JP2006239830A - インサート着脱式エンドミル及びインサート - Google Patents

Abstract

【課題】 切削加工時に、切削加工に使用される切刃が欠損した場合であっても、インサートの他の切刃への欠損の拡大を防止し、他の切刃を確実に使用できるインサート着脱式エンドミル及びこのインサート着脱式エンドミルに使用されるインサートを提供する。
【解決手段】 軸線回りに回転される略円柱形のエンドミル本体の外周に、切刃１７を有するインサート１１が、軸線回りの回転軌跡がエンドミル本体の先端から基端側に向けて連続するように複数配列されてなるインサート着脱式エンドミルであって、インサート１１は、その外形が略多角形平板状とされ、多角形の辺稜部には切刃１７が設けられ、多角形の各角部には辺稜部に対して内側に傾いたコーナ部２３が設けられるとともに、コーナ部２３には、インサート１１の内側にくぼむ凹部２２が形成されていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、自動車のボディの製造に用いられるプレス金型等を加工する際に使用される壁面荒加工用のインサート着脱式エンドミル及びこれに用いられるインサートに関する。

この種の加工を行う長刃型のエンドミルとしては、ハイス等で一体に構成されたソリッドエンドミルが使用されている。このようなソリッドエンドミルは、エンドミルの外周に向けて設けられた切刃によって被切削材の壁面を切削加工するものであるが、切削加工中に切刃の一部が欠損した場合には、ソリッドエンドミル自体が使用できなくなってしまうので、切刃が欠損しないように、つまり切刃に対する負荷が小さくなるように、エンドミルの送り量や送り速度を過度に低減する必要があり、加工効率が悪くなるといった問題があった。

そこで、特許文献１、特許文献２では、切刃を有するインサートを複数装着したインサート着脱式エンドミルが提案されている。これらのインサート着脱式エンドミルでは、略円柱形をなすエンドミル本体の外周に、この円柱の軸線回りの切刃の回転軌跡が上記エンドミル本体の先端側から基端側に向けて連続するように複数のインサートが配列されている。

上記のインサート着脱式エンドミルでは、切刃の回転軌跡がエンドミル本体の先端側から基端側へ連続するようにインサートが配列されているので、エンドミル本体の先端側から基端側までの複数のインサートの切刃によって、壁面加工を行うことができる。つまり、複数のインサートによって、長刃型を形成しているのである。ここで、複数のインサートのうちの一部の切刃が欠損した場合には、この欠損したインサートのみを交換すれば良いので、エンドミルの送り速度や送り量を適度に大きくすることができ、加工効率を向上させることができる。

また、特許文献２のインサート着脱式エンドミルで使用されているインサートは、その外形が多角形平板状、例えば四角形平板状とされ、該四角形の辺稜部に切刃が設けられたものであり、その４つの切刃を順次使用でき、インサートの使用コストを低減することができるものである。
特開平９−１３６２０７号公報 特開平１０−１１３８１２号公報

しかしながら、特許文献２で提案されているインサート着脱式エンドミルにおいては、インサートの辺稜部に形成された切刃に切削抵抗が負荷されて、このひとつの切刃の欠損が角部を介して隣接する他の切刃にまで伝播した場合には、この角部に交差する２つの辺稜部に形成された切刃が損傷されるため、４つの切刃のうちの２つが使用できなくなってしまうといった問題があった。このようにインサートの切刃を安定して使用できないために、これらのインサート着脱式エンドミルの使用現場においては、インサートの４つの切刃のうちのひとつ若しくはふたつの切刃を使用した時点でインサートを廃棄している状況である。
したがって、複数の切刃を有するインサートを使用するメリットがなく、インサートの使用コストが高くなるとともに、インサート廃棄による環境負荷が増加するなどの問題があった。

本願発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、切削加工時に、切削加工に使用される切刃が欠損した場合であっても、インサートの他の切刃への欠損の拡大を防止し、他の切刃を確実に使用できるインサート着脱式エンドミル及びこのインサート着脱式エンドミルに使用されるインサート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、この発明は、軸線回りに回転される略円柱形のエンドミル本体の外周に、切刃を有するインサートが、前記軸線回りの前記切刃の回転軌跡が前記エンドミル本体の先端から基端側に向けて連続するように複数配列されてなるインサート着脱式エンドミルであって、前記インサートは、その外形が略多角形平板状とされ、前記多角形の辺稜部には前記切刃が設けられ、前記多角形の各角部には前記辺稜部に対して該多角形の内側に傾いたコーナ部が設けられるとともに、該コーナ部には、前記インサートの内側にくぼむ凹部が形成されていることを特徴とする。

