JP3090325B2 - 回転式フライス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一つ以上の外周凹部が形成された実質的に
円筒形の保持器を具備する外周回転式フライスに関し、
この場合対応する数の交換可能な硬金属切削インサート
がそれぞれ解放可能に取り付けられ、各凹部は、さらに
各インサートの前面において切りくず空間を設ける。

本発明を要約すれば、外周回転式フライスにおいて使
用される切削インサートであり、円筒形保持器と少なく
とも一つの交換可能な外周に配置された切削インサート
を有し、切削インサートは、インサートの切削すくい面
と逃げ面の間に規定された少なくとも一つの切削縁を形
成される。切削すくい面と逃げ面は、連続的に湾曲さ
れ、その結果円筒形保持器に関して規定されたインサー
トすくい角と逃げ角は、切削縁の長さに沿って実質的に
不変である。

従来技術及びその課題 フライス工具において使用された切削インサートは、
一般に、側面−逃げ面が延びている平面基部を有するプ
リズム状本体から成り、逃げ面は、上面−切削すくい面
によって交差される。切削インサートは、切削すくい面
と逃げ面の交差部分によって作成された縁として規定さ
れた少なくとも一つの切削縁を有する。

インサートは、切削縁が工具の円形切削パスに位置
し、かつ軸方向すくい角と呼ばれる角度によって回転軸
に関して傾斜される如く、工具において保持される。

軸方向すくい角の大きさは、動作中の工具の安定性
と、また切削縁の耐久性に直接な影響を有する。一般
に、大きな軸方向すくい角においてインサートを配置す
ることは、都合が良い。交換可能なインサートを有する
工具により、そのような大きな軸方向すくい角を設ける
ことは、工具の構造的な弱さを生ずる。結果として、最
も一般のフライス工具は、比較的小さな軸方向すくい角
での使用に対して構成される。

フライス工具のためのインサートにより、使用された
逃げ角は、定置切削工具で使用された角度に比較して、
比較的大きいことが、公知であり、そしてこれは、特
に、小さな直径の切削パスを有するフライス工具の場合
にそうである。逃げ角を増大させることは、切削縁の弱
さにつながり、そして結果として、逃げ角の大きさの制
限がある。逃げ角の大きさは、切削縁が形成される工作
物の材料と、工具の切削パス直径により決定される。一
般に、固くかつ強靭な工作物材料により、逃げ角は、高
速度鋼の工具に関して６゜〜８゜であり、超硬工具に関
して５゜〜７゜である。他方、軟鋼、鋳鉄、等の工作物
では、逃げ角は、20゜の大きさである。

インサートのすくい面は、切断される時、チップが保
持される表面である。すくい面の傾斜が切削縁をより鋭
利に又は鋭くする如くである場合に、すくい角は、正と
して規定される。しかし、すくい面の傾斜が切削縁を鋭
利にせずかつより鈍くする如くである場合に、すくい角
は、負として規定される。すくい角が正方向において増
大される時、必要な切削力と生成される切削温度は、減
少する傾向があることが、非常に公知である。さらに、
比較的高い正のすくい角を有するインサートの工具寿命
は、すくい角の最適値まで増大する傾向がある。他方、
すくい角のサイズは、インサート材料の性質によって制
限される。こうして、ある最大値を超えてすくい角を増
大させることは、可能ではない。

こうして、最適な切削特性と工具寿命を達成するため
に、切削縁の長さに沿ったすべての点において逃げ角と
すくい角の両方が、できるだけ大きく維持されること
が、望ましい。

しかし、外周回転式フライスにより、フライスの縦軸
に関して軸方向すくい角を呈示するインサートの位置の
結果として、前縁において切削縁によって呈示された逃
げ角は、反対の後縁において切削縁によって呈示された
逃げ角よりも、ずっと大きいことが、見いだされた。後
縁においてインサートによって呈示された比較的小さい
逃げ角が、事実、使用される最小逃げ角であるという仮
定により、前縁における逃げ角は、不当に大きく、これ
によりこの点において切削縁の弱さの危険の増大と結果
的に工具の寿命の短縮につながることが、認識される。
他方、後縁においてインサートによって呈示されたすく
い角は、必要な程度に正であるが、前縁においてインサ
ートによって呈示されたすくい角は、不当に負であり、
これにより高い切削力が前縁における切削縁に適用され
ることを必要とし、そのような高い切削力は、工具のチ
ャタリング、インサートの破壊と工具寿命の一般短縮に
つながる。

