JP2005040924A - 刃先交換式切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 金型の型材を等高線加工法で荒加工する際に、切削抵抗の低減を図り、びびりなどや規則的な振動の発生による共振を抑制して、高能率な加工が可能となるような刃先交換式切削工具を提供する。
【解決手段】 複数のインサートが、円柱状又は円盤状をなす工具本体先端部の外周に、その上面を工具本体の回転方向に向けて配設され、インサート取付座に着脱自在に装着された刃先交換式切削工具において、該インサートは略平行四辺形からなり、その上面と側面との交差稜線部に形成される切刃は曲線及び／又は直線を含む略円弧状の主切刃、該主切刃に隣接して切刃最下点よりも内周側に配置され曲線及び／又は直線を有する副切刃、該主切刃と隣接し曲線状に連なって配置され略回転軸方向に延びた外周刃とから構成され、少なくとも１つのインサート切刃の回転軌跡が、他のインサート切刃の回転軌跡に対して変位していることを特徴とする刃先交換式切削工具である。
【選択図】図１

Description

本発明は、刃先交換式切削工具に関し、例えば金型加工における鋳造物の荒加工用に適する工具に関する。

プレス金型の型材を荒加工する時には、ボールエンドミルやラジアスエンドミルを用いた加工方法があるが、切削抵抗が大きいためにびびりなどや、規則的な振動の発生による共振を発生しやすいという課題がある。そこで、このような課題を改良するために、特許文献１、特許文献２のような提案がなされている。
特許文献１は、複数のスローアウエイチップを、回転軸線を中心とする円周上に不等間隔で配置したスローアウエイカッタを開示している。
特許文献２は、切刃を完全不等分割配置して切削抵抗を低減させてしかも工具全体のバランスをとることのできる不等分割カッタを開示している。
ここで、特許文献１、２に開示されている切刃の不等分割を用いた技術は、規則的な振動の発生による共振を抑制する目的で考案されているが、夫々の切刃に印加される負荷には殆ど有意差がないため、共振抑制効果は十分とは言えない。

特開平１１−３３３６１５号公報 特開平２０００−７１４号公報

本発明は上記の問題を解決し、例えば鋳造法で製作されるプレス金型の型材を等高線加工法で荒加工する際に、切削抵抗の低減を図り、びびりなどや規則的な振動の発生による共振を抑制して、高能率な加工が可能となるような刃先交換式切削工具を提供することである。

本発明は、複数のインサートが、円柱状又は円盤状をなす工具本体先端部の外周に、その上面を工具本体の回転方向に向けて配設され、インサート取付座に着脱自在に装着された刃先交換式切削工具において、該インサートは略平行四辺形からなり、その上面と側面との交差稜線部に形成される刃先は、曲線及び／又は直線を含む略円弧状の主切刃と、該主刃先に隣接して切刃最下点よりも内周側に配置され曲線及び／又は直線を有する副切刃と、該主切刃と隣接し曲線状に連なって配置され略回転軸方向に延びた外周刃とから構成され、少なくとも１つのインサート切刃の回転軌跡が、他のインサート切刃の回転軌跡に対して変位していることを特徴とする刃先交換式切削工具である。本構成を採用することによって、例えば鋳造法で製作されるプレス金型の型材を等高線加工法で荒加工する場合においても、切削抵抗の低減を図り、びびりなどや、規則的な振動の発生による共振を抑制することができ、高能率な加工が可能となるような刃先交換式切削工具を提供することができる。

本発明の刃先交換式切削工具は、該複数のインサートが合同形又は相似形であり、少なくとも１つのインサート切刃の回転軌跡が他のインサート切刃の回転軌跡に対して回転半径方向に変位し、略円弧状の主切刃の半径をＲとした時に、回転半径方向の変位の量Ｈが、０．０１Ｒ≦Ｈ≦０．０８Ｒである。更に、少なくとも１つのインサート切刃の回転軌跡が他のインサート切刃の回転軌跡に対して回転軸方向に変位しており、回転軸方向の変位の量Ｊ（ｍｍ）が、０＜Ｊ≦０．０３Ｒである。

