JP5430069B2 - ミーリング工具および、それを用いた切削方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属等の切削加工に使用されるミーリング工具及びそれを用いた切削方法に関する。

従来から工具ホルダの先端外周側に着脱可能に切削インサートを取り付けたミーリング工具として、次に示すようなものが知られている。

例えば、特許文献１に記載のミーリング工具は、円柱形状の工具ホルダの先端外周側に複数の切削インサートが取りつけられている。取り付けられた切削インサートは、略正方形の上面と着座面を有している。前記上面の縁辺には切刃部が形成されている。切刃部は、上面の各コーナに位置するコーナ切刃と、被削材の工具ホルダの外周側の面を切削する主切刃と、被削材の工具ホルダの先端側の面を切削する副切刃と、を備えている。

主切刃は副切刃よりも高い位置に形成されているとともに、主切刃につながる逃げ面の角度は、副切刃につながる逃げ面の角度小さく形成されている。そのため、工具ホルダに切削インサートに所定の角度、具体的には、軸方向すくい角（アキシャルレーキ角）および半径方向すくい角（ラジアルレーキ角）で取り付けることにより、主切刃の加工面と副切刃の加工面とのなす角度が９０°となる加工が可能となる。

また、特許文献２には、切削インサートを工具ホルダに取り付ける際に、ミーリング工具の回転軸線に対して、正の角度のアキシャルレーキ角を持たせるとともに、負の角度のラジアルレーキ角を持たせる技術が開示されている。これにより、略四角形状の切削インサートの４コーナで、被削材の直角な加工削り（９０°肩壁削り）が可能となる。
特開平７−２６６１２０号公報 特開２００１−９６２８号公報

しかしながら上述のミーリング工具においては、切削インサートの側面視における主切刃は、副切刃よりも切削インサート厚み方向（着座面からの高さ）において、高い位置に形成されおり、コーナ切刃は、主切刃と略同じ高さ位置にされている。そのため、高さの異なると、コーナ切刃とを、接続部によってつなぐ形状となっている。

接続部は、側面視において、コーナ切刃に向うに連れて高くなるように傾斜している。そのため、当該接続部で被削材を切削する場合は、切削加工時に傾斜面にして垂直な方向に応力が加わる。当該傾斜面と垂直な方向は、肉厚が薄いため、他の切刃部と比較して、欠損やチッピングが発生しやすいという問題があった。そして、当該問題は、コーナ切刃と副切刃の高低差が大きい場合や、前記接続部の長さが短い場合は特に深刻となる。

そこで、本発明は、上記従来のミーリング工具よりも、略四角形状の切削インサートの４コーナで、被削材の略直角な加工削り（９０°肩壁削り）に適したミーリング工具を提供する。

本発明の一態様にかかるミーリング工具は、工具ホルダの先端外周側に切削インサートを取り付けてなるミーリング工具であって、前記切削インサートは、下面と、平面視が略四角形の上面と、前記上面と前記下面をそれぞれ繋ぐ複数の側面と、前記上面と側面の交線部に形成された切刃部と、を有するインサート本体を備えており、前記切刃部は、前記四角形の各コーナに位置する４つのコーナ切刃と、各前記コーナ切刃を挟んでそれぞれ形成された一対の主切刃と副切刃と、前記コーナ切刃と前記副切刃をつなぐ接続部と、を備えており、前記接続部は、当該接続部の一端と前記コーナ切刃とがつながる第１接続点および、当該接続部の他端と前記副切刃とがつながる第２接続点を有しており、前記第１接続点は、前記下面からの高さが前記第２接続点よりも高く形成されており、平面視した場合に、前記第２接続点が、前記第１接続点よりも前記工具ホルダの中心軸側に位置しており、前記主切刃は、コーナ切刃側に位置する第１端点および、該第１端点とは反対側であって前記副切刃側に位置する第２端点を有しており、平面視した場合に、前記第１端点が、前記第２端点よりも前記工具ホルダの中心軸側に位置していることを特徴とするものである。

