JP2006088284A

JP2006088284A - フライス工具

Info

Publication number: JP2006088284A
Application number: JP2004278622A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Hatta; 薫八田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2024-09-27
Also published as: JP4903378B2

Abstract

【課題】加工側壁面の直角精度を良好にすることができるとともに、切刃の欠損の発生を低減できるフライス工具を提供する。
【解決手段】ホルダ２の先端部に切削インサート３を装着したフライス工具１にて、切削インサート３が、底面８と、すくい面９と、逃げ面１０と、すくい面９と逃げ面１０との交差稜からなりホルダ２の外周に位置する外周切刃１２と、外周切刃１２から先端部に続くコーナ切刃１４と、を備えており、外周切刃１２が上面視で中央部が外周側に膨らんだ形状をなし、外周切刃１２から続く逃げ面１０が、外周切刃１２に隣接する第一逃げ面１７と、底面側に位置する第二逃げ面１８とを有して、外周切刃１２の中央部では第一逃げ面１７と第二逃げ面１８とが中間面２０を介して接続され、コーナ切刃１４側の先端部では第一逃げ面１７と第二逃げ面１８とが直接接続されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ホルダの先端部に切削インサートを装着して使用するフライス工具に関する。

近年、フライス工具の高精度、高能率への要求が大きくなり、それに用いられる切削インサートも様々な形状が開発され、金型加工等の様々な分野で利用されている。

例えば、特許文献１では、切削インサートをホルダの回転軸に対して傾斜させる、すなわち軸方向すくい角をつけて取りつける工具において、外周切刃の中央部を外周側に膨らませた形状として切削インサートのすくい角と逃げ角を一定とし、軸方向すくい角をつけて切削インサートを装着しても外周面を垂直に加工可能となることが記載されている。なお、同文献において逃げ面は単純な１つの平面にて構成されている。

また、特許文献２では、外周切刃を３つの区間に分割し、この３区間それぞれの外周切刃形状、すくい角、逃げ角を調整することによって、軸方向すくい角をつけて切削インサートを装着しても外周面を垂直に加工可能であり、かつ切屑を分断できて切削抵抗を低減できることが記載されている。なお、上記切削インサートにおける逃げ面は、コーナ切刃側の先端部から後端部にわたって第一逃げ面（上側部分）から中間面（つなぎ部）を介して第二逃げ面（平坦な下側部分）に接続されている（特許文献２の図９〜１１参照）。

さらに、特許文献３においては、外周切刃が高さ方向にねじれた螺旋状をなす切削インサートが記載され、この切削インサートでは外周切刃をなす波状の長辺切刃が短辺切刃に対して直角をなして９０度の肩加工が可能であることが記載されている。なお、上記切削インサートにおける逃げ面についても、コーナ切刃側の先端部から後端部にわたって波状の第一逃げ面（主逃げ面）から階段状の逃げ（中間面）を介して、複雑な形状をなしてホルダ拘束面となる第二逃げ面に接続される構成からなる（特許文献３の図９，１０参照）。
特開平２−２９８４１４号公報特開平１１−３３３６１６号公報特表平１０−５０６５８２号公報

しかしながら、特許文献１の切削インサートのように逃げ面を単純平面とすると、軸方向のすくい角が大きくなると外周切刃の逃げ角が設計上大きくならざるを得ず、切刃強度が低下して欠損しやすくなるという問題があった。

そこで、特許文献２や特許文献３のように外周切刃全長にわたって第一逃げ面と第二逃げ面とを設けてその間を中間面でつないだ形状とすると外周切刃に隣接する第一逃げ面の逃げ角を小さくできるが、外周切刃部分の肉厚が薄くなるために切刃にかかる衝撃を受ける力が弱くて切刃欠損は改善されずやはり欠損しやすい形状であった。また、外周切刃に続く第一逃げ面と第二逃げ面との間に中間面を設けない形状にすると幾何学的に外周側に膨らんだ中央部で適正な逃げ角を持つ第一逃げ面を形成できなくなるという問題があった。

本発明は、上記課題を解決することを目的とし、外周面を垂直に加工できるとともに、切刃の欠損の発生を低減できるフライス工具を提供することにある。

本発明によれば、外周切刃のコーナー切刃側の先端部においては外周切刃の外周側への膨らみが無視できるほど小さいことから、逃げ面を外周切刃の直下に存在する第一逃げ面とその底面側に位置しホルダ拘束面となる第二逃げ面とを直接つないだ形状で構成することができて最も切削負荷の大きい外周切刃の先端部における切刃強度を高めることができ、かつ外周側に膨らんだ外周切刃の中央部では中間面を介して第一逃げ面と第二逃げ面をつないだ形状とすることにより、この部分では外周切刃先端部よりも切削負荷がある程度小さくなることから、第一逃げ面と中間面と第二逃げ面との三面構成でも欠損を起こさない程度の切刃強度を維持できる結果、切削インサート全体の耐欠損性を向上できる。

