JP4797462B2 - 回転工具 - Google Patents

Description

本発明は正面フライスやエンドミル等の回転工具に関し、特に加工壁面の精度向上をはかった回転工具に関する。

従来、スローアウェイ式回転工具は、その外周切刃稜が直線稜のまま軸方向すくい角を正もしくは負に設定すると、直角壁面の加工において弧状凸曲面を形成する。これはねじれ刃の切削軌跡に対し、直線稜の切削軌跡では両端側で削りすぎてしまうためである。特に軸方向すくい角の絶対値が大きくなるほど前記弧状凸曲面の突出量は大きくなる。

前記の直角壁面の加工における弧状凸曲面の改善をはかったスローアウェイ式エンドミルを図８および図９に例示する。このエンドミルは、円柱状をなす工具本体１に、フルート溝３が形成され、その底面側に設けられたチップ座５内には、略平行四辺形板状をなすポジ形式のチップ４が取付けられ、しかも長辺側が位置する工具本体１の軸心方向では、大きな正のすくい角αが構成されるようにしたものであり、前記チップ４は、工具本体１のチップ座５内では、逃げ角θ１を有する短辺側および長辺側の傾斜側面８ａ、８ｂが２つの傾斜支持面１７ａに当接されるようにして、中心取付け穴６の利用によりねじ止めされるとともに、長辺側には、前記逃げ角θ１よりも小さい逃げ角θ２で設定される大きな曲率半径Ｒによる帯状面９によって外周切刃稜１０が形成され、また鋭角を構成する対角方向のコーナ部分には、小さな接続稜１１を形成する傾斜面１２および水平刃稜１３を構成する四辺形状の傾斜面１４が形成され、さらに鈍角を構成する対角方向のコーナ部分には、小さな接続稜１５を構成する傾斜面１６が形成されるようになっている。

そして、前記エンドミルは、大きな曲率半径Ｒによる帯状面から形成された外周切刃稜が壁面加工形状を直角に近づけるというものである（例えば、特許文献１参照）。

実開平４−４５６１７号公報

しかしながら、前記の従来エンドミルにおいて、工具本体に装着されたチップの外周切刃稜は、工具本体のチップ座ならびにチップの加工誤差の累積によって精度の低下が生じるため、加工壁面の直角度を安定的に高精度に保つことは困難であった。チップ座およびチップを高精度に成形すれば前記の問題は解決するが、工具本体およびチップの不良率の悪化、製作コストの高騰といった他の問題が生じるおそれがある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、加工壁面の直角度を高精度且つ安定的に維持するとともに当該加工壁面のばりを抑制し、高精度な加工壁面を形成することが可能な回転工具を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明は、円筒状をなす工具本体の外周部には、前記工具本体の軸心方向に延びる１つまたは複数のチップ取付け溝が形成され、前記チップ取付け溝には、略多角形板状をなすチップが、その対向する多角形面の少なくともいずれか一方に形成したすくい面を工具回転方向前方側に向け、前記すくい面に対向する底面を前記チップ取付け溝の着座面に当接し、前記すくい面の工具外周側に位置する辺稜部に形成した外周切刃稜を前記工具本体の外周面から突出させるように載置されるとともに、前記すくい面の法線方向に挿通したクランプねじを前記着座面にねじ込むことによって前記工具本体に固定されてなる回転工具において、前記外周切刃稜は正もしくは負の軸方向すくい角を付与されるとともに、前記外周切刃稜に連なる側面には、当該外周切刃稜方向に湾曲する凸曲面状の外周逃げ面が形成され、さらに、前記チップは、微調整手段によって前記クランプねじの軸心まわりに回動可能とされていることを特徴とする回転工具である。

本発明の回転工具によれば、外周切刃稜に正もしくは負の軸方向すくい角が付与されたことから、切削中の切削抵抗が低減し切れ味が向上するうえに、切屑を工具先端側もしくは工具後端側に向かって流出させることから加工壁面の上端部または下端部におけるばりを抑制する。さらに、チップの外周切刃稜に連なる側面には、当該外周切刃稜方向に湾曲する凸曲面状の外周逃げ面が形成されたことから、壁面加工形状における弧状凸曲面を減少させることができる。しかも、前記チップを微調整手段によりクランプねじの軸心まわりに適宜回動させることにより、壁面加工形状における直角度を高精度且つ安定的に維持することができる。以上のことから、加工壁面の直角度を高精度且つ安定的に維持するとともに当該加工壁面のばりを抑制し、高精度な加工壁面を形成することが可能となる。

