(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転する円柱状の工具本体の周面に、複数個のチップ取付座が螺旋状に配置されるとともに、
前記チップ取付座のうち、先端のチップ取付座は、前記工具本体の先端および周面から外方に突出するように設けられるとともに、丸駒状のスローアウェイチップが装着され、かつ前記先端のチップ取付座以外の他のチップ取付座には、多角形板状のスローアウェイチップが装着されるエンドミルにおいて、
前記丸駒状のスローアウェイチップには、側面に凹凸状の係合ギアが形成され、かつ
前記先端のチップ取付座には、前記工具本体の先端および周面に対して内方側に、前記チップ取付座に対して起立するとともに、前記係合ギアに係合し得る凹凸状の段上がり部を有するチップ拘束壁が設けられ、
前記丸駒状のスローアウェイチップは、前記工具本体の先端および周面に対して内方側に位置する側端部において、前記係合ギアと前記段上がり部とが係合するとともに、前記工具本体の先端および周面に対して外方側に位置する側端部を非拘束としたことを特徴とするスローアウェイ式エンドミル。
【請求項２】
前記丸駒状のスローアウェイチップの底面に取着される前記係合ギアの側面がテーパー角度を有しており、上に向かって開い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式エンドミル。
【請求項３】
前記丸駒状のスローアウェイチップは、その直径をｄ、突出量をｒとした時に０．４ｄ≦ｒ＜０．５ｄ分だけ前記工具本体の先端より突出している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式エンドミル。
【請求項４】
前記多角形板状のスローアウェイチップが縦長の平行四辺形板状であることを特徴とする請求項１から３のいずれかの項に記載のスローアウェイ式エンドミル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フライス盤に取り付けられ、軸線回りに回転する概ね円柱状のエンドミルに関するもので、特に、工具本体の周面に先端から後端側に向けて軸線沿いに複数個のチップ取付座を形成し、このチップ取付座にスローアウェイチップを装着し、且つ、最先端のチップ取付座に丸駒状のスローアウェイチップを取り付けてなるスローアウェイ式エンドミルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、金型の内彫り加工に使用可能なエンドミルとして、図６に示すように先端部分を分割可能なブロックＢとし、分割ブロックＢに丸駒状のスローアウェイチップ（以下、丸駒チップと略称する）402 を工具本体の先端より半分以上突出させた状態で装着するとともに軸方向沿いに多角形板状をした複数個のスローアウェイチップ403 を装着したスローアウェイ式エンドミル401 が用いられている。
【０００３】
このスローアウェイエンドミル401 は、最も大きな切削加工抵抗を受ける最先端のスローアウェイチップ( 以下、チップと略称する) を欠損し難い丸駒チップ402 としたので、チップの欠損を起こし難く、且つ、丸駒チップ402 をチップ直径の半分以上も工具本体の先端より突出させたことにより、図７に略図を示すように、金型の内彫り加工において沈み込み加工ができることを特徴としていた。
【０００４】
さらに、前記スローアウェイエンドミル401 は、前述のように周面の軸方向沿いに複数のチップ402 、403 を装着したものであるので、深溝加工や肩加工を行うことができるという利点を有していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のスローアウェイ式エンドミル401 には以下のような問題点があった。
【０００６】
すなわち、このスローアウェイ式エンドミル401 は、丸駒チップ402 の底面或いは側面に回動防止のための係止用段差を備えていないため深い溝や肩加工、或いは沈み込み加工の際に、被削材、回転数、送りや切り込みなどの切削条件を厳しくして切削抵抗が増大すると、丸駒チップ402 が回動し、該丸駒チップ402 が回動すると、切削が不安定になってビビリ振動が発生し、被切削物の加工面の精度や仕上げが悪くなるという欠点を有していた。
