(57)【要約】      （修正有）【課題】丸チップの取付構造に特徴があるフライスカッターに関し、正面フライス加工の加工能率及び加工精度を飛躍的に向上させる。【解決手段】丸チップ２の裁頭円錐ないし円盤の底面２１が逃げ面となり、側面のチップ進行方向の前方の面がすくい面となる方向にして、丸チップがカッターボディ１に取り付けられている。丸チップは、その切刃円のチップ進行方向前側の部分がワークに向けて突出する方向にして、カッターボディに取り付けられている。租加工用のフライスにおいては、丸チップが切刃円のカッターボディの半径方向外側の部分がワークから離れる方向に傾斜させて取り付けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カッターボディのワークに向く面の周縁複数箇所にチップを着脱自在に固定したフライスカッターにおいて、
当該チップの一部又は全部が裁頭円錐形ないし円盤形の丸チップであり、当該丸チップの一部又は全部がその裁頭円錐ないし円盤の底面を逃げ面とする方向でかつその切刃円のチップ進行方向前方の部分がワーク側に向いて突出する方向に傾斜させて、カッターボディに取り付けられている、フライスカッター。
【請求項２】
カッターボディのワークに向く面の周縁複数箇所にチップを着脱自在に固定したフライスカッターにおいて、
当該チップの一部又は全部が裁頭円錐形ないし円盤形の丸チップであり、当該丸チップの全部がその裁頭円錐ないし円盤の底面を逃げ面とする方向でかつその切刃円のチップ進行方向前方の部分がワーク側に向いて突出する方向に傾斜させて、カッターボディに取り付けられている、フライスカッター。
【請求項３】
底面を逃げ面とする方向でかつその切刃円のチップ進行方向前方の部分がワーク側に向いて突出する方向に傾斜させてカッターボディに取り付けられている丸チップが、その切刃円のカッターボディの半径方向外側の部分がワークから離れる方向にも傾斜させて取り付けられている、請求項１又は２記載のフライスカッター。
【請求項４】
前記ワークから離れる方向の傾斜により１〜２ｍｍの深さの切り込みを可能にした、租加工用の請求項３記載のフライスカッター。
【請求項５】
チップの一部が丸チップである請求項２から４のいずれか１に記載のフライスカッターにおいて、残りのチップは、底面をカッターボディの回転に伴うチップの進行方向に向けて装着された角錐形のチップであり、当該角錐形のチップは、刃先を前記丸チップの切刃のワークに向けて最も突出した位置と最も後退した位置との中間の位置よりワーク側に突出させて、隣接する丸チップの間に装着されている、フライスカッター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、カッターボディの正面（ワークに向く面）の周縁に複数個のチップ（スローアウェイチップ）を取り付けたスローアウェイ型のフライスカッター（単に「フライス」とも言う。）に関するもので、特にチップとして裁頭円錐形ないし円盤形のチップ（以下及び特許請求の範囲において「丸チップ」と言う。）の取付構造に特徴があるフライスカッターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
正面フライスカッターは、フライス盤やマシニングセンタの回転工具軸に取り付けられて回転することにより、カッターボディに取り付けられたチップで工具軸の軸心と直交する平面の切削加工を行う工具である。チップは、高さの低い裁頭角錐ないし裁頭円錐形で、その底面は、四角形、角丸四角形、八角形などの角形及び丸形である。
【０００３】
これらのチップは、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、従来、その角錐ないし円錐の底面２１がすくい面となる方向にしてカッターボディ１に取り付けられている。すなわち、角錐ないし円錐の底面２１をカッターボディの回転に伴うチップ２の進行方向Ｆの前方を向くすくい面とし、その側面２２のワークに向く側の面を逃げ面とした方向で、カッターボディ１に取り付けられている。
【０００４】
