JP3953068B2 - スローアウェイ式ボールエンドミル - Google Patents

Description

本発明は、スローアウェイチップ（以下、チップと称する。）を着脱可能に装着するスローアウェイ式ボールエンドミルに関するものである。

このようなスローアウェイ式ボールエンドミルに装着されるチップの一例として、特許文献１に開示されたようなものがある。
このチップは、上面と側面との稜線部に形成された略１／４円弧状をなす切刃が、複数の正弦波形を含み、切削抵抗を低減させ、ワークから生成される切屑の破断及び除去を向上させるようにしたものである。
また、この波形状をなす切刃は、波形を構成する溝部の深さ（山部の高さ）が、すべての溝（山）について同一となっている、すなわち、切刃がその全長に亘って同一の振幅を有する波形状をなしている。
特表平１１−５００６７０号公報

上記のような波形状をなす切刃を有するチップを用いて、ダウンカット（切屑厚みが厚いところから薄くなるようにワークを切削していく下向き削り）でワークを切削していく場合には、その切削のしやすさゆえに、切削抵抗を低減するとともに、切屑を分断して切屑排出性を良好に保つという効果を発揮することができる。
しかしながら、アップカット（切屑厚みが薄いところから厚くなるようにワークを切削していく上向き削り）でワークを切削していく場合には、最後に厚みの厚い切屑が圧縮されるので、この切屑が分断されずに連なって生成されてしまうことがあり、切屑排出性を良好に保つことが困難となるおそれがあった。
なお、アップカットの場合でも切屑を確実に分断することができるように、セレーションを構成する溝部の深さを深く設定したならば、切屑の分断には効果があるものの、この切刃の波形がすべての溝部と山部について同一の振幅を有するように形成されていることから、必然的に振幅の非常に大きい波形状をなす切刃とならざるを得ず、切刃強度を不用意に低めてしまうので、効果的な解決手段とは成り得なかった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、切削抵抗を低減でき、かつ、切刃強度を不用意に低めることなく、切屑を安定して分断できるチップを装着したスローアウェイ式ボールエンドミルを提供することを目的とする。

上記の課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸状に形成された工具本体の先端部に、切刃を有するスローアウェイチップが着脱可能に装着されたスローアウェイ式ボールエンドミルであって、前記スローアウェイチップは、着座面とされる下面に対向する上面と側面との稜線部に略円弧状の切刃が形成されてなり、前記工具本体に装着されたときに、該切刃の回転軌跡が略球面の一部をなすように形成され、前記上面に、複数の溝部と山部とが交互に配列されてなるセレーションが前記切刃に交差するように形成されて、該切刃が波形状をなし、かつ、前記溝部のうちの少なくとも一つが、他の溝部よりも深く形成された深溝部とされていることを特徴とする。

上記の構成のスローアウェイ式ボールエンドミルでは、チップの上面と側面との稜線部に形成された切刃が波形状をなすことになるため、この切刃の波形における溝部と山部とでワークへの食い付きのタイミングがずらされるので、切削抵抗の低減を図ることができる。
そして、セレーションを構成する溝部のうちの少なくとも一つが、他の溝部よりも深く形成された深溝部とされているため、この深溝部の存在によって、切削抵抗を低減するだけでなく、切屑の安定した分断効果を確実に得ることができる。このように、他の溝部よりも深さの深い深溝部によって、切屑分断効果を得るようにしていることから、アップカットのように切屑を分断しづらい状況であったとしても、深溝部のみの深さを設定することによって確実な切屑分断効果を得ることができ、他の溝部までを深く形成する必要がなくなるので、切刃強度を必要以上に低下させてしまうことがない。

また、チップの前記溝部と山部とが曲面によって構成することにより、チップの上面と側面との稜線部に形成された切刃も曲線によって構成された波形状をなすので、切刃の強度を確保できることとなる。

また、チップの前記溝部と山部とがそれぞれ前記切刃に略直交する方向に延びて該切刃に交差させるようにすることにより、切刃のほぼ全長に亘って安定した形状の波形を維持することが可能となり、上面と側面との稜線部に形成された波形状をなす切刃におけるいかなる位置が切削に供される場合であっても、安定した切削抵抗の低減効果と切屑の分断効果とを期待できる。

また、チップの前記深溝部が、前記切刃におけるワークの切削に供される切刃部分が複数に略等分割する位置に配置されるようにすることにより、ワークの切削に供される切刃部分によって生成される切屑が、深溝部によって複数に略等分割されて分断されることとなり、切屑排出性をより良好に維持することができる。

また、チップの前記深溝部が、複数形成されるとともに、これら深溝部の深さを前記切刃の先端から遠ざかるにしたがい順次深くなるように設定することにより、略円弧状をなす切刃によって生成される切屑は、工具本体の軸線に直交する方向への送りを考慮すると、切刃の先端から遠ざかるにしたがって漸次厚みが厚くなっていくが、このような構成とすると、生成される切屑の厚みにあわせて、各深溝部に対して必要十分な溝深さが与えられることとなるので、切刃強度を維持しつつ、確実な切屑分断効果を得ることができる。

