JP5179139B2 - スローアウェイ式切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、スローアウェイチップを着脱可能に装着するスローアウェイ式切削工具に関する。

一般的に、スローアウェイ式切削工具において、スローアウェイチップを工具本体に設けた切欠き段部からなるチップ座に固定する際、スローアウェイチップの着座面および側面を前記チップ座の底面およびこの底面から上方へ立ち上がる壁面にそれぞれ当接して固定する方法が採られる。ところで、この種のスローアウェイ式切削工具に用いられるスローアウェイチップにおいて、切削性能を高めることを主な目的として、スローアウェイチップの着座面に対向する面に形成されたすくい面の周縁部に形成された切れ刃の刃先稜線を、前記着座面からの距離（高さ）が変化するように、前記着座面に対して傾斜又は湾曲させたものがある。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２６９８１０号公報

従来のスローアウェイ式切削工具において、チップ座の壁面の立ち上がり方向における上端部の稜線は、前記チップ座の底面とほぼ平行に延設されるとともに、スローアウェイチップの傾斜又は湾曲した刃先稜線の最低位よりさらに低位に形成される。したがって、前記チップ座の壁面は、スローアウェイチップの側面を、刃先稜線の最高位に対してきわめて低位の位置で支持することになるため、スローアウェイチップを固定するクランプ力や切削時の切削抵抗を受けたときには、安定的にかつ強固に支持拘束できないおそれがあった。さらに、チップ座の壁面の面積が十分に確保できないため、前記クランプ力や切削抵抗により弾性変形や塑性変形を生じてしまうおそれがあった。このような状況においては、切れ刃のチッピングや欠損が生じるため切れ刃寿命が大幅に低下するおそれがあった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、傾斜又は湾曲した刃先稜線をもつスローアウェイチップを工具本体に安定的にかつ強固に固定し切れ刃寿命の低下を防止するスローアウェイ式切削工具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、本発明は以下の構成を有する。
請求項１に係る発明は、工具本体に設けられた切欠き段部からなるチップ座に略多角形板状をなすスローアウェイチップが固定手段により着脱可能に固定されてなるスローアウェイ式切削工具であって、前記スローアウェイチップの前記チップ座に当接する平坦な着座面に対向する面がすくい面とされ、このすくい面の周縁部に形成された切れ刃の刃先稜線の少なくとも一部が前記着座面に対して傾斜又は湾曲した傾斜刃先稜線とされ、前記傾斜刃先稜線から着座面へ延びる側面が前記チップ座の底面から上方へ立ち上がる拘束壁面に当接する際の被拘束面とされ、前記拘束壁面の前記傾斜刃先稜線側に位置する上端部の稜線が前記傾斜刃先稜線と略平行な方向に延びていることを特徴とするスローアウェイ式切削工具である。

請求項１に係る発明によれば、チップ座の拘束壁面の立ち上がり方向における上端部の稜線がこの傾斜刃先稜線と略平行な方向に延びるように形成されていることから、前記拘束壁面は、スローアウェイチップの側面を傾斜刃先稜線に近接する位置で支持拘束するとともに、スローアウェイチップの側面に当接する領域の面積を十分に確保する。そのため、クランプ力や切削抵抗によるスローアウェイチップの動き、および拘束壁面の弾性変形および塑性変形を防止することができる。よって、スローアウェイチップをチップ座に安定的にかつ強固に固定することができて、切れ刃のチッピングや欠損が生じることなく長い切れ刃寿命が得られる。

