JPS5924909A - 正面フライスカツタ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はフライスカッターに関するものである。

更に詳述すれば０本発明は、主に金属用の正面フライス
工具に関するものである。

従来技術 典型的なフライス工具は、ホルダと、ホルダに支承され
た短かい切れ刃を備え、ホルダは、ホルダの回転軸心に
対して所定の関、係を有して回転する主軸の一端に固着
される一方、切れ刃は、ホルダの主軸から離間した側で
回転軸心から半径方向で離隔してホルダによって支承さ
れている。従って、本体が主軸によって回転せしめられ
ると、切れ刃は回転軸心の回りで円を描く。ホルダの全
ての部分は切れ刃よυ軸方向及び半径方向で後方に設け
であるので、切れ刃は、主軸が回転する機械に保持され
た工作物の表面と自由に係合して、工作物の表面を加工
する。切れ刃は短かいので、切れ刃は比較的短かい切削
を行い、工具は横送りで使用される、即ち、送り方向は
工作物の加工面に対して平行である。

従来、各種の金属切削工具として、ウェーハ形状の−［
具ビットが提案されている。該工具ビットは、２個の大
略平坦で平行な端面と一側壁とで限定されると共に側壁
と端面の少くとも一方とめ接合縁部の一部によって形成
される少くとも１個の切れ刃を備える。切れ刃は、他の
寸法に比べて厚さが小さいと共に、通常、切れ刃を挿通
する手段によってホルダに着脱自在に固着される。もし
このようなビットが単純な形状で小さな寸法を補えてい
るなら、生産コストは安くなり、特に、複数個の切れ刃
部分又は切れ刃を切削位置に割出しできる場合は、ビッ
トの切れ味が悪くなったり、ビットが摩耗した時、再研
磨するよりも捨てた方が経済的である。

一般に、金属切削工具の切れ刃がその接合面で形成され
る２個の面とは、（ａ）チップか当接するすくい面と、
（ｂ）工作物によυ近接していると共に切削部より後方
で工作物と当接しない低角度で加工面に対ルて傾斜して
いる逃げ面とである二上述のウェーハ形状のカッターの
場合、ホルダと機械によるカッターの配置方法によって
、一端面をすくい面に、側壁を逃げ面に、又は、側壁を
すくい而に、端面を逃げ面にすることが可能である。

正面フライスカッターの特定の場合は、従来、ウェーハ
形状のカッターは殆ど例外無しに、端面がすくい面であ
って側壁が逃げ而であるように配置されてきた。

殆ど全ての７ライス作業は、不連続切削より行われる。

通常、各々の差込み工具は全加工時間の半分以下しか切
削せず、且つ、差込み工具が切削中は、形成される切屑
の厚さは、フッイス加工の特徴であるカッターの回転と
、加工物の送り運動との二重運動によって常に変化する
。フライス加工のこれらの特徴によって以下の切削条件
がもたらされる。

（１）各差込み工具は、切削部に導入されると。

機械的衝撃荷重を受ける。この衝撃荷重の大きさは加工
物の材料、カッターの位置、操作条件及びカッターの形
状に依存する。

（２）切削力は９周期的であると共に、切削部中の任意
の位置で変形しない切屑の厚さに大体比例している。典
型的なフライス加工においては、差込み工具導入部にお
ける変形しない切屑の厚、さけ、差込み工具１個当りの
送りの約８０％である。

従って、切削力は、最初大きく、徐々に増大して、差込
み工具が送り軸心、即ち、変形しない切屑の厚さが最大
になる点を越える時、最高となる。

その後、変形しない切屑の厚さは減少し続けるので、切
削力は低ドする。差込み工具が切削部を離れると、切削
力はゼロまで低下して、差込み工具が次の主軸回転によ
り切削を再開するまで、切削力はゼロに維持されている
。

