(57)【要約】【課題】  ワーク加工面の加工精度、面粗度に優れると共に、切削加工の作業能率も低下せず、かつ、工具寿命が長く、また、加工時の切削液の供給もスムーズで、さらに、動バランスに優れた切削工具およびその切削方法を提供する。【解決手段】  工具本体部２と、切削部３とを備える切削工具１において、工具本体部２の基端面２ａに形成される装着部４および溝部６と、吸入口７ａと排出口７ｂとを連通する導入流路７と、取入口８ａと吹出口８ｂとを連通する供給流路８と、吹出口８ｂの間で、先端面２ｂの中央から外周に向かって放射状に形成される羽根部９とを備え、吸入口８ａが、排出口８ｂに対して径方向に、または、軸線中心と排出口８ｂの中心を通る直線より工具回転方向に対して前方側に形成され、かつ、吹出口８ｂが、取入口８ａに対して径方向に、または、軸線中心と取入口８ａの中心を通る直線より工具回転方向に対して後方側に形成される。【選択図】      図１
2006281378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線周りに回転する円盤形状をなし、ワークと対面する側に形成される先端面と、前記先端面のワークと反対側に形成される基端面と、外周面とを有する工具本体部と、前記先端面側の外周面に所定間隔に配置される複数の切削部とを備える切削工具において、
前記基端面の中央に突出して形成され、工作機械の回転軸に装着される装着部と、
前記装着部の周りで、前記基端面を凹設して周方向に形成される溝部と、
前記基端面側の外周面に所定間隔で形成される空気の吸入口を有すると共に、前記溝部の外周側の側面に所定間隔で形成される空気の排出口を有し、前記吸入口と前記排出口とを連通して形成される空気の導入流路と、
前記溝部の底面に所定間隔で形成される空気の取入口を有すると共に、前記先端面の周方向に所定間隔で形成される空気の吹出口を有し、前記取入口と前記吹出口とを連通して形成される空気の供給流路と、
前記吹出口の間で、前記先端面の中央から外周に向かって放射状に、かつ前記先端面から突出して形成されると共に、前記外周に前記切削部が配置される複数の羽根部とを備え、
前記吸入口が、前記排出口に対して径方向に、または、軸線中心と前記排出口の中心を通る直線より工具回転方向に対して前方側に形成され、かつ、前記吹出口が、前記取入口に対して径方向に、または、軸線中心と前記取入口の中心を通る直線より工具回転方向に対して後方側に形成されることを特徴とする切削工具。
【請求項２】
前記導入流路は、前記吸入口および前記排出口の少なくとも一方で拡径することを特徴とする請求項１に記載の切削工具。
【請求項３】
前記供給経路は、前記取入口および前記吹出口の少なくとも一方で拡径すること特徴とする請求項１または請求項２に記載の切削工具。
【請求項４】
前記基端面側の外周面が、前記先端面から前記基端面の方向となる上方に向かって縮径するように傾斜した傾斜面を有し、前記吸入口が前記傾斜面に形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の切削工具。
【請求項５】
前記羽根部が、前記先端面の中央から外周に向かって、工具回転方向の前方側に湾曲したことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の切削工具。
【請求項６】
前記工具本体部がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の切削工具。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の切削工具を用いて板状のワークの表面を切削する切削方法であって、
工作機械の回転軸に前記工具本体部を装着する第１ステップと、
前記工具本体部を前記ワークの上に移動し、前記工具本体部の前記切削部を前記ワークの表面に当接させる第２ステップと、
前記工作機械を駆動して前記工具本体部を軸線周りに回転させると共に、前記ワークの形状に応じて前記工具本体部および／または前記ワークを水平方向に所定の距離だけ移動して、前記ワークの表面を切削加工する第３ステップとを含むことを特徴とする切削方法。
【請求項８】
前記第３ステップにおいて、前記工具本体部の前記溝部に切削液を供給しながら、前記工具本体部を軸線周りに回転させることを特徴とする請求項７に記載の切削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸線周りに回転しながらワークの表面を切削加工する切削工具およびその切削工具を用いた切削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図８に示すように、軸線Ｙ周りに回転する略円盤状の工具本体部３１と、その工具本体部３１のワーク（図示せず）と対面する先端面３１ｂの外周に所定間隔に配置される切削部３２とを備える切削工具３０が提案されていた。また、その切削工具３０を用いた切削方法としては、以下の方法がとられていた。
【０００３】
（１）工具本体部３１の基端面３１ａの中央から突出して形成された装着部３３に、図７に示すような工作機械２０の回転軸２１ａを装着する。例えば、治具Ｊの一端を装着部３３の上面に設けられたキー溝に嵌合し、治具Ｊの他端を工作機械２０の回転駆動部２１に嵌合する。
（２）工具本体部３１をワークＷの上に移動し、工具本体部３１の先端面３１ｂに配置された切削部３２をワークＷの表面に当接させる。
（３）工作機械２０を駆動して工具本体部３１を軸線Ｙ周りに回転させると共に、ワークＷの形状に応じて、工具本体部３１および／またはワークＷを水平方向に所定の距離だけ移動して、ワークＷの表面を切削加工する。その際、工具本体部３１の外側から切削液等を供給し、ワークＷの加工面（切削部３２とワークＷの当接面）および工具本体部３１を冷却しながら、ワークＷの表面を切削していた。
【０００４】
