(57)【要約】【課題】高度の仕上げ面粗度を維持しつつ、切削インサートの交換頻度の低減、及び切削インサートの交換作業の簡易、迅速化を図り、加工コストの低減を図ることのできるフライスカッターを提供する。【解決手段】すべての切削インサート１１をサライ刃１３付のものとし、全部のサライ刃１３の刃先の高さを５０μｍの高さ範囲内に存在させた。このため、全インサート１１の取付けは、刃先高さを全て同一としかつ主切れ刃１５も全て同一円周上として普通に取り付けられる。取り付けに従来のサライ刃付インサートを用いる場合のように、格別の考慮を払う必要がなく、いずれかのサライ刃で、加工面を仕上げるので良好な仕上げ面が得られる。１つのインサートが早く磨耗することもないから、交換時期を大幅に延長できる。【選択図】  図２
2005186233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の切削インサートを装着してなる正面フライスカッターにおいて、
そのすべての切削インサートをサライ刃を有するものとしたことを特徴とする正面フライスカッター。
【請求項２】
前記サライ刃が円弧状のものであることを特徴とする請求項１に記載の正面フライスカッター。
【請求項３】
前記すべての切削インサートのサライ刃の刃先の高さを、５０μｍの高さ範囲内に存在させたことを特徴とする請求項１又は２に記載の正面フライスカッター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正面フライスカッターに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の切削インサート（切れ刃チップともいう）を装着してなる正面フライスによる加工において、仕上げ面粗さ（加工面粗さ：Ｒｚ）は、切削インサートの刃先の形状、切削条件（工具回転数、切削速度、送り速度等）によって決定される。具体的には、Ｒｚ＝（Ｆｚ２）／（８Ｒ）で表される。ここに、Ｆｚは１刃当たりの送り量であり、ＲはノーズＲ（半径）である。このような正面フライス加工において、副切れ刃の刃先による平面の仕上げ面粗度の向上を図るためには、その副切れ刃の刃先、つまり主切れ刃（外周切れ刃）と副切れ刃のコーナーにおける副切れ刃側に、サライ刃（ワイパー切れ刃又は第２副切れ刃ともいう）を設けたものが使用される。
【０００３】
一方、このようなサライ刃は直線（フラット）のものとしてこれを仕上げ面に平行にするのが理論上において、一番仕上げ面粗度を良好にできるということになる。しかし、通常は、大きい半径で円弧状に形成されたサライ刃とされる。これは、直線では、切削インサートの装着における傾き等の取付け誤差によって、仕上げ面を悪化させることになるのに対し、円弧状のものではそのような問題を容易に回避できるためである。ところが、このような大きい半径で円弧状をなすサライ刃を研磨等によって形成するには、多くの加工時間を要する。このため、円弧状のサライ刃付の切削インサート（以下、サライ刃付インサートともいう）は高コストのものとなっていた。
【０００４】
ところで、複数の切削インサートを装着したフライスカッターにおいては、その全切削インサートの刃先の高さを、誤差０で完全に一致させることは極めて困難である。一方で、フライス加工における平面削りによるその仕上げ面は、その複数の切削インサートのうち、正面側（スピンドル軸先端側）に１番突出している切削インサートの副切れ刃の刃先によって決まるといってよい。というのは、正面フライス加工では、外周側の主切れ刃が主たる切削をし、その切削面を副切れ刃の刃先が擦り付けるようにして切削するためである。
【０００５】
したがって、従来においては、良好な仕上げ面を得るため、大きい半径で円弧状に形成されたサライ刃のある切削インサートが使用されている。しかし、その高コスト性により、このようなサライ刃付の切削インサートは１つのみ用いるというのが機械加工の分野での常識とされていた。すなわち、他の切削インサートはこのようなサライ刃のない普通のものを用い、１個のサライ刃付の切削インサートについては、副切れ刃におけるそのサライ刃（第２切れ刃）を、他の切削インサートの副切れ刃の刃先より積極的（意識的に）に、例えば、０．０３〜０．０５ｍｍ程度、突出させることが行われていた（特許文献１）。こうすることで、その加工における仕上げ面の精度向上を、そのサライ刃に確実に担わせる、というものである。例えば、図３に示した、正面フライスカッター１では、カッター本体２に６個の切削インサートを装着しているが、このうちの１個のみをサライ刃付の切削インサート１１とし、残りの５個はサライ刃のない普通の切削インサート２１ａ〜２１ｅを装着するのである。ただし、その１個のサライ刃付インサート１１については、図４に示したように、副切れ刃１２におけるそのサライ刃（第２切れ刃）１３を、他の切削インサート２１ａ〜２１ｅの副切れ刃２２の刃先より所定量Ｔ１だけ突出させるのである。
