JP2005503934A

JP2005503934A - スローアウェイ旋削チップ

Info

Publication number: JP2005503934A
Application number: JP2003530444A
Authority: JP
Inventors: エル．ブロケット，ブレンダン; ジェイ．バーナディック，トーマス
Original assignee: バレナイトリミティドライアビリティカンパニー
Priority date: 2001-09-24
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2005-02-10
Anticipated expiration: 2022-09-20
Also published as: DE60235035D1; EP1448332A1; EP1448332A4; CN1558807A; EP1448332B1; US20030059265A1; KR20040071119A; JP4361793B2; US6623217B2; ATE454234T1; WO2003026820A1; CN1305619C

Abstract

スローアウェイ旋削チップが、側面（１４〜２４）により連結された多角形形状の主上面（１０）及び主下面（１２）を有する。チップコーナー（７２〜８２）が、多角形面の各コーナーでチップ側面の交差部により形成され、チップコーナーは、コーナーのノーズを形成する比較的小さな半径（Ｒｎ）の湾曲を有する。チップは、少なくとも部分的には対称であり、また複数の同一の切刃（３０〜４６）を有する。同一の切刃のコーナーノーズに近接して、チップコーナー半径に連結しかつコーナー半径（Ｒｎ）より大きい半径（Ｒｗ）により形成された少なくとも一つの湾曲セグメント（１００、１０２）と、チップ側面に浅い角度（１０８）で交わる少なくとも一つの平坦セグメント（１０４、１０６）とを具備するワイピング面がある。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削工具用のスローアウェイチップ、つまり、複数の切刃を有して、各々の方向で一つ以上の切刃が使用のために露出されるように切削工具に複数の方向で装着されるのに適した切削チップに関するものである。特に本発明は旋削作業用のスローアウェイチップに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本明細書に関係するスローアウェイチップは、側面により接続された多角形形状の頂面と底面とを有して、側面の少なくとも一部分と多角形面との交差部がチップの切刃を形成する。一般的に、旋削作業は、多角形面のコーナーにおける、側面の交差部によって形作られるチップのコーナーで切削が行われるように実行され、チップのコーナーは、加工物が回転するとき加工物の表面に沿って移動される。よく知られているように、このように実施される旋削作業は、図１に示されるように加工物の表面に溝を掘る。そのような溝によって与えられる表面粗さが容認されない用途では、表面粗さを低減させるかまたは除去するために研削のような追加の機械加工が実行されなければならない。そのような切削が実施されるチップのコーナーは、鋭いというより湾曲しており、コーナーの半径は、負荷を受けたときの欠け及び破損に対するコーナーの抵抗力を提供する。特定の旋削パラメータにおいて適用される特定のチップ形及びサイズに関して、コーナー半径が大きくなるほど加工物表面の溝の深さが小さくなることも知られている。それでもなお、例えば加工物内に比較的鋭い角部を必要とするようないくつかの用途は、コーナー半径が小さいままであることを必要とする。それ故、バイトに対する対立する要求、つまり溝がほとんど若しくは全くない表面を作り出す要求と、比較的鋭い角部を必要とする加工物の形体を精確に作り出すために小さなコーナー半径を維持する要求とがある。
【０００３】