工具の回転軸に対して角度を為して位置する交換可能
なインサートを有する公知の回転式フライスにより、イ
ンサートは、直線切削縁を形成される。そのような工具
が、回転軸に平行な表面をフライス削りするために使用
される時、フライス削りされた表面は、なめらかではな
く、凹状部分を含む。これは、もちろん、フライス削り
の品質を落とし、そして工作物との切削縁の接触点が、
すべて軸から同一放射状距離において配置されるわけで
はないという事実から生ずる。

課題を解決するための手段 切削インサートを有する新規かつ改良された外周回転
式フライスを設けることが、本発明の目的であり、そし
てこの場合上記の不都合の幾つか又はすべてが、実質的
に縮小又は克服される。

本発明により、円筒形保持器と少なくとも一つの交換
可能な外周に配置された切削インサートを有する外周回
転式フライスにおいて使用されるために、インサートの
切削すくい面と逃げ面の間に規定された少なくとも一つ
の切削縁を形成された切削インサートが設けられ、切削
すくい面と逃げ面は、湾曲され、その結果円筒形保持器
に関して規定された、インサートすくい角と逃げ角は、
切削縁の長さに沿って実質的に不変であることを特徴と
する。

こうしてインサートすくい角と逃げ角が、円筒形保持
器に関して、かつ軸方向すくい角の選択により、切削縁
の長さに沿って実質的に不変であることを保証すること
により、切削縁はすべて、長さに沿って、同一の最適有
効逃げ角とすくい角を有し、これにより工具寿命の増大
と切削力の削減につながる。

好ましくは、切削インサートは、インサートの切削す
くい面と逃げ面の間に規定された少なくとも一つの切削
縁を形成され、各切削縁は、座の平面い関して傾斜され
る。

このようにして、保持器の縦軸に関してインサート基
部の角度に影響を与えることなしに、同時に、軸方向す
くい角の増大を達成することが可能である。言い換えれ
ば、軸方向すくい角の増大は、保持器の構造的な虚弱化
を犠牲にして達成されない。

本発明の好ましい実施態様により、切削インサート
は、インサートの切削すくい面と逃げ面の間に規定され
た少なくとも一つの切削縁を形成され、切削縁は、湾曲
され、かつフライスの切削縁の軸方向すくい角に対応す
る角度において、該切削縁の回転表面を構成するシリン
ダーに交差する平面の湾曲側部の部分を形成する。

そのような湾曲切削縁の準備は、なめらかな壁の機械
加工表面の生産を保証する。

本発明のさらに良い理解と、発明が実際に実施される
方法を示すために、今、添付の図面が参照される。

実施例 第１図は、本発明が言及する種類の回転式フライスを
示す。見られた如く、フライスは、実質的に等角度に分
布された凹部２が形成された円筒形保持器１を具備し、
各凹部は、交換可能な硬金属切削インサート４が解放可
能に取り付けられたインサート支持基部３を含む。凹部
２の残部は、切りくず空間５を構成する。保持器は、縦
軸６の回りで回転されるために、機械工具（図示されて
いない）に適切に取り付けられる。

発明による好ましい実施態様の詳細な説明に進む前
に、最初に、図面の第２図、第３図と第４図が参照され
るが、従来の切削インサートを使用し、本発明が適用さ
れた種類のフライスの関連外形の幾つかが示される。第
２図に示された概略側面図は、説明の目的のために簡略
化され、単一切削インサートの取り付けが、示される。

第２図に見られた如く、切削インサート11は、円筒形
保持器１の適切な外周凹部に取り付けられ、切削インサ
ート11は、インサート11の基部の対応する縁13に平行な
細長い切削縁12を有する。切削縁12は、軸６に関して角
度α_０を規定する。

