JP4830597B2 - スローアウェイ式ｔスロットカッタ - Google Patents

Description

本発明は、外周刃の寿命延長に好適なスローアウェイ式Ｔスロットカッタに関する。

Ｔスロットの加工に用いられる従来スローアウェイ式Ｔスロットカッタを図５〜図７に例示する。図５に図示するスローアウェイ式Ｔスロットカッタは、工具本体１の先端部に設けられたカッティングヘッド３に周方向に等間隔に偶数個のチップ取付け部５ａ〜５ｄを設け、これらチップ取付け部５ａ〜５ｄにスローアウェイチップを取り付けてあり、前記スローアウェイチップは、大形チップ６と小形チップ７とからなり、前記各チップ取付け部５ａ〜５ｄに前記大形チップ６と小形チップ７を前記カッティングヘッド３の軸方向に１個ずつ配置するとともに、周方向には前記大形チップ６と小形チップ７を交互に配置したものである（例えば、特許文献１参照）。

図６に図示するスローアウェイ式Ｔスロットカッタは、工具本体に、シャンク並びに正方形プレート状の切削インサートを２刃列配置で各々着脱自在に取り付けたカッティングヘッドを備え、上記切削インサートをその正面すくい面がカッティングヘッドの回転方向を向くように取り付けるとともに、使用切刃の実スクイ角を２０°〜４０°とし、且つ、底面側および天井側の切刃が水平方向に対して１°１５′〜２°１５′の逃げ角を有するものである（例えば、特許文献２参照）。

図７に図示するスローアウェイ式Ｔスロットカッタは、その外周刃が着脱自在にされた切刃チップを組み合わされて形成され、前記切刃チップが平行四辺形の鋭角コーナを先端コーナとして前端面及び円筒面に対して切刃角θを有して配設される第１切刃チップ４１と、平行四辺形の鋭角コーナを後端コーナとして後端面および円筒面に対して切刃角θを有して配設される第２切刃チップ４２と、前記第１切刃チップ４１と前記第２切刃チップ４２とによって外周側に形成されるＶ字状の回転軌跡の溝底部分に突出して円筒面を形成する第３切刃チップと、により構成されてなるものである。さらに、前記外周刃は、前記第１切刃チップと、前記第２切刃チップと、前記第３切刃チップとが略均等する長さでもって形成されたものである（例えば、特許文献３参照）。

特開平９−１２３００９号公報 特開平１１−１８８５２３号公報 特開２００２−２６３９３９号公報

一般的にＴスロット１００の加工は、図４の（ａ）に図示するように、例えばスクエアエンドミル等を用いて被削材に断面矩形状の上溝１２０（図４中、実線で示す。）を形成した後、この上溝１２０の底面部側にＴスロットカッタを用いて断面横長形状の下溝１１０（図４中、２点鎖線で示す。）を形成して行われている。通常、上記上溝１２０は、図４の（ａ）のクロスハッチング部で示すように、上記下溝１１０が形成される予定の部分１１０の一部を切欠いて形成される。これは、上記下溝１１０の加工後に削り残しが発生しないようにするためである。しかしながら、上記特許文献１〜３の発明では、上記上溝１２０によって一部切欠かれた部分１２１を切削する外周刃は、他の部分を切削する外周刃より食付き及び離脱の回数が増し大きい衝撃負荷を受けてしまうため、チッピングや欠損といった損傷が発生しやすくなり寿命が短くなるおそれがあった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、外周刃の損傷を抑制し該外周刃の寿命を延長することができるスローアウェイ式Ｔスロットカッタを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、軸心（ＣＬ）まわりに回転させられる工具本体（１）の先端部に設けられたカッティングヘッド（４）には、周方向に複数のチップ座（５Ａ、５Ｂ）を設け、これらチップ座（５Ａ、５Ｂ）に少なくとも１つの外周刃（１１、２１）を備えた複数のチップ（１０、２０）を取り付けてなるスローアウェイ式Ｔスロットカッタにおいて、上記複数のチップ（１０、２０）の外周刃（１１、２１）が上記軸心（ＣＬ）方向で２以上の刃列（Ｌａ、Ｌｂ）により構成され、それぞれの刃列（Ｌａ、Ｌｂ）の上記軸心（ＣＬ）を回転中心とした回転軌跡が一部重複して上記軸心（ＣＬ）方向の切込み深さを分担するように千鳥状に配設され、最も工具基端部側の刃列（Ｌｂ）を構成する外周刃（２１）の刃数（Ｚｂ）を、その他の刃列（Ｌａ）を構成する外周刃（１１）の刃数（Ｚａ）より多くしたことを特徴とする。

