JP6861755B2 - フライス工具およびワークの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、リターンフランジを有したリブのようなアンダーカット部を高効率かつ高精度に加工可能なフライス工具およびワークの加工方法に関する。

特許文献１には、ワーク側面にアンダーカットを形成するＴ形カッタが記載されている。該Ｔ形カッタは、シャンクの一端に結合されたヘッドを有しており、該ヘッドの先端側に切れ刃を有した複数の底刃部と、基端側に切れ刃を有した複数の上刃部とが周方向に交互に配置されており、前記底刃部および前記上刃部の切れ刃が、前記シャンクおよび前記ヘッドと一体構造をなしている。

国際公開第２０１４／０６８７１０

特許文献１のＴ形カッタは、底刃部、上刃部、シャンクおよびヘッドが一体構造をなしているので、剛性が高く高効率でアンダーカット加工することが可能である。然しながら、リブの高さが高くなると、それだけシャンクを長くしなければならず、シャンクには大きな横方向の力（曲げ応力）が作用してシャンクが変形し、加工速度や加工精度が低下する問題がある。

本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、リターンフランジを有したリブのようなアンダーカット部を高効率かつ高精度に加工可能なフライス工具およびワークの加工方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明によれば、シャンク部と、該シャンク部の先端側に設けられ、切れ刃を有するヘッドとで構成されたフライス工具において、前記ヘッドは、前記シャンク部に接する基端部から先端方向に直径が次第に拡大する拡径部と、最大直径部から先端方向に直径が次第に縮小する縮径部とを含み、前記拡径部および前記縮径部の各々に設けられた少なくとも１つの切れ刃と、前記ヘッドの先端部において、前記縮径部から前記フライス工具の軸心まで延設された少なくとも１つの先端切れ刃とを具備し、前記拡径部および前記縮径部の切れ刃は、各々の一端から直線状に延びる第１の切れ刃を有しており、前記先端切れ刃は、フライス工具が回転したときに前記縮径部の第１の切れ刃が描く円錐面に沿う直線状の主切れ刃を有しており、前記拡径部および前記縮径部の切れ刃は、前記拡径部の第１の切れ刃および前記縮径部の第１の切れ刃にそれぞれ接続された凸状に湾曲した第２の切れ刃を更に有しており、前記第２の切れ刃が、前記拡径部と縮径部との接合部に隣接するように配置されているフライス工具が提供される。

また、本発明によれば、工作機械のテーブルに固定されたワークの底壁と立壁とリターンフランジとのコの字形の内側部分をアンダーカットするワークの加工方法において、シャンク部と、該シャンク部の先端側に設けられ、切れ刃を有するヘッドとで構成されたフライス工具であって、前記ヘッドは、前記シャンク部に接する基端部から先端方向に直径が次第に拡大する拡径部と、最大直径部から先端方向に直径が次第に縮小する縮径部とを含み、前記拡径部および前記縮径部の各々に設けられた少なくとも１つの切れ刃と、前記ヘッドの先端部において、前記縮径部から前記フライス工具の軸心まで延設された少なくとも１つの先端切れ刃とを具備したフライス工具を前記工作機械の主軸に取り付けて回転させ、前記フライス工具の前記シャンクが、前記底壁、立壁、リターンフランジのいずれの加工面に対しても斜めに配置されるように前記主軸を傾け、前記フライス工具の前記拡径部の切れ刃でリターンフランジの内側を加工し、前記フライス工具の前記縮径部の切れ刃および先端切れ刃で立壁の側面および底壁の内側、ならびに底壁と立壁の側面との間の隅部を加工するワークの加工方法が提供される。

本発明によれば、フライス工具のヘッドが、基端部から先端方向に直径が次第に拡大する拡径部と、最大直径部から先端方向に直径が次第に縮小する縮径部とを含み、前記拡径部および前記縮径部に切れ刃を設けたので、フライス工具をワークのアンダーカット部に斜めに接近させて、リターンフランジと干渉することなくワークの加工が可能となるので、シャンクの突き出し長さを短くすることが可能となる。従って、アンダーカット部を高い加工条件で効率よく、高精度、高品位に加工することができる。また、フライス工具の軸心まで延設された先端切れ刃によって、リターンフランジの内側とリブの側面との間の隅部も本工具１本で加工でき、ワークの加工時間が短縮する。

また、少なくとも１つの先端切れ刃をヘッドの先端部において縮径部からフライス工具の軸心まで延設したので、底壁とリブ、リターンフランジのような平面加工と同時に、底壁とリブとの間の隅部のや、リブとリターンフランジとの間の隅部の加工が可能となり、アンダーカット部を一層効率よく加工可能となる。

