特開 2023-35219 替刃交換式長尺錐

(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】P2023035219

(43)【公開日】2023-03-13

(54)【発明の名称】替刃交換式長尺錐

(51)【国際特許分類】

   B27G 15/00 20060101AFI20230306BHJP

   B23B 51/00 20060101ALI20230306BHJP

   B23B 51/06 20060101ALI20230306BHJP

【ＦＩ】

B27G15/00 D

B23B51/00 T

B23B51/06 C

B23B51/00 L

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021141881

(22)【出願日】2021-08-31

(71)【出願人】

【識別番号】000165398

【氏名又は名称】兼房株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000604

【氏名又は名称】弁理士法人 共立特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】武田 直也

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 良太

【テーマコード（参考）】

3C037

【Ｆターム（参考）】

3C037BB00

3C037BB08

3C037BB15

3C037DD01

3C037DD07

3C037FF10

(57)【要約】

【課題】従来よりも長寿命な替刃交換式長尺錐を提供することを解決すべき課題とする。
【解決手段】外周に切屑を排出するらせん状の溝であるフルート１２が形成された棒状の本体１０と、本体１０の先端に取替自在に固定された刃部台金２２と刃部台金２２に固定された替刃２１とをもつ刃部２０とを有し、刃部台金２２に気体噴出口２０ａとして一端が開口し、気体供給口として他端が開口する通孔が内部に区画される。替刃交換式であるため、替刃が使用できなくても、その他の部材を有効に利用することが可能である。特に気体噴出口により切屑の排出性が良くなるのでステップ加工などのように断続的に替刃交換式長尺錐を送って切屑を小さくする必要性が少なくなり、連続して加工を行うことができるようになるため断続的に加工を行うことによる切り刃の摩耗を抑制することができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

外周に切屑を排出するフルートが形成された棒状の本体と、
前記本体の先端に取替自在に固定された刃部台金と前記刃部台金に固定された替刃とをもつ刃部と、
を有し、
前記刃部台金又は前記フルートに気体噴出口として一端が開口し、気体供給口として他端が開口する通孔が内部に区画される替刃交換式長尺錐。

【請求項2】

前記気体噴出口は、前記フルートの前記先端側に開口し、回転軸に対して垂直方向よりも後端側に向けて気体を噴出する形状である請求項１に記載の替刃交換式長尺錐。

【請求項3】

前記替刃は、すくい面にチップブレーカをもつ請求項１又は２に記載の替刃交換式長尺錐。

【請求項4】

前記替刃は、段付き刃型形状をもつ請求項１～３のうちの何れか１項に記載の替刃交換式長尺錐。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、木材や木質材料に深い孔を加工するために用いられる替刃交換式長尺錐に関する。

【背景技術】

【0002】

大断面の集成材や直交集成板などを使用した大型の建造物の柱などには、強度を高めるための補強金具が取り付けられる。この補強金具の取付孔加工では長尺錐などが用いられる。長尺錐は、刃先に超硬材の刃金がろう接されていたり、刃先が形成された超硬材から構成されていたりする（特許文献１－６など）。

【0003】

長尺錐は刃先を再研磨して繰り返し使用されるが、研磨限界に達した後は廃棄処分される。しかしながら、長尺錐の本体、シャンクなどは損傷していないことが殆どであり再使用が望まれている。

【0004】

また、長尺であるため切屑の排出性が悪く、ステップ加工が必要とされることが多く、そうすると加工時間が長くなるばかりか、ステップ加工に伴う刃体への衝撃や切れ刃の摩耗の進行などにより、刃体の寿命低下が見られた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第６５９４４７３号公報

