JP3117463B2 - オンエッジ型エンドミル削り用カッタ及びインサート - Google Patents
オンエッジ型エンドミル削り用カッタ及びインサートInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、フライス削り用カッタに関し、特に、高強
度延性材料を加工する比較的小径のエンドミルにエンド
ミルインサートとして使用されたとき、予想外にも、極
めて高い金属除去速度を達成可能なカッティングインサ
ートに関する。
度延性材料を加工する比較的小径のエンドミルにエンド
ミルインサートとして使用されたとき、予想外にも、極
めて高い金属除去速度を達成可能なカッティングインサ
ートに関する。
オンエッジ（on−edge）、即ち、接線方向取付け型イ
ンデクサブル（indexable）式カッティングインサート
は、全体的に優れた使用性が高く評価されており、その
理由は、反力としての切削抵抗（cutting force reacti
on）がカッティングインサートの増大厚さの中へ差し向
けられること、及びかかるインサートを取り付けるのに
必要なカッタ本体への入り込みが小さいので、カッタ本
体の大きな剛性を維持できるということにあると考えら
れるが、これらの利点は、小径のエンドミル、即ち、直
径が３インチ以下のエンドミルでは実現困難であった。
かかる小さなスイング半径では、延性金属を切削する上
で望ましい切削の幾何学的形状は、反力として生じる切
削抵抗を、従来のオンエッジ型インサートの大きな寸法
部分の中ではなく、その外部に差し向ける可能性があ
り、これにより、大きな工具半径では充分に維持可能な
切削速度及び送り速度において、インサートの破損を引
き起こす不都合な態様でインサート材料に応力が及ぼさ
れる。
ンデクサブル（indexable）式カッティングインサート
は、全体的に優れた使用性が高く評価されており、その
理由は、反力としての切削抵抗（cutting force reacti
on）がカッティングインサートの増大厚さの中へ差し向
けられること、及びかかるインサートを取り付けるのに
必要なカッタ本体への入り込みが小さいので、カッタ本
体の大きな剛性を維持できるということにあると考えら
れるが、これらの利点は、小径のエンドミル、即ち、直
径が３インチ以下のエンドミルでは実現困難であった。
かかる小さなスイング半径では、延性金属を切削する上
で望ましい切削の幾何学的形状は、反力として生じる切
削抵抗を、従来のオンエッジ型インサートの大きな寸法
部分の中ではなく、その外部に差し向ける可能性があ
り、これにより、大きな工具半径では充分に維持可能な
切削速度及び送り速度において、インサートの破損を引
き起こす不都合な態様でインサート材料に応力が及ぼさ
れる。
従来、小さなスイング半径における正のラジアルレー
キ（radial rake）のインサート弱体化効果は、例えば
本出願人の所有である米国特許第4,712,949号（発明
者：ウイリアム・ビー・ジョンソン）に示されているよ
うに、すくい面（rake face）の切れ刃（cutting edg
e）のすぐ後ろでインサートの逃げ面上に第１逃げラン
ドを設けることにより、或る程度までは補償される。し
かしながら、その手法のみで達成できるインサートの補
強には制限がある。
キ（radial rake）のインサート弱体化効果は、例えば
本出願人の所有である米国特許第4,712,949号（発明
者：ウイリアム・ビー・ジョンソン）に示されているよ
うに、すくい面（rake face）の切れ刃（cutting edg
e）のすぐ後ろでインサートの逃げ面上に第１逃げラン
ドを設けることにより、或る程度までは補償される。し
かしながら、その手法のみで達成できるインサートの補
強には制限がある。
インサートのすくい面が摩耗すると共に摩耗ランドが
生じても、スイング半径を著しくは減少させないで、自
己再生する切れ刃をもたらすインサートの幾何学的形状
に関する研究中になされた本発明に関する発見では、極
めて高い金属除去荷重の下における小径エンドミルの使
用においても素晴らしい耐久性を有するカッティングイ
ンサートが得られるという予期せぬ結果を得た。
生じても、スイング半径を著しくは減少させないで、自
己再生する切れ刃をもたらすインサートの幾何学的形状
に関する研究中になされた本発明に関する発見では、極
めて高い金属除去荷重の下における小径エンドミルの使
用においても素晴らしい耐久性を有するカッティングイ
ンサートが得られるという予期せぬ結果を得た。
発明の概要 以下、明細書中で詳細に説明する上記利点は、すくい
面の切れ刃のスイング経路にできるだけ近く、即ち最小
のクリアランスで一致するよう形作られたインサートに
よって達成される。
面の切れ刃のスイング経路にできるだけ近く、即ち最小
のクリアランスで一致するよう形作られたインサートに
よって達成される。
本発明のオンエッジ型インサートは、好ましい形態で
は、平行四辺形（なお、この用語を広義の意味に用い、
正方形、菱形、長方形を含むものとする）の形態の平ら
な主座り面（major seating surface）を有し、その両
側からすくい面が末広がりに立ち上がり、すくい面の切
れ刃は、凸状であり、好ましくは、直円柱の一部の形態
をしたインサートの第２の一層広い主逃げ面で接合され
ている。
は、平行四辺形（なお、この用語を広義の意味に用い、
正方形、菱形、長方形を含むものとする）の形態の平ら
な主座り面（major seating surface）を有し、その両
側からすくい面が末広がりに立ち上がり、すくい面の切
れ刃は、凸状であり、好ましくは、直円柱の一部の形態
をしたインサートの第２の一層広い主逃げ面で接合され
ている。
その結果、切れ刃の後ろで、即ち稼働中のすくい面に
垂直な方向に、しかもその主すくい面と主逃げ面との間
でインサートの厚みを増大させることにより、インサー
