JP2012228842A - 切削用刃物及び回転切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】刃物の厚みを薄くして、刃物材料を少なくでき、刃物全体の曲げ剛性を高めることが可能な切削用刃物を提供する。
【解決手段】刃物２１は、母材として鋼材、超硬合金又は刃先部分のみを超硬合金とする鋼材が使用された厚さ０．５ｍｍ前後の略長方形の長尺状の弾性変形可能な薄板であり、高価な材料の使用を少なくできるため、刃物２１の価格が安価にされる。刃物２１の逃げ面２１ｂの逃げ角が０°になっている。刃物２１は、すくい面２１ｄの切れ刃を含む所定範囲には、クロム窒化物である硬質膜２２がコーティングされている。刃物２１が工具本体１１の取付溝１３に回転反対方向に曲げられて装着されており、刃物２１の両端面１１ａ，１１ｂ側のねじれ角が正及び負になっていることにより、周方向に刃物２１の奥行きが確保され、刃物２１の曲げ剛性が曲げられていない刃物２１自体の曲げ剛性よりも高められる。
【選択図】図１

Description

本発明は、モルダー、プレーナーヘッド、軸付フライス、超仕上げ鉋等の切削工具に取り付けられる板状の切削用刃物及びこれを用いた回転切削工具に関する。

従来、この種の切削用刃物としては、特許文献１に示すように、鉋胴本体の外周面に設けた軸方向に平行な刃物溝に取り付けられた真っ直ぐな直刃が知られている。しかし、直刃の場合、被削材を切削する際の切削抵抗が刃物全体に同時に加わる。このため、刃物の曲げ剛性が小さいと切れ刃付近において刃物が座屈しやすくなるという問題がある。それを避けるためには、刃物の厚さを厚くして曲げ剛性を確保する必要がある。すなわち、高価な刃物材料が多量に必要となり、刃物コストが高価になるという問題がある。さらに、直刃の場合、切削の際の騒音が高くなり、作業環境を悪化させるという問題もある。

これに対して、例えば特許文献２に示すように、木工用カッター装置のブロック主体の周面に螺旋状に形成された取付溝に螺旋状にねじれた状態で嵌め合わされた刃物が知られている。この刃物によれば、被削材を切削する際の切削抵抗が切れ刃の螺旋に沿って加わるために、切削の際の騒音が抑えられる効果が得られる。しかし、この刃物についても、上記直刃ほどではないが曲げ剛性が十分でなく、切れ刃付近において刃物が座屈しやすくなるという問題がある。特に刃物の厚さが薄い場合には切れ刃付近における刃物の座屈の問題は避けられない。また、この刃物の切れ刃は、軸線に対して一方向に傾斜しているため、刃物のいずれか一端側では被削材に対して一方向の外向きの力が加わることになり、被削材の片側縁でバリや欠けが生じやすいという問題がある。さらに、このカッター装置の場合、ねじれた切れ刃により被削材に対して一方向外向きの力が加わるため、被削材を横方向に動かすようになり、安定した切削が妨げられるという問題がある。

特許第３４７４５０３号公報

特開昭５０−５４９７４号公報

本発明は、上記問題を解決しようとするもので、厚みを薄くして、刃物材料を少なくでき、刃物全体の曲げ剛性を高めることが可能な切削用刃物及びこれを用いた回転切削工具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の構成上の特徴は、工具本体に取り付けられる切削用刃物であって、刃物のすくい面が刃物母材より硬質の材料でコーティングされており、刃物の厚さが０．２ｍｍから０．８ｍｍであることにある。なお、刃物の厚さについては、０．２〜０．８ｍｍの範囲でよいが、好ましくは０．３〜０．６ｍｍである。厚さを０．８ｍｍより大きくすると刃物の寿命を高める効果が低下し、また０．２ｍｍ未満になると刃物強度が低下して刃物としての実用性がなくなる。

上記のように構成した発明においては、刃物の厚みを薄くしたことにより、刃物材料コストを大幅に低減でき、刃物を安価に提供することができる。また、本発明においては、刃物の厚みを薄くしたことにより、逃げ面の回転方向に沿う長さを小さくできるため、逃げ面の摩耗量を［刃厚÷ｃｏｓ（すくい角）］程度までに抑えることが可能になる。そのため、切れ刃を従来の厚い刃物以上に長時間使用しても、逃げ面の回転方向に沿う長さが従来の厚い刃物よりも短く、刃物の更なる使用が可能になる。すなわち、刃物の寿命を数倍長くすることができる。さらに、本発明においては、すくい面が硬質膜でコーティングされているため、切れ刃のすくい面側の著しい摩耗が抑えられて、刃物の耐久性が高められる。また、本発明においては、すくい面に硬質膜を設けたことにより、刃物のすくい面に対して逃げ面の摩耗が選択的に進行するため、切れ刃の鋭利さが維持され易く、逃げ面が被削材と強く接触することが防止され、刃物の切削抵抗が抑えられる。

