JP3676594B2 - スローアウェイチップならびに回転切削工具、および金型形成方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スローアウェイチップならびに回転切削工具、および金型形成方法に関し、さらに詳しくは、切削対象に平面部とこの平面部に対して所定の角度を有する立壁部を連続して形成するように切削加工するために回転切削工具に含まれるチップボデーに着脱可能に取付けられるスローアウェイチップならびに回転切削工具、および、ブロック状の素型材を回転切削工具により切削加工することにより金型を形成する方法に関するものである。
【０００２】
切削対象の表面に平面削り等の切削加工を行う場合には、一般に、回転切削工具が用いられる。これらの回転切削工具は、ボデーと切れ刃が一体に形成されたものや、切れ刃が形成されたチップを溶接或はろう付け等によってチップボデーに固定したものの他、切れ刃が形成されたスローアウェイチップをボルトやくさび機構等によってチップボデーに対して着脱可能に取付けられるものがある。一般にスローアウェイチップは、すくい面が略三角形や四角形に形成された板状のものであることが多い。これらの回転切削工具のチップ或はスローアウェイチップ（以下、チップと総称する）の切れ刃は、チップのすくい面と逃げ面との稜線の少なくとも一辺に、その辺のほぼ全長にわたるように直線状に形成されている。
【０００３】
図１４〜図１７は従来の回転切削工具の一例を示したものである。図１４に示された回転切削工具ＴＪ１は、チップ４１に形成された切れ刃４２が切削対象Ｗの表面に対して所定の切り込み角θ５を有するように設けられており、回転軸線ＣをＸおよびＹ方向に平行に移動するようにして切削対象Ｗの表面を全面にわたって平面切削する。このような回転切削工具ＴＪ１では、チップ４１の辺に切れ刃４２がほぼ直線状に形成されているために切削負荷が大きく、切削負荷が回転軸線の径方向に加わって所謂横振れが発生するので切込量Ｚｐを比較的大きくとることができず、また、チップ４１の旋回径φｄ１よりもチップボデーＢＪ１の外径φｄ２が大きい所謂フルバックと呼ばれる形式のものが使用される。したがって、このような回転切削工具ＴＪ１では、切削対象Ｗに平面切削を行って平面部Ｗｈを形成するのみで、平面部Ｗｈに対して所定の角度を有する立壁部Ｗｖを形成することはない。
【０００４】
一方、図１５に示された回転切削工具ＴＪ２は、チップ４６に形成された切れ刃４７が切削対象の表面に対して平行となるように、そして、チップ４６がチップボデーＢＪ２の外周から回転軸線Ｃに関して径方向に突出するように設けられたもので、切削対象Ｗを切削加工する際には、回転軸線Ｃがその軸方向（Ｚ方向）に移動される。このような回転切削工具ＴＪ２では、切削負荷が回転軸線方向に加わることにより、図１４に示した回転切削工具等とは異なって、横振れが発生することがないために切込量Ｚｐを大きく設定することができる。また、切込量Ｚｐを小さく設定することにより、Ｚ方向とＸまたはＹのいずれかの方向のとの複合した斜めの方向に平行移動することも可能ではある。しかしながら、この回転切削工具ＴＪ２では、切れ刃４７が切削対象Ｗに対して平行に配置されていることにより回転切削工具ＴＪ２の回転軸線Ｃを単にＸおよびＹ方向に平行移動させることができないために、切削対象Ｗを平面切削することができず、立壁部Ｗｖを形成することしかできない。
【０００５】
また、特開平４−６３６１３号公報に開示されているように、多角形平板状をなし、平板の厚さ方向に対向する上下面の稜辺部のうち、少なくともいずれか一の稜辺部に主切刃が形成されると共に、上記上下面の周囲に配置される側面に、上記主切刃に達するすくい面が形成されてなるスローアウェイチップにおいて、上記すくい面を、互いの交差稜線が上記主切刃に達する凸稜線を描くように交差する複数の構成面によって多段面状に形成し、これら各構成面と、上記主切刃に連なる上記上下面のいずれか一方との交差角を互いに異なる角度に設定したことを特徴とするスローアウェイチップが知られている。このスローアウェイチップにおける作用にあっては、「工具先端側に位置する構成面から工具基端側に位置する構成面に向かうに従って、すくい面の軸方向すくい角が段階的に大きくなる。また、これら構成面の上面または下面との交差角が互いに異なる角度とされているので、上記すくい面の軸方向すくい角が工具先端側から基端側に向かうに従って段階的に変化する。このため、例えば、すくい面を構成する構成面のうち、工具先端側に位置する構成面側の上記交差角を工具基端側の構成面の交差角よりも小さくすれば、主切刃の径方向すくい角が工具先端側で大きくなって切れ味が向上し、同時に工具基端側ではすくい角が大きくなって刃先硬度が向上する。逆に、工具先端側の構成面の交差角を大きくすれば、主切刃の工具先端側の刃先角が大きくなって刃先強度が向上し、同時に工具基端側の径方向すくい角が大きくなって切れ味が向上する。上記各構成面の上面または下面に対する交差角を適宜変化させることにより、チップの主切刃の必要な部分の強度を確保しつつ、すくい面の径方向すくい角および軸方向すくい角を部分的に大きくして、主切刃全体での切削抵抗を減少させることができる。」等と記載されている。
【０００６】
さらに、図１６および図１７に示された回転切削工具ＴＪ３は、チップ５１のすくい面５３がほぼ円形状に形成された板状のもので、切れ刃５２がチップの全周にわたって形成されており、チップボデーＢの外周から回転軸線Ｃに関して径方向に突出するように、通常はスローアウェイチップとしてくさび機構等によってチップボデーＢに着脱可能に取付けられるものである。そして、切削対象Ｗを切削加工する際には、回転軸線ＣをＸ，Ｙ方向に平行およびその軸方向（Ｚ方向）に移動させて、切削対象Ｗに平面部Ｗｈとこの平面部Ｗｈに対して所定の角度を有する立壁部Ｗｖとを連続して形成するように切削加工することができる。すくい面５３がほぼ円形状に形成されたチップ５１は、切削加工時に全周にわたって形成された切り刃５２のうちの最大で４分の１が使用されるにとどまるために切削負荷が少なく、またチップボデーＢに対して切れ刃５２の位相（切削対象Ｗに接するチップ５２の位置）を変更させるように取付けることによって切れ味を保つことができる。
【０００７】
そして、これらのように構成された回転切削工具を用いて、切削対象となるブロック状の素型材Ｗを切削加工して平面部Ｗｈとこれに連続する立壁部Ｗｖにより構成される凹凸形状を有する製品を成形するための金型を形成する場合には、図９に参照されるように、型彫盤Ｍに回転切削工具Ｔを取付け、型彫盤Ｍに素型材Ｗを固定し、素型材Ｗと回転切削工具Ｔを相対的に所定の方向に移動させる。図１６および図１７に示した回転切削工具ＴＢ３を型彫盤Ｍに取付けた場合には、図１０および図１１に参照されるように、Ｚ方向に関して同じ位置（Ｚｐ１）で回転切削工具ＴＢ３の回転軸線Ｃを素型材Ｗに対してＸおよびＹ方向に平行移動させ、次いで、Ｚ方向に関して順次同じ位置（Ｚｐ２，Ｚｐ３，・・・・・ Ｚｐｎ）で回転切削工具ＴＢ３の回転軸線Ｃを素型材Ｗに対してＸおよびＹ方向に平行移動させ（以下、この切削加工方法を「等高線切削加工方法」という）、最終荒取り形状Ｆまで切削加工する。型彫盤Ｍは、固定された素型材Ｗの外形面を基準面として、回転切削工具Ｔが基準面からどれだけ進んだかを基に所定形状に形成するよう制御される。素型材Ｗは、型彫盤の形成精度や回転切削工具の位置精度、切削加工された面の面粗度、素型材の歪量等に基づいて決定された残り代を最終仕上げ形状に加味した最終荒取り形状Ｆまで、複数設けられたチップ４１，４６，５１の切れ刃によって切削加工された後に、仕上げ切削や放電加工によって製品を成形し得る最終仕上げ形状に仕上げられることにより金型が形成される。
【０００８】
ところで、素型材は、加熱することにより金属等の材料を溶融化し、鋳型に鋳込んで冷却して凝固させることによりブロック状の塊とするのが一般的であるが、凝固する際の冷却速度の差から素型材の内部に残留応力が発生する。この残留応力が発生した状態の素型材の内部を切削加工することにより金型を形成すると、素型材は、内部が切削されて残留応力が解放されることにより基準面となる外形が変形する（図６を参照）。そのため、金型を形成する場合には、素型材に仮の基準面を形成し（図５を参照）、ブロック状の素型材の残留応力を除去し得るように最終荒取り形状に残り代を加えた形状まで素型材の内部を荒取り加工し（図６を参照）、この残留応力が除去された素型材の外形に基準面を新たに形成するよう加工し（図７を参照）、その後、最終荒取り形状まで素型材の内部を荒取り加工する（図８を参照）ことが従来から行われていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平４−６３６１３号公報に開示されたスローアウェイチップにあっては、主切り刃の必要な部分の刃先強度を確保してその欠損を防止しつつ、主切刃の切れ味を向上させると共に、切屑の排出性を向上させて切削抵抗の軽減を図ることができるというものであって、図１４や図１５に示した回転切削工具ＴＪ１，ＴＪ２と同様に、切削対象Ｗに平面部Ｗｈとこの平面部Ｗｈに対して所定の角度を有する立壁部Ｗｖとを連続して形成するように切削加工することはできないものであった。
【００１０】
また、図１６および図１７に示した回転切削工具ＴＪ３にあっては、切削対象Ｗに平面部Ｗｈを形成するように切削加工する場合には、図１４に示したチップ４１の切れ刃４２がその辺の全長にわたって直線状に形成されたような他の従来の回転切削工具と比較して切削負荷が少ない。しかしながら、回転切削工具ＴＪ３は、図１６に示すように、平面部Ｗｈを形成する場合におけるチップ５１の切れ刃５２の切削対象Ｗに接触する長さＪｈに比べて、図１７に示すように、立壁部Ｗｖを形成する場合における切れ刃５２の切削対象Ｗに接触する長さＪｖが長くなり、これに伴って切削抵抗も増大する。そのため、平面部Ｗｈを形成する場合の回転切削工具ＴＪ３の回転軸線Ｃ回りの回転駆動速度を立壁部Ｗｖを形成する場合に合わせて低く設定しなければならず、切削速度等の効率を向上させることができないという問題があった。また、立壁部Ｗｖを形成する場合に切れ刃５２の接触する長さＪｖが長くなることに伴って被接触対象Ｗの切り屑の幅も広くなる。そのために切り屑が設定通りにカールすることが困難となり排出性が低下することとなる。切り屑の排出性が低下すると、チップ５１と切削対象Ｗとの間に切り屑が介在し、回転切削工具ＴＪ３の回転駆動負荷が大きくなって振動が生じたり、切削対象Ｗの切削表面の品質が低下するという問題があった。
【００１１】
