(57)【要約】【課題】本発明は、切削により材料を機械加工するための工具に関する。本発明は、工具の寿命を延ばすと同時に金属除去速度を向上するように形成された、エンドミル等の回転式切削工具用の改良形態を提供する。【解決手段】本発明は、各歯の切刃（１８）に繰り返し波形形態（２０）がその長さに沿って設けられ、丸味（２９）によって相互連結された実質的に直線状の四つの区分（２２、２４、２６、２８）を含む回転式多歯カッター（１０）を提供する。第１区分（２２）は変更していない切刃（１８）と同じであり、第２区分（２４）は、第１区分（２２）と相接しており、歯内に延びている。第３区分（２６）は、第１区分（２２）と工具チップ（１６）に近い方の側部と相接しており、第１区分（２２）に対して所定角度（Ａ）で歯内に延びている。第３区分（２６）に連結された第４区分（２８）は、第３区分（２６）よりも大きい所定角度で歯内に延びている。根元半径（３０）が第４区分（２８）を隣接した波形形態の相接した第２区分（２４）に連結する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転式多歯カッターにおいて、各歯の切刃には、その長さに沿って繰り返し波形形態が設けられ、この波形形態は、丸味によって相互連結された実質的に直線状の４つの区分を含み、第１区分は、変更していない切刃と同じであり、第２区分は、前記第１区分の工具のシャンクに近い方の側部と相接しており、前記第１区分に対して所定角度で前記歯内に延びており、第３区分は、前記第１区分の工具のチップに近い方の側部と相接しており、前記第１区分に対して所定角度で前記歯内に延びており、前記第３区分に連結された第４区分は、前記第３区分よりも大きい所定角度で前記歯内に延びており、根元半径が前記第４区分を隣接した波形形態の相接した第２区分に連結する、カッター。
【請求項２】
請求項１に記載のカッターにおいて、前記第３区分は前記工具軸線と実質的に平行である、カッター。
【請求項３】
請求項１に記載のカッターにおいて、前記繰り返し波形形態は前記逃げ面上にも延びており、すくい面及び逃げ面の山及び谷は、切刃に沿って同じ位置にあるカッター。
【請求項４】
請求項１に記載のカッターにおいて、前記繰り返し波形形態のピッチは、カッター直径の７％以上である、カッター。
【請求項５】
請求項１に記載のカッターにおいて、前記繰り返し波形形態の振幅は、前記繰り返し波形のピッチの２５％以下である、カッター。
【請求項６】
請求項１に記載のカッターにおいて、軟質金属の機械加工で使用するように形成されており、前記第３区分の長さは、前記繰り返し波形のピッチの約８％乃至２０％である、カッター。
【請求項７】
請求項１に記載のカッターにおいて、硬質金属の機械加工で使用するように形成されており、前記第３区分の長さは、前記繰り返し波形のピッチの約８％乃至４０％である、カッター。
【請求項８】
請求項１に記載のカッターにおいて、繰り返し波形形態を持たない追加の凹状部分がすくい面に設けられ、カッターのすくい面に逃がし繰り返し波形形態が設けられている、カッター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料を切削によって機械加工するための工具に関する。更に詳細には、本発明は、工具の寿命を延ばすと同時に金属除去速度を高めるように形成された、エンドミル等の回転式切削工具用の改良形態を提供する。
【背景技術】
【０００２】
エンドミルは、適用範囲が広いため、及び工具の初期費用が適当であるため、広く使用されている。エンドミルは、多くの場合、円筒形形状であり、最大約８０ｍｍのものを利用できる。多くのエンドミルは平らな端部を有するが、円錐形端部や丸味を帯びた端部等の他の形状も使用できる。エンドミルの歯は、直径の大きさに応じて、及び粗削り用或いは仕上げ削り用のいずれであるのかに応じて、代表的には２個乃至１０個である。歯は、通常は螺旋状であるが、軸線と平行な直線状であってもよい。形成材料は、高速度鋼、中実の炭化物、サーメット（ｃｅｒｍｅｔ）又はセラミック、又はこれらの組み合わせである。
【０００３】
多くの機械加工作業において、エンドミルの性能は、切刃のセレーション（ｓｅｒｒａｔｉｏｎ）によって改良されることが知られている。この種のカッターは、工具のカタログに記載されており、いつでも手に入る。しかしながら、前記セレーションの最適の形態には関心が払われてこなかった。共通の形態は正弦波形であり、形態の一つが、螺旋状ブレード挿入カッターを開示するウェールの米国特許第４，７６４，０５９号に記載されている。短ピッチセレーションが、ニシムラの米国特許第５，１９３，９４４号に開示された刻み付き切削工具にみられる。
