JP2007021622A - チップおよび転削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】切削抵抗の低減と切刃の耐欠損性の向上により長寿命化を実現したチップおよび転削工具を提供する。
【解決手段】本発明のチップ１は、略正方形板状をなし、着座面３と対向するすくい面２の辺稜部に、コーナ刃７を挟んでそれぞれ主切刃６と副切刃５が形成されている。主切刃逃げ面１６は、少なくとも、主切刃６に連なる主切刃第１逃げ面１６ａと、主切刃第１逃げ面１６ａの下方側領域に隣接し且つコーナ刃逃げ面１７に隣接して形成された主切刃第２逃げ面１６ｂとからなり、主切刃第１逃げ面１６ａは、主切刃第２逃げ面１６ｂよりも逃げ角が小さく、着座面３に平行な平面で切断した断面で、主切刃第２逃げ面１６ｂと前記副切刃逃げ面１５とのなす角度が鈍角とされている。
【選択図】図２

Description

本発明は金属等を切削するためのチップおよびこのチップを用いた正面フライス、エンドミル等の転削工具に関し、特に被削材に直角の凹部を加工するためのチップおよび転削工具に関する。

直角壁面を加工するためのチップ転削工具のうち、略正方形板状をなすチップを用いたものを図９および図１０に示す。図９に示すチップは、正方形板状をなし、上面がすくい面、下面が着座面、側面が側方逃げ面とされるとともに、前記すくい面と逃げ面との交差稜線部に切刃が形成されている。前記切刃の各々が第１、第２、第３の連続部分を有し、前記第１および第３の部分が前記第２の部分と一緒になるように前記チップの隣接コーナ部から延び、前記第２の部分は当該切刃の全長の主要部分を構成し、前記第１の部分は前記着座面から遠ざかり前記第２の部分に向かって傾斜し、前記第２の部分は前記第１の部分から離れて前記着座面に向かい且つ前記第３の部分に向かって傾斜し、さらに第３の部分は前記着座面から離れ且つ前記第２の部分から離れさらに当該チップの隣接隅角部に向かって傾斜している。側方逃げ面の各々は角度を付けて配置された上方側面と下方側面とを有し、上方側面は逃げ面を構成し、下方側面は位置決め部分を構成する。このチップを装着した転削工具において、少なくとも先端領域における前記逃げ面の逃げ角が後端領域における逃げ角と実質的に等しく、切刃の第１および第２の部分が被削材の実質的に９０°の凹所の直立面を切削し、隣接切刃の第３の部分が凹所の底面に対する副切刃として作用し、各切刃の少なくとも第１および第２の部分は、転削工具の軸心と平行で且つ当該転削工具の切削半径と等しい半径で前記軸心に関して回転する線により作られた円柱状包絡面上にあることを特徴とするものである（例えば、特許文献１参照）。

図１０に示すチップは、多角形平板状をなすチップ本体１２のすくい面とされる上面１３のコーナ部１７にコーナ刃１８が形成されるとともに、このコーナ部１７を挟むすくい面の一対の辺稜部の一方に主切刃１９が形成され、他方には副切刃２０が形成されてなるチップにおいて、この副切刃２０を主切刃１９およびコーナ刃１８に対してチップ本体１２の厚さ方向に後退した位置に形成するとともに、コーナ刃１８は副切刃２０と交差するその一端Ｐ１から他端Ｐ２側に向かうに従いチップ厚さ方向に隆起するように形成し、かつ主切刃１９を、コーナ刃１８と交差するその一端Ｐ２から他端Ｐ３側に向けて、一旦チップ厚さ方向に隆起した後、このチップ厚さ方向に後退するように形成したものである（例えば、特許文献２参照）。

前述の従来の転削工具では、チップは、アキシャルレーキ角が正、ラジアルレーキ角が負とされ、且つ当該チップの工具外周側を向く主切刃が実質的に被削材の底面に対して９０°となるように、工具本体に装着されており、前記主切刃の工具後端側に連なる副切刃が工具軸心側に向かって傾くとともに、工具先端側を向く主切刃が工具後端側に向かって傾くことにより、被削材の凹所との接触が阻止され４つのコーナを使用可能とされている。

さらに、工具外周側の切削に供される主切刃の逃げ面においては、工具後端側領域の逃げ角と工具先端側領域の逃げ角を一定にするため、複数の逃げ面が形成されている。すなわち、図９に示す従来例では、主切刃に連なる側方逃げ面の上方部分には、当該主切刃の長さに沿って逃げ角が一定となるように曲げられた逃げ面が形成され、その下方部分には、工具位置決め部分となる下方部分が形成されている。一方、図１０に示す従来例では、主切刃に連なるネガ逃げ面が、当該主切刃の工具先端側から工具後端側に向かうにつれ、チップ厚さ方向の幅が漸次小さくなるように形成されるとともに、このネガ逃げ面の下側（工具回転方向の直ぐ後方側）に逃げ角が付されたポジ逃げ面が形成されている。