請求項２に係る発明は、前記傾斜刃先稜線全体がその一端部から他端部に向かうにしたがって前記着座面に漸次接近するように形成され、前記傾斜刃先稜線に連なる側面に形成された被拘束面に当接する、前記チップ座の拘束壁面の上端部の稜線が前記傾斜刃先稜線に略平行な方向に延び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切削工具である。
このように傾斜刃先稜線がその一端部から他端部にかけて着座面側のみに傾斜する構成とした場合には、傾斜刃先稜線の最高位と最低位の高低差が特に大きくなるため、前記傾斜刃先稜線の最低位より低位の位置で支持拘束する従来の切削工具では、チップ座に装着したスローアウェイチップが動き易くなるが、請求項２に係る発明によれば、前記傾斜刃先稜線の高低差に関係なく前記傾斜刃先稜線に近接した位置でもってスローアウェイチップの側面を支持拘束することができ、スローアウェイチップの側面に当接する領域の面積を十分に確保できるため、スローアウェイチップをチップ座に安定的にかつ強固に固定することができる。さらに、傾斜刃先稜線の最高位と最低位の高低差が特に大きくなることから、被削材に喰い付く際の切削抵抗の増加が緩和されるともに切りくずの排出性が向上するため切削性が向上するうえに、切れ刃の摩耗増大の緩和又は切れ刃のチッピングが抑制されるため切れ刃寿命の延長効果がさらに高まる。

請求項３に係る発明は、前記スローアウェイチップのすくい面と着座面とを貫通する取付け穴が形成され、この取付け穴に挿通されたクランプねじをチップ座の底面に設けためねじ穴に締着することによって、前記スローアウェイチップが、その底面および被拘束面を前記チップ座の底面および拘束壁面にそれぞれ押圧されて、前記チップ座に固定されるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のスローアウェイ式切削工具である。
請求項３によれば、クランプねじを用いてスローアウェイチップをチップ座に固定するようにしたことから、部品点数が少なく構造が簡易であるにもかかわらず、スローアウェイチップをチップ座の底面および拘束壁面にそれぞれ押圧する力が十分に得られるため、スローアウェイチップおよび工具本体における設計の自由度が高められる。また、クランプねじによってスローアウェイチップの取付け穴の内壁面を押圧する態様とした場合、スローアウェイチップは、チップ座の拘束壁面にきわめて強く押圧されるが、請求項１又は２に記載の構成を有することによりチップ座の拘束壁面に押圧される力によってチップ座の底面から浮き上がる動きが抑制されて安定的にかつ強固に固定される。

請求項４に係る発明は、前記チップ座の拘束壁面の上端部の稜線の最高位が、前記クランプねじと前記スローアウェイチップの取付け穴の内壁面とが当接する位置より高位にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスローアウェイ式切削工具である。
請求項４に係る発明によれば、チップ座の拘束壁面の上端部の稜線の最高位が、クランプねじとスローアウェイチップの取付け穴の内壁面とが当接する位置より高位にあるので、このスローアウェイチップは、チップ座の底面から浮き上がることが防止されて安定的にかつ強固に固定される。

請求項５に係る発明は、前記チップ座の拘束壁面の上端部の稜線の最低位が、前記クランプねじと前記スローアウェイチップの取付け穴の内壁面とが当接する位置より高位にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスローアウェイ式切削工具である。
請求項５に係る発明によれば、チップ座の拘束壁面の上端部の稜線の最低位が、取付け穴の内壁面がクランプねじによって押圧される位置よりさらに高位にあるので、このスローアウェイチップがチップ座の底面から浮き上がることを防止する効果がきわめて高くなる。したがって、クランプねじによって生じる、スローアウェイチップをチップ座に押圧する力を高めて、高送り切削又は重切削を行う際において、スローアウェイチップをチップ座に安定的にかつ強固に固定することが可能となる。

本発明に係るスローアウェイ式切削工具によれば、チップ座の拘束壁面の立ち上がり方向における上端部の稜線がこの傾斜刃先稜線と略平行な方向に延びるように形成されていることから、前記拘束壁面は、スローアウェイチップの側面を傾斜刃先稜線に近接する位置で支持拘束するとともに、スローアウェイチップの側面に当接する領域の面積を十分に確保する。そのため、クランプ力や切削抵抗によるスローアウェイチップの動き、および拘束壁面の弾性変形および塑性変形を防止することができる。よって、スローアウェイチップをチップ座に安定的にかつ強固に固定することができて、切れ刃のチッピングや欠損が生じることなく長い切れ刃寿命が得られる。

