JP5050487B2 - ラフィング用インサートおよびラフィングエンドミル - Google Patents

ラフィング用インサートおよびラフィングエンドミル Download PDF

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Description

本発明は、波刃状切刃を備えてワークの粗加工を行うのに用いられるラフィング用インサート、およびこのようなラフィング用インサートがエンドミル本体の外周に取り付けられたインサート着脱式のラフィングエンドミルに関するものである。
このようなインサート着脱式のラフィングエンドミルとして、例えば特許文献1、2には、円柱状をなす工具本体の外周に複数のねじれ溝が備えられ、これらのねじれ溝内に四角形平板状をなすインサートが僅かな間隙をあけて装着されていて、異なるねじれ溝のインサート同士が互いの間隙を補完するように略等間隔に配置されたものが提案されており、さらに従来の技術として、一部のねじれ溝の最先端に装着されるインサートを切刃の長さが長いものとして、他のねじれ溝の最先端のインサートの切刃と重複(オーバーラップ)させるとともにこの他のねじれ溝の次のインサートの切刃の先端ともオーバーラップさせるようにしたものが記載されている。ただし、これら特許文献1、2に記載のラフィングエンドミルでは、インサート自体は単なる四角形平板状のものであって、その切刃は直線状とされており、従って細分される切屑の幅も、この切刃の長さと上記ねじれ溝におけるインサート同士の間隙の大きさとに応じたものとなるため、十分な切屑の分断や抵抗の低減、あるいは切刃の食い付き衝撃の緩和を図ることはできない。
そこで、本発明の発明者らは、特許文献3において、切刃に交差するように山部と谷部とを略等間隔に交互に形成して側面視および上面視に凹凸する波形状をなす波刃状切刃が形成されたインサート、および該インサートを、一のチップポケット(切屑排出溝)に所定の間隔をあけて等間隔に設けた取付座と、軸線方向においてこれらの取付座の間に位置するように他のチップポケットに設けた取付座とに取り付けて、その上記切刃によりエンドミル外周に長刃型を形成したラフィングエンドミルを提案している。従って、このようなラフィングエンドミルによれば、切刃がワークに食い付く際にその全長が一度に食い付くことなく、波形の各山部から徐々にワークに食い付くことになるとともに、切屑も切刃の長さより細かく分断されるため、十分な衝撃緩和や抵抗低減と切屑処理性の一層の向上とを図ることができる。
特開平8−1426号公報 特開平8−1427号公報 特開2006−239830号公報
ところで、この特許文献3のように波刃状切刃が形成されたインサートを装着したラフィングエンドミルでは、周方向に隣接するインサートのオーバーラップする波刃状切刃同士は、その回転軌跡が一致していると同一の波刃形状がワークの加工面に転写されてしまうため、その位相をずらすなどして回転軌跡が一致しないようにしなければならない。この点、各切屑排出溝の先端から2つ目以降のインサートは、これらを上記波刃状切刃の位相が揃った同形同大の1種類のものとして形成しても、該インサートが取り付けられる取付座を周方向に隣接するもの同士で軸線方向にずらすことにより、回転軌跡においてこれらの取付座に取り付けられたインサートの一方の波刃状切刃の山部に他方の谷部が、逆に他方の山部に一方の谷部が位置するようにして、回転軌跡が一致しないようにすることができる。
ところが、特許文献1、2に記載のように、一部の切屑排出溝の最先端に取り付けられるインサートを他より切刃の長いものとして、他の切屑排出溝の最先端のインサートと互いの切刃の先端を揃えてオーバーラップさせ、しかもこの他の切屑排出溝の次のインサートとも切刃の一部がオーバーラップするようにした場合、例えば特許文献1のように4条の切屑排出溝を設けてその最先端に交互に切刃長の長いインサートと短いインサートとを取り付けたとすると、切刃長の長いインサート同士では、切刃長の短いインサートとオーバーラップする先端側は、切刃がなす波形の位相が互いに等しく、かつ周方向に隣接するこの短いインサートの切刃の波形と回転軌跡が一致しないようにされる一方、この切刃長の短い最先端のインサートとその次のインサートとの間に位置する後端側では、これら切刃長の長いインサート同士の切刃の波形を回転軌跡で一致しないようにしなければならない。
従って、このような場合に、エンドミル本体の最先端に取り付けられるインサートとしては、切刃長の短い1種2つのインサートと、波刃状切刃の先端側の部分は同一形状で後端側の部分は互いに回転軌跡が一致しないように異なる形状とされた切刃長が長い2種1つずつの、合計3種のインサートが必要となり、その製造や管理に多くのコストと労力とを要することになる。なお、このような問題は、各切屑排出溝の2つ目以降のインサートについても、切刃がオーバーラップするもの同士で取付座の形成を容易にしようとしたりして軸線方向の位置を一致させようとすると、同様に惹起されることになる。
本発明は、このような背景の下になされたもので、波刃状切刃を備えることにより十分な抵抗の低減や切屑処理性の向上を図りつつも、特に上述のようなラフィングエンドミルに取り付けた場合に必要とされるインサート種を極力少なくして、製造や管理を簡略化することが可能なラフィング用インサート、およびかかるインサートを取り付けた加工面粗度の劣化の少ないラフィングエンドミルを提供することを目的としている。
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明のラフィング用インサートは、インサート本体のすくい面と逃げ面との交差稜線部に、該交差稜線部に沿って凹凸する波刃状切刃が形成されたラフィング用インサートであって、上記インサート本体には、該インサート本体の基準線回りに所定角度ずつ回転させた位置にそれぞれ上記波刃状切刃が形成されており、これらの波刃状切刃同士は、上記インサート本体を上記基準線回りに上記所定角度回転させたときに、その一部が一致せずに非対称となるように形成される一方、残りの部分は一致して対称となるように形成されていることを特徴とする。
