JP2003275917A - 刃先交換式回転工具及びスローアウェイインサート - Google Patents
刃先交換式回転工具及びスローアウェイインサートInfo
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Abstract
も、高精度を維持したまま従来の一般的な刃先交換式回
転工具に比較し、1刃の送り量fzが10倍程度の高送
りが可能な刃先交換式回転工具及びそれに用いるスロー
アウェイインサートを提供することを課題とした。 【解決手段】 インサートが着脱可能な刃先交換式回転
工具において、該インサートは、掬い面側から見た形状
が略四角形状をなすポジタイプのスローアウェイインサ
ートで、切刃稜線をなす四辺は夫々外側に凸円弧状で、
且つ、逃げ面略中央に平坦部を設け、該インサートを刃
先交換式回転工具としてセットした時に、前記凸円弧状
の稜線が主切刃をなし、該主切刃は、最下点から外周側
に向かう円弧からなり、半径方向掬い角が負となるよう
に取り付けたことを特徴とする刃先交換式回転工具及び
スローアウェイインサートである。
Description
インサート及び正面フライス工具に関し、詳細には高送
り加工において顕著な効果を発揮する刃先交換式回転工
具及びそれに用いるスローアウェイインサートに関す
る。
りに適した刃先交換式回転工具として特開2000−1
26920号公報に、円形スローアウェイインサートを
用い、これを2軸方向に傾けて装着することにより円弧
半径の大きな切刃を生じさせ高送り切削時の衝撃力を緩
和した正面フライス工具が記載されている。高能率な刃
先交換式回転工具の例としては、特開2000−592
1号公報に記載された工具が切削変動(断続)の少ない
鋼切削において1刃当りの送り量fz=2mm/刃の条
件で安定切削可能な事例が記載されている。上記特開2
000−5921号公報では、刃先交換式回転工具は、
主切刃が円弧をしており、被削物に接触して初期に生成
する切屑の厚さは薄く、工具の回転に従って徐々に厚い
切屑を生成するため、工具が受ける衝撃力を緩和でき切
削変動の少ない鋼切削においては高送り切削が可能とな
る。
に適した正面フライス工具は円形スローアウェイインサ
ートを採用しているためインサートの拘束面はインサー
ト底面及び側面となるが、側面は曲面であるため正確な
位置決めが難しく、そのため刃先位置調整ねじを必要と
する。更に、円形インサートを2軸方向に傾けて装着し
ているため切削中にインサートが回転し刃先位置がずれ
る可能性も皆無ではない。またこの工具は切込み深さが
0.1〜1mmより少ない加工に適したものであり、そ
れより深く切込むために工具を大きく設計すれば切削に
関与する切刃長さが長くなりすぎ切削抵抗が増大するた
め現実的ではない。よって切込み深さが1〜6mm程度
の加工には前記一般的な正面フライスを用いるより他な
く、高送り加工は不可能であった。しかし、穴の多い加
工物や調質されたプリハードン鋼などの断続が有り切削
変動の激しい切削においてはインサートが欠損しやす
く、著しく寿命が低下するため、送り量を下げなければ
ならず、高送り切削は不可能という欠点があった。
〜6mm程度の加工においても、高精度を維持したまま
従来の一般的な刃先交換式回転工具に比較し、1刃の送
り量fzが10倍程度の高送りが可能な刃先交換式回転
工具及びそれに用いるスローアウェイインサートを提供
すること、及び穴の多い加工物や調質されたプリハード
ン鋼などの断続切削においても安定切削可能であり、耐
欠損性を向上させた長寿命な高送り高能率切削フライス
工具を提供することを課題とした。
可能に刃先交換式回転工具に取り付けるスローアウェイ
インサートにおいて、該インサートは、掬い面側から見
た形状が略四角形状をなすポジタイプのスローアウェイ
インサートで、切刃稜線をなす四辺は夫々外側に凸円弧
状で、且つ、逃げ面略中央に平坦部を設けたことを特徴
