JP2010046728A - スローアウェイチップ - Google Patents

Abstract

【課題】材料費を削減でき、しかも研磨しやすく、研磨コストおよび研磨時間の削減を可能とするスローアウェイチップを提供する。
【解決手段】第１側面１５と第２側面１６とで所定鋭角を成すコーナ部１２を有するチップ本体１１と、このチップ本体１１のコーナ部１２に設けられる凹部１３に嵌着される刃部１４とを備えたスローアウェイチップである。刃部１４は、コーナ部１２の先端部に位置する円弧状の切削用刃先１４ａと、コーナ部１２を形成するチップ本体１１の第１・第２側面１５，１６よりもそれぞれ内方に位置する一対の側面１４ｂ、１４ｃとを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、スローアウェイチップに関する。

この種のチップの代表的なものとしては、チップ本体（母材）のコーナの凹部に、超高圧焼結体（層）と超硬合金（層）とを上下２層にし、平面、略二等辺三角形（正三角形）に形成した複合体をロウ付けにより固着したものが知られている（特許文献１）。

すなわち、前記従来のスローアウェイチップでは、図３に示すように、チップ本体１のコーナ部２の凹部３を設け、この凹部３に複合体４を嵌着しているものである。この際、複合体４は平面視において頂部が円弧部とされた三角形状体からなる。このように、嵌着された後は、所望の形状に研磨されてスローアウェイチップとしての製品が完成する。

しかしながら、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）焼結体やダイヤモンド焼結体等からなる超高圧焼結体は、極めて優れた耐摩耗性を有するものの、著しく高価なため、スローアウェイチップとして使用する場合には、その材料の使用量を少なくし、いかに製造コストの低減を図るかといったことが課題とされていた。

このため、従来には、ＣＢＮ焼結体等からなる刃部において、その形成される一対の切刃の長さを相違させたものがある（特許文献２）。これによって、超高圧焼結体の使用量の少量化を確保して低コスト化を図り、かつ複合体の強度ないしチップ全体の耐久性の向上を図るようにしている。
実開平３−４７７０７号公報 特開平７−２６６１０６号公報

前記特許文献２に記載のものであっても、ＣＢＮ焼結体を研磨仕上げする必要がある。しかも、ＣＢＮ焼結体の研磨範囲は比較的広範囲であり、研磨に時間とコストが掛かる。

本発明は、前記課題に鑑みて、材料費を削減でき、しかも研磨しやすく、研磨コストおよび研磨時間の削減を可能とするスローアウェイチップを提供する。

本発明のスローアウェイチップは、第１側面と第２側面とで所定角を成すコーナ部を有するチップ本体と、このチップ本体のコーナ部に設けられる凹部に嵌着される刃部とを備えたスローアウェイチップであって、前記刃部は、チップ本体のコーナ部の先端部に位置する円弧状の切削用刃先と、前記コーナ部を形成する本体の第１・第２側面よりもそれぞれ内方に位置する一対の側面とを備えたものである。

本発明のスローアウェイチップは、刃部の側面が本体の側辺よりも内方に位置するので、研磨仕上げする際に、この刃部の側面を研磨する必要が無くなる。

前記刃部を焼結体と超硬合金との複合体にて構成するとともに、前記焼結体に立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）を用いたものであっても、前記焼結体にダイヤモンドを用いたものであってもよい。ＣＢＮは窒素とホウ素からなる固形の化合物である。ＣＢＮは、ダイヤモンドに次ぐ硬さを持つ物質で、またダイヤモンドに比べて熱に強く鉄との反応性が低いという性質を持つため、その粒子を超高圧下で焼結したものは、硬質材料の切削に留まらず鋼や鋳鉄の超高速切削といった分野でも用いられる。この結晶の硬さはその構造に由来する。窒素原子(N)は共有結合をする際に孤立電子対が1対余り、ホウ素原子（Ｂ）は共有結合の際に電子対が１対足りない。このためＮとＢの間には配位結合が形成され、この結合は共有結合と同等である。するとＮもＢも共有結合（と同等な結合）を４本ずつ持つことになり、炭素と同じくダイヤモンド構造をとることができるのである。この構造をとったものがまさにＣＢＮである。

ダイヤモンド焼結体は、ダイヤモンドの微結晶を結合剤とともに高温・高圧で固めたもので、単結晶に比べると品質が一定であることや、劈開などの弱い方向が無いという優れた面がある。ただし鉄と反応しやすい性質があるため、一般的には、主に非鉄金属、非金属、複合材の高精度切削および耐磨耗工具として使用される。これに対して、ＣＢＮは、ダイヤモンドに次ぐ硬度があり、鉄と反応しないため、自動車部品などに用いられる高硬度焼入鋼や鋳鉄などを高速で加工できる切削工具材料として広く用いられる。