さらに、複数のチップ５１が設けられた回転切削工具ＴＪ３を回転軸線Ｃ回りに回転させて立壁部Ｗｖを形成する場合には、各チップ５１の切れ刃５２によって断続的に切削加工することにより、回転切削工具を支持しているアーバが撓む傾向にある。そして、図１８および図１９に示すように、切削対象Ｗに接触するチップ５１の数は、回転切削工具ＴＪ３の回転軸線Ｃ回りの回転位相によって異なり、したがって切削負荷も異なることになる。すなわち、切削対象Ｗに接触するチップ５１の数が多い場合には切削負荷も瞬間的に大きくなり、また、切削対象Ｗに接触するチップ５１の数が少ない場合には切削負荷も瞬間的に減少する。このように切削負荷の瞬間的な変化も、回転切削工具ＴＪ３が取付けられているアーバＡ等（図９を参照）を撓ませる原因となる。
このようにしてアーバＡが撓むと、その反力も加わってチップ５１の切れ刃５２の切削対象Ｗに対する切り込み量が大きく変化し、切削対象Ｗの切削表面に切れ刃の食い込み形状が発生して面粗度が悪化したり、チップ５１の切れ刃５２に欠損が生じる等の問題があった。
【００１２】
そして、回転切削工具を用いてブロック状の素型材から金型を形成する際に、上述したように瞬間的に切削抵抗が変化することによって面粗度が悪化する場合には、加味する残り代の量を多く設定しなければならず、最終仕上げ形状や最終荒取り形状のような形成しようとする形状と、この形状に残り代を加味した形状との差が大きいために金型を形成するための手間がかかり、効率が悪いという問題があった。
【００１３】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で切削対象を切削加工して平面部を形成する場合と立壁部を形成する場合の切削負荷が大きく変化しないようにすることができ、もって、切削効率の向上を図ることができるスローアウェイチップならびに回転切削工具を提供することを目的とする。
また、本発明は、金型の形成しようとする形状に加味する残り代を小さく設定することができ、もって、効率よく金型を形成することができる金型形成方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るスローアウェイチップは、上記目的を達成するため、回転切削工具に含まれるチップボデーに対して着脱可能に取付けられ、チップボデーを回転軸線回りに回転駆動すると共に回転軸線を平行移動させることにより、切削対象に平面部とこの平面部に対して所定の角度を有する立壁部とを連続して形成することが可能なように切削加工するスローアウェイチップであって、所定の長さを有する第１切れ刃と、回転軸線に関して第１切れ刃の径方向外側に第１切れ刃と連続するように配置され、第１切れ刃の長さよりも小さい曲率半径を有するように形成された第２切れ刃と、チップボデーに取付けられた際に、前記第１切れ刃に所定の切込み角が形成されると共に、前記第２切れ刃がチップボデーの外周から突出するように、チップボデーの支持面と衝合する側面と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の請求項２に係るスローアウェイチップは、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明において、前記第１切れ刃と第２切れ刃とをすくい面の複数辺に形成することを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の請求項３に係るスローアウェイチップは、請求項１または２に記載の発明において、回転切削工具が取付けられたアーバの撓みを防止する押え部を、回転軸線に関して第１切れ刃の径方向内側に連続して配置したことを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の請求項４に係る回転切削工具は、上記目的を達成するため、回転軸線回りに回転駆動されると共に、回転軸線を平行移動させることにより、切削対象に平面部とこの平面部に対して所定の角度を有する立壁部とを連続して形成することが可能なように切削加工する回転切削工具であって、チップボデーに、所定の長さおよび切込み角を有する第１切れ刃と、回転軸線に関して第１切れ刃の径方向外側に第１切れ刃と連続するように配置され、第１切れ刃の長さよりも小さい曲率半径を有すると共にその外周から突出するように形成された第２切れ刃と、 回転軸線に関して第１切れ刃の径方向内側に連続して配置され、回転切削工具が取付けられたアーバの撓みを防止する押え部と、を一体に形成したことを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の請求項５に係る金型形成方法は、上記目的を達成するため、回転切削工具によりブロック状の素型材を平面部とこの平面部に対して連続し所定の角度を有する立壁部とにより構成された荒取り形状まで荒取り加工する金型形成方法であって、所定の長さおよび切込み角を有する第１切れ刃と、回転軸線に関して第１切れ刃の径方向外側に第１切れ刃と連続するように配置され、第１切れ刃の長さよりも小さい曲率半径を有すると共にその外周に突出するように形成された第２切れ刃と、回転軸線に関して第１切れ刃の径方向内側に連続して配置され、回転切削工具が取付けられたアーバの撓みを防止する押え部と、を有する回転切削工具を用意し、該回転切削工具を回転軸線回りに回転駆動しながら素型材に対して所定の切込量を有する状態でその回転軸線を平行に移動させ、切削抵抗により回転切削工具に横振れが発生した場合に、前記押さえ部を前記素型材の平面部に接触させることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の請求項１に係るスローアウェイチップでは、チップボデーの支持面と衝合する側面により、第１切れ刃が所定の切込み角を形成し、少なくとも第１切れ刃の外側に連続して配置された第２切れ刃がチップボデーの外周から突出するように、チップボデーに取付けらる。回転切削工具を回転軸回りに回転駆動させた状態で、所定の切り込み量で回転軸線を平行移動させて切削対象に平面部とこの平面部に対して所定の角度を有する立壁部とを連続して形成する。第１切れ刃が所定の切り込み角を形成し、これに連続して外側に形成された第２切れ刃が曲率半径を有していることにより、切削対象に平面部を形成する場合と、この平面部に対して所定の角度を有する立壁部を連続して形成する場合とにおける切れ刃の切削対象に対する接触する長さ、およびこれに基づく切削抵抗が両場合で大きく変わることがなく、したがって、平面部を形成する場合の回転切削工具の回転軸線回りの回転駆動速度を、立壁部を形成する場合に合わせて低く設定する必要がない。
【００２０】
本発明の請求項２に係るスローアウェイチップでは、請求項１に記載の発明において、第１切れ刃と第２切れ刃とをすくい面の複数辺に形成することにより、一辺の第１および／または第２切れ刃の切削能力が低下した場合には、スローアウェイチップを新たなものに交換することなく、異なる辺の第１および第２切れ刃によって切削対象を切削加工するように向きを変えて取付ける。
【００２１】
本発明の請求項３に係るスローアウェイチップでは、請求項１または２に記載の発明において、押え部を回転軸線に関して第１切れ刃の径方向内側に連続して配置したことにより、回転切削工具が取付けられたアーバの撓みを防止する。
【００２２】
本発明の請求項４に係る回転切削工具では、チップボデーに、所定の長さおよび切込み角を有する第１切れ刃と、回転軸線に関して第１切れ刃の径方向外側に第１切れ刃と連続するように配置され、第１切れ刃の長さよりも小さい曲率半径を有すると共にその外周から突出するように形成された第２切れ刃と、回転軸線に関して第１切れ刃の径方向内側に連続して配置され、回転切削工具が取付けられたアーバの撓みを防止する押え部と、を一体に形成したことにより、回転切削工具を回転軸回りに回転駆動させた状態で、所定の切り込み量で回転軸線を平行移動させて切削対象に平面部とこの平面部に対して所定の角度を有する立壁部とを連続して形成する際に、切削対象に平面部を形成する場合と、この平面部に対して所定の角度を有する立壁部を連続して形成する場合とにおける切れ刃の切削対象に対する接触する長さ、およびこれに基づく切削抵抗が両場合で大きく変わることがなく、したがって、平面部を形成する場合の回転切削工具の回転軸線回りの回転駆動速度を、立壁部を形成する場合に合わせて低く設定する必要がない。そして、立ち壁部を形成する際に、切削抵抗の変化によって回転切削工具が取付けられたアーバが撓むのを、押さえ部が切削対象の表面に接触することにより、アーバの撓みを防止して切削対象の表面に傷が付くのを阻止する。
【００２３】
本発明の請求項５に係る金型形成方法では、回転切削工具を回転軸回りに回転駆動させた状態で、所定の切り込み量で回転軸線を平行移動させて、回転切削工具によりブロック状の素型材を平面部とこの平面部に対して連続し所定の角度を有する立壁部とにより構成された荒取り形状まで荒取り加工する。第１切れ刃が所定の切り込み角を形成し、これに連続して外側に形成された第２切れ刃が曲率半径を有していることにより、切削対象に平面部を形成する場合と、この平面部に対して所定の角度を有する立壁部を連続して形成する場合とにおける切れ刃の切削対象に対する接触する長さ、およびこれに基づく切削抵抗が両場合で大きく変わることがない。また、第１切れ刃と連続する押え部備えて切削抵抗により回転切削工具に横振れが発生した場合に、前記押さえ部を前記素型材の平面部に接触させることにより、
切削対象に立壁部を形成する際に切削抵抗を受けて回転切削工具を支持するアーバが撓む傾向にあるが、押え部が切削対象の表面を押えてアーバの撓みを防止するため、回転工具を支持するアーバの撓みや切削対象の表面の傷付きが防止される。このため、回転切削工具を支持するアーバが撓むことによる面粗度の悪化が抑止される。したがって、形成しようとする形状に加味する残り代を大きく設定する必要がない。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明のスローアウェイチップの実施の一形態を、主に図１〜図３に基づいて詳細に説明する。図において同一符号は同一部分または相当部分とする。
本発明のスローアウェイチップ１は、概略、回転切削工具Ｔに含まれるチップボデーＢに対して着脱可能に取付けられ、チップボデーＢを回転軸線Ｃ回りに回転駆動すると共に回転軸線Ｃを平行移動させることにより、切削対象Ｗに平面部Ｗｈとこの平面部Ｗｈに対して所定の角度を有する立壁部Ｗｖとを連続して形成することが可能なように切削加工するスローアウェイチップ１であって、所定の長さを有する第１切れ刃１１と、回転軸線Ｃに関して第１切れ刃１１の径方向外側に第１切れ刃１１と連続するように配置され、第１切れ刃１１の長さＬ１よりも小さい曲率半径Ｒ１を有するように形成された第２切れ刃１２と、チップボデーＢに取付けられた際に前記第１切れ刃１１に所定の切込み角θ３が形成されると共に、第２切れ刃１２がチップボデーＢの外周から突出するように、チップボデーＢの支持面３４，３５と衝合する側面１４，１５と、を備えたものである。
