JP2006021278A - 総形回転切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】刃部の軸方向位置に拘わらず逃げ面の逃げ角を一定にして切削性能及び剛性を共に確保しながら、再刃付けの回数を２番取りフライス工具の場合と同程度に増加し得る総形回転切削工具を提供する。
【解決手段】総形回転切削工具は、外径が軸方向に沿って変化するとともに、軸心周りに複数の刃部１が設けられてなる。各刃部の逃げ面１３を、円周方向に沿って隣接する複数の小逃げ面２１に分割する。この各小逃げ面を、軸線と直交する断面において、それぞれ略直線状に形成するとともに、各小逃げ面の切れ刃側端２２でこの端と軸心２３とを結ぶ直線２４と直交する方向に対し小逃げ面がなす前逃げ角αｆを、いずれの小逃げ面とも同一又は略同一でかつ軸方向位置に拘わらず一定に設定する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、フライス加工に使用される総形フライスや総形エンドミルなどの総形回転切削工具に関する。

一般に、フライス加工に使用される総形回転切削工具は、例えば図１及び図２に示すように、被切削物（加工品）の形状に合わせて外径が軸方向に沿って変化するとともに、軸心周りに複数（図では４つ）の刃部１，１，…が設けられており、各刃部１は、すくい面１１と切れ刃１２と逃げ面１３とを有してなる。尚、図１及び図２は、総形回転切削工具の本体部分（ボディ）を表したものであり、総形フライスなどのボアタイプの場合、軸心にプレインボアが設けられ、また総形エンドミルなどのシャンクタイプの場合、軸延長線上にシャンク部が設けられる。

そして、このような総形回転切削工具の各刃部１の加工方法は、２種類に大別することができる。その一つの加工方法は、被切削物の形状をした総形砥石を使用しカム機構を用いて行うものであり、この加工方法を用いたフライス工具は、２番取りフライス工具と称され、従来多く使用されている。

この２番取りフライス工具の場合、図３に示すように、各刃部１の逃げ面１３は、刃部１の軸方向位置に拘わらずカム高さ（逃げ面１３を、隣の刃部１のすくい面１１まで延長し、その交線と外周との距離）ｈａ，ｈｂ，ｈｃが等しく（つまりｈａ＝ｈｂ＝ｈｃ）なるように形成されており、軸線と直交する断面ではアルキメデス曲線状になっている。また、逃げ面１３の逃げ角（切れ刃１２での切削仕上げ面に対する傾き角）αａ，αｂ，αｃ（以下、特に区別しない場合は単にαとする）は、刃部１の軸方向位置によって異なり、その位置の外径が大きい程小さくなっている（αａ＜αｂ＜αｃ）。

しかし、外径差の大きい総形回転切削工では、径寸法が大きい個所では逃げ面１３の逃げ角αが小さくなり、摩耗などで切削性能が低下し、逆に径寸法が小さい個所では逃げ面１３の逃げ角αは大きくなり、切れ刃１２のエッジが極端に鋭くなり、剛性が不足し折損などが発生しやすくなる。ここで、切削性能及び剛性を共に確保する観点からは、逃げ面１３の逃げ角αは２〜１５°の範囲内で等しく（αａ＝αｂ＝αｃ）することが望ましいが、２番取りフライス工具の場合、このことを実現することはできない。

一方、別の加工方法は、図４に示すように、干渉を生じない程度にできるだけ直径の大きいディスク形砥石２０の中心を刃部１のすくい面１１の延長線上より所定距離オフセットした位置にセットし、テンプレートなどの倣い装置を使用し、すくい面１１に沿って総形形状に形成するいわゆる倣い加工法である。この倣い加工法の場合、各刃部１の逃げ面１３は、切れ刃１２側の部分では軸線に直交する断面において略直線状に形成されるとともに、逃げ面１３の逃げ角αは、刃部１の軸方向位置に拘わらず一定となる。このため、外径差の大きい総形回転切削工具でも、逃げ面１３の逃げ角αを２〜１５°の範囲内で一定とすることができるので、切削性能及び剛性を共に確保することができるという利点がある。