本発明の刃先交換式切削工具に装着されるインサートの主切刃の最下点をＡ、最外周点をＢとし、Ａ点とＢ点とを結んだ直線の垂直２等分線上と該主切刃上の交点をＣ点としたとき、主切刃は線分ＡＢより外周側に凸形状であり、該Ａ、Ｂ、Ｃ点を結んだ円弧の半径Ｒは６≦Ｒ≦１５、該副切刃と該外周刃とが交わる点をＤ点とした時に、Ａ点とＤ点との回転軸方向の距離Ｐは１５≦Ｐ≦２０、である。更に、該インサートの主切刃は、半径Ｒ（ｍｍ）が６≦Ｒ≦１５の円弧状であり、該副切刃は主切刃から連なる円弧部と直線部とからなり、該外周刃と該副切刃とは曲線又は円弧で結ばれている。また、該インサートの上面となるすくい面に、すくい角α（度）が０＜α≦３０のブレーカ溝を設けた刃先交換式切削工具である。

本発明によって、例えば鋳造法で製作されるプレス金型の型材を等高線加工法で荒加工する場合においても、切削抵抗の低減を図り、びびりなどや、規則的な振動の発生による共振を抑制することができ、高能率な加工が可能となるような刃先交換式切削工具を提供することができた。

図１は、本発明例の工具本体図を示す。図１に示す様に４個のインサート２が、円柱状をなす工具本体１の先端部の外周に、その上面を工具本体１の回転方向に向けて配設され、インサート取付座に着脱自在に装着された刃先交換式切削工具である。
図２から図５は、本発明例の刃先交換式切削工具に装着したインサートの例を示す。図２のインサートは、主切刃３が半径Ｒの円弧状であり、副切刃４は主切刃３に隣接して切刃最下点よりも内周側に配置され、曲線と直線を含んでいる。外周刃５は主切刃３と隣接し曲線から連なって配置され略回転軸方向に直線状に延びた構成となっている。図３のインサートは、主切刃３が曲線と直線を含む略円弧状であり、副切刃４は主切刃３に隣接して切刃最下点よりも内周側に配置され、曲線と直線を含んでいる。外周刃５は主切刃３と隣接し曲線から連なって配置され略回転軸方向に直線状に延びた構成となっている。図４のインサートは、主切刃３が曲線と直線を含む略円弧状であり、副切刃４は主切刃３に隣接して切刃最下点よりも内周側に配置され、曲線と直線を含んでいる。外周刃５は主切刃３と隣接し曲線から連なって配置され略回転軸方向に曲線状に延びた構成となっている。図５のインサートは、主切刃３が半径Ｒの円弧状であり、副切刃４は主切刃３に隣接して切刃最下点よりも内周側に配置され、曲線と直線を含んでいる。外周刃５は主切刃３と隣接し曲線から連なって配置され略回転軸方向に曲線状に延びた構成となっている。
図２から図５に示したインサートは、外周刃５と副切刃４とが曲線又は円弧で結ばれていることによって、外周刃５の刃先強度を維持することに好都合である。図１に示した工具本体１には、図２から図５に示したインサート形状のうち、１種類のインサート形状のものが４個装着されたものである。

図６は、図１に示した工具本体１を底面方向から示した図である。図６に示す様に、インサート１１、インサート１２、インサート１３、インサート１４で示す４個のインサートのうち、対象の位置にあるインサート１１、インサート１３の回転軌跡は、インサート１２、インサート１４の回転軌跡に対して回転半径方向内側に変位して設置され、その変位量がＨであることを示す。
図７は他の例のインサート配置例を示す図であり、インサート２１、インサート２２、インサート２３、インサート２４で示す４個のインサートのうち、１個のインサート２１の回転軌跡は、インサート２２、インサート２３、インサート２４の回転軌跡に対して回転半径方向内側に変位して設置され、その変位量がＨであることを示す。

