JP3786904B2 - 総形回転切削工具 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は回転切削工具に係り、特に、軸方向において外周切れ刃の刃先径が連続的に変化している総形回転切削工具の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
軸方向において刃先径が連続的に変化している外周切れ刃を有し、軸心まわりに回転駆動されつつ軸心と直角な方向へ移動させられることにより、外周切れ刃の回転軌跡に対応する形状の切削加工、例えば溝加工などを行う総形回転切削工具が、特開平11−245112号公報などに記載されている。このような総形回転切削工具の外周切れ刃の逃げ面は、工具を軸心まわりに回転させながら研削砥石を相対的に接近させることによって設けられ、刃先から連続して周方向に形成されているのが普通で、例えば図6に示すように、外周切れ刃100を軸心まわりに展開した状態において、径寸法が一定の直線Dに対して逃げ面102の径寸法が一定の逃げ角α(°)で直線的に小さくなるようにするか、或いは刃先104からの回転角度θ(°)に対して逃げ寸法δ(θ)が直線的に増加するようになっている。前者は、刃先104からの距離に応じて逃げ寸法δが決まるため、所定の回転角度θ(例えば90°)における逃げ寸法δ(θ)は刃先径の寸法変化に伴って変化し、刃先径が小さい程同じ回転角度θにおける逃げ寸法δ(θ)は小さくなるのに対し、後者は、刃先104からの回転角度θ(例えば90°)における逃げ寸法δ(θ)が、刃先径の寸法変化に拘らず一定である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように工具を軸心まわりに回転させながら研削砥石を相対的に接近させて外周切れ刃の逃げ面を形成しても、外周切れ刃の回転軌跡の軸心を含む断面において軸心に対する傾斜角度が60°以上の急傾斜部では軸方向の逃げ量が小さくなって切れ味が低下し、工具寿命が損なわれることがあった。例えば図2の(b) は、工具の軸心に対する傾斜角度Φが60°以上の急傾斜部において、周方向に所定の逃げ面加工を行った場合の軸方向の逃げ量(逃げ角)の一例を示す図で、傾斜角度Φが大きい程軸方向逃げ量は小さくなり、上記問題が顕著になる。図2の軸方向の逃げ量は、図6と同様に軸心まわりに展開した場合の逃げ角である。
【0004】
なお、周方向の逃げ量を大きくすれば軸方向の逃げ量も大きくなるが、上記のように傾斜角度Φが60°以上の急傾斜部では、周方向の逃げ量を大きくするだけで軸方向の逃げ量を十分に確保することは難しい。
【0005】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、軸心に対する傾斜角度Φが大きい部分でも所定の切れ味が得られるようにして工具寿命を向上させることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、第1発明は、軸方向において刃先径が連続的に変化している外周切れ刃を有し、軸心まわりに回転駆動されることによりその外周切れ刃の回転軌跡に対応する形状の切削加工を行う総形回転切削工具において、前記外周切れ刃のうち、前記回転軌跡の軸心を含む断面においてその軸心に対する傾斜角度が60°以上で90°より小さい所定の急傾斜部には、軸方向成分を含む方向へ研削砥石を相対移動させて逃げ面加工が施されていることを特徴とする。
【0007】
第2発明は、軸方向において刃先径が連続的に変化している外周切れ刃を有し、軸心まわりに回転駆動されることによりその外周切れ刃の回転軌跡に対応する形状の切削加工を行う総形回転切削工具において、前記外周切れ刃のうち、前記回転軌跡の軸心を含む断面において所定の曲率半径で湾曲した円弧部であって、軸心と平行な方向から±30°以下の中心角の所定の急傾斜部には、軸方向成分を含む方向へ研削砥石を相対移動させて逃げ面加工が施されていることを特徴とする。