【０００７】
また丸駒チップ402 は工具本体の先端より半分以上突出しているため丸駒チップ402 にビビリ振動が発生すると丸駒チップ402 の工具本体先端が対向する位置に大きな応力が作用し、丸駒チップ402 を短時間で破損させてしまうという欠点も有していた。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、高負荷切削でも長時間にわたり安定的で、かつ良好な加工を可能としたスローアウェイ式エンドミルを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、軸線回りに回転する円柱状の工具本体の周面に
、複数個のチップ取付座が螺旋状に配置されるとともに、前記チップ取付座のうち、先端のチップ取付座は、前記工具本体の先端および周面から外方に突出するように設けられるとともに、丸駒状のスローアウェイチップが装着され、かつ前記先端のチップ取付座以外の他のチップ取付座には、多角形板状のスローアウェイチップが装着されるエンドミルにおいて、前記丸駒状のスローアウェイチップには、側面に凹凸状の係合ギアが形成され、かつ前記先端のチップ取付座には、前記工具本体の先端および周面に対して内方側に、前記チップ取付座に対して起立するとともに、前記係合ギアに係合し得る凹凸状の段上がり部を有するチップ拘束壁が設けられ、前記丸駒状のスローアウェイチップは、前記工具本体の先端および周面に対して内方側に位置する側端部において、前記係合ギアと前記段上がり部とが係合するとともに、前記工具本体の先端および周面に対して外方側に位置する側端部を非拘束としたことを特徴とする。また、丸駒チップは底面に、例えば、側面がテーパー角度α＝５°〜４５°で上に向かって開いている係合ギアが形成されている。更に、前記丸駒チップは、その直径をｄ、突出量をｒとした時に０．４ｄ≦ｒ＜０．５ｄ分だけ前記工具本体の先端より突出している。
【００１０】
本発明のスローアウェイ式エンドミルによれば、最も大きい切削抵抗を受ける丸駒チップの底面に係合ギアを形成し、また、最先端のチップ取付座に前記係合ギアに係合する段上がり部を取着形成したことにより、深い溝や肩加工、或いは沈み込み加工の際に、被削材、回転数、送りや切り込みなどの切削条件を厳しくし、切削抵抗が増大したとしても、丸駒チップが回動することはなく、該丸駒チップの回動に起因するビビリ振動の発生が有効に防止されて、被切削物の加工面の精度及び仕上げを極めて良好となすことができる。
【００１１】
また同時に丸駒チップの工具本体先端より突出する量を、丸駒チップの直径をｄ、突出量をr とした時、０．４ｄ≦ｒ＜０．５ｄとし、沈み込み加工を行なうに必要な最小限の突出量としたことから被切削物を加工する際に丸駒チップの工具本体先端が対向する位置に応力が作用したとしても丸駒チップに破損が発生することはほとんどなく、被切削物を長時間にわたり切削加工することが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図により説明する。
【００１３】
図１乃至図３に本発明実施形態としてのスローアウェイ式エンドミル（以下エンドミルと略称する）Ｅを示し、このエンドミルＥは図１の分解斜視図に示すように、エンドミルを軸方向に複数分割したものであり、軸方向の上から下に順に、柄付部１と、各チップ６、６ａの長さ分を最小ユニットとした同一寸法のブロックである中間刃部２、底刃部３に分割し、柄付部１、中間刃部２、上記底刃部３を貫通するボルト４により締結する。また、これら柄付部１、中間刃部２、底刃部３にはそれぞれチップ取付座５を設けて軸線方向螺旋状に複数列のチップ６、６ａが配置されている。
【００１４】
