(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記複数の第1の凹部は、前記回転軸の回転方向の後方側において隣り合う前記切屑ポケットよりも前記回転軸の回転方向の前方側において隣り合う前記切屑ポケットから離れていることを特徴とする請求項1または2に記載のフライス工具。
前記複数の第1の凹部は、前記回転軸に沿った方向から平面視した場合において、前記回転軸を中心として回転対称となる位置に設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のフライス工具。
前記第1の凸部の前記後側面から突出する長さは、前記第1の凹部の前記後側面からの深さよりも大きいことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載のフライス工具。
前記ホルダは、前記切削インサートにおける複数の切屑ポケットに連続し、先端から後端側に向かってそれぞれ前記回転軸の周りに螺旋状に延びている複数の溝部を備えていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載のフライス工具。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の各実施形態のフライス工具について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、実施形態の構成部材のうち本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明のフライス工具は、参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
【0012】
<第1の実施形態>
まず、第1の実施形態のフライス工具101について図面を用いて詳細に説明する。
【0013】
第1の実施形態のフライス工具101は、
図1に示すように、ホルダ1と、切削インサート3(以下、単にインサート3とも言う)とを備えている。ホルダ1は、回転軸(回転中心軸)Xを有しており、この回転軸Xに沿って延びた棒状の構成となっている。ホルダ1は切削加工時において回転軸Xを中心に回転軸Xの周りで矢印Yの方向に回転する。
【0014】
ホルダ1としては、鋼、鋳鉄、アルミ合金などを用いることができる。本実施形態のフライス工具101においては、これらの部材の中で靱性の高い鋼を用いている。ホルダ1の大きさは、被削材の大きさに応じて適宜設定される。例えば、回転軸Xに沿った方向の
長さは、60〜150mm程度に設定される。また、回転軸Xに直交する方向の幅は、6〜50mm程度に設定される。
【0015】
インサート3は、
図2〜5に示すように、回転軸Xに沿って延びた円板形状であり、ホルダ1の先端に装着されている。インサート3は、フライス工具1の先端側に位置する前側面9に設けられた複数の切刃5と、複数の切刃5から後側面11に向かってそれぞれ外周面13に設けられた複数の切屑ポケット7とを有している。インサート3の回転軸Xに沿った方向の長さは、例えば、6〜15mm程度に設定される。また、回転軸Xに直交する方向の幅は、6〜32mm程度に設定される。
【0016】
複数の切刃5は、それぞれインサート3の前側面9の側に位置して前側面9の中心側から外周側に向かって延びる前切刃5aと、前切刃5aに連続するとともに、それぞれインサート3の外周側に位置して前側面9の側から後側面11の側に向かって延びる外周切刃5bとを有している。
【0017】
切屑ポケット7は、複数の切刃5からインサート3の後側面11に向かってそれぞれ外周面13に設けられている。具体的には、切刃5が前切刃5aおよび外周切刃5bを有していることから、インサート3における前側面9および後側面11に開口するように外周面13の一部を切り欠いた構成となっている。なお、切屑ポケット7は、前側面9および後側面11に開口するように外周面13に設けられれば良いので、必ずしもインサート3の製造時に外周面13を切り欠くことによって形成される必要はない。
【0018】
切屑ポケット7は、切削加工時において切刃5で生じた切屑をすくい取り、切屑をホルダ1側へ送り出す役割を有している。そのため、切屑ポケット7における切刃5に沿って切刃5の内側に位置する内壁面の領域は、切屑のすくい面として機能している。また、本実施形態において切屑ポケット7は、インサート3の前側面9の側から後側面11の側に向かうにしたがって、回転軸Xの回転方向の後方に向かって傾斜した構成となっている。
【0019】