トを装着したエンドミルの切削力性能が際立って向上し
た。
垂直な方向に、しかもその主すくい面と主逃げ面との間
でインサートの厚みを増大させることにより、インサー
トを装着したエンドミルの切削力性能が際立って向上し
た。
図面の簡単な説明 図１は、本発明のエンドミルの底端面図である。
図２は、公知のエンドミルの底端面図である。
図３は、本発明の改良型カッティングインサートの一
連の関連投影図であり、図３（ａ）は平面図、図３
（ｂ）は図３（ａ）で分かるようにインサートの端部に
垂直な平面への投影図、図３（ｃ）は図３（ｂ）の縦方
向投影図、図３（ｄ）は図３（ａ）のインサートの縦方
向投影図、図３（ｅ）は図３（ｄ）のインサートの端面
に垂直な平面に対する図３（ｄ）のインサートの投影
図、図３（ｆ）は図３（ａ）のインサートの縦方向投影
図、図３（ｇ）は、図３（ｆ）のすくい面に平行な平面
に対する図３（ｆ）のインサートの投影図である。
連の関連投影図であり、図３（ａ）は平面図、図３
（ｂ）は図３（ａ）で分かるようにインサートの端部に
垂直な平面への投影図、図３（ｃ）は図３（ｂ）の縦方
向投影図、図３（ｄ）は図３（ａ）のインサートの縦方
向投影図、図３（ｅ）は図３（ｄ）のインサートの端面
に垂直な平面に対する図３（ｄ）のインサートの投影
図、図３（ｆ）は図３（ａ）のインサートの縦方向投影
図、図３（ｇ）は、図３（ｆ）のすくい面に平行な平面
に対する図３（ｆ）のインサートの投影図である。
図４は、本発明の二段エンドミルの概略端面図であ
り、エンドミル内における本発明のインサートの正しい
配置状態をデカルト変位法で示す図である。
り、エンドミル内における本発明のインサートの正しい
配置状態をデカルト変位法で示す図である。
図５は、図４のエンドミルの側面図である。
図６は、図５のノーズインサートのうちの一つの切削
箇所を通るエンドミルの直径に対する本発明のカッティ
ングインサートの配置状態を示す図４の概略端面図と類
似した略図である。
箇所を通るエンドミルの直径に対する本発明のカッティ
ングインサートの配置状態を示す図４の概略端面図と類
似した略図である。
図７は、図３のインサートの修正例を示す図であり、
カッタ本体内における大きな正ラジアルレーキのための
「フック状」又は凹状すくい面を示す図である。
カッタ本体内における大きな正ラジアルレーキのための
「フック状」又は凹状すくい面を示す図である。
好ましい実施例の説明 接線方向に取り付けられる所謂「オンエッジ」型イン
サートを備えている３つの刃の付いた２つの小径エンド
ミル、即ち、従来技術による第２図のエンドミル10と本
発明による図１のエンドミル12の比較端面図に示すよう
に、従来技術のインサート16の半径方向最外方の表面、
即ち逃げ面14は、平らであり、そしてカッタ本体にフラ
イス加工により設けられたインサートポケットのすわり
面に相補して係合するインサートのより小さな反対側の
面と平行になっている。
サートを備えている３つの刃の付いた２つの小径エンド
ミル、即ち、従来技術による第２図のエンドミル10と本
発明による図１のエンドミル12の比較端面図に示すよう
に、従来技術のインサート16の半径方向最外方の表面、
即ち逃げ面14は、平らであり、そしてカッタ本体にフラ
イス加工により設けられたインサートポケットのすわり
面に相補して係合するインサートのより小さな反対側の
面と平行になっている。
従来型二重すくい面インサート16は、小さなスイング
半径のエンドミルに適合しているので、これと均等な切
削の幾何学的形状の維持により、切れ刃のところ、即ち
インサートのすくい面15と逃げ面14との間では、鋭角の
度合いが次第に増すという結果になることは理解されよ
う。換言すると、その切削の幾何学的形状を小さなスイ
ング半径に維持すると、それよりも大きなスイング半径
のエンドミルにおける切削の幾何学的形状が許容できる
切削力に耐えるバックアップ材料を切れ刃から奪い取る
ことになる。
半径のエンドミルに適合しているので、これと均等な切
削の幾何学的形状の維持により、切れ刃のところ、即ち
インサートのすくい面15と逃げ面14との間では、鋭角の
度合いが次第に増すという結果になることは理解されよ
う。換言すると、その切削の幾何学的形状を小さなスイ
ング半径に維持すると、それよりも大きなスイング半径
のエンドミルにおける切削の幾何学的形状が許容できる
切削力に耐えるバックアップ材料を切れ刃から奪い取る
ことになる。
その結果、従来型インサート16は切削半径が小さいと
ころで弱くなるので、その切削抵抗性能は、かかるイン
サートの初期破損、即ちインサート本体の破損が生じる
ことで分かるように、従来型の面一形二重すくい面付き
インデクサブル式インサート16を用いる大きなスイング
半径で均等な切削の幾何学的形状のエンドミルで耐えら
れる切削抵抗では、損なわれる。
ころで弱くなるので、その切削抵抗性能は、かかるイン
サートの初期破損、即ちインサート本体の破損が生じる
ことで分かるように、従来型の面一形二重すくい面付き
インデクサブル式インサート16を用いる大きなスイング
半径で均等な切削の幾何学的形状のエンドミルで耐えら
れる切削抵抗では、損なわれる。
図１に示す本発明のエンドミル12及びインデクサブル
式二重すくい面インサート20は、逃げ面22と切削経路24
との間の逃げ角（flank or clearance着angle）を小さ
くするという目的と、切れ刃26の後に多量のインサート
材料を設けることにより切れ刃26を補強するという目的
の二重の目的にかなう凸状逃げ面22を提供することによ
って上述の問題を解決する。
式二重すくい面インサート20は、逃げ面22と切削経路24
との間の逃げ角（flank or clearance着angle）を小さ
くするという目的と、切れ刃26の後に多量のインサート
材料を設けることにより切れ刃26を補強するという目的
の二重の目的にかなう凸状逃げ面22を提供することによ
って上述の問題を解決する。
