JP4562222B2 - スローアウェイ式エンドミル - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、フライス盤に取り付けられ、軸線回りに回転する概ね円柱状のエンドミルに関するもので、特に、工具本体の周面に先端から後端側に向けて軸線沿いに複数個のチップ取付座を形成し、このチップ取付座にスローアウェイチップを装着し、且つ、最先端のチップ取付座に丸駒状のスローアウェイチップを取り付けてなるスローアウェイ式エンドミルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、金型の内彫り加工に使用可能なエンドミルとして、図6に示すように先端部分を分割可能なブロックBとし、分割ブロックBに丸駒状のスローアウェイチップ(以下、丸駒チップと略称する)402 を工具本体の先端より半分以上突出させた状態で装着するとともに軸方向沿いに多角形板状をした複数個のスローアウェイチップ403 を装着したスローアウェイ式エンドミル401 が用いられている。
【0003】
このスローアウェイエンドミル401 は、最も大きな切削加工抵抗を受ける最先端のスローアウェイチップ( 以下、チップと略称する) を欠損し難い丸駒チップ402 としたので、チップの欠損を起こし難く、且つ、丸駒チップ402 をチップ直径の半分以上も工具本体の先端より突出させたことにより、図7に略図を示すように、金型の内彫り加工において沈み込み加工ができることを特徴としていた。
【0004】
さらに、前記スローアウェイエンドミル401 は、前述のように周面の軸方向沿いに複数のチップ402 、403 を装着したものであるので、深溝加工や肩加工を行うことができるという利点を有していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のスローアウェイ式エンドミル401 には以下のような問題点があった。
【0006】
すなわち、このスローアウェイ式エンドミル401 は、丸駒チップ402 の底面或いは側面に回動防止のための係止用段差を備えていないため深い溝や肩加工、或いは沈み込み加工の際に、被削材、回転数、送りや切り込みなどの切削条件を厳しくして切削抵抗が増大すると、丸駒チップ402 が回動し、該丸駒チップ402 が回動すると、切削が不安定になってビビリ振動が発生し、被切削物の加工面の精度や仕上げが悪くなるという欠点を有していた。
【0007】
また丸駒チップ402 は工具本体の先端より半分以上突出しているため丸駒チップ402 にビビリ振動が発生すると丸駒チップ402 の工具本体先端が対向する位置に大きな応力が作用し、丸駒チップ402 を短時間で破損させてしまうという欠点も有していた。
【0008】
本発明は、このような従来技術の欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、高負荷切削でも長時間にわたり安定的で、かつ良好な加工を可能としたスローアウェイ式エンドミルを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、軸線回りに回転する円柱状の工具本体の周面に
、複数個のチップ取付座が螺旋状に配置されるとともに、前記チップ取付座のうち、先端のチップ取付座は、前記工具本体の先端および周面から外方に突出するように設けられるとともに、丸駒状のスローアウェイチップが装着され、かつ前記先端のチップ取付座以外の他のチップ取付座には、多角形板状のスローアウェイチップが装着されるエンドミルにおいて、前記丸駒状のスローアウェイチップには、側面に凹凸状の係合ギアが形成され、かつ前記先端のチップ取付座には、前記工具本体の先端および周面に対して内方側に、前記チップ取付座に対して起立するとともに、前記係合ギアに係合し得る凹凸状の段上がり部を有するチップ拘束壁が設けられ、前記丸駒状のスローアウェイチップは、前記工具本体の先端および周面に対して内方側に位置する側端部において、前記係合ギアと前記段上がり部とが係合するとともに、前記工具本体の先端および周面に対して外方側に位置する側端部を非拘束としたことを特徴とする。また、丸駒チップは底面に、例えば、側面がテーパー角度α=5°〜45°で上に向かって開いている係合ギアが形成されている。更に、前記丸駒チップは、その直径をd、突出量をrとした時に0.4d≦r<0.5d分だけ前記工具本体の先端より突出している。