また、チップの前記切刃を、前記溝部と山部とが延びる方向に沿って前記側面に対向して見たとき、前記切刃上における前記深溝部の深さを、１．２〜３．０ｍｍの範囲に設定することにより、切刃強度の低下を必要以上に生じさせることなく、安定して切屑を分断することができる。
ここで、深溝部の溝深さが１．２ｍｍより浅すぎると、深溝部による切屑の確実な分断効果を得ることができなくなってしまうおそれがあり、一方、深溝部の溝深さが３．０ｍｍより深すぎても、この深溝部周辺の切刃強度を必要以上に低下させてしまうおそれがある。
それゆえ、本発明では、深溝部の深さを１．２〜３．０ｍｍの適切な範囲に設定している。

また、チップの前記切刃を、前記溝部と山部とが延びる方向に沿って前記側面に対向して見たとき、前記切刃上における前記深溝部を除く他の溝部の深さを、０．３〜１．２ｍｍの範囲に設定することにより、切刃強度の低下を生じさせることなく、安定して切削抵抗の低減を図ることができる。
ここで、深溝部を除く他の溝部（浅溝部）の深さが０．３ｍｍより浅すぎると、浅溝部による切削抵抗低減の効果が得られにくくなってしまうおそれがあり、一方、浅溝部の深さが１．２ｍｍより深すぎても、この浅溝部周辺の切刃強度の低下を招いてしまうおそれがある。
それゆえ、本発明では、浅溝部の深さを、０．３〜１．２ｍｍの適切な範囲に設定している。

また、チップの前記切刃を、前記溝部と山部とが延びる方向に沿って前記側面に対向して見たとき、前記切刃上における隣接する前記溝部の底同士の間の距離を、２．０〜１０．０ｍｍの範囲に設定することにより、安定して、切削抵抗の低減を図るとともに、切屑を分断することができる。
ここで、隣接する溝部の底同士の間の距離が２．０ｍｍより小さすぎると、上面の辺綾部に形成される切刃が非常に細かい波形状を呈し、一方、隣接する溝部の底同士の間の距離が１０．０ｍｍより大きすぎても、上面の辺綾部に形成される切刃が非常に緩やかな波形状を呈することとなるので、切削抵抗の低減を図ったり、切屑を分断することができなくなってしまうおそれが生じてしまう。
それゆえ、本発明では、切刃上における隣接する溝部の底同士の間の距離を、２．０〜１０．０ｍｍの適切な範囲に設定している。

また、チップの前記切刃を、前記溝部と山部とが延びる方向に沿って対向して見たとき、前記切刃上における隣接する前記溝部の底同士の間の距離を、略等間隔になるように設定することにより、例えばチップを２枚装着した場合、一のチップの切刃における溝部の回転軌跡が通過する位置と、他のチップにおける山部の回転軌跡が通過する位置とを略同一にし、かつ、一のチップの切刃における山部の回転軌跡が通過する位置と、他のチップにおける溝部の回転軌跡が通過する位置とを略同一にするように、２枚のチップを配置することができる。
つまり、切刃によって切削されたワークの加工面に、この切刃の波形が反映されてしまうときに、上記のように例えば２枚のチップを配置することで、ワークの加工面の面粗さの低下を抑制することができる。

また、チップの前記切刃の先端部分に連なる前記上面を、該切刃の先端に向かうにしたがい前記下面に近づく傾斜面とし、この傾斜面を除く前記上面に前記セレーションを形成することにより、周速が小さく、多大な切削負荷を受ける切刃の先端部分の刃先角を大きくできるとともに、傾斜面によってチップの厚みが薄くなった部分の上面にセレーションが形成されておらず、チップの剛性を低めてしまうことがない。

本発明によれば、チップの上面に、複数の溝部と山部とが交互に配列されたセレーションが、切刃に交差するように形成されていて、切刃が波形状をなしていることから、この切刃の波形における溝部と山部とでワークへの食い付きのタイミングをずらして、切削抵抗の低減を図ることができる。
そして、セレーションを構成する溝部のうちの少なくとも一つが、他の溝部よりも深く形成された深溝部とされているため、この深溝部の存在によって、切削抵抗を低減するだけでなく、切屑を安定した分断効果を確実に得ることができる。このように、他の溝部よりも深さの深い深溝部によって、切屑分断効果を得るようにしていることから、アップカットのように切屑を分断しづらい状況であったとしても、深溝部のみの深さを適宜設定することによって、他の溝部までを深く形成する必要がなくなり、これにより、切刃強度を低下させることなく、確実な切屑分断効果を得ることができる。

以下、本発明の実施形態であるスローアウェイ式ボールエンドミルを添付した図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施形態であるスローアウェイ式ボールエンドミルに装着されるチップの斜視図、図２は同チップの上面図、図３は同チップのＡ方向矢視図、図４は同チップのＢ方向矢視図、図５は同チップの切刃を平面に展開して見たときの仮想の説明図である。

本実施形態であるスローアウェイ式ボールエンドミルに装着されるチップ１０は、例えば超硬合金等の硬質材料から形成されて、図１乃至図４に示すように、略木の葉形板状を呈しており、工具本体に装着される際の着座面をなす下面１１に対向してすくい面とされる上面１２が設けられ、逃げ面とされる側面１３は下面１１から上面１２に向けて漸次外方側に傾斜して設けられていて、ポジチップとされている。

この逃げ面とされる側面１３は、チップ１０の上面１２側に位置する第一逃げ面１３Ａと、第一逃げ面１３Ａに段差部１３Ｃを介して連なるとともに下面１１側に位置する第二逃げ面１３Ｂとから構成されており、これら第一逃げ面１３Ａと第二逃げ面１３Ｂとは互いに平行で、第二逃げ面１３Ｂが第一逃げ面１３Ａよりも一段内方側に位置するようになっている。

