JP5218811B2 - スローアウェイチップ - Google Patents

Description

この発明は、正面フライスなどの切削工具に採用する基本形が円形の平板状スローアウェイチップ（いわゆる丸駒チップ）に関する。

略円形平板状あるいは略正多角形平板状をなす正面フライス用のスローアウェイチップが例えば、下記特許文献１〜３に開示されている。この種のスローアウェイチップは、切削に関与する切れ刃部が傷んだときに、工具本体のチップ座に装着したチップを軸心周りに所定角度回転させることで使用済みの切れ刃部と未使用切れ刃部を入れ替えて切れ刃を再生する方法が採られる。

特許文献１が開示しているスローアウェイチップは、ポジティブ型のいわゆる丸駒チップであり、切れ刃よりも底面側において側面に取付面（取付け基準面）を設け、底面を工具本体（フライス本体）に設けられたチップ座の座底に着座させるのと合わせてその取付面を前記チップ座の座側面で支持するようにしている。また、円弧切れ刃の一部を直線切れ刃に置換し、その直線切れ刃を円周上の等分点に配置してサラエ刃として作用させるようにしている。
なお、取付面の形成の仕方については、側面よりも逃げ角（傾き角）の大きい面を側面に設ける方法と、側面の一部を追い込むように凹ませて側面と同じ逃げ角をもつ面を生じさる方法の２通りが示されている。

また、特許文献２が開示しているスローアウェイチップは、回転位置を識別する表示を上面に設けており、このチップにも、側面に取付面（取付用壁面）が定ピッチで設けられている。

さらに、特許文献３が開示しているスローアウェイチップは、１２以上の４の倍数の辺からなり、各コーナはＲ形状にした正多角形の切れ刃を有し、側面には８個の平面の取付面が等間隔で設けられている。
特開平１１−９０７２３号公報 特開２００４−１６０６２０号公報 特開平１１−２７７３１９号公報

前記特許文献１のスローアウェイチップは、逃げ角が側面のそれよりも大きい面を側面に設けて取付面となしたものが側面の一部を追い込むように凹ませて取付面となしたものよりもチップ座の簡素化や切れ刃部の強度確保などが図りやすくて好ましいが、前者の構造では、取付面の面積を広く確保することが難しく、クランプが不安定になる。また、直線切れ刃によるサラエ効果で切削面粗さを向上させることができるが、直線切れ刃でサラエ加工を行うと被削材に対する切れ刃の接触領域が大きくなって切削抵抗が増加し、これによる加工の安定性低下やチップの寿命低下などが考えられるものになっている。

特許文献２のスローアウェイチップも、円を基本形にしたチップの側面に逃げ角が側面のそれよりも大きい面を設けてそれを取付面にしているので、取付面の面積が小さく、クランプが不安定になる。

特許文献３のスローアウェイチップも、多角形の側面に８個の平面の取付面を設けているため、取付面の面積が小さく、クランプの安定性を高めるのが難しい。

この発明は、側面に設けた取付面の使用位置を交代させて切削に関与する切れ刃部を入れ替えるスローアウェイチップの前記取付面の面積をチップ座の形状の複雑化などを招かずに増加させて工具本体に装着したときのクランプの安定性を高め、同時に切削抵抗の増加を抑えながらサラエ効果も得られるようにすることを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、チップ座に着座させて前記チップ座を有する工具本体に装着し、上面をすくい面、側面を逃げ面、上面と側面が交差した位置の稜線を切れ刃として使用する平板状スローアウェイチップを以下のように改善した。即ち、切れ刃（上面の輪郭）が、チップの平面視でチップ中心と同心の円上ｎ等分位置に各々がアール中心をもつ総数ｎの周方向に等間隔で配置された半径Ｒ１の第１円弧曲線と、各アール中心での前記円に対する接線上に各々がアール中心をもつ、総数ｎ、半径Ｒ２（Ｒ２＞Ｒ１、かつ、２×Ｒ１≦Ｒ２≦５×Ｒ１）で一端が前記接線上で前記第１円弧曲線の一端に繋がる第２円弧曲線と、前記第１円弧曲線の他端と第２円弧曲線の他端との間を滑らかに繋ぐ接続線とで構成され、前記第２円弧曲線に対応する箇所の側面に、その側面の逃げ角よりも大きな逃げ角を有する取付面がそれぞれ形成されているものにした。