（３）加工作業中に発生する熱゛も、変形しない切屑の
厚さに大体比例している。従って１発生熱は、急速に変
化する切削力に大体比例する。発生熱の急速な変化によ
り、切削材料が激しい応力を受けて熱割れを生じること
がある。

公知の７ライスエ具の一例として、１９７２年６刀２０
日付けの米国特許明細舎弟３，６７０，３８０号に正面
プライス工具が開示されている。該工具は、仕上げ用差
込み工具として主に使用される円形又は丸味のある外形
を有する一面だけの差込み工具を使用している。従つ−
Ｃ１上記米国特許は、もし材料の１回の切込み深さが、
該差込み工具の処理できるものよりも大きければ、円形
又は丸味のある差込み工具の前に、１個以上の荒加工用
ビットをホルダーが支承できることを開示している。

目的 本発明は、工作物の表面から金属を除去するのに、所要
用力が少なくてすみ、且つ、工作物及び差込み工具にか
かる応力を減少せしめて、差込み工具の寿命を大幅に延
ばした正面フライス工具を提供することをその目的とす
るものである。

要旨 本発明は、回転自在の主軸に固着されるホルダを備える
正面フライス工具に関するものである。

各々が少なくとも１個の切れ刃を備える複数個の差込み
工具が、主軸の軸心から半径方向に離間してホルダの端
面に着脱自在に固着されている。差込み工具の切れ刃は
ホルダの端面の外方へ延在しているため、切れ刃は自由
に工作物の表面と係合して工作物の表面を加工する。差
込み工具はウェーハ形状を有し、更に、差込み工具の中
心開口を介して差込み工具をホルダに着脱自在に固着す
る手段が設けられている。該固着手段は各差込み工具の
外方端面゛内に延在し、各々の差込み工具の切れ刃は、
大略直線状である４共に差込み工具の側壁と端面の交差
縁部の一部によって形成されている。各差込み工具は、
差込み工具の側壁がすくい面を形成する一方、差込み工
具の外方端面が主軸軸心に垂直に配置された工作物の平
面に対して小さい角度をなす逃げ面を形成するように、
工作物の平面に対する角度が決められている。直線状の
切れ刃は、切れ刃と主軸軸心と交わる半径と小さい角度
をなし、この角度を以下の説明で１剪断角′と呼ぶ。差
込み工具は、ホルダの円周方向の回りで互いに離間して
いると共に軸方向及びｆ”ｔ％方向の漸増部を形成する
ように軸方向及び半径方向で段を付けるように配置され
ている。これにより、各差込み工具は、加工物の薄くて
均一な切屑を除去し、該材料は所定の軸方向の小さい増
分ずつ加工物の上面から仕上げ而゛まで漸進的に除去さ
れる。

上記したように、差込み工具は、ホルダの円周方向の回
りで互いに離間していると共に軸方向及び半径方向の漸
増部を形成するように軸方向及び半径方向で段を付ける
ように配設されている。連続する差込み工具間の軸方向
段部が極めて小さいことは本発明の重要な特徴である。

各々の軸方向段部は約０．２５朋以下であることが望ま
しく、鋳鉄や鋼の工作物においては、軸方向段部は０．
０５〜０．１３　Ｉ＃ｌであることが特に望ましい。

軸方向及び半径方向の段付き構造によって、仕上げ用差
込み工具として機能する単に１個の差込み工具で螺旋効
果が得られる。必要な差込み工具の数は、材料の除去量
と１、軸方向段部又は切屑荷重とによって決まる。差込
み工具の軸方向形状は、差込み工具の型式と加工される
金属にｉ１！する一方、半径方向形状は高調波を無くシ
、且つ、破損を最少にするように構成されている。

