JPWO2009034633A1 - ラジアスカッタ用スローアウェイチップ、およびこれを装着したスローアウェイ式ラジアスカッタ - Google Patents

Abstract

高能率加工における切削性能を向上させたラジアスカッタ用スローアウェイチップおよびスローアウェイ式ラジアスカッタを提供することを目的とする。スローアウェイチップ１は、すくい面２と逃げ面３との交差部に、切刃として少なくとも、略１／４円弧状の円弧刃４ａと、この円弧刃４ａの一端部から延びる外刃４ｂとを備えている。工具本体１０にスローアウェイチップ１を装着したとき、すくい面が回転方向に凸状になるように形成した。切刃に直交する断面において、すくい面２を、円弧刃４ａや外刃４ｂから離間するにしたがい緩やかになるように傾斜させた。円弧刃４ａを回転方向に凸状に形成した。外刃４ｂの刃先稜線が工具本体１０の軸心とほぼ平行となるようにした。

Description

本発明は、ラジアスカッタ用のスローアウェイチップ、およびこれを着脱可能に装着したスローアウェイ式ラジアスカッタに関する。

例えば金型の等高線加工は、主にボールエンドミルで行われている。ところがボールエンドミルは、切刃が半円状であり、切刃の先端部、つまり工具軸心付近の切削速度がきわめて遅くなっている。したがってボールエンドミルは、切刃外周付近と切刃先端付近の切削抵抗が大きく異なり、切削状態にばらつきがあり、加工状態が安定していなかった。

またボールエンドミルで平坦面を形成する場合、ピックフィード（工具軸心に直交する方向のピッチ）を大きくできなかつた。また切刃先端付近の切削速度が遅いため、刃先に被削材が凝着するという問題が生じていた。

一方ラジアスエンドミルは、円筒状の工具本体の先端外周に、略１／４円弧状に形成された切刃が配置されている。したがってラジアスエンドミルは、工具本体の軸心付近に切刃がなく、切刃の最低切削速度が速い。そのためラジアスエンドミルは、ボールエンドミルが有している上記問題が生じにくいという特性を有している。

またラジアスエンドミルで平坦面を形成する場合も、ピックフィードを大きくでき、効率のよい加工ができる。そのためラジアスエンドミルの使用が、近年増加してきている。

また切刃が、工具本体に着脱可能に装着されているスローアウェイ方式のラジアスエンドミルがある。例えば、日本の特開２００５−４０９２４号公報には、スローアウェイ方式のラジアスエンドミルは、金型の粗加工に使用されることが多く、工具費を効果的に低減できることが記載されている。

しかしながらピックフィードなど送り量を大きくすると、切削抵抗も大きくなる。すると、刃先にチッピングや欠損が発生しやすくなり、切刃の寿命を短くするおそれがある。また、ピックフィードを大きくすると、１刃分の切屑が大きくなる。すると、切屑が円滑に排出されず、工具が切屑を噛み込むおそれもあった。

本発明は、送り量を大きくした場合においても切刃寿命を低下させることがなく、かつ切屑を良好に排出できるラジアスカッタ用スローアウェイチップおよびスローアウェイ式ラジアスカッタを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、ラジアスカッタ用スローアウェイチップ、およびそれを用いたスローアウェイ式ラジアスカッタを次のように構成した。

１、 工具本体に着脱可能に取り付けられるスローアウェイチップであり、着座面と、該着座面に対向し、前記工具本体に取り付けられたとき該工具本体の回転方向に向けられるすくい面と、前記着座面と前記すくい面との間に形成された逃げ面とを備え、前記すくい面と前記逃げ面の交差部に、前記工具本体の先端外周に配置される略１／４円弧状の円弧刃と、該円弧刃の一端から連続し、前記工具本体の軸心とほぼ平行な方向に延びる外刃とからなる切刃部分を有し、更に、前記すくい面の前記切刃部分から所定距離内側に入った部分を、該切刃部分より前記工具本体の回転方向側に突出させてラジアスカッタ用スローアウェイチップを構成した。