また、チップ１０には、上面１２の中央部から下面１１まで貫通してクランプねじ止め用の挿通孔１９が形成されており、下面１１には、その長手方向に交差して挿通孔１９の前後に例えば２つのキー溝１８，１８が形成されている。

上面１２の辺稜部（上面１２と側面１３との交差稜線部）には、図１及び図２に示すように、平面視において略１／４円弧状をなす一対の切刃１７，１７が、挿通孔１９を挟んで互いに反対側に位置するように形成されている。これらの切刃１７，１７は平面視においてチップ１０の中心に対して点対称となるように形成されていて、一つのチップで２回の使い回しができるように図られている。
なお、これら略１／４円弧状をなす一対の切刃１７，１７は、詳しくは、平面視において、各切刃１７の先端側部分を構成してワークの主たる切削に供されることになる略１／４円弧状をなす円弧部分と、この略円弧部分に接線の関係で滑らかに連なり、各切刃１７の後端側部分を構成する略直線状をなす直線部分とから構成されている。

また、上面１２のその長手方向の両端側部分には、一方の切刃１７の先端のコーナー部１７Ａ、後端のコーナー部１７Ｂ側のそれぞれに向かうにしたがい漸次チップ１０の下面１１に近づくように傾斜した２つの傾斜面１２Ａ，１２Ｂが形成されている。
上面１２に傾斜面１２Ａ，１２Ｂが形成されていることで、一方の切刃１７の先端側部分を構成する円弧部分の先端側一部分が、傾斜面１２Ａ上に形成されているとともに、一方の切刃１７の後端側部分を構成する直線部分が、傾斜面１２Ｂ上に形成されている。

これにより、一方の切刃１７において、その先端のコーナー部１７Ａ側に、コーナー部１７Ａから離れるにしたがい下面１１との距離が増大するように傾斜した略円弧状の第一傾斜切刃１７Ｃが形成されるとともに、後端のコーナー部１７Ｂ側に、コーナー部１７Ｂから離れるにしたがい下面１１との距離が増大するように傾斜した略直線状の第二傾斜切刃１７Ｄが形成されている。
また、他方の切刃１７にも、略円弧状の第一傾斜切刃１７Ｃと略直線状の第二傾斜切刃１７Ｄとが形成されていて、一方の切刃１７と同様の構成とされている。

そして、上記傾斜面１２Ａ，１２Ｂを除く上面１２において、この上面１２の中央部の挿通孔１９の周囲は、下面１１と平行な平坦面１２Ｃとされるとともに、平坦面１２Ｃの周囲、すなわち、上面１２の辺稜部に形成された一対の切刃１７，１７付近には、複数の溝部１４と山部１５とが略等間隔に交互に配列されたセレーション１６，１６がそれぞれ形成されている。

このセレーション１６を構成する複数の溝部１４と山部１５は、それぞれ滑らかな曲面によって構成されて互いに滑らかに接続されており、さらに、このセレーション１６における複数の溝部１４と山部１５が、それぞれ上面１２の辺稜部に形成された略円弧状をなす一対の切刃１７，１７に対して、略直交する方向に下面１１と平行に延びて、切刃１７，１７の任意の位置で略直交して交差し、切刃１７，１７の略全長（第一傾斜切刃１７Ｃ，第二傾斜切刃１７Ｄを除く切刃１７）が、側面視において、図３及び図４に示すように、滑らかな曲線によって構成された波形状を呈している。

一方の切刃１７に交差しているセレーション１６における複数の山部１５については、それぞれの高さが互いに略同一とされ、かつ、その山部１５の頂点部分が上面１２における平坦面１２Ｃと略同一平面状に位置させられている。
なお、一方の切刃１７の長手方向（延在方向）の両端に位置する山部１５は、その一部が上面１２に形成された傾斜面１２Ａ，１２Ｂにさしかかっているために、他の山部１５よりもわずかに低い高さとなっている。

これに対し、一方の切刃１７に交差しているセレーション１６における複数の溝部１４（例えば４つ）については、そのうちの少なくとも一つ、本実施形態では例えば２つの溝部１４が他の２つの溝部１４よりも深く形成されており、一方の切刃１７の先端のコーナー部１７Ａに近い方から、第一深溝部１４Ａ，第一浅溝部１４Ｂ，第二深溝部１４Ｃ，第二浅溝部１４Ｄと順次配列されて、深溝部と浅溝部が交互に配列された状態となっている。

第一浅溝部１４Ｂと第二浅溝部１４Ｄとは、その深さが互いに略同一とされているのに対し、第一深溝部１４Ａと第二深溝部１４Ｃとは、その深さが互いに異なっており、一方の切刃１７の先端のコーナー部１７Ａから遠い位置にある深溝部、すなわち、第二深溝部１４Ｃの方が、第一深溝部１４Ａよりも深くなるように形成されている。
そして、これら第一深溝部１４Ａと第二深溝部１４Ｃとは、一方の切刃１７における略１／４円弧状をなす円弧部分（第二傾斜切刃１７Ｄを除く切刃１７）を複数（３つ）に略等分割する位置に交差するようにそれぞれ配置されている。

