JP2023005804A - Cutting tool, cutting insert and tool body - Google Patents
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特許法第30条第2項適用申請有り (1) 発行日(公開日) 令和 2年 7月 1日 刊行物 令和 2年度 砥粒加工学会誌 64巻7号,pp.380-387 公益社団法人 砥粒加工学会 発行 <資料> 令和2年度 砥粒加工学会誌 64巻7号 発表論文 抜粋 (2) 公開日 令和 2年 7月31日 公開場所 国立大学法人千葉大学 工学部17号棟216号室 公開者 稲垣 史彦 (3) ウェブサイトの掲載日 令和 2年 9月30日 ウェブサイトのアドレス https://opac.ll.chiba-u.jp/da/curator/109357/ 公開者 国立大学法人千葉大学
本発明は、切削工具、切削インサート及び工具本体に関する。 The present invention relates to cutting tools, cutting inserts and tool bodies.
交換可能な切削インサートを工具本体に取り付けて使用する切削インサートにおいては、切削インサートの着座面(拘束部)を工具本体の取付面(拘束部)に接触させた状態で、切削インサートの取付孔に挿通させたクランプネジを工具本体に形成されたねじ孔にねじ込むことにより、切削インサートが工具本体に対して取り付けられる。 For cutting inserts that use replaceable cutting inserts attached to the tool body, insert the mounting hole of the cutting insert into The cutting insert is attached to the tool body by screwing the inserted clamp screw into a threaded hole formed in the tool body.
この場合、切削インサートの着座面と工具本体の取付面とが互いに平坦な面である場合、切削加工時の切削負荷により、切削インサートが工具本体に対してずれ動きやすい。
そこで、切削インサートの着座面と工具本体の取付面とのうちのいずれか一方側に大きさが数mmの凸条部、いずれか他方側に大きさが数mmの凹条部をそれぞれ複数設け、各々を互いに噛み合わせることによって、切削インサートのずれ動きを抑制する構成が知られている。
In this case, if the seating surface of the cutting insert and the mounting surface of the tool body are flat surfaces, the cutting insert tends to shift relative to the tool body due to the cutting load during cutting.
Therefore, a plurality of convex streaks with a size of several mm are provided on one of the seating surface of the cutting insert and the mounting surface of the tool body, and a plurality of recessed streaks with a size of several mm are provided on the other side. , are engaged with each other to restrain the displacement of the cutting insert.
切削インサートは、工具本体に取り付けられた状態において、着座面だけでなく側面の一部も工具本体に拘束される。そのため、切削インサートの側面に対してもずれ動きを抑制するための凹凸形状を設けようとした場合、その凹凸寸法が数mm単位であることから、切刃の形状に影響が及ぶおそれがある。つまり、側面の凹凸形状が切刃形状に反映されてしまうおそれがあるため、着座面以外の側面に凹凸形状を付すことは困難であった。 When the cutting insert is attached to the tool body, not only the seating surface but also part of the side surface is restrained by the tool body. Therefore, if an uneven shape is provided on the side surface of the cutting insert to suppress the displacement, the shape of the cutting edge may be affected because the dimensions of the unevenness are in units of several millimeters. That is, since there is a risk that the uneven shape of the side surface may be reflected in the shape of the cutting edge, it has been difficult to provide the uneven shape to the side surface other than the seating surface.
また、切削インサートの着座面及び側面のそれぞれに凹凸形状を形成した場合には、切削インサートを工具本体に取り付ける際に、各々の凹凸を工具本体側の凹凸に嵌合させるようにして取り付けることが難しい。そのため、切削インサートのうち工具本体に対する接触面積が最も大きく、切刃へ影響が及ぶことのない着座面にだけしか凹凸形状を負荷できなかった。 Further, in the case where the seating surface and the side surface of the cutting insert are each formed with an uneven shape, when the cutting insert is attached to the tool body, each unevenness can be fitted into the unevenness on the tool body side. difficult. Therefore, the uneven shape can be applied only to the seating surface of the cutting insert, which has the largest contact area with the tool body and does not affect the cutting edge.
本発明は、このような背景の下になされたもので、工具本体に対して切削インサートを安定して取り付けられるとともに切削時における切削インサートの位置ずれを防ぐことのできる切削工具、切削インサート及び工具本体を提供することを目的としている。 The present invention has been made under such a background, and provides a cutting tool, a cutting insert, and a tool capable of stably attaching a cutting insert to a tool body and preventing displacement of the cutting insert during cutting. The purpose is to provide the body
本発明の一態様の切削工具は、切削インサートが回転軸周りに回転する工具本体に取付けられた切削工具であって、前記切削インサートは、すくい面と着座面とを有するとともに、前記すくい面と前記着座面との間は逃げ面を含んだ側面で繋がれ、前記工具本体は、一端に1つ以上のポケットを有し、前記ポケットには、取付座と、前記取付座に対して角度を有する1つ以上の取付側面と、を備え、前記着座面、前記側面、前記取付座、及び前記取付側面は、それぞれ拘束部を備え、全ての前記拘束部には、一定周期の加工筋目が0.05μm≦Ra≦6.30μmで形成され、前記切削インサートが前記工具本体に取り付けられた状態において、各拘束部における前記インサートの前記加工筋目と、前記工具本体の前記加工筋目との成す角度θが0°≦θ≦5°であることを特徴とする。 A cutting tool according to one aspect of the present invention is a cutting tool in which a cutting insert is attached to a tool body that rotates around a rotation axis, the cutting insert having a rake face and a seating surface. The tool body is connected to the seating surface by a side surface including a flank, and the tool body has one or more pockets at one end, and the pocket includes a mounting seat and an angle with respect to the mounting seat. each of the seating surface, the side surface, the mounting seat, and the mounting side surface has a restraining portion, and all of the restraining portions have zero machined streaks at a constant period. .05 μm≦Ra≦6.30 μm, and in a state in which the cutting insert is attached to the tool body, the angle θ formed between the machining creases of the insert and the machining creases of the tool body at each restraint portion is 0°≦θ≦5°.
本発明の一態様の切削インサートは、一対のすくい面と着座面とを有するとともに、前記すくい面と前記着座面との間は逃げ面を含んだ側面でつながれ、前記着座面及び前記側面はそれぞれ拘束部を備えるとともに、前記拘束部は、一定周期の加工筋目が0.05μm≦Ra≦6.30μmで形成されることを特徴とする。 A cutting insert according to one aspect of the present invention has a pair of rake and seating surfaces, and a side surface including a flank connects the rake and seating surfaces. A constraining portion is provided, and the constraining portion is characterized in that the processing streaks of a constant period are formed with 0.05 μm≦Ra≦6.30 μm.
本発明の一態様の工具本体は、回転軸周りに回転する工具本体であって、前記工具本体は、一端に1つ以上のポケットを有し、前記ポケットには、取付座と、前記取付座に対して角度を有する1つ以上の取付側面と、を備え、前記取付座及び前記取付側面はそれぞれ拘束部を備えるとともに、前記拘束部は、一定周期の加工筋目が0.05μm≦Ra≦6.30μmで形成されていることを特徴とする。 A tool body of one aspect of the present invention is a tool body that rotates around a rotation axis, the tool body has one or more pockets at one end, and the pockets include a mounting seat and the mounting seat. and one or more mounting side surfaces having an angle with respect to the mounting seat and the mounting side surface, each of the mounting seat and the mounting side surface having a restraining portion, and the restraining portion having a constant period of machining streaks of 0.05 μm≦Ra≦6 .30 μm.
この構成によれば、本発明は、切削インサートと工具本体にはそれぞれ2面以上の拘束部を有するとともに、各拘束部に加工筋目を意図的に形成し、さらに、加工筋目を一定周期かつ算術平均高さRaもまた一定の範囲内となるよう形成したことで、切削インサートの拘束部に形成された加工筋目と工具本体の拘束部に備わる加工筋目の幅と高低差を近づけることができる。加えて、切削インサートを工具本体に取り付けた際に、切削インサートと工具本体との間において、拘束部における加工筋目どうしがなす角が0°≦θ≦5°であることにより、各加工筋目の方向が略一致する。そのため、加工筋目どうしが良好に噛み合い、互いの接触面積が大きくなる。これにより、各拘束部における拘束力が高まり、工具本体に対する切削インサートのずれ動きを抑制することが可能である。また、各拘束部に微視的に方位を持った加工筋目を形成することにより、工具本体に対する切削インサートの位置決めが容易になり、巨視的な取り付けが可能となる。 According to this configuration, the cutting insert and the tool body each have two or more constraining portions, intentionally form machining creases in each constraining portion, and furthermore, the machining creases are formed at a constant cycle and arithmetically. By forming the average height Ra to be within a certain range, the width and height difference between the machining score formed in the constraining portion of the cutting insert and the machining score provided in the constraining portion of the tool body can be made closer. In addition, when the cutting insert is attached to the tool body, between the cutting insert and the tool body, the angle formed by the machining lines in the restraint portion is 0 ° ≤ θ ≤ 5 °, so that each machining line The directions are approximately the same. Therefore, the machined lines mesh well with each other, and the mutual contact area increases. As a result, the restraining force at each restraining portion is increased, and it is possible to suppress the displacement of the cutting insert with respect to the tool body. Further, by forming machining lines having a microscopic orientation in each restraining portion, positioning of the cutting insert relative to the tool body is facilitated, and macroscopic mounting becomes possible.