また、他の態様にかかるミーリング工具は、工具ホルダの先端外周側に切削インサートを取り付けてなるミーリング工具であって、前記切削インサートは、平面視が略四角形の上面の周縁部に切刃部を有するインサート本体を備えており、該切刃部は、前記四角形の各コーナに位置する４つのコーナ切刃と、各前記コーナ切刃を挟んでそれぞれ形成された一対の主切刃と副切刃と、前記コーナ切刃と前記副切刃をつなぐ接続部と、を備えており、前記接続部は、当該接続部の一端と前記コーナ切刃とがつながる第１接続点および、当該接続部の他端と前記副切刃とがつながる第２接続点を有しており、前記第１接続点は、前記インサート本体の厚み方向において、高さが前記第２接続点よりも高く形成されてお
り、平面視した場合に、前記第２接続点が、前記第１接続点よりも前記工具ホルダの中心軸側に配置されており、前記主切刃は、コーナ切刃側に位置する第１端点および、該第１端点とは反対側であって前記副切刃側に位置する第２端点を有しており、平面視した場合に、前記第１端点が、前記第２端点よりも前記工具ホルダの中心軸側に位置していることを特徴とするものである。

また、上記発明において、前記副切刃は、前記着座面と略平行であることが好ましい。

また、上記発明において、平面視において前記接続部の前記第２接続点は、前記第１接続部よりも前記インサート本体の内側に配置されていることが好ましい。

また、上記発明において、平面視において前記副切刃は、各前記コーナにおける前記主切刃よりも、インサート本体の外側に突出した形状であることが好ましい。

また、上記発明において、側面視において、前記主切刃とつながる第１逃げ面の第１逃げ角は、前記副切刃とつながる第２逃げ面の第２逃げ角よりも小さいことが好ましい。

また、上記発明において、前記第１逃げ角は、前記下面と垂直な線を基準に前記第１逃げ面の上端が前記インサート本体側に傾斜しているとともに、前記第２逃げ角は前記下面と垂直な線を基準に前記第２逃げ面の下端が前記インサート本体側に傾斜していることが好ましい。

また、上記発明において、前記コーナ切刃は、前記下面と略平行な部分を有していることが好ましい。

また、上記発明において、前記コーナ切刃は、前記副切刃と略平行な部分を有していることが好ましい。

本発明を用いることにより、切削加工時に欠損やチッピングが発生しやすい接続部に被削材が接触することを抑制できるため、安定した直角な加工削り（９０°肩壁削り）が可能となる。

以下に本発明の一実施形態について、図を参照して説明する。図１は一実施形態にかかるミーリング工具の斜視図である。

このミーリング工具１は、略円柱形状の工具ホルダ２と、工具ホルダ２の先端外周側に取り付けられた複数の切削インサート３を備えている。

工具ホルダ２は、後端側にアーバーを差し込むための取り付け穴が形成されている。また、工具ホルダの先端外周側には、複数のポケットが形成されている。各ポケット２０には、切削インサート３がそれぞれ取り付けられている。そして、回転軸Ｎを基準にＯ方向に回転させて切削加工に用いられる。
（切削インサート）
上述の工具ホルダに取り付けされた切削インサートの一実施形態について、図を参照して説明する。図２は、一実施形態にかかる切削インサートの斜視図である。図３は、一実施形態にかかる切削インサートの上面図である。図４は、一実施形態にかかる切削インサートの側面図である。

図２および図３に示すように、この切削インサート３は、上面視（平面視）が略四角形の上面４と、下面５と、上面４と下面５をそれぞれつなぐ側面６と、上面４と側面５の交線部に形成された（換言すると、上面４の周縁に形成された）切刃部７と、を有したインサート本体３０を備えている。また、インサート本体３０の中央部には、上面４から下面５に亘って形成され貫通孔８が形成されている。

