JP2013146790A

JP2013146790A - 刃先交換式回転工具

Info

Publication number: JP2013146790A
Application number: JP2010102498A
Authority: JP
Inventors: Isamu Saito; 勇齊藤
Original assignee: Tungaloy Corp
Current assignee: Tungaloy Corp
Priority date: 2010-04-27
Filing date: 2010-04-27
Publication date: 2013-08-01
Also published as: WO2011136275A1

Abstract

【課題】工具形状を転写する総形フライス加工における高能率化をはかった刃先交換式回転工具を提供する。
【解決手段】歯車の歯溝形状加工に代表される総形フライス加工において、環状をなす工具本体１の外周縁部分に沿ってチップ座２が配設され、切削インサートが着取可能に装着される回転工具において、工具形状を転写するための総形の切削インサート１０と、前記総形の切削インサート１０への取り代を残す粗加工用の切削インサートの少なくとも２種類の切削インサートを用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、刃先交換式の総形フライス加工用の回転工具に関する。

従来の刃先交換式の総形フライス加工用の回転工具、中でも刃先交換式歯切りカッタ（以下、歯切りカッタという。）としては、例えば図１３に示すものがある。図１３は特許文献１で示された歯切りカッタである。歯車の歯溝形状を加工する場合、仕上げ工程は研削加工を行うことが一般的である。専用機の歯切り盤などでは、研削加工の前工程として、切削による粗加工及び中仕上げ加工を行うことが多い。図１３に示す歯切りカッタ１は主に中仕上げ加工用である。歯溝形状に対して均一に研削工程の研削代を残すため、工具形状を転写するための総形の切削インサートを用いる。なお図示されていないが、２つ以上の切削インサートの切刃部をオーバーラップさせた構成も例示されている。歯溝形状はインボリュート曲線等が代表的である。例えば建設機械等の大型産業機械に代表される大モジュールの歯車の加工に使用される歯切りカッタは、植刃形やソリッド形からなるカッタよりも生産能率の高い刃先交換式の歯切りカッタが使用されることが多い。

他の従来歯切りカッタ２としては、例えば図１４に示すものがある。図１４は特許文献２に示された歯切りカッタである。図１４に示す歯切りカッタ２は主に粗加工用である。歯底加工用と歯腹加工用など、各々の切削インサートによる加工範囲を分割することにより、粗加工の切削条件を高能率化している。

特開２００５−６６７８０実開昭６３−２０１０１９

図１３に示す従来の歯切りカッタ１には、大モジュールの歯車の加工などに使用する時、前工程として粗加工を必要とする問題点がある。図１３の歯切りカッタ１で粗加工を行うと、切削条件を高能率化できない。そこで図１４に示すような、従来の歯切りカッタ２などによる粗加工と併用している。図１４に示す従来の歯切りカッタ２は、切削インサートを安価にする目的で、総形の切削インサートを用いず直線近似形状の切削インサートを用いることが多い。直線近似形状に分割された切削インサートによる加工では研削代が均一にならず、後工程の中仕上げ加工を併用しないと、研削加工の加工時間が長くなる問題点がある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、環状をなす工具本体１の外周縁部分に沿ってチップ座２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅが配設され、切削インサート１０、１１ａ、１１ｂ、１２、１３が着取可能に装着される回転工具において、工具形状を転写するための総形の切削インサート１０と、前記総形の切削インサート１０への取り代を残す粗加工用の切削インサートの少なくとも２種類の切削インサートを用いることを特徴とする刃先交換式回転工具である。

請求項２に係る発明は、前記刃先交換式回転工具が刃先交換式歯切りカッタであることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、前記総形の切削インサート１０について、総形の各加工形状の中で、同じ面に対して少なくとも２個用いることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、歯車の歯溝形状を切削するための刃先交換式歯切りカッタであり、粗加工用の切削インサートは、歯溝形状の歯腹を切削するための切削インサート１１ａ、１１ｂと、歯底を切削するための切削インサート１２の少なくとも２種類を用い、歯腹用は総形の切削インサートよりも内側に配置され、歯底用１２は総形の切削インサート１０よりも歯底方向で外側に配置され、総形の切削インサート１０は歯腹のみ切削することを特徴とする。

