(57)【要約】【課題】超硬合金からなる工具保持具と切刃を備えた切刃部材とからなる切削工具であって切刃部材のインサート取付座などが壊れた場合であっても切刃部材を容易に交換することができ工数低減を可能とすることである。【解決手段】超硬合金からなる工具保持具であり、該工具保持具は切刃部材が着脱自在に装着される側の端面にいんろう部が形成され、該いんろう部の奥には軸心方向に切刃部材又はアダプターボルト部材とを螺合するための雌ねじ部を備えていることを特徴とする工具保持具であり、上記工具保持具に着脱自在に装着される切刃部材、切削工具である。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超硬合金からなる工具保持具であり、該工具保持具は切刃部材が着脱自在に装着される側の端面にいんろう部が形成され、該いんろう部の奥には軸心方向に切刃部材又はアダプターボルト部材とを螺合するための雌ねじ部を備えていることを特徴とする工具保持具。
【請求項２】
請求項１記載の工具保持具において、該工具保持具に形成された雌ねじ部の入口側には該雌ねじ部の導入部に位置するねじ山に面取り部が形成されていることを特徴とする工具保持具。
【請求項３】
請求項１記載の工具保持具において、該工具保持具に形成された雌ねじ部の入口部を雌ねじの山角度よりも小さい角度で軸心方向に面取り部が形成されていることを特徴とする工具保持具。
【請求項４】
請求項３記載の工具保持具において、該雌ねじ内径ｄ２は、雌ねじの基準内径をＤ２とした時、１．０２５×Ｄ２≦ｄ２≦１．０６×Ｄ２としたことを特徴とする工具保持具。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれかに記載の工具保持具に着脱自在に装着される切刃部材であって、該切刃部材は、一端側にインサートを保持する基体部を、他端側に該いんろう部に装入される円柱状突出部と該円柱状突出部の端部から該工具保持具と螺合するための雄ねじ部とを有し、該円柱状突出部と該雄ねじ部との接続部にはねじ山ピッチ長さをＦとした時、軸心方向に１Ｆから２Ｆの長さを有し、該雄ねじ部のねじ径より小さい径を有する円柱状軸部を備えていることを特徴とする切刃部材。
【請求項６】
請求項５記載の切刃部材において、該切刃部材は合金鋼から構成されていることを特徴とする切刃部材。
【請求項７】
請求項１乃至４いずれかに記載に記載の工具保持具と該工具保持具のいんろう部に装入される円柱状突出部を備え、該円柱状突出部の端部から該工具保持具と螺合するための雄ねじ部とを有する切刃部材とが着脱可能に結合された構成からなり該工具保持具の雌ねじ部には該雌ねじ部の入口側であって雌ねじのねじ山の導入部の１〜２山は該切刃部材の該雄ねじ部と螺合していない領域が設けられていることを特徴とする切削工具。
【請求項８】
請求項１乃至４いずれかに記載の工具保持具に着脱自在に装着されるアダプターボルト部材と該アダプターボルト部材に連なる切刃部材とから構成される切削工具であって、該切削工具の該切刃部材は超硬合金からなり軸心方向の一端面から該軸心方向にいんろう部と該いんろう部の端部から該軸心方向に形成された雌ねじ部を有し、該アダプターボルト部材は合金鋼からなり、円柱状基体部の軸心方向の両端部から該軸心方向に形成された雄ねじ部を有し、該アダプターボルト部材の一方の雄ねじ部と該工具保持具の雌ねじ部との螺合と該アダプターボルト部材の他方の雄ねじ部と該切刃部材の雌ねじ部との螺合と該アダプターボルト部材の円柱状基体部が該工具保持具のいんろう部と形成する嵌合部及び該切刃部材のいんろう部と形成する嵌合部とにより該工具保持具と切刃部材とアダプターボルト部材とが着脱自在に一体化されていることを特徴とする切削工具。
【請求項９】
請求項８記載の切削工具において、該工具保持具及び該切刃部材の雌ねじ部のねじ山の導入部から１から３山は該アダプターボルト部材の雄ねじ部と螺合していない領域が設けられていることを特徴とする切削工具。
【請求項１０】
請求項８又は９記載の切削工具において、該切削工具に装着されるアダプターボルト部材は該円柱状基体部に軸心方向と直交する方向に突出する突出部を備えていることを特徴とする切削工具。
【請求項１１】