また、本発明のラフィングエンドミルは、軸線回りに回転されるエンドミル本体の外周に、周方向に間隔をあけて複数のラフィング用インサートが着脱可能に取り付けられてなるラフィングエンドミルであって、上記エンドミル本体最先端の上記軸線方向に等しい位置には、同形同大に形成された少なくとも2つの本発明のラフィング用インサートが、上記波刃状切刃同士の互いに非対称となる上記一部同士を後端側に向けて上記軸線回りの回転軌跡においてオーバーラップさせて該回転軌跡が一致しないようにする一方、対称となる上記残りの部分は先端側を向いて上記回転軌跡が一致するように取り付けられているとともに、本発明のラフィング用インサートよりも切刃長の短い他のラフィング用インサートが、本発明のラフィング用インサートの波刃状切刃の上記残りの部分に対して回転軌跡において不一致となるようされた波刃状切刃をオーバーラップさせて取り付けられており、上記他のラフィング用インサートの後端側には、さらに他のラフィング用インサートが、その波刃状切刃が本発明のラフィング用インサートの波刃状切刃と回転軌跡において連続し、あるいはオーバーラップするように配列されていることを特徴とする。
従って、本発明のラフィング用インサートによれば、例えばこのように同形同大に形成された少なくとも2つの1種のインサートを、互いの波刃状切刃の非対称とされた上記一部をオーバーラップさせるようにしてラフィングエンドミルに取り付けることによって、その回転軌跡が一致しないようにすることができる。そして、これにより個々のインサートでは切屑を分断しながら切削をして切削抵抗の低減や切屑処理性の向上を図りつつ、一方の波刃状切刃の谷部によって削り残された加工面を他方の波刃状切刃の山部で削り取るように加工面をより平滑に切削して面粗さを向上させることができる。
また、この波刃状切刃に摩耗等が生じたときには、これら少なくとも2つのラフィング用インサートを上記基準線回りに上記所定の角度回転させて取り付け直すことにより、インサート同士で互いに他の波刃状切刃の非対称となる一部がオーバーラップさせられることになり、取り付け直し前と同様に回転軌跡が一致しないようにされて平滑な加工面の形成を行うことができる。
さらに、本発明のラフィング用インサートにおいては、上記波刃状切刃同士の上記一部を、上記インサート本体を上記基準線回りに上記所定角度回転させたときに、波長および振幅が等しくて位相がずらされるように形成することで、非対称となる波刃形状とすることにより、上述のようにラフィングエンドミルに取り付けた場合にインサート間での切削抵抗等の均一化を図って安定した切削を促すとともに、一層平滑な加工面を形成することができる。
なお、このときの位相のずれ量は、インサート本体に形成される波刃状切刃の数や、ラフィングエンドミルに取り付ける場合のエンドミル本体の大きさ、あるいは取り付けるインサートの数によって設定すればよいが、例えばこの位相を上記波長の1/2ずらしておけば、波刃状切刃の非対称となる上記一部を回転軌跡においてオーバーラップさせたときに、一方の山部を他方の谷部に、また他方の山部を一方の谷部に、確実に位置させることができて加工面の平滑化を図ることができる。
一方本発明のラフィング用インサートにおいて上記波刃状切刃同士は、上記インサート本体を上記基準線回りに上記所定角度回転させたときに、その一部が一致せずに非対称となるように形成される一方、残りの部分は一致して対称となるように形成されている。
このため、例えば、特許文献1のように切刃長の長いインサートと短いインサートとを周方向に交互に、かつ互いの切刃の先端を揃えて配置した場合に、本発明のラフィング用インサートを切刃長の長いインサートに用いるとともに、切刃長の短いインサートの切刃も波刃状切刃としたときには、この切刃長の短いインサートとオーバーラップしないエンドミル後端側では、本発明のラフィング用インサートの波刃状切刃同士を回転軌跡が一致しない上記一部とする一方、これよりも先端側の波刃状切刃の上記残りの部分は、インサート本体を所定角度回転させたときに対称となるように形成して、本発明のラフィング用インサート同士で波刃状切刃の回転軌跡が一致するようにし、これに対して切刃長の短いインサートの波刃状切刃の回転軌跡をずらすことにより、加工面を平滑に形成することができるとともに、このような場合でも、エンドミル最先端のインサートとしては、本発明による切刃長の長い1種2つのインサートと切刃長の短い1種2つのインサートとの2種類のインサートを用意すればよくなる。
このように、本発明のラフィング用インサートによれば、特にラフィングエンドミルに取り付けて切削を行う場合に、同形同大の1種のインサートを軸線方向の位置を揃えて取り付けても、その波刃状切刃の一部の回転軌跡を一致させることなくオーバーラップさせることができ、従って切削抵抗の低減や切屑処理性の向上を図りつつ、インサート種を極力少なく抑えることができる。従って、インサート製造に要する金型の種類も少なくしてその製造コストの削減を図るとともに、必要なインサートの準備等も簡略化して管理に要する労力の軽減を促すことができる。
図1ないし図3は、本発明のラフィングエンドミルの一実施形態を示すものである。このラフィングエンドミルには、図4ないし図8に示すインサートAと、図9ないし図14に示すインサートBと、そして図15ないし図19に示すインサートCとが着脱可能に取り付けられており、このうちインサートCが本発明の一実施形態のラフィング用インサートとされる。なお、他のインサートA,Bも波刃状切刃を有するラフィング用インサートとされている。
本実施形態のラフィングエンドミルは、そのエンドミル本体1が鋼材等により形成されて軸線Oを中心とした外形略円柱状をなし、その先端部外周には、該エンドミル本体1の先端から軸線O方向後端側(図2において上側)に向かうに従いこの軸線O回りに切削加工時のエンドミル本体1の回転方向Tの後方側に捩れる螺旋状の切屑排出溝2が、周方向に等間隔に複数条(本実施形態では4条)形成されている。そして、これらの切屑排出溝2の上記回転方向T側を向く壁面には軸線O方向に間隔をあけてそれぞれ複数のインサート取付座3が形成されており、これらのインサート取付座3に上記各インサートA〜Cがクランプネジ4によって着脱可能に取り付けられている。
