(57)【要約】【課題】切刃の切れ味を良好に維持して切削抵抗の低減を図りつつも、チップ本体の剛性を低めることなく安定した切削加工を行う。【解決手段】チップがチップ取付座に取り付けられた状態で、切刃３５，３５を、軸線Ｏ回りに５゜〜２５゜の範囲のねじれ角θでねじれるように形成する。チップがチップ取付座に取り付けられた状態で、切刃３５，３５の回転軌跡がなす略半球の中心Ｏ１を通って軸線Ｏに対する傾斜角が９０゜となる直線方向に位置する逃げ面部３３でのチップ本体３０の厚みｄを、このチップ本体３０がなす略平板の厚みＤに対して０．５Ｄ〜０．９Ｄの範囲に設定する。【選択図】      図４
2004291096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平板状のチップ本体の外周面である逃げ面部に略円弧状の切刃が形成され、軸線回りに回転される工具本体の先端部に形成された凹溝状のチップ取付座に挿入されて、前記切刃における前記軸線回りの回転軌跡が略半球状をなすように前記チップ取付座に取り付けられるスローアウェイチップであって、
前記チップ取付座に取り付けられた状態で、
前記切刃が、前記軸線回りに５゜〜２５゜の範囲のねじれ角でねじれるように形成されていて、かつ、前記切刃の回転軌跡がなす略半球の中心を通って前記軸線に対する傾斜角が９０゜となる直線方向に位置する前記逃げ面部での前記チップ本体の厚みが、このチップ本体がなす略平板の厚みＤに対して０．５Ｄ〜０．９Ｄの範囲に設定されていることを特徴とするスローアウェイチップ。
【請求項２】
請求項１に記載のスローアウェイチップにおいて、
前記チップ取付座に取り付けられた状態で、
前記切刃における最も工具回転方向前方側に突出する点が、前記切刃の回転軌跡がなす略半球の中心を通って前記軸線に対する傾斜角が４０゜〜７０゜の範囲となる直線方向に位置させられていることを特徴とするスローアウェイチップ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のスローアウェイチップにおいて、
前記チップ本体の逃げ面部における後端側に、このチップ本体の後端面に向けて切り欠かれてなる面取り部が形成されていることを特徴とするスローアウェイチップ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のスローアウェイチップが、軸線回りに回転される工具本体の先端部に形成された凹溝状のチップ取付座に挿入されて、前記切刃における前記軸線回りの回転軌跡が略半球状をなすように前記チップ取付座に取り付けられていることを特徴とするスローアウェイ式ボールエンドミル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スローアウェイ式ボールエンドミル（以下、ボールエンドミルと称する）に対して、着脱可能に取り付けられる略円弧状の切刃を備えたスローアウェイチップ（以下、チップと称する）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、略平板状のチップ本体の外周面である逃げ面部に略円弧状の切刃が形成されたチップが、軸線回りに回転される工具本体の先端部に形成された凹溝状のチップ取付座に挿入されて、略円弧状の切刃における軸線回りの回転軌跡が略半球状をなすようにチップ取付座に取り付けられるボールエンドミルが知られている。
このようなボールエンドミルに用いられるチップの一例としては、例えば特許文献１に開示されているように、チップがチップ取付座に取り付けられた状態の工具本体をその軸線方向の先端側から見たときに、チップ本体の逃げ面部に形成された略円弧状をなす切刃が、工具回転方向前方側に向かって凸となる凸曲線状となっているものがある。
すなわち、略円弧状の切刃を、軸線方向の後端側へ向かうにしたがい工具回転方向後方側に向かって軸線回りにねじれるようにすることで、この切刃の切れ味を良好にして、切削抵抗の低減を図ることを狙っているのである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−１４６０１５号公報（第１図、第３図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、チップ本体の逃げ面部に形成された略円弧状をなす切刃を、軸線方向の後端側へ向かうにしたがい工具回転方向後方側に向かって軸線回りにねじれるようにしたときには、この切刃が形成された逃げ面部におけるチップ本体の厚みが、軸線方向の後端側へ向かうにしたがい次第に薄くなっていくので、所定厚みを有する略平板状のチップ本体は、その後端側部分の逃げ面部での厚みがどうしても薄くなりがちとなってしまう傾向にある。
