JP4940864B2 - スローアウェイ式回転工具及びこれに装着されるチップ - Google Patents

Description

本発明は、フライス、エンドミル等のスローアウェイ式回転工具及びそれに装着するチップに関し、特に外周切刃の直径が小さくかつ外周切刃長が大きいものにおいて、外周切刃の切れ味と加工壁面精度の両立をはかったスローアウェイ式回転工具及びこれに装着されるチップに関するものである。

この種のスローアウェイ式回転工具に関する公知技術を図１０〜図１３に例示する。図１０に示す切削インサートは平行６面体の基本形状をしていて、フライス盤で回転させるために、フライス本体に装着させるものである。図１１に示すフライス本体は、平行６面体の切削インサートを受容するために、少なくとも一つのポケットを含んでなる。切削インサート１０が、補側部１３、１４ならびに上面１５と下面１６と一体化する二つの実質的に平行な主側部１１、１２とを含む。上面１５は、主側部１１、１２との交差線で主切れ刃１７、１８を形成する。主切れ刃は、各切れ刃が下面１６に対して鋭角を形成するので、対向する方向に傾斜する。それによって、それらが切削インサートの対向する側部を与えられ、増加するが、軸角を対向する方向に向かわせる。それぞれの主切れ刃は、フライス本体の切削インサートポケットに装着されたときに、その工具の作用ポジ軸角を増加する。さらにその上に、上面１５が、それぞれの補側部１３、１４の比較的小さな部分での交差線で補切れ刃またはワイパーは１９、２０を形成する。主切れ刃１７、１８と、それぞれと協働する補切れ刃１９、２０とが、フライス加工の際に別の対が作動していないときに、作動する一対の切れ刃を形成する。二つの接する切れ刃は、切削コーナの領域で交差する。切削コーナは、このコーナを二つの等しい角に分割する２等分線を規定する。２等分線は、コーナの半径の中心とは交差しない。一対の切れ刃が磨耗したときに、この切削インサートは別の一対の切れ刃が作用位置になるように割り出される。上面が切れ刃領域に切り屑面を構成し且つ主側部と補側部とともに刃先角を形成し、この角度は９０度より小さくて、すなわちこの切削インサートはポジ型基本形状である。さらに、切り屑面１５は、加工部材を容易に切削するために、好ましくは増加傾向でポジ型すくい角を形成する。下面１６は、補側部と主側部の協働部分とともに鈍角の内角を形成する。中央に配置される孔２１は、フライス本体に装着するときにネジのような締結手段を受容するために備えられる。フライスカッターは９０度コーナの肩付きフライスに好ましく装着される（例えば、特許文献１参照）。

図１３に示す回転切粉除去機械加工用のフライス工具は、切削ヘッド１０、保持手段１１及びシャンク１２を含んでいて、前記切削ヘッド１０はそれと一体の少なくとも１つの切れ刃２７を備え、前記切削ヘッド及び前記保持手段は前記切削ヘッドを前記シャンクに取り付けるための部分的に重なり合う非対称手段１５、１９を含み、前記工具は回転軸を有している。そして、前記切削ヘッド１０は１〜６個の主切れ刃２７を含んでいて、各々の主切れ刃２７は本質的に直線状の刃２７Ａ及び凸状に湾曲した好ましくは部分的な円形の刃２７Ｂを含み、前記凸状の刃２７Ｂは前記の本質的に直線状の刃２７Ａの半径方向外側に備わっていることを特徴とするものである（例えば、特許文献２参照）。
特表２００２−５２４２７５号公報 特表２００１−５０５１３７号公報

図１１に示すフライス工具の主切れ刃は、作用ポジ軸角を増加するので、該フライス工具の中心軸線まわりの回転軌跡が直線とはならないため、加工壁面の真直度を悪化させる問題があった。また、主切れ刃の該主切れ刃方向の両端における逃げ面の逃げ角の変化が生じる。特に２０ｍｍ程度以下の小径フライス工具では、前記逃げ角の変化が著しく大きくなり、最も逃げ角が小さくなる箇所で適正な逃げ角を設定すると、最も逃げ角が大きくなる箇所で著しく過大な逃げ角が設定されてしまい、主切れ刃の強度不足を招きチッピングや欠損を生じる問題があった。加工壁面の精度を高めるため、主切れ刃の作用ポジ軸角を増加させなくすると、すくい角が小さくなるため切削抵抗が大きくなり切れ味が悪化するという問題があった。
さらに、切削インサートの中央に配置される孔２１に受容されるネジによってフライス本体に取り付ける形態のものであり、図１２に模式的に示すように、ネジの中心付近を通り前記フライス本体の中心軸線に直交する平面で切断したときの断面形状は、外周切刃の直径を小さくした場合、２枚の切削インサートが接近するため前記フライス本体の中央部の肉厚（芯厚）が小さくなり、該フライス本体の剛性を確保できなくなる。一方、この問題を解消するために切削インサートを小型化した場合、孔２１まわりの肉厚が薄くなり、切削インサートの剛性を確保できなくなる。あるいは、工具の作用ポジ軸角を増加させた場合には、フライス本体における切削インサートポケットのバックメタルの断面積が非常に小さくなるため、前記ネジのかかりが浅くなって緩むおそれがあるほか、切削抵抗（主に主分力）による塑性変形や破損が生じるおそれがあることから、加工壁面の精度が悪化するほか、同一工具径のソリッドエンドミルにくらべ切削条件をかなり落とさなければ使用することができないという問題があった。

