JP2003136301A - 切削工具 - Google Patents

切削工具

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JP2003136301A JP2001332426A JP2001332426A JP2003136301A JP 2003136301 A JP2003136301 A JP 2003136301A JP 2001332426 A JP2001332426 A JP 2001332426A JP 2001332426 A JP2001332426 A JP 2001332426A JP 2003136301 A JP2003136301 A JP 2003136301A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】超硬合金よりもさらに防振性能が上回ることが
可能で、かつ、安価な切削工具を提供する。 【解決手段】工作機械本体に取り付けるためのシャンク
部9の先端側に切刃部3を備えた棒状の鋼製工具本体2
の軸方向に穴4を形成し、この穴4の穴底4bに当接し
て先端支7を設けるとともに、この先端支7に当接して
皿バネ6を設け、この皿バネ6をその先端で圧縮するよ
う防振用軸体5を前記穴4内に装着する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【0002】
【発明の属する技術分野】本発明は、中ぐり加工、旋
盤、溝入れ、ねじ切り加工時などのびびり振動や過度の
しなりを防止することができる切削工具に関するもので
ある。
【0003】
【0004】
【従来の技術】従来、工具機械で中ぐり加工、すなわ
ち、すでに工作物に空けられた穴を、切削工具を用いて
所望の寸法に拡げる加工において、棒状体の工具用ホル
ダーの先端側に切刃部を備えた切削工具が使用されてい
る。
【0005】
【0006】中ぐり加工用の工具用ホルダーを構成する
素材として鋼材が用いられるが、加工穴直径に比べて穴
が深い加工の場合には切削工具を細長形状とし、工具機
械本体から切削工具の切刃部先端までの突き出し量Lを
大きくする必要がある。そのため突き出し量L/加工径
Dの比(L/D)が大きくなるので、鋼材は剛性が低い
(ヤング率が200GPa程度)ことから、びびり振動
や過度のしなりが生じやすく、加工面が粗くなったり或
いは所望の加工精度を得難かったりする問題があった。
【0007】
【0008】そこで、鋼製の工具用ホルダーに防振機構
を付加するため、鋼製のシャンク部の軸方向に設けた穴
に超硬合金からなる防振用軸体を挿入することが提案さ
れており、本発明者は、特開2001−96403号に
おいて、鋼製のシャンク部に、後端から先端側に向けて
穴を形成し、この穴の穴底に当接する弾性体(皿バネ)
を設けるとともに、この弾性体をその先端で圧縮する防
振用軸体を前記穴内に装着することにより、シャンク部
の円周方向と軸方向の両方に圧縮応力を発生せしめ、該
切削工具の先端に切削抵抗により発生する振動を減衰さ
せる切削工具を提案した。
【0009】
【0010】
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術は、比較
的安価に製造でき、シャンク部に鋼材をメインで用いた
切削工具であるにもかかわらず防振性能がオール超硬合
金のものにほぼ匹敵する。しかし、それを大きく越える
性能ではなかった。シャンク部に鋼材をメインで用いた
比較的安価な切削工具において、防振性能がシャンク部
を超硬合金で形成した切削工具よりも越えることが可能
なものが望まれる。
【0011】
【0012】そこで本発明は、超硬合金よりもさらに防
振性能が上回ることが可能で、かつ、安価な切削工具を
提供することを目的とする。
【0013】
【0014】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
本発明の切削工具は、工作機械本体に取り付けるための
シャンク部の先端側に切刃部を備えた棒状の鋼製工具本
体の軸方向に穴を形成し、この穴の穴底に当接して先端
支を設けるとともに、この先端支に当接して皿バネを設
け、この皿バネをその先端で圧縮するよう防振用軸体を
前記穴内に装着したことを特徴とする。
【0015】
【0016】かかる構成によれば、皿バネが円錐状とな
った穴底に直接着座する場合に比べ、上記先端支の一方
端面が皿バネに対し安定した座り面を提供することで皿
バネによる圧縮応力を切削工具の軸方向にロスなく作用
させることができる。これにより、防振性能が大きく改
善し、超硬合金に匹敵するかあるいはそれを越える防振
性能を発揮することが可能となる。
【0017】
【0018】特に、先端支として高密度タングステンも
しくは超硬合金を用いると、高密度材料が切刃部近傍に
配置されることとなり、防振性能をさらに高めることが