しかしながら、特許文献１に開示されるチップでは、上述したようなチップ本体の厚みについては何ら考慮されていないばかりか、切刃のねじれ角を２０゜〜４０゜と非常に大きく設定していることによって、チップ本体の後端側部分における逃げ面部での厚みが薄くなりすぎてしまうのであって、チップ本体の剛性を十分に確保することができず、安定した切削加工を行うことができないおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、切刃の切れ味を良好に維持して切削抵抗の低減を図りつつも、チップ本体の剛性を低めることなく安定した切削加工を行うことができるチップ及びこのチップが取り付けられたボールエンドミルを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明によるチップは、略平板状のチップ本体の外周面である逃げ面部に略円弧状の切刃が形成され、軸線回りに回転される工具本体の先端部に形成された凹溝状のチップ取付座に挿入されて、前記切刃における前記軸線回りの回転軌跡が略半球状をなすように前記チップ取付座に取り付けられるチップであって、前記チップ取付座に取り付けられた状態で、前記切刃が、前記軸線回りに５゜〜２５゜の範囲のねじれ角でねじれるように形成されていて、かつ、前記切刃の回転軌跡がなす略半球の中心を通って前記軸線に対する傾斜角が９０゜となる直線方向に位置する前記逃げ面部での前記チップ本体の厚みが、このチップ本体がなす略平板の厚みＤに対して０．５Ｄ〜０．９Ｄの範囲に設定されていることを特徴とするものである。
このような本発明においては、チップ取付状態で、軸線回りにねじれる切刃のねじれ角とチップ本体の厚みとを上記のような範囲に設定したことから、比較的緩やかでありながらも必要十分に大きいねじれ角を切刃に与えて、良好な切れ味を得ることができるのに加えて、チップ本体の後端側部分における逃げ面部でのチップ本体の厚みが薄くなりすぎることがなくなり、チップ本体の剛性を十分に確保することができる。
【０００７】
また、本発明のチップは、前記チップ取付座に取り付けられた状態で、前記切刃における最も工具回転方向前方側に突出する点が、前記切刃の回転軌跡がなす略半球の中心を通って前記軸線に対する傾斜角が４０゜〜７０゜の範囲となる直線方向に位置させられていることが好ましく、このような構成を採用することによって、切刃のねじれ角とチップ本体の厚みとを上記のような範囲内でバランス良く設定することができる。
【０００８】
また、本発明のチップは、前記チップ本体の逃げ面部における後端側に、このチップ本体の後端面に向けて切り欠かれてなる面取り部が形成されていることが好ましく、このような構成とすると、チップ本体の厚みがとくに薄くなってしまう部分がなくなることとなり、チップ本体の強度を高めることができる。
【０００９】
また、本発明によるボールエンドミルは、本発明のチップが、軸線回りに回転される工具本体の先端部に形成された凹溝状のチップ取付座に挿入されて、前記切刃における前記軸線回りの回転軌跡が略半球状をなすように前記チップ取付座に取り付けられていることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付した図面を参照しながら説明する。
本実施形態によるボールエンドミルの工具本体１０は、図１に示すように、軸線Ｏ回りに回転される軸線Ｏを中心とした略円柱状をなしており、その先端部には、軸線Ｏに沿って後端側に凹むような凹溝状のチップ取付座１１が形成されている。
このチップ取付座１１には、図２〜図４に示すようなチップが挿入されて取り付けられていて、こうしてチップが取り付けられたボールエンドミルは、その工具本体１０が軸線Ｏ回りに工具回転方向Ｔ前方側へ向かって回転されながら軸線Ｏに交差する方向へ送られることによって、チップに形成された切刃３５，３５でワークを切削していくことになる。
