JP2013166189A - 端面溝入れ用バイト - Google Patents

Abstract

【課題】バイトによる被削材端面の溝入れ加工において、切屑詰まりを減少させることを課題としている。
【解決手段】ホルダ２の前部に下顎４と上顎５を有し、その下顎と上顎で溝入れ用の切削インサート３を挟みつけて保持し、その切削インサートを定位置で回転する被削材に軸方向に切り込ませて被削材の端面に溝を入れるバイトの上顎の上面５_Ｔを、上顎５の一側面側の上面位置と他側面側の上面位置に高低差が生じる方向に角度θ傾斜させた。
【選択図】図３

Description

この発明は、被削材の端面に対する溝入れ加工を安定して行える端面溝入れ用バイトに関する。

周知の溝入れ用バイトとして、例えば、下記特許文献１，２などに開示されたものがある。これ等の文献に記載された溝入れ用バイトは、ホルダの先端にくさび溝を設け、さらに、そのくさび溝を間にして対面する下顎と上顎を、くさび溝の奥端側で一体に連ならせて設け、前記くさび溝に、溝入れ加工用の切削インサートを圧入して保持する。

いずれも、切削インサートのクランプは、ホルダの上顎と下顎のつながり部を切削インサート圧入時に弾性変形させ、そのつながり部の弾性復元力を利用して行うようにしている。

なお、特許文献１は、ホルダの上顎の上面の軸直角断面（ホルダの軸線と直行する面で切断した断面）における形状について、中央が盛り上がり、両側が左右対称に僅かに凹形に彎曲した状況を図７に示している。

特許文献２は、上顎の上面が側面視で前下がりの方向に傾斜した状況を示しているが、上顎上面の軸直角断面での形状に関する開示はない。

特開平８−７１８１１号公報 特開平８−７１８１５号公報

前掲の特許文献１，２などに示される従来の溝入れ用バイトは、被削材の外周の溝入れ加工では何ら問題なく使用できた。

ところが、その従来の溝入れ用バイトで被削材の端面に円をなす溝を加工したところ、加工部に切屑が詰まり、それが原因で切削抵抗が増大して変動し、それに伴い加工中の工具振動も増加し、過大負荷によって切削インサートやホルダが破損する事態が生じた。

溝入れ用バイトの従来品については、ホルダの上顎上面の側面視における傾斜角を変化させることで切屑のカール性を調整することが一部で行われているが、その傾斜角の調整を行っても端面の溝入れ加工での切屑詰まりの問題は解消されなかった。この切屑詰まりにより、被削材の端面の溝入れでは加工の安定性が損なわれて切削インサートやホルダの破損が起こり、さらに、切屑による切削面の傷付きも起こる。

この発明は、被削材の端面に対する溝入れ加工での切屑詰まりを減少させ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、ホルダの前部に、軸方向に突き出した下顎と上顎を有し、その下顎と上顎で溝入れ用の切削インサートを挟みつけて保持し、その切削インサートを定位置で回転する被削材に軸方向に切り込ませて被削材の端面に溝を入れるバイトに以下の工夫を施した。即ち、前下がりの方向に傾斜した前記上顎の上面を、上顎の一側面側の上面位置と他側面側の上面位置に高低差が生じる方向（軸直角断面において右下がり又は左下がりとなる方向）に傾斜させた。

この端面溝入れ用バイトにおける、前記上顎上面の傾斜角θは、２°〜１５°、より好ましくは、３°〜１０°の範囲が適当である。ここで言う傾斜角θは、ホルダの一側面側と他側面側の上面位置に高低差が無い面を基準にした角度を言う。

なお、一般的な溝入れ用バイトでは、下顎と上顎がホルダの前部にホルダの一側面側に偏って設けられる。この構造のバイトの場合、前記上顎の上面をホルダの一側面側で他側面側よりも位置が低くなる方向に傾斜させるのがよい。ただし、反対向きに傾斜させることも許される。

なお、切削インサートのクランプは、下記１）〜３）のいずれかの方法で行うのがよい。
１）ホルダの下顎形成部と上顎形成部を、ホルダの前面側に解放するスリットを両者の間に設けてそのスリットの非開放端側で一体に連ならせ、前記下顎形成部にボルトを螺合させ、そのボルトで前記上顎形成部を下顎形成部に向けて締付けることで下顎と上顎に挟持力を生じさせてクランプを行う。
２）前記下顎と上顎に奥端側が狭くなるくさび溝を設け、そのくさび溝の奥端側で前記ホルダの下顎形成部と上顎形成部を一体に連ならせ、前記くさび溝に前記切削インサートを圧入してクランプを行う。
３）上記１）のボルトによる締付けと、上記２）のくさび溝に対する圧入を併用してクランプを行う。