請求項８乃至１０いずれかに記載の切削工具において、該切削工具に装着されるアダプターボルト部材は該円柱状基体部と雄ねじ部との接続部にはねじ山ピッチ長さをＦとした時に、軸心方向に２Ｆから３Ｆの長さを有し、該雄ねじ部のねじ径より小さい径を有する円柱状軸部を備えていることを特徴とする切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超硬合金製工具保持具その先端に着脱自在に装着される切刃部材及び工具保持具の先端に切刃部材が螺合によって結合された切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
切刃部材交換式の切削工具については、従来から種々の構成が提案されている。例えば以下の特許文献が提案されている。特許文献１は、超硬合金製の工具保持具（シャンク部）と鋼製のチップホルダー部（切刃部材）とをろう付けで接合したエンドミルが開示されている。特許文献２は、工具保持具とヘッド（切刃）部材とのいずれか一方に凸部を他方に凹部を設けこの凹部にねじ部材を収納してこのねじ部材に該凸部をねじ込むと共にこのねじ部材の緩み止めはシャンクの軸心と直交する方向からねじ込んだボルトにより行う構成とすることが記載されている。特許文献３は、切削刃ホルダーに設けた円錐状取付け部をシャンク端部に形成した円錐状凹部とを嵌合させ、更に円錐状取付け部に設けたねじ孔にシャンクの軸中心部を貫通する貫通孔を介して挿入した引張ボルトを螺合させる構成としたヘッド交換式切削ホルダーが記載されている。特許文献４は、エンドミルのシャンクとエンドミルホルダーとを焼き嵌めと螺合とにより結合したシャンク一体型エンドミルが記載されている。特許文献５は、工具ホルダーと螺合するために雄ねじが形成された切削用インサートが記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１４２５号公報（明細書第２頁〜第３頁図１）
【特許文献２】特開平５−５０３０５号公報（明細書第２頁〜第３頁図１図３）
【特許文献３】特開平６−１７０６１５号公報（明細書第１頁〜第２頁図１）
【特許文献４】特開２０００−１９０１１８号公報（明細書第３頁図５）
【特許文献５】特開２００２−１０３１３０号公報（明細書第３頁図１図２図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の第１の目的は、超硬合金からなる工具保持具と切刃を備えた切刃部材とからなる切削工具であって切刃部材のインサート取付座などが壊れた場合であっても切刃部材を容易に交換することができ工数低減を可能とすることである。第２の目的は、工具保持具と切刃部材とアダプターボルト部材とを夫々螺合した部分には切削加工時の振動等により超硬合金からなる雌ねじ部に欠けが発生しやすくなるという不具合を防止するための構成を提供することである。第３の目的は、工具保持具と切刃部材とアダプターボルト部材との夫々の結合力が安定した切削工具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明は、超硬合金からなる工具保持具であり、該工具保持具は切刃部材が着脱自在に装着される側の端面にいんろう部が形成され、該いんろう部の奥には軸心方向に切刃部材又はアダプターボルト部材とを螺合するための雌ねじ部を備えていることを特徴とする工具保持具である。第２の発明は、上記工具保持具に着脱自在に装着される切刃部材であって、該切刃部材は、一端側にインサートを保持する基体部を、他端側に該いんろう部に装入される円柱状突出部と該円柱状突出部の端部から該工具保持具と螺合するための雄ねじ部とを有し、該円柱状突出部と該雄ねじ部との接続部にはねじ山ピッチ長さをＦとした時、軸心方向に１Ｆから２Ｆの長さを有し、該雄ねじ部のねじ径より小さい径を有する円柱状軸部を備えていることを特徴とする切刃部材である。第３の発明は、該工具保持具のいんろう部に装入される円柱状突出部を備え該円柱状突出部の端部から該工具保持具と螺合するための雄ねじ部とを有する切刃部材とが着脱可能に結合された構成からなり該工具保持具の雌ねじ部には該雌ねじ部の入口側であって雌ねじのねじ山の導入部の１〜２山は該切刃部材の該雄ねじ部と螺合していない領域が設けられていることを特徴とする切削工具である。