JP2012101305A - Cutting tool and cutting method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、切削工具および切削加工方法に関し、より特定的には、すくい面に複数のチップブレーカーが形成された、超硬質工具材料を用いた切削工具に関するものである。 The present invention relates to a cutting tool and a cutting method, and more particularly to a cutting tool using a super hard tool material in which a plurality of chip breakers are formed on a rake face.
チップブレーカーは、切削によって工作物から分離して流出する切り屑を適当な小片に分断させることを目的として、切削工具のすくい面に設けられた溝または障壁を言う。切り屑が分断されないまま流出すると、切り屑が工作物に巻きついたまま回転する危険性や、切り屑がオペレータに向かって延びる危険性があるからである。さらに、チップブレーカーは切り屑を分断する役割だけでなく、工具寿命の延長、切削抵抗の低減、表面粗さの改善など切削工具としての総合的な性能を高める重要な役割も果たしている。 A chip breaker refers to a groove or a barrier provided on a rake face of a cutting tool for the purpose of dividing chips that flow away from a workpiece by cutting into appropriate pieces. This is because if the chips flow without being divided, there is a risk that the chips rotate while being wound around the workpiece, and there is a risk that the chips will extend toward the operator. Furthermore, the chip breaker not only plays a role of cutting chips, but also plays an important role in enhancing the overall performance as a cutting tool, such as extending the tool life, reducing the cutting resistance, and improving the surface roughness.
切れ刃の材質がダイヤモンド焼結体で、このダイヤモンド焼結体にチップブレーカーを形成した切削工具としては、たとえば、特開平4−217408号公報(特許文献1)、特開平6−170614号公報(特許文献2)および特開平8−118113号公報(特許文献3)が知られている。 As the cutting tool made of a diamond sintered body and a chip breaker formed on the diamond sintered body, for example, JP-A-4-217408 (Patent Document 1), JP-A-6-170614 ( Patent Document 2) and JP-A-8-118113 (Patent Document 3) are known.
上述の特許文献1から3では、チップブレーカーの溝が1つ形成されているだけである。したがって、刃先が磨耗して再研磨した場合には、チップブレーカーまで研磨して除去することになるので、再研磨が不可能で使い捨てになるという問題があった。
In
また仮に再研磨が可能であっても再研磨完了後に再びチップブレーカーを形成しなければならず、余計な工程が必要となるという問題があった。 Even if repolishing is possible, the chip breaker must be formed again after completion of the repolishing, and there is a problem that an extra step is required.
そこでこの発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、再研磨が可能な、チップブレーカーを有する切削工具を提供することを目的とするものである。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a cutting tool having a chip breaker that can be re-polished.
この発明に従った切削工具は、すくい面を有するチップを備え、そのすくい面に複数のチップブレーカーが互いに平行に延在するように形成されている。 The cutting tool according to the present invention includes a chip having a rake face, and a plurality of chip breakers are formed on the rake face so as to extend in parallel to each other.
このように構成された切削工具では、すくい面に複数のチップブレーカーが平行に形成されているので、刃先が磨耗して再研磨して刃先の最先端に形成されたチップブレーカーが除去されたとしても、刃先から2番目に形成されたチップブレーカーを利用できるので、最研磨後のチップブレーカーを形成する工程を削減できる。 In the cutting tool configured in this manner, since a plurality of chip breakers are formed in parallel on the rake face, the chip breaker formed at the forefront of the cutting edge is removed by wear and re-polishing the cutting edge. However, since the chip breaker formed second from the cutting edge can be used, the step of forming the chip breaker after the most polishing can be reduced.
好ましくは、チップブレーカーは溝形状を有し、複数の溝が一定のピッチで形成されている。 Preferably, the chip breaker has a groove shape, and a plurality of grooves are formed at a constant pitch.
好ましくは、複数の溝の延在方向に直交する断面において、複数の溝の各々の形状が同一である。 Preferably, in the cross section orthogonal to the extending direction of the plurality of grooves, the shape of each of the plurality of grooves is the same.
好ましくは、チップの材質は超硬質工具材料である。
好ましくは、切削工具は、スローアウェイチップ、リーマ、フライスカッタ、およびエンドミルのいずれかである。
Preferably, the tip material is a super-hard tool material.
