JP4183324B2 - スローアウェイ式ボールエンドミルおよび切刃チップ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スローアウェイ式ボールエンドミルに関し、特に切刃チップの形状とチップ配置に工夫して切削性能を改善させた。
【０００２】
【従来の技術】
基本的に工具回転軸対称に切刃チップの配置された２枚刃のスローアウェイ式ボールエンドミルは、これまでも数多く提案されている。たとえば図９は、実開平２―１１４４１８号公報には、略１／４円とその延長からなる曲面により形成される逃げ面を対となるように組み合わせてなる外観木の葉形の切刃チップを利用したボールエンドミル１０が開示されている。
【０００３】
切刃チップの上面は、全面に亘る円柱面にて凸設され、円弧切刃は、類似形状であるが大きさの異なる２枚の切刃チップ、すなわち主チップ１３と副チップ１４との組合せにより構成されている。外周切刃を延長する場合は、正方形の補助チップ１５が使われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記の如き従来のスローアウェイ式ボールエンドミルは、まず第１に、先端部に２種類の切刃チップが必要であるために、チップ管理が煩わしく、不経済でもある。第２に、切刃チップの側面を支持するチップ座壁面が曲面となることから、切刃チップを装着する時の取付精度が安定しないことや、切削抵抗に抵抗する着座強度が弱いといった問題が残る。これらの問題を解決するために、切刃チップの底面にキー溝などの凹部を設けて、チップ座との凹凸で噛み合わせるなどの事例も従来技術のなかに見られるが、形状が複雑化してコスト高となる要因となり、１枚の切刃チップに２切刃を有するという経済性が相殺されることになる。
【０００５】
第３に、切刃チップ上面の曲面形状の問題がある。特に１／４円弧切刃から生成される切屑が切削抵抗や振動に大きく影響するので、上面の曲面形状をいかに設計するかは重要課題となる。第４に、図９に例示されるように、副チップ１４と補助チップ１５との切刃の繋ぎ部分は点でしかなく、両チップの間にある工具本体部分は、先の鋭い楔状となっている。この繋ぎ部分の切削は、主チップ１３がカバーしているのだが、カバーする主チップ１３の当該切削関与部分も木の葉形チップの末端でしかない。したがって、主チップ１３末端が欠損しやすく、これに伴い、前記工具本体部分に変形や損耗が起きやくなる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、以上のような課題に鑑みなされたもので、請求項１は、スローアウェイ式ボールエンドミルに着脱自在に装着される切刃チップであって、この切刃チップは、２つの平面と、略１／４円曲面およびこれに続く平面からなる曲面とにより側面の形成された外観略扇状平板を呈するとともに、前記２つの平面側面がなす交差角度は９０゜を超え１００゜以下にあり、またこの切刃チップの上面は、前記略１／４円曲面範囲に亘り、略１／４円の略２等分線を最高位とする円柱面により凸設されていることを特徴とする。
【０００７】
切刃チップの逃げ面の一部が、２つの平面により形成されているので、これをチップ座壁面の被支持面とすることにより、着座の安定性と組込精度の向上が図られる。２つの平面の交差角度が９０゜を超えるとしたのは、後述する菱形チップとの組合せの関係から導びかれるものである。そして１００゜以下としたのは、切削力により切刃チップが押し出されるという従来技術に記載の木の葉形チップと同じ問題を引き起こさないためである。
【０００８】
円弧切刃により生成される切屑は、１／４円の中心に向かう方向に流出しようとするので、切屑が内部で競り合うことになって切削抵抗を大きくし、また振動を起こしやすくする。これに対し本発明切刃チップは、上面が、最高位となる扇形の略２等分線を中心線として振り分けるように凸設された円柱面で形成されるために、切屑は、切屑内部で競り合わずに外方に均等に分散する作用を受ける。
【０００９】
請求項２は、丸棒状をなす工具本体の先端には、２枚の請求項１に記載の切刃チッが着脱自在に装着されてボールエンド加工が可能とされるとともに、この２枚の切刃チップは同一であり、一方の切刃チップの略１／４扇形端は工具回転軸と僅かに交差して配設され、かつ略１／４円曲面に続く平面逃げ面の辺稜が外周切刃とされ、さらにもう一方の切刃チップの略１／４扇形端は工具回転軸と交差することなく前記切刃チップに近接して配設されることを特徴とする。
【００１０】