しかしながら、工具本体部３１の外側からの切削液等の供給だけでは加工面の冷却効果が低いため、加工の際の熱によってワークＷが熱膨張し、この熱膨張によってワークＷに歪が発生し、ワークＷの加工精度が低下するという問題があった。加えて、切削部３２の磨耗が促進され、切削工具３０の寿命が短くなるという問題もあった。また、工具本体部３１の冷却効果も低くなるため、工具本体部３１の耐久性が低下し、このことも切削工具３０の短寿命の原因となっていた。
【０００５】
また、工具本体部３１の外側からの切削液等の供給によって、加工の際に発生する切屑が、先端面３１ｂとワークＷとの間の隙間Ｓから工具本体部３１の内側に入り込み、切屑当たり、切屑絡みおよび切屑巻込み等が発生していた。このような切屑当たり、切屑巻込みによってワークＷの加工面の面粗度が極端に低下したり、切屑絡みによって切屑が団子状態となり切削加工が困難になり、作業効率が低下するという問題があった。
【０００６】
前記の問題を解決するために、特許文献１には、軸線周りに回転する略円盤状をなす工具本体部（特許文献１では工具本体）と、その工具本体部のワークと対面する先端面の外周に所定間隔に配置された切削部とを備え、工具本体部が略円筒状の内周面をなす内部空間を有すると共に、工具本体部の外周面に、工具本体部の内周面まで貫通して、工具本体部の内部空間に空気を導入する空気導入孔を設けた切削工具（特許文献１では転削工具）が提案されている。なお、この切削工具においては、空気導入孔を、軸線直交断面において工具本体部の外周側に向かうにしたがい工具回転方向の前方側に所定角度傾斜させたり、軸線平行断面において軸線に対して所定角度傾斜させたりしている。
【０００７】
そして、特許文献１に提案された切削工具では、工具本体部が軸線周りに回転すると、空気導入孔から工具本体部の内部空間に空気が導入される。そして、内部空間に導入された空気は、工具本体部の先端面とワークとの間に形成される隙間を介して、工具本体部の切削部に向かって排出される。このように導入、排出される空気によって、工具本体部およびワークの加工面が冷却されると共に、切削部で発生する切屑が工具本体部の内部空間へ侵入するのを防止している。
【特許文献１】特開２０００２−３２１１１４号公報（段落番号０００６〜０００８、図１〜図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の切削工具においては、空気導入孔から導入される空気量、および隙間から排出される空気量（風力）が少ないため、ワークの熱膨張、切屑当たり、切屑絡みおよび切屑巻込み等を完全に防止するまでには至っていなかった。
【０００９】
また、特許文献１の切削工具は、切削液を使用する場合については、切削工具外部から供給すると、回転する工具本体部の遠心力に、供給した切削液が跳ね返され、十分な冷却効果を得ることができない。そして、空気の流れと同様に空気導入孔を利用して切削液を供給することも考えられるが、高速で回転して遠心力が働いている状態で、外部から与えられた切削液を空気導入孔から適切に導入して切削部に供給することは困難である。
【００１０】
さらに、切削工具は、そのほとんどが鉄鋼材から形成されているため重量が大きく、高速で回転したときに、何らかの原因による外乱等が加えられた場合に、重量バランスが悪かった。
【００１１】
本発明は前記問題に鑑みてなされたものであり、ワーク加工面の加工精度、面粗度に優れると共に、切削加工の作業能率も低下せず、かつ、工具寿命が長く、また、加工時の切削液の供給もスムーズで、さらに、動バランスに優れた切削工具およびその切削工具を用いた切削方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、軸線周りに回転する円盤形状をなし、ワークと対面する側に形成される先端面と、前記先端面のワークと反対側に形成される基端面と、外周面とを有する工具本体部と、前記先端面側の外周面に所定間隔に配置される複数の切削部とを備える切削工具において、前記基端面の中央に突出して形成され、工作機械の回転軸に装着される装着部と、前記装着部の周りで、前記基端面を凹設して周方向に形成される溝部と、前記基端面側の外周面に所定間隔で形成される空気の吸入口を有すると共に、前記溝部の外周側の側面に所定間隔で形成される空気の排出口を有し、前記吸入口と前記排出口とを連通して形成される空気の導入流路と、前記溝部の底面に所定間隔で形成される空気の取入口を有すると共に、前記先端面の周方向に所定間隔で形成される空気の吹出口を有し、前記取入口と前記吹出口とを連通して形成される空気の供給流路と、前記吹出口の間で、前記先端面の中央から外周に向かって放射状に、かつ前記先端面から突出して形成されると共に、前記外周に前記切削部が配置される複数の羽根部とを備え、前記吸入口が、前記排出口に対して径方向に、または、軸線中心と前記排出口の中心を通る直線より工具回転方向に対して前方側に形成され、かつ、前記吹出口が、前記取入口に対して径方向に、または、軸線中心と前記取入口の中心を通る直線より工具回転方向に対して後方側に形成される切削工具として構成したものである。
【００１３】
前記構成によれば、装着部に装着した工作機械の回転軸を駆動することにより工具本体部が回転し、工具本体部の先端面に配置される切削部によってワークの表面が切削加工される。その際、工具本体部の回転により、基端面側の外周面に形成される導入流路の吸入口から空気が吸入され、吸入された空気は導入流路の排出口から溝部に排出される。排出された空気は、溝部に形成される取入口から吸入される空気の供給流路への取入を容易にし、取入口から吸入される空気と共に供給流路に取り入れられる。取り入れられた空気は供給流路の吹出口からワークと対面する工具本体部の先端面に吹き出される。また、羽根部の回転によって発生する吸込力も作用して、吹出口からの空気の吹出が容易となる。
【００１４】