本発明の回転工具において、前記微調整手段は、前記チップの工具内周側を向く側面に形成された径方向拘束面の、前記クランプねじの軸心を挟んで工具軸心方向先端側および工具軸心方向後端側の位置をそれぞれ支持するとともに工具外周側に向かって付勢する微調整ねじ部材からなり、それぞれの前記微調整ねじ部材の協働によって当該チップが前記クランプねじの軸心まわりに回動可能とされた場合には、クランプねじの軸心まわりにチップを正逆方向に円運動させることが可能となり、微調整をきわめて容易且つ正確に行うことができる。

以上に述べた回転工具において、チップの工具後端側を向く側面には、すくい面に平行な断面でクランプねじの軸心を中心とした凸円弧をなす曲面状の軸方向拘束面が形成され、当該チップは前記軸方向拘束面に摺接可能とされた軸方向支持部材に支持されるようにした場合には、当該チップは、微調整手段によってクランプねじの軸心まわりに回動させられるにもかかわらず、その軸方向拘束面および径方向拘束面をそれぞれ軸方向支持部材および前記微調整手段によって３点で安定的に支持されることから、加工壁面の精度悪化を阻止する。

さらに、すくい面を着座面側に向かって押圧する、少なくとも１つの楔部材が備えられた場合には、チップのクランプ力が向上するうえに、微調整時のチップの回動に対する抵抗力が適度に補われるため微調整が行いやすくなる。

さらに、前記チップの対向する多角形面の各々は、点対称形状をなすすくい面とされ、それぞれのすくい面の最も工具外周側に配される辺稜部に外周切刃稜が形成された場合には、当該チップは表裏を使用可能となり経済性が向上する。

次に、本発明を適用した一実施形態について図を参照しながら説明する。図１は本発明の実施形態であるスローアウェイ式エンドミルを軸心直角方向からみた正面図である。図２は図１に示すスローアウェイ式エンドミルの一部断面正面図である。図３は図１に示すスローアウェイ式エンドミルの工具先端側からみた底面図である。図４は図１におけるＳ１−Ｓ１線断面図である。図５は図１に示すスローアウェイ式エンドミルに装着されるチップの正面図である。図６は図５に示すチップの右側面図である。図７は図５に示すチップの底面図である。図８は従来のスローアウェイ式エンドミルの正面図である。図９は図８に示すスローアウェイ式エンドミルに装着されるチップの正面図である。

図１〜図３に示すように円筒状をなす工具本体２の外周部には、円周方向に沿って略均等に３つのチップ取付け溝３が、工具軸心方向に延びるように設けられている。これらチップ取付け溝３は、前記工具本体２の先端面２ｂに先端開口部を有し、この先端開口部から工具軸心方向後端側に向かうにしたがって漸次工具回転方向Ｋ前方側へ向かうように傾斜しており、その傾斜角は１０°とされている。

チップ取付け溝３の工具回転方向Ｋ前方側には、当該チップ取付け溝３に連なってチップポケット５が形成されている。さらにこのチップポケット５の壁面には楔挿入溝４が工具軸心方向に離間した２箇所に形成されている。

工具本体２の後端部には、図示しない保持具の端面に密着する取付け端面２ａと、この取付け端面２ａに設けられた凹部からなる接続部９とが形成されている。この接続部９の底面には、工具本体２の軸心に沿って先端側に向かって延びる油穴８Ａと、この油穴から分岐してそれぞれのチップポケット５の壁面に開口する噴射穴８Ｂとが形成され、前記油穴８Ａに供給された切削油が前記噴射穴８Ｂの開口部から噴射されることによってチップのすくい面１１および外周切刃稜１３近傍に供給される。

