JP2000354903A - 切りくずの折断方法 - Google Patents

切りくずの折断方法

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JP2000354903A
JP2000354903A JP11163699A JP16369999A JP2000354903A JP 2000354903 A JP2000354903 A JP 2000354903A JP 11163699 A JP11163699 A JP 11163699A JP 16369999 A JP16369999 A JP 16369999A JP 2000354903 A JP2000354903 A JP 2000354903A
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chip
thickness
cutting
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radius
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JP11163699A
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Toshio Nakajima
俊雄 中島
Hiroaki Wada
浩明 和田
Kaoru Yoshida
薫 吉田
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Topy Industries Ltd
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Topy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋼材からなる素材の下穴を仕上げ加工する際
に、切りくずを短く折断する。 【解決手段】 次の(イ)、(ロ)、(ハ)の条件を満
たすようにして、切刃チップのノーズ部で下穴の仕上げ
加工を行う。 (イ)切削速度V=90〜120m/min (ロ)切りくずの厚さt=0.10〜0.45mm (ハ)切りくずの初期カール半径R=0.5〜1.0
mm

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、鋼からなる素材
に形成された下穴を仕上げ加工する際に生成される切り
くずを短く折断するための切りくずの折断方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、硬度がHRC35〜40である鋼
材は、強靭であることから、各種の機械部品等に多用さ
れているが、そのような鋼材からなる素材に穴明け加工
する場合には、まず下穴を形成し、その後仕上げ加工す
るようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】鋼材の下穴を仕上げ加
工する場合には、鋼材が強靭であることから、切りくず
が長く延びてしまうという問題があった。そこで、切り
くずを短く折断することが要望され、各種の研究が行わ
れている。しかし、そのような要望に十分に応えること
ができる方法が未だ開発されていない。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の要望
に応えるべくしてなされたものであり、硬度がHRC3
5〜40である鋼からなる素材に形成された下穴を切刃
チップのノーズ部で仕上げ加工する際に、次の(イ)〜
(ハ)の条件を満たすようにして加工することを特徴と
している。 (イ)切削速度V=90〜120m/min (ロ)切りくずの厚さt=0.10〜0.45mm (ハ)切りくずの初期カール半径R=0.5〜1.0
mm この場合、切り込み量をd、送り量をfとしたとき、d
=0.3r〜0.5r(rはノーズ部の曲率半径)と
し、f=0.10〜0.40mm/revにするのが望ま
しい。また、上記切りくずは、上記切刃チップのすくい
面に形成されたチップブレーカに衝突させることによ
り、上記条件(ハ)を満たすようにカールさせるのが望
ましい。
【0005】ここで、切刃チップのノーズ部で下孔の仕
上げ加工を行った場合には、図7においてダブルハッチ
ングが施された部分が切りくずになるが、この切りくず
の厚さおよびカール半径は、切りくずの各部で互いに異
なる。そこで、ここでは、切りくずの厚さtおよびカー
ル半径Rを図8に示すように定義する。すなわち、切り
くずの最も厚い部分の厚さを「切りくずの厚さt」とす
る。また、カール半径Rは、厚さがt/2である部分に
よって形成される切りくずのカール半径を称するものと
する。
【0006】この発明についてさらに詳細に説明する
と、この発明で用いられる仕上げ用の穴明け工具として
は、例えば図1、図2にそれぞれ示すボーリングバー1
または中ぐり用のバイト2が用いられる。ボーリングバ
ー1は、断面略円形の棒状をなすバー本体11の先端外
周部にスローアウェイチップ(切刃チップ)12を着脱
可能に取り付けたものである。また、バイト2は、バイ
ト本体21の先端側の一側部に切刃チップ22をロー付
け固定したものである。
【0007】スローアウェイチップ12および切刃チッ
プ22は、超硬合金(WC)または炭化チタン(Ti
C)、窒化チタン(TiN)等のサーメットがで形成さ
れる。それらのチップ12,22は、通常、三角形また
は四角形のものが用いられる。チップ12,22は、ポ
ジティブタイプのものであってもよく、ネガティブタイ
プのものであってもよい。
【0008】ボーリングバー1によって下穴の仕上げ加