本発明の第１の実施形態によるフライス工具の正面図である。 図１とは９０°異なる方向から見たフライス工具の側面図である。 図１のフライス工具の斜視図である。 ヘッド側から見た図１のフライス工具の底面図である。 シャンク側から見た図１のフライス工具の平面図である。 図１のフライス工具で用いる上側インサートの正面図である。 図７の上側インサートの底面図である。 図７の上側インサートの側面図である。 図７の上側インサートの背面図である。 図７の上側インサートの斜視図である。 図１のフライス工具で用いる下側インサートの背面図である。 図１のフライス工具で用いる先端インサートの正面図である。 図１２の先端インサートの先端側から見た斜視図である。 図１２の先端インサートの側面図である。 図１２の先端インサートの別の角度から見た斜視図である。 図１のフライス工具で加工するリターンフランジを有したワークの一例を示す平面図である。 図１６のワークの断面図である。 リターンフランジを有したリブを加工する方法を説明するための模式図である。 リターンフランジを有したリブを加工する方法を説明するための模式図である。 リターンフランジを有したリブを加工する方法を説明するための模式図である。 リターンフランジを有したリブを加工する方法を説明するための模式図である。 リターンフランジを有したリブを加工する方法を説明するための模式図である。 リターンフランジを有したリブを加工する方法を説明するための模式図である。 リターンフランジを有したリブを加工する方法を説明するための模式図である。 リターンフランジを有したリブを加工する方法を説明するための模式図である。 リターンフランジを有したリブを加工する方法を説明するための模式図である。 リターンフランジを有したリブを加工する方法を説明するための模式図である。 本発明の第２の実施形態によるフライス工具の正面図である。 図２８とは９０°異なる方向から見たフライス工具の側面図である。 図２８のフライス工具の斜視図である。 ヘッド側から見た図２８のフライス工具の底面図である。 図２８のフライス工具で用いる上側インサートの正面図である。 図２８の上側インサートの底面図である。 図２８の上側インサートの側面図である。 図２８の上側インサートの背面図である。 図２８の上側インサートの斜視図である。 図２８のフライス工具で用いる先端インサートの正面図である。 図３７の先端インサートの先端側から見た斜視図である。 図３７の先端インサートの側面図である。 図３７の先端インサートの別の角度から見た斜視図である。 底壁とリブの間およびリブとリターンフランジの間にコーナーＲを有し図２８のフライス工具で加工するリターンフランジを有したワークの一例を示す端面図である。 第２の実施形態によるフライス工具によって、図４１のワークのコーナーＲの加工を説明するための模式図である。 第２の実施形態によるフライス工具によって、図４１のワークのコーナーＲの加工を説明するための模式図である。 本発明の第３の実施形態によるフライス工具の正面図である。 図４４とは９０°異なる方向から見たフライス工具の側面図である。 図４４のフライス工具の斜視図である。 図４４のフライス工具で用いる先端インサートの斜視図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態を説明する。
図１〜図１５を参照すると、本発明のフライス工具の第１の実施の形態によるフライス工具１０は、円柱状のシャンク１２と、シャンク１２の先端に一体的に形成されたヘッド１４とを具備している。ヘッド１４は、シャンク１２に接する基端側から先端方向に直径が拡大する略円錐台形状の拡径部１４ａと、拡径部１４ａから更に先端方向に直径が縮小する略円錐台形状の縮径部１４ｂとを有し、概ね算盤玉の形状に形成されている。拡径部１４ａと縮径部１４ｂとの間に直径が最大となる最大直径部としての遷移部１４ｃが形成されている。ヘッド１４は、また、拡径部１４ａに形成された上側溝１６と、縮径部１４ｂに形成された下側溝１８と、先端インサート３０を取り付ける先端溝１３とを有している。

上側溝１６と下側溝１８とはヘッド１４の中心軸線Ｏ周りに交互に等角度間隔で配置されている。図示する実施形態では、ヘッド１４は、２つの上側溝１６と、２つの下側溝１８とを有している。なお、本実施形態では上側溝１６と下側溝１８は等角度間隔で配置されているが、びびり振動防止のため不等角度間隔で配置されていてもよい。

上側溝１６の各々には、上側インサート２０を取り付ける上側座（図示せず）が形成され、下側溝１８の各々には、下側インサート２２が取り付けられる下側座（図示せず）が形成されている。図示する実施形態では、拡径部１４ａに２つの上側インサート２０が配置され、縮径部１４ｂに２つの下側インサート２２が配置されているが、本発明において上側インサート２０および下側インサート２２の個数は２に限定されず、少なくとも１つの上側インサート２０と、少なくとも１つの下側インサート２２が配置されていればよい。従って、拡径部１４ａおよび縮径部１４ｂの各々も少なくとも１つの上側溝１６および下側溝１８を備えていればよい。

上側座は、該上側座に取り付けられた上側インサート２０の直線状の第１の切れ刃２０ｃ（図６〜図１０）が、該フライス工具１０の回転方向に次第に遷移部１４ｃに接近する方向に斜めに延びるように形成されている。下側座は、該下側座に取り付けられた下側インサート２２の直線状の第１の切れ刃２２ｃ（図１１）が、該フライス工具１０の回転方向に次第に遷移部１４ｃに接近する方向に斜めに延びるように形成されている。

更に、フライス工具１０には加工領域にクーラントを供給するためのクーラント通路を形成することができる。該クーラント通路は、フライス工具１０の中心軸線Ｏに沿ってシャンク１２を貫通する入口通路２４、該入口通路２４から半径方向にヘッド１４を貫通して各上側溝１６に開口する上側半径方向通路２６ａ、および、各下側溝１８に開口する下側半径方向通路２６ｂを含むことができる。

図６〜図１０を参照すると、上側インサート２０は上端部２０ａと下端部２０ｂとを有している。上側インサート２０は、下端部２０ｂが遷移部１４ｃの近傍に配置されるように上側座に取り付けられる。上側インサート２０は、また、上側座に取り付けたとき、該上側座とは反対側に配置されるすくい面２０ｅと、半径方向外側に向けられる第１の逃げ面２０ｄとを有している。このように、上側インサート２０がヘッド１４に取り付けられると、上面２０ｋがシャンク１２を臨むように配向され、すくい面２０ｅの反対側の背面２０ｆ、および、第１の逃げ面２０ｄの反対側の側面２０ｇがヘッド１４に接し、この２つの表面で上側インサート２０はヘッド１４に対して位置決めされる。

すくい面２０ｅと第１の逃げ面２０ｄとによって、上面２０ｋから下面２０ｈへ概ね直線状に延びる第１の切れ刃２０ｃが形成される。また、下面２０ｈは、すくい面２０ｅ側から背面２０ｆ側に上方へ傾斜して、上側インサート２０の第２の逃げ面を形成しており、すくい面２０ｅと第２の逃げ面２０ｈとによって、上側インサート２０の下縁部に沿って概ね直線状に延びる第２の切れ刃２０ｊが形成される。