このとき、算術平均高さRaは0.05μm≦Ra≦6.30μmとしたが、0.10μm≦Ra≦2.00μmとすることが望ましい。また、拘束部における加工筋目どうしがなす角は0°≦θ≦5°としたが、0°≦θ≦2°とすることが望ましい。 At this time, the arithmetic mean height Ra was set to 0.05 μm≦Ra≦6.30 μm, but it is desirable to satisfy 0.10 μm≦Ra≦2.00 μm. Also, the angle formed by the machined lines in the constraining portion was set to 0°≦θ≦5°, but it is preferable to set the angle to 0°≦θ≦2°.
また、加工筋目の周期は0.05mm~0.50mmとしてもよく、望ましくは0.05mm~0.20mmである。 Also, the period of the processed streaks may be 0.05 mm to 0.50 mm, preferably 0.05 mm to 0.20 mm.
また、本発明は、切削インサートと工具本体のそれぞれに異なる方向を向く複数の拘束部に加工筋目を形成し、全ての拘束部で加工筋目を噛み合わせることを可能としている。上述の構成においては表面粗さのパラメータとして算術平均高さRaの範囲を規定したが、加工筋目の高さが極端に高いまたは極端に低い箇所があることは噛み合わせの観点から望ましくない。そこで、本発明では切削インサートと工具本体に形成された加工筋目の最大高さRzを、0.10μm≦Rz≦25.00μmとしてもよく、望ましくは0.50μm≦Rz≦12.00μmである。 In addition, according to the present invention, machining creases are formed in a plurality of restraining portions facing different directions on the cutting insert and the tool body, respectively, and the machining creases can be meshed in all restraining portions. In the above configuration, the range of the arithmetic mean height Ra is defined as a parameter of the surface roughness, but it is not desirable from the viewpoint of meshing that there are places where the height of the processed streaks is extremely high or extremely low. Therefore, in the present invention, the maximum height Rz of the machining lines formed on the cutting insert and the tool body may be 0.10 μm≦Rz≦25.00 μm, preferably 0.50 μm≦Rz≦12.00 μm.
本発明の一対応の切削工具、切削インサート、工具本体における前記加工筋目は、研削加工によって形成される構成としてもよい。 The machining lines in the corresponding cutting tool, cutting insert, and tool body of the present invention may be formed by grinding.
本発明では、研削加工により加工筋目を形成する。切削インサート、工具本体の製造時に加工筋目を形成することも考えられるが、焼結によるうねりから一定周期の加工筋目を得ることは難しい。これに対して、研削加工により加工筋目を形成することにより、一定周期の微小な凹凸形状を得ることができる。 In the present invention, processing lines are formed by grinding. Although it is conceivable to form machining lines when manufacturing cutting inserts and tool bodies, it is difficult to obtain machining lines of a certain period due to undulations caused by sintering. On the other hand, by forming processing lines by grinding, it is possible to obtain a fine irregular shape with a constant period.
本発明によれば、工具本体に対して切削インサートを安定して取り付けられるとともに切削時における切削インサートの位置ずれを防ぐことのできる切削工具、切削インサート及び工具本体を提供することができる。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to provide a cutting tool, a cutting insert, and a tool body that can stably attach the cutting insert to the tool body and prevent the cutting insert from shifting during cutting.
以下、図面を参照して本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴部分をわかりやすくするために、特徴ではない部分を便宜上省略して図示している場合がある。 Embodiments to which the present invention is applied will be described in detail below with reference to the drawings. In the drawings used in the following description, in some cases, non-characteristic parts are omitted for convenience in order to make the characteristic parts easier to understand.
<切削工具>
図1は、切削工具100の一実施形態を示す斜視図である。
本実施形態の切削工具100は、図1に示すように、複数の切削インサート10と、工具本体30とを有する。切削工具100は、工具本体30が回転軸JOを中心として回転方向TDに回転することで、フライス加工を行う。
<Cutting tool>
FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of a
A
(工具本体)
図2は、工具本体30の一実施形態を示す図であってインサートポケット31を部分的に拡大した斜視図である。
図2に示すように、工具本体30は、鋼材等の金属材料により円柱形状に形成されている。工具本体30は、先端部に複数(例えば3つ)のインサートポケット(ポケット)31を有する。インサートポケット31には、インサート取付座33が形成されている。インサート取付座33は、上記切削インサート10が取り付けられる台座である。インサート取付座33は、取付座33aと、長辺取付側面(取付側面)33bと、短辺取付側面(取付側面)33cと、を有する。
(tool body)
FIG. 2 is a view showing one embodiment of the
As shown in FIG. 2, the
取付座33aは、回転方向TDを向く面である。取付座33aは、後述する切削インサート10の着座面13と対向する面であって着座面13と略等しい面積を有する。取付座33aの略中央には、ねじ孔32が形成されている。取付座33aは、取り付けられた切削インサート10の着座面13に接触する。
The mounting
長辺取付側面(取付側面)33bは、上記取付座33aにおける、回転軸JOに沿う長辺から回転方向TD側に延びる。長辺取付側面33bは、後述する切削インサート10の長辺側側面と対向する面であって当該長辺側側面と略等しい面積を有する。長辺取付側面33bは、取り付けられた切削インサート10の長辺側側面のうちの逃げ面に接触する。
The long-side mounting side surface (mounting side surface) 33b extends in the rotational direction TD from the long side of the mounting
短辺取付側面(取付側面)33cは、上記取付座33aにおける、回転軸JOに垂直な短辺から回転方向TD側に延びる。短辺取付側面33cは、後述する切削インサート10の短辺側側面と対向する面であって短辺側側面と略等しい面積を有する。短辺取付側面33cは、取り付けられた切削インサート10の短辺側側面のうちの逃げ面に接触する。
A short-side mounting side surface (mounting side surface) 33c extends in the rotational direction TD from the short side of the mounting
図1に示すように、図2に示す工具本体30の各インサート取付座33に対して、切削インサート10がクランプネジ38を用いてそれぞれ取り付けられている。図1に示すように切削インサート10は、その取付孔7内に挿入されたクランプネジ38が、図2に示した工具本体30の取付座33aの中央に形成されたねじ孔32に締め付けられることによって、インサート取付座33に対して取り付けられている。
As shown in FIG. 1, the cutting inserts 10 are attached to the respective
(切削インサート)
図3は、切削インサート10の一実施形態を示す斜視図である。
図3に示すように、切削インサート10は、超硬合金等の硬質材料により形成されている。切削インサート10は、厚さ方向に延びる中心線COに対して180°回転対称な多角形板状(本実施形態では長方形板状)をなしている。なお、以下の説明において、中心線COに沿う方向のことを単に厚さ方向と呼ぶ場合がある。また、中心線COに直交する方向を単に幅方向と呼ぶ場合がある。同様に、中心線COを中心とする軸回りの周方向を単に周方向と呼ぶ場合がある。
(cutting insert)
FIG. 3 is a perspective view showing one embodiment of the cutting
As shown in FIG. 3, the cutting
切削インサート10は、一対の多角形面の一方を形成するすくい面12と、一対の多角形面の他方を形成する着座面13と、すくい面12と着座面13との間を繋ぐ側面14と、を備えている。本実施形態の切削インサート10は、中心線COに沿う方向から見て平面視矩形状もしくは平行四辺形状を呈する。着座面13は、平面視における大きさがすくい面12よりも小さく、すくい面12の中心線方向への投影領域の内側に内包される。
The cutting