【特許文献2】特開２００８－２７９６８２号公報

【特許文献3】特許第３１６４４７９号公報

【特許文献4】実公平４－３０００５号公報

【特許文献5】特許第４５１８８９０号公報

【特許文献6】実公平２－７１６０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は上記実情に鑑み完成したものであり、従来の長尺錐よりも長寿命な替刃交換式長尺錐を提供することを解決すべき課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決する本発明の替刃交換式長尺錐は、外周に切屑を排出するらせん状の溝であるフルートが形成された棒状の本体と、
前記本体の先端に取替自在に固定された刃部台金と前記刃部台金に固定された替刃とをもつ刃部と、
を有し、
前記刃部台金又は前記フルートに気体噴出口として一端が開口し、気体供給口として他端が開口する通孔が内部に区画される。

【0008】

前記気体噴出口は、前記フルートの前記先端側に開口し、回転軸に対して垂直方向よりも後端側に向けて気体を噴出する形状であることが好ましい。

【0009】

前記替刃は、すくい面にチップブレーカをもつことが好ましい。

【0010】

前記替刃は、段付き刃型形状をもつことが好ましい。

【発明の効果】

【0011】

本発明の替刃交換式長尺錐は、替刃交換式であるため、替刃が使用できなくても、その他の部材を有効に利用することが可能である。特に気体噴出口により切屑の排出性が良くなるのでステップ加工などのように断続的に替刃交換式長尺錐を送って切屑の詰まりを避ける必要性が少なくなり、連続して加工を行うことができるようになる。そのため、加工時間を短縮することが可能となる。また、断続的に加工を行うことによる切れ刃の摩耗を抑制することができる。従って、替刃自体の耐久性が向上できると共に、替刃交換式長尺錐全体としても替刃を交換することで長期間使用することが可能になる。

【0012】

更に木材から構成される建造物などについて設計通りの性能を発揮するためには加工精度を向上することが求められるが、長尺錐においては長尺であるため振れ周りなどが発生しやすく加工精度を向上しがたいという課題について、気体噴出口を設けて切屑の排出性を向上したことで、フルートの作用による切屑の排出性を低下させても十分な切屑の排出性を実現することが可能になり、フルートの設計を剛性重視で行うことで加工精度を向上することも付随的な効果として発揮可能である。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本実施形態の替刃交換式長尺錐の正面図である。

【図2】本実施形態の替刃交換式長尺錐の刃部２０の斜視図である。

【図3】本実施形態の替刃交換式長尺錐の刃部２０の斜視図である。

【図4】本実施形態の替刃交換式長尺錐の先端側近傍の断面図である。

【図5】本実施形態の替刃交換式長尺錐の替刃２１の正面図である。

【図6】本実施形態の替刃交換式長尺錐の中心錐２８の斜視図である。

【図7】本実施形態の替刃交換式長尺錐の毛引き刃２５の（ａ）斜視図、（ｂ）正面図、（ｃ）上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の替刃交換式長尺錐について実施形態に基づき以下詳細に説明を行う。本実施形態の替刃交換式長尺錐は、直径に対して長さが１０倍以上あり、木材や木質材料などに対して深孔を形成するために用いる回転切削工具である。更に、先端側に切れ刃が形成された替刃（底刃）をもつ略棒状の部材であり、替刃から後端に向けてフルートが形成されている。替刃交換式長尺錐の先端には刃部台金が固定されており、その刃部台金には替刃が交換可能に固定されている。外周に切れ刃を形成した替刃をもつこともできる。また、先端には、中心錐や毛引き刃を設けることができる。

【0015】

本明細書中における替刃交換式長尺錐の回転軸方向における被加工物に接する側を先端、先端の反対側を後端と称する。なお、本明細書中に記載された数値は、数値範囲を新たに規定する際にその上限又は下限として任意に採用可能であり、更にはその数値範囲として採用された数値を含んでも含まなくても良い。

【0016】

なお、本明細書における図面は模式図であり、説明を容易にするために縮尺や細部の構造について強調や省略を行っている。また、別個のものであっても同機能のものに同じ符号をつける場合がある。