また、本発明において、刃物が被削材の切削方向に対して逆方向に凸の状態で工具本体に取り付けられ、両端側部分のねじれ角が正及び負であることが好ましい。ここで、刃物の工具本体外周面における切削方向に垂直な軸線に対する傾斜角度、すなわち軸線に対する切れ刃のねじれ角について定義する。被削材側から切れ刃を見て、軸線に対して切れ刃が時計回りの方向に傾斜している場合を正のねじれ角とし、反対方向に傾斜している場合を負のねじれ角とする。本発明においては、刃物が切削方向に対して逆方向に凸に曲げられていることにより、切削方向に刃物の奥行きが大きく立体的に確保されるため、刃物の曲げ剛性が曲げない状態の曲げ剛性よりも高められる。そのため、刃物が薄くても切れ刃の座屈を抑制することができる。また、本発明においては、被削材の切削時に、被削材の両側縁において刃物の切れ刃から被削材に対して内側向きの力が加わるため、被削材の両側縁でのバリや欠けの発生が有効に抑えられる。さらに、本発明においては、刃物が被削材の切削方向に対して逆方向に凸の状態に曲げられていることにより、すくい面にコーティングされた硬質膜が圧縮されるため、硬質膜の剛性が高められる。

また、本発明において、刃物が被削材に対する切削方向に凸の状態で工具本体に取り付けられ、両端側部分の切れ刃のねじれ角を正及び負とすることができる。このように、刃物が切削方向に凸に曲げられても、切削方向に刃物の奥行きが大きく立体的に確保されるため、刃物の曲げ剛性が曲げない状態の曲げ剛性よりも高められる。そのため、刃物が薄くても切れ刃の座屈を抑制することができる。また、本発明においては、被削材の切削時に、被削材の両側縁において刃物から被削材に対して外側向きの力が加わるため、切削屑を被削材の中央から両端の外方向に向けて排出することができることにより、切削屑の排出を良くすることができる。

また、本発明において、刃物の母材が鋼材、超硬合金又は刃先部分のみを超硬合金とした鋼材であることが好ましい。鋼材としては、工具鋼、高速度工具鋼、ステンレス鋼等である。これにより、刃物に加わる切削抵抗によってわずかであるが刃物の切れ刃近傍が弾性変形して切削方向の反対側へ逃げ面が被削材から離れるようになる。そのため、本発明においては、刃物に加わる切削抵抗が減少して円滑な切削が可能になる。

さらに、本発明において、請求項１から４のいずれか１項に記載の回転工具に複数の切削用刃物を取り付けた回転切削工具は、ジョインティングすることによって各刃物の刃先の切削半径誤差を従来の刃物と同様に極力小さくできる。刃物が薄いため、刃物の厚み全体をジョインティングしてもよく、各刃物の刃先を所定の切削半径内に収めることが容易にできる。

本発明においては、刃物の厚みを薄くしたことにより、刃物材料コストを大幅に低減でき、刃物を安価に提供することができる。さらに、逃げ面の回転方向に沿う長さを小さくできるため、逃げ面の摩耗量を最大でも［刃厚÷ｃｏｓ（すくい角）］程度までに抑えることが可能になる。また、本発明においては、すくい面が硬質膜でコーティングされているため、切れ刃のすくい面側の著しい摩耗が抑えられて、刃物の耐久性が高められる。また、刃物のすくい面に対して逃げ面の摩耗が選択的に進行するため、切れ刃の鋭利さが維持され易く、逃げ面が被削材と強く接触することが防止され、刃物の切削抵抗が抑えられる。

また、本発明において、刃物が切削方向に対して逆方向に凸に曲げられあるいは切削方向に凸に曲げられていることにより、切削方向に刃物の奥行きが大きく立体的に確保されるため、刃物の曲げ剛性が曲げない状態の刃物自体の曲げ剛性よりも高められる。その結果、薄い刃物でも大きな曲げ剛性が確保される。さらに、本発明において、刃物が切削方向に対して逆方向に曲げられあるいは切削方向に曲げられていることに加えて、両端側部分のねじれ角を正及び負とすることにより、刃物が切削方向に対して逆方向に凸に曲げられあるいは切削方向に凸に曲げられていることに応じて、刃物両端側での被削材のバリや欠けの発生が有効に抑えられ、また、切削屑の排出を良くすることができる。また、本発明において、刃物の母材を鋼材、超硬合金又は刃先部分のみを超硬合金とした鋼材とすることにより、切削抵抗によって刃物の切れ刃近傍が弾性変形して切削方向の反対側へ逃げ面が被削材から離れるようになるため、刃物による切削抵抗が減少して円滑な切削が可能になる。さらに、本発明においては、複数の切削用刃物を取り付けた回転切削工具のジョインティングが容易になる。

実施例１に係る鉋胴を示す正面図である。 同鉋胴を示す側面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線方向の断面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線方向の断面図である。 湾曲した状態の刃物を示す正面図、底面図、側面図及び部分断面図（従来の刃物を含む）である。 押え金具を示す正面図、底面図及び側面図である。 切れ刃のねじれ角について説明する説明図である。 変形例１に係る刃物の取付形状を説明する説明図である。 変形例２に係る刃物の取付形状を説明する説明図である。 変形例３に係る刃物の取付形状を説明する説明図である。 変形例４に係る刃物の取付形状を説明する説明図である。 変形例５に係る刃物の取付形状を説明する説明図である。 変形例６に係る刃物の取付形状を説明する説明図である。 変形例７に係る刃物の取付形状を説明する説明図である。 変形例８に係る刃物の取付形状を説明する説明図である。 実施例２に係る鉋胴を示す正面図である。 同鉋胴を示す右側面図である。 湾曲した状態の刃物を示す正面図、底面図及び側面図である。 変形例９に係る刃物の取付形状を説明する説明図である。 変形例１０に係る刃物の取付形状を説明する説明図である。 変形例１１に係る刃物の取付形状を説明する説明図である。 変形例１２に係る刃物の取付形状を説明する説明図である。 変形例１３に係る刃物の取付形状を説明する説明図である。 変形例１４に係る刃物の取付形状を説明する説明図である。 変形例１５に係る刃物の取付形状を説明する説明図である。 変形例１６に係る刃物の取付形状を説明する説明図である。 実施例３に係るルータービットを示す平面図である。 同ルータービットを示す正面図である。 同ルータービットを示す側面図である。 図２８のＡ−Ａ線方向の断面図である。 刃物を示す正面図及び底面図である。 変形例１７である刃物を示す正面図及び底面図である。 実施例４に係る刃物を装着した鉋胴を示す正面図である。 同鉋胴を示す側面図である。 同鉋胴を示す平面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図１，図２，図３，図４は、実施例１に係る刃物を回転切削工具である木工用鉋胴の取付溝に装着した場合について、正面図、側面図、ＩＩＩ−ＩＩＩ線方向断面図及びＩＶ−ＩＶ線方向断面図により示したものである。

