JP4869283B2 - スローアウェイエンドミル及びそれに用いるスローアウェイエンドミル用チップ - Google Patents

Description

本発明は、回転工具として用いられるスローアウェイエンドミル、特に３次元切削が可能な底刃付きスローアウェイエンドミル及びそれに用いるスローアウェイエンドミル用チップに関する。

３次元切削が可能なスローアウェイエンドミルにおいては、その加工の形態として、肩加工や溝加工に加えて、エンドミル軸心まで切刃があることにより、被削材に対して斜めに沈み込んでいく様な加工や、ドリル加工のように軸芯方向へ鉛直に沈み込む加工が可能であり、この様な３次元エンドミルには、従来、略平行四辺形のスローアウェイチップが用いられている。

図６乃至図９は従来例としての３次元エンドミルを示す。図６は従来例のスローアウェイチップ１７を示すものであり、図６（ａ）はその平面図、（ｂ）は短辺側側面図、（ｃ）は長辺側側面図を示す。図７は図６（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。図８は従来例のスローアウェイチップ１７をエンドミル本体１８に装着した状態のエンドミル側面図、図９は図８の底面図である。図８に示すように、第１のチップはその長辺切刃１９を外周刃として、短辺切刃２０を底刃としてエンドミル本体１８に取り付けられ、第２のチップは長辺切刃１９を底刃として、短辺切刃２０を外周刃としてエンドミル本体１８に取り付けられている。（例えば、特許文献１参照。） ここで第２のチップの長辺切刃を、エンドミル正面側の切刃である底刃として用いるが、前記底刃は加工径外周からエンドミル軸心までカバーしていることが、この３次元エンドミルの必須条件である。また、この様な３次元エンドミルでは、肩加工や溝加工など、通常のエンドミル加工も行うため、側面切刃が正のアキシャルレーキ角を持つことが一般的である。また従来例のチップでは長辺切刃と短辺切刃に正のすくい角が付されており、図７に示すようにブレーカ壁高さも切刃稜線より低い。ちなみに着座面に対する切刃稜線の高さは、長辺切刃、短辺切刃ともに一定である。
特開平８−３２３５２７号公報

しかしながら、前述のようなインサートを前記スローアウェイエンドミルに正のアキシャルレーキ角を付して装着した場合、図９に示すようにエンドミル底面視でブレーカ壁面が短辺切刃に隠れてしまい、ドリル加工時のチップブレーカとしての効果が小さく、その結果、ドリル加工時の切りくず処理性能が著しく悪いという不具合が生じていた。

切りくずが細かく切れずに長く伸びた状態で排出され、ひどい場合にはエンドミル本体に長く伸びた切りくずが絡まってしまうので、そのような際には絡みついた切りくずを除去するために機械を一時停止しなければならず、加工効率を低下させる結果となる。また上記問題を解決するために、前記エンドミルでドリル加工を行う場合には、強制的に切りくずが細かく切れるように、工具を間欠的に前進させていく加工法であるステップ加工を用いているが、この場合も、連続加工に対して、加工効率が低下してしまうという問題を抱えていた。また、切りくずが細かく切れずに長く伸びてしまうことによる他の問題点としては、切りくずが長く伸びて重くなり、遠心力で四方に飛散する。特に防護カバーの無い工作機械で使用している場合などでは非常に危険である。

