JP7069296B2

JP7069296B2 - 正面フライス

Info

Publication number: JP7069296B2
Application number: JP2020508914A
Authority: JP
Inventors: 良夫星; 賢次郎宗
Original assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Current assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2022-05-17
Anticipated expiration: 2038-03-30
Also published as: WO2019187150A1; JPWO2019187150A1

Description

本発明は、切削チップを取り付けた複数のカートリッジをカッタボディに取り付けた正面フライスに関する。

回転主軸に対して垂直な面を広範囲に切削加工するために正面フライが用いられる。特許文献１には、こうした正面フライスの一例が記載されている。特許文献１の正面フライスでは、カートリッジであるロケータに矩形板状のスローアウェイチップをねじで取り付け、複数のロケータをねじでカッタボディに取り付けるようになっている。

特開２００３－１１７７１７号公報

特許文献１の正面フライスでは、スローアウェイチップを固定するねじやロケータを固定するねじが遠心力を受けて疲労し、最悪の場合、破断してスローアウェイチップやロケータが外れて飛び出す危険性がある。また、カッタボディにロケータを取り付ける際、ロケータをカッタボディに対してロケータを軸方向に位置決めする作業は難しく、熟練と時間を要する作業となっている。また、ロケータが角柱状に形成されているために、ロケータを受容するポケットをカッタボディに形成することが難しく、正面フライスの製造コストが高くなる。更に、コーナー角度が略９０°の矩形板状のスローアウェイチップを用いてるので、ワークにコーナー逃し（アンダーカット）を形成することができない。また、特許文献１の正面フライスでは、加工面粗さが良くないために、ワイパーチップを取り付ける必要があるが、通常、ワイパーチップにおける発熱は、他の切れ刃における発熱より大きくなるので、加工能率を高くすることができない。

本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、遠心力により切削チップがカートリッジから外れたり、カートリッジがカッタボディから外れる危険性がなく、カッタボディに対してカートリッジを容易に位置決めでき、仕上げ面粗さが良好で、ワークにコーナー逃し（アンダーカット）を形成可能とした、製造コストを低減した正面フライスを提供することを目的としている。

上述の目的を達成するために、本発明によれば、カッタボディの先端面および外周面からそれぞれ外側に切れ刃が突出するように切削チップを取り付け、前記カッタボディの中心軸線に対して垂直な面を切削加工する正面フライスにおいて、先端部に形成されたチップポケットに前記切削チップが取り付けられ、前記カッタボディに収納、固定されるカートリッジであって、鋭角を挟んで前記切削チップの隣り合う少なくとも２つの切れ刃のうち一方の切れ刃が前記カッタボディの先端側を向き、他方の切れ刃が前記カッタボディの半径方向外側を向くように前記他方の切れ刃の辺を前記チップポケットの外周側の壁面に当接させ、前記切削チップの前記一方の切れ刃と前記他方の切れ刃とが交差する前記切削チップの端部が該正面フライスの軸線方向に最も先端側で半径方向に最も外側に位置し、かつ、前記カッタボディの中心軸線に関する半径方向に対する前記切削チップの前記一方の切れ刃の傾斜角が０度を超えて５度以下の範囲に入るように前記切削チップを位置決めして取り付けるカートリッジと、前記カッタボディの外周部に形成され、前記カートリッジを収納するカートリッジポケットと、前記カートリッジポケットに収納された前記カートリッジを前記カッタボディに固定するカートリッジ固定具とを具備する正面フライスが提供される。

本発明によれば、遠心力の作用する切削チップのカッタボディ半径方向外側には、切削チップを収納するカートリッジのチップポケットの壁面が存在し、主にこの壁面で遠心力を受け、切削チップ固定ねじが受け持つ遠心力成分が減り、切削チップが外れ飛び出す危険性はない。また、カートリッジポケットには、カートリッジの半径方向外側にカッタボディの壁面が存在し、カートリッジを抱き込んでいるので、主にこの壁面で遠心力を受け、カートリッジのカッタボディへの固定ねじが受け持つ遠心力成分が減り、カートリッジが外れ飛び出す危険性もない。切削チップを副切込み角αが０＜α≦５°になるように取り付ければ、発熱の大きいワイパーチップを設けることなく、能率よく仕上げ面粗さを向上させることができる。そして、切削チップの鋭角の切れ刃が半径方向外側に突出していることから、ワークのコーナー部をアンダーカットすることもできる。また、カートリッジの本体を略円柱状に形成すれば、カートリッジを容易かつ短時間で製造することが可能で、製造コストも低減することが可能である。更に、カートリッジを受容するポケットも円筒形状に形成することができるので、カッタボディの製造コストを大幅に低減することができる。

