JP2005103710A - 切削インサート及び回転工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 穴加工などを行う際でも、切削インサートを取り替えることなく好適に仕上げ加工を行うことができる切削インサート及び回転工具を提供すること。
【解決手段】 切削インサート（９）のノーズ部（２１）を挟んで、それぞれ切れ刃（２３）が設けられている。即ち、フライスカッター１の底面側には、底面に沿って伸びる底切れ刃（２３）が設けられるとともに、フライスカッター（１）の外周側に、フライスカッター（１）の軸方向に沿ってに伸びる横切れ刃（２５）が設けられている。特に、底切れ刃（２３）に底ワイパー部（２７）が設けられるとともに、横切れ刃には、横ワイパー部（２９）が設けられている。この両ワイパー部（２７）、（２９）は、ノーズ部（２１）から大きな半径にて緩やかに湾曲した部分であり、各ワイパー部（２７）、（２９）の半径Ｒ１、Ｒ２は、５０〜５００ｍｍの範囲の例えば４００ｍｍに設定されている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、エンドミルやフライスカッターなどの回転工具や、回転工具に用いられる切削インサートに関する。

従来より、フライス加工、穴明け加工、穴拡大加工等の加工を行う場合には、下記引用文献１に記載の様な工具が使用されていた。
この引用文献１の工具は、ホルダに取り付けられた切削インサート（チップ）の底切れ刃が、工具の回転軸を挟んで伸びる様に形成されたものであり、この工具では、フライス加工を行う場合に、加工面粗度を向上させるために、底切れ刃が水平になる様に調節する調節機能を有している。
特開２００１−１５０２１９号公報 （第２頁、図２）

しかしながら、上述した従来の工具では、切削インサートをホルダにセットする際に、手間のかかる調整が必要であるという問題があった。
また、この工具を用いて、例えば穴明け加工や穴拡大加工を行う際には、形成される穴の壁面の面粗度は、切削インサートのノーズ形状やその近傍の形状に依存するために、仕上げ加工には不向きであるという問題があった。

本発明はこうした問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、セットの際の調整が容易で、しかも、穴加工などを行う際でも、切削インサートを取り替えることなく好適に仕上げ加工を行うことができる切削インサート及び回転工具を提供することにある。

（１）請求項１の発明は、回転工具に用いられる切削インサートにおいて、ノーズ部の両隣りにそれぞれ切れ刃を有するとともに、該両切れ刃に前記ノーズ部から伸びるワイパー部を備えたことを特徴とする切削インサートを要旨とする。

本発明では、切削インサートの角部であるノーズ部の両隣の切れ刃（例えば底切れ刃及び横切れ刃）に、それぞれ緩やかに湾曲するワイパー部を備えているので、フライス加工、穴加工、穴拡大加工等の各種の加工を行う際に、加工面の面粗度を高めることができる。よって、従来の様に、粗加工用の切削インサートと仕上げ加工用との切削インサートを取り替えることなく、粗加工から仕上げ加工までを、一つの切削インサートで行うことができ、作業能率が大きく向上する。

また、この切削インサートを用いる場合には、例えば底切れ刃と横切れ刃との両方にワイパー部を備えているので、切削インサートを取り付けた回転工具の底方向（軸方向）や横方向（外周方向）の加工を、同じ工具で行うことができる。

更に、この切削インサートを用いる場合には、前記従来品を用いた場合と比べて調整が容易であるという利点がある。
尚、前記ワイパー部とは、ノーズ部に隣接する切れ刃で、通常直線に構成されている部分を加工面粗度向上のために、湾曲状とした部分を意味している。

（２）請求項２の発明は、前記ワイパー部の半径Ｒが、５０〜５００ｍｍであることを特徴とする前記請求項１に記載の切削インサートを要旨とする。
本発明は、ワイパー部の半径の好ましい範囲を例示したものである。この範囲であれば、面粗さＲｚが小さく、粗加工から仕上げ加工までを好適に行うことができる。

（３）請求項３の発明は、前記ワイパー部の半径Ｒが、２００〜４００ｍｍであることを特徴とする前記請求項２に記載の切削インサートを要旨とする。
本発明は、ワイパー部の半径のより好ましい範囲を例示したものである。この範囲であれば、面粗さＲｚがより小さく、粗加工から仕上げ加工までをより好適に行うことができる。

（４）請求項４の発明は、１又は複数の切削インサートを備えた回転工具において、前記切削インサートの前記回転工具の外周方向に設けられた横切れ刃に、前記切削インサートのノーズ部から伸びるワイパー部を備えたことを特徴とする回転工具を要旨とする。