とするスローアウェイインサートであり、刃先交換式回
転工具としてセットした時、該インサートは、掬い面側
から見た形状が略四角形状をなすポジタイプのスローア
ウェイインサートで、切刃稜線をなす四辺は夫々外側に
凸円弧状で、且つ、逃げ面略中央に平坦部を設け、該イ
ンサートを刃先交換式回転工具としてセットした時、前
記凸円弧状の稜線が主切刃をなし、該主切刃は、最下点
から外周側に向かう円弧からなり、半径方向掬い角が負
となるように取り付けたことを特徴とする刃先交換式回
転工具である。
用いるスローアウェイインサートの該平坦部は切刃稜線
から後退した位置よりインサート底面側まで設けられ、
且つ、該平坦部と掬い面とのなす角度は、掬い面と逃げ
面のなす角度よりも3゜〜10゜小さくしたインサート
である。次に、該凸円弧状の一部を直線としたり、円弧
と直線が2つ以上の複数の直線又は複数の円弧で設けた
り、更には、該凸円弧状で形成される主切刃に沿ってブ
レーカー状のすくい溝を設けたインサートである。更に
は、該インサートの凸の円弧状の円弧の曲率半径を該イ
ンサートの内接円直径の0.6〜1.6倍等のスローア
ウェイインサートである。また、刃先回転工具として、
該最下点は、凸円弧状の中心よりも内側になるように取
り付け、該主切刃の切込み角を35°以下とした回転工
具である。次に、該半径方向すくい角が−5°から−4
5°の角度とし、該主切刃の半径方向すくい角が外周側
に向かうに従い連続的又は断続的に変化する回転工具で
あり、更には、該主切刃の真のすくい角を+3°〜+1
5°とした事を特徴とした刃先交換式回転工具である。
サートの正面図を示す。図1は、その中心から外側に凸
の円弧状をなす切刃稜線1を4つ備え、略四角形状をな
す。切刃稜線と切刃稜線との繋ぎ部分は適当なアールや
直線を用いてもよい。図2に該スローアウェイインサー
トの側面図、図3にA方向からの図を示す。逃げ面の略
中央に平坦部2を切刃から後退した位置よりインサート
底面まで設ける。この平坦部は工具本体へ取り付ける際
の当接面となるが、平坦にしたことにより正確な位置決
めが可能となる。この平坦部と掬い面とのなす角度αは
掬い面と逃げ面のなす角度βよりも3゜〜10゜小さく
する。この差が3°より小さいと充分な当接面積が得ら
れず、10°よりも大きいと刃先強度の低下を招く。円
弧状の切刃稜線1の曲率半径はインサート内接円直径D
の0.6〜1.6倍とする。0.6倍よりも小さいと丸
インサートと略同形状になり、切込み深さが大きくなる
用途では切込み角が大きくなり、高送りが不可能とな
る。また、切込み角をそのままで切込み深さを大きくす
るには内接円を大きくしなければならない。1.6倍よ
りも大きいと直線切刃と略同形状になりR切刃の特徴を
見出せない。ここにR切刃の特徴とは切削時の接触切刃
長さが長いため寿命が長い、断続に強い、圧縮の力が働
くためヒートクラックが発生しても破壊にいたるまでが
長寿命、などである。
回転工具の底面視、断面を示す。上記のスローアウェイ
インサートを図4に示す如く工具本体に取り付ける。
尚、インサートの取り付機構は公知の取り付機構を適宜
採用すればよい。図4に示すようにインサート座を有す
るインサート支持部材3を介してくさび4で締め付けて
取り付ける方法の他、インサート中央にクランプ孔を設
けてクランプする機構を採用することもできる。
を示す。図6〜図8より、切刃の最下点Bが切刃の中央
よりも工具の内側に来るように切り込み角を設定するこ
とにより、切削に関与する切刃長さを長くできるととも
に、刃先強度がもっとも弱い切刃中央部が最初に被削材
と接触し衝撃を受けることを避けることができる。切り
込み角は35°以下とするのが好ましい。半径方向掬い
角は、負の値に設定することにより、図6に示すよう被
削物に接触して初期に生成する切屑8の厚さは薄く、工
具の回転に従って徐々に厚い切屑9を生成するため、工
具が受ける衝撃力を緩和でき高送りが可能となる。更に