第４の発明は、雌ねじ部を有する該工具保持具と雌ねじ部を有する切刃部材とが夫々いんろう部に装入される円柱状突出部を備え該円柱状突出部の端部から該工具保持具及び切刃部材と螺合するための雄ねじ部を有するアダプターボルト部材とによって着脱可能に結合された構成からなり該工具保持具及び該切刃部材の雌ねじ部のねじ山の導入部から１から３山は該アダプターボルト部材の雄ねじ部と螺合していない領域が設けられていることを特徴とする切削工具である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、第１に超硬合金からなる工具保持具と切刃を備えた切刃部材とからなる切削工具、第２に超硬合金からなる工具保持具と切刃部材とアダプターボルト部材とからなる切削工具であって何れの切削工具においても切刃部材のインサート取付座が壊れた場合には切刃部材を容易に交換することができ工数低減を可能とすることができ、該工具保持具と切刃部材又はアダプターボルト部材とを螺合した部分には切削加工時の振動等により超硬合金からなる雌ねじ部に欠けが発生しやすくなるという不具合を防止し、工具保持具と切刃部材とアダプターボルト部材との夫々の結合力が安定した切削工具を提供することできた。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１〜図４は本発明第１の実施形態である工具保持具の一例を示しＷＣ−Ｃｏ系の超硬合金、例えばＪＩＳＶ４０相当材から製作されている。工具保持具１は外径Ｄ１のシャンク径を有する細長い円柱形状をなす。工具保持具１の軸心Ａ−Ａ方向の一端面３には軸心Ａ−Ａ方向に伸びる円筒形状のいんろう部４が形成されている。端面３は軸心Ａ−Ａ方向と直交するように形成されている。いんろう部４とこのいんろう部４から軸心Ａ−Ａ奥方向に伸びる雌ねじ部６とが形成されている。これらいんろう部４と雌ねじ部６の中心軸は工具保持具１の軸心Ａ−Ａと一致させる。雌ねじ部６のねじ種は一般に用いられているメートルねじインチねじ等を用いることができる。工具保持具１に形成したいんろう部４の詳細な構成を図２に示す。図２より、いんろう部４の内径ｄ１は雌ねじ部６のねじ内径ｄ２より若干大きくなるように形成する。また雌ねじ部６には５〜１０山のねじ山を形成する。本発明では雌ねじ部６のねじ山の導入部において欠けの発生を防止する為、第１の手段としていんろう部４の一端部に続く雌ねじ部６の入口側であって雌ねじ部６が開始する導入部に位置するねじ山に面取り部７を形成している。この面取り部７は図３に示すようにねじ山の導入部をこのねじ山の進行方向に若干の長さに渡り面取りを行ってねじ山の進行方向に緩やかな平面または曲面状の上り傾斜面から構成される。この面取り部７の傾斜角度θは図４に示すように面取り部７の起点８の雌ねじ部６の接線に対して３０度〜９０度にするとよい。
第２の手段として雌ねじ部６の入口部を雌ねじの山角度よりも小さい角度で軸心方向に面取り処理を施しても良い。本発明第２の実施形態である図１０、１１に示す様に雌ねじ部６の入口には軸心方向に面取り部２１を形成し面取り部２１の軸心方向との傾斜角度αは１５度〜５０度にするとよい。図１２に示す様にαが５０度を超えて大きい場合には雌ねじ部６のねじ山の導入部において欠けの発生が起こりやすいという不具合がある。またｄ２値をＪＩＳ−Ｂ０２０５にある雌ねじ基準内径Ｄ２に対して１．０２５×Ｄ２≦ｄ２≦１．０６×Ｄ２の範囲とすることが好ましい。ｄ２値が１．０２５×Ｄ２未満の場合は工具に振動が生じ振れの発生により短寿命になるという不都合があり好ましくない。また１．０６×Ｄ２を超えて大きい場合は雄ねじ山の先端が潰れ易いという不都合があり好ましくない。
【０００８】
本発明の工具保持具１は、第１工程として、ＷＣ−Ｃｏ等からなる超硬合金製粉末をプレス成形等により図５に示すような工具保持具１の素材であるシャンク素材９を形成する。シャンク素材９はその軸心Ａ−Ａ方向の端面３から第１の円筒状内径部１０と第２の円筒状内径部１１とが形成されている。第２工程として、シャンク素材９を約８００℃で仮焼結して冷却した後、第２の円筒状内径部１１に雌ねじ部６を形成しこの雌ねじ部６の導入部に位置するねじ山に図２に示すような面取り部７又は図１０に示すような軸心方向の面取り部２１を形成する。更に、第１の円筒状内径部１０のいんろう部内周面５を機械加工する。第３工程として、シャンク素材９を約１４００℃で本焼結して冷却した後第１の円筒状内径部１０のいんろう部内周面５とその端面３の部分の仕上げ加工を行うことにより図１又は図１０に示す工具保持具１を作成することができる。
【０００９】
