(57)【要約】【課題】  切削インサートをホルダ軸線に沿って複数の切削インサートを装着してなる転削工具であって、工具先端側に生じる曲げ応力による工具本体のたわみによって、加工面に段差が生じたり、寸法精度が悪化したりすることを抑制し、切削性能に優れた転削工具を提供する。【解決手段】  回転体をなすホルダと、該ホルダ軸線に沿って複数装着され、かつ、ホルダ装着時に前記ホルダの外周部から突出する切れ刃を有してなる切削インサートと、を備えるとともに、  前記複数の切削インサートの切れ刃が、ホルダ装着時に、前記ホルダの基端側から先端側に向かうにつれて、ホルダ軸線から遠ざかるよう傾斜してなることを特徴としている。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体をなすホルダと、
該ホルダ軸線に沿って複数装着され、かつ、ホルダ装着時に前記ホルダの外周部から突出する切れ刃を有してなる切削インサートと、を備えるとともに、
前記複数の切削インサートの切れ刃が、ホルダ装着時に、前記ホルダの基端側から先端側に向かうにつれて、ホルダ軸線から遠ざかるよう傾斜してなる転削工具。
【請求項２】
前記複数の切削インサートの切れ刃のホルダ軸線に対する傾斜角度は、隣接する２つの切削インサートのうち前記ホルダの先端側に装着される切削インサートの前記傾斜角度が大きい請求項１記載の転削工具。
【請求項３】
前記複数の切削インサートの切れ刃は、ホルダ軸線方向において連続している請求項１または２記載の転削工具。
【請求項４】
前記ホルダの周方向において、前記切削インサートが間隔をあけて複数装着されてなる請求項１乃至３いずれか記載の転削工具。
【請求項５】
前記複数の切削インサートは、全て同一の形状を有してなる請求項１乃至４いずれか記載の転削工具。
【請求項６】
前記ホルダは、インサート装着時に前記切削インサートと当接する装着座部を複数有するとともに、該複数の装着座部は、全て同一の形状を有してなる請求項１乃至４いずれか記載の転削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘリカルエンドミルなどのように、切削インサートをホルダ軸線方向に複数装着してなる転削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属材料を加工する切削工具として、切削インサートをホルダに着脱可能に装着して用いるスローアウェイ式切削工具が多用されている。このような切削工具には、ホルダ軸線方向に沿って、複数の切削インサートが装着されてなる転削工具などが知られている。
【０００３】
特許文献１には、工具本体の外周にねじれを有する複数条の溝部が形成され、各溝部に沿って複数の切削インサートが装着されてなる転削工具が開示されている。この転削工具は、前記複数条の溝部を工具先端において周方向に等間隔に配置するとともに、一部の溝部のねじれ角を異なる角度となるよう設定し、かつ、切削インサートは全て等しいすくい角を付して装着してなる構成である。このような構成により、等間隔の食い付きによる振動と転削工具自身の振動との共振によって生じる比較的小さな振動を抑制して、面粗度の悪化を防ぐ。
【特許文献１】特開昭６３−０５２９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の転削工具では、ホルダ軸線に沿って複数の切削インサートが装着されるため、転削工具の切れ刃長さが長くなり工具先端側に生じる曲げ応力が大きくなる傾向にある。その結果、切削加工時に転削工具がたわみやすく、該たわみによって加工面に大きな段差が生じたり、寸法精度が悪化してしまうという問題があった。
【０００５】
すなわち、図４に図示した従来の転削工具１０１の切削時における複数の切削インサート１０２の切れ刃位置を示した概略説明図を用いて説明すると以下の通りである。
【０００６】
なお、図４は、ホルダ軸線Ｌに沿って装着される複数のインサート１０２の各々のインサート上面視となる転削工具１０１の複数の側面図を、仮想の一側面図に投影させた図である。すなわち、被削材４の一加工断面における各インサートの切削時の切れ刃と加工面との接触位置を示した図である。
【０００７】
特許文献１の転削工具のように、ホルダ軸線に沿って装着される複数の切削インサート１０２の各切れ刃１０２１が、全てホルダ軸線に平行となるよう装着される各転削工具１０１は、図４に示すように、工具のたわみが被削材４に対する切削インサートの切れ刃位置にそのまま反映される。そのため、加工面がたわみ、加工面に大きな段差が生じたり、寸法精度が悪化してしまう。図４に示すように、転削工具１０１の先端側において、より大きく工具がたわむため、先端側での寸法精度の悪化は大きな問題であった。
