JP4056020B2 - スローアウェイ式エンドミル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中心刃及び外周刃が着脱自在に装着されてなるスローアウェイ式エンドミル及びスローアウェイチップに関する。
【０００２】
【従来の技術】
金型などの掘込み加工では、突込み加工と溝加工の複合加工となることが多く、ドリル若しくはエンドミル又はこれら２つの機能を併せ持つ複合工具が必要となる。当該複合工具は、ドリル及びエンドミルの２本の工具を必要とすることなく１本の工具で多機能加工を実現する工具である。従来より、これら複合工具の開発は行われており、特に、金型等の加工分野における要求が強い。
【０００３】
そこで、前記多機能加工を実現させるとともに、切削加工時のバランス、加工精度及び工具寿命などについての諸機能をも満足させるべき、種々の構成を有するスローアウェイ式エンドミルが開発されるに至っている。
【０００４】
従来、この種のスローアウェイ式エンドミルとしては、実開昭２−１１０４１１号公報、特開平８−４７８１０号公報及び特開平７−１６４２１３号公報に開示されたものが知られている。
【０００５】
実開昭２−１１０４１１号公報及び特開平８−４７８１０号公報に開示されたものは、同一形状同大のスローアウェイチップ（以下「チップ」という。）を中心側及び外周側に装着したものであり、チップ取付け座底壁に対して垂直に穿設されたねじ穴に螺合する締付ねじにより締着固定されるものである。また、特開平７−１６４２１３号公報に開示されたものは、チップ取付け座底壁に対して斜めにねじ穴を穿設したことを特徴とするものである。
【０００６】
先ず、実開昭２−１１０４１１号公報に示されたものは、チップ上面の長辺をなす辺稜部には第１の切れ刃が形成されているとともに、短辺をなす辺稜部には第２の切れ刃が形成されており、第１の切れ刃を外刃とし、第２の切れ刃を底刃となるように工具本体の外周側に装着し、かつ、他のチップをその第１の切れ刃を底刃とし、第２の切れ刃を外刃として工具本体の中心側に装着したものである。中心側及び外周側のチップの径方向及び軸方向の切れ刃先端の位置は、両方向で一致することなく、段差を付けて装着されている。
【０００７】
次に、特開昭５４−９９２８７号公報に示されたものは、中心側及び外周側チップの底刃の切れ刃長がほぼ等しく形成されたものである。前記従来技術と同様に平行四辺形のポジティブタイプのチップが工具本体先端のチップ取付け座にねじ止め方式などにより固定されている。中心側のチップは、すくい面が工具の回転軸を含む平面上にあって、半径方向のラジアルレーキは０をなし、その底刃とされる切れ刃稜線は工具回転軸の直角方向に対する角度（以下「底刃のすかし角」という。）が２０°〜１５°の傾きを成して組み込まれている。
【０００８】
他方、外周側のチップは、中心側のチップと半径方向で約１８０°の略軸対称となる位置に組込まれている。その軸方向の切れ刃先端の位置は、中心側チップの切れ刃先端の位置に一致している。半径方向の位置は、異なる半径上に位置して配設されており、切削径は外周刃の１刃により決定される。
【０００９】
また、特開平７−１６４２１３号公報に示されたものは、一対の平行四辺形状のスローアウェイチップを工具本体先端部のチップ取付け座内に備えたものであり、底壁においては、ねじ穴が底壁から工具本体先端部内の肉厚増加方向に向け斜めに穿設されるようにしたものである。チップは、底壁に載置され、取付け穴を介して着脱可能に締着される締付ねじの頭部と、取付け穴の開口端に形成したさら状座面に受承されて、締着固定される。
【００１０】