すなわち、本発明のフライス工具は、ホルダの先端部に少なくとも一つの切削インサートを装着してなるフライス工具において、前記切削インサートが、多角形状を基本形状として、着座面をなす底面と、すくい面をなす上面と、逃げ面をなす側面と、前記すくい面と逃げ面との交差稜線部に形成されて前記ホルダの外周に位置する外周切刃と、前記切削インサートの角部にあって前記外周切刃と接続するコーナ切刃と、を備えており、前記外周切刃はインサート上面視で中央部が外側に膨らんだ形状をなし、前記外周切刃から続く逃げ面は、前記外周切刃に隣接する第一逃げ面と、該第一逃げ面より底面側に位置して前記ホルダに装着した際の拘束面となる第二逃げ面と、を有して、前記外周切刃の中央部では前記第一逃げ面と前記第二逃げ面とが中間面を介して接続され、前記コーナ切刃側の先端部では前記第一逃げ面と前記第二逃げ面とが直接接続されていることを特徴とする。

ここで、前記外周切刃が、前記コーナ切刃側に同じ高さの先端平坦区間と、その後端の中間部に先端から後端に向かって高さが漸減する傾斜区間と、その後端部に同じ高さの後端平坦区間とを備えることが、外周切刃先端部における切刃強度を高めることができるとともに外周切刃後端部に向かう中央部で切削抵抗が増大することを防止でき、さらに、外周切刃後端部において切削インサートを取り扱う際に必要な強度を確保するとともに逃げ面のホルダへの拘束面積を確保しかつ外周切刃中央部における傾斜角度をよりきつくして切削抵抗をより低減することにより、欠損や境界損傷等の発生を抑制できる点で望ましい。

さらに、前記切削インサートの、前記第一逃げ面における逃げ角が前記コーナ切刃側の先端部から後端部に向かって漸次大きくなっているとともに、前記外周切刃のすくい角が前記コーナ切刃側の先端部から後端部にわたって一定であることによって、前記外周切刃を広範囲で使用するような縦切込みが大きい切削条件においても切削抵抗が過度に増大することなく、かつ前記外周切刃のすくい角が前記コーナ切刃側の先端部から後端部にわたって一定であることによって、製造上の品質管理が容易であり、かつ切削インサート３をホルダ２に取り付けた際の実質的なすくい角は前記コーナ切刃側の先端部から後端部に向かって漸次大きく設定することができて、外周切刃１２の各部分における衝撃の大きさに応じたすくい角に設定できて外周切刃１２全体としての耐欠損性が向上する。

上記本発明のフライス工具は、外周切刃の先端部においては外周切刃の外周側への膨らみがほとんどないことから、逃げ面を外周切刃の直下に存在する第一逃げ面とその下部に位置しホルダ拘束面となる第二逃げ面とを直接つなぐことができ、最も切削負荷の大きい外周切刃先端部における切刃強度を高めることができる。しかも、外周側に膨らんだ外周切刃の中央部では中間面を介して第一逃げ面と第二逃げ面をつないだ形状とすることにより外周切刃先端部よりも切削負荷がある程度小さいことも相まって第一逃げ面と第二逃げ面を直接つないで第一逃げ面の逃げ角を不当に大きくするよりも欠損を起こさない程度の切刃強度を維持できる結果、切削インサート全体の耐欠損性を向上できる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明のフライス工具（以下、工具と略す。）１の実施態様の一例を示す概略斜視図であり、図２は図１の工具１で用いられている切削インサート（以下、インサートと略す。）３の概略斜視図、図３は図２のインサート３の上面図、図４はインサート３の外周切刃形状を説明するための模式図、図５は図２のインサートをＸ方向から見た側面図、図６は図３の（ａ）Ａ−Ａ断面、（ｂ）Ｂ−Ｂ断面、（ｃ）Ｃ−Ｃ断面を示す断面図である。

図１において、工具１は、概略円柱形状のホルダ２の先端部に少なくとも一つのインサート３を装着してなり、ホルダ２の中心軸を中心にホルダ２が回転することによって切削インサート３にて切削加工を行うものである。図１で示した実施態様によれば、ホルダ２の先端部の３箇所にインサートポケット４が形成され、それぞれのインサートポケット４にインサート３が嵌め込まれ切削インサート３のネジ孔５を貫通してホルダ２に固定ネジ６が螺合されてホルダ２に固定されている。

