JP2024031093A

JP2024031093A - チップ及び切削工具

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Publication number: JP2024031093A
Application number: JP2022134416A
Authority: JP
Inventors: 広也志鎌
Original assignee: Tungaloy Corp
Current assignee: Tungaloy Corp
Priority date: 2022-08-25
Filing date: 2022-08-25
Publication date: 2024-03-07
Anticipated expiration: 2042-08-25
Also published as: CN117620272A; US20240066609A1; EP4327969A1; JP7250257B1

Abstract

【課題】加工中における切りくずの詰まりを防止することのできるチップ、及び当該チップを備えた切削工具を提供する。
【解決手段】チップ３０は、切削工具１０のボディ２０に取り付けられた際において、ボディ２０に当接する部分である第１面３１０と、第１面３１０とは反対側の位置にある第２面３２０と、第１面３１０と第２面３２０との間を繋いでおり、切れ刃３３１が設けられた先端部３３０と、先端部３３０とは反対側の位置にある後端部３４０と、を備える。第２面３２０のうち後端部３４０側の部分には、第１面３１０側に向かって後退する凹部３２１が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、チップ、及び当該チップを備えた切削工具に関する。

被削材に深穴を形成するための加工方法として、「ＢＴＡ」（Boring & Trepanning Association）と称される加工方法が知られている。下記特許文献１に記載されているように、ＢＴＡにおいては、切れ刃に向かう流体が、穴の内周面と切削工具の外周面との間の隙間を通じて供給される。当該流体は、加工で生じた切りくずと共に、切削工具の内部に形成された排出孔を通って外部へと排出される。

特開２００７－２７６０５６号公報

ＢＴＡ用の切削工具においては、排出孔の入口近傍となる位置に、切れ刃を有するチップが設けられることが多い。このため、排出孔の入口がチップによって狭められることとなり、切りくずを含む流体が、排出孔に流入しにくくなってしまう可能性がある。場合によっては、排出孔の入口において切りくずが詰まってしまう可能性がある。

本発明は、加工中における切りくずの詰まりを防止することのできるチップ、及び当該チップを備えた切削工具、を提供することを目的とする。

本発明に係るチップは、切削工具用のチップであって、切削工具のボディに取り付けられた際において、ボディに当接する部分である第１面と、第１面とは反対側の位置にある第２面と、第１面と第２面との間を繋いでおり、切れ刃が設けられた先端部と、先端部とは反対側の位置にある後端部と、を備える。第２面のうち後端部側の部分には、第１面側に向かって後退する凹部が形成されている。

このような構成のチップを切削工具に取り付けた場合には、切りくずを含む流体の流れる流路の断面積が、凹部が設けられている分だけ大きくなる。排出孔の入口をチップが狭めてしまうことが無く、流体の一部は、凹部を介して排出孔へとスムーズに案内される。その結果、排出孔の入口近傍における切りくずの詰まりを防止することができる。

更に好ましい態様として、先端部から後端部に向かう方向に対し垂直な方向であり、且つ第１面に対し平行な方向を幅方向としたときに、凹部は、第２面のうち、幅方向における両端部を除く範囲に設けられていてもよい。

更に好ましい態様として、凹部は、後端部側に行くに従って第１面側に近づくように形成されていてもよい。

本発明に係る切削工具は、ボディと、ボディに取り付けられたチップと、を備える。ボディには、流体を排出するための排出孔が、回転中心軸に沿って伸びるように形成されている。チップは、ボディに当接している第１面と、第１面とは反対側の位置にある第２面と、第１面と第２面との間を繋いでおり、切れ刃が設けられた先端部と、先端部とは反対側の位置にある後端部と、を有するものである。第２面のうち後端部側の部分には、第１面側に向かって後退する凹部が形成されている。

このような構成の切削工具においては、切りくずを含む流体の流れる流路の断面積が、凹部が設けられている分大きくなる。排出孔の入口をチップが狭めてしまうことが無く、流体の一部は、凹部を介して排出孔へとスムーズに案内される。その結果、排出孔の入口近傍における切りくずの詰まりを防止することができる。