これらのインサートA〜Cはいずれも、超硬合金等の硬質材料により形成された四角形平板状のインサート本体11を備え、このインサート本体11がなす平板の厚さ方向を向く2つの四角形面の一方がすくい面12とされるとともに、他方は上記厚さ方向に垂直な平坦面とされて上記インサート取付座3への着座面13とされ、さらにこれらの四角形面の周囲に配置される4つの周面はそれぞれ逃げ面14とされて、これら4つの逃げ面14と上記すくい面12との交差稜線部に切刃15が形成されている。ここで、各逃げ面14はすくい面12から着座面13側に向かうに従い漸次後退するポジ逃げ面とされていて、これらのインサートA〜Cは切刃15に逃げ角が付されたポジティブインサートとされている。
また、すくい面12の中央から着座面13にかけては上記クランプネジ4が挿通される取付孔16が上記厚さ方向に貫通しているとともに、すくい面12の取付孔16開口部周辺は切刃15よりも上記厚さ方向に突出して該厚さ方向に垂直な平坦面とされ、各インサートA〜Cのすくい面12の外形と略相似で一回り小さなな形状とされたボス面17とされている。そして、このボス面17よりも外側のすくい面12には、上記逃げ面14に達する複数の溝部(谷部)18と山部19が切刃15に沿って交互に形成されていて、これらの溝部18と山部19とが逃げ面14に交差して形成されることにより、上記切刃15は、すくい面12の周回り方向に向けて上記厚さ方向に凹凸する波刃状切刃とされている。また、逃げ面14がポジ逃げ面とされていることにより、この切刃15は上記中心線に沿ってすくい面12に対向する平面視にも、該すくい面12の内外に凹凸する波刃状に形成されている。
ここで、各インサートA〜Cにおいて四角形面をなすすくい面12の各コーナ部20における切刃15は、上記厚さ方向に垂直な1の平面上に延びるように形成されており、波刃状切刃はこのコーナ部20から溝部18、山部19の順に交互に形成されていて、山部19の頂点は上記1の平面上に位置するようにされている。また、これら溝部18と山部19による波刃状切刃は、一部を除いて概ね円弧状の凹曲線と凸曲線とが滑らかに連続する形状とされている。なお、溝部18と山部19およびコーナ部20は、逃げ面14に交差するその断面形状のまま、切刃15から離間してすくい面12の内側に向かうに従い上記厚さ方向に僅かに後退するように傾斜させられており、またこのすくい面12の内側でこれら溝部18、山部19、コーナ部20に交差する上記ボス面17の周りの壁面は、内側に向かうに従い上記溝部18、山部19、コーナ部20の傾斜よりも急勾配で厚さ方向に***して該ボス面17に至る傾斜面とされている。
これらのインサートA〜Cのうち、まず上記インサートAは、略正方形の平板状をなしていて、インサート本体11の基準線となる上記取付孔16の中心線回りに90°ずつ回転対称となるように形成されている。このインサートAの切刃15は、隣接するコーナ部20間で3つの溝部18と2つの山部19とが交互に形成されることにより、一定の波長の波刃状をなしており、特に本実施形態では溝部18の底部と山部19の上記頂部との間隔も互いに等しくされている。さらに、このうち両コーナ部20側の溝部18は上記厚さ方向の溝深さが互いに等しくされて溝深さの浅い浅溝部18Aとされているのに対し、中央部の溝部18はこれよりも溝深さが深くされた深溝部18Bとされており、すなわち浅溝部18Aと深溝部18Bとが交互に形成されていて、波の振幅は異なるものとされている。なお、このインサートAの切刃15は、上記コーナ部20においては平面視に上記正方形の角を直線状に面取りしたチャンファーコーナ刃とされている。
一方、インサートB,Cは図10、図15に示すようにすくい面12の各コーナ部20が僅かに鋭角または鈍角とされた略平行四辺形の平板状とされており、ただし、インサートBはこの平行四辺形の長辺(図10において縦方向に延びる辺)が短辺(図10において横方向に延びる辺)より僅かに長くされている程度であるのに対し、本実施形態のインサートCは短辺の長さはインサートBと等しく、長辺は図15に示すようにインサートBよりも長くされている。なお、両インサートB,Cの長辺間の間隔は互いに等しくされるとともにインサートAの対辺間の間隔とも等しくされ、さらにコーナ部20のうち鋭角コーナ部20Aおよび鈍角コーナ部20Bにおけるそれぞれのコーナ角度もインサートB,Cでは互いに等しくされており、従ってインサートCはインサートBを長辺方向に引き延ばしたような外形形状とされる。
このうちインサートBは、インサート本体11の基準線となる上記取付孔16の中心線回りに180°ずつ回転対称(線対称)に形成されていて、その上記長辺にはインサートAと同様に、隣接するコーナ部20間で3つの溝部18と2つの山部19とが交互に形成されて一定波長の波刃状切刃15が形成されており、さらに両コーナ部20側の溝部18は浅溝部18Aとされるとともに、中央の溝部18は深溝部18Bとされている。一方、上記短辺には、隣接するコーナ部20から間隔をあけて2つの溝部18と1つの山部19が交互に形成されることにより、やはり一定波長の波刃状切刃15が形成されており、これらの溝部18の溝深さは互いに等しくされていて、すなわちこの短辺の切刃15がなす波形はその振幅も一定とされている。なお、このインサートBおよびインサートCのコーナ部20における切刃15は、平面視に該コーナ部20を凸円弧で面取りしたRコーナ刃とされている。
これに対して本実施形態のインサートCは、その上記短辺に3つの溝部18と2つの山部19とを交互に備えてインサートBの短辺に形成された切刃15と波長、振幅の等しい波刃状切刃15が形成されており、ただし両端の溝部18は両コーナ部20に隣接して形成されていて、インサートB,Cの短辺を重ね合わせたときに切刃15がなす波形の位相が1/2波長分ずれるようにされている。ただし、このインサートCの一対の短辺に形成された溝部18、山部19および切刃15は、該インサートCのインサート本体11の基準線となるその取付孔16の中心線回りに180°回転対称とされている。
