JPS5837087B2 - 切削工具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、切削工具に関し、特に曲面部分を含む凹部を
創成するのに適したボールエンドミルに関する。

通常球面形状の凹部を切削するには、ボールエンドミル
が使用される。

これは先端がボール状になった軸部に曲線部をもった刃
部を形成したものであって、軸部な軸線のまわりに回転
させることによって、球面状の凹部を切削するようにな
っている。

このようなボールエンドミルは、これを例えばフライス
盤の主軸に取付け、その軸線のまわりに回転させるとと
もに３次元方向に移動させることにより、金型等の曲面
の加工に有用である。

従来のボールエンドミルの刃部は、その軸部の側面から
見れば曲線状になっているが、軸部先端の底面から見る
と、刃部が軸部中心から半径方向に直線状に伸びている
。

このような形状では軸部の回転による切削に際して刃部
の刃先がその中心部から外周部に沿ってほぼ同時に被加
工物に接触することになり、その結果、切削抵抗が大き
くかつ衝撃力が大きくなって刃先が破損し易く、重切削
が不可能である。

これを解決するために、軸部の回転方向に向って刃部の
刃先を凸状に形威したり、あるいは軸部の軸線に対して
刃部のすくい面を傾斜させたりして３次元切削を行なう
ように工夫したものが知られている。

しかしながら、これらはいずれも刃部形状が複雑となっ
て刃部の製作に手数がかかり、また刃部が摩耗したとき
の再研削も容易でなく、精度の高い球面の凹部を切削す
ることが難かしいという欠点があった。

刃部の切刃が単純でないのでスローアウエイタイプにす
ることも困難である。

本発明は、このような従来の不具合をなくし、球面の加
工精度が高く、かつ切刃の形状が簡単で製作が容易な回
転型切削工具を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、刃部からの切屑の排出が良好で切
削抵抗が小さく、また切削に際し衝撃力が少なく刃先が
破損し難い切削工具を提供することである。

本発明の他の目的は、刃部を軸部に着脱可能に取付ける
ことにより、無駄のない安価なスローアウエイタイプの
切削工具を提供することである。

本発明の他の目的は、刃部が回転体形状の円形切刃で製
作された切削工具でありながら、刃部の回転方向後部を
欠除することなく被加工物に干渉しない切削工具を提供
することである。

そしてまた刃先の回転方向前部が摩耗した場合は、刃部
を１８０°回転させて回転方向後部を新しい切刃として
使用可能なスローアウエイタイプの切削工具を提供する
ことである。

以下に説明する切削工具は、軸部の端部に刃部を設け、
前記刃部のす《い面形状を截頭略円錐体形状をした回転
体形状の側面の一部で形成し、前記刃部の刃先を前記回
転体形状の側面と底部との綾部で形成したものである。

この場合、刃部の軸線が軸部の軸線からずれているもの
と、前記刃部の軸線が前記軸部の軸線と交差するものと
の２つの態様がある。

前者の場合はさらに、第２図あるいは第３図に示すよう
に、軸部の軸線４と刃部の軸線９とが完全にずれている
場合と、第１１図に示すように軸部の軸線４と刃部の軸
線９とが交差していないが工具の底面図において刃部の
中心がＸ軸上に存在する場合とがある、このように刃部
の軸線が軸部の軸線からずれているものは、工具を軸部
の軸線のまわりに回転させることによって軸部の軸線か
ら刃先上の各点までの距離を回転半径とする回転曲面が
創成される。

後者の場合は、前記回転体形状の側面と前記底部との綾
部即ち刃先の形状を、前記回転体形状の側面と刃部の軸
線に対して垂直な平面とによって画成される円の輪郭で
形成することにより、軸部の軸線の刃部の軸線との交差
する点から刃先上の各点までの距離がすべて等し《なり
、軸部をその軸線のまわりに回転させることによって両
軸線の交差点を中心とする球面が創成される。

この後者の場合、刃部の回転方向後部と被加工物とがこ
すれやすく、刃先が破損したり、加工面粗度が悪化した
りすることがある。

このような現象を回避するために本難発明に係る切削工
具は、前者のように刃部を形成する回転体形状の回転軸
線が軸部の軸線から所定距離隔たった点を傾斜して通過
するように刃部を形或することによって、刃部の回転方
向後部の回転半径を刃部の回転方向前部の回転半径より
小さくし、その結果刃部の回転方向後部と被加工物とが
こすれないように構成したものである。