このような構成をとることにより、チップ取付け座の底壁に穿設されたねじ穴の有効ねじ部の長さをより一層長くできる。また、締付ねじを取付け穴を介して、ねじ穴内に締着する過程においては、締付ねじの頭部が取付け穴のさら状座面をチップ座底壁に向けて押すように進みながら、チップの下面を底壁に、チップの側面を側壁に押圧し固定される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以下に、従来技術の問題点を記述する。
【００１２】
前記第１の従来技術は、同一形状かつ同大の平行四辺形平板状のスローアウェイチップを工具本体先端の中心側及び外周側に向きを変えて装着したものであり、中心側及び外周側の底刃の切れ刃長が等しい従来工具に比べて、底刃における切削面積を大きくすることを可能とするとともに、外周側の切れ刃においては掘り込み深さを増し、切削効率を向上させることができるものとしている。また、外周側の底刃の切れ刃位置を中心側の底刃の切れ刃位置より軸方向先端側に突出して配設することにより、中心側の底刃が保護され、その欠損を未然に防止することができるとしている。
【００１３】
しかしながら、中心側及び外周側の底刃の切れ刃位置が不揃いであるために、縦送りによる突込み加工の際、実質一枚刃切削となるため切削効率が低く、また工具本体がアンバランスとなり、加工精度及び工具寿命の観点からも好ましくない。径方向の切れ刃位置も同一半径上に位置していないため、横送りによる溝加工の際においても有効刃数１枚刃の切削となり、高能率加工を望むことはできない。加えて、中心側及び外周側の底刃のすかし角が０°又は微小の角度に設定されているため、突込み加工時の際に、大きなスラスト力が作用し、円滑な切削を行なうことが困難となる。
【００１４】
前記第２の従来技術は、中心側及び外周側の底刃の切れ刃長をほぼ等しく形成しているとともに、軸方向の切れ刃先端の位置を揃えて形成しているため、縦送りの際は、双方の切れ刃が同時に加工物に接して加工が行われ、工具本体のバランスの良い加工が行われる。
【００１５】
しかし、中心側及び外周側の径方向の切れ刃先端の位置が同一半径上に存在しないため、中心側の切れ刃は、もっぱら、縦送りによる突込み加工時の際に用を成すものとなり、横送りによる溝加工は、有効刃数１枚の切削となり、切削効率の低い加工になる。
【００１６】
前記第１の従来技術及び前記第２の従来技術において、切れ刃先端の始点位置が不揃いであるために、縦送り若しくは横送り又は縦及び横同時送りの際、工具本体の切削バランスが悪く、精度の良い加工を維持することが困難となる。切削バランスが悪いと、振動を誘発するなどして、工具寿命を短くする場合がある。また、横送りによる溝加工の際は、有効刃数１枚の切削となるため、高能率加工を実現することが困難となる。
【００１７】
次に、前記第３の従来技術は、ねじ穴がチップ取付け座の底壁から工具本体先端部内の肉厚増加方向に向け斜めに穿設されるようにしたものであり、チップ取付け座に穿設された有効ねじ部の長さをより一層長くすることができるとともに、スローアウェイチップの底壁に対する密着性を確保することができるとしたものである。
【００１８】
しかしながら、ねじの頭部がスローアウェイチップ中央の取付け穴のさら状座面をチップ取付け座の底壁に向けて押圧する際、ねじの頭部とさら状座面の当接面は全面ではなく片側当たりとなるため、スローアウェイチップ下面を底壁に対して一様に押圧することができず、スローアウェイチップの着座が不安定となる。殊に、横送りによる溝加工の際は、切削抵抗の送り分力成分の割合が増加するために、スローアウェイチップが浮き上がったり、びびり振動を誘発する危険性がある。
【００１９】
