JP6896101B2

JP6896101B2 - フライス工具及びワークの加工方法

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Publication number: JP6896101B2
Application number: JP2019559473A
Authority: JP
Inventors: 上野　裕司; 裕司上野; 了一宮本; 福人永田
Original assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Current assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Priority date: 2017-12-13
Filing date: 2017-12-13
Publication date: 2021-06-30
Anticipated expiration: 2037-12-13
Also published as: CA3085419A1; CA3085419C; US20220410291A1; CN111542409B; US11890687B2; WO2019116475A1; US20210078086A1; EP3725442A1; CN111542409A; EP3725442A4; JPWO2019116475A1

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及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、前記底刃部及び前記上刃部の切れ刃が、前記シャンク及び前記ヘッドと一体構造をなしている。

ＷＯ２０１４０６８７１０

特許文献１のＴ形カッタは、底刃部、上刃部、シャンク及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。また、特許文献１のＴ形カッタでは、ワークのリブとリブとが交差する隅部に湾曲した内周面を加工する場合、Ｔ形カッタのヘッドの半径より大きい又は同じ曲率半径を有した内周面しか加工することができない問題がある。

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及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、前記拡径部及び前記縮径部に、それぞれ少なくとも1つの切れ刃が設けられ、前記拡径部及び前記縮径部の切れ刃は、それぞれの端部から前記最大直径部に接近する方向に斜めに伸びる主切れ刃と、前記最大直径部側で前記主切れ刃に接続される凸状に湾曲した副切れ刃とで形成され、フライス工具を中心軸線周りに回転させたとき、前記拡径部および縮径部の各副切れ刃が前記ヘッドの半径方向に膨出する1つの回転体形状にな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リブと該リブに続けて形成されるリターンフランジと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るフライス工具であって、前記ヘッドが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に切れ刃が設けられ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でリブの側面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、前記拡径部及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。よって、アンダーカット部を高い加工条件で効率よく、高品位に加工することができる。

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。切れ刃を取り外して示す図１のフライス工具の正面図である。切れ刃を取り外して示す図２のフライス工具の側面図である。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斜視図である。別の方向から見た図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正面図である。図７の下側インサートの斜視図である。別の方向から見た図１０の下側インサートの斜視図である。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。Ｔ形カッタを用いた場合のアンダーカット部の加工を説明するための模式図である。本発明のフライス工具を用いた場合のアンダーカット部の加工を説明するための模式図である。コーナー部におけるアンダーカット部の加工を説明するための模式図であり、図１８においてフライス工具はコーナー部の入口に到達している。図１８において矢視線XIXの方向に見た斜視図である。図１８において矢視線XXの方向に見た側面図である。図１８において矢視線XXIの方向に見た側面図である。コーナー部におけるアンダーカット部の加工を説明するための模式図であり、図２２においてフライス工具はコーナー部の略中央部を加工している。図２２において矢視線XXIIIの方向に見た斜視図である。図２２において矢視線XXIVの方向に見た側面図である。図２２において矢視線XXVの方向に見た側面図である。コーナー部におけるアンダーカット部の加工を説明するための模式図であり、図２６においてフライス工具はコーナー部の出口に到達している。図２６において矢視線XXVIIの方向に見た斜視図である。図２６において矢視線XXVIIIの方向に見た側面図である。図２６において矢視線XXIXの方向に見た側面図である。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３０のフライス工具の斜視図である。ヘッド側から見た図３０のフライス工具の底面図である。シャンク側から見た図３０のフライス工具の平面図である。切れ刃を取り外して示す図３０のフライス工具の正面図である。切れ刃を取り外して示す図３０のフライス工具の斜視図である。切れ刃を取り外して示すヘッド側から見た図３０のフライス工具の底面図である。切れ刃を取り外して示すシャンク側から見た図３０のフライス工具の平面図である。図３０のフライス工具で用いるインサートの正面図である。図３０のインサートの斜視図である。別の方向から見た図３０の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。
先ず、図１〜図１２を参照して、本発明のフライス工具の第１の実施の形態を説明する。