円弧刃は、真円の円弧形状でなくともよい。外刃は、工具本体の軸心と完全に平行でなく、また完全に直線でなくともよい。

２、 １に記載のラジアスカッタ用スローアウェイチップにおいて、前記円弧刃は、該円弧刃に沿って前記工具本体の回転方向に凸状に湾曲し、前記外刃は、前記円弧刃に連続して接するとともに該円弧刃に接する一端から他端に向かうにつれ前記工具本体の回転方向の逆側に延びていることとした。

３、 ２に記載のラジアスカッタ用スローアウェイチップにおいて、前記すくい面を、前記工具本体の回転中心とのなす角度が、前記切刃部分から離れるにしたがい順次小さくなるように形成した。すくい面は、複数の傾斜面で形成しても、連続した曲面で形成してもよい。

４、 ３に記載のラジアスカッタ用スローアウェイチップにおいて、前記スローアウェイチップを前記すくい面に直交する方向から見て、前記円弧刃と該円弧刃の中心点から該円弧刃の両端に延ばした直線とによって区画された扇状の領域内に、前記工具本体の回転方向と直交する平坦面を設けた。

平坦面は、必ずしも工具本体の回転中心を通る平面上になくともよい。例えば、かかる平面に対して傾斜していてもよい。

５、 １〜４のいずれかに記載のラジアスカッタ用スローアウェイチップを、前記工具本体に着脱自在に装着してスローアウェイ式ラジアスカッタを構成した。

工具本体は、略円筒、もしくは略円柱状をなし、軸心まわりに回転される。工具本体の先端部には少なくとも１つのチップ座が設けられている。チップ座にスローアウェイチップが取り付けられる。チップ座（底面）は、工具本体の軸心を通る平面上になくともよい。すなわち、スローアウェイチップを工具本体の軸心に対して傾斜して取り付けてもよい。

図１は、本発明にかかるラジアスカッタ用スローアウェイチップの一実施形態を示す斜視図である。 図２は、図１に示すラジアスカッタ用スローアウェイチップの正面図である。 図３は、図１に示すラジアスカッタ用スローアウェイチップの左側面図である。 図４は、図１に示すラジアスカッタ用スローアウェイチップの平面図である。 図５は、図４におけるＦ５−Ｆ５線断面図である。 図６は、図４におけるＦ６−Ｆ６線断面図である。 図７は、図１に示すスローアウェイチップを装着するスローアウェイ式ラジアスカッタの分解斜視図である。 図８は、図７に示すスローアウェイ式ラジアスカッタの正面図である。 図９は、図７に示すスローアウェイ式ラジアスカッタの先端視側面図である。 図１０は、図１に示すスローアウェイチップの変形例を示す斜視図である。

本発明にかかるスローアウェイ式ラジアスカッタの一実施形態について、図面を参照して説明する。

図１に、スローアウェイチップ１を示す。スローアウェイチップ１は、超硬合金、被覆超硬合金、サーメットおよびセラミックス等の硬質材料などからなり、扁平なほぼ菱型に形成されている。スローアウェイチップ１の上面には、図１〜図４に図示するようにすくい面２が形成してある。すくい面２は、図４に示すように取付孔６を中心とした点対称形に形成されている。取付孔６は、スローアウェイチップ１を貫通して設けられている。

スローアウェイチップ１の下面には、着座面５が形成してある。着座面５は、平坦面に形成してある。スローアウェイチップ１の側面には、逃げ面３がほぼ全周にわたって形成されている。すくい面２と逃げ面３との交差部分には、切刃部分としての切刃４が形成してある。

切刃４は、図４に示すように円弧刃４ａと外刃４ｂから形成されている。円弧刃４ａは、略１／４円弧状に形成されている。円弧刃４ａは、取付孔６を中心にして対称の位置に一対設けられている。

すくい面２は、切刃４側に位置する傾斜面２ａと傾斜面２ａに続く傾斜面２ｂとから形成されている。図５に、円弧刃４ａを直角に断面した断面図を示す。図５に示すように傾斜面２ａと線Ｈ（二点鎖線で示す。）との角度α２より、傾斜面２ｂと線Ｈの角度α１の方が小さくなっている。線Ｈは、着座面５と平行に設定された仮想線である。

