JP4449895B2 - スローアウェイチップおよびスローアウェイ式切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、スローアウェイ式切削工具（以下、切削工具と称する。）に着脱可能に取り付けられるスローアウェイチップ（以下、チップと称する。）、および該チップを取り付けた切削工具に関するものである。

この種のチップおよび切削工具として、本発明の発明者等は、特開２０００−１４１１２３号公報において、軸線回りに回転されるチップボデー（切削工具本体）に、所定の長さを有する第１切れ刃（主切刃）と、回転軸線に対してこの第１切れ刃の径方向外側に連続する曲率半径の小さい第２切れ刃（コーナ刃）とを有し、チップ取付状態で第１切れ刃に所定の切込み角が与えられて、チップボデーの外周から突出するように着脱可能に取り付けられるチップ、および該チップが取り付けられて、上記軸線回りに回転するとともにこの回転軸線を平行に移動させることにより、切削対象に平面部とこの平面部に対して所定の角度を有する立壁部とを連続して形成可能な回転切削工具を提案している。しかして、このようなチップおよび切削工具によれば、例えば円板状のチップを取り付けた切削工具などに比べ、上記平面部を形成する場合と立壁部を形成する場合とで切れ刃の切削対象に接する長さ、およびこれに基づく切削抵抗が大きく変わることがなく、平面部を形成する場合の切削工具の回転駆動速度を立壁部を形成する場合に合わせて低く設定する必要がなく、切削効率の向上を図ることができる。

ところが、この従来のチップおよび切削工具では、主切刃がコーナ刃の一端から切削工具本体の内周側に向かうに従い先端側に傾斜させられて所定の切込み角を有して切削工具本体先端側に突出するようにチップを取り付けた際に、例えば主切刃全体が円弧状とされていると、加工物（切削対象）との主切刃の接触長さを短くすることができず、切削抵抗の変動を防ぐことができない。

本発明は、このような背景の下になされたもので、主切刃がコーナ刃の一端から切削工具本体の内周側に向かうに従い先端側に傾斜させられて所定の切込み角を有して切削工具本体先端側に突出するようにチップを取り付けた際に、加工物（切削対象）との主切刃の接触長さを短くして、切削抵抗の変動を防ぐことが可能なチップおよび該チップを取り付けた切削工具を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明のチップは、多角形平板状をなすチップ本体の上記多角形をなす面をすくい面とし、このすくい面の角部に円弧状をなすコーナ刃を形成するとともに、このコーナ刃の一端部に連なる上記すくい面の辺稜部に主切刃を形成し、この主切刃を、上記コーナ刃の一端部における該コーナ刃の接線方向に延びる１の直線状の第１直線状部とこれに上記コーナ刃とは反対側で鈍角に交差する他の１の直線状の第２直線状部とからなる折れ線状に形成して、上記第２直線状部の切刃長を上記第１直線状部の切刃長よりも長くしたことを特徴とする。

また、本発明の切削工具は、軸線回りに回転される切削工具本体の先端部外周に、ポジティブチップとされた上述のようなチップを、上記すくい面を上記切削工具本体の回転方向に向けるとともに、上記コーナ刃を上記切削工具本体の先端部の外周側に突出させて着脱可能に取り付け、このコーナ刃の一端部に連なる上記主切刃を、該コーナ刃の一端部から上記切削工具本体の内周側に向かうに従い先端側に傾斜するように該切削工具本体の先端側に突出させる一方、このコーナ刃の他端部における上記コーナ刃の接線は上記軸線方向後端側に向かうに従い上記切削工具本体の内周側に傾斜するように配設したことを特徴とする。

上記チップにおいては、上記主切刃が、上記コーナ刃の一端部における該コーナ刃の接線方向に延びる１の直線とこれに上記コーナ刃とは反対側で鈍角に交差する他の１の直線とからなる折れ線状に形成されており、これにより、上記切削工具のようにこの主切刃がコーナ刃の一端から切削工具本体の内周側に向かうに従い先端側に傾斜させられて所定の切込み角を有して切削工具本体先端側に突出するようにチップを取り付けた際に、例えば主切刃全体が円弧状とされている場合などに比べて、加工物（切削対象）との主切刃の接触長さを短くすることができて、切削抵抗の変動を防ぐことができる。また、主切刃の逃げ面すなわちチップ本体の側面を平面状とすることができ、この逃げ面に切削工具本体の支持面を確実に密着させることが容易となって、チップ取付剛性の向上を図ることもできる。

特に、主切刃を上記２つの直線による折れ線状に形成しているため、これらの直線部分による切屑の分断効果が期待できるとともに、取付状態においてこの主切刃のうち切削工具本体後端外周側に位置してコーナ刃の一端部から接線方向に延びる１の直線状の第１直線状部の切込み角が、このコーナ刃とは反対側の切削工具本体先端内周側に位置する他の１の直線状の第２直線状部よりも大きくなり、しかもこの第２直線状部の切刃長が第１直線状部の切刃長よりも長くされているので、加工面の平面部の切削のように切込みが浅い場合にはこの他の１の直線状の第２直線状部で切削を行うことができる一方、立壁部の切削のように切込みが深いときには後端外周側の上記１の直線状の第１直線状部も切削に供されるので、切削抵抗の増大を抑えることができる。ただし、この主切刃を構成する直線が３以上となると、主切刃と加工物との接触長さが長くなって切削抵抗の変動が大きくなるとともに、そのような主切刃を形成すること自体が困難ともなるので、この主切刃は２つの直線により形成される。

また、上記平面部の仕上げ面の向上を図るには、主切刃の上記コーナ刃とは反対側の端部に連なる上記すくい面の辺稜部に、この端部における上記主切刃の延長線に対して該端部から離間するに従い漸次後退する副切刃を形成するのが望ましく、この副切刃を切削工具本体の軸線に直交する平面に沿って延びるようにチップを取り付けることで、より平滑な平面部を形成することができる。しかも、この副切刃を円弧状とすれば、該副切刃が厳密に上述のように切削工具本体の軸線に直交する平面に沿って延びるようにチップが取り付けられていなくても、１刃当たりの送りに伴って平面部に大きな段差が形成されるのを防ぐことができ、仕上げ面精度の一層の向上を図ることができる。ただし、こうして副切刃を円弧状に形成する場合には、この副切刃がなす円弧の半径は、上記チップ本体のすくい面に内接する円の直径Ｄに対して１〜１００×Ｄの範囲とされるのが望ましく、上記円弧の半径がこれより小さくても大きくても上述の効果を奏することができなくなるおそれが生じる。