木工用鉋胴１０は、金属製で中心に軸孔１２を有する長尺円筒状の工具本体１１に、外周側の周方向に等間隔で離間した４箇所にて同一形状の４本の取付溝１３を設けている。取付溝１３は、工具本体１１の略径方向に凹むと共に軸方向に沿って両端面１１ａ，１１ｂ間を貫通した図２に示す側面から見て各断面が略長方形である。なお、本実施例においては、一端面１１ａ内側近傍が、被削材を送材案内する定規（図示しない）の位置合わせの基準となっている。

取付溝１３は、工具本体１１の回転方向Ｒに対して反対方向に円弧状に湾曲しておりかつ工具本体１１の軸方向に対称形状になっている。取付溝１３は、すくい角が正になるように傾斜しており、回転前方側の前壁面１４と後方側の後壁面１５が全長にわたり同じ距離になっている。取付溝１３の底壁面１６は前及び後壁面１４，１５に対して直角であり、さらに軸方向に平行に延びた平面となっている。後壁面１５の径方向に対する傾斜角度は、工具本体１１の両端面１１ａ，１１ｂにおいて後述する刃物２１を取り付けた状態ですくい角δ１５°であり取付溝１３の湾曲に沿って増加し、工具本体１１の長手方向中央で最大のすくい角δ２５°になっている。このように取付溝１３が円弧状に湾曲しており、さらに取付溝１３の底壁面１６が軸に対して平行であることから、前及び後壁面１４，１５の上縁は底壁面１６に対して回転前方側から見て円弧状に凹んで湾曲している。

工具本体１１は、前壁面１４の上縁近傍位置で、回転方向Ｒに向けて切欠かれて外周面からわずかに湾曲して凹んで軸方向両端間に延びた切欠き凹部１７を設けている。また、工具本体１１は、切欠き凹部１７の回転方向Ｒ前方側において、軸方向の中央位置と左右両端近傍位置とその中間位置の５か所にそれぞれ取付孔１８を設けている。取付孔１８は、工具本体１１の軸直角方向でかつ切欠き凹部１７の傾斜方向に沿って略平行に取付溝１３まで貫通して延びている。取付孔１８は、工具本体１１表面に露出している円筒状に凹んだ導入部１８ａと、導入部１８ａの先でねじ溝になったねじ部１８ｂとからなる。取付孔１８には、ボルト１９が導入孔１８ａ側から挿入され、ねじ部１８ｂに螺着されて先端側が取付溝１３内にまで突出するようになっている。

各取付溝１３には、刃物２１と押え金具２４とが装着されている。刃物２１は、図５に示すように、母材が鋼材、超硬合金又は刃先部分のみを超硬合金とする鋼材であり、厚さ０．３〜０．６ｍｍの略長方形の長尺状の弾性変形可能な薄板である。刃物２１の厚さについては、母材の材質や工具本体１１からの突出長さにより異なるもので後述する。刃物２１は、母材板の打ち抜き加工により簡単に形成され、図示のように湾曲させることにより上記取付溝１３とほぼ同一長さになっている。刃物２１は、下縁側の底面２１ａは直線であるが、上縁の切れ刃２１ｃを有する逃げ面２１ｂが長手方向中央を中心として内側に円弧状にわずかに凹んでいる。刃物２１の逃げ面２１ｂは、図３に示すように、ジョインティングが施されることにより逃げ角γは０°である。

刃物２１は、片面側であるすくい面２１ｄの切れ刃２１ｃを含む所定範囲に硬質膜２２がコーティングされている。硬質膜２２は、材質がCrNかCr₂Nあるいは、CrNとCr₂Nの混合物であるクロム窒化物であり、厚さが０．５〜１０μｍ程度である。硬質膜２２の材質については、被削材や加工条件によって選択される。硬質膜２２のコーティングにおいては、複数の刃物２１をすくい面２１ｄ側の所定範囲を残して重ね合せることにより、同時に複数の刃物２１にコーティングを効率よく行うことができ、硬質膜形成コストを大幅に低減できる。ただし、すくい面２１ｄ全面や逃げ面２１ｂにもコーティングを行うことも可能である。また、刃物２１の両面にコーテイングを行うこともでき、これにより刃物両面をすくい面として利用することができる。

押え金具２４は、図６に示すように、長尺角棒状であり、取付溝１３に合わせた円弧状に湾曲した形状になっている。押え金具２４は、回転前方側の前側面２４ａと後方側の後側面２４ｂが全長にわたり同じ距離になっており、底面２４ｃは前及び後側面２４ａ，２４ｂに対して直角に延びた平面となっている。押え金具２４の湾曲形状は、前側面２４ａが凹み、後側面２４ｂが膨らむ形状に形成されている。押え金具２４の上面２４ｄは、前及び後側面２４ａ，２４ｂ間において内側に向けて円弧状に凹んだ湾曲面になっている。前側面２４ａの上面２４ｄ近傍位置には、長手方向の中央位置と左右両端近傍位置とその中間位置の５か所にそれぞれ固定穴２５が設けられている。固定穴２５は、押え金具２４を取付溝１３に挿嵌した状態で、上述した工具本体１１の取付孔１８が取付溝１３に開口する位置に対応し、取付孔１８と同軸状に配置されるようになっている。

