JPH0120003B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエンドミルやプレーンカツターの如き
切れ刃が捻れ刃に形成されたカツターの刃形を形
成する方法の改良に関するものである。

従来捻れ刃カツターはその製造工程において工
作用カツターの端面を使つてすくい面を削出し、
研磨用砥石の端面を使つてすくい面を研削して、
いわゆる面切削による工作方法を採るのが常道と
されていたので、工作用カツターや研削用砥石と
削出されるすくい面との間に干渉が生じ、カツタ
ーのすくい面が凹曲した捻れ面に形成されるのが
通例であつた。そしてそれは避けられない現象と
して看過され、それどころかすくい面が凹曲して
いると半径方向すくい角が正角に構成されて切削
抵抗の減少につながる好ましい条件であると信じ
て疑はれなかつた。

ところが後に詳述するが凹曲したすくい面は切
屑とすくい面との接触面積が大きくなつて切削抵
抗の主因である摩擦抵抗が増大して、半径方向す
くい角が正角に構成されることにより生ずる利点
が相殺されて殆んど効果がなく、むしろ切れ刃の
強度が悪化すること、すくい面の摩耗が激しくな
ることなど弊害の方が多いものであつた。一時期
エンドミルの切れ味向上を図つて捻れ角を60度程
度まで大きくする試みが流行つたが、捻れ角を大
きくする程すくい面の凹曲面の曲率が大きくなつ
て結局は此の試みは失敗に終つたことが上記の事
実をよく証明している。

本願発明は此のような事実に鑑み、発想を新た
にして捻れ刃カツターの改良を試み、新しい刃形
を形成する方法を創案完成したものである。以下
図によつてその詳細を説明する。

第１図及び第２図は発明の基本実施例である。

１はカツター本体であり当初は円柱状をなして
いる。２は刃基であつてカツター本体１の外周に
αなる捻れ角で、複数条つる巻状に削設されてい
る。

Ｆはすくい面であつてカツターの回転方向Re
において刃基２の前面を構成する面である。４は
外周２番目、５はポケツト側面であり、いずれも
刃基２の後面を構成している。そして刃基２が捻
れ形成せられているのであるから、これらすくい
面Ｆ、外周２番面４、ポケツト側面５は刃基２の
捻れ角αに呼応して無段に転向した捻れ面となつ
ている。３は外周切れ刃エツヂであつて、すくい
面Ｆと外周２番面４との２つの捻れ面が交接して
なす稜線がそれである。そして当然ながらそれは
カツターの端面から上方に向つて、同じ捻れ角α
で、つる巻状にめぐつている。

以上の説明に関する限り従来例の捻れ刃カツタ
ーと全く変らないようであるが、こゝで本願発明
の特徴を述べると、その第１は切れ刃のすくい面
Ｆの形状に関するものであつて、第２図のカツタ
ー端面（下面）の拡大図に示す如く、すくい面Ｆ
がカツターの回転方向Reに向つて凸曲する円弧
になつていて、而も前述の如く刃基２自体が捻れ
形成せられているのであるから、その前面を構成
するすくい面Ｆは当然その端面視の形態のまゝ捻
れ角αに呼応して無段に転向して凸曲円弧の捻れ
面となつている。

その第２はこのように凸曲円弧の捻れ面となつ
ているすくい面Ｆのなす半径方向すくい角の角度
構成に関するものである。T₁は凸曲円弧をなし
ているすくい面Ｆの刃底側の接線であり、カツタ
ーの軸心Axと外周切れ刃エツヂ３とを結ぶ半径
γ−以下刃位半径と呼ぶ−の延長線と上記刃底側
接線T₁とがなす角R₁が刃基２の全体的な半径方
向すくい角である。そしてその角は上記刃底側接
線T₁が刃位半径γの延長線に対し、カツターの
回転方向Reに前傾しているから正角（Positive）
をなしている。尚、此のように刃位半径γの延長
線に対してカツターの回転方向Reに前傾する角
度を正角とし、後傾する角度を負角とするのは切
削工具の分野における定義である。又尚、図に示
すカツターはJISの分類上右刃右捻れのカツター
であり、此の場合その回転方向は保持柄１′側か
ら見て右回転するものを云いその端面視において
は図の如く逆に反時計回り方向となるが、捻れ刃
カツターには此の他、左刃のものもあれば又プレ
ーンカツターの如く保持柄１′が無くてその駆動
側から見て右回転左回転に分類されるものもあつ
て種類が多様であり而もそれぞれに固有の回転方
向があり乍ら上記のようにそれを見る側面によつ
ては回転方向が逆に見えるから、此のように多様
な捻れ刃カツターの固有な回転方向を時計回り方
向とか、反時計回り方向とかいう規定方法を以つ
てしてはその全てを総括的に律することができな
いので、全ての捻れ刃カツターに網羅的に通用す
るそれぞれのカツターに固有な回転方向を図面に
示して説明することとした。因みにこゝで先に触
れた捻れ方向について説明しておくと、カツター
１の回転方向は保持柄１′側または駆動側から見
てその右左が規定されたが、捻れ方向はその反対
側、即ち端面側から見て外周切れ刃エツヂ３が右
上方につる巻くものを右捻れ、その逆の場合を左
捻れという。

