特許 7505654 工具ボディ及び回転切削工具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-17

(45)【発行日】2024-06-25

(54)【発明の名称】工具ボディ及び回転切削工具

(51)【国際特許分類】

   B23C 5/06 20060101AFI20240618BHJP

【ＦＩ】

B23C5/06 A

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2024003893

(22)【出願日】2024-01-15

【審査請求日】2024-01-15

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000221144

【氏名又は名称】株式会社タンガロイ

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】阿曽 孝洋

(72)【発明者】

【氏名】佐治 龍一

【審査官】増山 慎也

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－０１５４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－３３１０１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１４９６５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３２１１１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０００８１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０００－５０２２９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】仏国特許出願公開第０２８９２６５０（ＦＲ，Ａ１）

【文献】国際公開第２００１／０５８６３２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】韓国公開特許第１０－２０２３－０００１７５０（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｃ ５／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中心部がアーバに組付けられて中心軸回りに回転される工具ボディであって、
前記アーバへの組付け側と反対側からの正面視において、前記中心部と外周部との間に、周方向に沿って設けられた複数の凹部を有し、
前記凹部は、深さ方向へ向かって次第に窄まる断面形状とされており、
前記中心部側における前記凹部の延在方向と直交する仮想直線での断面視において、前記凹部は、Ｖ字状に形成された部分を有する、
工具ボディ。

【請求項2】

軸方向において、前記凹部の底部、前記中心部における正面側の端部、前記外周部における前記正面側の端部が、前記アーバへの組付け側から順に配置されている、
請求項１に記載の工具ボディ。

【請求項3】

前記凹部は、径方向外方へ向かって次第に正面側へ傾斜する外周側傾斜面を有する、
請求項１に記載の工具ボディ。

【請求項4】

前記凹部は、前記外周側傾斜面よりも中心部側に、径方向外方へ向かって次第に前記組付け側へ傾斜する内周側傾斜面を有し、
前記外周側傾斜面は、前記中心軸に直交する平面に対する傾斜角が、前記内周側傾斜面よりも大きくされている、
請求項３に記載の工具ボディ。

【請求項5】

正面視における前記凹部の底部の最深部の点と前記中心軸とを結ぶ仮想直線での断面において、前記外周側傾斜面の前記傾斜角が、前記内周側傾斜面の傾斜角よりも大きくされている、
請求項４に記載の工具ボディ。

【請求項6】

前記凹部におけるＶ字状の部分は、回転方向の前方側の前方側傾斜面と、回転方向後方側の後方側傾斜面とを有し、
前記前方側傾斜面は、前記中心軸に直交する平面に対する傾斜角が、前記後方側傾斜面よりも大きくされている、
請求項１に記載の工具ボディ。

【請求項7】

正面視において、前記凹部は、前記外周部へ向かって次第に細くなる先細り部を有する、
請求項１に記載の工具ボディ。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか一項に記載の工具ボディと、
前記工具ボディの前記外周部に設けられた切削刃と、
を有する、
回転切削工具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工具ボディ及び回転切削工具に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、フライス等の回転切削工具において、複数の貫通孔を形成して重量を軽減させる技術が開示されている。また、特許文献２には、複数の凹部を有し、さらに、先端外周部に凹状のポケットが形成された工具本体を有する正面フライスが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平４－３３１０１２号公報

【文献】特開２００６－１５４４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１に記載の技術のように、複数の貫通孔を形成した回転切削工具では、十分に軽量化できず、また、全体の剛性が低下してしまう。

【0005】

これに対して、特許文献２に記載の技術では、複数の凹部とともに、先端外周部にも凹状のポケットを形成することにより、全体の剛性を確保しつつ十分な軽量化が図れる。しかし、切削刃が設けられる外周部の強度が低下し、また、外周部に設ける切削刃の刃数が制限されてしまう。

【0006】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、高い剛性を維持しつつ多刃化が可能な工具ボディ及び回転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】

