図18は、アキシャルレーキαを説明するためにチップ3を簡略化して示す長辺側側面端面図である。図18(1)は、基準軸線L2に垂直な平面19と第1切刃11との成す捩れ角θAが小さい第1チップ3Aを示し、図18(2)は、捩れ角θBが大きい第2チップ3Bを示す。チップ3は、その底面13が基準軸線L2に垂直に形成されるので、長辺側側面端面視において、第1切刃11が底面13に対して厚み方向Aに最も近づく部分となる第1厚み方向寸法T11が最小となる。この第1厚み方向寸法T11は、チップ3の破損を防止するために必要な最小厚み寸法T以上に形成される。
また第1チップ3Aおよび第2チップ3Bは、長辺側側面端面視において、第1切刃11が底面13に対して厚み方向Aに最も遠ざかる部分となる第2厚み寸法T12,T13が最大となる。また第2チップ3Bは、第1チップ3Aに比べて捩れ角θBが大きいので、第2チップ3Bの第2厚み寸法T13が第1チップ3Aの第2厚み寸法T12よりも大きくなる。
図19は、アキシャルレーキαを説明するためにエンドミル1を簡略化して示す側面図である。図19(1)には、図18(1)に示す第1チップ3Aが第1ホルダ2Aに装着される第1エンドミル1Aを示し、図19(2)には、図18(2)に示す第2チップ3Bが第2ホルダ2Bに装着される第2エンドミル1Bを示す。
アキシャルレーキαは、第1切刃11と、ホルダ軸線L1に平行垂直な直線15との成す角度である。第1ホルダ2Aと第2ホルダ2Bとで、着座面16のホルダ軸線L1に対する傾斜角度が等しいとすると、第2エンドミル1BのアキシャルレーキαBのほうが、第1エンドミル1AのアキシャルレーキαAよりも大きくなる。したがって第2エンドミル1Bのほうが、第1エンドミル1Aに比べて切削抵抗を低減することができる。しかしながら第2エンドミル1Bは、第2厚み方向寸法T13が大きいチップ3Bが用いられるので、第2エンドミル1Bのホルダ2Bの先端部肉厚T15は、第1エンドミル1Aのホルダ2Aの先端部肉厚T14よりも小さくなる。
切削作業の更なる高能率化のためには、切れ味の向上および切削抵抗の低減を目的に、アキシャルレーキをポジティブ方向にさらに大きく取ることが考えられる。このために捩れ角θの大きい第2チップ3Bが装着される第2エンドミル1Bを用いるほうが好ましい。しかしながら第2チップ3Bは、厚み方向寸法T13が大きい分、第2ホルダ2Bの肉厚T15が小さく、ホルダ剛性が低下してしまう。したがって作業効率のために、切り込み量または回転速度が大きくなるような厳しい切削条件下では、ホルダ剛性の低下に起因して第2ホルダ2Bの先端部が損傷するおそれがある。
したがって本発明の目的は、切削負荷が大きい場合であっても、チップホルダの先端部の損傷を抑えることができるスローアウェイチップ、それを装着するチップホルダおよびそれらを備える転削用工具を提供することである。
本発明は、厚み方向に挿通する基準軸線に関して180度回転対称となる板状に形成され、厚み方向一方となる上面部には、基準軸線に垂直な投影面に投影した場合に予め定められる第1方向に互いに略平行に延びる一対の第1切刃が形成され、厚み方向他方となる底面部がチップホルダの装着部に当接して装着されるスローアウェイチップであって、
一方の第1切刃は、第1方向一方側のほうが第1方向他方側よりも、厚み方向一方にずれて形成され、他方の第1切刃は、第1方向他方側のほうが第1方向一方側よりも厚み方向一方にずれて形成され、
底面部のうち、一方の第1切刃に厚み方向に対向する一方部分は、第1方向一方側のほうが第1方向他方側よりも、厚み方向一方にずれて形成され、他方の第1切刃に厚み方向に対向する他方部分は、第1方向他方側のほうが第1方向一方側よりも厚み方向一方にずれて形成されることを特徴とするスローアウェイチップである。
また本発明は、上面部には、基準軸線に垂直な投影面に投影した場合に予め定められる第2方向に互いに平行に延びる一対の第2切刃が形成され、一方の第2切刃は、一方の第1切刃の第1方向一方側に連なり、他方の第2切刃は、他方の第1切刃の第1方向他方側に連なることを特徴とする。
また本発明は、各第1切刃は、第1方向全域にわたって、厚み方向に滑らかにそれぞれ延びることを特徴とする。
また本発明は、底面部のうち各第1切刃に厚み方向にそれぞれ対向する縁辺は、対向する第1切刃とほぼ同様の傾斜で、第1方向全域にわたって厚み方向にそれぞれ傾斜することを特徴とする。
また本発明は、底面部のうち各第1切刃に厚み方向にそれぞれ対向する縁辺と、それらの縁辺に対向する各第1切刃との間の厚み方向寸法は、ほぼ一様に形成されることを特徴とする。
また本発明は、底面部のうちで、一方の第1切刃に厚み方向に対向するとともに第1方向他方側となる第1突出部分と、他方の第1切刃に厚み方向に対向するとともに第1方向一方側となる第2突出部分とが、残余の部分に比べて厚み方向他方にそれぞれ突出することを特徴とする。