【０００８】
このような問題は、特に、転削工具の切れ刃長さが長いものや、工作機器などに転削工具が支持される支持部から切削に関与する切れ刃部までの距離が長い転削工具において、大きな課題であった。すなわち、このような転削工具は、工具の先端側で生じる曲げ応力が大きく工具のたわみがより一層大きなものとなり、該たわみによって加工面に大きな段差が生じ寸法精度を大きく悪化させていた。また、断面二次モーメントが小さな小径加工用工具や切削抵抗が切削時にホルダ軸線に対して偏ってかかる肩加工などの加工形態においても、工具がたわみやすい傾向にあり、上記同様、工具のたわみによる寸法精度の悪化は大きな問題となっていた。
【０００９】
したがって本発明の目的は、切削インサートをホルダ軸線に沿って複数の切削インサートを装着してなる転削工具であって、工具先端側に生じる曲げ応力による工具本体のたわみによって、加工面に段差が生じたり、寸法精度が悪化したりすることを抑制し、切削性能に優れた転削工具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明における転削工具は、回転体をなすホルダと、該ホルダ軸線に沿って複数装着され、かつ、ホルダ装着時に前記ホルダの外周部から突出する切れ刃を有してなる切削インサートと、を備えるとともに、前記複数の切削インサートの切れ刃が、ホルダ装着時に、前記ホルダの基端側から先端側に向かうにつれて、ホルダ軸線から遠ざかるよう傾斜してなる転削工具であることを特徴としている。
【００１１】
このような構成により、切削加工時にかかる負荷によって生じる工具のたわみに応じて、複数の切削インサートが、順次、切れ刃がホルダの基端側から先端側に向かうにつれて、遠ざかるよう、すなわち、曲げ応力がより大きくたわみやすい先端側ほど、切れ刃がホルダ軸線から遠ざかるようホルダに装着される。その結果、工具のたわみによって加工面に大きな段差が生じたり、寸法精度が悪化することを抑制することができる。
【００１２】
さらに、上記発明において、前記複数の切削インサートの切れ刃のホルダ軸線に対する傾斜角度は、隣接する２つの切削インサートのうち前記ホルダの先端側に装着される切削インサートの前記傾斜角度が大きいことが、より大きな曲げ応力が発生して、より一層大きくたわむホルダ先端側において、加工面に大きな段差が生じ、寸法精度が悪化することを好適に抑制することができるため望ましい。
【００１３】
さらに、上記発明において、前記複数の切削インサートの切れ刃は、ホルダ軸線方向において連続していることが、工具のたわみによる寸法精度の悪化を抑制するとともに、加工効率の向上が図れるため望ましい。
【００１４】
さらに、上記発明において、前記ホルダの周方向において、前記切削インサートが間隔をあけて複数装着されてなることが、工具のたわみによる寸法精度の悪化を抑制するとともに、加工効率の向上が図れるため望ましい。
【００１５】
またさらに、上記発明において、前記複数の切削インサートは、全て同一の形状を有してなることが、切削インサートの交換が容易となり、作業効率の向上が図れるため望ましい。
【００１６】
さらに、上記発明において、前記ホルダは、インサート装着時に前記切削インサートと当接する装着座部を複数有するとともに、該複数の装着座部は、全て同一の形状を有してなることが、ホルダ自身の加工が容易となり、ホルダの加工時間が削減でき、ホルダコストを削減することができるため望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の転削工具によれば、切削加工時にかかる負荷によって生じる工具のたわみに応じて、複数の切削インサートが、順次、切れ刃がホルダの基端側から先端側に向かうにつれて、遠ざかるよう、すなわち、曲げ応力が大きくよりたわみやすい先端側ほど、切れ刃がホルダ軸線から遠ざかるようホルダに装着される。その結果、工具のたわみによって加工面に大きな段差が生じたり、寸法精度が悪化することを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施形態である転削工具１（以下、工具１と略す。）を示す全体斜視図である。さらに、図２（ａ）は、図１に示す工具１のホルダ軸線Ｌに沿って装着される複数の切削インサート２（以下、インサート２と略す。）を仮想の一側面に投影した仮想一側面図であり、図２（ｂ）は、図１に示す工具１のホルダ軸線Ｌに沿って装着される複数のインサート２を工具１の先端面に投影した仮想一先端図である。また、図３は、本発明の工具１の切削時における複数のインサート２の切れ刃位置を説明するための概略説明図である。
