JP3317490B2 - 高送りスローアウェイ式回転工具 - Google Patents

高送りスローアウェイ式回転工具

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    • Y10T408/89—Tool or Tool with support
    • Y10T408/905—Having stepped cutting edges

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は、スローアウェイ（刃
先交換）式回転工具に関し、特に高送りに適する工具に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、三角形、四角形、菱形などの形状
をしたスローアウェイチップを用いたスローアウェイ式
回転工具が主流である。これらの工具は、主切刃が直線
状切刃となっており、一般的切削条件としての１刃当り
の送り量は、切込み深さと幅によって異なるが、鋳物切
削では０．１〜０．５ｍｍ／刃、鋼切削では０．１〜
０．３ｍｍ／刃程度で使用されている。しかし、最近で
は丸形チップを用いたスローアウェイ式回転工具を使用
する事で、直線切刃の約２倍以上の送りで加工ができ、
加工能率は向上された事例がではじめている。このスロ
ーアウェイ式回転工具は、丸形のポジタイプチップを用
いており、チップサイズφ８〜φ２０まで種々使用さ
れ、クランプ機構は、チップをクサビとサポータの部品
で固定するタイプと、チップ中心にピン穴がありこのピ
ン穴に締め付けねじを挿入し、固定する方法と大きく分
け２種類ある。更に、丸形チップの形状的な特長から多
少切削抵抗が大きいが切刃長さが直線切刃に比べ長く、
刃先強度が高い為、高送りが可能であり、高硬度材切削
が可能、工具寿命が長い、などの多くの利点を持ってい
る。このような丸形チップを採用した例として特開平９
−２２５７２４号公報、特開平１０−１１８９０１号公
報に記載の工具がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、最近の高能率
加工（等高線加工）において、コーナ部や溝切削でビビ
リを発生し、チップ欠損トラブルに至るケースが発生し
はじめている。本願では、コーナ部や溝切削におけるビ
ビリ振動をおさえ、安定した高能率加工（等高線加工）
を実現することを目的とした。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本願発明は、先ず、第１
の発明として、複数のスローアウェイチップを有する高
送りスローアウェイ式回転工具であって、該スローアウ
ェイチップは略四角形でピン穴を有し、該スローアウェ
イチップを形成する４辺のうち、対称の位置にある２辺
は直線状もしくは円弧状であり、他の対称の位置にある
２辺は、円弧部と該円弧部に連なる直線部からなり、該
高送りスローアウェイ式回転工具は、前記辺を外周切
刃、前記他の辺の該円弧部を主切刃、該直線部を内周切
刃とし、該主切刃の切込み角を３度以上３５度以下とし
たことを特徴とする高送りスローアウェイ式回転工具で
あり、第２の発明として、複数のスローアウェイチップ
を有する高送りスローアウェイ式回転工具であって、該
スローアウェイチップは略三角形でピン穴を有し、該ス
ローアウェイチップを形成する各辺は、円弧部と該円弧
部に連なる直線部からなり、該高送りスローアウェイ式
回転工具は、該円弧部を主切刃、該直線部を内周切刃と
し、該主切刃の切込み角が３度以上３５度以下としたこ
とを特徴とする高送りスローアウェイ式回転工具であり
ます。
【０００５】
【作用】本願発明のスローアウェイ工具は、底刃が主切
刃となっており、主切刃切込み角が３度以上、３５度以
下でラジアスのＲ状をしている。この工具は先端付近の
Ｒ部のみの切削となるので、丸形チップに比べ切刃長が
短く、金型の抜き勾配の小さい形状や切削代の多いコー
ナ部や溝切削などで、実質の接触切刃長さが短いためビ
ビリ振動を発生しないので、安定してトラブルなく使用
が可能となる。主切刃切込み角は小さいほど滑らかな被
削面が得られるが、３度未満では軸方向の切込みが小さ
くなり能率が悪く実用的でない。３５度以上では主切刃
が短くなるためチップ寿命が短くなり、高送りに不向き
となる。より好ましくは１０度〜３０度である。
【０００６】主切刃長さは３ｍｍ以上、７ｍｍ以下が好
ましく、その理由は、例えば炭素鋼Ｓ５０Ｃ相当の被削
材をｆｚ＝１〜１．２ｍｍ／刃で切削した場合、３ｍｍ
以下ではチップが欠損しやすく、寿命が短い。また７ｍ
