(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸と外面とを有する工具本体を有し、前記工具本体は前記外面に少なくとも第１及び第２の螺旋状の溝を有し、前記各螺線状の溝は固定された複数のインサートを有し、前記第１の溝中のインサートは第１の軸方向すくい角で夫々固定されると共に、前記第２の溝中のインサートは前記第１の軸方向すくい角とは異なる第２の軸方向すくい角で夫々固定され、前記インサートの各々は切削エッジを有し、隣接するインサートの前記切削エッジは何れの溝においても周方向に重なり合わず、前記各インサートは前記切削エッジよりも長い実際の全長を有し、隣接するインサートの前記実際の全長が何れの溝においても周方向に重なり合う、
切削工具であって、
前記第１及び第２の軸方向すくい角は、異なる溝におけるインサートが、異なる軸方向長を有することにより、各インサートが同じ周方向断面において終端しない構成となるよう設定される、切削工具。
【請求項２】
前記工具本体全体上の前記インサートが全て同一である、
請求項１の切削工具。
【請求項３】
前記工具本体が、４つの螺旋状溝を有し、少なくともそのうちの１つが第１の軸方向すくい角を有し、少なくともそのうちのもう１つが第２の軸方向すくい角を有する、
請求項１の切削工具。
【請求項４】
中心軸と外面とを有する工具本体を有し、前記工具本体は前記外面に少なくとも第１及び第２の螺旋状の溝を有し、前記各螺線状の溝は固定された複数のインサートを有し、前記第１の溝中のインサートは第１の軸方向すくい角で夫々固定されると共に、前記第２の溝中のインサートは前記第１の軸方向すくい角とは異なる第２の軸方向すくい角で夫々固定され、前記インサートの各々は切削エッジを有し、隣接するインサートの前記切削エッジは何れの溝においても周方向に重なり合わず、前記各インサートが前記切削エッジよりも長い実際の全長を有し、隣接するインサートの前記実際の全長が何れの溝においても周方向に重なり合わない、
切削工具であって、
前記第１及び第２の軸方向すくい角は、異なる溝におけるインサートが、異なる軸方向長を有することにより、各インサートが同じ周方向断面において終端しない構成となるよう設定される、切削工具。
【請求項５】
前記インサートは、その各々が切削エッジを有し、異なった軸方向すくい角を有するインサート上の前記切削エッジが異なった切削エッジ長を有する、
請求項１の切削工具。
【請求項６】
中心軸と外面とを有する工具本体を有し、前記工具本体が前記外面に少なくとも第１及び第２の螺旋状の溝を有し、前記各螺旋状の溝は固定された複数のインサートを各々に有し、全ての前記溝における前記インサートは同一であり、前記第１の溝中の前記インサートは第１の有効軸方向長を有するべく固定されると共に、前記第２の溝中の前記インサートは前記第１の有効軸方向長とは異なる第２の有効軸方向長を有するべく固定され、前記インサートは切削エッジを各々に有し、隣接するインサートの前記切削エッジは何れの溝においても周方向に重なり合わず、各インサートは前記切削エッジよりも長い実際の全長を有し、隣接するインサートの前記実際の全長が何れの溝においても周方向に重なり合う、
切削工具であって、
異なる溝におけるインサートが、異なる有効軸方向長を有することにより、各インサートが同じ周方向断面において終端しない構成となるよう配置される、切削工具。
【請求項７】
前記第１の溝中の前記インサートが夫々第１の軸方向すくい角で固定されると共に、前記第２の溝中の前記インサートが夫々前記第１の軸方向すくい角とは異なる第２の軸方向すくい角で固定される、
請求項６の切削工具。
【請求項８】
前記工具本体全体上の前記インサートが全て同一である、
請求項６の切削工具。
【請求項９】
前記工具本体が４つの螺旋状溝を有し、そのうちの２つが第１の軸方向すくい角を有し、また、そのうちの２つが第２の軸方向すくい角を有する、
請求項６の切削工具。
【請求項１０】
中心軸と外面とを有する工具本体を有し、前記工具本体が前記外面に少なくとも第１及び第２の螺旋状の溝を有し、前記各螺旋状の溝は固定された複数のインサートを各々に有し、全ての前記溝における前記インサートは同一であり、前記第１の溝中の前記インサートは第１の有効軸方向長を有するべく固定されると共に、前記第２の溝中の前記インサートは前記第１の有効軸方向長とは異なる第２の有効軸方向長を有するべく固定され、前記インサートは切削エッジを各々に有し、隣接するインサートの前記切削エッジは何れの溝においても周方向に重なり合わず、前記各インサートが前記切削エッジよりも長い実際の全長を有し、隣接するインサートの前記実際の全長が何れの溝においても周方向に重なり合わない、