本発明では、回転工具に取り付けた切削インサートの横切れ刃に、緩やかに湾曲するワイパー部を備えているので、フライス加工や、穴加工、穴拡大加工を行う際に、加工面の面粗度を高めることができる。よって、従来の様に、粗加工用の切削インサートと仕上げ加工用との切削インサートを取り替えることなく、粗加工から仕上げ加工までを、一つの切削インサートで行うことができ、作業能率が大きく向上する。

また、この切削インサートを用いる場合には、前記従来品を用いた場合と比べて調整が容易であるという利点がある。
（５）請求項５の発明は、１又は複数の切削インサートを備えた回転工具において、
前記切削インサートの前記回転工具の軸方向に設けられた底切れ刃及び前記回転工具の外周方向に設けられた横切れ刃に、それぞれ前記切削インサートのノーズ部から伸びるワイパー部を備えたことを特徴とする回転工具を要旨とする。

本発明では、回転工具に取り付けた切削インサートの底切れ刃及び横切れ刃に、緩やかに湾曲するワイパー部を備えているので、フライス加工や、穴加工、穴拡大加工を行う際に、加工面の面粗度を高めることができる。よって、従来の様に、粗加工用の切削インサートと仕上げ加工用との切削インサートを取り替えることなく、粗加工から仕上げ加工までを、一つの切削インサートで行うことができ、作業能率が大きく向上する。

また、この切削インサートを用いる場合には、底切れ刃と横切れ刃との両方にワイパー部を備えているので、切削インサートを取り付けた回転工具の底方向（軸方向）や横方向（外周方向）の加工を、同じ工具で行うことができる。

更に、この切削インサートを用いる場合には、前記従来品を用いた場合と比べて調整が容易であるという利点がある。
（６）請求項６の発明は、前記ワイパー部の半径Ｒが、５０〜５００ｍｍであることを特徴とする前記請求項４又は５に記載の回転工具を要旨とする。

本発明は、ワイパー部の半径の好ましい範囲を例示したものである。この範囲であれば、面粗さＲｚが小さく、粗加工から仕上げ加工までを好適に行うことができる。
（７）請求項７の発明は、前記ワイパー部の半径Ｒが、２００〜４００ｍｍであることを特徴とする前記請求項６に記載の回転工具を要旨とする。

本発明は、ワイパー部の半径のより好ましい範囲を例示したものである。この範囲であれば、面粗さＲｚがより小さく、粗加工から仕上げ加工までをより好適に行うことができる。

次に、本発明の最良の形態の例（実施例）について説明する。

ここでは、切削インサートを着脱可能な回転工具として、フライスカッターを例に挙げる。
ａ）まず、本実施例のフライスカッターについて説明する。

図１に示す様に、本実施例のフライスカッター１は、略円柱状の合金鋼製（JIS G 4105 SCM435）のカッターボディ本体３を有し、その先端側（同図手前側）の外周に沿って、５箇所に切削部５が設けられたものである。

つまり、カッターボディ本体３の先端側の外周に沿って、５箇所に凹状の取付部７が設けられている。この取付部７内において、超硬製のチップである切削インサート９、切削インサート９を取り付けるための合金鋼製（JIS G 4105 SCM435）のカートリッジ１１等の部材が配置されて、切削部５が構成されている。

前記取付部７は、図２に示す様に、軸方向に長い第１の凹部１３と、第１の凹部１３の先端側から周方向に伸びる第２の凹部１５とから構成されている。尚、図２では、一箇所の取付部７に切削部５が取り付けられた状態を示している。

前記第１の凹部１３は、図３に示す様に、断面が略Ｕ字状の溝であり、その上方より、カートリッジ固定用ネジ１７によって、切削インサート９が取り付けられたカートリッジ１１が、カッターボディ本体３に固定されている。また、この第１の凹部１３には、カートリッジ１１の後端側に、カートリッジ１１の前後方向の微調整を行う調整用ネジ１９が取り付けられている。

また、図４に１つの切削インサート９に着目して模式的に示す様に、切削インサート９は、その主面側（同図手前）から見た外形が略菱形であり、（カッターボディ本体３に取り付けられた状態における）切削インサート９の外周側（同図右側）の下端には、角部（半径Ｒ０＝０．０８ｍｍ）であるノーズ部２１が設けられている。

更に、本実施例では、切削インサート９のノーズ部２１を挟んで、それぞれ切れ刃２３、２５が設けられている。即ち、フライスカッター１の底面側（同図下方）には、底面に沿って（同図の左右方向に伸びる）底切れ刃２３が設けられるとともに、フライスカッター１の外周側には、フライスカッター１の軸方向に沿って（同図の上下方向）に伸びる横切れ刃２５が設けられている。