【0010】
本発明のスローアウェイ式エンドミルによれば、最も大きい切削抵抗を受ける丸駒チップの底面に係合ギアを形成し、また、最先端のチップ取付座に前記係合ギアに係合する段上がり部を取着形成したことにより、深い溝や肩加工、或いは沈み込み加工の際に、被削材、回転数、送りや切り込みなどの切削条件を厳しくし、切削抵抗が増大したとしても、丸駒チップが回動することはなく、該丸駒チップの回動に起因するビビリ振動の発生が有効に防止されて、被切削物の加工面の精度及び仕上げを極めて良好となすことができる。
【0011】
また同時に丸駒チップの工具本体先端より突出する量を、丸駒チップの直径をd、突出量をr とした時、0.4d≦r<0.5dとし、沈み込み加工を行なうに必要な最小限の突出量としたことから被切削物を加工する際に丸駒チップの工具本体先端が対向する位置に応力が作用したとしても丸駒チップに破損が発生することはほとんどなく、被切削物を長時間にわたり切削加工することが可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図により説明する。
【0013】
図1乃至図3に本発明実施形態としてのスローアウェイ式エンドミル(以下エンドミルと略称する)Eを示し、このエンドミルEは図1の分解斜視図に示すように、エンドミルを軸方向に複数分割したものであり、軸方向の上から下に順に、柄付部1と、各チップ6、6aの長さ分を最小ユニットとした同一寸法のブロックである中間刃部2、底刃部3に分割し、柄付部1、中間刃部2、上記底刃部3を貫通するボルト4により締結する。また、これら柄付部1、中間刃部2、底刃部3にはそれぞれチップ取付座5を設けて軸線方向螺旋状に複数列のチップ6、6aが配置されている。
【0014】
上記底刃部3の先端底面側には図2にも示すように丸駒チップ6aが配置されており、しかも、上記丸駒チップ6aは、工具本体Tの先端底面9側に該先端底面9より、チップ直径d、突出量rとした時に0.4d≦r<0.5d分だけ突出させてあり、これによってエンドミルEであっても沈み込み加工が可能になるとともに、丸駒チップ6aの突出量を沈み込み加工を行うに必要最小限の少ないものとしたことから被切削物を加工する際に丸駒チップの工具本体先端が対向する位置に応力が作用したとしても丸駒チップに破損が発生することはほとんどなく、被切削物を長時間にわたり切削加工することが可能となる。
【0015】
なお、上記突出量rが0.4d未満の場合、沈み込み加工を行った場合に、切屑が丸駒チップ6aの周囲の底刃部3に干渉したり、或いは効果的に沈み込み加工ができないなどの不具合があり、他方、0.5d以上の場合、丸駒チップ6aの工具本体T先端が対向する位置に大きな応力が作用し、丸駒チップ6aを短時間で破損させてしまう恐れがある。
【0016】
また、上記底刃部3、中間刃部2、柄付部1を軸方向に分割自在に積み重ねたものであることにより、例えば、中間刃部2を図1および図2に示すように1つのみで構成すれば切刃長が短いエンドミルEとなり、中間刃部2を複数個重ねることによって切刃長の長いエンドミルEを構成することができる。
【0017】
次に、各ユニットとしての柄付部1、中間刃部2、底刃部3の固定は次のように行う。
【0018】
すなわち、図1に示すように柄付部1、中間刃部2、底刃部3の各ユニットの下側にはスプライン状の凸部である定位8aが円周沿いに設けられた固定穴8が形成され、他方、上記中間刃部2、底刃部3の対応する位置には、上記定位8aに嵌合するべくスリット状の凹部7aを周面に形成したボス部7が形成されているので、上記定位8aに合わせて中間刃部2、底刃部3を嵌合し、ボルト4によって固定する。なお、定位8aおよびスリット状の凹部7aは等間隔ごとに形成されている。