【００２５】
チップボデーＢは、型彫盤ＭのアーバまたはコレットＡ（図９を参照）に取付けられて回転切削工具Ｔを構成し、回転軸線Ｃ回りに回転駆動されながら所定の切込み量で回転軸線Ｃが切削対象Ｗと相対的に平行移動される。チップボデーＢには、スローアウェイチップ１によって切削対象Ｗを切削加工する際に、各スローアウェイチップ１と切削対象Ｗとの間にクーラントを供給するための通路３２がチップポケット３３に開口するように設けられている。チップボデーＢには、スローアウェイチップ１を支持するための支持面３４，３５が周方向に等間隔で複数（図３に示した実施の形態では５箇所）配置形成されており、図２および図３に示すように、各スローアウェイチップ１をそれぞれ取付け固定するための手段としてのくさび機構３０が設けられている。チップボデーＢに対してスローアウェチップ１を取付け固定するための手段は、くさび機構３０に限定されることなく、例えば図１中の鎖線で示されているように、スローアウェチップ１の略中央に孔３１を形成し、この孔３１にビス等の締結部材（図示は省略する）を挿通して締めつけることによってスローアウェチップ１をチップボデーＢに取付け固定する等、他の取付け固定手段を採用することもできる。
【００２６】
図１に示すように、スローアウェイチップ１は、超硬合金等の公知の素材を平板状に形成したもので、厚さ方向に対向する面のうちのチップボデーＢの回転駆動される方向前方に配置される側の面がすくい面１０を構成する。すくい面１０は、この実施の形態の場合、略四角または八角形等、多角形となるように形成されている。また、スローアウェイチップ１の第１および第２切れ刃１１，１２が形成された辺の側面１６，１７は、すくい面１０に対して鋭角となるように所定の角度で傾斜するよう形成されており、逃げ面を構成している。すなわち、すくい面１０と逃げ面１６，１７との間の稜線第１切れ刃１１が形成されると共に、この第１切れ刃１１の、チップボデーＢに取付けられたときにその回転軸線Ｃに関して径方向外側に配置される側に連続して第２切れ刃１２が形成されている。
【００２７】
スローアウェイチップ１の第２切れ刃１２と対角線上に位置する角部１３をはさんで隣接する２つの側面１４，１５は、チップボデーＢの支持面３４，３５と衝合するよう形成されている。側面１４，１５が支持面３４，３５と衝合されることにより、スローアウェイチップ１は、第１切れ刃１１が回転軸線Ｃに直交する面に対して所定の切り込み角θ３を形成すると共に、すくい面が所定のアキシャルレーキθ１およびラジアルレーキθ４を形成する等、設定された所定の姿勢に位置決めされ、この状態でくさび機構３０によって取付け固定される。また、スローアウェイチップ１の回転軸線Ｃの径方向の長さ（幅）は、チップボデーＢに位置決め固定された際に、少なくとも第２切れ刃１２がチップボデーＢの径方向外側に突出するよう設定されている。
【００２８】
この実施の形態の場合、第１切れ刃１１の、チップボデーＢに取付けられたときにその回転軸線Ｃに関して径方向内側に配置される部分には、わずかな曲率半径を有するコーナ１８を介して連続し、回転軸線Ｃに直交する面に対して所定の切り込み角を有するように、長さＬ２を有する副切れ刃１９が形成されている。副切れ刃１９は、回転軸線Ｃに直交する面に対して所定の切り込み角を有していることにより、その径方向内側端と切削対象Ｗの表面との間にわずかな間隔Ｌ３が形成される。この場合にあっては、図４に示すように、回転切削工具Ｔを公転させながらＺ方向に移動させることによって、金型を形成するだけでなく、例えば回転切削工具の旋回径Ｄｔ以上の径Ｄｗを有するの孔Ｗｈを形成するような所謂ヘリカル加工を行うこともできる。
【００２９】
さらに、この実施の形態では、スローアウェイチップ１の第２切れ刃から連続する側辺２０は、切削対象Ｗに形成する立壁部Ｗｖと干渉しないように、回転軸線Ｃに関して径方向内側にわずかに傾斜するよう形成されており、この側辺２０の端部とスローアウェイチップ１の最大旋回径を形成する径方向最外側との間にはわずかな間隔Ｌ４が形成されている。
【００３０】
なお、本発明におけるスローアウェイチップ１は、すくい面１０の一辺にのみ第１切れ刃１１を形成することに限定されることなく、各辺に所定の長さＬ１および切込み角θ３を有するように第１切れ刃１１を形成することができ、これと同様に、コーナ１８を介して副切れ刃１９を各辺にそれぞれ形成することもできる。この場合にあっては、副切れ刃１９のにげ面を構成する側面２４が側面１４と同様にチップボデーＢの支持面３４と衝合される衝合面として機能し得るように形成されていることが望ましい。このように構成することにより、一辺の第１および／または第２切れ刃１１，１２の切削能力が低下した場合には、スローアウェイチップ１を新たなものに交換することなく、異なる辺の第１および第２切れ刃１１，１２によって切削対象Ｗを切削加工するように向きを変えて取付けることができる。
【００３１】
また、本発明では、平面部Ｗｈおよび立壁部Ｗｖは、それぞれ、主に第１および第２切れ刃１１，１２によって切削加工されるため、素型材Ｗの切り屑がカールしやすい幅に形成するように、すなわち、切り屑の排出性を向上させることができるように、第１切れ刃の長さＬ１および第２切れ刃の曲率半径Ｒ１を任意に設定することができる。
さらに、本発明のスローアウェイチップ１は、上述した実施の形態に限定されることなく、例えばすくい面１０の形状が三角形または六角形等、四角形または八角形以外の多角形となるように成形することもできる。
【００３２】
図１８，１９に示したように、回転位相によって切削対象の立ち壁部を切削加工するチップ５１の数が異なる回転切削工具によって断続的に切削加工して立ち壁部を形成する場合に、切削抵抗の違いによってアーバＡが撓む傾向にあるが、本発明のスローアウェイチップ１は、副切れ刃１９を形成することで、アーバＡの撓みを抑制する効果があり、後述するように押え部として機能する。この場合においては、副切れ刃１９の径方向内側端と切削対象Ｗの表面との間に形成される間隔Ｌ３を極力小さくすることが望ましい。
【００３３】
上述した実施の形態においては、チップボデーＢに着脱可能に取付けられるスローアウェイチップ１の場合によって説明してきたが、本発明はこの実施の形態に限定されることなく、以上に説明したように第１および第２切れ刃１１，１２等が形成されたチップを溶接或はろう付け等によってチップボデーＢに固定し、あるいは、以上に説明したように形成された第１および第２切れ刃１１，１２等をチップボデーＢに一体に形成した所謂ソリッドタイプの回転切削工具とすることもできる（図示は省略する）。
【００３４】
次に、本発明の金型形成方法の実施の一形態を、上述したように構成されたスローアウェイチップ１をチップボデーＢに取付けてなる回転切削工具Ｔを用いた場合によって詳細に説明する。
本発明の金型形成方法は、概略、切削対象であるブロック状の素型材Ｗを回転切削工具Ｔにより平面部Ｗｈとこの平面部Ｗｈに対して連続し所定の角度を有する立壁部Ｗｖとにより構成された荒取り加工する金型形成方法であって、所定の長さＬ１および切込み角θ３を有する第１切れ刃１１と、回転軸線Ｃに関して第１切れ刃１１の径方向外側に第１切れ刃１１と連続するように配置され、第１切れ刃１１の長さＬ３よりも小さい曲率半径Ｒ１を有すると共にその外周に突出するように形成された第２切れ刃１２と、回転軸線Ｃに関して第１切れ刃１１の径方向内側に連続して配置され、回転切削工具Ｔが取付けられたアーバＡの撓みを防止する押え部１９と、を有する回転切削工具を用意し、この回転切削工具Ｔを回転軸線Ｃ回りに回転駆動しながら、素型材Ｗに対してＺ方向に所定の切込量を有する状態でその回転軸線ＣをＸ，Ｙ方向に平行に移動させ、切削抵抗により回転切削工具Ｔに横振れが発生した場合に、押さえ部１９を素型材Ｗの平面部Ｗｈに接触させるものである。
【００３５】
図９に示すように、型彫盤Ｍは、アーバまたはコレットＡに回転切削工具Ｔが取付けられると共に、切削対象となる素型材Ｗが支持されており、回転切削工具Ｔと素型材Ｗとが相対的に移動可能となっている。この実施の形態では図１０および図１１に示すように、回転切削工具Ｔは、素型材Ｗの表面を所定の切込み量だけ切削加工するように回転駆動されながらＺ方向に前進され、このＺ方向の位置上でＸおよびＹ方向に回転軸線Ｃを往復して平行移動させるように加工経路Ｐが制御される。上述したように、回転切削工具Ｔが副切れ刃１９を有する場合には、回転切削工具Ｔを回転駆動しながら素型材Ｗの表面に対して所定の切り込み量までＺ方向に移動させて切削加工を開始させることもできる。
【００３６】
金型を形成する際には、最初に素型材Ｗの表面を切削して、図５に示すように、素型材Ｗの各外形面を仮基準面ＳＦ１となるように形成する。次いで、図１０および図１１に示すように、回転工具Ｔを回転起動しながら、その回転軸線Ｃを最終荒取り形状Ｆに応じてＸおよびＹ方向に位置Ｚｐ１上で往復平行移動させる。そして、位置Ｚｐ１上での切削加工が完了すると、回転切削工具は、再び所定の切り込み量だけＺ方向に前進移動してＺ方向に関して順次同じ位置（Ｚｐ２，Ｚｐ３，・・・・・ Ｚｐｎ）でＸおよびＹ方向に回転軸線の平行移動を繰り返す等高線切削加工方法により、素型材Ｐの内部を最終荒取り形状Ｆに残り代αを加えた形状Ｆαまで一旦切削加工する。
【００３７】
素型材Ｗは、内部が切削加工されることによって残留応力から解放されて、図６に示すように仮の基準面ＳＦ１が形成された状態から変形することとなる。そこで、図７に示すように、最終荒取り形状Ｆに残り代αを加えた形状Ｆαまで一旦切削加工して残留応力を除去した後に、素型材Ｗの外形面を切削加工して新たな基準面ＳＦ２を形成し、図８に示すように、基準面ＳＦ２を型彫盤Ｍに支持して基準面ＳＦ２に基づいて最終荒取り形状Ｆまで素型材Ｗの内部を再度等高線切削加工方法により荒取り加工する。残留応力を除去した後に形成された新たな基準面ＳＦ２に基づいて最終荒取り形状Ｆまで切削加工するために、素型材Ｗの歪量も最終仕上げ形状に加味する必要がない。
【００３８】
ここで、図１０に示した一点鎖線は回転切削工具Ｔの回転軸線ＣのＸ，Ｙ方向の移動軌跡、すなわち加工経路Ｐを示したものである。加工経路Ｐ１およびＰ２では主に第１切れ刃１１によって素型材Ｗに平面切削加工が行われて平面部Ｗｈが形成され、加工経路Ｐ３では第１切れ刃に加えて第２切れ刃によって加工経路Ｐ１およびＰ２で形成された平面部Ｗｈに対して所定の角度を有する立壁部Ｗｖが平面部Ｗｈと連続するように形成される。図１２に示すように、平面部Ｗｈを形成する場合のスローアウェイチップ１の第１および第２切れ刃１１，１２の素型材Ｗに接触している長さをＫｈとし、図１３に示すように、立壁部Ｗｖを形成する場合の第１および第２切れ刃１１，１２の素型材Ｗに接触している長さをＫｖとして、両場合における接触長さの比の例を具体的な数値で示すと、次式（１）の通りとなる。