前記吸入口が、前記排出口に対して径方向に、または、軸線中心と前記排出口の中心を通る直線より工具回転方向に対して前方側に形成されていることにより、空気の吸入および排出がスムーズに行われると共に、前記吹出口が、前記取入口に対して径方向に、または、軸線中心と前記取入口の中心を通る直線より工具回転方向に対して後方側に形成されていることにより、溝部に排出された空気および取入口から吸入される空気の供給流路への取入および先端面への吹出がスムーズに行われる。そして、このような導入流路および供給流路を空気が流れることにより、空気の流速（風力）が増幅され、工具本体部における切削加工の際に発生する熱を抑制する。
【００１５】
さらに、風力が増幅された空気は、先端面に放射状に形成される羽根部に沿って、羽根部の外周に配置される切削部に集中的に吹き出され、発生する切屑を工具本体部の外側に吹き飛ばす。先端面では、空気が、工具本体部の内側（吹出口）から外周方向（切削部）に吹き出されるため、工具本体部が遠心力とは逆方向（軸線中心）に押されることとなり、動バランスが向上する。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明は、前記導入流路が、前記吸入口および前記排出口の少なくとも一方で拡径する切削工具として構成したものである。前記構成によれば、空気の吸入および排出がスムーズに行われることにより、吸入および排出される空気の風力がより一層増幅され、供給流路に送る空気の風力が増幅すると共に、工具本体部における切削加工の際に発生する熱を抑制する。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明は、前記供給流路は、前記取入口および前記吹出口の少なくとも一方で拡径する切削工具として構成したものである。前記構成によれば、空気の取入および吹出がスムーズに行われ、取り入れおよび吹き出される空気の風力がより一層増幅され、発生する切屑を工具本体部の外側に吹き飛ばすと共に、切削加工の際に発生する熱を抑制する。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明は、前記基端面側の外周面が、前記先端面から前記基端面の方向となる上方に向かって縮径するように傾斜した傾斜面であり、前記吸入口が前記傾斜面に形成される切削工具として構成したものである。前記構成によれば、導入流路の入口である吸入口の断面積が増大し、吸入および排出される空気の風力がより一層増幅され、供給流路に送る空気の風力が増幅すると共に、空気との接触面積が大きくなることも併せて工具本体部における切削加工の際に発生する熱を抑制する。
【００１９】
また、請求項５に記載の発明は、前記羽根部が、前記先端面の中央から外周に向かって、工具回転方向の前方側に湾曲した切削工具として構成したものである。前記構成によれば、吹出口から吹き出る空気が切削部に集中的に供給されることとなり、切削部に当たる空気の風力が増幅され、切削加工の際に発生する熱を抑制する。また、工具本体部とワークの間から外側に排出される増幅された空気の風力により、発生する切屑を工具本体部の外側に吹き飛ばす。
【００２０】
また、請求項６に記載の発明は、前記工具本体部がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる切削工具として構成したものである。前記構成によれば、工具本体部が軽量化されると共に、動バランスがより一層良好となり、ワーク加工面のビビリ、切削工具の欠け等が発生せず、また、工作機械の回転軸に悪影響を与えることがない。
【００２１】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の切削工具を用いて板状のワークの表面を切削する切削方法であって、工作機械の回転軸に前記工具本体部を装着する第１ステップと、前記工具本体部を前記ワークの上に移動し、前記工具本体部の前記切削部を前記ワークの表面に当接させる第２ステップと、前記工作機械を駆動して前記工具本体部を軸線周りに回転させると共に、前記ワークの形状に応じて前記工具本体部および／または前記ワークを水平方向に所定の距離だけ移動して、前記ワークの表面を切削加工する第３ステップとを含む切削方法として構成したものである。
【００２２】
前記構成によれば、工具本体部が軸線周りに回転することにより、工具本体部の導入流路および供給流路に空気が流れ、風力が増幅された空気が先端面の切削部に向かって吹き出される。それにより、ワークの加工面が冷却され切削加工の際に発生する熱が減少し、ワーク加工面の熱膨張による歪および切削部の磨耗が防止されると共に、工具本体部も冷却されることとなり、耐久性が向上する。
【００２３】
また、請求項８に記載の発明は、前記第３ステップにおいて、前記工具本体部の前記溝部に切削液を供給しながら、前記工具本体部を軸線周りに回転させる切削方法として構成したものである。
【００２４】
前記構成によれば、排出口から排出される空気および取入口から吸入される空気と共に、切削液が供給流路の取入口に取り入れられ、吹出口から先端面の羽根部に沿って、切削部に吹き出される。その際、切削液が工具本体部およびワーク加工面を冷却することにより、切削加工の際に発生する熱が減少する。それにより、ワーク加工面の熱膨張による歪および切削部（切削刃）の磨耗を防止する作用が向上すると共に、工具本体部の耐久性がより一層向上する。また、切屑に切削液が付着し、その重量が増加するため、切屑に作用する遠心力が増加する。それにより、工具本体部の外側への切屑飛散速度が増加することとなり、切屑当たり、切屑絡み、切屑巻込み等を防止する作用が向上する。さらに、吹出口から空気と共に切削液が吹き出すことにより、吹出力が増幅され、工具本体部の軸線中心に押される力も増幅する。それにより、工具本体部の動バランスがより一層良好となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る切削工具は、空気の導入流路、供給流路および羽根部を介して工具本体部の切削部に空気あるいは切削液を的確に供給できるため、工具本体部から確実に切屑を吹き飛ばし、かつ、切削加工の際に発生する熱を抑制する。そのため、ワーク加工面の加工精度、面粗度に優れると共に、切削加工の作業能率も向上し、かつ、工具寿命が長いものとなる。