【００１９】
なお、図３は、工具１において、図４と同様にして得られる仮想一側面図である。そして、図２（ａ）および（ｂ）は、図３が、切削時の仮想図面であるのに対して、工具１が静置時の仮想図面である点が異なるが、図４と同様にして得られた仮想図面である。
【００２０】
ここで図３においては、切れ刃配置を説明するため、便宜上、インサート２が仮想一側面図において重ならないよう示したが、実際の工具１では、ホルダ軸線方向において各々の切れ刃２１が連続するよう、複数のインサート２がホルダ３に装着される。したがって、実際の工具１の一側面図では、複数のインサート２はホルダ軸線方向において一部オーバーラップするように装着される。なお、図４も図３と同様にして、便宜上、ホルダ軸線方向において重ならないよう複数のインサート２を図示している。
【００２１】
以下、図１乃至図３を用いて、第１の実施形態である工具１について、詳細に説明する。図１に示すように、工具１は、切れ刃２１を有したインサート２とホルダ３とを含んで構成される。ホルダ３は、ホルダ軸線Ｌに沿って複数のインサート２が装着される。このとき、前記複数のインサート２は、各々、前記切れ刃２１がホルダ３の外周面から突出するようホルダ３に装着される。
【００２２】
本実施形態の工具１は、複数のインサート２の切れ刃２１が、ホルダ装着時に、ホルダ３の基端側から先端側に向かうにつれて、ホルダ軸線Ｌから遠ざかるよう傾斜してなることを特徴としている。すなわち、図２（ａ）に示すように、各切削インサート２の切れ刃２１は、ホルダ装着時に、ホルダ３の基端側から先端側に向かうにつれて、ホルダ軸線Ｌから遠ざかるように傾斜してなるとともに、隣接する２つのインサート２は、ホルダ３の基端側に位置するインサート２の切れ刃２１の先端部は、先端側に位置するインサート２の切れ刃２１の基端部よりも、ホルダ軸線Ｌから遠くに位置する。したがって、このような構成により、切削加工時にかかる負荷によって生じる工具のたわみに応じて、曲げ応力が大きくよりたわみやすい先端側ほど、切れ刃２１がホルダ軸線Ｌから遠ざかるようホルダに装着されることとなる。その結果、工具のたわみが加工面に反映されることを抑制でき、加工面に大きな段差が生じたり、寸法精度が悪化することを抑制することができる。
【００２３】
さらに、本実施形態の工具１は、複数のインサート２の切れ刃２１のホルダ軸線Ｌに対する傾斜角度は、隣接する２つのインサート２のうちホルダ３の先端側に装着されるインサート２の傾斜角度が大きくなるよう構成される。すなわち、ホルダ３の先端側に装着されるインサート２の切れ刃２１の傾斜角度が最も大きく、ホルダ３の最も基端側に装着されるインサート２の切れ刃２１の傾斜角度が最も小さくなるよう構成される。
【００２４】
ここでいう切れ刃２１のホルダ軸線Ｌに対する傾斜角度αとは、図２（ａ）に示すように、切れ刃２１の仮想延長線とホルダ軸線Ｌとのなす角度をいう。切れ刃２１が曲線状をなすよう形成される場合は、切れ刃２１の基端部と先端部とを結んで得られる仮想直線部を仮想切れ刃として算出することができる。すなわち、前記仮想直線部の仮想延長線とホルダ軸線Ｌとのなす角度を、曲線状をなす切れ刃２１の傾斜角度αとすることができる。したがって、図２（ａ）において、ホルダ３の最も先端側に位置するインサート２Ｘの傾斜角度は、図示する傾斜角度αＸのようになる。また、インサート２が切れ刃２１にニックが形成されてなる場合も、曲線状をなす切れ刃２１の場合と同様にして、仮想切れ刃を作成し、該仮想切れ刃を用いて傾斜角度αを算出することができる。
【００２５】
本実施形態の工具１は、前述したような関係の傾斜角度αを有して複数のインサート２がホルダ３に装着されることで、工具のたわみに応じた切れ刃配置となる。すなわち、ホルダ軸線Ｌに沿って、複数のインサート２が装着されてなる工具は、図３に示すように、工作機器などに支持されるホルダ３の支持部から遠くなるにつれ大きな曲げ応力が発生するため、ホルダ３の基端側よりも先端側において工具のたわみがより一層大きくなるが、そのような工具のたわみに応じて、ホルダ３の先端側ほど、よりホルダ軸線Ｌから大きく遠ざかるように切れ刃２１が配置される。具体的には、図２（ａ）に示すように、最も先端側のインサート２Ｘの傾斜角度αＸは、インサート２Ｘの基端側に隣接するインサート２Ｙの傾斜角度αＹよりも大きくなる（αＸ＞αＹ）よう配置される。その結果、図３に示すように、切削加工時の被削材４に対する切れ刃２１の配置が加工寸法との差を小さくすることができるため、より好適に切削加工時の工具のたわみによる寸法精度の悪化を抑制することができる。
