JP2011104738A - 刃先交換式チップ - Google Patents

Abstract

【課題】焼結時の支持を上下面に設けた突起で行う刃先交換式チップであって、前記突起による支持安定性を良くし、同時に、前記突起に焼結時のチップ支持機能とは別の新たな機能を付与してその突起が焼結後も有効に利用されるようにすることを課題としている。
【解決手段】上下面２，３の各コーナ部近傍に突起６を有し、その突起の頭頂部６ａは平坦でその位置がチップの上下面２，３と側面４との間に形成される切れ刃７および上下面に設けられるフラットな保持面５よりも高くなっており、その突起６が、チップの各コーナ部の切れ刃７と保持面５との間に配置され、コーナ部近辺で生成される切屑をワークから離反する方向に誘導する機能を備えるものにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、正面フライスカッタなどの切れ刃として利用する刃先交換式チップ、詳しくは、焼結して製造される多角形を基本形状としたチップを改善の対象にしてカッタボディや工具ホルダのチップ座に対する着座安定性を無研摩チップで確保可能とし、さらに、コーナ部近傍で生成される切屑の排出性も高めた刃先交換式チップに関する。

フライスカッタ用刃先交換式チップの従来例として、例えば、下記特許文献１に開示されたものがある。また、焼結時の反り、歪の抑制策を施した刃先交換式チップが下記特許文献２,３に開示されている。

特開平０８−５７７０９号公報 特開平０９−６６４０５号公報 特公平１−３８６０２号公報

特許文献１に開示された刃先交換式チップは、上下面を共にすくい面として利用する両面使用型であって、上下面の中央部に刃先よりも位置を高くした平面の保持面（使用時にチップ座の座底面に着座させる面であり、中央陸部などとも称される）を有している。また、切れ刃稜線に沿って上下面にブレーカ溝を設けている。そのブレーカ溝は、チップのコーナ部に形成される副切れ刃に沿う部分の深さが浅く、チップの隣り合うコーナ間に形成される主切れ刃の長手方向中央部側ほどその深さが深くなっている。

この特許文献１の刃先交換式チップは、粉末の成形体を、カーボンなどで形成された耐熱性焼結皿に上下面の一方を下にして載せ、この状態で焼結皿と共に焼結炉に導入して焼結する方法が採られている。ところが、保持面を焼結皿で直接支えるこの方法では、焼結皿に対する接触部と非接触部の加熱条件に差が生じて焼結時にチップに反りが生じやすく、焼結皿との反応で生じる異物が保持面に付着することもある。

それが原因で使用時の着座安定性が悪くなると、切削加工時に刃振れなどの問題が起こる。そこで、切削性能に悪影響が出ないようにするために、焼結後に保持面を仕上げ研摩して精度を確保しているが、この方法は、工程増によるチップのコスト上昇が避けられない。

これに対し、特許文献２のチップは、上下面に３個以上の突起を均等配置にして設けており、その突起を焼結皿で受けて焼結を行なう。この方法によれば、焼結時に保持面が焼結皿の支持面から浮き上がる。そのために、チップの表面のほぼ全域が平均的に加熱されて焼結時の反りが抑制されるが、チップの上下面に設ける突起が支持面に対して点接触する微小な半球状突起であるので、焼結皿による支持安定性を高めるのが難しい。

また、その突起は、焼結時にチップを支持する機能しか備えておらず、焼結後の有効利用がなされない。

特許文献３に開示されたチップは、コーナ部にチップの厚み方向に突出する平坦部を形成し、平坦部間の上下面の稜線部を凹状の傾斜面となしており、焼結時のチップを平坦部で支えることができる。しかしながら、このチップは、コーナ部を平坦にしたことでコーナ部の切れ刃に正のすくい角を付与したり、チップブレーカを付けたりすることができず、切削機能が犠牲になる。
また、平坦部を着座面としているため、十分な着座面積を確保することができない。さらに、平坦部を研磨しなければ焼結時に着座面に付着する異物によってチップの位置決め精度が悪化し、加工精度が低下する虞がある。

