JP2011110634A - 刃先交換式チップ及びスローアウェイ式カッタ - Google Patents

Abstract

【課題】切れ刃の位置を保持面の位置よりも高くした両面使用型の刃先交換式チップを、焼結皿で表面のほぼ全域が平均的に加熱されるように支持して焼結時の反りや歪を支持用の突起を設けずに抑制可能となすことを課題としている。
【解決手段】フラットな保持面５を上下面２，３の中央部に有する刃先交換式チップ１を、切れ刃７に、チップの各コーナ部のサラエ刃７ｂと切削に関与する側の主切れ刃７ａとの間に介在される第１のＲ部７ｃと、サラエ刃と切削に関与しない側の主切れ刃との間に介在される第２のＲ部７ｄがそれぞれ含まれ、第２のＲ部７ｄが切れ刃の中で最大の高さを有し、その第２のＲ部７ｄにフラットランド８が付与されたものにした。
【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、多角形を基本形状とする焼結チップであって、焼結時の焼結皿による支持安定性を高めた刃先交換式チップとそれを用いたスローアウェイ式カッタに関する。

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。

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、フライス用チップの中には、上面と下面を共通の面として構成して両面の使用を可能にし、なおかつ、切れ刃の位置を保持面の位置よりも高くしたものがある。この形態のチップは、特許文献２の突起を設けると、切れ刃よりも保持面が落ち込んでいる分突起の高さを高くする必要があり、突起の強度確保が難しくなる。

加えて、保持面上に突起が設置されることになるため、カッタボディに形成されるチップ座を突起との干渉が回避される特殊形状の座にする必要があり、チップ座の加工性の悪化なども避けられなくなる。

さらに、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。

この発明は、チップの切削機能を犠牲にすることなく上面または下面を下にして焼結皿に載せたときにチップのほぼ全域を焼結皿から浮かせることを可能にして焼結時の反りや歪を支持用の突起を設けずに抑制可能となす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、上下面と側面の交差稜で形成される切れ刃を有し、さらに、その切れ刃よりも位置の低いフラットな保持面を上下面の中央部に有する、基本形状が多角形の焼結された刃先交換式チップを、
前記切れ刃に、隣り合うコーナの一方から他方に至る主切れ刃と、チップの各コーナ部に配置されるサラエ刃と、そのサラエ刃の一端と切削に関与する側の主切れ刃との間に介在される第１のＲ部と、前記サラエ刃の他端と切削に関与しない側の主切れ刃との間に介在される第２のＲ部がそれぞれ含まれており、
前記第２のＲ部が切れ刃の中で最大の高さを有し、その第２のＲ部にフラットランドが付与されたものにした。

第２のＲ部は、曲率半径を第１のＲ部の曲率半径よりも大きくしてもよいし、第１のＲ部の曲率半径と同一にしてもよい。

この刃先交換式チップは、上面と下面を共通の面として構成し、上面の第１のＲ部と下面の第２のＲ部との間を下側が広幅になる側面で、上面の第２のＲ部と下面の第１のＲ部との間を上側が広幅になる側面でそれぞれつないだものが好ましい。ここで言う共通の面とは、チップを反転させたとき（裏返しにしたとき）に反転前と同一の面が再現される面である。

前記サラエ刃は、第２のＲ部側から第１のＲ部側に向って位置が次第に下がる方向に傾斜させると好ましい。

前記主切れ刃が、その刃のチップ厚み方向落ち込み量がその刃の両端から長手方向中央に向って漸増する方向、又はその刃の一端から他端に向って漸増する方向に傾斜しているのも好ましい。

この発明は、上述したこの発明の刃先交換式チップを、カッタボディの先端外周に形成されたチップ座に着脱自在に装着して構成されるスローアウェイ式カッタも併せて提供する。

この発明の刃先交換式チップは、サラエ刃の他端に連なる第２のＲ部がチップの上面の中で最も位置の高くなった場所（チップの下面側では最も位置の低くなった場所）にある。そしてその第２のＲ部にフラットランドが付与されている。そのフラットランドが付与された第２のＲ部はチップの各コーナ部にあり、従って、そのフラットランドを支持面にして焼結時のチップを支持することができる。