また円弧刃４ａは、すくい面２の上方に向かって凸状に形成してある。すなわち円弧刃４ａのほぼ中央部分に、着座面５からの高さが最も高い頂部Ｔを有している。そして、図２および図３に図示するように、頂部Ｔの両側は、漸次着座面５に接近している。尚、頂部Ｔは、必ずしも円弧刃４ａの中央部分に位置しなくともよい。

外刃４ｂは、円弧刃４ａに連続して形成してある。外刃４ｂは略直線状で、円弧刃４ａから離れるにつれ着座面５に漸次接近するように形成されている。外刃４ｂに接するすくい面２は、図６に示すように、円弧刃４ａに接するすくい面２と同様に、傾斜面２ａと傾斜面２ｂから構成されている。

刃先付近に位置する傾斜面２ａと線Ｈとのなす角度β２より、傾斜面２ｂと線Ｈとのなす角度β１の方が小さくなっている。尚、傾斜面２ａの幅は、特に限定しないが、スローアウェイチップ１の全周にわたってほぼ一定であることが好ましい。

傾斜面２ａと傾斜面２ｂは、スローアウェイチップ１を粉末成形加工により金型で成形する際に同時に成形する。それにより、焼結後に行われる成形工程、例えば研削加工が不要となり、製作コストの削減につなげられる。

また円弧刃４ａの外刃４ｂに接する反対側の端部には、図４に示すように副切刃４ｃが形成されている。副切刃４ｃは、スローアウェイチップ１を図８に示すように工具本体１２に装着すると、工具本体１０の軸心と直交する方向に延びている。

更に、副切刃４ｃに連続して内周刃４ｄが形成されている。内周刃４ｄには、すかし角（ディッシュ角）が与えられている。すなわちスローアウェイチップ１を工具本体１２に装着すると、内周刃４ｄは、工具本体１２の軸心に近づくにつれ工具本体１２の後端側、つまりシャンク１５側に傾斜している。

更にすくい面２には図４に示すように、平坦面７が形成してある。平坦面７は、スローアウェイチップ１をすくい面２に直交する方向から見て、略１／４円弧の円弧刃４ａによって作られる扇形の領域内に形成してある。平坦面７は、着座面５に略平行に形成されている。

図７〜図９に、スローアウェイチップ１を用いたラジアスカッタ１０を示す。ラジアスカッタ１０は、スローアウェイチップ１と工具本体１２などから構成されている。工具本体１２は、略円柱状をなし、先端側に刃部１３が、後端側にシャンク部１５が形成されている。尚、工具本体１２は、円筒状でもよい。

刃部１３には、切屑ポケット１４が、周方向に３箇所等間隔に形成されている。切屑ポケット１４は、工具本体１２の先端面１２ａと外周面１２ｂとを連続して切り欠いて形成されている。切屑ポケット１４の内部には、チップ座２０が形成してある。チップ座２０は、底面２１と壁面２２、及び壁面２３を有している。底面２１は、ラジアスカッタ１０の回転方向Ｒに向いて形成されている。また底面２１は、工具本体１２の回転中心を通る平面に沿って形成されている。

スローアウェイチップ１は、図７に示すように、クランプねじ３０を取付孔６に通し、底面２１に設けられた雌ねじ孔２４に締着してチップ座２０に固定される。これにより着座面５は、チップ座２０の底面２１に密着される。また逃げ面３の一部は、壁面２２、２３にそれぞれ当接する。更に、スローアウェイチップ１は、押さえ金４０によって固定されている。押さえ金４０はねじ４２により締結され、スローアウェイチップ１の上面（すくい面２）を着座面５側に向かって強固に押圧する。

スローアウェイチップ１がチップ座２０に固定されると、すくい面２が回転方向Ｒを向き、円弧刃４ａが工具本体１２の先端外周部に位置し、外刃４ｂが工具本体１２の軸心に略平行な方向に配置される。

次に、ラジアスカッタ１０を用いた加工について説明する。シャンク部１５を工作機械（図示せず。）の主軸に把持させ、ラジアスカッタ１０を固定する。そしてラジアスカッタ１０に回転を付与し、送り量を大きくして、例えば金型の等高線加工を行う。すると、大きな切削抵抗が発生し、円弧刃４ａと外刃４ｂには大きな応力がかかることとなる。