ホルダの上顎が軸直角断面において左右対称をなす従来の溝入れ用バイトでは、切屑がホルダの軸と平行方向に流れる。また、ホルダの上顎が前下がりの方向に傾斜しているバイトでは、上顎によって付与されるカール力によって切屑が切削面側に戻される。さらに、被削材の端面に対する溝入れ加工では、加工する溝が円形溝となる。従来の溝入れ用バイトで端面の溝入れ加工を行うと、これ等３つの条件が重なり、カールして戻される切屑が加工した溝に入り込んで流れ出せなくなってしまう。

これに対し、この発明の溝入れ用バイトは、ホルダの上顎の上面を上顎の一側面側の上面位置と他側面側の上面位置に高低差が生じる方向に傾斜させたので、生成された切屑が上面によってその上面の位置の低い側に誘導される。そのために、切り屑が加工した溝側に戻され難くなり、切屑排出が安定して切屑詰まりが抑制される。

この発明の端面溝入れ用バイトの一例を示す斜視図 図１の端面溝入れ用バイトの要部の側面図 図２のIII−III線に沿った位置の拡大断面図 図１のIV−IV線に沿った位置の拡大断面図 被削材の端面に加工する溝の一例を示す斜視図 この発明の端面溝入れ用バイトの他の例を示す斜視図 この発明の端面溝入れ用バイトのさらに他の例を示す側面図 （ａ）：切削インサートの刃形の一例を示す平面図、（ｂ）：切削インサートの刃形の他の例を示す平面図 性能評価試験における切削抵抗と加工時の振動波形の比較図

以下、添付図面の図１〜図９に基づいて、この発明の端面溝入れ用バイトの実施の形態を説明する。

図１，図２に示すように、この発明の端面溝入れ用バイト１は、ホルダ２と、そのホルダの先端に着脱自在に装着する溝入れ用の切削インサート３とで構成される。

ホルダ２の先端には、切削インサート３を挟み込んで保持する下顎４と上顎５が設けられている。その下顎４と上顎５は、ホルダの前部に設けた下顎形成部６と上顎形成部７から軸方向（ホルダの長手方向）に突き出させており、ホルダの一側面側（勝手違いのバイトでは他側面側）に偏った位置にある。

下顎形成部６と上顎形成部７の間には、ホルダの前面側に解放するスリット８を設けており、そのスリット８の非開放端側において、下顎形成部６と上顎形成部７がつながり部９を介して一体に連なっている。

また、上顎形成部７には、図４に示した座付きボルト孔１０が設けられ、その座付きボルト孔にボルト１１が通されてそのボルト１１が下顎形成部６にねじ込まれている。

下顎４と上顎５の互いに対向したクランプ面４ａ、５ａと、それ等のクランプ面を押し当てる切削インサート３の上下面は、切削インサート装着時の求心効果を得る目的と、クランプした切削インサートのシフト防止のために、図３の軸直角断面において、互いにＶ字嵌合する形状にしている。

また、クランプ面４ａ、５ａは、例示のバイトにおいては平行な線上に設けており、そのクランプ面４ａ、５ａ間に切削インサート３が挿入される。その挿入後に、ボルト１１を締付けて、つながり部９を弾性変形させ、上顎形成部７を下顎形成部６側に変位させて下顎４と上顎５で切削インサート３を挟みつける構造にしている。

さらに、この発明と特徴づける構成として、図３に示すように、上顎５の上面５_Ｔを、一側面側の上面位置と他側面側の上面位置に高低差が生じる方向に所定角度θ傾斜させている。この傾斜の付与によって、切屑が上面５_Ｔの位置の低い側（図３においては右側）に誘導されて流出する。図７に、上顎５の上面５_Ｔを図３とは反対方向に傾斜させた例を示す。この図７のバイトでは、左側切屑がバイトの正面視において左側に誘導されて流出する。

なお、上顎の上面５_Ｔの傾斜方向は、下顎４と上顎５をホルダの一側面側に偏在させて設けるバイトについては、ホルダの他側面側から一側面側に向って下り傾斜となる方向、下顎４と上顎５をホルダの他側面側に偏在させて設けるバイトについては、上記とは逆方向にすると好ましい。

図５に、被削材Ｗの端面に対して溝Ｇを加工する状況の一例を示す。この図５において、例えば、図示の位置で端面溝入れ用バイト１を被削材に切り込ませるとしたら、図の被削材の左側に切屑を排出させるのが、切屑のホルダとの干渉が回避されて理想的である。

図５のケースでは、ホルダの上顎の上面５_Ｔを図中左側（被削材の端面と向き合った状態で左側）に向って位置が下がる方向に傾斜させることで、その理想的な状況を作り出すことができる。ただし、切屑詰まりの抑制効果は、上面５_Ｔの傾斜方向が図７に示すように図５とは逆向きであっても得られる。

上顎の上面５_Ｔの傾斜角θは、好ましい範囲の２°〜１５°に設定されている。傾斜角θは、既述の通り、ホルダ２の一側面側と他側面側の上面位置に高低差が無い面（仮想面Ｖｆ）を基準にした角度である。この傾斜角θが２°以下、或いは１５°以上では発明の効果（切屑詰まりの抑制）を十分に期待できない。また、１５°以上では、流出する切屑によって加工した溝の側面が傷つけられることも懸念される。