図１１を参照すると、下側インサート２２は上側インサート２０と概ね同様に形成されており、上端部２２ａと下端部２２ｂとを有している。下側インサート２２は、上端部２２ａが遷移部１４ｃの近傍に配置されるように下側座に取り付けられる。下側インサート２２は、また、下側座に取り付けたとき、該下側座とは反対側に配置されるすくい面（図示せず）と、半径方向外側に向けられる第１の逃げ面２２ｄとを有している。このように、下側インサート２２がヘッド１４に取り付けられたとき、下面２２ｋがフライス工具１０の先端方向に向けられ、すくい面の反対側の背面２２ｆ、および、第１の逃げ面２２ｄの反対側の側面２２ｇがヘッド１４に接し、この２つの表面で下側インサート２２はヘッド１４に対して位置決めされる。

すくい面と第１の逃げ面２２ｄとによって、上面２２ｈから下面２２ｋへ概ね直線状に延びる第１の切れ刃２２ｃが形成される。また、上面２２ｈは、すくい面側から背面２２ｆ側に下方へ傾斜して、下側インサート２２の第２の逃げ面を形成しており、すくい面と第２の逃げ面２２ｈとによって、下側インサート２２の上縁部に沿って概ね直線状に延びる第２の切れ刃２２ｊが形成される。

先端インサート３０は、図１３に示すように、平面視（図１ではフライス工具１０の側面視）において、頂点３８を有した略三角形状の板状に形成される。先端インサート３０は、頂点３８を中心として矢印４０の方向に回転する。先端インサート３０は、頂点３８から上記三角形の２辺に沿って直線状に延びる２つの切れ刃３２を有している。２つの切れ刃３２は、先端インサート３０を先端側（頂点３８側）から見たとき（正面視）、概ね同一の直線上に配置される。切れ刃３２は、すくい面３６と逃げ面３４との交線によって形成される。先端インサートを先端側から見たとき、２つのすくい面３６の一方（図１２では右側のすくい面）は、該すくい面が形成する切れ刃３２の上側に、他方のすくい面３６（図１２では左側のすくい面）は、該すくい面が形成する切れ刃３２の下側に配置される。こうして、２つのすくい面３６は、フライス工具１０の回転方向に関して同じ方向に向くように形成される。また、先端インサートを先端側から見たとき、２つの逃げ面３４の一方（図１２では右側の逃げ面）は、該逃げ面が形成する切れ刃３２の下側に、他方の逃げ面３４（図１２では左側の逃げ面）は、該逃げ面が形成する切れ刃３２の上側に配置される。

本実施形態では、上側インサート２０と下側インサート２２は、各々の第１の切れ刃２０ｃ、２２ｃが、側面視において、フライス工具１０の中心軸線Ｏに一致するように、上側座と下側座に取り付けられている。更に、上側インサート２０は、フライス工具１０を中心軸線Ｏ周りに回転させたときに、全ての上側インサート２０の第１の切れ刃２０ｃが１つの円錐面に沿って回転するように上側座に取り付けられる。同様に、下側インサート２２は、フライス工具１０を中心軸線Ｏ周りに回転させたときに、全ての下側インサート２２の第１の切れ刃が１つの円錐面に沿って回転するように下側座に取り付けられる。また、上側インサート２０と、下側インサート２２は、各々の第１と第２の切れ刃２０ｃ、２０ｊ；２２ｃ、２２ｊの交点２０ｍ、２２ｍが、フライス工具１０の中心軸線Ｏを中心とした同一の円周上に配置されるように、上側座および下側座に取り付けられる。

なお、上側インサート２０および下側インサート２２は、各々の第１の切れ刃２０ｃ、２２ｃが、側面視において、フライス工具１０の中心軸線Ｏに一致していなくてもよい。例えば、側面視において、上側インサート２０の第１の切れ刃２０ｃが、フライス工具１０の回転方向に対して、交点２０ｍから斜め後方に延びるように傾斜し、下側インサート２２の第１の切れ刃２２ｃが、フライス工具１０の回転方向に対して、交点２２ｍから斜め後方に延びるように傾斜するように、上側インサート２０と、下側インサート２２とを上側座および下側座に取り付けるようにしてもよい。この場合、上側インサート２０と下側インサート２２とは、互い違いに傾斜して取り付けられる。

更には、フライス工具１０の側面視において、上側インサート２０の第１の切れ刃２０ｃが、フライス工具１０の回転方向に対して、交点２０ｍから斜め前方に延びるように傾斜し、下側インサート２２の第１の切れ刃２２ｃが、フライス工具１０の回転方向に対して、交点２２ｍから斜め前方に延びるように傾斜し、上側インサート２０および下側インサート２２をそれぞれ上側座および下側座に取り付けるようにしてもよい。この場合も、上側インサート２０と下側インサート２２とは、互い違いに傾斜して取り付けられる。

先端インサート３０は、図４に示すように、頂点３８がフライス工具１０の中心軸線Ｏ上に配置されるように、ヘッド１４の先端部に形成された先端溝１３内に取り付けられる。また、先端インサート３０の切れ刃３２は、２つの上側インサート２０の第１と第２の切れ刃２０ｃ、２０ｊの交点２０ｍ間の直線に対して一直線となるように配置される。

更に、先端インサート３０の２つの切れ刃３２は、フライス工具１０を中心軸線Ｏ周りに回転させたときに、下側インサート２２の第１の切れ刃が描く円錐面に沿って回転し、頂点３８が該円錐面の頂点となるように、ヘッド１４の先端溝１３に取り付けられる。つまり、先端インサート３０の頂点３８を挟んだ２つの切れ刃３２の間の角度は、２つの下側インサート２２の第１の切れ刃２２ｃが描く円錐面の中心軸線（フライス工具１０の中心軸線Ｏ）を含む平面が、該円錐面と交差する２本の母線間の角度に等しくなっている。