図１３に示すフライス工具は、上述した工具剛性に関する問題は深刻ではないものの、切削ヘッドの切れ刃２７、３０の形状がソリッドエンドミルやソリッドドリルの先端部の切刃形状の如く複雑化し、保持手段の形状についても複雑化するため、該切削ヘッドを製作するのが困難であるとともに製作に要するコストが非常に高くなる問題があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、外周切刃の切れ味を落とすことなく外周切刃の回転軌跡における真直度を高めるとともに、工具本体及びチップの剛性を高めて工具の撓みを抑えることにより、加工壁面の精度悪化を防止したスローアウェイ式回転工具及びこれに装着されるチップを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。請求項１に係る発明は、中心軸線まわりに回転させられる工具本体には、該工具本体の先端部外周面に少なくとも１つのチップ取付座を切欠き形成し、このチップ取付座に載置したチップを少なくとも１つの固定手段によって着脱自在に装着してなるスローアウェイ式回転工具であって、略多角形板状をなす前記チップは、工具回転方向を向く上面に形成されたすくい面と、前記上面に対向する下面に形成された着座面と、前記すくい面に交差し工具外周側を向く側面に形成された逃げ面と、すくい面と逃げ面の交差稜線部に形成され且つ工具本体の外周面から突出した外周切刃と、工具内周側を向く側面又は工具基端部側を向く側面の少なくとも一方に形成された被拘束面とを備え、少なくとも前記外周切刃に連なる外周切刃すくい面の表面形状を実質的にプレス焼成により形成し、かつ外周切刃すくい面に交差する外周切刃逃げ面の表面形状をプレス焼成後の研削加工により形成し、前記外周切刃の全長にわたって、アキシャルレーキを正とし、前記外周切刃すくい面を、外周すくい角を増加させる傾斜面で構成し、前記外周切刃逃げ面をねじれ面状に形成するとともに、前記外周切刃の各位置における前記中心軸線から前記外周切刃までの距離をほぼ一定としたことを特徴とするスローアウェイ式回転工具である。
請求項１に係る発明によれば、外周切刃の全長にわたって、アキシャルレーキが正とされ、かつ外周切刃すくい面が外周すくい角を増加させる傾斜面で構成され、さらに外周切刃逃げ面がねじれ面状に形成されたことにより、外周切刃の切削抵抗が小さく切れ味が良好であるとともに、工具本体の中心軸線から外周切刃までの距離がほぼ一定とされるため、前記外周切刃の前記中心軸線まわりの回転軌跡の真直度が悪化することがなく、加工壁面の精度悪化が防止される。
また、外周切刃すくい面の表面形状が実質的にプレス焼成により形成されるため、該外周切刃すくい面の表面形状を自由度の高い形状とすることが可能となる。例えば、外周切刃方向における各位置において切れ味と切刃強度を両立する、最適な外周すくい角が設定される。しかも、この外周切刃すくい面と交差する外周切刃逃げ面の表面形状がプレス焼成後の研磨加工により形成されたことから、これら外周切刃すくい面と外周切刃逃げ面との交差稜線部に形成された外周切刃の形状が高精度に成形され、外周切刃の回転軌跡の真直度の悪化が防止される。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記チップが前記工具本体に装着された状態で、前記中心軸線方向における前記外周切刃の全長にわたって、外周すくい角及び前記外周切刃逃げ面の逃げ角がほぼ一定とされていることを特徴とする。
請求項２に係る発明によれば、工具本体に装着されたチップの外周切刃全長にわたって、外周すくい角及び外周切刃逃げ面の逃げ角がほぼ一定とされるため、外周切刃の各位置における切削抵抗及び切刃強度が均一化され、切れ味の安定化や切刃の長寿命化が実現される。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に係る発明において、前記アキシャルレーキ及び前記外周すくい角を正としたことを特徴とする。
請求項３に係る発明によれば、アキシャルレーキ及び外周すくい角が正とされるため、切削抵抗が小さく抑えられ、外周切刃の切れ味が良好となる。よって、工具本体に加わる負荷が小さく撓みが生じにくくなるため、加工壁面の精度悪化が防止される。さらに、工具びびりの発生がおさえられるので、従来工具よりも高い切削条件による切削加工が可能となる。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか１項に係る発明において、前記チップは、長尺状の略矩形板状をなし、工具回転方向を向く上面の長辺に沿って形成されたすくい面と、前記上面に対向する下面に形成された着座面と、前記すくい面に隣接し工具外周側を向く側面に形成された逃げ面と、これらすくい面と逃げ面の交差稜線部に形成された外周切刃と、工具内周側に位置する長辺に連なる側面及び工具基端部側に位置する短辺に連なる側面の少なくとも一方に形成された被拘束面と、を備え、前記取付溝に挿入されたチップは、その上面の前記すくい面に隣接する領域に前記中心軸線方向に互いに離間した、少なくとも２つの被押圧部を、前記チップの上面に面する前記取付溝の壁面側の前記被押圧部を臨む位置に設けられた雌ねじ孔にねじ込まれたねじ部材によって、該チップの着座面側に向かって押圧されて固定されていることを特徴とする。
請求項４に係る発明によれば、チップを工具本体に固定するねじ部材が該チップの上下面を貫通しないため、チップの小型化が可能となり、該チップを装着する工具本体の芯厚部及びチップ取付座周辺に充分な肉厚が確保される。また、チップが着座するチップ取付座底面側に雌ねじ孔を要しないので、前記底面側の領域の剛性がきわめて高くなる。以上のことから、切削抵抗による工具本体の撓みがおさえられるため、加工壁面の精度悪化が防止され、従来工具よりも高い切削条件の加工が可能となる。