上面４には、切刃部７からインサート本体３０の内側に向うにつれて下面側に傾斜するすくい面４１がそれぞれ形成されている。また、上面の貫通孔８の周辺にはボス面９が形成さている。すくい面４１とボス面９との間には、インサート本体３０の中央に向うにつれて、下面からの高さが高くなるブレーカ面４２が形成されている。前記すくい面４１は、被削材を切削したときに生じる切屑が通る面として機能する。

下面５は、工具ホルダ２のポケット２０内に装着される着座面となる。また、側面６は、工具ホルダ側が工具ホルダ２との拘束面として、被削材側が逃げ面としてそれぞれ機能する。

切刃部７は、コーナ切刃７０と、主切刃７１と、副切刃７２と、接続部７３、第２接続部７４とを備えている。

コーナ切刃７０は、上面４の４コーナにそれぞれ形成されている。主切刃７１は、２つのコーナ切刃間にそれぞれ１つずつ形成されるとともに一端がコーナ切刃７０とつながっている。副切刃７２は、主切刃７１と各コーナ切刃を挟んで形成されている。接続部７３は、コーナ切刃７０と副切刃７２との間に形成されるとともに、一端にコーナ切刃７０と接続される第１接続点７３ａと、他端に副切刃７２と接続される第２接続点７３ｂを有している。第２接続部は、主切刃７１と副切刃７２との間に形成されており、一端が主切刃７１と接続されており、他端が副切刃と接続されている。なお、上面視（平面視）において、主切刃７１のコーナ切刃側の第１端点７１ａは、インサート本体３０の最も内側に位置しており、副切刃側の第２端点７１ｂは、インサート本体３０の最も外側に位置している。また、副切刃７２は、上面視（平面視）において、主切刃７１の第１端点７１ａおよび第２端点７１ｂよりもインサート本体３０の外周側に位置している。

図４に示すように、２つのコーナ切刃間には、一端から他端（図３における右から左に向う方向）にコーナ切刃７０、主切刃７１、第２接続部７３、副切刃７２、接続部７３、コーナ切刃７０が順に配置されている。そして、４つの各コーナ切刃間は、同様の配列で構成されており、上面の周縁部の一周に渡って切刃部７を構成している。

コーナ切刃７０は、下面５からの高さ(換言するとインサート本体３０の厚み方向の高さ、以下、単に高さと称す)が略一定になっている。また、同様に、副切刃も高さが略一定となっている。主切刃７１は、コーナ切刃側の第１端点７１ａが最も高く、副切刃側の第２端点７１ｂが最も低く形成されている。当該主切刃７１は、第１端点７１ａから第２端点７１ｂに向うについて、高さが低くなるように傾斜している。具体的には、第１端点７１ａから中央部７１ｃまでの第１傾斜部、および、第２端点７１ｂから中央部７１ｃまでの第２傾斜部は、傾斜角度が緩やかであり、中央部７１ｃにおける傾斜角度が第１傾斜部および第２傾斜よりも勾配が大きくなっている。

下面からの高さ関係は、最も高いものから、コーナ切刃７０、主切刃７１の第１端点７１ａ、主切刃７１の第２端点７１ｂ、副切刃７２の順になっている。そして、接続部７３は高さの異なるコーナ切刃７０と副切刃７２をつないでおり、第２接続部７３は、高さの異なる主切刃７１の第２端点７１ｂと副切刃７２とをそれぞれつないでいる。

図４に示すように、側面６は、主切刃７１につながる第１逃げ面６１と、副切刃７２とつながる第２逃げ面６２と、第１逃げ面６１の下面側に位置するとともに、第２逃げ面と隣り合う位置に配置された第３逃げ面６３とを備えている。第１逃げ面６１は、側面視において、上端がインサート本体側に傾斜している。また、第２逃げ面６２は、側面視において、下端側がインサート本体側に傾斜している。すなわち、第１逃げ面の逃げ角α（側面視において下面と垂直な補助線Ｇを基準とする角度：β側を正角、α側を負角とする）が第２逃げ面６２の逃げ角βよりも小さくなっている（本実施形態においては、第１逃げ面６１は−α°、第２逃げ面６２は＋βであるため、第２逃げ面６２の逃げ角の方が大きい）。

