JP2000237904A - 旋削工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超硬合金等の硬質材料よりなる加工物を旋削
により加工する場合において切削抵抗等によりホルダ１
に変形を生じさせることがなく、またスローアウェイチ
ップ５を再研磨した場合でもチップ取付座４の寸法の異
なるホルダ１を用意したりする必要がない旋削工具を提
供する。 【解決手段】 チップ取付座４が形成された硬質材料よ
りなるカートリッジ３をホルダ１の先端に着脱可能に取
り付けて、このチップ取付座４にさらに硬質材料よりな
るスローアウェイチップ５を着脱可能に装着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に超硬合金等の
硬質材料を切削するのに用いて好適な旋削工具に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】超硬合金製の圧延ロールなどの硬質材料
を加工する場合には、従来より主にダイヤモンド電着砥
石等による研磨加工によって行われていたが、このよう
な研磨加工では多くの加工時間を要するとともに工具コ
ストも高価となるという問題がある。そこで、近年、こ
のような硬質材料の加工においては、ＣＢＮやダイヤモ
ンド焼結体よりなる切刃部を備えたスローアウェイチッ
プ（以下、チップと称する。）をホルダの先端に取り付
けた、いわゆるスローアウェイ式バイトのような旋削工
具を用いて、旋削加工により加工を行うことが多くなっ
てきている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ここで、通常このよう
な硬質材料の旋削加工に用いられる上記チップは、その
本体が超硬合金等の硬質材料によって形成されるととも
に、そのすくい面上の切刃が形成される部分に上述のＣ
ＢＮやダイヤモンド等の超高硬度焼結体が接合されて切
刃部をなしているものであり、このようなチップが、ホ
ルダの先端に形成されたチップ取付座に着座させられて
クランプ駒等のクランプ手段によって固定されている。
ところが、このような旋削工具によって超硬合金製のス
リーブ等の加工物を切削加工すると、切削時に作用する
抵抗によって硬質材料よりなるチップの本体がチップ取
付座に強く押し付けられてホルダが変形してしまい、こ
れによってクランプ力が低下してチップにがたつきが生
じ、加工精度の劣化を招くおそれがある。

【０００４】また、このようなＣＢＮやダイヤモンド等
の高価な超高硬度焼結体を切刃部に用いたチップでは、
特にこの超高硬度焼結体部分が大きい場合、切削によっ
て切刃に摩耗が生じたときにはチップを使い捨てせず
に、切刃部を再研磨して使用することが多い。ところ
が、このような再研磨の後にはチップの寸法が小さくな
るため、これを再研磨前のホルダのチップ取付座にその
まま取り付けることはできず、再研磨後のチップ寸法に
合わせたチップ取付座を有する複数種のホルダを用意し
たりしなければならないという問題もあった。

【０００５】本発明は、このような事情を鑑みてなされ
たもので、超硬合金等の硬質材料よりなる加工物を旋削
により加工する場合において切削抵抗等によりホルダに
変形を生じさせることがなく、またチップを再研磨した
場合でもチップ取付座寸法の異なるホルダを用意したり
する必要がない旋削工具を提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決して、こ
のような目的を達成するために、本発明は、チップ取付
座が形成された硬質材料よりなるカートリッジをホルダ
の先端に着脱可能に取り付けて、このチップ取付座にさ
らに硬質材料よりなるチップを着脱可能に装着したこと
を特徴とする。従って、かかる構成の旋削工具では、超
硬合金等の硬質材料よりなるチップの本体をやはり超硬
合金等の硬質材料よりなるカートリッジが保持してチッ
プがホルダに取り付けられるため、切削抵抗等によって
チップ取付座に変形が生じたりするのを防ぐことができ
るとともに、チップに再研磨を施した場合でも、ホルダ
全体を交換することなく、再研磨後のチップ寸法に合わ
せてカートリッジだけを交換すればよい。