図５〜図７に示すようにチップ１０は、略長方形板状をなし、対向する長方形面の各々が点対称形状をなすすくい面１１とされ、対向する長方形面のいずれか一方をすくい面１１としたとき他方を底面１４として選択的に表裏をすくい面として使用することができる２コーナ型チップである。前記すくい面１１の中央部には、当該すくい面１１とこれに対向する底面１４とを貫通する取付け穴１７が形成されている。

図１〜図３に示すようにチップ１０は、すくい面１１となる一方の長方形面を工具本体２の工具回転方向Ｋ前方側に向けるとともに、底面１４となる他方の長方形面をチップ取付け溝３の工具回転方向Ｋ前方側を向く着座面３ａに当接するように載置され、さらに、前記取付け穴１７に挿通したクランプねじ２０を前記着座面３ａに設けた雌ねじ穴６Ａにねじ込むことにより前記着座面３ａ側に押圧され固定される。

前記すくい面１１の最も工具外周側に位置する辺稜部には外周切刃稜１３が形成され、この外周切刃稜１３に連なる側面には外周逃げ面１２が形成されている。この外周逃げ面１２は、前記外周切刃稜１３に沿う方向に湾曲し工具外周側に向かって突出する凸曲面状をなし、すくい面１１の法線に対して内側に２０°の角度で傾斜するポジの逃げ面とされる。この外周逃げ面１２の下方側には、当該外周逃げ面１２に連なり前記法線に対して内側に２７°の角度で傾斜して底面１４に接続する平坦な平面からなる径方向拘束面１５が形成されている。前記すくい面１１と前記外周逃げ面１２との交差稜線によって形成される外周切刃稜１３は、すくい面１１に直交する方向からみたとき曲率半径Ｒが約１４００ｍｍの円弧状に形成されている。前記すくい面１１の工具後端側に位置する短辺稜部に連なる側面には、当該すくい面１１に平行な断面で取付け穴１７の軸心を中心とする曲率半径ｒの凸円弧をなす凸曲面状の軸方向拘束面１６が形成され、当該すくい面１１および底面１４に直角に交わっている。

チップ１０は工具本体２に対して工具軸心方向および直径方向にそれぞれ傾けた状態で固定されていて、外周切刃稜１３の軸方向すくい角ＡＲが−１０°の負角とされるとともに、径方向すくい角ＲＲが１５°の正角とされている。さらに、前記すくい面１１の工具回転方向Ｋ前方側に隣接する楔挿入溝４に挿入された２つの楔部材４０は、楔締付けねじの作用によって工具本体２の軸心側に沈下することにより、当該すくい面１１をチップ取付け溝３の着座面３ａ側に向かって押圧している。

チップ１０は、微調整ねじ部材３１からなる微調整手段３０によって当該チップ１０をクランプねじ２０の軸心まわりに正逆方向の円運動を可能とされている。すなわち、図４から理解されるように工具本体２には、チップポケット５を挟んでチップ１０のすくい面１１に対向する壁面を有する切欠き部７が形成されており、前記壁面には、当該チップ１０の工具内周側に位置する径方向拘束面１５を臨むように、チップ取付け溝３の壁面に開口する雌ねじ穴６Ｂが貫設されていて、この雌ねじ穴６Ｂに螺入された微調整ねじ部材３１は、その先端部によって前記径方向拘束面１５を押圧することにより、当該チップ１０をチップ取付け溝３の着座面３ａに沿って工具外周側に向けて付勢することを可能としている。さらに、前記雌ねじ穴６Ｂおよび前記微調整ねじ部材３１は、図２および図３から理解されるようにチップ１０を固定するクランプねじ２０を挟んで工具軸心方向先端側に１箇所、および工具軸心方向後端側に１箇所、計２箇所に設けられていて、それぞれの微調整ねじ部材３１と前記クランプねじ２０との協働作用によって、当該チップ１０は、前記クランプねじ２０の軸心まわりに正逆方向の円運動を可能とされている。