すくい面12と側面14との交差稜線には切刃部20が設けられている。
本実施形態の切削インサート10はポジタイプの切削インサートであるため、側面14を構成する逃げ面が略逃げ角に沿った傾斜面になっている。
A
Since the cutting
図3に示す切削インサート10は、図2に示した回転軸JOの軸回りに回転する工具本体30に対して、図1に示すクランプネジ38により着脱可能に取り付けられる。切削インサート10は、その着座面13を工具本体30の取付座33aに密着(当接)させるとともに、周方向に隣接する2つの長辺側側面14b及び短辺側側面14cを、長辺取付側面33b及び短辺取付側面33cのそれぞれに密着(当接)させて着座される。
すなわち、切削インサート10の着座面13は、工具本体30におけるインサート取付座33の取付座33aに拘束され、切削インサート10の長辺側側面14b及び短辺側側面14cは、工具本体30における長辺取付側面33b及び短辺取付側面33cに拘束される。
The cutting
That is, the
次に、切削インサート10及び工具本体30の詳細な構成について述べる。
Next, detailed configurations of the cutting
図4(a)~(c)及び図5(a)~(c)に示すように、本実施形態の切削インサート10及び工具本体30は、双方に対して拘束される拘束部15a~15c、35a~35cをそれぞれ有する。
図4(a)~(c)は、一実施形態における切削インサート10の各拘束部15a~15cを模式的に示す図である。図4(a)は、切削インサート10の着座面13に形成された拘束部15aを示す。図4(b)は、図3の-X方向から見た図であって、長辺側側面14bに形成された長辺拘束部15bを示す。図4(c)は、図3の-Z方向から見た図であって、短辺側側面14cに形成された短辺拘束部15cを示す。
As shown in FIGS. 4(a) to (c) and FIGS. 5(a) to (c), the cutting
FIGS. 4(a) to 4(c) are diagrams schematically showing
図5(a)~(c)は、一実施形態における工具本体30の各拘束部35a~35cを模式的に示す図である。図5(a)は、工具本体30の取付座33aに形成された拘束部35aを示す。図5(b)は、図2の径方向外側(X方向)から見た図であって、長辺取付側面33bに形成された長辺拘束部35bを示す。図5(c)は、図2の先端側(Z方向)から見た図であって、短辺取付側面33cに形成された短辺拘束部35cを示す。
FIGS. 5(a) to 5(c) are diagrams schematically showing
図6(a)は、切削インサート10の拘束部15a~15c(加工筋目16a~16c)の一部を拡大して示す図であり、図6(b)は、工具本体30の拘束部35a~35c(加工筋目36a~36c)の一部を拡大して示す図である。
FIG. 6(a) is an enlarged view showing a part of the restraining
(切削インサートの拘束部)
図4(a)に示すように、本実施形態の切削インサート10は、着座面13に底面拘束部15aを有する。本実施形態では、着座面13の全体に底面拘束部15aが形成されている。底面拘束部15aは、図2に示す工具本体30のインサート取付座33の取付座33aに形成された、後述の底面拘束部35a(図5(a))に対して拘束される部位である。
(Restraining part of cutting insert)
As shown in FIG. 4( a ), the cutting
図4(b)に示すように、切削インサート10は、長辺側側面14bに長辺拘束部15bを有する。本実施形態では、長辺側側面14bの全体に長辺拘束部15bが形成されている。切削インサート10の長辺拘束部15bは、図2に示す工具本体30のインサート取付座33の長辺取付側面33bに形成された、後述の長辺拘束部35b(図5(b))に対して拘束される部位である。
As shown in FIG. 4(b), the cutting
さらに、切削インサート10は、図4(c)に示すように、短辺側側面14cに短辺拘束部15cを有する。本実施形態では、短辺側側面14cの全体に短辺拘束部15cが形成されている。切削インサート10の短辺拘束部15cは、図2に示す工具本体30のインサート取付座33の短辺取付側面33cに形成された、後述の短辺拘束部35c(図5(c))対して拘束される部位である。
Furthermore, as shown in FIG. 4(c), the cutting
切削インサート10の各拘束部15a~15cには、一定周期の微細(数μm)な凹凸形状をなす加工筋目16a~16cがそれぞれ形成されている(図6(a)参照)。本実施形態では、各拘束部15a~15cの全域に一方向に延びる加工筋目16a~16cがそれぞれ形成されている。各加工筋目16a~16cは、例えば、砥石を用いた研削加工により形成されている。
図4(a)に示すように、切削インサート10の軸線方向から見た平面視において、切削インサート10の着座面13に形成された加工筋目16aは、長手方向に沿う方向、もしくは長手方向に対して所定の角度(筋目角度θ1)をなす方向へ延びている。本実施形態では、例えば、切削インサート10の長手方向に沿って加工筋目16aが延びる場合の筋目角度θ1を0°とする。その他として、切削インサート10の長手方向に対する加工筋目16aの筋目角度θ1が、45°、90°、135°の場合について例示した。
なお、切削インサート10の長手方向に対する加工筋目16aの筋目角度θ1は上述した数値に限らない。
As shown in FIG. 4( a ), when viewed from the axial direction of the cutting
Note that the score angle θ1 of the
図4(b)に示すように、図3の-X方向から見た側面視において、切削インサート10の長辺拘束部15bに形成された加工筋目16bは、中心線COに沿う方向、もしくは中心線COに対して所定の角度(筋目角度θ2)をなす方向へ延びている。本実施形態では、例えば、切削インサート10の中心線COに沿って加工筋目16bが延びる場合の筋目角度θ2を0°とする。その他として、切削インサート10の中心線COに対する加工筋目16bの筋目角度θ2が、45°、90°、135°の場合について例示した。
なお、切削インサート10の中心線COに対する加工筋目16bの筋目角度θ2は上述した数値に限らない。
As shown in FIG. 4(b), in a side view seen from the -X direction in FIG. It extends in a direction forming a predetermined angle (streak angle θ2) with respect to line CO. In this embodiment, for example, the score angle θ2 when the
In addition, the score angle θ2 of the
図4(c)に示すように、図3の-Z方向から見た側面視において、切削インサート10の短辺拘束部15cに形成された加工筋目16cは、中心線COに沿う方向(厚さ方向)、もしくは中心線COに対して所定の角度(筋目角度θ3)をなす方向へ延びている。本実施形態では、例えば、切削インサート10の中心線COに沿って加工筋目16cが延びる場合の筋目角度θ3を0°とする。その他として、切削インサート10の中心線COに対する加工筋目16cの筋目角度θ3が、45°、90°、135°の場合について例示した。
As shown in FIG. 4(c), in a side view seen from the −Z direction in FIG. direction), or a direction forming a predetermined angle (streak angle θ3) with respect to the center line CO. In this embodiment, for example, the score angle θ3 when the
ここで、切削インサート10の各拘束部15a~15cに形成される各加工筋目16a~16cの筋目角度θ1~θ3は、互いに等しい角度であることが好ましい。例えば、着座面13側の加工筋目16aの筋目角度θ1が0°の場合は、長辺側の加工筋目16bの筋目角度θ2、及び短辺側の加工筋目16cの筋目角度θ3も0°である。
Here, it is preferable that the crease angles θ1 to θ3 of the machining creases 16a to 16c formed in the restraining
(工具本体の拘束部)
図5(a)~(B)に示すように、工具本体30の各拘束部35a~35cにも一定周期の微細(数μm)な凹凸形状をなす加工筋目36a~36cがそれぞれ形成されている(図6(b)参照)。本実施形態では、拘束部35a~35cの全域に一方向へ延びる加工筋目36a~36cがそれぞれ形成されている。加工筋目36a~36cは、例えば、エンドミルを用いた研削加工により形成されている。
(Restraining part of tool body)
As shown in FIGS. 5A to 5B, machining
図5(a)に示すように、工具本体30の取付座33aに形成された加工筋目36aは、周方向から見たとき、工具本体30の回転軸JOに沿う方向(Z方向)、もしくは回転軸JO(Z方向)に対して所定の筋目角度θ4をなす方向へ延びている。本実施形態では、例えば、工具本体30の回転軸JO(Z方向)に沿って加工筋目36aが延びる場合の筋目角度θ4を0°とする。その他、工具本体30の回転軸JO(Z方向)に対する加工筋目36aの筋目角度θ4は、45°、90°、135°の場合がある。
As shown in FIG. 5A, when viewed from the circumferential direction, the
図5(b)に示すように、図2中の径方向外側(X方向)から見た側面視において、切削インサート10の長辺拘束部35bに形成された加工筋目36bは、回転軸JO(Z方向)に沿う方向、もしくは回転軸JO(Z方向)に直交する方向に対して所定の角度(筋目角度θ5)をなす方向へ延びている。本実施形態では、例えば、工具本体30の回転軸JO(Z方向)に対して直交する方向に加工筋目16bが延びる場合の筋目角度θ5を0°とする。その他、切削インサート10の中心線CO(Y方向)に対する加工筋目16bの筋目角度θ5は、45°、90°、135°の場合がある。
As shown in FIG. 5(b), in a side view seen from the radially outer side (X direction) in FIG. Z direction) or a direction forming a predetermined angle (streak angle θ5) with respect to a direction orthogonal to the rotation axis JO (Z direction). In this embodiment, for example, the score angle θ5 when the