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、３つの上側溝１６と、３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の各々には上側座１６ａが形成され、下側溝１８の各々には下側座（図３、４）が形成されている。上側座１６ａの各々には上側インサート２０が取り付けられ、下側座１８ａの各々には下側インサート２２が取り付けられる。図示する実施形態では、拡径部１４ａに３つの上側インサート２０が配置され、縮径部１４ｂに３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及び下側インサート２２の個数は３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及び縮径部１４ｂの各々も少なくとも１つの上側溝１６及び下側溝１８を備えていればよい。

上側座１６ａは、該上側座１６ａに取り付けられた上側インサート２０の直線の主切れ刃２０ｃ（図７〜図９）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１８ａは、該下側座１８ａに取り付けられた下側インサート２２の直線状の主切れ刃２２ｃ（図１０〜図１２）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の上側座１６ａに対面する側壁１６ｂに開口する上側半径方向通路２６ａ、及び、各下側溝１８の下側座１８ａに対面する側壁１８ｂに開口する下側半径方向通路２６ｂとを含むことができる。

図７〜図９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１６ａに取り付けられる。上側インサート２０は、また、上側座１６ａに取り付けたとき、該上側座１６ａとは反対側に配置され上側溝１６の側壁１６ｂに対面するすくい面２０ｅと、半径方向外側に向けられる逃げ面２０ｇとを有している。すくい面２０ｅと逃げ面２０ｇとによって、上端部２０ａから概ね直線状に延びる主切れ刃２０ｃと、下端部２０ｂに隣接して設けられ、主切れ刃２０ｃに連結される円弧状の副切れ刃２０ｄが形成される。

図１０〜図１２を参照すると、下側インサート２２は上端部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１８ａに取り付けられる。下側インサート２２は、また、下側座１８ａに取り付けたとき、該下側座１８ａとは反対側に配置され下側溝１８の側壁１８ｂに対面するすくい面２２ｅと、半径方向外側に向けられる逃げ面２０ｆとを有している。すくい面２２ｅと逃げ面２２ｆとによって、下端部２２ｂから概ね直線状に延びる主切れ刃２２ｃと、上端部２２ａに隣接して設けられ、主切れ刃２２ｃに連結される円弧状の副切れ刃２２ｄが形成される。下側インサート２２は、更に、その下端部２２ｂに主切れ刃２２ｃに連結された底切れ刃２２ｇと、該底切れ刃２２ｇに連結された内切れ刃２２ｈとが形成されている。

上側インサート２０と下側インサート２２は、各々の副切れ刃２０ｄ、２２ｄがフライス工具１０の回転方向に主切れ刃２０ｃ、２２ｃに対して前側に捻れて配置されるように、上側座１６ａ、下側座１８ａに取り付けられる。つまり、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、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の主切れ刃２０ｃが１つの円錐面に沿って回転するように、上側座１６ａ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の主切れ刃２２ｃが１つの円錐面に沿って回転するように、下側座１８ａに取り付けられる。なお、副切れ刃２０ｄ、２２ｄがフライス工具１０の回転方向に主切れ刃２０ｃ、２２ｃに対して後側に捻れて配置されていても、また捻れのない状態で配置されていてもよい。

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及び下側インサート２２の主切れ刃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°とすることができる。また、上側インサート２０の主切れ刃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。

更に、上側インサート２０及び下側インサート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、副切れ刃２０ｄ、２２ｄが、ヘッド１４の半径方向に膨出する１つの円弧をフライス工具１０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１６ａ及び下側座１８ａ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１０が回転するときに、上側インサート２０及び下側インサート２２の主切れ刃２０ｃ、２２ｃ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１２とヘッド１４とを一体的に形成し、上側インサート２０及び下側インサート２２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１６ａ及び下側座１８ａに取り付けることができる。更に、上側インサート２０及び下側インサート２２を上側座１６ａ及び下側座１８ａに取り付けた後に、上側インサート２０及び下側インサート２２に研削加工を施し、主切れ刃２０ｃ、２２ｃ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、副切れ刃２０ｄ、２２ｄ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してもよい。