本発明の切削工具は工具保持具１と雄ねじ部を備えた切刃部材１２とを螺合する。工具保持具１は超硬合金によって構成する。切刃部材１２はＳＣＭ４４０、ＳＫＤ６１等の合金鋼によって構成し切刃部材１２には超硬合金製のインサートを所定数程ねじ止め手段などにより装着した構成にする。図６、図７より切刃部材１２はその一端部に切刃となるインサート１３が装着されるインサート座１４を有すると共に軸心Ａ−Ａ方向の他端面１５には軸心Ａ−Ａ方向に突出し外径ｄ３を有する円柱状突出部１６とこの円柱状突出部１６の端部から軸心Ａ−Ａ方向に長さＬ１ほど突出する突出部を備えている。この突出部のうち長さＰ１については雄ねじ部１７が形成されている。円柱状突出部１６の端部から雄ねじ部１７の間には長さＰ２の雄ねじが形成されていない外径ｄの円柱状軸部１８が設けられている。軸心Ａ−Ａ方向の長さＰ２は、図７より雌ねじ部６の断面方向からみてねじ山の１〜２山程度に相当する長さにするとよい。円柱状軸部１８の外径ｄは雄ねじ部１７のねじ径より小さくし雌ねじ６と雄ねじ部１７とを螺合したとき円柱状軸部１８は雌ねじ部６のねじ山に接触しないようにする。これら円柱状突出部１６雄ねじ部１７円柱状軸部１８の軸心は同一になるようにし雌ねじ６と雄ねじ部１７とを螺合したときには工具保持具１の軸心Ａ−Ａと一致させるようにする。図６において、切刃部材１２に形成した平坦部２０があり工具保持具１と切刃部材１２とを螺合するときに締付け工具を用いて切刃部材１２を回転させるために利用される。雄ねじ部１７のねじ種は、工具保持具１に形成した雌ねじ６と螺合するために一般に使用されているメートルねじまたはインチねじを用いる。本発明の切削工具は、図７より工具保持具１に形成した雌ねじ６と切刃部材１２に形成した雄ねじ１７とを螺合したときこれら雌ねじ６と雄ねじ１７とは雌ねじ部６のねじ山の少なくとも５山以上が雄ねじ部１７と螺合させて、ねじ結合の強度を保持させるようにする。雌ねじ６と雄ねじ１７とが螺合したとき工具保持具１のいんろう部５と切刃部材１２の円柱状突出部１６とは図７より嵌合部１９を形成している。嵌合部１９は工具保持具１と切刃部材１２とを螺合したときに両者を軸心Ａ−Ａ方向に精度の高い芯合せを行う作用を発揮する。この精度の高い芯合せを行うためにはいんろう部４の内径ｄ１と円柱状突出部１６の外径ｄ３との寸法差は２〜２０μｍ程度に設定する。雌ねじ６と雄ねじ１７との螺合は切削加工時に切削工具の回転方向がこれらのねじを締める方向となる締り勝手になるようにする。
【００１０】
工具保持具１と切刃部材１２とが螺合されると上記した嵌合部１９が形成され、かつ、工具保持具１の端面３と切刃部材１２の端面１５とが密着した状態で工具保持具１と切刃部材１２とが着脱可能に強固に一体化される。このためには、工具保持具１と切刃部材１２とが螺合され端部３と端部１５とが密着したとき雄ねじ部１７の軸心Ａ−Ａ方向の端部には若干の空間部３９が形成されるように雌ねじ部６の軸心Ａ−Ａ方向の長さを適切に設定する。また、上記した嵌合部１９が形成されかつ工具保持具１の端面３と切刃部材１２の端面１５とが密着した状態では端面３に作用する切削力が低減され端面３の外縁部が殆ど損耗せずその結果切刃部材１２の取付け精度を高いレベルに維持することができる。円柱状突出部１６は円筒状に限らず例えば円錐台状等他の形状でもよい。また工具保持具１と切刃部材１２とが螺合により着脱可能に接合されているので切刃部材のインサート取付座などが壊れた場合であっても容易に交換することができ、工数低減を可能としている。図１０に示す様に、工具保持具１と切刃部材１２の内部にはエアーミストあるいは切削液等の冷却媒体の通路となるクーラント穴２２が連通しかつ切刃部材１２の他端側が各インサート座１４に通ずるクーラント穴が穿孔されていてもよい。
【００１１】
本発明の切削工具を用いて切削加工を行うと切削抵抗に基づく振動は工具保持具１に形成されている雌ねじ部６の導入部に集中する。工具保持具１が超硬合金から構成されていると超硬合金は剛性は高いが脆い材質であるので雌ねじ部６の導入部のねじ山には欠けが発生しやすくなる。この雌ねじ部６の導入部のねじ山に欠けが発生すると工具保持具１と切刃部材１２との螺合による締め付け力が低下するのでこの螺合部が不安定になって欠けの発生が進行し雌ねじ部６に割れが生じることになる。そこで図３に示す様に工具保持具１の雌ねじ部６の導入部に位置するねじ山に面取り部７を形成することによりこの雌ねじ部６の導入部に位置するねじ山は切刃部材１２の雄ねじ部１７と螺合しないような構成にしている。また、図１０、１１に示す様に軸心方向に面取り部２１を設けても良い。これにより工具保持具１を超硬合金から構成しても両者を螺合する時の過度の締め付け力や切削加工時の振動により雌ねじ部６のねじ山の導入部において欠けの発生を防止することができる。
【００１２】