Ｋｈ：Ｋｖ＝１：１．１ ・・・・・・ （１）
そして、両場合における接触長さによる切削負荷の比の例を具体的な数値で示すと、次式（２）の通りとなる。
Ｋｈ：Ｋｖ＝１：１．２〜１．３ ・・・・・・ （２）
【００３９】
一方、図１６に示したように、すくい面がほぼ円形状に形成された従来のスローアウェイチップ５１と比較するとにあっては、平面部Ｗｈを形成する場合の切れ刃の素型材Ｗに接触している長さをＪｈとし、図１７に示すように、立壁部Ｗｖを形成する際に切れ刃の素型材Ｗに接触している長さをＪｖとして、両場合における接触長さの比の例を具体的な数値で示すと、次式（３）の通りとなる。
Ｊｈ：Ｊｖ＝１：１．８ ・・・・・・ （３）
そして、両場合における接触長さによる切削負荷の比の例を具体的な数値で示すと、次式（４）の通りとなる。
Ｊｈ：Ｊｖ＝１：１．６〜１．７ ・・・・・・ （４）
【００４０】
本発明によるスローアウェイチップ１と図１６および図１７に示された従来のスローアウェイチップ５１との立壁部Ｗｖを形成する際の切削負荷を比較すると、Ｋｈ＝Ｊｈと仮定した場合、本発明によるスローアウェイチップの切削負荷が最低で１．２であるのに対して、従来のスローアウェイチップの切削負荷が最大で１．７である。この数値から、本発明によるスローアウェイチップの切削負荷を従来のスローアウェイチップの切削負荷に対して最大で約７０パーセントに低減することができる。したがって、平面部Ｗｈを形成する場合の回転切削工具Ｔの回転軸線Ｃ回りの回転駆動速度を立壁部Ｗｖを形成する場合に合わせて低く設定する必要性も低減される。
【００４１】
さらに、立壁部Ｗｖを形成するときには、回転工具Ｔが切削抵抗の変化により回転軸Ｃに対して径方向の抵抗を受けアーバーＡが撓み、所謂横振れが発生する傾向にある。しかしながら、本発明では、アーバーＡが撓みそうになると、副切れ刃１９が切削対象Ｗの平面部Ｗｖに接触することにより押え部として機能しアーバーＡ等の撓みを抑制して横振れをほぼ無くすことができる。また、切削対象Ｗの平面部Ｗｖに接触した副切れ刃１９は、素型材Ｗの表面をわずかに切削することととなり、その表面にへこみ等の傷が付くのを阻止することができる。
【００４２】
そして、本発明では、上述したように従来の技術と比較して切削抵抗が低減し、アーバーＡ等の撓みが抑制されて横振れがなくなるために、切削対象Ｗの切削表面に切れ刃の食い込み形状を発生させることがなく、素型材の表面の面粗度が格段に向上する。したがって、上述した実施の形態では、回転切削工具Ｔを用いてブロック状の素型材Ｗから金型を形成する際に、切削加工された表面の面粗度を除いた、型彫盤Ｍの形成精度や回転切削工具Ｔの位置精度、素型材Ｗの歪量に基づいて残り代αの量を設定し所望する形状に加味するだけで済むので、残り代αの量を低減させることができる。すなわち、最終荒取り仕上げ形状Ｆを最終仕上げ形状に近づけることができるので、金型を効率よく形成することができる。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、チップボデーの支持面と衝合する側面を備えたことにより、スローアウェイチップは、第１切れ刃が所定の切込み角を形成し、少なくとも第１切れ刃の外側に連続して配置された第２切れ刃がチップボデーの外周から突出するように、チップボデーに取付けらる。そして、第１切れ刃が所定の切り込み角を形成し、これに連続して外側に形成された第２切れ刃が曲率半径を有していることにより、切削対象を切削加工して平面部を形成する場合と立壁部を形成する場合の切削負荷が大きく変化しないようにすることができ、もって、切削効率の向上を図ることができるスローアウェイチップを提供することができる。
【００４４】
請求項２の発明によれば、請求項１に記載の発明において、前記第１切れ刃と第２切れ刃とをすくい面の複数辺に形成することにより、一辺の第１および／または第２切れ刃の切削能力が低下した場合には、スローアウェイチップを新たなものに交換することなく、異なる辺の第１および第２切れ刃によって切削対象を切削加工するように向きを変えて取付けることができるスローアウェイチップを提供することができる。
【００４５】
請求項３の発明によれば、請求項１または２に記載の発明において、回転切削工具が取付けられたアーバの撓みを防止する押え部を、回転軸線に関して第１切れ刃の径方向内側に連続して配置したことにより、回転工具の撓みや切削対象の表面の傷付きを防止することができ、また、所謂ヘリカル加工を行うこともできるスローアウェイチップを提供することができる。
【００４６】
請求項４の発明によれば、チップボデーに、所定の長さおよび切込み角を有する第１切れ刃と、回転軸線に関して第１切れ刃の径方向外側に第１切れ刃と連続するように配置され、第１切れ刃の長さよりも小さい曲率半径を有すると共にその外周から突出するように形成された第２切れ刃と、回転軸線に関して第１切れ刃の径方向内側に連続して配置され、回転切削工具が取付けられたアーバの撓みを防止する押え部と、を一体に形成したことにより、回転切削工具を回転軸回りに回転駆動させた状態で、所定の切り込み量で回転軸線を平行移動させて切削対象に平面部とこの平面部に対して所定の角度を有する立壁部とを連続して形成する際に、平面部を形成する場合の回転切削工具の回転軸線回りの回転駆動速度を、立壁部を形成する場合に合わせて低く設定する必要がなく、しかも、立ち壁部を形成する際に、切削抵抗の変化によって回転切削工具が取付けられたアーバが撓むのを防止して切削対象の表面に傷が付くのを阻止することができる回転切削工具を提供することができる。
【００４７】
請求項５の発明によれば、所定の長さおよび切込み角を有する第１切れ刃と、回転軸線に関して第１切れ刃の径方向外側に第１切れ刃と連続するように配置され、第１切れ刃の長さよりも小さい曲率半径を有すると共にその外周に突出するように形成された第２切れ刃と、回転軸線に関して第１切れ刃の径方向内側に配置され第１切れ刃と連続する副切れ刃と、回転軸線に関して第１切れ刃の径方向内側に連続して配置され、回転切削工具が取付けられたアーバの撓みを防止する押え部と、を有する回転切削工具を用意し、該回転切削工具を回転軸線回りに回転駆動しながら素型材に対して所定の切込量を有する状態でその回転軸線を平行に移動させ、切削抵抗により回転切削工具に横振れが発生した場合に、前記押さえ部を前記素型材の平面部に接触させることにより、切削対象に平面部を形成する場合と、この平面部に対して所定の角度を有する立壁部を連続して形成する場合とにおける第１および第２切れ刃の切削対象に対する接触する長さ、およびこれに基づく切削抵抗が両場合で大きく変わることがなく、また、回転工具を支持するアーバの撓みや切削対象の表面の傷付きを止するため、回転切削工具を支持するアーバが撓むことによる面粗度の悪化が抑止される。したがって、形成しようとする形状に加味する残り代を小さく設定することができ、もって効率よく金型を形成することができる金型形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスローアウェイチップの実施の一形態を示す正面図である。
【図２】チップボデーに取付けられた状態の本発明のスローアウェイチップの側面図である。
【図３】スローアウェイチップが取付けられたチップボデーの正面図である。
【図４】本発明の回転切削工具によりヘリカル加工を行う場合の説明図である。
【図５】切削対象に仮の基準面を形成した状態を示す説明図である。
【図６】切削対象の内部を切削加工したことにより切削対象が変形した状態を示す説明図である。
【図７】変形した切削対象に新たに基準面を形成した状態を示す説明図である。
【図８】切削対象を最終荒取り形状まで切削加工した状態を示す説明図である。
【図９】本発明の回転切削工具が適用される型彫盤の正面図である。
【図１０】回転切削工具の加工経路を示す平面図である。
【図１１】等高線切削加工方法を説明するための図１０の正面図である。
【図１２】本発明の回転切削工具により平面部を形成する状態を示す説明図である。
【図１３】本発明の回転切削工具により立壁部を形成する状態を示す説明図である。
【図１４】従来の回転切削工具の一例を示す説明図である。
【図１５】従来の回転切削工具の別の例を示す説明図である。
【図１６】従来の回転切削工具により平面部を形成する状態を示す説明図である。
【図１７】従来の回転切削工具により立壁部を形成する状態を示す説明図である。
【図１８】切削対象に接触するチップの数が、回転切削工具の回転軸線回りの回転位相によって多い場合を示す説明図である。
【図１９】切削対象に接触するチップの数が、回転切削工具の回転軸線回りの回転位相によって図１８に示した場合よりも少ない場合を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｔ 回転切削工具
Ｂ チップボデー
Ｃ 回転軸線
Ｗ 切削対象
Ｗｈ 平面部
Ｗｖ 立壁部
１ スローアウェイチップ
１１ 第１切れ刃
１２ 第２切れ刃
１９ 副切れ刃
【発明の属する技術分野】
本発明は、スローアウェイチップならびに回転切削工具、および金型形成方法に関し、さらに詳しくは、切削対象に平面部とこの平面部に対して所定の角度を有する立壁部を連続して形成するように切削加工するために回転切削工具に含まれるチップボデーに着脱可能に取付けられるスローアウェイチップならびに回転切削工具、および、ブロック状の素型材を回転切削工具により切削加工することにより金型を形成する方法に関するものである。
【０００２】
切削対象の表面に平面削り等の切削加工を行う場合には、一般に、回転切削工具が用いられる。これらの回転切削工具は、ボデーと切れ刃が一体に形成されたものや、切れ刃が形成されたチップを溶接或はろう付け等によってチップボデーに固定したものの他、切れ刃が形成されたスローアウェイチップをボルトやくさび機構等によってチップボデーに対して着脱可能に取付けられるものがある。一般にスローアウェイチップは、すくい面が略三角形や四角形に形成された板状のものであることが多い。これらの回転切削工具のチップ或はスローアウェイチップ（以下、チップと総称する）の切れ刃は、チップのすくい面と逃げ面との稜線の少なくとも一辺に、その辺のほぼ全長にわたるように直線状に形成されている。
【０００３】
