JP5651605B2 - チップブレーカパターンを有する回転式切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、回転式切削工具に関する。より詳細には、本発明は、１つの刃の各チップブレーカが、直接隣接する刃のそれぞれのチップブレーカ間に配置されるように、ずれたチップブレーカパターンを有するエンドミルに関する。

エンドミルなどの回転式切削工具は、通常、シャンク部および切削部を含む円筒状形状を有する。切削部は、シャンク部に隣接する切削部の第１の端部（すなわち「シャンク端」）から切削部の反対側の端部（すなわち「自由端」）に向かって延びる、螺旋に配置された複数の切削刃を含む。一部の実施形態では、螺旋刃の切れ刃は、工具の長手軸から実質的に一定の半径をなす部分に沿って配置される。通常「テーパ付き」切削工具と呼ばれる別の実施形態では、切削部が略円錐台形状である、すなわち、切れ刃が切削部のシャンク端から自由端に延びるにつれて、各刃の切れ刃は、工具の長手軸からの半径が一定に減少する。テーパ付きの回転式切削工具の刃の切れ刃は、切削部を通り、工具の長手軸に対して垂直な任意の平面では、工具の長手軸から同じ距離にある。通常「直線溝付き」回転式切削工具と呼ばれる、さらに別のエンドミルの実施形態では、刃の切れ刃は、工具の長手軸に対して平行に延びる。

上記に説明した従来の回転式切削工具のいずれかを使用するに当たって、いくつかの本質的な問題がある。通常、これらの問題は、切れ刃の全長が工作物に同時に作用するという事実により、また、連続した切り屑が生成され、この切り屑が加工領域から十分に除去されないという事実により、過剰な摩耗、およびあまり十分とは言えない切削機能、またはその両方として顕在化する。そのような工具において、切削機能を改良し、摩耗を低減するための多くの試みがなされてきたが、これらの試みは通常、間隔をあけたパターンで切削刃に横方向に切られた比較的深い切欠きの形態、または各切削刃に沿って切れ刃を途切れさせる何らかの同様の形態の、いわゆる「チップブレーカ」の使用を含む。

６枚刃エンドミル構造用の従来のチップブレーカパターンが図８に示されている。示すように、一般的なチップブレーカパターンは、特定の刃長（ＬＯＣ）にわたって、１つの刃、例えば、刃＃２のチップブレーカが、隣接する刃＃１、＃３のチップブレーカの真後ろにあるようにされる。刃が切欠きに再度移行する点Ｐは、形状的に危険な部分であり、通常、工具障害が発生する部分である。この移行点は、チップブレーカの真後ろにあるので、工具のこの危険な領域は、１つの刃当たりの設定された切り屑負荷の大きさが２倍であり、このため、この領域は障害がさらにいっそう起こりやすい。したがって、先行技術の欠点を解決する回転式切削工具を提供することが望ましい。

本発明の一態様では、長手軸を有する回転式切削工具は、シャンク部と、シャンク部から切削部先端に延びる切削部と、複数の切り屑破断部とを含む。前記切削部は、刃長と、刃長に沿って延びる溝によって分離された複数の刃とを有し、各刃が、前面、後面、前面と後面との間に延びるランド面、および前面とランド面との間の交差部にある切れ刃を含む。前記複数の切り屑破断部は、刃長に沿って延びるチップブレーカパターンで各刃のランド面に配置される。チップブレーカパターンは、１つの刃のランド面に配置された切り屑破断部が、直接隣接する刃のランド面に配置された切り屑破断部間に配置される。

本発明の別の態様では、長手軸を有する回転式切削工具は、シャンク部と、シャンク部から切削部先端に延びる切削部と、複数の切り屑破断部とを含む。前記切削部は、刃長と、刃長に沿って延びる溝によって分離された複数の刃とを有し、各刃が、前面、後面、前面と後面との間に延びるランド面、および前面とランド面との間の交差部にある切れ刃を含む。前記複数の切り屑破断部は、刃長に沿って延びるチップブレーカパターンで各刃のランド面に配置される。チップブレーカパターンは、複数の刃のうちの第１の刃に対して、切削部先端から第１の距離で始まり、チップブレーカパターンは、複数の刃のうちの１つおきの各刃に対して、第１の距離で繰り返される。チップブレーカパターンは、複数の刃のうちの第２の刃に対して、切削部先端から第２の異なる距離で始まり、チップブレーカパターンは、複数の刃のうちの１つおきの各刃に対して、第２の距離で繰り返される。

本発明の別の態様では、長手軸を有する回転式切削工具は、シャンク部と、シャンク部から切削部先端に延びる切削部と、複数の切り屑破断部とを含む。前記切削部は、刃長と、刃長に沿って延びる溝によって分離された複数の刃とを有し、各刃が、前面、後面、前面と後面との間に延びるランド面、および前面とランド面との間の交差部にある切れ刃を含む。前記複数の切り屑破断部は、刃長に沿って延びるパターンで各刃のランド面に配置される。各切り屑破断部は、小半径部、大半径部、およびそれらの間のつなぎ半径部で形成される。