同一の超硬等級のインサートを用い、１エンドミル当
たり４つの有効なインサートを用い、すくい面の寸法及
び切削の幾何学的形状を同一にし、ぬぐい刃（wiping e
dge）と横切れ刃（side−cutting edge）との間のコー
ナ半径を0.03インチにし、1.5インチの切削直径で行っ
た比較試験では、従来型の二重すくい面インデクサブル
式インサート及び本発明のインサートの試験条件は、硬
さ30HRCの4140マンガンクロム鋼の試験ブロックを切削
している間、以下のとおりであった。
たり４つの有効なインサートを用い、すくい面の寸法及
び切削の幾何学的形状を同一にし、ぬぐい刃（wiping e
dge）と横切れ刃（side−cutting edge）との間のコー
ナ半径を0.03インチにし、1.5インチの切削直径で行っ
た比較試験では、従来型の二重すくい面インデクサブル
式インサート及び本発明のインサートの試験条件は、硬
さ30HRCの4140マンガンクロム鋼の試験ブロックを切削
している間、以下のとおりであった。
これら過酷な試験条件のもとで、試験１の実施後、図
１及び図３に示すような本発明のインサート20は、ノー
ズ摩耗量がほんの0.005インチ、逃げ面摩耗が最少限で
あり、温度ひび割れが中程度に過ぎず、これに対し、従
来型の面一形インサート16は、カッタの最初のパスです
べてのインサートが初期破損した。
１及び図３に示すような本発明のインサート20は、ノー
ズ摩耗量がほんの0.005インチ、逃げ面摩耗が最少限で
あり、温度ひび割れが中程度に過ぎず、これに対し、従
来型の面一形インサート16は、カッタの最初のパスです
べてのインサートが初期破損した。
送り速度を50％増大させ、その他の条件は試験１と同
一のままにして試験２の実施後、本発明のインサート20
は試験１とまったく同一の結果を示し、即ちノーズ摩耗
量がほんの0.005インチ、逃げ面摩耗が最少限であり、
温度ひび割れが中程度であったが、これに対し、従来型
面一形インサート16はこの場合も又、カッタの最初のパ
スで初期破損した。
一のままにして試験２の実施後、本発明のインサート20
は試験１とまったく同一の結果を示し、即ちノーズ摩耗
量がほんの0.005インチ、逃げ面摩耗が最少限であり、
温度ひび割れが中程度であったが、これに対し、従来型
面一形インサート16はこの場合も又、カッタの最初のパ
スで初期破損した。
80インチの切削長さにわたり、上記条件よりも低い85
0RPMの切削速度及び毎分40.8インチの送り量の試験３で
は、本発明の頂部が凸状のインサート20は、ノーズ摩耗
量が最少限であってほんの僅かであり、しかも逃げ面の
摩耗も最少限である。ただし、４つのインサートのうち
の１つのコーナは破損した。従来型面一形インサート16
はすべて、カッタ内の工具の最初のパスで初期破損し
た。
0RPMの切削速度及び毎分40.8インチの送り量の試験３で
は、本発明の頂部が凸状のインサート20は、ノーズ摩耗
量が最少限であってほんの僅かであり、しかも逃げ面の
摩耗も最少限である。ただし、４つのインサートのうち
の１つのコーナは破損した。従来型面一形インサート16
はすべて、カッタ内の工具の最初のパスで初期破損し
た。
上記の結果を得た本発明のインサート20は、図３
（ａ）〜図３（ｇ）に詳細に示されている。平面図で見
て斜めの平行四辺形になっているのは、このインサート
の主座り面28の形状である。インサートの２つの互いに
反対側に位置したすくい面30は、座り面から等しい角度
αで、図示の例では73゜（座り面に対する垂直線からは
17゜）で末広がりになり、そしてインサートの円柱形凸
状逃げ面22まで立ち上がっている。図示の例では、円柱
形凸状逃げ面の曲率半径Ｒは0.7617インチであり、これ
は直径が1.5インチのエンドミルのスイング半径よりも
僅かに大きい。このような寸法形状に関し、切れ刃26に
対して垂直に測定したインサートの幅Ｗは、0.375イン
チであり、インサートの端面32に対して垂直に測った長
さＬは、0.500インチであり、座り面28の鋭角βは図示
のように78゜である。座り面の縁部は幅が0.020インチ
の平坦部で面取りが形成されている。
（ａ）〜図３（ｇ）に詳細に示されている。平面図で見
て斜めの平行四辺形になっているのは、このインサート
の主座り面28の形状である。インサートの２つの互いに
反対側に位置したすくい面30は、座り面から等しい角度
αで、図示の例では73゜（座り面に対する垂直線からは
17゜）で末広がりになり、そしてインサートの円柱形凸
状逃げ面22まで立ち上がっている。図示の例では、円柱
形凸状逃げ面の曲率半径Ｒは0.7617インチであり、これ
は直径が1.5インチのエンドミルのスイング半径よりも
僅かに大きい。このような寸法形状に関し、切れ刃26に
対して垂直に測定したインサートの幅Ｗは、0.375イン
チであり、インサートの端面32に対して垂直に測った長
さＬは、0.500インチであり、座り面28の鋭角βは図示
のように78゜である。座り面の縁部は幅が0.020インチ
の平坦部で面取りが形成されている。
凸状逃げ面22から皿形に座ぐって中央締結具用孔29が
設けられている。
設けられている。
図５に示すように正のアキシャルレーキ（axial rak
e）をもつカッタ本体内に取り付ける際、切れ刃26の上
方端34を外方へ適切に傾斜させて切れ刃26の両端を同一
のスイング半径に配置させ（図４参照）、インサートの
後方の刃、即ち、未使用の一つおきの切れ刃26を半径方
向に凹ませて逃げ面22と切削経路との間の所望の逃げ角
（flank angle）を達成するようにする。切れ刃のとこ
ろにおける逃げ面の接線と切削経路の接線との間で測定
したその逃げ度は望ましくは、逃げ面の摩耗を最小限に
抑えると共に逃げ面の摩耗にもかかわらずエンドミルが
その設計切削半径ｒを少なくともほぼ同じに維持するこ
とができるよう選択される。
