スローアウェイチップとそれを用いた回転切削工具

【課題】取付面の使用位置を交代させて切削に関与する切れ刃部を入れ替える基本形が円又は正多角形の平板状スローアウェイチップであり、切れ刃の形状を工夫して工具本体に設けるチップ座の位相をずらさない方法で切削抵抗の低減と防振効果の確保を可能にすることを課題としている。
【解決手段】側面３にチップ座の座側面で支える取付面７を複数形成し、さらに、切れ刃５に第１〜第ｎ（ｎ≧２）の切れ刃部５ａ_−１〜５ａ_−ｎを含ませ、取付面７のどれかを前記座側面で支持したときに切削に関与する切れ刃部と、隣り合う他の取付面７を前記座側面で支持したときに切削に関与する切れ刃部の形状を異ならせた。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基本形が円又は正多角形の平板状スローアウェイチップ（切削インサート）とそれを用いて切れ刃を構成した正面フライスなどの回転切削工具、特に、同一被削域を複数の切れ刃で分担切削する方式の回転切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
略円形平板状をなす正面フライス用のスローアウェイチップ（いわゆる丸駒チップ）が下記特許文献１に開示されている。また、このような丸駒チップを使用した切削工具の中に、同一被削域を複数の切れ刃で分担切削するようにして切削抵抗の低減などを図ったものがある（下記特許文献２，３）。
【０００３】
特許文献１が開示しているスローアウェイチップは、切れ刃よりも底面側において側面に取付面（取付け基準面）を設け、工具本体（フライス本体）に設けられたチップ座の座底に底面を着座させるのと合わせてその取付面を前記チップ座の座側面で支持するようにしており、固定の安定性を高めることができる。
【０００４】
また、特許文献２，３が開示しているスローアウェイチップとそれを用いた切削工具は、切れ刃に凹凸を設け、先行するチップの切れ刃の凹凸と後続チップの切れ刃の凹凸に位相差を生じさせて先行チップが切り残した部分（切れ刃の凹部が通過した領域）を後続チップの切れ刃の凸部で補完切削するようにしている。
【特許文献１】特開平１１−９０７２３号公報
【特許文献２】特開２００６−２１８６１７号公報
【特許文献３】特表２００７−５０００８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、切れ刃に凹凸を付け、その凹凸の位相がずれるように複数のチップを配置すると、同一被削域の切削が複数のチップによって分担され、そのために、切削抵抗の低減や切削中の振動抑制による加工の安定性向上などの効果が得られる。
【０００６】
ところが、上記の効果が得られる従来のスローアウェイチップは、切れ刃の各部の形状が一定し、また、切れ刃の各部と取付面の関係も一定しており、先行するチップと後続チップの切れ刃を凹凸の位相がずれるように配置するためには、チップ座の位相をずらす必要があった。そのために、チップ座の位相を変化させた専用の工具本体が必要になり、工具費や加工コストを上昇させる不具合があった。
【０００７】
切れ刃に凹凸の無い一般的な丸駒チップを装着する切削工具については、同一工具本体に設けるチップ座の位相を全て一致させており、そのような工具は汎用品として市場に提供されている。その工具の本体を使用して同一被削域が複数のチップによって分担切削される工具を作ることができれば、切削抵抗の低減と切削中の振動抑制（防振効果）を経済的に実現することが可能になる。
【０００８】
この発明は、工具本体に設けるチップ座の位相をずらさない方法で切削抵抗の低減と防振効果の確保を可能にして上記の要求に応えられるようにすることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、この発明においては、チップ座に着座させて前記チップ座を有する工具本体に装着し、上面をすくい面、側面を逃げ面、上面と側面が交差した位置の稜線を切れ刃として使用する基本形が円又は正多角形の平板状スローアウェイチップを以下の通りに構成した。即ち、側面に前記チップ座の座側面で支える取付面を複数形成し、さらに、前記切れ刃に第１〜第ｎ（ｎ≧２）の切れ刃部を含ませ、前記取付面のどれかを前記座側面で支持したときに切削に関与する切れ刃部と、隣り合う他の取付面を前記座側面で支持したときに切削に関与する切れ刃部の形状を異ならせた。