【００２６】
なお、切削条件によっては、複数のインサート２のうち、相対的にたわみ量が小さくなるホルダ３の最も基端側に装着されるインサート２Ａは、切れ刃２１Ａがホルダ軸線Ｌに略平行となるよう構成されてもよい。すなわち、インサート２Ａの傾斜角度は略０度となるよう構成されてもよい。
【００２７】
さらに、本実施形態の工具１は、図１に示すように、複数のインサート２の切れ刃２１は、ホルダ軸線方向において連続してなるよう構成される。具体的には、本実施形態の工具１は、複数のインサート２がホルダ軸線Ｌに沿って螺旋状、さらに言うなれば、螺旋階段状に列をなして配置されてなる。すなわち、螺旋状に配置された複数のインサート２は、ホルダ軸線方向において間隔をあけずに連続して配置されるとともに、周方向においては間隔をあけて配置される。したがって、１つの列内で、複数のインサート２の切れ刃２１は、ホルダ軸線方向において連続しており、周方向においては間隔をあけて配置されるため非連続となる。このようにホルダ軸線方向において複数のインサート２の切れ刃２１が連続してなることにより、工具のたわみによる寸法精度の悪化を抑制するとともに加工効率の向上が図れる。すなわち、従来は切れ刃が連続することによって大きな切削抵抗がかかり、加工面に段差が生じたり寸法精度が悪化したりする切削条件下においても、上述した切れ刃配置とすることにより好適に寸法精度の悪化などを抑制することができるため、切れ刃が連続することによる加工効率の向上が効果的に図れる。したがって、本発明にかかる工具１は、寸法精度の悪化の抑制および加工効率の向上の両効果を併せ持った工具とすることができる。
【００２８】
なお、上述のように、複数のインサート２１をホルダ軸線に沿って螺旋状に配置することで切削抵抗の低減が図れるため、工具のたわみ量そのものを抑制することができる。
【００２９】
また、本実施形態の工具１は、ホルダ３の周方向において、インサート２が間隔をあけて複数装着されてなる。このような構成は、加工効率の向上が図れるため望ましい。すなわち、本実施形態の工具１は、従来は切削抵抗の増加に伴う寸法精度の悪化が大きくなるため、周方向に複数装着して加工を行うことが困難であったより厳しい切削条件下などにおいても、上述した切れ刃配置とすることで効果的に寸法精度の悪化を抑制することができる。その結果、前記より厳しい切削条件下においても、寸法精度の悪化の抑制および加工効率の向上の両方を実現することができる。具体的には、本実施形態の工具１においては、螺旋状に配置された複数のインサート２の列が、４列形成されている。なお、この螺旋状に配置されたインサート２の列は、４列に限らず、切削条件などによって、２、３列などのように適宜選択することができる。
【００３０】
本発明に係る工具は、特に、肩加工など工具のたわみが大きくなりやすい加工形態において好適である。また、特に、断面二次モーメントが小さく工具がたわみやすい小径加工用工具においても好適である。すなわち、このようなより工具がたわみやすい切削条件下においても、加工面に段差が生じたり寸法精度が悪化することを効果的に抑制することができる。
【００３１】
さらに、本実施形態の工具１は、ホルダ３に装着される複数のインサート２は、全て同一の形状を有してなる。これにより、インサート２の交換が容易となり、作業効率の向上が図れる。なお、工具１において、工具１を構成するホルダ３は、複数のインサート２を各々装着する複数の装着座部３１が、上述のような各インサート２の切れ刃配置となるよう各々異なるよう形成される。具体的には、螺旋状に配置される複数のインサート２の列は、全て同じ形状をなすとともに、該インサートの列の中で、最も先端側に位置するインサート２Ｘの傾斜角度αＸが最も大きくなるよう、ホルダ軸線Ｌに対して最も大きく傾斜して装着される。そして、前記インサートの列をなすその他のインサート２は、ホルダ３の基端側に向かうにつれて、徐々にホルダ軸線Ｌに近づくよう傾斜して装着される。すなわち、ホルダ３の基端側に向かうにつれて、インサートの傾斜角度が小さくなるよう装着される。したがって、本実施形態の工具１においては、ホルダ３に形成されるインサートを装着する複数の装着座部３１が、各々、ホルダ軸線Ｌに沿って、ホルダ３の先端側から基端側に向かうにつれて、徐々にホルダ軸線Ｌに近づくよう傾斜して、つまり、各々ホルダ軸線Ｌに対して異なる傾斜角度を有して形成されることになる。このように、同一形状のインサート２を、ホルダ軸線Ｌに対する傾斜角度が各々異なる装着座部３１に装着することで、上述した切れ刃配置とすることができる。
【００３２】
