(57)【要約】本発明は、シャンクフライスカッタ（１）をフライス盤に取り付けるために設けられたシャンク部（２）と、ワークと係合するために設けられた刃部（３）とを備えるシャンクフライスカッタに関する。刃部の包絡面は、概略円筒状である。シャンクフライスカッタは、さらに、刃部の外周表面に位置する少なくとも一つの主切刃（５）と、刃部の端面に位置する少なくとも一つの副切刃（７）とを備え、端部直径Ｄｃを有している。本発明の目的は、高い送り速度で且つ高いレベルの切削率で、同時に高品質の加工表面を得つつ、正面削りを行うことができるシャンクフライスカッタを提供することにある。このために、本発明は、副切刃（７）が、フライスカッタの軸線を含む平面に対して投影したときに、凸状に湾曲した部分を有し、該部分がｒwiper＞Ｄｃ／２の曲率半径ｒwiperとフライスカッタの軸線からｄOffset＜Ｄｃ／２の距離ｄOffsetだけ離れて位置する湾曲中心Ｍとを有するようにすることを提案している。
2005528988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャンクフライスカッタ（１）をフライス盤に固定するためのシャンク部（２）と、ワークと係合するための刃部（３）とを備え、前記刃部の包絡面が端部直径Ｄｃを有した概略円筒形状であり、少なくとも一つの主切刃（５）が前記刃部の外周表面に配設されているとともに、少なくとも一つの副切刃（７）が前記刃部の端面に配設されているシャンクフライスカッタにおいて、
前記シャンクフライスカッタの軸線を含む平面に投影した前記副切刃（７）は凸状に湾曲した部分を有し、該部分は、ｒwiper＞Ｄｃ／２の曲率半径ｒwiperと、前記シャンクフライスカッタの軸線からｄOffset＜Ｄｃ／２の距離ｄOffsetの位置に位置する湾曲中心Ｍとを有することを特徴とするシャンクフライスカッタ。
【請求項２】
前記曲率半径ｒwiperがｒwiper＞０．６６Ｄｃである、請求項１に記載のシャンクフライスカッタ。
【請求項３】
前記曲率半径ｒwiperが８００ｍｍより小さい、請求項２に記載のシャンクフライスカッタ。
【請求項４】
前記副切刃（７）に設けられた前記曲率半径ｒwiperで湾曲した部分が一部をなす仮想上の円の前記中心が前記シャンクフライスカッタの回転軸線の外部に設けられている、すなわち、ｄOffset＞０である、請求項１から請求項３の何れか一項に記載のシャンクフライスカッタ。
【請求項５】
前記中心Ｍと前記回転軸線（１０）との間の前記距離ｄOffsetは、Ｄｃ／６以上であり、好ましくはＤｃ／４より大きく、特に好ましくはＤｃ／３よりも大きい、請求項４に記載のシャンクフライスカッタ。
【請求項６】
前記主切刃（５）から前記副切刃（７）への遷移部によって形成されている切刃コーナ部（６）がコーナ半径ｒεを有しており、ｒεはＤｃ／２より小さい、請求項１から請求項５の何れか一項に記載のシャンクフライスカッタ。
【請求項７】
前記主切刃（５）と前記副切刃（７）との間の遷移部によって形成されている切刃コーナ部（６）が先端面取り部を有しており、該先端面取り部の傾斜面は好ましくは前記回転軸線（１０）に垂直な面に対して３０°から６０°の範囲の角度傾いており、特に好ましくは４０°から５０°の範囲の角度傾いている、請求項１から請求項５の何れか一項に記載のシャンクフライスカッタ。
【請求項８】
前記副切刃（７）が少なくとも１°の逃げ角（８）で配置されている、請求項１から請求項７の何れか一項に記載のシャンクフライスカッタ。
【請求項９】
前記逃げ角（８）は１．５°から１０°の範囲であり、好ましくは２．５°から１０°の範囲である、請求項８に記載のシャンクフライスカッタ。
【請求項１０】
前記刃部（３）は少なくとも一部が超硬合金から形成されている、請求項１から請求項９の何れか一項に記載のシャンクフライスカッタ。
【請求項１１】
前記刃部（３）は少なくとも一部が、サーメット、多結晶ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素又は窒化ケイ素系セラミックから形成されている、請求項１から請求項９の何れか一項に記載のシャンクフライスカッタ。
【請求項１２】
前記シャンクフライスカッタはエンドミルカッタである、請求項１から請求項１１の何れか一項に記載のシャンクフライスカッタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャンクフライスカッタに関する。
【背景技術】
【０００２】
