JP3812913B2 - 高速切削用のカッタおよびチップ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、軽合金などを非常に高い切削速度にてフライス加工するのに好適するカッタおよびチップに関し、特に切れ刃位置の調整機能を高めながらチップおよび構成部品の飛散を防止するものである。
【０００２】
【従来の技術】
非常に高い切削速度にてフライス加工を行うときに注意すべきことの一つに、チップおよびカッタ構成部品の飛散の問題がある。これは遠心力に起因するものの外ならず、この遠心力による締付け力の緩みを想定した対策を事前にとることは重要である。対策の一例として、実開平４−７６３１３号公報には、本発明に最も近いと思われる内容の技術が開示されている。すなわち、切れ刃チップの前面に、カッタ径方向の内側でチップ厚みが大となる方向に傾斜した楔面を設け、楔部品のカッタ径方向内方への引込みにより、前記楔面を加圧するように構成したものである。
【０００３】
このようなチップの再研削は、チップ自身には平行面が形成されていないために直接チップを把持できず、同じ楔角をもつ治具と組み合せて治具面との間で基準となる平行面を作り出したのち、再研削することになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、軽合金などからなる加工物を非常に高い切削速度にてフライス加工する主な目的は、加工能率の向上のほか、高速切削による仕上げ面あらさの向上を狙うものである。そのためには、仕上げ面あらさに直接的に関係するカッタの正面側の切れ刃位置ができる限り精度よく揃っている必要がある。しかも、このことは各切れ刃にかかる切削負荷が均等化されるので、切れ刃寿命の延長といった二次的な効果をもたらす。
【０００５】
上記に例示した従来技術にも、カッタの正面側の切れ刃位置精度の調整部品として調整ねじが螺合され、その頭部でもってチップの後端を支持するようにしている。この調整ねじは、カッタの軸心にほぼ平行に螺合させたもので、遠心力の作用方向と異なるために、飛出すことはあり得ない。しかしながら、調整ねじを利用する調整は、ねじのリードがそのまま調整量となるために、微調整を行うのには性能的に不十分であるうえ、ねじ固有の性質であるバックラッシが調整をより難しくする。
【０００６】
チップ後端を楔角を付した調整駒で支持することは、調整駒の操作のためのねじのリードによる移動量を楔によってさらに小さく変換することになるので、楔角の大きさにもよるが調整量を数分の一までに小さくすることができ、微調整が得られやすくなる。しかしながら、調整駒の採用は、新たに調整駒の飛出し問題を生じさせることになる。さらに付け加えるならば、調整駒と同様のことがチップの楔部品に対してもいえるのであって、上記に例示した従来技術でも楔部品の飛散防止策はとられていない。請求項１および請求項２に記載の発明は、ともに、前記の如き課題を解決しようとするものである。
【０００７】
非常に高い切削速度に耐えうる工具材料として、焼結ダイヤモンドをはじめとする超高圧焼結体があげられる。このような工具材料は、一般に、剛性の高い超硬合金製の基台に接合されて一体もののチップとされる。超硬合金は鉄鋼材料のほぼ倍の比重があるので、これに比例する大きさの遠心力を受ける。その分、飛散の可能性も高くなるので、一層の防止策が取られねばならない。
【０００８】
超高圧焼結体チップは、価格が高価であるために、切れ刃寿命の度に再研削されて最利用されることが多い。請求項３は、最研削時における作業性の改善に関するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の如き課題に鑑みなされたもので、請求項１は、環状体をなすカッタ本体の外周部分に設けられた取付け溝内は、楔部品の押圧作用によって着脱自在にチップが組込まれるように構成されるとともに、前記チップは、その前面と背面とで底面方向に幅広となる楔形を形成するようにされてなる高速切削用のカッタにおいて、前記チップの後端面には、チップの上面部より正の傾斜面が形成されて、当該傾斜面に対面する負の傾斜面の形成された調整駒により、チップの後端が支持されるとともに、カッタ本体の外周には、カッタ本体の略中心方向に向かうねじ穴が穿設されてボルトが螺合し、このボルトの頭部の一部が調整駒の上方にオーバーハングするように配設されて、調整駒の飛散を防止するように構成されることを特徴としたものである。
【００１０】
請求項２は、カッタ本体に螺合するボルトの頭部の一部が、調整駒と楔部品の両者の上方にオーバーハングするように配設されて、調整駒および楔部品の飛散を防止するように構成されることを特徴としたものである。
【００１１】
請求項３は、前記チップの前面および／または背面の中央部には凹部が形成されるとともに、当該凹部の底面の対向面との間で平行な平坦面を形成するように配設されることを特徴としたものであり、請求項４は、前記チップは、基台が超硬合金からなり、切れ刃部が超高圧焼結体からなることを特徴としたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