切削工具であって、
異なる溝におけるインサートが、異なる有効軸方向長を有することにより、各インサートが同じ周方向断面において終端しない構成となるよう配置される、切削工具。
【請求項１１】
中心軸と外面とを有する工具本体を有し、前記工具本体が前記外面に少なくとも第１及び第２の螺旋状の溝を有し、前記各螺旋状溝が固定された複数のインサートを有し、前記第１の溝中の各々のインサート上の切削エッジが第１の軸方向すくい角にあると共に、前記第２の溝中の各々のインサート上の切削エッジが前記第１の軸方向すくい角とは異なる前記第２の軸方向すくい角にあり、前記インサートは切削エッジを各々に有し、隣接するインサートの前記切削エッジは何れの溝においても周方向に重なり合わず、前記各インサートは前記切削エッジよりも長い実際の全長を有し、隣接するインサートの前記実際の全長が何れの溝においても周方向に重なり合う、
切削工具であって、
前記第１及び第２の軸方向すくい角は、異なる溝におけるインサートが、異なる軸方向長を有することにより、各切削エッジが同じ周方向断面において終端しない構成となるよう設定される、切削工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、全般的に、金属切削工具に関し、更に詳細には、エンドミル及び正面フライスなどの螺旋切削工具に関する。特に、本発明は、溝のうちの少なくとも１つにおけるインサートが他の溝のインサートとは異なったすくい角にある複数の溝付き螺旋エンドミルに関する。
【０００２】
螺旋エンドミルや正面フライスはこの業界では公知である。従来の螺旋エンドミルとしては、ケンナメタル(Kennametal)フライス加工カタログ５０４０号、著作権１９９５年の１８２〜２１６頁に示されるものが挙げられる。
【０００３】
長年使用されてきた螺旋ミルの一形態は、各インサートの切削エッジがすぐ隣の隣接したインサートの切削エッジから軸方向に離間され、各溝の螺旋中のインサートは、１つの完全な即ち「全有効」切削エッジを作成するために２列以上が必要であるような互い違いに配列された螺旋ミルであった。このような設計は、上記に参照されたフライス加工カタログの１８８頁に示されるようなケンナメタル０度リード−螺旋エンドミルによって示される。このような設計の欠点のうちの１つは、少なくとも１つの溝の螺旋におけるリードインサートが異なった長さであるか又は内方にオフセットするかの何れかでなければならず、そのため正面削りができないことである。これは、各溝の螺旋中にインサートを互い違いに配列する必要があるためである。その結果として、一般的に全てのインサートが同一でなく、そのため取換えが不可能なため、複数のインサートの製造と在庫が要される。
【０００４】
このような互い違いに配列された溝の螺旋、及び他の従来のミルはその意図された目的や多くの切削処理には十分である。しかしながら、特定のミルにおいて異なったインサートの必要性をなくすことが望ましい。
【０００５】
上述の件の１つの解決策が米国特許第５，０８３，８８７号に述べられている。この解決策では、切削インサートが螺旋状アレイに配置されている。螺旋状アレイには、全てのインサートの切削エッジが何れの溝においても連続的、非断続的で、階段形の切削線を画定するように、切削工具に関して各インサートの切削エッジがすぐ隣の隣接するインサートの受座から円周方向に離間され、また、すぐ隣の隣接するインサートの切削エッジと軸方向に重なり合う関係にあり、各インサートの半径方向に延出するエッジは隣接するインサートの半径方向に延出するエッジと重なり合う関係にある。この解決策は、単一の溝の「全有効」フライス加工として知られるに至った。
【０００６】
この単一の溝の「全有効」ミルは、「全有効」切削を得るために１つのタイプのインサートのみを用い、１つの溝のみを必要とする螺旋エンドミルを提供するが、この業界は、単一溝であっても２つの溝であっても「全有効」な改良された「全有効」フライス加工を得るための努力を継続している。特に、当該業界は、より優れた表面仕上げ、円滑な切削動作、軽減された振動、軽減された打撃、軽減されたびびり、より経済的なカッター、より耐久性のあるカッター、より長期持続性のカッター、また、より容易で迅速な製造とインサートの交換のためにより単純な設計を得るためにも努力を継続している。