この発明は、焼結時の支持安定性を特許文献２のチップよりも良くして突起設置による焼結時の反り、歪の抑制効果を高め、同時に、設置した突起に焼結時のチップ支持機能とは別の新たな機能を付与してその突起が焼結後も有効に利用されるようにすることを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、焼結して製造される多角形を基本形状とした刃先交換式チップを以下の通りに構成した。
すなわち、上下面の中央部にフラットな保持面を有し、さらに、上下面の各コーナ部近傍にそれぞれ突起を有し、その突起の各々は、頭頂部が平坦でその頭頂部の位置がチップの上下面と側面との間に形成される切れ刃および前記保持面よりも高くなっており、その突起が、チップの各コーナ部の切れ刃と前記保持面との間に配置され、チップの平面視において前記切れ刃の側が短辺で前記保持面の側が長辺となる略台形の形状を有して前記コーナ部近辺で生成される切屑をワークから離反する方向に誘導する機能を備えるものにした。

この刃先交換式チップの好ましい形態を以下に列挙する。
（１）上下面の切れ刃に沿った位置にブレーカ溝を有し、前記突起が、コーナ部の切れ刃に近接して前記ブレーカ溝の設置領域に設けられたもの。
（２）切れ刃に、隣り合うコーナの一方から他方に至る主切れ刃が含まれ、その主切れ刃を、その刃の両端から長手方向中央に向って前記保持面からの深さを増大させる方向に落ち込ませたもの。
（３）前記突起に、切れ刃から前記保持面に向って高さが段階的に増加する階段状の形状を付与したもの。
（４）基本形状が正方形のチップであり、前記切れ刃に副切れ刃が含まれ、その副切れ刃が直線又は直線に近似した曲線で形成され、その副切れ刃がチップのコーナ角の２等分線を基準にして対称形状をなし、かつ、互いのなす角を鈍角にする方向に傾いているもの。

この発明の刃先交換式チップは、焼結時の支持が各コーナ部近傍において上下面に設けた突起によってなされる。その突起の各々は、平坦な頭頂部を焼結皿で安定して受けることができ、支持が不安定なことに起因した焼結時の歪、変形を効果的に防止することができる。

また、各突起は、チップの各コーナ部近傍に設置され、コーナ部近辺で生成される切屑をワークから離反する方向に誘導する機能を備えている。従って、各突起が焼結後もチップの機能改善要素として有効利用され、切屑の排出性向上に寄与する。
このような切屑の誘導機能を備えさせるために、突起の先端（切れ刃側の突端）をほぼ平坦にしてその突起の強度を向上させている。

さらに、焼結時のチップの支持が突起によってなされるようにしたので、コーナ部の切れ刃に正のすくい角をつけて切れ刃の切れ味を高めることもできる。

なお、上記において好ましいとした形態についての作用・効果は、発明を実施するための形態の項において説明する。

この発明の刃先交換式チップの一例を示す斜視図 図１の刃先交換式チップの平面図 図１の刃先交換式チップの側面図 図２のIV−IV線に沿った位置の拡大断面図 コーナ部近辺の上下面に設ける突起の変形例を示す断面図 正面フライスカッタでの突起による切屑の誘導方向の概要を示す図 この発明の刃先交換式チップを使用した正面フライスカッタの概略構成を示す図 図７の正面フライスカッタのチップ座の概略構成を示す斜視図 図７のIX−IX線に沿った位置の拡大断面図

以下、添付図面の図１〜図９に基づいて、この発明の刃先交換式チップの実施の形態を説明する。

図１〜図４は、正面フライスカッタ用の刃先交換式チップにこの発明を適用した例を示している。例示の刃先交換式チップ１（以下では単にチップと言う）は、正方形を基本形状とするネガティブチップであって、焼結して製造されており、上面２と下面３の４コーナをそれぞれ切削に利用する。

上面２と下面３は共通の面として構成されており、全体を裏返すと上面が下面になり、下面が上面になる。それらの面の中央部に、カッタボディに形成されたチップ座の座底面で支持するフラットな保持面５が形成されている。中央の取り付け穴９を取り巻くように設けられたその保持面５は、切れ刃７よりも高さを僅かに高くしているが、チップ座の座底面に対して保持面５を着座させたときに切れ刃の干渉が回避される溝などをチップ座に設ければ、保持面５が切れ刃７よりも低い位置にあっても構わない。