本発明を適用したスローアウェイ式切削工具の一実施形態であるスローアウェイ式エンドミルについて図面を参照しながら説明する。図１は、本スローアウェイ式エンドミルの分解斜視図である。図２は、図１に示すスローアウェイ式エンドミルの平面図である。図３は、図１に示すスローアウェイ式エンドミルの先端視側面図である。図４は、図１に示すスローアウェイ式エンドミルのチップ座拡大斜視図である。図５は、図２におけるＡ−Ａ線断面図である。図６〜図８はそれぞれ、図１に示すスローアウェイ式エンドミルに装着するスローアウェイチップの正面図、左側面図および平面図である。

図１〜図３に図示するように本スローアウェイ式エンドミルは、丸棒状をなす工具本体１０の先端外周部にスローアウェイチップ１がクランプねじ３０により着脱可能に装着されてなる。詳細には、工具本体１０の先端部外周面には、先端面１０ｂおよび外周面１０ａに開口する切りくず排出溝１１が円周方向に略等間隔に３箇所形成され、各切りくず排出溝１１の工具本体の回転方向Ｋを向く壁面の先端部には、図４に図示するように切欠き段部からなるチップ座２０が形成され、各チップ座の底面２１にはスローアウェイチップ１の固定手段であるクランプねじ３０をねじ込むためのめねじ穴２５が形成されている。

本スローアウェイ式エンドミルに装着されるスローアウェイチップ１は、図６〜図８に図示するように略多角形板状をなし、平坦な略多角形面で構成される下面が着座面５とされ、この着座面５に対向する面がすくい面２とされ、すくい面２となる略多角形面の周縁部には切れ刃が形成され、切れ刃から着座面５へ延びる側面が逃げ面３とされてなる。そして、本スローアウェイチップ１は、すくい面２となる略多角形面がその中心を基準として１８０°回転対称形状を呈する、２コーナ使用可能なスローアウェイチップとされている。

すくい面２となる略多角形面の対角にある一対のコーナには、平面視で円弧状をなす丸コーナ４ａが形成され、この丸コーナ４ａの一端から延びる長辺には外周刃４ｂが形成され、前記丸コーナ４ａの他端から延びる短辺には加工面を仕上げる副切れ刃４ｃを介在させて内周刃４ｄがそれぞれ形成されている。図６および図７に図示するように丸コーナ４ａの刃先稜線は、その稜線に沿う方向で、該刃先稜線の途中に着座面５から最も離間した最高点を有し、この最高点から丸コーナ４ａの両端部に向かうにつれ着座面５に漸次接近して、すくい面２上方に向かって凸曲線状をなす傾斜刃先稜線となっている。外周刃４ｂの刃先稜線は、その稜線に沿う方向で丸コーナ４ａに接する一端部から他端部に向かうにつれ着座面５に漸次接近する傾斜刃先稜線となっている。また、内周刃４ｄの刃先稜線（副切れ刃４ｃの刃先稜線を含めて）も、丸コーナ４ａから離れるにしたがって着座面５に漸次接近する傾斜刃先稜線となっている。

丸コーナ４ａの刃先稜線から着座面５へ延びる側面は、該丸コーナ４ａの刃先稜線に対応して外側へ突出する円錐面又は円筒面で構成された逃げ面３ａとされている。一方、直線状をなす外周刃４ｂおよび内周刃４ｄの刃先稜線から着座面５へ延びる側面は、平坦面で構成された逃げ面３ｂ、３ｄとなっている。これら丸コーナ４ａ、外周刃４ｂおよび内周刃４ｄにおける各逃げ面３ａ、３ｂ、３ｄは、それぞれの刃先稜線から着座面５に近づくにつれ内方へ引っ込んだポジ逃げ面となっている。さらに、すくい面２の中央には、該スローアウェイチップを固定する固定手段となるクランプねじ３０を挿通する取付け穴８が着座面５に貫通して形成されている。このスローアウェイチップ１は、超硬合金、被覆超硬合金、サーメット又はセラミックス等の硬質材料から構成されている。

