(57)【要約】  先端ヘッド１４および工具本体１２に設けられた結合凸部３０、結合凹所３２を嵌合し、先端ヘッド１４に対して工具本体１２を工具回転方向へ相対回転させると、結合凸部３０および結合凹所３２に設けられた２組のセレーション３４ａおよび３６ａ、３４ｂおよび３６ｂが噛み合わされ、先端ヘッド１４の抜出しが阻止されるとともに、当接面４４ａ、４４ｂが互いに当接させられて取付位相が規定される。これにより、ワンタッチで容易且つ迅速に着脱することができる一方、２組のセレーション３４ａおよび３６ａ、３４ｂおよび３６ｂが噛み合う状態で先端ヘッド１４に対して工具本体１２が取付位相まで相対回転させられると、２箇所の密着面４６ａ、４６ｂが所定の押圧荷重で密着させられ、その密着面４６ａ、４６ｂの摩擦で先端ヘッド１４が緩んだりがたついたりすることが防止され、工具使用中を含めて強固な締結状態が安定して得られる。
2010089861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸状の工具本体と、該工具本体と別体に構成された先端ヘッドとを有し、該先端ヘッドが該工具本体の先端に同心に着脱可能に取り付けられて使用される先端ヘッド交換式回転工具であって、
前記工具本体および前記先端ヘッドの一方および他方に工具軸方向に嵌合可能に設けられるとともに、工具軸心Ｏに対して直角な断面が非円形の結合凸部および結合凹所と、
該結合凸部の外周面および該結合凹所の内壁面にそれぞれ周方向に分離して複数組設けられ、該結合凸部および該結合凹所が工具軸方向に嵌合された状態で、工具軸心Ｏまわりにおいて前記先端ヘッドに対して前記工具本体が相対的に工具回転方向へ回転させられることにより、各組毎に互いに噛み合わされて該先端ヘッドが該工具本体に対して工具軸方向へ抜け出すことを阻止するセレーションと、
前記工具本体および前記先端ヘッドにそれぞれ設けられ、前記セレーションが噛み合う状態で該先端ヘッドに対して該工具本体が相対的に工具回転方向へ回転させられることにより互いに当接させられ、工具軸心Ｏまわりの取付位相を規定する周方向当接部と、
前記工具本体および前記先端ヘッドにそれぞれ設けられ、前記セレーションが噛み合う状態で該先端ヘッドに対して該工具本体が相対的に工具回転方向へ回転させられることにより、前記取付位相において所定の押圧荷重で互いに工具軸方向に密着させられる軸方向密着部と、
を有することを特徴とする先端ヘッド交換式回転工具。
【請求項２】
前記セレーションが噛み合う状態で前記先端ヘッドに対して前記工具本体が相対的に工具回転方向へ回転させられる際に、該先端ヘッドと該工具本体とが互いに工具軸方向へ接近させられるように、該セレーションは工具軸心Ｏに対して直角な方向から所定の傾斜角φで傾斜させられている
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の先端ヘッド交換式回転工具。
【請求項３】
前記結合凸部側のセレーションおよび前記結合凹所側のセレーションの前記傾斜角φは０°≦φ≦１５°の範囲内で、少なくとも何れか一方の傾斜角φが正とされ、該セレーションが噛み合う状態で前記先端ヘッドに対して前記工具本体が相対的に工具回転方向へ回転させられる際に、該先端ヘッドと該工具本体とが互いに工具軸方向へ接近させられる一方、
前記工具本体および前記先端ヘッドにそれぞれ設けられる前記軸方向密着部は、互いに面接触させられる工具軸心Ｏに対して略直角で平坦な密着面である
ことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の先端ヘッド交換式回転工具。
【請求項４】
前記結合凸部側のセレーションおよび前記結合凹所側のセレーションは、互いに噛み合う状態で前記先端ヘッドに対して前記工具本体が相対的に工具回転方向へ回転させられることにより、前記取付位相において所定の噛合荷重で噛み合うように、該セレーションの諸元が互いに相違させられている
ことを特徴とする請求の範囲第１項〜第３項の何れか１項に記載の先端ヘッド交換式回転工具。
【請求項５】
前記周方向当接部は、工具軸方向に互いに引き込む方向の力が作用するように工具軸心Ｏと平行な方向から所定の傾斜角θで傾斜させられた傾斜面を有する
ことを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項の何れか１項に記載の先端ヘッド交換式回転工具。
【請求項６】
前記結合凸部側のセレーションおよび前記結合凹所側のセレーションは、前記先端ヘッドに対して前記工具本体が相対的に工具回転方向へ回転させられて互いに噛み合わされる際に、容易に噛み合うように該結合凸部側のセレーションの周方向の円弧の曲率が該結合凹所側のセレーションよりも大きくされ、或いは該結合凸部側および該結合凹所側のセレーションの周方向の円弧の中心が互いに偏心させられている
ことを特徴とする請求の範囲第１項〜第５項の何れか１項に記載の先端ヘッド交換式回転工具。
【請求項７】
前記セレーションの凸条は、頂角が２５°〜１２０°の範囲内の三角山形状を成している
ことを特徴とする請求の範囲第１項〜第６項の何れか１項に記載の先端ヘッド交換式回転工具。
【請求項８】
前記セレーションは工具軸方向に離間して複数の凸条を備えているとともに、前記結合凸部および前記結合凹所が工具軸方向において完全に嵌合した場合にのみ噛合可能なように該複数の凸条の諸元が互いに相違している
ことを特徴とする請求の範囲第１項〜第７項の何れか１項に記載の先端ヘッド交換式回転工具。
【請求項９】
前記結合凸部の先端および前記結合凹所の底部の一方および他方の各々の工具軸心Ｏ上には、互いに相対回転可能に嵌合される位置決めピンおよび位置決め穴が設けられている
ことを特徴とする請求の範囲第１項〜第８項の何れか１項に記載の先端ヘッド交換式回転工具。
【請求項１０】
前記先端ヘッドは超硬合金にて構成されており、前記結合凸部は該先端ヘッドに設けられている一方、前記結合凹所は前記工具本体に設けられている
ことを特徴とする請求の範囲第１項〜第９項の何れか１項に記載の先端ヘッド交換式回転工具。
【請求項１１】
前記結合凸部は工具軸心Ｏに対して直角な断面が該工具軸心Ｏに対して対称的な長手形状を成していて、その長手方向の両端部に前記セレーションが設けられており、前記結合凹所の内壁面に工具軸心Ｏに対して対称的に設けられた一対のセレーションと噛み合わされる
ことを特徴とする請求の範囲第１項〜第１０項の何れか１項に記載の先端ヘッド交換式回転工具。
【請求項１２】
前記先端ヘッド交換式回転工具は、前記先端ヘッドおよび前記工具本体に跨がって連続するように工具軸心Ｏに対して対称的に一対のねじれ溝が設けられた２枚刃のツイストドリルで、
前記結合凹所は前記一対のねじれ溝に跨がって工具軸心Ｏと直角な方向に貫通するように設けられている
ことを特徴とする請求の範囲第１項〜第１１項の何れか１項に記載の先端ヘッド交換式回転工具。
【請求項１３】
前記工具本体には工具軸心Ｏ上に流体供給穴が設けられているとともに、前記先端ヘッドが取り付けられる先端近傍でＹ字状に分岐させられ、前記一対のねじれ溝にそれぞれ開口させられている
ことを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の先端ヘッド交換式回転工具。
【請求項１４】
請求の範囲第１項〜第１３項の何れか１項に記載の先端ヘッド交換式回転工具に用いられる先端ヘッド。
【請求項１５】