本発明の一態様に係る工具ボディは、中心部がアーバに組付けられて中心軸回りに回転される工具ボディであって、アーバへの組付け側と反対側からの正面視において、中心部と外周部との間に、周方向に沿って設けられた複数の凹部を有し、凹部は、深さ方向へ向かって次第に窄まる断面形状とされている。

【0008】

上記構造の工具ボディでは、正面視における中心部と外周部との間に複数の凹部を周方向に沿って設けている。しかも、凹部を深さ方向へ向かって次第に窄まる断面形状としている。これにより、凹部を設けることによる剛性の低下を抑えつつ軽量化を図ることができる。また、複数の凹部を中心部と外周部との間に設けているので、外周部を肉抜きした構造と比較し、切削刃が設けられる外周部における剛性の低下及び外周部に設ける切削刃の刃数の削減を抑えることができる。

【0009】

軸方向において、凹部の底部、中心部における正面側の端部、外周部における正面側の端部が、アーバへの組付け側から順に配置されていてもよい。

【0010】

凹部は、径方向外方へ向かって次第に正面側へ傾斜する外周側傾斜面を有していてもよい。

【0011】

凹部は、外周側傾斜面よりも中心部側に、径方向外方へ向かって次第に組付け側へ傾斜する内周側傾斜面を有し、外周側傾斜面は、中心軸に直交する平面に対する傾斜角が、内周側傾斜面よりも大きくされていてもよい。

【0012】

正面視における凹部の底部の最深部の点と中心軸とを結ぶ仮想直線での断面において、外周側傾斜面の傾斜角が、内周側傾斜面の傾斜面よりも大きくされていてもよい。

【0013】

断面視において、凹部は、Ｖ字状に形成された部分を有していてもよい。

【0014】

凹部におけるＶ字状の部分は、回転方向の前方側の前方側傾斜面と、回転方向後方側の後方側傾斜面とを有し、前方側傾斜面は、中心軸に直交する平面に対する傾斜角が、後方側傾斜面よりも大きくされていてもよい。

【0015】

正面視において、凹部は、外周部へ向かって次第に細くなる先細り部を有していてもよい。

【0016】

本発明の一態様に係る回転切削工具は、上記の工具ボディと、工具ボディの外周部に設けられた切削刃と、を有する。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、高い剛性を維持しつつ多刃化が可能な工具ボディ及び回転切削工具が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、本実施形態に係る工具ボディを備えた回転切削工具、アーバ及び締結部品の斜視図である。

【図2】図２は、回転切削工具の斜視図である。

【図3】図３は、回転切削工具の正面図である。

【図4】図４は、回転切削工具の側面図である。

【図5】図５は、図３におけるＶ－Ｖ断面図である。

【図6】図６は、図３におけるＶＩ－ＶＩ断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１～図３に示すように、本実施形態に係る工具ボディ１０は、円板形状に形成されている。この工具ボディ１０は、例えば、被削材に対して切削加工を行う用途に用いられる正面フライス等の回転切削工具１００のボディである。工具ボディ１０は、締結部品２０によってアーバ３０に固定されて組付けられる。

【0020】

アーバ３０は、例えば、マシニングセンタ等の工作機械に装着されるもので、ボス部３１を有している。ボス部３１には、内周面にめねじが形成された穴部３３を有する円筒状の取付軸３２が設けられている。

【0021】

締結部品２０は、工具ボディ１０をアーバ３０に固定する固定用のボルトであり、アーバ３０のボス部３１に形成された取付軸３２に締結される。締結部品２０は、軸部２１と、頭部２２とを有している。軸部２１には、その外周面におねじが形成されている。頭部２２は、軸部２１よりも大径の円板状に形成されている。頭部２２には、その中心に、係合穴２３が形成されている。係合穴２３は、例えば、レンチ等の工具が挿し込み可能な六角穴やトルクス（登録商標）穴などの工具穴である。