また、切削工具は、ワークの加工面を確実に冷却し、切削加工の際に発生する熱を減少させ、ワーク加工面の熱膨張による歪および切削部（切削刃）の磨耗が防止されると共に、切削加工によって発生する切屑を工具本体部の外側に吹き飛ばし、切屑当たり、切屑絡み、切屑巻込み等が防止される。
さらに、切削工具は、工具本体部の動バランスが良好となり、ワーク加工面のビビリ、切削工具の欠け等が発生せず、工作機械の回転軸に悪影響を与えることがない。
また、本発明の切削方法によれば、工具の寿命が長く、切削加工の作業能率も低下しない、かつ、工作機械の回転軸に悪影響を与えることがない切削方法となる。加えて、使用する切削工具のワーク加工面の加工精度、面粗度が優れる切削方法となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
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（ａ）は切削工具の上方側（基端面側）から見た一部破断斜視図、（ｂ）は下方側（先端面側）から見た斜視図、図２（ａ）は切削工具の平面図、（ｂ）は側面図、図３（ａ）は図１の切削工具の導入流路の変形例の軸線直交方向の断面図、（ｂ）は供給流路の変形例の軸線平行方向の断面図。図４（ａ）は切削工具の底面図、（ｂ）は他の切削工具の底面図、図５は他の切削工具の一部平面図、図６（ａ）は他の切削工具の平面図、（ｂ）は（ａ）の切削工具の導入流路の斜視図、（ｃ）は導入流路の軸線平行方向の端面図、図７は切削工具を装着する工作機械の概略を示す斜視図である。
【００２７】
まず、本発明の切削工具について説明する。
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、切削工具１は、軸線Ｙ周りに回転する円盤形状をなし、ワークと対面する側に形成される先端面２ｂと、先端面２ｂのワークと反対側に形成される基端面２ａと、外周面５を有する工具本体部２と、先端面２ｂ側の外周面５に所定間隔に配置される複数の切削部３とを備える。
＜工具本体部＞
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、工具本体部２は、装着部４と、溝部６と、導入流路７と、供給流路８と、羽根部９とを備える。そして、工具本体部２はアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることが好ましく、ＪＩＳ規定の７０００系合金がより好ましい。工具本体部２は、アルミニウムまたはアルミニウム合金により構成することで、工具本体部２が軽量化すると共に、動バランスが良好となり、切削加工の際、加工面のビビリ、切削部の欠け等が発生せず、また、切削加工の際に装着する工作機械２０の回転軸２１ａに悪影響を与えることがない（図７参照）。
【００２８】
（装着部）
図１（ａ）に示すように、装着部４は、工具本体部２の基端面２ａの中央に形成されると共に、基端面２ａから上方に突出して形成されている。この装着部４は、中央に取付け用のキー溝と、貫通穴が形成されており、図７に示すような工作機械２０の回転軸２１ａに治具Ｊを介して装着されるものである。装着部４は、略円筒形状をなすことが好ましいが、回転軸２１ａに装着可能であれば円筒形状に限定されない。また、装着部４の回転軸２１ａへの装着方法は、装着部４の上面に設けたキー溝で行うことが好ましいが、回転軸２１ａの回転が装着部４（工具本体部２）に伝達できればキー溝に限定されない。
【００２９】
（溝部）
溝部６は、装着部４の周りで、工具本体部２の基端面２ａを凹設して周方向に形成されるものである。そして、溝部６の底面６ａには、後記する空気の供給流路８の取入口８ａが形成され、溝部６の外周側の側面６ｂには空気の導入流路７の排出口７ｂが形成されている。溝部６の溝幅は、後記する供給流路８の流路径の１．５倍以下が好ましい。溝幅が流路径の１．５倍を超えると、後記する供給流路８の取入口８ａに取り入れられる空気量が減少し、流速（風力）が減少する。
【００３０】
溝部６は、加工が容易な点で、周方向に連続して形成されることが好ましいが、後記する空気の導入流路７（排出口７ｂ）および供給流路８（取入口８ａ）が形成でき、導入流路７から供給流路８に空気を導くことが可能であれば、不連続に形成してもよい。また、図１（ａ）、図２（ａ）においては、装着部４の外周面を溝部６の内周側の側面とした構成として、溝部６と装着部４が連続した形態を示したが、溝部６と装着部４との間に所定幅の平面を基端面２ａと同一高さで形成したものでもよい。
【００３１】
（導入流路）
導入流路７は、図２（ａ）に示すように、基端面２ａ側の外周面５に所定間隔で形成される吸入口７ａを有すると共に、溝部６の外周側の側面６ｂに所定間隔で形成される排出口７ｂを有し、吸入口７ａと排出口７ｂとを連通して形成される。そして、吸入口７ａが、排出口７ｂに対して径方向（直線Ｌ２上）に、または、軸線中心と排出口７ｂの中心を通る直線Ｌ２より工具回転方向に対して前方側に形成されている。その結果、工具本体部２が回転した際、吸入口７ａから空気が吸入され、排出口７ｂから溝部６に空気が排出される。このとき、導入流路７を流れる空気は、風力が増幅されると共に、工具本体部２を冷却する。また、排出される空気によって、後記する取入口８ａから吸入される空気の供給流路８への取入が容易となる。
【００３２】
ここで、吸入口７ａの好ましい形成位置は、吸入口７ａと排出口７ｂの中心を通る直線Ｌ１と、軸線中心と排出口７ｂの中心を通る直線Ｌ２とが、工具回転方向に対して前方側になす角度αで定義され、工具回転方向に対して前方側をプラス角度としたとき、角度αは０≦α≦６０°が好ましく、３０≦α≦４５°がより好ましい。角度αがマイナス角度（０°未満）であると吸入口７ａが直線Ｌ２より工具回転方向に対して後方側に位置することとなり、導入流路７に空気を吸入することができなくなる。また、角度αが６０°を超えると、吸入口７ａ、排出口７ｂのサイズが大きくなり、外周面５および溝部６の外周側の側面６ｂに導入流路７を形成する位置を確保し難くなる。ここで、角度αが０°は、吸入口７ａが排出口７ｂに対して径方向に形成されていることを意味する（図５参照）。