なお、上記切削工具本体の後端部に上記軸線に沿って延びる軸状のシャンク部を形成して、このシャンク部を工作機械の主軸に取り付けられるホルダの取付孔に挿入して保持するような場合には、この切削工具本体の先端面には、少なくとも工具切刃径寸法を含んだ寸法情報を表示するのが望ましい。

図１ないし図４は、本発明の第１の実施形態のチップ１を示すものである。本実施形態のチップ１は、そのチップ本体２が超硬合金等の硬質材料により形成されて外形が概略正三角形（より具体的には偏六角形）の平板状をなし、この概略正三角形をなす一方の面がすくい面３とされるとともに他方の面がすくい面３に平行な着座面４とされ、またこれらすくい面３および着座面４の周りの側面に逃げ面５が形成されて、この逃げ面５とすくい面３との交差稜線部すなわちすくい面３の辺稜部に切刃が形成されている。なお、本実施形態のチップ１は、すくい面３と逃げ面５とが切刃を介して鋭角に交差するように形成されて逃げ面５に逃げ角が付されたポジティブチップとされており、特にすくい面３に対して着座面４が一回り小さな相似形をなすように形成されて、このすくい面３から着座面４に向かうに従い側面が全体的にチップ本体２の内側に向かうように傾斜させられている。また、これらすくい面３および着座面４の中央には、該すくい面３および着座面４に垂直にチップ本体２をその厚さ方向に貫通する取付孔６が形成されており、この取付孔６にはテーパ部６Ａが形成されていて、そのすくい面３側の開口部が着座面４側の開口部に対して一段拡径するようにされている。

ここで、本実施形態のチップ１は、略正三角形平板状に形成されたそのチップ本体２が上記取付孔６の中心線Ｃに関して１２０°ずつの回転対称形となるように形成されている。そして、すくい面３がなす三角形の各角部には、このすくい面３に垂直に対向する方向から見て凸円弧状をなすコーナ刃７が形成されるとともに、このコーナ刃７の一端部（図２において中心線Ｃを中心とした時計回り方向側の端部）７Ａに連なるすくい面３の辺稜部には主切刃８が形成されている。また、この主切刃８のコーナ刃７とは反対側の端部（同じく図２において中心線Ｃを中心とした時計回り方向側の端部）８Ａに連なるすくい面３の辺稜部には副切刃９が形成されており、端部７Ａ，８Ａを介して連続するこれらコーナ刃７、主切刃８、および副切刃９によって１つの上記切刃が構成されている。従って、本実施形態では、上記中心線Ｃに関して１２０°ずつの回転対称に配置される３組のコーナ刃７、主切刃８、および副切刃９によって３つの切刃が１つのチップ本体２のすくい面３の辺稜部に形成されていて、１つのチップ本体２で３回の切刃の使い回しが可能とされている。

ここで、凸円弧状をなす上記コーナ刃７は、その半径ｒが、後述するすくい面３に内接する円の直径Ｄに対して０．０５〜０．５×Ｄの大きさとされるとともに、その円弧の扇角が４５〜１５０°程度とされ、この円弧の中心と上記中心線Ｃとを結ぶ直線と交差するようにされている。また、このコーナ刃７の上記一端部７Ａに連なる主切刃８は、本実施形態では上記一端部７Ａにおいて円弧状のコーナ刃７に滑らかに接して該一端部７Ａにおけるコーナ刃７の接線方向に１直線状に延びる第１直線状部１０と、この第１直線状部１０におけるコーナ刃７とは反対側の端部１０Ａにおいて該第１直線状部１０に凸Ｖ字状をなすように鈍角に交差してやはり１直線状に延びる第２直線状部１１とから構成されている。なお、これら第１、第２直線状部１０，１１の切刃長Ｋ，Ｌは、第２直線状部１１の切刃長Ｌが第１直線状部１０の切刃長Ｋよりも長くされ、その比率Ｋ／Ｌは０．４〜０．９程度とされている。

さらにまた、副切刃９は、本実施形態では主切刃８の上記端部８Ａ、すなわち第２直線状部１１のコーナ刃７側とは反対側の端部において該第２直線状部１１に滑らかに接する凸円弧状に形成されていて、この端部８Ａにおける主切刃８の延長線（第２直線状部１１の延長線）に対して該端部８Ａから離間するに従い漸次後退するように形成されており、ただしその半径Ｒは上記内接円の直径Ｄの１〜１００×Ｄの範囲とされて、コーナ刃７の半径ｒよりも十分大きくされている。また、この副切刃９の長さ（副切刃９がなす凸円弧の弦の長さ）Ｇは、上記内接円直径Ｄに対して０．１〜０．４×Ｄとされている。なお、本実施形態ではこの副切刃９は、上記すくい面３がなす略正三角形の各辺稜部の略中央に位置して該辺稜に沿って延びるように形成されており、従ってすくい面３上における上記中心線Ｃを中心とした円は、すくい面３の内側からその直径を徐々に大きくしてゆくと、この副切刃９において当該すくい面３に内接することとなり、この円の直径が本実施形態における上記すくい面３に内接する円の直径Ｄとされる。

一方、上記主切刃８側とは反対側のコーナ刃７の他端部（図２において中心線Ｃを中心とした反時計回り方向側の端部）７Ｂに連なるすくい面３の辺稜部には、この辺稜部に連なるチップ本体２の側面にすくい面３から着座面４に亙って凹所１２が形成されて切り欠かれることにより、該コーナ刃７の他端部７Ｂに隣接して該他端部７Ｂにおけるコーナ刃７の接線Ｍに対し上記すくい面３の内側に凹む凹部１３が形成されている。また、本実施形態ではこの凹部１３の底１３Ａは直線状をなすように形成されており、従ってチップ本体２の側面に形成される上記凹所１２の底面１２Ａは平面状に形成されることとなる。ただし、この凹所１２の底面１２Ａも、チップ本体２側面の上記切刃（コーナ刃７、主切刃８、および副切刃９）に連なる逃げ面５と同様、すくい面３から着座面４に向かうに従いチップ本体２の内側に向かうように傾斜させられていて、該すくい面３と鋭角に交差するようにされている。