Ｔはすくい面Ｆの凸曲円弧の外周端、即ち外周
切れ刃エツヂ３における円弧の接線であり、これ
と前記刃底側の接線T₁とがなす角R₂がすくい面
Ｆを凸曲円弧の捻れ面に形成したことにより生ず
るダレ角である。そして此のダレ角R₂は前記刃
基の全体的半径方向すくい角R₁より大きくなら
ないように構成してある。従つて刃基の全体的半
径方向すくい角R₁からダレ角R₂を差引いた角、
即ちすくい面Ｆが外周切れ刃エツヂ３に対して実
質的に構成する実効半径方向すくい角Ｒは、それ
を規定する外周切れ刃エツヂ３における接線Ｔが
刃位半径γの延長線に対してカツターの回転方向
Reに前傾していて、正角をなすようになつてい
る。

因みにＯはすくい面Ｆの凸曲円弧の中心点であ
る。

尚、実効半径方向すくい角Ｒが正角をなしてい
るか否かは極めて重要なことであつて、若しこれ
が負角をなせば切削抵抗が激増してカツターとし
ての用をなさない。

又尚、蛇足であるが、すくい面Ｆは前述の如く
捻れ角αに呼応して無段に転向する凸曲円弧の捻
れ面となつているから、カツター１の刃部のいか
なる軸心直角断面においても切れ刃の形状とすく
い面Ｆのなす半径方向すくい角の角度構成は全く
変らず第２図に示す態様が転回した状態を示す。

叙上の如く本願発明の方法により得る捻れ刃カ
ツターの刃形の主旨は『すくい面Ｆをカツター１
の回転方向Reに向つて凸曲した円弧の捻れ面に
形成し、斯く形成したことにより生ずるダレ角
R₂は、正角に構成した刃基２の全体的半径方向
すくい角Ｒ１より小さい角度に保ち、その結果、
すくい面Ｆが外周切れ刃エツヂ３に対してなす実
効半径方向すくい角Ｒが正角をなす如く角度構成
されている』ことにあるが、第３図に示したもの
は此の主旨にそつた第１の応用実施例で、先の基
本実施例がすくい面Ｆ全体をカツターの回転方向
Reに向けて凸曲する円弧の捻れ面に形成してあ
るのに対し、本実施例にあつては、すくい面Ｆは
全体的には逆Ｊ形の捻れ面に形成されていて、す
くい面Ｆの外周縁部が凸曲円弧の捻れ面を呈する
ようにして、上記の主旨をそこに適用実施したも
のである。此の場合円弧部分の刃底側接線T₁が
刃基２の全体的半径方向すくい角R₁を示してい
ることが明りように理解できる。第４図に示した
ものは第２の応用実施例であつて、すくい面Ｆは
全体的にはＳ形の捻れ面に形成されていて、すく
い面Ｆの外周縁部が凸曲円弧の捻れ面を呈するよ
うにして、発明の主旨をそこに具現したものであ
る。そして勿論上記２例ともすくい面Ｆの凸曲円
弧の捻れ面を呈している部分の角度構成は基本実
施例のそれと同じに構成されていることは云うま
でもない。

此のように本願発明の主旨はすくい面Ｆの全部
またはその外周縁部がカツターの回転方向Reに
向けて凸曲した円弧の捻れ面になつていて、上述
の如く半径方向すくい角が角度構成されておれば
よい訳であつて、すくい面Ｆ全体の形状の如何を
特に云々するものではない。と云うことは又、す
くい面Ｆの全体像が上記応用実施例以外のもので
ある応用実施例もありうることも意味する。尚、
第３図の応用実施例と第４図のそれとを比較して
判ることは、刃基２の基底部２′が第４図の実施
例の方が厚肉になつており、第４図の応用実施例
の方が強度的には好ましい形状になつている。

以上が発明の方法により得る捻れ刃カツターの
刃形の全容であるが、こゝで、以後の説明の便の
ため、その主旨を箇条書にまとめておくと、 『(1)：刃基２のすくい面Ｆの全部またはその外周
縁部がカツター１の回転方向Reに向けて凸曲
する円弧の捻れ面となつていること。

(2)：刃基２の全体的半径方向すくい角R₁が正角
をなしていること。

(3)：すくい面Ｆを凸曲する円弧の捻れ面に形成し
たことに因り生ずるダレ角Ｒ２は刃基２の全体
的半径方向すくい角R₁より角度が小さいこと。

(4)：刃基２の全体的半径方向すくい角R₁からダ
レ角R₂を差引いた実効半径方向すくい角Ｒ、
即ちすくい面Ｆが外周切れ刃エツヂ３に対して
実質的になす半径方向すくい角が正角をなして
いること。』 の４点である。そしてこれを更に集約して端的に
まとめると、 『()：刃基２のすくい面Ｆの全部またはその外
周縁部がカツター１の回転方向Reに向けて凸
曲した円弧の捻れ面となつていて、 ()：該すくい面Ｆが外周切れ刃エツヂ３に対し
て正の実効半径方向すくい角Ｒを構成している
こと。』 である。

此のように述べると、本願の発明は見掛け上誠
に単純な構成のようであるが、それは捻れ刃カツ
ターのすくい面は必ず凹曲するものであり又その
方が望ましいという従来の固定観念を全く逆転す
る発想に基く構成であつて、それは又、すくい面
Ｆをカツターの回転方向Reに向けて凸曲する円
弧に形成しなければならないのみならず、而もそ
れを捻れ面に形成しながら尚且つすくい面Ｆの半
径方向すくい角を上述の如き角度構成に制御しな
ければならないから工作上極めて困難な問題を伴
うものであつて、その見掛けの割には深い技術思
想と新規な技法を必要とするものである。これを
逆説的に云えば、その技術的な困難さの故に過去
において本願発明の主旨の如き発想が生れなかつ
た所以があつたとも云えるし、又以下に述べる新
規な技法が創案確立されて始めてよくなしえたも
のであるとも云える。