上記のインサート着脱式エンドミルでは、コーナ部に凹部が形成されており、エンドミル本体の外周側に向けられた切刃によって被切削材を切削している際の切削抵抗により、この切刃が欠損した場合でも、欠損の伝播がこの凹部までで留まり、切刃の欠損の拡大が防止されるので、凹部の反対側にある切削加工に供されていない他の切刃が欠損することを防止できる。したがって、切削抵抗によりインサートのひとつの切刃が欠損した場合でも、他の切刃に欠損が拡大することを防止でき、確実にインサートの各辺稜部に設けられた切刃を使用することができるので、インサートの寿命を向上することができ、インサートの使用コストを低減できるとともに、インサートの廃棄による環境負荷を低減することができる。

また、前記コーナ部に、前記辺稜部から連なって延びるＲ刃を形成し、前記凹部を、前記角部で交差する２つの前記辺稜部に連なる２つの前記Ｒ刃の交差部に形成することにより、コーナ部の強度を確保できるとともに、Ｒ刃の交差部に形成された凹部によって、切刃の欠損の拡大をより確実に防止することができる。また、Ｒ刃が形成されているので、このインサートの切刃によって切削した際に、被切削材の加工面を良好に仕上げることができる。

さらに、前記コーナ部での前記切刃の最大切り込み量をＳとし、前記辺稜部から前記凹部までの垂直距離をＲとした場合に、Ｓ≦Ｒの関係を有するようにコーナ部を形成することにより、最大切り込み量Ｓで切削しても、被切削材が凹部に接触することがなく、切削に使用されている切刃に隣接する切刃に連なるＲ刃が切削に使用されることがないので、一層確実に切刃の欠損が拡大することを防止できる。

また、前記切刃を、前記切刃に交差するように形成されたセレーションによって、波形状とすることにより、切刃が被切削材に切り込む際に、切刃の全長が一度に被切削材と接触しないので、切削抵抗を低減することができる。また、被切削材から生成される切屑を破断して小さくできるので、切屑を外部に排出し易くなり、切削加工を良好に行うことができる。

以上のように、本願発明によれば、切削加工時に、切削加工に使用される切刃が欠損した場合であっても、インサートの他の切刃への欠損の拡大を防止し、他の切刃を確実に使用できるインサート着脱式エンドミル及びこのインサート着脱式エンドミルに使用されるインサートを提供することができる。

本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。図１から図３に本発明の実施形態であるインサート着脱式エンドミルに装着されるインサートを、図４、図５にインサート着脱式エンドミル１を示す。
インサート着脱式エンドミル１は、鋼材等で形成されているエンドミル本体２と超硬合金等の硬質材料から形成されているインサート１１とで構成されている。

エンドミル本体２は、図４に示すように外形が略円柱状に形成されており、エンドミル本体２の後端側（図４において上側）には、一段大径とされた大径部３が形成され、この大径部３の先端側（図４において下側）には、長刃型形成部４が設けられている。長刃型形成部４の外周面には、エンドミル本体２の先端側から後端側に向けてエンドミル回転方向（図５において反時計回り方向）の後方側に向かうような螺旋状の溝が、図５に示すように周方向で等間隔に複数（本実施形態においては４本）形成されており、この溝がチップポケット５をなしている。

これらのチップポケット５のエンドミル回転方向前方側を向く面には、インサート取付座６が、エンドミル本体２の先端側から後端側に向けてエンドミル回転方向後方側にねじれた螺旋階段状に複数（本実施形態では図４に示すように８つ）形成されている。ここで、本実施形態においては、インサート取付座６は、エンドミル本体２の回転軸線Ｏを挟んで互いに反対側に位置する一対のチップポケット５Ａ、５Ａにおいては同じ配置となるように形成されており、すなわち、前記一対のチップポケット５Ａ、５Ａは、回転軸線Ｏに垂直な任意の断面において、回転軸線Ｏ中心に互いに１８０°回転対称となるように形成されている。また、他の一対のチップポケット５Ｂ、５Ｂにおいても、回転軸線Ｏに垂直な任意の断面において、回転軸線Ｏ中心に互いに１８０°回転対称となるように形成されている。