請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載のスローアウェイ式回転工具に装着されるチップにおいて、請求項１〜４のいずれか１項記載のスローアウェイ式回転工具に装着されるチップにおいて、長尺状の略矩形板状をなし、その上面の少なくとも１つのコーナに隣接する長辺には外周切刃を形成し、この外周切刃に連なる上面には外周切刃すくい面を形成し、この外周切刃すくい面に交差する側面には外周切刃逃げ面を形成し、前記外周切刃すくい面の表面形状を実質的にプレス焼成により形成し、かつ前記外周切刃逃げ面の表面形状をプレス焼成後の研削加工により形成し、前記外周切刃に直交する断面において、前記外周切刃すくい面のすくい角を、前記外周切刃の一端から他端へ向かうにしたがって漸次減少する一方で、前記外周切刃逃げ面の逃げ角を漸次増加させ、これら外周切刃すくい面と外周切刃逃げ面とのなす刃物角が前記外周切刃の全長にわたってほぼ一定とされていることを特徴とするチップである。
請求項５に係る発明によれば、外周切刃すくい面の表面形状が実質的にプレス焼成により形成されているため、該外周切刃すくい面の表面形状を自由度の高い形状とすることができるとともに、この外周切刃すくい面に隣接する外周切刃逃げ面の表面形状がプレス焼成後の研磨加工により形成されたことから、これら外周切刃すくい面と外周切刃逃げ面との交差稜線部に形成された外周切刃の形状を高精度に成形することができる。このようなチップをスローアウェイ式回転工具の工具本体に装着した際において、外周切刃方向における各位置において切れ味と切刃強度が両立する、最適な外周すくい角に設定することが可能であるとともに、外周切刃の回転軌跡の真直度の悪化が防止される。

本発明に係るスローアウェイ式回転工具及びこれに装着されるチップによれば、外周切刃の全長にわたって、アキシャルレーキが正とされ、かつ外周切刃すくい面が外周すくい角を増加させる傾斜面で構成され、さらに外周切刃逃げ面がねじれ面状に形成されたことにより、外周切刃の切削抵抗が小さく切れ味が良好であるとともに、外周切刃の各位置における工具本体の中心軸線から外周切刃までの距離がほぼ一定とされるため、前記外周切刃の前記中心軸線まわりの回転軌跡の真直度が悪化することがなく、加工壁面の精度悪化が防止される。
また、外周切刃すくい面の表面形状が実質的にプレス焼成により形成されるため、該外周切刃すくい面の表面形状を自由度の高い形状とすることが可能となる。例えば、外周切刃方向における各位置において切れ味と切刃強度を両立する、最適な外周すくい角が設定される。しかも、この外周切刃すくい面と交差する外周切刃逃げ面の表面形状がプレス焼成後の研磨加工により形成されたことから、これら外周切刃すくい面と外周切刃逃げ面との交差稜線部に形成された外周切刃の各位置における工具本体の中心軸線から外周切刃までの距離がより高精度に成形されるので、外周切刃の回転軌跡において真直度の悪化が防止される。