【００３３】
吸入口７ａの外周面５における所定間隔は、軸線中心と、吸入口７ａ、７ａとがなす角度θ1で設定され、工具本体部２の外径によって異なるが、例えば、外径２００ｍｍ程度の場合、１０≦θ1≦３０°が好ましく、２２．５≦θ1≦３０°がより好ましい。また、３６０°等配とすることによって、工具本体部２の重量バランスが保たれる。また排出口７ｂの溝部６の外周側の側面６ｂにおける所定間隔も、軸線中心と、排出口７ｂ、７ｂとがなす角度で設定され、前記角度θ1と同一となる。角度θ1が１０°未満であると外周面５および側面６ｂに導入流路７を形成する位置を確保し難くなる。また、角度θ1が３０°を超えると導入流路７に吸入される空気量が減少しやすくなる。
【００３４】
導入流路７の流路径ｄ1（図３（ａ）参照）は、工具本体部２の外径によって異なるが、例えば、外径２００ｍｍ程度の場合、８〜１５ｍｍが好ましい。流路径ｄ1が８ｍｍ未満であると導入流路７に空気を吸入し難くなり、１５ｍｍを超えると外周面５および側面６ｂに導入流路７を形成する位置を確保し難くなる。ここで、流路径ｄ1は、導入流路７が貫通孔の場合には孔径、後記する貫通溝の場合には溝幅を意味する。また、貫通孔は楕円を含む円形状の貫通孔であって、孔径は最長径を意味する。なお、図２（ａ）では、導入流路７が直線路で記載されているが、曲線路であってもよい。
【００３５】
導入流路７は、吸入口７ａおよび排出口７ｂの少なくとも一方で拡径することが好ましい。そして、図３（ａ）に示すように、吸入口７ａは工具回転方向の前方側に拡径、排出口７ｂは工具回転方向の後方側に拡径することがより好ましい。このような拡径を行うことにより、空気の吸入および排出がしやすくなり、導入流路７を流れる空気の量が増大すると共に風力が増幅される。また、拡径率は、前記角度αおよび工具本体部２の外径によって異なるが、例えば、角度０＜α≦６０°、工具本体部２の外径２００ｍｍ程度の場合、流路径ｄ1の２倍以下が好ましい。拡径率が２倍を超えると、外周面５および側面６ｂに導入流路７を形成する位置を確保し難くなる。
【００３６】
（供給流路）
供給流路８は、図２（ａ）、（ｂ）、図４（ａ）に示すように、溝部６の底面６ａの周方向に所定間隔で形成される取入口８ａを有すると共に、先端面２ｂの周方向に所定間隔で形成される吹出口８ｂを有し、取入口８ａと吹出口８ｂとを連通して形成される。そして、吹出口８ｂが、取入口８ａに対して径方向（直線Ｌ４上）に、または、軸線中心と取入口８ａの中心を通る直線Ｌ４より工具回転方向に対して後方側に形成されている。その結果、工具本体部２が回転した際、導入流路７から排出される空気と共に、取入口８ａから吸入される空気が供給流路８に取り入れられ、吹出口８ｂから先端面２ｂに空気が吹き出される。このとき、供給流路８を流れる空気は、風力が増幅されると共に、工具本体部２を冷却する。
【００３７】
ここで、吹出口８ｂの好ましい形成位置は、以下の２つの角度β、γで定義される。
角度βは、吹出口８ｂと取入口８ａの中心を通る直線Ｌ３と、取入口８ａの中心を通る軸線と平行な直線Ｌ５とが、工具回転方向に対して後方側になす角度で、工具回転方向に対して後方側をプラス角度としたとき、角度βは０≦β≦４５°が好ましい。ここで、角度βがマイナス角度（０°未満）であると吹出口８ｂが直線Ｌ４より工具回転方向に対して前方側に位置することとなり、導入流路７から排出された空気を取り入れ難くなる。また、角度βが４５°を超えると、取入口８ａ、吹出口８ｂのサイズが大きくなり、溝部６の底面６ａおよび先端面２ｂに供給流路８（取入口８ａおよび吹出口８ｂ）を形成する位置を確保し難くなる。なお、角度βが０°は、軸線平行断面において、吹出口８ｂが取入口８ａに対して垂直方向に位置することを意味する。
【００３８】
角度γは、吹出口８ｂと取入口８ａの中心を通る直線Ｌ３と、軸線中心と取入口８ａの中心を通る直線Ｌ４とが、工具回転方向側になす角度で、工具回転方向側をプラス角度としたとき、０≦γ≦１８０°となる。角度γがマイナス角度（０°未満）であると、吹出口８ｂが直線Ｌ４より工具回転方向に対して前方側に位置することとなり、導入流路７から排出された空気を取り入れ難くなる。また、角度γは、取入口８ａより吹出口８ｂが外周側に配置される、９０＜γ≦１８０°が好ましい。取入口８ａより吹出口８ｂが外周側に配置されると、工具回転方向に沿って内側から外側に空気を吹き出す流路となり、後記する羽根部９にスムーズに空気あるいは切削液（潤滑液、冷却液）を吹き出すことができる。
【００３９】
取入口８ａの底面６ａの周方向における所定間隔は、軸線中心と、取入口８ａ、８ａとがなす角度θ2で設定され、工具本体部２の外径によって異なるが、例えば、外径２００ｍｍ程度の場合、１０≦θ2≦４５°が好ましい。また吹出口８ｂの先端面２ｂ（図４（ａ）参照）の周方向における所定間隔も、軸線中心と、吹出口８ｂ、８ｂとがなす角度で設定され、前記角度θ2と同一となる。さらに、吹出口８ｂの数が、後記する羽根部９（切削部３）の枚数より少ない場合には空気の吹出量が不足となるため、同数以上となるように角度θ2が設定される。角度θ2が１０°未満であると底面６ａおよび先端面２ｂに供給流路８（取入口８ａおよび吹出口８ｂ）を形成する位置を確保し難くなる。また、角度θ2が４５°を超えると供給流路８に取り入れられる空気量が減少しやすくなる。また、取入口８ａは、底面６ａの外周近傍、すなわち、溝部６の側面６ｂに接する位置に形成されるのがより好ましい。このような位置に取入口８ａが形成されることにより、導入流路７の排出口７ｂから排出される空気をより一層取り込みやすくなる。
【００４０】