請求項５に係る発明は、歯車の歯溝形状を切削するための刃先交換式歯切りカッタであり、前記粗加工用の切削インサートは、歯底を切削するための切削インサート１２を用い、歯底粗加工用の切削インサート１２の刃数は総形の切削インサート１０の刃数の３倍以上とすることを特徴とする。

この発明は、粗加工用の切削インサートと中仕上げ用の総形の切削インサート１０とを１台の刃先交換式回転工具の中に組み合わせることで、１つの工程で粗加工と中仕上げ加工とを同時に加工できる。これにより、粗加工の加工時間程度で２工程分の加工が可能であり、工程削減による段取り時間の削減、加工時間の短縮がはかれる。

図１は本発明の実施形態である歯切りカッタの正面図である。図２は図１に示す歯切りカッタの上面図である。図３は図１に示す歯切りカッタの要部縦断面図である。図４は図１に示す歯切りカッタに使用される総形の切削インサートの正面図凹Ｒ切刃である。図５は図４に示す総形の切削インサートの側面図凹R切刃である。図６は図４に示す総形の切削インサートの下面図である。図７は図１に示す歯切りカッタに使用される歯腹部粗加工用及び歯先の面取り部粗加工用の切削インサートの正面図である。図８は図７に示す歯腹部粗加工用及び歯先の面取り部粗加工用の切削インサートの側面図である。図９は図７に示す歯腹部粗加工用及び歯先の面取り部粗加工用の切削インサートの下面図である。図１０は図１に示す歯切りカッタに使用される歯底部粗加工用の切削インサートの正面図である。図１１は図１０に示す歯底部粗加工用の切削インサートの側面図である。図１２は図１０に示す歯底部粗加工用の切削インサートの下面図である。図１３は従来の歯切りカッタ１を示す図である。図１４は従来の歯切りカッタ２を示す図である。

この発明を適用した実施形態について図面を参照しながら説明する。図１はこの発明の実施形態である歯切りカッタの正面図である。図２は図１に示す歯切りカッタの上面図である。図３は図１に示す歯切りカッタの要部縦断面図である。すなわち、図３は図１のＳ１−Ｓ１断面図である。図４〜図６は図１に示す歯切りカッタに使用される総形の切削インサート１０の正面図凹Ｒ切刃、側面図凹R切刃、下面図である。図７〜図９は図１に示す歯切りカッタに使用される歯腹部粗加工用及び歯先の面取り部粗加工用切削インサート１１ａ、１１ｂ、１３の正面図、側面図、下面図である。図１０〜図１２は図１に示す歯切りカッタに使用される歯底部粗加工用の切削インサート１２の正面図、側面図、下面図である。

図１〜図３に示すように、この実施形態の歯切りカッタは、環状をなす工具本体１の外周縁部分に沿ってチップ座２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅが配設される。歯溝形状であるインボリュート曲線に対して均一に研削代を残す総形の切削インサート１０と、歯腹部粗加工用の切削インサート１１ａ、１１ｂと、歯底部粗加工用の切削インサート１２と、歯先の面取り部粗加工用切削インサート１３とを用いる。歯溝形状は左右対称なため、例えば総形の切削インサート１０は、２個を１組として、図３の要部縦断面図のように左右対称に配置する。この実施形態では、図１のように、１個の歯切りカッタに２組の総形の切削インサート１０を配置する。総形の各加工面の中で、総形の切削インサート１０を同じ面に対して２個用いる。

他の切削インサートも、図３のように、左右対称に組み合わせて配置する。この実施形態では、歯腹部粗加工用の切削インサートを歯腹部の中央用１１ａと歯腹部の歯先側用１１ｂとに分割して配置している。歯腹部の中央用１１ａ、歯腹部の歯先側用１１ｂ及び歯先の面取り部用１３の３箇所は同じ形状の切削インサートを使用できる。この３箇所は、必ずしも同じ形状の切削インサートを用いる必要性はない。ただし、使用切削インサートの共通化をすると切削インサートの在庫管理が楽になる利点がある。