本発明によれば、Ｔスロットの加工において、上溝によって切欠かれた部分の切削を担当する、最も工具基端部側の刃列Ｌｂを構成する外周刃１１の刃数Ｚｂを、その他の刃列Ｌａを構成する外周刃１１の刃数Ｚａよりも多くしたことから、上記最も工具基端部側の刃列Ｌｂを構成するそれぞれの外周刃１１は、他の刃列Ｌａを構成する外周刃１１と比較して切取り厚さが小さくなるため食付き及び離脱による刃先への衝撃負荷が小さくなる。そのため、チッピングや欠損の発生が抑制され切刃寿命が向上する。

本発明において、少なくとも上記最も工具基端部側の刃列Ｌｂを構成する外周刃１１のアキシャルレーキ及びラジアルレーキをポジにすれば、該外周刃１１の切れ味の向上により切削抵抗が小さくなるため、刃先への衝撃負荷が小さくなりチッピングや欠損の発生が抑制され切刃寿命がいっそう向上する。

以下に、本発明に係るスローアウェイ式Ｔスロットカッタ（以下、Ｔスロットカッタという。）の一実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るＴスロットカッタを示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は矢印Ａ方向からみた先端視端面図、（ｃ）は矢印Ｂ方向からみた側面図、（ｄ）は外周刃の軸心まわりの回転軌跡を示す図である。図２は、同実施形態に係るチップを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は矢印Ｃ方向からみた図、（ｃ）は矢印Ｄ方向からみた図、（ｄ）は矢印Ｅ方向からみた図である。図３は、同実施形態に係るチップを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は矢印Ｆからみた図、（ｃ）は矢印Ｇからみた図、（ｄ）は矢印Ｈからみた図、（ｅ）は矢印Ｉからみた図である。図４は本実施形態に係るＴスロットカッタの加工状況を説明する図であり、（ａ）は上溝を示す断面図、（ｂ）は下溝の加工状況を示す一部断面図である。

図１の（ａ）〜（ｃ）はスローアウェイ式Ｔスロットカッタを示し、工具本体１の首３の先端部にはカッティングヘッド４が一体的に設けられている。工具基端部側には、円筒状をなすシャンク２Ａと、このシャンク２Ａの基端部側に図４の（ｂ）に図示するような保持具３０に取り付けるためのねじ部２Ｂと、を備えたシャンク部２が設けられている。上記カッティングヘッド４は、図１の（ｂ）に示すように、周方向に等間隔に例えば３つの切屑ポケット６Ａ、６Ｂが設けられている。これら切屑ポケット６Ａ、６Ｂは略Ｖ字状に切欠かれて形成されており、それぞれの工具回転方向Ｋを向く壁面にはチップ座５Ａ、５Ｂがそれぞれ形成されている。カッティングヘッド４の先端面に開口した１つの先端部側チップ座５Ａ及び該チップ座５Ａに取り付けられる先端部側チップ１０と、カッティングヘッド４の工具基端部側を向く端面に開口した２つの基端部側チップ座５Ｂ及び該チップ座５Ｂに取り付けられる基端部側チップ２０とは形状が相違している。また、工具本体１の軸心ＣＬに沿って、シャンク部２の基端部側の端面２ａからカッティングヘッド４まで流体供給孔３０が形成され、この流体供給孔３０から分岐しそれぞれの切屑ポケット６Ａ、６Ｂの壁面に開口する各流体噴射孔３１は対応する各チップ１０、２０に指向するように形成されている。

図２に図示する先端部側チップ１０は、先端部側チップ座５Ａに取り付けられるものである。平面視において、略平行四辺形をなす上面の長辺に連なる一対の側面にはすくい面１４が形成され、図２の（ｂ）に図示するように、上記側面側から側面視したとき上記側面の一対の短辺の一方には外周刃１１が形成され、この外周刃１１に、曲線状をなすコーナ刃１２を介して連なる長辺には側刃１３が形成されている。上記外周刃１１、コーナ刃１２及び側刃１３を挟んで上記側面に形成されたすくい面１２と交差する側面及び上面には逃げ面が形成されている。上記外周刃１１及びコーナ刃１２に連なる逃げ面は、これら外周刃１１及びコーナ刃１２の直後に設けられる第１逃げ面１５ａと、この第１逃げ面１５ａに続いて設けられる第２逃げ面１５ｂとから構成されている。図２の（ａ）に図示するように、第２逃げ面１５ｂは、第１逃げ面１５ａに対して内側に向かって屈曲しており、すくい面１４とのなす角度θｂが、上記第１逃げ面１５ａと上記すくい面１４とのなす角度θａより小さくなるように形成されている。また、すくい面１４は外周刃１１から下面に向かうにつれ内側に向かうように傾斜している。平坦な下面には着座面１６が形成される。さらに、上面の中央部には、該上面と下面とを貫通する取付け孔１７が形成される。