また刃部の逃げ面は、前記回転体形状の底面で形成し、
この回転体形状の刃部と前記軸部とをそれぞれ別々に作
成して、刃部を軸部に取外し可能なスローアウエイタイ
プに構成したものである。

以下、本発明を、図面を参照しながら、実施例をもとに
して説明する。

第１図は本発明の一実施例を示した切削工具の正面図で
ある。

また第２図は第１図の底面図、第３図は第１図の矢視Ｆ
からみた側面図である。

本発明に係る切削工具１は軸部２とその端部に取付けら
れた刃部３とから成る。

軸部２はその一端が工作機械の主軸（図示省略）に直接
あるいはコレツドチャック（図示省略）などを介して連
結されて、その軸線４のまわりの回転と軸線方向および
該軸線に垂直方向の送りとが与えられ得る。

軸部２の先端は、図示のように、球状に形成されかつそ
の一部に刃部取付け面５が形成されている。

刃部３は全体として概ね円盤状の形状をなし、前記軸部
の刃部取付け面５に例えばボルト６などによって着脱可
能に装着される。

前記刃部３は前記軸部の刃部取付け面５にろう付けなど
によって固着してもよい。

刃部３のすくい面７は頂点をもつ回転体形状の側面の一
部、例えば円錐体形状の側面の一部で形成され、また刃
部３の刃先８は前記回転体形状の側面と前記回転体形状
の底部との稜部によって形成される。

刃部の逃げ面１０は前記刃先８に続いて前記回転体形状
の底部に形成される。

前記底部は、実際の切削の際に被加工物に接触しないよ
うに形成する。

このような構成になる刃部３は、その軸線９が第１図の
正面図において軸部の軸線４に対して任意の角度γをも
って配置される。

しかしながら、本発明では軸部２の軸線４と刃部３の軸
線９とが必ずしも交差する場合に限定されず、第２図あ
るいは第３図に示すように、刃部３の軸線９を軸部２の
軸線４から一定の距離ｅだげ離して刃部３を軸部２に取
付げることができる。

この場合において、第２図の底面図に示すように刃部３
の中心がＸ軸から軸部２の回転方向へ距離ｅだげ離れて
いる。

また本実施例では、刃部３の刃先上の任意の点例えば点
Ａが軸部２の軸線４から距離ａだげ離れている。

この態様は第１図および第２図に明瞭に示される。

第１図ないし第３図に示す本発明の切削工具１を、工作
機械の主軸（図示省略）に取付けて軸部２の軸線４のま
わりに矢印Ｃ方向に回転させる。

刃先上の一点Ｅは、その点と軸部の中心Ｏ（第２図）と
の距離Ｄを半径とした円１１を描く。

この円１１の半径Ｄは第１図における被加工物１２上に
半径Ｕとして現われる。

したがって刃先全体によって被加工物１２には曲面４１
が創成されることになる。

切屑（第１図には図示しない）は、刃部３のすくい面７
に沿って上方へころがるように移動していき、刃部３の
上方部分１４から被加工物１２の外方へ容易に排出され
る。

結局被加工物１２には、このような切削工具１によって
３次元切削が行なわれていることになり、切削抵抗が小
さく、高い切削効率が得られる。

また、軸部２がその軸線４まわりに回転したとき、刃先
８０回転方向後部の回転軌跡の半径が刃先８の回転方向
前部の回転軌跡の半径より小さいので、刃先８０回転方
向後部と被加工物とがこすれ合うことがなく、加工面粗
度が良好になる。

また、刃先８０回転方向後部と被加工物とがこすれ合う
ことがないので、刃先が破損しにくい。

更に、刃先８０回転方向前部が摩耗したら、回転方向後
部を新しい切刃として使用するため、刃部を１８００回
転させて軸部へ取付け直すことにより、刃部を全周領域
にわたって無駄なく使用することができる。

そしてこの場合は切削工具にその軸線まわりの回転と送
りを与えれば、被加工物１２には第Ａ図に示すような中
空孔の球状座面４１が加工できる。

第５図に示す切削工具１においては、刃部３のすくい面
７は軸部２の軸線（仮想線４で示す）の附近を傾斜して
通る軸線（仮想線９で示す）のまわりに回転してできる
回転体形状の側面の一部で形成され、また刃先８の一息
Ａは前記軸部２の先端より先方でその軸線４の附近に位
置している。

