(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の工具本体の外周に複数の刃具収納溝を形成し、各刃具収納溝にそれぞれ刃具を取り付けた回転切削工具において、前記刃具は焼結ダイヤモンドからなる切刃をシャンクに取り付けて構成され、前記シャンクが前記刃具収納溝の工具回転方向後方の面に押し当てられて当該シャンクの上面と前記刃具収納溝の工具回転方向前方の面との間にＬ2 の隙間が形成され、さらに、前記切刃のすくい面が前記シャンクの上面よりもＬ1 高い位置に形成され、そのＬ1 が前記Ｌ2 よりも大きいことを特徴とする回転切削工具。
【請求項２】
円筒状の工具本体の外周に複数の刃具収納溝を形成し、各刃具収納溝にそれぞれ刃具を取り付けた回転切削工具において、前記刃具は立方晶型窒化硼素焼結体からなる切刃をシャンクに取り付けて構成され、前記シャンクが前記刃具収納溝の工具回転方向後方の面に押し当てられて当該シャンクの上面と前記刃具収納溝の工具回転方向前方の面との間にＬ2 の隙間が形成され、さらに、前記切刃のすくい面が前記シャンクの上面よりもＬ1 高い位置に形成され、そのＬ1 が前記Ｌ2 よりも大きいことを特徴とする回転切削工具。
【請求項３】
前記切刃のすくい面が、前記シャンクの上面よりも０．０６〜０．８ｍｍ高い位置に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転切削工具。
【請求項４】
前記刃具は、前記切刃を含むスローアウェイチップを前記シャンクに着脱自在の止めネジにより固定して構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の回転切削工具。
【請求項５】
前記刃具は、前記切刃を含むスローアウェイチップを前記シャンクに着脱自在の止めネジにより固定し、かつ刃振れ調整機構を併設したカートリッジによって構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の回転切削工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミ合金に代表される非鉄金属の切削に好適の回転切削工具であって、高速回転切削における切屑排出手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のフライスカッタの工具本体の材質には合金鋼や工具鋼が用いられ、主として鉄系金属の切削用に供されていた。その代表的な刃具取付け構造を図６に示す。図６は、フライスカッタ１００の切刃正面側から見た平面図である。円筒状の工具本体１０１の外周には刃具収納溝１０２が形成さる。刃具１０３は、切刃１０４が鑞付け又はネジ止めされたシャンク１０５から構成され、刃具収納溝１０２内に挿入されて、固定ネジ１０６によりクランプされる。そして、切屑ポケット１０７の奥にクサビ溝１０８が設けられ、該部に挿入するクサビ１０９の側面で切刃１０４のすくい面側を押圧しながらロックボルト１１０にて強固に工具本体１０１に固定する。このような従来技術では、切刃１０４のすくい面上を滑った切屑は、強固に押圧するクサビ１０９の側面と切刃１０４のすくい面の間に進入する余地はなく、切屑ポケット１０７の曲面に沿って素直にカールされ排出される。
【０００３】
前記刃具取付け構造への理解を助けるために、図７にフライスカッタ１００の外周側より見た部分側面図を示す。１１１は、フライス本体の回転軸との嵌合溝である。また、刃具１０３の固定ネジ１０６が貫通する孔は若干長孔とし、刃具１０３の後端部に刃振れを調整するアジャスタを設けたものもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが近年、アルミ合金等の非鉄金属を高能率に高速回転にて切削する技術が求められている。従来の切削速度は、２０００〜３０００ｍ／ｍｉｎであったものが４０００〜５０００ｍ／ｍｉｎという高速切削が必要とされる。フライスカッタでの高速回転を行うための条件として、工具本体の軽量化を図る必要から、工具本体の材質をアルミ合金に替えて重量を軽くした上、遠心力による刃具の飛び出し防止対策を充分に実施する必要がある。工具本体の材質にアルミ合金を採用したから、クサビを使って刃具を固定すると刃具収納溝の剛性不足を招くので、従来と同一のクランプ手段を踏襲できない。
【０００５】
とりわけ、被削材がアルミ合金で高速切削になってくると、切屑はカールする時間的な余裕もなく直線的に切屑ポケットに衝突してくる。従って、切屑の先端が切刃のすくい面上を滑って刃具収納溝に侵入しないような刃具取付け構造にする必要がある。本発明は、これ等の諸問題を解決した回転切削工具の提供を課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