図5(c)に示すように、図5(a)中の先端側(Z方向)から見た側面視において、切削インサート10の短辺拘束部15cに形成された加工筋目16cは、回転軸JO(Z方向)に沿う方向、もしくは中心線CO(Y方向)に対して所定の角度(筋目角度θ6)をなす方向へ延びている。本実施形態では、例えば、切削インサート10の中心線CO(Y方向)に沿って加工筋目16cが延びる場合の筋目角度θ6を0°とする。その他、切削インサート10の中心線CO(Y方向)に対する加工筋目16cの筋目角度θ6は、45°、90°、135°の場合がある。
As shown in FIG. 5(c), in a side view from the tip end side (Z direction) in FIG. It extends in a direction along JO (Z direction) or in a direction forming a predetermined angle (streak angle θ6) with respect to the center line CO (Y direction). In this embodiment, for example, the score angle θ6 when the
ここで、工具本体30の各拘束部35a~35cに形成される各加工筋目36a~36cの筋目角度θ4~θ6は、互いに等しい角度である。例えば、取付座33a側の加工筋目36aの筋目角度θ4が0°の場合は、長辺側の加工筋目36bの筋目角度θ5、及び短辺側の加工筋目36cの筋目角度θ6も0°である。
Here, the crease angles θ4 to θ6 of the machining creases 36a to 36c formed on the restraining
切削インサート10が工具本体30に装着された状態において、切削インサート10側の拘束部15a~15cと、これらに対向する工具本体30側の35a~35cとでは、各々に形成された加工筋目16a~16c,36a~36cの延びる方向が同じである。具体的には、切削インサート10と工具本体30とにおいて互いに対向する拘束部15a~15c、35a~35cどうしの間において、切削インサート10の加工筋目16a~16cと、工具本体30の加工筋目36a~36cとの成す角度θが0°≦θ≦5°の範囲内である。
When the cutting
図6(a)は、切削インサート10における各拘束部15a~15cの加工筋目16a~16cを拡大して示す図であり、図6(b)は、工具本体30における各拘束部35a~35cの加工筋目36a~36cを拡大して示す図である。
本実施形態において、加工筋目16a~16c及び加工筋目36a~36bは、最大高さRzが6.30μm以下となるように形成される。具体定には、0.10μm≦Rz≦6.30μmの範囲内が好ましい。このような加工筋目16a~16c及び加工筋目36a~36bにより、切削インサート10の拘束部15a~15c,工具本体30の拘束部35a~35cは、例えば、図6(a),(b)に示すように微視的には微小な凹凸を有するが、巨視的には平面をなす。
FIG. 6(a) is an enlarged view of
In this embodiment, the processed
上述したように、切削インサート10の各拘束部15a~15c、及び工具本体30の各拘束部35a~35cは、何れも研削加工により形成されている。
切削インサート10の各拘束部15a~15cに対して加工筋目16a~16cを形成する際に砥石を用いる場合は、砥石の粒度を変えることで所定の大きさの凹凸形状で加工筋目16a~16cを形成することが可能である。砥石を一方向へ移動させながら研削することによって、一定周期の加工筋目16a~16cを形成することが可能である。
As described above, the restraining
When a grindstone is used to form the
また、工具本体30の各拘束部35a~35cに対して加工筋目36a~36cを形成する際にエンドミルを用いることができるが、このような研削加工には、加工時の筋目を形成するカスプハイト(理論加工面粗さ)が最も大きいボールエンドミルを採用することが可能である。例えば、工具刃径が1.5mmのボールエンドミルを用いて、各拘束部35a~35cに対して仕上げ加工を施すことによって、微小な凹凸を有する加工筋目36a~36cを形成することが可能である。エンドミルを一方向へ移動させながら研削することによって、一定周期の加工筋目36a~36bを形成することが可能である。
In addition, an end mill can be used when forming the
工具本体30の各拘束部35a~35cに対して加工筋目36a~36cを形成する手法として、切削インサート10の場合と同様に砥石を用いることが考えられるが、砥石のサイズによっては、工具本体30におけるインサート取付座33の拘束部35a~35cに対してそれぞれ加工を施すことが困難である。そのため、微小な領域への加工が可能なエンドミルを用いることが好ましい。
As a method for forming the machining creases 36a to 36c on the restraining
また、他の手法としては、切削インサート10や工具本体30を焼結する際に、加工筋目16a~16c,36a~36cを形成することも考えられるが、焼結面はうねりが生じやすい。このため、このような焼結面からなる拘束部に微細な凹凸の加工筋目16a~16c,36a~36cを形成すると、焼結面のうねりに伴って凹凸のばらつきが大きくなってしまうことが考えられる。そのため、焼結面を研削することで平坦化しつつ微細な加工筋目16a~16c,36a~36cを施すことが可能なエンドミルを用いることが好ましい。エンドミルを用いることによって一定周期の各加工筋目36a~36cを均一に仕上げることが可能である。
As another method, it is conceivable to form the
なお、エンドミルによる研削加工の際に加工面にカッターマークができることがあるが、このカッターマークに周期性を持たせるように加工を施すことで、一定周期の加工筋目16a~16c,36a~36cを形成することも可能である。
Although cutter marks may be formed on the machined surface during grinding with an end mill, machining is performed so that the cutter marks have periodicity, so that the
このように、本実施形態では、切削インサート10の各加工筋目16a~16cを砥石により仕上げているとともに、工具本体30の加工筋目36a~36cをエンドミルにより仕上げているが、上述した範囲内の微小な凹凸の加工筋目16a~16c、36a~36cを形成することが可能であれば、他の手法を用いても構わない。例えば、レーザーパターニング加工や、放電加工を採用してもよい。
As described above, in the present embodiment, the machining creases 16a to 16c of the cutting
また、加工筋目16a~16c及び加工筋目36a~36bは、最大高さRzの値が近いことが好ましい。加工筋目16a~16c及び加工筋目36a~36bの面粗さ、すなわち凹凸の周期性が近いため、互いの接触面積を増やすことができ、嵌合強度を高めることが可能となる。
Further, it is preferable that the processed
本実施形態では、切削インサート10と工具本体30にはそれぞれ2面以上の拘束部15a~15c,35a~35cを有するとともに、各拘束部15a~15c,35a~35cに加工筋目16a~16c,36a~36cを意図的に形成している。また、切削インサート10の各拘束部15a~15cに一定周期の加工筋目16a~16cを0.05μm≦Ra≦6.30μmでそれぞれ形成し、工具本体30の各拘束部35a~35cに一定周期の加工筋目を0.05μm≦Ra≦6.30μmでそれぞれ形成したことで、切削インサート10の拘束部15a~15cに形成された加工筋目16a~16cと、工具本体30の拘束部35a~35cに備わる加工筋目36a~36cの幅と高低差を近づけることができる。加えて、切削インサート10を工具本体30に取り付けた際に、切削インサート10と工具本体30との間において、各拘束部15a~15c,35a~35cにおける加工筋目16a~16c,36a~36cどうしがなす角が0°≦θ≦5°であることにより、対向する各加工筋目16a~16c,36a~36cの方向が互いに略一致する。そのため、加工筋目16a~16c,36a~36cどうしが良好に噛み合い、互いの接触面積が大きくなる。これにより、各拘束部15a~15c,35a~35cにおける拘束力が高まり、工具本体30に対する切削インサート10のずれ動きを抑制することが可能である。また、各拘束部15a~15c,35a~35cに微視的に方位を持った加工筋目16a~16c,36a~36cを形成することにより、工具本体30に対する切削インサート10の位置決めが容易になり、巨視的な取り付けが可能となる。
In this embodiment, the cutting
算術平均高さRaは、0.05μm≦Ra≦6.30μmとしたが、0.10μm≦Ra≦2.00μmとすることが望ましい。また、拘束部15a~15c,35a~35cにおける加工筋目16a~16c,36a~36cどうしがなす角は、0°≦θ≦5°としてもよく、望ましくは0°≦θ≦2°である。
The arithmetic mean height Ra is set to 0.05 μm≦Ra≦6.30 μm, but is preferably 0.10 μm≦Ra≦2.00 μm. The angles formed by the
また、加工筋目16a~16c,36a~36cの周期は0.05mm~0.50mmとしてもよく、望ましくは0.05mm~0.20mmである。
The period of the
また、本実施形態は、切削インサート10と工具本体30のそれぞれに異なる方向を向く複数の拘束部15a~15c,35a~35cに加工筋目16a~16c,36a~36cを形成し、全ての拘束部15a~15c,35a~35cで加工筋目16a~16c,36a~36cを噛み合わせることを可能としている。上述の構成においては、表面粗さのパラメータとして算術平均高さRaの範囲を規定したが、加工筋目16a~16c,36a~36cの高さが極端に高い、または、極端に低い箇所があることは噛み合わせの観点から望ましくない。そこで、本実施形態では、切削インサート10と工具本体30に形成された加工筋目16a~16c,36a~36cの最大高さRzを、0.10μm≦Rz≦25.00μmとしてもよく、望ましくは0.50μm≦Rz≦12.00μmである。
In addition, in the present embodiment, the cutting
本実施形態によれば、工具本体30に対して切削インサート10を安定して取り付けられるとともに、切削時における切削インサート10の位置ずれを防ぐことのできる切削インサート10及び工具本体30備える切削工具100を提供することができる。
According to this embodiment, the
以下、本発明を実施例1,2により具体的に説明する。ただし、本発明はこれら実施例1,2に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples 1 and 2. However, the present invention is not limited to these Examples 1 and 2.