このスローアウェイチップは、側面の周方向の各部における曲率が底面側では一定し、上面に近づくにつれて徐々に変化して上面が歪んだ円になる構造でも取付面の面積を増加させることができる。

また、正面フライス用のチップについては、前記ｎを４にし、中心の軸を支点にした９０°の回転で切削に関与する切れ刃部の位置が入れ替わるようにすると好ましい。

さらに、着座面となす底面の内側部分を外側部分よりも下方に突出させるのも好ましい。

この発明のスローアウェイチップは、切れ刃の主体部となる第１円弧曲線間に第１円弧曲線よりもアール半径の大きい第２円弧曲線を配置し、その第２円弧曲線に対応する位置の側面に取付面をそれぞれ形成したので、切れ刃を曲率の一定した曲線のみで形成するものに比べて取付面の面積を増加させることができ、その面積増加によってクランプの安定性を高めることができる。また、第１円弧曲線と第２円弧曲線を組み合わせることで取付面の面積増加を、側面を追い込まずに実現することができるため、チップ座が複雑になったり、切れ刃部の強度が低下したりすることもない。

さらに、第１円弧曲線よりもアール半径の大きい第２円弧曲線をサラエ刃にして加工面の面粗さを向上させることもできる。また、サラエ刃を円弧曲線で構成することによって被削材に対する切れ刃の接触領域が小さくなるため切削抵抗も小さく、加工の安定性向上やチップの寿命向上なども期待できる。

このほか、第１円弧曲線の他端と第２円弧曲線の他端は接続線を介して滑らかに繋いでいるので、両曲線の境界部にエッジができず、境界部の欠けが抑制され、また、エッジの痕跡が加工面に出なくなってこれによる面精度の向上も期待できるようになる。

以下、添付図面の図１〜図７に基づいて、この発明のスローアウェイチップの実施の形態を説明する。このスローアウェイチップ１は、上面２と側面３が鋭角に交わり、その位置の稜線を切れ刃５として使用するいわゆるポジティブ型の焼結体のチップであって、上面２の中心部に底面４に貫通した取付孔６を有している。また、側面３にフラットな取付面７を備えている。その取付面７が図示のチップには９０°の割り出し角で計４個設けられており、チップの９０°の回転で切削に関与する切れ刃部を入れ替えることができる。

前記切れ刃５は、図６に示す３種類の線、即ち、第１円弧曲線５ａと第２円弧曲線５ｂと接続線５ｃを組み合わせて構成されている。第１円弧曲線５ａは、チップの平面視でチップ中心Ｏと同心の円Ｓ上にアール中心Ｏ１をもつ半径Ｒ１の曲線であり、この第１円弧曲線５ａの総数ｎをここでは４とし、これを周方向に定間隔で配置している。

第２円弧曲線５ｂは、アール中心Ｏ１が配置される前記円に対する各アール中心Ｏ１を通る接線Ｌ上に各々がアール中心Ｏ２をもつ。この第２円弧曲線５ｂは、総数がｎ、半径がＲ２で、半径Ｒ２は第１円弧曲線５ａの半径Ｒ１よりも大きい。第１円弧曲線５ａの一端は、図のように、第２円弧曲線５ｂのアール中心Ｏ２が配置される接線Ｌ上において第２円弧曲線５ｂの一端に接続されており、このような構成にすることで第１円弧曲線５ａの円弧形状を十分に生かして被削面の加工粗さ精度を高めることができる。

接続線５ｃは、第１円弧曲線５ａの他端と隣り合う第２円弧曲線５ｂの他端との間を接続して第１、第２円弧曲線５ａ，５ｂが互いに交わる位置のエッジを無くす線であり、この接続線５ｃがここでは合計４個設けられる。この接続線５ｃは、半径Ｒ３が第１円弧曲線５ａの半径Ｒ１よりも小さい円弧曲線を用いたが、第１円弧曲線５ａと第２円弧曲線５ｂとの間を滑らかに接続できるものであればよく、必ずしも曲線である必要はない。例えば、多数の直線を組み合わせて曲線に近似させたような線であってもよい。