工具ホルダと共に示す本発明の好ましい実施形態による正面フライスの斜視図である。図１の正面フライスのカッタボディの斜視図である。図１の正面フライスのカートリッジの斜視図である。カッタボディに対してカートリッジを軸方向に位置決めする高さ調節ねじを説明するための模式図である。カートリッジへのスローアウェイチップの取り付けを説明するための模式図である。ワークコーナー部のアンダーカットを示す図である。本発明の正面フライスの第２の実施形態を示す部分断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
本発明の好ましい実施形態による正面フライスは、工具ホルダ２００に取り付けるように形成された概ね円柱状のカッタボディ１００を具備している。カッタボディ１００は中心穴１１０を有しており、該中心穴１１０に固定ねじ５０を挿通して、カッタボディ１００を工具ホルダ２００に固定するようになっている。また、カッタボディ１００において工具ホルダ２００に接触する端面（後端面）には、工具ホルダ２００の位置決め突起２０２を受容する切欠き部１１２が形成されている。

カッタボディ１００には、略円柱状の本体を有したカートリッジ１０を受容する複数の、本実施形態では１２個のカートリッジポケット１０２が形成されている。カートリッジポケット１０２は、略円柱状の本体を有したカートリッジ１０の外周面に適合した嵌め合い関係を有する円筒形状の内周面を有している。カートリッジポケット１０２は、カッタボディ１００の中心軸線Ｏの周りに等角度間隔で配設されている。カートリッジポケット１０２は、カッタボディ１００の先端面１００ａおよび側面１００ｂに開口するように形成されている。

この側面１００ｂへのカートリッジポケット１０２の開口幅は、カートリッジポケット１０２の円筒形状の直径より短くなければならない。遠心力が作用したとき、カートリッジ１０がカートリッジポケット１０２から半径方向外側に飛び出さないよう、カートリッジポケット１０２はカートリッジ１０２を抱き込む形状をしている。つまり、カートリッジポケット１０２には、この抱き込む形状の壁面があるので、カートリッジ１０に作用する遠心力の大半をこの壁面で支持することができる。

カートリッジポケット１０２はカッタボディ１００の先端面１００ａから略軸方向にカートリッジ１０を受容する。また、カートリッジポケット１０２の下端部は、カートリッジポケット１０２内に配置されたカートリッジ１０の高さ位置（中心軸線Ｏに沿った位置）を調節する高さ調節ねじ６０を受容する開口部１０８に開口している。開口部１０８はカートリッジポケット１０２に対して軸方向に隣接させて配設されている。カッタボディ１００の先端面１００ａと側面１００ｂの間には逃げ面１０４が形成されている。逃げ面１０４は、後述する固定ねじ４０を回転するドライバーのような工具との干渉を防止するために必要である。

カートリッジポケット１０２の内周面には、カートリッジ１０をカートリッジポケット１０２内に固定する固定ねじ３０を受容するねじ穴１０６が形成されている。開口部１０８には、高さ調節ねじ６０の嵌合部６４に接するボス穴部１０８ａと、高さ調節ねじ６０のねじ部６２に係合する内ねじ部１０８ｂが形成されている。

カートリッジ１０は、略円柱状の部材より成る本体を有しており、該本体の一端部（図３では上端）には切欠き部１２が形成されている。切欠き部１２によって、本体の中心軸線Ｏcを含む或いは中心軸線Ｏcに平行な平面１２ａと、該平面１２ａと交線Ｌiで交差する斜面１２ｂとが形成される。交線Ｌiは、本体の中心軸線Ｏcに垂直に交差する直線、或いは、中心軸線Ｏcに対して垂直な捻れの位置にある直線となっている。

