特開 2023-141137 ヘッド交換式切削工具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023141137

(43)【公開日】2023-10-05

(54)【発明の名称】ヘッド交換式切削工具

(51)【国際特許分類】

   B23C 5/00 20060101AFI20230928BHJP

   B23C 5/20 20060101ALI20230928BHJP

   B23C 5/10 20060101ALI20230928BHJP

【ＦＩ】

B23C5/00 A

B23C5/20

B23C5/10 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022047293

(22)【出願日】2022-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】000233066

【氏名又は名称】株式会社ＭＯＬＤＩＮＯ

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100142424

【弁理士】

【氏名又は名称】細川 文広

(74)【代理人】

【識別番号】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪 一徳

(72)【発明者】

【氏名】稲垣 史彦

【テーマコード（参考）】

3C022

【Ｆターム（参考）】

3C022FF01

3C022KK01

3C022KK06

3C022KK14

3C022KK23

3C022KK28

3C022LL00

(57)【要約】

【課題】本発明は、ホルダに対する切削ヘッドの取り付け位置精度の高いヘッド交換式切削工具を提供する。
【解決手段】本発明のヘッド交換式切削工具は、切削ヘッドと、切削ヘッドが着脱可能に装着されるホルダと、ホルダに対して螺合により切削ヘッドを固定するピン部材と、を備え、ホルダは、工具回転軸に同軸とされ、工具回転軸に垂直な径方向に弾性変形可能な切り欠き付き筒部を有し、切削ヘッドは、工具回転軸に同軸とされ、軸方向の一端に設けられる切れ刃と、軸方向の他端側に設けられた着座面と、切り欠き付き筒部の径方向の外方に配置され、切り欠き付き筒部が前記径方向の外側へ向けて弾性変形することで当接可能な当接部と、を有し、切り欠き付き筒部の外径は、切削ヘッドの当接部の直径よりも大きい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

工具回転軸を有するヘッド交換式切削工具であって、
切削ヘッドと、
前記切削ヘッドが着脱可能に装着されるホルダと、
前記ホルダに対して螺合により前記切削ヘッドを固定するピン部材と、を備え、
前記ホルダは、前記工具回転軸に同軸とされ、前記工具回転軸に垂直な径方向に弾性変形可能な切り欠き付き筒部を有し、
前記切削ヘッドは、前記工具回転軸に同軸とされ、
軸方向の一端に設けられる切れ刃と、
前記軸方向の他端側に設けられた着座面と、
前記切り欠き付き筒部の前記径方向の外方に配置され、前記切り欠き付き筒部が前記径方向の外側へ向けて弾性変形することで当接可能な当接部と、を有し、
前記切り欠き付き筒部の外径は、前記切削ヘッドの前記当接部の直径よりも大きい、
ヘッド交換式切削工具。

【請求項2】

前記切削ヘッドは、前記着座面に第１凹凸部を有し、
前記切削ヘッドと前記ホルダとの間には中間部材が設けられ、
前記中間部材は、前記工具回転軸に同軸とされ、
前記軸方向の一端に前記切削ヘッドの第１凹凸部と嵌め合い可能な第２凹凸部を有し、
前記軸方向の他端は前記ホルダと当接するとともに、前記ホルダに複数のねじで固定される、
請求項１に記載のヘッド交換式切削工具。

【請求項3】

前記ヘッド交換式切削工具の工具径はφ１０ｍｍ以上φ２５ｍｍ以下であり、
前記切削ヘッドは超硬合金で製造されるとともに、複数の前記切れ刃を備える、
請求項１または２に記載のヘッド交換式切削工具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ヘッド交換式切削工具に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種のヘッド交換式切削工具として、例えば下記特許文献１に示されるように、外周面に切れ刃を有する切削ヘッドと、軸状をないその先端部に切削ヘッドが着脱可能に装着されるホルダと、ホルダに対して螺合により切削ヘッドを固定するピン部材と、を備えたものが知られている。

【0003】

例えば、特許文献１に記載されたヘッド交換式切削工具は、切れ刃を有する切削ヘッドと、前記切削ヘッドが着脱可能に装着されるボルダと、前記ホルダに対して螺合により前記切削ヘッドを固定するピン部材と、を備えており、前記ホルダは、該ホルダの中心軸に同軸とされ、該中心軸に垂直な径方向の外方に向けて弾性変形可能な筒部を有し、前記切削ヘッドは、前記筒部の前記径方向の外方に配置され該筒部が当接可能な当接部を有し、前記ピン部材は、前記筒部に前記径方向の内方から当接して該筒部を前記径方向の外方へ向けて弾性変形させる押し広げ部を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２－１７９６８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来のヘッド交換式切削工具では、下記の課題があった。
すなわち、ホルダに対して切削ヘッドを取り付ける際、ピン部材によって、筒部に径方向の内方から当接して筒部を径方向の外方へ向けて押し広げながら取り付けることになるため、ピン部材の精度によっては、筒部を均一に押し広げることが難しく、ホルダに対して切削ヘッドが同軸にならない場合があった。

