に有効であるものと考えられる。
【００６７】
また、発明品４（図６）と発明品５（図８）とを比較すると、発明品５の方が溶着量に関し良好な結果が得られている。この結果から、バイト本体部１のほぼ全体にわたって板状部材５を配設することが、溶着量低減に特に有効であるものと考えられる。
【００６８】
発明品４と比較例を比較すると、発明品４で溶着減少効果が得られているのに対し、比較例では従来品と同程度の溶着が発生している。この結果から、板状部材の材質として、バイト本体部よりも低剛性かつ低減衰の材料を用いることが溶着低減に有効であるものと考えられる。
【００６９】
次に、寸法精度について見ると、発明品１，２，４，５は、従来品や比較例と比較して仕上げ面断面曲線最大高さが若干高いものの従来品や比較例と同レベルの状態を維持できていることがわかる。しかし、発明品３については、従来品等に対してやや寸法精度が低下している。これより、仕上げ加工など寸法精度を重視する場合は、板状部材の厚みを適正に設定することが望ましいといえる。
【００７０】
以上のように、本発明品によれば、バイト横方向の剛性低下を抑えながら、バイト厚み方向の振動を増大させて切刃の溶着を防ぐことが可能である。したがって、溶着の発生しやすい被削材の端面加工時の寸法精度を維持しながら、溶着の発生を抑制してチップを長寿命化することができる。
【００７１】
上述のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上記の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。
【００７２】
また、本発明は上記の実施の形態および実施例に限定されるものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】（ａ）は、従来の切削工具と工作機械の一部とを示す側面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＩｂ−Ｉｂ線に沿う断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１における切削工具と工作機械の一部とを示す側面図である。
【図３】（ａ）は、図３におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図であり、（ｂ）は、バイト本体部の断面構造の他の例を示す断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の実施の形態１の変形例における切削工具と工作機械の一部とを示す側面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＩＶｂ−ＩＶｂ線に沿う断面図である。
【図５】（ａ）は、本発明の実施の形態２における切削工具と工作機械の一部とを示す側面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＶｂ−Ｖｂ線に沿う断面図である。
【図６】（ａ）は、本発明の実施の形態３における切削工具と工作機械の一部とを示す側面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＶＩｂ−ＶＩｂ線に沿う断面図であり、（ｃ）は、（ａ）に示すバイト頭部およびその近傍の底面図である。
【図７】（ａ）は、本発明の実施の形態３の変形例における切削工具と工作機械の一部とを示す側面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ線に沿う断面図である。
【図８】（ａ）は、本発明の実施の形態４における切削工具と工作機械の一部とを示す側面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＶＩＩＩｂ−ＶＩＩＩｂ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１ バイト本体部、１ａ，９ａ１ 頭部、１ｂ 柄部、２ 切刃部分、３ 台座、４，６ 座ぐり、４ａ 段差部、５ 板状部材、５ａ 第１板状部材、５ｂ 第２板状部材、７ シール部品、９ 第１バイト構成部、９ａ 上面側頭部、９ｂ 上面側柄部、１０ 第２バイト構成部、１０ａ 底面側頭部、１０ｂ 底面側柄部、１１ ボルト。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切刃部分と、
前記切刃部分が装着される頭部と、該頭部から連続して延び工作機械の台座に固定される柄部とを有するバイト本体部とを備える切削工具であって、
前記バイト本体部は、第１と第２バイト構成部を含む複数のバイト構成部を有し、
前記第１バイト構成部は、前記柄部の一部であって前記バイト本体部の上面側に位置する上面側柄部を含み、
前記第２バイト構成部は、前記上面側柄部よりも前記バイト本体部の底面側に位置する底面側柄部を含み、