特開平６−１９０６２４号公報 特開平１０−１０００１５号公報

前述の従来例では、主切刃につながる逃げ面の逃げ角が一定に保たれるものの、この逃げ面の下側（工具回転方向の直ぐ後方側）に形成された逃げ面は、工具先端側領域では、逃げ角が過大となるため、主切刃ならびにコーナ刃の欠損が刃先近傍にとどまらず、チップの着座面に達してしまい、前記着座面を支持するチップ座底面に損傷を及ぼすおそれがあった。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、切削抵抗の低減と切刃の耐欠損性の向上により長寿命化を実現したチップおよび転削工具を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明は、略正方形板状をなし、着座面と対向する上面がすくい面とされ、このすくい面の辺稜部には、各コーナ部に形成されたコーナ刃を挟んでそれぞれ主切刃と副切刃が形成され、前記コーナ刃、前記主切刃および前記副切刃から前記着座面に向かって延びる側面にそれぞれコーナ刃逃げ面、主切刃逃げ面、副切刃逃げ面が形成されてなるチップにおいて、前記主切刃逃げ面は、少なくとも、前記主切刃側に形成された主切刃第１逃げ面と、この主切刃第１逃げ面の下方側領域に隣接し且つ前記コーナ刃逃げ面に隣接して形成された主切刃第２逃げ面とからなり、前記主切刃第１逃げ面の逃げ角は、前記主切刃第２逃げ面の逃げ角よりも小さく、前記主切刃第２逃げ面は、前記着座面に平行な平面で切断した断面で、前記副切刃逃げ面とのなす角度が鈍角とされていることを特徴とするチップである。

以上のように構成されたチップにおいて、前記主切刃第１逃げ面の逃げ角を主切刃第２逃げ面の逃げ角よりも小さくしたことから、主切刃およびこの主切刃とコーナ刃の交差部近傍における刃先の強度が向上する。さらに、主切刃第１逃げ面の下方側領域に隣接するとともにコーナ刃逃げ面に隣接する主切刃第２逃げ面を着座面に交差させ、且つ着座面に平行な平面で切断した断面で、前記主切刃第２逃げ面と副切刃逃げ面とのなす角度を鈍角としたことから、前記交差部近傍における前記主切刃第１逃げ面の下方側領域の強度が向上する。このように、主切刃第１逃げ面および主切刃第２逃げ面の相乗作用により、前記交差部近傍は、刃先の強度が高められチッピングや欠損が生じにくくなり長寿命化がはかられるとともに、チップの厚さ全体にわたって強度が高められて、当該交差部近傍に欠損が生じたとしても、この欠損が着座面におよびにくいことからチップ座の座面の損傷が防止される。

本発明のチップにおいて、前記着座面に平行な平面で切断した断面において、前記主切刃第２逃げ面と前記副切刃逃げ面とのなす角度が９２°〜９８°の範囲とされている。これは、前記角度が９２°未満になると、前記交差部近傍の強度を高める効果が得られにくく、９８°を超えると、当該チップを転削工具の工具本体に装着したとき、工具先端側に配置されて被削材を仕上げる副切刃が工具内周側に向かうにしたがって工具先端側に突出するように傾斜するため、被削材の仕上げ面精度が悪化するおそれがあるからである。

主切刃第１逃げ面の逃げ角は、０°〜１０°の範囲とされている。これは、主切刃およびこの主切刃とコーナ刃の交差部の強度を高めて耐欠損性を向上させるためである。主切刃第１逃げ面の逃げ角が０°未満、すなわち負になると、当該チップを転削工具の工具本体に装着したとき、当該主切刃第１逃げ面の工具軸後端部と被削材とのクリアランスが小さくなり切削抵抗が増大するおそれがあり、前記主切刃第１逃げ面の逃げ角が１０°を超えると、主切刃および前記交差部の強度が低下しチッピングや欠損が生じやすくなるからである。

主切刃は、コーナ刃に交差する一端部から隣接コーナ部に向かうにしたがって着座面との距離が漸次大きくなるように傾斜した上り傾斜部と、この上り傾斜部に滑らかに接続するとともに前記着座面との距離が漸次減少するように傾斜した下り傾斜部とを少なくとも備えている。前記上り傾斜部において、主切刃は前記一端部から遠ざかるにしたがって着座面との距離、すなわち切削方向の厚さを増大するように形成されることから、当該上り傾斜部を形成した範囲にわたって強度が高められ、チッピングや欠損が防止される。前記着座面に対する前記上り傾斜部の傾斜角度は、３°〜２０°の範囲とされている。これは、前記傾斜角度が３°未満になると、前記のチッピングや欠損の防止効果が得られないおそれがあり、前記傾斜角度が２０°を超えると、切削抵抗が増大してびびり振動を生じるおそれがあるからである。

一方、前記上り傾斜部に連なる下り傾斜部は、転削工具におけるアキシャルレーキ角を増加させ切削抵抗の低減および切れ味の向上、ならびにびびり振動の抑制といった効果を奏し、その結果、主切刃およびコーナ刃への負荷を低減しチッピングや欠損を防止する。また、副次的な効果として、切屑を工具後端側に向かって流出させ、前記切屑の接触による仕上げ面および加工壁面の加工面品位の劣化を防止する。チップの着座面に対する前記下り傾斜部の傾斜角度は、３°〜１５°の範囲とされている。これは、前記傾斜角度が３°未満になると、切削抵抗の低減効果が得られないおそれがあり、また前記傾斜角度が１５°を超えた場合にも切削に関与する切刃長さが大きくなることから、切削抵抗の低減効果が小さくなってしまうからである。

さらに、主切刃、副切刃、およびコーナ刃に連なる、正のすくい角を付されたすくい面は、切削抵抗の低減効果および切れ味の向上ならびにびびり振動の抑制といった効果を奏し、その結果、主切刃およびコーナ刃への負荷を低減しチッピングや欠損を防止する。また、副次的な効果として、切屑を工具内周側に向かって流出させ、切屑の接触による加工壁面の加工面品位の劣化並びに切屑かみ込みを防止する。好ましくは、前記すくい角は１０°〜３５°の範囲とされている。これは、前記すくい角が１０°未満では、切削抵抗の低減効果が低いからであり、前記すくい角が３５°を超えると、刃先が鋭くなってチッピングや欠損を生じやすくなるからである。

