(57)【要約】【課題】総形回転切削工具としての切削性能を確保しつつ、強度の低下を抑制する。【解決手段】本体１０と前記本体１０の外周に設けられる切削刃２０ａ、２０ｂとを備え、前記切削刃２０ａ、２０ｂが、複数の凸状部２１ａ1〜２１ａ4、２１ｂ1〜２１ｂ4と複数の凹状部２２ａ1〜２２ａ3、２２ｂ1〜２２ｂ3とを交互に有するクリスマスツリー形状の総形回転切削工具１において、前記工具先端部から所定の範囲における前記切削刃２０ａ、２０ｂを、前記本体と一体で形成した一体式切削刃４０ａ、４０ｂとすると共に、前記所定の範囲以外における前記切削刃２０ａ、２０ｂを、前記本体１０と別体で形成し、前記本体１０に取付けた取付け式切削刃５０ａ、５０ｂとしたもの。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と前記本体の外周に設けられる切削刃とを備え、前記切削刃が、刃先径が工具軸の方向に沿って凸状に変化する複数の凸状部と、刃先径が工具軸に沿って凹状に変化する複数の凹状部とを交互に有し、各凸状部における最大刃先径が工具先端部へ向かって漸減すると共に、各凹状部における最小刃先径が工具先端部へ向かって漸減するように形成されてなるクリスマスツリー形状の総形回転切削工具において、
前記工具先端部から所定の範囲における前記切削刃を、前記本体と一体で形成した一体式切削刃とすると共に、前記所定の範囲以外における前記切削刃を、前記本体と別体で形成し、前記本体に取付ける取付け式切削刃としたことを特徴とする総形回転切削工具。
【請求項２】
前記所定の範囲を、前記工具先端部から二番目の前記凸状部における頂点までの範囲としたことを特徴とする請求項１に記載の総形回転切削工具。
【請求項３】
前記所定の範囲を、前記工具先端部から刃先径が１５ｍｍ以下となり得るまでの範囲としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の総形回転切削工具。
【請求項４】
前記切削刃を複数条備えている場合に、複数条のうち少なくとも一条の前記切削刃における前記一体式切削刃と前記取付け式切削刃との境界を、他の前記切削刃における前記一体式切削刃と前記取付け式切削刃との境界に対して、工具軸に沿う方向において異なる位置となるように設定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の総形回転切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリスマスツリー形状の総形回転切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
総形回転切削工具とは、ワークに対して、曲線や直線を含む特殊な形状を切削加工することができる工具である。中でも、タービンブレードの翼根部やタービンディスクの溝を加工するために用いられる総形回転切削工具は、クリスマスツリー形状をなしており、その輪郭は凹凸を含んだ複雑なものになっている。
【０００３】
このようなクリスマスツリー形状の総形回転切削工具は、その軸心回りにおける外周側に複数条の切削刃を有しており、各切削刃は、工具先端側へ向かうに従って、その刃先径が増減しながら徐々に小径となるように形成されている。したがって、総形回転切削工具を軸心回りに回転させると共に、当該軸心と直交する方向に移動させることにより、ワークを当該総形回転切削工具におけるクリスマスツリー形状の輪郭と同じ形状に切削することができる。このような、従来の総形回転切削工具は、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００４】
特許文献１は、総形回転切削工具の刃先径に応じて最適な切削速度で切削加工を行うためのものであり、クリスマスツリー形状の凸状切れ刃部と凹状切れ刃部とを異なる二種類の材料から構成し、最大刃先径が大きいものが小さいものに比べて耐摩耗性が低くならないようにした技術に関するものである。
【０００５】
この特許文献１記載の技術によれば、刃先径の異なる切れ刃にそれぞれ異なる工具材種を選定しているため、工具材種と切削速度とのミスマッチによる切削工具の短寿命や工具欠損などを抑制することができ、且つ加工能率を向上させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２７４１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