なお、この凹部１３の底１３Ａがなす直線は、本実施形態では上記他端部７Ｂにおけるコーナ刃７の接線Ｍに平行に延びるように形成されており、またこの底１３Ａに連なる凹部１３の両端部１３Ｂ，１３Ｃは、底１３Ａがなす直線に滑らかに接して該凹部１３の両端側に向かうに従いチップ本体２の外側に向かう凹円弧状の曲線とされ、従ってコーナ刃７の上記他端部７Ｂ側の端部１３Ｂにおいては、この端部１３Ｂがなす凹円弧が凸円弧状のコーナ刃７にその上記他端部７Ｂにおいて交差させられることとなる。さらに、コーナ刃７の上記他端部における接線Ｍとこの接線Ｍに平行とされた凹部１３の上記底１３Ａとの間の間隔、すなわち凹部１３の深さＮは、本実施形態では上記内接円の直径Ｄに対して０．０１〜０．０５×Ｄとされ、凹部１３の接線Ｍ方向の長さＡは０．２〜０．５×Ｄとされている。ただし、この凹部１３は、上述のように副切刃９上においてすくい面３に内接することになる上記内接円よりも該すくい面３の内側にまで凹むことはない。

さらに、上述のようにチップ本体２が上記取付孔６の中心線Ｃに関して１２０°ずつの回転対称形となるように形成された本実施形態のチップ１では、そのすくい面３がなす上記略正三角形の３つの辺稜部それぞれに、この辺稜部を挟む上記略正三角形の一対の角部のうち一方の角部に形成されたコーナ刃７の一端部７Ａから延びる主切刃８および副切刃９と、他方の角部に形成されたコーナ刃７の他端部７Ｂに連なる凹部１３とが形成されることとなり、１つの辺稜部に形成される主切刃８と凹部１３とは、副切刃９を該辺稜部の略中央に位置させて該副切刃９を介し互いに鈍角に交差する方向に延びるように配置され、これにより上記すくい面３は具体的には上述のように概略偏六角形状に形成されることとなる。なお、１つの辺稜部に形成される副切刃９と凹部１３との間には、この凹部１３が連なるコーナ刃７の他端部７Ｂにおける上記接線Ｍに沿って延びる極長さの短い直線部１４が形成されていて、この直線部１４は凸円弧状をなす副切刃９の上記弦と鈍角に交差するようにされており、すなわち凹部１３が延びる上記接線Ｍ方向が副切刃９の延びる上記弦の方向と鈍角に交差するようにされている。従って、副切刃９を１辺としてみると、上記１つの辺稜部に形成される主切刃８と凹部１３とはこの副切刃９に対してもそれぞれ鈍角に交差する方向に延びることとなり、このためすくい面３はさらに具体的には、主切刃８を１つの辺としてみると偏九角形状を呈し、また主切刃８を第１、第２直線状部１０，１１の２つの辺としてみると偏１２角形状を呈することとなる。

次に、図５ないし図８は、このようなチップ１を取り付けた本発明の切削工具の第１の実施形態を示すものである。本実施形態の切削工具は、その切削工具本体１６が軸線Ｏを中心とした外形略円柱状に形成されていて、この切削工具本体１６の先端部外周に上記チップ１が着脱可能に取り付けられるとともに、該切削工具本体１６の後端部が工作機械の主軸に取り付けられて、上記軸線Ｏ回りに図中に符号Ｔで示す回転方向に回転させられつつ該軸線Ｏに交差する方向に送り出されることにより、加工物（切削対象）に平面部や立壁部のような加工面を形成してゆく。ここで、本実施形態では、その切削工具本体１６の先端部外周に、図６に示すように軸線Ｏ方向先端視においてこの切削工具本体１６先端部外周をＬ字状に切り欠くように複数（本実施形態では４つ）のチップポケット１７…が周方向にほぼ等間隔に形成されていて、各チップポケット１７の切削工具回転方向Ｔ側を向く壁面１７Ａの先端側に形成されたチップ取付座１８に、上記実施形態のチップ１がそれぞれ取り付けられており、従って１つの切削工具本体１６に複数（やはり本実施形態では４つ）のチップ１…が周方向に等間隔に取り付けられることとなる。なお、チップポケット１７…は周方向に不等間隔に形成されていてもよい。

上記チップ取付座１８は、切削工具本体１６の先端および外周に開口する凹所として形成されていて、上記壁面１７Ａから回転方向Ｔの後方に一段凹むように形成された底面１８Ａと、この底面１８Ａから上記壁面１７Ａに立ち上がる壁面（支持面）１８Ｂ，１８Ｃおよび凸部１８Ｄとから構成されている。このうち底面１８Ａは、上記軸線Ｏに平行か、または切削工具本体１６の後端側に向かうに従い切削工具回転方向Ｔの後方側に向けて傾斜する平面状とされており、その中央部には該底面１８Ａに垂直にネジ孔１６Ａが切削工具本体１６に形成されている。また、壁面１８Ｂはチップ取付座１８の内周側に位置して切削工具本体１６の先端面から略外周側を向きつつ後端外周側に延びるように、壁面１８Ｃはチップ取付座１８の後端外周側に位置して切削工具本体１６の外周面から後端内周側に延びるようにそれぞれ形成され、その少なくとも上記壁面１７Ａ側の部分は、チップ本体２の着座面４に対する逃げ面５の傾斜とほぼ等しい角度で傾斜する平面状とされている。さらに、凸部１８Ｄはチップ取付座１８の後端内周側に位置して切削工具本体１６の先端外周側に凸となるようにこれらの壁面１８Ｂ，１８Ｃ間に形成され、その突端面はチップ本体２の着座面４に対する上記凹所１２の底面１２Ａの傾斜とほぼ等しい角度で傾斜する平面状とされるとともに、この突端面の幅はこの底面１２Ａの幅よりも僅かに小さくされている。なお、この凸部１８と壁面１８Ｂ，１８Ｃとの間には半円形の逃げ部１８Ｅ，１８Ｆが形成されている。