【００１０】
このスローアウェイチップ（以下では単にチップと言うこともある）の好ましい形態を以下に列挙する。
（１）第１〜第ｎの切れ刃部にそれぞれ凸部と凹部を交互に設け、第１の切れ刃部と他の切れ刃部を重ねたときに各切れ刃部の凸部と凹部の位相がずれるように切れ刃形状を設定したもの。
（２）前記位相のずれを第１〜第ｎの切れ刃部の凸部と凹部の数を異ならせて生じさせたもの。
（３）前記取付面に対応した位置の切れ刃を直線状に形成したもの。ここで言う直線状切れ刃は直線に近似したものも含む。
（４）前記ｎを２に設定して第１の切れ刃部と第２の切れ刃部を、前記直線状切れ刃を間に配置して周方向に交互に形成したもの。
【００１１】
この発明は、回転切削工具も提供する。その回転切削工具は、座底と座側面を有するチップ座を先端外周に周方向に間隔をあけて複数設けた工具本体と、各チップ座に装着されるスローアウェイチップを工具本体に固定するクランプ手段を有し、前記複数のチップ座の各々を位相が一致する座にし、このチップ座に、上述したこの発明のスローアウェイチップを、先行するチップは前記第１の切れ刃部が、後続のチップは前記第２〜第ｎの切れ刃部がそれぞれ切削に関与して同一被削域を分担切削するように装着して構成される。ここで言う位相が一致するチップ座とは、工具本体を定位置で回転させたときにそれぞれの軌跡が重なるものである。
【００１２】
その回転切削工具は、正面フライスである場合には、前記直線状切れ刃を含ませたスローアウェイチップを前記直線状切れ刃が工具本体の軸心に対して垂直又はほぼ垂直になって最先端に位置するように前記チップ座に装着すると好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
この発明のスローアウェイチップは、チップ座の座側面で支持する取付面を隣り合う他の取付面と交代させたときに互いの位置が入れ替わる切れ刃部の形状を異ならせたので、工具本体に設けるチップ座の位相をずらさずに形状の異なる切れ刃部を切削に関与する位置に配置してそれ等の切れ刃部で同一被削域を分担切削することができ、経済的に有利な汎用の工具本体を使用して切削抵抗の低減と切削中の振動抑制を実現することが可能になる。
【００１４】
なお、上記で好ましいとした構成の作用、効果は次項で述べる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面の図１〜図１１に基づいてこの発明のスローアウェイチップと回転切削工具の実施の形態を説明する。
【００１６】
図１〜図３は、基本形が円形の平板状スローアウェイチップにこの発明を適用した例を示している。このスローアウェイチップ１は、上面２と側面３が鋭角に交わり、その位置の稜線を切れ刃５として使用するいわゆるポジティブ型の焼結体のチップであって、上面２の中心部に底面４に貫通した取付孔６を有している。また、側面３にフラットな取付面７を備えている。その取付面７が図示のチップには９０°の割り出し角で計４個設けられ、チップの９０°の回転で切削に関与する切れ刃部を入れ替えることができる。
【００１７】
切れ刃５は、第１の切れ刃部５ａ_−１と、第２の切れ刃部５ａ_−２と、直線状切れ刃（直線に近似した形状の刃も可）５ｂを組み合わせてなる。第１の切れ刃部５ａ_−１と第２の切れ刃部５ａ_−２には、規則的に波打つ凸部（山）８と凹部（谷）９が交互に形成され、一方、直線状切れ刃５ｂは、取付面７に対応した部分を直線状切れ刃にして作り出されており、第１の切れ刃部５ａ_−１、直線状切れ刃５ｂ、第２の切れ刃部５ａ_−２、直線状切れ刃５ｂが周方向に順に並んでその配列が繰り返された刃になっている。
【００１８】
第１の切れ刃部５ａ_−１と第２の切れ刃部５ａ_−２は、形状が異なる。例示のチップについては、各切れ刃部の凸部８と凹部９の数と位相を変えて両切れ刃部の形状を異ならせており、図４に示すように、第１の切れ刃部５ａ_−１と第２の切れ刃部５ａ_−２を重ねたときに、両切れ刃部の凸部８と凹部９の位相が半ピッチずつずれるようにしている。図４のＴ１は、凸部８の高さ（凹部９の深さ）を、Ｒ１は凸部８のＲ半径を、Ｒ２は凹部９のＲ半径をそれぞれ表す。また、Ｔ２は、第１の切れ刃部５ａ_−１と第２の切れ刃部５ａ_−２の凸部に軌跡が重なった位置から凸部の先端までの高さであり、加工面に生じる送りマークの高さに相当する。
【００１９】