図示する実施形態では、フライス工具１０が回転するときに上側インサート２０と下側インサート２２の第１の切れ刃２０ｃ、２２ｃが描く２つの円錐面は、該２つの円錐面の間の交線が規定する平面に対して対称となっているが、目的とする加工プロセスやワーク形状によっては非対称でもよい。また、中心軸線Ｏを含む平面と、上記２つの円錐面との間の交線（各円錐面の母線）は所定の角度で交差する。この角度は、目的とする加工プロセスに応じて種々な値とすることができる。上記２つの交線が形成する角度は、例えば、後述するようにリブと、該リブの上端から張り出したリターンフランジとの間の角度に一致する角度、好ましくは９０°または９０°よりも小さな角度とすることができる。また、上側インサート２０の第１の切れ刃２０ｃは、上記リターンフランジの張り出し寸法（幅）よりも長く形成される。

また、工具鋼を用いてシャンク１２とヘッド１４とを一体的に形成し、上側インサート２０、下側インサート２２および先端インサート３０は、ろう付けのような適当な結合技術を用いてこのヘッド１４の上側座および下側座に取り付けることができる。固定ねじ（図示せず）を用いて、上側インサート２０、下側インサート２２および先端インサート３０をヘッド１４に固定するようにしてもよい。

上側インサート２０、下側インサート２２および先端インサート３０を取り付けた後に、上側インサート２０、下側インサート２２および先端インサート３０に研削加工を施し、上側インサート２０の２つの第１の切れ刃２０ｃが同一円錐面を描き、下側インサート２２の２つの第１の切れ刃２２ｃと先端インサート３０の２つの切れ刃３２とが同一円錐面を描き、かつ、上側インサート２０の第１と第２の切れ刃２０ｃ、２０ｊの交点２０ｍと、下側インサート２２の第１と第２の切れ刃２２ｃ、２２ｊの交点２２ｍとが同一の円を描くようにすることができる。

以下、図１６〜図２７を参照して、フライス工具１０を用いたリブ加工（アンダーカット）方法の一例を説明する。
図１６〜図１８は、リブ加工を行うワークの一例を示している。加工が完了した製品としてのワーク７０は、底壁７２、底壁７２から垂直に延びる薄壁を形成するリブ７４、および、リブ７４の上端から底壁７２に概ね平行に突出したリターンフランジ７６を有している。ワーク７０は、例えば、直交３軸の直線送り軸と少なくとも１つの回転送り軸とを有した４軸のマシニングセンタ、好ましくは直交３軸の直線送り軸に２つの回転送り軸を有した５軸のマシニングセンタのような工作機械（図示せず）で、フライス工具１０を前記工作機械の主軸（図示せず）の先端に装着して、アルミニウム合金のような金属材料で成る厚板からワーク７０が削り出される。なお、フライス工具１０は、工具ホルダ（図示せず）を介して工作機械の主軸の先端に取り付けられている。また、ワーク７０は工作機械のテーブル（図示せず）に固定される。

まず、リターンフランジ７６の幅寸法に合わせて、例えば、工具の側面で切削可能なスクエアエンドミルのような回転工具を用いて、図１８に示すような、底壁７２、リブ７４となる薄壁、リターンフランジ７６、および、リターンフランジ７６と底壁７２との間の除去すべき部分（以下、除去領域と称する）７８を残して、前記厚板から材料が除去される（図１８）。

次に、リターンフランジ７６の仕上げ面に対して仕上げ代δ１が残るようにＺ軸方向に位置決めすると共に、除去領域７８の表面からの切込み量がΔＸ１となるようにＸ軸方向に位置決めして、フライス工具１０をＹ軸方向（紙面に垂直な方向）に送ることによって、リターンフランジ７６の下側の除去領域７８の一部が第１の荒加工により除去される（図１９）。この第１の荒加工は、上側インサート２０、下側インサート２２および先端インサート３０の全ての切れ刃によって行われる。

ワーク７０の全長に亘ってフライス工具１０をＹ軸方向（紙面に垂直な方向）に送り、第１の荒加工が終了すると、主軸の傾きを変更することなく、Ｚ軸に沿ってリターンフランジ７６に接近する方向に仕上げ代δ１に相当するピックフィードを主軸に与え、フライス工具１０をＹ軸方向に送りつつ、ワーク７０のリターンフランジ７６の下面に残した仕上げ代δ１を除去する第１の仕上げ加工が実行される（図２０）。仕上げ加工は、フライス工具１０を交換することなく、同じフライス工具１０を用いて荒加工よりも高い主軸回転速度で行うことができる。また、第１の仕上げ加工は、主に上側インサート２０によって行われる。

次いで、図２１に示すように、リターンフランジ７６の仕上げ面に対して仕上げ代δ１が残るようにＺ軸方向に再び位置決めすると共に、Ｘ軸方向に更なる切込み量ΔＸ２を与え、フライス工具１０をＹ軸方向に送ることによって、除去領域７８の更なる一部が、第２の荒加工により除去される（図２１）。このとき、更なる切込み量ΔＸ２は、リブ７４の仕上げ面に対して仕上げ代δ２が残るように決定される。この第２の荒加工は、上側インサート２０、下側インサート２２および先端インサート３０によって行われる。

第２の荒加工が完了した後、主軸の傾きを変更することなく、Ｚ軸に沿ってリターンフランジ７６に接近する方向に仕上げ代δ１に相当するピックフィードを主軸に与え、フライス工具１０をＹ軸方向に送りつつ、ワーク７０のリターンフランジ７６の下面に残した仕上げ代δ１を除去する第２の仕上げ加工が実行される（図２２）。第２の仕上げ加工は、上側インサート２０によって行われる。