総形回転切削工具の切削性能を向上させるために、特許文献１に示すような別体の刃を適用する場合には、総形回転切削工具の加工部における本体を加工して別体の刃の取付けスペースおよび取付け座面を形成すると共に、本体の余肉部を切削刃のバックアップとして利用する。
【０００８】
しかし、小型の総形回転切削工具または総形回転切削工具における小径部（工具先端側近傍）においては、総形回転切削工具の本体を加工して別体の刃を取付けるための取付けスペースおよび取付け座面を形成すると、本体が薄肉となり、切削刃のバックアップとして利用するための余肉部が少なくなってしまう。よって、総形回転切削工具としての強度や切削刃のバックアップとして強度が低下し、切削条件等を緩和させる必要が生じてしまう虞がある。
【０００９】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたもので、総形回転切削工具としての切削性能を確保しつつ、強度の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決する第一の発明に係る総形回転切削工具は、本体と前記本体の外周に設けられる切削刃とを備え、前記切削刃が、刃先径が工具軸の方向に沿って凸状に変化する複数の凸状部と、刃先径が工具軸に沿って凹状に変化する複数の凹状部とを交互に有し、各凸状部における最大刃先径が工具先端部へ向かって漸減すると共に、各凹状部における最小刃先径が工具先端部へ向かって漸減するように形成されてなるクリスマスツリー形状の総形回転切削工具において、前記工具先端部から所定の範囲における前記切削刃を、前記本体と一体で形成した一体式切削刃とすると共に、前記所定の範囲以外における前記切削刃を、前記本体と別体で形成し、前記本体に取付ける取付け式切削刃としたことを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する第二の発明に係る総形回転切削工具は、第一の発明に係る総形回転切削工具において、前記所定の範囲を、前記工具先端部から二番目の前記凸状部における頂点までの範囲としたことを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する第三の発明に係る総形回転切削工具は、第一または第二の発明に係る総形回転切削工具において、前記所定の範囲を、前記工具先端部から刃先径が１５ｍｍ以下となり得るまでの範囲としたことを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する第四の発明に係る総形回転切削工具は、第一乃至第三のいずれかの発明に係る総形回転切削工具において、前記切削刃を複数条備えている場合に、複数条のうち少なくとも一条の前記切削刃における前記一体式切削刃と前記取付け式切削刃との境界を、他の前記切削刃における前記一体式切削刃と前記取付け式切削刃との境界に対して、工具軸に沿う方向において異なる位置となるように設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
第一の発明に係る総形回転切削工具によれば、クリスマスツリー形状の総形回転切削工具における切削刃の先端側を本体と一体で形成することにより、クリスマスツリー形状の総形回転切削工具において小径となる先端側に別体の刃を取付けるための取付けスペースや取付け座面等が必要ないので、本体が肉薄となる虞がなく、総形回転切削工具としての強度を確保することができる。
また、クリスマスツリー形状の総形回転切削工具における切削刃の先端側以外を本体と別体で形成し、本体に取付けることにより、一体式切削刃よりも切削性能の優れた材質で形成した取付け式切削刃とすることができ、総形回転切削工具としての切削性能を向上させることができる。
【００１５】
第二の発明に係る総形回転切削工具によれば、クリスマスツリー形状の総形回転切削工具における一体式切削刃の範囲を工具先端部から二番目の凸状部における頂点までの範囲とすることにより、強度低下の虞がある総形回転切削工具の工具先端側において別体の刃を取付けるための取付けスペースや取付け座面等を加工しないので、本体が肉薄となって総形回転切削工具としての強度の低下を抑えることができ、本体が損傷や欠損する虞がなくなる。