更に好ましい態様として、凹部の内面と、排出孔の内面とは、境界部分において段差を形成することなく繋がっていてもよい。

更に好ましい態様として、凹部の内面と、排出孔の内面とは、境界部分において滑らかに繋がっていてもよい。

本発明によれば、加工中における切りくずの詰まりを防止することのできるチップ、及び当該チップを備えた切削工具、が提供される。

図１は、本実施形態に係る切削工具の全体構成を示す図である。図２は、本実施形態に係る切削工具を、回転中心軸に沿って先端側から見て描いた図である。図３は、本実施形態に係る切削工具が備える、チップの構成を示す図である。図４は、図１のＩＶ－ＩＶ断面の一部を模式的に描いた断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

本実施形態に係る切削工具１０は、深穴加工に用いられるＢＴＡ加工用の切削工具である。図１に示されるように、切削工具１０は、ボディ２０と、チップ３０と、ガイドパッド４０と、を備えている。

ボディ２０は、切削工具１０の概ね全体を構成する部材であって、鋼により形成されている。ボディ２０は、ドリルヘッド２１とドリルチューブ２２からなる２つの部品により構成されている。

ドリルヘッド２１は、ボディ２０のうち先端側にある部品であって、後述のチップ３０が取り付けられている部分である。ドリルヘッド２１は略円筒形状となっており、図１に示されるように、その側面側の一部が切り欠かれている。切り欠かれた部分には、チップ３０を取り付けるための取り付け座２１０が設けられている。ドリルヘッド２１は、ドリルチューブ２２の先端にねじ込まれており、これによりドリルチューブ２２と一体となっている。

ドリルチューブ２２は、ボディ２０のうち後端側にある部品である。ドリルチューブ２２もドリルヘッド２１と同様に略円筒形状となっている。ドリルチューブ２２のうち、ドリルヘッド２１とは反対側（つまり後端側）の部分は、不図示の工作機械によって把持され、加工時においては回転中心軸ＡＸの周りに回転するよう駆動される。尚、回転中心軸ＡＸは、略円筒形状であるドリルヘッド２１及びドリルチューブ２２のそれぞれの中心軸と一致している。ドリルヘッド２１及びドリルチューブ２２は、回転中心軸ＡＸに沿って並ぶように配置されている。図１及び図２には、加工時におけるボディ２０の回転方向が矢印で示されている。

ボディ２０には排出孔２３が形成されている。排出孔２３は、ボディ２０の外周面に沿って供給されたクーラントを、切りくずと共に外部へと案内して排出するための孔である。排出孔２３は回転中心軸ＡＸに沿って伸びており、ボディ２０の全体を貫くように形成されている。排出孔２３は略円柱形状の孔であり、その中心軸は概ね回転中心軸ＡＸと一致している。ただし、チップ３０の近傍部分においては、排出孔２３の中心軸は回転中心軸ＡＸに対して傾斜している。具体的には、チップ３０側に行くに従って、排出孔２３の内面は回転中心軸ＡＸに近づくように傾斜している。

チップ３０は、切れ刃３３１が形成された部品であって、本実施形態ではその全体が超硬合金により形成されている。チップ３０のうち少なくとも切れ刃３３１の部分が、例えばサーメット、セラミックスおよび立方晶窒化ほう素を含む焼結体等の硬質材料、これら硬質材料の表面にＰＶＤ又はＣＶＤによる被覆層を有するもの、又は単結晶ダイヤモンド或いはダイヤモンドを含む焼結体等のいずれかを含んでいてもよい。先に述べたように、チップ３０は、ボディ２０の取り付け座２１０に取り付けられている。本実施形態では、チップ３０は取り付け座２１０に対してろう接されている。このような態様に換えて、チップ３０が、取り付け座２１０に対して例えば螺子により締結固定されており、取り付け座２１０から取り外して交換可能となっているような態様であってもよい。つまり、チップ３０が、所謂「切削インサート」として設けられていてもよい。

ガイドパッド４０は、加工中において穴の内面に当接することで、ボディ２０の変形などを抑制するための部材である。切削工具１０の回転に伴って被削材に形成される穴のことを、以下では「加工穴」とも称する。ガイドパッド４０は、本実施形態では２つ設けられている。ガイドパッド４０が設けられていることにより、加工穴の真直性や真円度を保ちながら加工を行うことができる。