請求の範囲第１項〜第１３項の何れか１項に記載の先端ヘッド交換式回転工具に用いられる工具本体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は先端ヘッド交換式回転工具に係り、特に、先端ヘッドをワンタッチで容易且つ迅速に着脱できるとともに、緩んだりがたついたりすることがない強固な取付状態が安定して得られる先端ヘッド交換式回転工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軸状の工具本体と、その工具本体と別体に構成された先端ヘッドとを有し、その先端ヘッドが工具本体の先端に同心に着脱可能に取り付けられて使用される先端ヘッド交換式回転工具が知られている。特許文献１に記載のドリルはその一例で、２本の締結ねじによって先端ヘッドが工具本体に一体的に固定されるとともに、両者の合わせ面には放射状に凹凸が設けられ、その凹凸を介してトルクが伝達されるようになっている。このような先端ヘッド交換式回転工具によれば、切れ刃の摩耗等により工具寿命に達した場合、先端ヘッドのみを交換して工具本体を再使用できるため、工具全体を廃棄する場合に比較して経済的であり、資源の有効利用を図ることができる。
【特許文献１】特開２００３−１３６３１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このように締結ねじを用いて先端ヘッドを工具本体に固定する場合、締結ねじが必要で部品点数が多くなるだけでなく、先端ヘッドと工具本体との軸心まわりの位相合わせを行って締結ねじをねじ込むという面倒な作業が必要であり、必ずしも十分に満足できるものではなかった。【０００４】
また、例えば図６の(a) に示すように工具本体１００の先端に工具軸心Ｏと直角方向にテーパ溝１０４を設け、先端ヘッド１０２に設けられた逆テーパ形状のテーパ突起１０８をそのテーパ溝１０４に嵌合し、すりわり溝１０６による弾性でテーパ溝１０４内に引き込むようにして固定することが考えられている。しかしながら、この場合はテーパ突起１０８のくびれ部分の応力集中を避けるためにテーパ角度を小さくする必要があり、加工抵抗で(b) に示すようにすりわり溝１０６が開いて先端ヘッド１０２ががたついたり、繰り返し使用でクランプ力が低下したりするなど、適切な取付状態が安定して得られないという問題がある。【０００５】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、先端ヘッドをワンタッチで容易且つ迅速に着脱できるとともに、緩んだりがたついたりすることがない強固な取付状態が安定して得られる先端ヘッド交換式回転工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成するために、第１発明は、軸状の工具本体と、その工具本体と別体に構成された先端ヘッドとを有し、その先端ヘッドが工具本体の先端に同心に着脱可能に取り付けられて使用される先端ヘッド交換式回転工具であって、(a) 前記工具本体および前記先端ヘッドの一方および他方に工具軸方向に嵌合可能に設けられるとともに、工具軸心Ｏに対して直角な断面が非円形の結合凸部および結合凹所と、(b) その結合凸部の外周面および結合凹所の内壁面にそれぞれ周方向に分離して複数組設けられ、それ等の結合凸部および結合凹所が工具軸方向に嵌合された状態で、工具軸心Ｏまわりにおいて前記先端ヘッドに対して前記工具本体が相対的に工具回転方向へ回転させられることにより、各組毎に互いに噛み合わされてその先端ヘッドが工具本体に対して工具軸方向へ抜け出すことを阻止するセレーションと、(c) 前記工具本体および前記先端ヘッドにそれぞれ設けられ、前記セレーションが噛み合う状態で先端ヘッドに対して工具本体が相対的に工具回転方向へ回転させられることにより互いに当接させられ、工具軸心Ｏまわりの取付位相を規定する周方向当接部と、(d) 前記工具本体および前記先端ヘッドにそれぞれ設けられ、前記セレーションが噛み合う状態で先端ヘッドに対して工具本体が相対的に工具回転方向へ回転させられることにより、前記取付位相において所定の押圧荷重で互いに工具軸方向に密着させられる軸方向密着部と、を有することを特徴とする。
なお、「工具回転方向」とは、先端ヘッド交換式回転工具を回転駆動して穴明け等の所定の加工を行う際の工具の回転方向である。【０００７】
第２発明は、第１発明の先端ヘッド交換式回転工具において、前記セレーションが噛み合う状態で前記先端ヘッドに対して前記工具本体が相対的に工具回転方向へ回転させられる際に、それ等の先端ヘッドと工具本体とが互いに工具軸方向へ接近させられるように、そのセレーションは工具軸心Ｏに対して直角な方向から所定の傾斜角φで傾斜させられていることを特徴とする。【０００８】
第３発明は、第２発明の先端ヘッド交換式回転工具において、(a) 前記結合凸部側のセレーションおよび前記結合凹所側のセレーションの前記傾斜角φは０°≦φ≦１５°の範囲内で、少なくとも何れか一方の傾斜角φが正とされ、それ等のセレーションが噛み合う状態で前記先端ヘッドに対して前記工具本体が相対的に工具回転方向へ回転させられる際に、その先端ヘッドと工具本体とが互いに工具軸方向へ接近させられる一方、(b) 前記工具本体および前記先端ヘッドにそれぞれ設けられる前記軸方向密着部は、工具軸心Ｏに対して略直角で互いに面接触させられる平坦な密着面であることを特徴とする。【０００９】
第４発明は、第１発明〜第３発明の何れかの先端ヘッド交換式回転工具において、前記結合凸部側のセレーションおよび前記結合凹所側のセレーションは、互いに噛み合う状態で前記先端ヘッドに対して前記工具本体が相対的に工具回転方向へ回転させられることにより、前記取付位相において所定の噛合荷重で噛み合うように、それ等のセレーションの諸元が互いに相違させられていることを特徴とする。【００１０】
第５発明は、第１発明〜第４発明の何れかの先端ヘッド交換式回転工具において、前記周方向当接部は、工具軸方向に互いに引き込む方向の力が作用するように工具軸心Ｏと平行な方向から所定の傾斜角θで傾斜させられた傾斜面を有することを特徴とする。【００１１】
第６発明は、第１発明〜第５発明の何れかの先端ヘッド交換式回転工具において、前記結合凸部側のセレーションおよび前記結合凹所側のセレーションは、前記先端ヘッドに対して前記工具本体が相対的に工具回転方向へ回転させられて互いに噛み合わされる際に、容易に噛み合うようにその結合凸部側のセレーションの周方向の円弧の曲率が結合凹所側のセレーションよりも大きくされ、或いは結合凸部側および結合凹所側のセレーションの周方向の円弧の中心が互いに偏心させられていることを特徴とする。【００１２】
第７発明は、第１発明〜第６発明の何れかの先端ヘッド交換式回転工具において、前記セレーションの凸条は、頂角が２５°〜１２０°の範囲内の三角山形状を成していることを特徴とする。【００１３】
第８発明は、第１発明〜第７発明の何れかの先端ヘッド交換式回転工具において、前記セレーションは工具軸方向に離間して複数の凸条を備えているとともに、前記結合凸部および前記結合凹所が工具軸方向において完全に嵌合した場合にのみ噛合可能なようにその複数の凸条の諸元が互いに相違していることを特徴とする。【００１４】
第９発明は、第１発明〜第８発明の何れかの先端ヘッド交換式回転工具において、前記結合凸部の先端および前記結合凹所の底部の一方および他方の各々の工具軸心Ｏ上には、互いに相対回転可能に嵌合される位置決めピンおよび位置決め穴が設けられていることを特徴とする。【００１５】