前記上面側柄部と前記底面側柄部との間に、前記バイト本体部の底面に沿って延び、前記バイト本体部を貫通して該バイト本体部の両側面に達し、かつ前記バイト本体部のヤング率以下かつ前記バイト本体部の減衰率以下の材料で構成した板状部材を配し、
前記板状部材の上下面を前記上面側柄部と前記底面側柄部とに接触させたことを特徴とする、切削工具。
【請求項２】
切刃部分と、
前記切刃部分が装着される頭部と、該頭部から連続して延び工作機械の台座に固定される柄部とを有するバイト本体部とを備える切削工具であって、
前記バイト本体部は、切削時の送り分力方向と背分力方向とで規定される平面に沿って延在する１組の対向面を前記柄部を構成する部分に有する第１と第２バイト構成部を含む複数のバイト構成部を有し、
前記１組の対向面と接触し、切削時の送り分力方向と背分力方向とで規定される前記平面に沿って延び、前記バイト本体部を貫通して該バイト本体部の両側面に達するように前記バイト本体部のヤング率以下かつ前記バイト本体部の減衰率以下の材料で構成した板状部材を配したことを特徴とする、切削工具。
【請求項３】
前記切削工具を工作機械に設置する際に該工作機械の台座に接する部分のうち前記切刃部分側の端部における前記切削工具の長手方向に垂直な断面に達するように前記板状部材を配した、請求項１または請求項２に記載の切削工具。
【請求項４】
前記板状部材を前記柄部の長手方向の端面に達するように配した、請求項１から請求項３のいずれかに記載の切削工具。
【請求項５】
前記板状部材を前記頭部の長手方向の端面に達するように配した、請求項１から請求項４のいずれかに記載の切削工具。
【請求項６】
前記板状部材の厚みは、前記柄部の厚みの５％と１ｍｍのうちの大きい値以上であり、前記柄部の厚みの２０％と３ｍｍのうちの大きい値以下である、請求項１から請求項５のいずれかに記載の切削工具。
【請求項１】
切刃部分と、
前記切刃部分が装着される頭部と、該頭部から連続して延び工作機械の台座に固定される柄部とを有するバイト本体部とを備える切削工具であって、
前記バイト本体部は、第１と第２バイト構成部を含む複数のバイト構成部を有し、
前記第１バイト構成部は、前記柄部の一部であって前記バイト本体部の上面側に位置する上面側柄部を含み、
前記第２バイト構成部は、前記上面側柄部よりも前記バイト本体部の底面側に位置する底面側柄部を含み、
前記上面側柄部と前記底面側柄部との間に、前記バイト本体部の底面に沿って延び、前記バイト本体部を貫通して該バイト本体部の両側面に達し、かつ前記バイト本体部のヤング率以下かつ前記バイト本体部の減衰率以下の材料で構成した板状部材を配し、
前記板状部材の上下面を前記上面側柄部と前記底面側柄部とに接触させたことを特徴とする、切削工具。
【請求項２】
切刃部分と、
前記切刃部分が装着される頭部と、該頭部から連続して延び工作機械の台座に固定される柄部とを有するバイト本体部とを備える切削工具であって、
前記バイト本体部は、切削時の送り分力方向と背分力方向とで規定される平面に沿って延在する１組の対向面を前記柄部を構成する部分に有する第１と第２バイト構成部を含む複数のバイト構成部を有し、
前記１組の対向面と接触し、切削時の送り分力方向と背分力方向とで規定される前記平面に沿って延び、前記バイト本体部を貫通して該バイト本体部の両側面に達するように前記バイト本体部のヤング率以下かつ前記バイト本体部の減衰率以下の材料で構成した板状部材を配したことを特徴とする、切削工具。
【請求項３】
前記切削工具を工作機械に設置する際に該工作機械の台座に接する部分のうち前記切刃部分側の端部における前記切削工具の長手方向に垂直な断面に達するように前記板状部材を配した、請求項１または請求項２に記載の切削工具。
【請求項４】
前記板状部材を前記柄部の長手方向の端面に達するように配した、請求項１から請求項３のいずれかに記載の切削工具。
【請求項５】
前記板状部材を前記頭部の長手方向の端面に達するように配した、請求項１から請求項４のいずれかに記載の切削工具。
【請求項６】
前記板状部材の厚みは、前記柄部の厚みの５％と１ｍｍのうちの大きい値以上であり、前記柄部の厚みの２０％と３ｍｍのうちの大きい値以下である、請求項１から請求項５のいずれかに記載の切削工具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−１００３１３（Ｐ２００８−１００３１３Ａ）
【公開日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８４９０１（Ｐ２００６−２８４９０１）
【出願日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【出願人】（５０３２１２６５２）住友電工ハードメタル株式会社 (390)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【出願人】（５０３２１２６５２）住友電工ハードメタル株式会社 (390)
【Ｆターム（参考）】
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