Preferably, the cutting tool is any one of a throw-away tip, a reamer, a milling cutter, and an end mill.
この発明に従った切削加工方法は、上述のいずれかに記載の切削工具を用いて工作物を切削加工する方法である。 The cutting method according to the present invention is a method for cutting a workpiece using any of the cutting tools described above.
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態において同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰り返さない。また、各実施の形態を組合せることも可能である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated. In addition, the embodiments can be combined.
(実施の形態1)
図1は、この発明の実施の形態1に従った切削工具の正面図である。図2は、図1中の矢印IIで示す方向から見た切削工具の側面図である。図3は、図1における切削工具の先端部分を拡大して示す正面図である。図4は、図3中の矢印IVで示す方向から見た切削工具の側面図である。図1から図4を参照して、この発明の実施の形態1に従った切削工具1では、チップ10を有し、チップ10の先端部に台座14が設けられ、その台座14上に超硬質工具材料層13が設けられている。超硬質工具材料層13には複数のチップブレーカー21,22,23が互いに平行に形成されている。各々のチップブレーカー21,22,23はすくい面11に設けられている。チップブレーカー21,22,23は、それぞれが溝形状31,32,33を有する。逃げ面12とすくい面11との間にチップブレーカー21,22,23が位置している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a front view of a cutting tool according to
図3で示すように、各々のチップブレーカー21,22,23間のピッチPはそれぞれ等しい。チップブレーカー21,22,23を形成する工程においては、通常放電加工が用いられる。チップ10が使用されて刃先が磨耗した場合には、再研磨がなされて、点線41で示す位置まで刃先が研磨される。これにより最先端のチップブレーカー21がなくなり、2段目および3段目のチップブレーカー22,23が残る。このように刃先を再研磨した場合であっても、再研磨後にチップブレーカーを形成するための放電加工を必要としないので、素材である超硬質工具材料の切削性能の劣化を再抑制することができる。
As shown in FIG. 3, the pitches P between the
また、チップブレーカー21,22,23の溝形状31,32,33が一定のピッチPで連なって形成されているため、再研磨後に刃先の最先端に形成されたチップブレーカー21が除去されても、刃先から2番目に形成されたチップブレーカー22を容易に利用できるので、再研磨後のチップブレーカーを形成する工程を削減できる。
Further, since the groove shapes 31, 32, and 33 of the
また、再研磨後チップを使用して刃先が磨耗した場合にはさらに再研磨が行なわれ、点線42で示す位置まで再研磨が行なわれる。これにより2番目のチップブレーカー22が除去される。
Further, when the cutting edge is worn using the chip after re-polishing, re-polishing is further performed, and re-polishing is performed up to the position indicated by the
そして、チップブレーカー21,22,23の溝形状31,32,33が一定のピッチで連なって2つ以上形成することにより、1回以上の再研磨に対応することができる。したがって、すくい面11を構成する超硬質工具材料層13の表面にチップブレーカー21,22,23の溝形状31,32,33が一定のピッチで連なって3つ以上形成すれば、2回以上の再研磨に対応することができ、きわめて経済的である。
Then, by forming two or more groove shapes 31, 32, 33 of the
また、チップブレーカー21,22,23の溝形状31,32,33は、溝の延びる方向に対して直角方向の断面(図4)において階段状に形成されている。刃先を再研磨しても、新品時に加工した工作物を新品時に行なった加工条件で再び加工することが可能となる。
Further, the groove shapes 31, 32, and 33 of the
チップブレーカー21,22,23が形成される超硬質工具材料層は、超硬質工具材料から形成され、超硬質工具材料層から形成される超硬合金セラミックス、サーメット、単結晶ダイヤモンド、ダイヤモンド焼結体、立方晶窒化ホウ素焼結体(CBN焼結体)のいずれかである。これらから、工作物の種類、加工条件により最適な材質を選択する。
The super hard tool material layer on which the
切削工具1として、この例ではスローアウェイチップ形状を用いているが、切削工具1は、リーマ、フライスカッタ、エンドミルのいずれか1つであることが好ましい。
In this example, the throw-away tip shape is used as the
切削工具は、スローアウェイチップ、リーマ、フライスカッタ、エンドミルなどの各種の切削工具に対応が可能であり、これらの切削工具に限定されないことは言うまでもない。 The cutting tool can correspond to various cutting tools such as a throw-away tip, reamer, milling cutter, and end mill, and it goes without saying that the cutting tool is not limited to these cutting tools.