e）をもつカッタ本体内に取り付ける際、切れ刃26の上
方端34を外方へ適切に傾斜させて切れ刃26の両端を同一
のスイング半径に配置させ（図４参照）、インサートの
後方の刃、即ち、未使用の一つおきの切れ刃26を半径方
向に凹ませて逃げ面22と切削経路との間の所望の逃げ角
（flank angle）を達成するようにする。切れ刃のとこ
ろにおける逃げ面の接線と切削経路の接線との間で測定
したその逃げ度は望ましくは、逃げ面の摩耗を最小限に
抑えると共に逃げ面の摩耗にもかかわらずエンドミルが
その設計切削半径ｒを少なくともほぼ同じに維持するこ
とができるよう選択される。
ぬぐい刃36と横切れ刃26で構成されるコーナでは、加
工品の面取り要件に従って0.030インチ〜0.125インチの
丸み37（図３（ａ）、図３（ｅ）及び図３（ｆ）参照）
を設けるのが良く、この丸みは本発明の譲受人と関連し
た会社が所有する米国特許第4,411,564号に従って非平
行状態の丸みとして形成される。
工品の面取り要件に従って0.030インチ〜0.125インチの
丸み37（図３（ａ）、図３（ｅ）及び図３（ｆ）参照）
を設けるのが良く、この丸みは本発明の譲受人と関連し
た会社が所有する米国特許第4,411,564号に従って非平
行状態の丸みとして形成される。
先に述べたように、比較試験を行ったインサートのす
くい面と座り面は、同一の寸法形状のものであり、これ
らを同一のカッタ本体内に同一の切削の幾何学的形状で
位置決めした。互いに平行な座り面と逃げ面との間で測
定した従来型インサートの厚さは0.150インチであっ
た。座り面の平面（図３（ｆ））に対し、これ又垂直に
測定した本発明のインサートの厚さＴは、凸状逃げ面の
山頂（crest）のところ、即ち一つおきのすくい面相互
間の中間で測定して0.1734インチ、逃げ面とすくい面と
の交差部、即ち、切れ刃のところで測定して0.150イン
チであった。
くい面と座り面は、同一の寸法形状のものであり、これ
らを同一のカッタ本体内に同一の切削の幾何学的形状で
位置決めした。互いに平行な座り面と逃げ面との間で測
定した従来型インサートの厚さは0.150インチであっ
た。座り面の平面（図３（ｆ））に対し、これ又垂直に
測定した本発明のインサートの厚さＴは、凸状逃げ面の
山頂（crest）のところ、即ち一つおきのすくい面相互
間の中間で測定して0.1734インチ、逃げ面とすくい面と
の交差部、即ち、切れ刃のところで測定して0.150イン
チであった。
従来型の二重すくい面インサート設計の本来平らな逃
げ面上のいわば一体の凸状「キャップ」となるこの比較
的少量の材料は、直径範囲、即ち３インチから0.625イ
ンチまでの範囲の下限でエンドミル内に使用された場
合、インサート中に向けられる切削抵抗に対してインサ
ートを著しく補強する。
げ面上のいわば一体の凸状「キャップ」となるこの比較
的少量の材料は、直径範囲、即ち３インチから0.625イ
ンチまでの範囲の下限でエンドミル内に使用された場
合、インサート中に向けられる切削抵抗に対してインサ
ートを著しく補強する。
本発明のインサート20を、特にエンドミルのノーズ部
分における使用に適したインサートの斜めの平行四辺形
の形態として図示説明したが、この場合、ぬぐい刃36の
後ろのクリアランスを「ヒーリング（heeling）」する
必要とチップを切削部から持ち上げる正のアキシャルレ
ーキとの組合わせにより、斜めの平行四辺形が決定され
る。このインサートは、工具上の上方の副次的位置で均
等に使用できる。
分における使用に適したインサートの斜めの平行四辺形
の形態として図示説明したが、この場合、ぬぐい刃36の
後ろのクリアランスを「ヒーリング（heeling）」する
必要とチップを切削部から持ち上げる正のアキシャルレ
ーキとの組合わせにより、斜めの平行四辺形が決定され
る。このインサートは、工具上の上方の副次的位置で均
等に使用できる。
本発明のカッタの図示の形態では（図１、図４及び図
６）、インサートの凸状円柱形逃げ面22の曲率半径Ｒは
エンドミルのスイング半径ｒよりも幾分大きい。このイ
ンサートは、大きな切削半径における有効使用性をスイ
ング半径までにし、これと比較して、平らな逃げ面14
（図２）に対するかかるインサートの曲率の凸状逃げ面
22の利益が少なくなり、それに伴い、所望のラジアルレ
ーキ角度をなす必要な逃げ面を提供することがますます
できないことになる。例えば、1.5インチのカッタ直径
について好ましい凸状曲率部を備えたインサート設計
を、２インチまでの直径のカッタに用いると有利であ
る。
６）、インサートの凸状円柱形逃げ面22の曲率半径Ｒは
エンドミルのスイング半径ｒよりも幾分大きい。このイ
ンサートは、大きな切削半径における有効使用性をスイ
ング半径までにし、これと比較して、平らな逃げ面14
（図２）に対するかかるインサートの曲率の凸状逃げ面
22の利益が少なくなり、それに伴い、所望のラジアルレ
ーキ角度をなす必要な逃げ面を提供することがますます
できないことになる。例えば、1.5インチのカッタ直径
について好ましい凸状曲率部を備えたインサート設計
を、２インチまでの直径のカッタに用いると有利であ
る。
また、このインサートをそれよりも小さな直径のエン
ドミルに使用しても良いが、切削の幾何学的形状は、実
際、従来型インサートの場合と同様に、負の度合がます
ます大きくなり、そして図７に示すようにラジアルレー
キ角を一層大きな正にするためにすくい面を凹状に溝切
りすることが望ましいことがわかるであろう。それにも
かかわらず、本発明のインサートは、凸状逃げ面のイン
サートを効果的に用いることができるすべての切削半径
のところにおいて従来型の相当品よりも性能が優れてい
るであろう。
ドミルに使用しても良いが、切削の幾何学的形状は、実
際、従来型インサートの場合と同様に、負の度合がます
ます大きくなり、そして図７に示すようにラジアルレー
キ角を一層大きな正にするためにすくい面を凹状に溝切