第１０発明は、第１発明〜第９発明の何れかの先端ヘッド交換式回転工具において、前記先端ヘッドは超硬合金にて構成されており、前記結合凸部はその先端ヘッドに設けられている一方、前記結合凹所は前記工具本体に設けられていることを特徴とする。【００１６】
第１１発明は、第１発明〜第１０発明の何れかの先端ヘッド交換式回転工具において、前記結合凸部は工具軸心Ｏに対して直角な断面がその工具軸心Ｏに対して対称的な長手形状を成していて、その長手方向の両端部に前記セレーションが設けられており、前記結合凹所の内壁面に工具軸心Ｏに対して対称的に設けられた一対のセレーションと噛み合わされることを特徴とする。【００１７】
第１２発明は、第１発明〜第１１発明の何れかの先端ヘッド交換式回転工具において、(a) 前記先端ヘッド交換式回転工具は、前記先端ヘッドおよび前記工具本体に跨がって連続するように工具軸心Ｏに対して対称的に一対のねじれ溝が設けられた２枚刃のツイストドリルで、(b) 前記結合凹所は前記一対のねじれ溝に跨がって工具軸心Ｏと直角な方向に貫通するように設けられていることを特徴とする。【００１８】
第１３発明は、第１２発明の先端ヘッド交換式回転工具において、前記工具本体には工具軸心Ｏ上に流体供給穴が設けられているとともに、前記先端ヘッドが取り付けられる先端近傍でＹ字状に分岐させられ、前記一対のねじれ溝にそれぞれ開口させられていることを特徴とする。【００１９】
第１４発明は、先端ヘッド交換式回転工具の先端ヘッドに関するもので、第１発明〜第１３発明の何れかの先端ヘッド交換式回転工具に用いられる先端ヘッドである。【００２０】
第１５発明は、先端ヘッド交換式回転工具の工具本体に関するもので、第１発明〜第１３発明の何れかの先端ヘッド交換式回転工具に用いられる工具本体である。
【発明の効果】
【００２１】
このような先端ヘッド交換式回転工具においては、工具本体および先端ヘッドの一方および他方に設けられた結合凸部および結合凹所を工具軸方向に嵌合した状態で、先端ヘッドに対して工具本体を相対的に工具回転方向へ回転させると、それ等の結合凸部および結合凹所に周方向に分離して設けられた複数組のセレーションがそれぞれ噛み合わされ、先端ヘッドの抜出しが阻止されるとともに、周方向当接部が互いに当接させられることによって工具軸心Ｏまわりの取付位相が規定される。また、先端ヘッドを工具本体から取り外す際には、先端ヘッドと工具本体とを上記と逆方向へ相対回転させれば良く、ワンタッチで容易且つ迅速に着脱することができる。【００２２】
一方、上記複数組のセレーションがそれぞれ噛み合う状態で先端ヘッドに対して工具本体が前記取付位相まで相対回転させられると、それ等の先端ヘッドおよび工具本体にそれぞれ設けられた軸方向密着部が所定の押圧荷重で互いに工具軸方向に密着させられるため、その軸方向密着部の摩擦で先端ヘッドが緩んだりがたついたりすることが防止され、周方向当接部により工具軸心Ｏまわりの取付位相が規定されることと相まって、工具使用中を含めて強固な締結状態（取付状態）が安定して得られる。【００２３】
第２発明では、セレーションが噛み合う状態で先端ヘッドに対して工具本体が相対的に工具回転方向へ回転させられる際に、それ等の先端ヘッドと工具本体とが互いに工具軸方向へ接近させられるように、そのセレーションが工具軸心Ｏに対して直角な方向から所定の傾斜角φで傾斜させられているため、このセレーションの傾斜により前記軸方向密着部が好適に密着させられ、強固な締結状態が安定して得られる。特に、第３発明では、傾斜角φが０°≦φ≦１５°の範囲内で、軸方向密着部は工具軸心Ｏに対して略直角で互いに面接触させられる平坦な密着面であるため、その小さな傾斜角φによる楔作用で軸方向密着部が密着させられて摩擦により強固に固定され、先端ヘッドが緩んだりがたついたりすることが適切に防止されるとともに、先端ヘッドを工具本体に対して繰り返し着脱する場合でも締結強度が良好に維持される。【００２４】
第４発明では、結合凸部側のセレーションおよび結合凹所側のセレーションの諸元（工具軸方向のピッチや前記傾斜角φなど）が互いに相違させられており、噛合状態で先端ヘッドに対して工具本体が前記取付位相まで相対回転させられると、それ等のセレーションが所定の噛合荷重で噛み合わされるため、その噛合荷重による摩擦で先端ヘッドが緩んだりがたついたりすることが防止され、安定した締結状態（取付状態）が一層良好に維持される。この諸元の相違により、セレーションが所定の押圧荷重で工具軸方向に密着させられる場合は、セレーションそのものを第１発明の軸方向密着部と見做すことができる。【００２５】
第５発明では、周方向当接部が工具軸心Ｏと平行な方向から所定の傾斜角θで傾斜させられた傾斜面を有し、工具軸方向に互いに引き込む方向の力が作用するようになっているため、工具を回転駆動して加工する際に周方向当接部に加えられるトルクを介して軸方向密着部が一層強固に密着させられるようになり、加工トルク（回転抵抗）が大きい場合でも先端ヘッドが緩んだりがたついたりすること無く適切に加工を行うことができる。【００２６】
第６発明では、先端ヘッドに対して工具本体が相対的に工具回転方向へ回転させられて互いに噛み合わされる際に、容易に噛み合うように結合凸部側のセレーションの円弧の曲率が結合凹所側のセレーションよりも大きくされ、或いは結合凸部側および結合凹所側のセレーションの円弧の中心が互いに偏心させられているため、セレーションが噛み合う際の引っ掛かりが抑制されて円滑に噛み合わせることができるとともに、周方向当接部が当接する取付位相まで相対回転させることによりセレーションが適切に噛み合わされて所定の締結強度が得られるようになり、先端ヘッドの取付作業（結合作業）を一層容易に行うことができる。【００２７】
第７発明では、セレーションの凸条の頂角が２５°〜１２０°の範囲内の三角山形状を成しているため、そのセレーション同士の噛合摩擦によっても締結状態が良好に維持される。【００２８】
第８発明は、セレーションが複数の凸条を備えている場合で、結合凸部および結合凹所が工具軸方向において完全に嵌合した場合にのみ噛合可能なようにその複数の凸条の諸元が互いに相違しているため、不完全な嵌合のまま先端ヘッドを工具本体に取り付ける取付ミスを確実に防止することができる。【００２９】
第９発明では、結合凸部の先端および結合凹所の底部の一方および他方の各々の工具軸心Ｏ上に位置決めピンおよび位置決め穴が設けられ、相対回転可能に嵌合されるようになっているため、先端ヘッドと工具本体とが同心に位置決めされ、それ等を相対回転させてセレーションを噛み合わせる際の取付作業を一層円滑且つ容易に行うことができる。【００３０】
第１０発明では、先端ヘッドが超硬合金にて構成されており、結合凸部はその先端ヘッドに設けられているため、その結合凸部やセレーション、および切れ刃等の加工部を有する先端ヘッドを成形型により容易に一体成形することができる。結合凹所が設けられる工具本体については、例えば高速度工具鋼等の工具材料によって構成され、切削加工や放電加工等により比較的容易に結合凹所やセレーションなどを設けることができる。【００３１】
第１１発明は、結合凸部の工具軸心Ｏに対して直角な断面がその工具軸心Ｏに対して対称的な長手形状を成していて、その長手方向の両端部にセレーションが設けられており、結合凹所の内壁面に工具軸心Ｏに対して対称的に設けられた一対のセレーションと噛み合わされるようになっているため、それ等の２組のセレーションにより先端ヘッドを工具本体に対して安定した取付姿勢で適切に取り付けることができる。【００３２】
