JP2006159381A

JP2006159381A - 切削加工用工具

Info

Publication number: JP2006159381A
Application number: JP2004357962A
Authority: JP
Inventors: Hiroshige Kitago; 博成北郷
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2006-06-22

Abstract

【課題】切刃の欠損を低減して工具寿命の延長を図ることができる切削加工用工具を提供する。
【解決手段】すくい面３ｂと逃げ面３ｃとの境界部分にホーニング部３ｄが形成された切刃３ａを有し、高硬度ワークに切削加工を施すための切削加工用工具１において、上記ホーニング部３ｄが上記切刃３ａのすくい面３ｂと逃げ面３ｃとの交差稜線部にＲ形状に形成されたＲホーニング部３ｄと、上記すくい面３ｂの刃先部分に上記Ｒホーニング部３ｄに連なりかつ刃先ほど低所となるよう形成された曲面ホーニング部３ｄとを有し、該曲面ホーニング部３ｄは所定の曲率半径を有する円弧状に形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、ワークに所定の切削加工を施すようにした切削加工用工具に関する。

例えば、焼き入れ等の高硬度処理が行われたワークを旋盤で旋削加工する場合、超高硬度材からなるチップを備えた切削工具を採用するのが一般的である。

この種のチップの長寿命化を図るうえで、チップ切刃部分の耐磨耗性及び耐欠損性を高めることは重要な要素である。ところが耐磨耗性と耐欠損性とは互いに相反する特性を有することから、これらを高次元で両立させることは困難である。特に例えばワークに孔がある場合には、上記孔を横断する際に加工が断続的となり、切刃に大きな衝撃力が加わることから、切刃が欠損し易い。このようなチップの耐欠損性を高める観点から、例えば、特許文献１では、切刃のすくい面と逃げ面との境界部にホーニング面を形成するようにしている。

これは例えば図９に示すように、チップ１０の切刃１０ａのすくい面１０ｂと逃げ面１０ｃとの境界部にＲ状のホーニング部１０ｄを形成し、上記すくい面１０ｂの刃先部分に面取り加工により１５〜２５度の傾斜角度をなすネガランド面１０ｅを形成したものである。
特開平９−２０７００７号公報

ところが、上述のようにＲ状ホーニング部に加えてネガランド面を形成した構造を採用した場合にも、切刃の欠損を十分に抑制できないという問題がある。これは、面取り加工によりネガランド面を形成した場合には、切り込み時のネガランド面への面圧が大きくなり、このため切刃の欠損を抑制することが困難であるものと考えられる。特に、上述のように高硬度ワークを断続的に加工をする場合には、切刃に大きな衝撃力が作用し、この衝撃力によって欠損するおそれがある。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたもので、切刃に切り込み時の負荷が集中するのを抑制して切刃の欠損を低減でき、ひいては工具寿命の延長を図ることができる切削加工用工具を提供することを目的としている。

請求項１の発明は、すくい面と逃げ面との境界部分にホーニング部が形成された切刃を有し、高硬度ワークに切削加工を施すための切削加工用工具において、上記ホーニング部が上記切刃のすくい面と逃げ面との交差稜線部にＲ形状に形成されたＲホーニング部と、上記すくい面の刃先部分に上記Ｒホーニング部に連なりかつ刃先ほど低所となるよう形成された曲面ホーニング部とを有し、該曲面ホーニング部は所定の曲率半径を有する円弧状に形成されていることを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１において、上記曲面ホーニング部は、その曲率半径が０．２〜０．３ｍｍに、その曲面幅が０．１〜０．２ｍｍに、その曲面高さが０．０３〜０．１ｍｍにそれぞれ設定されていることを特徴としている。

本発明に係る切削加工用工具によれば、すくい面の刃先部分に、Ｒホーニング部に連なる円弧形状の曲面ホーニング部を形成したので、曲面ホーニング部の面積を従来の面取り加工によるネガランド面積より大きくすることができ、それだけ切り込み時にネガランド部に作用する面圧が小さくなり、曲面ホーニング部に負荷が集中するのを抑制できる。これにより、切刃の欠損を低減でき、工具寿命の延長を図ることができる。

また曲面ホーニング部を円弧形状としたので、切り込み時の切り屑の流れがスムーズになり、この点からも切刃の欠損を抑制でき、工具寿命を延長できる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１ないし図４は、本発明の一実施形態による切削加工用工具を説明するための図であり、図１は切削加工用工具の全体構成図、図２（ａ），（ｂ）は工具本体に装着されたチップの平面図，側面図、図３はチップの切刃の斜視図、図４は切刃の断面図（図２のIV-IV 線断面図）である。

図１において、１は旋盤に採用される切削加工用工具（バイト）を示しており、これは棒状の工具本体２の先端部に取付け座２ａを形成し、該取付け座２ａにチップ３を固定具２ｂにより着脱可能に固定した構造を有している。

上記チップ３は、立方晶窒化ほう素（ＣＢＮ）からなる超硬質材により形成され、平面から見て三角形状をなしており、各コーナ部が切刃３ａとなっている。該各切刃３ａは、上面がすくい面３ｂとなっており、左，右側面が逃げ面３ｃ，３ｃとなっている。また下面は上記取付け座２ａに当設する着座面３ｆとなっている。そして、上記切刃３ａのすくい面３ｂと左，右逃げ面３ｃとの交差稜線部にはＲ形状のＲホーニング部３ｄが形成されている。このＲホーニング部３ｄの曲率半径Ｒ１は０．０１〜０．０２ｍｍ程度に設定されている。