りすることが望ましいことがわかるであろう。それにも
かかわらず、本発明のインサートは、凸状逃げ面のイン
サートを効果的に用いることができるすべての切削半径
のところにおいて従来型の相当品よりも性能が優れてい
るであろう。
所与の切削作業の場合、一方における凸状曲率の度合
い及び所望のラジアルレーキの選定は、理想的には、従
来型エンドミルのサイズのより小さな端のところ、特に
正のラジアルレーキ角の維持が要件であるようなところ
では、エンドミルの直径（2r）ごとに異なる凸状曲率半
径Ｒを必要とするかもしれない。しかしながら、実際問
題としては、カッタのスイング半径とほぼ等しいか、或
いはこれよりも幾分大きな半径の凸状曲率の逃げ面に、
カッタのスイング半径が小さなところでは大きな曲率を
与えて、フランククリアランスを維持し、すくい面のす
かし角のない、一層大きな正のラジアルレーキを容易に
得るようにすることにより、望ましくは妥協点が見いだ
される。
い及び所望のラジアルレーキの選定は、理想的には、従
来型エンドミルのサイズのより小さな端のところ、特に
正のラジアルレーキ角の維持が要件であるようなところ
では、エンドミルの直径（2r）ごとに異なる凸状曲率半
径Ｒを必要とするかもしれない。しかしながら、実際問
題としては、カッタのスイング半径とほぼ等しいか、或
いはこれよりも幾分大きな半径の凸状曲率の逃げ面に、
カッタのスイング半径が小さなところでは大きな曲率を
与えて、フランククリアランスを維持し、すくい面のす
かし角のない、一層大きな正のラジアルレーキを容易に
得るようにすることにより、望ましくは妥協点が見いだ
される。
先に述べたように、エンドミル本体12′におけるノー
ズ又は底カッティングインサート20の位置を決定するに
は、まず最初にすくい面の下方外側のコーナを（又は、
もしコーナが37のところで丸くなっていれば、ぬぐい刃
36と横切れ刃26の想像上の接合部）をエンドミルの所望
の切削経路24上に配置し、すくい面30を所望の正のアキ
シャルレーキ角度に合わせて後方に傾斜させ、次に切れ
刃26の上端を半径方向外方へ傾斜させてこれを切れ刃の
下端と同一のスイング半径ｒのところに位置決めする。
ズ又は底カッティングインサート20の位置を決定するに
は、まず最初にすくい面の下方外側のコーナを（又は、
もしコーナが37のところで丸くなっていれば、ぬぐい刃
36と横切れ刃26の想像上の接合部）をエンドミルの所望
の切削経路24上に配置し、すくい面30を所望の正のアキ
シャルレーキ角度に合わせて後方に傾斜させ、次に切れ
刃26の上端を半径方向外方へ傾斜させてこれを切れ刃の
下端と同一のスイング半径ｒのところに位置決めする。
次に、インサートの位置を、インサートの凸状逃げ面
22と、辿るべきべき切削経路24との間の所望のフランク
クリアランス又は逃げ角を考慮して調節する。本発明の
目的上、その逃げ角は、加工物の切削面上の遊び側フラ
ンクの「ヒーリング」を防止するためにできるだけ小さ
い角度にすべきであるが、この場合、インサートの摩耗
につれて切れ刃の後ろの逃げ面上に不可避的に生じる摩
耗ランドの過度の成長により切削動力要件を過度にきつ
くすべきではない。
22と、辿るべきべき切削経路24との間の所望のフランク
クリアランス又は逃げ角を考慮して調節する。本発明の
目的上、その逃げ角は、加工物の切削面上の遊び側フラ
ンクの「ヒーリング」を防止するためにできるだけ小さ
い角度にすべきであるが、この場合、インサートの摩耗
につれて切れ刃の後ろの逃げ面上に不可避的に生じる摩
耗ランドの過度の成長により切削動力要件を過度にきつ
くすべきではない。
この手順は、試験出発位置に関して図４にデカルト座
標の変位（Cartesiandisplacements）で示されて、対称
形のすくい面30を延ばして収束する状態と同様にインサ
ートの端面32の二等分曲率半径がＸ軸と一致している。
切れ刃26の両端部を、その上方の端部を外方に傾斜させ
ることにより所望のスイング半径のところに配置した状
態で、インサートを次に、二等分線半径をＸ軸と平行に
維持した状態で切削経路24に沿って上方及び内方へ並進
させ、ついには所望のフランククリアランス度が達成さ
れるようにする。
標の変位（Cartesiandisplacements）で示されて、対称
形のすくい面30を延ばして収束する状態と同様にインサ
ートの端面32の二等分曲率半径がＸ軸と一致している。
切れ刃26の両端部を、その上方の端部を外方に傾斜させ
ることにより所望のスイング半径のところに配置した状
態で、インサートを次に、二等分線半径をＸ軸と平行に
維持した状態で切削経路24に沿って上方及び内方へ並進
させ、ついには所望のフランククリアランス度が達成さ
れるようにする。
もう一つの考慮すべき要因は、強靭な延性金属、例え
ば上述のマンガンクロム鋼又はチタンを切削するうえで
好ましくは正であり或いはこれにできるだけ近いすくい
面のラジアルレーキである。かかる目的のためのエンド
ミルの実用範囲の下限に関して、上述のようにすくい面
を長さ方向に溝切りし（図７）、その「刃付け度（shar
pness）」を増し、即ちすくい面を一層大きな正にする
ことが必要である。
ば上述のマンガンクロム鋼又はチタンを切削するうえで
好ましくは正であり或いはこれにできるだけ近いすくい
面のラジアルレーキである。かかる目的のためのエンド
ミルの実用範囲の下限に関して、上述のようにすくい面
を長さ方向に溝切りし（図７）、その「刃付け度（shar
pness）」を増し、即ちすくい面を一層大きな正にする
ことが必要である。
デカルト変位法は工具設計者の実用的な試行錯誤手順
であるが、その結果を図６で再吟味するが、その目的
は、所与のインサート、即ち上述したような標準サイズ
の小径エンドミルの切削経路の半径よりも幾分大きな曲
率半径を有すると共にインサート締結具の中央孔に関
し、必要性の観点から強度要件と合致する最少限の弧状