【0022】

工具ボディ１０は、正面１０ａと背面１０ｂとを有し、背面１０ｂ側がアーバ３０へ組付けられる。アーバ３０は、正面視において、中心部４０と外周部５０との間が周方向にわたって環状に凹んでおり、この凹み部分が環状窪み部５５とされている。

【0023】

工具ボディ１０は、その中心部４０に、取付穴４１を有している。この取付穴４１には、アーバ３０のボス部３１に設けられた取付軸３２が挿し込まれる。そして、この取付穴４１に挿し込まれた取付軸３２の穴部３３に締結部品２０の軸部２１が螺合されて締結される。これにより、工具ボディ１０は、その中心部４０が締結部品２０によってアーバ３０に固定されて組付けられる。なお、工具ボディ１０とボス部３１の取付軸３２との間には、アーバ３０の回転力を工具ボディ１０へ伝達させるために、互いに係合する図示しないキー及びキー溝が設けられている。

【0024】

工具ボディ１０には、その外周部５０における正面１０ａ側に、複数の切削刃５１が設けられている。工具ボディ１０の外周部５０には、複数のチップ座５２が形成されている。これらのチップ座５２は、周方向に間隔をあけて配置されており、それぞれのチップ座５２に切削チップ５３が装着される。そして、これらのチップ座５２に切削チップ５３を装着することにより、工具ボディ１０の外周部５０に複数の切削刃５１が設けられた回転切削工具１００とされる。なお、回転切削工具１００としては、工具ボディ１０の外周部５０に切削刃５１が直接設けられた構成でもよい。

【0025】

このように、回転切削工具１００は、工具ボディ１０のアーバ３０への組付け側である背面１０ｂ側をアーバ３０へ向けた状態でアーバ３０に組付けられる。そして、回転切削工具１００は、アーバ３０とともに中心軸Ａｘ回りに回転方向Ｒへ回転されることにより（図３参照）、工具ボディ１０の外周部５０における正面１０ａ側に設けられた切削刃５１によって被削材に対して切削加工を行う。

【0026】

図４～図６に示すように、工具ボディ１０は、正面視において、複数の凹部６０を有している。これらの凹部６０は、工具ボディ１０の中心部４０と外周部５０との間において、周方向に沿って設けられている。これらの凹部６０は、中心部４０と外周部５０との間の環状窪み部５５の底部からさらに凹んだ形状とされている。このように、工具ボディ１０は、その中心部４０と外周部５０との間に複数の凹部６０を設けることで軽量化が図られている。なお、周方向に隣接する凹部６０は、中心部４０側で一部が互いに連通されているが、これらの周方向に隣接する凹部６０は、互いに間隔をあけて設けられていてもよい。

【0027】

図５は、工具ボディ１０の中心部４０側における凹部６０の延在方向と直交する仮想直線での断面（図３におけるＶ－Ｖ断面）を示している。図５に示すように、工具ボディ１０に形成された凹部６０は、深さ方向へ向かって次第に窄まる断面形状とされている。

【0028】

ここで、工具ボディ１０に形成する凹部としては、深さ方向へ向かって次第に窄まる断面形状でなくても工具ボディ１０の軽量化が図れる。つまり、工具ボディ１０の軽量化には、凹部を形成することによる除去体積が寄与する。したがって、同一の除去体積であれば、凹部の断面形状としては、深さ方向へ一定の幅を有する矩形状であっても同様の軽量化が図れる。そして、断面矩形状の凹部を形成した場合、凹部同士の間には、工具ボディ１０の軸方向に沿って同一幅寸法の断面矩形状の部分が形成される。

【0029】

これに対して、本実施形態のように、深さ方向へ向かって次第に窄まる断面形状の凹部６０を形成すれば、工具ボディ１０には、凹部６０同士の間に断面三角形状の部分Ｐｔが形成される（図５参照）。この断面三角形状の部分Ｐｔは、深さ方向へ一定の幅を有する矩形状の凹部を設けた場合に形成される断面矩形状の部分と比較し、凹部を形成することによる除去体積が同一であっても根元部分の幅が大きくなり、高い強度が維持される。したがって、深さ方向へ向かって次第に窄まる断面形状の凹部６０を形成した本実施形態の工具ボディ１０によれば、工具ボディ１０の剛性の低下を抑えて撓みに対して高い強度を確保しつつ軽量化が図られる。