【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、工具本体先端部の略軸対称の位置には一対のチップ取付け座が備わり、該チップ取付け座の回転方向を向く底壁の中央部にはねじ穴が穿設されており、該ねじ穴に螺合する締付ねじを締着することにより、各チップ取付け座に載置される一対のスローアウェイチップが夫々の中央部に設けられた取付け穴を介して着脱自在に押圧固定されるようにして構成されたスローアウェイ式エンドミルにおいて、前記一対のスローアウェイチップが、同一形状かつ同大の平行四辺形平板状を成し、各スローアウェイチップにおける平行四辺形を成す上面の鋭角の頂角を挟む辺稜部切れ刃に連なる側面には正の逃げ角が付与され、前記頂角に回転対称の位置にある下面の鋭角の頂角を挟む辺稜部切れ刃に連なる側面にもそれぞれ正の逃げ角が付与されるとともに、前記取付け穴が、対向する前記側面に対し平行なる中心軸をもつように形成され、前記ねじ穴が、前記取付け穴と同方向に傾斜するように穿設されており、これらスローアウェイチップの一方を、その長辺とされる辺稜部切れ刃を底刃として前記工具本体の中心側に配設して中心刃チップとし、他方を、その短辺とされる辺稜部切れ刃を底刃として前記工具本体の外周側に配設して外周刃チップとするとともに、当該中心刃チップの先端コーナと当該外周刃チップの先端コーナとが、軸心を中心とする回転軌跡において一致するように配置されることを特徴とする。
【００２０】
上記発明においては、前記中心刃チップの底刃とされる辺稜部切れ刃の工具本体の軸線と重なる箇所に、面取り刃が形成されていることとしてもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図を参照しながら説明する。
【００２２】
図１ないし図４において、棒状をなすスローアウェイ式エンドミル（以下「エンドミル」という。）の工具本体１の軸方向後方には、柄部が備わり、また、その先端から後端に向かっては、軸心に対してほぼ対称の位置に直線状の切りくず排出溝２、３が形成されている。これらの第１及び第２の切りくず排出溝２、３の先端には、回転方向を向き、かつ軸方向及び径方向に切欠きされたチップ取付け座４が形成され、このチップ取付け座４内には、中心刃チップ８Ｂ及び外周刃チップ８Ａとして兼用される同一形状かつ同大のスローアウェイチップ（以下「チップ」という。）７が取付け穴５を介して、締付ねじ６により締着固定されている。
【００２３】
図１は、工具本体１先端部の斜視図を示したものである。外周刃チップ８Ａは、短辺の辺稜部切れ刃９Ｂを底刃とし、長辺の辺稜部切れ刃９Ａを外刃として工具本体１の外周側に配設される。外刃の切れ刃長は、掘込み深さを決定するものであり、切れ刃長の長さに応じて深く掘込むことができる。
【００２４】
他方、中心刃チップ８Ｂは、長辺の辺稜部切れ刃９Ａを底刃とし、短辺の辺稜部切れ刃９Ｂを外刃として工具本体１先端の中心側に配設される。突込み加工が可能となるように底刃の切れ刃長を工具本体１の軸線ｏを越えてオーバセンターとするとともに、軸線ｏと重なる箇所には面取り刃１７を形成する。これにより、スラスト力による中心部の切れ刃欠損が回避され、耐欠損性の高い、下穴なしの突込み加工が可能となる。
【００２５】
図２は、工具本体１先端部の正面図を示し、図３は、図２の底面図を示したものである。中心刃チップ８Ｂ及び外周刃チップ８Ａは、工具本体１の軸線ｏに対し略軸対称の位置に、双方ともに芯上がりの状態で装着されている。芯上がりは、工具本体１の剛性低下及びチップ逃げ面の被削材への干渉を回避するためのものである。
【００２６】
また、中心刃チップ８Ｂ及び外周刃チップ８Ａの切れ刃先端位置は、切削バランスを維持しつつ、あらゆる方向への加工を可能ならしめるために、工具本体１の軸線方向に一致させるとともに、同一半径上に位置させている。つまり、中心刃チップ８Ｂの先端コーナと外周刃チップ８Ａの先端コーナとが、軸心を中心とする回転軌跡において一致するように配設されている。底刃のすかし角αについては、特に、横送りの際の切削力のバランスを考慮したものであり、外周刃チップ８Ａと中心刃チップ８Ｂとで同一の角度としている。
【００２７】