切削工具１０による被削材のＢＴＡ加工が行われる際には、流体であるクーラントが、加工穴の内周面とボディ２０の外周面との間の隙間を通じて外部から供給される。クーラントは、先端側の切れ刃３３１まで到達した後、加工により生じた切りくずと共に、ボディ２０の排出孔２３へと流入する。クーラントは、排出孔２３を後端側に向かって流れた後に外部へと排出される。

チップ３０の具体的な構成について説明する。図３に示されるように、チップ３０は、第１面３１０と、第２面３２０と、先端部３３０と、後端部３４０と、を備えている。

第１面３１０は、チップ３０がボディ２０に取り付けられた状態において、回転方向における後方側を向く面であり、ボディ２０の取り付け座２１０に当接し拘束される部分である。本実施形態では、第１面３１０の略全体が取り付け座２１０に対してろう接される。第１面３１０に加えて、チップ３０が有する他の面（例えば、内側及び後端側のそれぞれの側面）が、ボディ２０に対してろう接されていてもよい。

第２面３２０は、チップ３０がボディ２０に取り付けられた状態において、回転方向における前方側を向く面である。つまり、第２面３２０は、第１面３１０とは反対側の位置にある。図２に示されるように、第２面３２０は、その大部分が第１面３１０に対して平行な面となっている。第２面３２０は、回転中心軸ＡＸの周りにボディ２０が回転する際において、その進行方向側にある面ということもできる。

先端部３３０は、第１面３１０と第２面３２０との間を繋いでいる部分であって、チップ３０がボディ２０に取り付けられた状態において最も先端側となる部分である。先端部３３０には、被削材を加工するための切れ刃３３１が設けられている。図１や図３に示されるように、先端部３３０は単一の平面とはなっておらず複数段の階段状となっており、それぞれの段に切れ刃３３１が設けられている。先端部３３０の形状や切れ刃３３１の形状は、これとは異なっていてもよい。

後端部３４０は、第１面３１０と第２面３２０との間を繋いでいる部分であって、回転中心軸ＡＸに沿った方向において先端部３３０とは反対側の位置にある部分である。後端部３４０は、第１面３１０に対して略垂直であり且つ平坦な面となっている。

チップ３０の第２面３２０には、第１面３１０側に向かって後退する凹部３２１が形成されている。凹部３２１は、第２面３２０のうち後端部３４０側の部分に形成されている。具体的には、凹部３２１は、回転中心軸ＡＸに沿った方向において第２面３２０の途中となる位置から、同方向に沿って後端部３４０側の端部となる位置まで伸びるように形成されている。

ここで、図３において矢印ＡＲで示される方向のことを、チップ３０の「幅方向」と定義する。幅方向とは、先端部３３０から後端部３４０に向かう方向（回転中心軸ＡＸに沿った方向といってもよい）に対し垂直な方向であり、且つ第１面３１０に対し平行な方向である。図３に示されるように、凹部３２１は、第２面３２０のうち、幅方向における両端部を除く範囲に設けられている。その結果、本実施形態の凹部３２１は、後端部３４０に向かって伸びる溝状に形成されている。

図４には、図１のＩＶ－ＩＶ断面のうち、チップ３０及びボディ２０（ドリルヘッド２１）の一部の断面が模式的に描かれている。図４に示されるように、凹部３２１の内面は、後端部３４０側に行くに従って第１面３１０側に近づくよう、回転中心軸ＡＸに対し傾斜した面となっている。

図４において符号「ＢＤ」が付されているのは、凹部３２１の内面と、排出孔２３の内面との境界部分である。当該部分のことを、以下では「境界部分ＢＤ」とも称する。境界部分ＢＤは、凹部３２１と後端部３４０との境界ということもでき、凹部３２１のうちクーラントの流れ方向における下流側端部、ということもできる。

図４に示されるように、凹部３２１の内面と、排出孔２３の内面とは、境界部分ＢＤにおいて段差を形成することなく繋がっている。「段差を形成することなく」とは、図４の断面において、凹部３２１の内面の座標と排出孔２３の内面の座標とが、境界部分ＢＤにおいて概ねもしくは完全に一致していることを意味する。上記各座標の間のずれ量は０．１ｍｍ以下に抑えることが好ましい。「座標」とは、例えば、図４の断面において任意に設定された原点位置からの距離である。更に本実施形態では、凹部３２１の内面と、排出孔２３の内面とが、境界部分ＢＤにおいて滑らかに繋がっている。「滑らかに繋がっている」とは、図４の断面において、凹部３２１の内面の傾きと、排出孔２３の内面の傾きとが、境界部分ＢＤの位置において互いに一致していることを意味する。尚、厳密にいえば、境界部分ＢＤの位置においては、凹部３２１や排出孔２３の内面に微小な面取り等が施されていることもあるが、当該面取り等の形状については無視した上で、上記のように各用語の意味を定義することとする。