スローアウェイチップ１は、その着座面５をチップ座の底面２１に着座するとともにすくい面２を回転方向Ｋに向けて載置されたとき、チップ座２０の壁面に面する外周刃４ｂおよび内周刃４ｄに連なる各逃げ面３ｂ、３ｄ（側面）が被拘束面６、７としてチップ座の各拘束壁面２２、２３に当接し、取付け穴８に挿通したクランプねじ３０をチップ座の底面２１に設けためねじ穴２５に締着することにより、チップ座２０に着脱可能に固定されている。チップ座の各拘束壁面２２、２３は、スローアウェイチップ１の被拘束面６、７に面接触可能に平坦面で構成されるか、もしくは、前記拘束壁面の上端部の稜線２２ａ、２３ａが前記被拘束面６、７に線接触可能に、前記被拘束面６、７より立ち上がり傾斜角度が若干急な平坦面で構成されている。なお、図４に図示するように丸コーナ４ａに連なる逃げ面３ａに対面するチップ座の壁面は、前記逃げ面３ａとの間に隙間が生じるように、若干奥に引っ込んだぬすみ部２４が形成されている。

さらに、図５に図示するようにめねじ穴２５の軸心がスローアウェイチップの取付け穴８の軸心よりチップ座の拘束壁面２２、２３側にわずかに（図５における心ずらし量Ｂ：０．０５〜０．５０ｍｍ程度）ずらされているので、前記めねじ穴２５にねじ込まれたクランプねじ３０の頭部３１の逆円錐台形状をなす座面３１ａが、チップ座の拘束壁面２２および拘束面２３の両方に近づく方向（図２におけるＡ−Ａ線方向でチップ座の壁面側）に位置するスローアウェイチップの取付け穴の内壁面８ａを強く押圧し、スローアウェイチップ１をチップ座の底面２１および両拘束壁面２２、２３に強く押圧してチップ座２０に固定する。さらに、皿ねじによってスローアウェイチップ１のすくい面２側から着座面６側に向かって推進する押さえ金４０が固定手段として付設され、この押え金４０によってスローアウェイチップ１のすくい面２が着座面５側に向かって押圧されてもよい。この押え金４０を追加した場合には、スローアウェイチップ１はチップ座２０にさらに強固に固定される。

チップ座の拘束壁面２２、２３とスローアウェイチップの被拘束面６、７との関係において、図４に図示するようにチップ座の上端部の稜線２２ａ、２３ａは、該拘束壁面２２、２３が当接する被拘束面６、７の上端における傾斜刃先稜線に沿って略平行に形成されている。このような特徴的な構成を採用することによって、前記拘束壁面２２、２３の面積が十分に確保されて剛性が高められるとともに、該拘束壁面２２、２３が受ける単位面積当たりの力が小さくなりスローアウェイチップ１を固定するときの力や切削時の切削抵抗によって生じる弾性変形および塑性変形が抑制される。さらに、チップ座の拘束壁面２２、２３がスローアウェイチップの傾斜刃先稜線に近接した位置で支持拘束するので、スローアウェイチップを固定するクランプ力や切削時の切削抵抗を受けたときでも、安定的にかつ強固に支持拘束することができる。そのため、切れ刃のチッピングや欠損が防止されてより長い切れ刃寿命が得られる。

図６に図示するように本スローアウェイチップ１の外周刃４ｂにおける傾斜刃先稜線全体が丸コーナ４ａに接続する一端部から他端部に向かうにしたがって前記着座面５側のみに漸次接近するように形成され、前記傾斜刃先稜線から着座面５へ延びる側面を被拘束面６とする一方で、この被拘束面６と当接するチップ座の拘束壁面の上端部の稜線２２ａが前記傾斜刃先稜線に沿って略平行に形成されていることが望ましい。

