JP2006181702A - 刃先交換式チップとそれを用いたエンドミル - Google Patents

Abstract

【課題】ヘリカル加工や傾斜加工のための機能をもたせながら使用コーナ数を４に増加させて１コーナ当たりの工具単価を引き下げた経済的なエンドミル用刃先交換式チップを提供する。
【解決手段】縦長六角形のネガティブチップを基本形とするエンドミル用の刃先交換式チップである。中心線ＣＬと平行な第１、第２側面４_-1、４_-2と、中心線ＣＬ上に点対称の２つのコーナを作り出す第３、第４側面４_-3、４_-4及び第５、第６側面４_-5、４_-6を有しており、第３〜第６側面４_-3〜４_-6と上下面２、３との間に切れ刃６となす稜線があり、さらに、第３〜第６側面４_-3〜４_-6に、これらの側面の一部を落ち込ませる逃がし部７が設けられたエンドミル用の刃先交換式チップである。
【選択図】図１

Description

この発明は、使用コーナ数を増加させて経済効果を高めた刃先交換式チップと、そのチップを装着して自転させながら公転させて軸方向への送り量（突っ込み量）を増加させていくヘリカル加工や横移動させながら軸方向に送りをかける傾斜加工を行えるようにしたエンドミルに関する。

この発明に関連する切削工具について述べた文献として、例えば、下記特許文献１がある。その特許文献１は、工具本体の先端外周に円形ポジティブチップを装着した従来の回転切削工具と、円形ポジティブチップを改良されたポジティブチップに置き換えて加工の安定性を高めた回転切削工具を開示している。後者の工具に採用されているチップは、略四角形をなし、４辺のうち対称位置にある２辺は直線または円弧状であり、他の対称位置にある２辺は円弧部とその円弧部に連なる直線部からなる特殊形状のチップであるが、これも従来工具と同様のポジティブである。

特許文献１が開示している２種類の工具（従来工具と改良された工具）は、いずれも、主切れ刃とは反対向きに傾斜した内周切れ刃を有している。その内周切れ刃は内端側が軸方向に後退する向きに傾斜しているので、これらの工具は切れ刃が３次元的に移動していく前述のヘリカル加工や傾斜加工を行うことができる。

しかしながら、特殊形状のポジティブチップを使用した工具は、チップの使用コーナ数が２となり、経済性に優れない。工具本体の先端外周に三角形ポジティブチップを装着した工具もあるが、これも使用コーナ数は３であり、１コーナ当たりの単価が高い。

また、円形ポジティブチップを使用した工具は、チップを回転させて円を描く稜線の全域を切れ刃として使用することができるが、切れ刃の位置の入れ替えが正確に行えない欠点と、特許文献１が述べているように、ビビリ振動が発生して加工が不安定になり易い欠点がある。
特許第３３１７４９０号公報

この発明は、ヘリカル加工や傾斜加工のための機能をもたせながら使用コーナ数を４に増加させて１コーナ当たりの工具単価を引き下げた経済的なエンドミル用刃先交換式チップと、そのチップを使用して円形チップを使用した工具よりも加工の安定性を高めたエンドミルを提供することを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、六角形又は縦長六角形のネガティブチップを基本形とするエンドミル用の刃先交換式チップを提供する。その刃先交換式チップは、チップの端面視において中心線と平行な第１、第２側面を有しており、さらに、中心を基準にして点対称をなす２つのコーナがあり、その２つのコーナを作り出す第３、第４側面及び第５、第６側面と相反する向きの端面(以下上下面と言う)との交差部に切れ刃稜線があり、前記第３〜第６側面に、これらの側面の一部を落ち込ませる逃がし部が設けられ、第３、第５側面の逃がし部は下面との間の切れ刃稜線の位置から、第４、第６側面の逃がし部は上面との間の切れ刃稜線の位置からそれぞれ落ち込んで側面の途中に至っている構造をもつ。この刃先交換式チップは、上面と下面が共通した面になっており、反転させると互いの位置関係が入れ替わって下面が上面に、上面が下面になる。第１側面と第２側面、第３側面と第５側面、第４側面と第６側面も同様である。

