JP5763331B2 - 仕上げフライス切削用の正面フライス - Google Patents

Description

本発明は仕上げフライス切削用の正面フライスに関する。

本発明が対象とする仕上げフライス切削用の正面フライスは、一方において、中心軸のまわりで予め定められたある方向に回転可能であり前方端面並びに中心軸と同心な包絡面を有する基体を含み、他方において、前面と、背面と、複数の側面であって、それらの面が対になってコーナーに収斂し、その少なくとも一つは前面と共に切れ刃を画定する切りくず受け面を形成する複数の側面とを含み、多角形の形を有して座に装着される交換可能なフライス切削用インサートを備える。また、切れ刃は中心軸に直角方向に延び基体の前面から前方へ軸方向に間隔をあけた仮想的な基準面に接している。また、フライス切削用インサートの前面は基準面に対してある逃げ角で傾いている。また、フライス切削用インサートの切れ刃は、二つの端点の間に延び、フライスの回転時にその第一の端点が第二の端点に対して先行しつつ円形経路で動き、その半径は回転で追従する第二の端点が動く円形経路の半径より小さい。また、切れ刃が基体の中心軸から延びて切れ刃の第一の端点に交わる仮想的な径方向の線に対してネガティブ（負）のラジアル角を成している。

仕上げフライス切削用又は表面ワイピング用の、短い切りくずを生ずる金属、例えばねずみ鋳鉄、硬鋼、及びアルミニウムの機械加工に特に適した正面フライスを提供するという目標が本発明の基本である。正面フライスの望ましい性質は、それが薄い表面層（最大0.5 mm）を、機械加工されていない又は粗く機械加工された被削材から速やかに効率的にはぎ取って、そのなめらかさ又は表面仕上げによって多くの用途で研削などの形の仕上げを不要にする表面を残すということである。

最初に述べたような種類の正面フライスは、特許文献１によって以前から知られている。しかし、この正面フライスでは、切れ刃とそれに結合する切りくず受け面がアーチ状に湾曲している、又は円形である。このことは、切れ刃が−曲率又はアーチラインの上昇によるが−加工されている表面に多少とも深く切り込み、それによって顕著な、凹みを仕上がり表面に生ずるということを意味する（前記文書の図１１を見よ）。言い換えると、表面仕上げは完全にはほど遠いものになる、特にフライス切削用インサートが円形で個々の切れ刃のアーチラインが大きく上昇しているときには完全にはほど遠いものになる。従来の正面フライスのもう一つの欠点は、そのフライス切削用インサートがネガティブ（負）の切削幾何形状を有すること、すなわち前面と背面が同一の形とサイズであり、そのためにアーチ状の切りくず受け面は前面に対しても背面に対しても直角に延びるようになるということである。このことは、放出される物質が（回転方向で）切りくず受け面の前に押されて、被削材の表面から切削して取り除かれる又ははぎ取られるのでなく被削材の表面に圧し込まれるということを意味する。特許文献１に開示されたこの正面フライス―それは複数のフライス切削用インサートを備える形で示されている―の別の欠点は、個々のフライス切削用インサートがカセットの座に脱着可能に装着され、カセットは基体の周縁ポケットに半永久的に、正確にはねじ込み接合によって固定されていることである。フライス切削用インサートの座が基体自体に直接凹みとして設けられているフライス工具と異なり、この種のカセットはいろいろな問題を生ずる、とりわけ、正面フライス全体の製造が複雑で高価になること、並びにすべての作用している切れ刃を正確に同一の平面に配置させるためのフライス切削用インサートの調整がややこしくなることなどである。それに関連して、基体に完全に動かないように確実に装着することができない複数のカセットが存在するというだけで危険なエラーの発生源となる。

特許文献１による正面フライスと原理的に同じ設計の正面フライスは、さらに特許文献２によって知られる。この場合、フライス切削用インサートの作用している切れ刃はそれ自体真直で、本発明に規定されているようにある共通平面に位置している。しかし、この正面フライスの重大な欠点は、一方において、切れ刃のネガティブのラジアル角が非常に限られている（45°より小さい）ことであり、他方において、フライス切削用インサートの実効すくい角、すなわち個々のフライス切削用インサートの切りくず受け面と生成される平面の表面の間の角がネガティブの角度である、すなわち90°より小さいことである。限られたネガティブのラジアル角は、フライス切削用インサートに非常に大きな応力がかかること、被削材に進入するときだけでなく、その後でも大きな応力がかかること、を意味する。これはネガティブのすくい角と組み合わされて、フライス切削用インサートの切削を鈍くし、切削された金属物質を未加工の表面から逃げてゆく方向に引きずるのでなく、未加工の表面に内向き・下向きに圧しつけるように働く。さらにフライスの送りに必要な力が比較的大きくなる。

アメリカ合衆国特許番号第４，７４３，１４４号 特公平５２−３５１６０号公報

本発明は、特許文献１によって以前に知られていた正面フライスの上述した欠点を軽減することを目標とする。したがって、本発明の第一の目的は、きわめて高い表面仕上げを有する仕上げ加工された表面を生成するさい、わずかに又は中程度に凹凸がある表面を有する被削材から薄い表面の層（shell）を除去できる能力を有する正面フライスを提供することである。この正面フライスの意図された用途にとって、切削深さは副次的なものであるが、実際には最大で約0.5 mmであるとすることができ、1 μmまでの表面仕上げが達成可能であろう。本発明の別の目的は、機械加工される表面単位あたり短い加工作業で使用できる正面フライスを提供することであり、その究極の目的は問題としている加工作業のコストを最小にすることである。さらに、工具の交換可能なフライス切削用インサートは迅速な切削プロセスを可能にするように切削しやすいというだけでなく、最適な使用寿命と高い加工経済性を保証するような強度がなければならない。本発明のさらに別の目的は、多数のフライス切削用インサートを備えて、平らな表面を生成したい平面又は線に対してそれらが誤って装着される危険が小さい正面フライスを提供することである。正面フライスの製造並びにその操作が効率的かつ経済的に実現できなければならない。