【０００７】
従って、エンドミル又は正面フライスなどの改良された螺旋ミルを提供することが、本発明の目的である。
【０００８】
「全有効」切削を可能とする上述の改良された螺旋ミルを提供することが、本発明の更なる目的である。
【０００９】
ミル全体に同一のインサートを用いて上述の「全有効」切削を可能にすることが、本発明の更なる目的である。
【００１０】
同型でない溝及び／又は異なったすくい角を有するその溝に着座するインサートを有する、上述の改良された螺旋ミルを提供することが、本発明の更なる目的である。
【００１１】
所与の溝のインサートが異なった軸方向すくい角で着座され、よって複数の溝のインサートが「全有効」切削を可能とする、各々の溝に沿って同一のインサートを有する螺旋ミルを提供することが、本発明の更なる目的である。
【００１２】
異なる溝中のインサートが異なった軸方向長を有し、よって複数の溝におけるインサートが「全有効」切削を可能とするようにインサートが取り付けられた、各々の溝に沿って同一のインサートを有する螺旋ミルを提供することが、本発明の更なる目的である。
【００１３】
現在のミルと比較して、より優れた表面仕上げ、より円滑な切削動作、軽減された振動、軽減された打撃、軽減されたびびり、より経済的なカッター、より耐久性のあるカッター、より長期にわたって持続するカッター、切削中のより低い馬力消費量、及びより容易で迅速な製造とインサートの交換のためのより単純な設計、のうちの何れか又は全てを提供することが、本発明の更なる目的である。
【００１４】
他の目的及び利点が更に、本発明によって達成され、その多くが以下の課題を解決するための手段やそれに続く発明の実施の形態を解することによって明白となるであろう。
【００１５】
本発明は、異なったすくい角を有する複数の溝を有する螺旋ミルである。
【００１６】
図１を参照すると、本発明は、エンドミル、正面フライス、又は他の既知のミルの何れかなどの螺旋切削工具である。以下に更に詳述されるように、発明のコンセプトは、すくい角を異ならせるコンセプトが適用される切削工具の何れにも適用可能であるが、本発明の１つの実施形態は螺旋エンドミル１０として図中に示される。図示される螺旋エンドミル１０は、工具本体１２とシャンク１４とを有する。シャンク１４は、当該技術で公知のように、フライス加工又は他の切削機（図示されず）のスピンドル内に挿入及び固定できるように形成される。シャンク１４は、この挿入及び固定が可能であるような何れかの形状又は設計から成る。このような設計は、V型フランジ、テーパー、シェルミルマウント、及びウェルドンシャンクを含むが、それらに限定されない。当該技術において公知のように、また、ミルが正面フライスであればシャンクが存在しないことは明白であろう。
【００１７】
工具本体又はヘッド１２は、中心軸ＣＡを有する実質的に円筒形の本体又はシャフトで、シャフトはシャンク１４から端面１６に軸方向に延出し、それにより、その間に外面１８を画定する。工具本体１２の外面１８は、複数の螺旋状溝を有するのが好ましい。図１の全体斜視図は、２つの螺旋状溝２０及び２２を示すが、図２乃至４のより詳細にわたる図は４つの螺旋状溝２０、２２、２４、及び２６を有するミルを示す（本発明は、２つ以上のあらゆる数の螺旋状溝を考慮する）。各溝２０、２２、２４、及び２６は、端面１６から実質的にシャンク１４に延出する外面１８に螺旋又は渦巻様に切り込むのが好ましい。
【００１８】
更に詳細には、各溝は一般的に一対の対向面、詳しくは先導面（前面）２８と従属面（後面）３０とを有し、図１乃至４に最もよく示されるようにその間に湾曲した溝部分を画定する。先導面２８と従属面３０は、溝の半径方向に最も内側の部分で交差してもよく（それによって、略Ｖ型の半径方向断面を溝に画定する）、或いは、図２に最もよく示されるように、ベース３２が先導及び従属面を接続してもよい（それによって、略Ｕ型の断面を溝に画定する）。
【００１９】
各先導面２８は、何れの所与の半径方向平面から見たときにも、図１に示されるように、実質的に円筒形のシャンク１４の中心軸に対して面がほぼ半径方向であるように外面１８から螺旋状に内方に切り込む。このような螺旋状の切り込みは、時計回り又は反時計回りの何れかであってもよい。対照的に、各従属面３０は、実際には各受座が受座面３６を有する複数の階段形の受座３４である。