また本発明は、前記スローアウェイチップが装着されることを特徴とするチップホルダである。
また本発明は、前記スローアウェイチップと、
前記チップホルダとを備えることを特徴とする転削用工具である。
請求項1記載の本発明によれば、チップホルダにチップが装着された転削用工具は、チップに形成される一対の第1切刃のうちのいずれか一方が主切刃となる。転削用工具が、ホルダの軸線まわりに回転しながら被削材に接触することで、主切刃が被削材を断続切削する。これによって被削材を予め定める形状に切削することができる。主切刃が被削材を切削するときには、チップは、被削材から切削抵抗に応じた反力を受け、その反力をチップホルダに与える。また主切刃が摩耗した場合には、チップを基準軸線まわりに180度角変位させることで、一対の第1切刃のうちのいずれか他方が主切刃となり、転削用工具の切削能力を回復することができる。また新しいチップをチップホルダに装着することによっても、転削用工具の切削能力を回復することができる。
たとえば一方の第1切刃を主切刃とし、第1方向一方側をチップホルダ先端部側とし、厚み方向一方をホルダの回転方向として、チップがチップホルダに装着される。この場合、主切刃のうち、チップホルダ先端部側をチップホルダ基端部側に比べて、チップホルダ回転方向に配置することができ、ポジティブ方向のアキシャルレーキを付与して、切削抵抗を低減することができる。
また本発明では、チップがチップホルダに装着された状態で、主切刃に厚み方向に対向する底面部分のうちチップホルダ先端側部分を、基準軸線に垂直な平面に対してホルダ回転方向に向けて退避した位置に配置することができる。これによって主切刃を形成する部分のうちチップホルダ先端側部分の厚みを小さくすることができ、その分、チップホルダの先端部のうちで主切刃に対向する部分の肉厚を大きくすることができる。これによってアキシャルレーキを大きくしたとしても、チップホルダの強度低下を防ぐことができる。
たとえば荒削り加工のような切削負荷が大きい場合であっても、ポジティブ方向のアキシャルレーキを大きくすることで、切削抵抗を減らして切削時に生じるびびりを抑制することができる。さらに本発明のようにチップホルダの強度低下を防ぐことで、チップホルダの寿命を長くすることができる。また、切削条件が厳しい場合であっても、チップホルダの損傷を防いで、作業効率を向上することができる。
請求項2記載の本発明によれば、チップホルダにチップが装着された転削用工具は、チップに形成される一対の第2切刃のうちのいずれか一方が副切刃となる。このようなチップが装着された転削用工具によって、被削材に、溝加工および肩加工などを施すことができる。本発明によれば、上述したように切削抵抗を低減するとともに、チップホルダの強度低下を抑えることで、荒削りのような切削条件が厳しい場合、潜在的にチップホルダの強度が低くなる場合であっても、チップホルダの寿命を長くすることができる。
請求項3記載の本発明によれば、前記第1切刃が、第1方向全域にわたって、厚み方向に滑らかにそれぞれ延びることで、切削時の切れ味をより向上させ、切削時に生じるびびりを防ぐことができる。
請求項4記載の本発明によれば、底面部のうち各第1切刃に厚み方向にそれぞれ対向する縁辺は、対向する第1切刃とほぼ同様の傾斜で傾斜する。これによって被削材からチップに与えられる反力が、チップホルダに偏って与えられることを防いで、チップホルダの一部分に応力が集中することを防ぎ、チップホルダの寿命をさらに向上することができる。
請求項5記載の本発明によれば、底面部のうち各第1切刃の厚み方向にそれぞれ対向する縁辺と、それらの縁辺に対向する各第1切刃との間の厚み方向寸法は、ほぼ一様に形成される。これによってチップの強度を全域にわたって等しくすることができ、不所望にチップの厚み寸法が大きくなることを防ぐことができる。たとえばチップの破損を防止可能な最小寸法が既に決定される場合、その最小寸法に、前記縁辺と第1切刃との間の厚み方向寸法を選択することで、チップの破損を防止したうえで、可及的にホルダの肉厚を増やすことができる。
請求項6記載の本発明によれば、底面部のうちで基準軸線を挟んだ対角位置に配置される第1突出部分と第2突出部分とが、底面部のうちの残余の部分から突出する。すなわちチップの底面部は、V字状に形成されることとなり、装着部に形成される凸部に嵌合する形状に形成される。底面部がチップホルダの装着部に嵌合することによって、転削用工具を高速で回転させた場合、切削抵抗が大きい場合であっても、チップが、チップホルダの装着部からずれることを防ぐことができる。
またたとえば、ねじ部材などによってチップとチップホルダの装着部とを固定することで、チップをチップホルダに固定する場合、底面部と装着部とが嵌合することで、切削時にねじ部材などに負荷を減らすことができる。これによって、チップのねじ貫通孔部分を小さくすることができ、さらにチップを薄型化することができ、ひいてはチップホルダの肉厚を増やして、ホルダの寿命を向上することができる。