実施例1、2では、上記実施形態で説明した切削インサート及び工具本体を用いた切削加工を行った場合に、切削インサート及び工具本体の各拘束部における表面粗さ及び節目方向が、工具本体に対する切削インサートのずれ動き(変位量)にそれぞれどの程度影響するかを検証した。
ここでは、軸方向に加工を行う立壁加工、径方向に加工を行う着座面加工を行う場合を考慮して、それぞれの荷重方向(径方向分力、軸方向荷重)に分けて検証を行った。
In Examples 1 and 2, when cutting was performed using the cutting insert and the tool body described in the above embodiment, the surface roughness and knot direction at each restraint portion of the cutting insert and the tool body were It was verified to what extent each of them affects the shift movement (displacement amount) of the cutting insert.
Here, considering the case of machining the vertical wall in the axial direction and the seating surface machining in the radial direction, the verification was performed separately for each load direction (radial component force, axial load). .
図7(a),(b)は、検証用機械の一部を模式的に示す図であって、図7(a)は半径方向分力を切削インサートに負荷したときの測定の様子を示し、図7(b)は、軸方向荷重を切削インサートに負荷した時の測定の様子を示す。
図7(a),(b)に示すように、切削インサートに対する切削抵抗を模した外力は、動力計の上に固定した治具51を、工作機械の主軸に取り付けた評価用の切削工具(切削インサート)に対して、径方向あるいは軸方向から押し付けることで負荷した。切削インサートの変位量及び挙動は、切削インサートの外周に配置したダイヤルゲージ52により測定し、別途ダイヤルゲージ52で測定した工具本体単体の変位量を引くことでインサート単体の変位量を算出した。
7(a) and (b) are diagrams schematically showing a part of the verification machine, and FIG. 7(a) shows the state of measurement when a radial force component is applied to the cutting insert. , FIG. 7(b) shows the state of measurement when an axial load is applied to the cutting insert.
As shown in FIGS. 7(a) and 7(b), the external force simulating the cutting resistance to the cutting insert is applied to the evaluation cutting tool ( The load was applied by pressing against the cutting insert) from the radial direction or the axial direction. The displacement amount and behavior of the cutting insert were measured by a
[表面粗さによる影響についての検証]
まず、切削インサートにおける拘束部の算術平均高さRaと、工具本体における拘束部の算術平均高さRaとの関係が、径方向分力及び軸方向分力のそれぞれにおいて、工具本体に対する切削インサートの回転変位量にどの程度に影響するか検証を行った。
実施例として、各拘束部に筋目加工が施された切削インサート及び工具本体を用意した。
また、比較例としては、長辺拘束部及び短辺拘束部が焼結面、底面拘束部には遊星研削が施された切削インサートを用意した。比較例の切削インサートは、いずれの拘束部にも加工筋目を有しない。
[Verification of the influence of surface roughness]
First, the relationship between the arithmetic mean height Ra of the restraining portion of the cutting insert and the arithmetic mean height Ra of the restraining portion of the tool body is determined for each of the radial component force and the axial component force of the cutting insert with respect to the tool body. Verification was performed to see how much it affects the amount of rotational displacement.
As an example, a cutting insert and a tool body each having a grooved portion were prepared.
In addition, as a comparative example, a cutting insert was prepared in which the long-side constraining portion and the short-side constraining portion were sintered surfaces, and the bottom constraining portion was subjected to planetary grinding. The cutting insert of the comparative example does not have machining lines in any of the constraining portions.
図8(a)~(d)は、評価に用いた工具本体30Aと各拘束部35a~35cにおける加工筋目36a~36cの筋目方向(筋目角度θ4~θ6:90°)を模式的に示す図である。図9(a)~(d)は、評価に用いた切削インサート10Aと各拘束部15a~15cにおける加工筋目16a~16cの筋目方向(筋目角度θ1~θ3:90°)を模式的に示す図である。図10(a)は、工具本体30Aに対して切削インサート10A~10Dが取り付けられた切削工具を部分的に示す図であって、検証結果を説明するための図である。図10(b)は、図11のA-A’線に沿う断面図である。
FIGS. 8A to 8D are diagrams schematically showing the direction of the grooves (the groove angles θ4 to θ6: 90°) of the
工具本体の試料としては、表1及び図8(a)~(d)に示す条件の工具本体30Aを1つ用意した。
「工具本体30A」
・拘束部35a~35cの算術平均高さRa:1.10μm
・加工筋目周期:0.13mm
・加工筋目36a~36cの筋目角度:90°で統一
As a tool body sample, one
"
・Arithmetic mean height Ra of
・Processing streak period: 0.13 mm
・The angle of the processed
実施例1の切削インサートの試料としては、表1及び図9(a)~(d)に示す条件の切削インサート10A~10Cを3つ用意した。
「切削インサート10A」
・算術平均高さRa:0.16μm
・加工筋目周期:0.05mm
・加工筋目36a~36cの筋目角度θ1:90°で統一
「切削インサート10B」
・算術平均高さRa:1.00μm
・加工筋目周期:0.12mm
・拘束部15a~15cの筋目角度θ2:90°で統一
「切削インサート10C」
・算術平均高さRa:3.10μm
・加工筋目周期:0.21mm
・加工筋目36a~36cの筋目角度θ3:90°で統一
As cutting insert samples of Example 1, three cutting
"
・Arithmetic mean height Ra: 0.16 μm
・Processing streak period: 0.05 mm
・Unified at 90° at the cut angle θ1 of the machined
・Arithmetic mean height Ra: 1.00 μm
・Processing streak period: 0.12 mm
・The crease angle θ2 of the
・Arithmetic mean height Ra: 3.10 μm
・Processing streak period: 0.21 mm
・Streak angle θ3 of processing
切削インサート10A~10Cが工具本体30Aに取り付けられた状態において、切削インサート10A~10D側の各拘束部15a~15cは、工具本体30A側の各拘束部35a~35cに拘束される。
When the cutting inserts 10A to 10C are attached to the
図10(a)~(c)は、切削インサート10A~10Dの各拘束部15a~15cと、工具本体30Aの各拘束部35a~35cとの嵌合状態を表面粗さごとに模式的に示した図である。
図10(b)に示すように、切削インサート10A~10Cの各拘束部15a~15cにおける表面粗さが、工具本体30Aの各拘束部35a~35cにおける表面粗さに最も近い場合に、互いの加工筋目16a~16c,36a~36cの接触面積が最大となる。
FIGS. 10A to 10C schematically show how the restraining
As shown in FIG. 10(b), when the surface roughness of the
<径方向分力>
まず、径方向分力における表面粗さの影響について検証する。
工具本体30Aに対して、3つの切削インサート10A~10Cを順次取り付けて、図7(a)に示すように、切削インサート10A~10Cの径方向外側から長辺側側面に治具を押し付けて所定の荷重を負荷することで、立壁加工時の切削インサート10A~10Cに対する切削抵抗を模した外力とし、工具本体30Aに対する各切削インサート10A~10Cのずれ具合から表面粗さの影響について評価した。
<Radial force component>
First, the effect of surface roughness on the radial force component is verified.