図１４〜図１７は従来の回転切削工具の一例を示したものである。図１４に示された回転切削工具ＴＪ１は、チップ４１に形成された切れ刃４２が切削対象Ｗの表面に対して所定の切り込み角θ５を有するように設けられており、回転軸線ＣをＸおよびＹ方向に平行に移動するようにして切削対象Ｗの表面を全面にわたって平面切削する。このような回転切削工具ＴＪ１では、チップ４１の辺に切れ刃４２がほぼ直線状に形成されているために切削負荷が大きく、切削負荷が回転軸線の径方向に加わって所謂横振れが発生するので切込量Ｚｐを比較的大きくとることができず、また、チップ４１の旋回径φｄ１よりもチップボデーＢＪ１の外径φｄ２が大きい所謂フルバックと呼ばれる形式のものが使用される。したがって、このような回転切削工具ＴＪ１では、切削対象Ｗに平面切削を行って平面部Ｗｈを形成するのみで、平面部Ｗｈに対して所定の角度を有する立壁部Ｗｖを形成することはない。
【０００４】
一方、図１５に示された回転切削工具ＴＪ２は、チップ４６に形成された切れ刃４７が切削対象の表面に対して平行となるように、そして、チップ４６がチップボデーＢＪ２の外周から回転軸線Ｃに関して径方向に突出するように設けられたもので、切削対象Ｗを切削加工する際には、回転軸線Ｃがその軸方向（Ｚ方向）に移動される。このような回転切削工具ＴＪ２では、切削負荷が回転軸線方向に加わることにより、図１４に示した回転切削工具等とは異なって、横振れが発生することがないために切込量Ｚｐを大きく設定することができる。また、切込量Ｚｐを小さく設定することにより、Ｚ方向とＸまたはＹのいずれかの方向のとの複合した斜めの方向に平行移動することも可能ではある。しかしながら、この回転切削工具ＴＪ２では、切れ刃４７が切削対象Ｗに対して平行に配置されていることにより回転切削工具ＴＪ２の回転軸線Ｃを単にＸおよびＹ方向に平行移動させることができないために、切削対象Ｗを平面切削することができず、立壁部Ｗｖを形成することしかできない。
【０００５】
また、特開平４−６３６１３号公報に開示されているように、多角形平板状をなし、平板の厚さ方向に対向する上下面の稜辺部のうち、少なくともいずれか一の稜辺部に主切刃が形成されると共に、上記上下面の周囲に配置される側面に、上記主切刃に達するすくい面が形成されてなるスローアウェイチップにおいて、上記すくい面を、互いの交差稜線が上記主切刃に達する凸稜線を描くように交差する複数の構成面によって多段面状に形成し、これら各構成面と、上記主切刃に連なる上記上下面のいずれか一方との交差角を互いに異なる角度に設定したことを特徴とするスローアウェイチップが知られている。このスローアウェイチップにおける作用にあっては、「工具先端側に位置する構成面から工具基端側に位置する構成面に向かうに従って、すくい面の軸方向すくい角が段階的に大きくなる。また、これら構成面の上面または下面との交差角が互いに異なる角度とされているので、上記すくい面の軸方向すくい角が工具先端側から基端側に向かうに従って段階的に変化する。このため、例えば、すくい面を構成する構成面のうち、工具先端側に位置する構成面側の上記交差角を工具基端側の構成面の交差角よりも小さくすれば、主切刃の径方向すくい角が工具先端側で大きくなって切れ味が向上し、同時に工具基端側ではすくい角が大きくなって刃先硬度が向上する。逆に、工具先端側の構成面の交差角を大きくすれば、主切刃の工具先端側の刃先角が大きくなって刃先強度が向上し、同時に工具基端側の径方向すくい角が大きくなって切れ味が向上する。上記各構成面の上面または下面に対する交差角を適宜変化させることにより、チップの主切刃の必要な部分の強度を確保しつつ、すくい面の径方向すくい角および軸方向すくい角を部分的に大きくして、主切刃全体での切削抵抗を減少させることができる。」等と記載されている。
【０００６】
さらに、図１６および図１７に示された回転切削工具ＴＪ３は、チップ５１のすくい面５３がほぼ円形状に形成された板状のもので、切れ刃５２がチップの全周にわたって形成されており、チップボデーＢの外周から回転軸線Ｃに関して径方向に突出するように、通常はスローアウェイチップとしてくさび機構等によってチップボデーＢに着脱可能に取付けられるものである。そして、切削対象Ｗを切削加工する際には、回転軸線ＣをＸ，Ｙ方向に平行およびその軸方向（Ｚ方向）に移動させて、切削対象Ｗに平面部Ｗｈとこの平面部Ｗｈに対して所定の角度を有する立壁部Ｗｖとを連続して形成するように切削加工することができる。すくい面５３がほぼ円形状に形成されたチップ５１は、切削加工時に全周にわたって形成された切り刃５２のうちの最大で４分の１が使用されるにとどまるために切削負荷が少なく、またチップボデーＢに対して切れ刃５２の位相（切削対象Ｗに接するチップ５２の位置）を変更させるように取付けることによって切れ味を保つことができる。
【０００７】
そして、これらのように構成された回転切削工具を用いて、切削対象となるブロック状の素型材Ｗを切削加工して平面部Ｗｈとこれに連続する立壁部Ｗｖにより構成される凹凸形状を有する製品を成形するための金型を形成する場合には、図９に参照されるように、型彫盤Ｍに回転切削工具Ｔを取付け、型彫盤Ｍに素型材Ｗを固定し、素型材Ｗと回転切削工具Ｔを相対的に所定の方向に移動させる。図１６および図１７に示した回転切削工具ＴＢ３を型彫盤Ｍに取付けた場合には、図１０および図１１に参照されるように、Ｚ方向に関して同じ位置（Ｚｐ１）で回転切削工具ＴＢ３の回転軸線Ｃを素型材Ｗに対してＸおよびＹ方向に平行移動させ、次いで、Ｚ方向に関して順次同じ位置（Ｚｐ２，Ｚｐ３，・・・・・ Ｚｐｎ）で回転切削工具ＴＢ３の回転軸線Ｃを素型材Ｗに対してＸおよびＹ方向に平行移動させ（以下、この切削加工方法を「等高線切削加工方法」という）、最終荒取り形状Ｆまで切削加工する。型彫盤Ｍは、固定された素型材Ｗの外形面を基準面として、回転切削工具Ｔが基準面からどれだけ進んだかを基に所定形状に形成するよう制御される。素型材Ｗは、型彫盤の形成精度や回転切削工具の位置精度、切削加工された面の面粗度、素型材の歪量等に基づいて決定された残り代を最終仕上げ形状に加味した最終荒取り形状Ｆまで、複数設けられたチップ４１，４６，５１の切れ刃によって切削加工された後に、仕上げ切削や放電加工によって製品を成形し得る最終仕上げ形状に仕上げられることにより金型が形成される。
【０００８】
ところで、素型材は、加熱することにより金属等の材料を溶融化し、鋳型に鋳込んで冷却して凝固させることによりブロック状の塊とするのが一般的であるが、凝固する際の冷却速度の差から素型材の内部に残留応力が発生する。この残留応力が発生した状態の素型材の内部を切削加工することにより金型を形成すると、素型材は、内部が切削されて残留応力が解放されることにより基準面となる外形が変形する（図６を参照）。そのため、金型を形成する場合には、素型材に仮の基準面を形成し（図５を参照）、ブロック状の素型材の残留応力を除去し得るように最終荒取り形状に残り代を加えた形状まで素型材の内部を荒取り加工し（図６を参照）、この残留応力が除去された素型材の外形に基準面を新たに形成するよう加工し（図７を参照）、その後、最終荒取り形状まで素型材の内部を荒取り加工する（図８を参照）ことが従来から行われていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平４−６３６１３号公報に開示されたスローアウェイチップにあっては、主切り刃の必要な部分の刃先強度を確保してその欠損を防止しつつ、主切刃の切れ味を向上させると共に、切屑の排出性を向上させて切削抵抗の軽減を図ることができるというものであって、図１４や図１５に示した回転切削工具ＴＪ１，ＴＪ２と同様に、切削対象Ｗに平面部Ｗｈとこの平面部Ｗｈに対して所定の角度を有する立壁部Ｗｖとを連続して形成するように切削加工することはできないものであった。
【００１０】
また、図１６および図１７に示した回転切削工具ＴＪ３にあっては、切削対象Ｗに平面部Ｗｈを形成するように切削加工する場合には、図１４に示したチップ４１の切れ刃４２がその辺の全長にわたって直線状に形成されたような他の従来の回転切削工具と比較して切削負荷が少ない。しかしながら、回転切削工具ＴＪ３は、図１６に示すように、平面部Ｗｈを形成する場合におけるチップ５１の切れ刃５２の切削対象Ｗに接触する長さＪｈに比べて、図１７に示すように、立壁部Ｗｖを形成する場合における切れ刃５２の切削対象Ｗに接触する長さＪｖが長くなり、これに伴って切削抵抗も増大する。そのため、平面部Ｗｈを形成する場合の回転切削工具ＴＪ３の回転軸線Ｃ回りの回転駆動速度を立壁部Ｗｖを形成する場合に合わせて低く設定しなければならず、切削速度等の効率を向上させることができないという問題があった。また、立壁部Ｗｖを形成する場合に切れ刃５２の接触する長さＪｖが長くなることに伴って被接触対象Ｗの切り屑の幅も広くなる。そのために切り屑が設定通りにカールすることが困難となり排出性が低下することとなる。切り屑の排出性が低下すると、チップ５１と切削対象Ｗとの間に切り屑が介在し、回転切削工具ＴＪ３の回転駆動負荷が大きくなって振動が生じたり、切削対象Ｗの切削表面の品質が低下するという問題があった。
【００１１】
さらに、複数のチップ５１が設けられた回転切削工具ＴＪ３を回転軸線Ｃ回りに回転させて立壁部Ｗｖを形成する場合には、各チップ５１の切れ刃５２によって断続的に切削加工することにより、回転切削工具を支持しているアーバが撓む傾向にある。そして、図１８および図１９に示すように、切削対象Ｗに接触するチップ５１の数は、回転切削工具ＴＪ３の回転軸線Ｃ回りの回転位相によって異なり、したがって切削負荷も異なることになる。すなわち、切削対象Ｗに接触するチップ５１の数が多い場合には切削負荷も瞬間的に大きくなり、また、切削対象Ｗに接触するチップ５１の数が少ない場合には切削負荷も瞬間的に減少する。このように切削負荷の瞬間的な変化も、回転切削工具ＴＪ３が取付けられているアーバＡ等（図９を参照）を撓ませる原因となる。
このようにしてアーバＡが撓むと、その反力も加わってチップ５１の切れ刃５２の切削対象Ｗに対する切り込み量が大きく変化し、切削対象Ｗの切削表面に切れ刃の食い込み形状が発生して面粗度が悪化したり、チップ５１の切れ刃５２に欠損が生じる等の問題があった。
【００１２】
そして、回転切削工具を用いてブロック状の素型材から金型を形成する際に、上述したように瞬間的に切削抵抗が変化することによって面粗度が悪化する場合には、加味する残り代の量を多く設定しなければならず、最終仕上げ形状や最終荒取り形状のような形成しようとする形状と、この形状に残り代を加味した形状との差が大きいために金型を形成するための手間がかかり、効率が悪いという問題があった。