上記のような切削工具用いて加工物を切削加工すれば、1回以上の再研磨によっても新品時と同じチップブレーカー21,22,23を得ることができるので、経済的に新品時の切削性能を再現することができる。したがって、加工コストを最低限に抑えることが可能である。
If the workpiece is cut using the cutting tool as described above, the
上述のような実施の形態1に従った切削工具1では、刃先が磨耗して再研磨しても、再研磨後に再びチップブレーカー22,23を形成する必要がないので、チップブレーカーを形成する工程を削減することができ経済的である。また、新品時と同じチップブレーカー22,23を得ることができるので、経済的に新品時の切削性能を再現することができる。しかも、再研磨後に放電加工を必要としないので、素材である超硬質工具材料層13の切削性能の劣化を最低限に抑えることができる。
In the
(実施の形態2)
図5は、この発明の実施の形態2に従った切削工具の正面図である。図5を参照して、この発明の実施の形態2に従った切削工具1では、複数のチップブレーカー21,22,23が、図1で示すチップブレーカー21,22,23の延びる方向に対して傾斜するように延びている。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a front view of a cutting tool according to Embodiment 2 of the present invention. Referring to FIG. 5, in cutting
(実施の形態3)
図6は、この発明の実施の形態3に従った切削工具の正面図である。図7は、図6中の矢印VIIで示す方向から見た切削工具の正面図である。図8は、図6中の矢印VIIIで示す方向から見た切削工具の側面図である。図9は、図6で示す切削工具の斜視図である。図6から図9を参照して、この発明の実施の形態3に従った切削工具1では、チップブレーカー21,22,23の最も高い部分の高さがそれぞれほぼ等しい。すなわち、チップブレーカー21,22,23の溝形状31,32,33は、3つとも溝の延在方向に直交方向の断面(図8)において同一形状である。
(Embodiment 3)
FIG. 6 is a front view of a cutting tool according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 7 is a front view of the cutting tool viewed from the direction indicated by the arrow VII in FIG. FIG. 8 is a side view of the cutting tool viewed from the direction indicated by the arrow VIII in FIG. FIG. 9 is a perspective view of the cutting tool shown in FIG. 6 to 9, in cutting
(実施の形態4)
図10は、この発明の実施の形態4に従った切削工具の正面図である。図11は、図10中の矢印XIで示す方向から見た切削工具の平面図である。図12は、図10中の矢印XIIで示す方向から見た切削工具の側面図である。図13は、図10で示す切削工具の斜視図である。図10から図13を参照して、この発明の実施の形態4に従った切削工具では、切削工具の先端部にチップブレーカー21,22,23が集められている。
(Embodiment 4)
FIG. 10 is a front view of a cutting tool according to Embodiment 4 of the present invention. FIG. 11 is a plan view of the cutting tool viewed from the direction indicated by the arrow XI in FIG. FIG. 12 is a side view of the cutting tool as seen from the direction indicated by the arrow XII in FIG. FIG. 13 is a perspective view of the cutting tool shown in FIG. Referring to FIGS. 10 to 13, in the cutting tool according to the fourth embodiment of the present invention,
各々の溝形状31,32,33の底面は、すくい面11とほぼ平行に形成されている。
(実施の形態5)
図14は、この発明の実施の形態5に従った切削工具の正面図である。図15は、図14中の矢印XVで示す方向から見た切削工具の平面図である。図16は、図14中の矢印XVIで示す方向から見た切削工具の側面図である。図17は、図14で示す切削工具の斜視図である。図14から図17を参照して、この発明の実施の形態5に従った切削工具1では、4つのチップブレーカー21,22,23,24が設けられている。そして、各々の溝形状31,32,33,34の底面が先端側へ近づくにつれてすくい面11から遠ざかるように、すなわち、前下がりに傾斜している。
The bottom surface of each
(Embodiment 5)