【0017】

（実施形態）
本実施形態の替刃交換式長尺錐は木材や木質材料に対して孔を形成できる工具であり、先端側から見て反時計回りに回転する。本実施形態の替刃交換式長尺錐は、図１に示すように、本体１０と本体１０の先端に取替自在に固定された刃部２０と本体１０の後端に固定されたシャンク３０とを有する。図１は、上方が先端側、下方が後端側であり、２つの替刃２１のうちの一方の切れ刃２１１ａが紙面と平行になっている。本発明の替刃交換式長尺錐は、直径が２５～４０ｍｍ、全長が２００～１０００ｍｍ、フルート部１１の長さ１５０～９５０ｍｍである。

【0018】

本体１０は、後端に固定されたシャンク３０と一体化しており、回転軸方向に延びる通孔４１が内部に区画される（図４）。通孔４１は、シャンク３０の後端側に気体供給口（図略）が開口すると共に、本体１０の先端でも開口する。

【0019】

本体１０の外周には、２条のらせん状の切屑排出溝１２（フルート１２）が２つの凸条１３により区画される部分であるフルート部１１をもつ。フルート１２の条数及び位置は替刃２１の数及び位置に応じて決定される。フルート１２は、円柱状の素材をスクエアエンドミルにより切削することで形成されており、切削された部分がフルート１２、切削されずに残った部分が凸条１３である。また、ダブルマージン構造とするために凸条１３の外周面の一部を面取り加工１４している。そのためマージン幅は狭くてもガイド性を高くすることが可能になる。フルート１２の深さは、フルート部１１の全長にわたって同じでも良いし、異なるものでもよい。異なる場合には後端側に向けて徐々に浅くなっても良いし、徐々に深くなっても良い。また、段階的に深さが浅くなったり深くなったりしても良い。

【0020】

フルート１２は、らせんのねじれ角（フルート１２と本体１０の回転軸との角度：フルートねじれ角）が小さく、フルート部１１の先端側から後端側にかけてらせんが一回転する程度に設定されている。フルート１２は、先端側が回転方向に向けて傾斜している。そのため、フルート１２内の切屑は凸条１３により後端側に向けて付勢される。

【0021】

ここで、らせんは、０．５回転～１．５回転程度にすることができる。フルートねじれ角、らせんの回転を最適化することで本体１０の剛性を向上することが可能になる。フルートねじれ角が小さいと切屑の排出能が低下するが、本実施形態では後述する気体噴出口２０ａが設けられているため、切屑を排出する能力が向上する。そのため本体１０の剛性が向上して振れ周りなどが小さくなって加工精度を向上することができる。

【0022】

刃部２０は、図２～４に示すように、２つの替刃２１と、替刃２１を取り外し自在に固定する刃部台金２２とを有する。２つの替刃２１は、回転軸に対して軸対称に配置される。替刃２１が摩耗などにより使用できなくなっても交換することが可能である。更に刃部２０自体を交換することも可能である。

【0023】

替刃２１は、替刃本体部２１３と替刃本体部２１３にろう接により固定された刃金２１１とをもつ。刃金２１１は、超硬合金やダイヤモンド焼結体（ＰＣＤ）などにより構成される。

【0024】

替刃本体部２１３は、刃部台金２２に締結ボルト２３により締結するときに用いる締結孔２１４が形成される。締結孔２１４は締結ボルト２３の頭部が収納できるように座繰り２１５が形成されている。本実施形態では締結ボルト２３は皿ボルトであり、座繰り２１５は皿状である。締結ボルト２３の頭部はすくい面から突出しなければ、その形状は特に限定しない。締結ボルト２３の頭部がすくい面から突出しないようにすること（突出したとしても突出量を小さくすること）で切屑がすくい面上を滑らかに移動でき、切屑の排出性が向上する。

【0025】

刃金２１１は、外方向に行くにつれて後端側に傾斜すると共に、段付き刃型形状をもつ切れ刃（２１１ａ、２１１ｂ）をもつ。切れ刃（２１１ａ、２１１ｂ）の段付き刃型形状は３段以上に分割することもできる。分割された切れ刃２１１ａと切れ刃２１１ｂの段差の大きさは特に限定しないが、本実施形態の替刃交換式長尺錐を使用して行う加工条件のうち、一刃送り量よりも大きな値とすることで、切れ刃（２１１ａ、２１１ｂ）の段差部分で切屑が分割されて小さくなるため好ましい。また、切れ刃（２１１ａ、２１１ｂ）を長さ方向に分割するニック加工を行うこともできる。