総形の切削インサート１０に対して、歯腹部粗加工用の切削インサート１１ａ、１１ｂは０．１〜０．３ｍｍ内側に配置した。歯底部粗加工用の切削インサート１２は歯底方向へ約０．１ｍｍ外側に配置した。これにより総形の切削インサート１０は歯腹のみ切削する。刃先交換式歯切りカッタの総形の切削インサート１０が歯腹のみを切削することにより、切削インサートへ大きな負担のかかる歯底の加工は歯底部粗加工用の切削インサート１２にて対応する。具体的には、歯底部粗加工用の切削インサート１２の刃数を他の切削インサートの刃数より増やして、各歯底部粗加工用切削インサート１２への負担を分散して対応する。これにより総形の切削インサート１０及び歯底部粗加工用の切削インサート１２の両方とも工具寿命延長が可能となり、歯切りカッタ全体の切削インサート交換間隔を延長できる。工作機械等の停止時間を短縮でき、建設機械等の生産能力を向上できる。

この実施形態での各々の切削インサートの使用比率を、総形：歯底用：歯腹中央用：歯腹歯先側用、歯先の面取り用で表記すると２：８：５：５：２である。切削インサートの使用個数は、図３のように左右両面で使用するため、各々４個、１６個、１０個、１０個、４個である。

中仕上げ用の総形の切削インサート１０を少なくとも２組用いることにより、粗加工用と中仕上げ用との加工比率を適切に調整し、高能率加工と研削代の均一化という相反する課題を両立できる。回転工具の刃数全体の中で、適切な比率で総形切削インサート１０を配置する。中仕上げ用の総形の切削インサート１０を１組しか使用できない歯切りカッタと比較すると、２倍以上の高能率加工が可能となる。

本発明の歯切カッタにおいては、総形の切削インサート１０の刃数を基準とすると、歯底部粗加工用の切削インサート１２の刃数は３倍以上が好ましく、特に３〜５倍であることが好ましい。
歯先の面取り部粗加工用の切削インサート１３の刃数は、総形の切削インサート１０の刃数の０．５〜２倍であることが好ましい。
その他の粗加工用の切削インサート１１ａ、１１ｂの刃数は、総形の切削インサート１０の刃数と同数以上が好ましい。ただし、粗加工用の切削インサート１１ａ、１１ｂの刃数は、歯底部粗加工用の切削インサート１２の刃数よりも少ないことが好ましく、そのため特に総形の切削インサート１０の刃数の２〜３倍であることが好ましい。

総形の切削インサート１０は、図４〜図６に示すように長方形板状をなす。歯腹部粗加工用及び歯先の面取り部粗加工用の切削インサート１１ａ、１１ｂ、１３は、図７〜図９に示すように長方形板状をなす。歯底部粗加工用の切削インサート１２は、図１０〜図１２に示すように長方形板状をなす。本実施形態の歯車の歯溝形状は対称であることから、総形の切削インサート１０は、図３のように、該工具本体１の左右両側のチップ座で使用することにより、各々２回使用できる。歯底部粗加工用の切削インサート１２も、各々２回使用できる。歯腹部粗加工用及び歯先の面取り部粗加工用の切削インサート１１ａ、１１ｂ、１３は、さらに両面が使用できる切削インサートのため、各々４回使用できる。

各々の切削インサートは、切刃のチッピングや欠損を防止する目的で切刃稜線に沿ってホーニング（図示しない）を施すことが好ましい。ホ−ニングにはチャンファーホーニング、円弧状ホーニング、チャンファーホーニングの両端部に円弧状ホーニングを施した複合ホーニングなどが適用できる。この実施形態で前記各々の切削インサートは、長方形板状のいわゆるネガの切削インサートであるが、逃げ角を付けた、いわゆるポジの切削インサート（図示しない）にすることもできる。