【0006】

本発明は、このような背景の下になされたもので、ホルダに対する切削ヘッドの取り付け位置精度の高い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】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
すなわち、本発明は、工具回転軸を有するヘッド交換式切削工具であって、切削ヘッドと、前記切削ヘッドが着脱可能に装着されるホルダと、前記ホルダに対して螺合により前記切削ヘッドを固定するピン部材と、を備え、前記ホルダは、前記工具回転軸に同軸とされ、前記工具回転軸に垂直な径方向に弾性変形可能な切り欠き付き筒部を有し、前記切削ヘッドは、前記工具回転軸に同軸とされ、軸方向の一端に設けられる切れ刃と、前記軸方向の他端側に設けられた着座面と、前記切り欠き付き筒部の前記径方向の外方に配置され、前記切り欠き付き筒部が前記径方向の外側へ向けて弾性変形することで当接可能な当接部と、を有し、前記切り欠き付き筒部の外径は、前記切削ヘッドの前記当接部の直径よりも大きいことを特徴とする。

【0008】

本発明の構成によれば、切削ヘッドの当接部の直径よりも、切欠き付き筒部の外径の方が大きく形成されているため、切欠き付き筒部が切削ヘッドの当接部に対して径方向内側から当接して、切欠き付き筒部が切削ヘッドの当接部を径方向外側へ押し広げるようにして押圧する。この調心機構を用いた結果、ホルダに対する切削ヘッドの取り付け位置精度が向上する。

【0009】

また、本発明の一実施形態の前記切削ヘッドにおいて、前記着座面に第１凹凸部を有し、前記切削ヘッドと前記ホルダとの間には中間部材が設けられ、前記中間部材は、前記工具回転軸に同軸とされ、前記軸方向の一端に前記切削ヘッドの第１凹凸部と嵌め合い可能な第２凹凸部を有し、前記軸方向の他端は前記ホルダと当接するとともに、前記ホルダに複数のねじで固定される構成としてもよい。

【0010】

本発明の構成によれば、ホルダとは別体の中間部材に、切削ヘッドの第１凹凸部に係合する第２凹凸部を形成することによって、ホルダの切欠き付き筒部の寸法精度を高めることができる。これにより、ホルダに対する切削ヘッドの取り付け位置精度を向上させることが可能である。さらに、第１凹凸部及び第２凹凸部の造形自由度を高めることができる。

【0011】

また、本発明の一実施形態の切削ヘッドにおいて、前記ヘッド交換式切削工具の工具径はφ１０ｍｍ以上φ２５ｍｍ以下であり、前記切削ヘッドは超硬合金で製造されるとともに、複数の前記切れ刃を備える構成としてもよい。

【0012】

本発明の構成によれば、超硬合金を切削ヘッドのみに使用することによって、工具に係る費用を抑えることができる。また、工具径に対して、切削ヘッドや取付ねじが小さくなりすぎないため、切削ヘッドの着脱作業にかかる作業者の負担を減らすことができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、ホルダに対する切削ヘッドの取り付け位置精度の高いヘッド交換式切削工具とを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係るヘッド交換式切削工具の構成を示す組立図（斜視図）である。

【図2】図２は、本発明の一実施形態に係るヘッド交換式切削工具の構成を示す組立図（側面図）である。

【図3】図３は、ホルダを先端側から見た平面図である。

【図4】図４は、ホルダの構成を示す側面図である。

【図5】図５は、ホルダの先端側に中間部材がねじによって取り付けられた状態を示す斜視図である。

【図6】図６は、中間部材６を先端側から見た平面図である。

【図7】図７は、図６の矢印ＶＩＩで示す方向から見た側面図である。

【図8】図８は、図６の矢印ＶＩＩＩで示す方向から見た側面図である。

【図9】図９は、中間部材がホルダの先端側にねじによって取り付けられた状態を示す平面図である。

【図10】図１０は、中間部材がホルダの先端側に装着された状態を示す側面図である。

【図11】図１１は、ヘッド交換式切削工具を切削ヘッド側から見た構成を示す平面図である。

【図12】図１２は、ヘッド交換式切削工具の構成を示す側面図である。

【図13】図１３は、切削ヘッドを後端側から見た構成を示す平面図である。

【図14】図１４は、切削ヘッドを後端側から見た構成を示す斜視図である。

【図15】図１５は、切削ヘッドの各切れを示す斜視図である。

【図16】図１６は、実施例および比較例のふれ量を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

＜ヘッド交換式切削工具＞
以下、本発明の一実施形態に係るヘッド交換式切削工具１について、図１～図１４を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るヘッド交換式切削工具１の構成を示す組立図（斜視図）である。図２は、本発明の一実施形態に係るヘッド交換式切削工具１の構成を示す組立図（側面図）である。図３は、ホルダ３を先端側から見た平面図である。図４は、ホルダ３の構成を示す側面図である。

