JP3115600B2 - 回転切削工具用割出可能切削チップ - Google Patents

回転切削工具用割出可能切削チップ

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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は回転切削工具用の切削チップ、より具体的
にはらせん状の歯部を有するフライス等の回転切削工具
に用いる割り出し可能な切削用チップに関する。
以下の説明では、本発明のチップをフライス、すなわ
ち軸部と円筒形の切削部からなり、切削部に軸部の先端
から切削部の先端までらせん状にのびる複数の歯溝を有
し、この歯溝の間に複数のらせん状にのびる歯部が形成
されているフライス、に用いた例を示す。この種のフラ
イスの場合、歯溝によって形成された歯部の前側縁部つ
まり切刃の半径、言い換えると切削工具の長手方向軸線
から切刃までの距離は、切削部の全長にわたって一定で
ある。本発明は上で述べたタイプ以外のフライス、ある
いはらせん状にのびる歯部を有し、チップの交換が可能
なフライス以外の切削工具にも応用できる。
歯部と切刃が切削工具本体に一体形成されている従来
の回転切削工具の場合、切刃を研ぐことによって工具の
寿命を延ばすことができる。しかし切刃が修復不可能な
程磨耗したり損傷を受けたりした場合は、工具全体が使
い物にならなくなってしまう。このような工具の寿命を
延ばすためには、工具の材料として磨耗しにくい高品質
のスチールを用いなければならず、工具のコストアップ
の大きな要因になっていた。
そこでこの問題を解決するために、複数のチップを工
具本体の歯部に沿って取り外し自在に設け、チップの切
刃を工具の切刃として用いる方法も実施されている。こ
の場合、切削工具本体はそれほど高品質のスチールを用
いて形成する必要はなく、切削用のチップのみを、焼入
れ炭化タングステン等の耐磨耗性の高い切削工具用金属
で形成すればよい。このため、工具全体の材料費を抑え
ることができる。また切刃の一部あるいは全体が損傷を
受けたり磨耗した場合は、その切刃を構成しているチッ
プを交換するだけですむ。このようなチップの交換作業
は2、3分で簡単にできる。またほぼ同一形状の切刃を
2つ以上備えた割り出し可能なチップを用いれば、一つ
の切刃が磨耗したり損傷を受けても、このチップを工具
本体から取り外して別の切刃が切削位置に来るように回
転させてから再び工具本体に取付けることによって、再
び使用することができる。
本発明は少ないエネルギー消費量で高性能の切削が可
能な新規な切削用チップと、このチップを用いた切刃構
造に関する。
らせん状にのびる歯部を有する回転切削工具に用いる
本発明の切削チップは、座面とクリアランス面を構成す
る2つの互いに平行な菱形の平坦面と、前記座面とクリ
アランス面の間をのびるすくい面を構成する2つの向き
合った側面と、前記座面とクリアランス面の間および前
記2つのすくい面の間をのびる2つの互いに平行で平坦
な端面とを有する6面体のブロック形状を有し、前記各
すくい面は前記クリアランス面に垂直な平面に対し鋭角
を成しており、前記各すくい面と前記クリアランス面の
交差部にそって切刃が形成されている。前記各すくい面
の長手方向中央部は凹面形状に形成し、長手方向端部は
凸面形状に形成することによって、前記すくい面と切刃
を蛇行させている。このチップを回転切削工具のらせん
状の歯部に沿って設けることによって、この歯部とほぼ
平行にのび、プラスの範囲で連続的に変化する外周すく
い角を有する外周すくい面を切削工具に形成することが
できる。
また本発明の回転切削工具は、長手方向にらせん状に
のびる歯溝によって互いに隔てられた複数のらせん状歯
部を有する切削部を備え、前記各歯部には前側縁部に沿
って、上で述べたチップが嵌まる複数のソケットが形成
されている。前記ソケットは前記チップと同一形状を有
し、前記チップが前記ソケットに嵌まった状態で、前記
各チップの切刃が前記歯部の前側縁部にほぼ平行になる
ように配列されている。各歯部の隣接するチップの切刃
は互いに離れており、歯部の前側縁部とほぼ平行であ
り、また各歯部のチップの外周すくい面の外周すくい角
は、歯部の全長にわたってプラスの範囲で連続的に変化
している。
各歯部のチップによって形成された切刃によって生じ
る切り屑は、不連続なレンズの形をしており、このよう
な形状の切り屑は容易に切削領域から取り除くことがで
きる。切刃のすくい角はプラスの範囲内で工具の長手方