【０００７】ところで、このように硬質材料よりなるチ
ップがやはり硬質材料よりなるカートリッジに装着され
てホルダに取り付けられた旋削工具において、このホル
ダまでもが硬質な材料によって形成されていると、切削
時に切刃に衝撃的な負荷が作用したりした場合には、チ
ップに欠損やチッピングが生じてその寿命が著しく短縮
されてしまうおそれがある。従って、上記ホルダは上記
カートリッジよりも靱性の高い材質により形成されるの
が望ましく、より具体的には上記ホルダの硬度はＨＲＣ
３５〜４８の範囲に設定されるのが望ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１ないし図５は、本発明の一実
施形態を示すものである。これらの図において符号１で
示すのは断面略方形をなす柱状に形成されたホルダであ
って、特に本実施形態ではこのホルダ１は、ＪＩＳ Ｇ
４１０５に規定されるＳＣＭ４４０等のクロムモリブデ
ン鋼材により形成されていて、その硬度はＨＲＣ３５〜
４８の範囲に設定されている。そして、このホルダ１の
先端部の上面１ａには凹所２が形成されていて、この凹
所２にはカートリッジ３が着脱可能に取り付けられてお
り、さらにこのカートリッジ３にはチップ取付座４が形
成されていて、このチップ取付座４にチップ５がやはり
着脱可能に取り付けられている。

【０００９】ここで、上記ホルダ１の上面１ａの先端部
には、この上面１ａの先端側の２つの角部のうち一方の
角部Ｃの２等分線Ｌに沿って、この一方の角部Ｃ側に向
かうに従い下降傾斜する傾斜面１ｂが形成されており、
上記凹所２はこの傾斜面１ｂに上記２等分線Ｌに沿って
延びるように形成されている。すなわち、この凹所２
は、図３に示すようにホルダ１の上面１ａに対向する平
面視において上記２等分線Ｌを中心に上記一方の角部Ｃ
に開口する略「コ」字状をなすように、かつ図４に示す
ように上記傾斜面１ｂから一段平行に陥没するように、
該傾斜面１ｂを切り欠くようにして形成されている。ま
た、この凹所２の底面２ａには、ホルダ１の下面に貫通
するネジ穴６と貫通せずに途中で止まるネジ穴７とが、
それぞれ該底面２ａに垂直に、かつ上記一方の角部Ｃ側
から上記２等分線Ｌに沿って間隔をあけて穿設されてい
る。

【００１０】このような凹所２に取り付けられる上記カ
ートリッジ３は、図５に示すように先端部が等脚台形状
の山型に形成されるとともに後部が略長方形とされた平
板状のものであって、この長方形状の後部は「コ」字状
をなす上記凹所２に嵌装可能な寸法、形状に形成されて
いる。また、このカートリッジ３の後部には、こうして
カートリッジ３を凹所２に嵌装した状態で上記ネジ穴
６，７と同軸となるように貫通穴８，９が形成されると
ともに、これらの貫通穴８，９の間には小径の貫通穴１
０がこれら貫通穴８，９と平行に形成されている。そし
て、このカートリッジ３は、その硬度がホルダ１の硬度
の２倍もしくはそれ以上の硬度となるように、ＨＲＣ８
７程度の超硬合金、またはハイス鋼（ＳＫＨ材）やダイ
ス鋼（ＳＫＤ材）などの工具鋼といった硬質材料により
形成されている。

【００１１】一方、上記チップ取付座４は、このような
カートリッジ３の山型に形成された先端部の上面３ａ側
に形成されている。このチップ取付座４は、カートリッ
ジ３の先端部の上面３ａを、先端側からこの先端部がな
す上記山型の途中まで、該上面３ａに対して一段平行に
陥没するように切り欠くとともに、これよりもさらに後
部側の上面３ａを、後述するチップ５の形状に合わせて
本実施形態では上面３ａに対向する平面視に略半円状を
なして後端側に凹むように、やはり上面３ａに対して一
段平行に先端部と同じ深さで陥没するように切り欠いて
形成されたものであり、この半円状に凹んだ凹部４ａの
先端側開口部の両側には、該半円の直径方向に延びて先
端側を向く壁面４ｂ，４ｂが形成されるとともに、この
半円状の凹部４ａの後部側には、上記平面視においてさ
らに後部側に一段僅かに凹むように、該半円よりも半径
の小さい円弧状の凹部４ｃが形成されている。

【００１２】このようなチップ取付座４に装着されるチ
ップ５は、本実施形態ではチップ取付座４の上記半円状
の凹部４ａに嵌挿可能な円板状をなすものであって、超
硬合金等の硬質材料よりなるチップ本体１１の上面にＣ
ＢＮやダイヤモンド等の超高硬度焼結体よりなる切刃部
１２が一体に接合された層状焼結体により形成されてお
り、この切刃部１２の上面１２ａがすくい面とされると
ともに、この上面１２ａの円周状の外周部に切刃１３が
形成されている。また、このチップ５の厚さは、図２に
示すようにチップ取付座４が上記カートリッジ３の上面
３ａに対して陥没する深さと略等しくされている。