長さ（図３（ａ）の幅Ｗ）を有するよう選択されたイン
サートについて有効使用できるエンドミルサイズの最適
範囲を決定することにある。図６に示すインサートはこ
のようなものである。
であるが、その結果を図６で再吟味するが、その目的
は、所与のインサート、即ち上述したような標準サイズ
の小径エンドミルの切削経路の半径よりも幾分大きな曲
率半径を有すると共にインサート締結具の中央孔に関
し、必要性の観点から強度要件と合致する最少限の弧状
長さ（図３（ａ）の幅Ｗ）を有するよう選択されたイン
サートについて有効使用できるエンドミルサイズの最適
範囲を決定することにある。図６に示すインサートはこ
のようなものである。
このインサートを、両方の場合において、限られた数
の大小のスイング半径について有効に使用でき、これは
フランククリアランスを考慮することによって制限され
る。換言すると、スイング半径の増大につれ、適正なフ
ランククリアランス角が得られるよう切削経路の比較的
小さな曲率がインサートの後方の刃の過度の凹みを必要
とする点に達し、その結果、凸状逃げ面の強度上の利点
が損なわれることになる。逆に、スイング半径が減少す
ると、切削経路の比較的大きな曲率は、加工品に対する
擦れを防止するようインサートの後方の刃の過度の凹み
を必要とすると共に切れ刃のところにおける所望程度以
上のフランククリアランス角及び絶対値が一段と負のラ
ジアルレーキを必要とする。
の大小のスイング半径について有効に使用でき、これは
フランククリアランスを考慮することによって制限され
る。換言すると、スイング半径の増大につれ、適正なフ
ランククリアランス角が得られるよう切削経路の比較的
小さな曲率がインサートの後方の刃の過度の凹みを必要
とする点に達し、その結果、凸状逃げ面の強度上の利点
が損なわれることになる。逆に、スイング半径が減少す
ると、切削経路の比較的大きな曲率は、加工品に対する
擦れを防止するようインサートの後方の刃の過度の凹み
を必要とすると共に切れ刃のところにおける所望程度以
上のフランククリアランス角及び絶対値が一段と負のラ
ジアルレーキを必要とする。
図６は、図４及び図６と一致して、各段において直径
方向反対側又は互いに対して垂直な直径線上に位置決め
された４つのインサートを備えた２段エンドミルとして
示されるエンドミル12′用に設計された本発明による所
与のインサート20についての切削半径の最適範囲を示し
ている。基準直径線50は、ノーズインサートの下方のコ
ーナを通って示され、これと垂直の直径52は、第２又は
上段のインサートの対応のコーナを通って示されてお
り、線図を不必要に複雑にするのを避けるために各段に
つき一つしかインサートを示していない。
方向反対側又は互いに対して垂直な直径線上に位置決め
された４つのインサートを備えた２段エンドミルとして
示されるエンドミル12′用に設計された本発明による所
与のインサート20についての切削半径の最適範囲を示し
ている。基準直径線50は、ノーズインサートの下方のコ
ーナを通って示され、これと垂直の直径52は、第２又は
上段のインサートの対応のコーナを通って示されてお
り、線図を不必要に複雑にするのを避けるために各段に
つき一つしかインサートを示していない。
切れ刃の両端を切削経路24上に位置させると共に適当
な逃げ角を切れ刃にもたせてノーズインサートを位置決
めした状態で、インサートにより範囲が決定される逃げ
面の曲率軸の一部が符号54で指示され、これは図６で分
かるように切れ刃26と平行であってこれと同一長さのも
のである。
な逃げ角を切れ刃にもたせてノーズインサートを位置決
めした状態で、インサートにより範囲が決定される逃げ
面の曲率軸の一部が符号54で指示され、これは図６で分
かるように切れ刃26と平行であってこれと同一長さのも
のである。
切削経路24に加えて、３つの追加の切削経路24′,2
4″,24が示されており、これらは設計上の切削経路24
のスイング半径のそれぞれ87.5％、114％、130％のスイ
ング半径のところに配置されており、最も大きな切削経
路24の半径はインサートの逃げ面22の曲率半径であ
る。
4″,24が示されており、これらは設計上の切削経路24
のスイング半径のそれぞれ87.5％、114％、130％のスイ
ング半径のところに配置されており、最も大きな切削経
路24の半径はインサートの逃げ面22の曲率半径であ
る。
切れ刃の両端をそれぞれの切削経路上に位置させると
共に切れ刃の下端を基準直径線50上に位置させた状態で
ノーズインサートを交互に並んだ切削経路の各々の上に
次々に位置決めすると、インサートの逃げ面22の範囲決
定された曲率軸の投影が次々に、図６の次々に並んだ位
置54′,54″,54をとる。
共に切れ刃の下端を基準直径線50上に位置させた状態で
ノーズインサートを交互に並んだ切削経路の各々の上に
次々に位置決めすると、インサートの逃げ面22の範囲決
定された曲率軸の投影が次々に、図６の次々に並んだ位
置54′,54″,54をとる。
図６の線図から、インサートの逃げ面の曲率軸の範囲
決定部分54の投影がインサートの後方の刃と反対側の基
準直径線50の側に位置していることが注目されよう。さ
らに、投影54′,54及び54″の各々は、基準直径線50,52
によって定まる左上の四分円内に位置する。
決定部分54の投影がインサートの後方の刃と反対側の基
準直径線50の側に位置していることが注目されよう。さ
らに、投影54′,54及び54″の各々は、基準直径線50,52
によって定まる左上の四分円内に位置する。
スイング半径については、理想的なインサートの曲率
半径をスイング経路よりも幾分大きく、即ち、スイング
半径の約130％に選択することが好ましいことが分かっ
ているので、図６の線図から、所与のインサートが本発
明の利点を最大限に発揮すると期待できるカッタサイズ
の最適で且つ好ましい範囲は、所与のインサートに適当
なカッタサイズの上限として、その曲率軸の範囲決定部
