(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面視した形状が略正方形の板状体をなし、上面と側面との稜線に切刃が形成され、前記上面と隣接する一対の前記側面との交叉部分にノーズＲ部が形成されたスローアウェイチップであって、
前記切刃は、
両端でそれぞれ第１のノーズＲ部および第２のノーズＲ部に連続するとともに、
前記第１のノーズＲ部に連続する第１の切刃部と、
該第１の切刃部に連続し、外方へ突出するように延びる第２の切刃部と、
前記第２の切刃部と連続するとともに、該第２の切刃部に対して略直交する第３の切刃部と、
該第３の切刃部に連続するとともに、前記第２のノーズＲ部に向かって延びる第４の切刃部と、
該第４の切刃部に連続するとともに、前記第２の切刃部と略同一直線上に並び、前記第２のノーズＲ部に連続する第５の切刃部とを有し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】
前記切刃を複数備えており、一の前記切刃と隣り合う他の前記切刃とは、略直角となるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のスローアウェイチップ。
【請求項３】
前記第３の切刃部が略Ｓ字状をなすことを特徴とする請求項１または２に記載のスローアウェイチップ。
【請求項４】
バーチカルカッタとして用いられる請求項１から３のいずれかの項に記載のスローアウェイチップ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金型等の深い又は長い縦壁の面（縦面）等を加工するためのバーチカルカッタに用いるスローアウェイチップに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金型等を切削加工する場合、特に大型の金型等の深い穴や壁面等の立面荒加工をする工具として、バーチカルカッタが用いられている。
【０００３】
従来、バーチカルカッタに用いられるスローアウェイチップとしては、菱形または平行四辺形板状のものが用いられてきた。
【０００４】
図９は、従来のスローアウェイチップ３１を示す。このスローアウェイチップ３１は略菱形板状をなすポジティブチップであり、２つのノーズ部にコーナーＲ部３２が設けられ、その両側には５°程度の傾斜角を有する傾斜切刃部分３４、３５が隣接する。
【０００５】
この傾斜切刃部分３４、３５は底刃側（傾斜切刃部分３５）が長く、縦刃側（傾斜切刃部分３４）が短い構成となっている。
【０００６】
上記縦刃側の傾斜切刃部分３４は、スローアウェイチップ３１がカッタに装着される際にカッタの軸線方向と平行に配置され、縦切削時のサラエ刃となる。
【０００７】
これに対して、底刃側の傾斜切刃部分３５は、コーナーＲ部３２のなす角を大きくし、コーナーＲ部３２の耐衝撃性を向上するために設けられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のスローアウェイチップ３１は２コーナーしか使用することができないので経済的でない。
【０００９】
また、サラエ刃部分（傾斜切刃部分３４）が平行四辺形の一辺長さに対して約１／１０と短いのでビビリ振動が発生しやすい。
【００１０】
さらに、縦刃側の傾斜切刃部分３４が短く且つ底刃側の傾斜切刃部分３５がノーズＲ部３２からさらに底方に傾斜するので、加工底部分の面粗さを小さくするための横切削を行うことができなかった。
【００１１】
また、径方向切込み量と同じ幅の大きい切屑がでるため、排出性が悪く、噛み込み等が発生しやすくなるという問題があった。
【００１２】
本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、バーチカルカッタに用いられるスローアウェイチップにおいて、４コーナー使いで且つビビリ振動が発生しにくくすること、横切削を可能とすること、並びに、切屑の排出性を良好なものとすることを目的とする。
【００１３】