好ましくは、半径方向すくい角は−5°から−45°と
負の値に設定する。
たインサートに生じる切削時の衝撃発生メカニズムを、
被削材への喰いつき時(切削始め)と喰いついてか
ら被削材から離れるまでの2つに分け、衝撃緩和させる
ことに着目し、前者は円弧又は円弧と直線などからなる
円弧状タイプの主切刃により、その主切刃先端部最下点
6を切削開始点7とし被削材に薄く喰いつかせる。後者
は半径方向の負のすくい角により、工具の回転に伴い徐
々に厚くなる切屑を生成し、境界部8で最も厚くし、切
屑生成形態の位相差に最適値を見出し、衝撃を緩和させ
断続に強く、長寿命となった。更に、加工した面の表面
性状の向上を目的とし、図7に示すように副切刃10を
設けた例、図8に示すように内周切刃6を設けた例、図
9、10に示すようにコーナー部11に径方向掬い角と
略同等以上の大きさθの角度で面取りを設けた例、図1
1に図10の例に更に副切刃10を加えた例を示す。以
下、実施例に基づき本願発明を詳細に説明する。
ンサートとして図1〜図3に示すスローアウェイインサ
ートで、内接円直径Dを15.875mm、円弧状切刃
の曲率半径Rを15mm、掬い面と平坦部2のなす角度
αを70゜、掬い面と逃げ面のなす角度βを75゜、イ
ンサートの厚さを4.76mmに設定した。平坦部2は
切刃稜線から逃げ面に沿って0.5mm後退した位置か
らインサート底面まで設けた。このインサートを図4に
示す刃先交換式回転工具本体へ取り付けた。半径方向掬
い角は−4゜、軸方向掬い角は9゜、切刃稜線の最下点
が切刃稜線の中心よりも内側になるように切れ込み角は
15゜に設定し、本発明例1とした。比較のため、図1
2、図13に示すような従来例2、3の刃先交換式回転
工具を用意した。従来例2は切込み角90°、従来例3
は切込み角30°〜45°の例である。
能な最大の送り速度を試験した。工具刃径はφ200
(10枚刃フルセット)、被削材はS50C、切込み深
さAd=2mm、切込み幅Rd=180mmで能率を表
す最大の送り速度:Fmaxと単位時間当りの切屑排出
量:Qを比較した。本発明例1は、切削速度を低く抑え
V=100m/minとした。しかし、インサート強度
が高く1刃の送り量fzを大きくできることからfz=
2.5mm/刃、F=4000mm/min、Q=14
40cm3/minまで機械馬力30KWの限界まで安
定して加工可能であった。従来例2は、切削速度V=1
80m/min時、1刃当たりの送り量fz=0.25
mm/刃より大きいとインサートが欠損するため、F=
800mm/min、Q=288cm3/minであっ
た。従来例3は、切削速度V=180m/min時、1
刃当たりの送り量fz=0.4mm/刃がインサート強
度限界で、F=1280mm/min、Q=460.8
cm3/minであった。
ら5倍の単位時間当りのテーブル送り速度、切屑排出量
を示し、大幅な能率改善が図れた。本発明例1は、主切
刃が円弧状をしているため、切削開始点:インサートの
最下点から薄く食いつくため衝撃が少なく、S50Cの
ような鋼切削においても1刃当たりの送り量fzを約
1.0〜3.5mm/刃に上げられる。更に、半径方向
の掬い角を大きな負の角度、具体的には真の掬い角が大
きく負にならない0°〜−40°位までにする事によ
り、その先端部最下点から境界までの位相差がうまれる
ため、断続にも強くなり、且つ切刃長さも長くなること
から長寿命となる。これに対し従来例2、3は、切屑生
成時、1刃当たりの送り量又は実質の送り量分、先端か
ら境界まで均一の切屑厚みである。切込み角を小さくし
ても、実質の切屑厚みは角度分、薄くなるだけである。
このためS50Cのような鋼切削における1刃当たりの
送り量fzは約0.2mm/刃〜0.4mm/刃が一般
的な条件であった。
トを用いて、工具本体は、軸方向すくい角9゜、切刃稜
線の最下点6が切刃稜線の中心よりも内側になるように
切込み角κは15゜に設定した。半径方向すくい角は、