【００１３】こうして構成されたチップ５は、その上記
すくい面とされる上面１２ａを上向きにしてカートリッ
ジ３のチップ取付座４に嵌装されて着座させられ、この
カートリッジ３がホルダ１の凹所２に装着されることに
より、その円周状の切刃１３の一部を先端側に突き出し
て該ホルダ１に取り付けられる。ここで、カートリッジ
３は、上記凹所２に嵌装された上で貫通穴９に挿通され
た取付ネジ１４をホルダ１の上記ネジ穴７にねじ込むこ
とによりホルダ１に固定される。また、このカートリッ
ジ３の上面３ａには、中央に取付穴１５ａが貫設された
クランプ駒１５が、この取付穴１５ａに挿通されたクラ
ンプネジ１６がカートリッジ３の上記貫通穴８を通して
ホルダ１のネジ穴６にねじ込まれることによって取り付
けられている。

【００１４】さらに、このクランプ駒１５の先端側には
カートリッジ３のチップ取付座４上に延出する腕部１５
ｂが形成されるとともに、上記取付穴１５ａを挟んでこ
の腕部１５ｂとは反対の後端側には、カートリッジ３の
上記貫通穴１０に緩挿される凸部１５ｃを備えた支持部
１５ｄが形成されており、上記クランプネジ１６をねじ
込むことにより、この支持部１５ｄを支点として腕部１
５ｂがチップ５の上面１２ａを押圧してチップ５がチッ
プ取付座４に固定され、上述のようにホルダ１の先端に
取り付けられる。なお、カートリッジ３が装着される凹
所２が上述のように傾斜面１ｂに沿って形成されている
ことにより、チップ５の切刃１３には図２に示すように
負のすくい角が与えられることとなる。また、上記貫通
穴１０には、両端がホルダ１の凹所２の底面２ａとクラ
ンプ駒１５の支持部１５ｄとに当接するようにコイルス
プリング１７が圧縮されて挿入されている。

【００１５】しかるに、このように構成された旋削工具
においては、超硬合金等の硬質材料よりなるチップ本体
１１を備えたチップ５が、同じく超硬合金等の硬質材料
よりなるカートリッジ３に保持されてホルダ１に取り付
けられているので、やはり超硬合金等の硬質材料よりな
る加工物を旋削加工する場合にチップ５に大きな切削抵
抗が作用したりしても、これによってチップ取付座４に
変形が生じてチップ５ががたついたりするのを防ぐこと
ができ、優れた加工精度を安定して確保することが可能
となる。従って、圧延ロールの超硬合金製のスリーブな
どを加工する場合において、ダイヤモンド電着砥石等に
よる研磨加工に劣らぬ精度の加工を可能としつつも、加
工時間の大幅な短縮を図ることができるとともに工具コ
ストの低減を促すことができる。

【００１６】また、本実施形態のように円板状に形成さ
れた上記チップ５においては、ホルダ１の先端側に向け
られた切刃１３に摩耗が生じた場合には、チップ５をそ
の周方向に適宜回転させた上でチップ取付座４に取り付
け直して摩耗していない部分の切刃１３を先端側に向
け、こうして切刃１３の全周が使い切られたなら、高価
な超高硬度焼結体製の切刃部１２を有効利用するため
に、チップ５の周面を一回り小さく研ぎ落として切刃１
３を再研磨するようにしている。従って、この再研磨さ
れたチップ５は、再研磨前のチップ５よりもその外径寸
法が一回り小さくなるが、上記構成の旋削工具では、上
記カートリッジ３を、この再研磨によって小さくなった
チップ５の外径寸法に合わせた内径の上記凹部４ａを備
えたチップ取付座４を有するものに交換するだけで、ホ
ルダ１は交換することなく再研磨後のチップ５を取り付
けて旋削加工に使用することが可能となり、複数種のホ
ルダを用意するのに比べて経済的である。