【特許文献１】
米国特許第４，７６４，０５９号
【特許文献２】
米国特許第５，１９３，９４４号  正弦波形形状は、理論的には直線状区分が全くないが、実際には、１８０°点にある小さな部分がほぼ直線状である。従って、平らな面と出会ったとき、正弦波形と平らな表面との間の接触が一つの点に集中する。このような接触により、平らな表面が硬質の加工物であってエンドミル歯の切刃に正弦波形が設けられている場合、極めて大きな圧力が発生する。この点接触は、この種の切削工具の寿命を短くする原因であると結論付けるのが合理的である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の一つの目的は、セレーションが設けられた歯形態の向上した切削屑除去性能等の利点を保持しつつ、従来技術の切削工具の欠点をなくすこと、及び加工物と線接触するカッターを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、回転式多歯カッターにおいて、各歯の切刃には、その長さに沿って繰り返し波形形態が設けられ、この波形形態は、丸味によって相互連結された実質的に直線状の４つの区分を含み、第１区分は、変更していない切刃と同じであり、第２区分は、第１区分の工具のシャンクに近い方の側部と相接しており、第１区分に対して所定角度で歯内に延びており、第３区分は、第１区分の工具のチップに近い方の側部と相接しており、第１区分に対して所定角度で歯内に延びており、第３区分に連結された第４区分は、第３区分よりも大きい所定角度で歯内に延びており、根元半径が第４区分を隣接した波形形態の相接した第２区分に連結する、カッターを提供することにより、上述の目的を達成する。
【０００６】
本発明の好ましい実施例では、第３区分が工具軸線と実質的に平行なカッターが提供される。
【０００７】
本発明の最も好ましい実施例では、硬質金属の機械加工で使用するように形成された、第３区分の長さが繰り返し波形のピッチの約１５％乃至４０％のカッターが提供される。
【０００８】
本発明は、切刃の輪郭が、切削工具材料、加工物材料、及び高速切削又は通常切削等の切削条件に従って最適化してあるため、切削作用及び長い工具寿命において顕著な改善を提供する。
【０００９】
繰り返し波形形態の一つのピッチは、以下の区分を含む。線型部分（ｃ）が０°螺旋角度で配置してある。この部分が加工物にその全長に沿って最初に一回嵌入する。嵌入領域での圧力は、点嵌入するカッターと比較して低い。切削力は、加工物と点接触する工具によりも小さい。線型部分（ｃ）の側方には右側螺旋部分（ｄ）及び左側螺旋状部分（ａ）が配置されている。部分（ｂ）は、左側螺旋角度が部分（ａ）よりも大きい。丸味によってリンクしたこれらの四つの部分（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）が１ピッチを構成する。
【００１０】
結果的に得られた形状により線嵌入が保証され、切削構造に及ぼされる局所的力が点嵌入よりも小さい。線型部分（ｃ）の長さ、ピッチ、及び他の寸法は、機械加工が施されるべき材料（高炭素鋼、中硬度鋼及び軟鋼、ステンレス鋼、高温合金、チタニウム、アルミニウム）並びに切削工具材料（高速度鋼、中実の炭化物、セラミック）、及び機械加工条件で決まる。工具の寿命が延び、発生した切削屑が容易に排出される。
【００１１】
かくして、繰り返し波形形態の第３区分が加工物と線接触し、機械加工中の衝撃圧力を大幅に減少する輪郭を持つ、本発明の新規なカッターが提供される。これにより達成された切削圧力の減少により、カッターの磨耗が減少し、工具の寿命を延ばし、可能な金属除去速度を上昇する。
【００１２】
前記第３区分の長さは、機械加工されるべき材料の機械加工性を考慮した後に選択できる。銅やアルミニウム等の軟質金属については、第３区は短くてもよく、波形ピッチの約８％乃至２０％である。例えば合金やステンレス鋼等の硬質金属を機械加工しようとする場合には、第３区分は、かなり長く、代表的には、波形ピッチの約１５％乃至４０％である。
【００１３】
材料をできるだけ速く除去することが期待される粗カッターについては、歯の逃げ面（ｒｅｌｉｅｆ  ｓｕｒｆａｃｅ）に追加の波形形態を設ける実施例が提供される。
【００１４】