これにより、同一切刃チップを使ったボールエンドミル先端部の切刃構成が実現する。しかも、工具回転軸まで達する切刃を少なくとも１切刃有して切削が行われると同時に、工具回転軸近傍のごく狭い範囲を除けば、ほとんどの円弧部分に２切刃を有するスローアウェイ式のボールエンドミルが実現する。
【００１１】
請求項３は、工具回転軸と交差しないように配設された前記切刃チップの工具後端側の平面側面に、菱形平板状をなす切刃チップの一辺が平行かつオーバーハングするように付設されるとともに、前記一辺と菱形の鋭角コーナを挟む他の一辺が外周切刃を形成するように構成されることを特徴とする。
【００１２】
切刃チップの上面視において、先端切刃チップと菱形チップとは一見連続する切刃を有し、また一見間断のない上面を形成している。一方、菱形チップがオーバーハングするように配設されることから、チップの逃げ面視においては、先端切刃チップと菱形チップとはチップ座底面が同一高さになく、菱形チップの方が高位にあることとなる。したがって、先端切刃チップの工具後端側側面を支持するチップ座壁面には十分な肉厚が確保されることになり、工具本体の変形は抑止される。また、繋ぎ目部分に工具本体の面が露出してないので、切屑擦過などによる工具本体の損耗が防止される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、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。図１〜図４は、この発明の切刃チップを示すもので、切刃チップ１の側面は、２つの平面２，３および曲面４よりなる。曲面４は、略１／４円曲面４ａと、これに続く平面４ｂとにより形成されている。平面４ｂの下位部分は、切刃チップ１が工具本体に装着されたときに、加工物と干渉しないように、逃げ角の大きな逃げ面がとられた２段逃げ面となっている。
【００１４】
略１／４円曲面４ａと平面２とが交差するコーナには面取５が付設され、コーナ部分の強化が図られている。このとき、面取り稜６は、切刃チップ１が工具本体に装着された状態において、工具回転軸Ｏと略平行となるように形成される。
【００１５】
切刃チップ１の上面７と略１／４円曲面４ａとの交線が円弧切刃８ａであり、平面４ｂとの交線が外周切刃８ｂとなる。また上面７は、略１／４円曲面４ａの相当範囲において、略１／４円の略２等分線Ｌを最高位とし、Ｃ矢視において半径Ｒからなる円柱面７ａと、残り部分の平面７ｂとからなっている。平面２と平面３とがなす交差角度θは、９０゜を超え１００゜以下の角度となるようにする。上面７の中央部には、底面まで貫通する取付穴９が設けられる。
【００１６】
図５〜図８は、本発明の一実施形態であるボールエンドミル１０を示すものである。工具本体は丸棒状をなし、その先端部には前記切刃チップ１が、取付穴９を通じて締付ねじ１１により着脱自在に装着される。切刃チップ１は工具回転軸Ｏに対称的に２枚装着されるが、この２枚は同一であって、一方の切刃チップ１の略１／４扇形端は、工具回転軸Ｏと僅かに交差しかつ面取り稜６が工具回転軸Ｏと略平行となるように構成される。同時に、外周切刃８ｂは外周ストレート刃として作用するように配置される。
【００１７】
もう一方の切刃チップ１は、略１／４扇形端が工具回転軸Ｏと交差することなく、前記切刃チップ１に近接して配置される。したがって詳しくは、２つの切刃チップ１は完全に対称位置にはない。そのため、後者の切刃チップ１の外周切刃８ｂは、工具回転軸Ｏに接近する如く若干傾斜して装着されることとなる。
【００１８】
以上のような構成により、２枚の同一の切刃チップ１でもって、ボールエンドミルの切削性能の重要要素である円弧切刃のほとんどを２枚刃とすることができ、しかも工具回転軸Ｏ近傍の限られた範囲にも必ず１枚の切刃が存在して切削が行われるようになる。切屑は、略２等分線Ｌを中心に左右に振り分けられるように流出するので、切屑内部で競り合うことがなく、切削抵抗は減少し、振動は抑えられる。
【００１９】
次に、このボールエンドミル１０では、図７に示されるように、工具回転軸Ｏと交差しない方の前記切刃チップ１に対して、その一外周面である平面３と平行かつ平面３にオーバーハング状態となるような一辺１２ａを有する菱形チップ１２が隣接して置かれる。菱形チップ１２の中央には取付穴９が穿設され、締付ねじ１１により着脱自在に固定される。
【００２０】
菱形チップ１２は、一辺１２ａに対し、鋭角コーナを挟む一辺１２ｂが外周ストレート刃を形成するように構成される。菱形の形状は、切刃チップ１における交差角度θと関連して決まってくる。切刃チップ１の交差角度θは必然的に９０゜を超える大きさとなるが、１００゜を超えるようになると、切削力に抗しきれずに切刃チップ１がズレる懸念があるので推奨されない。