また、本体の先端部には、切削チップとして、三角形、好ましくは正三角形の端面を有する板状または三角柱状のスローアウェイチップ２０を受容するチップポケット１４が形成されている。チップポケット１４は、カートリッジ１０の本体の先端面１０ａと、切欠き部１２の平面１２ａとに開口している。チップポケット１４は、該チップポケット１４内に配置されるスローアウェイチップ２０の斜面に適合する外側傾斜面１４ａおよび内側傾斜面１４ｂから成るＶ形壁面と、スローアウェイチップ２０の端面に適合する底面１４ｃとによって画成される。外側傾斜面１４ａは、カートリッジ１０の本体の先端面１０ａではなく、カートリッジ１０の本体の側面１０ｃへ向けて延設されており、側面１０ｃに窓部１４ｅが形成される。底面１４ｃは、切欠き部１２の平面１２ａに平行に形成される。底面１４ｃには、スローアウェイチップ２０をチップポケット１４内に固定する固定ねじ４０に係合するねじ穴１４ｄが形成されている。

カートリッジ１０の本体の側面には、カートリッジ１０をカッタボディ１００のカートリッジポケット１０２内に固定する固定ねじ３０を受容する通し穴１６が形成されている。一例として、通し穴１６は、チップポケット１４の底面１４ｃに平行に形成される。チップポケット１４内に配置されるスローアウェイチップ２０において、底面１４ｃに接する端面とは反対側のスローアウェイチップ２０のすくい面となる端面２２を、カッタボディ１００の半径方向に対して傾斜させる場合には、通し穴１６をチップポケット１４の底面１４ｃに対して非平行としてもよい。

カートリッジ１０の本体においてチップポケット１４の反対側の端部１０ｂ（図３では下端部）には、２つの欠切部１８ａが形成されており、２つの欠切部１８ａの間に当接部１８ｂが形成される。カートリッジ１０をカートリッジポケット１０２内に配置すると、欠切部１８ａは、カッタボディ１００の停止部１０２ａに嵌合し、カートリッジ１０の位相が決定されると共に、当接部１８ｂが停止部１０２ａの間から開口部１０８内に突出する。

図５を参照すると、スローアウェイチップ２０は、その三角柱状のスローアウェイチップ２０の１つの側面がカートリッジ１０の本体の先端面１０ａから突出するように、チップポケット１４内に配置され、該側面と、スローアウェイチップ２０のすくい面となる端面２２とによって主切れ刃２４が形成される。また、スローアウェイチップ２０は、チップポケット１４の外側傾斜面１４ａに接する側面の一部が、チップポケット１４の窓部１４ｅを超えてカートリッジ１０の本体の側面１０ｃから突出するようにチップポケット１４内に配置され、該側面１０ｃから突出した側面とすくい面となる端面２２とによって副切れ刃２６が形成される。

スローアウェイチップ２０の主切れ刃２４と副切れ刃２６とのなす角度は鋭角であり、鋭角を挟んで隣り合う２つの切れ刃のうちカッタボディの先端側を向く一方の切れ刃が主切れ刃２４であり、カッタボディの半径方向外側を向く他方の切れ刃が副切れ刃２６である。副切れ刃２６を規定する側面が、チップポケット１４の外側傾斜面１４ａに当接し、正三角形のスローアウェイチップ２０の主切れ刃２４および副切れ刃２６以外の１つの切れ刃を規定する側面が、チップポケット１４の内側傾斜面１４ｂに当接し、スローアウェイチップ２０はカートリッジ１０に対して位置決めされる。

また、スローアウェイチップ２０の主切れ刃２４の半径方向外側の端部２８ａは、半径方向内側の端部２８ｂよりも軸方向外側に配置されるように、カートリッジ１０の本体の中心軸線Ｏcおよびカッタボディ１００の中心軸線Ｏに関する半径方向Ｒに対して所定の角度αを以て傾斜している。傾斜角（副切込み角）αは一例として０°＜α≦５°とすることができる。

図４を参照すると、高さ調節ねじ６０は、先端側から外ねじが形成されたねじ部６２、ねじ部６２の反対側の端部に形成された頭部６６、ねじ部６２と頭部６６との間の嵌合部６４を有している。嵌合部６４は、ねじ部６２よりも大きな直径を有し、ねじが形成されていない。また、嵌合部６４は、ねじ部６２と同軸に形成され、共通の中心軸線Ｏs（嵌合部中心軸線）を有している。嵌合部６４は、開口部１０８のボス穴部１０８ａに相当する直径を有している。

頭部６６には、高さ調節ねじ６０を回転するドライバのようなツール（図示せず）を係合させるための係合穴６８が形成されている。係合穴６８は、例えば六角穴とすることができる。頭部６６は、頭部中心軸線Ｏeを中心とする円板状に形成されている。頭部６６は、嵌合部６４およびねじ部６２とは同軸に形成されていない。つまり、頭部中心軸線Ｏeは嵌合部中心軸線Ｏsには一致していない。頭部中心軸線Ｏeは嵌合部中心軸線Ｏsに平行で、両者間の距離ｅが頭部６６の偏心量に相当する。