第１２発明は、先端ヘッドおよび工具本体に跨がって連続するように一対のねじれ溝が設けられた２枚刃のツイストドリルに関するもので、結合凹所が一対のねじれ溝に跨がって工具軸心Ｏと直角な方向に貫通するように設けられることにより、本発明が好適に適用される。【００３３】
第１３発明は、上記ツイストドリルにおいて、工具本体の工具軸心Ｏ上に流体供給穴が設けられているとともに、先端ヘッドが取り付けられる先端近傍でＹ字状に分岐させられ、一対のねじれ溝にそれぞれ開口させられている場合で、潤滑油や冷却エア等の流体を先端ヘッドの近傍まで適切に供給することができるとともに、先端ヘッドには流体供給穴が必要ないため簡単且つ安価に構成される。【００３４】
このような先端ヘッド交換式回転工具に用いられる先端ヘッドおよび工具本体に関する第１４発明、第１５発明においても、実質的に上記第１発明〜第１３発明と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施例である先端ヘッド交換式ツイストドリルを示す図で、(a) は工具軸心Ｏと直角な方向から見た正面図、(b) はドリル先端部分の拡大図、(c) はドリル先端部分の縦断面図、(d) は(a) におけるID−ID断面の拡大図、(e) は(b) におけるIE矢視部分の拡大図である。
【図２】図１の実施例のドリル先端部分を工具軸心Ｏまわりの２方向から見た正面図乃至は斜視図である。
【図３】図１の実施例の工具本体の先端部分を工具軸心Ｏまわりの２方向から見た斜視図である。
【図４】図１の実施例の先端ヘッドを工具軸心Ｏまわりの２方向から見た正面図乃至は斜視図である。
【図５】本発明の他の実施例を説明する図で、それぞれ図１の(d) に対応する断面図である。
【図６】逆テーパ形状のテーパ突起により締結する従来の締結構造を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０：先端ヘッド交換式ツイストドリル    １２：工具本体    １４：先端ヘッド    ２０、２２：ねじれ溝    ３０：結合凸部    ３２：結合凹所    ３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂ、５０ａ、５０ｂ、６０ａ、６０ｂ、６２ａ、６２ｂ：セレーション    ４０：位置決めピン    ４２：位置決め穴    ４４ａ、４４ｂ：当接面（周方向当接部、傾斜面）    ４６ａ、４６ｂ：密着面（軸方向密着部）    ４８：流体供給穴    Ｏ：工具軸心    φ：セレーションの傾斜角    θ：周方向当接部の傾斜角
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明の先端ヘッド交換式回転工具は、工具軸心Ｏまわりにねじれた複数のねじれ溝を有するツイストドリルやエンドミル、タップ、工具軸心Ｏと平行な直溝を有する直刃ドリル等の回転切削工具、或いは回転研削工具など種々の回転工具に適用され得る。【００３８】
工具軸心Ｏに対して直角な断面が非円形の結合凸部および結合凹所は、例えば断面が長方形乃至長円形状を成すように構成されるが、三叉形状や十字形状、多角形状など、種々の断面の凸部や凹所を採用することが可能である。セレーションは、これ等の結合凸部、結合凹所の断面形状に応じて周方向に分離して複数組設けられる。また、これ等の結合凸部および結合凹所は、例えば工具軸心Ｏと平行に設けられるが、前記図６に示すような逆テーパ形状とすることも可能である。【００３９】
周方向当接部は、例えば工具軸方向に互いに引き込む方向の力が作用するように工具軸心Ｏと平行な方向から所定の傾斜角θで傾斜させられた傾斜面を有して構成することが望ましく、例えば０°＜θ≦３０°程度の範囲内が適当である。但し、第１発明では傾斜角θ＝０°であっても良く、少しであれば逆方向へ傾斜させることも可能である。この周方向当接部は、工具軸心Ｏまわりの複数箇所に等角度間隔で設けることが望ましい。【００４０】
軸方向密着部は、例えばセレーションが所定の傾斜角φで傾斜させられ、先端ヘッドと工具本体とが互いに工具軸方向へ接近させられることにより密着させられるように構成され、結合凸部側および結合凹所側のセレーションの傾斜角φは例えば０°≦φ≦１５°の範囲内で少なくとも一方の傾斜角φが正とされる。すなわち、結合凸部側および結合凹所側のセレーションの少なくとも一方の傾斜角φが正であれば、他方の傾斜角φ＝０°であっても、遊びによって噛み合うことが可能で、且つ一方のセレーションの傾斜によって互いに工具軸方向へ接近させることができるのである。【００４１】
上記結合凸部側および結合凹所側のセレーションの傾斜角φを共に０°とし、軸方向密着部を工具軸心Ｏに対して直角な方向から所定の傾斜角で傾斜する傾斜面とすることにより、所定の押圧荷重で工具軸方向に密着させられるようにすることもできる。要するに、セレーションおよび軸方向密着部の何れか一方或いは両方を傾斜させることにより、軸方向密着部が所定の押圧荷重で工具軸方向に密着させられるようになっていれば良く、セレーションの傾斜角φを１５°より大きくしたり、負側すなわち逆方向へ傾斜させたりすることも可能である。この軸方向密着部は、工具軸心Ｏまわりの複数箇所に等角度間隔で設けることが望ましい。【００４２】
結合凸部側および結合凹所側のセレーションの諸元、例えば凸条の工具軸方向のピッチや傾斜角φなどを互いに相違させることにより、噛合初期には小さな噛合荷重で噛み合い、取付位相では比較的大きな噛合荷重で噛み合わされて先端ヘッドが工具本体に対して強固に固定されるようにすることができるが、両方のセレーションの諸元が略同じで、軸方向密着部の摩擦を主体として先端ヘッドが工具本体に固定されるようになっていても良い。【００４３】
結合凸部側のセレーションおよび結合凹所側のセレーションは、先端ヘッドに対して工具本体が相対的に工具回転方向へ回転させられて互いに噛み合わされる際に、容易に噛み合うように、言い換えれば噛み合い開始側で比較的大きな遊びを有するように、結合凸部側および結合凹所側のセレーションの円弧の曲率を互いに相違させたり円弧の中心を互いに偏心させたりすることが望ましいが、曲率を相違させたり円弧の中心を偏心させたりすることなく、工具軸心Ｏと同心に互いに略同じ有効径で設けることも可能である。また、噛合側の先端の稜線部分に面取りを設けるだけでも噛合を改善することができるなど、種々の態様が可能である。【００４４】
セレーションの凸条は、頂角が２５°〜１２０°の範囲内の三角山形状とすることが望ましいが、断面が四角形や半円弧等の円弧形状（波形形状）とすることもできるなど、種々の態様が可能である。このセレーションは、工具軸方向に離間して複数の凸条を備えているとともに、結合凸部および結合凹所が工具軸方向において完全に嵌合した場合にのみ噛合可能なように複数の凸条の諸元を互いに相違させることが望ましいが、一定の諸元で設けることもできるし、単一の凸条および凹溝を噛み合わせるだけでも良い。第８発明のように噛合を規制するために相違させる凸条の諸元は、例えば凸条の断面形状（幅寸法や高さ、傾斜角など）やピッチなどである。その凸条に噛み合う複数の凹溝の諸元も、凸条に対応して相違させられる。【００４５】
結合凸部の先端および結合凹所の底部の一方および他方の各々の工具軸心Ｏ上に、互いに相対回転可能に嵌合される円柱形状の位置決めピンおよび断面円形の位置決め穴を設けることが望ましく、例えば結合凸部の先端に位置決めピンが突設され、結合凹所の底部に位置決め穴が設けられるが、それ等の位置決めピンおよび位置決め穴が無くても良い。【００４６】
