JP2005138200A - 内径加工用工具 - Google Patents

Abstract

【課題】切り屑排出性に優れ、スローアウェイインサートの拘束力が大きくビビリ振動を発生し難く、刃先位置の繰り返し精度が高い刃先交換式内径加工用工具を提供する。
【解決手段】先端部に切れ刃１を有する径小棒状部２と、傾斜部３を介して略直線的に連なる径大部４とを有し、これに直線的に連なる略角柱状シャンク部５を備えたスローアウェイインサート６を、略角柱状をしたホルダー７の先端側面部位に設けたポケット８内に該シャンク部５の端部１４が、該ポケット８内の端部１３に当接する様に配置し、該ポケット８内に該シャンク部５をクランプ固定する為の傾斜部９の傾斜角度αが、２０≦α≦３０であることを特徴とする内径加工用工具である。
【選択図】図１

Description

本発明は内径加工用工具に関し、例えば、円盤状記憶媒体用ドライブモータ部品、電気電子部品、自動車部品などの特に小径小型部品の内径加工に適した加工用工具に関する。

内径の繰り広げ加工や倣い加工では、その加工径が小径になるほど工具径も小径となり、工具剛性が低下することによりビビリなどの振動が発生しやすいという課題がある。また、加工部品の小径化、高精度化により、刃先の繰り返し精度が求められている。特許文献１は、小径加工用工具であって、加工部と保持部から構成されたチップと該チップを固着支持するためのスリーブとから成る工具が開示されている。しかし、特許文献１の小径加工用工具では、チップのシャンクに対しスリーブの外側からのセットボルトを作用させて固定していたため、チップを拘束する力が弱く、そのためビビリ振動が発生しやすいという不具合があった。また、刃先位置のくり返し精度が悪いという問題があった。更に、内径加工時に、スリーブの端面がワークの穴を完全に塞ぐように位置することになるので、切屑の排出性に問題があった。

特開平１−２３４１０４公報

本発明は、切り屑排出性に優れ、スローアウェイインサートの拘束力が大きくビビリ振動を発生し難く、刃先位置の繰り返し精度が高い刃先交換式内径加工用工具を提供することである。

本願発明は、先端部に切れ刃１を有する径小棒状部２と、傾斜部３を介して略直線的に連なる径大部４とを有し、これに直線的に連なる略角柱状シャンク部５を備えたスローアウェイインサート（以下、単にインサートと言う。）６を、略角柱状をしたホルダー７の先端側面部位に設けたポケット８内に該シャンク部５の端部１４が、該ポケット８内の端部１３に当接する様に配置し、該ポケット８内に該シャンク部５をクランプ固定する為の傾斜部９の傾斜角度α（度）が、２０≦α≦３０であることを特徴とする内径加工用工具である。本構成を採用することにより、切り屑排出性に優れ、インサートの拘束力が大きくビビリ振動を発生し難く、刃先位置の繰り返し精度が高いスローアウェイ式内径加工用工具を提供することができる。

本発明の内径加工用工具は、径小棒状部２の寸法をｄ、径大部４の寸法をＤとした時、ｄ＜Ｄ＜２ｄであり、該径小棒状部２の長軸方向の長さをＭ、該ホルダー７の前方に突出している該径小棒状部２を含む傾斜部３および径大部４における全体の長軸方向の長さをＬとした時、０．３＜Ｍ／Ｌ＜０．６であり、該径小棒状部２から径大部４への傾斜部３の角度をθ（度）とした時、１５＜θ＜４５である。また、インサート６の基体は、重量％でＣｏが５〜１５％、硬質分散相のＷＣの平均粒径が１．０μｍ以下からなるＷＣ基超硬合金からなる。更に、内径加工用工具の少なくとも切れ刃１を有する径小棒状部２は耐摩耗性皮膜を被覆しており、該皮膜は、金属成分としてＴｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｂより選ばれる１種以上と、非金属成分としてＣ、Ｎ、Ｏより選ばれる１種以上とからなる耐摩耗性皮膜を被覆したものである。

本発明は、切り屑排出性に優れ、インサートの拘束力が大きくビビリ振動を発生し難く、刃先位置の繰り返し精度が高い刃先交換式内径加工用工具を提供することができる。

内径加工においては、切り屑によって加工面に損傷を与えない様にすることが重要で、そのためには工具自体が加工面に損傷を与えないような切り屑の流れを誘導することが必要であり、本発明はこれを実現させたものである。本発明の内径加工用工具を図１から図６に示す。図１は内径加工用工具の概略図、図２は図１のＸ矢視図である。また、図３は本発明の内径加工用工具に装着するインサートの概略図、図４は図３のＹ矢視図、図５は図３のＺ矢視図、図６は図３のＷ矢視図を示す。本発明の内径加工用工具のクランプ方法は、クランプ駒を用いた固定方法を採用している。クランプ時にインサートとホルダーのポケット内で、楔効果を働かせる為にシャンク部低面に傾斜角度αを設けている。ホルダーの先端部位に設けたポケット内にシャンク部をクランプ固定する為の傾斜部分の傾斜角度α（度）は、２０≦α≦３０である。２０度未満では楔効果が不充分で、十分な引込みが得られない。３０度を超えて大きい場合では、ポケット部の加工が困難になるほか、ホルダー先端側面部のポケット付近の剛性が低下する。インサートをホルダーの先端側面部に設けたポケット内にクランプ固定することにより、切り屑の排出経路を塞ぐことがなく、切り屑排出性が向上する。また、シャンク部低面に傾斜角度αを設けた方法と、シャンク部分５の端部１４が、ポケット８内の端部１３に当接する様に配置する方法とを併用する本発明の内径加工用工具のクランプ方法により、インサートのインデックス時に刃先位置の繰り返し精度が向上した。

