JP2006205298A - 切削インサート、これを用いたフライス工具および切削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加工開始時におけるびびり振動を抑制し、切刃を損傷させることなく高精度な加工が可能となる信頼性の高い切削インサート、これを用いたフライス工具および切削方法を提供することである。
【解決手段】フライス工具のカッターボディ本体５における先端部の外周側に着脱自在に取り付けて使用され、すくい面２と逃げ面３，１３の交差稜線に切刃４，１４が形成された切削インサート１であり、該切削インサート１をカッターボディ本体５に取り付けた状態で該カッターボディ本体５の外周側に位置する外周切刃１４に沿って第一逃げ面６が形成され、該第一逃げ面６の下方に隣接して第二逃げ面７が形成されており、外周切刃１４による加工軌跡の接線Ｌに対する第一逃げ面６の逃げ角αが、該第一逃げ面６のほぼ全面を被削材に当接させる角度である。
【選択図】図４

Description

本発明は、金属等のミーリング加工に用いる切削インサート、これを用いたフライス工具および切削方法に関する。

従来、金属等のミーリング加工に用いる切削工具として、カッターボディ本体の先端部に切削インサートを着脱自在に取り付けたフライス工具が用いられてきた。このようなフライス工具として、略平行四辺形状の切削インサートの長辺側を主切刃としてカッターボディ本体の外周側に、短辺側をサライ刃としてカッターボディ本体の先端側に配置したスローアウェイ式のエンドミルが知られている。

このようなスローアウェイ式のエンドミルにおいては、一般に、切削インサートが、主切刃をカッターボディ本体の回転軸に対して軸方向すくい角と呼ばれる角度で傾斜させた状態でカッターボディ本体に装着される構成となっている。そして、前記切削インサートの主切刃側の側面には、側面が被削材と接触するのを避けるため、主切刃に沿って逃げ角を付した逃げ面が形成されるよう構成されている（例えば、特許文献１）。
特許第２５８０３７６号公報

しかしながら、特許文献１のような切削インサートを用いたスローアウェイエンドミルでエンドミル加工した場合、加工開始とほぼ同時に主切刃の全体が被削材に当接しようとする状態になるが、被削材への切れ刃の食いつきが悪くびびり振動が発生しやすい。そのため、加工精度が悪化したり、切削インサートの切刃が損傷するなどの問題があった。

本発明は、このような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、金属等のミーリング加工に用いる切削インサート及びそれを用いたフライス工具において、加工開始時におけるびびり振動を抑制し、切刃を損傷させることなく高精度な加工が可能となる信頼性の高い切削インサート、これを用いたフライス工具および切削方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の切削インサート、これを用いたフライス工具、および切削方法は、以下の構成からなる。

(1) フライス工具のカッターボディ本体における先端部の外周側に着脱自在に取り付けて使用され、すくい面と逃げ面の交差稜線に切刃が形成された略多角形平板状の切削インサートにおいて、該切削インサートを前記カッターボディ本体に取り付けた状態で該カッターボディ本体の外周側に位置する外周切刃に沿って第一逃げ面が形成され、該第一逃げ面の下方に隣接して第二逃げ面が形成されており、前記外周切刃による加工軌跡の接線に対する前記第一逃げ面の逃げ角が、該第一逃げ面のほぼ全面を被削材に当接させる角度であることを特徴とする切削インサート。

(2) フライス工具のカッターボディ本体における先端部の外周側に着脱自在に取り付けて使用され、すくい面と逃げ面の交差稜線に切刃が形成された略多角形平板状の切削インサートにおいて、該切削インサートを前記カッターボディ本体に取り付けた状態で該カッターボディ本体の外周側に位置する外周切刃に沿って第一逃げ面が形成され、該第一逃げ面の下方に隣接して第二逃げ面が形成されており、前記外周切刃による加工軌跡の接線に対する前記第一逃げ面の逃げ角が−２〜２°であり、前記第一逃げ面の幅が０．０３〜０．１５ｍｍであることを特徴とする切削インサート。

(3) 前記第一逃げ面と前記第二逃げ面とのなす角が１００〜１５０°である(1)または(2)に記載の切削インサート。

(4) 前記第二逃げ面の幅が０．５〜１．０ｍｍである(3)に記載の切削インサート。

(5) 前記カッターボディ本体に取り付けた状態における先端側および後端側には、下面から前記外周切刃までの厚みがほぼ一定の領域を有し、前記先端側と後端側の間には、前記下面から前記外周切刃までの厚みが漸次減少する領域を有している(1)〜(4)のいずれかに記載の切削インサート。