FIG. 14 is a front view of a cutting tool according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 15 is a plan view of the cutting tool viewed from the direction indicated by the arrow XV in FIG. FIG. 16 is a side view of the cutting tool as seen from the direction indicated by the arrow XVI in FIG. FIG. 17 is a perspective view of the cutting tool shown in FIG. 14 to 17, in cutting
(実施の形態6)
図18は、この発明の実施の形態6に従った切削工具の正面図である。図19は、図18中の矢印XIXで示す方向から見た切削工具の平面図である。図20は、図18中の矢印XXで示す方向から見た切削工具の側面図である。図21は、図18で示す切削工具の斜視図である。図18から図21を参照して、この発明の実施の形態6に従った切削工具1では、チップブレーカー21,22,23の最も高い部分の高さが、すくい面11の高さと同じである。そして各々の溝形状31,32,33の底面が、工具の先端に近づくにつれてすくい面11から離れるように傾斜している。
(Embodiment 6)
FIG. 18 is a front view of a cutting tool according to the sixth embodiment of the present invention. FIG. 19 is a plan view of the cutting tool as seen from the direction indicated by the arrow XIX in FIG. FIG. 20 is a side view of the cutting tool as seen from the direction indicated by the arrow XX in FIG. FIG. 21 is a perspective view of the cutting tool shown in FIG. With reference to FIGS. 18 to 21, in the
(実施の形態7)
図22は、この発明の実施の形態7に従った切削工具の正面図である。図23は、図22中の矢印XXIIIで示す方向から見た切削工具の平面図である。図24は、図22中の矢印XXIVで示す方向から見た切削工具の側面図である。図25は、図22で示す切削工具の斜視図である。図22から図25を参照して、この発明の実施の形態7に従った切削工具1では、4つのチップブレーカー21,22,23,24が設けられており、その溝形状31,32,33,34の底面が先端部に近づくにつれて、すくい面11に近づくように傾斜している。
(Embodiment 7)
FIG. 22 is a front view of a cutting tool according to the seventh embodiment of the present invention. FIG. 23 is a plan view of the cutting tool as seen from the direction indicated by the arrow XXIII in FIG. 24 is a side view of the cutting tool as seen from the direction indicated by the arrow XXIV in FIG. FIG. 25 is a perspective view of the cutting tool shown in FIG. 22 to 25, the
実施例1では、図6から図9で示す、実施の形態3に従ったスローアウェイチップとしての切削工具1を用いて切削加工を行なった。チップブレーカー21,22,23のピッチPは0.7mm、すくい面11から溝形状31,32,33の底面までの深さdは0.2mmとし、すくい面11に対する溝形状31,32,33の底面の傾斜角度θを15度とした。チップブレーカー21,22,23の溝形状31,32,33は3つの溝とも溝の延びる方向に垂直方向の断面形状が同じである。チップブレーカー21,22,23が形成された超硬質工具材料層13の材料はダイヤモンド焼結体とした。チップブレーカー21,22,23は放電加工で形成した。
In Example 1, cutting was performed using the
この実施例1のスローアウェイチップを用いて、ターニングセンターでアルミニウム合金をプランジ切削加工して本発明品の効果を確認した。工作物の直径は73mm、工作物の回転数は800min-1、工作物1回転あたりの送りは0.05mm、切り込み深さは2mmとした。切削加工の結果、切れ味は良好で、切り屑が短く分断され、チップブレーカーの効果が十分に発揮されていることを確認できた。 Using the throw-away tip of Example 1, an aluminum alloy was plunge cut at a turning center to confirm the effect of the product of the present invention. The diameter of the workpiece was 73 mm, the rotation number of the workpiece was 800 min −1 , the feed per rotation of the workpiece was 0.05 mm, and the cutting depth was 2 mm. As a result of cutting, it was confirmed that the sharpness was good, the chips were cut short, and the effect of the chip breaker was sufficiently exhibited.