本発明の様々な実施形態が示されるが、示した特定の実施形態が特許請求の範囲を限定すると解釈すべきでない。本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更および修正を行うことができると考えられる。

チップブレーカパターンを有し、刃および溝間隔が不均等に割り出しされた、本発明の実施形態による回転式切削工具の斜視図である。 図１の回転式切削工具の切削部の端部斜視図である。 不均等に割り出しされた刃および溝間隔を示す、本発明の実施形態による回転式切削工具の断面図である。 本発明の実施形態による、偏心外周逃げ角を有する刃の拡大断面図である。 本発明の実施形態による、テーパの付いた溝付きコア構造の平面図である。 本発明の実施形態による切り屑破断部の拡大図である。 切り屑破断部が、直接隣接する刃の切り屑破断部間に配置されたチップブレーカパターンを有する、本発明の実施形態による６枚刃回転式切削工具の概略図である。 従来のチップブレーカパターンを有する６枚刃回転式切削工具の概略図である。

図１および図２を参照すると、シャンク部１２、切削部先端１５を有する切削部１４、および長手軸１６を含む回転式切削工具１０が提示されている。切削部１４の全体的な形状は、それに限定するものではないが、円筒形状、または円錐台形状とすることができる。切削部１４は、切削部１４の長さを延長する溝２０によって分離された複数の刃１８を含む。図示した実施形態では、回転式切削工具１０は、合計６つの刃１８および溝２０を有する。ただし、当然のことながら、本発明は、刃および溝の数量で限定されるものではなく、本発明は、刃および溝の数量の多少にかかわらず実施することができる。例えば、本発明は、４つの刃および溝、８つの刃および溝などでも実施することができる。

ここで、図３および図４を参照すると、各刃１８は、前面２２、後面２４、および前面２２と後面２４とをつなぐランド面２６を有する。前面２２とランド面２６との間の交差部は、それぞれの刃１８用の切れ刃２８を形成している。一部の実施形態では、切削部１４の刃１８および溝２０は、長手軸１６に対して約３０°〜約４５°の螺旋角３０（図７）で切削部１４内に螺旋状に延び、他の実施形態では、刃１８および溝２０は、長手軸１６に対して平行に延びる「直線状の溝」である。図示した実施形態では、切削部１４の刃１８および溝２０は、約３８°の螺旋角３０で切削部１４内に螺旋状に延びている。

図３に示すように、回転式切削工具１０の半球部の一方にある溝２０付き刃１８間の角度のついた間隔は不均等である。言い換えると、２つの半球部の一方にある刃１８の切れ刃２８間の角度のついた間隔は、３つの異なる大きさを有するが、切れ刃２８間の角度のついた間隔の合計は１８０°に等しい。図示した実施形態では、例えば、角度Ａ１は約５６°であり、角度Ａ２は約６０°であり、角度Ａ３は約６４°ある（５６°＋６０°＋６４°＝１８０°）。当然のことながら、半径方向に対向する半球部にある溝２０付き刃１８間の角度間隔は、他方の半球部の鏡像である。したがって、半径方向に対向する刃の切れ刃２８は、半径方向において互いに整列している。

本発明の原理は、偶数個の溝付き刃がある限り、異なる数量の溝付き刃を有する回転式切削工具に適用できることも当然のことである。例えば、本発明の原理は、１つの半球部の角度Ａ１、Ａ２が、合計で１８０°になる２つの異なる大きさを有する、４つの刃および溝がある回転式切削工具に適用することができる。同様に、本発明の原理は、１つの半球部の角度Ａ１、Ａ２、Ａ３，Ａ４が、合計で１８０°になる４つの異なる大きさを有する、８つの刃および溝がある回転式切削工具に適用することができる。

図４に示すように、各刃１８のランド面２６は、長手軸１６に対して垂直に延びる平面３１内にアーチ状（凸形）に延びて（「偏心外周逃げ」と呼ばれることもある）、後面２４に合流している。

ここで図５を参照すると、切削部１４の溝２０の深さは、回転式切削工具１０の長手軸１６に沿って変化している。具体的には、切削部１４の溝２０の深さは、シャンク部１２の近くでは比較的浅く、切削部先端１５の近くでは比較的深くなっている。図示した実施形態では、例えば、溝２０の深さは、シャンク部１２の近くで切削径の約６７％となるように（図５に実線で示す）、切削部先端１５の近くで切削径の約５６％となるように（図５に点線で示す）することができる。

ここで、図１、図２、および図６を参照すると、チップブレーカの形態の複数の切り屑破断部３４が、各刃１８のランド面２６に配置されている。切り屑破断部３４は、これがなければ連続する切れ刃２８を途切れさせ、それによって、前面２２とランド面２６との交差部に幾何形状が変化する切れ刃２８を形成している。加工時、切り屑破断部３４は、配置された刃１８内に正圧逃げ部を形成し、それによって、回転式切削工具１０の切削性能を大幅に高める。