上記底刃部３の先端底面側には図２にも示すように丸駒チップ６ａが配置されており、しかも、上記丸駒チップ６ａは、工具本体Ｔの先端底面９側に該先端底面９より、チップ直径ｄ、突出量ｒとした時に０．４ｄ≦ｒ＜０．５ｄ分だけ突出させてあり、これによってエンドミルＥであっても沈み込み加工が可能になるとともに、丸駒チップ６ａの突出量を沈み込み加工を行うに必要最小限の少ないものとしたことから被切削物を加工する際に丸駒チップの工具本体先端が対向する位置に応力が作用したとしても丸駒チップに破損が発生することはほとんどなく、被切削物を長時間にわたり切削加工することが可能となる。
【００１５】
なお、上記突出量ｒが０．４ｄ未満の場合、沈み込み加工を行った場合に、切屑が丸駒チップ６ａの周囲の底刃部３に干渉したり、或いは効果的に沈み込み加工ができないなどの不具合があり、他方、０．５ｄ以上の場合、丸駒チップ６ａの工具本体Ｔ先端が対向する位置に大きな応力が作用し、丸駒チップ６ａを短時間で破損させてしまう恐れがある。
【００１６】
また、上記底刃部３、中間刃部２、柄付部１を軸方向に分割自在に積み重ねたものであることにより、例えば、中間刃部２を図１および図２に示すように１つのみで構成すれば切刃長が短いエンドミルＥとなり、中間刃部２を複数個重ねることによって切刃長の長いエンドミルＥを構成することができる。
【００１７】
次に、各ユニットとしての柄付部１、中間刃部２、底刃部３の固定は次のように行う。
【００１８】
すなわち、図１に示すように柄付部１、中間刃部２、底刃部３の各ユニットの下側にはスプライン状の凸部である定位８ａが円周沿いに設けられた固定穴８が形成され、他方、上記中間刃部２、底刃部３の対応する位置には、上記定位８ａに嵌合するべくスリット状の凹部７ａを周面に形成したボス部７が形成されているので、上記定位８ａに合わせて中間刃部２、底刃部３を嵌合し、ボルト４によって固定する。なお、定位８ａおよびスリット状の凹部７ａは等間隔ごとに形成されている。
【００１９】
また、上記中間刃部２、底刃部３のように構成されるブロックを用いることにより、中間刃部２を任意の数に積み重ねることができるが、それぞれの積み重ね数に対応するべくボルト４として異なる長さのものを予め幾つか用意しておく。
【００２０】
図３はチップ６、６ａの円周方向の配置を示す概略底面図である。図面（ａ）に示すようにチップ６、６ａは工具本体Ｔの周方向において、軸中心Ｃに対して等角度β°ごとに配置されている。このような構成の利点としては、切削抵抗が円周方向に沿ってほぼ均一に作用するのでビビリや振動を極力抑えることができることである。なお、丸駒チップ６ａとそれ以外のチップ６の間隔は必ずしも上記等角度βでなくてもよい。すなわち、図３（ｂ）に示すように丸駒チップ６ａのチップ取付座５を大きく取るため丸駒チップ６ａの位置をどちらか片隣のチップにより近づける。この時、両隣のチップ６、６の円周方向の間隔は、上記軸中心Ｃに対する角度で２β°であることが望ましい。
【００２１】
なお、本実施形態のエンドミルＥでは丸駒チップ６ａ以外のチップ６を縦長の平行四辺形状とした。この構成による利点としては、チップ取付座５の半径方向巾を小さくすることができ、これによりボルト４の径を大きくできるので、工具Ｔの強度を高めることができる点が挙げられる。
【００２２】
次に、図４に上記丸駒チップ６ａを示し、同図（ａ）（ｂ）はそれぞれ異なる方向からの斜視図で（ａ）は斜め上側からの図、（ｂ）は斜め下側からの図であり、また、（ｃ）は上面図、（ｄ）は側面図である。
【００２３】
同図に示すように、丸駒チップ６ａは上面１２の周縁に切刃１２ａが形成され、切刃１２ａに続いて、ブレーカー溝１３を備え、中央にはボルト固定用の貫通孔１４が形成されている。また、底面１５の周縁部と逃げ面２２の下端部を適宜切り欠くことによって、軸中心（中心軸１６）の滑らかな湾曲凹凸状を有する係合ギア１７を形成している。なお、該係合ギア１７の側面はテーパー角度α°＝５°〜４５°で傾斜している。
【００２４】
