JP5317662B2

JP5317662B2 - 切削チップ及びフライス

Info

Publication number: JP5317662B2
Application number: JP2008314759A
Authority: JP
Inventors: 保夫永瀬; 幸一南
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-12-10
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2028-12-10
Also published as: JP2010137317A

Description

本発明は、送り速度を上げても仕上面粗さを維持または向上できる切削チップ及びフライスに関する。

従来から、切削工具として、チップ、カートリッジとホルダの組付け方法に特徴のあるサイドカッタ（例えば特許文献１，２参照）や、切れ刃の工夫により切削抵抗を低減させて、精度良く加工しようとするサイドカッタ（例えば特許文献３参照）が利用されている。
特開２００８−１８４９１号公報特開２００４−９０１５３号公報特開平１１−３００５０５号公報

しかしながら、従来のサイドカッタ（側フライス）では、送り速度を上げた場合、加工物にスキャラップハイトが形成されることがある。そのため、加工物の側面の面粗さの維持や向上が困難である場合が少なくない。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、送り速度を上げても仕上面粗さを維持または向上でき、高能率な機械加工が可能となる切削チップ及びフライスを提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するために、フライスに取り付けられる切削チップであって、切削チップ本体は、略６面体形状であり、フライスに取り付けられたときに該フライスの外周面及び側面の一部となる面と、外周面に対向しフライスと接触する座面と、外周面と側面と座面とフライスとに接触する下面と、下面に対向する上面とを有し、外周面からねじを着脱自在に取り付けるためのねじ穴と、フライスに取り付けられたときに、該フライスの側面に円弧状の切れ刃を形成する切れ刃部と、を備え、切れ刃部は、ノーズコーナ部の曲率半径ｒと中央部の曲率半径Ｒとを有し、曲率半径ｒは曲率半径Ｒより小さく、切れ刃部の縁から、第1角度αで上面を切り取るとともに、第２角度βで外周面を切り取り、次式で定義される真のすくい角γが、０°〜３０°となるように、すくい面を形成した切削チップを提供する。なお、γ＝ｔａｎ ^−１｛（ｓｉｎβ）／（ｃｏｓβ・ｃｏｓα）｝である。

＜作用＞
従って、本発明は以上のような手段を講じたことにより、外周面からねじを着脱自在に取り付けるためのねじ穴と、フライスに取り付けられたときに、該フライスの側面に円弧状の切れ刃を形成する切れ刃部とを備えた切削チップであるので、送り速度を上げても、スキャラップハイトを抑えることができ、高能率な機械加工が可能となる。

本発明によれば、送り速度を上げても仕上面粗さを維持または向上でき、高能率な機械加工が可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１は本発明の実施形態に係るフライス１の構成を示す模式図である。図１（Ａ）が正面図であり、図１（Ｂ）がＡ−Ａ’断面図である。ここではフライス１の一例として、工具径８００ｍｍ、幅３５ｍｍの大きさのサイドカッタを示している。このサイドカッタは、軸線Ｌを中心に駆動機構に取付けられており、Ｓ方向に自転しながら、一定速度Ｆで紙面右方向に移動する。これにより、被切削物が切削され、加工物が製造される。サイドカッタには、複数の切削チップ１０が取り付けられる。

切削チップ１０は、フライス１に取り付けられたときに、フライス１の外周面２と側面３とに切れ刃を形成するものである。本実施形態に係る切削チップ１０は、フライス１に取り付けられたときに、図２に示すように、フライス１の側面３に円弧状の切れ刃を形成する切れ刃部ＣＥを有している。この切削チップ１０は、焼入れ鋼などで製造される。

切削チップ本体の形状は、図３に示すように、略６面体形状である。具体的には、切削チップ１０は、フライス１に取り付けられたときに該フライス１の外周面２及び側面３の一部となる外周面１１及び側面１２と、外周面１１に対向しフライス１と接触する座面１３と、外周面１１と側面１２と座面１３とに隣接しフライス１と接触する下面１４と、下面１４に対向する上面１５とを有している。