更に、図７に示す様に切刃部材１２には円柱状突出部１６の端部と雄ねじ部１７との間に雄ねじ部１７を形成していない円柱状軸部１８を形成している。そして工具保持具１と切刃部材１２とを螺合したとき工具保持具１の雌ねじ部６の入口側であってねじ山の導入部から１〜２山は切刃部材１２の雄ねじ部１７と螺合していない長さＰ２の領域を形成している。これにより工具保持具１と切刃部材１２との過度な締め付けあるいは切削加工時の振動により超硬合金からなる雌ねじ部６の導入部に位置するねじ山の欠けの発生を一層防止することができる構成にしている。工具保持具１をヤング率の高い超硬合金から構成することにより切削加工時のたわみ量を小さくすることができる。工具保持具１の軸心Ａ−Ａ方向の寸法を長くすることが可能になり切削工具長さをＬ刃径をＤとしたときＬ／Ｄ≧５となるような切削工具として深孔加工を行ってもビビリ振動の発生を抑制でき精度の高い加工を行うことができるようになる。工具保持具の材質は超硬合金で公知のＷＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ系等の超硬合金を使用することができる。
【００１３】
図１３の本発明の切削工具は、本発明第３の実施形態であるスクエアエンドミルの例を示す。超硬合金製の工具保持具１と切刃を備えた超硬合金製の切刃部材３６とを軸心Ａ−Ａ方向に雄ねじ部を備えたアダプターボルト部材２３を介して螺合したことに特徴があり本発明の実施の形態である。以下に本発明の切削工具を構成する工具保持具１切刃部材３６アダプターボルト部材２３の構成について説明する。超硬合金製の工具保持具１は、ＷＣ−Ｃｏ系の超硬合金、例えばＪＩＳ−Ｖ４０相当材から製作される。工具保持具１の一端面３に形成したいんろう部４の構成は図１と同様である。図１４から図１６には超硬合金製の切刃部材３６の構成を示す。図１４の縦断面図に示す様に切刃部材３６には軸心Ａ−Ａ方向の一端部近傍に切刃２４が形成され同じく軸心Ａ−Ａ方向の他端面１５には軸心Ａ−Ａ方向にいんろう部２５と該いんろう部２５の端部から軸心Ａ−Ａ方向に雌ねじ部２６を有する円筒状内径部２７が形成されている。端面１５は軸心Ａ−Ａ方向と直交するように形成されている。図１５は切刃部材３６の正面図を示す。図１６に示す様にいんろう部２５の内径ｄ３は雌ねじ部２６のねじ径ｄ４より若干大きくなるように形成する。また雌ねじ部２６には５〜１０山程度のねじ山を形成する。本発明では切刃部材３６のいんろう部２５の端部に続く雌ねじ部２６の入口側であって雌ねじ部２６が開始する導入部に位置するねじ山に面取り部２８を形成している。この面取り部２８は、図１６に示す様にねじ山の導入部をこのねじ山の進行方向に若干の長さに渡り面取りを行ってねじ部の進行方向に緩やかな平面又は曲面状の上り傾斜面から構成されている。この面取り部２８の傾斜角度は、前記した工具保持具１の雌ねじ部６に形成した面取り部７と同様に面取り部２８のねじ山の起点の接線に対して３０度から９０度の範囲にするとよい。雌ねじ部２６のねじ種は工具保持具１の雌ねじ部６と同様にメートルねじ或いはインチねじを用いることができる。また超硬合金製の切刃部材３６の製造方法は前記した超硬合金製の工具保持具１の製造方法と同じ手順により製造することができる。更に本発明は高硬度で耐摩耗性を有する例えばＣＢＮ材からなる切刃材を切刃部材２６にロー付け加工してなる切削工具に適用することも可能である。
【００１４】
図１７は、アダプターボルト部材２３の構成を示す。図１７に示す様にアダプターボルト部材２３は外径Ｄ３を有する円柱状基体部２９と該円柱状基体部２９の両端部から軸心Ａ−Ａに突出する直径ｄの円柱状軸部３０、３１とこれら円柱状軸部３０、３１の端部から軸心Ａ−Ａ方向に突出するように形成された雄ねじ部３２、３３を備えている。円柱状軸部３０、３１における円柱状基体部２９の端部から軸心Ａ−Ａ方向への突出長さは夫々Ｐ２、Ｐ４である。また雄ねじ部３２、３３における円柱状軸部３０、３１の端部から軸心Ａ−Ａ方向への突出長さは夫々Ｐ１、Ｐ３である。全体の突出長さは、Ｌ１＝Ｐ１＋Ｐ２、Ｌ２＝Ｐ３＋Ｐ４であるのでＰ１＝Ｐ３、Ｐ２＝Ｐ４とするとＬ１＝Ｌ２となる。円柱状軸部３０、３１の外径ｄは雄ねじ部３２、３３のねじ径より小さくする。本発明においてアダプターボルト部材２３の材質はＳＣＭ４４０、ＳＫＤ６１、ＹＡＧ３００（日立金属製のマルエージング鋼）等の合金鋼から製作するとよい。また雄ねじ部３２、３３のねじ種は該雌ねじ６、２６と同一のメートルねじ或いはインチねじを採用する。更に雄ねじ部３２と３３のねじ径は同一になるように形成する。また円柱状軸部３０、３１の長さＰ２、Ｐ４は雌ねじ６、２６のねじ山の２から３山程度の長さに設定する。