縦送り加工は、工具本体１の軸線方向の送りによる加工であり、中心刃チップ８Ｂ及び外周刃チップ８Ａの切れ刃先端の位置が不揃いであると、喰い付き時に工具本体１がアンバランスとなり、びびり振動による切れ刃チッピングを生ずる場合がある。そこで、軸線方向の切れ刃先端の位置を一致させることにより、前述した不具合を回避している。他方、横送り加工は、工具本体１の軸線方向に直交する送りによる加工である。切れ刃先端の位置を同一半径上に位置させることにより、工具本体１がアンバランスとなることを回避するとともに、有効刃数が２枚となるため、回転当たりの送り量を２倍とすることができ、切削効率を向上させること、ひいては切削時間を短縮させることができる。
【００２８】
チップ７は、図４に明示されるように、略平行四辺形の平板状を成すものである。その上面１４の鋭角の頂角を挟む辺稜部切れ刃９Ａ、９Ｂに連なる逃げ面には正の逃げ角β、γが付与され、また、その頂角に回転対称な位置にある下面１５の鋭角の頂角を挟む辺稜部切れ刃９Ａ、９Ｂに連なる逃げ面にもそれぞれ正の逃げ角β、γが付与されている。当該スローアウェイチップの中央部には、対向する側面１６に対し平行なる中心軸をもつ取付け穴５が形成されている。また、チップ７の上面１４及び下面１５には、流出する切りくずの破断処理を行なうために、辺稜部切れ刃９Ａ、９Ｂに沿って延在する円弧形状の凹溝が形成されている。なお、凹溝の形成されていないものであっても、切りくず処理に支障の生ずることはない。本発明によるチップ７は、小径のボーリングバイトにも適用可能である。
【００２９】
図５及び図６は、それぞれ従来品及び本発明品に係わるチップ取付け座壁面の状態を示したものである。双方ともに、底壁１０Ａ、２３Ａの法線方向に対し、工具本体１の肉厚増加方向に所定の角度でもって締付ねじ６、２１が締着される。底壁１０Ａ、２３Ａに対してねじ穴１３、２２が斜めに穿設されることにより、有効ねじ部は長くなり、結果として、締付ねじ６、２１とのはめあい長さを長くすることができる。このことにより、締付ねじ６、２１による締付力が増加し、切削時の振動に伴う締付ねじ６、２１のゆるみを防止し、ひいては工具寿命を延長することができる。
【００３０】
図５に示す従来品のチップ取付け座２５は、底壁２３Ａ及び底壁２３Ａに対し９０°より大なる角度で傾斜する側壁２３Ｂとから構成されている。チップ２０は、締付ねじ２１のさら頭部２６を取付け穴２８のさら状座面２７に受承させると同時に押圧することにより、底壁２３Ａ及び側壁２３Ｂの両壁面に固定される。もっとも、このような構成をとると、締付ねじ２１のさら頭部２６は、取付け穴２８のさら状座面２７に対し略片側当たりとなるため、チップ２０の下面は底壁２３Ａに対して、一様に押圧することができず、殊に、切削作用を行なう切れ刃側下面の密着性が不十分となる。係る不安定な状態は、切削抵抗の背分力成分及び送り分力成分の割合が増加する加工の際に、チップが浮き上がったり、びびり振動を誘発して切れ刃欠損を生ずる危険性がある。
【００３１】
図６に示す本発明のチップ取付け座４は、底壁１０Ａ及びチップの逃げ角β、γと同一の角度で傾斜する側壁１０Ｂとから構成されている。そして、この底壁１０Ａには、この側壁１０Ｂと同一の角度で傾斜するねじ穴１３が穿設されている。つまり、これら側壁１０Ｂおよびねじ穴１３の中心軸は、チップ７の側面１６および取付け穴５の中心軸と平行になるように構成されている。チップ７の取付け穴５は、締付ねじ６との遊びが微小となるように形成されているため、締付ねじ６を締着する過程において、さら頭部１１とさら状座面１２は全周当たりとなり、チップ７の下面を底壁９に対し一様に押圧させることができ、切れ刃側の密着性だけが不十分となることはない。このような構成をとると、切れ刃に加わる切削力を側壁１０Ｂがサポートすることができ、締付ねじ６のさら頭部１１とさら状座面１２との接触応力が低減し、切削時のチップ７の割れや締付ねじ６の破損とも無縁となる。殊に、横送りによる溝加工の場合や切込みの深い重切削の場合などに、前述した側壁１０Ｂのサポート効果が顕著となり、各種トラブルを未然に回避した安全性の高い加工を実現することができる。