本発明はこのような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、３次元切削が可能なスローアウェイエンドミルにおいて、短辺切刃の底刃の切りくず処理性を高め、ドリル加工を連続加工で行うことができるようにし、加工効率の向上と安全性の確保を実現することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明のスローアウェイエンドミルは、略円柱状をなす工具本体と、前記工具本体の先端部に、短辺および長辺を有する上面と、着座面と、側面とを備えるチップ本体で構成され、前記側面と前記上面とで形成される交差稜に短辺切刃と長辺切刃が設けられる第１および第２のチップと、を備えるとともに、前記第１のチップは前記長辺切刃を外周刃として、前記短辺切刃を底刃として前記工具本体に取り付けられ、かつ前記第２のチップは前記長辺切刃を底刃として、前記短辺切刃を外周刃として前記工具本体に取り付けられるスローアウェイエンドミルであって、前記第１のチップにおいて、前記底刃は、前記工具本体の先端面視において中央部に向かって漸次低くなる凹形状を有するとともに、該底刃に沿って前記上面に設けられ、前記中央部に向かって漸次高くなる凸形状を有するブレーカ壁と、前記上面において該ブレーカ壁と前記底刃との間に位置するとともに該底刃に沿って形成され、かつ前記着座面側に窪んだ凹部と、が形成されており、前記ブレーカ壁は、前記工具本体の先端面視において、当該ブレーカ壁の上端と前記底刃との前記チップ本体の厚み方向における幅が最も広くなる部分に、当該ブレーカ壁の上端と前記凹部の底との前記チップ本体の厚み方向における幅が最も広くなる幅広部を有し、前記底刃における両端部のすくい角は、該底刃の他の部分より大きいことを特徴とする。

かかる構成によれば、前記第１のチップの底刃におけるドリル加工時の切りくずは、まず第１段階として、中央部が低い凹形状である前記底刃に沿ってその断面が凹形状である切りくずが排出される。第２段階として前記底刃に沿って設けられたブレーカ壁にあたることによりブレーキングされる。このとき、底刃の中央部が低いので前記切りくずの中央部が始めにブレーカ壁にあたり、さらにブレーカ壁の中央部で切りくずとブレーカ壁との接触長さが長くなるので、この部分では、切りくずが詰まりやすくなる。これに対して、両端側では切りくずとブレーカ壁との接触長さが短い。さらに、前記底刃の両端部において、すくい角を大きくして切れ味をよくすることにより、切削抵抗を減じて、これら両端部での切りくずの流れがよりスムーズとなる。したがって、切りくずの断面において中心付近だけが詰まり気味となることによって加工歪みが生じて、そこを起点として切りくずが分割され易くなる。この結果、ドリル加工を連続加工で行うことができるので、加工効率を向上させ、安全性の確保を実現することができる。

また、本発明のスローアウェイエンドミル用チップは、上述したいずれかのスローアウェイエンドミルの前記第１のチップとして用いられるチップであって、上面と着座面と側面を備えるチップ本体と、前記上面と前記側面とで形成される交叉稜に設けられるとともに、中央部に向って漸次低くなる凹形状を有する切刃と、該切刃に沿って前記上面に設けられるブレーカ壁と、前記上面において該ブレーカ壁と前記切刃との間に位置するとともに該切刃に沿って形成され、かつ前記着座面側に窪んだ凹部と、を備えており、前記ブレーカ壁は、前記切刃側の側面視において、当該ブレーカ壁の上端と前記切刃との前記チップ本体の厚み方向における幅が最も広くなる部分に、当該ブレーカ壁の上端と前記凹部の底との前記チップ本体の厚み方向における幅が最も広くなる幅広部を有し、前記切刃の両端部におけるすくい角は、当該切刃の他の部分よりも大きいことを特徴とする。

かかる構成によれば、このスローアウェイエンドミル用チップを前記第１のチップとして用いることで、本発明のスローアウェイエンドミルについての前述の作用を得ることができる。

また、ある実施態様においては、前記ブレーカ壁は、前記切刃側の側面視で、前記載置面からの高さが最も高い頂点を前記幅広部に有するとともに、当該頂点から両端部に向かって前記載置面からの高さが漸次低くなることを特徴とする
また、ある実施態様においては、前記凹部の底は、前記ブレーカ壁の幅広部に対応する位置が最も低くなることを特徴とする。

かかる構成によれば、前記切りくず処理性を向上させることができる。

また、ある実施態様においては、前記ブレーカ壁は、上面視において、該ブレーカ壁の幅広部に向って前記切刃に漸次近づく凸形状を有することを特徴とする。

かかる構成によれば、さらに前記切りくず処理性を向上させることができる。

また、ある実施態様においては、前記チップは、前記ブレーカ壁と、該ブレーカ壁を基準に前記切刃の反対方向に当該ブレーカ壁から離れるにつれて前記チップ本体の前記着座面に対する高さが漸減する傾斜面と、を備えるブレーカ突起部を備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、このスローアウェイエンドミル用チップを前記第１のチップとして用いることで、請求項７のスローアウェイエンドミルについての前述の作用を得ることができる。