分がインサートの後方に向いたすくい面の基準直径線の
四分円と直交方向反対側に位置する基準直径線の四分円
内に位置し、下限については、かかる範囲決定曲率軸部
分が更に、垂直基準直径線52からスイング半径のせいぜ
い半分の距離、遠くのところに位置するようなものであ
ることが推測される。
半径をスイング経路よりも幾分大きく、即ち、スイング
半径の約130％に選択することが好ましいことが分かっ
ているので、図６の線図から、所与のインサートが本発
明の利点を最大限に発揮すると期待できるカッタサイズ
の最適で且つ好ましい範囲は、所与のインサートに適当
なカッタサイズの上限として、その曲率軸の範囲決定部
分がインサートの後方に向いたすくい面の基準直径線の
四分円と直交方向反対側に位置する基準直径線の四分円
内に位置し、下限については、かかる範囲決定曲率軸部
分が更に、垂直基準直径線52からスイング半径のせいぜ
い半分の距離、遠くのところに位置するようなものであ
ることが推測される。
上段のインサートの位置決めは（もしこのインサート
が使用された場合）、「ノーズ」又は底カッティングイ
ンサートについて説明した位置決めと同一に行われる。
が使用された場合）、「ノーズ」又は底カッティングイ
ンサートについて説明した位置決めと同一に行われる。
本発明によるインサートは、一般的な同種類の平らな
逃げ面付きインサートと比較してこれらが示す比較的小
規模の形態上の相違にもかかわらず、本明細書において
上記試験結果によって分かるように小径エンドミルにお
いて使用上の予期せぬ優れた強度及び耐久性を示した。
逃げ面付きインサートと比較してこれらが示す比較的小
規模の形態上の相違にもかかわらず、本明細書において
上記試験結果によって分かるように小径エンドミルにお
いて使用上の予期せぬ優れた強度及び耐久性を示した。
本発明の特徴は、特許に値すると考えられ、請求の範
囲に記載されている。
囲に記載されている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−274915（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−87818（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−123614（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23C 5/10 B23C 5/20
Claims (10)
- 【請求項１】切削用材料のブロックを含み、エンドミル
に用いられるインデクサブル式オンエッジ型カッティン
グインサートであって、平行四辺形の形態の平らな主座
り面と、座り面からこれと反対側の主逃げ面まで立ち上
がった二対の互いに反対側の副エッジ面とを有し、一方
の対の前記副エッジ面は、座り面から主逃げ面まで対称
に末広がりになり、切れ刃を形成するように90゜を超え
ない角度で主逃げ面と交わり、末広がりの前記副エッジ
面は、インサートの一つおきのすくい面を構成し、 主逃げ面は、座り面に垂直で且つ座り面とすくい面との
交差部に平行な中央平面に沿った、座り面に垂直方向の
インサート厚さが、前記交差部のところの厚さよりも大
きくなるよう凸状であり、前記インサートの前記中央平
面に沿った厚さ及び前記交差部に沿った厚さは、それぞ
れ一定であり、 両方のすくい面に垂直であって、これらと交わるインサ
ートの横断面は、中央平面の周りに対称をなし、 更に、インサートの主座り面と主逃げ面との間でこれら
中央を座り面に垂直にインサートを貫通し、主逃げ面か
ら皿座ぐりされた孔を有することを特徴とするインサー
ト。 - 【請求項２】すくい面は平らであることを特徴とする請
求項１記載のインサート。 - 【請求項３】すくい面は前記横断面において凹状である
ことを特徴とする請求項１記載のインサート。 - 【請求項４】すべての前記横断面は均一である、ことを
特徴とする請求項１記載のインサート。 - 【請求項５】逃げ面は、全ての直線要素がすくい面と座
り面との交差部に平行な直円柱の一部であることを特徴
とする請求項１記載のインサート。 - 【請求項６】すくい面は平らであることを特徴とする請
求項５記載のインサート。 - 【請求項７】すくい面は前記横断面において凹状である
ことを特徴とする請求項５記載のインサート。 - 【請求項８】前記平行四辺形は斜めになっており、他方
の対の前記副エッジ面は各々、平行四辺形のインサート
の鋭角のコーナに座り面とすくい面との交差部をめぐい
刃として構成するよう座り面に対して90゜よりも大きく
ない内角をなして設けられ、ぬぐい刃に隣接した各すく
い面のコーナは、逃げ面とこれと関連した、前記他方の
一対の副エッジ面のうち一方との交差部の円形面取りに
より丸くされていることを特徴とする請求項５記載のイ
ンサート。 - 【請求項９】底削りに適したインサートであって、前記
円形面取りは、関連したインサートの鋭角コーナにおけ
る前記一方の副エッジ面とのそれぞれの逃げ面の交差部
のところで前記一方の副エッジ面と逃げ面との両方に正
接していることを特徴とする請求項８記載のインサー
ト。 - 【請求項１０】工具スピンドルにより、それ自体を通る
軸線の周りに回転するようになった工具本体を有するエ
ンドミルであって、少なくとも一つの切削用インサート
を、工具本体に設けられたインサート用ポケット内に、
それによって所定の切削半径で回転させるために固定さ
れた状態で工具本体に装着され、 インサートは、請求項８で特定される形状、及び、前記
スイング半径の130％まででスイング半径よりもいくら
か大きな前記インサートの曲率半径を有し、 インサートは、前記逃げ面との交差部によって形成され
た直線切れ刃の両端を、前記切削半径に配置して、すく
い面のうち一方を回転方向に向くように位置決めし、 前記インサートは、前記切削エッジの背後にフランクク