上記構成により、本実施形態では、主切刃７１の高さが、副切刃７２の高さよりも高く、かつ、第１逃げ面６１の逃げ角が、第２逃げ面６２の逃げ角よりも小さくなっている。
（切削インサートのホルダへの取り付け）
図５に示すように、上述の切削インサート３は、工具ホルダ２の先端外周部に形成されたポケット内にそれぞれ取り付けられる。例えば、貫通孔８内にネジを挿入してネジ止めしたり、クランプ部材等により工具ホルダ２に取り付けられる。このとき、切削インサート３の下面は、工具ホルダ２への着座面として、また、工具ホルダ側に位置する側面６は、工具ホルダ２への拘束面として機能する。

そして、被削材側、即ち工具ホルダ２の最も外周側に位置する第１主切刃７１１と、工具ホルダ２の最も先端側に位置する第１副切刃７２１がそれぞれ被削材の切削に寄与するように配置する。そして、第１副切刃７２１はサラエ刃として機能する。

そして、切削インサート３に所定の角度、具体的は、正の軸方向すくい角（アキシャルレーキ角）および負の半径方向すくい角（ラジアルレーキ角）を持たせて配置する。これにより、第１主切刃７１１が形成された２つのコーナ切刃間に位置する第２副切刃７２２および、第１副切刃７２１が形成された２つのコーナ間に位置する第２主切刃７１２が、切削加工時に被削材と接触しない。そのため、第１主切刃７１１によって切削された被削材の第１加工面１０ａと、第１副切刃によって切削された第２加工面１０ｂとのなす角度が略直角にすることができるとともに、他の主切刃および副切刃が被削材と干渉することを避けることができるため、当該直角な加工削り（９０°肩壁削り）４つのコーナで可能となる。

また、本実施形態においては、切削インサートは、切削加工時に接続部７３が被削材と接触しないように、工具ホルダ２に取り付けられている。これにより、他の切刃部と比較して欠損やチッピングが発生しやすい接続部での破損を抑制することができる。つまり、切削インサート３の側面視における主切刃７１は、副切刃７２よりも切削インサート３厚み方向（着座面からの高さ）において、高い位置に形成されおり、コーナ切刃７０は、主切刃７１と略同じ高さ位置にされている。そして、高さの異なる副切刃７２と、コーナ切刃７０とを、接続部７３によってつなぐ形状となっている。つまり、接続部７３は、側面視において、コーナ切刃７０に向うに連れて高くなるように傾斜している。そのため、当該接続部で被削材を切削する場合は、切削加工時に傾斜線にして垂直な方向に応力が加わる。当該傾斜線と垂直な方向は、肉厚が薄いため、他の切刃部と比較して、欠損やチッピングが発生しやすい。それに対して、本実施形態では、切削インサートを、切削加工時に接続部７３が被削材と接触しないように、工具ホルダ２に取り付けられている。これにより、切削加工時に切刃部にかかる圧力が、厚みが厚い分部のみとなるため、接続部７３での欠損等を抑制することができる。

本実施形態においては、副切刃７２は、下面５と略平行となっている。これにより、副切刃７２の下面５方向における肉厚を厚くすることができ、直角な加工削り（９０°肩壁削り）の切削インサート３の副切刃７２の強度を低下させることがない。同様に、コーナ切刃７０は、下面５と略平行な部分を有している。これにより、コーナ切刃７０の下面５方向における肉厚を厚くすることができ、直角な加工削り（９０°肩壁削り）の切削インサート３のコーナ切刃７０の強度を低下させることがない。上記構成により、コーナ切刃７０と副切刃７２も略平行な部分を有しており、コーナ切刃７０および副切刃７２の強度をともに向上させることができるため、好ましい。さらに、当該構成においては、接続部の傾斜角を大きくすることができるため、工具ホルダ２に切削インサート３を取り付ける際の取り付け角度の自由度が高まる。

