JP2007307667A - Tool for bore machining - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、内径加工用工具に関し、例えば円盤状記憶媒体用ドライブモータ部品、電気電子部品、自動車部品など、特に小径型部品の内径加工に適した加工用工具に関する。 The present invention relates to an inner diameter machining tool, for example, a machining tool suitable for inner diameter machining of a small-diameter part such as a drive motor component for a disk-shaped storage medium, an electric / electronic component, and an automobile component.
内径の繰り広げ加工や倣い加工では、その加工径が小径になるほど工具径も小径となり、工具剛性が低下することによりビビリなどの振動が発生しやすいという課題がある。また、加工部品の小径化、高精度化により、刃先の繰り返し精度が求められている。このような課題に対応する為、ホルダーの先端部にスローアウェイインサート(以下、単にインサートと称する。)を取り付ける、スローアウェイ型の内径加工用工具が、特許文献1から3に開示されている。
In the inner diameter spreading processing and copying processing, there is a problem that the tool diameter becomes smaller as the processing diameter becomes smaller, and vibration such as chatter is likely to occur due to a decrease in tool rigidity. Further, the repeatability of the cutting edge is required due to the reduced diameter and higher accuracy of the processed parts. In order to cope with such problems,
特許文献1は、インサートをセットボルトで押えながらの4点支持により、強固なクランプを可能にするものであるが、鋭角で交わる一対のインサート拘束面最後端部位にてインサートの最短部を側面方向よりセットボルトで押えることによりインサートに回転方向の力が加わり小径棒状部の真直性を損なう。特許文献2は、切れ刃を備える小径棒状部のみを、加工するワークの内径に挿入して加工するインサートであり、すくい面の横湾曲部と該横湾曲部に連続した凹状切欠で切り屑を横逃げ面側に案内する切り屑排出性の優れた内径加工用工具用インサートを開示しているが、内径加工用に突出している小径棒状部刃先先端部の凹状切欠は、小径棒状部の断面積減少による剛性の低下により、ビビリを発生させ、仕上げ面品位を低下させる恐れがある。特許文献3も、切り屑排出性を優先するため、インサートの剛性に関する断面積の配慮が十分であるとは言い難い。
そこで本願発明は、インサートの剛性を低下させず、ビビリ振動を発生し難く、仕上げ面品位の優れた内径加工が可能な内径加工用工具を提供することである。
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-228561 enables strong clamping by supporting the insert with a set bolt while supporting it at the four points, but the shortest part of the insert is located in the lateral direction at the end of the pair of insert restraint surfaces that intersect at an acute angle. By pressing with a set bolt, the rotational force is applied to the insert, and the straightness of the small-diameter bar is impaired.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention is to provide an inner diameter machining tool that does not reduce the rigidity of an insert, hardly generates chatter vibration, and can perform inner diameter machining with excellent finished surface quality.
本願発明は、先端部に切れ刃を有する小径棒状部と該小径棒状部に一体で連なる略角柱形状のシャンク部を備え、該切れ刃のすくい面上のチップポケット部を有する内径加工用工具であって、該切れ刃先端から該チップポケット部までの長手方向寸法をA、該小径棒状部の長手方向寸法をLとしたとき、0.050≦A/L≦0.300であることを特徴とする内径加工用工具である。本構成を採用することにより、インサートの剛性を低下させず、ビビリ振動を発生し難く、仕上げ面品位の優れた内径加工が可能な内径加工用工具を提供することができる。 The present invention is an inner diameter machining tool having a small-diameter rod-shaped portion having a cutting edge at a tip portion and a substantially prismatic shank portion integrally connected to the small-diameter rod-shaped portion, and having a chip pocket portion on a rake face of the cutting blade. When the longitudinal dimension from the tip of the cutting edge to the tip pocket portion is A and the longitudinal dimension of the small-diameter rod-shaped portion is L, 0.050 ≦ A / L ≦ 0.300. This is an inner diameter machining tool. By adopting this configuration, it is possible to provide an inner diameter machining tool that does not reduce the rigidity of the insert, hardly generates chatter vibration, and can perform inner diameter machining with excellent finished surface quality.