一方、インサート３は、図３に示すように平行四辺形形状を基本形状として、図２、図５に示すように、底面の着座面８と、上面のすくい面９と、側面の逃げ面１０と、すくい面９および逃げ面１０間の交差稜における長辺部に形成されてホルダ２の外周に位置する外周切刃１２と、外周切刃１２から先端部に続くコーナ切刃１４を対角線上に相対する２つの角部に備えている。さらに、本実施例のインサート３においては、コーナ切刃１４に続く短辺部に底切刃１５が形成され、外周切刃１２と底切刃１５が略直角をなしている。この構成によって、被削材の加工底面とこれに垂直な加工側壁面とを同時に切削する肩加工において加工精度の高い切削加工が可能となる。なお、コーナ切刃１４の曲率半径は、切刃強度と加工形状のバランスから０．２〜６．４ｍｍにて形成される。

また、インサート３の外周切刃１２の形状は、図３に示すように上面視で中央部が外側に膨らんだ湾曲した形状をなし、厳密にはインサート３に軸方向すくい角をつけてホルダ２に装着した状態で外周切刃１２の回転軌跡を描いたとき、図４に示すように、外周切刃１２の回転軌跡が円筒を描くように外周切刃１２の中央部が膨らんだ形状をなしている。すなわち、この構成の工具１によって加工を行った場合には、直角精度に優れた加工側壁面を得ることができる。なお、この膨らみ量は幾何学的計算に基づいて設計されている。

ここで、本発明によれば、図２に示すように、外周切刃１２から続く逃げ面１０Ａが、外周切刃１２に隣接する第一逃げ面１７と、第一逃げ面１７より下側に位置してホルダ２に装着した際の拘束面となる平坦な第二逃げ面１８とを有して、外周切刃１２の中央部では第一逃げ面１７と第二逃げ面１８とが中間面２０を介して接続され、コーナ切刃１４側の先端部では第一逃げ面１７と第二逃げ面１８とが直接接続されていることを特徴とする。

この構成によって、外周切刃１２の先端部においては外周切刃１２の外側への膨らみがないことから、逃げ面を外周切刃の直下に存在する第一逃げ面１７とその下部に位置し平坦面である第二逃げ面１８とを直接つなぐことができ、最も切削負荷の大きい外周切刃１７先端部における切刃強度を高めることができる。一方、外周側に膨らんだ外周切刃１２の中央部では、中間面２０を介して第一逃げ面１７と第二逃げ面１８をつないだ形状とすることにより外周切刃１２の先端部よりも切削負荷がある程度小さいことから欠損を起こさない程度の切刃強度を維持できる。その結果、切削インサート３全体の耐欠損性を向上できる。

なお、本発明によれば、外周切刃１２の後端部においては、図５に示すように第一逃げ面１７と第二逃げ面１８とを直接つないだ形状であってもよく、または外周切刃１２の中央部と同じように第一逃げ面１７と第二逃げ面１８とを中間面２０を介してつないだ形状であってもよい。なお、外周切刃１２の耐欠損性を高める上では第一逃げ面１７と第二逃げ面とを直接つないだ形状であることが望ましい。

また、図３に示すように、外周切刃１２のコーナ切刃１４とのつなぎ目である点Ｐと、外周切刃１２の後端側のコーナＲとのつなぎ目である点Ｑと、を結ぶ直線ＰＱと、切削インサート３の仮想横断直線Ｌとのなす角θ_１が８９°≦θ_１＜９０°であることが、コーナ切刃１４側の先端部の第１逃げ面と第２逃げ面とが中間面２０を介さずに直接接続される部分を長くとることができて、コーナ切刃１４側の耐欠損性を高める上で望ましい。また、コーナ切刃１４側の先端部の第１逃げ面１７と第２逃げ面１８とが中間面を介さずに直接接続される部分を長くとる手法としては、第２の逃げ面１８と切削インサート３の仮想横断直線Ｌとのなす角θ_２（図示せず。）が、前記角度θ_１に対してθ_１−１°≦θ_２≦θ_１＋１°の範囲内となるように設計する方法、０＜θ_１−θ_２≦１°となるように設計する方法が挙げられ、これらを組み合わせて設計することも可能である。