フライス加工は、回転工具を用いた切削加工工程である。その工程では、複数の切刃が工具の中心軸線周りに回転することで切削運動を生み出す。また、送り運動が様々な方向に行われ得る。このような送り運動は、工具又はワーク若しくはその両方によって行われる。旋削やドリル加工と対照的に、切刃は常に係合しているわけではない。切刃は、ワークを切削した後、非係合状態となって再び最初の切削点に戻される。その結果、切刃は、冷却され、また、チップポケットから切屑を排出することができる。
【０００３】
原則として、フライス加工は、三つの異なる工程、すなわち、外周削り、正面削り及び端面削りに区別される。外周削りは、ホブ削りと呼称されることもあり、工具の外周に位置する主切刃が所望のワーク表面を形成させるフライス削り工程である。したがって、フライスカッタの軸線は、作業表面と平行に且つフライスカッタの送り方向と垂直に延びる。正面削り工程では、作成されるべき所望のワーク表面は、フライスカッタ軸線と垂直になり、この場合、フライスカッタの送り方向は作成されるワーク表面と平行となる。しかし、この場合も、本質的な切屑除去（すなわち切削）は、主として、外周表面に配置された主切刃によって行われる。工具の端部に位置する副切刃が、フライス削りされた表面を滑らかにし、こうしてワーク表面を作成する。最後に、端面削りでは、主切刃と副切刃の両方が所望のワーク表面を作成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
正面削りによれば、比較的高品位の表面が作成され得る。その点に関し、副切刃だけが作成される表面に対する責任を果たす。副切刃は、一つの平面内を移動するのであって、外周削りにおいてワーク表面を作成する主切刃のように、湾曲した作業表面上を移動するわけではない。平坦な表面の精密な仕上げ加工は適したエンドミルカッタ（正面削りカッタ）によって可能となる。
【０００５】
一般的には、フライス削りによって作成された特に平坦で滑らかな表面の品質は、本質的に、切刃のコーナ形状と副切刃の向きとによって決定される。
【０００６】
しかしながら、従来のエンドミルカッタを用いて表面品質を高いレベルのものにするためには、送り速度を非常に低くなるように選択し、加工深さ又は切屑厚さを非常に薄くなるように選択しなければならず、その結果、より長い加工時間がかかり、そのため、コストが増加することになる。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、同じ時間でありながら、高い送り速度で且つ高い切屑除去効率（切削効率）で、加工表面に対して質の高い正面削りを行うことができるシャンクフライスカッタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、ワークと係合するための刃部を備え、前記刃部の包絡面が端部直径Ｄｃを有した概略円筒形状であり、少なくとも一つの主切刃が前記刃部の外周表面に配設されているとともに、少なくとも一つの副切刃（正面刃）が前記刃部の端面に配設されているシャンクフライスカッタにおいて、前記シャンクフライスカッタの軸線を含む平面に投影した前記副切刃が凸状に湾曲した部分を有し、該部分は、ｒwiper＞Ｄｃ／２の曲率半径ｒwiperと、前記シャンクフライスカッタの軸線からｄOffset＜Ｄｃ／２の距離ｄOffsetの位置に位置する湾曲中心Ｍとを有することを特徴とするシャンクフライスカッタによって、上記目的は達成される。
【０００９】
より詳細には、驚くべきことに、平坦な表面の仕上げ加工に関する品質が、ほんの僅かに湾曲した部分を有した本発明による副切刃の形態によって、同時に送り速度を大幅に増加させつつ、顕著に改善され得ることが分かった。この点に関し、副切刃は、切屑除去効率（切削効率）のレベルに対しても大きな寄与を与えている。好ましくは、本発明に従って湾曲させた領域は、シャンク部に近い側から軸線方向に最も離れて突出する点を有しており、したがって、工具がワークに対して軸線方向に案内されると、この点が最初にワークに接触する。すなわち、湾曲の中心は、フライスカッタの軸線に対して、エンドミルカッタの半径Ｄｃ／２よりも小さい距離ＤOffsetだけ離れた位置にある。
【００１０】
このことは、ワーク表面の仕上げ加工が本発明に従って湾曲させられた部分によって行われ、例えば切刃コーナ部によっては行われないことを保証する。
【００１１】