本発明は、径小棒状部の形状を略半円状としているが、これは加工径に対し最大限の厚肉とし、インサートの剛性を保ち、ビビリなどの振動を抑制する為である。多角形状や円弧の組合せなどにより半円形状に近似させた場合も、本発明の目的を満たすものである。本発明の内径加工用工具は、ホルダーの先端側面部位に設けたポケット内に、インサートのシャンク部をクランプ固定する為、ポケット内面に相対するインサートの各面において、その接触は面当たりとなり、強固なクランプ剛性が得られる。このとき、ポケット内面に相対するインサートの各面は、それぞれの面において凹形状とし、各面において両端側における２面当たりとすることが好ましい。上記の様に、インサート底面は、角度αの傾斜面とし、楔効果によりさらに強固なクランプ剛性が得られる。本発明によると、小径棒状部の剛性を確保、向上させ、良好な仕上げ面が得られた。

本発明の内径加工用工具は、インサートの径小棒状部において、切れ刃を有する端面側の径小部における、インサート長軸方向に対し垂直方向の最大肉厚部寸法をｄと、径小部からシャンク部へ連なるインサート長手方向に角度をθとした傾斜部を介して径大部を備え、径大部におけるインサート長軸方向に対し垂直方向の最大肉厚部の寸法をＤとし、Ｄとｄとの関係を、ｄ＜Ｄ＜２ｄとした。ｄ＜Ｄの関係は径小棒状部を含むホルダーより突出している部分の剛性を確保しビビリなどの振動発生を抑えるので好ましい。また、Ｄ＜２ｄの関係は、小径棒状部の径大部と加工内径との干渉を避ける為に必要である。本構成により、切れ刃を有する径小部の先端で発生した切り屑は、径小部の上面１０へと排出される。排出された切り屑は、傾斜部により径大部へと案内され、径大部上面１１を通過し加工面を損傷することなく加工径外へ排出される。

本発明の内径加工用工具は、径小棒状部の長軸方向の長さ寸法をＭ、径小棒状部を含むホルダーより突出ている部分の長軸方向の長さ寸法をＬとした時、０．３＜Ｍ／Ｌ＜０．６である。Ｍ／Ｌが０．３以下であると、切れ刃部分で発生した切り屑が、加工内径外へ排出されず、内径内に留まり仕上げ面を損傷してしまう。一方、切れ刃のビビリ振動による加工面の劣化を回避するために、径小棒状部を含むインサートのホルダーより突出している部分の剛性が必要であるが、Ｍ／Ｌが０．６以上では、小径棒状部の剛性が確保できず、ビビリなどの振動が発生してしまう為、好ましくない。これは、切削加工中のビビリ振動が、仕上げ面を劣化させるからである。切り屑排出性と小径棒状部の剛性を両立するには、０．３＜Ｍ／Ｌ＜０．６とする必要がある。本発明によると切り屑排出性の改善を実現させ良好な仕上げ面が得られた。

径小棒状部２から径大部４への傾斜部３の角度をθ（度）とした時、１５＜θ＜４５である。θが１５度以下、又は４５以上では、径小部上面からの切り屑の流れが径大部へとうまく伝わらず仕上げ面を損傷してしまう。本発明の内径加工用工具は、切れ刃の稜線をシャープエッジに加工して、低切り込み、かつ低送り量の仕上げ切削に使用する場合が多い。十分な工具寿命を実現する為に、インサートの基体は、重量％でＣｏが５〜１５％、硬質分散相のＷＣの平均粒径が１．０μｍ以下からなるＷＣ基超硬合金である。シャープエッジ以外の刃先処理を施した場合などにおいても、同様の基体を使用することが出来る。本発明の内径加工用工具は、切れ刃の耐摩耗性を向上させ、工具寿命を延命するに、内径加工用工具の少なくとも切れ刃を有する径小棒状部に、金属成分としてＴｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｂより選ばれる１種以上と、非金属成分としてＣ、Ｎ、Ｏより選ばれる１種以上とからなる耐摩耗性皮膜を被覆する。