【００２０】
インサート３８は、溝２０、２２、２４及び２６の各々において各々の受座面３６に固定される。表される実施形態において、この固定は、各インサートで対応するテーパー状のホール（図示されず）を通って挿入可能なテーパー状のヘッドを有し、そして各受座面３６のねじホールに螺合される、ねじ３９を用いて行われる。当該技術においてよく認識されている全てのインサート固定方法及びデバイスを含む、既知のインサート固定方法及びデバイスが何れも本発明を変更せずに用いられることは発明の範囲内である。
【００２１】
本発明において、グルーブ、即ち溝２０、２２、２４及び２６の各々に用いられる全てのインサートは同一である。インサートが意図される様式で受座面３６に固定され且つ適切に嵌合される限り、一般的に、インサートは既知の何れの構造、大きさ、形態、又は形状であってもよい。このようなインサートの例として、上記に参照されたケンナメタルフライス加工カタログの７乃至１３２頁に示されるインサートが挙げられる。特定の例として、カタログ中に示されるＡＤＫＴ又はＬＦＥＷ型インサートが挙げられる。
【００２２】
このような受座面３６と受座面３６上のインサート３８は、インサートが周方向に重なり合うことができるか又はできないように位置決めされ、且つ段付けされる。示される実施形態において、インサートはわずかに重なり合う。しかしながら、インサートを周方向に離間することは本発明とその目的の付属物の範囲内であることが明らかである。
【００２３】
各インサート３８は図３乃至５に示されるような切削エッジ４０を少なくとも１つ含む。以下に詳述されるような「全有効」切削を可能にする本発明の特質と多様な軸方向すくい面により、実際のインサートは重なり合っても重なり合わなくてもよいが、隣接するインサートの切削エッジ４０は重なり合う必要がなくなる。これは、インサートは重なり合うが、示される実施形態の切削エッジ４０Ａ及び４０Ｂは重なり合わない図５に最もよく示される。これは、これらのコーナが作業面と係合せず、鋭利なエッジがインサート同士間で遷移を生成する代わりにむしろ円滑な遷移を可能にするため、コーナが切削エッジの一部ではない切削面上の丸みのあるコーナのためである。しかしながら、本発明は、実際の切削エッジは重なり合うこともでき、これもそれなりに発明の一部であると考える。
【００２４】
このような受座面３６は、半径方向すくい角と軸方向すくい角とをそれぞれが有する。半径方向すくい角は受座面３６と作業面との間の角度である。それは、外側切削エッジから、内側エッジ及び中心軸の方向へ透視したときの受座面３６又はその上に着座されたインサートの半径方向の傾斜である。本発明に関し、発明の特徴は半径方向レーキにかかわらずに作用する。
【００２５】
軸方向すくい角は、受座面３６及び／又はその上に着座されたインサートのエンドツーエンド様式における軸方向の傾斜である。この軸方向レーキは図３乃至４に最もよく示される。更に詳細には、この軸方向すくい角は工具本体１０の中心軸と受座面３６に着座されたインサートの切削エッジに平行した何れかの平面との間の角度である。本発明に重要なのはこの軸方向すくい角である。
【００２６】
本発明の主な特徴によれば、螺旋状溝２０、即ち溝２０及び２４の受座面３６の軸方向すくい角αは、螺旋状溝２２、即ち溝２２及び２６の受座面の軸方向すくい角βとは異なる。これは、図３と４とを比較することによって最もよく示される。結果として、全長Ｌを含めインサートの面積は同一であるが、図２及び６に示される溝２０及び２４中のインサートの有効軸方向長ＥＡＬ１は、図３及び７に示される溝２２及び２６のインサートの有効軸方向長ＥＡＬ２よりも長い。要するに、この有効軸方向長の計算は幾何学的計算で、この場合、インサートの有効軸方向長は三角形の１辺で、実際のインサートの長さは三角形の最長辺であり、また、軸方向すくい角はそれらの間の内側の角度である。
【００２７】
各インサートの実際の切削長に近似するこれらの有効軸方向長が２次元図に投影されると、図５に示されるようになる。２つの異なった軸方向すくい角のネット結果が、溝２０及び２４のインサート３８Ａが、溝２２及び２６のインサート３８Ａとその有効軸方向長ＥＡＬ２よりも長い有効軸方向長ＥＡＬ１を有するとしてはっきりと示される。４０Ａと４０Ｂとの差異によって示されるように、軸方向レーキの相違は周方向切削長の相違に匹敵する。異なったレーキで位置決めされたインサートを有するこれらの２つの溝を用いることは、重なり合わない隣接するインサートの切削エッジに因るリッジ、ピーク、又は他の凹凸が、異なった軸方向レーキのために断面で一直線にならない隣接する溝のインサートによって粉砕して除去されるため、「全有効」切削である。