第３図と第４図を参照すると、（インサートの前及び
後部分に対応する）線III−IIIとIV−IVに沿って取られ
たインサート11の部分のそれぞれの断面図が示され、そ
れぞれの切断線に位置する切削縁12におけるそれぞれの
点がたどる円形パスにおいて、重ね合わせて示される。
第３図と第４図に見られた如く、インサート11は、逃げ
面14と、伸長チップ形成溝16の一部を形成するすくい面
15を形成される。切削縁12は、逃げ角14とすくい面15の
交差部分において規定され、そしてそれぞれの切断線II
I−IIIとIV−IVは、図面の第３図と第４図にそれぞれ示
された如く、点12′と12″において切削縁12に交差す
る。切削工具の回転により、切削縁12に沿った点12′
は、第３図に示された如く、円形パス17′に従うが、点
12″は、第４図に示された如く、パス17″に従う。

第３図に見られた如く、放射状すくい角β′は、すく
い面15と、円17′の中心から点12′に延びている半径1
8′の間に規定される。さらに、逃げ角γ′は、逃げ面1
4と、点12′における円17′への接線19′の間に規定さ
れる。同様に、図面の第４図に見られた如く、放射状す
くい角β″は、すくい面15と円17″の半径18″の間に規
定されるが、逃げ角γ″は、逃げ面14と接線19″の間に
規定される。

上記に関連する最適逃げ角と放射状すくい角に関した
考察に注意すると、図面の第３図と第４図から、（第４
図に見られ、かつインサートの後部分に呈示された）逃
げ角γ″は、多分、有効最適最小値であるが、（第３図
に見られ、かつインサートの前部分において呈示され
た）対応する角度γ′は、過度に大きな値であり、そし
てこれは、インサートの位置において、最大の切削力に
さらされることが、容易に見られる。そのような過度い
大きな逃げ角は、切削縁の弱さを生じ、大きな切削負荷
が適用された時、割れの危険を生じることは、すでに記
載された。

他方、第３図においてインサートの前縁において示さ
れた放射状すくい角β′は、相当に負であるが、第４図
においてインサートの後縁において示された放射状すく
い角β″は、適切に正であることが、見られる。負の放
射状すくい角は、切削力の増大とインサートにおける摩
耗を生ずることを理解すると、最大切削負荷がインサー
トに及ばされる場合に、そのような負の放射状すくい角
が、インサートの前縁において見いだされるという事実
は、望ましくない。さらに、図面の第２図に示された種
類の公知のインサートにより、軸方向すくい角の増大
は、必ず、インサートが取り付けられたフライス保持器
における座の角度において反映されなければならない。
そのような傾斜の増大は、必ず、フライス保持器へ構造
的に弱い要素を導入しなければならないことが、容易に
見られる。

こうして、本発明が適用された種類の回転式フライス
において、公知の切削インサートの外形と固有の不都合
を記載したが、本発明による好ましい実施態様の詳細な
考察に進む。そしてこの点において、図面の第５〜17図
が参照されるが、この場合円筒形保持器20aを具備する
回転式フライス20での使用のための、本発明による切削
インサートの構造と外形が示される。

図面の第５図に見られた如く、インサート21は、保持
器20a内に位置する凹部20cに形成された座20bにおいて
取り付けられる。インサート21は、伸長切削縁22を形成
され、先行技術のインサートと異なり、インサート基部
の対応する縁に平行ではなく、インサート基部の対応す
る縁21aに関して鋭角α′において向けられる。他方、
インサート基部は、回転式フライスの縦軸６に関して角
度α″において向けられる。この角度α″は、切削縁
と、互いに平行な基部縁とを有する従来の先行技術のイ
ンサートの軸方向すくい角に対応する。このため、切削
縁22の軸方向すくい角α_Ａは、α′＋α″に等しい。

こうして、本発明により、切削縁22は、先行技術のイ
ンサートを使用する標準座角度である角α′よりも大き
な角度を、フライスの回転軸６に関して向けられたイン
サート座の準備を決して必要とすることなしに、増大さ
れた軸方向すくい角を設けられることが、見られる。こ
うして、構造的に弱い付加要素を回転式フライス保持器
に導入することなしに、増大された軸方向すくい角を達
成することが、可能である。