請求項7記載の本発明によれば、上述したチップを装着するチップホルダは、大きな力が与えられるであろう、主切刃に対向する部分のうちでホルダ先端部分の肉厚を厚くすることができる。これによってチップホルダの強度を向上して、チップホルダの寿命を長くすることができる。またポジティブ方向のアキシャルレーキを付与することができ、切削抵抗を低減し、切削時に生じるびびりを抑制することができる。
たとえばチップホルダの強度を向上することで、切り込み量および切削速度を高くすることができ、作業効率を向上することができる。またチップホルダの直径が小さい場合やチップホルダに複数のチップが装着される場合など、潜在的にチップホルダの肉厚が小さくなる場合であっても、チップホルダの強度低下を抑えることができる。
請求項8記載の本発明によれば、上述したチップがチップホルダに装着されて転削用工具が構成される。したがってチップホルダは、ポジティブ方向のアキシャルレーキを付与して切削抵抗を低下させたうえで、大きな力が与えられるであろう、主切刃に対向する部分のうちでホルダ先端部分の肉厚を厚くして、チップホルダの強度を向上することができる。これにともなって転削用工具の強度を向上することができる。また転削用工具は、チップの切刃が摩耗した場合に、チップを基準軸線まわりに180度回転させたり、新しいチップを交換したりすることで、切削性能を回復することができ、転削用工具全体を交換する必要が無く、利便性を向上することができる。
図1は、本実施の形態のスローアウェイチップ23を示す斜視図であり、図2は、スローアウェイチップ23を示す長辺側側面図である。また図3は、スローアウェイチップ23を示す短辺側側面図であり、図4は、スローアウェイチップ23を示す平面図であり、図5は、スローアウェイチップ23を示す底面図である。また図6は、本実施の形態のスローアウェイチップ23がチップホルダ22に装着されたエンドミル20を示す側面図である。
図6に示すように、エンドミル20は、切刃30,31が形成されたスローアウェイチップ23と、チップ23を着脱可能に装着するチップホルダ22とを含んで構成される。本実施の形態では、チップホルダ22は、多数、具体的には3つのスローアウェイチップ23(以下、単にチップ23と称する)が装着可能に構成される。
チップホルダ22は、略円筒状に形成される。チップホルダ22の軸線方向基端部にはマシニングセンタ等のフライス盤に各種アーバーを介して保持される被保持部28が形成される。またチップホルダ22の軸線方向先端部には、チップ23の切刃30,31が外周面32および端面33から突出した状態でチップ23を保持する装着部24が形成される。チップホルダ22に各チップ23が装着された状態で、エンドミル20を構成する。
フライス盤は、クランプした被削材と、保持したエンドミル20とを相対的に移動駆動する移動駆動手段と、保持したエンドミル20を軸線L1まわりに回転駆動する回転駆動手段とを含む。エンドミル20は、チップホルダ22の軸線L1まわりに回転しながら被削材に接触することで、チップ23によって形成される切刃30,31が被削材を断続切削する。これによって被削材を予め定める形状に切削することができる。たとえばエンドミル20を用いて、被削材に溝加工および肩加工などを施すことができる。エンドミル20は、チップ23の切刃30,31が摩耗または折損した場合には、チップ23を180度回転させて取り付けたり、新しいチップ23に取り替えたりすることによって、切削能力を回復することができる。
図1に示すように、チップ23は、大略的に板状に形成され、厚み方向に垂直な平面に投影した投影形状が略平行四辺形形状に形成される。チップ23には、厚み方向Aに貫通する貫通孔50が形成される。貫通孔50は、チップ23をチップホルダ22に固定するための孔となり、略円筒状に形成される。貫通孔50は、チップ23の長手方向Bおよび幅方向Cにおける中央位置に形成される。チップ23は、貫通孔50の軸線を基準軸線L2として、その基準軸線L2に関して180度回転対称形状、言い換えると2回回転対称形状に形成される。したがって任意の方向からチップ23を見たときに、基準軸線L2まわりに180度回転させた状態と、回転させる前の状態とで、同一の形状となる。
以下、基準軸線L2が延びる方向を厚み方向Aと称する。またチップ23の厚み方向Aに対して垂直な方向のうち、基準軸線L2に垂直な投影面に投影した場合に厚み方向表面の長辺に沿って延びる方向を長手方向Bと称する。またチップ23の厚み方向Aおよび長手方向Bに対してともに垂直な方向を幅方向Cと称する。