なお、前記逃がし部の落ち込み角αは、３°〜２０°に設定するのがよい。ここで言う落ち込み角は、逃がし部の面の側面（逃げ面となる）を基準にした傾き角である。

また、このチップは、六角形の各コーナにＲを付してコーナのエッジを除去したものが好ましい。

かかる刃先交換式チップを工具本体の先端外周部に形成された座溝部に、そのチップの上面と下面のどちらか一方がすくい面となり、さらに、すくい面と第３、第４側面又は第５、第６側面との間に、外端側が軸方向に後退する向きに傾いた主切れ刃と、傾き方向が主切れ刃とは逆になる内周切れ刃が形成され、それらの切れ刃の軸方向すくい角と半径方向すくい角が共に負となり、前記内周切れ刃の内端側逃げ面に前記逃がし部がある状態に装着すると、ヘリカル加工や傾斜加工が行えるエンドミルができる。この発明においては、そのエンドミルも併せて提供する。

この発明の刃先交換式チップは、基本形が六角形又は縦長六角形のネガティブチップの第３〜第６側面に逃がし部を設け、このチップを、上面（又は下面）がすくい面となり、さらに、すくい面と第３、第４側面又は第５、第６側面との間に外端側が軸方向に後退する向きに傾いた主切れ刃と、傾き方向が主切れ刃とは逆になる内周切れ刃が形成され、それらの切れ刃の軸方向すくい角と半径方向すくい角が共に負となる状態に工具本体に装着して使用するので、横送りと軸方向送りを同時にかけてもワークと干渉しない。

単純なネガティブチップは、内周切れ刃の内端側の逃げ面がワークと干渉して軸方向に送りをかけることが妨げられるが、この発明のチップは、第３〜第６側面に逃がし部を設けてワークとの干渉を防止しているので、ネガティブチップを使用してヘリカル加工や傾斜加工を支障なく実施することができる。また、六角形ネガティブチップの使用を可能にしたので、チップの使用コーナ数を４に増加させて、１コーナ当たりの単価を引き下げることも可能になる。

さらに、相反する方向に傾いた主切れ刃と内周切れ刃を備えさせたので、円形チップを採用した切削工具よりも加工の安定性を高めることができる。

なお、逃がし部の落ち込み角αを３°以上確保すると、軸方向の送り量を実用上不足のない数値に設定してエンドミルによる加工能率を高めることができる。また、この落ち込み角αを２０°以下に設定することで逃がし部を形成した位置の切れ刃が鋭くなりすぎて強度的に弱くなることを抑制することができる。

以下、添付図面に基づいてこの発明の実施形態を説明する。図１〜図８は、刃先交換式チップ１（以下単にチップと言う）の実施例である。このチップ１は、縦長六角形のネガティブチップを基本形にし、その基本形のチップに後述する逃がし部７などを設けて構成されている。

このチップ１は、上面２、その上面２と平行な下面３、中心線ＣＬと平行な第１側面４_-1、中心線ＣＬと平行な第２側面４_-2、第１側面４_-1と交わる第３側面４_-3、中心線ＣＬ基準で第３側面４_-3と対称配置になって第２側面４_-2に連なる第４側面４_-4、中心Ｏ基準で第３側面４_-3と点対称になる第５側面４_-5、および中心Ｏ基準で第４側面４_-4と点対称になる第６側面４_-6を有する。第１〜第６の各側面は上下面２、３に対して直角になっている。

また、上面２から下面３に貫通する取り付け穴５を中心部に有し、上面２と第３、第４側面４_-3、４_-4の交差部に生じた稜線、上面２と第５、第６側面４_-5、４_-6の交差部に生じた稜線、下面３と第３、第４側面４_-3、４_-4の交差部に生じた稜線および下面３と第５、第６側面４_-5、４_-6の交差部に生じた稜線をそれぞれ切れ刃６として使用するようにしている。また、第３側面４_-3〜第６側面４_-6の各々に逃がし部７を設けている。

その逃がし部７は、上面２と第４側面４_-4との間の切れ刃、上面２と第６側面４_-6との間の切れ刃、下面３と第３側面４_-3との間の切れ刃、下面３と第５側面４_-5との間の切れ刃の位置からそれぞれ落ち込み角α（図８参照）の角度で落ち込んで第３〜第６側面の途中に至っている。