ところが、すくい面２がラジアスカッタ１０に回転方向に凸状に形成してあることから、円弧刃４ａと外刃４ｂの強度が高くなり、チッピングや欠損といった突発的な損傷の発生が防止できる。それゆえ、送り量が大きい場合であっても、切削状態が安定し、切刃の寿命を長くできる。

また円弧刃４ａで発生した切屑は、すくい面２の上方に押し上げられてカール（巻回）される。これにより、切屑が工具本体１２の中心側へ向かうことが抑制される。それゆえ、切屑が、工具本体１２の先端面１２ａと被削材との間に噛み込まれるという問題が解消される。

特に送り量を大きくした加工においては、切刃が切屑を噛み込んでしまう問題が深刻であった。ラジアスカッタ１０によれば、切屑排出性が大きく改善され、切削が安定する。また切屑が噛み込まれることに起因する切刃のチッピングや欠損を防止でき、切刃の寿命を長くできる。

外刃４ｂにおいても、すくい面２が回転方向に凸状となるので、切屑がカールし、良好に排出される。また切屑を噛み込むことに起因するチッピングや欠損が防止できる。

更に、円弧刃４ａは、頂部Ｔを頂点とし回転方向Ｒに向かって凸状に形成してある。これにより、円弧刃４ａは中央部分の厚みが増し、強度が向上される。また円弧刃４ａが、被削材を切削する際に生じる衝撃力（切削抵抗）が分散され、チッピングや欠損といった突発的な損傷を防止できる。

更に円弧刃４ａは、頂部Ｔを頂点として工具本体１２の外周側へ向かって流れている。したがって円弧刃４ａで発生した切屑は、全体として工具本体１２の外周側へ向かって流出する。これにより、切屑が噛み込まれることに起因するチッピングや欠損を防止できる。またチップ座２０の内面が、切屑により擦過されることを防止できる。これにより、工具本体１２の耐久性を向上させることができる。

外刃４ｂが、円弧刃４ａに接する一端から他端に向かうにつれ回転方向Ｒの逆側に延びている。このことから、外刃４ｂが被削材を切削する際に生じる衝撃力が緩和される。それゆえ、外刃４ｂのチッピングや欠損を防止できる。また、外刃４ｂで発生した切屑が、一端から他端に向けて排出されるため、切屑を良好に排出できる。

副切刃４ｃにより、被削材を平坦に仕上げ、高い加工精度が得られる。また、内周刃４ｄにより、ラジアスカッタ１０を先端方向へ送る、突っ込み加工が、内周刃４ｄの後退量を最大送り量として可能になる。また、突っ込み加工に引き続いて等高線加工を行うことが可能になる。

平坦面７を扇形の領域内に設けたことにより、すくい面２への切屑の擦過や凝着を防止し、切屑を良好に排出できる。スローアウェイチップ１は、回転方向に凸状のすくい面２を有している。延性の高い被削材では切屑が延び、傾斜面２ａ、２ｂに激しく擦過するおそれがある。特に、円弧刃４ａでは実質切り取り厚みが外刃４ｂにくらべ小さくなる。そのため、切屑が傾斜面２ａ、２ｂに延び易く、擦過や凝着が生じやすくなる。これを効果的に防止できる。

円弧刃４ａと外刃４ｂにおけるすくい面２を傾斜面２ａ、２ｂの２つの斜面で構成した。これにより、刃先における強度を高め、チッピングや欠損といった突発的な損傷を効果的に防止できる。また、刃先から遠ざかるにつれ角度が小さくなるため、切削抵抗の増大が回避されるとともに、すくい面２への切屑の擦過が抑制される。

すくい面２を構成する傾斜面２ａ、２ｂを、金型による粉末成型加工で形成することとした。このことにより傾斜面２ａ、２ｂを、きわめて容易に、かつ高い精度で成形することができる。円弧刃４ａおよび外刃４ｂの刃先は、３次元的に屈曲した形状となっている。その刃先からすくい面２を異なる角度で形成することは研削加工では、非常に難しい。これを容易に解消できる。