【００３２】
【発明の効果】
縦送り若しくは横送り又は縦及び横同時送りによる加工において、中心側及び外周側の双方切れ刃の切削作用により、切削バランスのよい安定した加工と加工精度の高い加工を行なうことができる。殊に、横送りによる溝加工の際は、切削に関与する切れ刃が２枚刃となり、高能率加工を実現することができる。加えて、切削抵抗の背分力成分及び送り分力成分がチップ取付け座の側壁においてサポートされるため、切込みの深い重切削においてもトラブルを招くこともない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係わる工具本体の一実施形態を示す先端部斜視図である。
【図２】図１の工具本体先端部の正面図である。
【図３】図２の底面図である。
【図４】この発明に係わるスローアウェイチップの一実施形態を示す（ａ）は平面図、（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面拡大図、（ｃ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面拡大図である。
【図５】従来品のチップ取付け座の壁面の状態を説明する断面図である。
【図６】本発明品のチップ取付け座の壁面の状態を説明する断面図である。
【符号の説明】
１ 工具本体
４ チップ取付け座
５ 取付け穴
６ 締付ねじ
７ スローアウェイチップ
８Ａ 外周刃チップ
８Ｂ 中心刃チップ
９Ａ 長辺の辺稜部切れ刃
９Ｂ 短辺の辺稜部切れ刃
１３ ねじ穴

Claims (2)

1. 工具本体１先端部の略軸対称の位置には一対のチップ取付け座４、４が備わり、該チップ取付け座４の回転方向を向く底壁１０Ａの中央部にはねじ穴１３が穿設されており、該ねじ穴１３に螺合する締付ねじ６を締着することにより、各チップ取付け座４に載置される一対のスローアウェイチップ７、７が夫々の中央部に設けられた取付け穴５を介して着脱自在に押圧固定されるようにして構成されたスローアウェイ式エンドミルにおいて、
   前記一対のスローアウェイチップ７、７が、同一形状かつ同大の平行四辺形平板状を成し、各スローアウェイチップ７における平行四辺形を成す上面１４の鋭角の頂角を挟む辺稜部切れ刃９Ａ、９Ｂに連なる側面１６には正の逃げ角β、γが付与され、前記頂角に回転対称の位置にある下面１５の鋭角の頂角を挟む辺稜部切れ刃９Ａ、９Ｂに連なる側面１６にもそれぞれ正の逃げ角β、γが付与されるとともに、
   前記取付け穴５が、対向する前記側面１６に対し平行なる中心軸をもつように形成され、
   前記ねじ穴１３が、前記取付け穴５と同方向に傾斜するように穿設されており、
   これらスローアウェイチップ７、７の一方を、その長辺とされる辺稜部切れ刃９Ａを底刃として前記工具本体１の中心側に配設して中心刃チップ８Ｂとし、
   他方を、その短辺とされる辺稜部切れ刃９Ｂを底刃として前記工具本体１の外周側に配設して外周刃チップ８Ａとするとともに、
   当該中心刃チップ８Ｂの先端コーナと当該外周刃チップ８Ａの先端コーナとが、軸心を中心とする回転軌跡において一致するように配置される
   ことを特徴とするスローアウェイ式エンドミル。
2. 前記中心刃チップ８Ｂの底刃とされる辺稜部切れ刃９Ａの工具本体１の軸線ｏと重なる箇所に、面取り刃１７が形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載のスローアウェイ式エンドミル。

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