JP2005313287A

JP2005313287A - 切屑処理機能を有する回転切削工具

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Publication number: JP2005313287A
Application number: JP2004134930A
Authority: JP
Inventors: Arihiro Totani; 有宏戸谷; Koji Sawa; 孝治沢; Yukitsugu Oka; 幸嗣岡
Original assignee: Allied Material Corp
Current assignee: Allied Material Corp
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2004-04-30
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2024-04-30
Also published as: JP4341962B2

Abstract

【課題】リーマなど仕上げ切削加工に用いる回転切削工具において、切屑を分断して切屑の排出性を高めるとともに、切れ味を低下させず、再研磨が容易で工具の寿命を向上させることができる回転切削工具を提案する。
【解決手段】外周切れ刃および底切れ刃を有するチップを軸状の本体の一端に固着した回転切削工具であって、前記外周切れ刃および前記底切れ刃は逃げ面と平面からなるすくい面との境界部に形成されるとともに、前記外周切れ刃と前記底切れ刃のすくい面は同一平面で形成され、前記すくい面のうち、前記外周切れ刃を形成する側のすくい面の表面粗さはＲｚで０．２μｍ以下とし、その他のすくい面の表面粗さは１〜５μｍとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、アルミニウム合金などの切削加工を行う際に発生する切屑処理機能を有し、特に仕上げ切削加工に好適な回転工具に関する。

従来、アルミニウム合金など非鉄金属の加工を行う工具として、切れ刃にダイヤモンドチップを用い、そのチップを本体に接合した回転工具があり、この工具の一つとして、穴の内面を仕上げ切削加工するためのダイヤモンドリーマがある。ダイヤモンドリーマは、経済性の観点から軸状の本体を超硬合金などの材料で製作し、切れ刃として作用する部分にのみ小サイズのダイヤモンドチップを設けているのが一般的である。

このようなダイヤモンドリーマでアルミニウム合金などの延性を有する非鉄金属を切削した場合には、長い切屑が発生しリーマ本体に絡みついて切削不能になるという問題がしばしば発生していた。特に、リーマのような穴加工では、穴の中で回転して切削するため、切屑の排出がスムーズに行われず、バイトなどに比べて切屑がより絡みつきやすい問題が発生する。

この問題を解決するものとして、ダイヤモンドチップが接合された回転多刃工具において、ダイヤモンドチップのすくい面上にチップブレーカを設けたものがあり、その工具の具体例としてリーマに適用されたものがある。（例えば、特許文献１参照）

また、チップブレーカに関するものとして、リーマではなくスローアウェイチップであるが、ダイヤモンドなどの超高硬度焼結体の上面にチップブレーカを形成し、このチップブレーカの表面粗さを、チップブレーカの幅に対して切れ刃から少なくとも５％以上５０％以下の幅の部分が０．８Ｓ以下に形成され、それ以外の部分が０．８Ｓを越え１０．０Ｓ以下に形成されているスローアウェイチップ（例えば、特許文献２参照）や、超高硬度焼結体の上面に、表面粗さが０．５Ｓ以上１０．０Ｓ以下のチップブレーカが形成されたスローアウェイチップ（例えば、特許文献３参照）がある。

特開２００１−３２２０２９号公報特開平４−２１７４０４号公報特開平４−２１７４０６号公報

上記のようなチップブレーカを設けた切削工具では、切屑を細かく分断し、排出性を向上させるという点では優れたものである。しかしながら、上記の各特許文献に記載のチップブレーカを設けたもの、すなわちすくい面上に段差を形成したものでは、切削抵抗が大きくなり切れ味が低下するという問題が起こりやすく、これとともに加工面の面粗さが低下するという問題も起こりうる。これは、回転切削工具の中でも特に仕上げ切削加工に用いられるリーマなどでは大きな問題となる。

また、すくい面上に段差を設けたチップブレーカでは、切屑を流出させる際にチップブレーカの背面に切屑が干渉し、切削点付近に切屑が流れて加工面に傷を付けるという問題も起こりうる。特に、穴の内面加工のように閉塞された領域での加工においては、切屑の流出不良の問題は大きくなり、加工面に傷を付ける恐れが大きくなる。

さらに、特許文献２や特許文献３のようなスローアウェイチップでは必要としないが、リーマ、エンドミル、フライスなどの回転工具でチップを基材にろう付けなどにより固定した工具では、チップを再研磨して使用することが一般的である。この再研磨を行う場合には底切れ刃の逃げ面を研磨して鋭利な切れ刃を復活させるわけであるが、チップブレーカを設けたものでは、研磨を行うと切れ刃先端からブレーカまでの長さが短くなって性能が変わってしまうため、逃げ面の研磨だけでなく、ブレーカの形状も修正する必要が出てくる。そのため、再研磨も容易ではなく、結果的に再研磨をしないままであれば工具の寿命は短くなり、再研磨をすれば加工コストが大きくなって、あまり再研磨を行う意味が無くなってしまうことになる。