ここで、本実施形態においては、上記一対のチップポケット５Ａに設けられたインサート取付座６Ａのうち、最もエンドミル本体２の先端側に位置するインサート取付座６Ａａは、エンドミル本体２の先端面２Ａに開口するように設けられており、この最もエンドミル本体２の先端側に位置するインサート取付座６Ａａから所定の間隔を開けて等間隔に他のインサート取付座６Ａが設けられている。一方、上記他の一対のチップポケット５Ｂに設けられたインサート取付座６Ｂは、回転軸線Ｏに沿った方向において、上記一対のチップポケット５Ａのインサート取付座６Ａとインサート取付座６Ａとの間に位置するように形成されている。

インサート取付座６のエンドミル回転方向前方側を向く壁面は、回転軸線Ｏに垂直な断面においては、図５に示すようにエンドミル回転方向に対して略垂直に位置するように、また、エンドミル本体２を側面視した場合に、図４に示すように、回転軸線Ｏに対してエンドミル本体２後端側に向かうに従い後退するように傾斜して形成されている。そして、このエンドミル回転方向前方側を向く壁面には、インサート１１を固定するクランプネジ３０がねじ込まれるネジ孔８が形成されている。

一方、本実施形態で使用されるインサート１１は、図１に示すように、その外形が略正方形平板状に形成されており、すくい面とされる上面部１２と、着座面とされる底面部と、逃げ面とされる４つの側面部１４とを有する。４つの側面部１４は、底面部から上面部１２に向けて漸次外側に傾斜して設けられており、インサート１１は、側面視して略等脚台形状に形成され、側面部１４に逃げ角が付されたポジティプインサート１１とされている。

上面部１２の中央部には、インサート１１をインサート取付座６に固定するクランプネジ３０が挿通される挿通孔１５が、上面部１２及び底面部に垂直に交差する方向に貫通するように形成されており、上面部１２の挿通孔１５周辺には、上面部１２がなす正方形と略同形で大きさが小さな平坦面１６が形成されている。
また、インサート１１は、挿通孔１５の中心線に関して９０°回転対称であり、さらに２つずつの辺稜部の中点を通る面に対しても対称に形成されている。

正方形をなす上面部１２の辺稜部（上面部１２と側面部１４との交差稜線部）には、切刃１７が設けられており、この切刃１７の近傍、つまり、上面部１２に形成された平坦面１６の周囲には、複数の谷部１８と山部１９とが略等間隔に交互に配列されたセレーションが形成されている。このセレーションを構成する複数の谷部１８と山部１９は、それぞれ滑らかな曲面によって構成されて互いに滑らかに接続されており、さらに、このセレーションにおける複数の谷部１８と山部１９が、上面部１２の辺稜部に形成された切刃１７に対して直交する方向に底面部と平行に延びて、前記側面部１４と交差することにより、切刃１７は、その略全長が側面視において滑らかな曲線によって構成された波形状を呈するとともに、前記側面部１４に逃げ角が付されることによって、上面部１２に対向する上面視にも、図２に示すように、緩やかな波形状を呈している。

そして、上面部１２がなす正方形の角部には、図２及び図３に示すように、それぞれの辺稜部に形成された切刃１７から連なるＲ刃２１がそれぞれ設けられており、つまり、角部には一対のＲ刃２１が備えられており、この一対のＲ刃２１の交差部には、それぞれのＲ刃２１に滑らかに接続する凹曲線状とされた凹部２２が形成され、これら一対のＲ刃２１と凹部２２とがコーナ部２３を構成している。

ここで、切刃１７が設けられた辺稜部から凹部２２までの垂直距離Ｒは、図３に示すように、このインサート１１の切刃１７の最大切り込み量Ｓよりも大きなものになるように形成されている。
また、このＲ刃２１は、側面視において、切刃１７に交差する複数の山部１９と谷部１８とによって構成された波形に滑らかに連なるように曲線状に形成され、このＲ刃２１のなす円弧の中央部分がセレーションの山部１９の頂点と同じ高さとなるように形成されている。