さらに、チップ１０の工具後端側には、チップの軸方向拘束面１６と摺接可能とされた軸方向支持ねじ部材５１からなる軸方向支持手段５０が設けられている。すなわち、チップ取付け溝３の工具後端側の壁面には、雌ねじ穴６Ｃがその軸心を前記軸方向拘束面１６に交差し且つ前記軸方向拘束面１６を臨むように貫設されており、前記雌ねじ穴６Ｃに螺入された軸方向支持ねじ部材５１は、その半球状をなす先端部が前記軸方向拘束面１６と点接触することによりチップ１０を工具軸心方向に支持するとともに、当該チップ１０の回動に対して前記軸方向拘束面１６との摺接を可能とされている。

以上のように構成されたスローアウェイ式エンドミル１においては、外周切刃稜１３における軸方向すくい角ＡＲが−１０°、および径方向すくい角ＲＲ（外周切刃稜１３先端部において）１５°とされていることから、加工中の切削抵抗が低減されるうえに加工壁面６１における切屑が下方且つ工具内周側に向かって排出されるため、当該加工壁面６１の上端部６１ａにおけるばりの発生を抑制することができる。さらに、工具軸心方向に湾曲し且つ工具外周側に向かって凸曲面状の外周逃げ面１２とすくい面１１との交差稜線に形成された外周切刃稜１３が、当該すくい面１１に直交する方向からみたとき、曲率半径Ｒが約１４００ｍｍの円弧状に形成されているため、加工壁面６１における弧状凸曲面形状を減少させることができる。しかも、前記チップ１０を微調整手段３０によりクランプねじ２０の軸心まわりに適宜回動させることによって、工具軸心を回転中心とした前記外周切刃稜１３の回転軌跡を当該工具軸心に対して平行に近づけることができるため、加工壁面６１の直角度を高精度且つ安定的に維持することが可能となる。なお、外周切刃稜１３の前記曲率半径Ｒは、軸方向すくい角ＡＲ、径方向すくい角ＲＲおよび工具径等の設定値に応じて適宜変更されるものである。以上のことから、加工壁面の直角度を高精度且つ安定的に維持するとともに当該加工壁面のばりを抑制し、高精度な加工壁面を形成することが可能となる。

外周切刃稜１３の軸方向すくい角ＡＲを正角とした場合にも、切削抵抗の低減により切れ味が高められたばりの抑制に有効となる。軸方向すくい角ＡＲは、その絶対値が２°未満になるとばり抑制効果が得られにくくなり、３０°を超えると外周切刃稜１３の切削に関与する部分の長さが増大することにより切削抵抗の低減効果が損なわれてしまうことから、前記絶対値は２°〜３０°の範囲とされるのが好ましい。また、径方向すくい角ＲＲは、負角になると切削抵抗の低減効果が得られにくくなり、３０°を超えると外周切刃稜１３が鋭くなるためチッピングや欠損を生じやすくなるため、０°を超え且つ３０°以下の範囲とされるのが好ましい。

本実施形態では、微調整手段３０はチップ１０のクランプねじ２０を挟んで工具軸心方向先端側および工具軸心方向後端側に偏ったそれぞれの位置で径方向拘束面１５を押圧する２つの微調整ねじ部材３１からなるので、クランプねじ２０の軸心まわりに当該チップ１０を正逆方向に円運動させることが可能となり、微調整がきわめて容易且つ正確に行うことができる。

当該チップ１０は軸方向支持ねじ部材５０と、２つの微調整ねじ部材３１との３点で安定的に支持され、さらに２つの楔部材によって工具本体２に強力に固定されることから、加工壁面６１の精度悪化を阻止する。さらに、２つの楔部材４０は微調整時のチップ１０の回動に対する抵抗力を適度に補うので、チップ１０の回りすぎを防止し円滑な微調整作業を可能とする。

以上、本発明の実施形態を図面に基づいて説明したが、これら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。

本発明の実施形態であるスローアウェイ式エンドミルを軸心直角方向からみた正面図である。 図１に示すスローアウェイ式エンドミルの一部断面正面図である。 図１に示すスローアウェイ式エンドミルの工具先端側からみた底面図である。 図１におけるＳ１−Ｓ１線断面図である。 図１に示すスローアウェイ式エンドミルに装着されるチップの正面図である。 図５に示すチップの右側面図である。 図５に示すチップの底面図である。 従来のスローアウェイ式エンドミルの正面図である。 図８に示すスローアウェイ式エンドミルに装着されるチップの正面図である。