【0016】

本実施形態のヘッド交換式切削工具１は、ヘッド交換式のエンドミルである。
以下の説明においては、ヘッド交換式切削工具１の工具回転軸Ｏの軸線方向に沿う切削ヘッド２側を先端側、切削ヘッド２とは反対側を後端側と言う。また、ヘッド交換式切削工具１の工具回転軸Ｏに垂直な方向を径方向と言い、工具回転軸Ｏを中心に周回する方向を周方向と言う。

【0017】

図１及び図２に示すように、ヘッド交換式切削工具１は、切れ刃を有する切削ヘッド２と、切削ヘッド２が着脱可能に装着されるホルダ３と、ホルダ３に対して螺合により切削ヘッド２を固定するピン部材４と、を備えている。本実施形態では、ホルダ３と切削ヘッド２との間に配置される中間部材６と、中間部材６をホルダ３に固定するための複数のねじ７と、をさらに備えている。

【0018】

ヘッド交換式切削工具１は、工具回転軸Ｏの軸回りに回転可能な工具であって、切削ヘッド２がホルダ３の先端部に取り付けられた上で、ホルダ３の後端部が工作機械の主軸に把持され、工具回転軸Ｏの軸回りに工具回転方向Ｔに回転されつつ、該工具回転軸Ｏに交差する方向に送り出されることにより、切削ヘッド２に設けられた複数の切れ刃２Ａによって被削材に切削加工を施す、ヘッド交換式の切削工具である。

【0019】

（ホルダ）
ホルダ３は、鋼材等の金属材料により、図３および図４に示すように、工具回転軸Ｏ（中心軸Ｃ３）を中心とした円柱軸状に形成されている。ホルダ３は、工具回転軸Ｏに垂直な断面が円形状をなしている。ホルダ３は、ホルダ本体３Ｂと、ホルダ本体３Ｂの先端に設けられた先端筒部（切り欠き付き筒部）３Ａが一体で形成されている。

【0020】

ホルダ本体３Ｂには、その先端側を向く先端面３ｂの径方向中央に開口するとともに、先端面３ｂから工具回転軸Ｏ（中心軸Ｃ３）上を基端側へ向けて延びる第１雌ねじ穴３ｄが形成されている。第１雌ねじ穴３ｄの内周面には、雌ねじ加工が施されている。第１雌ねじ穴３ｄは、図１及び図２に示したピン部材４の雄ねじ部４Ａに螺合可能に形成されている。

【0021】

また、ホルダ本体３Ｂには、第１雌ねじ穴３ｄの径方向両外側に、２つの第２雌ねじ穴３ｅが突設されている。各第２雌ねじ穴３ｅの内周面には、雌ねじ加工がそれぞれ施されている。２つの第２雌ねじ穴３ｅの工具回転軸Ｏに沿う長さは、互いに等しく、第１雌ねじ穴３ｄよりも短い。また、各第２雌ねじ穴３ｅの直径は、互いに等しく、第１雌ねじ穴３ｄよりも小さい。これら第２雌ねじ穴３ｅは、図１及び図２に示したねじ７が螺合可能にそれぞれ形成されている。

【0022】

図３及び図４に示すように、先端筒部３Ａは、ホルダ本体３Ｂの外径よりも小さい外径を有する。また、先端筒部３Ａは、後述する切削ヘッド２の貫通孔２Ｄの基端側の孔（２ｄ３）の直径よりも大きい外径を有する。

【0023】

先端筒部３Ａは、先端面３ｂから先端側へ向けて突出する筒状をなし、工具回転軸Ｏと同軸とされている。先端筒部３Ａは、工具回転軸Ｏの軸回りの周方向に沿って分割されるように形成された複数の分割壁部３ａを有している。

【0024】

それぞれの分割壁部３ａは、工具回転軸Ｏから径方向に互いに等しい距離だけ離れた位置に形成されている。これら複数の分割壁部３ａ（先端筒部３Ａ）の内側には、上記ピン部材４の雄ねじ部４Ａを挿入可能とする挿通孔３ｇが形成されている。挿通孔３ｇは、ピン部材４の雄ねじ部４Ａよりも大きい直径を有する。

【0025】

なお、本実施形態では、例えば４つの分割壁部３ａを有しているが、分割壁部３ａの数は４つに限られない。

【0026】

複数の分割壁部３ａは、図３に示すように、工具回転軸Ｏを中心として、互いに周方向に間隔をあけて配置されている。分割壁部３ａは、工具回転軸Ｏに垂直な断面が円弧状をなしている。このように、複数の分割壁部３ａが工具回転軸Ｏの軸回りに周方向に配列されることにより、先端筒部３Ａは、図４に示すように全体として円筒状をなしている。各分割壁部３ａの先端側の外周面はＲ形状に加工されている。本実施形態では切削ヘッド２を交換して使用するため、各分割壁部３ａの先端側の外周面をＲ形状に加工することで、切削ヘッド２のホルダ３へのスムーズな着脱が可能となる。加えて、先端筒部３Ａおよび分割壁部３ａの偏った損傷を抑え、切削ヘッド２のホルダ３に対する良好な取り付け位置精度を長く持続することが可能となる。