チップ23は、厚み方向一方A1の表面となる上面部87の縁辺には切刃30,31が形成される。具体的には、チップ23は、上面部87のうち、互いに対向する一対の長辺部分60,61の縁辺に第1切刃30がそれぞれ形成される。またチップ23は、上面部87のうち、互いに対向する一対の短辺部分62,63の縁辺に第2切刃31がそれぞれ形成される。各切刃30,31は、チップ23の上面と側面とが交差する交差稜となる。チップ23がチップホルダ22に装着された状態で、2つの第1切刃30のいずれかが、チップホルダ22の軸線方向Xに延びる主切刃となり、2つの第2切刃31のいずれかがチップホルダ22の半径方向Yに延びる副切刃となる。
以下、厚み方向Aのうち、切刃30,31が形成される側を厚み方向一方A1と称し、底面86が形成される側を厚み方向他方A2と称する。また長手方向Bのうち、第2短辺部分63から第1短辺部分62に進む方向を長手向一方B1とし、第1短辺部分62から第2短辺部分63に進む方向を長手方向他方B2とする。また幅方向Cのうち、第2長辺部分61から第1長辺部分60に進む方向を幅方向一方C1とし、第1長辺部分60から第2長辺部分61に進む方向を幅方向他方C2とする。
本実施の形態では、長手方向Bは、基準軸線L2に垂直な投影面にチップ23を投影した場合には、その投影面において各第1切刃30が互いに略平行に延びる第1方向と一致する。また幅方向Cは、基準軸線L2に垂直な投影面にチップ23を投影した場合には、投影面において各第2切刃31が互いに平行に延びる第2方向と一致する。
基準軸線L2に垂直な投影面にチップ23を投影した場合、図4、図5に示すように、各第1切刃30は、それぞれ互いに略平行に延び、長辺部分60,61の長手方向Bのほぼ全域にわたって形成される。また各第2切刃31は、各短辺部分62,63のうちの一部分に形成され、それぞれ互いに平行であって第1切刃30に対して略垂直に延びる。
具体的には、第1短辺部分62に形成される一方の第2切刃31Aは、第1長辺部分60に形成される一方の第1切刃30Aの長手方向一方B1側端部に連なり、一方の第1切刃30Aに対して幅方向他方C2に延びる。また第2短辺部分63に形成される他方の第2切刃31Bは、第2長辺部分61に形成される他方の第1切刃30Bの長手方向他方B2側端部に連なり、他方の第1切刃30Bに対して幅方向一方C1に延びる。実際には、第1切刃30と第2切刃31とは、コーナ部68を介して連なる。コーナ部68は、予め定める曲率半径の円弧に沿って延びるコーナ切刃が形成され、コーナ切刃は、第1切刃30と第2切刃31とを互いに連結する。
各短辺部分62,63のうち、第2切刃31が形成されていない非切刃形成縁辺69は、第2切刃31から第2切刃31と反対側の長辺部分の縁辺に連なる。この非切刃形成縁辺69は、第2切刃31から長辺部分60,61の縁辺に進むにつれて、第2切刃31に対して長手方向Bに退避するように傾斜する。すなわち一方の非切刃形成縁辺69Aは、一方の第2切刃31Aから幅方向他方C2に進むにつれて、長手方向他方B2に進み、他方の第1切刃30Bに連なる。また第2短辺部分63に形成される他方の非切刃形成縁辺69Bは、他方の第2切刃31Bから幅方向一方C1に進むにつれて、長手方向一方B1に進み、一方の第1切刃30Aに連なる。これらの非切刃形成縁辺69は、互いに略平行に延びる。
また図3に示すように、各第2切刃31は、厚み方向Aに垂直な平面に沿って幅方向Cに延びる。非切刃形成縁辺69は、第2切刃31から第1切刃30に向かって進むにつれて、厚み方向他方A2に向かって傾斜する。すなわち一方の非切刃形成縁辺69Aは、幅方向他方C2に進むとともに、厚み方向他方A2に進む。また他方の非切刃形成縁辺69Bは、幅方向一方C1に進むとともに、厚み方向他方A2に進む。長手方向Bに垂直な投影面にチップ23を投影した場合に、各第2切刃31は最も厚み方向一方A1にそれぞれ配置され、各第1切刃30は最も幅方向C外側にそれぞれ配置される。
一方の第1切刃30Aは、長手方向一方B1側のほうが長手方向他方B2側よりも、厚み方向一方A1にずれて形成される。また他方の第1切刃30Bは、長手方向他方B2側のほうが長手方向一方B1側よりも厚み方向一方A1にずれて形成される。本実施の形態では、図2に示すように、各第1切刃30は、コーナ部68が形成される一方の短辺部分60,61から、非切刃形成縁辺69が形成される他方の短辺部分61,60に長手方向Bに進むにつれて、厚み方向他方A2に向かって滑らかに傾斜する。すなわち一方の第1切刃30Aは、長手方向他方B2に進むにつれて、厚み方向他方A2に傾斜する。また他方の第1切刃30Bは、長手方向一方B1に進むにつれて、厚み方向他方A2に傾斜する。
チップ23の上面部87を一周する縁辺のうちで、第1切刃30と第2切刃31とを連結するコーナ部68が最も厚み方向一方A1に位置し、第1切刃30と非切刃形成縁辺69とが連結される連結部分67が最も厚み方向他方A2に位置する。また本実施の形態では、チップ23の上面は、大略的に、基準軸線L2を挟んで対角位置に位置する2つの前記連結部分67を結ぶ直線状の部分から各コーナ部68に進むにつれて、厚み方向一方A1に向かって傾斜する。言い換えると、各コーナ部68と基準軸線L2とを通過する切断面でチップ23を切断した場合には、上面は、基準軸線L2近傍から各コーナ部68に向かって、厚み方向一方A1にV字状に立ち上がる。