本発明によって、少なくとも第一の目的は、特許請求の範囲の独立請求項１に規定された特徴によって達成される。さらに、本発明による正面フライスの好ましい実施形態は従属する請求項２〜１７で規定される。

本発明をさらに詳しく説明する前に、本発明によるフライス切削用インサートの特性を、一方において基体のわきで単独で見た場合と、他方において基体に装着された場合を切り離して見ることがきわめて重要である。第一の状態では、フライス切削用インサートは一般に立面図又は側面図で見て規定され、クリアランスを生ずる、逃げ角、及びすくい角は公称的なものであって、フライス切削用インサート自身の中心軸、その切りくず受け面、並びにその前面及び下面に対するものである。しかし、基体に装着された状態では、フライス切削用インサートのすくい角及び逃げ角は機能的又は実効的なものであって、基体の幾何形状に依存する。言い換えると、上記角度は公称の角、すなわちフライス切削用インサートそのものに固有の角であるか、実効的な角、すなわち工具にはめ込まれた位置における角であるかどうかによって異なる。

以下の説明では、正面フライスの多角形の形を有するフライス切削用インサートの同じ表面が“側方表面”又は“切りくず受け面”と呼ばれる。すなわち、多角形の幾何形状に言及する場合は“側方表面”という呼称が用いられ、“切りくず受け面”という呼称は協同して被削材から切りくずを除去する切れ刃に関連した表面の機能に関する。

本発明の本質をさらに理解しやすくするために、一方における従来の正面フライス切削用インサートと、他方における特許文献１で開示された種類の、そして本発明の対象でもある仕上げフライス切削用インサートとの間の基本的な差異をここではっきりさせておかなければならない。従来の刃先交換可能なタイプの一様な厚さの正面フライス切削用インサートは、一般に一対の上面と下面（又は前面と背面）の少なくとも一つが切りくず受け面としての役目をし、切りくず受け面と共にいくつかの切れ刃を画定する通常は薄い側方表面が逃げ面としての役目をすることによって特徴づけられる平坦な形状を有する。作用する各切れ刃は切りくずを除去する主切れ刃と表面をさらう二次切れ刃又はさらい刃を含み、そのうち最初にあげたものは円形経路で回転して本来の切りくず除去を実行すると同時に回転表面を生成する。他方、あとにあげたものは他のフライス切削用インサートの二次切れ刃と共にフライス又は基体の中心軸に対して直角に延びる平面内で動いて平面の表面を生成する。前記平面に対してある取り付け角を成す主切れ刃のそれぞれが被削材から切りくずを切り出す間、共通の平面で動作する二次切れ刃は生成された平面の表面のワイピング又はスムージングを実行して認められるほどのサイズの切りくずを生成しない。これと関連して、フライス切削用インサートは基体に次のような仕方ではめ込まれる、すなわち、切りくずを除去する主切れ刃の回転方向で背後に存在する比較的薄い側方表面又は逃げ面が主切れ刃によって生成される回転対称な表面から離れており、同時に表面をさらう二次切れ刃に対して回転方向で背後に位置する表面が生成される平面の表面から離れている。実質的な切削深さを得るために、切りくずを除去する主切れ刃は一般に表面をさらう二次切れ刃よりも長い。

また、特許文献１による正面フライスで用いられるフライス切削用インサートは一般に平坦な基本形を有し、その前面と背面は平面であって互いに平行である。しかし、この場合、前面も背面も切りくず受け面の役目をせず、逆に前面と背面の間に延びる比較的薄い側方表面（単数又は複数）が切りくず受け面になる。これに関連して、個別の切れ刃は、（アーチ状又は丸いことで特徴づけられる）切りくず受け面と基体の前方端面から遠ざかる方向に向いた平面の前面の間に画定される。したがって、本来の切りくず除去は何らかの周縁回転表面に沿ってではなく、切れ刃に共通する平面内で行われる。

三角形のフライス切削用インサートを装備した本発明による正面フライスを示す分解斜視図である。 被削材に平面の表面を生成するために被削材をワイピングしている正面フライスを示す斜視図である。 正面フライスに含まれるフライス切削用インサートを示す、詳しくは斜め背後から示す拡大斜視図である。 図４は、同じフライス切削用インサートを正面から示す平面図である。 このフライス切削用インサートを背後から示す平面図である。 このフライス切削用インサートを、詳しくは基準平面に傾けられた状態で示す側面図である。 正面フライスの基体を前方から示す拡大端面図である。 図７のVIII-VIIIの拡大詳細断面図である。 図７のIX-IXの拡大詳細断面図である。 本発明の機能の理解を助ける一連の単純化された概略図である。 本発明の機能の理解を助ける一連の単純化された概略図である。 本発明の機能の理解を助ける一連の単純化された概略図である。 本発明による正面フライスが円筒状表面及びその他の回転対称な包絡面を加工するためにも使用できることを示す斜視図である。 四角形のフライス切削用インサートを用いる正面フライスの別の実施形態を示す分解斜視図である。 図３〜６に対応する四角形のフライス切削用インサートの設計を示す一連の図である。 図３〜６に対応する四角形のフライス切削用インサートの設計を示す一連の図である。 図３〜６に対応する四角形のフライス切削用インサートの設計を示す一連の図である。 図３〜６に対応する四角形のフライス切削用インサートの設計を示す一連の図である。 三角形のフライス切削用インサートの別の実施形態を示す背面平面図である。 図１９のXX-XXでの拡大詳細断面図である。 図１９によるフライス切削用インサートを示す正面平面図である。 本発明による正面フライスのフライス切削用インサートのさらに別の実施形態を示す斜視図である。

