JP2022157945A - スローアウェイチップ - Google Patents

Abstract

【課題】高速の加工速度であってもスローアウェイチップにおける熱亀裂の発生および進行を抑制する。【解決手段】多角形板状をなし、すくい面１０と逃げ面２０との交差稜線に形成された切刃１５と、互いに隣接する２つの切刃１５を接続するノーズ部１６と、すくい面１０から上方へ隆起し且つノーズ部１６に向けて延びるブレーカ突起４０とを備え、すくい面１０は、切刃１５に連なる第１すくい面１１と、第１すくい面１１の内側に連なり、第１すくい面１１よりも大きく傾斜した第２すくい面１２とを有し、ノーズ部１６とブレーカ突起４０との間に、すくい面から下方に窪む凹部３０を有し、凹部３０は、ノーズ部１６において第１すくい面１１の内側に連なると共に、ノーズ部１６の両側において延びる２つの第２すくい面１２の端部の内側にも連なり、第１すくい面１１または第２すくい面１２に接続する傾斜面が第２すくい面１２よりも大きく傾斜している。【選択図】図２

Description

本発明は、スローアウェイチップに関する。

すくい面と逃げ面との交差稜線に切刃が形成されたスローアウェイチップが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたスローアウェイチップでは、すくい面は、それぞれのすくい角が異なる第１すくい面と第２すくい面とにより構成されている。

特許第４９２３５６９号公報

特許文献１に記載のスローアウェイチップでは、すくい面が第１すくい面と第２すくい面とで構成されることにより、加工時の切屑接触面積が減少する。これにより、旋削時のスローアウェイチップにおける熱の発生を小さくして、熱亀裂の発生および進行が抑制されている。通常の加工速度（例えば切削速度２５０ｍ／ｍｉｎ以下）であれば、特許文献１のすくい面により熱亀裂の発生および進行が抑制されるが、高速の加工速度（例えば切削速度４００／ｍｉｎ以上）では、すくい面のクレータ摩耗の進行が早くなる。これにより、第１すくい面および第２すくい面を早期に均してしまい、旋削時にスローアウェイチップと切屑の接触面積が増大し、熱亀裂を発生および進行させてしまうおそれがある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、高速の加工速度であってもスローアウェイチップにおける熱亀裂の発生および進行を抑制することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現できる。

（１）本発明の一形態によれば、多角形板状をなし、すくい面と逃げ面との交差稜線に形成された切刃と、互いに隣接する２つの前記切刃を接続するノーズ部と、前記すくい面から上方へ隆起し且つ前記ノーズ部に向けて延びるブレーカ突起と、を備えるスローアウェイチップが提供される。このスローアウェイチップでは、前記すくい面は、前記切刃に連なる第１すくい面と、前記第１すくい面の内側に連なり、前記第１すくい面よりも大きく傾斜した第２すくい面と、を有し、前記ノーズ部と前記ブレーカ突起との間に、前記すくい面から下方に窪む凹部を有し、該凹部は、前記ノーズ部において前記第１すくい面の内側に連なると共に、前記ノーズ部の両側において延びる２つの前記第２すくい面の端部の内側にも連なり、前記第１すくい面または前記第２すくい面に接続する傾斜面が前記第２すくい面よりも大きく傾斜している。

スローアウェイチップを用いて被削材を加工すると、切屑とスローアウェイチップの凹部またはブレーカ底面とが接触し、接触により熱が発生する。特に、加工速度が高速である場合に、ノーズ部における切削熱が溜まりやすい。それに対して、本構成のスローアウェイチップでは、ノーズ部において第１すくい面と凹部とが接続している。ノーズ部の両側において、凹部は第２すくい面を介して第１すくい面に接続している。さらに、凹部の傾斜面が第１すくい面と第２すくい面とのいずれよりも大きく傾斜している。そのため、第１すくい面の摩耗が進行しても、被削材の切屑は付近の第２すくい面で受けることができるので、ノーズ部において被削材の切屑と凹部との接触面積の増加を抑制できる。これにより、ノーズ部において切削熱が溜まることが抑制され、スローアウェイチップにおける熱亀裂の発生および進行を抑制できる。一方で、ノーズ部の両側では、第２すくい面が、第１すくい面と凹部の傾斜面との間に形成されている。そのため、加工速度が高速とされることに伴いすくい面のクレータ摩耗の進行が早い場合であっても、第１すくい面が摩耗しても第２すくい面が切刃として機能する。この結果、切削熱が溜まりやすいノーズ部における熱亀裂の発生および進行を抑制した上で、すくい面が完全に摩耗し凹部まで切屑が接触するまでの時間を延長でき、スローアウェイチップの加工時間を延長できる。