供給流路８の流路径ｄ2（図３（ｂ）参照）は、工具本体部２の外径によって異なるが、例えば、外径２００ｍｍ程度の場合、８〜１５ｍｍが好ましい。流路径ｄ2が８ｍｍ未満であると供給流路８に空気を取り込み難くなり、１５ｍｍを超えると溝部６の底面６ａないし工具本体部２の先端面２ｂに供給流路８を形成する位置を確保し難くなる。ここで、流路径ｄ2は、楕円を含む円形状の貫通孔の最長の孔径を意味する。なお、図２（ａ）、（ｂ）では、供給流路８は直線路で形成されているが、曲線路であってもよい。
【００４１】
供給流路８は、取入口８ａおよび吹出口８ｂの少なくとも一方で拡径することが好ましい。そして、図３（ｂ）に示すように、取入口８ａは工具回転方向の前方側に拡径、吹出口８ｂは工具回転方向の後方側に拡径することがより好ましい。このような拡径を行うことにより、導入流路７から排出された空気の取入および吹出がしやすくなり、供給流路８を流れる空気の量が増大すると共に風力が増幅される。また、拡径率は、前記角度β、γおよび工具本体部２の外径によって異なるが、１０≦β≦４５°、９０＜γ≦１８０°、外径２００ｍｍ程度の場合、流路径ｄ2の２倍以下が好ましい。拡径率が２倍を超えると、底面６ａないし先端面２ｂに供給流路８を形成する位置を確保し難くなる。
【００４２】
導入流路７および供給流路８の配置は、図２（ａ）に示すように、導入流路７から供給流路８に空気がスムーズに流れるように、溝部６の側面６ｂに形成される排出口７ｂの所定間隔（前記の角度θ1）、導入流路７の角度αおよび溝部６の底面６ａに形成される取入口８ａの所定間隔（前記の角度θ2）を調整することにより決定される。なお、排出口７ｂから排出された空気が直ぐに取入口８ａに入るように、排出口７ｂと取入口８ａとが対面するように略同一半径方向に形成する配置が好ましい。
【００４３】
（羽根部）
羽根部９は、図１（ｂ）、図４（ａ）に示すように、供給流路８の吹出口８ｂの間で、先端面２ｂの中央から外周に向かって放射状に、かつ先端面２ｂから下方に突出して形成されるものである。そして、羽根部９の外周側には切削部３が着脱自在に設けられている。このような羽根部９を備えることにより、ワークと先端面２ｂとの間に放射状の吹出流路が形成されることとなり、吹出口８ｂから吹き出される風力の増幅された空気は、吹出流路（羽根部９）に沿って切削部３に集中的に吹き出される。また、羽根部９の枚数は、前記吹出口８ｂの個数と同数であることが好ましいが、切削部３への空気の集中的な吹出が可能であれば、吹出口８ｂの個数より少なくてもよい。その結果、ワークの加工面が冷却され、切削加工の際に発生する熱を抑制し、ワーク加工面の熱膨張による歪および切削部３の磨耗が防止されると共に、切削加工によって発生する切屑が工具本体部２の外側に吹き飛ばされ、切屑当たり、切屑絡み、切屑巻込み等の発生が防止される。また、空気の流れと同様に、切削液を使用した場合においても、溝部６から供給流路８および羽根部９を介して適切に切削部３に供給される。
【００４４】
また、羽根部９においては、工具本体部２の回転によって、工具本体部２（先端面２ｂ）の外径方向に空気を吹き出すが、羽根部９の正面では吸い込みとなる。羽根部９の端面とワークとの隙間（後記する切削刃の突出量）が１〜２ｍｍに設定されているため、ワーク切削中はワーク側からの吸込ができず、先端面２ｂの吹出口８ｂからの吸込が発生し、取入口８ａから取り入れられた空気の吹出口８ｂからの吹出を容易にする。したがって、羽根部９の高さｈ（図２（ｂ）参照）は、後記する切削部３の切削刃の突出量との合計で、ワークと先端面２ｂとの間の隙間Ｓ（図１（ａ）参照）の高さを決定するもので、３〜１５ｍｍが好ましい。高さｈが３ｍｍ未満であると、吸込量が減少すると共に、吹出流路も狭くなるため、供給流路８への空気の逆流が生じやすく、切削部３への空気の吹き出しがスムーズでなくなる恐れがある。高さｈが１５ｍｍを超えると、吸込量は増大するが、吹出流路が縦広幅となり、吹出流路内で空気が拡散し、切削部３への空気の集中的な吹き出しが阻害され、切削部３に当たる空気の風力が低くなりやすい。
【００４５】
羽根部９は、先端面２ｂの中央から外周に向かって、工具回転方向の前方側に湾曲した形状が好ましい。羽根部９を湾曲させることにより、吹出口８ｂから吹き出る空気が切削部３に集中的に供給されやすくなり、切削部３に当たる空気の風力が増幅される。
【００４６】
＜切削部＞
図１（ｂ）に示すように、切削部３は、工具本体部２の先端面２ｂ側の外周面５に所定間隔に配置されるもので、前記羽根部９の外周側に配置される。切削部３の配置方法としては、例えば、先端面２ｂ側の外周面５（羽根部９の外周側）に所定の切欠部２ｃを設け、その切欠部２ｃに切削部３をネジ止め等で固定する方法が挙げられる。
【００４７】
切削部３は、図示しないが、切削刃と、切削刃をワークと当接する方向に数ｍｍ突出させて固定するカートリッジとを備える。そして、切削刃は、耐久性を考慮して、例えば超硬製のものを使用することが好ましく、また、カートリッジは、ワーク切削時に発生する衝撃を考慮して鋼材とする。また、工具本体部２への固定を考慮して、工具本体部２と同材質の、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金製のものを使用してもよい。
【００４８】
次に、本発明の切削方法について、図１（ａ）、図７を参照して説明する。
本発明は、切削工具１を用いて板状のワークＷの表面を切削する切削方法であって、以下の３つのステップを含むものである。
【００４９】
ここでは、切削工具１が装着される工作機械として、図７に示す、ワークＷを載置するテーブル２４と、テーブル２４を長手方向に往復移動させるテーブル移動機構部２７が設けられる凹陥部２６を有するベッド２３と、ベッド２３の上部側に門形状を形成するように配置される工具移動機構部２２と、工具移動機構部２２に併設され切削工具１が装着される回転駆動部２１とを備え、工具移動機構部２２が、工具本体部２を昇降移動させる昇降機構部２２ａと、工具本体部２をテーブル２４の移動方向と直交する方向に往復移動させる往復機構部２２ｂとからなる工作機械２０を例に挙げて、本発明の切削方法を説明する。