次いで、Ｘ軸に沿ってリブ７４に接近する方向に仕上げ代δ２に相当するピックフィードを主軸に与え（図示する実施形態では、フライス工具１０を左方へ送り込む）フライス工具１０をＹ軸方向に送りつつ、ワーク７０のリブ７４の表面に残した仕上げ代δ２を除去する第３の仕上げ加工が実行される（図２３）。第３の仕上げ加工は、下側インサート２２と、先端インサート３０とによって行われる。

次いで、図２４に示すように、底壁７２の仕上げ面に対して仕上げ代δ３が残るように、フライス工具１０をＺ軸方向に再び位置決めすると共に、除去領域７８の表面からＸ軸方向に切込み量ΔＸ３を与え、フライス工具１０をＹ軸方向に送ることによって、除去領域７８を更に除去する第３の荒加工が実行される。このとき、この第３の荒加工は、下側インサート２２および先端インサート３０によって行われる。

次いで、Ｘ軸に沿って更なる切込み量ΔＸ４（図２４）を与え、フライス工具１０をＹ軸方向に送ることによって、除去領域７８を更に除去する第４の荒加工が実行される。このとき、この第４の荒加工は、下側インサート２２および先端インサート３０によって行われる（図２５）。切込み量ΔＸ４は、リブ７４の仕上げ面に対して仕上げ代δ４が残るように決定される。

第４の荒加工が完了した後、Ｘ軸に沿ってリブ７４に接近する方向に仕上げ代δ４に相当するピックフィードを主軸に与え、フライス工具１０をＹ軸方向に送りつつ、ワーク７０のリブ７４の表面に残した仕上げ代δ４を除去する第４の仕上げ加工が実行される（図２６）。第４の仕上げ加工は、下側インサート２２と、先端インサート３０とによって行われる。

次いで、Ｘ軸に沿ってリブ７４から離反する方向に仕上げ代δ４に相当するピックフィードを主軸に与えた後に、Ｚ軸に沿って底壁７２に接近する方向に仕上げ代δ３に相当するピックフィードを主軸に与え、フライス工具１０をＹ軸方向に送りつつ、ワーク７０のリブ７４の表面に残した仕上げ代δ３を除去する第５の仕上げ加工が実行される（図２７）。第５の仕上げ加工は、下側インサート２２と、先端インサート３０とによって行われる。最後に、底壁７２とリブ７４との間の隅部に残った部分７４ａが、フライス工具１０の先端インサート３０によって除去される。

こうして、底壁７２、底壁７２から垂直に延びるリブ７４、および、リブ７４の上端から底壁７２に概ね平行に突出したリターンフランジ７６を有したワーク７０がアルミニウム合金等の金属製厚板材料から削り出すことが可能となる。ワーク７０は、例えば航空機の翼の部品とすることができる。

既述の加工方法では、リターンフランジ７６を有したリブ７４の加工（アンダーカット）において、リブ７４の先端側から徐々に、除去領域７８を加工することによって、リブ加工の間にリブ７４の剛性が、なるべく高く維持されるようにして、リブ７４が振動することを防止している。

このように、本実施形態は、三角柱状の先端インサート３０の２つの切れ刃３２が直線状に形成され、かつ、１つの頂点３８で交差しているので、リブ７４とリターンフランジ７６との間の隅部や、底壁７２とリブ７４との間のように、コーナーＲを有しない隅部の加工に特に有利である。

また、本実施形態によれば、フライス工具１０は、短い突き出し長さで主軸に装着して、リターンフランジ７６を有したリブ７４の加工を行うことができる。突き出し長さを短くすることによって、通常、工具は湾曲や倒れに対する静剛性も、振動に対する動剛性も高くなるので、工具の回転速度や送り速度を高くすることが可能となる。従って、本実施形態によるフライス工具１０を用いることによって、従来のＴ形カッタ等の工具を用いた場合よりも、高効率にワーク７０を加工することが可能となる。また、びびり振動が発生しにくく、加工面品位も向上する。

本実施形態では、上側インサート２０の第１の切れ刃２０ｃが描く円錐面の母線と、下側インサート２２の第１の切れ刃２２ｃが描く円錐面の母線との間の角度が、リブ７４とリターンフランジ７６の各々の仕上げ面の交差角度（上側インサート２０と下側インサート２２の第１の切れ刃の交差角度）と等しく、かつ、先端インサート３０の２つの切れ刃３２がなす角度（先端インサート３０の頂角）が底壁７２とリブ７４の各々の仕上げ面の交差角度と等しくなっているが、本発明は、これに限定されない。上側インサート２０と下側インサート２２の第１の切れ刃の交差角度は、リブ７４とリターンフランジ７６の各々の仕上げ面の交差角度以下であればよい。また、先端インサート３０の頂角は、底壁７２とリブ７４の各々の仕上げ面の交差角度以下の角度であればよい。

図２８〜図４０を参照して、本発明の第２の実施形態を説明する。
フライス工具１００は、円柱状のシャンク１０２と、シャンク１０２の先端に一体的に形成されたヘッド１０４とを具備している。ヘッド１０４は、シャンク１０２に接する基端側から先端方向に直径が拡大する略円錐台形状の拡径部１０４ａと、拡径部１０４ａから更に先端方向に直径が縮小する略円錐台形状の縮径部１０４ｂとを有し、概ね算盤玉の形状に形成されている。拡径部１０４ａと縮径部１０４ｂとの間に直径が最大となる最大直径部としての遷移部１０４ｃが形成されている。ヘッド１０４は、また、拡径部１０４ａに形成された上側溝１０６と、縮径部１０４ｂに形成された下側溝１０８と、先端インサート５０を取り付ける先端溝１０３とを有している。