カートリッジ１０をカートリッジポケット１０２内に挿入すると、カートリッジ１０の本体の当接部１８ｂが開口部１０８内に配置され、偏心した頭部６６の側面に当接する。頭部６６の側面と当接部１８ｂとの接触を通じて、高さ調節ねじ６０を開口部１０８内で回転することによって、カートリッジ１０が軸方向に移動する。従って、カッタボディ１００にカートリッジ１０を組み付ける作業者は、カートリッジ１０をカートリッジポケット１０２内に挿入した後に、ダイヤルゲージのような適当な測定器（図示せず）を用いて主切れ刃２４の半径方向外側の端部２８ａの軸方向の位置を測定しながら、頭部６６の係合穴６８にドライバのような適当なツールを係合させて、高さ調節ねじ６０を回転することによって、カッタボディ１００に対してカートリッジ１０を軸方向に位置決めすることができる。

カートリッジ１０の主切れ刃２４の半径方向外側の端部２８ａがカッタボディ１００およびカートリッジ１０に対して軸方向に所定の位置になったときに、固定ねじ３０を締め付けることによって、カートリッジ１０がカッタボディ１００に対して所定の軸方向位置に固定される。こうした作業をカートリッジ１０の全てについて行い、全てのカートリッジ１０の主切れ刃２４の半径方向外側の端部２８ａの軸方向の位置が一致するように、全てのカートリッジ１０をカッタボディ１００に対して固定する。なお、固定ねじ３０を締め付けることによって、カートリッジ１０が固定されるので、カートリッジ１０の当接部１８ｂと頭部６６の側面との接触を通じて、高さ調節ねじ６０は、開口部１０８内に固定される。

本実施形態によれば、カートリッジ１０は略円柱状の本体を有しているので、カートリッジ１０を容易かつ短時間で製造することが可能で、製造コストも低減することが可能である。更に、カートリッジ１０を受容するカートリッジポケット１０２も円筒形状に形成することができるので、カッタボディ１００の製造コストを低減することができる。なお、カートリッジ１０を角柱形状とし、カートリッジポケット１０２に相補形の角柱穴に形成してもよい。その場合、カートリッジポケット１０２には、上述の抱き込み形状の壁面は必須である。

本実施形態によれば、高さ調節ねじ６０を回転させて、固定ねじ３０を締め付けることによって、カッタボディ１００に対してカートリッジ１０を容易に軸方向に位置決めすることが可能となる。

また、主切れ刃２４の外側の端部２８ａがカートリッジ１０の側面１０ｃおよびカッタボディ１００の側面１００ｂから突出しているので、図６に示すように、ワークＷにコーナー逃し加工（アンダーカットＣu）が可能となる。更に、主切れ刃２４がカートリッジ１０の先端面１０ａおよびカッタボディ１００の先端面１００ａから突出し、かつ、主切れ刃２４はカッタボディ１００の半径方向Ｒに対して０°＜α≦５°の角度で傾斜しているので、本実施形態による正面フライスを用いて加工されたワークの加工面にはカスプのような凹凸が殆ど形成されず、仕上げ面粗さが良好となり、特許文献１に記載されているようなワイパーチップを取り付ける必要がない。

本実施形態によれば、汎用のスローアウェイチップを用ることができるので、正面フライスの製造コストを削減することが可能となる。切削チップは、図示した三角形の板状または三角柱状のスローアウェイチップ２０のみならず、菱形の板状または四角柱状のスローアウェイチップであってもよい。要は、切削チップは、窓部１４ｅを超えてカートリッジ１０の本体の側面１０ｃから部分的に突出可能なように、鋭角に交差する２つの側面を有していればよい。

図７を参照して、本発明の第２の実施形態を説明する。
第２の実施形態では、カッタボディ１００′は、カートリッジ７０を受容するカートリッジポケット１０２′を有している。第１の実施形態では、カートリッジポケット１０２はカッタボディ１００の先端面１００ａおよび側面１００ｂに開口していたが、第２の実施形態では、カートリッジポケット１０２′はカッタボディ１００′の先端面１００ａ′のみに開口している。カッタボディ１００′のその他の構成は、第１の実施形態のカッタボディ１００と概ね同一となっている。