主切刃第１逃げ面は主切刃方向で湾曲した凸曲面状に形成されるとともに、当該主切刃は、チップの厚さ方向からみた平面視で、外側に向かって湾曲した凸曲線状に形成されている。これは、チップを転削工具の工具本体に装着したとき、工具外周側に位置する当該チップの主切刃全体にわたって、工具軸心を中心とした主切刃の回転半径を等しくするためである。このように形成した主切刃においては、加工壁面が直角に近づけられる。

以上に説明したチップを１つまたは複数装着した転削工具においては、当該チップの工具外周側に位置する主切刃が正のアキシャルレーキ角および負のラジアルレーキ角とされている。このようにすれば、切削に供され工具外周側に位置する主切刃の工具後端側に連なる、隣接コーナ部の副切刃、および工具先端側に位置する、隣接コーナ部の主切刃が被削材に接触せず重複して使用されることがないので、チップの４つのコーナが使用可能となる。

前記の転削工具において、チップを工具本体に装着したとき、工具外周側に位置する主切刃は、当該主切刃全体にわたって工具軸心を中心とした回転半径がほぼ等しくされ、工具先端側に位置する副切刃は、工具軸心に対して略直角とされている。そうすれば、被削材の仕上げ面の平坦度が良好となるうえに加工壁面の真直度および直角度が良好となる。

図１〜図８は本発明を適用したチップおよびこのチップを装着した転削工具である正面フライスの一実施形態を示す図である。図１はチップの厚さ方向からみた平面図である。図２は図１に示すチップの側面図である。図３は図１に示すチップの背面図である。図４は図１におけるＳ１−Ｓ１線切断部端面拡大図である。図５は工具先端側からみた正面フライスの正面図である。図６は図５に示す正面フライスの軸心に直交する方向からみた側面図である。図７は図５に示す正面フライスの一部断面側面図である。図８は図１におけるＥ部拡大図である。

まず、チップ１は、図１および図２に示すように略正方形板状をなし、その上面がすくい面２とされるとともに、下面が当該チップの厚さ方向に対して直交し実質的に平坦な平面からなる着座面３とされており、これら上面と下面との間の側面は逃げ面とされている。上面の略中央には上下面を貫通する取付け穴４が形成されている。この取付け穴４は、チップ１を転削工具１００の工具本体１０１に装着するためのクランプねじ１０９を挿通するためのものである。すくい面２となる上面の各々のコーナ部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにはコーナ刃７が形成され、このコーナ刃７を挟む前記上面の一対の辺稜部には、一方に副切刃５が形成され、他方に主切刃６が形成されている。また、チップ１は、少なくとも切刃が超硬合金、サーメット、セラミックス等の硬質材料もしくはダイヤモンド焼結体、立方晶窒化硼素焼結体等の超硬質材料からなる。

図１において、コーナ刃７は、副切刃５と主切刃６の双方に滑らかに接する円弧状に形成され、その円弧の曲率半径は例えば０．８ｍｍとされている。副切刃５は、前記コーナ刃７に滑らかに接する直線状もしくは円弧状に形成され、円弧状に形成された本実施形態においては、その円弧の曲率半径は、前記コーナ刃７よりも大きめの曲率半径とされている。主切刃６は、外側に向かって湾曲した曲線状とされるとともに、この主切刃６の両端部を結んだ直線と、前記副切刃５の両端部を結んだ直線とのなす角度が鈍角とされている。前記主切刃６の曲線状とは、単一または複数の円弧から形成されるか、もしくは直線と円弧とを組み合わせて形成されるか、のいずれでもよい。

図２において、各コーナ部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに形成されたコーナ刃７および副切刃５は、着座面３に平行な単一平面内に形成される一方で、主切刃６は、コーナ刃７に隣接する一端部から遠ざかるにしたがって着座面３との距離が漸次大きくなるように傾斜した上り傾斜部６ａと、この上り傾斜部６ａに交差部６ｂを介して滑らかにつながり、着座面３との距離が漸次減少するように傾斜した下り傾斜部６ｃとを少なくとも備えている。これら上り傾斜部６ａおよび下り傾斜部６ｃで構成される以外に、本実施形態のように前記下り傾斜部６ｃと、隣接コーナ部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとの間に介在し、双方を接続する接続部６ｄが追加形成されてもよい。例えば、この接続部６ｄは、本実施形態のように着座面３側に向かって凸状に湾曲するように形成されるか、もしくは着座面３に平行な直線状に形成される。

主切刃６方向において、前記上り傾斜部６ａは、当該主切刃６の全長の３％〜２０％の範囲の長さにわたって形成されるとともに、下り傾斜部６ｃは、当該主切刃６の全長の３０％〜８０％の範囲の長さにわたって形成されている。前記接続部６ｄは、前記上り傾斜部６ａおよび前記下り傾斜部６ｂを形成した長さに応じて適宜の長さに形成される。図２の側面視において、前記上り傾斜部６ａと着座面３とのなす傾斜角は、３°〜２０°の範囲とされ、且つ前記下り傾斜部６ｃと着座面３とのなす傾斜角は３°〜１５°の範囲とされている。

図２および図３において、各コーナ部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおいて、副切刃５、主切刃６、コーナ刃７に連なるそれぞれの側面には、副切刃逃げ面１５、主切刃逃げ面１６、コーナ刃逃げ面１７が形成されている。主切刃逃げ面１６は、チップの厚さ方向からみた平面視で、凸曲線状をなす主切刃６に対応した曲面状、且つチップ１の厚さ方向に幅狭の主切刃第１逃げ面１６ａが形成されるとともに、この主切刃第１逃げ面１６ａの下方側領域には、コーナ刃逃げ面１７に交差する主切刃第２逃げ面１６ｂが形成され、隣接コーナ部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに交差する主切刃第３逃げ面１６ｃが形成され、これら主切刃第２逃げ面１６ｂおよび主切刃第３逃げ面１６ｃは、互いに隣接し、ともに着座面３まで延びるように形成されている。

