JP2022072622A

JP2022072622A - 切削工具

Info

Publication number: JP2022072622A
Application number: JP2020182170A
Authority: JP
Inventors: 聡史久保田; Satoshi Kubota; 昭洋門司; Akihiro Moji
Original assignee: Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2020-10-30
Filing date: 2020-10-30
Publication date: 2022-05-17

Abstract

【課題】切屑を良好に細分化可能であると共に、再研磨の手間やコストを削減することができる切削工具の提供。
【解決手段】本開示の切削工具は、切削対象物を切削する切れ刃と、切れ刃に連続するすくい面とを含むものであり、すくい面は、切削工具の外周側に位置する第１領域と、切削工具の中心軸側で第１領域に隣り合う第２領域とを含み、第２領域は、切れ刃による切削対象物の切削により生じた切屑に対して第１領域に比べて大きな切屑排出抵抗を与えるように形成されている。
【選択図】図２

Description

本開示は、切削対象物を切削するのに用いられる切削工具に関する。

従来、この種の切削工具として、ワークに形成された下穴の内壁を切削するための仕上刃を含むリーマが知られている（例えば、特許文献１参照）。このリーマの仕上刃は、ワークの下穴の内壁（せん断面）と鋭角をなすように形成されたすくい面と、すくい面の軸線方向先端に形成されたネガランド部および非ネガランド部とを含む。ネガランド部は、ワークのせん断面と鈍角をなすようにリーマの中心軸側に設けられる。また、非ネガランド部は、ワークのせん断面と鋭角をなすようにリーマの外周側に設けられる。かかるリーマによれば、ネガランド部により切り出された切屑を折れ曲がり易くして細分化することができる。更に、外周側の非ネガランド部により切削後の内壁面の粗さの悪化を抑制することができる。

特開２０１７－０４２８７０号公報

しかしながら、上記従来のリーマを用いた場合、ネガランド部と非ネガランド部との境界部で切屑が縦方向に分断されることがあり、比較的長い切屑が生じてしまうおそれもある。また、仕上刃の再研磨に際しては、ネガランド部と非ネガランド部との双方を研磨する必要が生じ、研磨の手間やコストアップを招いてしまう。

そこで、本開示は、切屑を良好に細分化可能であると共に、再研磨の手間やコストを削減することができる切削工具の提供を主目的とする。

本開示の切削工具は、切削対象物を切削する切れ刃と、前記切れ刃に連続するすくい面とを含む切削工具であって、前記すくい面が、前記切削工具の外周側に位置する第１領域と、前記切削工具の中心軸側で前記第１領域に隣り合う第２領域とを含み、前記第２領域が、前記切れ刃による前記切削対象物の切削により生じた切屑に対して前記第１領域に比べて大きな切屑排出抵抗を与えるように形成されたものである。

本開示の切削工具により切削対象物が切削される際、切れ刃による切削対象物の切削により切屑が切削代の範囲内で連なって生じ、当該切屑は、すくい面の第１領域並びに第２領域上を滑るようにして排出される。そして、すくい面の第２領域では、第１領域に比べて切屑の流れに対する抵抗である切屑排出抵抗が大きくなり、切屑は、第１領域で与えられるものよりも大きな切屑排出抵抗を受けた第２領域上の部分に第１領域上の部分が引っ張られることでカールする。これにより、切屑のカール半径をより小さくして当該切屑の細分化を促進させることが可能となる。更に、第１および第２領域をすくい面に隣り合わせに形成することで、切削工具の再研磨に際して、第１および第２領域に対する処理を無くすることができる。この結果、本開示の切削工具によれば、切屑を良好に細分化すると共に、再研磨の手間やコストを削減することが可能となる。

本開示の切削工具を示す概略構成図である。本開示の切削工具を示す拡大図である。本開示の切削工具の使用状態を示す模式図である。すくい面における第１および第２領域の境界の位置と、切屑のサイズとの関係を示す図表である。

次に、図面を参照しながら、本開示の発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本開示の切削工具１を示す概略構成図である。同図に示す切削工具１は、回転軸としての中心軸Ａの周りに回転駆動されると共に軸方向に移動させられて切削対象物であるワークＷ（図２参照）に形成された下穴を拡げて加工穴を形成するリーマである。図示するように、切削工具１は、棒状の工具本体２と、当該工具本体２に固定された切削チップ５とを含む。工具本体２は、金属により形成されており、シャンク３と、シャンク３と同軸に延在する加工部４とを含む。