このときの支持は、下面側の最も位置の低い第２のＲ部のフラットランドを焼結皿で受けて行うので、切れ刃に取り囲まれた下面側の保持面が焼結皿から浮き上がる。そのために、焼結時にチップの表面のほぼ全域が平均的に加熱され、焼結時の反りや歪が抑制される。

このように、この発明では、サラエ刃の他端に連なる第２のＲ部の位置を最も高く（下面側では最も低く）し、その第２のＲ部にフラットランドを付与することで、焼結時のチップの支持をそのフラットランドで行えるようにしたので、保持面の位置が切れ刃よりも低いチップの焼結時の変形、歪の抑制を上下面に突起を設けずに行うことができ、突起設置に伴う突起の強度確保の問題や、カッタボディに形成されるチップ座の加工性悪化の問題が起こらない。

また、サラエ刃の他端に連なる第２のＲ部にフラットランドを付与してそのフラットランドを焼結時のチップ支持面として使用するので、コーナ部の切れ刃に正のすくい角を付与することやその切れ刃に沿ってブレーカ溝を形成することが可能であり、コーナ部の切れ刃の切削機能を犠牲にすることがない。

さらに、第２のＲ部の曲率半径を第１のＲ部の曲率半径よりも大きくしたものは、フラットランドの面積がある程度確保され、そのフラットランドが焼結皿に面接触し、しかも上下面の最外周に位置するために、焼結皿によるチップの支持安定性が上記特許文献２の突起による支持に比べて高まり、焼結時の変形、歪の抑制に関してより良い効果が得られる。

また、第２のＲ部の曲率半径を第１のＲ部の曲率半径よりも大きくしたことで、サラエ刃による切削加工時の送りマークの除去が、第２のＲ部と第１のＲ部の曲率半径が等しいときに比べてより残存量を減少させるように行われるため（カッタの送り量を同一と考えた場合の比較）、切削加工に利用したときの加工精度も向上する。

なお、上記において好ましいとした構成の作用、効果は発明を実施するための形態の項で説明する。

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拡大平面図 図１の刃先交換式チップの側面図 図１のチップのコーナ部を図２の矢印Ａ方向に見て示す側面図 図４の一部を拡大して示す側面図 図２のＸ−Ｘ線に沿った断面図 図２のＹ−Ｙ線に沿った断面図 第２のＲ部の切削機能の説明図 この発明の刃先交換式チップを使用したスローアウェイ式カッタの一例を示す部分破断側面図 コーナの第１のＲ部と第２のＲ部の曲率半径を等しくした刃先交換式チップの拡大平面図 主切れ刃を一端から他端に向けて同一方向に傾斜させた刃先交換式チップの側面図

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とスローアウェイ式カッタの実施の形態を説明する。図１〜図７に示した刃先交換式チップ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両面使用型の正面フライスカッタ用のチップであって、焼結して製造されており、軸心を支点にした９０°のチップ回転によるローテーションで上面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６を取り巻くように設けられたその保持面５は、切れ刃７よりも高さが低くなっている。

切れ刃７は、コーナ間に位置する主切れ刃７ａとコーナ部に配置されるサラエ刃（副切れ刃）７ｂを有する。また、サラエ刃７ｂと切削に関与する側の主切れ刃７ａ（図３において右端の主切れ刃）との間に第１のＲ部７ｃを、サラエ刃７ｂと切削に関与しない側の主切れ刃７ａ（図３において左端の主切れ刃）との間に第２のＲ部７ｄをそれぞれ配置してなる。

主切れ刃７ａは、チップ１の平面視（図２参照）では直線をなし、チップ１の側面視（図３参照）では、サラエ刃７ｂよりもその位置が低くなる刃として構成されている。

また、サラエ刃７ｂは、図５に示すように、第２のＲ部７ｄの位置から第１のＲ部７ｃ
側に行くにつれてその位置が次第に下がる刃にし、最も位置の低くなった部分に第１のＲ部７ｃを連ならせている。図示のチップの第１のＲ部７ｃは、高さ変位の無いものになっているが、主切れ刃７ａ側の位置が低くなっても差し支えない。