本実施形態におけるインサート3は、前側面9から後側面11にかけて貫通する貫通孔15を有している。貫通孔15は、インサート3をホルダ1にネジ止め固定する際にネジ(不図示)を挿入するために設けられている。インサート3の貫通孔15にネジを挿入し、このネジの先端をホルダ1に形成されたネジ孔(不図示)に挿入してネジ部同士を螺合させることによって、インサート3がホルダ1に固定される。
【0020】
インサート3の材質としては、例えば、超硬合金あるいはサーメットなどが挙げられる。超硬合金の組成としては、例えば、炭化タングステン(WC)にコバルト(Co)の粉末を加えて焼結して生成されるWC−Co、WC−Coに炭化チタン(TiC)を添加したWC−TiC−Co、あるいはWC−TiC−Coに炭化タンタル(TaC)を添加したWC−TiC−TaC−Coがある。また、サーメットは、セラミック成分に金属を複合させた焼結複合材料であり、具体的には、炭化チタン(TiC)、または窒化チタン(TiN)を主成分としたチタン化合物が挙げられる。
【0021】
インサート3の表面は、化学蒸着(CVD)法または物理蒸着(PVD)法を用いて被膜でコーティングされていてもよい。被膜の組成としては、炭化チタン(TiC)、窒化チタン(TiN)、炭窒化チタン(TiCN)またはアルミナ(Al
2O
3)などが挙げられる。
【0022】
本実施形態におけるインサート3は、1つの第1の凸部17と複数の第1の凹部19とを有している。第1の凸部17は、回転軸Xの上に位置して後側面11から後方に向かって突出している。本実施形態におけるインサート3は、前側面9から後側面11にかけて
貫通孔15を有していることから、第1の凸部17は貫通孔15を囲むように位置している。
【0023】
インサート3における複数の第1の凹部19は、それぞれ後側面11に設けられ、第1の凸部17から外周面13に向かって延びている。そのため、第1の凹部19における回転軸Xの側の端部は第1の凸部17に対して連続している。また、第1の凹部19における外周側の端部は外周面13には達しておらず、第1の凹部19は外周面13から離れている。
【0024】
また、複数の第1の凹部19は、インサート3の外周面13における複数の切屑ポケット7の間に位置する領域に向かってそれぞれ延びている。そのため、回転軸Xに直交する方向での第1の凹部19の長さを長く確保することができる。また、インサート3の外周により近い位置にまで第1の凹部19を位置させることができるので、ホルダ1によって安定してインサート3を保持することができる。
【0025】
複数の第1の凹部19は、それぞれ切屑ポケット7から離れて位置している。そのため、インサート3の耐久性を高めることができる。また、切屑が第1の凹部19に入り込む可能性を小さくできる。
【0026】
本実施形態におけるホルダ1は、
図6に示すように、複数の第2の凸部21と1つの第2の凹部23とを有している。第2の凹部23は、第1の凸部17に嵌合する部位である。そのため、第2の凹部23は、ホルダ1の先端面に設けられ、先端側から後端側に向かって窪んだ構成となっている。また、第1の凸部17が貫通孔15を囲むように位置していることから、第2の凹部23の底部には、前述のインサート3をホルダ1に固定するネジが挿入されるネジ孔(不図示)が設けられている。
【0027】
ホルダ1における複数の第2の凸部21は、それぞれ第1の凹部19に嵌合する部位である。そのため、複数の第2の凸部21は、それぞれホルダ1の先端面に設けられ、第2の凹部23から外周に向かって延びている。本実施形態において、第2の凸部21における回転軸Xの側の端部は第2の凹部23に対して連続している。また、第2の凸部21における外周側の端部はホルダ1の外周には達しておらず、第2の凸部21はホルダ1の外周から離れている。
【0028】
ホルダ1の外周には、インサート3における複数の切屑ポケット7に連続する溝部25が複数設けられている。溝部25は、ホルダ1の先端面から後端側に向かって回転軸Xの周りに螺旋状に延びており、切刃5で生じた切屑を外部に排出する役割を有している。
【0029】
本実施形態のフライス工具101は、上記した第1の凸部17、第1の凹部19、第2の凸部21及び第2の凹部23をそれぞれ有していることから、耐久性が高く、かつ、取り付け精度の良好なものとなっている。
【0030】
具体的には、第1の凸部17と第2の凹部23とが嵌合していることから芯出しを良好に行うことができ、また第2の凸部21と第1の凹部19とが嵌合していることから回転軸Xの回転方向での位置決めを良好に行うことができる。
【0031】