なお、厳密には前記軸線９は軸部２の軸線４と交差させ
、また刃先８の前記一点Ａは軸部２の軸線上に存在させ
ることにより球状の底付き凹部の加工ができる。

軸線９と軸部２の軸線４とのなす傾斜角γは、ほぼ５°
〜７００の範囲に定められる。

軸部２をその軸線４のまわりに回転させると、刃先８の
上の各点（例えば第６図の符号１５０点）は、その点と
軸部２の軸線４との距離（例えば第６図の符号Ｂの距離
）を半径とした円（例えば第６図の円１６）を描き、ま
た、刃先８の各点は軸部の軸線と刃部の軸線との交点２
０から等距離にあるので、結局刃先８の全体によって球
面が創成される。

したがって、軸部２の他端を工作機械の主軸（図示省略
）に公知の方法で連結し、軸部２の先端を被加工物１２
のあらかじめ荒加工した凹部に接触させながら、前記主
軸に矢印Ｃ方向の回転と軸線方向の送りを与えれば、被
加工物１２の凹部には球面１３が形成される。

この場合、切屑１７は、すくい面７上を斜め方向にころ
がるように移動していき、すくい面７の外側部分１８か
ら被加工物の前記凹部外へ排出されるので切削抵抗が小
さくなる。

結局被加工物１２にはこのような刃部によって３次元切
削が行なわれていることになり、切込み量が大きく、高
い切削効率が得られる。

このような刃部において実際に切削に関与し得る切刃は
、第６図においてＸ軸と一致する線１９から上側の部分
の刃先であり、符号２１で示す刃先の部分は切削にあず
からない。

したがって、本発明において符号２１０部分は非有効切
刃と称される。

しかしながら、非有効切刃２１０部分は、刃部の回転に
よって球面１３の凹面と接触することになる。

その結果切込みを与えることができず、有効な切削が行
なわれない。

これを防ぐために、第１３図および第１４図に示すよう
に、前記非有効切刃を構或するすくい面鼾よび逃げ面を
符号２２で示すように欠除しておく。

あるいは第１５図に示すように、刃部３を、その中心角
δが１８０°以上の円弧状に形成し、非有効切刃の部分
を符号２３で示すように直線状に欠除し、さらに刃部の
底部の一部を符号２４で示すように欠除する。

これによって工具の切込み量を大きくしても非有効切刃
と被加工物とは干渉を起すことがなく、刃先８に有効な
切込みを与えることができるようになり、重切削も可能
である。

また逃げ面１０は、すくい面を形成する回転体形状の底
面に続いて、同様に軸線９をもつ任意の回転体形状で形
威される。

したがって本発明の切削工具は実効切刃が円形の一部と
なり、すくい面、逃げ面ともに回転体の側面を利用した
単純な形状になっているので、従来の複雑な刃先形状を
もつボールエンドミルに比し、その製作がきわめて容易
である。

逃げ面１０を形成する刃部の底部は軸部２の軸線４と刃
部３の軸線９との交点２０を中心とし該交点から刃先ま
での距離を半径とする球体内に存在するように形成する
ことにより底部と被加工物との干渉もさげられる。

使用により、刃部が摩耗した場合にはボルト６をはずし
て刃部３を新しい刃部と交換する。

従来の複雑な刃先形状では摩耗した場合の精度のよい再
研削が不可能であって、真球の凹部の加工が難かしいが
、本発明では前述したように刃先が円形となってその精
度出しが容易なため刃先の回転により理論上球体の包絡
面を創成するので、精度のよい球面の加工が行ない得る
。

また３次元切削のため切削性が良好で切屑の排出もよい
。

刃部３のすくい面形状は、第７図に示すように、直円錐
体の側面の一部で形成することにより、本発明の切削工
具は一層単純な形状となって製作が容易となり、また切
削性もよくなる。

この場合、切刃の剛性を高めるためには直円錐体の頂角
βを小さくし、また切れあじをよくするためには頂角β
をできるだけ大きくするのがよい。

実験によると種々の切削条件について直円錐体の頂角β
は１０°〜１６０°の範囲まで採り得ることが確認さ力
た。

第８図に示すように直円錐体の一つの母線を軸部２の軸
線４に沿うように形成することにより、刃先の外径が異
なる相似形の刃部を交換して半径の異なる球面の切削が
可能である。