工具本体１１の取付溝１３への刃物２１と押え金具２４の取り付けについては、まず押え金具２４が取付溝１３内に挿嵌され、底面２４ｃを取付溝１３の底壁面１６に載せ、両端が工具本体１１の両端面１１ａ，１１ｂに合わされる。さらに、取付溝１３の後壁面１５と押え金具２４の後側面２４ｂ間の円弧状の隙間に、刃物２１がすくい面２１ｄを押え金具２４側に向けた状態で湾曲させながら挿嵌され、底面２１ａが取付溝１３の底壁面１６に、すくい面２１ｄの反対面２１ｅが後壁面１５に押し付けられる。その後、取付孔１８に導入部１８ａ側からボルト１９が挿入され、ねじ部１８ｂに螺着させて締め付けることにより、ボルト１９先端が押え金具２４の前側面２４ａの固定穴２５に挿入されて押え金具２４に押し付けられる。さらに、刃物２１が取付溝１３の後壁面１５に押し付けられて、刃物２１と押え金具２４が取付溝１３内に強固に固定される。刃物２１の取付溝１３への取り付けについては、刃物２１を円弧状に折り曲げて行うことができ、刃物２１を捩じる必要がない。また、刃物２１の底面２１ａと押え金具２４の底面２４ｃが平面であり、取付溝１３の平面となっている底壁面１３に載置すればよい。そのため、刃物２１と押え金具２４の取付溝１３内への取り付けが簡易にかつ精度よく行われる。

これにより、刃物２１は、取付溝１３の形状に合わせて回転方向Ｒと反対方向に向けて円弧状に湾曲した状態で固定され、刃物２１の切れ刃２１ｃを含む逃げ面２１ｂが工具本体１１外周面から０．５ｍｍ程度突出した状態にされる。刃物２１の刃先の工具本体１１からの突出量と刃物厚さの関係については、次の通りである。突出量が０．５ｍｍのときは、刃物２１材質が鋼材の場合は刃物厚さが０．５ｍｍで、超硬合金の場合は刃物厚さが０．３ｍｍが適正である。突出量が０．３ｍｍのときは、刃物２１材質が鋼材の場合は刃物厚さが０．３ｍｍで、超硬合金の場合は刃物厚さが０．２ｍｍが適正である。突出量が０．８ｍｍのときは、刃物２１材質が鋼材の場合は刃物厚さが０．８ｍｍで、超硬合金の場合は刃物厚さが０．６ｍｍが適正である。このように、刃物母材が超硬合金の場合は、鋼材に比べて同じ突出量では刃物厚さを薄くでき、同じ厚さでは突出量を大きくできる。

押え金具２４の上面２４ｄの後側面２４ｂ側が刃物２１の１ｍｍ程度内側に配置され、上面２４ｄの前側面２４ａ側が工具本体１１外周面に露出した切欠き凹部１７に傾斜を合わせて繋ぎ合わされる。このように、刃物２１のすくい面２１ｄ側に押え金具２４の上面２４ｄと工具本体１１の切欠き凹部１７が円滑に配置されることにより、切削により生じた切屑の排出がスムーズに行われる。

上述したように、刃物２１が工具本体１１の取付溝１３に押え金具２４に押されて装着されたことにより、刃物２１の工具本体１１外周面における軸心に対する傾斜角度であるねじれ角が、工具本体１１の一端面１１ａ側においては曲線状に変化する負のねじれ角になっており、他端面１１ｂ側においては曲線状に変化する正のねじれ角になっている。ここで、刃物２１のねじれ角θは、図７に示すように、工具本体１１の回転方向Ｒを１２時方向として軸心を基準にして時計回り方向（ＣＷ）に傾斜している場合を正とし、反時計回り方向（ＣＣＷ）に傾斜している場合を負とする。また、工具本体１１の取付溝１３に固定された４つの刃物２１に対しては、先端切れ刃２１ｃの外径のばらつきを是正するために、砥石を用いたジョインティングが行われる。ジョインティングについては、通常は切れ刃２１ｃ部分について行われるが、本実施例の刃物２１については厚さが０．５ｍｍ程度と非常に薄いため、ジョインティングが外周逃げ面２１ｂ全面について行われてもよい。これにより、逃げ面２１ｂは半径一定の円弧状になるような円筒研磨が行われ、逃げ角γが０°にされる。

