JP2007307637A - 切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】所定のさらい角αが容易に得られ、かつこのさらい角αの変更が容易になされうる切削工具２の提供。
【解決手段】切削工具２は、チップ６、ホルダー８及びシム１０を備えている。ホルダー８は、受け面１４を備えている。シム１０は、受け面１４とチップ６とに挟持されている。チップ６のさらい刃１８ａは、棒鋼４の外周面に当接している。シム１０の厚みは、Ｙ方向に沿って漸次減少している。この厚みの変化により、チップ６は傾斜している。この傾斜により、所定のさらい角αが達成されている。さらい角αは、９０．２°から９０．６°が好ましい。棒鋼４のＹ方向への進行と、切削工具２の回転により、チップ６は棒鋼４の外周面を螺旋状に移動する。この移動により、外周面が切削される。
【選択図】図２

Description

本発明は、棒材の外周面の切削に用いられる切削工具に関する。詳細には、本発明は、チップが用いられた切削工具に関する。

磨き棒鋼の製造方法として、熱間圧延による方法が広く知られている。この製造方法では、精錬、鋳造、分塊圧延等の工程を経て得られたビレットが加熱炉によって加熱される。このビレットに、多段の圧延機によって熱間圧延が施される。熱間圧延によってビレットは細径化し、且つ長尺化して、棒鋼が得られる。この棒鋼にピーリングが施されて、肌性状及び寸法精度のよい磨き棒鋼が得られる。

ピーリングの主たる目的は、寸法精度及び真円度の向上にある。棒鋼の表面には、ビレット段階での疵に起因した疵や、圧延工程で生じた疵がある。この疵の除去を目的として、ピーリングが施されることもある。さらに、棒鋼の表面に存在する脱炭層の除去を目的として、ピーリングが施されることもある。

ピーリングには、チップ（「バイト」とも称される）とホルダーとを備えた切削工具が用いられる。このチップは、刃先を備えている。この刃先は、棒鋼の外周面に当接する。棒鋼は、長手方向に進行する。チップ及びホルダーは、棒鋼の中心を軸として回転する。棒鋼の進行とチップの回転とにより、棒鋼の外周面が切削される。切削直後の棒鋼の直径が測定され、その結果が切削装置に手動又は自動でフィードバックされる。このフィードバックにより、切削条件が制御され、又は調整される。

切削時の摩擦熱で、チップの刃先及び棒鋼は昇温する。チップのさらい刃は、棒鋼の長手方向に沿って、棒鋼と接触する。この接触の距離は、主切れ刃の接触距離と比較して長い。長い接触距離は、摩擦熱の発生を助長する。高温下での使用は、刃先の摩耗を促進する。摩耗が進行したチップによって切削された棒鋼の切削面は、粗い。チップが頻繁に交換されれば、粗さは抑制されうる。しかし、チップは高価であり、頻繁な交換は困難である。

前述のように、切削条件は切削直後の棒鋼の直径によって制御される。切削直後の棒鋼が高温であると、常温までの冷却によって収縮するので、収縮量の予想精度が不十分となることがある。棒鋼が高温であることは、常温での棒鋼の寸法精度を阻害する。一方、チップの刃先の摩耗が早く進めば、急激な寸法変化が生じ、やはり棒鋼の寸法精度が阻害される。

棒鋼の長手方向に対してさらい刃が傾斜した刃先を有するチップが用いられれば、短い接触距離が達成されうる。しかし、このチップの製作には新たな金型が必要である。しかも、さらい刃の傾斜角（すなわち「さらい角」）の適正値は、棒鋼の材質に依存する。材質に応じて、さらい角の異なる複数種のチップが準備される必要がある。チップの準備は、棒鋼の製造コストを押し上げる。

ホルダーは、チップの受け面を備えている。この受け面が傾斜したホルダーが用いられれば、通常のチップが用いられた場合でも、所定のさらい角が得られる。このホルダーにより、短い接触距離が達成されうる。しかし、このホルダーの製作には費用がかかる。しかも、棒鋼の材質に応じたさらい角（受け面の傾斜に依存する）が達成されるには、複数のホルダーが準備されなければならない。

本発明の目的は、所定のさらい角が容易に得られ、かつこのさらい角の変更が容易になされうる切削工具の提供にある。

本発明に係る切削工具は、
（１）金属材料からなり、断面が円形であり、かつ長手方向に進行する棒材の外周面にそ の刃先が当接するチップ、
（２）このチップがセットされるための受け面を有しており、このチップを保持するホル ダー
及び
（３）この受け面とチップとの間に位置するシム
を備える。この棒材の長手方向において、このシムの厚みは漸次変化する。

好ましくは、このホルダーは、上記チップを保持する他の受け面を有する。この他の受け面とチップとの間に、他のシムが位置する。棒材の中心と上記刃先とを結ぶ方向において、他のシムの厚みは漸次変化する。好ましくは、この切削工具は、チップが棒材の外周を回転するタイプの切削装置に、好適に用いられうる。

