JP2003326404A - 刃先交換チップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 櫛歯形刃物第に取付け可能な小型のホルダに
装着して溝入れ動作を繰り返す方法での加工を行え、外
径旋削などの加工能率向上、加工面の品位向上、切屑絡
みの解消が図れる刃先交換チップを提供する。 【解決手段】 平行四辺形の長辺と短辺の長さの比を
１．１：１〜２：１、鋭角コーナのコーナ角θを４５°
〜８５°とし、さらに、鋭角コーナ側のチップ厚みを薄
くして鋭角コーナ部に刃幅Ｗが４ｍｍ〜７ｍｍ、最大切
込み量ａが２．５ｍｍ〜６．５ｍｍの切れ刃８を形成
し、このように構成したチップ１を、チップブレーカ溝
９を有する長辺側がホルダの上面側にくるようにホルダ
にビス止めして装着し、溝入れ動作を繰り返す方法で外
径等の旋削を行うようにした。

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、旋削加工工具用
の刃先交換チップ、中でも小サイズホルダに装着して切
削幅が広く、また、切削深さの深い加工に適用する刃先
交換チップに関する。

【０００２】

【従来の技術】ワークの外径旋削加工は、一般に倣い加
工によって行われる。倣い加工は、図５の矢印Ｉのよう
に工具（バイト）を連続的に横送りして行う加工であ
る。

【０００３】これ以外の外径旋削加工法として、図３や
図４に示すような溝入れバイトを用い、図５の矢印IIの
ように工具位置を定期的にずらしながら溝入れと同様の
加工を繰返していく方法が考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】倣い加工では、取り代
（切削深さ）が大きい場合、バイトの切込み深さと送り
量を規定範囲内で一定させ、被削域を深さ方向に数回に
分けて加工する必要があり、取り代が大きくなるほど分
割加工回数が増えるため、加工時間が長くなる。

【０００５】また、図６に示すように、ワークＷに送り
マークＭが付いて加工面が粗くなる。さらに、この倣い
加工では糸屑状の切屑が生じてバイトやワークに絡みつ
くことがある。

【０００６】これに対し、溝入れ方式での外径旋削加工
は、刃幅の広い工具を用いて幅方向の分割加工回数を減
らすことができ、送りマークも付かない。また、切屑が
渦状にカールし、工具やワークに対する切屑の絡みが生
じない。従って、取り代（特に切削深さ）が大きいとき
の外径旋削は溝入れバイトによる加工が倣い加工よりも
有利である。

【０００７】ところが、図３に示すように、三角形チッ
プＴＡ１をいわゆる縦使いにしてホルダＨに取付けた溝
入れバイトは、広幅、深溝入れとなる場合、チップサイ
ズを大きくしなければならず、そのためバイトが大型化
し、加工機の刃物台と干渉して使用できない（刃物台に
取付かない）ことがある。特に、複数本のバイトを櫛歯
型刃物台に取付けるときには取付けスペースの制約によ
り刃物台との干渉が起こり易い。

【０００８】また、図４に示すドッグボーンタイプのク
ランプバイトは、チップＴＡ２をホルダＨに固定するク
ランプ部品Ｃが大きく、従ってこれも刃物台との干渉が
起こり、使用規制を受ける。

【０００９】そこで、この発明は、小型のホルダに装着
して広幅、深溝入れができる刃先交換チップを提供して
工具の取付けスペースが制限されるときにも溝入れを繰
り返す方法での外径旋削等を可能ならしめることを課題
としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明においては、下記（ａ）〜（ｆ）の構成を
有する略平行四辺形のビス止めタイプの刃先交換チップ
を提供する。 （ａ）平行四辺形の長辺と短辺の長さの比が１．１：１
〜２：１、（ｂ）鋭角コーナの頂角が４５°〜８５°、
（ｃ）鋭角コーナ側のチップ厚みが中央部のチップ厚み
よりも薄い、（ｄ）鋭角コーナ部が逃げ面となる切欠面
によって切欠かれ、切欠面とすくい面となる長辺側側面
との交差稜が直線の切れ刃を構成する、（ｅ）刃幅が４
ｍｍ〜７ｍｍ、（ｆ）最大切込み量、即ち、切れ刃から
中央の厚肉部までの距離ａが２．５ｍｍ〜６．５ｍｍ。