チップ２は、すくい角を大きくして取り付けると、切れ味は良くなるが、すくい角を大きくできるように刃先角度を小さくすると、刃先が弱くなり、工具寿命が低下する。そこで、切削抵抗に耐える刃先角度を有するチップを、逃げ角が必要最小限になるように（すくい角が大きくなるように）カッターボディのチップ取付座の角度を調整して、刃先の強度と切れ味とを両立させている。
【０００５】
丸チップは、難削材、例えばタングステンやパナジウムを含む耐熱合金を加工するフライスやスローアウェイ型のボールエンドミルに多く用いられているが、カッターボディやボールエンドミル本体に対する丸チップの取り付けにおいても基本形状となる裁頭円錐の底面が本体の回転に伴うチップの進行方向を向くようにして本体に取り付けられており、円形の底面がすくい面となり、ワーク側を向く側面が逃げ面となっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願の発明者は、タービンブレードなどの難削材のフライス加工を永年に亘って行っており、難削材のフライス加工を高精度でかつ能率良く行うためのチップの選択やカッターボディへのチップの取付角、フライスの回転速度や送り速度、切り込み深さなどについて、多くの試験研究と試行錯誤とを繰り返し行ってきた。
【０００７】
この発明は、その試験研究ないし試行錯誤の過程でなされたもので、丸チップを用いた正面フライス加工の加工能率及び加工精度を飛躍的に向上させる技術手段を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明のフライスカッターは、従来はすくい面として作用していた裁頭円錐ないし円盤の底面２１が逃げ面となり、従来逃げ面となっていた側面２２のチップの進行方向Ｆの前方の面がすくい面となる方向にして、丸チップ２がカッターボディ１に取り付けられていることを最大の特徴とする。
【０００９】
丸チップ２は、短円筒に近い円錐形の側面２２と、円形の底面２１との角を切刃とするチップであり、従って、丸チップの切刃２３は円形である。この発明のフライスカッターは、円形の切刃（切刃円）２３の中心線Ｑ、すなわち切刃となる円の中心を通り当該円を含む面と直交する線Ｑがフライスの回転中心軸Ｐと略同方向を向く方向（略平行な方向）にして、丸チップ２がカッターボディ１に取り付けられていることを最大の特徴とするものである。
【００１０】
この発明のフライスカッターにおける丸チップ２は、カッターボディの回転中心軸Ｐに対して丸チップの切刃円２３の中心線Ｑが進行方向に前倒しとなる方向、従って切刃円２３のチップ進行方向前側の部分ａ、ｂがワークに向けて突出する方向にして、カッターボディ１に取り付けられている。
【００１１】
更に、特に租加工用のフライスにおいては、所望の切り込み深さを可能にするために、丸チップ２が、食い付き角を作る方向、すなわち切刃円２３のカッターボディ１の半径方向外側の部分ｃがワークから離れる方向に傾斜させて取り付けられている。
【００１２】
丸チップ２の進行方向Ｆの前方から見た切刃円２３の形状は偏平な楕円形となり、ワークに向けて突出している曲率の小さい角部分ａ、ｂでワークの切削が行われる。これにより、送り速度を速くしたときでも平滑な加工面が得られる。
【００１３】
食い付き角を作る方向の傾斜φを大きくすることで、逃げ角を作る方向の傾斜θを大きくすることなく切り込み深さｄを大きくすることができ、逃げ角を最小にした（すくい角を大きくした）チップの取付が可能になる。これにより、重切削が可能になると共に、切削負荷を小さくすることができ、チップの損傷も低減できる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の発明者らが行った試験によれば、この発明のフライスカッターは、加工時におけるフライスの回転速度及び送り速度を従来のフライスカッターのそれに比較して数倍以上の割合で大きくすることができ、加工能率、特に租加工の加工能率を飛躍的に向上させることができる。また、ワークがチップの進行方向前方から見て偏平な楕円形状となった切刃の曲率の小さな円弧部分で切削されるため、送り速度を速くしても非常に良好な面租度が得られ、チップの損傷が低減され、チップやカッターボディの温度上昇が少なく、特に難削材の加工において優れた加工特性が発揮された。
【００１５】