第３側面４_-3と第６側面４_-6上の逃がし部７は第１側面４_-1側に偏った位置に、また、第４側面４_-4と第５側面４_-5上の逃がし部７は第２側面側４_-2側に偏った位置にそれぞれ設けている。この逃がし部７は、図８に示す落ち込み角αを３°〜２０°程度にするのがよく、実施例のチップはその落ち込み角αを５°に設定した。

例示のチップは、このほかに、外周の６箇所のコーナを強化するために、各コーナにＲを付して各コーナのエッジを除去している。また、第１、第２側面４_-1、４_-2が上下面２、３と交差する部分にそれぞれ面取り部８を設けている。

第１側面４_-1と上面２との間の面取り部８と第２側面４_-2と下面３との間の面取り部８は、第３、第４側面４_-3、４_-4側から第５、第６側面４_-5、４_-6側に向かって面取り幅をそれぞれ漸増させ、一方、第１側面４_-1と下面３との間の面取り部８と第２側面４_-2と上面２との間の面取り部８は、第３、第４側面４_-3、４_-4側から第５、第６側面４_-5、４_-6側に向かって面取り幅をそれぞれ漸減させている。この面取り部８は、ここでは第１、第２側面４_-1、４_-2に対する面取り部８の傾き角β（図６参照）を１５°にしたが、この角度は１５°に限定されない。また、この面取り部８はチップ１に外周逃げを付けるために設けたが、チップの装着姿勢によっては無くてもよい場合がある。

このように構成したチップ１は、上面２と下面３が共通した面になっており、反転させると互いの位置関係が入れ替わって下面３が上面２に、上面２が下面３になる。第１側面４_-1と第２側面４_-2、第３側面４_-3と第５側面４_-5、第４側面４_-4と第６側面４_-6も同様であり、チップの１８０°の回転や１８０°の反転によって互いの位置関係が入れ替わる。

かかるチップ１を工具本体に装着してこの発明のエンドミルを完成させる。そのエンドミルの実施形態を、図９〜図１４に示す。例示のエンドミル１０は、工具本体１１の先端外周に座溝１２を周方向に定ピッチで３つ設け、それぞれの座溝１２に、前述のチップ１を着脱自在に装着して構成されている。工具本体１に対するチップ１の固定手段は、図示のクランプねじ１３に限定されない。

チップ１は、図１２、図１３に示すように、例えば、上面２をすくい面、第３側面４_-3と第４側面４_-4を先端の逃げ面、上面２と第３側面４_-3との間の稜線を主切れ刃６ａ、上面２と第４側面４_-4との間の稜線を内周切れ刃６ｂとして使用する場合、主切れ刃６ａが軸方向に後退する向きに例えばθ₁＝２４°の角度で傾き、また、内周切れ刃６ｂは、主切れ刃とは逆向きに例えばθ₂＝１６°の角度で傾き傾き、さらに、それらの切れ刃６ａ、６ｂの軸方向すくい角（アキシャルレーキ）γｆと半径方向すくい角（ラジアルレーキ）γｐが共に負となる状態に装着する。軸方向すくい角γｆと半径方向すくい角γｐは、工具本体１１に装着したチップの先端と外周に逃げを付ける必要があるので、その要求を満たすために負の角度にしている。

軸方向すくい角γｆは、負の値が小さすぎると先端の逃げを十分に確保することができず、一方、負の値が大きすぎると切れ刃６の切れ味が低下するので、−５°〜−１０°程度に設定するのがよい。半径方向すくい角γｐも、負の値が小さすぎると外周逃げを十分に確保することができず、また、負の値が逆に大きすぎると切れ味が低下するので、−１０°〜−２０°程度に設定するのがよい。実施例のエンドミルは、軸方向すくい角γｆ＝−６°、半径方向すくい角γｐ＝−１２°に設定したが、この数値に限定されるものではない。

チップ１を工具本体１１に装着した状態では、逃がし部７が内周切れ刃６ｂの逃げ面（第４側面４_-4）の内端側に偏った位置にある。この位置に逃がし部７を設けたことによって、ワークとの干渉を発生させずに、エンドミル１０を横送りさせながら軸方向に突っ込ませて加工を行う（例えば、図１３の矢印Ｂ方向に移動させながら加工を行う）ことが可能になる。図１３の線Ａ−Ａの位置でチップ１を切断した状態を図１４に示す。