このように傾斜刃先稜線を一端部から他端部にかけて着座面側のみに傾斜させ、傾斜刃先稜線の最高位と最低位との高低差を特に大きくした構成とした場合には、該傾斜刃先稜線が被削材に喰い付く際の切削抵抗の増加を緩やかにしたり切りくずを一定方向に向けて排出したりするため切削性が大幅に向上する。しかも、チップ座の拘束壁面の上端部の稜線２２ａが前記傾斜刃先稜線に沿って略平行に形成されることによって、前記拘束壁面２２の面積を十分に確保し剛性を高める作用および弾性変形を抑制する作用がさらに有効となるとともに、チップ座の拘束壁面２２が該スローアウェイチップの傾斜刃先稜線に近接した位置で支持拘束するので、スローアウェイチップを固定するクランプ力や切削時の切削抵抗を受けたときにも安定的にかつ強固に支持拘束する効果が顕著となる。

本スローアウェイチップ１のように、取付け穴８に挿通されたクランプねじ３０をチップ座の底面２１に設けためねじ穴２５に締着することによって、該スローアウェイチップ１が、その着座面５および被拘束面６、７を前記チップ座の底面２１および拘束壁面２２、２３にそれぞれ押圧されてチップ座２０に固定される態様を採用した場合、押え金や楔部材を採用する場合にくらべ部品点数が少なく構造が簡易であるにもかかわらず、スローアウェイチップ１をチップ座の底面２１および拘束壁面２２、２３にそれぞれ押圧する力が十分に得られるので、スローアウェイチップ１および工具本体１０における設計の自由度が高められるとともにスローアウェイチップ１をチップ座２０に強固に固定することが可能となる。

従来の切削工具においては、チップ座の拘束壁面の上端部の稜線２２ａ、２３ａがスローアウェイチップの傾斜刃先稜線の最低位となる位置より低位かつ該チップ座の底面に平行に延びるように形成される。そのため、クランプねじの頭部の座面３１ａがスローアウェイチップの取付け穴の内壁面８ａを押圧する固定手段を採用した場合、前記稜線２２ａ、２３ａが前記押圧する位置より低位となってしまうので、スローアウェイチップは、チップ座の底面２１から浮き上がるような挙動を示す。これに対して、本実施形態では、前記稜線２２ａ、２３ａの最高位が前記押圧する位置Ｃより高位となるので、スローアウェイチップ１は、チップ座の底面２１から浮き上がる挙動を示さず、安定的にかつ強固にチップ座２０に固定される。

本実施形態において、チップ座の拘束壁面の上端部の稜線２２ａ、２３ａの最低位が、クランプねじの頭部の座面３１ａがスローアウェイチップの取付け穴の内壁面８ａを押圧する位置Ｃより高位に設けられた場合には、該スローアウェイチップ１がチップ座の底面２１から浮き上がる挙動を防止する効果がきわめて高くなるので好ましい。特に高送り切削又は重切削といった高能率切削に用いられる切削工具にチップ１を固定する場合において、スローアウェイチップ１がチップ座の底面２１から浮き上がることなく安定して固定されるので、きわめて優れた切れ刃寿命が得られる。

切削工具に装着されるスローアウェイチップは、外周刃４ｂおよび副切れ刃４ｃがその一端から他端にいくにしたがって一方向（着座面側のみに向かって）に傾斜する傾斜刃先稜線で構成されたものに限定されず、傾斜方向が変化する屈曲部又は変曲部を有する傾斜刃先稜線で構成されるものであってもよい。図９は、外周刃４ｂが屈曲部を有する傾斜刃先稜線で構成されたスローアウェイチップ１を装着する切削工具のチップ座２０の模式図であり、チップ座２０を拘束壁面２２に対向する方向からみた部分拡大図である。拘束壁面の上端部の稜線２２ａは、２点鎖線で示したスローアウェイチップ１の傾斜刃先稜線に沿って忠実に平行に形成されるのが望ましいが、加工上困難な場合がある。そのような場合、図９の（ａ）および（ｂ）に例示したように前記稜線２２ａは、前記傾斜刃先稜線に忠実な平行線の近似曲線で形成されてもよい。また、図９の（ｃ）の２点鎖線で示したように外周刃４ｂの傾斜刃先稜線の両端の高低差が非常に大きく、かつ該傾斜刃先稜線が複数の屈曲部を有する波形状をなす場合、同図に例示したようにチップ座の拘束壁面の上端部の稜線２２ａは、該傾斜刃先稜線の両端部を結ぶ直線に平行な直線状に形成されてもよい。