チップ１の各コーナ部近傍において上面２と下面３上にそれぞれ突起６を設けている。その突起６は、頭頂部６ａが平坦で保持面５から所定量上方に突出している。その突起６は、頭頂部６ａの位置を切れ刃７よりも高くして突端である頭頂部６ａをチップ１の上面側ではチップの最上部（下面側では最下部）に位置させる。

その突起６がこの発明を特徴づける要素であって、コーナ部の切れ刃７と保持面５との間に配置される。例示のチップ１は、切れ刃７に沿った位置の上下面にブレーカ溝８を設けており、そのブレーカ溝８の設置領域に突起６が配置されている。その突起６は、図示のチップ１においてはコーナ部の切れ刃７に近接してコーナ角の２等分線ＣＬ（図２参照）上に配置されている。その位置やその近辺に突起６を配置すると、コーナ部近辺の切れ刃によって生成される切屑の流出方向前方が突起６によって遮られる。これにより、コーナ部近辺の切れ刃によって生成された切屑は突起６に突き当たり、その位置で反転してワークから離反する方向に誘導されるようになる。

切れ刃７は、上面２と側面４の交差部に生じた稜線によって形成される。図示のチップの切れ刃７は、チップ１の平面視で直線をなす主切れ刃７ａとチップの各コーナ部に配置される副切れ刃７ｂを有している。

副切れ刃７ｂは、その刃の位置が保持面５よりも僅かに低い（芯下がり）。その副切れ刃の両端にそれぞれ主切れ刃７ａが連なっている。その主切れ刃７ａは、副切れ刃に連なった両端から長手方向中央に向って保持面５からの深さを増大させる方向に落ち込ませており、図４に示したブレーカ溝８の深さｄが、主切れ刃７ａの長手中央で最大になる。

ブレーカ溝８の深さはチップ１のコーナ部近辺で最も浅くなるが、コーナ部での溝深さの不足は突起６によって補われる。突起６の高さ次第では、その突起の働きによってコーナ部でも主切れ刃７ａの長手中央部とほとんど差のないブレーカ機能を得ることが可能である。

図４のＷ１は、切れ刃７から突起６までの距離（ブレーカ幅）を表している。この距離Ｗ１は、汎用のフライスカッタに利用するチップでは、０．５ｍｍ≦Ｗ１≦３ｍｍに設定すると好ましい。その距離Ｗ１を０．５ｍｍ以上とすることで、突起６をブレーカ突起として機能させることができる。また、その距離Ｗ１を３ｍｍ以下とすることで、チップ１を突起６で支えたときの重量バランスの崩れを抑えて図３に示した焼結皿の支持面ｓｆ上にチップを安定して載置することができる。

図４のＬ１は、保持面５からの突起６の突出量（保持面５から突起の頭頂部６ａまでの高さ）を表している。この突出量Ｌ１は、０．０３ｍｍ≦Ｌ１≦０．５ｍｍに設定すると好ましい。その突出量Ｌ１を０．０３ｍｍ以上とすることで、焼結皿に載置したチップ１の保持面５が焼結中に焼結皿に接触する問題を無くすことができる。また、その突出量Ｌ１を０．５ｍｍ以下とすることで、突起の強度低下を抑えることができる。

また、このように、焼結時の着座面と加工時の着座面とを別ものにすることで、加工時の着座面に焼結時に異物が付着するのを防ぐと同時に、加工時の着座面について十分な着座面積を確保することができる。

なお、突起６は、図５に示すように、切れ刃７（コーナ部の副切れ刃７ｂ）から保持面５側に向って高さが段階的に増加する階段状の形状を付与した突起であってもよい。階段状の突起６は、ブレーカ幅の異なる突起を複数組み合わせたものと考えることができ、切削条件の変化（切屑の厚み変動）に対する対応の自由度が増す。

また、この突起６は、その幅が平面視において保持面５側で次第に広くなる形状、具体的には、図６に示すように、切れ刃７と保持面５との間に配置され、チップの平面視において切れ刃７側が短辺で、保持面５側が長辺となる略台形状を有する形状にすることで切屑をワークＷから離反する方向（図の矢印方向）に誘導する機能を付与することができ、同時にその突起の強度も確保することができる。
図５の階段状の突起６も全体の幅がチップの平面視において保持面５側で次第に広くなる台形状にすることで、切屑の誘導機能を向上させることができる。