図１に示した実施形態では、総形の切削インサート１０とチップ座２ａとの間に受け板２０ａ及び２０ｂを設けている。受け板２０ａ、２０ｂはチップ座の一部として作用し、切削インサートが欠損等の異常損傷した時に、工具本体１のチップ座２aが損傷を受けることを防ぐ効果がある。工具本体に締付ねじなどで着取可能に固定する。受け板が損傷した時は、交換することによりチップ座としての機能を回復できる。同様に、歯底部粗加工用の切削インサート１２とチップ座２ｄとの間に受け板２０ｃを設けている。受け板２０ｂと２０ｃは同じ形状にできる。また歯先の面取り部粗加工用の切削インサート１３とチップ座２ｅとの間に受け板２０ｄを設けている。この実施形態では、歯腹部粗加工用の切削インサート１１ａ、１１ｂとチップ座２ｂ、２ｃとの間には受け板を設けず、構造を単純にしている。

総形フライス加工用の回転工具として歯切りカッタが代表的である。この発明は歯切りカッタに限らず、広く総形の刃先交換式回転工具へ適用できる。例えば特殊な溝形状や特殊な凸形状の総形フライス加工の刃先交換式回転工具へ適用できる。

主に平面加工の仕上面あらさを向上するための、さらい刃付きの回転工具とは課題及び形状が異なる。さらい刃付きの回転工具は、さらい刃部分の切刃形状が直線又は円弧の切削インサートを用いる。本発明は、工具形状を転写するための総形の切削インサート１０を用いることを構成要件とする。その課題は、加工平面の仕上面あらさを向上するものではなく、総形フライス加工の高能率化を実現するものである。

この発明の回転工具は、従来の歯切りカッタと同様に、歯切り盤などの工作機械に着取可能に装着し、金属材料などの総形の切削加工に使用できる。また製造方法なども従来の回転工具と同様である。

１工具本体
２ａ総形の切削インサートのチップ座
２ｂ歯腹部粗加工用の切削インサートの中央部用チップ座
２ｃ歯腹部粗加工用の切削インサートの歯先側用チップ座
２ｄ歯底部粗加工用の切削インサートのチップ座
２ｅ歯先の面取り部粗加工用切削インサートのチップ座
１０総形の切削インサート
１１ａ、１１ｂ歯腹部粗加工用の切削インサート
１２歯底部粗加工用の切削インサート
１３歯先の面取り部粗加工用の切削インサート
２０ａ、２０ｂ総形の切削インサートの受け板
２０ｃ歯底部粗加工用の切削インサートの受け板
２０ｄ歯先の面取り部粗加工用切削インサートの受け板

Claims

環状をなす工具本体の外周縁部分に沿ってチップ座が配設され、切削インサートが着取可能に装着される回転工具において、
工具形状を転写するための総形の切削インサートと、前記総形の切削インサートへの取り代を残す粗加工用の切削インサートの少なくとも２種類の切削インサートを用いることを特徴とする刃先交換式回転工具。
前記刃先交換式回転工具が歯車の歯溝形状を切削するための刃先交換式歯切りカッタであることを特徴とする請求項１に記載の刃先交換式回転工具。
前記総形の切削インサートは、総形の各加工形状の中で、同じ面に対して少なくとも２個用いることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の刃先交換式回転工具。
前記刃先交換式回転工具が歯車の歯溝形状を切削するための刃先交換式歯切りカッタであり、前記粗加工用の切削インサートは、歯溝形状の歯腹を切削するための切削インサートと、歯底を切削するための切削インサートの少なくとも２種類を用い、歯腹用は総形の切削インサートよりも内側に配置され、歯底用は総形の切削インサートよりも歯底方向で外側に配置され、総形の切削インサートは歯腹のみ切削することを特徴とする請求項１又は３のいずれかに記載の刃先交換式回転工具。
前記刃先交換式回転工具が歯車の歯溝形状を切削するための刃先交換式歯切りカッタであり、前記粗加工用の切削インサートは、歯底を切削するための切削インサートを用い、歯底粗加工用の切削インサートの刃数は総形の切削インサートの刃数の３倍以上とすることを特徴とする請求項１、３又は４のいずれかに記載の刃先交換式回転工具。