【0030】

図６は、凹部６０の底部６０ａの最深部における点と中心軸Ａｘとを結ぶ仮想直線での断面（図３におけるＶＩ－ＶＩ断面）を示している。なお、凹部６０の底部６０ａの最深部の点とは、凹部６０における最も背面１０ｂ側の点であり、その点の近傍も含む。この図６の断面視で、工具ボディ１０は、軸方向において、アーバ３０への組付け側である背面１０ｂから、凹部６０の底部６０ａ、締結部品２０が接触する接触部４０ａを有する中心部４０における正面１０ａ側の端面、切削刃５１が設けられる外周部５０における正面１０ａ側の端面の順に配置されている。つまり、工具ボディ１０では、アーバ３０の背面１０ｂから凹部６０の底部６０ａまでの寸法Ｈ１と、アーバ３０の背面１０ｂから中心部４０における正面１０ａ側の端面までの寸法Ｈ２と、アーバ３０の背面１０ｂから外周部５０における正面１０ａ側の端面までの寸法Ｈ３との関係が、Ｈ１＜Ｈ２＜Ｈ３となっている。

【0031】

このような寸法とすることにより、工具ボディ１０は、切削加工時に大きな力が付与されるために最も高い剛性が求められる外周部５０の肉厚を十分に確保して高い強度を維持できる。さらに、工具ボディ１０は、締結部品２０によってアーバ３０へ組付けられるために高い剛性が求められる中心部４０においても、肉厚を十分に確保して高い強度を維持できる。そして、工具ボディ１０は、外周部５０及び中心部４０を高い強度に維持しつつ、凹部６０を設けることによる軽量化が図れる。

【0032】

また、図６に示すように、凹部６０は、径方向外方へ向かって次第に工具ボディ１０の正面１０ａ側へ傾斜する外周側傾斜面６１を有している。さらに、凹部６０は、外周側傾斜面６１よりも中心部４０側に、径方向外方へ向かって次第に工具ボディ１０の背面１０ｂ側へ傾斜する内周側傾斜面６２を有している。そして、外周側傾斜面６１は、中心軸Ａｘに直交する平面Ｓに対する傾斜角θ１が、内周側傾斜面６２における中心軸Ａｘに直交する平面Ｓに対する傾斜角θ２よりも大きくされている。

【0033】

ここで、回転切削工具１００によって被削材を切削する場合、アーバ３０を通して供給されるクーラントなどの流体を、工具ボディ１０の中心部４０側から切削刃５１による切削箇所へ向かって径方向外方へ吐出させる場合がある。このような場合、外周側傾斜面６１を有する凹部６０を備えた工具ボディ１０では、その中心部４０側から吐出させた流体を凹部６０の外周側傾斜面６１に沿って切削刃５１が設けられる外周部５０側へ円滑に導くことができる。これにより、外周部５０の切削刃５１へ流体を円滑に供給して冷却及び潤滑させることができる。

【0034】

特に、凹部６０は、外周側傾斜面６１よりも中心部４０側に、径方向外方へ向かって次第に工具ボディ１０の背面１０ｂ側へ傾斜する内周側傾斜面６２を有する。このように、外周側傾斜面６１よりも中心部４０側を背面１０ｂ側へ傾斜させることにより、工具ボディ１０の中心部４０から径方向外方へ向かって吐出される流体の噴射を邪魔することなく外周側傾斜面６１へ導くことができる。そして、外周側傾斜面６１に導かれた流体は、その後、内周側傾斜面６２の傾斜角θ２よりも大きな傾斜角θ１を有する外周側傾斜面６１に沿って切削刃５１が設けられる工具ボディ１０の外周部５０側へ導かれることとなる。これにより、外周部５０の切削刃５１へより円滑に流体を供給して冷却及び潤滑させることができる。なお、流体を切削刃５１へ直接誘導する外周側傾斜面６１は、傾斜角θ１が大きいほど流体を方向転換して切削刃５１へ良好に導ける。このため、外周側傾斜面６１の傾斜角θ１は、流体の噴射を邪魔しないために設ける内周側傾斜面６２の傾斜角θ２よりも大きくしている。