【0008】
第3発明は、第1発明または第2発明の総形回転切削工具において、前記逃げ面加工は、軸心まわりに展開した状態での軸方向の逃げ量が30′〜10°の範囲内となるように施されていることを特徴とする。
【0009】
【発明の効果】
第1発明の総形回転切削工具においては、軸心に対する傾斜角度が60°以上で90°より小さい所定の急傾斜部には、軸方向成分を含む方向へ研削砥石を相対移動させて逃げ面加工が施されているため、軸方向の逃げ量を十分に確保することが容易に可能で、その急傾斜部の切れ味が向上して工具寿命が長くなる。
【0010】
第2発明は、外周切れ刃が円弧部を有する場合で、その円弧部の軸心と平行な方向からの中心角が±30°以下の急傾斜部、すなわち円弧の接線の軸心に対する傾斜角度が60°以上の部分には、軸方向成分を含む方向へ研削砥石を相対移動させて逃げ面加工が施されているため、実質的に第1発明と同様の効果が得られる。
【0011】
第3発明では、軸方向の逃げ量が30′〜10°の範囲内となるように逃げ面加工が施されるため、外周切れ刃の形状(フォーム)を損なうことなく切れ味を向上させることができる。すなわち、急傾斜部の傾斜角度によっても異なるが、一般に軸方向の逃げ量が30′より小さいと切れ味の向上効果が十分に得られず、10°より大きくなると外周切れ刃の形状を損なう可能性があるのである。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の総形回転切削工具は、軸心まわりに回転駆動されつつ軸心と交差する方向へ被削材に対して相対移動させられることにより、刃先の回転軌跡に対応する形状の溝加工や側面加工を行うが、特に軸心に対して直角な方向へ相対移動させられる場合に好適に適用される。
【0013】
第1発明では傾斜角度が60°以上の総ての急傾斜部に適用することが望ましいが、傾斜角度が75°以上などの一部に適用するだけでも良く、逆に傾斜角度が60°以下の部分を含んでいても良い。第2発明は、実質的に第1発明の一実施態様に相当し、軸心と平行な方向から±30°以下の総ての急傾斜部に適用することが望ましいが、±15°以下などの一部に適用するだけでも良く、逆に中心角が±30°以上の部分を含んでいても良い。軸心と平行な方向からの中心角の±は、軸心と平行な直線に対して、軸心に接近する方向および軸心から離間する方向の両方を含む趣旨である。
【0014】
第2発明は円弧部に関するものであるが、第1発明の実施に際しては、軸方向において径寸法が直線的に変化している直線部など、種々の形状に適用される。なお、この直線部や第2発明の円弧部は、外周切れ刃の回転軌跡の軸心を含む断面における形状で、言い換えれば軸方向における外周切れ刃の径寸法変化の形状であり、外周切れ刃そのものが直線や円弧である必要はない。
【0015】
第1発明、第2発明の逃げ面加工は、工具の軸方向成分を含む方向へ研削砥石を相対移動させて逃げ面を研削加工するもので、例えば工具を軸心まわりに回転させつつ研削砥石を軸方向へ移動させて逃げ面加工が行われ、工具の回転速度に対する研削砥石の軸方向の移動速度によって軸方向の逃げ量が適宜定められる。研削砥石を軸方向へ相対移動させながら工具に接近させることにより、軸方向および周方向に所定の逃げを設けることもできる。この軸方向成分を含む方向の相対移動による逃げ面加工は、例えば急傾斜部を含めて総ての外周切れ刃に周方向の逃げ面加工を行った後に、所定の急傾斜部にだけ行うようにしても良いが、急傾斜部については周方向の逃げ面加工を行うことなく軸方向成分を含む方向の逃げ面加工を行うだけでも良い。
【0016】
外周切れ刃の逃げ面は、急傾斜部か否かに拘らず所定のマージンを残して設けるようにしても良いが、マージン無しで逃げ面を設けることも可能である。