【0027】

（中間部材）
図５は、ホルダ３の先端側に中間部材６が取り付けられた状態を示す斜視図である。図６は、中間部材６を先端側から見た平面図である。図７は、図６の矢印ＶＩＩで示す方向から見た側面図である。図８は、図６の矢印ＶＩＩＩで示す方向から見た側面図である。

【0028】

中間部材６は、図５に示すように、工具回転軸Ｏに同軸とされ、図５に示すようにホルダ３の先端側に取り付けられる。中間部材６は、鋼材等の金属材料により、図６、図及び図８に示すように、中心軸Ｃ６を中心として円板状に形成されている。中間部材６の外径は、ホルダ３のホルダ本体３Ｂの外径に略等しい（図１１）。

【0029】

中間部材６は、中心軸Ｃ６と同軸に径方向中央の厚さ方向に貫通する貫通孔６ａと、貫通孔６ａの径方向両外側に貫通孔６ａと平行して設けられた一対の貫通孔６ｂと、を有する。貫通孔６ａは、図１及び図２に示したホルダ３の先端筒部３Ａが挿通される孔である。貫通孔６ａの直径は、ホルダ３の先端筒部３Ａの最大外径よりも僅かに大きい。一対の貫通孔６ｂは、図５に示したねじ７が挿通される孔である。

【0030】

中間部材６の先端側には、図５～図８に示すように、径方向で対向する一対の凸部（第２凹凸部）６Ａが形成されている。一対の凸部６Ａは、図５、図６及び図８に示すように、貫通孔６ａの径方向外側であって、平面視において一対の貫通孔６ｂが並ぶ径方向に直交する方向で対向する位置に形成されている。一対の凸部６Ａは、貫通孔６ａから径方向外側に離れた外周面側に形成されている。

【0031】

一対の凸部６Ａは、軸方向から見た形状が扇形状をなす突起であって、後述する切削ヘッド２に形成された凹部（第１凹凸部）２Ｂ（図１、図２及び図１１）内に収容可能に形成されている。一対の凸部６Ａは、互いに同形同大である。各凸部６Ａの貫通孔６ａ（中心軸Ｃ６）側を向く内壁面６ｄは、中心軸Ｃ６に対して傾斜している。具体的に内壁面６ｄは、軸方向先端側へ行くにしたがって、径方向外側に向かって傾斜している。軸方向先端側を向く各先端面６ｅは、中心軸Ｃ６に垂直な平面上に位置している。

【0032】

これら一対の凸部６Ａは、図６に示すように、工具回転方向Ｔに対して凸部６Ａ側へ一定の角度で傾斜している側面６ｆが、中心軸Ｃ６に垂直な半径方向に沿った方向へ延びている。側面６ｆは、軸方向先端側へ行くにしたがって凸部６Ａ側へ傾く方向へ傾斜している。

【0033】

一方、凸部６Ａの工具回転方向Ｔとは反対側を向く側面６ｇは、工具回転方向Ｔに対して凸部６Ａ側へ一定の角度で傾斜し、中心軸Ｃ６に垂直な半径方向に沿った方向へ延びている。側面６ｇは、軸方向先端側へ行くにしたがって上記側面６ｆと近づく方向へ傾斜している。
これにより、各凸部６Ａは、中心軸Ｃ６に対する径方向外周側と、軸線方向後端側に向かうにしたがって、周方向に幅広となるように形成されている。

【0034】

中間部材６は、貫通孔６ａを介して径方向で対向する各凸部６Ａと、貫通孔６ａとの間に、軸線方向に垂直な一対の平坦面６ｈを有している。これら一対の平坦面６ｈは、後述する切削ヘッド２の後端面が当接する当接面とされている。平坦面６ｈの外周縁６ｉは、中心軸Ｃ６を中心とする円周上に位置している。一対の凸部６Ａの径方向外側を向く各外周面６ｊは、ホルダ３の外周面と面一な円筒面状に形成されている。

【0035】

中間部材６の先端側中央部には、図６に示すように、軸線方向から見て中心軸Ｃ６及び一対の凸部６Ａが対向する方向に垂直な方向に延びる溝部６Ｂが形成されている。溝部６Ｂは、貫通孔６ａの直径６Ｄよりも小さい幅６Ｗで形成されている。また、溝部６Ｂの底面６ｋは、軸線方向に垂直且つ平坦面６ｈに平行な面である。

【0036】

このような中間部材６の軸方向後端側の基端面６ｎは、軸線方向に垂直且つ上記平坦面６ｈ及び上記底面６ｋに平行な面である。中間部材６の基端面６ｎは、ホルダ３の先端面３ｂに当接する面である。