（２）上記態様のスローアウェイチップにおいて、前記ノーズ部の内側において、前記第１すくい面と前記凹部とが隣接して設けられた部分を第１領域としたとき、前記ノーズ部から離間する方向には、さらに、前記第１すくい面、前記第２すくい面、及び前記凹部がそれぞれ隣接して設けられた第２領域と、前記第１すくい面、前記第２すくい面、及び前記凹部よりも浅い窪みを形成するブレーカ底面がそれぞれ隣接して設けられた第３領域と、を有していてもよい。
この構成によれば、切削熱が溜まりやすいノーズ部に近い領域ほど、第１すくい面と凹部との距離が近く、ノーズ部から離れた領域ほど、第２すくい面が形成された部分が大きい。これにより、ノーズ部における熱亀裂の発生および進行をより一層抑制した上で、スローアウェイチップの加工時間をより一層延長できる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、スローアウェイチップ、切削インサート、加工装置、およびこれらを備えるシステム等の形態で実現できる。

本発明の実施形態のスローアウェイチップの正面図である。 スローアウェイチップの一部の斜視図である。 スローアウェイチップの断面についての説明図である。 スローアウェイチップの断面についての説明図である。 スローアウェイチップの断面についての説明図である。 スローアウェイチップの断面についての説明図である。

＜実施形態＞
図１は、本発明の実施形態のスローアウェイチップ１００の正面図である。図２は、スローアウェイチップ１００の一部の斜視図である。本実施形態のスローアウェイチップ１００は、旋削を行うためのインサートであり、主に鋼を被削材とする高速加工に使用される。詳細については後述するが、スローアウェイチップ１００は、第１すくい面１１および第２すくい面１２を有するすくい面１０と、すくい面１０からさらに下方にくぼむ凹部３０と、を備えている。凹部３０が、第１すくい面１１よりも大きく傾斜した第２すくい面１２に対して、さらに大きく傾斜しているため、スローアウェイチップ１００を用いた高速加工時において、熱亀裂の発生および進行を抑制できる。

図１，２に示されるように、スローアウェイチップ１００は、菱形板状の形状を有する。スローアウェイチップ１００の材質は、超硬合金、サーメット、セラミック等の硬質材料、または、これらの硬質材料の表面にＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）もしくはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）コーティング膜を被覆した材料等である。スローアウェイチップ１００は、すくい面１０と、すくい面１０の外側の周縁で接している逃げ面２０と、すくい面１０から下方にくぼむ凹部３０と、ブレーカ突起４０と、窪みを形成するブレーカ底面５０と、中央部に厚さ方向（Ｚ軸方向）に貫通する取付穴６０と、ブレーカ底面５０と取付穴６０とを接続しているボス７０と、を備えている。

本実施形態では、図１から図６までの各図に示され、それぞれが対応している直交座標系ＣＳが定義されている。直交座標系ＣＳでは、スローアウェイチップ１００の厚さ方向がＺ軸方向と定義され、Ｚ軸方向に直交するＸＹ平面を構成するＸ軸とＹ軸とのそれぞれが定義されている。本実施形態のスローアウェイチップ１００は、取付穴６０の中心を通るＺＸ平面およびＹＺ平面を中心として対称の形状を有している。

取付穴６０には、スローアウェイチップ１００が装着される切削工具等の工具本体の一部が挿入される。ボス７０は、取付穴６０の周囲を囲むように形成されている。ボス７０は、工具本体に設けられたチップ座（図１では不図示）に装着される際に、チップ座の底面に当接する着座面として機能する。