さらに、本発明は、横切削においてビビリ振動を抑制することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、平面視した形状が略正方形の板状体をなし、上面と側面との稜線に切刃が形成され、前記上面と隣接する一対の前記側面との交叉部分にノーズＲ部が形成されたスローアウェイチップであって、前記切刃は、両端でそれぞれ第１のノーズＲ部および第２のノーズＲ部に連続するとともに、前記第１のノーズＲ部に連続する第１の切刃部と、該第１の切刃部に連続し、外方へ突出するように延びる第２の切刃部と、前記第２の切刃部と連続するとともに、該第２の切刃部に対して略直交する第３の切刃部と、該第３の切刃部に連続するとともに、前記第２のノーズＲ部に向かって延びる第４の切刃部と、該第４の切刃部に連続するとともに、前記第２の切刃部と略同一直線上に並び、前記第２のノーズＲ部に連続する第５の切刃部とを有していることを特徴とする。
【００１５】
かかる構成によれば、チップ形状が略正方形の板体であるので４コーナー使用可能であり、さらに縦配置の切刃の上部分に十分逃げが形成されるようラジアル、アキシャルレーキをつけてカッターに装着した時に、縦切刃配置の第１の切刃部と第２の切刃部の回転軌跡が略直線状になり、長いサラエ刃を形成する。したがってビビリ振動が起きにくい。また、縦切刃配置の第１の切刃部と第２の切刃部の回転軌跡が略直線状になるので、横切削を効率的に行うことができる。また、底切刃配置の第２の切刃部と第５の切刃部とが横切削時にサラエ刃として左右でバランスを取るので、ビビリ振動が少ない。さらに、第３の切刃部と第４の切刃部とにより形成される段凹部によって、切屑が２分割されるので、切屑処理、排出性が良く、ビビリ振動が少ない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図によって説明する。
【００２１】
図１〜図４は本発明に係るバーチカルカッタ用のスローアウェイチップ（以下、チップと略称する）１の実施形態を示すものである。上記チップ１は、そのチップ本体２が平面視略正方形の板状体をなすポジティブチップであって、本実施形態では超硬合金等の硬質材料により形成されており、このチップ本体２のすくい面３とされる平面と逃げ面４とされる４つの側面との交差稜線部には、それぞれ切刃５が形成されている。また、このチップ本体２には、上記すくい面３の中央から、該すくい面３とは反対側の着座面６とされる他の略正方形面の中央にかけて、固定用のクランプネジが挿通される取付穴７が形成されている。
【００２２】
上記切刃５は、上記取付穴７の中心軸７１に対し９０°ごと回転した位置に形成され、各逃げ面４に沿った切刃５は同一形状となっている。したがって、上記チップ１は４コーナー使用することができる。
【００２３】
また、各逃げ面４に沿った切刃５は、各端でノーズＲ部８に連続する。
【００２４】
上記各逃げ面４は一方端に第１のノーズＲ部８１を、他方端に第２のノーズＲ部８２を有する。上記各切刃５は、第１のノーズＲ部８１から第２のノーズＲ部８２にかけて、次の第１〜第５の切刃部５１〜５５を有する。
【００２５】
第１の切刃部５１は第１のノーズＲ部８１に隣接する。第２の切刃部５２はこの第１の切刃部５１の終端から伸びる。そして、上記第１の切刃部５１は上記第２の切刃部に対してチップの中心軸７１に近づく方向に０°４５′〜１°２０′の範囲で傾斜する。
【００２６】
第３の切刃部５３は第２の切刃部５２の終端から伸び且つ上記逃げ面４に段凹部４１を形成する如く、チップを平面視したときに、チップの中心軸７１に近づく方向に窪んだ略Ｓ字状をなす。
【００２７】
第４の切刃部５４は第３の切刃部５３の終端から第２のノーズＲ部８２に向けて連続する。
【００２８】
第５の切刃部５５は第４の切刃部５４と第２のノーズＲ部８２との間にあって、チップを平面視したときに上記第２の切刃部５２と略同一直線上となるように配置されている。
【００２９】
そして、第２の切刃部５２と第５の切刃部５５は図１中、点線で示す正方形Ｓの辺の一部を構成するよう配置されている。