このような優れた切削作用が得られるのは、丸チップの進行方向前端から外れた部分では、切刃円２３がチップの進行方向に対して斜めになる（図３（ｃ）、図６（ｃ）のｂ部分）ため、これらの部分では押し切りや引き切りと同様な作用が生じ、包丁で材料を切るとき、押し切りや引き切りをすれば、特に肉などの切り難い材料を容易に切ることができることと同じ原理が作用しているためと推測される。
【００１６】
更にこの発明のフライスカッターでは、丸チップ２がカッターボディ１の正面側から取り付けられるため、カッターボディに対するチップ取付座１２の加工を、カッターボディの回転中心軸に対して接線方向と半径方向とに所定角度傾斜させた工具軸回りに回転するエンドミルなどにより、比較的容易にかつ正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の第１実施例の正面図
【図２】同側面図
【図３】カッターボディへの丸チップの装着構造を示す図
【図４】丸チップと角チップの切刃の位置関係を示す図
【図５】この発明の第２実施例を示す正面図
【図６】第２実施例におけるカッターボディへの丸チップの装着構造を示す図
【図７】従来の丸チップの装着構造を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照してこの発明の好ましい実施形態について説明する。図１〜４は、この発明の特に好ましい形態を示した図で、租加工用の正面フライスカッターの例である。図１は、フライスカッターをワーク側から見た正面図、図２は側面図で、Ｆはカッターボディ１の回転方向（チップ２、３の進行方向）、Ｓは送り方向である。カッターボディ１には、直径１２ｍｍの４個の丸チップ２と２個の角チップ３とが６０度間隔で装着されている。各チップ２、３のカッターボディ１の回転方向前方には、切屑の通路となる凹溝１１が設けられている。
【００１９】
丸チップ２は、図１〜３に示すように、丸チップの基本形状である裁頭円錐形における底面２１がカッターボディの正面（ワークに向く面）と同方向を向くように、すなわち円形の底面２１が逃げ面となる方向にして、カッターボディ１に装着されている。
【００２０】
丸チップ２は、その底面２１と側面２２との間に円形の切刃（切刃円）２３を備えている。丸チップ２は、逃げ角を作る方向、すなわち、切刃円２３のチップの進行方向前側の部分ａがワークに向けて突出する方向に角度θ傾けると共に、食い付き角を作る方向、すなわち、切刃円２３のカッターボディの半径方向外側ｃがワークから離れる方向に角度φ傾けて、カッターボディ１に取り付けられている。
【００２１】
逃げ角を作る方向の傾斜角θは、できるだけ小さくしてすくい角を大きくすることにより、良好な切れ味を得る。一方、食い付き角を作る方向の傾斜角φは、所望の切り込み深さが得られるように設定する。たとえば鋳物などの租加工で２ｍｍの切り込み深さを得るときは、直径１２ｍｍの丸チップ２を食い付き角を作る方向の傾斜角φを１０度程度にして取付け、難削材の租加工で切り込み深さを１ｍｍとするときは、食い付き角を作る方向の傾斜角φを６度程度に設定する。
【００２２】
ここで、図３の（ａ）がチップの進行方向Ｆの前方から見た丸チップ２の図、（ｂ）がカッターボディの半径方向外側から見た丸チップ２の図、（ｃ）がカッターボディの回転中心軸方向から見た丸チップ２の平面図で、（ａ）の点線はチップ自体の陰になっている部分の切刃円２３の線である。丸チップ２は、図３に示すように、チップ２の円形の切刃（切刃円）２３のチップ進行方向前側でカッターボディの半径方向内側に偏った位置ｉが最もワーク側に突出し、カッターボディの半径方向外側（送り方向前側）の位置ｃがワークから離れる。
【００２３】
採り得る切り込み深さは、位置ｃとｉの高さの差の範囲内であり、切削可能な限界の切り込み深さでは、図３（ｃ）の斜線部分Ａのワークが切除される。切削可能な限界の位置ｃに対して余裕を残した図３（ｃ）の格子線の部分Ｂの範囲のワークが切除されるように、切り込み深さｄを設定する。フライスを回転させながら送り方向Ｓに移動させると、チップの進行方向Ｆの前側でかつカッターボディの半径方向外側（送り方向前方）に偏った位置ｂがワークに最も深く切り込まれ、切刃円２３のワークの切削に関与している部分の大部分が、チップの進行方向Ｆに対して斜めになり（図３の（ｃ）参照）優れた切削性能を得ることができる。
【００２４】