図３に図示する基端部側チップ２０は、基端部側チップ座５Ｂに取り付けられるものである。平面視において、略平行四辺形をなす上面の短辺に連なる一対の側面がすくい面２４とされ、図３の（ｃ）に図示するように、上記すくい面２４側から側面視したとき上記側面と上面との交差稜線部には外周刃２１が形成され、この外周刃２１に、曲線状をなすコーナ刃２２を介して連なる短辺には側刃２３が形成されている。上記外周刃２１、コーナ刃２２及び側刃２３を挟んで上記側面に形成されたすくい面２４と交差する上面及び側面には逃げ面が形成されている。上記外周刃２１及びコーナ刃２２から連なる逃げ面は、これら外周刃２１及びコーナ刃２２の直後に設けられる第１逃げ面２５ａと、この第１逃げ面２５ａに続いて設けられる第２逃げ面２５ｂとから構成されている。図３の（ｂ）に図示するように、第２逃げ面２５ｂは、第１逃げ面２５ａに対して内側に向かって屈曲しており、すくい面２４とのなす角度θｂが、上記第１逃げ面２５ａと上記すくい面２４とのなす角度θａより小さくなるように形成されている。また、すくい面２４は外周刃２１から下面に向かうにつれ内側に向かうように傾斜している。平坦な下面には着座面２６が形成される。さらに、上面の中央部には、該上面と下面とを貫通する取付け孔２７が形成されている。

図１に図示するように、先端部側チップ１０は、その着座面１６を先端部側チップ座５Ａの底面５ａに着座させ、そのすくい面１４を工具回転方向Ｋに向け、その第１逃げ面１５ａを工具外周側に向け、さらに外周刃１１をカッティングヘッド４の外周面４ｃから突出するように配設されて、その取付け孔１７に挿通された取付ねじ４０を上記チップ座５Ａの底面５ａに設けた雌ねじ孔（図示しない）にねじ込むことにより固定されている。一方、基端部側チップ２０は、その着座面２６を基端部側チップ座５Ｂの底面５ａに着座させ、そのすくい面２４を工具回転方向Ｋに向け、その第１逃げ面２５ａを工具径方向外側に向け、さらに外周刃２１をカッティングヘッド４の外周面４ｃから突出するように配設されて、その取付け孔２７に挿通された取付ねじ４０を上記チップ座５Ｂの底面５ａに設けた雌ねじ孔（図示しない）にねじ込むことにより固定されている。

図１の（ａ）〜（ｃ）からわかるように、カッティングヘッド４には、１つの先端部側チップ１０と２つの基端部側チップ２０が上記カッティングヘッド４の軸心ＣＬ方向の両端部間で千鳥状に工具本体１に取り付けられており、図１の（ｄ）に図示するように、先端部側チップ１０の外周刃１１が工具先端部側を分担する刃列Ｌａを構成し、基端部側チップ２０が工具基端部側を分担する刃列Ｌｂを構成し、これら刃列Ｌａ、Ｌｂが工具本体１の軸心ＣＬまわりの回転軌跡が互いに重複して上記軸心ＣＬ方向の切込み深さにわたって切刃を構成するように配置されている。ここで、図４の（ａ）及び（ｂ）のクロスハッチング部で示した、上溝１２０によって一部切欠かれた部分１２１の切削を担当する、工具基端部側の刃列Ｌｂを構成する外周刃２１の刃数Ｚｂは２枚であり、工具先端部側の刃列Ｌａを構成する外周刃１１の刃数Ｚａである１枚より多くなっている。

さらに、先端部側チップ１０及び基端部側チップ２０の双方は、図１の（ｂ）に図示するように、先端視において、外周刃１１、２１から延びるすくい面１４、２４は、外周端部から軸心ＣＬ側へ向かうにつれ工具回転方向Ｋの反対側に向かって後退する、いわゆるポジのラジアルレーキに設定され、さらに、図１の（ａ）及び（ｃ）に図示するように、側面視において、外周刃１１、２１は、カッティングヘッド４の一端面側から他端側へ向かうにつれ軸心ＣＬに対して工具回転方向Ｋ反対側に向かって傾斜する、いわゆるポジのアキシャルレーキに設定されている。