【００２８】
α及びβの実際の角度は、隣接する溝中のインサートが同じ断面で終端しない限り０度〜９０度の何れの角度でもよい。これは、図５において、線５０及び５２によって最もよく示され、線５０と５２とが重なり合わない限り本発明の優位点が達成される。
【００２９】
その角度は１度〜３０度が好ましく、一例としてα＝７度、β＝１７度が挙げられる。この特定の例において、軸方向すくい角７度のインサートは、その実際の全長Ｌの０．９５６３を有する有効軸方向長ＥＡＬ１を有し、軸方向すくい角１７度のインサートは、その実際の全長Ｌの０．９９２５を有する有効軸方向長ＥＡＬ２を有する。
【００３０】
或いは、インサートが異なった軸方向すくい角を備えるがミルの受座３６は同一であるように、溝２０及び２４中、及び溝２２及び２６中のインサートを異なるように設計することができる。本発明は、切削エッジにおける異なった軸方向すくい角を要するのみであるため、この軸方向レーキの付与は受座角度、インサート設計、又はその両方に基づきうる。それがインサートによって提供されると、インサートは一端においてより厚くなり、それよりも薄い端部へと厚さを円滑に変遷させるであろう。
【００３１】
要するに、複数溝エンドミル１０は、所与の溝における切削エッジの重なり合い、又は実際のインサート本体にかかわらず、「全有効」フライス加工を提供する。これは、ミル全体で同一の設計及び寸法のインサートを用いて達成される。発明の特徴は、溝間での軸方向すくい角を多様化し、その結果、インサートの有効軸方向長を多様化させることである。異なった軸方向長のインサートを有する溝を備えることにより、インサートは互い違いに配列され、「全有効」切削を成す。
【００３２】
先述されたように、溝の異なったすくい角による発明の創意ある特徴は、図に示されるような螺旋エンドミル、並びに正面フライスやその他のミルに適用可能である。また同様に、円錐形工具本体など、円筒形工具本体以外の工具本体にも適用可能である。
【００３３】
当然ながら、本発明は、発明の精神及び本質的な特性から逸脱せずに本明細書に示されたもの以外の特定の方法で実行されてもよい。従って、本実施形態は全ての点において、限定ではなく例証として考えられるべきで、また、添付の請求の範囲の趣意や同等物の範囲内に生じる全ての変更が本実施形態に含まれると解釈される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  溝に着座されたインサートを有する複数の溝を有し、隣接する溝のインサートが異なった軸方向すくい角にある螺旋エンドミルによる、本発明の等角図である。
【図２】  螺旋エンドミルの端面図である。
【図３】  第１の溝のリードインサートが直接観察され、第１の溝の軸方向すくい角が表される、螺旋エンドミルの切削部の部分側面図である。
【図４】  第２の溝のリードインサートが直接観察され、第１の溝と比較して異なった第２の溝の軸方向すくい角が表される、「全有効」切削に必須の、溝同士間で異なった軸方向すくい角がインサートの異なった有効軸方向長、また従ってインサートの異なった有効切削長となる、螺旋エンドミルの切削部の第２の部分側面図である。
【図５】  ２つの溝の異なった軸方向すくい角がどのように各々の溝のインサートの異なった有効軸方向長となるかを示す、螺旋状の第１及び第２の溝から得られたインサートの上面の２次元投影図である。
【図６】  軸方向すくい面に基づいた有効軸方向長を示す第１の溝による１つのインサートの部分図である。
【図７】  図６のインサートとは異なる、その軸方向すくい角に基づいた有効軸方向長を示す第２の溝からのもう１つのインサートの部分図である。
【図１】
0003828747.tif 000002
【図２】
0003828747.tif 000003
【図３】
0003828747.tif 000004
【図４】
0003828747.tif 000005
【図５】
0003828747.tif 000006
【図６】
0003828747.tif 000007
【図７】
0003828747.tif 000008