先端ヘッドは超硬合金製が望ましいが、高速度工具鋼や合金工具鋼等の他の硬質工具材料を採用することもできる。工具本体としては、例えば高速度工具鋼が好適に用いられるが、他の工具材料を採用することもできる。【００４７】
第１２発明では、結合凹所が一対のねじれ溝に跨がって工具軸心Ｏと直角な方向に貫通するように設けられているが、エンドミルなどでは必ずしも工具軸心Ｏと直角な方向に貫通するように設けられる必要はなく、全周に内壁面を有する非円形で有底の凹所（有底穴）が設けられても良い。【００４８】
第１３発明では、工具本体の工具軸心Ｏ上に流体供給穴を設けるとともに、先端ヘッドが取り付けられる先端近傍でＹ字状に分岐させ、一対のねじれ溝にそれぞれ開口させるようになっているが、例えば位置決めピンおよび位置決め穴を有する場合にはそれ等の軸心（工具軸心Ｏ）に流体供給穴を設けるとともに、先端ヘッドの逃げ面に開口するように分岐させ、その逃げ面から流体が吐出されるようにすることもできるなど、種々の態様が可能である。３枚刃以上のツイストドリルや、ドリル以外のエンドミル等においても、必要に応じて同様な流体供給穴を設けることができる。【００４９】
工具本体および先端ヘッドにそれぞれ設けられる周方向当接部は互いに面接触させられる平坦な当接面とすることが望ましいが、何れか一方或いは両方を湾曲面や球面にしたり、点接触や線接触で当接するようにしたりすることもできるなど、種々の態様が可能である。軸方向密着部についても、互いに面接触させられる平坦な密着面とすることが望ましいが、何れか一方を湾曲面や球面にして線接触や点接触させるようにすることも可能である。
【実施例】
【００５０】
以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例である先端ヘッド交換式ツイストドリル１０を示す図で、(a) は工具軸心Ｏと直角な方向から見た正面図、(b) はドリル先端部分の拡大図、(c) はドリル先端部分の縦断面図、(d) は(a) におけるID−ID断面の拡大図、(e) は(b) におけるIE矢視部分の拡大図である。この先端ヘッド交換式ツイストドリル１０は２枚刃のドリルで、軸状の工具本体１２と、その工具本体１２と別体に構成された先端ヘッド１４とを有し、先端ヘッド１４が工具本体１２の先端に同心に着脱可能に取り付けられて使用される。図２は、先端ヘッド１４が取り付けられた状態のドリル先端部分を工具軸心Ｏまわりの２方向から見た正面図乃至は斜視図で、図３は工具本体１２の先端部分を工具軸心Ｏまわりの２方向から見た斜視図、図４は先端ヘッド１４を工具軸心Ｏまわりの２方向から見た正面図乃至は斜視図である。【００５１】
工具本体１２は、円柱形状のシャンク１６および溝部１８を同軸上に一体に備えており、溝部１８には工具軸心Ｏの右まわりにねじれた一対のねじれ溝２０が工具軸心Ｏに対して対称的に形成されている。先端ヘッド１４には、工具本体１２に取り付けられた状態で上記一対のねじれ溝２０に連続するようにねじれ溝２２が設けられており、そのねじれ溝２２の先端開口縁には一対の切れ刃２４が対称的に設けられている。そして、工具本体１２側から見て工具軸心Ｏの右まわりの工具回転方向へ回転駆動されることにより、切れ刃２４によって穴を切削加工するとともに、切りくずがねじれ溝２２、２０を通ってシャンク１６側へ排出される。工具本体１２は高速度工具鋼製で、先端ヘッド１４は超硬合金製であり、必要に応じてＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ダイヤモンド等の硬質被膜がコーティングされる。【００５２】
上記先端ヘッド１４の後端面には結合凸部３０が設けられている一方、工具本体１２の工具軸方向の先端には、その工具軸方向において結合凸部３０が嵌合可能な結合凹所３２が設けられている。結合凸部３０は、工具軸心Ｏに対して直角な断面が工具軸心Ｏに対して対称的な長手形状を成していて、その長手方向の両端部に一対のセレーション３４ａ、３４ｂが工具軸心Ｏに対して対称的に設けられている。結合凹所３２は、前記一対のねじれ溝２０に跨がって工具軸心Ｏと直角な方向に貫通させられ、且つ上記結合凸部３０よりも広い幅寸法で設けられており、図１(d) において一点鎖線で示すように結合凸部３０をその結合凹所３２内に嵌合することができるとともに、その結合凹所３２の一対の内壁面には上記セレーション３４ａ、３４ｂと噛合可能な一対のセレーション３６ａ、３６ｂが工具軸心Ｏに対して対称的に設けられている。互いに噛み合うセレーション３４ａおよび３６ａ、３４ｂおよび３６ｂによって２組のセレーションが構成されている。【００５３】
上記セレーション３４ａおよび３６ａ、３４ｂおよび３６ｂは、図１の(d) に一点鎖線で示すように結合凸部３０が結合凹所３２内に嵌合された状態で、工具軸心Ｏまわりにおいて先端ヘッド１４に対して工具本体１２が相対的に工具回転方向へ回転させられることにより、すなわち図１の(d) では工具回転方向はリーディングエッジ３８側の右回り方向で、一点鎖線で示す結合凸部３０が矢印Ａで示すように結合凹所３２に対して相対的に工具軸心Ｏの左まわりに回転させられることにより、互いに噛み合わされて先端ヘッド１４が工具本体１２に対して工具軸方向へ抜け出すことを阻止する。このセレーション３４ａおよび３６ａ、３４ｂおよび３６ｂの凸条は、図１の(c) から明らかなように三角山形状を成しており、その頂角は２５°〜１２０°の範囲内で本実施例では約９０°とされている。凸条の間の凹溝は、凸条に対応する三角溝形状を成している。なお、図面の各部の寸法比率や角度は、必ずしも正確に表したものではない。【００５４】
また、セレーション３４ａおよび３６ａ、３４ｂおよび３６ｂは、工具軸方向に離間して複数（実施例では２本）の凸条を有するとともに、結合凸部３０および結合凹所３２が工具軸方向において完全に嵌合した場合にのみ噛合可能なように複数の凸条の諸元、例えば断面形状が互いに相違している。この凸条の諸元の相違に対応して凹溝の諸元も相違させられている。これにより、複数の凸条の１本だけが噛み合う不完全な取付状態、すなわち図１(c) においてセレーション３４ａおよび３６ａ、３４ｂおよび３６ｂの２本の凸条の中の一つだけが噛み合い、凸条一つ分だけ先端ヘッド１４が浮き上がった状態で取り付けられる取付ミスが回避される。【００５５】
また、結合凸部３０側のセレーション３４ａ、３４ｂおよび結合凹所３２側のセレーション３６ａ、３６ｂは、先端ヘッド１４に対して工具本体１２が相対的に工具回転方向へ回転させられて互いに噛み合わされる際に、容易に噛み合うように、言い換えれば噛み合い開始側の遊びが大きくなるように、結合凸部３０側のセレーション３４ａ、３４ｂの周方向の円弧の曲率が結合凹所３２側のセレーション３６ａ、３６ｂよりも大きくされている。具体的には、図１(d) に示すように、結合凹所３２側のセレーション３６ａ、３６ｂの円弧は、工具軸心Ｏを中心とする円周上に位置しているのに対し、結合凸部３０側のセレーション３４ａ、３４ｂの円弧の曲率は、凸条の外周および凹溝の溝底を含む全体としてセレーション３６ａ、３６ｂの円弧よりも大きく（半径は小さい）されており、容易に噛み合い開始することができる。結合凸部３０側のセレーション３４ａ、３４ｂの円弧の中央部分では、結合凹所３２側のセレーション３６ａ、３６ｂに対応する有効径を有し、その中央部分が結合凹所３２側のセレーション３６ａ、３６ｂと噛み合うようになると、セレーション３４ａおよび３６ａ、３４ｂおよび３６ｂが略隙間無く適正に噛み合わされる。なお、結合凸部３０側のセレーション３４ａ、３４ｂの円弧の曲率は一定でなく、中央部分では比較的小さく（大径）、円弧の端部へ向かうに従って大きく（小径）されている。【００５６】