【００１１】
チップのチップ本体３０は、図２〜図４に示すように、超硬合金等の硬質材料によって蒲鉾形をなす略平板状に形成されたものであり、このチップがチップ取付座１１に取り付けられた状態（以下、チップ取付状態と称する）において、チップ本体３０がなす略平板の厚み方向（図３における上下方向、図４における左右方向）を向く一対の側面３１，３１は、工具本体１０の軸線Ｏに関して表裏対称となるように形成されている。
【００１２】
一対の側面３１，３１同士を接続するチップ本体３０の周面部のうち、チップ取付状態で軸線Ｏ方向の後端側に向けられる後端面３２は、平面視で図２に示すように、軸線Ｏに略直交する方向に延在する略直線状をなしている。
一方、一対の側面３１，３１同士を接続するチップ本体３０の周面部のうち、上記の後端面３２を除く部分であって、チップ取付状態で軸線Ｏ方向の先端側及び外周側に向けられる外周面である逃げ面部３３は、平面視で図２に示すように、先端側の略半円弧状の部分と、この略半円弧状部分の両端と後端面３２の両端とを接続するようにして後端面３２に交差する略直線状の部分とから構成されている（後述するが、逃げ面部３３における後端側の略直線状の部分には、面取り部３６が形成されている）。
【００１３】
また、チップ本体３０における一対の側面３１，３１のそれぞれにおいて、チップ取付状態で工具回転方向Ｔ前方側に向けられる側の周縁部を除いた部分は、一対の側面３１，３１同士で互いに平行となる平坦面３１Ａとされ、かつ、チップ取付状態で工具回転方向Ｔ前方側に向けられる側の周縁部は、平坦面３１Ａから一段凹むようにして逃げ面部３３に開口し、軸線Ｏと逃げ面部３３との交点付近から後端面３２に至るまでに亘って設けられた凹溝３４とされている。
【００１４】
そして、一対の側面３１，３１にそれぞれ形成された凹溝３４において、チップ取付状態で工具回転方向Ｔ前方側を向くことになる底面３４Ａの外周側稜線部、すなわち、凹溝３４の底面３４Ａとチップ本体３０の逃げ面部３３との交差稜線部が、底面３４Ａをすくい面とする切刃３５とされている。
これにより、チップ本体３０の逃げ面部３３には、チップ取付状態において、軸線Ｏに関して対称で、先端（内周端）３５Ａ，３５Ａ同士が軸線Ｏ上で互いに略一致するとともに、軸線Ｏ回りの回転軌跡が軸線Ｏ上に中心Ｏ１を有する略半球状となるような略円弧状をなす一対の切刃３５，３５が形成されることとなる。
【００１５】
また、チップ取付状態において切刃３５，３５からそれぞれ工具回転方向Ｔ後方側に延びるチップ本体３０の逃げ面部３３は、切刃３５，３５の逃げ面とされており、工具回転方向Ｔ後方側に向かうにしたがい、切刃３５，３５の回転軌跡がなす略半球の内側に向かって後退するように傾斜させられて逃げが与えられている。
なお、凹溝３４において、底面３４Ａから平坦面３１Ａに向けて立ち上がる壁面３４Ｂは、底面３４Ａに対して鈍角に交差させられており、すくい面とされる底面３４Ａから漸次隆起するブレーカ壁面となっている。
【００１６】
ここで、本実施形態では、チップ取付状態において、チップ本体３０の逃げ面部３３に開口する凹溝３４，３４が、軸線Ｏ方向の後端側へ向かうにしたがい工具回転方向Ｔ後方側に向かって軸線Ｏ回りにねじれるように形成されており、これにともない、凹溝３４，３４の底面３４Ａ，３４Ａにおける外周側稜線部に形成された切刃３５，３５も、軸線Ｏ方向の後端側へ向かうにしたがい工具回転方向Ｔ後方側に向かって軸線Ｏ回りにねじれるように形成されている。
このとき、軸線Ｏに直交する横方向から見て図４（図２におけるＢ方向矢視図）に示すように、軸線Ｏ回りにねじれる切刃３５，３５のねじれ角θは、５°〜２５°の範囲に設定されている（この切刃３５のねじれ角θとは、チップ取付状態で、軸線Ｏに直交するとともにチップ本体３０がなす略平板の厚み方向に直交する方向から見たとき（図２におけるＢ方向矢視）の、切刃３５の接線角のことを示す。また、切刃３５のねじれ角θは、軸線Ｏ方向の後端側へ向かうにしたがい漸次大きくなっていく）。
【００１７】
なお、凹溝３４，３４が軸線Ｏ回りにねじれるように形成されていることにより、それらの底面３４Ａ，３４Ａは曲面状をなすのであるが、これら底面３４Ａ，３４Ａにおいて、切刃３５，３５の先端３５Ａ，３５Ａを含んで軸線Ｏ近傍に位置する部分は、曲面状ではなく平坦面状をなしている。