【００１３】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で切削対象を切削加工して平面部を形成する場合と立壁部を形成する場合の切削負荷が大きく変化しないようにすることができ、もって、切削効率の向上を図ることができるスローアウェイチップならびに回転切削工具を提供することを目的とする。
また、本発明は、金型の形成しようとする形状に加味する残り代を小さく設定することができ、もって、効率よく金型を形成することができる金型形成方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るスローアウェイチップは、上記目的を達成するため、回転切削工具に含まれるチップボデーに対して着脱可能に取付けられ、チップボデーを回転軸線回りに回転駆動すると共に回転軸線を平行移動させることにより、切削対象に平面部とこの平面部に対して所定の角度を有する立壁部とを連続して形成することが可能なように切削加工するスローアウェイチップであって、所定の長さを有する第１切れ刃と、回転軸線に関して第１切れ刃の径方向外側に第１切れ刃と連続するように配置され、第１切れ刃の長さよりも小さい曲率半径を有するように形成された第２切れ刃と、チップボデーに取付けられた際に、前記第１切れ刃に所定の切込み角が形成されると共に、前記第２切れ刃がチップボデーの外周から突出するように、チップボデーの支持面と衝合する側面と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の請求項２に係るスローアウェイチップは、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明において、前記第１切れ刃と第２切れ刃とをすくい面の複数辺に形成することを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の請求項３に係るスローアウェイチップは、請求項１または２に記載の発明において、回転切削工具が取付けられたアーバの撓みを防止する押え部を、回転軸線に関して第１切れ刃の径方向内側に連続して配置したことを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の請求項４に係る回転切削工具は、上記目的を達成するため、回転軸線回りに回転駆動されると共に、回転軸線を平行移動させることにより、切削対象に平面部とこの平面部に対して所定の角度を有する立壁部とを連続して形成することが可能なように切削加工する回転切削工具であって、チップボデーに、所定の長さおよび切込み角を有する第１切れ刃と、回転軸線に関して第１切れ刃の径方向外側に第１切れ刃と連続するように配置され、第１切れ刃の長さよりも小さい曲率半径を有すると共にその外周から突出するように形成された第２切れ刃と、 回転軸線に関して第１切れ刃の径方向内側に連続して配置され、回転切削工具が取付けられたアーバの撓みを防止する押え部と、を一体に形成したことを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の請求項５に係る金型形成方法は、上記目的を達成するため、回転切削工具によりブロック状の素型材を平面部とこの平面部に対して連続し所定の角度を有する立壁部とにより構成された荒取り形状まで荒取り加工する金型形成方法であって、所定の長さおよび切込み角を有する第１切れ刃と、回転軸線に関して第１切れ刃の径方向外側に第１切れ刃と連続するように配置され、第１切れ刃の長さよりも小さい曲率半径を有すると共にその外周に突出するように形成された第２切れ刃と、回転軸線に関して第１切れ刃の径方向内側に連続して配置され、回転切削工具が取付けられたアーバの撓みを防止する押え部と、を有する回転切削工具を用意し、該回転切削工具を回転軸線回りに回転駆動しながら素型材に対して所定の切込量を有する状態でその回転軸線を平行に移動させ、切削抵抗により回転切削工具に横振れが発生した場合に、前記押さえ部を前記素型材の平面部に接触させることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の請求項１に係るスローアウェイチップでは、チップボデーの支持面と衝合する側面により、第１切れ刃が所定の切込み角を形成し、少なくとも第１切れ刃の外側に連続して配置された第２切れ刃がチップボデーの外周から突出するように、チップボデーに取付けらる。回転切削工具を回転軸回りに回転駆動させた状態で、所定の切り込み量で回転軸線を平行移動させて切削対象に平面部とこの平面部に対して所定の角度を有する立壁部とを連続して形成する。第１切れ刃が所定の切り込み角を形成し、これに連続して外側に形成された第２切れ刃が曲率半径を有していることにより、切削対象に平面部を形成する場合と、この平面部に対して所定の角度を有する立壁部を連続して形成する場合とにおける切れ刃の切削対象に対する接触する長さ、およびこれに基づく切削抵抗が両場合で大きく変わることがなく、したがって、平面部を形成する場合の回転切削工具の回転軸線回りの回転駆動速度を、立壁部を形成する場合に合わせて低く設定する必要がない。
【００２０】
本発明の請求項２に係るスローアウェイチップでは、請求項１に記載の発明において、第１切れ刃と第２切れ刃とをすくい面の複数辺に形成することにより、一辺の第１および／または第２切れ刃の切削能力が低下した場合には、スローアウェイチップを新たなものに交換することなく、異なる辺の第１および第２切れ刃によって切削対象を切削加工するように向きを変えて取付ける。
【００２１】
本発明の請求項３に係るスローアウェイチップでは、請求項１または２に記載の発明において、押え部を回転軸線に関して第１切れ刃の径方向内側に連続して配置したことにより、回転切削工具が取付けられたアーバの撓みを防止する。
【００２２】
本発明の請求項４に係る回転切削工具では、チップボデーに、所定の長さおよび切込み角を有する第１切れ刃と、回転軸線に関して第１切れ刃の径方向外側に第１切れ刃と連続するように配置され、第１切れ刃の長さよりも小さい曲率半径を有すると共にその外周から突出するように形成された第２切れ刃と、回転軸線に関して第１切れ刃の径方向内側に連続して配置され、回転切削工具が取付けられたアーバの撓みを防止する押え部と、を一体に形成したことにより、回転切削工具を回転軸回りに回転駆動させた状態で、所定の切り込み量で回転軸線を平行移動させて切削対象に平面部とこの平面部に対して所定の角度を有する立壁部とを連続して形成する際に、切削対象に平面部を形成する場合と、この平面部に対して所定の角度を有する立壁部を連続して形成する場合とにおける切れ刃の切削対象に対する接触する長さ、およびこれに基づく切削抵抗が両場合で大きく変わることがなく、したがって、平面部を形成する場合の回転切削工具の回転軸線回りの回転駆動速度を、立壁部を形成する場合に合わせて低く設定する必要がない。そして、立ち壁部を形成する際に、切削抵抗の変化によって回転切削工具が取付けられたアーバが撓むのを、押さえ部が切削対象の表面に接触することにより、アーバの撓みを防止して切削対象の表面に傷が付くのを阻止する。
【００２３】
本発明の請求項５に係る金型形成方法では、回転切削工具を回転軸回りに回転駆動させた状態で、所定の切り込み量で回転軸線を平行移動させて、回転切削工具によりブロック状の素型材を平面部とこの平面部に対して連続し所定の角度を有する立壁部とにより構成された荒取り形状まで荒取り加工する。第１切れ刃が所定の切り込み角を形成し、これに連続して外側に形成された第２切れ刃が曲率半径を有していることにより、切削対象に平面部を形成する場合と、この平面部に対して所定の角度を有する立壁部を連続して形成する場合とにおける切れ刃の切削対象に対する接触する長さ、およびこれに基づく切削抵抗が両場合で大きく変わることがない。また、第１切れ刃と連続する押え部備えて切削抵抗により回転切削工具に横振れが発生した場合に、前記押さえ部を前記素型材の平面部に接触させることにより、
切削対象に立壁部を形成する際に切削抵抗を受けて回転切削工具を支持するアーバが撓む傾向にあるが、押え部が切削対象の表面を押えてアーバの撓みを防止するため、回転工具を支持するアーバの撓みや切削対象の表面の傷付きが防止される。このため、回転切削工具を支持するアーバが撓むことによる面粗度の悪化が抑止される。したがって、形成しようとする形状に加味する残り代を大きく設定する必要がない。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明のスローアウェイチップの実施の一形態を、主に図１〜図３に基づいて詳細に説明する。図において同一符号は同一部分または相当部分とする。
本発明のスローアウェイチップ１は、概略、回転切削工具Ｔに含まれるチップボデーＢに対して着脱可能に取付けられ、チップボデーＢを回転軸線Ｃ回りに回転駆動すると共に回転軸線Ｃを平行移動させることにより、切削対象Ｗに平面部Ｗｈとこの平面部Ｗｈに対して所定の角度を有する立壁部Ｗｖとを連続して形成することが可能なように切削加工するスローアウェイチップ１であって、所定の長さを有する第１切れ刃１１と、回転軸線Ｃに関して第１切れ刃１１の径方向外側に第１切れ刃１１と連続するように配置され、第１切れ刃１１の長さＬ１よりも小さい曲率半径Ｒ１を有するように形成された第２切れ刃１２と、チップボデーＢに取付けられた際に前記第１切れ刃１１に所定の切込み角θ３が形成されると共に、第２切れ刃１２がチップボデーＢの外周から突出するように、チップボデーＢの支持面３４，３５と衝合する側面１４，１５と、を備えたものである。
【００２５】
チップボデーＢは、型彫盤ＭのアーバまたはコレットＡ（図９を参照）に取付けられて回転切削工具Ｔを構成し、回転軸線Ｃ回りに回転駆動されながら所定の切込み量で回転軸線Ｃが切削対象Ｗと相対的に平行移動される。チップボデーＢには、スローアウェイチップ１によって切削対象Ｗを切削加工する際に、各スローアウェイチップ１と切削対象Ｗとの間にクーラントを供給するための通路３２がチップポケット３３に開口するように設けられている。チップボデーＢには、スローアウェイチップ１を支持するための支持面３４，３５が周方向に等間隔で複数（図３に示した実施の形態では５箇所）配置形成されており、図２および図３に示すように、各スローアウェイチップ１をそれぞれ取付け固定するための手段としてのくさび機構３０が設けられている。チップボデーＢに対してスローアウェチップ１を取付け固定するための手段は、くさび機構３０に限定されることなく、例えば図１中の鎖線で示されているように、スローアウェチップ１の略中央に孔３１を形成し、この孔３１にビス等の締結部材（図示は省略する）を挿通して締めつけることによってスローアウェチップ１をチップボデーＢに取付け固定する等、他の取付け固定手段を採用することもできる。
【００２６】