また図3に示すように、各長辺部分60,61の上面部87には、第1切刃30から幅方向Cに離反するにつれて、厚み方向他方A2に傾斜する第1すくい面がそれぞれ形成される。各長辺部分60,61の幅方向側面には、第1切刃30から厚み方向他方A2に離反するにつれて、幅方向Cに没入する第1逃げ面がそれぞれ形成される。
また各短辺部分62,63は、第2切刃31から長手方向Bに離反するにつれて、厚み方向他方A2に傾斜する第2すくい面がそれぞれ形成される。各短辺部分62,63の長手方向側面には、第2切刃31から厚み方向他方A2に離反するにつれて、長手方向Bに没入する第2逃げ面がそれぞれ形成される。
また各長辺部分60,61の各幅方向表面は、長手方向両側の部分が平坦に形成される。この長手方向両側の平坦面部分は、チップ23がチップホルダ22に当接するための第1当接面51となる。また各短辺部分62,63の長手方向表面は、前記非切刃形成縁辺69から厚み方向他方A2に延びる部分は、チップ23がチップホルダ22に当接するための第2当接面52となる。
このようにチップ23は、厚み方向一方A1から厚み方向他方A2に向かってチップ23を見た平面視において、チップ23は、略平行四辺形をなす本体の側面と上面とで構成される交差稜の角部のうち対角線上に相対する2つの角部にコーナ切刃を形成し、そのコーナ切刃を挟んで両隣に主切刃を形成するための第1切刃30と、副切刃いわゆるさらえ刃を形成するための第2切刃31とを備える。また前記上面の前記第1切刃30に沿う部分には、一定のすくい角が付されたすくい面を備える。第1切刃30は、コーナ切刃から長手方向Bに離れるにしたがって、コーナ切刃を含み基準軸線L2に垂直な平面から漸次遠ざかるように傾斜し、いわゆる捩れ角θを有する捩れ形状に形成される。
チップ23は、厚み方向他方A2側となる底面部39の底面86が非平坦状に形成される。図2に示すように、底面部39のうち、一方の第1切刃30Aに厚み方向Aに対向する一方対向部分80は、長手方向一方B1側のほうが第1方向他方B2側よりも、厚み方向一方A1にずれて形成される。また他方の第1切刃30Bに厚み方向Aに対向する他方対向部分81は、長手方向他方B2側のほうが長手方向一方B1側よりも厚み方向一方A1にずれて形成される。本実施の形態では、前記一方部分80は、長手方向他方B2に進むにつれて、厚み方向他方A2に滑らかに傾斜する。また前記他方部分81は、長手方向一方B1に進むにつれて、厚み方向他方A2に滑らかに傾斜する。
底面部39は、各第1切刃30に対して、厚み方向Aに対向する第1切刃対向縁辺66がそれぞれ形成される。第1切刃対向縁辺66は、対向する第1切刃30と同様に傾斜する。すなわち第1長辺部分60に形成される第1切刃対向縁辺66Aは、図2に示すように、長手方向他方B2に進むにつれて、厚み方向他方A2に傾斜する。また第2長辺部分61に形成される第1切刃対向縁辺66Bは、長手方向他方B2に進むにつれて、厚み方向一方A1に傾斜する。また第1切刃30と、その第1切刃30に対向する底面86の第1切刃対向縁辺66とは、長手方向Bにわたって、厚さ方向A寸法がほぼ一様に形成される。
したがって図2に示すように、一方の第1切刃30Aと一方の第1切刃対向縁辺66との厚み寸法のうち、長手方向一方B1側における寸法T1と、長手方向他方B2側における厚み寸法T2とがほぼ等しく形成される。この寸法は、チップ23がチップホルダ22に装着された状態で、被削材から反力を受けた場合に、チップ23の破損が防止される最小長さ寸法以上であって、チップ23の肉厚として最低限確保しなければならない寸法以上に選択される。本実施の形態では、たとえば第1切刃の刃幅をWとした場合に、寸法T1,T2は、0.2W以上に設定される。
また本実施の形態では、底面部39のうち縁辺66以外の部分についても、上面との厚み方向寸法がほぼ一様に形成される。したがって底面86は、上面と同様の傾斜を有する。具体的には、チップ23の底面86を一周する縁辺のうちで、長手方向他方B2側でかつ幅方向一方C1側となる第1突出部分82と、長手方向一方B1側でかつ幅方向他方C2側となる第2突出部分83とが形成され、それら各突出部分82,83が最も厚み方向他方A2に位置する。またチップ23の底面86を一周する縁辺のうちで、長手方向一方B1側でかつ幅方向一方C1側となる第1退避部分84と、長手方向他方B2側でかつ幅方向他方C2側となる第2退避部分85とが形成され、それら各退避部分84,85が最も厚み方向一方A1に位置する。
チップ23の底面86は、大略的に、基準軸線L2を挟んで対角位置に位置する2つの退避部分84,85を結ぶ直線状の部分から各突出部分82,83に進むにつれて、厚み方向一方A1に向かって傾斜する。言い換えると、各突出部分82,83と基準軸線L2とを通過する切断面でチップ23を切断した場合には、底面86は、各突出部分82,83から基準軸線L2を通過して長手方向に延びる底面部分に向かって、厚み方向一方A1にV字状に立ち上がる。