できる。
【0019】
【0020】また、上記先端支は、先端部形状が円錐状
または球面状であることが望ましい。円錐状の場合、穴
底が通常円錐状であることから、先端支と穴底が全面当
たりとなり、皿バネからの圧縮応力が工具本体の軸方向
にロスなく切刃部に作用していく。また、球面状の場
合、円錐状の場合のように穴底と全面当たりとはならな
いが、円錐状の穴底面と当接した部分から圧縮応力が前
記軸方向に加え、軸に対して放射方向にも作用し、この
部分で振動を効果的に減衰させる作用を与える。
【0021】
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づき説明する。
【0023】
【0024】図1において、1は旋盤などの工作機械本
体に取り付けられて切削加工を行う切削工具、2は該切
削工具1が備える工具本体、9は該工具本体2が備える
シャンク部、3は工具本体2が備える切刃部、4は工具
本体2に穿設した穴、5は該穴4に嵌装した軸体、6は
穴4に嵌装した皿バネ、8は穴4を封止する埋栓であ
る。
【0025】
【0026】前記棒状体の工具本体2は、不図示の工作
機械本体に取り付けるためのシャンク部9と該シャンク
部9の先端側に切刃部3とを備える。該切刃部3には、
スローアウェイチップ17が着脱自在に取り付けられ
る。また、工具本体2には後端から先端側に向けて穴4
が穿設され、該穴4の穴底4bに当接して先端支7を設
けるとともに、この先端支7に当接して皿バネ6を設
け、この皿バネ6をその先端で圧縮するよう防振用軸体
5を前記穴4内に装着している。前記穴4の入口部はそ
の穴径が若干大きくなっており、穴を封止するべく埋栓
8を圧入するよう構成されている。
【0027】
【0028】各部材の材質は、工具本体2と皿バネ6が
鋼材により構成され、防振用軸体5がハイス、超硬合金
やサーメット等のヤング率270GPa以上の高剛性材
で、先端支7は鋼材、または高密度タングステン、超硬
合金などの高ヤング率材料で構成される。前記工具本体
2を構成する鋼材の材種は、クロム・モリブデン鋼、ニ
ッケル・クロム鋼、ニッケル・クロム・モリブデン鋼等
の合金鋼や、鉄にC,Si,Mn,P及びSの5元素が
入った炭素合金鋼をベースにクロム、タングステン、マ
ンガン、モリブデン、バナジウムなどを添加した合金鋼
などがある。また、前記皿バネ6を構成する合金鋼の材
種は、ダイス鋼、バネ鋼、ベアリング鋼、炭素鋼などが
ある。なお、前記皿バネ6として、たわみ量0.4〜
3.0mm程度のものが好ましい。埋栓8は前記工具本
体2と同一か或いはアルミニウム等の軟質金属で構成す
ることもできる。
【0029】
【0030】前記切削工具1は、前記防振用軸体5の先
端で皿バネ6を穴底4b側に圧縮した構造であるので、
皿バネ6の大きな反発力で穴底4bと防振用軸体5が相
半方向に押圧される。この内圧により、シャンク部9の
外周部分に軸方向の強力な圧縮応力が発生する。この圧
縮応力は、鋼製のシャンク部9の耐衝撃強度を損なうこ
となく、高剛性の防振用軸体5により大幅に補強された
シャンク部9の剛性をさらに補強する。
【0031】
【0032】前記先端支7は、その一方端面が皿バネ6
に対し安定した座り面を提供することで皿バネ6による
圧縮応力を工具本体2の軸方向にロスなく作用させるこ
とができる。これにより、防振性能が大きく改善し、超
硬合金に匹敵するかあるいはそれを越える防振性能を発
揮することが可能となる。特に、前記先端支7として高
密度タングステンもしくは超硬合金を用いると、高密度
材料が切刃部3近傍に配置されることとなり、防振性能
をさらに高めることができる。ここで、高密度タングス
テンとは密度が15g/cm3を越えるタングステン材
である。
【0033】
【0034】前記先端支7の先端面は、円錐状または球
面状に形成されることが好ましい。円錐状の場合、穴底
が通常円錐状であることから、先端支7と穴底4bが全
面当たりとなり、皿バネ6からの圧縮応力が工具本体2
の軸方向にロスなく切刃部に作用していく。また、球面
状の場合、円錐状の場合のように穴底4bと全面当たり
とはならないが、円錐状の穴底4bと当接した部分から
圧縮応力が前記軸方向に加え、軸に対して放射方向にも
作用し、この部分で振動を効果的に減衰させる作用を与
える。
【0035】
【0036】なお、前記切削工具1は多くの部分を安価
な鋼材で構成しているため、一部に超硬合金などの高価
な素材を用いても全体として比較的安価に製造すること
ができる。
【0037】
【0038】前記防振用軸体5を嵌挿するには、焼き嵌
め法を用いることができる。すなわち、工具本体2を予
め高温に熱して穴4を拡げ、この穴4内に先端支7と防
振用皿バネ6を挿入した後、防振用軸体5を油圧プレス
機により後側より押し込み、工具本体2の熱が冷めて穴
4が収縮し、防振用軸体5が穴4の穴壁4aに圧接固着