本発明の内径加工用工具において、小径棒状部の先端部の外周上に切れ刃を2箇所以上有することができる。このように構成することで複数の切れ刃をインデックスにより選択使用可能であり、実質的な工具寿命が、切れ刃の数に乗じて延命できる。本願発明の内径加工用工具は、該チップポケット部を除く該小径棒状部の断面形状が、略円形、略多角形状のうち、いずれの形状であっても良い。略円形の場合は加工内径形状に近似させることが可能で、極小内径加工用のインサートでもその断面積を必要以上に減じることなくインサートを製作可能であり、多角形状とした場合は略円形の近似形状を直線的な面で構成可能であり研削加工上安価なインサートが製作できる。 In the inner diameter machining tool of the present invention, it is possible to have two or more cutting edges on the outer periphery of the tip of the small-diameter bar-shaped portion. With this configuration, a plurality of cutting edges can be selected and used by an index, and the substantial tool life can be extended by multiplying the number of cutting edges. In the inner diameter processing tool of the present invention, the cross-sectional shape of the small-diameter bar-like portion excluding the chip pocket portion may be any of a substantially circular shape and a substantially polygonal shape. In the case of a substantially circular shape, it is possible to approximate the machining inner diameter shape, and even an insert for machining a small inner diameter can be manufactured without reducing the cross-sectional area more than necessary. The shape can be configured with a straight surface, and an insert that is inexpensive in terms of grinding can be manufactured.
本願発明は、インサートの剛性を低下させず、ビビリ振動を発生し難く、仕上げ面品位の優れた内径加工が可能な内径加工用工具を提供することができる。 The present invention can provide an inner diameter machining tool that does not reduce the rigidity of the insert, hardly generates chatter vibration, and can perform inner diameter machining with excellent finished surface quality.
本願発明について図面を参照して詳細に説明する。図1は本願発明による内径加工用工具の正面図であり、図2は内径加工時の工具と加工内径との関係を図1の矢視Z方向から見た図を示す。
本願発明の内径加工用工具は、先端部に切れ刃1を有する小径棒状部2と、小径棒状部2に一体で連なる略角柱形状のシャンク部3を備え、先端部の切れ刃1のすくい面上のチップポケット部4を有する内径加工用工具である。ここで、チップポケット部4は切り屑が排出される時に通過する切溝部である。切り屑が粉状になる場合は、ここに一時的に滞留する。また、小径棒状部2の断面の径、又は外接円の径をd(mm)、シャンク部3の断面の外接円の径をD(mm)としたとき、d≦D、d≦6、の関係であっても良い。シャンク部3はクランプ固定するための部位であり通常は略角柱形状に形成されるが、その形状は略円柱形状などであっても良い。略角柱形状の場合には、その角柱部位をクランプ固定する為、クランプ面が面当たりとなり強固なクランプ力が得られる。略円柱形状の場合には、公知のコレット固定またはスリーブを用いたボルト固定を用い、加工ワーク回転中心と同心で取り付けるドリル等の回転工具を使用する仕様の加工設備にセットできるので良い。また、本願発明は、切れ刃先端からチップポケット部4までの長手方向寸法をA、小径棒状部2の長手方向寸法をLとしたとき、0.050≦A/L≦0.300の条件を満足するものである。A/L値がこの範囲であるときは小径棒状部2の剛性が低下させず、ビビリ振動を発生し難く、仕上げ面品位の優れた内径加工が可能になる。A/L値が限定値未満のときは、工具の剛性は保たれビビリによる仕上げ面の劣化は生じないが、切り屑がうまく排出されず、切り屑による仕上げ面の損傷が発生する。本願発明によると工具の剛性を維持し、かつ、切り屑排出性の改善を実現させ良好な仕上げ面が得られる。これに反して、上限値を超えて大きいと、切り屑を加工径外へ排出させる切り屑排出性は向上するが、その反面、小径棒状部2の剛性が低下し、ビビリなどの振動が発生し加工面の荒れが顕著であるため好ましくない。精密加工においては、切込み量0.1mm以下、送り量0.05mm/回転以下等の加工条件が使用され、発生する切り屑は連続カール状または粉状が主となり、その切り屑はチップポケット部4を通過し加工径外へ排出される。切り屑が粉状となる場合は、発生した切り屑の1部がチップポケット部4に1時的に溜まり、加工完了後にインサート5が加工径外に出ると共に排出される。内径加工においては、切り屑によって加工面に損傷を与えない様にすることが重要で、そのためには工具自体が加工面に損傷を与えないような切り屑の流れを誘導することが必要であり、本願発明はこれを実現させたものである。また本願発明は、切込み量0.1mm以下、送り量0.05mm/回転以下等の精密加工条件で使用されることが好ましいが、更に切り屑が粉状となる切込み量0.05mm以下、送り量0.01mm/回転以下等の超精密加工条件領域に適用されることが望ましい。
The present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view of an inner diameter machining tool according to the present invention, and FIG. 2 is a view of the relationship between the tool and the inner diameter of the inner diameter when viewed from the Z direction of FIG.