図１と２に示されている本発明による正面フライスは、基体又はフライス本体１，並びに複数の交換可能なフライス切削用インサート２を含む。基体１は前端と後端３，４を含み、その間に中心軸Ｃ１が延伸し、基体１はそのまわりで回転できる、詳しくは予め定められた一つの回転方向Ｒに回転できる。この例では、基体の前端は平面の略円形端面３で表され、それが中心軸Ｃ１に直角に延びている。前端面３から後方に、回転対称な部分的に円筒状で部分的に円錐状の包絡面５が延び、それは中心軸Ｃ１と同心である。この場合、後端４はCOROMANT CAPTO（登録商標）タイプの雄状結合部６に含まれ、これによって基体をトルクを伝達するマシンの主軸に結合することができる。中空スペース６ａには引き込み機構を挿入でき、それによって雄状結合部６をマシンに含まれる協同する雌状部分に引き込むことができる。

通常のように、基体１は鋼又はアルミニウムから製造することができ、個々のフライス切削用インサートはもっと硬い材料、例えば超硬合金、セラミック、サーメット、などから製造される。

この例では、個々の各フライス切削用インサート２は三角形であり、刃先交換可能である。この場合三つの異なる位置の間で刃先交換ができるようにするために、それは一般に一様な厚さになっている。

図２には、本発明による正面フライスが、概略図で示された直方体の形の被削材ＷＰ上で略平面の、しかし未加工の表面ＵＳを仕上げフライス切削している状況、もっと詳しくいうと、フライスが回転方向Ｒに回転すると同時に長手方向の方向Ｆに送られる状況で示されている。そうすることで、表面層ＳＬがさらい取る又ははぎとられるが、その厚さは実際には0.1-0.5 mmの範囲にあり、それによって仕上げ加工された表面ＦＳが露出する。この例では、フライス切削は上向き削りで行われているが、下向き削りも考えられる。

次に図３〜６を参照すると、そこではフライス切削用インサート２の詳細な設計が拡大したスケールで示されている。フライス切削用インサートは前面７と背面８を含み、それらの間に三つの側面９が延び、それらは一般に１１と表されたコーナーで出会う。フライス切削用インサートの基本形を規定する幾何的三角形は等辺であり、コーナー１１で出会う切れ刃１０の各対の間の角度は60°になる。

本発明によるフライス切削用インサート２の特徴は、一方においては、切れ刃１０が真直であるということであり、他方においては、それがポジティブ（正）の幾何学形状を有するということ、詳しくは前面７の面積が背面８の面積より大きく、前面７と個々の切りくず受け面９の間の角βが鋭角、すなわち90°より小さいということである。図示した例では、角βは79°になる。このことは、前面７と切りくず受け面９に直角方向の仮想的な平面ＩＰの間の公称の逃げ角γ（図６を見よ）が11°になるということを意味する。実際には、角βは正確な79°からずれることがある。しかし、これは一方で83°以下でなければならず、他方で65°以上でなければならない。

この例では、切れ刃１０は前面７と側面９のそれぞれとの間で画定される。言い換えると、この場合フライス切削用インサートは三つの交互に使用できる切れ刃１０を含み、三つの側面９はすべてが切れ刃に隣接する切りくず受け面になる。

図５に見られるように、切れ刃１０は二つの端点１５，１６の間に延び、それらの間でＬ１と表される長さを有する。切りくず除去する一次切れ刃となる個々の切れ刃１０の延長に、図示された好ましい実施形態では、二次切れ刃１２が、詳しくはコーナー１１に隣接して形成されている。この例では、フライス切削用インサートが三角形の基本形を有し、二次切れ刃１２は、前面７と凸に湾曲したコーナー表面１３の間に画定されることによって凸でアーチ状になる。このコーナー表面１３は、コーナー１１で互いに出会う二つの切りくず受け面９の間で移行部を形成する。この例では、コーナー表面１３は二次切れ刃１２から後方へ傾斜して一様な狭さの部分表面１３ａに移行する。

Ｌ２は、真直な一次切れ刃１０の延長で二次切れ刃１２が（側面図で見て）どこまで延びているかを表す尺度である。図５に見られるように、Ｌ２は、Ｌ１の何分の一か（ほぼ1/80）にしかならない、詳しくは、これは切れ刃１２の曲率半径が比較的小さい結果である。もちろん、上記半径はもっと大きくすることができ、その場合、Ｌ２はＬ１に対して増大する。コーナー表面１３は、前面７と背面８との間の全長にわたって一様な狭さにすることができるということを言っておかなければならない。

図示した例では、前面７と背面８が平面であるだけでなく、各切りくず受け面も平面である。この例の平面の背面８は浅い皿穴８ａを含み、そのまわりを三角形のリム状の境界８ｂが囲み、それが基体に直接接触するということを指摘しておかなければならない。さらに、切りくず受け面９は断面で見て凹であってもよい。