また、当該総形回転切削工具が小型であり、一体式切削刃ではない取付け式切削刃の範囲、つまり、総形回転切削工具の工具先端部から二番目の凸状部における頂点よりも更に後端側における本体が小径であり、別体の刃を取付けるための取付けスペースや取付け座面等を加工するために本体が肉薄となってしまう場合においても、工具先端部から二番目の凸状部における頂点までの範囲を一体式切削刃とし、本体に十分な強度を確保しているので、本体が損傷や欠損する虞はない。
【００１６】
第三の発明に係る総形回転切削工具によれば、クリスマスツリー形状の総形回転切削工具における一体式切削刃の範囲を工具先端部から刃先径が１５ｍｍ以下となり得るまでの範囲とすることにより、強度低下の虞がある総形回転切削工具の小径部において別体の刃を取付けるための取付けスペースや取付け座面等を加工しないので、本体が肉薄となって総形回転切削工具としての強度の低下を抑えることができ、本体が損傷や欠損する虞がなくなる。
【００１７】
第四の発明に係る総形回転切削工具によれば、複数条のうち少なくとも一条の切削刃における一体式切削刃と取付け式切削刃との境界を、他の切削刃における一体式切削刃と取付け式切削刃との境界に対して、工具軸に沿う方向において異なる位置となるように設定することにより、一条の切削刃における一体式切削刃と取付け式切削刃との間に取付けによる隙間等が生じた場合においても、他の切削刃における一体式切削刃または取付け式切削刃がワークを切削することができるので、ワークにおける被切削面の精度等に影響がない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１に係る総形回転切削工具を示す縦断面図（図２におけるＩ−Ｉ矢視断面図）である。
【図２】実施例１に係る総形回転切削工具を示す概略斜視図である。
【図３】実施例１に係る総形回転切削工具における取付け式切削刃を示す横断面図（図２におけるIII−III矢視断面図）である。
【図４】実施例１に係る総形回転切削工具における一体式切削刃を示す横断面図（図２におけるIV−IV矢視断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明に係る総形回転切削工具の実施例について、添付図面を参照して詳細に説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各種変更が可能であることは言うまでもない。
【実施例１】
【００２０】
先ず、本発明の実施例１に係る総形回転切削工具の構造について、図１乃至図４を参照して説明する。
【００２１】
本実施例に係る総形回転切削工具は、クリスマスツリー形状の工具であり、例えば、タービン軸に動翼を設置するためのクリスマスツリー形状の溝を形成するために使用される。図２に示すように、総形回転切削工具１は、図示しない加工機の主軸に図示しない工具ホルダーを介して取付けるためのシャンク部２と、図示しないワークに切削加工を施すための加工部３とが同軸（工具軸４）上に連設されて成る。総形回転切削工具１が図示しない加工機の主軸に図示しない工具ホルダーを介してシャンク部２を把持され、工具軸４回りに回転動作されて工具軸４と直角の方向へ向かって移動されることにより、加工部３が図示しないワークに当てられ、ワークに切削加工が施される。
【００２２】
加工部３は、シャンク部２と接続される本体１０と、本体１０の外周側において工具軸４に沿う方向に設けられる本体１０と一体式または組付け式の切削刃２０ａ、２０ｂとを備える。切削刃２０ａ、２０ｂは、図３および図４に示すように、本体１０の外周側において対向するように、つまり、１８０°位相を異にして備えられている。
【００２３】
図１に示すように、加工部３における切削刃２０ａ、２０ｂは、刃先径Ｒ（工具軸４と直角の面内において切削刃２０ａ、２０ｂの刃先を通る円の直径、図３および図４参照）が工具軸４の方向に沿って凸状に変化する複数の凸状部２１ａ1〜２１ａ4、２１ｂ1〜２１ｂ4と、刃先径Ｒが工具軸４に沿って凹状に変化する複数の凹状部２２ａ1〜２２ａ3、２２ｂ1〜２２ｂ3とを交互に有し、各凸状部２１ａ1〜２１ａ4、２１ｂ1〜２１ｂ4における最大刃先径Ｒが工具先端部３０へ向かって漸減すると共に、各凹状部２２ａ1〜２２ａ3、２２ｂ1〜２２ｂ3における最小刃先径Ｒが工具先端部３０へ向かって漸減するように形成されている。
【００２４】