なお、第１の切れ刃部５ａ_−１に設けられる凸部８の数と第２の切れ刃部５ａ_−２に設けられる凸部８の数は、図１のスローアウェイチップの場合、前者が３、後者が４、図２のスローアウェイチップの場合、前者が２、後者が３、図３のスローアウェイチップの場合、前者が４、後者が５になっているが、その数は任意に設定してよい（凹部９も同様）。
【００２０】
また、第１の切れ刃部５ａ_−１と第２の切れ刃部５ａ_−２のほかに、それらとは形状の異なる切れ刃部をさらに設けて同一被削域を形状の異なる３或いはそれ以上の切れ刃部で分担切削するようにしてもよい。例えば、上記のｎを４として、各々が凹部と凸部を備える第１〜第４の切れ刃部を９０°間隔で順に並べて設け、各切れ刃部の凸部の設置ピッチをＰとして各切れ刃部の凸部の軌跡が１／４Ｐずつずれるようにすることも可能であり、この構造では１刃当たりの負荷がより小さくなって切削抵抗の更なる低減と防振効果の更なる向上、加工面の面粗さの向上の効果が得られる。
【００２１】
図２、図３の１０は、形状の異なる切れ刃部の識別用マークである。このマーク１０がなくても凸部８や凹部９の数の相違によって各切れ刃部を見分けることができるが、マーク１０があると形状の異なる切れ刃部の識別がしやすい。
【００２２】
このほか、図１（ｂ）に示すように、底面４の内側部分を外周部よりも下側に突出させると、着座面となる底面４の突出端を研削して仕上げるときに側面の下端のエッジが鋭くなって欠けやすくなることがない。
【００２３】
この発明は、円を基本形にしたチップのほかに、正多角形を基本形にした板状スローアウェイチップにも適用することができる。適用対象が、使用する切れ刃部の位置を、取付面の使用位置を交代させて入れ替え、形状の異なる複数の切れ刃部で同一被削域を分担切削するスローアウェイチップであれば発明の効果が得られる。
【００２４】
図５〜図１１は、この発明の回転切削工具の一形態を表している。図示の回転切削工具１１は正面フライスであり、工具本体１２に、上述したこの発明のスローアウェイチップ１を、クランプ手段１３（図のそれはクランプねじ）を用いて着脱自在に装着して構成されている。
【００２５】
工具本体１２の先端外周には、チップ座１４が周方向に間隔をあけて定ピッチで複数設けられ、さらに、各チップ座１４に対応させた切屑ポケット１５が工具本体１２の外周に設けられている。各チップ座１４は、図８に示すように、座底１４ａと複数の座側面１４ｂを備えている。例示のチップ座１４は、座側面１４ｂを２つ有しており、その２つの座側面１４ｂがなす角α（図８参照）を、チップの取付面の設置ピッチに対応させてここでは９０°にしてある。
【００２６】
各チップ座１４は位相の一致した座になっている。図１１に示すように、そのチップ座１４の座底１４ａにスローアウェイチップ１の底面４を着座させ、隣り合う２箇所の取付面７を２箇所の座側面１４ｂで支持してチップ１を位置決めするようにしてある。
【００２７】
各スローアウェイチップ１は、上面２がすくい面、側面３が逃げ面になる姿勢にして使用される。第１の切れ刃部５ａ_−１が切削に関与する姿勢にしたもの（図９参照）と、座側面１４ｂに支持される取付面７の位置がひとつずつずれるように９０°回転させて第２の切れ刃部５ａ_−２が切削に関与する姿勢にしたもの（図１０参照）とを周方向に交互に配列しており、先行する第１の切れ刃部５ａ_−１と後続の第２の切れ刃部５ａ_−２によって同一被削域が分担切削される。そのためにチップ座に位相差をつけずに切削抵抗の低減と切削中の振動抑制を図ることが可能になる。その効果は、図示の工具の場合、第１の切れ刃部５ａ_−１と第２の切れ刃部５ａ_−２の凸部８と凹部９の軌跡が図４に示すように半ピッチずつずれて両切れ刃部の切削分担領域が平均化されるため、特に顕著に発揮される。
【００２８】
なお、例示のチップのように、第１の切れ刃部５ａ_−１と第２の切れ刃部５ａ_−２の凸部８と凹部９の数を異ならせる方法で両切れ刃部の凸部８と凹部９の位相差を生じさせると、両切れ刃部の凸部と凹部の大きさを同じにして加工面の面粗さを高めることができ、また、その効果を得ながら切削分担領域の平均化を図ることもできる。
【００２９】