上記構成の実施例１においては、刃物２１の厚みを０．５ｍｍ程度に薄くしたことにより、刃物２１を構成する高価な材料の使用を非常に少なくすることができるため、刃物２１の価格を刃物厚さが３ｍｍ程度の従来の刃物に比べて大幅に安価にすることができる。また、刃物２１の厚みを薄くしたことにより、逃げ面２１ｂを小さくできるため、逃げ面２１ｂの摩耗量を［刃厚÷ｃｏｓ（すくい角δ）÷ｃｏｓ（ねじれ角θ）］程度までに抑えることが可能になる。図５（ｄ）に示すように、刃物２１と従来の厚さ３ｍｍの刃物２１Ｘが１ｍｍ程度の摩耗によりｘ線まで切れ刃が後退すると、従来の刃物２１Ｘでは再研磨が必要になる。しかし、刃物２１は逃げ角γが０°であることにより切れ刃２１ｃが維持されるため、さらに摩耗しても使用可能である。その結果、実施例１においては、先端切れ刃２１ｃが従来の厚い刃物２１Ｘの限界以上に後退しても刃物２１の使用が可能になり、刃物２１の寿命を従来の刃物２１Ｘに比べて数倍長くすることができる。さらに、実施例１においては、すくい面２１ｄが硬質膜２２でコーティングされているため、すくい面２１ｄの著しい摩耗が抑えられて、刃物２１の耐久性が高められると共に、刃物２１のすくい面２１ｄに対して逃げ面２１ｂの摩耗が進行するため、逃げ面２１ｂが被削材と強く接触することが防止され、刃物２１の切削抵抗が抑えられる。

また、実施例１では、刃物２１が工具本体１１の回転反対方向に曲げられており、刃物２１の両端面１１ａ，１１ｂ側のねじれ角θが負及び正になっていることにより、周方向に刃物２１の奥行きが立体的に確保される。これにより、刃物２１の曲げ剛性が曲げない状態の刃物２１自体の曲げ剛性よりも高められる。その結果、実施例１においては、刃物２１の厚さが０．５mm程度と非常に薄くなっているが、高い曲げ剛性が確保される。また、本実施例１においては、刃物２１の両端側が正のねじれ角の部分と負のねじれ角の部分になっていることにより、切削時に被削材の横方向に加わる力が逆向きに作用して互いに打ち消し合うように作用する。そのため、切削時における被削材に加わる横方向の一方に向けた抵抗が抑えられ、被削材の横方向への移動が抑えられるため、鉋胴１０による安定した切削が可能になる。

さらに、本実施例１においては、刃物２１が回転方向Ｒと反対方向に凸に円弧状に湾曲すると共に両端側部分のねじれ角θが負及び正になっていることにより、被削材の切削時に、被削材の両側縁において刃物２１から被削材に対して内側向きの力が加わる。そのため、被削材両側縁でのバリや欠けの発生が抑えられ、特に方向性のある繊維質の木材等の被削材を切削する場合に有効である。また、本実施例１においては、刃物２１が曲げられていることにより、切削時に刃物２１が一度に被削材に当たらないので、切削騒音を低減できる。また、実施例１においては、刃物２１の母材が鋼材、超硬合金又は刃先部分のみを超硬合金とする鋼材であることにより、刃物２１に加わる切削抵抗によってわずかであるが刃物２１が弾性変形して逃げ面側へたわみながら被削材から離れるようになる。そのため、実施例１においては、刃物２１に加わる切削抵抗が減少して円滑な切削が可能になる。

つぎに、実施例１の変形例１〜８について図８〜図１５により説明する。変形例１〜８は、実施例１の刃物の配置を変更した例を示すもので、図においては刃物のみを示し、取付溝と押え金具については図示省略する。変形例１は、図８に示すように、実施例１における刃物２１のように両端が軸心に対して平行な同一線上に揃えられた形態と異なり、刃物２１Ａの両端が軸心に対して平行な同一線上（Ｋ）から外れた形態である。

変形例２は、図９に示すように、刃物２１Ｂを、実施例１の刃物２１のように湾曲の頂点を長手方向の中央に配置した対称形状ではなく、湾曲頂点Ｔを工具本体１１の一端面１１ａ近傍にずらせたものである。変形例２においては、被削材の幅が工具本体１１の長さより短いときでも、被削材の幅方向両端において、切れ刃のねじれ角を常に負及び正になるようにできる。そのため、変形例２においては、被削材の幅に関わらず、方向性がある繊維質の木材等の被削材を切削する場合には、被削材両側縁でのバリや欠けの発生が有効に抑えられる。

変形例３は、図１０に示すように、刃物２１Ｃを、実施例１の刃物２１のように単一の湾曲形状ではなく、２つの湾曲部を円弧状に連続させた波状にしたものである。
変形例４は、図１１に示すように、刃物２１Ｄを、実施例１の刃物２１のように円弧状に湾曲させる代わりに、長手方向中央で折れ曲がった対称な形状にしたものである。

変形例５は、図１２に示すように、刃物２１Ｅを、変形例４において湾曲の頂点Ｕを工具本体１１の一端面１１ａ近傍にずらせて配置したものである。変形例５においても、上記変形例２と同様、被削材の幅に関わらず被削材両側縁でのバリや欠けの発生が有効に抑えられる。

変形例６は、図１３に示すように、刃物２１Ｆを、変形例４の刃物２１Ｄのように単一の折れ曲がった形状ではなく、複数の折れ曲がった形状を連続して設けるようにしたものである。
変形例７は、図１４に示すように、刃物２１Ｇを、中間部分が軸方向に平行な直線であり、両端側が円弧状になった形状としたものである。

変形例８は、図１５に示すように、刃物２１Ｈを、変形例３の刃物２１Ｃに代えて、Ｓ字型の波状にしたものである。変形例１〜８においても、実施例１と同様に薄い刃体２１Ｈの曲げ剛性が確保される。また、変形例１〜７においても、被削材の両側縁でのバリや欠けの発生を抑える効果が得られるが、変形例８では、本体１１の一端面側においてはこのような効果は得られない。