次に、この実施例1のスローアウェイチップを再研磨した。刃先の最先端のチップブレーカー21およびその溝形状31が完全に除去され、刃先から2番目のチップブレーカー22およびその溝形状32が正確に切れ刃となるように再研磨を実施した。上記と同じ工作物および加工条件でプランジ切削加工をしたところ切れ味は良好で、切り屑が短く分断され、チップブレーカーの効果が十分に発揮されており、新品時と同じ切削性能であることを確認できた。
Next, the throw-away tip of Example 1 was repolished. The cutting
さらに、この実施例1のスローアウェイチップを2回目の研磨加工を施した。刃先の新品時における2番目のチップブレーカー22およびチップブレーカーの溝形状32が完全に除去され、刃先から新品時における3番目のチップブレーカー23および溝形状33が正確に切れ刃となるように再研磨を実施した。上記と同じ工作物および加工条件でプランジ切削加工をしたところ、切れ味が良好で、切り屑が短く分断され、チップブレーカーの効果が十分に発揮されており、新品時と同じ切削性能であることが確認できた。
Further, the throw-away tip of Example 1 was subjected to a second polishing process. When the blade tip is new, the
以上説明したように、本発明品である実施例1の切削工具は、再研磨を繰り返しても新品時と同様に切れ味は良好で、切り屑が短く分断されてチップブレーカーの効果が十分に発揮されることが確認できた。 As described above, the cutting tool of Example 1 which is a product of the present invention has a good sharpness even when re-polishing is repeated as in the case of a new product, and the chip breaker is sufficiently divided and the effect of the chip breaker is sufficiently exhibited. It was confirmed that
実施例2では、図10から図13で示す実施の形態4に従った切削工具を用いた。スローアウェイチップとしての切削工具1のすくい面11にチップブレーカー21,22,23が階段状に3個繋がって形成されている。チップブレーカー21,22,23のピッチPは0.3、すくい面11から溝の深さd1、d2およびd3はそれぞれ0.2mm、0.4mmおよび0.6mmで階段状に形成した。すくい面11に対するそれぞれの溝の底面の角度は0度である。チップブレーカー21,22,23の形成された超硬質工具材料層13はダイヤモンド焼結体で構成された。チップブレーカー21,22,23は放電加工で形成した。この実施例2のスローアウェイチップを用いて、ターニングセンターでアルミニウム合金をプランジ切削加工して本発明の効果を確認した。工作物の直径は73mm、工作物回転数は800min-1、工作物一回転あたりの送りは0.05mm、切り込み深さは2mmとした。切削加工の結果、切れ味は良好で、切り屑が短く分断されチップブレーカーの効果が十分に発揮されていることを確認できた。
In Example 2, the cutting tool according to Embodiment 4 shown in FIGS. 10 to 13 was used. Three
次に、この実施例2のスローアウェイチップを再研磨した。刃先の最先端のチップブレーカー21および溝形状31が完全に除去され、刃先から2番目のチップブレーカー22および溝形状32が正確に切れ刃となるように再研磨を実施した。刃先の芯高を調整して上記と同じ工作物、加工条件でプランジ切削加工をしたところ、切れ味は良好で、切り屑が短く分断され、チップブレーカーの効果が十分に発揮されており、新品時と同じ切削性能であることが確認できた。
Next, the throw-away tip of Example 2 was repolished. Re-grinding was performed so that the cutting
さらに、この実施例2のスローアウェイチップを2度目の研磨をした。刃先から新品時において2番目のチップブレーカー22および溝形状32が完全に除去され、刃先から新品時において3番目のチップブレーカー23および溝形状33が正確に切れ刃となるように再研磨を実施した。再度の刃先の芯高を調整して上記と同じ工作物および加工条件でプランジ切削加工をしたところ、切れ味は良好で、切り屑が短く分断され、チップブレーカーの効果が十分に発揮されており、新品時と同じ切削性能であることを確認できた。
Further, the throw-away tip of Example 2 was polished for the second time. The
以上説明したように、本発明の実施例2の切削工具は、再研磨を繰返しても新品時と同様に切れ味が良好で、切り屑が短く分断されてチップブレーカーの効果が十分に発揮されることが確認できた。 As described above, the cutting tool according to the second embodiment of the present invention has the same sharpness as that of a new article even when re-polishing is repeated, and the chip breaker is sufficiently exhibited by cutting the chips shortly. I was able to confirm.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 切削工具、10 チップ、11 すくい面、12 逃げ面、13 超硬質工具材料層、14 台座、21,22,23,24 チップブレーカー、31,32,33,34 溝形状。 1 cutting tool, 10 chips, 11 rake face, 12 flank face, 13 super hard tool material layer, 14 base, 21, 22, 23, 24 chip breaker, 31, 32, 33, 34 groove shape.
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