ｍよりも長い場合は切削抵抗が過大となる。このため、
Ｒを大きくし、３〜７ｍｍとすることが好ましい。一般
的にはチップの内接円径の２０〜６０％の主切刃長さが
推奨される。なお、主切刃は、直線でも両端部にＲ形状
を設ければ、略同様な性能を示すので、主切刃が直線状
をなし、かつ、該主切刃の両端部に適量なＲ形状を設け
た構成を採用すれば、若干寿命は劣るものの低コストの
チップを作成できる。なお、この工具に使用するスロー
アウェイチップにおいて、主切刃の円弧中心から主切刃
と内周切刃との接点に至る線分が内周切刃と９０度未満
の角度（図２、図４のα）をなすことが好ましい。９０
度以上とするとチップをホルダーに装着したときに主切
刃切込み角を３度〜３５度とし、かつ内周刃を正常な角
度で設けることが困難となるためである。
【０００７】
【実施例】本発明例を図１〜３に示す。図１の工具本体
１の先端部２に、図２に示す本発明例に用いるチップ３
を止めねじ４で固定する。なお、固定方法はクサビによ
るクランプとしても同様な性能が得られる。図３は図２
の側面図を示す。なお、図４は、本発明の他の実施例
で、用いるチップが略三角形をしている。このようにす
ることで３コーナ使用タイプのスローアウェイチップと
することもできる。図５は従来の丸形チップを用いたラ
ジアスカッタを示す。図６は丸形チップと本発明例の違
いを表す説明図を示す。以下、本発明例を切削試験に沿
って説明する。
【０００８】（切削試験１） 本発明例、図１と従来例、図５を用いて単一刃にて送り
限界を試験した。ここに工具径φ８０ｍｍを用いゲージ
ラインからの工具突き出し量Ｌを１６５ｍｍとしてアー
バに取り付けた。被削材はＳ５０Ｃ、切削速度Ｖ＝１８
０ｍ／ｍｉｎ（回転数７２０ｍｉｎ−１）、切込み深さ
Ａｄ＝１．５ｍｍ、切込み幅Ｒｄ＝６０ｍｍ、の乾式切
削とし、一刃当たりの送り量ｆｚ＝０．６、１．２、
１．８、２．０ｍｍで比較した。
【０００９】結果は、本発明例、従来例とも、Ｒ１０ｍ
ｍの主切刃７を持っている為、全ての１刃当たり送り量
で正常な切削ができた。そのときの消費電力率はｆｚ＝
０．６ｍｍで３．３ｋｗ、ｆｚ＝１．２ｍｍで５．１ｋ
ｗ、ｆｚ＝１．８ｍｍで７．０ｋｗであり、両者間でほ
とんど差がなかった。
【００１０】（切削試験２） 図７に示すようにに等高線の彫り込み加工を想定した比
較テストを行なった。工具径φ８０ｍｍを用い、ビビリ
振動の発生しやすい様にゲージラインからの工具突き出
し量Ｌを２７０ｍｍと長く設定しアーバに取り付けた。
また、加工形状も溝切削時にチップ欠損が生じやすい条
件とするため、肩削り→溝削り→肩削りになる様に設定
した。被削材は切削試験１と同様Ｓ５０Ｃとし、切削速
度Ｖ＝２００ｍ／ｍｉｎ（回転数Ｎ＝８００ｍｉ
ｎ−１、切込み深さＡｄ＝１．５ｍｍ、切込み幅Ｒｄ＝
４０（肩削り）〜８０（溝削り）ｍｍ、乾式切削とし
た。一刃当たりの送り量ｆｚは、切削の状態を観察しつ
つ上昇させた。即ち、ｆｚ＝０．２５ｍｍから始め、
０．５、０．７５、１．０ｍｍに順次上昇し、切削の状
態を振動を目安として評価した。なお、これらの値をテ
ーブル送り量Ｆに直すと、Ｆ＝１０００、２０００、３
０００、４０００ｍｍ／ｍｉｎとなる。
【００１１】図８は切削試験２の結果を示す。但し、図
中のマーク◎は良好、△は可、×は切削不可を表す。図
８より、従来例は等高線加工の１段目は問題なく加工可
能だが、２段目以降（Ａｄ＝１．５×２回目＝３ｍｍ以
降）はビビリ振動が大きくて、ｆｚ＝０．７５ｍｍでは
加工が出来なかった。３段目も２段目と同様であった。
これに対して、本発明例は、１段目から良好にｆｚ＝
０．２５〜１．０ｍｍの全領域で加工でき、２段目、３
段目、４段目と進めても、ビビリ振動の発生はなく良好
に彫り下げ加工が可能であった。
【００１２】この好結果の理由を図６の模式図で説明す
る。従来例の丸チップ５では、Ａｄ＝１．５ｍｍずつ彫
り下げていくにつれ、切刃の被削材に接触している長さ
が長くなる。これに対し、本発明例は主切刃７の長さを
切込み深さＡｄ１回分に近い値に設定してある為、２回
目以降も略同じ主切刃長さで切削をする。従来例は、等
高線加工で彫り込み深さがＡｄ×ｎ回の様に深くなるに
つれ、主切刃の接触長さが長くなるのに対し、本発明例
は１回目のビビリ振動が発生しない主切刃長さに着目
し、設定してある為に何回彫り下げていっても、ビビリ
振動を生じず安定した加工が行なえるのである。
【００１３】
【発明の効果】従来例は、面削りには高能率な加工が可
能であるが、等高線加工の様な彫り込みにはビビリ振動
が発生しやすく使用に制約があった。これに対して、本