つぎに、実施例２について図１６、図１７により説明する。
実施例２に係る刃物３５は、実施例１の刃物２１とは逆に木工用鉋胴３０の切削方向である回転方向Ｒに円弧状に湾曲した凸の状態で取付溝３３に取り付けられる。鉋胴３０は、実施例１の鉋胴１０に対して、取付溝３３が、軸孔３２を有する円筒形の工具本体３１の外周面に、回転方向Ｒに円弧状に湾曲して形成されており、かつ工具本体３１の軸方向中央を挟んだ軸方向両側が対称形状になっている。押え金具３７も図６に示す方向と反対方向に湾曲したものとなっている。

取付溝３３に装着される刃物３５は、図１８に示すように、上記刃物２１と同様の材質の弾性変形可能な薄板であり、図１８（ｂ）において下縁側の取付面３５ａは直線であるが、上縁の切れ刃３５ｃが外方にわずかに凸になっている。刃物３５の逃げ面３５ｂは逃げ角γが０°になっている。刃物３５は、片面側であるすくい面３５ｄの切れ刃３５ｃを含む所定範囲には、クロム窒化物の硬質膜（図示しない）がコーティングされている。刃物３５は、取付溝３３に挿嵌されて押え金具３７に押されることにより、工具本体３１の回転方向Ｒに凸に湾曲して配置される。これにより、切れ刃３５ｃの工具本体３１外周面における軸心に対する傾斜角度であるねじれ角が、本体３１の一端面３１ａ側においては曲線状に変化する正のねじれ角になっており、他端面３１ｂ側においては曲線状に変化する負のねじれ角になっている。なお、切れ刃３５ｃのねじれ角の正負について、上記実施例１と同様である。

上記構成の実施例２においては、上記実施例１と同様に刃物３５の厚みを０．５ｍｍ程度に薄くしたことにより、刃物３５を構成する高価な材料の使用を非常に少なくすることができるため、刃物３５の価格を刃物厚さが３ｍｍ程度の従来の刃物に比べて大幅に安価にすることができる。また実施例２においては、刃物３５の厚みを０．５ｍｍ程度に薄くしたことにより、外周逃げ面を小さくできるため、逃げ面の摩耗量を［刃厚÷ｃｏｓ（すくい角）÷ｃｏｓ（ねじれ角）］程度までに抑えることができ、また、すくい面が硬質膜でコーティングされているため、すくい面の著しい摩耗が抑えられて、刃物３５の耐久性が高められる等、実施例１と同様の効果が得られる。また、実施例２においては、刃物３５が工具本体３１の回転方向Ｒに凸に曲げられており、刃物３５の両端面３１ａ，３１ｂ側部分のねじれ角θが正及び負になっていることにより、周方向に刃物３５の奥行きが立体的に確保される。これにより、刃物３５の曲げ剛性が曲げない状態の刃物３５自体の曲げ剛性よりも高められる。その結果、実施例２においては、刃物３５の厚さが０．５mm程度と非常に薄くなっているが、高い曲げ剛性が確保される。

また、本実施例２においては、刃物３５の両端面３１ａ，３１ｂ側が正のねじれ角の部分と負のねじれ角の部分になっていることにより、切削時に被削材に加わる横方向の力が逆向きに作用して互いに打ち消し合うように作用する。そのため、切削時における被削材に加わる横方向の一方に向けた抵抗が抑えられ、被削材の横方向への移動が抑えられるため、鉋胴３０による安定した切削が可能になる。さらに、本実施例２においては、刃物３５が回転方向Ｒに凸に曲げられており、刃物３５の両端側部分のねじれ角が正及び負になっている。これにより、被削材の切削時に、切削屑を被削材の中央から横方向へ排出することができるため、切削屑の排出の流れを良くすることができ、特に被削材の側縁部のバリ等が問題にならない樹脂、金属等の硬い被削材を切削する場合に有効である。また、実施例２においては、刃物３５が曲げられていることにより、切削時に刃物３５が一度に被削材に当たらないので、切削騒音を低減できる。

つぎに、実施例２の刃物３５の曲げ方を変えた変形例９〜１６について図１９〜図２６により説明する。
変形例９は、図１９に示すように刃物３５Ａの両端が軸心に対して平行な同一線上（Ｋ）から外れた形態である。
変形例１０は、図２０に示すように、刃物３５Ｂの湾曲の頂点Ｖを本体３１の一端面３１ａ近傍にずらせたものである。

変形例１１は、図２１に示すように、刃物３５Ｃを、単一の湾曲形状ではなく、２つの湾曲部を円弧状に連続させた波状にしたものである。
変形例１２は、図２２に示すように、刃物３５Ｄを、円弧状に湾曲させる代わりに、長手方向中央で折れ曲がった対称な形状にしたものである。

変形例１３は、図２３に示すように、刃物３５Ｅの湾曲の頂点Ｗを本体３１の一端面３１ａ近傍にずらせて配置したものである。
変形例１４は、図２４に示すように、刃物３５Ｆを、単一の折れ曲がった形状ではなく複数の折れ曲がった形状を連続して設けるようにしたものである。

変形例１５は、図２５に示すように、刃物３５Ｇを、中間部分が軸方向に平行な直線であり、両端側が円弧状になった形状としたものである。
変形例１６は、図２６に示すように、刃物３５Ｈを、変形例１１の刃物３５Ｃに代えて、１つの湾曲部とほぼ半分の湾曲部を円弧状に連続させたＳ字型の波状にしたものである。変形例９〜１６においても、実施例２と同様に薄い刃体の曲げ剛性が確保される。また、変形例９、１０、１２、１３、１５においても、切削屑の排出の流れを良くする効果が得られるが、変形例１１、１４、１６では、本体１１の一端面側においてはこのような効果は得られない。

