JP4671643B2

JP4671643B2 - フライス工具

Info

Publication number: JP4671643B2
Application number: JP2004249291A
Authority: JP
Inventors: 薫八田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2004-08-27
Filing date: 2004-08-27
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2024-08-27
Also published as: JP2006062048A

Description

本発明は、ホルダの先端部に切削インサートを装着して使用するフライス工具に関する。

近年、フライス工具の高精度、高能率への要求が大きくなり、それに用いられる切削インサートも様々な形状が開発され、金型加工等の様々な分野で利用されている。

例えば、特許文献１では、略平行四辺形板状をなし、すくい面をなす上面と逃げ面をなす側面との交叉稜線に波形状の切刃を備えた切削インサートが記載されている。

ここで、上記切削インサートにおける逃げ面は、波状の主逃げ面から階段状の逃げを介して、厚み方向が曲面でかつ長手方向が螺旋状に捩れた複雑な形状をなしてホルダ拘束面となる第２の逃げ面にて構成されている。さらに、ホルダに取り付けた時の外周切刃の実質的な逃げ角や、切削インサートのすくい面と主逃げ面とのなす角が先端部から後端部にわたって一定としたことにより、９０度の肩加工が精度よく加工可能であると記載されている。
特開平１１−３３３６１６号公報

しかしながら、特許文献１の切削インサートでは、縦切込みを大きくとって加工した場合においては、切刃全体としての切れ味が低下するので、切削抵抗が増大し、最初に被削材に衝突して衝撃の大きい先端部に欠損が発生したり、加工面にバリが発生するようになり、また、切削に用いる外周切刃のうちで最も後端部にあたる部分付近に境界損傷が発生するという問題があった。

また、このように切れ味が悪くなると切削インサートにかかる負荷が増大するが、特許文献１のように逃げ面が螺旋状にねじられた複雑な形状をなしていると、ホルダと当接する拘束面が曲面であることから面精度が低下し、安定した拘束力が得られずビビリ振動が発生して高品位な切削ができなくなり、しかも欠損や境界損傷がさらに発生しやすくなるという問題があった。

さらに、上記複雑な逃げ面形状は製造上の作製に手間がかかるとともに精度管理が容易でなく安定したフライス工具を供給できないという不具合があった。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、切刃の欠損や境界欠損、バリの発生を低減できるとともに、製造が容易でかつ高精度な切削加工が行える切削インサートを具備するフライス工具を提供することを目的とする。

本発明によれば、切削加工する際に初めに被削材と接触し大きな衝撃を受けて欠損が発生しやすい外周切刃の先端部における実質的な逃げ角を小さくしかつ外周切刃の後端部における実質的な逃げ角を大きくできるとともに、切削インサートを容易に精度よく製造できてホルダへの拘束力を安定して高めることができることから、外周切刃先端部に欠損が発生することなく、特に切れ味が極端に悪くなることなく、広範な切削条件で欠損や境界損傷が発生することなくかつ精度よく安定した切削加工が可能となる。

すなわち、本発明のフライス工具は、ホルダの先端部に少なくとも一つの切削インサートを装着してなるフライス工具において、前記切削インサートが、多角形状を基本形状として、着座面をなす底面と、すくい面をなす上面と、逃げ面をなす側面と、前記すくい面と逃げ面との交差稜線部に形成されて前記ホルダの外周に位置する外周切刃と、前記切削インサートの角部にあって前記外周切刃と接続するコーナ切刃と、を備えており、前記外周切刃から続く逃げ面は、前記外周切刃に隣接する第一逃げ面と、該第一逃げ面よりも底面側に位置する第二逃げ面と、からなり、前記第二逃げ面が３つの区間に分割され、前記コーナ切刃側にあって、前記外周切刃の先端部に位置する第二逃げ面と、前記コーナ切刃から遠ざかる側にあって、前記外周切刃の後端部に位置する第二逃げ面と、前記外周切刃の前記先端部と前記後端部との間の中央部に位置する第二逃げ面とからなり、前記第二逃げ面は、前記外周切刃の前記先端部、前記中央部、および前記後端部の位置において前記第一逃げ面に隣接しており、前記外周切刃の先端部に位置する第二逃げ面と、前記外周切刃の後端部に位置する第二逃げ面とが同一平面上に位置するとともに、前記外周切刃の先端部においては第一逃げ面の逃げ角が第二逃げ面の逃げ角に対し小さく、かつ前記外周切刃の後端部においては前記第一逃げ面の逃げ角が前記第二逃げ面の逃げ角に対し大きいことを特徴とする。