以下、図１３Ａ〜図１５Ｂを参照して、フライス工具１０を用いたリブ加工方法を説明する。図１３Ａ〜図１５Ｂでは、ワークである製品１００は底壁１０２、底壁１０２から垂直に延びる薄壁を形成するリブ１０４、及び、リブ１０４の上端から底壁１０２に概ね平行に互いに反対方向に突出した第１と第２のリターンフランジ１０６、１０８を有している。図１３Ａ〜図１５Ｂの例では、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少なくとも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、エンドミル７０、本実施形態によるフライス工具１０及びＴ形カッタ７２を前記工作機械の主軸８０の先端に順次装着して、アルミニウム合金のような金属材料で成る厚板から製品１００が削り出される。なお、エンドミル７０、フライス工具１０及びＴ形カッタ７２は、それぞれ工具ホルダ７４を介して主軸８０に取り付けられている。また、ワークは工作機械のテーブル（図示せず）に固定される。

第１と第２のリターンフランジ１０６、１０８の一方、本例では第１のリターンフランジ１０６の側から加工される。まず、第１のリターンフランジ１０６の幅寸法に合わせて、エンドミル７０（図１３Ａ）のように工具の側面で切削可能な回転工具を用いて、底壁１０２、第１と第２のリターンフランジ１０６、１０８、及び、第１と第２のリターンフランジ１０６、１０８と底壁１０２との間の部分１１０、１１２以外の領域で前記厚板から材料を除去する（図１３Ｂ）。

次いで、エンドミル７０をフライス工具１０と交換して（図１４Ａ）、第１のリターンフランジ１０６と底壁１０２との間の部分１１０から材料を除去（アンダーカット）する。このとき、図１４Ａに示すように、下側インサート２２によってリブ１０４の側面を加工できるように、工作機械の回転送り軸を設定する。図１４Ａでは、フライス工具１０はワークに対して紙面に垂直な方向に送られ、次いで、矢印Ｚで示すように、リターンフランジ１０６から底壁１０２の方向に所定距離（ピックフィード量）だけ送られ、再び紙面に垂直な方向に送られ、部分１１０を第１のリターンフランジ１０６側から底壁１０２側にピックフィード量に相当する幅の帯状に順次材料を除去する。下側インサート２２が底壁１０２の表面に接するまで、矢印Ｚで示す方向へピックフィードを繰り返しながら紙面に垂直な方向にフライス工具１０を送ることによって部分１１０から材料を除去すると、最終的に図１４Ｂに示すように、リブ１０４と底壁１０２との間に紙面に垂直な方向に延びる三角柱状の部分１１０ａが残る。この部分１１０ａは、Ｔ形カッタ７２（図１５Ａ）を用いて除去することができる（図１５Ｂ）。フライス工具１０によるアンダーカットがが行われる間、主切れ刃２０ｃ、２２ｃ、副切れ刃２０ｄ、２２ｄのみならず、底切れ刃２２ｇおよび内切れ刃２２ｈが加工プロセスに寄与することによって、むしれが発生することなく加工を行うことができる。

第２のリターンフランジ１０８と底壁１０２との間の部分１１２も上述した方法と同様の方法で除去することができる。こうして、底壁１０２、底壁１０２から垂直に延びるリブ１０４、及び、リブ１０４の上端から底壁１０２に概ね平行に互いに反対方向に突出した第１と第２のリターンフランジ１０６、１０８を有した製品１００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。製品１００は、例えば航空機の翼の部品とすることができる。

部分１１０ａは、図１６に示すように、Ｔ形カッタ７２を用いても除去することができる。この場合、Ｔ形カッタ７２は、その回転軸線がリブ１０４と平行になるように配向される。従って、Ｔ形カッタ７２の突き出し長さ、つまり工具ホルダ７４の下端面からＴ形カッタ７２の先端までの距離Ｌ_TCは、リブ１０４の高さよりも長くなければならない。これに対して本実施形態によるフライス工具１０では、下側インサート２２が描く円錐面がリブ１０４に接するように斜めに配向される。従って、フライス工具１０の突き出し長さＬ_TPはリターンフランジ１０６又は１０８と工具ホルダ７４とが干渉しない長さとすることができる。リターンフランジ１０６、１０８の張り出し長さは、通常、リブ１０４の高さよりも格段に短いので、フライス工具１０の突き出し長さＬ_TPは、Ｔ形カッタ７２の突き出し長さＬ_TCよりも短くすることができる。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７２を用いた場合よりも、高効率に製品１００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。