つぎに、実施例３について図２７〜図３０により説明する。
実施例３に係る木工用ルータービット４０に使用される刃物５１は、図２７に示すように、実施例１の刃物２１の両端側に面取り部を設けたものである。ルータービット４０は、円柱形の工具本体４１と工具本体４１を回転切削機に取り付けるためのシャンク部４２が同軸に連結されている。工具本体４１は外周面の対称な２か所に取付溝４３を有している。取付溝４３は、工具本体４１の回転方向Ｒ前方側である前壁面４４が略径方向に延びた平面となっており、回転後方側の後壁面４５が回転反対方向に向けて円弧状に凸に湾曲しており、底壁面４６は軸方向に平行な平面になっている。取付溝４３内には、前壁面４４側の押え金具５５と後壁面４５側の刃物受け具５７とが挿嵌され、押え金具５５と刃物受け具５７の間に刃物５１が挟まれている。

刃物５１は、図３１に示すように、実施例１の刃物２１と同様、母材が鋼材、超硬合金又は刃先部分のみを超硬合金とする鋼材であり、厚さ０．３〜０．６ｍｍ前後の長尺状の弾性変形可能な薄板である。刃物５１は、上縁の逃げ面５２ａが実施例１と同様に円弧状に凹んだ中間部５３と、その両端側にて逃げ面５２ａが中間部５３から連続してそれぞれ略半円弧状に膨出した面取り部５４となっており、下縁側の底面５２ｂは平面である。刃物５１も、母材板の打ち抜き加工により簡単に形成され、図示のように湾曲させることにより上記取付溝４３とほぼ同一長さになっている。刃物５１の逃げ面５２ａは、工具本体４１に取り付け後ジョインティングすることによって逃げ角がほぼ０°になっている。刃物５１は、片面側であるすくい面５２ｃの切れ刃を含む所定範囲には、上記実施例１と同様に材質がCrNかCr₂Nあるいは,CrNとCr₂Nの混合物であるクロム窒化物の硬質膜（図示しない）が厚さが０．５〜１０μｍ程度に形成されている。

押え金具５５は、前壁面４４と向き合う前側面５５ａは平面であり、後側面５５ｂが後壁面４５に合わせて円弧状に膨らんだ湾曲面となっており、底面５５ｃが平面である。上側面５５ｄは長手方向の両側が刃物５１に合わせて湾曲して突出しており、刃物５１を湾曲させての後側面５５ｂに重ね合わせたとき、押え金具５５が刃物５１上縁の切れ刃部分を残して全体が重なり合うようになっている。刃物受け具５７は、金属製で所定厚さの厚板であり、後壁面４５に合わせて円弧状に曲げられており、前側面５７ａが湾曲して凹んでおり、後側面５７ｂが湾曲して膨出している。底面５７ｃは平面であり、上側面５７ｄが押え金具５５の上側面５５ｄと同様に長手方向両側が突出しており、前側面５７ａで刃物５１と重なり、後側面５７ｂが取付溝４３の後壁面４５に密接するようになっている。取付溝４３内に押え金具５５と刃物５１と刃物受け具５７とが挿嵌され、取付溝４３の回転前方にて工具本体４１に設けた取付孔４７にボルト（図示しない）を挿入して締め付けることにより、刃物５１が工具本体４１に取り付けられる。

実施例３においては、刃物５１の中間部５３は実施例１と同様に被削材の切削が行われ、実施例１と同様の効果が得られる。さらに、刃物５１両端側の面取り部５４においては、被削材の両側縁の面取り加工が行われる。その際、実施例３においては、刃厚の薄い刃物５１の面取り部５４が工具本体４１外周面から突出しているが、突出した面取り部５４は、押え金具５５と刃物受け具５７によって強固に挟持されているため、刃物５１の強度が確保される。その結果、実施例３では、厚さの薄い安価な刃物５１を用いて、被削材の通常の切削加工と同時に面取り加工を行うことができる。

次に、実施例３の刃物の変形例１７について図３２により説明する。
変形例１７においては、刃物５１Ａは、中間部５３と面取り部５４の折り曲げられた中央の中央部分５３ａが平面になっており、中央部分５３ａの外側が円弧状に湾曲している。刃物５１Ａは、底面が平坦でかつ中央部分５３ａが平面である。中間部５３ではすくい角が一定になる。

つぎに、実施例４について図３３〜図３５により説明する。
実施例４は、刃物７１の形状が上記各実施例や変形例に示す湾曲したり折れ曲がった形状とは異なり、木工用鉋胴６０の軸方向に平行な取付溝６３に装着される直刃の刃物７１に関するものである。鉋胴６０は、金属製で中心に軸孔６２を有する長尺円筒状の工具本体６１を設けており、工具本体６１の外周側の径方向に対向した２箇所にて工具本体６１の略径方向に凹むと共に長手方向に貫通した端面から見て略長方形の同一形状の２本の取付溝６３を設けている。取付溝６３は、上記各実施例や変形例に示す湾曲したり折れ曲がった形状とは異なり、軸方向に平行に延びた直溝である。取付溝６３は、すくい角が正になるように傾斜しており、回転前方側の前壁面６４と後方側の後壁面６５が互いに平行で、底壁面６６は前及び後壁面６４，６５に対して直角な平面である。後壁面６５の径方向に対する傾斜角度は略１５°である。