そこで以下その刃形形成法について説明するこ
ととするが、説明に先立つて捻れ刃形成の公用の
基礎技法について触れておく。

第５−１図及び第５−２図は発明の刃形形成法
の原理を説明する図で第５−１図は被削体である
カツター本体１の端面視図、第５−２図はその
−断面図であるが、こゝでは取敢えずこれらの
図を転用することとし、捻れ刃の形成は被削体で
あるカツター本体１のRe方向への回転とFe方向
への進行を同調させて切削することによつてなさ
れる。（図の場合は右捻れである。）カツター本体
１が１回転する間にカツター本体１を進行させる
距離がリードと称され、カツター本体１の円周７
を直線に見たてゝこれを垂線とし、上記リードを
底辺とするtanの値が捻れ角である。従つてカツ
ター本体１の円周７に対していくらのリードで同
調させて切削するかで捻れ角が決る。

発明の刃形形成法はこの捻れ刃加工の基礎技法
を利用してなされるがその捻れ角には何ら制約は
ない。

さて、こゝで本論に戻つて、前記の如く第５−
１図は被削体であるカツター本体１の端面視図で
あり工作用カツターＥとの相対位置を示してい
る。

第５−２図は第５−１図の−断面図であ
る。図においてＥは工作用カツターであり、本加
工例の場合エンドミルが用いられている。E₁は
工作用カツターＥがその回転軸Ｚを中心として回
転した場合、その外周切れ刃が描く軌跡である外
周側線の内、被削体であるカツター本体１の回転
方向Reに対向する側の側線である。−以下ミート
（meet）側外周側線E₁という。−γ₁は該ミート側
外周側線E₁と平行なカツター本体１の基準半径
であり、γ₂は刃基２の全体的な半径方向すくい角
R₁の予定角と等しい角度の基点設定角Ｌだけ上
記基準半径γ₁から反カツター回転方向に転回した
転回半径である。そして此の転回半径γ₂の外周点
が基点Ｂであり、此の基点Ｂから基準半径γ₁に平
行に描いた線Ｂ−Ｄが切削基準線である。そして
工作用カツターＥはそのミート側外周側線E₁が
切削基準線Ｂ−Ｄに合致する位置に保持されてい
る。ｈは切込深さである。此の際第５−２図に点
線で示してあるように工作用カツターＥがカツタ
ー本体１の端面１１と平行であると、そのまゝ捻
れ加工を施しても直線が捻れ角αに呼応して無段
に転向する断面直線の捻れ溝が削設されるだけで
ある。そこで工作用カツターＥの先端ｅから先に
切削し始める方向に工作用カツターＥを傾けて、
カツター本体１との間に偏向角βを形成して捻れ
切削をすると、切削は切削始点Ａから始まり、カ
ツター本体１のFe方向への進行に伴い切削位置
が逐次工作用カツターＥの刃元e′側に移つて基点
Ｂが削り取られるに至るが、此の間カツター本体
１はReの方向に同時進行でリードと同調して回
転しているから、切削点がＡ点からＢ点側に近づ
くに従い回転度合は比例的に漸増し、而も外周７
寄りに、即ちＢ点側に切削点が移るに従つて各切
削点の回転円周は円周率比で大きくなるので、消
去率は回転度合と円周増加率との相乗率となり消
去量は加速度的且つ累進的に多くなる。こうして
第５−１図に示すように、当初に設定された切削
基準線Ｂ−Ｄの位置と方向は刃底側接線T₁の位
置と方向となつて、切削開始点Ａにおいては該接
線T₁とのかい離は全くないが、切削点が外周７
寄りに移るに従つて該接線T₁から反カツター回
転方向に加速度的且つ累進的にかい離する凸曲円
弧のすくい面Ｆが削出される。そしてそのまゝ捻
れ加工を続行すれば、該円弧はそのまゝの状態で
捻れ角αに呼応して無段に転向してすくい面Ｆは
凸曲した円弧の捻れ面となる。尚、此のようにす
くい面Ｆを凸曲した円弧の捻れ面に形成すること
を可能にしたのは既述のとおり切削基準線Ｂ−Ｄ
に工作用カツターＥのミート側外周側線E₁を沿
はせてすくい面Ｆを線切削して削出し、工作用カ
ツターＥと被削材との間の一切の干渉を排除した
ことに因る。又工作用カツターＥと被削体との間
の偏向角βが大きいとカツター本体１の外周７を
削るに至るまでのカツター本体１の回転度合が大
きくなり、偏向角βが小さいとその逆となるの
で、すくい面Ｆが凸曲円弧の捻れ面になつたこと
により生ずるダレ角R₂の大小は偏向角βの大小
によつて左右される。