上記切刃３ａのすくい面３ｂの刃先部分には上記Ｒホーニング部３ｄに連なる曲面ホーニング部３ｅが形成されている。この曲面ホーニング部３ｅは所定の曲率半径を有する上方に凸の円弧状をなし、かつ刃先側ほど低所となるよう傾斜している。該曲面ホーニング部３ｅの先端部は上記Ｒホーニング部３ｄに連続面をなすように連なり、また後端部は上記すくい面３ｂに、該面が接線をなすように連なっている。上記曲面ホーニング部３ｅの曲率半径Ｒ２は０．２〜０．３ｍｍ程度に設定されている。

ここで上記曲面ホーニング部３ｅと逃げ面３ｃとの交点から該曲面ホーニング部３ｅと上記すくい面３ｂとの接続点までの長さＬは０．１〜０．２ｍｍ程度に設定されており、上記交点からすくい面３ｂまでの高さＨは０．０３〜０．１ｍｍ程度に設定されている。これにより本実施形態の曲面ホーニング部３ｅの面積は、上述のネガランド部１０ｅ（図４の二点鎖線参照）の面積より大きくなっている。

本実施形態の切削加工用工具１による切削加工は、旋盤の刃物台に工具１をセットし、主軸に装着されたワークを回転駆動しつつチップ３の切刃３ａを上記ワークに対して所定量の切り込み、工具１を所定の送り速度で主軸の軸方向に送ることにより行なわれる。

本実施形態では、すくい面３ｂの刃先部分にＲホーニング部３ｄに連なりかつ刃先ほど低所となる曲面ホーニング部３ｅを形成し、該曲面ホーニング部３ｅを所定の曲率半径を有する円弧形状としたので、曲面ホーニング部３ｅの面積を従来の面取り加工によるネガランド面積より大きくすることができ、それだけ切り込み時に曲面ホーニング部３ｅに作用する面圧が小さくなり、曲面ホーニング部３ｅに負荷が集中するのを抑制できる。これにより、切刃３ａの欠損を低減でき、工具寿命の延長を図ることができる。

また曲面ホーニング部３ｅを円弧形状としたので、切り込み時の切り屑との接触面積が増えることから、面圧が下がり、切り屑がスムーズに流れることとなる。これによりワークの断続加工による衝撃力が作用しても突発的な切刃の欠損を抑制でき、この点からも工具寿命を延長できる。

図５は、本実施形態のチップによる切削状態を示す模式図（図６のＶ−Ｖ線断面図）である。図５においては、図６に示すように、ワークをａ方向に回転駆動しつつ、チップを１ｍｍ／ｒｅｖの送り量で送りつつ該チップによりワーク加工を旋している状態が示されている。また図７は従来のチップによる切削状態を示す模式図である。なお、図５，７中、縦軸はワーク移動方向を、横軸は送り方向を示す。

本実施形態では、図５からも明らかなように、切削時の曲面ホーニング部３ｅと切り屑との切削接触長さＡ，ひいては接触面積は、図７の従来の切削接触長さＢ，ひいては接触面積に比べて大きくなっており、そのため曲面ホーニング部３ｅに作用する面圧が小さくなっていることが分かる。また本実施形態では、曲面ホーニング部３ｅが円弧面をなしており、この点からも切り屑がスムーズに流れていることが分かる。

図８は、本実施形態の効果を確認するために行った実験結果を示す図である。本実験では、６個の本実施形態チップによりそれぞれワーク加工を行い、チップが欠損するまでのワーク加工個数を調べた。また比較するために、１８個の従来チップによりワーク加工を行い、上記同様にチップが欠損するまでのワーク加工数を調べた。

同図からも明らかなように、従来チップの場合には、平均３１個までは正常に加工できたものの３２個目で欠損が生じているのに対して、本実施形態チップの場合には、平均１５７個まで正常に加工でき１５８個目で欠損が生じており、従来チップに比べて平均寿命が５倍と大きく向上しているのがわかる。

なお、上記実施形態では、三角形状のチップについて説明したが、本発明のチップ形状はこれらに限られるものではなく、例えば四角形状のものにも勿論適用可能である。

本発明の一実施形態による切削加工用工具の図である。上記切削加工用工具のチップの図である。上記チップの切刃部分の斜視図である。上記チップの切刃の断面図（図２のIV-IV 線断面図) である。上記実施形態のチップによる切り込み状態を示す模式図である。上記チップによるワーク切削状態を示す模式図である。従来のチップによる切り込み状態を示す模式図である。上記実施形態のチップによる効果を示す図である。本発明の成立過程を説明するための切刃の断面図である。

符号の説明

１切削加工用工具
３チップ
３ａ切刃
３ｂすくい面
３ｃ逃げ面
３ｄＲホーニング部
３ｅ曲面ホーニング部

Claims

すくい面と逃げ面との境界部分にホーニング部が形成された切刃を有し、高硬度ワークに切削加工を施すための切削加工用工具において、上記ホーニング部が上記切刃のすくい面と逃げ面との交差稜線部にＲ形状に形成されたＲホーニング部と、上記すくい面の刃先部分に上記Ｒホーニング部に連なりかつ刃先ほど低所となるよう形成された曲面ホーニング部とを有し、該曲面ホーニング部は所定の曲率半径を有する円弧状に形成されていることを特徴とする切削加工用工具。
請求項１において、上記曲面ホーニング部は、その曲率半径が０．２〜０．３ｍｍに、その曲面幅が０．１〜０．２ｍｍに、その曲面高さが０．０３〜０．１ｍｍにそれぞれ設定されていることを特徴とする切削加工用工具。