このようなチップ取付座１８に、上記チップ１は、そのチップ本体２の１の側面を切削工具本体１６の先端側に向けるとともにすくい面３を切削工具回転方向Ｔに向けて上記着座面４を上記底面１８Ａに密着させることにより、この１の側面に逃げ面５を有する主切刃８および副切刃９を切削工具本体１６の先端側に突出させるとともに該主切刃８に連なるコーナ刃７を切削工具本体１６の先端部外周に突出させ、さらにこのコーナ刃７の他端部７Ｂに隣接する凹部１３を切削工具本体１６の外周側に向けるようにして着座させられる。このとき、この切削工具本体１６の先端部外周に突出させられたコーナ刃７に対向するすくい面３の辺稜部側においては、この辺稜部に形成された主切刃８の第２直線状部１１に連なる逃げ面５がチップ取付座１８の上記壁面１８Ｂに密着して当接させられるとともに、凹部１３に連なる凹所１２には上記凸部１８Ｄが入り込んでその上記突端面が底面１２Ａに密着させられることによりチップ本体２が上記中心線Ｃ回りに係合させられ、さらにこれら主切刃８と凹部１３との間の副切刃９および直線部１４は壁面１８Ｂと凸部１８Ｄとの間の逃げ部１８Ｅ内に略収容される。また、この凹部１３が隣接するコーナ刃７は、切削工具本体１６の後端側に向けられて凸部１８Ｄと上記壁面１８Ｃとの間の逃げ部１８Ｆに略収容され、さらにこのコーナ刃７の一端部７Ａから延びる主切刃８の第２直線状部１１に連なる逃げ面５は、チップ取付座１８の上記壁面１８Ｃに密着して当接させられる。そして、こうしてチップ取付座１８に着座させられた状態で、上記取付孔６にクランプネジ１９を挿通して上記ネジ孔１６Ａにねじ込むことにより、チップ１は切削工具本体１６に着脱可能に取り付けられる。

なお、本実施形態ではこのクランプネジ１９の他に、チップ１の取付剛性をより確実に確保するためのクランプ機構２０が切削工具本体１６に備えられている。このクランプ機構２０は、チップポケット１７の上記壁面１７Ａのチップ取付座１８の後端側にクランプネジ孔２０Ａとこれよりも小径の孔２０Ｂとが形成され、クランプネジ孔２０Ａには、先端がチップ１のすくい面３上にまで延出させられたクランプ駒２０Ｃの中央部に挿通されるクランプネジ２０Ｄが取り付けられるとともに、孔２０Ｂにはコイルスプリング２０Ｅが収容された上で上記クランプ駒２０Ｃ後端側のピン部が挿入された構成とされており、クランプネジ２０Ｄをクランプネジ孔２０Ａにねじ込んで締め付けることにより、クランプ駒２０Ｃの先端がチップ本体２のすくい面３をチップ取付座１８の底面１８Ａ側に押圧してチップ１を切削工具本体１６に強固に固定する一方、クランプネジ２０Ｄを緩めたときには、上記コイルスプリング２０Ｅによってクランプ駒２０Ｃが押し上げられてチップ１の押圧が速やかに解かれるようにされている。

こうして切削工具本体１６に取り付けられたチップ１においては、チップ取付座１８の上記底面１８Ａが上記軸線Ｏに平行または切削工具本体１６の後端側に向かうに従い切削工具回転方向Ｔの後方側に向けて傾斜する平面状とされていることにより、切削工具本体１６の先端側に突出させられた上記主切刃８および副切刃９と外周側に突出したコーナ刃７とには、正または０°のアキシャルレーキ角αが与えられる。なお、図６に示すように本実施形態ではこれら主切刃８、副切刃９、およびコーナ刃７に負のラジアルレーキ角βが与えられているが、このラジアルレーキ角βについても正または０°であっても構わない。

さらに、上記主切刃８は、コーナ刃７の一端部７Ａから切削工具本体１６の内周側に向かうに従い先端側に傾斜するように配設されて、軸線Ｏに直交する平面Ｐに対し所定の切込み角γが与えられるようにされている。ただし、上記実施形態のチップ１では主切刃８が２つの直線状部１０，１１により構成されているので、主切刃８の切込み角γも、切削工具本体１６外周側に配置される第１直線状部１０による大きな切込み角γ10と、内周側に配置される第２直線状部１１による小さな切込み角γ11とから構成されることとなる。なお、この第１直線状部１０による切込み角γ10は１５〜３０°の範囲とされるのが望ましく、第２直線状部１１による切込み角γ11は５〜２０°の範囲とされるのが望ましい。ただし、これらの切込み角γ10，γ11はγ10＞γ11の関係にある。また、この主切刃８の上記端部８Ａに連なる凸円弧状とされた副切刃９は、この端部８Ａとこれとは反対側の端部（直線部１４に連なる端部）９Ａとを結ぶ弦が上記平面Ｐ上に位置して、該副切刃９がこの平面Ｐに沿うように配設されるか、この弦が切削工具本体１６の内周側に向けて０〜３°程度の極小さな角度θで後端側に傾斜するように配設される。

一方、切削工具本体１６の外周側に突出させられたコーナ刃７は、その凸円弧に沿って上記主切刃８Ａと連なる一端部７Ａから外周後端側に向けて延びて最外周に達し、次いで僅かに後端内周側に延びて上記他端部７Ｂに至るように配設されており、従ってこの他端部７Ｂにおける上記接線Ｍは、切削工具本体１６の軸線Ｏ方向後端側に向かうに従い内周側に傾斜するように配設されることとなる。