今、特定の切削インサートが示された図面の第６〜９
図を参照する。図に見られた如く、平行六面体形状のイ
ンサート21は、一対の細長い側部切削縁22aと22bと、前
及び後切削縁23aと23bを形成される。切削縁22aは、側
部逃げ面24と下方に傾斜するすくい面25aの間に規定さ
れ、切削縁22aは、狭いランド表面26aによってすくい面
25aから分離される。同様に、切削縁22bは、類似の側部
逃げ面（図示されていない）と下方に傾斜するすくい面
25bの間に規定され、狭い伸長したランド表面26bが、切
削縁22bとすくい面25bの間に介在される。前切削縁23a
は、前逃げ面27と下方に傾斜するすくい面28aの間に規
定され、前ランド表面29aによって分離される。同様
に、後切削縁23bは、後逃げ面（図示されていない）
と、後すくい面28bの間に規定され、後ランド表面29bに
よって分離される。

図面の第５図を参照して記載されたインサートと共通
に、第６図と第８図に示されたインサート21は、反対方
向において傾斜する側部切削縁22aと22bを形成され、イ
ンサート21の基部の対応する縁と鋭角を規定し、これに
より増大されるが反対方向の軸方向すくい角をインサー
トの対向側部に伝える。こうして、ワイパー30aと30bに
関連した正反対の角におけるインサートの高さは、他方
の対である正反対の角31aと31bにおけるインサートの高
さよりも大きい。このため、前及び後切削縁23aと23b
は、対向方向において傾斜し、インサート21の基部の対
応する前及び後縁と鋭角を規定する。

インサート21の側部逃げ面24は、線32において、狭い
上方側逃げ面部分24aと、下方側広幅逃げ面部分24bとに
分割される。インサート21（図示されていない）の反対
側の逃げ面も、同様に分割される。本発明により、側部
逃げ面部分24aとすくい面25aは、連続的に湾曲され、こ
のため、切削縁22aにおける任意の点において、適切な
円形切削エンベロープに対してその点における接線に関
して測定された逃げ角は、切削縁22に沿った任意の点に
関する放射状すくい角の如く、切削縁の長さに沿って不
変である。このため、すくい面25aと逃げ面部分24aの間
に規定された角度は、切削縁の長さに沿って一定である
ことになる。上方の狭い逃げ面部分24aは、上記の如
く、連続的に湾曲されるが、下方の広幅逃げ面部分24b
は、実質的に平面であり、これにより切削保持器におけ
る切削インサートの容易な取り付けと締め付けを促進す
る。上記の側部逃げ面24とすくい面25aの形状と構成
は、すくい面25bと関連逃げ面（図示されていない）の
形状と構成によって反映される。

図面の第６〜９図を参照して記載されたインサートの
それぞれの表面の構造と湾曲は、フライスの概略的な簡
単化斜視図である第10図に図示され、この場合簡単化の
ために、フライスは、唯一の切削インサートにより示さ
れる。図に示された湾曲は、説明の目的のためにかなり
誇張されたことが、強調される。

第10図において、101、102は湾曲側部すくい面であ
り、103は湾曲側部逃げ面であり、104は湾曲切削縁であ
る。

今、第５図の線XI−XI、XII−XIIとXIII−XIIIに沿っ
て取られたインサート21の部分のそれぞれの断面図であ
る図面の第11図、第12図と第13図を参照すると、それぞ
れの切削線に位置する切削縁22におけるそれぞれの点が
たどる円形パスにおいて重ね合わせて、示される。

第11図に見られた如く、放射状すくい角β_Ａは、すく
い面22と、円形パス35aの中心から切削縁における点22a
に延びている半径34aの間に規定される。さらに、逃げ
角γ_Ａは、逃げ面24と、点22aにおける円形パス35aへの
接線36aの間に規定される。同様に、切削縁22に沿った
中間点22bを参照する図面の第12図に見られた如く、放
射状すくい角β_Ｂは、すくい面25bと、円形パス35bの半
径34bの間に規定されるが、逃げ角γ_Ｂは、逃げ面24と
接線36bの間に規定される。最後に、切削縁22の後縁に
おける点22cにおいて、放射状すくい角β_Ｃは、すくい
面25cと円形パス35cの半径34cの間に規定されるが、逃
げ角γ_Ｃは、逃げ面24と接線36cの間に規定される。