リアランスを設けるように、前記工具本体の半径方向内
方にへこんだ、後方に向いたすくい面を有することを特
徴とするエンドミル。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/466,216 US5692860A (en) | 1995-06-06 | 1995-06-06 | On-edge end milling cutter and insert |
| US08/466,216 | 1995-06-06 | ||
| US466,216 | 1995-06-06 | ||
| PCT/US1996/008874 WO1996039270A1 (en) | 1995-06-06 | 1996-06-05 | On-edge end milling cutter and insert |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10502880A JPH10502880A (ja) | 1998-03-17 |
| JP3117463B2 true JP3117463B2 (ja) | 2000-12-11 |
Family
ID=23850947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09501342A Expired - Fee Related JP3117463B2 (ja) | 1995-06-06 | 1996-06-05 | オンエッジ型エンドミル削り用カッタ及びインサート |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5692860A (ja) |
| EP (1) | EP0790879A4 (ja) |
| JP (1) | JP3117463B2 (ja) |
| BR (1) | BR9606407A (ja) |
| CA (1) | CA2195228C (ja) |
| WO (1) | WO1996039270A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7052214B2 (en) * | 2002-07-02 | 2006-05-30 | Janness Daniel L | Cutting insert and tool holder |
| US7144205B2 (en) * | 2003-05-09 | 2006-12-05 | Kennametal Inc. | Insert retention screw and tool body and insert therewith |
| US7771142B2 (en) * | 2003-05-09 | 2010-08-10 | Kennametal Inc. | Cutting insert with elliptical cutting edge |
| US7189030B2 (en) * | 2003-05-09 | 2007-03-13 | Kennametal Inc. | Cutting tool |
| IL178813A (en) * | 2006-10-23 | 2010-06-30 | Iscar Ltd | Placing a tangential cut that is harnessed with a bulge at the base |
| SE533269C2 (sv) * | 2008-12-17 | 2010-08-03 | Sandvik Intellectual Property | Dubbelsidigt, indexerbart planfrässkär |
| WO2010073681A1 (ja) * | 2008-12-25 | 2010-07-01 | 株式会社タンガロイ | 切削用インサートおよびこれを用いた刃先交換式歯切工具 |
| JP5589244B2 (ja) * | 2010-10-06 | 2014-09-17 | 大昭和精機株式会社 | インサート |
| IL211444A0 (en) * | 2011-02-27 | 2011-06-30 | Kennametal Inc | High feed cutting insert |
| JP6544859B2 (ja) * | 2013-08-30 | 2019-07-17 | 兼房株式会社 | カッターの替刃 |
| US9505066B2 (en) | 2014-08-01 | 2016-11-29 | Kennametal Inc. | Rotary cutting tool with regrindable cutting inserts |
| JP6508620B1 (ja) * | 2017-10-25 | 2019-05-08 | 株式会社タンガロイ | 切削インサート及び刃先交換式転削工具 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS5918166B2 (ja) * | 1978-02-20 | 1984-04-25 | 三菱マテリアル株式会社 | ボ−ルエンドミル |
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| US4411564A (en) * | 1981-10-19 | 1983-10-25 | The Ingersoll Milling Machine Company | Indexable cutting insert having radiused cutting edges |
| CA1188141A (en) * | 1983-02-14 | 1985-06-04 | Douglas Newton | Machine tool cutter |
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