JP2011093036A - 切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 寿命を向上させた切削工具を提供する。
【解決手段】 中心軸Ａ周りに回転する工具本体１の先端部１ａに位置する第１切刃２と、工具本体１の外周部１ｂにおいて、第１切刃２から工具本体１の後端部１ｃに向かってに延びる第１溝３と、工具本体１の外周部１ｂにおいて、第１溝３に沿い、且つ、第１溝３よりも工具本体１の回転方向Ｃの上流側に隣接する第２切刃４とを備え、第２切刃４は第２溝５によって分断されている切削工具とする。
【選択図】図１

Description

本発明は切削工具に関するものである。

従来の切削工具として、特許文献１の図１に示されるように、工具本体の先端部に底刃を有し、且つ、工具本体の外周部に外周刃を有するものが知られている。

特開平２−２５８２６７号公報

しかしながら、特許文献１に開示された切削工具によると、底刃によって被削材を切削する際に出てくる切屑が分断される事なく長く成長する。そして、その長い切屑が、切削工具に巻きついたり、切削工具と被削材との間などに詰まったりする事によって、切削工具に傷を付けるおそれがあった。

本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、その目的の一つは、切屑によるダメージを抑制する事によって寿命を向上させた切削工具を提供することにある。

本発明の一の実施形態に係る切削工具は、中心軸周りに回転する工具本体の先端部に位置する第１切刃と、前記工具本体の外周部において、前記第１切刃から前記工具本体の後端部に向かってに延びる第１溝と、前記工具本体の外周部において、前記第１溝に沿い、且つ、前記第１溝よりも前記工具本体の回転方向の上流側に隣接する第２切刃とを備え、前記第２切刃は第２溝によって分断されている。

本発明の他の実施形態に係る切削工具は、中心軸周りに回転する工具本体の先端部で、且つ、前記工具本体の回転軌道に沿って順に位置する複数の第１切刃と、前記工具本体の外周部において、前記複数の第１切刃の各々から前記工具本体の後端部に向かって延びる複数の第１溝と、前記工具本体の外周部において、前記複数の第１溝に沿い、且つ、前記複数の第１溝よりも前記工具本体の回転方向の上流側に隣接する複数の第２切刃とを備え、前記複数の第２切刃の一つは第２溝によって分断されている。

本発明の一の実施形態に係る切削工具によれば、第１切刃によって被削材を切削する際に出てくる切屑が、第１溝を通って排出される際に、第２溝の壁に衝突することによって短片に分断する事を可能とし、或いは、長く成長する事を抑制できる。その結果、切屑が切削工具に巻きついたり切削工具と被削材との間などに詰まったりする事が低減されることで、切削工具の寿命を向上させる事ができる。また、第１溝に加えて第２溝を通じて切屑を排出する事ができ、切削工具全体における切屑の排出性を向上させる事ができる。さらに、第２溝が存在する事によって、切削工具を冷却するための冷却オイルが第１切刃及び第２切刃に供給され易くなるため、別途オイル供給用の貫通穴などを設ける事無く切削工具の冷却性を向上させる事ができる。

本発明の他の実施形態に係る切削工具によれば、第１切刃によって被削材を切削する際に出てくる切屑が、第１溝を通って排出される際に、第２溝の壁に衝突することによって短片に分断する事を可能とし、或いは、長く成長する事を抑制できる。その結果、切屑が切削工具に巻きついたり切削工具と被削材との間などに詰まったりする事が低減されることで、切削工具の寿命を向上させる事ができる。また、第１溝に加えて第２溝を通じて切屑を排出する事ができ、切削工具全体における切屑の排出性を向上させる事ができる。さらに、第２溝が存在する事によって、切削工具を冷却するための冷却オイルが第１切刃及び第２切刃に供給され易くなるため、別途オイル供給用の貫通穴などを設ける事無く切削工具の冷却性を向上させる事ができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る切削工具を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は正面図である。 図２は、図１の切削工具を用いて被削材を切削する方法を説明する斜視図であり、（ａ）は縦穴を形成する工程を説明する図、（ｂ）は溝を形成する工程を説明する図である。 図３は、図１の切削工具の先端部側を拡大して示す側面図である。 図４は、図１の切削工具をＸ−Ｘ´線に沿って切断した断面図である。 図５は、図１の切削工具の先端部側を示す正面図であり、（ａ）は第３溝の長手方向と第１切刃との傾斜角度γが９０度である図、（ｂ）は第３溝の長手方向と第１切刃との傾斜角度γが９０度よりも大きい図である。 図６は、本発明の第２実施形態に係る切削工具を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は正面図である。 図７は、本発明の第３実施形態に係る切削工具を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は正面図である。 図８は、図７の切削工具の先端部側を拡大して示す側面図であり、（ａ）は第２溝の長手方向と工具本体の中心軸Ａとの傾斜角度αを説明するための図、（ｂ）は第２溝の長手方向と第２切刃との傾斜角度βを説明するための図である。 図９は、本発明の第４実施形態に係る切削工具を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は正面図である。