本発明例4として−10°(図14)、本発明例5とし
て−15°(図15)、本発明例6として−20°(図
16)と変化させたものを製作した。尚、比較のため、
比較例7として−4゜、従来例2、3も併せて試験し
た。
比較例7の工具を用い、図17に示すφ8穴の多くある
欠損の生じやすい形状をした被削材で、能率を表す1刃
当たりの送り量fzをインサートが初期欠損に至るまで
のの限界値を試験した。切削諸元は、工具刃径:φ12
5(1枚刃)、被削材:プリハードン鋼、SCM440
(HS40)、切削速度150m/min、切込み深さ
Ad=1mm、切込み幅Rd=90mmとした。この結
果を図18に示す。図18より、本発明例4〜6及び従
来例2は、1刃当たりの送り量fz=0.1mm/刃か
ら0.2mm/刃と上げていき、fz=0.8mm/刃
でも欠損を生じなかった。従来例3は、1刃当たりの送
り量fz=0.1mm/刃→0.2mm/刃と上げてい
きfz=0.25mm/刃でインサートが欠損。比較例
7は、1刃当たりの送り量fz=0.3mm/刃までは
良好だが、fz=0.4mm/刃でインサートが欠損し
た。
し、fz=1.5mm/刃の常識を超えた過酷な条件で
寿命比較を行った。この結果を図18に示す。図18よ
り、従来例2は寿命3分、本発明例4は寿命33分、本
発明例5は40分、本発明例6は17分、であり、半径
方向すくい角を負に大きくしていくと長寿命が計れ、超
断続切削条件下でも長寿命を得られる。更に、上記本発
明例1〜3は、真のすくい角で表わすと、本発明例4=
6.1度、本発明例5=4.8度、本発明例6=3.4
度及び比較例7=7.7度であり上記試験では3度以上
で良い結果が得られた。
0に示すよう、最下点6から外周に向かい円弧と直線の
主切刃としても、更には、図21に示すよう最下点付近
から外周に向かい切込み角35°以下の2つ以上からな
る複数の直線からなる主切刃としても、図22に示すよ
う円弧状主切刃との組み合わせで負の半径方向すくい角
を断続的に変化させた例、円弧状主切刃との組み合わせ
でインサート底面側から上面方向に凸円弧状として半径
方向すくい角を滑らかに連続的に変化させた例でも、同
様な効果が得られ、本願発明の要旨範囲である。また、
この効果は切削工具の刃径に関係なく、小径から大径ま
で幅広く適用可能であり、インサート形状は、略4角形
に限らず2コーナー仕様や3角形、5角形以上の多角形
でも適用可能である。
加工物や調質されたプリハードン鋼などの断続切削にお
いて安定した切削が出来、耐欠損性を向上させた長寿命
な高送り高能率切削フライス工具を提供出来、従来常識
を大幅に変えた飛躍的な高能率・長寿命の工具を提供す
るものである。
す。
視を示す。
示す。
様を示す。
様を示す。
の態様を示す。
の態様を示す。
示す。
示す。
示す。
限界の試験結果を示す。
Claims (12)
- 【請求項1】着脱可能に刃先交換式回転工具に取り付け
るスローアウェイインサートにおいて、該インサート
は、掬い面側から見た形状が略四角形状をなすポジタイ
プのスローアウェイインサートで、切刃稜線をなす四辺
は夫々外側に凸円弧状で、且つ、逃げ面略中央に平坦部
を設けたことを特徴とするスローアウェイインサート。 - 【請求項2】請求項1記載のスローアウェイインサート
において、該平坦部は切刃稜線から後退した位置よりイ
ンサート底面側まで設けられ、且つ、該平坦部と掬い面
とのなす角度は、掬い面と逃げ面のなす角度よりも3゜
〜10゜小さくしたことを特徴とするスローアウェイイ
ンサート。 - 【請求項3】請求項1、2記載のスローアウェイインサ
ートにおいて、該凸円弧状の一部を直線としたことを特
徴とするスローアウェイインサート。 - 【請求項4】請求項1乃至3記載のスローアウェイイン
サートにおいて、該主切刃を成す円弧と直線が2つ以上
の複数の直線又は複数の円弧とからなることを特徴とす