各切り屑破断部３４の外形は、小半径部Ｒ１と、小半径部Ｒ１よりも半径が大きい大半径部Ｒ２と、小半径部Ｒ１と大半径部Ｒ２との間のつなぎ半径部Ｒ３とを含む。図５６に示すように、大半径部Ｒ２は、小半径部Ｒ１よりもシャンク部１２に近い（シャンク部１２の方向は図５に矢印で示されている）。言い換えると、小半径部Ｒ１は、大半径部Ｒ２よりも切削部先端１５に近い。切り屑破断部３４は、ランド面２６内に幅Ｗおよび深さＤを有する。深さＤは、回転式切削工具１０の切削径に比例する。ピッチＰは、刃１８のランド面２６に沿った、直接隣接する２つの切り屑破断部３４間の距離である。直接隣接する２つの切り屑破断部３４間の長さＬは、切り屑破断部３４の幅Ｗ間の距離である。言い換えると、長さＬは、切り屑破断部３４が刃１８上にないランド面２６を画定する。

ここで図７を参照すると、切り屑破断部３４のパターンが、本発明の一態様に従って概略的に示されている。図７に示すパターンでは、特定の刃１８の各切り屑破断部３４は、長手軸１６に交差する方向において直接隣接する刃１８の切り屑破断部３４の真後ろ（または真ん前）に配置されていない。言い換えると、特定の刃１８の各切り屑破断部３４は、直接隣接する刃１８上の、長さＬによって画定される２つの切り屑破断部３４間に配置されている。なお、すべての刃１８の切り屑破断部３４も長さＬだけ離れている。言い換えると、各刃１８の切り屑破断部３４は、互いから等距離にある。

ここで図７を参照すると、６枚刃エンドミル構造の各刃１８のチップブレーカパターン３２が、本発明の実施形態に従って概略的に示されている。本発明の一態様では、チップブレーカパターンが始まる切削部先端からの距離は、１つおきの各刃で実質的に同一である。言い換えると、図示した６枚刃構造では、チップブレーカパターン３２は、刃＃１、＃３、＃５の切削部先端１５から第１の距離ｄ１で始まり、チップブレーカパターン３２は、刃＃２、＃４、＃６の切削部先端１５から第２の距離ｄ２で始まる。この独自のチップブレーカパターンにより、刃１８が切欠きに再度移行する移行点Ｐは、直接隣接する刃１８の切り屑破断部３４の真後ろには存在しない。したがって、工具１０のこの領域は、１つの刃当たりの設定された切り屑負荷が大きくなく、それによって、図８に示す従来の回転式切削工具と比べて、回転式切削工具１０のこの領域での障害率が低くなる。

本明細書で言及した特許および出版物は、参照により本明細書に援用するものとする。

現時点での好ましい実施形態を説明したが、本発明は、添付した請求項の範囲内の別の方法で具現化することもできる。

Claims (7)

1. 長手軸（１６）を有する回転式切削工具（１０）であって、
   シャンク部（１２）と、
   前記シャンク部から切削部先端（１５）に延び、刃長と、前記刃長に沿って延び不均等に間隔をあけた溝（２０）によって分離された複数の刃（１８）とを有する切削部（１４）であって、各刃は、前面、後面、前記前面と前記後面との間に延びるランド面、および前記前面と前記ランド面との間の交差部にある切れ刃を含む、切削部（１４）と、
   前記刃長に沿って延びるチップブレーカパターン（３２）で各刃の前記ランド面に配置された複数の切り屑破断部（３４）と、を有する回転式切削工具であって、
   各切り屑破断部は、小半径部（Ｒ１）、大半径部（Ｒ２）、およびそれらの間のつなぎ半径部（Ｒ３）によって形成され、前記つなぎ半径部（Ｒ３）は前記大半径部より半径が短く、
   前記チップブレーカパターンが、１つの刃の前記ランド面に配置された前記切り屑破断部が、直接隣接する刃の前記ランド面に配置された前記切り屑破断部間に配置される、回転式切削工具。
2. 前記小半径部は、前記大半径部よりも前記切削部先端に近い、請求項１に記載の回転式切削工具。
3. 各溝の深さ（Ｄ）は、前記長手軸沿いに前記切削部先端から前記シャンク部に向かって変化する、請求項１又は請求項２に記載の回転式切削工具。
4. 各溝の前記深さは、前記切削部先端に近い方が深い、請求項３に記載の回転式切削工具。
5. 各刃は、前記長手軸に対して約３０°〜約４５°の螺旋角（３０）を形成する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転式切削工具。
6. 前記チップブレーカパターンは、前記複数の刃のうちの第１の刃に対して、前記切削部先端から第１の距離（ｄ１）で始まり、前記チップブレーカパターンは、前記複数の刃のうちの１つおきの各刃に対して、前記第１の距離で繰り返され、および、前記チップブレーカパターンは、前記複数の刃のうちの第２の刃に対して、前記切削部先端から第２の異なる距離（ｄ２）で始まり、前記チップブレーカパターンは、前記複数の刃のうちの１つおきの各刃に対して、前記第２の距離で繰り返される、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転式切削工具。
7. 前記切り屑破断部は互いから等距離にある、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回転式切削工具。

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