前面と背面７，８の間に貫通孔１４が通っている。この孔の中心軸はＣ２で表され、孔は中心にあり、この中心軸Ｃ２からすべての切れ刃１０とコーナー１１までの径方向距離が、それぞれ、等しい大きさである。孔１４は、円筒状の部分の他に前面７に隣接する円錐表面１４ａ（図４を見よ）を含む。

フライス切削用インサートのサイズは大きく異なってもよい。実際には、しかし、一次切れ刃１０の長さＬ１は5-25 mmの範囲内にある。フライス切削用インサートがその平坦な基本形を実現するためには、その厚さＴ（図６を見よ）は、切れ刃の長さＬ１よりもかなり小さくなければならない。図示した例では、厚さＴは、切れ刃の長さＬ１のほぼ25%になる。実際には、ＴはＬ１の高々40%であり少なくとも15%でなければならない。

次に図７，８及び９を参照する。そのうち、最初の図は基体１を前方からの端面図で示している。この状態で基体は図１と２と同じ姿勢をとる、すなわち中心軸Ｃ１を水平に向け、端面３を垂直に向けていることに注意しておきたい。

図示した実施形態では、基体１は１０個の刃先交換可能なフライス切削用インサート２を備え、それらは基体の周縁に沿って36°のピッチ角で一様に分布していることが見られる。図７によるフライス切削用インサートが装着された状態で、三つの切れ刃のうちの一つだけが作用し、他の二つは作用していない。切れ刃の機能状態を互いに区別するために、作用している切れ刃には添字“ａ”を付し、作用していない二つの切れ刃には添字“ｂ”を付して示す。

各フライス切削用インサート２は、基体に凹みとして設けられた一般に１７で表される座、又はインサート座、に装着される。この座は底面１８並びに二つの側方支持面１９，２０によって画定され、これらは図７の平面図に見られるように互いに60°の角を成し、フライス切削用インサート２の内側コーナー部分を受容できるようになっている。二つの側方支持面１９，２０に対して径方向内側に逃げスペース２１があり、そこにフライス切削用インサートの最も内側の部分を側方支持面１９，２０と接触することなく収容できる。図示した好ましい実施形態では、座１７は基体１の周縁に沿って配置され、それは端面３だけでなく包絡面５にも開いている。

座１７の底面１８には、ねじ溝つきの孔２２が開口し、そこに固定ねじ２４の雄ねじ溝２３（図１を見よ）を締め付けることができる。当業者が“スプリング付勢式”と呼んでいるタイプであるこの例では、このねじ２４は雄ねじ溝２３の他に孔１２の円錐面１２ａに圧しつけられる部分的に円錐状のヘッド２５を含む。これはこのねじが撓むことができるということを意味し、それは内在的な弾性を有する鋼から製造されることが適切である。フライス切削用インサートの中心孔１２が、二つの側方支持面１９，２０からの孔２２に比べて、作用していない切りくず受け面９から少し大きな距離に位置しているということで、ねじを締めたとき、ねじはフライス切削用インサートを座の底面１８に圧しつけるだけでなく、フライス切削用インサートを半径方向内向きに圧しつけて、二つの作用していない切れ刃１０ｂの切りくず受け面９が側方支持面１９，２０に圧しつけられる。

実際には、異なる座１７は非常に高い寸法精度で、例えば包絡面並びに端面に切れ刃を有するシャンクエンドミルによって製造することができる。このようにして座をすべての底面１８が基体の端面３に対して正確に同一レベルにあるように削り出すことができる。

各座１７の空間的位置は、各フライス切削用インサートの作用している切れ刃１０ａが、基体の中心軸Ｃ１から延び切れ刃１０ａの二つの端点の一方、すなわちフライスの回転で第二の端点１６に先行する第一の端点１５と交わる仮想的な径方向の線Ａ（図７を見よ）とネガティブのラジアル角δを成すようになっている。本発明によれば、上記ラジアル角δは少なくとも70°でなければならない。

図７でさらに見られるように、作用している切れ刃１０ａの前方端点１５はフライスが回転する間、半径がr₁で表される円形経路Ｓ１で進み、他方回転でそれに追従する第二の端点１６は半径がr₂で表される円形経路Ｓ２で進む。端点１６は端点１５より中心軸Ｃ１から外側に遠くにあるので半径r₂はもちろん半径r₁より大きくなる。図７では、r₁とr₂の差はＷと記されている。この量は切れ刃１０ａが（テーブルの送りなしで）フライスの回転の間に掃く（円形の）リング状表面の幅を規定する。この幅の大きさＷはラジアル角δ並びに切れ刃の長さＬ１に依存し、用途によって異なる。図７による例では、Ｗは円形経路Ｓ２の半径r₂の約12%になるが、実際にはr₂の5-20%の範囲になければならない。言い換えると、r₁はr₂の少なくとも80%、そして高々95%の範囲内でなければならない。Ｗを増大させることは、切れ刃の長さＬ１を増大させること、又はラジアル角δを減少させること、又はその両方の手段を組み合わせることによって実現できる。Ｗを減少させることはその逆の手段によって実現できる。

これに関連して、切れ刃１０あのラジアル角δは90°より大きくなることもある、ただしr₂＞r₁という仮定に基づいてであるということを指摘しておかなければならない。

図７でさらに、中央の貫通ダクト２６（図１も見よ）が基体の前方端面３に開口していることも注意しておきたい。このダクトの目的は、背後にある駆動マシンから作業しているフライス切削用インサートへ冷却媒体又は潤滑剤を運ぶことである。