【０００６】
一方、このようなインサートの装着手法においては、サライ刃付の切削インサート１１は、その突出Ｔ１がある分、他の切削インサート２１ａ〜２１ｅより大きな切削抵抗を受けることになる。このため、このようなフライスカッター（以下、単にカッターともいう）１においては、そのサライ刃付の切削インサート１１の切削抵抗を低減するため、サライ刃付の切削インサート１１における主切れ刃１５は、他の切削インサート２１ａ〜２１ｅの主切れ刃２５より、所定量Ｔ２だけ内周側（スピンドル軸側）に位置させることが行われている。こうすることで、サライ刃付インサート１１では主切れ刃（外周切れ刃）１５による切削をさせないようにして、切削抵抗を低減するというものである。
【特許文献１】特開２０００−９４２１１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記のように、サライ刃付の切削インサート１１を１つだけ用い、その副切れ刃を他の切削インサート２１ａ〜２１ｅの副切れ刃より所定量Ｔ１突出させる一方で、そのサライ刃付の切削インサート１１については主切れ刃１５を他の切削インサート２１ａ〜２１ｅの主切れ刃２５より所定量Ｔ２、内周側に位置させる場合には、次のような問題があった。すなわち、例えば上記の６枚刃のフライスカッター１で切削する場合には、１回転中、６０度づつの断続切削となる。ところが、上記したようなサライ刃付きの切削インサート１１の取付けを行うと、回転切削中、サライ刃付きの切削インサートの主切れ刃１５による切削は行われない。このため、サライ刃付きの切削インサート１５の次（６０度後）の位置に取り付けられた、切削インサート（以下、本明細書において特定インサートという）２１ｃでは、同図中に示したように、サライ刃付きの切削インサート１１の前（図４左側から２枚目のインサート）の切削インサート２１ｂによる切削後から１２０度の回転をした後での断続切削となる。すなわち、１刃当たりの送り量Ｌ１は一定であるが、特定インサート２１ｃまでは、２枚刃分の送り量となってしまう。このため、その特定インサート２１ｃでは切削抵抗ないし負担が倍増してしまうことになる。その結果、このような切削インサートの取り付け方をしているカッターでは、この特定インサート２１ｃのみが早く摩耗、損傷し、その寿命が半減することになる。
【０００８】
一方、こうした問題を解消するためには送り速度を小さくする必要があるが、そのようにすれば、加工効率が低下する。また、このような加工における切削インサートの交換においては、安定的かつ効率的な品質管理上、とりわけ無人工場では、予め設定した加工数の経過時点でスローアウェイ方式である、全切削インサート（上記のカッターでは６個のインサート）を機械ごとに一度に交換する、というのが普通である。
【０００９】
ところが、上記した従来のカッターでは、摩耗の早い１つの切削インサート（特定インサート２１ｃ）の寿命を基準として全切削インサートの交換時期を設定することになる。このため、切削インサートの交換頻度（交換回数）が、本来の使われ方による切削インサートのもつ寿命からすれば倍増するといった問題があった。加えて、その交換時には、１つのサライ刃付の切削インサート１１については、副切れ刃を突出させ、しかも主切れ刃を内周側に存在させる必要がある。そのために、作業者においては格別の考慮を払ってその取付け作業をする必要があることから、極めて煩雑かつ手間ないし時間のかかる作業を余儀なくされていた。こうしたことから、上記したフライスカッターによる加工では、結果として加工コストの増大を招いているという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記したフライスカッターによる問題点の解消に鑑みてなされたもので、その目的は、高度の仕上げ面粗度を維持しつつ、切削インサートの交換頻度の低減、及び切削インサートの交換作業の簡易、迅速化を図り、加工コストの低減を図ることのできるフライスカッターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の課題を解決するための請求項１にかかる発明は、複数の切削インサートを装着してなる正面フライスカッターにおいて、