遠心力によるチップの飛散防止策は、チップ自身の形状によってなされている。すなわち、チップの前面と背面とで底面方向に幅広となるように形成した楔形が、チップを押圧する楔部品の遠心力による外周方向への多少の伸びによっても、チップ自身が飛散出口を塞いで、飛出しを抑える。
【００１３】
カッタの正面側の切れ刃位置精度の調整は、調整機能に優れる調整駒が採用されている。すなわち、チップの後端面にはチップの上面部より正の傾斜をもつ傾斜面を形成し、調整駒には前記チップの傾斜面に対面する負の傾斜面を形成する。調整駒は、チップ側の楔部品と同様に、カッタ本体の外周から内方へ上下動するように構成され、調整駒の上下への移動により、接触する傾斜面を介してチップの切れ刃位置の調整がなされる。
【００１４】
切れ刃位置精度の調整は、実際は、調整駒を沈み込ませる方向のみの移動によって行うようにする。つまり、カッタの正面側へチップを押出しことによって、切れ刃位置を調整するようにする。このような作業方法とする理由は、チップの後端面にある正の傾斜面が、これに接触する調整駒の傾斜面によって正面側に押出されるときに、その力の分力の一つがチップを底面方向に押し付けるように作用して、チップの底面をカッタ本体の着座面に密着させるからであり、チップが浮き上がることなく確実に摺動できるからである。
【００１５】
調整駒は、幅方向には、カッタ本体の調整駒取り付け溝との嵌合精度を高くしてふらつかないようにされるが、外周から内方へ向かう方向、すなわち上下方向には調整量の範囲内にあって、締付けねじの途中で停止した状態にある。調整駒の上方にはボルトの頭部の一部がオーバーハングするようにして配設されるが、ボルトを締付け固定した状態でも、調整駒との間には調整ができるだけの間隙が設けられるようにする。このような構成とすることにより、万一、調整駒が飛散しようとしても、ボルトの頭部によって飛出しが邪魔される。このときの飛散防止効果が一時的でしかないものであっても、その間に異常に気付いて工作機械を非常停止する余裕が確保される。
【００１６】
チップをクランプしている楔部品は、押圧による摩擦力も作用しているために調整駒よりは飛散しにくいものと考えられるので、ボルトの頭部のオーバーハングによる飛散防止策は、調整駒のみであっても相当に効果的であるといえる。しかしながら、チップ材料に比重の大きな超硬合金や超硬合金を基台とする材料が使用されたうえ、切削条件がより厳しい高切削速度の下で使用されるような場合には、ボルトの頭部を調整駒のみならず楔部品にもオーバーハングするようにして、調整駒と楔部品の両者の飛散防止に一層の安全を期するものである。
【００１７】
飛出し防止のために楔形に形成さたチップには、チップの前面および／または背面の中央部に、対向面と平行な平坦面を形成する凹部を配設する。平行する対向面を研削機のピンなどで直接把持するようにすれば、再研削作業が簡単に行なえるようになる。
【００１８】
【実施例】
次に、この発明の一実施例について、図を参照しながら説明する。
【００１９】
図１ないし図３は、本発明に係わるチップ１の一実施例であって、切れ刃２の備わる切れ刃部３には軽合金などの高速切削に好適する超高圧焼結体材料が使用され、剛性の高い超硬合金よりなる基台４に接合されて一体化されている。チップ１は、図２に示すように、前面５と背面６とで底面７の方向に幅広となる楔形を形成している。また図１に示すように、チップ１の後端面には、チップ１の上面８より正の傾斜をもつ傾斜面９が形成されている。したがって、底面７と傾斜面９とがなす角度は鋭角となる。
【００２０】
背面６の中央部には、円柱を上方に抜いたような形状をした凹部１０が設けられて、その底面１１は、対向する前面５と平行なる平坦面を形成している。切れ刃部３を再研削するときには、前記二つの平坦面を利用して把持すればよく、もって簡単かつ確実に再研削が行えるようになる。図４および図５には本発明の他の実施例が示されているが、これは凹部１０が円柱状の凹みとして形成されたものである。凹部１０の作用効果は上記と同じものであり、同一箇所には同符号を付してある。
【００２１】
図６ないし図９は、請求項１に係わる一実施例であって、環状体をなすカッタ本体１２の外周部分に設けられた取付け溝内にはチップ１が着座され、チップ１の前面５の側には、楔部品１３が締付けねじ１４によってカッタ本体１２とともに螺合されている。締付けねじ１４は左右ねじになっていて、楔部品１３を上下動させることができる。チップ１は、楔部品１３を沈み込ませたときに生じる押圧作用によって取付け溝内にしっかりと固定される。このような構成とすることにより、高速切削時の遠心力よって万一楔部品１３が外周方向に伸びたとしても、チップ自身がもつ楔形状によって出口が塞がれて、チップ１の飛出しは防止される。
【００２２】