これにより、第２のＲ部７ｄの位置が上面２の中で最も高く（下面３の中で最も低く）なる。図１のチップは、その第２のＲ部７ｄの図２に示した曲率半径ｒ２を第１のＲ部７ｃの曲率半径ｒ１よりも大きくし、その第２のＲ部７ｄに、側面４に対して９０°の角度で交わるフラットランド８を付与している（図６参照）が、図１０に示すように、第２のＲ部７ｄの曲率半径ｒ２と第１のＲ部７ｃの曲率半径ｒ１は、等しく設定されていてもよい。

上面２と下面３は、既に述べたように、チップを反転させたときに反転前と同一の面が再現される共通の面として構成しており、そのために、図４からわかるように、上面の第１のＲ部７ｃの直下に下面の第２のＲ部７ｄが、また、上面の第２のＲ部７ｄの直下に下面の第１のＲ部７ｃがそれぞれ位置することになる。そこで、上面２の第１のＲ部７ｃと下面３の第２のＲ部７ｄとの間を下側が広幅になる側面（便宜上４_−１と表す）で、また、上面２の第２のＲ部７ｄと下面３の第１のＲ部７ｃとの間を上側が広幅になる側面（同じく４_−２と表す）でそれぞれつないで上記の配置を可能にしている。

なお、主切れ刃７ａとサラエ刃７ｂと第１のＲ部７ｃには、図７に示す刃先強化用のランド９を付与してもよい。刃先強化用のランド９は、例えば、側面に対して９０°の角度で交わるランドや側面に対して鈍角に交わるネガランドである。

また、図示のチップ１には、切れ刃７と保持面５との間に、側面４に対して鋭角をなす方向に傾斜したすくい面１０が設けられている。そのすくい面１０は、切れ刃７のすくい角を正にして切れ味を向上させ、切屑の流出も円滑にする。

以上のように構成したこの発明のチップ１は、第２のＲ部７ｄが上面２の中で最上部（下面３の中では最下部）に位置しており、チップの各コーナ部の第２のＲ部７ｄに付与したフラットランド８を支持面にしてチップ１を上下面２，３が焼結皿の支持面ｓｆ（図３参照）と平行になる状態に焼結皿で支持することができる。

そのフラットランド８による支持がなされた状態では、図３に示すように、下面の中央部にある保持面５が焼結皿の支持面ｓｆから浮き上がる。また、主切れ刃７ａ、サラエ刃７ｂ及び第１のＲ部７ｃの位置を第２のＲ部７ｄよりも低くしたことで、フラットランド８によってチップを支えたときに、焼結皿とチップの下面の保持面との間にできる隙間が外部に開放される。

そのために、焼結時にチップ１の表面のほぼ全域が平均的に加熱され、不均一加熱によるチップの反りや歪が抑制される。

この発明のチップは、フラットランド８が焼結皿に面接触する。そのために、前掲の特許文献２の突起に比べて支持安定性が高まり、このことも、焼結時の変形、歪の抑制に有効に寄与し、保持面５の着座安定性を、その面の研摩仕上げをせずに高めるのに役立つ。

第２のＲ部の曲率半径を第１のＲ部の曲率半径よりも大きくしたことで、フラットランド８の面積が広がり、焼結時のチップの支持安定性が確保される。また、第２のＲ部の曲率半径を大きくすると、図８に示すように、第１のＲ部７ｃの軌跡と第２のＲ部７ｄの軌跡間に取り残される送りマークＭの残存量が第２のＲ部の曲率半径が小さいときに比べて少なくなるため、チップに削られた面の加工精度も向上する。

なお、例示のチップ１は、主切れ刃７ａを、その刃の両端から長手方向中央に向って次第に位置が低くなる方向（チップ厚み方向の落ち込み量が漸増する方向）に傾斜させており、第１のＲ部７ｃと主切れ刃７ａとの境界部や主切れ刃７ａの長手途中に強度低下などの原因になる段差を生じさせずに済む。ただし、主切れ刃７ａの形状はこれに限定されるものではなく、図１１に示すように、その刃の一端から他端側に向って刃の位置が全体的に次第に低くなる方向に傾斜した形状であってもよい。