チップ23の各当接面51,52および底面86が、チップホルダ22に形成される各側面および着座面40にそれぞれ当接した状態で、チップ23に形成される貫通孔50と、装着部24に形成されるねじ孔とが略同軸となる。この状態でねじ部材を、チップ23の貫通孔50およびねじ孔に螺進させることによって、チップ23をチップホルダ22の装着部24に締結することができ、チップ23をチップホルダ22の装着部24に装着することができる。チップホルダ22に装着されたチップ23は、大略的に長手方向Bがチップホルダ22の軸線方向Xに沿って延び、大略的に幅方向Cがチップホルダ22の半径方向Yに沿って延び、大略的に厚み方向Aがチップホルダ22の周方向Rに沿って延びる。
図7は、チップホルダ22を拡大して示す斜視図である。以下、チップホルダ22の軸線を単に軸線L1と称する。またチップホルダ22の軸線L1に沿う軸線方向Xであって、チップホルダ22の基端部から先端部に進む方向を軸線方向一方X1と称し、チップホルダ22の先端部から基端部に向かう方向を軸線方向他方X2と称する。またチップホルダ22の半径方向Yに沿って軸線L1に向かう方向を半径方向内方Y1と称し、チップホルダ22の半径方向に沿って軸線L1から遠ざかる方向を半径方向外方Y2と称する。またチップホルダ22の軸線L1まわりの周方向Rであって、エンドミル20の回転方向となる方向を周方向一方R1と称し、エンドミル20の回転方向と反対方向を周方向他方R2と称する。
チップホルダ22の先端部には、チップホルダ22の外周面32および先端部端面33から没入する溝27が形成される。この溝27は、スローアウェイチップ収容空間26と、切り屑収容空間25とを含んで構成される空間である。スローアウェイチップ収容空間26は、チップ23のほぼ全体が収容される空間となる。また切り屑収容空間25は、チップ23によって削り取られた切り屑を一時的に収容する空間となる。スローアウェイチップ収容空間26と切り屑収容空間25とは、隣接して形成される。図7に示すように、溝27のうちで、周方向一方R1側の領域が切り屑収容空間25となり、周方向他方R2側の領域がスローアウェイチップ収容空間26となる。また本実施の形態では、切り屑収容空間25は、スローアウェイチップ収容空間26よりも軸線方向他方X2に延びて、外方に開放される。チップ23の切刃30,31によって被削材から削り取られた切り屑は、切り屑収容空間25に収容されたあと、切り屑収容空間25に収容された状態で、軸線L1まわりに角変位し、切り屑収容空間25の開口から脱出する。
チップホルダ22の装着部24は、スローアウェイチップ収容空間26を規定するスローアウェイチップ収容空間形成部となる。具体的には、装着部24は、溝27に対して周方向他方R2の表面となる着座面40と、着座面40に隣接して着座面40に対して周方向一方R1に立設する2つの側面41,42とを有する。着座面40は、チップホルダ22の端面33から屈曲して軸線方向他方X2に延びるとともに、チップホルダ22の外周面32から屈曲して半径方向内方Y1に延びる。図6に示すように、着座面40は、チップホルダ22の軸線方向他方X2に進むにつれて、ホルダ周方向他方R2に傾斜する。これによってポジティブ方向のアキシャルレーキ、言い換えると正の軸線方向のすくい角を主切刃に付与することができる。
本実施の形態では、着座面40は、上述したチップ23の底面86に嵌合する形状に形成される。すなわち着座面40は、チップホルダ22のねじ孔29の軸線を通過し、軸線方向に延びる平面に関して、半径方向一方側と半径方向他方側とで異なった傾斜を有する。これによって底面86が基準軸線L2に垂直な平面に対して傾斜する本実施のチップ23であっても、その底面86を確実に着座面40に当接させることができる。
2つの側面41,42のうち一方となる第1側面41は、着座面40の半径方向内方Y1側の縁辺に隣接し、着座面40に対して周方向一方R1に立設する。また2つの側面41,42のうち他方となる第2側面42は、着座面40の軸線方向他方X2側の縁辺に隣接し、着座面40に対して周方向一方R1に立設する。また装着部24は、着座面40から周方向他方R2に没入するねじ孔29が形成される。ねじ孔29は、めねじが形成され、チップ23を固定するための凹所となる。
またチップホルダ22は、切り屑収容空間25を規定する切り屑収容空間形成部を有する。具体的には、切り屑収容空間形成部は、前記第1側面41に隣接して周方向一方R1に延びてチップホルダ22の外周面32に連なる第1壁面43と、前記第2側面42に隣接して第2側面42から軸線方向他方X2に延びる第2壁面45と、第2壁面45に隣接して第2壁面45から周方向一方R1に延びてチップホルダ22の外周面32に連なる第3壁面44とを有する。着座面40、各側面41,42、各壁面43,44,45で囲まれた領域が溝27となる。溝27は、軸線L1に垂直な断面が大略的に扇形に形成され、軸線L1にほぼ一様な空間となる。