図１に示すように、スローアウェイチップ１は、超硬合金等の公知の素材を平板状に形成したもので、厚さ方向に対向する面のうちのチップボデーＢの回転駆動される方向前方に配置される側の面がすくい面１０を構成する。すくい面１０は、この実施の形態の場合、略四角または八角形等、多角形となるように形成されている。また、スローアウェイチップ１の第１および第２切れ刃１１，１２が形成された辺の側面１６，１７は、すくい面１０に対して鋭角となるように所定の角度で傾斜するよう形成されており、逃げ面を構成している。すなわち、すくい面１０と逃げ面１６，１７との間の稜線第１切れ刃１１が形成されると共に、この第１切れ刃１１の、チップボデーＢに取付けられたときにその回転軸線Ｃに関して径方向外側に配置される側に連続して第２切れ刃１２が形成されている。
【００２７】
スローアウェイチップ１の第２切れ刃１２と対角線上に位置する角部１３をはさんで隣接する２つの側面１４，１５は、チップボデーＢの支持面３４，３５と衝合するよう形成されている。側面１４，１５が支持面３４，３５と衝合されることにより、スローアウェイチップ１は、第１切れ刃１１が回転軸線Ｃに直交する面に対して所定の切り込み角θ３を形成すると共に、すくい面が所定のアキシャルレーキθ１およびラジアルレーキθ４を形成する等、設定された所定の姿勢に位置決めされ、この状態でくさび機構３０によって取付け固定される。また、スローアウェイチップ１の回転軸線Ｃの径方向の長さ（幅）は、チップボデーＢに位置決め固定された際に、少なくとも第２切れ刃１２がチップボデーＢの径方向外側に突出するよう設定されている。
【００２８】
この実施の形態の場合、第１切れ刃１１の、チップボデーＢに取付けられたときにその回転軸線Ｃに関して径方向内側に配置される部分には、わずかな曲率半径を有するコーナ１８を介して連続し、回転軸線Ｃに直交する面に対して所定の切り込み角を有するように、長さＬ２を有する副切れ刃１９が形成されている。副切れ刃１９は、回転軸線Ｃに直交する面に対して所定の切り込み角を有していることにより、その径方向内側端と切削対象Ｗの表面との間にわずかな間隔Ｌ３が形成される。この場合にあっては、図４に示すように、回転切削工具Ｔを公転させながらＺ方向に移動させることによって、金型を形成するだけでなく、例えば回転切削工具の旋回径Ｄｔ以上の径Ｄｗを有するの孔Ｗｈを形成するような所謂ヘリカル加工を行うこともできる。
【００２９】
さらに、この実施の形態では、スローアウェイチップ１の第２切れ刃から連続する側辺２０は、切削対象Ｗに形成する立壁部Ｗｖと干渉しないように、回転軸線Ｃに関して径方向内側にわずかに傾斜するよう形成されており、この側辺２０の端部とスローアウェイチップ１の最大旋回径を形成する径方向最外側との間にはわずかな間隔Ｌ４が形成されている。
【００３０】
なお、本発明におけるスローアウェイチップ１は、すくい面１０の一辺にのみ第１切れ刃１１を形成することに限定されることなく、各辺に所定の長さＬ１および切込み角θ３を有するように第１切れ刃１１を形成することができ、これと同様に、コーナ１８を介して副切れ刃１９を各辺にそれぞれ形成することもできる。この場合にあっては、副切れ刃１９のにげ面を構成する側面２４が側面１４と同様にチップボデーＢの支持面３４と衝合される衝合面として機能し得るように形成されていることが望ましい。このように構成することにより、一辺の第１および／または第２切れ刃１１，１２の切削能力が低下した場合には、スローアウェイチップ１を新たなものに交換することなく、異なる辺の第１および第２切れ刃１１，１２によって切削対象Ｗを切削加工するように向きを変えて取付けることができる。
【００３１】
また、本発明では、平面部Ｗｈおよび立壁部Ｗｖは、それぞれ、主に第１および第２切れ刃１１，１２によって切削加工されるため、素型材Ｗの切り屑がカールしやすい幅に形成するように、すなわち、切り屑の排出性を向上させることができるように、第１切れ刃の長さＬ１および第２切れ刃の曲率半径Ｒ１を任意に設定することができる。
さらに、本発明のスローアウェイチップ１は、上述した実施の形態に限定されることなく、例えばすくい面１０の形状が三角形または六角形等、四角形または八角形以外の多角形となるように成形することもできる。
【００３２】
図１８，１９に示したように、回転位相によって切削対象の立ち壁部を切削加工するチップ５１の数が異なる回転切削工具によって断続的に切削加工して立ち壁部を形成する場合に、切削抵抗の違いによってアーバＡが撓む傾向にあるが、本発明のスローアウェイチップ１は、副切れ刃１９を形成することで、アーバＡの撓みを抑制する効果があり、後述するように押え部として機能する。この場合においては、副切れ刃１９の径方向内側端と切削対象Ｗの表面との間に形成される間隔Ｌ３を極力小さくすることが望ましい。
【００３３】
上述した実施の形態においては、チップボデーＢに着脱可能に取付けられるスローアウェイチップ１の場合によって説明してきたが、本発明はこの実施の形態に限定されることなく、以上に説明したように第１および第２切れ刃１１，１２等が形成されたチップを溶接或はろう付け等によってチップボデーＢに固定し、あるいは、以上に説明したように形成された第１および第２切れ刃１１，１２等をチップボデーＢに一体に形成した所謂ソリッドタイプの回転切削工具とすることもできる（図示は省略する）。
【００３４】
次に、本発明の金型形成方法の実施の一形態を、上述したように構成されたスローアウェイチップ１をチップボデーＢに取付けてなる回転切削工具Ｔを用いた場合によって詳細に説明する。
本発明の金型形成方法は、概略、切削対象であるブロック状の素型材Ｗを回転切削工具Ｔにより平面部Ｗｈとこの平面部Ｗｈに対して連続し所定の角度を有する立壁部Ｗｖとにより構成された荒取り加工する金型形成方法であって、所定の長さＬ１および切込み角θ３を有する第１切れ刃１１と、回転軸線Ｃに関して第１切れ刃１１の径方向外側に第１切れ刃１１と連続するように配置され、第１切れ刃１１の長さＬ３よりも小さい曲率半径Ｒ１を有すると共にその外周に突出するように形成された第２切れ刃１２と、回転軸線Ｃに関して第１切れ刃１１の径方向内側に連続して配置され、回転切削工具Ｔが取付けられたアーバＡの撓みを防止する押え部１９と、を有する回転切削工具を用意し、この回転切削工具Ｔを回転軸線Ｃ回りに回転駆動しながら、素型材Ｗに対してＺ方向に所定の切込量を有する状態でその回転軸線ＣをＸ，Ｙ方向に平行に移動させ、切削抵抗により回転切削工具Ｔに横振れが発生した場合に、押さえ部１９を素型材Ｗの平面部Ｗｈに接触させるものである。
【００３５】
図９に示すように、型彫盤Ｍは、アーバまたはコレットＡに回転切削工具Ｔが取付けられると共に、切削対象となる素型材Ｗが支持されており、回転切削工具Ｔと素型材Ｗとが相対的に移動可能となっている。この実施の形態では図１０および図１１に示すように、回転切削工具Ｔは、素型材Ｗの表面を所定の切込み量だけ切削加工するように回転駆動されながらＺ方向に前進され、このＺ方向の位置上でＸおよびＹ方向に回転軸線Ｃを往復して平行移動させるように加工経路Ｐが制御される。上述したように、回転切削工具Ｔが副切れ刃１９を有する場合には、回転切削工具Ｔを回転駆動しながら素型材Ｗの表面に対して所定の切り込み量までＺ方向に移動させて切削加工を開始させることもできる。
【００３６】
金型を形成する際には、最初に素型材Ｗの表面を切削して、図５に示すように、素型材Ｗの各外形面を仮基準面ＳＦ１となるように形成する。次いで、図１０および図１１に示すように、回転工具Ｔを回転起動しながら、その回転軸線Ｃを最終荒取り形状Ｆに応じてＸおよびＹ方向に位置Ｚｐ１上で往復平行移動させる。そして、位置Ｚｐ１上での切削加工が完了すると、回転切削工具は、再び所定の切り込み量だけＺ方向に前進移動してＺ方向に関して順次同じ位置（Ｚｐ２，Ｚｐ３，・・・・・ Ｚｐｎ）でＸおよびＹ方向に回転軸線の平行移動を繰り返す等高線切削加工方法により、素型材Ｐの内部を最終荒取り形状Ｆに残り代αを加えた形状Ｆαまで一旦切削加工する。
【００３７】
素型材Ｗは、内部が切削加工されることによって残留応力から解放されて、図６に示すように仮の基準面ＳＦ１が形成された状態から変形することとなる。そこで、図７に示すように、最終荒取り形状Ｆに残り代αを加えた形状Ｆαまで一旦切削加工して残留応力を除去した後に、素型材Ｗの外形面を切削加工して新たな基準面ＳＦ２を形成し、図８に示すように、基準面ＳＦ２を型彫盤Ｍに支持して基準面ＳＦ２に基づいて最終荒取り形状Ｆまで素型材Ｗの内部を再度等高線切削加工方法により荒取り加工する。残留応力を除去した後に形成された新たな基準面ＳＦ２に基づいて最終荒取り形状Ｆまで切削加工するために、素型材Ｗの歪量も最終仕上げ形状に加味する必要がない。
【００３８】
ここで、図１０に示した一点鎖線は回転切削工具Ｔの回転軸線ＣのＸ，Ｙ方向の移動軌跡、すなわち加工経路Ｐを示したものである。加工経路Ｐ１およびＰ２では主に第１切れ刃１１によって素型材Ｗに平面切削加工が行われて平面部Ｗｈが形成され、加工経路Ｐ３では第１切れ刃に加えて第２切れ刃によって加工経路Ｐ１およびＰ２で形成された平面部Ｗｈに対して所定の角度を有する立壁部Ｗｖが平面部Ｗｈと連続するように形成される。図１２に示すように、平面部Ｗｈを形成する場合のスローアウェイチップ１の第１および第２切れ刃１１，１２の素型材Ｗに接触している長さをＫｈとし、図１３に示すように、立壁部Ｗｖを形成する場合の第１および第２切れ刃１１，１２の素型材Ｗに接触している長さをＫｖとして、両場合における接触長さの比の例を具体的な数値で示すと、次式（１）の通りとなる。
Ｋｈ：Ｋｖ＝１：１．１ ・・・・・・ （１）
そして、両場合における接触長さによる切削負荷の比の例を具体的な数値で示すと、次式（２）の通りとなる。
Ｋｈ：Ｋｖ＝１：１．２〜１．３ ・・・・・・ （２）
【００３９】
一方、図１６に示したように、すくい面がほぼ円形状に形成された従来のスローアウェイチップ５１と比較するとにあっては、平面部Ｗｈを形成する場合の切れ刃の素型材Ｗに接触している長さをＪｈとし、図１７に示すように、立壁部Ｗｖを形成する際に切れ刃の素型材Ｗに接触している長さをＪｖとして、両場合における接触長さの比の例を具体的な数値で示すと、次式（３）の通りとなる。
Ｊｈ：Ｊｖ＝１：１．８ ・・・・・・ （３）
そして、両場合における接触長さによる切削負荷の比の例を具体的な数値で示すと、次式（４）の通りとなる。
Ｊｈ：Ｊｖ＝１：１．６〜１．７ ・・・・・・ （４）
【００４０】
