(57)【要約】【課題】金型の型材を加工する際に、切削抵抗の低減を図り、びびりなどや規則的な振動の発生による共振を抑制して、高能率な加工が可能となるような刃先交換式切削工具を提供する。【解決手段】複数のインサートが、円柱状又は円盤状をなす工具本体先端部の外周に、その上面を工具本体の回転方向に向けて配設され、インサート取付座に着脱自在に装着された刃先交換式切削工具において、略平行四辺形状からなる該インサートの角部にはノーズ部が形成され、該ノーズ部を挟んで隣り合う一対の逃げ面と、該ノーズ部を含む上面とがなす稜線部に長辺側切刃と短辺側切刃が構成され、少なくとも１つのインサート切刃の回転軌跡が、他のインサート切刃の回転軌跡に対して変位していることを特徴とする刃先交換式切削工具である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のインサートが、円柱状又は円盤状をなす工具本体先端部の外周に、その上面を工具本体の回転方向に向けて配設され、インサート取付座に着脱自在に装着された刃先交換式切削工具において、略平行四辺形状からなる該インサートの角部にはノーズ部が形成され、該ノーズ部を挟んで隣り合う一対の逃げ面と、該ノーズ部を含む上面とがなす稜線部に長辺側切刃と短辺側切刃とが構成され、少なくとも１つのインサート切刃の回転軌跡が、他のインサート切刃の回転軌跡に対して変位していることを特徴とする刃先交換式切削工具。
【請求項２】
請求項１記載の刃先交換式切削工具において、該複数のインサートが合同形又は相似形であり、且つ、前記変位量が、該刃先交換式切削工具における略直線状の外周刃の長さをＬとした時に、回転半径方向の変位の量Ｈが、０．００２５Ｌ≦Ｈ≦０．３Ｌであることを特徴とする刃先交換式切削工具。
【請求項３】
請求項１又は２記載の刃先交換式切削工具において、該複数のインサートが合同形又は相似形であり、且つ、前記変位量が、該刃先交換式切削工具における略直線状の底刃の長さをＲとした時に、回転軸方向の変位の量Ｊが、０＜Ｊ≦０．０３Ｒであることを特徴とする刃先交換式切削工具。
【請求項４】
請求項１記載の刃先交換式切削工具において、略平行四辺形状からなるインサートの長辺側切刃はノーズ部から離れるに従って底面方向に傾斜した切刃から構成されていることを特徴とする刃先交換式切削工具。
【請求項５】
請求項１記載の刃先交換式切削工具において、略平行四辺形状からなるインサートの短辺側切刃は、回転軸線方向と平行な直線部分を有し、長辺側切刃には回転半径方向にすかし角を有し、該ノーズ部分はコーナーＲを有していることを特徴とする刃先交換式切削工具。
【請求項６】
請求項１、請求項４、請求項５のいずれかに記載の刃先交換式切削工具において、該インサートの上面となるすくい面に、すくい角αが０＜α≦３０のブレーカ溝を設けた事を特徴とする刃先交換式切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、刃先交換式切削工具に関し、例えば金型加工に適する工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
金型の型材を加工する時には、ボールエンドミルやラジアスエンドミルを用いた加工方法があるが、切削抵抗が大きいためにびびりなどや、規則的な振動の発生による共振を発生しやすいという課題がある。そこで、このような課題を改良するために、特許文献１、特許文献２のような提案がなされている。
特許文献１は、複数のスローアウエイチップを、回転軸線を中心とする円周上に不等間隔で配置したスローアウエイカッタを開示している。
特許文献２は、切刃を完全不等分割配置して切削抵抗を低減させてしかも工具全体のバランスをとることのできる不等分割カッタを開示している。ここで、特許文献１、２に開示されている切刃の不等分割を用いた技術は、規則的な振動の発生による共振を抑制する目的で考案されているが、夫々の切刃に印加される負荷には殆ど有意差がないため、共振抑制効果は十分とは言えない。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３３３６１５号公報