本発明にかかるフライス工具は公知の装置に比べて多く
の長所を有する。例えば、本発明にかかるフライス工具
は加工物の平坦度が公知の装置よゝりも優れている。又
、本発明にかかるフライス工具は、公知の７ライスカツ
ターによる輝いて光沢のある仕上げ面に比べて、極めて
望ましいくすんだ、光沢のない仕上げ面を与える。然し
ながら、本発明にかかるフライス工具の最も重要な特徴
は大幅に改善された工具寿命である。従って、本発明に
おいては、１個の切れ刃で１万個もの工作物を加工する
ことが可能であるが、同じ工作物を公知の７ライスエ具
では１個の切れ刃でｉ、ｓｏｏ個しか加工できない。

実施例 以下に本発明の構成を各実施例について添付し、だ図面
に従って説明する。

第１図及び第２図に示す本発明の第１実施例にかかる正
面フライス工具は、主軸１１に装着される本体又はホル
ダ１０を備える。ホルダ１０は、環状部１３を有する縁
部１２と、内方へ陥没した環状部１４と、中心穴Ｉ６と
を備える。ホルダ１０は、溝付き穴１５を挿通する植込
みボルトによって主軸１１に装着される。

環状面１３には、差込み工具１８を保持するための複数
個の溝１７が形成されている。溝１７内に各々の差込み
工具１８を正確に位置決″めするために、各々の溝１７
内に当接部１９が設けられている。各々の溝１７の直前
に、切屑逃げ用溝２０が設けられている。各々の差込み
工具１８はネジ２１で所定位置に固定される。

第２図に示すように、各々の差込み工具１８は、加工物
の表面に対してすくい角θで設定されている。このすく
い角は、典型的には１５°より小さく９通常は約７°程
度である。

本発明にかかる差込み工具１８が工作物と保合する状態
は第１０図に示されている。段を付けて装着した一群の
差込み工具１８の内の一つが、工作物２と係合しており
、これは仕上げ面２２を得るための最後の又は仕上げ用
の差込み工具である。

その他の差込み工具は軸方向及び半径方向で段を付けて
あり、各々が、送り方向に平行な広い面２３と、送り方
向に垂直な低縁部２４とを備える段付き切断部が得られ
る。即ち、Ｓが広くて薄い切屑が除去される。

差込み工具は、加工される金属の性質に応じて、正又は
負の軸方向すくい角のどちらかで金属工作物と保合する
。このような金属には鋳鉄、鋼、アルミニウムやマグネ
シウムが含まれる。

差込み工具は、直線状の切れ刃か小さい半径方向剪断角
を成すように装着される。剪断角は小さな正剪断角と負
剪断角を漸増的に交互に設けることが望ましい。これら
の半径方向剪断角は＠１図に示され、差込み工具１が小
さな負角度αで設定される一方、差込み工具２は小さな
正角度βで設定されている。これらの正負を交互にした
角度は、差込み工具３から差込み工具２０まで続く。角
度α、βは約１５°以下であり、約７°が理想的である
。

差込み工具は、現在市販されている通常の切削工具材料
で製作できるが、タングステンカーバイドで製作するの
が望ましい。差込み工具は、各種の形状と寸法に形成で
きるか、正方形、長方形又は三角形が一般に望ましい。

使用できる切れ刃を充分に利用するには、差込み工具の
す法は一般に回転当りの送りに依存している。差込み工
具は割出しができることが望ましく、例えば、正方形の
差込み工具は、８個の切れ刃を備え、且つ、傾斜して、
丸味を付けた又は鋭角の隅部を備えていることが望まし
い。