【００３０】
図４は上記切刃５が形成されているすくい面３の辺縁部位の断面図であり、チップ１には、図４に示すようにランド９とブレーカ溝１０がチップ１の全周にわたって形成されている。
【００３１】
図５乃至８は、上記チップ１を装着するカッタ１１の一例を示すものである。
このカッタ１１は、略円筒状のカッタ本体１２の中央部に、その軸線に沿って上記カッタ本体１２を工作機械の主軸部に取り付けるための取付穴１３が形成されるとともに、外周部には所定間隔で複数の凹部１４が形成されており、これらの凹部１４にチップ１が着脱自在に装着された構成となっている。ここで凹部１４には凹溝１５が形成されており、この凹溝１５に挿通されたクランプネジ１６をカッタ本体１２にネジ込むことにより、チップ１はカッタ本体１２にネジ止めされて上記凹溝１５に取り付けられる。
【００３２】
カッタ本体１２は中央部分に加工径および取付部１７の径より小径とした首部１８を有する。なお、取付部１７の直径は加工径よりも小さく設定されている。
【００３３】
取付部１７は機械本体にアーバーに固定される部分で、カッタ本体１２はアーバーを介して工作機械に取り付けられる。取付部１７の後端面には直径方向にアーバーとの嵌合用のキー溝１９を備える。取付部１７の後端面からカッタ本体１２の先端面２０にかけて中心軸方向に伸びる上記取付孔１３が設けられ、先端面２０側から不図示の固定用ボルトをアーバーに設けたボルト孔に対して螺着することにより、カッタ本体１２はアーバーの先方に固定される。
【００３４】
ここで、上記取付孔１３は３つの部分から構成される。すなわち、上記取付孔１３は、小径の第２の孔部１３２と、この第２の孔部１３２の先方側に不図示の固定用ボルト頭部を収容するために大径とした第１の孔部１３１と、上記第２の孔部１３２の後方側にアーバーの先端凸部を収容するために大径とした第３の孔部１３３を備えた構成となっている。
【００３５】
図６に示すように、チップ１は底切刃配置の切刃５について前記第２のノーズＲ部８２を先方側に配置する。
【００３６】
上記チップ１における上記切刃５の各切刃部５１〜５５について、それぞれの作用を表１に記載する。
【００３７】
【表１】
0004627849.tif 000002
【００３８】
表１に示すように、第１の切刃部５１は、縦切刃として配置された場合、縦切削時のサラエ刃として、又、横切削時には主切刃として作用する。他方、第１の切刃部５１は、底切刃として配置された場合、縦切削時の主切刃として作用し、又、横切削時には加工面に対して逃げる。
【００３９】
次に、第２の切刃部５２は、縦切刃として配置された場合、縦切削時にはサラエ刃となり、横切削時に主切刃として作用する。他方、第２の切刃部５２は、底切刃として配置された場合、縦切削時の主切刃として作用し、横切削時にはサラエ刃として作用する。
【００４０】
第３の切刃部５３は、縦切刃として配置された場合、縦切削時には加工面に対して逃げ、横切削時に主切刃として作用する。他方、第３の切刃部５３は、底切刃として配置された場合、縦切削時の主切刃として作用し、横切削時には切削面に対して逃げる。この第３の切刃部５３は、主切刃として作用するときに、上記Ｓ字形状により切屑を幅方向に分断する作用を有する。
【００４１】
また、第４の切刃部５４は、縦切刃として配置された場合、縦切削時には加工面に対して逃げ、横切削時に主切刃として作用する。他方、第４の切刃部５４は、底切刃として配置された場合、縦切削時には主切刃として作用し、横切削時に加工面に対して逃げる。
【００４２】
次に、第５の切刃部５５は、縦切刃として配置された場合、縦切削時には加工面に対して逃げ、横切削時に主切刃として作用する。他方、第５の切刃部５５は、底切刃として配置された場合、縦切削時の主切刃として作用し、横切削時には上記第２の切刃部とともにサラエ刃として作用する。
【００４３】
因みに、縦切刃配置の切刃５は横切削において第１の切刃部〜第５の切刃部５１〜５５を主切刃とすることができるが、切削抵抗やアーバー、カッタ１１の捩れ等を考慮した場合、第１の切刃部と第２の切刃部との境界までを切込み量として用いるのが好ましい。