また、他方の切刃１７に交差しているセレーション１６についても、その溝部１４が、他方の切刃１７の先端のコーナー部（一方の切刃１７の後端のコーナー部１７Ｂ）に近い方から、第一深溝部１４Ａ，第一浅溝部１４Ｂ，第二深溝部１４Ｃ，第二浅溝部１４Ｄと順次配列されてなる構成とされていて、一方の切刃１７と同様の構成とされている。

なお、上面１２には、挿通孔１９の周囲に位置する平坦面１２Ｃと、傾斜面１２Ａ，１２Ｂ及びセレーション１６，１６とを接続するために、平坦面１２Ｃからチップ１０の外方側に向かうにしたがい（一対の切刃１７，１７に向かうにしたがい）下面１１側に近づくように傾斜したブレーカ傾斜面１２Ｄが形成されている。

このブレーカ傾斜面１２Ｄは、一対の切刃１７，１７に至る手前で、傾斜面１２Ａ，１２Ｂ及びセレーション１６，１６に接続されているが、セレーション１６の溝部１４について、第一深溝部１４Ａ，第二深溝部１４Ｃが第一浅溝部１４Ｂ，第二浅溝部１４Ｄよりも深く形成されているため、このブレーカ傾斜面１２Ｄも、第一深溝部１４Ａ，第二深溝部１４Ｃに接続される部分の方が、第一浅溝部１４Ｂ，第二浅溝部１４Ｄに接続される部分よりも切刃１７に近づくように張り出している。
さらには、第一深溝部１４Ａ，第二深溝部１４Ｃのうちでも、第二深溝部１４Ｃが第一深溝部１４Ａよりも深く形成されているため、このブレーカ傾斜面１２Ｄも、第二深溝部１４Ｃに接続される部分の方（切刃１７の先端のコーナー部１７Ａから遠ざかった位置に配置された深溝部に接続される部分の方）が、第一深溝部１４Ａに接続される部分よりも切刃１７に近づくように張り出している。

ここで、セレーション１６の溝部１４及び山部１５によって波形状を呈する切刃１７の形状を詳しく説明すると、図５に示すように、切刃１７を、溝部１４と山部１５とが延びる方向に沿って側面１３に対向して見たとき、すなわち、略円弧状をなす切刃１７を、一つの平面に展開して見たときの仮想の説明図において、この切刃１７は、異なる曲率半径の曲線が互いに滑らかに接続されたような波形状をなしている。

また、図５に示すように、切刃１７上における溝部１４のうちの、第一浅溝部１４Ｂの深さＨＢ（山部１５の頂点１５Ｘ（互いに略同一高さで平坦面１２Ｃと略同一平面状に位置する山部１５の頂点１５Ｘ）と溝部１４の底１４Ｘとのチップ１０の厚み方向、すなわち、下面１１に直交する方向での距離）と、第二浅溝部１４Ｄの深さＨＤとが、略同一とされているとともに、０．３〜１．２ｍｍの範囲となるように設定されており、本実施形態においては、（第一浅溝部１４Ｂの深さＨＢ）＝（第二浅溝部１４Ｄの深さＨＤ）＝０．８ｍｍに設定されている。

同じく図５に示すように、切刃１７上における溝部１４のうちの、第一深溝部１４Ａの深さＨＡと、第二深溝部１４Ｃの深さＨＣとが、１．２〜３．０ｍｍの範囲に設定されているとともに、第二深溝部１４Ｃの深さＨＣが、第一深溝部１４Ａの深さＨＡよりも深くなるように設定されており、本実施形態においては、（第一深溝部１４Ａの深さＨＡ）＝２．０ｍｍ、（第二深溝部１４Ｃの深さＨＣ）＝２．４ｍｍに設定されている。
すなわち、この切刃１７上における溝部１４の深さの関係が、（第一浅溝部１４Ｂの深さＨＢ）＝（第二浅溝部１４Ｄの深さＨＤ）＜（第一深溝部１４Ａの深さＨＡ）＜（第二深溝部１４Ｃの深さＨＣ）、となっているのである。

さらに同じく図５に示すように、切刃１７上において、隣接する溝部１４の底１４Ｘ同士の間の距離Ｐ、すなわち、溝部１４間のピッチが、略等間隔になるように設定され、かつ、２．０〜１０．０ｍｍの範囲に設定されている。
また、切刃１７上における隣接する山部１５の頂点１５Ｘ同士の間の距離（山部１５間ピッチ）も、略等間隔になるように設定され、かつ、隣接する溝部１４の底１４Ｘ同士の間の距離Ｐと略同一となっている。加えて、隣接する溝部１４の底１４Ｘと山部１５の頂点１５Ｘとの間の距離（溝部１４と山部１５間のピッチ）も略等間隔になるように設定されている。

次に、このチップ１０を２枚装着した、本実施形態であるスローアウェイ式ボールエンドミルについて図６乃至図８を参照しながら説明する。
図６は本実施形態であるスローアウェイ式ボールエンドミルの平面図、図７は同ボールエンドミルの側面図、図８は同ボールエンドミルの先端面図である。