そのすべての切削インサートをサライ刃を有するものとしたことを特徴とする正面フライスカッターである。
【００１２】
請求項２にかかる発明は、前記サライ刃が円弧状のものであることを特徴とする請求項１に記載の正面フライスカッターである。そして、請求項３にかかる発明は、前記すべての切削インサートのサライ刃の刃先の高さを、５０μｍの高さ範囲内に存在させたことを特徴とする請求項１又は２に記載の正面フライスカッターである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１にかかる本発明においては、全切削インサートにサライ刃付のものを使用している。このため、全切削インサートの取付けにおいては、刃先高さを全て同一としかつ外周における主切れ刃も全て同一円周（同一外径）上として取り付けることでよい。すなわち、従来のように、切削インサートの取り付けにおいて、１つのサライ刃付の切削インサートにのみ格別の考慮を払う必要はなく、全切削インサートについて、同じ許容範囲で、同一高さ、同一外径で、同様に取り付けることで、所望とする仕上げ面粗度が得られるという効果がある。というのは、このようにしてサライ刃付の切削インサートを取り付けた場合には、同一高さとはいえ、許容誤差の範囲（例えば、−０．０２５〜０．０２５ｍｍ）で、そのうちのいずれか１つの切削インサートのサライ刃が、微量ではあるが、必ず正面側に飛び出したものとなる。したがって、このようなカッターによって切削する場合には、必ず１つの切削インサートのサライ刃により、所望とする高度の仕上げ面粗度が維持される。
【００１４】
また、このようなカッターによる切削においては、従来のように１つの主切れ刃が２倍の送りを受けることによって摩耗速度が２倍近くになるといったこともない。このため、切削インサートの交換までの時間が、上記した従来の取り付け方による交換までの時間と比べると、単純にいえば２倍にとなる。すなわち、切削インサートの交換頻度を半分に抑えることができるため、交換に必要な人件費（コスト）が半減できる。そして、その交換時においては、格別の考慮を払う必要もなく、与えられた許容範囲の下で、その交換作業ができるため、その作業の簡易、迅速化が図られるため、１回の交換コストの低減も図られる。結果として、トータルとしての加工コストの大幅な低減が図られる。
【００１５】
サライ刃には直線のものもあるが、このものでは、微小な角度でも高さ方向に傾斜があるとコーナー当たりとなるために仕上げ面の低下を招くため、そのセッティングが難しい。これに対して、請求項２に記載の円弧状のものとすることで、多少の取付け誤差があっても仕上げ面粗度の低下を招かないようにすることができる。ただし、サライ刃の円弧の半径が小さすぎると、仕上げ面粗度の低下を招き、同半径はなるべく大きくするのが好ましく、Ｒ７０ｍｍ〜Ｒ４００ｍｍの範囲で設定するとよい。
【００１６】
また、請求項３に記載のように、装着したすべての切削インサートのサライ刃の刃先の高さは、５０μｍの高さ範囲内に存在させるのが好ましい。すなわち、この範囲をインサートの装着における高さの許容範囲とするのが好ましい。このような許容範囲内であれば、普通の注意力で問題なくインサートのセッティングができる。しかも、この範囲でセッティングすることで、１番突出している副切れ刃であっても、その突出量が最大の場合でも過大となることはなく、したがって、その副切れ刃による切削抵抗が極端に大きくなることも防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を実施するための最良の形態について、図１及び図２に基づいて詳細に説明する。図中、１は正面フライスカッターであり、円筒形状をなすフライスカッター本体２に、本例では６個の切削インサート１１が、それぞれカートリッジ７にクランプスクリュー３１で固定され、そのカートリッジ７を本体２の各ポケット５に六角穴付ボルト３２によるねじ込みによって固定されている。なお、本例ではカートリッジ７を回転軸Ｇ方向に微量調整可能にするため、刃先高さ調節用の頭部付ねじ部材（６角穴付ボルト）３３がフライスカッター本体２に横向きにねじ込まれており、同頭部付ねじ部材３３をねじ込むことで、カートリッジ７が加工面側である先端側（正面側）に押し出されるように、その頭部３３ｂがカートリッジ７の後端の傾斜面８に当たるように配置されている。このような、正面フライスカッター１の自体の基本的な構成は従来のものと異なる点はない。
【００１８】