上側溝１０６と下側溝１０８とは、ヘッド１０４の中心軸線Ｏ周りに交互に等角度間隔で配置されている。図示する実施形態では、ヘッド１０４は、２つの上側溝１０６と、２つの下側溝１０８とを有している。なお、本実施形態では上側溝１０６と下側溝１０８は等角度間隔で配置されているが、びびり振動防止のため不等角度間隔で配置されていてもよい。

上側溝１０６の各々には上側座（図示せず）が形成され、下側溝１０８の各々には下側座（図示せず）が形成されている。上側座の各々には上側インサート１２０が取り付けられ、下側座の各々には下側インサート１２２が取り付けられる。図示する実施形態では、拡径部１０４ａに２つの上側インサート１２０が配置され、縮径部１０４ｂに２つの下側インサート１２２が配置されているが、本発明において上側インサート１２０および下側インサート１２２の個数は２に限定されず、少なくとも１つの上側インサート１２０と、少なくとも１つの下側インサート１２２が配置されていればよい。従って、拡径部１０４ａおよび縮径部１０４ｂの各々も少なくとも１つの上側溝１０６および下側溝１０８を備えていればよい。

更に、フライス工具１００には加工領域にクーラントを供給するためのクーラント通路を形成することができる。該クーラント通路は、フライス工具１００の中心軸線Ｏに沿ってシャンク１０２を貫通する入口通路（図示せず）、該入口通路２４から半径方向にヘッド１０４を貫通して各上側溝１０６に開口する上側半径方向通路１２６ａ、および、各下側溝１０８に開口する下側半径方向通路１２６ｂとを含むことができる。

図３２〜図３６を参照すると、上側インサート１２０は上端部１２０ａと下端部１２０ｂとを有している。上側インサート１２０は、下端部１２０ｂが遷移部１０４ｃの近傍に配置されるように上側座に取り付けられる。上側インサート１２０は、また、上側座に取り付けたとき、該上側座とは反対側に配置される逃げ面１２０ｄとを有している。

このように、上側インサート１２０がヘッド１０４に取り付けられると、上面１２０ｋがシャンク１０２を臨むように配向され、すくい面１２０ｅの反対側の背面１２０ｆ、および、逃げ面１２０ｄの反対側の側面１２０ｇがヘッド１０４に接し、この２つの表面で上側インサート１２０はヘッド１０４に対して位置決めされる。

すくい面１２０ｅと逃げ面１２０ｄとによって、上端部１２０ａから概ね直線状に延びる第１の切れ刃１２０ｃと、下端部１２０ｂに隣接して設けられ、第１の切れ刃１２０ｃに連結される円弧状の第２の切れ刃１２０ｊが形成される。
下側インサート１２２も概ね同様に形成される。

図２９〜図３０を参照すると、上側インサート１２０は、フライス工具１００を中心軸線Ｏ周りに回転させたときに、全ての上側インサート１２０の第１の切れ刃１２０ｃが１つの円錐面に沿って回転するように、上側座に取り付けられる。同様に、下側インサート１２２は、フライス工具１００を中心軸線Ｏ周りに回転させたときに、全ての下側インサート１２２の第１の切れ刃１２２ｃが１つの円錐面に沿って回転するように、下側座に取り付けられる。

先端インサート５０は、図３８に示すように、平面視（図２８ではフライス工具１００の側面視）において、頂点６２を有した略三角形状の板状に形成される。先端インサート５０は、頂点６２から上記三角形の２辺に沿って直線状に延びる２つの切れ刃を有している。該２つの切れ刃は、平面視（図２８ではフライス工具１００の側面視）において、概ね直線状に延びる主切れ刃５２ａと、頂点６２と主切れ刃５２ａとの間に設けられた円弧状の副切れ刃５２ｂとを有している。２組の切れ刃５２ａ、５２ｂの各々は、すくい面５６と、逃げ面５４との交線によって形成される。

矢印４０の方向に回転する先端インサート５０を先端側から見たとき、２つのすくい面５６の一方（図３７では右側のすくい面）は、該すくい面が形成する切れ刃５２ａ、５２ｂの上側に、他方のすくい面５６（図３７では左側のすくい面）は、該すくい面が形成する切れ刃５２ａ、５２ｂの下側に配置される。こうして、２つのすくい面３６は、フライス工具１０の回転方向に関して同じ方向に向くように形成される。また、先端インサートを先端側から見たとき、２つの逃げ面５４の一方（図３７では右側の逃げ面）は、該逃げ面が形成する切れ刃５２ａ、５２ｂの下側に、他方の逃げ面５４（図１２では左側の逃げ面）は、該逃げ面が形成する切れ刃５２ａ、５２ｂの上側に配置される。

また、２本の直線状の主切れ刃５２ａは、互いに平行に延設されており、頂点６２では交差していない。２本の円弧状の副切れ刃５２ｂの各々は、直線状の主切れ刃５２ａに接するように形成されている。２本の円弧状の副切れ刃５２ｂは、頂点６２の近傍において、フライス工具１００が中心軸線Ｏ周りに回転したときに、共通の球面を描くように形成されている。つまり、先端インサート５０の平面視において、２本の副切れ刃５２ｂは、共通の円弧上に配置される。

先端インサート５０は、また、主切れ刃５２ａの各々に隣接して設けられた１本の切り屑排出溝５８を有している。先端インサート５０は、また、頂点６２の近傍に設けられた２本の逃げ溝６０を有している。２本の逃げ溝６０の間に、２本の副切れ刃５２ｂが配置されている。