本発明の実施形態に係る切削工具について、図面を参照しつつ説明する。

≪第１実施形態≫
図１は、本発明の第１実施形態に係る切削工具を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は正面図である。

本実施形態に係る切削工具１０は、中心軸Ａ周りに回転する工具本体１の先端部１ａで、且つ、工具本体１の回転軌道Ｂに沿って順に位置する複数の第１切刃２と、工具本体１の外周部１ｂにおいて、複数の第１切刃２の各々から工具本体１の後端部１ｃに向かって延びる複数の第１溝３と、工具本体１の外周部１ｂにおいて、複数の第１溝３に沿い、且つ、複数の第１溝３よりも工具本体１の回転方向Ｃの上流側に隣接する複数の第２切刃４とを備え、複数の第２切刃４の一つは第２溝５によって分断されている。

以下、各構成要素を順に説明する。

第１切刃２は、いわゆる底刃であって、被削材２０に対して縦穴を形成する機能を有するものである。言い換えれば、切削工具１０の回転軸の方向に切削を進める機能を有する切刃である。

第１溝３は、第１切刃２によって被削材２０に縦穴を形成する際に発生する切屑を、切削工具１０の後端部１ｃ側に排出するための通路として機能するものである。本実施形態において、第１溝３は、その第１切刃２側の端部にギャッシュ３ｂを有する。ここでギャッシュとは、第１切刃２と連続し且つ他の部位に対して溝の深さが大きい部位を言う。

第２切刃４は、いわゆる外周刃であって、被削材２０に対して溝を形成する機能、いわゆる溝加工の機能を有するものである。言い換えれば、切削工具１０の回転軸の方向に垂直な方向に切削を進める機能を有する切刃である。

この切削工具１０は、図１（ａ）の回転方向Ｃに回転しながら被削材２０に接触させる事によって被削材２０を切削することができる。具体的には、図２（ａ）に示すように被削材２０に対して第１切刃２を上方から下げて行く事によって縦穴を形成し、その状態から図２（ｂ）に示すように切削工具１０を横方向に移動させる事によって第２切刃４で溝を形成する。

本実施形態において、第２切刃４は、第２溝５によって分断されている。

このような構成を有する事で、第１切刃２によって被削材２０を切削する際に出てくる切屑が、第１溝３を通って排出される際に、第２溝５の壁に衝突することによって短片に分断する事を可能とし、或いは、長く成長する事を抑制できる。その結果、切屑が切削工具１０に巻きついたり切削工具１０と被削材２０との間などに詰まったりする事が低減されることで、切削工具１０の寿命を向上させる事ができる。また、第１溝３に加えて第２溝５を通じて切屑を排出する事ができ、切削工具全体における切屑の排出性を向上させる事ができる。さらに、第２溝５が存在する事によって、切削工具１０を冷却するための冷却オイルが第１切刃２及び第２切刃４に供給され易くなるため、別途オイル供給用の貫通穴などを設ける事無く切削工具１０の冷却性を向上させる事ができる。

本実施形態の切削工具１０は、さらに以下に示すような構成を有する。

まず、図３に示すように、第２溝５の第１溝側端部の幅Ｗを、所定範囲に設定する事が好ましい。ここで、第２溝５の第１溝側端部の幅Ｗとは、分断された第２切刃の長さを意味するものとする。具体的には、工具本体１の外周をＬとし且つ第１切刃２の刃数をＮとした場合、第１切刃２から出る切屑を効果的に排出する点でＬ／（Ｎ×６）以上とする事が好ましく、第２切刃４の刃先の剛性を確保する事ができる点でＬ／（Ｎ×１）以下とする事が好ましい。例えば、工具本体１がφ１０の時、第２溝５の第１溝側端部の幅は、約１．３０８ｃｍ（１０π／（４×６））以上で約７．８５ｃｍ（１０π／（４×１））以下に設定すれば良い。