本発明を適用したスローアウェイ式エンドミルの分解斜視図である。 図１に示すスローアウェイ式エンドミルの平面図である。 図１に示すスローアウェイ式エンドミルの先端視側面図である。 図１に示すスローアウェイ式エンドミルのチップ座拡大斜視図である。 図２におけるＡ−Ａ線断面図である。 図１に示すスローアウェイ式エンドミルに装着するスローアウェイチップの正面図である。 図１に示すスローアウェイ式エンドミルに装着するスローアウェイチップの左側面図である。 図１に示すスローアウェイ式エンドミルに装着するスローアウェイチップの平面図である。 外周刃が屈曲部を有する傾斜刃先稜線で構成されたスローアウェイチップが装着される切削工具のチップ座の模式図である。

符号の説明

１ スローアウェイチップ
２ すくい面
３ 逃げ面
４ａ 丸コーナ
４ｂ 外周刃
４ｄ 内周刃
５ 着座面
６、７ 被拘束面
８ 取付け穴
８ａ 取付け穴の内壁面
１０ 工具本体
２０ チップ座
２１ チップ座の底面
２２、２３ チップ座の拘束壁面
２２ａ、２３ａ 拘束壁面の上端部の稜線
３０ クランプねじ
３１ クランプねじの頭部
３１ａ クランプねじの頭部の座面

Claims (4)

1. 工具本体に設けられた切欠き段部からなるチップ座に、略多角形板状をなし、すくい面と着座面との間を貫通する取付け穴を有するスローアウェイチップが、クランプねじにより着脱可能に固定されてなるスローアウェイ式切削工具であって、
   前記スローアウェイチップの前記チップ座に当接する平坦な着座面に対向する面がすくい面とされ、
   前記スローアウェイチップの前記チップ座に当接する平坦な着座面に対向する面がすくい面とされ、
   このすくい面の周縁部に形成された切れ刃の刃先稜線の少なくとも一部が前記着座面に対して傾斜又は湾曲した傾斜刃先稜線とされ、
   前記傾斜刃先稜線から着座面へ延びる側面が前記チップ座の底面から上方へ立ち上がる拘束壁面に当接する際の被拘束面とされ、
   前記拘束壁面の前記傾斜刃先稜線側に位置する上端部の稜線が前記傾斜刃先稜線と略平行な方向に延び、
   前記チップ座の各拘束壁面は、平坦面とされ、
   前記拘束壁面の上端部の稜線の最高位が、前記クランプねじと前記スローアウェイチップの取付け穴の内壁面とが当接する位置より高位にある
   ことを特徴とするスローアウェイ式切削工具。
2. 前記傾斜刃先稜線全体がその一端部から他端部に向かうにしたがって前記着座面に漸次接近するように形成され、
   前記傾斜刃先稜線に連なる側面に形成された被拘束面に当接する、前記チップ座の拘束壁面の上端部の稜線が前記傾斜刃先稜線に略平行な方向に延びている
   ことを特徴とする請求項１に記載のスローアウェイ式切削工具。
3. 前記スローアウェイチップのすくい面と着座面とを貫通する取付け穴が形成され、
   この取付け穴に挿通された前記クランプねじをチップ座の底面に設けためねじ穴に締着することによって、前記スローアウェイチップがその底面および被拘束面を前記チップ座の底面および拘束壁面にそれぞれ押圧されて、前記チップ座に固定されるようにした
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のスローアウェイ式切削工具。
4. 前記チップ座の拘束壁面の上端部の稜線の最低位が、前記クランプねじと前記スローアウェイチップの取付け穴の内壁面とが当接する位置より高位にある
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスローアウェイ式切削工具。

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