The three
図12(a)~(c)は、(a)長辺拘束部、(b)底面拘束部、(c)短辺拘束部のそれぞれにおいて、荷重(グラフ横軸、単位N)に対する切削インサート10A~10Cの回転変位量(変位量、グラフ縦軸、単位μm)の関係を示すグラフである。
図12(a)~(c)に示すように、何れの切削インサート10A~10Cにおいても荷重が200Nを超えたあたりから工具本体30Aに対して変化(ずれ)が生じ、600N付近で変位量が最大になった。
12(a) to (c) show the cutting
As shown in FIGS. 12(a) to 12(c), any of the cutting inserts 10A to 10C causes a change (misalignment) with respect to the
着座側の拘束部15a,35aに関しては、荷重が負荷される径方向(図11中の矢印Pで示す方向)に沿う面であり、互いに嵌合する方向に対して垂直な力が作用する。そのため底面拘束部15a、35aに関しては、図12(b)に示すように、切削インサート10A~10Cの表面粗さによって変位量に差が生じた。底面拘束部15aの算術平均高さRaが、1.00μm、0.16μm、3.10μmの順に変位量(回転変位量)が大きくなった。
The restraining
また、短辺拘束部15c、35cに関しては、図11中の矢印Pで示す方向から荷重を受けると、図11中の矢印Qで示す斜め方向から荷重が作用することが考えられる。短辺拘束部15c、35cに関しても、図12(b),(c)に示すように、算術平均高さRaが、0.16μm、1.00μm、3.10μmの順に変位量(回転変位量)が大きくなった。
Also, regarding the short-
長辺拘束部15b,35bに関しては、図12(a)に示すように、切削インサート10A~10C(長辺拘束部15b,35bどうしの面粗さがいずれの場合)においても、工具本体30Aに対する各切削インサート10A~10C(算術平均高さRa:0.16μm、1.00μm、3.10μm)の間で変位量に大きな差はなかった。
理由として、切削インサート10A~10Cは、径方向分力により、正面視において時計回り、及び長辺拘束側が浮き上がる挙動を示したことから、切削インサート10A~10Cの長辺拘束部15bと、工具本体30Aの長辺拘束部35bとの接触面積が減少したことで、表面粗さの影響が小さくなったと考えられる。
Regarding the long
The reason for this is that the cutting inserts 10A to 10C exhibit a behavior in which the clockwise rotation and the long side constraining side are lifted in a front view due to the radial component force, so that the long
切削インサート10A~10Cのうち、長辺拘束部15b、底面拘束部15a及び短辺拘束部15cのそれぞれにおいて、ともに変位量が最も小さかったのは切削インサート10Bとなった。切削インサート10Bの各拘束部15a~15cの算術平均高さRaは、いずれも1.00μmであり、工具本体30A側の算術平均高さRa(1.10μm)に最も近い。このため、工具本体30Aとの接触面積が大きくなり、嵌合強度が高まったことで、最も変位量が小さくなったと考えられる。なお、切削インサート10A~10Cの中で変位量が最も大きかったのは、算術平均高さRaが3.10μmの切削インサート10Cであった。
Among the cutting inserts 10A to 10C, the cutting insert 10B has the smallest amount of displacement in each of the long-side
<軸方向荷重>
次に、軸方向荷重における表面粗さの影響について検証する。
図7(b)に示すように、切削工具100の先端側から切削インサートの先端に治具を押し付けて荷重を軸方向に負荷することで、切削インサート10A~10Cに対する切削抵抗を模した外力とし、工具本体30Aに対する各切削インサート10A~10Cのずれ具合から表面粗さの影響について評価した。
<Axial load>
Next, the effect of surface roughness on axial load is verified.
As shown in FIG. 7(b), by pressing a jig from the tip side of the
図13(a)~(c)は、(a)長辺拘束部、(b)底面拘束部、(c)短辺拘束部のそれぞれにおいて、軸方向荷重(グラフ横軸、単位N)に対する切削インサート10A~10Cの回転変位量(グラフ縦軸、単位μm)の関係を示すグラフである。
図13(a)~(c)に示すように、何れの切削インサート10A~10Cにおいても荷重が200Nを超えたあたりから工具本体30Aに対して変化(ずれ)が生じ、600N付近で変位量が最大になった。
FIGS. 13(a) to (c) show (a) the long-side constraining portion, (b) the bottom-side constraining portion, and (c) the short-side constraining portion, respectively. 4 is a graph showing the relationship between the amount of rotational displacement (vertical axis of graph, unit: μm) of
As shown in FIGS. 13(a) to 13(c), any of the cutting inserts 10A to 10C changes (shifts) with respect to the
図13(a)に示すように、長辺拘束部15bに関しては、切削インサート10A~10C(算術平均高さRa:0.16μm、1.00μm、3.10μm)に関わらず、各切削インサート10A~10Cの変位量に顕著な差異は見られなかった。
図13(b)に示すように、着座面側の拘束部15a,35aに関しては、切削インサート10A~10Cの表面粗さによって変位量に差が生じた。長辺拘束部15bおよび底面拘束部15aの算術平均高さRaが、1.00μm、0.16μm、3.10μmの順に変位量が大きくなった。
As shown in FIG. 13(a), regarding the long
As shown in FIG. 13(b), with respect to the restraining
一方、切削インサート10A~10Cの短辺拘束部15c及び工具本体30Aの短辺拘束部35cどうしは、表面粗さに応じた顕著な差は確認できなかった。図13(c)に示すように、切削インサート10A~10C(短辺拘束部15c、35cの面粗さがいずれの場合)においても、工具本体30Aに対する各切削インサート10A~10C(算術平均高さRa:0.16μm、1.00μm、3.10μm)の間で変位量に大きな差はなかった。
On the other hand, no significant difference in surface roughness was observed between the short-
理由として、切削インサート10A~10Cは、軸方向分力により、正面視において反時計回りに回転することで短辺拘束部15cが浮き上がる挙動を示すことから、切削インサート10A~10Cの短辺拘束部15cと、工具本体30Aの短辺拘束部35cとの接触面積が減少したことで、表面粗さの影響を小さくなったと考えられる。
The reason is that the cutting inserts 10A to 10C exhibit a behavior in which the short
切削インサート10A~10Cのうち、長辺拘束部15b、底面拘束部15a及び短辺拘束部15cのそれぞれにおいて、ともに変位量が最も小さかったのは、切削インサート10Bとなった。切削インサート10Bの各拘束部15a~15cの算術平均高さRaは、いずれも1.00μmであり、図10(b)に示すように、工具本体30A側の算術平均高さRa(1.10μm)に最も近い。また、切削インサート10Bの各加工筋目16a~16cの筋目角度θ1~θ3はいずれも90°であり、工具本体30Aの各加工筋目36a~36cの筋目角度θ4~θ6と等しい。このため、凹凸の嵌合深さが大きくなり、切削インサート10A~10Cの各拘束部15a~15cと、工具本体30Aの各拘束部35a~35cとの接触面積が増えて、互いの嵌合強度(固定限界抵抗)が高まったことで、最も変位量が小さくなったと考えられる。なお、切削インサート10A~10Cの中で変位量が最も大きかったのは、算術平均高さRaが3.10μmの切削インサート10Cであった。理由としては、凹凸の嵌合深さが最も小さいことが原因と考えられる。
Among the cutting inserts 10A to 10C, the cutting insert 10B has the smallest amount of displacement in each of the long-
以上の結果から、径方向分力、軸方向荷重のいずれにおいても、工具本体30Aに対する切削インサート10A~10Cの回転変位量は、互いの各拘束部15a~15c、35a~35cの算術平均高さRaが近い値の組み合わせが最も良好となった。すなわち、工具本体30Aの各拘束部35a~35cの算術平均高さRaが1.10μmのとき、この工具本体30Aに対する変位量は、各拘束部15a~15cの算術平均高さRaが1.00μの切削インサート10Bが最も小さい結果となった。
From the above results, the amount of rotational displacement of the cutting inserts 10A to 10C with respect to the
また、径方向からの荷重、軸方向からの荷重に関わらず、加工筋目のない比較例(従来品)の切削インサートと比べると、上記実施例1の切削インサート10A~10Cはいずれの拘束部においても工具本体30Aに対する変位量が大幅に抑えられていることが分かった。径方向分力負荷時には、工具本体30A側の算術平均高さ(Ra:1.00μm)に近い切削インサート(Ra:1.10μm)ほど変位量が抑えられている。また、軸方向荷重負荷時には、いずれの拘束部15a~15cにおいても表面粗さの値に関わらず、比較例との差が顕著に表れた。また、拘束部どうしの嵌合方向と同じ方向から作用する荷重に対しては、表面粗さの値に関わらず比較例に比べて変位量がかなり小さくなった。
In addition, regardless of the load from the radial direction or the load from the axial direction, the cutting inserts 10A to 10C of the above-described Example 1 are compared with the cutting insert of the comparative example (conventional product) without machining streaks at any restraint part. It was also found that the amount of displacement with respect to the
比較例の切削インサートでは、径方向及び軸方向に関わらず負荷荷重200Nあたりから変位量が大きくなり、特に、径方向分力が500Nを超えると、上記切削インサート10A~10Cに比べて工具本体30Aに対する変位量が急激に大きくなった。径方向分力及び軸方向荷重のいずれにおいても、加工筋目のない比較例の切削インサートの長辺拘束部、短辺拘束部及び底面拘束部の全てにおいてほぼ同程度の変位量が確認された。 In the cutting insert of the comparative example, the amount of displacement increases from around 200 N of applied load regardless of the radial direction and the axial direction. The amount of displacement for Almost the same amount of displacement was confirmed in all of the long-side constrained portion, the short-side constrained portion, and the bottom constrained portion of the cutting insert of the comparative example having no machined streaks in both the radial force component and the axial load.