【００４４】
上記チップ１は、各切刃５に、３つのサラエ刃（第１、第２、第５の切刃部５１、５２、５５）を有し、これらのうち２つのサラエ刃（第２、第５の切刃部５２、５５）を同一直線上に配置したので、底刃配置の場合の横走り切削時には底刃５に２つのサラエ刃（第２、第５の切刃部５２、５５）を有する。これにより、底刃が受ける応力を分散し、ビビリ振動を抑制することができる。
【００４５】
上記第１の切刃部５１の長さは、チップの一辺の長さ（図１に示す正方形の一辺長さ）に対してそれぞれ１／７〜１／５の範囲内であることが好ましい。
【００４６】
上記第１の切刃部５１の長さがチップの一辺長さの１／７より短い場合には、縦切刃配置した場合のサラエ刃長さ（第１の切刃部５１の長さ＋第２の切刃部５２の長さ）が小さく、横切削を良好に行えなくなる恐れがある。さらに、横切削時の主切刃として作用する場合にビビリ抵抗が大きくなる恐れもある。他方、１／５より長い場合には、切削抵抗が増加し、切刃欠損などの恐れがある。
【００４７】
第１の切刃部５１は、縦切刃配置の場合の縦切削時にサラエ刃になる。この第１の切刃部５１は、前述のように、上記チップ１を装着するカッタ１１の中心軸に平行に配置される第２の切刃部５２に対して、０°45′〜１°20′の傾斜角度を有している。この傾斜角度は、チップ１をカッタ１１に取り付ける際のアキシャルレーキ角、ラジアルレーキ角及び加工径を考慮して決める。
【００４８】
すなわち、上記チップ１の場合、略正方形状であるのでラジアルレーキを大きくする必要がある。チップ１における底刃配置の切刃５をカッタ１１の中心軸２２に対し直角に配置し、切削抵抗を下げるためにアキシャルレーキを＋側に傾けた状態で、縦切刃配置とした切刃５の上部分を逃がすために、ラジアルレーキを−側に大きく傾けて、縦切刃配置の切刃５の上部に逃げが生じるようにする。
【００４９】
例えば、加工径がφ５０、アキシャルレーキ角＝＋5°、ラジアルレーキ角＝−10°のカッタの場合、０°50′の上記傾斜角に設定する。
【００５０】
この上記第１の切刃５１と第２の切刃５２とがなす傾斜角は、概ね、次のような計算式によって決定することができる。
【００５１】
【数１】
0004627849.tif 000003
【００５２】
ここで、加工径：Ｘ、チップの一辺長さ：Ｙ、ラジアルレーキ：Ｒ（絶対値）、アキシャルレーキ：Ａである。
【００５３】
そして、本チップ１が略正方形状であり、加工径がφ50〜φ125の範囲、アキシャルレーキ角＋５°、ラジアルレーキ角−10°〜−15°の範囲が現実的な範囲であることを考慮すると、上記計算式によって、上記傾斜角は概ね０°45′〜１°20′が求められる。
【００５４】
このように、第１の切刃部５１と第２の切刃部５２の相対的な角度を設定することにより、チップ１をカッタ１１に取り付けた時に、縦切刃配置とした切刃５において、第１の切刃部５１と第２の切刃部５２の回転軌跡はカッタ１１の中心軸２２に対して略平行となり、両者合わせて効果的なサラエ刃を構成する。したがって、縦切削において、縦切刃配置の切刃５におけるサラエ刃の作用によりビビリ振動が抑制されるとともに、加工表面が滑らかなものとなる。
【００５５】
次に、上記第２の切刃部５２の長さとしては、チップの一辺長さに対して１／６〜１／４の範囲内であることが好ましい。その長さがチップの一辺長さの１／６より短い場合には、縦切刃配置した場合のサラエ刃長さ（第１の切刃部５１の長さ＋第２の切刃部５２の長さ）が短く、横切削を良好に行えなくなる恐れがある。他方、１／４より長い場合には、第２の切刃部の上部分の回転軌跡が下部分より大きく内側となり、実際にサラエ刃として作用する長さが短くなって、横切削を良好に行えなくなる恐れがある。
【００５６】
また、第３の切刃部５３について、この部分が略Ｓ字状とすることによって、切屑の分断作用が高められる。特に、第３の切刃部５３の中央部分が第２の切刃５２に対して略直交するよう構成することが好ましい。
【００５７】