本発明によれば、底刃の切りくず処理性を高め、ドリル加工を連続加工で行うことができるようにし、加工効率の向上と安全性の確保を実現することが可能なスローアウェイエンドミル及びこれに用いるスローアウェイインサートを提供することができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面により説明する。図１乃至図５及び図１０は本発明の実施例を示すものであり、図１（ａ）は本実施例によるスローアウェイチップ１の平面図、（ｂ）は短辺側側面図、（ｃ）は長辺側側面、図２は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図、図３は図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図、図４は本実施例のスローアウェイチップ１をエンドミル本体１４に装着した状態のエンドミル側面図、図５は図４の底面図である。

図１において、本実施例によるスローアウェイチップ１は、チップ本体の側面４と上面５とで形成される交叉稜に短辺切刃６と長辺切刃７を設けた略平行四辺形板状をなし、前記長辺切刃７と短辺切刃６とが交わるコーナー部は、円弧状の稜線で繋がれ、長辺切刃７と短辺切刃６が鋭角で交わる側が、コーナー切刃８として使用される。

側面視において、前記長辺切刃７は着座面９に対して切刃高さが一定であるが、短辺切刃６側はその中央付近の切刃高さが両端よりも低く、円弧状凹曲線となっている。またチップ上面５中央部には着座面９まで貫通したチップネジ止め用のネジ穴１０が穿設されている。

チップ上面５において、長辺切刃７に連続して正のすくい角を持ったすくい面１１、着座面９に平行な溝底面１２と続き、ネジ穴１０付近には前記溝底面１２から隆起したブレーカ突起部１３が形成されている。短辺切刃６の中央部においては図２に示すようにすくい角は付されておらず、着座面９に平行なすくい面からブレーカ突起部１３のブレーカ壁１３ａへ繋がっている。ここで短辺切刃６に沿って形成されたブレーカ壁１３ａは、前記短辺切刃６をその中央部に向かって漸次低くなる凹形状とするとともに、前記ブレーカ壁１３ａをその中央部に向かって漸次高くなる凸形状としたことに加え、さらに前記ブレーカ壁１３ａをその中央部に向かって漸次前記短辺切刃６に近づくような凸形状としたものである。

ここで図２に示すように、前記短辺切刃６の中央付近で切刃高さとブレーカ壁１３ａの高さとの段差ｈ１が最も大きく、図３に示すように前記短辺切刃６の両端における切刃高さとブレーカ壁１３ａの高さとの段差ｈ２が最も小さい。なお本実施形態では、図２及び図３に示すように、ブレーカ幅についても前記短辺切刃６の中央付近におけるブレーカ幅ｗ１が最も狭く、それに対して両端におけるブレーカ幅ｗ２が広くなっている。

また、図２及び図３に示すように、前記短辺切刃６に沿ったすくい面６ａは、両端部（図３参照）のすくい角が他の部分（図２参照）に比べて大きい。図２および図３の例示によれば、前記短辺切刃５の両端部でのみ前記すくい角が正であるのに対して、他の部分はすくい面６ａがフラット、すなわち、着座面９と平行に形成されている。

かかる構成によれば、前記短辺切刃６の両端部において、すくい角を大きくして切れ味をよくしているので、切削抵抗を減じて、これら両端部での切りくずの流れがよりスムーズとなる。この結果、切りくずの中央部の加工歪みが一層大きくなるので、切りくずの分断を促進する。

次に、図４は前記チップ１をエンドミル本体１４に装着した状態のスローアウェイエンドミルの側面視図、図５は図４の底面視図である。

ここで前記スローアウェイエンドミルは第１のチップ１５と第２のチップ１６、少なくとも２つのスローアウェイチップを備えている。そして、これらチップのうち、第１のチップ１５が図１乃至図３に単独で示すスローアウェイチップ１である。

前記第１のチップ１５はその長辺切刃７を外周刃３２として、短辺切刃６を底刃３０として前記エンドミル本体１４に取り付けられ、前記第２のチップ１６は長辺切刃を底刃３１として、短辺切刃を外周刃３３として前記エンドミル本体１４に取り付けられている。