これは、チップの製造工程で、砥石によって、凹溝３４，３４を研削で仕上げていくときに、凹溝３４，３４における底面３４Ａ，３４Ａの外周側稜線である切刃３５，３５の先端３５Ａ，３５Ａ同士を、軸線Ｏ上で互いに略一致させやすくするためである。
【００１８】
また、チップ取付状態で軸線Ｏ回りにねじれる一対の切刃３５，３５は、それらの先端３５Ａ，３５Ａ同士が軸線Ｏ上で互いに略一致させられるために、先端３５Ａ，３５Ａから滑らかな曲線を描くように延びて後端側に連ねられていくようになっており、軸線Ｏ方向の先端側から見たときには図３に示すように、あるいは、軸線Ｏに直交する横方向から見たときには図４に示すように、これら切刃３５，３５が、工具回転方向Ｔ前方側に向かって凸となるような緩やかな凸曲線状をなすことになる。
このとき、切刃３５，３５のそれぞれにおいて、最も工具回転方向Ｔ前方側に突出する点３５Ｂは、切刃３５，３５の回転軌跡がなす略半球の中心Ｏ１を通って軸線Ｏに対する傾斜角αが４０゜〜７０゜の範囲となるような直線Ｍ方向に位置させられている。
【００１９】
ところで、切刃３５，３５が軸線Ｏ方向の後端側へ向かうにしたがい工具回転方向Ｔ後方側に向かって軸線Ｏ回りにねじれるように形成されていると、切刃３５，３５が形成された逃げ面部３３でのチップ本体３０の厚みは、切刃３５における最も工具回転方向Ｔ前方側に突出した点３５Ｂで最大となり、そこから軸線Ｏ方向の後端側へ向かうにしたがい次第に薄くなっていく。
これに対し、本実施形態では、切刃３５，３５の回転軌跡がなす略半球の中心Ｏ１を通って軸線Ｏに対する傾斜角が９０゜となる直線Ｎ方向に位置する逃げ面部３３でのチップ本体３０の厚みｄが、このチップ本体３０がなす略平板の厚みＤ（チップ本体３０の両側面３１，３１における互いに平行な平坦面３１Ａ，３１Ａ同士の間の距離、チップ本体３０の最大厚み）に対して、０．５Ｄ〜０．９Ｄの範囲に設定されている。
【００２０】
さらに、本実施形態では、チップ本体３０の逃げ面部３３における後端側、すなわち、平面視で略直線状をなしてチップ本体３０の後端面３２に交差する略直線状の部分には、この逃げ面部３３が後端面３２に向けて斜めに切り欠かれることによって、面取り部３６が形成されている。
このため、チップ本体３０の逃げ面部３３に形成された一対の切刃３５，３５は、チップ本体３０の後端面３２に至ることがなくなり、切刃３５，３５の後端３５Ｃ，３５Ｃが、逃げ面部３３の平面視略直線状の部分において後端面３２から軸線Ｏ方向の先端側へ所定距離離れて位置させられることとなる。
なお、切刃３５，３５のそれぞれにおける後端３５Ｃは、切刃３５，３５の回転軌跡がなす略半球の中心Ｏ１を通って軸線Ｏに対する傾斜角βが９０゜よりも大きい例えば１００゜となるような直線Ｌ方向に位置させられている。
【００２１】
そして、チップ本体３０の両側面３１，３１の中央部には、これら両側面３１，３１の平坦面３１Ａ，３１Ａ間を、チップ本体３０の厚み方向に貫通するような取付孔３７が形成されていて、この取付孔３７の中心が、切刃３５，３５の回転軌跡がなす略半球の中心Ｏ１を通るようになっている。
【００２２】
一方、このようなチップが取り付けられるチップ取付座１１は、工具本体１０の先端部が軸線Ｏに対する直径方向に切り欠かれることによって、軸線Ｏ方向に沿って後端側に凹むような凹溝状に形成されたものであって、先端側を向いて軸線Ｏに直交する底面と、この底面から屹立するとともに互いに平行かつ軸線Ｏに平行な一対の内側面とを備えており、工具本体１０の先端面に対して、側面視で「コ」字状に開口するようになっている。
【００２３】
このような凹溝状のチップ取付座１１に対して、上述したチップは、まず、チップ本体３０の後端面３２がチップ取付座１１における底面に対向配置させられるとともに、チップ本体３０の一対の側面３１，３１がチップ取付座１１における一対の内側面にそれぞれ対向配置させられるように挿入される。
その後、クランプ手段として、クランプボルト（図示略）が、工具本体に穿設されたクランプ孔１２に対し、チップ取付座１１に挿入されたチップのチップ本体３０に形成された取付孔３７を貫通するようにねじ込まれることで、このチップがチップ取付座１１に取り付けられるのである。
【００２４】