【0037】

図９は、中間部材６がホルダ３の先端側にねじ止めされた状態を示す平面図である。図１１は、中間部材６がホルダ３の先端側に装着された状態を示す側面図である。
図９及び図１０に示すように、中間部材６がホルダ３の先端側に装着される際には、中央の貫通孔６ａ内にホルダ３の先端筒部３Ａを挿入させながら、基端面６ｎをホルダ３の先端面３ｂに当接させる。図９に示すように、ホルダ３の先端側に配置された中間部材６の貫通孔６ｂ（図６）内にねじ７を挿入させて、ホルダ３側の第２雌ねじ穴３ｅ（図３）に螺合させながら締め付けることによって、ホルダ３に対して中間部材６が固定される。

【0038】

図１０に示すように、中間部材６がホルダ３の先端側に取り付けられた状態のとき、ホルダ３の先端筒部３Ａの先願側は、中間部材６の凸部６Ａよりも軸方向先端側へ突出する。

【0039】

一対のねじ７は、鋼材により形成され、図１に示すように円柱状をなす雄ねじ部７Ａと、雄ねじ部７Ａよりも大径をなす頭部７Ｂとをそれぞれ有する。雄ねじ部７Ａは、ホルダ３の第２雌ねじ穴３ｅに螺合するように雄ねじ加工（不図示）が施されている。

【0040】

これら一対のねじ７は、中間部材６に形成された貫通孔６ｂ内に挿入されて、その雄ねじ部７Ａがホルダ３に形成された第２雌ねじ穴３ｅに螺合される。各ねじ７の頭部７Ｂは、中間部材６の溝部６Ｂ内にそれぞれ収容される。

【0041】

ここで、仮に、ホルダ３と中間部材６が一体で成型された場合、工具製造時に先端筒部３Ａに切り欠きを付与するための切削工具（小径エンドミルなど）が凸部６Ａと干渉する恐れがある。特に、本実施形態のように直径φが２５ｍｍ以下の小径側工具においては、工具径が小さくなればなるほど、ホルダ３に凸部６Ａを設けるスペースが限られてしまう。
一方で、本実施形態は、凸部６Ａと先端筒部３Ａが別体で形成されているため、前述したような製造上の困難を考慮する必要がないため、設計自由度が増す。

【0042】

（切削ヘッド）
図１１は、ヘッド交換式切削工具１を切削ヘッド２側から見た構成を示す平面図である。図１２は、ヘッド交換式切削工具１の構成を示す側面図である。図１３は、切削ヘッド２を後端側から見た構成を示す平面図である。図１４は、切削ヘッド２を基端面２Ｃ側から見た構成を示す斜視図である。

【0043】

切削ヘッド２は、図１１及び図１２に示すように、ホルダ３の先端側に中間部材６を介して配置され、ピン部材４によってホルダ３に対して固定されている。
切削ヘッド２は、図１１に示すように、ホルダ３よりも硬度の高い超硬合金等により、工具回転軸Ｏを中心とした円盤状に形成されている。切削ヘッド２は、軸方向先端側を向く先端面２ａと、複数の切れ刃２Ａと、軸方向後端側を向く基端面（着座面）２Ｃと、基端面２Ｃに開口する一対の凹部２Ｂと、中心軸Ｃ２に沿って厚さ方向を貫通する貫通孔２Ｄと、を有している。

【0044】

複数の切れ刃２Ａは、軸方向先端側を向く先端面２ａに隣接し、中心軸Ｃ２に垂直な径方向外側を向く外周面２ｂに形成されている。本実施形態では、中心軸Ｃ２の軸回りに、６つの切れ刃２Ａ１、２Ａ２，２Ａ３、２Ａ４、２Ａ５、２Ａ６を有している。

【0045】

切削ヘッド２の外径は、ホルダ３の外径より若干大きくなっている（図１２を参照）。
ここで、切削ヘッド２の中心軸Ｃ２は、該切削ヘッド２がホルダ３に装着された状態においてホルダ３の中心軸Ｃ３に同軸であるから、ヘッド交換式切削工具１におけるこれら中心軸Ｃ２、Ｃ３は、互いに共通軸であって工具回転軸Ｏに同軸である。

【0046】

切削ヘッド２の中央に形成された貫通孔２Ｄは、図１、図１３及び図１４に示すように、直径の異なる複数の孔２ｄ１（図１）、孔２ｄ２（図１３及び図１４）、孔２ｄ３（図１３及び図１４）からなる多段形状をなす。貫通孔２Ｄの内周面は、先端側から中心軸Ｃ２に沿う方向に並ぶ複数の孔２ｄ１，２ｄ２，２ｄ３のうち、中央の孔２ｄ２の内径が最も小径とされ、先端側の孔２ｄ１及び後端側の孔２ｄ３の内径は孔２ｄ２よりも大径とされ互いに同一である。