図１，２に示されるように、すくい面１０と逃げ面２０との交差稜線は、被削材を切削する切刃１５を形成する。本実施形態の逃げ面２０は、上下面（Ｚ軸正方向側および負方向側の面）に直角に交差した逃げ角が０°の、いわゆるネガの逃げ面である。スローアウェイチップ１００は、Ｚ軸方向から見たときに、菱形形状を有するため、Ｘ軸またはＹ軸に対して傾きの異なる４つの直線状の切刃１５を備えている。互いに隣接する２つの切刃１５は、ＸＹ平面において円弧形状のノーズ部１６により接続されている。

スローアウェイチップ１００では、各ノーズ部１６から中央部に向かって、すくい面１０、凹部３０、すくい面１０から上方（Ｚ軸正方向）へと隆起したブレーカ突起４０、およびボス７０が順番に形成されている。図１に示されるように、ブレーカ突起４０は、スローアウェイチップ１００の中央部からノーズ部１６に向けて延びている。

すくい面１０は、図１，２に示される状態において、切刃１５に連なる第１すくい面１１と、第１すくい面１１の内側（スローアウェイチップ１００の中央側）に連なる第２すくい面１２と、を有している。凹部３０は、ノーズ部１６において第１すくい面１１の内側に連なる。さらに、凹部３０は、ノーズ部１６の両側の切刃１５に接続している側で延びる２つの第２すくい面１２の端部の内側に連なる。

図３から図６までの各図は、スローアウェイチップ１００の断面についての説明図である。図４から図６までの各図には、図３に示される１つの切刃１５に直交する断面Ａ－Ａ，Ｂ－Ｂ，Ｃ－Ｃのそれぞれの一部が示されている。

図３に示されるように、断面Ａ－Ａは、Ｙ軸正方向側において、ノーズ部１６の断面であり、第１すくい面１１と凹部３０とが隣接して設けられた領域（第１領域）である。本実施形態では、第１領域は、ノーズ部１６が接続している両側の切刃１５の境界において切刃１５に直交する断面から内側の領域である。換言すると、ノーズ部１６のＲエンドの内側である第１領域では、第２すくい面１２が存在しない。

断面Ｂ－Ｂは、断面Ａ－Ａに対して、ノーズ部１６から離間する方向における切刃１５の断面である。断面Ｂ－Ｂは、Ｙ軸正方向側において、第１すくい面１１、第２すくい面１２、および凹部３０がそれぞれ隣接して設けられた領域（第２領域）である。換言すると、第２領域では、第１領域で存在していなかった第２すくい面１２が、第１すくい面１１と凹部３０との間に存在している。

断面Ｃ－Ｃは、断面Ｂ－Ｂよりもさらにノーズ部１６から離間する方向における切刃１５の断面である。断面Ｃ－Ｃは、Ｙ軸正方向側において、第１すくい面１１、第２すくい面１２、およびブレーカ底面５０がそれぞれ隣接して設けられた領域（第３領域）である。換言すると、第３領域では、第２領域では存在していた凹部３０が第１すくい面１１と第２すくい面１２との間に形成されていない。第２すくい面１２は、切刃１５からスローアウェイチップ１００の中央部に向かう方向でブレーカ底面５０に接続されている。

図４に示されるように、第１領域の凹部３０は、第１すくい面１１に接続する傾斜面３１と、傾斜面３１よりも下方に窪んで傾斜面３１とブレーカ突起４０とを接続している底部３２と、を備えている。傾斜面３１がＸＹ平面に対して成す傾斜角α３１は、第１すくい面１１がＸＹ平面に成すすくい角α１１よりも大きく、すなわち、傾斜面３１は、第１すくい面１１よりも大きく傾斜している。断面Ａ－Ａでは、ノーズ部１６から内側になるにつれて、第１すくい面１１がさらに傾斜した傾斜面３１に連なる。凹部３０における最も窪んだ底部３２を介して、傾斜面３１とブレーカ突起４０とが接続されている。傾斜面３１に接続している底部３２は、場所によって基準面（例えば切刃１５を含むＸＹ平面）からの窪み量が異なる。

