JP2019104088A - 後挽き加工用の切削インサート - Google Patents

Abstract

【課題】切りくずの処理性を改善する切削インサートを提供すること。【解決手段】チップブレーカの軸送り方向を向いたチップブレーカ壁面は、第１の面（１８）側からみたときに、チップブレーカの頂部（１８Ａ）と接続する稜線が直線状である第１の壁面部（１８Ｂ１）と、第１切れ刃（２０Ｂ）側で第１の壁面部（１８Ｂ１）に接続され、チップブレーカの頂部と接続する稜線が直線より第２切れ刃（２０Ｃ）側に近づく第２の壁面部（１８Ｂ２）とを備える後挽き加工用の切削インサート（１０）。【選択図】図３

Description

本発明は、後挽き加工用の切削インサートに関する。

自動旋盤にて用いられる後挽き用の切削インサートの改善要求の一つとして切りくず処理性があげられる。

特許文献１には、後挽き加工において、切りくずがスムーズに排出できる切削インサートが開示されている。具体的には、ブレーカ溝（１５）の壁面のうち、前切刃（１３）に対向する前壁面（２１）の開き角（θ１）が、横切刃（１４）に対向する横壁面（２２）の開き角（θ２）よりも大きい切削インサート（１）が記載されている。

特許文献２には、後挽き加工において、切りくずの排出性能を向上させて、切りくずが切削対象物の加工面を傷めることを抑制するスローアウェイチップが開示されている。具体的には、すくい面４１を正面視した状態で、切れ刃が形成されていない第２の稜線５２の高さは、第１の切刃６１の直線形状と、第２の稜線５２の直線形状とが交わる交点７０ａから所定の範囲にわたって、第１の切刃６１，第２の切刃６２の高さ以上に形成されるスローアウェイチップ４０が記載されている。

国際公開ＷＯ２０１５／１２９８３６号公報 特開２０１２―２５０２９６号公報

しかしながら、後挽き加工特有の、切りくずが長く伸びやすいために切りくずの処理性が悪化する問題は、十分に解決されていない。

切りくずの処理性が悪いと、手動で切りくずを取り除かなければならないため、そのたびに旋盤等の工作機械を停止しなければならない。特に、自動旋盤と呼ばれる小型旋盤は、機内のスペースが小さく内部に切りくずが溜まりやすいため、切りくずの処理性を改善することが求められている。

そこで本発明は、切りくずの処理性を向上することができる後挽き加工用の切削インサートを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る後挽き加工用の切削インサートは、第１の方向を向いた逃げ面と、逃げ面に接続し、第１の方向と反対の方向を向いた第１の端面と、逃げ面及び第１の端面と接続し、すくい面を含む第１の面と、第１の面側からみたときに、第１の端面からの距離が大きいほど第１の方向との角度が大きくなるように、逃げ面と第１の面とを接続する第１稜線と、第１の端面と第１の面とを接続する第２稜線と、第１稜線と第２稜線との間隙の第１の面に形成されるチップブレーカと、を備える。

そして、第１稜線には、第２稜線と接続するノーズ部と、このノーズ部に接続される第１切れ刃と、この第１切れ刃に接続される第２切れ刃が形成される。

そして、チップブレーカの第１の方向を向いたチップブレーカ壁面は、第１の面側からみたときに、チップブレーカの頂部と接続する稜線が直線状である第１の壁面部と、第１切れ刃側で第１の壁面部に接続され、チップブレーカの頂部と接続する稜線が直線より第２切れ刃側に近づく第２の壁面部とを備える。

ただし、第１の方向（たとえば、軸送り方向）を向いた逃げ面など、所定方向を向いた面とは、その面の法線が所定方向となる場合に限られず、傾斜して鋭角をなす場合も含まれる。