以上の構成を有するＴスロットカッタによれば、図４の（ａ）及び（ｂ）に図示するように、下溝１１０を加工する際、上溝１２０によって切欠かれた部分１２１の切削を担当する、最も工具基端部側の刃列Ｌｂを構成する外周刃１１の刃数Ｚｂがその他の刃列Ｌａを構成する外周刃１１の刃数Ｚａよりも多いことから、上記最も工具基端部側の刃列Ｌｂを構成するそれぞれの外周刃１１は、他の刃列Ｌａを構成する外周刃１１に比較して切取り厚さが小さくなるため食付き及び離脱による刃先への衝撃負荷が小さくなるため、チッピングや欠損の発生が抑制され切刃寿命が向上する。一方、刃列Ｌａを構成する外周刃１１は、上記刃列Ｌｂを構成する外周刃２１と比較して被削材への食付き及び離脱の回数が少なく刃先への衝撃負荷が小さいため、上記外周刃２１より刃数が少なくてもチッピングや欠損の問題を生じることがない。なお、本実施形態のＴスロットカッタは、図４の（ｃ）に図示するように、Ｔスロットの片側だけを加工するのにも使用され、その際においても上述した効果が得られる。

さらに、刃列Ｌａ、Ｌｂを構成する各外周刃１１、２１のアキシャルレーキ及びラジアルレーキがともにポジであることから、該外周刃１１、２１の切れ味が向上し切削抵抗が小さくなるため、刃先への衝撃負荷が小さくなりチッピングや欠損の発生が抑制され切刃寿命がいっそう向上する。したがって、少なくとも衝撃負荷が比較的大きい工具基端部側の刃列Ｌｂを構成する外周刃に関して、アキシャルレーキ及びラジアルレーキをポジにすることが望ましい。

さらに、先端部側チップ１０及び基端部側チップ２０は、各々の厚さ方向が工具本体１の軸心ＣＬ方向及び工具本体１の軸心ＣＬを中心とした円周の法線方向とほぼ平行になるように、工具本体１に縦置きされているため、上記円周の接線方向の寸法が充分に確保されて、上記接線方向に作用する切削抵抗（主分力）に対抗して高い強度を確保できる。よって、各外周刃１１、２１のチッピングや欠損、あるいは各チップ１０、２０の破損の突発が防止され、各外周刃１１、２１の切刃寿命が安定する。

図１の（ｂ）に図示するように、先端視したとき、両チップ１０、２０において、第１逃げ面１５ａ、２５ａは、その各位置における工具本体１の軸心ＣＬを中心とした円周の接線より内周側に向かってそれぞれ傾斜して、その逃げ角β１が３°〜１５°の範囲になるように配設されるとともに、第２逃げ面１３ｂ、２３ｂが上記第１逃げ面１５ａ、２５ａに対して内側に向かって屈曲して、その各位置における上記軸心ＣＬを中心とした円周の接線より内周側に向かってそれぞれ傾斜して、その逃げ角β２が３°〜１５°の範囲になるように配設されている。こうすることによって、各外周刃１１、２１から延びる逃げ面と、工具本体１の軸心ＣＬを中心とした円周とのクリアランスが工具回転方向Ｋ後方側で不足するといった問題が解消されて、第１逃げ面１５ａ、２５ａ及び第２逃げ面１５ｂ、２５ｂと、加工した下溝の内周面との間に適正なクリアランス（逃げ）が確保され、各外周刃１１、２１の強度、チップ自体の強度が高く且つ切削抵抗の低いＴスロット加工が可能となるため、各外周刃１１、２１の切刃寿命がいっそう向上する。上記逃げ角β１、β２が３°未満では、第１逃げ面１５ａ、２５ａ及び第２逃げ面１５ｂ、２５ｂと、加工した下溝の内周面とのクリアランスが不足して逃げ面摩耗の増大及び切削抵抗の増大を招くおそれがあり、上記逃げ角β１、β２が１５°を超えると、外周刃１１、２１の強度やチップ自体の強度が低下しチッピングや欠損又は破損を招くおそれがある。

以上の実施形態において、Ｔスロットカッタの外周刃１１、２１は２刃列で構成されていたが、本発明は、３以上の刃列を有するＴスロットカッタにも適用可能であり、最も工具基端部側の刃列を構成する外周刃の刃数が他の刃列を構成する外周刃の刃数より多ければよく、特に２倍以上多ければ上述した効果がいっそう大きくなる。