取付面７は、側面３の第２円弧曲線５ｂに対応した位置に設けられる。側面３の周方向の各部における曲率は、底面４側では一定し、上面２に近づくにつれて徐々に変化している。一方、側面３の第２円弧曲線５ｂに対応した位置は、第１円弧曲線５ａに対応した部分よりも曲げの半径が大きくなっており、その部分に側面の逃げ角γよりも逃げ角γ１の大きな平面を設けてその面を取付面７となしている。図７からわかるように、曲げの半径が小さい側面Ｉと曲げの半径が大きい側面IIを径方向に同一量（厚みｔ）削り取った場合、側面Ｉに生じる平面の幅Ｗ１よりも側面IIに生じる平面の幅Ｗが大きくなる。従って、第２円弧曲線５ｂに対応した位置の側面に取付面７を設けた図示のスローアウェイチップ１は、一般的なポジティブ型の丸駒チップと比べると取付面７の面積が大きくなり、それによってクランプの安定性が高まる。

また、取付面７は側面３を追い込んでいない面（側面３との間に段差の生じない面）にしているので、工具本体に設けるチップ座が複雑になったり、チップの切れ刃部の強度が低下したりすることもない。

なお、図２、図４、図５に示すように、底面４の内側部分を外周側部分よりも下方に突出させると、着座面となる底面４の突出端を研削して仕上げたときに側面の下端のエッジが鋭くなって欠けやすくなることがない。

例示のスローアウェイチップ１の寸法の具体例を以下に示す。図６における第１円弧曲線５ａの半径Ｒ１＝６ｍｍ、第２円弧曲線５ｂの半径Ｒ２＝１２ｍｍ、接続線５ｃの半径Ｒ３＝３ｍｍ、チップ中心Ｏから第１円弧曲線５ａのアール中心Ｏ１までの距離（円Ｓの半径）ｅ（符号図示せず）＝０．０７２ｍｍ、図４の側面３の逃げ角γ＝１１°、取付面７の逃げ角γ１＝２０°、図２の側面の高さｈ＝４５ｍｍ、取付面７の最大部幅Ｗ＝５．２ｍｍ。これらの寸法はあくまでも一例であってこの値に限定されるものではないが、上記のｅやＲ２の値が小さすぎると取付面７の面積がさほど増加せず、第２円弧曲線５ｂによるサラエ効果も小さくなるので、ｅは、Ｒ１の１／１００以上、Ｒ２はＲ１の２倍以上確保するのがよい。また、ｅが過大になると加工面のコーナ部の形状が悪くなり、Ｒ２が過大になるとサラエ刃の切削抵抗低減の効果が薄れるので、ｅ上限はＲ１の０．２倍程度にとどめるのがよく、Ｒ２の上限はＲ１の５倍にとどめる。

図８〜図１１は、この発明の回転切削工具の一形態を表している。図示の回転切削工具１１は正面フライスであり、工具本体１２に、上述したこの発明のスローアウェイチップ１を、クランプ手段１３（図のそれはクランプねじ）を用いて着脱自在に装着して構成されている。

工具本体１２の先端外周には、チップ座１４が周方向に間隔をあけて複数設けられ、さらに、各チップ座１４に対応させた切屑ポケット１５が工具本体１２の外周に設けられている。各チップ座１４は、図１１に示すように、座底１４ａと２個の座側面１４ｂを備えており、２つの座側面１４ｂがなす角αをチップの取付面７の設置ピッチに対応させてここでは９０°にしている。

各チップ座１４は、位相の一致した座になっている。そのチップ座１４の座底１４ａにスローアウェイチップ１の底面４を着座させ、隣り合う２箇所の取付面７を２箇所の座側面１４ｂで支持してチップ１を位置決めするようにしてある。上述したように、取付面７の面積が通常の丸駒チップに設けられる取付面の面積よりも増加しているため、チップ１はクランプの安定性が高まる。