副切れ刃７ｂは直線の刃を示したが、直線に近似した曲線で形成されていてもよい。その副切れ刃７ｂは、図示のチップにおいては、コーナ角の２等分線を基準にして対称形状をなし、かつ、互いのなす角を鈍角にする方向に傾いた刃にして勝手違いをなくしており、カッタの右回転、左回転のどちらにも対応することができる。

図７は、この発明のチップ１を使用した正面フライスカッタの一例である。この正面フライスカッタ１０は、カッタボディ（本体）１１の先端外周にこの発明のチップ１を装着して構成されている。カッタボディ（本体）１１には、周方向に所定の間隔をあけてチップ座１２とそのチップ座１２に沿った切屑ポケット１３を設けてあり、各チップ座１２にそれぞれチップ１がクランプねじ１４で固定して装着されている。

チップ座１２は、チップ１の下面を支持する座底面１２ａと、チップ１の隣り合う２側面を支持する座側面１２ｂを有している（図８参照）。座底面１２ａには、図８、図９に示した干渉回避用の溝（ぬすみ部）１５と段落ち部１６を設けてあり、下面３の突起６がその溝１５と段落ち部１６の位置に収まってその突起６とカッタボディ１１の干渉が回避される構造になっている。

なお、この発明は、三角形や平行四辺形など、正方形以外の多角形を基本形にしたチップにも適用することができる。また、フライスカッタ用のチップに限定されず、バイト用のチップなどにも適用することができる。

１ 刃先交換式チップ
２ 上面
３ 下面
４ 側面
５ 保持面
６ 突起
６ａ 頭頂部
７ 切れ刃
７ａ 主切れ刃
７ｂ 副切れ刃
８ ブレーカ溝
９ 取り付け穴
１０ 正面フライスカッタ
１１ カッタボディ
１２ チップ座
１２ａ 座底面
１２ｂ 座側面
１３ 切屑ポケット
１４ クランプねじ
１５ 干渉回避用の溝
１６ 干渉回避用の段落ち部
Ｗ１ 切れ刃から突起までの距離
Ｌ１ 保持面からの突起の突出量
ＣＬ コーナ角の２等分線
ｓｆ 焼結皿の支持面

Claims (5)

1. 焼結して製造された多角形を基本形状とする刃先交換式チップであって、上下面（２，３）の中央部にフラットな保持面（５）を有し、さらに、上下面（２，３）の各コーナ部近傍にそれぞれ突起（６）を有し、その突起（６）の各々は、頭頂部（６ａ）が平坦でその頭頂部（６ａ）の位置がチップの上下面（２，３）と側面（４）との間に形成される切れ刃（７）の位置よりも高く、かつ、前記保持面（５）の位置よりも高くなっており、その突起（６）が、チップの各コーナ部の切れ刃（７）と前記保持面（５）との間に配置され、チップの平面視において前記切れ刃（７）の側が短辺で前記保持面（５）の側が長辺となる略台形の形状を有して前記コーナ部近辺で生成される切屑をワークから離反する方向に誘導する機能を備えた刃先交換式チップ。
2. 前記上下面（２，３）の、前記切れ刃（７）に沿った位置にブレーカ溝（８）を有し、前記突起（６）が、コーナ部の切れ刃（７）に近接して前記ブレーカ溝（８）の設置領域に設けられた請求項１に記載の刃先交換式チップ。
3. 前記切れ刃（７）に、隣り合うコーナの一方から他方に至る主切れ刃（７ａ）が含まれ、その主切れ刃（７ａ）を、その主切れ刃の両端から長手方向中央に向って前記保持面（５）からの深さを増大させる方向に落ち込ませた請求項２に記載の刃先交換式チップ。
4. 前記突起（６）に、前記切れ刃（７）から前記保持面（５）に向って高さが段階的に増加する階段状の形状を付与した請求項１〜３のいずれかに記載の刃先交換式チップ。
5. 基本形状が正方形のチップであり、前記切れ刃（７）に副切れ刃（７ｂ）が含まれ、その前記副切れ刃（７ｂ）が直線又は直線に近似した曲線で形成され、その副切れ刃（７ｂ）がチップの平面視においてチップのコーナ角の２等分線（ＣＬ）を基準にして対称形状をなし、かつ、互いのなす角を鈍角にする方向に傾いている請求項１〜４のいずれかに記載の刃先交換式チップ。

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