本発明によるスローアウェイチップ１と図１６および図１７に示された従来のスローアウェイチップ５１との立壁部Ｗｖを形成する際の切削負荷を比較すると、Ｋｈ＝Ｊｈと仮定した場合、本発明によるスローアウェイチップの切削負荷が最低で１．２であるのに対して、従来のスローアウェイチップの切削負荷が最大で１．７である。この数値から、本発明によるスローアウェイチップの切削負荷を従来のスローアウェイチップの切削負荷に対して最大で約７０パーセントに低減することができる。したがって、平面部Ｗｈを形成する場合の回転切削工具Ｔの回転軸線Ｃ回りの回転駆動速度を立壁部Ｗｖを形成する場合に合わせて低く設定する必要性も低減される。
【００４１】
さらに、立壁部Ｗｖを形成するときには、回転工具Ｔが切削抵抗の変化により回転軸Ｃに対して径方向の抵抗を受けアーバーＡが撓み、所謂横振れが発生する傾向にある。しかしながら、本発明では、アーバーＡが撓みそうになると、副切れ刃１９が切削対象Ｗの平面部Ｗｖに接触することにより押え部として機能しアーバーＡ等の撓みを抑制して横振れをほぼ無くすことができる。また、切削対象Ｗの平面部Ｗｖに接触した副切れ刃１９は、素型材Ｗの表面をわずかに切削することととなり、その表面にへこみ等の傷が付くのを阻止することができる。
【００４２】
そして、本発明では、上述したように従来の技術と比較して切削抵抗が低減し、アーバーＡ等の撓みが抑制されて横振れがなくなるために、切削対象Ｗの切削表面に切れ刃の食い込み形状を発生させることがなく、素型材の表面の面粗度が格段に向上する。したがって、上述した実施の形態では、回転切削工具Ｔを用いてブロック状の素型材Ｗから金型を形成する際に、切削加工された表面の面粗度を除いた、型彫盤Ｍの形成精度や回転切削工具Ｔの位置精度、素型材Ｗの歪量に基づいて残り代αの量を設定し所望する形状に加味するだけで済むので、残り代αの量を低減させることができる。すなわち、最終荒取り仕上げ形状Ｆを最終仕上げ形状に近づけることができるので、金型を効率よく形成することができる。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、チップボデーの支持面と衝合する側面を備えたことにより、スローアウェイチップは、第１切れ刃が所定の切込み角を形成し、少なくとも第１切れ刃の外側に連続して配置された第２切れ刃がチップボデーの外周から突出するように、チップボデーに取付けらる。そして、第１切れ刃が所定の切り込み角を形成し、これに連続して外側に形成された第２切れ刃が曲率半径を有していることにより、切削対象を切削加工して平面部を形成する場合と立壁部を形成する場合の切削負荷が大きく変化しないようにすることができ、もって、切削効率の向上を図ることができるスローアウェイチップを提供することができる。
【００４４】
請求項２の発明によれば、請求項１に記載の発明において、前記第１切れ刃と第２切れ刃とをすくい面の複数辺に形成することにより、一辺の第１および／または第２切れ刃の切削能力が低下した場合には、スローアウェイチップを新たなものに交換することなく、異なる辺の第１および第２切れ刃によって切削対象を切削加工するように向きを変えて取付けることができるスローアウェイチップを提供することができる。
【００４５】
請求項３の発明によれば、請求項１または２に記載の発明において、回転切削工具が取付けられたアーバの撓みを防止する押え部を、回転軸線に関して第１切れ刃の径方向内側に連続して配置したことにより、回転工具の撓みや切削対象の表面の傷付きを防止することができ、また、所謂ヘリカル加工を行うこともできるスローアウェイチップを提供することができる。
【００４６】
請求項４の発明によれば、チップボデーに、所定の長さおよび切込み角を有する第１切れ刃と、回転軸線に関して第１切れ刃の径方向外側に第１切れ刃と連続するように配置され、第１切れ刃の長さよりも小さい曲率半径を有すると共にその外周から突出するように形成された第２切れ刃と、回転軸線に関して第１切れ刃の径方向内側に連続して配置され、回転切削工具が取付けられたアーバの撓みを防止する押え部と、を一体に形成したことにより、回転切削工具を回転軸回りに回転駆動させた状態で、所定の切り込み量で回転軸線を平行移動させて切削対象に平面部とこの平面部に対して所定の角度を有する立壁部とを連続して形成する際に、平面部を形成する場合の回転切削工具の回転軸線回りの回転駆動速度を、立壁部を形成する場合に合わせて低く設定する必要がなく、しかも、立ち壁部を形成する際に、切削抵抗の変化によって回転切削工具が取付けられたアーバが撓むのを防止して切削対象の表面に傷が付くのを阻止することができる回転切削工具を提供することができる。
【００４７】
請求項５の発明によれば、所定の長さおよび切込み角を有する第１切れ刃と、回転軸線に関して第１切れ刃の径方向外側に第１切れ刃と連続するように配置され、第１切れ刃の長さよりも小さい曲率半径を有すると共にその外周に突出するように形成された第２切れ刃と、回転軸線に関して第１切れ刃の径方向内側に配置され第１切れ刃と連続する副切れ刃と、回転軸線に関して第１切れ刃の径方向内側に連続して配置され、回転切削工具が取付けられたアーバの撓みを防止する押え部と、を有する回転切削工具を用意し、該回転切削工具を回転軸線回りに回転駆動しながら素型材に対して所定の切込量を有する状態でその回転軸線を平行に移動させ、切削抵抗により回転切削工具に横振れが発生した場合に、前記押さえ部を前記素型材の平面部に接触させることにより、切削対象に平面部を形成する場合と、この平面部に対して所定の角度を有する立壁部を連続して形成する場合とにおける第１および第２切れ刃の切削対象に対する接触する長さ、およびこれに基づく切削抵抗が両場合で大きく変わることがなく、また、回転工具を支持するアーバの撓みや切削対象の表面の傷付きを止するため、回転切削工具を支持するアーバが撓むことによる面粗度の悪化が抑止される。したがって、形成しようとする形状に加味する残り代を小さく設定することができ、もって効率よく金型を形成することができる金型形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスローアウェイチップの実施の一形態を示す正面図である。
【図２】チップボデーに取付けられた状態の本発明のスローアウェイチップの側面図である。
【図３】スローアウェイチップが取付けられたチップボデーの正面図である。
【図４】本発明の回転切削工具によりヘリカル加工を行う場合の説明図である。
【図５】切削対象に仮の基準面を形成した状態を示す説明図である。
【図６】切削対象の内部を切削加工したことにより切削対象が変形した状態を示す説明図である。
【図７】変形した切削対象に新たに基準面を形成した状態を示す説明図である。
【図８】切削対象を最終荒取り形状まで切削加工した状態を示す説明図である。
【図９】本発明の回転切削工具が適用される型彫盤の正面図である。
【図１０】回転切削工具の加工経路を示す平面図である。
【図１１】等高線切削加工方法を説明するための図１０の正面図である。
【図１２】本発明の回転切削工具により平面部を形成する状態を示す説明図である。
【図１３】本発明の回転切削工具により立壁部を形成する状態を示す説明図である。
【図１４】従来の回転切削工具の一例を示す説明図である。
【図１５】従来の回転切削工具の別の例を示す説明図である。
【図１６】従来の回転切削工具により平面部を形成する状態を示す説明図である。
【図１７】従来の回転切削工具により立壁部を形成する状態を示す説明図である。
【図１８】切削対象に接触するチップの数が、回転切削工具の回転軸線回りの回転位相によって多い場合を示す説明図である。
【図１９】切削対象に接触するチップの数が、回転切削工具の回転軸線回りの回転位相によって図１８に示した場合よりも少ない場合を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｔ 回転切削工具
Ｂ チップボデー
Ｃ 回転軸線
Ｗ 切削対象
Ｗｈ 平面部
Ｗｖ 立壁部
１ スローアウェイチップ
１１ 第１切れ刃
１２ 第２切れ刃
１９ 副切れ刃
Claims (5)
- 回転切削工具に含まれるチップボデーに対して着脱可能に取付けられ、チップボデーを回転軸線回りに回転駆動すると共に回転軸線を平行移動させることにより、切削対象に平面部とこの平面部に対して所定の角度を有する立壁部とを連続して形成することが可能なように切削加工するスローアウェイチップであって、
所定の長さを有する第１切れ刃と、回転軸線に関して第１切れ刃の径方向外側に第１切れ刃と連続するように配置され、第１切れ刃の長さよりも小さい曲率半径を有するように形成された第２切れ刃と、チップボデーに取付けられた際に、前記第１切れ刃に所定の切込み角が形成されると共に、前記第２切れ刃がチップボデーの外周から突出するように、チップボデーの支持面と衝合する側面と、を備えたことを特徴とするスローアウェイチップ。 - 前記第１切れ刃と第２切れ刃とをすくい面の複数辺に形成することを特徴とする請求項１に記載のスローアウェイチップ。
- 回転切削工具が取付けられたアーバの撓みを防止する押え部を、回転軸線に関して第１切れ刃の径方向内側に連続して配置したことを特徴とする請求項１または２に記載のスローアウェイチップ。
- 回転軸線回りに回転駆動されると共に、回転軸線を平行移動させることにより、切削対象に平面部とこの平面部に対して所定の角度を有する立壁部とを連続して形成することが可能なように切削加工する回転切削工具であって、
チップボデーに、所定の長さおよび切込み角を有する第１切れ刃と、回転軸線に関して第１切れ刃の径方向外側に第１切れ刃と連続するように配置され、第１切れ刃の長さよりも小さい曲率半径を有すると共にその外周から突出するように形成された第２切れ刃と、回転軸線に関して第１切れ刃の径方向内側に連続して配置され、回転切削工具が取付けられたアーバの撓みを防止する押え部と、を一体に形成したことを特徴とする回転切削工具。 - 回転切削工具によりブロック状の素型材を平面部とこの平面部に対して連続し所定の角度を有する立壁部とにより構成された荒取り形状まで荒取り加工する金型形成方法であって、
所定の長さおよび切込み角を有する第１切れ刃と、回転軸線に関して第１切れ刃の径方向外側に第１切れ刃と連続するように配置され、第１切れ刃の長さよりも小さい曲率半径を有すると共にその外周に突出するように形成された第２切れ刃と、回転軸線に関して第１切れ刃の径方向内側に連続して配置され、回転切削工具が取付けられたアーバの撓みを防止する押え部と、を有する回転切削工具を用意し、
該回転切削工具を回転軸線回りに回転駆動しながら素型材に対して所定の切込量を有する状態でその回転軸線を平行に移動させ、切削抵抗により回転切削工具に横振れが発生した場合に、前記押さえ部を前記素型材の平面部に接触させることを特徴とする金型形成方法。
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