以上説明したような本実施形態によれば、チップ取付状態で軸線Ｏ回りにねじれる切刃３５，３５のねじれ角θを、５゜〜２５゜の範囲に設定したことによって、比較的緩やかでありながらも必要十分な大きさのねじれ角を切刃３５，３５に与えて、これら切刃３５，３５の切れ味を良好に維持することができている。
そして、切刃３５，３５の回転軌跡がなす略半球の中心Ｏ１を通って軸線Ｏに対する傾斜角が９０゜となる直線Ｎ方向に位置する逃げ面部３３でのチップ本体３０の厚みｄを、比較的緩やかなねじれ角θに設定された切刃３５，３５に基づいて、０．５Ｄ〜０．９Ｄの範囲に設定することができているので、このチップ本体３０の後端側部分における逃げ面部３３でのチップ本体３３の厚みが必要以上に薄くなってしまうことがない。
それゆえ、本実施形態では、切刃３５，３５の切れ味を良好に維持して、切削抵抗の低減を図ることができるのに加え、チップ本体３０の剛性を低めることなく安定した切削加工を継続していくことが可能となっている。
【００２５】
ここで、切刃３５，３５のねじれ角θについては、５゜より小さくなってしまうと、切刃３５，３５の切れ味を良好にする効果が得られないおそれがあり、逆に、２５゜より大きくなってしまうと、上記のチップ本体３０の厚みｄを、０．５Ｄ以上にすることができなくなるおそれがある。
一方、上記のチップ本体３０の厚みｄについては、０．５Ｄより小さくなってしまうと、チップ本体３０の剛性を不用意に低めてしまうおそれがあり、逆に、０．９Ｄより大きくなってしまうと、切刃３５，３５のねじれ角θを、５゜以上に設定することができなくなるおそれがある。
なお、上述のようなおそれを確実になくすためには、切刃３５，３５のねじれ角θは、５゜〜１５゜の範囲に設定され、チップ本体３０の厚みｄは、０．７Ｄ〜０．９Ｄの範囲に設定されるのが好ましい。
【００２６】
また、本実施形態では、軸線Ｏ回りにねじれるように形成されたことで、工具回転方向Ｔ前方側に向かって凸となる凸曲線状をなす切刃３５，３５のそれぞれについて、最も工具回転方向Ｔ前方側に突出する点３５Ｂが、切刃３５，３５の回転軌跡がなす略半球の中心Ｏ１を通って軸線Ｏに対する傾斜角αが、４０゜〜７０゜の範囲となる直線Ｍ方向に位置させられているために、切刃３５，３５のねじれ角θとチップ本体３０の厚みｄとをバランス良く設定することを可能にしている。
なお、上述したような効果をより確実なものとするためには、この直線Ｍの軸線Ｏに対する傾斜角αは、５０゜〜７０゜の範囲に設定されるのが好ましい。
【００２７】
さらに、本実施形態では、チップ本体３０の逃げ面部３３における後端側に、この逃げ面部３３が後端面３２に向けて斜めに切り欠かれてなる面取り部３６が形成されていることから、チップ本体３０の厚みがとくに薄くなってしまう部分、すなわち、チップ本体３０の逃げ面部３３における後端側に位置して後端面３２に近い部分がなくなることとなって、チップ本体３０の強度を高めることが可能となっている。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、軸線回りにねじれる切刃のねじれ角とチップ本体の厚みとを上記のような範囲に設定したから、比較的緩やかでありながらも必要十分に大きいねじれ角が切刃に与えられて、切れ味が良好となって切削抵抗が低減し、かつ、チップ本体の後端側部分における逃げ面部でのチップ本体の厚みが薄くなりすぎることもなくなって、チップ本体の剛性が十分に確保されて安定した切削加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態によるボールエンドミルを示す側面図である。
【図２】本実施形態によるチップを示す平面図である。
【図３】図２におけるＡ方向矢視図である。
【図４】図２におけるＢ方向矢視図である。
【符号の説明】
１０  工具本体
１１  チップ取付座
３０  チップ本体
３１  側面
３２  後端面
３３  逃げ面部（外周面）
３４  凹溝
３５  切刃
３６  面取り部
Ｏ  軸線
Ｏ１  切刃の回転軌跡がなす略半球の中心
Ｔ  工具回転方向
【図１】
2004291096.tif 000003
【図２】
2004291096.tif 000004
【図３】
2004291096.tif 000005
【図４】
2004291096.tif 000006