チップ１の後端側には、調整駒１５が配設される。調整駒１５は、左右ねじである締付けねじ１６により、前記楔部品１３と同様に上下動可能に組込まれる。調整駒１５には負の傾斜面１７があって、チップ１の傾斜面９と対面するように形成される。チップ１の装着の手順は、まず、傾斜面９と傾斜面１７とを密着させてチップ１を取付け溝内の着座部に載置したあと、調整駒１５を沈み込ませるようにする。チップ１は傾斜面１７によってカッタ本体１２の正面側に押出され、もって切れ刃２の位置が調整される。このとき、チップ１の傾斜面９と底面７とは鋭角をなして形成されているので、底面７は着座面に押し付けられる分力を受けて着座面と密着したまま摺動することになり、安定した調整作業が実行される。調整終了後に、楔部品１３によってチップ１を固定する。
【００２３】
調整駒１５に隣接して、カッタ本体１２の外周より略中心方向に向かって螺設されたねじ穴に、ボルト１８がワッシャー１９とともに挿入されて締付け固定される。ボルト１８の頭部２０とワッシャー１９の一部は、調整駒１５の上方にオーバーハングして配設される。本実施例においては、調整駒１５とボルト１８との位置関係から、実際は、ボルト１８の頭部２０のオーバーハングに相当する断面形状の止り溝２１を調整駒１５に条設したものであり、調整駒１５の調整範囲の移動が可能な隙間が、頭部２０およびワッシャー１９と、止り溝２１の止り面との間で確保されるようにした構成となっている。
【００２４】
図１０ないし図１２は、請求項２に係わる一実施例であって、上記と同一箇所には同符号を付したものである。本実施例の構成は、調整駒１５のみならず、同時に楔部品１３にもボルト１８およびワッシャー１９の一部をオーバーハングさせたもので、楔部品１３との間には、楔部品１３が上下動できるだけの隙間が確保されている。楔部品１３は、チップ１と取付け溝内で競り合って固定されるために摩擦力が働き、調整駒１５よりは遠心力による飛散の可能性は少ないと考えられるものの、極めて厳しい高速切削条件に対応できるように、一層の安全を期したものである。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、遠心力によるチップおよび構成部品の飛散予防処置の施されたフライスカッタが実現され、非常に高い切削速度のもとでフライス加工することができるようになる。しかも、高速フライス加工に不可欠の切れ刃位置の調整機能が高められた構成となっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるチップの一実施例を示す正面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】図１の背面図である。
【図４】本発明に係わるチップの他の実施例を示す側面図である。
【図５】図４に示されたチップの背面図である。
【図６】本発明の一実施例である高速切削用のカッタの一部側面図である。
【図７】図６の楔部品部分の一部断面を含むＡ矢視図である。
【図８】図６の調整駒部分の一部断面を含むＢ矢視図である。
【図９】図６の調整駒部分の一部断面を含むＣ矢視図である。
【図１０】本発明の他の実施例である高速切削用のカッタの一部側面図である。
【図１１】図１０の調整駒部分の一部断面を含むＤ矢視図である。
【図１２】図１０の構成からなる高速切削用のカッタ全体の側面図である。
【符号の説明】
１ チップ
２ 切れ刃
９ 傾斜面
１０ 凹部
１２ カッタ本体
１３ 楔部品
１５ 調整駒
１７ 傾斜面
１８ ボルト
２０ 頭部

Claims (4)

1. 環状体をなすカッタ本体１２の外周部分に設けられた取付け溝内は、楔部品１３の押圧作用によって着脱自在にチップ１が組込まれるように構成されるとともに、前記チップ１は、その前面５と背面６とで底面７方向に幅広となる楔形を形成するようにされてなる高速切削用のカッタにおいて、前記チップ１の後端面には、チップ１の上面８部より正の傾斜面９が形成されて、当該傾斜面９に対面する負の傾斜面１７の形成された調整駒１５により、チップ１の後端が支持されるとともに、カッタ本体１２の外周には、カッタ本体１２の略中心方向に向かうねじ穴が穿設されてボルト１８が螺合し、このボルト１８の頭部２０の一部が調整駒１５の上方にオーバーハングするように配設されていることを特徴とする高速切削用のカッタ。
2. カッタ本体１２に螺合するボルト１８の頭部２０の一部が、調整駒１５と楔部品１３の両者の上方にオーバーハングするように配設されていることを特徴とする請求項１に記載の高速切削用のカッタ。
3. 前記チップ１の前面および／または背面６の中央部には凹部１０が形成されるとともに、当該凹部１０の底面１１の対向面との間で平行な平坦面を形成するように配設され、かつ楔型であるチップ１を有することを特徴とする請求項１または２に記載の高速切削用カッタ。
4. 前記チップ１の基台４が超硬合金からなり、切れ刃部２が超高圧焼結体からなるチップ１を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の高速切削用カッタ。

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