なお、溝入れ用バイトにおける切削インサートのクランプは、圧入による方法も知られている。図６に示すように、ホルダ２の下顎４と上顎５間に奥端側が狭くなるくさび溝１２を設け、そのくさび溝１２の奥端側でホルダ２の下顎形成部６と上顎形成部７を一体に連ならせ、くさび溝１２に切削インサート３を圧入してその切削インサートを保持する。

この図６の溝入れ用バイト１も、上顎５の上面５_Ｔを所定の方向に所定の角度傾斜させており、端面の溝入れ加工での切屑詰まりが抑制される。

切削インサート３は、先端の切れ刃３ａが切削面に対して平行になっているもの｛図８（ａ）参照｝、その切れ刃３ａが円弧状をなすもの｛図８（ｂ）参照｝を問わない。また、この切削インサート３のクランプは、図１〜図４で説明したボルトによる締付けと、図６のくさび溝に対する圧入を併用して行うこともできる。

この発明のバイトの性能を評価するために切削試験を行った。使用したバイトは、図１に示す形状であり、発明品は上顎の上面を図３に示す方向とは反対方向に５°の角度で傾斜させた。比較品にはその傾斜がない。
この発明品と比較品を使用して、
切削速度Ｖｃ＝１００ｍ／ｍｉｎ
送りｆ＝０．１０ｍｍ
切り込みａｐ＝１２ｍｍ
湿式切削
の条件で、被削材：ＳＣＭ４１５の端面に直径：φ４０ｍｍの溝を加工した。

この試験における発明品と比較品の切削抵抗の測定値と加工中の工具振動の測定波形を図９に示す。同図からわかるように、比較品は切り込みの早い段階から切削抵抗が変動し、振動波形も乱れているのに対し、発明品は切削抵抗の変動と振動波形の乱れが切り込みの終段近くまで生じていない。

切削抵抗の変動と加工中の工具振動の波形の乱れは、切屑が詰まって過負荷となることが原因となって起こる。従って、この実験結果から、この発明の有効性を確認することができる。

１ 端面溝入れ用バイト
２ ホルダ
３ 切削インサート
３ａ 切れ刃
４ 下顎
４ａ クランプ面
５ 上顎
５ａ クランプ面
５_Ｔ 上面
６ 下顎形成部
７ 上顎形成部
８ スリット
９ つながり部
１０ 座付きボルト孔
１１ ボルト
１２ くさび溝
Ｗ 被削材
Ｇ 溝
θ 傾斜角
Ｖｆ 仮想面

Claims (6)

1. ホルダ（２）の先端に、軸方向に突き出した下顎（４）と上顎（５）を有し、その下顎（４）と上顎（５）で溝入れ用の切削インサート（３）を挟みつけて保持し、その切削インサート（３）を定位置で回転する被削材（Ｗ）に軸方向に切り込ませて被削材の端面に溝を入れるバイトであって、前下がりの方向に傾斜した前記上顎（５）の上面（５_Ｔ）を、上顎の一側面側の上面位置と他側面側の上面位置に高低差が生じる方向に傾斜させた端面溝入れ用バイト。
2. 前記上顎の上面（５）の傾斜角（θ）を、２°〜１５°の範囲に設定した請求項１に記載の端面溝入れ用バイト。
3. 前記下顎（４）と上顎（５）が前記ホルダ（２）の先端にホルダの一側面側に偏って設けられており、この構造で、前記上顎の上面（５_Ｔ）を前記ホルダ（２）の一側面側で他側面側よりも位置が低くなる方向に傾斜させた請求項１又は２に記載の端面溝入れ用バイト。
4. 前記ホルダ（２）の下顎形成部（６）と上顎形成部（７）を、ホルダの前面側に解放するスリット（８）を両者の間に設けてそのスリットの非開放端側で一体に連ならせ、前記下顎形成部（６）にボルト（１１）を螺合させ、そのボルトで前記上顎形成部（７）を下顎形成部（６）に向けて締付けて前記下顎（４）と上顎（５）による切削インサート（３）のクランプを行うようにした請求項１〜３のいずれかに記載の端面溝入れ用バイト。
5. 前記下顎（４）と上顎（５）に奥端側が狭くなるくさび溝（１２）を設け、そのくさび溝の奥端側で前記ホルダ（２）の下顎形成部（６）と上顎形成部（７）を一体に連ならせ、前記くさび溝（１２）に前記切削インサート（３）を圧入してその切削インサート（３）のクランプを行う請求項１〜３のいずれかに記載の端面溝入れ用バイト。
6. 請求項４のボルトによる締付けと、請求項５のくさび溝に対する圧入を併用して切削インサート（３）のクランプを行うようにした請求項１〜３のいずれかに記載の端面溝入れ用バイト。

Images