るスローアウェイインサート。 - 【請求項5】請求項1乃至4記載のスローアウェイイン
サートにおいて、該主切刃に沿ってブレーカー状のすく
い溝を設けた事を特徴としたスローアウェイインサー
ト。 - 【請求項6】請求項1記載のスローアウェイインサート
において、該インサートの凸の円弧状の円弧の曲率半径
を該インサートの内接円直径の0.6〜1.6倍とした
ことを特徴とするスローアウェイインサート。 - 【請求項7】インサートが着脱可能な刃先交換式回転工
具において、該インサートは、掬い面側から見た形状が
略四角形状をなすポジタイプのスローアウェイインサー
トで、切刃稜線をなす四辺は夫々外側に凸円弧状で、且
つ、逃げ面略中央に平坦部を設け、該インサートを刃先
交換式回転工具としてセットした時、前記凸円弧状の稜
線が主切刃をなし、該主切刃は、最下点から外周側に向
かう円弧からなり、半径方向掬い角が負となるように取
り付けたことを特徴とする刃先交換式回転工具。 - 【請求項8】請求項7記載の刃先交換式回転工具におい
て、該最下点は、凸円弧状の中心よりも内側になるよう
に取り付けたことを特徴とする刃先交換式回転工具。 - 【請求項9】請求項7記載の刃先交換式回転工具におい
て、該主切刃の切込み角を35°以下とした事を特徴と
した刃先交換式回転工具。 - 【請求項10】請求項7記載の刃先交換式回転工具にお
いて、該半径方向すくい角が−5°から−45°の角度
とした事を特徴とした刃先交換式回転工具。 - 【請求項11】請求項7乃至10記載の刃先交換式回転
工具において、該主切刃の半径方向すくい角が外周側に
向かうに従い連続的又は断続的に変化する事を特徴とし
た刃先交換式回転工具。 - 【請求項12】請求項7乃至11記載の刃先交換式回転
工具において、該主切刃の真のすくい角を+3°〜+1
5°とした事を特徴とした刃先交換式回転工具。
Priority Applications (1)
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JP2002140850A JP4142892B2 (ja) | 2001-05-25 | 2002-05-16 | 刃先交換式回転工具 |
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JP2001-157805 | 2001-05-25 | ||
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JP2002005788 | 2002-01-15 | ||
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JP2003275917A true JP2003275917A (ja) | 2003-09-30 |
JP4142892B2 JP4142892B2 (ja) | 2008-09-03 |
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ID=29219437
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JP2002140850A Expired - Lifetime JP4142892B2 (ja) | 2001-05-25 | 2002-05-16 | 刃先交換式回転工具 |
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-
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- 2002-05-16 JP JP2002140850A patent/JP4142892B2/ja not_active Expired - Lifetime
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