このようなことから、本発明は、切屑を分断して切屑の排出性を高めるとともに、切れ味を低下させず、再研磨が容易で工具の寿命を向上させることができる回転切削工具を提案するものである。

本発明の回転切削工具の特徴は、外周切れ刃および底切れ刃を有するチップを軸状の本体の一端に固着した回転切削工具であって、
前記外周切れ刃および前記底切れ刃は逃げ面と平面からなるすくい面との境界部に形成されるとともに、前記外周切れ刃と前記底切れ刃のすくい面は同一平面で形成され、
前記すくい面のうち、前記外周切れ刃を形成する側のすくい面の表面粗さはＲｚで０．２μｍ以下とし、その他のすくい面の表面粗さは１〜５μｍとしたことである。

本発明は、すくい面に段差を有するチップブレーカを設けずに平坦な面とし、すくい面の表面粗さを粗くすることで切り屑とすくい面との摩擦抵抗を大きくし、切り屑を分断させる機能を持たせるものである。このようにすることで、チップブレーカの機能を有しながらも、底切れ刃の再研磨が可能になり、切れ味を低下させることなく工具の寿命を大幅に向上させることができる。また、外周切れ刃を形成する側のすくい面は表面粗さを小さくして切れ刃の精度を向上させているので、再研磨の必要はほとんどなく、再研磨は底切れ刃の逃げ面の研磨のみで良いので容易に可能である。

前記外周切れ刃を形成する側のすくい面の幅は、２０〜１００μｍとすることが好ましい。２０μｍ以上とするのは切れ味と穴仕上げ精度を維持するためであり、１００μｍ以下とするのは切屑処理機能を損なわないためである。

本発明の回転切削工具は、穴内面の仕上げ切削加工用として好適である。本発明では、上記のように切屑の分断作用に優れており、切味の良好な工具とすることができるので、仕上げ切削加工に用いる場合に特にその効果は大きくなる。

本発明の回転切削工具は、すくい面にチップブレーカを設けず段差を有しないので切味が良好である上、すくい面の表面粗さを粗くして切屑との摩擦抵抗によりブレーカの機能を有するので切屑の排出性が高くなる。また、すくい面にチップブレーカを設けていないので再研磨が容易で切れ味を低下させることもなく、工具の寿命を向上させることができる。

本発明の回転切削工具として、ダイヤモンドリーマを例にあげて説明する。図１は本発明の回転切削工具であるダイヤモンドリーマを示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。また、図２は図１のダイヤモンドリーマのチップ周辺部の部分拡大図で、（ａ）はチップのすくい面側から見た図、（ｂ）はチップの外周切れ刃の逃げ面側から見た図で、図３は図１のダイヤモンドリーマのチップ周辺部の斜視図である。このダイヤモンドリーマは、軸状の本体１の一端側にチップ取り付けのためのぬすみが設けられ、このぬすみの部分にチップ２が設けられている。本体１は超硬合金などが用いられ、チップ２は超硬合金２ｂの基台上に焼結ダイヤモンド２ａが形成されたものからなり、ろう付けなどにより本体１に固着されている。チップ２には、平坦な面のすくい面３と二つの逃げ面４ａおよび４ｂが設けられ。すくい面３と逃げ面４ａとの交差稜線には底切れ刃５が、すくい面３と逃げ面４ｂとの交差稜線には外周切れ刃６が形成されている。また、逃げ面４ａと４ｂとの交差部には面取りを施して得られる面取り面７が形成されている。

すくい面３のうち、外周切れ刃６を形成する側の面３ａは表面粗さがＲｚで０．２μｍ以下になっており、その他の部分３ｂは表面粗さがＲｚで１〜３μｍになっている。表面粗さの小さい面３ａは外周切れ刃稜線に沿って２０〜１００μｍの幅で形成されている。従って、外周切れ刃６は切れ刃の精度が高くシャープな切れ刃になっている。また、底切れ刃５は、表面粗さの大きいすくい面３ｂと逃げ面４ｂとの交差稜線により切れ刃が形成され、外周切れ刃６に比べると切れ刃の精度は低いものとなっている。さらに、外周切れ刃６と底切れ刃５との交差部には面取面７とすくい面３との交差により形成された斜め切れ刃８が形成されており、斜め切れ刃８のうち外周側は外周切れ刃６と同様に切れ刃の精度が高くシャープな切れ刃になり、内周側の切れ刃については、表面粗さの粗いすくい面３ｂと面取り面７との交差稜線により切れ刃が形成されているため、外周側よりも切れ刃の精度は低いものとなっている。この斜め切れ刃８は主に底切れ刃５と同じ役割を果たすので、穴の底を加工する斜め切れ刃８と底切れ刃５のうち加工時に最も作用する外周側部分の切れ刃が高精度でシャープな切れ刃になっているので、良好な切味が持続し、内周側の切れ刃の切味が低下する前に外周側の切れ刃の切味が低下して使用できなくなることがない。