よって、工具本体30Aに対する切削インサート10A~10Cの変位を抑えるためには、工具本体30A及び切削インサート10A~10Cの各拘束部35a~35c、15a~15cに表面粗さを形成する加工筋目36a~36c、16a~16cを設けるとともに、切削インサート10A~10c側の表面粗さが工具本体30A側の算術平均高さ(Ra:1.00μm)に近いほど有効であることが分かった。切削インサート10A~10C及び工具本体30Aの算術平均高さRaがそれぞれ1.0程度の場合、工具本体30A及び切削インサート10A~10Cの各拘束部35a~35c、15a~15cにおいて互いに巨視的に係合可能な微細な凹凸(加工筋目36a~36c、16a~16c)で拘束されて、各拘束部35a~35c、15a~15cにおける互いの嵌合方向とは異なる方向から作用する荷重に対しても高い嵌合力が得られる。また、切削インサート10A~10C側の筋目角度θ1~θ3が、工具本体30Aの筋目角度θ4~θ6と等しいため、加工筋目16a~16c,36a~36cどうしの凹凸の嵌合深さが大きくなり、切削インサート10A~10C側の回転変位量がより抑えられた。
Therefore, in order to suppress the displacement of the cutting inserts 10A to 10C with respect to the
[加工筋目方向の影響についての検証]
次に、本発明に係る切削インサート10D,10E,10F,10Gにおける加工筋目16a~16cの筋目方向(筋目角度θ1~θ3)と、工具本体30Aにおける加工筋目36a~36cの筋目方向(筋目角度θ4~θ6)との関係が、工具本体30Aに対する切削インサート10D~10Gのずれ動き(変位量)にどの程度影響するか検証を行った。
[Verification of the influence of the processing streak direction]
Next, the direction of the machining creases 16a to 16c (score angles θ1 to θ3) of the cutting inserts 10D, 10E, 10F, and 10G according to the present invention and the direction of the machining creases 36a to 36c (score angle θ4) of the
実施例2の切削インサートの試料として、表2に示す条件の切削インサート10D~10Gを用意した。ここでは、加工筋目16a~16cの筋目方向(筋目角度θ1~θ4)が互いに異なる4つの切削インサートを用意した。
「切削インサート10D~10G」
・算術平均高さRa:1.00μmで統一
・加工筋目16a~16cの筋目方向(筋目角度θ1~θ3):0°、45°、90°、135°
As cutting insert samples of Example 2, cutting inserts 10D to 10G under the conditions shown in Table 2 were prepared. Here, four cutting inserts were prepared in which the directions of the
"Cutting inserts 10D to 10G"
・Arithmetic average height Ra: unified at 1.00 μm ・Streak direction of processed
<径方向分力>
用意した4つの切削インサート10D~10Gを工具本体30Aに対して順に取り付けて、図7(a)に示すように、切削インサート10D~10Gの径方向外側から長辺側側面に治具51を押し付けて所定の荷重を付与することで、各切削インサート10D~10Gにかかる切削加工時の負荷を再現し、工具本体30Aに対する各切削インサート10D~10Gのずれ具合から筋目方向の影響について評価した。
<Radial force component>
The prepared four cutting
図14(a)~(c)は、(a)長辺拘束部、(b)底面拘束部、(c)短辺拘束部のそれぞれにおいて、径方向分力(グラフ横軸、単位N)に対する切削インサート10D~10Gの回転変位量(グラフ縦軸、単位μm)の関係を示すグラフである。
図14(a)に示すように、切削インサート10D~10Gの長辺拘束部15bにおいて、加工筋目16bの筋目方向を表す筋目角度θ2がいずれの筋目角度(0°,45°,90°、135°)の場合であっても、工具本体30Aの長辺拘束部35bに対する切削インサート10A~10Dの変位量は小さく、切削インサート10D~10Gの間におけるばらつきは小さい。すなわち、長辺拘束部15b,35bに関して、加工筋目16b,36bどうしの筋目方向(筋目角度θ2の大きさ)が、切削インサート10D~10Gの変位量に影響する度合いは小さいと言える。
14(a) to (c) show the radial component force (horizontal axis of the graph, unit N) in each of (a) the long side constraining portion, (b) the bottom constraining portion, and (c) the short side constraining portion. 4 is a graph showing the relationship between the amounts of rotational displacement of cutting inserts 10D to 10G (vertical axis of graph, unit: μm).
As shown in FIG. 14(a), in the long
一方、図14(b)に示すように、切削インサート10D~10Gの底面拘束部15aにおいて、荷重の大きさに関わらず、加工筋目16aの筋目方向を表す筋目角度θ1が90°、135°、45°、0°の順に、工具本体30Aに対する変位量が大きくなった。
また、図14(c)に示すように、切削インサート10D~10Gの短辺拘束部15cにおいては、加工筋目16cの筋目方向を表す筋目角度θ3が90°、135°、0°、45°の順に、工具本体30に対する変位量が大きくなった。
On the other hand, as shown in FIG. 14(b), in the bottom constrained
Further, as shown in FIG. 14(c), in the short-
このように、工具本体30Aと切削インサート10D~10Gの間において互いの拘束部35a~35c,15a~15cどうしの表面粗さが近くても、筋目方向がずれていると接触面積が低下して十分な拘束力が得られないことが分かった。底面拘束部35a,15a及び短辺拘束部35c,15cのいずれにおいても、荷重の大きさに関わらず、筋目角度θ1,θ3が、工具本体30Aにおける底面拘束部35a及び短辺拘束部35cの筋目角度θ4,θ6と同じ90°である場合に、工具本体30Aに対する変位量が小さい。すなわち、切削インサート10D~10G及び工具本体30Aの拘束部15a~15c,35a~35cどうし間で筋目方向(角度)の差異が小さいほうが、凹凸の嵌合が深くなるとともに互いの接触面積が大きくなって拘束力が高まり、切削インサート10の変位量に影響する度合いも小さくなったと考えられる。
As described above, even if the surface roughnesses of the restraining
<軸方向荷重>
図7(b)に示すように、切削工具100の先端側から切削インサート10D~10Gの先端に治具51を押し付けて荷重を軸方向に負荷することで、切削インサート10D~10Gに対する切削抵抗を模した外力とし、工具本体30Aに対する各切削インサート10D~10Gのずれ具合から表面粗さの影響について評価した。
<Axial load>
As shown in FIG. 7(b), by pressing a
図15(a)~(c)は、(a)長辺拘束部、(b)底面拘束部、(c)短辺拘束部のそれぞれにおいて、軸方向荷重(グラフ横軸、単位N)に対する切削インサート10D~10Gの回転変位量(グラフ縦軸、単位μm)の関係を示すグラフである。
図15(a)~(c)に示すように、何れの切削インサート10D~10Gにおいても荷重が200Nを超えたあたりから工具本体30Aに対して変化(ずれ)が生じ、600N付近で変位量が最大になった。
FIGS. 15(a) to (c) show (a) the long-side constraining portion, (b) the bottom-side constraining portion, and (c) the short-side constraining portion, respectively. 4 is a graph showing the relationship between the amount of rotational displacement (vertical axis of graph, unit: μm) of
As shown in FIGS. 15A to 15C, any of the cutting inserts 10D to 10G changes (shifts) with respect to the
図15(c)に示すように、切削インサート10D~10Gの短辺拘束部15cに関しては、筋目角度θ1~θ3の角度に応じた顕著な差は確認できなかった。上述したように、切削インサート10D~10Gは、軸方向分力により、正面視において反時計回りに回転することで短辺拘束部15cが浮き上がる挙動を示すことから、切削インサート10D~10Gの短辺拘束部15cと、工具本体30Aの短辺拘束部35cとの接触面積が減少したことで、筋目角度の影響が小さくなったと考えられる。
As shown in FIG. 15(c), with regard to the short-
一方、長辺拘束部15b,35b及び底面拘束部15a,35aにおいては、工具本体30A側の筋目方向と、各長辺拘束部15b,35b、各底面拘束部15a,35aに作用する荷重方向が直交関係に近付いたため、節目角度によって差異が生じたと考えられる。節目方向が135°、0°、45°の順に変位量が小さく、主に90°のときに変位量が最も小さくなった。
On the other hand, in the long
以上の結果から、径方向分力、軸方向荷重のいずれにおいても、工具本体30Aに対する切削インサート10D~10Gのずれ具合(変位量)は、互いの各拘束部15a~15c、35a~35cの筋目方向が同じ場合(ここでは互いに90°のとき)に最も小さい結果となった。
From the above results, in both the radial component force and the axial load, the deviation (displacement amount) of the cutting inserts 10D to 10G with respect to the
また、径方向からの荷重、軸方向からの荷重に関わらず、加工筋目のない比較例(従来品)の切削インサートを比べると、上記実施例2の切削インサート10D~10Gは、いずれの拘束部においても工具本体30Aに対する変位量が大幅に抑えられていることが分かった。
In addition, regardless of the load from the radial direction or the load from the axial direction, when comparing the cutting inserts of the comparative example (conventional product) without machining streaks, the cutting inserts 10D to 10G of the above-mentioned example 2 have any restraint part Also, it was found that the amount of displacement with respect to the
図16は、短辺拘束部15c、35cに作用するせん断方向と加工筋目16c,36cとの関係を示す図であって、(a)は、切削インサート10D~10G側の筋目角度θ3が45°であり、(c)は切削インサート10D~10G側の筋目角度θ3が135°である。工具本体30の筋目角度θ6は90°である。
FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the shearing direction acting on the short-
上記図14(c)に示したように、短辺拘束部15cにおいては、切削インサート10D~10Gの径方向外側から荷重を負荷した場合、短辺拘束部15cの筋目角度θ3が45°のとき、筋目角度θ6が90°とされた工具本体30Aに対する変位量が最も大きくなった。
これは、図16(a)に示すように、工具本体30A側の短辺拘束部35c(筋目角度θ6:90°)に対して、切削インサート10D~10G側の短辺拘束部15cの筋目角度θ3が45°である場合に、短辺拘束部15c、35cに作用するせん断方向(図中の矢印Qで示す方向)と、切削インサート10D~10Gの加工筋目16cの方向とが略並行となり、凹凸の嵌合深さが小さくなり、短辺拘束部15c、35cどうしの拘束力が弱まったことが考えられる。
As shown in FIG. 14(c), when a load is applied to the short
This is because, as shown in FIG. 16(a), the crease angle of the short
一方、図16(b)に示すように、切削インサート10D~10G側の筋目角度θ3が135°の場合は、筋目角度θ3が45°の場合に比べて、工具本体30Aに対する変位量が小さい。これは、筋目角度θ3が135°の方が、45°の場合に比べて、凹凸の嵌合深さが大きくなり、加工筋目16c,36cどうしの間でせん断方向に直交する方向で嵌合する面積が増えたことで、短辺拘束部15c、35cどうしの間の拘束力が高くなったことが考えられる。