以下に、本発明に係るスローアウェイ式回転工具の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るスローアウェイ式エンドミルの斜視図である。図２は、図１に示すエンドミルの分解斜視図である。図３の（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図１に示すエンドミルの平面図、正面図、先端視側面図である。図４は、図１に示すエンドミルの先端部拡大平面図である。図５〜図７は、それぞれ図４におけるＳ１−Ｓ１線断面図、Ｓ２−Ｓ２線断面図、Ｓ３−Ｓ３線断面図である。図８は、図１に示すエンドミルに装着されるチップの斜視図である。図９の（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ図８に示すチップの背面図、平面図、正面図、右側面図である。

図１〜図３に示すように、本実施形態に係るスローアウェイ式エンドミル１は、略丸棒状をなす工具本体１０の先端外周面に設けた２つの取付溝２０に、切刃を備えた長尺状の略多角形板状をなすチップ３０が、その長手方向が前記工具本体の中心軸線ＣＬ方向と略平行となるようにそれぞれ挿入され、固定手段となる２つのねじ部材４０Ａ、４０Ｂを利用して着脱自在に固定されてなる。

工具本体１０は、略丸棒状をなし、工具先端部側に形成された頭部１０Ａと、この頭部１０Ａに連なって工具基端部側に形成されたやや径大のシャンク部１０Ｂとを備えている。さらに、前記頭部１０Ａの先端部外周面には、先端面１０ａから工具基端部側に延在する溝状をなす２つのチップ取付座２０が工具本体１０の中心軸線ＣＬを基準としてほぼ対称的に形成されている。チップ取付座２０の工具回転方向Ｋ後方側に位置する壁面には、チップ３０を着座するための平坦な取付面２１が形成され、この取付面２１に隣接する底面及び工具基端部側の壁面には、平坦面からなる拘束面２２、２３がそれぞれ形成されている。

各チップ取付座２０の工具回転方向Ｋ側に隣接した工具本体１０の外周面には、切屑を排出するためのチップポケットが切欠き形成されている。このチップポケットは、主チップポケット１１Ａと副チップポケット１１Ｂからなり、主チップポケット１１Ａは、工具本体の中心軸線ＣＬ方向で工具本体の先端面１０ａからチップ取付座２０の工具基端部側の端部付近まで延在しており、前記中心軸線に直交する断面において工具本体１０の内方に向かって凹んだ曲面状壁面を有している。副チップポケット１１Ｂは、主チップポケット１１Ａの工具先端部側に隣接し、平面視で、工具本体の先端面１０ａの中心軸線ＣＬ付近から工具基端部側かつ工具外周側に向かうように前記中心軸線ＣＬに対して傾斜して形成されている。

超硬合金、サーメット、セラミックス等の硬質材料からなるチップ３０は、図８及び図９に示すように、長尺状の略多角形板状、好ましくは略矩形板状をなし、その上面３０ａの平面視円弧状をなすコーナ３１Ｃを挟んで隣接する長辺及び短辺には、外周切刃３１Ａ及び副切刃３１Ｂがそれぞれ形成されている。さらに、該チップの上面３０ａには、外周切刃３１Ａに連なる外周切刃すくい面３２Ａ及び副切刃３１Ｂに連なる副切刃すくい面３２Ｂが形成され、これら外周切刃すくい面３２Ａ及び副切刃すくい面３２Ｂにそれぞれ隣接する該チップ３０の側面には、外周切刃逃げ面３３Ａ及び副切刃逃げ面３３Ｂがそれぞれ形成されている。少なくとも外周切刃すくい面３２Ａの表面形状は、プレス焼成により形成されるか、または、プレス焼成された後、外周切刃３１Ａの稜線に沿ってホーニングを付与するために遊離砥粒等を用いて研磨加工されるものの、プレス焼成により形成された表面形状をほぼ維持しているので、実質的にプレス焼成により形成されている。さらに、外周切刃３１Ａの全長にわたって、外周切刃すくい面３２Ａは、該外周切刃３１Ａから離れるにしたがって着座面３４に漸次近づく傾斜面で形成されていて、正のすくい角を付与されている。さらに、外周切刃すくい面３２Ａのすくい角は、外周切刃３１Ａにおける副切刃側端部から他端部に向かうにつれ、漸次小さくなるように変化している。