各コーナ部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの主切刃第１逃げ面１６ａは、主切刃６方向に、当該主切刃６全体にわたって形成されていて、その一端部がコーナ刃逃げ面１７に交差し、他端部が隣接コーナ部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに交差している。さらに、主切刃第１逃げ面１６ａは、主切刃第２逃げ面と交差する範囲では、前記一端部から離れるにつれ、チップ１の厚さ方向の幅が漸次増加し、主切刃第３逃げ面１６ｃに交差する範囲では、前記他端部に近づくにしたがって前記幅が漸次減少するように形成されている。主切刃６方向において、主切刃第２逃げ面１６ｂと主切刃第１逃げ面１６ａの交差稜線の長さは、上り傾斜部６ａの長さの７０％〜１５０％の範囲とされ、残りの広い範囲に主切刃第３逃げ面１６ｃと主切刃第１逃げ面１６ａの交差稜線が形成されている。主切刃第３逃げ面１６ｃは、略矩形状を呈し、工具本体１０１のチップ座１０５の支持壁面１０５ｂ、１０５ｃに当接支持されることから平坦な平面で形成されている。

主切刃第１逃げ面１６ａは、着座面３の法線とのなす角度、いわゆる逃げ角θ６ａが０°〜１０°の範囲の一定値とされている。一方、主切刃第２逃げ面１６ｂの逃げ角および主切刃第３逃げ面１６ｃの逃げ角θ６ｃは、ともに１０°〜２５°の範囲の一定値とされている。副切刃逃げ面１５は、副切刃５の平面視形状に対応した平坦面もしくは曲面から形成され、副切刃５から着座面３に近づくにしたがって漸次幅を狭めながら前記着座面３に交差している。この副切刃逃げ面１５の逃げ角は、１０°〜２５°の範囲の一定値とされている。

コーナ刃逃げ面１７は、コーナ刃７に連なる上方側領域に、主切刃第１逃げ面１６ａと副切刃逃げ面１５の双方に滑らかに接続するコーナ刃第１逃げ面１７ａが形成される一方で、着座面３に連なる下方側領域に、主切刃第２逃げ面１と、副切刃逃げ面１５とに滑らかに接続するコーナ刃第２逃げ面１７ｂが形成されている。コーナ刃第１逃げ面１７ａは、主切刃第１逃げ面１６ａに交差する一端部が当該主切刃第１逃げ面１６ａに等しい逃げ角とされ、前記副切刃逃げ面１５に交差する他端部が当該副切刃逃げ面１５に等しい逃げ角とされ、前記一端部と前記他端部との間では逃げ角が漸次変化するように、形成されている。コーナ刃第２逃げ面１７ｂは、全体にわたって逃げ角が一定の曲面状に形成されている。

着座面３に平行な平面で切断した断面において、前記主切刃第３逃げ面１６ｃと副切刃逃げ面１５の両端部を結んだ直線とのなす角度は、９２°〜９８°の範囲の鈍角とされている。

コーナ刃７、主切刃６および副切刃５が形成された辺稜部に連なる内側の領域には、平坦なランド面１０が形成されている。このランド面１０は少なくとも主切刃６に形成され、好ましくは辺稜部全体にわたって形成される。図４に示すようにランド面１０の幅Ｗ１は、０．０５ｍｍ〜０．３０ｍｍの範囲とされ、ランド面１０と、主切刃第１逃げ面１６ａとのなす角度は、７５°〜９０°の範囲とされ、ランド面１０と、副切刃逃げ面１５とのなす角度は、６５°〜８０°の範囲とされている。

前記ランド面１０に連なる内側の領域には、当該ランド面１０から内側にいくにしたがって着座面３に漸次近づくように傾斜した平坦面からなり、正のすくい角αが付与されたすくい面２ａが形成されている。図４に示すように前記すくい角αは、１０°〜３５°の範囲とされている。ずくい面２ａを曲面でもって傾斜させてもよく、その場合には、前記ランド面１０との交点における接線のなす傾斜角がすくい角αとされ、そのすくい角αは１０°〜３５°の範囲とされている。このように正のすくい角αが付与されたすくい面２ａは、ランド面１０を介さずに辺稜部に連設されてもよい。傾斜したすくい面２ａの内側には、すくい面２の中央の取付け穴４を取り囲み、着座面に平行な平坦面２ｂが形成される。

さらに、すくい面２の辺稜部の全体にわたって、略同一形状のホーニング１１が形成されている。図４において、ホーニング１１は、前記辺稜部に直交する断面で、すくい面２またはランド面１０のいずれか一方と、各逃げ面１５、１６ａ、１７ａとに滑らかに接する円弧状あるいは本実施形態に採用された曲線状とされる。断面が円弧状をなすホーニング１１において、前記円弧の曲率半径は、０．０２ｍｍ〜０．０８ｍｍの範囲とされている。断面が曲線状をなすホーニング１１において、前記曲線は、すくい面２またはランド面１０のいずれか一方に滑らかにつながる円弧と、各逃げ面１５、１６ａ、１７ａに滑らかにつながり曲率半径が０．０１５ｍｍ〜０．０５０ｍｍの範囲の円弧とを互いに滑らかにつないだ曲線とされ、すくい面側の幅Ｗ２が０．０４ｍｍ〜０．１５ｍｍの範囲とされる一方で、逃げ面側の幅Ｗ３が０．０２ｍｍ〜０．０７ｍｍの範囲とされている。

以上に説明したチップ１が装着される転削工具１００において、工具本体１０１は、図５〜７に示すように略円筒状をなし、その軸心ＣＬに沿って先端面１０２と後端面１０３とを貫通する取付け穴１０４が形成されている。この工具本体１０１は、その後端面１０３を図示しない工作機械の主軸またはアーバの端面に密着させるとともに、その取付け穴１０４に前記端面から突出する軸を挿入された状態で図示しない取付けボルト等の固定手段により工作機械の主軸に取付けられ、前記軸心ＣＬまわりに回転可能とされている。