そこで以下において発明の主旨にそうような偏
向角βを如何にして決定するかについて説明す
る。

第６−１図は第５−２図のＰ部の拡大図であ
り、第６−２図はその右側面図、第６−３図は第
６−２図の上面図である。αは捻れ角、βは偏向
角、R₂はダレ角、R₃は平均ダレ角でダレ角R₂の
１／２の角度である。R₂′は予定のダレ角で前に述べ
た基点設定角Ｌ以下の角度で任意に選択される。
R₃′は予定の平均ダレ角で予定のダレ角R₂′の1/2
の角度である。Ａ点は既に説明した通り切削開始
点、Ｂ点は基点である。そして第６−１図のＡ−
Ａ線は切削進行線でカツター本体１の外周７まで
の距離、即ち切込深さｈは常に等しい。Ｃ線は上
記各角を三角法によつて数式化するための仮設点
で第６−２図に見られるように切削基準線（此の
場合はＢ−Ａで示される。）とＢ点において直交
する仮設線上に仮設されている。

そしてカツター本体１に捻れ加工が施されて第
６−３図に示すＣ点が同図のＡ−Ｂ線の位置まで
回転して来た時に、工作用カツターのミート側外
周側線E₁が第６−１図に示す位置に達しておれ
ば、先に原理を説明した如く第６−２図に画くＡ
−Ｃ線をその弦とする一部仮想の円弧のすくい面
Ｆが得られる訳である。尚Ｃ点が仮設の線上にあ
るから円弧は一部仮想となる。そこで第６−２図
におけるＡ−Ｂ線とＡ−Ｃ線とがなす角、即ち予
定の平均ダレ角R₃′と捻れ角αとから偏向角βを
求めればよい訳であつて、 捻れ角αは tanα＝AC÷AB …〔式１〕 予定の平均ダレ角R₃′は tanR₃′＝BC÷AB …〔式２〕 偏向角βは tanβ＝BC÷AC …〔式３〕 である。

従つて〔式１〕より AC＝tanα・AB …〔式1′〕 〔式２〕より BC＝tanR₃′・AB …〔式2′〕 となる。そこで〔式1′〕と〔式2′〕とを〔式３〕
に代入すると tanβ＝tanR₃′・AB÷tanα・ABである。

これを更に簡略化すると tanβ＝tanR₃′×tanα…〔偏向角算出公式〕と
なる。即ち基点設定角Ｌ以下の任意の角度で設定
した予定のダレ角R₂′の1/2の角度である予定の平
均ダレ角R₃′のtanの値を捻れ角αのtanの値で除
した商が偏向角βのtanの値となる訳である。

此のようにして決められた偏向角βを付して、
前述の加工手順に従つて形成された円弧は前にも
触れたように一部仮想の円弧であるが、その仮想
の中心角θ′は、該円弧の両端における接線が交差
してなす角、即ち予定のダレ角R₂′と等しく、予
定の平均ダレ角R₃′は仮想の中心角θ′の1/2に等し
い。

従つて予定の平均ダレ角R₃′は予定のダレ角
R₂′の1/2である。

ところが現実には被削体であるカツター本体１
はその外周７を越えるとその実体が無くなる訳で
あるから、上記円弧の実態はカツター本体１の外
周７で途切れて、その途切れた位置が外周切れ刃
エツヂ３となり、実態の円弧の中心角θは仮想の
中心角θ′より小さくなる。こうして外周切れ刃エ
ツヂ３における接線Ｔと刃底側の接線T₁とがな
すダレ角R₂−以下実効ダレ角という−は円弧の
中心角θとひとしく、従つて又実効ダレ角R₂は
予定のダレ角R₂′より小さくなる。

一方刃基２の全体的半径方向すくい角R₁は基
点設定角Ｌで決まるべきものであるが、実効ダレ
角R₂が形成されたことにより外周切れ刃エツヂ
３が基点Ｂから反カツター回転方向に後退し刃位
半径γは基点設定角Ｌより反カツター回転方向に
Ｘ角余分に転回するから、基点設定角Ｌに余分の
転回角Ｘを加えた角度がそれと同位角をなす刃基
２の全体的半径方向すくい角R₁と等しくなつて
刃基の全体的半径方向すくい角R₁は基点設定角
Ｌを決める時点で予定されていたのより大きくな
る。

又基準半径γ₁から基点設定角Ｌだけ反カツター
回転方向に半径を転回して切削基準線Ｂ−Ｄを決
めるのは刃基の全体的半径方向すくい角R₁を正
角とするための手順であるがその幾何学的説明は
さて置いて、カツター本体１は回転体であるから
第５−１図に示す刃位半径γを基準半径γ₁の位置
まで回転させれば第２図に画いたのと同じ状態と
なり、刃基の全体的半径方向すくい角R₁が正角
をなしていることは容易に理解できる。

こゝで叙上の説明を一旦整理して発明の刃形形
成法の要件を箇条書にまとめると、 『〔要件１〕：切削基準点Ｂ−Ｄの決定。

工作用カツターＥの回転時における外周側線の
内カツター本体１の回転方向Reに対向する側の
ミート側外周側線E₁と平行なカツター本体１の
基準半径γ₁から、刃基の全体的半径方向すくい角
R₁の予定角と等しい角度の基点設定角Ｌだけ反
カツター回転方向に転回した、転回半径γ₂の外周
点を基点Ｂとし、該点から前記基準半径γ₁と平行
に描いた線Ｂ−Ｄを切削基準線とする。

〔要件２〕：工作用カツターＥの保持。

工作用カツターＥのミート側外周側線E₁が切
削基準線Ｂ−Ｄと合致するように工作用カツター
Ｅを保持する。

〔要件３〕：偏向角βの決定。

基点設定角Ｌ以下の角度で任意に選んだ予定ダ
レ角R₂′の1/2の角度である予定の平均ダレ角
R₃′のtanの値を捻れ角αのtanの値で除して、そ
の商を偏向角βのtanの値として偏向角βを決め
る。