更に、フライス工具１０は、図１３Ａ〜図１５Ｂに示したような、直線状のリブを加工する場合のみならず、図１８〜図２９に示すような、所定の角度、図示する例では９０°で屈曲したリブを加工することもできる。図１８〜図２９において、平板状の底壁２０２、底壁２０２から垂直に突出した第１と第２のリブ２０４、２０６、第１のリブ２０４の上端から垂直に突出したリターンフランジ２０８及び第１と第２のリブ２０４、２０６の交差するコーナー部２１０を有している。コーナー部２１０によって互いに結合された第１と第２のリブ２０４、２０６は、互いに９０°の角度で底壁２０２に沿って延設されている。なお、ワーク２００は、工作機械のテーブル（図示せず）に固定されている。

まず、フライス工具１０は、図１４Ａ、１４Ｂで説明したように、第１のリブ２０４の上縁部とリターンフランジ２０８の下面とが加工される。より詳細には、フライス工具１０は、上側インサート２０の主切れ刃２０ｃによってリターンフランジ２０８の下面と、下側インサート２２の主切れ刃２２ｃによって第１のリブ２０４の側面とを同時に加工するように、第１のリブ２０４の一端（図１８では下端部）からコーナー部２１０に向けて（図１８では上方に向けて）第１のリブ２０４の上縁部の側面に沿って直線送りされる。第１のリブ２０４の上縁部の側面とリターンフランジ２０８の下面が加工（アンダーカット）される間、上側インサート２０及び下側インサート２２の副切れ刃２０ｄ、２２ｄによって、第１のリブ２０４とリターンフランジ２０８の間のコーナーＲ部２０８ａが同時に加工される。

図１８〜図２１に示すように、フライス工具１０がコーナー部２１０の入口に到達すると、フライス工具１０は、途切れることなく引き続きコーナー部２１０の上縁部の内周面２１０ａに沿って概ね円弧状の工具経路に沿って送られる（図２２〜図２５）。既述したように、フライス工具１０は、下側インサート２２が底切れ刃２２ｇと内切れ刃２２ｈとを有しているので、同時５軸制御によって切り込み方向（フライス工具１０の回転軸線Ｏの方向）を自在に変更しながら切削可能となり、加工面に段差のような加工痕を形成することなく、図示するようにリターンフランジを有したコーナー部２１０を加工することが可能となる。

図２６〜図２９に示すように、フライス工具１０がコーナー部２１０の出口に到達すると、フライス工具１０は、途切れることなく引き続き第２のリブ２０６の側面に沿って第２のリブ２０６の先端へ向けて（図２２、２４では右方へ）直線送りされる。この間、下側インサート２２の主切れ刃２２ｃによって、第２のリブ２０６の上縁部の側面が加工される。フライス工具１０が第２のリブ２０６の先端（図２２、２４では右部）に到達し、第２のリブ２０６の上縁部の加工が終了すると、フライス工具１０は、底壁２０２に接近する方向（下方）にピックフィードが与えられる。次いで、コーナー部２１０へ向けて第２のリブ２０６の側面に沿って直線送りされ、第２のリブ２０６の側面において、前回の加工工程で完了した加工面の下側が加工される。

なお、図１８〜図２９において、第１のリブ２０４とコーナー部２１０の間、及び、コーナー部２１０と第２のリブ２０６との間に直線が示されているが、この直線は単に、第１のリブ２０４、コーナー部２１０、第２のリブ２０６を分かり易くする目的で図面に記載されたものであって、実際の加工面にこうした直線状の段差や溝のような加工痕が形成されることはない。

こうして、第１のリブ２０４の上縁部の側面がリターンフランジ２０８の下面と共に加工され、コーナー部２１０及び第２のリブ２０６の上縁部の側面が加工され、更に第１のリブ２０４、コーナー部２１０及び第２のリブ２０６の側面が加工されると、最終的に図１４Ｂに示す断面が三角形状の部分１１０ａに類似する削り残し部分（図示せず）が、第１のリブ２０４、コーナー部２１０及び第２のリブ２０６と、底壁２０２との間に形成される。この削り残し部分は、図１５Ａに示すようにＴ形カッタによって除去することができる。その際、Ｔ形カッタの形状により、第１のリブ２０４、コーナー部２１０及び第２のリブ２０６と、底壁２０２との間にコーナーＲ部２０４ａ、２１０ｂ、２０６ａを形成するようにできる。