円筒状の工具本体外周に刃具収納溝を形成し、複数の刃具を取り付けて切削する工具において、刃具は燒結ダイヤモンド（ＰＣＤ）から成る切刃がシャンクに鑞付け等によって接合され、且つ切刃のすくい面をシャンク上面より高い位置に形成することにより、切屑が切屑ポケットに衝突しても切屑の先端の刃具収納溝への進入を防止する。尚、燒結ダイヤモンドとは、金属バインダーを含むダイヤモンド粒子を高温高圧下で燒結したもので、ＰＣＤと略称される。
【０００７】
シャンク上面と切刃のすくい面の段差は、シャンク上面より０．０５〜０．８ｍｍ高い位置に形成されていると、切屑ポケットに衝突してくる切屑の先端の刃具収納溝への進入を有効に防止することができる。
【０００８】
切刃に立方晶窒化硼素燒結体（ＣＢＮ）を用いれば、焼入れ鋼の切削が高能率に実施できる。尚、立方晶窒化硼素燒結体は、立方晶窒化硼素を原料とする硼窒化マグネシウムなどの触媒を用いて高温高圧下で燒結したもので、ＣＢＮと略称される。
【０００９】
切刃を含むスローアウェイチップをシャンクに着脱自在の止めネジにより固定して刃具に用いれば、経済的な刃具管理が可能である。
【００１０】
切刃を含むスローアウェイチップをシャンクに着脱自在の止めネジにより固定し、刃振れ調整機構を併設したカートリッジ形式の刃具にすれば、切刃のユニット交換が可能となり、刃振れの調整も簡便に行える。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の回転切削工具を具体化した好適の実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、回転切削工具の切刃正面から見た平面図である。図１において、円筒状のアルミ合金から成る工具本体１の外周には、刃具収納溝２が形成され、該部に刃具３が挿入される。刃具３は、ＰＣＤまたはＣＢＮからなる切刃４をシャンク５に鑞付けして構成されている。因みに、シャンク５に切刃４を着脱自在の止めネジにより固定するスローアウェイチップを用いた刃具３としてもよい。
【００１２】
切刃４のすくい面は、シャンク５の上面より高い位置に形成され、シャンク５上面と同一面となる台金４ｂ側には、刃具３を強固に工具本体１側にクランプするための一条のＶノッチ６が設けられている。さらに刃具３は、固定ネジ７により工具本体１側に固定される。８は切屑ポケットである。工具本体１の材質がアルミ合金となり剛性が低下しているので、遠心力により刃具３が飛び出すのを防ぐクサビを用いると刃具収納溝２が開く恐れがあるので、先端をＶノッチ６に当接させたクランプネジ９により固定する。
【００１３】
本発明の刃具取付け構造への理解を助けるために、図２に回転切削工具の外周側から見た部分側面図を示す。刃具３の後端部には、ネジ式のアジャスタ１０が設けられ、対抗する位置に工具本体１にネジ止めした平頭ネジ１２と当接している。刃具３を固定する固定ネジ７が貫通する孔は若干長孔に形成されているので、アジャスタ１０の頭部を貫通するフック孔１１を用いてアジャスタ１０を回転さし、刃具全体を正面切刃方向に微調整することができる。さらに、切刃４をスローアウェイチップにすれば刃具３は、カートリッジ形式となり刃具３のユニット交換が可能となって、経済的な刃具管理ができる。１３は、フライス本体の回転軸との嵌合溝である。
【００１４】
次に、刃具収納溝２と切刃４のすくい面の関係位置を、図２のＸ−Ｘ断面図である図３を使って説明する。図１、２において、工具本体１の工具収納溝２に刃具３が挿入されることは説明済みである。切刃４は、刃先４ａとなるＰＣＤやＣＢＮは高価な燒結体であるため、図３に示すように工具鋼や超硬合金から成る台金４ｂの上に、実質的に切刃４として機能する刃先４ａの部分が接合されている。そして、切刃４はシャンク５に鑞付けされて刃具３を構成する。
【００１５】
被削材の材質が何であれ、高速、高能率に加工しようとすれば、切削速度や加工温度が上昇するから、刃具４の材質には硬くて優れた耐摩耗性、耐熱性が要求される。これらの要求を満たすものとして、金属バインダーを含む微粒のダイヤモンド粒子を高温高圧下で燒結したＰＣＤはアルミ合金の加工に好適である。さらに、若干粗粒のダイヤモンド粒子を高温高圧下で燒結したＰＣＤは、超硬合金の加工にも適している。又、立方晶窒化硼素を原料とする硼窒化マグネシウムなどの触媒を用いて高温高圧下で燒結したＣＢＮは、鉄系金属との反応性が低いため、焼入れ鋼の加工に好適である。
【００１６】
工具本体１の材質にアルミ合金を採用したから、従来技術の如くクサビを使って刃具３を固定すると工具本体１の剛性不足を招くので、図１，２で説明したように、台金４ｂに設けたＶノッチ６にクランプネジ９の先端を当接させることで、刃具３は遠心力により飛び出さないように固定されている。従って、工具収納溝２に刃具３をスムースに挿入させるため、Ｌ２は０．０３〜０．０５ｍｍの隙間が必要となる。即ち、切屑を該隙間に侵入させないためには、切刃４のすくい面とシャンク５上面の段差Ｌ１は０．０６〜０．８ｍｍ必要である。