上記構成のチップ１では、上記凹部１３とは反対側のコーナ刃７の一端部７Ａ側に、凸円弧状をなすコーナ刃７の該一端部７Ａにおける接線方向に延びる第１直線状部１０と、この第１直線状部１０にその端部１０Ａにおいて鈍角に交差する第２直線状部１１とから構成された主切刃８が形成されており、このように主切刃８が直線によって形成されているため、例えばこの主切刃がコーナ刃からそのまま延長された円弧状とされている場合などに比べ、加工物Ｗに対する該主切刃８の接触長さを短くして上記切削負荷の変動自体を抑えることができる。また、チップ本体２側面の主切刃８に連なる逃げ面５を平面状とすることができるので、上述のようにチップ取付座１８の壁面１８Ｂ，１８Ｃも平面状としてこれに上記逃げ面５を密着させることにより高いチップ取付剛性を得ることができる。

しかも、主切刃８を第１、第２の２つの直線状部１０，１１によって折れ線状に形成しているので、これらが交差する上記端部１０Ａにおいて切屑を２つに分断して生成することができて、切屑処理性の向上を図ることができる。さらに、切削工具での取付状態において外周側に位置する第１の直線状部１０の切込み角γ₁₀が内周側に位置する第２直線状部１１の切込み角γ₁₁よりも大きくなり、しかもこの第２直線状部１１の切刃長Ｌが第１直線状部１０の切刃長Ｋよりも長くされているので、例えば加工物Ｗの上記平面部Ｕを切削するときには専ら上記第２の直線状部１１によって小さい切り込み量で送りを大きくして効率的な加工を行うことができる一方、切り込み量が大きくなる立壁部Ｖの切削のときには、大きな切込み角γ₁₀の上記第１の直線状部１０からコーナ刃７を用いて切削抵抗の増大を抑えることができる。

なお、この第１の実施形態では主切刃８を２つの直線状部１０，１１により構成しているが、この主切刃を構成する直線が３以上となると、その切刃長が長くなって加工物との接触長さも長くなり、切削負荷（抵抗）の変動が十分に抑えられなくなるとともに、隣接する直線状部同士の交差角も大きくなるため切屑分断効果も少なくなり、しかもそのような多段に折れ曲がる主切刃を精度よく形成すること自体が困難ともなるので、この主切刃８は第１の実施形態のように２つの直線によって構成される。

一方、この第１の実施形態では、コーナ刃７の他端部７Ｂに隣接してすくい面３の辺稜部に凹部１３が形成されており、従って上述のようにチップ１が取り付けられた上記切削工具によって図９に示すように加工物Ｗに立壁面Ｖを形成する際に、このコーナ刃７の他端部７Ｂに連なる辺稜部が該他端部７Ｂにおけるコーナ刃７の接線Ｍに沿って形成されている場合に比べ、立壁面Ｖとチップ１との間の間隔（クリアランス）を大きく確保することが可能となる。このため、上記構成のチップ１および該チップ１を取り付けた上記切削工具によれば、たとえ上記軸線Ｏを横向きにして切削を行ったとしても、切削によって生成された切屑がこの間隙部に噛み込まれて加工面（立壁面Ｖ）が傷つけられたり、チップ１に欠損が生じてしまったりするような事態を防ぐことができ、高品位の加工面を長期に亙って安定して形成することが可能となる。

なお、この凹部１３は、コーナ刃７の他端部７Ｂに連続して形成されていてもよく、すなわち凸円弧状をなすコーナ刃７が切削工具最外周から僅かに後端内周側に延びた位置にある上記他端部７Ｂから直ぐに凹部１３がすくい面３の内周側すなわち切削工具内周側に凹むようにされていてもよい。この場合には、コーナ刃７によってある程度の切り込み量は確保しながらも、切削工具外周側に向けられるすくい面３の辺稜部およびチップ本体２の側面部分と上記立壁面Ｖとの間に上述のような大きな間隔を確実に確保することができ、その間隙部への切屑の噛み込み等を一層確実に防止することが可能となる。ただし、このようにコーナ刃７の他端部７Ｂに連続して凹部１３を形成せずとも、例えば２mm以下程度の極短い長さであれば、上記他端部７Ｂと凹部１３との間にこの他端部７Ｂにおける接線Ｍ方向に延びる直線部を形成したとしても、切屑の噛み込み等を十分に防止することができる。

また、上記構成のチップ１では、そのチップ本体２が取付孔６の中心線Ｃ回りに１２０°回転対称に形成されており、このため当該チップ１を切削工具本体１６のチップ取付座１８に取り付けた状態で、切削工具本体１６の外周側に突出したコーナ刃７に対向するすくい面３の辺稜部に形成された凹部１３が、切削工具本体１６の後端内周側に向けられて配設されることとなる。そこで、上記切削工具のようにこの凹部１３に係合可能な凸部１８Ｄを切削工具本体１６のチップ取付座１８に形成しておくことにより、チップ１の切削工具本体１６への取付剛性の向上を図ることが可能となるので、例えば加工物Ｗの平面部Ｕの加工と立壁部Ｖの加工とでチップ１に作用する切削負荷の方向が変化しても、チップ本体２がその上記中心線Ｃ回りに回転してずれが生じたりするのを防ぐことができ、より高精度の加工を可能とすることができる。しかも、本実施形態では、このチップ１が、その取付孔６に挿通されたクランプネジ１９がネジ孔１６Ａにねじ込まれた上で、さらに上記クランプ機構２０によってチップ取付座１８に押圧されて固定されているので、チップ１の取付剛性の一層の向上を図ることができ、切削工具本体１６に取り付けられた複数のチップ１…間で切削に使用されるコーナ刃７、主切刃８、および副切刃９の振れ精度等を確実に維持して、さらに高い加工精度を安定して得ることが可能となる。

さらに、本実施形態のチップ１では、上記凹部１３の底１３Ａが直線状に形成されており、このためこの凹部１３の底１３Ａに連なるチップ本体２側面の凹所１２の底面１２Ａは平面状に形成されるのに対し、上記凸部１８Ｄの突端面も平面状に形成されていて、上記底面１２Ａに密着して係合可能とされているので、特に上述のような切削負荷の変動によってチップ１をその中心線Ｃ回りに回転させるような力に対して高い取付剛性を奏することができ、より一層の加工精度の向上を図ることができる。また、本実施形態では、チップ取付座１８の上記壁面１８Ｂ，１８Ｃもその少なくとも上記壁面１７Ａ側の部分が平面状とされていて、チップ本体２の側面のうち主切刃８に連なる逃げ面５の、しかも切刃長Ｌの長い第２直線状部１１に連なる面積の大きい逃げ面５部分がこれら壁面１８Ｂ，１８Ｃに密着して当接させられるので、上記中心線Ｃ回りにチップ１を回転させる力に対してさらに高い取付剛性を確保することができる。