工具本体１０１の先端外周部には、５つのチップ座１０５が円周方向に略等間隔に切欠き形成されている。これらチップ座１０５の座面１０５ａには、チップ１を着座させるための敷板１０６が、図示しない六角穴付きボルトによって取付けられている。前記六角穴付きボルトには、その軸心に沿って、チップ１を固定するためのクランプねじ１０９が螺合する雌ねじ穴が形成されている。前記座面１０５ａから立ち上がる２つの壁面には、チップ１を位置決めするための支持壁面１０５ｂ、１０５ｃがそれぞれ形成されている。さらに、各々のチップ座１０５に連なる工具回転方向Ｋ前方側の領域にはチップポケット１０７がそれぞれ形成され、このチップポケット１０７の壁面には、工具本体１０１の外部から供給された切削油等を流通し、チップ１のすくい面２近傍に噴射するための流体供給穴１０８が開口している。

チップ１は、その着座面３を敷板１０６の一端面である座面１０６ａに当接するとともに、工具内周側および工具後端側を向く２つの側面をチップ座１０５の支持壁面１０５ｂ、１０５ｃにそれぞれ当接するようにして載置され、当該チップ１の取付け穴４に挿通されたクランプねじ１０９を、敷板固定用の六角穴付きボルトに設けた雌ねじ穴にねじ込むことにより工具本体１０１に固定される。ここで、チップ座１０５の支持壁面１０５ｂ、１０５ｃに当接支持されるのは、チップ１の着座面３側に形成された主切刃第３逃げ面１６ｃである。

図６において、チップ１は正のアキシャルレーキ角ＡＲ１、負のラジアルレーキ角ＲＲでもって工具本体１０１に装着されている。前記アキシャルレーキ角ＡＲ１は、５°〜２０°の範囲とされている。さらに、主切刃６の下り傾斜部６ｃにおいては、この傾斜（着座面３に対して３°〜１５°の範囲）によって、さらにポジのアキシャルレーキ角ＡＲ２となっている。

図７から理解されるように、チップ座１０５の座面１０５ａに直交する方向からみたとき、工具外周側を向く支持壁面１０５ｂは、工具後端側にいくにしたがって工具軸心ＣＬから漸次遠ざかるようにわずかに傾斜し、その傾斜角が０°よりも大きく且つ５°以下の範囲となるように形成されている。このように形成されたチップ座１０５に装着されたチップ１において、工具外周側に位置し被削材の凹所の壁面を切削する主切刃６は、その全体にわたって工具軸心ＣＬからの回転半径が等しくされ、工具先端側に位置し前記凹所の底面を仕上げる副切刃５は、工具軸心ＣＬに対してほぼ直角とされる。ここで、前記主切刃６の工具後端側に連なる副切刃５は、工具後端側に向かうにしたがって工具軸心ＣＬ側に漸次近づくように傾斜し、工具先端側に位置する主切刃６は、工具内周側に向かうにしたがって工具後端側へ後退するように傾斜している。

以上の構成を有する本実施形態のチップ１および正面フライス（転削工具）１００の作用ならびに効果について、以下に説明する。まず、チップ１において、主切刃第１逃げ面１６ａは、主切刃第２逃げ面１６ｂおよび主切刃第３逃げ面１６ｃよりも逃げ角が小さいため、主切刃６の刃先が鋭くなることを阻止し、主切刃６およびこの主切刃６とコーナ刃７の交差部近傍の刃先の強度を向上させる。さらに、主切刃第１逃げ面１６ａの下方側領域に隣接するとともにコーナ刃第２逃げ面１７ｂに隣接する主切刃第２逃げ面１６ｂは、着座面３まで延び、且つチップ１の着座面３に平行な平面で切断した断面において、副切刃逃げ面１５に対して鈍角となるように形成されていることから、前記交差部近傍における前記主切刃第１逃げ面１６ａの下方側領域の強度を向上させる。このように、主切刃第１逃げ面１６ａおよび主切刃第２逃げ面１６ｂの相乗作用により、チップ１は、前記交差部近傍の刃先の強度が高められチッピングや欠損が生じにくくなり長寿命化がはかられる。しかも、前記交差部近傍は、チップ１の厚さ全体にわたって強化されて、当該交差部近傍に欠損が生じたとしても、この欠損が着座面３におよびにくいことから、チップ座１０５の座面１０５ａならびに敷板１０６の座面１０６ａの損傷が防止される。

さらに、チップ座１０５の支持壁面１０５ｂ、１０５ｃに当接支持される主切刃第３逃げ面１６ｃは、その上方側に隣接する主切刃第１逃げ面１６ａと、側方側に隣接する主切刃第２逃げ面１６ｂとによって取り囲まれ、主切刃６およびコーナ刃７から離隔されていることから、主切刃６およびコーナ刃７に生じた損傷がおよびにくくなっている。したがって、チップ１は、４つのコーナの全てを使用するにあたって、チップ座１０５へ強固に固定されるとともに高い位置決め精度が確保される。そのうえ、主切刃第３逃げ面１６ｃは、主切刃逃げ面１６のなかで非常に広い面積を占めていることから、チップ座１０５の支持壁面１０５ｂ、１０５ｃによって安定して当接支持され、高い負荷（切削抵抗等）が作用する重切削であっても、チップ１は正確に位置決めされ、しっかりと支持固定され動くことがない。