前記刃部の側面間寸法である幅寸法をチップノーズ部の幅寸法よりも小さく設定するのが好ましい。このように設定することによって、研磨する高硬度の材料の範囲をより狭くすることができる。

チップ本体の凹部に刃部が嵌合された状態で、刃部の側面が凹部の側壁にロウ付けされているようにするのが好ましい。刃部の側面が凹部の側壁にロウ付けされることによって刃部のチップ本体へのロウ付け面積が大きくなって、刃部の安定した固着が可能となる。ここで、ロウ付けとは、部品と部品の間に溶解した「ロウ」を流し込み、部品と部品を固定する加工である。

刃部の切削用刃先を含むチップ本体の外周面の再研磨を可能とすることができる。刃部の切削用刃先を含むチップ本体の外周面の再研磨することによって、刃先の切削機能の再生が可能となる。刃部の面角度を非垂直である鋭角とするのが好ましい。

本発明では、研磨仕上げする際に、この刃部の側面を研磨する必要が無くなって、研磨する際の抵抗を削減でき、これによって、研磨コストと研磨時間の削減を図ることができる。また、刃部全体の大きさも小さく設定することができ、材料費の削減を達成できる。

刃部の焼結体に立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）を用いたものであっても、ダイヤモンドを用いたものであってもよく、硬質材料を安定して確実に切削することができる切削工具となる。

刃部の側面が凹部の側壁にロウ付けされるものでは、刃部の安定した固着が可能となって、この刃部による切削が安定する。刃部の切削用刃先を含むチップ本体の外周面の再研磨を可能としたものでは、刃先の切削機能の再生が可能となって、長期にわって使用でき、コスト低減を達成できる。刃部の面角度を非垂直である鋭角であれば、研磨時の研磨抵抗を少なくでき、効率のよい研磨が可能となる。

以下本発明の実施の形態を図１と図２とに基づいて説明する。

図１は本発明にかかるスローアウェイチップは、全体略菱形形状のチップ本体１１と、このチップ本体１１の一対のコーナ部１２に設けられる刃部１４とを備える。チップ本体１１は、例えば、超硬合金等で構成される。超硬合金は、硬質の金属炭化物の粉末を焼結して作られる合金で、単に超硬とも呼ばれる。一般的には炭化タングステン（WC、タングステン・カーバイド）と結合剤（バインダ）であるコバルト（Co）を混合して焼結したものである。

刃部１４は、焼結体と超硬合金体の２層からなる複合体，または焼結体にて構成される。焼結体としては例えばＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）を用いる。ＣＢＮは窒素とホウ素からなる固形の化合物である。ＣＢＮは、ダイヤモンドに次ぐ硬さを持つ物質で、またダイヤモンドに比べて熱に強く鉄との反応性が低いという性質を持つため、その粒子を超高圧下で焼結したものは、硬質材料の切削に留まらず鋼や鋳鉄の超高速切削といった分野でも用いられる。この結晶の硬さはその構造に由来する。窒素原子(N)は共有結合をする際に孤立電子対が1対余り、ホウ素原子（Ｂ）は共有結合の際に電子対が１対足りない。このためＮとＢの間には配位結合が形成され、この結合は共有結合と同等である。するとＮもＢも共有結合（と同等な結合）を４本ずつ持つことになり、炭素と同じくダイヤモンド構造をとることができるのである。この構造をとったものがまさにＣＢＮである。

焼結体としては、ダイヤモンド焼結体であってもよい。ダイヤモンド焼結体は、ダイヤモンドの微結晶を結合剤とともに高温・高圧で固めたもので、単結晶に比べると品質が一定であることや、劈開などの弱い方向が無いという優れた面がある。ただし鉄と反応しやすい性質があるため、一般的には、主に非鉄金属、非金属、複合材の高精度切削および耐磨耗工具として使用される。これに対して、ＣＢＮは、ダイヤモンドに次ぐ硬度があり、鉄と反応しないため、自動車部品などに用いられる高硬度焼入鋼や鋳鉄などを高速で加工できる切削工具材料として広く用いられる。

また、刃部１４は、円弧状の切削用刃先１４ａを有する矩形状のブロック体からなる。すなわち、刃部１４の外周面は、切削用刃先１４ａと、一対の平行な側面１４ｂ，１４ｃと、切削用刃先１４ａに対向する後面１４ｄとからなる。

この刃部１４はチップ本体１１のすくい面１１ａのコーナ部１２に設けられた凹部１３に嵌着される。凹部１３は、刃部１４に対応した形状であって、一対の平行な側壁１３ｂ、１３ｃと、後壁１３ｄと、底面１３ｅとからなる。

このため、刃部１４は、コーナ部１２の先端部に位置する円弧状の切削用刃先１４ａと、コーナ部１２を形成する本体１１の第１・第２側面１５，１６よりもそれぞれ内方に位置する一対の側面１４ｂ、１４ｃとを備える。