外周切刃３１Ａ及び副切刃３１Ｂに連なる該チップの各側面には、外周切刃逃げ面３３Ａ及び副切刃逃げ面３３Ｂが形成されている。少なくとも外周切刃逃げ面３３Ａの表面形状は、研削砥石を用いた研削加工により形成され、しかも、外周切刃３１Ａにおけるコーナ３１Ｃ側端部から他端部に向かうにつれ逃げ角が漸次大きくなるように形成されたねじれ面で形成されている。

チップ３０の上面３０ａにおける、外周切刃３１Ａに対向する長辺側の領域には、工具本体１０に取り付ける際に、固定手段であるねじ部材４０Ａ、４０Ｂによって押圧される被押圧部３５が設けられている。この被押圧部３５は、前記上面３０ａの表面から該チップ３０の厚み方向下面３０ｂ側へわずかに陥没し、平面視で、略半円形状をなす２つの凹部３５Ａ、３５Ｂからなる。これら凹部３５Ａ、３５Ｂは、前記長辺から延びる側面の一部を切欠くとともに、該チップ３０の長手方向における全長の中間点を挟んで両側に間隔をあけて設けられている。各凹部３５Ａ、３５Ｂの底面３６Ａ、３６Ｂは、平坦面とされ、その垂線Ｐが着座面３４に近づくにしたがって２つの被拘束面３７、３８に漸次近づくように、着座面３４の垂線に対して傾斜しており、その傾斜角が５°〜２０°の範囲となるように形成されている（図５参照）。

チップ３０は、工具本体１０に装着される際において、図３の（ａ）〜（ｃ）に示すように上面３０ａを工具回転方向Ｋに向けて、その着座面３４をチップ取付座の取付面２１に着座し、その被拘束面３７、３８を対応するチップ取付座の拘束面２２、２３にそれぞれ当接するようにしてチップ取付座２０に載置される。このとき、チップの外周切刃３１Ａ及び副切刃３１Ｂは、工具本体１０の外周面１０ｂ及び先端面１０ａからそれぞれ突出している。

チップ取付座２０の工具回転方向Ｋ側に位置する壁面側には、チップ３０の各凹部３５Ａ、３５Ｂを臨む位置に、各凹部の底面３６Ａ、３６Ｂの垂線Ｐと平行に延びる中心軸線ＣＬｓを有した雌ねじ孔１３Ａ、１３Ｂがそれぞれ穿設されている。これら雌ねじ孔１３Ａ、１３Ｂにねじ込まれたねじ部材４０Ａ、４０Ｂがその先端面４１Ａ、４１Ｂで前記底面３６Ａ、３６Ｂをその垂線Ｐ方向に押圧することにより、各チップ３０は、主に取付面２１側に押圧されるとともに各拘束面２２、２３側にもそれぞれ押圧されて、チップ取付座２０内にしっかりとクランプされる。

図３に図示するように本スローアウェイ式エンドミル１の正面視において、チップ３０は、工具本体１０の工具先端部側から工具基端部側に向かうにつれ工具回転方向Ｋ後方側に向かうように傾斜して正のアキシャルレーキγｐに設定されるとともに、本スローアウェイ式エンドミル１の先端視において、チップ３０は、該エンドミルの中心軸線ＣＬに対して芯上がりとなり、負のラジアルレーキγf´に設定されている。このラジアルレーキγｆ´は、外周切刃３１Ａの最先端で最も負であるが、工具基端部側に向かうにつれ漸次増加している。既述したようにチップの外周切刃すくい面３２Ａは、外周切刃３１Ａの全長にわたって、正のすくい角を付与され、かつ、副切刃側端部から他端部に向かうにつれすくい角が漸次小さくなっていることから、本スローアウェイ式エンドミル１における外周すくい角γｆは、チップの取付姿勢で決まるラジアルレーキγｆ´に、外周切刃すくい面３２Ａのすくい角が加わることによって増加し、かつ外周切刃３１Ａの全長にわたって略一定の値に設定されている。

また、上述したようにチップの外周切刃逃げ面３３Ａは、外周切刃３１Ａの最先端から後端側に向かうにつれ逃げ角が漸次大きくなるねじれ面で形成されていることから、本スローアウェイ式エンドミルにおける外周逃げ角αｆは、外周切刃３１Ａの全長にわたって略一定の値となっている。

さらに、工具本体１０に装着されたチップ３０は、その外周切刃３１Ａが本スローアウェイ式エンドミル１の中心軸線ＣＬまわりの円筒面を前記アキシャルレーキγｐ方向に平行な方向に傾けられた傾斜平面による切断面の輪郭形状に略等しく形成され、外周切刃３１Ａの各位置における前記中心軸線ＣＬから外周切刃３１Ａまでの距離が略一定となるように形成されている。チップ３０単体において、該チップ３０を平面視したとき、外周切刃３１Ａは、その両端部から中間部へ向かうにしたがって外方に張り出した所定の曲線状に形成されている。