【００１１】このチップは、切れ刃に沿うチップブレー
カ溝をすくい面に備えさせると好ましい。また、切れ刃
を、片方の端面とのなす角が９０°以下となる方向に数
度傾けておくのも好ましい。

【００１２】さらに、チップは、超硬合金チップ又は超
硬合金を母材にして表面に硬質被膜を設けたコーティン
グチップで形成されたものやＷＣの平均粒径が０．３〜
１．５μｍ、Ｃｏ含有量が２ｗｔ％以下でＨＶ硬度が１
４ＧＰａ以上の超硬合金で形成されたものが望ましい。
材料の超硬合金やサーメットとしてサーメットチップ又
はサーメットを母材にして表面に硬質被膜を設けたコー
ティングチップとして構成されているものやチタン系硬
質粒子の平均粒径が０．７〜２μｍ、窒素含有量が３〜
６ｗｔ％でＨＶ硬度が１４ＭＰａ以上のサーメットだと
なお望ましい。

【００１３】

【作用】この発明のチップは、一端面と切削に関与しな
い位置の２側面を拘束してホルダに長辺側の側面がすく
い面となるように縦向きに装着する。この状態でのチッ
プ高さは、平行四辺形のチップを用いているので低く抑
えられ、また、ビス止め式チップであるのでクランプ部
品による嵩の増加も無く、そのため、シャンクサイズが
例えば□６ｍｍ〜□１２ｍｍ程度の小型のホルダにも装
着可能となり、工具を櫛歯形刃物台に取付けて使用する
場合にも使用規制を受けなくなって溝入れを繰り返す方
法で高能率旋削を行うことが可能になる。刃幅が広いこ
とも加工の高能率化に寄与する。

【００１４】また、平行四辺形チップの鋭角コーナ側に
刃先を設け、切れ刃から中央の厚肉部までの領域をワー
クに切込ませるので最大切込み量も大きくとれる。

【００１５】なお、平行四辺形のチップは、取付孔を基
準にして点対称形状にすると２コーナ使用が可能にな
り、単刃チップに比べて経済効果が高まる。

【００１６】また、チップブレーカ溝を設けたものは、
切屑を強制的にカールさせて絡み防止の効果をより高め
ることができる。

【００１７】さらに、切れ刃を片方の端面とのなす角が
９０°以下となる方向に数度傾けたものは、片方の端面
を平坦にして切れ刃にバックテーパをつけることがで
き、バックテーパ付与のための研削を省ける。

【００１８】このほか、超硬合金やサーメットは、耐摩
耗性に優れ、刃立性も良い。従って、これ等を素材にし
たチップを用いれば、加工能率を高めて加工面の品位も
向上させることができる。特に、超硬合金やサーメット
を母材にして表面にＰＶＤコーティングによる硬質被膜
を設けたコーティングチップは、被膜によって強度（硬
度、靱性、耐摩耗性）や耐溶着性などを高めることがで
きるので、加工能率と面品位をより高めることができ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
１及び図２に基づいて説明する。図１（ａ）に示すよう
に、この刃先交換チップ１は、端面視が略平行四辺形を
なす。このチップ１の中央部にはクランプ用のビスを通
す貫通した取付孔２が設けられている。

【００２０】また、一方の端面３は平坦に形成され、他
方の端面４が部分的に落ち込んで鋭角コーナ側のチップ
厚みが中央部のチップ厚みよりも薄くなっている。

【００２１】さらに、鋭角コーナ部が逃げ面となす切欠
面５によって切欠かれ、切欠面５とすくい面となす長辺
側の側面６との交差稜が直線の切れ刃８を構成してい
る。すくい面には、切れ刃８に沿うチップブレーカ溝９
を設けてある。

【００２２】端面４の落ち込み部は、切れ刃８にバック
テーパがつくように、切れ刃８から遠去かるにつれてチ
ップ厚みが薄くなるように２軸方向に傾けている。ま
た、切れ刃８は、端面とのなす角が９０°以下となる方
向にγ°傾けている。そのγ°は端面３と直角な線を基
準にした傾き角である。