【００１７】
続いて、切屑に対する切刃４のすくい面とシャンク５上面の段差Ｌ１の効果について図４に基づき説明する。図４は、図３と同様の断面図であって図４（ａ）は、切刃４のすくい面とシャンク５の上面が同一平面上に形成されている従来の刃具４を用いて、切込み深さαにて被削材２０を低速で加工した場合の切屑１７の状態を示している。被削材２０から派生する切屑１７は、切屑ポケット８の曲面に沿ってカールされながら排出される。
【００１８】
図４（ｂ）は、高速で加工した場合の切屑１７の状態を示している。被削材がアルミ合金で高速切削になってくると、切屑１７はカールする時間的な余裕もなく直線的に切屑ポケット８に衝突してくる。そして、切屑１７の先端が切刃４のすくい面上を滑って刃具収納溝２とシャンク５の隙間Ｌ２に侵入してくる。切屑１７の進入を許すと、挟雑物となって滞留する切屑１７の断片に次々に新しい切屑１７が衝突し、切屑１７の排出が妨げられ、切削抵抗が極端に上昇してついには刃具４の欠損を招くことになる。
【００１９】
図４（ｃ）は、上記問題を解消する本発明の実施例を示したものである。刃先４ａのすくい面をシャンクの上面より高いＬ１の所に形成すれば、直線的に衝突してくる切屑１７は、隙間Ｌ２への進入を妨げられ切屑ポケット８の曲面に沿ってスムースに排出される。つまり、隙間とすくい面の段差の関係は、Ｌ１>Ｌ２に設定するのが好ましい。下限のＬ１が０．０６ｍｍであれば上記の関係が満たされ、上限のＬ１は０．８ｍｍであれば充分であって、高価な燒結体の増量は無用である。
【００２０】
図５に、シャンク５、アジャスタ１０およびスローアウェイチップ１４をユニットにしたカートリッジ３０の構成図を示す。図５（ａ）の側面図において、スローアウェイチップ１４は、ＰＣＤまたはＣＢＮ等の燒結体から成る刃先４ａを台金４ｂに接合して構成され、台金４ｂを貫通する取付け孔を介して止めネジ１５によりシャンク５に固定されている。シャンク５の後端にはアジャスタ１０が螺着されて、頭部を貫通するフック孔１１を用いてアジャスタ１０を回転さし、カートリッジ３０全体を正面切刃方向に微調整することができる。刃振れの調整が済んでからシャンク５を斜めに貫通する取付け孔１６を介して固定ネジにより、カートリッジ３０全体を工具本体１に固定する。
【００２１】
一方、図５（ｂ）に示す正面図において、台金４ｂに設けたＶノッチ６に、図１で示す矢印Ａ方向からクランプネジ９の先端を当接させて、カートリッジ３０全体が遠心力により飛び出さないように強固に固定する。
【００２２】
【発明の効果】
円筒状の工具本体外周に設ける刃具収納溝内に、複数の刃具を取り付け、切刃にＰＣＤまたはＣＢＮ燒結体を接合したから、特に、アルミ合金等の非鉄金属を高能率に高速回転にて切削することができる。又、シャンク上面と切刃のすくい面に段差を設け、切刃のすくい面をシャンク上面より０．０５〜０．８ｍｍ高い位置に形成したので、切屑ポケットに衝突してくる切屑の先端の刃具収納溝への進入を有効に防止することができる。その結果、刃具収納溝と刃具の隙間Ｌ２に侵入してくる切屑１７の先端の進入が妨げられ、切屑が滞留して切削抵抗が極端に上昇してついには刃具の欠損を招くことを未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回転切削工具を切刃正面から見た平面図である。
【図２】本発明の回転切削工具を外周側から見た側面図である。
【図３】図２の側面図であるＸ−Ｘ断面における断面図である。
【図４】高速切削における切屑の状態を示す説明図である。
【図５】本発明のカートリッジの構成図である。
【図６】従来のフライスカッタを切刃正面から見た平面図である。
【図７】従来のフライスカッタを外周側から見た側面図である。
【符号の説明】
１  工具本体
２  刃具収納溝
３  刃具
４  切刃
４ａ  刃先
４ｂ  台金
５  シャンク
６  Ｖノッチ
７  固定ネジ
８  切屑ポケット
９  クランプネジ
１０  アジャスタ
１１  フック孔
１２  平頭ネジ
１３  嵌合溝
１４  スローアウェイチップ
１５  止めネジ
１６  取付け孔
１７  切屑
２０  被削材
３０  カートリッジ
【図１】
0003913019.tif 000002
【図２】
0003913019.tif 000003
【図３】
0003913019.tif 000004
【図４】
0003913019.tif 000005
【図５】
0003913019.tif 000006
【図６】
0003913019.tif 000007
【図７】
0003913019.tif 000008