一方、このインサートCの長辺には、それぞれ6つの溝部18と5つの山部19とが交互に形成されて波刃状切刃15が形成されているが、1つの長辺において該切刃15がなす波形は部分的に異なるものとされており、具体的にインサートCでは3つ目の中央の山部19の頂部を境にその波長と振幅とが異なるものとされている。すなわち、上記長辺に形成される切刃15のうち、中央の山部19の頂部と鋭角コーナ部20Aとの間の鋭角コーナ側切刃部15aでは、この頂部と鈍角コーナ部20Bとの間の鈍角コーナ側切刃部15bと比べて、溝部18の溝深さが深くされるとともに溝部18および山部19の幅も大きくされており、これによりこれらの間に形成される3波ずつの切刃15も、鋭角コーナ側切刃部15aが鈍角コーナ側切刃部15bより波長、振幅ともに大きくされていて、本実施形態のインサートCではいずれも2倍の大きさとされている。
従って、これに伴い上記長辺に形成される切刃15に占める長さも、鋭角コーナ側切刃部15aが鈍角コーナ側切刃部15bより長く形成されることになり、この鋭角コーナ側切刃部15aの鋭角コーナ部20A先端から上記中央山部19の頂部までの長さは、上記インサートBの長辺に形成される切刃15の鋭角コーナ部20A先端から鈍角コーナ部20Bとの境界までの長さと等しくされている。なお、鋭角コーナ側切刃部15aと鈍角コーナ側切刃部15bのそれぞれにおいては、溝部18の深さは互いに等しくて、その切刃15がなす波形の振幅、および波長も一定とされている。
そして、本実施形態のインサートCでは、すくい面がなす平行四辺形の一対の長辺同士で、上記基準線となる取付孔16の中心線回りにインサート本体11を180°回転させたときに、これらの長辺に形成された切刃15の少なくとも一部における波形が一致しないように非対称に形成されている。ここで、本実施形態では、この長辺に形成された波刃状切刃15の一部とされる上記鈍角コーナ側切刃部15b同士が非対称とされ、残りの部分とされる上記鋭角コーナ側切刃部15aは、インサート本体11を上記中心線回りに180°回転させると一致するように、該中心線に対して対称に形成されている。
さらに、これら一対の長辺に形成された波刃状切刃15の鈍角コーナ側切刃部15b同士は、その波形の波長および振幅が互いに等しく上述のように鋭角コーナ側切刃部15aの1/2とされ、インサート本体11を中心線回りに180°回転させてこれらの鈍角コーナ側切刃部15bを重ね合わせたときに、互いの波形の位相がずらされることにより非対称となるようにされている。そして、その位相のずれは、本実施形態では鈍角コーナ側切刃部15bにおける波形の1/2波長分とされている。
ここで、本実施形態のインサートCにおいては、このように鈍角コーナ側切刃部15bの位相をずらすのに、図15の下側および図16に示す一方の長辺に形成される切刃15Aでは、この切刃15Aの上記中央山部19の頂部に連続するようにして鈍角コーナ側切刃部15bの溝部18を形成するとともに、この鈍角コーナ側切刃部15bの鈍角コーナ部20B側の溝部18と該鈍角コーナ部20Bとの間には間隔をあけて、鈍角コーナ部20Bから上記1の平面上に延びる短い直線状部を形成するようにしている。
一方、図15の上側および図17に示す他方の長辺に形成される切刃15Bでは逆に、この切刃15Bの鈍角コーナ部20B側では鈍角コーナ側切刃部15bの溝部18をこの鈍角コーナ部20Bに連続して形成するとともに、切刃15Bの上記中央山部19の頂部には上記1の平面上に延びる短い直線状部を形成して、この中央山部19側の鈍角コーナ側切刃部15bの溝部18が鋭角コーナ側切刃部15aとの間に間隔をあけて形成されるようにしている。なお、このように部分的に位相の異なる非対称の波刃状の切刃15A,15Bが備えられるのに対応して、本実施形態のインサートCの上記ボス面17には、その一対の鋭角コーナ部20Aの内側部分に形成された凹所内に、例えば文字「A」、「B」などの異なる指標17Aがそれぞれ設けられている。
このような本実施形態のラフィング用インサートCを含めたインサートA〜Cは、図3に示すように、それぞれ同形同大のインサートB,Cが2つずつ、エンドミル本体1の各切屑排出溝2最先端に形成された4つインサート取付座3に周方向に交互に取り付けられるととともに、残りのインサート取付座3にはやはり互いに同形同大のインサートAが取り付けられて、切屑排出溝2ごとにインサート列が形成されるように配設される。従って、本実施形態のラフィングエンドミルでは先端側からインサートB,Aよりなるインサート列と、インサートC,Aよりなるインサート列とが2列ずつ、周方向に交互に配列されることになる。なお、これらのインサート列においてインサートAは複数ずつ配置されている。
このうち、最先端のインサートB,Cが取り付けられるインサート取付座3は、切屑排出溝2の上記回転方向Tを向く壁面から一段凹んでエンドミル本体1の先端面と外周面とに開口した凹所とされており、回転方向Tを向く底面とエンドミル本体1の先端側を向く壁面および外周側を向く壁面とを備えている。このようなインサート取付座3に、インサートB,Cは、そのすくい面12を上記回転方向Tに向けるとともに着座面13を上記底面に密着させ、また1つの鋭角コーナ部20Aをエンドミル本体1の先端外周側に位置させるとともに、この鋭角コーナ部20Aに交差する上記長辺に形成された切刃15を外周刃としてエンドミル本体1の外周側に、上記短辺に形成された切刃15を底刃としてエンドミル本体1の先端側に向けて突出させ、さらにこれとは反対の鋭角コーナ部20Aに交差する一対の逃げ面14をそれぞれ上記壁面に当接させて着座させられ、取付孔16に挿通した上記クランプネジ4を上記底面に形成されたネジ孔にねじ込むことによって固定される。