工を行う場合には、ボーリングバー1を回転させつつ下
穴内に挿入し、スローアウェイチップ12のノーズ部1
2aによって下穴の内周面を周方向に切削する。バイト
2によって下穴の仕上げ加工を行う場合には、通常、下
穴が形成された素材を回転させることが多い。その他の
点は、ボーリングバー1による場合と同様である。
【0009】図3は、スローアウェイチップ12のノー
ズ部12aによって下穴3の内周面を仕上げ加工してい
る状態を示す。ノーズ部12aの仕上げ加工に伴って生
成された切りくず4は、従来の切削条件では螺旋状にカ
ールし、かつ連続している。しかるに、本出願の発明者
は、次の条件を満たすようにして仕上げ加工を行うこと
により、切りくず4を短く折断することができることを
見出した。すなわち、切削速度(ノーズ部12aの刃先
外側の周速)をV、切りくず4の厚さをt、切りくず4
の初期カール半径をRとしたとき、 (イ)切削速度V=90〜120m/min (ロ)切りくずの厚さt=0.10〜0.45mm (ハ)切りくずの初期カール半径R=0.5〜1.0
mm にするものである。これは、切刃チップ22のノーズ部
22aによって切削する場合も同様である。
【0010】条件(イ)について 切りくずを短く折断するための方法の一つとして、図4
に示すように、切りくず4をスローアウェイチップ12
の逃げ面(前逃げ面)12bに衝突させる方法が知られ
ている。この出願の発明者は、この方法を採用すること
によって切りくずを折断しようとした。ところが、仕上
げ穴明け加工において従来から採用されている80m/
min若しくはそれ以下の切削速度では、図3に示すよう
に、切りくず4が生成後、直ちにスローアウェイチップ
12のすくい面12cから離れる方向へ移動してしま
い、逃げ面12bに衝突することがほとんどない。そこ
で、鋭意研究した結果、切削速度Vを、90〜120m
/minにすることによって切りくず4を逃げ面12bに
衝突させることができることを見出した。これは、図5
に示すように、切削速度が90〜120m/minの範囲
内では、切りくず4の長さがほぼ10mm以下で安定し
ているのに対し、範囲外では切りくずの長さが長く、か
つ大きくばらつくことから明らかである。なお、このと
きの切りくず4の厚さtおよび初期カール半径Rは、
上記条件(ロ)、(ハ)の中間値、つまりt=0.27
〜0.28mm、R=0.7mmが採用されている。
【0011】条件(ロ)について 切りくず4が逃げ面12bに衝突すると、次式によって
求められる歪εが切りくず4に発生する。この歪εが所
定の大きさを越えると切りくず4が折断する。 ε=t(1/R−1/R)/2 ここで、 ε;切りくずの表面歪 t;切りくずの厚さ R;切りくずの初期カール半径 R;切りくずの折断時のカール半径 である。
【0012】上式から明らかなように切りくず4は、初
期カール半径Rが一定であるならば、切りくず4の厚
さtが薄いほど折断しにくく、厚いほど折断しやすい。
したがって、切りくず4を短く折断するためには、切り
くず4の厚さtを厚くすればよい。これは、切りくず4
の厚さと切りくず4の長さとの関係を示す図6の実験例
からも明らかである。なお、この実験例において、切削
速度Vは102m/minとし、初期カール半径R
0.7mmとした。
【0013】上記のように、初期カール半径Rが一定
であれば、切りくず4の厚さtが厚いほど切りくず4を
短く折断することができるが、実際には切りくず4の厚
さを厚くすると、それに伴って初期カール半径Rが増
大する。勿論、すいく面12bにチップブレーカを形成
すれば、切りくず4の厚さtがある程度厚くなっても初
期カール半径Rを所定の大きさ以下に維持することが
できるが、条件(ハ)を満たすには、チップブレーカを
形成したとしても厚さtを0.45mm以下にする必要
がある。特に、t≦0.3mmにするのが望ましい。こ
れは、0.3mm≦t≦045mmの範囲では、切りく
ずを短く折断することができるが、切りくず4の厚さt
が厚くその分だけスローアウェイチップ12に作用する
切削荷重が大ききくなる結果、仕上げ加工後の穴の面粗
度が荒く(例えばRmax25μm以上)なったり、スロ
ーアウェイチップ12の切刃に欠けが発生したりするか
らである。
【0014】切りくず4の厚さtは、切削速度V、その
他の切削条件によって若干影響を受けるが、概ね切り込
み量dと送り量f(図7参照)によって定まる。したが
って、厚さtに関する条件は、切り込み量dと送り量f
に関する条件にほぼ置き換えることができる。切り込み
量dおよび送り量fは、0.10mm≦t≦0.45m
mに対応して次のように定めるのが望ましい。 0.3r≦d≦0.5r(rはノーズ部12aの曲率半
径) 0.1mm/rev≦f≦0.40mm/rev 特に、0.10mm≦t≦0.30mmに対応して 0.3r≦d≦0.4r 0.1mm/rev≦f≦0.30mm/rev にするのが望ましい。
【0015】図7から解るように、ノーズ部12aで下
穴を仕上げ加工するときは、切り込み量dによって切り
くずの厚さ(平均厚さ)が変化する。切り込み量dが
0.3rより小さい場合には、切りくずが過度に薄くな
るため折断されにくくなる。一方、切り込み量dが0.
5rより大きい場合には、切りくずの厚さが増すと同時
に、切りくずの幅が大きくなり、切りくずの剛性が増
す。このため、チップブレーカによる切りくずのカール
効果が発現されない。この結果、切りくずの初期カール
半径Rが大きくなり、切りくずが折断されにくくなる
【0016】条件(ハ)について 切りくず4に発生する歪εの式から明らかなように、切
りくず4の厚さtが一定であれば、カール半径Rを小