刃部１４はチップ本体１１に対してロウ付けにて固着される。ここで、ロウ付けとは、部品と部品の間に溶解した「ロウ」を流し込み、部品と部品を固定する加工である。この際のロウ付け部位としては、刃部１４の裏面と凹部１３の底面１３ｅとの間、刃部１４の側面１４ｂ、１４ｃと、凹部１３の側壁１３ｂ、１３ｃとの間、刃部１４の後面１４ｄと凹部１３の後壁１３ｄとの間である。

図２に示すように、刃部１４の側面間寸法である幅寸法Ｈをチップノーズ部１９の幅寸法Ｈ１よりも小さく設定している。

ところで、このスローアウェイチップは、チップ本体１１の両コーナ部１２，１２に刃部１４をロウ付けした後、外周面１７を研磨して仕上げる。すなわち、外周面１７は、チップ本体１１の第１・第２側面１５，１６、およびコーナ側面１８と、刃部１４の切削用刃先１４ａである。

また、このスローアウェイチップは、刃部１４の切削用刃先１４ａを含むチップ本体１１の外周面１７の再研磨を可能としている。すなわち、スローアウェイチップを、例えば、研磨線Ｓ１、Ｓ２に沿った研磨を可能としている。

本発明では、研磨仕上げする際に、この刃部１４の側面１４ｂ，１４ｃを研磨する必要が無くなって、研磨する際の抵抗を削減でき、これによって、研磨コストと研磨時間の削減を図ることができる。刃部１４の大きさを小さく設定することができ、材料費の削減を達成できる。

刃部１４の焼結体に立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）を用いたものであっても、ダイヤモンドを用いたものであってもよく、硬質材料を安定して確実に切削することができる。

刃部１４の側面１４ｂ，１４ｃが凹部１３の側壁１３ｂ，１３ｃにロウ付けされるものでは、刃部１４の安定した固着が可能となって、この刃部１４による切削が安定する。また、刃部１４の切削用刃先１４ａを含むチップ本体１１の外周面１７の再研磨を可能としているので、刃先１４ａの切削機能の再生が可能となって、長期にわって使用でき、コスト低減を達成できる。特に、刃部１４の側面間寸法である幅寸法をチップノーズ部１９の幅寸法よりも小さく設定することによって、再研磨する際に除去すべき刃部１４の領域が、再研磨の回数に関わらず一定であるため、再研磨時の加工時間をほぼ一定にすることができる。なお、再研磨した場合でも、多くの場合の切削加工でチップとしての機能を果たす切削用刃先１４ａは、再研磨前と同一形状であり、切削チップとしての機能に支障を与えない。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、チップ本体１１として、菱形に限るものではなく、三角形状、正方形状等の他の多角形状体等であってもよい。また、刃部として、焼結体と超硬合金体との２層の複合体に限るものではなく、ＣＢＮ焼結体やダイヤモンド焼結体等の焼結体のみであっても、超硬合金体のみであってもよい。

本発明のスローアウェイチップの平面図である。 前記スローアウェイチップの再研磨方法を示す平面図である。 従来のスローアウェイチップの平面図である。

符号の説明

１１ チップ本体
１２ コーナ部
１３ 凹部
１３ｂ、１３ｃ 側壁
１４ 刃部
１４ａ 切削用刃先
１４ｂ，１４ｃ 側面
１５，１６ 側面
１７ 外周面
１８ チップノーズ部

Claims (7)

1. 第１側面と第２側面とで所定鋭角を成すコーナ部を有するチップ本体と、このチップ本体のコーナ部に設けられる凹部に嵌着される刃部とを備えたスローアウェイチップであって、
   前記刃部は、チップ本体のコーナ部の先端部に位置する円弧状の切削用刃先と、前記コーナ部を形成する本体の第１・第２側面よりもそれぞれ内方に位置する一対の側面とを備えたことを特徴とするスローアウェイチップ。
2. 前記刃部を焼結体と超硬合金との複合体にて構成するとともに、前記焼結体に立方晶窒化ホウ素を用いたことを特徴とする請求項１に記載のスローアウェイチップ。
3. 前記刃部を焼結体と超硬合金との複合体にて構成するとともに、前記焼結体にダイヤモンドを用いたことを特徴とする請求項１に記載のスローアウェイチップ。
4. 前記刃部の側面間寸法である幅寸法をチップノーズ部の幅寸法よりも小さく設定したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のスローアウェイチップ。
5. チップ本体の凹部に刃部が嵌合された状態で、側面が凹部の側壁にロウ付けされていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のスローアウェイチップ。
6. 刃部の切削用刃先を含むチップ本体の外周面の再研磨を可能としたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のスローアウェイチップ。
7. 刃部の面角度を非垂直である鋭角としたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のスローアウェイチップ。

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