更に、上記結合凸部３０の軸方向先端には、工具軸心Ｏ上に円柱形状の位置決めピン４０が突設されている一方、結合凹所３２の底部には、位置決めピン４０が相対回転可能に嵌合される位置決め穴４２が工具軸心Ｏ上に設けられている。したがって、位置決めピン４０が位置決め穴４２内に嵌合されることにより、結合凸部３０と結合凹所３２とが工具軸心Ｏまわりに相対回転可能に位置決めされ、それ等を相対回転させることにより結合凸部３０側のセレーション３４ａ、３４ｂと結合凹所３２側のセレーション３６ａ、３６ｂとを一層容易に噛み合わせることができる。位置決めピン４０の先端および位置決め穴４２の開口部には、それぞれテーパ形状の面取りが設けられており、それ等が円滑に嵌合されるようになっている。【００５７】
一方、工具本体１２および先端ヘッド１４には、上記セレーション３４ａおよび３６ａ、３４ｂおよび３６ｂを互いに噛み合わせた状態で、先端ヘッド１４に対して工具本体１２が相対的に工具回転方向へ回転させられることにより、互いに当接させられ、工具軸心Ｏまわりの取付位相を規定する当接面４４ａ、４４ｂが、工具軸心Ｏに対して対称的な２箇所に設けられている。これにより、前記ねじれ溝２０および２２が滑らかに連続するように、工具本体１２および先端ヘッド１４の取付位相が規定される。また、これ等の当接面４４ａ、４４ｂは、図１の(e) に示すように、工具軸方向に互いに引き込む方向の力が作用するように工具軸心Ｏと平行な方向から、工具先端側へ向かうに従って工具回転方向へ所定の傾斜角θで傾斜させられた平坦な傾斜面で、互いに面接触させられるようになっている。傾斜角θは０°＜θ≦３０°の範囲内で、本実施例では約２０°である。これにより、先端ヘッド交換式ツイストドリル１０を工具回転方向へ回転駆動して穴空け加工を行う際に、当接面４４ａおよび４４ｂを介して回転トルクが先端ヘッド１４に適切に伝達されるとともに、切削抵抗が大きい場合でも先端ヘッド１４が抜け出したりがたついたりすること無く適切に加工を行うことができる。当接面４４ａ、４４ｂは周方向当接部に相当する。【００５８】
工具本体１２および先端ヘッド１４にはまた、セレーション３４ａおよび３６ａ、３４ｂおよび３６ｂを互いに噛み合わせた状態で、先端ヘッド１４に対して工具本体１２が相対的に工具回転方向へ回転させられることにより、前記取付位相において所定の押圧荷重で互いに工具軸方向に密着させられる密着面４６ａ、４６ｂが、工具軸心Ｏに対して対称的な２箇所（実施例ではリーディングエッジ３８に連続する部分）に設けられている。すなわち、セレーション３４ａおよび３６ａ、３４ｂおよび３６ｂが互いに噛み合う状態で、先端ヘッド１４に対して工具本体１２が相対的に工具回転方向へ回転させられると、先端ヘッド１４と工具本体１２とが互いに工具軸方向へ接近させられるように、それ等のセレーション３４ａおよび３６ａ、３４ｂおよび３６ｂは工具軸心Ｏに対して直角な方向から、工具回転方向へ向かうに従って工具先端側へ所定の傾斜角φ（図４(b) 参照）で傾斜させられている。この傾斜角φは０°≦φ≦１５°の範囲内で、結合凸部３０側のセレーション３４ａ、３４ｂ、および結合凹所３２側のセレーション３６ａ、３６ｂの少なくとも一方の傾斜角φが正であれば良いが、本実施例では何れも約８°である。また、密着面４６ａ、４６ｂは、工具軸心Ｏに対して略直角な平坦面で互いに面接触させられるようになっており、セレーション３４ａおよび３６ａ、３４ｂおよび３６ｂの僅かな傾斜で先端ヘッド１４と工具本体１２とが互いに工具軸方向へ接近させられることにより、楔作用で密着面４６ａ、４６ｂが所定の押圧荷重で工具軸方向に密着させられ、その摩擦により先端ヘッド１４が工具本体１２に対して強固に固定される。これにより、先端ヘッド１４が緩んだりがたついたりすることが適切に防止され、穴明け加工時においても安定した締結状態が得られるとともに、先端ヘッド１４を工具本体１２に対して繰り返し着脱する場合でも締結強度が良好に維持される。密着面４６ａ、４６ｂは軸方向密着部に相当する。【００５９】
また、結合凸部３０側のセレーション３４ａ、３４ｂ、および結合凹所３２側のセレーション３６ａ、３６ｂの諸元、例えば複数の凸条の工具軸方向のピッチ或いは傾斜角φは僅かに相違させられ、噛合初期には遊びにより小さな噛合荷重で噛み合うが、取付位相まで相対回転させられることにより遊びが無くなって比較的大きな噛合荷重で噛み合わされるようになっている。これにより、その噛合荷重によるセレーション３４ａおよび３６ａ、３４ｂおよび３６ｂの相互の摩擦によっても先端ヘッド１４が緩んだりがたついたりすることが防止され、前記密着面４６ａおよび４６ｂの摩擦と相まって締結強度が一層大きくなり、安定した締結状態が一層良好に維持される。セレーション３４ａおよび３６ａ、３４ｂおよび３６ｂの弾性変形などで、密着面４６ａおよび４６ｂを所定の押圧荷重で密着させつつ、セレーション３４ａおよび３６ａ、３４ｂおよび３６ｂを所定の噛合荷重で噛み合わせることができる。【００６０】
工具本体１２には、その後端から工具軸心Ｏ上に１本の流体供給穴４８が設けられているとともに、先端ヘッド１４が取り付けられる先端近傍でＹ字状に分岐させられ、前記一対のねじれ溝２０にそれぞれ開口させられている。４８ｈは流体供給穴４８の開口部である。これにより、必要に応じて潤滑油や冷却エア等の流体を先端ヘッド１４の近傍まで適切に供給することができるとともに、先端ヘッド１４には流体供給穴が必要ないため簡単且つ安価に構成される。【００６１】
このように本実施例の先端ヘッド交換式ツイストドリル１０においては、工具本体１２および先端ヘッド１４の一方および他方に設けられた結合凸部３０および結合凹所３２を工具軸方向に嵌合した状態で、先端ヘッド１４に対して工具本体１２を相対的に工具回転方向へ回転させると、それ等の結合凸部３０および結合凹所３２に周方向に分離して設けられた２組のセレーション３４ａおよび３６ａ、３４ｂおよび３６ｂがそれぞれ噛み合わされ、先端ヘッド１４の抜出しが阻止されるとともに、当接面４４ａ、４４ｂが互いに当接させられることによって工具軸心Ｏまわりの取付位相が規定される。また、先端ヘッド１４を工具本体１２から取り外す際には、先端ヘッド１４と工具本体１２とを上記と逆方向へ相対回転させれば良く、ワンタッチで容易且つ迅速に着脱することができる。【００６２】
一方、上記２組のセレーション３４ａおよび３６ａ、３４ｂおよび３６ｂがそれぞれ噛み合う状態で先端ヘッド１４に対して工具本体１２が取付位相まで相対回転させられると、それ等の先端ヘッド１４および工具本体１２にそれぞれ工具軸心Ｏに対して対称的に設けられた２箇所の密着面４６ａ、４６ｂが所定の押圧荷重で互いに工具軸方向に密着させられるため、その密着面４６ａ、４６ｂの摩擦で先端ヘッド１４が緩んだりがたついたりすることが防止され、当接面４４ａ、４４ｂにより工具軸心Ｏまわりの取付位相が規定されることと相まって、工具使用中を含めて強固な締結状態が安定して得られる。【００６３】