【特許文献２】特開平２０００−７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記の問題を解決し、例えば金型の型材を加工する際に、切削抵抗の低減を図り、びびりなどや規則的な振動の発生による共振を抑制して、高能率な加工が可能となるような刃先交換式切削工具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、複数のインサートが、円柱状又は円盤状をなす工具本体先端部の外周に、その上面を工具本体の回転方向に向けて配設され、インサート取付座に着脱自在に装着された刃先交換式切削工具において、略平行四辺形状からなる該インサートの角部にはノーズ部が形成され、該ノーズ部を挟んで隣り合う一対の逃げ面と、該ノーズ部を含む上面とがなす稜線部に長辺側切刃と短辺側切刃とが構成され、少なくとも１つのインサート切刃の回転軌跡が、他のインサート切刃の回転軌跡に対して変位していることを特徴とする刃先交換式切削工具である。本構成を採用することによって、例えば金型の型材を加工する場合においても、切削抵抗の低減を図り、びびりなどや、規則的な振動の発生による共振を抑制することができ、高能率な加工が可能となるような刃先交換式切削工具を提供することができる。
【０００６】
本発明の刃先交換式切削工具は、該複数のインサートが合同形又は相似形であり、少なくとも１つのインサート切刃の回転軌跡が他のインサート切刃の回転軌跡に対して回転半径方向に変位し、略直線状の外周刃の長さをＬとした時に、回転半径方向の変位の量Ｈが、０．００２５Ｌ≦Ｈ≦０．３Ｌである。更に、少なくとも１つのインサート切刃の回転軌跡が他のインサート切刃の回転軌跡に対して回転軸方向に変位し、略直線状の底刃の長さをＲとした時に、回転軸方向の変位の量Ｊが、０＜Ｊ≦０．０３Ｒである。
【０００７】
略平行四辺形状からなるインサートの長辺側切刃はノーズ部から離れるに従って底面方向に傾斜した切刃から構成されていることである。或いは、略平行四辺形状からなるインサートの短辺側切刃は、回転軸線方向と平行な直線部分を有し、長辺側切刃には回転半径方向にすかし角を有し、該ノーズ部分はコーナーＲを有していることである。また、インサートの上面となるすくい面に、すくい角αが０度＜α≦３０度のブレーカ溝を設けることである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によって、例えば金型の型材を加工する場合においても、切削抵抗の低減を図り、びびりなどや、規則的な振動の発生による共振を抑制することができ、高能率な加工が可能となるような刃先交換式切削工具を提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明例の工具本体図を示す。図１に示す様に４個のインサート２が、円柱状をなす工具本体１の先端部の外周に、その上面を工具本体１の回転方向に向けて配設され、インサート取付座に着脱自在に装着された刃先交換式切削工具である。図２から図４は、本発明例の刃先交換式切削工具に装着したインサートの例を示す。図２はインサートの正面図で、略平行四辺形平板状であるインサートの角部にノーズ部３が形成され、ノーズ部３を挟んで隣り合う一対の逃げ面と、前記ノーズ部を含む上面とがなす稜線部に長辺側切刃４と短辺側切刃５が形成されている。図３は、図２に示すインサートの側面図で、長辺側切刃４はノーズ部３から離れるに従って底面方向に傾斜した切刃を有した構成となっている。図４は他の例を示すインサートの正面図で、略平行四辺形平板状であるインサートの短辺側切刃６には、工具に装着した状態で、回転軸線方向と平行となるような直線部分Ｗを有し、長辺側切刃７には回転半径方向にすかし角βを有し、ノーズ部分はコーナーＲ８を有した構成となっている。該直線部分の長さＷは、インサートの内接円半径Ｐを基準とした時に、０．０５Ｐ≦Ｗ≦０．５Ｐであることが切削抵抗の低減を図り、切削面の面荒さの品位を維持するために好ましい。また、βは、０．５度≦β≦１０度とすることにより、切刃の逃がし効果を得られ且つ、インサートコーナーＲ部分の強度の劣化を防ぐことができることから、好ましい。ノーズ部分のコーナーＲは、１．２ｍｍから２．８ｍｍの範囲であることが、切削時のビビリ振動などに対して刃先の耐チッピング効果を得る事ができるため、好ましい。図１に示した工具本体１には、図２から図４に示したインサート形状のうち、１種類のインサート形状のものが４個装着されたものである。ここで、本発明に適用するインサートの形状は、上記で述べた形状の例に限定されるものではない。即ち、略平行四辺形状からなり、角部にノーズ部が形成され、ノーズ部を含む上面とがなす稜線部に長辺側切刃と短辺側切刃が形成されたインサートであれば、本発明の主旨に沿うものである。