こうして取り付けられたインサートB,Cは、エンドミル本体1の先端外周側に向けられた鋭角コーナ部20Aの軸線O方向の位置および軸線Oからの半径が互いに等しくされるとともに、上記外周刃とされる切刃15が回転方向T側から見て概ね軸線Oに平行に延びるように配置され、従ってこれら外周刃とされる切刃15は、その軸線O回りの回転軌跡が、インサートBの切刃15がインサートCの切刃15の鋭角コーナ側切刃部15aとオーバーラップするようにして、該軸線Oを中心とした概ね円筒状をなすことになる。また、先端側に向けられて底刃とされる切刃15は、インサートB,Cで互いに等しい角度で内周側に向かうに従いエンドミル本体1の後端側に向かうように僅かに傾斜し、その軸線O回りの回転軌跡も互いにオーバーラップすることになる。
一方、本実施形態のインサートAが取り付けられるインサート取付座3は、切屑排出溝2の上記壁面から一段凹んでエンドミル本体1の外周面に開口する凹所となり、回転方向Tを向く底面とエンドミル本体1の先端側を向く壁面と外周側を向く壁面と、エンドミル本体1の後端側を向く壁面との3つの壁面を備えることになる。このようなインサート取付座3にインサートAは、やはりそのすくい面12を上記回転方向Tに向けるとともに着座面13を上記底面に密着させ、1の切刃15を外周刃として外周側に向けて突出させるとともに、残りの3つの切刃15に連なる逃げ面14を上記各壁面に当接させて着座させられ、インサートB,Cと同様にクランプネジ4によって固定される。
こうして取り付けられたインサートAは、外周刃とされる上記1の切刃15が回転方向T側から見てやはり概ね軸線Oに平行に延びるように配置され、その軸線O回りの回転軌跡が、インサートB,Cの外周刃とされる切刃15の回転軌跡と半径の等しい該軸線Oを中心とした概ね円筒状をなすようにされる。なお、これらのインサートA〜Cのすくい面12は、軸線O方向には図3に示すように切屑排出溝2の捩れ角よりは小さな角度で後端側に向かうに従い回転方向Tの後方側に傾斜させられるとともに、エンドミル本体1の半径方向には内周側に向かうに従い回転方向T側に傾斜するようにされており、これによりインサートA〜Cの外周刃とされる切刃15とインサートB,Cの底刃とされる切刃15には、正のアキシャルレーキ角と負のラジアルレーキ角とが与えられる。勿論、各切刃15の逃げ面14には加工面との干渉を避ける逃げ角が与えられる。
また、上記インサートAは、図3に示すように周方向に隣接するインサート列同士で軸線O方向に互いにずらされて配置されており、さらに1のインサート列の1のインサートAと他のインサート列の軸線O方向にずらされたインサートAとは、互いの外周刃とされる切刃15がなす波刃状切刃の波形が、その位相を軸線O回りの回転軌跡において連続させるように配列されていて、こうして波形が連続する波刃状切刃15によって1つの波刃状切刃列が構成されるとともに、このように構成される波刃状切刃列が、エンドミル本体1の外周に位相が異なるものが複数形成されるようになされている。
具体的に、本実施形態では図3に示すように、上記インサートAは、各インサート列で略インサートA1つ弱分軸線O方向に間隔をあけて配列されるとともに、周方向に隣接するインサート列同士では一方におけるインサートA同士の軸線O方向の間隔部分に他方のインサートAが位置するようにされている。ここで、図3において左側から順に第1〜第4のインサート列S1〜S4とすると、第1のインサート列S1では最先端に取り付けられたインサートBの軸線O方向後方に、図3では3つのインサートAが間隔をあけて取り付けられるように図示されている。これらを先端側から順にインサートA11,A12,A13とする。以下同様に、第2のインサート列S2では最先端のインサートCの後方に2つのインサートA21,A22が、第3のインサート列S3では最先端のインサートBの後方に3つのインサートA31,A32,A33が、第4のインサート列S4では最先端のインサートCの後方に2つのインサートA41,A42が、それぞれ間隔をあけて取り付けられるように図示されていて、周方向に隣接するインサート列同士ではこれらのインサートAが軸線O方向にずらされて配置されている。
さらに、第1のインサート列S1のインサートAのうち先端のインサートA11の外周側に向けられた波刃状切刃15は後方側に向けて順に、第4のインサート列S4のインサートAのうち先端のインサートA41、第3のインサート列S3のインサートAのうち先端から2番目のインサートA32、第4のインサート列S4のインサートAのうち2番目のインサートA42、第3のインサート列S3のインサートAのうち3番目のインサートA33の各波刃状切刃15と、互いの先端、後端の軸線O方向の位置が一致するように配置されていて、軸線O回りの回転軌跡において連続するようにさせられており、これらの波刃状切刃15によって第1の波刃状切刃列が構成されている。一方、上記インサートAのうちこれ以外の、第3のインサート列S3先端のインサートA31、第2のインサート列S2先端のインサートA21、第1のインサート列S1の先端から2番目のインサートA12、第2のインサート列S2の2番目のインサートA22、第1のインサート列S1の3番目のインサートA13の各波刃状切刃15も、同様に軸線O回りの回転軌跡において順に連続するようにして第2の波刃状切刃列を構成している。
そして、本実施形態では、これら第1、第2の波刃状切刃列は、その位相が各波刃状切刃15の波形がなす波長の1/2波長分だけ位相をずらすようにされており、従って本実施形態のラフィングエンドミルではエンドミル本体1の外周に位相の異なる2つの波刃状切刃列が形成されるように構成されている。なお、上記インサートAは、上記長辺の長さが短いインサートBの後方に位置する第1、第3のインサート列S1,S3の先端のインサートA11,A31が、長辺の長いインサートCの後方に位置する第2、第4のインサート列S2,S4の先端のインサートA21,A41よりも先端側にインサートA略1つ分ずらされて配置され、さらに第2の波刃状切刃列を構成するインサートA31は、第1の波刃状切刃列を構成するインサートA11よりも波刃状切刃15の1/2波長分だけ先端側に位置させられている。