【００１５】
本発明の切削工具は、アダプターボルト部材２３の雄ねじ部３２、３３の一方に工具保持具１の雌ねじ部６を螺合し、雄ねじ部３２、３３の他方に切刃部材３６の雌ねじ部２６を螺合することにより、図１３に示す本発明第３の実施形態である切削工具を得ることができる。また図１８にはアダプターボルト部材２３に工具保持具１と切刃部材３６とを螺合したときの構成を示す。本発明の切削工具は、アダプターボルト部材２３に工具保持具１と切刃部材３６を螺合したときにアダプターボルト部材２３の円柱状基体部２９と工具保持具１のいんろう部５と及び円柱状基体部２９と切刃部材３６のいんろう部２５とは嵌合部３４３５を形成する。更に、アダプターボルト部材２３によって工具保持具１と切刃部材３６とが螺合したき工具保持具１の端面３と切刃部材３６の端面１５とは互いに密着した状態にする。該嵌合部３４、３５はアダプターボルト部材２３に工具保持具１と切刃部材３６とを螺合したときに工具保持具１切刃部材３６アダプターボルト部材２３を軸心Ａ−Ａ方向に精度の高い芯合せ行った状態で一体化させる作用を発揮する。この精度の高い芯合せを行うためには円柱状基体部２９の外径Ｄ３と工具保持具１のいんろう部５の内径ｄ１及び切刃部材３６のいんろう部２５の内径ｄ３との寸法差は２〜２０μｍ程度に設定するとよい。雌ねじと雄ねじとの螺合は切削加工時に切削工具の回転方向がこれらのねじを締める方向となる締り勝手になるようにする。
【００１６】
工具保持具１と切刃部材３６とが螺合されると上記した嵌合部３４、３５が形成され工具保持具１の端面３と切刃部材３６の端面１５とが密着した状態で工具保持具１と切刃部材３６とが着脱可能に強固に一体化される。このためには工具保持具１と切刃部材３６とが螺合され端部３と端部１５とが密着したとき雄ねじ部の軸心Ａ−Ａ方向の端部には若干の空間部３９が形成されるように雌ねじ部の軸心Ａ−Ａ方向の長さを適切に設定する。工具保持具１と切刃部材３６とが螺合により着脱可能に接合されているので切刃部材３６が壊れた場合であっても容易に交換することができ工数低減を可能としている。更に加工条件に適した工具長さを選択することが可能となる。
【００１７】
本発明の切削工具を用いて切削加工を行うと螺合時の締め付け力と切削加工時の切削抵抗に基づく振動は工具保持具１の雌ねじ部６と切刃部材３６の雌ねじ部２６の導入部に集中しやすくなる。工具保持具１や切刃部材３６が超硬合金から構成されていると超硬合金は剛性は高いが欠けやすく脆い材料であるので雌ねじのねじ山には欠けが発生しやすくなる。そこで本発明の切削工具は工具保持具１の雌ねじ部６のねじ山の導入部には面取り部７同様に切刃部材３６の雌ねじ部２６のねじ山の導入部には面取り部２８を形成しているのでこれら雌ねじ部６２６の導入部のねじ山はアダプターボルト部材２３の雄ねじ部３２又は３３と螺合していない状態になる。これにより雌ねじ部６２６のねじ山の導入部における欠けの発生を防止することができる。更に、アダプターボルト部材２３の雄ねじ部３２、３３にはこの雄ねじ部３２、３３のねじ径より小さい径ｄを有する雄ねじを形成していない円柱状軸部３０、３１を設けているので雌ねじ部６又は２６の導入部におけるねじ山の１〜３山の領域が雄ねじ部３２又は３３と螺合しなくなる。これにより一層雌ねじ部６２６の導入部における欠けの発生を防止することができる。また雌ねじ部６、２６が夫々雄ねじ３２、３３と螺合するねじ山数は少なくとも５山が螺合するようにして螺合による結合力が十分確保できるようにする。
【００１８】
図１９は、本発明第４の実施形態であるボールエンドミルを示す。第４の実施形態の切削工具は超硬合金製の工具保持具１とボールエンドミルの切刃を有する超硬合金製の切刃部材４０とを図１７に示すアダプターボルト部材２３を使用して、図１８に示す様に螺合と嵌合により一体化したものである。