【００２１】
切刃チップ１と菱形チップ１２の逃げ面視側からの関係は、図８に示すように菱形チップ１２の方が高位にあって、お互いにチップ座面の高さが異なるので、切刃チップ１に関しても菱形チップ１２に関しても、工具本体後端に向かう切削分力を支持する工具本体の肉厚が十分に確保されることとなる。
【００２２】
この実施形態には、工具回転軸Ｏと交差する切刃チップ１の側にも、図６に示すように、菱形チップ１２が載置されている。切刃チップ１と菱形チップ１２とを離間して配置することにより、前記対向する菱形チップ１２の外周ストレート刃をさらに延長させた形となっている。そして前記と同様、切刃チップ１に関しても菱形チップ１２に関しても、工具本体後端方向の力を支持する工具本体の肉厚の確保された形状となる。また、この場合、菱形チップ１２の一辺１２ａが外周切刃として利用されることになるので、結果的に菱形チップ１２の一辺１２ａ，１２ｂともに利用できることになって無駄がない。
【００２３】
表１は、この実施形態に記載したボールエンドミル（直径３２ｍｍ）およびチップによる切削の実用例を示すもので、切削幅と送りを変化させたときの振動の発生状況を、上面全面が平面である切刃チップを使用したものと比較している。表１から、本発明品は、取り代の小さい側および送りの高い側で振動が抑制されることが分かる。
【表１】

【００２４】
【発明の効果】
本発明品によれば、同一の切刃チップを２枚使用して、工具回転軸のごく近傍を除く円弧部全体に２切刃を有し、しかも工具回転軸近傍では軸心まで達する１切刃を有するボールエンドミルが実現する。チップの管理に面倒がなく、経済的でもある。切刃チップの側面が、２つの平面でもって支持されるので、着座強度が安定し、取付精度が高くなる。
【００２５】
円弧切刃はその中央部を最高位となるように凸設され、切屑がその内部で無理な力を作用しあうことなく流出するので、耐振動性が向上する。外周ストレート刃の延長は先端切刃チップにオーバーハングして菱形チップが配設されるので、工具本体部分が直接露出して損耗することがない。工具本体のチップ支持壁部分に十分な肉厚が確保されるので変形が起きにくく、耐久性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明切刃チップの実施の一形態を示した正面図である。
【図２】 図１のＡ矢視図である。
【図３】 図１のＢ矢視図である。
【図４】 図１のＣ矢視図である。
【図５】 本発明ボールエンドミルの実施の一形態を示した正面図である。
【図６】 図５の右側面図である。
【図７】 図５の左側面図である。
【図８】 図５の平面図である。
【図９】 従来のボールエンドミルの一例を示した側面図である。
【符号の説明】
１ 切刃チップ
２ 平面
３ 平面
４ 曲面
４ａ 略１／４円曲面
４ｂ 平面
６ 面取り稜
７ 上面
７ａ 円柱面
７ｂ 平面
８ａ 円弧切刃
８ｂ 外周切刃
１０ ボールエンドミル
１２ 菱形チップ
Ｏ 工具回転軸
Ｌ 略２等分線
θ 交差角度

Claims (3)

1. スローアウェイ式ボールエンドミルに着脱自在に装着される切刃チップであって、この切刃チップは、２つの平面と、略１／４円曲面およびこれに続く平面からなる曲面とにより側面の形成された外観略扇状平板を呈するとともに、前記２つの平面側面がなす交差角度は９０゜を超え１００゜以下にあり、またこの切刃チップの上面は、前記略１／４円曲面範囲に亘り、略１／４円の略２等分線を最高位とする円柱面により凸設されていることを特徴とする切刃チップ。
2. 丸棒状をなす工具本体の先端には、２枚の請求項１に記載の切刃チッが着脱自在に装着されてボールエンド加工が可能とされるとともに、この２枚の切刃チップは同一であり、一方の切刃チップの略１／４扇形端は工具回転軸と僅かに交差して配設され、かつ略１／４円曲面に続く平面逃げ面の辺稜が外周切刃とされ、さらにもう一方の切刃チップの略１／４扇形端は工具回転軸と交差することなく前記切刃チップに近接して配設され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. 工具回転軸と交差しないように配設された前記切刃チップの工具後端側の平面側面に、菱形平板状をなす切刃チップの一辺が平行かつオーバーハングするように付設されるとともに、前記一辺と菱形の鋭角コーナを挟む他の一辺が外周切刃を形成するように構成されることを特徴とする請求項２に記載のスローアウェイ式ボールエンドミル。

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