本発明に係る磨き棒材の製造方法は、
（１）断面が円形である棒材が得られる工程
及び
（２）この棒材の長手方向においてその厚みが漸次変化するシムにより所定のさらい角が 設定されたチップが、この棒材の外周面を切削する工程
を含む。

本発明に係る切削工具では、シムがさらい角を傾斜させる。このシムは安価なので、製造コストが押し上げられることなく、棒材とチップとの短い接触距離が達成される。さらい角の傾斜により摩擦熱が抑制されるので、チップの摩耗が抑制され、継続的に良好な切削面が得られうる。しかも、得られる棒材は寸法精度に優れる。この切削工具では、チップが頻繁に交換される必要がない。この切削工具では、シムの交換により、任意のさらい角が達成されうる。この切削工具が用いられた製造方法は、生産性に優れる。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１は、本発明の一実施形態に係る切削工具２が棒鋼４と共に示された断面図である。この切削工具２は、チップ６、ホルダー８、第一シム１０及び第二シム１２を備えている。ホルダー８は、第一受け面１４及び第二受け面１６を備えている。第一シム１０は、第一受け面１４とチップ６とに挟持されている。第二シム１２は、第二受け面１６とチップ６とに挟持されている。チップ６の刃先１８は、棒鋼４の外周面に当接している。この切削工具２は、棒鋼４の中心Ｏを軸として、矢印Ａで示される方向に回転する。

図１において、棒鋼４の中心Ｏから刃先１８に向かう方向は、Ｘ方向である。図１において、棒鋼４は紙面と垂直な方向に進行する。この進行方向は、Ｙ方向である。図１におけるＺ方向は、Ｘ方向と直行し、かつＹ方向と直行する。

図２は、図１の切削工具２が示された、Ｘ−Ｙ平面に沿った断面図である。この図２には、棒鋼４、チップ６、第一シム１０及び第一受け面１４が示されている。チップ６の刃先１８は、さらい刃１８ａ及び主切れ刃１８ｂを備えている。さらい刃１８ａは、主切れ刃１８ｂに比較して長い。棒鋼４は、Ｙ方向に進行している。Ｙ方向は、棒鋼４の長手方向でもある。第一受け面１４は、Ｙ方向に延在している。一方、第一シム１０の厚みは、Ｙ方向に沿って漸次減少している。この厚みの変化により、チップ６は傾斜している。図２において、直線Ｌ１はチップ６の法線方向である。直線Ｌ１は、さらい刃１８ａの延在方向と直交する方向でもある。直線Ｌ２は、棒鋼４の進行方向である。図２において符号αで示されているのは、直線Ｌ１と直線Ｌ２とのなす角度である。角度αは、さらい角である。さらい角αが９０°１２′から９０°３５′（９０．２°から９０．６°）とされることが、好ましい。このさらい角αは、一般的なさらい角（９０°０′）よりも大きい。なお、第一受け面１４の法線方向と直線Ｌ２とのなす角度は、９０°０′から９０°１５′である。

本発明に係る棒鋼の製造方法では、まずビレットに多段の圧延機によって熱間圧延が施され、棒鋼４が得られる。この棒鋼４に、ピーリングが施される。このピーリングに、図１及び図２に示された切削工具２が用いられる。ピーリングでは、前述のように、棒鋼４はＹ方向に進行し、切削工具２は矢印Ａ（図１参照）の方向に回転する。従って、刃先１８は棒鋼４の外周面を螺旋状に移動する。この移動により、外周面が切削される。切削により、寸法精度に優れた磨き棒鋼が得られる。

この切削工具２ではさらい角αが９０°０′よりも大きいので、図２に示される通り、さらい刃１８ａの上流側が棒鋼４と接触し、下流側が棒鋼４と接触しない。この切削工具２では、さらい刃１８ａと棒鋼４との接触距離が短い。短い接触距離は摩擦熱を抑制するので、さらい刃１８ａ及び棒鋼４の昇温が抑制される。この製造方法では、美しい切削面が継続的に得られる。この製造方法では、棒鋼４の昇温が抑制されるので熱収縮の影響が少なく、従って寸法精度に優れた棒鋼が得られる。この製造方法では、チップ６が頻繁に交換される必要がない。

この切削工具２では、第一シム１０によってさらい角αの設定がなされる。換言すれば、チップ６及びホルダー８は、汎用品で足りる。特殊なチップ６のための金型が準備される必要がなく、特殊なホルダー８が製作される必要もない。第一シム１０の製作は、容易かつ安価である。この切削工具２が用いられることにより、肌性状がよくしかも寸法精度のよい棒鋼が低コストで得られる。