このとき、インサート3とホルダ1とが嵌合する部分に、単に凹凸が形成されているのではなく、インサート3が第1の凸部17と第1の凹部19とを有しており、ホルダ1が第2の凸部21と第2の凹部23とを有している。
【0032】
そのため、インサート3を小型化した場合であっても、回転軸Xに沿った方向の長さを
確保し易いインサート3の第1の凸部17とホルダ1の第2の凹部23とが嵌合しているため、芯出しを良好に行うことができる。また、第2の凸部21がホルダ1に設けられ、第2の凹部23がインサート3に設けられていることから、ホルダ1に過度に肉薄となる部分が形成されることを防ぐことができる。そのため、フライス工具101の耐久性を高めることができる。
【0033】
インサート3における第1の凸部17は、回転軸Xに直交する断面における外周が回転軸Xを中心とする円形状である。このように回転軸Xを中心としていることから、芯出しを良好に行うことができる。また、第1の凸部17に嵌合するホルダ1の第2の凹部23の内周面は、第1の凸部17の外周の形状に対応するように円筒形状である。上記する第1の凸部17の外周は、多角形状であっても良いが、ホルダ1における外周面と第2の凹部23の内周面との間の厚みに過度に薄くなる部分が形成されることを抑制するため、円形状であることが好ましい。
【0034】
一方、上記する第1の凸部17の外周が多角形状である場合には、第1の凸部17と第2の凹部23とが平坦な面で接触することになるので、ホルダ1からインサート3へのトルクの伝達を良好なものにできる。第1の凸部17の外周は、正四角形、正六角形または正八角形のような正多角形状であることが好ましい。このとき、ホルダ1における外周面と第2の凹部23の内周面との間の厚みのバラつきを抑えるため、正多角形の中心が回転軸X上に位置していることが好ましい。
【0035】
また、インサート3における第1の凸部17は、インサート3の後側面11から離れるにしたがって回転軸Xに直交する方向の径が小さくなる形状である。また、ホルダ1における第2の凹部23は、ホルダ1の先端面から後端側に向かうにしたがって回転軸Xに直交する方向の径が小さくなる形状である。これにより、インサート3をホルダ1に取り付ける際に、芯出しを容易に行うことができる。
【0036】
インサート3における複数の第1の凹部19は、底面と回転軸Xの回転方向の前方側および後方側に位置する側面とを有している。このとき、回転軸Xの回転方向の前方側の側面の少なくとも一部が平坦な面形状となっている。切削加工を行う際に、被削材から切刃5に伝わる切削抵抗は、第1の凹部19における回転軸Xの回転方向の前方側の側面を介してホルダ1へと伝わりやすい。そのため、上記の側面の少なくとも一部が、平坦な面形状であることによって、安定してインサート3をホルダ1で保持することができる。これにより、高い精度での切削加工が可能になる。
【0037】
なお、複数の第1の凹部19は上記の構成であることが好ましいが、このような構成に限定されるものではない。例えば、回転軸Xの回転方向に沿った断面において、第1の凹部19が側面および底面を有しておらず、円弧形状であっても良い。
【0038】
また、複数の第1の凹部19は、インサート3の外周面13における複数の切屑ポケット7の間に位置する領域に向かってそれぞれ延びているが、このとき、複数の第1の凹部19は、回転軸Xの回転方向の後方側において隣り合う切屑ポケット7よりも回転軸Xの回転方向の前方側において隣り合う切屑ポケット7から離れている。すなわち、
図3に示すように、第1の凹部19と、この第1の凹部19に対して回転軸Xの回転方向の前方側において隣り合う切屑ポケット7との間の距離L1が、第1の凹部19と、この第1の凹部19に対して回転軸Xの回転方向の後方側において隣り合う切屑ポケット7との間の距離L2よりも長い。
【0039】
複数の第1の凹部19へは、回転軸Xの回転方向の前方側において隣り合う切屑ポケット7に位置する切刃5で生じた切削抵抗が伝わり易い。複数の第1の凹部19が、それぞ
れ上記の位置に設けられていることによって、回転軸Xの回転方向の前方側において隣り合う切屑ポケット7と第1の凹部19との間でのインサート3の肉厚を大きく確保することができる。そのため、インサート3の耐久性をさらに良好なものにできる。
【0040】
複数の第1の凹部19は、回転軸Xに沿った方向から平面視した場合において、回転軸Xを中心として回転対称となる位置に設けられている。インサート3が上記の構成である場合には、複数の第1の凹部19のそれぞれに加わる切削抵抗のバラつき小さく抑えることができる。
【0041】