ただし、本実施形態のチップ１ではこのように凹部１３の底１３Ａを直線状に形成しているが、例えばこれを図１０に示す本発明の第２の実施形態のチップ２１のように、凹部２２の底が凹曲線状をなすように形成してもよい。なお、この第２の実施形態を初め、後述する第３〜第４の実施形態のチップ３１〜５１においては、上記第１の実施形態と共通する主要な部分には同一の符号を配して説明を省略する。すなわち、この第２の実施形態においては、そのチップ本体２の上記凹部２２に連なる部分に形成される凹所２３の底面（図示略）が、該チップ本体２の周回り方向にチップ本体２の内側に凹む凹円筒面等の凹曲面状に形成されており、これに伴いこの底面とすくい面３との交差稜線として画成される上記凹部２２も、コーナ刃７の他端部７Ｂからその全長に亙って凹円弧等のすくい面３内側に凹む凹曲線とされている。なお、このように凹部２２の底を凹曲線状に形成した場合において、その曲率半径（例えば、凹部２２の底が凹円弧状の場合にはその半径）Ｓは、上記内接円の直径Ｄに対して０．５〜２．０×Ｄ程度とされるのが望ましい。

従って、このように構成された第２の実施形態のチップ２１においては、上記実施形態の切削工具と同様に上記凹所２３にチップ取付座１８の凸部１８Ｄを係合可能とさせることによって上記中心線Ｃ回りの力に対する取付剛性は十分に確保することができる一方、上記凹部２２の深さＮは、第１の実施形態の凹部１３に比べて大きくすることができ、このため上記立壁面Ｖとの間の間隔もより大きく確保することができるので、切屑の噛み込み等を一層確実に防止することが可能となる。しかも、上述のように凹所２３の底面を凹円筒面状等として凹部２２をその全長に亙って凹円弧等とすれば、凹所２３および凹部２２をチップ本体２やすくい面３に形成するのが容易となるとともに、例えば凹部の底を直線状とするとともにその両端部も直線状として該凹部を台形状や方形状としたりした場合に比べ、該凹部２２に直線同士が角度をもって交差する部分が形成されるのを避けることができ、過大な負荷が作用したときにかかる角部からチップ本体２にクラックが発生したりするのも防ぐことができる。なお、上述のように凹所２３の底面を凹曲面状に形成した場合には、当該チップ２１を取り付ける切削工具のチップ取付座１８における凸部１８Ｄの突端面も、この凹所２３の底面に合わせて凸曲面状に形成すればよい。

一方、上記第１の実施形態では、上記主切刃８のコーナ刃７側とは反対側の端部８Ａに、この端部８Ａにおける主切刃８の延長線（第１の実施形態では第２直線状部１１の延長線）に対して該端部８Ａから離間するに従い漸次後退する副切刃９が形成されており、チップ取付状態においてこの副切刃９が、切削工具本体１６の軸線Ｏに直交する平面Ｐに対して切削工具内周側に向かうに従い後端側に向けて０〜３°程度の角度でこの平面Ｐに略沿うように配設されている。従って、加工物Ｗに平面部Ｕを形成する場合において上述のように送りを大きくしても、１刃当たりの送りに伴いこの平面部Ｕに残される山部（切削工具マーク）をこの副切刃９によって削り落として仕上げ面精度の向上を図ることができる。

また、この第１の実施形態では、上述のようにチップ本体２が中心線Ｃ回りに１２０°回転対称とされることにより、こうして第１の実施形態のチップ１をその副切刃９が上記平面Ｐに沿うように先端側に突出させて取り付けた上記実施形態の切削工具では、この副切刃９の切削工具内周側に、該副切刃９やこれに連なる主切刃８が形成される辺稜部と同じ辺稜部に形成された凹部１３が配設されることとなる。そして、この凹部１３が延びる接線Ｍ方向は、上記副切刃９が延びる方向すなわち上記平面Ｐに対して鈍角に交差して、切削工具内周側に向かうに従い後端側に向かうように傾斜させられることとなり、しかも凹部１３はこの接線Ｍに対して凹むように形成されているので、上記第１の実施形態によれば、この副切刃９の切削工具内周側においても、副切刃９により切削される平面部Ｕとすくい面３の辺稜部やチップ本体２の側面との間隔を大きく確保することができ、その間隙部に切屑が噛み込まれて上記平面部Ｕの仕上げ面精度が損なわれたりするのを防ぐことができる。さらに、この凹部１３に連なるチップ本体２側面の上記凹所１２の底面１２Ａも、先端側に突出させられた主切刃８や副切刃９に連なる逃げ面５と同様にすくい面３に対して鋭角に交差させられて逃げが与えられているので、例えばこの逃げの範囲で切削工具本体１を軸線Ｏ回りに回転させつつ該軸線Ｏ方向先端側に前進させて、平面部Ｕを順次彫り込みながら加工を行うような場合でも、切削工具先端側に向けられた上記底面１２Ａがこの平面部Ｕに干渉するのを抑えることができて、このような加工を円滑に行うことが可能となる。

また、この第１の実施形態では上記副切刃９が凸円弧状とされているので、上述した凹所１２と凸部１８Ｄとの係合やクランプ機構２０による押圧などにも拘わらず、万一チップ１が切削中に上記中心線Ｃ回りにずれ動いたりしてその上記弦が上記平面Ｐ上に厳密に位置しなくなったとしても、副切刃９が描く凸円弧自体はチップ１がずれ動く前とオーバーラップさせることができ、従ってこの副切刃９によって仕上げられる平面部Ｕの仕上げ面精度が著しく劣化するのを避けることができる。なお、このような効果を確実に奏するには、この副切刃９がなす円弧の半径Ｒは、第１の実施形態のように上記内接円の直径Ｄの１〜１００×Ｄの範囲とされるのが望ましく、半径Ｒがこれより小さいと送りを大きくしたときの仕上げ面精度が損なわれるおそれがあり、逆に半径Ｒがこれよりも大きいと副切刃９が直線状に近くなってしまうおそれがある。