図１０に、スローアウェイチップ１の他の実施形態を示す。このスローアウェイチップ１は、すくい面２にブレーカ溝８が形成されている。ブレーカ溝８は、着座面５側に凹んだ凹部であり、円弧刃４ａの近傍に形成してある。ブレーカ溝８により、切削抵抗が低減される。送り量を大きくし、切り取り厚みが実質大きくなった場合でも、ブレーカ溝８により、振動、びびり等が抑制される。これにより、効率良く切削することが可能となる。この場合、刃先とブレーカ溝８との間に、上述したと同様傾斜面２ａ、２ｂを形成してもよい。

尚、上記例では、チップ座２０の底面２１を工具本体１２の回転中心を通る平面に沿って形成した。しかしながら本発明では、底面２１が、工具本体１２の回転中心を通る面に対して回転方向側やあるいはその逆側に移動した位置に形成されていても、更に傾斜して形成されていてもよい。例えば、底面２１を、底面２１のシャンク１５側が回転方向逆側に位置するように傾斜させる。すると切削中にスローアウェイチップ１は壁面２３側に押し付けられ、取り付け状態が安定し、より切削状態が安定する。

底面２１の移動量や傾斜方向は、特に限定しない。更に底面２１を工具本体１２の回転中心を通る平面に対して傾斜させた場合、スローアウェイチップ１の着座面５の角度を底面２１の角度変更に対応させて変更させる。つまり、底面２１の角度を変更した場合においても、上記例と同等、つまり底面２１が工具本体１２の回転中心を通る平面に沿って形成された場合に取り付けられたスローアウェイチップ１が有するすくい面２や切刃４等と同等の条件が形成されるように設定する。

また上記例ではスローアウェイチップ１は３枚で説明したが、本発明は３枚に限らず、他の枚数でもよい。その場合は、スローアウェイチップ１を軸中心に対して対称位置に配置することが好ましい。

また、ラジアスカッタ１０は金属加工でなく、他の素材の加工に用いてもよい。スローアウェイチップでなく、切刃を一体組み付けたラジアスカッタであってもよい。スローアウェイチップは、点対称に形成されていなくともよい。

本発明は、金型を切削加工するなど、金属加工などに有効に用いることができる。

Claims (5)

1. 工具本体に着脱可能に取り付けられるスローアウェイチップであり、
   着座面と、該着座面に対向し、前記工具本体に取り付けられたとき該工具本体の回転方向に向けられるすくい面と、前記着座面と前記すくい面との間に形成された逃げ面とを備え、
   前記すくい面と前記逃げ面の交差部に、前記工具本体の先端外周に配置される略１／４円弧状の円弧刃と、該円弧刃の一端から連続し、前記工具本体の軸心とほぼ平行な方向に延びる外刃とからなる切刃部分を有し、
   更に、前記すくい面の前記切刃部分から所定距離内側に入った部分が、該切刃部分より前記工具本体の回転方向側に突出して形成されていることを特徴としたラジアスカッタ用スローアウェイチップ。
2. 前記円弧刃は、該円弧刃に沿って前記工具本体の回転方向に凸状に湾曲し、
   前記外刃は、前記円弧刃に連続して接するとともに該円弧刃に接する一端から他端に向かうにつれ前記工具本体の回転方向の逆側に延びていることを特徴とした請求項１に記載のラジアスカッタ用スローアウェイチップ。
3. 前記すくい面は、前記工具本体の回転中心とのなす角度が、前記切刃部分から離れるにしたがい順次小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項２に記載のラジアスカッタ用スローアウェイチップ。
4. 前記スローアウェイチップを前記すくい面に直交する方向から見て、前記円弧刃と該円弧刃の中心点から該円弧刃の両端に延ばした直線とによって区画された扇状の領域内に、前記工具本体の回転方向と直交する平坦面を設けたことを特徴とする請求項３に記載のラジアスカッタ用スローアウェイチップ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のラジアスカッタ用スローアウェイチップを、前記工具本体に着脱自在に装着したことを特徴とするスローアウェイ式ラジアスカッタ。

Images