工具本体６１は、前壁面６４の上縁近傍位置で、回転方向に向けて円弧状に凹んで軸方向両端間に延びて切り欠かれた切欠き凹部６７になっており、切欠き凹部６７が後述する押え金具７３の上面と連続してスムーズに繋がるようになっている。また、工具本体６１は、切欠き凹部６７のわずかに回転前方側において、軸方向の中央位置と左右両端近傍位置とその中間位置の５か所にそれぞれ上述した取付孔１８と同様の構造の取付孔６８を設けている。

各取付溝６３には、刃物７１と押え金具７３とが装着されている。刃物７１は、上記刃物２１と同様に鋼材、超硬合金製で厚さ０．５ｍｍ前後の長尺状の弾性変形可能な薄板であり、板材の打ち抜き加工により形成されて、取付溝６３とほぼ同一長さになっている。刃物７１は、逃げ面の逃げ角が０°になっており、すくい面の切れ刃を含む所定範囲には、上記実施例１と同様に材質がCrNかCr₂Nあるいは,CrNとCr₂Nの混合物であるクロム窒化物の硬質膜がコーティングされている。押え金具７３は、金属製の長尺角棒状であり、上面が切欠き凹部６７に合わせた円弧状に凹んだ湾曲面となっている。刃物７１と押え金具７３はストレートであり、工具本体６１のストレートな取付溝６３への取り付けは容易に行われ、その後、取付孔６８にボルト（図示しない）を挿入して締め付けることにより取付溝６３内に強固に固定される。刃物７１の先端切れ刃は、工具本体６１外周面から０．５ｍｍ程度突出させられる。

取付溝６３に固定された２つの刃物７１に対しては、先端切れ刃の外径のばらつきを是正するために、砥石を用いたジョインティングが行われる。ジョインティングについては、通常は切れ刃部分について行われるが、本実施例の刃物７１については厚さが０．５ｍｍ程度と非常に薄いため、ジョインティングが外周逃げ面全面について行われてもよい。これにより、逃げ面は円弧状になるような円筒研磨が行われ、逃げ角が０°にされる。

上記構成の実施例４においては、上記実施例１と同様に刃物７１の厚みを０．５ｍｍ程度に薄くしたことにより、刃物７１を構成する高価な材料の使用を非常に少なくすることができるため、刃物７１の価格を刃物厚さが３ｍｍ程度の従来の刃物に比べて大幅に安価にすることができる。また実施例２においては、刃物７１の厚みを０．５ｍｍ程度に薄くしたことにより、逃げ面を小さくできるため、逃げ面の摩耗量を［刃厚÷ｃｏｓ（すくい角）］程度までに抑えることが可能になる。その結果、実施例４においては、先端切れ刃が従来の厚い刃物以上に後退しても刃物７１の使用が可能になり、刃物７１の寿命を数倍長くすることができる。また、すくい面が硬質膜でコーティングされているため、すくい面の著しい摩耗が抑えられて、刃物７１の耐久性が高められる等、実施例１と同様の効果が得られる。また、実施例４においては、刃物７１の母材が鋼材、超硬合金又は刃先部分のみを超硬合金とする鋼材であることにより、刃物７１に加わる切削抵抗によってわずかであるが刃物７１が弾性変形して逃げ面側へたわみながら被削材から離れるようになる。そのため、実施例４においては、刃物７１に加わる切削抵抗が減少して円滑な切削が可能になる。

なお、上記実施例１，２においては、変形例１〜１６として種々の形態の刃物が示されているが、これに限るものではなく、これ以外の種々の形態及びその組み合わせの形態も可能である。また、上記実施例１，２及び各変形例においては、単一の鉋胴について説明したが、これを軸方向に複数連結し、互いに隣接する鉋胴の刃物の位置をそれぞれずらせて配置させることも可能である。また、複数の刃物について、先端切れ刃側に溝を形成することにより、分割して切削することも可能である。さらに、上記各実施例及び各変形例においては、本発明の刃物を回転切削工具に適用した例について示しているが、超仕上げ鉋等の回転しない切削工具に対しても適用することが可能である。その他、上記各実施例や変形例に示したものは一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することも可能である。

１０…木工用鉋胴、１１…工具本体、１３，１３Ａ〜１３Ｇ…取付溝、１８…取付孔、２１，２１Ａ〜２１Ｈ…刃物、２１ｃ…切れ刃、２２…硬質膜、２４，２４Ａ〜２４Ｇ…押え金具、３０…木工用鉋胴、３１…工具本体、３３，３３Ａ〜３３Ｇ…取付溝、３５，３５Ａ〜３５Ｈ…刃物、３５ｃ…切れ刃、３７、３７Ａ〜３７Ｇ…押え金具、４０…木工用ルータービット、４１…工具本体、４３…取付溝、５１…刃物、５５…押え金具、５７…刃物受け具、６０…木工用鉋胴、６１…工具本体、６３…取付溝、７１…刃物、７３…押え金具。

Claims (5)

1. 工具本体に取り付けられる切削用刃物であって、
   刃物の少なくともすくい面が刃物母材より硬質の材料でコーティングされており、刃物の厚さが０．２ｍｍから０．８ｍｍであることを特徴とする切削用刃物。
2. 被削材の切削方向に対して逆方向に凸の状態で前記工具本体に取り付けられ、両端側部分のねじれ角が正及び負であることを特徴とする請求項１に記載の切削用刃物。
3. 被削材に対する切削方向に凸の状態で前記工具本体に取り付けられ、両端側部分のねじれ角が正及び負であることを特徴とする請求項１に記載の切削用刃物。
4. 刃物の母材を鋼材、超硬合金又は刃先部分のみを超硬合金とした鋼材とすることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の切削用刃物。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の切削用刃物を工具に取り付けてジョインティングしてなる回転切削工具。

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