【0019】
また、上記中間刃部2、底刃部3のように構成されるブロックを用いることにより、中間刃部2を任意の数に積み重ねることができるが、それぞれの積み重ね数に対応するべくボルト4として異なる長さのものを予め幾つか用意しておく。
【0020】
図3はチップ6、6aの円周方向の配置を示す概略底面図である。図面(a)に示すようにチップ6、6aは工具本体Tの周方向において、軸中心Cに対して等角度β°ごとに配置されている。このような構成の利点としては、切削抵抗が円周方向に沿ってほぼ均一に作用するのでビビリや振動を極力抑えることができることである。なお、丸駒チップ6aとそれ以外のチップ6の間隔は必ずしも上記等角度βでなくてもよい。すなわち、図3(b)に示すように丸駒チップ6aのチップ取付座5を大きく取るため丸駒チップ6aの位置をどちらか片隣のチップにより近づける。この時、両隣のチップ6、6の円周方向の間隔は、上記軸中心Cに対する角度で2β°であることが望ましい。
【0021】
なお、本実施形態のエンドミルEでは丸駒チップ6a以外のチップ6を縦長の平行四辺形状とした。この構成による利点としては、チップ取付座5の半径方向巾を小さくすることができ、これによりボルト4の径を大きくできるので、工具Tの強度を高めることができる点が挙げられる。
【0022】
次に、図4に上記丸駒チップ6aを示し、同図(a)(b)はそれぞれ異なる方向からの斜視図で(a)は斜め上側からの図、(b)は斜め下側からの図であり、また、(c)は上面図、(d)は側面図である。
【0023】
同図に示すように、丸駒チップ6aは上面12の周縁に切刃12aが形成され、切刃12aに続いて、ブレーカー溝13を備え、中央にはボルト固定用の貫通孔14が形成されている。また、底面15の周縁部と逃げ面22の下端部を適宜切り欠くことによって、軸中心(中心軸16)の滑らかな湾曲凹凸状を有する係合ギア17を形成している。なお、該係合ギア17の側面はテーパー角度α°=5°〜45°で傾斜している。
【0024】
図5は、上記丸駒チップ6aを用いた本発明実施形態のエンドミルEを示す分解斜視図であり、同図に示すように、エンドミルEは概ね円柱状の工具本体Tの先端にチップ取付座20を備え、該チップ取付座20に上記丸駒チップ6aの底面15を着座し、不図示の固定用ボルトでもって丸駒チップ6aを着脱自在に固定する構造となっている。また、上記工具本体Tには、丸駒チップ6aの逃げ面22を拘束するため、上記チップ取付座20に対して段上がり部21を介して起立しするチップ拘束壁23が設けられ、さらにその後方には、切屑排出のためのポケット24が設けられている。
【0025】
上記段上がり部21は、上記丸駒チップ6aの係合ギア17に嵌合すべく対応する縁壁形状と高さを有している。すなわち、チップ着座時に、係合ギア17と段上がり部21が嵌合するよう構成されている。これにより、切刃12aの使用部分が欠損したり、切れ味が鈍くなり、他の部分を使用しようとする際に、丸駒チップ6aの回旋量の割り出しを正確に行うことができる。また、上記円周方向等間隔毎に中心軸16に対して湾曲状に凹凸を繰り返す回転防止用の係合ギア17とこれに対応する段上がり部21との嵌合により、両者の形状が精密に一致していなくても、すなわち、完全な面接触でなくとも、複数の線、または面で両者が接合することにより、丸駒チップ6aをしっかりと正確に拘束することが可能であり、これにより、刃先を所定通り位置決めすることができるので精密な加工ができる。さらに、上記係合ギア17の凹凸の繰り返しを多数個設けることにより、丸駒チップ6aを小角度毎に回旋させることができるので、切刃12aを無駄なく使用することも可能である。
【0026】