On the other hand, as shown in FIG. 16(b), when the score angle θ3 of the cutting inserts 10D to 10G is 135°, the displacement relative to the
上述した実施例1,2により、比較例のように加工筋目がなく、切削インサートの拘束と工具本体の拘束部とが互いに平坦な面である場合、切削加工時の切削負荷により、切削インサートが工具本体に対してずれ動きやすい。そのため、切削インサートの着座面や側面に凹凸形状を形成して拘束力を高めることが考えられるが、例えば、切削インサートの側面に形成する凹凸形状が大きい場合(数mm)は、その凹凸が切刃形状に影響を及ぼすおそれがある。また、切削インサートと工具本体との間において、互いの拘束部の凹凸形状を嵌合させて嵌合強度を確保する必要がある。すなわち、切削インサートの拘束部と、工具本体の拘束部との間において互いの凹凸が嵌合するように、工具本体に対して切削インサートを精度良く取り付けなくてはならない。
しかしながら、切削インサートの3つの拘束部を、工具本体側の3つの拘束部に対してそれぞれ精度良く嵌合させて取り付けるのは難しい。精度良く嵌合しない面が1組でもあると工具本体に対して切削インサートが傾いてしまう。
According to the above-described Examples 1 and 2, when there is no processing line as in the comparative example and the restraint of the cutting insert and the restraint portion of the tool body are mutually flat surfaces, the cutting insert is dislodged due to the cutting load during cutting. Easy to slip and move relative to the tool body. Therefore, it is conceivable to increase the binding force by forming an uneven shape on the seating surface or side surface of the cutting insert. It may affect the blade shape. Moreover, between the cutting insert and the tool body, it is necessary to ensure the fitting strength by fitting the concave and convex shapes of the restraining portions to each other. That is, the cutting insert must be attached to the tool body with high accuracy so that the recesses and projections of the constrained portion of the cutting insert and the constrained portion of the tool body are fitted to each other.
However, it is difficult to accurately fit and attach the three restraint portions of the cutting insert to the three restraint portions of the tool body. If there is even one set of surfaces that do not fit with good accuracy, the cutting insert will be inclined with respect to the tool body.
そのため、上記実施形態のように、切削インサート10A~10G及び工具本体30Aの各拘束部15a~15c,35a~35cに対して、微視的に方位を持った微細な凹凸形状からなる加工筋目16a~16cを、数μm単位の微細な寸法でそれぞれ形成するとともに、互いの加工筋目16a~16cがなす角度を0°≦θ≦5°の範囲内となるようにすることで、互いの凹凸が嵌合する面積が増えることになる。これにより、工具本体30Aに対する切削インサート10A~10Gの位置決めが容易になるとともに、工具本体30Aに対する切削インサート10A~10Gの巨視的な取り付けが可能となる。よって、切削インサート10A~10Gの交換作業を容易に行うことが可能である。
Therefore, as in the above-described embodiment, the
以上、実施例1及び実施例2の結果として、切削インサート10A~10Gと工具本体30Aとの間においてこれらの各拘束部15a~15c,35a~35cの表面粗さの値が近い組み合わせの場合において、接触面粗さの接触面積が増加して静摩擦係数が最大となるため、工具本体30Aに対する切削インサート10A~10Gの回転変位量を抑えることが可能である。
As described above, as a result of Examples 1 and 2, in the case of combinations in which the surface roughness values of the restraining
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。各実施形態の構成を適宜組み合わせてもよい。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person skilled in the art can conceive of various modifications or modifications within the scope of the technical idea described in the claims, and these are also within the technical scope of the present invention. be understood to belong to You may combine the structure of each embodiment suitably.
例えば、切削インサートの形状は上記実施形態において図示した形状に限らない。平面視矩形状以外にも正方形状、平行四辺形状などでもよい。 For example, the shape of the cutting insert is not limited to the shapes illustrated in the above embodiments. A square shape, a parallelogram shape, or the like may be used instead of the rectangular shape in plan view.
10(10A,10B,10C,10D,10E,10F,10G)…切削インサート
13…着座面
12…すくい面
14…側面
15a,15b,15c…切削インサートの拘束部
35a,35b,35c…工具本体の拘束部
16a,16b,16c…切削インサートの加工筋目
36a,36b,36c…工具本体の加工筋目
30(30A)…工具本体
31…インサートポケット(ポケット)
33a…取付座
33b…長辺取付側面(取付側面)
33c…短辺取付側面(取付側面)
100…切削工具
JO…回転軸
θ…切削インサートの加工筋目と工具本体の加工筋目とが成す角度
REFERENCE SIGNS LIST 10 (10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F, 10G)... Cutting
33a... Mounting
33c... short side mounting side (mounting side)
100...Cutting tool JO...Rotating axis ?...Angle formed by the machining score of the cutting insert and the machining score of the tool body
Claims (4)
前記切削インサートは、すくい面と着座面とを有するとともに、前記すくい面と前記着座面との間は逃げ面を含んだ側面で繋がれ、
前記工具本体は、一端に1つ以上のポケットを有し、前記ポケットには、取付座と、前記取付座に対して角度を有する1つ以上の取付側面と、を備え、
前記着座面、前記側面、前記取付座、及び前記取付側面は、それぞれ拘束部を備え、
全ての前記拘束部には、一定周期の加工筋目が0.05μm≦Ra≦6.30μmで形成され、
前記切削インサートが前記工具本体に取り付けられた状態において、
各拘束部における前記切削インサートの前記加工筋目と、前記工具本体の前記加工筋目との成す角度θが0°≦θ≦5°である、
ことを特徴とする切削工具。 A cutting tool in which a cutting insert is attached to a tool body that rotates around a rotation axis,
The cutting insert has a rake surface and a seating surface, and a side surface including a flank connects the rake surface and the seating surface,
the tool body has one or more pockets at one end, the pockets having a mounting seat and one or more mounting side surfaces angled with respect to the mounting seat;
The seating surface, the side surface, the mounting seat, and the mounting side surface each have a restraining portion,
All of the restraining portions are formed with processing streaks having a constant period of 0.05 μm≦Ra≦6.30 μm,
With the cutting insert attached to the tool body,
An angle θ between the machining score of the cutting insert and the machining score of the tool body in each restraint portion is 0°≦θ≦5°,
A cutting tool characterized by:
ことを特徴とする請求項1に記載の切削工具。 The processing lines are formed by grinding,
The cutting tool according to claim 1, characterized by:
前記着座面及び前記側面はそれぞれ拘束部を備えるとともに、
前記拘束部は、一定周期の加工筋目が0.05μm≦Ra≦6.30μmで形成される、
ことを特徴とする切削インサート。 having a pair of a rake face and a seating surface, wherein the rake face and the seating surface are connected by a side surface including a flank,
The seating surface and the side surfaces each include a restraining portion, and
The constraining portion is formed with processing streaks of a constant period of 0.05 μm≦Ra≦6.30 μm,
A cutting insert characterized by:
前記工具本体は、一端に1つ以上のポケットを有し、
前記ポケットには、取付座と、前記取付座に対して角度を有する1つ以上の取付側面と、を備え、
前記取付座及び前記取付側面はそれぞれ拘束部を備えるとともに、
前記拘束部は、一定周期の加工筋目が0.05μm≦Ra≦6.30μmで形成されている、
ことを特徴とする工具本体。 A tool body that rotates around a rotation axis,
The tool body has one or more pockets at one end,
the pocket includes a mounting seat and one or more mounting side surfaces angled with respect to the mounting seat;
The mounting seat and the mounting side surface each have a restraining portion, and
The constraining portion is formed with processing streaks having a constant period of 0.05 μm≦Ra≦6.30 μm.
A tool body characterized by:
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