【0026】

刃金２１１のすくい面にはチップブレーカ２１２ａ、２１２ｂが設けられる。チップブレーカ２１２ａ、２１２ｂは、切れ刃２１１ａ、２１１ｂから僅かに離間した位置に平行に設けられた凹みである。本実施形態では、切れ刃２１１ａ、２１１ｂに平行な形状であるが、その他の形状であっても良い。

【0027】

刃部台金２２は、本体１０の先端の通孔４２内にガイド２２９を介してねじ込むことで、本体１０の先端に固定される。ガイド２２９の根元には、通孔４２内に設けられたネジに螺合するネジ２２８が形成されている。刃部台金２２内には、通孔４３及び４４が形成され、本体１０の通孔４１を延長する。本体１０から刃部台金２２にかけて、通孔４１、４２、４３、４４と連通している。

【0028】

刃部台金２２には、凸条１３と一体化することで、フルート１２を刃部台金２２の外周で本体１０の延長方向にフルート２２２及び２２５を区画する凸条２２３及び２２４をもつ。凸条２２３及び２２４の外周面は、マージンとしての作用も発揮する。凸条２２３及び２２４の外周面の間の平坦部２２６は、刃部２０を本体１０に固定するときのトルクレンチなどを作用させるために用いる。

【0029】

刃部台金２２のフルート２２２には、通孔４４が気体噴出口２０ａとして開口する。つまり、通孔４１～４４は、一端が刃部台金２２のフルート２２２に気体噴出口２０ａとして開口し、他端がシャンク３０の後端側に気体供給口として開口することになる。通孔４４は、回転軸と垂直方向よりも後端側に傾いている。通孔４４が後端側に傾いていることで、気体は気体噴出口２０ａから後端側に向けて噴出される。フルート２２２、１２内の切屑は、後端側に噴出する気体に伴って後端側に排出される。特に回転軸と垂直方向を基準として４５°以下に傾いていることが好ましい。気体噴出口は、刃部台金２２のフルート２２２に開口するだけでなく、本体１０のフルート１２にも開口させることができる。

【0030】

刃部台金２２は、替刃２１が固定される替刃座２２１をもち、替刃座２２１には締結ボルト２３が締結される締結部２２１ａが設けられている。替刃座２２１は、凸条２２３と一体的に形成されており、両者が相俟ってフルート２２５を区画している。替刃座２２１は、替刃２１の先端側が回転方向に向けて傾斜するように設けられている。この傾斜の程度は、フルート１２及び２２２の傾斜と同程度にすることができる。

【0031】

切れ刃（２１１ａ、２１１ｂ）で生成された切屑は、フルート２２５からフルート２２２に至り、フルート２２２に設けられた気体噴出口２０ａから噴出される気体によりフルート１２への排出が加速される。

【0032】

刃部台金２２の先端部には、中心錐２８が中心錐固定面２８４ｂにおいてボルトで固定されている。中心錐２８は、図６に示すように、中心錐刃金２８１と、中心錐刃金２８１が先端側にろう付などにより固定された中心錐本体部２８３と、中心錐本体部２８３の後端側に固定された中心錐固定部２８４とをもつ。中心錐刃金２８１には径方向外側に向かって後端方向に傾く直線状の中心錐切れ刃２８１ａが２つ形成されている。中心錐本体部２８３及び中心錐刃金２８１は、それぞれ替刃本体部２１３及び刃金２１１と同様の素材から構成することができる。