なお、直円錐体の母線を軸部２の軸線４に沿うようにす
るとは、前記母線を軸部２の軸線４に一致させることを
意味するが、前記母線を前記軸部２の軸線４から若干ず
れて前記母線が該軸線と平行になるような態様も含む。

第９図および第１０図は、上述した刃部のほかに、補助
切刃２６を有する切削工具を示したものである。

本発明の切削工具の刃部は、軸部２の外側に近い部分２
５（第５図）の切刃の切削性がよくない。

特に軸部２の軸線４と前記刃部の軸線９との傾斜角γを
４５°以上にした場合には、軸部２の外側に近い部分２
５の被加工物には刃部の回転によって削残しを生ずる傾
向がある。

このような場合には、第９図に示すように軸部２の周側
部に補助切刃２６を設けることにより、刃部３による削
残しをとり去ることができる。

補助切刃２６は軸部２の軸線４に対して傾斜させて取付
けることにより、全体としての切削効率を高めるととＣ
に、刃部３のすくい面７上をころがりながら図の上方へ
移動してきた切屑を加工物の外部へ排出させるのに有効
である。

また、補助切刃２６の形状および取付位置を適当に設定
することにより、被加工物１２には刃部３による球面の
ほかに補助切刃２６による円筒面をも同時に加工され得
る。

また、軸部２に対し刃部３の反対側に補助切刃を設ける
ことにより工具の回転によるバランスをよくし、振動お
よび衝撃を少なくすることができる。

補助切刃２６はろう付げによって軸部に固定してもよく
、あるいは取外し可能なスローアウエイタイプのものに
してもよい。

さらに第１０図に示すように補助切刃２６の一部分を円
形刃に形戒することにより、円筒面のほかに従前のボー
ルエンドミルと同様に球面をも切削することができる。

補助切刃としては、このほかに円形の刃先をもちその中
心軸線が前記軸部の軸線と交差するかあるいは軸部の軸
線付近を通過するように、該軸部に取付けたものが採用
され得る。

このような補助切刃は前記軸部に複数個取付けてよいこ
とは勿論である。

また、図示実施例では、第１０図に示すもの以外は刃部
３の軸線９が軸部２の軸線４から４５°傾いた例を示し
たが、いずれも上述した５°〜７０°の傾斜角の範囲内
で被加工物の所望加工形状に応じて適切な傾斜角が設定
される。

次に第１１図および第１２図に示す本発明の切削工具に
ついて説明する。

、前述したように、刃先を構成するすくい面と逃げ面と
の稜線のうち実際の切削に用い得る有効切刃の裏側即ち
非有効切刃２１（第６図）の部分は、刃部の回転によっ
て球面をこすることとなる。

これを解決するために、軸部２に対して刃部３を所定方
向にずらせて取付けたものが第１１図および第１２図に
示す切削工具である。

第５図に表われる有効切刃の刃先８は、第１１図および
第１２図においては太線の仮想線３０に相当する。

また細線の仮想線３１０部分は第６図における符号２１
の非有効切刃に相当する。

符号３２０点は第５図において刃先の一点Ａを表わす。

いま、刃先の前記一点Ａ即ち符号３２０点を通る刃部の
直径３３（第１１図ではＸ軸上に現われる）を軸線とし
て刃部３を第１１図、第１２図の仮想線で示す位置から
実線で示す位置まで所定角度αだげ旋回させる。

仮想線で示した軸部の回転方向前部の刃先３０上の一点
２７は符号２７ａで示すように軸部２の先端の先方へ、
即ち軸部２から遠ざかる方向へ移動する。

したがって、非有効切刃となる刃先上の一息２８は符号
２８ａで示すように軸部２に近ずく方向に移動する。

この状態で軸部２を第１１図の矢印方向に回転させると
、刃先２７ａにおける切込み量が増加するかわりに刃先
２８ａの部分では創成した球面との間に隙間ができる。

その結果、刃部３が回転しても非有効切刃の部分が球面
と接触しなくなる。

したがって、刃部を第１３図、第１４図、あるいは第１
５図のように一部分を欠除した形状に形成せずに、完全
な円盤状に形或しても有効な切込みを与えることができ
る。

これによって、使用により有効切刃の刃先部分が摩耗し
た場合に、刃部３を１８００回転させて再び軸部２に取
付けることにより摩耗していない非有効切刃の刃先部分
を使用することができ、結局刃部３の円形の刃先の全周
領域にわたって無駄なく使用できることになる。