また、第1の凸部17におけるインサート3の後側面11から突出する長さは、第1の凹部19におけるインサート3の後側面11からの深さよりも大きい。これにより、インサート3をホルダ1に取り付ける際に、高い精度で芯出しを行うことができる。第1の凸部17におけるインサート3の後側面11から突出する長さとしては、例えば、3〜15mm程度に設定することができる。また、第1の凹部19におけるインサート3の後側面11からの深さとしては、例えば、2〜7mm程度に設定することができる。
【0042】
<第2の実施形態>
次に、第2の実施形態のフライス工具101について図面を用いて詳細に説明する。
【0043】
第2の実施形態のフライス工具101は、第1の実施形態のフライス工具101と同様に、ホルダ1とインサート3とを備えている。本実施形態のフライス工具101は、第1の実施形態のフライス工具101と比較して、インサート3が有する第1の凹部19およびホルダ1が有する第2の凸部21の構成が相違する。本実施形態のフライス工具101におけるこれらの構成以外は、第1の実施形態のフライス工具101と同じ構成であるため、詳細な説明を省略する。
【0044】
第1の実施形態のフライス工具101においては、インサート3の第1の凹部19がインサート3の外周面13から離れており、また、ホルダ1の第2の凸部21がホルダ1の外周から離れている。しかしながら、本実施形態のフライス工具101においては、
図7〜10に示すように、インサート3の第1の凹部19における外周側の端部がインサート3の外周面13に達しており、第1の凹部19が外周面13に開口している。また、ホルダ1の第2の凸部21における外周側の端部がホルダ1の外周に達している。
【0045】
第1の実施形態のフライス工具101においては、回転軸Xの回転方向に沿った方向でのインサート3における切屑ポケット7間の厚みを厚く確保することができるため、インサート3の耐久性をより高めることができる。一方、本実施形態のフライス工具101においては、回転軸Xに直交する方向での第1の凹部19及び第2の凸部21の長さを長く確保することができる。そのため、ホルダ1からインサート3へのトルクの伝達をより良好なものにできる。また、インサート3の外周にまで第1の凹部19を位置させることができるので、ホルダ1によって安定してインサート3を保持することができる。
【0046】
<切削加工物の製造方法>
次に、本発明の一実施形態の切削加工物の製造方法について図面を用いて説明する。
【0047】
切削加工物は、被削材201を切削加工することによって作製される。本実施形態における切削加工物の製造方法は、以下の工程を備えている。すなわち、
(1)上記実施形態に代表されるフライス工具1を回転させる工程と、
(2)回転しているフライス工具1における切刃を被削材201に接触させる工程と、
(3)フライス工具1を被削材201から離す工程と、
を備えている。
【0048】
より具体的には、まず、
図11に示すように、フライス工具1を回転軸Xの周りで回転させるとともに、フライス工具1をZ1方向に動かして、被削材201に相対的に近付ける。次に、
図12に示すように、フライス工具1における切刃5を被削材201に接触させるとともに、フライス工具1をZ2方向に動かして被削材201を切削する。そして、
図13に示すように、フライス工具1をZ3方向に動かして、被削材201から相対的に遠ざける。
【0049】
本実施形態においては、被削材201を固定するとともに回転軸Xの周りで固定されたフライス工具1を回転させた状態で被削材201に近づけている。また、
図12においては、回転しているインサートにおける切刃5を被削材201に接触させることによって被削材201を切削している。また、
図13においては、フライス工具1を回転させた状態で被削材201から遠ざけている。
【0050】
なお、本実施形態の製造方法における切削加工では、それぞれの工程において、フライス工具1を動かすことによって、フライス工具1を被削材201に接触させる、あるいは、フライス工具1を被削材201から離しているが、当然ながらこのような形態に限定されるものではない。
【0051】
例えば、(1)の工程において、被削材201をフライス工具1に近づけてもよい。同様に、(3)の工程において、被削材201をフライス工具1から遠ざけてもよい。切削加工を継続する場合には、フライス工具1を回転させた状態を維持して、被削材201の異なる箇所にインサート3における切刃5を接触させる工程を繰り返せばよい。
【0052】
なお、被削材201の材質の代表例としては、炭素鋼、合金鋼、ステンレス、鋳鉄、または非鉄金属などが挙げられる。