【0033】

中心錐固定部２８４は、中心錐固定部２８４の軸方向に沿って、中心錐固定面２８４ｂと、通溝２８４ａが２本形成されている。

【0034】

中心錐２８が挿入される中心錐取付け孔４５は、通孔４３及び４４に連通している。中心錐２８と中心錐取付け孔４５との間にある中心錐の通溝２８４ａは、通孔４３及び４４と外部との間を連通し、中心錐２８の傍らに気体噴出口２０ｂとして開口する。中心錐２８は、中心錐切れ刃２８１ａが摩耗などにより使用できなくなったときには交換可能である。中心錐２８の先端形状は円錐形状としているが特に限定しない。

【0035】

刃部台金２２は、２つの毛引き刃２５が固定されている。毛引き刃２５は、替刃２１の最大の外周と概ね同じ位置を毛引く位置に固定される。毛引き刃２５は、毛引き刃締結ボルト２６により締結される。毛引き刃２５も適宜交換可能である。

【0036】

毛引き刃２５は、図７に示すように、毛引き刃刃金２５１と、毛引き刃刃金２５１を固定する毛引き刃本体部２５３とをもつ。毛引き刃刃金２５１は、２つの傾斜面が合わさった山形形状をもち、先端側が端方向に向かうにつれて後端側に向けて傾斜する２つの直線状の毛引き刃切れ刃２５１ａを取り付けられた際の外側にもつ。毛引き刃刃金２５１の先端側は、取り付けられた際に外側に向かって先端方向に傾斜した１つの面２５１ｂをもつ。

【0037】

毛引き刃本体部２５３は、先端側に毛引き刃刃金２５１がろう付などにより固定されている。毛引き刃本体部２５３には、毛引き刃締結ボルト２６により締結するときに用いる毛引き刃締結孔２５４が形成される。毛引き刃締結孔２５４は取り付けたときの回転軸方向（図面左右方向）に僅かな長孔になっており毛引き刃２５の位置を微調整できるようになっている。毛引き刃本体部２５３の毛引き刃締結孔２５４の周囲には、毛引き刃締結ボルト２６の頭部が収納できるように毛引き刃座繰り２５５が形成されている。本実施形態では毛引き刃締結ボルト２６は皿ボルトであり、毛引き刃座繰り２５５は皿状である。

【0038】

毛引き刃２５における毛引き刃切れ刃２５１ａの先端は、替刃２１の最先端の位置よりも僅かに回転軸方向の先端側に突出するように調節する。そのため毛引き刃２５は、被削材表面の加工孔外周部の木材の繊維を切り、加工孔端面を毛羽立ちなく綺麗に仕上げることができる。

【0039】

本実施形態の替刃交換式長尺錐は、シャンク３０に開口する気体供給口から気体（圧縮空気）を供給しながら使用する。切れ刃２１１ａ，２１１ｂにより切削されて生成する切屑は、替刃２１及び凸条２２３により後端側に向けて付勢される。更に、気体噴出口２０ａから後端側に向けて噴出する気体により切屑の排出は加速される。中心錐２８近傍に付着した切屑などについても気体噴出口２０ｂから噴出する気体により除去される。

【0040】

使用に伴って替刃２１の切れ刃２１１ａ，２１１ｂ、中心錐２８の中心錐切れ刃２８１ａ、毛引き刃２５の毛引き刃切れ刃２５１ａは摩耗するため、必要に応じて研磨などにより切れ刃２１１ａ，２１１ｂ、中心錐切れ刃２８１ａ、毛引き刃切れ刃２５１ａを再生するが、研磨などによる再生の限界に至った場合には、替刃２１、中心錐２８、毛引き刃２５を取り外して新しいものに交換することで切れ刃２１１ａ，２１１ｂ、中心錐切れ刃２８１ａ、毛引き刃切れ刃２５１ａを復活させることができる。

【0041】

以上では本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。

【符号の説明】

【0042】

１０…本体
１１…フルート部 １２…フルート １３…凸条
２０…刃部
２０ａ、２０ｂ…気体噴出口
２１…替刃 ２１１…刃金 ２１１ａ、２１１ｂ…切れ刃
２１２ａ、２１２ｂ…チップブレーカ
２２…刃部台金 ２２１…替刃座
２５…毛引き刃
２８…中心錐
３０…シャンク
４１～４４…通孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】