ところが、上記倣い加工法で加工した各刃部１の逃げ面１３は、切れ刃１２に近い部分のみが所望の逃げ角α（＝２〜１５°）に設定されているに過ぎないため、すくい面１１を研磨して再刃付けを行うことができる回数が限られるという欠点がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、倣い加工法で各刃部の逃げ面を加工する場合により適切な加工を行うことにより、刃部の軸方向位置に拘わらず逃げ面の逃げ角を一定にして切削性能及び剛性を共に確保しながら、再刃付けの回数を２番取りフライス工具の場合と同程度に増加し得る総形回転切削工具を提供せんとするものである。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、外径が軸方向に沿って変化するとともに、軸心周りに複数の刃部が設けられてなる総形回転切削工具において、上記各刃部の逃げ面を、円周方向に沿って隣接する複数の小逃げ面に分割し、この各小逃げ面を、軸線と直交する断面において、それぞれ略直線状に形成するとともに、各小逃げ面の切れ刃側端でこの端と軸心とを結ぶ直線と直交する方向に対し小逃げ面がなす前逃げ角を、いずれの小逃げ面とも同一又は略同一でかつ軸方向位置に拘わらず一定に設定する構成にする。

この構成では、各刃部の逃げ面が複数の小逃げ面に分割され、この各小逃げ面は、直径の大きいディスク形砥石を用いたいわゆる倣い加工法により軸線と直交する断面において略直線状に形成されているとともに、切れ刃を構成する小逃げ面の逃げ角は、軸方向位置に拘わらず一定になっているため、切削性能及び剛性を共に確保することができる。しかも、切れ刃を構成する小逃げ面以外の小逃げ面の切れ刃側端でこの端と軸心とを結ぶ直線と直交する方向に対し小逃げ面がなす前逃げ角、つまりすくい面を該当する小逃げ面の切り刃側端まで研磨して再刃付けをした場合に切れ刃を構成する小逃げ面の逃げ角は、いずれも最初に切れ刃を構成する小逃げ面の逃げ角と同一又は略同一に設定されているため、最初の総形形状を維持しながら再刃付けの回数を２番取りフライス工具の場合と同程度にまで増やすことが可能になる。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の総形回転切削工具において、上記前逃げ角を２〜１５°の範囲内に限定するものである。この範囲内では、摩耗を少なくして切削性能を確保することができる上、切れ刃のエッジが極端に鋭くなることはなく、剛性を十分に確保することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の総形回転切削工具において、上記小逃げ面を、少なくとも３つ以上設ける構成にする。この構成では、各小逃げ面の円周方向の幅寸法が小さくなるため、再刃付けによる小逃げ面の逃げ角の変化をその分少なくすることができる。

以上のように、本発明の総形回転切削工具によれば、切れ刃を構成する小逃げ面の逃げ角が軸方向位置に拘わらず一定になっているため、切削性能及び剛性を共に確保することができる上、最初の総形形状を維持しながら再刃付けの回数を２番取りフライス工具の場合と同程度にまで増やすことができ、実用性に優れた効果を有するものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態である実施形態を図面に基づいて説明する。

図５は本発明の一実施形態に係る総形回転切削工具のボディの断面形状を示す。この総形回転切削工具は、基本的には図１及び図２に示す従来のものと同じく、外径が軸方向に沿って変化するとともに、軸心周りに複数の刃部１，１，…が設けられており、各刃部１は、すくい面１１と切れ刃１２と逃げ面１３とを有してなる。

そして、本発明の特徴点として、上記各刃部１の逃げ面１３は、円周方向に沿って隣接する４つの小逃げ面２１，２１，…に略均等に分割されている。この各小逃げ面２１は、切れ刃１２から最も離れた位置にあるものを除き、それぞれ直径の大きいディスク形砥石を用いた倣い加工法により軸線と直交する断面において、略直線状（詳しくは外側に中心を有するディスク形砥石と同径の逆円弧状）に形成されており、各小逃げ面２１の円周方向の幅寸法は、刃部１の軸方向位置における外径寸法に応じて比例的に増減変化するようになっている。また、各小逃げ面２１の切れ刃側端２２でこの端２２と軸心２３とを結ぶ直線２４と直交する方向に対し小逃げ面２１がなす角度である前逃げ角αｆは、いずれの小逃げ面２１とも同一又は略同一でかつ軸方向位置に拘わらず一定に設定されており、好ましくは２〜１５°の範囲内に設定される。ここで、軸心２３を極とし、軸心２３と切れ刃１２とを結ぶ直線（本実施形態の場合すくい面１１と一致）を原線とする極座標において、各小逃げ面２１の切れ刃側端２２の位置は、以下の数式１により表示される。

Ｒ（θ）＝Ｒ０・ｅ^{−θ・ｔａｎαｆ} （数１）
但し、Ｒ０は切れ刃１２の位置（偏角θ＝０の位置）における半径である。

従って、上記実施形態の総形回転切削工具においては、各刃部１の逃げ面１３が４つの小逃げ面２１，２１，…に分割され、この各小逃げ面２１は、切れ刃１２から最も離れた位置にあるものを除き、いずれも直径の大きいディスク形砥石を用いた倣い加工法により軸線と直交する断面において略直線状に形成されているとともに、切れ刃１２を構成する小逃げ面２１の逃げ角α（＝αｆ）は軸方向位置に拘わらず一定になっているため、径寸法が大きい個所でも摩耗を少なくして切削性能を確保することができ、また径寸法が小さい個所でも切れ刃１２のエッジが極端に鋭くなることはなく、剛性を十分に確保して折損などの発生を防止することができる。