しかし、このような本形態の正面フライスカッター１においては、カートリッジ７に固定されている切削インサート１１は、その全部が、副切れ刃１２にサライ刃（第１副切れ刃）１３が形成された切削インサート（以下、サライ刃付インサートともいう）１１が使用されている。ただし、本形態では、そのサライ刃１３は、半径Ｒの大きい（例えば、Ｒが７０〜４００ｍｍ）の円弧で形成されている。そして、このサライ刃付インサート１１は、副切れ刃１２におけるサライ刃１３の刃先の高さが所定の許容範囲Ｈ内に収まるように設定されて装着されている。本例ではその許容範囲は、５０μｍ（±２５μｍ）とされている。この許容範囲はカッターの全長の許容範囲でもある。なお、主切れ刃１５はいずれもスピンドル軸Ｇから所定の距離に位置するように許容範囲内（例えば、±０．０２５ｍｍ）で設定されている。
【００１９】
すなわち、本形態では６個の同一のサライ刃付インサート１１を用い、これを同一のカートリッジ７に取り付け、フライスカッター本体２の各ポケット５に、サライ刃１３の刃先高さが、通常の取付けにおいて認められているところの、許容誤差程度の範囲内となるようにして装着されている。
【００２０】
このように、本形態の正面フライスカッター１は、カッター本体２およびこれにカートリッジ７を取り付ける構造、さらに、刃先高さ調節用の頭部付ねじ部材３３の取付け構造において、従来のフライスカッターと異なる点はないが、全切削インサートにサライ刃付インサート１１を使用している点、及び、そのサライ刃１３の刃先の高さが許容範囲Ｈ（±２５μｍ）内に収まるようにされている点で、従来のカッターとは全く相違する。これにより、本形態の正面フライスカッター１においては、次のような特有の作用効果がある。
【００２１】
すなわち、このような、正面フライスカッター１においては、６個の全切削インサートにサライ刃付インサート１１を使用しているため、全切削インサートの取付けに際し、その全てのサライ刃１３の刃先高さが同一かつ主切れ刃１５の外周位置（外径）も同一のものとして、普通の取付け方で、所定の許容範囲内となるように注意するだけでよい。つまり、従来のように、切削インサートの取り付けにおいて１つのサライ刃付の切削インサートにのみ格別の注意を払う必要は全くない。全切削インサートについて、普通の切削インサートを取り付けるのと同様に、副切れ刃については同一の高さで、そして、主切れ刃については同一の外径位置となるようにして取り付けることでよく、そのような取り付けにより所望とする仕上げ面粗度が得られるという効果がある。
【００２２】
すなわち、本形態では、サライ刃付インサート１１を６個装着した場合で説明したが、この場合においては、図２に示したように、各インサート１１のサライ刃１３の刃先の高さは、取付け時の微妙な誤差分それぞればらついているが、許容範囲Ｈ内にある。一方、そのうちのいずれか１つのインサート（図２中では左から２番目のインサート）のサライ刃１３の刃先（副切れ刃）が、そのばらつきにより正面側に１番飛び出している。したがって、このようなカッター１において切削する場合には、その飛び出している１つの切削インサート１１のサライ刃１３により、切削平面（加工面）は切削（或いはバニシング作用）されることになる。このため、その切削平面はサライ刃１３による、所望とする良好な仕上げ面が得られる。なお、仮に、１番飛び出している切削インサートのサライ刃の刃先高さと、その次に飛び出している他の切削インサートの刃先高さとの差が小さいとしても、仕上げ面粗度を左右するのは、その差の大きさにかかわらず、１番飛び出している切削インサート（図２中では左から２番目のインサート）のサライ刃１３である。
【００２３】
そして、サライ刃付インサート１１を６個装着したカッター１であるから、各切削インサート１１における主切れ刃１５は、正面側から見ると、６０度で等角度間隔（間隔）とされており、スピンドル軸Ｇを中心として実質的に同一の円周上にある。このため、切削平面の仕上げ面粗度を決定付ける１番飛び出しているサライ刃付インサートといえども、カッターの１回転当たりの送り量において、主切れ刃１５による切削は他のインサートと同様の１刃当りの送り量Ｌ１を担うことになる。ここで、副切れ刃１３が１番飛び出しているサライ刃付インサートといえども、その副切れ刃１３の突出量は意識的に突出させたものではなく、許容範囲Ｈ内において不可避的に発生する微量のものであることから、全切削インサートが受ける切削抵抗には大きな相違は生じない。したがって、上記した従来の場合（図４参照）のように、１つだけサライ刃付切削インサート１１を用い、その副切れ刃１３を積極的に突出させる一方で、その主切れ刃１５を内周側に位置させた場合のように、その次に位置する特定インサート２１ｃのように、２倍の切削抵抗を受けるということはない。