先端インサート５０は、図２８、２９に示すように、頂点６２がフライス工具１００の中心軸線Ｏ上に配置されるように、ヘッド１０４の先端部に形成された先端溝１０３内に取り付けられる。更に、先端インサート５０の２つの主切れ刃５２ａは、フライス工具１００を中心軸線Ｏ周りに回転させたときに、下側インサート１２２の第１の切れ刃２２ｃが描く円錐面に沿って回転するように、ヘッド１０４の先端溝１０３に取り付けられる。つまり、先端インサート５０の頂点６２を挟んだ２つの主切れ刃５２ａの間の角度は、２つの下側インサート２２の第１の切れ刃２２ｃが描く円錐面の中心軸線（フライス工具１００の中心軸線Ｏ）を含む平面が、該円錐面と交差する２本の母線間の角度に等しくなっている。

図示する実施形態では、フライス工具１００が回転するときに上側インサート１２０および下側インサート１２２の第１の切れ刃１２０ｃ、１２２ｃが描く２つの円錐面は、該２つの円錐面の間の交線が規定する平面に対して対称となっているが、目的とする加工プロセスやワーク形状によっては非対称でもよい。また、中心軸線Ｏを含む平面と、上記２つの円錐面との間の交線（各円錐面の母線）は所定の角度で交差する。この角度は、目的とする加工プロセスに応じて種々な値とすることができる。上記２つの交線が形成する角度は、例えば、後述するようにリブと、該リブの上端から張り出したリターンフランジとの間の角度に一致する角度、好ましくは９０°または９０°よりも小さな角度とすることができる。また、上側インサート１２０の第１の切れ刃１２０ｃは、上記リターンフランジの張り出し寸法（幅）よりも長く形成される。

更に、上側インサート１２０および下側インサート１２２は、フライス工具１００を中心軸線Ｏ周りに回転させたときに、第２の切れ刃１２０ｊ、１２２ｊが、ヘッド１０４の半径方向に膨出する１つの円弧をフライス工具１００の中心軸線Ｏ周りに回転させときの軌跡である回転体形状に沿って移動するように、上側座および下側座に取り付けられる。この回転体形状は、上記のフライス工具１００が回転するときに、上側インサート１２０および下側インサート１２２の第１の切れ刃１２０ｃ、１２２ｃが描く２つの円錐面の双方に内接する形状とすることができる。

また、工具鋼を用いてシャンク１０２とヘッド１０４とを一体的に形成し、上側インサート１２０、下側インサート１２２および先端インサート５０は、ろう付けのような適当な結合技術を用いてこのヘッド１０４の上側座および下側座に取り付けることができる。固定ねじ（図示せず）を用いて、上側インサート１２０、下側インサート１２２および先端インサート５０をヘッド１０４に固定するようにしてもよい。

上側インサート１２０、下側インサート１２２および先端インサート５０を取り付けた後に、上側インサート１２０、下側インサート１２２および先端インサート５０に研削加工を施し、上側インサート２０の２つの第１の切れ刃１２０ｃが同一円錐面を描き、下側インサート２２の２つの第１の切れ刃１２２ｃと先端インサート３０の２つの切れ刃３２とが同一円錐面を描くようにすることができる。また、上側インサート２０のの第１の切れ刃１２０ｃと、下側インサート２２の第１の切れ刃１２２ｃが描く上記２つの円錐面の各々の母線が、ワークのリブと、該リブの上端から張り出したリターンフランジとの間の角度に一致する角度となり、かつ、第２の切れ刃１２０ｊ、１２２ｊの描く回転体形状が前記２つの円錐面の双方に内接するようにできる。

フライス工具１００は、図１６〜図２７を参照して説明したフライス工具１０と同様の手順でリターンフランジを有したリブの加工を行うことができる。フライス工具１０は、上述のように、コーナーＲを有しない隅部の加工に適しているが、フライス工具１００は、図４１に示すようにコーナーＲを有した隅部の加工に適している。

図４１において、ワーク８０は、底壁８２と、底壁８２から垂直に延びる薄壁を形成するリブ８４、および、リブ８４の上端から底壁８２に概ね平行に両側に突出したリターンフランジ８６を有している。底壁８２とリブ８４の間の隅部およびリブ８４とリターンフランジ８６との間の隅部はコーナーＲとなっている。

本実施形態では、底壁８２とリブ８４の間のコーナーＲは、先端インサート５０の副切れ刃５２ｂによって加工され、リブ８４とリターンフランジ８６の間のコーナーＲは、上側インサート１２０および下側インサート１２２の第２の切れ刃１２０ｊ、１２２ｊによって加工される。

次に、図４４〜図４７を参照して、本発明の第３の実施形態を説明する。
図４４〜図４６を参照すると、第３の実施形態によるフライス工具２００は、第２の実施形態によるフライス工具１００と概ね同様に構成されており、円柱状のシャンク２０２と、シャンク２０２の先端に一体的に形成されたヘッド２０４とを具備している。ヘッド２０４は、シャンク２０２に接する基端側から先端方向に直径が拡大する略円錐台形状の拡径部２０４ａと、拡径部２０４ａから更に先端方向に直径が縮小する略円錐台形状の縮径部２０４ｂとを有し、概ね算盤玉の形状に形成されている。

拡径部２０４ａと縮径部２０４ｂとの間に直径が最大となる最大直径部としての遷移部２０４ｃが形成されている。ヘッド２０４は、また、拡径部２０４ａに形成された上側溝２０６と、縮径部２０４ｂに形成された下側溝２０８と、先端インサート２３０を取り付ける先端溝２０３とを有している。上側溝２０６と下側溝２０８とは、ヘッド２０４の中心軸線Ｏ周りに交互に等角度間隔で配置されている。図示する実施形態では、ヘッド２０４は、２つの上側溝２０６と、２つの下側溝２０８とを有している。