次に、本発明の好ましい実施例を例示する添付図面を参照して本発明を以下に詳細に説明する。構造上の詳細は、その基本的理解に必要なだけしか示してない。添付図面を参照して説明した例により、本発明を具体化する方法は当業者に明らかであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１には、シャンク１２、複数の歯１４、及びチップ１６を持つ回転式多歯カッター１０が示してある。切刃１８が各歯の長さに沿って設けられており、繰り返し波形形態２０が設けられている。図示のカッター１０はエンドミルの形態である。代表的には、カッター１０は従来の材料、高速度鋼、タングステンカーバイド、又はその組み合わせで形成されている。歯１４には、工具の寿命を延ばすため、従来技術のカッターと同様に、従来技術の薄く硬質のコーティング、例えば窒化チタンのコーティングが施してある。
【００１６】
次に図２を参照すると、この図には繰り返し波形形態２０の単一のピッチが拡大図で示してある。このピッチの長さには参照符号ｆが付してある。波形形態２０は、丸味２９によって相互連結された実質的に直線状の四つの区分２２、２４、２６、２８を含む。
【００１７】
第１区分２２は、変更が施してない切刃と同じである。その長さに参照符号ａが付してある。
【００１８】
第１区分２２の工具シャンク１２に近い方の側部と隣接した第２区分２４の長さには矢印ｂが付してある。第２区分２４もまた、切刃として役立ち、第１区分に対して角度Ｂ−Ａで歯１４内に延びている。第１区分２２の工具チップ１６に近い方の側部と隣接した第３区分２６の長さには矢印ｃが付してある。第３区分２６は、第１区分に対して角度Ａで歯内に延びている。第３区分２６もまた、切刃である。有利には、第３区分２６は、図１に示す工具軸線ＸＸと平行である。第４区分２８は逃がし区分であり、切刃として使用されない。長さに参照符号ｄを付した第４区分２８は、第３区分２６に連結されており、角度Ｃでカッター歯１４内に延びている。角度Ｃが常に正であるため、第４区分２８は第３区分２６よりも大きい角度で歯１４内に延びている。
【００１９】
矢印ｒで示す根元半径３０が第４区分２８を隣接した波形の相接した第２区分２４に連結する。全波深さ（振幅）に矢印ｅが付してある。
【００２０】
ここに説明する特別の輪郭のベースを形成する好ましい関係を以下に説明する。
＊繰り返し波形２０のピッチｆは、カッター直径の１５％以上である。
＊繰り返し波形形態２０の振幅ｅは、繰り返し波形のピッチの２５％以下である。
＊軟質金属を機械加工しようとする場合、第３区分２６の長さは繰り返し波形のピッチの約８％乃至２０％である。
＊硬質金属を機械加工しようとする場合、第３区分２６の長さは繰り返し波形のピッチの約１５％乃至４０％である。
【００２１】
図３及び図４に関し、同様の部分を示すのに同様の参照番号を使用した。
【００２２】
図３は、繰り返し波形形態２０が逃げ面３２に設けられたエンドミル歯１４のセグメント、及び図１に示すすくい面を、各歯１４について示す。すくい面の山及び谷及び逃げ面の山及び谷は、切刃に沿った同じ位置に設けられている。
【００２３】
これにより、更に高い材料除去速度を得ることができるため、粗工具で特に有利である。
【００２４】
次に図５を参照すると、この図には数値の例が記載してある。直径が２０ｍｍのエンドミルをアルミニウムの機械加工に使用する。
【００２５】
図６は、切削屑とすくい面との接触を最小にし、切削屑の排出を良好にするようになった実施例を示す。
【００２６】
螺旋歯３４が、例示の目的で直線状であるように示してある。
【００２７】
各歯３４のすくい面３８には、切刃の波形形態２０に従って波形が付けてある。
【００２８】
繰り返し波形形態を持たない凹状部分４４が波形形態３８を歯３４の根元及び逃がし波形形態３８に連結する。
【００２９】
ここに説明した本発明の範囲は、特許請求の範囲の意味の範疇の全ての実施例を含もうとするものである。上述の例は、本発明の有用な形態を例示するが、その範囲を限定するものとは考えられない。これは、特許請求の範囲の意味から逸脱せずに本発明のこの他の変形及び変更を行うことができるということを当業者が容易に気づくためである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明によるカッターの好ましい実施例の概略斜視図である。
【図２】カッター歯の各々に形成された繰り返し波形輪郭の１ピッチの拡大図である。
【図３】波形形態が逃げ面上にも延びる実施例の詳細斜視図である。
【図４】波形形態が逃げ面上にも延びる実施例の詳細斜視図である。
【図５】軟鋼の機械加工に適した波形形態の数値例を提供する表である。
【図６】各歯のすくい面に波形形態が付けてあり、追加の凹状部分を持つ実施例の詳細斜視図である。
【図５】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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