JP4741194B2 - 正面フライス用スローアウェイチップ - Google Patents

Description

本発明は、マシニングセンター等の工作機械で回転工具として用いられるスローアウェイ式の正面フライスカッターに装着されるスローアウェイチップに関する。

従来、マシニングセンター等の工作機械で回転工具として用いられるスローアウェイ式の正面フライスカッターに装着されるスローアウェイチップとして、例えば図６に示すようなすくい面上に全周ブレーカ溝２２を形成したスローアウェイチップ２１が知られている（特許文献１参照）。このようなスローアウェイチップにおいては、ブレーカ溝から切れ刃にかけて正のすくい角が付されていることにより、フライス加工時における切削抵抗が軽減されている。
実用新案第２５４８４３４号公報

一般に、正面フライス加工においては、裏表両面が使用できるという経済的な観点や、強度に優れるという観点からネガティブレーキタイプのスローアウェイチップ（１９９８年 ＪＩＳ Ｂ ０１７０。以下、ネガティブチップと略す。）が用いられる場合がある。しかし、このようなネガティブチップの使用に際しては、形状的な制約によりアキシャルレーキ、ラジアルレーキ（１９９８年 ＪＩＳ Ｂ ０１７２）とも負の位置でフライスカッターに取付ける必要があることから、ポジティブタイプのスローアウェイチップ（１９９８年 ＪＩＳ Ｂ ０１７０。以下、ポジティブチップと略す。）に比べ切削抵抗が大きくなる。

その結果として、特許文献１に開示されているようなブレーカ構成（全周ブレーカ）のネガティブチップを用いて正面フライス加工した場合には、切削抵抗が大きいために、マシンの主軸にたわみが生じてカッター後方がわずかに持ち上がったような状態で切削され、カッターが被削材から抜け出る位置では切削抵抗が急激に開放されるため、それまで持ち上がっていたカッター後方が元に戻ろうとすることにより、反動で被削材の加工表面に後刃のくい込みによる加工痕を生じるという問題があった。

特に、仕上げ加工においては、被削材の面粗度を上げるためにできるだけ副切込み角（１９９８年 ＪＩＳ Ｂ ０１７２）を小さくし、アプローチ角（１９９８年 ＪＩＳ Ｂ ０１７２）を小さくしなければならないが、その結果として主切刃として作用する外周側切刃の径方向すくい角（ラジアルレーキ）が負となることにより、切削抵抗が増大するため、上記現象がより顕著であった。

本発明は、このような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、マシニングセンター等の工作機械で回転工具として用いられるスローアウェイ式の正面フライスカッターに装着されるスローアウェイチップにおいて、経済的で耐久性に優れるとともに、低抵抗で高品位の加工が可能なスローアウェイチップを提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の正面フライス用スローアウェイチップは、主面が多角形状で略平板状をなし、どちらもすくい面となる二つの主面と逃げ面をなす側面とが交差する稜線部を切刃とし、該切刃が互いに交わる角部にコーナーＲ切刃を備えてなるネガティブスローアウェイチップにおいて、平面視において、前記多角形状のうち隣接する２辺に沿って延びる２つのブレーカ溝が、前記コーナーＲ切刃の近傍で互いに交差しつつ前記２辺のうち互いの辺にまで至ることによって２つの凹状切刃が形成されており、側面視
において、前記コーナーＲ切刃の全ての領域における高さを前記各ブレーカ溝に沿う前記切刃の他の部分よりも低くしたとともに、前記コーナーＲ切刃はその両側の前記２辺に位置する前記各凹状切刃の底からそれぞれ上方に傾斜して最も高位の中央領域に至るように形成されていることを特徴としている。

かかる構成によれば、特にアプローチ角の小さい仕上げ加工においても、主切刃として作用する外周側切刃の径方向すくい角を、ブレーカ溝が形成されたコーナーＲ切刃領域において正の方向へ近づけることができるので、切削抵抗を低減し、高品位の加工を行うことができる。

また、前記ブレーカ溝が前記切刃と平行に形成されているとともに、隣接する２つのコーナーＲ切刃いずれにおいても前記ブレーカ溝が延びている構成とすることが、高切込み加工時においても外周切刃の径方向すくい角を低減することができるとともに、逆勝手のカッターに取付けて使用する場合においても、同様の効果を得ることができる点で望ましい。

また、前記切刃から前記ブレーカ溝の底にかけて正のすくい角で傾斜するすくい面が形成されていることが、副切刃として作用する正面側切刃の軸方向すくい角をより正の方向へ近づけることができるので正面切刃における切削抵抗をより低減することができる点で望ましい。

また、少なくとも前記コーナーＲ切刃を除く前記切刃部にランドが形成されていることが、切削抵抗の変動に関わらず切刃損傷の発生を抑制し、切刃強度を維持できる点で望ましい。