近年、スローアウェイチップは、スローアウェイ旋削チップに関する、改善された表面仕上げと比較的小さなコーナー半径との対立する要求に取り組むために利用されてきた。これらのチップでは、コーナー半径は小さく維持され、また溝の大きさを縮小するために、チップの、加工物との接触領域を増大させることが意図された側面セグメントがコーナー半径に隣接して設けられる。コーナー半径に隣接する湾曲セグメントを提供し、そこで湾曲セグメントの半径がコーナー半径より大きい旋削チップが現在知られている。平坦セグメントがコーナー半径と側面との間に差し挟まれて、平坦セグメントが湾曲コーナーに滑らかに融合して側面と浅い角度で交わるところの、スローアウェイ旋削チップを提供することも現在知られている。これらのセグメントは、湾曲していようと平坦であろうと、そのようなセグメントをもたない切削チップの能力と比較したとき、チップにより生成される溝の大きさを縮小するそれらの効果のために“ワイパー”として知られている。公知のワイパーが改善された切削性能を達成してきたが、バイトからの除去率を増大させる要望が更なる性能改善に対する要求に導いた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
比較的小さなコーナー半径と、コーナーに隣接する複数のセグメントワイパーとを有するスローアウェイ旋削チップを提供することが本発明の目的である。
【０００５】
比較的小さなコーナー半径、及びコーナーに隣接した比較的大きな湾曲セグメントと、湾曲セグメントに隣接して、チップ側面に浅い角度で交差する平坦セグメントとを具備するワイパーを有するスローアウェイ旋削チップを提供することが本発明の更なる目的である。
【０００６】
本発明の更なる目的と利点は、添付図面とその以下の説明とから明らかにされるに違いない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述の目的に従って、本発明は、側面によって連結された多角形形状の主上面と主下面とを有するスローアウェイ旋削チップを提供する。チップのコーナーは、チップ側面の交差によって多角形面の各コーナーに形成され、チップコーナーは、コーナーのノーズを形成する比較的小さな半径の湾曲を有する。複数のセグメントのワイパーが、コーナーノーズに隣接しており、また少なくとも一つの湾曲セグメントと少なくとも一つの平坦セグメントとを含んでいて、前記少なくとも一つの湾曲セグメントはコーナー半径に連結して、コーナー半径より大きな半径により形成されており、前記少なくとも一つの平坦セグメントはチップ側面に浅い角度で交わっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
旋削加工中に、切削は、切削チップの露出されたコーナーの近傍で行われ、図１の加工物１及びチップ２により示されるように、チップノーズは加工物に対してチップの最前部にある。チップ１と加工物２との相対運動は、矢印Ｆｄにより示される送りと矢印ｗにより示される加工物の回転とにより作り出される。図１に誇張して示されるように、チップのノーズの陰に隠れた加工物の表面１００は溝を付けられ、その溝は溝の直線深さ“ｄ”により測定される加工物表面の粗さを形成する。溝は、送りと回転との組み合わせの結果として、及び切削前縁（図１の縁３０）の陰に隠れた加工物表面とチップノーズの限定された接触領域の結果として生み出される。
【０００９】
図２ａ〜２ｃを参照すると、旋削チップの公知の形体が、ダイヤモンド形（図２ａ）、六角形（図２ｂ）、及び長斜方形（図２ｃ）を含んでいる。チップの共通の形体は、図２ａ〜２ｃの各々における同じ参照符号で指示される。図２ａ及び２ｂで示されるチップは、例えばねじ部品によってチップをホルダーに固定するために取付穴５０を含んでいる。取付穴５０は、本技術分野で知られた特殊なファスナのための係合面を含むことがある。上面１０及び下面１２は、多角形形状のものであり、また側面１４から２４（図２ｂでは側面２２及び２４だけが示される）によって接続される。側面１４から２４は、上面１０及び下面１２に対して垂直である。チップコーナー７２〜８２（図２ｂではコーナー８０及び８２だけが見られる）が、上面１０及び下面１２のコーナーにおいて側面の交差部に形作られる。多角形面のコーナーの内抱角が鋭角であるところの少なくともチップコーナーが、コーナーの二等分線に中心を置く湾曲セグメントを含んでおり、この湾曲セグメントがチップコーナーのノーズを構成する。
【００１０】