また、本実施形態に用いる切削インサート３は、上面視（平面視）において、第２接続点７３ｂは第１接続点よりもインサート本体３０の内側に配置されていることが好ましい。これにより、切削加工時における第２副切刃７２２の干渉が起こり難くなるため、工具ホルダ２に切削インサート３を取り付ける際の取り付け角度の自由度が高まる。

また、本実施形態に用いる切削インサート３は、上面視（平面視）において、中央がインサート本体３０の外側に突出した形状であることが好ましい。これにより、第１副切刃７２１によって加工された第２加工面の平滑度を向上させることができる。
（切削方法）
次に、本発明のミーリング工具を用いた切削方法について図面を参照して説明する。

図６から図８に本発明の切削方法における概略図を示す。

まず、図６に示すように、ミーリング工具１と被削材１０とを準備し、ミーリング工具１を回転させて被削材１０に近づける。なお、ミーリング工具１と被削材１０とは、相対的に近づけば良く、例えば、被削材１０をミーリング工具１に近づけても良い。

次いで、図７に示すように、ミーリング工具１を被削材１０に接触させて切削する。その後、図８に示すように被削材１０からミーリング工具１を離間させる。なお、切削加工を継続する場合は、ミーリング工具１を回転させた状態を保持して、被削材１０の異なる箇所にミーリング工具１を接触させる工程を繰り返す。

以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の目的を逸脱しない限り任意のものとすることができることはいうまでもない。

一実施形態にかかるミーリング工具の斜視図である。 一実施形態のミーリング工具に取り付けられる切削インサートの斜視図である。 一実施形態のミーリング工具に取り付けられる切削インサートの上面図（平面図）である。 一実施形態のミーリング工具に取り付けられる切削インサートの側面図である。 工具本体に切削インサートを取り付けた部分の拡大斜視図である。 本発明の切削方法にかかる概略図である。 本発明の切削方法にかかる概略図である。 本発明の切削方法にかかる概略図である。

符号の説明

１ ミーリング工具
２ 工具ホルダ
２０ ポケット
３ 切削インサート
３０ インサート本体
４ 上面
５ 下面
６ 側面
６１ 第１逃げ面
６２ 第２逃げ面
６３ 第３逃げ面
７ 切刃部
７０ コーナ切刃
７１ 主切刃
７１ａ 第１端点
７１ｂ 第２端点
７１ｃ 中央部
７１１ 第１主切刃
７１２ 第２主切刃
７２ 副切刃
７２１ 第１副切刃
７２２ 第２副切刃
７３ 接続部
７３ａ 第１接続点
７３ｂ 第２接続点
８ 貫通孔
９ ボス面
１０ 被削材
１０ａ 第１加工面
１０ｂ 第２加工面

Claims (11)