The inner diameter machining tool of the present invention includes a small-diameter bar-
本願発明において、該小径棒状部の先端部の外周上に切れ刃を2箇所以上有することができる。図2では切れ刃を2箇所に設けている。このように構成することで複数の切れ刃をインデックスにより選択使用可能であり、実質的な工具寿命が切れ刃の数に乗じて延命できる。また、本願発明の内径加工用工具はシャンク部3の両端に小径棒状部を備え両先端部の切れ刃を複数設置しても良い。これにより切れ刃数が2倍となり実質的な工具寿命も2倍と延命できる。
本願発明の内径加工用工具は、チップポケット部4を除く小径棒状部2の断面形状が、略円形、略多角形状のうち、いずれの形状であっても良いとしているが、略円形の場合は加工内径形状に近似させることが可能で、極小内径加工用のインサートでもその断面積を必要以上に減じることなくインサートを製作可能であり、多角形状とした場合は略円形の近似形状を直線的な面で構成可能であり研削加工上安価なインサートが製作できる。断面積を必要以上に減じないことで小径棒状部2の剛性を保ちビビリなどの振動を抑制できる。
In this invention, it can have two or more cutting edges on the outer periphery of the front-end | tip part of this small diameter rod-shaped part. In FIG. 2, cutting edges are provided at two locations. With this configuration, a plurality of cutting edges can be selected and used by an index, and the substantial tool life can be extended by multiplying the number of cutting edges. Further, the inner diameter machining tool of the present invention may be provided with a small-diameter rod-like portion at both ends of the shank portion 3 and a plurality of cutting edges at both ends. As a result, the number of cutting edges is doubled and the actual tool life can be doubled.
In the inner diameter machining tool of the present invention, the cross-sectional shape of the small-diameter rod-
本願発明の内径加工用工具が適用される精密仕上げ加工での低切込み低送り条件で、切れ刃を確実に加工ワークに食い込ませて加工する為には、切れ刃1の稜線をシャープエッジに加工することが好ましい。切れ刃1の稜線をシャープエッジに加工するにはインサートの基体を重量%でCoが6〜12%、硬質分散相のWCの平均粒径が0.8μm以下からなるWC基超硬合金とすればよい。これによりシャープエッジの加工が可能となり、十分な加工性能を実現できる。切れ刃1のチッピングを防止するため、シャープエッジ以外の刃先処理を施した場合などにおいても同様の基体を使用することが出来る。
本願発明において、内径加工用工具の少なくとも切れ刃1を有する小径棒状部2に被覆することが望ましい。被覆を施すことにより、切れ刃1の耐摩耗性が向上し、刃具寿命を延命できる。被膜が、金属成分としてTi、Al、Cr、Si、Bより選ばれる1種以上と非金属成分としてC、N、Oより選ばれる1種以上の組成を有する場合は、耐摩耗性皮膜であり、より長寿命化が可能である。本願発明の内径加工用工具は、円盤状記憶媒体用ドライブモータ部品、電気電子部品、自動車部品などの用途に好適である。
In order to ensure that the cutting edge bites into the workpiece under the low cutting and low feed conditions in the precision finishing process to which the inner diameter machining tool of the present invention is applied, the ridgeline of the
In this invention, it is desirable to coat | cover the small diameter rod-
チップポケット部の長手方向寸法をA、小径棒状部の長手方向寸法をLとしたとき、AとLの関係が小径棒状部の剛性保ち、良好な仕上げ面を得る為に重要となる。そこで、小径棒状部の長手方向軸を中心とする切れ刃の直径が3.6mm、チップポケット部を除く小径棒状部の外径が3mm、小径棒状部の長手方向寸法が10mm、12mm、15mmの3種類のインサート母材を準備し、チップポケット部の長手方向寸法Lを0.48〜4.6mmの範囲内の寸法としたインサートを作成した。また、基体に重量%でCoが8%硬質分散相のWCの平均粒径が0.8μmのWC基超硬合金を使用した。工具の小径棒状部に(TiAl)N皮膜を被覆したものも、準備した。上記のインサートを用い、次の切削条件で切削テストを行った。