このスローアウェイ式ボールエンドミル２０は、軸線Ｏ回りに回転される略円柱状をなす工具本体２１の先端部が、軸線Ｏ方向の先端側に凸となる略半球状を呈しており、この先端部に軸線Ｏを挟むようにして互いに反対側に、軸線Ｏ方向の先端側から見て図８に示すごとく、直角に切り欠かれるようにして一対のチップポケット２２Ａ，２２Ｂが形成されている。
これらのチップポケット２２Ａ，２２Ｂの工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面には、それぞれの工具本体先端側に第一のチップ取付座２３，２３が形成されているとともに、それぞれの工具本体後端側に第二のチップ取付座２４，２４が形成されている。

チップポケット２２Ａ，２２Ｂの工具本体先端側に設けられた第一のチップ取付座２３，２３はチップポケット２２Ａ，２２Ｂの壁面から工具回転方向Ｔ後方側に一段後退して先端部の外周面に交差し、それぞれ２つのキー２３Ｃ，２３Ｃが形成された平面状の底面２３Ａと、この底面２３Ａから屹立する壁面２３Ｂとから構成されている。
また、この第一のチップ取付座２３，２３の底面２３Ａ，２３Ａは、図７に示すように工具本体後端側に向かうにしたがい工具回転方向Ｔ後方側に傾斜するように形成されている。

ここで、チップ１０は、一方のチップポケット２２Ａの工具本体先端側の第一のチップ取付座２３において、上面１２を工具回転方向Ｔ前方側に向けて、他方の切刃１７に連なる側面１３における第一逃げ面１３Ａを壁面２３Ｂに当接させ、さらに、一方の切刃１７の先端のコーナー部１７Ａを軸線Ｏ上に位置させて、そこから一方の切刃１７が工具本体後端外周側に延びるように配置されるとともに、チップ１０の一方の切刃１７の軸線Ｏ回りの回転軌跡が略半球状になるようにクランプねじ２５により装着されている。
また、第一のチップ取付座２３の底面２３Ａに形成されたキー２３Ｃ，２３Ｃがチップ１０のキー溝１８，１８に係合しており、チップ１０のズレが防止されている。

このとき、チップ１０の上面１２の一方の切刃１７付近に形成されたセレーション１６の溝部１４と山部１５は、この一方の切刃１７がなす回転軌跡の略半球の中心から放射状に延びる方向にそれぞれ配置されるように、チップ１０が装着されている。
また、切刃１７における第一傾斜切刃１７Ｃは、そのアキシャルレーキ角が負角のネガに設定される一方、切刃１７における第二傾斜切刃１７Ｄは、そのアキシャルレーキ角が正角のポジに設定される。

さらに、切刃１７上において、山部１５とその工具本体先端側に隣接する溝部１４との間の部分が、アキシャルレーキをネガに設定され、山部１５とその工具本体後端側に隣接する溝部１４との間の部分が、アキシャルレーキをポジに設定されることになる。すなわち、波形状を呈する切刃１７は、工具本体先端側から後端側に向けて、順次、ネガとポジとが繰り返されるアキシャルレーキを有するように形成されていることになる。

また、他方のチップポケット２２Ｂの工具本体先端側の第一のチップ取付座２３に装着されるチップ１０′は、本実施形態によるチップ１０のセレーション１６のピッチを維持したまま、チップ１０の長さをわずかに小さくしたような略同形状をなしているものであり、チップ１０と同様の部分には同一の符号を用いてその説明を省略する。
このチップ１０′は、図６及び図８に示すように、チップ１０′の切刃１７の先端のコーナー部１７Ａが、チップ１０の切刃１７の先端のコーナー部１７Ａよりもわずかに工具本体外周側に位置させられ、そこからチップ１０′の切刃１７が工具本体後端外周側に延びており、チップ１０′の切刃１７の軸線Ｏ回りの回転軌跡が、チップ１０の切刃１７の回転軌跡とオーバーラップするように配置されている。

このとき、チップ１０の切刃１７がなす各溝部１４の軸線Ｏ回りの回転軌跡が通過する位置と、チップ１０′の切刃１７がなす各山部１５の軸線Ｏ回りの回転軌跡が通過する位置とが同一となり、かつ、チップ１０の切刃１７がなす各山部１５の軸線Ｏ回りの回転軌跡が通過する位置と、チップ１０′の切刃１７がなす各溝部１４の軸線Ｏ回りの回転軌跡が通過する位置とが同一となっている。

そして、他方のチップポケット２２Ｂの工具本体後端側の第二のチップ取付座２４には、略四角形平板状をなすチップ３０が、その上面の辺稜部に形成された略直線状をなす切刃３１の回転軌跡を、一方のチップポケット２２Ａの第一のチップ取付座２３に装着されたチップ１０の切刃１７における第二傾斜切刃１７Ｄの回転軌跡とオーバーラップさせるように装着されている。
さらに、一方のチップポケット２２Ａの工具本体後端側の第二のチップ取付座２４には、略四角形平板状をなすチップ４０が、その上面の辺稜部に形成された略直線状をなす切刃４１の回転軌跡を、他方のチップポケット２２Ｂの第二のチップ取付座２４に装着されたチップ３０の切刃３１の回転軌跡とオーバーラップさせるように装着されている。

上記の構成のスローアウェイ式ボールエンドミル２０は、チップ１０の上面１２に複数の溝部１４と山部１５とが交互に配列されてなるセレーション１６が切刃１７に交差するように形成されていて、波形状の切刃１７を有していることから、この切刃１７の波形における溝部１４と山部１５とで、ワークへの食い付きのタイミングがずらされることとなり、切削抵抗の低減を図ることができる。