従来技術に対する本発明の長所を、従来技術を示す′適
３図乃至杭７図に従って、以下に説明する。

第３図及び第４図は、公知の装置における操作中の差込
み工具を示す。ホルダ３１は、ある角度で設定された差
込み工具３２を支持し、差込み工具３２は、仕上げ面３
３を得るため第４図に示すように工作物３０を切削する
。第３図及び第４図から明らかな如く、厚い切屑３５が
切削曲３４に沿って除去されるように、差込み工具３２
が主に半径方向に切削している。上記の如く構成された
典型的なプライス工具における切屑除去が＠５図に示さ
れている。主軸が２ｆ３　Ｑ　ｒｐｍで回転されて、１
３４ｍ／ｍｉｎ、の表面切削速度が得られる。この構成
により、工作物を、切込み深さ４．４　＃Ｉ＃Ｉで、１
、６　ｙｍ７　ｒｅｖ、又は差込み工具１個当り０．２
　ｎｔｙｔｔの送り速度で送ることができだ。第５図に
示すように、差込み工具１個当りの送りは切）１３５の
厚さであり、一方、切込み深さは、仕−にげ而３３と除
去すべき金属の上面３６との間の距離である。この時、
工作物の送り速度は４５．５　Ｃｍ　／　ｍｉｎ　、で
あった。

別の型式の公知のフライス工具が第６図に示されており
、これは、いわゆる１段付きフライス′である。この装
置においては、差込み工具４２は、一様に配置されてい
なくて、半径方向及び軸方向において段を付けるように
配設されている。段部１，２，３．４は６個の段部の内
°ｖ）４個を示す。

このような装置は、少ない消費円方で大きな切込み深さ
を必要とする作業に推奨される。互いにｔ径方向及び軸
方向において段を付けた各々の差込み工具は、工作物の
硬化を減少しつつ、一様なＵ」肩分布と自由切削を行う
。これらの段付きカッターは、あらゆる型式のフライス
盤に使用できるか、低喝力の機械に特に効果的であるこ
とが知られている。然しなから、段付きカッターは、差
込み工具４２が工作物４０を半径方向に切削して仕上げ
面４１を得るのに、第３図乃至第５図に示すのと同じ切
屑除去作用を利用しており、工作物の送り速度を極端に
小キくシなければならないという重大な問題があった。

上記型式の６個の刃を備える典型的な段付きフライスは
、２８０　ｒｐｍで回転されて、表面速度は１３４ｍ／
５ｎｉｎ、となった。この装置では、送り速度か０．４
１１１Ｎ　／　ｒｅｖ、でｈＤ、４．７ｔｘｙｔの全切
込み深さに対して、送り速度はたった１　１．４　Ｃ１
ｎ／ｍｉｎ。

でしか操作できなかった。第７図に示すように、最初の
５個の切屑は各々、Ｑ、９ｍｍの厚さがあるが。

最後の切屑の厚さは０．２５　ｆｉｌであるため、除去
すべき材料の上面４３と仕上げ面４２０間の全切込み深
さは４．７　ＭＭとなる。

各々の切屑の長さはＱ、４　Ｆ慣で、半径方向のずれは
０，２朋であつンそ。

第８図に示すように、第１図及び第２図に示す型式であ
るが１０個の等間隔に配設された差込み工具を備えた本
発明にかかる別の工具が使用された。１辺が１９朋で、
厚さが７．　ｇ　諸、又、半径が０．８ＷＭの隅部を備
える正方形の差込み工具が使用された。差込み工具は、
すくい角が７°、且つ、交圧に設けた正及び負の半径方
向剪断角が７°で装着された。差込み工具は軸方向及び
半径方向で、夫々、０．０５　ｍＷ及び２．３朋だけ段
を付けるように配設されている。１０個の差込み工具１
〜１ｏにおいて、差込み工具１が最初の切屑を除去し、
差込み工具１０が最後の切屑を除去する。切屑除去を示
す第９図から明らかなように、各々の切屑４５は、０．
０５朋の厚さ４６と、１６．３酊の長さ４７とを備え、
半径方向段部長さは６．６朋である。工作物の仕」二げ
而４９と除去すべき（オ料の上面５゜との間の全切込み
深さ４８はｏ、５’ｗである。この装置は３６６ｚ／ｍ
ｉｎ、の送り速度で操作されたつ即ち、この装置は、第
６図の公知の段付きカッターの３０倍の送り速度で又、
第３図及び第４図の公知のカッターの約８倍の送り速度
で操作される。