特に、本実施例では、底切れ刃２３に底ワイパー部２７が設けられるとともに、横切れ刃２５には、横ワイパー部２９が設けられている。 この両ワイパー部２７、２９は、ノーズ部２１から大きな半径にて緩やかに湾曲した部分である。また、各ワイパー部２７、２９は、それぞれノーズ部２１から約３．０ｍｍの幅Ｗ１、Ｗ２の範囲に設けられているとともに、各ワイパー部２７、２９の半径Ｒ１、Ｒ２は、５０〜５００ｍｍ（好ましくは２００〜４００ｍｍ）の範囲の例えば４００ｍｍに設定されている。

尚、本実施例では、ワイパー部２７、２９が設けられた切削インサート９は、５個の切削インサート９のうちの１個だけであり、ワイパー部２７、２９の設けられた切削インサート９の底切れ刃２３及び横切れ刃２５は、他の切削インサート１０（図１参照）の底切れ刃２３及び横切れ刃２５より、それぞれ先端側（底側）及び外周側に、例えば０．０５ｍｍだけ突出している。

ｂ）次に、本実施例のフライスカッター１の作用効果について説明する。
本実施例では、切削インサート９のノーズ部２１の両隣りに、底切れ刃２３と横切れ刃２５とが設けられるとともに、底切れ刃２３には底ワイパー部２７が設けられ、横切れ刃２５には横ワイパー部２９が設けられている。

従って、図５に示す様に、この切削インサート９を装着したフライスカッター１でフライス加工を行う場合（図５上図参照）には、形成される加工面の面粗度は、従来（図５下図参照）と比べて小さいものとなる。つまり、図５上図に示す様に、例えば底ワイパー部２３がある場合には、加工面の凹凸の高さＨ１が、底ワイパー部２３が無い場合の高さＨ２と比べて低くなる。

尚、図５は、底面側を加工する場合の切れ刃の位置（軌跡）を模式的に示したものであり、同図では、底面側を例に挙げたが、横方向の外周側（側壁面）も同様なことが言える。また、図５上図において、底面側に突出しているものが本実施例の（ワイパー部２７、２９を有する）切削インサート９ではあり、それ以外は、（ワイパー部２７、２９の無い）他の切削インサート１０である。

よって、本実施例のフライスカッター１を用いて加工を行った場合には、加工面の表面粗さが小さくなるので、従来の様に、粗加工と仕上げ加工の際の切削インサート９の交換が不要となり、好適に粗加工から仕上げ加工までも行うことができ、作業能率が大きく向上するという効果がある。

また、その際には、上述した従来品の様な、手間のかかる微調整も不要であるという利点もある。
従って、近年の様に、被削物のアルミ化が進んだ場合には、本実施例のフライスカッター１を用いて、加工能率を上げて加工を行うことができるので、その際には、好適に粗加工から仕上げ加工までを行うことができる。

ｃ）次に、本実施例の効果を確認するために行った実験例について説明する。
（実験例１）
本実験例１では、実験に供する試料として、前記実施例の様に、ノーズ部を挟んで一対のワイパー部を設けた切削インサートを製造した。即ち、底ワイパー部の半径Ｒ１を下記表１の様に変更した各種の切削インサートを製造し、この切削インサートをフライスカッター本体に装着した。尚、横ワイパー部の半径Ｒ２は、４００ｍｍで一定とした。

また、本実験例では、フライスカッター本体の外周に、５枚の切削インサートを装着したが、このうちの１枚のみが、前記実験に供する試料である切削インサートである。尚、他の切削インサートは、前記実施例と同様に、ワイパー部が無いものとし、ワイパー部がある切削インサートより０．０５ｍｍだけ引き下がるようにして取り付けた。

そして、下記切削条件１で、フライス加工を行った。
＜切削条件１＞
使用回転工具 ：外径φ５０ｍｍのフライスカッター
切削インサート：Ｋ種超硬合金製の切削インサート
ワーク ：幅３０ｍｍのアルミ製ワーク(JIS H 5202 ACA4)
加工速度 ：５０００min^-1
送り ：０．１ｍｍ／刃
切込量 ：１．０ｍｍ
この実験では、幅３０ｍｍのワークの表面を所定の切込量だけ切削する様に、フライス加工を行い、フライスカッターの底面側である加工面の面粗度（面粗さＲｚ）を測定した。その結果を同じく下記表１に記す。尚、面粗さＲｚは、加工面の５箇所の平均値である。