そして、セレーション１６を構成する溝部１４として、第一浅溝部１４Ｂ，第二浅溝部１４Ｄよりも深い第一深溝部１４Ａ，第二深溝部１４Ｃが形成されているため、これら第一深溝部１４Ａ，第二深溝部１４Ｃの存在により、切削抵抗低減の効果を得ることができるのに加えて、確実に切屑を分断することができるのである。

このように、深さの深い第一深溝部１４Ａと第二深溝部１４Ｃとによって、切屑を分断する効果を得るようにしたことから、アップカットの場合のように、生成される切屑が分断しづらくなっている状況であったとしても、これら第一深溝部１４Ａと第二深溝部１４Ｃとの深さを適宜設定することによって確実に切屑を分断することが可能となり、他の第一浅溝部１４Ｂ，第二浅溝部１４Ｄまでを深く形成する必要がなくなるので、溝部１４と山部１５とが曲面によって構成されていることとも相俟って、切刃１７の強度を必要以上に低下させることがなくなる。

また、溝部１４と山部１５が切刃１７に対して略直交する方向に延びて、この切刃１７に任意の位置で略直交して交差することで切刃１７の波形を形成しているから、切刃１７のほぼ全長に亘って安定した形状の波形を維持することが可能となり、上面１２の辺稜部に形成された波形状をなす切刃１７におけるいかなる位置が切削に供される場合でも、安定して、切削抵抗の低減を図り、切屑の分断効果を得ることができる。

さらに、第一深溝部１４Ａと第二深溝部１４Ｃとが、一方の切刃１７におけるワークの切削に供される切刃部分、すなわち、略１／４円弧状をなす円弧部分を３つに略等分割する位置に交差するようにそれぞれ配置されていることから、この円弧部分から生成される切屑が、第一深溝部１４Ａ，第二深溝部１４Ｃによって、３つに略等分割されることになり、切屑排出性をより良好に維持することができる。

ここで、チップ１０の切刃１７は、略１／４円弧状をなしているため、この切刃１７によって生成される切屑について、工具本体２１の軸線Ｏに直交する方向への送りを考慮すると、切刃１７の先端のコーナー部１７Ａから遠ざかるにしたがって漸次厚みが厚くなってゆき、切屑を分断しづらくなっていく。

これに対し、本実施形態では、第一深溝部１４Ａと第二深溝部１４Ｃとについて、その深さが互いに異なっていて、第二深溝部１４Ｃの方が第一深溝部１４Ａよりも深く形成されて、一方の切刃１７の先端のコーナー部１７Ａから遠ざかるにしたがい順次深くなるように設定されていることから、厚みの厚い切屑が生成される切刃部分には、深さのより深い第二深溝部１４Ｃが配置され、かつ、それほど厚みの厚い切屑が生成されない切刃部分には、第二深溝部１４Ｃよりも浅い第一深溝部１４Ａが配置される。
これにより、略１／４円弧状をなす切刃１７から生成される切屑の厚みにあわせて、必要十分な深さをもった第一深溝部１４Ａ及び第二深溝部１４Ｃを配置できることとなり、切屑を確実に分断しつつも、必要以上の切刃強度の低下を招くことがなくなるのである。

また、切刃１７を溝部１４と山部１５とが延びる方向に沿って側面１３に対向して見たとき、切刃１７上における第一深溝部１４Ａ及び第二深溝部１４Ｃの深さＨＡ，ＨＣが浅すぎると、これら第一深溝部１４Ａ及び第二深溝部１４Ｃによる確実な切屑分断効果を得ることができなくなってしまうおそれがあり、一方、第一深溝部１４Ａ及び第二深溝部１４Ｃの深さＨＡ，ＨＣが深すぎても、これら第一深溝部１４Ａ及び第二深溝部１４Ｃの周辺の切刃１７の強度を不用意に低めてしまうおそれがある。
それゆえ、本実施形態では、切刃１７上における第一深溝部１４Ａと第二深溝部１４Ｃとの深さＨＡ，ＨＣを、１．２〜３．０ｍｍの適切な範囲に設定したことにより、切刃強度の低下を必要以上に生じさせることなく、安定して切屑を分断することができる。

なお、これら第一深溝部１４Ａと第二深溝部１４Ｃについて、個別には、第一深溝部１４Ａの深さＨＡは、１．２〜２．４ｍｍの範囲に設定されるのが好ましく、第二深溝部１４Ｃの深さＨＣは、１．８〜３．０ｍｍの範囲に設定されるのが好ましい。

また、同じく、切刃１７を溝部１４と山部１５とが延びる方向に沿って側面１３に対向して見たとき、切刃１７上における第一浅溝部１４Ｂ及び第二浅溝部１４Ｄの深さＨＢ，ＨＤが浅すぎると、これら第一浅溝部１４Ｂ，第二浅溝部１４Ｄによる切削抵抗の低減効果を得ることができにくくなってしまうおそれがあり、一方、第一浅溝部１４Ｂ及び第二浅溝部１４Ｄの深さＨＢ，ＨＤが深すぎても、切刃強度の低下につながってしまうおそれがある。
それゆえ、本実施形態では、切刃１７上における第一浅溝部１４Ｂと第二浅溝部１４Ｄとの深さＨＢ，ＨＤを、０．３〜１．２ｍｍの適切な範囲に設定したことにより、切刃強度の低下を招くことなく、安定して切削抵抗の低減を図ることができる。