また、図４に示すように、第２溝５の深さは、第１溝３の深さよりも小さい。これによって、切削工具１０の剛性を確保する事ができる。ここで、溝の深さは、工具本体１の外周線を基準に判断する事とする（以下、溝の深さについては同じ）。

次に、図１（ｃ）に示すように、工具本体１をその先端側から見た時に、２つの第１切刃２が一直線上に位置する事が好ましい。これによって、切削工具の外径を容易に測定する事ができ、生産性を向上させる事ができる。

次に、図５に示すように、第１切刃２は、第３溝によって分断されていても良い。これによって、第１切刃を用いて切削を行うときに、切削抵抗を低減することができる。

ここで、図５に示すように、第３溝の長手方向は、第１切刃２に対して所定の傾斜角度γを有する事が好ましい。具体的には、第１切刃２の刃先の剛性を確保する点で９０度以上である事が好ましく、縦穴を形成する際に第３溝の底部が切削抵抗になる事を抑制できる点で１００度以下とする事が好ましい。また、傾斜角度γは、先端部側から視て、第１切刃を基準に、時計回りの方向をプラス（＋）とし、反時計回りの方向をマイナス（−）とする。

以上において説明した本実施形態の切削工具１０は、従来周知の方法を用いて製造すれば良いが、一例として次のような方法で製造する事ができる。

すなわち、超微粒超硬等の材料からなる丸い棒状のベースを、砥石を用いて第１溝や第２溝５などの形状を削り出す。その後、必要に応じて、第１切刃２及び第２切刃４の部分に、耐摩耗性向上のため従来周知のコーティングを施すことによって、本実施形態の切削工具１０を製造する事ができる。

以上に説明した第１実施形態では、第２溝５は、第２切刃４のうち第１溝側の端部のみを分断する構成であった。これに代えて、次に示すように、それ以外の部位にまで延在するような構成にしてもよい。なお、以下の実施形態においては、上述の第１実施形態と同一の構成要素については説明を省略し、第１実施形態と異なる構成要素を中心に説明を行う。また、同一の符号は、同一の構成を意味するものとする。

≪第２実施形態≫
図６は、本発明の第２実施形態に係る切削工具を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は正面図である。

図６に示すように、第２溝５は、第２切刃４を分断し、且つ、複数の第１溝３のうち工具本体１の回転方向Ｃの上流側に位置する上流側第１溝３ａまで延びている。これによって、上述した第１実施形態と同等の効果を奏するとともに、上流側に位置する上流側第１切刃２ａによる切削によって生じた切屑の一部が、上流側第１溝３ａを通って第２溝５に入ることによって、よりスムーズに後方に排出する事ができる。また、第２溝５を通ることによって第１切刃２への冷却オイルの供給がより効果的に達成される。

ここで、第２溝５は、上流側第１溝３ａの部位における深さが第２切刃４の部位における深さより大きい事が好ましい。先端部側に位置する上流側第１溝３ａで深くする事によって、第１切刃２によって発生する切屑の排出性を高める事ができる。

≪第３実施形態≫
図７は、本発明の第３実施形態に係る切削工具を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は正面図である。

図７に示すように、第２溝５は、第２切刃４を分断し、且つ、上流側第１溝３ａを通って工具本体１の先端部１ａまで延びている。これによって、上述した第１実施形態と同等の効果を奏するとともに、上流側に位置する上流側第１切刃２ａによる切削によって生じた切屑が、上流側第１溝３ａと第２溝５との２つのルートに分かれる事によって、よりスムーズに後方に排出する事ができる。また、第２溝５を通ることによって第１切刃２への冷却オイルの供給がより効果的に達成される。

変形例として、複数の第１溝３のうち工具本体１の回転方向Ｃの上流側に位置する上流側第１溝３ａは、複数の第１切刃２側の端部にギャッシュ３ｂを有する場合には、第２溝５は、第２切刃４を分断し、且つ、上流側第１溝３ａを通ってギャッシュ３ｂまで延びるようにしても良い。このような構成を有する場合も、図７に示す場合と同様の効果を奏する事ができる。

上記のいずれの構成において、第２溝５は、先端部１ａ或いはギャッシュ３ｂの部位における深さが第２切刃４の部位における深さより大きい。先端部側を深くする事によって、第１切刃２によって発生する切屑の排出性を高める事ができる。