逃げ面24とすくい面25の適切な連続湾曲のために、図
面の第11図、第12図と第13図に示された如く、逃げ角γ
_Ａ、γ_Ｂとγ_Ｃは、実質的に等しく、切削縁22の長さに
沿って実質的に不変であることが、保証される。同様
に、放射状すくい角β_Ａ、β_Ｂとβ_Ｃは、実質的に等し
く、切削縁22の長さに沿って実質的に不変であること
が、保証される。こうして、切削縁の長さに沿ったすべ
ての点において、逃げ角は、最適に有効な最小逃げ角に
対応し、こうして、切削縁を実質的に弱めることなし
に、有効な工具寿命を保証する。同様に、放射状すくい
角βは、正の切削縁の長さの主要部分に沿って正であ
り、そして後縁においても、負の程度は、最小である。
このため、最適放射状すくい角βが、維持される。

前及び後縁においてそれぞれインサート自体の断面図
を示す、図面の第14図と第15図に見られた如く、逃げ面
24とすくい面25の湾曲は、すべての段階において、すく
い面25と逃げ面24の間の実質的に一定の角度δの維持を
保証する。他方、逃げ面24と、インサートの基部に垂直
な線の間を見込む角度Ψは、インサートの前縁における
最小値Ψ_Ａからインサートの後縁における最大値Ψ_Ｃに
増大する。同時に、すくい面25と、インサートの基部の
平面の間に規定された角度は、インサートの前縁におけ
る最大値θ_Ａからインサートの後縁における最小値θ_Ｃ
に変化する。

今、インサートの前面と後面の外形と機能性の説明の
ために、図面の第９図と第16図を参照する。これらの図
から、前切削縁23aと後切削縁23bは、それぞれ対向する
方向において、インサートの基部に向かって下方に傾斜
することが、見られる。第16図から、前切削縁23aの傾
斜は、円形切削パスの半径に一致する如くであること
が、見られる。このようにして、切削縁23aに沿った任
意の点における放射状すくい角は、（先行技術のインサ
ートの場合の如く）正にならず、そして結果的に、例え
ば、端面フライス削り中に生成された切削力は、低く保
持されることが、保証される。

インサート21の切削縁22は、フライスによって生成さ
れた実質的になめらかな機械加工表面を保証するため
に、湾曲される。切削縁22の特定の湾曲は、図面の第17
図を参照して次の如く決定される。この図において、円
筒形表面41は、回転軸６の回りの切削縁22の回転の結果
として、生成されたエンベロープとして規定される。
今、断面42が、円筒形表面41内で形成され、かつ軸方向
すくい角α_Ａに対応して回転軸６に関して角度を為して
位置するならば、この平面42の縁43は、切断縁22の所望
の湾曲に対応する湾曲である。上記の如く、切断縁22が
そのような湾曲を形成された時、これにより生成された
機械加工表面は、実質的になめらかである。切断縁22の
湾曲は、次の関係によって表現されることが、示され
る。

この場合 ｒ＝切削縁の曲率半径 ｌ＝湾曲された切削縁の端部を連結するコード（chor
d）の長さ Ｄ＝切削縁の円筒形エンベロープの直径 α_Ａ＝軸方向すくい角 本発明が、２つの主側部切削縁を有する好ましい実施
態様に関して具体的に記載されたが、発明は、３つの切
削縁を有する三角形の形状のインサートと共に、単一の
切削縁を有するインサートに等しく適用される。さら
に、発明は、右側湾曲を有するインサートと共に、左側
湾曲を有するインサートに等しく適用される。

本発明による切削インサートは、インサートが螺旋列
において配置されたフライスと共に、一つ以上のインサ
ートを有する回転式フライスで容易に使用される。

本発明の主なる特徴及び態様は以下のとおりである。

1.円筒形保持器（20a）と少なくとも一つの交換可能な
外周に配置された切削インサート（21）を有する外周回
転式フライス（20）において使用され、インサート（2
1）の切削すくい面（25）と逃げ面（24）の間に規定さ
れた少なくとも一つの切削縁（22）を形成された切削イ
ンサート（21）において、切削すくい面と逃げ面（24、
25）が、連続的に湾曲され、その結果円筒形保持器（20
a）に関して規定された、インサートすくい角と逃げ角
（β、γ）が、切削縁（22）の長さに沿って実質的に不
変であることを特徴とする切削インサート（21）。