シャンク３は、マシニングセンタといった図示しない工作機械の主軸に固定される。加工部４は、切削工具１の回転に伴ってワークＷに切削加工を施す部分である。本実施形態において、加工部４は、単一の切屑排出溝４ｇを含み、当該切屑排出溝４ｇの先端部（シャンク３とは反対側の端部）に単一の切削チップ５が例えばろう付け等により固定される。また、加工部４（切屑排出溝４ｇ以外の部分）の外周面は、中心軸Ａを軸線とした円柱面であり、当該加工部４の外周面は、切削工具１による加工穴の形成に際して、工具本体２（切削工具１）を切削チップ５により拡径された下穴に対して調心する役割を担う。

切削チップ５は、例えばダイヤモンド焼結体（ＰＣＤ）からなるものであり、図２に示すように、切れ刃５０と、当該切れ刃５０に連続するすくい面５５とを有する。切れ刃５０は、それぞれ切削工具１（工具本体２）の中心軸Ａと直交する方向に対して傾斜した直線状に延びる第１および第２傾斜部５１，５２を含む。第１傾斜部５１は、切削工具１の中心軸Ａ側に位置する切削チップ５の内側側縁部５ｉから切削工具１の外周側に位置する切削チップ５の外側側縁部５ｏに向かうにつれて徐々にシャンク３（基端）に接近するように形成されている。第１傾斜部５１の中心軸Ａと直交する方向に対する傾斜角度は、例えば５°程度である。

切れ刃５０の第２傾斜部５２は、切削チップ５の外側側縁部５ｏから切削チップ５の内側側縁部５ｉに向かうにつれて徐々にシャンク３（基端）から離間するように形成されている。第２傾斜部５２の中心軸Ａと直交する方向に対する傾斜角度は、第１傾斜部５１の中心軸Ａと直交する方向に対する傾斜角度よりも大きく定められている。これにより、切れ刃５０と外側側縁部５ｏとをなだらかに繋いで当該切れ刃５０（第２傾斜部５２）と外側側縁部５ｏとの境界で発生するチッピングを抑制することができる。

また、切削チップ５のすくい面５５は、切削工具１の外周側に位置する第１領域５６と、切削工具１の中心軸Ａ側で第１領域５６に隣り合う第２領域５７とを含む。すくい面５５の第１領域５６は、中心軸Ａと平行に延在する切削チップ５の外側側縁部５ｏに沿って延在すると共に、平滑に形成されている。また、すくい面５５の第２領域５７は、中心軸Ａと平行に延在する切削チップ５の内側側縁部５ｉに沿って延在すると共に、複数の溝５８を含む。このように複数の溝５８が形成されることで、すくい面５５の第２領域５７の動摩擦係数は、第１領域５６の動摩擦係数よりも大きくなる。

複数の溝５８は、それぞれ切れ刃５０の第１および第２傾斜部５１，５２と交差する方向に傾斜すると共に、互い平行に延在するように第２領域５７に形成される。また、本実施形態において、複数の溝５８は、すくい面５５の第２領域５７にレーザーを照射することにより形成され、それぞれ例えば１５μｍ程度の深さと例えば６０μｍ程度の幅とを有する。更に、本実施形態において、第１および第２領域５６，５７は、両者の境界（境界線）Ｂが、切れ刃５０（第２傾斜部５２）の外周側の端部５０ｅ（外側側縁部５ｏ）から切れ刃５０によるワークＷの切削代ＭＳの４０％～６０％だけ離間した範囲Ｘ内に含まれるようにすくい面５５に形成される。