符号の説明

１ スローアウェイ式エンドミル（回転工具）
２ 工具本体
３ チップ取付け溝
３ａ 着座面
４ 楔挿入溝
５ チップポケット
６Ａ、６Ｂ、６Ｃ 雌ねじ穴
７ 切欠き部
８Ａ 油穴
８Ｂ 噴射穴
９ 接続部
１０ チップ
１１ すくい面
１２ 外周逃げ面
１３ 外周切刃稜
１４ 底面
１５ 径方向拘束面
１６ 軸方向拘束面
１７ 取付け穴
２０ クランプねじ
３０ 微調整手段
３１ 微調整ねじ部材
４０ 楔部材
５０ 軸方向支持手段
５１ 軸方向支持ねじ部材
６０ 被削材
６１ 加工壁面
６１ａ 加工壁面の上端部

Claims (4)

1. 円筒状をなす工具本体の外周部には、前記工具本体の軸心方向に延びる１つまたは複数のチップ取付け溝が形成され、前記チップ取付け溝には、略多角形板状をなすチップが、その対向する多角形面の少なくともいずれか一方に形成したすくい面を工具回転方向前方側に向け、前記すくい面に対向する底面を前記チップ取付け溝の着座面に当接し、前記すくい面の工具外周側に位置する辺稜部に形成した外周切刃稜を前記工具本体の外周面から突出させるように載置されるとともに、前記すくい面の法線方向に挿通したクランプねじを前記着座面にねじ込むことによって前記工具本体に固定されてなる回転工具において、
   前記外周切刃稜は正もしくは負の軸方向すくい角を付与されるとともに、前記外周切刃稜に連なる側面には、当該外周切刃稜方向に湾曲する凸曲面状の外周逃げ面が形成され、さらに、前記チップは、微調整手段によって前記クランプねじの軸心まわりに回動可能とされ、前記チップの工具後端側を向く側面には、前記すくい面に平行な断面で前記クランプねじの軸心を中心とした凸円弧をなす曲面状の軸方向拘束面が形成され、当該チップは前記軸方向拘束面に摺接可能とされた軸方向支持部材に支持されていることを特徴とする回転工具。
2. 円筒状をなす工具本体の外周部には、前記工具本体の軸心方向に延びる１つまたは複数のチップ取付け溝が形成され、前記チップ取付け溝には、略多角形板状をなすチップが、その対向する多角形面の少なくともいずれか一方に形成したすくい面を工具回転方向前方側に向け、前記すくい面に対向する底面を前記チップ取付け溝の着座面に当接し、前記すくい面の工具外周側に位置する辺稜部に形成した外周切刃稜を前記工具本体の外周面から突出させるように載置されるとともに、前記すくい面の法線方向に挿通したクランプねじを前記着座面にねじ込むことによって前記工具本体に固定されてなる回転工具において、
   前記外周切刃稜は正もしくは負の軸方向すくい角を付与されるとともに、前記外周切刃稜に連なる側面には、当該外周切刃稜方向に湾曲する凸曲面状の外周逃げ面が形成され、さらに、前記チップは、微調整手段によって前記クランプねじの軸心まわりに回動可能とされ、前記すくい面を前記着座面側に向かって押圧する、少なくとも１つの楔部材が備えられていることを特徴とする回転工具。
3. 前記微調整手段は、前記チップの工具内周側を向く側面に形成された径方向拘束面の、前記クランプねじの軸心を挟んで工具軸心方向先端側および工具軸心方向後端側の位置をそれぞれ支持するとともに工具外周側に向かって付勢する微調整ねじ部材からなり、それぞれの前記微調整ねじ部材の協働によって当該チップが前記クランプねじの軸心まわりに回動可能とされていることを特徴とする請求項１または２に記載の回転工具。
4. 前記チップの対向する多角形面の各々は、点対称形状をなすすくい面とされ、それぞれのすくい面の最も工具外周側に配される辺稜部に外周切刃稜が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の回転工具。

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