【0047】

図１２に示すように、切削ヘッド２がホルダ３の先端に装着された状態のとき、切削ヘッド２の貫通孔２Ｄ内にはホルダ３の先端筒部３Ａが挿入される。このとき、ホルダ３の先端筒部３Ａは、切削ヘッド２の貫通孔２Ｄの基端（基端面２Ｃ）側から孔２ｄ３内に挿入される。貫通孔２Ｄの孔２ｄ３は、先端筒部３Ａに対応する円柱孔状をなし、ホルダ３の先端筒部３Ａの外径Ｄ３（図４）よりも僅かに小さい直径Ｄ２（図１４）を有する。

【0048】

切削ヘッド２がホルダ３の先端に装着される際には、切削ヘッド２の貫通孔２Ｄ内に、当該貫通孔２Ｄの基端側に位置する孔２ｄ３の直径よりも外径の大きい先端筒部３Ａが挿入される。このとき、先端筒部３Ａが孔２ｄ３内に挿入されると、先端筒部３Ａの各分割壁部３ａが径方向内側へ向かって弾性変形し、これら各分割壁部３ａの外周面が切削ヘッド２の貫通孔２Ｄの孔（当接部）２ｄ３の内周面に当接する。すなわち、切削ヘッド２の貫通孔２Ｄの基端側の孔２ｄ３の内周面は、ホルダ３の先端筒部３Ａ（各分割壁部３ａ）の外周面が当接可能とされた当接部である。

【0049】

貫通孔２Ｄの軸線方向中央に位置する孔２ｄ２は、ピン部材４の雄ねじ部４Ａが挿入される孔であって、当該雄ねじ部４Ａの外径よりも若干大きい。

【0050】

また、貫通孔２Ｄの軸線方向先端側に位置する孔２ｄ１は、ピン部材４の頭部４Ｂが収容される孔であって、当該頭部４Ｂ（図１）の外径よりも若干大きい。

【0051】

切削ヘッド２の基端面２Ｃには、基端面２Ｃに開口するとともに軸線方向の先端側へ向けて窪む凹部２Ｂが複数形成されている。本実施形態では、貫通孔２Ｄの径方向両側に一対の凹部２Ｂが形成されている。一対の凹部２Ｂは、貫通孔２Ｄから径方向両外側に離れた外周面側に形成されている。これら一対の凹部２Ｂは、上記中間部材６の一対の凸部６Ａが挿入される穴であって軸方向から見た形状が扇形状をなす。

【0052】

図１２に示すように、切削ヘッド２が中間部材６を介してホルダ３の先端に装着された状態で、切削ヘッド２の基端面２Ｃに形成された一対の凹部２Ｂと、中間部材６の先端に形成された一対の凸部６Ａとは、互いに当接して係合する。

【0053】

このヘッド交換式切削工具１は、前述のように切削ヘッド２の一対の凹部２Ｂに中間部材６の一対の凸部６Ａがそれぞれ係合することによって、ホルダ３（中間部材６）に対する工具回転軸Ｏの軸回りの相対回転が規制されている。
このように、切削ヘッド２の基端側と、切削ヘッド２の基端側に対向する中間部材６の先端側には、互いに係合する凹部２Ｂ及び凸部６Ａを備えた回転規制部１１が形成されている。

【0054】

ピン部材４は、鋼材により形成されている。ピン部材４は、円柱状をなす雄ねじ部４Ａと、雄ねじ部４Ａよりも大径をなす頭部４Ｂとを有する。雄ねじ部４Ａは、ホルダ３の第１雌ねじ穴３ｄに螺合するように雄ねじ加工（不図示）が施されている。雄ねじ部４Ａの外径は、切削ヘッド２の貫通孔２Ｄの最小直径（孔２ｄ２）の直径よりも小さい。これによって、ピン部材４が先端筒部３Ａの内側に挿入されると、ピン部材４は先端筒部３Ａ（分割壁部３ａ）には接触することなく、ホルダ３の第１雌ねじ穴３ｄに螺合される。

【0055】

このように、ピン部材４の雄ねじ部４Ａがホルダ３の第１雌ねじ穴３ｄに螺合された状態において、ホルダ３の中心軸Ｃ３に同軸であるから、これら中心軸Ｃ４，Ｃ３は互いに共通軸である。また、前述のように、ホルダ３の中心軸Ｃ３と、切削ヘッド２の中心軸Ｃ２は共通軸であるから、これら中心軸Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は共通軸（同軸）であり、工具回転軸Ｏにも同軸である。

【0056】

次に、このように構成された本実施形態のヘッド交換式切削工具１の調心機構とその効果（ホルダ３に対する切削ヘッド２の取り付け位置精度の向上）について説明する。
なお、本実施形態において「調心機構」とは、切削ヘッド２をホルダ３へ取り付ける際に工具回転軸Ｏと、切削ヘッド２の中心軸Ｃ２およびホルダ３の中心軸Ｃ３とを同軸に位置決めするための形状および作用のことである。

【0057】

まず、図１及び図２に示すように、ホルダ３の先端側に中間部材６を載せると、中間部材６の中央に形成された貫通孔６ａ内にホルダ３の先端筒部３Ａが挿入され、中間部材６の基端面６ｎと、ホルダ３の先端面３ｂとが当接する。この状態で、一対のねじ７により、中間部材６をホルダ３に対して固定する。