上記のインサート１１は、その底面部を着座面としてインサート取付座６のエンドミル回転方向を向く壁面に当接され、クランプネジ３０がインサート１１の挿通孔１５に挿通されて、インサート取付座６のネジ孔８にねじ込まれることにより、インサート取付座６に装着される。このとき、複数のインサート取付座６に装着されたインサート１１のエンドミル外周側に位置する切刃１７ｂは、図５に示すように、略同一円周上に位置するように、すなわち、底面視において、各インサート１１の切刃１７ｂが描く回転軌跡が略一致するように配置されている。

また、上記一対のチップポケット５Ａに設けられたインサート取付座６Ａのうち、最もエンドミル本体２の先端側に位置するインサート取付座６Ａａに装着されたインサート１１Ａａのエンドミル先端側の切刃１７ａは、図４に示すようにエンドミル本体２の先端面２Ａに対して僅かに突き出された状態で装着されており、このインサート１１Ａａでは、先端側に突き出された切刃１７ａとエンドミル外周側に向けられた切刃１７ｂとが被切削材の切削に使用される。

そして、上記一対のチップポケット５Ａに設けられたインサート取付座６Ａが所定の間隔を開けて等間隔に設けられており、上記他の一対のチップポケット５Ｂに設けられたインサート取付座６Ｂが、回転軸線Ｏに沿った方向において、上記一対のチップポケット５Ａのインサート取付座６Ａとインサート取付座６Ａとの間に位置するように形成され、これらのインサート取付座６に装着されたインサート１１の切刃１７ｂによって、エンドミル本体２の長刃型形成部４に長刃型が形成される。

上記のインサート着脱式エンドミル１では、エンドミル本体２が回転軸線Ｏ回りに回転されつつ回転軸線Ｏ方向に交差する方向に送られることにより、エンドミル本体２先端部の長刃型形成部４に装着された複数のインサート１１の切刃１７によって、被切削材を切削して、被切削材に仕上げ面を形成していく。

上記の構成のインサート着脱式エンドミル１においては、装着されたインサート１１が略正方形平板状をなしており、この正方形の辺稜部に切刃１７が設けられるとともに、上記正方形の角部には、２つの切刃１７に連なるように一対のＲ刃２１が設けられ、この一対のＲ刃２１の交差部に凹部２２が設けられているので、インサート１１の一つの切刃１７ｂをエンドミル外周側に向けて被切削材を切り込んだときの切削抵抗により、この切刃１７ｂが欠損した場合でも、コーナ部２３に設けられた凹部２２によって、他の切刃１７への欠損の拡大を防止することができる。
したがって、インサート１１の４つの辺稜部に形成された切刃１７をすべて使用することができ、インサート１１の使用コストを低減できるとともに、インサート１１の廃棄量を低減でき、環境負荷を大きく低減することができる。

また、コーナ部２３に切刃１７から連なって延びる一対のＲ刃２１が形成され、この一対のＲ刃２１の交差部に凹部２２が形成されているので、このコーナ部２３の強度が確保できるとともに、切刃１７の欠損の拡大をより確実に防止することができる。また、Ｒ刃２１が形成されていることにより、このインサート着脱式エンドミル１で切削加工した際に、被切削材に形成される加工面を良好に仕上げることができる。

また、切刃１７が設けられた辺稜部から凹部２２までの垂直距離Ｒが、このインサート１１の切刃１７の最大切り込み量Ｓよりも大きなものになるように形成されているので、被切削材を切り込んだ際に、凹部２２が被切削材に接触することがなく、つまり切削抵抗を直接凹部２２によって受けることがなく、切刃１７の欠損を防止することができ、インサート１１を安定して使用することができる。

また、インサート１１の切刃１７に交差するように山部１９と谷部１８とが形成され、切刃１７が側面視及び上面視において波形状に形成されているので、切刃１７が被切削材に切り込む際に、切刃１７全長が一度に被切削材と接触せず切削抵抗を低減させることができるので、チップポケット５の大きさを確保することにより、エンドミル本体２の剛性を高めることが困難な場合でも、このインサート着脱式エンドミル１のビビリを防止することができる。さらに、切刃１７が波形状に形成されていることにより、被切削材から生成される切屑を破断して排出し易くすることができるので、切屑排出のためのチップポケット５の大きさを小さくすることができ、エンドミル本体２の剛性を高めることができ、インサート着脱式エンドミル１のビビリを防止できる。
したがって、このインサート着脱式エンドミル１の加工精度を向上させることができるとともに、ビビリに起因するインサート１１の欠損を防止して、一層安定してインサート１１を使用することができる。