ただし、特に上記第１の実施形態などでは、上述のようにすくい面３に凹部１３が形成されるのに伴いチップ本体２の側面に凹所１２が形成されていて、この凹所１２に係合可能な凸部１８Ｄを切削工具本体１６側のチップ取付座１８に形成することにより、このチップ１の取付剛性が向上されて中心線Ｃ回りの回転が確実に防止されるので、このような凹所１２および凹部１３が備えられていれば、例えば図１１に示す第３の実施形態のチップ４１のように副切刃４２が直線状に延びるように形成されていて、この副切刃４２が上記平面Ｐに対して０〜３°程度の角度θとなるようにチップ４１を切削工具本体１６に取り付けるようにしてもよい。また、１刃当たりの送りがそれほど大きくない場合には、図１２に示す第４の実施形態のチップ５１のように、副切刃５２を円弧状とするにしても、その半径Ｂを第１の実施形態の半径Ｒよりも小さいものとしたり、場合によっては副切刃を設けない構成としてもよい。特にこれら第４の実施形態や副切刃を設けない構成とした場合には、すくい面３の１つの辺稜部において凹部１３の占める長さを長くすることができるので、立壁部Ｖや平面部Ｕとの間の間隔もより大きく確保することができ、この間隙部への切屑の噛み込み等をさらに一層確実に防止することが可能となる。

なお、これら第１〜第４の実施形態ではチップ本体２が上述のように概略正三角形（より具体的には偏六角形、さらに具体的には主切刃８を１つの辺としてみると偏九角形、また主切刃８を第１、第２直線状部１０，１１の２つの辺としてみると偏１２角形）の平板状をなし、そのすくい面３の３つの辺稜部にそれぞれ主切刃８および副切刃９，４２，５２と凹部１３，２２とが形成されているが、例えば概略平行四辺形等の平板状にチップ本体を形成して、その概略平行四辺形状のすくい面の鋭角をなす角部にコーナ刃を形成するとともに、この角部に交差する上記すくい面の辺稜部のうち、上記コーナ刃の一端部側に主切刃および必要に応じて副切刃を、また他方の端部側に凹部を形成するようにしてもよい。ただし、このような場合でも、加工物の平面部との間隔を確実に確保するには、上記主切刃が形成された辺稜部には該主切刃に連なるコーナ刃と反対側に、上述のような凹部を設けるのが望ましい。

次に、図１３ないし図１５は本発明の切削工具の第２の実施形態を示すものであって、図５ないし図８に示した第１の実施形態の切削工具と共通する要素には同一の符号を配して説明を簡略化する。本実施形態は、スローアウェイ式のエンドミルに本発明を適用したものであって、その切削工具本体６１が第１の実施形態よりも外径に対して軸線Ｏ方向の長さの長い概略円柱状をなし、その後端部はこの軸線Ｏに沿って延びる該軸線Ｏを中心とした円柱軸状のシャンク部６２とされている。また、このシャンク部６２よりも先端側の切削工具本体６１の先端部６３は、その外周が、やはり軸線Ｏを中心として、該シャンク部６２から一段縮径し、先端側に向けて小さな角度で漸次縮径した後に側面視に凹曲面状を描きつつ外周側に切れ上がり、次いで一定外径で当該切削工具本体６１の先端面６４に至るように形成されており、この先端部６３の外周に、上記先端面６４に開口して後端側に延びるチップポケット１７…が形成されて、その切削工具回転方向Ｔ側を向く壁面１７Ａの先端側に形成されたチップ取付座１８に、本実施形態では上記第１の実施形態のチップ１が、クランプネジ１９およびクランプ機構２０によって着脱可能に取り付けられている。

そして、上記先端面６４には、当該切削工具の工具切刃径Ｅを少なくとも含んだ寸法情報を表す表示６５が設けられている。ここで、本実施形態の切削工具では、上記第１の実施形態と同様にチップ１において切削工具本体６１の先端外周に突出させられたコーナ刃７が軸線Ｏから最も外周側に位置することとなり、このコーナ刃７の径方向外周側の突端が軸線Ｏ回りになす回転直径が工具切刃径Ｅとされて、その数値がそのまま（例えば、本実施形態では４１mm）上記表示６５として記載されている。また、この表示６５は、例えば刻印等によって設けられている。

しかるに、この種の軸状のシャンク部６２を備えた切削工具では、このような工具切刃径Ｅ等の寸法情報や型番などは図１３に示すようにこのシャンク部６２に刻印されたりして表示されるのが一般的であるが、その一方でこの種の切削工具は、図１５に示すようにこのシャンク部６２がホルダ６６の先端部に形成された取付孔６７に挿入されて該ホルダ６６に保持され、このホルダ６６がその後端部のテーパシャンク６８を工作機械の主軸に挿入して取り付けられたりすることにより軸線Ｏ回りに回転されて切削加工に供され、またこうしてホルダ６６に保持されたまま工作機械のマガジン等に収容されて保管される。従って、図１５には実線で示しているが、シャンク部６２に表示された上記寸法情報等は、実際にはホルダ６６によって覆い隠された状態であって、いちいちホルダ６６から切削工具本体６１を取り外さなければ確認することができない。特に、従来このような切削工具において上記工具切刃径Ｅとシャンク部６２の外径とは互いに等しくされるのが一般的であり、従って上記取付孔６７に取付可能なシャンク部６２の外径についてのホルダ６６側の表示を見れば、工具切刃径Ｅについても確認できたが、最近ではこのシャンク部６２の外径に対して１、２mm程度僅かに大きく工具切刃径Ｅが設定された切削工具も使用されるようになってきており、このホルダ６６側の表示や目視などによって正確な工具切刃径Ｅを確認することができなくなってきている。