このようにチップホルダ22の先端部には、溝27によって周方向Rに間隔をあけて複数の凹所が形成される。溝27を凹所とし、周方向Rに隣接する2つの凹所の間の部分を凸部46とする。凸部46は、半径方向内方部分47から半径方向外方Y2に突出し、周方向Rに間隔をあけて複数形成され、各凸部46に装着部24がそれぞれ形成される。すなわち各凸部46に各チップ23がそれぞれ装着される。
またチップホルダ22は、一方の第1切刃30を外周部32に突出させ、一方の第2切刃31を端面33から突出させて装着する。また装着部24の側面41,42は、部分的に退避して形成されることで、チップ23がチップホルダ22に装着された状態で、チップ23に形成される他方の第1切刃30および他方の第2切刃31が、装着部24の側面41,42に接触することが防がれる。
図8は、本実施例のチップ23がチップホルダ22に装着された状態を示すエンドミル20を示す斜視図であり、図9は、エンドミル20の端面を示す端面図である。なお、図8および図9では、一部を省略して示す。
チップ23が装着部24に装着された状態で、チップ23は、溝27に大部分が収容されて、一方または他方の第1切刃30がチップホルダ22の外周面32から半径方向外方Y2に、予め定める突出量で突出して主切刃を構成する。また一方または他方の第2切刃31がチップホルダ22の先端面33から軸線方向一方X1に、予め定める突出量で突出して副切刃を構成する。
チップ23は、チップホルダ22の装着部24に装着された状態で、前記主切刃となる第1切刃30に対向する底面86のうちで、チップホルダ基端部側部分に対して、チップホルダ先端部側部分のほうが、基準軸線L2に沿ってホルダ回転方向R1にずれて配置される。前記主切刃となる第1切刃30と、底面86との間のホルダ周方向寸法は、ほぼ一様に形成される。チップ23は、チップホルダ22の装着部24に装着された状態で、底面86のうちで、ホルダ基端部側でかつホルダ半径方向外方側となる第1突出部分82と、ホルダ先端部側でかつホルダ半径方向内方側となる第2突出部分83とが、底面86の残余の部分に比べてチップ厚み方向他方A2に最も突出し、装着部24に形成される着座面40に前記底面86のほぼ全面が当接する。
図10は、本実施の形態のエンドミル20と、比較例のエンドミル120とを簡略化して示す側面図である。図10(1)は、本実施の形態のエンドミル20を示し、図10(2)は、比較例のエンドミル120を示す。比較例の構成について、本実施例に対応する構成は、本実施例の参照符号に100を加算した参照符号を付する。本実施形態と比較例とのエンドミルの外形形状が等しい、すなわちホルダ22に対する基準軸線L2の配置位置、主切刃の形状および切り屑収容空間などが等しく形成される。比較例では、チップ123の底面86は、基準軸線L2に対して垂直な平面に形成される。
本実施の形態によれば、一方の第1切刃30Aが主切刃89として構成される場合、主切刃89は、長手方向一方B1側のほうが長手方向他方B2側よりも、厚み方向一方A1にずれて形成される。すなわち基準軸線L2に垂直な平面19に対して、第1切刃30Aが厚み方向に傾斜する。これによってポジティブ方向のアキシャルレーキを大きくすることができる。また本実施の形態では、基準軸線L2に垂直な平面19自体もまた、ホルダ軸線L1に対して傾斜しているので、さらにアキシャルレーキを大きくすることができる。
比較例は、チップ123の底面186が、基準軸線L2に垂直な平面19に沿って延びる。これによってホルダ122の先端部のうち、主切刃189に対向する部分の肉厚T15が小さくなってしまう。これに対して本実施の形態では、チップ23の底面86のうち、主切刃86に対向する部分が、基準軸線L2に垂直な平面19に対して傾斜して延びる。主切刃89に対向する底面部39は、ホルダ先端部に向かうにつれて基準軸線L2に沿って傾斜し、周方向一方R1に退避する。これによって主切刃89を形成する部分のうちチップホルダ先端側部分の厚みを小さくすることができ、その分、チップホルダの先端部のうちで主切刃に対向する部分の肉厚を大きくすることができる。
また主切刃86を形成していない他方の第1切刃30Bに対向する底面部39は、ホルダ先端部に向かうにつれて基準軸線L2に沿って傾斜し、周方向他方R2に突出する。これによって基準軸線L2まわりにチップ23を角変位させることで、他方の第1切刃30Bを主切刃86とすることができ、1つのチップ23の寿命を長くすることができる。このように本実施の形態によれば、アキシャルレーキを大きくしたとしても、ホルダ先端部の肉厚の低下を抑え、かつ2つの第1切刃30A,30Bをそれぞれ主切刃として用いることができ、利便性を向上することができる。これによって切削抵抗を低減するとともに、ホルダ強度の低下を抑え、さらに一方の第1切刃30Aが摩耗したとしても他方の第1切刃30Bを用いることができる。