さくするほど切りくずを折断することができる。図9
は、切りくず4の厚さtを条件(ロ)の中間値たる0.
27〜0.28mmとし、切削速度Vを102m/min
にしたときにおける、切りくず4の長さと初期カール半
径Rとの関係を示す図であり、R≦1.0mmであ
れば切りくず4を短く折断することができることが分か
る。したがって、切りくず4を単に折断するのであれ
は、初期カール半径Rを1.0mm以下にすればよ
い。しかし、初期カール半径Rを過度に小さくする
と、スローアウェイチップ12の刃先に大きな切削荷重
が作用するため、刃先に欠けが発生したり、仕上げ面が
悪化したりする。そこで、初期カール半径Rは、 0.5mm≦R≦1.0mm に定められる。
【0017】なお、切りくず4は、すくい面12cにチ
ップブレーカを形成し、これに切りくずを衝突させるこ
とによってカールさせるのが望ましい。素材およびスロ
ーアウェイチップ12には、材質その他の各種の誤差等
があるため、切りくず4の初期カール半径Rは、切削
条件(切削速度、切り込み量および送り量)が同一であ
っても変化する。しかるに、チップブレーカによって切
りくず4をカールさせれば、チップブレーカの形状、高
さ等によって素材の材質等の変化を吸収して、切りくず
4の初期カール半径Rをほぼ一定に維持することがで
きるからである。
【0018】条件(イ)、(ロ)、(ハ)による切りく
ず折断効果 図10は、条件(イ)、(ロ)、(ハ)を全て満足させ
た場合と、それらの条件から逸脱した場合とのそのれぞ
れの場合の切りくず長さを示すものであり、条件
(イ)、(ロ)、(ハ)全てを満たす場合には、切りく
ずの長さが5〜30mmで安定している。一方、全ての
条件を逸脱する場合には、切りくずの長さが50mmか
らほぼ3mの間で大きくばらついている。なお、この実
験で用いられた素材は、ボロン(ホウ素B)を0.00
1〜0.003%(重量比)の範囲で含むボロン鋼であ
り、その硬度はHRC38であった。下穴の内径は、3
6mmであった。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、硬度がHRC35〜40である鋼材からなる素材の
下穴を仕上げ加工する際に、切りくずを短く折断するこ
とができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明において用いられる仕上げ加工工具の
一例としてのボーリングバーを示す正面図である。
【図2】この発明において用いられる仕上げ加工工具の
他の例としての中ぐりバイトを示す正面図である。
【図3】従来の切削条件で仕上げ加工したときのスロー
アウェイチップと切りくずとの関係を示す図である。
【図4】この発明に係る仕上げ加工方法で加工した場合
のスローアウェイチップと切りくずとの関係を示す図で
ある。
【図5】切削速度と切りくずの長さとの関係を示す図で
ある。
【図6】切りくずの厚さと切りくずの長さとの関係を示
す図である。
【図7】スローアウェイチップのノーズ部とそれによっ
て切削される下穴とを示す拡大図である。
【図8】切りくずの厚さtおよびカール半径を定義する
ための図である。
【図9】切りくずの初期カール半径と切りくずの長さと
の関係を示す図である。
【図10】切削速度、切りくずの厚さおよび切りくずの
カール半径と、切りくずの長さとの関係を示す図であ
る。
【符号の説明】
12 スローアウェイチップ 12a ノーズ部 12b 逃げ面 12c すくい面 22 切刃チップ 22a ノーズ部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年6月14日(1999.6.1
4)
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図8
【補正方法】変更
【補正内容】
【図8】
フロントページの続き (72)発明者 吉田 薫 東京都千代田区四番町5番地9 トピー工 業株式会社内 Fターム(参考) 3C011 BB39 3C036 HH07

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硬度がHRC35〜40である鋼からな
    る素材に形成された下穴を切刃チップのノーズ部で仕上
    げ加工する際に、次の(イ)〜(ハ)の条件を満たすよ
    うにして加工することを特徴とする切りくずの折断方
    法。 (イ)切削速度V=90〜120m/min (ロ)切りくずの厚さt=0.10〜0.45mm (ハ)切りくずの初期カール半径R=0.5〜1.0
    mm
  2. 【請求項2】 切り込み量dを0.3r〜0.5r(r
    はノーズ部の曲率半径)とし、送り量fを0.10〜
    0.40mm/revにしたことを特徴とする請求項1に
    記載の切りくずの折断方法。
  3. 【請求項3】 上記切りくずを上記切刃チップのすくい
    面に形成されたチップブレーカに衝突させることによ
    り、上記条件(ハ)を満たすように切りくずをカールさ
    せることを特徴とする請求項1または2に記載の切りく
    ずの折断方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002263948A (ja) * 2001-03-12 2002-09-17 Kawasaki Steel Corp トリミング屑の切断方法
WO2012068860A1 (zh) * 2010-11-26 2012-05-31 长春轨道客车股份有限公司 钻深可变式断排屑深孔加工方法

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