従って、本実施形態ではこれらのインサートAは、その1のインサートAが、当該1のインサートAが配列される1のインサート列に周方向に隣接する他のインサート列の少なくとも一つのインサートAと、それぞれの波刃状切刃列を構成するように配置されることになる。すなわち、第1のインサート列S1のインサートA11は、その波刃状切刃15の後端が回転方向T側に隣接することになる第4のインサート列S4のインサートA41と連続し、またこの第4のインサート列S4のインサートA41,A42はその波刃状切刃15の両端が回転方向Tに隣接する第3のインサート列S3のインサートA32,A33と連続して第1の波刃状切刃列を構成する。また、第2の波刃状切刃列においても、第3のインサート列S3の先端のインサートA31の波刃状切刃15は、周方向のうち回転方向T側に隣接する第2のインサート列S2のインサートA21と連続し、この第2のインサート列S2のインサートA21,A22は回転方向Tに隣接する第1のインサート列S1のインサートA12,A13と連続する。
その一方で、本実施形態ではこのように、上記インサートAにおいて第1のインサート列S1ではその先端のインサートA11が第1の波刃状切刃列を構成するのに対して、他のインサートA12,A13は第2の波刃状切刃列を構成しており、また逆に第3のインサート列S3の先端のインサートA31は第2の波刃状切刃列を構成するのに対して、他のインサートA32,A33は第1の波刃状切刃列を構成していて、少なくとも一つのインサート列には他のインサートAと異なる波刃状切刃列を構成するインサートAが配置されている。なお、本実施形態ではこれらのインサートAが同形同大とされて波刃状切刃15が上記中心線回りに90°ずつ回転対称とされているので、このような配列とするのに、第1のインサート列S1ではインサートA11,A12間とインサートA12,A13間の軸線O方向の間隔を、また第3のインサート列S3ではインサートA31,A32間とインサートA32,A33間の軸線O方向の間隔を、すなわちインサート取付座3の間隔を、それぞれ異なる大きさとしている。
そして、さらに本実施形態のラフィングエンドミルにおいて、第2、第4のインサート列の最先端に配置される上記実施形態の一対のインサートCは、その外周側に向けられる波刃状切刃15が、互いに上記鈍角コーナ側切刃部15bの位相の異なる側が外周側に向けられるように配置されている。すなわち、本実施形態では、これらのインサートCは、上記中心線回りに180°回転させた位置に形成される波刃状切刃15A,15Bのうち、互いに非対称となるその一部の鈍角コーナ側切刃部15b同士を上記軸線O回りの回転軌跡においてオーバーラップさせるようにして取り付けられている。
より詳しくは、本実施形態では、図3に示すように第2のインサート列S2最先端のインサートCは上記波刃状切刃15Aが外周側に向けられるように取り付けられ、第4のインサート列S4最先端のインサートCは上記波刃状切刃15Bが外周側に向けられるようにされている。従って、これらのインサートC同士では、それぞれの波刃状切刃部15A,15Bの鈍角コーナ側切刃部15bも、その位相が各鈍角コーナ側切刃部15bの波形がなす波長の1/2波長分だけ位相をずらすようにして、位相の異なる2つの波刃がエンドミル本体1の外周に向けられるようにされている。
なお、上記インサートAのうち先端側に位置する第1、第3のインサート列S1,S3のインサートA11,A31は、その波刃状切刃15が第2、第4のインサート列S2,S4最先端のこれら上記実施形態のインサートCにおける波刃状切刃部15A,15Bと回転軌跡において連続し、あるいはオーバーラップするように配列されている。すなわち、第1のインサート列S1のインサートA11は、その波刃状切刃15の先端が回転方向T側に位置する第4のインサート列S4のインサートCの波刃状切刃15Bの後端(鈍角コーナ側切刃部15bの後端)と回転軌跡において位相を合わせるように連続し、また、第3のインサート列S3のインサートA31は、その波刃状切刃15の先端を第4のインサート列S4最先端のインサートCにおける鈍角コーナ側切刃部15bの鈍角コーナ部20B側の山部19の頂部と回転軌跡において一致させて、このインサートCや第2のインサート列S2最先端のインサートCと波刃状切刃15がオーバーラップするように配置されている。
このように構成されたラフィングエンドミルにおいては、複数のインサート列S1〜S4を構成するインサートA〜Cが軸線O方向に間隔をあけているとともに、このうち一部のインサートAは周方向に隣接するインサート列S1〜S4同士で軸線O方向に互いにずらされて配置されているので、これらのインサートA〜Cごとに切屑を分断できるのは勿論、個々のインサートA〜Cにおいても、エンドミル本体1外周側に軸線O方向に沿って凹凸する波刃状切刃15が突出して向けられているので、切屑自体を分断して生成することができ、切削抵抗の低減と切屑処理性の向上を図ることができる。
また、特に上記一部のインサートAは、その波刃状切刃15が互いの位相を軸線回りの回転軌跡において連続させた波刃状切刃列を構成し、かつ互いの位相が異なる複数(本実施形態では2つ)のこのような波刃状切刃列をエンドミル本体1の外周に形成するように構成されているので、例えば第1の波刃状切刃列によってワーク加工面に形成される逆位相の波形断面の山部分を第2の波刃状切刃列の山部分で切削して平滑な加工面を得ることができ、ラフィングすなわち粗加工といっても加工面の比較的滑らかな高品位の切削を行うことが可能となる。
その一方で、各インサート列S1〜S4の最先端にはそれぞれインサートB,Cが取り付けられていて、これらのインサートB,Cは外周側に向けられる切刃15の軸線O回りの回転軌跡が一部オーバーラップしているとともに、底刃とされる切刃15の回転軌跡もオーバーラップすることになり、この底刃とされる切刃15も波刃状とされてその位相がインサートBとインサートCとで、やはり1/2波長分ずらされた配置とされることになるため、例えばワークに断面L字型の加工面を形成する場合でも、これら最先端のインサートB,Cに過大な負荷が作用するのを防ぐことができるとともに、底刃とされる切刃15によって生成される切屑も効率的に分断処理することができ、さらにこれにより形成される上記L字型加工面の底面も高品位とすることができる。