前記第１のチップ１５において、前記底刃３０とブレーカ壁１３ａとの段差は中央付近で最も大きく、前記底刃の両端における切刃高さとブレーカ高さとの段差が最も小さい。なお、本実施形態においてはブレーカ幅についても図２及び図３に示すように前記底刃の中央付近におけるブレーカ幅が最も狭く、それに対して両端におけるブレーカ幅が広くなっている。

以上のような特徴形状により、第１のチップ１５の前記底刃３０におけるドリル加工時の切りくずは、まず中央部が低い凹形状である前記底刃３０に沿ってその断面が凹形状である切りくずが排出され、次に前記底刃３０に沿って設けられたブレーカ壁１３ａにあたることによりブレーキングされる。次に、前記ブレーカ壁１３ａその中央部に向かって漸次高くなる凸形状であり、さらに中央部に向かって漸次底刃３０に近づいている凸形状となっているため、切刃高さとブレーカ壁高さとの段差は前記底刃の中央部が最も大きく両端は小さいことから、前記底刃３０から排出される切りくずは、その中央部では詰まりやすくなり切りくずの流れも遅い。これに対して、両端においてはスムーズに排出されるため切りくずの流れも速い。このように切りくず内で中央付近だけを詰まらせることによって加工歪みが生じてそこを起点として切りくずの分断を促進することができる。

なお、上述の構成に加えてブレーカ幅も前記底刃の中央部では最も狭く両端では広くなるようにすることが、上記切りくず分断促進の点で好ましい。

ここでドリル加工時の切削に係る切刃の役割分担としては、図１０に示すように前記第１のチップ１５の底刃３０が前記第２のチップ１６の底刃３１に対してエンドミル底面側にわずかに突出しているため、ドリル加工時の穴径外周側は前記第１のチップ１５が切削に寄与し、第２のチップ１６は切削に寄与しない。それに対し穴径内周側は第２のチップ１６のみの切刃配置であるので、第２のチップ１６が切削に寄与する。この場合ドリル加工時の穴径内周側の切りくず処理に関しては、エンドミル軸心付近は切削速度が非常に小さいことにより排出される切りくずの両端で大きな切削速度差が生じるので、螺旋状の適度に分割された切りくずが排出される。

また肩加工や溝加工などにおいては、加工形態がドリル加工のような連続加工に対して断続加工であるので、切りくず処理性能は必要とされず、低抵抗性が要求される。そのため前記ブレーカ壁１３ａの後側の上面５において、チップ本体の着座面９に対する高さが前記ブレーカ壁１３ａから離れるに従って漸減するように構成されている。そして、ネジ穴付近の高さを長辺切刃７より低く設定してあり、切りくずとブレーカ壁１３ａとの接触による切削抵抗増加を緩和させている。またドリル加工時の切りくず処理のために切刃より高く設定した前記ブレーカ壁１３ａも、その両端は中央付近に対して低く設定されていることから、肩加工や溝加工における切りくずとチップ本体の上面５との接触による切削抵抗増加を緩和させている。

以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の目的を逸脱しない限り任意のものとすることができることは云うまでもない。

本発明のスローアウェイチップの概略図であり、（ａ）平面図、（ｂ）短辺側側面図、（ｃ）長辺側側面図である。 図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 図１のスローアウェイチップを工具本体に装着したときの側面配置図である。 図４の底面配置図である。 従来例のスローアウェイチップの概略図であり、（ａ）平面図、（ｂ）短辺側側面図、（ｃ）長辺側側面図である。 図６（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。 図６の従来例のスローアウェイチップを工具本体に装着したときの側面配置図である。 図８の底面配置図である。 本発明の第１チップと第２チップの配置関係の概略図である。