(切削条件)
被削材の材質:SUS430
加工内径:直径4.0mm
加工深さ:小径棒状部寸法L−1mm
切削速度:80m/min
送り速度:0.02mm/回転
切込み量:0.05mm
切削油剤:使用
評価は、仕上げ面性状に着目し、仕上げ面におけるビビリ目の有無によりビビリ振動発生の有無を判定した。また、切り屑による仕上げ面の損傷有無を確認することで、切り屑の円滑な排出性を判定した。評価結果の区分は下記の通りとした。即ち、評価が仕上げ面良のとき○、切り屑による仕上げ面の損傷ありのとき△、仕上げ面にビビリ目ありのとき×、で示した。各種類のインサートの形状、評価結果を表1に示す。
When the longitudinal dimension of the chip pocket part is A and the longitudinal dimension of the small-diameter bar-like part is L, the relationship between A and L is important for maintaining the rigidity of the small-diameter bar-like part and obtaining a good finished surface. Therefore, the diameter of the cutting edge centered on the longitudinal axis of the small-diameter bar-shaped part is 3.6 mm, the outer diameter of the small-diameter bar-shaped part excluding the chip pocket part is 3 mm, and the longitudinal dimension of the small-diameter bar-shaped part is 10 mm, 12 mm, 15 mm. Three types of insert base materials were prepared, and an insert having a longitudinal dimension L of the chip pocket portion in a range of 0.48 to 4.6 mm was created. In addition, a WC-based cemented carbide having a WC average particle diameter of 0.8 μm in a hard dispersed phase of 8% by weight and Co of 8% was used for the substrate. What prepared the small diameter rod-shaped part of the tool which coat | covered the (TiAl) N film | membrane was also prepared. Using the above insert, a cutting test was performed under the following cutting conditions.
(Cutting conditions)
Material of work material: SUS430
Processing inner diameter: Diameter 4.0mm
Processing depth: Small-diameter bar-shaped part dimension L-1mm
Cutting speed: 80 m / min
Feeding speed: 0.02mm / rotation Cutting depth: 0.05mm
Cutting fluid: use In the evaluation, the presence or absence of chatter vibration was determined by the presence or absence of chatter on the finished surface, focusing on the finished surface properties. Moreover, the smooth discharge | emission property of the chip was determined by confirming the presence or absence of the damage of the finishing surface by a chip. The evaluation results were classified as follows. In other words, the evaluation was good when the finished surface was good, Δ when the finished surface was damaged by chips, and x when the finished surface had chatter. Table 1 shows the shape and evaluation result of each type of insert.