さらに、同じく、切刃１７を溝部１４と山部１５とが延びる方向に沿って側面１３に対向して見たとき、切刃１７上における隣接する溝部１４の底１４Ｘ同士の間の距離Ｐが小さすぎると、切刃１７が非常に細かい波形状を呈してしまい、一方、距離Ｐが大きすぎても、切刃１７が非常に緩やかな波形状を呈することとなって、切削抵抗の低減を図ったり、切屑を分断することができないおそれが生じてしまうことになる。
それゆえ、本実施形態では、距離Ｐを、２．０ｍｍ〜１０．０ｍｍと適切な範囲に設定したことにより、波形状の切刃１７による切削抵抗の低減効果と、切屑の分断効果を安定して得ることができる。

ここで、チップ１０，１０′に関しては、その側面１３が上面１２から下面１１側に向かうにしたがい漸次内側に傾斜するポジチップであるために、上面１２に対向する方向から切刃１７を見ると、切刃１７が緩やかな波形状を呈することになってしまい、ワークの加工面にもこの波形が反映されてしまう。
これに対して、本実施形態では、チップ１０の切刃１７がなす各溝部１４の回転軌跡が通過する位置及び各山部１５の回転軌跡が通過する位置が、それぞれ、チップ１０′の切刃１７がなす各山部１５の回転軌跡が通過する位置及び各溝部１４の回転軌跡が通過する位置と略同一になるように、チップ１０，１０′が装着されている。

このため、チップ１０の緩やかな波形状を呈する切刃１７の溝部１４と山部１５によって切削されて、同じく溝部と山部とからなる緩やかな波形状の加工面が形成されるワークに対し、このチップ１０に続いて、チップ１０′の切刃３７で切削すると、ワークの加工面における山部が、チップ１０′の切刃１７の山部１５によって切削されることになり、ワークの加工面の面粗さを低下させてしまうことがなくなる。

また、上面１２に傾斜面１２Ａ，１２Ｂが形成されていることから、切刃１７の先端のコーナー部１７Ａに位置する第一傾斜切刃１７Ｃを有することになり、周速が小さく、多大な切削負荷を受ける切刃１７の先端部分の刃先角を大きく確保できるとともに、傾斜面１２Ａによってチップ１０の厚みが薄くなった部分の上面１２にセレーション１６が形成されず、チップ１０の剛性を高く保つことができる。
ただし、本実施形態においては、チップ１０の上面１２の長手方向の両端側部分に、傾斜面１２Ａ，１２Ｂが形成されているが、チップ１０の厚みが十分に大きく確保できる場合などには、この傾斜面１２Ａ，１２Ｂは形成されていなくてもよい。

さらに、上面１２におけるブレーカ傾斜面１２Ｄにおいて、とくに第一深溝部１４Ａと第二深溝部１４Ｃとに接続される部分が、第一浅溝部１４Ｂ，第二浅溝部１４Ｄに接続される部分よりも切刃１７に近い位置にまで張り出していることから、切屑の分断効果を奏する切刃１７上における第一深溝部１４Ａと第二深溝部１４Ｃとから生成される切屑が、生成された後すぐに、ブレーカ傾斜面１２Ｄに接触することとなって、切屑の分断効果をより高めることができる。

加えて、チップ１０では、その逃げ面とされる側面１３を構成する第一逃げ面１３Ａと第二逃げ面１３Ｂとが段差部１３Ｃを介して連なるとともに、第二逃げ面１３Ｂが第一逃げ面１３Ａよりも一段内方側に位置させられており、チップ１０の工具本体２１への装着の際には、第一逃げ面１３Ａのみを第一のチップ取付座２３の壁面２３Ｂに当接させるようにしている。
このため、側面１３における第二逃げ面１３Ｂについては、チップ１０の第一のチップ取付座２３への固定に使用されないことから、厳密な精度管理が必要とならず、その研磨加工を必ずしも必要としないのである。
それゆえ、側面１３については、その第一逃げ面１３Ａのみを研磨加工によって精度良く仕上げればよく、加工時間の大幅な短縮を図ることができる。

なお、本実施形態においては、セレーション１６における溝部１４と山部１５とを、下面１１に対して平行に形成しているが、これに限定されることなく、これら溝部１４と山部１５とを、切刃１７から離間するにしたがい下面１１に近づく方向、あるいは、離れる方向に傾斜するように形成してもよい。
例えば、セレーション１６を構成する溝部１４と山部１５とが、切刃１７から離間するにしたがい、下面１１に近づく方向に傾斜していて、切刃１７に対してポジのすくい角が与えられているようにしてもよいし、切刃１７から離間するにしたがい下面１１から離れる方向に傾斜していて、切刃１７に対してネガのすくい角が与えられているようにしてもよい。
この傾斜角は、切刃強度や切れ味を考慮すると、−１５゜〜１５゜の範囲に設定されることが好ましい（切刃１７にポジのすくい角が与えられる方向を正とし、ネガのすくい角が与えられる方向を負とする）。

また、セレーション１６の複数の溝部１４と山部１５の形状は、上記の実施形態において説明したような波形状に限定されず、切刃１７の波形によってワークへの食い付きのタイミングをずらして切削抵抗を低減でき、かつ、切屑を分断できるような形状であれば任意に設定してよい。
さらに、一対の切刃１７，１７が形成されて略木の葉型状とされたチップ１０を用いているが、これに限定されることなく、チップの片側のみに切刃が形成されているようなチップを用いてもよい。