〔要件４〕：偏向角βの付与。

工作用カツターＥをその先端ｅから先に切削が
始まる方向に偏向角βだけ傾ける。

〔要件５〕：捻れ加工。

要件３で用いた捻れ角αで公用の捻れ加工法に
より捻れ切削する。』となる。

ところがこれらの要件の中には(イ)基点設定角Ｌ
は刃基の全体的半径方向すくい角R₁の予定角と
等しいこと、(ロ)予定のダレ角R₂′は基点設定角Ｌ
以下の角度であつて予定のダレ角R₂′が基点設定
角Ｌと等しい場合も含まれること、が条件設定さ
れていて、刃基の全体的半径方向すくい角R₁の
予定角と基点設定角Ｌと予定のダレ角R₂′との３
つの角が全て等しい場合もありうる訳であるが、
そのような場合でも本刃形形成法を実施した結果
は既に説明したように刃基の全体的半径方向すく
い角R₁は基点設定角Ｌを決める時点で予定して
いたより大きくなり、逆に実効ダレ角R₂は予定
ダレ角R₂′より小さくなるから、『ダレ角R₂は刃
基の全体的半径方向すくい角R₁より小さいこと』
という前掲発明の主旨３と刃形形成法の要件とは
矛盾するところはなく且、それで十分である。又
要件１の切削基準線Ｂ−Ｄの決定位置は刃基の全
体的半径方向すくい角R₁を正角に構成するため
の手順であることも既に触れた。

刃基２の後面をなす外周２番面４及びポケツト
側面５はすくい面Ｆの切削に用いた捻れ角αと同
じ捻れ角で通常の捻れ加工法により最後に削去す
ればよい。

尚、刃基２の全体的半径方向すくい角R₁が本
刃形形成法で施工せられた結果、基点設定角Ｌの
決定時に想定されていたより如何程増大するか、
又、予定ダレ角R₂′が如何程の角度の実効ダレR₂
に減殺されるか、更に又、実効ダレ角R₂を希望
する角度に合致させるためには如何にすればよい
か、等は被削体であるカツター本体１の寸法（直
径）が具体的に与えられゝば幾何学的手法で容易
に決定しうることであり、発明の本質にかゝわる
事項ではないので、こゝでは特には触れない。

以上が基本実施例を加工するための基本的刃形
形成法であるが第７−１図は第３図の応用実施例
を加工するための刃形形成法を説明する図で、被
削体であるカツター本体１の端面視を示してい
る。工作用カツターＥはエンドミルが用いられて
おり、前掲〔要件１〕及び〔要件２〕に則つて位
置決め保持されている。そして該位置において第
５−２図に点線で示してあるように工作用カツタ
ーＥをカツター本体１の端面１１と平行にした
まゝ深い切込深さｈで〔要件３〕で用いる捻れ角
αで捻れ切削して、断面が直線の捻れ溝６を予め
削溝し、然る後同じ関係位置、即ち〔要件１〕及
び〔要件２〕に則つた位置で切込深さをｈ１の如
く浅くして〔要件３〕乃至〔要件５〕に則つて捻
れ切削して、すくい面Ｆの外周縁部を凸曲円弧の
捻れ面に形成するものである。

此のようにすると断面直線の捻れ溝６と凸曲円
弧の捻れ面とは円滑に継がつてすくい面Ｆが全体
的には逆Ｊ形の捻れ面となる。

第７−２図は第４図に示した応用実施例を加工
するための刃形形成法を説明する図で、同じく被
削体であるカツター本体１の端面視を示してい
る。此の加工例の場合は、予め従来公用の捻れ加
工法により〔要件３〕で用いる捻れ角αで従来例
の如き凹曲したすくい面F′を深い切込深さｈに削
出し、然る後該凹曲したすくい面F′の底部近辺が
〔要件１〕に則つて決めた切削基準線Ｂ−Ｄに接
する位置に転位させた上で、〔要件２〕に則つて
工作用カツターＥを保持し、浅い切込深さh₁で
〔要件３〕乃至〔要件５〕に従つて捻れ切削して、
すくい面Ｆの外周縁部を凸曲円弧の捻れ面に形成
するものである。此のようにすると凹曲捻れすく
い面F′と凸曲円弧の捻れ面とは円滑に継がり、す
くい面Ｆは全体的にはＳ形の捻れ面となる。

尚、上記２例にあつては、此のようにそれぞれ
予め断面直線の捻れ溝６を削設したり、凹曲すく
い面F′を削設したりする工程が含まれるが、それ
はいずれも発明の刃形形成法を実施するための準
備工程であつて、発明の前掲主旨は集約すれば
『切れ刃のすくい面Ｆの全部またはその外周縁部
を凸曲円弧の捻れ面に形成し、該すくい面Ｆが外
周切れ刃エツヂ３において、正の実効半径方向す
くい角Ｒを構成する』ことにあり、すくい面Ｆ全
体の形状の如何は特に問はないものであることに
照らしても上記準備工程が発明の刃形形成法の必
須要件に含まれないことは明らかである。