本実施例では、２組のセレーション３４ａおよび３６ａ、３４ｂおよび３６ｂがそれぞれ噛み合う状態で先端ヘッド１４に対して工具本体１２が相対的に工具回転方向へ回転させられる際に、それ等の先端ヘッド１４と工具本体１２とが互いに工具軸方向へ接近させられるように、そのセレーション３４ａおよび３６ａ、３４ｂおよび３６ｂが工具軸心Ｏに対して直角な方向から所定の傾斜角φで傾斜させられているため、このセレーション３４ａおよび３６ａ、３４ｂおよび３６ｂの傾斜により前記密着面４６ａ、４６ｂが好適に密着させられ、強固な締結状態が安定して得られる。特に、傾斜角φが０°≦φ≦１５°の範囲内で、密着面４６ａ、４６ｂは工具軸心Ｏに対して略直角で互いに面接触させられる平坦面であるため、その小さな傾斜角φによる楔作用で密着面４６ａ、４６ｂが密着させられて摩擦により強固に固定され、先端ヘッド１４が緩んだりがたついたりすることが適切に防止されるとともに、先端ヘッド１４を工具本体１２に対して繰り返し着脱する場合でも締結強度が良好に維持される。【００６４】
また、本実施例では、結合凸部３０側のセレーション３４ａ、３４ｂ、および結合凹所３２側のセレーション３６ａ、３６ｂの諸元が僅かに相違させられ、取付位相まで相対回転させられることにより比較的大きな噛合荷重で噛み合わされるため、その噛合荷重によるセレーション３４ａおよび３６ａ、３４ｂおよび３６ｂの相互の摩擦によっても先端ヘッド１４が緩んだりがたついたりすることが防止され、密着面４６ａおよび４６ｂの摩擦と相まって締結強度が一層大きくなり、安定した締結状態が一層良好に維持される。【００６５】
また、本実施例では、周方向当接部である当接面４４ａ、４４ｂが工具軸心Ｏと平行な方向から所定の傾斜角θで傾斜させられた傾斜面で、工具軸方向に互いに引き込む方向の力が作用するようになっているため、先端ヘッド交換式ツイストドリル１０を工具回転方向へ回転駆動して穴明け加工を行う際にそれ等の当接面４４ａ、４４ｂに加えられるトルクを介して軸方向密着部である前記密着面４６ａ、４６ｂが一層強固に密着させられるようになり、加工トルク（回転抵抗）が大きい場合でも先端ヘッド１４が緩んだりがたついたりすること無く適切に加工を行うことができる。【００６６】
また、本実施例では、先端ヘッド１４に対して工具本体１２が相対的に工具回転方向へ回転させられてセレーション３４ａおよび３６ａ、３４ｂおよび３６ｂが噛み合わされる際に、容易に噛み合うように結合凸部３０側のセレーション３４ａ、３４ｂの円弧の曲率が結合凹所３２側のセレーション３６ａ、３６ｂよりも大きくされているため、セレーション３４ａおよび３６ａ、３４ｂおよび３６ｂが噛み合う際の引っ掛かりが抑制されて円滑に噛み合わされるとともに、当接面４４ａ、４４ｂが当接する取付位相まで相対回転させることによりセレーション３４ａおよび３６ａ、３４ｂおよび３６ｂが適切に噛み合わされて所定の締結強度が得られるようになり、先端ヘッド１４の締結作業を一層容易に行うことができる。【００６７】
また、本実施例では、セレーション３４ａおよび３６ａ、３４ｂおよび３６ｂの凸条の頂角が２５°〜１２０°の範囲内の三角山形状を成しているため、そのセレーション３４ａおよび３６ａ、３４ｂおよび３６ｂ同士の噛合摩擦によっても締結状態が良好に維持される。【００６８】
また、本実施例では、セレーション３４ａおよび３６ａ、３４ｂおよび３６ｂがそれぞれ２本の凸条を備えているが、結合凸部３０および結合凹所３２が工具軸方向において完全に嵌合した場合にのみ噛合可能なようにその２本の凸条の諸元が互いに相違しているため、不完全な嵌合のまま先端ヘッド１４を工具本体１２に取り付ける取付ミスを確実に防止することができる。【００６９】
また、本実施例では、結合凸部３０の先端および結合凹所３２の底部の各々の工具軸心Ｏ上にそれぞれ位置決めピン４０、位置決め穴４２が設けられ、相対回転可能に嵌合されるようになっているため、先端ヘッド１４と工具本体１２とが同心に位置決めされ、それ等を相対回転させてセレーション３４ａおよび３６ａ、３４ｂおよび３６ｂを噛み合わせる際の締結作業を一層円滑且つ容易に行うことができる。【００７０】
また、本実施例では、先端ヘッド１４が超硬合金にて構成されており、結合凸部３０はその先端ヘッド１４に設けられているため、その結合凸部３０やセレーション３４ａ、３４ｂ、切れ刃２４等を有する先端ヘッド１４を成形型により容易に一体成形することができる。結合凹所３２が設けられる工具本体１２は高速度工具鋼によって構成されているため、切削加工や放電加工等により比較的容易に結合凹所３２やセレーション３６ａ、３６ｂなどを設けることができる。【００７１】
また、本実施例では、結合凸部３０の工具軸心Ｏに対して直角な断面がその工具軸心Ｏに対して対称的な長手形状を成していて、その長手方向の両端部にセレーション３４ａ、３４ｂが設けられており、結合凹所３２の内壁面に工具軸心Ｏに対して対称的に設けられた一対のセレーション３６ａ、３６ｂと噛み合わされるようになっているため、それ等の２組のセレーションセレーション３４ａおよび３６ａ、３４ｂおよび３６ｂにより先端ヘッド１４を工具本体１２に対して安定した取付姿勢で適切に取り付けることができる。【００７２】
また、本実施例は、先端ヘッド１４および工具本体１２に跨がって連続するように一対のねじれ溝２０、２２が設けられた２枚刃のツイストドリルに関するもので、結合凹所３２が一対のねじれ溝２０に跨がって工具軸心Ｏと直角な方向に貫通するように設けられることにより、その結合凹所３２を適切に設けることができるとともに、その結合凹所３２に対して結合凸部３０を適切に嵌合することができる。【００７３】
また、本実施例では、工具本体１２の工具軸心Ｏ上に流体供給穴４８が設けられているとともに、先端ヘッド１４が取り付けられる先端近傍でＹ字状に分岐させられ、一対のねじれ溝２０にそれぞれ開口させられているため、潤滑油や冷却エア等の流体を先端ヘッド１４の近傍まで適切に供給することができるとともに、先端ヘッド１４には流体供給穴が必要ないため簡単且つ安価に構成される。【００７４】
なお、上記実施例では、先端ヘッド１４に対して工具本体１２が相対的に工具回転方向へ回転させられてセレーション３４ａおよび３６ａ、３４ｂおよび３６ｂが噛み合わされる際に、容易に噛み合うように結合凸部３０側のセレーション３４ａ、３４ｂの円弧の曲率が結合凹所３２側のセレーション３６ａ、３６ｂよりも大きくされていたが、図５の(a) 、(b) に示すように、結合凸部３０側のセレーション５０ａ、５０ｂ、６０ａ、６０ｂおよび結合凹所３２側のセレーション３６ａ、３６ｂ、６２ａ、６２ｂの有効径部分の円弧の曲率は略同じで、その円弧の中心を互いに偏心させるようにしても良い。図５の(a) は、結合凹所３２側のセレーション３６ａ、３６ｂは前記実施例と同じで工具軸心Ｏを中心とする円弧形状を成しているが、結合凸部３０側のセレーション５０ａ、５０ｂの円弧の中心は工具軸心Ｏから偏心させられ、噛み合い開始側（工具軸心Ｏの左まわり方向の先端側）が工具軸心Ｏに接近させられてセレーション３６ａ、３６ｂとの間の遊びが大きくされている。また、図５の(b) は、結合凸部３０側のセレーション６０ａ、６０ｂは工具軸心Ｏを中心とする円弧形状を成しているが、結合凹所３２側のセレーション６２ａ、６２ｂの円弧の中心は工具軸心Ｏから偏心させられ、噛み合い開始側（工具軸心Ｏの右まわり方向の開口端側）が工具軸心Ｏから離間させられてセレーション６０ａ、６０ｂとの間の遊びが大きくされている。【００７５】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これ等はあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