【００５０】
（第1ステップ）
治具Ｊの一端を切削工具１（工具本体部２）の装着部４の上面に設けられたキー溝に嵌合し、治具Ｊの他端を工作機械２０の回転駆動部２１に装着することによって、工作機械２０の回転軸２１ａに工具本体部２を装着する。
【００５１】
（第２ステップ）
工作機械２０の往復機構部２２ｂを駆動し、回転軸２１ａに装着された工具本体部２を、工作機械２０のテーブル２４に載置されたワークＷの上に移動させる。そして、工作機械２０の昇降機構部２２ａを駆動して、工具本体部２の切削部３がワークＷの表面と当接するまで、工具本体部２を降下させる。
【００５２】
（第３ステップ）
工作機械２０の回転駆動部２１を駆動して回転軸２１ａを回転させ、工具本体部２を軸線周りに回転させる。この工具本体部２の回転により、工具本体部２の先端面２ｂに配置される切削部３によってワークＷの表面が切削加工される。
【００５３】
そして、図２（ａ）、図４（ａ）に示すように、工具本体部２の回転によって、工具本体部２の導入流路７の吸入口７ａから空気が吸入され、吸入された空気は、導入流路７の排出口７ｂから溝部６に排出される。排出された空気は、溝部６に形成され工具回転方向の後方側に形成される取入口８ａから吸入される空気の供給流路８への取込を容易にし、取入口８ａから吸入される空気と共に供給流路８に取り入れられる。取り入れられた空気は、供給流路８の吹出口８ｂからワークＷと対面する先端面２ｂおよび羽根部９側に吹き出される。このとき、羽根部９の回転によって発生する吸込力によって、吹出口８ｂからの吹出が容易となる。そして、このような導入流路７および供給流路８を空気が流れることにより、空気の流速（風力）が増幅されると共に、ワークＷの加工部分および工具本体部２も冷却される。
【００５４】
また、図４（ａ）に示すように、吹出口８ｂから吹き出された、風力が増幅された空気は、先端面２ｂに放射状に形成される羽根部９に沿って、羽根部９の外周側に配置される切削部３に集中的に吹き出される。それにより、ワークＷの加工面が冷却され、切削加工の際に発生する熱が減少する。その結果、ワーク加工面の熱膨張による歪および切削部の磨耗が防止される。また、切削加工によって発生する切屑を工具本体部２の外側に吹き飛ばし、吹き飛ばされた切屑は、工作機械２０（ベッド２３）の凹陥部２６の長手方向両側部に形成される側溝２５に排出され、ワークＷの表面上の切屑がなくなる。その結果、切屑当たり、切屑絡み、切屑巻込み等が防止される。
【００５５】
また、空気が先端面２ｂの内側から外周方向（切削部３）に吹き出されるため、工具本体部２が遠心力とは逆方向（軸線中心）に押されることとなる。それにより、工具本体部２の動バランスが良好となり、ワーク加工面のビビリ、切削工具の欠け等が発生せず、かつ、工作機械２０の回転軸２１ａに悪影響を与えることがない。
【００５６】
次に、ワークＷの形状に応じて、往復機構部２２ｂの駆動により工具本体部２を水平方向に所定の距離だけ移動する。または、テーブル移動機構部２７の駆動により、テーブル２４を所定の距離だけ移動して、ワークＷを水平方向に移動する。さらに、工具本体部２の移動、ワークＷの移動を連続して行ってもよい。それにより、ワークＷの表面全体が切削加工される。
【００５７】
また、本発明の切削方法は、図２（ａ）、図４（ａ）に示すように、前記第３ステップにおいて、工具本体部２の溝部６に切削液を供給しながら、工具本体部２を軸線周りに回転させる切削方法が好ましい。ここで、図２（ａ）では切削液の記載は省略したが、切削液は、導入流路７の排出口７ｂから溝部６に排出された空気および取入口８ａから吸入された空気と共に、供給流路８に取り入れられる。取り入れられた空気および切削液は、吹出口８ｂから先端面２ｂに吹き出される。それにより、工具本体部２がより一層冷却される。また、切削液の温度上昇も減少し、切削液の劣化を防ぐことができる。
【００５８】
そして、吹き出された空気および切削液は、羽根部９に沿って、羽根部９の外周側に配置される切削部３に集中的に吹き出される。それにより、ワーク加工面の冷却効果が増すため、ワーク加工面の熱膨張による歪および切削部の磨耗がより一層防止される。また、切屑に切削液が付着し、その重量が増加するため、工具本体部の外側への切屑の飛散速度が増加し、切屑当たり、切屑絡み、切屑巻込み等がより一層防止される。さらに、空気および切削液が工具本体部２の内側から外周方向（切削部３）に吹き出されるため、工具本体部２を軸線中心に押す力も増加し、工具本体部２の動バランスがより一層良好となる。
【実施例】
【００５９】
次に、本発明の実施例について説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
（実施例）
図１（ａ）、（ｂ）、図２（ａ）、（ｂ）に示す切削工具１を図７に示す工作機械２０に装着し、ワーク（８００×８００×８ｍｍのアルミニウム合金製板）の切削加工を行った。その際、切削工具１の回転の際に発生する風速を測定し、工具本体部２およびワーク加工面の冷却効果、切屑の飛散効果を確認した。
【００６０】
なお、風速測定は、工具本体部２の外周から外側に１０〜３０ｍｍ離れた位置に風速測定器（株式会社佐藤計量器製作所製、ベーン式風速計ＳＫ−９３Ｆ）を置き、ワークと切削工具１の先端面２ｂとの間の隙間Ｓを約１２ｍｍ〔（羽根部９の高さ１０ｍｍ）＋（切削刃の突出量約２ｍｍ）〕に設定し、切削工具１の回転数を４００ないし２０００ｒｐｍの間の１３条件に変化させた際の風速を測定した。その結果を表１に示す。また、切削工具１の各構成の寸法は以下のとおりとした。
【００６１】
＜工具本体部＞
アルミニウム合金からなる外径２０２ｍｍ、高さ３０ｍｍの円盤体で構成し、その外周に傾斜角度４５°の傾斜面５ａを形成した。
（溝部）
外周径１４０ｍｍ、幅２０ｍｍの円環状の溝部とした。
（導入流路）