以上の構成を有するスローアウェイ式エンドミル１及びそれに装着するチップ３０によれば、外周切刃３１Ａの全長にわたって、正のすくい角を付与された外周切刃すくい面３２Ａが該エンドミルの外周すくい角γｆを増加させ、かつ外周切刃逃げ面３３Ａがねじれ面状に形成されたことから、切削抵抗が小さく切れ味が良好となる。また、外周切刃３１Ａ工具本体１０の中心軸線ＣＬから外周切刃３１Ａまでの距離が該外周切刃３１Ａの全長にわたってほぼ一定とされたことから、前記中心軸線ＣＬを回転中心とした外周切刃３１Ａの回転軌跡の真直度が悪化せず、加工壁面の精度の悪化がおさえられる。

また、外周切刃すくい面３２Ａの表面形状が実質的にプレス焼成により形成されているため、自由度の高い形状が成形可能となり、外周切刃３１Ａ方向における各位置において切れ味と切刃強度を両立する、最適な外周すくい角γｆが設定可能となる。しかも、この外周切刃すくい面３２Ａと交差する外周切刃逃げ面３３Ａの表面形状がプレス焼成後の研削加工により形成されていることから、これら外周切刃すくい面３２Ａと外周切刃逃げ面３３Ａとの交差稜線部に形成された外周切刃３１Ａの各位置における工具本体１０の中心軸線ＣＬから外周切刃３１Ａまでの距離が略一定となるように、高精度に成形されるため、回転軌跡の真直度の悪化がおさえられる。

チップ３０が工具本体１０に装着されたとき、工具本体１０の中心軸線ＣＬ方向における外周切刃３１Ａの全長にわたって、外周すくい角γｆ及び外周切刃逃げ面の逃げ角αｆがほぼ一定とされていることから、外周切刃３１Ａの各位置における切削抵抗及び切刃強度が均一化し、切れ味の安定化や外周切刃３１Ａの長寿命化が実現される。

外周切刃のアキシャルレーキγｐが正、かつ外周すくい角γｆがチップの外周切刃すくい面により増加させられるため、切削抵抗が小さくおさえられ切れ味が良好となる。よって、工具本体１０に加わる負荷が小さく撓みが生じにくくなるため、加工壁面の精度悪化がおさえられる。さらに、工具びびりの発生がおさえられるので、従来工具よりも高い切削条件による加工が可能となる。

外周切刃３１Ａの切削抵抗を小さくし切れ味を高めることに配慮して、アキシャルレーキγｐは１０°〜２０°の範囲に設定され、かつ外周すくい角γｆは−５°〜１５°の範囲に設定されるのが望ましい。これは、アキシャルレーキγｐが１０°未満では、切削抵抗の低減効果が不十分であり、２０°を超えると取付溝２０の後端部において取付溝２０の取付面２０側の肉厚を確保することが難しくなるからである。また、外周すくい角γｆが−５°未満でも、切削抵抗の低減効果が不十分であり、１５°を超える場合には、外周切刃３１Ａのすくい角が過大となり外周切刃３１Ａの強度不足を招くおそれがあり、あるいは、ラジアルレーキγｆ´が過大となり取付溝２０の取付面２１側の肉厚が充分確保されないおそれがあるからである。

チップ３０を工具本体１０に装着する方法に関して、本スローアウェイ式エンドミル１においては、ねじ部材４０Ａ、４０Ｂがチップの上面３０ａからわずかに陥没する凹部の底面３６Ａ、３６Ｂを押圧してチップ３０をクランプするようにしたことから、図１２に図示する従来工具１´のように、チップ３０´の中央部を上下面に貫通するねじ部材４０´を受容する孔３５´が設けられたものにくらべて、チップ３０の剛性が高くなるため、チップ３０の上面及び下面のサイズや厚みを縮小でき、チップ３０の小型化がはかられる。このチップ３０の小型化にともない工具本体の頭部１０Ａは、２つのチップ３０に挟まれた芯厚部及びチップ取付座２０周辺の肉厚が充分確保され工具本体１０の剛性が高くなる。したがって、切削抵抗による工具本体１０の撓みが前記従来工具１´よりも大幅に抑制されるため、加工壁面の精度悪化が防止され、従来工具よりも高い切削条件の加工を可能にする。

また、本スローアウェイ式エンドミル１では、該エンドミル１の接線方向に作用する主分力を主に受け止めるチップ取付座２０の取付面２１側には、雌ねじ孔等の肉厚、強度を低下させるものが一切形成されないことから、前記従来工具１´にくらべチップ３０を強固に支持することができるため、工具本体１０の撓みやびびりがおさえられ、加工壁面の精度悪化が防止される。