一般に、このようなクリスマスツリー形状の総形回転切削工具においては、工具先端部に近いほど、切削刃における刃先径は小さく、本体の強度が低下してしまう。よって、小型の総形回転切削工具または総形回転切削工具における小径部においては、総形回転切削工具の本体を加工して別体の刃を取付けるための取付けスペースおよび取付け座面を加工すると、本体が薄肉となり、切削刃のバックアップとして利用するための余肉部が少なくなるので、総形回転切削工具としての強度が更に低下してしまう。
【００２５】
そこで、本実施例における総形回転切削工具１は、図１および図２に示すように、加工部３における切削刃２０ａ、２０ｂとして、本体１０と一体成形される一体式切削刃４０ａ、４０ｂと、本体１０とは別体成形されて本体１０に取付けられる取付け式切削刃５０ａ、５０ｂとを備える。
【００２６】
つまり、加工部３における工具先端部３０の近傍で刃先径Ｒが小さい範囲を一体式切削刃４０ａ、４０ｂとすることにより、本体１０に別体物の刃を取付けるための取付けスペースや取付け座面を加工する必要がなくなる。よって、工具軸４と直角の方向における本体１０の断面積（図４参照）は減少せず、総形回転切削工具１の加工部３における本体１０の強度低下を回避し、本体１０としての十分な強度を維持することができる。
【００２７】
本実施例では、上述のように本体１０の強度を維持すると共に、総形回転切削工具１としての切削性能を確保するため、加工部３における一体式切削刃４０ａ、４０ｂを形成する範囲を、工具先端部３０から二番目の凸状部２１ａ2、２１ｂ2における頂点２３ａ2、２３ｂ2を超えない範囲としている。
【００２８】
本実施例に係る総形回転切削工具１においては、切削刃２０ａ、２０ｂにおける一体式切削刃４０ａ、４０ｂとして、切削加工に使用可能な硬度と総形回転切削工具１の母材としての靱性とを併せ持つ材料である高速度工具鋼（ハイス）を採用し、切削刃２０ａ、２０ｂにおける取付け式切削刃５０ａ、５０ｂとして、硬度が特に高く、耐摩耗性に優れた材料である超硬合金を採用している。
【００２９】
つまり、加工部３における工具先端部３０から離れた刃先径Ｒが大きい範囲、すなわち、前述した刃の取付けスペースや取付け座面を加工しても本体１０として十分な強度を維持できる範囲を取付け式切削刃５０ａ、５０ｂとすることにより、高速度工具鋼よりも切削性能の優れた超硬合金の刃を有することになるので、総形回転切削工具１として十分な切削性能を確保することができる。
【００３０】
よって、切削性能に優れた超硬合金を積極的に切削刃２０ａ、２０ｂの取付け式切削刃５０ａ、５０ｂとして採用するために、一体式切削刃４０ａ、４０ｂを形成する範囲を、工具先端部３０から二番目の凸状部２１ａ2、２１ｂ2における頂点２３ａ2、２３ｂ2を超えない範囲としている。
【００３１】
なお、総形回転切削工具１が特に小型であり、取付け式切削刃５０ａ、５０ｂの範囲、つまり、総形回転切削工具１の工具先端部３０から二番目の凸状部２１ａ2、２１ｂ2における頂点２３ａ2、２３ｂ2よりも更に後端側（図１における上方側）における本体１０が小径であり、前述した刃の取付けスペースや取付け座面等を加工するために本体１０が肉薄となってしまう場合においても、工具先端部３０から二番目の凸状部２１ａ2、２１ｂ2における頂点２３ａ2、２３ｂ2までの範囲を一体式切削刃４０ａ、４０ｂとし、本体１０は十分な強度を維持しているので、本体１０等が損傷や欠損する虞はない。
【００３２】
また、本実施例では、切削性能に優れた超硬合金を積極的に切削刃２０ａ、２０ｂの取付け式切削刃５０ａ、５０ｂとして採用するために、加工部３において一体式切削刃４０ａ、４０ｂを形成する範囲を、工具先端部３０から刃先径Ｒが１５ｍｍ以下になり得るまでの範囲（図１参照）としている。
【００３３】
これは、加工部３における刃先径Ｒが１５ｍｍ以下となる箇所においては、本体１０に別体物の刃を取付けるための取付けスペースや取付け座面の加工をすると、当該箇所における本体１０の断面積が過小となり、総形回転切削工具１の加工部３における本体１０としての十分な強度を維持することができなくなる虞があるためである。
【００３４】
なお、本実施例においては、取付け式切削刃５０ａ、５０ｂをろう付けによって本体１０に取付けている。もちろん、本発明に係る総形回転切削工具１における取付け式切削刃５０ａ、５０ｂの取付け方法はろう付けに限定されず、ボルト等を用いて取付け式切削刃５０ａ、５０ｂを総形回転切削工具１の加工部３における本体１０に取付けても良い。また、取付け式切削刃５０ａ、５０ｂと本体１０との間に図示しない銅板等を挟み込んで取付け式切削刃５０ａ、５０ｂを総形回転切削工具１の加工部３における本体１０に取付けるようにしても良い。この場合には、取付け式切削刃５０ａ、５０ｂと本体１０との密着度が増して取付け強度が向上する。