(6) 前記第二逃げ面の下方には、さらに第三逃げ面が形成されている(1)〜(5)のいずれかに記載の切削インサート。

(7) カッターボディ本体と、該本体の先端部の外周側に着脱自在に取り付けられた(1)〜(6)のいずれかに記載の切削インサートとを備えたフライス工具。

(8) 前記(7)に記載のフライス工具を用いて、前記第一逃げ面付近を被削材との摩擦により切削加工の開始直後に摩耗させ、前記第一逃げ面のほぼ全面を前記被削材に当接させた状態で切削加工することを特徴とする切削方法。

本発明の切削インサートによれば、該切削インサートを前記カッターボディ本体に取り付けた状態で該カッターボディ本体の外周側に位置する外周切刃に沿って第一逃げ面が形成され、該第一逃げ面の下方に隣接して第二逃げ面が形成されるように構成している。そして、前記外周切刃による加工軌跡の接線に対する前記第一逃げ面の逃げ角が、該第一逃げ面のほぼ全面を被削材に当接させる角度となるよう構成されているので、加工開始直後から外周切刃全体が被削材に当接するようになり、加工開始時におけるびびり振動を防止できる。また、刃先強度が向上するので、高送り加工や切り込みの大きな高負荷の加工においても刃先を損傷させることなく、安定した切削が可能となる。

また、前記外周切刃による加工軌跡の接線に対する前記第一逃げ面の逃げ角を−２〜２°とし、前記第一逃げ面の幅を０．０３〜０．１５ｍｍとしたことにより、より確実にびびり振動を抑制する効果が得られ、刃先の損傷も防止でき、さらに切削時の抵抗が過度に大きくなるのを防止できる。

以下、本発明の一実施形態にかかる切削インサート、これを用いたフライス工具、および切削方法について図面を参照し詳細に説明する。

図１は本実施形態にかかるフライス工具を示す斜視図である。図２(a)は図１のフライス工具の正面図（図１のフライス工具を先端側からみた図）であり、図２(b)は図１のフライス工具の先端付近を示す側面図である。図３(a)は図１のフライス工具に取り付けられた切削インサート１を示す平面図であり、図３(b)は(a)の側面図であり、図３(c)は(a)の正面図である。

図１〜３に示すように、本実施形態の切削インサート１は、すくい面２と逃げ面３の交差稜線に正面切刃４が形成され、すくい面２と逃げ面１３の交差稜線に外周切刃１４が形成された略多角形平板状であり、フライス工具のカッターボディ本体５における先端部の外周側に設けられたチップポケット５ａに着脱自在に取り付けて使用される。

切削インサート１をカッターボディ本体５に取り付けた状態でカッターボディ本体５の外周側に位置する逃げ面１３は、外周切刃１４に沿って形成された第一逃げ面６と、該第一逃げ面６の下方に隣接して形成された第二逃げ面７と、該第二逃げ面７の下方に隣接して形成された第三逃げ面８とから構成されている。

また、切削インサート１の先端側には、下面９から外周切刃１４までの厚みがほぼ一定の厚みｔ１となる領域Ｘを有し、後端側には、下面９から外周切刃１４までの厚みがほぼ一定の厚みｔ２となる領域Ｙを有しており、領域Ｘと領域Ｙとの間には、下面９から外周切刃１４までの厚みが先端側から後端側に漸次減少する領域Ｚを有している。

切削インサート１の略中央部には、上面（すくい面２）から下面９まで貫通する貫通口１５が形成されており（図３(a)参照）、この貫通口１５にクランプねじ１６が挿通され、該クランプねじ１６の先端側をチップポケット５ａの拘束面に螺合することで、切削インサート１をカッターボディ５に固定してフライス工具として使用する。

図４(a)は図２(b)のＡ−Ａ線断面、図４(b)は図２(b)のＢ−Ｂ線断面、図４(c)は図２(b)のＣ−Ｃ線断面における外周切刃１４による加工軌跡と切削インサート１との関係をそれぞれ示す概念図である。図５は、図４(b)における領域Dを拡大した概念図である。

図４及び図５に示すように、本実施形態のフライス工具では、外周切刃１４による加工軌跡Ｍの接線Ｌに対する第一逃げ面６の逃げ角α（第一逃げ面６と接線Ｌとのなす角度）が、第一逃げ面６のほぼ全面を被削材（不図示）に当接させる角度で形成されている。ここで、「第一逃げ面６のほぼ全面を被削材に当接させる」とは、被削材の切削加工を開始する時点で第一逃げ面６のほぼ全面が被削材に当接している場合だけでなく、切削加工開始直後の工具摩耗により直ちに第一逃げ面６のほぼ全面を被削材に当接させるようにする場合も含んだ概念である。