本発明の内径加工用工具は、表１に示す、インサートのクランプ方法における底面の角度αと、Ｍ、θ、Ｌの関係が、剛性を保ちかつ円滑な切り屑排出を行なう為に大切になる、αは１５度から３５度、インサートの基体は、重量％でＣｏが８％、硬質分散相のＷＣの平均粒径が０．７μｍからなるＷＣ基超硬合金を用い、インサート寸法のＬは１２ｍｍ、θを１３、２０、４７度に設定し、Ｍを２〜８ｍｍに設定したインサートを作成し、これに（ＴｉＡｌ）Ｎ皮膜を被覆した。

表１記載のインサートを用い、切削テストを行なった。評価は仕上げ面性状に着目し、仕上げ面におけるビビリ目の有無によりビビリ振動発生の有無を判定した。また、切り屑による仕上げ面の損傷有無を確認することで、切り屑の円滑な排出を判定した。切削条件を以下に示す。
（切削条件）
被削材の材質：ＳＵＳ４３０
切削速度：８０ｍ／ｍｉｎ
送り速度：０．０２ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み量：０．２ｍｍ
切削油剤：使用
評価：○；仕上げ面良、△；仕上げ面に軽度なビビリ有り、
×；仕上げ面に重度なビビリ目有り

切削テストの結果、本発明例１から１１では、αが本発明の数値規定範囲内にあることから、切削テストの評価結果において不具合は生じなかった。一方、本発明例１２から１４は、Ｍ／Ｌの値が０．３以下となっていたため仕上げ面に切り屑による軽度な損傷が発生した。本発明例１５、１６は、Ｍ／Ｌの値が０．６以上となっていたため、ビビリ振動による軽度なビビリ目が発生し、０．３＜Ｍ／Ｌ＜０．６が好ましいことを確認した。本発明例１７は、Ｄ＞２ｄであり、径小棒状部の径大部と加工内径との干渉の発生により、軽度なビビリ目が発生した。本発明例１８は、Ｄ＝ｄとなったため、ホルダーより突出している部分の剛性が不十分となり、ビビリ振動発生を抑えることができず軽度なビビリ目が発生した。本発明例１９は、θが１３度、比較例２０はθが４７度であったため、径小部上面からの切り屑の流れが径大部へとうまく伝わらず、切り屑が絡んで仕上げ面の軽度な損傷が発生した。一方、比較例２１から２４は、αが本発明の数値規定範囲外であったことから、切削テストの評価結果においてビビリ振動による重度のビビリ目が発生した。これは、比較例２１、２２はαが２０度未満のため楔効果が不充分で十分な引込みが得られず、また比較例２３、２４はαが３０度を超えて大きいため、ホルダー先端側面部のポケット付近の剛性が低下したためと考えられる。

図１は、本発明の内径加工用工具の概略図を示す。 図２は、図１のＸ矢視図を示す。 図３は、本発明の内径加工用工具に装着するインサートの概略図を示す。 図４は、図３のＹ矢視図を示す。 図５は、図３のＺ矢視図を示す。 図６は、図３のＷ矢視図を示す。

符号の説明

１：切れ刃部
２：径小棒状部
３：傾斜部
４：径大部
５：シャンク部
６：スローアウェイインサート
７：ホルダー
８：ポケット部
９：傾斜部
１０：径小棒状部上面
１１：径大部上面
１２：クランプ駒
１３：ポケット８内の端部
１４：シャンク部分５の端部

Claims (4)

1. 先端部に切れ刃１を有する径小棒状部２と、傾斜部３を介して略直線的に連なる径大部４とを有し、これに直線的に連なる略角柱状シャンク部５を備えたスローアウェイインサート６を、略角柱状をしたホルダー７の先端側面部位に設けたポケット８内に該シャンク部５の端部１４が、該ポケット８内の端部１３に当接する様に配置し、該ポケット８内に該シャンク部５をクランプ固定する為の傾斜部９の傾斜角度αが、２０≦α≦３０であることを特徴とする内径加工用工具。
2. 請求項１記載の内径加工用工具において、該径小棒状部２の寸法をｄ、径大部４の寸法をＤとした時、ｄ＜Ｄ＜２ｄであり、該径小棒状部２の長軸方向の長さをＭ、該ホルダー７の前方に突出している該径小棒状部２を含む傾斜部３および径大部４における全体の長軸方向の長さをＬとした時、０．３＜Ｍ／Ｌ＜０．６であり、該径小棒状部２から径大部４への傾斜部３の角度をθとした時、１５＜θ＜４５であることを特徴とした内径加工用工具。
3. 請求項１又は２記載の内径加工用工具において、該スローアウェイインサート６の基体は、重量％でＣｏが５〜１５％、硬質分散相のＷＣの平均粒径が１．０μｍ以下からなるＷＣ基超硬合金からなることを特徴とした内径加工用工具。
4. 請求項１乃至３いずれかに記載の内径加工用工具において、該内径加工用工具の少なくとも切れ刃１を有する径小棒状部２は耐摩耗性皮膜を被覆しており、該皮膜は、金属成分としてＴｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｂより選ばれる１種以上と、非金属成分としてＣ、Ｎ、Ｏより選ばれる１種以上とからなる耐摩耗性皮膜を被覆したことを特徴とした内径加工用工具。

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