チップ３０を以上のような構成としたことの効果について説明する。一般に、ＢＴＡ加工に用いられる切削工具においては、本実施形態と同様に、排出孔の入口近傍となる位置にチップが設けられることが多い。このため、排出孔の入口がチップによって狭められることとなり、切りくずを含む流体が、排出孔に流入しにくくなってしまう可能性があった。場合によっては、排出孔の入口において切りくずが詰まってしまう可能性があった。

そこで、本実施形態に係る切削工具１０では、チップ３０の第２面３２０に凹部３２１を形成することで、排出孔２３に向かってクーラントが流入する経路を広く確保している。排出孔２３の入口がチップ３０の一部により狭められることが無いので、加工中における切りくずの詰まりを防止することが可能となっている。

凹部３２１の内面は、途中に段差の存在しない滑らかな傾斜面となっている。また、凹部３２１の内面と、排出孔２３の内面とは、境界部分ＢＤにおいて段差を形成することなく、且つ滑らかに繋がっている。このような構成により、凹部３２１によって案内されるクーラントや切りくずが、凹部３２１の途中や境界部分ＢＤにおいて滞留してしまうような事態が防止される。その結果、切りくずの詰まりをより確実に防止することができる。

尚、クーラントや切りくずの流れを十分に確保できる場合、つまり、上記のような滞留等が問題とならないような場合には、境界部分ＢＤに段差が存在していてもよく、境界部分ＢＤを境に内面の傾きが変化していてもよい。また、凹部３２１の内面が、図４の断面において本実施形態のように直線とはなっておらず、当該内面の一部又は全部が屈曲していたり、当該内面の途中に段差が存在していたりしてもよい。

先に述べたように、凹部３２１は、第２面３２０のうち、幅方向における両端部を除く範囲に設けられている。その結果、上記「両端部」において、チップ３０とボディ２０と間では段差が形成されることなく滑らかに繋がっている。これにより、クーラントの流れる流路における段差が、凹部３２１の形成により増加してしまうことはない。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

１０：切削工具、２０：ボディ、３０：チップ、３１０：第１面、３２０：第２面、３２１：凹部、３３０：先端部、３４０：後端部。

Claims

切削工具用のチップであって、
前記切削工具のボディに取り付けられた際において、前記ボディに当接する部分である第１面と、
前記第１面とは反対側の位置にある第２面と、
前記第１面と前記第２面との間を繋いでおり、切れ刃が設けられた先端部と、
前記先端部とは反対側の位置にある後端部と、を備え、
前記第２面のうち前記後端部側の部分には、前記第１面側に向かって後退する凹部が形成されている、チップ。
前記先端部から前記後端部に向かう方向に対し垂直な方向であり、且つ前記第１面に対し平行な方向を幅方向としたときに、
前記凹部は、前記第２面のうち、前記幅方向における両端部を除く範囲に設けられている、請求項１に記載のチップ。
前記凹部は、前記後端部側に行くに従って前記第１面側に近づくように形成されている、請求項１に記載のチップ。
ボディと、
前記ボディに取り付けられたチップと、を備え、
前記ボディには、流体を排出するための排出孔が、回転中心軸に沿って伸びるように形成されており、
前記チップは、
前記ボディに当接している第１面と、
前記第１面とは反対側の位置にある第２面と、
前記第１面と前記第２面との間を繋いでおり、切れ刃が設けられた先端部と、
前記先端部とは反対側の位置にある後端部と、を有するものであり、
前記第２面のうち前記後端部側の部分には、前記第１面側に向かって後退する凹部が形成されている、切削工具。
前記凹部の内面と、前記排出孔の内面とは、境界部分において段差を形成することなく繋がっている、請求項４に記載の切削工具。
前記凹部の内面と、前記排出孔の内面とは、境界部分において滑らかに繋がっている、請求項５に記載の切削工具。