次に、図８（ａ）に示すように、第２溝５の長手方向は、工具本体１の中心軸Ａに対して所定の傾斜角度αを有する事が好ましい。具体的には、第２切刃４のうち特に第２溝３より先端部１ａ側に位置する部位の剛性の低減を抑制する点で−２０度以上とすることが好ましく、工具本体１のうち特に先端部１ａの剛性を確保する点で第２切刃４の刃先のうち特に切屑と衝突する部位の剛性の低減を抑制する点で２０度以下とする事が好ましい。ここで、第２溝５の長手方向とは、第２溝５の幅が一定の場合には該幅の方向に直交する方向をいう。また、傾斜角度αは、側面視において、工具本体１の中心軸Ａを基準に、時計回りの方向をプラス（＋）とし、反時計回りの方向をマイナス（−）とする。

また、図８（ｂ）に示すように、第２溝５の長手方向は、第２切刃４に対して所定の傾斜角度βを有する事が好ましい。具体的には、第２溝５の壁に衝突した切屑が上流側第１溝３ａの方へ流れる事を抑制できる点で−６５度以上とする事が好ましく、第２溝５の壁への衝突による切屑の折れ易さの点で−２５度以下とする事が好ましい。ここで、第２切刃４が直線状ではない場合には、第２溝５が存在する部位における第２切刃４の接線を基準として−６５度以上〜−２５度以下傾斜すれば良い。また、傾斜角度βは、側面視において、第２切刃４を基準に、時計回りの方向をプラス（＋）とし、反時計回りの方向をマイナス（−）とする。なお、工具本体１に対する第２切葉の傾斜角度、いわゆるねじれ角は、０度以上であれば特に制限されるものではないが、溝形成の効率及び切屑の排出性の点で３０度以上〜４０度以下が好ましい。

≪第４実施形態≫
図９は、本発明の第４実施形態に係る切削工具を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は正面図である。

図９に示すように、第２溝５は、複数の第２切刃４の他の一つも分断するように延びている。これによって、上述した第１実施形態と同等の効果を奏するとともに、被削材２０に深い縦穴を形成する際に、複数の第２切刃４を連続的に分断する第２溝５によって、切屑の縦穴の出口への排出性をさらに向上させる事ができる。また、第２溝５を通ることによって第１切刃２及び第２切刃４への冷却オイルの供給がより効果的に達成される。

なお、第１溝３の深さが第２溝５の深さよりも小さい場合には、第２溝５は第１溝３を含めて複数の第２切刃４を分断する構成となる。他方、第１溝３の深さが第２溝５の深さよりも大きい場合には、第２溝５が第１溝３の部位に存在しないような断続的な状態で複数の第２切刃４を分断する構成であっても良い。

また、例えば、第１切刃２を４枚有し且つ第１溝３を４つ有する切削工具において、２つの第２溝５を設ける事によって、全ての第１溝３に切屑衝突点を構成としても良い。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることが出来る。

例えば、上述の実施形態においては、第１切刃２、第１溝３及び第２切刃４がそれぞれ複数存在する切削工具１０を例にとって説明したが、これに代えて、第１切刃２、第１溝３及び第２切刃４がそれぞれ１つしか存在しない構成の切削工具にも適当できる事は言うまでもない。この場合においても、上述の実施形態と同様の作用・効果を得る事ができる。また、上述した変形例についても適宜組み合わせて実施する事ができる。なお、第１切刃２、第１溝３及び第２切刃４の数は互いに同一でなくても良く、所望の機能を達成する上で最も適切な数とすれば良い。

また、上述の実施形態においては、第２溝５が一つだけ存在する構成を例に取って説明したが、これに代えて、第２溝５を複数としても良く、例えば第１切刃２の数と同一としても良い。

また、上述の実施形態においては、図１に示すように工具本体１自体の所定部位に切刃が形成された所謂ソリッドタイプの構成を例にとって説明したが、これに代えて、所謂スローアウェーチップをカッターなどのホルダーに装着した構成を有する切削工具であっても良い。この場合においても、切削工具全体の構成を上述の実施形態と同等にする事ができるため、同等の作用効果を得る事が可能となる。

また、上述の実施形態において、第２溝５の長手方向は、工具本体１の中心軸Ａに対して−２０度以上〜２０度以下傾斜していたが、これに代えて、第２溝５の長手方向は、工具本体１の中心軸Ａに平行にしても良い。