本発明の実施形態におけるチップの斜視図である。 本発明の実施形態におけるチップの上面図である。 図２におけるＡ方向矢視図である。 図２におけるＢ方向矢視図である。 本発明の実施形態におけるチップの切刃の形状を示す説明図である。 本発明の実施形態であるスローアウェイ式エンドミルの平面図である。 本発明の実施形態であるスローアウェイ式ボールエンドミルの側面図である。 本発明の実施形態であるスローアウェイ式ボールエンドミルの先端面図である。

符号の説明

１０ チップ
１１ 下面
１２ 上面
１２Ａ，１２Ｂ 傾斜面
１３ 側面
１４ 溝部
１４Ａ 第一深溝部
１４Ｂ 第一浅溝部
１４Ｃ 第二深溝部
１４Ｄ 第二浅溝部
１５ 山部
１６ セレーション
１７ 切刃
１７Ａ，１７Ｂ コーナー部
１７Ｃ 第一傾斜切刃
１７Ｄ 第二傾斜切刃
２０ スローアウェイ式ボールエンドミル
２１ 工具本体
ＨＡ 第一深溝部の深さ
ＨＢ 第一浅溝部の深さ
ＨＣ 第二深溝部の深さ
ＨＤ 第二浅溝部の深さ
Ｏ 軸線
Ｐ 隣接する溝部の底同士の距離

Claims (11)

1. 工具本体の先端部に、切刃を有するスローアウェイチップが装着されたスローアウェイ式ボールエンドミルであって、
   前記スローアウェイチップは、着座面とされる下面に対向する上面と側面との稜線部に略円弧状の切刃が形成されてなり、前記工具本体に装着されたときに、該切刃の回転軌跡が略球面の一部をなすように形成され、前記上面に、複数の溝部と山部とが交互に配列されてなるセレーションが前記切刃に交差するように形成されて、該切刃が波形状をなし、かつ、前記溝部のうちの少なくとも一つが、他の溝部よりも深く形成された深溝部とされていることを特徴とするスローアウェイ式ボールエンドミル。
2. 請求項１に記載のスローアウェイ式ボールエンドミルにおいて、
   前記スローアウェイチップの前記溝部と山部とが曲面によって構成されていることを特徴とするスローアウェイ式ボールエンドミル。
3. 請求項１または請求項２に記載のスローアウェイ式ボールエンドミルにおいて、
   前記スローアウェイチップの前記溝部と山部とがそれぞれ前記切刃に略直交する方向に延びて該切刃に交差していることを特徴とするスローアウェイ式ボールエンドミル。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のスローアウェイ式ボールエンドミルにおいて、
   前記スローアウェイチップの前記深溝部が、前記切刃におけるワークの切削に供される切刃部分を複数に略等分割する位置に配置されていることを特徴とするスローアウェイ式ボールエンドミル。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のスローアウェイ式ボールエンドミルにおいて、
   前記スローアウェイチップの前記深溝部が複数形成されているとともに、これら深溝部の深さが前記切刃の先端から遠ざかるにしたがい順次深くなるように設定されていることを特徴とするスローアウェイ式ボールエンドミル。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のスローアウェイ式ボールエンドミルにおいて、
   前記スローアウェイチップの前記切刃を、前記溝部と山部とが延びる方向に沿って前記側面に対向して見たとき、
   前記切刃上における前記深溝部の深さが、１．２〜３．０ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とするスローアウェイ式ボールエンドミル。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のスローアウェイ式ボールエンドミルにおいて、
   前記スローアウェイチップの前記切刃を、前記溝部と山部とが延びる方向に沿って前記側面に対向して見たとき、
   前記切刃上における前記深溝部を除く他の溝部の深さが、０．３〜１．２ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とするスローアウェイ式ボールエンドミル。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のスローアウェイ式ボールエンドミルにおいて、
   前記スローアウェイチップの前記切刃を、前記溝部と山部とが延びる方向に沿って前記側面に対向して見たとき、
   前記切刃上における隣接する前記溝部の底同士の間の距離が、２．０〜１０．０ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とするスローアウェイ式ボールエンドミル。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のスローアウェイ式ボールエンドミルにおいて、
   前記スローアウェイチップの前記切刃を、前記溝部と山部とが延びる方向に沿って前記側面に対向して見たとき、
   前記切刃上における隣接する前記溝部の底同士の間の距離が、略等間隔になるように設定されていることを特徴とするスローアウェイ式ボールエンドミル。
10. 請求項９に記載のスローアウェイ式ボールエンドミルにおいて、
    前記スローアウェイチップが２枚装着されるとともに、
    前記スローアウェイチップが、一方の前記スローアウェイチップの前記切刃における前記溝部の回転軌跡が通過する位置と、他の前記スローアウェイチップの前記切刃における前記山部の回転軌跡が通過する位置とが略同一になるように配置されたことを特徴とするスローアウェイ式ボールエンドミル。
11. 請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載のスローアウェイ式ボールエンドミルにおいて、
    前記スローアウェイチップの前記切刃の先端部分に連なる前記上面が、該切刃の先端に向かうにしたがい前記下面に近づく傾斜面とされていて、この傾斜面を除く前記上面に前記セレーションが形成されていることを特徴とするスローアウェイ式ボールエンドミル。

Images