なお、図１８〜図２９に示した実施形態では、リターンフランジ２０８は、第１のリブ２０４の上端に沿って底壁２０２に対して略平行に、かつ、一定の幅で延設されている。リターンフランジ２０８は、コーナー部２１０では第２のリブ２０６に接近するにつれ幅が漸減し、第２のリブ２０６には実質的にリターンフランジが設けられていない。然しながら、ワーク２００は、第２のリブ２０６の上端に沿って、リターンフランジ２０８と同様のリターンフランジを有していてもよい。

次に、図３０〜図４０を参照して、本発明のフライス工具の第２の実施形態を説明する。
第１の実施形態では、インサートを上側インサート２０と下側インサート２２とに分割したが、第２の実施形態では、両インサート２０、２２を一体化して、くの字形の１つのインサートに形成し、該インサートをヘッドの拡径部から縮径部に亘って取り付けた形態となっている。

フライス工具５０は、円柱状のシャンク５２と、シャンク５２の先端に一体的に形成されたヘッド５４とを具備している。ヘッド５４は、シャンク５２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５４ａと、拡径部５４ａ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５４ｂとを有し、概ね算盤玉の形状に形成されている。拡径部５４ａと縮径部５４ｂとの間に直径が最大となる最大直径部としての遷移部５４ｃが形成されている。本実施形態では、遷移部５４ｃは、ヘッド５４の半径方向に膨出する円弧をフライス工具５０の中心軸線Ｏ周りに回転させた回転体形状を呈している。

ヘッド５４は、拡径部５４ａに形成された上側溝５６と、縮径部５４ｂに形成された下側溝５８とを有している。ヘッド５４には、ヘッド５４の中心軸線Ｏ周りに等角度間隔で配置された四対の上側溝５６と下側溝５８が形成されている。各対の上側溝５６と下側溝５８は連続しており、拡径部５４ａ、遷移部５４ｃ及び縮径部５４ｂに亘って形成された１つの溝部を形成している。なお、溝部の個数は本発明の必須の要件ではなく、少なくとも１つの溝部を設けることができる。

溝部５６、５８には、インサート６０を取り付けるための座６２が形成されている。座６２は、くの字形に形成されたインサート６０を受承する平面より成る。本実施形態では、座６２を形成する平面はフライス工具５０の中心軸線Ｏに平行となっている。

更に、フライス工具５０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５０の中心軸線Ｏに沿ってシャンク５２を貫通する入口通路６４、該入口通路６４から半径方向にヘッド５４を貫通して各上側溝５６において座６２に対面する側壁５６ａに開口する上側半径方向通路６６ａ、及び、各下側溝５８において座６２に対面する側壁５８ａに開口する下側半径方向通路６６ｂとを含むことができる。

図３８〜図４０を参照すると、インサート６０は第１と第２の腕部６０ａ、６０ｂと、該第１と第２の腕部６０ａ、６０ｂを結合する屈曲部６１とを有して、全体的にくの字形に形成されている。インサート６０は、また、座６２に取り付けたとき、該座６２とは反対側に配置され上側溝５６の側壁５６ａに対面するすくい面６０ｆと、半径方向外側に向けられる逃げ面６０ｇとを有している。すくい面６０ｆと逃げ面６０ｇとによって、第１の腕部６０ａにおいて概ね直線状に延びる第１の主切れ刃６０ｃ、第２の腕部６０ｂにおいて概ね直線状に延びる第２の主切れ刃６０ｄ、及び、屈曲部６１に設けられ第１と第２の主切れ刃６０ｃ、６０ｄに連結された円弧状の副切れ刃６０ｅが形成される。

インサート６０は、フライス工具５０を中心軸線Ｏ周りに回転させたときに、第１の主切れ刃６０ｃが同一の円錐面に沿って回転し、第２の主切れ刃６０ｄが同一の円錐面に沿って回転するように、座６２に取り付けられる。フライス工具５０が回転するときに、第１と第２の主切れ刃６０ｃ、６０ｄが描く円錐面と中心軸線Ｏを含む平面と間の２本の交線（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°とすることができる。