【００１０】
図５は、図１に示した工具本体１を底面方向から示した図である。図５に示す様に、インサート１１、インサート１２、インサート１３、インサート１４で示す４個のインサートのうち、対象の位置にあるインサート１１、インサート１３の回転軌跡は、インサート１２、インサート１４の回転軌跡に対して回転半径方向内側に変位して設置され、その変位量がＨであることを示す。他のインサート配置例としては、４個のインサートのうち、１個のインサートの回転軌跡が、他の３個インサートの回転軌跡に対して回転半径方向内側に変位して設置され、その変位量がＨであってもよい。ここで、回転半径方向内側に変位して設置されたインサートを、変位インサートと呼ぶ事にすると、この変位インサートの配置は、装着するインサートの総数が偶数個の場合では、総数の半分を変位させることが、回転バランスを保つために好ましく、例えば総数が６個のインサートを装着する場合は、変位インサートは１個毎に配置するとよい。一方、総数が奇数個の時には、変位インサートは１個毎又は２個毎で良い。また、変位インサートが複数個の場合は、その変位量が全て同じ変位量であっても、異なっていても良い。
【００１１】
図６は、他の例の工具本体を側面方向から示した図である。図６に示す様に、対象の位置にある対象の位置にあるインサート２１、図中示していないがインサート２３の回転軌跡は、インサート２２、インサート２４の回転軌跡に対して回転軸方向上方に変位し、その変位量がＪであることを示す。ここで、変位量の数値限定理由を説明する。半径方向の変位量Ｈは、略直線状の外周刃の長さをＬとした時に、０．００２５Ｌ≦Ｈ≦０．３Ｌである。Ｈ＜０．００２５Ｌでは、規則的な振動の発生による共振を抑制する効果が不十分である。一方、Ｈ＞０．３Ｌでは、変位量が大きすぎるために、実質の切刃数が減少してしまい、工具の外径側に位置したインサートへの負担が過大となり、工具寿命が減少する。回転軸方向の変位量Ｊは、０＜Ｊ≦０．０３Ｒである。Ｊ＝０では、傾斜切込みを行う様な切削条件や、工具の軸方向へ切込みを行う場合に、規則的な振動の発生による共振を抑制する効果が得られない。一方、Ｊ＞０．０３Ｒでは、軸方向側の実質の切刃数が減少してしまい、工具の軸方向先端側に位置したインサートへの負担が過大となり、工具寿命が減少する。本発明の刃先交換式切削工具に装着されるインサートの外周切刃の長さＬｍｍは、１≦Ｌ≦２０であることが好ましい。これは、インサートのＬは長い程、最大の切込み深さを大きく設定できるが、その反面、切削抵抗が大きくなる。Ｌが小さい程切削抵抗は小さいが、最大の切込み深さが小さくなるため、インサートの外周切刃が有する長さＬは、１≦Ｌ≦２０の範囲とする。
【実施例】
【００１２】
（実施例１）
本発明の刃先交換式切削工具を使用し、切削テストを行った。テストに使用した刃先交換式切削工具の仕様は、全長が１４０ｍｍ、刃径が４０ｍｍの４枚刃である。使用したインサートは図２に示した、略平行四辺形でインサートの長辺側切刃はノーズ部から離れるに従って底面方向に傾斜した切刃を有している形状のものである。実施例１は、長辺側切刃を外周刃とし、長さＬは１４ｍｍ、短辺側切刃を底刃とし、長さＲは９ｍｍのインサートを使用した。また、テストに使用した本発明の刃先交換式切削工具及び従来例の刃先交換式切削工具のインサート配置仕様を表１に併せて示す。従来例は、全てのインサート切刃の回転軌跡が略一致する様にインサートを工具本体に装着して使用した。切削テストは、切削距離が１０ｍの所で、刃先の損傷比較を表１に併記した。また、テストに使用した本発明例の刃先交換式切削工具及び従来例の刃先交換式切削工具のインサート配置仕様を表１に併せて示す。切削テストの条件を以下に示す。
（切削テストの条件）
被削材：炭素鋼Ｓ５０Ｃ（ＨＢ２２０）
切削速度：１６０ｍ／ｍｉｎ
１刃当りの送り量：０．２ｍｍ／刃
軸方向切込み量：３ｍｍ
径方向切込み量：１６ｍｍ
加工方法：乾式肩切削加工
【００１３】
【表１】
2005059174.tif 000003
【００１４】