図８は、他の例の工具本体を側面方向から示した図である。図８に示す様に、対象の位置にある対象の位置にあるインサート３１、図中示していないがインサート３３の回転軌跡は、インサート３２、インサート３４の回転軌跡に対して回転軸方向上方に変位し、その変位量がＪであることを示す。
ここで、変位量の数値限定理由を説明する。変位量Ｈは、主切刃３の円弧半径をＲとした時に、０．０１Ｒ≦Ｈ≦０．０８Ｒである。Ｈ＜０．０１Ｒでは、規則的な振動の発生による共振を抑制する効果が不十分である。一方、Ｈ＞０．０８Ｒでは、変位量が大きすぎるために、実質の切刃数が減少してしまい、工具の外径側に位置したインサートへの負担が過大となり、工具寿命が減少する。
回転軸方向の変位量Ｊは、０＜Ｊ≦０．０３Ｒである。Ｊ＝０では、傾斜切込みを行う様な切削条件や、工具の軸方向へ切込みを行う場合に、規則的な振動の発生による共振を抑制する効果が得られない。一方、Ｊ＞０．０３Ｒでは、軸方向側の実質の切刃数が減少してしまい、等高線加工を実施した場合、工具の軸方向先端側に位置したインサートへの負担が過大となり、工具寿命が減少する。
本発明の刃先交換式切削工具に装着されるインサートの主切刃３が有する円弧形状の半径Ｒは、６≦Ｒ≦１５である。これは、インサートのＲは大きい程切刃強度が高く重切削に耐えられるが、その反面、切削抵抗が大きくなる。Ｒが小さい程切削抵抗は小さいが刃先強度が低くなり、切刃の欠損が生じ易くなるため、インサートの主切刃３が有する円弧形状の半径Ｒは、６≦Ｒ≦１５の範囲とする。
図２において、切刃の最下点をＡ、副切刃４と外周刃５とが交わる点をＤ点とした時に、Ａ点とＤ点との回転軸方向の距離Ｐは１５≦Ｐ≦２０である。これによって、最大の切込み深さは２０ｍｍまで加工可能とすることができる。
図９は、本発明の刃先交換式切削工具に装着されるインサートについて、他の実施例となるインサートを示す。インサートの上面となるすくい面に、すくい角α度が０＜α≦３０のブレーカ溝を設けている。該ブレーカ溝を設けることにより、切削抵抗の低減が可能となるが、αが３０度を超えて大きい場合は切刃強度が急激に低減するため、３０以下とする。
図１０は、本発明の刃先交換式切削工具に装着されるインサートの外周刃５が、回転軸に対しバックテーパ６を設けていることを示す図である。好ましいバックテーパ６の設定角度は、回転軸方向に対して０度から１０度の範囲である。

本発明の刃先交換式切削工具を使用し、切削テストを行った。テストに使用した刃先交換式切削工具の仕様は、全長が１５０ｍｍ、刃径が６３ｍｍの４枚刃である。インサートは、最大１５ｍｍの切込み深さで加工できる様に、主切刃３のＲが１０ｍｍ、主切刃３に連なり回転軸方向に直線状に延びた外周刃５を有し、Ｐが１５ｍｍの超硬合金製のインサートを、バックテーパ６が３度になるように設定して装着した。また、テストに使用した本発明の刃先交換式切削工具及び従来例の刃先交換式切削工具のインサート配置仕様を表１に示す。

本発明例では、少なくとも１つのインサート切刃の回転軌跡が、他のインサート切刃の回転軌跡に対して変位する様に配置している。一方、従来例は、４個全てのインサート切刃の回転軌跡が略一致する様にインサートを工具本体に装着して切削性を評価した。切削方法は肩切削とし、この時の振動の発生状況を評価し、その結果を表１に併記した。更に、切削領域について確認テストを行った。
切削テストの条件
被削材：ＦＣＤ４５０（ＨＢ２００）
切削速度：１８０ｍ／ｍｉｎ
１刃当りの送り量：０．３ｍｍ／刃
軸方向切込み量：最大１５ｍｍ
径方向切込み量：最大５５ｍｍ
加工方法：乾式切削加工
表１に示す通り、本発明例１〜５は、従来例６と比較して切削時の振動が低減され、音の発生も低く抑えられていることを確認した。ここで振動音の評価は、切削装置近傍での通常の会話に支障の無い程度を小と表現した。また、図１１に示す通り、本発明例１と従来例６について、切削領域の確認テストを行なった結果、本発明例１の方が、従来例６よりも切削可能領域を広くとることができた。これは、本発明を適用したことによって切削抵抗を低減し、びびりなどや、規則的な振動の発生による共振を抑制することができたためである。これにより、高能率な加工が可能であることを確認した。