また、インサート６０は、好ましくは、図３２、３３に示すように、座６２に取り付けたときに、その第１と第２の主切れ刃６０ｃ、６０ｄ、副切れ刃６０ｅ、底切れ刃６０ｈ及び内切れ刃６０ｊが、フライス工具５０の中心軸線Ｏを含む１つの平面内に配置される。更に、第１と第２の主切れ刃６０ｃ、６０ｄ、副切れ刃６０ｅ、底切れ刃６０ｈ及び内切れ刃６０ｊは、直径上反対側のインサート６０の第１と第２の主切れ刃６０ｃ、６０ｄ、副切れ刃６０ｅ、底切れ刃６０ｈ及び内切れ刃６０ｊが配置される同一平面内に配置される。

更に、インサート６０は、フライス工具５０を中心軸線Ｏ周りに回転させたときに、副切れ刃６０ｅが、ヘッド１４の半径方向に膨出する円弧をフライス工具５０の中心軸線Ｏ周りに回転させた１つの回転体形状の軌跡を描くように、座６２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５０が回転するときに、インサート６０の第１と第２の主切れ刃６０ｃ、６０ｄ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、インサート６０は、ろう付けのような適当な結合技術を用いて座６２に取り付けることができる。更に、インサート６０を座６２に取り付けた後に、インサート６０に研削加工を施し、第１と第２の主切れ刃６０ｃ、６０ｄが描く上記２つの円錐面の各々の母線が、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、副切れ刃６０ｅ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してもよい。

１０フライス工具
１２シャンク
１４ヘッド
１４ａ拡径部
１４ｂ縮径部
２０上側インサート
２２下側インサート
１０４リブ
１０６第１のリターンフランジ
１０８第２のリターンフランジ
２０４第１のリブ
２０６第２のリブ
２０８リターンフランジ
２１０コーナー部

Claims

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に、それぞれ少なくとも1つの切れ刃が設けられ、
前記拡径部及び前記縮径部の切れ刃は、それぞれの端部から前記最大直径部に接近する方向に斜めに伸びる主切れ刃と、前記最大直径部側で前記主切れ刃に接続される凸状に湾曲した副切れ刃とで形成され、フライス工具を中心軸線周りに回転させたとき、前記拡径部および縮径部の各副切れ刃が前記ヘッドの半径方向に膨出する1つの回転体形状になることを特徴としたフライス工具。
前記拡径部には少なくとも１つの上側溝が形成され、前記縮径部には少なくとも１つの下側溝が形成されており、該少なくとも１つの上側溝と下側溝には、前記拡径部の切れ刃と前記縮径部の切れ刃がそれぞれ設けられる請求項１に記載のフライス工具。
前記上側溝には上側座が形成され、前記下側溝には下側座が形成されており、前記上側座には前記主切れ刃と副切れ刃を有した上側インサートが取り付けられ、前記下側座には前記主切れ刃と副切れ刃を有した下側インサートが取り付けられる請求項２に記載のフライス工具。
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主切れ刃と、該主切れ刃に接続され前記上側インサートと下側インサートの他端に配置された凸状に湾曲した副切れ刃とを有しており、前記上側インサートと下側インサートは、各々の副切れ刃が、フライス工具を中心軸線周りに回転させたとき、前記ヘッドの半径方向に膨出する1つの回転体形状になるように配置される請求項３に記載のフライス工具。
前記下側インサートは、前記副切れ刃とは反対側の端部に底切れ刃と内切れ刃とが形成されている請求項４に記載のフライス工具。
前記上側溝から下側溝へ亘って延びる座が形成されており、該座に前記拡径部の切れ刃と前記縮径部の切れ刃とが連続して形成されたくの字形のインサートが取り付けられる請求項２に記載のフライス工具。
工作機械のテーブルに固定されたワークのリブと該リブに続けて形成されるリターンフランジと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るフライス工具であって、前記ヘッドが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に切れ刃が設けられ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でリブの側面を加工するワークの加工方法。
前記工作機械は、少なくとも２つの回転送り軸を有する５軸工作機械であり、
ワークに対する前記フライス工具の相対的な姿勢と位置とを制御してリターンフランジ付きのリブが交差するコーナー部分のアンダーカット行う請求項７に記載のワークの加工方法。