【0017】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施例である総形回転切削工具10を説明する図で、(a) は先端の刃部を示す一部を切り欠いた正面図、(b) は(a) におけるB−B断面図、(c) は先端側から見た底面図である。この総形回転切削工具10は、軸心Sまわりに4本の切屑排出溝12が設けられているとともに、その切屑排出溝12に沿って4枚の外周切れ刃14、およびその外周切れ刃14に連続する底刃16が設けられている。それ等の外周切れ刃14および底刃16は、総形回転切削工具10が図示しないシャンク側から見て右まわりに回転駆動されることにより切削加工を行うもので、切屑排出溝12は、切屑がシャンク側へ良好に排出されるように右まわりに約430mm程度のリードで捩じれており、外周切れ刃14は軸心まわりに捩じれた捩れ刃である。
【0018】
図1の(a) は、軸心Sの左半分を断面で示した図で、両側の外形線は、外周切れ刃14の回転軌跡を表しており、その回転軌跡の軸心Sを含む断面形状に相当し、軸心Sに対して直角な方向へ被削材に対して相対移動させられることにより、その回転軌跡と同じ形状の溝加工、或いは側面加工が施される。外周切れ刃14は、軸方向の先端部分に刃先径が連続的に増大して滑らかに外周側へ膨出させられた膨出部20を備えており、その膨出部20の底刃16側には、上記回転軌跡の軸心Sを含む断面形状(図1(a) の形状)において所定の曲率半径で湾曲した円弧形状の円弧部22が設けられ、底刃16に滑らかに接続されている。なお、上記膨出部20の最大径寸法は約20mmである。
【0019】
上記外周切れ刃14には、総形回転切削工具10を軸心Sまわりに回転させつつ研削砥石を接近させることにより、膨出部20および円弧部22を含めて周方向に逃げ面加工が施されており、マージン無しで外周切れ刃14に連続して外周逃げ面24が形成されている。この外周逃げ面24の周方向の逃げ量は、回転角度θ=90°当たり1.6mm(1.6/90°)であるが、円弧部22のうち軸心Sと平行な方向から中心角σが±30°以下、すなわち円弧の接線と軸心Sとの傾斜角度が60°以下の急傾斜部22aでは、総形回転切削工具10を軸心Sまわりに回転させつつ研削砥石を接近させると同時に軸方向へ移動させることにより、軸方向成分を含む方向に逃げ面加工が施され、軸心Sまわりに展開した状態での軸方向の逃げ量(逃げ角)が30′〜10°の範囲内となるように、例えば回転角度θ=25°当たり0.09mm(0.09/25°)程度で軸方向へ逃げる急傾斜部逃げ面30が形成されている。また、底刃16には、刃先から所定の幅寸法(例えば2mm程度)の部分に4°〜6°程度の逃げ角で底刃二番逃げ面26が設けられているとともに、その底刃二番逃げ面26に連続して11°〜13°程度の逃げ角で底刃三番逃げ面28が形成されている。底刃16はまた、1°〜1°30′程度の中凹角で軸心S側へ向かうに従って凹むように後退させられている。
【0020】
このような本実施例の総形回転切削工具10においては、外周切れ刃14の円弧部22のうち軸心Sと平行な方向からの中心角σが±30°以下、すなわち円弧の接線の軸心Sに対する傾斜角度Φが60°以上の急傾斜部22aには、総形回転切削工具10を軸心Sまわりに回転させつつ研削砥石を軸方向へ移動させることにより所定の急傾斜部逃げ面30が形成されているため、軸方向の逃げ量を十分に確保することが容易に可能で、その急傾斜部22aの切れ味が向上して工具寿命が長くなる。
【0021】
また、急傾斜部逃げ面30は、軸方向の逃げ量が30′〜10°の範囲内となるように設けられているため、外周切れ刃14の形状(フォーム)を損なうことなく切れ味を向上させることができる。すなわち、急傾斜部22aの傾斜角度Φによって異なるが、一般に軸方向の逃げ量が30′より小さいと切れ味の向上効果が十分に得られず、10°より大きくなると外周切れ刃14の形状を損なう可能性があるのである。
【0022】