一方、角チップ３は、カッターボディに上記構造で取り付けた丸チップ２とこれに隣接する丸チップ（丸チップが１個のときは当該丸チップが隣接する丸チップとなる。）との間に、従来と同様な構造、すなわちカッターボディ１の矢印Ｆ方向の回転に伴う角チップ３の進行方向前方にチップの基本形状である裁頭角錐の底面３１を向けた状態、すなわち角錐の底面がすくい面となる方向にして装着されている。
【００２５】
図４に示すように、カッターボディの回転に伴うチップの進行方向から見た角チップ３の切刃３３は、同方向から見た丸チップ２の切刃円２３の実線で示した切削に関与可能な楕円弧の送り方向前端の部分ｃよりワーク側（切り込み側）でかつカッターボディの半径方向外側（送り方向）に突出した状態で取り付けられる。
【００２６】
このようにして取り付けられた角チップ３は、この発明の構造で取り付けた丸チップ２が切削できない切り込み深さが与えられたときや、鋳物の租加工時などに、部分的に切り込み深さが大きくなる突出部があったときに、丸チップ２が切削できない部分を角チップ３が削り取ってくれるので、丸チップ２の損傷を防止することができる。また、平面の隅部の段差の部分を角チップ３で削り取る加工を行うこともできる。
【００２７】
正面フライスカッターには、本体１にチップを取り付ける箇所が４、６、８、１２など幾つもの種類があるが、その内の隣接する幾つかを組にして従来構造で取り付けた角チップ３とこの発明の構造で取り付けた丸チップ２を組にすることで、丸チップ２の切削可能な切り込み深さ以上の切り込みが生じるおそれのある鋳物の租加工や、加工平面の周囲に段差のある隅加工にも対応することができる。
【００２８】
上記実施例の租加工用の正面フライスカッターは、切り込み深さ１ｍｍで送り速度２，０００〜３，００ｍｍ／分以上の租加工が可能である。従来構造の正面フライスカッターでは、切り込み深さ２ｍｍで送り速度２００〜３００ｍｍ／分なので、加工速度の大幅な改善が可能である。タングステンを含有するステンレス材からなるタービンブレードの加工においても、切削液を使わない乾式切削で、８０φのフライスで回転速度１，０００ｒｐｍ（周速２００ｍ／分）、送り速度２，０００ｍｍ／分での租加工が可能であり、チップやカッターボディの温度上昇も少なかった。
【００２９】
図５は、この発明の仕上げ加工用の正面フライスカッターの一例をワーク側から見た正面図で、図１と同様に、カッターボディ１に４個の丸チップ２と２個の角チップ３とが６０度間隔で装着されている。丸チップ２は、直径６ｍｍである。
【００３０】
図６は、図５の仕上げフライスにおける丸チップ２の取付態様を示した図で、図６の（ａ）がチップの進行方向Ｆの前方から見た丸チップ２の図、（ｂ）がカッターボディの半径方向外側から見た丸チップ２の図、（ｃ）がカッターボディの回転中心軸方向から見た丸チップ２の平面図で、点線はチップ自体の陰になっている部分の切刃円２３の線である。
【００３１】
図６に示すように、図５の例における丸チップ２は、逃げ角を作る方向、すなわち、切刃円２３の中心線Ｑがカッターボディの回転に伴うチップの進行方向Ｆに前倒しとなる方向にのみ傾斜させて取り付けられている。傾斜角θは、０．５〜２度程度であり、食い付き角を作る方向の傾斜角φは０度である。仕上げフライスでは、面租度を取ることが目的で、切り込み深さは５０〜１００μである。この発明のフライスは、チップの進行方向前方から見たときの切刃円が扁平な楕円となり、その短径方向の曲率が小さな円弧部分の切刃で切削が行われるので、面租さの小さい、非常に平滑な加工面を得ることができ、従来構造で丸チップを装着したフライスに比べて遙かに平滑で鏡面に近い仕上げ面を得ることができる。
【符号の説明】
【００３２】
１  カッターボディ
２  丸チップ
３  角チップ
21  丸チップの裁頭円錐の底面
22  丸チップの裁頭円錐の側面
23  切刃円
Ｆ  チップの進行方向（カッターボディの回転方向）
Ｓ  カッターボディの送り方向
Ｐ  カッターボディの回転中心軸
Ｑ  切刃円の中心線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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