さらに、チップの凹部の底面３６Ａ、３６Ｂの垂線Ｐ及びねじ部材４０Ａ、４０Ｂの中心軸線ＣＬｓを、着座面３４に近づくにしたがって被拘束面３７、３８に漸次近づくように傾斜させ、ねじ部材４０Ａ、４０Ｂが凹部３５Ａ、３５Ｂの底面を前記着座面３４側に向かって押圧するようにしたことから、チップ３０は、その着座面３４及び被拘束面３７、３８がチップ取付座の取付面２４及び拘束面２２、２３にそれぞれ押し付けられて、前記チップ取付座２０内にしっかりとクランプされる。特にチップの着座面３４及び各被拘束面３７、３８、ならびに、チップ取付座の取付面２４及び各拘束面２２、２３が互いに略９０°で交差しているため、切削抵抗によるチップ３０の動きが防止され、加工壁面の精度悪化が防止される。特に、前記凹部の底面３６Ａ、３６Ｂの垂線Ｐ及びねじ部材４０Ａ、４０Ｂの中心軸線ＣＬｓと、着座面３４の垂線とのなす角度を５°〜２０°の範囲内に設定することにより、チップ３０のクランプ力をいっそう強力にするとともにクランプ精度を正確にすることができる。これは、前記角度を５°未満にするとチップ３０を各拘束面２２、２３側に押し付ける力が不足し、前記角度が２０°を超えるとチップ３０が各拘束面２２、２３側に強く押し付けられ、チップ３０が取付面２４から浮き上がるおそれがあるため、切削加工中にチップ３０が動いて加工壁面の精度悪化を引き起こすおそれがあるからである。

さらに、各ねじ部材４０Ａ、４０Ｂがチップ３０の長手方向の中間点を挟んで両側に間隔をあけて２箇所に設けられた、凹部の底面３６Ａ、３６Ｂをそれぞれ押圧していることから、大きなクランプ力がチップ３０に均等に作用する。そのため、外周切刃３１Ａ方向の切込みが小さく、外周切刃３１Ａの先端部側付近に局所的な切削抵抗が作用する場合にも、チップ３０がチップ取付座２０内で動くことがなく、チップ３０の位置決め精度がきわめて良好となるため、加工壁面の精度悪化が防止される。

工具本体１０の中心軸線ＣＬ方向における外周切刃３１Ａの長さＬは、本スローアウェイ式エンドミル１の外周切刃３１Ａの直径Ｄの１倍以上且つ２倍以下の範囲内に設定される。そうすれば、前記中心軸線ＣＬ方向の切込みを大きくした高能率切削加工において、工具本体１０の剛性を向上させる効果が充分発揮されるとともに、既述した加工壁面の精度の悪化をおさえるという効果が顕著となる。なお、前記長さＬを前記外周切刃の直径Ｄの２倍以上にした場合、中心軸線ＣＬに対して斜交するチップ取付座２０の後端部において肉厚の低下が著しくなるため、工具本体１０の剛性を高めるといった所期の効果が得られないおそれがある。

このスローアウェイ式エンドミル１は、以上に説明したように、チップ３０を小型化するのに好適な構成を有し、これにより小径工具における工具本体１０の剛性向上にきわめて有効であることから、外周切刃の直径Ｄが６ｍｍ〜２０ｍｍの範囲に設定されたスローアウェイ式エンドミルに適用した場合、特に加工壁面の精度悪化を防止する点で有効となる。

本発明のスローアウェイ式回転工具は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、スローアウェイ式正面フライスやスローアウェイ式サイドカッタ等にも適用可能である。

本発明の実施形態に係るスローアウェイ式エンドミルの斜視図である。 図１に示すスローアウェイ式エンドミルの分解斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図１に示すスローアウェイ式エンドミルの平面図、正面図、先端視側面図である。 図１に示すスローアウェイ式エンドミルの先端部拡大平面図である。 図４におけるＳ１−Ｓ１線断面図である。 図４におけるＳ２−Ｓ２線断面図である。 図４におけるＳ３−Ｓ３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斜視図である。 （ａ）〜（ｄ）は、それぞれ図８に示すチップの背面図、平面図、正面図、右側面図である。 従来のフライスカッターに装着される切削インサートの斜視図である。 図１０に示す切削インサートを装着するフライスカッターの正面図である。 図１１に示すフライスカッターの軸直角断面の模式図である。 他の従来フライス工具の一部断面正面図である。