上述のように構成される切削工具１によりワークＷに加工穴を形成する際には、工作機械により切削工具１を中心軸Ａの周りに回転させながら、ワークＷに形成された下穴に送り込む。切削工具１が下穴に送り込まれると、切削チップ５の切れ刃５０によるワークＷの切削により切屑Ｃが切削代ＭＳの範囲内で連なって生じ、当該切屑Ｃは、すくい面５５の第１領域５６並びに第２領域５７上を滑るようにして排出される。この際、すくい面５５の第２領域５７では、第１領域５６に比べて切屑の流れに対する抵抗である切屑排出抵抗が大きくなる。このため、切屑Ｃは、第１領域５６で与えられるものよりも大きな切屑排出抵抗を受けた第２領域５７上の部分に第１領域５６上の部分が引っ張られることで、図３において点線で示すようにカールする。これにより、切屑Ｃのカール半径をより小さくして当該切屑Ｃの細分化を促進させることが可能となる。

ここで、本発明者らは、切れ刃５０（第２傾斜部５２）の外周側の端部５０ｅ（外側側縁部５ｏ）から第１および第２領域５６，５７の境界Ｂまでの距離を変化させた複数の切削チップ５を用意し、当該複数の切削チップ５を用いてワークＷを切削した際に得られた切屑Ｃの長さの平均値を取得した。図４に、端部５０ｅから境界Ｂまでの距離の切削代ＭＳに対する割合δ（％）と、切屑Ｃの長さの平均値（サイズ）との関係を示す。なお、切屑Ｃの長さは、カールした切屑Ｃを任意の方向に沿ってまっすぐに測って得られた長さのうちの最長の長さである。

図４に示すように、割合δが１０％であって、すくい面５５の切削チップ５の外側側縁部５ｏ付近まで第２領域５７を拡げられた切削チップ５を用いた場合、割合δが１００％であってすくい面５５の全体が平滑な第１領域５６である切削チップ５を用いた場合に比べて、切屑Ｃの長さの平均値が小さくなった。また、割合δが８０％であって、すくい面５５における第２領域５７の面積が比較的狭い切削チップ５を用いた場合も、割合δが１００％であってすくい面５５の全体が平滑な第１領域５６である切削チップ５を用いた場合に比べて、切屑Ｃの長さの平均値が小さくなった。

更に、図４に示すように、割合δが４０％または６０％である切削チップ５を用いた場合には、割合δが１０％または８０％である切削チップ５を用いた場合に比べて、切屑Ｃの長さの平均値がより小さくなった。かかる図４の解析結果より、すくい面５５に上述のような第１および第２領域５６，５７の双方を形成することは、切屑Ｃのサイズを小さくする上で有効であり、境界Ｂを端部５０ｅから切れ刃５０によるワークＷの切削代ＭＳの４０％～６０％だけ離間した範囲Ｘ内に含まれるようにすくい面５５に形成すれば、切れ刃５０によるワークＷの切削により生じる切屑Ｃのサイズをより小さくし得ることが理解されよう。

また、第１および第２領域５６，５７をすくい面５５に形成することで、切削チップ５（切削工具１）の再研磨に際して、第１および第２領域５６，５７に対する処理は不要となる。すなわち、第１および第２領域５６，５７は、切削チップ５を外側側縁部５ｏ側からみて互いに平行になるようにすくい面５５に隣り合わせにして形成されている。これにより、逃げ面側から切削工具５を再研磨する角度を一定にすれば、再研磨しても当該逃げ面に対するすくい面５５のなす角度が一定となるため、第１および第２領域５６，５７に対する処理を無くすことができる。この結果、切削工具１によれば、切屑Ｃを良好に細分化すると共に、再研磨の手間やコストを削減することが可能となる。

更に、切削工具１は、ワークＷの切削に際して、予め定められた回転軸としての中心軸Ａの周りに回転し、切削チップ５の切れ刃５０は、中心軸Ａと直交する方向に対して傾斜した第１および第２傾斜部５１，５２を含む。加えて、切削工具１において、切削チップ５のすくい面５５の第１領域５６は、中心軸Ａに沿って延在すると共に平滑に形成され、すくい面５５の第２領域５７は、中心軸Ａに沿って延在すると共に、それぞれ切れ刃５０の第１および第２傾斜部５１，５２と交差する方向に傾斜した複数の溝５８を含む。