本発明例では、少なくとも１つのインサート切刃の回転軌跡が、他のインサート切刃の回転軌跡に対して変位する様に配置している。一方、従来例は、４個全てのインサート切刃の回転軌跡が略一致する様にインサートを工具本体に装着して切削性を評価した。切削方法は肩切削とし、この時の振動の発生状況を評価し、その結果を表１に併記した。表１に示す通り、本発明例１〜５は、従来例６と比較して切削時の振動が低減され、音の発生も低く抑えられていることを確認した。ここで振動音の評価は、切削装置近傍での通常の会話に支障の無い程度を小と表現した。表１の切刃の評価において、○は欠損もなく正常摩耗、△は微小なチッピングが有り、×は大きなチッピングが有り、切刃の欠け等により途中でテストは中止した。本発明例はびびりなどや規則的な振動の発生による共振を抑制し、従来例、比較例に対して良好な結果を得る事ができた。本発明例のインサートは、比較例、従来例のインサートに対して切削抵抗値を約１０から２０％低減可能であることが確認できた。これは、本発明を適用したことによって切削抵抗を低減し、びびりなどや、規則的な振動の発生による共振を抑制することができたためである。これにより、高能率な加工が可能であることを確認した。
【００１５】
（実施例２）
本発明の他の刃先交換式切削工具を使用し、切削テストを行った。テストに使用した刃先交換式切削工具の仕様は、全長が２５０ｍｍ、刃径が１００ｍｍの５枚刃である。使用したインサートを図４に示した、略平行四辺形で短辺側切刃６を外周刃とし、長さＬは１４ｍｍ、回転軸線方向と平行な直線部分を３ｍｍ有し、長辺側切刃７を底刃とし、長さＲは１８ｍｍ、回転半径方向にすかし角３度を有し、該ノーズ部分のコーナーＲは１．６ｍｍを有した形状のものである。また、テストに使用した本発明の刃先交換式切削工具及び従来例の刃先交換式切削工具のインサート配置仕様を表２に示す。従来例は、全てのインサート切刃の回転軌跡が略一致する様にインサートを工具本体に装着して使用した。切削テストは、角材を半球状に加工する例で、３次元加工で縦方向切削をメインとするＲ面加工を行った。切削テストの条件を以下に示す。
（切削テストの条件）
被削材：炭素鋼Ｓ５０Ｃ（ＨＢ２２０）、寸法、４８０ｍｍ角、厚さ２４０ｍｍ
切削速度：１８０ｍ／ｍｉｎ
１刃当りの送り量：０．１ｍｍ／刃
径方向送り量：１０ｍｍ
加工深さ：２４０ｍｍ
加工方法：乾式のＲ面加工
【００１６】
【表２】
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【００１７】
実施例２では、縦送り切削加工で取り代の多い部分を加工し、その後３次元倣い加工を実施した。縦送り加工は、軸方向に切削力がかかるため突き出し量の大きな場合でも十分に効率よく加工を行うことが出来る。次いで、縦横同時に送りながらＲ面の加工を行った。実施例２では、縦送りで荒加工を行ったため、全体の切り屑排出量の７／１０を縦送りの荒加工で排出し、残り３／１０を縦横同時送りにて加工した。そのため、１つのＲ面加工に、２時間５０分を要した。本発明例７から１１ではインサートの摩耗状態は正常でコーナー部にチッピング、びびり等による振動の発生もなく、切削面の粗さも良好で、安定した切削を行えることが分かった。一方、従来例１２ではインサート切刃のコーナーＲ部分に欠けが発生し、また切削箇所により振動が発生した。これは、本発明を適用したことによって切削抵抗を低減し、びびりなどや、規則的な振動の発生による共振を抑制することができたためである。これにより、高能率な加工が可能であることを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の工具本体図を示す。
【図２】図２は、本発明の刃先交換式切削工具のインサート例の正面図を示す。
【図３】図３は、図２に示したインサートの側面図を示す。
【図４】図４は、本発明の他のインサート例の正面図を示す。
【図５】図５は、図１に示した工具本体を底面方向から示した図を示す。
【図６】図６は、図１に示した工具本体を底面方向から示した図を示す。
【符号の説明】
【００１９】
１：工具本体
２：インサート
３：ノーズ部
４：長辺側切刃
５：短辺側切刃
６：短辺側切刃
７：長辺側切刃
８：コーナーＲ
１１〜１４：インサート
２１〜２４：インサート
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005059174.tif 000007
【図４】
2005059174.tif 000008
【図５】
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【図６】
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