後者の場合、加工開始後に実質的にびびり振動が生じない程度の短い時間で第一逃げ面６付近が被削材との摩擦により瞬時に摩耗して被削材面と第一逃げ面６とがほぼ面接触するのが好ましい。このように短時間でほぼ面接触させるには、外周切刃１４が描く加工軌跡の接線Ｌに対する第一逃げ面６の逃げ角αが加工を開始する時点でできるだけ小さい方がよい。

このような構成にすることで、加工開始時点ないし加工開始直後から第一逃げ面６の全面が被削材に当接するようになり、加工開始時におけるびびり振動を防止できる。また、刃先強度が向上するので、高送り加工や切り込みの大きな高負荷の加工においても刃先を損傷させることなく、安定した切削が可能となる。

上記のように加工開始直後に第一逃げ面６の全面を被削材に当接させるようにするには、好ましくは外周切刃１４全体に沿って逃げ角αが−２〜２°の範囲にあるのがよい。逃げ角αの正負については、図４及び図５に示すように第一逃げ面６が加工軌跡の接線Ｌに対して加工軌跡の半径方向外側に傾斜している場合を負とし、後述する図６及び図７のように第一逃げ面６が加工軌跡の接線Ｌに対して加工軌跡の半径方向中心側に傾斜している場合を正とする。第一逃げ面６の逃げ角αが−２°より小さいと、第一逃げ面６が下側稜線部（第一逃げ面６と第二逃げ面７の交線部分）から摩耗し、第一逃げ面６のほぼ全面が被削材に当接するようになるまでに長時間を要するので、びびり振動が生じやすくなるおそれがある。これに対し、第一逃げ面６の逃げ角αが２°より大きい場合には、第一逃げ面６が切刃稜線部（外周切刃１４）から摩耗し、第一逃げ面６のほぼ全面が被削材に当接するようになるまでに長時間を要するので、上記同様びびり振動が生じやすくなるおそれがある。

また、上記のように加工開始直後に第一逃げ面６の全面を被削材に当接させるようにするために、より好ましくは第一逃げ面６の幅Ｗが０．０３〜０．１５ｍｍであるのがよい。第一逃げ面６の幅Ｗが０．０３ｍｍよりも小さいと、びびり振動を抑制する効果が非常に小さくなるおそれがあり、０．１５ｍｍより大きいと、切削抵抗が増大して刃先が損傷するおそれがある。

図６(a)は図２(b)のＡ−Ａ線断面、図６(b)は図２(b)のＢ−Ｂ線断面、図６(c)は図２(b)のＣ−Ｃ線断面における外周切刃１４による加工軌跡と切削インサート１との関係をそれぞれ示す概念図であり、逃げ角αが正の場合の実施形態を示している。図７は図６(b)における領域Ｅを拡大した概念図である。図６および図７に示すように、本発明における第一逃げ面６は、加工軌跡の接線Ｌに対して加工軌跡の半径方向中心側に傾斜していてもよい（逃げ角αが正）。

図８は、本発明における切削インサートの他の形態を示す概念図である。図８に示すように、本実施形態における切削インサート１’は、第一逃げ面６と第二逃げ面７とのなす角θが上記した切削インサート１と比べて小さく設定され、しかも第三逃げ面８が第二逃げ面７を含む平面よりも下方に位置するように配置されており、すくい面２、第一逃げ面６および第二逃げ面７で構成される部分が突出した形態を有している。これにより、前記したように加工開始直後の工具摩耗により第一逃げ面６の全面が被削材に当接するようになった後、第二逃げ面の幅Ｙの長さ分だけ摩耗するまでの間、第一逃げ面６と被削材との接触面積をほぼ一定にすることができるので、加工開始時におけるびびり振動をより確実に防止でき、しかも切削抵抗が増大して刃先が損傷するのをより確実に防止し、より安定した切削が可能となる。