ところが、これに対して上記第２の実施形態の切削工具では、上述のように切削工具本体６１の先端面６４に表示６５が示されているので、シャンク部６２がホルダ６６に保持されることにより覆い隠されていても、この表示６５を容易に確認することができる。また、当該切削工具がホルダ６６ごとマガジンに収容されていても、このようなマガジンにおいては通常ホルダ６６がその先端側を該マガジンの収容孔の開口部に向けて収容されるので、やはり容易に表示６５を確認することができる。なお、この表示６５は、少なくとも上記工具切刃径Ｅを示す寸法情報を含んだものであればよく、他の寸法情報や型番等がこれと合わせて表示されていてもよい。また、刻印以外の手段で表示６５が表されていても勿論構わない。さらに、この第２の実施形態の切削工具本体６１に取り付けられるチップは、上記第１の実施形態のチップ１を初め、第２〜第４のチップ２１，４１，５１や、上述したような概略平行四辺形等の他の多角形平板状のチップでも構わない。

本発明の第１の実施形態のスローアウェイチップ１を示す斜視図である。 第１の実施形態のスローアウェイチップ１の平面図である。 図２におけるＺＺ断面図である。 第１の実施形態のスローアウェイチップ１の凹部１３周辺を示す拡大平面図である。 第１の実施形態のスローアウェイチップ１を取り付けた本発明の第１の実施形態のスローアウェイ式切削工具を示す一部破断側面図である（ただし、一部のスローアウェイチップ１はチップポケット１７やチップ取付座１８等を含めて図示が省略されている。）。 第１の実施形態のスローアウェイ式切削工具を軸線Ｏ方向先端側から見た底面図である。 図５における矢線Ｙ方向視の一部破断図である。 第１の実施形態のスローアウェイ式切削工具に取り付けられた第１の実施形態のスローアウェイチップ１を切削工具回転方向Ｔ側から見た図である（ただし、クランプ機構２０は省略されている）。 第１の実施形態のスローアウェイ式切削工具により加工物Ｗに平面部Ｕと立壁部Ｖとを形成する場合を示す図である。 本発明の第２の実施形態のスローアウェイチップ２１を示す平面図である。 本発明の第３の実施形態のスローアウェイチップ４１を示す平面図である。 本発明の第４の実施形態のスローアウェイチップ５１を示す平面図である。 第１の実施形態のスローアウェイチップ１を取り付けた本発明の第２の実施形態のスローアウェイ式切削工具を示す側面図である（ただし、一部のスローアウェイチップ１はチップポケット１７やチップ取付座１８等を含めて図示が省略されている。）。 第２の実施形態のスローアウェイ式切削工具を軸線Ｏ方向先端側から見た底面図である。 第２の実施形態のスローアウェイ式切削工具をホルダ６６に取り付けた状態を示す側面図である（ただし、一部のスローアウェイチップ１はチップポケット１７やチップ取付座１８等を含めて図示が省略されている。）。

符号の説明

１，２１，３１，４１ スローアウェイチップ
２ チップ本体
３ すくい面
５ 逃げ面
６ 取付孔
７ コーナ刃
７Ａ コーナ刃７の一端部
７Ｂ コーナ刃７の他端部
８ 主切刃
８Ａ 主切刃８のコーナ刃７とは反対側の端部
９，４２，５２ 副切刃
１０ 主切刃８の第１直線状部
１１ 主切刃８の第２直線状部
１３，２２ 凹部
１３Ａ 凹部１３の底
１６，６１ 切削工具本体
１８ チップ取付座
１８Ｄ 凸部
１９ クランプネジ
２０ クランプ機構
６５ 表示
Ｃ 取付孔６の中心線
Ｍ コーナ刃７の他端部７Ｂにおける接線
Ｏ 切削工具本体１６の中心軸線
Ｔ 切削工具回転方向
Ｒ 副切刃９の半径

Claims (7)

1. 多角形平板状をなすチップ本体の上記多角形をなす面がすくい面とされ、このすくい面の角部に円弧状をなすコーナ刃が形成されるとともに、このコーナ刃の一端部に連なる上記すくい面の辺稜部には主切刃が形成され、上記主切刃が、上記コーナ刃の一端部における該コーナ刃の接線方向に延びる１の直線状の第１直線状部とこれに上記コーナ刃とは反対側で鈍角に交差する他の１の直線状の第２直線状部とからなる折れ線状に形成されていて、上記第２直線状部の切刃長が上記第１直線状部の切刃長よりも長くされていることを特徴とするスローアウェイチップ。
2. 上記第１直線状部の切刃長Ｋと上記第２直線状部の切刃長Ｌの比率Ｋ／Ｌが０．４〜０．９の範囲内とされていることを特徴とする請求項１に記載のスローアウェイチップ。
3. 上記主切刃の上記コーナ刃とは反対側の端部に連なる上記すくい面の辺稜部には、この端部における上記主切刃の延長線に対して該端部から離間するに従い漸次後退する副切刃が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスローアウェイチップ。
4. 上記副切刃が円弧状とされていることを特徴とする請求項３に記載のスローアウェイチップ。
5. 上記副切刃がなす円弧の半径が、上記チップ本体のすくい面に内接する円の直径Ｄに対して１〜１００×Ｄの範囲とされていることを特徴とする請求項４に記載のスローアウェイチップ。
6. 軸線回りに回転される切削工具本体の先端部外周に、ポジティブスローアウェイチップとされた請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のスローアウェイチップが、上記すくい面を上記切削工具本体の回転方向に向けるとともに、上記コーナ刃を上記切削工具本体の先端部の外周側に突出させて着脱可能に取り付けられ、このコーナ刃の一端部に連なる上記主切刃が、該コーナ刃の一端部から上記切削工具本体の内周側に向かうに従い先端側に傾斜するように該切削工具本体の先端側に突出させられる一方、このコーナ刃の他端部における上記コーナ刃の接線が上記軸線方向後端側に向かうに従い上記切削工具本体の内周側に傾斜するように配設されることを特徴とするスローアウェイ式切削工具。
7. 上記切削工具本体の後端部には上記軸線に沿って延びる軸状のシャンク部が形成されるとともに、この切削工具本体の先端面には、少なくとも工具切刃径寸法を含んだ寸法情報が表示されていることを特徴とする請求項６に記載のスローアウェイ式切削工具。

Images