JP2011240417A

JP2011240417A - サイドカッター

Info

Publication number: JP2011240417A
Application number: JP2010111775A
Authority: JP
Inventors: Koichi Akazawa; 浩一赤澤
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2010-05-14
Filing date: 2010-05-14
Publication date: 2011-12-01

Abstract

【課題】簡易な構造でもってびびり振動の発生を抑制して、安定した切削加工を行うことができるサイドカッターを提供すること。
【解決手段】円板状をなす工具本体２００の一方側側面２００ａと他方側側面２００ｂとの該各側面の外周部それぞれに複数の切れ刃が配置されたサイドカッターにおいて、一方側側面２００ａの切れ刃２０１ａ〜２０８ａの刃数と他方側側面２００ｂの切れ刃２０１ｂ〜２０６ｂの刃数とが異なるものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、円板状をなす工具本体の一方側と他方側との該各側面の外周部それぞれに複数の切れ刃が配置され、被削材の溝加工などに用いられるサイドカッターに関するものである。

サイドカッターは、通常、切れ刃（スローアウェイチップ）がいわゆる千鳥刃形式で配置されており、円板状をなす工具本体の一方側側面の外周部と他方側側面の外周部とに交互に、かつ等間隔で切れ刃が同数配置されている（以下、「通常の千鳥刃形式のサイドカッター」という）。このような通常の千鳥刃形式のサイドカッターを用いて被削材の切削加工を行う場合、サイドカッター自体の円板状という形状の点から剛性が低いことにより、びびり振動が発生することが多い。この場合、びびり振動を抑制するため切込み量を小さくすることで加工負荷を減らすことが一般的に行われているが、これでは加工効率の低下が避けられない。

一方、エンドミルについては、びびり振動を抑制するため、切れ刃の配置角度を不等化して、発生する切削抵抗の周期を変化させることが古くから提案されている。また、正面フライスについては、円筒状のカッタ本体の先端外周面に各切れ刃を周方向に不等分割角度をもって配置し、切削時に切れ刃にかかる切削抵抗を低減して、びびり振動を抑制するようにしたものが提案されている（特許文献１）。

そして、サイドカッターにおいても、びびり振動の発生を抑制できるようにしたものが望まれている。

特開２０００−７１４号公報

そこで、本発明の課題は、簡易な構造でもってびびり振動の発生を抑制して、安定した切削加工を行うことができるサイドカッターを提供することにある。

前記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。

請求項１の発明は、円板状をなす工具本体の一方側と他方側との該各側面の外周部それぞれに複数の切れ刃が配置されたサイドカッターにおいて、前記一方側側面と前記他方側側面との切れ刃の刃数が異なることを特徴とするサイドカッターである。

請求項２の発明は、請求項１記載のサイドカッターにおいて、前記一方側側面の外周部に配置された切れ刃が周方向において等間隔に配置されているとともに、前記他方側側面の外周部に配置された切れ刃が周方向において等間隔に配置されていることを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項１又は２記載のサイドカッターにおいて、前記一方側側面の切れ刃と前記他方側側面の切れ刃とが周方向において互いに重ならないように配置されていることを特徴とするものである。

請求項４の発明は、請求項１、２又は３記載のサイドカッターにおいて、前記一方側側面と前記他方側側面との切れ刃のうち、切れ刃の刃数の多い方の側面の該刃数が少ない方の側面の刃数の２倍未満であることを特徴とするものである。

請求項１のサイドカッターは、工具本体の一方側側面の外周部に配置された複数の切れ刃の刃数（例えば８枚）と他方側側面の外周部に配置された複数の切れ刃の刃数（例えば６枚）とが異なるようになされている。このような簡易な構造により、被削材に連続的に順に切り込む切れ刃による切り込みピッチと該切れ刃に発生する切削抵抗の値とが一定とならず、各切れ刃に発生する切削抵抗の周期性をなくすことが可能となり、これにより、加工中のびびり振動（自励びびり振動や共振による強制びびり振動）の発生を抑制することができ、前述した通常の千鳥刃形式のサイドカッターに比べてより安定した切削加工を行うことができる。