ここで、前記外周切刃が、前記コーナ切刃側に位置するとともに、前記底面からの高さ位置が同じ先端平坦区間と、前記先端平坦区間の後端に位置するとともに、先端から後端に向かって高さが漸減する傾斜区間と、前記傾斜区間の後端に位置するとともに、前記底面からの高さ位置が同じ後端平坦区間とを備えることが、外周切刃先端部における切刃強度を高めることができるとともに外周切刃後端部に向かう中央部で切削抵抗が増大することを防止でき、さらに、外周切刃後端部において切削インサートを取り扱う際に必要な強度を確保するとともに逃げ面のホルダへの拘束面積を確保しかつ外周切刃中央部における傾斜角度をよりきつくして切削抵抗をより低減させることにより、欠損や境界損傷等の発生を抑制できる点で望ましい。

さらに、前記外周切刃の中間に位置する第二逃げ面が、該第二逃げ面の上部に位置する前記第一逃げ面と同一面にて形成されることが、インサート形状を高精度にかつ容易に製造できる点で望ましい。なお、この外周切刃の中央部分は成型、焼成時の変形が最も大きくなる部分であり、この部分の形状を単純化することによって成形時の粉末充填の均一性が改善され、焼成時の変形を小さくできるという効果もある。

上記本発明のフライス工具は、切削加工において初めに被削材と接触して大きな衝撃がかかり欠損が発生しやすい外周切刃先端部における本体取り付け時の実質的な逃げ角を小さくしかつ外周切刃後端部における実質的な逃げ角を大きくできるとともに、拘束力の強い形状の切削インサートを容易に製造できてホルダへの拘束力を安定して高めることができる。その結果、外周切刃先端部に欠損が発生することなく、特に、大きな縦切込みをかけるような切削条件において切れ味が極端に悪くなることなく、境界損傷が発生せず良好な切削が可能となる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１乃至図７は本発明のフライス工具（以下、工具と略す。）の実施態様の一例を示すものであり、図１は本発明の工具の全体斜視図、図２は図１の工具に装着された切削インサート（以下、インサートと略す。）の概略斜視図、図３は図２のインサートの上面図、図４は図２のインサートをＸ方向から見た側面図、図５は図４の（ａ）Ａ−Ａ断面、（ｂ）Ｂ−Ｂ断面、（ｃ）Ｃ−Ｃ断面を示す断面図、図６は図１（ａ）のホルダへのインサート装着時における（ａ）外周切刃先端部での断面図、（ｂ）外周切刃後端部での断面図、図７は図１（ａ）のホルダ単体の先端拡大図である。

図１において、工具１は、概略円柱形状のホルダ２の先端部に少なくとも一つのインサート３を装着してなり、ホルダ２の中心軸を中心にホルダ２が回転することによってインサート３にて切削加工を行うものである。図１によれば、ホルダ２の先端部の３箇所にインサートポケット４が形成され、それぞれのインサートポケット４にインサート３が嵌め込まれ固定ネジ６でホルダ２に固定されている。

一方、インサート３は、平行四辺形形状を基本形状として、底面の着座面８と、上面のすくい面９と、側面の逃げ面１０と、すくい面９および逃げ面１０間の交差稜における長辺部に形成されてホルダ２の外周に位置する外周切刃１２と、外周切刃１２から先端部に続くコーナ切刃１４を対角線上に相対する２つの角部に備えている。さらに、本実施例のインサート３においては、コーナ切刃１４に続く短辺部に底切刃１５が形成され、外周切刃１２と底切刃１５が略直角をなしている。この構成によって、被削材の加工底面とこれに垂直な加工側壁面とを同時に切削する肩加工において加工精度の高い切削加工が可能となる。なお、コーナ切刃１４の曲率半径は、切刃強度と加工形状のバランスから０．４〜６．４ｍｍにて形成される。

また、外周切刃１２から続く逃げ面１０Ａが、外周切刃１２に隣接する第一逃げ面１７と、第一逃げ面１７より着座面側に位置する第二逃げ面１８とからなり、第二逃げ面１８が少なくとも３つの区間（２０，２１，２２）に分割され、外周切刃１２の先端部に位置する第二逃げ面２０、および外周切刃１２の後端部に位置する第二逃げ面２２が同一面上に位置して、いずれ（２０，２２）もホルダ２に装着した際の拘束面をなしている。