するまでその状態を保持する。以上のような方法でもっ
て、前記防振用軸体5を穴4内に嵌挿することができ
る。この他、軸体5と穴4の穴壁との間に接着材を介在
させる方法や、軸体5の後側の穴4内にセメントを充填
する方法や、押し込みねじなど、任意の方法や部品によ
り軸体5を穴4内に嵌挿すれば良い。
【0039】
【0040】以上、本発明の実施形態例を説明したが、
本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、発
明の目的を逸脱しない限り任意の形態とすることができ
ることは言うまでもない。例えば、高剛性、或いは、高
精密加工用の外径旋盤ホルダなどである。
【0041】
【0042】
【実施例】図1に示す切削工具1を工具機械本体(旋
盤)に装着し、下記の条件で突き出し量L/加工径Dの
比(L/D)を変えながら加工し、ビビリ振動が起こら
ない最大の突き出し量を測定した。
【0043】
【0044】加工条件は次のとおりである: V(切削速度)=100m/min d(切り込み)=0.5/1.0mm f(送り)=0.1mm/rev 湿式加工 ワーク材質:SCM415 防振用軸体材質:K10種超硬合金(JIS B 40
53:1996) この際、前記先端支7の素材を以下のように変え、それ
ぞれ前記突き出し量(L/D比)を測定した。素材は次
のとおりである: A:SKD61 B:K10種超硬合金 C:高密度タングステン((株)東芝製 WHA−H6
0) また、比較例としてD:オール超硬合金(K10種)の
工具本体のものについても測定した。
【0045】
【0046】その結果、前記L/Dは: A:6.0 B:7.0 C:8.0 D:6.5 であった。Aは比較例よりも若干劣ったが、これに近い
防振性能であり、B,Cは比較例を凌駕していた。
【0047】
【0048】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、工作機械
本体に取り付けるためのシャンク部の先端側に切刃部を
備えた棒状の鋼製工具本体の軸方向に穴を形成し、この
穴の穴底に当接して先端支を設けるとともに、この先端
支に当接して皿バネを設け、この皿バネをその先端で圧
縮するよう防振用軸体を前記穴内に装着したことによ
り、皿バネが円錐状となった穴底に直接着座する場合に
比べ、上記先端支の一方端面が皿バネに対し安定した座
り面を提供することで皿バネによる圧縮応力を切削工具
の軸方向にロスなく作用させることができる。これによ
り、防振性能が大きく改善し、超硬合金に匹敵するかあ
るいはそれを越える防振性能を発揮することが可能とな
る。なお、かかる切削工具は多くの部分を安価な鋼材で
構成しているため、一部に超硬合金などの高価な素材を
用いても全体として比較的安価に製造することができ
る。
【0049】
【0050】また、先端支として高密度タングステンも
しくは超硬合金を用いると、高密度材料が切刃部近傍に
配置されることとなり、防振性能をさらに高めることが
できる。
【0051】
【0052】また、上記先端支の先端部形状が円錐状の
場合、穴底が通常円錐状であることから、先端支と穴底
が全面当たりとなり、皿バネからの圧縮応力が工具本体
の軸方向にロスなく切刃部に作用していく。また、前記
先端部形状が球面状の場合、円錐状の場合のように穴底
面と全面当たりとはならないが、円錐状の穴底面と当接
した部分から圧縮応力が前記軸方向に加え、軸に対して
放射方向にも作用し、この部分で振動を効果的に減衰さ
せる作用を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明一実施形態の切削工具を示し、(a)は
要部破断側面図、(b)は要部を透視した斜視図であ
る。
【符号の説明】
1 切削工具 2 工具本体 3 切刃部 4 穴 4a 穴壁 4b 穴底 5 軸体 6 皿バネ 7 先端支 17 スローアウェイチップ 8 埋栓 9 シャンク部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】工作機械本体に取り付けるためのシャンク
    部の先端側に切刃部を備えた棒状の鋼製工具本体の軸方
    向に穴を形成し、この穴の穴底に当接して先端支を設け
    るとともに、この先端支に当接して皿バネを設け、この
    皿バネをその先端で圧縮するよう防振用軸体を前記穴内
    に装着したことを特徴とする切削工具。
  2. 【請求項2】前記先端支が高密度タングステンもしくは
    超硬合金からなることを特徴とする請求項1記載の切削
    工具。
  3. 【請求項3】前記先端支の先端部形状が、円錐状または
    球面状であることを特徴とする請求項1記載の切削工
    具。
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