以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、発明の目的に逸脱するものでない限り、任意の形態とすることができる。
【００５８】
【発明の効果】
以上のように、本発明のスローアウェイチップによれば、平面視した形状が略正方形の板状体をなし、すくい面とされる平面と逃げ面とされる側面との稜線に切刃が形成され、上記すくい面と隣接する一対の上記逃げ面との交叉部分にノーズＲ部が形成されたスローアウェイチップであって、各切刃は両端でそれぞれノーズＲ部に連続するとともに、上記ノーズＲ部に連続する第１の切刃部と、該第１の切刃部に連続する第２の切刃部を備え、且つ、該第２の切刃部に対して上記第１の切刃部はスローアウェイチップの中心軸に近づく方向に０°４５′〜１°２０′の範囲で傾斜することにより、縦配置の切刃の上部分に十分逃げが形成されるようラジアル、アキシャルレーキをつけてホルダーに装着した時に、縦切刃配置の第１の切刃部と第２の切刃部の回転軌跡が略直線状になり、長いサラエ刃を形成する。したがってビビリ振動が起きにくい。また、縦切刃配置の第１の切刃部と第２の切刃部の回転軌跡が略直線状になるので、横切削を効率的に行うことができる。
【００５９】
また、本発明のスローアウェイチップによれば、上記第１の切刃部よりも第２の切刃部に近い側のノーズＲ部の近傍に、チップを平面視したときに、第２の切刃部と略同一直線上に並ぶ他の切刃部を備えることにより、底切刃配置の第２の切刃部と上記他の切刃部が横切削時にサラエ刃として左右でバランスを取るので、ビビリが少ない。
【００６０】
さらに、本発明のスローアウェイチップによれば、上記直線上に並ぶ第２の切刃部と上記他の切刃部との間に、チップを平面視したときにチップの中心軸に近づく方向に窪んだ切刃部を備えることにより、切屑が２分割され切屑処理、排出性が良く、ビビリ振動が少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスローアウェイチップの上面図である。
【図２】図１のスローアウェイチップの側面図である。
【図３】図１のスローアウェイチップの斜視図である。
【図４】図１のスローアウェイチップのすくい面辺縁部分の断面図である。
【図５】図１のスローアウェイチップを装着したバーチカルカッタの一部破断正面図である。
【図６】図５のカッタの凹部を拡大した図である。
【図７】図５のカッタの後端面図である。
【図８】図５のカッタの先端面図である。
【図９】バーチカルカッタに用いられる従来のスローアウェイチップの平面図である。
【符号の説明】
Ｓ        正方形
１        スローアウェイチップ
２        チップ本体
３        すくい面
４        逃げ面
４１      段凹部
５        切刃
６        着座面
７        取付孔
７１      中心軸
８        ノーズＲ部
８１      第１のノーズＲ部
８２      第２のノーズＲ部
９        ランド
１０      ブレーカ溝
１１      カッタ
１２      カッタ本体
１３      取付孔
１３１    第１の孔部
１３２    第２の孔部
１３３    第３の孔部
１４      凹部
１５      凹溝
１６      クランプネジ
１７      取付部
１８      首部
１９      キー溝
２０      先端面
２２      中心軸
【図１】
0004627849.tif 000004
【図２】
0004627849.tif 000005
【図３】
0004627849.tif 000006
【図４】
0004627849.tif 000007
【図５】
0004627849.tif 000008
【図６】
0004627849.tif 000009
【図７】
0004627849.tif 000010
【図８】
0004627849.tif 000011
【図９】
0004627849.tif 000012