第７−３図も又第４図に示した応用実施例を加
工するための刃形形成法を説明する図で、同じく
被削体であるカツター本体１の端面視を示してい
る。

たゞ本例の場合は工作用カツターＥにはボール
エンドミルが用いられている。

工作用カツターＥが〔要件１〕及び〔要件２〕
に則り位置決め保持されて、〔要件３〕乃至〔要
件５〕に則つて、ｈの切込深さで捻れ切削する
と、工作用カツターＥの円弧刃E₂がすくい面Ｆ
の凹曲面を削出し、同時にそのミート側外周側線
E₁が切削する深さh₁の個所が凸曲円弧の捻れ面に
形成せられてすくい面Ｆの外周縁部は凸曲円弧の
捻れ面をなし、刃底部は凹曲捻れ面をなして、全
体的にはＳ形捻れ面となるすくい面Ｆが一挙に削
出される。

これまでの第５−１図に示した基本加工例及び
第７−１図及至第７−３図に示した応用加工例
は、全て縦型フライス盤の如き工作機を用いてエ
ンドミルの部類に属する工作用カツターＥで加工
する実施例であつたが、次に述べる第７−４図及
び第７−５図に示す加工例は横型フライス盤の如
き工作機を用いた実施例である。

第７−４図は被削体であるカツター本体１の端
面視図であり、第７−５図は第７−４図の−
断面図である。工作用カツターＥにはアンギユラ
ー（Angular）カツターが用いられている。そし
て該工作用カツターＥが回転軸Ｚを中心として回
転した場合に外周切れ刃の描く軌跡は円錐台の母
線をなし、E₁はその１つでミート側外周側線で
ある。此のような作業条件のもとに工作用カツタ
ーＥを〔要件１〕及び〔要件２〕に則つて位置決
め保持し、〔要件３〕により偏向角βを決定する
が、偏向角βの付与は此の場合工作用カツターＥ
の先端ｅから先に切削が始る方向に被削体である
カツター本体１を傾けて付与する。そして〔要件
５〕に則つてｈの切込深さで捻れ切削するとすく
い面Ｆ全体が凸曲円弧の捻れ面に形成せられる。
又此の場合にも、図示していないが工作用カツタ
ーＥの先端ｅにアールをつけて凸曲の円弧刃に形
成しておけば第７−３図に示した加工例と同じよ
うにすくい面Ｆの全体像を一挙にＳ形に形成する
ことができる。

尚、本加工例において偏向角βを付与するに際
し被削体であるカツター本体１を傾けたのは、使
用する工作機の機構上の違いに因るものであつ
て、縦型フライス盤の類は工作用カツターを保持
する主軸ヘツドが垂直軸を中心にして左右に傾く
ようになつているのに対し、横型フライス盤の類
は主軸が傾かない代りに被削体を載せるテーブル
が水平に旋回するようになつているからである。

又叙上の説明は全てJISの分類による右刃右捻
れ右回転右捻れの、カツターの回転方向と捻れ方
向とが一致する類のものについてなされたが、右
刃左捻れ、右回転左捻れ、左刃右捻れ、左回転右
捻れの如く、カツターの回転方向と捻れ方向とが
逆であるものもあつて、此の場合は偏向角βを付
与する向きは図で例示してはいないが工作用カツ
ターＥの刃元e′側から先に切削が始まる方向に、
即ち逆方向に付与せねばならない。カツター１の
固有の回転方向及び捻れ方向の定義は先に触れ
た。

そこで上記の２点を勘案して前掲の〔要件４〕
は『カツター１の回転方向と捻れ方向とが一致す
る場合は工作用カツターの刃先ｅから先に切削が
始まる方向に、カツター１の回転方向と捻れ方向
が逆である場合は工作用カツターの刃元e′側から
先に切削が始まる方向に、工作用カツターＥまた
は被削体であるカツター本体１のいずれかを偏向
角βだけ傾ける。』と改めねばならない。

刃基２の後面をなす外周２番面４及びポケツト
側面５について同じ捻れ角で公用の捻れ加工法を
用いて最後に削去すればよいことは全ての加工例
を通じて皆同じである。

切込深さｈ，h₁の大小は実効ダレ角R₂の大小
には拘わりなく、偏向角βが変らない限り実効ダ
レ角R₂の角度は常に同じである。たゞ切込深さ
ｈ，h₁が深い場合は円弧の半径が大きくて曲率の
小さい円弧面が削出され、切込深さが浅い場合は
円弧の半径が小さく曲率の大きい円弧面が削出さ
れる。この曲率の大小は作用効果に若干の影響が
あり、そこに応用実施例の如き事例を実施する意
義があるが、此の点については後述する。

以上本願発明の捻れ刃カツターの刃形とその形
成方法を詳説したが、そこで此のように刃形を形
成することにより、如何なる作用効果がもたらさ
れるかについて以下に説明する。

第８−１図と第８−２図は本願発明の方法によ
り得られた刃形による切削態様と従来例の刃形に
よる切削態様とを対比して示したものであるが、
カツターがReの方向に回転して被削体１０を切
削すると当然切屑８が生成する。そして切屑８は
最も抵抗の少い方向に流れて、その離剥面９を外
側にして渦巻状に巻く性質を持つている。ところ
が従来例の如く切れ刃が凹曲したすくい面F′に形
成されていると、すくい面F′の凹面は誠に都合よ
く切屑８の流れ方向と巻き方向とに合致し、切屑
８は凹曲したすくい面F′の円弧に沿つて流れて、
切屑８とすくい面F′とは広い面積で接触する。