しかも、切れ刃１２を構成する小逃げ面２１以外の小逃げ面２１の切れ刃側端２２でこの端２２と軸心２３とを結ぶ直線２４と直交する方向に対し小逃げ面２１がなす前逃げ角αｆ、つまりすくい面１１を該当する小逃げ面２１の切り刃側端２２まで研磨して再刃付けをした場合に切れ刃１２を構成する小逃げ面２１の逃げ角は、いずれも最初に切れ刃１２を構成する小逃げ面２１の逃げ角αと同一（αｆ＝α）又は略同一（αｆ≒α）に設定されているため、再刃付けの回数を、切削性能及び剛性を共に損なうことなく、また最初の総形形状を維持しながら２番取りフライス工具の場合と同程度にまで増やすことができる。

さらに、上記小逃げ面２１の円周方向の幅寸法は比較的小さくなっているため、再刃付けによる小逃げ面２１の逃げ角αの変化をその分少なくすることができ、切削性能の低下を防止することができる。

尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。例えば上記実施形態では、各刃部１の逃げ面１３を、円周方向に沿って隣接する４つの小逃げ面２１，２１，…に分割した場合について述べたが、本発明は、図６に示すように、各刃部１の逃げ面１３を、５つ以上のより多くの小逃げ面３１，３１，…に分割してよい。この場合にも、この各小逃げ面３１を、それぞれ軸線と直交する断面において、略直線状に形成するとともに、各小逃げ面３１の切れ刃側端３２でこの端３２と軸心３３とを結ぶ直線３４と直交する方向に対し小逃げ面３１がなす前逃げ角を、いずれの小逃げ面３１とも同一でかつ軸方向位置に拘わらず一定に設定すればよい。

また、上記実施形態では、総形回転切削工具として、刃部１の切れ刃１２が軸線と平行な直刃型の場合について述べたが、本発明は、図７及び図８に示すような刃部１の切れ刃１２が軸線に対してねじれたねじれ刃型の場合にも同様に適用することができる。

さらに、総形回転切削工具は、内丸フライス、外丸フライス、インボリュートフライス、スプロケットフライス、スプラインフライス及びその他の総形ボアタイプフライス、並びに歯切り用エンドミル、クリスマスカッタ及びその他の総形シャンクタイプフライスを含む広い概念のものであり、本発明は、これらのいずれにも適用することができる。

直刃型総形回転切削工具のボディの側面図である。 図１のＤ方向から見た矢視図である。 上記総形回転切削工具が２番取りフライス工具の場合を示し、（ａ）は図１のＥ−Ｅ線における断面図、（ｂ）は図１のＦ−Ｆ線における断面図、（ｃ）は図１のＧ−Ｇ線における断面図である。 上記総形回転切削工具の刃部を従来の倣い加工法で加工した場合のボディの断面形状を示す模式図である。 本発明の実施形態を示す図４相当図である。 本発明の別の実施形態を示す図４相当図である。 ねじれ刃型総形回転切削工具を示す図１相当図である。 図７のＨ方向から見た矢視図である。

符号の説明

１ 刃部
１１ すくい面
１２ 切れ刃
１３ 逃げ面
２１，３１ 小逃げ面
２２，３２ 切れ刃側端
２３，３３ 軸心
２４，３４ 直線
αｆ 前逃げ角

Claims (3)

1. 外径が軸方向に沿って変化するとともに、軸心周りに複数の刃部が設けられてなる総形回転切削工具において、
   上記各刃部の逃げ面は、円周方向に沿って隣接する複数の小逃げ面に分割されてなり、この各小逃げ面は、軸線と直交する断面において、それぞれ略直線状に形成されているとともに、各小逃げ面の切れ刃側端でこの端と軸心とを結ぶ直線と直交する方向に対し小逃げ面がなす前逃げ角は、いずれの小逃げ面とも同一又は略同一でかつ軸方向位置に拘わらず一定に設定されていることを特徴とする総形回転切削工具。
2. 上記前逃げ角は、２〜１５°の範囲内である請求項１記載の総形回転切削工具。
3. 上記小逃げ面は、少なくとも３つ以上設けられている請求項１又は２記載の総形回転切削工具。
   

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