1. 工具ホルダの先端外周側に切削インサートを取り付けてなるミーリング工具であって、
   前記切削インサートは、
   下面と、
   平面視が略四角形の上面と、
   前記上面と前記下面をそれぞれ繋ぐ複数の側面と、
   前記上面と側面の交線部に形成された切刃部と、
   を有するインサート本体を備えた切削インサートであって、
   前記切刃部は、
   前記四角形の各コーナに位置する４つのコーナ切刃と、
   各前記コーナ切刃を挟んでそれぞれ形成された一対の主切刃と副切刃と、
   前記コーナ切刃と前記副切刃をつなぐ接続部と、
   を備えており、
   前記接続部は、当該接続部の一端と前記コーナ切刃とがつながる第１接続点および、当該接続部の他端と前記副切刃とがつながる第２接続点を有しており、
   前記第１接続点は、前記下面からの高さが前記第２接続点よりも高く形成されており、
   平面視した場合に、前記第２接続点が、前記第１接続点よりも前記工具ホルダの中心軸側に位置しており、
   前記主切刃は、コーナ切刃側に位置する第１端点および、該第１端点とは反対側であって前記副切刃側に位置する第２端点を有しており、
   平面視した場合に、前記第１端点が、前記第２端点よりも前記工具ホルダの中心軸側に位置していることを特徴とするミーリング工具。
2. 工具ホルダの先端外周側に切削インサートを取り付けてなるミーリング工具であって、
   前記切削インサートは、
   平面視が略四角形の上面の周縁部に切刃部を有するインサート本体を備え、
   該切刃部は、
   前記四角形の各コーナに位置する４つのコーナ切刃と、
   各前記コーナ切刃を挟んでそれぞれ形成された一対の主切刃と副切刃と、
   前記コーナ切刃と前記副切刃をつなぐ接続部と、
   を備えており、
   前記接続部は、当該接続部の一端と前記コーナ切刃とがつながる第１接続点および、当該接続部の他端と前記副切刃とがつながる第２接続点を有しており、
   前記第１接続点は、前記インサート本体の厚み方向において、高さが前記第２接続点よ
   りも高く形成されており、
   平面視した場合に、前記第２接続点が、前記第１接続点よりも前記工具ホルダの中心軸側に位置しており、
   前記主切刃は、コーナ切刃側に位置する第１端点および、該第１端点とは反対側であって前記副切刃側に位置する第２端点を有しており、
   平面視した場合に、前記第１端点が、前記第２端点よりも前記工具ホルダの中心軸側に位置していることを特徴とするミーリング工具。
3. 前記副切刃は、前記下面と略平行であることを特徴とする請求項１又は２に記載のミーリング工具。
4. 前記コーナ切刃は、前記下面からの高さが略一定であって、
   前記主切刃は、前記第１端点から前記第２端点に向かうにつれて前記下面からの高さが低くなるように傾斜していることを特徴とする請求項３に記載のミーリング工具。
5. 前記主切刃は、前記第１端点から前記主切刃の中央に向かう第１傾斜部、前記第２端点から前記主切刃の中央に向かう第２傾斜部、および前記第１傾斜部と前記第２傾斜部との間に位置する第３傾斜部を有し、
   該第３傾斜部の傾斜角度が、前記第１傾斜部および前記第２傾斜部の傾斜角度よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載のミーリング工具。
6. 前記コーナ切刃は、前記主切刃と略同じ高さに位置していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のミーリング工具。
7. 平面視において前記副切刃は、各前記コーナにおける前記主切刃よりも、インサート本体の外側に突出した形状であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のミーリング工具。
8. 側面視において、前記主切刃とつながる第１逃げ面の第１逃げ角は、前記副切刃とつながる第２逃げ面の第２逃げ角よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のミーリング工具。
9. 側面視において、前記第１逃げ角は、前記下面と垂直な線を基準に前記第１逃げ面の上端が前記インサート本体側に傾斜しているとともに、前記第２逃げ角は前記下面と垂直な線を基準に前記第２逃げ面の下端が前記インサート本体側に傾斜していることを特徴とする請求項８に記載のミーリング工具。
10. 前記コーナ切刃は、前記下面と略平行な部分を有していることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のミーリング工具。
11. 請求項１乃至１０のいずれかに記載のミーリング工具を用いて被削材を切削する切削方法であって、
    前記ミーリング工具と前記被削材とを相対的に近づける近接工程と、
    前記ミーリング工具を回転させ、前記ミーリング工具を被削材に接触させて、被削材の表面を切削する切削工程と、
    前記被削材と前ミーリング工具とを相対的に離間させる退避工程とを、備えることを特徴とする切削方法。