試験例 本発明にかかる直径が７．６ｃｔｎ、　ｌ　（Ｊ、２ａ
ｔｔ、　１２゜７ｃｎ４及び１５．２ａｎの正面フライ
ス工具を使用して、鋳鉄の工作物に対して以下に示す一
連の試験が行われた。

７．６　　６　　　０．６　　０．３　　　　８．９１
０．２　　８　　　０．８　　０．４　　　　８．９１
２．７　　１０　　　１゜０　　０．５　　　　８．９
１５．２　　１０　　　１．０　　０．５　　　１６．
３試験結果は以下の通りであった。

直径（備）　　　　　　？、６　１０．２　１２．７　
１５．２５ＭＭ　　　　　　　　　　　１１３　　１３
７　　１３６　　１３７ＲＰＭ　　　　　　　　　　４
８０　　４３０　　３４０　　２２５送り（ｇ＊／ｒ　
ｅ　ｖ　、）　　　８．９　　８．（１８，９１６，３
送り（ａ１１／ｍｉｎ、）　　４２７　３８２　３０２
　３６６材料除去Ｃ個４ｉｎ、）　　　６６　　１０５
　　１３０　　１８９嘱力（Ｈ，Ｐ、）　　　　２．４
７　５．７３　５．６６　６．８５ホルダの所定の直径
に対する材料除去速度は、差込み工具が半径方向で近接
した対となるように螺旋形に第２の差込み工具を追加す
ることによって増加させることが可能である。例えば、
第１図において、各々の半径方向の＠１７が、２＠の半
径方向で離間すると共に半径方向で段を付けた差込み工
具を受承できるように、螺旋形に配設された既存の２０
個の差込み工具に゛ト１下方向で近接して、２０飼の＠
２の差込み工具を螺旋形に配設することができる。この
構成により差込み工具の数は２倍となるので、回転当り
の材料除去量は２倍となる。上記方法で差込み工具を３
倍にすることも可能である。

利料除去速度を増大させる別の方法は、螺旋状に配設し
た差込み工具を多条ネジのように複数個の開始点に分割
することである。これにより、２個以上の円周方向で連
続した螺旋を設けて、開始点が２個、３個又は４個であ
るかに応じて、各螺旋の開始差込み工具は１８０°、１
２０°又は９０°だけ離間している。開始点の間の差込
み工具の各螺旋形が全切込み深さまで切削するので、多
数の開始点は材料除去の表面速度を増加する効果を有す
る。そこで、差込み工具が３個の開始点を有する構造の
７ライスエ具は、開始点が１個の螺旋構造のものの３倍
の表面速度で、所定の深さまで材料を除去することにな
る。