上側溝２０６と下側溝２０８とは、ヘッド２０４の中心軸線Ｏ周りに交互に等角度間隔で配置されている。図示する実施形態では、ヘッド２０４は、２つの上側溝２０６と、２つの下側溝２０８とを有している。なお、本実施形態では上側溝２０６と下側溝２０８は等角度間隔で配置されているが、びびり振動防止のため不等角度間隔で配置されていてもよい。上側溝２０６の各々には上側インサート２２０が取り付けられ、下側溝２０８の各々には下側インサート２２２が取り付けられる。上側インサート２２０および下側インサート２２２は、第２の実施形態の上側インサート１２０および下側インサート１２２と同様である。

先端インサート２３０は、図４７に示すように、頂点２４２を有した略三角形状の板状に形成される。先端インサート２３０は、頂点２４２から上記三角形の２辺に沿って直線状に延びる２つの切れ刃を有している。該２つの切れ刃は、平面視（図４４ではフライス工具２００の側面視）において、概ね直線状に延びる第１の切れ刃２３２ａと、頂点２４２と第１の切れ刃２３２ａとの間に設けられた円弧状の第２の切れ刃２３２ｂとを有している。２組の切れ刃２３２ａ、２３２ｂの各々は、すくい面２３６と、逃げ面２３４との交線によって形成される。

本実施形態では、先端インサート２３０は、固定ねじ２１２によってヘッド２０４に固定される。そのため、ヘッド２０４は、その先端部に切欠き部２１０を有している。切欠き部２１０には、固定ねじ２１２をねじ込むねじ穴（図示せず）が形成されており、先端インサート２３０は、固定ねじ２１２の先端形状と類似したくぼみ２４０が形成されている。

なお、既述の実施形態では、フライス工具１０、１００、２００について、上側インサート２０、１２０、２２０および下側インサート２２、１２２、２２２は各々２つ、先端インサート３０、５０、２３０は各々１つ備えていたが、本発明は、これに限定されず、上側インサート、下側インサートは、それぞれ少なくとも１つ備えられていればよい。また、上側インサートの主切れ刃、最大径部周辺の副切れ刃、下側インサートの主切れ刃、先端インサートの主切れ刃および先端切れ刃のそれぞれの役割を、複数に分割または統合した切れ刃を備えているインサート式またはソリッド式の工具であってもよい。

１０ フライス工具
１２ シャンク
１４ ヘッド
１４ａ 拡径部
１４ｂ 縮径部
１４ｃ 遷移部
２０ 上側インサート
２０ｃ 第１の切れ刃
２０ｊ 第２の切れ刃
２２ 下側インサート
２２ｃ 第１の切れ刃
２２ｊ 第２の切れ刃
３０ 先端インサート
３２ａ 第１の切れ刃
３８ 頂点
７０ ワーク
７２ 底壁
７４ リブ
７６ リターンフランジ

Claims (4)

1. シャンク部と、該シャンク部の先端側に設けられ、切れ刃を有するヘッドとで構成されたフライス工具において、
   前記ヘッドは、前記シャンク部に接する基端部から先端方向に直径が次第に拡大する拡径部と、最大直径部から先端方向に直径が次第に縮小する縮径部とを含み、
   前記拡径部および前記縮径部の各々に設けられた少なくとも１つの切れ刃と、
   前記ヘッドの先端部において、前記縮径部から前記フライス工具の軸心まで延設された少なくとも１つの先端切れ刃と、
   を具備し、
   前記拡径部および前記縮径部の切れ刃は、各々の一端から直線状に延びる第１の切れ刃を有しており、前記先端切れ刃は、フライス工具が回転したときに前記縮径部の第１の切れ刃が描く円錐面に沿う直線状の主切れ刃を有しており、
   前記拡径部および前記縮径部の切れ刃は、前記拡径部の第１の切れ刃および前記縮径部の第１の切れ刃にそれぞれ接続された凸状に湾曲した第２の切れ刃を更に有しており、前記第２の切れ刃が、前記拡径部と縮径部との接合部に隣接するように配置されることを特徴としたフライス工具。
2. 前記拡径部の切れ刃は、前記拡径部に取り付けられた上側インサートに形成され、前記縮径部の切れ刃は、前記縮径部に取り付けられた下側インサートに形成されており、
   前記上側インサートと下側インサートは、各々の一端から直線状に延びる第１の切れ刃と、該第１の切れ刃に接続された第２の切れ刃とを有し、前記先端切れ刃の主切れ刃は、前記ヘッドの先端部に配置された先端インサートに形成されている請求項１に記載のフライス工具。
3. 前記先端インサートは、先端中央部に前記主切れ刃に接するように接続された円弧状の副切れ刃を更に有している請求項２に記載のフライス工具。
4. 工作機械のテーブルに固定されたワークの底壁と立壁とリターンフランジとのコの字形の内側部分をアンダーカットするワークの加工方法において、
   シャンク部と、該シャンク部の先端側に設けられ、切れ刃を有するヘッドとで構成されたフライス工具であって、前記ヘッドは、前記シャンク部に接する基端部から先端方向に直径が次第に拡大する拡径部と、最大直径部から先端方向に直径が次第に縮小する縮径部とを含み、前記拡径部および前記縮径部の各々に設けられた少なくとも１つの切れ刃と、前記ヘッドの先端部において、前記縮径部から前記フライス工具の軸心まで延設された少なくとも１つの先端切れ刃とを具備したフライス工具を前記工作機械の主軸に取り付けて回転させ、
   前記フライス工具の前記シャンクが、前記底壁、立壁、リターンフランジのいずれの加工面に対しても斜めに配置されるように前記主軸を傾け、
   前記フライス工具の前記拡径部の切れ刃でリターンフランジの内側を加工し、前記フライス工具の前記縮径部の切れ刃および先端切れ刃で立壁の側面および底壁の内側、ならびに底壁と立壁の側面との間の隅部を加工するワークの加工方法。

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