本発明の正面フライス用スローアウェイチップによれば、主面が多角形状で略平板状をなし、どちらもすくい面となる二つの主面と逃げ面をなす側面とが交差する稜線部を切刃とし、該切刃が互いに交わる角部にコーナーＲ切刃を備えてなるネガティブスローアウェイチップにおいて、平面視において、前記多角形状のうち隣接する２辺に沿って延びる２つのブレーカ溝が、前記コーナーＲ切刃の近傍で互いに交差しつつ前記２辺のうち互いの辺にまで至ることによって２つの凹状切刃が形成されており、側面視において、前記コーナーＲ切刃の全ての領域における高さを前記各ブレーカ溝に沿う前記切刃の他の部分よりも低くしたとともに、前記コーナーＲ切刃はその両側の前記２辺に位置する前記各凹状切刃の底からそれぞれ上方に傾斜して最も高位の中央領域に至るように形成されている構成とすることにより、主切刃として作用する外周側切刃の径方向すくい角を、ブレーカ溝が形成されたコーナーＲ部における領域において正の方向へ近づけることができるので、切削抵抗を低減し、経済的で強度に優れるとともに、加工痕を生じることのない高品位の加工を行うことができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面により説明する。

図１は、本発明の正面フライス用スローアウェイチップ（以下、チップと略す。）の第一の実施形態を示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ方向矢視側面図、（ｃ）は（ａ）のＣ方向矢視側面図である。

図１（ａ）において、本発明の第一の実施形態によるチップ１は、どちらもすくい面となる主面２が四角形状で略平板状をなしており、互いに対向する二つの主面２（２´）と逃げ面となる側面３とが交差する稜線部に切刃４を備えている。ここで、チップ１は、主面２と逃げ面３とのなす角度が９０°のネガティブチップであって、切刃４が互いに交わる角部にはコーナーＲ切刃５が形成されている。このようなネガティブチップは、主面２の片方のみをすくい面とし、該すくい面と逃げ面３との間の角度を９０°未満としたポジティブチップが片面しか使用できないのに比べ、裏表両面が使用できるという点で経済的に優れるとともに、剛性に富み、切刃強度が高いという利点を有している。

そして、図１によれば、主面２上にブレーカ溝８が切刃４と平行に且つ隣接して形成されているとともに、コーナーＲ切刃５まで延びるブレーカ溝８を形成している。すなわち、図１（ｂ）および図１（ｃ）に示すように、前記ブレーカ溝８と、該ブレーカ溝８と隣接するコーナーＲ切刃５との交差部は、前記ブレーカ溝８の断面形状に沿って切刃高さが徐変する凹状切刃１２として形成されており、コーナーＲ切刃５の高さが他の切刃部分よりも低い構成となっている。

通常、このようなネガティブチップを図４に示すような正面フライスカッター６に取付けて使用する場合には、ネガティブチップという形状の制約からアキシャルレーキ（α）、ラジアルレーキ（β）とも負の位置に配置する必要があり、切削抵抗が高くなってしまう。特に、被削材の面粗度を上げるために副切込み角γを小さくし、アプローチ角δを小さくして行う仕上げ加工においては、切削抵抗の増大がより顕著であった。

しかしながら、本発明のチップ１を用いた場合には、図５（ｂ）に示すように、前記凹状切刃１２の配置により主切刃のコーナーＲ切刃における負の径方向すくい角を低減し、限りなくゼロに近づける、あるいは正の値へシフトすることができる。その結果、正面フライス加工時の切削抵抗が低減され、切刃部のチッピング等の損傷が抑制されるとともに、切削抵抗大によるカッターあるいはマシン主軸のたわみ等により被削材表面に加工痕が残るような不具合を生じることがなく、安定して高品位の加工面を得ることができる。なお、図５（ａ）は、図１のチップ１の矢印ａ１の切刃位置における径方向すくい角を示す模式図であり、図５（ｂ）は、図１のチップ１の矢印ａ２の切刃位置における径方向すくい角を示す模式図である。ここで従来のチップではコーナーＲ切刃における切刃位置が図５（ａ）の位置にあり、すくい角がβ_Ａとなっていたのに対し、本発明によれば、コーナーＲ切刃が、前述したように切刃高さが低くなっている凹状切刃であることで、コーナーＲ切刃５でのすくい角β_Ｂを前記β_Ａより小さくすることができるのである。

また、図２には、本発明のチップ１の第二の実施形態を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ方向矢視側面図、（ｃ）は（ａ）のＣ方向矢視側面図をそれぞれ示している。