この実験例から明らかな様に、切削インサートのノーズ部を挟んで一対のワイパー部を設けたものは、フライス加工において、底面側の加工面の面粗さＲｚが小さく、仕上げ加工も十分に行うことができることが分かる。特に底ワイパー部の半径Ｒ１が５０〜５００（好ましくは２００〜４００）のものは、面粗さＲｚがより小さく好適である。
（実験例２）
本実験例２でも、実験に供する試料として、前記実施例の様に、ノーズ部を挟んで一対のワイパー部を設けた切削インサートを製造した。即ち、横ワイパー部の半径Ｒ２を下記表２の様に変更した各種の切削インサートを製造し、この切削インサートをフライスカッター本体に装着した。尚、底ワイパー部の半径Ｒ１は、４００ｍｍで一定とした。

また、本実験例では、フライスカッター本体の外周に、５枚の切削インサートを装着したが、このうちの１枚のみが、前記実験に供する試料である切削インサートである。尚、他の切削インサートは、前記実施例と同様に、ワイパー部が無いものとし、ワイパー部がある切削インサートより０．０５ｍｍだけ引き下がるようにして取り付けた。

そして、下記切削条件２で、穴拡大加工を行った。
＜切削条件１＞
使用回転工具 ：外径φ５０ｍｍのフライスカッター
切削インサート ：Ｋ種超硬合金製の切削インサート
ワーク ：厚み１００ｍｍのアルミ製ワーク(JIS H 5202 ACA4)
下穴径 ：φ５５ｍｍ
加工径 ：φ６０ｍｍ
加工速度 ：５０００min^-1
１旋回当たりの送り：１．０ｍｍ
この実験では、各試料を装着したフライスカッターを用いて、下穴の内径を拡大する穴拡大加工を行い、その際に、外周面（側壁面）である加工面の面粗さＲｚを測定した。その結果を同じく下記表２に記す。尚、面粗さＲｚは、加工面の５箇所の平均値である。

この実験例から明らかな様に、切削インサートのノーズ部を挟んで一対のワイパー部を設けたものは、穴拡大加工において、側方の加工面の面粗さＲｚが小さく、仕上げ加工も十分に行うことができることが分かる。特に横ワイパー部の半径Ｒ２が５０〜５００（好ましくは２００〜４００）のものは、面粗さＲｚがより小さく好適である。

尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
（１）例えば前記実施例では、切削インサートのノーズ部を挟んだ切れ刃に、それぞれワイパー部を設けたが、切削インサートを回転工具に装着した状態において、回転工具の外周方向に位置する切削インサートの横切れ刃のみに、ワイパー部を設けてもよい。

この場合には、例えば穴加工や穴拡大加工を行う際に、横方向の加工面の仕上げ加工をも同時に行うことができる。
（２）また、前記実施例では、フライスカッター本体に、５個の切削インサートを装着した例が挙げたが、切削インサートの数に限定はない。

（３）更に、本発明は、フライス加工以外に、穴加工や穴拡大加工などにも適用でき、フライス工具以外に、エンドミル、ドリル等にも適用できる。

実施例１のフライスカッターを軸方向から見た正面図である。 実施例１のフライスカッターの平面図である。 実施例１のフライスカッターの切削部等を構成する各部材を示す分解斜視図である。 実施例１のフライスカッターの切削インサートの一部を拡大して示す説明図である。 底面側を加工する場合の切れ刃の位置を模式的に示す説明図である。

符号の説明

１…フライスカッター
３…フライスカッター本体
９…切削インサート
２１…ノーズ部
２３…底切れ刃
２５…横切れ刃
２７…底ワイパー部
２９…横ワイパー部

Claims (7)

1. 回転工具に用いられる切削インサートにおいて、
   ノーズ部の両隣りにそれぞれ切れ刃、を有するとともに、該両切れ刃に前記ノーズ部から伸びるワイパー部を備えたことを特徴とする切削インサート。
2. 前記ワイパー部の半径Ｒが、５０〜５００ｍｍであることを特徴とする前記請求項１に記載の切削インサート。
3. 前記ワイパー部の半径Ｒが、２００〜４００ｍｍであることを特徴とする前記請求項２に記載の切削インサート。
4. １又は複数の切削インサートを備えた回転工具において、
   前記切削インサートの前記回転工具の外周方向に設けられた横切れ刃に、前記切削インサートのノーズ部から伸びるワイパー部を備えたことを特徴とする回転工具。
5. １又は複数の切削インサートを備えた回転工具において、
   前記切削インサートの前記回転工具の軸方向に設けられた底切れ刃及び前記回転工具の外周方向に設けられた横切れ刃に、それぞれ前記切削インサートのノーズ部から伸びるワイパー部を備えたことを特徴とする回転工具。
6. 前記ワイパー部の半径Ｒが、５０〜５００ｍｍであることを特徴とする前記請求項４又は５に記載の回転工具。
7. 前記ワイパー部の半径Ｒが、２００〜４００ｍｍであることを特徴とする前記請求項６に記載の回転工具。

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