サラエ刃７ｂは、加工精度の面ではチップの平面視において直線をなす切れ刃が好ましいが、直線に近似した曲線の刃であってもよい。

また、基本形状が正方向のチップは片面で４コーナの使用が可能であり、経済性に優れるが、この発明は、基本形状が三角形のチップにも適用することができる。

図９は、この発明のチップ１を使用したスローアウェイ式カッタの一例である。例示のスローアウェイ式カッタ２０は正面フライスカッタであり、カッタボディ（本体）２１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２１には、周方向に所定の間隔をあけてチップ座２２とそのチップ座２２に沿った切屑ポケット２３を設けてあり、カッタボディの先端外周に周方向に間隔をあけて形成された各チップ座２２に、それぞれチップ１がクランプねじ２４で固定して着脱自在に装着されている。

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、上の説明は、正面フライスカッタ用のチップを例に挙げて行ったが、例えば、三角形を基本形状とするチップの各コーナ部にサラエ刃７ｂを設けたチップは、旋削用としても使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
４_−１ 上面の第１のＲ部と下面の第２のＲ部とをつなぐ側面
４_−２ 上面の第２のＲ部と下面の第１のＲ部とをつなぐ側面
５ 保持面
６ 取り付け穴
７ 切れ刃
７ａ 主切れ刃
７ｂ サラエ刃
７ｃ 第１のＲ部
７ｄ 第２のＲ部
８ フラットランド
９ 刃先強化用のランド
１０ すくい面
２０ スローアウェイ式カッタ
２１ カッタボディ
２２ チップ座
２３ 切屑ポケット
２４ クランプねじ
ｓｆ 焼結皿の支持面
ｒ１ 第１のＲ部の曲率半径
ｒ２ 第２のＲ部の曲率半径

Claims (7)

1. 上下面（２，３）と側面（４）の交差稜で形成される切れ刃（７）を有し、さらに、その切れ刃（７）よりも位置の低いフラットな保持面（５）を上下面（２，３）の中央部に有する基本形状が多角形の焼結された刃先交換式チップであって、
   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）と、チップのコーナ部に配置されるサラエ刃（７ｂ）と、そのサラエ刃（７ｂ）の一端と切削に関与する側の主切れ刃（７ａ）との間に介在される第１のＲ部（７ｃ）と、前記サラエ刃（７ｂ）の他端と切削に関与しない側の主切れ刃（７ａ）との間に介在される第２のＲ部（７ｄ）がそれぞれ含まれており、
   前記第２のＲ部（７ｄ）は、切れ刃の中で最大の高さを有し、その第２のＲ部（７ｄ）にフラットランド（８）が付与された刃先交換式チップ。
2. 前記第２のＲ部（７ｄ）の曲率半径（ｒ２）が第１のＲ部（７ｃ）の曲率半径（ｒ１）よりも大に設定された請求項１に記載の刃先交換式チップ。
3. 前記上面（２）と前記下面（３）を共通の面として構成し、上面（２）の第１のＲ部（７ｃ）と下面（３）の第２のＲ部（７ｄ）との間を下側が広幅になる側面（４_−１）で、上面（２）の第２のＲ部（７ｄ）と下面（３）の第１のＲ部（７ｃ）との間を上側が広幅になる側面（４_−２）でそれぞれつないだ請求項１又は２に記載の刃先交換式チップ。
4. 前記サラエ刃（７ｂ）が前記第２のＲ部（７ｄ）側から第１のＲ部（７ｃ）側に向って位置が次第に下がる方向に傾斜している請求項１又は２に記載の刃先交換式チップ。
5. 前記主切れ刃（７ａ）が、その刃のチップ厚み方向落ち込み量がその刃の両端から長手方向中央に向って漸増する方向に傾斜している請求項１〜４のいずれかに記載の刃先交換式チップ。
6. 前記主切れ刃（７ａ）が、その刃のチップ厚み方向落ち込み量がその刃の一端から他端に向って漸増する方向に傾斜している請求項１〜４のいずれかに記載の刃先交換式チップ。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の刃先交換式チップ（１）を、カッタボディ（２１）の先端外周に形成されたチップ座（２２）に着脱自在に装着して構成されるスローアウェイ式カッタ。

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