【図１】
2010089861.tif 000003
【図２】
2010089861.tif 000004
【図３】
2010089861.tif 000005
【図４】
2010089861.tif 000006
【図５】
2010089861.tif 000007
【図６】
2010089861.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成21年7月6日(2009.7.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸状の工具本体と、該工具本体と別体に構成された先端ヘッドとを有し、該先端ヘッドが該工具本体の先端に同心に着脱可能に取り付けられて使用される先端ヘッド交換式回転工具であって、
前記工具本体および前記先端ヘッドの一方および他方に工具軸方向に嵌合可能に設けられるとともに、工具軸心Ｏに対して直角な断面が非円形の結合凸部および結合凹所と、
該結合凸部の外周面および該結合凹所の内壁面にそれぞれ周方向に分離して複数組設けられ、該結合凸部および該結合凹所が工具軸方向に嵌合された状態で、工具軸心Ｏまわりにおいて前記先端ヘッドに対して前記工具本体が相対的に工具回転方向へ回転させられることにより、各組毎に互いに噛み合わされて該先端ヘッドが該工具本体に対して工具軸方向へ抜け出すことを阻止するセレーションと、
前記工具本体および前記先端ヘッドにそれぞれ設けられ、前記セレーションが噛み合う状態で該先端ヘッドに対して該工具本体が相対的に工具回転方向へ回転させられることにより互いに当接させられ、工具軸心Ｏまわりの取付位相を規定する周方向当接部と、
前記工具本体および前記先端ヘッドにそれぞれ設けられ、前記セレーションが噛み合う状態で該先端ヘッドに対して該工具本体が相対的に工具回転方向へ回転させられることにより、前記取付位相において所定の押圧荷重で互いに工具軸方向に密着させられる軸方向密着部と、
を有し、且つ、
前記結合凸部側のセレーションおよび前記結合凹所側のセレーションは、前記先端ヘッドに対して前記工具本体が相対的に工具回転方向へ回転させられて互いに噛み合わされる際に、容易に噛み合うように該結合凸部側のセレーションの周方向の円弧の曲率が該結合凹所側のセレーションよりも大きくされ、或いは該結合凸部側および該結合凹所側のセレーションの周方向の円弧の中心が互いに偏心させられている
ことを特徴とする先端ヘッド交換式回転工具。
【請求項２】
前記セレーションが噛み合う状態で前記先端ヘッドに対して前記工具本体が相対的に工具回転方向へ回転させられる際に、該先端ヘッドと該工具本体とが互いに工具軸方向へ接近させられるように、該セレーションは工具軸心Ｏに対して直角な方向から所定の傾斜角φで傾斜させられている
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の先端ヘッド交換式回転工具。
【請求項３】
前記結合凸部側のセレーションおよび前記結合凹所側のセレーションの前記傾斜角φは０°≦φ≦１５°の範囲内で、少なくとも何れか一方の傾斜角φが正とされ、該セレーションが噛み合う状態で前記先端ヘッドに対して前記工具本体が相対的に工具回転方向へ回転させられる際に、該先端ヘッドと該工具本体とが互いに工具軸方向へ接近させられる一方、
前記工具本体および前記先端ヘッドにそれぞれ設けられる前記軸方向密着部は、互いに面接触させられる工具軸心Ｏに対して略直角で平坦な密着面である
ことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の先端ヘッド交換式回転工具。
【請求項４】
前記結合凸部側のセレーションおよび前記結合凹所側のセレーションは、互いに噛み合う状態で前記先端ヘッドに対して前記工具本体が相対的に工具回転方向へ回転させられることにより、前記取付位相において所定の噛合荷重で噛み合うように、該セレーションの諸元が互いに相違させられている
ことを特徴とする請求の範囲第１項〜第３項の何れか１項に記載の先端ヘッド交換式回転工具。
【請求項５】
前記周方向当接部は、工具軸方向に互いに引き込む方向の力が作用するように工具軸心Ｏと平行な方向から所定の傾斜角θで傾斜させられた傾斜面を有する
ことを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項の何れか１項に記載の先端ヘッド交換式回転工具。
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
前記セレーションの凸条は、頂角が２５°〜１２０°の範囲内の三角山形状を成している
ことを特徴とする請求の範囲第１項〜第５項の何れか１項に記載の先端ヘッド交換式回転工具。
【請求項８】
前記セレーションは工具軸方向に離間して複数の凸条を備えているとともに、前記結合凸部および前記結合凹所が工具軸方向において完全に嵌合した場合にのみ噛合可能なように該複数の凸条の諸元が互いに相違している
ことを特徴とする請求の範囲第１項〜第５項、第７項の何れか１項に記載の先端ヘッド交換式回転工具。
【請求項９】
前記結合凸部の先端および前記結合凹所の底部の一方および他方の各々の工具軸心Ｏ上には、互いに相対回転可能に嵌合される位置決めピンおよび位置決め穴が設けられている
ことを特徴とする請求の範囲第１項〜第５項、第７項、第８項の何れか１項に記載の先端ヘッド交換式回転工具。
【請求項１０】
前記先端ヘッドは超硬合金にて構成されており、前記結合凸部は該先端ヘッドに設けられている一方、前記結合凹所は前記工具本体に設けられている
ことを特徴とする請求の範囲第１項〜第５項、第７項〜第９項の何れか１項に記載の先端ヘッド交換式回転工具。
【請求項１１】
前記結合凸部は工具軸心Ｏに対して直角な断面が該工具軸心Ｏに対して対称的な長手形状を成していて、その長手方向の両端部に前記セレーションが設けられており、前記結合凹所の内壁面に工具軸心Ｏに対して対称的に設けられた一対のセレーションと噛み合わされる
ことを特徴とする請求の範囲第１項〜第５項、第７項〜第１０項の何れか１項に記載の先端ヘッド交換式回転工具。
【請求項１２】
前記先端ヘッド交換式回転工具は、前記先端ヘッドおよび前記工具本体に跨がって連続するように工具軸心Ｏに対して対称的に一対のねじれ溝が設けられた２枚刃のツイストドリルで、
前記結合凹所は前記一対のねじれ溝に跨がって工具軸心Ｏと直角な方向に貫通するように設けられている
ことを特徴とする請求の範囲第１項〜第５項、第７項〜第１１項の何れか１項に記載の先端ヘッド交換式回転工具。
【請求項１３】
前記工具本体には工具軸心Ｏ上に流体供給穴が設けられているとともに、前記先端ヘッドが取り付けられる先端近傍でＹ字状に分岐させられ、前記一対のねじれ溝にそれぞれ開口させられている
ことを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の先端ヘッド交換式回転工具。
【請求項１４】
請求の範囲第１項〜第５項、第７項〜第１３項の何れか１項に記載の先端ヘッド交換式回転工具に用いられる先端ヘッド。
【請求項１５】
請求の範囲第１項〜第５項、第７項〜第１３項の何れか１項に記載の先端ヘッド交換式回転工具に用いられる工具本体。
【国際調査報告】
2010089861.tif 000009
2010089861.tif 000010
2010089861.tif 000011
2010089861.tif 000012