主切刃第１逃げ面１６ａの、チップ１の厚さ方向の幅は、主切刃６方向において、主切刃第２逃げ面１６ｂと交差する範囲内で最大値をとり、隣接コーナ部の副切刃逃げ面１５に交差する端部に向かって前記幅が漸次減少していることから、転削工具１００において、主切刃６の工具先端側領域では、当該主切刃６の強度が高められて高い耐欠損性が得られる一方で、主切刃６の工具後端側領域では、被削材とのクリアランスが確保されて切削抵抗が増大することがない。

チップ１において、着座面３に平行な平面で切断した断面において、主切刃第２逃げ面１６ｂと副切刃逃げ面１５とのなす角度が９２°〜９８°の範囲とされている。これは、前記角度が９２°未満になると、主切刃６およびこの主切刃６とコーナ刃７の交差部近傍の強度を向上させる効果が得られにくく、９８°を超えると、当該チップ１を転削工具１００の工具本体１０１に装着したとき、工具先端側に配置されて被削材を仕上げる副切刃５が工具内周側に向かうにしたがって工具先端側に突出するように傾斜するため、被削材の仕上げ面精度が悪化するおそれがあるからである。

主切刃第１逃げ面１６ａの逃げ角θ６ａは、０°〜１０°の範囲とされている。これは、主切刃６の刃先の強度を高めて耐欠損性を向上させるためである。前記主切刃第１逃げ面１６ａの逃げ角θ６ａが０°未満、すなわち負になると、当該チップ１を転削工具１００の工具本体１０１に装着したとき、当該主切刃第１逃げ面１６ａの工具後端側領域における被削材とのクリアランスが小さくなり切削抵抗が増大するおそれがあり、前記主切刃第１逃げ面１６ａの逃げ角θ６ａが１０°を超えると、工具先端側領域における主切刃６の強度が低下しチッピングや欠損が生じやすくなるからである。

コーナ刃第１逃げ面１７ａは、主切刃第１逃げ面１６ａに交差する一端部の逃げ角が当該主切刃第１逃げ面１６ａに等しい逃げ角、すなわち０°〜１０°の範囲とされ、副切刃逃げ面１５に向かうにつれ逃げ角が漸増するように形成されていることから、コーナ刃７についても、主切刃６との交差部近傍の刃先の強度が大幅に高められ、前記交差部近傍のチッピングや欠損を防止する効果を奏する。

主切刃６は、上り傾斜部６ａによってコーナ刃７に交差する一端部から遠ざかるにしたがって着座面３との距離、すなわち切削方向の厚さが増大するように形成されていることから、当該上り傾斜部６ａを形成した範囲にわたって強度が高められ、チッピングや欠損が防止される。チップ１の着座面３に対する上り傾斜部６ａの傾斜角度が３°未満になると、前記のチッピングや欠損の防止効果が得られないおそれがあり、前記傾斜角度が１５°を超えると、切削抵抗が増大してびびり振動を生じるおそれがある。また、主切刃６方向において、上り傾斜部６ａの長さが主切刃６の全長の３％未満になると主切刃６の強度を高める効果が得られなくなり、２０％を超えると切削抵抗が増大するおそれがある。

一方、前記上り傾斜部６ａに連なる下り傾斜部６ｃは、工具本体１０１におけるアキシャルレーキ角ＡＲ１をさらにポジのアキシャルレーキ角ＡＲ２とする。これは、切削抵抗を低減することによって切れ味を向上させるとともにびびり振動を抑制するためであり、その結果として主切刃６ならびにコーナ刃７への負担が軽減しチッピングや欠損が防止される。また、副次的な効果として、前記下り傾斜部６ｃは、切屑を工具後端側に向かって流出させ、前記切屑の接触による仕上げ面および加工壁面の加工面品位の劣化を防止する。チップ１の着座面３に対する下り傾斜部６ｃの傾斜角度が３°未満になると、切削抵抗の低減効果が得られないおそれがあり、前記傾斜角度が１５°を超えても切削に関与する切刃長さが大きくなることから、切削抵抗の低減効果が小さくなってしまう。また、主切刃６方向において、下り傾斜部６ｃの長さが主切刃６の全長の３０％未満になると切削抵抗を低減する効果が得られなくなり、８０％を超えると、隣接コーナ部との間に介在する接続部６ｄにおいて急激な屈曲を生じるため強度上の問題が発生する。

さらに、副切刃５、主切刃６およびコーナ刃７に連なるすくい面２ａには、正のすくい角αが付与されている。これは、切削抵抗の低減により切れ味を向上させるとともにびびり振動を抑制するためである。その結果、主切刃６、コーナ刃７への負担が軽減しチッピングや欠損が防止される。また、副次的な効果として、切屑を工具内周側に向かって流出させ、切屑の接触による加工壁面の加工面品位の劣化並びに切屑かみ込みを防止する。好ましくは、前記すくい角αは１０°〜３５°の範囲とされている。これは、前記すくい角αが１０°未満では、切削抵抗の低減効果が低いからであり、前記すくい角αが３５°を超えると、刃先が鋭くなってチッピングや欠損が生じやすくなるからである。

主切刃第１逃げ面１６ａは、主切刃６方向で湾曲した凸曲面状に形成されるとともに、当該主切刃６は、チップ１の厚さ方向からみた平面視で、外側に向かって湾曲した凸曲線状に形成されている。これは、チップ１を転削工具１００の工具本体１０１に装着したとき、工具外周側に位置する当該チップ１の主切刃６全体にわたって、当該主切刃６の工具軸心ＣＬを中心とした回転半径を等しくするためであり、このように形成した主切刃６においては、被削材の凹所の壁面が直角に近づけられる。なお、アキシャルレーキ角ＡＲ１、ラジアルレーキ角ＲＲおよび転削工具１００の刃先外径、ならびに主切刃６の上り傾斜部６ａ、下り傾斜部６ｃおよび接続部６ｄの形状等の変化に応じて、主切刃６の前記凸曲線形状は、凹所の壁面を直角に近づけるために適宜変更可能であることはいうまでもない。