次に図８と９を参照する。これらの図は、一方において、個々のフライス切削用インサート２がある逃げ角εで基体１に対して傾けられることを示し、他方において、すべてのフライス切削用インサート２の作用している真直の切れ刃１０ａが、基体の前方端面３から前方へ軸方向に間隔をおいた共通の基準面ＲＰに配置される様子を示す。この例では、この前方端面は平面で基準面ＲＰと平行である。図８に示された逃げ角εは、実際には小さく、2から3°という大きさであるが、座の底面１８が基体の前方端面に対して同じ角εで位置していることによって与えられる。それに関連して、フライス切削用インサートは切れ刃１０ａのまわりに傾けられ（図７の断面VIII-VIIIも見よ）、それにより切れ刃１０ａの回転方向で背後／内側に位置するフライス切削用インサートの前面７の全体が切れ刃によって生成される平面から離れている。言い換えると、動作時に前面７はフライス切削用インサートの逃げ面の役目を果たし、側面９が切りくず受け面としての役目を果たす。

図９で、“ｄ”は基体の前方端面３と基準面ＲＰの間の軸方向距離を表す。この量“ｄ”は、最大切削深さが0.5 mmと計算される場合は0.5 mmより大きくなければならないが、その値を大きく超えない。したがってこの量“ｄ”は、好適には0.5-1.0 mmの範囲内にある。フライスが0.5 mmより小さな最大切削深さで設計されている場合、もちろん“ｄ”はそれに対応して小さくてもよい。これに関連して、作用している切れ刃１０ａの全長に沿って除去される切りくずは径方向で側方に、フライスの外へ飛ばされ、端面３と被削材に生成される表面の間に生ずるギャップに侵入することはないということを指摘しておかなければならない。

前に指摘したように、この例ではフライス切削用インサート２の公称逃げ角γは11°になる（90°-79°=11°）。基体に装着された状態で、フライス切削用インサートは、ε=2°という角ではめ込まれる。その結果、フライス切削用インサートの実効的すくい角σ（図８を見よ）、すなわち切りくず受け面９と生成される表面に直角方向の仮想的平面の間の角、は約9°（11°-2°=9°）になる。

（発明の機能と利点）
本発明の機能と利点を簡単に説明するために、次に図１０〜１２の概略図を参照する。ここで、平面の基層Ｅ（例えば地面）は、表面層Ｙから粒状の物質（例えば雪や小石）を、ブレード１００（例えばシャベル）を基層に沿って直線的に前進させ、（フライス切削に関連する円形と異なり）真直な通路Ｇを露出させることによって除去しなければならないという場合が考えられよう。図１０で、ブレード１００は送り方向Ｆの法線Ａに対して中程度の角度δ₁（ほぼ35°）で前へ進められる。このことは露出される通路Ｈの幅Ｗ１（図７における量Ｗを参照）が比較的大きくなるということ、そしてかなりの量の表面物質をわきへ寄せなければならないということを意味する。したがって、その物質を押しやるために必要な力も、角度δ₁が中程度である結果として、かなりのものになる。しかし、図１１では、同じブレード１００が角δ₁のほぼ二倍の角δ₂で前へ進められる。これは、ブレードを前へ進めるために必要な力がかなり小さくなるということを意味する。この力の利得は通路Ｇの幅Ｗ２が減少するという対価を払って得られるということは事実であるが、多くの用途では力の減少は、露出が問題なしに遂行できるかどうかに関わりなく決定的である。図１２では、ブレード１００が運動方向から見て基層から上向き／後ろ向きの方向に傾斜している（生成される表面に対する切りくず受け面９の実効すくい角σを参照）ことがさらに見られる。くさびと同様に、ブレードは基層から物質を持ち上げて基層からの除去を助ける。

図１０〜１２に示された類似事象を念頭において、本発明による正面フライスの機能は次の三つの密接に関連した特徴の組み合わせに基づくことを指摘しておきたい、すなわち：
ａ） 作用している切れ刃のネガティブのラジアル角δは大きく、少なくとも70°になること、
ｂ） フライス切削用インサートの実効すくい角σは正であること、及び
ｃ） すべての作用している切れ刃は真直であり、ある共通平面に位置していること。

単独で、特徴“ａ”は、作用している切れ刃が被削材の表面層に容易に切り込むという利点がある。さらに、フライス切削用インサートの被削材への進入は、作用している切れ刃が、比較的ゆっくりと、したがってなめらかに、すなわち回転運動に対する突然の強い抵抗を一時的に受けることなく、次々に物質をフライス切削することによって楽になる。特徴“ｂ”は、加工される表面から標的が投げ出されて、切れ刃によってかき取られる実際に短い切りくずになることを保証する。この点で、切れ刃は、表面層を壊し、又ははぎ取り、生成される完成された表面から切りくずを分離するくさび又はドクターブレード（ナイフ）と比較される。また、切れ刃が、大きなネガティブのラジアル角のおかげで、切りくずを回転方向で前方に投げ出すのでなく基体から径方向に投げ出す（特に回転速度、したがって遠心力が大きいとき）ということが、切りくずの良好な排除に大きく寄与する。特徴“ｃ”はさらに、生成された表面で最適な平坦さと表面仕上げが得られ、凹のシュート（chute）又はその他の目に見える乱れた不規則性、例えばひっかき傷、溝、又は膨れなどがないことを保証する。本発明による正面フライスについての実際のテストは、このように1μm以上の表面仕上げＲａを達成できることを示している。