符号の説明

１：スローアウェイチップ
２：短辺側側面
３：長辺側側面
４：側面
５：上面
６：短辺切刃
７：長辺切刃
８：コーナー切刃
９：着座面
１０：ネジ穴
１１：すくい面
１２：溝底面
１３：ブレーカ突起部
１３ａ：ブレーカ壁
１４：エンドミル本体
１５：第１のチップ
１６：第２のチップ
３０：第１のチップの底刃
３１：第２のチップの底刃
３２：第１のチップの外周刃
３３：第２のチップの外周刃
ｈ１：Ａ−Ａ断面における切刃高さとブレーカ壁高さとの段差
ｈ２：Ｂ−Ｂ断面における切刃高さとブレーカ壁高さとの段差
ｗ１：Ａ−Ａ断面におけるブレーカ幅
ｗ２：Ｂ−Ｂ断面におけるブレーカ幅

Claims (6)

1. 略円柱状をなす工具本体と、
   前記工具本体の先端部に、短辺および長辺を有する上面と、着座面と、側面とを備えるチップ本体で構成され、前記側面と前記上面とで形成される交差稜に短辺切刃と長辺切刃が設けられる第１および第２のチップと、
   を備えるとともに、
   前記第１のチップは前記長辺切刃を外周刃として、前記短辺切刃を底刃として前記工具本体に取り付けられ、かつ前記第２のチップは前記長辺切刃を底刃として、前記短辺切刃を外周刃として前記工具本体に取り付けられるスローアウェイエンドミルであって、
   前記第１のチップにおいて、前記底刃は、前記工具本体の先端面視において中央部に向かって漸次低くなる凹形状を有するとともに、
   該底刃に沿って前記上面に設けられ、前記中央部に向かって漸次高くなる凸形状を有するブレーカ壁と、
   前記上面において該ブレーカ壁と前記底刃との間に位置するとともに該底刃に沿って形成され、かつ前記着座面側に窪んだ凹部と、
   が形成されており、
   前記ブレーカ壁は、前記工具本体の先端面視において、当該ブレーカ壁の上端と前記底刃との前記チップ本体の厚み方向における幅が最も広くなる部分に、当該ブレーカ壁の上端と前記凹部の底との前記チップ本体の厚み方向における幅が最も広くなる幅広部を有し、
   前記底刃における両端部のすくい角は、該底刃の他の部分より大きいことを特徴とするスローアウェイエンドミル。
2. 前記請求項１に記載のスローアウェイエンドミルの前記第１のチップとして用いられるチップであって、
   上面と着座面と側面を備えるチップ本体と、
   前記上面と前記側面とで形成される交叉稜に設けられるとともに、中央部に向って漸次低くなる凹形状を有する切刃と、
   該切刃に沿って前記上面に設けられるブレーカ壁と、
   前記上面において該ブレーカ壁と前記切刃との間に位置するとともに該切刃に沿って形成され、かつ前記着座面側に窪んだ凹部と、
   を備えており、
   前記ブレーカ壁は、前記切刃側の側面視において、当該ブレーカ壁の上端と前記切刃との前記チップ本体の厚み方向における幅が最も広くなる部分に、当該ブレーカ壁の上端と
   前記凹部の底との前記チップ本体の厚み方向における幅が最も広くなる幅広部を有し、
   前記切刃の両端部におけるすくい角は、当該切刃の他の部分よりも大きいことを特徴とするスローアウェイエンドミル用チップ。
3. 前記ブレーカ壁は、前記切刃側の側面視で、前記載置面からの高さが最も高い頂点を前記幅広部に有するとともに、当該頂点から両端部に向かって前記載置面からの高さが漸次低くなることを特徴とする請求項２に記載のスローアウェイエンドミル用チップ。
4. 前記凹部の底は、前記ブレーカ壁の幅広部に対応する位置が最も低くなることを特徴とする請求項３又は４に記載のスローアウェイエンドミル用チップ。
5. 前記ブレーカ壁は、上面視において、該ブレーカ壁の幅広部に向って前記切刃に漸次近づく凸形状を有することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載のスローアウェイエンドミル用チップ。
6. 前記チップは、前記ブレーカ壁と、該ブレーカ壁を基準に前記切刃の反対方向に当該ブレーカ壁から離れるにつれて前記チップ本体の前記着座面に対する高さが漸減する傾斜面と、を備えるブレーカ突起部を備えることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載のスローアウェイエンドミル用チップ。