また、図５に示すように、第一逃げ面１７と第二逃げ面１８の関係が、コーナ切刃１４側の先端部では第一逃げ面１７の逃げ角β_ｆ１が第二逃げ面の逃げ角β_ｆ２に対し小さく設定され、かつコーナ切刃１４から遠ざかる後端部では第一逃げ面の逃げ角β_ｒ１が前記第二逃げ面の逃げ角β_ｒ２に対し大きく設定される。上記構成によって、図６に示すように、切削による衝撃がかかり欠損が発生しやすい外周切刃１２先端部におけるホルダ装着時における実質的な逃げ角β’_ｆを小さくし、かつ外周切刃１２後端部における実質的な逃げ角β’_ｒを大きくして切れ味を向上させることができるとともに、インサート３を容易に製造できてホルダ２への拘束力を精度よく高めることができることから、外周切刃１２先端部に欠損が発生することなく、特に、大きな縦切込みをかけるような切削条件において切れ味が極端に悪くなって境界損傷が発生することなく良好な切削が可能となる。

ここで、外周切刃１２先端部における実質的な逃げ角β’_ｆは、外周切刃１２後端部における実質的な逃げ角β’_ｒよりも５〜１０°小さくなるように形成されることが切刃強度を維持しつつ切れ味を高める効果が顕著である点で望ましい。

また、外周切刃１２の先端部に位置する第二逃げ面２０、および外周切刃１２の後端部に位置する第二逃げ面２２が同一平面上に位置して、いずれ（２０，２２）もホルダ２に装着した際の拘束面をなすことから、図７に示すように、第二逃げ面２０，２２と当接されるホルダ２のインサートポケット４の横当接面２５を単純な平面とすることができ、かつ第二逃げ面２０，２２も基準があるために加工精度が高まり取付精度が高く、かつ強固な拘束力が得られるのである。しかも、製造が容易で高精度とでき、安定した品質の工具１を提供することができる。

なお、外周切刃１２の中央部に位置する第二逃げ面２１はインサートポケット４の横当接面２５内に形成された切欠き部２６に収納される。さらに、第一逃げ面１７についても、インサートポケット４の横当接面２５の上部に形成された逃がし部２８に収納されて切削に関与しない外周切刃９ａがホルダ２に接触しない状態となっている。

また、本発明のインサート３において、外周切刃１２からすくい面９に向かうすくい角αは、図５に示すように、外周切刃１２の先端部から後端部にわたってインサート３単体で一定となっており、さらに、外周切刃１２には欠損防止のためにランド部およびホーニング部の境界部３０が形成されている。

ここで、図４に示すように、外周切刃１２が、コーナ切刃１４側に同じ高さの先端平坦区間１２Ａと、その後端部に先端から後端に向かって高さが漸減する傾斜区間１２Ｂと、その後端の中央部に同じ高さの後端平坦区間１２Ｃとを備えることが、外周切刃１２の先端部における切刃強度を高めることができるとともに外周切刃１２の後端部に向かう中央部で切削抵抗が増大することを防止でき、さらに、外周切刃１２の後端部においてインサート３を取り扱う際に必要な強度を確保するとともに逃げ面１０Ａのホルダへの拘束面積を確保しかつ外周切刃１２の中央部における傾斜角度をよりきつくして切削抵抗をより低減することにより、欠損や境界損傷、バリ等の発生を抑制できる点で望ましい。

さらに、外周切刃１２の中間に位置する第二逃げ面１８が第一逃げ面１７と同一面にて形成されることが、インサート３の形状を高精度にかつ容易に製造できる点で望ましい。なお、この外周切刃１２の中央部分は成型、焼成時の変形が最も大きくなる部分であり、この部分の形状を単純化することによって成形時の粉末充填の均一性が改善して焼成時の変形を小さくできるという効果もある。

つまり、図５によれば、インサート３について、コーナ切刃１４の先端部においては第一逃げ面１７と第二逃げ面１８（２０）とのなす角Ｋ_ｆ＜１８０°、中央部においては第一逃げ面１７と第二逃げ面１８（２１）とのなす角Ｋ_ｃ＝１８０°、コーナ切刃１４の後端部においては、第一逃げ面１７と第二逃げ面１８（２２）とのなす角Ｋ_ｒ＞１８０°となっている。

ここで、本発明のインサート３によれば、図３に示すように、外周切刃１２の中央部が上面視で外周方向に膨らんだ形状となっており、ホルダ２に取り付けて回転させたとき外周切刃１２の軌跡が円筒をなすように構成されている。したがって、上記のように外周切刃１２の中央部に続く逃げ面１０Ａを第一逃げ面１７と第二逃げ面１８とが同一面にて構成されることにより、インサート３の形状がより複雑化することを避けて製造が容易で安定することにつながる。