【００１７】ところで、このように構成された旋削工具
においては、超硬合金等の硬質材料によって形成された
カートリッジ３およびチップ５は、硬度は高い反面、靱
性に乏しく、このため上記ホルダ１までもが超硬合金等
の硬質材料によって形成されていたりすると、旋削加工
時に衝撃的な負荷が作用した場合には、この衝撃が逃が
されずにチップ５の切刃１３に直接集中してしまい、欠
損やチッピングが引き起こされるおそれがある。そし
て、特にこのような傾向は、切刃１３が形成される切刃
部１２が超硬合金よりもさらに硬質なＣＢＮやダイヤモ
ンド等の超高硬度焼結体によって形成された本実施形態
のような層状焼結体よりなるチップ５において、より顕
著なものとなる。

【００１８】しかるに、これに対して本実施形態では、
このように硬質材料よりなるカートリッジ３およびチッ
プ５に対し、ホルダ１は、これらよりも靱性の高い材質
である鋼材によって形成されており、従って加工時に衝
撃的な負荷が作用しても、この衝撃をホルダ１によって
吸収して緩和することができ、チップ５の切刃１３に衝
撃が集中するのを防いで欠損やチッピングの発生を防止
することができる。また、このような鋼材は、超硬合金
等の硬質材料に比べてネジ穴６，７等の形成が容易であ
るので、本実施形態のようにカートリッジ３を取付ネジ
１４によってホルダ１に着脱可能に取り付けるのに併せ
て、このカートリッジ３のチップ取付座４にチップ５を
着脱可能に取り付けるためのクランプネジ１６をも、ホ
ルダ１のネジ穴６にねじ込んでクランプ駒１５によりチ
ップ５を固定することにより、超硬合金製のカートリッ
ジ３にこのネジ穴７を形成するのに比べて簡単かつ確実
にチップ５をクランプすることができるという利点も得
られる。

【００１９】なお、本実施形態では、このホルダ１を上
述のようにＪＩＳ Ｇ ４１０５に規定されるＳＣＭ４４
０等のクロムモリブデン鋼材によって形成することによ
り、このホルダ１の硬度がＨＲＣ３５〜４８の範囲とな
るように設定しているが、これは、ホルダ１の硬度が上
記範囲を上回るほど該ホルダ１が硬質であると、上述の
ように加工時に衝撃的負荷が作用した際にこれを十分に
吸収することが困難となるおそれがある一方、逆に硬度
が上記範囲よりも低いと、ホルダ１自体の剛性が不十分
となって、超硬合金製のスリーブ等の硬質材料を旋削す
る際などにその切削抵抗によってホルダ１に撓みが生
じ、加工精度が損なわれるおそれがあるからである。従
って、このホルダ１の硬度は、本実施形態のようにＨＲ
Ｃ３５〜４８の範囲に設定されるのが望ましい。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
超硬合金等の硬質材料よりなる加工物を旋削加工する場
合でも、加工時の切削抵抗によってチップ取付座に変形
が生じたりするのを防いでチップを確実に保持すること
ができ、優れた加工精度を安定して得ることが可能とな
る。また、チップを再研磨した場合でも、カートリッジ
を適宜交換するだけでホルダはそのまま使用することが
でき、経済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態を示す平面図である。

【図２】 図１におけるＹＹ断面図である。

【図３】 図１に示す実施形態におけるホルダ１の平面
図である。

【図４】 図３におけるＺＺ断面図である。

【図５】 図１に示す実施形態におけるカートリッジ３
の平面図である。

【符号の説明】

１ ホルダ １ｂ 傾斜面 ２ 凹所 ３ カートリッジ ４ チップ取付座 ５ チップ １１ チップ本体 １２ 切刃部 １３ 切刃 １５ クランプ駒 １６ クランプネジ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チップ取付座が形成された硬質材料より
   なるカートリッジがホルダの先端に着脱可能に取り付け
   られ、上記チップ取付座にさらに硬質材料よりなるスロ
   ーアウェイチップが着脱可能に装着されていることを特
   徴とする旋削工具。
2. 【請求項２】 上記ホルダが上記カートリッジよりも靱
   性の高い材質により形成されていることを特徴とする請
   求項１に記載の旋削工具。
3. 【請求項３】 上記ホルダの硬度がＨＲＣ３５〜４８の
   範囲に設定されていることを特徴とする請求項１または
   請求項２に記載の旋削工具。