請求項２のサイドカッターは、工具本体の一方側側面の外周部に配置された切れ刃が周方向において等間隔に配置されているとともに、他方側側面の外周部に配置された切れ刃が周方向において等間隔に配置されている。これにより、加工中のびびり振動の発生を抑制して通常の千鳥刃形式のサイドカッターに比べてより安定した切削加工を行うことができる前述の効果に加え、動的バランス（回転バランス）が損なわれず、回転ブレの増大を招くことがないので、所要の高い回転数で切削加工を行うことができる。

請求項３のサイドカッターは、工具本体の一方側側面の切れ刃と他方側側面の切れ刃とが周方向において互いに重ならないように配置されている。これにより、加工中のびびり振動の発生を抑制して通常のサイドカッターに比べてより安定した切削加工を行うことができる前述の効果に加え、一方側側面と他方側側面との切れ刃が周方向において互いに一部重なるものに比べて各切れ刃ごとの切削抵抗値の変動を抑制することができる。

本発明の一実施形態によるサイドカッターを概略的に示す上面図である。図１に示すサイドカッターの下面図である。本発明の別の実施形態によるサイドカッターを概略的に示す上面図である。実施例１のサイドカッターにおける回転角度と切削抵抗算出値との関係示す図である。比較例のサイドカッターにおける回転角度と切削抵抗算出値との関係示す図である。実施例２のサイドカッターにおける回転角度と切削抵抗算出値との関係示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態によるサイドカッターを概略的に示す上面図、図２は図１に示すサイドカッターの下面図である。

図１，図２において、１００はサイドカッター１の工具本体である。鋼製の工具本体１００は、円板状をなしており、その中心部には、工作機械の主軸端に取り付けるための取付け孔１００ｃが設けられている。

この工具本体１００の表側側面１００ａの外周部には、この実施形態では８枚の切れ刃（スローアウェイチップ）１０１ａ〜１０８ａが周方向において等間隔に配置されている（図１参照）。これらの切れ刃１０１ａ〜１０８ａは、それぞれ、工具本体１００の表側側面１００ａに形成されている各チップ取付け座（図示せず）のねじ穴に螺合する締付けねじ（図示せず）によって該チップ取付け座に螺着されている。

また、工具本体１００の裏側側面１００ｂの外周部には、この実施形態では６枚の切れ刃（スローアウェイチップ）１０１ｂ〜１０６ｂが周方向において等間隔に配置されている（図２参照）。これらの切れ刃１０１ｂ〜１０６ｂは、それぞれ、工具本体１００の裏側側面１００ｂに形成されている各チップ取付け座（図示せず）のねじ穴に螺合する締付けねじ（図示せず）によって該チップ取付け座に螺着されている。また、工具本体１００の外周端面には、前記の各切れ刃１０１ｂ〜１０６ｂ，１０１ａ〜１０８ａの工具回転方向前方にＶ溝状の切りくずポケット１００ｄがそれぞれ形成されている。

このように、この実施形態によるサイドカッター１は、工具本体１００の表側側面１００ａの外周部に配置された切れ刃１０１ａ〜１０８ａの刃数（８枚）と裏側側面１００ｂの外周部に配置された切れ刃１０１ｂ〜１０６ｂの刃数（６枚）とが異なるようになされている。このような簡易な構造により、被削材に連続的に順に切り込む切れ刃による切り込みピッチと該切れ刃に発生する切削抵抗の値とが一定とならず、各切れ刃に発生する切削抵抗の周期性をなくすことが可能となり、これにより、加工中のびびり振動（自励びびり振動や共振による強制びびり振動）の発生を抑制することができ、前述した通常の千鳥刃形式のサイドカッターに比べてより安定した切削加工を行うことができる。

また、このサイドカッター１は、工具本体１００の両側側面１００ａ，１００ｂにおいて、それぞれ、各切れ刃が周方向において等間隔に配置されているので、動的バランス（回転バランス）が損なわれず、回転ブレの増大を招くことがないので、所要の高い回転数で切削加工を行うことができる。