従って０本発明は上記実捲例に詳記した如き構成よりな
り、所期の目的を達成し得るものである。

【図面の簡単な説明】

＠１図は本発明の第１実施例にかかる正面フライス工具
の下方からの平面図であり、第２図は第１図の正面７ラ
イスエ具の側面図であり、第３図は公知の典型的な差込
み工具の線図であり、第４図は第３図の差込み工具の切
削作用を示す斜視図でアシ、第５図は第４図の切削作用
による切屑除去を示す略図であり、第６図は公知の段付
きフライスの差込み工具の略図であり、第７図は第６図
の差込み工具による切屑除去を示す略図であり。 第８図は本発明の第２実施例Ｋかかる正面７ライスエ具
の平面図であり、第９図は第８図の正面フライス工具に
よる切屑除去を示す略図であり、第１θ図は本発明にか
かる正面フライス工具の工作物に対する切削作用を示す
略図である。 ２．３０．４０・・・工作物、１０．３１・・・ホルダ
。 １１・・・主軸、　　　　１３・・・環状面。 】６・・・中心穴、　　　１７・・・溝。 １８．３２．４２・・・差込み工具、２１・・・ネ°ジ
。 ２２．３３，４１．４９・・・仕上げ面。 特許出願人　ジエイ、ビイ、ツール・リミテッド代理人
弁理士青山　葆ほか２名 １１、ＩＩＩ書の浄書（内容に変更なし）手続補正書 昭和５８年９月１日 特許庁長官　殿 ■事件の表示 昭和５８年特許願第　９９２５５　　　　号２発明の名
称 正面フライスカッター ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　カナダ国　エヌ９シイ　２シイ４　オンタリオ。 ウィンザー、マルデン・ロード　４０１１番名称　ジエ
イ、ビイ、ツール・リミテッド国籍　カナダ国 ４代理人 ５補正命令の日付　（自発補正）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）回転自在の主軸（１１）の一端に固着されるホル
   ダ（１０）と、複数個の差込み工具（１８）と、差込み
   工具に設けた中心開口を介して差込み工具をホルダに着
   脱自在に固着する手段（２１）とを鼎えた正面フライス
   工具にして、 差込み工具は、各々、少くとも１蘭の切れ刃を励えると
   共に主軸の軸心から半径方向で離間してホルダの端面に
   着脱自在に固着される一方、差込み工具の切れ刃は、切
   れ刃が自由に一１４作物（２）の表面と係合して−Ｌ作
   物の表面を加−１４するように、ホルダの端面（１３）
   の外方・＼延在し、旧つ、差込み−［具（１８）はウェ
   ーハ形状に形成され、更に、上記固着手段（２１）は各
   々の差込み工具（１８）の外方端面内に配設きれる一方
   、各々の差込み工具（１８）の切れ刃は、大略直線状で
   あると共に差込み工具の側壁と端面の交差縁部の一部に
   よって形成され、且つ、差込み工具（１８）は各々、−
   Ｌ作物（２）の平面に対して１１Ｊ度（θ）を成して、
   差込み工杖の側壁がすくい而を形１戊する一方、差込み
   工具の外方端面か、主軸の軸５シ・に直角に配置された
   工作物（２）の平面にえ１して小さな角度を成す逃げ面
   を形成し、又、直線状のｉＲＪれ刃は小さな半径方向剪
   断角（α、β）を成し、史に、差込み一１゛具は、ホル
   ダ（１０）の円周方向の回りで間１間していると共に軸
   方向及び半径方向で段をｆ＝ｆけるように配設されて軸
   方向及び半径方向の漸増部を形成しているため、差込み
   工具は工作物から薄くて均一な切屑（４５）を除去し、
   且つ９工作物の４′イネ１は、所定の軸方向の小さい増
   分ずつ工作物（２）の上面（５０）から仕上げ面（４９
   ）ｔでＭ９ｉ進的に除去されるように構成したことを特
   徴とする正面フライス工具。 （２、特許請求の範囲第１項に記載した正面フライス工
   具において、上記差込み王、ｌ−１，（１８）が各々、
   約１５°より小さいすくい角（θ）に設定されているこ
   とを特６タとするもの。 （３）特許請求の範囲第２項に記載した正面フライス工
   具において、直線状の上記切れ刃が約１５゜より小さい
   半径方向剪断角（α、β）を成スように構成したことを
   特徴とするもの。 （４）特許請求の範囲第３菫に記載した正面フライス工
   具において、連続する上記差込み工具の半径方向剪断角
   を交互に正（β）及び負（α）に設定したことを特徴と
   するもの。 （５）特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記
   載した正面７ライスエ具において、連続する上記差込み
   工具（１８）の軸方向間隔を０．２５ｔ１Ｍ以下に設定
   したことを特徴とするもの。 （６）特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記
   載した正面フライス工具において、連続する上記差込み
   工具（１８）の軸方向間隔を０．０５−０．１３朋の軸
   回に設定したことを特徴とするもの。 （力　特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記
   載した正面フライス工具において、上記差込み工具（１
   ８）は各々、正方形に形成されていると共に８個の割出
   し自在の切れ刃を備えていることを特徴とするもの。 （８）特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記
   載した正面７ライスエ具において、上記差込み工具（１
   ８）は負のすくい角（α）で装着されていることを特徴
   とするもの。