2.該逃げ面（24）が、連続的に湾曲した上方部分（24
a）と、実質的に平面の下方部分（24b）を具備すること
を特徴とする上記１に記載の切削インサート。

3.該インサートの対向側において側部切削縁を構成し、
かつそれぞれの逃げ面（24a、24b）と該切削すくい面の
間に規定された一対の該切削縁（22a、22b）と、該前及
び後切削縁のそれぞれの円形切削パスに関して放射状に
向けられた前及び後切削縁（23a、23b）とが設けられる
ことを特徴とする実質的に平行六面体形状である上記１
又は２に記載の切削インサート。

4.該切削縁（22）が、インサート基部の対応する縁（21
a）に関して傾斜されることを特徴とする上記のいづれ
か一つに記載の切削インサート。

5.該切削縁（22）が、湾曲され、かつフライス（20）に
おけるインサート（21）の軸方向すくい角に対応する角
度（α_Ａ）において、該切削縁（22）の回転表面を構成
するシリンダー（41）に交差する平面の湾曲側部（43）
の部分を形成することを特徴とする上記のいづれか一つ
に記載の切削インサート。

【図面の簡単な説明】

第１図は、発明が適用されたフライスの一つの公知の形
式の斜視図。 第２図は、フライス保持器に関する公知の切削インサー
トの位置を示す、フライスの部分の概略側面図。 第３図は、関連した円形切削パスにおいて重ねられた、
第２図に示されたインサートの線III−IIIに沿って取ら
れた断面図。 第４図は、線IV−IVに沿って取られた類似の断面図。 第５図は、発明による切削インサートの取り付けを示
す、フライスの概略側面図。 第６図は、発明による切削インサートの斜視図。 第７図は、第６図に示された切削インサートの上からの
平面図。 第８図と第９図は、第６図に示された切削インサートの
それぞれ側面図と前面図。 第10図は、第６図、第７図、第８図と第９図に示された
如く、発明による切削インサートを拡大尺度において、
かつ誇張された形式において示す、第１図に示された種
類のフライスの部分の概略斜視図。 第11図、第12図と第13図は、線XI−XI、XII−XIIとXIII
−XIIIに沿って取られ、かつ関連円形切削パスにおいて
重ねて示された、第５図に示されたフライスと切削イン
サートのそれぞれ断面図。 第14図と第15図は、線XIV−XIVとXV−XVに沿って取られ
た、第６図に示された切削インサートのそれぞれ断面
図。 第16図は、円形切削パスにおいて重ねられた、発明によ
る切削インサートの端面を示すフライスの前面図。 第17図は、第６図、第７図、第８図と第９図に示された
如く、インサートの切削縁の湾曲の決定の一つの形式の
概略図。 20……スライス 21……切削インサート 22……切削縁 24……逃げ面 25……すくい面 41……シリンダー 42……平面 43……湾曲側部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭59−193631（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−138612（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭53−22717（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23C 5/20

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒形保持器と少なくとも一つの交換可能
   な外周に配置された切削インサートとを有する外周回転
   式フライスにおいて使用される、インサートの切削すく
   い面と逃げ面の間に規定された少なくとも一つの切削縁
   を備えている切削インサートであって、切削すくい面と
   逃げ面が、連続的に湾曲されて、円筒形保持器に関して
   規定された、インサートすくい角と逃げ角が、切削縁の
   長さに沿って実質的に不変である切削インサートにおい
   て、 切削縁が１平面内にありかつ楕円状であることを特徴と
   する切削インサート。
2. 【請求項２】該切削縁（22）が、湾曲され、かつフライ
   ス（20）におけるインサート（21）の軸方向すくい角に
   対応する角度（αＡ）において、該切削縁（22）の回転
   表面を構成するシリンダー（41）に交差する平面の湾曲
   側部（43）の部分を形成する請求項１の切削インサー
   ト。