【0058】

次に、ホルダ３の先端側に中間部材６を固定した状態で、中間部材６の先端側にさらに切削ヘッド２を載せて、切削ヘッド２の貫通孔２Ｄの基端側の孔２ｄ３内に、中間部材６から突出したホルダ３の先端筒部３Ａを挿入させるように切削ヘッド２を押し込むと、切削ヘッド２の孔２ｄ３の内周面によって、先端筒部３Ａの各分割壁部３ａが径方向内側へそれぞれ均等に弾性変形されて先端筒部３Ａが縮径される。径方向内側へ弾性変形された各分割壁部３ａは、その復元力によって、切削ヘッド２の孔２ｄ３の内周面に当接し、当該内周面を径方向外側へ均等に押圧する。
これにより、切削ヘッド２がホルダ３にクランプされる。これにより、切削ヘッド２の中心軸Ｃ２は、ホルダ３の中心軸Ｃ３と同軸に位置決めされる。

【0059】

そして、切削ヘッド２の基端面２Ｃと、中間部材６の平坦面６ｈとが当接するとともに、中間部材６の一対の凸部６Ａと、切削ヘッド２の一対の凹部２Ｂとが互いに噛み合うように係合する。

【0060】

この状態から、切削ヘッド２の貫通孔２Ｄを通して、ピン部材４をホルダ３の先端筒部３Ａの挿通孔３ｇ内に挿入する。ピン部材４の雄ねじ部４Ａの直径は、ホルダ３の先端筒部３Ａの内側に形成される挿通孔３ｇの直径よりも小さい。そのため、ピン部材４は、先端筒部３Ａ（各分割壁部３ａ）に接触することなくホルダ３の第１雌ねじ穴３ｄ内にねじ込まれる。
このように、ピン部材４の雄ねじ部４Ａをホルダ３の中央に形成された第１雌ねじ穴３ｄ内に螺合させて締め付けることによって、切削ヘッド２がホルダ３に対して固定される。この状態においては、ホルダ３の中心軸Ｃ３、中間部材６の中心軸Ｃ６、切削ヘッド２の中心軸Ｃ２、ピン部材４の中心軸Ｃ４は互いに同軸である。

【0061】

一方、切削加工に供された切削ヘッド２を別の新しい切削ヘッド２に交換する際は、前述の手順と逆の手順によって、ピン部材４をホルダ３から取り外す。これにより、先端筒部３Ａは復元変形するとともに、切削ヘッド２の貫通孔２Ｄの孔２ｄ３から離間される。

【0062】

以上説明したように、本実施形態のヘッド交換式切削工具１によれば、切削ヘッド２の貫通孔２Ｄの基端側の孔２ｄ３内にホルダ３の先端筒部３Ａを押し込むようにして切削ヘッド２をホルダ３側へ近づけることにより、切削ヘッド２の貫通孔２Ｄ（孔２ｄ３）の内周面（当接部）によって先端筒部３Ａの各分割壁部３ａが径方向内側へ均等に弾性変形し、それと同時に、各分割壁部３ａの弾性復元力によって、各分割壁部３ａの外周面が貫通孔２Ｄの孔２ｄ３の内周面に当接して当該内周面を径方向外側へ押圧する。
このようにして、切削ヘッド２がホルダ３に固定され、ホルダ３と切削ヘッド２とが同軸に位置決めされる。

【0063】

これにより、本実施形態におけるヘッド交換式切削工具１では、ピン部材４による調心機構とは異なり、ホルダ３と切削ヘッド２だけでこれらを精度良く取り付けることができる。また、ピン部材４は、先端筒部３Ａに接触することなく挿入されるので、取り付け作業が容易である。

【0064】

また、本実施形態では、ホルダ３と切削ヘッド２との間に中間部材６を介在させている。ホルダ３とは別体とされた中間部材６に、切削ヘッド２の凹部２Ｂに嵌合する凸部６Ａを設けることによって、先端筒部３Ａの寸法精度を高めることができ、その結果、ホルダ３に対する切削ヘッド２の取り付け位置精度を向上させることが可能である。また、これら凹部２Ｂと凸部６Ａとの嵌合状態によって切削ヘッド２の回転防止効果が得られるとともに、凹部２Ｂ及び凸部６Ａの造形自由度を高めることが可能である。

【0065】

また、本実施形態におけるヘッド交換式切削工具１の最大外径（工具径）は、φ１０ｍｍ以上、φ２５ｍｍ以下である。一般的に、工具径がφ１６ｍｍ以下は、ソリッド工具を使用し、工具径がφ１６ｍｍ以上は、刃先交換式切削工具を使用することが多い。すなわち、本実施形態における工具径は、ソリッド工具の大径側から刃先交換式切削工具の小径側の領域で使用される。