たとえば荒削り加工のような切削負荷が大きい場合であっても、ポジティブ方向のアキシャルレーキを大きくすることで、切削抵抗を減らして切削時に生じるびびりを抑制することができる。さらに本実施の形態のようにチップホルダ22の強度を向上することで、チップホルダ22の寿命を長くすることができる。また、切削条件が厳しい場合であっても、チップホルダ22の損傷を防いで、作業効率を向上することができる。またチップ23が装着されることによって、主切刃および副切刃が形成されるエンドミルとなり、被削材に、溝加工および肩加工などを施すことができる。
また各第1切刃30が、長手方向B全域にわたって、厚み方向Aに滑らかにそれぞれ延びることで、切削時の切れ味をより向上させ、切削時に生じるびびりを防ぐことができる。また本実施形態によれば、底面部39のうち各第1切刃30に厚み方向Aにそれぞれ対向する第1切刃対向縁辺66は、対向する第1切刃30とほぼ同様の傾斜で傾斜する。これによって被削材からチップに与えられる反力が、チップホルダ22に偏って与えられることを防いで、チップホルダ22の一部分に応力が集中することを防ぎ、チップホルダ22の寿命をさらに向上することができる。
また本実施形態によれば、底面部39のうち各第1切刃30に厚み方向Aにそれぞれ対向する第1切刃対向縁辺66と、それらの第1切刃対向縁辺66に対向する各第1切刃30との間の厚み方向寸法T1,T2は、長手方向B全域にわたって、ほぼ一様に形成される。これによってチップ23の強度を長手方向B全域にわたって等しくすることができ、不所望にチップ23の厚み寸法が大きくなることを防ぐことができる。たとえばチップ23の破損を防止可能な最小寸法が既に決定される場合、その最小寸法に、前記第1切刃対向縁辺66と第1切刃30との間の厚み方向A寸法を選択することで、チップ23の破損を防止したうえで、可及的にホルダ22の肉厚を増やすことができる。
また本実施形態によれば、底面部39のうちで基準軸線L2を挟んだ対角位置に配置される第1突出部分82と第2突出部分83とが、底面部39のうちの残余の部分から突出する。すなわちチップ23の底面部39は、装着部24に形成される凸部に嵌合する形状に形成される。底面部39がチップホルダ22の装着部24に嵌合することによって、エンドミル20を高速で回転させた場合、切削抵抗が大きい場合であっても、チップ23が、チップホルダ22の装着部24からずれることを防ぐことができる。
たとえば、ねじ部材によってチップ23とチップホルダ22の装着部24とを固定することで、チップ23をチップホルダ22に固定する場合、底面部39と装着部24とが嵌合することで、切削時にねじ部材などに負荷を減らすことができる。これによって、チップ23のねじ貫通孔形成部分を小さくすることができ、さらにチップ23を薄型化することができ、ひいてはチップホルダ22の肉厚を増やして、チップホルダ22の寿命を向上することができる。
また本実施形態によれば、上述したチップ23を装着するチップホルダ22は、ホルダ先端部のうち、主切刃89に対向する部分の肉厚を厚くすることができる。これによってチップホルダ22の強度を向上して、チップホルダ22の寿命を長くすることができる。またポジティブ方向のアキシャルレーキを大きくすることで、切削抵抗を低減し、切削時に生じるびびりを抑制することができる。
たとえばチップホルダ22の強度を向上することで、切り込み量および切削速度を高くすることができ、作業効率を向上することができる。またチップホルダ22の直径が小さい場合やチップホルダ22に複数のチップ23が装着される場合など、潜在的にチップホルダ22の肉厚が小さくなる場合であっても、チップホルダ22の強度低下を抑えることができる。
以上のような本実施の形態は、発明の例示に過ぎず発明の範囲内で構成を変更することができる。たとえば転削用工具として、エンドミルについて説明したが、副切刃を有しない他の転削用工具、たとえばフライス用転削用工具であっても同様の効果を得ることができる。また本実施の形態では、各第1切刃30は、長手方向Bに進むにつれて厚み方向Aに滑らかに傾斜するとしたが、階段状に形成されて、長手方向Bに進むにつれて厚み方向他方A2にずれてもよい。同様に、底面部39もまた、階段状に形成されて、長手方向Bに進むにつれて厚み方向他方A2にずれてもよい。すなわち、第1切刃30および底面部39は、長手方向一方B1側部分と長手方向他方B2側部分とが厚み方向Aにずれていればよい。また本実施の形態では、底面部39のうち第1切刃30に厚み方向Aに対向する縁辺と、縁辺に対向する第1切刃30との厚み方向寸法Aが、長手方向Bに一様でなくてもよい。また底面部39の底面86の傾斜具合は、チップ23が基準軸線L2まわりに180度回転対称であれば、任意の傾斜であってよい。