図2(a) は、軸心Sに対する傾斜角度Φが60°以上の種々の急傾斜部において、前記急傾斜部逃げ面30と同様に総形回転切削工具10を軸心Sまわりに回転させつつ研削砥石を接近させると同時に軸方向へ移動させることにより、軸方向成分を含む方向に逃げ面加工を行って、軸方向の逃げ量(逃げ角)が10°の急傾斜部逃げ面を形成した場合と、前記急傾斜部逃げ面30以外の外周逃げ面24のように回転角度θ=90°当たり1.6mm(1.6/90°)で周方向に逃げ面加工行った場合(同図(b) と同じ)とを比較し、30′を下限として軸方向の逃げ量の増加分を表した図である。かかる図2(a) において、領域Aは傾斜角度Φが75°以上すなわち中心角σが±15°以下の部分で、領域Bは傾斜角度Φが60°〜75°すなわち中心角σが±15°〜30°の部分であり、領域Aでは軸方向の逃げ量の増加幅が大きく、外周切れ刃の切れ味の向上効果が顕著となり、この傾斜角度Φが75°以上の部分にだけ急傾斜部逃げ面を形成するようにしても良い。また、軸方向の逃げ量は10°より小さくても良く、領域Aでは5°程度以下であっても十分な切れ味向上効果が得られる。
【0023】
因みに、軸方向の逃げ量が5°程度となるように前記急傾斜部22aに逃げ面加工が施された総形回転切削工具10を用いて、図3に示すように溝底の幅広部の寸法W1≒20mm、ストレート部の寸法W2≒12mm、溝深さd≒16.5mmの溝40を、長さ寸法L≒90mmの被削材42に対して以下の加工条件で切削加工を行ったところ、切削長さが3600mm(40溝)になっても逃げ面摩耗等による異音や振動、仕上げ面不良が許容範囲内で、継続使用が可能であった。また、今回の試験では送り速度が10mm/minであるが、2倍の20mm/minで切削加工を行うことも可能で、工具寿命による工具交換の減少と相まって加工能率を大幅に向上させることができる。これに対し、急傾斜部22aも含めて外周切れ刃14に周方向の逃げ面加工のみを行った従来品では、25溝(切削長さ2250mm)でカッターマークやバリ等の仕上げ面不良により工具寿命となり、本発明品によれば工具寿命が大幅に向上することが判る。
(加工条件)
機械:横型専用機
被削材:SNCM材(ニッケルクロムモリブデン鋼)
切削油:不水溶性切削油
回転速度:300min-1
切削速度:18.4m/min(大径部)
送り:10mm/min(0.033mm/rev)
【0024】
次に、本発明の他の実施例を説明する。
図4の総形回転切削工具50は、軸心Sまわりに4本の切屑排出溝52が設けられているとともに、その切屑排出溝52に沿って4枚の外周切れ刃54、およびその外周切れ刃54に連続する底刃56が設けられている。それ等の外周切れ刃54および底刃56は、総形回転切削工具50が図示しないシャンク側から見て右まわりに回転駆動されることにより切削加工を行うもので、切屑排出溝52は、切屑がシャンク側へ良好に排出されるように右まわりに約400mm程度のリードで捩じれており、外周切れ刃54は軸心まわりに捩じれた捩れ刃である。図4の(a) は、軸心Sの左半分を断面で示した図で、両側の外形線は、外周切れ刃54の回転軌跡を表しており、その回転軌跡の軸心Sを含む断面形状に相当する一方、(b) は先端側から見た底面図であり、上記外周切れ刃54は、上記回転軌跡の軸心Sを含む断面形状(図4(a) の形状)において所定の曲率半径で湾曲した円弧形状の円弧部58、60を備えている。
【0025】
そして、上記外周切れ刃54には、円弧部58、60を含めて総形回転切削工具50を軸心Sまわりに回転させつつ研削砥石を接近させることにより周方向に逃げ面加工が施されている一方、円弧部58、60のうち軸心Sと平行な方向から中心角σが±30°以下、すなわち円弧の接線と軸心Sとの傾斜角度が60°以下の急傾斜部58a、60aには、それぞれ総形回転切削工具50を軸心Sまわりに回転させつつ研削砥石を接近させると同時に軸方向へ移動させることにより、軸方向成分を含む方向に逃げ面加工が施され、軸心Sまわりに展開した状態での軸方向の逃げ量(逃げ角)が30′〜10°の範囲内の急傾斜部逃げ面が設けられている。