外周面５の傾斜面５ａを周方向に角度θ1＝３０°で１２等分した位置に外径１０ｍｍの吸入口７ａを形成した。そして、排出口７ｂと吸入口７ａの中心を通る直線Ｌ１と、軸線中心と排出口７ｂの中心を通る直線Ｌ２とがなす角度α＝４０°となるように、溝部６の側面６ｂを周方向に角度θ1＝３０°で１２等分した位置に外径１０ｍｍの排出口７ｂを形成した。
【００６２】
（供給流路）
溝部６の底面６ａを周方向に角度θ2＝６０°で６等分した位置に外径１２ｍｍの取入口８ａを形成した。そして、吹出口８ｂと取入口８ａの中心を通る直線Ｌ３と、取入口８ａの中心を通る軸線と平行な直線Ｌ５とがなす角度β＝４５°、また、直線Ｌ３と、軸線中心と取入口８ａの中心を通る直線Ｌ４とがなす角度γ＝９０°となるように、工具本体部２の先端面２ｂを周方向に角度θ2＝６０°で６等分した位置に外径１２ｍｍの吹出口８ｂを形成した。
（羽根部）
先端面２ｂの各吹出口８ｂの間に、高さｈ＝１０ｍｍで、工具回転方向の前方側に湾曲して６本形成した。
＜切削部＞
カートリッジ下面（羽根部９の下面）から超硬製の切削刃が約１ｍｍ突出する構成とした。
【００６３】
（比較例）
工具本体部が溝部、導入流路、供給流路および羽根部を備えていない、図８に示すような切削工具３０を用いて、前記実施例と同様に風速を測定した。その結果を表１に示す。なお、工具本体部３１は、アルミニウム合金からなる外径２０２ｍｍ、高さ３０ｍｍの円盤体で構成し、その外周に傾斜角度４５°の傾斜面を形成した。また、切削部３２は実施例１と同様とし、ワークと切削工具３０の先端面３１ｂとの間の隙間Ｓは約１２ｍｍとした。
【００６４】
【表１】
2006281378.tif 000003
【００６５】
表１の結果から、実施例の切削工具１は、比較例の切削工具３０と比べて、風速が約５倍に増加した。したがって、実施例の切削工具１は、比較例の切削工具３０と比べて、工具本体部２およびワーク加工面の冷却効果、切屑の飛散効果が優れていることが確認された。また、実施例の切削工具１において、導入流路７を設けない場合についても風速を測定したが、比較例と比べて風速が増加するようなことはなかった。
【００６６】
なお、本発明では、例えば、以下の構成であっても構わないものである。
図２（ｂ）に示すように、基端面２ａ側の外周面５が、先端面２ｂから基端面２ａの方向となる上方に向かって縮径するように傾斜した傾斜面５ａを有し、導入流路７の吸入口７ａを傾斜面５ａに形成したものが好ましい。傾斜面５ａに吸入口７ａを形成することにより、吸入口７ａの開口面積が増大し、空気を吸入しやすくなり、導入流路７を流れる空気量が増大すると共に風力が増幅される。図４（ｂ）に示すように、羽根部９は、先端面２ｂの中央から外周に向かって直線路で形成される構成であってもよい。
【００６７】
図１（ａ）〜図４（ｂ）示す本発明の切削工具１では、導入流路７が外周面５から溝部６の側面６ｂまで貫通する貫通孔で形成される例を示しているが、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、本発明は、上方（基端面２ａ側）が開口される貫通溝で構成される導入流路１０を備える切削工具１ｂであってもよい。
なお、図６ではすでに説明した構成は同じ符号を付して説明を省略する。図６に示すように、この切削工具１ｂは、吸入口１０ａが、軸線中心と排出口１０ｂの中心を通る直線より工具回転方向に対して前方側に形成されるもの以外に、図示しないが、吸入口１０ａが排出口１０ｂに対して径方向に形成されるものも含まれる。
【００６８】
図６（ｃ）に示すように、導入流路１０は、基端面２ａ側から先端面２ｂ側に向かって工具回転方向の前方に傾斜する方向に形成されていることが好ましい。また、導入流路１０は、吸入口１０ａおよび排出口１０ｂの少なくとも一方で拡径することが好ましく、吸入口１０ａが工具回転方向の前方側に拡径、排出口１０ｂが工具回転方向の後方側に拡径することがより好ましい（図３の吸入口７ａおよび排出口７ｂ参照）。このような導入流路１０により、吸入口１０ａからの空気の吸入および排出口１０ｂからの空気の排出が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】（ａ）は本発明に係る切削工具の上方側（基端面側）から見た一部破断斜視図、（ｂ）は下方側（先端面側）から見た斜視図である。
【図２】（ａ）は本発明に係る切削工具の平面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】（ａ）は図１の切削工具の導入流路の変形例の軸線直交方向の断面図、（ｂ）は供給流路の変形例の軸線平行方向の断面図である。
【図４】（ａ）は本発明に係る切削工具の底面図、（ｂ）は他の切削工具の底面図である。
【図５】本発明に係る他の切削工具の一部平面図である。
【図６】（ａ）は本発明に係る他の切削工具の平面図、（ｂ）は（ａ）の切削工具の導入流路の斜視図、（ｃ）は導入流路の軸線平行方向の端面図である。
【図７】切削工具を装着する工作機械の概略を示す斜視図である。
【図８】従来の切削工具の斜視図である。
【符号の説明】
【００７０】
１、１ａ、１ｂ  切削工具
２      工具本体部
２ａ    基端面
２ｂ    先端面
３      切削部
４      装着部
５      外周面
５ａ    傾斜面
６      溝部
６ａ    底面
６ｂ    側面
７      導入流路
７ａ    吸入口
７ｂ    排出口
８      供給流路
８ａ    取入口
８ｂ    吹出口
９      羽根部
【図１】
2006281378.tif 000004
【図２】
2006281378.tif 000005
【図３】
2006281378.tif 000006
【図４】
2006281378.tif 000007
【図５】
2006281378.tif 000008
【図６】
2006281378.tif 000009
【図７】
2006281378.tif 000010
【図８】
2006281378.tif 000011