図１は、本発明の工具本体図を示す。 図２は、本発明の刃先交換式切削工具に装着したインサート例を示す。 図３は、本発明の刃先交換式切削工具に装着したインサート例を示す。 図４は、本発明の刃先交換式切削工具に装着したインサート例を示す。 図５は、本発明の刃先交換式切削工具に装着したインサート例を示す。 図６は、図１に示した工具本体を底面方向から示した図を示す。 図７は、他の例の工具本体を底面方向から示した図を示す。 図８は、他の例の工具本体を側面方向から示した図を示す。 図９は、本発明の刃先交換式切削工具に装着した他のインサート例を示す。 図１０は、他の例の工具本体を側面方向から示した図を示す。 図１１は、切削試験結果を示す

符号の説明

１：工具本体
２：インサート
３：主切刃３
４：副切刃４
５：外周刃５
６：バックテーパ
７：ブレーカ溝
１１〜１４：インサート
２１〜２４：インサート
３１〜３４：インサート

Claims (6)

1. 複数のインサートが、円柱状又は円盤状をなす工具本体先端部の外周に、その上面を工具本体の回転方向に向けて配設され、インサート取付座に着脱自在に装着された刃先交換式切削工具において、該インサートは略平行四辺形からなり、その上面と側面との交差稜線部に形成される刃先は、曲線及び／又は直線を含む略円弧状の主切刃と、該主刃先に隣接して切刃最下点よりも内周側に配置され曲線及び／又は直線を有する副切刃と、該主切刃と隣接し曲線状に連なって配置され略回転軸方向に延びた外周刃とから構成され、少なくとも１つのインサート切刃の回転軌跡が、他のインサート切刃の回転軌跡に対して変位していることを特徴とする刃先交換式切削工具。
2. 請求項１記載の刃先交換式切削工具において、該複数のインサートが合同形又は相似形であり、少なくとも１つのインサート切刃の回転軌跡が他のインサート切刃の回転軌跡に対して回転半径方向に変位し、略円弧状の主切刃の半径をＲとした時に、回転半径方向の変位の量Ｈが、０．０１Ｒ≦Ｈ≦０．０８Ｒであることを特徴とする刃先交換式切削工具。
3. 請求項１又は２記載の刃先交換式切削工具において、該複数のインサートが合同形又は相似形であり、少なくとも１つのインサート切刃の回転軌跡が他のインサート切刃の回転軌跡に対して回転軸方向に変位しており、略円弧状の主切刃の半径をＲとした時に、回転軸方向の変位の量Ｊが、０＜Ｊ≦０．０３Ｒであることを特徴とする刃先交換式切削工具。
4. 請求項１記載の刃先交換式切削工具において、該インサートの主切刃の最下点をＡ、最外周点をＢとし、Ａ点とＢ点とを結んだ直線の垂直２等分線上と該主切刃上の交点をＣ点としたとき、主切刃は線分ＡＢより外周側に凸形状であり、該Ａ、Ｂ、Ｃ点を結んだ円弧の半径Ｒは６≦Ｒ≦１５、該副切刃と該外周刃とが交わる点をＤ点とした時に、Ａ点とＤ点との回転軸方向の距離Ｐは１５≦Ｐ≦２０、であることを特徴とする刃先交換式切削工具。
5. 請求項４記載の刃先交換式切削工具において、該副切刃は主切刃から連なる円弧部と直線部とからなり、該外周刃と該副切刃とは曲線又は円弧で結ばれている事を特徴とする刃先交換式切削工具。
6. 請求項１、請求項４、請求項５記載いずれかに記載の刃先交換式切削工具において、該インサートの上面となるすくい面に、すくい角αが０＜α≦３０のブレーカ溝を設けた事を特徴とする刃先交換式切削工具。
   

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