図２０は、本発明第５の実施形態であるスクエアエンドミルを示す。第５の実施形態の切削工具は、工具保持具１と切刃部材３６とを螺合と嵌合とにより一体化する合金鋼製のアダプターボルト部材３７に円柱状基体部から軸心Ａ−Ａ方向と直交する方向に突出する突出部３８を設けたことに特徴がある。即ち、図２１に示すようにアダプターボルト部材３７は円柱状基体部２９のほぼ中央部から軸心Ａ−Ａ方向に突出する突出部３８を設けている。この突出部３８は軸心Ａ−Ａ方向に所定の幅を有し突出高さは工具保持具１の外径Ｄ１とほぼ同一になるようにし更に軸心Ａ−Ａからの距離が同一になるように突出させる。このようにアダプターボルト部材３７に突出部３８を設けるとアダプターボルト部材３７に工具保持具１と切刃部材３６を螺合するときに工具保持具１の端部３と切刃部材３６の端部１５とが突出部３８に接触するまで螺合する。これにより嵌合部３４と３５の軸心Ａ−Ａ方向の嵌合長さ及びアダプターボルト部材３７の雄ねじ部３２３３と工具保持具１の雌ねじ部６及び切刃部材３６の雌ねじ部２６との螺合位置を常に適切にすることが可能になり結合強度及び芯合せの精度を更に向上させた信頼性の高い切刃部材交換式の切削工具を提供することができる。
【実施例】
【００１９】
（実施例１）
本発明例１は、外径Ｄ１を１６ｍｍ、縮径部となる首下径を１３ｍｍのＷＣ−Ｃｏ系超硬合金から製作した。雌ねじ部６のねじ山の導入部に傾斜角度θが３０度の面取り部７を形成した。比較例２は、本発明例１と同一寸法の超硬合金製工具保持具であるがその雌ねじ部の導入部に面取り部を形成していないものを製作した。それぞれ２枚のインサートを装着したＳＣＭ４４０からなる切刃部材を螺合といんろう部の嵌合とにより一体化して本発明例１と比較例２の切削工具を製作した。以下に示す切削加工条件で２０時間の連続切削加工テストを行って工具保持具に形成されている雌ねじ部の状況を観察した。
（切削条件）
被削材：Ｓ５０Ｃ材
切削速度：１８８ｍ／分
回転数：４０００／分
一刃の送り：０．５ｍｍ／刃
テーブル送り：４０００ｍｍ／分
軸方向切込み：０．７ｍｍ
径方向切込み：６．０ｍｍ
加工方法：乾式切削による彫り込み加工
雌ねじ部の観察の結果、本発明例１は図８よりその雌ねじ部には欠けの発生は認められなかった。比較例２は、図９より雌ねじ部の導入部に欠けが発生していた。これより本発明による構造とすることによって工具保持具側に備えられた雌ねじ部に欠けが発生するという不具合を防止することができた。
【００２０】
（実施例２）
本発明例３〜１１は、外径Ｄ１が１６ｍｍ、首下長さが５０ｍｍ、縮径部となる首下径が１３ｍｍ、シャンク長さＬが１３０ｍｍ、Ｌ／Ｄ１が８の工具保持具をＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ系超硬合金から作製した。角度αは３０度から５０度の範囲、ｄ２は６．７１３〜７．１７９ｍｍの範囲で変化させた。雌ねじの呼びＭ８、雌ねじのピッチ１２５ｍｍとした。この時、雌ねじ基準内径Ｄ２は６．６４７ｍｍ、雌ねじ有効径の基準寸法は７．１８８ｍｍである。切刃部材は、ＨＲＣ４５のＳＫＤ６１材で作製し、２枚のインサートを装着した。インサートは内接円が６ｍｍの高送り加工用インサートを使用し刃先径は１６ｍｍとした。工具保持具と切刃部材とを螺合といんろう部の嵌合とにより一体化して本発明例３〜１１の切削工具を製作した。切削工具の全長は１６０ｍｍである。この切削工具をフライス盤の主軸に装着し以下に示す切削加工条件で寿命テストを実施した。また工具保持具に形成されている雌ねじ部の状況を観察した。その結果を表１に示す。評価方法は工具寿命の目標値に対する比率で表し目標値を示した場合を１００％とした。
【００２１】
【表１】
2005014205.tif 000003
【００２２】
（切削条件）
被削材：Ｓ５０Ｃ材
切削速度：１２０ｍ／分
回転数：２３８７回転／分
一刃の送り：０．４ｍｍ／刃
テーブル送り：１９１０ｍｍ／分
軸方向切込み深さ（Ａｄ）：０．５ｍｍ
径方向切込み深さ（Ｒｄ）：８．０ｍｍ
加工方法：フライス加工
表１より、本発明例３〜６は、切刃部材の取付けが安定し工具寿命が長いことが判る。
比較例７、８の雌ねじ基準内径を小さく設定した例では、取付けカッタの第１突出部がインロー内周面入口に接触しキズが付き取付け精度が比較的良くなかった。比較例９、１０の雌ねじ基準内径を大さく設定した例では、ねじのひっかかり率が低下するため取付けカッタの第２突出部である雄ねじのねじ山先端部が潰れ切刃部材の安定した取付けが出来ない。比較例１１の雌ねじ入口部の面取り部の角度を５０度とした例では、切刃部材を取り付けるためにねじ込むと雌ねじ入口部が欠損してしまい切刃部材の安定した取付けに不具合となる結果であった。
【００２３】
（実施例３）