また、取付面７を、側面を追い込まない面にしているので、チップ座の複雑化や切れ刃部の強度低下も起こらない。

各スローアウェイチップ１は、上面２がすくい面、側面３が逃げ面となるように配置されており、第１円弧曲線５ａのひとつが主切れ刃として切削に関与する。また、第２円弧曲線５ｂが工具の最先端に置かれており、その第２円弧曲線５ｂがサラエ刃として機能して加工面の面粗さが改善される。第２円弧曲線５ｂの半径Ｒ２を大きくするほど加工面の面粗さは向上するが、それに伴ってサラエ刃の切削抵抗低減の効果も薄れるので、第２円弧曲線５ｂの半径Ｒ２は、第１円弧曲線５ａの半径Ｒ１の２倍程度にすると好ましい。例えば、上記寸法のスローアウェイチップの場合、半径６ｍｍの真円の切れ刃を有するチップ（他の諸元は同じもの）と比較すると、加工面に生じる送りマークの高さが半分になり、取付面７の面積も２０％程度増加させることが可能になる。

なお、例示の回転切削工具は正面フライスであるが、この発明は、旋削加工を行うバイトなどにも適用することができる。正面フライス用のチップは、１回の加工で切れ刃のほぼ１／４の領域を使用するので、上記のｎを４にしたものが切れ刃の各部を無駄なく使用できて好ましいが、バイトに採用するチップについては、ｎを４以上とすることもありうる。

この発明のスローアウェイチップの実施形態を示す平面図 図１のスローアウェイチップの側面図 図１のスローアウェイチップの底面図 図１のスローアウェイチップの断面図 図１のスローアウェイチップを上面側から見た斜視図 図１のスローアウェイチップの切れ刃形状の詳細を示す拡大平面図 アール半径の異なる側面に形成された取付面を比較した図 図１のスローアウェイチップを採用した回転切削工具の一例（正面フライス）を示す斜視図 図８の回転切削工具の側面図 図８の回転切削工具の正面図 図８の回転切削工具に設けられたチップ座を工具の回転方向前方から見た図

符号の説明

１ スローアウェイチップ
２ 上面
３ 側面
４ 底面
５ 切れ刃
５ａ 第１円弧曲線
５ｂ 第２円弧曲線
５ｃ 接続線
６ 取付孔
７ 取付面
１１ 回転切削工具
１２ 工具本体
１３ クランプ手段
１４ チップ座
１４ａ 座底
１４ｂ 座側面
１５ 切屑ポケット
Ｓ 第１円弧曲線のアール中心が配置される円
Ｌ 円Ｓに対する第１円弧曲線のアール中心位置での接線
γ 側面の逃げ角
γ１ 取付面の逃げ角
Ｏ チップ中心
Ｏ１ 第１円弧曲線のアール中心
Ｏ２ 第２円弧曲線のアール中心

Claims (4)

1. チップ座（１４）に着座させて前記チップ座（１４）を有する工具本体（１２）に装着し、上面（２）をすくい面、側面（３）を逃げ面、上面（２）と側面（３）が交差した位置の稜線を切れ刃（５）として使用する平板状スローアウェイチップであって、
   前記切れ刃（５）が、チップの平面視でチップ中心（Ｏ）と同心の円上ｎ等分位置に各々がアール中心（Ｏ１）をもつ総数ｎの周方向に等間隔で配置された半径Ｒ１の第１円弧曲線（５ａ）と、各アール中心（Ｏ１）での前記円に対する接線（Ｌ）上に各々がアール中心（Ｏ２）をもつ、総数ｎ、半径Ｒ２（Ｒ２＞Ｒ１、かつ、２×Ｒ１≦Ｒ２≦５×Ｒ１）で一端が前記接線（Ｌ）上で前記第１円弧曲線（５ａ）の一端に繋がる第２円弧曲線（５ｂ）と、前記第１円弧曲線（５ａ）の他端と第２円弧曲線（５ｂ）の他端との間を滑らかに繋ぐ接続線（５ｃ）とで構成され、前記第２円弧曲線（５ｂ）に対応する箇所の側面（３）に、その側面（３）の逃げ角よりも大きな逃げ角（γ１）を有する平面の取付面（７）がそれぞれ形成されていることを特徴とするスローアウェイチップ。
2. 側面（３）の周方向の各部における曲率が、底面（４）側では一定し、上面（２）に近づくにつれて徐々に変化している請求項１に記載のスローアウェイチップ。
3. 前記ｎを４にし、中心の軸を支点にした９０°の回転で切削に関与する切れ刃部の位置が入れ替わるようにした請求項１又は２に記載のスローアウェイチップ。
4. 着座面となす底面（４）の内側部分を外側部分よりも下方に突出させたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスローアウェイチップ。

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