図５は、上記丸駒チップ６ａを用いた本発明実施形態のエンドミルＥを示す分解斜視図であり、同図に示すように、エンドミルＥは概ね円柱状の工具本体Ｔの先端にチップ取付座２０を備え、該チップ取付座２０に上記丸駒チップ６ａの底面１５を着座し、不図示の固定用ボルトでもって丸駒チップ６ａを着脱自在に固定する構造となっている。また、上記工具本体Ｔには、丸駒チップ６ａの逃げ面２２を拘束するため、上記チップ取付座２０に対して段上がり部２１を介して起立しするチップ拘束壁２３が設けられ、さらにその後方には、切屑排出のためのポケット２４が設けられている。
【００２５】
上記段上がり部２１は、上記丸駒チップ６ａの係合ギア１７に嵌合すべく対応する縁壁形状と高さを有している。すなわち、チップ着座時に、係合ギア１７と段上がり部２１が嵌合するよう構成されている。これにより、切刃１２ａの使用部分が欠損したり、切れ味が鈍くなり、他の部分を使用しようとする際に、丸駒チップ６ａの回旋量の割り出しを正確に行うことができる。また、上記円周方向等間隔毎に中心軸１６に対して湾曲状に凹凸を繰り返す回転防止用の係合ギア１７とこれに対応する段上がり部２１との嵌合により、両者の形状が精密に一致していなくても、すなわち、完全な面接触でなくとも、複数の線、または面で両者が接合することにより、丸駒チップ６ａをしっかりと正確に拘束することが可能であり、これにより、刃先を所定通り位置決めすることができるので精密な加工ができる。さらに、上記係合ギア１７の凹凸の繰り返しを多数個設けることにより、丸駒チップ６ａを小角度毎に回旋させることができるので、切刃１２ａを無駄なく使用することも可能である。
【００２６】
また、上記係合ギア１７による嵌合によれば、嵌合の成否を作業者が指先の感覚で判断しやすいという利点も有している。例えば、係合ギア１７が上記段上がり部２１と嵌合していない場合には、切刃の位置が大きく外方になるか、あるいは、丸駒チップ６ａが段上がり部２１に乗り上げて隙間が大きく空くので、肉眼でも嵌合していないことが一目で確認できる。
【００２７】
さらに、係合ギア１７の側面が丸駒チップ６ａの中心軸１６に対して湾曲状に凹凸を繰り返す形状であることから、深い溝や肩加工、或いは沈み込み加工の際に、被削材、回転数、送りや切り込みなどの切削条件を厳しくし、切削抵抗が増大したとしても、丸駒チップの回動及び該丸駒チップの回動に起因するビビリ振動の発生が有効に防止され、その結果、被切削物の加工面の精度及び仕上げを極めて良好となすことができる。
【００２８】
なお、上記係合ギア１７の平面形状、奥行き、および、高さについては、丸駒チップ６ａを拘束する力、係合ギア１７の強度、底面１５の着座面積等のファクターを勘案して任意とすることができる。なお、係合ギア１７の側面に前記テーパー角度α°（図４参照）５°〜４５°を付与するのは、係合ギア１７を形成する加工が容易となることと、着座面接触面積を小さくして工具本体Ｔと被削材とのクリアランスを大きく取ることができるためである。但し、上記テーパー角度α°が５°未満の場合、このクリアランスを大きくする効果があまり発現せず、他方、４５°を超えると、丸駒チップ６ａの拘束力が小さくなり、安定的に支持できなくなる恐れがあるためである。
【００２９】
また、本実施形態の上記丸駒チップ６ａでは、図３に示すようにブレーカ溝１３内の円周方向等間隔毎に多数の窪部１３ａを設けることにより、切屑処理能力が良好となった。この窪部１３ａの形状は任意であるが、等間隔毎に同形状のものを多数個設けることが重要である。
【００３０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、発明の目的を逸脱しない範囲において任意の形態を採用することができる。
【００３１】
実験例
前記図１乃至３のように構成されるエンドミルＥにおいて、丸駒チップ６ａの拘束方式を図４乃至５に示すようにした。このエンドミルＥの丸駒チップ６ａの前記突出量ｒを表１のように違えたものを作製し、溝加工と肩加工を行い、その際、丸駒チップ６ａの強度（損傷の有無）、および加工性能の指標としての切屑排出性について観察、評価した。
【００３２】
溝加工の条件は、
（イ）周速      ：８０ｍ／ｍｉｎ
（ロ）送り      ：０．１ｍｍ／刃
０．１５ｍｍ／刃
（ハ）切り込み  ：５ｍｍ
（ニ）カッター  ：MHD40-R