本実施形態における各チップ１０、２０の工具本体１への取付け姿勢は、チップ１０、２０の厚さ方向を工具本体１の軸心ＣＬ方向又は半径方向となるように取り付けた、いわゆる竪刃方式に限定されず、チップ１０、２０の厚さ方向を工具回転方向Ｋとなるように取り付けた一般的な取付け方式に変更可能である。また、チップ１０、２０のクランプ方式についても、取付けねじ４０を利用したねじ止め方式の他に、楔を利用した楔止め方式、押さえ金を利用したクランプオン方式等、公知のクランプ方式から選択可能である。

本発明の一実施形態に係るスローアウェイ式Ｔスロットカッタを示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は矢印Ａ方向からみた先端視端面図、（ｃ）は矢印Ｂ方向からみた側面図、（ｄ）は外周刃の軸心まわりの回転軌跡を示す図である。 同実施形態のチップを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は矢印Ｃ方向からみた図、（ｂ）は矢印Ｄ方向からみた図、（ｃ）は矢印Ｅ方向からみた図である。 同実施形態のチップを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は矢印Ｆ方向からみた図、（ｂ）は矢印Ｇ方向からみた図、（ｃ）は矢印Ｈ方向からみた図、（ｄ）は矢印Ｈからみた図、（ｅ）は矢印Ｉからみた図である。 本実施形態に係るスローアウェイ式Ｔスロットカッタの加工形態を説明する図であり、（ａ）は上溝を示す断面図、（ｂ）及び（ｃ）は下溝の加工状況を示す一部断面図である。 従来スローアウェイ式Ｔスロットカッタの全体の側面図である。 他の従来スローアウェイ式Ｔスロットミルの切刃稜部に直交する断面図である。 さらに他の従来スローアウェイ式Ｔスロットカッタの切刃チップのみを示した図である。

符号の説明

１ 工具本体
２ シャンク部
３ 首
４ カッティングヘッド
５Ａ 先端部側チップ座
５Ｂ 基端部側チップ座
１０ 先端部側チップ
２０ 基端部側チップ
１１、２１ 外周刃
１２、２２ コーナ刃
１３、２３ 側刃
１４、２４ すくい面
１５ａ、２５ａ 第１逃げ面
１５ｂ、２５ｂ 第２逃げ面
１６、２６ 着座面
１００ Ｔスロット
１１０ 下溝
１２０ 上溝
１２１ 上溝によって切欠かれた部分
ＣＬ 工具本体の軸心
Ｋ 工具回転方向
Ｌａ 工具先端部側の刃列
Ｌｂ 最も工具基端部側の刃列
Ｚａ 刃列Ｌａを構成する外周刃の刃数
Ｚｂ 刃列Ｌｂを構成する外周刃の刃数
β１ 第１逃げ面の逃げ角
β２ 第２逃げ面の逃げ角

Claims (2)

1. 軸心（ＣＬ）まわりに回転させられる工具本体（１）の先端部に設けられたカッティングヘッド（４）には、周方向に複数のチップ座（５Ａ、５Ｂ）が設けられ、これらチップ座（５Ａ、５Ｂ）に少なくとも１つの外周刃（１１、２１）を備えた複数のチップ（１０、２０）が取り付けられてなるスローアウェイ式Ｔスロットカッタにおいて、
   上記複数のチップ（１０、２０）は、各々の外周刃（１１、２１）が上記軸心（ＣＬ）方向で２以上の刃列（Ｌａ、Ｌｂ）を構成するように配設され、且つ、上記軸心（ＣＬ）を回転中心とした、それぞれの刃列（Ｌａ、Ｌｂ）を構成する上記外周刃（１１、２１）の回転軌跡が一部重複して該軸心（ＣＬ）方向の切込み深さを分担するように、上記複数のチップ（１０、２０）は千鳥状に配設されており、
   最も工具基端部側の刃列（Ｌｂ）におけるチップ（２０）の数を、その他の刃列（Ｌａ）におけるチップ（１０）の数より多くしたことを特徴とするスローアウェイ式Ｔスロットカッタ。
2. 少なくとも最も工具基端部側の刃列（Ｌｂ）を構成する外周刃（２１）のアキシャルレーキ及びラジアルレーキがともにポジであることを特徴とする請求項１記載のスローアウェイ式Ｔスロットカッタ。
   
   
   

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