さらに詳しくは、図４に示す通りである。図４（Ａ）・（Ｂ）はそれぞれ切削チップ１０を外周面、及び座面から見た図であり、図４（Ｃ）は図４（Ａ）のＡ方向より見た矢視図である。切削チップ１０は、切れ刃部ＣＥの縁から、第１角度αで上面１５を切り取るとともに第２角度βで外周面１１を切り取り、下式（１）で定義される真のすくい角γが金属切削の場合に０°〜３０°となるように、すくい面１５Ｒが形成される。

γ＝ｔａｎ^−１｛（ｓｉｎβ）／（ｃｏｓβ・ｃｏｓα）｝・・・・・・（１）
ただし、第１角度αは０°〜９０°の範囲の角度であり、第２角度βは１０°〜６０°の範囲の角度とする。好ましい例としては、角度（α，β）＝（３０°，１０°）である。また、ここでは、長さＤ＝２０ｍｍ、厚さＴ＝１０ｍｍ、幅Ｈ＝１５ｍｍとする。なお、図４（Ｃ）において、符号１２Ｆは逃げ面を表わしている。

なお、切れ刃部ＣＥにおいては、ノーズコーナ部の曲率半径ｒを、切削チップ１０の厚さＴの１／２の中央部の曲率半径Ｒより小さくしてある。また、ノーズコーナ部の曲率半径ｒは、加工物の隅部の曲率半径以下にする。例えば、タービンの蓋などを加工する場合には、曲率半径ｒを０．４ｍｍ〜１ｍｍとする。また、中央部の曲率半径Ｒを５０ｍｍ〜３００ｍｍとする。なお、曲率半径Ｒは、下式（２）に従って、スキャラップハイトＲｚが６／１０００ｍｍ以下になるように設定される。ただし、ｆは刃当り送り量を表わす。

Ｒ＝ｆ^２／８Ｒｚ・・・・・・（２）
また、切削チップ１０は、外周面１１からねじを着脱自在に取り付けるためのねじ穴１６を有しており、軸線Ｌに直角にねじ留めされる。

図５は本実施形態に係る切削チップ１０を取り付けたフライス１の動作を説明するための模式図である。フライス１は、駆動機構５により、Ｓ方向に自転するとともに、軸線Ｌと平行または垂直の方向に移動することで、加工物６を切削する。例えば、フライス１は、ケーシングの加工物などを切削する。

図６は、本実施形態によるフライス１と一般的なフライスとの加工物６の仕上がり面を幾何学的に比較した模式図である。一般的なフライスは切れ刃が直線形状である。そのため、切れ刃部ＣＥ１の位置から刃当り送り量Ｆ１を進めた切れ刃部ＣＥ２の位置では、図６（Ａ）に示すように、高さＳ１のスキャラップハイトが生じる。これに対し、本実施形態に係るフライス１は切れ刃が曲線形状である。そのため、切れ刃部ＣＥ３の位置から刃当り送り量Ｆ２を進めた切れ刃部ＣＥ４の位置では、図６（Ｂ）に示すように、高さＳ２のスキャラップハイトとなる。両者の仕上面粗さを比較すると、本実施形態によるフライス１では、同じ高さのスキャラップハイトにて刃当り送り量を大きくすることができる。つまり、Ｓ１＝Ｓ２にするならば、Ｆ１＞Ｆ２となる。このように本実施形態に係るフライス１によれば、送り量を大きくしても、良好な仕上面粗さが得られ、これにより高い生産性を得ることが可能となる。

なお、フライスの送り速度を上げた場合、曲率半径Ｒの大きい円弧状の切れ刃を形成しても、スキャラップハイトが大きくなることがある。なぜならば、切れ刃の曲率半径Ｒが大きくなると、切削時の切れ刃と加工物６との接触長さが長くなり、その結果びびり振動が発生するからである。これに対し、本実施形態に係るフライス１は、切れ刃部ＣＥが上面１５に対して第１角度α傾いており、外周面１１に対して第２角度β傾いている。すなわち、いわゆる傾斜切削方式により切削することで、びびり振動を軽減することができる。