本発明の回転切削工具の例としてダイヤモンドリーマをあげているが、このほかにもドリル、フライス、エンドミルなどにも適用できる。この中で特に、仕上げ切削加工に用いられるリーマ、フライスやエンドミルなどには好適である。

本発明のダイヤモンドリーマーとして、図１〜３に示すものを製作した。チップ２を所定の形状にした後、すくい面３の外周側をラップ加工してすくい面３ａを形成し、内周側は放電加工により粗いすくい面３ｂを形成した。次に、逃げ面４ａと４ｂ、そして面取り面７をラップ加工して外周切れ刃６、底切れ刃５、斜め切れ刃８を形成した。すくい面３ａの幅は５０μｍ、表面粗さはＲｚで０．１μｍになっており、すくい面３ｂの表面粗さはＲｚで２μｍになっている。

比較のために、従来のダイヤモンドリーマとして、図４に示すチップブレーカ機能を持たないリーマおよび図５に示すチップブレーカをもつリーマを製作した。チップブレーカ機能を持たないリーマについては、すくい面３をラップ加工した後、逃げ面４ａと４ｂ、および面取り面７をラップ加工して外周切れ刃６、底切れ刃５、斜め切れ刃８を形成した。すくい面３の表面粗さはＲｚで０．１μｍになっている。一方、チップブレーカを持つリーマについては、図５に示すようにチップ３の先端角部に放電加工により段差を形成してチップブレーカ８を設けた。その後、すくい面３をラップ加工し、逃げ面４ａと４ｂ、および面取り面７をラップ加工して外周切れ刃６、底切れ刃５、斜め切れ刃８を形成した。すくい面３の表面粗さはＲｚで０．１μｍになっているが、チップブレーカ８の部分のすくい面８ａの表面粗さはＲｚで２μｍになっている。

これらのリーマを用いて、アルミニウムの生材に予め形成した穴の仕上げ加工を行った。その結果、本発明のリーマは切削抵抗が低くて切れ味が良好で、切屑がチップや本体に巻き付くことがなく、加工した穴内面の状態も良好で傷が発生することもなかった。そして、チップのすくい面に被加工物が溶着することもなかった。これに対し、チップブレーカ機能を持たない従来のリーマは、切削抵抗が低くて切れ味は良好であったが、切屑は長くカールしたものができ、チップや本体に巻き付く問題が発生した。なお、溶着については発生しなかった。また、チップブレーカを持つ従来のリーマは、切削抵抗が高くなる傾向が見られ、切れ味が悪化する現象が見られた。なお、切屑はチップや本体に巻き付くこともなく、小さな切屑にブレークされていたが、加工した穴内面の状態が悪く、傷が多数発生した。しかも、チップブレーカ部のすくい面に溶着が発生する現象が見られた。

本発明の回転切削工具は、特に仕上げ切削加工に用いられるリーマ、フライスやエンドミルなどに好適に利用することができる。

本発明のダイヤモンドリーマを示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。図１のダイヤモンドリーマのチップ周辺部の部分拡大図で、（ａ）はチップのすくい面側から見た図、（ｂ）はチップの外周切れ刃の逃げ面側から見た図。図１のダイヤモンドリーマのチップ周辺部の斜視図。従来のチップブレーカ機能を持たないリーマのチップ周辺部の斜視図。従来のチップブレーカを持つリーマのチップ周辺部の斜視図。

符号の説明

１本体
２チップ
３すくい面
３ａ表面粗さの小さいすくい面
３ｂ表面粗さの粗いすくい面
４逃げ面
４ａ外周切れ刃の逃げ面
４ｂ底切れ刃の逃げ面
５底切れ刃
６外周切れ刃
７面取り面
８斜め切れ刃

Claims

外周切れ刃および底切れ刃を有するチップを軸状の本体の一端に固着した回転切削工具であって、
前記外周切れ刃および前記底切れ刃は逃げ面と平面からなるすくい面との境界部に形成されるとともに、前記外周切れ刃と前記底切れ刃のすくい面は同一平面で形成され、
前記すくい面のうち、前記外周切れ刃を形成する側のすくい面の表面粗さはＲｚで０．２μｍ以下とし、その他のすくい面の表面粗さは１〜５μｍとしたことを特徴とする回転切削工具。
前記外周切れ刃を形成する側のすくい面の幅は、２０〜１００μｍであることを特徴とする請求項１記載の回転切削工具。
穴内面の仕上げ切削加工用であることを特徴とする請求項１または２に記載の回転切削工具。