そして、このうち外周刃とされる波刃状切刃15A,15BがインサートBよりも長くて、その一部の鈍角コーナ側切刃部15b同士が第1、第3のインサート列S1,S3の先端側のインサートA,B間の切削を行うことになる本実施形態のラフィング用インサートCにおいては、上述のようにインサート本体11の基準線となる上記中心線回りに所定角度(180°)ずつ回転させた位置に形成されたこれら波刃状切刃15A,15B同士で、この一部の鈍角コーナ側切刃部15bが上記所定角度インサート本体11を回転させたときに一致せずに非対称となるように形成されている。従って、2つのこのようなインサートCを、この非対称となる鈍角コーナ側切刃部15b同士が軸線O回りの回転軌跡においてオーバーラップするように取り付けられた本実施形態のラフィングエンドミルでは、該インサートCがエンドミル本体1の最先端にあってその軸線O方向の取付位置が等しくても、同形同大の1種のインサートCにより、互いの鈍角コーナ側切刃部15bによる回転軌跡が一致しないようにして、ワークに形成される加工面をより平滑にして面粗さの向上を図ることができる。
この点、例えばこのインサートCを、例えば同じエンドミル本体1最先端のインサートBと同様に中心線回りに180°回転対称に形成したとすると、このインサートBと同インサート列S1,S3のインサートA11,A31との間の部分で該インサートCの波刃状切刃15の回転軌跡を一致させないようにするには2種類のインサートCが必要となり、従ってかかるインサートCを製造するための例えば超硬合金原料粉末から圧粉体を成型する金型も2種必要となって製造コストが高騰することになる。また、こうしてインサートの種類が増えると、その管理も煩雑となって多くの労力を要するとともに、これら2種のインサートCは切刃15が異なっていても一見すると似通った形状となるため、同一種のインサートCを第2、第4のインサート列S2,S4に取り付けてしまって所望の面粗さを得ることができなくなるおそれも生じる。
ところが、これに対して上記構成のラフィング用インサートCおよびラフィングエンドミルによれば、上述のように第1、第3のインサート列S1,S3のインサートBとインサートA11,A31との間の部分でもワークの加工面粗さの向上を図りつつ、インサートCが1種で済むためにその製造コストや管理に要する労力の大幅な削減を図ることができる。また、本実施形態では、このインサートCのボス面17に指標17Aが設けられているので、各インサートCにおいて外周刃とすべき波刃状切刃15A,15Bを間違うことも少ない。
しかも、本実施形態のインサートCでは、たとえ2つのインサートCのいずれか一方で外周刃とすべき波刃状切刃15A,15Bを間違えて、その一部の鈍角コーナ側切刃部15b同士が同一の回転軌跡を描くようにラフィングエンドミルが構成されてしまったとしても、この鈍角コーナ側切刃部15bは、同インサートCにおける波刃状切刃15A,15Bの残りの鋭角コーナ側切刃部15aやインサートA,Bの波刃状切刃15よりも波長および振幅が小さい波形とされているので、これら他の波刃状切刃15による加工面に比べて著しく粗さの大きい加工面が形成されるのは避けることができる。特に、本実施形態では、鈍角コーナ側切刃部15bがなす波形の波長および振幅が鋭角コーナ側切刃部15aのいずれも1/2とされているので、万一こうして2つのインサートC同士で鈍角コーナ側切刃部15b同士の回転軌跡が一致していたとしても、形成される加工面の粗さを、2つのインサートCで鋭角コーナ側切刃部15aの回転軌跡がその波形の1/2位相がずらされていた場合と略同等の粗さに抑えることができる。
さらに、万一インサートCを間違えて取り付けてしまった場合に、これに気がついて正しい波刃状切刃15A,15Bが外周刃となるようにインサートCを取り付け直すときや、あるいは切削により切刃15が摩耗して未使用の切刃15にコーナチェンジするときでも、本実施形態ではクランプネジ4を完全に抜き取ることなく、インサートCが回転可能なところまで緩めた状態で、インサートCを上記中心線回りに180°回転させて再びクランプネジ4をねじ込めばよく、クランプネジ4が抜き取られることによる紛失やインサートCの脱落のおそれなども回避することができる。なお、インサート取付座3に隣接する切屑排出溝2の内周側には、こうしてクランプネジ4を螺着した状態のままインサートCを回転させることのできる空間が確保される。これは、他のインサートA,Bについても同様である。
なお、上述のように波刃状切刃15A,15B同士の一部の鈍角コーナ側切刃部15bを、インサート本体11を基準線(上記中心線)回りに所定角度回転させたときに一致せずに非対称となるように形成するには、例えばこれらを波長や振幅が異なる波形に形成して、これらをオーバーラップさせて重ね合わせたときに互いの波形が打ち消し合うようにしてもよいが、本実施形態のように波長および振幅を等しくして位相をずらすように形成することで非対称となるようにすることにより、各インサートCの鈍角コーナ側切刃部15b同士での切削量を略等しくしてインサートC間での切削抵抗の均一化を図ることができ、安定した切削を促すことができるとともに、この鈍角コーナ側切刃部15b同士で摩耗の均一化を図ってコーナチェンジやインサートCの交換のタイミングを合わせることが可能となる。
特に、本実施形態ではこれら鈍角コーナ側切刃部15bのなす波形が、波長と振幅が等しくて上記中心線回りにインサート本体11を180°回転させたときにその位相が波長の1/2ずれるように形成されていて、このように位相の異なる鈍角コーナ側切刃部15bがエンドミル本体1の周方向に交互に配設されるようにインサートCが取り付けられることにより、一方のインサートCにおける鈍角コーナ側切刃部15bの波形の溝部18によって削り残された加工面の山部を、エンドミル本体1の回転により後続する他方のインサートCの鈍角コーナ側切刃部15bにおける波形の山部19によって削り取ることができ、いたずらにインサート種を増やしたりすることなく加工面を平滑に形成することが可能となる。