【００２３】図１（ｂ）のａは、切れ刃８から中央の厚
肉部までの距離を表し、この距離ａがチップの可能最大
切り込み量となる。

【００２４】このチップ１は、取付孔２を基準にして点
対称形状になっており、コーナチェンジによる２コーナ
使用が可能である。

【００２５】このチップ１は、超硬合金、中でもＷＣの
平均粒径が０．３〜１．５μｍ、Ｃｏ含有量が２ｗｔ％
以下でＨＶ硬度が１４ＧＰａ以上の超硬合金や、サーメ
ット、中でもチタン系硬質粒子の平均粒径が０．７〜２
μｍ、窒素含有量が３〜６ｗｔ％でＨＶ硬度が１４ＭＰ
ａ以上のサーメットで形成されたものが強度と耐摩耗性
に優れ刃立性も良くて好ましい。その好ましいとした超
硬合金やサーメットを母材にして表面に、Ｔｉをはじめ
とした周期律表の第IVａ族元素やＡｌの炭化物、窒化
物、炭窒化物、ＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボ
ン）などの硬質被膜を設けたコーティングチップである
となお好ましい。

【００２６】このように構成した図１の刃先交換チップ
１は、図２に示すように、ホルダ１０の先端の一側部に
設けたチップ座１１に３面を拘束して縦向きに装着す
る。中央の厚肉部の端面４と切削に関与しない側面６、
７を座壁に添わせ、ホルダ１０にねじ込む止めねじ１２
でクランプする。装着状態では、一方の側面６がホルダ
１０の上面側に、端面３がホルダの側面側にあり、側面
６がホルダ１０の上面とほぼ同じ高さに配置される。ま
た、切れ刃８はホルダ１０の側面に対して直角になり、
端面３がホルダの側面に対し若干傾いて切れ刃８にバッ
クテーパτがつくようにしている。

【００２７】チップ１は、基本形となる平行四辺形の長
辺と短辺の長さの比を１．１：１〜２：１にしている。
このチップは、ビスでクランプできる長さ（ホルダ長手
方向の長さ）を必要とし、長辺と短辺の長さの比が小さ
いものはホルダに装着したときの高さ（長辺間の距離）
が大きくなってサイズの大きなホルダが必要になる。

【００２８】また、長辺と短辺の長さの比が必要以上に
大きいチップは、材料の浪費、ホルダの剛性低下を招
く。

【００２９】チップ１の鋭角コーナのコーナ角θは、４
５°以下では刃先強度を確保し難く、８５°以上では最
大切込み量ａが小さくなるので４５°〜８５°とする。

【００３０】刃幅Ｗは、狭過ぎると切削能率が高まら
ず、刃先強度も不充分となる。一方、その刃幅Ｗが広過
ぎると切削負荷が大きくなり過ぎて加工機の能力を越え
てしまうので、４ｍｍ〜７ｍｍに設定する。

【００３１】最大可能切込み量ａは、前述の諸条件や刃
先強度を考慮すると２．５ｍｍ〜６．５ｍｍ程度にな
る。

【００３２】以下に、より詳細な実施例を挙げる。

【００３３】表１に示す刃幅のチップを装着した図２の
バイトを用意した。このバイトは、チップ１のコーナ角
θ＝４５°、可能最大切込み量ａ＝７．０ｍｍ、逃げ角
α＝７°、切れ刃のバックテーパτ＝２°、チップの長
辺側長さＬ＝１５ｍｍ、ホルダ１０のシャンクサイズ□
１２ｍｍである。チップは、先に望ましいとした超硬合
金チップである。

【００３４】このバイトを用いて溝入れを繰り返す方法
で外径旋削を行った。切削条件は、切削速度Ｖ＝５０ｍ
／ｍｉｎ、縦送りｆ＝０．０５ｍｍ／ｒｅｖとした。被
削材はＳ４５Ｃである。

【００３５】その加工に要した時間と、パス回数及び加
工結果を表１に示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】なお、同一取り代をＶ＝５０ｍ／ｍｉｎ、
横送りｆ＝０．０５ｍｍ／ｒｅｖ、切込みｄ＝２ｍｍで
倣い加工したときの加工時間は６１．０７秒であった。
この実験結果から、この発明のチップを用いて溝入れを
繰り返す方法で外径旋削等を行うと加工能率を著しく高
め得ることが分かる。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように、この発明では、長辺
と短辺の長さの比と、鋭角コーナのコーナ角と、刃幅
と、最大切込み量を適切に設定した略平行四辺形のチッ
プをホルダに縦向きにビス止めして装着するので、使用
するホルダが小さくてよく、かつ、クランプ部品による
工具の嵩の増加も起こらず、スペース面での使用規制を
受けない。従って、工具を櫛歯形刃物台に取付ける場合
にも溝入れ動作を繰り返す方法で外径旋削等を行うこと
ができ、その方法の効果、即ち、加工能率向上、加工面
の品位向上、切屑絡みの解消の効果を発揮させることが
できる。