次に図１３を参照すると、同図は本発明による正面フライスがまた、精密に平面である表面以外の表面、例えば円筒状又は円錐状の表面の仕上げフライス削りにも使用できることを示す。この例では、円筒状の被削材ＷＰがチャックに固定され、それによって比較的ゆっくりした速度で中心軸Ｃ３のまわりに回転させることができる。本発明による正面フライスはその中心軸Ｃ１がＣ３と直角になるように配置される。フライスを長手方向に、図１３に二重矢印で示された二つの方向のどちらかに、被削材の円筒状表面の母線に沿って送り、同時にフライスを比較的高い回転速度で回転させることによって、薄い表面層を円筒状表面からはぎ取って、高い表面仕上げを有する加工された円筒表面を生成させることができる。

これに関連して、個々のフライス切削用インサートの切りくず除去は主に真直な一次切れ刃１０に沿って行われるということを強調しておきたい。しかし、切りくず除去には、一次切れ刃の回転方向で後方の端点１６に最も近い位置にある二次切れ刃もある程度加わる。フライス切削用インサートは基準面ＲＰに対して、詳しくは一次切れ刃１０の切れ刃ラインのまわりに、角εではめ込まれるので、二次切れ刃も基準面ＲＰに対して、したがって被削材の生成される平面の表面に対して、傾斜した姿勢をとる。その結果、フライスの回転と送りの間、二次切れ刃１２は残りの未加工表面層に凹の回転面を切り出す。このことは、二次切れ刃もフライス切削用インサートが容易に切削できるように寄与するということを意味する。

次に、図１４〜１８を参照する。これらは、三角形でなく四角形のフライス切削用インサート２を用いる別の工具設計を図示している。この場合、基体１の個々の座１７はＶ−型でなくＵ−型である。詳しくは、座は底面１８の他に、互いに90°の角度に向いた二つの側方支持表面１９，２０を含む。第三の側方表面２０ａは側方支持表面２０の反対側で、あとであげたものから、二つの直径上で対向する切りくず受け面９の間の距離よりも大きな距離で間隔をあけている。このことは、二つの作用していない切れ刃に隣接する切りくず受け面だけが支持され、すなわち側方支持表面１９，２０に支持され、第三の作用していない切れ刃に隣接する切りくず受け面は座と接触しないということを意味する。別の点では、作用している切れ刃１０ａは基体の周縁に対して前述したように飛び出ている、すなわち、切れ刃の回転方向で追従する端点１６は先行する端点に比べて中心軸Ｃ１から大きな径方向距離にある。

図１６で、切りくず受け面９と前面７の間の角βは先行する例よりも小さいことが見られる。詳しくは、この場合βは70°になり、それは公称逃げ角γが20°になるということを意味する。したがって、装着された状態でこのフライス切削用インサートの実効逃げ角がやはり2°であるとすると、フライス切削用インサートの実効すくい角はほぼ18°になるということを意味する（20°-2°=18°）。図１５−１８による四角形のフライス切削用インサートの、前述した三角形フライス切削用インサートと比べた場合の利点は、もちろん、フライス切削用インサートを廃棄する前に別の第四の切れ刃が利用できるということである。

図示した四角形のフライス切削用インサート２では、出会う一次切れ刃の各ペアの間の二次切れ刃部分が真直な刃部分１２ａ、並びにこの真直な刃部分と二つの一次切れ刃１０の間の二つのアーチ状の刃部分１２ｂ、１２ｃを含む。真直な刃部分１２ａは平面の部分切りくず受け面９ａにつながり、一次切れ刃１０と鈍角ωを成す（図１７を見よ）。この例では、ωは135°になる。アーチ状の刃部分１２ｂ、１２ｃは凸のアーチ状部分切りくず受け面９ｂ、９ｃに結合される。図１７に見られるように、二つの刃部分１２ｂ、１２ｃは同一の曲率半径Ｒを有する。さらに、この場合、寸法Ｌ２は寸法Ｌ１に対して比較的大きいことが注意される。

切りくず除去には、真直な一次切れ刃１０の他に、少なくとも隣接する刃部分１２ｂも加わる。切削深さが非常に小さい場合、刃部分１２ｂだけが加わるが、切削深さが大きくなると真直な刃部分１２ａも加わる。切削深さが最大に近い、すなわち0.5 mmに達する場合、第三の刃部分１２ｃも活性化される。

図１９〜２１には、三角形のフライス切削用インサートが示されているが、真直な一次切れ刃部分１０の延長にある二次切れ刃部分１２は、前面７と二次のアーチ状部分表面９ｄの間に画定されて凹の形状になっている。部分表面１２ｄの凹形状のおかげで、それと隣接する（作用していない）切りくず受け面９との間にきわめてシャープな二次切れ刃２８（コーナーエッジ）を形成することができ、それが効果的な仕方で除去すべき表面層に切り込むことができる。二次切れ刃部分１２の長さＬ２と曲率半径Ｒはいろいろ変えられる。この例では、一次刃部分１０の長さは14.3 mmになり、Ｌ２は2.1 mm、曲率半径Ｒは3 mmになる。アーチ部分の上昇Ｈは0.2 mmとなる。この例では、切りくず受け面９と前面７の間の鈍角Ｘ（＝90°+図１６のγ）は101°になり、部分表面１２ｄの最も深い位置にある部分と前面７の間の角ψは99°になる。