正面削りでは、一般に、切刃コーナ部及び副切刃がワーク表面に弧状の加工痕を残す。こうした弧は回転工具の運動と概略直線的な送り運動との重ね合わせによって作成されるサイクロイド部分である。こうした弧は、互いから概ね切刃送りの間隔で位置している。本発明によるフライスカッタの形態は、弧状加工痕をなくすことを可能とさせる。副切刃において半径ｒwiperで湾曲した部分は、一種の「ワイパ」機能、すなわち、スムージング（平滑化）機能又はドレッシング機能を果たし、切刃コーナ部によって発生した可能性のある加工痕を効率的に除去するようにする。本発明によるエンドミルカッタは、極めて高いレベルの表面品質を得つつ、送り速度、よって、加工速度を顕著に増加させることができる。本発明による湾曲した部分は、副切刃において主切刃に近い側に概ね配置されていることが好ましい。
【００１２】
曲率半径が、非常に大きくなるように、例えば０．６６Ｄｃより大きくなるように選択されることが有利であることが分かった。なお、８００ｍｍより大きい曲率半径は、実際には、表面品質のさらなる向上を与えることがなく、副切刃がワークに接触する領域が広くなり、当該領域に沿った熱の発生の増加により、工具の望まない磨耗を引き起こすだけであり、８００ｍｍは曲率半径の適した最大の上限を表す。曲率半径の上限は好ましくは５００ｍｍより小さい。
【００１３】
湾曲部はまた互いに角度を形成する関係にある複数の直線部分から構成されていてもよいことが分かるであろう。
好ましい実施形態では、曲率半径の中心、すなわち、副切刃に設けられた半径ｒwiperで湾曲している部分が一部をなす仮想的な円の中心は、フライスカッタの回転軸線上にはない。すなわち、距離ｄOffsetはいかなる場合も０よりも大きい。
【００１４】
このような配置は、副切刃が主切刃に近い側においてフライスカッタのシャンクの回転軸線に対して可能な限り直角に延びることを可能とさせる。好ましい実施形態では、中心Ｍと回転軸線との距離ｄOffsetはＤｃ／６以上であり、好ましくはＤｃ／４より大きく、特に好ましくはＤｃ／３より大きい。このような処置は、特に良好な表面加工を行う上で、副切刃の形態にさらなる進歩を与える。試験により、原則として、回転軸線からの中心Ｍの距離は可能な限り大きくすべきであることが示された。ただし、本発明による効果はＤｃ／２より距離が大きかったとしてもさらに高められるものではないことに留意されたい。
【００１５】
特に好ましい実施形態では、主切刃から副切刃への遷移部によって形成されている切刃コーナ部がＤｃ／２より小さいコーナ半径Ｒεを有している。切刃コーナ部の形態により、工具の寿命は著しく改善され得る。この場合も、湾曲部は、互いに対して角度をなす関係になっている複数の直線部分によって近似され得る。
【００１６】
他の好ましい実施形態の代替形態として、主切刃から副切刃への遷移部によって形成されている切刃コーナ部が先端面取り部を有しており、該先端面取り部が、好ましくは回転軸線に垂直に延びる面に対して３０°から６０°の範囲の角度傾いており、特に好ましくは４０°から５０°の範囲の角度傾いている。
この処置もまた、シャンクフライスカッタの切刃コーナ部を慎重に優しく扱うことを可能とさせ、エンドミルカッタの寿命全体を増加させるようにすることを可能とさせる。
【００１７】
特に好ましい実施形態では、副切刃が少なくとも１°の逃げ角で配置されている。しかしながら、厳密に言うと、これは、フライスカッタの中心方向に半径ｒwiperで湾曲する丸み部に隣接する副切刃の領域を指す。上記処置は、端面についての平面図で、エンドミルカッタが内側に向けて円錐状に傾斜することを可能とさせる。
【００１８】
半径ｒwiperで湾曲する副切刃のために、逃げ角が例えば１．５°から１０°の範囲の、好ましくは２．５°から１０°の範囲のように、１°より大幅に大きくなるように選択できるようにすることが有利であることが試験により示された。上記処置は、ワークと副切刃との間の接触領域をさらに減少させ、フライスカッタが作業の際により低い温度までしか加熱されないようにし、それによって耐用年数を向上させることを可能とさせる。
【００１９】
本発明によるシャンクフライスカッタは好ましくはエンドミルカッタであり、その刃部は少なくとも一部が、超硬合金、サーメット、ＰＣＤ（多結晶ダイヤモンド）、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）又はＳｉＮ（窒化ケイ素系セラミック）からなることが有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の他の利点、特徴及び可能な使用方法は、以下の好ましい実施形態の説明及び添付図面から明らかとなる。
【００２１】