これに対し本願発明の刃形の如くすくい面Ｆが
凸曲円弧に形成され且つ実効半径方向すくい角Ｒ
が正角に構成されていると、すくい面Ｆの円弧は
切屑８の巻き方向と逆になつて、切屑８は自らの
巻き方向とは逆な方向に無理に反り返らない限り
すくい面Ｆに沿うことができず、結局は切屑８自
らの自然な巻き方向に従つて、極く自然に自らす
くい面Ｆから離脱する。従つて切屑８とすくい面
Ｆとの接触面積は極小となる。

そしてこゝに本願発明が狙いとする重大且つ有
意義な効果が生じる。

先に慣用的に切屑８がすくい面F′を流れると表
現したがそれは水が流れるといつたような生易し
いことではなく、切屑８がすくい面F′上を圧接擦
過することであり、それによつて生じる摩擦抵抗
は１平方ミリ当り80Kgとも100Kgとも云はれてい
る程で、切削抵抗に占める摩擦抵抗の役割は看過
することのできない要素である。

此の点について、切屑とすくい面との接触面積
が切削抵抗に及ぼす影響に関する学術的研究は早
くからなされており、結論から云えば「切屑とす
くい面との接触面積が少なくなる程切削抵抗は逓
減し、該接触面積を極小にすれば摩擦抵抗の影響
は殆んどなくなり、切削抵抗は被削物の持つ素材
固有のせん断力とほぼ等しくなる」という研究成
果が工業技術院の竹山秀彦博士から発表されて既
に久しい。ところが此の実験は平坦なすくい面の
旋盤用バイトに切り欠きを入れてすくい面に切屑
との非接触部を造る方法で、切屑との接触部の面
積を大小様々に制御してこしらえ、切屑が非接触
部に達すると強制離脱するようにして、対接触面
積比の切削抵抗を調べることによつてなされたも
のであるから、量産される実用工具に此のような
細工を施すことは正に非実用的で折角の研究成果
も遂に実用化されることがなかつた。ましてすく
い面が捻れ面となる捻れ刃工具について此の研究
成果を適用実施することなどは勿論論外のことで
あつた。

本願発明は此の点に着眼して、既に詳説した如
く切れ刃のすくい面Ｆの全部またはその外周縁部
をカツターの回転方向Reに向けて凸曲する円弧
の捻れ面に形成し且つすくい面Ｆが外周切れ刃エ
ツヂ３においてなす実効半径方向すくい角Ｒを正
角に保つてすくい面Ｆの凸曲面の曲り方向と切屑
８の自然な巻き方向とを巧みに利用することによ
り、切屑８の自発離脱作用を誘発して切屑８とす
くい面Ｆとの接触面積が極小になるようにしたも
のであつて、前記学術的研究の成果を始めて捻れ
刃カツターという実用工具において具現し、著し
い切削抵抗の低下、言いかえれば切れ味の向上と
いう顕著な効果を収めることができたものであ
る。これが本願発明の第１、最大の効果である。

尚、工作用カツターＥと被削体であるカツター
本体１との偏向角βが変らない限り切込深さｈ，
h₁の深浅に拘らず実効ダレ角R₂は皆同じであり、
切込深さが浅い程すくい面Ｆの凸曲円弧の半径が
小さくなり円弧の曲率が大きくなることは先に触
れたが、切込深さが浅く円弧の曲率が大きい程前
記した切屑８の自発離脱作用が促進される。此の
ため被削材が軟鋼やアルミニウムの如き軟くて粘
着性の高い素材である場合はすくい面Ｆの円弧の
曲率の大きいものの方が望ましい。そしてここに
すくい面Ｆの外周縁部のみが凸曲円弧の捻れ面と
なる応用実施例の存在意義がある。

次に切削によつて発生する切削熱はその90％以
上が切屑８によつて持ち去られると云はれている
が此のように高熱を帯びた切屑８がすくい面を圧
接擦過すると、すくい面に熱的損傷が生じ遂には
欠損するに至るが、本発明の刃形にあつては切屑
８とすくい面Ｆとの接触が微小であるため、すく
い面の損傷は殆んど起らず、切れ刃の寿命が著し
く伸長する。

又第８−１図に示した発明の刃形と第８−２図
に示す従来例の刃形を対比すればすぐに判ること
であるが、刃基の基周部１１′の肉厚には正負の
差があつて発明の刃形はすくい面Ｆがふくれ上つ
ているから肉厚が厚くなつている。これは切れ刃
の強度を増すばかりでなく、ビビリの誘発も防い
で、これらも又切れ刃寿命の伸長につながる。

更にカツターがエンドミルの類であるときは、
その保持方法は保持柄１′のみをつかむ、いわゆ
る片持ちであるため、発生する切削抵抗により常
に捻れ撓みが生じるが、従来例の如く凹曲すくい
面であると捻れ撓みに弱く、ために外周切れ刃エ
ツヂ３全域に亘つて歪み変形が生じ、切削された
仕上り面の平坦度が損はれる。これに対し発明の
刃形の如くすくい面Ｆが凸曲していると前記の如
く切れ刃の基周部１１′の肉厚が厚くなつて切れ
刃強度が増しているばかりでなく、凸曲面そのも
のが耐撓性を持つているため、更には切削抵抗自
体も減少しているから、これらが相俟つて捻れ撓
みが少くてすみ外周切れ刃エツヂ３の歪み変形が
少くなつて、仕上り面の平坦度が向上して高級仕
上げ面がえられる。