さらい角αの最適値は、棒鋼４の材質に依存する。切削工具２によって切削される棒鋼４の材質が複数種にわたる場合は、厚みの変化率が互いに異なる２種以上の第一シム１０が準備される。換言すれば、材質が複数種にわたる場合でも、単一種のチップ６及び単一種のホルダー８が準備されれば足りる。

図３は、図１の切削工具２が示された、Ｘ−Ｚ平面に沿った断面図である。この図３には、棒鋼４、チップ６、第二シム１２及び第二受け面１６が示されている。棒鋼４は、紙面と垂直方向に進行している。第二受け面１６は、Ｘ方向に延在している。一方、第二シム１２の厚みは、Ｘ方向に沿って漸次増加している。この厚みの変化により、チップ６は傾斜している。図３において符号βで示されているのは、チップ６がＸ方向に対してなす角度である。角度βは、すくい角である。すくい角βは、チップ６に固有のチャンファー角度とほぼ同等である。通常のすくい角βは、３°以上５°以下である。

この切削工具２では、第二シム１２によってすくい角βの設定がなされる。換言すれば、チップ６及びホルダー８は、汎用品で足りる。特殊なチップ６のための金型が準備される必要がなく、特殊なホルダー８が製作される必要もない。第二シム１２の製作は、容易かつ安価である。この切削工具２が用いられることにより、肌性状がよくしかも寸法精度のよい棒鋼が低コストで得られる。

すくい角βの最適値は、棒鋼４の材質に依存する。切削工具２によって切削される棒鋼４の材質が複数種にわたる場合は、厚みの変化率が互いに異なる２種以上の第二シム１２が準備される。換言すれば、材質の異なる棒鋼４が切削される場合でも、単一種のチップ６及び単一種のホルダー８が準備されれば足りる。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

［実施例１］
第一シム及び第二シムを備えた切削工具を用意した。この切削工具はさらに、第一受け面の法線方向と直線Ｌ２とのなす角度が９０．２０°であるホルダーを備えている。第一シムによって達成される傾斜角度の変動は、０．１７°である。この切削工具のさらい角αは９０．３７°であり、すくい角βは３．０°である。この切削工具を用い、鋼種がＳＵＪ２であり、直径が２５．８９ｍｍであり、長さが６ｍである棒鋼にピーリングを施して、磨き棒鋼を得た。切削工具の回転数を１２５４回／ｍｉｎとし、棒鋼の進行速度を９ｍ／ｍｉｎとした。１００本の棒鋼にピーリングを施し、切削面の外観及びチップの摩耗の程度を目視で観察して、「Ａ」から「Ｃ」の３ランクの格付けを行った。「Ａ」が最も好ましい。

［実施例２］
厚みの異なる第二シムを用い、すくい角βを５．０°とした他は実施例１と同様にして、ピーリングを行った。

［実施例３］
厚みの異なる第一シムを用い、さらい角αを９０．５３°とした他は実施例１と同様にして、ピーリングを行った。

［比較例］
第一シムを用いなかった他は実施例１と同様にして、ピーリングを行った。

表１に示される通り、実施例の切削工具で得られた棒鋼では、切削面が美しい。しかも、実施例の切削工具では、チップが摩耗しにくい。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

本発明に係る切削工具は、棒鋼、鋼管等の種々の棒材の加工に適している。

図１は、本発明の一実施形態に係る切削工具が棒鋼と共に示された断面図である。 図２は、図１の切削工具が示された、Ｘ−Ｙ平面に沿った断面図である。 図３は、図１の切削工具が示された、Ｘ−Ｚ平面に沿った断面図である。

符号の説明

２・・・切削工具
４・・・棒鋼
６・・・チップ
８・・・ホルダー
１０・・・第一シム
１２・・・第二シム
１４・・・第一受け面
１６・・・第二受け面
１８・・・刃先
１８ａ・・・さらい刃
１８ｂ・・・主切れ刃

Claims (4)

1. 金属材料からなり、断面が円形であり、かつ長手方向に進行する棒材の外周面に、その刃先が当接するチップと、
   このチップがセットされるための受け面を有しており、このチップを保持するホルダーと、
   この受け面とチップとの間に位置するシムと
   を備えており、
   この棒材の長手方向において、このシムの厚みが漸次変化する切削工具。
2. 上記ホルダーが他の受け面を有しており、
   他の受け面とチップとの間に位置する他のシムをさらに備えており、
   上記棒材の中心と上記刃先とを結ぶ方向において、他のシムの厚みが漸次変化する請求項１に記載の切削工具。
3. 上記チップが棒材の外周を回転するタイプの切削装置に用いられる請求項１又は２に記載の切削工具。
4. 断面が円形である棒材が得られる工程
   及び
   この棒材の長手方向においてその厚みが漸次変化するシムにより所定のさらい角が設定されたチップが、この棒材の外周面を切削する工程
   を含む磨き棒材の製造方法。

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