また、チップブレーカの頂部と第１の壁面部とを接続する稜線が直線状であるとは、完全に直線である場合に限られず、接線の角度が所定範囲内（たとえば、角度の差が５度以内）に含まれる曲線であってもよい。ただし、チップブレーカの頂部と第２の壁面部とを接続する稜線は、第１の壁面部とを接続する平均的な角度を有する直線状の稜線よりも、主切れ刃側に近づく必要がある。

チップブレーカの頂部は、平面又は曲面であってもよいし、直線または曲線からなる線分であってもよい（その場合は、頂部が稜線そのものとなる）が、チップブレーカの壁面の第１の壁面部及び第２の壁面部とそれぞれ不連続に接続される。一方で、第１の壁面部と第２の壁面部は、連続的に滑らかに接続されることが好ましい。

また、すくい面とは、切りくずをすくいとる役割をする面であり、第１の面はすくい面を含む面である。

また、第１の端面からの距離が大きくほど第１の方向との角度が大きくなるとは、第１の端面からの距離が大きくなるほど第１の方向との角度が単調増加する場合に限られず、角度が所定の部分ごとに段階的に増加する場合も含む。

切削インサート１０の斜視図及び右側面図 切削インサート１０の平面図及び正面図 切削インサート１０の一部拡大図 切削インサート１０及び切削工具３０ 切削インサート１０を用いた切削による切りくずの一例

[第１実施形態]
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をその実施の形態のみに限定する趣旨ではない。さらに、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな変形が可能である。

図１（ａ）は、本実施形態に係る後挽き加工用の切削インサート１０の斜視図であり、図１（ｂ）は、切削インサート１０の右側面図である。また、図２（ａ）は、切削インサート１０の平面図であり、図２（ｂ）は、切削インサート１０の正面図である。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示されるように、この切削インサート１０は、平面からなる第２の端面１２と、この第２の端面１２と平行で、第２の端面１２と反対側を向いた端面１６（「第１の端面」、図２（ａ））を備える。この第２の端面１２の中央部には、この切削インサート１０を切削工具に固定するクランプねじが貫通するための貫通孔Ｈが形成されている。後挽き加工時において、この切削インサート１０をワークＷに対して、この貫通孔Ｈの中心軸に垂直な方向に相対的に移動させることでワークＷに切り込み、中心軸に平行で、第２の端面１２側を向いた方向である軸送り方向ＡＸ（「第１の方向」）に送ることでワークＷの後挽き加工をする。このとき端面１６は、ワークＷのツバ裏面、すなわち、加工後のワークＷに形成されるツバと呼ばれる段差の表面のうち、軸送り方向ＡＸを向いた面、と対向する。

また、切削インサート１０は、第２の端面１２及び端面１６と接続し、軸送り方向ＡＸを向いている逃げ面１４を備える。この逃げ面１４は、軸送り方向ＡＸと傾斜しており、第２の端面１２と鈍角をなし、端面１６と鋭角をなす平面部を備えている。

また、切削インサート１０は、逃げ面１４、端面１６及び第２の端面１２と接続し、すくい面１８Ｃを含む上面１８（「第１の面」）を備える。上面１８は、軸送り方向ＡＸと垂直な方向を向いている。

さらに、切削インサート１０は、上面１８と逃げ面１４とを接続する稜線２０（「第１稜線」）と、上面１８と端面１６を接続する稜線２２（「第２稜線」）を備える。

稜線２０には、稜線２２と接続するノーズ部２０Ａと、ノーズ部２０Ａに接続する正面切れ刃２０Ｂ（「第１の切れ刃」）と、正面切れ刃２０Ｂに接続する主切れ刃２０Ｃが設けられている。

一方で稜線２２（図２（ａ））には、切れ刃が形成されていない。

図２（ａ）は、切削インサート１０を上面１８側からみた平面図である。この図に示されるように、第１稜線２０は、端面１６からの距離が大きい部分ほど、軸送り方向ＡＸとの角度が段階的に大きくなるように構成されており、正面切れ刃２０Ｂが形成されている部分は、軸送り方向ＡＸとほぼ平行に僅かな角度を有する一方で、主切れ刃２０Ｃは、軸送り方向ＡＸに対して大きく傾斜する。また、図に示されるように、正面切れ刃２０Ｂ及び主切れ刃２０Ｃは、上面１８側からみて、ほぼ直線状または直線をなすように構成することができる。