引き続き図２ａ〜２ｃを参照すると、切刃３０から４６が（切刃４０〜４６は図２bにおいてのみ示されている）、少なくとも側面１４から２４の一部と上面１０及び/又は下面１２との交差部に形作られている。上面１０及び下面１２の両面に切刃を備えるチップは、そのような切刃の選択を露出するように装着される。多角形チップは、複数の同一の露出可能な切刃をホルダ内のチップの特定の配向での使用に提供するために、通常少なくとも部分的には対称である。完全に対称なチップの全ての切刃は同一である。少なくとも部分的に対称なチップは、単一のチップが回転または“角度決め”されて、ホルダに装着されたときの使用に選択された同一切刃を与えるという点で“スローアウェイ”チップと呼称される。従って、図２ａ及び２ｃに描かれたチップ形状は八もの数の同一切刃を有しており、一方図２ｂに描かれた切刃は十二もの数の同一切刃を有している。
【００１１】
引き続き図２ｃを参照すると、切刃の内側はランド５４〜６０のようなランドである。ランド５４〜６０は、典型的には平坦であって、幅Ｌｗ（図３）のものであり、また切刃３０〜３６の上面１０の平面から内方に浅い角度で傾斜して、チップのすくい面に逃げ面、即ちすくい面と切刃の内側の加工物との間の間隙を提供する。ランド５４〜６０に近接して切りくず制御溝６２〜６８があり、前記切りくず制御溝６２〜６８は上面１０の平面から徐々に傾斜している。図３（チップコーナー７６の切断線３〜３に沿った断面図）で見られるように、溝６６の底は、上面１０に交わる切りくず制御壁７０に連結している。溝６２〜６８及び結び付けられた切りくず制御壁は、図２ｃに示されるように途切れないか、又は切刃の少なくとも一部に沿って凸部及び凹部（非図示）を含んで、よく知られているように切削加工中の切りくずの形成と破壊を助けることが意図されている。更に、切りくず制御溝６２〜６８及び切りくず制御壁７０は、加工物からの切りくずの形成及び案内を改善するように作られた湾曲面セグメント及び平坦面セグメントを有する部分又はセグメントを含む。
【００１２】
図１を参照して言及すると、公知の旋削チップは、チップと加工物との限定された接触領域の働き、及び送りと加工物の回転の組み合わせの働きとして加工物表面に溝を作り出す。接触領域を増大させるが、一方で同時に比較的小さなチップコーナー半径を維持するために、ワイピング面若しくは“ワイパー”が、ノーズに近接したチップ側面に追加される。公知のワイピング面は、ノーズ及びチップ側面に融合する湾曲セグメント又は平坦セグメントである。本発明によると、比較的大きな半径の湾曲セグメントと平坦部とを具備するワイパーが追加される。図４を参照すると、図１ｃのコーナー７６のようなコーナーの平面図が大きく拡大されて示されている。図４のノーズ９８は第一ワイピング面及び第二ワイピング面によって範囲を定められる一方で、いくつかのチップ構造形ではただ一つのワイピング面がノーズの範囲を定めることもあることが理解されるべきである。
【００１３】
図４を引き続き参照すると、湾曲セグメント１００及び１０２が半径Ｒｎのノーズ９８に連結し、湾曲セグメント１００及び１０２の半径Ｒｗはノーズの半径Ｒｎの倍数であり、また図示されるように互いに等しい。湾曲セグメントはそれぞれがノーズ半径に連結して、そこから離れるように側面に沿って延びてノーズの範囲を定める。平坦セグメント１０４及び１０６が、湾曲セグメント１００及び１０２と側面１８及び２０との間にそれぞれ挟まれる。ノーズから最も離れた各湾曲セグメントの終端が、湾曲終端における側面の延長線から内側に置かれていることが図４からわかる。各々の平坦部は、ワイパーの一部分を湾曲セグメントの終端から側面に橋渡しをして、結合する側面に二から四度の浅い角度の傾斜１０８で交わる。
【００１４】
出願者は、本発明によるワイパーが、表１〜４のデータで示されるように、湾曲セグメント又は平坦セグメントのみを単独で具備する公知のワイパーに比較して向上した切削性能を提供することを割出された。表１〜４では、“ワイパー幅”は、図４で示された寸法“Ｗ”に対応し、試験された各チップのワイパーセグメントの全体的広がりに適用されるものであり、また表面仕上りは、図１に示された溝の深さ“ｄ”に対応し、またノーズ半径は図４に示された半径Ｒｎに対応する。規定された特性のスローアウェイ旋削チップが、ＡＩＳＩ１０４５鋼で作られた加工物の、毎分１８２．９ｍ（600 feet）の表面速度における、様々な切削深さ（ＤＯＣ（depth of cut））、並びに送り量（ｍｍ／回転（inches per revolution "IPR"））の範囲での旋削試験で使用された。
【表１】