ネガティブチップを使用する場合、切れ味確保の面から先端の逃げ角を大きくとるのが難しい。従って、今、逃がし部７が無いと仮定すると、線Ａ−Ａの位置で切断された面の縁は図１４の直線Ｌ上にあってａ点では横送りしながらの突っ込み加工に対する逃げがほとんどない状態になる。そのために、ワークとの干渉が起こるが、逃がし部７を設けると横送りしながらの突っ込み加工に対しても逃げができ、ネガティブチップを使用してワークと干渉せずに加工を行うことができる。

また、ネガティブチップを１８０°回転させ、あるいは１８０°反転させて使用することができるので、ローテーションによる４コーナの使用が可能になり、１コーナ当たりの工具単価が下がる。

なお、実施例に示した縦長六角形のチップは、切れ刃６から取り付け穴５の中心までの距離を大きくとることができ、工具本体に対する固定の安定性を確保し易いが、この発明のチップは、正六角形のネガティブチップを基本形にしたものであってもよい。

また、この発明のエンドミルは、図１５に示すように、チップ１を工具本体１１の先端部に２個取り付けて構成されるものや、３個以上取り付けて構成されるもの（図示せず）であってもよい。

この発明のチップの実施例を示す斜視図 図１のチップの正面図 図１のチップの側面図 図１のチップを図２の矢印Ｃ方向に見た図 図１のチップの平面図 図１のチップを図２の矢印Ｄ方向に見た図 図１のチップの図２Ｘ−Ｘ線に沿った断面図 図４のＥ部の拡大図 この発明のエンドミルの一例を示す斜視図 図９のエンドミルの側面図 図１０のエンドミルを上側から見た側面図 図１０のエンドミルの正面図 図１０のエンドミルの先端側の拡大図 図１３のチップのひとつをＡ−Ａ線に沿って切断して示す拡大正面図 この発明のエンドミルの他の例を示す斜視図

符号の説明

１ 刃先交換式チップ
２ 上面
３ 下面
４_-1 第１側面
４_-2 第２側面
４_-3 第３側面
４_-4 第４側面
４_-5 第５側面
４_-6 第６側面
５ 取り付け穴
６ 切れ刃
６ａ 主切れ刃
６ｂ 内周切れ刃
７ 逃がし部
８ 面取り部
１０ エンドミル
１１ 工具本体
１２ 座溝
１３ クランプねじ

Claims (4)

1. 六角形又は縦長六角形のネガティブチップを基本形とするエンドミル用の刃先交換式チップであって、チップの端面視において中心線と平行な第１、第２側面を有しており、さらに、中心を基準にして点対称をなす２つのコーナがあり、その２つのコーナを作り出す第３、第４側面及び第５、第６側面と相反する向きの端面との交差部に切れ刃となす稜線があり、前記第３〜第６側面に、これらの側面の一部を落ち込ませる逃がし部が設けられ、第３、第５側面の逃がし部は一方の端面との交差部の稜線の位置から、また、第４、第６側面の逃がし部は他方の端面との交差部の稜線の位置からそれぞれ落ち込んで側面の途中に至っている刃先交換式チップ。
2. 前記逃がし部の落ち込み角αを３°〜２０°に設定した請求項１に記載の刃先交換式チップ。
3. 六角形の各コーナにＲを付してコーナのエッジを除去した請求項１又は２に記載の刃先交換式チップ。
4. 工具本体の先端外周部に形成された座溝部に、請求項１乃至３のいずれかに記載の刃先交換式チップを、そのチップの相反する向きの端面のどちらか一方がすくい面となり、さらに、すくい面と第３、第４側面又は第５、第６側面との間に、外端側が軸方向に後退する向きに傾いた主切れ刃と、傾き方向が主切れ刃とは逆になる内周切れ刃が形成され、それらの切れ刃の軸方向すくい角と半径方向すくい角が共に負となり、前記内周切れ刃の内端側逃げ面に前記逃がし部がある状態に装着して構成されるエンドミル。
   
   

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