【0026】
本実施例においても、外周切れ刃54の円弧部58、60のうち軸心Sと平行な方向からの中心角σが±30°以下、すなわち円弧の接線の軸心Sに対する傾斜角度が60°以上の急傾斜部58a、60aには、軸方向成分を含む方向に逃げ面加工が施されて軸方向に所定の逃げ量を有する急傾斜部逃げ面が設けられているため、前記実施例と同様の作用効果が得られる。
【0027】
また、図5は、外周切れ刃70の回転軌跡の軸心Sを含む断面形状(図5の形状)において軸心Sに対する傾斜角度Φが60°以上、実施例では75°以上の直線状の急傾斜部72、74を有する場合で、このような直線状の急傾斜部72、74についても、工具を軸心Sまわりに回転させつつ研削砥石を接近させると同時に軸方向へ移動させて逃げ面加工が施され、軸方向の逃げ量(逃げ角)が30′〜10°の範囲内の急傾斜部逃げ面が設けられることにより、前記実施例と同様の作用効果が得られる。
【0028】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これ等はあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更,改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である総形回転切削工具を説明する図で、(a) は先端の刃部を示す一部を切り欠いた正面図、(b) は(a) におけるB−B断面図、(c) は先端側から見た底面図である。
【図2】軸心に対する傾斜角度Φと軸方向の逃げ量との関係を示す図で、(a) は軸方向成分を含む方向へ逃げ面加工を施した場合で、(b) は周方向の逃げ面加工のみを施した場合である。
【図3】本発明の効果を確認するために行った溝加工の形状を説明する図である。
【図4】本発明の別の実施例を説明する図で、(a) は先端の刃部を示す一部を切り欠いた正面図、(b) は先端側から見た底面図である。
【図5】本発明の更に別の実施例を説明する図で、直線状の急傾斜部を備えている場合である。
【図6】外周切れ刃の逃げ面を説明する図である。
【符号の説明】
10、50:総形回転切削工具 14、54、70:外周切れ刃 22、58、60:円弧部 22a、58a、60a、72、74:急傾斜部 σ:中心角 Φ:傾斜角度
Claims (3)
- 軸方向において刃先径が連続的に変化している外周切れ刃を有し、軸心まわりに回転駆動されることにより該外周切れ刃の回転軌跡に対応する形状の切削加工を行う総形回転切削工具において、
前記外周切れ刃のうち、前記回転軌跡の軸心を含む断面において該軸心に対する傾斜角度が60°以上で90°より小さい所定の急傾斜部には、軸方向成分を含む方向へ研削砥石を相対移動させて逃げ面加工が施されている
ことを特徴とする総形回転切削工具。 - 軸方向において刃先径が連続的に変化している外周切れ刃を有し、軸心まわりに回転駆動されることにより該外周切れ刃の回転軌跡に対応する形状の切削加工を行う総形回転切削工具において、
前記外周切れ刃のうち、前記回転軌跡の軸心を含む断面において所定の曲率半径で湾曲した円弧部であって、軸心と平行な方向から±30°以下の中心角の所定の急傾斜部には、軸方向成分を含む方向へ研削砥石を相対移動させて逃げ面加工が施されている
ことを特徴とする総形回転切削工具。 - 前記逃げ面加工は、軸心まわりに展開した状態での軸方向の逃げ量が30′〜10°の範囲内となるように施されている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の総形回転切削工具。
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