このほか、取付面７に対応した位置の切れ刃を直線状切れ刃５ｂにし、その直線状切れ刃５ｂが工具本体１２の軸心に対して垂直又はほぼ垂直な状態で最先端に位置するようにスローアウェイチップ１をチップ座１４に装着したので、直線状切れ刃５ｂによるさらえ効果が得られ、加工面の面粗さが向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】（ａ）この発明のスローアウェイチップの実施形態を示す平面図、（ｂ）同上のチップの側面図、（ｃ）同上のチップの底面図、（ｄ）同上のチップの断面図、（ｅ）同上のチップを上面側から見た斜視図
【図２】（ａ）この発明のスローアウェイチップの他の実施形態を示す平面図、（ｂ）同上のチップを上面側から見た斜視図
【図３】（ａ）この発明のスローアウェイチップのさらに他の実施形態を示す平面図、（ｂ）同上のチップを上面側から見た斜視図
【図４】図２のチップの第１の切れ刃部と第２の切れ刃部の形状の違いと凸部、凹部の位相のずれを示す図
【図５】この発明の回転切削工具の一例（正面フライス）を示す斜視図
【図６】図５の回転切削工具の側面図
【図７】図５の回転切削工具の正面図
【図８】図５の回転切削工具に設けられたチップ座を工具の回転方向前方から見た図
【図９】第１の切れ刃部を使用するチップの取り付け状態を示す図
【図１０】第２の切れ刃部を使用するチップの取り付け状態を示す図
【図１１】図６のＸ−Ｘ線に沿った部分の拡大断面図
【符号の説明】
【００３１】
１スローアウェイチップ
２上面
３側面
４底面
５切れ刃
５ａ_−１第１の切れ刃部
５ａ_−２第２の切れ刃部
５ａ_−ｎ第ｎの切れ刃部
５ｂ直線状切れ刃
６取付孔
７取付面
８凸部
９凹部
１０識別用マーク
１１回転切削工具
１２工具本体
１３クランプ手段
１４チップ座
１４ａ座底
１４ｂ座側面
１５切屑ポケット

【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップ座（１４）に着座させて前記チップ座（１４）を有する工具本体（１２）に装着し、上面（２）をすくい面、側面（３）を逃げ面、上面（２）と側面（３）が交差した位置の稜線を切れ刃（５）として使用する基本形が円又は正多角形の平板状スローアウェイチップであって、
前記側面（３）に前記チップ座（１４）の座側面（１４ｂ）で支える取付面（７）を複数形成し、さらに、前記切れ刃（５）に第１〜第ｎ（ｎ≧２）の切れ刃部（５ａ_−１〜５ａ_−ｎ）を含ませ、前記取付面（７）のどれかを前記座側面（１４ｂ）で支持したときに切削に関与する切れ刃部と、隣り合う他の取付面（７）を前記座側面（１４ｂ）で支持したときに切削に関与する切れ刃部の形状を異ならせたことを特徴とするスローアウェイチップ。
【請求項２】
前記第１〜第ｎの切れ刃部（５ａ_−１〜５ａ_−ｎ）にそれぞれ凸部（８）と凹部（９）を交互に設け、前記第１の切れ刃部（５ａ_−１）と他の切れ刃部を重ねたときに各切れ刃部の凸部（８）と凹部（９）の位相がずれるように切れ刃形状を設定したことを特徴とする請求項１に記載のスローアウェイチップ。
【請求項３】
前記位相のずれを、前記第１〜第ｎの切れ刃部（５ａ_−１〜５ａ_−ｎ）の凸部（８）と凹部（９）の数を異ならせて生じさせたことを特徴とする請求項２に記載のスローアウェイチップ。
【請求項４】
前記取付面（７）に対応した位置の切れ刃を直線状に形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスローアウェイチップ。
【請求項５】
前記ｎを２に設定して第１の切れ刃部（５ａ_−１）と第２の切れ刃部（５ａ_−２）を、前記直線状切れ刃（５ｂ）を間に配置して周方向に交互に形成したことを特徴とする請求項４に記載のスローアウェイチップ。
【請求項６】
座底（１４ａ）と座側面（１４ｂ）を有するチップ座（１４）を先端外周に周方向に間隔をあけて複数設けた工具本体（１２）と、各チップ座（１４）に装着されるスローアウェイチップを工具本体（１２）に固定するクランプ手段（１３)を有し、前記複数のチップ座（１４）の各々を位相が一致する座にし、このチップ座（１４）に、請求項１〜５のいずれかに記載のスローアウェイチップ（１）を、先行するチップについては前記第１の切れ刃部（５ａ_−１）が、後続のチップについては前記第２〜第ｎの切れ刃部（５ａ_−２〜５ａ_−ｎ）がそれぞれ切削に関与して同一被削域を分担切削するように装着して構成された回転切削工具。
【請求項７】
請求項４又は５に記載のスローアウェイチップ（１）を前記直線状切れ刃（５ｂ）が工具本体の軸心に対して垂直又はほぼ垂直な状態で最先端に位置するように前記チップ座（１４）に装着したことを特徴とする請求項６に記載の回転切削工具。

【図１】