【００３５】
本実施例においては、図１に示すように、総形回転切削工具１の先端側において、一方の切削刃２０ａにおける一体式切削刃４０ａと取付け式切削刃５０ａとの境界６０ａを、他方の切削刃２０ｂにおける一体式切削刃４０ｂと取付け式切削刃５０ｂとの境界６０ｂに対して、工具軸４に沿う方向において異なる位置となるように設定している。
【００３６】
これにより、例えば、一方の切削刃２０ａにおける一体式切削刃４０ａと取付け式切削刃５０ａとの間に前述した図示しない銅板等を挟み込むことによる隙間が生じた場合においても、他方の切削刃２０ｂにおける一体式切削刃４０ｂまたは取付け式切削刃５０ｂが図示しないワークを切削することができるので、ワークにおける被切削面の精度等に影響が出ない。
【００３７】
次に、本発明の実施例１に係る総形回転切削工具の作用について、図１乃至図４を参照して説明する。
【００３８】
本実施例に係る総形回転切削工具１を図示しない加工機の主軸に図示しない工具ホルダーを介して設置し、工具軸４回りに回転して工具軸４と直角の方向へ向かって移動して図示しないワークに当てることにより、ワークにクリスマスツリー形状の切削加工を施す。
【００３９】
本実施例における総形回転切削工具１は、本体１０の強度低下を回避するために加工部３において一体式切削刃４０ａ、４０ｂを形成する範囲を、工具先端部３０から刃先径Ｒが１５ｍｍ以下になり得るまでの範囲、かつ工具先端部３０から二番目の凸状部２１ａ2、２１ｂ2における頂点２３ａ2、２３ｂ2を超えない範囲としている。
【００４０】
よって、加工部３における工具先端部３０の近傍で刃先径Ｒが小さい範囲において、本体１０に別体物の刃を取付けるための取付けスペースや取付け座面を加工することがないので、工具軸４と直角の方向における本体１０の断面積（図４参照）が減少せず、総形回転切削工具１の加工部３における本体１０の強度を確保することができる。つまり、切削加工による総形回転切削工具１の損傷や欠損の虞がなく、総形回転切削工具１の寿命が延びる、または、切削条件等を緩和させずに使用することができる。
【００４１】
本実施例のようなクリスマスツリー形状の総形回転切削工具１は、工具先端部３０へ向かって刃先径Ｒが小さくなっているので、図示しない加工機の主軸に図示しない工具ホルダーを介して取付けて切削加工のための回転動作させた場合に、切削刃２０ａ、２０ｂにおける凸状部２１ａ1〜２１ａ4、２１ｂ1〜２１ｂ4および凹状部２２ａ1〜２２ａ3、２２ｂ1〜２２ｂ3でそれぞれ刃先径Ｒが異なるため、周速（切削速度）が異なる。
【００４２】
つまり、本実施例における総形回転切削工具１による切削加工においては、一体式切削刃４０ａ、４０ｂでは刃先径Ｒが小径で周速（切削速度）が遅い切削加工がなされ、取付け式切削刃５０ａ、５０ｂでは刃先径Ｒが大径で周速（切削速度）が速い切削加工がなされる。
【００４３】
総形回転切削工具１の切削刃２０ａ、２０ｂにおける一体式切削刃４０ａ、４０ｂを形成する材料である高速度工具鋼、および取付け式切削刃５０ａ、５０ｂを形成する材料である超硬合金については、高速度工具鋼は超硬合金に比べて遅い切削速度に適していることが知られている。つまり、本実施例における総形回転切削工具１による切削加工においては、切削刃２０ａ、２０ｂにおける一体式切削刃４０ａ、４０ｂおよび取付け式切削刃５０ａ、５０ｂによって、それぞれを形成する材料である高速度工具鋼または超硬合金の特性に適した切削加工がなされる。
【符号の説明】
【００４４】
１     総形回転切削工具
２     シャンク部
３     加工部
４     工具軸
１０   本体
２０ａ、２０ｂ       切削刃
２１ａ1〜２１ａ4、２１ｂ1〜２１ｂ4 凸状部
２２ａ1〜２２ａ3、２２ｂ1〜２２ｂ3 凹状部
２３ａ2、２３ｂ2     工具先端部から二番目の凸状部における頂点
３０          工具先端部
４０ａ、４０ｂ       一体式切削刃
５０ａ、５０ｂ       取付け式切削刃
６０ａ、６０ｂ       一体式切削刃と取付け式切削刃との境界
【図１】
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【図２】
2014166669.tif 000004
【図３】
2014166669.tif 000005
【図４】
2014166669.tif 000006