１：工具本体
１ａ：先端部
１ｂ：外周部
１ｃ：後端部
２：第１切刃
２ａ：上流側第１切刃
３：第１溝
３ａ：上流側第１溝
３ｂ：ギャッシュ
４：第２切刃
５：第２溝
１０：切削工具
２０：被削材
Ａ：中心軸
Ｂ：回転軌道
Ｃ：回転方向
α：傾斜角度
β：傾斜角度
γ：傾斜角度

Claims (19)

1. 中心軸周りに回転する工具本体の先端部に位置する第１切刃と、
   前記工具本体の外周部において、前記第１切刃から前記工具本体の後端部に向かってに延びる第１溝と、
   前記工具本体の外周部において、前記第１溝に沿い、且つ、前記第１溝よりも前記工具本体の回転方向の上流側に隣接する第２切刃と、を備え、
   前記第２切刃は第２溝によって分断されている、切削工具。
2. 前記第２溝の深さは、前記第１溝の深さよりも小さい、請求項１に記載の切削工具。
3. 前記第２溝の前記第１溝側端部の幅は、前記工具本体の外周／（前記第１切刃の刃数×６）以上〜前記工具本体の外周／（前記第１切刃の刃数×１）以下である、請求項１又は２に記載の切削工具。
4. 前記第１溝は、その前記第１切刃側の端部にギャッシュを有する、請求項１乃至３のいずれかに記載の切削工具。
5. 前記第１切刃は、第３溝によって分断されている、請求項１乃至４のいずれかに記載の切削工具。
6. 前記第３溝の長手方向は、前記第１切刃に対して９０度以上〜１００度以下傾斜している、請求項５に記載の切削工具。
7. 中心軸周りに回転する工具本体の先端部で、且つ、前記工具本体の回転軌道に沿って順に位置する複数の第１切刃と、
   前記工具本体の外周部において、前記複数の第１切刃の各々から前記工具本体の後端部に向かって延びる複数の第１溝と、
   前記工具本体の外周部において、前記複数の第１溝に沿い、且つ、前記複数の第１溝よりも前記工具本体の回転方向の上流側に隣接する複数の第２切刃と、を備え、
   前記複数の第２切刃の一つは、第２溝によって分断されている、切削工具。
8. 前記第２溝は、前記複数の第１溝のうち前記工具本体の回転方向の上流側に位置する上流側第１溝まで延びている、請求項７に記載の切削工具。
9. 前記第２溝は、前記上流側第１溝を通って、前記工具本体の先端部まで延びている、請求項８に記載の切削工具。
10. 前記複数の第１溝のうち前記工具本体の回転方向の上流側に位置する上流側第１溝は、前記複数の第１切刃側の端部にギャッシュを有し、且つ、
    前記第２溝は、前記上流側第１溝を通って、前記ギャッシュまで延びている、請求項７に記載の切削工具。
11. 前記第２溝は、前記複数の第２切刃の他の一つも分断するように延びている、請求項７乃至１０のいずれかに記載の切削工具。
12. 前記第２溝の長手方向は、前記工具本体の中心軸に対して−２０度以上〜２０度以下傾斜している、請求項７乃至１１のいずれかに記載の切削工具。
13. 前記第２溝の長手方向は、前記第２切刃に対して−６５度以上〜−２５度以下傾斜している、請求項７乃至１１のいずれかに記載の切削工具。
14. 前記第２溝の深さは、前記第１溝の深さよりも小さい、請求項７乃至１３のいずれかに記載の切削工具。
15. 前記第２溝は、前記上流側第１溝における深さが前記第２切刃における深さより大きい、請求項７乃至１４のいずれかに記載の切削工具。
16. 前記第２溝の前記第１溝側端部の幅は、前記工具本体の外周／（前記第１切刃の刃数×６）以上〜前記工具本体の外周／（前記第１切刃の刃数×１）以下である、請求項７乃至１５のいずれかに記載の切削工具。
17. 前記複数の第１切刃の一つは、第３溝によって分断されている、請求項７乃至１６のいずれかに記載の切削工具。
18. 前記第３溝の長手方向は、前記第１切刃に対して９０度以上〜１００度以下傾斜している、請求項１７に記載の切削工具。
19. 前記複数の第１切刃は２つの第１切刃を有し、
    前記工具本体をその先端側から見た時に、前記２つの第１切刃が一直線上に位置する、請求項７乃至１８のいずれかに記載の切削工具。

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