なお、本発明に係る他の実施形態の工具１’（不図示）として、複数のインサート２’の切れ刃２１’のホルダ軸線Ｌに対する傾斜角度αが略一定となるよう構成された工具であっても構わない。このような構成であっても、工具のたわみによって加工面に段差が生じたり、寸法精度が悪化したりすることを抑制することができる。
【００３３】
またさらに、本発明に係る他の実施形態の工具１”（不図示）として、ホルダ３”がインサート装着時にインサート２”と当接する装着座部３１”を複数有するとともに、該複数の装着座部３１”は、全て同一の形状を有してなるよう構成することができる。このような構成により、ホルダ自身の加工工程が容易となる。すなわち、ホルダ加工時の使用工具の数が削減できるので、ホルダの加工時間の短縮が図れる。その結果、ホルダのコストを削減することができる。なお、工具１”においては、工具１”を構成する複数のインサート２”は、上述のような各インサート２”の切れ刃配置となるよう、各々異なる形状を有してなるものを用いることとなる。具体的には、前述した同一形状のインサート２を有してなる一実施形態の工具１と異なり、本実施形態の工具１”は、構成するインサート２”が異なる形状を有してなる。すなわち、上述のような切れ刃配置となるよう、各々のインサート２”は、切れ刃２１”の上面視におけるインサート内方へ傾斜する角度が各々異なってなる。それに対して、ホルダ３の装着座部３１”は、ホルダ軸線Ｌに対して、同じ傾斜角度を有して形成される。したがって、同一の傾斜角度を有して形成されるホルダ３の複数の装着座部３１”に、前記の切れ刃２１”角度が異なる複数のインサート２”を装着することで、上述した切れ刃配置が可能となる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明は実施の形態に限定されるものではなく、発明の目的を逸脱しない限り任意のものとすることができることはいうまでもない。
【００３５】
たとえば転削工具として、ホルダ３の周方向および軸線方向いずれにおいても複数のインサート２が装着されてなるエンドミルについてのみ説明したが、これに限定されず、他の転削用工具であっても同様の効果を得ることができる。
【００３６】
より具体的には、本実施形態においては、複数のインサート２がホルダ軸線方向において、螺旋状に装着されてなるものを例示したが、これに限らず、ホルダ軸線方向において、直線状に複数のインサート２が装着されてなる工具であっても構わない。このような転削工具は、ホルダ軸線方向において直線状に装着されるため、周方向におけるホルダ厚みを確保することができるため、周方向においてより多くのインサート２を装着することが可能となる。そのため、更なる加工効率の向上が図れる。
【００３７】
また、上述した実施形態は、ホルダ軸線Lに沿って装着される複数のインサート２の傾斜角度αが、ホルダ３の基端側から先端側に向かうにつれて、大きくなるよう構成された工具のみを例示したが、これに限らず、ホルダ軸線Lに沿って装着される複数のインサート２の傾斜角度αが、全て同一となるよう構成された工具であっても構わない。すなわち、このような構成の工具であっても、工具のたわみによる寸法精度の悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施形態である転削工具１を示す全体斜視図である。
【図２】転削工具１のホルダ軸線Ｌに沿って装着される複数の切削インサート２を仮想の一側面に投影した仮想一側面図（ａ）、転削工具１の先端面に投影した仮想一先端図（ｂ）である。
【図３】本発明の転削工具１の切削時における複数の切削インサート２の切れ刃位置を説明するための概略説明図である。
【図４】従来の転削工具１０１の切削時における複数の切削インサート２の切れ刃位置を説明するための概略説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  転削工具
２  切削インサート
（２Ａ  ホルダ３の最も基端側に装着されてなる切削インサート）
（２Ｘ  ホルダ３の最も先端側に装着されてなる切削インサート）
（２Ｙ  切削インサート２Ｘの基端側に隣接する切削インサート）
２１  切れ刃
３  ホルダ
３１  装着座部
４  被削材
１０１  従来の転削工具
Ｌ  ホルダ軸線
α  ホルダ軸線Ｌに対する切れ刃２１の傾斜角度
（αＸ  切削インサート２Ｘの傾斜角度）
（αＹ  切削インサート２Ｙの傾斜角度）
【図１】
2008132567.tif 000003
【図２】
2008132567.tif 000004
【図３】
2008132567.tif 000005
【図４】
2008132567.tif 000006