【００３９】加工能率向上の効果は、刃幅が広く、加工
のパス回数が少なくなるため特に顕著となる。また、中
央部のチップ厚みを鋭角コーナ側のチップ厚みよりも厚
くしているので、チップのクランプ部の強度、クランプ
の安定性なども不足なく確保できる。

【００４０】チップブレーカ溝を備えるものは、切屑の
カール径縮小により絡み防止の効果がより高まる。

【００４１】また、切れ刃を片方の端面と直角な線上か
ら数度傾けたものは、片方の端面を平坦にして切れ刃に
バックテーパをつけることができ、バックテーパ付与の
ための研削が不要となる。

【００４２】このほか、特定組成の超硬合金やサーメッ
ト或いはそれを母材にして表面に更に硬質被膜を設けた
コーティングチップとして提供するものは、強度、耐摩
耗性、耐溶着性、刃立性等にも優れ、加工能率をより高
めて加工面の品位も向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）実施形態のチップの端面図 （ｂ）同上のチップの平面図 （ｃ）同上のチップの左側面図 （ｄ）同上のチップの斜視図

【図２】（ａ）図１のチップを装着したバイトの側面図 （ｂ）同上のバイトの平面図 （ｃ）同上のバイトの正面図 （ｄ）同上のバイトの斜視図

【図３】（ａ）従来の溝入れバイトの一例を示す平面図 （ｂ）同上のバイトの側面図

【図４】（ａ）従来の溝入れバイトの他の例を示す平面
図 （ｂ）同上のバイトの側面図

【図５】加工方法の概要説明図

【図６】倣い加工による送りマークを示す図

【符号の説明】

１ 刃先交換チップ ２ 取付孔 ３、４ 端面 ５ 切欠面 ６ 長辺側の側面 ７ 短辺側の側面 ８ 切れ刃 ９ チップブレーカ溝 １０ ホルダ １１ チップ座 １２ 止めねじ ａ 最大可能切込み量 θ 鋭角コーナのコーナ角 Ｗ 刃幅

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記（ａ）〜（ｆ）の構成を有する略平
   行四辺形のビス止めタイプの刃先交換チップ。 （ａ）平行四辺形の長辺と短辺の長さの比が１．１：１
   〜２：１、（ｂ）鋭角コーナの頂角が４５°〜８５°、
   （ｃ）鋭角コーナ側のチップ厚みが中央部のチップ厚み
   よりも薄い、（ｄ）鋭角コーナ部が逃げ面となる切欠面
   によって切欠かれ、切欠面とすくい面となる長辺側側面
   との交差稜が直線の切れ刃を構成する、（ｅ）刃幅が４
   ｍｍ〜７ｍｍ、（ｆ）最大切込み量、即ち、切れ刃から
   中央の厚肉部までの距離ａが２．５ｍｍ〜６．５ｍｍ。
2. 【請求項２】 切れ刃に沿うチップブレーカ溝をすくい
   面に備えた請求項１記載の刃先交換チップ。
3. 【請求項３】 切れ刃を、片方の端面とのなす角が９０
   °以下となる方向に数度傾けた請求項１又は２記載の刃
   先交換チップ。
4. 【請求項４】 超硬合金チップ又は超硬合金を母材にし
   て表面に硬質被膜を設けたコーティングチップとして構
   成されている請求項１乃至３のいずれかに記載の刃先交
   換チップ。
5. 【請求項５】 ＷＣの平均粒径が０．３〜１．５μｍ、
   Ｃｏ含有量が２ｗｔ％以下でＨＶ硬度が１４ＧＰａ以上
   の超硬合金を用いた請求項４記載の刃先交換チップ。
6. 【請求項６】 サーメットチップ又はサーメットを母材
   にして表面に硬質被膜を設けたコーティングチップとし
   て構成されている請求項１乃至３のいずれかに記載の刃
   先交換チップ。
7. 【請求項７】 チタン系硬質粒子の平均粒径が０．７〜
   ２μｍ、窒素含有量が３〜６ｗｔ％でＨＶ硬度が１４Ｍ
   Ｐａ以上のサーメットを用いた請求項６記載の刃先交換
   チップ。