更に図２（ａ）に示されるように、上面１８のうち稜線２０と稜線２２の間の領域には、チップブレーカ頂部１８Ａと、チップブレーカ頂部１８Ａに接続され、軸送り方向ＡＸを向いた面を含むチップブレーカ壁面１８Ｂと、チップブレーカ壁面１８Ｂに接続され、チップブレーカ壁面１８Ｂと稜線２０の間に設けられるすくい面１８Ｃとを備えるチップブレーカが形成されている。チップブレーカ頂部１８Ａは、軸送り方向ＡＸと略垂直な方向を向く平面から構成してもよいし、曲面にしてもよい。チップブレーカ頂部１８Ａとチップブレーカ壁面１８Ｂを接続する稜線の形状は、図３を用いて後に詳述するが、図２（ａ）に示されるとおり、主切れ刃２０Ｃに沿うように軸送り方向ＡＸに対して傾斜しているが、正面切れ刃２０Ｂに近づくほど、上面１８側からみたときの主切れ刃２０Ｃとの距離が小さくなるように構成されている。すくい面１８Ｃは、稜線２０と接続する平面部を含んでいてもよいし、チップブレーカ頂部１８Ａとの距離が大きくなるように凹んでチップブレーカ壁面１８Ｂと接続してもよい。

また、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示されるように、上面１８の第２の端面１２及び端面１６と接続する部分には、軸送り方向ＡＸと垂直な方向に突出する二つの凸部２４Ａ及び凸部２４Ｂが設けられている。また、切削インサート１０の貫通孔Ｈの軸対称な位置に、軸送り方向ＡＸと垂直な方向に突出する二つの凸部２４Ｃ及び凸部２４Ｄが設けられている。後述するように、加工時には、この凸部２４Ａ及び凸部２４Ｂ間の領域ならびに凸部２４Ｃ及び凸部２４Ｄ間の領域に切削工具３０（図４）の把持部Ｈ１及び把持部Ｈ２を当接させることで、切削インサート１０を切削工具に対して固定する。

図３は、切削インサート１０の先端部を上面１８側からみた拡大図である。この図に示されるように、チップブレーカ壁面１８Ｂは、主切れ刃２０Ｃに沿って、ただし、正面切れ刃２０Ｂに近づくほど主切れ刃２０Ｃに近づくように形成される第１壁面部１８Ｂ１（「第１の壁面部」）と、正面切れ刃２０Ｂに近接し、主切れ刃側を向いた第３壁面部１８Ｂ３（「第３の壁面部」）と、第１壁面部１８Ｂ１と連続的に設けられ、第１壁面部１８Ｂ１と第３壁面部１８Ｂ３を接続する第２壁面部１８Ｂ２を備えている。

図３に示されるように、上面１８側からみたときに、第１壁面部１８Ｂ１とチップブレーカ頂部１８Ａを接続する稜線は、略直線状である。この稜線の大部分を共通する直線Ｌをひいたときに、第２壁面部１８Ｂ２とチップブレーカ頂部１８Ａを接続する稜線は、直線Ｌより主切れ刃２０Ｃ側に近づいていることが示される。換言するとチップブレーカは、主切れ刃２０Ｃ側に膨らんでいる凸部を、第３壁面部１８Ｂ３との接続部分に備えている。なお、本実施形態においては、チップブレーカ壁面１８Ｂとすくい面１８Ｃとを接続する境界線も同様に直線部と、この直線部と連続的に接続され、正面切れ刃２０Ｂに近づく位置で主切れ刃２０Ｃ側に曲がる曲線部を有する。