また、切れ刃の曲率半径Ｒを大きくすると、加工物６の隅部６Ｃの加工において、削り残しが生じることもある。これに対し、本実施形態に係る切削チップ１０では、ノーズコーナ部の曲率半径ｒが中央部の曲率半径Ｒより小さい切れ刃部ＣＥを有しているので、隅部６Ｃでの削り残しを少なくすることができる。具体的には、ノーズコーナ部の曲率半径ｒを中央部の曲率半径Ｒより小さくした場合、隅部６Ｃの加工仕上がり面は図７（Ａ）のように表わされる。これに対し、ノーズコーナ部の曲率半径ｒを小さくしなかった場合は、図７（Ｂ）に示すように、隅部６Ｃにおいて多くの削り残しが発生する。

なお、本実施形態に係る切削チップ１０はフライス１の刃先の一方の側面だけでなく、図８に示すように、両方の側面に取り付けても良い。これにより、フライス１を紙面左右方向に移動して使用することができる。

また、一般的なサイドカッタでは、側面２から切削チップのネジを取り付けることが多い。そのため、作業スペースが小さく、切削チップの取り付け作業に手間を要している。これに対し、本実施形態に係る切削チップ１０は、外周面２からねじを着脱自在に取り付けるためのねじ穴１６を有しているので、切削チップ１０の交換作業等のメンテナンスが容易である。本発明者らの検討によれば、側面２からねじを取り付ける取り付け時間に比して、外周面３からねじを取り付ける取り付け時間は２／３程度となる。この点、切削チップ１０の取り付け作業は多発するので、本実施形態に係る切削チップ１０であれば、メンテナンスによる加工物の納期への影響を軽減することができる。

なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の実施形態に係るフライス１の構成を示す模式図である。同実施形態に係る切削チップ１０がフライス１に取り付けられたときの状態を示す図である。同実施形態に係る切削チップ１０の形状を示す模式図である。同実施形態に係る切削チップ１０の形状を示す模式図である。同実施形態に係る切削チップ１０を取り付けたフライス１の動作を説明するための模式図である。同実施形態によるフライス１と一般的なフライスとの加工物６の仕上がり面を幾何学的に比較した模式図である。同実施形態に係るフライス１の効果を説明するための模式図である。同実施形態に係るフライス１の変形例の構成を示す模式図である。

符号の説明

１・・・フライス、２・・・フライスの外周面、３・・・フライスの側面、５・・・フライスの駆動機構、６・・・加工物、６Ｃ・・・隅部、１０・・・切削チップ、１１・・・外周面、１２・・・側面、１２Ｆ・・・逃げ面、１３・・・座面、１４・・・下面、１５・・・上面、１５Ｒ・・・すくい面、１６・・・ねじ穴。

Claims

フライスに取り付けられる切削チップであって、
前記切削チップ本体は、略６面体形状であり、前記フライスに取り付けられたときに該フライスの外周面及び側面の一部となる面と、前記外周面に対向し前記フライスと接触する座面と、前記外周面と前記側面と前記座面とに隣接し前記フライスと接触する下面と、前記下面に対向する上面とを有し、
前記外周面からねじを着脱自在に取り付けるためのねじ穴と、
前記フライスに取り付けられたときに、該フライスの側面に円弧状の切れ刃を形成する切れ刃部と、
を備え、
前記切れ刃部は、ノーズコーナ部の曲率半径ｒと中央部の曲率半径Ｒとを有し、曲率半径ｒは曲率半径Ｒより小さく、
前記切れ刃部の縁から、第1角度αで上面を切り取るとともに、第２角度βで外周面を切り取り、次式で定義される真のすくい角γが、０°〜３０°となるように、すくい面を形成したことを特徴とする切削チップ。
γ＝ｔａｎ ^−１｛（ｓｉｎβ）／（ｃｏｓβ・ｃｏｓα）｝
請求項１に記載の切削チップであって、
前記ノーズコーナ部の曲率半径ｒが、被切削物の隅部の曲率半径以下であり、
前記中央部の曲率半径Ｒが、５０ｍｍ〜３００ｍｍであることを特徴とする切削チップ。
請求項１または請求項２に記載の切削チップを取り付けたフライス。