【表２】

【表３】

【表４】

表１〜４のデータから、本発明による湾曲セグメントと平坦セグメントとを具備するワイパーを有するチップ番号４が、切削試験の切削深さ（ＤＯＣ）の範囲全てを通して最良の全体的性能を生み出している。更に、本発明によるワイパーが比較的小さなノーズ半径を維持する一方で比較的大きなワイパー幅を提供していることが表１〜４のデータから見られる。
【００１５】
本発明は、好適な実施例とその詳細を参照して説明されてきたが、本発明をそのような詳細に限定することが出願者の意図するところではない。そうではなく、本発明が、特許請求の範囲の請求項の広がり及び範囲並びにその均等物により規定されることが出願者の意図するところである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、旋削チップと加工物との間の接触の拡大図である。
【図２ａ】図２ａは、スローアウェイ旋削チップの公知の形体の図である。
【図２ｂ】図２ｂは、スローアウェイ旋削チップの公知の形体の図である。
【図２ｃ】図２ｃは、スローアウェイ旋削チップの公知の形体の図である。
【図３】図３は、図１ｃのチップのコーナーの断面図である。
【図４】図４は、本発明によるチップの、コーナーノーズとワイパーの拡大図である。

Claims

多角形形状の上面と下面とを有するスローアウェイ旋削チップであって、前記多角形形状の上面と下面とが、それらにほぼ垂直な側面により連結され、側面と上面及び下面の少なくとも一つとの交差部が切刃を形成し、また上面及び下面の多角形形状により形成されるコーナーにおける、側面の交差部が、チップコーナーを形成し、チップが複数の同一切刃を具備し、チップコーナーが、同一切刃に結び付けられたノーズを具備し、同一切刃に結び付けられた側面が、ノーズに隣接する第一ワイピング面を具備し、第一ワイピング面が湾曲セグメントと平坦セグメントとを具備し、前記湾曲セグメントが、ノーズの曲率半径の倍数の曲率半径を有してノーズ半径に連結し、また同一切刃を形作る側面の延長線から内側に置かれた、ノーズから最も遠い終端を有し、前記平坦セグメントが、湾曲セグメントからチップ側面の方へ延びてチップ側面に浅い角度で交わる、スローアウェイ旋削チップ。
多角形形状が長斜方形であるところの、請求項１に記載のスローアウェイ旋削チップ。
第二同一切刃が、ノーズを具備するチップコーナーに結び付けられ、また第二同一切刃が、第二湾曲セグメントと第二平坦セグメントとを持つ第二ワイピング面を有し、前記第二湾曲セグメントが、第一湾曲セグメントの半径に等しい半径のものであり、また第二湾曲セグメントは、ノーズ半径に連結し、また第二同一切刃を形作る側面の延長線から内側に置かれる終端まで延び、また第二平坦セグメントが、ノーズから最も遠い第二湾曲セグメント終端から延びてチップ側面に浅い角度で交わるところの、請求項２に記載のスローアウェイ旋削チップ。
長斜方形形状が、鋭角の内抱角を有する少なくとも二つのチップコーナーを形成し、そのようなチップコーナーの各々が、前記第一及び第二ワイピング面により範囲を定められるノーズ部分を具備するところの、請求項３に記載のスローアウェイ旋削チップ。
多角形形状がダイヤモンド形であるところの、請求項１に記載のスローアウェイ旋削チップ。
多角形形状が六角形であるところの、請求項１に記載のスローアウェイ旋削チップ。
各同一切刃に隣接したランドであって、切刃の多角形面から、及び結び付けられた同一切刃の内側から浅い角度で傾斜を付けられたランドを更に具備する請求項１に記載のスローアウェイ旋削チップ。
各同一切刃の内側に切りくず制御溝を更に具備し、該切りくず制御溝が、切刃の多角形面から、また結び付けられた切刃の内側へ浅く傾斜する、請求項１に記載のスローアウェイ旋削チップ。
切りくず制御溝の底から立ち上がって、切刃の多角形面に切りくず制御溝の内側で交わる切りくず制御壁を更に具備する、請求項６に記載のスローアウェイ旋削チップ。
多角形形状が長斜方形であるところの、請求項９に記載のスローアウェイ旋削チップ。
第二同一切刃が、ノーズを具備するチップコーナーに結び付けられ、また第二同一切刃が、第二湾曲セグメントと第二平坦セグメントとを持つワイピング面を有し、前記第二湾曲セグメントが、第一湾曲セグメントの半径に等しい半径のものであり、また第二湾曲セグメントは、ノーズ半径に連結し、また第二同一切刃を形作る側面の延長線から内側に置かれる終端まで延び、また第二平坦セグメントが、ノーズから最も遠い第二湾曲セグメント終端から延びてチップ側面に浅い角度で交わるところの、請求項１０に記載のスローアウェイ旋削チップ。
長斜方形形状が、鋭角の内抱角を有する少なくとも二つのチップコーナーを形成し、そのようなチップコーナーの各々が、前記第一及び第二ワイピング面により範囲を定められたノーズ部分を具備するところの、請求項１１に記載のスローアウェイ旋削チップ。
多角形形状がダイヤモンド形であるところの、請求項９に記載のスローアウェイ旋削チップ。
多角形形状が六角形であるところの、請求項９に記載のスローアウェイ旋削チップ。