また、上記係合ギア17による嵌合によれば、嵌合の成否を作業者が指先の感覚で判断しやすいという利点も有している。例えば、係合ギア17が上記段上がり部21と嵌合していない場合には、切刃の位置が大きく外方になるか、あるいは、丸駒チップ6aが段上がり部21に乗り上げて隙間が大きく空くので、肉眼でも嵌合していないことが一目で確認できる。
【0027】
さらに、係合ギア17の側面が丸駒チップ6aの中心軸16に対して湾曲状に凹凸を繰り返す形状であることから、深い溝や肩加工、或いは沈み込み加工の際に、被削材、回転数、送りや切り込みなどの切削条件を厳しくし、切削抵抗が増大したとしても、丸駒チップの回動及び該丸駒チップの回動に起因するビビリ振動の発生が有効に防止され、その結果、被切削物の加工面の精度及び仕上げを極めて良好となすことができる。
【0028】
なお、上記係合ギア17の平面形状、奥行き、および、高さについては、丸駒チップ6aを拘束する力、係合ギア17の強度、底面15の着座面積等のファクターを勘案して任意とすることができる。なお、係合ギア17の側面に前記テーパー角度α°(図4参照)5°〜45°を付与するのは、係合ギア17を形成する加工が容易となることと、着座面接触面積を小さくして工具本体Tと被削材とのクリアランスを大きく取ることができるためである。但し、上記テーパー角度α°が5°未満の場合、このクリアランスを大きくする効果があまり発現せず、他方、45°を超えると、丸駒チップ6aの拘束力が小さくなり、安定的に支持できなくなる恐れがあるためである。
【0029】
また、本実施形態の上記丸駒チップ6aでは、図3に示すようにブレーカ溝13内の円周方向等間隔毎に多数の窪部13aを設けることにより、切屑処理能力が良好となった。この窪部13aの形状は任意であるが、等間隔毎に同形状のものを多数個設けることが重要である。
【0030】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、発明の目的を逸脱しない範囲において任意の形態を採用することができる。
【0031】
実験例
前記図1乃至3のように構成されるエンドミルEにおいて、丸駒チップ6aの拘束方式を図4乃至5に示すようにした。このエンドミルEの丸駒チップ6aの前記突出量rを表1のように違えたものを作製し、溝加工と肩加工を行い、その際、丸駒チップ6aの強度(損傷の有無)、および加工性能の指標としての切屑排出性について観察、評価した。
【0032】
溝加工の条件は、
(イ)周速 :80m/min
(ロ)送り :0.1mm/刃
0.15mm/刃
(ハ)切り込み :5mm
(ニ)カッター :MHD40-R
(ホ)丸駒チップ:RPMT10T3MO
とした。また、肩加工の条件は、
(イ)周速 :120m/min
(ロ)送り :0.1mm/刃
0.15mm/刃
(ハ)切り込み :5mm
(ニ)カッター :MHD40-R
(ホ)丸駒チップ:RPMT10T3MO
とした。
【0033】
この結果を表1にまとめた。
【0034】
【表1】
【0035】
表1において※は本発明の範囲外であることを示す。
表1に示すように、前記突出量rが0.3d〜0.45dでは、高負荷切削の場合においても加工精度や拘束面の耐久性も良好であった。しかし、r=0.5dにおいては丸駒チップ6aの損傷を起こし易くなった。
【0036】
一方、切屑排出性能において、0.3dで斜め沈み加工を行った場合、切屑が拘束面に干渉するという現象を生じたが、0.4d〜0.5dでは切屑の排出は良好であった。
【0037】
以上から、丸駒チップ6aの耐久性と加工性能の両面を満足するのは0.4d≦r<0.5dの範囲であった。
【0038】
【発明の効果】
本発明のスローアウェイ式エンドミルによれば、最も大きい切削抵抗を受ける丸駒チップの底面に係合ギアを形成し、また、最先端のチップ取付座に前記係合ギアに係合する段上がり部を取着形成したことにより、深い溝や肩加工、或いは沈み込み加工の際に、被削材、回転数、送りや切り込みなどの切削条件を厳しくし、切削抵抗が増大したとしても、丸駒チップの回動及び該丸駒チップの回動に起因するビビリ振動の発生が有効に防止され、その結果、被切削物の加工面の精度及び仕上げを極めて良好となすことができる。