向に連続的に変化しているので、少ないエネルギー消費
量で効率的な切削作業が可能になる。
図は本発明を示す。
図1は本発明の切削用チップを取り付けた状態の、ら
せん状の歯部を有するフライスの側面図、 図2は図1のフライスの切削部の端面図、 図3は本発明の切削用チップの斜視図、 図4は図3の切削用チップの上面図、 図5は図4の切削用チップのV−V線に沿った横断面
図、 図6は図4の切削用チップを矢印Rの方向から見た側
面図、 図7は歯部の切刃に沿って形成したポケットを示す上
面図、 図8は図7の歯部の前面図、 図9は図7の歯部のIX−IX線に沿った横断面図、 図10は図1のフライスに用いる端部切削用チップの上
面図、 図11は図10の端部切削用チップを矢印Xの方向から見
た側面図、 図12は図1のフライスの切削部の展開図、 図13は別の実施例のフライスの切削部の展開図。
図1、2は、全体を参照番号1で示すフライスを示
す。このフライス1は軸部2と円筒形の切削部3とから
なる。軸部の構造は従来のものと同じなので説明は省略
する。切削部は歯溝6によって互いに隔てられた4本の
らせん状の歯部5を有する。歯部5のねじれ角は5゜〜
60゜の範囲、通常約25゜である。各歯部の前側縁部に沿
って、軸部の端部から切削部の自由端まで、同一形状の
複数の切削チップ20が設けられている。特殊な形状の端
部切削用チップ40が、各歯部の前側縁部の最先端部に設
けられる。
各チップ20を図3−6に拡大して示す。各チップ20
は、ほぼ菱形の平坦な上面すなわちクリアランス面21
と、やはりほぼ菱形の平坦な下面すなわち座面22とを有
する比較的薄肉の6面体のブロックである。さらにこの
チップは2つの平坦な端面23、24と2つの側面30、31を
備えている。側面がチップのすくい面を構成しており、
クリアランス面21に垂直な平面と鋭角Aを成している
(図5)。この角度Aは通常20゜程度とするが、用途に
応じて大きく変わり得る。チップ全体の寸法は通常長さ
約16mm、幅約11mm、厚さ約5mmであるが、もちろん用途
によって大きく変わる。
すくい面30、31はほぼ同一形状を有する。図4に示す
ように、すくい面の長手方向中央部は、曲率半径Rの凹
面形状を有し、端部は曲率半径rの凸面形状を有する。
Rは通常50mm、rは30mm程度である。すくい面30とクリ
アランス面21の交差部に切刃32が形成される。すくい面
が上で説明した形状を有するため、切刃は蛇行してい
る。このためチップを切削工具に取り付けた状態では、
外周すくい角Bは、チップの一端から他端に向かってプ
ラスの範囲で連続的に変化する。
従来のチップと同様に、クリアランス面の縁部を少し
(通常約6゜の角度で)削り取ることにより、切刃と並
列にのびる比較的幅の狭いランド面31が形成されてい
る。チップのエッジやコーナー部が鋭くなりすぎて、欠
けたり割れたりしないように、クリアランス面と座面の
縁部35、25には面取りが施されている。
チップには切削工具本体に取り付けるための取付孔28
が形成されいる。ネジを取付孔に通してチップを取り付
ける点は従来と同じなので、取付方法の説明は省略す
る。
図1、2に示すように、各チップは切削工具の各歯部
の切刃部に沿って形成された、チップとほぼ同一形状の
ソケットにはめ込んで固定する。図7、8、9にソケッ
トの詳細な形状を示す。ソケットの端部24′はチップの
端部24に対応した形状を有する。またソケットの内方の
面30′は、工具の歯部の面に垂直な平面と鋭角Aを成
し、その長手方向中央部は、曲率半径Rの凹面形状を有
し、端部は曲率半径rの凸面形状を有する。チップがソ
ケットにピッタリ嵌まるように、ソケットの各部分の角
度、曲率半径、寸法はチップとほぼ同一にする。ソケッ
トの底面22′には、チップの取付孔28と同軸のネジを切
っためくら孔28′が形成されている。従来と同様にネジ
(図示省略)を取付孔28からめくら孔28′にねじ込むこ
とによって、チップを切削工具の切削部に形成されたソ
ケット内に固定する。
図8に示すように、ソケットの底面22′は、切削工具
の切削部の自由端に向かって約6゜の角度で下向きに傾
斜している。このため図8、9に点線で示すように、チ
ップは切削部の自由端から遠い側の端部では、切削部の
外周面から少し突出し、一方切削部の自由端に近い側の
端部では、切削部の外周面とほぼ同じ高さになってい
る。このようなソケット底面を傾斜させることによっ
て、チップの切刃は切削工具の長手方向軸線にほぼ平行
になる。ソケット底面の傾斜角は、チップの長さ、歯部