【0066】

本実施形態では、ホルダ３の先端筒部３Ａによって、ホルダ３に対する切削ヘッド２の位置決めを精度よく行うことができるため、ソリッド工具に近い加工精度が得られる。超硬合金を切削ヘッド２のみに使用し、ホルダ３や中間部材６を鋼材で作製することで、切削工具全体としての価格を抑えることが可能であり、ソリッド工具よりも安価に製造ができる。

【0067】

さらに、工具径が小径で複数の切削インサートを備える構成の場合、切削インサートそのものの大きさが小さく、それに伴って取り付けねじも小さくなるため、切削インサートの着脱作業に時間がかかるなど、作業者の負担が大きかったが、本実施形態では、工具径が従来と同じように小径であったとしても、切削インサート及び取付ねじよりも、切削ヘッド及び取付ねじは大きくなるため、切削ヘッドの着脱作業が容易で作業者の負担を減らすことができる。

【0068】

このように、本実施形態によれば、製造工程を複雑にすることなく、切削ヘッド２のホルダ３に対する取り付け位置の精度をさらに向上させることができるのである。

【0069】

尚、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。

【0070】

例えば、前述した実施形態では、先端筒部３Ａが全体として円筒状をなし、切削ヘッド２の貫通孔２Ｄ（孔２ｄ３）がこれに対応する円柱穴状をなしているとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、先端筒部３Ａが、断面非円形の例えば多角形筒状又は楕円筒状をなし、切削ヘッド２の貫通孔２Ｄが先端筒部５の形状に対応する断面非円形の例えば多角形柱穴状又は楕円柱穴状をなしていても構わない。
この場合、先端筒部３Ａ及び貫通孔２Ｄは、前述した取付位置精度の向上効果を奏するほか、切削ヘッド２とホルダ３との相対回転を規制する効果をも奏する。

【0071】

また、前述の実施形態では、ヘッド交換式切削工具１は、ヘッド交換式のエンドミルであるとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、それ以外のヘッド交換式のねじ切り工具（タップ）等であっても構わない。
また、切削ヘッド２の切れ刃２Ａが、先端面２ａ及び外周面２ｂに形成されているとしたが、切れ刃２Ａは、先端面２ａ又は外周面２ｂに形成されていても構わない。

【実施例0072】

以下に、本発明の効果を確認する。
工具の半径方向のふれ量は取付け精度の重要な指標である。工具の半径方向のふれ量が大きい場合、加工寸法精度や加工面品位の悪化、工具寿命のばらつきに直結する。そこで、切削ヘッド２をホルダ３に取り付けた状態で、切削ヘッド２における全ての切れ刃２Ａ１～２Ａ６に市販のダイヤルゲージを用いて工具の半径方向のふれ量の測定を行った。測定時にはホルダ３の側面を基準とした。なお、以下の段落および表１では、半径方向のふれ量を単に「ふれ量」と記載する。

【0073】

実施例は、ホルダ３が先端筒部３Ａを有し、ホルダ３と切削ヘッド２との間に中間部材６を備える構成である。
比較例は、ホルダ３には先端筒部３Ａがなく、ホルダ３と切削ヘッド２との間に中間部材６のない構成である。
図１５は、切削ヘッド２の各切れ刃２Ａ１～２Ａ６を示す斜視図である。図１５に示す各切刃の測定結果を表１に示す。ここで、表１中の最大ふれ量とは、各ふれ量の最小と最大の差を示す。また、表１の結果について切削ヘッド２の切れ刃位置に対応した実施例および比較例における各切れ刃２Ａ１～２Ａ６のふれ量を示すグラフを図１６に示す。なお、図１６では、実施例を実線で示し、比較例を破線で示している。また、図１６に記載された値（０、１０、２０、３０、４０、５０、６０はふれ量を示し、単位はμｍである。

【0074】

【表1】

【0075】

表１に示すように、本発明の構成の場合、各切れ刃２Ａ１～２Ａ６の最大ふれ量は１８μｍであった。
一方、比較例の構成の場合、各切れ刃２Ａ１～２Ａ６の最大ふれ量は６０μｍであった。
したがって、本発明の調心機構による切削ヘッド２をホルダ３に取り付けた場合の取り付け位置精度は、比較例よりも良好であることを確認した。

【0076】

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。各実施形態の構成を適宜組み合わせてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0077】

本発明によれば、ホルダ３に対する切削ヘッド２の取り付け位置精度の高いヘッド交換式切削工具１を提供することができる。

【符号の説明】

【0078】

１…ヘッド交換式切削工具
２…切削ヘッド
２Ｃ…基端面（着座面）
２Ａ，２Ａ１…刃
２Ｂ…凹部（第１凹凸部）
３…ホルダ
３Ａ…先端筒部（切り欠き付き筒部）
４…ピン部材
６…中間部材
６Ａ…凸部（第２凹凸部）
６Ｄ，Ｄ２…直径
７…ねじ
２ｄ３…孔（当接部）
Ｄ３…外径
Ｏ…工具回転軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】