【0039】
また同時に丸駒チップの工具本体先端より突出する量を、丸駒チップの直径をd、突出量をr とした時、0.4d≦r<0.5dとし、沈み込み加工を行うに必要な最小限の突出量としたことから丸駒チップの工具本体先端が対向する位置に応力が作用したとしても丸駒チップに破損が発生することはほとんどなく、被切削物を長時間にわたり切削加工することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のエンドミルの分解斜視図である。
【図2】図1のエンドミルの正面図である。
【図3】(a)(b)はともに図1のエンドミルのチップ装着状態を示すための概略底面図である。
【図4】図1乃至図3のエンドミルに装着する丸駒チップの一例を示し、同図(a)(b)はそれぞれ異なる方向からの斜視図で(a)は斜め上側からの図、(b)は斜め下側からの図であり、また、(c)は上面図、(d)は側面図である。
【図5】図4の丸駒チップの装着態様を示す前記エンドミルの分解斜視図である。
【図6】従来の丸駒チップを使用するエンドミルの正面図である。
【図7】図6のエンドミルの一使用形態を示す概略説明図である。
【符号の説明】
1 柄付部
2 中間刃部
3 底刃部
4 ボルト
5 チップ取付座
6 チップ
6a 丸駒チップ
7 ボス部
7a 凹部
8 固定穴
8a 定位
9 先端底面
12 上面
12a 切刃
13 ブレーカ溝
14 貫通孔
15 底面
16 貫通孔
17 係合ギア
18 エンドミル
20 チップ取付座
21 段上がり部
22 逃げ面
23 チップ拘束壁
24 ポケット
E エンドミル
β (間隔)角度
r 突出量
d チップ直径
Claims (4)
- 軸線回りに回転する円柱状の工具本体の周面に、複数個のチップ取付座が螺旋状に配置されるとともに、
前記チップ取付座のうち、先端のチップ取付座は、前記工具本体の先端および周面から外方に突出するように設けられるとともに、丸駒状のスローアウェイチップが装着され、かつ前記先端のチップ取付座以外の他のチップ取付座には、多角形板状のスローアウェイチップが装着されるエンドミルにおいて、
前記丸駒状のスローアウェイチップには、側面に凹凸状の係合ギアが形成され、かつ
前記先端のチップ取付座には、前記工具本体の先端および周面に対して内方側に、前記チップ取付座に対して起立するとともに、前記係合ギアに係合し得る凹凸状の段上がり部を有するチップ拘束壁が設けられ、
前記丸駒状のスローアウェイチップは、前記工具本体の先端および周面に対して内方側に位置する側端部において、前記係合ギアと前記段上がり部とが係合するとともに、前記工具本体の先端および周面に対して外方側に位置する側端部を非拘束としたことを特徴とするスローアウェイ式エンドミル。 - 前記丸駒状のスローアウェイチップの底面に取着される前記係合ギアの側面がテーパー角度を有しており、上に向かって開い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式エンドミル。
- 前記丸駒状のスローアウェイチップは、その直径をd、突出量をrとした時に0.4d≦r<0.5d分だけ前記工具本体の先端より突出していることを特徴とする請求項1または2に記載のスローアウェイ式エンドミル。
- 前記多角形板状のスローアウェイチップが縦長の平行四辺形板状であることを特徴とする請求項1から3のいずれかの項に記載のスローアウェイ式エンドミル。
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JP21812999A JP4562222B2 (ja) | 1999-07-30 | 1999-07-30 | スローアウェイ式エンドミル |
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