（ホ）丸駒チップ：RPMT10T3MO
とした。また、肩加工の条件は、
（イ）周速      ：１２０ｍ／ｍｉｎ
（ロ）送り      ：０．１ｍｍ／刃
０．１５ｍｍ／刃
（ハ）切り込み  ：５ｍｍ
（ニ）カッター  ：MHD40-R
（ホ）丸駒チップ：RPMT10T3MO
とした。
【００３３】
この結果を表１にまとめた。
【００３４】
【表１】
0004562222.tif 000002
【００３５】
表１において※は本発明の範囲外であることを示す。
表１に示すように、前記突出量ｒが０．３ｄ〜０．４５ｄでは、高負荷切削の場合においても加工精度や拘束面の耐久性も良好であった。しかし、ｒ＝０．５ｄにおいては丸駒チップ６ａの損傷を起こし易くなった。
【００３６】
一方、切屑排出性能において、０．３ｄで斜め沈み加工を行った場合、切屑が拘束面に干渉するという現象を生じたが、０．４ｄ〜０．５ｄでは切屑の排出は良好であった。
【００３７】
以上から、丸駒チップ６ａの耐久性と加工性能の両面を満足するのは０．４ｄ≦ｒ＜０．５ｄの範囲であった。
【００３８】
【発明の効果】
本発明のスローアウェイ式エンドミルによれば、最も大きい切削抵抗を受ける丸駒チップの底面に係合ギアを形成し、また、最先端のチップ取付座に前記係合ギアに係合する段上がり部を取着形成したことにより、深い溝や肩加工、或いは沈み込み加工の際に、被削材、回転数、送りや切り込みなどの切削条件を厳しくし、切削抵抗が増大したとしても、丸駒チップの回動及び該丸駒チップの回動に起因するビビリ振動の発生が有効に防止され、その結果、被切削物の加工面の精度及び仕上げを極めて良好となすことができる。
【００３９】
また同時に丸駒チップの工具本体先端より突出する量を、丸駒チップの直径をｄ、突出量をr とした時、０．４ｄ≦ｒ＜０．５ｄとし、沈み込み加工を行うに必要な最小限の突出量としたことから丸駒チップの工具本体先端が対向する位置に応力が作用したとしても丸駒チップに破損が発生することはほとんどなく、被切削物を長時間にわたり切削加工することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエンドミルの分解斜視図である。
【図２】図１のエンドミルの正面図である。
【図３】（ａ）（ｂ）はともに図１のエンドミルのチップ装着状態を示すための概略底面図である。
【図４】図１乃至図３のエンドミルに装着する丸駒チップの一例を示し、同図（ａ）（ｂ）はそれぞれ異なる方向からの斜視図で（ａ）は斜め上側からの図、（ｂ）は斜め下側からの図であり、また、（ｃ）は上面図、（ｄ）は側面図である。
【図５】図４の丸駒チップの装着態様を示す前記エンドミルの分解斜視図である。
【図６】従来の丸駒チップを使用するエンドミルの正面図である。
【図７】図６のエンドミルの一使用形態を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１      柄付部
２      中間刃部
３      底刃部
４      ボルト
５      チップ取付座
６      チップ
６ａ    丸駒チップ
７      ボス部
７ａ    凹部
８      固定穴
８ａ    定位
９      先端底面
１２    上面
１２ａ  切刃
１３    ブレーカ溝
１４    貫通孔
１５    底面
１６    貫通孔
１７    係合ギア
１８    エンドミル
２０    チップ取付座
２１    段上がり部
２２    逃げ面
２３    チップ拘束壁
２４    ポケット
Ｅ      エンドミル
β      （間隔）角度
ｒ      突出量
ｄ      チップ直径
【図１】
0004562222.tif 000003
【図２】
0004562222.tif 000004
【図３】
0004562222.tif 000005
【図４】
0004562222.tif 000006
【図５】
0004562222.tif 000007
【図６】
0004562222.tif 000008
【図７】
0004562222.tif 000009