【0035】

また、図５に示すように、凹部６０は、工具ボディ１０の中心部４０側をＶ字状に形成することにより、中心部４０側から径方向外方へ向かって吐出される流体を切削刃５１が設けられる外周部５０側へより円滑に導くことができ、さらに、外周部５０の切削刃５１による切削時に生じる切粉の排出性を高めることができる。

【0036】

ここで、工具ボディ１０の中心部４０側において、Ｖ字状に形成された凹部６０は、回転方向Ｒの前方側の前方側傾斜面６５と、回転方向Ｒの後方側の後方傾斜面６６と、を有している。そして、前方側傾斜面６５は、中心軸Ａｘに直交する平面Ｓに対する傾斜角θ３が、後方側傾斜面６６における中心軸Ａｘに直交する平面Ｓに対する傾斜角θ４よりも大きくされている。このような前方側傾斜面６５と後方側傾斜面６６とによって凹部６０をＶ字状とすれば、外周部５０の切削刃５１へ流体をさらに円滑に導くことができるとともに、切削時に生じる切粉の排出性をより高めることができる。

【0037】

また、図３に示すように、凹部６０は、工具ボディ１０の正面視において、工具ボディ１０の外周部５０へ向かって次第に細くなる先細り部６４を有している。このように、凹部６０に先細り部６４を設けることで、工具ボディ１０の中心部４０側から径方向外方へ向かって吐出されて凹部６０内に入り込んだ流体の流速を先細り部６４で高めることができる。また、凹部６０に先細り部６４を設けることで、外周部５０での肉厚を維持できる。これにより、凹部６０同士の間における外周部５０側での肉厚を確保して剛性を維持させつつ、工具ボディ１０の切削刃５１が設けられた外周部５０側へ流体をより良好に導くことができる。

【0038】

以上、説明したように、本実施形態に係る工具ボディ１０及びそれを備えた回転切削工具１００によれば、正面視における中心部４０と外周部５０との間に複数の凹部６０を周方向に沿って設けている。しかも、凹部６０を深さ方向へ向かって次第に窄まる断面形状としている。これにより、凹部６０を設けることによる工具ボディ１０の剛性の低下を抑えつつ軽量化を図ることができる。また、複数の凹部６０を工具ボディ１０の中心部４０と外周部５０との間に設けているので、外周部５０を肉抜きした構造と比較し、切削刃５１が設けられる外周部５０における剛性の低下及び外周部５０に設ける切削刃５１の刃数の削減を抑えることができる。

【符号の説明】

【0039】

１０ 工具ボディ
１０ａ 正面
３０ アーバ
４０ 中心部
５１ 切削刃
６０ 凹部
６０ａ 底部
６１ 外周側傾斜面
６２ 内周側傾斜面
６４ 先細り部
６５ 前方側傾斜面
６６ 後方側傾斜面
１００ 回転切削工具
Ａｘ 中心軸
Ｒ 回転方向
θ１，θ２ 傾斜角
θ３，θ４ 傾斜角

【要約】

【課題】高い剛性を維持しつつ多刃化が可能な工具ボディ及び回転切削工具を提供する。
【解決手段】中心部４０がアーバ３０に組付けられて中心軸Ａｘ回りに回転される工具ボディ１０であって、アーバ３０への組付け側と反対側からの正面視において、中心部４０と外周部５０との間に、周方向に沿って設けられた複数の凹部６０を有し、凹部６０は、深さ方向へ向かって次第に窄まる断面形状とされている。
【選択図】図５

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】