これにより、切削チップ５の切れ刃５０の第１および第２傾斜部５１，５２によるワークＷの切削により生じる切屑Ｃは、図２からわかるように、すくい面５５の第１または第２領域５６，５７上に排出されると共に、第１および第２傾斜部５１，５２と交差する方向に流れていく。従って、第１および第２傾斜部５１，５２と交差する方向に傾斜した複数の溝５８によって切屑Ｃの排出を促しつつ当該切屑Ｃに充分な排出抵抗を与えることができるので、安定したカール半径をもった切屑Ｃを得ることが可能となる。この結果、切屑Ｃのカール半径を安定により小さくして当該切屑Ｃの細分化を促進させると共に、再研磨の手間やコストを削減することができる切削加工に好適な切削工具１（切削チップ５）を得ることが可能となる。なお、複数の溝５８（第２領域５７）は、すくい面５５のワークＷの切削代ＭＳに対応した範囲に形成されればよく、図２に示すように、必ずしも切削チップ５の内側側縁部５ｉに達している必要はない。

以上説明したように、本開示の切削工具１は、切削対象物としてのワークＷを切削する切れ刃５０と、切れ刃５０に連続するすくい面５５とを有する切削チップ５を含む。また、すくい面５５は、切削工具１の外周側に位置する第１領域５６と、切削工具１の中心軸Ａ側で第１領域５６に隣り合う第２領域５７とを含み、第２領域５７は、切屑Ｃに対して第１領域５６に比べて大きな切屑排出抵抗を与えるように形成されている。これにより、切削工具１によれば、切屑Ｃを良好に細分化すると共に、再研磨の手間やコストを削減することが可能となる。

ただし、切れ刃５０およびすくい面５５は、砥石を用いた研磨により工具本体２（加工部４）に直接形成されたものであってもよく、レーザー照射により工具本体２（加工部４）に直接形成されたものであってもよい。また、切削工具１は、工具本体２（加工部４）に固定された複数の切削チップ５を含むものであってもよく、工具本体２（加工部４）に直接形成されたそれぞれ複数の切れ刃およびすくい面を含むものであってもよい。更に、切削工具１は、予め定められた回転軸の周りに回転する切削対象物を切削するように、ＮＣ旋盤といった工作機械の刃物台に固定されてもよい。すなわち、切削工具１は、旋盤加工に用いられるように構成されてもよい。また、切削チップ５（切削工具１）の切れ刃５０から、第１および第２傾斜部５１，５２の何れか一方が省略されてもよく、切れ刃５０は、中心軸（回転軸）Ａと直交する方向に延在するように形成されてもよい。

本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記実施形態は、あくまで発明の概要の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。

本開示の発明は、切削対象物を切削するのに用いられる切削工具の製造分野等において利用可能である。

１切削工具、２工具本体、３シャンク、４加工部、４ｇ切屑排出溝、５切削チップ、５ｉ内側側縁部、５ｏ外側側縁部、５０切れ刃、５０ｅ端部、５１第１傾斜部、５２第２傾斜部、５５すくい面５６第１領域、５７第２領域、５８溝、Ａ中心軸（回転軸）、Ｂ境界、Ｃ切屑、Ｗワーク（切削対象物）。

Claims

切削対象物を切削する切れ刃と、前記切れ刃に連続するすくい面とを含む切削工具であって、
前記すくい面は、前記切削工具の外周側に位置する第１領域と、前記切削工具の中心軸側で前記第１領域に隣り合う第２領域とを含み、
前記第２領域は、前記切れ刃による前記切削対象物の切削により生じた切屑に対して前記第１領域に比べて大きな切屑排出抵抗を与えるように形成されている切削工具。
請求項１に記載の切削工具において、
前記第１領域と前記第２領域との境界は、前記切れ刃の前記外周側の端部から前記切れ刃による前記切削対象物の切削代の４０％～６０％だけ離間した範囲内に含まれる切削工具。
請求項２に記載の切削工具において、
前記切削工具および前記切削対象物の一方は、他方に対して予め定められた回転軸の周りに回転し、
前記切れ刃は、前記回転軸と直交する方向に対して傾斜した傾斜部を含み、
前記すくい面の前記第１領域は、前記回転軸に沿って延在すると共に平滑に形成され、
前記すくい面の前記第２領域は、前記回転軸に沿って延在すると共に、それぞれ前記切れ刃の前記傾斜部と交差する方向に傾斜した複数の溝を含む切削工具。