表1に示す結果より、本発明例1から15は、A/L値が本願発明の規定範囲内であったため、工具の剛性を維持し、ビビリ振動による仕上げ面の劣化は見られなかった。また、加工面に損傷を与えないような切り屑の流れを誘導することが可能となり、切り屑による仕上げ面の損傷も発生せず、良好な結果が得られた。しかし、比較例16、18、20は、A/L値が0.050未満であったため、工具の剛性は保たれビビリによる仕上げ面の劣化は生じないが、切り屑がうまく排出されず、切り屑による仕上げ面の損傷が発生した。また、比較例17、19、21は、A/L値が0.300を超えていたため、切り屑を加工径外へ排出させる切り屑排出性は向上するが、その反面、小径棒状部の剛性が低下し、ビビリなどの振動が発生し加工面の荒れが顕著となり、ビビリ目が発生した。従って、0.050≦A/L≦0.300の範囲規定が必要であることを確認した。
本発明例1から4は、小径棒状部の先端部の切れ刃を1箇所、本発明例5から9は2箇所、本発明例10から15は4箇所、外周上に配置した。このように構成することで複数の切れ刃をインデックスにより選択使用可能となり、実質的な工具寿命が切れ刃の数に乗じて延命した。従って、本発明例1から4に対して本発明例5から9は切れ刃数が2倍、本発明例10から15は4倍となり実質的な工具寿命が延命できた。更に、本発明例5から9は、小径棒状部に(TiAl)N皮膜を被覆した効果も付加された。本発明例1から9は、チップポケット部を除く小径棒状部の断面形状を略円形とし、本発明例10から15は、略4角形状とした。略円形の場合は、極小内径加工用のインサートの断面積を必要以上に減じることなく製作可能であった。4角形状の場合は研削加工上安価に製作できた。
From the results shown in Table 1, since the inventive examples 1 to 15 had the A / L value within the specified range of the present invention, the rigidity of the tool was maintained and the finished surface was not deteriorated due to chatter vibration. In addition, it was possible to induce a chip flow that did not damage the machined surface, and the finished surface was not damaged by the chip, and good results were obtained. However, in Comparative Examples 16, 18, and 20, since the A / L value was less than 0.050, the rigidity of the tool was maintained and the finished surface was not deteriorated by chatter, but the chips were not discharged well and the cutting was not performed. Damage to the finished surface due to scrap. In Comparative Examples 17, 19, and 21, since the A / L value exceeded 0.300, the chip discharging property for discharging chips to the outside of the machining diameter was improved, but on the other hand, the rigidity of the small-diameter bar-shaped part Decreased, vibrations such as chatter occurred, the roughness of the machined surface became remarkable, and chattering occurred. Therefore, it was confirmed that the range definition of 0.050 ≦ A / L ≦ 0.300 is necessary.
In Invention Examples 1 to 4, the cutting edge at the tip of the small-diameter bar-shaped part was arranged at one location, Invention Examples 5 to 9 were arranged at 2 locations, and Invention Examples 10 to 15 were arranged at 4 locations on the outer periphery. With this configuration, a plurality of cutting edges can be selected and used by the index, and the substantial tool life is extended by multiplying the number of cutting edges. Accordingly, the inventive examples 5 to 9 have double the number of cutting edges and the inventive examples 10 to 15 have quadrupled compared to the inventive examples 1 to 4, thereby substantially extending the tool life. Further, Examples 5 to 9 of the present invention also had the effect of coating the (TiAl) N coating on the small-diameter rod-shaped portion. In the inventive examples 1 to 9, the cross-sectional shape of the small-diameter bar-like portion excluding the chip pocket portion was made into a substantially circular shape, and in the inventive examples 10 to 15 were made into a substantially square shape. In the case of a substantially circular shape, it was possible to manufacture without reducing the cross-sectional area of the insert for machining the minimum inner diameter more than necessary. In the case of a quadrangular shape, it could be manufactured at a low cost in terms of grinding.
1:切れ刃
2:小径棒状部
3:シャンク部
4:チップポケット部
5:インサート
6:加工内径
A:チップポケット部長手方向寸法
L:小径棒状部長手方向寸法
1: Cutting edge 2: Small rod portion 3: Shank portion 4: Chip pocket portion 5: Insert 6: Inner diameter of machining A: Longitudinal dimension of the tip pocket portion L: Longitudinal dimension of the small rod portion
Claims (4)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006140166A JP2007307667A (en) | 2006-05-19 | 2006-05-19 | Tool for bore machining |
Applications Claiming Priority (1)
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