図１ａは、先行技術水準におけるエンドシャンクフライスカッタ１の側面図を示している。このエンドシャンクフライスカッタ１は、シャンク部２と、刃部３とを備える。ここでは、シャンク部２は円筒状シャンクの形態となっている。しかしながら、例えばモールステーパシャンク、急角度テーパシャンク、ウェルドンシャンク又はホイッスルノッチシャンク（ｗｈｉｓｔｌｅ  ｎｏｔｃｈ  ｓｈａｎｋ）のような他の全ての形状を使用することも可能であることは了解されよう。
【００２２】
ここで、刃部３は、二つのねじれ溝４によって互いに分離されている二つの主切刃５を有している。主切刃は、円筒状の刃部３の外周表面に設けられている。刃部の端面は副切刃７を有している。フライスカッタは、図１ａに示されているように、端部直径Ｄｃを有している。
【００２３】
図１ｂ及び図１ｃは、図１ａの切刃コーナ部を拡大した詳細図を示しており、それぞれ異なる形態を示している。
【００２４】
図１ｂに示されている形態では、切刃コーナ６は曲率半径Ｒεを有している。図１ｃに示されている形態は、実質的に、切刃コーナ６が曲率半径Ｒεの部分を備えておらず、先端面取り部９を有している点で、図１ｂに示されている形態と異なっている。どちらの処置も、実質的に、コーナ部を慎重に優しく扱うのに役立っており、したがって、フライスカッタ１の耐用年数又は寿命を向上させるのに役立っている。
【００２５】
副切刃７が逃げ角８を形成していることは図１ｂ及び図１ｃからはっきりと分かる。したがって、図１ｂ及び図１ｃに示されている図では、コーナ部においてフライスカッタの最も深い部分を形成する部分が常に存在し、この部分がワークに最も遠くで係合する。
【００２６】
これは、加工作業の際、切刃コーナ又は隣接する副切刃がワーク表面上に弧状の加工痕を残すことにつながる。このことは、採用される送り速度が大きくなるほど、明確になる。エンドミルカッタの場合には、送りはフライスカッタの回転軸線に対して垂直な関係になっている。
【００２７】
図２ａから図２ｃは、本発明によるフライスカッタの実施形態の図を示している。
図２ａは概ね図１ａに対応している。この場合も、フライスカッタ１は、シャンク部２と、円筒状の刃部３とを備えており、刃部３は、複数（図示されている例では二つ）の主切刃５と、複数（図示されている例では二つ）の副切刃７とを有している。
【００２８】
本発明による副切刃７の形態は、図２ｂ及び図２ｃに縮尺を拡大して示した詳細図で明らかになっている。この場合も、図２ｂ及び図２ｃは、実質的に、切刃コーナ部が一方では曲率半径Ｒεの部分を備えており、他方では回転軸線に直角な面に対して４５°だけ傾いた先端面取り部を備えている点において異なっている。大きな曲率半径ｒwiperを有した副切刃の湾曲した部分が、回転軸線１０の方向における切刃コーナ部６に設けられている。曲率半径ｒwiperを測定するときの中心Ｍは、回転軸線１０上に配置されるのではなく、オフセット値Ｏｆｆｓｅｔwiperだけ回転軸線１０から離れている。オフセット値Ｏｆｆｓｅｔwiperは、ここでは、端部半径Ｄｃの三分の一よりも大きい。曲率半径ｒwiperは端部半径の半分よりも大きくなっている一方、例えば、切刃コーナ部の曲率半径は端部半径の半分よりも大幅に小さくなっている。
【００２９】
特に、図２ｂ及び図２ｃから、副切刃の最も深い領域がもはや切刃コーナ部６の領域にはなく、曲率半径ｒwiperで湾曲している領域にあることが分かる。この結果、通常正面削りで発生する弧状の加工痕は作成されなくなる。また、図１ｂ及び図１ｃと比較して、図２ｂ及び図２ｃから、逃げ角８、すなわち、回転軸線１０に垂直な面に対する副切刃７の傾きは大幅に大きくなり得ることが分かる。
【００３０】
本発明による正面削り用のシャンクフライスカッタは、公知のエンドミルカッタと比較して、加工される表面の品質を悪化させることなく送り速度を増加させ得ることを可能とさせる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１ａ】先行技術水準におけるエンドミルカッタの図を示している。
【図１ｂ】先行技術水準におけるエンドミルカッタの図を示している。
【図１ｃ】先行技術水準におけるエンドミルカッタの図を示している。
【図２ａ】本発明に従って適切に設計された副切刃を備えたエンドミルカッタの実施形態を示している。
【図２ｂ】本発明に従って適切に設計された副切刃を備えたエンドミルカッタの実施形態を示している。
【図２ｃ】本発明に従って適切に設計された副切刃を備えたエンドミルカッタの実施形態を示している。
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【国際調査報告】
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