本発明によるフライス切削用インサートに関しては、問題としているタイプの正面フライス、すなわち薄い表面層だけをはぎ取ることを目的とし、フライス切削用インサートがフラットで、比較的薄い切りくず受け面を含み、それによってフライスの回転軸と直角な平面内で切りくずを除去するフライス、と密接に関連させて見なければならない。簡単に言うと、その切れ刃はしたがって従来の正面フライスのように立った状態で動作するのではなく、横になった状態で動作すると言うことができる。言い換えると、フライス切削用インサートは上述の特許文献１（米国特許）及び特許文献２（日本特許）にそれぞれ示されたようなフライス切削用インサートと比べるべきであり、薄い側面が逃げ面になり、前面が切りくず受け面になる従来のフラットな正面フライス切削インサートと比べるべきではない。

図２２には上述した三角形のフライス切削用インサート２の変形された実施形態が示されている。この場合、切りくず受け面９にはチップブレーカーの役目をするピット又は皿穴２７が形成されている。このチップブレーカーの形と大きさは、フライスの個別用途に応じて大きく異なってよいが、特に加工しようとする物質に依存する。図１４には、一つのチップブレーカーだけが概略図で示されているが、もちろんすべての切りくず受け面９が同じように形成される。また、前述した凹の部分表面１２ｄは、ある程度までチップブレーカーの役目をする皿穴を画定する。

前述したように、ラジアル角δは少なくとも70°でなければならず、90°を超えることもある。しかし、実際には75-85°、好適には75-85°という範囲のラジアル角が好ましい。フライス切削用インサート２の実効逃げ角εは2°以上、4°以下でなければならない。フライス切削用インサートに十分大きな実効すくい角σを与えるために、したがってその公称逃げ角γは少なくとも7°にならなければならない。他方、γは25°以下でなければならない。好適にはγは10-20°の範囲内である。

（発明の実現可能な変形）
本発明は上で説明し図示した実施形態に限定されない。本発明による正面フライスは、正確に１０個でなく、もっと多数並びにもっと少数のフライス切削用インサートによって、例えばただ１個のフライス切削用インサートによって設計することも可能である。フライスが複数のフライス切削用インサートを備えている場合でも、それらは必ずしも一様に分布している必要はない。また、それらは必ずしも基体の中心軸から等距離に間隔をあけている必要もない。さらに、フライス切削用インサート（単数／複数）がフライス本体の周縁に配置される必要もない。個々のフライス切削用インサートはフライス本体の端面に凹ませた座に装着することができ、包絡面に開口を形成しなくてもよい。フライス切削用インサートを固定するために、ねじの代わりに他の手段を、例えばフライス本体に作りつけられた締め付け機構を用いてもよい。フライス本体には、いろいろなフライス切削用インサートの空間位置を調整するために、必要なら調整デバイスを設けてもよい。皿穴の形のチップブレーカーがフライス切削用インサートの切りくず受け面に形成される場合、図２２に例示されたものとは異なる様々なデザインを与えることができる。例えば、個々の皿穴を延長させて、切りくず受け面のほぼ全長に沿って伸ばすこともできる。これに関連して、皿穴を画定する刃を形成する物質部分に図面に例示されたすくい角βよりもかなり小さなすくい角を与えることができる。またフライス切削用インサートの二つの前面と背面を研削してフライス切削用インサートが装着された状態で細部まで正確な寸法精度を確保することもできる。さらに、個々の切りくず受け面は必ずしも平面である必要はない。それは断面が凹のアーチ状であってもよい。これに関連して、“真直な切れ刃”というコンセプトは、製造時における絶対的な真直性からの微視的な形のばらつきを含むと考えるべきであることを指摘しておきたい。切れ刃が凹の輪郭形状になること（これは加工された表面のなめらかさにとって致命的であると当業者は考えている）を避けるために、必要な圧縮成型プレスを、切りくず受け面とそれにつながる切れ刃に一定の反りを生じ、その上昇が１乃至数ミクロンになるように設計することが普通である。製造の結果が良ければ、上記の反りが残るが、結果が良くない場合も、例えば周縁に沿って収縮しても、焼結で仕上げられた切れ刃はいずれにしても凹にはならないことがこれによって保証される。例における基体の前方端面は平面であり、中心軸に直角な平面に延伸するが、これは必ずしも平面である必要はない。このように、端面はアーチ状、特に凹のアーチ状であってもよく、その周縁の円形の境界線は上記平面にある。図面では、フライス切削用インサートはシャープな切れ刃を有し、それに沿って平面の前面が平面の切りくず受け面と真直な切れ刃ラインに沿って出会う。通常のように、上記の切れ刃のラインはいろいろな仕方で、例えばその間に強化ベベルを形成することによって、又はそれを少し丸めながらブラッシングすることによって補強できる。さらに、フライスの基体は、COROMANT CAPTO（登録商標）タイプ以外の他の結合部によって駆動マシンに結合することもできる。最後に、フライスに含まれるフライス切削用インサートは、一方において、一つ切れ刃であっても、すなわち刃先交換不可能であってもよく、他方において、従来の超硬合金、例えばセラミック、サーメット、ＣＢＮ（立方晶窒化硼素）、ＰＣＤ、など以外の多数の他の硬い材料で製造してもよい。もちろん、フライス切削用インサートの一次切れ刃は必ずしも二次切れ刃と組み合わせる必要はなく、コーナーからコーナーまでずっと延びていてもよい。

Claims (17)