本実施形態のチップ１を１つまたは複数装着した正面フライス１００においては、切削に供される、工具外周側に位置する主切刃６の工具後端側に連なる、隣接コーナ部の副切刃５は、工具後端側に向かうにしたがって工具軸心ＣＬ側に漸次近づくように傾斜し、工具先端側に位置する、隣接コーナ部の主切刃６は、工具内周側に向かうにしたがって工具後端側へ後退するように傾斜するため、被削材の凹所に接触せず、隣接コーナ部に形成された切刃を重複して使用されることがないため、４コーナを使用することが可能となる。

正面フライス１００に装着されたチップ１において、工具外周側に位置する主切刃６は、当該主切刃６全体にわたって工具軸心ＣＬを中心とした回転半径がほぼ等しくされ、工具先端側に位置する副切刃５は、工具軸心ＣＬに対して略直角とされている。そうすれば、被削材の凹所の底面の平坦度ならびに面粗さが良好となるうえに加工壁面の真直度および直角度が良好となる。

すくい面２の辺稜部に連なる内側の領域に形成された平坦なランド面１０は、当該辺稜部に形成された主切刃６、コーナ刃７および副切刃５を強化する効果を奏する。このランド面１０の幅Ｗ１が０．０５ｍｍ未満では、切刃を強化する効果が得られにくく、０．３０ｍｍを超えると切れ味が低下し切削抵抗が高くなったり加工面の面粗度が悪化したりするおそれがある。ランド面１０と主切刃第１逃げ面１６ａとのなす角度を７５°〜９０°の範囲、ランド面１０と副切刃逃げ面１５とのなす角度を６５°〜８０°の範囲としたのは、それぞれの下限値を下回ると刃先が鋭くなりチッピングや欠損を生じるおそれがあり、それぞれの上限値を超えると切削抵抗が増大しびびり振動や加工面の面粗度の悪化を生じるおそれがあるからである。

すくい面２の辺稜部に形成されたホーニング１１も前述のランド面１０と同様に切刃の強度を高める作用がある。断面円弧状をなすホーニング１１において、前記円弧の曲率半径が０．０２ｍｍ未満になると切刃の強度を高める効果が得られず、０．０８ｍｍを超えると切削抵抗が増大するとともに当該ホーニング１１の成形が困難となる。断面曲線状をなすホーニング１１において、前記曲線を構成する円弧のうち各逃げ面１５、１６ａ、１７ａにつながる円弧の曲率半径ｒ２が０．０１５ｍｍ未満になると刃先が鋭くなりチッピングや欠損を生じやすくなり、０．０５０ｍｍを超えると切削抵抗が増大してしまう。また、前記曲線のすくい面側の幅Ｗ２を０．０４ｍｍ〜０．１５ｍｍの範囲、逃げ面側の幅Ｗ３を０．０２ｍｍ〜０．０７ｍｍの範囲としたのは、それぞれの下限値を下回ると刃先の強度が低くなり、上限値を上回ると切削抵抗が増大するからである。

コーナ刃７の平面視形状は、図８の（ａ）に示すように直線状とし副切刃５とのなす角度βを１６０°〜１７８°の範囲とすることによって、鋼等のように切屑がつながりやすい被削材ではばりを防止し、鋳鉄等のように切屑が分断しやすい被削材ではこば欠けを防止することができる。これは、被削材からコーナ刃７が抜ける際、切取られる領域が、工具回転方向からみて底辺が広く且つ高さが低い三角形状をなすとともに、コーナ刃７から受ける切削抵抗の反力が当該三角形状の底辺側に向かって作用することになり、当該三角形状の底辺付近の塑性変形によるばりや脱落によるこば欠けが抑制されるからである。さらに、コーナ刃７の切取り厚みが非常に小さくなるため、ばりあるいはこば欠けとして残る量が非常に小さくなるからである。そのうえ、切取り厚みが非常に小さいことからコーナ刃７のチッピングや欠損等が生じにくく切れ味が維持されることによって、ばりあるいはこば欠けが抑制されるからである。なお、屈曲するコーナ刃７と主切刃６との交差部におけるチッピングや欠損を防止するため、図８の（ｂ）に示すように当該交差部が円弧状とされてもよい。コーナ刃７と副切刃５とのなす角度βが１６０°未満では、ばりならびにこば欠けを抑制する効果が得られにくく、１７８°を超えるとコーナ刃７の加工成形が困難になる。コーナ刃７の長さについては、ばりならびにこば欠けの抑制効果が高く、切削抵抗の増加もないことから０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲とされるのが好ましい。

以上、本発明の実施形態を図面に基づいて説明したが、これらはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

図１はチップの厚さ方向からみた平面図である。 図１に示すチップの側面図である。 図１に示すチップの背面図である。 図１におけるＳ１−Ｓ１線切断部端面拡大図である。 工具先端側からみた正面フライスの正面図である。 図５に示す正面フライスの軸心に直交する方向からみた側面図である。 図５に示す正面フライスの一部断面側面図である。 図１におけるＥ部拡大図である。 従来の転削工具に用いられるチップの斜視図である。 従来の他の転削工具に用いられるチップの斜視図である。

符号の説明

１ チップ
２ すくい面
２ａ すくい角が付与されたすくい面
３ 着座面
５ 副切刃
６ 主切刃
６ａ 下り傾斜部
６ｃ 上り傾斜部
７ コーナ刃
１０ ランド面
１１ ホーニング
１５ 副切刃逃げ面
１６ａ 主切刃第１逃げ面
１６ｂ 主切刃第２逃げ面
１６ｃ 主切刃第３逃げ面
１７ａ コーナ刃第１逃げ面
１７ｂ コーナ刃第２逃げ面
１００ 正面フライス（転削工具）
１０１ 工具本体
１０５ チップ座
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ コーナ部
ＡＲ１ 工具本体におけるアキシャルレーキ角
ＡＲ２ 主切刃の下り傾斜部におけるアキシャルレーキ角
α すくい角