此のように本願発明の方法により得られた刃形
は数々の利点をもたらすがその形成方法について
も、工作用カツターそのものを形成する刃形に合
せて整形したいわゆるフオームドカツター
（Formed Cutter）にして製作することも可能で
はあるが、それでは製作するカツター毎に寸法を
合せて工作用カツターを総て個別に用意せねばな
らないから煩雑且つコスト高とならざるを得ない
のに対し、本願発明の方法は、エンドミルやボー
ルエンドミル、アンギユラーカツターの如き一般
市販のカツターを工作用カツターに採用し、汎用
の工作機を用いて、公用の捻れ刃加工の方法をそ
のまま利用して成しうるから極めて作り易く、又
余分な製作コストもかからないのが大きな利点で
ある。

そして又それだけに、新たな発想を加えて捻れ
刃工具製作の技術を縦横に駆使した高級技法であ
るとも云える。

又すくい面Ｆの凸曲円弧の捻れ面の研磨工程も
工作用カツターＥに代えて円柱形砥石や円錐台形
砥石を用い、既述の刃形形成法に準じて作業すれ
ばよい。

此のように本願の発明は切削理論の学術的研究
の成果を踏まえて、それを捻れ刃カツターという
実用工具に活して切削抵抗が少く、工具寿命が永
く、且つ高級仕上げ面を削り出すことができる正
に三拍子そろつたカツターを提供するもので、而
もその製作方法も簡易且つ低コストであるもので
あつて、斯界を啓発するに足る優れた発明であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は発明の基本実施例の正面図。第２図は
第１図の下面（端面）拡大図。第３図は発明の第
２実施例の下面（端面）拡大図。第４図は発明の
第３実施例の下面（端面）拡大図。第５−１図は
発明の第１成形例を説明するための被削体の端面
図。第５−２図は第５−１図の−断面図。第
６−１図は第５−２図のＰ部拡大図。第６−２図
は第６−１図の右側面図。第６−３図は第６−２
図の上面図。第７−１図は第２成形例を説明する
ための被削体の端面図。第７−２図は第３成形例
を説明するための被削体の端面図。第７−３図は
第４成形例を説明するための被削体の端面図。第
７−４図は第５成形例を説明するための被削体の
端面図。第７−５図は第７−４図の−断面
図。第８−１図は発明の作用の説明図。第８−２
図は従来例の作用の説明図。 １……カツター本体、１′……保持柄、２……
刃基、３……外周切れ刃エツヂ、Ｆ，F′……すく
い面、４……外周２番面、５……ポケツト側面、
Ax……軸心、α……捻れ角、Re……回転方向、
R₁……刃基の全体的半径方向すくい角、R₂……
ダレ角、R₃……平均ダレ角、Ｒ……実効半径方
向すくい角、２′……基底部、R₂′……仮設のダレ
角、R₃′……仮設の平均ダレ角、γ，γ₁，γ₂……
半径、Ｏ……円弧の中心点、Ｔ，T₁……円弧の
接線、Ｌ……基点設定角、Ｂ……基点、Ｘ……余
分の転回角、Ｅ……工作用カツター、E₁……ミ
ート側外周側線、Ｚ……工作用カツターの回転
軸、ｅ……工作用カツターの刃先、e′……工作用
カツターの刃元、Ａ……切削開始点、１１……カ
ツター本体の端面、Fe……カツター本体の進行
方向、β……偏向角、Ｃ……仮設点、θ……円弧
の中心角、θ′……仮想の円弧の中心角、６……捻
れ溝、７……カツターの円周、ｈ，h₁……切込深
さ、８……切屑、９……切屑の離剥面、１０……
被削物、１１′……刃基の基周部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 工作用カツターＥの回転時において、その外
   周切れ刃が描く軌跡である外周側線の内、被削体
   であるカツター本体１の端面視における回転方向
   Reに対向する側にあるミート側外周側線E₁と平
   行な、カツター本体１の端面１１上の基準半径r₁
   から、刃基２の全体的半径方向すくい角R₁の予
   定角と等しい角度の基点設定角Ｌだけ、反カツタ
   ー回転方向に転回した転回半径r₂の外周点を基点
   Ｂとし、該点Ｂから前記基準半径r₁と平行に描い
   た切削基準線Ｂ−Ｄに工作用カツターＥのミート
   側外周側線E₁が合致する位置に工作用カツター
   Ｅを保持すると共に、別途、前記基点設定角Ｌ以
   下の任意の角度に選定した予定のダレ角R₂′の1/2
   の角度である予定の平均ダレ角R₃′のtanの値を既
   定の捻れ角αのtanの値で除した商がそのtanの値
   となる偏向角βを算定して、カツター１の保持柄
   １′側またはカツター１の駆動側から見たカツタ
   ー固有の回転方向Reの右左とカツター１の端面
   １１側から上方に向けて見た刃基２の捻れ方向の
   右左とが、例えば右：右の如く一致する場合には
   工作用カツターＥの刃先ｅから先に切削が始まる
   方向に、逆に例えば右：左の如く相反する場合に
   は工作用カツターＥの刃元e′側から先に切削が始
   まる方向に、使用する工作機械の構造に応じて、
   工作用カツターＥまたは被削体であるカツター１
   のいずれか前期算出の偏向角βだけ傾けた上で、
   被削体であるカツター１の回転度合と進行度合と
   を捻れ角αに応じて同調させてなす公用の捻れ刃
   加工法に則つて捻れ加工を施し、工作用カツター
   Ｅのミート側外周側線E₁による線切削ですくい
   面Ｆを削出すことを特徴とする捻れ刃カツターの
   刃形を形成する方法。