1. 一方において、中心軸（Ｃ１）のまわりで予め定められた方向（Ｒ）に回転可能であり、前方端面（３）及び中心軸と同心の包絡面（５）を有する基体（１）を含み、
   他方において、座（１７）に装着される多角形のフライス切削用インサート（２）であって、前面（７）と、背面（８）と、対になってコーナーに収斂し、少なくとも一つは切りくず受け面（９）を形成する複数の側面（９）とを含み、側面が、前面と共に切れ刃（１０）を画定し、基体の前方端面（３）から前方へ軸方向に間隔をあけて中心軸（Ｃ１）に対して直角に延びる仮想的な基準面（ＲＰ）に接し、フライス切削用インサートの前面（７）が基準面（ＲＰ）に対してある逃げ角（ε）で傾いており、フライス切削用インサートの切れ刃（１０）は二つの端点（１５，１６）の間に延び、第一の端点（１５）は、フライスの回転の間、第二の端点（１６）に先行して円形経路（Ｓ１）で動き、円形経路（Ｓ１）の円の半径（ｒ₁）は、回転で追従する第二の端点（１６）が動く円形経路（Ｓ２）の円の半径（ｒ₂）より小さく、切れ刃（１０）は基体の中心軸（Ｃ１）から延びて切れ刃の第一の端点（１５）と交わる仮想的な径方向の線（Ａ）とネガティブのラジアル角（δ）を成すフライス切削用インサート（２）と、を含む、正面フライスであって、
   フライス切削用インサートの前面（７）と切りくず受け面（９）は互いに対して高々83°になる角度（β）を成し、切れ刃（１０）は真直であり、切れ刃（１０）の全てが基準面（ＲＰ）内にあり、ネガティブのラジアル角（δ）が少なくとも70°になる、ことを特徴とする仕上げフライス切削のための正面フライス。
2. フライス切削用インサート（２）の真直な切れ刃（１０）が一次切れ刃を形成し、その延長に二次切れ刃（１２）がフライス切削用インサートのコーナー（１１）に隣接して形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の正面フライス。
3. フライス切削用インサート（２）の二次切れ刃（１２）は、前面（７）と二つの側面（９）の間の移行部を形成する凸に湾曲したコーナー表面（１３）との間に画定されることによって凸に湾曲している、ことを特徴とする請求項２に記載の正面フライス。
4. フライス切削用インサート（２）の二次切れ刃（１２）は、一次切れ刃（１０）に対して鈍角（ω）で延びる真直な刃部分（１２ａ）と、一次切れ刃（１０）と真直な刃部分（１２ａ）の間の移行部を成す湾曲した刃部分（１２ｂ）とを含む、ことを特徴とする請求項２に記載の正面フライス。
5. フライス切削用インサート（２）の二次切れ刃部分（１２）は、前面（７）と、凹に湾曲した部分表面（１２ｄ）のと間で画定されることによって凹であり、部分表面（１２ｄ）には前面（７）から後方へ延びる第二の切れ刃（２８）が結合している、ことを特徴とする請求項２に記載の正面フライス。
6. フライス切削用インサート（２）は刃先交換可能であり、一様な厚さであってかつ複数の切れ刃を含み、作用時には一つの切れ刃（１０ａ）が作用的であり他の切れ刃（１０ｂ）が作用しない、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の正面フライス。
7. フライス切削用インサート（２）の前面（７）及び背面（８）は平面で互いに平行な表面である、ことを特徴とする請求項６に記載の正面フライス。
8. フライス切削用インサート（２）の座（１７）は、基体（１）の前方端面（３）に開き、底面（１８）を含み、底面（１８）が基準面（ＲＰ）に対して、フライス切削用インサートの所望の逃げ角（ε）に対応する角で傾いている、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の正面フライス。
9. 座（１７）は、底面（１８）の他に、二つの側方支持表面（１９，２０）を含み、一対の作用していない切れ刃（１０ｂ）に隣接する切りくず受け面（９）が側方支持表面（１９，２０）に圧しつけられる、ことを特徴とする請求項８に記載の正面フライス。
10. フライス切削用インサート（２）は座（１７）にねじ（２４）によって固定され、ねじは座（１７）の底面（１８）に開口するねじ溝付きの孔（２２）と係合し、スプリングによって付勢されて、フライス切削用インサートの背面（８）を座の底面に圧しつけるだけでなく、作用していない切れ刃（１９ｂ）に隣接する切りくず受け面（９）も前記側方支持表面（１９，２０）に圧しつける、ことを特徴とする請求項９に記載の正面フライス。
11. 座（１７）は周縁に配置され、基体（１）の包絡面（５）に開いている、ことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の正面フライス。
12. フライス切削用インサート（２）の基本形状は等辺三角形であり、三つの切れ刃（１０）を含む、ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の正面フライス。
13. フライス切削用インサート（２）の基本形状は四角形であり、四つの切れ刃（１０）を含む、ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の正面フライス。
14. 基体の中心軸（Ｃ１）と作用していない切れ刃（１０）の第一の端点（１５）の間のラジアル距離（ｒ₁）は、中心軸（Ｃ１）と切れ刃の回転で追従する第二の端点（１６）の間のラジアル距離（ｒ₂）の少なくとも80%になる、ことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の正面フライス。
15. フライス切削用インサート（２）の前面（７）と背面（８）の間の厚さ（Ｔ）が切れ刃（１０）の長さ（Ｌ１）の高々50%である、ことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の正面フライス。
16. チップブレーカーとして働く皿穴（２７，１２ｄ）がフライス切削用インサート（２）の切りくず受け面（９）に形成されている、ことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の正面フライス。
17. 互いに間隔をあけた複数のフライス切削用インサート（２）を含み、作用する切れ刃（１０ａ）が互いに基準面（ＲＰ）内にある、ことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の正面フライス。

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