符号の説明

１ スローアウェイ式エンドミル（スローアウェイ式回転工具）
１０ 工具本体
１０ａ 工具本体の先端面
１０ｂ 工具本体の外周面
１３Ａ、１３Ｂ 雌ねじ孔
２０ チップ取付座
２１ 取付面
２２、２３ 拘束面
３０ チップ
３０ａ 上面
３０ｂ 下面
３１Ａ 外周切刃
３１Ｂ 副切刃
３２Ａ 外周切刃すくい面
３３Ａ 外周切刃逃げ面
３４ 着座面
３５ 被押圧部
３５Ａ、３５Ｂ 凹部
３６Ａ、３６Ｂ 凹部の底面
３７、３８ 被拘束面
４０Ａ、４０Ｂ ねじ部材（固定手段）
ＣＬ 工具本体の中心軸線
Ｄ 外周切刃の直径
γｐ アキシャルレーキ
γｆ´ ラジアルレーキ
γｆ 外周すくい角

Claims (4)

1. 中心軸線まわりに回転させられる工具本体には、該工具本体の先端部外周面に少なくとも１つのチップ取付溝を切欠き形成し、このチップ取付溝に載置したチップを少なくとも１つの固定手段によって着脱自在に装着してなるスローアウェイ式回転工具であって、
   略多角形板状をなす前記チップは、
   工具回転方向を向く上面に形成されたすくい面と、前記上面に対向する下面に形成された着座面と、前記すくい面に交差し工具外周側を向く側面に形成された逃げ面と、すくい面と逃げ面の交差稜線部に形成され且つ工具本体の外周面から突出した外周切刃と、工具内周側を向く側面又は工具基端部側を向く側面の少なくとも一方に形成された被拘束面とを備え、
   前記チップの上面には、前記中心軸線方向に互いに離間して設けられた少なくとも２つの被押圧部と、該上面に面する前記取付溝の壁面の開口端部に沿って該上面から上方へ隆起する段部とが設けられており、
   少なくとも前記外周切刃に連なる外周切刃すくい面の表面形状を実質的にプレス焼成により形成し、かつ外周切刃すくい面に交差する外周切刃逃げ面の表面形状をプレス焼成後の研削加工により形成し、
   前記外周切刃の全長にわたって、アキシャルレーキを正とし、
   前記外周切刃に直交する断面において、前記チップの前記外周切刃のすくい面のすくい角を、工具先端部側から工具基端部側へ向かうにしたがって漸次減少させる一方で、前記チップの前記外周切刃の逃げ面の逃げ角を、工具先端部側から工具基端部側へ向かうにしたがって漸次増加させるとともに、前記外周切刃の全長にわたって、前記工具本体に対して規定された前記チップのすくい角γｆ及び逃げ角αｆを一定とし、及び、
   前記外周切刃の各位置における前記中心軸線から前記外周切刃までの距離を一定としたことを特徴とするスローアウェイ式回転工具。
2. 前記工具本体に対して規定された前記チップのすくい角γｆを正としたことを特徴とする請求項１記載のスローアウェイ式回転工具。
3. 前記チップは、
   長尺状の略矩形板状をなし、工具回転方向を向く上面の長辺に沿って形成されたすくい面と、前記上面に対向する下面に形成された着座面と、前記すくい面に隣接し工具外周側を向く側面に形成された逃げ面と、これらすくい面と逃げ面の交差稜線部に形成された外周切刃と、工具内周側に位置する長辺に連なる側面及び工具基端部側に位置する短辺に連なる側面の少なくとも一方に形成された被拘束面と、を備え、
   前記着座面及び前記被拘束面を、対応する前記取付溝の壁面にそれぞれ当接するとともに、該チップの上面に設けられた被押圧部を、該上面に面する取付溝の壁面側に設けた雌ねじ孔に螺合する前記ねじ部材により該チップの着座面側に向かって押圧することによって、前記取付溝に固定されていることを特徴とする請求項１又は２項記載のスローアウェイ式回転工具。
4. 請求項１〜３のいずれか１項記載のスローアウェイ式回転工具に装着されるチップにおいて、長尺状の略矩形板状をなし、その上面の少なくとも１つのコーナに隣接する長辺には外周切刃を形成し、この外周切刃に連なる上面には外周切刃すくい面を形成し、この外周切刃すくい面に交差する側面には外周切刃逃げ面を形成し、前記外周切刃すくい面の表面形状を実質的にプレス焼成により形成し、かつ前記外周切刃逃げ面の表面形状をプレス焼成後の研削加工により形成し、前記外周切刃に直交する断面において、前記外周切刃すくい面のすくい角を、前記外周切刃の一端から他端へ向かうにしたがって漸次減少する一方で、前記外周切刃逃げ面の逃げ角を漸次増加させ、これら外周切刃すくい面と外周切刃逃げ面とのなす刃物角が前記外周切刃の全長にわたって一定とされていることを特徴とするチップ。
   

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