【００２４】
したがって、本形態では６個の全サライ刃付インサート１１は、基本的に同じ寿命を持つものとして、工具の管理をすることができる。つまり、従来は特定インサートが他のインサートより２倍の摩耗を受けるために、その寿命が半減する一方で、切削インサートの交換はその半減した特定インサートの寿命をベースにして、全インサートについて同時に行う必要があった。これに対し、本発明では、寿命が半減する切削インサートがなくなるため、従来に比べると、その交換までの時間を基本的に２倍に延長できる。実際の寿命は、本願発明者の調査によれば、切削距離で言うと、従来の特定インサートによる場合には、１０ｋｍ程度であったところが、本願発明では１５ｋｍ程度であったことが判明している。すなわち、インサートの交換頻度を実際には２／３程度に減少できることが判明しており、したがって、大幅な加工効率の向上が図られる。
【００２５】
しかも、本願発明者らによる別の調査によれば、６個のインサートの交換作業に要する標準的な時間は、従来のように、１つのインサートに格別の注意を払ってその副切れ刃を所定量突出させる場合には、６０分であったのに対し、本形態の場合には１０分であった。このため、上記の交換頻度で、この交換作業を行うと、２回／月で、従来ではその交換作業に２時間を要するのに対し、本形態では２０分を要するだけですむ。したがって、稼動している機械の台数が１０台であるとすると、その差は１年間で２０時間となる。このような差は、本発明者よる試算では、例えば６個の全インサートをサライ刃付インサートとした場合のインサートの全コストと、１つのみサライ刃付インサートを用い、他はサライ刃のないインサートを用いた場合のインサートの全コストの同期間における差額のおよそ２倍になると見られる。このようなコスト比は、とりもなおさず、本発明の効果である加工コストの低減を実証するものである。
【００２６】
上記したように、本発明によれば、正面フライスカッターにおける切削インサートの交換時期までの時間、すなわち、その寿命の延長が図られる。このため、切削インサートの交換頻度を低減でき、したがって、交換作業の軽減化と交換コストの低減が図られる。しかも、切削インサートの交換時に至っても、その交換においては、従来のように１つのサライ刃付の切削インサートのみに特別の考慮を払う必要もなく、全切削インサートを普通の許容範囲内で取り付ければよいことから、その作業の簡易、迅速化が図られ、結果として総合的に見るとコストの低減が図られる。無人工場のように、作業者が切削インサートの交換を、定期的に、簡易、迅速かつ効率的に行うことが要請されるような加工形態に適用した場合に特に効果的である。
【００２７】
本発明は、上記した実施の形態のものに限定されるものではなく、適宜に設計変更して具体化できる。例えば、上記においては、カートリッジに切削インサートを固定したものをカッター本体に固定してなるカッターで説明したが、本発明のカッターはカッター本体の切削インサートポケットに切削インサートを直接、クランプスクリューなどで固定手段で固定するものにおいても具体化できる。当然のことながら、１つのカッターへの切削インサートの取り付け数、カッターの径（直径）にかかわらず具体化できる。そして、すべての切削インサートのサライ刃の刃先の高さは、インサートの取り付け数等に応じてその高さ範囲を設定すればよい。なお、上記においては、サライ刃が円弧状のものである場合で説明したが、これが直線のものであっても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】Ａは本発明の正面フライスカッターの一部省略半断面正面図、ＢはＡを正面側（副切れ刃側）から見た図。
【図２】図１の正面フライスカッターの１回転当たりの１刃当りの送り量と、各切削インサートにおける副切れ刃の刃先の高さの位置関係を説明する模式図。
【図３】Ａは従来の正面フライスカッターの一部省略半断面正面図、ＢはＡを正面側から見た図。
【図４】従来の正面フライスカッターにおける１回転当たりの１刃当りの送り量と、各切削インサートの副切れ刃の刃先の高さと主切れ刃の位置関係を説明する模式図。
【符号の説明】
【００２９】
１  正面フライスカッター
２  カッター本体
１１  切削インサート
１３  サライ刃
【図１】
2005186233.tif 000003
【図２】
2005186233.tif 000004
【図３】
2005186233.tif 000005
【図４】
2005186233.tif 000006