なお、本実施形態においては、インサート１１の切刃１７を波形状としたもので説明したが、図６、図７に示すようにインサート１１の上面部１２が平滑で切刃１７が直線状のものであってもよい。ただし、この場合には、上述した切屑の破断によって切屑の排出を促進させるといった効果を得ることができなくなり、エンドミル本体２のチップポケット５を大きくする必要があるので、本実施形態のように、インサート１１の切刃１７を波型に形成したものを使用するのが好ましい。

また、インサート１１の形状をその外形が正方形平板状をなすもので説明したが、これに限定されることはなく、例えば、正三角形平板状のものや平行四辺形平板状のものであっても良く、その外形が多角形平板状であって、該多角形の辺稜部に切刃１７が設けられるとともに、その多角形の角部に、凹部２２が備えられたコーナ部２３が形成されたものであれば良い。

また、コーナ部２３に切刃１７から連なるように一対のＲ刃２１を設け、この一対のＲ刃２１の交差部に、それぞれのＲ刃２１に滑らかに接続する凹曲線状の凹部２２を形成したもので説明したが、これに限定されることはなく、例えば、コーナ部２３に、２つの切刃１７を繋ぐように直線状のコーナ刃が設けられ、このコーナ刃の中央部にインサート１１の内側に凹んだ凹部を形成したものであっても良い。

また、エンドミル本体２に形成されたチップポケット５が４つのもので説明したが、これに限定されることはなく、チップポケット５はいくつであっても良い。ただし、チップポケット５が多すぎるとチップポケット５の大きさが小さくなり切屑排出が困難となり、チップポケット５の大きさを確保すると、エンドミル本体２の剛性が不足するので、エンドミル本体２の径や被切削材の切屑形状などを考慮して決定するのが好ましい。

本発明の実施形態であるインサートの斜視図である。 本発明の実施形態であるインサートの上面図である。 本発明の実施形態であるインサートの角部拡大図である。 本発明の実施形態であるインサート着脱式エンドミルの側面図である。 本発明の実施形態であるインサート着脱式エンドミルの正面図である。 本発明の他の実施形態であるインサートの上面図である。 本発明の他の実施形態であるインサートの側面図である。

符号の説明

１ インサート着脱式エンドミル
２ エンドミル本体
１１ インサート
１７ 切刃
２１ Ｒ刃
２２ 凹部
２３ コーナ部

Claims (5)

1. 軸線回りに回転される略円柱形のエンドミル本体の外周に、切刃を有するインサートが、前記軸線回りの前記切刃の回転軌跡が前記エンドミル本体の先端から基端側に向けて連続するように複数配列されてなるインサート着脱式エンドミルであって、
   前記インサートは、その外形が略多角形平板状とされ、前記多角形の辺稜部には前記切刃が設けられ、前記多角形の各角部には前記辺稜部に対して該多角形の内側に傾いたコーナ部が設けられるとともに、
   該コーナ部には、前記インサートの内側にくぼむ凹部が形成されていることを特徴とするインサート着脱式エンドミル。
2. 請求項１記載のインサート着脱式エンドミルにおいて、
   前記コーナ部には、前記辺稜部から連なって延びるＲ刃が形成され、前記凹部が、前記角部で交差する２つの前記辺稜部に連なる２つの前記Ｒ刃の交差部に形成されていることを特徴とするインサート着脱式エンドミル。
3. 請求項１または請求項２に記載のインサート着脱式エンドミルにおいて、
   前記コーナ部での前記切刃の最大切り込み量をＳとし、前記辺稜部から前記凹部までの垂直距離をＲとした場合に、Ｓ≦Ｒの関係を有することを特徴とするインサート着脱式エンドミル。
4. 請求項１から請求項３に記載のインサート着脱式エンドミルにおいて、
   前記切刃は、前記切刃に交差するように形成されたセレーションによって、波形状とされていることを特徴とするインサート着脱式エンドミル。
5. 請求項１から請求項４に記載のインサート着脱式エンドミルに装着されるインサートであって、
   その外形が略多角形平板状とされ、前記多角形の辺稜部には前記切刃が設けられ、前記多角形の各角部には前記辺稜部に対して該多角形の内側に傾いたコーナ部が設けられるとともに、
   該コーナ部には、前記インサートの内側にくぼむ凹部が形成されていることを特徴とするインサート。

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