のねじれ角によって変わる。歯部の前側縁部を形成して
いる歯溝6の部分は、図1および9に示すように、チッ
プを取り付けた状態で、チップのすくい面30とほぼ一直
線上に並ぶ。
図1および図1を展開して示す図12から明らかなよう
に、隣接するチップは互いに軸方向にずらして設ける。
すなわち各チップは、このチップが設けてある歯部5に
隣接する歯部に沿って設けたチップの中央部を横断方向
にのびる平面Pの間に位置するように配置する。このよ
うな構成にすると、たとえば図12に示すように、2番目
と4番目の歯部の先端部にすき間ができないようにチッ
プを取り付けたとすると、これに隣接する歯部、すなわ
ち1番目と3番目の歯部の先端部には、チップの長さの
半分の大きさのすき間ができる。しかしこのようなすき
間は、チップ10より短い端部用のチップ40で埋めること
ができる。図10、11はこのチップ40の拡大図である。
端部用チップ40は従来からあるものなので、詳細な説
明はここでは省略する。このチップはほぼ菱形の平坦な
外面すなわちクリアランス面41と、やはりほぼ菱形の平
坦な座面42を有する。さらにこのチップは、ほぼ平坦な
端面43とほぼ平坦な側面44を有する。端面43は逃げ部45
を有し、この逃げ部と側面44との交差部に切刃46が形成
されている。チップのエッジやコーナー部が尖りすぎ
て、欠けたり割れたりしないように、クリアランス面に
は面取り部47を形成する。従来のチップと同様に、この
チップには、図2に示すフライスの切削部に取り付ける
ための取付孔48が形成されている。
図1および12に示すように、各歯部に設けるチップ
は、その切刃が、らせん状にのびる歯部の前側縁部とほ
ぼ平行に蛇行してのびる一本の線に沿って並ぶように配
置する。但し図1、12に示す実施例の場合、各チップの
切刃は、図1および、図7、8に示すようにソケット間
にギャップがあるため連続してはいない。歯部は所定の
ねじれ角でらせん状にのびており、またチップのすくい
面の長手方向中央部は凹面形状を有し、端部では凸面形
状を有するため、外周すくい角はプラスの範囲で連続的
に変化する。このため歯部の前側縁部に沿って設けた複
数のチップのすくい面によって形成される各歯部のすく
い面のすくい角も、プラスの範囲で連続的に変化する。
本発明のチップおよびチップの切削工具への取付方法
は、各歯部に取り付けたチップによって形成される歯部
のすくい面および切刃が、各歯部のらせん状にのびる前
側縁部に沿って蛇行してのびているため、歯部の全長に
わたって外周すくい角が連続的に変化する点において、
従来のものとは異なる。
図12に示すように、各歯部に設けたチップは隣接する
歯部に設けたチップから軸方向にずれている。すなわち
各歯部の長手方向に垂直な平面上にこの歯部の一つのチ
ップのすくい面の凹部があったとすると、この歯部に隣
接する歯部のチップのすくい面の凸部が同じ平面上にあ
ることになる。このため一つの歯部のギャップの部分は
必ず隣接する歯部のチップと横断方向に重なっているの
で、実質的に長手方向に連続する切刃が形成される。
図1−12に示す実施例では、隣接するソケットは一定
の距離をおいて設けられている。しかしチップ間にすき
間ができないように、すなわち隣接するチップの端面24
が当接するように配置することも可能である。図13はそ
のようにチップを配置した場合の工具の展開図を示す。
この場合、各歯部にはほぼ連続したらせん状にのびるす
くい面および切刃が形成される。しかし実際にはチップ
には面取り部35があるため、図6に示すように隣接する
チップの切刃の間に小さなすき間が形成されている。こ
の小さなすき間、および図1−12の実施例のもっと大き
なすき間は、切り屑を折って処理がしやすい小さな破片
にする役目をする。
本発明は図示の構造に限定されるものではなく、添付
の請求の範囲内の様々な変形例も包含するものである。
また切削工具の直径、大きさ、溝のねじれ角、すくい
角、歯部の数等も特定の値に限定されるものではない。
また上記の寸法は切削工具の用途によっても変わること
は当然である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−39106(JP,A) 実開 昭62−85320(JP,U) 実開 昭63−147215(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23C 5/10 B23C 5/20