なお、この実施形態では、表側側面１００ａの切れ刃１０１ａ〜１０８ａと裏側側面１００ｂの切れ刃１０１ｂ〜１０６ｂとが周方向において互いに一部重なる（１０１ａと１０１ｂ、１０５ａと１０４ｂ）ように切れ刃を配置したが、表側側面１００ａの切れ刃１０１ａ〜１０８ａと裏側側面１００ｂの切れ刃１０１ｂ〜１０６ｂとが周方向において互いに重ならないように配置するようにしてもよい。

図３は本発明の別の実施形態によるサイドカッターを概略的に示す上面図である。

図３において、２００はサイドカッター２の工具本体である。鋼製の工具本体２００は、円板状（円盤状）をなしており、その中心部には、工作機械の主軸端に取り付けるための取付け孔２００ｃが設けられている。

この工具本体２００の表側側面２００ａの外周部には、この実施形態では８枚の切れ刃２０１ａ〜２０８ａが周方向において等間隔に配置されている。これらの切れ刃２０１ａ〜２０８ａは、それぞれ、工具本体２００の表側側面２００ａに形成されている各チップ取付け座（図示せず）のねじ穴に螺合する締付けねじ（図示せず）によって該チップ取付け座に螺着されている。

また、工具本体２００の裏側側面２００ｂの外周部には、周方向において前記表側側面２００ａの切れ刃２０１ａ〜２０８ａと互いに重ならないようにこの実施形態では６枚の切れ刃２０１ｂ〜２０６ｂが配置されている。これらの切れ刃２０１ｂ〜２０６ｂは、それぞれ、工具本体２００の裏側側面２００ｂに形成されている各チップ取付け座（図示せず）のねじ穴に螺合する締付けねじ（図示せず）によって該チップ取付け座に螺着されている。また、工具本体１００の外周端面には、前記の切れ刃２０１ｂ〜２０６ｂ，２０１ａ〜２０８ａの工具回転方向前方にＶ溝状の切りくずポケット２００ｄがそれぞれ形成されている。

このように、この実施形態によるサイドカッター２は、表側側面２００ａの外周部に配置された８枚の切れ刃２０１ａ〜２０８ａと裏側側面２００ｂの外周部に配置された６枚の切れ刃２０１ｂ〜２０６ｂとが、周方向において互いに重ならないように配置されている。これにより、加工中のびびり振動の発生を抑制して通常のサイドカッターに比べてより安定した切削加工を行うことができることに加え、表側側面１００ａの切れ刃１０１ａ〜１０８ａと裏側側面１００ｂの切れ刃１０１ｂ〜１０６ｂとが周方向において互いに一部重なる前記サイドカッター１に比べて各切れ刃ごとの切削抵抗値の変動を抑制することができる。

ここで、本発明によるサイドカッターでは、振動抑制効果を発揮するために、工具本体の表側側面と裏側側面との切れ刃のうち、切れ刃の刃数の多い方の側面の該刃数が少ない方の側面の刃数の２倍未満であることがよい。なお、刃数が少ない方の側面の刃数は、すくなくとも２枚である。

前記の図１，図２に示す構造のサイドカッター１と、比較例のサイドカッターとを用いて被削材の溝加工を行った場合の当該各サイドカッターに発生する切削抵抗を算出し、その比較を行った。比較例のサイドカッターは、前述した通常の千鳥刃形式のものであり、サイドカッター１と同じく合計１４枚の切れ刃を有し、工具本体の表側側面の外周部と裏側側面の外周部とに交互に、かつ等間隔で７枚の切れ刃がそれぞれ配置されているものである。

切削抵抗の算出については、従来からひろく用いられているところの、比切削抵抗と切削断面積との積により切削抵抗を算出する下記の式（１）を用いた。式（１）によりサイドカッターの各切れ刃ごとの切削抵抗を算出し、それらを積算することにより、当該サイドカッター全体の切削抵抗を算出した。