ここで、図５に示すように、外周切刃１２が、コーナ切刃１４側に同じ高さの先端平坦区間１２Ａと、その後端部に先端から後端に向かって高さが漸減する傾斜区間１２Ｂと、その後端部に同じ高さの後端平坦区間１２Ｃとを備えることが、外周切刃１２の先端部における切刃強度を高めることができるとともに外周切刃１２の後端部に向かう中央部で切削抵抗が増大することを防止でき、さらに、外周切刃１２の後端部において切削インサート３を取り扱う際に必要な強度を確保するとともに逃げ面１０Ａのホルダへの拘束面積を確保しかつ外周切刃１２の中央部における傾斜角度をよりきつくして切削抵抗をより低減することにより、欠損や境界損傷、ばり等の発生を抑制できる点で望ましい。

さらに、図６に示すように、インサート３単体で外周切刃１２の逃げ角βがコーナ切刃１４側の先端部から後端部に向かって漸次大きくなっている（β_１＜β_２＜β_３）とともに、外周切刃１２のすくい角αがコーナ切刃１４側の先端部から後端部にわたって一定である（α_１＝α_２＝α_３）ことによって、外周切刃１２を広範囲で使用するような縦切込みが大きい切削条件においても切削抵抗が過度に増大することなく、かつ外周切刃１２のすくい角αが前記コーナ切刃側の先端部から後端部にわたって一定であることによって、製造上の品質管理が容易であり、かつインサート３をホルダ２に取り付けた際の実質的なすくい角がコーナ切刃１４側の先端部から後端部に向かって漸次大きくなるように設計することによって外周切刃１２全体としての耐欠損性が向上するという利点がある。

さらに、外周切刃１２には欠損防止のためにランド部およびホーニング部３０が形成されている。

また、図２ではすくい面９の長手方向にコーナ切刃１４および外周切刃１２から中央に向かうにつれて一旦低くなった後に隆起部３１を有するようにチップブレーカが形成されており、切屑がカールしたり分断されて良好に排出される設計となっている。

さらに、図５において底面８は平面となっているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばいわゆるセレーションと呼ばれる細長く互いが平行に整列した凹凸が繰り返されて縦断面または横断面が波状をなす構成であってもよい。

さらには、本実施例としては底切刃１５が形成されたものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図１のホルダ２のインサート３の後端部に追加的にインサートが設けられたいわゆるヘリカル型のフライス工具において追加的に設けられる底切刃がないインサートに対しても適応可能である。

本発明のフライス工具の一例を示す概略斜視図である。図１のフライス工具に用いられる切削インサートの概略斜視図である。図２の切削インサートの平面図である。図３の切削インサートの外周切刃の形状を説明するための模式図である。図２の切削インサートをＸ方向から見た側面図である。図５の切削インサートの（ａ）Ａ−Ａ断面、（ｂ）Ｂ−Ｂ断面、（ｃ）Ｃ−Ｃ断面を示す概略断面図である。

符号の説明

１フライス工具（工具）
２ホルダ
３切削インサート（インサート）
４インサートポケット
５ねじ孔
６固定ネジ
８着座面（底面）
９すくい面（上面）
１０逃げ面（側面）
１０Ａ外周切刃から続く逃げ面
１２外周切刃
１２Ａ先端平坦区間
１２Ｂ傾斜区間
１２Ｃ後端平坦区間
１４コーナ切刃
１５底切刃
１７第一逃げ面
１８第二逃げ面
２０中間面
３０ホーニング部
３１隆起部

Claims

ホルダの先端部に少なくとも一つの切削インサートを装着してなるフライス工具において、
前記切削インサートが、多角形状を基本形状として、着座面をなす底面と、すくい面をなす上面と、逃げ面をなす側面と、前記すくい面と逃げ面との交差稜線部に形成されて前記ホルダの外周に位置する外周切刃と、前記切削インサートの角部にあって前記外周切刃と接続するコーナ切刃と、を備えており、
前記外周切刃はインサート上面視で中央部が外側に膨らんだ形状をなし、
前記外周切刃から続く逃げ面は、前記外周切刃に隣接する第一逃げ面と、該第一逃げ面よりも底面側に位置して前記ホルダに装着した際の拘束面となる第二逃げ面と、を有して、
前記外周切刃の中央部では前記第一逃げ面と前記第二逃げ面とが中間面を介して接続され、前記コーナ切刃側の先端部では前記第一逃げ面と前記第二逃げ面とが直接接続されているフライス工具。
前記外周切刃が、前記コーナ切刃側に同じ高さの先端平坦区間と、その後端の中間部に先端から後端に向かって高さが漸減する傾斜区間と、その後端部に同じ高さの後端平坦区間とを備える請求項１記載のフライス工具。
前記切削インサートの、前記第一逃げ面における逃げ角が前記コーナ切刃側の先端部から後端部に向かって漸次大きくなっているとともに、前記外周切刃のすくい角が前記コーナ切刃側の先端部から後端部にわたって一定である請求項１または２記載のフライス工具。