Claims (17)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】座面とクリアランス面を構成する2つの互
    いに平行な菱形の平坦面と、前記座面とクリアランス面
    の間をのびるすくい面を構成する2つの向き合った側面
    と、前記座面とクリアランス面の間および前記2つのす
    くい面の間をのびる2つの互いに平行で平坦な端面とを
    有する6面体のブロック形状を有し、前記各すくい面が
    前記クリアランス面に垂直な平面に対し鋭角を成してお
    り、前記各すくい面と前記クリアランス面の交差部にそ
    って切刃が形成されており、前記各すくい面の長手方向
    中央部は凹面形状に形成し、長手方向端部は凸面形状に
    形成することによって、前記すくい面と切刃をらせん状
    に形成した、らせん状にのびる歯部を有する回転切削工
    具用切削チップにおいて、前記2つの切刃をほぼ同一形
    状に形成したことを特徴とする切削チップ。
  2. 【請求項2】前記すくい面の凹部の曲率半径が凸部の曲
    率半径より大きい請求項1に記載の切削チップ。
  3. 【請求項3】前記凹部の曲率半径が凸部の曲率半径のほ
    ぼ2倍である請求項2に記載の切削チップ。
  4. 【請求項4】前記座面と前記端面との交差部、および前
    記クリアランス面と前記端面との交差部に沿って面取り
    を施した請求項2に記載の切削チップ。
  5. 【請求項5】前記クリアランス面の前記各すくい面に隣
    接する部分を削り取ることによって、各切刃に沿って比
    較的幅が狭いランド面を形成した請求項4に記載の切削
    チップ。
  6. 【請求項6】チップを回転切削工具本体に取り付けるた
    めの手段を有する請求項5に記載の切削チップ。
  7. 【請求項7】前記取付手段を、前記クリアランス面およ
    び座面に垂直で、前記面の中心を通るように形成した貫
    通孔で構成し、前記チップをこの貫通孔を中心に回転さ
    せられるようにした請求項6に記載の切削チップ。
  8. 【請求項8】前記鋭角が約20゜、前記凹部の曲率半径が
    約50mm、前記凸部の曲率半径が約30mmである請求項5に
    記載の切削チップ。
  9. 【請求項9】長手方向にらせん状にのびる歯溝によって
    互いに隔てられた複数のらせん状歯部を有する切削部を
    備え、前記各歯部には前側縁部に沿って請求項1に記載
    のチップが嵌まる複数のソケットが形成されており、前
    記ソケットは前記チップと同一形状を有し、前記チップ
    が前記複数のソケットに嵌まった状態で、前記各チップ
    の切刃が前記歯部の前側縁部にほぼ平行になるように、
    前記ソケットが配列されている回転切削工具。
  10. 【請求項10】前記切削部が円筒形状を有し、前記チッ
    プによって形成される各歯部の切刃が蛇行してのびてお
    り、その外周すくい角はプラスの範囲内で連続的に変化
    している請求項9に記載の回転切削工具。
  11. 【請求項11】切削部の長手方向軸線に対する前記歯部
    のねじれ角が5゜〜60゜の範囲にある請求項10に記載の
    回転切削工具。
  12. 【請求項12】前記ねじれ角が25゜である請求項11に記
    載の回転切削工具。
  13. 【請求項13】前記切削部の長手方向軸線に直角にのび
    る平面上に、一つの歯部の各チップの凹部がある場合、
    この歯部に隣接する歯部の各チップの凹部が前記平面上
    に位置するように、隣接する歯部のチップを互いに長手
    方向にずらして設けた請求項10に記載の回転切削工具。
  14. 【請求項14】各歯部の隣接するチップの端部が互いに
    接触している請求項13に記載の回転切削工具。
  15. 【請求項15】各歯部の隣接するチップを一定の間隔を
    おいて配置した請求項13に記載の回転切削工具。
  16. 【請求項16】前記チップによって形成される各歯部の
    切刃が蛇行してのびており、その外周すくい角がプラス
    の範囲内で連続的に変化している請求項14または15に記
    載の回転切削工具。
  17. 【請求項17】前記各チップの切刃が隣接するチップの
    切刃から一定距離隔てられている請求項16に記載の回転
    切削工具。
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