また、図２に示すように、すくい面９の長手方向にコーナ切刃１４および外周切刃１２から中央に向かうにつれて一旦低くなった後に隆起部３１を有するようにチップブレーカが形成されており、切屑がカールしたり分断されて良好に排出される設計となっている。

ここで、本発明によれば、上記インサート３のように、第二逃げ面１８を先端部、中央部、後端部に３分割して（２０、２１、２２）、そのうちの先端部に位置する第二逃げ面２０と後端部に位置する第二逃げ面２２のみを同一平面として設計する方が、製造上、拘束面の寸法精度（平面度）を高められる。

さらに、図４において底面８は平面となっているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばいわゆるセレーションと呼ばれる細長く互いが平行に整列した凹凸が繰り返されて縦断面または横断面が波状をなすような構成であってもよい。

また、本実施例としては、底切刃１５が備えられたインサート３を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図１のホルダ２のインサート３の後端部に追加的にインサートが設けられたいわゆるヘリカル型のフライス工具において追加的に設けられる底切刃がないインサートに対しても適応可能である。

本発明のフライス工具の一例を示す概略斜視図である。図１のフライス工具に装着される切削インサートの概略斜視図である。図２の切削インサートの平面図である。図２の切削インサートをＸ方向から見た側面図である。図４の切削インサートの（ａ）Ａ−Ａ断面、（ｂ）Ｂ−Ｂ断面、（ｃ）Ｃ−Ｃ断面を示す概略断面図である。図１（ａ）のホルダへのインサート装着時における（ａ）外周切刃先端部での断面図、（ｂ）外周切刃後端部での断面図である。図１（ａ）のホルダ単体の先端拡大図である。

符号の説明

１フライス工具（工具）
２ホルダ
３切削インサート（インサート）
４インサートポケット
５ねじ孔
６固定ネジ
８着座面（底面）
９すくい面（上面）
１０逃げ面（側面）
１０Ａ外周切刃から続く逃げ面
１２外周切刃
１２Ａ先端平坦区間
１２Ｂ傾斜区間
１２Ｃ後端平坦区間
１４コーナ切刃
１５底切刃
１７第一逃げ面
１８第二逃げ面
２０外周切刃の先端部に位置する第二逃げ面
２１外周切刃の中央部に位置する第二逃げ面
２２外周切刃の後端部に位置する第二逃げ面
２５インサートポケットの横拘束面
２６インサートポケットの切欠き部
２８逃がし部
３０境界部
３１隆起部

Claims

ホルダの先端部に少なくとも一つの切削インサートを装着してなるフライス工具において、
前記切削インサートが、多角形状を基本形状として、着座面をなす底面と、すくい面をなす上面と、逃げ面をなす側面と、前記すくい面と逃げ面との交差稜線部に形成されて前記ホルダの外周に位置する外周切刃と、前記切削インサートの角部にあって前記外周切刃と接続するコーナ切刃と、を備えており、
前記外周切刃から続く逃げ面は、前記外周切刃に隣接する第一逃げ面と、該第一逃げ面よりも底面側に位置する第二逃げ面と、からなり、
前記第二逃げ面が３つの区間に分割され、前記コーナ切刃側にあって、前記外周切刃の先端部に位置する第二逃げ面と、前記コーナ切刃から遠ざかる側にあって、前記外周切刃の後端部に位置する第二逃げ面と、前記外周切刃の前記先端部と前記後端部との間の中央部に位置する第二逃げ面とからなり、
前記第二逃げ面は、前記外周切刃の前記先端部、前記中央部、および前記後端部の位置において前記第一逃げ面に隣接しており、
前記外周切刃の先端部に位置する第二逃げ面と、前記外周切刃の後端部に位置する第二逃げ面とが同一平面上に位置するとともに、
前記外周切刃の先端部においては第一逃げ面の逃げ角が第二逃げ面の逃げ角に対し小さく、かつ前記外周切刃の後端部においては前記第一逃げ面の逃げ角が前記第二逃げ面の逃げ角に対し大きいフライス工具。
前記外周切刃は、前記コーナ切刃側に位置するとともに、前記底面からの高さ位置が同じ先端平坦区間と、前記先端平坦区間の後端に位置するとともに、先端から後端に向かって高さが漸減する傾斜区間と、前記傾斜区間の後端に位置するとともに、前記底面からの高さ位置が同じ後端平坦区間とを備える請求項１記載のフライス工具。
前記外周切刃の中央部に位置する第二逃げ面は、該第二逃げ面の上部に位置する前記第一逃げ面とのなす角が１８０度である、請求項１または２記載のフライス工具。