第２の実施形態では、カートリッジ７０は、その先端部分７６がカッタボディ１００′の先端面１００ａ′から突出している。カートリッジ７０は、切削チップ８０を受容、位置決めするチップポケット７４を有している。チップポケット７４は、第１の実施形態のカートリッジ１０と同様に切欠き部によって形成される平面７２と、先端面７０ａに開口している。第２の実施形態では切削チップ８０は、菱形の板状または四角柱状のスローアウェイチップとなっている。

スローアウェイチップ８０は、菱形の端面８２を有し、１つの側面がカートリッジ７０の本体の先端面７０ａから突出するように、チップポケット７４内に配置される。先端面７０ａから突出する側面と、スローアウェイチップ８０のすくい面となる端面８２とによって主切れ刃８４が形成される。また、スローアウェイチップ８０は、チップポケット７４の外側傾斜面７４ａに接する側面の一部が、チップポケット７４の窓部７４ｅを超えてカートリッジ７０の本体の側面７０ｃから突出するようにチップポケット７４内に配置され、該側面７０ｃから突出した側面とすくい面となる端面８２とによって副切れ刃８６が形成される。なお、カートリッジ７０の本体の側面７０ｃは、カッタボディ１００′の側面１００ｂ′より半径方向外側に位置している。

また、スローアウェイチップ８０の主切れ刃８４の半径方向外側の端部８８ａが、半径方向内側の端部８８ｂよりも軸方向外側に配置されるように、主切れ刃８４は、カッタボディ１００′の中心軸線Ｏに関する半径方向Ｒに対して所定の角度αを以て傾斜している。傾斜角αは一例として０°＜α≦５°とすることができる。本実施形態でも、スローアウェイチップ８０は、第１の実施形態の三角形の板状または三角柱状のスローアウェイチップを用いてもよい。

１０カートリッジ
１４チップポケット
２０スローアウェイチップ
２４主切れ刃
２６副切れ刃
１００カッタボディ
１０２カートリッジポケット
１０８開口部

Claims

カッタボディの先端面および外周面からそれぞれ外側に切れ刃が突出するように切削チップを取り付け、前記カッタボディの中心軸線に対して垂直な面を切削加工する正面フライスにおいて、
先端部に形成されたチップポケットに前記切削チップが取り付けられ、前記カッタボディに収納、固定されるカートリッジであって、鋭角を挟んで前記切削チップの隣り合う少なくとも２つの切れ刃のうち一方の切れ刃が前記カッタボディの先端側を向き、他方の切れ刃が前記カッタボディの半径方向外側を向くように前記他方の切れ刃の辺を前記チップポケットの外周側の壁面に当接させ、前記切削チップの前記一方の切れ刃と前記他方の切れ刃とが交差する前記切削チップの端部が該正面フライスの軸線方向に最も先端側で半径方向に最も外側に位置し、かつ、前記カッタボディの中心軸線に関する半径方向に対する前記切削チップの前記一方の切れ刃の傾斜角が０度を超えて５度以下の範囲に入るように前記切削チップを位置決めして取り付けるカートリッジと、
前記カッタボディの外周部に形成され、前記カートリッジを収納するカートリッジポケットと、
前記カートリッジポケットに収納された前記カートリッジを前記カッタボディに固定するカートリッジ固定具と、
を具備することを特徴とした正面フライス。
前記切削チップは三角形状をしており、前記カートリッジのチップポケットは、前記切削チップの３辺のうち先端側を向いていない２辺が当接するＶ形壁面を有する請求項１に記載の正面フライス。
前記カートリッジは、該カートリッジの先端部に半径方向外側に突出する突出形状部を設け、該突出形状部に前記切削チップの位置決め用の前記チップポケットが形成される請求項１に記載の正面フライス。
前記カートリッジポケットは、前記カッタボディの外周面に開口部を有するとともに、前記カッタボディの回転により半径方向外側に前記カートリッジが飛び出さないように前記カートリッジを抱え込む壁面を有して前記カッタボディに形成され、前記カートリッジは前記カッタボディの略軸線方向に挿入する請求項１に記載の正面フライス。
前記カートリッジは円筒形状であり、前記カートリッジポケットは、前記円筒形状のカートリッジと嵌め合い関係にある円筒穴形状をしており、前記カートリッジ固定具は、前記カッタボディの外周部の開口部から半径方向内側に向けて前記カートリッジを前記カッタボディに固定するねじである請求項４に記載の正面フライス。