図５に示されるように、ＸＹ平面を基準として、第２すくい面１２が成すすくい角α１２は、第１すくい面１１が成すすくい角α１１よりも大きく、傾斜面３１が成す傾斜角α３１よりも小さい。すなわち、第２すくい面１２は、第１すくい面１１よりも大きく傾斜している。また、傾斜面３１は、第１すくい面１１と第２すくい面１２とのいずれよりも大きく傾斜している。Ｂ－Ｂ断面では、ノーズ部１６の内側になるにつれて、第１すくい面１１が第２すくい面１２に連なり、第２すくい面１２がさらに傾斜した傾斜面３１に連なる。凹部３０における最も窪んだ底部３２を介して、傾斜面３１とブレーカ突起４０とが接続されている。

図６に示されるＣ－Ｃ断面では、ノーズ部１６の内側からスローアウェイチップ１００の中央部に近づくにつれて、第１すくい面１１が第２すくい面１２に連なり、第２すくい面１２がブレーカ底面５０に連なる。ブレーカ底面５０は凹部３０よりＺ軸方向に浅い窪みであり、ブレーカ突起４０に接続されている。換言すると、Ｃ－Ｃ断面では、第１すくい面１１、第２すくい面１２、および凹部３０よりも浅い窪みを形成するブレーカ底面５０が、それぞれ隣接して設けられている。

以上説明したように、本実施形態のスローアウェイチップ１００では、すくい面１０は切刃１５に連なる第１すくい面１１と、第１すくい面１１の内側に連なり第１すくい面１１よりも大きく傾斜した第２すくい面１２と、を有している。また、図１に示されるように、ノーズ部１６とブレーカ突起４０との間に、すくい面１０から下方に窪む凹部３０が形成されている。凹部３０は、ノーズ部１６において第１すくい面１１の内側に連なる。さらに、凹部３０は、ノーズ部１６の両側の切刃１５に接続している側で延びる２つの第２すくい面１２の端部の内側に連なる。図４に示されるように、凹部３０は、第１すくい面１１に接続し、第１すくい面１１よりも大きく傾斜した傾斜面３１を有している。スローアウェイチップ１００を用いて被削材を加工すると、切屑とスローアウェイチップ１００の凹部３０またはブレーカ底面５０とが接触し、接触により熱が発生する。特に、加工速度が高速である場合に、ノーズ部１６における切削熱が溜まりやすい。それに対して、本実施形態のスローアウェイチップ１００では、ノーズ部１６において、第１すくい面１１と凹部３０とが接続している。ノーズ部１６の両側において、凹部３０は第２すくい面１２を介して第１すくい面１１に接続している。さらに、凹部３０の傾斜面３１の傾斜角α３１が第１すくい面１１のすくい角α１１と第２すくい面１２のすくい角α１２とのいずれよりも大きく傾斜している。そのため、第１すくい面１１の摩耗が進行しても、被削材の切屑は付近の第２すくい面１２で受けることができるので、ノーズ部１６において被削材の切屑と凹部３０との接触面積の増加を抑制できる。これにより、ノーズ部１６において切削熱が溜まることが抑制され、スローアウェイチップ１００における熱亀裂の発生および進行を抑制できる。一方で、ノーズ部１６の両側では、第２すくい面１２が、第１すくい面１１と凹部３０の傾斜面３１との間に形成されている。そのため、加工速度が高速とされることに伴いすくい面１０のクレータ摩耗の進行が早い場合であっても、第１すくい面１１が摩耗しても第２すくい面１２が切刃１５として機能する。この結果、切削熱が溜まりやすいノーズ部１６における熱亀裂の発生および進行を抑制した上で、すくい面１０が完全に摩耗し凹部３０まで切屑が接触するまでの時間を延長でき、スローアウェイチップ１００の加工時間を延長できる。