ＷＣ−Ｃｏ系の超硬合金製工具保持具と同じくＷＣ−Ｃｏ系のスクエアエンドミル切刃を有する切刃部材とＳＣＭ４４０からなるアダプター部材を製作した。そしてこのアダプター部材に工具保持具と切刃部材を螺合と嵌合とにより一体化して図２０に示す様な外径Ｄ１が２０ｍｍ、６枚刃、軸心Ａ−Ａ方向の長さは２００ｍｍの本発明例１２の切削工具を製作し、２０時間の連続切削加工テストを行って工具保持具の雌ねじ部及び切刃部材の雌ねじ部の状況を観察した。本発明例１２は、工具保持具の雌ねじ部及び切刃部材の雌ねじ部の導入部のねじ山には傾斜角度θが３０度の面取り部を形成した。比較のため、本発明例１２と同一材質・同一形状であるが工具保持具の雌ねじ部及び切刃部材の雌ねじ部の導入部のねじ山には面取り部を形成していない比較例１３を製作して同、様の切削加工テストを行った。
（切削条件）
被削材：Ｓ５０Ｃ材
切削速度：２００ｍ／分
回転数：３１８０／分
一刃の送り：０．２ｍｍ／刃
テーブル送り：４０００ｍｍ／分
軸方向切込み：０．７ｍｍ
径方向切込み：６．０ｍｍ
加工：乾式切削による彫り込み加工
切削加工テストの結果、本発明例１２は、２０時間安定した切削加工を継続することができ、図８で示したのと同様に雌ねじ部には欠けの発生は認められなかった。比較例１３は、図９に示したのと同様に雌ねじ部の導入部に欠けが発生していた。これより本発明による構造とすることによって工具保持具側に備えられた雌ねじ部に欠けが発生するという不具合を防止することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明工具保持具の一実施形態を示す縦断面図を示す。
【図２】図２は、図１の部分拡大図を示す。
【図３】図３は、図２の模式図を示す。
【図４】図４は、図３の模式図を示す。
【図５】図５は、本発明例１の超硬合金素材の形状の縦断面図を示す。
【図６】図６は、縦断面図である。
【図７】図７は、図６の模式図を示す。
【図８】図８は、本発明例１の雌ねじ部を示す。
【図９】図９は、比較例２の雌ねじ部を示す。
【図１０】図１０は、他の実施形態を示す。
【図１１】図１１は、図１０の部分拡大図を示す。
【図１２】図１２は、比較例１１の部分拡大図を示す。
【図１３】図１３は、他の実施形態を示す縦断面図を示す。
【図１４】図１４は、図１３に示す切刃部材の拡大図を示す。
【図１５】図１５は、図１４に示す切刃部材の正面図を示す。
【図１６】図１６は、図１４に示す切刃部材の雌ねじ部の部分拡大図を示す。
【図１７】図１７は、図１３に示すアダプターボルト部材の拡大図を示す。
【図１８】図１８は、図１３の結合部の拡大図を示す。
【図１９】図１９は、他の実施形態を示す。
【図２０】図２０は、他の実施形態を示す。
【図２１】図２１は、図２０の結合部の拡大図を示す。
【符号の説明】
【００２５】
１：工具保持具
２：工具保持具の縮径部
３：工具保持具端面
４：いんろう部
５：いんろう部内周面
６：雌ねじ部
７：工具保持具側の面取り部
８：面取り部７の傾斜角度の起点
９：シャンク素材
１０：第１の円筒状内径部
１１：第２の円筒状内径部
１２：雄ねじ部を有する切刃部材
１３：インサート
１４：インサート座
１５：切刃部材端面
１６：円柱状突出部
１７：雄ねじ部
１８：円柱状軸部
１９：嵌合部
２０：平坦部
２１：雌ネジ入口部の軸心方向の面取り部
２２：クーラント穴
２３：アダプターボルト部材
２４：切刃
２５：切刃部材側のいんろう部
２６：切刃部材側の雌ねじ部
２７：切刃部材側の円筒状内径部
２８：切刃部材側の面取り部
２９：アダプターボルト部材の円柱状基体部
３０：アダプターボルト部材の工具保持具側の円柱状軸部
３１：アダプターボルト部材の切刃部材側の円柱状軸部
３２：アダプターボルト部材の工具保持具側の雄ねじ部
３３：アダプターボルト部材の切刃部材側の雄ねじ部
３４：アダプターボルト部材の工具保持具との嵌合部
３５：アダプターボルト部材の切刃部材との嵌合部
３６：スクエア状切刃で雌ねじ部を有する切刃部材
３５：アダプターボルト部材の切刃部材側の嵌合部
３７：他の例のアダプターボルト部材
３８：他の例のアダプターボルト部材の突出部
３９：空間部
４０：ボール状切刃で雌ねじ部を有する切刃部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
2005014205.tif 000021
【図２１】
2005014205.tif 000022
【図８】
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【図９】
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