また一部分を欠除した回転体形状ではなく、完全な回転
体形状であるので製作が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は刃先が軸部の軸線上にない場合の切削工具の正
面図、第２図は第１図の底面図、第３図は第１図の矢視
Ｆ方向からみた側面図、第４図は第１図の切削工具にお
いて球状座面を加工した被加工物の断面図、第５図はす
くい面を回転体形状り側面で形成した切削工具の正面図
、第６図は第５図の底面図、第７図はす《い面を直円錐
体形状の側面で形成した切削工具の正面図、第８図は直
円錐体の母線の一つが軸部の軸線に一致した切削工具の
正面図、第９図および第１０図はそれぞれ補助切刃を有
する切削工具の正面図、第１１図は刃部をずらせて軸部
に取付けた場合の底面図、第１２図は刃部をずらせた場
合の第５図の矢視Ｇから見た図、第１３図は非有効切刃
の部分を欠除した切削工具の底面図、第１４図は非有効
切刃の部分を欠除した場合の第５図の矢視Ｇから見た図
、第１５図は円弧状刃先を有する切削工具の底面図であ
る。 １・・・・・・切削工具、２・・・・・・軸部、３・・
・・・・刃部、７・・・・・・すくい面、８・・・・・
・刃先、１０・・・・・・逃げ面、１２・・・・・・被
加工物、１４・・・・・・球状座面、２６・・・・・・
補助切刃。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 軸部の先端部に刃部を取外し可能に設けた切削工具
   において、前記刃部のすくい面７は前記軸部の軸線４か
   ら所定距離ｅだげ隔たった点を所定角度γ傾斜して通過
   する回転軸線９をもつ略円錐体形状の頂部を欠いた截頭
   略円錐体形状の側面で形成し、前記刃部の逃げ面１０は
   前記截頭略円錐体形状の底面で形威し、前記刃部の刃先
   ８は前記截頭略円錐体形状の側面と底面との稜線で形成
   し、前記刃部を前記軸部の先端部に設けた取付面５に締
   結部材６によって取外し可能に装着するとともに、前記
   刃部の回転軸線９が前記軸部の軸線４を通りかつ前記刃
   先８の最先端Ａが前記軸部の軸線４上にある位置を基準
   として、その位置から前記刃先８の最先端Ａを前記軸部
   の軸線４および前記刃部の回転軸線９０両軸線と平行な
   平面内で前記軸部の外周方向に所定距離ａだげ平行移動
   させ、さらにその外周方向と直角な方向でかつ前記軸部
   の回転方向前方に所定距離ｅだげ平行移動させた点に位
   置するように装着し、前記軸部をその軸線４まわりに回
   転させたとき前記刃先８０回転軌跡が被加工物に凹曲面
   を創成するように構成したことを特徴とする切削工具。 ２ 軸部の先端部に刃部を取外し可能に設けた切削工具
   において、前記刃部のすくい面は前記軸部の軸線４から
   所定距離隔たった点を傾斜して通過する回転軸線９をも
   つ略円錐体形状の頂部を欠いた截頭略円錐体形状の側面
   で形成し、前記刃部の逃げ面は前記截頭略円錐体形状の
   底面で形或し、前記刃部の刃先は前記截頭略円錐体形状
   の側面と底面との稜線で形成し、前記刃部を前記軸部の
   先端部に設けた取付面に締結部材によって取外し可能に
   装着するとともに、前記刃部の回転軸線９が前記軸部の
   軸線４を通りかつ前記刃先の最先端３２が前記軸部の軸
   線４上にある位置を基準として、その位置から切削工具
   回転方向前部の刃先３０を前記刃先の最先端３２を通る
   円形刃先の直径３３を軸として前記軸部から遠ざかる方
   向へ所定角度αだけ回転させた位置にくるように装着し
   、前記軸部をその軸線４まわりに回転させたとき切削工
   具回転方向前部の刃先３００回転軌跡が被加工物に凹曲
   面を創成するように構成したことを特徴とする切削工具
   。