なお、切削インサート１０は、貫通孔Ｈの軸対称に形成されており、切削インサート１０の他端は、同一の形状を有する切れ刃及びチップブレーカが形成されている。

図４（ａ）は、切削インサート１０が固定された切削工具３０の斜視図であり、図４（ｂ）は、切削工具３０の右側面図である。

この図に示されるように、切削工具３０は、ボデーＢと、二つの把持部Ｈ１及び把持部Ｈ２を備え、把持部Ｈ１を凸部２４Ａと凸部２４Ｂの間の領域に当接させ、把持部Ｈ２を凸部２４Ｃと凸部２４Ｄの間の領域に当接させ、かつ、貫通孔Ｈを貫通するクランプねじを切削工具３０に設けられたねじ部と螺合することによって、切削工具３０に、切削インサート１０が固定されている。

このような切削インサート１０と、比較品の切削インサートＩＳを自動旋盤で切削した実験の結果について以下に説明する。切削インサートＩＳは、チップブレーカ壁面部１８Ｂ２を備えておらず（換言すると、切削インサートＩＳのチップブレーカは、主切れ刃２０Ｃ側に膨らんでいる凸部を備えていない）、チップブレーカ壁面部１８Ｂ１とチップブレーカ壁面部１８Ｂ３が直接接続されている点で、切削インサート１０と異なる。

ワークＷの回転数Ｎ＝３０００ｒｐｍ、切込みａｐ＝１ｍｍ〜５ｍｍ、送りｆ＝０．０３〜０．０７ｍｍ／ｒｅｖ、外部給油、という切削条件で、炭素鋼Ｓ４５Ｃ（φ１６ｍｍ×２０００ｍｍ）のワークＷを切削した。

図５（ａ）は、切削インサート１０を用いた場合の切りくずを示し、図５（ｂ）は、切削インサートＩＳを用いた場合の切りくずを示している。

この図に示されるように、概して、切削インサート１０を用いた方が、切りくずが短く分断され、切りくずの処理性が向上していることがわかる。たとえば、切込みａｐ＝５ｍｍ、送りｆ＝０．０７ｍｍ／ｒｅｖの場合に、切削インサートＩＳを用いた場合は、ほとんどの切りくずがつながっているのに対し、切削インサート１０を用いた場合は、細かく分断されていることが示される。特に切込みａｐ＝２ｍｍ以上の場合で切りくずの長さの相違が顕著であった。

このような相違の理由としては、後挽き加工にて生成された切りくずが切れ刃からチップブレーカ壁面に接触してカールされる力が働くと考えられるところ、切削インサートＩＳのチップブレーカ壁面は、主として単一な角度をなす部分のみが、カールに寄与していると考えられる。

一方で、切削インサート１０の場合は、凸部を設けたことによりチップブレーカ壁面部１８Ｂにおいて、切りくずを強く押し曲げ、より切りくずのカールを促進していると考えられる。

従来のようにチップブレーカを、砥石を用いて研削加工により形成する場合は、チップブレーカ壁面１８Ｂを構成する凸部を局所的に設けることが困難であった。しかしながら、金型にチップブレーカの形状を設け、プレス・焼結でチップチップブレーカ形状の壁面側を形成することで、局所的に凸部を設けることが容易となった。ただし、この実施形態の切削インサート１０は、貫通孔Ｈの中心軸の方向と、チップブレーカを有する上面１８の向く方向とが異なる。したがって、通常の金型によって、チップブレーカ形状と貫通孔Ｈとを同時にプレス成形することができない。チップブレーカ形状と貫通孔Ｈとを同時にプレス成形するためには、例えば、２つの成形方法がある。１つは、貫通孔Ｈを通常のプレス方向に配置し、チップブレーカ形状をプレス方向と交差して横方向に動作する横パンチなどによりプレス成形する方法である。もう１つは、チップブレーカ形状を通常のプレス方向に配置し、貫通孔Ｈをプレス方向と交差して横方向に動作する横パンチなどによりプレス成形する方法である。いずれの方法でも、通常の金型ではなく、横パンチなどを備えた特殊な金型を用いることで、チップブレーカ形状と貫通孔Ｈとを、同時にプレス成形することが可能になる。