Claims (19)

1. 略正方形板状をなし、着座面と対向する上面がすくい面とされ、このすくい面の辺稜部には、各コーナ部に形成されたコーナ刃を挟んでそれぞれ主切刃と副切刃が形成され、前記コーナ刃、前記主切刃および前記副切刃から前記着座面に向かって延びる側面にそれぞれコーナ刃逃げ面、主切刃逃げ面、副切刃逃げ面が形成されてなるチップにおいて、
   前記主切刃逃げ面は、少なくとも、前記主切刃側に形成された主切刃第１逃げ面と、この主切刃第１逃げ面の下方側領域に隣接し且つ前記コーナ刃逃げ面に隣接して形成された主切刃第２逃げ面とからなり、
   前記主切刃第１逃げ面の逃げ角は、前記主切刃第２逃げ面の逃げ角よりも小さく、
   前記主切刃第２逃げ面は、前記着座面に平行な平面で切断した断面で、前記副切刃逃げ面とのなす角度が鈍角とされていることを特徴とするチップ。
2. 前記着座面に平行な平面で切断した断面で、前記主切刃第２逃げ面と前記副切刃逃げ面とのなす角度が９２°〜９８°の範囲とされていることを特徴とする請求項１記載のチップ。
3. 前記主切刃第１逃げ面の逃げ角が０°〜１０°の範囲とされていることを特徴とする請求項１または２記載のチップ
4. 前記コーナ刃に連なるコーナ刃逃げ面は、前記主切刃第１逃げ面に交差する一端部では、当該主切刃第１逃げ面の逃げ角に等しく、前記副切刃逃げ面に交差する他端部では、当該副切刃逃げ面の逃げ角に等しく、さらに、前記一端部から前記他端部にかけて逃げ角が漸次大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のチップ。
5. 前記主切刃は、前記コーナ刃から離れる方向に、少なくとも前記着座面との距離が漸次大きくなるように傾斜した上り傾斜部と、この上り傾斜部に滑らかに接続するとともに着座面との距離が漸次減少するように傾斜した下り傾斜部とを備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のチップ。
6. 前記上り傾斜部と前記着座面とのなす傾斜角が３°〜２０°の範囲とされ、且つ前記下り傾斜部と前記着座面とのなす傾斜角が３°〜１５°の範囲とされていることを特徴とする請求項５記載のチップ。
7. 前記コーナ刃、前記主切刃および前記副切刃に連なるすくい面には、正のすくい角が付与されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載のチップ。
8. 前記すくい角が１０°〜３５°の範囲とされていることを特徴とする請求項７記載のチップ。
9. 前記第１逃げ面は前記主切刃方向で湾曲した凸曲面状に形成されるとともに、前記主切刃は、チップの厚さ方向からみた平面視で、外側に向かって湾曲した凸曲線状に形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載のチップ。
10. 前記すくい面の辺稜部に沿って、当該辺稜部に連なって内側に延びる平坦なランド面が形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載のチップ。
11. 前記ランド面の幅が０．０５ｍｍ〜０．３０ｍｍの範囲とされていることを特徴とする請求項１０記載のチップ。
12. 前記ランド面と前記主切刃第１逃げ面とのなす角度が８０°〜９０°の範囲とされ、且つ前記ランド面と前記副切刃逃げ面とのなす角度が６５°〜８０°の範囲とされていることを特徴とする請求項１０または１１記載のチップ。
13. 前記すくい面の辺稜部には、当該辺稜部の全体にわたって略同一形状のホーニングが形成されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項記載のチップ。
14. 前記ホーニングは、前記辺稜部に直交する断面で、すくい面またはランド面のいずれか一方と、逃げ面とに滑らかに接する円弧状または曲線状とされていることを特徴とする請求項１３記載のチップ。
15. 前記ホーニングの断面形状が、前記すくい面に接する円弧と、前記逃げ面に接する円弧とを滑らかにつないだ曲線とされ、前記曲線のすくい面側の幅が逃げ面側の幅よりも大きく、前記すくい面側の幅が０．０４ｍｍ〜０．１５ｍｍの範囲とされ且つ前記逃げ面側の幅が０．０２ｍｍ〜０．０７ｍｍの幅とされていることを特徴とする請求項１３または１４記載のチップ。
16. 前記ホーニングの断面形状が、前記すくい面と前記逃げ面との双方に滑らかにつながる単一の円弧状とされ、前記円弧の曲率半径が０．０２ｍｍ〜０．０８ｍｍの範囲とされていることを特徴とする請求項１３または１４記載のチップ
17. 前記チップの厚さ方向からみた平面視で、前記副切刃が直線状もしくは円弧状とされていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項記載のチップ。
18. 軸心まわりに回転させられる略円筒状をなす工具本体の先端外周部に、１つまたは複数のチップが装着された転削工具において、
    前記チップは請求項１〜１７のいずれか１項記載のチップとされ、このチップの工具外周側に位置する主切刃のアキシャルレーキ角が正、且つラジアルレーキ角が負とされていることを特徴とする転削工具。
19. 前記チップを前記工具本体に装着したとき、工具外周側に位置する主切刃は、当該主切刃全体にわたって前記工具本体の軸心を中心とした回転半径がほぼ等しくされ、工具先端側に位置する副切刃は、前記工具本体の軸心に対して略直角とされていることを特徴とする請求項１８記載の転削工具。
    
    
    
    

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