この形態の場合、角θは１００〜１５０°の範囲にあるのがよい。角θが１００°未満になると、突出部分の強度が低下するおそれがある。一方、角θが１５０°を越えると、接触面積をほぼ一定にする効果が薄れることになる。また、第二逃げ面の幅Ｙは０．５〜１．０ｍｍであるのがよい。幅Ｙが０．５ｍｍ未満になると、接触面積をほぼ一定にする効果が薄れることになる。一方、幅Ｙが１．０ｍｍを越えると、突出部分の強度が低下するおそれがある。なお、この実施形態においても、第一逃げ面６の逃げ角α、第一逃げ面６の幅Ｗなどの条件は、前述したのと同様に設定されるのがよい。

本発明の一実施形態にかかるフライス工具を示す斜視図である。 (a)は図１のフライス工具の正面図であり、(b)は図１のフライス工具の先端付近を示す側面図である。 (a)は図１のフライス工具に取り付けられた切削インサートを示す平面図であり、(b)は(a)の側面図であり、(c)は(a)の正面図である。 (a)は図２(b)のＡ−Ａ線断面、(b)は図２(b)のＢ−Ｂ線断面、(c)は図２(b)のＣ−Ｃ線断面における外周切刃による加工軌跡と切削インサートとの関係をそれぞれ示す概念図である（逃げ角αが負の場合の実施形態）。 図４(b)における領域Dを拡大した概念図である。 (a)は図２(b)のＡ−Ａ線断面、(b)は図２(b)のＢ−Ｂ線断面、(c)は図２(b)のＣ−Ｃ線断面における外周切刃による加工軌跡と切削インサートとの関係をそれぞれ示す概念図である（逃げ角αが正の場合の実施形態）。 図６(b)における領域Ｅを拡大した概念図である。 本発明における切削インサートの他の形態を示す概念図である。

符号の説明

１ 切削インサート
２ すくい面
３ 逃げ面（正面側）
４ 正面切刃
５ カッターボディ本体
５ａ チップポケット
６ 第一逃げ面
７ 第二逃げ面
８ 第三逃げ面
９ 下面
１３ 逃げ面（外周側）
１４ 外周切刃
α 逃げ角
Ｌ 接線
Ｗ 第一逃げ面の幅
Ｙ 第二逃げ面の幅
θ 第一逃げ面と第二逃げ面とのなす角度

Claims (8)

1. フライス工具のカッターボディ本体における先端部の外周側に着脱自在に取り付けて使用され、すくい面と逃げ面の交差稜線に切刃が形成された略多角形平板状の切削インサートにおいて、
   該切削インサートを前記カッターボディ本体に取り付けた状態で該カッターボディ本体の外周側に位置する外周切刃に沿って第一逃げ面が形成され、該第一逃げ面の下方に隣接して第二逃げ面が形成されており、
   前記外周切刃による加工軌跡の接線に対する前記第一逃げ面の逃げ角が、該第一逃げ面のほぼ全面を被削材に当接させる角度であることを特徴とする切削インサート。
2. フライス工具のカッターボディ本体における先端部の外周側に着脱自在に取り付けて使用され、すくい面と逃げ面の交差稜線に切刃が形成された略多角形平板状の切削インサートにおいて、
   該切削インサートを前記カッターボディ本体に取り付けた状態で該カッターボディ本体の外周側に位置する外周切刃に沿って第一逃げ面が形成され、該第一逃げ面の下方に隣接して第二逃げ面が形成されており、
   前記外周切刃による加工軌跡の接線に対する前記第一逃げ面の逃げ角が−２〜２°であり、前記第一逃げ面の幅が０．０３〜０．１５ｍｍであることを特徴とする切削インサート。
3. 前記第一逃げ面と前記第二逃げ面とのなす角が１００〜１５０°である請求項１または２記載の切削インサート。
4. 前記第二逃げ面の幅が０．５〜１．０ｍｍである請求項３記載の切削インサート。
5. 前記カッターボディ本体に取り付けた状態における先端側および後端側には、下面から前記外周切刃までの厚みがほぼ一定の領域を有し、前記先端側と後端側の間には、前記下面から前記外周切刃までの厚みが漸次減少する領域を有している請求項１〜４のいずれかに記載の切削インサート。
6. 前記第二逃げ面の下方には、さらに第三逃げ面が形成されている請求項１〜５のいずれかに記載の切削インサート。
7. カッターボディ本体と、該本体の先端部の外周側に着脱自在に取り付けられた請求項１〜６のいずれかに記載の切削インサートとを備えたフライス工具。
8. 請求項７記載のフライス工具を用いて、前記第一逃げ面付近を被削材との摩擦により切削加工の開始直後に摩耗させ、前記第一逃げ面のほぼ全面を前記被削材に当接させた状態で切削加工することを特徴とする切削方法。

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