発明例は、切削時の実質切刃長さを略一定にする構造と
した事により、面削りも彫り込みもスムースに行なえる
ため、高能率加工が可能であり、等高線加工において能
率改善の担い手となる。具体的に数値で表わすと、機械
馬力が許せば大きなカッタでなくても、φ８０の５枚刃
でＶ＝１８０ｍ／ｍｉｎ（Ｎ＝７２０ｍｉｎ−１）、Ａ
ｄ×Ｒｄ＝１．５×溝切削、ｆｚ＝１ｍｍ／刃の条件で
Ｓ５０Ｃを切削した場合、Ｆ＝３６００ｍｍ／ｍｉｎで
切屑排出量は最大４３２ｃｃ／ｍｉｎとなり、ｆ＝２ｍ
ｍ／刃の条件ではＦ＝７２００ｍｍ／ｍｉｎ、切屑排出
量の最大は８６４ｃｃ／ｍｉｎとなる工具を提供するも
のである。従来、２００ｃｃ／ｍｉｎの切屑排出量を超
えると重切削（高能率加工）と言うことから考えると本
発明品の切屑排出量は、２倍を超える値が可能であり、
明らかに優位である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明例の一部断面図を示す。
【図２】図２は、図１に用いるスローアウェイチップの
正面図を示す。
【図３】図３は、図２の側面図を示す。
【図４】図４は、本発明の他の実施例に用いるスローア
ウェイチップの正面図を示す。
【図５】図５は、従来の丸形チップを用いた例の正面図
を示す。
【図６】図６は、本発明例と従来例のスローアウェイチ
ップの違いを表す説明図を示す。
【図７】図７は、実施例に用いた等高線加工の略図を示
す。
【図８】図８は、本発明例と従来例の切削結果を表す説
明図を示す。
【符号の説明】
１ 工具本体 ２ 先端部 ３ 本発明例に用いるチップ ４ 止めねじ ５ 従来例の丸チップ ６ 本発明の他実施例に用いるチップ ７ 主切刃 ８ 内周切刃 ９ 外周切刃 Ｒ 主切刃の円弧半径 α 主切刃の円弧中心から主切刃と内周切刃との接点に
至る線分と内周切刃がなす角度 κ 主切刃の切り込み角 θ バックテーパ角 Ｄ 外径 Ａｄ 軸方向の切込み深さ

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のスローアウェイチップを有する高
    送りスローアウェイ式回転工具であって、該スローアウ
    ェイチップは略四角形でピン穴を有し、該スローアウェ
    イチップを形成する４辺のうち、対称の位置にある２辺
    は直線状もしくは円弧状であり、他の対称の位置にある
    ２辺は、円弧部と該円弧部に連なる直線部からなり、該
    高送りスローアウェイ式回転工具は、前記辺を外周切
    刃、前記他の辺の該円弧部を主切刃、該直線部を内周切
    刃とし、該主切刃の切込み角を３度以上３５度以下とし
    たことを特徴とする高送りスローアウェイ式回転工具。
  2. 【請求項２】 複数のスローアウェイチップを有する高
    送りスローアウェイ式回転工具であって、該スローアウ
    ェイチップは略三角形でピン穴を有し、該スローアウェ
    イチップを形成する各辺は、円弧部と該円弧部に連なる
    直線部からなり、該高送りスローアウェイ式回転工具
    は、該円弧部を主切刃、該直線部を内周切刃とし、該主
    切刃の切込み角が３度以上３５度以下としたことを特徴
    とする高送りスローアウェイ式回転工具。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の高送りスローアウ
    ェイ式回転工具において、該主切刃長さを３ｍｍ以上７
    ｍｍ以下としたことを特徴とする高送りスローアウェイ
    式回転工具。
  4. 【請求項４】 請求項１又は２記載の高送りスローアウ
    ェイ式回転工具において、該主切刃が円弧状をなし、且
    つ、該円弧部の円弧中心と該主切刃と該内周切刃との交
    点とを結ぶ線分と該内周切刃とのなす角度を９０度未満
    としたことを特徴とする高送りスローアウェイ式回転工
    具。
  5. 【請求項５】 請求項１又は２記載の高送りスローアウ
    ェイ式回転工具において、該主切刃の円弧部の一部を直
    線状となし、且つ、該主切刃と該内周切刃・外周切刃と
    の繋ぎをＲ状とした事を特徴とする高送りスローアウェ
    イ式回転工具。
  6. 【請求項６】 請求項１記載の高送りスローアウェイ式
    回転工具において、該外周切刃に、工具中心軸に対しバ
    ックテーパを設けた事を特徴とする高送りスローアウェ
    イ式回転工具。
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