また、本実施形態のスローアウェイチップ１００では、ノーズ部１６の内側において、第１すくい面１１と凹部３０とが隣接して設けられた領域（第１領域）が存在する。この領域のノーズ部１６から離間する方向には、第１すくい面１１、第２すくい面１２、および凹部３０がそれぞれ隣して設けられた領域（第２領域）が存在する。さらに、この領域のノーズ部１６から離間する方向には、第１すくい面１１、第２すくい面１２、およびブレーカ底面５０がそれぞれ隣接して設けられた領域（第３領域）が存在する。すなわち、切削熱が溜まりやすいノーズ部１６に近い領域ほど、第１すくい面１１と凹部３０との距離が近く、ノーズ部１６から遠い領域ほど、第２すくい面１２が形成された部分が大きい。これにより、ノーズ部１６における熱亀裂の発生および進行をより一層抑制した上で、スローアウェイチップ１００の加工時間をより一層延長できる。

＜本実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

上記実施形態のスローアウェイチップ１００は、一例であって、スローアウェイチップ１００の構成および形状について変形可能である。多角形板状をなすスローアウェイチップ１００は、菱形形状でなくてもよい。逃げ面２０は、上下面に直角に交差していたが、交差する角度については９０°以外であってもよい。

ノーズ部１６と切刃１５との境界からノーズ部１６側において、凹部３０が第１すくい面１１に連なる第１領域が形成されていたが、凹部３０と第１すくい面１１とが連なる位置については変形可能である。凹部３０と第１すくい面１１とが連なる第１領域は、ノーズ部１６の内側の少なくとも一部に形成されていればよく、ノーズ部１６において第１領域の外側に第２領域が形成されていてもよい。一方で、第１領域は、ノーズ部１６の外側の切刃１５に直交する断面に形成されていてもよい。また、必ずしも第２領域と第３領域との両方が形成されている必要はなく、第１領域と、第２領域とのみが形成されていてもよい。

上記実施形態では、図１～６に示される直交座標系ＣＳが定義されたが、定義される座標系については、任意に変更可能である。上記実施形態では、厚さ方向に平行なＺ軸方向が定義され、図１がＺ軸正方向側として説明されたが、定義される座標系に応じて、上下方向等は対応させて表現できる。

以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。

１０…すくい面
１１…第１すくい面
１２…第２すくい面
１５…切刃
１６…ノーズ部
２０…逃げ面
３０…凹部
３１…傾斜面
３２…底部
４０…ブレーカ突起
５０…ブレーカ底面
６０…取付穴
７０…ボス
１００…スローアウェイチップ
ＣＳ…直交座標系
α１１…第１すくい面のすくい角
α１２…第２すくい面のすくい角
α３１…傾斜面の傾斜角

Claims (2)

1. 多角形板状をなし、すくい面と逃げ面との交差稜線に形成された切刃と、互いに隣接する２つの前記切刃を接続するノーズ部と、前記すくい面から上方へ隆起し且つ前記ノーズ部に向けて延びるブレーカ突起と、を備えるスローアウェイチップにおいて、
   前記すくい面は、
   前記切刃に連なる第１すくい面と、
   前記第１すくい面の内側に連なり、前記第１すくい面よりも大きく傾斜した第２すくい面と、を有し、
   前記ノーズ部と前記ブレーカ突起との間に、前記すくい面から下方に窪む凹部を有し、
   該凹部は、
   前記ノーズ部において前記第１すくい面の内側に連なると共に、前記ノーズ部の両側において延びる２つの前記第２すくい面の端部の内側にも連なり、
   前記第１すくい面または前記第２すくい面に接続する傾斜面が前記第２すくい面よりも大きく傾斜していることを特徴とする、スローアウェイチップ。
2. 請求項１に記載のスローアウェイチップにおいて、
   前記ノーズ部の内側において、前記第１すくい面と前記凹部とが隣接して設けられた部分を第１領域としたとき、前記ノーズ部から離間する方向には、さらに、
   前記第１すくい面、前記第２すくい面、及び前記凹部がそれぞれ隣接して設けられた第２領域と、
   前記第１すくい面、前記第２すくい面、及び前記凹部よりも浅い窪みを形成するブレーカ底面がそれぞれ隣接して設けられた第３領域と、を有することを特徴とする、スローアウェイチップ。

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