なお、本実施形態においては、切削インサート１０の逃げ面及びすくい面の一部（たとえば、先端部分）は、研削加工により形成しているが、プレス及び焼結のみで工具形状全体を形成するようにしてもよい。

１０…切削インサート、１２…第２の端面、１４…逃げ面、１６…端面、１８…上面、１８Ａ…チップブレーカ頂部、１８Ｂ…チップブレーカ壁面、１８Ｂ１…第１壁面部、１８Ｂ２…第２壁面部、１８Ｂ３…第３壁面部、１８Ｃ…すくい面、２０…第１稜線、２０Ａ…ノーズ部、２０Ｂ…正面切れ刃、２０Ｃ…主切れ刃、２２…第２稜線、２４Ａ…凸部、２４Ｂ…凸部、２４Ｃ…凸部、２４Ｄ…凸部、３０…切削工具、ＡＸ…軸送り方向、Ｂ…ボデー、Ｈ…貫通孔、Ｈ１…把持部、Ｈ２…把持部

Claims (5)

1. 第１の方向を向いた逃げ面（１４）と、
   前記逃げ面（１４）に接続し、前記第１の方向と反対の方向を向いた第１の端面（１６）と、
   前記逃げ面（１４）及び前記第１の端面（１６）と接続し、すくい面（１８Ｃ）を含む上面（１８）と、
   前記第１の面（１８）側からみたときに、前記第１の端面（１６）からの距離が大きいほど前記第１の方向との角度が大きくなるように、前記逃げ面（１４）と前記第１の面（１８）とを接続する第１稜線（２０）と、
   前記第１の端面（１６）と前記第１の面（１８）とを接続する第２稜線（２２）と、
   前記第１稜線（２０）と前記第２稜線（２２）との間隙の前記第１の面（１８）に形成されるチップブレーカと、を備える後挽き工具用の切削インサート（１０）であって、
   前記第１稜線（２０）には、前記第２稜線（２２）と接続するノーズ部（２０Ａ）と、このノーズ部（２０Ａ）に接続される第１切れ刃（２０Ｂ）と、この第１切れ刃に接続される第２切れ刃（２０Ｃ）が形成され、
   前記チップブレーカの前記第１の方向を向いたチップブレーカ壁面は、前記第１の面（１８）側からみたときに、前記チップブレーカの頂部（１８Ａ）と接続する稜線が直線状である第１の壁面部（１８Ｂ１）と、前記第１切れ刃（２０Ｂ）側で前記第１の壁面部（１８Ｂ１）に接続され、前記チップブレーカの頂部（１８Ａ）と接続する稜線が前記直線より前記第２切れ刃（２０Ｃ）側に近づく第２の壁面部（１８Ｂ２）とを備える後挽き加工用の切削インサート（１０）。
2. 前記チップブレーカの頂部（１８Ａ）と前記第１の壁面部（１８Ｂ１）との稜線は、前記第２の壁面部（１８Ｂ２）に近づくほど、前記第１の端面（１６）との距離が小さくなる請求項１記載の後挽き加工用の切削インサート（１０）。
3. 前記チップブレーカは、前記第１切れ刃（２０Ｂ）側を向き、前記第２の壁面部（１８Ｂ２）に接続される第３の壁面部（１８Ｂ３）を備える請求項１又は２に記載の後挽き加工用の切削インサート（１０）。
4. 前記逃げ面（１４）に接続される第２の端面（１２）を更に備え、
   前記第１の端面（１６）は、前記第２の端面（１２）と略平行である請求項１から３のいずれか一項に記載の後挽き加工用の切削インサート（１０）。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の後挽き加工用の切削インサート（１０）を備える切削工具（３０）。