その一方で、本実施形態のインサートCでは、インサート本体11を基準線回りに所定角度回転させた位置に形成される波刃状切刃15A,15Bのうち、互いに一致しないように非対称とされたこの鈍角コーナ側切刃部15b以外の、残りの鋭角コーナ側切刃部15aは互いに一致して対称となるように形成されている。従って、これらのインサートCの間に交互に配設されてオーバーラップさせられるインサートBの波刃状切刃15を、回転軌跡において上記鋭角コーナ側切刃部15aと不一致となるように、例えば波長を等しくして位相を1/2ずらしたものとすることにより、本実施形態によれば、上述のようにエンドミル本体1の先端では合計4つのインサートB,Cによって切削を行うことができて、個々のインサートB,Cに作用する負荷の軽減と加工面品位の向上を図ることができる。
なお、本実施形態のラフィングエンドミルにおいて各インサート列S1〜S4の2つ目以降のインサートAは、その4つの波刃状切刃15が中心線回りに90°ずつ回転対称とされていて、インサート取付座3の軸線O方向の位置をずらすことにより、上述のように外周刃とされる該切刃15の回転軌跡が1/2波長分位相のずれた第1、第2の異なる波刃状切刃列を構成するようにされているが、これらのインサートAについても、インサート本体11を中心線回りに90°または180°回転させたときに重なり合う切刃15同士が一致せずに非対称となるように、例えば波形は同形のままで位相を互いに1/2波長分ずらすように形成してこうして非対称とされた切刃15同士が軸線O回りの回転軌跡でオーバーラップして異なる波刃状切刃列を構成するようにしてもよい。この場合には、切刃15がオーバーラップするインサートAが取り付けられる取付座3同士は、軸線O方向に互いに等しい位置に形成されることになるため、インサート取付座3の形成が容易になるという利点も得ることができる。
本発明の一実施形態のラフィングエンドミルを示す斜視図である。 図1に示す実施形態の側面図である。 図1に示す実施形態のインサートA〜Cの配置を説明する展開図である。 図1に示す実施形態のラフィングエンドミルに配置される、本発明の一実施形態のインサートAの斜視図である。 図4に示すインサートAの平面図である。 図5における矢線X方向視の側面図である。 図5における矢線Y方向視の側面図である。 図5におけるZZ断面図である。 図1に示す実施形態のラフィングエンドミルに配置されるインサートBの斜視図である。 図9に示すインサートBの平面図である。 図10における矢線X方向視の側面図である。 図10における矢線Y方向視の側面図である。 図10における矢線Z方向視の側面図である。 図1に示す実施形態のラフィングエンドミルに配置される本発明の一実施形態のラフィング用インサートCの斜視図である。 図14に示す実施形態のインサートCの平面図である。 図15における矢線W方向視の側面図である。 図15における矢線X方向視の側面図である。 図15における矢線Y方向視の側面図である。 図15におけるZZ断面図である。
符号の説明
1 エンドミル本体
2 切屑排出溝
3 インサート取付座
11 インサート本体
12 すくい面
14 逃げ面
15,15A,15B 切刃(波刃状切刃)
18 溝部
18A 浅溝部
18B 深溝部
19 山部
20 コーナ部
A〜C インサート
O エンドミル本体1の回転軸線
T エンドミル本体1の回転方向
S1〜S4 インサート列

Claims (4)

  1. インサート本体のすくい面と逃げ面との交差稜線部に、該交差稜線部に沿って凹凸する波刃状切刃が形成されたラフィング用インサートであって、上記インサート本体には、該インサート本体の基準線回りに所定角度ずつ回転させた位置にそれぞれ上記波刃状切刃が形成されており、これらの波刃状切刃同士は、上記インサート本体を上記基準線回りに上記所定角度回転させたときに、その一部が一致せずに非対称となるように形成される一方、残りの部分は一致して対称となるように形成されていることを特徴とするラフィング用インサート。
  2. 上記波刃状切刃同士の上記一部は、上記インサート本体を上記基準線回りに上記所定角度回転させたときに、波長および振幅が等しくて位相がずらされることにより非対称とされることを特徴とする請求項1に記載のラフィング用インサート。
  3. 上記位相が上記波長の1/2ずらされていることを特徴とする請求項2に記載のラフィング用インサート。
  4. 軸線回りに回転されるエンドミル本体の外周に、周方向に間隔をあけて複数のラフィング用インサートが着脱可能に取り付けられてなるラフィングエンドミルであって、上記エンドミル本体最先端の上記軸線方向に等しい位置には、同形同大に形成された少なくとも2つの請求項1から請求項3のいずれかに記載のラフィング用インサートが、上記波刃状切刃同士の互いに非対称となる上記一部同士を後端側に向けて上記軸線回りの回転軌跡においてオーバーラップさせて該回転軌跡が一致しないようにする一方、対称となる上記残りの部分は先端側を向いて上記回転軌跡が一致するように取り付けられているとともに、上記請求項1から請求項3の何れかに記載のラフィング用インサートよりも切刃長の短い他のラフィング用インサートが、該請求項1から請求項3のいずれかに記載のラフィング用インサートの波刃状切刃の上記残りの部分に対して回転軌跡において不一致となるようされた波刃状切刃をオーバーラップさせて取り付けられており、上記他のラフィング用インサートの後端側には、さらに他のラフィング用インサートが、その波刃状切刃が上記請求項1から請求項3のいずれかに記載のラフィング用インサートの波刃状切刃と回転軌跡において連続し、あるいはオーバーラップするように配列されていることを特徴とするラフィングエンドミル。
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