基本的には前述した第一の実施形態と同じ構成であるが、ブレーカ溝８の両端が隣り合うコーナー切刃５両方に延びており、コーナーＲ切刃５の両側がブレーカ溝８の断面形状に沿って切刃高さが徐変する凹状切刃１２となった構成となっている。これにより高切込み加工時においても外周切刃の径方向すくい角を低減することができるとともに、逆勝手のカッターに取付けて使用する場合においても、同様の効果を得ることができるので、汎用性に優れたチップとすることができる。

また、図３は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図、および図２（ａ）のＡ−Ａ断面図を示している。図１で示した第一の実施形態および図２で示した第二の実施形態ともに、図３に示すように、切刃４からブレーカ溝８の底９にかけてすくい角εで傾斜するすくい面１０が形成された構成となっており、これにより副切刃４ｂとして作用する正面側切刃の軸方向すくい角（α−ε）をより正の方向へ近づけることができて切削抵抗をより低減することができる。

なお、切刃４と平行なブレーカ溝８の幅は、コーナーＲ切刃５の円弧をほぼ包含するように形成されているのが望ましい。このような構成とすることにより、外周側切刃４の切刃先端からブレーカ溝底９にいたる切刃の軸方向すくい角を低減し、限りなくゼロに近づける、あるいは正の値へシフトすることができるので、この領域を用いて仕上げ加工することにより、より切削抵抗の小さい高品位の加工が可能となる。

また、図１のチップ１のＡ−Ａ断面である図３に示すように、コーナーＲ切刃５を除く前記切刃部にランド１１が形成されていることにより、切削抵抗の変動に関わらず切刃損傷の発生を抑制し、切刃強度を維持することができる。

以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、発明の目的を逸脱しない限り任意のものとすることができることはいうまでもない。

例えば、本発明においては、上述した実施態様以外に、主面は四角形以外に三角形や菱形、平行四辺形等の形状であってもよい。さらに、ブレーカ溝８も実施態様のように略長方形形状をなすもの以外にも、コーナーＲ切刃が含まれていれば通常用いられる他の形状であっても適応可能である。

本発明の第一の実施形態によるスローアウェイチップの、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ方向矢視側面図、（ｃ）は（ａ）のＣ方向矢視側面図である。 本発明の第二の実施形態によるスローアウェイチップの、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ方向矢視側面図、（ｃ）は（ａ）のＣ方向矢視側面図である。 図１（ａ）のＡ−Ａ断面図、および図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 正面フライスカッターに本発明のスローアウェイチップを取付けた状態の、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＤ方向矢視側面図である。 図１のスローアウェイチップを正面フライスカッターに取り付けた状態の、（ａ）は図１の矢印ａ１の切刃位置における径方向すくい角および切刃の回転軌跡を示す模式図であり、（ｂ）は図１の矢印ａ２の切刃位置における径方向すくい角および切刃の回転軌跡を示す模式図である。 従来のスローアウェイチップの平面図である。

符号の説明

１ スローアウェイチップ（チップ）
２、２´ 主面
３ 側面
４ 切刃
５ コーナーＲ切刃
６ （正面フライス）カッター
８ ブレーカ溝
９ ブレーカ溝底
１０ すくい面
１１ ランド
１２ 凹状切刃
α アキシャルレーキ
β ラジアルレーキ
γ 副切込み角
δ アプローチ角
ε すくい角

Claims (4)

1. 主面が多角形状で略平板状をなし、どちらもすくい面となる二つの主面と逃げ面をなす側面とが交差する稜線部を切刃とし、該切刃が互いに交わる角部にコーナーＲ切刃を備えてなるネガティブスローアウェイチップにおいて、
   平面視において、前記多角形状のうち隣接する２辺に沿って延びる２つのブレーカ溝が、前記コーナーＲ切刃の近傍で互いに交差しつつ前記２辺のうち互いの辺にまで至ることによって２つの凹状切刃が形成されており、
   側面視において、前記コーナーＲ切刃の全ての領域における高さを前記各ブレーカ溝に沿う前記切刃の他の部分よりも低くしたとともに、前記コーナーＲ切刃はその両側の前記２辺に位置する前記各凹状切刃の底からそれぞれ上方に傾斜して最も高い中央領域に至るように形成されていることを特徴とする正面フライス用スローアウェイチップ。
2. 前記ブレーカ溝が前記切刃と平行に形成されているとともに、隣接する２つのコーナーＲ切刃いずれにおいても前記ブレーカ溝が延びていることを特徴とする請求項１記載の正面フライス用スローアウェイチップ。
3. 前記切刃から前記ブレーカ溝の底にかけて正のすくい角で傾斜するすくい面が形成されていることを特徴とする請求項１乃至２記載の正面フライス用スローアウェイチップ。
4. 少なくとも前記コーナーＲ切刃を除く前記切刃部にランドが形成されていることを特徴とする請求項３記載の正面フライス用スローアウェイチップ。

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