Ｆ＝Ｋ・ｆ・ｓｉｎθ …（１）

式（１）において、Ｆはサイドカッターに発生する切削抵抗（Ｎ）、Ｋは被削材（被加工物）の比切削抵抗（Ｎ／ｍｍ^２）、ｆは１刃あたりの送り速度（ｍｍ／刃）、θはサイドカッターの回転角度である。

表１に実施例１のサイドカッターにおける切れ刃配置角度を示す。また、表２に実施例１における切削抵抗算出にあたっての切削条件を示す。

図４は実施例１のサイドカッターにおける回転角度と切削抵抗算出値との関係示す図、図５は比較例のサイドカッターにおける回転角度と切削抵抗算出値との関係示す図である。

図５から、比較例のサイドカッターでは、このサイドカッターに発生する切削抵抗の周期が一定であり、切削抵抗が等周期で変動しており、共振によるびびり振動が容易に発生することがわかる。

一方、図４からわかるように、実施例１のサイドカッター１では、このサイドカッター１に発生する切削抵抗に周期性がなく、切削抵抗が周期性なく変動しており、このような状態では共振振動や自励振動の発生が生じにくくなるため、加工中のびびり振動の発生を容易に抑制することが可能となる。

前記の図３に示す構造のサイドカッター２を用いて被削材の溝加工を行った場合の該サイドカッター２に発生する切削抵抗を算出した。表３に実施例２のサイドカッター２における切れ刃配置角度を示す。なお、この実施例２における切削抵抗算出にあたっての切削条件は、前記実施例１の場合と同じである（表２）。

図６は実施例２のサイドカッターにおける回転角度と切削抵抗算出値との関係示す図である。

図６からわかるように、実施例２のサイドカッター２では、このサイドカッター２に発生する切削抵抗に周期性がなく、切削抵抗が周期性なく変動しており、このような状態では共振振動や自励振動の発生が生じにくくなるため、加工中のびびり振動の発生を容易に抑制することが可能となる。

また、この実施例２のサイドカッター２は、表側側面２００ａの外周部に配置された８枚の切れ刃２０１ａ〜２０８ａと裏側側面２００ｂの外周部に配置された６枚の切れ刃２０１ｂ〜２０６ｂとが、周方向において互いに重ならないように配置されている。これにより、表側側面１００ａの切れ刃１０１ａ〜１０８ａと裏側側面１００ｂの切れ刃１０１ｂ〜１０６ｂとが周方向において互いに一部重なる実施例１のサイドカッター１に比べて、各切れ刃ごとの切削抵抗値の変動を抑制することができるので、より安定した切削加工を行うことができる。

１，２…サイドカッター
１００，２００…工具本体、
１００ａ，２００ａ…表側側面
１００ｂ，２００ｂ…裏側側面
１００ｃ，２００ｃ…取付け孔
１００ｄ，２００ｄ…切りくずポケット
１０１ａ〜１０８ａ，２０１ａ〜２０８ａ…（表側側面の）切れ刃
１０１ｂ〜１０６ｂ，２０１ｂ〜２０６ｂ…（裏側側面の）切れ刃

Claims

円板状をなす工具本体の一方側と他方側との該各側面の外周部それぞれに複数の切れ刃が配置されたサイドカッターにおいて、前記一方側側面と前記他方側側面との切れ刃の刃数が異なることを特徴とするサイドカッター。
前記一方側側面の外周部に配置された切れ刃が周方向において等間隔に配置されているとともに、前記他方側側面の外周部に配置された切れ刃が周方向において等間隔に配置されていることを特徴とする請求項１記載のサイドカッター。
前記一方側側面の切れ刃と前記他方側側面の切れ刃とが周方向において互いに重ならないように配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載のサイドカッター。
前記一方側側面と前記他方側側面との切れ刃のうち、切れ刃の刃数の多い方の側面の該刃数が少ない方の側面の刃数の２倍未満であることを特徴とする請求項１、２又は３記載のサイドカッター。